专利名称：空调冷冻装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于例如对店铺等进行空气调节并同时对冷却贮存设备进行柜内冷却的空调冷冻装置。
背景技术：
近年来，便利店等店铺内(室内)利用空调机进行制冷采暖空气调节。另外，在店内设置陈列出售商品的冷藏或冷冻用开放式陈列橱及拉门式陈列橱(冷却储藏设备)，这些设备通过冷冻机进行柜内的冷却(例如专利文献1)。
专利文献特开2002-174470号公报发明内容在这种空调冷冻装置中，仅分别对应空气调节的负载、冷却设备的负载来控制空调系统部的运行、冷却系统部的运行，不能提高系统整体的能量利用效率(COP等)。
本发明是鉴于上述问题点而开发的，其目的在于，提供一种可提高能量的利用效率的空调冷冻装置。
本发明的特征在于，包括空调系统部，其具有空调用压缩机、热源侧热交换器及利用侧热交换器，利用该利用侧热交换器进行一室内的空气调节；冷冻系统部，其具有冷却用压缩机、冷凝器及蒸发器，利用该蒸发器进行配置于上述一室内的冷却储藏设备的柜内冷却；喷淋式U型管热交换器，其作用是在上述空调系统部低压侧的冷媒及上述冷冻系统部高压侧的冷媒之间进行热交换；空调控制用温度传感器，其被设于上述一室内的空调负载或该空调负载变动大的部位；控制装置，其对应该温度传感器的监测值来控制上述喷淋式U型管热交换器的上述空调系统部低压侧的冷媒流量。
在本发明中，因为在一室内的空调负载或该空调负载变动大的部位设置控制用温度传感器，而对应空调负载大的情况对空调用压缩机进行运行控制，或迅速检出空调负载的变动，而对应上述一室内的温度的升高、降低，对空调用压缩机进行运行控制，因此使上述一室内的温度迅速稳定。
在一室内的温度稳定后，停止流入利用侧热交换器的冷媒，使来自空调用压缩机的冷媒流入喷淋式U型管热交换器。当该喷淋式U型管热交换器的空调系统部低压侧的冷媒流量增大时，促进空调系统部低压侧的冷媒和冷冻系统部高压侧的冷媒之间的热交换，在此基础上使冷藏侧的负载稳定，其运行稳定。通常，在将空调系统部的能量利用效率和冷冻系统部的能量利用效率进行比较时，由于空调系统部的能量利用效率优良，故在促进使喷淋式U型管热交换器的热交换时，可提高作为本系统整体的能量利用效率。
此时，在制冷热关闭中运行空调用压缩机时，其旋转频率也可以被控制在预先设定的频率范围内。
另外，在上述空调系统部，求出上述空调用压缩机的目标旋转频率，该旋转频率用于预先设定流入上述喷淋式U型管热交换器的上述冷却用冷媒回路高压侧的冷媒入口温度和出口温度的温差的设定温差，在该目标旋转频率在上述预先设定的频率范围内时，上述空调用压缩机的旋转频率控制在该目标旋转频率内，另一方面，当旋转频率和上述预先设定的频率的下限频率大致一致，同时，上述温差与上述设定温差相比为规定温度以上时，及旋转频率和上述预先设定的频率的上限频率大致一致，同时，上述温差与上述设定温差相比为规定温度以下时，也可以中止上述空调用压缩机的运行。
另外，在上述空调系统部，也可以调整上述目标旋转频率，以使流入上述喷淋式U型管热交换器的上述冷却用冷媒回路高压侧的冷媒的出口温度为外部气温以上。另外，上述设定温差也可对应外界气温变更。上述空调用冷媒回路在上述热源侧热交换器和上述利用侧热交换器之间设置第一膨胀阀，同时，将上述热源侧热交换器和上述第一膨胀阀之间的冷媒管分岔，并介由第二膨胀阀将该分岔管连接到上述喷淋式U型管热交换器上，也可以控制上述第二膨胀阀的阀开度，以使上述温差为上述设定温差。
上述一室内是便利店，也可在该店铺的出入口附近设有上述温度传感器。
另外，上述一室内是便利店，也可以在该店铺的安装玻璃附近设有上述温度传感器，上述温度传感器也可以设于空调机的遥控器操作装置内。
在本发明中，由于在一室内的空调负载或该空调负载的变动最大的部位具有空调控制用温度传感器，故一室内的温度迅速地稳定，在一室内的稳定稳定后，停止流入利用侧热交换器的冷媒，来自空调用压缩机的冷媒流入喷淋式U型管热交换器内。由此，当喷淋式U型管热交换器的空调系统部低压侧的冷媒流量增大时，其运行稳定，可提高作为系统整体的能量利用效率。
图1是显示含有本发明实施例的空调冷冻装置的冷媒回路的系统结构的图；图2是用于说明本发明实施例的空调冷冻装置空调系统部的采暖运行的图；图3是显示便利店的店铺内配置结构的立体图；图4是显示遥控器传感控制的流程图；图5是显示制冷热关闭中的动作的流程图；图6是显示制冷热关闭中的动作的流程图。
具体实施例方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。
图1是显示含有本发明实施例的空调冷冻装置1的冷媒回路的系统结构的图。该空调冷冻装置1适用于例如便利店等店铺内，其实现店铺内2的空气调节与作为设于店铺内2的储藏设备(被冷却设备)的冷藏柜3或冷藏柜4的柜内冷却。另外，冷藏柜3是将柜内冷却到冷藏温度(+3℃～+10℃)，并陈列饮料或冷藏食品等的柜，冷冻柜4是将柜内冷却到冷冻温度(-30℃～-10℃)，并陈列冷冻食品或冰冻点心(冷菓)等的柜。
该空调冷冻装置1具有进行店铺内2空气调节的空调系统部6和进行店铺内2的冷藏柜3或冷冻柜4内的柜内冷却的冷却系统部8。空调系统部6具有设于店铺内2的多个室内单元11、设于店铺外的室外单元12和跨设于这些单元11、12之间的空调用冷媒回路7。
该空调用冷媒回路7利用设于室内单元11内的利用侧热交换器27、设于室外单元12内的热源侧热交换器16及作为压缩单元13的压缩机13A与13B进行冷冻循环。
具体地，压缩机13A是变换压缩机(インバ一タ圧縮機)，压缩机13B是定速控制用压缩机。这些压缩机13A、13B并联连接，并介由止回阀5A、5B将各压缩机13A及13B的排出侧汇合，连接到四通阀的一个入口。另外，四通阀14的一个出口连接热源侧热交换器16的入口。该热源侧热交换器16由多条并列配管的流路阻力比较小的入口侧16A和将这些汇集在少数并列配管或单条配管上的出口侧16B构成。而且，该热源侧热交换器16出口侧16B的出口介由膨胀阀17及膨胀阀18分路后，连接到室内单元11的各利用侧热交换器27的入口。
在各利用侧热交换器27的出口汇合后，连接到室外单元12内的四通阀14的另一入口，四通阀14的另一出口介由止回阀22连接到蓄能器23。该蓄能器23的出口连接到压缩机13A、13B的吸入侧，由此，由压缩单元13排出的冷媒经由热源侧热交换器16及利用侧热交换器27返回到压缩单元13。
另外，在该空调用冷媒回路7中，膨胀阀(第一膨胀阀)17和膨胀阀18之间的冷媒管分岔，并介由膨胀阀(第二膨胀阀)19将该分岔管连接到喷淋式U型管热交换器21上。该喷淋式U型管热交换器21使用板式热交换器，其具有如下结构，层积多个传热板，在各传热板间交互形成两种冷媒流通的冷媒通路21A、21B，在两种冷媒流经邻接冷媒通路21A、21B时介由传热板进行热交换。该喷淋式U型管热交换器21的一个冷媒通路21A的入口连接到膨胀阀19上，其出口连接到蓄能器23的入口。由此，在利用膨胀阀19减压的冷媒供给到喷淋式U型管热交换器21内后，返回到压缩单元13。即，在该空调冷冻装置1中，作为冷媒循环路径，形成经由利用侧热交换器27的路径α和经由喷淋式U型管热交换器21的路径β。
室外侧空调控制器26由通用微机构成，其根据外界气温或冷媒压力控制室外单元12侧的空调系统部6的设备。室内侧空调控制器28由通用微机构成，其根据介由遥控器128输入的用户指示控制室内单元11侧的设备，将对应用户指示的信息等数据通讯到室外侧空调控制器26。另外，送风机24是向热源侧热交换器16输送外气的送风机，送风机15是向利用侧热交换器27输送室内空气的送风机。另一方面，冷却系统部8具有跨设在作为储藏设备的冷藏柜3或冷冻柜4和室外单元12之间的冷却用冷媒回路19。
该冷却用冷媒回路9中，利用设于冷藏柜3内的冷藏用蒸发器43、设于室外单元12内的冷凝器(热交换器)38及作为压缩单元的压缩机37及压缩机54进行冷媒循环。
具体地，压缩机37的排出侧介由分油器31连接到四通阀39的一个入口上，该四通阀39的一个出口连接到冷凝器38的入口。该冷凝器38由含有单条并列配管的流路阻力比较小的入口侧38A和将这些汇集在少数并列配管或单条配管上的出口侧38B构成。然后，将该冷凝器38的出口侧38B的出口连接到存储罐36的入口，并将该存储罐36的出口连接到四通阀41的一个入口。即，将存储罐36连接到冷凝器38的冷媒下游侧。
将四通阀41的一个出口连接到喷淋式U型管热交换器21另一侧冷媒通路21B的入口上。另外，将喷淋式U型管热交换器21的冷媒通路21B的出口连接到四通阀39的另一出口上，并将该四通阀39的另一出口连接到四通阀41的另一入口。将该四通阀41的另一出口分路为三个，将第一分岔管依次介由电磁阀47、46及膨胀阀44连接到一个冷藏用蒸发器43的入口，将第二分岔管依次介由电磁阀46及膨胀阀44连接到另一冷藏用蒸发器43的入口，将第三分岔管介由电磁阀52和膨胀阀51连接到冷冻用蒸发器49的入口。另外，该电磁阀52和膨胀阀51的串联回路与电磁阀53并联连接。将冷冻用蒸发器49的出口介由止回阀30连接到压缩机54的吸入侧，并在冷藏用蒸发器43侧的电磁阀46和47之间介由止回阀48连接。该压缩机54是比压缩机37的功率小的压缩机，其排出侧介由分油器45串联连接在压缩机37的吸入侧。
另外，各冷藏用蒸发器43的出口汇合后连接在分油器45和压缩机37之间。将压缩机37的吸入侧介由止回阀42连接到分油器31的出口。
室外侧冷却控制器32由通用微机构成，其根据外界气温或冷媒压力控制室外单元12侧的冷却系统部8的设备。另外，室内侧冷藏控制器50由通用微机构成，其根据冷藏用贮存设备(冷藏柜3)的柜内温度控制冷却系统部8的设备。另外，室内侧冷冻控制器55由通用微机构成，其根据冷冻用贮存设备(冷冻柜4)的柜内温度控制冷却系统部8的设备。送风机35是向冷凝器38输送外部空气的送风机，送风机20是向冷凝器38输送冷藏柜3的柜内空气的送风机，送风机25是向冷冻用蒸发器49输送冷冻柜4的柜内空气的送风机。
另外，该空调冷冻装置1具有主控制器56。主控制器56由通用的微机构成，其通过与室外侧空调控制器26、室内侧空调控制器28、室外侧冷却控制器32、室内侧冷藏控制器50及室内侧冷冻控制器55进行数据通信，进行空调冷冻装置1整体的控制。另外，在该空调冷冻装置1中，在空调用冷媒回路7和冷却用冷媒回路9中使用不同的冷媒，例如在空调用冷媒回路7中使用R410A，在冷却用冷媒回路9中使用比R410A的沸点高的R404A。这样，由于可在该空调冷冻装置1的各冷媒回路中使用最合适的冷媒，故可提高回路设计的自由度。
图3是便利店店铺内的立体图。
在本图中，在店铺正面设置可从店铺外一下看清店铺内2的玻璃64，在该店铺正面的右侧设置有用于出入该店铺的出入口60。当从出入口60进入店铺内2时，沿上述玻璃64配置有放置书籍等的书架62。另外，在出入口60的右侧壁面设有收银机65，在出入口60的左侧壁面设有冷藏柜3(进入式陈列柜ウォ-クインシヨ-ケ-ス)及冷冻柜4。即，这些冷却贮存设备3、4配置在离开出入口60的该店铺的内侧。另外，在与出入口60侧相对的壁面配置冷藏柜3(开放式陈列橱オ一プンシヨ一ケ一ス)，在店铺的中央设置陈列商品的陈列架63。
在店铺外配置室外单元12，该室外单元12介由冷却用冷媒回路9与配置于店铺内2的冷藏柜3及冷冻柜4连接。另外，该室外单元12介由空调用冷媒回路7与配置于店铺内2的天花板的室内单元11A、11B连接。室内单元11A被配置在冷却贮存设备3、4的附近，室内单元11B被配置在从上述冷却贮存设备3、4离开的位置。这些室内单元11A、11B的空调能力不同，离出入口60近的室内单元11B比离冷却贮存设备3、4近的室内单元11A的空调能力大。
在上述结构中，在店铺内2的出入口60附近设置有线式遥控器(远距离操作装置)128，该遥控器128具有空调控制用温度传感器129。在店铺2的出入口60附近，人的出入频繁，是店铺内2内最大空调负载变化容易变大的部位，同时当店铺内2的出入口60附近设有玻璃门时，容易受到直射日光等，该意义上，也是空调负载变大的部位。
在该位置设置温度传感器129时，对应空调负载的大的情况，对空调用压缩机13进行运行控制，并且，迅速检测出空调负载的变动，对应店铺内温度的上升、下降，而对空调用压缩机13进行运行控制，故店铺内2的温度迅速稳定。
其次，说明空调冷冻装置1的动作。
在该空调冷冻装置1中，空调系统部6对应介由遥控器128指示的设定温度和通过装附在该遥控器128的温度传感器129检出的店铺内2的温度(室内温TA)的偏差，利用室外侧控制器26及室内侧空调控制器28，进行制冷运转或采暖运转，将室内温度调节到设定温度。另外，冷却系统部8在室外侧冷却控制器32、室内侧冷藏控制器50及室内侧冷冻控制器55的控制下，将冷藏柜3的柜内温度调节成预先设定的冷藏温度，同时，将冷冻柜4的柜内温度调节成预先设定的冷冻温度。
具体地，在该空调冷冻装置中，主控制器56通过与各控制器26、28、32、50、55进行数据通信，接收根据空调系统部6和冷却系统部8的当时运行状态的数据，并根据接收的数据，决定后述时刻最合适的运行模式，将根据该最优运行模式的数据及各设备的运行数据发送到各控制器26、28、32、50、55内。然后，各控制器26、28、32、50、55根据从主控制器56接收到的数据施行后述的控制动作。
(1)空调系统部的制冷运行首先，当判断空调系统部6的制冷运行最合适化时，室内侧空调控制器28进行制冷运行，向室外侧空调控制器26及主控制器56发送规定的数据，同时，接收到该数据后的主控制器56向室外侧冷却控制器32、室内侧冷藏控制器50及室内侧冷冻控制器55发送这些数据。
如图1所示，室外侧空调控制器26根据接收的数据，使四通阀14一个入口(与分油器10的连接口)连通一个出口(与热源侧热交换器16的连接口)，使另一入口(与利用侧热交换器27的连接口)连通另一出口(与蓄能器23的连接口)。另外，将膨胀阀17全打开，运行压缩机13A、13B。室外侧空调控制器26对压缩机13A进行运转变频控制和能力控制。
当运行压缩机13A、13B时，从压缩机13A、13B排出侧排出的高温高压气体冷媒自分油器10经由四通阀14进入热源侧热交换器16的入口侧16A。通过送风机24向该热源侧热交换器16输送外气，冷媒在此放热，并冷凝液化。即，此时，热源侧热交换器16具有冷凝器的作用。该液体冷媒经由热源侧热交换器16通过膨胀阀17后被分岔。分岔的一部分到达膨胀阀18，在此，在节流成低压后(减压)，分岔流入各利用侧热交换器27内，在此蒸发。通过送风机15向该利用侧热交换器27内输送室内空气(店铺内的空气)，由冷媒蒸发的吸热作用冷却室内空气。
由此，进行室内(店铺内)的制冷。流出利用侧热交换器27的低温空气冷媒汇合后，依次经由四通阀14、止回阀22、蓄能器23，供给到压缩机13A、13B的吸入侧，这样反复进行循环。
另外，通过膨胀阀17分岔的冷媒的另一部分到达膨胀阀19，在此，节流成低压后(降压)，流入喷淋式U型管热交换器21的冷媒通路21A内，在此蒸发。由这样的空调用冷媒回路7的冷媒蒸发的吸热作用冷却喷淋式U型管热交换器21，使其形成低温。流出喷淋式U型管热交换器21的低温气体冷媒经由蓄能器23，供给到压缩机13A、13B的吸入侧，这样反复进行循环。
室内侧空调控制器28根据温度传感器129检出的店铺内2的空气温度控制向利用侧热交换器27送风的送风机15，将室内(店铺内)的温度调节为预先设定的设定温度，该室内侧空调控制器28的信息被送到室外侧空调控制器26内，室外侧空调控制器26根据该信息控制压缩机13A、13B的运行。
室外侧空调控制器26根据介由温度传感器(未图示)检出的利用侧热交换器27出入口的冷媒温度或利用侧热交换器27的温度、喷淋式U型管热交换器21出入口的冷媒温度或喷淋式U型管热交换器21的温度来调整膨胀阀18、19的阀开度，以形成适当的过热度。
另一方面，室外侧冷却控制器32为将从压缩机37排出的高温高压气体冷媒供给到冷凝器38，将冷却系统部8的冷却用冷媒回路9的四通阀39的一个入口(与分油器31的连接口)连通到一个出口(与冷凝器38的连接口)，使另一入口(与喷淋式U型管热交换器21的连接口)连通到另一出口(与四通阀41的连接口)。
另外，室外侧冷却控制器32为将通过冷凝器38的气体冷媒供给到喷淋式U型管热交换器21内，使四通阀41的一个入口(与四通阀39的连接口)连通到一个出口(与冷藏用蒸发器43和冷冻用蒸发器49(电磁阀46、47、52)的连接口)，使另一入口(与存储罐36的连接口)连通到另一出口(与喷淋式U型管热交换器21的连接口)。然后，运行压缩机37及54。
由此，从压缩机37排出的高温高压气体冷媒由分油器31进行油分离后，经由四通阀39流入冷凝器38的入口侧38A内。通过送风机35向该冷凝器38内输送外气，使流入冷凝器38的冷媒在此放热、冷凝。从该冷凝器38排出的冷媒流入存储罐36内，在此暂时驻留，进行气/液分离。分离后的冷媒从存储罐36排出，通过四通阀41后，进入喷淋式U型管热交换器21的冷媒通路21B内。供给到该喷淋式U型管热交换器21的冷却用冷媒回路9的冷媒，利用如前所述由空调用冷媒回路7的冷媒蒸发形成低温的喷淋式U型管热交换器21进行冷却，并进一步过冷却。另外，如前所述，由于在冷凝器38的后方配置存储罐36，故可消除过冷却时的热损失，同时可进行冷媒量的调整。
在由该喷淋式U型管热交换器21过冷却的冷媒依次通过四通阀39、41后分岔，一部分进一步分岔，另一部分依次通过电磁阀47、46，由膨胀阀44节流后(降压)，供给到一个冷藏用蒸发器43，在此蒸发；分岔的另一部分通过电磁阀46到达膨胀阀44，在此被节流后(减压)、流入另一部分冷藏用蒸发器43内，并在此蒸发。通过送风机20将冷藏柜3的柜内空气在各冷藏用蒸发器43上通风、循环，由冷媒蒸发的吸热作用将各柜内空气冷却。由此，进行冷藏柜3的柜内冷却。流出这些冷藏用蒸发器43的低温气体冷媒汇合后，到达压缩机54的分油器45出口侧。
另外，由喷淋式U型管热交换器21过冷却分岔的另一部分冷媒通过电磁阀52，到达膨胀阀51，在此被节流后(减压)，供给到冷冻用蒸发器49，并在此蒸发。通过送风机25将冷冻柜4的柜内空气在该冷冻用蒸发器49上通风、循环，由冷媒蒸发的吸热作用将柜内空气冷却。由此，进行冷冻柜4内的柜内冷却。
流出冷冻用蒸发器49的低温气体冷媒经由止回阀30到达压缩机54，在此被压缩，在升压至冷藏用蒸发器43出口侧的压力(冷藏系统的低压侧)后，从压缩机54内排出，在由分油器45进行油分离后，与来自冷藏用蒸发器43的冷媒汇合。将该汇合后的冷媒吸入压缩机37吸入侧，这样反复进行循环。
室内侧冷藏控制器50根据介由温度传感器(未图示)检测出的冷藏柜3的柜内温度或经由冷藏用蒸发器43的吹出冷气温度或进行冷藏用蒸发器43的冷气温度、冷藏用蒸发器43出口侧的冷媒温度或冷藏用蒸发器43的温度来分别控制各膨胀阀44的阀开度。由此，使冷藏柜3的柜内冷却维持在上述的冷藏温度，同时，形成适当的过热度(过热度一定)。另外，室内侧冷冻控制器55根据冷冻柜4的柜内温度或经由冷冻用蒸发器49的排出冷气温度或进入冷冻蒸发器49的冷气温度、冷冻用蒸发器49出口侧的冷媒温度或冷冻用蒸发器49的温度来控制膨胀阀51的阀开度。由此，使冷冻柜4的柜内冷却维持上述的冷冻温度，并形成适当的过热度(过热度一定)。
另外，室外侧冷却控制器32在各膨胀阀44、51的中任何一个打开时，根据压缩机37内吸入侧的压力(冷却用冷媒回路9的低压)，控制压缩机37的运行频率，各膨胀阀44、51全部关闭时，使压缩机37的运行停止。
由此，在制冷运行中，由于流经空调用冷媒回路7的低压侧冷媒被供给到喷淋式U型管热交换器21，流经冷却用制冷回路9的高压侧冷媒被过冷却，故可提高冷却系统部8的冷却能力及运行效率。
另外，从冷却用冷媒回路9的冷冻用蒸发器49排出的冷媒的压力因其蒸发温度变低故比流出冷藏用蒸发器43的冷媒低，但由于在与从冷藏用蒸发器43流出的冷媒汇合前通过压缩机54压缩，故即使像控制冷藏柜3和冷冻柜控制成不同的柜内温度的情况下，也可以将各柜内冷却到适当的温度，同时，利用压缩机54使吸入压缩机37的冷媒的压力一致，无故障地运行。
(2)空调系统部的采暖运行其次，参照图2说明空调系统部的采暖运行。
首先，室内侧空调控制器28判断空调系统部6的采暖运行为最合适化时，为进行采暖运行，向室外侧空调控制器26及主控制器56输送规定的数据，同时，接收到该数据的主控制器56将这些数据送到室外侧冷却控制器32、室内侧冷藏控制器50及室内侧冷冻控制器55。
室外侧空调控制器26根据接收到的数据，为使冷媒的流向和制冷运行时相反，将四通阀14的一个入口(与分油器10的连接口)连通一个出口(与蓄能器23的连接口)，使另一入口(与利用侧热交换器27的连接口)连通另一个出口(与热源侧热交换器16的连接口)。另外，膨胀阀17全部关闭，同时，膨胀阀18全部打开，使压缩机13A、13B运行。当使压缩机13A、13B运行时，从压缩机13A、13B的排出口排出的高温高压气体冷媒经由四通阀14供给到利用侧热交换器27。
通过送风机15向该利用侧热交换器27内输送室内空气，冷媒在此放热，加热室内空气而冷凝。由此，进行室内(店铺内)的采暖。在由该利用侧热交换器27液化的冷媒依次经由膨胀阀18、膨胀阀19形成低压后(减压)，流入喷淋式U型管热交换器21的冷媒通路21A内，在此被蒸发吸热后，经由蓄能器23供给到压缩机13A、13B的吸入侧，这样反复进行循环。室外侧空调控制器26根据喷淋式U型管热交换器21出入口的冷媒温度或喷淋式U型管热交换器21的温度调整膨胀阀18、19的阀开度，以形成适当的过热度。
另外，室内侧空调控制器28根据利用侧热交换器27的温度或被吸入其的空气温度控制向利用侧热交换器27送风的送风机15，以使室内(店铺内)的温度调节成预先设定的设定温度。
另一方面，室外侧冷却控制器32使冷却系统部8的冷却用冷媒回路9的四通阀39的一个入口(与分油器31的连接口)连通一侧出口(与四通阀41的连接口)，使另一入口(与喷淋式U型管热交换器21的连接口)连通另一出口(与冷凝器38的连接口)。另外，室外侧冷却控制器32使四通阀41的一个入口(与四通阀39的连接口)连通一个出口(与冷藏用蒸发器43及冷冻用蒸发器49(电磁阀46、47、52)的连接口)，使另一入口(与存储罐36的连接口)连通另一出口(与喷淋式U型管热交换器21的连接口)。然后，运行压缩机37及54。
由此，从压缩机37排出的高温高压气体冷媒经由四通阀39、41被供给到喷淋式U型管热交换器21的冷媒通路21B。即，从压缩机37排出的高温高压气体冷媒在制冷运行时经由冷凝器38后供给到叶栅热交换21，而到冷凝器38之前供给到喷淋式U型管热交换器21内。如前所述，供给到该喷淋式U型管热交换器21内的冷却用冷媒回路9的冷媒通过利用空调用冷媒回路7的冷媒的蒸发形成低温的喷淋式U型管热交换器21冷却，并进一步过冷却。换句话说，空调用冷媒回路7的冷媒可汲取来自冷却用冷媒回路9的冷媒的热量。
通过喷淋式U型管热交换器21的冷媒通路21B的冷媒经由四通阀39进入冷凝器38的入口侧38A。利用送风机35向该冷凝器38上输送外气，流入冷凝器38内的冷媒在此放热、冷凝。
从该冷凝器38排出的冷媒进入存储罐36内，暂时在此驻留，被气/液分离。分离后的冷媒从存储罐36内排出，通过四通阀41后被分岔，一部分进一步分岔，另一部分依次通过电磁阀47、46，由膨胀阀44节流后(减压)，供给到一个冷藏用蒸发器43，并在此蒸发；分岔的另一部分通过电磁阀46到达膨胀阀44，在此节流后(减压)，流入另一冷藏用蒸发器43，在此蒸发。利用送风机20将冷藏柜3的柜内空气分别在各冷藏用蒸发器43上通风、循环，利用冷媒蒸发的吸热作用冷却各柜内空气。
通过上述运行，即使在空调用冷媒回路7进行采暖运行时，也可以将流经空调用冷媒回路7的低压侧冷媒供给到喷淋式U型管热交换器21，通过将流经冷却用冷媒回路9的高压侧的冷媒过冷却，可改善冷藏柜3或冷冻柜4的冷藏用蒸发器43、44的冷却能力和冷却系统部8的运行效率。
另外，在采暖运行时，空调用冷媒回路7的冷媒由于由喷淋式U型管热交换器21汲取来自冷却用冷媒回路9的冷媒的热，故可改善空调系统部6的采暖能力，总的来说，可谋求进行室内空气调节和冷藏柜3及冷冻柜4柜内冷却的空调冷冻装置1整体的效率提高，谋求节能化。
特别是，此时，由于冷却用冷媒回路9高压侧的冷媒先于冷凝器38被供给到喷淋式U型管热交换器21，故可有效地回收来自该冷媒的排热，可进一步提高空调用冷媒回路7的采暖能力。
(3)空调系统部制冷运行时的热关闭时的运行控制。
在一般空调(相当于空调系统部6)中，在制冷运行时，当室内温度被设定为与设定温度大致相同或为设定温度以下时而即制冷热关闭中时，压缩单元(相当于压缩单元13)的运行被中止。与此相对，在本实施例的空调冷冻装置1即使在制冷热关闭中，运行制冷系统部8时，也可以运行空调系统部6的压缩单元13，进行流经冷却系统部8的冷媒的过冷却。
以下说明制冷热关闭中的动作。
图5及图6是表示制冷热关闭中的动作的流程图。
首先，主控制器56根据从室外侧冷却控制器32接收到的数据判断冷却系统部8的压缩单元(压缩机37、54)是否导通(运行中)(步骤S1)，当压缩单元关(运行停止中)时，将膨胀阀19的阀固定脉冲Pv设定为零，将阀开度设为零(全关闭)，同时，将空调系统部6的压缩单元13的旋转频率Fr设定为零，将压缩单元13停止(步骤S10)。
另一方面，当冷却用系统部8的压缩单元运行时，主控制器56判定冷却系统部8是否为除霜中(步骤S2)，当为除霜中时，移至上述步骤S20的处理，而当非除霜状态下，根据由室外侧空调控制器26收到的数据判断压缩单元B是否为强制停止中(步骤S3)。在此，所谓压缩单元13强制停止中，压缩单元13全停止后，为保护压缩单元13在预先设定的强制停止期间(例如3分钟)压缩单元13保持停止状态。
在压缩单元13非强制停止时，室外侧空调控制器26通过来自主控制器56的指示将膨胀阀19的阀固定脉冲Pv设定为预先设定的初期脉冲，膨胀阀19的阀开度从全关闭的状态控制成为初始开度(步骤S4)。即，在冷却系统部8的压缩单元运行中，在同时满足非除霜状态和空调系统部6的压缩单元13非强制停止状态的条件时，膨胀阀19被打开，被固定地控制在初始开度。
接着，室外侧空调控制器26将压缩单元13的目标旋转频率Fr设定为预先设定的初始目标频率(步骤S5)。另外，在本实施例中，压缩单元13的目标旋转频率Fr的设定意味着压缩机13A的目标旋转频率的设定，在运行该压缩机13A时，压缩机13B被控制为预先设定的正常旋转用旋转频率内。
通过该压缩单元13的运行，冷媒在空调用冷媒回路7中循环，利用膨胀阀19减压的冷媒被供给到喷淋式U型管热交换器21的冷媒通路21A。由此，可通过该冷媒蒸发的吸热作用冷却喷淋式U型管热交换器21，可将流经喷淋式U型管热交换器21的冷媒通路21B的冷却用冷媒回路9的高压侧冷媒过冷却。
其次，室外侧空调控制器26，根据喷淋式U型管热交换器21的空调系统部6侧的冷媒的出口温度TE2和入口温度TE1的温差ΔTE进行设定用于将该温差ΔTE形成预先设定的目标温差SH的阀固定脉冲Pv修正脉冲Δa的SH控制(步骤6)，根据空调系统部6的压缩单元13的排出温度(压缩机13A的排出温度TD1、压缩机13B的排出温度TD2)进行用于保护压缩单元13的阀固定脉冲Pv的修正脉冲Δb的TD控制(步骤S7)。另外，该修正脉冲Δb在压缩单元13的排出温度为规定温度以上时进行设定。
另外，室外侧空调控制器26根据喷淋式U型管热交换器21的冷却系统部8侧的冷媒入口温度TC1和出口温度TC2的温差ΔSC，将该温差ΔSC设定为预先设定的目标温差(设定温差)SC，且进行设定用于将出口温度TC2设为外气温度以上时的压缩单元13的修正旋转频率Δc的SC控制(步骤S8)。在此，冷媒出口温度TC2为外气温度以上是因为，在连接喷淋式U型管热交换器21和四通阀39的冷媒管(由图1中γ表示)中，通常由于不卷曲有绝热部件，故当通过该冷媒管的冷媒比外气温度低时，冷媒被加热，产生闪发气体(フラツシユガス)，形成热损失。但是，当该冷媒管γ上卷曲有绝热部件时，在步骤S8中，仅设定为将温差ΔSC形成为目标温差SC的修正频率ΔFr即可，可排除将冷媒出口温度TC2形成为外气温度以上的条件。
另外，所述目标温差SC对应外气温度变化。例如，设外气温度为30℃以上时为值SC1，外气温度为20℃以上30℃以下时为值SC2，外气温度为20℃以下时为值SC3。在此，目标温差SC被设定为值SC1＜值SC2＜值SC3，以设定为外气温度越低越大的值。室外侧空调控制器26将现有的阀固定脉冲Pv(Pv_old)与由上述步骤S6及S7求出的修正脉冲Δa及Δb相加，其次，算出下一个控制的阀固定脉冲Pv的值(步骤S9)，在膨胀阀19的上限脉冲(Pvmax)和下限脉冲(Pvmin)的范围内设定膨胀阀19的阀固定脉冲Pv，控制阀开度(步骤S10)。
其次，室外侧空调控制器26将现有的目标旋转频率Fr(Fr_old)与由上述步骤S8求出的修正修正频率Δc相加，计算出压缩单元13的下一目标旋转频率Fr(步骤S11)。如计算的目标旋转频率Fr在上限频率(Frmax)与下限频率(Frmin)的范围内，则压缩单元13的旋转数被控制为该目标旋转频率Fr(步骤S12)。
在此，该上限频率(Frmax)与下限频率(Frmin)的范围被设定为压缩单元13(压缩机13A)效率高的(规定值以上的效率)频率范围的上限值及下限值。由此，可将压缩单元13控制为高效率的旋转频率。
但是，当即使将压缩单元13的旋转频率降至下限频率，空调系统部6的冷媒的过冷却仍然过度时，停止压缩单元13的运行，并停止空调系统部6的运行。具体地说，在步骤S12的处理后，室外侧空调控制器26判断目标旋转频率Fr是否与下限频率大致一致(步骤13)，判断为不一致时，移至步骤S1的处理，另一方面，在目标旋转频率Fr与下限频率大致一致时，室外侧空调控制器26判断喷淋式U型管热交换器21的空调系统部6的冷媒出入口的温差ΔSC是否是目标温差SC的规定温度(例如10℃)以上的温度(步骤S14)高，若为该温度以上，则移至步骤S15的处理。
由此，停止压缩单元13的运行，同时，将膨胀阀19的阀开度设为零，将空调系统部6的运行停止。另外，当即使使压缩单元13的旋转频率上升到上限频率，空调系统部6的冷媒也未得到过冷却时，在其上限频率内使压缩单元13的运行继续。室外侧空调控制器26控制当上述的任意一处理结束后都移至步骤S1的处理，在制冷热关闭中反复进行步骤S1～S13的处理或步骤S1～S15的处理。由此，在制冷热关闭中实施压缩单元13的旋转控制和膨胀阀19的阀开度的控制。
上述动作不限在制冷热关闭中，在制冷运行后根据遥控等的停止指示停止空调系统部6的运行的状态、即制冷运行后的空调运行停止的状态也可实施。
这样，在该空调冷冻装置1中，在空调系统部6的压缩单元13停止时，在冷却系统部8的压缩单元(压缩机37、54)运行中，由于使空调系统部6的压缩单元13运行，将流经空调用冷媒回路7的低压侧冷媒供给到喷淋式U型管热交换器21，故即使在制冷热关闭中，也可以将流经冷却用冷媒回路9的高压侧冷媒时常过冷却。其结果可避免在制冷热关闭中冷却系统部8的冷却效率降低等现象，将冷却系统部8的冷却能力及运行效率维持在高的状态。
特别是，在制冷热关闭中，由于将空调系统部6的压缩单元13控制在效率高的旋转频率范围内，故可进一步提高能量利用效率。另外，通过将喷淋式U型管热交换器21的冷却系统部8侧的冷媒入口温度TC1和出口温度TC2的温差ΔSC的目标温差SC设定为外气温度越低越大的值，可对应外气温度合适地调整冷却系统部8的冷媒的过冷却度。另外，在上述实施例中，膨胀阀19在可切换冷媒的供给/停止的范围内，也可以使用各种电动阀。
在(1)～(3)的运行控制中，特别是在制冷热关闭等状态中，由于将空调系统部6的压缩单元13控制在效率高的旋转频率范围内，故可进一步提高能量的利用效率。因此，店铺内2的室内温度迅速稳定，在此基础上，促进喷淋式U型管热交换器21的热交换是重要的。通过这样的控制，可不以牺牲空气调节为代价，提高作为系统整体的能量利用效率。
在本实施例中，参照图3，由于在店铺内2的空调负载的变动最大的位置(出入口60附近)设置遥控器128，且在该遥控器128中设置空调控制用温度传感器129，故如图4所示，在开始进行遥控传感控制时(S21)，当人的出入造成空调负载的变动时(S22)，其变化被迅速地检测到(S23)，即配合店铺温度的上升、下降来控制空调侧压缩机13(S24)。或若店铺内2的出入口60附近设有玻璃，则容易受到直射日光等，其意味着也是空调负载变大的部位(S25)，因此，此时配合店铺内2温度的上升、下降来进行空调用压缩机13的运行控制(S26)。
在上述结构中，任何情况下，都可以使店铺内2的温度迅速地稳定(S27)，通过使其迅速地稳定，可迅速抑制用于空气调节的冷媒量。因此，可进行对图1的膨胀阀18的阀开度进行节流的控制，也可以对应其形状将膨胀阀18全部关闭。这样，可增大喷淋式U型管热交换器21的空调系统部低压侧的冷媒流量，当其增大时，促进空调系统部低压侧的冷媒和冷冻系统部高压侧的冷媒之间的热交换，并迅速使冷藏侧的负载稳定(S28)，使其运行稳定(29)。通常，由于在将空调系统部的能量利用效率和冷冻系统部的能量利用效率进行比较时，空调系统部的能量利用效率优良，故在更多地促进喷淋式U型管热交换器21内的热交换时，可提高作为本系统整体的能量利用效率(S30)。
在本实施例中，在使店铺内2的温度迅速地稳定这一点上，由于更多地促进喷淋式U型管热交换器21的热交换，故可不以牺牲空气调节为代价，提高作为系统整体的能量利用效率。
以上，说明了本发明的一实施例，但本发明不限于此。例如，在上述实施例中叙述了在适用于便利店等店铺内的空调冷冻装置中使用本发明的情况，可在进行空气调节和冷藏柜3或冷冻柜4以外的被冷却设备的冷却的空调冷冻装置中广泛使用。另外，上述实施例表示的配管结构等也并不限于此，在不脱离本发明宗旨的范围内可适当进行变更。
权利要求
1.一种空调冷冻装置，其特征在于，包括空调系统部，其具有空调压缩机、热源侧热交换器及利用侧热交换器，并通过该利用侧热交换器进行一室内的空气调节；冷冻系统部，其包括冷却用压缩机、冷凝器及蒸发器，并通过该蒸发器进行配置于所述一室内的冷却贮存设备的柜内冷却；喷淋式U型管热交换器，其用于所述空调系统部低压侧的冷媒及所述冷冻系统部高压侧的冷媒之间的热交换，同时，在所述一室内的空调负载大的或该空调负载变化大的部位具有空调控制用温度传感器，而且，还包括控制装置，其根据该温度传感器的检测值，当所述空调系统部达到制冷热关闭时，使所述空调用压缩机继续运行，其控制流入所述喷淋式U型管热交换器的所述空调系统部低压侧的冷媒流量。
2.如权利要求1所述的空调冷冻装置，其特征在于，当在制冷热关闭中运行空调用压缩机时，其旋转频率被配置在预先设定的频率范围内。
3.如权利要求2所述的空调冷冻装置，其特征在于，在所述空调系统部，求出用于将流入所述喷淋式U型管热交换器内的所述冷却用冷媒回路高压侧的冷媒入口温度和出口温度的温差形成为预先设定的设定温差的所述空调用压缩机的目标旋转频率，当该目标旋转频率在预先设定的频率范围内时，将所述空调用压缩机的旋转频率控制为其目标旋转频率，另一方面，当旋转频率与所述预先设定的频率下限频率大致一致，同时所述温差为所述设定温差的规定温度以上时，以及旋转频率与所述预先设定的频率上限频率大致一致，同时所述温差为所述设定温差的所述温度以下时，所述空调用压缩机的运行中止。
4.如权利要求1～3的任意一项所述的空调冷冻装置，其特征在于，所述一室内是便利店，在该店铺出入口附近具有所述温度传感器。
5.如权利要求1～4的任意一项所述的空调冷冻装置，其特征在于，所述一室内是便利店，在该店铺的玻璃窗附近具有温度传感器。
6.如权利要求1～5的任意一项所述的空调冷冻装置，其特征在于，所述温度传感器被设置在空调机的遥控器操作装置上。
全文摘要
一种空调冷冻装置，其包括空调系统部，其具有空调压缩机、热源侧热交换器及利用侧热交换器，通过该利用侧热交换器进行一室内的空气调节；冷冻系统部，其包括冷却用压缩机、冷凝器及蒸发器并通过该蒸发器进行配置于所述一室内的冷却贮存设备的柜内冷却；喷淋式U型管热交换器(カスケ一ド熱交換機)，其用于所述空调系统部低压侧的冷媒及所述冷冻系统部高压侧的冷媒之间的热交换，同时在所述一室内的空调负载或该空调负载变化大的部位具有空调控制用温度传感器，而且，还包括控制装置，根据该温度传感器的检测值，当所述空调系统部达到制冷热关闭时使所述空调用压缩机继续运行，控制流入所述喷淋式U型管热交换器的所述空调系统部低压侧的冷媒流量。
文档编号F24F11/02GK1661302SQ20041009505
公开日2005年8月31日 申请日期2004年11月23日 优先权日2004年2月27日
发明者八藤后裕志, 西田圭二 申请人:三洋电机株式会社