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JP5656691B2 - Refrigeration equipment - Google Patents

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JP5656691B2 JP2011047386A JP2011047386A JP5656691B2 JP 5656691 B2 JP5656691 B2 JP 5656691B2 JP 2011047386 A JP2011047386 A JP 2011047386A JP 2011047386 A JP2011047386 A JP 2011047386A JP 5656691 B2 JP5656691 B2 JP 5656691B2
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Description

本発明は、冷凍サイクルを用いた冷凍装置に関する。   The present invention relates to a refrigeration apparatus using a refrigeration cycle.

環境負荷低減の観点から冷凍空調機器への低GWP冷媒の適用が加速されている。このような冷媒の候補としては、例えば二酸化炭素がある。
二酸化炭素を冷媒に用いた従来の冷凍装置として、例えば、「 圧縮機(1)、蒸発器(4),(14)、膨張弁(3),(13)よりなる冷凍回路を有し、冷媒として二酸化炭素を採用した二酸化炭素冷凍機において、上記圧縮機(1)が、スイングタイプのロータリー型圧縮機により構成されていることを特徴とする二酸化炭素冷凍機」が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
Application of low GWP refrigerants to refrigeration and air-conditioning equipment has been accelerated from the viewpoint of reducing environmental impact. An example of such a refrigerant candidate is carbon dioxide.
As a conventional refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant, for example, it has a refrigeration circuit composed of a compressor (1), evaporators (4) and (14), and expansion valves (3) and (13). In a carbon dioxide refrigerator that employs carbon dioxide as a carbon dioxide refrigerator characterized in that the compressor (1) is constituted by a swing type rotary compressor (for example, Patent Document 1).

特開2001−65888号公報(請求項1)JP 2001-65888 A (Claim 1)

しかしながら、二酸化炭素を冷媒として用いる場合、単段の蒸気圧縮方式の冷凍サイクルにおいては、外気温と冷却温度との温度差が大きくなると運転圧力比が非常に高くなり、容積形圧縮機のエネルギー効率が低下する、という問題点があった。
例えば、外気温32℃、冷却温度(庫内温度)−40℃に維持する運転を行う場合には、運転圧力比が8以上にまで上昇する。
However, when carbon dioxide is used as the refrigerant, in a single-stage vapor compression refrigeration cycle, the operating pressure ratio becomes very high as the temperature difference between the outside air temperature and the cooling temperature increases, and the energy efficiency of the positive displacement compressor There has been a problem of lowering.
For example, in the case of performing an operation of maintaining the outside air temperature at 32 ° C. and the cooling temperature (internal temperature) −40 ° C., the operating pressure ratio increases to 8 or more.

容積形圧縮機のエネルギー効率を向上させる冷凍装置の構成として、2元冷凍サイクルが知られている。2元冷凍サイクルでは、運転圧力比を低下させることができるものの、吸入ガス温度が高くなると、吐出ガス温度が上昇し、運転範囲が制限される。
レシプロ式やロータリー式のような固有圧縮比を持たない容積形圧縮機では、吐出温度が高くなる運転においては、吸入ガス温度を低下させる必要性があり、運転範囲が制限される、という問題点があった。
A binary refrigeration cycle is known as a configuration of a refrigeration apparatus that improves the energy efficiency of a positive displacement compressor. In the two-way refrigeration cycle, the operating pressure ratio can be reduced, but when the intake gas temperature increases, the discharge gas temperature increases and the operating range is limited.
In a displacement type compressor that does not have an inherent compression ratio such as a reciprocating type or a rotary type, it is necessary to lower the intake gas temperature in the operation where the discharge temperature becomes high, and the operating range is limited. was there.

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、二酸化炭素を冷媒として用いた場合における、圧縮機のエネルギー効率を向上することができる冷凍装置を得るものである。また、運転範囲を拡大することができる冷凍装置を得るものである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a refrigeration apparatus that can improve the energy efficiency of a compressor when carbon dioxide is used as a refrigerant. Moreover, the freezing apparatus which can expand an operation range is obtained.

本発明に係る冷凍装置は、第1圧縮機、第1凝縮器、第1膨張機構、および第1蒸発器を順次接続し、第1冷媒を循環させる第1冷媒回路と、第2圧縮機、第2凝縮器、第2膨張機構、および第2蒸発器を順次接続し、第2冷媒を循環させる第2冷媒回路とを備え、前記第1蒸発器内の前記第1冷媒と、前記第2凝縮器内の前記第2冷媒とが熱交換する冷凍装置において、前記第2冷媒として二酸化炭素を用い、前記第2圧縮機をスクロール圧縮機により構成し、前記第1冷媒回路の前記第1蒸発器と前記第1圧縮機との間の前記第1冷媒と、前記第2冷媒回路の前記第2圧縮機と前記第2凝縮器との間の前記第2冷媒とを熱交換する中間冷却器を設け、前記第2冷媒回路は、前記中間冷却器から流出した前記第2冷媒の一部を減圧して、前記スクロール圧縮機の圧縮室内に流入させるインジェクション回路を備えたものである。 A refrigeration apparatus according to the present invention includes a first refrigerant circuit that sequentially connects a first compressor, a first condenser, a first expansion mechanism, and a first evaporator to circulate the first refrigerant, a second compressor, A second refrigerant circuit that sequentially connects a second condenser, a second expansion mechanism, and a second evaporator, and circulates a second refrigerant, the first refrigerant in the first evaporator, and the second refrigerant In the refrigeration apparatus for exchanging heat with the second refrigerant in the condenser, carbon dioxide is used as the second refrigerant, the second compressor is constituted by a scroll compressor, and the first evaporation of the first refrigerant circuit is performed. An intermediate cooler for exchanging heat between the first refrigerant between the second compressor and the first compressor and the second refrigerant between the second compressor and the second condenser in the second refrigerant circuit The second refrigerant circuit depressurizes part of the second refrigerant flowing out of the intermediate cooler, and Those having a injection circuit for flowing into the compression chamber of the scroll compressor.

本発明は、第1冷媒回路と第2冷媒回路とにより2元冷凍サイクルを構成し、二酸化炭素冷媒を用いた第2冷媒回路の圧縮機を、固有圧縮比を持つスクロール圧縮機により構成したので、圧縮機のエネルギー効率を向上することができる。   In the present invention, the first refrigerant circuit and the second refrigerant circuit constitute a binary refrigeration cycle, and the compressor of the second refrigerant circuit using carbon dioxide refrigerant is constituted by a scroll compressor having an inherent compression ratio. The energy efficiency of the compressor can be improved.

本発明の実施の形態1における冷凍装置を示す図である。It is a figure which shows the freezing apparatus in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1におけるスクロール圧縮機の縦断面図模式図である。It is a longitudinal cross-sectional schematic diagram of the scroll compressor in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における固定スクロール101と揺動スクロール102とを組み合わせた状態での上面図模式図である。It is a top view schematic diagram in the state where fixed scroll 101 and rocking scroll 102 in Embodiment 1 of the present invention were combined. 本発明の実施の形態1における固定スクロール101と揺動スクロール102とを組み合わせた状態での上面図模式図である。It is a top view schematic diagram in the state where fixed scroll 101 and rocking scroll 102 in Embodiment 1 of the present invention were combined. 本発明の実施の形態1における固定スクロール101と揺動スクロール102とを組み合わせた状態での上面図模式図である。It is a top view schematic diagram in the state where fixed scroll 101 and rocking scroll 102 in Embodiment 1 of the present invention were combined. 本発明の実施の形態2における冷媒システムを示す図である。It is a figure which shows the refrigerant system in Embodiment 2 of this invention.

実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1における冷凍装置を示す図である。
本実施の形態における冷凍装置は、高元側の冷媒回路(冷凍サイクル)と、低元側の冷媒回路(冷凍サイクル)とで構成されている。
高元側の冷媒回路は、高元側圧縮機1、高元側凝縮器2、高元側主LEV(電子膨張弁)3、カスケードコンデンサ4、および中間冷却器6を順次接続して閉ループで構成する。高元側の冷媒回路は、塩素を含まないHFC系冷媒が作動流体として用いられる。
低元側の冷媒回路は、低元側圧縮機5、中間冷却器6、カスケードコンデンサ4、低元側主LEV7、低元側蒸発器8を順次接続して閉ループで構成する。低元側の冷媒回路は、二酸化炭素冷媒が作動流体として用いられる。
カスケードコンデンサ4内では、低元側の冷媒と高元側の冷媒とが熱交換する。
また、中間冷却器6内においても、低元側の冷媒と高元側の冷媒とが熱交換する。
このような熱交換により、低元側の冷媒を液化させ、高元側の冷媒を蒸発させることで、2元冷凍サイクル(2元冷凍装置)を構成している。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a refrigeration apparatus in Embodiment 1 of the present invention.
The refrigeration apparatus in the present embodiment includes a high-source side refrigerant circuit (refrigeration cycle) and a low-source-side refrigerant circuit (refrigeration cycle).
The high-source side refrigerant circuit is a closed loop in which a high-side compressor 1, a high-side condenser 2, a high-side main LEV (electronic expansion valve) 3, a cascade condenser 4, and an intercooler 6 are sequentially connected. Configure. In the high-side refrigerant circuit, an HFC-based refrigerant not containing chlorine is used as a working fluid.
The low-side refrigerant circuit is configured in a closed loop by sequentially connecting the low-side compressor 5, the intermediate cooler 6, the cascade condenser 4, the low-side main LEV 7, and the low-side evaporator 8. In the low-side refrigerant circuit, carbon dioxide refrigerant is used as a working fluid.
In the cascade condenser 4, the low-source side refrigerant and the high-source side refrigerant exchange heat.
Also in the intercooler 6, heat exchange occurs between the low-side refrigerant and the high-side refrigerant.
By such heat exchange, the low-source-side refrigerant is liquefied and the high-source-side refrigerant is evaporated, thereby constituting a two-component refrigeration cycle (two-component refrigeration apparatus).

なお、「高元側の冷媒回路」は、本発明における「第1冷媒回路」に相当する。
また、「低元側の冷媒回路」は、本発明における「第2冷媒回路」に相当する。
また、「高元側圧縮機1」は、本発明における「第1圧縮機」に相当する。
また、「高元側凝縮器2」は、本発明における「第1凝縮器」に相当する。
また、「高元側主LEV3」は、本発明における「第1膨張機構」に相当する。
また、「カスケードコンデンサ4」は、本発明における「第1蒸発器」および「第2凝縮器」に相当する。
また、「低元側圧縮機5」は、本発明における「第2圧縮機」に相当する。
また、「低元側主LEV7」は、本発明における「第2膨張機構」に相当する。
また、「低元側蒸発器8」は、本発明における「第2蒸発器」に相当する。
また、「高元側の冷媒」は、本発明における「第1冷媒」に相当する。
また、「低元側の冷媒」は、本発明における「第2冷媒」に相当する。
The “higher refrigerant circuit” corresponds to the “first refrigerant circuit” in the present invention.
The “low refrigerant circuit” corresponds to the “second refrigerant circuit” in the present invention.
The “higher compressor 1” corresponds to the “first compressor” in the present invention.
Further, the “high-end condenser 2” corresponds to the “first condenser” in the present invention.
Further, the “higher main LEV3” corresponds to the “first expansion mechanism” in the present invention.
The “cascade capacitor 4” corresponds to the “first evaporator” and the “second condenser” in the present invention.
The “low-source compressor 5” corresponds to the “second compressor” in the present invention.
Further, the “low original side main LEV7” corresponds to the “second expansion mechanism” in the present invention.
Further, the “low-evaporator 8” corresponds to the “second evaporator” in the present invention.
Further, the “higher refrigerant” corresponds to the “first refrigerant” in the present invention.
Further, the “low refrigerant side refrigerant” corresponds to the “second refrigerant” in the present invention.

さらに、低元側の冷媒回路には、中間冷却器6から流出した低元側の冷媒の一部を減圧して、低元側圧縮機5の圧縮室内に流入させるインジェクション回路11を備えている。
このインジェクション回路11は、中間冷却器6の下流側を分岐して低元側圧縮機5に接続する分岐配管と、インジェクション回路11を流通する冷媒を減圧する開度可変のインジェクション用LEV9と、インジェクション回路11の流路を開閉するインジェクション用電磁弁10を備えている。
また、低元側圧縮機5の吐出管には、低元側圧縮機5から吐出された冷媒の温度を検出する温度検知手段(図示せず)が設けられている。この温度検知手段は、例えば熱電対やサーミスタ等により構成される。
温度検知手段の検知温度に応じてインジェクション用LEV9の開度を設定する。動作の詳細は後述する。
Further, the low-side refrigerant circuit includes an injection circuit 11 that decompresses a part of the low-side refrigerant flowing out from the intercooler 6 and flows into the compression chamber of the low-side compressor 5. .
This injection circuit 11 includes a branch pipe that branches downstream from the intercooler 6 and connects to the low-end compressor 5, a variable-opening injection LEV 9 that depressurizes the refrigerant flowing through the injection circuit 11, and an injection. An injection solenoid valve 10 for opening and closing the flow path of the circuit 11 is provided.
Further, a temperature detection means (not shown) for detecting the temperature of the refrigerant discharged from the low-side compressor 5 is provided in the discharge pipe of the low-side compressor 5. This temperature detection means is composed of, for example, a thermocouple or a thermistor.
The opening degree of the injection LEV 9 is set according to the temperature detected by the temperature detecting means. Details of the operation will be described later.

なお、「インジェクション用LEV9」は、本発明における「減圧機構」に相当する。   The “LEV 9 for injection” corresponds to the “pressure reduction mechanism” in the present invention.

本実施の形態における低元側圧縮機5は、スクロール圧縮機により構成されている。スクロール圧縮機は、吐出容積(後述)に対する吸入容積(後述)の比率(以下「組込容積比」という。)が幾何学的に定まり、その組込容積比が1以上の一定値に定まる固有圧縮比型の圧縮機である。
本実施の形態における低元側圧縮機5(以下「スクロール圧縮機」ともいう。)は、組込容積比を2.0以下に設定している。例えば、組込容積比を1.2〜2.0の任意の値に設定する。
次に、このスクロール圧縮機の詳細について説明する。
The low-side compressor 5 in the present embodiment is configured by a scroll compressor. A scroll compressor has a ratio of a suction volume (described later) to a discharge volume (described later) (hereinafter referred to as “built-in volume ratio”) geometrically determined, and the built-in volume ratio is determined to be a constant value of 1 or more. This is a compression ratio type compressor.
The low-source compressor 5 (hereinafter also referred to as “scroll compressor”) in the present embodiment has a built-in volume ratio set to 2.0 or less. For example, the built-in volume ratio is set to an arbitrary value between 1.2 and 2.0.
Next, details of the scroll compressor will be described.

図2は本発明の実施の形態1におけるスクロール圧縮機の縦断面図模式図である。
スクロール圧縮機は、低元側の冷媒回路を循環する冷媒を吸入し、圧縮して高温高圧の状態として吐出させるものである。
このスクロール圧縮機は、固定スクロール101および揺動スクロール102等からなる圧縮部と、電動機112等からなる駆動部とにより構成されている。これら圧縮部および駆動部は、シェル100内に収納されている。
このシェル100は、密閉容器となっており、その下部は潤滑油を貯留する油溜め115となっている。またシェル100の中間部には、冷媒ガスを吸入するための吸入管118が接続されている。またシェル100の上部には、冷媒ガスを吐出するための吐出管117が接続されている。
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view of the scroll compressor according to Embodiment 1 of the present invention.
The scroll compressor sucks the refrigerant circulating through the low-side refrigerant circuit, compresses it, and discharges it as a high-temperature and high-pressure state.
This scroll compressor is composed of a compression unit including a fixed scroll 101 and a swing scroll 102 and a drive unit including an electric motor 112 and the like. These compression unit and drive unit are accommodated in the shell 100.
The shell 100 is an airtight container, and a lower portion thereof is an oil sump 115 for storing lubricating oil. A suction pipe 118 for sucking refrigerant gas is connected to the middle part of the shell 100. A discharge pipe 117 for discharging the refrigerant gas is connected to the upper part of the shell 100.

圧縮部は、揺動スクロール102、固定スクロール101、およびフレーム103等で構成されている。図2に示すように、揺動スクロール102は下側に、固定スクロール101は上側に配置されるようになっている。また、揺動スクロール102とフレーム103との間には、揺動スクロール102を支承するスラストプレート107が設けられている。   The compression unit includes a swing scroll 102, a fixed scroll 101, a frame 103, and the like. As shown in FIG. 2, the orbiting scroll 102 is arranged on the lower side, and the fixed scroll 101 is arranged on the upper side. In addition, a thrust plate 107 that supports the swing scroll 102 is provided between the swing scroll 102 and the frame 103.

固定スクロール101には、一方の面に立設された渦巻突起101aが形成されている。また、揺動スクロール102にも、一方の面に立設され、渦巻突起101aと実質的に同一形状の渦巻突起102aが形成されている。
揺動スクロール102および固定スクロール101は、渦巻突起101aと渦巻突起102aとを互いに組み合わせ、シェル100内に装着されている。
揺動スクロール102および固定スクロール101が組み合わされた状態では、渦巻突起101aと渦巻突起102aの巻方向が互いに逆となる。そして、渦巻突起101aと渦巻突起102aとの間には、相対的に容積が変化する複数の圧縮室が形成される。なお、圧縮室の詳細は後述する。
また、固定スクロール101の渦巻突起101a端部、および揺動スクロール102の渦巻突起102a端部には、例えばPPS(ポリフェニレンサルファイド樹脂)を素材とし、圧縮室間をシールするシール部材105が設けられている。
The fixed scroll 101 is formed with a spiral protrusion 101a erected on one surface. The swing scroll 102 is also provided with a spiral protrusion 102a that is erected on one surface and has substantially the same shape as the spiral protrusion 101a.
The swing scroll 102 and the fixed scroll 101 are mounted in the shell 100 by combining the spiral protrusion 101a and the spiral protrusion 102a with each other.
In a state where the swing scroll 102 and the fixed scroll 101 are combined, the winding direction of the spiral protrusion 101a and the spiral protrusion 102a is opposite to each other. A plurality of compression chambers whose volumes change relatively are formed between the spiral protrusion 101a and the spiral protrusion 102a. Details of the compression chamber will be described later.
Further, at the end of the spiral protrusion 101a of the fixed scroll 101 and the end of the spiral protrusion 102a of the orbiting scroll 102, for example, PPS (polyphenylene sulfide resin) is used as a material, and a seal member 105 that seals between the compression chambers is provided. Yes.

固定スクロール101は、フレーム103にボルト等によって固定されている。固定スクロール101の中央部には、圧縮され、高圧となった冷媒ガスを吐出する吐出ポート116が形成されている。そして、圧縮され、高圧となった冷媒ガスは、固定スクロール101の上部に設けられている吐出空間に排出されるようになっている。
また、固定スクロール101の中間圧圧縮室(後述)が形成される位置には、中間圧圧縮室とインジェクション回路11とを連通するインジェクションポート120が設けられている。このインジェクションポート120の数は適宜設定することができる。
The fixed scroll 101 is fixed to the frame 103 with bolts or the like. A discharge port 116 for discharging the compressed and high-pressure refrigerant gas is formed in the central portion of the fixed scroll 101. The compressed and high pressure refrigerant gas is discharged into a discharge space provided in the upper part of the fixed scroll 101.
In addition, an injection port 120 that communicates the intermediate pressure compression chamber and the injection circuit 11 is provided at a position where an intermediate pressure compression chamber (described later) of the fixed scroll 101 is formed. The number of injection ports 120 can be set as appropriate.

揺動スクロール102は、自転運動を阻止するためのオルダムリング104により、固定スクロール101に対して自転運動することなく公転旋回運動を行うようになっている。
また、揺動スクロール102の渦巻突起102a形成面とは反対側の面(スラスト面)の略中心部には、中空円筒形状のボス部が形成されている。このボス部にはジャーナル軸受が設けられており、ジャーナル軸受の内側にはブッシュ106が設けられている。
揺動スクロール102は、ブッシュ106およびジャーナル軸受を介し、主軸108からの駆動力が伝達される。
The swinging scroll 102 performs a revolving orbiting motion without rotating with respect to the fixed scroll 101 by an Oldham ring 104 for preventing the rotating motion.
A hollow cylindrical boss portion is formed at a substantially central portion of the surface (thrust surface) opposite to the surface on which the spiral protrusion 102a is formed of the orbiting scroll 102. The boss portion is provided with a journal bearing, and a bush 106 is provided inside the journal bearing.
The swinging scroll 102 is transmitted with driving force from the main shaft 108 via the bush 106 and the journal bearing.

駆動部は、ローター109、ステーター110、および回転軸である主軸108等で構成されている。ローター109は、主軸108に固定され、ステーター110への通電が開始することにより回転駆動し、主軸108を回転させるようになっている。また、ステーター110はシェル100の内周面に固定されている。   The drive unit includes a rotor 109, a stator 110, a main shaft 108 that is a rotating shaft, and the like. The rotor 109 is fixed to the main shaft 108 and is driven to rotate when the energization of the stator 110 is started to rotate the main shaft 108. The stator 110 is fixed to the inner peripheral surface of the shell 100.

主軸108は、ローター109の回転に伴って回転し、揺動スクロール102を旋回させるようになっている。
この主軸108の上部111は、フレーム103に設けられた主軸受によって支持されている。
一方、主軸108の下部は、ボールベアリングによって回転自在に支持されている。このボールベアリングは、シェル100の下部に設けられたサブフレーム114の中央部に形成された軸受収納部に圧入固定されている。また、サブフレーム114には、容積型のオイルポンプ113が設けられている。
オイルポンプで吸引された潤滑油は、主軸108の内部形成された油穴108a等を介して各摺動部に送られる。
The main shaft 108 rotates with the rotation of the rotor 109 to turn the swing scroll 102.
An upper portion 111 of the main shaft 108 is supported by a main bearing provided on the frame 103.
On the other hand, the lower part of the main shaft 108 is rotatably supported by ball bearings. This ball bearing is press-fitted and fixed in a bearing housing portion formed at the center of a sub-frame 114 provided at the lower part of the shell 100. The subframe 114 is provided with a positive displacement oil pump 113.
Lubricating oil sucked by the oil pump is sent to each sliding portion through an oil hole 108a formed inside the main shaft 108 and the like.

このような構成により、電動機112により主軸108が回転駆動されと、オルダムリング104により自転を抑制された揺動スクロール102は、公転運動を行う。これにより、吸入過程が開始される。
シェル100内に流入した冷媒(二酸化炭素)は圧縮室に吸入され、揺動スクロール102の公転運動により揺動スクロール102の中心へ移動し、体積が縮小される。この工程により、圧縮室に吸入された冷媒は圧縮される。圧縮された冷媒は、固定スクロール101の吐出ポート116を通り、吐出空間に流入する。そして、吐出管117を介してシェル100から吐出される。
With such a configuration, when the main shaft 108 is rotationally driven by the electric motor 112, the orbiting scroll 102 whose rotation is suppressed by the Oldham ring 104 performs a revolving motion. This starts the inhalation process.
The refrigerant (carbon dioxide) that flows into the shell 100 is sucked into the compression chamber, moves to the center of the orbiting scroll 102 by the revolving motion of the orbiting scroll 102, and the volume is reduced. Through this process, the refrigerant sucked into the compression chamber is compressed. The compressed refrigerant passes through the discharge port 116 of the fixed scroll 101 and flows into the discharge space. Then, it is discharged from the shell 100 via the discharge pipe 117.

次に、固定スクロール101と揺動スクロール102とを組み合わせて形成した圧縮室の詳細について、図3〜図5により説明する。   Next, details of the compression chamber formed by combining the fixed scroll 101 and the orbiting scroll 102 will be described with reference to FIGS.

図3〜図5は本発明の実施の形態1における固定スクロール101と揺動スクロール102とを組み合わせた状態での上面図模式図である。
図3は、冷媒の吸入が完了した時の渦巻きの嵌め合い状態を示している。
図3に示すように、本実施の形態における固定スクロール101および揺動スクロール102の渦巻きの巻き数は2.5巻き以上に設定している。
冷媒の吸入が完了した時、半径方向最外方には一対の吸入側圧縮室A、Bが形成され、中央部には吐出ポート116に開口する吐出側圧縮室Eが形成される。
吸入容積は、冷媒の吸入が完了した時の吸入側圧縮室Aと吸入側圧縮室Bの容積を加算して求められる。
3 to 5 are schematic top views in a state where the fixed scroll 101 and the swing scroll 102 are combined in the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 shows a swirl state when the suction of the refrigerant is completed.
As shown in FIG. 3, the number of spirals of the fixed scroll 101 and the orbiting scroll 102 in this embodiment is set to 2.5 or more.
When the suction of the refrigerant is completed, a pair of suction side compression chambers A and B are formed at the outermost side in the radial direction, and a discharge side compression chamber E that opens to the discharge port 116 is formed at the center.
The suction volume is obtained by adding the volumes of the suction side compression chamber A and the suction side compression chamber B when the suction of the refrigerant is completed.

さらに、吸入側圧縮室Aおよび吐出側圧縮室Eの何れにも連通しない圧縮室である中間圧圧縮室Cが、吸入側圧縮室A側に形成されている。
また、吸入側圧縮室Bおよび吐出側圧縮室Eの何れにも連通しない圧縮室である中間圧圧縮室Dが、吸入側圧縮室B側に形成されている。
本実施の形態では渦巻きの巻き数は2.5巻き以上に設定しているので、中間圧圧縮室C、Dが揺動スクロール102の公転角によらず形成される。
Further, an intermediate pressure compression chamber C, which is a compression chamber that does not communicate with either the suction side compression chamber A or the discharge side compression chamber E, is formed on the suction side compression chamber A side.
An intermediate pressure compression chamber D, which is a compression chamber that does not communicate with either the suction side compression chamber B or the discharge side compression chamber E, is formed on the suction side compression chamber B side.
In the present embodiment, since the number of spirals is set to 2.5 or more, the intermediate pressure compression chambers C and D are formed regardless of the revolution angle of the swing scroll 102.

図4は、吸入された冷媒が順次圧縮され、吐出される直前の嵌め合い状態を示している。
揺動スクロール102の公転運動により、各圧縮室はその容積を減少させながら中心側へと移動される。
そして、吐出直前の状態においては、吐出側圧縮室F、Gが形成されている。
また、インジェクションポート120は、中間圧圧縮室C、Dと連通している。
吐出容積は、圧縮冷媒を吐出する直前での吐出側圧縮室Fと吐出側圧縮室Gの容積を加算して求められる。
本実施の形態では、吸入完了時の吸入容積を、吐出直前の吐出容積で除算して求められる組込容積比を、1.2〜2.0に設定している。
FIG. 4 shows a fitted state immediately before the sucked refrigerant is sequentially compressed and discharged.
By the revolving motion of the orbiting scroll 102, each compression chamber is moved to the center side while reducing its volume.
And in the state just before discharge, the discharge side compression chambers F and G are formed.
The injection port 120 is in communication with the intermediate pressure compression chambers C and D.
The discharge volume is obtained by adding the volumes of the discharge side compression chamber F and the discharge side compression chamber G immediately before discharging the compressed refrigerant.
In the present embodiment, the built-in volume ratio obtained by dividing the suction volume at the completion of suction by the discharge volume immediately before discharge is set to 1.2 to 2.0.

図5は、図4の嵌め合い状態から回転角度を進めた時の渦巻きの嵌め合い状態を示している。
図5の矢印で示すように、吐出側圧縮室Fで圧縮された冷媒は、揺動スクロール102中央の切り欠き部から吐出ポート116に吐出される。
一方、吐出ポート116の斜線で示すように、吐出ポート116が吐出側圧縮室Fに開口するので、吐出側圧縮室Fで圧縮された冷媒は、吐出ポート116斜線部から吐出される。
すなわち、揺動スクロール102の中央部の内側に切り欠きを設けることや、吐出ポート116の位置を調整して、吸入完了時の容積から組込容積比が、1.2〜2.0になった時点で吐出側圧縮室F、Gが吐出されるように設定されている。
FIG. 5 shows a swirl fit state when the rotation angle is advanced from the fit state of FIG.
As indicated by the arrows in FIG. 5, the refrigerant compressed in the discharge side compression chamber F is discharged to the discharge port 116 from the notch portion at the center of the swing scroll 102.
On the other hand, as indicated by the oblique line of the discharge port 116, the discharge port 116 opens into the discharge side compression chamber F, so that the refrigerant compressed in the discharge side compression chamber F is discharged from the discharge port 116 diagonal portion.
That is, by providing a notch inside the center portion of the orbiting scroll 102 and adjusting the position of the discharge port 116, the built-in volume ratio becomes 1.2 to 2.0 from the volume at the completion of the suction. It is set so that the discharge side compression chambers F and G are discharged at the time.

次に実施の形態1の動作ならびに作用を説明する。   Next, the operation and action of the first embodiment will be described.

まず、冷凍装置の起動時の動作を説明する。
本実施の形態1における冷凍装置の起動の際は、まず、高元側の冷媒回路の高元側圧縮機1を起動(運転開始)し、その次に、低元側の冷媒回路を起動させる。
低元側の冷媒回路の起動は、カスケードコンデンサ4内の低元側が所定温度以下となった後に、低元側の冷媒回路の低元側圧縮機5を起動する。
本起動制御により、高元側の冷媒回路の高元側圧縮機1を運転して冷媒を循環させることで、カスケードコンデンサ4の低元側を冷却するため、低元側圧縮機5の起動による凝縮負荷増にともなう低元側の高圧異常昇圧を防止できる効果がある。
First, the operation at the time of starting the refrigeration apparatus will be described.
When starting the refrigerating apparatus in the first embodiment, first, the high-end compressor 1 of the high-end refrigerant circuit is started (starts operation), and then the low-end refrigerant circuit is started. .
The low-source side refrigerant circuit is started by starting the low-source side compressor 5 of the low-source-side refrigerant circuit after the low-source side in the cascade capacitor 4 becomes equal to or lower than a predetermined temperature.
By this activation control, the high-side compressor 1 of the high-side refrigerant circuit is operated to circulate the refrigerant, thereby cooling the low-side side of the cascade capacitor 4. This has the effect of preventing the high-pressure abnormal pressure increase on the low side due to the increase in the condensation load.

次に、本冷凍装置における冷媒の流れを説明する。
高元側圧縮機1を起動させると、高元側圧縮機1内に冷媒が吸入され、高温高圧の冷媒が高元側凝縮器2内に導かれる。
高元側凝縮器2では、ファンなどの送風機により外気温の空気で冷却され、冷媒が凝縮し、高元側凝縮器2出口では、高圧の液冷媒として流れてゆく。
高元側主LEV3によって液冷媒は膨張し、カスケードコンデンサ4内に流れてゆく。
カスケードコンデンサ4内では、低元側冷媒から熱を奪って蒸発する。さらに中間冷却器6でも低元側冷媒から熱を奪って蒸発する。蒸発した冷媒は高元側圧縮機1内に再び吸入される。高元側はこの一連の動作を行う。
Next, the flow of the refrigerant in the refrigeration apparatus will be described.
When the high-end compressor 1 is started, refrigerant is sucked into the high-end compressor 1 and high-temperature and high-pressure refrigerant is introduced into the high-end condenser 2.
In the high-end side condenser 2, it is cooled with air at an outside temperature by a blower such as a fan, and the refrigerant condenses. At the outlet of the high-end side condenser 2, it flows as a high-pressure liquid refrigerant.
The liquid refrigerant expands and flows into the cascade condenser 4 by the high-side main LEV 3.
In the cascade condenser 4, heat is taken from the low-source side refrigerant and evaporated. Further, the intermediate cooler 6 also evaporates by taking heat from the low-source side refrigerant. The evaporated refrigerant is sucked into the high-end compressor 1 again. The high-end side performs this series of operations.

カスケードコンデンサ4内の低元側の温度が所定値以下に到達した後、低元側圧縮機5を起動させる。
低元側圧縮機5を起動させると、低元側圧縮機5内には冷媒が吸入され、高温高圧の冷媒が、中間冷却器6を介してカスケードコンデンサ4内に導かれる。
カスケードコンデンサ4内は、先行して運転している高元側の冷媒回路によって冷却されているため、凝縮負荷により高圧レベルが異常昇圧することを防止できる効果がある。
カスケードコンデンサ4内で低元側の冷媒は高元側の冷媒と熱交換して液化する。
液冷媒は、低元側主LEV7により膨張作用を受け、低元側蒸発器8内で温度調整対象の庫内空気と熱交換して蒸発する。蒸発した冷媒は低元側圧縮機5内に再び吸入される。低元側はこの一連の動作を行う。
After the low-side temperature in the cascade capacitor 4 reaches a predetermined value or less, the low-side compressor 5 is started.
When the low-side compressor 5 is started, the refrigerant is sucked into the low-side compressor 5, and the high-temperature and high-pressure refrigerant is introduced into the cascade condenser 4 through the intermediate cooler 6.
Since the inside of the cascade capacitor 4 is cooled by the high-side refrigerant circuit operating in advance, there is an effect that the high pressure level can be prevented from being abnormally boosted by the condensation load.
In the cascade capacitor 4, the low-side refrigerant is liquefied by exchanging heat with the high-side refrigerant.
The liquid refrigerant is expanded by the low-side main LEV 7 and is evaporated in the low-side evaporator 8 by exchanging heat with the internal air of the temperature adjustment target. The evaporated refrigerant is sucked again into the low-side compressor 5. The low element side performs this series of operations.

ここで、低元側の冷媒回路の、低圧側圧力に対する高圧側圧力の割合である運転圧力比が高くなる場合には、インジェクション回路11から低元側圧縮機5の中間圧圧縮室C、D内に液冷媒をインジェクションする。この運転圧力比は蒸発温度に対する外気温度の割合から求めることもできる。
例えば、運転圧力比に応じてインジェクション用LEV9の開度を設定して液冷媒をインジェクションする。
Here, when the operating pressure ratio, which is the ratio of the high-pressure side pressure to the low-pressure side pressure, in the low-side refrigerant circuit becomes high, the intermediate pressure compression chambers C and D of the low-side compressor 5 from the injection circuit 11 are increased. Liquid refrigerant is injected into the inside. This operating pressure ratio can also be obtained from the ratio of the outside air temperature to the evaporation temperature.
For example, the liquid refrigerant is injected by setting the opening degree of the injection LEV 9 in accordance with the operating pressure ratio.

また、運転圧力比が高くなると、低元側圧縮機5の吐出温度(吐出冷媒の温度)も上昇することから、低元側圧縮機5の吐出温度を検知する温度検知手段の検出値に応じて、インジェクション用LEV9の開度を設定しても良い。   Further, when the operating pressure ratio increases, the discharge temperature of the low-side compressor 5 (the temperature of the discharged refrigerant) also increases. Thus, the opening degree of the injection LEV 9 may be set.

なお、ここではインジェクション用LEV9の開度を設定する場合を説明したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、インジェクション用LEV9の開度を一定として、運転圧力比または吐出温度が所定値を超えた場合に、インジェクション用電磁弁10を開状態にしても良い。   In addition, although the case where the opening degree of LEV9 for injection was set here was demonstrated, this invention is not limited to this. For example, the injection solenoid valve 10 may be opened when the opening of the injection LEV 9 is constant and the operating pressure ratio or the discharge temperature exceeds a predetermined value.

(効果)
以上のように本実施の形態においては、高元側圧縮機1、高元側凝縮器2、高元側主LEV3、およびカスケードコンデンサ4を順次接続し、高元側の冷媒を循環させる高元側の冷媒回路と、低元側圧縮機5、カスケードコンデンサ4、低元側主LEV7、および低元側蒸発器8を順次接続し、低元側の冷媒を循環させる低元側の冷媒回路とを備え、カスケードコンデンサ4内の高元側の冷媒と、カスケードコンデンサ4内の低元側の冷媒とが熱交換する2元冷凍装置を構成する。そして、低元側の冷媒として二酸化炭素を用い、低元側圧縮機5をスクロール圧縮機により構成した。このため、単段の冷凍サイクルと比較して、運転圧力比を低元することができ、低元側圧縮機5のエネルギー効率を向上することができる。
(effect)
As described above, in the present embodiment, the high-side compressor 1, the high-side condenser 2, the high-side main LEV 3, and the cascade condenser 4 are sequentially connected to circulate the high-side refrigerant. A low-side refrigerant circuit, a low-side compressor, a cascade condenser 4, a low-side main LEV 7 and a low-side evaporator 8 are sequentially connected to circulate the low-side refrigerant. And a high temperature side refrigerant in the cascade capacitor 4 and a low temperature side refrigerant in the cascade capacitor 4 are configured to exchange heat. Then, carbon dioxide was used as the low-side refrigerant, and the low-side compressor 5 was constituted by a scroll compressor. For this reason, compared with a single-stage refrigeration cycle, the operating pressure ratio can be reduced, and the energy efficiency of the low-side compressor 5 can be improved.

例えば、外気温32度、冷却温度(庫内温度)−40℃に維持する冷凍定格運転の場合、本実施の形態のように2元冷凍装置に構成し、低元側の冷媒回路に二酸化炭素冷媒を適用した場合、運転圧力比2.6程度の運転となる。
また、外気温32度、冷却温度(庫内温度)−5℃に維持する冷蔵定格運転の場合、運転圧力比は1.9程度の運転となる。
For example, in the case of refrigeration rated operation in which the outside air temperature is maintained at 32 ° C. and the cooling temperature (internal temperature) −40 ° C., the binary refrigeration apparatus is configured as in the present embodiment, and When the refrigerant is applied, the operation is performed at an operation pressure ratio of about 2.6.
Moreover, in the case of the refrigeration rated operation which maintains the outside air temperature at 32 ° C. and the cooling temperature (internal temperature) −5 ° C., the operation pressure ratio is about 1.9.

また本実施の形態においては、低元側圧縮機5を構成するスクロール圧縮機の組込容積比を、2.0以下(例えば1.2〜2.0)に設定した。
このため、適正圧縮を行うことができ、エネルギー効率を高めることができる。
Moreover, in this Embodiment, the built-in volume ratio of the scroll compressor which comprises the low original side compressor 5 was set to 2.0 or less (for example, 1.2-2.0).
For this reason, appropriate compression can be performed and energy efficiency can be improved.

また本実施の形態においては、スクロール圧縮機は、固定スクロールの渦巻突起と、公転運動する揺動スクロールの渦巻突起とを組み合わされて複数の圧縮室を形成し、吸入側圧縮室A、Bおよび吐出側圧縮室Eの何れにも連通しない中間圧圧縮室C、Dが、揺動スクロール102の公転角によらず形成される。
このように、組込容積比が2.0以下の比較的小さい場合であっても、中間圧圧縮室C、Dを形成している。
この中間圧圧縮室C、Dを形成することで、圧縮室間の差圧を低減できるため、内部漏れを低減でき、過圧縮損失も低減でき、エネルギー効率を高くすることができる。
本実施の形態のように2元冷凍装置に構成して運転圧力比を低下させても、二酸化炭素冷媒の場合は、差圧としては大きい。例えば、外気温32度、冷却温度(庫内温度)−5℃に維持する運転の場合には、差圧が2.4MPaと大きい。
このような吸入側と吐出側の差圧が大きい場合であっても、中間圧圧縮室C、Dを形成することで、圧縮室間の差圧を低減できるため、内部漏れを低減でき、エネルギー効率を高くすることができる。
Further, in the present embodiment, the scroll compressor forms a plurality of compression chambers by combining the spiral protrusions of the fixed scroll and the spiral protrusions of the orbiting scroll that revolves, and the suction side compression chambers A, B, and Intermediate pressure compression chambers C and D that do not communicate with any of the discharge side compression chambers E are formed regardless of the revolution angle of the orbiting scroll 102.
As described above, even when the built-in volume ratio is relatively small of 2.0 or less, the intermediate pressure compression chambers C and D are formed.
By forming these intermediate pressure compression chambers C and D, the differential pressure between the compression chambers can be reduced, so that internal leakage can be reduced, over compression loss can be reduced, and energy efficiency can be increased.
Even if the operation pressure ratio is reduced by configuring the binary refrigeration apparatus as in the present embodiment, the differential pressure is large in the case of carbon dioxide refrigerant. For example, in the case of an operation in which the outside air temperature is maintained at 32 ° C. and the cooling temperature (internal temperature) −5 ° C., the differential pressure is as large as 2.4 MPa.
Even when such a pressure difference between the suction side and the discharge side is large, by forming the intermediate pressure compression chambers C and D, the differential pressure between the compression chambers can be reduced, so that internal leakage can be reduced and energy can be reduced. Efficiency can be increased.

また本実施の形態においては、中間冷却器6から流出した冷媒の一部を減圧して、低元側圧縮機5の圧縮室内に流入させるインジェクション回路11を備えている。
このため、低元側圧縮機5の吐出冷媒温度を低減することができ、運転範囲を拡大することができる。
Further, in the present embodiment, an injection circuit 11 is provided that decompresses a part of the refrigerant flowing out from the intercooler 6 and flows it into the compression chamber of the low-side compressor 5.
For this reason, the discharge refrigerant | coolant temperature of the low original side compressor 5 can be reduced, and an operating range can be expanded.

また本実施の形態においては、スクロール圧縮機の中間圧圧縮室C、Dとインジェクション回路11とを連通するインジェクションポート120が設けられている。
このため、吸入インジェクションによらず、中間圧圧縮室C、D内への冷媒インジェクションを行うことができる。よって、低元側圧縮機5の吐出冷媒温度を低減することができ、運転範囲を拡大することができる。
また、中間圧圧縮室C、Dは、吸入側圧縮室A、B、吐出側圧縮室Eと連通していないため、インジェクションされた液冷媒がシェル100内に流入することがない。よって、圧縮機内の油溜め115から各部に供給された潤滑油の温度が低下することを防止することができ、軸受部分などの摺動部の信頼性を確保できる効果がある。
In the present embodiment, an injection port 120 that communicates the intermediate pressure compression chambers C and D of the scroll compressor and the injection circuit 11 is provided.
For this reason, refrigerant injection into the intermediate pressure compression chambers C and D can be performed regardless of the suction injection. Therefore, the refrigerant temperature discharged from the low-source compressor 5 can be reduced, and the operating range can be expanded.
In addition, since the intermediate pressure compression chambers C and D are not in communication with the suction side compression chambers A and B and the discharge side compression chamber E, the injected liquid refrigerant does not flow into the shell 100. Therefore, it is possible to prevent the temperature of the lubricating oil supplied to each part from the oil sump 115 in the compressor from being lowered, and there is an effect that the reliability of the sliding part such as the bearing part can be secured.

また本実施の形態においては、低元側冷媒回路の、低圧側圧力に対する高圧側圧力の割合である運転圧力比に応じて、インジェクション用LEV9の開度を設定する。
このため、低元側圧縮機5の吐出管温度の上昇に応じてインジェクションする液冷媒を調整することができ、吐出管温度を調整することができる。
よって、低元側圧縮機5の吐出冷媒温度を低減することができ、運転範囲を拡大することができる。
In the present embodiment, the opening degree of the injection LEV 9 is set according to the operating pressure ratio, which is the ratio of the high-pressure side pressure to the low-pressure side pressure in the low-source side refrigerant circuit.
For this reason, the liquid refrigerant to be injected can be adjusted in accordance with an increase in the discharge pipe temperature of the low-source compressor 5, and the discharge pipe temperature can be adjusted.
Therefore, the refrigerant temperature discharged from the low-source compressor 5 can be reduced, and the operating range can be expanded.

また本実施の形態においては、スクロール圧縮機が吐出した冷媒の温度に応じて、インジェクション用LEV9の開度を設定する。
このため、低元側圧縮機5の吐出管温度の上昇に応じてインジェクションする液冷媒を調整することができ、吐出管温度を調整することができる。
よって、低元側圧縮機5の吐出冷媒温度を低減することができ、運転範囲を拡大することができる。
Moreover, in this Embodiment, the opening degree of LEV9 for injection is set according to the temperature of the refrigerant | coolant which the scroll compressor discharged.
For this reason, the liquid refrigerant to be injected can be adjusted in accordance with an increase in the discharge pipe temperature of the low-source compressor 5, and the discharge pipe temperature can be adjusted.
Therefore, the refrigerant temperature discharged from the low-source compressor 5 can be reduced, and the operating range can be expanded.

また本実施の形態においては、当該冷凍装置の起動の際、高元側の冷媒回路の高元側圧縮機1を運転して冷媒を循環させ、低元側の冷媒回路のカスケードコンデンサ4の温度が所定温度以下となった後に、低元側の冷媒回路の運転を開始する。
このため、低元側圧縮機5の起動による凝縮負荷増にともなう低元側の高圧異常昇圧を防止できる効果がある。
In the present embodiment, when the refrigeration apparatus is started, the high-side compressor 1 of the high-side refrigerant circuit is operated to circulate the refrigerant, and the temperature of the cascade capacitor 4 of the low-side refrigerant circuit After the temperature becomes equal to or lower than the predetermined temperature, the operation of the low-source side refrigerant circuit is started.
For this reason, there is an effect that it is possible to prevent the high pressure abnormal pressure increase on the low side due to the increase in the condensation load due to the start of the low side compressor 5.

また、固定スクロール101の渦巻突起101a端部、および揺動スクロール102の渦巻突起102a端部には、例えばPPS(ポリフェニレンサルファイド樹脂)を素材とし、圧縮室間をシールするシール部材105が設けられている。
よって、液冷媒に対する磨耗耐力を高めることができ、過多な冷媒インジェクションが可能である。
Further, at the end of the spiral protrusion 101a of the fixed scroll 101 and the end of the spiral protrusion 102a of the orbiting scroll 102, for example, PPS (polyphenylene sulfide resin) is used as a material, and a seal member 105 that seals between the compression chambers is provided. Yes.
Therefore, the wear resistance against liquid refrigerant can be increased, and excessive refrigerant injection is possible.

実施の形態2.
図6は本発明の実施の形態2における冷媒システムを示す図である。
図6に示すように、本実施の形態2のインジェクション回路11は、カスケードコンデンサ4から流出した冷媒の一部を減圧して、低元側圧縮機5の圧縮室内に流入させるように構成されている。
なお、その他の構成および動作は上記実施の形態1と同様である。
なお、本実施の形態においては、中間冷却器6を設けない構成としても良い。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 6 is a diagram showing a refrigerant system according to Embodiment 2 of the present invention.
As shown in FIG. 6, the injection circuit 11 of the second embodiment is configured to depressurize a part of the refrigerant flowing out from the cascade condenser 4 and to flow into the compression chamber of the low-side compressor 5. Yes.
Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment.
In the present embodiment, the intermediate cooler 6 may not be provided.

このように、カスケードコンデンサ4から流出した冷媒の一部を低元側圧縮機5内にインジェクションするようにしても、上記実施の形態1と同様の効果を奏することができる。   As described above, even when a part of the refrigerant flowing out of the cascade condenser 4 is injected into the low-side compressor 5, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

1 高元側圧縮機、2 高元側凝縮器、3 高元側主LEV、4 カスケードコンデンサ、5 低元側圧縮機、6 中間冷却器、7 低元側主LEV、8 低元側蒸発器、9 インジェクション用LEV、10 インジェクション用電磁弁、11 インジェクション回路、100 シェル、101 固定スクロール、101a 渦巻突起、102 揺動スクロール、102a 渦巻突起、103 フレーム、104 オルダムリング、105 シール部材、106 ブッシュ、107 スラストプレート、108 主軸、108a 油穴、109 ローター、110 ステーター、111 上部、112 電動機、113 オイルポンプ、114 サブフレーム、115 油溜め、116 吐出ポート、117 吐出管、118 吸入管、120 インジェクションポート、A 吸入側圧縮室、B 吸入側圧縮室、C 中間圧圧縮室、D 中間圧圧縮室、E 吐出側圧縮室、F 吐出側圧縮室、G 吐出側圧縮室。   1 High side compressor, 2 High side condenser, 3 High side main LEV, 4 Cascade condenser, 5 Low side compressor, 6 Intermediate cooler, 7 Low side main LEV, 8 Low side evaporator , 9 LEV for injection, 10 solenoid valve for injection, 11 injection circuit, 100 shell, 101 fixed scroll, 101a spiral projection, 102 swing scroll, 102a spiral projection, 103 frame, 104 Oldham ring, 105 seal member, 106 bush, 107 Thrust plate, 108 Main shaft, 108a Oil hole, 109 Rotor, 110 Stator, 111 Upper part, 112 Electric motor, 113 Oil pump, 114 Subframe, 115 Oil sump, 116 Discharge port, 117 Discharge pipe, 118 Suction pipe, 120 Injection Over DOO, A suction side compression chamber, B suction side compression chamber, C intermediate pressure compression chambers, D intermediate pressure compression chambers, E discharge side compression chamber, F the discharge side compression chamber, G discharge side compression chamber.

Claims (8)

第1圧縮機、第1凝縮器、第1膨張機構、および第1蒸発器を順次接続し、第1冷媒を循環させる第1冷媒回路と、
第2圧縮機、第2凝縮器、第2膨張機構、および第2蒸発器を順次接続し、第2冷媒を循環させる第2冷媒回路とを備え、
前記第1蒸発器内の前記第1冷媒と、前記第2凝縮器内の前記第2冷媒とが熱交換する冷凍装置において、
前記第2冷媒として二酸化炭素を用い、
前記第2圧縮機をスクロール圧縮機により構成し
前記第1冷媒回路の前記第1蒸発器と前記第1圧縮機との間の前記第1冷媒と、前記第2冷媒回路の前記第2圧縮機と前記第2凝縮器との間の前記第2冷媒とを熱交換する中間冷却器を設け、
前記第2冷媒回路は、
前記中間冷却器から流出した前記第2冷媒の一部を減圧して、前記スクロール圧縮機の圧縮室内に流入させるインジェクション回路を備え
ことを特徴とする冷凍装置。
A first refrigerant circuit that sequentially connects the first compressor, the first condenser, the first expansion mechanism, and the first evaporator, and circulates the first refrigerant;
A second compressor, a second condenser, a second expansion mechanism, and a second evaporator are sequentially connected, and a second refrigerant circuit for circulating the second refrigerant is provided.
In the refrigeration apparatus in which the first refrigerant in the first evaporator and the second refrigerant in the second condenser exchange heat,
Carbon dioxide is used as the second refrigerant,
The second compressor is constituted by a scroll compressor ,
The first refrigerant between the first evaporator and the first compressor in the first refrigerant circuit, and the second refrigerant between the second compressor and the second condenser in the second refrigerant circuit. 2 Provide an intercooler to exchange heat with the refrigerant,
The second refrigerant circuit includes
A refrigeration apparatus comprising: an injection circuit that decompresses a part of the second refrigerant that has flowed out of the intermediate cooler and flows into the compression chamber of the scroll compressor .
前記スクロール圧縮機の組込容積比を2.0以下に設定した
ことを特徴とする請求項1記載の冷凍装置。
The refrigerating apparatus according to claim 1, wherein a built-in volume ratio of the scroll compressor is set to 2.0 or less.
前記スクロール圧縮機は、
固定スクロールの渦巻突起と、公転運動する揺動スクロールの渦巻突起とを組み合わされて複数の圧縮室を形成し、
半径方向最外方に形成された吸入側圧縮室から前記第2冷媒を吸い込み、前記揺動スクロールの公転運動によりその容積を減少させながら中心側へと移動させて前記第2冷媒を圧縮し、
前記固定スクロールの中央部に設けられた吐出ポートに開口する吐出側圧縮室から圧縮した前記第2冷媒を吐出し、
前記吸入側圧縮室および前記吐出側圧縮室の何れにも連通しない前記圧縮室である中間圧圧縮室が、前記揺動スクロールの公転角によらず形成された
ことを特徴とする請求項2記載の冷凍装置。
The scroll compressor is
A plurality of compression chambers are formed by combining the spiral protrusions of the fixed scroll and the spiral protrusions of the orbiting scroll that revolves.
The second refrigerant is sucked from the suction side compression chamber formed at the outermost side in the radial direction, and the second refrigerant is compressed by moving to the center side while reducing the volume by the revolving motion of the swing scroll,
Discharging the compressed second refrigerant from a discharge-side compression chamber that opens to a discharge port provided in a central portion of the fixed scroll;
The intermediate pressure compression chamber, which is the compression chamber that does not communicate with either the suction side compression chamber or the discharge side compression chamber, is formed regardless of the revolution angle of the swing scroll. Refrigeration equipment.
前記スクロール圧縮機は、
前記中間圧圧縮室と前記インジェクション回路とを連通するインジェクションポートが設けられた
ことを特徴とする請求項3記載の冷凍装置。
The scroll compressor is
The intermediate pressure compression chamber and the injection circuit and claim 3 Symbol mounting of the refrigeration apparatus, characterized in that the injection port is provided for communicating.
前記インジェクション回路を流通する前記第2冷媒を減圧する開度可変の減圧機構を備え、
前記第2冷媒回路の、低圧側圧力に対する高圧側圧力の割合である運転圧力比に応じて、前記減圧機構の開度を設定する
ことを特徴とする請求項の何れか1項に記載の冷凍装置。
A variable opening mechanism for reducing the pressure of the second refrigerant flowing through the injection circuit;
Of the second refrigerant circuit, in accordance with the operating pressure ratio is the ratio of the high-pressure side pressure on the low pressure side pressure, to any one of claims 1 to 4, characterized in that to set the opening degree of the decompression mechanism The refrigeration apparatus described.
前記インジェクション回路を流通する前記第2冷媒を減圧する開度可変の減圧機構を備え、
前記スクロール圧縮機が吐出した前記第2冷媒の温度に応じて、前記減圧機構の開度を設定する
ことを特徴とする請求項の何れか1項に記載の冷凍装置。
A variable opening mechanism for reducing the pressure of the second refrigerant flowing through the injection circuit;
The refrigerating apparatus according to any one of claims 1 to 4 , wherein an opening degree of the decompression mechanism is set according to a temperature of the second refrigerant discharged from the scroll compressor.
当該冷凍装置の起動の際、
前記第1冷媒回路の前記第1圧縮機を運転して前記第1冷媒を循環させ、
前記第2冷媒回路の前記第2凝縮器の温度が所定温度以下となった後に、前記第2冷媒回路の運転を開始する
ことを特徴とする請求項1〜の何れか1項に記載の冷凍装置。
When starting the refrigeration system,
Operating the first compressor of the first refrigerant circuit to circulate the first refrigerant;
After the temperature of the second condenser of the second refrigerant circuit is equal to or less than a predetermined temperature, according to any one of claim 1 to 6, characterized in that to start the operation of the second refrigerant circuit Refrigeration equipment.
前記第1冷媒として塩素を含まないHFC系冷媒を用いた
ことを特徴とする請求項1〜の何れか1項に記載の冷凍装置。
The refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 7 , wherein an HFC-based refrigerant not containing chlorine is used as the first refrigerant.
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