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 air conditioner 1 as an embodiment of a refrigeration apparatus according to the present invention. The air conditioner 1 includes a refrigerant circuit 10 configured to be capable of cooling operation, and performs a two-stage compression refrigeration cycle using a refrigerant (here, carbon dioxide) that operates in a supercritical region. Device.
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、液ガス熱交換器90とを有している。
The refrigerant circuit 10 of the air conditioner 1 mainly includes a compression mechanism 2, a heat source side heat exchanger 4, an expansion mechanism 5, a first rear stage side injection pipe 19, an economizer heat exchanger 20, and a use side heat exchanger. 6 and a liquid gas heat exchanger 90.
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 this embodiment, the compression mechanism 2 includes a compressor 21 that compresses the refrigerant in two stages with two compression elements. The compressor 21 has a sealed structure in which a compressor drive motor 21b, a drive shaft 21c, and compression elements 2c and 2d are accommodated in a casing 21a. The compressor drive motor 21b is connected to the drive shaft 21c. The drive shaft 21c is connected to the two compression elements 2c and 2d. That is, in the compressor 21, two compression elements 2c and 2d are connected to a single drive shaft 21c, and the two compression elements 2c and 2d are both rotationally driven by the compressor drive motor 21b. It has a stage compression structure. The compression elements 2c and 2d are positive displacement compression elements such as a rotary type and a scroll type in the present embodiment. The compressor 21 sucks the refrigerant from the suction pipe 2a, compresses the sucked refrigerant by the compression element 2c, discharges the refrigerant to the intermediate refrigerant pipe 8, and discharges the refrigerant discharged to the intermediate refrigerant pipe 8 to the compression element 2d. And the refrigerant is further compressed and then discharged to the discharge pipe 2b. Here, the intermediate refrigerant pipe 8 sucks the intermediate-pressure refrigerant in the refrigeration cycle discharged from the compression element 2c connected to the front stage side of the compression element 2c into the compression element 2d connected to the rear stage side of the compression element 2c. It is a refrigerant pipe for making it. The discharge pipe 2b is a refrigerant pipe for sending the refrigerant discharged from the compression mechanism 2 to the heat source side heat exchanger 4 as a radiator, and the discharge pipe 2b includes an oil separation mechanism 41 and a check mechanism 42. And are provided. The oil separation mechanism 41 is a mechanism that separates the refrigeration oil accompanying the refrigerant discharged from the compression mechanism 2 from the refrigerant and returns it to the suction side of the compression mechanism 2, and is mainly accompanied by the refrigerant discharged from the compression mechanism 2. An oil separator 41 a that separates the refrigeration oil from the refrigerant, and an oil return pipe 41 b that is connected to the oil separator 41 a and returns the refrigeration oil separated from the refrigerant to the suction pipe 2 a of the compression mechanism 2. The oil return pipe 41b is provided with a pressure reducing mechanism 41c for reducing the pressure of the refrigerating machine oil flowing through the oil return pipe 41b. In the present embodiment, a capillary tube is used as the decompression mechanism 41c. The check mechanism 42 allows the refrigerant to flow from the discharge side of the compression mechanism 2 to the heat source side heat exchanger 4 as a radiator, and discharges the compression mechanism 2 from the heat source side heat exchanger 4 as a radiator. This is a mechanism for blocking the flow of refrigerant to the side, and a check valve is used in this embodiment.
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 compression mechanism 2 has the two compression elements 2c and 2d, and the refrigerant discharged from the compression element on the front stage of these compression elements 2c and 2d is returned to the rear stage side. The compression elements are sequentially compressed by the compression elements.
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、その他端が液ガス熱交換器90及び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 side heat exchanger 4 is a heat exchanger that functions as a refrigerant radiator. One end of the heat source side heat exchanger 4 is connected to the compression mechanism 2, and the other end is connected to the expansion mechanism 5 via the liquid gas heat exchanger 90 and the economizer heat exchanger 20. Although not shown here, the heat source side heat exchanger 4 is supplied with water and air as a cooling source for exchanging heat with the refrigerant flowing through the heat source side heat exchanger 4.
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及び液ガス熱交換器90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 expansion mechanism 5 is a mechanism that depressurizes the refrigerant sent from the heat source side heat exchanger 4 as a radiator to the use side heat exchanger 6 as an evaporator, and an electric expansion valve is used in this embodiment. . One end of the expansion mechanism 5 is connected to the heat source side heat exchanger 4 via the economizer heat exchanger 20 and the liquid gas heat exchanger 90, and the other end is connected to the use side heat exchanger 6. Further, in the present embodiment, the expansion mechanism 5 reaches the low pressure in the refrigeration cycle before sending the high-pressure refrigerant cooled in the heat source side heat exchanger 4 as a radiator to the use side heat exchanger 6 as an evaporator. Reduce pressure.
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 side heat exchanger 6 is a heat exchanger that functions as a refrigerant evaporator. One end of the use side heat exchanger 6 is connected to the expansion mechanism 5, and the other end is connected to the compression mechanism 2. Although not shown here, the use side heat exchanger 6 is supplied with water and air as a heat source for exchanging heat with the refrigerant flowing through the use side heat exchanger 6.
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。より具体的には、第1後段側インジェクション管19は、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90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。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、膨張機構5の上流側の位置(すなわち、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90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 second-stage injection pipe 19 is a refrigerant pipe that branches the refrigerant sent from the heat source-side heat exchanger 4 serving as a radiator to the expansion mechanism 5 and returns the refrigerant to the second-stage compression element 2d. More specifically, the 1st back | latter stage side injection pipe 19 is provided so that the refrigerant | coolant sent to the expansion mechanism 5 from the liquid gas heat exchanger 90 as a precooling heat exchanger may be branched. In the present embodiment, the first second-stage injection pipe 19 branches the refrigerant from a position on the upstream side of the expansion mechanism 5 (that is, between the liquid gas heat exchanger 90 as the precooling heat exchanger and the expansion mechanism 5). And is provided so as to return to the intermediate refrigerant pipe 8. The first second-stage injection pipe 19 is provided with a first second-stage injection valve 19a capable of opening degree control. In the present embodiment, the first second-stage injection valve 19a is an electric expansion valve.
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、膨張機構5の上流側の位置(すなわち、第1後段側インジェクション管19が分岐される位置と膨張機構5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下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、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90を通過した後に、第1後段側インジェクション管19に分岐され、その後に、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うことになる。
The economizer heat exchanger 20 includes a refrigerant sent from the heat source side heat exchanger 4 as a radiator to the expansion mechanism 5 and a refrigerant flowing through the first second-stage injection pipe 19 (more specifically, the first second-stage injection valve 19a. The heat exchanger performs heat exchange with the refrigerant after being reduced to near the intermediate pressure. In the present embodiment, the economizer heat exchanger 20 includes a refrigerant flowing through a position upstream of the expansion mechanism 5 (that is, between the position where the first second-stage injection pipe 19 is branched and the expansion mechanism 5) and the first second-stage. It is provided so as to exchange heat with the refrigerant flowing through the side injection pipe 19, and has a flow path that flows so that both refrigerants face each other. Moreover, in this embodiment, the economizer heat exchanger 20 is provided downstream from the position where the first second-stage injection pipe 19 is branched. For this reason, the refrigerant cooled in the heat source side heat exchanger 4 as the radiator passes through the liquid gas heat exchanger 90 as the precooling heat exchanger, and then is branched to the first second-stage injection pipe 19. In the economizer heat exchanger 20, heat is exchanged with the refrigerant flowing through the first second-stage injection pipe 19.
液ガス熱交換器90は、放熱器としての熱源側熱交換器4からエコノマイザ熱交換器20に送られる冷媒を冷却する予冷熱交換器として機能する熱交換器である。より具体的には、液ガス熱交換器90は、放熱器としての熱源側熱交換器4からエコノマイザ熱交換器20に送られる冷媒と圧縮機構2の吸入側(ここでは、蒸発器としての利用側熱交換器4と圧縮機構2との間の吸入管2a)を流れる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、液ガス熱交換器90は、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)を流れる冷媒と圧縮機構2の吸入側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。
The liquid gas heat exchanger 90 is a heat exchanger that functions as a precooling heat exchanger that cools the refrigerant sent from the heat source side heat exchanger 4 as a radiator to the economizer heat exchanger 20. More specifically, the liquid gas heat exchanger 90 includes a refrigerant sent from the heat source side heat exchanger 4 as a radiator to the economizer heat exchanger 20 and a suction side of the compression mechanism 2 (here, use as an evaporator). It is a heat exchanger that performs heat exchange with the refrigerant flowing through the suction pipe 2a) between the side heat exchanger 4 and the compression mechanism 2. In the present embodiment, the liquid gas heat exchanger 90 has a position upstream of the economizer heat exchanger 20 (that is, a position where the heat source side heat exchanger 4 as a radiator and the first second-stage injection pipe 19 are branched). The refrigerant flows between the refrigerant flowing between the refrigerant and the refrigerant flowing on the suction side of the compression mechanism 2, and has a flow path through which both refrigerants face each other.
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 air conditioning apparatus 1 is provided with various sensors. Specifically, the intermediate refrigerant pipe 8 or the compression mechanism 2 is provided with an intermediate pressure sensor 54 that detects the pressure of the refrigerant flowing through the intermediate refrigerant pipe 8. An economizer outlet temperature sensor 55 that detects the temperature of the refrigerant at the outlet of the economizer heat exchanger 20 on the first rear-stage injection pipe 19 side is provided at the outlet of the economizer heat exchanger 20 on the first rear-stage injection pipe 19 side. ing. The air conditioner 1 includes a control unit that controls the operation of each part of the air conditioner 1 such as the compression mechanism 2, the expansion mechanism 5, and the first second-stage injection valve 19 a, although not shown here. Yes.
(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、H’、N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、F’、Q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 air conditioning apparatus 1 of this embodiment is demonstrated using FIGS. 1-3. 2 is a pressure-enthalpy diagram illustrating the refrigeration cycle during the cooling operation, and FIG. 3 is a temperature-entropy diagram illustrating the refrigeration cycle during the cooling operation. The operation control in the following cooling operation is performed by the above-described control unit (not shown). In the following description, “high pressure” means high pressure in the refrigeration cycle (that is, pressure at points D, D ′, E, H, H ′, and N in FIGS. 2 and 3), and “low pressure”. Means low pressure in the refrigeration cycle (that is, pressure at points A, F, F ′, and Q in FIGS. 2 and 3), and “intermediate pressure” means intermediate pressure in the refrigeration cycle (that is, FIG. 2 and FIG. 2). (Pressures at points B1, G, J, J ′, and K in FIG. 3).
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、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 expansion mechanism 5 is adjusted. The opening degree of the first second-stage injection valve 19a is also adjusted. More specifically, in the present embodiment, the first second-stage injection valve 19a has an opening degree so that the degree of superheat of the refrigerant at the outlet of the economizer heat exchanger 20 on the first second-stage injection pipe 19 side becomes a target value. So-called superheat control is performed. In the present embodiment, the degree of superheat of the refrigerant at the outlet of the economizer heat exchanger 20 on the first post-stage injection pipe 19 side is obtained by converting the intermediate pressure detected by the intermediate pressure sensor 54 into a saturation temperature, and the economizer outlet temperature sensor 55. This is obtained by subtracting the saturation temperature value of the refrigerant from the refrigerant temperature detected by the above. Although not adopted in the present embodiment, a temperature sensor is provided at the inlet of the economizer heat exchanger 20 on the first second-stage injection pipe 19 side, and the refrigerant temperature detected by this temperature sensor is used as the economizer outlet temperature sensor 55. The degree of superheat of the refrigerant at the outlet of the economizer heat exchanger 20 on the first second-stage injection pipe 19 side may be obtained by subtracting from the refrigerant temperature detected by the above. Further, the adjustment of the opening degree of the first second-stage injection valve 19a is not limited to the superheat degree control, and for example, the opening degree is adjusted by a predetermined opening degree according to the refrigerant circulation amount in the refrigerant circuit 10 or the like. Also good.
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、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90に送られて、圧縮機構2の吸入側(ここでは、吸入管2a)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N参照)。予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90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に送られる(図1〜3の点J参照)。また、第1後段側インジェクション管19に分岐された後の冷媒は、エコノマイザ熱交換器20に流入し、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1〜3の点H参照)。一方、第1後段側インジェクション管19を流れる冷媒は、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90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Q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、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90において、放熱器としての熱源側熱交換器4からエコノマイザ熱交換器20に送られる冷媒と熱交換を行って加熱された後に、圧縮機構2に吸入される(図1〜図3の点A参照)。このようにして、冷房運転が行われる。
When the compression mechanism 2 is driven in the state of the refrigerant circuit 10, low-pressure refrigerant (see point A in FIGS. 1 to 3) is sucked into the compression mechanism 2 from the suction pipe 2a, and first, the intermediate pressure is compressed by the compression element 2c. And then discharged to the intermediate refrigerant pipe 8 (see point B1 in FIGS. 1 to 3). The intermediate-pressure refrigerant discharged from the preceding-stage compression element 2c joins with the refrigerant (see point K in FIGS. 1 to 3) returned from the first latter-stage injection pipe 19 to the latter-stage compression mechanism 2d. (Refer to point G in FIGS. 1 to 3). Next, the intermediate pressure refrigerant combined with the refrigerant returning from the first second-stage injection pipe 19 is sucked into the compression element 2d connected to the second-stage side of the compression element 2c and further compressed, and is discharged from the compression mechanism 2 to the discharge pipe 2b (see point D in FIGS. 1 to 3). Here, the high-pressure refrigerant discharged from the compression mechanism 2 is compressed to a pressure exceeding the critical pressure (that is, the critical pressure Pcp at the critical point CP shown in FIG. 2) by the two-stage compression operation by the compression elements 2c and 2d. Has been. The high-pressure refrigerant discharged from the compression mechanism 2 is sent to the heat source side heat exchanger 4 that functions as a refrigerant radiator, and is cooled by exchanging heat with water or air as a cooling source ( (See point E in FIGS. 1-3). Then, the high-pressure refrigerant cooled in the heat source side heat exchanger 4 serving as a radiator is sent to a liquid gas heat exchanger 90 serving as a precooling heat exchanger, and the suction side (here, the suction pipe) of the compression mechanism 2. It is cooled by exchanging heat with the refrigerant flowing through 2a) (see point N in FIGS. 1 to 3). A part of the high-pressure refrigerant cooled in the liquid gas heat exchanger 90 as the precooling heat exchanger is branched to the first second-stage injection pipe 19. And the refrigerant | coolant which flows through the 1st back | latter stage side injection pipe 19 is sent to the economizer heat exchanger 20 after reducing pressure to the intermediate pressure vicinity in the 1st back | latter stage side injection valve 19a (refer the point J of FIGS. 1-3). In addition, the refrigerant after branching to the first second-stage injection pipe 19 flows into the economizer heat exchanger 20, and is cooled by exchanging heat with the refrigerant flowing through the first second-stage injection pipe 19 (FIGS. 1 to 1). (See point H in 3). On the other hand, the refrigerant flowing through the first second-stage injection pipe 19 is heated by exchanging heat with the high-pressure refrigerant cooled in the liquid gas heat exchanger 90 as a precooling heat exchanger (points in FIGS. 1 to 3). K), as described above, the refrigerant is joined to the intermediate pressure refrigerant discharged from the preceding compression element 2c. The high-pressure refrigerant cooled in the economizer heat exchanger 20 is depressurized by the expansion mechanism 5 to become a low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant, and is sent to the use-side heat exchanger 6 that functions as a refrigerant evaporator. (See point F in FIGS. 1 to 3). Then, the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant sent to the use side heat exchanger 6 as an evaporator is heated by exchanging heat with water or air as a heating source to evaporate ( (See point Q in FIGS. 1 to 3). The low-pressure refrigerant heated and evaporated in the use side heat exchanger 6 as the evaporator is transferred from the heat source side heat exchanger 4 as the radiator to the economizer heat in the liquid gas heat exchanger 90 as the precooling heat exchanger. After being heated by exchanging heat with the refrigerant sent to the exchanger 20, it is sucked into the compression mechanism 2 (see point A in FIGS. 1 to 3). In this way, the cooling operation is performed.
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よりも高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 air conditioner 1 of the present embodiment, an economizer heat exchanger is considered in consideration of performing a two-stage compression refrigeration cycle using a refrigerant (here, carbon dioxide) that operates in a supercritical region. The intermediate pressure injection by 20 is adopted. For this reason, unlike the case of employing intermediate pressure injection by a gas-liquid separator, the gas-liquid separator pressure, which is the pressure of the refrigerant in the gas-liquid separator, rises to a pressure higher than the critical pressure, and the gas-liquid separator The intermediate pressure of the refrigeration cycle (here, the pressure in the intermediate refrigerant pipe 8) rises to near the critical pressure because there is no need to consider the possibility that it will be difficult to separate the refrigerant into gas refrigerant and liquid refrigerant. Even in such a case, the temperature of the refrigerant sucked into the compression element 2d on the rear stage side can be further reduced without performing heat radiation to the outside (see points B1 and G in FIG. 3). Thereby, the temperature of the refrigerant discharged from the compression mechanism 2 is kept low (see points D and D ′ in FIG. 3), and compared with the case where the first second-stage injection pipe 19 is not provided, the point B1 in FIG. , D ′, D, and G, the heat dissipation loss corresponding to the area surrounded can be reduced, so that the power consumption of the compression mechanism 2 can be reduced and the operation efficiency can be improved.
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、放熱器としての熱源側熱交換器4からエコノマイザ熱交換器20に送られる冷媒を冷却する予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90を設けるとともに、第1後段側インジェクション管19を予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90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 air conditioner 1 of the present embodiment, the entropy change with respect to the temperature change of the refrigerant when the refrigerant operating in the supercritical region such as carbon dioxide is used for the intermediate pressure injection by the economizer heat exchanger 20. In consideration of the characteristic that the refrigerant is large, a liquid gas heat exchanger 90 is provided as a precooling heat exchanger for cooling the refrigerant sent from the heat source side heat exchanger 4 as a radiator to the economizer heat exchanger 20, and the first By providing the rear stage side injection pipe 19 so as to branch the refrigerant sent from the liquid gas heat exchanger 90 as the precooling heat exchanger to the expansion mechanism 5, the expansion loss (first stage) by the first rear stage side injection valve 19a is performed. 1 Thermal loss resulting from an increase in the entropy of the refrigerant before and after the pressure reducing operation by the second-stage injection valve 19a , And the less, thereby making it possible to "first-stage expansion loss due injection valve 19a") reduce, further enhancing the coefficient of performance and operating efficiency of the refrigeration cycle.
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、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N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N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N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 economizer heat exchanger 20, the refrigerant sent from the heat source side heat exchanger 4 serving as a radiator to the expansion mechanism 5 is branched using the first second stage side injection pipe 19 to compress the second stage side. When returning to the element 2d, the high-pressure refrigerant in the refrigeration cycle flowing through the first second-stage injection pipe 19 by the first second-stage injection valve 19a is in the refrigeration cycle that is the pressure of the refrigerant drawn into the second-stage compression element 2d. This involves an operation for reducing the pressure to near the intermediate pressure (that is, a change from the point N to the point J in FIGS. 2 and 3). The decompression operation by the first second-stage injection valve 19a is equal enthalpy expansion (expansion in which the pressure decreases while the enthalpy of the refrigerant remains constant, that is, a change from point N to point J in FIGS. 2 and 3). Therefore, unlike isentropic expansion (expansion in which the pressure decreases while the entropy of the refrigerant remains constant, that is, a change from point N to point Z in FIG. 3), which is an ideal decompression operation in the refrigeration cycle, 1 The expansion loss due to the second-stage injection valve 19a occurs. And the expansion loss by the 1st back | latter stage side injection valve 19a leads to the increase in the power consumption in the compression mechanism 2, and, thereby, the coefficient of performance and operating efficiency of a refrigerating cycle will fall, 1st back | latter stage side It is desirable to reduce the expansion loss due to the injection valve 19a as much as possible.
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、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90による冷却温度幅を5℃分(図3、4の点Eから点Nへの変化)とし、エコノマイザ熱交換器20による冷却温度幅を5℃分(図3、4の点Eから点H’への変化又は点Nから点Hへの変化)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 side injection valve 19a in four cases including the expansion | swelling loss by the 1st back | latter stage side injection valve 19a in this embodiment is calculated | required. It should be noted that in obtaining the expansion loss due to the first second-stage injection valve 19a below, the evaporator is used both when carbon dioxide is used as the refrigerant (see FIG. 3) and when R410A is used (see FIG. 4). Operation in which the evaporating temperature in the use side heat exchanger 6 is 0 ° C. (see point F in FIGS. 3 and 4) and the refrigerant temperature on the suction side of the compression mechanism 2 is 10 ° C. (see point A in FIGS. 3 and 4). Under the conditions, the temperature of the high-pressure refrigerant at the outlet of the heat source side heat exchanger 4 as a radiator is 40 ° C. (see point E in FIGS. 3 and 4), and cooling is performed by the liquid gas heat exchanger 90 as a precooling heat exchanger. The temperature range is 5 ° C. (change from point E to point N in FIGS. 3 and 4), and the cooling temperature range by the economizer heat exchanger 20 is 5 ° C. (from point E to point H ′ in FIGS. 3 and 4). Change or change from point N to point H) It shall be assumed.
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0.35kJ/kg℃となる。
Under such a premise, the expansion loss due to the first second-stage injection valve 19a in the present embodiment is point N (showing the high-pressure refrigerant branched to the first second-stage injection pipe 19), as shown in FIG. And point J (showing an intermediate-pressure refrigerant after the high-pressure refrigerant branched into the first second-stage injection pipe 19 is isoenthalpy-expanded by the first second-stage injection valve 19a) and point Z (first The pressure of the high-pressure refrigerant branched to the rear-stage injection pipe 19 is equivalent to the area of a substantially right-angled triangular portion surrounded by connecting with The value is 0.35 kJ / kg ° C.
また、本実施形態において、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90を設けなかった場合(すなわち、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のみを設けた場合)には、図2、3に示されるように、冷媒回路全体としては、点A→点B1→点D→点E→点H’→点F’→点Q→点Aの順で変化する予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90による冷却を伴わない冷凍サイクルが行われることになり、この場合における第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。
In the present embodiment, when the liquid gas heat exchanger 90 as the precooling heat exchanger is not provided (that is, when only the economizer heat exchanger 20 and the first second-stage injection pipe 19 are provided), FIG. As shown in 2 and 3, the refrigerant circuit as a whole is a precooling heat exchanger that changes in the order of point A → point B1 → point D → point E → point H ′ → point F ′ → point Q → point A. The refrigeration cycle without cooling by the liquid gas heat exchanger 90 is performed, and the expansion loss due to the first second-stage injection valve 19a in this case is represented by point E (first rear-stage) as shown in FIG. The high pressure refrigerant branched to the side injection pipe 19) and point J ′ (the high pressure refrigerant branched to the first rear stage injection pipe 19 by the first second stage injection valve 19a is The intermediate pressure refrigerant after assuming that the high pressure refrigerant branched to the first second-stage injection pipe 19 is isentropically expanded is shown. ) And the area of a substantially right-angled triangular portion surrounded by tie, the value is 0.45 kJ / kg ° C.
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、エコノマイザ熱交換器20の上流側に予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90を設けた場合における第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, the first second-stage injection valve 19a in the case where the liquid gas heat exchanger 90 as the precooling heat exchanger is provided on the upstream side of the economizer heat exchanger 20 as in the present embodiment. As shown in FIG. 4, the expansion loss due to is caused by the point N (showing the high-pressure refrigerant branched to the first second-stage injection pipe 19) and the point J (first second-stage injection valve 19a). An intermediate-pressure refrigerant after the high-pressure refrigerant branched into the side injection pipe 19 is expanded by isentropic expansion and a point Z (the high-pressure refrigerant branched into the first second-stage injection pipe 19 is isentropically expanded. Is equivalent to the area of a substantially right-angled triangular portion surrounded by linking the refrigerant with a value of 0.03. The kJ / kg ℃.
さらに、冷媒としてR410Aを使用した場合において、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90を設けなかった場合(すなわち、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のみを設けた場合)には、図4に示されるように、冷媒回路全体としては、点A→点B1→点D→点E→点H’→点F’→点Q→点Aの順で変化する予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90による冷却を伴わない冷凍サイクルが行われることになり、この場合における第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 liquid gas heat exchanger 90 as the precooling heat exchanger is not provided (that is, only the economizer heat exchanger 20 and the first second-stage injection pipe 19 are provided). As shown in FIG. 4, the entire refrigerant circuit is precooling heat exchange that changes in the order of point A → point B1 → point D → point E → point H ′ → point F ′ → point Q → point A. A refrigeration cycle without cooling by the liquid gas heat exchanger 90 as a vessel is performed, and the expansion loss due to the first second-stage injection valve 19a in this case is point E (first 1 shows a high-pressure refrigerant branched to the first rear-stage injection pipe 19, and a point J ′ (a high pressure branched to the first second-stage injection pipe 19 by the first second-stage injection valve 19a). Intermediate pressure when the refrigerant of the first pressure is expanded by equal enthalpy expansion) and point Z ′ (the high pressure refrigerant branched to the first second-stage injection pipe 19 is assumed to be isentropic expanded) Corresponds to the area of a substantially right-angled triangular portion surrounded by linking the pressure and the value is 0.058 kJ / kg ° C.
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、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90を設けなかった場合(すなわち、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のみを設けた場合)に比べて、エコノマイザ熱交換器20の上流側に予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90を設けた場合のほうが、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、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90を設けなかった場合(すなわち、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のみを設けた場合)に比べて、エコノマイザ熱交換器20の上流側に予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90を設けた場合のほうが、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、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90を設けなかった場合(すなわち、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のみを設けた場合)よりもエコノマイザ熱交換器20の上流側に予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90を設けた場合のほうが第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 the first second-stage injection valve 19a, when carbon dioxide is used as the refrigerant, the liquid gas heat exchanger 90 as the precooling heat exchanger is not provided (that is, the economizer) Compared to the case where only the heat exchanger 20 and the first second-stage injection pipe 19 are provided), the case where the liquid gas heat exchanger 90 as the precooling heat exchanger is provided upstream of the economizer heat exchanger 20 The expansion loss due to the first second-stage injection valve 19a is small, and the difference is 0.10 kJ / kg ° C. Even when R410A is used as the refrigerant, the liquid gas heat exchanger 90 as the precooling heat exchanger 90 (That is, when only the economizer heat exchanger 20 and the first second-stage injection pipe 19 are provided) In addition, in the case where the liquid gas heat exchanger 90 as the precooling heat exchanger is provided upstream of the economizer heat exchanger 20, the expansion loss due to the first second-stage injection valve 19a is smaller, but the difference is 0. It turns out that it is 0.025kJ / kg degreeC. When carbon dioxide is used as the refrigerant, the expansion loss value by the first second-stage injection valve 19a is about 10 times larger than when R410A is used as the refrigerant, and carbon dioxide is used as the refrigerant. When used, and when either R410A is used, when the liquid gas heat exchanger 90 as the precooling heat exchanger is not provided (that is, only the economizer heat exchanger 20 and the first second-stage injection pipe 19) Expansion loss due to the first second-stage injection valve 19a is reduced when the liquid gas heat exchanger 90 as the precooling heat exchanger is provided upstream of the economizer heat exchanger 20 than when the economizer heat exchanger 20 is provided. The degree of reduction of the expansion loss by the first second-stage injection valve 19a is higher than that when R410A is used. Better when using carbon dioxide as a refrigerant it is seen that about four times larger.
そして、このことは、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90を設けなかった場合(すなわち、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のみを設けた場合)における第1後段側インジェクション管19に分岐される冷媒は、放熱器としての熱源側熱交換器4によって冷却されているに過ぎず、冷却の程度が十分ではないことに起因するものであり、エコノマイザ熱交換器20の上流側に予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90を設けるかどうかが第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロスに影響を及ぼすこと、そして、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、エコノマイザ熱交換器20の上流側に予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90を設けるかどうかが第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、エコノマイザ熱交換器20の上流側に予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90を設けるかどうかが第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 this means that the first rear stage in the case where the liquid gas heat exchanger 90 as the precooling heat exchanger is not provided (that is, only the economizer heat exchanger 20 and the first rear injection pipe 19 are provided). The refrigerant branched to the injection pipe 19 is only cooled by the heat source side heat exchanger 4 as a radiator, and is caused by an insufficient degree of cooling. The economizer heat exchanger 20 Whether or not the liquid gas heat exchanger 90 as a precooling heat exchanger is provided on the upstream side affects the expansion loss due to the first second-stage injection valve 19a, and refrigerant operating in a supercritical region such as carbon dioxide When using a refrigerant (see FIG. 3), when using a refrigerant that operates in a pressure range sufficiently lower than the critical pressure, such as R410A (see FIG. 4). This is due to the fact that the entropy change with respect to the temperature change of the refrigerant is large, and a refrigerant that operates in a pressure range sufficiently lower than the critical pressure such as R22 or R410A is used as the refrigerant. In the case of use, whether or not the liquid gas heat exchanger 90 as the precooling heat exchanger is provided on the upstream side of the economizer heat exchanger 20 has little effect on the expansion loss due to the first second-stage injection valve 19a. In the case where a refrigerant operating in a supercritical region such as carbon dioxide is used, whether or not a liquid gas heat exchanger 90 as a precooling heat exchanger is provided on the upstream side of the economizer heat exchanger 20 is the first latter stage. The side injection valve 19a has a large effect on expansion loss, meaning that it has a large effect on the coefficient of performance and operating efficiency of the refrigeration cycle.That is, in the air conditioner 1 that performs a two-stage compression refrigeration cycle using a refrigerant that operates in a supercritical region such as carbon dioxide, when performing intermediate pressure injection by the economizer heat exchanger 20, It can be seen that reducing the expansion loss due to the injection valve 19a is very important from the viewpoint of improving the coefficient of performance and operating efficiency of the refrigeration cycle.
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、第1後段側インジェクション管19に分岐される冷媒の温度が高いという問題、及び、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、放熱器としての熱源側熱交換器4からエコノマイザ熱交換器20に送られる冷媒を冷却する予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90を設けるとともに、第1後段側インジェクション管19を予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90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に送られる冷媒が予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90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に分岐されて、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することになるため、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90を設けない場合に比べて、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、放熱器としての熱源側熱交換器4からエコノマイザ熱交換器20に送られる冷媒を冷却する予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90を設けるとともに、第1後段側インジェクション管19を予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90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、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90を設けない場合に比べて、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、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90の追加によるコストアップというデメリットのほうが大きいと考えられる。
Therefore, in the air conditioner 1 of the present embodiment, when the intermediate pressure injection by the economizer heat exchanger 20 is performed, there is a problem that the temperature of the refrigerant branched into the first second-stage injection pipe 19 is high, and carbon dioxide or the like Considering the characteristic (see FIG. 3) that the entropy change with respect to the temperature change of the refrigerant when using a refrigerant that operates in such a supercritical region is used, as described above, the heat source side heat exchanger 4 as a radiator. A liquid gas heat exchanger 90 is provided as a precooling heat exchanger that cools the refrigerant sent to the economizer heat exchanger 20, and the first second-stage injection pipe 19 is provided from the liquid gas heat exchanger 90 as a precooling heat exchanger. The refrigerant sent to the expansion mechanism 5 is provided to be branched. For this reason, the refrigerant sent from the heat source side heat exchanger 4 as the radiator to the expansion mechanism 5 is cooled by the liquid gas heat exchanger 90 as the precooling heat exchanger, and then branched to the first second-stage injection pipe 19. Since the temperature of the refrigerant depressurized by the first second-stage injection valve 19a is lowered, the first second-stage injection valve 19a is compared with the case where the liquid gas heat exchanger 90 as the precooling heat exchanger is not provided. As a result, the temperature of the refrigerant reduced in pressure decreases, and as a result, the expansion loss due to the first second-stage injection valve 19a is greatly reduced. Even when a refrigerant that operates in a pressure range sufficiently lower than the critical pressure, such as R22 or R410A (see FIG. 4), is used from the heat source side heat exchanger 4 as a radiator to the economizer heat exchanger 20. A liquid gas heat exchanger 90 is provided as a precooling heat exchanger for cooling the refrigerant sent to the refrigerant, and the first second-stage injection pipe 19 is sent from the liquid gas heat exchanger 90 as a precooling heat exchanger to the expansion mechanism 5. If the refrigerant is provided so as to be branched, the expansion loss due to the first second-stage injection valve 19a is reduced as compared with the case where the liquid gas heat exchanger 90 as the precooling heat exchanger is not provided, Thus, compared to the case of using a refrigerant operating in the supercritical region such as carbon dioxide (see FIG. 3), is the entropy change with respect to the temperature change of the refrigerant very small? , Is very small extent that the expansion loss caused by the first second-stage injection valve 19a is reduced, is considered to be the larger demerit cost due to the addition of the liquid-gas heat exchanger 90 as a pre-cooling heat exchanger.
また、エコノマイザ熱交換器20の上流側に設けられる予冷熱交換器としては、本実施形態における液ガス熱交換器90に限定されるものではないが、本実施形態のように、放熱器としての熱源側熱交換器4からエコノマイザ熱交換器20に送られる冷媒と圧縮機構2の吸入側を流れる冷媒との熱交換を行う液ガス熱交換器90を使用する場合には、冷凍サイクルにおいて最も温度が低くなる低圧の冷媒(図2、図3の点F、点Q参照)を冷却源として使用することになるため、外部の冷却源を必要とせず、しかも、十分な予冷効果を得ることができる。しかも、本実施形態では、液ガス熱交換器90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に送られる冷媒と圧縮機構2の吸入側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、液ガス熱交換器90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に送られる冷媒と圧縮機構2の吸入側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、予冷効果をさらに高めることができる。
Further, the precooling heat exchanger provided on the upstream side of the economizer heat exchanger 20 is not limited to the liquid gas heat exchanger 90 in the present embodiment, but as in the present embodiment, When the liquid gas heat exchanger 90 that performs heat exchange between the refrigerant sent from the heat source side heat exchanger 4 to the economizer heat exchanger 20 and the refrigerant flowing on the suction side of the compression mechanism 2 is used, the temperature is the highest in the refrigeration cycle. Since a low-pressure refrigerant (see points F and Q in FIGS. 2 and 3) is used as a cooling source, an external cooling source is not required and a sufficient precooling effect can be obtained. it can. Moreover, in the present embodiment, the liquid gas heat exchanger 90 flows such that the refrigerant sent from the heat source side heat exchanger 4 as a radiator to the expansion mechanism 5 and the refrigerant flowing on the suction side of the compression mechanism 2 face each other. Since a heat exchanger having a flow path is employed, a refrigerant sent from the heat source side heat exchanger 4 as a radiator in the liquid gas heat exchanger 90 to the expansion mechanism 5 and a refrigerant flowing on the suction side of the compression mechanism 2 Temperature difference can be reduced, high heat exchange efficiency can be obtained, and the precooling effect can be further enhanced.
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(より具体的には、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90)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(より具体的には、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90)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。
Moreover, in the air conditioning apparatus 1 of this embodiment, as the economizer heat exchanger 20, from the heat source side heat exchanger 4 (more specifically, the liquid gas heat exchanger 90 as a precooling heat exchanger) as a radiator. Since a heat exchanger having a flow path in which the refrigerant sent to the expansion mechanism 5 and the refrigerant flowing through the first second-stage injection pipe 19 face each other is employed, a heat source as a radiator in the economizer heat exchanger 20 A temperature difference between the refrigerant sent from the side heat exchanger 4 (more specifically, the liquid gas heat exchanger 90 as a precooling heat exchanger) to the expansion mechanism 5 and the refrigerant flowing through the first second-stage injection pipe 19 is reduced. And high heat exchange efficiency can be obtained.
(3)変形例1
上述の実施形態においては、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(すなわち、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90とエコノマイザ熱交換器20との間)から分岐させているが、図5に示されるように、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)から分岐させた冷媒回路110にしてもよい。
(3) Modification 1
In the above-described embodiment, the first second-stage injection pipe 19 is positioned upstream of the economizer heat exchanger 20 (that is, between the liquid gas heat exchanger 90 as the precooling heat exchanger and the economizer heat exchanger 20). However, as shown in FIG. 5, the first second-stage injection pipe 19 is branched from a position downstream of the economizer heat exchanger 20 (that is, between the economizer heat exchanger 20 and the expansion mechanism 5). The refrigerant circuit 110 may be used.
次に、本変形例の構成における冷房運転時の動作について、図5〜図7を用いて説明する。ここで、図6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7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、上述の実施形態における制御部(図示せず)によって行われる。
Next, the operation | movement at the time of air_conditionaing | cooling operation in the structure of this modification is demonstrated using FIGS. Here, FIG. 6 is a pressure-enthalpy diagram illustrating a refrigeration cycle during cooling operation, and FIG. 7 is a temperature-entropy diagram illustrating a refrigeration cycle during cooling operation. The operation control in the following cooling operation is performed by the control unit (not shown) in the above-described embodiment.
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は、上述の実施形態と同様の開度調節がなされる。
During the cooling operation, the opening degree of the expansion mechanism 5 is adjusted. Moreover, the opening degree adjustment of the 1st back | latter stage side injection valve 19a is made like the above-mentioned embodiment.
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5〜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、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7の点K参照)と合流することで冷却される(図5〜図7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、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6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5〜図7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、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90に送られて、圧縮機構2の吸入側(ここでは、吸入管2a)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N参照)。予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90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7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7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5〜図7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7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、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90において、放熱器としての熱源側熱交換器4からエコノマイザ熱交換器20に送られる冷媒と熱交換を行って加熱された後に、圧縮機構2に吸入される(図1〜図3の点A参照)。このようにして、冷房運転が行われる。
When the compression mechanism 2 is driven in the state of the refrigerant circuit 110, the low-pressure refrigerant (see point A in FIGS. 5 to 7) is sucked into the compression mechanism 2 from the suction pipe 2a, and first, the intermediate pressure is compressed by the compression element 2c. And then discharged to the intermediate refrigerant pipe 8 (see point B1 in FIGS. 5 to 7). The intermediate-pressure refrigerant discharged from the front-stage compression element 2c merges with the refrigerant (see point K in FIGS. 5 to 7) returned from the first rear-stage injection pipe 19 to the rear-stage compression mechanism 2d. (Refer to point G in FIGS. 5 to 7). Next, the intermediate pressure refrigerant combined with the refrigerant returning from the first second-stage injection pipe 19 is sucked into the compression element 2d connected to the second-stage side of the compression element 2c and further compressed, and is discharged from the compression mechanism 2 to the discharge pipe. 2b (see point D in FIGS. 5 to 7). Here, the high-pressure refrigerant discharged from the compression mechanism 2 is compressed to a pressure exceeding the critical pressure (that is, the critical pressure Pcp at the critical point CP shown in FIG. 6) by the two-stage compression operation by the compression elements 2c and 2d. Has been. The high-pressure refrigerant discharged from the compression mechanism 2 is sent to the heat source side heat exchanger 4 that functions as a refrigerant radiator, and is cooled by exchanging heat with water or air as a cooling source ( (See point E in FIGS. 5-7). Then, the high-pressure refrigerant cooled in the heat source side heat exchanger 4 serving as a radiator is sent to a liquid gas heat exchanger 90 serving as a precooling heat exchanger, and the suction side (here, the suction pipe) of the compression mechanism 2. It is cooled by exchanging heat with the refrigerant flowing through 2a) (see point N in FIGS. 1 to 3). A part of the high-pressure refrigerant cooled in the liquid gas heat exchanger 90 as the precooling heat exchanger is branched to the first second-stage injection pipe 19. And the refrigerant | coolant which flows through the 1st back | latter stage side injection pipe 19 is pressure-reduced to the intermediate pressure vicinity in the 1st back | latter stage side injection valve 19a, Then, it is sent to the economizer heat exchanger 20 (refer the point J of FIGS. 5-7). ) As described above, heat is exchanged with the high-pressure refrigerant cooled in the heat source side heat exchanger 4 as a radiator (see point K in FIGS. 5 to 7), and as described above, The intermediate pressure refrigerant discharged from the preceding-stage compression element 2c joins. The high-pressure refrigerant cooled in the economizer heat exchanger 20 is depressurized by the expansion mechanism 5 to become a low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant, and is sent to the use-side heat exchanger 6 that functions as a refrigerant evaporator. (See point F in FIGS. 5-7). Then, the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant sent to the use side heat exchanger 6 as an evaporator is heated by exchanging heat with water or air as a heating source to evaporate ( (See point A in FIGS. 5-7). The low-pressure refrigerant heated and evaporated in the use side heat exchanger 6 as the evaporator is transferred from the heat source side heat exchanger 4 as the radiator to the economizer heat in the liquid gas heat exchanger 90 as the precooling heat exchanger. After being heated by exchanging heat with the refrigerant sent to the exchanger 20, it is sucked into the compression mechanism 2 (see point A in FIGS. 1 to 3). In this way, the cooling operation is performed.
このように、本変形例においても、冷房運転時において、点A→点B1→点D→点E→点H→点F→点Q→点Aの順で変化する冷凍サイクルが行われる点は、上述の実施形態における冷房運転と同様であるが(図2、図3、図6、図7参照)、第1後段側インジェクション管19の分岐位置が、上述の実施形態では、エコノマイザ熱交換器20の上流側であるのに対して、本変形例では、エコノマイザ熱交換器20の上流側である点が異なっている。そして、本変形例では、この上述の実施形態との相違により、第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロスを上述の実施形態よりもさらに減らすことができるようになっている。
Thus, also in the present modification, during the cooling operation, the point that the refrigeration cycle that changes in the order of point A → point B1 → point D → point E → point H → point F → point Q → point A is performed. Although it is the same as the cooling operation in the above-described embodiment (see FIGS. 2, 3, 6, and 7), the branch position of the first second-stage injection pipe 19 is the economizer heat exchanger in the above-described embodiment. In this modification, the upstream side of the economizer heat exchanger 20 is different from the upstream side of the 20. And in this modification, the expansion loss by the 1st back | latter stage side injection valve 19a can further be reduced from the above-mentioned embodiment by the difference with this above-mentioned embodiment.
このことについて、図5〜図8を用いて詳細に説明する。ここで、図8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8では、図7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. 8 is a pressure-entropy diagram illustrating a refrigeration cycle using R410A. In FIG. 8, the points Z and Z ′ illustrated in FIG. 7 are illustrated in a state of being overlapped with the points J and J ′, and thus are not illustrated here.
ここで、本変形例における第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7参照)及びR410Aを使用する場合(図8参照)のいずれにおいても、上述の実施形態と同様に、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7、8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7、8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7、8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7、8の点H参照)とした場合を想定するものとする。
Here, when the expansion loss due to the first second-stage injection valve 19a in the four cases including the expansion loss due to the first second-stage injection valve 19a in the present modification is obtained, the following is obtained. It should be noted that, in obtaining the expansion loss due to the first second-stage injection valve 19a below, the above-described implementation is performed both when carbon dioxide is used as the refrigerant (see FIG. 7) and when R410A is used (see FIG. 8). Similarly to the embodiment, the evaporation temperature in the use side heat exchanger 6 as an evaporator is 0 ° C. (see point F in FIGS. 7 and 8), and the refrigerant temperature on the suction side of the compression mechanism 2 is 10 ° C. (see FIGS. 7 and 8). The temperature of the high-pressure refrigerant at the outlet of the heat source side heat exchanger 4 as a radiator is 40 ° C. (see point E in FIGS. 7 and 8), and the economizer heat exchanger 20 Assume that the temperature of the high-pressure refrigerant at the outlet is 35 ° C. (see point H in FIGS. 7 and 8).
このような前提において、本変形例における第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロスは、図7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0.17kJ/kg℃となる。
Under such a premise, the expansion loss due to the first second-stage injection valve 19a in the present modification is a point H (showing a high-pressure refrigerant branched to the first second-stage injection pipe 19) as shown in FIG. And point J (showing an intermediate-pressure refrigerant after the high-pressure refrigerant branched to the first second-stage injection pipe 19 is isoenthalpy-expanded by the first second-stage injection valve 19a) and point Z (first The high-pressure refrigerant branched to the rear-side injection pipe 19 is equivalent to the area of a substantially right-angled triangular portion surrounded by linking the high-pressure refrigerant and the medium-pressure refrigerant when it is assumed that the refrigerant has been subjected to isentropic expansion. The value is 0.17 kJ / kg ° C.
また、本変形例において、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の上流側の位置から分岐させた場合(すなわち、上述の実施形態の場合)における第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロスは、図7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0.35kJ/kg℃となる。
Further, in this modification, the first second-stage injection pipe 19a is expanded by the first second-stage injection valve 19a when the first second-stage injection pipe 19 is branched from the upstream position of the economizer heat exchanger 20 (that is, in the case of the above-described embodiment). As shown in FIG. 7, the loss is represented by a point N (showing a high-pressure refrigerant branched to the first second-stage injection pipe 19) and a point J ′ (first second-stage injection valve 19a). The intermediate-pressure refrigerant after the high-pressure refrigerant branched into the injection pipe 19 is expanded by isentropic expansion and the point Z ′ (the high-pressure refrigerant branched into the first second-stage injection pipe 19 is isentropically expanded. Is equivalent to the area of a substantially right-angled triangular portion surrounded by connecting the refrigerant with a value of 0.35. The J / kg ℃.
また、冷媒としてR410Aを使用した場合において、本変形例と同様、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8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0.017kJ/kg℃となる。
Further, when R410A is used as the refrigerant, the first rear-stage injection pipe 19 is positioned downstream of the economizer heat exchanger 20 (that is, between the economizer heat exchanger 20 and the expansion mechanism 5) as in the present modification. As shown in FIG. 8, the expansion loss due to the first second-stage injection valve 19a when branched from the point is indicated by point H (showing a high-pressure refrigerant branched to the first second-stage injection pipe 19) and point J (Shows an intermediate-pressure refrigerant after the high-pressure refrigerant branched to the first second-stage injection pipe 19 is iso-enthalpy-expanded by the first second-stage injection valve 19a) and a point Z (first second-stage injection pipe) 19 shows an intermediate-pressure refrigerant when it is assumed that the high-pressure refrigerant branched to 19 is isentropically expanded). Substantially corresponds to the area of the right-angled triangular portion to be, the value is 0.017kJ / kg ℃.
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の上流側の位置から分岐させた場合(すなわち、上述の実施形態の場合)における第1後段側インジェクション弁19aによる膨張ロスは、図8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, the first second-stage injection when the first second-stage injection pipe 19 is branched from the upstream position of the economizer heat exchanger 20 (that is, in the case of the above-described embodiment). As shown in FIG. 8, the expansion loss due to the valve 19a is caused by a point N (showing a high-pressure refrigerant branched to the first second-stage injection pipe 19) and a point J ′ (first first-stage injection valve 19a). The high-pressure refrigerant branched to the first second-stage injection pipe 19 is shown as an intermediate-pressure refrigerant after isoenthalpy expansion of the high-pressure refrigerant branched to the first second-stage injection pipe 19 and the high-pressure refrigerant branched to the first second-stage injection pipe 19 The surface of the part of the substantially right triangle that is surrounded by connecting the refrigerant Corresponds to, the value is 0.033kJ / kg ℃.
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、0.18kJ/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、0.016kJ/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10倍程度大きいことがわかる。
Then, from the value of the expansion loss by the first second-stage injection valve 19a, when carbon dioxide is used as the refrigerant, the first second-stage injection pipe 19 is branched at a position upstream of the economizer heat exchanger 20. Compared to the case where the first second-stage injection pipe 19 is branched at a position downstream of the economizer heat exchanger 20, the expansion loss due to the first second-stage injection valve 19a is smaller, and the difference is 0. .18 kJ / kg ° C., and even when R410A is used as the refrigerant, the first second-stage injection pipe 19 is branched from the position upstream of the economizer heat exchanger 20 in comparison with the case where the first second-stage injection pipe 19 is branched. When the side injection pipe 19 is branched at a position downstream of the economizer heat exchanger 20, the first rear Although expansion loss by side injection valve 19a is small, the difference is found to be 0.016kJ / kg ℃. When carbon dioxide is used as the refrigerant, the expansion loss value by the first second-stage injection valve 19a itself is about 10 times larger than when R410A is used as the refrigerant, and carbon dioxide is used as the refrigerant. When used, and when R410A is used, when the first second-stage injection pipe 19 is branched at a position downstream of the economizer heat exchanger 20 at a position downstream of the economizer heat exchanger 20 In this case, the expansion loss due to the first second-stage injection valve 19a is reduced, but the degree of reduction of the expansion loss due to the first second-stage injection valve 19a is that carbon dioxide is used as the refrigerant compared to the case where R410A is used. It can be seen that the case is about 10 times larger.
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7参照)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8参照)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. 7), the refrigerant | coolant which operate | moves in a pressure area sufficiently lower than a critical pressure like R410A is used. Compared to the case (see FIG. 8), this is due to the fact that the entropy change with respect to the temperature change of the refrigerant is large, which is sufficiently lower than the critical pressure such as R22 or R410A as the refrigerant. Whether to branch the first second-stage injection pipe 19 at a position upstream of the economizer heat exchanger 20 or a position downstream of the economizer heat exchanger 20 when using a refrigerant that operates in the pressure region Has a small effect on the expansion loss due to the first second-stage injection valve 19a, but a refrigerant operating in a supercritical region such as carbon dioxide is used as the refrigerant. Whether the first rear-stage injection pipe 19 is branched at a position upstream of the economizer heat exchanger 20 or whether it is branched at a position downstream of the economizer heat exchanger 20 is expanded by the first rear-stage injection valve 19a. The effect on loss is large, which means that the effect on the coefficient of performance and operating efficiency of the refrigeration cycle is large. That is, in the air conditioner 1 that performs a two-stage compression refrigeration cycle using a refrigerant that operates in a supercritical region such as carbon dioxide, when performing intermediate pressure injection by the economizer heat exchanger 20, It can be seen that reducing the expansion loss due to the injection valve 19a is very important from the viewpoint of improving the coefficient of performance and operating efficiency of the refrigeration cycle.
そこで、本変形例の空気調和装置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8参照)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8参照)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7参照)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 air conditioner 1 of the present modified example, when intermediate pressure injection is performed by the economizer heat exchanger 20, the entropy change with respect to the temperature change of the refrigerant when a refrigerant operating in a supercritical region such as carbon dioxide is used. As described above, the refrigerant sent from the heat source side heat exchanger 4 serving as a radiator to the expansion mechanism 5 is an economizer heat exchanger. The refrigerant sent from the heat source side heat exchanger 4 as a radiator to the expansion mechanism 5 after the heat exchange in 20 is provided so as to branch. For this reason, the refrigerant sent from the heat source side heat exchanger 4 as a radiator to the expansion mechanism 5 is cooled by heat exchange in the economizer heat exchanger 20 and then branched to the first second-stage injection pipe 19. Therefore, before the refrigerant sent to the expansion mechanism 5 from the heat source side heat exchanger 4 serving as a radiator through the first rear-stage side injection tube 19 is subjected to heat exchange in the economizer heat exchanger 20, the heat source side heat serving as a radiator is obtained. Compared with the case where the refrigerant sent from the exchanger 4 to the expansion mechanism 5 is branched, the amount of heat exchanged in the economizer heat exchanger 20 is increased and the size of the economizer heat exchanger 20 is slightly increased. The temperature of the refrigerant depressurized by the rear-stage injection valve 19a decreases, and as a result, the expansion by the first rear-stage injection valve 19a occurs. Loss will be greatly reduced. Even when a refrigerant that operates in a pressure range sufficiently lower than the critical pressure such as R22 or R410A is used (see FIG. 8), heat exchange on the heat source side using the first rear-stage injection pipe 19 as a radiator. If the refrigerant sent from the heat exchanger 4 to the expansion mechanism 5 is heat-exchanged in the economizer heat exchanger 20, the refrigerant sent from the heat source side heat exchanger 4 as a radiator to the expansion mechanism 5 is branched. The heat source side heat exchanger 4 as a radiator before the refrigerant sent from the heat source side heat exchanger 4 as a radiator to the expansion mechanism 5 through the first rear-stage injection tube 19 is heat-exchanged in the economizer heat exchanger 20. As described above, although the expansion loss due to the first second-stage injection valve 19a is reduced compared to the case where the refrigerant sent from the first to the expansion mechanism 5 is branched. Compared to the case of using a refrigerant operating in a supercritical region such as carbon dioxide (see FIG. 7), since the entropy change with respect to the temperature change of the refrigerant is very small, the expansion loss due to the first second-stage injection valve 19a. It is considered that the demerit that the amount of heat exchanged in the economizer heat exchanger 20 is increased and the size of the economizer heat exchanger 20 is increased is large.
(4)変形例2
上述の実施形態及びその変形例においては、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、エコノマイザ熱交換器20の上流側に予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90を設け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。
(4) Modification 2
In the above-described embodiment and its modification, in the air conditioner 1 that performs the two-stage compression refrigeration cycle that uses the refrigerant that operates in the supercritical region and is configured to be capable of cooling operation, the heat source as a radiator The refrigerant sent from the side heat exchanger 4 to the expansion mechanism 5 is branched and returned to the compression element 2d on the rear stage side, and from the heat source side heat exchanger 4 as a radiator to the expansion mechanism 5 An economizer heat exchanger 20 that performs heat exchange between the refrigerant to be sent and the refrigerant flowing through the first second-stage injection pipe 19 is provided, and a liquid gas heat exchanger 90 as a precooling heat exchanger is provided upstream of the economizer heat exchanger 20. However, in addition to this configuration, the cooling operation and the heating operation may be switched.
例えば、図9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210にすることができる。
For example, as shown in FIG. 9, in the refrigerant circuit 10 (see FIG. 1) of the above-described embodiment in which the two-stage compression type compression mechanism 2 is adopted, the cooling operation and the heating operation can be switched. The switching mechanism 3 is provided, and instead of the expansion mechanism 5, the first expansion mechanism 5 a and the second expansion mechanism 5 b are provided, and the refrigerant circuit 210 is provided with the bridge circuit 17 and the receiver 18. it can.
切換機構3は、冷媒回路210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9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9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 switching mechanism 3 is a mechanism for switching the flow direction of the refrigerant in the refrigerant circuit 210. During the cooling operation, the heat source side heat exchanger 4 is used as a radiator for the refrigerant discharged from the compression mechanism 2 and used. In order for the side heat exchanger 6 to function as an evaporator of the refrigerant cooled in the heat source side heat exchanger 4, the discharge side of the compression mechanism 2 and one end of the heat source side heat exchanger 4 are connected and the compressor 21 The suction side and the use side heat exchanger 6 are connected (refer to the solid line of the switching mechanism 3 in FIG. 9; hereinafter, the state of the switching mechanism 3 is referred to as “cooling operation state”). In order for the exchanger 6 to function as a radiator for the refrigerant discharged from the compression mechanism 2 and for the heat source side heat exchanger 4 to function as an evaporator for the refrigerant cooled in the utilization side heat exchanger 6, Connect discharge side and use side heat exchanger 6 In addition, it is possible to connect the suction side of the compression mechanism 2 and one end of the heat source side heat exchanger 4 (see the broken line of the switching mechanism 3 in FIG. 9; hereinafter, the state of the switching mechanism 3 is referred to as “heating operation”. State ”). In this modification, the switching mechanism 3 is a four-way switching valve connected to the suction side of the compression mechanism 2, the discharge side of the compression mechanism 2, the heat source side heat exchanger 4, and the use side heat exchanger 6. The switching mechanism 3 is not limited to a four-way switching valve, and is configured to have a function of switching the refrigerant flow direction as described above, for example, by combining a plurality of electromagnetic valves. There may be.
このように、切換機構3は、圧縮機構2、熱源側熱交換器4、液ガス熱交換器90、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、液ガス熱交換器90、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 switching mechanism 3 circulates the refrigerant in the order of the compression mechanism 2, the heat source side heat exchanger 4, the liquid gas heat exchanger 90, the economizer heat exchanger 20, the expansion mechanisms 5 a and 5 b, and the use side heat exchanger 6. Cooling operation state to be performed, and heating operation for circulating the refrigerant in the order of the compression mechanism 2, the use side heat exchanger 6, the liquid gas heat exchanger 90, the economizer heat exchanger 20, the expansion mechanisms 5 a and 5 b, and the heat source side heat exchanger 4. It is configured to be able to switch between states.
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 bridge circuit 17 is provided between the heat source side heat exchanger 4 and the use side heat exchanger 6, and is connected to a receiver inlet pipe 18 a connected to the inlet of the receiver 18 and an outlet of the receiver 18. It is connected to the receiver outlet pipe 18b. The bridge circuit 17 has four check valves 17a, 17b, 17c, and 17d in this modification. The inlet check valve 17a is a check valve that only allows the refrigerant to flow from the heat source side heat exchanger 4 to the receiver inlet pipe 18a. The inlet check valve 17b is a check valve that allows only the refrigerant to flow from the use side heat exchanger 6 to the receiver inlet pipe 18a. That is, the inlet check valves 17a and 17b have a function of circulating the refrigerant from one of the heat source side heat exchanger 4 and the use side heat exchanger 6 to the receiver inlet pipe 18a. The outlet check valve 17 c is a check valve that allows only the refrigerant to flow from the receiver outlet pipe 18 b to the use side heat exchanger 6. The outlet check valve 17d is a check valve that allows only the refrigerant to flow from the receiver outlet pipe 18b to the heat source side heat exchanger 4. That is, the outlet check valves 17c and 17d have a function of circulating the refrigerant from the receiver outlet pipe 18b to the other of the heat source side heat exchanger 4 and the use side heat exchanger 6.
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液ガス熱交換器90、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液ガス熱交換器90、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 first expansion mechanism 5a is a mechanism that depressurizes the refrigerant provided in the receiver inlet pipe 18a, and an electric expansion valve is used in this modification. Further, in the present modification, the first expansion mechanism 5a, during the cooling operation, causes the high-pressure refrigerant cooled in the heat source side heat exchanger 4 to pass through the liquid gas heat exchanger 90, the economizer heat exchanger 20, and the receiver 18. Before being sent to the use-side heat exchanger 6, the pressure is reduced to near the saturation pressure of the refrigerant. During heating operation, the high-pressure refrigerant cooled in the use-side heat exchanger 6 is converted into the liquid gas heat exchanger 90, the economizer heat exchanger 20 and Before being sent to the heat source side heat exchanger 4 via the receiver 18, the pressure is reduced to near the saturation pressure of the refrigerant.
レシーバ18は、冷房運転と暖房運転との間で冷媒回路210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 receiver 18 is depressurized by the first expansion mechanism 5a so as to be able to store surplus refrigerant generated according to the operating state such as the refrigerant circulation amount in the refrigerant circuit 210 is different between the cooling operation and the heating operation. The inlet is connected to the receiver inlet pipe 18a, and the outlet thereof is connected to the receiver outlet pipe 18b. The receiver 18 has a suction return pipe 18f that can extract the refrigerant from the receiver 18 and return it to the suction pipe 2a of the compression mechanism 2 (that is, the suction side of the compression element 2c on the front stage side of the compression mechanism 2). It is connected. The suction return pipe 18f is provided with a suction return on-off valve 18g. The suction return on-off valve 18g is an electromagnetic valve in this modification.
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 second expansion mechanism 5b is a mechanism that depressurizes the refrigerant provided in the receiver outlet pipe 18b, and an electric expansion valve is used in this modification. Further, in the present modification, the second expansion mechanism 5b becomes a low pressure in the refrigeration cycle before the refrigerant decompressed by the first expansion mechanism 5a is sent to the use side heat exchanger 6 via the receiver 18 during the cooling operation. In the heating operation, the refrigerant decompressed by the first expansion mechanism 5a is further decompressed until it reaches a low pressure in the refrigeration cycle before being sent to the heat source side heat exchanger 4 via the receiver 18.
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、液ガス熱交換器90、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、液ガス熱交換器90、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 switching mechanism 3 is in the cooling operation state by the bridge circuit 17, the receiver 18, the receiver inlet pipe 18 a and the receiver outlet pipe 18 b, the high-pressure refrigerant cooled in the heat source side heat exchanger 4 is , The inlet check valve 17a of the bridge circuit 17, the liquid gas heat exchanger 90, the economizer heat exchanger 20, the first expansion mechanism 5a of the receiver inlet pipe 18a, the receiver 18, the second expansion mechanism 5b of the receiver outlet pipe 18b, and the bridge. It can be sent to the use side heat exchanger 6 through the outlet check valve 17 c of the circuit 17. When the switching mechanism 3 is in the heating operation state, the high-pressure refrigerant cooled in the use side heat exchanger 6 is converted into the inlet check valve 17b of the bridge circuit 17, the liquid gas heat exchanger 90, the economizer heat. It is sent to the heat source side heat exchanger 6 through the exchanger 20, the first expansion mechanism 5a of the receiver inlet pipe 18a, the receiver 18, the second expansion mechanism 5b of the receiver outlet pipe 18b, and the outlet check valve 17d of the bridge circuit 17. It can be done.
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、液ガス熱交換器90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からエコノマイザ熱交換器20に送られる冷媒を冷却する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、液ガス熱交換器90からエコノマイザ熱交換器20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、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からからエコノマイザ熱交換器20に送られる冷媒を冷却する予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90を設けられるとともに、第1後段側インジェクション管19を予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90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 economizer heat exchanger 20 is the 1st expansion mechanism 5a from the heat-source side heat exchanger 4 which functions as a radiator at the time of cooling operation, or the utilization side heat exchanger 6 which functions as a radiator at the time of heating operation. Is provided so as to perform heat exchange between the refrigerant sent to the refrigerant and the refrigerant flowing through the first second-stage injection pipe 19, and the liquid gas heat exchanger 90 functions as a radiator during cooling operation. Or it is provided so that the refrigerant | coolant sent to the economizer heat exchanger 20 from the utilization side heat exchanger 6 which functions as a heat radiator at the time of heating operation may be cooled, and the 1st back | latter stage side injection pipe 19 is the liquid gas heat exchanger 90. Is provided so as to branch the refrigerant sent to the economizer heat exchanger 20. That is, also in this modification, when performing intermediate pressure injection by the economizer heat exchanger 20, there is a large entropy change with respect to the temperature change of the refrigerant when using a refrigerant operating in a supercritical region such as carbon dioxide. In consideration of the above, a liquid gas heat exchanger 90 is provided as a precooling heat exchanger that cools the refrigerant sent from the heat source side heat exchanger 4 or the use side heat exchanger 6 as a radiator to the economizer heat exchanger 20. In addition, the first post-stage injection pipe 19 is provided so as to branch the refrigerant sent from the liquid gas heat exchanger 90 as the precooling heat exchanger to the first expansion mechanism 5a.
次に、本変形例の空気調和装置1の動作について、図9及び図2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 air conditioning apparatus 1 of this modification is demonstrated using FIG.9 and FIG.2. Here, the refrigeration cycle during the cooling operation in the present modification will be described with reference to FIG. 2, and the refrigeration cycle during the heating operation will be described by substituting points E and F in FIG. It shall be. The operation control in the following cooling operation and heating operation is performed by the control unit (not shown) in the above-described embodiment.
<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。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 switching mechanism 3 is in a cooling operation state indicated by a solid line in FIG. The opening degree of the first expansion mechanism 5a and the second expansion mechanism 5b is adjusted. Further, the opening degree of the first second-stage injection valve 19a is adjusted in the same manner as in the above-described embodiment.
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9、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9、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9、図2の点K参照)と合流することで冷却される(図9、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9、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9、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、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90に送られて、圧縮機構2の吸入側(ここでは、吸入管2a)を流れる冷媒と熱交換を行って冷却される(図9、図2の点N参照)。予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90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に送られる(図9、図2の点J参照)。また、第1後段側インジェクション管19に分岐された後の冷媒は、エコノマイザ熱交換器20に流入し、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2の点H参照)。一方、第1後段側インジェクション管19を流れる冷媒は、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90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9、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9、図2の点Q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、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90において、放熱器としての熱源側熱交換器4からエコノマイザ熱交換器20に送られる冷媒と熱交換を行って加熱された後に、圧縮機構2に吸入される(図9、図2の点A参照)。このようにして、冷房運転が行われる。
When the compression mechanism 2 is driven in the state of the refrigerant circuit 210, the low-pressure refrigerant (see point A in FIGS. 9 and 2) is sucked into the compression mechanism 2 from the suction pipe 2a, and first, the intermediate pressure is increased by the compression element 2c. And then discharged to the intermediate refrigerant pipe 8 (see point B1 in FIGS. 9 and 2). The intermediate-pressure refrigerant discharged from the front-stage compression element 2c merges with the refrigerant (see point K in FIGS. 9 and 2) returned from the first rear-stage injection pipe 19 to the rear-stage compression mechanism 2d. (Refer to point G in FIGS. 9 and 2). Next, the intermediate pressure refrigerant combined with the refrigerant returning from the first second-stage injection pipe 19 is sucked into the compression element 2d connected to the second-stage side of the compression element 2c and further compressed, and is discharged from the compression mechanism 2 to the discharge pipe. 2b (see point D in FIGS. 9 and 2). Here, the high-pressure refrigerant discharged from the compression mechanism 2 is compressed to a pressure exceeding the critical pressure (that is, the critical pressure Pcp at the critical point CP shown in FIG. 2) by the two-stage compression operation by the compression elements 2c and 2d. Has been. Then, the high-pressure refrigerant discharged from the compression mechanism 2 is sent to the heat source side heat exchanger 4 functioning as a refrigerant radiator via the switching mechanism 3, and water, air, and heat as a cooling source. It replaces and it cools (refer the point E of FIG. 9, FIG. 2). Then, the high-pressure refrigerant cooled in the heat source side heat exchanger 4 as a radiator flows into the receiver inlet pipe 18a through the inlet check valve 17a of the bridge circuit 17, and is a liquid gas heat exchanger as a precooling heat exchanger. Then, the refrigerant is cooled by exchanging heat with the refrigerant flowing through the suction side (here, the suction pipe 2a) of the compression mechanism 2 (see point N in FIGS. 9 and 2). A part of the high-pressure refrigerant cooled in the liquid gas heat exchanger 90 as the precooling heat exchanger is branched to the first second-stage injection pipe 19. And the refrigerant | coolant which flows through the 1st back | latter stage side injection pipe 19 is pressure-reduced to intermediate pressure vicinity in the 1st back | latter stage side injection valve 19a, Then, it sends to the economizer heat exchanger 20 (refer the point J of FIG. 9, FIG. 2). . Further, the refrigerant after being branched to the first second-stage injection pipe 19 flows into the economizer heat exchanger 20, and is cooled by exchanging heat with the refrigerant flowing through the first second-stage injection pipe 19 (FIG. 9, (See point H in FIG. 2). On the other hand, the refrigerant flowing through the first second-stage injection pipe 19 is heated by exchanging heat with the high-pressure refrigerant cooled in the liquid gas heat exchanger 90 as a precooling heat exchanger (points in FIGS. 9 and 2). K), as described above, the refrigerant is joined to the intermediate pressure refrigerant discharged from the preceding compression element 2c. Then, the high-pressure refrigerant cooled in the economizer heat exchanger 20 is depressurized to near the saturation pressure by the first expansion mechanism 5 a and temporarily stored in the receiver 18. Then, the refrigerant stored in the receiver 18 is sent to the receiver outlet pipe 18b and is decompressed by the second expansion mechanism 5b to become a low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant, and the outlet check valve 17c of the bridge circuit 17 is used. And is sent to the use side heat exchanger 6 functioning as a refrigerant evaporator (see point F in FIGS. 9 and 2). Then, the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant sent to the use side heat exchanger 6 as an evaporator is heated by exchanging heat with water or air as a heating source to evaporate ( (See point Q in FIGS. 9 and 2). The low-pressure refrigerant heated and evaporated in the use side heat exchanger 6 as the evaporator is transferred from the heat source side heat exchanger 4 as the radiator to the economizer heat in the liquid gas heat exchanger 90 as the precooling heat exchanger. After being heated by exchanging heat with the refrigerant sent to the exchanger 20, it is sucked into the compression mechanism 2 (see point A in FIGS. 9 and 2). In this way, the cooling operation is performed.
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 this modification, with respect to the intermediate pressure injection by the economizer heat exchanger 20, the expansion loss due to the first second-stage injection valve 19a is reduced as in the above-described embodiment, The effect of further improving the coefficient of performance and operating efficiency of the refrigeration cycle can be obtained.
<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。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 switching mechanism 3 is in a heating operation state indicated by a broken line in FIG. The opening degree of the first expansion mechanism 5a and the second expansion mechanism 5b is adjusted. Furthermore, the opening degree of the first second-stage injection valve 19a is adjusted by superheat degree control similar to that during cooling operation.
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9、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9、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9、図2の点K参照)と合流することで冷却される(図9、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9、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9、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、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90に送られて、圧縮機構2の吸入側(ここでは、吸入管2a)を流れる冷媒と熱交換を行って冷却される(図9、図2の点N参照)。予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90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に送られる(図9、図2の点J参照)。また、第1後段側インジェクション管19に分岐された後の冷媒は、エコノマイザ熱交換器20に流入し、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2の点H参照)。一方、第1後段側インジェクション管19を流れる冷媒は、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90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9、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9、図2の点Q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、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90において、放熱器としての利用側熱交換器6からエコノマイザ熱交換器20に送られる冷媒と熱交換を行って加熱された後に、圧縮機構2に吸入される(図9、図2の点A参照)。このようにして、暖房運転が行われる。
When the compression mechanism 2 is driven in the state of the refrigerant circuit 210, the low-pressure refrigerant (see point A in FIGS. 9 and 2) is sucked into the compression mechanism 2 from the suction pipe 2a, and first, the intermediate pressure is increased by the compression element 2c. And then discharged to the intermediate refrigerant pipe 8 (see point B1 in FIGS. 9 and 2). The intermediate-pressure refrigerant discharged from the front-stage compression element 2c merges with the refrigerant (see point K in FIGS. 9 and 2) returned from the first rear-stage injection pipe 19 to the rear-stage compression mechanism 2d. (Refer to point G in FIGS. 9 and 2). Next, the intermediate pressure refrigerant combined with the refrigerant returning from the first second-stage injection pipe 19 is sucked into the compression element 2d connected to the second-stage side of the compression element 2c and further compressed, and is discharged from the compression mechanism 2 to the discharge pipe. 2b (see point D in FIGS. 9 and 2). Here, the high-pressure refrigerant discharged from the compression mechanism 2 is compressed to a pressure exceeding the critical pressure (that is, the critical pressure Pcp at the critical point CP shown in FIG. 2) by the two-stage compression operation by the compression elements 2c and 2d. Has been. The high-pressure refrigerant discharged from the compression mechanism 2 is sent to the use-side heat exchanger 6 that functions as a refrigerant radiator via the switching mechanism 3, and water, air, and heat as a cooling source. Cooling is performed after replacement (refer to point E in FIG. 9 and FIG. 2 as point F). Then, the high-pressure refrigerant cooled in the use side heat exchanger 6 as a radiator flows into the receiver inlet pipe 18a through the inlet check valve 17b of the bridge circuit 17, and is a liquid gas heat exchanger as a precooling heat exchanger. Then, the refrigerant is cooled by exchanging heat with the refrigerant flowing through the suction side (here, the suction pipe 2a) of the compression mechanism 2 (see point N in FIGS. 9 and 2). A part of the high-pressure refrigerant cooled in the liquid gas heat exchanger 90 as the precooling heat exchanger is branched to the first second-stage injection pipe 19. And the refrigerant | coolant which flows through the 1st back | latter stage side injection pipe 19 is pressure-reduced to intermediate pressure vicinity in the 1st back | latter stage side injection valve 19a, Then, it sends to the economizer heat exchanger 20 (refer the point J of FIG. 9, FIG. 2). . Further, the refrigerant after being branched to the first second-stage injection pipe 19 flows into the economizer heat exchanger 20, and is cooled by exchanging heat with the refrigerant flowing through the first second-stage injection pipe 19 (FIG. 9, (See point H in FIG. 2). On the other hand, the refrigerant flowing through the first second-stage injection pipe 19 is heated by exchanging heat with the high-pressure refrigerant cooled in the liquid gas heat exchanger 90 as a precooling heat exchanger (points in FIGS. 9 and 2). K), as described above, the refrigerant is joined to the intermediate pressure refrigerant discharged from the preceding compression element 2c. Then, the high-pressure refrigerant cooled in the economizer heat exchanger 20 is depressurized to near the saturation pressure by the first expansion mechanism 5 a and temporarily stored in the receiver 18. Then, the refrigerant stored in the receiver 18 is sent to the receiver outlet pipe 18b and is reduced in pressure by the second expansion mechanism 5b to become a low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant, and the outlet check valve 17d of the bridge circuit 17 Then, it is sent to the heat source side heat exchanger 4 that functions as a refrigerant evaporator (refer to point F in FIGS. 9 and 2 as point E). Then, the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant sent to the heat source side heat exchanger 4 serving as the evaporator is heated by performing heat exchange with water and air serving as the heating source, and evaporates ( (See point Q in FIGS. 9 and 2). The low-pressure refrigerant heated and evaporated in the heat source side heat exchanger 4 as the evaporator is transferred from the use side heat exchanger 6 as the radiator to the economizer heat in the liquid gas heat exchanger 90 as the precooling heat exchanger. After being heated by exchanging heat with the refrigerant sent to the exchanger 20, it is sucked into the compression mechanism 2 (see point A in FIGS. 9 and 2). In this way, the heating operation is performed.
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 economizer heat exchanger 20 is the same as in the cooling operation in the heating operation. The expansion loss due to the first second-stage injection valve 19a can be reduced, and the effect of further improving the coefficient of performance and operating efficiency of the refrigeration cycle can be obtained.
また、上述の冷媒回路210では、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の上流側の位置から分岐させるようにしているが、上述の変形例1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の下流側の位置から分岐させることで、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ようにしてもよい。
Further, in the refrigerant circuit 210 described above, the first second-stage injection pipe 19 is branched from the upstream position of the economizer heat exchanger 20, but the first second-stage injection pipe is similar to the first modification. You may make it acquire the effect which further improves the coefficient of performance and operating efficiency of a refrigerating cycle by branching 19 from the position of the downstream of the economizer heat exchanger 20. FIG.
(5)変形例3
上述の変形例2における冷媒回路210(図9参照)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、210(図1、5、9参照)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。
(5) Modification 3
In the refrigerant circuit 210 (see FIG. 9) in the second modification described above, as described above, in both the cooling operation in which the switching mechanism 3 is in the cooling operation state and the heating operation in which the switching mechanism 3 is in the heating operation state, By performing the intermediate pressure injection by the economizer heat exchanger 20, the temperature of the refrigerant discharged from the compression element 2d on the rear stage side is lowered, and the power consumption of the compression mechanism 2 is reduced to improve the operation efficiency. Yes. And, since the intermediate pressure injection by the economizer heat exchanger 20 can be used even under the condition that the intermediate pressure in the refrigeration cycle has increased to near the critical pressure, the refrigerant circuits 10, 110, As in 210 (see FIGS. 1, 5, and 9), the configuration having one usage-side heat exchanger 6 is considered advantageous when a refrigerant that operates in the supercritical region is used.
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-side heat exchangers 6 connected in parallel to each other, and each usage-side heat exchanger In order to obtain the refrigeration load required in each use side heat exchanger 6 by controlling the flow rate of the refrigerant flowing through the receiver 6, the receiver 18 as a gas-liquid separator and the use side heat exchanger 6 can be obtained. The use side expansion mechanism 5c may be provided so as to correspond to each use side heat exchanger 6.
例えば、図10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9参照)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310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. 10, in the refrigerant circuit 210 (see FIG. 9) having the bridge circuit 17 in the above-described modification 2, a plurality (here, two) of use side heats connected in parallel to each other. While providing the exchanger 6, it is used so that it may respond | correspond to each utilization side heat exchanger 6 between the receiver 18 (more specifically, the bridge circuit 17) as a gas-liquid separator, and the utilization side heat exchanger 6. A refrigerant circuit in which a side expansion mechanism 5c is provided, the second expansion mechanism 5b provided in the receiver outlet pipe 18b is deleted, and a third expansion mechanism 5d is provided in place of the outlet check valve 17d of the bridge circuit 17 310. In this modification, the use side expansion mechanism 5c and the third expansion mechanism 5d are electric expansion valves.
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2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 first expansion mechanism 5a as the heat source side expansion mechanism after being cooled in the heat source side heat exchanger 4 as the radiator, like the cooling operation in which the switching mechanism 3 is in the cooling operation state. In the condition where the pressure difference from the high pressure in the refrigeration cycle to the vicinity of the intermediate pressure in the refrigeration cycle can be used without performing any significant pressure reduction operation, the intermediate pressure by the economizer heat exchanger 20 is the same as in the second modification. Injection is advantageous.
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 switching mechanism 3 is in the heating operation state, each use-side expansion mechanism 5c is used as a radiator so that the refrigeration load required in each use-side heat exchanger 6 as a radiator can be obtained. The flow rate of the refrigerant flowing through each usage-side heat exchanger 6 is controlled, and the flow rate of the refrigerant passing through each usage-side heat exchanger 6 as a radiator is the same as that of each usage-side heat exchanger 6 as a radiator. Under conditions generally determined by the refrigerant decompression operation by the opening degree control of the use side expansion mechanism 5c provided on the downstream side and the upstream side of the economizer heat exchanger 20, the opening degree control of each use side expansion mechanism 5c is performed. The degree of decompression of the refrigerant varies depending not only on the flow rate of the refrigerant flowing through each use side heat exchanger 6 as a radiator but also on the state of flow distribution among the use side heat exchangers 6 as a plurality of radiators. Multiple use-side swelling Since the degree of decompression may vary greatly between the mechanisms 5c, or the degree of decompression in the use-side expansion mechanism 5c may be relatively large, the refrigerant pressure at the inlet of the economizer heat exchanger 20 becomes low. In such a case, the amount of heat exchanged in the economizer heat exchanger 20 (i.e., the flow rate of the refrigerant flowing through the first second-stage injection pipe 19) may be reduced, making it difficult to use. In particular, in such an air conditioner 1, a heat source unit mainly including the compression mechanism 2, the heat source side heat exchanger 4 and the receiver 18 and a utilization unit mainly including the utilization side heat exchanger 6 are connected by a communication pipe. When configured as a separate type air conditioner, depending on the arrangement of the utilization unit and the heat source unit, this connection pipe can be very long, and therefore the influence of the pressure loss is also added, and the economizer heat exchanger 20 The refrigerant pressure at the inlet of the refrigerant will further decrease. If the refrigerant pressure at the inlet of the economizer heat exchanger 20 is likely to drop, the gas-liquid separator pressure and the intermediate pressure in the refrigeration cycle (if the gas-liquid separator pressure is lower than the critical pressure) Here, intermediate pressure injection by a gas-liquid separator that can be used is advantageous even under a condition in which the pressure difference from the pressure of the refrigerant flowing through the intermediate refrigerant pipe 8 is small.
そこで、本変形例では、図10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. 10, in order to allow the receiver 18 to function as a gas-liquid separator and perform intermediate pressure injection, the receiver 18 is provided with a second second-stage injection pipe 18c. Thus, during the cooling operation, intermediate pressure injection by the economizer heat exchanger 20 is performed, and during the heating operation, intermediate pressure injection by the receiver 18 as a gas-liquid separator can be performed.
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-stage injection pipe 18c is a refrigerant pipe that can perform intermediate pressure injection by extracting the refrigerant from the receiver 18 and returning it to the second-stage compression element 2d of the compression mechanism 2. In this modification, The upper part is provided so as to connect the intermediate refrigerant pipe 8 (that is, the suction side of the compression element 2d on the rear stage side of the compression mechanism 2). The second second-stage injection pipe 18c is provided with a second second-stage injection on-off valve 18d and a second second-stage injection check mechanism 18e. The second second-stage injection on / off valve 18d is a valve that can be opened and closed, and is a solenoid valve in this modification. The second second-stage injection check mechanism 18e allows the refrigerant flow from the receiver 18 to the second-stage compression element 2d and blocks the refrigerant flow from the second-stage compression element 2d to the receiver 18. In this embodiment, a check valve is used. The second rear injection pipe 18c and the suction return pipe 18f are integrated with each other on the receiver 18 side. Further, the second rear-stage injection pipe 18c and the first rear-stage injection pipe 19 are integrally formed on the intermediate refrigerant pipe 8 side.
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 receiver inlet pipe 18a is provided with an expansion mechanism bypass valve 5e so as to bypass the first expansion mechanism 5a. In this modification, the expansion mechanism bypass valve 5e is an electromagnetic valve.
次に、本変形例の空気調和装置1の動作について、図10、図2及び図11を用いて説明する。ここで、図11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、H’、Nや図11の点D、D’、F、H、N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、F’、Qや図10の点A、E、Q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11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 air conditioning apparatus 1 of this modification is demonstrated using FIG. 10, FIG. 2 and FIG. Here, FIG. 11 is a pressure-enthalpy diagram illustrating the refrigeration cycle during the heating operation. In addition, the refrigeration cycle during the cooling operation in this modification will be described with reference to FIG. Note that operation control in the following cooling operation and heating operation is performed by the control unit (not shown) in the above-described embodiment. In the following description, “high pressure” means high pressure in the refrigeration cycle (that is, points D, D ′, E, H, H ′, N in FIG. 2 and points D, D ′, F, H in FIG. 11). , Pressure at N), and “low pressure” means low pressure in the refrigeration cycle (ie, pressure at points A, F, F ′, Q in FIG. 2 and points A, E, Q in FIG. 10). , “Intermediate pressure” means the intermediate pressure in the refrigeration cycle (that is, the pressure at points B1, G, J, J ′, K in FIG. 2 and points B1, G, I, L, M in FIG. 11). ing.
<冷房運転>
冷房運転時は、切換機構3が図10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 switching mechanism 3 is in the cooling operation state indicated by the solid line in FIG. The opening degree of the first expansion mechanism 5a and the use-side expansion mechanism 5c as the heat source side expansion mechanism is adjusted. Further, the third expansion mechanism 5d and the expansion mechanism bypass valve 5e are fully closed. When the switching mechanism 3 is in the cooling operation state, it is heated in the economizer heat exchanger 20 through the first second-stage injection pipe 19 without performing intermediate pressure injection by the receiver 18 as a gas-liquid separator. The intermediate pressure injection by the economizer heat exchanger 20 for returning the refrigerant to the compression element 2d on the rear stage side is performed. More specifically, the second second-stage injection on / off valve 18d is closed, and the first second-stage injection valve 19a is adjusted in opening degree as in the above-described embodiment.
この冷媒回路310の状態において、圧縮機構2を駆動すると、低圧の冷媒(図10、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10、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10、図2の点K参照)と合流することで冷却される(図10、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10、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10、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、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90に送られて、圧縮機構2の吸入側(ここでは、吸入管2a)を流れる冷媒と熱交換を行って冷却される(図10、図2の点N参照)。予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90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に送られる(図10、図2の点J参照)。また、第1後段側インジェクション管19に分岐された後の冷媒は、エコノマイザ熱交換器20に流入し、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10、図2の点H参照)。一方、第1後段側インジェクション管19を流れる冷媒は、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90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10、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10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10、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10、図2の点Q参照)。そして、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、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90において、放熱器としての熱源側熱交換器4からエコノマイザ熱交換器20に送られる冷媒と熱交換を行って加熱された後に、圧縮機構2に吸入される(図10、図2の点A参照)。このようにして、冷房運転が行われる。
When the compression mechanism 2 is driven in the state of the refrigerant circuit 310, the low-pressure refrigerant (see point A in FIGS. 10 and 2) is sucked into the compression mechanism 2 from the suction pipe 2a, and first, the intermediate pressure is increased by the compression element 2c. And then discharged to the intermediate refrigerant pipe 8 (see point B1 in FIGS. 10 and 2). The intermediate-pressure refrigerant discharged from the front-stage compression element 2c joins with the refrigerant (see point K in FIGS. 10 and 2) returned from the first rear-stage injection pipe 19 to the rear-stage compression mechanism 2d. (Refer to point G in FIGS. 10 and 2). Next, the intermediate-pressure refrigerant joined with the refrigerant returning from the first second-stage injection pipe 19 (that is, subjected to intermediate-pressure injection by the economizer heat exchanger 20) is compressed by being connected to the second-stage side of the compression element 2c. It is sucked into the element 2d, further compressed, and discharged from the compression mechanism 2 to the discharge pipe 2b (see point D in FIGS. 10 and 2). Here, the high-pressure refrigerant discharged from the compression mechanism 2 is compressed to a pressure exceeding the critical pressure (that is, the critical pressure Pcp at the critical point CP shown in FIG. 2) by the two-stage compression operation by the compression elements 2c and 2d. Has been. Then, the high-pressure refrigerant discharged from the compression mechanism 2 is sent to the heat source side heat exchanger 4 functioning as a refrigerant radiator via the switching mechanism 3, and water, air, and heat as a cooling source. It is exchanged and cooled (see point E in FIGS. 10 and 2). Then, the high-pressure refrigerant cooled in the heat source side heat exchanger 4 as a radiator flows into the receiver inlet pipe 18a through the inlet check valve 17a of the bridge circuit 17, and is a liquid gas heat exchanger as a precooling heat exchanger. Then, the refrigerant is cooled by exchanging heat with the refrigerant flowing through the suction side (here, the suction pipe 2a) of the compression mechanism 2 (see point N in FIGS. 10 and 2). A part of the high-pressure refrigerant cooled in the liquid gas heat exchanger 90 as the precooling heat exchanger is branched to the first second-stage injection pipe 19. And the refrigerant | coolant which flows through the 1st back | latter stage side injection pipe 19 is pressure-reduced to intermediate pressure vicinity in the 1st back | latter stage side injection valve 19a, Then, it sends to the economizer heat exchanger 20 (refer FIG. 10, point J of FIG. 2). . Further, the refrigerant after being branched to the first second-stage injection pipe 19 flows into the economizer heat exchanger 20 and is cooled by exchanging heat with the refrigerant flowing through the first second-stage injection pipe 19 (FIG. 10, (See point H in FIG. 2). On the other hand, the refrigerant flowing through the first second-stage injection pipe 19 is heated by exchanging heat with the high-pressure refrigerant cooled in the liquid gas heat exchanger 90 as a precooling heat exchanger (points in FIGS. 10 and 2). K), as described above, the refrigerant is joined to the intermediate pressure refrigerant discharged from the preceding compression element 2c. Then, the high-pressure refrigerant cooled in the economizer heat exchanger 20 is decompressed to near the saturation pressure by the first expansion mechanism 5a and temporarily stored in the receiver 18 (see point I in FIG. 10). Then, the refrigerant stored in the receiver 18 is sent to the receiver outlet pipe 18b, and is sent to the usage-side expansion mechanism 5c through the receiver outlet pipe 18b and the outlet check valve 17c of the bridge circuit 17 to be used. The refrigerant is decompressed by 5c to become a low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant, and is sent to the use-side heat exchanger 6 that functions as a refrigerant evaporator (see point F in FIGS. 10 and 2). Then, the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant sent to the use side heat exchanger 6 as an evaporator is heated by exchanging heat with water or air as a heating source to evaporate ( (See point Q in FIGS. 10 and 2). And the low-pressure refrigerant heated and evaporated in the use side heat exchanger 6 as the evaporator is transferred from the heat source side heat exchanger 4 as the radiator in the liquid gas heat exchanger 90 as the precooling heat exchanger. After being heated by exchanging heat with the refrigerant sent to the economizer heat exchanger 20, the refrigerant is sucked into the compression mechanism 2 (see point A in FIGS. 10 and 2). In this way, the cooling operation is performed.
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-conditioning apparatus 1 of this modification, in the cooling operation in which the switching mechanism 3 is in the cooling operation state, the first downstream side heat exchanger 4 as the heat radiator and the first heat source side expansion mechanism. Since the pressure of the refrigerant on the upstream side of the expansion mechanism 5a is kept high and the pressure difference from the high pressure in the refrigeration cycle to the vicinity of the intermediate pressure in the refrigeration cycle can be used, the intermediate pressure by the economizer heat exchanger 20 By performing the operation using the injection, the flow rate of the refrigerant returned to the compression element 2d on the rear stage side is ensured as much as possible to maximize the operation efficiency by the intermediate pressure injection, and the economizer heat exchanger As for the intermediate pressure injection by 20, as in the above-described embodiment, the expansion by the first second-stage injection valve 19a is performed. Reduce the loss, it is possible to obtain the effect of further improving the coefficient of performance and operating efficiency of the refrigeration cycle.
<暖房運転>
暖房運転時は、切換機構3が図10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 switching mechanism 3 is in a heating operation state indicated by a broken line in FIG. The opening degree of the third expansion mechanism 5d and the use-side expansion mechanism 5c as the heat source side expansion mechanism is adjusted. Further, the expansion mechanism bypass valve 5e is fully opened so that pressure reduction by the first expansion mechanism 5a is not performed. When the switching mechanism 3 is in the heating operation state, the intermediate pressure injection by the economizer heat exchanger 20 is not performed, and the refrigerant is supplied from the receiver 18 as the gas-liquid separator through the second rear-stage injection pipe 18c. Intermediate pressure injection is performed by the receiver 18 that returns to the compression element 2d on the rear stage side. More specifically, the second second-stage injection on / off valve 18d is opened, and the first second-stage injection valve 19a is fully closed.
この冷媒回路310の状態において、圧縮機構2を駆動すると、低圧の冷媒(図10、図11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10、図11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10、図11の点M参照)と合流することで冷却される(図10、図11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10、図11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11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10、図11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、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90に送られて、圧縮機構2の吸入側(ここでは、吸入管2a)を流れる冷媒と熱交換を行って冷却される(図10、図11の点N参照)。予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90において冷却された高圧の冷媒は、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10、図11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10、図11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10、図11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、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90において、放熱器としての利用側熱交換器6からエコノマイザ熱交換器20に送られる冷媒と熱交換を行って加熱された後に、圧縮機構2に吸入される(図10、図11の点A参照)。このようにして、暖房運転が行われる。
When the compression mechanism 2 is driven in the state of the refrigerant circuit 310, low-pressure refrigerant (see point A in FIGS. 10 and 11) is sucked into the compression mechanism 2 from the suction pipe 2a, and first, the intermediate pressure is compressed by the compression element 2c. And then discharged to the intermediate refrigerant pipe 8 (see point B1 in FIGS. 10 and 11). The intermediate-pressure refrigerant discharged from the preceding-stage compression element 2c is returned from the receiver 18 to the latter-stage compression mechanism 2d through the second latter-stage injection pipe 18c (see point M in FIGS. 10 and 11). It cools by joining (refer the point G of FIG. 10, FIG. 11). Next, the intermediate-pressure refrigerant that has joined the refrigerant returning from the second latter-stage injection pipe 18c (that is, the intermediate-pressure injection by the receiver 18 as a gas-liquid separator) is connected to the latter-stage side of the compression element 2c. The compressed element 2d is sucked and further compressed, and discharged from the compression mechanism 2 to the discharge pipe 2b (see point D in FIGS. 10 and 11). Here, the high-pressure refrigerant discharged from the compression mechanism 2 is subjected to the critical pressure (that is, the critical pressure Pcp at the critical point CP shown in FIG. 11) by the two-stage compression operation by the compression elements 2c and 2d, as in the cooling operation. ) Compressed to a pressure exceeding The high-pressure refrigerant discharged from the compression mechanism 2 is sent to the use-side heat exchanger 6 that functions as a refrigerant radiator via the switching mechanism 3, and water, air, and heat as a cooling source. It replaces and it cools (refer the point F of FIG. 10, FIG. 11). Then, the high-pressure refrigerant cooled in the use-side heat exchanger 6 as a radiator is reduced to the vicinity of the intermediate pressure by the use-side expansion mechanism 5c, and enters the receiver inlet pipe 18a through the inlet check valve 17b of the bridge circuit 17. And is sent to a liquid gas heat exchanger 90 as a precooling heat exchanger, and is cooled by exchanging heat with the refrigerant flowing through the suction side (here, the suction pipe 2a) of the compression mechanism 2 (FIG. 10, (See point N in FIG. 11). The high-pressure refrigerant cooled in the liquid gas heat exchanger 90 as the precooling heat exchanger passes through the expansion mechanism bypass valve 5e and is temporarily stored in the receiver 18, and gas-liquid separation is performed (FIG. 10, (See points I, L, and M in FIG. 11). The gas refrigerant separated from the gas and liquid in the receiver 18 is extracted from the upper part of the receiver 18 by the second second-stage injection pipe 18c, and has the intermediate pressure discharged from the first-stage compression element 2c as described above. It will join the refrigerant. Then, the liquid refrigerant stored in the receiver 18 is sent to the bridge circuit 17 through the receiver outlet pipe 18b, and is reduced in pressure by the third expansion mechanism 5d to become a low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant. To the heat source side heat exchanger 4 functioning as (see point E in FIGS. 10 and 11). Then, the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant sent to the heat source side heat exchanger 4 serving as the evaporator is heated by performing heat exchange with water and air serving as the heating source, and evaporates ( (See point A in FIGS. 10 and 11). The low-pressure refrigerant heated and evaporated in the heat source side heat exchanger 4 as the evaporator is transferred from the use side heat exchanger 6 as the radiator to the economizer heat in the liquid gas heat exchanger 90 as the precooling heat exchanger. After heat is exchanged with the refrigerant sent to the exchanger 20 and heated, the refrigerant is sucked into the compression mechanism 2 (see point A in FIGS. 10 and 11). In this way, the heating operation is performed.
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 air conditioning apparatus 1 of the present modification, in the heating operation in which the switching mechanism 3 is in the heating operation state, the refrigerant pressure on the downstream side of the use side expansion mechanism 5c may be low, and the gas-liquid separation Since the pressure difference between the compressor pressure and the intermediate pressure in the refrigeration cycle is small, the refrigerant returned to the compression element 2d on the rear stage side by performing the operation using the intermediate pressure injection by the receiver 18 as a gas-liquid separator. As a result, the operation efficiency can be improved to the maximum by intermediate pressure injection.
また、上述の冷媒回路310では、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の上流側の位置から分岐させるようにしているが、上述の変形例1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の下流側の位置から分岐させることで、冷房運転時における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ようにしてもよい。
Further, in the refrigerant circuit 310 described above, the first second-stage injection pipe 19 is branched from the position upstream of the economizer heat exchanger 20, but, as in the first modification, the first second-stage injection pipe. By branching 19 from a position downstream of the economizer heat exchanger 20, an effect of further improving the coefficient of performance of the refrigeration cycle and the operation efficiency during the cooling operation may be obtained.
(6)変形例4
上述の変形例3における冷媒回路310(図10参照)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、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90をエコノマイザ熱交換器20の上流側に設けることによって、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。
(6) Modification 4
In the refrigerant circuit 310 (see FIG. 10) in the third modification described above, the intermediate pressure injection by the economizer heat exchanger 20 and the intermediate pressure injection by the receiver 18 as a gas-liquid separator are performed, whereby the compression element 2d on the rear stage side is performed. The temperature of the refrigerant discharged from the compressor is reduced, the power consumption of the compression mechanism 2 is reduced, the operation efficiency is improved, and the intermediate pressure injection by the economizer heat exchanger 20 is a precooling heat exchanger. By providing the liquid gas heat exchanger 90 on the upstream side of the economizer heat exchanger 20, it is possible to reduce the expansion loss due to the first second-stage injection valve 19a and to further improve the coefficient of performance and the operating efficiency of the refrigeration cycle. In addition to this configuration, the compression element 2 on the front stage side can be used. An intermediate refrigerant tube 8 for sucking the refrigerant discharged from the rear-stage compression element 2d into an intermediate refrigerant tube 8 that functions as a refrigerant cooler discharged from the front-stage compression element 2c and sucked into the rear-stage compression element 2d. A cooler 7 may be further provided.
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310(図10参照)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. 12, in the refrigerant circuit 310 (see FIG. 10) having the bridge circuit 17 in the above-described modification 3, the refrigerant circuit 410 provided with the intermediate cooler 7 and the intermediate cooler bypass pipe 9 is provided. can do.
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 intermediate cooler 7 is a heat exchanger that is provided in the intermediate refrigerant pipe 8 and functions as a refrigerant cooler that is discharged from the preceding compression element 2c and sucked into the compression element 2d. The intercooler 7 is a heat exchanger that uses water or air as a heat source (that is, a cooling source). Thus, the intermediate cooler 7 can be called a cooler using an external heat source in the sense that it does not use the refrigerant circulating in the refrigerant circuit 410.
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 cooler bypass pipe 9 is connected to the intermediate refrigerant pipe 8 so as to bypass the intermediate cooler 7. The intermediate cooler bypass pipe 9 is a refrigerant pipe that limits the flow rate of the refrigerant flowing through the intermediate cooler 7. The intermediate cooler bypass pipe 9 is provided with an intermediate cooler bypass opening / closing valve 11. The intermediate cooler bypass on-off valve 11 is an electromagnetic valve in this modification. In the present modification, the intermediate cooler bypass opening / closing valve 11 is basically closed when the switching mechanism 3 is in the cooling operation state, and controlled to be opened when the switching mechanism 3 is in the heating operation state. The In other words, the intercooler bypass opening / closing valve 11 is controlled to be closed when the cooling operation is performed and to be opened when the heating operation is performed.
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 refrigerant pipe 8 has a position on the intermediate cooler 7 side from the connection with the intermediate cooler bypass pipe 9 (that is, an intermediate from the connection with the intermediate cooler bypass pipe 9 on the inlet side of the intermediate cooler 7). A cooler on / off valve 12 is provided on a portion of the cooler 7 up to the connection portion on the outlet side. The cooler on / off valve 12 is a mechanism that limits the flow rate of the refrigerant flowing through the intermediate cooler 7. The cooler on / off valve 12 is an electromagnetic valve in this modification. The cooler on / off valve 12 is basically controlled to be opened when the switching mechanism 3 is in a cooling operation state and closed when the switching mechanism 3 is in a heating operation state. That is, the cooler on / off valve 12 is controlled to be opened when the cooling operation is performed and closed when the heating operation is performed. The cooler on / off valve 12 is provided at a position on the inlet side of the intermediate cooler 7 in this modification.
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 refrigerant pipe 8 allows the refrigerant to flow from the discharge side of the front-stage compression element 2c to the suction side of the rear-stage compression element 2d, and from the discharge side of the rear-stage compression element 2d to the front stage. A check mechanism 15 for blocking the flow of the refrigerant to the compression element 2c on the side is provided. The check mechanism 15 is a check valve in this modification. In the present modification, the check mechanism 15 is provided in a portion from the outlet side of the intermediate cooler 7 of the intermediate refrigerant pipe 8 to the connection portion with the intermediate cooler bypass pipe 9.
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 intermediate cooler 7 and the intermediate cooler bypass pipe 9 are both upstream of the first second-stage injection pipe 19 and the second second-stage injection pipe 18c (that is, the first-stage compression element 2c and the first second-stage injection pipe). Between the pipe 19 and the second rear-stage injection pipe 18c).
次に、本変形例の空気調和装置1の動作について、図12、図13、図11を用いて説明する。ここで、図13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11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13の点D、E、H、Nや図11の点D、D’、F、H、N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13の点A、F、Qや図11の点A、E、Q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13の点B1、C1、G、J、Kや図11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 air conditioning apparatus 1 of this modification is demonstrated using FIG. 12, FIG. 13, FIG. Here, FIG. 13 is a pressure-enthalpy diagram illustrating the refrigeration cycle during the cooling operation in the present modification. In addition, the refrigeration cycle during the heating operation in this modification will be described with reference to FIG. Note that operation control in the following cooling operation and heating operation is performed by the control unit (not shown) in the above-described embodiment. In the following description, “high pressure” means high pressure in the refrigeration cycle (that is, pressure at points D, E, H, N in FIG. 13 and points D, D ′, F, H, N in FIG. 11). “Low pressure” means low pressure in the refrigeration cycle (that is, pressures at points A, F, Q in FIG. 13 and points A, E, Q in FIG. 11), and “intermediate pressure” means refrigeration. This means the intermediate pressure in the cycle (that is, the pressure at points B1, C1, G, J, and K in FIG. 13 and points B1, G, I, L, and M in FIG. 11).
<冷房運転>
冷房運転時は、切換機構3が図12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 switching mechanism 3 is in the cooling operation state indicated by the solid line in FIG. The opening degree of the first expansion mechanism 5a and the use-side expansion mechanism 5c as the heat source side expansion mechanism is adjusted. Further, the third expansion mechanism 5d and the expansion mechanism bypass valve 5e are fully closed. When the switching mechanism 3 is in the cooling operation state, it is heated in the economizer heat exchanger 20 through the first second-stage injection pipe 19 without performing intermediate pressure injection by the receiver 18 as a gas-liquid separator. The intermediate pressure injection by the economizer heat exchanger 20 for returning the refrigerant to the compression element 2d on the rear stage side is performed. More specifically, the second second-stage injection on / off valve 18d is closed, and the opening degree of the second second-stage injection valve 19a is adjusted in the same manner as in the above-described embodiment. Further, the cooler on / off valve 12 is opened, and the intermediate cooler bypass on / off valve 11 of the intermediate cooler bypass pipe 9 is closed, so that the intermediate cooler 7 functions as a cooler.
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12、図13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12、図13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12、図13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12、図13の点K参照)と合流することでさらに冷却される(図12、図13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12、図13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13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12、図13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、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90に送られて、圧縮機構2の吸入側(ここでは、吸入管2a)を流れる冷媒と熱交換を行って冷却される(図12、図13の点N参照)。予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90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に送られる(図12、図13の点J参照)。また、第1後段側インジェクション管19に分岐された後の冷媒は、エコノマイザ熱交換器20に流入し、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12、図13の点H参照)。一方、第1後段側インジェクション管19を流れる冷媒は、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90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12、図13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12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12、図13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12、図13の点Q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、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90において、放熱器としての利用側熱交換器6からエコノマイザ熱交換器20に送られる冷媒と熱交換を行って加熱された後に、圧縮機構2に吸入される(図12、図13の点A参照)。このようにして、暖房運転が行われる。
When the compression mechanism 2 is driven in the state of the refrigerant circuit 410, the low-pressure refrigerant (see point A in FIGS. 12 and 13) is sucked into the compression mechanism 2 from the suction pipe 2a, and first, the intermediate pressure is increased by the compression element 2c. And then discharged to the intermediate refrigerant pipe 8 (see point B1 in FIGS. 12 and 13). The intermediate-pressure refrigerant discharged from the preceding-stage compression element 2c is cooled by exchanging heat with water or air as a cooling source in the intermediate cooler 7 (see point C1 in FIGS. 12 and 13). ). The refrigerant cooled in the intermediate cooler 7 is further cooled by joining with the refrigerant (see point K in FIGS. 12 and 13) returned from the first second-stage injection pipe 19 to the second-stage compression mechanism 2d. (See point G in FIGS. 12 and 13). Next, the intermediate-pressure refrigerant joined with the refrigerant returning from the first second-stage injection pipe 19 (that is, subjected to intermediate-pressure injection by the economizer heat exchanger 20) is compressed by being connected to the second-stage side of the compression element 2c. It is sucked into the element 2d, further compressed, and discharged from the compression mechanism 2 to the discharge pipe 2b (see point D in FIGS. 12 and 13). Here, the high-pressure refrigerant discharged from the compression mechanism 2 is compressed to a pressure exceeding the critical pressure (that is, the critical pressure Pcp at the critical point CP shown in FIG. 13) by the two-stage compression operation by the compression elements 2c and 2d. Has been. Then, the high-pressure refrigerant discharged from the compression mechanism 2 is sent to the heat source side heat exchanger 4 functioning as a refrigerant radiator via the switching mechanism 3, and water, air, and heat as a cooling source. It is exchanged and cooled (see point E in FIGS. 12 and 13). Then, the high-pressure refrigerant cooled in the heat source side heat exchanger 4 as a radiator flows into the receiver inlet pipe 18a through the inlet check valve 17a of the bridge circuit 17, and is a liquid gas heat exchanger as a precooling heat exchanger. 90, and is cooled by exchanging heat with the refrigerant flowing through the suction side (here, the suction pipe 2a) of the compression mechanism 2 (see point N in FIGS. 12 and 13). A part of the high-pressure refrigerant cooled in the liquid gas heat exchanger 90 as the precooling heat exchanger is branched to the first second-stage injection pipe 19. And the refrigerant | coolant which flows through the 1st back | latter stage side injection pipe 19 is pressure-reduced to intermediate pressure vicinity in the 1st back | latter stage side injection valve 19a, Then, it sends to the economizer heat exchanger 20 (refer the point J of FIG. 12, FIG. 13). . Further, the refrigerant after being branched into the first second-stage injection pipe 19 flows into the economizer heat exchanger 20 and is cooled by exchanging heat with the refrigerant flowing through the first second-stage injection pipe 19 (FIG. 12, (See point H in FIG. 13). On the other hand, the refrigerant flowing through the first second-stage injection pipe 19 is heated by exchanging heat with the high-pressure refrigerant cooled in the liquid gas heat exchanger 90 as a precooling heat exchanger (points in FIGS. 12 and 13). K), as described above, the refrigerant is joined to the intermediate pressure refrigerant discharged from the preceding compression element 2c. Then, the high-pressure refrigerant cooled in the economizer heat exchanger 20 is decompressed to the vicinity of the saturation pressure by the first expansion mechanism 5a and temporarily stored in the receiver 18 (see point I in FIG. 12). Then, the refrigerant stored in the receiver 18 is sent to the receiver outlet pipe 18b, and is sent to the usage-side expansion mechanism 5c through the receiver outlet pipe 18b and the outlet check valve 17c of the bridge circuit 17 to be used. The refrigerant is decompressed by 5c to become a low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant, and is sent to the use-side heat exchanger 6 that functions as an evaporator of the refrigerant (see point F in FIGS. 12 and 13). Then, the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant sent to the use side heat exchanger 6 as an evaporator is heated by exchanging heat with water or air as a heating source to evaporate ( (See point Q in FIGS. 12 and 13). The low-pressure refrigerant heated and evaporated in the heat source side heat exchanger 4 as the evaporator is transferred from the use side heat exchanger 6 as the radiator to the economizer heat in the liquid gas heat exchanger 90 as the precooling heat exchanger. Heat is exchanged with the refrigerant sent to the exchanger 20 and then sucked into the compression mechanism 2 (see point A in FIGS. 12 and 13). In this way, the heating operation is performed.
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13の点C1、G参照)、上述の変形例3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13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 economizer heat exchanger 20 and the first second-stage injection pipe 19, the cooling of the refrigerant sucked into the second-stage compression element 2d by the intermediate cooler 7 is performed. Thus, the temperature of the refrigerant sucked into the compression element 2d on the rear stage side can be further reduced (see points C1 and G in FIG. 13), and in addition to the effect in the above-described modification 3, the refrigerant is discharged from the compression mechanism 2. The temperature of the refrigerant to be applied can be further reduced (see point D in FIG. 13). Thereby, the power consumption of the compression mechanism 2 can be further reduced and the operation efficiency can be further improved.
<暖房運転>
暖房運転時は、切換機構3が図12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 switching mechanism 3 is in a heating operation state indicated by a broken line in FIG. The opening degree of the third expansion mechanism 5d and the use-side expansion mechanism 5c as the heat source side expansion mechanism is adjusted. Further, the expansion mechanism bypass valve 5e is fully opened so that pressure reduction by the first expansion mechanism 5a is not performed. When the switching mechanism 3 is in the heating operation state, the intermediate pressure injection by the economizer heat exchanger 20 is not performed, and the refrigerant is supplied from the receiver 18 as the gas-liquid separator through the second rear-stage injection pipe 18c. Intermediate pressure injection is performed by the receiver 18 that returns to the compression element 2d on the rear stage side. More specifically, the second second-stage injection on / off valve 18d is opened, and the first second-stage injection valve 19a is fully closed. Further, the cooler on / off valve 12 is closed, and the intermediate cooler bypass on / off valve 11 of the intermediate cooler bypass pipe 9 is opened, so that the intermediate cooler 7 does not function as a cooler.
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12、図11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12、図11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12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12、図11の点M参照)と合流することで冷却される(図12、図11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12、図11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11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12、図11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、予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90に送られて、圧縮機構2の吸入側(ここでは、吸入管2a)を流れる冷媒と熱交換を行って冷却される(図12、図11の点N参照)。予冷熱交換器としての液ガス熱交換器90において冷却された高圧の冷媒は、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10、図11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12、図11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12、11の点Q参照)。
When the compression mechanism 2 is driven in the state of the refrigerant circuit 410, the low-pressure refrigerant (see point A in FIGS. 12 and 11) is sucked into the compression mechanism 2 from the suction pipe 2a, and first, the intermediate pressure is increased by the compression element 2c. And compressed to the intermediate refrigerant pipe 8 (see point B1 in FIGS. 12 and 11). Unlike the cooling operation, the intermediate-pressure refrigerant discharged from the preceding-stage compression element 2c passes through the intermediate cooler bypass pipe 9 without passing through the intermediate cooler 7 (that is, without being cooled). Cooled by passing through (see point C1 in FIG. 12) and joining with the refrigerant (see point M in FIGS. 12 and 11) returned from the receiver 18 to the second-stage compression mechanism 2d through the second latter-stage injection pipe 18c. (Refer to point G in FIGS. 12 and 11). Next, the intermediate-pressure refrigerant that has joined the refrigerant returning from the second latter-stage injection pipe 18c (that is, the intermediate-pressure injection by the receiver 18 as a gas-liquid separator) is connected to the latter-stage side of the compression element 2c. The compressed element 2d is sucked and further compressed, and is discharged from the compression mechanism 2 to the discharge pipe 2b (see point D in FIGS. 12 and 11). Here, the high-pressure refrigerant discharged from the compression mechanism 2 is subjected to the critical pressure (that is, the critical pressure Pcp at the critical point CP shown in FIG. 11) by the two-stage compression operation by the compression elements 2c and 2d, as in the cooling operation. ) Compressed to a pressure exceeding Then, the high-pressure refrigerant discharged from the compression mechanism 2 is sent via the switching mechanism 3 to the use side heat exchanger 6 that functions as a refrigerant radiator, and air, water, and heat as a cooling source. It is exchanged and cooled (see point F in FIGS. 12 and 11). Then, the high-pressure refrigerant cooled in the use-side heat exchanger 6 as a radiator is reduced to the vicinity of the intermediate pressure by the use-side expansion mechanism 5c, and enters the receiver inlet pipe 18a through the inlet check valve 17b of the bridge circuit 17. The refrigerant flows in and is sent to a liquid gas heat exchanger 90 as a precooling heat exchanger, and is cooled by exchanging heat with the refrigerant flowing through the suction side (here, the suction pipe 2a) of the compression mechanism 2 (FIG. 12, (See point N in FIG. 11). The high-pressure refrigerant cooled in the liquid gas heat exchanger 90 as the precooling heat exchanger passes through the expansion mechanism bypass valve 5e and is temporarily stored in the receiver 18, and gas-liquid separation is performed (FIG. 10, (See points I, L, and M in FIG. 11). The gas refrigerant separated from the gas and liquid in the receiver 18 is extracted from the upper part of the receiver 18 by the second second-stage injection pipe 18c, and has the intermediate pressure discharged from the first-stage compression element 2c as described above. It will join the refrigerant. Then, the liquid refrigerant stored in the receiver 18 is sent to the bridge circuit 17 through the receiver outlet pipe 18b, and is reduced in pressure by the third expansion mechanism 5d to become a low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant. To the heat source side heat exchanger 4 that functions as (see point E in FIGS. 12 and 11). Then, the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant sent to the heat source side heat exchanger 4 is heated and evaporated by exchanging heat with air or water as a heating source (FIGS. 12 and 11). (See point Q).
そして、本変形例の構成においては、上述の変形例3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 modification 3, the temperature of the refrigerant sucked into the compression element 2d on the rear stage side is set by the intermediate injection using the receiver 18 and the first rear stage injection pipe 19. Since it can be kept low, the temperature of the refrigerant discharged from the compression mechanism 2 can be kept low. However, unlike the cooling operation, the intermediate cooler 7 is not allowed to function as a cooler, and compared to the case where the intermediate cooler 7 is functioned as a cooler in the same manner as the cooling operation, the external cooler 7 is externally operated. The heat loss to the heat sink is suppressed, and the decrease in the heating capacity in the use side heat exchanger 6 as a heat radiator is suppressed.
また、上述の冷媒回路410では、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の上流側の位置から分岐させるようにしているが、上述の変形例1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の下流側の位置から分岐させることで、冷房運転時における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ようにしてもよい。
Further, in the refrigerant circuit 410 described above, the first second-stage injection pipe 19 is branched from the upstream position of the economizer heat exchanger 20. However, as in the first modification, the first second-stage injection pipe is used. By branching 19 from a position downstream of the economizer heat exchanger 20, an effect of further improving the coefficient of performance of the refrigeration cycle and the operation efficiency during the cooling operation may be obtained.
(7)変形例5
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。
(7) Modification 5
In the above-described embodiment and its modification, the refrigerant discharged from the front-stage compression element of the two compression elements 2c and 2d by the single uniaxial two-stage compression structure 21 is used as the rear-stage compression element. The two-stage compression type compression mechanism 2 that compresses sequentially in the above-described manner is configured. However, a multistage compression mechanism may be employed rather than a two-stage compression type such as a three-stage compression type, A multistage compression mechanism may be configured by connecting in series a plurality of compressors incorporating a compression element and / or a plurality of compressors incorporating a plurality of compression elements. In addition, when it is necessary to increase the capacity of the compression mechanism, such as when many use-side heat exchangers 6 are connected, parallel multistage compression in which two or more multistage compression type compression mechanisms are connected in parallel. A compression mechanism of the type may be adopted.
例えば、図14に示されるように、上述の変形例4におけるブリッジ回路17を有する冷媒回路410(図12参照)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510にしてもよい。
For example, as shown in FIG. 14, in the refrigerant circuit 410 (see FIG. 12) having the bridge circuit 17 in the above-described modification 4, instead of the two-stage compression mechanism 2, a two-stage compression mechanism The refrigerant circuit 510 may employ the compression mechanism 102 in which 103 and 104 are connected in parallel.
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 first compression mechanism 103 includes a compressor 29 that compresses the refrigerant in two stages with two compression elements 103c and 103d. The first suction mechanism 103 is branched from the suction mother pipe 102a of the compression mechanism 102. The branch pipe 103a and the first discharge branch pipe 103b that joins the discharge mother pipe 102b of the compression mechanism 102 are connected. In the present modification, the second compression mechanism 104 includes the compressor 30 that compresses the refrigerant in two stages with the two compression elements 104c and 104d, and the second suction mechanism branched from the suction mother pipe 102a of the compression mechanism 102. The branch pipe 104 a and the second discharge branch pipe 104 b that joins the discharge mother pipe 102 b of the compression mechanism 102 are connected. Since the compressors 29 and 30 have the same configuration as that of the compressor 21 in the above-described embodiment and its modifications, the reference numerals indicating the parts other than the compression elements 103c, 103d, 104c, and 104d are the 29th and 30th, respectively. The description will be omitted here, with a replacement for the base. The compressor 29 sucks the refrigerant from the first suction branch pipe 103a, and after discharging the sucked refrigerant by the compression element 103c, discharges the refrigerant to the first inlet side intermediate branch pipe 81 constituting the intermediate refrigerant pipe 8. The refrigerant discharged to the first inlet-side intermediate branch pipe 81 is sucked into the compression element 103d through the intermediate mother pipe 82 and the first outlet-side intermediate branch pipe 83 constituting the intermediate refrigerant pipe 8, and the refrigerant is further compressed. It is configured to discharge to one discharge branch pipe 103b. The compressor 30 sucks the refrigerant from the first suction branch pipe 104a, compresses the sucked refrigerant by the compression element 104c, and then discharges the refrigerant to the second inlet side intermediate branch pipe 84 constituting the intermediate refrigerant pipe 8. The refrigerant discharged to the two inlet side intermediate branch pipes 84 is sucked into the compression element 104d through the intermediate mother pipe 82 and the second outlet side intermediate branch pipe 85 constituting the intermediate refrigerant pipe 8, and further compressed, so that the second discharge is performed. It is comprised so that it may discharge to the branch pipe 104b. In the present modification, the intermediate refrigerant pipe 8 is configured so that the refrigerant discharged from the compression elements 103c and 104c connected to the upstream side of the compression elements 103d and 104d is compressed by the compression element 103d connected to the downstream side of the compression elements 103c and 104c. , 104 d is a refrigerant pipe for inhalation, and mainly a first inlet side intermediate branch pipe 81 connected to the discharge side of the compression element 103 c on the front stage side of the first compression mechanism 103, and a front stage of the second compression mechanism 104. A second inlet side intermediate branch pipe 84 connected to the discharge side of the compression element 104c on the side, an intermediate mother pipe 82 where both the inlet side intermediate branch pipes 81 and 84 merge, and a first branch branched from the intermediate mother pipe 82. A first outlet-side intermediate branch pipe 83 connected to the suction side of the compression element 103d on the rear stage side of the compression mechanism 103, and a suction part of the compression element 104d on the rear stage side of the second compression mechanism 104 branched from the intermediate mother pipe 82 And a second outlet-side intermediate branch tube 85 connected to the. The discharge mother pipe 102b is a refrigerant pipe for sending the refrigerant discharged from the compression mechanism 102 to the switching mechanism 3. The first discharge branch pipe 103b connected to the discharge mother pipe 102b has a first oil separation. A mechanism 141 and a first check mechanism 142 are provided, and a second oil separation mechanism 143 and a second check mechanism 144 are provided in the second discharge branch pipe 104b connected to the discharge mother pipe 102b. ing. The first oil separation mechanism 141 is a mechanism that separates the refrigeration oil accompanying the refrigerant discharged from the first compression mechanism 103 from the refrigerant and returns it to the suction side of the compression mechanism 102, and is mainly discharged from the first compression mechanism 103. The first oil separator 141a that separates the refrigeration oil accompanying the refrigerant to be cooled from the refrigerant, and the first oil separator that is connected to the first oil separator 141a and returns the refrigeration oil separated from the refrigerant to the suction side of the compression mechanism 102 And an oil return pipe 141b. The second oil separation mechanism 143 is a mechanism that separates the refrigeration oil accompanying the refrigerant discharged from the second compression mechanism 104 from the refrigerant and returns it to the suction side of the compression mechanism 102, and is mainly discharged from the second compression mechanism 104. The second oil separator 143a that separates the refrigeration oil accompanying the refrigerant to be cooled from the refrigerant, and the second oil separator that is connected to the second oil separator 143a and returns the refrigeration oil separated from the refrigerant to the suction side of the compression mechanism 102 And an oil return pipe 143b. In this modification, the first oil return pipe 141b is connected to the second suction branch pipe 104a, and the second oil return pipe 143c is connected to the first suction branch pipe 103a. For this reason, the refrigerant discharged from the first compression mechanism 103 is caused by a deviation between the amount of refrigeration oil accumulated in the first compression mechanism 103 and the amount of refrigeration oil accumulated in the second compression mechanism 104. Even if there is a bias between the amount of refrigerating machine oil accompanying and the amount of refrigerating machine oil accompanying the refrigerant discharged from the second compression mechanism 104, the amount of refrigerating machine oil in the compression mechanisms 103 and 104 is The amount of refrigerating machine oil will return more to the smaller side, so that the bias between the amount of refrigerating machine oil accumulated in the first compression mechanism 103 and the amount of refrigerating machine oil accumulated in the second compression mechanism 104 is eliminated. It has become. Further, in the present modification, the first suction branch pipe 103a has a portion between the junction with the second oil return pipe 143b and the junction with the suction mother pipe 102a at the junction with the suction mother pipe 102a. The second suction branch pipe 104a is configured such that the portion between the junction with the first oil return pipe 141b and the junction with the suction mother pipe 102a is the suction mother pipe. It is comprised so that it may become a downward slope toward the confluence | merging part with 102a. For this reason, even if one of the compression mechanisms 103 and 104 is stopped, the refrigerating machine oil returned from the oil return pipe corresponding to the operating compression mechanism to the suction branch pipe corresponding to the stopped compression mechanism is It will return to the suction | inhalation mother pipe 102a, and it becomes difficult to produce the oil shortage of the compression mechanism during driving | operation. The oil return pipes 141b and 143b are provided with pressure reducing mechanisms 141c and 143c for reducing the pressure of the refrigerating machine oil flowing through the oil return pipes 141b and 143b. The check mechanisms 142 and 144 allow the refrigerant flow from the discharge side of the compression mechanisms 103 and 104 to the switching mechanism 3, and block the refrigerant flow from the switching mechanism 3 to the discharge side of the compression mechanisms 103 and 104. It is a mechanism to do.
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 compression mechanism 102 includes the two compression elements 103c and 103d, and the refrigerant discharged from the compression element on the front stage among the compression elements 103c and 103d is used as the compression element on the rear stage side. And the first compression mechanism 103 configured to sequentially compress the first and second compression elements 104c and 104d, and the refrigerant discharged from the compression element on the front stage of the compression elements 104c and 104d The second compression mechanism 104 configured to sequentially compress with the compression element is connected in parallel.
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 intermediate cooler 7 is provided in the intermediate mother pipe 82 that constitutes the intermediate refrigerant pipe 8, and the refrigerant discharged from the compression element 103c on the front stage side of the first compression mechanism 103 and the second compression mechanism This is a heat exchanger that cools the refrigerant combined with the refrigerant discharged from the compression element 104c on the upstream side of 104. That is, the intermediate cooler 7 functions as a cooler common to the two compression mechanisms 103 and 104. Therefore, the circuit configuration around the compression mechanism 102 when the intermediate cooler 7 is provided for the parallel multi-stage compression type compression mechanism 102 in which the multi-stage compression type compression mechanisms 103 and 104 are connected in parallel in a plurality of systems is simplified. It has been.
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 intermediate branch pipe 81 constituting the intermediate refrigerant pipe 8 allows the refrigerant to flow from the discharge side of the compression element 103c on the front stage side of the first compression mechanism 103 to the intermediate mother pipe 82 side, In addition, a non-return mechanism 81 a for blocking the flow of the refrigerant from the intermediate mother pipe 82 side to the discharge side of the preceding compression element 103 c is provided, and the second inlet-side intermediate branch constituting the intermediate refrigerant pipe 8 is provided. The pipe 84 allows the refrigerant to flow from the discharge side of the compression element 104c on the front stage side of the second compression mechanism 103 to the intermediate mother pipe 82 side, and the compression element 104c on the front stage side from the intermediate mother pipe 82 side. A check mechanism 84a is provided for blocking the flow of the refrigerant to the discharge side. In this modification, check valves are used as the check mechanisms 81a and 84a. For this reason, even if one of the compression mechanisms 103 and 104 is stopped, the refrigerant discharged from the compression element on the front stage side of the operating compression mechanism passes through the intermediate refrigerant pipe 8 to the front stage of the stopped compression mechanism. Therefore, the refrigerant discharged from the compression element on the upstream side of the operating compression mechanism passes through the compression element on the upstream side of the compression mechanism that is stopped. Thus, the refrigerant oil of the stopped compression mechanism does not flow out to the suction side, so that the shortage of the refrigerating machine oil when starting the stopped compression mechanism is less likely to occur. In addition, when the priority of operation is provided between the compression mechanisms 103 and 104 (for example, when the first compression mechanism 103 is a compression mechanism that operates preferentially), it corresponds to the above-described stopped compression mechanism. Since this is limited to the second compression mechanism 104, only the check mechanism 84a corresponding to the second compression mechanism 104 may be provided in this case.
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 first compression mechanism 103 is a compression mechanism that operates preferentially, since the intermediate refrigerant pipe 8 is provided in common to the compression mechanisms 103 and 104, the first operating mechanism is in operation. The refrigerant discharged from the upstream compression element 103c corresponding to the compression mechanism 103 is sucked into the downstream compression element 104d of the stopped second compression mechanism 104 through the second outlet side intermediate branch pipe 85 of the intermediate refrigerant pipe 8. Accordingly, the refrigerant discharged from the compression element 103c on the front stage side of the operating first compression mechanism 103 passes through the compression element 104d on the rear stage side of the second compression mechanism 104 that is stopped. There is a possibility that the refrigerating machine oil of the stopped second compression mechanism 104 flows out to the discharge side and there is a shortage of refrigerating machine oil when starting the stopped second compression mechanism 104. Therefore, in the present modification, an opening / closing valve 85a is provided in the second outlet-side intermediate branch pipe 85, and when the second compression mechanism 104 is stopped, the opening / closing valve 85a causes the second outlet-side intermediate branch pipe 85 to The refrigerant flow is cut off. Thereby, the refrigerant discharged from the compression element 103c on the front stage side of the first compression mechanism 103 in operation passes through the second outlet side intermediate branch pipe 85 of the intermediate refrigerant pipe 8, and the rear stage side of the stopped second compression mechanism 104. Therefore, the refrigerant discharged from the compression element 103c on the front stage side of the first compression mechanism 103 during operation becomes the compression element on the rear stage side of the second compression mechanism 104 that is stopped. The refrigeration oil of the second compression mechanism 104 that is stopped through the discharge side of the compression mechanism 102 through 104d does not flow out, so that the refrigeration oil when starting the second compression mechanism 104 that is stopped is prevented. The shortage of is even less likely to occur. In this modification, an electromagnetic valve is used as the on-off valve 85a.
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 first compression mechanism 103 is a compression mechanism that operates preferentially, the second compression mechanism 104 is started after the first compression mechanism 103 is started. 8 is provided in common to the compression mechanisms 103 and 104, the pressure on the discharge side of the compression element 103c on the front stage side of the second compression mechanism 104 and the pressure on the suction side of the compression element 103d on the rear stage side are Starting from a state where the pressure on the suction side of the compression element 103c and the pressure on the discharge side of the compression element 103d on the rear stage side become higher, it is difficult to start the second compression mechanism 104 stably. Therefore, in this modification, an activation bypass pipe 86 is provided to connect the discharge side of the compression element 104c on the front stage side of the second compression mechanism 104 and the suction side of the compression element 104d on the rear stage side. When the on-off valve 86a is provided and the second compression mechanism 104 is stopped, the on-off valve 86a blocks the refrigerant flow in the startup bypass pipe 86, and the on-off valve 85a provides the second outlet-side intermediate branch pipe. The refrigerant flow in 85 is interrupted, and when the second compression mechanism 104 is activated, the on-off valve 86a allows the refrigerant to flow into the activation bypass pipe 86, whereby the second compression mechanism 104 The starting bypass pipe 8 does not join the refrigerant discharged from the first-stage compression element 104c with the refrigerant discharged from the first-stage compression element 104c of the first compression mechanism 103. When the operating state of the compression mechanism 102 is stabilized (for example, when the suction pressure, the discharge pressure, and the intermediate pressure of the compression mechanism 102 are stabilized), the on-off valve 85a The refrigerant can flow into the second outlet-side intermediate branch pipe 85, and the flow of the refrigerant in the startup bypass pipe 86 is blocked by the on-off valve 86a so that the normal cooling operation can be performed. It has become. In this modification, one end of the activation bypass pipe 86 is connected between the on-off valve 85a of the second outlet side intermediate branch pipe 85 and the suction side of the compression element 104d on the rear stage side of the second compression mechanism 104. The other end is connected between the discharge side of the compression element 104 c on the front stage side of the second compression mechanism 104 and the check mechanism 84 a of the second inlet side intermediate branch pipe 84 to start the second compression mechanism 104. At this time, the first compression mechanism 103 can be hardly affected by the intermediate pressure portion. In this modification, an electromagnetic valve is used as the on-off valve 86a.
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4における動作(図11、図12、図13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 air conditioner 1 of the present modification are changed due to the fact that the circuit configuration around the compression mechanism 102 is slightly complicated by the compression mechanism 102 provided in place of the compression mechanism 2. Except for this point, the operation is basically the same as the operation in the above-described modified example 4 (FIGS. 11, 12, 13 and related descriptions), and thus the description thereof is omitted here.
そして、本変形例の構成においても、上述の変形例4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 effects as those of the above-described modification 4.
また、上述の冷媒回路510では、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の上流側の位置から分岐させるようにしているが、上述の変形例1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の下流側の位置から分岐させることで、冷房運転時における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ようにしてもよい。
Further, in the refrigerant circuit 510 described above, the first second-stage injection pipe 19 is branched from the upstream position of the economizer heat exchanger 20. However, as in the first modification, the first second-stage injection pipe is used. By branching 19 from the position downstream of the economizer heat exchanger 20, an effect of further improving the coefficient of performance and the operation efficiency of the refrigeration cycle during the cooling operation may be obtained.
(8)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。
(8) Other Embodiments Although the embodiments of the present invention and the modifications thereof have been described with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to these embodiments and the modifications thereof, and Changes can be made without departing from the scope of the invention.
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-side heat exchanger 6, and heat exchange is performed in the use-side heat exchanger 6. The present invention may be applied to a so-called chiller type air conditioner provided with a secondary heat exchanger for exchanging heat between the water or brine and indoor air.
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 expansion mechanism 5, the first expansion mechanism 5a, the second expansion mechanism 5b, the use side expansion mechanism 5c, and the third expansion mechanism 5d in the above-described embodiment and its modifications are not limited to the electric expansion valve. A positive displacement or centrifugal expander may be applied.
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.