JP5593618B2 - Refrigeration equipment - Google Patents
Refrigeration equipment Download PDFInfo
- Publication number
- JP5593618B2 JP5593618B2 JP2009044085A JP2009044085A JP5593618B2 JP 5593618 B2 JP5593618 B2 JP 5593618B2 JP 2009044085 A JP2009044085 A JP 2009044085A JP 2009044085 A JP2009044085 A JP 2009044085A JP 5593618 B2 JP5593618 B2 JP 5593618B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerant
- heat exchanger
- pressure
- compression
- stage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
Description
本発明は、冷凍装置、特に、超臨界域で作動する冷媒を使用した冷凍サイクルを行う冷凍装置に関する。 The present invention relates to a refrigeration apparatus, and more particularly to a refrigeration apparatus that performs a refrigeration cycle using a refrigerant that operates in a supercritical region.
従来より、超臨界域で作動する冷媒を使用した冷凍サイクルを行う冷凍装置の1つとして、特許文献1(特開2007−232263号公報)に示されるような、二酸化炭素を冷媒として使用して二段圧縮式冷凍サイクルを行う空気調和装置がある。この空気調和装置は、主として、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いる。 Conventionally, as one of refrigeration apparatuses that perform a refrigeration cycle using a refrigerant that operates in a supercritical region, carbon dioxide as shown in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-232263) is used as a refrigerant. There is an air conditioner that performs a two-stage compression refrigeration cycle. This air conditioner mainly includes a compressor having two compression elements connected in series, an outdoor heat exchanger, an indoor heat exchanger, and an outdoor heat exchanger and an indoor heat exchanger. It has a gas-liquid separator that separates the flowing refrigerant from gas and liquid, and a rear-stage injection pipe that returns the refrigerant from the gas-liquid separator to the rear-stage compression element.
上述の空気調和装置においては、圧縮機の後段側の圧縮要素から吐出された後に室外熱交換器と室内熱交換器との間を流れる冷媒の一部を、後段側インジェクション管を通じて気液分離器から後段側の圧縮要素に戻すことによって、圧縮機の前段側の圧縮要素から吐出されて後段側の圧縮要素に吸入される中間圧力の冷媒と合流させる中間圧インジェクションを行い、後段側の圧縮要素から吐出される冷媒の温度を低下させるとともに、圧縮機の消費動力を減らし、運転効率の向上を図るようにしている。 In the above-described air conditioner, a part of the refrigerant flowing between the outdoor heat exchanger and the indoor heat exchanger after being discharged from the compression element on the rear stage side of the compressor is separated from the gas-liquid separator through the rear side injection pipe. To the rear-stage compression element to perform intermediate-pressure injection that merges with the intermediate-pressure refrigerant that is discharged from the front-stage compression element of the compressor and sucked into the rear-stage compression element. While reducing the temperature of the refrigerant discharged from the compressor, the power consumption of the compressor is reduced to improve the operation efficiency.
しかし、このような構成においては、圧縮機から吐出される冷媒の圧力が高くなり、気液分離器における冷媒の圧力である気液分離器圧力が臨界圧力に近い圧力まで上昇して、気液分離器内の冷媒をガス冷媒と液冷媒に分離することが困難な状況になると、気液分離器から後段側の圧縮要素に戻す中間圧インジェクションを行えなくなり、運転効率の向上を図ることができない場合が生じるおそれがある。 However, in such a configuration, the pressure of the refrigerant discharged from the compressor increases, and the gas-liquid separator pressure, which is the pressure of the refrigerant in the gas-liquid separator, increases to a pressure close to the critical pressure. If it is difficult to separate the refrigerant in the separator into gas refrigerant and liquid refrigerant, intermediate pressure injection from the gas-liquid separator back to the compression element on the rear stage cannot be performed, and the operating efficiency cannot be improved. Cases may arise.
この問題に対して、特許文献1に示されるように、圧縮機から吐出される冷媒の圧力が高くならないようにして、気液分離器圧力が臨界圧力よりも十分に低くなるようにすることも考えられるが、冷媒の放熱器として機能する室外熱交換器や室内熱交換器の冷却源となる水や空気の温度と冷媒として使用される二酸化炭素の臨界温度(約31℃)との大小関係を考慮すると、空気調和装置の設置環境等によっては、圧縮機から吐出される冷媒の圧力が高くならざるを得ない場合もあるため、気液分離器圧力が臨界圧力に近い圧力まで上昇するのを完全に防ぐことはできず、気液分離器を用いた中間圧インジェクションを行えない場合が生じうる。このため、気液分離器圧力が臨界圧力に近い圧力まで上昇するような運転条件であっても、運転効率の向上を図ることができるようにすることが望まれる。
To solve this problem, as shown in
本発明の課題は、超臨界域で作動する冷媒を使用した冷凍サイクルを行う冷凍装置において、運転効率の向上を図ることにある。 An object of the present invention is to improve operation efficiency in a refrigeration apparatus that performs a refrigeration cycle using a refrigerant that operates in a supercritical region.
第1の発明にかかる冷凍装置は、超臨界域で作動する冷媒を使用する冷凍装置であって、圧縮機構と、放熱器と、蒸発器と、放熱器から蒸発器に送られる冷媒を減圧する膨張機構と、後段側インジェクション管と、エコノマイザ熱交換器とを備えている。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。また、圧縮機構は、単一の圧縮要素を有しており、圧縮要素における圧縮過程の途中で外部から冷媒を導入することができるように構成されたものでもよい。後段側インジェクション管は、冷媒を減圧する後段側インジェクション弁を有しており、放熱器から膨張機構に送られる冷媒を分岐して後段側の圧縮要素又は圧縮要素における圧縮過程の途中に戻す冷媒管である。エコノマイザ熱交換器は、放熱器から膨張機構に送られる冷媒と後段側インジェクション管を流れる冷媒との熱交換を行う。そして、後段側インジェクション管は、放熱器から膨張機構に送られる冷媒がエコノマイザ熱交換器において熱交換された後に、放熱器から膨張機構に送られる冷媒を分岐するように設けられている。 A refrigeration apparatus according to a first aspect of the present invention is a refrigeration apparatus that uses a refrigerant that operates in a supercritical region, and depressurizes a compression mechanism, a radiator, an evaporator, and a refrigerant sent from the radiator to the evaporator. An expansion mechanism, a rear-stage injection pipe, and an economizer heat exchanger are provided. The compression mechanism has a plurality of compression elements, and is configured to sequentially compress the refrigerant discharged from the compression element on the front stage side among the plurality of compression elements by the compression element on the rear stage side. 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 ”. Moreover, the compression mechanism may have a single compression element, and may be configured to be able to introduce a refrigerant from the outside during the compression process in the compression element. The rear-stage injection pipe has a rear-stage injection valve that depressurizes the refrigerant, branches the refrigerant sent from the radiator to the expansion mechanism, and returns it to the middle of the compression process in the rear-stage compression element or compression element It is. The economizer heat exchanger performs heat exchange between the refrigerant sent from the radiator to the expansion mechanism and the refrigerant flowing through the rear-stage injection pipe. The rear-stage injection pipe is provided so as to branch the refrigerant sent from the radiator to the expansion mechanism after the refrigerant sent from the radiator to the expansion mechanism is heat-exchanged in the economizer heat exchanger.
超臨界域で作動する冷媒を使用した冷凍サイクルを行う冷凍装置において、中間圧インジェクションを採用する場合には、気液分離器における冷媒の圧力である気液分離器圧力が臨界圧力に近い圧力まで上昇して、気液分離器内の冷媒をガス冷媒と液冷媒に分離することが困難な状況になるおそれを考慮して、気液分離器による中間圧インジェクションに代えて、エコノマイザ熱交換器による中間圧インジェクションを採用することが考えられる。 In a refrigeration system that performs a refrigeration cycle using a refrigerant that operates in the supercritical region, when using intermediate pressure injection, the gas-liquid separator pressure, which is the pressure of the refrigerant in the gas-liquid separator, is close to the critical pressure. In consideration of the situation where it becomes difficult to separate the refrigerant in the gas-liquid separator into gas refrigerant and liquid refrigerant, instead of the intermediate pressure injection by the gas-liquid separator, the economizer heat exchanger It is conceivable to employ intermediate pressure injection.
ここで、このエコノマイザ熱交換器による中間圧インジェクションでは、後段側インジェクション管を用いて、放熱器から膨張機構に送られる冷媒を分岐して後段側の圧縮要素又は圧縮要素における圧縮過程の途中に戻す際に、後段側インジェクション弁によって、後段側インジェクション管を流れる冷凍サイクルにおける高圧の冷媒を後段側の圧縮要素に吸入される冷媒の圧力又は圧縮要素における圧縮過程の途中の圧力である冷凍サイクルにおける中間圧付近まで減圧する操作を伴うことになる。そして、この後段側インジェクション弁による減圧操作は、等エンタルピ膨張(冷媒のエンタルピが一定のままで圧力が低下する膨張)であるため、冷凍サイクルにおける理想的な減圧操作である等エントロピ膨張(冷媒のエントロピが一定のままで圧力が低下する膨張)とは異なり、減圧操作の前後で冷媒のエントロピが増加することに起因する熱ロス(以下、「後段側インジェクション弁による膨張ロス」とする)が生じることになる。そして、後段側インジェクション弁による膨張ロスは、圧縮機構における消費動力を増加させることにつながり、これにより、冷凍サイクルの成績係数や運転効率が低下することになるため、後段側インジェクション弁による膨張ロスを極力減らすことが望ましい。しかも、二酸化炭素等のような超臨界域で作動する冷媒を使用する場合には、R22やR410A等のような臨界圧力よりも十分に低い圧力域で作動する冷媒を使用する場合に比べて、冷媒の温度変化に対するエントロピ変化が大きいという特性を有していることから、後段側インジェクション弁による膨張ロスが大きくなり、冷凍サイクルの成績係数や運転効率に対する影響が大きいため、後段側インジェクション弁による膨張ロスを減らすことは、冷凍サイクルの成績係数や運転効率の向上という観点で非常に重要である。 Here, in the intermediate pressure injection by the economizer heat exchanger, the downstream side injection pipe is used to branch the refrigerant sent from the radiator to the expansion mechanism and return it to the middle of the compression process in the downstream stage compression element or compression element. In this case, the intermediate pressure in the refrigeration cycle, which is the pressure of the refrigerant that is sucked into the compression element on the rear stage side or the pressure in the middle of the compression process in the compression element by the rear stage injection valve by the high pressure refrigerant in the refrigeration cycle flowing through the rear stage side injection pipe. This is accompanied by an operation of reducing the pressure to near the pressure. Since the decompression operation by the latter-stage injection valve is an isenthalpy expansion (an expansion in which the pressure decreases while the enthalpy of the refrigerant remains constant), an isentropic expansion (an expansion of the refrigerant) that is an ideal decompression operation in the refrigeration cycle. Unlike the expansion in which the pressure decreases while the entropy remains constant, a heat loss (hereinafter referred to as “expansion loss due to the post-stage injection valve”) occurs due to an increase in the entropy of the refrigerant before and after the decompression operation. It will be. And the expansion loss due to the rear-stage side injection valve leads to an increase in power consumption in the compression mechanism, thereby reducing the coefficient of performance and operating efficiency of the refrigeration cycle, so the expansion loss due to the rear-stage side injection valve is reduced. It is desirable to reduce as much as possible. In addition, when using a refrigerant that operates in a supercritical region such as carbon dioxide, compared to using a refrigerant that operates in a pressure region sufficiently lower than the critical pressure, such as R22 or R410A, Since the entropy change with respect to the temperature change of the refrigerant is large, the expansion loss due to the post-stage injection valve is large, and the effect on the coefficient of performance and operating efficiency of the refrigeration cycle is large, so the expansion due to the post-stage injection valve Reducing loss is very important from the viewpoint of improving the coefficient of performance and operating efficiency of the refrigeration cycle.
そこで、この冷凍装置では、エコノマイザ熱交換器による中間圧インジェクションを行うにあたり、二酸化炭素等のような超臨界域で作動する冷媒を使用する場合における冷媒の温度変化に対するエントロピ変化が大きいという特性を考慮して、後段側インジェクション管を放熱器から膨張機構に送られる冷媒がエコノマイザ熱交換器において熱交換された後に放熱器から膨張機構に送られる冷媒を分岐するように設けるようにしている。これにより、放熱器から膨張機構に送られる冷媒がエコノマイザ熱交換器において熱交換されることによって冷却された後に後段側インジェクション管に分岐されることになるため、後段側インジェクション管を放熱器から膨張機構に送られる冷媒がエコノマイザ熱交換器において熱交換される前に放熱器から膨張機構に送られる冷媒を分岐するように設けた場合に比べて、エコノマイザ熱交換器における交換熱量が増加してエコノマイザ熱交換器のサイズがやや大きくなるものの、後段側インジェクション弁によって減圧される冷媒の温度が低下し、その結果、後段側インジェクション弁による膨張ロスが大幅に低減されることになる。尚、R22やR410A等のような臨界圧力よりも十分に低い圧力域で作動する冷媒を使用する場合においても、後段側インジェクション管を放熱器から膨張機構に送られる冷媒がエコノマイザ熱交換器において熱交換された後に放熱器から膨張機構に送られる冷媒を分岐するように設けるようにすれば、後段側インジェクション管を放熱器から膨張機構に送られる冷媒がエコノマイザ熱交換器において熱交換される前に放熱器から膨張機構に送られる冷媒を分岐するように設けた場合に比べて、後段側インジェクション弁による膨張ロスは低減されるものの、二酸化炭素等のような超臨界域で作動する冷媒を使用する場合に比べて、冷媒の温度変化に対するエントロピ変化が非常に小さいことから、後段側インジェクション弁による膨張ロスが低減される程度が非常に小さく、エコノマイザ熱交換器における交換熱量が増加してエコノマイザ熱交換器のサイズが大きくなるというデメリットのほうが大きいと考えられる。 Therefore, in this refrigeration system, when performing intermediate pressure injection using an economizer heat exchanger, the characteristic of large entropy change with respect to temperature change of the refrigerant when using a refrigerant operating in a supercritical region such as carbon dioxide is considered. Then, after the refrigerant sent from the radiator to the expansion mechanism is subjected to heat exchange in the economizer heat exchanger, the refrigerant sent from the radiator to the expansion mechanism is provided so as to branch. As a result, the refrigerant sent from the radiator to the expansion mechanism is cooled by heat exchange in the economizer heat exchanger and then branched to the rear-stage injection pipe. Therefore, the rear-stage injection pipe is expanded from the radiator. Compared to the case where the refrigerant sent from the radiator to the expansion mechanism is branched before the refrigerant sent to the mechanism exchanges heat in the economizer heat exchanger, the amount of exchange heat in the economizer heat exchanger increases and the economizer Although the size of the heat exchanger is slightly increased, the temperature of the refrigerant depressurized by the rear-stage injection valve is lowered, and as a result, the expansion loss due to the rear-stage injection valve is significantly reduced. Even when a refrigerant that operates in a pressure range sufficiently lower than the critical pressure, such as R22 or R410A, is used, the refrigerant that is sent from the radiator to the expansion mechanism through the rear-stage injection pipe is heated in the economizer heat exchanger. If the refrigerant sent from the radiator to the expansion mechanism after the replacement is provided so as to branch, the rear-stage injection pipe is connected to the expansion mechanism before the refrigerant sent from the radiator to the expansion mechanism is heat-exchanged in the economizer heat exchanger. Compared with the case where the refrigerant sent from the radiator to the expansion mechanism is branched, the expansion loss due to the rear-side injection valve is reduced, but a refrigerant that operates in a supercritical region such as carbon dioxide is used. Compared to the case, the entropy change with respect to the temperature change of the refrigerant is very small. There degree to be reduced is very small, is considered more of a disadvantage large amount of heat exchange in the economizer heat exchanger is the size of the economizer heat exchanger becomes large increase.
このように、この冷凍装置では、エコノマイザ熱交換器による中間圧インジェクションを行うことで、冷凍サイクルの中間圧が臨界圧力付近まで上昇するような場合であっても、後段側の圧縮要素から又は中間圧インジェクション後に圧縮要素から吐出される冷媒の温度を低下させるとともに、圧縮機構の消費動力を減らし、運転効率の向上を図れるようにし、しかも、二酸化炭素等のような超臨界域で作動する冷媒を使用する場合における冷媒の温度変化に対するエントロピ変化が大きいという特性を考慮して、後段側インジェクション管を放熱器から膨張機構に送られる冷媒がエコノマイザ熱交換器において熱交換された後に放熱器から膨張機構に送られる冷媒を分岐するように設けるようにすることで、後段側インジェクション弁による膨張ロスを減らし、冷凍サイクルの成績係数や運転効率をさらに向上させることができる。 As described above, in this refrigeration apparatus, even if the intermediate pressure of the refrigeration cycle rises to near the critical pressure by performing intermediate pressure injection by the economizer heat exchanger, it is possible to use the intermediate compression element or the intermediate compression element. Reducing the temperature of the refrigerant discharged from the compression element after the pressure injection, reducing the power consumption of the compression mechanism and improving the operating efficiency, and further reducing the refrigerant operating in the supercritical region such as carbon dioxide. Considering the characteristic that the entropy change with respect to the temperature change of the refrigerant in use is large, the refrigerant sent from the radiator to the expansion mechanism from the radiator on the rear stage side is subjected to heat exchange in the economizer heat exchanger and then the expansion mechanism from the radiator By providing the refrigerant to be branched to the rear side injection valve, Reduce swelling loss, the coefficient of performance and operating efficiency of the refrigeration cycle can be further improved.
また、この冷凍装置において、エコノマイザ熱交換器は、放熱器から膨張機構に送られる冷媒と後段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。 Moreover, in this refrigeration apparatus, the economizer heat exchanger is a heat exchanger having a flow path in which the refrigerant sent from the radiator to the expansion mechanism and the refrigerant flowing through the rear-stage injection pipe face each other.
このため、この冷凍装置では、エコノマイザ熱交換器における放熱器から膨張機構に送られる冷媒と後段側インジェクション管を流れる冷媒との温度差を小さくすることができるため、高い熱交換効率を得ることができる。 For this reason, in this refrigeration apparatus, since the temperature difference between the refrigerant sent from the radiator in the economizer heat exchanger to the expansion mechanism and the refrigerant flowing through the rear-stage injection pipe can be reduced, high heat exchange efficiency can be obtained. it can.
このように、この冷凍装置では、後段側インジェクション管が、放熱器から膨張機構に送られる冷媒がエコノマイザ熱交換器において熱交換された後に、放熱器から膨張機構に送られる冷媒を分岐するように設けられており、しかも、エコノマイザ熱交換器が、放熱器から膨張機構に送られる冷媒と後段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ため、高い熱交換効率を得ながら、後段側インジェクション弁による膨張ロスを減らし、冷凍サイクルの成績係数や運転効率を向上させることができる。 As described above, in this refrigeration apparatus, the rear-stage injection tube is configured to branch the refrigerant sent from the radiator to the expansion mechanism after the refrigerant sent from the radiator to the expansion mechanism is heat-exchanged in the economizer heat exchanger. In addition, since the economizer heat exchanger is a heat exchanger having a flow path in which the refrigerant sent from the radiator to the expansion mechanism and the refrigerant flowing in the rear-stage injection pipe face each other, high heat While obtaining the exchange efficiency, it is possible to reduce the expansion loss due to the rear-stage injection valve and improve the coefficient of performance and the operation efficiency of the refrigeration cycle.
しかし、このような構成を採用しただけでは、後段側インジェクション弁において減圧された後の冷媒が気液二相状態になる場合もあり、この場合には、放熱器から膨張機構に送られる冷媒がエコノマイザ熱交換器において十分に冷却されず、放熱器から膨張機構に送られる冷媒のエコノマイザ熱交換器の出口におけるエンタルピである高温側出口エンタルピを十分に小さくすることができないため、結果的に、圧縮機構の消費動力の低減や運転効率の向上を十分に図ることができない場合が生じるおそれがある。 However, only by adopting such a configuration, the refrigerant after being depressurized in the rear-stage injection valve may be in a gas-liquid two-phase state. In this case, the refrigerant sent from the radiator to the expansion mechanism As a result, the high temperature side outlet enthalpy, which is the enthalpy at the outlet of the economizer heat exchanger of the refrigerant that is not sufficiently cooled in the economizer heat exchanger and sent from the radiator to the expansion mechanism, cannot be sufficiently reduced, resulting in compression. There is a possibility that the power consumption of the mechanism may not be reduced and the operation efficiency may not be sufficiently improved.
そこで、この冷凍装置では、放熱器から膨張機構に送られる冷媒のエコノマイザ熱交換器の出口におけるエンタルピである高温側出口エンタルピが、後段側インジェクション管を流れる冷媒の後段側インジェクション弁の下流の圧力である低温側圧力に相当する飽和液冷媒のエンタルピである低温側飽和液エンタルピよりも小さくなるように、放熱器から膨張機構に送られる冷媒のエコノマイザ熱交換器の出口における温度である高温側出口温度が制御されるようになっている。 Therefore, in this refrigeration system, the high temperature side outlet enthalpy, which is the enthalpy at the outlet of the economizer heat exchanger of the refrigerant sent from the radiator to the expansion mechanism, is the pressure downstream of the downstream injection valve of the refrigerant flowing through the downstream injection pipe. High temperature side outlet temperature that is the temperature at the outlet of the economizer heat exchanger of the refrigerant sent from the radiator to the expansion mechanism so as to be smaller than the low temperature side saturated liquid enthalpy that is the enthalpy of the saturated liquid refrigerant corresponding to a certain low temperature side pressure Is to be controlled.
このように、高温側出口エンタルピが低温側飽和液エンタルピよりも小さくなるように高温側出口温度を制御すると、後段側インジェクション弁において減圧された後の冷媒が過冷却状態になるが、この際、超臨界域で作動する冷媒を使用する冷凍サイクルでは、液単相域では後段側インジェクション弁における減圧後に温度低下が生じる(一方、臨界圧以下で作動する冷媒を使用する冷凍サイクルでは、温度低下がほとんど生じない)ため、冷凍サイクルが低温側に拡大し、高温側出口エンタルピを小さくすることができる。そして、その結果、蒸発器の入口における冷媒の乾き度が低下して、膨張機構から蒸発器に至るまでの間及び蒸発器における圧力損失が低減され、また、蒸発圧力が上昇するため、これにより、圧縮機構の消費動力を確実かつ十分に減らし、運転効率の向上を確実かつ十分に図ることができる。しかも、後段側インジェクション弁において減圧された後の冷媒が過冷却状態になることから、エコノマイザ熱交換器における後段側インジェクション管を流れる冷媒の圧力損失の低減を図ることができ、また、エコノマイザ熱交換器における冷媒の流路を複数にする場合には、エコノマイザ熱交換器における冷媒の偏流を防止することができる。 Thus, when the high temperature side outlet temperature is controlled so that the high temperature side outlet enthalpy is smaller than the low temperature side saturated liquid enthalpy, the refrigerant after being decompressed in the rear-stage injection valve is in a supercooled state. In a refrigeration cycle that uses a refrigerant that operates in the supercritical region, a temperature drop occurs in the liquid single-phase region after the pressure in the downstream injection valve is reduced. Therefore, the refrigeration cycle expands to the low temperature side, and the high temperature side outlet enthalpy can be reduced. As a result, the dryness of the refrigerant at the inlet of the evaporator is reduced, pressure loss in the evaporator from the expansion mechanism to the evaporator and in the evaporator is reduced, and the evaporation pressure is increased. Thus, the power consumption of the compression mechanism can be reliably and sufficiently reduced, and the operation efficiency can be reliably and sufficiently improved. Moreover, since the refrigerant after being depressurized in the rear-stage injection valve is in a supercooled state, it is possible to reduce the pressure loss of the refrigerant flowing through the rear-stage injection pipe in the economizer heat exchanger, and economizer heat exchange. In the case where a plurality of refrigerant channels are provided in the cooler, it is possible to prevent the refrigerant from drifting in the economizer heat exchanger.
しかも、ここでは、高温側出口温度が、低温側圧力に相当する飽和液冷媒の温度である低温側飽和液温度に所定温度を加算した温度である高温側出口目標温度よりも小さくなるように制御されるため、高温側出口エンタルピが低温側飽和液エンタルピよりも小さくなるように確実に制御することができる。In addition, here, the high temperature side outlet temperature is controlled to be lower than the high temperature side outlet target temperature that is a temperature obtained by adding a predetermined temperature to the low temperature side saturated liquid temperature that is the temperature of the saturated liquid refrigerant corresponding to the low temperature side pressure. Therefore, the high temperature side outlet enthalpy can be reliably controlled to be smaller than the low temperature side saturated liquid enthalpy.
第2の発明にかかる冷凍装置は、第1の発明にかかる冷凍装置において、高温側出口温度は、後段側インジェクション弁の開度調節によって制御される。 A refrigeration apparatus according to a second aspect is the refrigeration apparatus according to the first aspect, wherein the high temperature side outlet temperature is controlled by adjusting the opening of the rear stage side injection valve.
この冷凍装置では、高温側出口温度を後段側インジェクション弁の開度調節によって制御するようにしているため、膨張機構に送られる冷媒と後段側インジェクション管に送られる冷媒とを正確に分配し、高温側出口温度を精度よく制御することができる。
第3の発明にかかる冷凍装置は、第1又は第2の発明にかかる冷凍装置において、所定温度は、放熱器から膨張機構に送られる冷媒のエコノマイザ熱交換器の出口における圧力である高温側圧力において低温側飽和液エンタルピに等しくなる温度である高温側基準温度から低温側飽和液温度を減算した温度であり、高温側圧力及び低温側圧力との関係式として予め設定されている。
In this refrigeration system, the high temperature side outlet temperature is controlled by adjusting the opening of the rear stage injection valve, so that the refrigerant sent to the expansion mechanism and the refrigerant sent to the rear stage injection pipe are accurately distributed, The side outlet temperature can be accurately controlled.
The refrigeration apparatus according to a third aspect of the invention is the refrigeration apparatus according to the first or second aspect of the invention, wherein the predetermined temperature is a high temperature side pressure that is a pressure at the outlet of the economizer heat exchanger of the refrigerant sent from the radiator to the expansion mechanism Is a temperature obtained by subtracting the low temperature side saturated liquid temperature from the high temperature side reference temperature, which is a temperature equal to the low temperature side saturated liquid enthalpy, and is set in advance as a relational expression between the high temperature side pressure and the low temperature side pressure.
この冷凍装置では、所定温度が、放熱器から膨張機構に送られる冷媒のエコノマイザ熱交換器の出口における圧力である高温側圧力において低温側飽和液エンタルピに等しくなる温度である高温側基準温度から低温側飽和液温度を減算した温度であり、高温側圧力及び低温側圧力との関係式として予め設定されているため、所定温度を高温側圧力及び低温側圧力から容易に得ることができる。 In this refrigeration apparatus, the predetermined temperature is lower than the high temperature side reference temperature, which is the temperature equal to the low temperature side saturated liquid enthalpy at the high temperature side pressure, which is the pressure at the outlet of the economizer heat exchanger of the refrigerant sent from the radiator to the expansion mechanism. This is a temperature obtained by subtracting the side saturated liquid temperature, and is set in advance as a relational expression between the high temperature side pressure and the low temperature side pressure, so that the predetermined temperature can be easily obtained from the high temperature side pressure and the low temperature side pressure.
第4の発明にかかる冷凍装置は、第1〜第3の発明のいずれかにかかる冷凍装置において、高温側出口温度は、放熱器から膨張機構に送られる冷媒のエコノマイザ熱交換器の出口と膨張機構との間に設けられたエコノマイザ出口温度センサによって検出される。 The refrigeration apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the refrigeration apparatus according to any one of the first to third aspects of the invention, wherein the outlet temperature of the high temperature side is expanded from the outlet of the economizer heat exchanger for refrigerant sent from the radiator to the expansion mechanism. It is detected by an economizer outlet temperature sensor provided between the mechanism.
この冷凍装置では、高温側出口温度が、放熱器から膨張機構に送られる冷媒のエコノマイザ熱交換器の出口と膨張機構との間に設けられたエコノマイザ出口温度センサによって検出されるため、正確な高温側出口温度を得ることができ、制御精度を高めることに寄与する。 In this refrigeration system, the high temperature side outlet temperature is detected by an economizer outlet temperature sensor provided between the outlet of the economizer heat exchanger of the refrigerant sent from the radiator to the expansion mechanism and the expansion mechanism, so that an accurate high temperature The side outlet temperature can be obtained, which contributes to increasing the control accuracy.
第5の発明にかかる冷凍装置は、第1〜第4の発明のいずれかにかかる冷凍装置において、低温側圧力は、後段側インジェクション弁と後段側インジェクション管を流れる冷媒のエコノマイザ熱交換器の出口との間に設けられたエコノマイザ入口圧力センサによって検出される。 The refrigeration apparatus according to a fifth aspect of the present invention is the refrigeration apparatus according to any one of the first to fourth aspects of the invention, wherein the low temperature side pressure is the outlet of the economizer heat exchanger for the refrigerant flowing through the rear stage side injection valve and the rear stage side injection pipe. And an economizer inlet pressure sensor provided between the two.
この冷凍装置では、低温側圧力が、後段側インジェクション弁と後段側インジェクション管を流れる冷媒のエコノマイザ熱交換器の出口との間に設けられたエコノマイザ入口圧力センサによって検出されるため、正確な低温側圧力を得ることができ、制御精度を高めることに寄与する。 In this refrigeration system, the low-temperature side pressure is detected by an economizer inlet pressure sensor provided between the rear-stage side injection valve and the outlet of the economizer heat exchanger for the refrigerant flowing through the rear-stage side injection pipe. Pressure can be obtained, which contributes to increasing control accuracy.
第6の発明にかかる冷凍装置は、第1〜第5の発明のいずれかにかかる冷凍装置において、超臨界域で作動する冷媒は、二酸化炭素である。 The refrigeration apparatus according to a sixth aspect of the present invention is the refrigeration apparatus according to any of the first to fifth aspects of the invention, wherein the refrigerant operating in the supercritical region 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又は第6の発明では、冷凍サイクルの中間圧が臨界圧力付近まで上昇するような場合であっても、後段側の圧縮要素から又は中間圧インジェクション後に圧縮要素から吐出される冷媒の温度を低下させるとともに、圧縮機構の消費動力を減らし、運転効率の向上を図れるようにし、しかも、二酸化炭素等のような超臨界域で作動する冷媒を使用する場合における冷媒の温度変化に対するエントロピ変化が大きいという特性を考慮して、後段側インジェクション弁による膨張ロスを減らし、冷凍サイクルの成績係数や運転効率をさらに向上させることができる。また、エコノマイザ熱交換器における放熱器から膨張機構に送られる冷媒と後段側インジェクション管を流れる冷媒との温度差を小さくすることができるため、高い熱交換効率を得ることができる。さらに、圧縮機の消費動力を確実かつ十分に減らし、運転効率の向上を確実かつ十分に図ることができる。しかも、高温側出口エンタルピが低温側飽和液エンタルピよりも小さくなるように確実に制御することができる。 In the first or sixth invention, even if the intermediate pressure of the refrigeration cycle rises to near the critical pressure, the temperature of the refrigerant discharged from the compression element on the rear stage side or after the intermediate pressure injection is reduced. In addition to reducing the power consumption of the compression mechanism and improving the operation efficiency, the entropy change with respect to the temperature change of the refrigerant when using a refrigerant operating in a supercritical region such as carbon dioxide is large. In view of this characteristic, the expansion loss due to the latter-stage injection valve can be reduced, and the coefficient of performance and operating efficiency of the refrigeration cycle can be further improved. Moreover, since the temperature difference between the refrigerant sent from the radiator to the expansion mechanism in the economizer heat exchanger and the refrigerant flowing through the rear-stage injection pipe can be reduced, high heat exchange efficiency can be obtained. Furthermore, the power consumption of the compressor can be reliably and sufficiently reduced, and the operation efficiency can be reliably and sufficiently improved. And it can control reliably so that a high temperature side exit enthalpy may become smaller than a low temperature side saturated liquid enthalpy.
第2の発明では、高温側出口温度を精度よく制御することができる。 In the second invention, the high temperature side outlet temperature can be controlled with high accuracy.
第3の発明では、所定温度を高温側圧力及び低温側圧力から容易に得ることができる。 In the third invention, the predetermined temperature can be easily obtained from the high temperature side pressure and the low temperature side pressure.
第4の発明では、正確な高温側出口温度を得ることができ、制御精度を高めることに寄与する。 In the fourth aspect of the invention, an accurate high temperature side outlet temperature can be obtained, which contributes to increasing the control accuracy.
第5の発明では、正確な低温側圧力を得ることができ、制御精度を高めることに寄与する。 In the fifth invention, an accurate low-temperature side pressure can be obtained, which contributes to increasing the control accuracy.
以下、図面に基づいて、本発明にかかる冷凍装置の実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of a refrigeration 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、本発明にかかる冷凍装置の一実施形態としての空気調和装置1の概略構成図である。空気調和装置1は、冷房運転が可能となるように構成された冷媒回路10を有し、超臨界域で作動する冷媒(ここでは、二酸化炭素)を使用して二段圧縮式冷凍サイクルを行う装置である。
(1) Configuration of Air Conditioner FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an
空気調和装置1の冷媒回路10は、主として、圧縮機構2と、熱源側熱交換器4と、膨張機構5、第1後段側インジェクション管19と、エコノマイザ熱交換器20と、利用側熱交換器6とを有している。
The
圧縮機構2は、本実施形態において、2つの圧縮要素で冷媒を二段圧縮する圧縮機21から構成されている。圧縮機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2c、2d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2c、2dに連結されている。すなわち、圧縮機21は、2つの圧縮要素2c、2dが単一の駆動軸21cに連結されており、2つの圧縮要素2c、2d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2c、2dは、本実施形態において、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21は、吸入管2aから冷媒を吸入し、この吸入された冷媒を圧縮要素2cによって圧縮した後に中間冷媒管8に吐出し、中間冷媒管8に吐出された冷媒を圧縮要素2dに吸入させて冷媒をさらに圧縮した後に吐出管2bに吐出するように構成されている。ここで、中間冷媒管8は、圧縮要素2cの前段側に接続された圧縮要素2cから吐出された冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒を、圧縮要素2cの後段側に接続された圧縮要素2dに吸入させるための冷媒管である。また、吐出管2bは、圧縮機構2から吐出された冷媒を放熱器としての熱源側熱交換器4に送るための冷媒管であり、吐出管2bには、油分離機構41と逆止機構42とが設けられている。油分離機構41は、圧縮機構2から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離して圧縮機構2の吸入側へ戻す機構であり、主として、圧縮機構2から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離する油分離器41aと、油分離器41aに接続されており冷媒から分離された冷凍機油を圧縮機構2の吸入管2aに戻す油戻し管41bとを有している。油戻し管41bには、油戻し管41bを流れる冷凍機油を減圧する減圧機構41cが設けられている。減圧機構41cは、本実施形態において、キャピラリチューブが使用されている。逆止機構42は、圧縮機構2の吐出側から放熱器としての熱源側熱交換器4への冷媒の流れを許容し、かつ、放熱器としての熱源側熱交換器4から圧縮機構2の吐出側への冷媒の流れを遮断するための機構であり、本実施形態において、逆止弁が使用されている。
In the present embodiment, the
このように、圧縮機構2は、本実施形態において、2つの圧縮要素2c、2dを有しており、これらの圧縮要素2c、2d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いる。
Thus, in this embodiment, the
熱源側熱交換器4は、冷媒の放熱器として機能する熱交換器である。熱源側熱交換器4は、その一端が圧縮機構2に接続されており、その他端がエコノマイザ熱交換器20を介して膨張機構5に接続されている。尚、ここでは図示しないが、熱源側熱交換器4には、熱源側熱交換器4を流れる冷媒と熱交換を行う冷却源として水や空気が供給されるようになっている。
The heat source
膨張機構5は、放熱器としての熱源側熱交換器4から蒸発器としての利用側熱交換器6に送られる冷媒を減圧する機構であり、本実施形態において、電動膨張弁が使用されている。膨張機構5は、その一端がエコノマイザ熱交換器20を介して熱源側熱交換器4に接続され、その他端が利用側熱交換器6に接続されている。また、本実施形態において、膨張機構5は、放熱器としての熱源側熱交換器4において冷却された高圧の冷媒を蒸発器としての利用側熱交換器6に送る前に冷凍サイクルにおける低圧付近まで減圧する。
The
利用側熱交換器6は、冷媒の蒸発器として機能する熱交換器である。利用側熱交換器6は、その一端が膨張機構5に接続されており、その他端が圧縮機構2に接続されている。尚、ここでは図示しないが、利用側熱交換器6には、利用側熱交換器6を流れる冷媒と熱交換を行う加熱源としての水や空気が供給されるようになっている。
The use
第1後段側インジェクション管19は、放熱器としての熱源側熱交換器4から膨張機構5に送られる冷媒を分岐して後段側の圧縮要素2dに戻す冷媒管である。本実施形態において、第1後段側インジェクション管19は、放熱器としての熱源側熱交換器4から膨張機構5に送られる冷媒がエコノマイザ熱交換器20において熱交換された後に、放熱器としての熱源側熱交換器4から膨張機構5に送られる冷媒を分岐するように設けられている。より具体的には、第1後段側インジェクション管19は、エコノマイザ熱交換器20の下流側の位置(すなわち、エコノマイザ熱交換器20と膨張機構5との間)から冷媒を分岐して中間冷媒管8に戻すように設けられている。この第1後段側インジェクション管19には、開度制御が可能な第1後段側インジェクション弁19aが設けられている。第1後段側インジェクション弁19aは、本実施形態において、電動膨張弁である。
The first rear-stage-
エコノマイザ熱交換器20は、放熱器としての熱源側熱交換器4から膨張機構5に送られる冷媒と第1後段側インジェクション管19を流れる冷媒(より具体的には、第1後段側インジェクション弁19aにおいて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。本実施形態において、エコノマイザ熱交換器20は、第1後段側インジェクション管19が分岐される位置よりも上流側の位置(すなわち、放熱器としての熱源側熱交換器4と第1後段側インジェクション管19が分岐される位置との間)を流れる冷媒と第1後段側インジェクション管19を流れる冷媒との熱交換を行うように設けられており、また、両冷媒が対向するように流れる流路を有している。また、本実施形態において、エコノマイザ熱交換器20は、第1後段側インジェクション管19が分岐される位置よりも上流側に設けられている。このため、放熱器としての熱源側熱交換器4において冷却された冷媒は、エコノマイザ熱交換器20において、第1後段側インジェクション管19を流れる冷媒と熱交換を行った後に、第1後段側インジェクション管19に分岐されることになる。
The
さらに、空気調和装置1には、各種のセンサが設けられている。具体的には、中間冷媒管8又は圧縮機構2には、中間冷媒管8を流れる冷媒の圧力を検出する中間圧力センサ54が設けられている。エコノマイザ熱交換器20の第1後段側インジェクション管19側の出口には、エコノマイザ熱交換器20の第1後段側インジェクション管19側の出口における冷媒の温度を検出する第1エコノマイザ出口温度センサ55が設けられている。また、空気調和装置1は、ここでは図示しないが、圧縮機構2、膨張機構5、第1後段側インジェクション弁19a等の空気調和装置1を構成する各部の動作を制御する制御部を有している。
Furthermore, 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、図1〜図3を用いて説明する。ここで、図2は、冷房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図であり、図3は、冷房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。尚、以下の冷房運転における運転制御は、上述の制御部(図示せず)によって行われる。また、以下の説明において、「高圧」とは、冷凍サイクルにおける高圧(すなわち、図2、図3の点D、D’、E、Hにおける圧力)を意味し、「低圧」とは、冷凍サイクルにおける低圧(すなわち、図2、図3の点A、Fにおける圧力)を意味し、「中間圧」とは、冷凍サイクルにおける中間圧(すなわち、図2、図3の点B1、G、J、J’、Kにおける圧力)を意味している。
(2) Operation | movement of an air conditioning apparatus Next, operation | movement of the
冷房運転時は、膨張機構5は、開度調節される。また、第1後段側インジェクション弁19aも、開度調節される。より具体的には、本実施形態において、第1後段側インジェクション弁19aは、エコノマイザ熱交換器20の第1後段側インジェクション管19側の出口における冷媒の過熱度が目標値になるように開度調節される、いわゆる過熱度制御がなされるようになっている。本実施形態において、エコノマイザ熱交換器20の第1後段側インジェクション管19側の出口における冷媒の過熱度は、中間圧力センサ54により検出される中間圧を飽和温度に換算し、第1エコノマイザ出口温度センサ55により検出される冷媒温度からこの冷媒の飽和温度値を差し引くことによって得られる。尚、本実施形態では採用していないが、エコノマイザ熱交換器20の第1後段側インジェクション管19側の入口に温度センサを設けて、この温度センサにより検出される冷媒温度を第1エコノマイザ出口温度センサ55により検出される冷媒温度から差し引くことによって、エコノマイザ熱交換器20の第1後段側インジェクション管19側の出口における冷媒の過熱度を得るようにしてもよい。また、第1後段側インジェクション弁19aの開度調節は、過熱度制御に限られるものではなく、例えば、冷媒回路10における冷媒循環量等に応じて所定開度だけ開けるようにするものであってもよい。
During the cooling operation, the opening degree of the
この冷媒回路10の状態において、圧縮機構2を駆動すると、低圧の冷媒(図1〜図3の点A参照)は、吸入管2aから圧縮機構2に吸入され、まず、圧縮要素2cによって中間圧力まで圧縮された後に、中間冷媒管8に吐出される(図1〜図3の点B1参照)。この前段側の圧縮要素2cから吐出された中間圧の冷媒は、第1後段側インジェクション管19から後段側の圧縮機構2dに戻される冷媒(図1〜図3の点K参照)と合流することで冷却される(図1〜図3の点G参照)。次に、第1後段側インジェクション管19から戻る冷媒と合流した中間圧の冷媒は、圧縮要素2cの後段側に接続された圧縮要素2dに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構2から吐出管2bに吐出される(図1〜図3の点D参照)。ここで、圧縮機構2から吐出された高圧の冷媒は、圧縮要素2c、2dによる二段圧縮動作によって、臨界圧力(すなわち、図2に示される臨界点CPにおける臨界圧力Pcp)を超える圧力まで圧縮されている。そして、この圧縮機構2から吐出された高圧の冷媒は、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器4に送られて、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される(図1〜図3の点E参照)。そして、放熱器としての熱源側熱交換器4において冷却された高圧の冷媒は、エコノマイザ熱交換器20に送られて、第1後段側インジェクション管19を流れる冷媒と熱交換を行って冷却される(図1〜図3の点H参照)。エコノマイザ熱交換器20において冷却された高圧の冷媒は、その一部が第1後段側インジェクション管19に分岐される。そして、第1後段側インジェクション管19を流れる冷媒は、第1後段側インジェクション弁19aにおいて中間圧付近まで減圧された後に、エコノマイザ熱交換器20に送られて(図1〜図3の点J参照)、上述のように、放熱器としての熱源側熱交換器4において冷却された高圧の冷媒と熱交換を行って加熱されて(図1〜図3の点K参照)、上述のように、前段側の圧縮要素2c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、エコノマイザ熱交換器20において冷却された高圧の冷媒は、膨張機構5によって減圧されて、低圧の気液二相状態の冷媒となり、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器6に送られる(図1〜図3の点F参照)。そして、蒸発器としての利用側熱交換器6に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、加熱源としての水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる(図1〜図3の点A参照)。そして、この蒸発器としての利用側熱交換器6において加熱され蒸発した低圧の冷媒は、圧縮機構2に吸入される。このようにして、冷房運転が行われる。
When the
このように、本実施形態の空気調和装置1では、超臨界域で作動する冷媒(ここでは、二酸化炭素)を使用して二段圧縮式冷凍サイクルを行うことを考慮して、エコノマイザ熱交換器20による中間圧インジェクションを採用するようにしている。このため、気液分離器による中間圧インジェクションを採用する場合とは異なり、気液分離器における冷媒の圧力である気液分離器圧力が臨界圧力に近い圧力まで上昇して、気液分離器内の冷媒をガス冷媒と液冷媒に分離することが困難な状況になるおそれを考慮する必要がなくなるため、冷凍サイクルの中間圧(ここでは、中間冷媒管8における圧力)が臨界圧力付近まで上昇するような場合であっても、外部への放熱を行うことなく、後段側の圧縮要素2dに吸入される冷媒の温度をさらに低く抑えることができる(図3の点B1、G参照)。これにより、圧縮機構2から吐出される冷媒の温度が低く抑えられ(図3の点D、D’参照)、第1後段側インジェクション管19を設けていない場合に比べて、図3の点B1、D’、D、Gを結ぶことによって囲まれる面積に相当する分の放熱ロスを小さくできることから、圧縮機構2の消費動力を減らし、運転効率を向上させることができるようになっている。
Thus, in the
しかも、本実施形態の空気調和装置1では、エコノマイザ熱交換器20による中間圧インジェクションを行うにあたり、二酸化炭素等のような超臨界域で作動する冷媒を使用する場合における冷媒の温度変化に対するエントロピ変化が大きいという特性を考慮して、第1後段側インジェクション管19を放熱器としての熱源側熱交換器4から膨張機構5に送られる冷媒がエコノマイザ熱交換器20において熱交換された後に放熱器としての熱源側熱交換器4から膨張機構5に送られる冷媒を分岐するように設けるようにすることで、第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロス(第1後段側インジェクション弁19aによる減圧操作の前後で冷媒のエントロピが増加することに起因する熱ロスであり、以下、「第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロス」とする)を減らし、冷凍サイクルの成績係数や運転効率をさらに向上させることができるようになっている。
In addition, in the
このことについて、図1〜図4を用いて詳細に説明する。ここで、図4は、R410Aを使用した冷凍サイクルが図示された圧力−エントロピ線図である。尚、図4では、図3に図示されている点Z、Z’を図示すると、点J、J’に重なった状態で図示されることになるため、ここでは図示を省略している。 This will be described in detail with reference to FIGS. Here, FIG. 4 is a pressure-entropy diagram illustrating a refrigeration cycle using R410A. In FIG. 4, the points Z and Z ′ illustrated in FIG. 3 are illustrated in a state of being overlapped with the points J and J ′, and thus are not illustrated here.
まず、エコノマイザ熱交換器20による中間圧インジェクションでは、上述のように、第1後段側インジェクション管19を用いて、放熱器としての熱源側熱交換器4から膨張機構5に送られる冷媒を分岐して後段側の圧縮要素2dに戻す際に、第1後段側インジェクション弁19aによって、第1後段側インジェクション管19を流れる冷凍サイクルにおける高圧の冷媒を後段側の圧縮要素2dに吸入される冷媒の圧力である冷凍サイクルにおける中間圧付近まで減圧する操作(すなわち、図2、3の点Hから点Jへの変化)を伴うことになる。そして、この第1後段側インジェクション弁19aによる減圧操作は、等エンタルピ膨張(冷媒のエンタルピが一定のままで圧力が低下する膨張、すなわち、図2、3の点Hから点Jへの変化)であるため、冷凍サイクルにおける理想的な減圧操作である等エントロピ膨張(冷媒のエントロピが一定のままで圧力が低下する膨張、すなわち、図3の点Hから点Zへの変化)とは異なり、第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロスが生じることになる。そして、第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロスは、圧縮機構2における消費動力を増加させることにつながり、これにより、冷凍サイクルの成績係数や運転効率が低下することになるため、第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロスを極力減らすことが望ましい。
First, in the intermediate pressure injection by the
ここで、本実施形態における第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロスを含む4つの場合における第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロスを求めると、以下のようになる。尚、以下の第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロスを求めるにあたり、冷媒として二酸化炭素を使用する場合(図3参照)及びR410Aを使用する場合(図4参照)のいずれにおいても、蒸発器としての利用側熱交換器6における蒸発温度が0℃(図3、4の点F参照)及び圧縮機構2の吸入側における冷媒の温度が10℃(図3、4の点A参照)となる運転条件において、放熱器としての熱源側熱交換器4の出口における高圧の冷媒の温度を40℃(図3、4の点E参照)とし、エコノマイザ熱交換器20の出口における高圧の冷媒の温度を35℃(図3、4の点H参照)とした場合を想定するものとする。
Here, it is as follows when the expansion | swelling loss by the 1st back | latter stage
このような前提において、本実施形態における第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロスは、図3に示されるように、点H(第1後段側インジェクション管19に分岐される高圧の冷媒を示す)と、点J(第1後段側インジェクション弁19aによって、第1後段側インジェクション管19に分岐された高圧の冷媒を等エンタルピ膨張させた後の中間圧の冷媒を示す)と、点Z(第1後段側インジェクション管19に分岐された高圧の冷媒を等エントロピ膨張させたものと仮定した場合の中間圧の冷媒を示す)とを結ぶことによって囲まれる略直角三角形状の部分の面積に相当し、その値は0.35kJ/kg℃となる。
Under such a premise, the expansion loss due to the first second-
また、本実施形態において、第1後段側インジェクション管19をエコノマイザ熱交換器20の上流側の位置(すなわち、放熱器としての熱源側熱交換器4とエコノマイザ熱交換器20との間)から分岐させた場合における第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロスは、図3に示されるように、点E(第1後段側インジェクション管19に分岐される高圧の冷媒を示す)と、点J’(第1後段側インジェクション弁19aによって、第1後段側インジェクション管19に分岐された高圧の冷媒を等エンタルピ膨張させた後の中間圧の冷媒を示す)と、点Z’(第1後段側インジェクション管19に分岐された高圧の冷媒を等エントロピ膨張させたものと仮定した場合の中間圧の冷媒を示す)とを結ぶことによって囲まれる略直角三角形状の部分の面積に相当し、その値は0.45kJ/kg℃となる。
Further, in the present embodiment, the first second-
また、冷媒としてR410Aを使用した場合において、本実施形態と同様、第1後段側インジェクション管19をエコノマイザ熱交換器20の下流側の位置(すなわち、エコノマイザ熱交換器20と膨張機構5の間)から分岐させた場合における第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロスは、図4に示されるように、点N(第1後段側インジェクション管19に分岐される高圧の冷媒を示す)と、点J(第1後段側インジェクション弁19aによって、第1後段側インジェクション管19に分岐された高圧の冷媒を等エンタルピ膨張させた後の中間圧の冷媒を示す)と、点Z(第1後段側インジェクション管19に分岐された高圧の冷媒を等エントロピ膨張させたものと仮定した場合の中間圧の冷媒を示す)とを結ぶことによって囲まれる略直角三角形状の部分の面積に相当し、その値は0.033kJ/kg℃となる。
Further, when R410A is used as the refrigerant, as in the present embodiment, the first second-
さらに、冷媒としてR410Aを使用した場合において、第1後段側インジェクション管19をエコノマイザ熱交換器20の上流側の位置(すなわち、放熱器としての熱源側熱交換器4とエコノマイザ熱交換器20との間)から分岐させた場合における第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロスは、図4に示されるように、点E(第1後段側インジェクション管19に分岐される高圧の冷媒を示す)と、点J’(第1後段側インジェクション弁19aによって、第1後段側インジェクション管19に分岐された高圧の冷媒を等エンタルピ膨張させた後の中間圧の冷媒を示す)と、点Z’(第1後段側インジェクション管19に分岐された高圧の冷媒を等エントロピ膨張させたものと仮定した場合の中間圧の冷媒を示す)とを結ぶことによって囲まれる略直角三角形状の部分の面積に相当し、その値は0.058kJ/kg℃となる。
Further, when R410A is used as the refrigerant, the first
そして、これらの第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロスの値から、冷媒として二酸化炭素を使用した場合においては、第1後段側インジェクション管19をエコノマイザ熱交換器20の上流側の位置で分岐させた場合に比べて、第1後段側インジェクション管19をエコノマイザ熱交換器20の下流側の位置で分岐させた場合のほうが、第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロスが小さく、その差は、0.10kJ/kg℃であり、また、冷媒としてR410Aを使用した場合においても、第1後段側インジェクション管19をエコノマイザ熱交換器20の上流側の位置で分岐させた場合に比べて、第1後段側インジェクション管19をエコノマイザ熱交換器20の下流側の位置で分岐させた場合のほうが、第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロスが小さいが、その差は、0.025kJ/kg℃であることがわかる。そして、冷媒として二酸化炭素を使用した場合には、冷媒としてR410Aを使用した場合に比べて、第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロスの値自体が10倍程度大きく、また、冷媒として二酸化炭素を使用した場合、及び、R410Aを使用した場合のいずれにおいても、第1後段側インジェクション管19をエコノマイザ熱交換器20の上流側の位置で分岐させた場合よりも下流側の位置で分岐させた場合のほうが第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロスは低減されるが、その第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロスの低減の程度は、R410Aを使用した場合に比べて冷媒として二酸化炭素を使用した場合のほうが4倍程度大きいことがわかる。
Then, from the value of the expansion loss by these first second-
そして、このことは、二酸化炭素のような超臨界域で作動する冷媒を使用する場合(図3参照)には、R410Aのような臨界圧力よりも十分に低い圧力域で作動する冷媒を使用する場合(図4参照)に比べて、冷媒の温度変化に対するエントロピ変化が大きいという特性を有していることに起因するものであり、冷媒としてR22やR410A等のような臨界圧力よりも十分に低い圧力域で作動する冷媒を使用する場合には、第1後段側インジェクション管19をエコノマイザ熱交換器20の上流側の位置で分岐させるかエコノマイザ熱交換器20の下流側の位置で分岐させるかどうかが第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロスに及ぼす影響は小さいが、冷媒として二酸化炭素等のような超臨界域で作動する冷媒を使用する場合には、第1後段側インジェクション管19をエコノマイザ熱交換器20の上流側の位置で分岐させるかエコノマイザ熱交換器20の下流側の位置で分岐させるかどうかが第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロスに及ぼす影響は大きく、冷凍サイクルの成績係数や運転効率に対する影響が大きいことを意味している。すなわち、二酸化炭素等のような超臨界域で作動する冷媒を使用して二段圧縮式冷凍サイクルを行う空気調和装置1において、エコノマイザ熱交換器20による中間圧インジェクションを行うにあたり、第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロスを減らすことは、冷凍サイクルの成績係数や運転効率の向上という観点で非常に重要であることがわかる。
And when this uses the refrigerant | coolant which operate | moves in a supercritical area like a carbon dioxide (refer FIG. 3), the refrigerant | coolant which operate | moves in a pressure area sufficiently lower than a critical pressure like R410A is used. This is due to the fact that the entropy change with respect to the temperature change of the refrigerant is large compared to the case (see FIG. 4), which is sufficiently lower than the critical pressure such as R22 or R410A as the refrigerant. Whether to branch the first rear-
そこで、本実施形態の空気調和装置1では、エコノマイザ熱交換器20による中間圧インジェクションを行うにあたり、二酸化炭素等のような超臨界域で作動する冷媒を使用する場合における冷媒の温度変化に対するエントロピ変化が大きいという特性(図3参照)を考慮して、上述のように、第1後段側インジェクション管19を放熱器としての熱源側熱交換器4から膨張機構5に送られる冷媒がエコノマイザ熱交換器20において熱交換された後に放熱器としての熱源側熱交換器4から膨張機構5に送られる冷媒を分岐するように設けるようにしている。このため、放熱器としての熱源側熱交換器4から膨張機構5に送られる冷媒がエコノマイザ熱交換器20において熱交換されることによって冷却された後に第1後段側インジェクション管19に分岐されることになるため、第1後段側インジェクション管19を放熱器としての熱源側熱交換器4から膨張機構5に送られる冷媒がエコノマイザ熱交換器20において熱交換される前に放熱器としての熱源側熱交換器4から膨張機構5に送られる冷媒を分岐するように設けた場合に比べて、エコノマイザ熱交換器20における交換熱量が増加してエコノマイザ熱交換器20のサイズがやや大きくなるものの、第1後段側インジェクション弁19aによって減圧される冷媒の温度が低下し、その結果、第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロスが大幅に低減されることになる。尚、R22やR410A等のような臨界圧力よりも十分に低い圧力域で作動する冷媒を使用する場合(図4参照)においても、第1後段側インジェクション管19を放熱器としての熱源側熱交換器4から膨張機構5に送られる冷媒がエコノマイザ熱交換器20において熱交換された後に放熱器としての熱源側熱交換器4から膨張機構5に送られる冷媒を分岐するように設けるようにすれば、第1後段側インジェクション管19を放熱器としての熱源側熱交換器4から膨張機構5に送られる冷媒がエコノマイザ熱交換器20において熱交換される前に放熱器としての熱源側熱交換器4から膨張機構5に送られる冷媒を分岐するように設けた場合に比べて、第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロスは低減されるものの、上述のように、二酸化炭素等のような超臨界域で作動する冷媒を使用する場合(図3参照)に比べて、冷媒の温度変化に対するエントロピ変化が非常に小さいことから、第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロスが低減される程度が非常に小さく、エコノマイザ熱交換器20における交換熱量が増加してエコノマイザ熱交換器20のサイズが大きくなるというデメリットのほうが大きいと考えられる。
Therefore, in the
また、本実施形態の空気調和装置1では、エコノマイザ熱交換器20として、放熱器としての熱源側熱交換器4から膨張機構5に送られる冷媒と第1後段側インジェクション管19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を採用しているため、エコノマイザ熱交換器20における放熱器としての熱源側熱交換器4から膨張機構5に送られる冷媒と第1後段側インジェクション管19を流れる冷媒との温度差を小さくすることができ、高い熱交換効率を得ることができる。
In the
(3)変形例1
上述の実施形態においては、超臨界域で作動する冷媒を使用しており冷房運転が可能に構成された二段圧縮式冷凍サイクルを行う空気調和装置1において、放熱器としての熱源側熱交換器4から膨張機構5に送られる冷媒を分岐して後段側の圧縮要素2dに戻す第1後段側インジェクション管19、及び、放熱器としての熱源側熱交換器4から膨張機構5に送られる冷媒と第1後段側インジェクション管19を流れる冷媒との熱交換を行うエコノマイザ熱交換器20を設けるとともに、第1後段側インジェクション管19を放熱器としての熱源側熱交換器4から膨張機構5に送られる冷媒がエコノマイザ熱交換器20において熱交換された後に、放熱器としての熱源側熱交換器4から膨張機構5に送られる冷媒を分岐するように設けることで、エコノマイザ熱交換器による中間圧インジェクションを行うことができるようにしているが、この構成に加えて、冷房運転と暖房運転とを切換可能な構成にしてもよい。
(3)
In the above-described embodiment, in the
例えば、図5に示されるように、二段圧縮式の圧縮機構2が採用された上述の実施形態の冷媒回路10(図1参照)において、冷房運転と暖房運転とを切換可能にするための切換機構3が設けられ、そして、膨張機構5に代えて第1膨張機構5a及び第2膨張機構5bが設けられるとともに、ブリッジ回路17、及び、レシーバ18が設けられた冷媒回路110にすることができる。
For example, as shown in FIG. 5, in the refrigerant circuit 10 (see FIG. 1) of the above-described embodiment in which the two-stage compression
切換機構3は、冷媒回路110内における冷媒の流れの方向を切り換えるための機構であり、冷房運転時には、熱源側熱交換器4を圧縮機構2から吐出される冷媒の放熱器として、かつ、利用側熱交換器6を熱源側熱交換器4において冷却された冷媒の蒸発器として機能させるために、圧縮機構2の吐出側と熱源側熱交換器4の一端とを接続するとともに圧縮機21の吸入側と利用側熱交換器6とを接続し(図5の切換機構3の実線を参照、以下、この切換機構3の状態を「冷却運転状態」とする)、暖房運転時には、利用側熱交換器6を圧縮機構2から吐出される冷媒の放熱器として、かつ、熱源側熱交換器4を利用側熱交換器6において冷却された冷媒の蒸発器として機能させるために、圧縮機構2の吐出側と利用側熱交換器6とを接続するとともに圧縮機構2の吸入側と熱源側熱交換器4の一端とを接続することが可能である(図5の切換機構3の破線を参照、以下、この切換機構3の状態を「加熱運転状態」とする)。本変形例において、切換機構3は、圧縮機構2の吸入側、圧縮機構2の吐出側、熱源側熱交換器4及び利用側熱交換器6に接続された四路切換弁である。尚、切換機構3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
このように、切換機構3は、圧縮機構2、熱源側熱交換器4、エコノマイザ熱交換器20、膨張機構5a、5b、利用側熱交換器6の順に冷媒を循環させる冷却運転状態と、圧縮機構2、利用側熱交換器6、エコノマイザ熱交換器20、膨張機構5a、5b、熱源側熱交換器4の順に冷媒を循環させる加熱運転状態とを切り換えることができるように構成されている。
As described above, the
ブリッジ回路17は、熱源側熱交換器4と利用側熱交換器6との間に設けられており、レシーバ18の入口に接続されるレシーバ入口管18a、及び、レシーバ18の出口に接続されるレシーバ出口管18bに接続されている。ブリッジ回路17は、本変形例において、4つの逆止弁17a、17b、17c、17dを有している。そして、入口逆止弁17aは、熱源側熱交換器4からレシーバ入口管18aへの冷媒の流通のみを許容する逆止弁である。入口逆止弁17bは、利用側熱交換器6からレシーバ入口管18aへの冷媒の流通のみを許容する逆止弁である。すなわち、入口逆止弁17a、17bは、熱源側熱交換器4及び利用側熱交換器6の一方からレシーバ入口管18aに冷媒を流通させる機能を有している。出口逆止弁17cは、レシーバ出口管18bから利用側熱交換器6への冷媒の流通のみを許容する逆止弁である。出口逆止弁17dは、レシーバ出口管18bから熱源側熱交換器4への冷媒の流通のみを許容する逆止弁である。すなわち、出口逆止弁17c、17dは、レシーバ出口管18bから熱源側熱交換器4及び利用側熱交換器6の他方に冷媒を流通させる機能を有している。
The
第1膨張機構5aは、レシーバ入口管18aに設けられた冷媒を減圧する機構であり、本変形例において、電動膨張弁が使用されている。また、本変形例において、第1膨張機構5aは、冷房運転時には、熱源側熱交換器4において冷却された高圧の冷媒をエコノマイザ熱交換器20及びレシーバ18を介して利用側熱交換器6に送る前に冷媒の飽和圧力付近まで減圧し、暖房運転時には、利用側熱交換器6において冷却された高圧の冷媒をエコノマイザ熱交換器20及びレシーバ18を介して熱源側熱交換器4に送る前に冷媒の飽和圧力付近まで減圧する。
The
レシーバ18は、冷房運転と暖房運転との間で冷媒回路110における冷媒の循環量が異なる等の運転状態に応じて発生する余剰冷媒を溜めることができるように、第1膨張機構5aで減圧された後の冷媒を一時的に溜めるために設けられた容器であり、その入口がレシーバ入口管18aに接続されており、その出口がレシーバ出口管18bに接続されている。また、レシーバ18には、レシーバ18内から冷媒を抜き出して圧縮機構2の吸入管2a(すなわち、圧縮機構2の前段側の圧縮要素2cの吸入側)に戻すことが可能な吸入戻し管18fが接続されている。この吸入戻し管18fには、吸入戻し開閉弁18gが設けられている。吸入戻し開閉弁18gは、本変形例において、電磁弁である。
The
第2膨張機構5bは、レシーバ出口管18bに設けられた冷媒を減圧する機構であり、本変形例において、電動膨張弁が使用されている。また、本変形例において、第2膨張機構5bは、冷房運転時には、第1膨張機構5aによって減圧された冷媒をレシーバ18を介して利用側熱交換器6に送る前に冷凍サイクルにおける低圧になるまでさらに減圧し、暖房運転時には、第1膨張機構5aによって減圧された冷媒をレシーバ18を介して熱源側熱交換器4に送る前に冷凍サイクルにおける低圧になるまでさらに減圧する。
The
このように、ブリッジ回路17、レシーバ18、レシーバ入口管18a及びレシーバ出口管18bによって、切換機構3を冷却運転状態にしている際には、熱源側熱交換器4において冷却された高圧の冷媒が、ブリッジ回路17の入口逆止弁17a、エコノマイザ熱交換器20、レシーバ入口管18aの第1膨張機構5a、レシーバ18、レシーバ出口管18bの第2膨張機構5b及びブリッジ回路17の出口逆止弁17cを通じて、利用側熱交換器6に送ることができるようになっている。また、切換機構3を加熱運転状態にしている際には、利用側熱交換器6において冷却された高圧の冷媒が、ブリッジ回路17の入口逆止弁17b、エコノマイザ熱交換器20、レシーバ入口管18aの第1膨張機構5a、レシーバ18、レシーバ出口管18bの第2膨張機構5b及びブリッジ回路17の出口逆止弁17dを通じて、熱源側熱交換器6に送ることができるようになっている。
Thus, when the
そして、本変形例においては、エコノマイザ熱交換器20が、冷房運転時に放熱器として機能する熱源側熱交換器4又は暖房運転時に放熱器として機能する利用側熱交換器6から第1膨張機構5aに送られる冷媒と第1後段側インジェクション管19を流れる冷媒との熱交換を行うように設けられており、第1後段側インジェクション管19が、冷房運転時に放熱器として機能する熱源側熱交換器4又は暖房運転時に放熱器として機能する利用側熱交換器6から第1膨張機構5aに送られる冷媒がエコノマイザ熱交換器20において熱交換された後に、冷房運転時に放熱器として機能する熱源側熱交換器4又は暖房運転時に放熱器として機能する利用側熱交換器6から第1膨張機構5aに送られる冷媒を分岐するように設けられている。すなわち、本変形例においても、エコノマイザ熱交換器20による中間圧インジェクションを行うにあたり、二酸化炭素等のような超臨界域で作動する冷媒を使用する場合における冷媒の温度変化に対するエントロピ変化が大きいという特性を考慮して、第1後段側インジェクション管19を放熱器としての熱源側熱交換器4又は利用側熱交換器6から第1膨張機構5aに送られる冷媒がエコノマイザ熱交換器20において熱交換された後に放熱器としての熱源側熱交換器4又は利用側熱交換器6から第1膨張機構5aに送られる冷媒を分岐するように設けられていることになる。
And in this modification, the
次に、本変形例の空気調和装置1の動作について、図2及び図5を用いて説明する。ここで、本変形例における冷房運転時の冷凍サイクルについては、図2を用いて説明し、暖房運転時の冷凍サイクルについては、図2における点Eと点Fとを入れ替えることによって代用して説明するものとする。尚、以下の冷房運転や暖房運転における運転制御は、上述の実施形態における制御部(図示せず)によって行われる。
Next, operation | movement of the
<冷房運転>
冷房運転時は、切換機構3が図5の実線で示される冷却運転状態とされる。また、第1膨張機構5a及び第2膨張機構5bは、開度調節される。さらに、第1後段側インジェクション弁19aは、上述の実施形態と同様の開度調節がなされる。
<Cooling operation>
During the cooling operation, the
この冷媒回路110の状態において、圧縮機構2を駆動すると、低圧の冷媒(図5、図2の点A参照)は、吸入管2aから圧縮機構2に吸入され、まず、圧縮要素2cによって中間圧力まで圧縮された後に、中間冷媒管8に吐出される(図5、図2の点B1参照)。この前段側の圧縮要素2cから吐出された中間圧の冷媒は、第1後段側インジェクション管19から後段側の圧縮機構2dに戻される冷媒(図5、図2の点K参照)と合流することで冷却される(図5、図2の点G参照)。次に、第1後段側インジェクション管19から戻る冷媒と合流した中間圧の冷媒は、圧縮要素2cの後段側に接続された圧縮要素2dに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構2から吐出管2bに吐出される(図5、図2の点D参照)。ここで、圧縮機構2から吐出された高圧の冷媒は、圧縮要素2c、2dによる二段圧縮動作によって、臨界圧力(すなわち、図2に示される臨界点CPにおける臨界圧力Pcp)を超える圧力まで圧縮されている。そして、この圧縮機構2から吐出された高圧の冷媒は、切換機構3を経由して、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器4に送られて、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される(図5、図2の点E参照)。そして、放熱器としての熱源側熱交換器4において冷却された高圧の冷媒は、ブリッジ回路17の入口逆止弁17aを通じてレシーバ入口管18aに流入し、エコノマイザ熱交換器20に送られて、第1後段側インジェクション管19を流れる冷媒と熱交換を行って冷却される(図5、図2の点H参照)。エコノマイザ熱交換器20において冷却された高圧の冷媒は、その一部が第1後段側インジェクション管19に分岐される。そして、第1後段側インジェクション管19を流れる冷媒は、第1後段側インジェクション弁19aにおいて中間圧付近まで減圧された後に、エコノマイザ熱交換器20に送られて(図5、図2の点J参照)、上述のように、放熱器としての熱源側熱交換器4において冷却された高圧の冷媒と熱交換を行って加熱されて(図5、図2の点K参照)、上述のように、前段側の圧縮要素2c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、エコノマイザ熱交換器20において冷却された高圧の冷媒は、第1膨張機構5aによって飽和圧力付近まで減圧されてレシーバ18内に一時的に溜められる。そして、レシーバ18内に溜められた冷媒は、レシーバ出口管18bに送られて、第2膨張機構5bによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、ブリッジ回路17の出口逆止弁17cを通じて、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器6に送られる(図5、図2の点F参照)。そして、蒸発器としての利用側熱交換器6に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、加熱源としての水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる(図5、図2の点A参照)。そして、この蒸発器としての利用側熱交換器6において加熱され蒸発した低圧の冷媒は、切換機構3を経由して、圧縮機構2に吸入される。このようにして、冷房運転が行われる。
When the
そして、詳細な説明は省略するが、本変形例の構成においても、エコノマイザ熱交換器20による中間圧インジェクションに関しては、上述の実施形態と同様、第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロスを減らし、冷凍サイクルの成績係数や運転効率をさらに向上させる効果を得ることができる。
And although detailed explanation is omitted, also in the configuration of the present modification, with respect to the intermediate pressure injection by the
<暖房運転>
暖房運転時は、切換機構3が図5の破線で示される加熱運転状態とされる。また、第1膨張機構5a及び第2膨張機構5bは、開度調節される。さらに、第1後段側インジェクション弁19aは、冷房運転時と同様の過熱度制御によって開度調節される。
<Heating operation>
During the heating operation, the
この冷媒回路110の状態において、圧縮機構2を駆動すると、低圧の冷媒(図5、図2の点A参照)は、吸入管2aから圧縮機構2に吸入され、まず、圧縮要素2cによって中間圧力まで圧縮された後に、中間冷媒管8に吐出される(図5、図2の点B1参照)。この前段側の圧縮要素2cから吐出された中間圧の冷媒は、第1後段側インジェクション管19から後段側の圧縮機構2dに戻される冷媒(図5、図2の点K参照)と合流することで冷却される(図5、図2の点G参照)。次に、第1後段側インジェクション管19から戻る冷媒と合流した中間圧の冷媒は、圧縮要素2cの後段側に接続された圧縮要素2dに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構2から吐出管2bに吐出される(図5、図2の点D参照)。ここで、圧縮機構2から吐出された高圧の冷媒は、圧縮要素2c、2dによる二段圧縮動作によって、臨界圧力(すなわち、図2に示される臨界点CPにおける臨界圧力Pcp)を超える圧力まで圧縮されている。そして、この圧縮機構2から吐出された高圧の冷媒は、切換機構3を経由して、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器6に送られて、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される(図5、図2の点Eを点Fに読み替えて参照)。そして、放熱器としての利用側熱交換器6において冷却された高圧の冷媒は、ブリッジ回路17の入口逆止弁17bを通じてレシーバ入口管18aに流入し、エコノマイザ熱交換器20に送られて、第1後段側インジェクション管19を流れる冷媒と熱交換を行って冷却される(図5、図2の点H参照)。エコノマイザ熱交換器20において冷却された高圧の冷媒は、その一部が第1後段側インジェクション管19に分岐される。そして、第1後段側インジェクション管19を流れる冷媒は、第1後段側インジェクション弁19aにおいて中間圧付近まで減圧された後に、エコノマイザ熱交換器20に送られて(図5、図2の点J参照)、上述のように、放熱器としての利用側熱交換器6において冷却された高圧の冷媒と熱交換を行って加熱されて(図5、図2の点K参照)、上述のように、前段側の圧縮要素2c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、エコノマイザ熱交換器20において冷却された高圧の冷媒は、第1膨張機構5aによって飽和圧力付近まで減圧されてレシーバ18内に一時的に溜められる。そして、レシーバ18内に溜められた冷媒は、レシーバ出口管18bに送られて、第2膨張機構5bによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、ブリッジ回路17の出口逆止弁17dを通じて、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器4に送られる(図5、図2の点Fを点Eに読み替えて参照)。そして、蒸発器としての熱源側熱交換器4に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、加熱源としての水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる(図5、図2の点A参照)。そして、この蒸発器としての熱源側熱交換器4において加熱され蒸発した低圧の冷媒は、切換機構3を経由して、圧縮機構2に吸入される。このようにして、暖房運転が行われる。
When the
そして、本変形例の構成においては、暖房運転においても冷房運転と同様の運転が行われることになるため、エコノマイザ熱交換器20による中間圧インジェクションに関しては、暖房運転においても、冷房運転と同様、第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロスを減らし、冷凍サイクルの成績係数や運転効率をさらに向上させる効果を得ることができる。
And in the configuration of this modification, since the same operation as the cooling operation is performed in the heating operation, the intermediate pressure injection by the
(4)変形例2
上述の変形例1における冷媒回路110(図5参照)においては、上述のように、切換機構3を冷却運転状態にする冷房運転及び切換機構3を加熱運転状態にする暖房運転のいずれにおいても、エコノマイザ熱交換器20による中間圧インジェクションを行うことで、後段側の圧縮要素2dから吐出される冷媒の温度を低下させるとともに、圧縮機構2の消費動力を減らし、運転効率の向上を図るようにしている。そして、エコノマイザ熱交換器20による中間圧インジェクションは、冷凍サイクルにおける中間圧が臨界圧力付近まで上昇した条件においても使用可能であることから、上述の実施形態及びその変形例における冷媒回路10、110(図1、5参照)のように、1つの利用側熱交換器6を有する構成では、超臨界域で作動する冷媒を使用する場合には、有利であると考えられる。
(4)
In the refrigerant circuit 110 (see FIG. 5) in the first modification described above, as described above, in both the cooling operation in which the
しかし、複数の空調空間の空調負荷に応じた冷房や暖房を行うこと等を目的として、互いに並列に接続された複数の利用側熱交換器6を有する構成にするとともに、各利用側熱交換器6を流れる冷媒の流量を制御して各利用側熱交換器6において必要とされる冷凍負荷を得ることができるようにするために、気液分離器としてのレシーバ18と利用側熱交換器6との間において各利用側熱交換器6に対応するように利用側膨張機構5cを設ける場合がある。
However, for the purpose of performing cooling and heating according to the air conditioning load of a plurality of air-conditioned spaces, the configuration includes a plurality of usage-
例えば、図6に示されるように、上述の変形例1におけるブリッジ回路17を有する冷媒回路110(図5参照)において、互いが並列に接続された複数(ここでは、2つ)の利用側熱交換器6を設けるとともに、気液分離器としてのレシーバ18(より具体的には、ブリッジ回路17)と利用側熱交換器6との間において各利用側熱交換器6に対応するように利用側膨張機構5cを設け、レシーバ出口管18bに設けられていた第2膨張機構5bを削除し、また、ブリッジ回路17の出口逆止弁17dに代えて、第3膨張機構5dを設けた冷媒回路210にすることができる。尚、本変形例において、利用側膨張機構5c及び第3膨張機構5dは、電動膨張弁である。
For example, as shown in FIG. 6, in the refrigerant circuit 110 (see FIG. 5) having the
そして、このような構成においても、切換機構3を冷却運転状態にする冷房運転のように、放熱器としての熱源側熱交換器4において冷却された後に熱源側膨張機構としての第1膨張機構5a以外に大幅な減圧操作が行われることなく、冷凍サイクルにおける高圧から冷凍サイクルの中間圧付近までの圧力差を利用できる条件においては、上述の変形例1と同様、エコノマイザ熱交換器20による中間圧インジェクションが有利である。
Even in such a configuration, the
しかし、切換機構3を加熱運転状態にする暖房運転のように、各利用側膨張機構5cが放熱器としての各利用側熱交換器6において必要とされる冷凍負荷が得られるように放熱器としての各利用側熱交換器6を流れる冷媒の流量を制御しており、放熱器としての各利用側熱交換器6を通過する冷媒の流量が、放熱器としての各利用側熱交換器6の下流側でかつエコノマイザ熱交換器20の上流側に設けられた利用側膨張機構5cの開度制御による冷媒の減圧操作によって概ね決定される条件においては、各利用側膨張機構5cの開度制御による冷媒の減圧の程度が、放熱器としての各利用側熱交換器6を流れる冷媒の流量だけでなく、複数の放熱器としての利用側熱交換器6間の流量分配の状態によって変動することになり、複数の利用側膨張機構5c間で減圧の程度が大きく異なる状態が生じたり、利用側膨張機構5cにおける減圧の程度が比較的大きくなったりする場合があるため、エコノマイザ熱交換器20の入口における冷媒の圧力が低くなるおそれがあり、このような場合には、エコノマイザ熱交換器20における交換熱量(すなわち、第1後段側インジェクション管19を流れる冷媒の流量)が小さくなってしまい使用が困難になるおそれがある。特に、このような空気調和装置1を、主として圧縮機構2、熱源側熱交換器4及びレシーバ18を含む熱源ユニットと、主として利用側熱交換器6を含む利用ユニットとが連絡配管によって接続されたセパレート型の空気調和装置として構成する場合には、利用ユニット及び熱源ユニットの配置によっては、この連絡配管が非常に長くなることがあり得るため、その圧力損失による影響も加わり、エコノマイザ熱交換器20の入口における冷媒の圧力がさらに低下することになる。そして、エコノマイザ熱交換器20の入口における冷媒の圧力が低下するおそれがある場合には、気液分離器圧力が臨界圧力よりも低い圧力であれば気液分離器圧力と冷凍サイクルにおける中間圧(ここでは、中間冷媒管8を流れる冷媒の圧力)との圧力差が小さい条件であっても使用可能な気液分離器による中間圧インジェクションが有利である。
However, as in the heating operation in which the
そこで、本変形例では、図6に示されるように、レシーバ18を気液分離器として機能させて中間圧インジェクションを行うことができるようにするために、レシーバ18に第2後段側インジェクション管18cを接続するようにして、冷房運転時には、エコノマイザ熱交換器20による中間圧インジェクションを行い、暖房運転時には、気液分離器としてのレシーバ18による中間圧インジェクションを行うことができるようにしている。
Therefore, in the present modification, as shown in FIG. 6, in order to allow the
第2後段側インジェクション管18cは、レシーバ18から冷媒を抜き出して圧縮機構2の後段側の圧縮要素2dに戻す中間圧インジェクションを行うことが可能な冷媒管であり、本変形例において、レシーバ18の上部と中間冷媒管8(すなわち、圧縮機構2の後段側の圧縮要素2dの吸入側)とを接続するように設けられている。この第2後段側インジェクション管18cには、第2後段側インジェクション開閉弁18dと第2後段側インジェクション逆止機構18eとが設けられている。第2後段側インジェクション開閉弁18dは、開閉動作が可能な弁であり、本変形例において、電磁弁である。第2後段側インジェクション逆止機構18eは、レシーバ18から後段側の圧縮要素2dへの冷媒の流れを許容し、かつ、後段側の圧縮要素2dからレシーバ18への冷媒の流れを遮断するための機構であり、本実施形態において、逆止弁が使用されている。尚、第2後段側インジェクション管18cと吸入戻し管18fとは、レシーバ18側の部分が一体となっている。また、第2後段側インジェクション管18cと第1後段側インジェクション管19とは、中間冷媒管8側の部分が一体となっている。
The second second-
また、レシーバ入口管18aには、第1膨張機構5aをバイパスするように膨張機構バイパス弁5eが設けられている。尚、本変形例において、膨張機構バイパス弁5eは、電磁弁である。
The
次に、本変形例の空気調和装置1の動作について、図6、図2及び図7を用いて説明する。ここで、図7は、暖房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。また、本変形例における冷房運転時の冷凍サイクルについては、図2を用いて説明するものとする。尚、以下の冷房運転及び暖房運転における運転制御は、上述の実施形態における制御部(図示せず)によって行われる。また、以下の説明において、「高圧」とは、冷凍サイクルにおける高圧(すなわち、図2の点D、D’、E、Hや図7の点D、D’、Fにおける圧力)を意味し、「低圧」とは、冷凍サイクルにおける低圧(すなわち、図2の点A、Fや図7の点A、Eにおける圧力)を意味し、「中間圧」とは、冷凍サイクルにおける中間圧(すなわち、図2の点B1、G、J、J’、Kや図7の点B1、G、I、L、Mにおける圧力)を意味している。
Next, operation | movement of the
<冷房運転>
冷房運転時は、切換機構3が図6の実線で示される冷却運転状態とされる。熱源側膨張機構としての第1膨張機構5a及び利用側膨張機構5cは、開度調節される。また、第3膨張機構5d及び膨張機構バイパス弁5eは、全閉状態にされる。そして、切換機構3を冷却運転状態にしている際には、気液分離器としてのレシーバ18による中間圧インジェクションを行わずに、第1後段側インジェクション管19を通じて、エコノマイザ熱交換器20において加熱された冷媒を後段側の圧縮要素2dに戻すエコノマイザ熱交換器20による中間圧インジェクションを行うようにしている。より具体的には、第2後段側インジェクション開閉弁18dは閉状態にされて、第1後段側インジェクション弁19aは、上述の実施形態と同様の開度調節がなされる。
<Cooling operation>
During the cooling operation, the
この冷媒回路210の状態において、圧縮機構2を駆動すると、低圧の冷媒(図6、図2の点A参照)は、吸入管2aから圧縮機構2に吸入され、まず、圧縮要素2cによって中間圧力まで圧縮された後に、中間冷媒管8に吐出される(図6、図2の点B1参照)。この前段側の圧縮要素2cから吐出された中間圧の冷媒は、第1後段側インジェクション管19から後段側の圧縮機構2dに戻される冷媒(図6、図2の点K参照)と合流することで冷却される(図6、図2の点G参照)。次に、第1後段側インジェクション管19から戻る冷媒と合流した(すなわち、エコノマイザ熱交換器20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2cの後段側に接続された圧縮要素2dに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構2から吐出管2bに吐出される(図6、図2の点D参照)。ここで、圧縮機構2から吐出された高圧の冷媒は、圧縮要素2c、2dによる二段圧縮動作によって、臨界圧力(すなわち、図2に示される臨界点CPにおける臨界圧力Pcp)を超える圧力まで圧縮されている。そして、この圧縮機構2から吐出された高圧の冷媒は、切換機構3を経由して、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器4に送られて、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される(図6、図2の点E参照)。そして、放熱器としての熱源側熱交換器4において冷却された高圧の冷媒は、ブリッジ回路17の入口逆止弁17aを通じてレシーバ入口管18aに流入し、エコノマイザ熱交換器20に送られて、第1後段側インジェクション管19を流れる冷媒と熱交換を行って冷却される(図6、図2の点H参照)。エコノマイザ熱交換器20において冷却された高圧の冷媒は、その一部が第1後段側インジェクション管19に分岐される。そして、第1後段側インジェクション管19を流れる冷媒は、第1後段側インジェクション弁19aにおいて中間圧付近まで減圧された後に、エコノマイザ熱交換器20に送られて(図6、図2の点J参照)、上述のように、放熱器としての熱源側熱交換器4において冷却された高圧の冷媒と熱交換を行って加熱されて(図6、図2の点K参照)、上述のように、前段側の圧縮要素2c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、エコノマイザ熱交換器20において冷却された高圧の冷媒は、第1膨張機構5aによって飽和圧力付近まで減圧されてレシーバ18内に一時的に溜められる(図6の点I参照)。そして、レシーバ18内に溜められた冷媒は、レシーバ出口管18bに送られて、レシーバ出口管18b及びブリッジ回路17の出口逆止弁17cを通じて利用側膨張機構5cに送られて、利用側膨張機構5cによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器6に送られる(図6、図2の点F参照)。そして、蒸発器としての利用側熱交換器6に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、加熱源としての水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる(図6、図2の点A参照)。そして、この蒸発器としての利用側熱交換器6において加熱された低圧の冷媒は、切換機構3を経由して、再び、圧縮機構2に吸入される。このようにして、冷房運転が行われる。
When the
このように、本変形例の空気調和装置1では、切換機構3を冷却運転状態にする冷房運転においては、放熱器としての熱源側熱交換器4の下流側かつ熱源側膨張機構としての第1膨張機構5aの上流側における冷媒の圧力が高いままで保たれており、冷凍サイクルにおける高圧から冷凍サイクルにおける中間圧付近までの圧力差を利用できる条件であるため、エコノマイザ熱交換器20による中間圧インジェクションを使用する運転を行うことで、後段側の圧縮要素2dに戻される冷媒の流量が極力確保されるようにして、中間圧インジェクションによる運転効率の向上を最大限に図れるとともに、エコノマイザ熱交換器20による中間圧インジェクションに関しては、上述の実施形態と同様、第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロスを減らし、冷凍サイクルの成績係数や運転効率をさらに向上させる効果を得ることができる。
Thus, in the air-
<暖房運転>
暖房運転時は、切換機構3が図6の破線で示される加熱運転状態とされる。熱源側膨張機構としての第3膨張機構5d及び利用側膨張機構5cは、開度調節される。また、膨張機構バイパス弁5eは、全開状態にされて、第1膨張機構5aによる減圧が行われないようになっている。そして、切換機構3を加熱運転状態にしている際には、エコノマイザ熱交換器20による中間圧インジェクションを行わずに、第2後段側インジェクション管18cを通じて、気液分離器としてのレシーバ18から冷媒を後段側の圧縮要素2dに戻すレシーバ18による中間圧インジェクションを行うようにしている。より具体的には、第2後段側インジェクション開閉弁18dが開状態にされて、第1後段側インジェクション弁19aが全閉状態にされる。
<Heating operation>
During the heating operation, the
この冷媒回路210の状態において、圧縮機構2を駆動すると、低圧の冷媒(図6、図7の点A参照)は、吸入管2aから圧縮機構2に吸入され、まず、圧縮要素2cによって中間圧力まで圧縮された後に、中間冷媒管8に吐出される(図6、図7の点B1参照)。この前段側の圧縮要素2cから吐出された中間圧の冷媒は、レシーバ18から第2後段側インジェクション管18cを通じて後段側の圧縮機構2dに戻される冷媒(図6、図7の点M参照)と合流することで冷却される(図6、図7の点G参照)。次に、第2後段側インジェクション管18cから戻る冷媒と合流した(すなわち、気液分離器としてのレシーバ18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2cの後段側に接続された圧縮要素2dに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構2から吐出管2bに吐出される(図6、図7の点D参照)。ここで、圧縮機構2から吐出された高圧の冷媒は、冷房運転時と同様、圧縮要素2c、2dによる二段圧縮動作によって、臨界圧力(すなわち、図7に示される臨界点CPにおける臨界圧力Pcp)を超える圧力まで圧縮されている。そして、この圧縮機構2から吐出された高圧の冷媒は、切換機構3を経由して、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器6に送られて、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される(図6、図7の点F参照)。そして、放熱器としての利用側熱交換器6において冷却された高圧の冷媒は、利用側膨張機構5cによって中間圧付近まで減圧されて、ブリッジ回路17の入口逆止弁17bを通じてレシーバ入口管18aに流入し、膨張機構バイパス弁5eを通過してレシーバ18内に一時的に溜められるとともに気液分離が行われる(図6、図7の点I、L、M参照)。そして、レシーバ18において気液分離されたガス冷媒は、第2後段側インジェクション管18cによってレシーバ18の上部から抜き出されて、上述のように、前段側の圧縮要素2c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、レシーバ18内に溜められた液冷媒は、レシーバ出口管18bを通じてブリッジ回路17に送られて、第3膨張機構5dによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器4に送られる(図6、図7の点E参照)。そして、蒸発器としての熱源側熱交換器4に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、加熱源としての水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる(図6、図7の点A参照)。そして、この蒸発器としての熱源側熱交換器4において加熱された低圧の冷媒は、切換機構3を経由して、再び、圧縮機構2に吸入される。このようにして、暖房運転が行われる。
When the
このように、本変形例の空気調和装置1では、切換機構3を加熱運転状態にする暖房運転においては、利用側膨張機構5cの下流側における冷媒の圧力が低くなるおそれがあり、気液分離器圧力と冷凍サイクルにおける中間圧との圧力差が小さい条件であるため、気液分離器としてのレシーバ18による中間圧インジェクションを使用する運転を行うことで、後段側の圧縮要素2dに戻される冷媒の流量が極力確保されるようにして、中間圧インジェクションによる運転効率の向上を最大限に図れるようになっている。
Thus, in the
また、上述の冷媒回路210(図6参照)においては、第1膨張機構5a及びレシーバ18がブリッジ回路17(第3膨張機構5dを含む)を介して熱源側熱交換器4と利用側熱交換器6との間に接続されているが、図8に示されるように、ブリッジ回路17を省略するとともに、熱源側熱交換器4とレシーバ18との間に第1膨張機構5aを接続することで、切換機構3を冷却運転状態にしている際には、熱源側熱交換器4と利用側熱交換器6との間を流れる冷媒を第1膨張機構5a、レシーバ18、利用側膨張機構5cの順に流し、切換機構3を加熱運転状態にしている際には、熱源側熱交換器4と利用側熱交換器6との間を流れる冷媒を利用側膨張機構5c、レシーバ18、第1膨張機構5aの順に流すように構成された冷媒回路310にしてもよい。
In the refrigerant circuit 210 (see FIG. 6), the
そして、この冷媒回路310の構成においては、ブリッジ回路17が省略されている点と、切換機構3を加熱運転状態にしている際には、熱源側熱交換器4と利用側熱交換器6との間を流れる冷媒が利用側膨張機構5c、レシーバ18、第1膨張機構5aの順に流れる点とが上述の冷媒回路210と異なる(このため、図7における点Iと点Lとが入れ替わることになる)が、上述の冷媒回路210と同様の作用効果を得ることができる。
In the configuration of the
(5)変形例3
上述の変形例2における冷媒回路210、310(図6、8参照)においては、エコノマイザ熱交換器20による中間圧インジェクションや気液分離器としてのレシーバ18による中間圧インジェクションを行うことで、後段側の圧縮要素2dから吐出される冷媒の温度を低下させるとともに、圧縮機構2の消費動力を減らし、運転効率の向上を図るようにし、しかも、エコノマイザ熱交換器20による中間圧インジェクションに関しては、第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロスを減らし、冷凍サイクルの成績係数や運転効率をさらに向上させる効果を得ることができるようになっているが、この構成に加えて、前段側の圧縮要素2cから吐出された冷媒を後段側の圧縮要素2dに吸入させるための中間冷媒管8に前段側の圧縮要素2cから吐出されて後段側の圧縮要素2dに吸入される冷媒の冷却器として機能する中間冷却器7をさらに設けるようにしてもよい。
(5)
In the
例えば、図9に示されるように、上述の変形例2におけるブリッジ回路17を有する冷媒回路210(図6参照)において、中間冷却器7及び中間冷却器バイパス管9が設けられた冷媒回路410にすることができる。
For example, as shown in FIG. 9, in the refrigerant circuit 210 (see FIG. 6) having the
中間冷却器7は、中間冷媒管8に設けられており、前段側の圧縮要素2cから吐出されて圧縮要素2dに吸入される冷媒の冷却器として機能する熱交換器である。中間冷却器7は、水や空気を熱源(すなわち、冷却源)とする熱交換器である。このように、中間冷却器7は、冷媒回路410を循環する冷媒を用いたものではないという意味で、外部熱源を用いた冷却器ということができる。
The
また、中間冷媒管8には、中間冷却器7をバイパスするように、中間冷却器バイパス管9が接続されている。この中間冷却器バイパス管9は、中間冷却器7を流れる冷媒の流量を制限する冷媒管である。そして、中間冷却器バイパス管9には、中間冷却器バイパス開閉弁11が設けられている。中間冷却器バイパス開閉弁11は、本変形例において、電磁弁である。この中間冷却器バイパス開閉弁11は、本変形例において、基本的には、切換機構3を冷却運転状態にしている際に閉め、切換機構3を加熱運転状態にしている際に開ける制御がなされる。すなわち、中間冷却器バイパス開閉弁11は、冷房運転を行う際に閉め、暖房運転を行う際に開ける制御がなされる。
An intermediate
また、中間冷媒管8には、中間冷却器バイパス管9との接続部から中間冷却器7側の位置(すなわち、中間冷却器7の入口側の中間冷却器バイパス管9との接続部から中間冷却器7の出口側の接続部までの部分)に、冷却器開閉弁12が設けられている。この冷却器開閉弁12は、中間冷却器7を流れる冷媒の流量を制限する機構である。冷却器開閉弁12は、本変形例において、電磁弁である。この冷却器開閉弁12は、基本的には、切換機構3を冷却運転状態にしている際に開け、切換機構3を加熱運転状態にしている際に閉める制御がなされる。すなわち、冷却器開閉弁12は、冷房運転を行う際に開け、暖房運転を行う際に閉める制御がなされる。尚、冷却器開閉弁12は、本変形例において、中間冷却器7の入口側の位置に設けられている。
Further, the intermediate
また、中間冷媒管8には、前段側の圧縮要素2cの吐出側から後段側の圧縮要素2dの吸入側への冷媒の流れを許容し、かつ、後段側の圧縮要素2dの吐出側から前段側の圧縮要素2cへの冷媒の流れを遮断するための逆止機構15が設けられている。逆止機構15は、本変形例において、逆止弁である。尚、逆止機構15は、本変形例において、中間冷媒管8の中間冷却器7の出口側から中間冷却器バイパス管9との接続部までの部分に設けられている。
The intermediate
そして、中間冷却器7及び中間冷却器バイパス管9は、いずれも第1後段側インジェクション管19及び第2後段側インジェクション管18cの上流側(すなわち、前段側の圧縮要素2cと第1後段側インジェクション管19及び第2後段側インジェクション管18cとの間)に位置するように設けられている。
The
次に、本変形例の空気調和装置1の動作について、図9、図10、図7を用いて説明する。ここで、図10は、本変形例における冷房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。また、本変形例における暖房運転時の冷凍サイクルについては、図7を用いて説明するものとする。尚、以下の冷房運転及び暖房運転における運転制御は、上述の実施形態における制御部(図示せず)によって行われる。また、以下の説明において、「高圧」とは、冷凍サイクルにおける高圧(すなわち、図10の点D、E、Hや図7の点D、D’、Fにおける圧力)を意味し、「低圧」とは、冷凍サイクルにおける低圧(すなわち、図10の点A、Fや図7の点A、Eにおける圧力)を意味し、「中間圧」とは、冷凍サイクルにおける中間圧(すなわち、図10の点B1、C1、G、J、J’、Kや図7の点B1、G、I、L、Mにおける圧力)を意味している。尚、以下の冷房運転や暖房運転における運転制御等は、上述の制御部(図示せず)によって行われる。
Next, operation | movement of the
<冷房運転>
冷房運転時は、切換機構3が図9の実線で示される冷却運転状態とされる。熱源側膨張機構としての第1膨張機構5a及び利用側膨張機構5cは、開度調節される。また、第3膨張機構5d及び膨張機構バイパス弁5eは、全閉状態にされる。そして、切換機構3を冷却運転状態にしている際には、気液分離器としてのレシーバ18による中間圧インジェクションを行わずに、第1後段側インジェクション管19を通じて、エコノマイザ熱交換器20において加熱された冷媒を後段側の圧縮要素2dに戻すエコノマイザ熱交換器20による中間圧インジェクションを行うようにしている。より具体的には、第2後段側インジェクション開閉弁18dは閉状態にされて、第2後段側インジェクション弁19aは、上述の実施形態と同様の開度調節がなされる。さらに、冷却器開閉弁12が開けられ、また、中間冷却器バイパス管9の中間冷却器バイパス開閉弁11が閉められることによって、中間冷却器7が冷却器として機能する状態とされる。
<Cooling operation>
During the cooling operation, the
この冷媒回路410の状態において、圧縮機構2を駆動すると、低圧の冷媒(図9、図10の点A参照)は、吸入管2aから圧縮機構2に吸入され、まず、圧縮要素2cによって中間圧力まで圧縮された後に、中間冷媒管8に吐出される(図9、図10の点B1参照)。この前段側の圧縮要素2cから吐出された中間圧の冷媒は、中間冷却器7において、冷却源としての水や空気と熱交換を行うことで冷却される(図9、図10の点C1参照)。この中間冷却器7において冷却された冷媒は、第1後段側インジェクション管19から後段側の圧縮機構2dに戻される冷媒(図9、図10の点K参照)と合流することでさらに冷却される(図9、図10の点G参照)。次に、第1後段側インジェクション管19から戻る冷媒と合流した(すなわち、エコノマイザ熱交換器20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2cの後段側に接続された圧縮要素2dに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構2から吐出管2bに吐出される(図9、図10の点D参照)。ここで、圧縮機構2から吐出された高圧の冷媒は、圧縮要素2c、2dによる二段圧縮動作によって、臨界圧力(すなわち、図10に示される臨界点CPにおける臨界圧力Pcp)を超える圧力まで圧縮されている。そして、この圧縮機構2から吐出された高圧の冷媒は、切換機構3を経由して、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器4に送られて、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される(図9、図10の点E参照)。そして、放熱器としての熱源側熱交換器4において冷却された高圧の冷媒は、ブリッジ回路17の入口逆止弁17aを通じてレシーバ入口管18aに流入し、エコノマイザ熱交換器20に送られて、第1後段側インジェクション管19を流れる冷媒と熱交換を行って冷却される(図9、図10の点H参照)。エコノマイザ熱交換器20において冷却された高圧の冷媒は、その一部が第1後段側インジェクション管19に分岐される。そして、第1後段側インジェクション管19を流れる冷媒は、第1後段側インジェクション弁19aにおいて中間圧付近まで減圧された後に、エコノマイザ熱交換器20に送られて(図9、図10の点J参照)、上述のように、放熱器としての熱源側熱交換器4において冷却された高圧の冷媒と熱交換を行って加熱されて(図9、図10の点K参照)、上述のように、前段側の圧縮要素2c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、エコノマイザ熱交換器20において冷却された高圧の冷媒は、第1膨張機構5aによって飽和圧力付近まで減圧されてレシーバ18内に一時的に溜められる(図9の点I参照)。そして、レシーバ18内に溜められた冷媒は、レシーバ出口管18bに送られて、レシーバ出口管18b及びブリッジ回路17の出口逆止弁17cを通じて利用側膨張機構5cに送られて、利用側膨張機構5cによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器6に送られる(図9、図10の点F参照)。そして、蒸発器としての利用側熱交換器6に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、加熱源としての水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる(図9、図10の点A参照)。そして、この蒸発器としての利用側熱交換器6において加熱された低圧の冷媒は、切換機構3を経由して、再び、圧縮機構2に吸入される。このようにして、冷房運転が行われる。
When the
そして、本変形例の構成においては、エコノマイザ熱交換器20及び第1後段側インジェクション管19を用いた中間インジェクションに加えて、中間冷却器7による後段側の圧縮要素2dに吸入される冷媒の冷却により、後段側の圧縮要素2dに吸入される冷媒の温度をさらに低く抑えることができるため(図10の点C1、G参照)、上述の変形例2における効果に加えて、圧縮機構2から吐出される冷媒の温度をさらに低く抑えることができる(図10の点D参照)。これにより、圧縮機構2の消費動力をさらに減らし、運転効率の向上をさらに図ることができる。
In the configuration of the present modification, in addition to the intermediate injection using the
<暖房運転>
暖房運転時は、切換機構3が図9の破線で示される加熱運転状態とされる。熱源側膨張機構としての第3膨張機構5d及び利用側膨張機構5cは、開度調節される。また、膨張機構バイパス弁5eは、全開状態にされて、第1膨張機構5aによる減圧が行われないようになっている。そして、切換機構3を加熱運転状態にしている際には、エコノマイザ熱交換器20による中間圧インジェクションを行わずに、第2後段側インジェクション管18cを通じて、気液分離器としてのレシーバ18から冷媒を後段側の圧縮要素2dに戻すレシーバ18による中間圧インジェクションを行うようにしている。より具体的には、第2後段側インジェクション開閉弁18dが開状態にされて、第1後段側インジェクション弁19aが全閉状態にされる。さらに、冷却器開閉弁12が閉められ、また、中間冷却器バイパス管9の中間冷却器バイパス開閉弁11が開けられることによって、中間冷却器7が冷却器として機能しない状態とされる。
<Heating operation>
During the heating operation, the
この冷媒回路410の状態において、圧縮機構2を駆動すると、低圧の冷媒(図9、図7の点A参照)は、吸入管2aから圧縮機構2に吸入され、まず、圧縮要素2cによって中間圧力まで圧縮された後に、中間冷媒管8に吐出される(図9、図7の点B1参照)。この前段側の圧縮要素2cから吐出された中間圧の冷媒は、冷房運転時とは異なり、中間冷却器7を通過せずに(すなわち、冷却されることなく)、中間冷却器バイパス管9を通過して(図7の点C1参照)、レシーバ18から第2後段側インジェクション管18cを通じて後段側の圧縮機構2dに戻される冷媒(図9、図7の点M参照)と合流することで冷却される(図9、図7の点G参照)。次に、第2後段側インジェクション管18cから戻る冷媒と合流した(すなわち、気液分離器としてのレシーバ18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2cの後段側に接続された圧縮要素2dに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構2から吐出管2bに吐出される(図9、図7の点D参照)。ここで、圧縮機構2から吐出された高圧の冷媒は、冷房運転時と同様、圧縮要素2c、2dによる二段圧縮動作によって、臨界圧力(すなわち、図7に示される臨界点CPにおける臨界圧力Pcp)を超える圧力まで圧縮されている。そして、この圧縮機構2から吐出された高圧の冷媒は、切換機構3を経由して、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器6に送られて、冷却源としての空気や水と熱交換を行って冷却される(図9、図7の点F参照)。そして、放熱器としての利用側熱交換器6において冷却された高圧の冷媒は、利用側膨張機構5cによって中間圧付近まで減圧されて、ブリッジ回路17の入口逆止弁17bを通じてレシーバ入口管18aに流入し、膨張機構バイパス弁5eを通過してレシーバ18内に一時的に溜められるとともに気液分離が行われる(図9、図7の点I、L、M参照)。そして、レシーバ18において気液分離されたガス冷媒は、第1後段側インジェクション管18cによってレシーバ18の上部から抜き出されて、上述のように、前段側の圧縮要素2c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、レシーバ18内に溜められた液冷媒は、レシーバ出口管18bを通じてブリッジ回路17に送られて、第3膨張機構5dによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器4に送られる(図9、図7の点E参照)。そして、熱源側熱交換器4に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、加熱源としての空気や水と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる(図9、図7の点A参照)。そして、この蒸発器としての熱源側熱交換器4において加熱された低圧の冷媒は、切換機構3を経由して、再び、圧縮機構2に吸入される。このようにして、暖房運転が行われる。
When the
そして、本変形例の構成においては、上述の変形例2と同様に、レシーバ18及び第1後段側インジェクション管19を用いた中間インジェクションによって、後段側の圧縮要素2dに吸入される冷媒の温度を低く抑えることができるため、圧縮機構2から吐出される冷媒の温度を低く抑えることができる。しかし、冷房運転時とは異なり、中間冷却器7を冷却器として機能させない状態にして、冷房運転と同様に中間冷却器7を冷却器として機能させた場合に比べて、中間冷却器7による外部への放熱ロスを抑えて、放熱器としての利用側熱交換器6における加熱能力の低下を抑えるようにしている。
In the configuration of this modification, similarly to the above-described
また、上述の冷媒回路410(図9参照)においては、第1膨張機構5a及びレシーバ18がブリッジ回路17(第3膨張機構5dを含む)を介して熱源側熱交換器4と利用側熱交換器6との間に接続されているが、図11に示されるように、ブリッジ回路17を省略するとともに、熱源側熱交換器4とレシーバ18との間に第1膨張機構5aを接続することで、切換機構3を冷却運転状態にしている際には、熱源側熱交換器4と利用側熱交換器6との間を流れる冷媒を第1膨張機構5a、レシーバ18、利用側膨張機構5cの順に流し、切換機構3を加熱運転状態にしている際には、熱源側熱交換器4と利用側熱交換器6との間を流れる冷媒を利用側膨張機構5c、レシーバ18、第1膨張機構5aの順に流すように構成された冷媒回路510にしてもよい。
In the refrigerant circuit 410 (see FIG. 9), the
そして、この冷媒回路510の構成においては、ブリッジ回路17が省略されている点と、切換機構3を加熱運転状態にしている際には、熱源側熱交換器4と利用側熱交換器6との間を流れる冷媒が利用側膨張機構5c、レシーバ18、第1膨張機構5aの順に流れる点とが上述の冷媒回路410と異なる(このため、図7における点Iと点Lとが入れ替わることになる)が、上述と冷媒回路410と同様の作用効果を得ることができる。
In the configuration of the
(6)変形例4
上述の実施形態及びその変形例では、1台の一軸二段圧縮構造の圧縮機21によって、2つの圧縮要素2c、2d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二段圧縮式の圧縮機構2が構成されているが、三段圧縮式等のような二段圧縮式よりも多段の圧縮機構を採用してもよいし、また、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直列に接続することで多段の圧縮機構を構成してもよい。また、利用側熱交換器6が多数接続される場合等のように、圧縮機構の能力を大きくする必要がある場合には、多段圧縮式の圧縮機構を2系統以上並列に接続した並列多段圧縮式の圧縮機構を採用してもよい。
(6)
In the above-described embodiment and its modification, the refrigerant discharged from the front-stage compression element of the two
例えば、図12に示されるように、上述の変形例3におけるブリッジ回路17を有する冷媒回路410(図9参照)において、二段圧縮式の圧縮機構2に代えて、二段圧縮式の圧縮機構103、104を並列に接続した圧縮機構102を採用した冷媒回路610にしてもよい。
For example, as shown in FIG. 12, in the refrigerant circuit 410 (see FIG. 9) having the
第1圧縮機構103は、本変形例において、2つの圧縮要素103c、103dで冷媒を二段圧縮する圧縮機29から構成されており、圧縮機構102の吸入母管102aから分岐された第1吸入枝管103a、及び、圧縮機構102の吐出母管102bに合流する第1吐出枝管103bに接続されている。第2圧縮機構104は、本変形例において、2つの圧縮要素104c、104dで冷媒を二段圧縮する圧縮機30から構成されており、圧縮機構102の吸入母管102aから分岐された第2吸入枝管104a、及び、圧縮機構102の吐出母管102bに合流する第2吐出枝管104bに接続されている。尚、圧縮機29、30は、上述の実施形態及びその変形例における圧縮機21と同様の構成であるため、圧縮要素103c、103d、104c、104dを除く各部を示す符号をそれぞれ29番台や30番台に置き換えることとし、ここでは、説明を省略する。そして、圧縮機29は、第1吸入枝管103aから冷媒を吸入し、この吸入された冷媒を圧縮要素103cによって圧縮した後に中間冷媒管8を構成する第1入口側中間枝管81に吐出し、第1入口側中間枝管81に吐出された冷媒を中間冷媒管8を構成する中間母管82及び第1出口側中間枝管83を通じて圧縮要素103dに吸入させて冷媒をさらに圧縮した後に第1吐出枝管103bに吐出するように構成されている。圧縮機30は、第1吸入枝管104aから冷媒を吸入し、この吸入された冷媒を圧縮要素104cによって圧縮した後に中間冷媒管8を構成する第2入口側中間枝管84に吐出し、第2入口側中間枝管84に吐出された冷媒を中間冷媒管8を構成する中間母管82及び第2出口側中間枝管85を通じて圧縮要素104dに吸入させて冷媒をさらに圧縮した後に第2吐出枝管104bに吐出するように構成されている。中間冷媒管8は、本変形例において、圧縮要素103d、104dの前段側に接続された圧縮要素103c、104cから吐出された冷媒を、圧縮要素103c、104cの後段側に接続された圧縮要素103d、104dに吸入させるための冷媒管であり、主として、第1圧縮機構103の前段側の圧縮要素103cの吐出側に接続される第1入口側中間枝管81と、第2圧縮機構104の前段側の圧縮要素104cの吐出側に接続される第2入口側中間枝管84と、両入口側中間枝管81、84が合流する中間母管82と、中間母管82から分岐されて第1圧縮機構103の後段側の圧縮要素103dの吸入側に接続される第1出口側中間枝管83と、中間母管82から分岐されて第2圧縮機構104の後段側の圧縮要素104dの吸入側に接続される第2出口側中間枝管85とを有している。また、吐出母管102bは、圧縮機構102から吐出された冷媒を切換機構3に送るための冷媒管であり、吐出母管102bに接続される第1吐出枝管103bには、第1油分離機構141と第1逆止機構142とが設けられており、吐出母管102bに接続される第2吐出枝管104bには、第2油分離機構143と第2逆止機構144とが設けられている。第1油分離機構141は、第1圧縮機構103から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離して圧縮機構102の吸入側へ戻す機構であり、主として、第1圧縮機構103から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離する第1油分離器141aと、第1油分離器141aに接続されており冷媒から分離された冷凍機油を圧縮機構102の吸入側に戻す第1油戻し管141bとを有している。第2油分離機構143は、第2圧縮機構104から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離して圧縮機構102の吸入側へ戻す機構であり、主として、第2圧縮機構104から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離する第2油分離器143aと、第2油分離器143aに接続されており冷媒から分離された冷凍機油を圧縮機構102の吸入側に戻す第2油戻し管143bとを有している。本変形例において、第1油戻し管141bは、第2吸入枝管104aに接続されており、第2油戻し管143cは、第1吸入枝管103aに接続されている。このため、第1圧縮機構103内に溜まった冷凍機油の量と第2圧縮機構104内に溜まった冷凍機油の量との間に偏りに起因して第1圧縮機構103から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油の量と第2圧縮機構104から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油の量との間に偏りが生じた場合であっても、圧縮機構103、104のうち冷凍機油の量が少ない方に冷凍機油が多く戻ることになり、第1圧縮機構103内に溜まった冷凍機油の量と第2圧縮機構104内に溜まった冷凍機油の量との間の偏りが解消されるようになっている。また、本変形例において、第1吸入枝管103aは、第2油戻し管143bとの合流部から吸入母管102aとの合流部までの間の部分が、吸入母管102aとの合流部に向かって下り勾配になるように構成されており、第2吸入枝管104aは、第1油戻し管141bとの合流部から吸入母管102aとの合流部までの間の部分が、吸入母管102aとの合流部に向かって下り勾配になるように構成されている。このため、圧縮機構103、104のいずれか一方が停止中であっても、運転中の圧縮機構に対応する油戻し管から停止中の圧縮機構に対応する吸入枝管に戻される冷凍機油は、吸入母管102aに戻ることになり、運転中の圧縮機構の油切れが生じにくくなっている。油戻し管141b、143bには、油戻し管141b、143bを流れる冷凍機油を減圧する減圧機構141c、143cが設けられている。逆止機構142、144は、圧縮機構103、104の吐出側から切換機構3への冷媒の流れを許容し、かつ、切換機構3から圧縮機構103、104の吐出側への冷媒の流れを遮断するための機構である。
In the present modification, the
このように、圧縮機構102は、本変形例において、2つの圧縮要素103c、103dを有するとともにこれらの圧縮要素103c、103d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第1圧縮機構103と、2つの圧縮要素104c、104dを有するとともにこれらの圧縮要素104c、104d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第2圧縮機構104とを並列に接続した構成となっている。
As described above, in this modification, the
中間冷却器7は、本変形例において、中間冷媒管8を構成する中間母管82に設けられており、第1圧縮機構103の前段側の圧縮要素103cから吐出された冷媒と第2圧縮機構104の前段側の圧縮要素104cから吐出された冷媒とが合流したものを冷却する熱交換器である。すなわち、中間冷却器7は、2つの圧縮機構103、104に共通の冷却器として機能するものとなっている。このため、多段圧縮式の圧縮機構103、104を複数系統並列に接続した並列多段圧縮式の圧縮機構102に対して中間冷却器7を設ける際の圧縮機構102周りの回路構成の簡素化が図られている。
In the present modification, the
また、中間冷媒管8を構成する第1入口側中間枝管81には、第1圧縮機構103の前段側の圧縮要素103cの吐出側から中間母管82側への冷媒の流れを許容し、かつ、中間母管82側から前段側の圧縮要素103cの吐出側への冷媒の流れを遮断するための逆止機構81aが設けられており、中間冷媒管8を構成する第2入口側中間枝管84には、第2圧縮機構103の前段側の圧縮要素104cの吐出側から中間母管82側への冷媒の流れを許容し、かつ、中間母管82側から前段側の圧縮要素104cの吐出側への冷媒の流れを遮断するための逆止機構84aが設けられている。本変形例においては、逆止機構81a、84aとして逆止弁が使用されている。このため、圧縮機構103、104のいずれか一方が停止中であっても、運転中の圧縮機構の前段側の圧縮要素から吐出された冷媒が中間冷媒管8を通じて、停止中の圧縮機構の前段側の圧縮要素の吐出側に達するということが生じないため、運転中の圧縮機構の前段側の圧縮要素から吐出された冷媒が、停止中の圧縮機構の前段側の圧縮要素内を通じて圧縮機構102の吸入側に抜けて停止中の圧縮機構の冷凍機油が流出するということが生じなくなり、これにより、停止中の圧縮機構を起動する際の冷凍機油の不足が生じにくくなっている。尚、圧縮機構103、104間に運転の優先順位を設けている場合(例えば、第1圧縮機構103を優先的に運転する圧縮機構とする場合)には、上述の停止中の圧縮機構に該当することがあるのは、第2圧縮機構104に限られることになるため、この場合には、第2圧縮機構104に対応する逆止機構84aだけを設けるようにしてもよい。
Further, the first inlet side
また、上述のように、第1圧縮機構103を優先的に運転する圧縮機構とする場合においては、中間冷媒管8が圧縮機構103、104に共通に設けられているため、運転中の第1圧縮機構103に対応する前段側の圧縮要素103cから吐出された冷媒が中間冷媒管8の第2出口側中間枝管85を通じて、停止中の第2圧縮機構104の後段側の圧縮要素104dの吸入側に達し、これにより、運転中の第1圧縮機構103の前段側の圧縮要素103cから吐出された冷媒が、停止中の第2圧縮機構104の後段側の圧縮要素104d内を通じて圧縮機構102の吐出側に抜けて停止中の第2圧縮機構104の冷凍機油が流出して、停止中の第2圧縮機構104を起動する際の冷凍機油の不足が生じるおそれがある。そこで、本変形例では、第2出口側中間枝管85に開閉弁85aを設け、第2圧縮機構104が停止中の場合には、この開閉弁85aによって第2出口側中間枝管85内の冷媒の流れを遮断するようにしている。これにより、運転中の第1圧縮機構103の前段側の圧縮要素103cから吐出された冷媒が中間冷媒管8の第2出口側中間枝管85を通じて、停止中の第2圧縮機構104の後段側の圧縮要素104dの吸入側に達することがなくなるため、運転中の第1圧縮機構103の前段側の圧縮要素103cから吐出された冷媒が、停止中の第2圧縮機構104の後段側の圧縮要素104d内を通じて圧縮機構102の吐出側に抜けて停止中の第2圧縮機構104の冷凍機油が流出するということが生じなくなり、これにより、停止中の第2圧縮機構104を起動する際の冷凍機油の不足がさらに生じにくくなっている。尚、本変形例においては、開閉弁85aとして電磁弁が使用されている。
Further, as described above, when the
また、第1圧縮機構103を優先的に運転する圧縮機構とする場合においては、第1圧縮機構103の起動に続いて第2圧縮機構104を起動することになるが、この際、中間冷媒管8が圧縮機構103、104に共通に設けられているため、第2圧縮機構104の前段側の圧縮要素103cの吐出側の圧力及び後段側の圧縮要素103dの吸入側の圧力が、前段側の圧縮要素103cの吸入側の圧力及び後段側の圧縮要素103dの吐出側の圧力よりも高くなった状態から起動することになり、安定的に第2圧縮機構104を起動することが難しい。そこで、本変形例では、第2圧縮機構104の前段側の圧縮要素104cの吐出側と後段側の圧縮要素104dの吸入側とを接続する起動バイパス管86を設けるとともに、この起動バイパス管86に開閉弁86aを設け、第2圧縮機構104が停止中の場合には、この開閉弁86aによって起動バイパス管86内の冷媒の流れを遮断し、かつ、開閉弁85aによって第2出口側中間枝管85内の冷媒の流れを遮断するようにし、第2圧縮機構104を起動する際に、開閉弁86aによって起動バイパス管86内に冷媒を流すことができる状態にすることで、第2圧縮機構104の前段側の圧縮要素104cから吐出される冷媒を第1圧縮機構103の前段側の圧縮要素104cから吐出される冷媒に合流させることなく、起動バイパス管86を通じて後段側の圧縮要素104dに吸入させるようにして、圧縮機構102の運転状態が安定した時点(例えば、圧縮機構102の吸入圧力、吐出圧力及び中間圧力が安定した時点)で、開閉弁85aによって第2出口側中間枝管85内に冷媒を流すことができる状態にし、かつ、開閉弁86aによって起動バイパス管86内の冷媒の流れを遮断して、通常の冷房運転に移行することができるようになっている。尚、本変形例において、起動バイパス管86は、その一端が第2出口側中間枝管85の開閉弁85aと第2圧縮機構104の後段側の圧縮要素104dの吸入側との間に接続され、その他端が第2圧縮機構104の前段側の圧縮要素104cの吐出側と第2入口側中間枝管84の逆止機構84aとの間に接続されており、第2圧縮機構104を起動する際に、第1圧縮機構103の中間圧部分の影響を受けにくい状態にできるようになっている。また、本変形例においては、開閉弁86aとして電磁弁が使用されている。
In the case where the
また、本変形例の空気調和装置1の冷房運転や暖房運転等の動作は、圧縮機構2に代えて設けられた圧縮機構102によって、圧縮機構102周りの回路構成がやや複雑化したことによる変更点を除いては、上述の変形例3における動作(図7、図9、図10、図11及びその関連記載)と基本的に同じであるため、ここでは、説明を省略する。
In addition, operations such as cooling operation and heating operation of the
そして、本変形例の構成においても、上述の変形例3と同様の作用効果を得ることができる。
Also in the configuration of the present modification, it is possible to obtain the same operational effects as those of
また、図13に示されるように、上述の変形例3におけるブリッジ回路17を有しない冷媒回路510(図11参照)において、二段圧縮式の圧縮機構2に代えて、二段圧縮式の圧縮機構103、104を並列に接続した圧縮機構102を採用した冷媒回路710にしてもよい。
As shown in FIG. 13, in the refrigerant circuit 510 (see FIG. 11) that does not include the
そして、この構成においては、ブリッジ回路17が省略されていることから、切換機構3を加熱運転状態にしている際には、熱源側熱交換器4と利用側熱交換器6との間を流れる冷媒が利用側膨張機構5c、レシーバ18、第1膨張機構5aの順に流れる点が、上述の冷媒回路610(図12参照)とは異なる(このため、図7における点Iと点Lとが入れ替わることになる)が、上述の冷媒回路610と同様の作用効果を得ることができる。
And in this structure, since the
(7)変形例5
上述の実施形態及び変形例1〜4にかかる空気調和装置1では、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圧縮機構2、102とし、後段側インジェクション管19を後段側の圧縮要素に戻すように設けた冷媒回路10、110、210、310、410、510、610、710を採用しているが、図14に示されるように、圧縮機構として、単一の圧縮要素を有しており、圧縮要素における圧縮過程の途中で外部から冷媒を導入することができるように構成された圧縮機構202とし、後段側インジェクション管19を圧縮要素における圧縮過程の途中に戻すように設けた冷媒回路810を採用するようにしてもよい。
(7)
In the
ここで、圧縮機構202は、単一の圧縮要素で冷媒を圧縮する圧縮機22から構成されている。圧縮機22は、ケーシング22a内に、圧縮機駆動モータ22bと、駆動軸22cと、圧縮要素202c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22bは、駆動軸22cに連結されている。そして、この駆動軸22cは、圧縮要素202cに連結されている。圧縮要素202cは、本変形例において、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22は、吸入管2aから冷媒を吸入し、この吸入された冷媒を圧縮要素202cによって圧縮した後に吐出管2bに吐出するように構成されるとともに、圧縮要素202cにおける圧縮過程の途中で後段側インジェクション管19を通じて冷媒を導入することができるように、圧縮要素202cに後段側インジェクション管19が接続されている。これにより、圧縮要素202cには、エコノマイザ熱交換器20による中間圧インジェクションが行われる前の前段側圧縮室(図示せず)と、エコノマイザ熱交換器20による中間圧インジェクションが行われた後の後段側圧縮室(図示せず)とが形成されている。
Here, the
このように、圧縮機構202は、単一の圧縮要素202cを有しており、圧縮要素202cにおける圧縮過程の途中で外部(ここでは、後段側インジェクション管19)から冷媒を導入することができるように構成されている。
Thus, the
このような圧縮機構202を有する冷媒回路810においては、圧縮機構の外部(上述の実施形態においては、中間冷媒管8)においてエコノマイザ熱交換器20による中間圧インジェクションが行われるのではなく、圧縮機構202の内部(ここでは、圧縮要素202c)においてエコノマイザ熱交換器20による中間圧インジェクションが行われる点が上述の実施形態及び変形例1〜4とは異なるが、この点を除いては、上述の実施形態における動作と基本的に同じであるため、ここでは、説明を省略する。
In the
そして、本変形例の構成においても、上述の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。 And also in the structure of this modification, the effect similar to the above-mentioned embodiment can be acquired.
尚、ここでは、上述の実施形態における圧縮機構2に代えて圧縮機構202を採用したが、これに限定されず、変形例1〜4における冷媒回路110、210、310、410、510、610、710における圧縮機構2、102に代えて圧縮機構202を採用してもよい。
Here, the
(8)変形例6
上述の実施形態及び変形例1〜5にかかる空気調和装置1では、第1後段側インジェクション管19が、放熱器としての熱源側熱交換器4又は利用側熱交換器6から膨張機構5、5aに送られる冷媒がエコノマイザ熱交換器20において熱交換された後に、放熱器としての熱源側熱交換器4又は利用側熱交換器6から膨張機構5、5aに送られる冷媒を分岐するように設けられており、しかも、エコノマイザ熱交換器20が、放熱器としての熱源側熱交換器4又は利用側熱交換器6から膨張機構5、5aに送られる冷媒と第1後段側インジェクション管19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ため、高い熱交換効率を得ながら、第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロスを減らし、冷凍サイクルの成績係数や運転効率を向上させることができる。
(8)
In the
しかし、このような構成を採用しただけでは、第1後段側インジェクション弁19aにおいて減圧された後の冷媒が気液二相状態になる場合もあり、この場合には、放熱器としての熱源側熱交換器4又は利用側熱交換器6から膨張機構5a、5bに送られる冷媒がエコノマイザ熱交換器20において十分に冷却されず、放熱器としての熱源側熱交換器4又は利用側熱交換器6から膨張機構5、5aに送られる冷媒のエコノマイザ熱交換器20の出口におけるエンタルピである高温側出口エンタルピhH(図1〜図3及び図10の点Hにおける冷媒のエンタルピ)を十分に小さくすることができないため、結果的に、圧縮機構2の消費動力の低減や運転効率の向上を十分に図ることができない場合が生じるおそれがある。
However, if only such a configuration is adopted, the refrigerant after being depressurized in the first second-
そこで、例えば、図15〜図17に示されるように、上述の実施形態における冷媒回路10(図1参照)において、高温側出口エンタルピhH(図15〜図17の点Hにおける冷媒のエンタルピ)が、第1後段側インジェクション管19を流れる冷媒の第1後段側インジェクション弁19aの下流の圧力である低温側圧力Pm(図16参照)に相当する飽和液冷媒のエンタルピである低温側飽和液エンタルピhN(図16及び図17参照)よりも小さくなるように、放熱器としての熱源側熱交換器4から膨張機構5に送られる冷媒のエコノマイザ熱交換器20の出口における温度である高温側出口温度TH(図15〜図17の点Hにおける冷媒の温度)を制御するようにしている。
Therefore, for example, as shown in FIGS. 15 to 17, in the refrigerant circuit 10 (see FIG. 1) in the above-described embodiment, the high temperature side outlet enthalpy hH (refrigerant enthalpy at point H in FIGS. 15 to 17) is The low temperature side saturated liquid enthalpy hN, which is the enthalpy of the saturated liquid refrigerant corresponding to the low temperature side pressure Pm (see FIG. 16) which is the pressure downstream of the first second
これにより、第1後段側インジェクション弁19aにおいて減圧された後の冷媒(図15〜図17の点Jにおける冷媒)が過冷却状態、すなわち、図16及び図17における液相線上の点Nよりも左側に位置する状態になるが、この際、本変形例のような超臨界域で作動する冷媒を使用する冷凍サイクルでは、液単相域では後段側インジェクション弁19aにおける減圧後に温度低下が生じる(一方、R410A等の臨界圧以下で作動する冷媒を使用する冷凍サイクルでは、温度低下がほとんど生じない)ため、冷凍サイクルが低温側に拡大し、高温側出口エンタルピhHを小さくすることができる。すなわち、本変形例における高温側出口温度THの制御を行うことによって、本変形例における高温側出口温度THの制御を行わない場合に生じ得る図16及び図17における点H’、J’、F’の状態(図16におけるエンタルピhH’)よりも低エンタルピの状態である点H、J、Fの状態(図16におけるエンタルピhH)が得られることになる。そして、その結果、蒸発器としての利用側熱交換器6の入口における冷媒の乾き度が低下して、膨張機構5から利用側熱交換器6に至るまでの間及び利用側熱交換器6における圧力損失が低減され、また、蒸発圧力(すなわち、圧縮機構2の前段側の圧縮要素2cの吸入圧力)が上昇するため、これにより、圧縮機構2の消費動力を確実かつ十分に減らし、運転効率の向上を確実かつ十分に図ることができる。しかも、第1後段側インジェクション弁19aにおいて減圧された後の冷媒(図15〜図17の点Jにおける冷媒)が過冷却状態になることから、エコノマイザ熱交換器20における第1後段側インジェクション管19を流れる冷媒の圧力損失の低減を図ることができ、また、エコノマイザ熱交換器20における冷媒の流路を複数にする場合には、エコノマイザ熱交換器20における冷媒の偏流を防止することができる。さらに、点H、J、Fの状態(図16におけるエンタルピhH)における第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロス(図17における点H、J、Zを結ぶ略三角形の領域)は、本変形例における高温側出口温度THの制御を行わない場合に生じ得る図16及び図17における点H’、J’、F’の状態(図16におけるエンタルピhH’)における第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロス(図17における点H’、J’、Z’を結ぶ略三角形の領域)に比べて小さくなるため、膨張ロスの低減にも寄与している。
Thereby, the refrigerant (refrigerant at the point J in FIGS. 15 to 17) after being depressurized in the first second-
以下、この制御内容について、詳細に説明する。 Hereinafter, this control content will be described in detail.
まず、本変形例における冷媒回路10を有する空気調和装置1(図15参照)には、第1後段側インジェクション管19を流れる冷媒の第1後段側インジェクション弁19aの下流の圧力である低温側圧力Pmを検出するエコノマイザ入口圧力センサ56が設けられており、高温側出口温度THを検出する第2エコノマイザ出口温度センサ57が設けられており、放熱器としての熱源側熱交換器4から膨張機構5に送られる冷媒のエコノマイザ熱交換器20の出口における圧力である高温側圧力Pdを検出する吐出圧力センサ58が設けられている。
First, in the air conditioner 1 (see FIG. 15) having the
そして、上述の実施形態では、エコノマイザ熱交換器20の第1後段側インジェクション管19側の出口における冷媒の過熱度が目標値になるように第1後段側インジェクション弁19aの開度調節を行う過熱度制御を行っているところ、これに代えて、第1後段側インジェクション弁19aの開度調節を行うことによって、高温側出口エンタルピhHが、低温側飽和液エンタルピhNよりも小さくなるように、高温側出口温度THを制御するようにしている。ここで、低温側飽和液エンタルピhNは、エコノマイザ入口圧力センサ56によって検出される低温側圧力Pmを飽和液エンタルピに換算することによって得られる。
And in the above-mentioned embodiment, the superheating which adjusts the opening degree of the 1st back | latter stage
より具体的には、高温側出口温度THは、低温側圧力Pmに相当する飽和液冷媒の温度である低温側飽和液温度TN(図17の点Nにおける冷媒の温度)に所定温度ΔTを加算した温度である高温側出口目標温度THs(すなわち、THs=TN+ΔT)よりも小さくなるように(すなわち、TH<THsとなるように)、第1後段側インジェクション弁19aの開度調節が行われる。例えば、TH>THsの場合には、高温側出口温度THが高すぎて第1後段側インジェクション弁19aにおいて減圧された後の冷媒が過冷却状態にならないため(例えば、図16及び図17における点J’参照)、第1後段側インジェクション弁19aの開度を大きくすることで第1後段側インジェクション管19を流れる冷媒の流量を増加させて、高温側出口温度THが小さくなるように制御する(図16及び図17の点Jにおける温度TJ参照)。ここで、低温側飽和液温度TNは、エコノマイザ入口圧力センサ56によって検出される低温側圧力Pmを飽和液温度に換算することによって得られる。
More specifically, the high temperature side outlet temperature TH is obtained by adding a predetermined temperature ΔT to the low temperature side saturated liquid temperature TN (the temperature of the refrigerant at the point N in FIG. 17) which is the temperature of the saturated liquid refrigerant corresponding to the low temperature side pressure Pm. The opening degree of the first second-
このように、本変形例では、高温側出口温度THを第1後段側インジェクション弁19aの開度調節によって制御しているため、膨張機構5に送られる冷媒と第1後段側インジェクション管19に送られる冷媒とを正確に分配し、高温側出口温度THを精度よく制御することができる。また、高温側出口温度THが高温側出口目標温度THsよりも小さくなるように制御しているため、高温側出口エンタルピhHが低温側飽和液エンタルピhNよりも小さくなるように確実に制御することができる。
As described above, in the present modification, the high temperature side outlet temperature TH is controlled by adjusting the opening degree of the first second-
尚、所定温度ΔTは、放熱器としての熱源側熱交換器4から膨張機構5に送られる冷媒のエコノマイザ熱交換器20の出口における圧力である高温側圧力Pdにおいて低温側飽和液エンタルピhNに等しくなる温度である高温側基準温度TQ(図16及び図17における点Q参照)から低温側飽和液温度TNを減算した温度であり、図18に示されるように、高温側圧力Pd及び低温側圧力Pmとの関係式として予め設定されている。ここで、高温側基準温度TQは、吐出圧力センサ58によって検出される高温側圧力Pd及び低温側飽和液エンタルピhNから得られる。
The predetermined temperature ΔT is equal to the low temperature side saturated liquid enthalpy hN at the high temperature side pressure Pd that is the pressure at the outlet of the
これにより、高温側出口目標温度THsを直接算出することが困難であるところ、本変形例では、高温側出口目標温度THsを低温側飽和液温度TNに所定温度ΔTを加算した温度として表すとともに、この所定温度ΔTを高温側圧力Pd及び低温側圧力Pmとの関係式として予め設定しておくことで、高温側圧力Pd及び低温側圧力Pmから容易に得ることができる。また、高温側出口温度THが、放熱器としての熱源側熱交換器4から膨張機構5に送られる冷媒のエコノマイザ熱交換器20の出口と膨張機構5との間に設けられた第2エコノマイザ出口温度センサ57によって検出されるため、正確な高温側出口温度THを得ることができ、制御精度を高めることに寄与している。さらに、低温側圧力Pmが、第1後段側インジェクション弁19aと第1後段側インジェクション管19を流れる冷媒のエコノマイザ熱交換器20の出口との間に設けられたエコノマイザ入口圧力センサ56によって検出されるため、例えば、中間圧力センサ54を使用する場合に比べて、正確な低温側圧力Pmを得ることができ、制御精度を高めることに寄与している。
As a result, it is difficult to directly calculate the high temperature side outlet target temperature THs. In this modification, the high temperature side outlet target temperature THs is expressed as a temperature obtained by adding the predetermined temperature ΔT to the low temperature side saturated liquid temperature TN. By setting this predetermined temperature ΔT in advance as a relational expression between the high temperature side pressure Pd and the low temperature side pressure Pm, it can be easily obtained from the high temperature side pressure Pd and the low temperature side pressure Pm. Further, the second economizer outlet provided between the outlet of the
尚、ここでは、上述の実施形態における冷媒回路10に本変形例にかかる制御を採用したが、これに限定されず、変形例1〜5における冷媒回路110、210、310、410、510、610、710、810において、第1後段側インジェクション管19及びエコノマイザ熱交換器20による中間圧インジェクションを行う場合に本変形例にかかる制御を採用してもよい。
Here, the control according to the present modification is adopted for the
(9)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。
(9) Other Embodiments Embodiments of the present invention and modifications thereof have been described above with reference to the drawings. However, specific configurations are not limited to these embodiments and modifications thereof, and Changes can be made without departing from the scope of the invention.
例えば、上述の実施形態及びその変形例において、利用側熱交換器6を流れる冷媒と熱交換を行う加熱源又は冷却源としての水やブラインを使用するとともに、利用側熱交換器6において熱交換された水やブラインと室内空気とを熱交換させる二次熱交換器を設けた、いわゆる、チラー型の空気調和装置に本発明を適用してもよい。
For example, in the above-described embodiment and its modification, water or brine is used as a heating source or a cooling source for performing heat exchange with the refrigerant flowing in the use-
また、上述のチラータイプの空気調和装置の他の型式の冷凍装置であっても、超臨界域で作動する冷媒を冷媒として使用して多段圧縮式冷凍サイクルを行うものであれば、本発明を適用可能である。 Moreover, even if it is another type of refrigeration apparatus of the above-described chiller type air conditioner, the present invention can be used as long as it performs a multistage compression refrigeration cycle using a refrigerant operating in the supercritical region as a refrigerant. Applicable.
また、上述の実施形態及びその変形例における膨張機構5、第1膨張機構5a、第2膨張機構5b、利用側膨張機構5c、及び、第3膨張機構5dについては、電動膨張弁に限らず、容積式や遠心式の膨張機を適用してもよい。
In addition, the
また、超臨界域で作動する冷媒としては、二酸化炭素に限定されず、エチレン、エタンや酸化窒素等を使用してもよい。 Further, the refrigerant operating in the supercritical region is not limited to carbon dioxide, and ethylene, ethane, nitrogen oxide, or the like may be used.
本発明を利用すれば、超臨界域で作動する冷媒を使用した冷凍サイクルを行う冷凍装置において、運転効率の向上を図ることができるようになる。 By using the present invention, it is possible to improve the operation efficiency in a refrigeration apparatus that performs a refrigeration cycle using a refrigerant that operates in a supercritical region.
1 空気調和装置(冷凍装置)
2、102、202 圧縮機構
4 熱源側熱交換器(放熱器、蒸発器)
5 膨張機構
5a 第1膨張機構
6 利用側熱交換器(蒸発器、放熱器)
19 第1後段側インジェクション管
19a 第1後段側インジェクション弁
20 エコノマイザ熱交換器
56 エコノマイザ入口圧力センサ
57 第2エコノマイザ出口温度センサ
1 Air conditioning equipment (refrigeration equipment)
2, 102, 202
5
19 First rear-
Claims (6)
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た圧縮機構(2、102)、又は、単一の圧縮要素を有しており、前記圧縮要素における圧縮過程の途中で外部から冷媒を導入することができるように構成された圧縮機構(202)と、
放熱器(4、6)と、
蒸発器(6、4)と、
前記放熱器から前記蒸発器に送られる冷媒を減圧する膨張機構(5、5a)と、
冷媒を減圧する後段側インジェクション弁(19a)を有しており、前記放熱器から前記膨張機構に送られる冷媒を分岐して前記後段側の圧縮要素又は前記圧縮要素における圧縮過程の途中に戻す後段側インジェクション管(19)と、
前記放熱器から前記膨張機構に送られる冷媒と前記後段側インジェクション管を流れる冷媒との熱交換を行うエコノマイザ熱交換器(20)とを備え、
前記後段側インジェクション管は、前記放熱器から前記膨張機構に送られる冷媒が前記エコノマイザ熱交換器において熱交換された後に、前記放熱器から前記膨張機構に送られる冷媒を分岐するように設けられており、
前記エコノマイザ熱交換器は、前記放熱器から前記膨張機構に送られる冷媒と前記後段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り、
前記放熱器から前記膨張機構に送られる冷媒の前記エコノマイザ熱交換器の出口におけるエンタルピである高温側出口エンタルピが、前記後段側インジェクション管を流れる冷媒の前記後段側インジェクション弁の下流の圧力である低温側圧力に相当する飽和液冷媒のエンタルピである低温側飽和液エンタルピよりも小さくなるように、前記放熱器から前記膨張機構に送られる冷媒の前記エコノマイザ熱交換器の出口における温度である高温側出口温度が、前記低温側圧力に相当する飽和液冷媒の温度である低温側飽和液温度に所定温度を加算した温度である高温側出口目標温度よりも小さくなるように制御される、
冷凍装置(1)。 A refrigeration system using a refrigerant operating in a supercritical region,
A compression mechanism (2, 102) having a plurality of compression elements and 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. Or a compression mechanism (202) having a single compression element and configured to be able to introduce refrigerant from the outside during the compression process in the compression element;
A radiator (4, 6),
An evaporator (6, 4);
An expansion mechanism (5, 5a) for reducing the pressure of the refrigerant sent from the radiator to the evaporator;
A rear-stage injection valve (19a) for depressurizing the refrigerant, and the latter-stage compression element or the compression element in the compression process in the latter stage is branched by branching the refrigerant sent from the radiator to the expansion mechanism Side injection tube (19);
An economizer heat exchanger (20) for performing heat exchange between the refrigerant sent from the radiator to the expansion mechanism and the refrigerant flowing through the rear-stage injection pipe,
The post-stage injection pipe is provided so as to branch the refrigerant sent from the radiator to the expansion mechanism after the refrigerant sent from the radiator to the expansion mechanism is heat-exchanged in the economizer heat exchanger. And
The economizer heat exchanger is a heat exchanger having a flow path through which a refrigerant sent from the radiator to the expansion mechanism and a refrigerant flowing through the rear-stage injection pipe face each other.
The high temperature side outlet enthalpy which is the enthalpy of the refrigerant sent from the radiator to the expansion mechanism at the outlet of the economizer heat exchanger is the low temperature which is the pressure downstream of the rear stage injection valve of the refrigerant flowing through the rear stage injection pipe High temperature side outlet which is the temperature at the outlet of the economizer heat exchanger of the refrigerant sent from the radiator to the expansion mechanism so as to be smaller than the low temperature side saturated liquid enthalpy which is the enthalpy of the saturated liquid refrigerant corresponding to the side pressure The temperature is controlled to be lower than a high temperature side outlet target temperature that is a temperature obtained by adding a predetermined temperature to a low temperature side saturated liquid temperature that is a temperature of a saturated liquid refrigerant corresponding to the low temperature side pressure .
Refrigeration equipment (1).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009044085A JP5593618B2 (en) | 2008-02-28 | 2009-02-26 | Refrigeration equipment |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008048204 | 2008-02-28 | ||
JP2008048204 | 2008-02-28 | ||
JP2009044085A JP5593618B2 (en) | 2008-02-28 | 2009-02-26 | Refrigeration equipment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009229055A JP2009229055A (en) | 2009-10-08 |
JP5593618B2 true JP5593618B2 (en) | 2014-09-24 |
Family
ID=41244654
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009044085A Expired - Fee Related JP5593618B2 (en) | 2008-02-28 | 2009-02-26 | Refrigeration equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5593618B2 (en) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6176470B2 (en) * | 2011-02-04 | 2017-08-09 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | refrigerator |
JP5375919B2 (en) * | 2011-09-30 | 2013-12-25 | ダイキン工業株式会社 | heat pump |
JP2013155972A (en) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Panasonic Corp | Refrigeration device |
JP2013194929A (en) * | 2012-03-16 | 2013-09-30 | Fujitsu General Ltd | Air conditioner |
JP5536817B2 (en) * | 2012-03-26 | 2014-07-02 | 日立アプライアンス株式会社 | Refrigeration cycle equipment |
JP5790675B2 (en) * | 2013-02-12 | 2015-10-07 | ダイキン工業株式会社 | heat pump |
JP6213299B2 (en) * | 2014-02-25 | 2017-10-18 | 株式会社富士通ゼネラル | Refrigeration cycle equipment |
EP3457049B1 (en) * | 2015-06-18 | 2022-04-13 | Mitsubishi Electric Corporation | Refrigeration cycle device |
GB2585594B (en) * | 2018-03-26 | 2021-11-24 | Mitsubishi Electric Corp | Refrigeration device |
US11473816B2 (en) | 2018-12-21 | 2022-10-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Air conditioner |
WO2021084744A1 (en) * | 2019-11-01 | 2021-05-06 | 三菱電機株式会社 | Refrigeration cycle device |
ES2924929T3 (en) | 2020-03-06 | 2022-10-11 | Daikin Ind Ltd | Heat pump system and method for controlling the same |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5178456U (en) * | 1974-12-18 | 1976-06-21 | ||
JPS5544178U (en) * | 1978-09-18 | 1980-03-22 | ||
JPS56144364A (en) * | 1980-04-11 | 1981-11-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Refrigerant circuit for air conditioner |
JPS5728959A (en) * | 1981-06-16 | 1982-02-16 | Tokyo Shibaura Electric Co | Refrigeration cycle |
JPH07190520A (en) * | 1993-12-27 | 1995-07-28 | Kobe Steel Ltd | Freezer |
JP2005274085A (en) * | 2004-03-26 | 2005-10-06 | Mitsubishi Electric Corp | Refrigerating device |
JP4269323B2 (en) * | 2004-03-29 | 2009-05-27 | 三菱電機株式会社 | Heat pump water heater |
JP2007051841A (en) * | 2005-08-19 | 2007-03-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Refrigeration cycle equipment |
JP2007205596A (en) * | 2006-01-31 | 2007-08-16 | Sanyo Electric Co Ltd | Air conditioner |
JP4613916B2 (en) * | 2006-03-17 | 2011-01-19 | 三菱電機株式会社 | Heat pump water heater |
-
2009
- 2009-02-26 JP JP2009044085A patent/JP5593618B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009229055A (en) | 2009-10-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5593618B2 (en) | Refrigeration equipment | |
JP5407173B2 (en) | Refrigeration equipment | |
JP5003440B2 (en) | Refrigeration equipment | |
JP5239824B2 (en) | Refrigeration equipment | |
JP5003439B2 (en) | Refrigeration equipment | |
JP5141269B2 (en) | Refrigeration equipment | |
WO2009131088A1 (en) | Refrigeration device | |
CN102016456B (en) | Refrigeration device | |
JP5332604B2 (en) | Cooling and heating simultaneous operation type air conditioner | |
JP5186949B2 (en) | Refrigeration equipment | |
JP2009133585A (en) | Refrigeration equipment | |
JP2009150641A (en) | Refrigeration equipment | |
JP5125611B2 (en) | Refrigeration equipment | |
JP2010112579A (en) | Refrigerating device | |
JP2009180427A (en) | Refrigeration equipment | |
JP2009180426A (en) | Refrigeration equipment | |
JP2009097847A (en) | Refrigeration equipment | |
JP2009228972A (en) | Refrigerating device | |
JP2009180429A (en) | Refrigeration equipment | |
JP2009204243A (en) | Refrigerating device | |
JP2009257704A (en) | Refrigerating apparatus | |
JP5104255B2 (en) | Refrigeration equipment | |
JP2009133579A (en) | Refrigerating device | |
JP5141364B2 (en) | Refrigeration equipment | |
JP2009236443A (en) | Refrigerating device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20111207 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130122 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130305 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130501 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131217 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140207 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140708 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140721 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5593618 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |