JP6653464B2 - Refrigeration equipment - Google Patents
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Description
本発明は、圧縮手段と、ガスクーラと、主絞り手段と、蒸発器とから冷媒回路が構成される冷凍装置に関する。 The present invention relates to a refrigerating apparatus in which a refrigerant circuit includes a compression unit, a gas cooler, a main throttle unit, and an evaporator.
従来、冷凍装置では、圧縮手段、ガスクーラ、絞り手段、蒸発器等から冷凍サイクルが構成され、圧縮手段で圧縮された冷媒はガスクーラにて放熱し、その後絞り手段にて減圧され、蒸発器にて蒸発する。そして、このときの冷媒の蒸発により周囲の空気が冷却される。 Conventionally, in a refrigerating apparatus, a refrigerating cycle is constituted by a compression unit, a gas cooler, a throttle unit, an evaporator, and the like. Evaporate. The surrounding air is cooled by the evaporation of the refrigerant at this time.
近年、この種の冷凍装置では、自然環境問題などからフロン系冷媒が使用できなくなってきている。このため、フロン冷媒の代替品として自然冷媒である二酸化炭素を使用する冷凍装置が開発されている。二酸化炭素冷媒は、高低圧差の激しい冷媒で、臨界圧力が低く、圧縮により冷媒サイクルの高圧側が超臨界状態となることが知られている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, in this type of refrigeration apparatus, CFC-based refrigerants cannot be used due to natural environmental problems and the like. For this reason, refrigeration systems that use carbon dioxide, which is a natural refrigerant, as a substitute for a CFC refrigerant have been developed. It is known that a carbon dioxide refrigerant is a refrigerant having a large difference between high and low pressures and has a low critical pressure, and the high pressure side of a refrigerant cycle is brought into a supercritical state by compression (for example, see Patent Document 1).
また、給湯機を構成するヒートポンプ装置でも、ガスクーラにて優れた加熱作用が得られる二酸化炭素冷媒が使用されるようになってきており、その場合にガスクーラから出た冷媒を2段膨張させ、各膨張装置の間に気液分離器を介設して、圧縮機にガスインジェクションできるようにするものも開発されている(例えば、特許文献2参照)。 Also, in a heat pump device constituting a water heater, a carbon dioxide refrigerant that can obtain an excellent heating effect in a gas cooler has come to be used. In that case, the refrigerant discharged from the gas cooler is expanded in two stages, and There has also been developed one in which a gas-liquid separator is interposed between expansion devices to enable gas injection into a compressor (for example, see Patent Document 2).
しかしながら、上述した二酸化炭素冷媒を使用する冷凍装置では、例えばショーケース等に設置された蒸発器において吸熱作用を利用し、庫内を冷却するが、外気温度(ガスクーラ側の熱源温度)が高い等の原因により、ガスクーラ出口の冷媒温度が高くなることがある。この場合、蒸発器入口の比エンタルピーが大きくなるため、冷凍能力が著しく低下する。 However, in the refrigerating apparatus using the above-described carbon dioxide refrigerant, the inside of the refrigerator is cooled by using an endothermic effect in an evaporator installed in a showcase or the like, but the outside air temperature (heat source temperature on the gas cooler side) is high. , The temperature of the refrigerant at the outlet of the gas cooler may increase. In this case, the specific enthalpy at the evaporator inlet becomes large, so that the refrigerating capacity is significantly reduced.
本発明の目的は、二酸化炭素冷媒を使用する場合に冷凍能力を確保することができる冷凍装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a refrigeration apparatus that can secure refrigeration capacity when using a carbon dioxide refrigerant.
本発明に係る冷凍装置は、同一の回転軸により駆動される第1の回転圧縮要素と第2の回転圧縮要素を有する圧縮手段と、ガスクーラと、主絞り手段と、蒸発器とから冷媒回路が構成され、二酸化炭素冷媒が用いられる冷凍装置において、前記圧縮手段と並列に設けられた補助圧縮手段と、前記ガスクーラの下流側であって、前記主絞り手段の上流側の前記冷媒回路に接続され、前記ガスクーラから流出した冷媒の圧力を調整する圧力調整用絞り手段と、前記圧力調整用絞り手段の下流側であって、前記主絞り手段の上流側の前記冷媒回路に接続されたタンクと、前記タンクの下流側であって、前記主絞り手段の上流側の前記冷媒回路に設けられ、第1の流路と第2の流路を有するスプリット熱交換器と、前記タンクの第1の高さに設けられた配管から流出した冷媒の圧力を調整する第1の補助絞り手段と、前記第1の高さよりも低い位置に設けられた配管から流出し、前記スプリット熱交換器の前記第2の流路を通過した後、前記第2の流路の下流側で分流した冷媒のうちの一方の圧力を調整する第2の補助絞り手段と、前記第1の補助絞り手段により圧力が調整された冷媒と前記第2の補助絞り手段により圧力が調整された冷媒とが混合した冷媒を前記スプリット熱交換器の前記第1の流路に流した後、前記圧縮手段の中間圧部および前記補助圧縮手段に吸い込ませる補助回路と、前記タンクから流出した冷媒を前記スプリット熱交換器の前記第2の流路に流し、前記第1の流路を流れる冷媒と熱交換させた後、前記第2の流路の下流側で分流した冷媒のうちの他方を前記主絞り手段に流入させる主回路と、前記圧縮手段、前記補助圧縮手段、前記主絞り手段、前記圧力調整用絞り手段、前記第1の補助絞り手段、および、前記第2の補助絞り手段の動作を制御する制御手段と、を備える。 In the refrigeration apparatus according to the present invention, a refrigerant circuit includes a compression unit having a first rotary compression element and a second rotary compression element driven by the same rotary shaft, a gas cooler, a main throttle unit, and an evaporator. In a refrigeration system using a carbon dioxide refrigerant, the auxiliary compression unit provided in parallel with the compression unit, and the refrigerant circuit downstream of the gas cooler and upstream of the main throttle unit is connected to the refrigerant circuit. A pressure adjustment throttle unit for adjusting the pressure of the refrigerant flowing out of the gas cooler, a tank connected to the refrigerant circuit downstream of the pressure adjustment throttle unit and upstream of the main throttle unit, A split heat exchanger provided in the refrigerant circuit downstream of the tank and upstream of the main throttle means and having a first flow path and a second flow path; Be provided First auxiliary throttle means for adjusting the pressure of the refrigerant flowing out of the pipe, and flow out of a pipe provided at a position lower than the first height and pass through the second flow path of the split heat exchanger After that, the second auxiliary throttle means for adjusting the pressure of one of the refrigerants divided on the downstream side of the second flow path, the refrigerant whose pressure is adjusted by the first auxiliary throttle means, and After the refrigerant mixed with the refrigerant whose pressure has been adjusted by the second auxiliary throttle means flows through the first flow path of the split heat exchanger, it is sucked into the intermediate pressure part of the compression means and the auxiliary compression means. The auxiliary circuit and the refrigerant that has flowed out of the tank flows into the second flow path of the split heat exchanger, and after exchanging heat with the refrigerant flowing through the first flow path, downstream of the second flow path. The other of the refrigerant diverted on the side Controlling the operation of the compression circuit, the auxiliary compression means, the main throttle means, the pressure adjustment throttle means, the first auxiliary throttle means, and the second auxiliary throttle means. Control means for performing the operation.
本発明に係る冷凍装置は、同一の回転軸により駆動される第1の回転圧縮要素と第2の回転圧縮要素を有する圧縮手段と、ガスクーラと、主絞り手段と、蒸発器とから冷媒回路が構成され、二酸化炭素冷媒が用いられる冷凍装置において、前記圧縮手段と並列に設けられた補助圧縮手段と、前記ガスクーラの下流側であって、前記主絞り手段の上流側の前記冷媒回路に接続され、前記ガスクーラから流出した冷媒の圧力を調整する圧力調整用絞り手段と、前記ガスクーラの下流側であって、前記主絞り手段の上流側の前記冷媒回路に接続され、前記圧力調整用絞り手段と並列に設けられ、前記ガスクーラからの流出後に分流した冷媒を膨張させるとともに、膨張エネルギを回収する膨張手段と、前記圧力調整用絞り手段および前記膨張手段の下流側であって、前記主絞り手段の上流側の前記冷媒回路に接続されたタンクと、前記タンクの下流側であって、前記主絞り手段の上流側の前記冷媒回路に設けられ、第1の流路と第2の流路を有するスプリット熱交換器と、前記タンクの第1の高さに設けられた配管から流出した冷媒の圧力を調整する第1の補助絞り手段と、前記第1の高さよりも低い位置に設けられた配管から流出し、前記スプリット熱交換器の前記第2の流路を通過した後、前記第2の流路の下流側で分流した冷媒のうちの一方の圧力を調整する第2の補助絞り手段と、前記第1の補助絞り手段により圧力が調整された冷媒と前記第2の補助絞り手段により圧力が調整された冷媒とが混合した冷媒を前記スプリット熱交換器の前記第1の流路に流した後、前記圧縮手段の中間圧部および前記補助圧縮手段に吸い込ませる補助回路と、前記タンクから流出した冷媒を前記スプリット熱交換器の第2の流路に流し、前記第1の流路を流れる冷媒と熱交換させた後、前記第2の流路の下流側で分流した冷媒のうちの他方を前記主絞り手段に流入させる主回路と、前記圧縮手段、前記補助圧縮手段、前記主絞り手段、前記圧力調整用絞り手段、前記第1の補助絞り手段、前記第2の補助絞り手段、および、前記膨張手段の動作を制御する制御手段と、を備え、前記膨張手段により回収された膨張エネルギは、前記補助圧縮手段の圧縮動作に使用される。 In the refrigeration apparatus according to the present invention, a refrigerant circuit includes a compression unit having a first rotary compression element and a second rotary compression element driven by the same rotary shaft, a gas cooler, a main throttle unit, and an evaporator. In a refrigeration system using a carbon dioxide refrigerant, the auxiliary compression unit provided in parallel with the compression unit, and the refrigerant circuit downstream of the gas cooler and upstream of the main throttle unit is connected to the refrigerant circuit. A pressure adjusting throttle means for adjusting the pressure of the refrigerant flowing out of the gas cooler, and connected to the refrigerant circuit downstream of the gas cooler and upstream of the main throttle means, An expansion unit that is provided in parallel, expands the refrigerant that has diverted after flowing out of the gas cooler, and recovers expansion energy; and a pressure adjustment throttle unit and the expansion unit. A tank connected to the refrigerant circuit on the upstream side of the main throttle unit on the upstream side and a refrigerant circuit on the downstream side of the tank and upstream of the main throttle unit, A split heat exchanger having a first flow path and a second flow path; first auxiliary throttle means for adjusting the pressure of refrigerant flowing out of a pipe provided at a first height of the tank; Flows out of a pipe provided at a position lower than the height of the split heat exchanger, and after passing through the second flow path of the split heat exchanger, one of the refrigerants diverted downstream of the second flow path. Second auxiliary throttle means for adjusting pressure, and a refrigerant in which a refrigerant whose pressure is adjusted by the first auxiliary throttle means and a refrigerant whose pressure is adjusted by the second auxiliary throttle means are mixed with the split heat. After flowing through the first flow path of the exchanger, the compression means The refrigerant flowing out of the tank and the auxiliary circuit sucked into the intermediate pressure portion and the auxiliary compression means flowed to the second flow path of the split heat exchanger, and exchanged heat with the refrigerant flowing in the first flow path. And a main circuit for causing the other of the refrigerant diverted on the downstream side of the second flow path to flow into the main throttle unit, the compression unit, the auxiliary compression unit, the main throttle unit, and the pressure adjustment throttle. Means, the first auxiliary throttle means, the second auxiliary throttle means, and control means for controlling the operation of the expansion means, wherein the expansion energy recovered by the expansion means is supplied to the auxiliary compression means. Used for compression operation.
本発明によれば、二酸化炭素冷媒を使用する場合に冷凍能力を確保することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when using a carbon dioxide refrigerant, refrigeration capacity can be ensured.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<実施形態1>
まず、本発明の実施形態1について説明する。<First embodiment>
First, a first embodiment of the present invention will be described.
(1)冷凍装置Rの構成
図1は、本発明を適用する一実施例にかかる冷凍装置Rの冷媒回路図である。本実施例における冷凍装置Rは、スーパーマーケット等の店舗の機械室等に設置された冷凍機ユニット3と、店舗の売り場内に設置された一台若しくは複数台(図面では一台のみ示す)のショーケース4とを備え、これら冷凍機ユニット3とショーケース4とが、ユニット出口6とユニット入口7を介して、冷媒配管(液管)8および冷媒配管9により連結されて所定の冷媒回路1を構成している。(1) Configuration of Refrigeration System R FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram of a refrigeration system R according to an embodiment to which the present invention is applied. The refrigeration apparatus R according to the present embodiment includes a refrigerator unit 3 installed in a machine room of a store such as a supermarket and a show of one or a plurality of units (only one is shown in the drawing) installed in a store of the store. The refrigerator unit 3 and the showcase 4 are connected by a refrigerant pipe (liquid pipe) 8 and a refrigerant pipe 9 via a unit outlet 6 and a unit inlet 7 to form a predetermined refrigerant circuit 1. Make up.
この冷媒回路1は、高圧側の冷媒圧力がその臨界圧力以上(超臨界)となり得る二酸化炭素(R744)を冷媒として用いる。この二酸化炭素冷媒は、地球環境に優しく、可燃性および毒性等を考慮した自然冷媒である。また、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油(ミネラルオイル)、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油、PAG(ポリアルキルグリコール)等、既存のオイルが使用される。図1に示す各矢印は、二酸化炭素冷媒の流れを示している。 The refrigerant circuit 1 uses carbon dioxide (R744), whose refrigerant pressure on the high pressure side can be equal to or higher than the critical pressure (supercritical), as the refrigerant. This carbon dioxide refrigerant is a natural refrigerant that is friendly to the global environment and takes flammability and toxicity into consideration. As the oil as the lubricating oil, for example, existing oils such as mineral oil (mineral oil), alkylbenzene oil, ether oil, ester oil, and PAG (polyalkyl glycol) are used. Each arrow shown in FIG. 1 indicates the flow of the carbon dioxide refrigerant.
冷凍機ユニット3は、圧縮機11(圧縮手段の一例)を備える。圧縮機11は、例えば、内部中間圧型2段圧縮式ロータリコンプレッサである。この圧縮機11は、密閉容器12と、回転圧縮機構部とを備えている。回転圧縮機構部は、密閉容器12の内部空間の上部に収納された駆動要素としての電動要素13、この電動要素13の下側に配置された、第1の(低段側)回転圧縮要素(第1の圧縮要素)14、および、第2の(高段側)回転圧縮要素(第2の圧縮要素)16から成る。圧縮機11は、同一の回転軸(電動要素13の回転軸)により駆動される第1の回転圧縮要素14および第2の回転圧縮要素16を有する二段圧縮機である。このような二段圧縮機では、低段側と高段側の排除容積比率が決まっており、その排除容積比率に応じて中間圧(MP)が決定される。 The refrigerator unit 3 includes a compressor 11 (an example of a compression unit). The compressor 11 is, for example, an internal intermediate pressure type two-stage compression type rotary compressor. The compressor 11 includes a closed container 12 and a rotary compression mechanism. The rotary compression mechanism section includes an electric element 13 as a drive element housed in an upper part of the internal space of the sealed container 12, and a first (low-stage side) rotary compression element ( A first compression element) 14 and a second (high-stage side) rotary compression element (second compression element) 16 are provided. The compressor 11 is a two-stage compressor having a first rotary compression element 14 and a second rotary compression element 16 driven by the same rotary shaft (the rotary shaft of the electric element 13). In such a two-stage compressor, the excluded volume ratio between the low stage and the high stage is determined, and the intermediate pressure (MP) is determined according to the excluded volume ratio.
圧縮機11の第1の回転圧縮要素14は、冷媒配管9を介して冷媒回路1の低圧側から圧縮機11に吸い込まれる低圧冷媒を圧縮し、中間圧まで昇圧して吐出する。第2の回転圧縮要素16は、第1の回転圧縮要素14により吐出された中間圧の冷媒を吸い込み、圧縮して高圧まで昇圧し、冷媒回路1の高圧側に吐出する。圧縮機11は、周波数可変型の圧縮機である。後述する制御装置57は、電動要素13の運転周波数を変更することで、第1の回転圧縮要素14、および、第2の回転圧縮要素16の回転数を制御する。 The first rotary compression element 14 of the compressor 11 compresses the low-pressure refrigerant sucked into the compressor 11 from the low-pressure side of the refrigerant circuit 1 through the refrigerant pipe 9, and increases the pressure to an intermediate pressure and discharges it. The second rotary compression element 16 sucks in the intermediate-pressure refrigerant discharged by the first rotary compression element 14, compresses the intermediate-pressure refrigerant to a high pressure, and discharges the refrigerant to the high-pressure side of the refrigerant circuit 1. The compressor 11 is a variable frequency compressor. The control device 57, which will be described later, controls the rotation speed of the first rotary compression element 14 and the second rotary compression element 16 by changing the operation frequency of the electric element 13.
圧縮機11の密閉容器12の側面には、第1の回転圧縮要素14に連通する低段側吸込口17、密閉容器12内に連通する低段側吐出口18、第2の回転圧縮要素16に連通する高段側吸込口19、および、高段側吐出口21が形成されている。圧縮機11の低段側吸込口17には、冷媒導入配管22の一端が接続され、その他端はユニット入口7にて冷媒配管9に接続されている。 A low-stage suction port 17 communicating with the first rotary compression element 14, a low-stage discharge port 18 communicating with the interior of the closed vessel 12, and a second rotary compression element 16 are provided on a side surface of the closed container 12 of the compressor 11. A high-stage suction port 19 and a high-stage discharge port 21 are formed. One end of a refrigerant introduction pipe 22 is connected to the low-stage suction port 17 of the compressor 11, and the other end is connected to the refrigerant pipe 9 at the unit inlet 7.
低段側吸込口17より第1の回転圧縮要素14の低圧部に吸い込まれた低圧の冷媒ガスは、当該第1の回転圧縮要素14により1段目の圧縮が行われて中間圧に昇圧され、密閉容器12内に吐出される。これにより、密閉容器12内は中間圧(MP)となる。 The low-pressure refrigerant gas sucked into the low-pressure portion of the first rotary compression element 14 from the low-stage suction port 17 is subjected to the first-stage compression by the first rotary compression element 14 and is increased to an intermediate pressure. Is discharged into the closed container 12. Thereby, the inside of the sealed container 12 has an intermediate pressure (MP).
そして、密閉容器12内の中間圧の冷媒ガスが吐出される圧縮機11の低段側吐出口18には、中間圧吐出配管23の一端が接続され、その他端はインタークーラ24の入口に接続されている。このインタークーラ24は、第1の回転圧縮要素14から吐出された中間圧の冷媒を空冷する。インタークーラ24の出口には、中間圧吸入配管26の一端が接続される。中間圧吸入配管26の他端は分岐して、圧縮機11の高段側吸込口19および補助圧縮機60の吸込口64に接続される。 One end of an intermediate-pressure discharge pipe 23 is connected to the low-stage discharge port 18 of the compressor 11 from which the intermediate-pressure refrigerant gas is discharged in the sealed container 12, and the other end is connected to an inlet of the intercooler 24. Have been. The intercooler 24 air-cools the intermediate-pressure refrigerant discharged from the first rotary compression element 14. One end of an intermediate pressure suction pipe 26 is connected to an outlet of the intercooler 24. The other end of the intermediate pressure suction pipe 26 is branched and connected to the high-stage suction port 19 of the compressor 11 and the suction port 64 of the auxiliary compressor 60.
冷凍機ユニット3は、圧縮機11と並列に設けられた補助圧縮機60(補助圧縮手段の一例)を備える。補助圧縮機60は、密閉容器61と、この密閉容器61の内部空間に収納された駆動要素としての電動要素62と、この電動要素62の回転軸により駆動される回転圧縮要素63とを備えている。 The refrigerator unit 3 includes an auxiliary compressor 60 (an example of an auxiliary compression unit) provided in parallel with the compressor 11. The auxiliary compressor 60 includes an airtight container 61, an electric element 62 as a driving element housed in the internal space of the airtight container 61, and a rotary compression element 63 driven by a rotating shaft of the electric element 62. I have.
回転圧縮要素63は、中間圧吸入配管26から吸い込まれた中間圧の冷媒を圧縮して高圧まで昇圧し、冷媒回路1の高圧側に吐出する。補助圧縮機60は、周波数可変型の圧縮機である。後述する制御装置57は、電動要素62の運転周波数を変更することで、回転圧縮要素63の回転数を制御する。 The rotary compression element 63 compresses the intermediate-pressure refrigerant sucked from the intermediate-pressure suction pipe 26, raises the pressure to a high pressure, and discharges the refrigerant to the high-pressure side of the refrigerant circuit 1. The auxiliary compressor 60 is a variable frequency compressor. The control device 57, which will be described later, controls the rotation speed of the rotary compression element 63 by changing the operation frequency of the electric element 62.
密閉容器61の側面には、回転圧縮要素63に連通する吸込口64および吐出口65が形成されている。吸込口64には中間圧吸入配管26の一端が接続されている。また、補助圧縮機60の吐出口65は、配管を介して高圧吐出配管27に接続されている。 A suction port 64 and a discharge port 65 communicating with the rotary compression element 63 are formed on the side surface of the closed container 61. One end of the intermediate pressure suction pipe 26 is connected to the suction port 64. The discharge port 65 of the auxiliary compressor 60 is connected to the high-pressure discharge pipe 27 via a pipe.
圧縮機11の高段側吸込口19から第2の回転圧縮要素16に吸い込まれた中間圧(MP)の冷媒ガスは、第2の回転圧縮要素16により2段目の圧縮が行われて、高温高圧の冷媒ガスとなる。 The intermediate-pressure (MP) refrigerant gas sucked into the second rotary compression element 16 from the high-stage suction port 19 of the compressor 11 is compressed by the second rotary compression element 16 in the second stage. It becomes high temperature and high pressure refrigerant gas.
また、補助圧縮機60の吸込口64から回転圧縮要素63に吸い込まれた中間圧(MP)の冷媒ガスは、回転圧縮要素63により圧縮が行われて、高温高圧の冷媒ガスとなる。 The intermediate-pressure (MP) refrigerant gas sucked into the rotary compression element 63 from the suction port 64 of the auxiliary compressor 60 is compressed by the rotary compression element 63 to become a high-temperature and high-pressure refrigerant gas.
また、圧縮機11の第2の回転圧縮要素16の高圧室側に設けられた高段側吐出口21には、高圧吐出配管27の一端が接続され、その他端はガスクーラ(放熱器)28の入口に接続されている。なお、図示は省略するが、高圧吐出配管27の途中にはオイルセパレータ20が設けられてもよい。オイルセパレータにより冷媒から分離されたオイルは、圧縮機11の密閉容器12内および補助圧縮機60の密閉容器61内に戻される。 In addition, one end of a high-pressure discharge pipe 27 is connected to a high-stage discharge port 21 provided on the high-pressure chamber side of the second rotary compression element 16 of the compressor 11, and the other end of a gas cooler (radiator) 28 is connected. Connected to the entrance. Although not shown, an oil separator 20 may be provided in the middle of the high-pressure discharge pipe 27. The oil separated from the refrigerant by the oil separator is returned into the closed container 12 of the compressor 11 and the closed container 61 of the auxiliary compressor 60.
ガスクーラ28は、圧縮機11から吐出された高圧の吐出冷媒を冷却する。ガスクーラ28の近傍には、当該ガスクーラ28を空冷するガスクーラ用送風機31が配設されている。本実施形態では、ガスクーラ28は、上述したインタークーラ24と並設されており、これらは同一の風路に配設されている。 The gas cooler 28 cools the high-pressure discharge refrigerant discharged from the compressor 11. In the vicinity of the gas cooler 28, a gas cooler blower 31 for air-cooling the gas cooler 28 is provided. In the present embodiment, the gas cooler 28 is arranged in parallel with the above-described intercooler 24, and these are arranged in the same air passage.
そして、ガスクーラ28の出口にはガスクーラ出口配管32の一端が接続され、このガスクーラ出口配管32の他端は電動膨張弁33(圧力調整用絞り手段の一例)の入口に接続されている。この電動膨張弁33は、ガスクーラ28から出た冷媒を絞って膨張させるとともに、電動膨張弁33から上流側の冷媒回路1の高圧側圧力の調整を行うためのものである。電動膨張弁33の出口は、タンク入口配管34を介してタンク36の上部に接続されている。 One end of a gas cooler outlet pipe 32 is connected to an outlet of the gas cooler 28, and the other end of the gas cooler outlet pipe 32 is connected to an inlet of an electric expansion valve 33 (an example of a pressure adjusting throttle unit). The electric expansion valve 33 throttles and expands the refrigerant discharged from the gas cooler 28 and adjusts the high pressure side pressure of the refrigerant circuit 1 on the upstream side from the electric expansion valve 33. The outlet of the electric expansion valve 33 is connected to the upper part of the tank 36 via the tank inlet pipe 34.
タンク36は、その内部に所定容積の空間を有する容積体であり、その下部にはタンク出口配管37の一端が接続され、このタンク出口配管37の他端がユニット出口6にて冷媒配管8に接続されている。このタンク出口配管37の途中には、スプリット熱交換器29の第2の流路29Bが設けられる。このタンク出口配管37が、本実施形態における主回路38を構成する。 The tank 36 is a volume body having a space of a predetermined volume inside, and one end of a tank outlet pipe 37 is connected to a lower portion thereof, and the other end of the tank outlet pipe 37 is connected to the refrigerant pipe 8 at the unit outlet 6. It is connected. In the middle of the tank outlet pipe 37, a second flow path 29B of the split heat exchanger 29 is provided. This tank outlet pipe 37 constitutes a main circuit 38 in the present embodiment.
一方、店舗内に設置されるショーケース4は、冷媒配管8、9に接続される。ショーケース4には、電動膨張弁39(主絞り手段の一例)と蒸発器41とが設けられており、冷媒配管8と冷媒配管9との間に順次接続されている(電動膨張弁39が冷媒配管8側、蒸発器41が冷媒配管9側)。蒸発器41の隣には、当該蒸発器41に送風する冷気循環用送風機(図示略)が設けられている。そして、冷媒配管9は、上述したように冷媒導入配管22を介して圧縮機11の第1の回転圧縮要素14に連通する低段側吸込口17に接続されている。 On the other hand, the showcase 4 installed in the store is connected to refrigerant pipes 8 and 9. The showcase 4 is provided with an electric expansion valve 39 (an example of a main throttle unit) and an evaporator 41, which are sequentially connected between the refrigerant pipe 8 and the refrigerant pipe 9 (the electric expansion valve 39 is connected to the refrigerant pipe 9). The refrigerant pipe 8 side and the evaporator 41 are the refrigerant pipe 9 side). Next to the evaporator 41, a cool air circulation blower (not shown) for blowing air to the evaporator 41 is provided. The refrigerant pipe 9 is connected to the low-stage suction port 17 that communicates with the first rotary compression element 14 of the compressor 11 via the refrigerant introduction pipe 22 as described above.
他方、タンク36の上部にはガス配管42の一端が接続されており、このガス配管42の他端は電動膨張弁43(第1の補助回路用絞り手段の一例)の入口に接続されている。ガス配管42はタンク36上部からガス冷媒を流出させ、電動膨張弁43に流入させる。 On the other hand, one end of a gas pipe 42 is connected to an upper part of the tank 36, and the other end of the gas pipe 42 is connected to an inlet of an electric expansion valve 43 (an example of a first auxiliary circuit throttle unit). . The gas pipe 42 allows the gas refrigerant to flow out of the upper portion of the tank 36 and flow into the electric expansion valve 43.
この電動膨張弁43の出口には中間圧戻り配管44の一端が接続され、この中間圧戻り配管44の他端は、圧縮機11の中間圧部に繋がる中間圧吸入配管26の途中に連通されている。この中間圧戻り配管44の途中には、スプリット熱交換器29の第1の流路29Aが設けられている。 One end of an intermediate pressure return pipe 44 is connected to the outlet of the electric expansion valve 43, and the other end of the intermediate pressure return pipe 44 is communicated with the intermediate pressure suction pipe 26 connected to the intermediate pressure section of the compressor 11. ing. In the middle of the intermediate pressure return pipe 44, a first flow path 29A of the split heat exchanger 29 is provided.
また、スプリット熱交換器29の第2の流路29Bの下流側において、液配管46の一端がタンク出口配管37に接続されている。液配管46の他端は、電動膨張弁43の下流側の中間圧戻り配管44に接続されている。液配管46の途中には、電動膨張弁47(第2の補助回路用絞り手段の一例)が設けられている。 Further, one end of the liquid pipe 46 is connected to the tank outlet pipe 37 on the downstream side of the second flow path 29B of the split heat exchanger 29. The other end of the liquid pipe 46 is connected to an intermediate pressure return pipe 44 downstream of the electric expansion valve 43. An electric expansion valve 47 (an example of a second auxiliary circuit throttle unit) is provided in the middle of the liquid pipe 46.
上述した電動膨張弁43(第1の補助回路用絞り手段)と電動膨張弁47(第2の補助回路用絞り手段)が、本実施形態における補助絞り手段を構成する。また、中間圧戻り配管44と、電動膨張弁43と、電動膨張弁47と、ガス配管42と、液配管46とが、本実施形態における補助回路48を構成する。 The above-described electric expansion valve 43 (first auxiliary circuit throttle unit) and the electric expansion valve 47 (second auxiliary circuit throttle unit) constitute auxiliary throttle units in the present embodiment. Further, the intermediate pressure return pipe 44, the electric expansion valve 43, the electric expansion valve 47, the gas pipe 42, and the liquid pipe 46 constitute an auxiliary circuit 48 in the present embodiment.
このように、電動膨張弁33は、ガスクーラ28の下流側であって電動膨張弁39の上流側に位置する。また、タンク36は、電動膨張弁33の下流側であって電動膨張弁39の上流側に位置する。さらに、スプリット熱交換器29は、タンク36の下流側であって電動膨張弁39の上流側に位置する。これにより、本実施形態における冷凍装置Rの冷媒回路1が構成される。 Thus, the electric expansion valve 33 is located downstream of the gas cooler 28 and upstream of the electric expansion valve 39. The tank 36 is located downstream of the electric expansion valve 33 and upstream of the electric expansion valve 39. Further, the split heat exchanger 29 is located downstream of the tank 36 and upstream of the electric expansion valve 39. Thereby, the refrigerant circuit 1 of the refrigeration apparatus R in the present embodiment is configured.
この冷媒回路1の各所には種々のセンサが取り付けられている。 Various sensors are attached to various parts of the refrigerant circuit 1.
例えば、高圧吐出配管27には、高圧センサ49が取り付けられる。高圧センサ49は、冷媒回路1の高圧側圧力HP(圧縮機11の高段側吐出口21と電動膨張弁33の入口の間の圧力)を検出する。 For example, a high-pressure sensor 49 is attached to the high-pressure discharge pipe 27. The high-pressure sensor 49 detects the high-pressure side pressure HP of the refrigerant circuit 1 (the pressure between the high-stage discharge port 21 of the compressor 11 and the inlet of the electric expansion valve 33).
また、例えば、冷媒導入配管22には、低圧センサ51が取り付けられる。低圧センサ51は、冷媒回路1の低圧側圧力LP(電動膨張弁39の出口と低段側吸込口17の間の圧力)を検出する。 Further, for example, a low pressure sensor 51 is attached to the refrigerant introduction pipe 22. The low-pressure sensor 51 detects the low-pressure side pressure LP of the refrigerant circuit 1 (the pressure between the outlet of the electric expansion valve 39 and the low-stage suction port 17).
また、例えば、中間圧戻り配管44には、中間圧センサ52が取り付けられる。中間圧センサ52は、冷媒回路の1の中間圧領域の圧力である中間圧MP(電動膨張弁43、47の出口より下流の中間圧戻り配管44内の圧力であって、圧縮機11の低段側吐出口18と高段側吸込口19との間の圧力に等しい圧力)を検出する。 Further, for example, an intermediate pressure sensor 52 is attached to the intermediate pressure return pipe 44. The intermediate pressure sensor 52 detects the intermediate pressure MP (the pressure in the intermediate pressure return pipe 44 downstream of the outlets of the electric expansion valves 43 and 47, which is the pressure in the intermediate pressure region of the refrigerant circuit 1, and the low pressure of the compressor 11). (Pressure equal to the pressure between the stage side discharge port 18 and the high stage side suction port 19).
また、例えば、スプリット熱交換器29の下流側のタンク出口配管37には、ユニット出口センサ53が取り付けられている。このユニット出口センサ53は、タンク36内の圧力OPを検出する。このタンク36内の圧力は、冷凍機ユニット3から出て冷媒配管8から電動膨張弁39に流入する冷媒の圧力となる。 Further, for example, a unit outlet sensor 53 is attached to the tank outlet pipe 37 downstream of the split heat exchanger 29. The unit outlet sensor 53 detects the pressure OP in the tank 36. The pressure in the tank 36 is the pressure of the refrigerant flowing out of the refrigerator unit 3 and flowing into the electric expansion valve 39 from the refrigerant pipe 8.
上述した各センサは、マイクロコンピュータから構成された冷凍機ユニット3の制御装置57(制御手段の一例)の入力に接続される。一方、制御装置57の出力には、圧縮機11の電動要素13、補助圧縮機60の電動要素62、ガスクーラ用送風機31、電動膨張弁33、電動膨張弁43、電動膨張弁47、電動膨張弁39が接続される。制御装置57は、各センサからの検出結果と設定データ等に基づいて、出力側の各構成要素を制御する。 Each of the above-described sensors is connected to an input of a control device 57 (an example of a control unit) of the refrigerator unit 3 including a microcomputer. On the other hand, the output of the control device 57 includes the electric element 13 of the compressor 11, the electric element 62 of the auxiliary compressor 60, the gas cooler blower 31, the electric expansion valve 33, the electric expansion valve 43, the electric expansion valve 47, and the electric expansion valve. 39 is connected. The control device 57 controls each component on the output side based on a detection result from each sensor, setting data, and the like.
なお、以下では、ショーケース4側の電動膨張弁39や上述した冷気循環用送風機も制御装置57が制御するものとして説明するが、これらは店舗の主制御装置(図示略)を介し、制御装置57と連携して動作するショーケース4側の制御装置(図示略)により制御されることとしてもよい。したがって、本実施形態における制御手段は、制御装置57やショーケース4側の制御装置、上述した主制御装置等を含めた概念としてもよい。 In the following, the electric expansion valve 39 on the showcase 4 side and the above-described blower for circulating cold air will be described as being controlled by the control device 57. These are controlled by a main control device (not shown) of the store. It may be controlled by a control device (not shown) on the side of the showcase 4 that operates in cooperation with 57. Therefore, the control means in the present embodiment may be a concept including the control device 57, the control device on the showcase 4 side, the main control device described above, and the like.
(2)冷凍装置Rの動作
次に、冷凍装置Rの動作を説明する。制御装置57により圧縮機11の電動要素13が駆動されると、第1の回転圧縮要素14および第2の回転圧縮要素16が回転し、低段側吸込口17より第1の回転圧縮要素14の低圧部に低圧の冷媒ガス(二酸化炭素)が吸い込まれる。そして、第1の回転圧縮要素14により中間圧に昇圧されて密閉容器12内に吐出される。これにより、密閉容器12内は中間圧(MP)となる。(2) Operation of Refrigeration Device R Next, the operation of the refrigeration device R will be described. When the electric element 13 of the compressor 11 is driven by the control device 57, the first rotary compression element 14 and the second rotary compression element 16 rotate, and the first rotary compression element 14 A low-pressure refrigerant gas (carbon dioxide) is sucked into the low-pressure section of the air conditioner. Then, the pressure is increased to an intermediate pressure by the first rotary compression element 14 and discharged into the closed container 12. Thereby, the inside of the sealed container 12 has an intermediate pressure (MP).
また、制御装置57により補助圧縮機60の電動要素62が駆動されると、回転圧縮要素63が回転する。 When the electric element 62 of the auxiliary compressor 60 is driven by the control device 57, the rotary compression element 63 rotates.
そして、密閉容器12内の中間圧のガス冷媒は、低段側吐出口18から中間圧吐出配管23を経てインタークーラ24に入り、インタークーラ24において空冷される。 Then, the intermediate-pressure gas refrigerant in the sealed container 12 enters the intercooler 24 from the low-stage discharge port 18 via the intermediate-pressure discharge pipe 23, and is air-cooled in the intercooler 24.
空冷されたガス冷媒は、インタークーラ24から中間圧吸入配管26へ流出し、その中間圧吸入配管26において、中間圧戻り配管44から中間圧吸入配管26へ流入するガス冷媒(詳細は後述)と混合する。混合したガス冷媒は、中間圧吸入配管26において分流し、圧縮機11の高段側吸込口19(中間圧部)と補助圧縮機60の吸込口64にそれぞれ流入する。 The air-cooled gas refrigerant flows out of the intercooler 24 to the intermediate pressure suction pipe 26, where the gas refrigerant flows into the intermediate pressure suction pipe 26 from the intermediate pressure return pipe 44 (to be described in detail later). Mix. The mixed gas refrigerant splits in the intermediate pressure suction pipe 26 and flows into the high-stage suction port 19 (intermediate pressure section) of the compressor 11 and the suction port 64 of the auxiliary compressor 60, respectively.
高段側吸込口19へ流入した中間圧のガス冷媒は、第2の回転圧縮要素16に吸い込まれ、この第2の回転圧縮要素16により2段目の圧縮が行われて高温高圧のガス冷媒となる。このガス冷媒は、高段側吐出口21から高圧吐出配管27に吐出される。 The intermediate-pressure gas refrigerant that has flowed into the high-stage suction port 19 is sucked into the second rotary compression element 16, and the second rotary compression element 16 performs second-stage compression to generate a high-temperature and high-pressure gas refrigerant. Becomes This gas refrigerant is discharged from the high-stage discharge port 21 to the high-pressure discharge pipe 27.
また、吸込口64へ流入した中間圧のガス冷媒は、回転圧縮要素63により圧縮が行われて高温高圧のガス冷媒となる。このガス冷媒は、吐出口65から高圧吐出配管27に吐出され、この高圧吐出配管27において高段側吐出口21からのガス冷媒と混合する。 Further, the intermediate-pressure gas refrigerant flowing into the suction port 64 is compressed by the rotary compression element 63 to become a high-temperature and high-pressure gas refrigerant. The gas refrigerant is discharged from the discharge port 65 to the high-pressure discharge pipe 27, and mixes with the gas refrigerant from the high-stage discharge port 21 in the high-pressure discharge pipe 27.
(2−1)電動膨張弁33の制御
高圧吐出配管27からガスクーラ28へ流入したガス冷媒は、ガスクーラ28にて空冷された後、ガスクーラ出口配管32を経て電動膨張弁33に至る。この電動膨張弁33は、電動膨張弁33より上流側の冷媒回路1の高圧側圧力HPを所定の目標値THPに制御するために設けられており、高圧センサ49の出力に基づき、制御装置57によりその弁開度が制御される。(2-1) Control of Electric Expansion Valve 33 The gas refrigerant flowing into the gas cooler 28 from the high-pressure discharge pipe 27 is air-cooled by the gas cooler 28, and then reaches the electric expansion valve 33 via the gas cooler outlet pipe 32. The electric expansion valve 33 is provided for controlling the high pressure HP of the refrigerant circuit 1 upstream of the electric expansion valve 33 to a predetermined target value THP. Controls the valve opening.
(2−1−1)電動膨張弁33の運転始動時の開度の設定
運転始動時には先ず、制御装置57は外気温度に基づいて冷凍装置Rの始動時における電動膨張弁33の開度(始動時の弁開度)を設定する。具体的には、本実施形態では、制御装置57は、始動時における外気温度と電動膨張弁33の始動時の弁開度との関係を示すデータテーブルを予め記憶しており、始動時における外気温度から、上記データテーブルを参照して、電動膨張弁33の始動時の弁開度を設定する。(2-1-1) Setting of the degree of opening of the electric expansion valve 33 at the time of operation start At the time of operation start, first, the control device 57 sets the degree of opening of the electric expansion valve 33 at the time of starting the refrigeration apparatus R (starting) based on the outside air temperature. The valve opening at the time). Specifically, in the present embodiment, the control device 57 stores in advance a data table indicating a relationship between the outside air temperature at the time of starting and the valve opening degree of the electric expansion valve 33 at the time of starting, and stores the outside air temperature at the time of starting. Based on the temperature, the opening degree of the electric expansion valve 33 at the time of starting is set with reference to the data table.
なお、外気温度は、例えば、外気温度センサ(図示略)により検出される。外気温度センサは、インタークーラ24、ガスクーラ28、ガスクーラ用送風機31などが格納される室外機の内部、または、その近傍などに配置される。これに限らず、高圧センサ49が検出する高圧側圧力HPから制御装置57が外気温度を検出するようにしてもよい(以下、同じ)。高圧センサ49が検出する高圧側圧力HPと外気温度との間には相関関係があるため、制御装置57は高圧側圧力HPから外気温度を判断することができる。具体的には、制御装置57は、始動時における高圧側圧力HP(外気温度)と電動膨張弁33の始動時の弁開度との関係を示すデータテーブルを予め記憶しており、始動時における外気温度を推定し、上記データテーブルを参照して、電動膨張弁33の始動時の弁開度を設定する。 The outside air temperature is detected by, for example, an outside air temperature sensor (not shown). The outside air temperature sensor is arranged inside or near the outdoor unit in which the intercooler 24, the gas cooler 28, the gas cooler 31 and the like are stored. Instead, the controller 57 may detect the outside air temperature from the high-pressure side pressure HP detected by the high-pressure sensor 49 (the same applies hereinafter). Since there is a correlation between the high pressure side pressure HP detected by the high pressure sensor 49 and the outside air temperature, the control device 57 can determine the outside air temperature from the high pressure side pressure HP. Specifically, the control device 57 stores in advance a data table indicating a relationship between the high pressure side pressure HP (outside air temperature) at the time of starting and the valve opening degree of the electric expansion valve 33 at the time of starting. The outside air temperature is estimated, and the opening degree of the electric expansion valve 33 at the time of starting is set with reference to the data table.
(2−1−2)運転中における電動膨張弁33の開度の設定
運転中、制御装置57は、外気温度を示す指標である高圧センサ49の検出圧力(高圧側圧力HP)に基づいて、電動膨張弁33の開度を設定する。この場合、制御装置57は、高圧側圧力HP(外気温度)が低い場合に大きくなるよう電動膨張弁33の開度を設定する。これにより、電動膨張弁33における圧力低下を最小限に抑えることができ、圧縮機11に入る中間圧吸入配管26の中間圧(MP)との圧力差を確保して、冷凍運転および冷蔵運転を効率的に行うことができる。(2-1-2) Setting of the degree of opening of the electric expansion valve 33 during operation During operation, the control device 57 uses the detection pressure of the high pressure sensor 49 (high pressure side pressure HP) as an index indicating the outside air temperature. The opening of the electric expansion valve 33 is set. In this case, the control device 57 sets the opening degree of the electric expansion valve 33 so as to increase when the high-pressure side pressure HP (outside air temperature) is low. As a result, the pressure drop in the electric expansion valve 33 can be minimized, and a pressure difference from the intermediate pressure (MP) of the intermediate pressure suction pipe 26 entering the compressor 11 is ensured, and the refrigeration operation and the refrigeration operation are performed. It can be done efficiently.
ここで、制御装置57は、高圧側圧力HP(外気温度)と電動膨張弁33の開度との関係を示すデータテーブルを予め記憶しておき、それを参照することにより電動膨張弁33の開度を設定してもよいし、当該開度を計算式から算出してもよい。 Here, the control device 57 stores in advance a data table indicating the relationship between the high pressure side pressure HP (outside air temperature) and the opening degree of the electric expansion valve 33, and refers to the data table to open the electric expansion valve 33. The degree may be set, or the opening may be calculated from a calculation formula.
(2−1−3)高圧側圧力HPの上限値MHPでの制御
なお、上述のように制御を行っているときに、設置環境や負荷の影響で電動膨張弁33より上流側の高圧側圧力HPが所定の上限値MHPに上昇してしまった場合、制御装置57は電動膨張弁33の弁開度をさらに増大させる。この弁開度の増大により、高圧側圧力HPは低下する方向に向かうので、高圧側圧力HPを常に上限値MHP以下に維持することができるようになる。これにより、電動膨張弁33より上流側の高圧側圧力HPの異常上昇を的確に抑制して圧縮機11の保護を確実に行うことが可能となり、異常な高圧による圧縮機11の強制停止(保護動作)を未然に回避することが可能となる。(2-1-3) Control of the High Pressure Side Pressure HP at the Upper Limit MHP During the control as described above, the high pressure side pressure upstream of the electric expansion valve 33 due to the installation environment and load. When the HP has increased to the predetermined upper limit MHP, the control device 57 further increases the valve opening of the electric expansion valve 33. Since the high-pressure side pressure HP tends to decrease due to the increase in the valve opening, the high-pressure side pressure HP can always be maintained at the upper limit value MHP or less. This makes it possible to reliably suppress the abnormal rise of the high-pressure side pressure HP upstream of the electric expansion valve 33 and reliably protect the compressor 11, and to forcibly stop (protect) the compressor 11 due to abnormal high pressure. Operation) can be avoided beforehand.
ここで、ガスクーラ28から超臨界状態の冷媒ガスが流出した場合、電動膨張弁33で絞られて膨張することにより液化していき、タンク入口配管34を経て上部からタンク36内に流入し、その一部が蒸発する。タンク36は、電動膨張弁33を出た液/ガスの冷媒を一旦貯留し、分離する役割と、冷凍装置Rの高圧側圧力(この場合は、タンク36からタンク36より上流側の圧縮機11の高圧吐出配管27までの領域)の圧力変化や冷媒循環量の変動を吸収する役割を果たす。 Here, when the supercritical refrigerant gas flows out of the gas cooler 28, the refrigerant gas is squeezed and expanded by the electric expansion valve 33 and liquefied, flows into the tank 36 from above through the tank inlet pipe 34, and Some evaporate. The tank 36 serves to temporarily store and separate the liquid / gas refrigerant that has exited the electric expansion valve 33, and serves as a high-pressure side pressure of the refrigeration apparatus R (in this case, the compressor 11 which is upstream from the tank 36 and upstream of the tank 36). (The region up to the high-pressure discharge pipe 27) and serves to absorb fluctuations in the refrigerant circulation amount.
このタンク36内の下部に溜まった液冷媒は、タンク36からタンク出口配管37(主回路38)へ流出する。以下、主回路38における冷媒の流れについて説明する。 The liquid refrigerant accumulated in the lower portion of the tank 36 flows out of the tank 36 to a tank outlet pipe 37 (main circuit 38). Hereinafter, the flow of the refrigerant in the main circuit 38 will be described.
タンク36から流出した液冷媒は、スプリット熱交換器29の第2の流路29Bへ流入し、第2の流路29Bにおいて第1の流路29Aを流れる冷媒により冷却(過冷却)される。 The liquid refrigerant flowing out of the tank 36 flows into the second flow path 29B of the split heat exchanger 29, and is cooled (supercooled) in the second flow path 29B by the refrigerant flowing through the first flow path 29A.
その後、液冷媒は、第2の流路29Bの出口において、分流する。分流した冷媒のうち、一方は、冷凍機ユニット3から出て冷媒配管8から電動膨張弁39に流入し、もう一方は、液配管46に流入する。液配管46に流入した液冷媒は、電動膨張弁47により絞られた後、中間圧戻り配管44に流入し、電動膨張弁43を経たガス冷媒と合流し、第1の流路29Aに流入する。この第1の流路29Aにおいて、液冷媒は蒸発する。このときの吸熱作用により、第2の流路29Bを流れる液冷媒の過冷却を増大させる。 Thereafter, the liquid refrigerant splits at the outlet of the second flow path 29B. One of the divided refrigerant flows out of the refrigerator unit 3 and flows into the electric expansion valve 39 from the refrigerant pipe 8, and the other flows into the liquid pipe 46. The liquid refrigerant that has flowed into the liquid pipe 46 is throttled by the electric expansion valve 47, then flows into the intermediate pressure return pipe 44, merges with the gas refrigerant that has passed through the electric expansion valve 43, and flows into the first flow path 29A. . In the first flow path 29A, the liquid refrigerant evaporates. The heat absorption at this time increases the supercooling of the liquid refrigerant flowing through the second flow path 29B.
このように、スプリット熱交換器29では、タンク36から流出した液冷媒と、電動膨張弁47で絞られた液冷媒と電動膨張弁43で絞られたガス冷媒とが混合した冷媒との熱交換が行われる。電動膨張弁47が液配管46を介してスプリット熱交換器29の第2の流路29Bの下流側と接続されている場合、電動膨張弁47がタンク36の下流側と接続される場合よりも、冷凍機ユニット3の出口における比エンタルピーが小さくなる。比エンタルピーが小さくなると、冷媒の流量が下がるため、中間圧を低下させることができる。 As described above, in the split heat exchanger 29, heat exchange between the liquid refrigerant flowing out of the tank 36 and the refrigerant in which the liquid refrigerant throttled by the electric expansion valve 47 and the gas refrigerant throttled by the electric expansion valve 43 are mixed. Is performed. When the electric expansion valve 47 is connected to the downstream side of the second flow path 29B of the split heat exchanger 29 via the liquid pipe 46, the electric expansion valve 47 is connected to the downstream side of the tank 36 more than when the electric expansion valve 47 is connected to the downstream side of the tank 36. The specific enthalpy at the outlet of the refrigerator unit 3 is reduced. When the specific enthalpy decreases, the flow rate of the refrigerant decreases, so that the intermediate pressure can be reduced.
電動膨張弁39に流入した冷媒は、電動膨張弁39で絞られて膨張することでさらに液分が増え、蒸発器41に流入して蒸発する。これによる吸熱作用により冷却効果が発揮される。制御装置57は、蒸発器41の入口側と出口側の温度を検出する温度センサ(図示略)の出力に基づき、電動膨張弁39の弁開度を制御して蒸発器41における冷媒の過熱度を適正値に調整する。 The refrigerant that has flowed into the electric expansion valve 39 is throttled and expanded by the electric expansion valve 39 to further increase the liquid component, flow into the evaporator 41, and evaporate. The cooling effect is exhibited by the endothermic effect by this. The control device 57 controls the opening degree of the electric expansion valve 39 based on the output of a temperature sensor (not shown) for detecting the temperatures of the inlet side and the outlet side of the evaporator 41 to control the degree of superheat of the refrigerant in the evaporator 41. Is adjusted to an appropriate value.
蒸発器41から出た低温のガス冷媒は、冷媒配管9から冷凍機ユニット3に戻り、冷媒導入配管22を経て、圧縮機11の第1の回転圧縮要素14に連通する低段側吸込口17に吸い込まれる。以上が主回路38における冷媒の流れである。 The low-temperature gas refrigerant flowing out of the evaporator 41 returns from the refrigerant pipe 9 to the refrigerator unit 3, passes through the refrigerant introduction pipe 22, and communicates with the first rotary compression element 14 of the compressor 11. Sucked into. The above is the flow of the refrigerant in the main circuit 38.
(2−2)電動膨張弁43の制御
補助回路48における冷媒の流れを説明する。タンク36内の上部に溜まるガス冷媒は、タンク36内での蒸発により温度が低下している。このガス冷媒は、タンク36からガス配管42へ流出する。上述したようにガス配管42には電動膨張弁43が接続されている。ガス冷媒は、電動膨張弁43で絞られた後、電動膨張弁47を経た液冷媒と合流し、スプリット熱交換器29の第1の流路29Aに流入する。そして、ガス冷媒は、第1の流路29Aにおいて第2の流路29Bを流れる冷媒を冷却した後、中間圧戻り配管44を経て中間圧吸入配管26に流入する。そして、中間圧戻り配管44から中間圧吸入配管26へ流入したガス冷媒は、上述したとおり、インタークーラ24から出た冷媒と混合し、補助圧縮機60の吸込口64と圧縮機11の高段側吸込口19のそれぞれに吸い込まれる。(2-2) Control of Electric Expansion Valve 43 The flow of the refrigerant in the auxiliary circuit 48 will be described. The temperature of the gas refrigerant accumulated in the upper portion of the tank 36 is reduced by evaporation in the tank 36. This gas refrigerant flows out of the tank 36 to the gas pipe 42. As described above, the electric expansion valve 43 is connected to the gas pipe 42. After being throttled by the electric expansion valve 43, the gas refrigerant merges with the liquid refrigerant that has passed through the electric expansion valve 47, and flows into the first flow passage 29 A of the split heat exchanger 29. Then, the gas refrigerant cools the refrigerant flowing through the second flow path 29B in the first flow path 29A, and then flows into the intermediate pressure suction pipe 26 via the intermediate pressure return pipe 44. Then, the gas refrigerant flowing from the intermediate pressure return pipe 44 into the intermediate pressure suction pipe 26 is mixed with the refrigerant discharged from the intercooler 24 as described above, so that the suction port 64 of the auxiliary compressor 60 and the high-stage Each of the side suction ports 19 is sucked.
電動膨張弁43は、タンク36の上部から流出する冷媒を絞る機能の他に、タンク36内の圧力(電動膨張弁39に流入する冷媒の圧力)を所定の目標値SPに調整する役割を果たす。そして、制御装置57は、ユニット出口センサ53の出力に基づき、電動膨張弁43の弁開度を制御する。電動膨張弁43の弁開度が増大すれば、タンク36内からのガス冷媒の流出量が増大し、タンク36内の圧力は低下するからである。 The electric expansion valve 43 plays a role of adjusting the pressure in the tank 36 (the pressure of the refrigerant flowing into the electric expansion valve 39) to a predetermined target value SP, in addition to the function of restricting the refrigerant flowing out of the upper part of the tank 36. . The control device 57 controls the valve opening of the electric expansion valve 43 based on the output of the unit outlet sensor 53. This is because if the valve opening of the electric expansion valve 43 increases, the amount of gas refrigerant flowing out of the tank 36 increases, and the pressure in the tank 36 decreases.
本実施形態では、目標値SPは高圧側圧力HPよりも低く、中間圧MPよりも高い値に設定されている。そして、制御装置57は、ユニット出口センサ53が検出するタンク36内の圧力OP(電動膨張弁39に流入する冷媒の圧力)と目標値SPの差から電動膨張弁39の弁開度の調整値(ステップ数)を算出し、後述する始動時の弁開度に加算してタンク36内の圧力OPを目標値SPに制御する。すなわち、タンク36内の圧力OPが目標値SPより上昇した場合には、電動膨張弁43の弁開度を増大させてタンク36内からガス冷媒をガス配管42に流出させ、逆に目標値SPより降下した場合には、弁開度を縮小させて閉じる方向に制御する。 In the present embodiment, the target value SP is set to a value lower than the high pressure side pressure HP and higher than the intermediate pressure MP. Then, the control device 57 calculates the valve opening adjustment value of the electric expansion valve 39 from the difference between the pressure OP (pressure of the refrigerant flowing into the electric expansion valve 39) in the tank 36 detected by the unit outlet sensor 53 and the target value SP. (Step number) is calculated and added to the valve opening at the time of starting described later to control the pressure OP in the tank 36 to the target value SP. That is, when the pressure OP in the tank 36 rises above the target value SP, the valve opening of the electric expansion valve 43 is increased to allow the gas refrigerant to flow out of the tank 36 into the gas pipe 42, and conversely, the target value SP When it falls further, the valve opening degree is reduced to control in the closing direction.
(2−2−1)電動膨張弁43の運転始動時の開度の設定
制御装置57は、外気温度、または、外気温度を示す指標である高圧センサ49の検出圧力(高圧側圧力HP)に基づいて、冷凍装置Rの始動時における電動膨張弁43の弁開度(始動時の弁開度)を設定する。本実施形態の場合、制御装置57は始動時における外気温度、または、高圧側圧力HP(外気温度)と電動膨張弁43の始動時の弁開度との関係を示すデータテーブルを予め記憶している。(2-2-1) Setting of the degree of opening of the electric expansion valve 43 when the operation is started The controller 57 sets the outside air temperature or the detection pressure (high pressure side pressure HP) of the high pressure sensor 49 which is an index indicating the outside air temperature. Based on this, the valve opening of the electric expansion valve 43 at the time of starting the refrigeration apparatus R (valve opening at the time of starting) is set. In the case of the present embodiment, the control device 57 previously stores a data table indicating the relationship between the outside air temperature at the time of starting or the high pressure side pressure HP (outside air temperature) and the valve opening degree of the electric expansion valve 43 at the time of starting. I have.
そして、制御装置57は、始動時における外気温度、または、検出圧力(高圧側圧力HP)から、上記データテーブルに基づいて高圧側圧力HP(外気温度)が高い程増大し、逆に高圧側圧力HPが低い程減少するよう電動膨張弁43の始動時の弁開度を設定する。これにより、外気温度が高い環境での始動時におけるタンク36内圧力の上昇を抑制し、電動膨張弁39に流入する冷媒の圧力上昇を防止することが可能となる。 Then, the control device 57 increases from the outside air temperature at start-up or the detected pressure (high pressure side pressure HP) as the high pressure side pressure HP (outside air temperature) increases based on the data table, and conversely, increases the high pressure side pressure. The opening degree of the electric expansion valve 43 at the time of starting is set so as to decrease as the HP decreases. As a result, it is possible to suppress an increase in the pressure in the tank 36 at the time of starting in an environment where the outside air temperature is high, and to prevent an increase in pressure of the refrigerant flowing into the electric expansion valve 39.
なお、本実施形態では、タンク36内の圧力OPの目標値SPを固定して制御するが、電動膨張弁33の場合と同様に、外気温度、または、外気温度を示す指標である高圧センサ49の検出圧力(高圧側圧力HP)に基づいて目標値SPを設定するようにしてもよい。この場合には、制御装置57は、外気温度、または、高圧側圧力HPが高い程高くなる。そのため、外気温度が高い環境では電動膨張弁39に流入する冷媒の圧力の運転中における目標値SPが高くなる。 In this embodiment, the control is performed with the target value SP of the pressure OP in the tank 36 fixed. However, similarly to the case of the electric expansion valve 33, the outside air temperature or the high pressure sensor 49 which is an index indicating the outside air temperature is used. The target value SP may be set based on the detected pressure (high pressure HP). In this case, the control device 57 increases as the outside air temperature or the high-pressure side pressure HP increases. Therefore, in an environment where the outside air temperature is high, the target value SP during the operation of the pressure of the refrigerant flowing into the electric expansion valve 39 increases.
すなわち、高い外気温度の影響で圧力が高くなる状況では、中間圧MPが高くなるので、電動膨張弁43の弁開度が大きくなっても補助回路48に冷媒が流れにくくなる不都合を防止することができるようになる。逆に、電動膨張弁43の弁開度を小さくすることで、補助回路48に流入する冷媒量を減少させ、ユニット出口6における冷媒の圧力が低下する不都合を防止することができるようになる。これらにより、季節の移り変わりに伴う外気温度の変化に関わらず、電動膨張弁43の弁開度を適切に制御して、ユニット出口6における冷媒の圧力の変化を抑えることができ、冷媒量を的確に調整することができる。 That is, in a situation where the pressure becomes high under the influence of the high outside air temperature, the intermediate pressure MP becomes high. Therefore, even if the valve opening of the electric expansion valve 43 becomes large, it is possible to prevent the disadvantage that the refrigerant does not easily flow through the auxiliary circuit 48. Will be able to Conversely, by reducing the valve opening of the electric expansion valve 43, the amount of refrigerant flowing into the auxiliary circuit 48 can be reduced, and the disadvantage that the pressure of the refrigerant at the unit outlet 6 decreases can be prevented. Accordingly, regardless of the change in the outside air temperature due to the change of the season, the valve opening of the electric expansion valve 43 can be appropriately controlled, and the change in the pressure of the refrigerant at the unit outlet 6 can be suppressed. Can be adjusted.
(2−2−2)タンク内圧力OPの規定値MOPでの制御
なお、上述のように制御を行っているときに、設置環境や負荷の影響でタンク36内圧力OP(電動膨張弁39に流入する冷媒の圧力)が所定の規定値MOPに上昇してしまった場合、制御装置57は、電動膨張弁43の弁開度を所定ステップ増大させる。この弁開度の増大により、タンク36内圧力OPは低下する方向に向かうので、圧力OPを常に規定値MOP以下に維持することができるようになり、高圧側圧力変動の影響抑制と、電動膨張弁39に搬送される冷媒の圧力の抑制効果を確実に達成することが可能となる。(2-2-2) Control at the specified value MOP of the tank pressure OP When the control is performed as described above, the tank pressure OP (the electric expansion valve 39 is When the pressure of the flowing refrigerant has increased to the predetermined specified value MOP, the control device 57 increases the valve opening of the electric expansion valve 43 by a predetermined step. Due to the increase in the valve opening, the pressure OP in the tank 36 tends to decrease, so that the pressure OP can always be maintained at the specified value MOP or less, and the influence of the high-pressure side pressure fluctuation is suppressed, and the electric expansion is prevented. The effect of suppressing the pressure of the refrigerant conveyed to the valve 39 can be reliably achieved.
(2−3)電動膨張弁47の制御
補助回路48における冷媒の流れを説明する。タンク36内の下部に溜まる液冷媒は、タンク36からタンク出口配管37へ流入し、第2の流路29Bを通過後、分流する。分流した液冷媒の一方は、液配管46へ流入し、電動膨張弁47で絞られる。その後、液冷媒は、中間圧戻り配管44に流入し、電動膨張弁43からのガス冷媒と合流し、スプリット熱交換器29の第1の流路29Aに流入し、そこで蒸発する。このときの吸熱作用により、第2の流路29Bを流れる液冷媒の過冷却を増大させる。(2-3) Control of Electric Expansion Valve 47 The flow of the refrigerant in the auxiliary circuit 48 will be described. The liquid refrigerant accumulated in the lower part in the tank 36 flows from the tank 36 to the tank outlet pipe 37, and after passing through the second flow path 29B, is branched. One of the divided liquid refrigerant flows into the liquid pipe 46 and is throttled by the electric expansion valve 47. Thereafter, the liquid refrigerant flows into the intermediate pressure return pipe 44, merges with the gas refrigerant from the electric expansion valve 43, flows into the first flow path 29A of the split heat exchanger 29, and evaporates there. The heat absorption at this time increases the supercooling of the liquid refrigerant flowing through the second flow path 29B.
その後、第1の流路29Aから出たガス冷媒は、中間圧吸入配管26に流入し、インタークーラ24から出た冷媒と混合し、補助圧縮機60の吸込口64と圧縮機11の高段側吸込口19のそれぞれに吸い込まれる。 Thereafter, the gas refrigerant flowing out of the first flow path 29A flows into the intermediate pressure suction pipe 26 and mixes with the refrigerant flowing out of the intercooler 24, and is mixed with the suction port 64 of the auxiliary compressor 60 and the high stage of the compressor 11 Each of the side suction ports 19 is sucked.
制御装置57は、電動膨張弁47の弁開度を制御することにより、スプリット熱交換器29の第1の流路29Aに流す液冷媒の量を調整する。例えば、制御装置57は、吐出温度センサ50が検出する圧縮機11からガスクーラ29に吐出される冷媒の温度(吐出温度)に基づいて、電動膨張弁47の弁開度を制御する。これにより、スプリット熱交換器29の第1の流路29Aに流れる液冷媒の量が調整され、圧縮機11からガスクーラ28に吐出される冷媒の吐出温度が所定の目標値TDTに制御される。すなわち、実際の吐出温度が目標値TDTより高い場合には、電動膨張弁47の弁開度を増大させ、低い場合には減少させる。これにより、圧縮機11の冷媒の吐出温度を目標値TDTに維持し、圧縮機11の保護を図る。 The control device 57 controls the valve opening of the electric expansion valve 47 to adjust the amount of liquid refrigerant flowing through the first flow path 29A of the split heat exchanger 29. For example, the control device 57 controls the valve opening of the electric expansion valve 47 based on the temperature (discharge temperature) of the refrigerant discharged from the compressor 11 to the gas cooler 29 detected by the discharge temperature sensor 50. Thereby, the amount of the liquid refrigerant flowing through the first flow path 29A of the split heat exchanger 29 is adjusted, and the discharge temperature of the refrigerant discharged from the compressor 11 to the gas cooler 28 is controlled to a predetermined target value TDT. That is, when the actual discharge temperature is higher than the target value TDT, the valve opening degree of the electric expansion valve 47 is increased, and when it is lower, it is decreased. Thus, the discharge temperature of the refrigerant of the compressor 11 is maintained at the target value TDT, and the compressor 11 is protected.
(2−4)冷凍装置Rによる効果
次に、冷凍装置Rにより得られる効果について、図2、図3を用いて説明する。(2-4) Effect of Refrigeration Unit R Next, effects obtained by the refrigeration unit R will be described with reference to FIGS.
図2は、高温期の環境における補助圧縮機を備えない冷凍装置(例えば、図1の構成から補助圧縮機60を除いた冷凍装置)の動作状態を示すP−H線図である。一方、図3は、高温期の環境における冷凍装置Rの動作状態を示すP−H線図である。なお、高温期の環境とは、例えば、外気温度が摂氏32度程度の環境(例えば、夏季)である。 FIG. 2 is a PH diagram showing an operation state of a refrigerating apparatus without an auxiliary compressor (for example, a refrigerating apparatus in which the auxiliary compressor 60 is removed from the configuration of FIG. 1) in a high-temperature environment. On the other hand, FIG. 3 is a PH diagram showing an operation state of the refrigeration apparatus R in an environment in a high temperature period. The environment in the high-temperature period is, for example, an environment in which the outside air temperature is about 32 degrees Celsius (for example, summer).
図2、図3において、X1からX2に向かう線、X3からX4に向かう線、X5からX6に向かう線、および、X7からX8に向かう線は、それぞれ、電動膨張弁33、電動膨張弁39、電動膨張弁43、および、電動膨張弁47による減圧を示している。 2 and 3, a line from X1 to X2, a line from X3 to X4, a line from X5 to X6, and a line from X7 to X8 are respectively an electric expansion valve 33, an electric expansion valve 39, The pressure reduction by the electric expansion valve 43 and the electric expansion valve 47 is shown.
また、図2、図3において、X9は、電動膨張弁43を経た冷媒と電動膨張弁47を経た冷媒とが混合する際の比エンタルピー/圧力を示している。X10は、混合した冷媒がスプリット熱交換器29の第1の流路29Aを通過する際の比エンタルピー/圧力を示している。X11は、中間圧吸入配管26を流れる冷媒が圧縮機11の高段側吸込口19および補助圧縮機60の吸込口64のそれぞれに流入する際の比エンタルピー/圧力を示している。 2 and 3, X9 indicates the specific enthalpy / pressure at the time when the refrigerant having passed through the electric expansion valve 43 and the refrigerant having passed through the electric expansion valve 47 are mixed. X10 indicates the specific enthalpy / pressure when the mixed refrigerant passes through the first flow path 29A of the split heat exchanger 29. X11 indicates the specific enthalpy / pressure when the refrigerant flowing through the intermediate pressure suction pipe 26 flows into each of the high-stage suction port 19 of the compressor 11 and the suction port 64 of the auxiliary compressor 60.
図2と図3の比較から明らかなように、冷凍装置Rでは、補助圧縮機60を備えない冷凍装置よりも、中間圧(MP)を低くすることができる。 As is clear from the comparison between FIG. 2 and FIG. 3, in the refrigeration apparatus R, the intermediate pressure (MP) can be lower than in the refrigeration apparatus without the auxiliary compressor 60.
上述したとおり、同一の回転軸により第1の回転圧縮要素と第2の回転圧縮要素とが駆動される二段圧縮機では、低段側と高段側の排除容積比率が決まっており、その排除容積比率に応じて中間圧が決定される。よって、高段側のみの冷媒の吸込量(排除容積)を増やして中間圧を低下させることはできなかった。 As described above, in the two-stage compressor in which the first rotary compression element and the second rotary compression element are driven by the same rotary shaft, the excluded volume ratio between the low-stage side and the high-stage side is determined. The intermediate pressure is determined according to the excluded volume ratio. Therefore, it has not been possible to reduce the intermediate pressure by increasing the suction amount (exclusion volume) of the refrigerant only on the high stage side.
これに対し、本実施形態の冷凍装置Rでは、二段圧縮機である圧縮機11と並列に設けられた補助圧縮機60を備えることにより、中間圧部における冷媒の吸込量(排除容積)を増やしている。これにより、圧縮機11における排除容積比率が決まっていても、中間圧を低下させることができる。 In contrast, the refrigeration apparatus R of the present embodiment includes the auxiliary compressor 60 provided in parallel with the compressor 11 which is a two-stage compressor, thereby reducing the refrigerant suction amount (excluded volume) in the intermediate pressure section. We are increasing. Thereby, even if the excluded volume ratio in the compressor 11 is determined, the intermediate pressure can be reduced.
そして、図2と図3の比較から明らかなように、中間圧を低下させることにより、タンク36内圧力OP(X3のときの圧力)を低下させることができる。これにより、タンク36の出口の比エンタルピーを低下させることができ、冷凍能力を確保することができる。また、高温期の環境においてタンク36内圧力OPが臨界圧力CPを超えることを防止でき、気液分離を行うことができる。また、所定の高い圧力値(異常な高圧)で圧縮機11を強制的に停止する保護制御(例えば、中圧カット、脱調等)を回避でき、安定した冷凍装置Rの運転を実現できる。 Then, as is clear from the comparison between FIG. 2 and FIG. 3, the pressure OP in the tank 36 (the pressure at the time of X3) can be reduced by reducing the intermediate pressure. As a result, the specific enthalpy at the outlet of the tank 36 can be reduced, and the refrigerating capacity can be secured. Further, it is possible to prevent the pressure OP in the tank 36 from exceeding the critical pressure CP in an environment in a high temperature period, and to perform gas-liquid separation. In addition, protection control (for example, medium pressure cut, step-out, etc.) for forcibly stopping the compressor 11 at a predetermined high pressure value (abnormal high pressure) can be avoided, and stable operation of the refrigeration apparatus R can be realized.
また、本実施形態の冷凍装置Rでは、ショーケース4に送る冷媒の圧力を低下させているため、配管の設計圧力を低くでき、肉厚の薄い管を使うことが可能となる。 In the refrigerating apparatus R of the present embodiment, since the pressure of the refrigerant sent to the showcase 4 is reduced, the design pressure of the piping can be reduced, and a thin-walled pipe can be used.
また、本実施形態の冷凍装置Rでは、タンク36に液冷媒を保持し、その量を連続的に変えられるため、冷凍回路1を循環する冷媒の量を安定して適正量に維持できる。 Further, in the refrigeration apparatus R of the present embodiment, the liquid refrigerant is held in the tank 36 and the amount thereof can be continuously changed, so that the amount of the refrigerant circulating in the refrigeration circuit 1 can be stably maintained at an appropriate amount.
本実施形態では、図1に示した冷凍装置Rの構成について説明をしたが、冷凍装置Rの構成は図1に示すものに限定されない。以下、冷凍装置Rの別の構成例について説明する。 In the present embodiment, the configuration of the refrigeration apparatus R illustrated in FIG. 1 has been described, but the configuration of the refrigeration apparatus R is not limited to the configuration illustrated in FIG. Hereinafter, another configuration example of the refrigeration apparatus R will be described.
(3)冷凍装置Rの別の構成例1
図4は、図1とは別の構成を有する冷凍装置Rの冷媒回路図である。なお、図4において、図1と同一の構成要素には同一の符号を付し、以下、それらの説明は省略する。(3) Another configuration example 1 of the refrigeration apparatus R
FIG. 4 is a refrigerant circuit diagram of a refrigeration apparatus R having a configuration different from that of FIG. In FIG. 4, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted below.
図4に示す冷凍装置Rは、図1に示した構成に加えて、バイパス回路70および電磁弁71を備える。バイパス回路70の一端は冷媒導入配管22に接続され、バイパス回路70の他端は補助圧縮機60の吸込口64に接続されている。 The refrigeration apparatus R shown in FIG. 4 includes a bypass circuit 70 and a solenoid valve 71 in addition to the configuration shown in FIG. One end of the bypass circuit 70 is connected to the refrigerant introduction pipe 22, and the other end of the bypass circuit 70 is connected to the suction port 64 of the auxiliary compressor 60.
また、このバイパス回路70の途中には、電磁弁71が設けられている。電磁弁71の開閉は、制御装置57により制御される。例えば、制御装置57は、外気温度(高圧側圧力HP)と電磁弁71の開閉との関係を示すデータテーブルを予め記憶しており、外気温度を推定し、上記データテーブルを参照して、電磁弁71の開閉を設定する。なお、電磁弁71の代わりに、逆止弁を設けてもよい。 In the middle of the bypass circuit 70, an electromagnetic valve 71 is provided. The opening and closing of the solenoid valve 71 is controlled by the control device 57. For example, the control device 57 stores in advance a data table indicating the relationship between the outside air temperature (high-pressure side pressure HP) and the opening and closing of the solenoid valve 71, estimates the outside air temperature, and refers to the data table to determine the electromagnetic field. The opening and closing of the valve 71 is set. Note that a check valve may be provided instead of the electromagnetic valve 71.
例えば、制御装置57は、外気温度が摂氏32度程度の場合(高温期の環境。例えば、夏季)、電磁弁71を閉状態にするとともに、圧縮機11および補助圧縮機60を駆動させる。これにより、上記「(2)冷凍装置Rの動作」で説明したとおり、冷媒が循環する。 For example, when the outside air temperature is about 32 degrees Celsius (high-temperature environment, for example, in summer), the control device 57 closes the solenoid valve 71 and drives the compressor 11 and the auxiliary compressor 60. As a result, the refrigerant circulates as described in “(2) Operation of refrigeration apparatus R”.
一方、例えば、制御装置57は、外気温度が摂氏20度以下の場合(低温期の環境。例えば、冬季)、電磁弁71を開状態にするとともに、圧縮機11を駆動させず、補助圧縮機60を駆動させる。また、制御装置57は、電動膨張弁33の弁開度を最も大きくし、かつ、電動膨張弁43および電動膨張弁47を閉める。 On the other hand, for example, when the outside air temperature is equal to or less than 20 degrees Celsius (low-temperature environment; for example, winter), the control device 57 opens the solenoid valve 71, does not drive the compressor 11, and operates the auxiliary compressor. 60 is driven. Further, the control device 57 maximizes the valve opening degree of the electric expansion valve 33 and closes the electric expansion valve 43 and the electric expansion valve 47.
これにより、蒸発器41を出た冷媒は、バイパス回路70へ流入し、補助圧縮機60の吸込口64へ吸い込まれる。そして、補助圧縮機60にて圧縮された冷媒は、吐出口65から高圧吐出配管27へ吐出される。その後、冷媒は、ガスクーラ28、電動膨張弁33、タンク36、タンク出口配管37、スプリット熱交換器29の第2の流路29B、電動膨張弁39、蒸発器41の順に流れ、再びバイパス回路70へと流入する。 Thus, the refrigerant that has exited the evaporator 41 flows into the bypass circuit 70 and is sucked into the suction port 64 of the auxiliary compressor 60. The refrigerant compressed by the auxiliary compressor 60 is discharged from the discharge port 65 to the high-pressure discharge pipe 27. Thereafter, the refrigerant flows in the order of the gas cooler 28, the electric expansion valve 33, the tank 36, the tank outlet pipe 37, the second flow path 29B of the split heat exchanger 29, the electric expansion valve 39, and the evaporator 41, and again the bypass circuit 70 Flows into.
冷媒がバイパス回路70を流れる場合のP−H線図を図5に示す。図5に示す各符号は、図2、図3と同様である。図5に示すように、冷媒の圧縮は、補助圧縮機60による1段のみとなる。 FIG. 5 shows a PH diagram when the refrigerant flows through the bypass circuit 70. 5 are the same as those in FIGS. 2 and 3. As shown in FIG. 5, the compression of the refrigerant is performed in only one stage by the auxiliary compressor 60.
以上説明したように、本構成例によれば、冷却負荷が減少する環境(低温期)の場合、二段圧縮機である圧縮機11を使用せず、補助圧縮機60のみを使用するため、消費エネルギを低減できる。 As described above, according to this configuration example, in an environment in which the cooling load is reduced (low temperature period), only the auxiliary compressor 60 is used without using the compressor 11 which is a two-stage compressor. Energy consumption can be reduced.
(4)冷凍装置Rの別の構成例2
図6は、図1とは別の構成を有する冷凍装置Rの冷媒回路図である。なお、図6は、図1の図示を簡略化したものであり、図1と同一の構成要素には同一の符号を付し、以下、それらの説明は省略する。(4) Another configuration example 2 of the refrigeration apparatus R
FIG. 6 is a refrigerant circuit diagram of a refrigeration apparatus R having a configuration different from that of FIG. FIG. 6 is a simplified version of FIG. 1, and the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted below.
図6に示す冷凍装置Rは、図1に示した構成に加えて、圧縮機11aを備える。圧縮機11aは、圧縮機11と並列に設けられた二段圧縮機であり、圧縮機11と同様の構成を備える。 The refrigeration apparatus R illustrated in FIG. 6 includes a compressor 11a in addition to the configuration illustrated in FIG. The compressor 11a is a two-stage compressor provided in parallel with the compressor 11, and has the same configuration as the compressor 11.
図6に示す冷凍装置Rでは、蒸発器41からの冷媒は、圧縮機11と圧縮機11aのそれぞれに吸い込まれる。また、インタークーラ24からの冷媒と中間圧戻り配管44からの冷媒が混合した冷媒は、圧縮機11、圧縮機11a、補助圧縮機60のそれぞれに吸い込まれる。 In the refrigerating apparatus R shown in FIG. 6, the refrigerant from the evaporator 41 is sucked into each of the compressor 11 and the compressor 11a. The refrigerant in which the refrigerant from the intercooler 24 and the refrigerant from the intermediate pressure return pipe 44 are mixed is sucked into each of the compressor 11, the compressor 11a, and the auxiliary compressor 60.
なお、図6では、電動膨張弁39、ショーケース4、および蒸発器41のそれぞれを1つずつ設ける構成としたが、電動膨張弁39、ショーケース4、および蒸発器41のそれぞれを複数設ける構成としてもよい。例えば、1つの電動膨張弁39、1つのショーケース4、および1つの蒸発器41を一組とし、その組を並列に設ける構成にする。 In FIG. 6, the electric expansion valve 39, the showcase 4, and the evaporator 41 are provided one by one. However, the electric expansion valve 39, the showcase 4, and the evaporator 41 are each provided in plural. It may be. For example, one electric expansion valve 39, one showcase 4, and one evaporator 41 are set as one set, and the set is provided in parallel.
(5)冷凍装置Rの別の構成例3
図1、図4、図6に示した構成では、補助圧縮機60を1つだけ設ける構成としたが、補助圧縮機60を複数設けてもよい。複数の補助圧縮機60は、互いに並列に設けられ、かつ、1つまたは複数の圧縮機11(圧縮機11a)と並列に設けられる。インタークーラ24からの冷媒と中間圧戻り配管44からの冷媒が混合した冷媒は、複数の補助圧縮機60のそれぞれに吸い込まれる。(5) Another configuration example 3 of the refrigeration apparatus R
Although the configuration shown in FIGS. 1, 4, and 6 is such that only one auxiliary compressor 60 is provided, a plurality of auxiliary compressors 60 may be provided. The plurality of auxiliary compressors 60 are provided in parallel with each other, and are provided in parallel with one or more compressors 11 (compressors 11a). The refrigerant in which the refrigerant from the intercooler 24 and the refrigerant from the intermediate pressure return pipe 44 are mixed is sucked into each of the plurality of auxiliary compressors 60.
以上説明したように、本実施形態では、圧縮機11は、同一の回転軸により駆動される第1の回転圧縮要素14と第2の回転圧縮要素16を有する圧縮機(圧縮手段)11と、ガスクーラ28と、電動膨張弁(主絞り手段)39と、蒸発器41とから冷媒回路1が構成され、二酸化炭素冷媒が用いられる冷凍装置Rにおいて、圧縮機11と並列に設けられた補助圧縮機(補助圧縮手段)60と、ガスクーラ28の下流側であって、電動膨張弁39の上流側の冷媒回路1に接続され、ガスクーラ28から流出した冷媒の圧力を調整する電動膨張弁(圧力調整用絞り手段)33と、電動膨張弁33の下流側であって、電動膨張弁39の上流側の冷媒回路1に接続されたタンク36と、タンク36の下流側であって、電動膨張弁39の上流側の冷媒回路1に設けられ、第1の流路29Aと第2の流路29Bを有するスプリット熱交換器29と、タンク36の第1の高さに設けられたガス配管42から流出した冷媒の圧力を調整する電動膨張弁(第1の補助絞り手段)43と、第1の高さよりも低い位置に設けられた液配管46から流出し、スプリット熱交換器29の第2の流路29Bを通過した後、第2の流路29Bの下流側で分流した冷媒のうちの一方の圧力を調整する電動膨張弁(第2の補助絞り手段)47と、電動膨張弁43により圧力が調整された冷媒と電動膨張弁47により圧力が調整された冷媒とが混合した冷媒をスプリット熱交換器29第1の流路29Aに流した後、圧縮機11の中間圧部および補助圧縮機60に吸い込ませる補助回路48と、タンク36から流出した冷媒をスプリット熱交換器29第2の流路29Bに流し、第1の流路29Aを流れる冷媒と熱交換させた後、第2の流路29Bの下流側で分流した冷媒のうちの他方を電動膨張弁39に流入させる主回路38と、圧縮機11、補助圧縮機60、電動膨張弁39、電動膨張弁33、電動膨張弁43、および、電動膨張弁47の動作を制御する制御装置(制御手段)57と、を備えることとした。 As described above, in the present embodiment, the compressor 11 includes the compressor (compression means) 11 having the first rotary compression element 14 and the second rotary compression element 16 driven by the same rotation shaft. The refrigerant circuit 1 is constituted by the gas cooler 28, the electric expansion valve (main throttle means) 39, and the evaporator 41, and an auxiliary compressor provided in parallel with the compressor 11 in the refrigeration apparatus R using carbon dioxide refrigerant. (Auxiliary compression means) 60 and an electric expansion valve (pressure adjustment) connected to the refrigerant circuit 1 downstream of the gas cooler 28 and upstream of the electric expansion valve 39 for adjusting the pressure of the refrigerant flowing out of the gas cooler 28. Throttling means) 33, a tank 36 connected to the refrigerant circuit 1 downstream of the electric expansion valve 33 and upstream of the electric expansion valve 39, and a tank downstream of the tank 36 and connected to the electric expansion valve 39. Upstream refrigerant The split heat exchanger 29 provided in the path 1 and having the first flow path 29A and the second flow path 29B, and the pressure of the refrigerant flowing out of the gas pipe 42 provided at the first height of the tank 36 It flows out of the electric expansion valve (first auxiliary throttle means) 43 to be adjusted and the liquid pipe 46 provided at a position lower than the first height, and has passed through the second flow path 29B of the split heat exchanger 29. Thereafter, an electric expansion valve (second auxiliary throttle means) 47 for adjusting the pressure of one of the refrigerants diverted on the downstream side of the second flow path 29B, and a refrigerant whose pressure is adjusted by the electric expansion valve 43 Auxiliary circuit for allowing the refrigerant mixed with the refrigerant whose pressure has been adjusted by the electric expansion valve 47 to flow through the split heat exchanger 29 to the first flow path 29A, and then to be drawn into the intermediate pressure section of the compressor 11 and the auxiliary compressor 60. 48 and the cold flowing out of the tank 36 Flows through the split heat exchanger 29, the second flow path 29B, and exchanges heat with the refrigerant flowing through the first flow path 29A. Then, the other of the refrigerant divided at the downstream side of the second flow path 29B is electrically driven. A control device (control) that controls the operation of the main circuit 38 flowing into the expansion valve 39, the compressor 11, the auxiliary compressor 60, the electric expansion valve 39, the electric expansion valve 33, the electric expansion valve 43, and the electric expansion valve 47. (Means) 57.
これにより、二酸化炭素冷媒を使用する場合において、中間圧部における冷媒の吸込量(排除容積)を増加させることができ、圧縮機11における排除容積比率が決まっていても、中間圧を低下させることができる。その結果、タンク36の出口の比エンタルピーを低下させることができ、冷凍能力を確保することができる。 Thereby, when using the carbon dioxide refrigerant, it is possible to increase the suction amount (excluded volume) of the refrigerant in the intermediate pressure section, and to reduce the intermediate pressure even if the excluded volume ratio in the compressor 11 is determined. Can be. As a result, the specific enthalpy at the outlet of the tank 36 can be reduced, and the refrigerating capacity can be secured.
また、冷凍装置Rは、補助圧縮機60と、蒸発器41の下流側かつ圧縮機11の上流側に設けられた冷媒導入配管22とを接続するバイパス回路70をさらに備え、バイパス回路70には、逆止弁、または、制御装置57により開閉が制御される電磁弁71が設けられることとした。 The refrigerating apparatus R further includes a bypass circuit 70 that connects the auxiliary compressor 60 and the refrigerant introduction pipe 22 provided on the downstream side of the evaporator 41 and on the upstream side of the compressor 11. , A check valve, or an electromagnetic valve 71 whose opening and closing are controlled by the control device 57.
これにより、冷却負荷が減少する環境(低温期)の場合、消費エネルギを低減できる。 Thereby, in an environment where the cooling load is reduced (low temperature period), energy consumption can be reduced.
また、冷凍装置Rは、補助圧縮機60の回転数は可変であることとした。 In the refrigerating apparatus R, the rotation speed of the auxiliary compressor 60 is variable.
また、冷凍装置Rは、互いに並列に設けられた複数の補助圧縮機60を備え、複数の補助圧縮機60には、電動膨張弁43および電動膨張弁47により圧力が調整された後でスプリット熱交換器29の第1の流路29Aを流れた冷媒が吸い込まれることとした。 The refrigerating apparatus R includes a plurality of auxiliary compressors 60 provided in parallel with each other. The plurality of auxiliary compressors 60 have split heat generated after the pressures are adjusted by the electric expansion valves 43 and 47. The refrigerant flowing through the first flow path 29A of the exchanger 29 is sucked.
また、冷凍装置Rは、互いに並列に設けられた複数の圧縮機11、11aを備え、複数の圧縮機11、11aの中間圧部には、電動膨張弁43および電動膨張弁47により圧力が調整された後でスプリット熱交換器29の第1の流路29Aを流れた冷媒が吸い込まれることとした。 Further, the refrigeration apparatus R includes a plurality of compressors 11 and 11a provided in parallel with each other. After that, the refrigerant flowing through the first flow path 29A of the split heat exchanger 29 is sucked.
以上、本発明の実施形態1について説明した。 The first embodiment of the present invention has been described above.
<実施形態2>
次に、本発明の実施形態2について説明する。<Embodiment 2>
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
(1)冷凍装置Rの構成
図7は、本発明を適用する一実施例にかかる冷凍装置Rの冷媒回路図である。本実施例における冷凍装置Rは、スーパーマーケット等の店舗の機械室等に設置された冷凍機ユニット3と、店舗の売り場内に設置された一台若しくは複数台(図面では一台のみ示す)のショーケース4とを備え、これら冷凍機ユニット3とショーケース4とが、ユニット出口6とユニット入口7を介して、冷媒配管(液管)8および冷媒配管9により連結されて所定の冷媒回路1を構成している。(1) Configuration of Refrigeration Device R FIG. 7 is a refrigerant circuit diagram of the refrigeration device R according to one embodiment to which the present invention is applied. The refrigeration apparatus R according to the present embodiment includes a refrigerator unit 3 installed in a machine room of a store such as a supermarket and a show of one or a plurality of units (only one is shown in the drawing) installed in a store of the store. The refrigerator unit 3 and the showcase 4 are connected by a refrigerant pipe (liquid pipe) 8 and a refrigerant pipe 9 via a unit outlet 6 and a unit inlet 7 to form a predetermined refrigerant circuit 1. Make up.
この冷媒回路1は、高圧側の冷媒圧力がその臨界圧力以上(超臨界)となり得る二酸化炭素(R744)を冷媒として用いる。この二酸化炭素冷媒は、地球環境に優しく、可燃性および毒性等を考慮した自然冷媒である。また、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油(ミネラルオイル)、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油、PAG(ポリアルキルグリコール)等、既存のオイルが使用される。図7に示す各矢印は、二酸化炭素冷媒の流れを示している。 The refrigerant circuit 1 uses carbon dioxide (R744), whose refrigerant pressure on the high pressure side can be equal to or higher than the critical pressure (supercritical), as the refrigerant. This carbon dioxide refrigerant is a natural refrigerant that is friendly to the global environment and takes flammability and toxicity into consideration. As the oil as the lubricating oil, for example, existing oils such as mineral oil (mineral oil), alkylbenzene oil, ether oil, ester oil, and PAG (polyalkyl glycol) are used. Each arrow shown in FIG. 7 indicates the flow of the carbon dioxide refrigerant.
冷凍機ユニット3は、圧縮機11(圧縮手段の一例)を備える。圧縮機11は、例えば、内部中間圧型2段圧縮式ロータリコンプレッサである。この圧縮機11は、密閉容器12と、回転圧縮機構部とを備えている。回転圧縮機構部は、密閉容器12の内部空間の上部に収納された駆動要素としての電動要素13、この電動要素13の下側に配置された、第1の(低段側)回転圧縮要素(第1の圧縮要素)14、および、第2の(高段側)回転圧縮要素(第2の圧縮要素)16から成る。圧縮機11は、同一の回転軸(電動要素13の回転軸)により駆動される第1の回転圧縮要素14および第2の回転圧縮要素16を有する二段圧縮機である。このような二段圧縮機では、低段側と高段側の排除容積比率が決まっており、その排除容積比率に応じて中間圧(MP)が決定される。 The refrigerator unit 3 includes a compressor 11 (an example of a compression unit). The compressor 11 is, for example, an internal intermediate pressure type two-stage compression type rotary compressor. The compressor 11 includes a closed container 12 and a rotary compression mechanism. The rotary compression mechanism section includes an electric element 13 as a drive element housed in an upper part of the internal space of the sealed container 12, and a first (low-stage side) rotary compression element ( A first compression element) 14 and a second (high-stage side) rotary compression element (second compression element) 16 are provided. The compressor 11 is a two-stage compressor having a first rotary compression element 14 and a second rotary compression element 16 driven by the same rotary shaft (the rotary shaft of the electric element 13). In such a two-stage compressor, the excluded volume ratio between the low stage and the high stage is determined, and the intermediate pressure (MP) is determined according to the excluded volume ratio.
圧縮機11の第1の回転圧縮要素14は、冷媒配管9を介して冷媒回路1の低圧側から圧縮機11に吸い込まれる低圧冷媒を圧縮し、中間圧まで昇圧して吐出する。第2の回転圧縮要素16は、第1の回転圧縮要素14により吐出された中間圧の冷媒を吸い込み、圧縮して高圧まで昇圧し、冷媒回路1の高圧側に吐出する。圧縮機11は、周波数可変型の圧縮機である。後述する制御装置57は、電動要素13の運転周波数を変更することで、第1の回転圧縮要素14、および、第2の回転圧縮要素16の回転数を制御する。 The first rotary compression element 14 of the compressor 11 compresses the low-pressure refrigerant sucked into the compressor 11 from the low-pressure side of the refrigerant circuit 1 through the refrigerant pipe 9, and increases the pressure to an intermediate pressure and discharges it. The second rotary compression element 16 sucks in the intermediate-pressure refrigerant discharged by the first rotary compression element 14, compresses the intermediate-pressure refrigerant to a high pressure, and discharges the refrigerant to the high-pressure side of the refrigerant circuit 1. The compressor 11 is a variable frequency compressor. The control device 57, which will be described later, controls the rotation speed of the first rotary compression element 14 and the second rotary compression element 16 by changing the operation frequency of the electric element 13.
圧縮機11の密閉容器12の側面には、第1の回転圧縮要素14に連通する低段側吸込口17、密閉容器12内に連通する低段側吐出口18、第2の回転圧縮要素16に連通する高段側吸込口19、および、高段側吐出口21が形成されている。圧縮機11の低段側吸込口17には、冷媒導入配管22の一端が接続され、その他端はユニット入口7にて冷媒配管9に接続されている。 A low-stage suction port 17 communicating with the first rotary compression element 14, a low-stage discharge port 18 communicating with the interior of the closed vessel 12, and a second rotary compression element 16 are provided on a side surface of the closed container 12 of the compressor 11. A high-stage suction port 19 and a high-stage discharge port 21 are formed. One end of a refrigerant introduction pipe 22 is connected to the low-stage suction port 17 of the compressor 11, and the other end is connected to the refrigerant pipe 9 at the unit inlet 7.
低段側吸込口17より第1の回転圧縮要素14の低圧部に吸い込まれた低圧の冷媒ガスは、当該第1の回転圧縮要素14により1段目の圧縮が行われて中間圧に昇圧され、密閉容器12内に吐出される。これにより、密閉容器12内は中間圧(MP)となる。 The low-pressure refrigerant gas sucked into the low-pressure portion of the first rotary compression element 14 from the low-stage suction port 17 is subjected to the first-stage compression by the first rotary compression element 14 and is increased to an intermediate pressure. Is discharged into the closed container 12. Thereby, the inside of the sealed container 12 has an intermediate pressure (MP).
そして、密閉容器12内の中間圧の冷媒ガスが吐出される圧縮機11の低段側吐出口18には、中間圧吐出配管23の一端が接続され、その他端はインタークーラ24の入口に接続されている。このインタークーラ24は、第1の回転圧縮要素14から吐出された中間圧の冷媒を空冷する。インタークーラ24の出口には、中間圧吸入配管26の一端が接続される。中間圧吸入配管26の他端は分流して、圧縮機11の高段側吸込口19および補助圧縮機60の吸込口64に接続される。 One end of an intermediate-pressure discharge pipe 23 is connected to the low-stage discharge port 18 of the compressor 11 from which the intermediate-pressure refrigerant gas is discharged in the sealed container 12, and the other end is connected to an inlet of the intercooler 24. Have been. The intercooler 24 air-cools the intermediate-pressure refrigerant discharged from the first rotary compression element 14. One end of an intermediate pressure suction pipe 26 is connected to an outlet of the intercooler 24. The other end of the intermediate pressure suction pipe 26 is branched and connected to the high-stage suction port 19 of the compressor 11 and the suction port 64 of the auxiliary compressor 60.
冷凍機ユニット3は、圧縮機11と並列に設けられた補助圧縮機60(補助圧縮手段の一例)を備える。補助圧縮機60は、中間圧吸入配管26から流入した中間圧の冷媒を圧縮する。 The refrigerator unit 3 includes an auxiliary compressor 60 (an example of an auxiliary compression unit) provided in parallel with the compressor 11. The auxiliary compressor 60 compresses the intermediate-pressure refrigerant flowing from the intermediate-pressure suction pipe 26.
補助圧縮機60は、密閉容器61と、この密閉容器61の内部空間に収納された駆動要素としての電動要素62と、この電動要素62の回転軸により駆動される回転圧縮要素63とを備えている。 The auxiliary compressor 60 includes an airtight container 61, an electric element 62 as a driving element housed in the internal space of the airtight container 61, and a rotary compression element 63 driven by a rotating shaft of the electric element 62. I have.
回転圧縮要素63は、中間圧吸入配管26から吸い込まれた中間圧の冷媒を圧縮して高圧まで昇圧し、冷媒回路1の高圧側に吐出する。補助圧縮機60は、周波数可変型の圧縮機である。後述する制御装置57は、電動要素62の運転周波数を変更することで、回転圧縮要素62の回転数を制御する。 The rotary compression element 63 compresses the intermediate-pressure refrigerant sucked from the intermediate-pressure suction pipe 26, raises the pressure to a high pressure, and discharges the refrigerant to the high-pressure side of the refrigerant circuit 1. The auxiliary compressor 60 is a variable frequency compressor. The control device 57, which will be described later, controls the rotation speed of the rotary compression element 62 by changing the operation frequency of the electric element 62.
また、回転圧縮要素63の駆動には、電動要素62の動力に加えて、後述する膨張機72により回収された膨張エネルギも使用される。 Further, in driving the rotary compression element 63, in addition to the power of the electric element 62, expansion energy recovered by an expander 72 described later is used.
密閉容器61の側面には、回転圧縮要素63に連通する吸込口64および吐出口65が形成されている。吸込口64には中間圧吸入配管26の一端が接続されている。また、補助圧縮機60の吐出口65は、配管を介して高圧吐出配管27に接続されている。 A suction port 64 and a discharge port 65 communicating with the rotary compression element 63 are formed on the side surface of the closed container 61. One end of the intermediate pressure suction pipe 26 is connected to the suction port 64. The discharge port 65 of the auxiliary compressor 60 is connected to the high-pressure discharge pipe 27 via a pipe.
圧縮機11の高段側吸込口19から第2の回転圧縮要素16に吸い込まれた中間圧(MP)の冷媒ガスは、第2の回転圧縮要素16により2段目の圧縮が行われて、高温高圧の冷媒ガスとなる。 The intermediate-pressure (MP) refrigerant gas sucked into the second rotary compression element 16 from the high-stage suction port 19 of the compressor 11 is compressed by the second rotary compression element 16 in the second stage. It becomes high temperature and high pressure refrigerant gas.
また、補助圧縮機60の吸込口64から回転圧縮要素63に吸い込まれた中間圧(MP)の冷媒ガスは、回転圧縮要素63により圧縮が行われて、高温高圧の冷媒ガスとなる。 The intermediate-pressure (MP) refrigerant gas sucked into the rotary compression element 63 from the suction port 64 of the auxiliary compressor 60 is compressed by the rotary compression element 63 to become a high-temperature and high-pressure refrigerant gas.
また、圧縮機11の第2の回転圧縮要素16の高圧室側に設けられた高段側吐出口21には、高圧吐出配管27の一端が接続され、その他端はガスクーラ(放熱器)28の入口に接続されている。なお、図示は省略するが、高圧吐出配管27の途中にはオイルセパレータ20が設けられてもよい。オイルセパレータにより冷媒から分離されたオイルは、圧縮機11の密閉容器12内および補助圧縮機60の密閉容器61内に戻される。 In addition, one end of a high-pressure discharge pipe 27 is connected to a high-stage discharge port 21 provided on the high-pressure chamber side of the second rotary compression element 16 of the compressor 11, and the other end of a gas cooler (radiator) 28 is connected. Connected to the entrance. Although not shown, an oil separator 20 may be provided in the middle of the high-pressure discharge pipe 27. The oil separated from the refrigerant by the oil separator is returned into the closed container 12 of the compressor 11 and the closed container 61 of the auxiliary compressor 60.
ガスクーラ28は、圧縮機11から吐出された高圧の吐出冷媒を冷却する。ガスクーラ28の近傍には、当該ガスクーラ28を空冷するガスクーラ用送風機31が配設されている。本実施形態では、ガスクーラ28は、上述したインタークーラ24と並設されており、これらは同一の風路に配設されている。 The gas cooler 28 cools the high-pressure discharge refrigerant discharged from the compressor 11. In the vicinity of the gas cooler 28, a gas cooler blower 31 for air-cooling the gas cooler 28 is provided. In the present embodiment, the gas cooler 28 is arranged in parallel with the above-described intercooler 24, and these are arranged in the same air passage.
そして、ガスクーラ28の出口にはガスクーラ出口配管32の一端が接続され、このガスクーラ出口配管32の他端は電動膨張弁33(圧力調整用絞り手段の一例)の入口に接続されている。この電動膨張弁33は、ガスクーラ28から出た冷媒を絞って膨張させるとともに、電動膨張弁33から上流側の冷媒回路1の高圧側圧力の調整を行うためのものである。電動膨張弁33の出口は、タンク入口配管34を介してタンク36の上部に接続されている。 One end of a gas cooler outlet pipe 32 is connected to an outlet of the gas cooler 28, and the other end of the gas cooler outlet pipe 32 is connected to an inlet of an electric expansion valve 33 (an example of a pressure adjusting throttle unit). The electric expansion valve 33 throttles and expands the refrigerant discharged from the gas cooler 28 and adjusts the high pressure side pressure of the refrigerant circuit 1 on the upstream side from the electric expansion valve 33. The outlet of the electric expansion valve 33 is connected to the upper part of the tank 36 via the tank inlet pipe 34.
冷凍機ユニット3は、電動膨張弁33と並列に設けられた膨張機72(膨張手段の一例)を備える。 The refrigerator unit 3 includes an expander 72 (an example of an expansion unit) provided in parallel with the electric expansion valve 33.
膨張機72は、ガスクーラ28から出た冷媒を膨張させる。膨張機72の入口(吸入口)には配管68の一端が接続され、この配管68の他端はガスクーラ出口配管32に接続されている。これにより、ガスクーラ28から出た冷媒は、分流して電動膨張弁33と膨張機72のそれぞれに流入する。また、膨張機72の出口(吐出口)には配管69の一端が接続され、この配管69の他端はタンク入口配管34に接続されている。これにより、膨張機72から出た冷媒は、ガス配管42へ流入し、電動膨張弁33から出た冷媒と混合する。 The expander 72 expands the refrigerant flowing out of the gas cooler 28. One end of a pipe 68 is connected to the inlet (suction port) of the expander 72, and the other end of the pipe 68 is connected to the gas cooler outlet pipe 32. Thereby, the refrigerant flowing out of the gas cooler 28 is divided and flows into each of the electric expansion valve 33 and the expander 72. One end of a pipe 69 is connected to an outlet (discharge port) of the expander 72, and the other end of the pipe 69 is connected to the tank inlet pipe 34. Thereby, the refrigerant flowing out of the expander 72 flows into the gas pipe 42 and mixes with the refrigerant discharged from the electric expansion valve 33.
また、膨張機72は、冷媒が高圧から低圧になるときの膨張エネルギを回収する。上述したとおり、回収された膨張エネルギは、補助圧縮機60の回転圧縮要素63の駆動に使用される。 Further, the expander 72 recovers expansion energy when the refrigerant changes from high pressure to low pressure. As described above, the recovered expansion energy is used to drive the rotary compression element 63 of the auxiliary compressor 60.
なお、図7では例として、圧縮機11と膨張機72とを離して図示しているが、圧縮機11と膨張機72とを並設し、それらの回転軸を連結してもよい。この場合、膨張機72で回収された膨張エネルギは、連結された回転軸を介して補助圧縮機60に伝達され、回転圧縮要素63の駆動に使用される。 Although the compressor 11 and the expander 72 are illustrated as being separated from each other as an example in FIG. 7, the compressor 11 and the expander 72 may be arranged side by side and their rotating shafts may be connected. In this case, the expansion energy recovered by the expander 72 is transmitted to the auxiliary compressor 60 via the connected rotary shaft, and is used for driving the rotary compression element 63.
タンク36は、その内部に所定容積の空間を有する容積体であり、その下部にはタンク出口配管37の一端が接続され、このタンク出口配管37の他端がユニット出口6にて冷媒配管8に接続されている。このタンク出口配管37の途中には、スプリット熱交換器29の第2の流路29Bが設けられる。このタンク出口配管37が、本実施形態における主回路38を構成する。 The tank 36 is a volume body having a space of a predetermined volume inside thereof, and one end of a tank outlet pipe 37 is connected to a lower portion thereof. It is connected. In the middle of the tank outlet pipe 37, a second flow path 29B of the split heat exchanger 29 is provided. This tank outlet pipe 37 constitutes a main circuit 38 in the present embodiment.
一方、店舗内に設置されるショーケース4は、冷媒配管8、9に接続される。ショーケース4には、電動膨張弁39(主絞り手段の一例)と蒸発器41とが設けられており、冷媒配管8と冷媒配管9との間に順次接続されている(電動膨張弁39が冷媒配管8側、蒸発器41が冷媒配管9側)。蒸発器41の隣には、当該蒸発器41に送風する冷気循環用送風機(図示略)が設けられている。そして、冷媒配管9は、上述したように冷媒導入配管22を介して圧縮機11の第1の回転圧縮要素14に連通する低段側吸込口17に接続されている。 On the other hand, the showcase 4 installed in the store is connected to refrigerant pipes 8 and 9. The showcase 4 is provided with an electric expansion valve 39 (an example of a main throttle unit) and an evaporator 41, which are sequentially connected between the refrigerant pipe 8 and the refrigerant pipe 9 (the electric expansion valve 39 is connected to the refrigerant pipe 9). The refrigerant pipe 8 side and the evaporator 41 are the refrigerant pipe 9 side). Next to the evaporator 41, a cool air circulation blower (not shown) for blowing air to the evaporator 41 is provided. The refrigerant pipe 9 is connected to the low-stage suction port 17 that communicates with the first rotary compression element 14 of the compressor 11 via the refrigerant introduction pipe 22 as described above.
他方、タンク36の上部にはガス配管42の一端が接続されており、このガス配管42の他端は電動膨張弁43(第1の補助回路用絞り手段の一例)の入口に接続されている。ガス配管42はタンク36上部からガス冷媒を流出させ、電動膨張弁43に流入させる。 On the other hand, one end of a gas pipe 42 is connected to an upper part of the tank 36, and the other end of the gas pipe 42 is connected to an inlet of an electric expansion valve 43 (an example of a first auxiliary circuit throttle unit). . The gas pipe 42 allows the gas refrigerant to flow out of the upper portion of the tank 36 and flow into the electric expansion valve 43.
この電動膨張弁43の出口には、中間圧戻り配管44の一端が接続され、この中間圧戻り配管44の他端は、圧縮機11の中間圧部に繋がる中間圧吸入配管26の途中に連通されている。この中間圧戻り配管44の途中には、スプリット熱交換器29の第1の流路29Aが設けられている。 One end of an intermediate pressure return pipe 44 is connected to the outlet of the electric expansion valve 43, and the other end of the intermediate pressure return pipe 44 communicates with the middle pressure suction pipe 26 connected to the intermediate pressure section of the compressor 11. Have been. In the middle of the intermediate pressure return pipe 44, a first flow path 29A of the split heat exchanger 29 is provided.
また、スプリット熱交換器29の第2の流路29Bの下流側において、液配管46の一端が、タンク出口配管37のスプリット熱交換器29の下流側に接続されている。液配管46の他端は、中間圧戻り配管44のスプリット熱交換器29の上流側で電動膨張弁43の下流側に接続されている。液配管46の途中には、電動膨張弁47(第2の補助回路用絞り手段の一例)が設けられている。 Further, on the downstream side of the second flow path 29B of the split heat exchanger 29, one end of the liquid pipe 46 is connected to the tank outlet pipe 37 downstream of the split heat exchanger 29. The other end of the liquid pipe 46 is connected to the intermediate pressure return pipe 44 on the upstream side of the split heat exchanger 29 and on the downstream side of the electric expansion valve 43. An electric expansion valve 47 (an example of a second auxiliary circuit throttle unit) is provided in the middle of the liquid pipe 46.
上述した電動膨張弁43(第1の補助回路用絞り手段)と電動膨張弁47(第2の補助回路用絞り手段)が、本実施形態における補助絞り手段を構成する。また、中間圧戻り配管44と、電動膨張弁43、電動膨張弁47と、ガス配管42と、液配管46とが、本実施形態における補助回路48を構成する。 The above-described electric expansion valve 43 (first auxiliary circuit throttle unit) and the electric expansion valve 47 (second auxiliary circuit throttle unit) constitute auxiliary throttle units in the present embodiment. Further, the intermediate pressure return pipe 44, the electric expansion valve 43, the electric expansion valve 47, the gas pipe 42, and the liquid pipe 46 constitute an auxiliary circuit 48 in the present embodiment.
このように、電動膨張弁33は、ガスクーラ28の下流側であって電動膨張弁39の上流側に位置する。また、タンク36は、電動膨張弁33の下流側であって電動膨張弁39の上流側に位置する。さらに、スプリット熱交換器29は、タンク36の下流側であって電動膨張弁39の上流側に位置する。これにより、本実施形態における冷凍装置Rの冷媒回路1が構成される。 Thus, the electric expansion valve 33 is located downstream of the gas cooler 28 and upstream of the electric expansion valve 39. The tank 36 is located downstream of the electric expansion valve 33 and upstream of the electric expansion valve 39. Further, the split heat exchanger 29 is located downstream of the tank 36 and upstream of the electric expansion valve 39. Thereby, the refrigerant circuit 1 of the refrigeration apparatus R in the present embodiment is configured.
この冷媒回路1の各所には種々のセンサが取り付けられている。 Various sensors are attached to various parts of the refrigerant circuit 1.
例えば、高圧吐出配管27には、高圧センサ49が取り付けられる。高圧センサ49は、冷媒回路1の高圧側圧力HP(圧縮機11の高段側吐出口21と電動膨張弁33の入口の間の圧力)を検出する。 For example, a high-pressure sensor 49 is attached to the high-pressure discharge pipe 27. The high-pressure sensor 49 detects the high-pressure side pressure HP of the refrigerant circuit 1 (the pressure between the high-stage discharge port 21 of the compressor 11 and the inlet of the electric expansion valve 33).
また、例えば、冷媒導入配管22には、低圧センサ51が取り付けられる。低圧センサ51は、冷媒回路1の低圧側圧力LP(電動膨張弁39の出口と低段側吸込口17の間の圧力)を検出する。 Further, for example, a low pressure sensor 51 is attached to the refrigerant introduction pipe 22. The low-pressure sensor 51 detects the low-pressure side pressure LP of the refrigerant circuit 1 (the pressure between the outlet of the electric expansion valve 39 and the low-stage suction port 17).
また、例えば、中間圧戻り配管44には、中間圧センサ52が取り付けられる。中間圧センサ52は、冷媒回路の1の中間圧領域の圧力である中間圧MP(電動膨張弁43、47の出口より下流の中間圧戻り配管44内の圧力であって、圧縮機11の低段側吐出口18と高段側吸込口19との間の圧力に等しい圧力)を検出する。 Further, for example, an intermediate pressure sensor 52 is attached to the intermediate pressure return pipe 44. The intermediate pressure sensor 52 detects the intermediate pressure MP (the pressure in the intermediate pressure return pipe 44 downstream of the outlets of the electric expansion valves 43 and 47, which is the pressure in the intermediate pressure region of the refrigerant circuit 1, and the low pressure of the compressor 11). (Pressure equal to the pressure between the stage side discharge port 18 and the high stage side suction port 19).
また、例えば、スプリット熱交換器29の下流側のタンク出口配管37には、ユニット出口センサ53が取り付けられている。このユニット出口センサ53は、タンク36内の圧力OPを検出する。このタンク36内の圧力は、冷凍機ユニット3から出て冷媒配管8から電動膨張弁39に流入する冷媒の圧力となる。 Further, for example, a unit outlet sensor 53 is attached to the tank outlet pipe 37 downstream of the split heat exchanger 29. The unit outlet sensor 53 detects the pressure OP in the tank 36. The pressure in the tank 36 is the pressure of the refrigerant flowing out of the refrigerator unit 3 and flowing into the electric expansion valve 39 from the refrigerant pipe 8.
上述した各センサは、マイクロコンピュータから構成された冷凍機ユニット3の制御装置57(制御手段の一例)の入力に接続される。一方、制御装置57の出力には、圧縮機11の電動要素13、補助圧縮機60の電動要素62、ガスクーラ用送風機31、電動膨張弁33、電動膨張弁43、電動膨張弁47、電動膨張弁39が接続される。制御装置57は、各センサからの検出結果と設定データ等に基づいて、出力側の各構成要素を制御する。 Each of the above-described sensors is connected to an input of a control device 57 (an example of a control unit) of the refrigerator unit 3 including a microcomputer. On the other hand, the output of the control device 57 includes the electric element 13 of the compressor 11, the electric element 62 of the auxiliary compressor 60, the gas cooler blower 31, the electric expansion valve 33, the electric expansion valve 43, the electric expansion valve 47, and the electric expansion valve. 39 is connected. The control device 57 controls each component on the output side based on a detection result from each sensor, setting data, and the like.
なお、以下では、ショーケース4側の電動膨張弁39や上述した冷気循環用送風機も制御装置57が制御するものとして説明するが、これらは店舗の主制御装置(図示略)を介し、制御装置57と連携して動作するショーケース4側の制御装置(図示略)により制御されることとしてもよい。したがって、本実施形態における制御手段は、制御装置57やショーケース4側の制御装置、上述した主制御装置等を含めた概念としてもよい。 In the following, the electric expansion valve 39 on the showcase 4 side and the above-described blower for circulating cold air will be described as being controlled by the control device 57. These are controlled by a main control device (not shown) of the store. It may be controlled by a control device (not shown) on the side of the showcase 4 that operates in cooperation with 57. Therefore, the control means in the present embodiment may be a concept including the control device 57, the control device on the showcase 4 side, the main control device described above, and the like.
(2)冷凍装置Rの動作
次に、冷凍装置Rの動作を説明する。制御装置57により圧縮機11の電動要素13が駆動されると、第1の回転圧縮要素14および第2の回転圧縮要素16が回転し、低段側吸込口17より第1の回転圧縮要素14の低圧部に低圧の冷媒ガス(二酸化炭素)が吸い込まれる。そして、第1の回転圧縮要素14により中間圧に昇圧されて密閉容器12内に吐出される。これにより、密閉容器12内は中間圧(MP)となる。(2) Operation of Refrigeration Device R Next, the operation of the refrigeration device R will be described. When the electric element 13 of the compressor 11 is driven by the control device 57, the first rotary compression element 14 and the second rotary compression element 16 rotate, and the first rotary compression element 14 A low-pressure refrigerant gas (carbon dioxide) is sucked into the low-pressure section of the air conditioner. Then, the pressure is increased to an intermediate pressure by the first rotary compression element 14 and discharged into the closed container 12. Thereby, the inside of the sealed container 12 has an intermediate pressure (MP).
また、制御装置57により補助圧縮機60の電動要素62が駆動されると、回転圧縮要素63が回転する。 When the electric element 62 of the auxiliary compressor 60 is driven by the control device 57, the rotary compression element 63 rotates.
そして、密閉容器12内の中間圧のガス冷媒は、低段側吐出口18から中間圧吐出配管23を経てインタークーラ24に入り、インタークーラ24において空冷される。 Then, the intermediate-pressure gas refrigerant in the sealed container 12 enters the intercooler 24 from the low-stage discharge port 18 via the intermediate-pressure discharge pipe 23, and is air-cooled in the intercooler 24.
空冷されたガス冷媒は、インタークーラ24から中間圧吸入配管26へ流出し、その中間圧吸入配管26において、中間圧戻り配管44から中間圧吸入配管26へ流入するガス冷媒(詳細は後述)と混合する。混合したガス冷媒は、中間圧吸入配管26において分流し、圧縮機11の高段側吸込口19(中間圧部)と補助圧縮機60の吸込口64にそれぞれ流入する。 The air-cooled gas refrigerant flows out of the intercooler 24 to the intermediate pressure suction pipe 26, where the gas refrigerant flows into the intermediate pressure suction pipe 26 from the intermediate pressure return pipe 44 (to be described in detail later). Mix. The mixed gas refrigerant splits in the intermediate pressure suction pipe 26 and flows into the high-stage suction port 19 (intermediate pressure section) of the compressor 11 and the suction port 64 of the auxiliary compressor 60, respectively.
高段側吸込口19へ流入した中間圧のガス冷媒は、第2の回転圧縮要素16に吸い込まれ、この第2の回転圧縮要素16により2段目の圧縮が行われて高温高圧のガス冷媒となる。このガス冷媒は、高段側吐出口21から高圧吐出配管27に吐出される。 The intermediate-pressure gas refrigerant that has flowed into the high-stage suction port 19 is sucked into the second rotary compression element 16, and the second rotary compression element 16 performs second-stage compression to generate a high-temperature and high-pressure gas refrigerant. Becomes This gas refrigerant is discharged from the high-stage discharge port 21 to the high-pressure discharge pipe 27.
また、吸込口64へ流入した中間圧のガス冷媒は、回転圧縮要素63により圧縮が行われて高温高圧のガス冷媒となる。このガス冷媒は、吐出口65から高圧吐出配管27に吐出され、この高圧吐出配管27において高段側吐出口21からのガス冷媒と混合する。 Further, the intermediate-pressure gas refrigerant flowing into the suction port 64 is compressed by the rotary compression element 63 to become a high-temperature and high-pressure gas refrigerant. The gas refrigerant is discharged from the discharge port 65 to the high-pressure discharge pipe 27, and mixes with the gas refrigerant from the high-stage discharge port 21 in the high-pressure discharge pipe 27.
(2−1)電動膨張弁33の制御
高圧吐出配管27からガスクーラ28へ流入したガス冷媒は、ガスクーラ28にて空冷された後、ガスクーラ出口配管32において分流し、電動膨張弁33および膨張機72に流入する。電動膨張弁33は、電動膨張弁33より上流側の冷媒回路1の高圧側圧力HPを所定の目標値THPに制御するために設けられており、高圧センサ49の出力に基づき、制御装置57によりその弁開度が制御される。(2-1) Control of Electric Expansion Valve 33 The gas refrigerant that has flowed into the gas cooler 28 from the high-pressure discharge pipe 27 is air-cooled by the gas cooler 28, then diverted in the gas cooler outlet pipe 32, and is divided into the electric expansion valve 33 and the expander 72. Flows into. The electric expansion valve 33 is provided to control the high-pressure side pressure HP of the refrigerant circuit 1 on the upstream side of the electric expansion valve 33 to a predetermined target value THP. The valve opening is controlled.
(2−1−1)電動膨張弁33の運転始動時の開度の設定
運転始動時には先ず、制御装置57は外気温度に基づいて冷凍装置Rの始動時における電動膨張弁33の開度(始動時の弁開度)を設定する。具体的には、本実施形態では、制御装置57は、始動時における外気温度と電動膨張弁33の始動時の弁開度との関係を示すデータテーブルを予め記憶しており、始動時における外気温度から、上記データテーブルを参照して、電動膨張弁33の始動時の弁開度を設定する。(2-1-1) Setting of the degree of opening of the electric expansion valve 33 at the time of operation start At the time of operation start, first, the control device 57 sets the degree of opening of the electric expansion valve 33 at the time of starting the refrigeration apparatus R (starting) based on the outside air temperature. The valve opening at the time). Specifically, in the present embodiment, the control device 57 stores in advance a data table indicating a relationship between the outside air temperature at the time of starting and the valve opening degree of the electric expansion valve 33 at the time of starting, and stores the outside air temperature at the time of starting. Based on the temperature, the opening degree of the electric expansion valve 33 at the time of starting is set with reference to the data table.
なお、外気温度は、例えば、外気温度センサ(図示略)により検出される。外気温度センサは、インタークーラ24、ガスクーラ28、ガスクーラ用送風機31などが格納される室外機の内部、または、その近傍などに配置される。これに限らず、高圧センサ49が検出する高圧側圧力HPから制御装置57が外気温度を検出するようにしてもよい(以下、同じ)。高圧センサ49が検出する高圧側圧力HPと外気温度との間には相関関係があるため、制御装置57は高圧側圧力HPから外気温度を判断することができる。具体的には、制御装置57は、始動時における高圧側圧力HP(外気温度)と電動膨張弁33の始動時の弁開度との関係を示すデータテーブルを予め記憶しており、始動時における外気温度を推定し、上記データテーブルを参照して、電動膨張弁33の始動時の弁開度を設定する。 The outside air temperature is detected by, for example, an outside air temperature sensor (not shown). The outside air temperature sensor is arranged inside or near the outdoor unit in which the intercooler 24, the gas cooler 28, the gas cooler 31 and the like are stored. Instead, the controller 57 may detect the outside air temperature from the high-pressure side pressure HP detected by the high-pressure sensor 49 (the same applies hereinafter). Since there is a correlation between the high pressure side pressure HP detected by the high pressure sensor 49 and the outside air temperature, the control device 57 can determine the outside air temperature from the high pressure side pressure HP. Specifically, the control device 57 stores in advance a data table indicating a relationship between the high pressure side pressure HP (outside air temperature) at the time of starting and the valve opening degree of the electric expansion valve 33 at the time of starting. The outside air temperature is estimated, and the opening degree of the electric expansion valve 33 at the time of starting is set with reference to the data table.
(2−1−2)運転中における電動膨張弁33の開度の設定
運転中、制御装置57は、外気温度を示す指標である高圧センサ49の検出圧力(高圧側圧力HP)に基づいて、電動膨張弁33の開度を設定する。この場合、制御装置57は、高圧側圧力HP(外気温度)が低い場合に大きくなるよう電動膨張弁33の開度を設定する。これにより、電動膨張弁33における圧力低下を最小限に抑えることができ、圧縮機11に入る中間圧吸入配管26の中間圧(MP)との圧力差を確保して、冷凍運転および冷蔵運転を効率的に行うことができる。(2-1-2) Setting of the degree of opening of the electric expansion valve 33 during operation During operation, the control device 57 uses the detection pressure of the high pressure sensor 49 (high pressure side pressure HP) as an index indicating the outside air temperature. The opening of the electric expansion valve 33 is set. In this case, the control device 57 sets the opening degree of the electric expansion valve 33 so as to increase when the high-pressure side pressure HP (outside air temperature) is low. As a result, the pressure drop in the electric expansion valve 33 can be minimized, and a pressure difference from the intermediate pressure (MP) of the intermediate pressure suction pipe 26 entering the compressor 11 is ensured, and the refrigeration operation and the refrigeration operation are performed. It can be done efficiently.
ここで、制御装置57は、高圧側圧力HP(外気温度)と電動膨張弁33の開度との関係を示すデータテーブルを予め記憶しておき、それを参照することにより電動膨張弁33の開度を設定してもよいし、当該開度を計算式から算出してもよい。 Here, the control device 57 stores in advance a data table indicating the relationship between the high pressure side pressure HP (outside air temperature) and the opening degree of the electric expansion valve 33, and refers to the data table to open the electric expansion valve 33. The degree may be set, or the opening may be calculated from a calculation formula.
(2−1−3)高圧側圧力HPの上限値MHPでの制御
なお、上述のように制御を行っているときに、設置環境や負荷の影響で電動膨張弁33より上流側の高圧側圧力HPが所定の上限値MHPに上昇してしまった場合、制御装置57は電動膨張弁33の弁開度をさらに増大させる。この弁開度の増大により、高圧側圧力HPは低下する方向に向かうので、高圧側圧力HPを常に上限値MHP以下に維持することができるようになる。これにより、電動膨張弁33より上流側の高圧側圧力HPの異常上昇を的確に抑制して圧縮機11の保護を確実に行うことが可能となり、異常な高圧による圧縮機11の強制停止(保護動作)を未然に回避することが可能となる。(2-1-3) Control of the High Pressure Side Pressure HP at the Upper Limit MHP During the control as described above, the high pressure side pressure upstream of the electric expansion valve 33 due to the installation environment and load. When the HP has increased to the predetermined upper limit MHP, the control device 57 further increases the valve opening of the electric expansion valve 33. Since the high-pressure side pressure HP tends to decrease due to the increase in the valve opening, the high-pressure side pressure HP can always be maintained at the upper limit value MHP or less. This makes it possible to reliably suppress the abnormal rise of the high-pressure side pressure HP upstream of the electric expansion valve 33 and reliably protect the compressor 11, and to forcibly stop (protect) the compressor 11 due to abnormal high pressure. Operation) can be avoided beforehand.
ここで、ガスクーラ28から流出した超臨界状態の冷媒ガスは、電動膨張弁33および膨張機72で減圧されて気液二相の混合状態となり、タンク入口配管34を経て上部からタンク36内に流入する。タンク36は、タンク入口配管34から流入した液/ガスの冷媒を一旦貯留し、分離する役割と、冷凍装置Rの高圧側圧力(この場合は、タンク36からタンク36より上流側の圧縮機11の高圧吐出配管27までの領域)の圧力変化や冷媒循環量の変動を吸収する役割を果たす。 Here, the supercritical refrigerant gas flowing out of the gas cooler 28 is reduced in pressure by the electric expansion valve 33 and the expander 72 to be in a gas-liquid two-phase mixed state, and flows into the tank 36 from above via the tank inlet pipe 34. I do. The tank 36 temporarily stores and separates the liquid / gas refrigerant that has flowed in from the tank inlet pipe 34, and has a role of a high-pressure side pressure of the refrigerating device R (in this case, the compressor 11 that is upstream from the tank 36 and upstream of the tank 36). (The region up to the high-pressure discharge pipe 27) and serves to absorb fluctuations in the refrigerant circulation amount.
このタンク36内の下部に溜まった液冷媒は、タンク36からタンク出口配管37(主回路38)へ流出する。以下、主回路38における冷媒の流れについて説明する。 The liquid refrigerant accumulated in the lower portion of the tank 36 flows out of the tank 36 to a tank outlet pipe 37 (main circuit 38). Hereinafter, the flow of the refrigerant in the main circuit 38 will be described.
タンク36から流出した液冷媒は、スプリット熱交換器29の第2の流路29Bへ流入し、第2の流路29Bにおいて第1の流路29Aを流れる冷媒により冷却(過冷却)される。その後、液冷媒は、冷凍機ユニット3から出て冷媒配管8から電動膨張弁39に流入する。 The liquid refrigerant flowing out of the tank 36 flows into the second flow path 29B of the split heat exchanger 29, and is cooled (supercooled) in the second flow path 29B by the refrigerant flowing through the first flow path 29A. Thereafter, the liquid refrigerant exits the refrigerator unit 3 and flows from the refrigerant pipe 8 into the electric expansion valve 39.
電動膨張弁39に流入した冷媒は、電動膨張弁39で絞られて膨張することでさらに液分が増え、蒸発器41に流入して蒸発する。これによる吸熱作用により冷却効果が発揮される。制御装置57は、蒸発器41の入口側と出口側の温度を検出する温度センサ(図示略)の出力に基づき、電動膨張弁39の弁開度を制御して蒸発器41における冷媒の過熱度を適正値に調整する。 The refrigerant that has flowed into the electric expansion valve 39 is throttled and expanded by the electric expansion valve 39 to further increase the liquid component, flow into the evaporator 41, and evaporate. The cooling effect is exhibited by the endothermic effect by this. The control device 57 controls the opening degree of the electric expansion valve 39 based on the output of a temperature sensor (not shown) for detecting the temperatures of the inlet side and the outlet side of the evaporator 41 to control the degree of superheat of the refrigerant in the evaporator 41. Is adjusted to an appropriate value.
蒸発器41から出た低温のガス冷媒は、冷媒配管9から冷凍機ユニット3に戻り、冷媒導入配管22を経て、圧縮機11の第1の回転圧縮要素14に連通する低段側吸込口17に吸い込まれる。以上が主回路38における冷媒の流れである。 The low-temperature gas refrigerant flowing out of the evaporator 41 returns from the refrigerant pipe 9 to the refrigerator unit 3, passes through the refrigerant introduction pipe 22, and communicates with the first rotary compression element 14 of the compressor 11. Sucked into. The above is the flow of the refrigerant in the main circuit 38.
(2−2)電動膨張弁43の制御
補助回路48における冷媒の流れを説明する。タンク36内の上部に溜まるガス冷媒は、タンク36内での蒸発により温度が低下している。このガス冷媒は、タンク36からガス配管42へ流出する。上述したようにガス配管42には電動膨張弁43が接続されている。ガス冷媒は、電動膨張弁43で絞られた後、スプリット熱交換器29の第1の流路29Aに流入する。そして、ガス冷媒は、第1の流路29Aにおいて第2の流路29Bを流れる冷媒を冷却した後、中間圧戻り配管44を経て中間圧吸入配管26に流入する。そして、中間圧戻り配管44から中間圧吸入配管26へ流入したガス冷媒は、上述したとおり、インタークーラ24から出た冷媒と混合し、補助圧縮機60の吸込口64と圧縮機11の高段側吸込口19のそれぞれに吸い込まれる。(2-2) Control of Electric Expansion Valve 43 The flow of the refrigerant in the auxiliary circuit 48 will be described. The temperature of the gas refrigerant accumulated in the upper portion of the tank 36 is reduced by evaporation in the tank 36. This gas refrigerant flows out of the tank 36 to the gas pipe 42. As described above, the electric expansion valve 43 is connected to the gas pipe 42. After being throttled by the electric expansion valve 43, the gas refrigerant flows into the first flow path 29 </ b> A of the split heat exchanger 29. Then, the gas refrigerant cools the refrigerant flowing through the second flow path 29B in the first flow path 29A, and then flows into the intermediate pressure suction pipe 26 via the intermediate pressure return pipe 44. Then, the gas refrigerant flowing from the intermediate pressure return pipe 44 into the intermediate pressure suction pipe 26 is mixed with the refrigerant discharged from the intercooler 24 as described above, so that the suction port 64 of the auxiliary compressor 60 and the high stage of the compressor 11 Each of the side suction ports 19 is sucked.
電動膨張弁43は、タンク36の上部から流出する冷媒を絞る機能の他に、タンク36内の圧力(電動膨張弁39に流入する冷媒の圧力)を所定の目標値SPに調整する役割を果たす。そして、制御装置57は、ユニット出口センサ53の出力に基づき、電動膨張弁43の弁開度を制御する。電動膨張弁43の弁開度が増大すれば、タンク36内からのガス冷媒の流出量が増大し、タンク36内の圧力は低下するからである。 The electric expansion valve 43 plays a role of adjusting the pressure in the tank 36 (the pressure of the refrigerant flowing into the electric expansion valve 39) to a predetermined target value SP, in addition to the function of restricting the refrigerant flowing out of the upper part of the tank 36. . The control device 57 controls the valve opening of the electric expansion valve 43 based on the output of the unit outlet sensor 53. This is because if the valve opening of the electric expansion valve 43 increases, the amount of gas refrigerant flowing out of the tank 36 increases, and the pressure in the tank 36 decreases.
本実施形態では、目標値SPは高圧側圧力HPよりも低く、中間圧MPよりも高い値に設定されている。そして、制御装置57は、ユニット出口センサ53が検出するタンク36内の圧力OP(電動膨張弁39に流入する冷媒の圧力)と目標値SPの差から電動膨張弁39の弁開度の調整値(ステップ数)を算出し、後述する始動時の弁開度に加算してタンク36内の圧力OPを目標値SPに制御する。すなわち、タンク36内の圧力OPが目標値SPより上昇した場合には、電動膨張弁43の弁開度を増大させてタンク36内からガス冷媒をガス配管42に流出させ、逆に目標値SPより降下した場合には、弁開度を縮小させて閉じる方向に制御する。 In the present embodiment, the target value SP is set to a value lower than the high pressure side pressure HP and higher than the intermediate pressure MP. Then, the control device 57 calculates the valve opening adjustment value of the electric expansion valve 39 from the difference between the pressure OP (pressure of the refrigerant flowing into the electric expansion valve 39) in the tank 36 detected by the unit outlet sensor 53 and the target value SP. (Step number) is calculated and added to the valve opening at the time of starting described later to control the pressure OP in the tank 36 to the target value SP. That is, when the pressure OP in the tank 36 rises above the target value SP, the valve opening of the electric expansion valve 43 is increased to allow the gas refrigerant to flow out of the tank 36 into the gas pipe 42, and conversely, the target value SP When it falls further, the valve opening degree is reduced to control in the closing direction.
(2−2−1)電動膨張弁43の運転始動時の開度の設定
制御装置57は、外気温度、または、外気温度を示す指標である高圧センサ49の検出圧力(高圧側圧力HP)に基づいて、冷凍装置Rの始動時における電動膨張弁43の弁開度(始動時の弁開度)を設定する。本実施形態の場合、制御装置57は始動時における外気温度、または、高圧側圧力HP(外気温度)と電動膨張弁43の始動時の弁開度との関係を示すデータテーブルを予め記憶している。(2-2-1) Setting of the degree of opening of the electric expansion valve 43 when the operation is started The controller 57 sets the outside air temperature or the detection pressure (high pressure side pressure HP) of the high pressure sensor 49 which is an index indicating the outside air temperature. Based on this, the valve opening of the electric expansion valve 43 at the time of starting the refrigeration apparatus R (valve opening at the time of starting) is set. In the case of the present embodiment, the control device 57 previously stores a data table indicating the relationship between the outside air temperature at the time of starting or the high pressure side pressure HP (outside air temperature) and the valve opening degree of the electric expansion valve 43 at the time of starting. I have.
そして、制御装置57は、始動時における外気温度、または、検出圧力(高圧側圧力HP)から、上記データテーブルに基づいて高圧側圧力HP(外気温度)が高い程増大し、逆に高圧側圧力HPが低い程減少するよう電動膨張弁43の始動時の弁開度を設定する。これにより、外気温度が高い環境での始動時におけるタンク36内圧力の上昇を抑制し、電動膨張弁39に流入する冷媒の圧力上昇を防止することが可能となる。 Then, the control device 57 increases from the outside air temperature at start-up or the detected pressure (high pressure side pressure HP) as the high pressure side pressure HP (outside air temperature) increases based on the data table, and conversely, increases the high pressure side pressure. The opening degree of the electric expansion valve 43 at the time of starting is set so as to decrease as the HP decreases. As a result, it is possible to suppress an increase in the pressure in the tank 36 at the time of starting in an environment where the outside air temperature is high, and to prevent an increase in pressure of the refrigerant flowing into the electric expansion valve 39.
なお、本実施形態では、タンク36内の圧力OPの目標値SPを固定して制御するが、電動膨張弁33の場合と同様に、外気温度、または、外気温度を示す指標である高圧センサ49の検出圧力(高圧側圧力HP)に基づいて目標値SPを設定するようにしてもよい。この場合には、制御装置57は、外気温度、または、高圧側圧力HPが高い程高くなる。そのため、外気温度が高い環境では電動膨張弁39に流入する冷媒の圧力の運転中における目標値SPが高くなる。 In this embodiment, the control is performed with the target value SP of the pressure OP in the tank 36 fixed. However, similarly to the case of the electric expansion valve 33, the outside air temperature or the high pressure sensor 49 which is an index indicating the outside air temperature is used. The target value SP may be set based on the detected pressure (high pressure HP). In this case, the control device 57 increases as the outside air temperature or the high-pressure side pressure HP increases. Therefore, in an environment where the outside air temperature is high, the target value SP during the operation of the pressure of the refrigerant flowing into the electric expansion valve 39 increases.
すなわち、高い外気温度の影響で圧力が高くなる状況では、中間圧MPが高くなるので、電動膨張弁43の弁開度が大きくなっても補助回路48に冷媒が流れにくくなる不都合を防止することができるようになる。逆に、電動膨張弁43の弁開度を小さくすることで、補助回路48に流入する冷媒量を減少させ、ユニット出口6における冷媒の圧力が低下する不都合を防止することができるようになる。これらにより、季節の移り変わりに伴う外気温度の変化に関わらず、電動膨張弁43の弁開度を適切に制御して、ユニット出口6における冷媒の圧力の変化を抑えることができ、冷媒量を的確に調整することができる。 That is, in a situation where the pressure becomes high under the influence of the high outside air temperature, the intermediate pressure MP becomes high. Therefore, even if the valve opening of the electric expansion valve 43 becomes large, it is possible to prevent the disadvantage that the refrigerant does not easily flow through the auxiliary circuit 48. Will be able to Conversely, by reducing the valve opening of the electric expansion valve 43, the amount of refrigerant flowing into the auxiliary circuit 48 can be reduced, and the disadvantage that the pressure of the refrigerant at the unit outlet 6 decreases can be prevented. Accordingly, regardless of the change in the outside air temperature due to the change of the season, the valve opening of the electric expansion valve 43 can be appropriately controlled, and the change in the pressure of the refrigerant at the unit outlet 6 can be suppressed. Can be adjusted.
(2−2−2)タンク内圧力OPの規定値MOPでの制御
なお、上述のように制御を行っているときに、設置環境や負荷の影響でタンク36内圧力OP(電動膨張弁39に流入する冷媒の圧力)が所定の規定値MOPに上昇してしまった場合、制御装置57は、電動膨張弁43の弁開度を所定ステップ増大させる。この弁開度の増大により、タンク36内圧力OPは低下する方向に向かうので、圧力OPを常に規定値MOP以下に維持することができるようになり、高圧側圧力変動の影響抑制と、電動膨張弁39に搬送される冷媒の圧力の抑制効果を確実に達成することが可能となる。(2-2-2) Control at the specified value MOP of the tank pressure OP When the control is performed as described above, the tank pressure OP (the electric expansion valve 39 is When the pressure of the flowing refrigerant has increased to the predetermined specified value MOP, the control device 57 increases the valve opening of the electric expansion valve 43 by a predetermined step. Due to the increase in the valve opening, the pressure OP in the tank 36 tends to decrease, so that the pressure OP can always be maintained at the specified value MOP or less, and the influence of the high-pressure side pressure fluctuation is suppressed, and the electric expansion is prevented. The effect of suppressing the pressure of the refrigerant conveyed to the valve 39 can be reliably achieved.
(2−3)電動膨張弁47の制御
補助回路48における冷媒の流れを説明する。タンク36内の下部に溜まる液冷媒は、タンク36からタンク出口配管37へ流入し、第2の流路29Bを通過後、分流する。分流した液冷媒の一方は、液配管46へ流入し、電動膨張弁47で絞られる。その後、液冷媒は、中間圧戻り配管44に流入し、電動膨張弁43からのガス冷媒に合流し、スプリット熱交換器29の第1の流路29Aに流入し、そこで蒸発する。このときの吸熱作用により、第2の流路29Bを流れる冷媒の過冷却を増大させる。(2-3) Control of Electric Expansion Valve 47 The flow of the refrigerant in the auxiliary circuit 48 will be described. The liquid refrigerant accumulated in the lower part in the tank 36 flows from the tank 36 to the tank outlet pipe 37, and after passing through the second flow path 29B, is branched. One of the divided liquid refrigerant flows into the liquid pipe 46 and is throttled by the electric expansion valve 47. Thereafter, the liquid refrigerant flows into the intermediate pressure return pipe 44, merges with the gas refrigerant from the electric expansion valve 43, flows into the first flow path 29A of the split heat exchanger 29, and evaporates there. The heat absorption at this time increases the supercooling of the refrigerant flowing through the second flow path 29B.
その後、第1の流路29Aを出たガス冷媒は、中間圧吸入配管26に流入し、インタークーラ24から出た冷媒と混合し、補助圧縮機60の吸込口64と圧縮機11の高段側吸込口19のそれぞれに吸い込まれる。 Thereafter, the gas refrigerant that has flowed out of the first flow path 29A flows into the intermediate pressure suction pipe 26 and mixes with the refrigerant that flowed out of the intercooler 24, so that the suction port 64 of the auxiliary compressor 60 and the high stage of the compressor 11 Each of the side suction ports 19 is sucked.
制御装置57は、電動膨張弁47の弁開度を制御することにより、スプリット熱交換器29の第1の流路29Aに流す液冷媒の量を調整する。例えば、制御装置57は、吐出温度センサ50が検出する圧縮機11からガスクーラ28に吐出される冷媒の温度(吐出温度)に基づいて、電動膨張弁47の弁開度を制御する。これにより、スプリット熱交換器29の第1の流路29Aに流れる液冷媒の量が調整され、圧縮機11からガスクーラ28に吐出される冷媒の吐出温度が所定の目標値TDTに制御される。すなわち、実際の吐出温度が目標値TDTより高い場合には、電動膨張弁47の弁開度を増大させ、低い場合には減少させる。これにより、圧縮機11の冷媒の吐出温度を目標値TDTに維持し、圧縮機11の保護を図る。 The control device 57 controls the valve opening of the electric expansion valve 47 to adjust the amount of liquid refrigerant flowing through the first flow path 29A of the split heat exchanger 29. For example, the control device 57 controls the valve opening of the electric expansion valve 47 based on the temperature (discharge temperature) of the refrigerant discharged from the compressor 11 to the gas cooler 28 detected by the discharge temperature sensor 50. Thereby, the amount of the liquid refrigerant flowing through the first flow path 29A of the split heat exchanger 29 is adjusted, and the discharge temperature of the refrigerant discharged from the compressor 11 to the gas cooler 28 is controlled to a predetermined target value TDT. That is, when the actual discharge temperature is higher than the target value TDT, the valve opening degree of the electric expansion valve 47 is increased, and when it is lower, it is decreased. Thus, the discharge temperature of the refrigerant of the compressor 11 is maintained at the target value TDT, and the compressor 11 is protected.
(2−4)冷凍装置Rによる効果
次に、冷凍装置Rにより得られる効果について、図8、図9を用いて説明する。(2-4) Effect of Refrigeration Unit R Next, effects obtained by the refrigeration unit R will be described with reference to FIGS.
図8は、高温期の環境における冷凍装置Rの動作状態を示すP−H線図である。一方、図9は、高温期の環境における補助圧縮機を備えない冷凍装置(図7の構成から補助圧縮機60、配管68、69、膨張機72を除いた冷凍装置)の動作状態を示すP−H線図である。なお、高温期の環境とは、例えば、外気温度が摂氏32度程度の環境(例えば、夏季)である。 FIG. 8 is a PH diagram showing an operation state of the refrigeration apparatus R in an environment in a high temperature period. On the other hand, FIG. 9 shows an operation state of a refrigeration apparatus without an auxiliary compressor (refrigeration apparatus in which the auxiliary compressor 60, the pipes 68, 69, and the expander 72 are removed from the configuration of FIG. 7) in an environment in a high temperature period. FIG. The environment in the high-temperature period is, for example, an environment in which the outside air temperature is about 32 degrees Celsius (for example, summer).
図8において、X1からX2に向かう線は、電動膨張弁33および膨張機72による減圧を示している。一方、図9において、X1からX2に向かう線は、電動膨張弁33による減圧を示している。また、図8、図9において、X3からX4に向かう線、X5からX6に向かう線、および、X3からX8に向かう線は、それぞれ、電動膨張弁39、電動膨張弁43、および、電動膨張弁47による減圧を示している。 In FIG. 8, a line from X1 to X2 indicates pressure reduction by the electric expansion valve 33 and the expander 72. On the other hand, in FIG. 9, a line from X1 to X2 indicates pressure reduction by the electric expansion valve 33. 8 and 9, a line from X3 to X4, a line from X5 to X6, and a line from X3 to X8 are an electric expansion valve 39, an electric expansion valve 43, and an electric expansion valve, respectively. The reduced pressure by 47 is shown.
また、図8、図9において、X9は、電動膨張弁43を経た冷媒と電動膨張弁47を経た冷媒とが混合する際の比エンタルピー/圧力を示している。X10は、混合した冷媒がスプリット熱交換器29の第1の流路29Aを通過する際の比エンタルピー/圧力を示している。X11は、中間圧吸入配管26を流れる冷媒が圧縮機11の高段側吸込口19および補助圧縮機60の吸込口64のそれぞれに流入する際の比エンタルピー/圧力を示している。 8 and 9, X9 indicates a specific enthalpy / pressure when the refrigerant having passed through the electric expansion valve 43 and the refrigerant having passed through the electric expansion valve 47 are mixed. X10 indicates the specific enthalpy / pressure when the mixed refrigerant passes through the first flow path 29A of the split heat exchanger 29. X11 indicates the specific enthalpy / pressure when the refrigerant flowing through the intermediate pressure suction pipe 26 flows into each of the high-stage suction port 19 of the compressor 11 and the suction port 64 of the auxiliary compressor 60.
図8と図9の比較から明らかなように、冷凍装置Rでは、補助圧縮機60を備えない冷凍装置よりも、中間圧(MP)を低くすることができる。 As is clear from the comparison between FIGS. 8 and 9, the intermediate pressure (MP) of the refrigeration apparatus R can be lower than that of the refrigeration apparatus without the auxiliary compressor 60.
上述したとおり、同一の回転軸により第1の回転圧縮要素と第2の回転圧縮要素とが駆動される二段圧縮機では、低段側と高段側の排除容積比率が決まっており、その排除容積比率に応じて中間圧が決定される。よって、高段側のみの冷媒の吸込量(排除容積)を増やして中間圧を低下させることはできなかった。 As described above, in the two-stage compressor in which the first rotary compression element and the second rotary compression element are driven by the same rotary shaft, the excluded volume ratio between the low-stage side and the high-stage side is determined. The intermediate pressure is determined according to the excluded volume ratio. Therefore, it has not been possible to reduce the intermediate pressure by increasing the suction amount (exclusion volume) of the refrigerant only on the high stage side.
これに対し、本実施形態の冷凍装置Rでは、二段圧縮機である圧縮機11と並列に設けられた補助圧縮機60を備えることにより、中間圧部における冷媒の吸込量(排除容積)を増やしている。これにより、圧縮機11における排除容積比率が決まっていても、中間圧を低下させることができる。 In contrast, the refrigeration apparatus R of the present embodiment includes the auxiliary compressor 60 provided in parallel with the compressor 11 which is a two-stage compressor, thereby reducing the refrigerant suction amount (excluded volume) in the intermediate pressure section. We are increasing. Thereby, even if the excluded volume ratio in the compressor 11 is determined, the intermediate pressure can be reduced.
そして、中間圧を低下させることにより、タンク36内圧力OP(X3のときの圧力)を低下させることができる。これにより、タンク36の出口の比エンタルピーを低下させることができ、冷凍能力を確保することができる。また、高温期の環境においてタンク36内圧力OPが臨界圧力CPを超えることを防止でき、気液分離を行うことができる。また、所定の高い圧力値(異常な高圧)で圧縮機11を強制的に停止する保護制御(例えば、中圧カット、脱調等)を回避でき、安定した冷凍装置Rの運転を実現できる。 By reducing the intermediate pressure, the pressure OP in the tank 36 (the pressure at the time of X3) can be reduced. As a result, the specific enthalpy at the outlet of the tank 36 can be reduced, and the refrigerating capacity can be secured. Further, it is possible to prevent the pressure OP in the tank 36 from exceeding the critical pressure CP in an environment in a high temperature period, and to perform gas-liquid separation. In addition, protection control (for example, medium pressure cut, step-out, etc.) for forcibly stopping the compressor 11 at a predetermined high pressure value (abnormal high pressure) can be avoided, and stable operation of the refrigeration apparatus R can be realized.
また、本実施形態の冷凍装置Rでは、膨張機72により回収した膨張エネルギを補助圧縮機60の圧縮動作に用いるため、補助圧縮機60を駆動させるための消費電力を削減することができる。 Further, in the refrigeration apparatus R of the present embodiment, since the expansion energy collected by the expander 72 is used for the compression operation of the auxiliary compressor 60, power consumption for driving the auxiliary compressor 60 can be reduced.
また、本実施形態の冷凍装置Rでは、膨張機72で膨張エネルギを回収することで図8の点X2が点X1より左側に移動することにより、タンク36で分離されガス配管42から流出する冷媒蒸気が減少し、圧縮機11の2段目および補助圧縮機60で圧縮する冷媒流量が減少することで、圧縮機11および補助圧縮機60を駆動するための消費電力を削減することができる。 In the refrigeration apparatus R of the present embodiment, the point X2 in FIG. 8 moves to the left of the point X1 by recovering the expansion energy by the expander 72, so that the refrigerant separated in the tank 36 and flowing out of the gas pipe 42 is discharged. As the amount of steam decreases and the flow rate of the refrigerant compressed in the second stage of the compressor 11 and the auxiliary compressor 60 decreases, power consumption for driving the compressor 11 and the auxiliary compressor 60 can be reduced.
また、本実施形態の冷凍装置Rでは、ショーケース4に送る冷媒の圧力を低くしているため、配管の設計圧力を低くでき、肉厚の薄い管を使うことが可能となる。 Further, in the refrigeration apparatus R of the present embodiment, since the pressure of the refrigerant sent to the showcase 4 is reduced, the design pressure of the piping can be reduced, and a thin-walled pipe can be used.
また、本実施形態の冷凍装置Rでは、タンク36に液冷媒を保持し、その量を連続的に変えられるため、冷凍回路1を循環する冷媒の量を安定して適正量に維持できる。 Further, in the refrigeration apparatus R of the present embodiment, the liquid refrigerant is held in the tank 36 and the amount thereof can be continuously changed, so that the amount of the refrigerant circulating in the refrigeration circuit 1 can be stably maintained at an appropriate amount.
また、本実施形態の冷凍装置Rでは、エコノマイザとして機能するタンク36、電動膨張弁43、47、スプリット熱交換器29を備えることにより、必要な過冷却度を確保することができる。 Further, in the refrigeration apparatus R of the present embodiment, the required degree of supercooling can be ensured by providing the tank 36 functioning as an economizer, the electric expansion valves 43 and 47, and the split heat exchanger 29.
本実施形態では、図7に示した冷凍装置Rの構成について説明をしたが、冷凍装置Rの構成は図7に示すものに限定されない。以下、冷凍装置Rの別の構成例について説明する。 In the present embodiment, the configuration of the refrigeration apparatus R illustrated in FIG. 7 has been described, but the configuration of the refrigeration apparatus R is not limited to the configuration illustrated in FIG. Hereinafter, another configuration example of the refrigeration apparatus R will be described.
(3)冷凍装置Rの別の構成例1
図10は、図7とは別の構成を有する冷凍装置Rの冷媒回路図である。なお、図10は、図7の図示を簡略化したものであり、図7と同一の構成要素には同一の符号を付し、以下、それらの説明は省略する。(3) Another configuration example 1 of the refrigeration apparatus R
FIG. 10 is a refrigerant circuit diagram of a refrigeration apparatus R having a configuration different from that of FIG. FIG. 10 is a simplified version of FIG. 7, and the same components as those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted below.
図10に示す冷凍装置Rは、図7に示した構成に加えて、圧縮機11aを備える。圧縮機11aは、圧縮機11と並列に設けられた二段圧縮機であり、圧縮機11と同様の構成を備える。 The refrigeration apparatus R illustrated in FIG. 10 includes a compressor 11a in addition to the configuration illustrated in FIG. The compressor 11a is a two-stage compressor provided in parallel with the compressor 11, and has the same configuration as the compressor 11.
図10に示す冷凍装置Rでは、蒸発器41からの冷媒は、圧縮機11と圧縮機11aのそれぞれに吸い込まれる。また、インタークーラ24からの冷媒と中間圧戻り配管44からの冷媒が混合した冷媒は、圧縮機11、圧縮機11a、補助圧縮機60のそれぞれに吸い込まれる。 In the refrigeration apparatus R shown in FIG. 10, the refrigerant from the evaporator 41 is sucked into each of the compressor 11 and the compressor 11a. The refrigerant in which the refrigerant from the intercooler 24 and the refrigerant from the intermediate pressure return pipe 44 are mixed is sucked into each of the compressor 11, the compressor 11a, and the auxiliary compressor 60.
なお、図10では、電動膨張弁39、ショーケース4、および蒸発器41のそれぞれを1つずつ設ける構成としたが、電動膨張弁39、ショーケース4、および蒸発器41のそれぞれを複数設ける構成としてもよい。例えば、1つの電動膨張弁39、1つのショーケース4、および1つの蒸発器41を一組とし、その組を並列に設ける構成にする。 In FIG. 10, the electric expansion valve 39, the showcase 4, and the evaporator 41 are provided one by one. However, the electric expansion valve 39, the showcase 4, and the evaporator 41 are each provided with a plurality. It may be. For example, one electric expansion valve 39, one showcase 4, and one evaporator 41 are set as one set, and the set is provided in parallel.
(4)冷凍装置Rの別の構成例2
図7、図10に示した構成では、補助圧縮機60を1つだけ設ける構成としたが、補助圧縮機60を複数設けてもよい。複数の補助圧縮機60は、互いに並列に設けられ、かつ、1つまたは複数の圧縮機11(圧縮機11a)と並列に設けられる。インタークーラ24からの冷媒と中間圧戻り配管44からの冷媒が混合した冷媒は、複数の補助圧縮機60のそれぞれに吸い込まれる。(4) Another configuration example 2 of the refrigeration apparatus R
In the configuration shown in FIGS. 7 and 10, only one auxiliary compressor 60 is provided, but a plurality of auxiliary compressors 60 may be provided. The plurality of auxiliary compressors 60 are provided in parallel with each other, and are provided in parallel with one or more compressors 11 (compressors 11a). The refrigerant in which the refrigerant from the intercooler 24 and the refrigerant from the intermediate pressure return pipe 44 are mixed is sucked into each of the plurality of auxiliary compressors 60.
以上説明したように、本実施形態では、同一の回転軸により駆動される第1の回転圧縮要素14と第2の回転圧縮要素16を有する圧縮機(圧縮手段)11と、ガスクーラ28と、電動膨張弁(主絞り手段)39と、蒸発器41とから冷媒回路1が構成され、二酸化炭素冷媒が用いられる冷凍装置Rにおいて、圧縮機11と並列に設けられた補助圧縮機(補助圧縮手段)60と、ガスクーラ28の下流側であって、電動膨張弁39の上流側の冷媒回路1に接続され、ガスクーラ28から流出した冷媒の圧力を調整する電動膨張弁(圧力調整用絞り手段)33と、ガスクーラ28の下流側であって、電動膨張弁39の上流側の冷媒回路1に接続され、電動膨張弁33と並列に設けられ、ガスクーラ28からの流出後に分流した冷媒を膨張させるとともに、膨張エネルギを回収する膨張機(膨張手段)72と、電動膨張弁33および前記膨張機72の下流側であって、電動膨張弁39の上流側の冷媒回路1に接続されたタンク36と、タンク36の下流側であって、電動膨張弁39の上流側の冷媒回路1に設けられ、第1の流路29Aと第2の流路29Bを有するスプリット熱交換器29と、タンク36の第1の高さに設けられたガス配管42から流出した冷媒の圧力を調整する電動膨張弁(第1の補助絞り手段)43と、第1の高さよりも低い位置に設けられたタンク出口配管37から流出し、スプリット熱交換器29の第2の流路29Bを通過した後、第2の流路29Bの下流側で分流した冷媒のうちの一方の圧力を調整する電動膨張弁(第2の補助絞り手段)47と、電動膨張弁43により圧力が調整された冷媒と電動膨張弁47により圧力が調整された冷媒とが混合した冷媒をスプリット熱交換器29の第1の流路29Aに流した後、圧縮機11の中間圧部および補助圧縮機60に吸い込ませる補助回路48と、タンク36から流出した冷媒をスプリット熱交換器29の第2の流路29Bに流し、第1の流路29Aを流れる冷媒と熱交換させた後、第2の流路29Bの下流側で分流した冷媒のうちの他方を電動膨張弁39に流入させる主回路38と、圧縮機11、補助圧縮機60、電動膨張弁39、電動膨張弁33、電動膨張弁43、電動膨張弁47、および、膨張機72の動作を制御する制御装置(制御手段)57と、を備え、膨張機72により回収された膨張エネルギは、補助圧縮機60の圧縮動作に使用されることとした。 As described above, in the present embodiment, the compressor (compression means) 11 having the first rotary compression element 14 and the second rotary compression element 16 driven by the same rotary shaft, the gas cooler 28, The refrigerant circuit 1 is configured by the expansion valve (main throttle means) 39 and the evaporator 41, and in the refrigeration apparatus R using carbon dioxide refrigerant, an auxiliary compressor (auxiliary compression means) provided in parallel with the compressor 11 60, an electric expansion valve (pressure regulating throttle means) 33 connected to the refrigerant circuit 1 downstream of the gas cooler 28 and upstream of the electric expansion valve 39 to adjust the pressure of the refrigerant flowing out of the gas cooler 28; Is connected to the refrigerant circuit 1 on the downstream side of the gas cooler 28 and on the upstream side of the electric expansion valve 39, and is provided in parallel with the electric expansion valve 33, and expands the refrigerant divided after flowing out of the gas cooler 28. Both are an expander (expansion means) 72 for recovering expansion energy, an electric expansion valve 33 and a tank 36 connected to the refrigerant circuit 1 downstream of the expander 72 and upstream of the electric expansion valve 39. A split heat exchanger 29 provided in the refrigerant circuit 1 downstream of the tank 36 and upstream of the electric expansion valve 39 and having a first flow path 29A and a second flow path 29B; An electric expansion valve (first auxiliary throttle means) 43 for adjusting the pressure of the refrigerant flowing out of the gas pipe 42 provided at the first height, and a tank outlet pipe provided at a position lower than the first height After flowing out of the second heat exchanger 37 and passing through the second flow passage 29B of the split heat exchanger 29, the electric expansion valve (the second expansion valve) adjusts the pressure of one of the refrigerants diverted downstream of the second flow passage 29B. Auxiliary expansion means) 47 and an electric expansion valve After flowing the refrigerant in which the refrigerant whose pressure has been adjusted by Step 3 and the refrigerant whose pressure has been adjusted by the electric expansion valve 47 are mixed, flows into the first flow path 29A of the split heat exchanger 29, and then the intermediate pressure section of the compressor 11 After the refrigerant flowing out of the tank 36 and the auxiliary circuit 48 sucked into the auxiliary compressor 60 flows into the second flow path 29B of the split heat exchanger 29, and exchanges heat with the refrigerant flowing through the first flow path 29A. A main circuit 38 for flowing the other of the refrigerant diverted on the downstream side of the second flow path 29B into the electric expansion valve 39, the compressor 11, the auxiliary compressor 60, the electric expansion valve 39, the electric expansion valve 33, A control device (control means) 57 for controlling the operation of the electric expansion valve 43, the electric expansion valve 47, and the expander 72 is provided. The expansion energy recovered by the expander 72 is used for the compression operation of the auxiliary compressor 60. This is used for And
これにより、二酸化炭素冷媒を使用する場合において、中間圧部における冷媒の吸込量(排除容積)を増加させることができ、圧縮機11における排除容積比率が決まっていても、中間圧を低下させることができる。その結果、タンク36の出口の比エンタルピーを低下させることができ、冷凍能力を確保することができる。 Thereby, when using the carbon dioxide refrigerant, it is possible to increase the suction amount (excluded volume) of the refrigerant in the intermediate pressure section, and to reduce the intermediate pressure even if the excluded volume ratio in the compressor 11 is determined. Can be. As a result, the specific enthalpy at the outlet of the tank 36 can be reduced, and the refrigerating capacity can be secured.
また、膨張機72により回収した膨張エネルギを補助圧縮機60の圧縮動作に用いるため、補助圧縮機60を駆動させるための消費電力を削減することができる。 Further, since the expansion energy collected by the expander 72 is used for the compression operation of the auxiliary compressor 60, power consumption for driving the auxiliary compressor 60 can be reduced.
また、膨張機72で膨張エネルギを回収することで図8の点X2が点X1より左側に移動することにより、タンク36で分離されガス配管42から流出する冷媒蒸気が減少し、圧縮機11の2段目および補助圧縮機60で圧縮する冷媒流量が減少することで、圧縮機11および補助圧縮機60を駆動するための消費電力を削減することができる。 Also, by collecting expansion energy by the expander 72, the point X2 in FIG. 8 moves to the left from the point X1, so that the refrigerant vapor separated by the tank 36 and flowing out from the gas pipe 42 decreases, and the compressor 11 By reducing the flow rate of the refrigerant compressed by the second stage and the auxiliary compressor 60, power consumption for driving the compressor 11 and the auxiliary compressor 60 can be reduced.
また、冷凍装置Rは、補助圧縮機60の回転数は可変であることとした。 In the refrigerating apparatus R, the rotation speed of the auxiliary compressor 60 is variable.
また、冷凍装置Rは、互いに並列に設けられた複数の補助圧縮機60を備え、複数の補助圧縮機60には、電動膨張弁43および電動膨張弁47により圧力が調整された後でスプリット熱交換器29の第1の流路29Aを流れた冷媒が吸い込まれることとした。 The refrigerating apparatus R includes a plurality of auxiliary compressors 60 provided in parallel with each other. The plurality of auxiliary compressors 60 have split heat generated after the pressures are adjusted by the electric expansion valves 43 and 47. The refrigerant flowing through the first flow path 29A of the exchanger 29 is sucked.
また、冷凍装置Rは、互いに並列に設けられた複数の圧縮機11、11aを備え、複数の圧縮機11、11aの中間圧部には、電動膨張弁43および電動膨張弁47により圧力が調整された後でスプリット熱交換器29の第1の流路29Aを流れた冷媒が吸い込まれることとした。 Further, the refrigeration apparatus R includes a plurality of compressors 11 and 11a provided in parallel with each other. After that, the refrigerant flowing through the first flow path 29A of the split heat exchanger 29 is sucked.
以上、本発明の実施形態2について説明した。 The second embodiment of the present invention has been described above.
以上本発明の各実施形態について説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
2016年2月8日出願の特願2016−022114の日本出願、および、2016年2月8日出願の特願2016−022117の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。 The disclosure contents of the specification, drawings and abstract included in the Japanese application of Japanese Patent Application No. 2006-022114 filed on Feb. 8, 2016 and the Japanese application of Japanese Patent Application No. 2006-022117 filed on Feb. 8, 2016 are as follows. All are incorporated herein by reference.
本発明は、圧縮手段と、ガスクーラと、主絞り手段と、蒸発器とから冷媒回路が構成される冷凍装置に用いるのに好適である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitable for use in a refrigerating apparatus in which a refrigerant circuit includes a compression unit, a gas cooler, a main throttle unit, and an evaporator.
R 冷凍装置
1 冷媒回路
3 冷凍機ユニット
4 ショーケース
6 ユニット出口
7 ユニット入口
8、9 冷媒配管
11、11a 圧縮機
12、61 密閉容器
13、62 電動要素
14 第1の回転圧縮要素
16 第2の回転圧縮要素
17 低段側吸込口
18 低段側吐出口
19 高段側吸込口
21 高段側吐出口
22 冷媒導入配管
23 中間圧吐出配管
24 インタークーラ
26 中間圧吸入配管
27 高圧吐出配管
28 ガスクーラ
29 スプリット熱交換器
29A 第1の流路
29B 第2の流路
31 ガスクーラ用送風機
32 ガスクーラ出口配管
33 電動膨張弁(圧力調整用絞り手段)
34 タンク入口配管
36 タンク
37 タンク出口配管
38 主回路
39 電動膨張弁(主絞り手段)
41 蒸発器
42 ガス配管
43 電動膨張弁(第1の補助回路用絞り手段)
44 中間圧戻り配管
46 液配管
47 電動膨張弁(第2の補助回路用絞り手段)
48 補助回路
49 高圧センサ
50 吐出温度センサ
51 低圧センサ
52 中間圧センサ
53 ユニット出口センサ
57 制御装置(制御手段)
60 補助圧縮機
63 回転圧縮要素
64 吸込口
65 吐出口
70 バイパス回路
71 電磁弁
72 膨張機R Refrigerator 1 Refrigerant circuit 3 Refrigerator unit 4 Showcase 6 Unit outlet 7 Unit inlet 8, 9 Refrigerant piping 11, 11a Compressor 12, 61 Closed vessel 13, 62 Electric element 14 First rotary compression element 16 Second Rotary compression element 17 Low-stage suction port 18 Low-stage discharge port 19 High-stage suction port 21 High-stage discharge port 22 Refrigerant introduction pipe 23 Intermediate pressure discharge pipe 24 Intercooler 26 Intermediate pressure suction pipe 27 High pressure discharge pipe 28 Gas cooler 29 Split heat exchanger 29A First flow path 29B Second flow path 31 Gas cooler blower 32 Gas cooler outlet pipe 33 Electric expansion valve (pressure regulating throttle means)
34 tank inlet piping 36 tank 37 tank outlet piping 38 main circuit 39 electric expansion valve (main throttle means)
41 evaporator 42 gas pipe 43 electric expansion valve (first auxiliary circuit throttle means)
44 Intermediate pressure return pipe 46 Liquid pipe 47 Electric expansion valve (second auxiliary circuit throttle means)
48 Auxiliary circuit 49 High pressure sensor 50 Discharge temperature sensor 51 Low pressure sensor 52 Intermediate pressure sensor 53 Unit outlet sensor 57 Control device (control means)
Reference Signs List 60 auxiliary compressor 63 rotary compression element 64 suction port 65 discharge port 70 bypass circuit 71 solenoid valve 72 expander
Claims (9)
前記圧縮手段と並列に設けられた補助圧縮手段と、
前記ガスクーラの下流側であって、前記主絞り手段の上流側の前記冷媒回路に接続され、前記ガスクーラから流出した冷媒の圧力を調整する圧力調整用絞り手段と、
前記圧力調整用絞り手段の下流側であって、前記主絞り手段の上流側の前記冷媒回路に接続されたタンクと、
前記タンクの下流側であって、前記主絞り手段の上流側の前記冷媒回路に設けられ、第1の流路と第2の流路を有するスプリット熱交換器と、
前記タンクの第1の高さに設けられた配管から流出した冷媒の圧力を調整する第1の補助絞り手段と、
前記第1の高さよりも低い位置に設けられた配管から流出し、前記スプリット熱交換器の前記第2の流路を通過した後、前記第2の流路の下流側で分流した冷媒のうちの一方の圧力を調整する第2の補助絞り手段と、
前記第1の補助絞り手段により圧力が調整された冷媒と前記第2の補助絞り手段により圧力が調整された冷媒とが混合した冷媒を前記スプリット熱交換器の前記第1の流路に流した後、前記圧縮手段の中間圧部および前記補助圧縮手段に吸い込ませる補助回路と、
前記タンクから流出した冷媒を前記スプリット熱交換器の前記第2の流路に流し、前記第1の流路を流れる冷媒と熱交換させた後、前記第2の流路の下流側で分流した冷媒のうちの他方を前記主絞り手段に流入させる主回路と、
前記圧縮手段、前記補助圧縮手段、前記主絞り手段、前記圧力調整用絞り手段、前記第1の補助絞り手段、および、前記第2の補助絞り手段の動作を制御する制御手段と、を備える、
冷凍装置。A refrigerant circuit includes a compression unit having a first rotary compression element and a second rotary compression element driven by the same rotary shaft, a gas cooler, a main throttle unit, and an evaporator. Refrigeration equipment,
Auxiliary compression means provided in parallel with the compression means,
On the downstream side of the gas cooler, connected to the refrigerant circuit on the upstream side of the main throttle means, pressure adjusting throttle means for adjusting the pressure of the refrigerant flowing out of the gas cooler,
A tank connected to the refrigerant circuit on the downstream side of the pressure adjusting throttle unit and upstream of the main throttle unit,
A split heat exchanger provided in the refrigerant circuit on the downstream side of the tank and on the upstream side of the main throttle means, and having a first flow path and a second flow path;
First auxiliary throttle means for adjusting the pressure of the refrigerant flowing out of a pipe provided at a first height of the tank;
After flowing out of a pipe provided at a position lower than the first height and passing through the second flow path of the split heat exchanger, of the refrigerant divided on the downstream side of the second flow path, A second auxiliary throttle means for adjusting one of the pressures;
A refrigerant in which a refrigerant whose pressure has been adjusted by the first auxiliary throttle unit and a refrigerant whose pressure has been adjusted by the second auxiliary throttle unit has flowed into the first flow path of the split heat exchanger. Later, an auxiliary circuit for sucking the intermediate pressure portion of the compression means and the auxiliary compression means,
The refrigerant flowing out of the tank flows into the second flow path of the split heat exchanger, and after exchanging heat with the refrigerant flowing through the first flow path, the refrigerant is separated at the downstream side of the second flow path. A main circuit for causing the other of the refrigerant to flow into the main throttle means,
Control means for controlling the operation of the compression means, the auxiliary compression means, the main throttle means, the pressure adjustment throttle means, the first auxiliary throttle means, and the second auxiliary throttle means.
Refrigeration equipment.
前記バイパス回路には、逆止弁、または、前記制御手段により開閉が制御される電磁弁が設けられる、
請求項1に記載の冷凍装置。The auxiliary compression unit further includes a bypass circuit that connects a pipe provided downstream of the evaporator and upstream of the compression unit,
The bypass circuit is provided with a check valve, or an electromagnetic valve whose opening and closing are controlled by the control unit.
The refrigeration apparatus according to claim 1.
請求項1または2に記載の冷凍装置。The rotation speed of the auxiliary compression means is variable,
The refrigeration apparatus according to claim 1.
前記少なくとも1つの補助圧縮手段には、
前記第1の補助絞り手段および前記第2の補助絞り手段により圧力が調整された後で前記スプリット熱交換器の前記第1の流路を流れた冷媒が吸い込まれる、
請求項1から3のいずれか1項に記載の冷凍装置。Apart from the auxiliary compression means, in parallel with the auxiliary compression means, comprises at least one auxiliary compression means,
The at least one auxiliary compression means includes:
The refrigerant flowing through the first flow path of the split heat exchanger is sucked after the pressure is adjusted by the first auxiliary throttle means and the second auxiliary throttle means,
The refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 3.
前記少なくとも1つの圧縮手段の中間圧部には、
前記第1の補助絞り手段および前記第2の補助絞り手段により圧力が調整された後で前記スプリット熱交換器の前記第1の流路を流れた冷媒が吸い込まれる、
請求項1から4のいずれか1項に記載の冷凍装置。Apart from the compression means, in parallel with the compression means, comprises at least one compression means,
In the intermediate pressure portion of the at least one compression means,
The refrigerant flowing through the first flow path of the split heat exchanger is sucked after the pressure is adjusted by the first auxiliary throttle means and the second auxiliary throttle means,
The refrigeration apparatus according to claim 1.
前記圧縮手段と並列に設けられた補助圧縮手段と、
前記ガスクーラの下流側であって、前記主絞り手段の上流側の前記冷媒回路に接続され、前記ガスクーラから流出した冷媒の圧力を調整する圧力調整用絞り手段と、
前記ガスクーラの下流側であって、前記主絞り手段の上流側の前記冷媒回路に接続され、前記圧力調整用絞り手段と並列に設けられ、前記ガスクーラからの流出後に分流した冷媒を膨張させるとともに、膨張エネルギを回収する膨張手段と、
前記圧力調整用絞り手段および前記膨張手段の下流側であって、前記主絞り手段の上流側の前記冷媒回路に接続されたタンクと、
前記タンクの下流側であって、前記主絞り手段の上流側の前記冷媒回路に設けられ、第1の流路と第2の流路を有するスプリット熱交換器と、
前記タンクの第1の高さに設けられた配管から流出した冷媒の圧力を調整する第1の補助絞り手段と、
前記第1の高さよりも低い位置に設けられた配管から流出し、前記スプリット熱交換器の前記第2の流路を通過した後、前記第2の流路の下流側で分流した冷媒のうちの一方の圧力を調整する第2の補助絞り手段と、
前記第1の補助絞り手段により圧力が調整された冷媒と前記第2の補助絞り手段により圧力が調整された冷媒とが混合した冷媒を前記スプリット熱交換器の前記第1の流路に流した後、前記圧縮手段の中間圧部および前記補助圧縮手段に吸い込ませる補助回路と、
前記タンクから流出した冷媒を前記スプリット熱交換器の第2の流路に流し、前記第1の流路を流れる冷媒と熱交換させた後、前記第2の流路の下流側で分流した冷媒のうちの他方を前記主絞り手段に流入させる主回路と、
前記圧縮手段、前記補助圧縮手段、前記主絞り手段、前記圧力調整用絞り手段、前記第1の補助絞り手段、前記第2の補助絞り手段、および、前記膨張手段の動作を制御する制御手段と、を備え、
前記膨張手段により回収された膨張エネルギは、前記補助圧縮手段の圧縮動作に使用される、
冷凍装置。A refrigerant circuit includes a compression unit having a first rotary compression element and a second rotary compression element driven by the same rotary shaft, a gas cooler, a main throttle unit, and an evaporator. Refrigeration equipment,
Auxiliary compression means provided in parallel with the compression means,
On the downstream side of the gas cooler, connected to the refrigerant circuit on the upstream side of the main throttle means, pressure adjusting throttle means for adjusting the pressure of the refrigerant flowing out of the gas cooler,
On the downstream side of the gas cooler, connected to the refrigerant circuit on the upstream side of the main throttle means, provided in parallel with the pressure adjustment throttle means, and expands the refrigerant that has been divided after flowing out of the gas cooler, Expansion means for recovering expansion energy;
A tank connected to the refrigerant circuit on the upstream side of the main throttle unit, on the downstream side of the pressure adjustment throttle unit and the expansion unit,
A split heat exchanger provided in the refrigerant circuit on the downstream side of the tank and on the upstream side of the main throttle means, and having a first flow path and a second flow path;
First auxiliary throttle means for adjusting the pressure of refrigerant flowing out of a pipe provided at a first height of the tank;
After flowing out of a pipe provided at a position lower than the first height, and after passing through the second flow path of the split heat exchanger, of the refrigerant divided on the downstream side of the second flow path, A second auxiliary throttle means for adjusting one of the pressures;
A refrigerant in which a refrigerant whose pressure has been adjusted by the first auxiliary throttle unit and a refrigerant whose pressure has been adjusted by the second auxiliary throttle unit has flowed into the first flow path of the split heat exchanger. Later, an auxiliary circuit for sucking the intermediate pressure portion of the compression means and the auxiliary compression means,
The refrigerant flowing out of the tank flows into the second flow path of the split heat exchanger and exchanges heat with the refrigerant flowing through the first flow path. A main circuit for causing the other of the two to flow into the main throttle means,
Control means for controlling operations of the compression means, the auxiliary compression means, the main throttle means, the pressure adjustment throttle means, the first auxiliary throttle means, the second auxiliary throttle means, and the expansion means; ,
The expansion energy recovered by the expansion means is used for a compression operation of the auxiliary compression means,
Refrigeration equipment.
請求項6に記載の冷凍装置。The rotation speed of the auxiliary compression means is variable,
The refrigeration apparatus according to claim 6.
前記少なくとも1つの補助圧縮手段には、
前記第1の補助絞り手段および前記第2の補助絞り手段により圧力が調整された後で前記スプリット熱交換器の前記第1の流路を流れた冷媒が吸い込まれる、
請求項6または7に記載の冷凍装置。Apart from the auxiliary compression means, in parallel with the auxiliary compression means, comprises at least one auxiliary compression means,
The at least one auxiliary compression means includes:
The refrigerant flowing through the first flow path of the split heat exchanger is sucked after the pressure is adjusted by the first auxiliary throttle means and the second auxiliary throttle means,
The refrigeration apparatus according to claim 6.
前記少なくとも1つの圧縮手段の中間圧部には、
前記第1の補助絞り手段および前記第2の補助絞り手段により圧力が調整された後で前記スプリット熱交換器の前記第1の流路を流れた冷媒が吸い込まれる、
請求項6から8のいずれか1項に記載の冷凍装置。Apart from the compression means, in parallel with the compression means, comprises at least one compression means,
In the intermediate pressure portion of the at least one compression means,
The refrigerant flowing through the first flow path of the split heat exchanger is sucked after the pressure is adjusted by the first auxiliary throttle means and the second auxiliary throttle means,
The refrigeration apparatus according to any one of claims 6 to 8.
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