JP6136403B2 - Air conditioner - Google Patents
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Description
本発明は、空調装置に関する。 The present invention relates to an air conditioner.
従来から、例えば特許文献1〜3に示されるように、2つの圧縮部が直列接続されてなる2段圧縮機構を有する空調装置が知られている。特許文献1〜3に記載の空調装置によれば、2段圧縮機構を構成する低段側圧縮部の吐出口と高段側圧縮部の吸入口との間の部分に凝縮器から流出したガス冷媒がインジェクションされる。このようにガス冷媒をインジェクションすることで、冷凍サイクルの効率が向上する。
Conventionally, for example, as shown in
(発明が解決しようとする課題)
暖房運転時であっても冷房運転時であってもガス冷媒をインジェクションすることによって効率が向上する。しかし、空調状態(暖房、冷房)、空調負荷(定格、部分負荷)、冷媒回路内を流れる冷媒の状態(圧力、温度)、外気の様々な状況によって、効率を高めるためにガス冷媒をインジェクションする流量(インジェクション流量)の最適値が異なる。つまり、状況に応じて最適なインジェクション流量が存在する。
(Problems to be solved by the invention)
The efficiency is improved by injecting the gas refrigerant during the heating operation and during the cooling operation. However, gas refrigerant is injected to increase efficiency depending on the air conditioning conditions (heating, cooling), air conditioning load (rated, partial load), the state of the refrigerant flowing in the refrigerant circuit (pressure, temperature), and various conditions of the outside air. The optimum flow rate (injection flow rate) is different. That is, there is an optimum injection flow rate depending on the situation.
従来の2段圧縮機構を有する空調装置においては、低段側圧縮部と高段側圧縮部が同一の駆動源によって駆動されるので、各々の圧縮機回転数が同一である。このため、低段側圧縮部の吐出口と高段側圧縮部の吸入口とを接続する配管内の圧力(中間圧力)が固定され、これを制御することはできない。インジェクション流量は中間圧力に依存するため、中間圧力が制御できない場合はインジェクション流量を変更することができない。なお、インジェクションするためのガス冷媒が流れるインジェクション配管に流量制御弁を設け、この流量制御弁の開度を調整することで、インジェクション流量を変更することはできる。しかしながら、インジェクション配管を流れるガス冷媒の流量の最大値は中間圧力によって定められてしまう。したがって、例えば流量制御弁の開度が全開であっても中間圧力が高い場合はインジェクション流量も少なく、所望の流量のガス冷媒をインジェクション配管に流すことができない事態も生じ得る。 In an air conditioner having a conventional two-stage compression mechanism, the low-stage compression section and the high-stage compression section are driven by the same drive source, so that the respective compressor rotation speeds are the same. For this reason, the pressure (intermediate pressure) in the pipe connecting the discharge port of the low-stage compression unit and the suction port of the high-stage compression unit is fixed, and cannot be controlled. Since the injection flow rate depends on the intermediate pressure, the injection flow rate cannot be changed when the intermediate pressure cannot be controlled. Note that the injection flow rate can be changed by providing a flow rate control valve in the injection pipe through which the gas refrigerant for injection flows and adjusting the opening of the flow rate control valve. However, the maximum value of the flow rate of the gas refrigerant flowing through the injection pipe is determined by the intermediate pressure. Therefore, for example, even when the opening degree of the flow control valve is fully open, if the intermediate pressure is high, the injection flow rate is small, and there may be a situation in which a desired amount of gas refrigerant cannot flow through the injection pipe.
本発明は、様々な状況に応じて最適な流量のガス冷媒をインジェクションすることができるよう構成された空調装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an air conditioner configured to be able to inject a gas refrigerant having an optimum flow rate according to various situations.
(課題を解決するための手段)
本発明は、第1吸入口および第1吐出口を有し、第1吸入口からガス冷媒を吸入するとともに吸入したガス冷媒を圧縮して第1吐出口から吐出する第1圧縮部と、第2吸入口および第2吐出口を有し、第2吸入口からガス冷媒を吸入するとともに吸入したガス冷媒を圧縮して第2吐出口から吐出する第2圧縮部と、第1吐出口に接続された第1吐出配管と、第2吐出口に接続された第2吐出配管と、第1吐出配管および第2吐出配管を流れる冷媒が流入されるとともに流入された冷媒を凝縮するよう構成される凝縮器と、凝縮器から流出した冷媒を蒸発するよう構成される蒸発器と、凝縮器と蒸発器とを接続する中間配管と、蒸発器から流出した冷媒を第1吸入口に導くよう構成された第1吸入配管と、蒸発器から流出した冷媒を第2吸入口に導くよう構成された第2吸入配管と、第1吐出配管と第2吸入配管とを接続する直列接続配管と、直列接続配管の途中に介装された第1弁部材と、中間配管と直列接続配管とを接続するインジェクション配管と、インジェクション配管の途中に介装された第2弁部材と、第1吐出口から吐出されるガス冷媒の流量と第2吐出口から吐出されるガス冷媒の流量との比である吐出流量比を変更することができるように構成される流量比変更手段と、を備える、空調装置を提供する。
(Means for solving the problem)
The present invention includes a first compression section that has a first suction port and a first discharge port, sucks gas refrigerant from the first suction port, compresses the sucked gas refrigerant, and discharges the gas refrigerant from the first discharge port, A second compression section having two suction ports and a second discharge port, which sucks the gas refrigerant from the second suction port and compresses the sucked gas refrigerant and discharges it from the second discharge port; and is connected to the first discharge port The first discharge pipe, the second discharge pipe connected to the second discharge port, the refrigerant flowing through the first discharge pipe and the second discharge pipe are flown in, and the flowed-in refrigerant is condensed. A condenser, an evaporator configured to evaporate the refrigerant flowing out of the condenser, an intermediate pipe connecting the condenser and the evaporator, and configured to guide the refrigerant flowing out of the evaporator to the first suction port; The first suction pipe and the refrigerant flowing out of the evaporator to the second suction port A second suction pipe configured to lead, a series connection pipe connecting the first discharge pipe and the second suction pipe, a first valve member interposed in the middle of the series connection pipe, and a series connection to the intermediate pipe An injection pipe connecting the pipe, a second valve member interposed in the middle of the injection pipe, a flow rate of the gas refrigerant discharged from the first discharge port, and a flow rate of the gas refrigerant discharged from the second discharge port An air conditioner comprising: a flow rate ratio changing unit configured to be able to change a discharge flow rate ratio that is a ratio of
また、本発明の空調装置は、第1弁部材と第2弁部材が開弁しているときに、直列接続配管内を流れるガス冷媒の圧力である中間圧力が予め定められる最適中間圧力になるように流量比変更手段を制御する制御手段を備える。
Further, in the air conditioner of the present invention, when the first valve member and the second valve member are opened, the intermediate pressure that is the pressure of the gas refrigerant flowing through the series connection pipe becomes the predetermined optimum intermediate pressure. Ru comprising a control means for controlling the flow rate ratio changing means so.
本発明によれば、流量比変更手段によって、第1圧縮部の第1吐出口から吐出されるガス冷媒の流量と第2圧縮部の第2吐出口から吐出されるガス冷媒の流量との比(吐出流量比)が変更される。第1圧縮部と第2圧縮部が直列接続されている場合にこの吐出流量比を変更した場合、直列接続配管内を流れるガス冷媒の圧力(中間圧力)が変更される。中間圧力が変更された場合、インジェクション配管を流れる冷媒の流量(インジェクション流量)も変更される。具体的には、中間圧力が低ければ低いほどインジェクション流量が増加し、中間圧力が高ければ高いほどインジェクション流量が減少する。このように、本発明によれば、流量比変更手段が吐出流量比を変更することにより中間圧力を制御することができる。中間圧力を制御することができるので、様々な状況に応じてインジェクション流量を所望の値に変更することができる。 According to the present invention, the ratio between the flow rate of the gas refrigerant discharged from the first discharge port of the first compression unit and the flow rate of the gas refrigerant discharged from the second discharge port of the second compression unit by the flow rate changing means. (Discharge flow rate ratio) is changed. When this discharge flow rate ratio is changed when the first compression part and the second compression part are connected in series, the pressure (intermediate pressure) of the gas refrigerant flowing in the series connection pipe is changed. When the intermediate pressure is changed, the flow rate of the refrigerant flowing through the injection pipe (injection flow rate) is also changed. Specifically, the lower the intermediate pressure, the higher the injection flow rate, and the higher the intermediate pressure, the lower the injection flow rate. Thus, according to the present invention, the intermediate pressure can be controlled by the flow rate ratio changing means changing the discharge flow rate ratio. Since the intermediate pressure can be controlled, the injection flow rate can be changed to a desired value in accordance with various situations.
また、第1弁部材と第2弁部材が開弁しているときに、制御手段が、中間圧力が予め定められる最適中間圧力になるように流量比変更手段を制御することにより、様々な状況に応じて最適な流量のガス冷媒をインジェクションすることができる。また、最適中間圧力は、インジェクション配管を流れる冷媒の流量が、空調運転時における冷凍効率を高めることができるような流量として予め定められる最適インジェクション流量となるように、最適インジェクション流量に対応して予め定められているとよい。中間圧力がこのように定められた最適中間圧力になるように流量比変更手段が制御されることにより、効率を高めるといった面からより確実に、様々な運転状況に応じて最適な流量のガス冷媒をインジェクションすることができる。この場合、制御手段は、最適中間圧力と実際の中間圧力との偏差に基づいて流量比変更手段をフィードバック制御するとよい。 In addition, when the first valve member and the second valve member are opened, the control means controls the flow rate ratio changing means so that the intermediate pressure becomes a predetermined optimum intermediate pressure, thereby allowing various situations. Accordingly, it is possible to inject a gas refrigerant having an optimum flow rate. In addition, the optimum intermediate pressure corresponds to the optimum injection flow rate in advance so that the flow rate of the refrigerant flowing through the injection pipe becomes an optimum injection flow rate that is predetermined as a flow rate that can increase the refrigeration efficiency during the air conditioning operation. It is good to have been established. By controlling the flow rate ratio changing means so that the intermediate pressure becomes the optimum intermediate pressure determined in this way, the gas refrigerant having the optimum flow rate according to various operating conditions is more reliably ensured from the aspect of improving the efficiency. Can be injected. In this case, the control means may feedback control the flow rate ratio changing means based on the deviation between the optimum intermediate pressure and the actual intermediate pressure.
流量比変更手段は、第1圧縮部の第1吐出口から吐出されるガス冷媒の流量または第2圧縮部の第2吐出口から吐出されるガス冷媒の流量を変更することができるように構成される流量変更手段であるとよい。第1圧縮部または第2圧縮部の吐出流量を変更することにより、吐出流量比を変更することができる。 The flow rate ratio changing means is configured to change the flow rate of the gas refrigerant discharged from the first discharge port of the first compression unit or the flow rate of the gas refrigerant discharged from the second discharge port of the second compression unit. It is good that it is the flow rate changing means. By changing the discharge flow rate of the first compression unit or the second compression unit, the discharge flow rate ratio can be changed.
この点に関し、本発明に係る流量変更手段は、第2圧縮部の圧縮室と第2吸入口あるいは第1圧縮部の圧縮室と第1吸入口とを接続するバイパス配管と、バイパス配管の途中に介装された開度制御可能な第3弁部材と、を備える。そして、制御手段は、第1弁部材と第2弁部材が開弁しているときに、中間圧力が最適中間圧力になるように第3弁部材の開度を制御する。これによれば、制御手段が第3弁部材の開度を制御することによって、第2圧縮部または第1圧縮部の吐出口から吐出される冷媒の流量が制御される。このように吐出流量を制御することにより、様々な状況に応じてインジェクション流量を制御することができる。さらにこの場合、第1圧縮部と前記第2圧縮部が同一の駆動源により駆動されているとよい。これによれば、1つの駆動源で2台の圧縮部を作動させることができるとともに、2台の圧縮部が同一の圧縮機回転数で作動している場合であっても吐出流量比を変更することができる。 In this regard, the flow rate changing means according to the present invention includes a bypass pipe connecting the compression chamber of the second compression section and the second suction port or the compression chamber of the first compression section and the first suction port, and a middle of the bypass pipe. a third valve member which opening control interposed, Ru comprising a. The control means, when the first valve member and the second valve member is open, that controls the opening of the third valve member so that the intermediate pressure is optimized intermediate pressure. According to this, the flow rate of the refrigerant discharged from the discharge port of the second compression unit or the first compression unit is controlled by the control means controlling the opening degree of the third valve member. By controlling the discharge flow rate in this way, the injection flow rate can be controlled according to various situations. Furthermore, in this case, the first compression unit and the second compression unit may be driven by the same drive source. According to this, two compressors can be operated with one drive source, and the discharge flow rate ratio is changed even when the two compressors are operating at the same compressor speed. can do.
また、第1圧縮部と第2圧縮部のいずれか一方がエンジンにより駆動され、第1圧縮部と第2圧縮部のいずれか他方が電動モータにより駆動され、流量変更手段は電動モータであり、制御手段は、電動モータの回転数を制御するものであってもよい。これによれば、制御手段が電動モータの回転数を制御することによって、第2圧縮部または第1圧縮部の吐出口から吐出される冷媒の流量が制御される。このように吐出流量を制御して中間圧力を制御することにより、様々な状況に応じてインジェクション流量を制御することができる。 In addition, one of the first compression unit and the second compression unit is driven by the engine, the other of the first compression unit and the second compression unit is driven by the electric motor, and the flow rate changing means is an electric motor, The control means may control the rotation speed of the electric motor. According to this, the flow rate of the refrigerant discharged from the discharge port of the second compression unit or the first compression unit is controlled by the control means controlling the rotation speed of the electric motor. By controlling the discharge flow rate and controlling the intermediate pressure in this way, the injection flow rate can be controlled according to various situations.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本実施形態に係る空調装置1の構成を示す概略図である。この空調装置1は、ガスエンジンにより駆動するエンジン駆動式空調装置である。図1に示すように、この空調装置1は、ガス冷媒を圧縮するための圧縮ユニット10と、室内に設置され冷媒を室内の空気と熱交換させるための室内熱交換器21A,21Bと、室外に設置され冷媒を外気と熱交換させるための室外熱交換器22と、冷媒を膨張させる暖房用膨張弁23Aおよび冷房用膨張弁23Bと、四方切換弁24と、冷媒を気液分離させる第1気液分離器25および第2気液分離器26と、冷媒をエンジン冷却水と熱交換させるためのサブ熱交換器27と、制御装置30と、ガスエンジン40とを備える。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an
圧縮ユニット10は、第1圧縮部11と、第2圧縮部12とを備える。本実施形態において、第1圧縮部11と第2圧縮部12はガスエンジン40の駆動力により駆動される。図2は、ガスエンジン40と、第1圧縮部11および第2圧縮部12との接続構成を示す図である。図2に示すように、ガスエンジン40は出力軸41を有し、この出力軸41から動力が外部に出力される。出力軸41には第1プーリ42と第2プーリ43が出力軸41と同軸回転可能に取付けられる。
The
また、第1圧縮部11は、第1吸入口11aと、第1吐出口11bと、入力軸111を有する。この入力軸111に第3プーリ112が入力軸111と同軸回転可能に取付けられる。入力軸111の途中にクラッチ113が介装される。第3プーリ112と第1プーリ42との間にベルトBT1が巻かれる。したがって、ガスエンジン40の動力は、出力軸41、第1プーリ42、ベルトBT1、第3プーリ112を介して入力軸111に伝達される。入力軸111が回転駆動することで、第1圧縮部11が作動する。第1圧縮部11が作動すると、第1吸入口11aからガス冷媒が第1圧縮部11に吸入され、吸入されたガス冷媒が第1圧縮部11内の圧縮室で圧縮され、圧縮されたガス冷媒が第1吐出口11bから吐出される。
Further, the
また、第2圧縮部12は、第2吸入口12aと、第2吐出口12bと、入力軸121を有する。この入力軸121に第4プーリ122が入力軸121と同軸回転可能に取付けられる。入力軸121の途中にクラッチ123が介装される。第4プーリ122と第2プーリ43との間にベルトBT2が巻かれる。したがって、ガスエンジン40の動力は、出力軸41、第2プーリ43、ベルトBT2、第4プーリ122を介して入力軸121に伝達される。入力軸121が回転駆動することで、第2圧縮部12が作動する。第2圧縮部12が作動すると、第2吸入口12aからガス冷媒が第2圧縮部12に吸入され、吸入されたガス冷媒が第2圧縮部12内の圧縮室で圧縮され、圧縮されたガス冷媒が第2吐出口12bから吐出される。
The
このように本実施形態では、1つの駆動源(ガスエンジン40)により第1圧縮部11と第2圧縮部12の双方が駆動される。このためガスエンジン40の出力軸41の回転駆動に伴って第1圧縮部11の出力軸111と第2圧縮部12の出力軸121が同期して回転するので、第1圧縮部11の圧縮機回転数と第2圧縮部12の圧縮機回転数は同じである。したがって、エンジン回転数を変化させることによって各圧縮部の圧縮機回転数は変化させることができるものの、各々の圧縮部の回転数を異なる回転数に設定することはできないように構成されている。
Thus, in this embodiment, both the
図1に示すように、第1圧縮部11の第1吐出口11bに第1吐出配管131の一方端が接続され、第2吐出口12bに第2吐出配管132の一方端が接続される。第1吐出配管131には第1吐出口11bから吐出された冷媒が流れる。第2吐出配管132には第2吐出口12bから吐出された冷媒が流れる。第1吐出配管131の他方端および第2吐出配管132の他方端は図1の点Aで合流するとともに第1配管51の一方端に接続される。また、第1吸入口11aに第1吸入配管141の一方端が接続され、第2吸入口12aに第2吸入配管142の一方端が接続される。第1吸入配管141と第2吸入配管142は図1の点Bで合流するとともに第5配管55の一方端に接続される。
As shown in FIG. 1, one end of the
第1吐出配管131と第2吸入配管142が、直列接続配管151で接続される。この直列接続配管151の途中に直列接続用開閉弁152が介装される。また、直列接続配管151に中間圧力センサ153が取付けられる。中間圧力センサ153は直列接続配管151を流れるガス冷媒の圧力(中間圧力)Pmを検出する。
The
第1吐出配管131の途中に第1逆止弁161が介装される。第1逆止弁161により、第1圧縮部11の第1吐出口11bから点Aに向かう冷媒の流れが許容され、その反対方向に向かう冷媒の流れが遮断される。また、第2吸入配管142の途中に第2逆止弁162が介装される。第2逆止弁162により、点Bから第2圧縮部12の第2吸入口12aに向かう冷媒の流れが許容され、その反対方向に向かう冷媒の流れが遮断される。
A
第2吸入配管142の途中であって、直列接続配管151が連通する部分よりも下流側(第2吸入口12a側)の位置に、温度センサ171が取付けられる。温度センサ171は、第2吸入配管142を通って第2吸入口12aから第2圧縮部12に吸入されるガス冷媒の温度Tsを検出する。
A
点Aで第1吐出配管131と第2吐出配管132に接続した第1配管51の途中に吐出圧力センサ172が取付けられる。吐出圧力センサ172は、第1配管51を流れるガス冷媒の圧力(吐出圧力)Pdを検出する。また、点Bで第1吸入配管141と第2吸入配管142に接続した第5配管55の途中に吸入圧力センサ173が取付けられる。吸入圧力センサ173は、第5配管55を流れるガス冷媒の圧力(吸入圧力)Psを検出する。
A
第2圧縮部12には、バイパス配管181が接続されている。このバイパス配管181は第2吸入配管142を介して第2圧縮部12の第2吸入口12aに接続される。バイパス配管181の途中には、開度が可変のバイパス弁182が介装される。なお、本実施形態において、第1圧縮部11と第2圧縮部12は、ともにスクロール圧縮機である。スクロール圧縮機は周知のように、固定スクロールと、固定スクロールに対して自転せずに偏芯回転する旋回スクロールとを備える。ここで、第2圧縮部12に用いられるスクロール圧縮機について簡単に説明する。
A
図3は、第2圧縮部12を構成するスクロール圧縮機内での固定スクロール124と旋回スクロール125の配設状態を示す断面図である。第2圧縮部12が作動した場合、図3の(a)→(b)→(c)→(d)→(e)の順に、旋回スクロール125が固定スクロール124に対して自転せずに偏芯回転する。図3に示すように、固定スクロール124と旋回スクロール125とにより囲まれた空間により圧縮室が形成される。また、固定スクロール124の底板には、第2圧縮部12の吸入口12aに連通する2つの吸入孔12c、12cが形成される。この吸入孔12c,12cは、固定スクロール124と旋回スクロール125とで囲まれる空間のうち、外側に形成される2つの圧縮室A1、A2に開口する位置に形成される。したがって、吸入口12aから吸入されるガス冷媒は、図3(a)に示すようにまず外側の圧縮室A1、A2に導入される。また、固定スクロール124の底板には、第2圧縮部12の吐出口12bに連通する1つの吐出孔12dが形成される。吐出孔12dは、固定スクロール124のほぼ中央付近に形成される。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an arrangement state of the fixed
図3の(a)、(b)、(c)、(d)、(e)の順に旋回スクロール125が固定スクロール124に対して自転せずに偏芯回転するにつれて、圧縮室A1,A2の容積が徐々に縮小されて圧縮室A1,A2内のガス冷媒の圧力が高められるとともに、その位置が外側位置から徐々に中央位置に移動してくる。そして、図3(e)に示すように吐出孔12dが開口した部分まで圧縮室が移動してきたときに、圧縮室内のガス冷媒が吐出孔12dを経て吐出口12bから吐出される。
As the
また、固定スクロール124の底板には、2つのバイパス孔12e,12eが形成されている。バイパス孔12e,12eは、吸入孔12c,12cよりも内側位置に開口する。このバイパス孔12e,12eに、バイパス配管181が連通する。すなわちバイパス配管181は、第2圧縮部12の第2吸入口12aと、第2圧縮部12内の圧縮室とを接続する。したがって、バイパス弁182が開弁している場合、バイパス配管181を介してバイパス孔12e,12eが第2吸入口12a(吸入孔12c,12c)に連通する。このためバイパス孔12e,12eが開口している圧縮室内の圧力は吸入圧力にほぼ等しい。つまり、バイパス孔12e,12eが圧縮室内に開口している間はその圧縮室内のガス冷媒は基本的には圧縮されない。バイパス孔12e,12eと圧縮室との連通が遮断された後に、その圧縮室内のガス冷媒が圧縮される。図3においては、図3(a)〜(c)の間はバイパス孔12e,12eが圧縮室A1,A2に開口しているため圧縮室A1,A2内のガス冷媒は圧縮されない。図3(d)の時点でバイパス孔12e,12eが圧縮室A1およびA2に開口しなくなるため圧縮室A1,A2内のガス冷媒が圧縮され始める。すなわち、バイパス配管181は、圧縮室内の冷媒の圧縮開始から圧縮途中までの間に圧縮室と第2吸入口とを接続し、それ以降圧縮終了までは圧縮室と第2吸入口との接続が遮断されるように、第2圧縮部12に接続される。また、バイパス弁182が閉弁している場合は、図3(a)の時点から圧縮室A1,A2内のガス冷媒が圧縮される。
Further, two
バイパス弁182が閉弁している場合は、圧縮室A1,A2が図3(a)に示す時点から圧縮されるので、圧縮容積が大きい。このため吐出口12bから吐出される冷媒の流量が多い。一方、バイパス弁182が開弁している場合は、圧縮室A1,A2が途中の時点(図3(d)に示す時点)から圧縮されるので、圧縮容積が小さい。このため吐出口12bから吐出される冷媒の流量が少ない。つまり、本実施形態の第2圧縮部12は、冷媒の吐出流量が可変であるように構成されている。また、バイパス弁182の開度αの大きさを変更することにより、第2圧縮部12の吐出流量を変更することができる。バイパス弁182が閉弁しているときに第2圧縮部12の吐出流量は最大(Qmax)であり、バイパス弁182が全開であるときに第2圧縮部の吐出流量は最小(Qmin)である。したがって、バイパス弁が閉弁している(開度α=0)状態から、開度αが大きくなるにつれて、吐出流量がQmaxから小さくなり、全開時に吐出流量がQminになる。
When the
図1に示すように、第1配管51の他方端は四方切換弁24に接続される。四方切換弁24は図1に示すように4つのポート(第1ポート241、第2ポート242、第3ポート243、第4ポート244)を有する。四方切換弁24は、第1ポート241が第2ポート242に接続され且つ第3ポート243が第4ポート244に接続される暖房接続状態と、第1ポート241が第3ポート243に接続され且つ第2ポート242が第4ポート244に接続される冷房接続状態とに、その接続状態を切り換えることができるように構成される。上述の第1配管51は四方切換弁24の第1ポート241に接続される。第2ポート242には第2配管52の一方端が接続される。第3ポート243には第3配管53の一方端が接続され、第4ポート244には第4配管54の一方端が接続される。
As shown in FIG. 1, the other end of the
第2配管52の他方端側は分岐し、一方の分岐管に室内熱交換器21Aが接続され、他方の分岐管に室内熱交換器21Bが接続される。各分岐管にはそれぞれ流量制御弁211A,211Bが設けられている。なお、室内熱交換器の数は1つでも良いし3つ以上でも良い。また、第3配管53の他方端に室外熱交換器22が接続される。室内熱交換器21A,21Bと室外熱交換器22とは中間配管56で接続される。室内熱交換器21A,21Bは、第2配管52または中間配管56から内部に冷媒を流入するとともに、流入した冷媒と室内空気とを熱交換させる。室外熱交換器22は、中間配管56または第3配管53から内部に冷媒を流入するとともに、流入した冷媒と外気とを熱交換させる。
The other end of the
中間配管56は、室内熱交換器21A,21Bから室外熱交換器22に向かう方向からみて、図1の点Cで分岐し点Dで合流する暖房用中間配管56Aと冷房用中間配管56Bとを有する。暖房用中間配管56Aには、暖房用逆止弁591および暖房用膨張弁23Aが介装される。暖房用逆止弁591は、点Cから点Dに向かう暖房用中間配管56A内の冷媒の流れを許容しその反対方向に向かう流れを遮断する。暖房用膨張弁23Aはそこを通る冷媒を膨張させる。
The
冷房用中間配管56Bには、冷房用逆止弁592、減圧弁593、第2気液分離器26、冷房用膨張弁23Bが介装される。冷房用逆止弁592は、点Dから点Cに向かう冷房用中間配管56B内の冷媒の流れを許容しその反対方向に向かう流れを遮断する。減圧弁593は冷房用中間配管56Bを流れる冷媒を減圧する。第2気液分離器26は冷房用中間配管56Bを流れる冷媒を気液分離し、ガス冷媒を後述する冷房インジェクション配管57Bに流し、液冷媒のみを冷房用中間配管56Bに流す。冷房用膨張弁23Bはそこを通る冷媒を膨張させる。
A
また、図1に示すように、暖房用中間配管56Aの途中の部分であって暖房用膨張弁23Aが介装されている部分と暖房用逆止弁591が介装されている部分との間の部分に暖房インジェクション配管57Aの一方端が連通する。暖房インジェクション配管57Aの途中にサブ熱交換器27が設けられる。サブ熱交換器27には暖房インジェクション配管57Aを流れる冷媒が流入する。サブ熱交換器27に流入した冷媒は、ガスエンジン40を冷却した冷却水と熱交換する。このサブ熱交換器27によって、暖房インジェクション配管57Aを流れる冷媒のうち液冷媒が蒸発される。
In addition, as shown in FIG. 1, between the portion in the middle of the heating
また、第2気液分離器26に冷房インジェクション配管57Bの一方端が連通する。暖房インジェクション配管57Aの他方端と冷房インジェクション配管57Bの他方端は図1の点Eで合流して一本のインジェクション配管57にされて直列接続配管151に連通する。つまり、中間配管56と直列接続配管151がインジェクション配管57で接続される。インジェクション配管57の途中にインジェクション弁19が介装される。
Further, one end of the cooling
第4配管54の他方端は第1気液分離器25に接続される。第1気液分離器25はそこに流入した冷媒を気液分離する。第1気液分離器25で気液分離された冷媒のうちのガス冷媒が第5配管55を流れる。
The other end of the
制御装置30は、CPU、ROM、RAMを有するマイクロコンピュータにより構成されている。この制御装置30は、各センサ(温度センサ171、中間圧力センサ153、吐出圧力センサ172、吸入圧力センサ173等)が検出した情報を入力し、入力した情報に基づいて空調装置1の運転(例えばガスエンジン40のエンジン回転数)を制御する。する。また、制御装置30は、直列接続用開閉弁152、バイパス弁182、インジェクション弁19に接続されていて、各種センサから入力した情報等に基づいて、これらの弁の開閉状態や開度を制御する。
The
次に、この空調装置1の空調運転(暖房運転、冷房運転)について簡単に説明する。まず、暖房運転について説明する。なお、暖房運転時には四方切換弁24が暖房接続状態にされる。暖房運転時に圧縮ユニット10(第1圧縮部11、第2圧縮部12)が作動すると、圧縮ユニット10で圧縮された高圧ガス冷媒が第1配管51に吐出される。第1配管51に吐出された高圧ガス冷媒は第1ポート241から四方切換弁24に入る。暖房時には四方切換弁24の第1ポート241が第2ポート242に接続されており、第2ポート242は第2配管52に接続されているので、第1ポート241から四方切換弁24に入った高圧ガス冷媒は第2ポート242から四方切換弁24を出るとともに第2配管52内を流れて室内熱交換器21A,21Bに流入する。室内熱交換器21A,21Bに流入した高圧ガス冷媒は室内熱交換器21A,21B内を流通する間に室内空気に熱を吐き出して凝縮する。このとき高圧ガス冷媒から吐き出された熱によって室内空気が暖められて、室内暖房される。
Next, the air conditioning operation (heating operation, cooling operation) of the
室内空気に熱を吐き出して凝縮した冷媒は一部液化して室内熱交換器21A,21Bから流出し、中間配管56を流れ、さらに点Cで示す位置から暖房用中間配管56Aに流入する。そして、暖房用膨張弁23Aで膨張することにより蒸発しやすいように低圧化された後に室外熱交換器22に流入する。室外熱交換器22に流入した冷媒は室外熱交換器22内を流通する間に外気の熱を奪って蒸発する。
The refrigerant that has been exhausted and condensed into the indoor air is partially liquefied and flows out of the
外気の熱を奪って蒸発した冷媒は一部気化して室外熱交換器22から流出し、第3配管53を流れる。そして、第3ポート243から四方切換弁24に入る。暖房時には四方切換弁24の第3ポート243は第4ポート244に接続されており、第4ポート244は第4配管54に接続されているので、第3ポート243から四方切換弁24に入った冷媒は第4ポート244から四方切換弁24を出て第4配管54に流れる。そして、第4配管54から第1気液分離器25に流入する。第1気液分離器25では冷媒が液冷媒と低圧のガス冷媒とに分離される。そして、低圧ガス冷媒のみが第5配管55を流れて圧縮ユニット10に帰還する。
A part of the refrigerant evaporated by taking the heat of the outside air is vaporized and flows out of the
次に、冷房運転について説明する。なお、冷房運転時には四方切換弁24が冷房接続状態にされる。冷房運転時に圧縮ユニット10が作動すると、圧縮された高圧ガス冷媒が圧縮ユニット10から第1配管51に吐出される。第1配管51に吐出された高圧ガス冷媒は第1ポート241から四方切換弁24に入る。冷房時には四方切換弁24の第1ポート241が第3ポート243に接続されており、第3ポート243は第3配管53に接続されているので、第1ポート241から四方切換弁24に入ったガス冷媒は第3ポート243から四方切換弁24を出て第3配管53を流れ、室外熱交換器22に流入する。室外熱交換器22に流入した高圧ガス冷媒は室外熱交換器22内を流通する間に外気に熱を吐き出して凝縮する。
Next, the cooling operation will be described. In the cooling operation, the four-
外気に熱を吐き出して凝縮した冷媒は一部液化して室外熱交換器22から流出されて中間配管56を流れ、点Dで示す位置から冷房用中間配管56Bに流入し、減圧弁593で減圧された後に第2気液分離器26に流入する。第2気液分離器26で冷媒がガス冷媒と液冷媒とに分離される。分離された冷媒のうち液冷媒のみが冷房用中間配管56Bをさらに流れる。そして、冷房用膨張弁23Bで膨張することにより蒸発しやすいように低圧化された後に室内熱交換器21A,21Bに流入する。室内熱交換器21A,21Bに流入した冷媒は室内熱交換器21A,21B内を流通する間に室内空気の熱を奪って蒸発する。このとき冷媒が室内空気の熱を奪うことによって室内空気が冷やされて、室内冷房される。
The refrigerant that is condensed by exhausting heat to the outside air is partially liquefied and flows out of the
室内空気の熱を奪って蒸発した冷媒は一部気化して室内熱交換器21A,21Bから流出し、第2配管52を流れる。そして、第2ポート242から四方切換弁24に入る。冷房時には四方切換弁24の第2ポート242は第4ポート244に接続されており、第4ポート244は第4配管54に接続されているので、第3ポート243から四方切換弁24に入った冷媒は第4ポート244から四方切換弁24を出て第4配管54に流れる。そして、第4配管54から第1気液分離器25に流入する。第1気液分離器25では冷媒が液冷媒と低圧のガス冷媒とに分離される。そして、低圧ガス冷媒のみが第5配管55を流れて圧縮ユニット10に帰還する。
The refrigerant that has evaporated the heat of the room air partially vaporizes and flows out of the
このように、暖房時には、室内熱交換器21A,21Bが凝縮器となり室外熱交換器22が蒸発器となる。一方、冷房時には、室外熱交換器22が凝縮器となり室内熱交換器21A、21Bが凝縮器となる。なお、本実施形態では、圧縮ユニット10から吐出した冷媒が圧縮ユニット10に帰還するまでに流れた部分を冷媒回路と呼ぶ。したがって、圧縮ユニット10から吐出された冷媒は冷媒回路を流れて圧縮ユニット10に帰還する。冷媒が冷媒回路を流れることによって空調(冷暖房)が行われる。
Thus, during heating, the
空調装置1の空調運転中、制御装置30は、図4に示すインジェクション流量制御ルーチンを実行する。このインジェクション流量制御ルーチンが起動すると、制御装置30は、まず図4のステップ(以下、ステップをSと略記する)11にて、運転容量比Rを計算する。運転容量比Rとは、空調装置の定格容量Vmax(kW)に対する運転容量V(kW)の比(V/Vmax)の百分率を表す(なお、容量を能力と称する場合もある)。運転容量Vは、空調負荷(暖房負荷)に応じて空調装置1に要求される運転容量(能力)である。例えば、運転容量比Rが50%という場合、空調装置1は、定格容量の50%の運転容量を発揮するように運転される。運転容量Vは、温度センサ171で検出された温度Ts、吐出圧力センサ172により検出された吐出圧力Pd、吸入圧力センサ173により検出された吸入圧力Ps、空調する空間の温度、設定温度等に基づいて算出される。
During the air conditioning operation of the
次いで、制御装置30は、計算した運転容量比Rが50%以下であるか否かを判断する(S12)。運転容量比Rが50%を越えている場合(S12:No)、制御装置30はS21に処理を進め、直列接続用開閉弁152、インジェクション弁19およびバイパス弁182に、閉作動信号を出力する(S16)。これにより、直列接続用開閉弁152、インジェクション弁19およびバイパス弁182が閉弁する。(既に閉弁しているときは、その閉状態を維持する)。制御装置30はS21にて各弁に閉作動信号を出力した後に、この制御ルーチンを終了する。
Next, the
図5は、直列接続用開閉弁152およびインジェクション弁19が閉弁している場合における、圧縮ユニット10内の冷媒の流れを示す図である。冷媒の流れは図中の点線矢印で表わされる。
FIG. 5 is a diagram showing the flow of the refrigerant in the
直列接続用開閉弁152およびインジェクション弁19が閉弁している場合、直列接続配管151およびインジェクション配管57が閉鎖される。この場合、蒸発器から流出して第5配管55を流れる冷媒は点Bで第1吸入配管141を流れる冷媒と第2吸入配管142を流れる冷媒に分岐する。第1吸入配管141を流れる冷媒は第1吸入口11aに導かれ、第1吸入口11aから第1圧縮部11に吸入される。そして、第1圧縮部11の内部で圧縮された後に第1圧縮部11の第1吐出口11bから第1吐出配管131に吐出される。第1圧縮部11の吐出口11bから第1吐出配管131に吐出された冷媒は、直列接続配管151に流れることなく図5の点Aに向かう。
When the series connection on-off
一方、第2吸入配管142を流れる冷媒は第2吸入口12aに導かれ、第2吸入口12aから第2圧縮部12に吸入される。そして、第2圧縮部12の内部で圧縮された後に第2圧縮部12の第2吐出口12bから第2吐出配管132に吐出される。第2吐出配管132に吐出された冷媒は図5の点Aに向かう。
On the other hand, the refrigerant flowing through the
第1圧縮部11から第1吐出配管131に吐出された冷媒と第2圧縮部12から第2吐出配管132に吐出された冷媒は点Aで合流して第1配管51に入り、その後、凝縮器に流入する。すなわち、運転容量比Rが50%を越えるようなとき、つまり必要な運転容量が大きい高部分負荷運転時あるいは全負荷運転時には、第1圧縮部11と第2圧縮部12が並列接続され、それぞれの圧縮部が冷媒を吐出する。
The refrigerant discharged from the
第1圧縮部11と第2圧縮部12が並列接続された状態で両圧縮部が駆動している場合は、圧縮部が1台の場合と比較して冷媒ガスの圧縮容積(圧縮部内における冷媒ガスの排除容積)が2倍となる。そのため一度の圧縮過程で圧縮ユニット10から吐き出される冷媒量が多い。よって、圧縮ユニット10から冷媒回路内に十分な量の冷媒を流すことができるので、運転容量が大きいとき(例えば運転容量比Rが50%を越えているとき)に冷媒流量の不足に起因した空調能力不足の発生を回避できる。
When both compression parts are driven in a state where the
また、制御装置30は、図4のS12にて運転容量比Rが50%以下であると判断した場合(S12:Yes)、S13に処理を進める。運転容量比Rが50%以下であるような場合は、例えば流量制御弁211Bが閉鎖し、室内熱交換器21Bに冷媒が流れず室内熱交換器21Aのみに冷媒が流れるような部分負荷運転を実施するような場合である。このような場合、制御装置30は、S13にて、直列接続用開閉弁152に開作動信号を出力する。これにより、直列接続用開閉弁152が開弁する。(既に開弁しているときは、その開状態を維持する)。
Moreover, when it is judged that the operating capacity ratio R is 50% or less in S12 of FIG. 4 (S12: Yes), the
直列接続用開閉弁152が開いた場合、直列接続配管151によって第1吐出配管131と第2吸入配管142が接続される。このため直列接続配管151を介して第1圧縮部11の第1吐出口11bと第2圧縮部12の第2吸入口12aが連通する。図6は、この場合における圧縮ユニット10内の冷媒の流れを示す図である。冷媒の流れは図中の点線矢印で表わされる。
When the series connection on-off
直列接続用開閉弁152が開弁すると、直列接続配管151を介して第1圧縮部11と第2圧縮部12が直列接続される。この場合、第1圧縮部11が低段側圧縮機となり、第2圧縮部12が高段側圧縮機となる。したがって、蒸発器から流出して第5配管55を流れる冷媒は点Bから第1吸入配管141を流れて第1吸入口11aに導かれ、第1吸入口11aから第1圧縮部11に吸入される。第1圧縮部11に吸入された冷媒は所定の圧力にまで昇圧されて第1吐出口11bから第1吐出配管131に吐出される。第1吐出配管131に吐出された冷媒は直列接続配管151を流れ、さらに第2吸入配管142に入り、第2吸入口12aに導かれる。そして、第2吸入口12aから第2圧縮部12に吸入され、第2圧縮部12で高圧まで圧縮される。高圧まで圧縮された冷媒は第2吐出口12bから第2吐出配管132に吐出される。その後、点Aから第1配管51に流れて凝縮器に流入する。このように、運転容量比Rが50%以下の低部分負荷運転時には、第1圧縮部11と第2圧縮部12が直列接続され、冷媒は圧縮ユニット10によって2段階に圧縮される。また、直列接続配管151に冷媒を流すことができるので、インジェクション弁19を開くことによって、インジェクション配管57から冷媒を直列接続配管151に導入することができる。つまり、運転容量比Rが50%以下の場合、冷媒ガスをインジェクションすることで、効率を向上させることができる。
When the series connection on-off
S13にて直列接続用開閉弁152に開作動信号を出力した後に制御装置30は、インジェクション弁19に開作動信号を出力する(S14)。これによりインジェクション弁19が開弁する(既に開弁しているときはその状態を維持する)。インジェクション弁19が開弁すると、インジェクション配管57を流れる冷媒が直列接続配管151に流入する。次いで、制御装置30は、現在の空調装置1の運転が暖房運転であるか冷房運転であるかを判断する(S15)。暖房運転である場合には制御装置30はS16に処理を進める。一方、冷房運転である場合には制御装置30はS17に処理を進める。S16では、制御装置30は、暖房インジェクションテーブルに基づいて最適インジェクション流量Qoptを計算する。一方、S17では、制御装置30は、冷房インジェクションテーブルに基づいて最適インジェクション流量Qoptを計算する。最適インジェクション流量Qoptは、空調運転時における冷凍効率を高めるためにインジェクション配管57に流す冷媒の流量として予め定められる最適値である。
After outputting the opening operation signal to the series connection on-off
S16またはS17にて最適インジェクション流量Qoptを計算した後は、制御装置30は、最適インジェクション流量Qoptに基づいて最適中間圧力Pmoptを決定する。(S18)。最適中間圧力Pmoptは、インジェクション配管57を流れる冷媒の流量を最適インジェクション流量Qoptにするために必要な圧力である。続いて制御装置30は、最適中間圧力Pmoptに基づいて、バイパス弁182の開度αをフィードバック制御する(S19)。これにより、中間圧力Pmが最適中間圧力Pmoptに維持される。その後、制御装置30はこのルーチンを終了する。
After calculating the optimum injection flow rate Q opt in S16 or S17, the
制御装置30が上記のようなインジェクション流量制御ルーチンを実行することによって、運転容量比Rが50%以下であるときに、直列接続用開閉弁152およびインジェクション弁19が開くとともに、バイパス弁182の開度αが制御される。開度αが制御されることで、インジェクション流量Qが最適インジェクション流量Qoptに一致するように制御される。ここで、インジェクションによる効率の向上について、暖房運転時と冷房運転時とに分けて説明する。
By executing the injection flow rate control routine as described above, the
(暖房インジェクション)
暖房時であって、インジェクション弁19が開いているときには、室内熱交換器21A,21Bで凝縮された後に暖房用中間配管56Aを流れる冷媒の一部が暖房インジェクション配管57Aに流入する。暖房インジェクション配管57Aに流入した冷媒はサブ熱交換器27でエンジン冷却水と熱交換する。これにより液冷媒が蒸発される。そして、サブ熱交換器27を流出したガス冷媒がインジェクション配管57を通って直列接続配管151に流れ、さらに第2圧縮部12の第2吸入口12aから第2圧縮部12に吸入される。
(Heating injection)
During heating and when the
図7は、上記のようにして暖房時にインジェクション配管57に冷媒を流した場合における、p−h線図上に示された冷凍サイクルを表す図である。図7において、圧縮ユニット10に供給される直前の低圧ガス冷媒は点Aに示す位置で表わされる。点Aに示す位置で表わされる冷媒は、まず第1圧縮部11で圧縮されることにより、点B1に示す位置で表わされる中圧ガス冷媒に状態変化する。点Aに示す位置から点B1に示す位置まで冷媒が状態変化する際における比エンタルピの変化量L1が、第1圧縮部11の仕事量(圧縮動力)に相当する。
FIG. 7 is a diagram showing the refrigeration cycle shown on the ph diagram when the refrigerant flows through the
また、第1圧縮部11で圧縮された冷媒は、直列接続配管151内でインジェクション配管57から流入されるガス冷媒と合流されるが、このときインジェクション配管57から流入するガス冷媒で冷却されることにより比エンタルピが低下する。したがって、点B1に示す位置で表わされる中圧ガス冷媒は、インジェクション配管57からの冷媒と合流することにより点B2に示す位置まで状態変化する。つまり、圧力が変化しないまま、温度が若干低下する。
In addition, the refrigerant compressed by the
また、点B2に示す位置で表わされる中圧ガス冷媒は、その後に第2圧縮部12で圧縮されることにより、点B3に示す位置で表わされる高温高圧ガス冷媒に状態変化する。点B2に示す位置から点B3に示す位置まで冷媒が状態変化する際における比エンタルピの変化量L2が、第2圧縮部12の仕事量(圧縮動力)に相当する。
In addition, the intermediate pressure gas refrigerant represented by the position indicated by the point B2 is then compressed by the
また、点B3に示す位置で表わされる高温高圧ガス冷媒が室内熱交換器21A,21B内で凝縮されることにより、点Cに示す位置で表わされる低温高圧液冷媒に変化する。点B3に示す位置から点Cに示す位置まで冷媒が状態変化する際における比エンタルピの変化量Φが、実際に室内熱交換器21A,21Bで熱交換された熱交換量、すなわち空調装置1が発揮した暖房能力(運転容量)に相当する。L1,L2およびΦにより効率が表わされる。
Further, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant represented by the position indicated by the point B3 is condensed in the
また、点Cに示す位置で表わされる低温高圧液冷媒の一部が、中間配管56を流れる際の圧力損失によって若干圧力を低下させた点C’の位置で、インジェクション配管57(暖房インジェクション配管57A)に流れる。インジェクション配管57に流れた冷媒はサブ熱交換器27で熱交換されることにより加熱されて蒸発した後に、第1圧縮部11から吐出された冷媒(点B1に示す位置で表わされる冷媒)に合流する。一方、インジェクション配管57に流れない冷媒は暖房用膨張弁23Aで膨張されることにより、点C’に示す位置から点Dに示す位置で表わされる低温低圧気液二相冷媒に状態変化する。そして、点Dに示す位置で表わされる低温低圧気液二相冷媒が室外熱交換器22で蒸発されることにより、点Aに示す低圧ガス冷媒に状態変化する。このような冷凍サイクルが繰り返されることにより暖房運転が継続される。
In addition, the injection pipe 57 (heating injection pipe 57A) is located at a point C ′ where a part of the low-temperature high-pressure liquid refrigerant represented by the position indicated by the point C has slightly reduced pressure due to pressure loss when flowing through the
図7に示すように、直列接続用開閉弁152を開弁させて第1圧縮部11と第2圧縮部12とを直列接続させた場合、圧縮過程で冷媒が二段階に圧縮される。二段階目の圧縮開始時(点B2)の冷媒の状態は、一段階目の圧縮終了時(点B1)の冷媒の状態と異なる。具体的には、二段階目の圧縮開始時の冷媒の温度は、インジェクション配管57から流入する冷媒に冷やされることによって、一段階目の圧縮終了時の冷媒の温度よりも低くされる。このため、二段階目の圧縮開始時点の冷媒の状態を表す点(B2)を通過する等エントロピ線と一段階目の圧縮終了時点の冷媒の状態を表す点(B1)を通過する等エントロピ線が異なる。この場合、図7からわかるように、二段階目の圧縮過程における比エンタルピに対する圧力上昇勾配が、一段階目の圧縮過程における比エンタルピに対する圧力上昇勾配よりも大きくなる。圧力上昇勾配が大きければ大きいほど、圧縮動力が少ない。つまり、冷媒ガスのインジェクションによる冷却効果によって、二段階目の圧縮時における圧縮動力L2を大幅に減らすことができる。
As shown in FIG. 7, when the on-off
また、図7に示す場合においては、空調装置1の効率は、L1と、L2と、Φにより表わされる。また、第2圧縮部12の圧縮動力L2は第1圧縮部11の圧縮動力L1よりもかなり小さい。したがって、第2圧縮部12が湿り運転にならない程度にインジェクション配管57を流れる冷媒の流量を増やして第2圧縮部12で圧縮される冷媒をより多くすれば、少ない圧縮動力でより多くの冷媒を圧縮できることになり、効率を高めることができる。つまり、暖房時には、圧縮動力を減らすためにインジェクション配管57に冷媒をより多く流すことによって、効率を高めることができる。
In the case shown in FIG. 7, the efficiency of the
(冷房インジェクション)
冷房時であって、インジェクション弁19が開いているときには、室外熱交換器22で凝縮されて冷房用中間配管56Bを流れる冷媒が第2気液分離器26に流入し、ガス冷媒と液冷媒とに分離される。そして、ガス冷媒のみがインジェクション配管57(冷房インジェクション配管57B)に流入する。インジェクション配管57を流れるガス冷媒は直列接続配管151に流入し、さらに第2圧縮部12の第2吸入口12aから第2圧縮部12に吸入される。
(Cooling injection)
During cooling and when the
図8は、冷房時にインジェクション配管57に冷媒を流した場合における、p−h線図上に示された冷凍サイクルを表す図である。図8において、圧縮ユニット10に供給される直前の低圧ガス冷媒は点Aに示す位置で表わされる。点Aに示す位置で表わされる冷媒は、まず第1圧縮部11で圧縮されることにより、点B1に示す位置で表わされる中圧ガス冷媒に状態変化する。
FIG. 8 is a diagram illustrating the refrigeration cycle shown on the ph diagram when the refrigerant is caused to flow through the
また、第1圧縮部11で圧縮された冷媒は、直列接続配管151内でインジェクション配管57から流入されるガス冷媒と合流されるが、このときインジェクション配管57から流入するガス冷媒で冷却されることにより比エンタルピが低下する。したがって、点B1に示す位置で表わされる中圧ガス冷媒は、インジェクション配管57からの冷媒と合流することにより点B2に示す位置まで状態変化する。つまり、圧力が変化しないまま、温度が若干低下する。
In addition, the refrigerant compressed by the
また、点B2に示す位置で表わされる中圧ガス冷媒は、その後に第2圧縮部12で圧縮されることにより、点B3に示す位置で表わされる高温高圧ガス冷媒に状態変化する。点B3に示す位置で表わされる高温高圧ガス冷媒が室外熱交換器22内で凝縮されることにより、点Cに示す位置で表わされる低温高圧液冷媒に変化する。さらに、点Cに示す位置で表わされる低温高圧液冷媒が減圧弁593で減圧されることにより点C1の位置で表わされる気液二相冷媒に状態変化する。この気液二相冷媒が第2気液分離器26に流入して気液分離される。第2気液分離器26で気液分離されたガス冷媒は、インジェクション配管57を流れて第1圧縮部11から吐出された冷媒(点B1に示す位置で表わされる冷媒)に合流する。また、第2気液分離器26で気液分離された液冷媒は、点C2で示す液状態に移行した後に冷房用膨張弁23Bで膨張されることにより点Dに示す位置で表わされる低温低圧気液二相冷媒に状態変化する。そして、点Dに示す位置で表わされる低温低圧気液二相冷媒が室内熱交換器21A,21Bで蒸発されることにより、点Aに示す低圧ガス冷媒に状態変化する。点Dに示す位置から点Aに示す位置まで冷媒が状態変化する際における比エンタルピの変化量Φが、実際に室内熱交換器21A,21Bで熱交換された熱交換量、すなわち空調装置1が発揮した冷房能力(運転容量)に相当する。このような冷凍サイクルが繰り返されることにより冷房運転が継続される。
In addition, the intermediate pressure gas refrigerant represented by the position indicated by the point B2 is then compressed by the
冷房時において、室外熱交換器22から流出した冷媒のうち第2気液分離器26で分離されたガス冷媒は、室内熱交換器21A,21Bに流入させても空調に寄与しない。したがって、室外熱交換器22から流出したガス冷媒をインジェクション配管57に通して直列接続配管151に導くことにより、無駄な冷媒が室内熱交換器21A,21Bに流入することが回避されるとともに、第2圧縮部12で圧縮される冷媒を冷却することで冷凍効率を向上させることができる。また、室外熱交換器22から流出した冷媒を気液分離して液冷媒のみを冷房用膨張弁23Bに通すことにより、蒸発器で蒸発される冷媒のエンタルピを下げることができ、これにより室内熱交換器21A,21Bでの蒸発能力(Φ)を増加させることができる。つまり、本実施形態に係る冷房インジェクションは、蒸発器(室内熱交換器21A,21B)での蒸発能力を向上させるために、第2気液分離器26で冷媒を気液分離する。
During cooling, the gas refrigerant separated by the second gas-
このように、暖房インジェクションは圧縮動力を低減させて効率を向上させることを主目的とするのに対し、冷房インジェクションは蒸発能力を増加させて効率を向上させることを主目的とする。このためインジェクションサイクルを利用するにあたっても、暖房時と冷房時とではインジェクション配管57に流す冷媒の流量の最適値(最適インジェクション流量Qopt)が異なる。一般的には、暖房インジェクション時にインジェクション配管57に流す冷媒の流量の最適値は、冷房インジェクション時にインジェクション配管57に流す冷媒の流量の最適値よりも大きい。このため、本実施形態では、暖房インジェクション時には暖房インジェクションテーブルに基づいて最適インジェクション流量Qoptを計算し、冷房インジェクション時には冷房インジェクションテーブルに基づいて最適インジェクション流量Qoptを計算する。各インジェクションテーブルは、例えば、最適インジェクション流量Qoptを、温度Ts、吐出圧力Pd、吸入圧力Ps、要求される空調負荷等に対応させたマップとして構成されており、そのマップを参照して最適インジェクション流量Qoptが選択される。
As described above, the main purpose of the heating injection is to improve the efficiency by reducing the compression power, whereas the main purpose of the cooling injection is to improve the efficiency by increasing the evaporation capacity. For this reason, even when the injection cycle is used, the optimum value of the flow rate of the refrigerant flowing through the injection pipe 57 (the optimum injection flow rate Q opt ) differs between heating and cooling. Generally, the optimum value of the flow rate of the refrigerant flowing through the
また、インジェクション流量Qは、直列接続配管151内を流れている冷媒の圧力(中間圧力)Pmにより定められる。中間圧力Pmが低ければ、インジェクション配管57内の冷媒圧力と直列接続配管151内の冷媒の圧力との差圧ΔPが増加するためインジェクション流量Qは増加する。反対に、中間圧力Pmが高ければ差圧ΔPが減少するためインジェクション流量Qは減少する。つまり、中間圧力Pm(正確には差圧ΔP)を制御することによってインジェクション流量Qを制御することができる。このため本実施形態では、図4のS18にて、制御装置30が、インジェクション配管57に最適インジェクション流量Qoptの冷媒を流すための最適中間圧力Pmoptを計算する。この場合、例えばインジェクション流量Qと中間圧力Pmとを対応させたマップを参照し、最適インジェクション流量Qoptに基づいて最適中間圧力Pmoptを計算することができる。
Further, the injection flow rate Q is determined by the pressure (intermediate pressure) Pm of the refrigerant flowing in the
なお、制御装置30は、S16の処理に代えて、温度Ts、吐出圧力Pd、吸入圧力Ps、要求される空調負荷等と、暖房時の最適中間圧力Pmoptとを対応させた暖房時中間圧力テーブル等に基づいて、最適インジェクション流量Qoptを計算することなく直接的に最適中間圧力Pmoptを決定してもよい。同様に、制御装置30は、S17の処理に代えて、温度Ts、吐出圧力Pd、吸入圧力Ps、要求される空調負荷等と冷房時の最適中間圧力Pmoptとを対応させた冷房時中間圧力テーブル等に基づいて、最適インジェクション流量Qoptを計算することなく直接的に最適中間圧力Pmoptを決定してもよい。この場合、S18の処理を省略できる。
Note that the
また、中間圧力Pmは、第1圧縮部11の吐出流量Q1と第2圧縮部12の吐出流量Q2との比(吐出流量比)QR(=Q2/Q1)により定められる。第2圧縮部12の吐出流量Q2が第1圧縮部11の吐出流量Q1に比べて少ない場合(吐出流量比QRが小さい場合)、第1圧縮部11からの冷媒によって第2圧縮部12の吸入口12a側が加圧されるため第2圧縮部12の吸入圧力(すなわち中間圧力Pm)が上昇する。一方、第2圧縮部12の吐出流量Q2が第1圧縮部11の吐出流量Q1に比べて多い場合(吐出流量比QRが大きい場合)、第2圧縮部12の吸入口12a側の冷媒が吐出口12b側に引っ張られるため第2圧縮部12の吸入圧力(すなわち中間圧力Pm)が低下する。つまり、吐出流量比QRを制御することによって中間圧力Pmを制御することができる。
The intermediate pressure Pm is determined by the ratio (discharge flow ratio) QR (= Q2 / Q1) between the discharge flow rate Q1 of the
さらに、吐出流量比QRは、第2圧縮部12に接続されたバイパス配管181に介装されたバイパス弁182の開度αにより定められる。開度αが増加した場合は第2圧縮部12の吐出流量Q2が減少するため吐出流量比QRが減少する。一方、開度αが減少した場合は第2圧縮部12の吐出流量Q2が増加するため吐出流量比QRが増加する。つまり、バイパス配管181およびバイパス弁182は吐出流量比変更手段であり、バイパス弁182の開度αを制御することにより吐出流量比QRを制御することができる。これらのことから、開度αを制御することで中間圧力Pmを制御でき、ひいてはインジェクション流量Qを制御できることがわかる。したがって、本実施形態においては、図4のS19にて、最適中間圧力Pmoptに基づいて開度αをフィードバック制御する。この場合、現在の中間圧力Pmと最適中間圧力Pmoptとの偏差ΔPm(=Pmopt−Pm)を計算し、偏差ΔPmが0に近づくような制御信号をバイパス弁182に出力することによりフィードバック制御が行われる。したがって、本実施形態によれば、中間圧力Pmが最適中間圧力Pmoptになるようにバイパス弁182の開度αをフィードバック制御して吐出流量比QRを所望の流量比に設定することで、運転条件に応じて最適流量のガス冷媒をインジェクション配管57に流すことができる。その結果、特に運転容量比が50%以下の部分負荷運転時における冷凍効率を高めることができるのである。
Further, the discharge flow rate ratio QR is determined by the opening degree α of the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。上記第1実施形態では、第1圧縮部11および第2圧縮部12の双方が1台のガスエンジン40により同期して駆動するように構成された空調装置1について説明したが、本実施形態では、第1圧縮部11のみがガスエンジン40で駆動する。第2圧縮部12は、電動モータで駆動される電動圧縮機である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the said 1st Embodiment, although the
図9は、本実施形態に係る空調装置2の構成を示す概略図である。本実施形態に係る空調装置2は、第1実施形態に係る空調装置1と同様に、圧縮ユニット10と、室内熱交換器21A,21Bと、室外熱交換器22と、暖房用膨張弁23Aおよび冷房用膨張弁23Bと、四方切換弁24と、第1気液分離器25および第2気液分離器26と、サブ熱交換器27と、制御装置30と、ガスエンジン40とを備える。このうち圧縮ユニット10および制御装置30以外の構成は上記第1実施形態で示した構成と同一である。
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a configuration of the air conditioner 2 according to the present embodiment. As with the
図9に示すように、本実施形態に係る圧縮ユニット10は、第1圧縮部11と、第2圧縮部612とを備える。第1圧縮部11はガスエンジン40の駆動力により駆動される。図10は、ガスエンジン40と第1圧縮部11との接続構成を示す図である。図10に示すように、ガスエンジン40は出力軸41を有し、この出力軸41から動力が外部に出力される。出力軸41には第1プーリ42が出力軸41と同軸回転可能に取付けられる。
As shown in FIG. 9, the
また、第1圧縮部11は入力軸111を有し、この入力軸111に第3プーリ112が入力軸111と同軸回転可能に取付けられる。入力軸111の途中にクラッチ113が介装される。第3プーリ112と第1プーリ42との間にベルトBT1が巻かれている。したがって、ガスエンジン40の動力は、出力軸41、第1プーリ42、ベルトBT1、第3プーリ112を介して入力軸111に伝達される。
The
また、図9に示すように、第2圧縮部612は第2吸入口612aおよび第2吐出口612bを有する。また、本実施形態の空調装置2は電動モータ62を備え、この電動モータ62が第2圧縮部612に接続される。第2圧縮部612は電動モータ62が駆動することにより作動する。なお、本実施形態においても第1圧縮部11および第2圧縮部12はスクロール圧縮機であるが、その他の圧縮機を用いてもよい。
Moreover, as shown in FIG. 9, the
また、制御装置30は、CPU、ROM、RAMを有するマイクロコンピュータにより構成されている。この制御装置30は、各センサ(温度センサ171、中間圧力センサ153、吐出圧力センサ172、吸入圧力センサ173等)が検出した情報を入力し、入力した情報に基づいて空調装置2の運転(例えばガスエンジン40のエンジン回転数)を制御する。する。また、制御装置30は、直列接続用開閉弁152およびインジェクション弁19に電気的に接続されており、これらの弁の開閉状態を制御する。さらに、制御装置30は、電動モータ62にも電気的に接続されており、電動モータ62の回転数を制御する。本実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態で説明した構成と同一である。そのため、第1実施形態で説明した構成と同一の構成については、同一の符号で示し、その具体的説明は省略する。
The
本実施形態に係る空調装置2の空調運転(暖房運転および冷房運転)中における冷媒の基本的な流れは、上記第1実施形態で説明した流れと同一であるので、その具体的説明は省略する。 Since the basic flow of the refrigerant during the air-conditioning operation (heating operation and cooling operation) of the air-conditioning apparatus 2 according to the present embodiment is the same as the flow described in the first embodiment, the specific description thereof is omitted. .
空調装置2の空調運転中、制御装置30は、図11に示すインジェクション流量制御を実行する。インジェクション流量制御ルーチンが起動すると、制御装置30は、まず図11のS31にて運転容量比Rを計算する。次いで、計算した運転容量比Rが50%以下であるか否かを判断する(S32)。運転容量比Rが50%を越えている場合(S32:No)、制御装置30はS41に処理を進め、直列接続用開閉弁152およびインジェクション弁19に閉作動信号を出力する。これにより、直列接続用開閉弁152およびインジェクション弁19が閉弁する。(既に閉弁しているときは、その閉状態を維持する)。制御装置30はS41にて各弁に閉作動信号を出力した後に、この制御ルーチンを終了する。
During the air conditioning operation of the air conditioner 2, the
また、制御装置30は、図11のS32にて運転容量比Rが50%以下であると判断した場合(S32:Yes)、S33に処理を進め、直列接続用開閉弁152に開作動信号を出力する。これにより、直列接続用開閉弁152が開弁する。(既に開弁しているときは、その開状態を維持する)。
In addition, when it is determined in S32 of FIG. 11 that the operating capacity ratio R is 50% or less (S32: Yes), the
次いで制御装置30は、インジェクション弁19に開作動信号を出力する(S34)。これによりインジェクション弁19が開弁する(既に開弁しているときはその状態を維持する)。インジェクション弁19が開弁すると、インジェクション配管57を流れる冷媒が直列接続配管151に流入する。次に、制御装置30は、現在の空調装置1の運転が暖房運転であるか冷房運転であるかを判断する(S35)。暖房運転である場合には制御装置30はS36に処理を進める。一方、冷房運転である場合には制御装置30はS37に処理を進める。S36では、制御装置30は、暖房インジェクションテーブルに基づいて最適インジェクション流量Qoptを計算する。一方、S37では、制御装置30は、冷房インジェクションテーブルに基づいて最適インジェクション流量Qoptを計算する。
Next, the
S36またはS37にて最適インジェクション流量Qoptを計算した後は、制御装置30は、最適インジェクション流量Qoptに基づいて、最適中間圧力Pmoptを決定する。(S38)。続いて制御装置30は、最適中間圧力Pmoptに基づいて、電動モータ62の回転数βをフィードバック制御する(S39)。これにより、中間圧力Pmが最適中間圧力Pmoptに維持される。その後、制御装置30はこのルーチンを終了する。
After calculating the optimum injection flow rate Q opt in S36 or S37, the
制御装置30が上記のようなインジェクション流量制御ルーチンを実行することによって、運転容量比Rが50%以下であるときに、直列接続用開閉弁152およびインジェクション弁19が開くとともに、電動モータ62のモータ回転数βが制御される。
When the
上記第1実施形態で説明したように、中間圧力Pmを制御することによってインジェクション流量Qを制御することができる。また、中間圧力Pmは、第1圧縮部11の吐出流量Q1と第2圧縮部612の吐出流量Q2との比(吐出流量比)QR(=Q2/Q1)により定められる。吐出流量比QRは、本実施形態においては電動モータ62の回転数βにより定められる。回転数βが減少した場合は第2圧縮部12の吐出流量が減少するため吐出流量比QRが減少する。一方、回転数βが増加した場合は第2圧縮部12の吐出流量Q2が増加するため吐出流量比QRは増加する。つまり、電動モータ62は吐出流量比変更手段であり、電動モータ62の回転数β(第2圧縮部12の圧縮機回転数)を制御することにより吐出流量比QRを制御することができる。これらのことから、モータ回転数β(あるいは第2圧縮部12の圧縮機回転数)を制御することで中間圧力Pmを制御でき、ひいてはインジェクション流量Qを制御できることがわかる。したがって、本実施形態においては、図11のS39にて、最適中間圧力Pmoptに基づいてモータ回転数βをフィードバック制御する。この場合、現在の中間圧力Pmと最適中間圧力Pmoptとの偏差ΔPm(=Pmopt−Pm)を計算し、偏差ΔPmが0に近づくような制御信号を電動モータ62に出力することによりフィードバック制御が行われる。したがって、本実施形態によれば、中間圧力Pmが最適中間圧力Pmoptになるようにモータ回転数β(あるいは第2圧縮部12の圧縮機回転数)をフィードバック制御して吐出流量比QRを所望の流量比に設定することで、運転条件に応じて最適流量のガス冷媒をインジェクション配管57に流すことができる。その結果、特に運転容量比が50%以下の部分負荷運転時における冷凍効率を高めることができるのである。
As described in the first embodiment, the injection flow rate Q can be controlled by controlling the intermediate pressure Pm. The intermediate pressure Pm is determined by a ratio (discharge flow ratio) QR (= Q2 / Q1) between the discharge flow rate Q1 of the
以上のように、第1、第2実施形態の空調装置1,2は、第1吸入口11aおよび第1吐出口11bを有し、第1吸入口11aからガス冷媒を吸入するとともに吸入したガス冷媒を圧縮して第1吐出口11bから吐出する第1圧縮部11と、第2吸入口12a,612aおよび第2吐出口12b,612bを有し、第2吸入口12a,612aからガス冷媒を吸入するとともに吸入したガス冷媒を圧縮して第2吐出口12b,612bから吐出する第2圧縮部12,612と、第1吐出口11bに接続された第1吐出配管131と、第2吐出口12b,612bに接続された第2吐出配管132と、第1吐出配管131および第2吐出配管132を流れる冷媒が流入されるとともに流入された冷媒を凝縮するよう構成される凝縮器(暖房運転時は室内熱交換器21A,21B、冷房運転時は室外熱交換器22)と、凝縮器から流出した冷媒を蒸発するよう構成される蒸発器(暖房運転時は室外熱交換器22、冷房運転時は室内熱交換器21A,21B)と、凝縮器と蒸発器とを接続する中間配管56と、蒸発器から流出した冷媒を第1吸入口11aに導くよう構成された第1吸入配管141と、蒸発器から流出した冷媒を第2吸入口12a,612aに導くよう構成された第2吸入配管142と、第1吐出配管131と第2吸入配管142とを接続する直列接続配管151と、直列接続配管151の途中に介装された直列接続用開閉弁152と、中間配管56と直列接続配管151とを接続するインジェクション配管57と、インジェクション配管57の途中に介装されたインジェクション弁19と、第1吐出口11bから吐出されるガス冷媒の流量Q1と第2吐出口12b,612bから吐出されるガス冷媒の流量Q2との比である吐出流量比QRを変更することができるように構成される流量比変更手段(バイパス配管181、バイパス弁182、電動モータ62)と、を備える。
As described above, the
また、第1、第2実施形態の空調装置1,2は、直列接続用開閉弁152とインジェクション弁19が開弁しているときに、直列接続配管151内を流れるガス冷媒の圧力である中間圧力Pmが予め定められる最適中間圧力Pmoptになるように流量比変更手段を制御する制御装置30を備える。
Further, the
第1、第2実施形態に係る空調装置1,2によれば、第1圧縮部11と第2圧縮部12,612が直列接続されている場合に流量比変更手段によって吐出流量比QRを制御することにより、中間圧力Pmを制御することができる。このため様々な運転状況に応じてインジェクション流量Qを変更することができる。
According to the
また、直列接続用開閉弁152とインジェクション弁19が開弁しているときに、制御装置30が、中間圧力Pmが予め定められる最適中間圧力Pmoptになるように流量比変更手段を制御することで、暖房運転時、冷房運転時等、様々な運転状況に応じて最適な流量のガス冷媒をインジェクションすることができる。また、最適中間圧力Pmoptは、インジェクション配管57を流れる冷媒の流量が、空調運転時における冷凍効率を高めるためにインジェクション配管57に流す冷媒の流量として予め定められる最適インジェクション流量Qoptとなるように、定められているので、効率を高めるといった面からより確実に、様々な運転状況に応じて最適な流量のガス冷媒をインジェクションすることができる。
Further, when the series connection on-off
また、上記第1実施形態に係る空調装置1は、第2圧縮部12の圧縮室と第2吸入口12aとを接続するバイパス配管181と、バイパス配管181の途中に介装された開度制御可能なバイパス弁182を備える。バイパス配管181は、第2圧縮部12の圧縮室内のガス冷媒の圧縮開始から圧縮途中までの間にその圧縮室と第2吸入口12aとが接続され、それ以降から圧縮終了までの間は圧縮室と第2吸入口12aとの接続が遮断されるように、第2圧縮部12に接続している。そして、制御装置30は、直列接続用開閉弁152とインジェクション弁19が開弁しているときに、中間圧力Pmが最適中間圧力Pmoptになるようにバイパス弁182の開度αをフィードバック制御する。制御装置30が開度αを制御することによって、インジェクション配管57を流れる冷媒の流量が最適インジェクション流量Qoptとなるように、第2圧縮部12の第2吐出口12bから吐出される冷媒の流量が制御される。このように吐出流量を制御することにより、様々な状況に応じてインジェクション流量を制御することができる。
The
また、上記第1実施形態によれば、第1圧縮部11と第2圧縮部12が同一の駆動源(ガスエンジン40)により駆動されている。このため1つの駆動源で2台の圧縮部を作動させることができるとともに、2台の圧縮部が同一の圧縮機回転数で作動している場合であっても、開度αの調整によって吐出流量比QRを変更することができる。
Moreover, according to the said 1st Embodiment, the
また、上記第2実施形態に係る空調装置2によれば、第1圧縮部11がガスエンジン40により駆動され、第2圧縮部12が電動モータ62により駆動される。そして、制御装置30は、インジェクション配管57を流れる冷媒の流量が最適インジェクション流量Qoptとなるように、電動モータ62の回転数βをフィードバック制御する。制御装置30がモータ回転数βを制御することによって、インジェクション配管57を流れる冷媒の流量が最適インジェクション流量Qoptとなるように、第2圧縮部12の第2吐出口12bから吐出される冷媒の流量が制御される。このように吐出流量を制御することにより、様々な状況に応じてインジェクション流量を制御することができる。
In the air conditioner 2 according to the second embodiment, the
また、上記第2実施形態によれば、第1実施形態のようにバイパス配管181やバイパス弁182などの特別な手段を設けることなく中間圧力Pmを制御できる。また、第1圧縮部11の駆動源と第2圧縮部12の駆動源とが異なるので、それぞれの圧縮部を独立して駆動できる。このため、例えば圧縮部としてスクロール圧縮機を使用した場合に、各圧縮機で発生する圧力脈動の発生タイミングをずらすことによって、圧力脈動を打ち消すことができる。このため圧力脈動に起因した圧縮仕事の損失が低減される。
Further, according to the second embodiment, the intermediate pressure Pm can be controlled without providing special means such as the
さらに、上記第2実施形態によれば、第2圧縮部612が電動圧縮機であるため、ガスエンジンの燃料不足によって第1圧縮部11の作動が不可能であるときも、商用電源などからの電力供給によって第2圧縮部612を作動させて空調装置の運転を継続することができる。また、電力の方がガスよりも安価な夜間等に第2圧縮部612の駆動比率を大きくすることにより、ランニングコストを低減することもできる。
Furthermore, according to the second embodiment, since the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるべきものではない。例えば、上記第1および第2実施形態においては、吐出流量比QRを変化させるために第2圧縮部12の吐出流量を変化させる構成について説明したが、第1圧縮部11の吐出流量を変化させてもよいし、第1圧縮部11の吐出流量と第2圧縮部12の吐出流量の双方を変化させてもよい。また、上記第1および第2実施形態では、暖房インジェクションテーブルあるいは冷房インジェクションテーブルを参照して最適インジェクション流量を計算し、計算した最適インジェクション流量に基づいて最適中間圧力Pmoptを決定した例について説明したが、暖房・冷房、吐出圧力Pd、吸入圧力Ps、要求される空調負荷等の各種の情報に基づいて、最適インジェクション流量Qopt計算することなく最適中間圧力Pmoptを決定してもよい。また、第1圧縮部11および/または第2圧縮部12の吐出流量を変化させるために、圧縮部内の圧縮室の容積(排除容積)を状況に応じて変化し得るように圧縮部を構成してもよい。例えば、斜板の回転によってピストンを往復動させる機構を有する圧縮機(斜板式圧縮機)を用いるような場合、斜板の傾斜角度を変更してピストンの往復ストロークを変化させることにより排除容積を変更することができるように構成された圧縮機を本発明の空調装置に用いても良い。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、変形可能である。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention should not be limited to the said embodiment. For example, in the first and second embodiments, the configuration in which the discharge flow rate of the
1,2…空調装置、10…圧縮ユニット、11…第1圧縮部、11a…第1吸入口、11b…第1吐出口、12,612…第2圧縮部、12a,612a…第2吸入口、12b,612b…第2吐出口、12c…吸入孔、12d…吐出孔、12e…バイパス孔、131…第1吐出配管、132…第2吐出配管、141…第1吸入配管、142…第2吸入配管、151…直列接続配管、152…直列接続用開閉弁(第1弁部材)、153…中間圧力センサ、171…温度センサ、172…吐出圧力センサ、173…吸入圧力センサ、181…バイパス配管(流量比変更手段、流量変更手段)、182…バイパス弁(流量比変更手段、流量変更手段、第3弁部材)、19…インジェクション弁(第2弁部材)、21A,21B…室内熱交換器(蒸発器、凝縮器)、22…室外熱交換器(凝縮器、蒸発器)、23A…暖房用膨張弁(凝縮器、蒸発器)、23B…冷房用膨張弁、24…四方切換弁、25…第1気液分離器、26…第2気液分離器、27…サブ熱交換器、30…制御装置(制御手段)、40…ガスエンジン、51…第1配管、52…第2配管、53…第3配管、54…第4配管、55…第5配管、56…中間配管、56A…暖房用中間配管、56B…冷房用中間配管、57…インジェクション配管、57A…暖房インジェクション配管、57B…冷房インジェクション配管、62…電動モータ(流量比変更手段、流量変更手段、電動機)、593…減圧弁、Pd…吐出圧力、Pm…中間圧力、Pmopt…最適中間圧力、Ps…吸入圧力、Q…インジェクション流量、Qopt…最適インジェクション流量、QR…吐出流量比、R…運転容量比、α…開度、β…モータ回転数
DESCRIPTION OF
Claims (2)
第2吸入口および第2吐出口を有し、前記第2吸入口からガス冷媒を吸入するとともに吸入したガス冷媒を圧縮して前記第2吐出口から吐出する第2圧縮部と、
前記第1吐出口に接続された第1吐出配管と、
前記第2吐出口に接続された第2吐出配管と、
前記第1吐出配管および前記第2吐出配管を流れる冷媒が流入されるとともに流入された冷媒を凝縮するよう構成される凝縮器と、
前記凝縮器から流出した冷媒を蒸発するよう構成される蒸発器と、
前記凝縮器と前記蒸発器とを接続する中間配管と、
前記蒸発器から流出した冷媒を前記第1吸入口に導くよう構成された第1吸入配管と、
前記蒸発器から流出した冷媒を前記第2吸入口に導くよう構成された第2吸入配管と、
前記第1吐出配管と前記第2吸入配管とを接続する直列接続配管と、
前記直列接続配管の途中に介装された第1弁部材と、
前記中間配管と前記直列接続配管とを接続するインジェクション配管と、
前記インジェクション配管の途中に介装された第2弁部材と、
前記第1吐出口から吐出されるガス冷媒の流量と前記第2吐出口から吐出されるガス冷媒の流量との比である吐出流量比を変更することができるように構成される流量比変更手段と、
前記第1弁部材と前記第2弁部材が開弁しているときに、前記直列接続配管内を流れるガス冷媒の圧力である中間圧力が予め定められる最適中間圧力になるように前記流量比変更手段を制御する制御手段と、を備え、
前記流量変更手段は、前記第2圧縮部の圧縮室と前記第2吸入口あるいは前記第1圧縮部の圧縮室と前記第1吸入口とを接続するバイパス配管と、前記バイパス配管の途中に介装された開度制御可能な第3弁部材と、を備え、
前記制御手段は、前記第1弁部材と前記第2弁部材が開弁しているときに、前記中間圧力が前記最適中間圧力になるように前記第3弁部材の開度を制御する、空調装置。 A first compression section that has a first suction port and a first discharge port, sucks gas refrigerant from the first suction port, compresses the sucked gas refrigerant, and discharges the gas refrigerant from the first discharge port;
A second compression section that has a second suction port and a second discharge port, sucks gas refrigerant from the second suction port, compresses the sucked gas refrigerant, and discharges it from the second discharge port;
A first discharge pipe connected to the first discharge port;
A second discharge pipe connected to the second discharge port;
A condenser configured to condense the refrigerant flowing in and flowing in the refrigerant flowing through the first discharge pipe and the second discharge pipe;
An evaporator configured to evaporate the refrigerant flowing out of the condenser;
An intermediate pipe connecting the condenser and the evaporator;
A first suction pipe configured to guide the refrigerant flowing out of the evaporator to the first suction port;
A second suction pipe configured to guide the refrigerant flowing out of the evaporator to the second suction port;
A series connection pipe connecting the first discharge pipe and the second suction pipe;
A first valve member interposed in the middle of the series connection pipe;
An injection pipe connecting the intermediate pipe and the series connection pipe;
A second valve member interposed in the middle of the injection pipe;
A flow rate ratio changing unit configured to change a discharge flow rate ratio which is a ratio of a flow rate of the gas refrigerant discharged from the first discharge port and a flow rate of the gas refrigerant discharged from the second discharge port. When,
When the first valve member and the second valve member are opened, the flow rate ratio is changed so that the intermediate pressure, which is the pressure of the gas refrigerant flowing in the series connection pipe, becomes the predetermined optimum intermediate pressure. Control means for controlling the means ,
The flow rate changing means includes a bypass pipe that connects the compression chamber of the second compression section and the second suction port or the compression chamber of the first compression section and the first suction port, and is interposed in the middle of the bypass pipe. A third valve member mounted on the opening controllable,
The control means controls the opening of the third valve member so that the intermediate pressure becomes the optimum intermediate pressure when the first valve member and the second valve member are opened. apparatus.
前記第1圧縮部と前記第2圧縮部が同一の駆動源により駆動されている、空調装置。
The air conditioner according to claim 1,
An air conditioner in which the first compression unit and the second compression unit are driven by the same drive source.
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