JP2007147228A - Refrigerating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、２段圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた冷凍装置に関し、特に、高段側圧縮機の油対策に係るものである。 The present invention relates to a refrigeration apparatus including a refrigerant circuit that performs a two-stage compression refrigeration cycle, and particularly relates to oil countermeasures for a high-stage compressor.
従来より、冷凍、給湯又は空調を行う冷凍装置には、高低差圧の大きな蒸気圧縮式冷凍サイクルを適用しているものがある。例えば、高低差圧を充分確保するために、２つの圧縮機を設け、２段圧縮冷凍サイクルを行う空気調和装置が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, some refrigeration apparatuses that perform refrigeration, hot water supply, or air conditioning use a vapor compression refrigeration cycle having a large high and low differential pressure. For example, an air-conditioning apparatus that includes two compressors and performs a two-stage compression refrigeration cycle is known in order to sufficiently ensure a high and low differential pressure.
この種の空気調和装置は、特許文献１に開示されているように、高段側圧縮機と室内熱交換器と膨張弁と室外熱交換器と低段側圧縮機とが接続された冷媒回路を備えている。冷媒回路には、四路切換弁や電磁弁等が設けられると共に、中間圧冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離する気液分離器が設けられている。
As disclosed in
上記空気調和装置の暖房運転は次の通り動作する。高段側圧縮機で圧縮された冷媒が、室内熱交換器において、室内空気へ放熱して凝縮し、室内の暖房が行われる。室内熱交換器で凝縮した冷媒は、第１の膨張弁で中間圧まで減圧された後、気液分離器において、液冷媒とガス冷媒とに分離される。気液分離器で分離した液冷媒は、第２の膨張弁で低圧まで減圧された後、室外熱交換器において、室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器で蒸発した冷媒は、低段側圧縮機で圧縮された後、高段側圧縮機の吸入側に送られる。この冷媒は、上記気液分離器で分離したガス冷媒と混合された後、高段側圧縮機に吸入される。 The heating operation of the air conditioner operates as follows. In the indoor heat exchanger, the refrigerant compressed by the high stage side compressor dissipates heat to the indoor air and condenses, and the room is heated. The refrigerant condensed in the indoor heat exchanger is reduced to an intermediate pressure by the first expansion valve, and then separated into liquid refrigerant and gas refrigerant in the gas-liquid separator. The liquid refrigerant separated by the gas-liquid separator is depressurized to a low pressure by the second expansion valve, and then absorbs heat from the outdoor air and evaporates in the outdoor heat exchanger. The refrigerant evaporated in the outdoor heat exchanger is compressed by the low stage compressor and then sent to the suction side of the high stage compressor. This refrigerant is mixed with the gas refrigerant separated by the gas-liquid separator and then sucked into the high-stage compressor.
以上のように、上記冷媒回路では、高圧冷媒を２つの膨張弁で減圧する２段膨張と低圧冷媒を２つの圧縮機で圧縮する２段圧縮とが行われ、更に、中間圧とした気液分離器で分離した冷媒を高段側圧縮機へ吸入させる２段圧縮２段膨張冷凍サイクルが行われる。 As described above, in the refrigerant circuit, the two-stage expansion in which the high-pressure refrigerant is reduced by the two expansion valves and the two-stage compression in which the low-pressure refrigerant is compressed by the two compressors are performed. A two-stage compression and two-stage expansion refrigeration cycle is performed in which the refrigerant separated by the separator is sucked into the high-stage compressor.
一方、上記高段側圧縮機や低段側圧縮機には、冷凍機油が設けられている。具体的に、各圧縮機のケーシング内には、冷凍機油が貯留される油溜めが形成されており、この冷凍機油が駆動軸の下端部に設けられた油ポンプで圧送され、圧縮機構部の駆動軸周りや各摺動部に供給される。圧縮機構部内に供給された冷凍機油は、冷媒と共に各圧縮機から吐出され、冷媒回路を循環する。その後、冷凍機油は冷媒と共に各圧縮機に吸入され、再び圧縮機構部等の潤滑に利用される。
しかしながら、従来の２段圧縮冷凍サイクルの空気調和装置においては、冷凍機油について何ら考慮されておらず、その結果、低段側圧縮機に冷凍機油が多く溜まり、高段側圧縮機の油切れが起こるという問題があった。 However, in the conventional air conditioner of the two-stage compression refrigeration cycle, no consideration is given to the refrigeration oil. As a result, a large amount of refrigeration oil accumulates in the low-stage compressor, and the high-stage compressor runs out of oil. There was a problem that happened.
特に、上記特許文献１のように気液分離器を用いて２段圧縮２段膨張冷凍サイクルを行うと、高段側圧縮機への油戻り量が不足してしまう問題が生じる。具体的に、気液分離器では、上述の如く液冷媒とガス冷媒とに分離されるので、冷凍機油のほとんどが液冷媒に溶け込むことになる。したがって、気液分離器内の冷凍機油の多くは低段側圧縮機へ吸入されることになる。
In particular, when a two-stage compression and two-stage expansion refrigeration cycle is performed using a gas-liquid separator as in
一方、上記気液分離器で分離したガス冷媒中には、冷凍機油がほとんど含まれないことになるので、高段側圧縮機への油戻り量は低段側圧縮機への油戻り量よりも相対的に少なくなる。 On the other hand, the gas refrigerant separated by the gas-liquid separator contains almost no refrigeration oil, so the amount of oil returned to the high stage compressor is greater than the amount of oil returned to the low stage compressor. Is relatively less.
その結果、高段側圧縮機では、冷凍機油が次第に減少し、潤滑油不足に伴って各摺動部の摺動損失が増大したり、各摺動部で焼き付きが生じてしまう恐れがあった。 As a result, in the high-stage compressor, the refrigeration oil gradually decreases, and there is a risk that the sliding loss of each sliding part increases or seizure occurs in each sliding part due to lack of lubricating oil. .
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、２段圧縮冷凍サイクルを行う冷凍装置における高段側圧縮機の油戻り量の不足を解消することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a point, and it aims at solving the shortage of the oil return amount of the high stage side compressor in the refrigerating apparatus which performs a two stage compression refrigeration cycle.
本発明は、低段側圧縮機（21）の圧力比を高段側圧縮機（31）より大きくするようにしたものである。 In the present invention, the pressure ratio of the low-stage compressor (21) is made larger than that of the high-stage compressor (31).
具体的に、第１の発明は、低段側圧縮機（21）と高段側圧縮機（31）とを備えた圧縮機構（1A）を有し、２段圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路（15）を有する冷凍装置を対象としている。そして、上記低段側圧縮機（21）の吸入圧力に対する吐出圧力の比率である低段側圧力比が高段側圧縮機（31）の吸入圧力に対する吐出圧力の比率である高段側圧力比より常時高くなるように圧縮機構（1A）の運転容量を制御する異容量手段（102）を備えている。 Specifically, the first invention has a compression mechanism (1A) including a low-stage compressor (21) and a high-stage compressor (31), and a refrigerant circuit that performs a two-stage compression refrigeration cycle ( It is intended for refrigeration equipment with 15). The low-stage pressure ratio, which is the ratio of the discharge pressure to the suction pressure of the low-stage compressor (21), is the ratio of the discharge pressure to the suction pressure of the high-stage compressor (31). Different capacity means (102) is provided for controlling the operating capacity of the compression mechanism (1A) so as to be constantly higher.
上記第１の発明では、２段圧縮冷凍サイクルの運転時において、上記異容量手段（102）は、常時低段側圧力比が高段側圧力比より高くなるように低段側圧縮機（21）と高段側圧縮機（31）との運転周波数を制御する。 In the first aspect of the invention, during the operation of the two-stage compression refrigeration cycle, the different capacity means (102) has the low-stage compressor (21) so that the low-stage pressure ratio is always higher than the high-stage pressure ratio. ) And the high-stage compressor (31).
したがって、上記異容量手段（102）が低段側圧縮機（21）の運転容量を高段側圧縮機（31）の運転容量より大きくするので、低段側圧縮機（21）から吐出する冷媒吐出量が増大すると同時に低段側圧縮機（21）に溜まっている冷凍機油の油上がり率も増大し、低段側圧縮機（21）の冷凍機油が高段側圧縮機（31）に供給される。この結果、上記低段側圧縮機（21）と高段側圧縮機（31）とにおいて、所定量の冷凍機油が確保される。 Therefore, the different capacity means (102) makes the operating capacity of the low stage compressor (21) larger than the operating capacity of the high stage compressor (31), so that the refrigerant discharged from the low stage compressor (21) At the same time as the discharge rate increases, the rate of refrigeration oil accumulated in the low-stage compressor (21) also increases, and the refrigeration oil from the low-stage compressor (21) is supplied to the high-stage compressor (31). Is done. As a result, a predetermined amount of refrigerating machine oil is secured in the low-stage compressor (21) and the high-stage compressor (31).
また、第２の発明は、低段側圧縮機（21）と高段側圧縮機（31）とを備えた圧縮機構（1A）を有し、２段圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路（15）を有する冷凍装置を対象としている。そして、上記低段側圧縮機（21）の吸入圧力に対する吐出圧力の比率である低段側圧力比と高段側圧縮機（31）の吸入圧力に対する吐出圧力の比率である高段側圧力比とが等しくなるように圧縮機構（1A）の運転容量を制御する等容量手段（101）を備えている。更に、所定の運転条件になると、上記等容量手段（101）に代わり、上記低段側圧力比が高段側圧力比より高くなるように圧縮機構（1A）の運転容量を制御する異容量手段（102）を備えている。 In addition, the second invention includes a compression mechanism (1A) including a low-stage compressor (21) and a high-stage compressor (31), and a refrigerant circuit (15) that performs a two-stage compression refrigeration cycle. A refrigeration apparatus having The low-stage pressure ratio, which is the ratio of the discharge pressure to the suction pressure of the low-stage compressor (21), and the discharge-pressure ratio, which is the ratio of the discharge pressure to the suction pressure of the high-stage compressor (31). Are provided with equal capacity means (101) for controlling the operating capacity of the compression mechanism (1A) so that. Further, different capacity means for controlling the operating capacity of the compression mechanism (1A) so that the low pressure side pressure ratio is higher than the high pressure side pressure ratio instead of the equal capacity means (101) when the predetermined operating conditions are met. (102).
上記第２の発明では、２段圧縮冷凍サイクルの運転時において、低段側圧縮機（21）と高段側圧縮機（31）とは、主として等容量手段（101）によって運転容量が制御される。上記等容量手段（101）は、低段側圧力比と高段側圧力比とが１：１の関係になるように低段側圧縮機（21）と高段側圧縮機（31）との運転周波数を制御する。 In the second aspect of the invention, during the operation of the two-stage compression refrigeration cycle, the operation capacity of the low-stage compressor (21) and the high-stage compressor (31) is controlled mainly by the equal capacity means (101). The The equal capacity means (101) includes a low-stage compressor (21) and a high-stage compressor (31) so that the low-stage pressure ratio and the high-stage pressure ratio have a 1: 1 relationship. Control the operating frequency.
一方、上記等容量手段（101）による運転が所定時間継続する毎に上記異容量手段（102）が所定時間、例えば５分間低段側圧力比が高段側圧力比より高くなるように低段側圧縮機（21）と高段側圧縮機（31）との運転周波数を制御する。 On the other hand, each time the operation by the equal capacity means (101) continues for a predetermined time, the different capacity means (102) is operated at a low stage so that the low stage pressure ratio becomes higher than the high stage pressure ratio for a predetermined time, for example, 5 minutes. The operating frequency of the side compressor (21) and the high stage compressor (31) is controlled.
したがって、上記異容量手段（102）が低段側圧縮機（21）の運転容量を高段側圧縮機（31）の運転容量より大きくするので、低段側圧縮機（21）から吐出する冷媒吐出量が増大すると同時に低段側圧縮機（21）に溜まっている冷凍機油の油上がり率も増大し、低段側圧縮機（21）の冷凍機油が高段側圧縮機（31）に供給される。この結果、上記低段側圧縮機（21）と高段側圧縮機（31）とにおいて、所定量の冷凍機油が確保される。 Therefore, the different capacity means (102) makes the operating capacity of the low stage compressor (21) larger than the operating capacity of the high stage compressor (31), so that the refrigerant discharged from the low stage compressor (21) At the same time as the discharge rate increases, the rate of refrigeration oil accumulated in the low-stage compressor (21) also increases, and the refrigeration oil from the low-stage compressor (21) is supplied to the high-stage compressor (31) Is done. As a result, a predetermined amount of refrigerating machine oil is secured in the low-stage compressor (21) and the high-stage compressor (31).
第３の発明は、第１又は第２の発明において、上記異容量手段（102）は、低段側圧力比に対する高段側圧力比の比率が１未満で０．３以上となる範囲内で圧縮機構（1A）の運転容量を制御する。 According to a third invention, in the first or second invention, the different capacity means (102) has a ratio in which the ratio of the high-stage pressure ratio to the low-stage pressure ratio is less than 1 and is 0.3 or more. Controls the operating capacity of the compression mechanism (1A).
上記第３の発明では、上記異容量手段（102）は、低段側圧力比に対する高段側圧力比の比率が１未満で０．３以上となる範囲内で圧縮機構（1A）の運転容量を制御する。上記異容量手段（102）は、例えば、低段側圧力比と高段側圧力比とが２：１の関係になるように低段側圧縮機（21）と高段側圧縮機（31）との運転周波数を制御する。 In the third aspect of the invention, the different capacity means (102) has an operating capacity of the compression mechanism (1A) within a range where the ratio of the high stage pressure ratio to the low stage pressure ratio is less than 1 and 0.3 or more. To control. The different capacity means (102) includes, for example, a low-stage compressor (21) and a high-stage compressor (31) so that the low-stage pressure ratio and the high-stage pressure ratio have a 2: 1 relationship. And control the operating frequency.
上記本発明によれば、上記異容量手段（102）が低段側圧力比が高段側圧力比より大きくなるように、低段側圧縮機（21）及び高段側圧縮機（31）を制御するので、油上がり率の増大に伴って低段側圧縮機（21）に溜まっている冷凍機油を高段側圧縮機（31）に供給することができる。この結果、低段側圧縮機（21）に冷凍機油が偏るという偏油現象を防止することができ、高段側圧縮機（31）に所定量の冷凍機油を確保することができる。よって、高段側圧縮機（31）及び低段側圧縮機（21）の双方を適正量の冷凍機油を保有した運転を行うことができ、信頼性の向上を図ることができる。 According to the present invention, the low capacity side compressor (21) and the high stage side compressor (31) are arranged so that the different capacity means (102) has a low stage side pressure ratio larger than a high stage side pressure ratio. Since the control is performed, the refrigerating machine oil accumulated in the low-stage compressor (21) can be supplied to the high-stage compressor (31) as the oil rising rate increases. As a result, it is possible to prevent an oil bias phenomenon that the refrigerating machine oil is biased toward the low stage compressor (21), and a predetermined amount of refrigerating machine oil can be secured in the high stage compressor (31). Therefore, both the high-stage compressor (31) and the low-stage compressor (21) can be operated with an appropriate amount of refrigeration oil, and the reliability can be improved.
また、上記第２の発明によれば、上記等容量手段（101）が低段側圧力比と高段側圧力比とが１：１の関係になるように低段側圧縮機（21）と高段側圧縮機（31）との運転周波数を制御するので、高効率の運転を行うことができる。 Further, according to the second aspect of the invention, the equal capacity means (101) is connected to the low stage compressor (21) so that the low stage side pressure ratio and the high stage side pressure ratio have a 1: 1 relationship. Since the operation frequency with the high stage compressor (31) is controlled, highly efficient operation can be performed.
また、上記第３の発明によれば、上記異容量手段（102）が低段側圧力比に対する高段側圧力比の比率が０．３以上となるように低段側圧縮機（21）と高段側圧縮機（31）とを制御するので、２段圧縮冷凍サイクルの効果を確実に発揮させることができる。つまり、低段側圧力比に対する高段側圧力比の比率が０．３未満となると、低段側圧縮機（21）のみが全圧縮を担うのと同様なサイクルとなる。そこで、低段側圧力比に対する高段側圧力比の比率が０．３以上とし、２段圧縮冷凍サイクルを有効に活用することができる。 Further, according to the third aspect of the invention, the different capacity means (102) is connected to the low stage compressor (21) so that the ratio of the high stage pressure ratio to the low stage pressure ratio is 0.3 or more. Since the high-stage compressor (31) is controlled, the effect of the two-stage compression refrigeration cycle can be reliably exhibited. That is, when the ratio of the high pressure side pressure ratio to the low pressure side pressure ratio is less than 0.3, the cycle is the same as when only the low pressure side compressor (21) is responsible for full compression. Therefore, the ratio of the high stage pressure ratio to the low stage side pressure ratio is 0.3 or more, and the two-stage compression refrigeration cycle can be effectively utilized.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
《発明の実施形態１》
本実施形態１の冷凍装置は、図１に示すように、冷房運転と暖房運転とが可能なヒートポンプ式の空気調和装置（10）である。該空気調和装置（10）は、室外に設置される室外ユニット（20）と、増設用のユニットを構成するオプションユニット（30）と、室内に設置される室内ユニット（40）と、空調運転を制御するコントローラ（100）とを備えている。
As shown in FIG. 1, the refrigeration apparatus of
上記室外ユニット（20）は、第１連絡配管（11）と第２連絡配管（12）とを介してオプションユニット（30）に接続され、上記室内ユニット（40）は、第３連絡配管（13）及び第４連絡配管（14）を介してオプションユニット（30）に接続されている。そして、上記室外ユニット（20）とオプションユニット（30）と室内ユニット（40）との間では、冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路（15）が構成されている。 The outdoor unit (20) is connected to the option unit (30) via the first communication pipe (11) and the second communication pipe (12), and the indoor unit (40) is connected to the third communication pipe (13 ) And the fourth connecting pipe (14). Between the outdoor unit (20), the option unit (30), and the indoor unit (40), a refrigerant circuit (15) that circulates refrigerant and performs a vapor compression refrigeration cycle is configured.
上記オプションユニット（30）は、既設のセパレート型の空気調和装置のパワーアップユニットを構成している。つまり、一般的に、多くの既設の空気調和装置は、室外ユニット（20）と室内ユニット（40）とから成る冷媒回路（15）で構成され、単段圧縮冷凍サイクル動作による冷房運転及び暖房運転時が行われている。これらの既設の空気調和装置室において、室外ユニット（20）と室内ユニット（40）との間にオプションユニット（30）を接続することで、２段圧縮冷凍サイクル動作による暖房運転が可能となる。 The optional unit (30) constitutes a power-up unit of an existing separate type air conditioner. That is, in general, many existing air conditioners are composed of a refrigerant circuit (15) composed of an outdoor unit (20) and an indoor unit (40), and cooling operation and heating operation by a single-stage compression refrigeration cycle operation. Time is done. In these existing air conditioner rooms, the optional unit (30) is connected between the outdoor unit (20) and the indoor unit (40), thereby enabling heating operation by the two-stage compression refrigeration cycle operation.
〈室外ユニット〉
上記室外ユニット（20）は、低段側圧縮機（21）、室外熱交換器（22）、室外側膨張弁（25）及び四路切換弁（23）が設けられている。
<Outdoor unit>
The outdoor unit (20) includes a low-stage compressor (21), an outdoor heat exchanger (22), an outdoor expansion valve (25), and a four-way switching valve (23).
上記低段側圧縮機（21）は、全密閉型のスクロール圧縮機である。上記低段側圧縮機（21）は、インバータを介して電力が供給され、該インバータの出力周波数を変化させて圧縮機モータの回転速度を変化させることにより、運転周波数が可変に構成されている。つまり、上記低段側圧縮機（21）は、インバータ制御により容量が可変な第１圧縮機に構成されている。 The low-stage compressor (21) is a hermetic scroll compressor. The low-stage compressor (21) is configured such that electric power is supplied through an inverter, and the operating frequency is variable by changing the output speed of the inverter and changing the rotational speed of the compressor motor. . That is, the low stage compressor (21) is configured as a first compressor whose capacity is variable by inverter control.
上記室外熱交換器（22）は、クロスフィンアンドチューブ式の熱交換器で構成され、上記室外熱交換器（22）のガス側は四路切換弁（23）に冷媒配管（2a）を介して接続され、液側は第２連絡配管（12）に冷媒配管（2a）を介して接続されている。上記室外熱交換器（22）の近傍には、室外ファン（24）が設置されている。該室外ファン（24）は、室外熱交換器（22）へ室外空気を送風する。上記室外側膨張弁（25）は、室外熱交換器（22）の液側の冷媒配管（2a）に設けられ、開度調節可能な電子膨張弁で構成されている。 The outdoor heat exchanger (22) is a cross fin and tube heat exchanger, and the gas side of the outdoor heat exchanger (22) is connected to the four-way switching valve (23) via a refrigerant pipe (2a). The liquid side is connected to the second communication pipe (12) via the refrigerant pipe (2a). An outdoor fan (24) is installed in the vicinity of the outdoor heat exchanger (22). The outdoor fan (24) blows outdoor air to the outdoor heat exchanger (22). The outdoor expansion valve (25) is an electronic expansion valve that is provided in the refrigerant pipe (2a) on the liquid side of the outdoor heat exchanger (22) and whose opening can be adjusted.
上記四路切換弁（23）は、４つのポートを備え、第１ポートは、低段側圧縮機（21）の吐出管（21a）が接続され、第２ポートは、低段側圧縮機（21）の吸入管（21b）が接続され、第３ポートは、室外熱交換器（22）のガス側に冷媒配管（2a）を介して接続され、第４ポートは、第１連絡配管（11）に冷媒配管（2a）を介して接続されている。そして、上記四路切換弁（23）は、第１ポートと第４ポートとが連通すると同時に、第２ポートと第３ポートとが連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１ポートと第３ポートとが連通すると同時に、第２ポートと第４ポートとが連通する第２状態（図１に点線で示す状態）とに切り換え可能に構成されている。 The four-way switching valve (23) has four ports, the first port is connected to the discharge pipe (21a) of the low stage compressor (21), and the second port is the low stage compressor ( 21) is connected to the suction pipe (21b), the third port is connected to the gas side of the outdoor heat exchanger (22) via the refrigerant pipe (2a), and the fourth port is connected to the first communication pipe (11 ) Through a refrigerant pipe (2a). The four-way switching valve (23) has a first state (state indicated by a solid line in FIG. 1) in which the first port and the fourth port communicate with each other and at the same time the second port and the third port communicate with each other. The first port and the third port communicate with each other, and at the same time, the second port and the fourth port communicate with each other (a state indicated by a dotted line in FIG. 1).
上記低段側圧縮機（21）の吐出管（21a）には、低段側油分離器（26）が設けられている。該低段側油分離器（26）には、第１油戻し管（27）の一端が接続され、該第１油戻し管（27）の他端は、低段側圧縮機（21）の吸入管（21b）に接続されている。また、上記第１油戻し管（27）には、第１キャピラリーチューブ（28）が設けられている。上記第１油戻し管（27）によって、低段側油分離器（26）で分離された冷凍機油が低段側圧縮機（21）に戻る。 The discharge pipe (21a) of the low stage compressor (21) is provided with a low stage oil separator (26). One end of a first oil return pipe (27) is connected to the low stage side oil separator (26), and the other end of the first oil return pipe (27) is connected to the low stage side compressor (21). It is connected to the suction pipe (21b). The first oil return pipe (27) is provided with a first capillary tube (28). The first oil return pipe (27) returns the refrigeration oil separated by the low-stage oil separator (26) to the low-stage compressor (21).
また、上記室外ユニット（20）には、各種センサが設けられている。具体的に、低段側圧縮機（21）の吐出管（21a）には、吐出圧力センサ（82）及び吐出温度センサ（86）が、吸入管（21b）には、吸入圧力センサ（83）及び吸入温度センサ（87）が設けられている。更に、上記室外ユニット（20）には、外気温センサ（18）と室外熱交換器（22）の冷媒温度センサ（29）とが設けられている。 The outdoor unit (20) is provided with various sensors. Specifically, the discharge pipe (21a) of the low-stage compressor (21) has a discharge pressure sensor (82) and a discharge temperature sensor (86), and the suction pipe (21b) has a suction pressure sensor (83). And an intake temperature sensor (87). Furthermore, the outdoor unit (20) is provided with an outside air temperature sensor (18) and a refrigerant temperature sensor (29) of the outdoor heat exchanger (22).
〈オプションユニット〉
上記オプションユニット（30）は、高段側圧縮機（31）、三路切換弁（32）、気液分離器（33）及びオプション側膨張弁（34）が設けられている。
<Option unit>
The optional unit (30) includes a high-stage compressor (31), a three-way switching valve (32), a gas-liquid separator (33), and an optional expansion valve (34).
上記高段側圧縮機（31）は、全密閉型のスクロール圧縮機である。上記高段側圧縮機（31）は、インバータを介して電力が供給され、該インバータの出力周波数を変化させて圧縮機モータの回転速度を変化させることにより、運転周波数が可変に構成されている。つまり、上記高段側圧縮機（31）は、インバータ制御により容量が可変な第２圧縮機に構成されている。 The high stage compressor (31) is a hermetic scroll compressor. The high-stage compressor (31) is supplied with electric power through an inverter, and the operation frequency is configured to be variable by changing the output speed of the inverter and changing the rotation speed of the compressor motor. . That is, the high stage compressor (31) is configured as a second compressor whose capacity is variable by inverter control.
そして、上記低段側圧縮機（21）と高段側圧縮機（31）とによって圧縮機構（1A）が構成されている。 The low-stage compressor (21) and the high-stage compressor (31) constitute a compression mechanism (1A).
上記三路切換弁（32）は、３つのポートを備え、第１ポートは、冷媒配管（3a）を介して高段側圧縮機（31）の吐出管（31a）と第３連絡配管（13）に接続され、第２ポートは、高段側圧縮機（31）の吸入管（31b）に接続され、第３ポートは、第１連絡配管（11）に冷媒配管（3a）を介して接続されている。そして、上記三路切換弁（32）は、第２ポートと第３ポートとが連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１ポートと第３ポートとを連通する第２状態（図１に点線で示す状態）とに切り換え可能に構成されている。 The three-way selector valve (32) has three ports, and the first port is connected to the discharge pipe (31a) of the high stage compressor (31) and the third connection pipe (13 through the refrigerant pipe (3a). ), The second port is connected to the suction pipe (31b) of the high stage compressor (31), and the third port is connected to the first connection pipe (11) via the refrigerant pipe (3a) Has been. The three-way selector valve (32) has a first state (state indicated by a solid line in FIG. 1) in which the second port and the third port communicate with each other and a second state in which the first port and the third port communicate with each other. It can be switched to a state (a state indicated by a dotted line in FIG. 1).
上記気液分離器（33）は、気液二相状態の冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離するものである。具体的に、上記気液分離器（33）は、円筒状の密閉容器で構成され、下部に液冷媒貯留部が形成される一方、上部にガス冷媒貯留部が形成されている。上記気液分離器（33）には、その胴部を貫通してガス冷媒貯留部に臨む液流入管（33a）と液冷媒貯留部に臨む液流出管（33b）とがそれぞれ接続されている。また、上記気液分離器（33）には、その頂部を貫通してガス冷媒貯留部に臨むガス流出管（33c）が接続されている。 The gas-liquid separator (33) separates the gas-liquid two-phase refrigerant into a liquid refrigerant and a gas refrigerant. Specifically, the gas-liquid separator (33) is formed of a cylindrical sealed container, and a liquid refrigerant reservoir is formed in the lower part, while a gas refrigerant reservoir is formed in the upper part. Connected to the gas-liquid separator (33) are a liquid inflow pipe (33a) that faces the gas refrigerant storage section through the trunk and a liquid outflow pipe (33b) that faces the liquid refrigerant storage section, respectively. . The gas-liquid separator (33) is connected to a gas outflow pipe (33c) that passes through the top of the gas-liquid separator (33) and faces the gas refrigerant reservoir.
上記液流入管（33a）の流入端と液流出管（33b）の流出端とは、第４連絡配管（14）と第２連絡配管（12）とを接続する主冷媒配管（35）の途中に、第４連絡配管（14）側から順にそれぞれ接続されている。上記オプション側膨張弁（34）は、上記液流入管（33a）に設けられている。上記オプション側膨張弁（34）は、開度調節可能な電子膨張弁で構成されている。一方、上記ガス流出管（33c）の流出端は、高段側圧縮機（31）の吸入管（31b）の途中に接続されている。 The inflow end of the liquid inflow pipe (33a) and the outflow end of the liquid outflow pipe (33b) are in the middle of the main refrigerant pipe (35) connecting the fourth connection pipe (14) and the second connection pipe (12). Are connected in order from the fourth connecting pipe (14) side. The option side expansion valve (34) is provided in the liquid inflow pipe (33a). The option side expansion valve (34) is an electronic expansion valve whose opening degree can be adjusted. On the other hand, the outflow end of the gas outflow pipe (33c) is connected in the middle of the suction pipe (31b) of the high stage compressor (31).
上記オプションユニット（30）における高段側圧縮機（31）の吐出管（31a）には高段側油分離器（36）が設けられている。該高段側油分離器（36）には、第２油戻し管（37）の一端が接続され、該第２油戻し管（37）の他端は、高段側圧縮機（31）の吸入管（31b）に接続されている。また、上記第２油戻し管（37）には、第２キャピラリーチューブ（38）が接続されている。上記第１油戻し管（37）によって、低段側油分離器（26）で分離された冷凍機油が高段側圧縮機（31）に戻る。 A high-stage oil separator (36) is provided in the discharge pipe (31a) of the high-stage compressor (31) in the optional unit (30). One end of a second oil return pipe (37) is connected to the high stage side oil separator (36), and the other end of the second oil return pipe (37) is connected to the high stage side compressor (31). It is connected to the suction pipe (31b). A second capillary tube (38) is connected to the second oil return pipe (37). The first oil return pipe (37) returns the refrigeration oil separated by the low-stage oil separator (26) to the high-stage compressor (31).
上記オプションユニット（30）には、開閉の切り換えが行われる電磁弁や、冷媒の流れを規制する逆止弁も設けられている。具体的に、上記主冷媒配管（35）には、液流入管（33a）の接続部と液流出管（33b）の接続部との間に電磁弁（SV-1）が設けられている。また、上記液流出管（33b）には第１逆止弁（CV-1）が、高段側圧縮機（31）の吐出管（31a）には第２逆止弁（CV-2）がそれぞれ設けられている。尚、上記第１及び第２逆止弁（CV-1,CV-2）は、それぞれ図１の矢印で示す方向のみの冷媒の流れを許容する。 The optional unit (30) is also provided with an electromagnetic valve for switching between opening and closing and a check valve for regulating the flow of the refrigerant. Specifically, the main refrigerant pipe (35) is provided with an electromagnetic valve (SV-1) between the connection part of the liquid inflow pipe (33a) and the connection part of the liquid outflow pipe (33b). The liquid outlet pipe (33b) has a first check valve (CV-1), and the discharge pipe (31a) of the high stage compressor (31) has a second check valve (CV-2). Each is provided. The first and second check valves (CV-1, CV-2) allow the refrigerant to flow only in the directions indicated by the arrows in FIG.
上記オプションユニット（30）には、各種センサが設けられている。具体的に、高段側圧縮機（31）の吐出管（31a）には、吐出圧力センサ（80）及び吐出温度センサ（84）が、吸入管（31b）には、吸入圧力センサ（81）及び吸入温度センサ（85）が設けられている。また、上記気液分離器（33）のガス流出管（33c）には、温度センサ（88）と圧力センサ（89）とが設けられている。 The optional unit (30) is provided with various sensors. Specifically, the discharge pipe (31a) of the high-stage compressor (31) has a discharge pressure sensor (80) and a discharge temperature sensor (84), and the suction pipe (31b) has a suction pressure sensor (81). And an intake temperature sensor (85). The gas outflow pipe (33c) of the gas-liquid separator (33) is provided with a temperature sensor (88) and a pressure sensor (89).
〈室内ユニット〉
上記室内ユニット（40）には、室内熱交換器（41）及び室内側膨張弁（42）が設けられている。上記室内熱交換器（41）は、クロスフィンアンドチューブ式の熱交換器で構成され、ガス側が第３連絡配管（13）に冷媒配管（4a）を介して接続され、液側が第４連絡配管（14）に冷媒配管（4a）を介して接続されている。上記室内熱交換器（41）の近傍には、室内ファン（43）が設置されている。該室内ファン（43）は、室内熱交換器（41）へ室内空気を送風する。上記室内側膨張弁（42）は、室内熱交換器（41）の液側の冷媒配管（4a）に設けられ、開度調節可能な電子膨張弁で構成されている。
<Indoor unit>
The indoor unit (40) is provided with an indoor heat exchanger (41) and an indoor expansion valve (42). The indoor heat exchanger (41) is a cross fin and tube heat exchanger, the gas side is connected to the third connecting pipe (13) via the refrigerant pipe (4a), and the liquid side is the fourth connecting pipe. It is connected to (14) via the refrigerant pipe (4a). An indoor fan (43) is installed in the vicinity of the indoor heat exchanger (41). The indoor fan (43) blows indoor air to the indoor heat exchanger (41). The indoor expansion valve (42) is an electronic expansion valve that is provided in the refrigerant pipe (4a) on the liquid side of the indoor heat exchanger (41) and can be adjusted in opening.
また、上記室外ユニット（40）には、室内温度センサ（44）と、室内熱交換器（41）の冷媒温度センサ（45）が設けられている。 The outdoor unit (40) is provided with an indoor temperature sensor (44) and a refrigerant temperature sensor (45) of the indoor heat exchanger (41).
〈コントローラ〉
上記コントローラ（100）は、上記冷媒回路（15）に設けられた各種の弁の切換や開度調整等を行って、上記空気調和装置（10）の運転動作の制御を行うものである。上記コントローラ（100）は、等容量制御部（101）と異容量制御部（102）とを備えている。
<controller>
The controller (100) controls the operation of the air conditioner (10) by switching various valves provided in the refrigerant circuit (15) and adjusting the opening. The controller (100) includes an equal capacity control unit (101) and a different capacity control unit (102).
上記等容量制御部（101）は、上記低段側圧縮機（21）の吸入圧力に対する吐出圧力の比率である低段側圧力比と高段側圧縮機（31）の吸入圧力に対する吐出圧力の比率である高段側圧力比とが等しくなるように圧縮機構（1A）の運転容量を制御する等容量手段を構成している。 The equal capacity controller (101) is configured to control a ratio of a discharge pressure to a suction pressure of the high-stage compressor (31) and a low-stage pressure ratio that is a ratio of a discharge pressure to a suction pressure of the low-stage compressor (21). The equal capacity means is configured to control the operation capacity of the compression mechanism (1A) so that the high pressure side pressure ratio as the ratio becomes equal.
例えば、上記等容量制御部（101）は、冷凍能力である空調能力が負荷に対応するように、低段側圧縮機（21）の運転周波数をインバータ制御すると共に、２段圧縮の中間圧が所定値となるように、高段側圧縮機（31）の運転周波数をインバータ制御し、且つ低段側圧力比と高段側圧力比とが１：１の関係になるように低段側圧縮機（21）と高段側圧縮機（31）との運転周波数を制御する。 For example, the equal capacity control unit (101) controls the operating frequency of the low-stage compressor (21) with an inverter so that the air-conditioning capacity that is the refrigeration capacity corresponds to the load, and the intermediate pressure of the two-stage compression is Inverter control of the operating frequency of the high stage compressor (31) so that it becomes a predetermined value, and low stage side compression so that the low stage side pressure ratio and the high stage side pressure ratio have a 1: 1 relationship. The operating frequency of the machine (21) and the high stage compressor (31) is controlled.
上記異容量制御部（102）は、所定の運転条件になると、上記等容量制御部（101）に代わり、上記低段側圧力比が高段側圧力比より高くなるように圧縮機構（1A）の運転容量を制御する異容量手段を構成している。 The different capacity control unit (102) replaces the equal capacity control unit (101) under predetermined operating conditions, so that the low-stage pressure ratio becomes higher than the high-stage pressure ratio. The different capacity means for controlling the operating capacity of is configured.
具体的に、上記異容量制御部（102）は、等容量制御部（101）による１時間〜２時間の運転時間毎に５分〜１０分の異容量制御を実行する。そして、上記異容量制御部（102）は、低段側圧力比に対する高段側圧力比の比率が１未満で０．３以上となる範囲内で圧縮機構（1A）の運転容量を制御し、例えば、低段側圧力比と高段側圧力比とが２：１の関係になるように低段側圧縮機（21）と高段側圧縮機（31）との運転周波数を制御する。 Specifically, the said different capacity control part (102) performs different capacity control for 5 to 10 minutes for every 1 to 2 hours of operation time by the equal capacity control part (101). The different capacity controller (102) controls the operating capacity of the compression mechanism (1A) within a range where the ratio of the high-stage pressure ratio to the low-stage pressure ratio is less than 1 and 0.3 or more, For example, the operating frequencies of the low-stage compressor (21) and the high-stage compressor (31) are controlled so that the low-stage pressure ratio and the high-stage pressure ratio have a 2: 1 relationship.
尚、上記異容量制御部（102）は、等容量制御部（101）と同様に、例えば、冷凍能力である空調能力が負荷に対応するように、低段側圧縮機（21）の運転周波数を制御すると共に、２段圧縮の中間圧が所定値となるように、高段側圧縮機（31）の運転周波数を制御する。 The different capacity control unit (102) is operated in the same manner as the equal capacity control unit (101), for example, so that the air conditioning capacity corresponding to the refrigeration capacity corresponds to the load. And the operation frequency of the high-stage compressor (31) is controlled so that the intermediate pressure of the two-stage compression becomes a predetermined value.
−運転動作−
次に、本実施形態の空気調和装置（10）の運転動作について説明する。
-Driving action-
Next, the operation of the air conditioner (10) of this embodiment will be described.
上記空気調和装置（10）は、単段圧縮冷凍サイクルによる冷房運転及び暖房運転時と、２段圧縮冷凍サイクルによる暖房運転とを行う。 The air conditioner (10) performs a cooling operation and a heating operation by a single-stage compression refrigeration cycle, and a heating operation by a two-stage compression refrigeration cycle.
〈冷房運転〉
冷房運転では、図２に示すように、コントローラ（100）の制御により、四路切換弁（23）及び三路切換弁（32）が第２状態に設定され、電磁弁（SV-1）が開の状態に設定される。また、室外側膨張弁（25）が全開の状態に、オプション側膨張弁（34）が全閉の状態にそれぞれ設定される一方、室内側膨張弁（42）の開度が運転条件に応じて適宜調節される。更に、この冷房運転では、低段側圧縮機（21）が運転される一方、高段側圧縮機（31）は停止状態となる。つまり、冷房運転時の冷媒回路（15）では、低段側圧縮機（21）のみで冷媒が圧縮され、該低段側圧縮機（21）の吸入冷媒の圧力及び吐出冷媒の圧力とが、単段圧縮冷凍サイクルの低圧及び高圧となる。
<Cooling operation>
In the cooling operation, as shown in FIG. 2, the controller (100) controls the four-way switching valve (23) and the three-way switching valve (32) to the second state, and the solenoid valve (SV-1) is turned on. Set to open. Further, the outdoor expansion valve (25) is set to a fully open state and the option side expansion valve (34) is set to a fully closed state, while the opening of the indoor side expansion valve (42) depends on the operating conditions. Adjust as appropriate. Furthermore, in this cooling operation, the low-stage compressor (21) is operated, while the high-stage compressor (31) is stopped. That is, in the refrigerant circuit (15) during the cooling operation, the refrigerant is compressed only by the low stage compressor (21), and the suction refrigerant pressure and the discharge refrigerant pressure of the low stage compressor (21) are: The low pressure and high pressure of the single-stage compression refrigeration cycle.
先ず、室外ユニット（20）において、低段側圧縮機（21）から吐出した高圧冷媒は、室外熱交換器（22）で凝縮液化する。この液冷媒は、室外側膨張弁（25）を通って第２連絡配管（12）を流れ、オプションユニット（30）に流入する。 First, in the outdoor unit (20), the high-pressure refrigerant discharged from the low-stage compressor (21) is condensed and liquefied in the outdoor heat exchanger (22). The liquid refrigerant flows through the second expansion pipe (12) through the outdoor expansion valve (25) and flows into the option unit (30).
上記オプションユニット（30）において、高圧の液冷媒は、主冷媒配管（35）から第４連絡配管（14）を流れて室内ユニット（40）に流入する。 In the optional unit (30), the high-pressure liquid refrigerant flows from the main refrigerant pipe (35) through the fourth connecting pipe (14) and flows into the indoor unit (40).
上記室内ユニット（40）において、冷媒は室内側膨張弁（42）で減圧して膨張する。この低圧冷媒は、室内熱交換器（41）で蒸発し、この結果、室内空気が冷却され、冷房が行われる。室内熱交換器（41）で蒸発したガス冷媒は、第３連絡配管（13）からオプションユニット（30）に流入し、三路切換弁（32）を介して第１連絡配管（11）を流れ、室外ユニット（20）に戻る。そして、上記室外ユニット（20）において、冷媒は低段側圧縮機（21）に戻り、低圧から高圧まで圧縮される。この動作を繰り返す。 In the indoor unit (40), the refrigerant expands by being depressurized by the indoor expansion valve (42). This low-pressure refrigerant evaporates in the indoor heat exchanger (41), and as a result, the indoor air is cooled and cooling is performed. The gas refrigerant evaporated in the indoor heat exchanger (41) flows into the option unit (30) from the third connection pipe (13) and flows through the first connection pipe (11) via the three-way switching valve (32). Return to the outdoor unit (20). In the outdoor unit (20), the refrigerant returns to the low-stage compressor (21) and is compressed from low pressure to high pressure. This operation is repeated.
〈単段圧縮冷凍サイクルの暖房運転〉
単段圧縮冷凍サイクルの暖房運転では、図３に示すように、コントローラ（100）の制御により、四路切換弁（23）が第１状態に設定され、三路切換弁（32）が第２状態に設定され、電磁弁（SV-1）が開の状態に設定される。また、オプション側膨張弁（34）が全閉の状態に、室内側膨張弁（42）を全開の状態に、室外膨張弁（25）を運転条件に応じて適宜制御される。更に、この暖房運転では、低段側圧縮機（21）が運転される一方、高段側圧縮機（31）は停止状態となる。つまり、この暖房運転における冷媒回路（15）では、低段側圧縮機（21）のみで冷媒が圧縮され、該低段側圧縮機（21）の吸入冷媒の圧力及び吐出冷媒の圧力とが、単段圧縮冷凍サイクルの低圧及び高圧となる。
<Heating operation of single-stage compression refrigeration cycle>
In the heating operation of the single-stage compression refrigeration cycle, as shown in FIG. 3, the four-way switching valve (23) is set to the first state and the three-way switching valve (32) is set to the second state under the control of the controller (100). The solenoid valve (SV-1) is set to the open state. In addition, the option side expansion valve (34) is appropriately controlled according to the operating conditions while the option side expansion valve (34) is fully closed, the indoor side expansion valve (42) is fully open, and the outdoor expansion valve (25). Furthermore, in this heating operation, the low-stage compressor (21) is operated, while the high-stage compressor (31) is stopped. That is, in the refrigerant circuit (15) in the heating operation, the refrigerant is compressed only by the low-stage compressor (21), and the pressure of the suction refrigerant and the pressure of the discharge refrigerant of the low-stage compressor (21) are: The low pressure and high pressure of the single-stage compression refrigeration cycle.
先ず、室外ユニット（20）において、低段側圧縮機（21）から吐出した高圧冷媒は、四路切換弁（23）を介して第１連絡配管（11）を流れ、オプションユニット（30）に流入する。 First, in the outdoor unit (20), the high-pressure refrigerant discharged from the low-stage compressor (21) flows through the first connection pipe (11) via the four-way switching valve (23) to the optional unit (30). Inflow.
上記オプションユニット（30）において、高圧冷媒は、三路切換弁（32）を介して第３連絡配管（13）を流れて室内ユニット（40）に流入する。 In the optional unit (30), the high-pressure refrigerant flows through the third connection pipe (13) through the three-way switching valve (32) and flows into the indoor unit (40).
上記室内ユニット（40）において、高圧冷媒は、室内熱交換器（41）で凝縮液化する。この結果、室内空気が加温され、暖房が行われる。室内熱交換器（41）で凝縮した液冷媒は、室内側膨張弁（42）を通って第２連絡配管（12）を流れ、オプションユニット（30）に流入する。 In the indoor unit (40), the high-pressure refrigerant is condensed and liquefied in the indoor heat exchanger (41). As a result, room air is heated and heating is performed. The liquid refrigerant condensed in the indoor heat exchanger (41) flows through the second connection pipe (12) through the indoor expansion valve (42) and flows into the optional unit (30).
上記オプションユニット（30）において、高圧の液冷媒は、主冷媒配管（35）を流れ、第４連絡配管（14）を流れて室外ユニット（20）に流入する。 In the optional unit (30), the high-pressure liquid refrigerant flows through the main refrigerant pipe (35), flows through the fourth connection pipe (14), and flows into the outdoor unit (20).
上記室外ユニット（20）において、冷媒は、室外側膨張弁（25）で減圧されて膨張する。膨張した低圧冷媒は、室外熱交換器（22）で蒸発し、四路切換弁（23）を介して低段側圧縮機（21）に戻り、低圧から高圧まで圧縮される。この動作を繰り返す。 In the outdoor unit (20), the refrigerant is decompressed and expanded by the outdoor expansion valve (25). The expanded low-pressure refrigerant evaporates in the outdoor heat exchanger (22), returns to the low-stage compressor (21) through the four-way switching valve (23), and is compressed from low pressure to high pressure. This operation is repeated.
〈２段圧縮冷凍サイクルの暖房運転〉
２段圧縮冷凍サイクルの暖房運転では、図４に示すように、コントローラ（100）の制御により、四路切換弁（23）及び三路切換弁（32）が第１状態に設定され、電磁弁（SV-1）が閉の状態に設定される。また、室内側膨張弁（42）、オプション側膨張弁（34）、及び室外膨張弁（25）の開度が運転条件に応じて適宜調節される。また、この暖房運転では、低段側圧縮機（21）及び高段側圧縮機（31）がそれぞれ運転される。つまり、この暖房運転時の冷媒回路（15）では、低段側圧縮機（21）で圧縮された冷媒が高段側圧縮機（31）で更に圧縮され、該低段側圧縮機（21）の吸入冷媒の圧力が冷凍サイクルの低圧となり、該低段側圧縮機（21）の吐出冷媒の圧力が冷凍サイクルの中間圧となり、該高段側圧縮機（31）の吐出冷媒の圧力が冷凍サイクルの高圧となる２段圧縮式冷凍サイクルが行われる。
<Heating operation of two-stage compression refrigeration cycle>
In the heating operation of the two-stage compression refrigeration cycle, the four-way switching valve (23) and the three-way switching valve (32) are set to the first state by the control of the controller (100) as shown in FIG. (SV-1) is set to the closed state. Moreover, the opening degree of an indoor side expansion valve (42), an option side expansion valve (34), and an outdoor expansion valve (25) is suitably adjusted according to an operating condition. In this heating operation, the low-stage compressor (21) and the high-stage compressor (31) are each operated. That is, in the refrigerant circuit (15) during the heating operation, the refrigerant compressed by the low-stage compressor (21) is further compressed by the high-stage compressor (31), and the low-stage compressor (21) The suction refrigerant pressure of the low-stage compressor (21) becomes the low pressure of the refrigerating cycle, the pressure of the refrigerant discharged from the low-stage compressor (21) becomes the intermediate pressure of the refrigerating cycle, and the pressure of the refrigerant discharged from the high-stage compressor (31) A two-stage compression refrigeration cycle is performed, which is the high pressure of the cycle.
先ず、オプションユニット（30）において、高段側圧縮機（31）から吐出された高圧冷媒は、第３連絡配管（13）を流れて室内ユニット（40）に流入する。 First, in the option unit (30), the high-pressure refrigerant discharged from the high-stage compressor (31) flows through the third connection pipe (13) and flows into the indoor unit (40).
上記室内ユニット（40）において、高圧冷媒は、室内熱交換器（41）で凝縮液化し、この結果、室内空気が加温され、暖房が行われる。 In the indoor unit (40), the high-pressure refrigerant is condensed and liquefied in the indoor heat exchanger (41). As a result, the indoor air is heated and heating is performed.
上記室内熱交換器（41）で凝縮した液冷媒は、室内側膨張弁（42）を通過した後、第４連絡配管（14）を流れてオプションユニット（30）に流入し、主冷媒配管（35）から液流入管（33a）に流れて、オプション側膨張弁（34）を通過する。この液冷媒は、室内側膨張弁（42）とオプション側膨張弁（34）とにより、段階的に中間圧に減圧されて膨張し、気液二相状態となり、気液分離器（33）へ流入する。 The liquid refrigerant condensed in the indoor heat exchanger (41) passes through the indoor expansion valve (42), then flows through the fourth connection pipe (14), flows into the option unit (30), and enters the main refrigerant pipe ( 35) flows to the liquid inflow pipe (33a) and passes through the option side expansion valve (34). The liquid refrigerant is decompressed to an intermediate pressure stepwise by the indoor side expansion valve (42) and the option side expansion valve (34) and expands into a gas-liquid two-phase state to the gas-liquid separator (33). Inflow.
上記気液分離器（33）において、中間圧の気液二相状態の冷媒が、ガス冷媒と液冷媒とに分離される。分離された飽和状態のガス冷媒は、ガス流出管（33c）を流れて高段側圧縮機（31）の吸入管（31b）に供給される。一方、分離された液冷媒は、液流出管（33b）から流出し、第２連絡配管（12）を流れて室外ユニット（20）に流入する。 In the gas-liquid separator (33), the intermediate-pressure gas-liquid two-phase refrigerant is separated into a gas refrigerant and a liquid refrigerant. The separated saturated gas refrigerant flows through the gas outflow pipe (33c) and is supplied to the suction pipe (31b) of the high-stage compressor (31). On the other hand, the separated liquid refrigerant flows out from the liquid outflow pipe (33b), flows through the second connection pipe (12), and flows into the outdoor unit (20).
上記室外ユニット（20）において、液冷媒は、室外側膨張弁（25）で減圧されて膨張し、室外熱交換器（22）で蒸発する。室外熱交換器（22）で蒸発した冷媒は、四路切換弁（23）を介して低段側圧縮機（21）に流入する。この低段側圧縮機（21）において、冷媒が低圧から中間圧まで圧縮されて吐出され、四路切換弁（23）を介して第１連絡配管（11）を流れ、オプションユニット（30）に戻る。 In the outdoor unit (20), the liquid refrigerant is decompressed and expanded by the outdoor expansion valve (25), and is evaporated by the outdoor heat exchanger (22). The refrigerant evaporated in the outdoor heat exchanger (22) flows into the low stage compressor (21) through the four-way switching valve (23). In the low-stage compressor (21), the refrigerant is compressed from a low pressure to an intermediate pressure and discharged, and flows through the first connection pipe (11) via the four-way switching valve (23) to the optional unit (30). Return.
上記オプションユニット（30）において、低段側圧縮機（21）から吐出した中間圧の吐出冷媒は、三路切換弁（32）を通って高段側圧縮機（31）の吸入管（31b）を流れる。吸入管（31b）において、中間圧の冷媒は、上記気液分離器（33）からガス流出管（33c）を介して供給されるガス冷媒と合流して高段側圧縮機（31）に流入する。そして、高段側圧縮機（31）に戻った冷媒は、圧縮されて高圧冷媒となる。この動作を繰り返す。 In the optional unit (30), the medium-pressure discharge refrigerant discharged from the low-stage compressor (21) passes through the three-way switching valve (32) and the suction pipe (31b) of the high-stage compressor (31). Flowing. In the suction pipe (31b), the intermediate pressure refrigerant merges with the gas refrigerant supplied from the gas-liquid separator (33) through the gas outflow pipe (33c) and flows into the high stage compressor (31). To do. And the refrigerant | coolant which returned to the high stage side compressor (31) is compressed and turns into a high voltage | pressure refrigerant | coolant. This operation is repeated.
以上のようにして、２段圧縮冷凍サイクルの暖房運転では、中間圧の気液二相状態の冷媒を気液分離器（33）でガス冷媒と液冷媒とに分離し、分離後のガス冷媒を高段側圧縮機（31）へ戻すことにより、室外熱交換器（22）へは液冷媒だけが送られるので、気液分離器（33）から室外熱交換器（22）までの液配管の圧力損失が低減するとともに、液冷媒の一部が蒸発して配管内に残存する、いわゆるフラッシュ現象の発生も抑制される。 As described above, in the heating operation of the two-stage compression refrigeration cycle, the intermediate-pressure gas-liquid two-phase refrigerant is separated into the gas refrigerant and the liquid refrigerant by the gas-liquid separator (33), and the separated gas refrigerant Is returned to the high-stage compressor (31), so that only the liquid refrigerant is sent to the outdoor heat exchanger (22), so the liquid piping from the gas-liquid separator (33) to the outdoor heat exchanger (22) Is reduced, and the occurrence of a so-called flash phenomenon in which a part of the liquid refrigerant evaporates and remains in the pipe is suppressed.
〈２段圧縮冷凍サイクルの暖房運転における圧縮機構（1A）の制御動作〉
２段圧縮冷凍サイクルの暖房運転時において、低段側圧縮機（21）と高段側圧縮機（31）とは、主として等容量制御部（101）によって運転容量が制御される。
<Control operation of compression mechanism (1A) in heating operation of two-stage compression refrigeration cycle>
During the heating operation of the two-stage compression refrigeration cycle, the operation capacity of the low-stage compressor (21) and the high-stage compressor (31) is controlled mainly by the equal capacity controller (101).
例えば、上記等容量制御部（101）は、冷凍能力である空調能力が負荷に対応するように、低段側圧縮機（21）の運転周波数をインバータ制御すると共に、２段圧縮の中間圧が所定値となるように、高段側圧縮機（31）の運転周波数をインバータ制御する。 For example, the equal capacity control unit (101) controls the operating frequency of the low-stage compressor (21) with an inverter so that the air-conditioning capacity that is the refrigeration capacity corresponds to the load, and the intermediate pressure of the two-stage compression is The inverter controls the operating frequency of the high stage compressor (31) so as to be a predetermined value.
更に、上記等容量制御部（101）は、低段側圧力比と高段側圧力比とが１：１の関係になるように低段側圧縮機（21）と高段側圧縮機（31）との運転周波数を制御する。 Further, the equal capacity control unit (101) is configured so that the low stage side pressure ratio and the high stage side pressure ratio have a relationship of 1: 1 so that the low stage side compressor (21) and the high stage side compressor (31 ) And control the operating frequency.
一方、上記等容量制御部（101）による運転が例えば１時間継続する毎に上記異容量制御部（102）が例えば５分間低段側圧縮機（21）と高段側圧縮機（31）とを制御する。 On the other hand, every time the operation by the equal capacity control unit (101) continues for, for example, 1 hour, the different capacity control unit (102) performs, for example, a low stage side compressor (21) and a high stage side compressor (31) for 5 minutes. To control.
そして、上記異容量制御部（102）は、例えば、低段側圧力比と高段側圧力比とが２：１の関係になるように低段側圧縮機（21）と高段側圧縮機（31）との運転周波数を制御する。その際、上記異容量制御部（102）は、冷凍能力である空調能力が負荷に対応するように、低段側圧縮機（21）の運転周波数を制御すると共に、２段圧縮の中間圧が所定値となるように、高段側圧縮機（31）の運転周波数を制御する。 The different capacity control unit (102) includes, for example, a low-stage compressor (21) and a high-stage compressor so that the low-stage pressure ratio and the high-stage pressure ratio have a 2: 1 relationship. Control the operating frequency with (31). At that time, the different capacity control unit (102) controls the operating frequency of the low-stage compressor (21) so that the air-conditioning capacity as the refrigeration capacity corresponds to the load, and the intermediate pressure of the two-stage compression is The operating frequency of the high stage compressor (31) is controlled so as to be a predetermined value.
このように、上記異容量制御部（102）が低段側圧縮機（21）の運転容量を高段側圧縮機（31）の運転容量より大きくするので、低段側圧縮機（21）から吐出する冷媒吐出量が増大すると同時に低段側圧縮機（21）に溜まっている冷凍機油の油上がり率も増大し、低段側圧縮機（21）の冷凍機油が高段側圧縮機（31）に供給されることになる。この結果、上記低段側圧縮機（21）と高段側圧縮機（31）とにおいて、所定量の冷凍機油が確保される。 Thus, since the said different capacity control part (102) makes the operating capacity of a low stage side compressor (21) larger than the operating capacity of a high stage side compressor (31), from a low stage side compressor (21) At the same time as the amount of refrigerant discharged increases, the oil rise rate of the refrigerating machine oil accumulated in the low-stage compressor (21) also increases, and the refrigerating machine oil of the low-stage compressor (21) increases to the high-stage compressor (31 ). As a result, a predetermined amount of refrigerating machine oil is secured in the low-stage compressor (21) and the high-stage compressor (31).
−実施形態１の効果−
以上のように、本実施形態１によれば、上記異容量制御部（102）が低段側圧力比が高段側圧力比より大きくなるように、低段側圧縮機（21）及び高段側圧縮機（31）を制御するので、油上がり率の増大に伴って低段側圧縮機（21）に溜まっている冷凍機油を高段側圧縮機（31）に供給することができる。この結果、低段側圧縮機（21）に冷凍機油が偏るという偏油現象を防止することができ、高段側圧縮機（31）に所定量の冷凍機油を確保することができる。よって、高段側圧縮機（31）及び低段側圧縮機（21）の双方を適正量の冷凍機油を保有した運転を行うことができ、信頼性の向上を図ることができる。
-Effect of Embodiment 1-
As described above, according to the first embodiment, the different-capacity control unit (102) allows the low-stage compressor (21) and the high-stage compressor so that the low-stage pressure ratio is larger than the high-stage pressure ratio. Since the side compressor (31) is controlled, the refrigeration oil accumulated in the low stage compressor (21) can be supplied to the high stage compressor (31) as the oil rising rate increases. As a result, it is possible to prevent an oil bias phenomenon that the refrigerating machine oil is biased toward the low stage compressor (21), and a predetermined amount of refrigerating machine oil can be secured in the high stage compressor (31). Therefore, both the high-stage compressor (31) and the low-stage compressor (21) can be operated with an appropriate amount of refrigeration oil, and the reliability can be improved.
また、上記等容量制御部（101）が低段側圧力比と高段側圧力比とが１：１の関係になるように低段側圧縮機（21）と高段側圧縮機（31）との運転周波数を制御するので、高効率の運転を行うことができる。 The equal capacity control unit (101) has a low-stage compressor (21) and a high-stage compressor (31) so that the low-stage pressure ratio and the high-stage pressure ratio have a 1: 1 relationship. Therefore, it is possible to perform highly efficient operation.
また、上記異容量制御部（102）が低段側圧力比に対する高段側圧力比の比率が０．３以上となるように低段側圧縮機（21）と高段側圧縮機（31）とを制御するので、２段圧縮冷凍サイクルの効果を確実に発揮させることができる。つまり、低段側圧力比に対する高段側圧力比の比率が０．３未満となると、低段側圧縮機（21）のみが全圧縮を担うのと同様なサイクルとなる。そこで、低段側圧力比に対する高段側圧力比の比率が０．３以上とし、２段圧縮冷凍サイクルを有効に活用することができる。 Further, the different capacity control unit (102) has a low-stage compressor (21) and a high-stage compressor (31) so that the ratio of the high-stage pressure ratio to the low-stage pressure ratio is 0.3 or more. Therefore, the effect of the two-stage compression refrigeration cycle can be surely exhibited. That is, when the ratio of the high pressure side pressure ratio to the low pressure side pressure ratio is less than 0.3, the cycle is the same as when only the low pressure side compressor (21) is responsible for full compression. Therefore, the ratio of the high-stage pressure ratio to the low-stage pressure ratio is 0.3 or more, and the two-stage compression refrigeration cycle can be used effectively.
《発明の実施形態２》
本発明の実施形態２は、図５に示すように、冷凍装置を冷却室内の冷却運転を行う冷却装置（120）に適用したものである。該冷却装置（120）は、室外に設置される室外ユニット（20）と、増設用のユニットを構成するオプションユニット（30）と、冷却庫内に設置される庫内ユニットである室内ユニット（40）と、冷却装置（120）の運転制御を行うコントローラ（100）とを備えている。そこで、以下、実施形態２について、実施形態１と異なる点を主として説明する。
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In the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5, the refrigeration apparatus is applied to a cooling apparatus (120) that performs a cooling operation in a cooling chamber. The cooling device (120) includes an outdoor unit (20) installed outdoors, an optional unit (30) constituting an expansion unit, and an indoor unit (40 ) And a controller (100) for controlling the operation of the cooling device (120). Therefore, the second embodiment will be described mainly with respect to differences from the first embodiment.
〈室外ユニット〉
上記室外ユニット（20）には、高段側圧縮機（31）と室外熱交換器（22）とが設けられ、実施形態１の四路切換弁（23）は設けられていない。
<Outdoor unit>
The outdoor unit (20) is provided with a high stage compressor (31) and an outdoor heat exchanger (22), and is not provided with the four-way switching valve (23) of the first embodiment.
尚、上記実施形態１の室外ユニット（20）は低段側圧縮機（21）を備えていたが、本実施形態の室外ユニット（20）は高段側圧縮機（31）を備えている。該室外ユニット（20）の高段側圧縮機（31）の構成は、実施形態１におけるオプションユニット（30）の高段側圧縮機（31）と同様であり、上記室外熱交換器（22）の構成は、実施形態１と同様である。
In addition, although the outdoor unit (20) of the said
上記高段側圧縮機（31）の吸入管（31b）は、第２連絡配管（12）に冷媒配管（2a）を介して接続される一方、吐出管（31a）は、室外熱交換器（22）のガス側に冷媒配管（2a）を介して接続されている。そして、上記室外熱交換器（22）の液側は、冷媒配管（2a）を介して第１連絡配管（11）に接続されている。尚、その他、高段側油分離器（36）及び各種センサは、実施形態１と同様である。 The suction pipe (31b) of the high stage compressor (31) is connected to the second communication pipe (12) via the refrigerant pipe (2a), while the discharge pipe (31a) is connected to the outdoor heat exchanger ( 22) is connected to the gas side via the refrigerant pipe (2a). The liquid side of the outdoor heat exchanger (22) is connected to the first communication pipe (11) via the refrigerant pipe (2a). In addition, the high stage side oil separator (36) and various sensors are the same as those in the first embodiment.
〈オプションユニット〉
上記オプションユニット（30）には、低段側圧縮機（21）と気液分離器（33）とオプション側膨張弁（34）とが設けられる一方、実施形態１とは異なり、第１三路切換弁（70）と第２三路切換弁（71）とが設けられている。
<Option unit>
The optional unit (30) is provided with a low-stage compressor (21), a gas-liquid separator (33), and an optional expansion valve (34). A switching valve (70) and a second three-way switching valve (71) are provided.
尚、上記実施形態１のオプションユニット（30）は高段側圧縮機（31）を備えていたが、本実施形態のオプションユニット（30）は低段側圧縮機（21）を備えている。該オプションユニット（30）の低段側圧縮機（21）の構成は、実施形態１における室外ユニット（20）の低段側圧縮機（21）と同様であり、上記気液分離器（33）及びオプション側膨張弁（34）の構成は、実施形態１と同様である。
Although the option unit (30) of the first embodiment includes the high stage compressor (31), the option unit (30) of the present embodiment includes the low stage compressor (21). The configuration of the low-stage compressor (21) of the optional unit (30) is the same as that of the low-stage compressor (21) of the outdoor unit (20) in
上記第１三路切換弁（70）は、３つのポートを備え、第１のポートは、第４連絡配管（14）と気液分離器（33）の液流出管（33b）とに冷媒配管（3a）を介して接続され、第２のポートは、気液分離器（33）の液流入管（33a）に接続され、第３のポートは、第１液側連絡配管（11）に冷媒配管（3a）を介して接続されている。そして、上記三路切換弁（32）は、第２ポートと第３ポートとが連通する第１状態（図６に実線で示す状態）と、第１ポートと第３ポートとを連通する第２状態（図６に点線で示す状態）とに切り換え可能に構成されている。 The first three-way selector valve (70) includes three ports, and the first port is a refrigerant pipe connected to the fourth communication pipe (14) and the liquid outflow pipe (33b) of the gas-liquid separator (33). (3a), the second port is connected to the liquid inflow pipe (33a) of the gas-liquid separator (33), and the third port is a refrigerant connected to the first liquid side connecting pipe (11). Connected via pipe (3a). The three-way selector valve (32) has a first state in which the second port communicates with the third port (a state indicated by a solid line in FIG. 6), and a second state in which the first port communicates with the third port. It can be switched to a state (a state indicated by a dotted line in FIG. 6).
上記第２三路切換弁（71）は、３つのポートを備え、第１のポートは、第３連絡配管（13）と低段側圧縮機（21）の吸入管（21b）とに冷媒配管（3a）を介して接続され、第２ポートは、低段側圧縮機（21）の吐出管（21a）に接続され、第３ポートは、第２連絡配管（12）に冷媒配管（3a）を介して接続されている。そして、第２三路切換弁（71）は、第２ポートと第３ポートとが互いに連通する第１状態（図６に実線で示す状態）と、第１のポートと第３のポートとが互いに連通する第２状態（図６に破線で示す状態）とに切り換え可能に構成されている。 The second three-way selector valve (71) has three ports, and the first port is a refrigerant pipe connected to the third communication pipe (13) and the suction pipe (21b) of the low-stage compressor (21). (3a), the second port is connected to the discharge pipe (21a) of the low-stage compressor (21), and the third port is connected to the second communication pipe (12) to the refrigerant pipe (3a). Connected through. The second three-way selector valve (71) has a first state (state indicated by a solid line in FIG. 6) in which the second port and the third port communicate with each other, and a first port and a third port. It is configured to be switchable to a second state (a state indicated by a broken line in FIG. 6) communicating with each other.
尚、上記気液分離器（33）のガス流出管（33c）の流出端は、低段側圧縮機（21）の吐出管（21a）の途中に接続される一方、低段側油分離器（26）及び各種センサ等は実施形態１と同様である。 In addition, the outflow end of the gas outflow pipe (33c) of the gas-liquid separator (33) is connected to the middle of the discharge pipe (21a) of the low stage compressor (21), while the low stage oil separator (26) and various sensors are the same as in the first embodiment.
〈室内ユニット〉
上記室内ユニット（40）には、室内熱交換器（41）及び室内側膨張弁（42）が設けられ、その構成は実施形態１の室内ユニットと同様である。
<Indoor unit>
The indoor unit (40) is provided with an indoor heat exchanger (41) and an indoor expansion valve (42), and the configuration is the same as that of the indoor unit of the first embodiment.
〈コントローラ〉
上記コントローラ（100）は、上記冷媒回路（15）に設けられた各種の弁の切換や開度調整等を行って、上記冷却装置（120）の運転動作の制御を行うものであり、実施形態１と同様に等容量制御部（101）と異容量制御部（102）とを備えている。
<controller>
The controller (100) controls the operation of the cooling device (120) by switching various valves provided in the refrigerant circuit (15), adjusting the opening, and the like. 1, an equal capacity control unit (101) and a different capacity control unit (102) are provided.
−運転動作−
次に、本実施形態の冷却装置（120）の運転動作について説明する。
-Driving action-
Next, the operation of the cooling device (120) of this embodiment will be described.
上記冷却装置（120）は、冷却室内の貯蔵物を冷蔵する単段圧縮冷凍サイクル動作による冷却運転と、冷却庫内の貯蔵物を冷凍する２段圧縮冷凍サイクル動作による冷却運転とを行う。 The cooling device (120) performs a cooling operation by a single-stage compression refrigeration cycle operation for refrigeration of a stored item in a cooling chamber and a cooling operation by a two-stage compression refrigeration cycle operation for freezing the stored item in a refrigerator.
〈単段圧縮冷凍サイクルの冷却運転〉
単段圧縮冷凍サイクルの冷却運転においては、図６に示すように、コントローラ（100）の制御により、オプションユニット（30）の第１三路切換弁（70）及び第２三路切換弁（71）が第２状態に設定される。また、室内側膨張弁（42）の開度が、運転条件に応じて適宜調節される。更に、この冷却運転では、高段側圧縮機（31）が運転される一方、低段側圧縮機（21）は停止状態となる。つまり、冷却運転時の冷媒回路（15）では、高段側圧縮機（31）のみで冷媒が圧縮され、該高段側圧縮機（31）の吸入冷媒の圧力及び吐出冷媒の圧力が、単段圧縮冷凍サイクルの低圧及び高圧となる。
<Cooling operation of single-stage compression refrigeration cycle>
In the cooling operation of the single-stage compression refrigeration cycle, as shown in FIG. 6, the first three-way switching valve (70) and the second three-way switching valve (71 of the option unit (30) are controlled by the controller (100). ) Is set to the second state. Further, the opening degree of the indoor expansion valve (42) is appropriately adjusted according to the operating conditions. Further, in this cooling operation, the high stage compressor (31) is operated, while the low stage compressor (21) is stopped. That is, in the refrigerant circuit (15) during the cooling operation, the refrigerant is compressed only by the high-stage compressor (31), and the suction refrigerant pressure and the discharge refrigerant pressure of the high-stage compressor (31) are simply set. The low pressure and high pressure of the stage compression refrigeration cycle.
先ず、室外ユニット（20）において、高段側圧縮機（31）から吐出した高圧冷媒は、室外熱交換器（22）で凝縮液化する。この液冷媒は、第１連絡配管（11）を流れ、オプションユニット（30）に流入する。 First, in the outdoor unit (20), the high-pressure refrigerant discharged from the high stage compressor (31) is condensed and liquefied in the outdoor heat exchanger (22). The liquid refrigerant flows through the first communication pipe (11) and flows into the option unit (30).
上記オプションユニットにおいて、高圧の液冷媒は、第１三路切換弁（70）を通って液流出管（33b）を流れた後、第４連絡配管（14）を流れて、室内ユニット（40）に流入する。 In the optional unit, the high-pressure liquid refrigerant flows through the liquid outflow pipe (33b) through the first three-way switching valve (70) and then through the fourth connection pipe (14) to the indoor unit (40). Flow into.
上記室内ユニット（40）において、冷媒は室内側膨張弁（42）で減圧して膨張する。この低圧冷媒は、室内熱交換器（41）で蒸発し、この結果、庫内空気が冷却される。室内熱交換器（41）で蒸発した冷媒は、第３連絡配管（13）からオプションユニット（30）に流入する。 In the indoor unit (40), the refrigerant expands by being depressurized by the indoor expansion valve (42). This low-pressure refrigerant evaporates in the indoor heat exchanger (41), and as a result, the internal air is cooled. The refrigerant evaporated in the indoor heat exchanger (41) flows into the option unit (30) from the third connection pipe (13).
上記オプションユニット（30）において、冷媒は、冷媒配管（47）を流れ、第２三路切換弁（71）を介して第２連絡配管（12）を流れ、室外ユニット（20）に流入する。そして、上記室外ユニット（20）において、冷媒は高段側圧縮機（31）に戻って圧縮される。この動作を繰り返す。 In the optional unit (30), the refrigerant flows through the refrigerant pipe (47), through the second three-way switching valve (71), through the second connection pipe (12), and flows into the outdoor unit (20). Then, in the outdoor unit (20), the refrigerant returns to the high stage compressor (31) and is compressed. This operation is repeated.
〈２段圧縮冷凍サイクルの冷却運転〉
２段圧縮冷凍サイクルの冷却運転では、図７に示すように、コントローラ（100）の制御により、オプションユニット（30）の第１三路切換弁（70）及び第２三路切換弁（71）が第１状態に設定される。また、室内側膨張弁（42）の開度が、運転条件に応じて適宜調節される。また、この冷却運転では、低段側圧縮機（21）及び高段側圧縮機（31）がそれぞれ運転される。つまり、この冷却運転における冷媒回路（15）では、低段側圧縮機（21）で圧縮された冷媒が高段側圧縮機（31）で更に圧縮され、該低段側圧縮機（21）の吸入冷媒の圧力が冷凍サイクルの低圧となり、該低段側圧縮機（21）の吐出冷媒の圧力が冷凍サイクルの中間圧となり、該高段側圧縮機（31）の吐出冷媒の圧力が冷凍サイクルの高圧となる２段圧縮冷凍サイクルが行われる。
<Cooling operation of two-stage compression refrigeration cycle>
In the cooling operation of the two-stage compression refrigeration cycle, as shown in FIG. 7, the first three-way switching valve (70) and the second three-way switching valve (71) of the option unit (30) are controlled by the controller (100). Is set to the first state. Further, the opening degree of the indoor expansion valve (42) is appropriately adjusted according to the operating conditions. In this cooling operation, the low-stage compressor (21) and the high-stage compressor (31) are each operated. That is, in the refrigerant circuit (15) in this cooling operation, the refrigerant compressed by the low-stage compressor (21) is further compressed by the high-stage compressor (31), and the low-stage compressor (21) The pressure of the suction refrigerant becomes the low pressure of the refrigeration cycle, the pressure of the refrigerant discharged from the low stage compressor (21) becomes the intermediate pressure of the refrigeration cycle, and the pressure of the refrigerant discharged from the high stage compressor (31) becomes the refrigeration cycle. A two-stage compression refrigeration cycle with a high pressure is performed.
先ず、室外ユニット（20）において、高段側圧縮機（31）から吐出した高圧冷媒は、室外熱交換器（22）で凝縮液化する。この液冷媒は、第１連絡配管（11）を流れ、オプションユニット（30）に流入する。 First, in the outdoor unit (20), the high-pressure refrigerant discharged from the high stage compressor (31) is condensed and liquefied in the outdoor heat exchanger (22). The liquid refrigerant flows through the first communication pipe (11) and flows into the option unit (30).
上記オプションユニット（30）において、高圧の液冷媒は、第１三路切換弁（70）を通って液流入管（33a）を流れる。この際、高圧の液冷媒は、オプション側膨張弁（34）通過して中間圧に減圧され、膨張して気液二相状態となり、気液分離器（33）に流入する。 In the optional unit (30), the high-pressure liquid refrigerant flows through the liquid inflow pipe (33a) through the first three-way switching valve (70). At this time, the high-pressure liquid refrigerant passes through the option side expansion valve (34), is reduced to an intermediate pressure, expands to a gas-liquid two-phase state, and flows into the gas-liquid separator (33).
上記気液分離器（33）では、中間圧の気液二相状態の冷媒が、ガス冷媒と液冷媒とに分離される。分離された飽和状態のガス冷媒は、ガス流出管（33c）を流れて低段側圧縮機（21）の吐出管（21a）に供給される。一方、分離された液冷媒は、液流出管（33b）から流出し、第４連絡配管（12）を流れて室内ユニット（40）に流入する。 In the gas-liquid separator (33), the intermediate-pressure gas-liquid two-phase refrigerant is separated into a gas refrigerant and a liquid refrigerant. The separated saturated gas refrigerant flows through the gas outflow pipe (33c) and is supplied to the discharge pipe (21a) of the low-stage compressor (21). On the other hand, the separated liquid refrigerant flows out from the liquid outflow pipe (33b), flows through the fourth connection pipe (12), and flows into the indoor unit (40).
上記室内ユニット（40）において、中間圧の液冷媒は、室内側膨張弁（42）で減圧されて膨張する。この低圧冷媒は、室内熱交換器（41）で蒸発する。この結果、庫内空気が冷却される。蒸発した冷媒は、第３連絡配管（13）を流れてオプションユニット（30）に流入する。 In the indoor unit (40), the intermediate-pressure liquid refrigerant is decompressed and expanded by the indoor expansion valve (42). This low-pressure refrigerant evaporates in the indoor heat exchanger (41). As a result, the internal air is cooled. The evaporated refrigerant flows through the third communication pipe (13) and flows into the option unit (30).
上記オプションユニットにおいて、低圧冷媒は、第３連絡配管（13）から低段側圧縮機（21）の吸入管（21b）を流れ、低段側圧縮機（21）に吸入される。低段側圧縮機（21）では、冷媒が低圧から中間圧まで圧縮されて吐出管（21a）に吐出される。そして、該吐出管（21a）を流れる中間圧の冷媒は、ガス流出管（33c）を介して飽和状態のガス冷媒と合流し、第２三路切換弁（71）から第２連絡配管（12）を流れて室外ユニット（20）に流入する。 In the optional unit, the low-pressure refrigerant flows from the third communication pipe (13) through the suction pipe (21b) of the low-stage compressor (21) and is sucked into the low-stage compressor (21). In the low-stage compressor (21), the refrigerant is compressed from a low pressure to an intermediate pressure and discharged to the discharge pipe (21a). Then, the intermediate-pressure refrigerant flowing through the discharge pipe (21a) joins with the saturated gas refrigerant via the gas outflow pipe (33c), and is connected from the second three-way switching valve (71) to the second communication pipe (12 ) And flow into the outdoor unit (20).
上記室外ユニット（20）において、冷媒は高段側圧縮機（31）の吸入管（31b）を流れて高段側圧縮機（31）に戻って圧縮される。この動作を繰り返す。 In the outdoor unit (20), the refrigerant flows through the suction pipe (31b) of the high-stage compressor (31), returns to the high-stage compressor (31), and is compressed. This operation is repeated.
〈２段圧縮冷凍サイクルの冷却運転における圧縮機構（1A）の制御動作〉
２段圧縮冷凍サイクルの冷却運転時において、圧縮機構（1A）は実施形態１と同様に制御される。つまり、低段側圧縮機（21）と高段側圧縮機（31）とは、主として等容量制御部（101）によって運転容量が制御される。
<Control operation of compression mechanism (1A) in cooling operation of two-stage compression refrigeration cycle>
During the cooling operation of the two-stage compression refrigeration cycle, the compression mechanism (1A) is controlled in the same manner as in the first embodiment. That is, the operating capacity of the low-stage compressor (21) and the high-stage compressor (31) is controlled mainly by the equal capacity controller (101).
例えば、上記等容量制御部（101）は、冷凍能力である空調能力が負荷に対応するように、低段側圧縮機（21）の運転周波数をインバータ制御すると共に、２段圧縮の中間圧が所定値となるように、高段側圧縮機（31）の運転周波数をインバータ制御する。 For example, the equal capacity control unit (101) controls the operating frequency of the low-stage compressor (21) with an inverter so that the air-conditioning capacity that is the refrigeration capacity corresponds to the load, and the intermediate pressure of the two-stage compression is The inverter controls the operating frequency of the high stage compressor (31) so as to be a predetermined value.
更に、上記等容量制御部（101）は、低段側圧力比と高段側圧力比とが１：１の関係になるように低段側圧縮機（21）と高段側圧縮機（31）との運転周波数を制御する。 Further, the equal capacity control unit (101) is configured so that the low stage side pressure ratio and the high stage side pressure ratio have a relationship of 1: 1 so that the low stage side compressor (21) and the high stage side compressor (31 ) And control the operating frequency.
一方、上記等容量制御部（101）による運転が例えば１時間継続する毎に上記異容量制御部（102）が例えば５分間低段側圧縮機（21）と高段側圧縮機（31）とを制御する。 On the other hand, every time the operation by the equal capacity control unit (101) continues for one hour, for example, the different capacity control unit (102) performs, for example, a low stage compressor (21) and a high stage compressor (31) To control.
そして、上記異容量制御部（102）は、例えば、低段側圧力比と高段側圧力比とが２：１の関係になるように低段側圧縮機（21）と高段側圧縮機（31）との運転周波数を制御する。その際、上記異容量制御部（102）は、冷凍能力である空調能力が負荷に対応するように、低段側圧縮機（21）の運転周波数を制御すると共に、２段圧縮の中間圧が所定値となるように、高段側圧縮機（31）の運転周波数を制御する。 The different capacity control unit (102) includes, for example, a low-stage compressor (21) and a high-stage compressor so that the low-stage pressure ratio and the high-stage pressure ratio have a 2: 1 relationship. Control the operating frequency with (31). At that time, the different capacity control unit (102) controls the operating frequency of the low-stage compressor (21) so that the air-conditioning capacity as the refrigeration capacity corresponds to the load, and the intermediate pressure of the two-stage compression is The operating frequency of the high stage compressor (31) is controlled so as to be a predetermined value.
その他の運転動作は実施形態１と同様である。 Other driving operations are the same as those in the first embodiment.
−実施形態１の効果−
以上のように、本実施形態１によれば、上記異容量制御部（102）が低段側圧力比が高段側圧力比より大きくなるように、低段側圧縮機（21）及び高段側圧縮機（31）を制御するので、油上がり率の増大に伴って低段側圧縮機（21）に溜まっている冷凍機油を高段側圧縮機（31）に供給することができる。
-Effect of Embodiment 1-
As described above, according to the first embodiment, the different-capacity control unit (102) allows the low-stage compressor (21) and the high-stage compressor so that the low-stage pressure ratio is larger than the high-stage pressure ratio. Since the side compressor (31) is controlled, the refrigeration oil accumulated in the low stage compressor (21) can be supplied to the high stage compressor (31) as the oil rising rate increases.
また、上記等容量制御部（101）が低段側圧力比と高段側圧力比とが１：１の関係になるように低段側圧縮機（21）と高段側圧縮機（31）との運転周波数を制御するので、高効率の運転を行うことができる。 The equal capacity control unit (101) has a low-stage compressor (21) and a high-stage compressor (31) so that the low-stage pressure ratio and the high-stage pressure ratio have a 1: 1 relationship. Therefore, it is possible to perform highly efficient operation.
その他の効果は実施形態１と同様である。 Other effects are the same as those of the first embodiment.
《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
<< Other Embodiments >>
About the said embodiment, it is good also as the following structures.
上記各実施形態は、コントローラ（100）が等容量制御部（101）と異容量制御部（102）とを備えている。しかしながら、本願の他の発明の実施形態として、コントローラ（100）が異容量制御部（102）のみを備え、等容量制御部（101）を備えていなくともよい。 In each of the above embodiments, the controller (100) includes the equal capacity control unit (101) and the different capacity control unit (102). However, as another embodiment of the present invention, the controller (100) may include only the different capacity control unit (102) and may not include the equal capacity control unit (101).
つまり、この場合、上記異容量制御部（102）は、低段側圧縮機（21）の吸入圧力に対する吐出圧力の比率である低段側圧力比が高段側圧縮機（31）の吸入圧力に対する吐出圧力の比率である高段側圧力比より常時高くなるように圧縮機構（1A）の運転容量を制御する異容量手段を構成する。 That is, in this case, the different capacity control unit (102) is configured such that the low-stage pressure ratio, which is the ratio of the discharge pressure to the suction pressure of the low-stage compressor (21), is the suction pressure of the high-stage compressor (31). Dissimilar capacity means for controlling the operating capacity of the compression mechanism (1A) so as to be always higher than the high pressure side pressure ratio that is the ratio of the discharge pressure to the pressure.
そして、上記異容量手段は、低段側圧力比に対する高段側圧力比の比率が１未満で０．３以上となる範囲内で圧縮機構（1A）の運転容量を制御する。 The different capacity means controls the operating capacity of the compression mechanism (1A) within a range where the ratio of the high-stage pressure ratio to the low-stage pressure ratio is less than 1 and 0.3 or more.
また、上記各実施形態では、室外ユニット（20）及び室内ユニット（40）の間にオプションユニット（30）を接続することで冷媒回路（15）を構成するようにしている。しかしながら、上記オプションユニット（30）と室外ユニット（20）とは必ずしも別ユニットでなくても良く、これらを一体型の室外ユニットで構成するようにしても良い。 In each of the above embodiments, the refrigerant circuit (15) is configured by connecting the optional unit (30) between the outdoor unit (20) and the indoor unit (40). However, the optional unit (30) and the outdoor unit (20) are not necessarily separate units, and they may be configured as an integrated outdoor unit.
また、上記各実施形態では、油分離手段としてサイクロン式やデミスタ式の油分離器を用いるようにしているが、金網式等の他の方式の油分離器を採用してもよい。 In each of the above embodiments, a cyclone or demister type oil separator is used as the oil separating means, but other types of oil separators such as a wire mesh type may be adopted.
また、上記各実施形態においては、室内ユニット（40）の室内熱交換器（41）で空気を冷媒で加熱したり冷却したりするようにしているが、例えば、プレート熱交換器などによって室内熱交換器（41）を構成し、その室内熱交換器（41）において水を冷媒で加熱したり冷却したりするようにしてもよい。 In each of the above embodiments, the indoor heat exchanger (41) of the indoor unit (40) heats or cools the air with a refrigerant. An exchanger (41) may be configured, and water may be heated or cooled with a refrigerant in the indoor heat exchanger (41).
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 In addition, the above embodiment is an essentially preferable illustration, Comprising: It does not intend restrict | limiting the range of this invention, its application thing, or its use.
以上説明したように、本発明は、２段圧縮冷凍サイクルを行う冷凍装置における高段側圧縮機（31）への油戻し技術について有用である。 As described above, the present invention is useful for the oil return technology to the high-stage compressor (31) in the refrigeration apparatus that performs the two-stage compression refrigeration cycle.
10 空気調和装置（冷凍装置）
15 冷媒回路
20 室外ユニット
21 低段側圧縮機
22 室外熱交換器
30 オプションユニット
31 高段側圧縮機
40 室内ユニット
41 室内熱交換器
100 コントローラ
101 等容量制御部（等容量手段）
102 異容量制御部（異容量手段）
10 Air conditioning equipment (refrigeration equipment)
15 Refrigerant circuit
20 outdoor unit
21 Low stage compressor
22 Outdoor heat exchanger
30 Optional unit
31 High stage compressor
40 indoor units
41 Indoor heat exchanger
100 controller
101 Equal capacity controller (equal capacity means)
102 Different capacity controller (different capacity means)
Claims (3)
上記低段側圧縮機（21）の吸入圧力に対する吐出圧力の比率である低段側圧力比が高段側圧縮機（31）の吸入圧力に対する吐出圧力の比率である高段側圧力比より常時高くなるように圧縮機構（1A）の運転容量を制御する異容量手段（102）を備えている
ことを特徴とする冷凍装置。 A refrigeration apparatus having a compression mechanism (1A) including a low-stage compressor (21) and a high-stage compressor (31), and having a refrigerant circuit (15) for performing a two-stage compression refrigeration cycle,
The low-stage pressure ratio, which is the ratio of the discharge pressure to the suction pressure of the low-stage compressor (21), is always higher than the high-stage pressure ratio, which is the ratio of the discharge pressure to the suction pressure of the high-stage compressor (31). A refrigeration apparatus comprising different capacity means (102) for controlling the operating capacity of the compression mechanism (1A) so as to increase.
上記低段側圧縮機（21）の吸入圧力に対する吐出圧力の比率である低段側圧力比と高段側圧縮機（31）の吸入圧力に対する吐出圧力の比率である高段側圧力比とが等しくなるように圧縮機構（1A）の運転容量を制御する等容量手段（101）と、
所定の運転条件になると、上記等容量手段（101）に代わり、上記低段側圧力比が高段側圧力比より高くなるように圧縮機構（1A）の運転容量を制御する異容量手段（102）とを備えている
ことを特徴とする冷凍装置。 A refrigeration apparatus having a compression mechanism (1A) including a low-stage compressor (21) and a high-stage compressor (31), and having a refrigerant circuit (15) for performing a two-stage compression refrigeration cycle,
The low-stage pressure ratio that is the ratio of the discharge pressure to the suction pressure of the low-stage compressor (21) and the high-stage pressure ratio that is the ratio of the discharge pressure to the suction pressure of the high-stage compressor (31) Equal capacity means (101) for controlling the operating capacity of the compression mechanism (1A) to be equal,
When predetermined operating conditions are satisfied, instead of the equal capacity means (101), the different capacity means (102) for controlling the operating capacity of the compression mechanism (1A) so that the low stage pressure ratio is higher than the high stage pressure ratio. A refrigeration apparatus comprising:
上記異容量手段（102）は、低段側圧力比に対する高段側圧力比の比率が１未満で０．３以上となる範囲内で圧縮機構（1A）の運転容量を制御する
ことを特徴とする冷凍装置。 In claim 1 or 2,
The different capacity means (102) controls the operating capacity of the compression mechanism (1A) within a range where the ratio of the high-stage pressure ratio to the low-stage pressure ratio is less than 1 and 0.3 or more. Refrigeration equipment.
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