JP5277854B2 - Air conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空気調和装置、特に、冷暖同時運転が可能な空気調和装置に関する。 The present invention relates to an air conditioner, and more particularly to an air conditioner capable of simultaneous cooling and heating.
従来より、特許文献1に示されるような冷暖同時運転が可能な空気調和装置がある。また、冷暖切換運転が可能な空気調和装置として、特許文献2に示されるような直列に接続された前後段2つの圧縮要素を有する圧縮機と、室外熱交換器と、室内熱交換器と、室外熱交換器と室内熱交換器との間に設けられた2つの膨張弁と、2つの膨張弁間を流れる冷媒を気液分離する気液分離器と、気液分離器から冷媒を後段側の圧縮要素に戻すための後段側インジェクション管とを有しており、二段圧縮式の冷凍サイクルにおいて後段側の圧縮要素に中間圧の冷媒を戻す中間圧インジェクションを行う空気調和装置がある。
しかし、冷暖同時運転が可能な空気調和装置においては、冷暖切換運転が可能な空気調和装置とは異なり、二段圧縮式の冷凍サイクルにおいて後段側の圧縮要素に中間圧の冷媒を戻す中間圧インジェクションを行う構成を採用したものは存在しない。 However, in an air conditioner that can be operated simultaneously with cooling and heating, unlike an air conditioner that can be switched between cooling and heating, an intermediate pressure injection that returns an intermediate pressure refrigerant to a compression element on the rear stage side in a two-stage compression refrigeration cycle. There is no one that employs a configuration that performs the above.
本発明の課題は、多段圧縮式の冷凍サイクルにおいて後段側の圧縮要素に中間圧の冷媒を戻す中間圧インジェクションを行う構成を採用した冷暖同時運転が可能な空気調和装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an air conditioner capable of simultaneous cooling and heating that employs a configuration in which intermediate pressure injection is performed to return an intermediate pressure refrigerant to a downstream compression element in a multistage compression refrigeration cycle.
第1の発明にかかる空気調和装置は、圧縮機構と、熱源側熱交換器と、熱源側熱交換器に接続されている液冷媒合流管と、液冷媒合流管に設けられた熱源側膨張機構と、複数の利用側熱交換器と、液冷媒合流管から分岐されて各利用側熱交換器に接続されている液冷媒分岐管と、各液冷媒分岐管に設けられた利用側膨張機構と、熱源側熱交換器を圧縮機構から吐出された冷媒の放熱器として機能させる放熱運転切換状態と熱源側熱交換器を液冷媒合流管を流れる冷媒の蒸発器として機能させる蒸発運転切換状態とを切り換え可能な熱源側切換機構と、圧縮機構の吐出側と熱源側切換機構との間に接続されており圧縮機構から吐出された冷媒を熱源側切換機構に流入する前に分岐する高圧ガス冷媒管と、各利用側熱交換器に対応して設けられており利用側熱交換器を液冷媒分岐管を流れる冷媒の蒸発器として機能させる冷房運転切換状態と利用側熱交換器を高圧ガス冷媒管を流れる冷媒の放熱器として機能させる暖房運転切換状態とを切り換え可能な利用側切換機構と、各利用側熱交換器において蒸発した冷媒を圧縮機構の吸入側に送る低圧ガス冷媒管とを備えている。そして、圧縮機構は、複数の圧縮要素を有しており、複数の圧縮要素のうちの前段側の圧縮要素から吐出された冷媒を後段側の圧縮要素で順次圧縮するように構成されており、液冷媒合流管には、液冷媒合流管を流れる冷媒の一部を分岐して後段側の圧縮要素に戻す熱源側インジェクション管が接続されるとともに、液冷媒合流管を流れる冷媒と熱源側インジェクション管を流れる冷媒との熱交換を行う熱源側エコノマイザ熱交換器が設けられており、各液冷媒分岐管には、各液冷媒分岐管を流れる冷媒の一部を分岐して後段側の圧縮要素に戻す利用側インジェクション管が接続されるとともに、各液冷媒分岐管を流れる冷媒と対応する利用側インジェクション管を流れる冷媒との熱交換を行う利用側エコノマイザ熱交換器が設けられている。ここで、「圧縮機構」とは、複数の圧縮要素が一体に組み込まれた圧縮機や、単一の圧縮要素が組み込まれた圧縮機及び/又は複数の圧縮要素が組み込まれた圧縮機を複数台接続したものを含む構成を意味している。また、「複数の圧縮要素のうちの前段側の圧縮要素から吐出された冷媒を後段側の圧縮要素で順次圧縮する」とは、「前段側の圧縮要素」及び「後段側の圧縮要素」という直列に接続された2つの圧縮要素を含むことだけを意味しているのではなく、複数の圧縮要素が直列に接続されており、各圧縮要素間の関係が、上述の「前段側の圧縮要素」と「後段側の圧縮要素」との関係を有することを意味している。 An air conditioner according to a first invention includes a compression mechanism, a heat source side heat exchanger, a liquid refrigerant junction pipe connected to the heat source side heat exchanger, and a heat source side expansion mechanism provided in the liquid refrigerant junction pipe. A plurality of use side heat exchangers, a liquid refrigerant branch pipe branched from the liquid refrigerant junction pipe and connected to each use side heat exchanger, and a use side expansion mechanism provided in each liquid refrigerant branch pipe A heat radiation operation switching state in which the heat source side heat exchanger functions as a radiator of the refrigerant discharged from the compression mechanism, and an evaporation operation switching state in which the heat source side heat exchanger functions as an evaporator of the refrigerant flowing through the liquid refrigerant junction pipe. A switchable heat source side switching mechanism and a high pressure gas refrigerant pipe connected between the discharge side and the heat source side switching mechanism of the compression mechanism and branching before the refrigerant discharged from the compression mechanism flows into the heat source side switching mechanism And provided for each user-side heat exchanger A cooling operation switching state in which the use side heat exchanger functions as an evaporator of the refrigerant flowing through the liquid refrigerant branch pipe, and a heating operation switching state in which the use side heat exchanger functions as a radiator of the refrigerant flowing in the high pressure gas refrigerant pipe. A switchable use side switching mechanism and a low pressure gas refrigerant pipe for sending the refrigerant evaporated in each use side heat exchanger to the suction side of the compression mechanism are provided. The compression mechanism has a plurality of compression elements, and is configured to sequentially compress the refrigerant discharged from the front-stage compression elements of the plurality of compression elements with the rear-stage compression elements, The liquid refrigerant merging pipe is connected to a heat source side injection pipe that branches a part of the refrigerant flowing through the liquid refrigerant merging pipe and returns it to the compression element on the rear stage side, and the refrigerant flowing through the liquid refrigerant merging pipe and the heat source side injection pipe A heat source side economizer heat exchanger that performs heat exchange with the refrigerant flowing through the refrigerant is provided, and in each liquid refrigerant branch pipe, a part of the refrigerant flowing through each liquid refrigerant branch pipe is branched and used as a compression element on the rear stage side. A user-side economizer heat exchanger that performs heat exchange between the refrigerant that flows through the liquid refrigerant branch pipes and the refrigerant that flows through the corresponding user-side injection pipes is provided along with the return-use injection pipe to be returned.Here, the “compression mechanism” refers to a compressor in which a plurality of compression elements are integrally incorporated, a compressor in which a single compression element is incorporated, and / or a compressor in which a plurality of compression elements are incorporated. This means a configuration that includes a unit connected. In addition, “sequentially compresses the refrigerant discharged from the compression element on the front stage among the plurality of compression elements with the compression element on the rear stage” is referred to as “compression element on the front stage” and “compression element on the rear stage” It is not only meant to include two compression elements connected in series, but a plurality of compression elements are connected in series, and the relationship between the compression elements is the above-mentioned “previous-side compression element” ”And“ compression element on the rear stage side ”.
圧縮機構と熱源側熱交換器と液冷媒合流管と熱源側膨張機構と複数の利用側熱交換器と複数の液冷媒分岐管と熱源側切換機構と高圧ガス冷媒管と複数の利用側切換機構と低圧ガス冷媒管とを備えた冷暖同時運転が可能な空気調和装置において、圧縮機構として、複数の圧縮要素を有しており複数の圧縮要素のうちの前段側の圧縮要素から吐出された冷媒を後段側の圧縮要素で順次圧縮するように構成された多段圧縮式の圧縮機構を採用する場合には、多段圧縮式の冷凍サイクルにおける運転効率を向上させるために、多段圧縮式の冷凍サイクルにおいて後段側の圧縮要素に中間圧の冷媒を戻す中間圧インジェクションを行う冷暖切換運転が可能な空気調和装置と同様に、熱源側熱交換器の液側に中間圧インジェクションを行うための構成を設けることが考えられる。 Compression mechanism, heat source side heat exchanger, liquid refrigerant junction pipe, heat source side expansion mechanism, multiple usage side heat exchangers, multiple liquid refrigerant branch pipes, heat source side switching mechanism, high pressure gas refrigerant pipe, and multiple usage side switching mechanisms And a low-pressure gas refrigerant pipe capable of simultaneous cooling and heating, the refrigerant having a plurality of compression elements as a compression mechanism and discharged from the compression element on the front stage among the plurality of compression elements In order to improve the operating efficiency of the multistage compression refrigeration cycle, in the multistage compression refrigeration cycle, the multistage compression type refrigeration cycle is used. A configuration for performing intermediate pressure injection on the liquid side of the heat source side heat exchanger is provided in the same manner as an air conditioner capable of cooling / heating switching operation that performs intermediate pressure injection for returning intermediate pressure refrigerant to the downstream compression element. Rukoto is considered.
しかし、冷暖同時運転が可能な空気調和装置では、冷房を行う利用側熱交換器と暖房を行う利用側熱交換器が混在する冷暖同時運転があり、この冷暖同時運転の際に、冷房を行う利用側熱交換器と暖房を行う利用側熱交換器との間で冷媒のやりとりが主に行われて、複数の利用側熱交換器と熱源側熱交換器との間でやりとりが行われる冷媒の流量が減少することになる。このため、冷暖同時運転の際には、中間圧インジェクションに供される冷媒の流量を確保することが困難になり、多段圧縮式の冷凍サイクルにおける運転効率の向上を図ることが困難になる。 However, in an air conditioner capable of simultaneous cooling and heating, there is a simultaneous cooling and heating operation in which a use side heat exchanger that performs cooling and a use side heat exchanger that performs heating coexist, and cooling is performed during this cooling and heating simultaneous operation. Refrigerant in which exchange of refrigerant is mainly performed between the use side heat exchanger and the use side heat exchanger for heating, and exchange is performed between the plurality of use side heat exchangers and the heat source side heat exchanger. The flow rate of will decrease. For this reason, in simultaneous cooling and heating operation, it becomes difficult to secure the flow rate of the refrigerant supplied to the intermediate pressure injection, and it becomes difficult to improve the operation efficiency in the multistage compression refrigeration cycle.
そこで、この空気調和装置では、液冷媒合流管に液冷媒合流管を流れる冷媒の一部を分岐して後段側の圧縮要素に戻す熱源側インジェクション管を接続するとともに、液冷媒合流管を流れる冷媒と熱源側インジェクション管を流れる冷媒との熱交換を行う熱源側エコノマイザ熱交換器を設け、各液冷媒分岐管に各液冷媒分岐管を流れる冷媒の一部を分岐して後段側の圧縮要素に戻す利用側インジェクション管を接続するとともに、各液冷媒分岐管を流れる冷媒と対応する利用側インジェクション管を流れる冷媒との熱交換を行う利用側エコノマイザ熱交換器を設けるようにしている。 Therefore, in this air conditioner, the refrigerant flowing through the liquid refrigerant merging pipe is connected to the liquid refrigerant merging pipe connected to the heat source side injection pipe that branches a part of the refrigerant flowing through the liquid refrigerant merging pipe and returns to the subsequent compression element. The heat source side economizer heat exchanger that exchanges heat with the refrigerant that flows through the heat source side injection pipe is provided, and a part of the refrigerant that flows through each liquid refrigerant branch pipe is branched into each liquid refrigerant branch pipe to form a downstream compression element. A user side economizer heat exchanger is provided for connecting the returning user side injection pipe and performing heat exchange between the refrigerant flowing through each liquid refrigerant branch pipe and the refrigerant flowing through the corresponding use side injection pipe.
これにより、冷暖同時運転の際に、冷房を行う利用側熱交換器と暖房を行う利用側熱交換器との間でやりとりされる冷媒が利用側エコノマイザ熱交換器を介してやりとりされることになり、利用側エコノマイザ熱交換器に対応する利用側インジェクション管を通じて冷媒を後段側の圧縮要素に戻す中間圧インジェクションに供される冷媒の流量を確保することが可能になるため、冷暖同時運転の際に、多段圧縮式の冷凍サイクルにおける運転効率の向上を図ることができ、したがって、多段圧縮式の冷凍サイクルにおいて後段側の圧縮要素に中間圧の冷媒を戻す中間圧インジェクションを行う構成を採用した冷暖同時運転が可能な空気調和装置を提供することができる。 Thus, during simultaneous cooling and heating operation, the refrigerant exchanged between the use side heat exchanger that performs cooling and the use side heat exchanger that performs heating is exchanged via the use side economizer heat exchanger. Therefore, it is possible to secure the flow rate of the refrigerant supplied to the intermediate pressure injection for returning the refrigerant to the compression element on the rear stage through the user side injection pipe corresponding to the user side economizer heat exchanger. In addition, it is possible to improve the operation efficiency in the multistage compression refrigeration cycle, and therefore, in the multistage compression refrigeration cycle, the cooling / heating employing a configuration in which intermediate pressure injection is performed to return the intermediate pressure refrigerant to the compression element on the rear stage side. An air conditioner capable of simultaneous operation can be provided.
また、この空気調和装置では、液冷媒合流管の一部、圧縮機構、熱源側熱交換器、熱源側インジェクション管、及び熱源側エコノマイザ熱交換器を少なくとも含む熱源ユニットと、利用側熱交換器を少なくとも含む複数の利用ユニットと、液冷媒分岐管のうち前記熱源ユニットに含まれる部分とは異なる一部及び利用側エコノマイザ熱交換器を少なくとも含む分岐ユニットと、液冷媒合流管のうち熱源ユニットと分岐ユニットとの間を接続する部分からなる液冷媒連絡管と、高圧ガス冷媒管のうち熱源ユニットと分岐ユニットとの間を接続する部分からなる高圧ガス冷媒連絡管と、低圧ガス冷媒管のうち熱源ユニットと分岐ユニットとの間を接続する部分からなる低圧ガス冷媒連絡管とが接続されることによって構成されている。Further, in this air conditioner, a heat source unit including at least a part of the liquid refrigerant junction pipe, a compression mechanism, a heat source side heat exchanger, a heat source side injection pipe, and a heat source side economizer heat exchanger, and a use side heat exchanger are provided. A plurality of use units including at least a branch unit including at least a part of the liquid refrigerant branch pipe that is different from the part included in the heat source unit and a use-side economizer heat exchanger; A liquid refrigerant communication tube comprising a portion connecting between the units, a high pressure gas refrigerant communication tube comprising a portion connecting between the heat source unit and the branch unit in the high pressure gas refrigerant tube, and a heat source among the low pressure gas refrigerant tubes. The unit is configured by connecting a low-pressure gas refrigerant communication pipe composed of a portion connecting the unit and the branch unit.
この空気調和装置では、利用側エコノマイザ熱交換器が利用ユニットや熱源ユニットとは別の分岐ユニットに設けられているため、利用ユニットや熱源ユニットの機器構成を大幅に変更することなく、利用側エコノマイザ熱交換器を追加することができる。In this air conditioner, the use-side economizer heat exchanger is provided in a branch unit that is separate from the use unit and heat source unit. A heat exchanger can be added.
また、液冷媒連絡管は、配管長が長いことが多いため、例えば、冷房を行う利用側熱交換器だけが存在する冷房運転のような、熱源側熱交換器から利用側熱交換器に向かって液冷媒合流管を流れる冷媒の流量が多い場合には、熱源側熱交換器から利用側熱交換器に向かって液冷媒合流管を流れる冷媒の圧力損失が大きくなる傾向にある。In addition, since the liquid refrigerant communication pipe is often long in length, for example, from the heat source side heat exchanger to the usage side heat exchanger, such as cooling operation in which only the usage side heat exchanger that performs cooling exists. When the flow rate of the refrigerant flowing through the liquid refrigerant merging pipe is large, the pressure loss of the refrigerant flowing through the liquid refrigerant merging pipe tends to increase from the heat source side heat exchanger toward the use side heat exchanger.
しかし、この空気調和装置では、液冷媒合流管の熱源ユニットに含まれる部分に液冷媒合流管を流れる冷媒の一部を分岐して後段側の圧縮要素に戻す熱源側インジェクション管が接続されるとともに、液冷媒合流管を流れる冷媒と熱源側インジェクション管を流れる冷媒との熱交換を行う熱源側エコノマイザ熱交換器が設けられているため、熱源側熱交換器から利用側熱交換器に向かって液冷媒合流管を流れる冷媒の流量が多い場合には、液冷媒連絡管における圧力損失による圧力の低下が生じる前に、熱源側エコノマイザ熱交換器における熱交換を行うことができ、後段側の圧縮要素に戻すことができる冷媒の流量が減少しにくくなり、中間圧インジェクションを十分に行うことができる。However, in this air conditioner, a heat source side injection pipe is connected to a part included in the heat source unit of the liquid refrigerant junction pipe and a part of the refrigerant flowing through the liquid refrigerant junction pipe is returned to the subsequent compression element. Since the heat source side economizer heat exchanger that performs heat exchange between the refrigerant flowing through the liquid refrigerant merging pipe and the refrigerant flowing through the heat source side injection pipe is provided, the liquid is directed from the heat source side heat exchanger toward the usage side heat exchanger. When the flow rate of the refrigerant flowing through the refrigerant junction pipe is large, heat exchange in the heat source side economizer heat exchanger can be performed before the pressure drop due to pressure loss in the liquid refrigerant communication pipe occurs, and the compression element on the rear stage side Therefore, the flow rate of the refrigerant that can be returned to is less likely to decrease, and the intermediate pressure injection can be sufficiently performed.
さらに、この空気調和装置では、利用側インジェクション管は、液冷媒合流管のうち分岐ユニットに含まれる部分に接続されている。Furthermore, in this air conditioner, the use-side injection pipe is connected to a portion included in the branch unit in the liquid refrigerant junction pipe.
利用側エコノマイザ熱交換器が分岐ユニットに設けられる場合において、利用側インジェクション管を熱源側インジェクション管に合流させたり、後段側の圧縮要素に直接に接続すると、利用側インジェクション管の一部(以下、「利用側インジェクション連絡管」とする)が分岐ユニットと熱源ユニットとを接続する冷媒管の一つとして存在することになり、熱源ユニットと分岐ユニットとが、液冷媒連絡管、高圧ガス冷媒連絡管、低圧ガス冷媒連絡管及び利用側インジェクション連絡管という4種類の冷媒管を介して接続された装置構成になってしまう。When the use side economizer heat exchanger is provided in the branch unit, if the use side injection pipe is joined to the heat source side injection pipe or directly connected to the compression element on the rear stage side, a part of the use side injection pipe (hereinafter, The “use side injection communication pipe” is present as one of the refrigerant pipes connecting the branch unit and the heat source unit. Therefore, the apparatus configuration is connected through four types of refrigerant pipes, a low-pressure gas refrigerant communication pipe and a user-side injection communication pipe.
そこで、この空気調和装置では、利用側インジェクション管を液冷媒合流管のうち分岐ユニットに含まれる部分に接続するようにしている。そして、利用側熱交換器が冷媒の蒸発器として機能する冷房運転だけを行う場合、又は、利用側熱交換器が冷媒の放熱器として機能する暖房運転だけを行う場合には、熱源側インジェクション管によって液冷媒合流管を流れる冷媒の一部を分岐して、熱源側エコノマイザ熱交換器によって液冷媒合流管を流れる冷媒を冷却しつつ熱源側インジェクション管を流れる冷媒を加熱し、加熱された熱源側インジェクション管を流れる冷媒を後段側の圧縮要素に戻すようにし、冷房運転と暖房運転とが混在する場合には、利用側インジェクション管によって対応する液冷媒分岐管を流れる冷媒の一部を分岐して、対応する利用側エコノマイザ熱交換器によって液冷媒分岐管を流れる冷媒を冷却しつつ利用側インジェクション管を流れる冷媒を加熱し、加熱された利用側インジェクション管を流れる冷媒を、液冷媒合流管及び熱源側インジェクション管を通じて、後段側の圧縮要素に戻すようにしている。Therefore, in this air conditioner, the use-side injection pipe is connected to a portion included in the branch unit in the liquid refrigerant junction pipe. And when performing only the cooling operation in which the use side heat exchanger functions as a refrigerant evaporator, or when performing only the heating operation in which the use side heat exchanger functions as a refrigerant radiator, the heat source side injection pipe A part of the refrigerant flowing through the liquid refrigerant merging pipe is branched by, and the refrigerant flowing through the heat source side injection pipe is heated while the refrigerant flowing through the liquid refrigerant merging pipe is cooled by the heat source side economizer heat exchanger, and the heated heat source side When the refrigerant flowing through the injection pipe is returned to the compression element on the rear stage side and cooling operation and heating operation are mixed, a part of the refrigerant flowing through the corresponding liquid refrigerant branch pipe is branched by the use side injection pipe. The refrigerant flowing through the user side injection pipe is heated while cooling the refrigerant flowing through the liquid refrigerant branch pipe by the corresponding user side economizer heat exchanger, The refrigerant flowing through the heated the usage injection tube through the liquid refrigerant junction pipe and the heat source-side injection pipe, and returned to the second-stage compression element.
これにより、例えば、冷房を行う利用側熱交換器と暖房を行う利用側熱交換器が混在する冷暖同時運転のような、複数の利用側熱交換器と熱源側熱交換器との間でやりとりが行われる冷媒の流量が少ない場合には、複数の利用側熱交換器と熱源側熱交換器との間で冷媒のやりとりを行わずに、利用側インジェクション管を流れる冷媒を液冷媒合流管を通じて熱源ユニットに送ることで中間圧インジェクションを行うことができるようになり、利用側インジェクション連絡管を要しない装置構成にすることができる。As a result, for example, exchange between a plurality of use side heat exchangers and heat source side heat exchangers such as simultaneous cooling and heating operation in which a use side heat exchanger that performs cooling and a use side heat exchanger that performs heating are mixed. When the flow rate of the refrigerant is small, the refrigerant flowing through the use side injection pipe is passed through the liquid refrigerant junction pipe without exchanging the refrigerant between the plurality of use side heat exchangers and the heat source side heat exchanger. By sending it to the heat source unit, intermediate pressure injection can be performed, and a device configuration that does not require a user-side injection communication pipe can be achieved.
第2の発明にかかる空気調和装置は、第1の発明にかかる空気調和装置において、利用側エコノマイザ熱交換器は、利用側熱交換器と利用側膨張機構との間に設けられている。 An air conditioner according to a second aspect of the invention is the air conditioner according to the first aspect of the invention, wherein the use side economizer heat exchanger is provided between the use side heat exchanger and the use side expansion mechanism.
この空気調和装置では、利用側エコノマイザ熱交換器が利用側熱交換器と利用側膨張機構との間に設けられているため、利用側熱交換器を通過した冷媒が利用側膨張機構によって冷媒が減圧される前に利用側エコノマイザ熱交換器を通過することになり、利用側エコノマイザ熱交換器を流れる冷媒が高い圧力で維持されることになる。 In this air conditioner, since the use side economizer heat exchanger is provided between the use side heat exchanger and the use side expansion mechanism, the refrigerant that has passed through the use side heat exchanger is cooled by the use side expansion mechanism. Before the pressure is reduced, the refrigerant passes through the use-side economizer heat exchanger, and the refrigerant flowing through the use-side economizer heat exchanger is maintained at a high pressure.
これにより、利用側エコノマイザ熱交換器における交換熱量が大きくなるため、利用側インジェクション管を流れる冷媒の流量、すなわち、中間圧インジェクションに供される冷媒の流量を増加させることができるようになり、多段圧縮式の冷凍サイクルにおける運転効率の一層の向上を図ることができる。 As a result, the amount of heat exchanged in the use-side economizer heat exchanger increases, so that the flow rate of the refrigerant flowing through the use-side injection pipe, that is, the flow rate of the refrigerant supplied to the intermediate pressure injection can be increased. The operation efficiency in the compression refrigeration cycle can be further improved.
第3の発明にかかる空気調和装置は、第1又は第2の発明にかかる空気調和装置において、液冷媒合流管のうち利用側インジェクション管が接続された位置と液冷媒合流管から複数の液冷媒分岐管への分岐部との間の部分には、液管開閉機構が設けられている。 An air conditioner according to a third aspect of the invention is the air conditioner according to the first or second aspect of the invention , wherein a plurality of liquid refrigerants are formed from the position where the use side injection pipe is connected among the liquid refrigerant junction pipe and the liquid refrigerant junction pipe. A liquid tube opening / closing mechanism is provided at a portion between the branch portion to the branch tube.
この空気調和装置では、利用側インジェクション管を流れる冷媒を液冷媒合流管を通じて熱源ユニットに送る際に、中間圧インジェクションに供される冷媒以外の冷媒を複数の液冷媒分岐管から流出させることなく、利用側インジェクション管を流れる冷媒を液冷媒合流管を通じて熱源ユニットに送り、中間圧インジェクションを行うことができる。 In this air conditioner, when the refrigerant flowing through the use side injection pipe is sent to the heat source unit through the liquid refrigerant junction pipe, refrigerant other than the refrigerant supplied to the intermediate pressure injection is not allowed to flow out from the plurality of liquid refrigerant branch pipes. The refrigerant flowing through the use side injection pipe can be sent to the heat source unit through the liquid refrigerant junction pipe to perform intermediate pressure injection.
第4の発明にかかる空気調和装置は、第1〜第3の発明のいずれかにかかる空気調和装置において、熱源側インジェクション管は、液冷媒合流管のうち熱源側エコノマイザ熱交換器と液冷媒連絡管との部分から液冷媒合流管を流れる冷媒の一部を分岐するように接続されている。 An air conditioner according to a fourth aspect of the invention is the air conditioner according to any of the first to third aspects of the invention, wherein the heat source side injection pipe is in liquid refrigerant communication with the heat source side economizer heat exchanger in the liquid refrigerant junction pipe. It connects so that a part of refrigerant | coolant which flows through a liquid refrigerant junction pipe may branch from the part with a pipe | tube.
この空気調和装置では、液冷媒合流管を通じて利用側インジェクション管から熱源ユニットに送られたガス冷媒を、熱源側エコノマイザ熱交換器を通過させることなく、中間圧インジェクションに供することができ、これにより、熱源側エコノマイザ熱交換器を通過させる場合に比べて、中間圧インジェクションに供されるガス冷媒の圧力損失を小さくすることができる。 In this air conditioner, the gas refrigerant sent from the use side injection pipe to the heat source unit through the liquid refrigerant junction pipe can be subjected to intermediate pressure injection without passing through the heat source side economizer heat exchanger. Compared with the case of passing through the heat source side economizer heat exchanger, the pressure loss of the gas refrigerant provided for the intermediate pressure injection can be reduced.
第5の発明にかかる空気調和装置は、第1〜第4の発明のいずれかにかかる空気調和装置において、利用側エコノマイザ熱交換器は、対応する利用側熱交換器において放熱した後に液冷媒分岐管を流れる冷媒と利用側インジェクション管を流れる冷媒とが対向するように流れる流路を有する熱交換器である。 An air conditioner according to a fifth aspect of the present invention is the air conditioner according to any of the first to fourth aspects of the invention, wherein the use side economizer heat exchanger radiates heat in the corresponding use side heat exchanger and then the liquid refrigerant branch. It is a heat exchanger which has a flow path which flows so that the refrigerant which flows through a pipe and the refrigerant which flows through a use side injection pipe may counter.
この空気調和装置では、利用側エコノマイザ熱交換器における冷媒間の温度差を小さくすることができるため、交換熱量を大きくすることができ、中間圧インジェクションに供される冷媒の流量をさらに増加させることができる。 In this air conditioner, since the temperature difference between the refrigerants in the use-side economizer heat exchanger can be reduced, the amount of exchange heat can be increased, and the flow rate of the refrigerant provided for intermediate pressure injection can be further increased. Can do.
第6の発明にかかる空気調和装置は、第1〜第5の発明のいずれかにかかる空気調和装置において、圧縮機構は、臨界圧力を超える圧力まで冷媒を圧縮する。 An air conditioner according to a sixth aspect is the air conditioner according to any one of the first to fifth aspects, wherein the compression mechanism compresses the refrigerant to a pressure exceeding the critical pressure.
第7の発明にかかる空気調和装置は、第6の発明にかかる空気調和装置において、冷媒は、二酸化炭素である。 An air conditioner according to a seventh aspect is the air conditioner according to the sixth aspect, wherein the refrigerant is carbon dioxide.
以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。 As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
第1、第6及び第7の発明では、冷暖同時運転の際に、冷房を行う利用側熱交換器と暖房を行う利用側熱交換器との間でやりとりされる冷媒が利用側エコノマイザ熱交換器を介してやりとりされることになり、利用側エコノマイザ熱交換器に対応する利用側インジェクション管を通じて冷媒を後段側の圧縮要素に戻す中間圧インジェクションに供される冷媒の流量を確保することが可能になるため、冷暖同時運転の際に、多段圧縮式の冷凍サイクルにおける運転効率の向上を図ることができ、したがって、多段圧縮式の冷凍サイクルにおいて後段側の圧縮要素に中間圧の冷媒を戻す中間圧インジェクションを行う構成を採用した冷暖同時運転が可能な空気調和装置を提供することができる。また、利用側エコノマイザ熱交換器が利用ユニットや熱源ユニットとは別の分岐ユニットに設けられているため、利用ユニットや熱源ユニットの機器構成を大幅に変更することなく、利用側エコノマイザ熱交換器を追加することができる。また、熱源側熱交換器から利用側熱交換器に向かって液冷媒合流管を流れる冷媒の流量が多い場合には、液冷媒連絡管における圧力損失による圧力の低下が生じる前に、熱源側エコノマイザ熱交換器における熱交換を行うことができ、後段側の圧縮要素に戻すことができる冷媒の流量が減少しにくくなり、中間圧インジェクションを十分に行うことができる。さらに、冷房を行う利用側熱交換器と暖房を行う利用側熱交換器が混在する冷暖同時運転のような、複数の利用側熱交換器と熱源側熱交換器との間でやりとりが行われる冷媒の流量が少ない場合には、複数の利用側熱交換器と熱源側熱交換器との間で冷媒のやりとりを行わずに、利用側インジェクション管を流れる冷媒を液冷媒合流管を通じて熱源ユニットに送ることで中間圧インジェクションを行うことができるようになり、利用側インジェクション管の一部が分岐ユニットと熱源ユニットとを接続する冷媒管の一つとして存在することのない装置構成にすることができる。 In the first, sixth, and seventh inventions, during the cooling and heating simultaneous operation, the refrigerant exchanged between the use side heat exchanger that performs cooling and the use side heat exchanger that performs heating is the use side economizer heat exchange. It is possible to secure the flow rate of the refrigerant supplied to the intermediate pressure injection that returns the refrigerant to the compression element on the rear stage side through the usage side injection pipe corresponding to the usage side economizer heat exchanger. Therefore, during simultaneous cooling and heating operation, it is possible to improve the operation efficiency in the multistage compression refrigeration cycle, and therefore, in the multistage compression refrigeration cycle, the intermediate pressure refrigerant is returned to the downstream compression element. It is possible to provide an air conditioner capable of simultaneous cooling and heating that employs a configuration for performing pressure injection. In addition, since the user-side economizer heat exchanger is installed in a branch unit that is separate from the user unit and heat source unit, the user-side economizer heat exchanger can be installed without significantly changing the equipment configuration of the user unit or heat source unit. Can be added. In addition, when the flow rate of the refrigerant flowing through the liquid refrigerant junction pipe from the heat source side heat exchanger toward the user side heat exchanger is large, the heat source side economizer before the pressure drop due to the pressure loss in the liquid refrigerant communication pipe occurs. Heat exchange in the heat exchanger can be performed, and the flow rate of the refrigerant that can be returned to the compression element on the rear stage is less likely to decrease, so that intermediate pressure injection can be sufficiently performed. Furthermore, exchange is performed between a plurality of use side heat exchangers and heat source side heat exchangers such as simultaneous cooling and heating operation in which a use side heat exchanger for cooling and a use side heat exchanger for heating are mixed. When the flow rate of the refrigerant is small, the refrigerant flowing through the use side injection pipe is transferred to the heat source unit through the liquid refrigerant junction pipe without exchanging the refrigerant between the plurality of use side heat exchangers and the heat source side heat exchanger. The intermediate pressure injection can be performed by sending, and a device configuration in which a part of the use side injection pipe does not exist as one of the refrigerant pipes connecting the branch unit and the heat source unit can be obtained. .
第2の発明では、利用側エコノマイザ熱交換器を流れる冷媒が高い圧力で維持されることになり、利用側エコノマイザ熱交換器における交換熱量が大きくなるため、利用側インジェクション管を流れる冷媒の流量、すなわち、中間圧インジェクションに供される冷媒の流量を増加させることができるようになり、多段圧縮式の冷凍サイクルにおける運転効率の一層の向上を図ることができる。 In the second invention, the refrigerant flowing through the use-side economizer heat exchanger is maintained at a high pressure, and the amount of exchange heat in the use-side economizer heat exchanger increases, so the flow rate of the refrigerant flowing through the use-side injection pipe, That is, the flow rate of the refrigerant provided for the intermediate pressure injection can be increased, and the operation efficiency in the multistage compression refrigeration cycle can be further improved.
第3の発明では、利用側インジェクション管を流れる冷媒を液冷媒合流管を通じて熱源ユニットに送る際に、中間圧インジェクションに供される冷媒以外の冷媒を複数の液冷媒分岐管から流出させることなく、利用側インジェクション管を流れる冷媒を液冷媒合流管を通じて熱源ユニットに送り、中間圧インジェクションを行うことができる。 In the third invention, when sending the refrigerant flowing through the use side injection pipe to the heat source unit through the liquid refrigerant junction pipe, the refrigerant other than the refrigerant supplied to the intermediate pressure injection does not flow out from the plurality of liquid refrigerant branch pipes. The refrigerant flowing through the use side injection pipe can be sent to the heat source unit through the liquid refrigerant junction pipe to perform intermediate pressure injection.
第4の発明では、液冷媒合流管を通じて利用側インジェクション管から熱源ユニットに送られたガス冷媒を、熱源側エコノマイザ熱交換器を通過させることなく、中間圧インジェクションに供することができ、これにより、熱源側エコノマイザ熱交換器を通過させる場合に比べて、中間圧インジェクションに供されるガス冷媒の圧力損失を小さくすることができる。 In the fourth aspect of the invention, the gas refrigerant sent from the use side injection pipe to the heat source unit through the liquid refrigerant junction pipe can be subjected to intermediate pressure injection without passing through the heat source side economizer heat exchanger. Compared with the case where the heat source side economizer heat exchanger is passed, the pressure loss of the gas refrigerant provided for the intermediate pressure injection can be reduced.
第5の発明では、利用側エコノマイザ熱交換器における冷媒間の温度差を小さくすることができるため、交換熱量を大きくすることができ、中間圧インジェクションに供される冷媒の流量をさらに増加させることができる。 In the fifth invention, since the temperature difference between refrigerants in the use-side economizer heat exchanger can be reduced, the amount of exchange heat can be increased, and the flow rate of refrigerant supplied to intermediate pressure injection is further increased. Can do.
以下、図面に基づいて、本発明にかかる空気調和装置の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of an air-conditioning apparatus according to the present invention will be described based on the drawings.
(1)空気調和装置の構成
図1は、本発明の一実施形態にかかる空気調和装置1の概略構成図である。空気調和装置1は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、ビル等の屋内の冷暖房に使用される装置である。
(1) Configuration of Air Conditioner FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an
空気調和装置1は、主として、1台の熱源ユニット2と、複数(本実施形態では、2台)の利用ユニット4、5と、分岐ユニット6と、分岐ユニット6を介して熱源ユニット2と利用ユニット4、5とを接続する冷媒連絡管8、9、10等とを備えており、利用ユニットごとに冷暖房を選択する冷暖同時運転が可能になるように構成されている。すなわち、空気調和装置1の冷媒回路11は、熱源ユニット2と、利用ユニット4、5と、分岐ユニット6と、冷媒連絡管8、9、10等とが接続されることによって構成されている。そして、冷媒回路11には、超臨界域で作動する冷媒(ここでは、二酸化炭素)が封入されている。
The
<利用ユニット>
利用ユニット4、5は、ビル等の屋内の天井に埋め込みや吊り下げ等、又は、屋内の壁面に壁掛け等により設置されている。利用ユニット4、5は、冷媒連絡管8、9、10等及び分岐ユニット6を介して熱源ユニット2に接続されており、冷媒回路11の一部を構成している。
<Usage unit>
The
次に、利用ユニット4、5の構成について説明する。尚、利用ユニット4と利用ユニット5とは同様の構成であるため、ここでは、利用ユニット4の構成のみ説明し、利用ユニット5の構成については、利用ユニット4の各部を示す40番台の符号の代わりに50番台の符号を付して、各部の説明を省略する。
Next, the configuration of the
利用ユニット4は、主として、利用側冷媒回路11a(利用ユニット5では、利用側冷媒回路11b)を有している。この利用側冷媒回路11aは、主として、利用側熱交換器42を有している。
The usage unit 4 mainly has a usage-side
利用側熱交換器42は、冷媒と室内空気等との熱交換を行うことで室内の空調負荷を処理する熱交換器であり、その液側に第1液冷媒分岐管43が接続されており、そのガス側に第1ガス冷媒分岐管44が接続されている。
The use
<熱源ユニット>
熱源ユニット2は、ビル等の屋上等に設置されており、冷媒連絡管8、9、10等及び分岐ユニット6を介して利用ユニット4、5に接続されており、冷媒回路11の一部を構成している。
<Heat source unit>
The heat source unit 2 is installed on the roof of a building or the like, and is connected to the
次に、熱源ユニット2の構成について説明する。熱源ユニット2は、主として、熱源側冷媒回路11cを有している。この熱源側冷媒回路11cは、主として、圧縮機構21と、熱源側切換機構としての第1切換機構22と、熱源側熱交換器23と、熱源側膨張機構24と、第2切換機構25と、熱源側インジェクション管34と、熱源側エコノマイザ熱交換器36とを有している。
Next, the configuration of the heat source unit 2 will be described. The heat source unit 2 mainly has a heat source side
圧縮機構21は、2つの圧縮要素で冷媒を二段圧縮する圧縮機である。圧縮機構21は、ケーシング21a内に、圧縮機駆動モータ21bと、駆動軸21cと、圧縮要素21d、21eとが収容された密閉式構造となっている。圧縮機駆動モータ21bは、駆動軸21cに連結されている。そして、この駆動軸21cは、2つの圧縮要素21d、21eに連結されている。すなわち、圧縮機構21は、2つの圧縮要素21d、21eが単一の駆動軸21cに連結されており、2つの圧縮要素21d、21eがともに圧縮機駆動モータ21bによって回転駆動される、いわゆる一軸二段圧縮構造となっている。圧縮要素21d、21eは、ロータリ式やスクロール式等の容積式の圧縮要素である。そして、圧縮機構21は、吸入管26から冷媒を吸入し、この吸入された冷媒を前段側の圧縮要素21dによって圧縮した後に、中間冷媒管27に吐出し、中間冷媒管27に吐出された冷媒を後段側の圧縮要素21eに吸入して、冷媒をさらに圧縮した後に、吐出管28に吐出するように構成されている。吸入管26は、圧縮機構21の吸入側及び低圧ガス冷媒連絡管10(後述)に接続された冷媒管であり、中間冷媒管27は、前段側の圧縮要素21dから吐出された冷媒を後段側の圧縮要素21eに吸入させるための冷媒管であり、吐出管28は、圧縮機構21の吐出側に接続された冷媒管である。このように、圧縮機構21は、複数(ここでは、2つ)の圧縮要素21d、21eを有しており、これらの圧縮要素21d、21eのうちの前段側の圧縮要素21dから吐出された冷媒を後段側の圧縮要素21eで順次圧縮するように構成されている。
The
第1切換機構22は、熱源側熱交換器23を冷媒の放熱器として機能させる放熱運転切換状態と熱源側熱交換器23を冷媒の蒸発器として機能させる蒸発運転切換状態とを切り換え可能な四路切換弁であり、その第1ポート22aは吐出管28を通じて圧縮機構21の吐出側に接続されており、その第2ポート22bは熱源側ガス冷媒管29を通じて熱源側熱交換器23のガス側に接続されており、その第3ポート22cは吸入管26を通じて圧縮機構21の吸入側に接続されており、第4ポート22dはキャピラリチューブ22eを介して圧縮機構21の吸入側に接続されている。そして、第1切換機構22は、第1ポート22aと第2ポート22bとを接続するとともに第3ポート22cと第4ポート22dとを接続(放熱運転切換状態に対応、図1の第1切換機構22の実線を参照)したり、第2ポート22bと第3ポート22cとを接続するとともに第1ポート22cと第4ポート22dとを接続(蒸発運転切換状態に対応、図1の第1切換機構22の破線を参照)する切り換えを行うことが可能である。熱源側ガス冷媒管29は、第1切換機構22の第2ポート22bと熱源側熱交換器23のガス側とを接続する冷媒管である。尚、第1切換機構22は、四路切換弁に限定されるものではなく、例えば、複数の電磁弁を組み合わせる等によって、上述と同様の冷媒の流れの方向を切り換える機能を有するように構成したものであってもよい。
The
熱源側熱交換器23は、冷媒と室外空気等との熱交換を行うことで冷媒の放熱器又は蒸発器として機能する熱交換器であり、その液側に第1液冷媒合流管30が接続されており、そのガス側に熱源側ガス冷媒管29が接続されている。
The heat source
熱源側膨張機構24は、熱源側冷媒回路10c内を流れる冷媒の減圧等を行う電動膨張弁であり、第1液冷媒合流管30に設けられている。
The heat source
第2切換機構25は、本実施形態のように、冷暖同時運転が可能な空気調和装置を構成する場合(すなわち、熱源ユニット2を冷暖同時運転が可能な空気調和装置の熱源ユニットとして使用する場合)には、高圧のガス冷媒を利用側冷媒回路11a、11bに送る際(以下、暖房負荷要求運転状態とする)に、圧縮機構21の吐出側と高圧ガス冷媒連絡管9とを接続し、本実施形態とは異なり、冷暖切換運転が可能な空気調和装置を構成する場合(すなわち、熱源ユニット2を冷暖切換運転が可能な空気調和装置の熱源ユニットとして使用する場合)には、高圧ガス冷媒連絡管9と圧縮機構21の吸入側とを接続するように、熱源側冷媒回路11c内における冷媒の流路を切り換えることが可能な四路切換弁であり、その第1ポート25aは吐出管28及び吐出管28から分岐された第1高圧ガス冷媒管31を通じて圧縮機構21の吐出側に接続されており、その第2ポート25bはキャピラリチューブ25e介して圧縮機構21の吸入側に接続されており、その第3ポート25cは吸入管26を通じて圧縮機構21の吸入側に接続されており、その第4ポート25dは第2高圧ガス冷媒管32を通じて高圧ガス冷媒連絡管9に接続されている。そして、第2切換機構25は、上述のように、第1ポート25aと第2ポート25bとを接続するとともに第3ポート25cと第4ポート25dとを接続(冷暖切換時冷房運転状態に対応、図1の第2切換機構25の実線を参照)したり、第2ポート25bと第3ポート25cとを接続するとともに第1ポート25aと第4ポート25dとを接続(暖房負荷要求運転状態に対応、図1の第2切換機構25の破線を参照)する切り換えを行うことが可能である。第1高圧ガス冷媒管31は、吐出管28と第2切換機構25の第1ポート25aとを接続する冷媒管であり、第2高圧ガス冷媒管32は、第2切換機構25の第4ポート25dと高圧ガス冷媒連絡管9とを接続する冷媒管である。尚、第2切換機構25は、四路切換弁に限定されるものではなく、例えば、複数の電磁弁を組み合わせる等によって、上述と同様の冷媒の流れの方向を切り換える機能を有するように構成したものであってもよい。
When the
熱源側インジェクション管34は、第1液冷媒合流管30を流れる冷媒の一部を分岐して圧縮機構21の後段側の圧縮要素21eに戻す冷媒管である。熱源側インジェクション管34は、その一端が第1液冷媒合流管30の熱源側膨張機構24が設けられた位置よりも液冷媒連絡管8寄りの部分に接続されており、その他端が中間冷媒管27に接続されている。尚、ここでは採用していないが、熱源側インジェクション管34は、後段側の圧縮要素21eに直接接続されていてもよい。そして、熱源側インジェクション管34には、開度制御が可能な熱源側インジェクション弁35が設けられている。熱源側インジェクション弁36は、電動膨張弁からなる。
The heat source
熱源側エコノマイザ熱交換器36は、第1液冷媒合流管30を流れる冷媒と熱源側インジェクション管34を流れる冷媒(より具体的には、熱源側インジェクション弁35によって冷凍サイクルにおける中間圧付近まで減圧された後の冷媒)との熱交換を行う熱交換器である。熱源側エコノマイザ熱交換器36は、第1液冷媒合流管30の熱源側膨張機構24が設けられた位置よりも液冷媒連絡管8寄りの部分に設けられており、ここでは、さらに、第1液冷媒合流管30の熱源側インジェクション管34が接続された位置よりも液冷媒連絡管8寄りの部分に設けられている。尚、ここでは、採用していないが、熱源側エコノマイザ熱交換器36は、第1液冷媒合流管30の熱源側膨張機構24が設けられた位置と熱源側インジェクション管34が接続された位置との間の部分に設けられていてもよい。そして、熱源側エコノマイザ熱交換器36は、熱源側熱交換器23において放熱した後に第1液冷媒合流管30を流れる冷媒と熱源側インジェクション管34を流れる冷媒とが対向するように流れる流路を有している。
The heat source side
また、熱源ユニット2には、分岐ユニット6に設けられた第2利用側インジェクション管63、64(後述)を流れる冷媒を圧縮機構21の後段側の圧縮要素21eに戻すための第1利用側インジェクション管33が設けられており、その一端が利用側インジェクション連絡管14(後述)に接続されており、その他端が熱源側インジェクション管34の熱源側インジェクション弁35の下流側の部分に接続されている。尚、ここでは、採用していないが、両インジェクション管33、34を別々に中間冷媒管27や後段側の圧縮要素21eに接続するようにしてもよい。
Further, the heat source unit 2 includes a first usage-side injection for returning refrigerant flowing through second usage-
<分岐ユニット>
分岐ユニット6は、例えば、ビル等の屋内等の利用ユニット4、5寄りの位置に設置されており、冷媒連絡管8、9、10等とともに、利用ユニット4、5と熱源ユニット2との間に介在しており、冷媒回路11の一部を構成している。
<Branch unit>
For example, the
次に、分岐ユニット6の構成について説明する。分岐ユニット6は、主として、液側分岐回路11dと、ガス側分岐回路11eとを有している。
Next, the configuration of the
液側分岐回路11dは、主として、第2液冷媒合流管61と、第2液冷媒分岐管62、63と、利用側膨張機構41、51と、第2利用側インジェクション管64、66と、利用側エコノマイザ熱交換器68、69と、第3利用側インジェクション管70とを有している。
The liquid
第2液冷媒合流管61は、その一端が液冷媒連絡管8に接続されており、その他端が第2液冷媒分岐管62、63に接続されている。ここで、第1液冷媒合流管30、液冷媒合流管8及び第2液冷媒合流管61からなる冷媒管を液冷媒合流管91とする。
The second liquid
第2液冷媒分岐管62は、利用ユニット4に対応する冷媒管であり、その一端が利用ユニット4に対応する第3液冷媒分岐管12に接続されており、その他端が液冷媒合流管91を構成する第2液冷媒合流管61に接続されている。第3液冷媒分岐管12は、分岐ユニット6の第2液冷媒分岐管62と利用ユニット4の第1液冷媒分岐管43とを接続する冷媒管である。ここで、第1液冷媒分岐管43、第3液冷媒分岐管12及び第2液冷媒分岐管62からなる冷媒管を液冷媒分岐管92とする。そして、第2液冷媒分岐管62には、利用側膨張機構41が設けられている。利用側膨張機構41は、利用ユニット4、すなわち、利用側冷媒回路10a内を流れる冷媒の流量の調節等を行う電動膨張弁である。
The second liquid
第2液冷媒分岐管63は、利用ユニット5に対応する冷媒管であり、その一端が利用ユニット5に対応する第3液冷媒分岐管13に接続されており、その他端が液冷媒合流管91を構成する第2液冷媒合流管61に接続されている。第3液冷媒分岐管13は、分岐ユニット6の第2液冷媒分岐管63と利用ユニット5の第1液冷媒分岐管53とを接続する冷媒管である。ここで、第1液冷媒分岐管53、第3液冷媒分岐管13及び第2液冷媒分岐管63からなる冷媒管を液冷媒分岐管93とする。そして、第2液冷媒分岐管63には、利用側膨張機構51が設けられている。利用側膨張機構51は、利用ユニット5、すなわち、利用側冷媒回路10b内を流れる冷媒の流量の調節等を行う電動膨張弁である。
The second liquid
第2利用側インジェクション管64は、利用ユニット4に対応する液冷媒分岐管92を構成する第2液冷媒分岐管62を流れる冷媒の一部を分岐して圧縮機構21の後段側の圧縮要素21eに戻すための冷媒管である。第2利用側インジェクション管64は、その一端が第2液冷媒分岐管62の利用側膨張機構41が設けられた位置よりも第3液冷媒分岐管12寄りの部分に接続されており、その他端が第3利用側インジェクション管70に接続されている。そして、第2利用側インジェクション管64には、開度制御が可能な利用側インジェクション弁65が設けられている。利用側インジェクション弁65は、電動膨張弁からなる。
The second use
第2利用側インジェクション管66は、利用ユニット5に対応する液冷媒分岐管93を構成する第2液冷媒分岐管63を流れる冷媒の一部を分岐して圧縮機構21の後段側の圧縮要素21eに戻すための冷媒管である。第2利用側インジェクション管66は、その一端が第2液冷媒分岐管63の利用側膨張機構51が設けられた位置よりも第3液冷媒分岐管13寄りの部分に接続されており、その他端が第3利用側インジェクション管70に接続されている。そして、第2利用側インジェクション管66には、開度制御が可能な利用側インジェクション弁67が設けられている。利用側インジェクション弁67は、電動膨張弁からなる。
The second use
そして、第3利用側インジェクション管70は、分岐ユニット6の第2利用側インジェクション管64、66と熱源ユニット2の第1利用側インジェクション管33とを接続する冷媒管である。ここで、第2利用側インジェクション管64、66、利用側インジェクション連絡管14及び第1利用側インジェクション管33からなる冷媒管を利用側インジェクション管94とする。
The third usage-
利用側エコノマイザ熱交換器68は、利用ユニット4に対応する液冷媒分岐管92を構成する第2液冷媒分岐管62を流れる冷媒と利用側インジェクション管94を構成する第2利用側インジェクション管64を流れる冷媒(より具体的には、利用側インジェクション弁65によって冷凍サイクルにおける中間圧付近まで減圧された後の冷媒)との熱交換を行う熱交換器である。利用側エコノマイザ熱交換器68は、第2液冷媒分岐管62の利用側膨張機構41が設けられた位置よりも第3液冷媒分岐管12寄りの部分に設けられており、ここでは、さらに、第2液冷媒分岐管62の利用側膨張機構41が設けられた位置と第2利用側インジェクション管64が接続された位置との間の部分に設けられている。尚、ここでは、採用していないが、利用側エコノマイザ熱交換器68は、第2液冷媒分岐管62の第2利用側インジェクション管64が接続された位置よりも第3液冷媒分岐管12寄りの部分に設けられていてもよい。そして、利用側エコノマイザ熱交換器68は、対応する利用側熱交換器42において放熱した後に第2液冷媒分岐管62を流れる冷媒と第2利用側インジェクション管64を流れる冷媒とが対向するように流れる流路を有している。
The use-side
利用側エコノマイザ熱交換器69は、利用ユニット5に対応する液冷媒分岐管93を構成する第2液冷媒分岐管63を流れる冷媒と利用側インジェクション管94を構成する第2利用側インジェクション管66を流れる冷媒(より具体的には、利用側インジェクション弁67によって冷凍サイクルにおける中間圧付近まで減圧された後の冷媒)との熱交換を行う熱交換器である。利用側エコノマイザ熱交換器69は、第2液冷媒分岐管63の利用側膨張機構51が設けられた位置よりも第3液冷媒分岐管13寄りの部分に設けられており、ここでは、さらに、第2液冷媒分岐管63の利用側膨張機構51が設けられた位置と第2利用側インジェクション管66が接続された位置との間の部分に設けられている。尚、ここでは、採用していないが、利用側エコノマイザ熱交換器69は、第2液冷媒分岐管63の第2利用側インジェクション管66が接続された位置よりも第3液冷媒分岐管13寄りの部分に設けられていてもよい。そして、利用側エコノマイザ熱交換器69は、対応する利用側熱交換器52において放熱した後に第2液冷媒分岐管63を流れる冷媒と第2利用側インジェクション管66を流れる冷媒とが対向するように流れる流路を有している。
The use-side
このように、各液冷媒分岐管92、93(ここでは、各第2液冷媒分岐管62、63)には、各液冷媒分岐管92、93を流れる冷媒の一部を分岐して圧縮機構21の後段側の圧縮要素21eに戻す利用側インジェクション管94を構成する第2利用側インジェクション管64、66が接続されるとともに、各液冷媒分岐管92、93を流れる冷媒と対応する利用側インジェクション管64、66を流れる冷媒との熱交換を行う利用側エコノマイザ熱交換器68、69が設けられており、利用側エコノマイザ熱交換器68、69に対応する第2利用側インジェクション管64、66を有する利用側インジェクション管94を通じて冷媒を圧縮機構21の後段側の圧縮要素21eに戻す中間圧インジェクションを行うことができるようになっている。
As described above, a part of the refrigerant flowing through the liquid
ガス側分岐回路11eは、主として、第3高圧ガス冷媒管71と、複数(ここでは、2つ)の高圧ガス冷媒分岐管72、73と、低圧ガス冷媒管74と、複数(ここでは、2つ)の低圧ガス冷媒分岐管75、76と、複数(ここでは、2つ)の第2ガス冷媒分岐管77、78とを有している。
The gas
第3高圧ガス冷媒管71は、その一端が高圧ガス冷媒連絡管9に接続されており、その他端が高圧ガス冷媒分岐管72、73に接続されている。ここで、第1高圧ガス冷媒管31、第2高圧ガス冷媒管32、高圧ガス冷媒連絡管9及び第3高圧ガス冷媒管71からなる冷媒管を高圧ガス冷媒管95とする。
The third high-pressure
高圧ガス冷媒分岐管72は、その一端が第3高圧ガス冷媒管71に接続されており、その他端が第2ガス冷媒分岐管77に接続されている。そして、高圧ガス冷媒分岐管72には、高圧ガス冷媒分岐管72を流れる冷媒の流通及び遮断が可能になるように高圧ガス開閉弁79が設けられている。高圧ガス開閉弁79は、電磁弁からなる。
One end of the high-pressure gas
高圧ガス冷媒分岐管73は、その一端が第3高圧ガス冷媒管71に接続されており、その他端が第2ガス冷媒分岐管78に接続されている。高圧ガス冷媒分岐管73には、高圧ガス冷媒分岐管73を流れる冷媒の流通及び遮断が可能になるように高圧ガス開閉弁80が設けられている。高圧ガス開閉弁80は、電磁弁からなる。
The high pressure gas
低圧ガス冷媒管74は、その一端が低圧ガス冷媒連絡管10に接続されており、その他端が低圧ガス冷媒分岐管75、76に接続されている。ここで、吸入管26、低圧ガス冷媒連絡管10及び低圧ガス冷媒管74からなる冷媒管を低圧ガス冷媒管96とする。
One end of the low-pressure
低圧ガス冷媒分岐管75は、その一端が低圧ガス冷媒管74に接続されており、その他端が第2ガス冷媒分岐管77に接続されている。そして、低圧ガス冷媒分岐管75には、低圧ガス冷媒分岐管75を流れる冷媒の流通及び遮断が可能になるように低圧ガス開閉弁81が設けられている。低圧ガス開閉弁81は、電磁弁からなる。
The low pressure gas
低圧ガス冷媒分岐管76は、その一端が低圧ガス冷媒管74に接続されており、その他端が第2ガス冷媒分岐管78に接続されている。そして、低圧ガス冷媒分岐管76には、低圧ガス冷媒分岐管76を流れる冷媒の流通及び遮断が可能になるように低圧ガス開閉弁82が設けられている。低圧ガス開閉弁82は、電磁弁からなる。
The low pressure gas
第2ガス冷媒分岐管77は、その一端が高圧ガス冷媒分岐管72及び低圧ガス冷媒分岐管75に接続されており、その他端が利用ユニット4に対応する第3ガス冷媒分岐管15に接続されている。第3ガス冷媒分岐管15は、分岐ユニット6の第2ガス冷媒分岐管77と利用ユニット4の第1ガス冷媒分岐管44とを接続する冷媒管である。ここで、第1ガス冷媒分岐管44、第3ガス冷媒分岐管15及び第2ガス冷媒分岐管77からなる冷媒管をガス冷媒分岐管97とする。
One end of the second gas
第2ガス冷媒分岐管78は、その一端が高圧ガス冷媒分岐管73及び低圧ガス冷媒分岐管76に接続されており、その他端が利用ユニット5に対応する第3ガス冷媒分岐管16に接続されている。第3ガス冷媒分岐管16は、分岐ユニット6の第2ガス冷媒分岐管78と利用ユニット5の第1ガス冷媒分岐管54とを接続する冷媒管である。ここで、第1ガス冷媒分岐管54、第3ガス冷媒分岐管16及び第2ガス冷媒分岐管78からなる冷媒管をガス冷媒分岐管98とする。
One end of the second gas
このように、分岐ユニット6には、利用ユニット4に対応して、利用側切換機構としての高圧ガス開閉弁79及び低圧ガス開閉弁81が設けられ、また、利用ユニット5に対応して、利用側切換機構としての高圧ガス開閉弁80及び低圧ガス開閉弁82が設けられていることになる。そして、利用ユニット4の冷房運転を行う際には、高圧ガス開閉弁79を閉め、かつ、低圧ガス開閉弁81を開けることで、利用側熱交換器42を液冷媒分岐管92を流れる冷媒の蒸発器として機能させる冷房運転切換状態に切り換えることが可能であり、利用ユニット4の暖房運転を行う際には、高圧ガス開閉弁79を開け、かつ、低圧ガス開閉弁81を閉めることで、利用側熱交換器42を高圧ガス冷媒管95を流れる冷媒の放熱器として機能させる暖房運転切換状態に切り換えることが可能になっている。また、利用ユニット5の冷房運転を行う際には、高圧ガス開閉弁80を閉め、かつ、低圧ガス開閉弁82を開けることで、利用側熱交換器52を液冷媒分岐管93を流れる冷媒の蒸発器として機能させる冷房運転切換状態に切り換え、また、利用ユニット5の暖房運転を行う際には、高圧ガス開閉弁80を開け、かつ、低圧ガス開閉弁82を閉めることで、利用側熱交換器52を高圧ガス冷媒管95を流れる冷媒の放熱器として機能させる暖房運転切換状態に切り換えることが可能になっている。
As described above, the
以上のように、本実施形態の空気調和装置1は、圧縮機構21と、熱源側熱交換器23と、熱源側熱交換器23に接続されている液冷媒合流管91と、液冷媒合流管91に設けられた熱源側膨張機構24と、複数(ここでは、2つ)の利用側熱交換器42、52と、液冷媒合流管91から分岐されて各利用側熱交換器42、52に接続されている液冷媒分岐管92、93と、各液冷媒分岐管92、93に設けられた利用側膨張機構41、51と、熱源側熱交換器23を圧縮機構21から吐出された冷媒の放熱器として機能させる放熱運転切換状態と熱源側熱交換器23を液冷媒合流管91を流れる冷媒の蒸発器として機能させる蒸発運転切換状態とを切り換え可能な熱源側切換機構としての第1切換機構22と、圧縮機構21の吐出側と第1切換機構22との間に接続されており圧縮機構21から吐出された冷媒を第1切換機構22に流入する前に分岐する高圧ガス冷媒管95と、各利用側熱交換器42、52に対応して設けられており利用側熱交換器42、52を液冷媒分岐管92、93を流れる冷媒の蒸発器として機能させる冷房運転切換状態と利用側熱交換器42、52を高圧ガス冷媒管95を流れる冷媒の放熱器として機能させる暖房運転切換状態とを切り換え可能な利用側切換機構としてのガス開閉弁79〜82と、各利用側熱交換器42、52において蒸発した冷媒を圧縮機構21の吸入側に送る低圧ガス冷媒管96とを備えている。そして、圧縮機構21は、複数(ここでは、2つ)の圧縮要素21d、21eを有しており、圧縮要素21d、21eのうちの前段側の圧縮要素21dから吐出された冷媒を後段側の圧縮要素21eで順次圧縮するように構成されており、液冷媒合流管91には、液冷媒合流管91を流れる冷媒の一部を分岐して後段側の圧縮要素21eに戻す熱源側インジェクション管34が接続されるとともに、液冷媒合流管91を流れる冷媒と熱源側インジェクション管34を流れる冷媒との熱交換を行う熱源側エコノマイザ熱交換器36が設けられており、各液冷媒分岐管92、93には、各液冷媒分岐管92、93を流れる冷媒の一部を分岐して後段側の圧縮要素21eに戻す利用側インジェクション管94(より具体的には、利用側インジェクション管94を構成する第2利用側インジェクション管64、66)が接続されるとともに、各液冷媒分岐管92、93を流れる冷媒と対応する利用側インジェクション管94を流れる冷媒との熱交換を行う利用側エコノマイザ熱交換器68、69が設けられている。すなわち、本実施形態の空気調和装置1では、冷暖同時運転が可能な構成において、圧縮機構として、多段圧縮式(ここでは、二段圧縮式)の圧縮機構21が採用され、中間圧インジェクションを行うための構成として、液冷媒合流管91に熱源側インジェクション管34及び熱源側エコノマイザ熱交換器36を設けるとともに、各液冷媒分岐管92、93に利用側インジェクション管94(より具体的には、利用側インジェクション管94を構成する第2利用側インジェクション管64、66)及び熱源側エコノマイザ熱交換器68、69を設けた構成が採用されている。
As described above, the
また、本実施形態の空気調和装置1において、利用側エコノマイザ熱交換器68、69は、利用側熱交換器42、52と利用側膨張機構41、51との間に設けられている。
In the
また、本実施形態の空気調和装置1は、液冷媒合流管91の一部(すなわち、第1液冷媒合流管30)、圧縮機構21、熱源側熱交換器23、熱源側インジェクション管34、及び熱源側エコノマイザ熱交換器36を少なくとも含む熱源ユニット2と、利用側熱交換器42、52を少なくとも含む複数(ここでは、2つ)の利用ユニット4、5と、液冷媒合流管91のうち熱源ユニット2に含まれる部分とは異なる一部(すなわち、第2液冷媒合流管61)、複数(ここでは、2つ)の液冷媒分岐管92、93の一部(すなわち、第2液冷媒分岐管62、63)及び利用側エコノマイザ熱交換器68、69を少なくとも含む分岐ユニット6と、液冷媒合流管91のうち熱源ユニット2と分岐ユニット6との間を接続する部分からなる液冷媒連絡管8と、高圧ガス冷媒管95のうち熱源ユニット2と分岐ユニット6との間を接続する部分からなる高圧ガス冷媒連絡管9と、低圧ガス冷媒管96のうち熱源ユニット2と分岐ユニット6との間を接続する部分からなる低圧ガス冷媒連絡管10とが接続されることによって構成されている。
In addition, the
また、本実施形態の空気調和装置1において、利用側エコノマイザ熱交換器68、69は、対応する利用側熱交換器42、52において放熱した後に液冷媒分岐管92、93を流れる冷媒と利用側インジェクション管94(より具体的には、利用側インジェクション管94を構成する第2利用側インジェクション管64、66)を流れる冷媒とが対向するように流れる流路を有する熱交換器である。
Further, in the
(2)空気調和装置の動作
次に、本実施形態の空気調和装置1の動作について説明する。
(2) Operation | movement of an air conditioning apparatus Next, operation | movement of the
本実施形態の空気調和装置1の運転モードは、利用ユニット4、5の全てを冷房する冷房運転モードと、各利用ユニット4、5の空調負荷に応じて、利用ユニット4、5の全てを暖房する暖房運転モードと、利用ユニット4、5の一方を冷房しつつ他方を暖房する冷暖同時運転モードとがある。
The operation mode of the
以下、空気調和装置1の3つの運転モードにおける動作について説明する。
Hereinafter, operations in the three operation modes of the
<冷房運転モード>
利用ユニット4、5の全てを冷房する際、空気調和装置1の冷媒回路11は、図2に示されるように構成される(冷媒の流れについては、図2の冷媒回路11に付された矢印を参照)。具体的には、熱源ユニット2の熱源側冷媒回路11cにおいては、熱源側切換機構としての第1切換機構22を放熱運転切換状態(図2の第1切換機構22の実線で示された状態)に切り換えることによって、熱源側熱交換器23を冷媒の放熱器として機能させるようになっている。また、熱源側膨張機構24は、冷媒を極力減圧しないように(例えば、全開状態になるように)開度調節されている。分岐ユニット6においては、利用側切換機構としての高圧ガス開閉弁79、80を閉めるとともに低圧ガス開閉弁81、82を開けることによって、利用ユニット4、5の利用側熱交換器42、52を冷媒の蒸発器として機能させるとともに、利用ユニット4、5の利用側熱交換器42、52と熱源ユニット2の圧縮機構21の吸入側とが低圧ガス冷媒管96等を介して接続された状態になっている。また、熱源側インジェクション弁35を熱源側インジェクション管34に冷媒が流れるように開度調節することによって、熱源側インジェクション管34及び熱源側エコノマイザ熱交換器36による中間圧インジェクションが行われる状態になっており、利用側インジェクション弁65、67を閉めることによって、利用側インジェクション管94及び利用側エコノマイザ熱交換器68、69による中間圧インジェクションが行われない状態になっている。また、利用側膨張弁41、51は、各利用ユニット4、5の冷房負荷に応じて開度調節されている。
<Cooling operation mode>
When all the
このような冷媒回路11の構成において、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒は、吸入管26から圧縮機構21に吸入され、前段側の圧縮要素21dによって冷凍サイクルにおける中間圧まで圧縮された後に、中間冷媒管27に吐出される。この前段側の圧縮要素21dから吐出された中間圧の冷媒は、熱源側インジェクション管34から後段側の圧縮要素21eに戻される冷媒と合流することでさらに冷却される。次に、熱源側インジェクション管34から戻る冷媒と合流した(すなわち、熱源側インジェクション管34及び熱源側エコノマイザ熱交換器36による中間圧インジェクションが行われた)中間圧の冷媒は、圧縮要素21dの後段側に接続された圧縮要素21eに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構21から吐出管28に吐出される。ここで、圧縮機構21から吐出された冷凍サイクルにおける高圧の冷媒は、圧縮要素21d、21eによる二段圧縮動作によって、臨界圧力を超える圧力まで圧縮されている。この圧縮機構21から吐出された高圧の冷媒は、第1切換機構22の第1ポート22a及び第2ポート22bと熱源側ガス冷媒管29とを通じて、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器23に送られて放熱する。そして、熱源側熱交換器23において放熱した冷媒は、熱源側膨張機構24を通過した後に、その一部が熱源側インジェクション管34に分岐される。そして、熱源側インジェクション管34を流れる冷媒は、熱源側インジェクション弁35において中間圧付近まで減圧された後に、熱源側エコノマイザ熱交換器36に送られる。また、熱源側インジェクション管34に分岐された後の液冷媒合流管91を構成する第1液冷媒合流管30を流れる冷媒は、熱源側エコノマイザ熱交換器36に流入し、熱源側インジェクション管34を流れる冷媒と熱交換を行って冷却される。一方、熱源側インジェクション管34を流れる冷媒は、第1液冷媒合流管30を流れる冷媒と熱交換を行って加熱されて蒸発して、上述のように、前段側の圧縮要素21dから吐出された中間圧の冷媒に合流することになる。そして、熱源側エコノマイザ熱交換器36において冷却された冷媒は、液冷媒合流管91を通じて、熱源ユニット2から分岐ユニット6に送られる。この分岐ユニット6に送られた冷媒は、液冷媒分岐管92、93を構成する第2液冷媒分岐管62、63に分岐された後に、利用側膨張機構41、51によって減圧されて低圧の気液二相状態になる。この低圧の気液二相状態の冷媒は、液冷媒分岐管92、93(ここでは、利用側エコノマイザ熱交換器68、69における熱交換は行われない)を通じて、分岐ユニット6から利用ユニット4、5に送られる。この利用ユニット4、5に送られた冷媒は、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器42、52に送られて蒸発する。そして、利用側熱交換器42、52において蒸発した冷媒は、ガス冷媒分岐管97、98を通じて、利用ユニット4、5から分岐ユニット6に送られる。この分岐ユニット6に送られた冷媒は、低圧ガス開閉弁81、82及び低圧ガス冷媒管96を通じて、分岐ユニット6から熱源ユニット2に送られる。この熱源ユニット2に送られた冷媒は、吸入管26を通じて、再び圧縮機構21に吸入される。このようにして、利用ユニット4、5の全てを冷房する冷房運転モードにおける動作が行われる。
In such a configuration of the
このように、本実施形態の空気調和装置1では、冷暖同時運転が可能な構成において、圧縮機構として、多段圧縮式(ここでは、2段圧縮式)の圧縮機構21が採用され、中間圧インジェクションを行うための構成として、液冷媒合流管91に熱源側インジェクション管34及び熱源側エコノマイザ熱交換器36を設けられるとともに、各液冷媒分岐管92、93に利用側インジェクション管94(より具体的には、利用側インジェクション管94を構成する第2利用側インジェクション管64、66)及び熱源側エコノマイザ熱交換器68、69が設けられた構成が採用されているため、冷房運転モードにおいて、熱源側インジェクション管34によって液冷媒合流管91を流れる冷媒の一部を分岐して、熱源側エコノマイザ熱交換器36によって液冷媒合流管91を流れる冷媒を冷却しつつ熱源側インジェクション管34を流れる冷媒を加熱し、冷却された冷媒を液冷媒合流管91及び液冷媒分岐管92、93によって利用側熱交換器42、52に送りつつ、加熱された冷媒を熱源側インジェクション管34によって後段側の圧縮要素21eに戻すことができる。これにより、利用ユニット4、5の冷房運転を行いつつ、多段圧縮式(ここでは、二段圧縮式)の圧縮機構21における後段側の圧縮要素21eに吸入される冷媒の温度を低く抑えることができ、冷房運転モードにおける運転効率を向上させることができる。
As described above, in the
<暖房運転モード>
利用ユニット4、5の全てを暖房する際、空気調和装置1の冷媒回路11は、図3に示されるように構成される(冷媒の流れについては、図3の冷媒回路11に付された矢印を参照)。具体的には、熱源ユニット2の熱源側冷媒回路11cにおいては、熱源側切換機構としての第1切換機構22を蒸発運転切換状態(図3の第1切換機構22の破線で示された状態)に切り換えることによって、熱源側熱交換器23を冷媒の蒸発器として機能させるとともに、第2切換機構25を暖房負荷要求運転状態(図3の第2切換機構25の破線で示された状態)に切り換えることによって、高圧ガス冷媒管95等を通じて利用ユニット4、5に圧縮機構21において圧縮され吐出された高圧のガス冷媒を供給できるようになっている。また、熱源側膨張機構24は、冷媒を減圧するように開度調節されている。分岐ユニット6においては、利用側切換機構としての高圧ガス開閉弁79、80を開けるとともに低圧ガス開閉弁81、82を閉めることによって、利用ユニット4、5の利用側熱交換器42、52を冷媒の放熱器として機能させるようになっている。また、熱源側インジェクション弁35を閉めることによって、熱源側インジェクション管34及び熱源側エコノマイザ熱交換器36による中間圧インジェクションが行われない状態になっており、利用側インジェクション弁65、67を利用側インジェクション管64、66に冷媒が流れるように開度調節することによって、利用側インジェクション管94及び利用側エコノマイザ熱交換器68、69による中間圧インジェクションが行われる状態になっている。また、利用側膨張弁41、51は、各利用ユニット4、5の暖房負荷に応じて開度調節されている。
<Heating operation mode>
When heating all the
このような冷媒回路11の構成において、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒は、吸入管26から圧縮機構21に吸入され、前段側の圧縮要素21dによって冷凍サイクルにおける中間圧まで圧縮された後に、中間冷媒管27に吐出される。この前段側の圧縮要素21dから吐出された中間圧の冷媒は、利用側インジェクション管94から後段側の圧縮要素21eに戻される冷媒と合流することでさらに冷却される。次に、利用側インジェクション管94から戻る冷媒と合流した(すなわち、利用側インジェクション管94及び利用側エコノマイザ熱交換器68、69による中間圧インジェクションが行われた)中間圧の冷媒は、圧縮要素21dの後段側に接続された圧縮要素21eに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構21から吐出管28に吐出される。ここで、圧縮機構21から吐出された冷凍サイクルにおける高圧の冷媒は、圧縮要素21d、21eによる二段圧縮動作によって、臨界圧力を超える圧力まで圧縮されている。この圧縮機構21から吐出された高圧の冷媒は、吐出管28及び高圧ガス冷媒管95(第2切換機構25の第1ポート25a及び第4ポート25dを含む)を通じて、熱源ユニット2から分岐ユニット6に送られる。この分岐ユニット6に送られた冷媒は、高圧ガス開閉弁79、80及びガス冷媒分岐管97、98を通じて、分岐ユニット6から利用ユニット4、5に送られる。この利用ユニット4、5に送られた冷媒は、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器42、52に送られて放熱する。そして、利用側熱交換器42、52において放熱した冷媒は、液冷媒分岐管92、93を通じて、利用ユニット4、5から分岐ユニット6に送られる。この分岐ユニット6に送られた冷媒は、その一部が利用側インジェクション管94を構成する第2利用側インジェクション管64、66に分岐される。そして、第2利用側インジェクション管64、66を流れる冷媒は、利用側インジェクション弁65、67において中間圧付近まで減圧された後に、利用側エコノマイザ熱交換器68、69に送られる。また、第2利用側インジェクション管64、66に分岐された後の液冷媒分岐管92、93を構成する第2液冷媒分岐管62、63を流れる冷媒は、利用側エコノマイザ熱交換器68、69に流入し、第2利用側インジェクション管64、66を流れる冷媒と熱交換を行って冷却される。一方、第2利用側インジェクション管64、66を流れる冷媒は、第2液冷媒分岐管62、63を流れる冷媒と熱交換を行って加熱されて蒸発して、利用側インジェクション管94を通じて(ここでは、第2利用側インジェクション管64、66を流れる冷媒が第3利用側インジェクション管70で合流した後に、利用側インジェクション連絡管14及び第1利用側インジェクション管33を通じて)、上述のように、前段側の圧縮要素21dから吐出された中間圧の冷媒に合流することになる。そして、利用側エコノマイザ熱交換器68、69において冷却された冷媒は、利用側膨張機構41、51を通過した後に、液冷媒合流管91を構成する第2液冷媒合流管61で合流して、液冷媒合流管91を通じて、分岐ユニット6から熱源ユニット2に送られる。この熱源ユニット2に送られた冷媒は、液冷媒合流管91(ここでは、熱源側エコノマイザ熱交換器36における熱交換は行われない)を通じて、熱源側膨張機構24に送られ、熱源側膨張機構24によって減圧されて低圧の気液二相状態になる。この低圧の気液二相状態の冷媒は、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器23に送られて蒸発する。そして、熱源側熱交換器23において蒸発した冷媒は、熱源側ガス冷媒管29と第1切換機構22の第2ポート22b及び第3ポート22cと吸入管26とを通じて、再び圧縮機構21に吸入される。このようにして、利用ユニット4、5の全てを暖房する暖房運転モードにおける動作が行われる。
In such a configuration of the
尚、上述においては、熱源側インジェクション弁36を閉めることによって、熱源側インジェクション管34及び熱源側エコノマイザ熱交換器36による中間圧インジェクションが行われない状態にし、利用側インジェクション弁65、67を利用側インジェクション管64、66に冷媒が流れるように開度調節することによって、利用側インジェクション管94及び利用側エコノマイザ熱交換器68、69による中間圧インジェクションが行われる状態にしているが、さらに、熱源側インジェクション弁35を熱源側インジェクション管34に冷媒が流れるように開度調節することによって、熱源側インジェクション管34及び熱源側エコノマイザ熱交換器36による中間圧インジェクションも併せて行われる状態にしてもよい。
In the above description, by closing the heat source
このように、本実施形態の空気調和装置1では、冷暖同時運転が可能な構成において、圧縮機構として、多段圧縮式(ここでは、2段圧縮式)の圧縮機構21が採用され、中間圧インジェクションを行うための構成として、液冷媒合流管91に熱源側インジェクション管34及び熱源側エコノマイザ熱交換器36を設けられるとともに、各液冷媒分岐管92、93に利用側インジェクション管94(より具体的には、利用側インジェクション管94を構成する第2利用側インジェクション管64、66)及び熱源側エコノマイザ熱交換器68、69が設けられた構成が採用されているため、暖房運転モードにおいて、第2利用側インジェクション管64、66によって液冷媒分岐管92、93を流れる冷媒の一部を分岐して、利用側エコノマイザ熱交換器68、69によって液冷媒分岐管92、93を流れる冷媒を冷却しつつ第2利用側インジェクション管64、66を流れる冷媒を加熱し、冷却された冷媒を液冷媒分岐管92、93及び液冷媒合流管91によって熱源側熱交換器23に送りつつ、加熱された冷媒を利用側インジェクション管94によって後段側の圧縮要素21eに戻したり、さらに、熱源側インジェクション管34によって液冷媒合流管91を流れる冷媒の一部を分岐して、熱源側エコノマイザ熱交換器36によって液冷媒合流管91を流れる冷媒を冷却しつつ熱源側インジェクション管34を流れる冷媒を加熱し、冷却された冷媒を液冷媒合流管91によって熱源側熱交換器23に送りつつ、加熱された冷媒を熱源側インジェクション管34によって後段側の圧縮要素21eに戻すことができる。これにより、利用ユニット4、5の暖房運転を行いつつ、多段圧縮式(ここでは、二段圧縮式)の圧縮機構21における後段側の圧縮要素21eに吸入される冷媒の温度を低く抑えることができ、暖房運転モードにおける運転効率を向上させることができる。
As described above, in the
<冷暖同時運転モード>
利用ユニット4、5の一方を冷房しつつ他方を暖房する際(ここでは、利用ユニット4を冷房し、利用ユニット5を暖房するものとする)、空気調和装置1の冷媒回路11は、図4に示されるように構成される(冷媒の流れについては、図4の冷媒回路11に付された矢印を参照)。具体的には、熱源ユニット2の熱源側冷媒回路11cにおいては、熱源側切換機構としての第1切換機構22を利用ユニット4の冷房負荷と利用ユニット5の暖房負荷とのバランスに応じて放熱運転切換状態又は蒸発運転切換状態のいずれかに切り換えることによって、熱源側熱交換器23を冷媒の放熱器又は蒸発器として機能させるとともに、第2切換機構25を暖房負荷要求運転状態(図4の第2切換機構25の破線で示された状態)に切り換えることによって、高圧ガス冷媒管95等を通じて利用ユニット5に圧縮機構21において圧縮され吐出された高圧のガス冷媒を供給できるようになっている。また、熱源側膨張機構24は、第1切換機構22が放熱運転切換状態の場合には、冷媒を極力減圧しないように(例えば、全開状態になるように)開度調節され、第1切換機構22が蒸発運転切換状態の場合には、冷媒を減圧するように開度調節されている。分岐ユニット6においては、利用ユニット4に対応する利用側切換機構としての高圧ガス開閉弁79を閉めるとともに低圧ガス開閉弁81を開けることによって、利用ユニット4の利用側熱交換器42を冷媒の蒸発器として機能させるとともに、利用ユニット4の利用側熱交換器42と熱源ユニット2の圧縮機構21の吸入側とが低圧ガス冷媒管96等を介して接続された状態になっている。また、利用側切換機構としての高圧ガス開閉弁80を開けるとともに低圧ガス開閉弁82を閉めることによって、利用ユニット5の利用側熱交換器52を冷媒の放熱器として機能させるようになっている。また、熱源側インジェクション弁36を閉めることによって、熱源側インジェクション管34及び熱源側エコノマイザ熱交換器36による中間圧インジェクションが行われない状態になっており、利用側インジェクション弁65、67を利用側インジェクション管64、66に冷媒が流れるように開度調節することによって、利用側インジェクション管94及び利用側エコノマイザ熱交換器68、69による中間圧インジェクションが行われる状態になっている。また、利用側膨張弁41は、利用ユニット4の冷房負荷に応じて開度調節されており、利用側膨張弁51は、利用ユニット5の暖房負荷に応じて開度調節されている。
<Cooling and heating simultaneous operation mode>
When one of the
このような冷媒回路11の構成において、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒は、吸入管26から圧縮機構21に吸入され、前段側の圧縮要素21dによって冷凍サイクルにおける中間圧まで圧縮された後に、中間冷媒管27に吐出される。この前段側の圧縮要素21dから吐出された中間圧の冷媒は、利用側インジェクション管94から後段側の圧縮要素21eに戻されるガス冷媒と合流することでさらに冷却される。次に、利用側インジェクション管94から戻る冷媒と合流した(すなわち、利用側インジェクション管94及び利用側エコノマイザ熱交換器69による中間圧インジェクションが行われた)中間圧の冷媒は、圧縮要素21dの後段側に接続された圧縮要素21eに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構21から吐出管28に吐出される。ここで、圧縮機構21から吐出された冷凍サイクルにおける高圧の冷媒は、圧縮要素21d、21eによる二段圧縮動作によって、臨界圧力を超える圧力まで圧縮されている。この圧縮機構21から吐出された高圧の冷媒は、第1切換機構22が放熱運転切換状態になっている場合を含めて、その大部分が吐出管28及び高圧ガス冷媒管95(第2切換機構25の第1ポート25a及び第4ポート25dを含む)を通じて、熱源ユニット2から分岐ユニット6に送られる。この分岐ユニット6に送られた冷媒は、高圧ガス開閉弁80及びガス冷媒分岐管98を通じて、分岐ユニット6から利用ユニット5に送られる。この利用ユニット5に送られた冷媒は、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器52に送られて放熱する。そして、利用側熱交換器52において放熱した冷媒は、液冷媒分岐管93を通じて、利用ユニット5から分岐ユニット6に送られる。この分岐ユニット6に送られた冷媒は、その一部が利用側インジェクション管94を構成する第2利用側インジェクション管66に分岐される。そして、第2利用側インジェクション管66を流れる冷媒は、利用側インジェクション弁67において中間圧付近まで減圧された後に、利用側エコノマイザ熱交換器69に送られる。また、第2利用側インジェクション管66に分岐された後の液冷媒分岐管93を構成する第2液冷媒分岐管63を流れる冷媒は、利用側エコノマイザ熱交換器69に流入し、第2利用側インジェクション管66を流れる冷媒と熱交換を行って冷却される。一方、第2利用側インジェクション管66を流れる冷媒は、第2液冷媒分岐管63を流れる冷媒と熱交換を行って加熱されて蒸発して、利用側インジェクション管94を通じて(ここでは、第2利用側インジェクション管66を流れる冷媒が第3利用側インジェクション管70に流入した後に、利用側インジェクション連絡管14及び第1利用側インジェクション管33を通じて)、上述のように、前段側の圧縮要素21dから吐出された中間圧の冷媒に合流することになる。そして、利用側エコノマイザ熱交換器69において冷却された冷媒は、利用側膨張機構51を通過した後に、液冷媒合流管91を構成する第2液冷媒合流管61に合流するが、その大部分が液冷媒分岐管92に送られる。この液冷媒分岐管92に送られた冷媒は、利用側膨張機構41によって減圧されて低圧の気液二相状態になる。この低圧の気液二相状態の冷媒は、液冷媒分岐管92(ここでは、利用側エコノマイザ熱交換器68における熱交換は行われない)を通じて、分岐ユニット6から利用ユニット4に送られる。この利用ユニット4に送られた冷媒は、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器42に送られて蒸発する。そして、利用側熱交換器42において蒸発した冷媒は、ガス冷媒分岐管97を通じて分岐ユニット6に送られる。この分岐ユニット6に送られた冷媒は、低圧ガス開閉弁81及び低圧ガス冷媒管96を通じて、分岐ユニット6から熱源ユニット2に送られる。この熱源ユニット2に送られた冷媒は、吸入管26を通じて、再び圧縮機構21に吸入される。このようにして、利用ユニット4、5の一方を冷房しつつ他方を暖房する(ここでは、利用ユニット4を冷房し、利用ユニット5を暖房する)冷暖同時運転モードにおける動作が行われる。
In such a configuration of the
尚、冷暖同時運転モードでは、上述のように、この圧縮機構21から吐出された高圧の冷媒の大部分が、吐出管28及び高圧ガス冷媒管95(第2切換機構25の第1ポート25a及び第4ポート25dを含む)を通じて、熱源ユニット2から分岐ユニット6に送られ、利用側エコノマイザ熱交換器69において冷却された冷媒の大部分が、液冷媒分岐管92を通じて、分岐ユニット6から利用ユニット4に送られるため、利用側熱交換器42、52と熱源側熱交換器23との間(すなわち、液冷媒分岐管92、93と液冷媒合流管91と間)でやりとりが行われる冷媒の流量が減少している(このため、図4においては、第1切換機構22、熱源側熱交換器23、熱源側膨張機構24及び液冷媒合流管30を通じて、吐出管28から利用側気液分離器61に至る部分については、冷媒の流れを示す矢印を省略している)。
In the cooling / heating simultaneous operation mode, as described above, most of the high-pressure refrigerant discharged from the
このように、本実施形態の空気調和装置1では、冷暖同時運転が可能な構成において、圧縮機構として、多段圧縮式(ここでは、2段圧縮式)の圧縮機構21が採用され、中間圧インジェクションを行うための構成として、液冷媒合流管91に熱源側インジェクション管34及び熱源側エコノマイザ熱交換器36を設けられるとともに、各液冷媒分岐管92、93に利用側インジェクション管94(より具体的には、利用側インジェクション管94を構成する第2利用側インジェクション管64、66)及び熱源側エコノマイザ熱交換器68、69が設けられた構成が採用されているため、冷暖同時運転モードにおいて、第2利用側インジェクション管64、66の一方によって、対応する液冷媒分岐管92、93を流れる冷媒の一部を分岐して、対応する利用側エコノマイザ熱交換器68、69によって、対応する液冷媒分岐管92、93を流れる冷媒を冷却しつつ第2利用側インジェクション管64、66の一方を流れる冷媒を加熱し、冷却された冷媒を液冷媒分岐管92、93の他方によって対応する利用側熱交換器42、52に送りつつ、加熱された冷媒を利用側インジェクション管94によって後段側の圧縮要素21eに戻すことができる。これにより、利用ユニット4、5の一方を冷房しつつ他方を暖房する運転を行いつつ、多段圧縮式(ここでは、二段圧縮式)の圧縮機構21における後段側の圧縮要素21eに吸入される冷媒の温度を低く抑えることができ、冷暖同時運転モードにおける運転効率を向上させることができる。
As described above, in the
尚、利用ユニット4の冷房負荷と利用ユニット5の暖房負荷とのバランスがどちらかに偏っている場合には、利用側熱交換器42、52と熱源側熱交換器23との間(すなわち、液冷媒分岐管92、93と液冷媒合流管91と間)でやりとりが行われる冷媒の流量が増加することになるが、このような場合であっても、冷房を行う利用側熱交換器(ここでは、利用側熱交換器42、52の一方)と暖房を行う利用側熱交換器(ここでは、利用側熱交換器42、52の他方)との間でやりとりされる冷媒が利用側エコノマイザ熱交換器68、69を介してやりとりされることになり、利用側エコノマイザ熱交換器42、52に対応する利用側インジェクション管94を構成する第2利用側インジェクション管64、66を通じて冷媒を後段側の圧縮要素21eに戻すことができる。また、熱源側インジェクション弁35を熱源側インジェクション管34に冷媒が流れるように開度調節することによって、熱源側インジェクション管34及び熱源側エコノマイザ熱交換器36による中間圧インジェクションが行われる状態にして、利用側インジェクション管94及び利用側エコノマイザ熱交換器68、69による中間圧インジェクションと併用するようにしてもよい。
In addition, when the balance between the cooling load of the usage unit 4 and the heating load of the
(3)空気調和装置の特徴
本実施形態の空気調和装置1には、以下のような特徴がある。
(3) Features of the air conditioner The
<A>
圧縮機構と熱源側熱交換器と液冷媒合流管と熱源側膨張機構と複数の利用側熱交換器と複数の液冷媒分岐管と熱源側切換機構と高圧ガス冷媒管と複数の利用側切換機構と低圧ガス冷媒管とを備えた冷暖同時運転が可能な空気調和装置において、圧縮機構として、複数の圧縮要素を有しており複数の圧縮要素のうちの前段側の圧縮要素から吐出された冷媒を後段側の圧縮要素で順次圧縮するように構成された多段圧縮式の圧縮機構を採用する場合には、多段圧縮式の冷凍サイクルにおける運転効率を向上させるために、多段圧縮式の冷凍サイクルにおいて後段側の圧縮要素に中間圧の冷媒を戻す中間圧インジェクションを行う冷暖切換運転が可能な空気調和装置と同様に、熱源側熱交換器の液側に中間圧インジェクションを行うための構成を設けることが考えられる。
<A>
Compression mechanism, heat source side heat exchanger, liquid refrigerant junction pipe, heat source side expansion mechanism, multiple usage side heat exchangers, multiple liquid refrigerant branch pipes, heat source side switching mechanism, high pressure gas refrigerant pipe, and multiple usage side switching mechanisms And a low-pressure gas refrigerant pipe capable of simultaneous cooling and heating, the refrigerant having a plurality of compression elements as a compression mechanism and discharged from the compression element on the front stage among the plurality of compression elements In order to improve the operating efficiency of the multistage compression refrigeration cycle, in the multistage compression refrigeration cycle, the multistage compression type refrigeration cycle is used. A configuration for performing intermediate pressure injection on the liquid side of the heat source side heat exchanger is provided in the same manner as an air conditioner capable of cooling / heating switching operation that performs intermediate pressure injection for returning intermediate pressure refrigerant to the downstream compression element. Rukoto is considered.
しかし、冷暖同時運転が可能な空気調和装置では、冷房を行う利用側熱交換器と暖房を行う利用側熱交換器が混在する冷暖同時運転があり(上述の冷暖同時運転モードにおける動作及び図4を参照)、この冷暖同時運転の際に、冷房を行う利用側熱交換器と暖房を行う利用側熱交換器との間で冷媒のやりとりが主に行われて、複数の利用側熱交換器と熱源側熱交換器との間(すなわち、複数の液冷媒分岐管と液冷媒合流管との間)でやりとりが行われる冷媒の流量が減少することになる。このため、冷暖同時運転の際には、中間圧インジェクションに供される冷媒の流量を確保することが困難になり、多段圧縮式の冷凍サイクルにおける運転効率の向上を図ることが困難になる。 However, in an air conditioner capable of simultaneous cooling and heating, there is a simultaneous cooling and heating operation in which a use side heat exchanger that performs cooling and a use side heat exchanger that performs heating coexist (operation in the above-described cooling and heating simultaneous operation mode and FIG. 4). In this simultaneous cooling and heating operation, refrigerant is mainly exchanged between the use side heat exchanger that performs cooling and the use side heat exchanger that performs heating, and a plurality of use side heat exchangers And the heat source side heat exchanger (that is, between the plurality of liquid refrigerant branch pipes and the liquid refrigerant junction pipe), the flow rate of the refrigerant is reduced. For this reason, in simultaneous cooling and heating operation, it becomes difficult to secure the flow rate of the refrigerant supplied to the intermediate pressure injection, and it becomes difficult to improve the operation efficiency in the multistage compression refrigeration cycle.
そこで、本実施形態の空気調和装置1では、液冷媒合流管91に液冷媒合流管91を流れる冷媒の一部を分岐して後段側の圧縮要素21eに戻す熱源側インジェクション管34を接続するとともに、液冷媒合流管91を流れる冷媒と熱源側インジェクション管34を流れる冷媒との熱交換を行う熱源側エコノマイザ熱交換器36を設け、各液冷媒分岐管92、93に各液冷媒分岐管92、93を流れる冷媒の一部を分岐して後段側の圧縮要素21eに戻す利用側インジェクション管94(より具体的には、利用側インジェクション管94を構成する第2利用側インジェクション管64、66)を接続するとともに、各液冷媒分岐管92、93を流れる冷媒と対応する利用側インジェクション管94を流れる冷媒との熱交換を行う利用側エコノマイザ熱交換器68、69を設けるようにしている。
Therefore, in the
これにより、冷暖同時運転の際に、冷房を行う利用側熱交換器(ここでは、利用側熱交換器42、52の一方)と暖房を行う利用側熱交換器(ここでは、利用側熱交換器42、52の他方)との間でやりとりされる冷媒が利用側エコノマイザ熱交換器68、69を介してやりとりされることになり、利用側エコノマイザ熱交換器68、69に対応する利用側インジェクション管94を通じて冷媒を後段側の圧縮要素21eに戻す中間圧インジェクションに供される冷媒の流量を確保することが可能になるため、冷暖同時運転の際に、多段圧縮式(ここでは、二段圧縮式)の冷凍サイクルにおける運転効率の向上を図ることができ、したがって、多段圧縮式の冷凍サイクルにおいて後段側の圧縮要素に中間圧の冷媒を戻す中間圧インジェクションを行う構成を採用した冷暖同時運転が可能な空気調和装置を提供することができる。
Accordingly, during the cooling and heating simultaneous operation, the use side heat exchanger (here, one of the use
<B>
本実施形態の空気調和装置1では、利用側エコノマイザ熱交換器68、69が利用側熱交換器42、52と利用側膨張機構41、51との間に設けられているため、利用側熱交換器42、52を通過した冷媒が利用側膨張機構41、51によって冷媒が減圧される前に利用側エコノマイザ熱交換器68、69を通過することになり、利用側エコノマイザ熱交換器68、69を流れる冷媒が高い圧力で維持されることになる。
<B>
In the
これにより、利用側エコノマイザ熱交換器68、69における交換熱量が大きくなるため、利用側インジェクション管94(より具体的には、利用側インジェクション管94を構成する第2利用側インジェクション管64、66)を流れる冷媒の流量、すなわち、中間圧インジェクションに供される冷媒の流量を増加させることができるようになり、多段圧縮式(ここでは、二段圧縮式)の冷凍サイクルにおける運転効率の一層の向上を図ることができる。
As a result, the amount of heat exchanged in the use-side
<C>
本実施形態の空気調和装置1では、利用側気液分離器61が利用ユニット4、5や熱源ユニット2とは別の分岐ユニット6に設けられているため、利用ユニット4、5や熱源ユニット2の機器構成を大幅に変更することなく、利用側気液分離器61を追加することができる。
<C>
In the
また、本実施形態のように、分岐ユニット6に利用側気液分離器61を設けるとともに、熱源ユニット2と分岐ユニット6との間を液冷媒連絡管8によって接続する場合には、液冷媒連絡管8が配管長が長いことが多いため、例えば、冷房を行う利用側熱交換器だけが存在する冷房運転モードのような、熱源側熱交換器23から利用側熱交換器42、52に向かって液冷媒合流管91を流れる冷媒の流量が多い場合には、熱源側熱交換器23から利用側熱交換器42、52に向かって液冷媒合流管91を流れる冷媒の圧力損失が大きくなる傾向にある。
Further, as in the present embodiment, when the use-side gas-
しかし、本実施形態の空気調和装置1では、液冷媒合流管91の熱源ユニット2に含まれる部分に液冷媒合流管91を流れる冷媒の一部を分岐して後段側の圧縮要素21eに戻す熱源側インジェクション管34が接続されるとともに、液冷媒合流管91を流れる冷媒と熱源側インジェクション管34を流れる冷媒との熱交換を行う熱源側エコノマイザ熱交換器36が設けられているため、熱源側熱交換器23から利用側熱交換器42、52に向かって液冷媒合流管91を流れる冷媒の流量が多い場合には、液冷媒連絡管8における圧力損失による圧力の低下が生じる前に、熱源側エコノマイザ熱交換器36における熱交換を行うことができ、後段側の圧縮要素21eに戻すことができる冷媒の流量が減少しにくく、中間圧インジェクションを十分に行うことができる。
However, in the
<D>
本実施形態の空気調和装置1では、利用側エコノマイザ熱交換器68、69が、対応する利用側熱交換器42、52において放熱した後に液冷媒分岐管92、93を流れる冷媒と利用側インジェクション管94(より具体的には、利用側インジェクション管94を構成する第2利用側インジェクション管64、66)を流れる冷媒とが対向するように流れる流路を有しているため、利用側エコノマイザ熱交換器68、69における冷媒間の温度差を小さくすることができるようになり、これにより、交換熱量を大きくすることができ、中間圧インジェクションに供される冷媒の流量をさらに増加させることができる。
<D>
In the
(4)変形例
上述の実施形態のように、利用側エコノマイザ熱交換器68、69を分岐ユニット6に設ける場合において、利用側インジェクション管94を熱源側インジェクション管34に合流させたり、後段側の圧縮要素21eに直接に接続すると、利用側インジェクション管94の一部である利用側インジェクション連絡管14が分岐ユニット6と熱源ユニット2とを接続する冷媒管の一つとして存在することになり、熱源ユニット2と分岐ユニット6とが、液冷媒連絡管8、高圧ガス冷媒連絡管9、低圧ガス冷媒連絡管10及び利用側インジェクション連絡管14という4種類の冷媒管を介して接続された装置構成になってしまう。
(4) Modifications In the case where the use side
そこで、本変形例では、図5に示されるように、利用側インジェクション管94(ここでは、第3利用側インジェクション管70)を液冷媒合流管91のうち分岐ユニット6に含まれる部分(ここでは、第2液冷媒合流管61)に接続するようにしている。この第3利用側インジェクション管70は、その一端が第2液冷媒合流管61に接続されており、その他端が第2利用側インジェクション管64、66に接続されている。
Therefore, in this modified example, as shown in FIG. 5, the use side injection pipe 94 (here, the third use side injection pipe 70) is included in the branch unit 6 (here, the third part of the liquid refrigerant junction pipe 91). The second liquid refrigerant junction pipe 61) is connected. The third usage
また、本変形例では、液冷媒合流管91(ここでは、第2液冷媒合流管61)のうち利用側インジェクション管94(ここでは、第3利用側インジェクション管70)が接続された位置と複数(ここでは、2つ)の液冷媒分岐管92、93への分岐部との間の部分に、液管開閉機構61aが設けられている。この液管開閉機構61aは、第3利用側インジェクション管70を流れる冷媒の流通及び遮断を可能にする開閉弁であり、本変形例において、電磁弁からなる。
Moreover, in this modification, among the liquid refrigerant merging pipe 91 (here, the second liquid refrigerant merging pipe 61), a plurality of positions and a plurality of positions where the usage side injection pipe 94 (herein, the third usage side injection pipe 70) is connected. A liquid pipe opening /
さらに、本変形例では、上述の実施形態とは異なり、熱源側インジェクション管34が、液冷媒合流管91(ここでは、第1液冷媒合流管30)のうち熱源側エコノマイザ熱交換器36と液冷媒連絡管8との部分から液冷媒合流管91を流れる冷媒の一部を分岐するように接続されている。
Furthermore, in the present modification, unlike the above-described embodiment, the heat source
以上のように、本変形例の空気調和装置1では、上述の実施形態の構成において、主として、利用側インジェクション管94から分岐ユニット6と熱源ユニット2とを接続する利用側インジェクション連絡管14が省略され、利用側インジェクション管94としての第3利用側インジェクション管70が分岐ユニット6内において液冷媒合流管91の構成する第2液冷媒合流管61に接続されている。
As described above, in the
次に、本変形例の空気調和装置1の動作について、冷房運転モードと暖房運転モードと冷暖同時運転モードとに分けて説明する。
Next, the operation of the
<冷房運転モード>
利用ユニット4、5の全てを冷房する際、空気調和装置1の冷媒回路11は、図6に示されるように構成される(冷媒の流れについては、図6の冷媒回路11に付された矢印を参照)。具体的には、熱源ユニット2の熱源側冷媒回路11cにおいては、熱源側切換機構としての第1切換機構22を放熱運転切換状態(図6の第1切換機構22の実線で示された状態)に切り換えることによって、熱源側熱交換器23を冷媒の放熱器として機能させるようになっている。また、熱源側膨張機構24は、冷媒を極力減圧しないように(例えば、全開状態になるように)開度調節されている。分岐ユニット6においては、利用側切換機構としての高圧ガス開閉弁79、80を閉めるとともに低圧ガス開閉弁81、82を開けることによって、利用ユニット4、5の利用側熱交換器42、52を冷媒の蒸発器として機能させるとともに、利用ユニット4、5の利用側熱交換器42、52と熱源ユニット2の圧縮機構21の吸入側とが低圧ガス冷媒管96等を介して接続された状態になっている。また、熱源側インジェクション弁35を熱源側インジェクション管34に冷媒が流れるように開度調節することによって、熱源側インジェクション管34及び熱源側エコノマイザ熱交換器36による中間圧インジェクションが行われる状態になっており、利用側インジェクション弁65、67を閉めることによって、利用側インジェクション管94及び利用側エコノマイザ熱交換器68、69による中間圧インジェクションが行われない状態になっている。また、液管開閉機構61aは、開けられている。また、利用側膨張弁41、51は、各利用ユニット4、5の冷房負荷に応じて開度調節されている。
<Cooling operation mode>
When all the
このような冷媒回路11の構成において、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒は、吸入管26から圧縮機構21に吸入され、前段側の圧縮要素21dによって冷凍サイクルにおける中間圧まで圧縮された後に、中間冷媒管27に吐出される。この前段側の圧縮要素21dから吐出された中間圧の冷媒は、熱源側インジェクション管34から後段側の圧縮要素21eに戻される冷媒と合流することでさらに冷却される。次に、熱源側インジェクション管34から戻る冷媒と合流した(すなわち、熱源側インジェクション管34及び熱源側エコノマイザ熱交換器36による中間圧インジェクションが行われた)中間圧の冷媒は、圧縮要素21dの後段側に接続された圧縮要素21eに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構21から吐出管28に吐出される。ここで、圧縮機構21から吐出された冷凍サイクルにおける高圧の冷媒は、圧縮要素21d、21eによる二段圧縮動作によって、臨界圧力を超える圧力まで圧縮されている。この圧縮機構21から吐出された高圧の冷媒は、第1切換機構22の第1ポート22a及び第2ポート22bと熱源側ガス冷媒管29とを通じて、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器23に送られて放熱する。そして、熱源側熱交換器23において放熱した冷媒は、熱源側膨張機構24を通過した後に、熱源側エコノマイザ熱交換器36に流入して、後述のように、熱源側インジェクション管34を流れる冷媒と熱交換を行って冷却される。この熱源側エコノマイザ熱交換器36において冷却された冷媒は、その一部が熱源側インジェクション管34に分岐される。そして、熱源側インジェクション管34を流れる冷媒は、熱源側インジェクション弁35において中間圧付近まで減圧された後に、熱源側エコノマイザ熱交換器36に送られ、上述のように、第1液冷媒合流管30を流れる冷媒と熱交換を行って加熱されて蒸発して、上述のように、前段側の圧縮要素21dから吐出された中間圧の冷媒に合流することになる。そして、熱源側エコノマイザ熱交換器36において冷却された冷媒は、液冷媒合流管91を通じて、熱源ユニット2から分岐ユニット6に送られる。この分岐ユニット6に送られた冷媒は、液冷媒分岐管92、93を構成する第2液冷媒分岐管62、63に分岐された後に、利用側膨張機構41、51によって減圧されて低圧の気液二相状態になる。この低圧の気液二相状態の冷媒は、液冷媒分岐管92、93(ここでは、利用側エコノマイザ熱交換器68、69における熱交換は行われない)を通じて、分岐ユニット6から利用ユニット4、5に送られる。この利用ユニット4、5に送られた冷媒は、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器42、52に送られて蒸発する。そして、利用側熱交換器42、52において蒸発した冷媒は、ガス冷媒分岐管97、98を通じて、利用ユニット4、5から分岐ユニット6に送られる。この分岐ユニット6に送られた冷媒は、低圧ガス開閉弁81、82及び低圧ガス冷媒管96を通じて、分岐ユニット6から熱源ユニット2に送られる。この熱源ユニット2に送られた冷媒は、吸入管26を通じて、再び圧縮機構21に吸入される。このようにして、利用ユニット4、5の全てを冷房する冷房運転モードにおける動作が行われる。
In such a configuration of the
このように、本変形例の空気調和装置1では、冷暖同時運転が可能な構成において、圧縮機構として、多段圧縮式(ここでは、2段圧縮式)の圧縮機構21が採用され、中間圧インジェクションを行うための構成として、液冷媒合流管91に熱源側インジェクション管34及び熱源側エコノマイザ熱交換器36を設けられるとともに、各液冷媒分岐管92、93に利用側インジェクション管94(より具体的には、利用側インジェクション管94を構成する第2利用側インジェクション管64、66)及び熱源側エコノマイザ熱交換器68、69が設けられた構成が採用されているため、冷房運転モードにおいて、熱源側インジェクション管34によって液冷媒合流管91を流れる冷媒の一部を分岐して、熱源側エコノマイザ熱交換器36によって液冷媒合流管91を流れる冷媒を冷却しつつ熱源側インジェクション管34を流れる冷媒を加熱し、冷却された冷媒を液冷媒合流管91及び液冷媒分岐管92、93によって利用側熱交換器42、52に送りつつ、加熱された冷媒を熱源側インジェクション管34によって後段側の圧縮要素21eに戻すことができる。これにより、利用ユニット4、5の冷房運転を行いつつ、多段圧縮式(ここでは、二段圧縮式)の圧縮機構21における後段側の圧縮要素21eに吸入される冷媒の温度を低く抑えることができ、冷房運転モードにおける運転効率を向上させることができる。
As described above, in the
<暖房運転モード>
利用ユニット4、5の全てを暖房する際、空気調和装置1の冷媒回路11は、図7に示されるように構成される(冷媒の流れについては、図7の冷媒回路11に付された矢印を参照)。具体的には、熱源ユニット2の熱源側冷媒回路11cにおいては、熱源側切換機構としての第1切換機構22を蒸発運転切換状態(図7の第1切換機構22の破線で示された状態)に切り換えることによって、熱源側熱交換器23を冷媒の蒸発器として機能させるとともに、第2切換機構25を暖房負荷要求運転状態(図7の第2切換機構25の破線で示された状態)に切り換えることによって、高圧ガス冷媒管95等を通じて利用ユニット4、5に圧縮機構21において圧縮され吐出された高圧のガス冷媒を供給できるようになっている。また、熱源側膨張機構24は、冷媒を減圧するように開度調節されている。分岐ユニット6においては、利用側切換機構としての高圧ガス開閉弁79、80を開けるとともに低圧ガス開閉弁81、82を閉めることによって、利用ユニット4、5の利用側熱交換器42、52を冷媒の放熱器として機能させるようになっている。また、熱源側インジェクション弁35を熱源側インジェクション管34に冷媒が流れるように開度調節することによって、熱源側インジェクション管34及び熱源側エコノマイザ熱交換器36による中間圧インジェクションが行われる状態になっており、利用側インジェクション弁65、67を閉めることによって、利用側インジェクション管94及び利用側エコノマイザ熱交換器68、69による中間圧インジェクションが行われない状態になっている。また、液管開閉機構61aは、開けられている。また、利用側膨張弁41、51は、各利用ユニット4、5の暖房負荷に応じて開度調節されている。
<Heating operation mode>
When heating all the
このような冷媒回路11の構成において、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒は、吸入管26から圧縮機構21に吸入され、前段側の圧縮要素21dによって冷凍サイクルにおける中間圧まで圧縮された後に、中間冷媒管27に吐出される。この前段側の圧縮要素21dから吐出された中間圧の冷媒は、熱源側インジェクション管34から後段側の圧縮要素21eに戻される冷媒と合流することでさらに冷却される。次に、熱源側インジェクション管34から戻る冷媒と合流した(すなわち、熱源側インジェクション管34及び熱源側エコノマイザ熱交換器36による中間圧インジェクションが行われた)中間圧の冷媒は、圧縮要素21dの後段側に接続された圧縮要素21eに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構21から吐出管28に吐出される。ここで、圧縮機構21から吐出された冷凍サイクルにおける高圧の冷媒は、圧縮要素21d、21eによる二段圧縮動作によって、臨界圧力を超える圧力まで圧縮されている。この圧縮機構21から吐出された高圧の冷媒は、吐出管28及び高圧ガス冷媒管95(第2切換機構25の第1ポート25a及び第4ポート25dを含む)を通じて、熱源ユニット2から分岐ユニット6に送られる。この分岐ユニット6に送られた冷媒は、高圧ガス開閉弁79、80及びガス冷媒分岐管97、98を通じて、分岐ユニット6から利用ユニット4、5に送られる。この利用ユニット4、5に送られた冷媒は、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器42、52に送られて放熱する。そして、利用側熱交換器42、52において放熱した冷媒は、液冷媒分岐管92、93を通じて、利用ユニット4、5から分岐ユニット6に送られる。この分岐ユニット6に送られた冷媒は、液冷媒分岐管92、93を構成する第2液冷媒分岐管62、63(ここでは、利用側エコノマイザ熱交換器68、69における熱交換は行われず、利用側膨張機構41、51を通過するのみ)を通じて、液冷媒合流管91を構成する第2液冷媒合流管61で合流して、液冷媒合流管91を通じて、分岐ユニット6から熱源ユニット2に送られる。この熱源ユニット2に送られた冷媒は、その一部が熱源側インジェクション管34に分岐される。そして、熱源側インジェクション管34を流れる冷媒は、熱源側インジェクション弁35において中間圧付近まで減圧された後に、熱源側エコノマイザ熱交換器36に送られる。また、熱源側インジェクション管34に分岐された後の液冷媒合流管91を構成する第1液冷媒合流管30を流れる冷媒は、熱源側エコノマイザ熱交換器36に流入し、熱源側インジェクション管34を流れる冷媒と熱交換を行って冷却される。一方、熱源側インジェクション管34を流れる冷媒は、第1液冷媒合流管30を流れる冷媒と熱交換を行って加熱されて蒸発して、上述のように、前段側の圧縮要素21dから吐出された中間圧の冷媒に合流することになる。そして、熱源側エコノマイザ熱交換器36において冷却された冷媒は、液冷媒合流管91を通じて、熱源側膨張機構24に送られ、熱源側膨張機構24によって減圧されて低圧の気液二相状態になる。この低圧の気液二相状態の冷媒は、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器23に送られて蒸発する。そして、熱源側熱交換器23において蒸発した冷媒は、熱源側ガス冷媒管29と第1切換機構22の第2ポート22b及び第3ポート22cと吸入管26とを通じて、再び圧縮機構21に吸入される。このようにして、利用ユニット4、5の全てを暖房する暖房運転モードにおける動作が行われる。
In such a configuration of the
このように、本実施形態の空気調和装置1では、冷暖同時運転が可能な構成において、圧縮機構として、多段圧縮式(ここでは、2段圧縮式)の圧縮機構21が採用され、中間圧インジェクションを行うための構成として、液冷媒合流管91に熱源側インジェクション管34及び熱源側エコノマイザ熱交換器36を設けられるとともに、各液冷媒分岐管92、93に利用側インジェクション管94(より具体的には、利用側インジェクション管94を構成する第2利用側インジェクション管64、66)及び熱源側エコノマイザ熱交換器68、69が設けられた構成が採用されているため、暖房運転モードにおいて、熱源側インジェクション管34によって液冷媒合流管91を流れる冷媒の一部を分岐して、熱源側エコノマイザ熱交換器36によって液冷媒合流管91を流れる冷媒を冷却しつつ熱源側インジェクション管34を流れる冷媒を加熱し、冷却された冷媒を液冷媒合流管91によって熱源側熱交換器23に送りつつ、加熱された冷媒を熱源側インジェクション管34によって後段側の圧縮要素21eに戻すことができる。これにより、利用ユニット4、5の暖房運転を行いつつ、多段圧縮式(ここでは、二段圧縮式)の圧縮機構21における後段側の圧縮要素21eに吸入される冷媒の温度を低く抑えることができ、暖房運転モードにおける運転効率を向上させることができる。
As described above, in the
<冷暖同時運転モード>
利用ユニット4、5の一方を冷房しつつ他方を暖房する際(ここでは、利用ユニット4を冷房し、利用ユニット5を暖房するものとする)、空気調和装置1の冷媒回路11は、図8に示されるように構成される(冷媒の流れについては、図8の冷媒回路11に付された矢印を参照)。具体的には、熱源ユニット2の熱源側冷媒回路11cにおいては、熱源側切換機構としての第1切換機構22を利用ユニット4の冷房負荷と利用ユニット5の暖房負荷とのバランスに応じて放熱運転切換状態又は蒸発運転切換状態のいずれかに切り換えることによって、熱源側熱交換器23を冷媒の放熱器又は蒸発器として機能させるとともに、第2切換機構25を暖房負荷要求運転状態(図8の第2切換機構25の破線で示された状態)に切り換えることによって、高圧ガス冷媒管95等を通じて利用ユニット5に圧縮機構21において圧縮され吐出された高圧のガス冷媒を供給できるようになっている。また、熱源側膨張機構24は、閉められている。分岐ユニット6においては、利用ユニット4に対応する利用側切換機構としての高圧ガス開閉弁79を閉めるとともに低圧ガス開閉弁81を開けることによって、利用ユニット4の利用側熱交換器42を冷媒の蒸発器として機能させるとともに、利用ユニット4の利用側熱交換器42と熱源ユニット2の圧縮機構21の吸入側とが低圧ガス冷媒管96等を介して接続された状態になっている。また、利用側切換機構としての高圧ガス開閉弁80を開けるとともに低圧ガス開閉弁82を閉めることによって、利用ユニット5の利用側熱交換器52を冷媒の放熱器として機能させるようになっている。また、利用側インジェクション弁65、67を利用側インジェクション管64、66に冷媒が流れるように開度調節することによって、利用側インジェクション管94及び利用側エコノマイザ熱交換器68、69による中間圧インジェクションが行われる状態になっている。また、熱源側インジェクション弁36は、開けられており、液管開閉機構61aは、閉められている。また、利用側膨張弁41は、利用ユニット4の冷房負荷に応じて開度調節されており、利用側膨張弁51は、利用ユニット5の暖房負荷に応じて開度調節されている。
<Cooling and heating simultaneous operation mode>
When one of the
このような冷媒回路11の構成において、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒は、吸入管26から圧縮機構21に吸入され、前段側の圧縮要素21dによって冷凍サイクルにおける中間圧まで圧縮された後に、中間冷媒管27に吐出される。この前段側の圧縮要素21dから吐出された中間圧の冷媒は、利用側インジェクション管94(ここでは、第2利用側インジェクション管66及び第3利用側インジェクション管70)から液冷媒合流管91(ここでは、第2液冷媒合流管61、液冷媒連絡管8、第1液冷媒合流管30及び熱源側インジェクション管34)を通じて、後段側の圧縮要素21eに戻されるガス冷媒と合流することでさらに冷却される。次に、利用側インジェクション管94から戻る冷媒と合流した(すなわち、利用側インジェクション管94及び利用側エコノマイザ熱交換器69による中間圧インジェクションが行われた)中間圧の冷媒は、圧縮要素21dの後段側に接続された圧縮要素21eに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構21から吐出管28に吐出される。ここで、圧縮機構21から吐出された冷凍サイクルにおける高圧の冷媒は、圧縮要素21d、21eによる二段圧縮動作によって、臨界圧力を超える圧力まで圧縮されている。この圧縮機構21から吐出された高圧の冷媒は、第1切換機構22が放熱運転切換状態になっている場合を含めて、その大部分が吐出管28及び高圧ガス冷媒管95(第2切換機構25の第1ポート25a及び第4ポート25dを含む)を通じて、熱源ユニット2から分岐ユニット6に送られる。この分岐ユニット6に送られた冷媒は、高圧ガス開閉弁80及びガス冷媒分岐管98を通じて、分岐ユニット6から利用ユニット5に送られる。この利用ユニット5に送られた冷媒は、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器52に送られて放熱する。そして、利用側熱交換器52において放熱した冷媒は、液冷媒分岐管93を通じて、利用ユニット5から分岐ユニット6に送られる。この分岐ユニット6に送られた冷媒は、その一部が利用側インジェクション管94を構成する第2利用側インジェクション管66に分岐される。そして、第2利用側インジェクション管66を流れる冷媒は、利用側インジェクション弁67において中間圧付近まで減圧された後に、利用側エコノマイザ熱交換器69に送られる。また、第2利用側インジェクション管66に分岐された後の液冷媒分岐管93を構成する第2液冷媒分岐管63を流れる冷媒は、利用側エコノマイザ熱交換器69に流入し、第2利用側インジェクション管66を流れる冷媒と熱交換を行って冷却される。一方、第2利用側インジェクション管66を流れる冷媒は、第2液冷媒分岐管63を流れる冷媒と熱交換を行って加熱されて蒸発して、上述のように、利用側インジェクション管94(ここでは、第2利用側インジェクション管66及び第3利用側インジェクション管70)、液冷媒合流管91及び熱源側インジェクション管34を通じて、前段側の圧縮要素21dから吐出された中間圧の冷媒に合流することになる。そして、利用側エコノマイザ熱交換器69において冷却された冷媒は、利用側膨張機構51を通過した後に、液冷媒分岐管92に送られる。この液冷媒分岐管92に送られた冷媒は、利用側膨張機構41によって減圧されて低圧の気液二相状態になる。この低圧の気液二相状態の冷媒は、液冷媒分岐管92(ここでは、利用側エコノマイザ熱交換器68における熱交換は行われない)を通じて、分岐ユニット6から利用ユニット4に送られる。この利用ユニット4に送られた冷媒は、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器42に送られて蒸発する。そして、利用側熱交換器42において蒸発した冷媒は、ガス冷媒分岐管97を通じて分岐ユニット6に送られる。この分岐ユニット6に送られた冷媒は、低圧ガス開閉弁81及び低圧ガス冷媒管96を通じて、分岐ユニット6から熱源ユニット2に送られる。この熱源ユニット2に送られた冷媒は、吸入管26を通じて、再び圧縮機構21に吸入される。このようにして、利用ユニット4、5の一方を冷房しつつ他方を暖房する(ここでは、利用ユニット4を冷房し、利用ユニット5を暖房する)冷暖同時運転モードにおける動作が行われる。
In such a configuration of the
すなわち、冷暖同時運転モードでは、この圧縮機構21から吐出された高圧の冷媒の大部分が、吐出管28及び高圧ガス冷媒管95(第2切換機構25の第1ポート25a及び第4ポート25dを含む)を通じて、熱源ユニット2から分岐ユニット6に送られ、利用側エコノマイザ熱交換器68、69において冷却された冷媒の大部分が、液冷媒分岐管92を通じて、分岐ユニット6から利用ユニット4に送られて、利用側熱交換器42、52と熱源側熱交換器23との間(すなわち、液冷媒分岐管92、93と液冷媒合流管91との間)でやりとりが行われる冷媒の流量が減少していることから、このことを利用して、液冷媒合流管91(ここでは、第2液冷媒合流管61、液冷媒連絡管8及び第1液冷媒合流管30)を利用側インジェクション連絡管として機能させるようにしている。
That is, in the simultaneous cooling and heating operation mode, most of the high-pressure refrigerant discharged from the
このように、本変形例の空気調和装置1では、冷暖同時運転が可能な構成において、圧縮機構として、多段圧縮式(ここでは、2段圧縮式)の圧縮機構21が採用され、中間圧インジェクションを行うための構成として、液冷媒合流管91に熱源側インジェクション管34及び熱源側エコノマイザ熱交換器36を設けられるとともに、各液冷媒分岐管92、93に利用側インジェクション管94(より具体的には、利用側インジェクション管94を構成する第2利用側インジェクション管64、66)及び熱源側エコノマイザ熱交換器68、69が設けられた構成が採用されているため、冷暖同時運転モードにおいて、第2利用側インジェクション管64、66の一方によって、対応する液冷媒分岐管92、93を流れる冷媒の一部を分岐して、対応する利用側エコノマイザ熱交換器68、69によって、対応する液冷媒分岐管92、93を流れる冷媒を冷却しつつ第2利用側インジェクション管64、66の一方を流れる冷媒を加熱し、冷却された冷媒を液冷媒分岐管92、93の他方によって対応する利用側熱交換器42、52に送りつつ、加熱された冷媒を利用側インジェクション管94によって後段側の圧縮要素21eに戻すことができる。これにより、利用ユニット4、5の一方を冷房しつつ他方を暖房する運転を行いつつ、多段圧縮式(ここでは、二段圧縮式)の圧縮機構21における後段側の圧縮要素21eに吸入される冷媒の温度を低く抑えることができ、冷暖同時運転モードにおける運転効率を向上させることができる。
As described above, in the
しかも、本変形例の空気調和装置1では、利用側インジェクション管94(ここでは、第3利用側インジェクション管70)が液冷媒合流管91のうち分岐ユニット6に含まれる部分(ここでは、第2液冷媒合流管61)に接続されているため、利用側熱交換器42、52と熱源側熱交換器23との間(すなわち、液冷媒合流管91及び液冷媒分岐管92、93との間)で冷媒のやりとりを行わずに、利用側インジェクション管94を流れる冷媒を液冷媒合流管91を通じて熱源ユニット2に送ることで中間圧インジェクションを行うことができるようになり、上述の実施形態において設けられていた利用側インジェクション連絡管14を要しない装置構成にすることができる。
In addition, in the
また、本変形例の空気調和装置1では、液冷媒合流管91(ここでは、第2液冷媒合流管61)のうち利用側インジェクション管94(ここでは、第3利用側インジェクション管70)が接続された位置と複数(ここでは、2つ)の液冷媒分岐管92、93への分岐部との間の部分に、液管開閉機構61aが設けられているため、利用側インジェクション管94を流れる冷媒を液冷媒合流管91を通じて熱源ユニット2に送る際に、中間圧インジェクションに供される冷媒以外の冷媒を複数の液冷媒分岐管92、93から流出させることなく、利用側インジェクション管94を流れる冷媒を液冷媒合流管91を通じて熱源ユニット2に送り、中間圧インジェクションを行うことができる。
Further, in the
さらに、本変形例の空気調和装置1では、上述の実施形態とは異なり、熱源側インジェクション管34が、液冷媒合流管91(ここでは、第1液冷媒合流管30)のうち熱源側エコノマイザ熱交換器36と液冷媒連絡管8との部分から液冷媒合流管91を流れる冷媒の一部を分岐するように接続されているため、液冷媒合流管91を通じて利用側インジェクション管94から熱源ユニット2に送られたガス冷媒を、熱源側エコノマイザ熱交換器36を通過させることなく、中間圧インジェクションに供することができ、これにより、熱源側エコノマイザ熱交換器36を通過させる場合に比べて、中間圧インジェクションに供されるガス冷媒の圧力損失を小さくすることができる。
Furthermore, in the
以上のように、本変形例の空気調和装置1では、冷暖同時運転や冷房運転において、上述の実施形態と同様の作用効果を得ることができるとともに、冷暖同時運転においてほとんど冷媒のやりとりが行われない液冷媒合流管91を、利用側インジェクション管94を流れる冷媒を分岐ユニット6から熱源ユニット2に送るための連絡管として利用することで、上述の実施形態において設けられていた利用側インジェクション連絡管14を要しない装置構成にすることができる。
As described above, in the
(5)他の実施形態
以上、本発明の実施形態及びその変形例について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態及びその変形例に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
(5) Other Embodiments Although the embodiments of the present invention and the modifications thereof have been described with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to these embodiments and the modifications thereof, and Changes can be made without departing from the scope of the invention.
<A>
上述の実施形態及びその変形例では、圧縮機構21として、2つの圧縮要素21d、21eが一体に組み込まれた一軸二段圧縮式の圧縮機を採用しているが、これに限定されず、三段以上等の多段圧縮式の圧縮機や単段圧縮式の圧縮機を複数接続したもの等のように、複数の圧縮要素が一体に組み込まれた圧縮機や、単一の圧縮要素が組み込まれた圧縮機及び/又は複数の圧縮要素が組み込まれた圧縮機を複数台接続したものであってもよい。また、利用ユニットの接続台数等に応じて、2台以上の圧縮機が並列に接続されたものであってもよい。
<A>
In the above-described embodiment and its modification, a single-shaft two-stage compression compressor in which the two
<B>
上述の実施形態及びその変形例では、利用ユニットは2つであるが、これに限定されず、3つ以上であってもよい。
<B>
In the above-described embodiment and its modification, there are two usage units, but the present invention is not limited to this, and there may be three or more.
<C>
上述の実施形態及びその変形例では、分岐ユニット6が、利用側インジェクション管64、66、利用側エコノマイザ熱交換器68、69、利用側切換機構(ガス開閉弁79〜82)及びその周辺配管をすべて含む1つのユニットとしてまとめられているが、利用ユニット4、5ごとに、すなわち、利用側インジェクション管64、利用側エコノマイザ熱交換器68、利用側切換機構(ガス開閉弁79、81)及びその周辺配管を含む利用ユニット4用のユニットと、利用側インジェクション管66、利用側エコノマイザ熱交換器69、利用側切換機構(ガス開閉弁80、82)及びその周辺配管を含む利用ユニット5用のユニットとに分けるようにしてもよい。また、液側分岐回路11dを含むユニットと、ガス側分岐回路11eを含むユニットとに分けるようにしてもよい。
<C>
In the above-described embodiment and its modification, the
本発明を利用すれば、多段圧縮式の冷凍サイクルにおいて後段側の圧縮要素に中間圧の冷媒を戻す中間圧インジェクションを行う構成を採用した冷暖同時運転が可能な空気調和装置を提供することができる。 By using the present invention, it is possible to provide an air conditioner capable of simultaneous cooling and heating that employs a configuration in which intermediate pressure injection is performed to return an intermediate pressure refrigerant to a compression element on the rear stage side in a multistage compression refrigeration cycle. .
1 空気調和装置
2 熱源ユニット
4、5 利用ユニット
6 分岐ユニット
8 液冷媒連絡管
9 高圧ガス冷媒連絡管
10 低圧ガス冷媒連絡管
21 圧縮機構
22 第1切換機構(熱源側切換機構)
23 熱源側熱交換器
24 熱源側膨張機構
34 熱源側インジェクション管
36 熱源側エコノマイザ熱交換器
41、51 利用側膨張機構
42、52 利用側熱交換器
94 利用側インジェクション管
68、69 利用側エコノマイザ熱交換器
61a 液管開閉機構
79〜82 ガス開閉弁(利用側切換機構)
91 液冷媒合流管
92、93 液冷媒分岐管
95 高圧ガス冷媒管
96 低圧ガス冷媒管
DESCRIPTION OF
23 heat source
91 Liquid
Claims (7)
熱源側熱交換器(23)と、
前記熱源側熱交換器に接続されている液冷媒合流管(91)と、
前記液冷媒合流管に設けられた熱源側膨張機構(24)と、
複数の利用側熱交換器(42、52)と、
前記液冷媒合流管から分岐されて前記各利用側熱交換器に接続されている液冷媒分岐管(92、93)と、
前記各液冷媒分岐管に設けられた利用側膨張機構(41、51)と、
前記熱源側熱交換器を前記圧縮機構から吐出された冷媒の放熱器として機能させる放熱運転切換状態と前記熱源側熱交換器を前記液冷媒合流管を流れる冷媒の蒸発器として機能させる蒸発運転切換状態とを切り換え可能な熱源側切換機構(22)と、
前記圧縮機構の吐出側と前記熱源側切換機構との間に接続されており、前記圧縮機構から吐出された冷媒を前記熱源側切換機構に流入する前に分岐する高圧ガス冷媒管(95)と、
前記各利用側熱交換器に対応して設けられており、前記利用側熱交換器を前記液冷媒分岐管を流れる冷媒の蒸発器として機能させる冷房運転切換状態と前記利用側熱交換器を高圧ガス冷媒管を流れる冷媒の放熱器として機能させる暖房運転切換状態とを切り換え可能な利用側切換機構(79〜82)と、
前記各利用側熱交換器において蒸発した冷媒を前記圧縮機構の吸入側に送る低圧ガス冷媒管(96)とを備え、
前記圧縮機構は、複数の圧縮要素を有しており、前記複数の圧縮要素のうちの前段側の圧縮要素から吐出された冷媒を後段側の圧縮要素で順次圧縮するように構成されており、
前記液冷媒合流管には、前記液冷媒合流管を流れる冷媒の一部を分岐して前記後段側の圧縮要素に戻す熱源側インジェクション管(34)が接続されるとともに、前記液冷媒合流管を流れる冷媒と前記熱源側インジェクション管を流れる冷媒との熱交換を行う熱源側エコノマイザ熱交換器(36)が設けられており、
前記各液冷媒分岐管には、前記各液冷媒分岐管を流れる冷媒の一部を分岐して前記後段側の圧縮要素に戻す利用側インジェクション管(94)が接続されるとともに、前記各液冷媒分岐管を流れる冷媒と対応する利用側インジェクション管を流れる冷媒との熱交換を行う利用側エコノマイザ熱交換器(68、69)が設けられており、
前記液冷媒合流管の一部、前記圧縮機構、前記熱源側熱交換器、前記熱源側インジェクション管、及び前記熱源側エコノマイザ熱交換器を少なくとも含む熱源ユニット(2)と、前記利用側熱交換器を少なくとも含む複数の利用ユニット(4、5)と、前記液冷媒分岐管のうち前記熱源ユニットに含まれる部分とは異なる一部及び前記利用側エコノマイザ熱交換器を少なくとも含む分岐ユニット(6)と、前記液冷媒合流管のうち前記熱源ユニットと前記分岐ユニットとの間を接続する部分からなる液冷媒連絡管(8)と、前記高圧ガス冷媒管のうち前記熱源ユニットと前記分岐ユニットとの間を接続する部分からなる高圧ガス冷媒連絡管(9)と、前記低圧ガス冷媒管のうち前記熱源ユニットと前記分岐ユニットとの間を接続する部分からなる低圧ガス冷媒連絡管(10)とが接続されることによって構成されており、
前記利用側インジェクション管は、前記液冷媒合流管のうち前記分岐ユニットに含まれる部分に接続されており、
前記利用側熱交換器が冷媒の蒸発器として機能する冷房運転だけを行う場合、又は、前記利用側熱交換器が冷媒の放熱器として機能する暖房運転だけを行う場合には、前記熱源側インジェクション管によって前記液冷媒合流管を流れる冷媒の一部を分岐して、前記熱源側エコノマイザ熱交換器によって前記液冷媒合流管を流れる冷媒を冷却しつつ前記熱源側インジェクション管を流れる冷媒を加熱し、加熱された前記熱源側インジェクション管を流れる冷媒を前記後段側の圧縮要素に戻し、
前記冷房運転と前記暖房運転とが混在する場合には、前記利用側インジェクション管によって対応する前記液冷媒分岐管を流れる冷媒の一部を分岐して、対応する前記利用側エコノマイザ熱交換器によって前記液冷媒分岐管を流れる冷媒を冷却しつつ前記利用側インジェクション管を流れる冷媒を加熱し、加熱された前記利用側インジェクション管を流れる冷媒を、前記液冷媒合流管及び前記熱源側インジェクション管を通じて、前記後段側の圧縮要素に戻す、
空気調和装置(1)。 A compression mechanism (21);
A heat source side heat exchanger (23);
A liquid refrigerant junction pipe (91) connected to the heat source side heat exchanger;
A heat source side expansion mechanism (24) provided in the liquid refrigerant junction pipe;
A plurality of use side heat exchangers (42, 52);
Liquid refrigerant branch pipes (92, 93) branched from the liquid refrigerant junction pipe and connected to the respective use side heat exchangers;
A use side expansion mechanism (41, 51) provided in each liquid refrigerant branch pipe;
A heat dissipation operation switching state in which the heat source side heat exchanger functions as a radiator for the refrigerant discharged from the compression mechanism, and an evaporation operation switching in which the heat source side heat exchanger functions as an evaporator for the refrigerant flowing through the liquid refrigerant junction pipe. A heat source side switching mechanism (22) capable of switching between states;
A high-pressure gas refrigerant pipe (95) connected between the discharge side of the compression mechanism and the heat source side switching mechanism and branching before the refrigerant discharged from the compression mechanism flows into the heat source side switching mechanism; ,
A cooling operation switching state is provided corresponding to each use side heat exchanger, and the use side heat exchanger functions as an evaporator of the refrigerant flowing through the liquid refrigerant branch pipe, and the use side heat exchanger has a high pressure. A use side switching mechanism (79 to 82) capable of switching between a heating operation switching state to function as a radiator of the refrigerant flowing through the gas refrigerant pipe;
A low-pressure gas refrigerant pipe (96) for sending the refrigerant evaporated in each use side heat exchanger to the suction side of the compression mechanism,
The compression mechanism has a plurality of compression elements, and is configured to sequentially compress the refrigerant discharged from the front-stage compression elements of the plurality of compression elements by the rear-stage compression elements,
The liquid refrigerant merging pipe is connected to a heat source side injection pipe (34) for branching a part of the refrigerant flowing through the liquid refrigerant merging pipe and returning it to the compression element on the rear stage side. A heat source side economizer heat exchanger (36) for performing heat exchange between the flowing refrigerant and the refrigerant flowing through the heat source side injection pipe is provided;
Each liquid refrigerant branch pipe is connected to a use side injection pipe (94) for branching a part of the refrigerant flowing through each liquid refrigerant branch pipe and returning it to the compression element on the rear stage side. Use side economizer heat exchangers (68, 69) that perform heat exchange between the refrigerant flowing through the branch pipe and the refrigerant flowing through the corresponding use side injection pipe are provided ,
A heat source unit (2) including at least a part of the liquid refrigerant junction pipe, the compression mechanism, the heat source side heat exchanger, the heat source side injection pipe, and the heat source side economizer heat exchanger, and the use side heat exchanger A plurality of use units (4, 5) including at least a part of the liquid refrigerant branch pipe that is different from a part included in the heat source unit and a branch unit (6) including at least the use-side economizer heat exchanger A liquid refrigerant communication pipe (8) comprising a portion connecting the heat source unit and the branch unit in the liquid refrigerant junction pipe, and between the heat source unit and the branch unit in the high-pressure gas refrigerant pipe. From the portion connecting the heat source unit and the branch unit in the low-pressure gas refrigerant tube and the high-pressure gas refrigerant communication tube (9) composed of a portion connecting the two That is configured by the low-pressure gas refrigerant communication pipe (10) and is connected,
The use side injection pipe is connected to a portion included in the branch unit in the liquid refrigerant junction pipe,
When performing only the cooling operation in which the use side heat exchanger functions as a refrigerant evaporator, or when performing only the heating operation in which the use side heat exchanger functions as a refrigerant radiator, the heat source side injection Branching a part of the refrigerant flowing through the liquid refrigerant merging pipe by the pipe, heating the refrigerant flowing through the heat source side injection pipe while cooling the refrigerant flowing through the liquid refrigerant merging pipe by the heat source side economizer heat exchanger, Return the refrigerant flowing through the heated heat source side injection pipe to the compression element on the rear stage side,
When the cooling operation and the heating operation are mixed, a part of the refrigerant flowing through the corresponding liquid refrigerant branch pipe is branched by the use side injection pipe, and the corresponding use side economizer heat exchanger The refrigerant flowing through the use side injection pipe is heated while cooling the refrigerant flowing through the liquid refrigerant branch pipe, and the refrigerant flowing through the heated use side injection pipe is passed through the liquid refrigerant junction pipe and the heat source side injection pipe. Return to the compression element on the rear stage side,
Air conditioner (1).
Priority Applications (1)
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