JP2008064420A - Refrigerating device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve COP (coefficient of performance) while securing reliability of a high stage-side compressing mechanism, in a refrigerating device comprising a low stage-side compressing mechanism and the high stage-side compressing mechanism for compressing a refrigerant in two stages. <P>SOLUTION: This refrigerating device 1 comprises an operation capacity-variable booster compressing mechanism 41, and a refrigerant circuit 10 constituted by successively connecting the operation capacity-variable high stage-side compressing mechanism 11, an outdoor heat exchanger 13, a refrigeration expansion valve 32, and a refrigeration heat exchanger 31, and performs a cooling operation by compressing the refrigerant in two stages to be condensed, and then evaporating the refrigerant by the refrigeration heat exchanger 31. A controller 100 of the refrigerating device 1 comprises a first capacity control portion 101 controlling an operation capacity of the booster compressing mechanism 41 so that an evaporation temperature in the refrigeration heat exchanger 31 is agreed with a target evaporation temperature, and a second capacity control portion 102 controlling an operation capacity of the high stage-side compressing mechanism 11 so that a discharge temperature of the booster compressing mechanism 41 is agreed with a target discharge temperature. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構とを備えて冷媒を2段圧縮する冷凍装置に関し、特に、COPの向上対策に係るものである。     The present invention relates to a refrigeration apparatus that includes a low-stage compression mechanism and a high-stage compression mechanism and compresses a refrigerant in two stages, and particularly relates to measures for improving COP.

従来から、蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷凍装置には、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構とを備えて冷媒を2段圧縮するものが知られている(例えば、特許文献1)。     2. Description of the Related Art Conventionally, a refrigeration apparatus for a vapor compression refrigeration cycle includes a low-stage compression mechanism and a high-stage compression mechanism that compresses refrigerant in two stages (for example, Patent Document 1).

特許文献1の冷凍装置は、低段側圧縮機構であるブースタ圧縮機と、高段側圧縮機構である室外圧縮機と、室外熱交換器と、冷凍膨張弁と、冷凍庫内の冷却を行う冷凍熱交換器とが順に接続された冷媒回路を備えている。この冷凍装置は、冷媒をブースタ圧縮機と室外圧縮機とで2段圧縮するので、圧縮比が大きくなり、庫内を低温の冷凍温度域まで冷却することができる。     The refrigeration apparatus of Patent Literature 1 includes a booster compressor that is a low-stage compression mechanism, an outdoor compressor that is a high-stage compression mechanism, an outdoor heat exchanger, a refrigeration expansion valve, and a refrigeration that cools the inside of the freezer. A refrigerant circuit is connected to the heat exchanger in order. In this refrigeration apparatus, the refrigerant is compressed in two stages by the booster compressor and the outdoor compressor, so that the compression ratio becomes large and the inside of the refrigerator can be cooled to a low temperature range.

また、このような冷凍装置は、室外熱交換器と冷凍膨張弁との間の液管を流れる液冷媒の一部を高段側圧縮機構の吸入側に供給する液インジェクション管を備えたものがある。これにより、高段側圧縮機構の吸入側に液冷媒を供給して該高段側圧縮機構の吸入冷媒の温度を低下させるので、高段側圧縮機構の吐出冷媒の温度を低下させることができる。この結果、該高段側圧縮機構が高温になりすぎることを防止することができ、該高段側圧縮機構の信頼性を向上させることができる(特願2005−322240)。
特開2004−325023号公報
In addition, such a refrigeration apparatus includes a liquid injection pipe that supplies part of the liquid refrigerant flowing through the liquid pipe between the outdoor heat exchanger and the refrigeration expansion valve to the suction side of the high-stage compression mechanism. is there. As a result, the liquid refrigerant is supplied to the suction side of the high-stage compression mechanism and the temperature of the suction refrigerant of the high-stage compression mechanism is lowered, so that the temperature of the discharge refrigerant of the high-stage compression mechanism can be lowered. . As a result, the high-stage compression mechanism can be prevented from becoming too hot, and the reliability of the high-stage compression mechanism can be improved (Japanese Patent Application No. 2005-322240).
JP 2004-325023 A

上述した従来の冷凍装置では、高段側圧縮機構の信頼性の確保のために、該高段側圧縮機構の吐出冷媒の一部を、庫内の冷却(冷凍熱交換器での蒸発)に利用することなく、高段側圧縮機構の吸入側にインジェクションしている。そのため、この液冷媒のインジェクション量が多くなると、庫内の冷却に利用される冷媒量が少なくなるために、圧縮機構全体の動力に対する蒸発器における冷凍能力が小さくなり、所望とする高COPが得られないという問題点があった。     In the conventional refrigeration apparatus described above, in order to ensure the reliability of the high-stage compression mechanism, a part of the refrigerant discharged from the high-stage compression mechanism is used for cooling in the warehouse (evaporation in the refrigeration heat exchanger). Without being used, it is injected into the suction side of the high-stage compression mechanism. For this reason, when the amount of liquid refrigerant injected is increased, the amount of refrigerant used for cooling the inside of the warehouse is reduced, so that the refrigerating capacity of the evaporator with respect to the power of the entire compression mechanism is reduced, and a desired high COP is obtained. There was a problem that it was not possible.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構とを備えて冷媒を2段圧縮する冷凍装置において、高段側圧縮機構の信頼性を確保しながら、COPの向上を図ることを目的とする。     The present invention has been made in view of such points, and in a refrigeration apparatus that includes a low-stage compression mechanism and a high-stage compression mechanism and compresses refrigerant in two stages, ensures the reliability of the high-stage compression mechanism. However, it aims at improving COP.

第1の発明は、運転容量可変の低段側圧縮機構(41)と運転容量可変の高段側圧縮機構(11)と凝縮器(13)と膨張機構(32)と蒸発器(31)とが順に接続された冷媒回路(10)を備え、上記低段側圧縮機構(41)と上記高段側圧縮機構(11)とによって冷媒を2段圧縮する冷凍装置を対象としている。そして、上記蒸発器(31)における蒸発温度が目標蒸発温度となるように上記低段側圧縮機構(41)の運転容量を制御する第1容量制御手段(101)と、上記低段側圧縮機構(41)の吐出温度が目標吐出温度となるように上記高段側圧縮機構(11)の運転容量を制御する第2容量制御手段(102)とを備えている。     The first aspect of the invention includes a low-stage compression mechanism (41) with variable operation capacity, a high-stage compression mechanism (11) with variable operation capacity, a condenser (13), an expansion mechanism (32), and an evaporator (31). Is a refrigeration apparatus including a refrigerant circuit (10) connected in order and compressing the refrigerant in two stages by the low-stage compression mechanism (41) and the high-stage compression mechanism (11). And the 1st capacity | capacitance control means (101) which controls the operating capacity of the said low stage side compression mechanism (41) so that the evaporation temperature in the said evaporator (31) may become target evaporation temperature, The said low stage side compression mechanism Second capacity control means (102) for controlling the operating capacity of the high-stage compression mechanism (11) so that the discharge temperature of (41) becomes the target discharge temperature.

この第1の発明では、上記第1容量制御手段(101)が、上記蒸発器(31)における蒸発温度が目標蒸発温度となるように、上記低段側圧縮機構(41)の運転容量を制御して冷凍負荷に対応した運転を行う。尚、第1容量制御手段(101)は、蒸発温度の制御に代わって、蒸発圧力が上記目標蒸発温度に相当する飽和圧力となるように制御を行ってもよい。     In the first aspect of the invention, the first capacity control means (101) controls the operating capacity of the low-stage compression mechanism (41) so that the evaporation temperature in the evaporator (31) becomes the target evaporation temperature. Then, the operation corresponding to the refrigeration load is performed. The first capacity control means (101) may perform control so that the evaporation pressure becomes a saturation pressure corresponding to the target evaporation temperature, instead of controlling the evaporation temperature.

また、上記第2容量制御手段(102)は、上記低段側圧縮機構(41)の吐出温度が上記目標吐出温度より高い場合、上記高段側圧縮機構(11)の運転容量を増大させることにより、上記低段側圧縮機構(41)の吐出温度を低下させて目標吐出温度とする。そして、この低段側圧縮機構(41)の目標吐出温度を適宜設定することにより、高段側圧縮機構(11)の吸入冷媒を比較的低い温度とする。これにより、高段側圧縮機構(11)が高温になりすぎることを防止する対策として高段側圧縮機構(11)の吸入側に液冷媒を供給するにあたり、この液冷媒の量が低減する。     The second capacity control means (102) increases the operating capacity of the high-stage compression mechanism (11) when the discharge temperature of the low-stage compression mechanism (41) is higher than the target discharge temperature. Thus, the discharge temperature of the low-stage compression mechanism (41) is lowered to the target discharge temperature. And the suction | inhalation refrigerant | coolant of a high stage side compression mechanism (11) is made into a comparatively low temperature by setting the target discharge temperature of this low stage side compression mechanism (41) suitably. Thereby, when supplying a liquid refrigerant to the suction side of the high stage side compression mechanism (11) as a measure for preventing the high stage side compression mechanism (11) from becoming too hot, the amount of the liquid refrigerant is reduced.

また、上記第2容量制御手段(102)は、上記低段側圧縮機構(41)の吐出温度が上記目標温度より低い場合、上記高段側圧縮機構(11)の運転容量を低減させることにより、上記低段側圧縮機構(41)の吐出温度を高くして目標吐出温度とする。つまり、上記低段側圧縮機構(41)の吐出温度が目標吐出温度よりも低い場合、高段側圧縮機構(11)が高温になりすぎない程度まで該高段側圧縮機構(11)の運転容量を低減し、圧縮機構(11,41)全体としての動力をできるだけ小さくする。     The second capacity control means (102) reduces the operating capacity of the high-stage compression mechanism (11) when the discharge temperature of the low-stage compression mechanism (41) is lower than the target temperature. The discharge temperature of the low-stage compression mechanism (41) is increased to the target discharge temperature. That is, when the discharge temperature of the low-stage compression mechanism (41) is lower than the target discharge temperature, the high-stage compression mechanism (11) is operated until the high-stage compression mechanism (11) does not become too high. Reduce the capacity and make the overall power of the compression mechanism (11, 41) as small as possible.

第2の発明は、第1の発明において、上記低段側圧縮機構(41)の吐出圧力が、上記低段側圧縮機構(41)の吸入圧力及び吸入温度と上記目標吐出温度とに基づいて導出した目標吐出圧力となるように上記高段側圧縮機構(11)の運転容量を制御する。     In a second aspect based on the first aspect, the discharge pressure of the low-stage compression mechanism (41) is based on the suction pressure and suction temperature of the low-stage compression mechanism (41) and the target discharge temperature. The operating capacity of the high-stage compression mechanism (11) is controlled so as to be the derived target discharge pressure.

ここで、低段側圧縮機構(41)が、例えば、スクロール型の圧縮機などである場合、圧縮機のドーム内において冷媒を圧縮する圧縮室から吐出した冷媒が一端ドーム内に充満して該ドームを加熱してから圧縮機から吐出される。そのため、低段側圧縮機構(41)の吐出温度を測定するにあたり、該低段側圧縮機構(41)の吐出配管などに温度センサを設けると、圧縮室から吐出した冷媒の温度である実際の吐出温度が、迅速に測定されず、応答時間が長くなる。また、吐出温度を測定するための温度センサを、圧縮機のドーム内に設けることは困難である。     Here, when the low-stage compression mechanism (41) is, for example, a scroll-type compressor, the refrigerant discharged from the compression chamber that compresses the refrigerant in the dome of the compressor is filled in the dome, and the The dome is heated and then discharged from the compressor. Therefore, when measuring the discharge temperature of the low-stage compression mechanism (41), if a temperature sensor is provided in the discharge pipe of the low-stage compression mechanism (41), the actual temperature of the refrigerant discharged from the compression chamber The discharge temperature is not measured quickly, and the response time becomes long. In addition, it is difficult to provide a temperature sensor for measuring the discharge temperature in the dome of the compressor.

つまり、低段側圧縮機構(41)の構成によっては、吐出温度を迅速且つ厳密に測定することが困難な場合があるので、この第2の発明では、吐出温度を目標吐出温度に近づける制御を行うのではなく、測定の応答時間が短い低段側圧縮機構(41)の吐出圧力を制御することにより、吐出温度の制御を行う。具体的に、低段側圧縮機構(41)の吐出圧力を、低段側圧縮機構(41)の目標吐出温度と、該低段側圧縮機構(41)吸入冷媒の圧力及び温度に基づいて予め導出した目標吐出圧力となるように制御する。     In other words, depending on the configuration of the low-stage compression mechanism (41), it may be difficult to measure the discharge temperature quickly and accurately. Therefore, in the second aspect of the invention, control for bringing the discharge temperature close to the target discharge temperature is performed. Instead, the discharge temperature is controlled by controlling the discharge pressure of the low-stage compression mechanism (41) having a short measurement response time. Specifically, the discharge pressure of the low-stage compression mechanism (41) is preliminarily determined based on the target discharge temperature of the low-stage compression mechanism (41) and the pressure and temperature of the refrigerant sucked by the low-stage compression mechanism (41). It controls so that it may become the derived | led-out target discharge pressure.

第3の発明は、第1又は第2の発明において、上記冷媒回路(10)は、凝縮器(13)から膨張機構(32)へ流れる液冷媒と該液冷媒の一部が分岐され且つ減圧された分岐冷媒とを熱交換させて上記液冷媒を冷却する過冷却熱交換器(50)を備える一方、該過冷却熱交換器(50)を流れた分岐冷媒が上記高段側圧縮機構(11)の吸入側に供給されるように構成されている。     According to a third invention, in the first or second invention, the refrigerant circuit (10) is configured such that the liquid refrigerant flowing from the condenser (13) to the expansion mechanism (32) and a part of the liquid refrigerant are branched and decompressed. The subcooled heat exchanger (50) that cools the liquid refrigerant by exchanging heat with the branched refrigerant is provided, while the branch refrigerant that has flowed through the supercooled heat exchanger (50) 11) is configured to be supplied to the suction side.

この第3の発明では、液冷媒が上記過冷却熱交換器(50)で冷却されて上記膨張機構(32)で膨張した後に蒸発器(31)に送られるので、上記蒸発器(31)における冷凍能力が大きくなる。     In the third aspect of the invention, the liquid refrigerant is cooled by the supercooling heat exchanger (50) and expanded by the expansion mechanism (32) and then sent to the evaporator (31). Increases refrigeration capacity.

第4の発明は、第3の発明において、上記分岐冷媒を上記過冷却熱交換器(50)に供給する分岐通路(84)には、開度調整自在な減圧弁(58)が設けられる一方、上記過冷却熱交換器(50)を流れた液冷媒の温度が目標冷却温度となるように上記減圧弁(58)の開度を制御する弁制御手段(103)を備えている。     In a fourth aspect based on the third aspect, the branch passage (84) for supplying the branch refrigerant to the supercooling heat exchanger (50) is provided with a pressure reducing valve (58) whose opening degree is adjustable. And a valve control means (103) for controlling the opening of the pressure reducing valve (58) so that the temperature of the liquid refrigerant flowing through the supercooling heat exchanger (50) becomes a target cooling temperature.

この第4の発明では、上記弁制御手段(103)が、上記過冷却熱交換器(50)を流れた液冷媒の温度が上記目標冷却温度より高い場合は、減圧弁(58)の開度を大きくし、上記目標冷却温度より低い場合は、減圧弁(58)の開度を小さくして、過冷却熱交換器(50)を流れた液冷媒の温度を目標冷却温度とする。     In the fourth aspect of the present invention, when the temperature of the liquid refrigerant that has flowed through the supercooling heat exchanger (50) is higher than the target cooling temperature, the valve control means (103) opens the opening of the pressure reducing valve (58). When the temperature is lower than the target cooling temperature, the opening degree of the pressure reducing valve (58) is decreased and the temperature of the liquid refrigerant flowing through the supercooling heat exchanger (50) is set as the target cooling temperature.

尚、この目標冷却温度は、例えば、以下のように設定する。つまり、この液冷媒を冷却する分岐冷媒は、高段側圧縮機構(11)の吸入側に供給されることから、過冷却熱交換器(50)を流れる際に高段側圧縮機構(11)の吸入圧力に相当する飽和温度で蒸発する。そして、第2の発明では、高段側圧縮機構(11)の吸入圧力に対応する低段側圧縮機構(41)の吐出圧力を目標吐出圧力となるように制御するので、この目標吐出圧力に相当する飽和温度が分岐冷媒の蒸発温度となり、液冷媒の目標冷却温度を、例えば、この目標吐出圧力における飽和温度よりやや高い値に設定する。     The target cooling temperature is set as follows, for example. That is, the branched refrigerant that cools this liquid refrigerant is supplied to the suction side of the high-stage compression mechanism (11), so that when the refrigerant flows through the supercooling heat exchanger (50), the high-stage compression mechanism (11) Evaporates at a saturation temperature corresponding to the suction pressure. In the second aspect of the invention, the discharge pressure of the low-stage compression mechanism (41) corresponding to the suction pressure of the high-stage compression mechanism (11) is controlled to become the target discharge pressure. The corresponding saturation temperature becomes the evaporation temperature of the branch refrigerant, and the target cooling temperature of the liquid refrigerant is set to a value slightly higher than the saturation temperature at the target discharge pressure, for example.

上記第1の発明によれば、蒸発器(31)における蒸発温度が目標蒸発温度となるように、上記低段側圧縮機構(41)の運転容量を制御するようにしたために、冷凍負荷に対応した運転を行うことができる。     According to the first aspect of the invention, since the operating capacity of the low-stage compression mechanism (41) is controlled so that the evaporation temperature in the evaporator (31) becomes the target evaporation temperature, it corresponds to the refrigeration load. Can be operated.

そして、上記低段側圧縮機構(41)の吐出温度が目標吐出温度となるように、上記高段側圧縮機構(11)の運転容量を制御するようにしたために、この目標吐出温度を適宜設定することにより、高段側圧縮機構(11)の吸入冷媒を比較的低い温度とすることができる。この結果、高段側圧縮機構(11)が高温になりすぎることを防止する対策として高段側圧縮機構(11)の吸入側に液冷媒を供給するにあたり、この液冷媒の量を低減することができる。     Since the operating capacity of the high-stage compression mechanism (11) is controlled so that the discharge temperature of the low-stage compression mechanism (41) becomes the target discharge temperature, this target discharge temperature is set appropriately. By doing so, the suction refrigerant of the high stage side compression mechanism (11) can be set to a relatively low temperature. As a result, as a measure to prevent the high stage compression mechanism (11) from becoming too hot, the amount of liquid refrigerant should be reduced when supplying the liquid refrigerant to the suction side of the high stage compression mechanism (11). Can do.

さらに、上記低段側圧縮機構(41)の吐出温度が目標吐出温度よりも低い場合は、高段側圧縮機構(11)が高温になりすぎない程度まで、該高段側圧縮機構(11)の運転容量を低減することができるので、高段側圧縮機構(11)の動力をできるだけ小さくすることができる。つまり、蒸発器(31)で蒸発する冷媒の流量を大きくすることができると共に、高段側圧縮機構(11)の動力をできるだけ小さくすることができるので、両圧縮機構(41,11)の動力に対する蒸発器(31)での冷凍能力を大きくすることができ、COPを向上させることができる。     Further, when the discharge temperature of the low-stage compression mechanism (41) is lower than the target discharge temperature, the high-stage compression mechanism (11) to the extent that the high-stage compression mechanism (11) does not become too high. Therefore, the power of the high stage side compression mechanism (11) can be made as small as possible. That is, the flow rate of the refrigerant evaporated in the evaporator (31) can be increased, and the power of the high-stage compression mechanism (11) can be reduced as much as possible, so the power of both compression mechanisms (41, 11) The refrigerating capacity in the evaporator (31) can be increased, and COP can be improved.

また、上記第2の発明によれば、上記第2容量制御手段(102)は、上記低段側圧縮機構(41)の吐出圧力が上記目標吐出圧力となるように、上記高段側圧縮機構(11)の運転容量を制御するようにしたために、低段側圧縮機構(41)が、吐出温度を迅速且つ厳密に測定することが困難な構成であっても、吐出温度を吐出目標温度とする制御を行うことができる。     According to the second aspect of the invention, the second capacity control means (102) is configured so that the high-stage compression mechanism is configured so that the discharge pressure of the low-stage compression mechanism (41) becomes the target discharge pressure. Since the operation capacity of (11) is controlled, even if the low-stage compression mechanism (41) has a configuration in which it is difficult to measure the discharge temperature quickly and precisely, the discharge temperature is set as the discharge target temperature. Can be controlled.

また、上記第3の発明によれば、上記過冷却熱交換器(50)で上記液冷媒を冷却するようにしたために、この冷却された液冷媒が上記蒸発器(31)に送られることから、蒸発器(31)における冷凍能力を大きくすることができ、冷凍装置(1)のCOPを確実に向上させることができる。     According to the third aspect of the invention, since the liquid refrigerant is cooled by the supercooling heat exchanger (50), the cooled liquid refrigerant is sent to the evaporator (31). The refrigeration capacity in the evaporator (31) can be increased, and the COP of the refrigeration apparatus (1) can be improved reliably.

また、上記第4の発明によれば、上記過冷却熱交換器(50)を流れた液冷媒の温度が目標冷却温度となるように、上記減圧弁(58)の開度を制御するようにしたために、上記液冷媒をより確実に冷却することができるので、冷凍装置(1)のCOPをより確実に向上させることができる。     According to the fourth aspect of the invention, the opening degree of the pressure reducing valve (58) is controlled so that the temperature of the liquid refrigerant flowing through the supercooling heat exchanger (50) becomes the target cooling temperature. For this reason, the liquid refrigerant can be cooled more reliably, so that the COP of the refrigeration apparatus (1) can be improved more reliably.

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.

本発明の実施形態は、図1に示すように、庫内の冷却を行う冷凍装置(1)であって、室外ユニット(2)と冷凍ユニット(3)とブースタユニット(4)とコントローラ(100)とを備えている。     As shown in FIG. 1, an embodiment of the present invention is a refrigeration apparatus (1) that cools an inside of a cabinet, and includes an outdoor unit (2), a refrigeration unit (3), a booster unit (4), a controller (100 ).

上記室外ユニット(2)には室外回路(20)が、上記冷凍ユニット(3)には冷凍回路(30)が、上記ブースタユニット(4)にはブースタ回路(40)がそれぞれ設けられている。上記室外回路(20)と上記冷凍回路(30)とは液連絡配管(21)を介して接続され、上記冷凍回路(30)と上記ブースタ回路(40)とは第1ガス連絡配管(22)を介して接続され、上記ブースタ回路(40)と上記室外回路(20)とは第2ガス連絡配管(23)を介して接続されている。そして、上記室外回路(20)と冷凍回路(30)とブースタ回路(40)とが順に接続されて蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷媒回路(10)を構成している。     The outdoor unit (2) includes an outdoor circuit (20), the refrigeration unit (3) includes a refrigeration circuit (30), and the booster unit (4) includes a booster circuit (40). The outdoor circuit (20) and the refrigeration circuit (30) are connected via a liquid communication pipe (21), and the refrigeration circuit (30) and the booster circuit (40) are connected to a first gas communication pipe (22). The booster circuit (40) and the outdoor circuit (20) are connected via a second gas communication pipe (23). The outdoor circuit (20), the refrigeration circuit (30), and the booster circuit (40) are sequentially connected to constitute a refrigerant circuit (10) of the vapor compression refrigeration cycle.

〈室外ユニット〉
上記室外回路(20)には、高段側圧縮機構(11)と室外熱交換器(13)とレシーバー(14)と過冷却熱交換器(50)と第1膨張弁(57)と第2膨張弁(58)と第3膨張弁(59)とが設けられている。また、室外回路(20)には、四路切換弁(12)と液側閉鎖弁(53)とガス側閉鎖弁(54)とが設けられている。上記室外回路(20)において、液側閉鎖弁(53)には液連絡配管(21)の一端が、ガス側閉鎖弁(54)には第2ガス連絡配管(23)の一端がそれぞれ接続されている。
<Outdoor unit>
The outdoor circuit (20) includes a high-stage compression mechanism (11), an outdoor heat exchanger (13), a receiver (14), a supercooling heat exchanger (50), a first expansion valve (57), and a second An expansion valve (58) and a third expansion valve (59) are provided. The outdoor circuit (20) is provided with a four-way switching valve (12), a liquid side closing valve (53), and a gas side closing valve (54). In the outdoor circuit (20), one end of the liquid communication pipe (21) is connected to the liquid side stop valve (53), and one end of the second gas communication pipe (23) is connected to the gas side stop valve (54). ing.

上記高段側圧縮機構(11)は、互いに並列に接続される3台の圧縮機(11a,11b,11c)から構成されている。上記3台の圧縮機(11a,11b,11c)は高圧ドーム型のスクロール圧縮機である。つまり、各圧縮機(11a,11b,11c)は、図示を省略するが、固定スクロールと可動スクロールとが互いに渦巻き状のラップを噛合させて圧縮室を形成し、この圧縮室で圧縮された冷媒が該圧縮室から吐出してドーム内を充満した後に各圧縮機(11a,11b,11c)から吐出されるように構成されている。     The high stage compression mechanism (11) is composed of three compressors (11a, 11b, 11c) connected in parallel to each other. The three compressors (11a, 11b, 11c) are high-pressure dome type scroll compressors. In other words, each compressor (11a, 11b, 11c) is not shown in the figure, but the fixed scroll and the movable scroll mesh with each other to form a compression chamber, and a refrigerant compressed in the compression chamber. Is discharged from each compressor (11a, 11b, 11c) after being discharged from the compression chamber and filling the inside of the dome.

上記第1圧縮機(11a)は、図示しない圧縮機モータに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ることにより、運転容量が可変に構成されている。また、第2圧縮機(11b)及び第3圧縮機(11c)は、運転容量が固定に構成されている。また、上記高段側圧縮機構(11)は、冷凍装置(1)の運転時に、3台の圧縮機(11a,11b,11c)のうち第1圧縮機(11a)が優先的に駆動され、庫内の冷却負荷などに応じて、第2圧縮機(11b)、第3圧縮機(11c)の順に順次駆動されるように構成されている。     The first compressor (11a) is configured such that electric power is supplied to a compressor motor (not shown) via an inverter and the output frequency of the inverter is changed to vary the operating capacity. The second compressor (11b) and the third compressor (11c) are configured to have a fixed operating capacity. In the high-stage compression mechanism (11), the first compressor (11a) of the three compressors (11a, 11b, 11c) is preferentially driven during the operation of the refrigeration apparatus (1). The second compressor (11b) and the third compressor (11c) are sequentially driven in order in accordance with the cooling load in the refrigerator.

上記高段側圧縮機構(11)の吸入側には、吸入主管(55)が接続されている。上記吸入主管(55)は、一端が四路切換弁(12)に接続され、他端が第3吸入管(61c)と吸入接続管(56)とに分岐され、該第3吸入管(61c)の他端が第3圧縮機(11c)の吸入側に接続されている。また、吸入接続管(56)は、第1吸入管(61a)と第2吸入管(61b)とに分岐され、該第1吸入管(61a)が上記第1圧縮機(11a)の吸入側に接続される一方、該第2吸入管(61b)が上記第2圧縮機(11b)の吸入側に接続されている。     A suction main pipe (55) is connected to the suction side of the high-stage compression mechanism (11). One end of the suction main pipe (55) is connected to the four-way switching valve (12), and the other end is branched into a third suction pipe (61c) and a suction connection pipe (56), and the third suction pipe (61c ) Is connected to the suction side of the third compressor (11c). The suction connection pipe (56) is branched into a first suction pipe (61a) and a second suction pipe (61b), and the first suction pipe (61a) is a suction side of the first compressor (11a). On the other hand, the second suction pipe (61b) is connected to the suction side of the second compressor (11b).

上記高段側圧縮機構(11)の吐出側には、吐出主管(64)が接続されている。上記吐出主管(64)の一端は、四路切換弁(12)に接続される一方、他端は、第1吐出管(64a)と第2吐出管(64b)と第3吐出管(64c)とに分岐されている。上記第1吐出管(64a)が第1圧縮機(11a)の吐出側に、上記第2吐出管(64b)が第2圧縮機(11b)の吐出側に、上記第3吐出管(64c)が第3圧縮機(11c)の吐出側にそれぞれ接続されている。各吐出管(64a,64b,64c)には、上記各圧縮機(11a,11b,11c)から四路切換弁(12)へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁(CV-1,CV-2,CV-3)が、それぞれ設けられている。     A discharge main pipe (64) is connected to the discharge side of the high-stage compression mechanism (11). One end of the discharge main pipe (64) is connected to the four-way switching valve (12), while the other ends are the first discharge pipe (64a), the second discharge pipe (64b), and the third discharge pipe (64c). It is branched to. The first discharge pipe (64a) is on the discharge side of the first compressor (11a), the second discharge pipe (64b) is on the discharge side of the second compressor (11b), and the third discharge pipe (64c) Are connected to the discharge side of the third compressor (11c). Each discharge pipe (64a, 64b, 64c) has a check valve (CV-1, CV that allows only the refrigerant flow from each compressor (11a, 11b, 11c) to the four-way selector valve (12). -2, CV-3) are provided.

上記室外熱交換器(13)は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であって、冷媒と室外空気との間で熱交換を行うものであり、凝縮器に構成されている。室外熱交換器(13)は、一端が四路切換弁(12)に接続され、他端が第1液管(81)を介してレシーバー(14)の頂部に接続されている。この第1液管(81)には、室外熱交換器(13)からレシーバー(14)へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁(CV-4)が設けられている。レシーバー(14)の底部には第2液管(82)の一端が接続されている。     The outdoor heat exchanger (13) is a cross fin type fin-and-tube heat exchanger that exchanges heat between refrigerant and outdoor air, and is configured as a condenser. . The outdoor heat exchanger (13) has one end connected to the four-way switching valve (12) and the other end connected to the top of the receiver (14) via the first liquid pipe (81). The first liquid pipe (81) is provided with a check valve (CV-4) that allows only the refrigerant to flow from the outdoor heat exchanger (13) to the receiver (14). One end of the second liquid pipe (82) is connected to the bottom of the receiver (14).

上記過冷却熱交換器(50)は、プレート式熱交換器であって、冷媒と冷媒との間で熱交換を行うものであり、第1流路(50a)と第2流路(50b)とを備えている。上記過冷却熱交換器(50)の第1流路(50a)は、一端が上記第2液管(82)の他端に接続され、他端が第3液管(83)の一端に接続されている。第3液管(83)の他端は、液側閉鎖弁(53)を介して液連絡配管(21)の一端に接続されている。上記第3液管(83)には、第1流路(50a)の他端から液側閉鎖弁(53)へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁(CV-5)が設けられている。     The supercooling heat exchanger (50) is a plate heat exchanger, and performs heat exchange between the refrigerant and the first flow path (50a) and the second flow path (50b). And. The first flow path (50a) of the supercooling heat exchanger (50) has one end connected to the other end of the second liquid pipe (82) and the other end connected to one end of the third liquid pipe (83). Has been. The other end of the third liquid pipe (83) is connected to one end of the liquid communication pipe (21) via the liquid side closing valve (53). The third liquid pipe (83) is provided with a check valve (CV-5) that allows only the refrigerant to flow from the other end of the first flow path (50a) to the liquid side shut-off valve (53). Yes.

上記第3液管(83)には、上記逆止弁(CV-5)の上流側に分岐通路(84)の一端が接続され、該分岐通路(84)の他端は、上記過冷却熱交換器(50)の第2流路(50b)の一端に接続されている。また、上記分岐通路(84)には、減圧弁である第2膨張弁(58)が設けられている。該第2膨張弁(58)は、開度調整自在な電子膨張弁で構成されている。     One end of a branch passage (84) is connected to the third liquid pipe (83) on the upstream side of the check valve (CV-5), and the other end of the branch passage (84) is connected to the subcooling heat. It is connected to one end of the second flow path (50b) of the exchanger (50). The branch passage (84) is provided with a second expansion valve (58) that is a pressure reducing valve. The second expansion valve (58) is an electronic expansion valve whose opening degree is adjustable.

上記過冷却熱交換器(50)の第2流路(50b)の他端は、ガスインジェクション管(85)を介して上記吸入主管(55)の途中に接続されている。該ガスインジェクション管(85)は、上記第1から第3の各圧縮機(11a,11b,11c)の吸入側に、ガス冷媒をインジェクションするためのものである。     The other end of the second flow path (50b) of the supercooling heat exchanger (50) is connected to the suction main pipe (55) through a gas injection pipe (85). The gas injection pipe (85) is for injecting a gas refrigerant into the suction side of the first to third compressors (11a, 11b, 11c).

上記第3液管(83)において、逆止弁(CV-5)と液側閉鎖弁(53)との間には、第4液管(88)の一端が接続されている。第4液管(88)の他端は、第1液管(81)において、逆止弁(CV-4)とレシーバー(14)との間に接続されている。また、第4液管(88)には、その一端から他端へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁(CV-6)が設けられている。     In the third liquid pipe (83), one end of a fourth liquid pipe (88) is connected between the check valve (CV-5) and the liquid side shut-off valve (53). The other end of the fourth liquid pipe (88) is connected between the check valve (CV-4) and the receiver (14) in the first liquid pipe (81). The fourth liquid pipe (88) is provided with a check valve (CV-6) that allows only the refrigerant to flow from one end to the other end.

上記分岐通路(84)における一端と第2膨張弁(58)との間には、第5液管(89)の一端が接続され、該第5液管(89)の他端は、第1液管(81)における室外熱交換器(13)と逆止弁(CV-4)との間に接続されている。また、第5液管(89)には、第1膨張弁(57)が設けられている。該第1膨張弁(57)は開度調整自在な電子膨張弁で構成されている。     One end of the fifth liquid pipe (89) is connected between one end of the branch passage (84) and the second expansion valve (58), and the other end of the fifth liquid pipe (89) is The liquid pipe (81) is connected between the outdoor heat exchanger (13) and the check valve (CV-4). The fifth liquid pipe (89) is provided with a first expansion valve (57). The first expansion valve (57) is an electronic expansion valve whose opening degree is adjustable.

また、上記第1液管(81)における逆止弁(CV-4)と第4液管(88)の接続部との間には、連通管(78)の一端が接続され、該連通管(78)の他端は、吐出主管(64)に接続されている。上記連通管(78)には、第1液管(81)から吐出主管(64)へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁(CV-7)が設けられている。     In addition, one end of a communication pipe (78) is connected between the check valve (CV-4) and the connection part of the fourth liquid pipe (88) in the first liquid pipe (81), and the communication pipe The other end of (78) is connected to the discharge main pipe (64). The communication pipe (78) is provided with a check valve (CV-7) that allows only the refrigerant to flow from the first liquid pipe (81) to the discharge main pipe (64).

上記四路切換弁(12)は、第1ポートが吐出主管(64)に、第2ポートが吸入主管(55)に、第3ポートが室外熱交換器(13)の一端に、第4ポートがガス側閉鎖弁(54)にそれぞれ接続されている。上記四路切換弁(12)は、第1のポートと第3のポートとが互いに連通して第2のポートと第4のポートとが互いに連通する第1状態(図1に実線で示す状態)と、第1のポートと第4のポートとが互いに連通して第2のポートと第3ポートとが互いに連通する第2状態(図1に破線で示す状態)とに切り換わる。     The four-way switching valve (12) has a first port at the discharge main pipe (64), a second port at the suction main pipe (55), a third port at one end of the outdoor heat exchanger (13), and a fourth port. Are respectively connected to the gas-side shutoff valves (54). The four-way switching valve (12) is in a first state in which the first port and the third port communicate with each other and the second port and the fourth port communicate with each other (state indicated by a solid line in FIG. 1). ) And a second state (state indicated by a broken line in FIG. 1) in which the first port and the fourth port communicate with each other and the second port and the third port communicate with each other.

また、上記室外回路(20)には、油分離器(70)、第1液インジェクション通路(15)、第1から第3の3つの均油管(72a,72b,72c)及び、第1から第3の3つの油回収管(73a,73b,73c)が設けられている。     The outdoor circuit (20) includes an oil separator (70), a first liquid injection passage (15), first to third oil equalizing pipes (72a, 72b, 72c), and first to first Three three oil recovery pipes (73a, 73b, 73c) are provided.

上記油分離器(70)は、吐出主管(64)に設けられ、各圧縮機(11a,11b,11c)の吐出冷媒から冷凍機油を分離するためのものである。該油分離器(70)には、油戻し管(71)の一端が接続され、該油戻し管(71)の他端は、吸入主管(55)におけるガスインジェクション管(85)の接続部の下流側に接続されている。上記油戻し管(71)には、開閉自在な第4電磁弁(SV-4)が設けられ、該第4電磁弁(SV-4)を開くと、油分離器(70)で分離された冷凍機油が、吸入主管(55)を介して各圧縮機(11a,11b,11c)に戻される。     The oil separator (70) is provided in the discharge main pipe (64) and separates refrigeration oil from refrigerant discharged from the compressors (11a, 11b, 11c). One end of an oil return pipe (71) is connected to the oil separator (70), and the other end of the oil return pipe (71) is connected to a connection portion of the gas injection pipe (85) in the suction main pipe (55). Connected downstream. The oil return pipe (71) is provided with a fourth solenoid valve (SV-4) that can be freely opened and closed. When the fourth solenoid valve (SV-4) is opened, the oil separator (70) is separated. Refrigerator oil is returned to the compressors (11a, 11b, 11c) via the suction main pipe (55).

上記第1液インジェクション通路(15)は、第1液インジェクション主管(16)と第1から第4の各液インジェクション分岐管(16a,16b,16c,16d)とを備えている。上記第1液インジェクション主管(16)は、一端が上記分岐通路(84)における一端と第5液管(89)の接続部との間に接続され、他端に分流器(26)が設けられている。また、上記第1液インジェクション主管(16)の途中には、第3膨張弁(59)が設けられている。該第3膨張弁(59)は、開度調整自在な電子膨張弁で構成されている。     The first liquid injection passage (15) includes a first liquid injection main pipe (16) and first to fourth liquid injection branch pipes (16a, 16b, 16c, 16d). One end of the first liquid injection main pipe (16) is connected between one end of the branch passage (84) and a connection portion of the fifth liquid pipe (89), and a shunt (26) is provided at the other end. ing. A third expansion valve (59) is provided in the middle of the first liquid injection main pipe (16). The third expansion valve (59) is an electronic expansion valve whose opening degree is adjustable.

そして、上記第1から第4の各液インジェクション分岐管(16a,16b,16c,16d)が、上記第1液インジェクション主管(16)の分流器(26)から分岐され、第1から第3の各液インジェクション分岐管(16a,16b,16c)が第1から第3の各吸入管(61a,61b,61c)の途中に、第4液インジェクション分岐管(16d)が、油戻し管(71)の第4電磁弁(SV-4)と他端との間にそれぞれ接続されている。また、第1から第4の各液インジェクション分岐管(16a,16b,16c,16d)には、それぞれ途中にキャピラリーチューブ(17a,17b,17c,17d)が設けられている。     The first to fourth liquid injection branch pipes (16a, 16b, 16c, 16d) are branched from the flow divider (26) of the first liquid injection main pipe (16), and the first to third liquid injection branch pipes (16a, 16b, 16c, 16d) are branched. Each liquid injection branch pipe (16a, 16b, 16c) is in the middle of each of the first to third suction pipes (61a, 61b, 61c), and a fourth liquid injection branch pipe (16d) is an oil return pipe (71). The fourth solenoid valve (SV-4) is connected between the other end. Each of the first to fourth liquid injection branch pipes (16a, 16b, 16c, 16d) is provided with a capillary tube (17a, 17b, 17c, 17d) in the middle.

上記3つの均油管(72a,72b,72c)では、上記第1均油管(72a)が、第1圧縮機(11a)のドームと第4液インジェクション分岐管(16d)の途中とに接続され、途中に第1電磁弁(SV-1)を備えている。また、第2均油管(72b)は、第2圧縮機(11b)のドームと第1吸入管(61a)の途中とに接続され、第2電磁弁(SV-2)を備えている。また、第3均油管(72c)は、第3圧縮機(11c)のドームと吸入接続管(56)の途中とに接続され、第3電磁弁(SV-3)を備えている。上記冷凍装置(1)では、上記油戻し管(71)により吸入主管(55)に戻された冷凍機油が、第3圧縮機(11c)、第2圧縮機(11b)、第1圧縮機(11a)の順に多く戻るように構成されている。そして、上記各均油管(72a,72b,72c)により、第3圧縮機(11c)の冷凍機油が、第2圧縮機(11b)、第1圧縮機(11a)へと順に送られ、さらに第1圧縮機(11a)の冷凍機油の余剰分は油戻し管(71)に送られて、各圧縮機(11a,11b,11c)間で互いに均油し合うように構成されている。     In the three oil leveling pipes (72a, 72b, 72c), the first oil leveling pipe (72a) is connected to the dome of the first compressor (11a) and the middle of the fourth liquid injection branch pipe (16d), A first solenoid valve (SV-1) is provided on the way. The second oil leveling pipe (72b) is connected to the dome of the second compressor (11b) and the middle of the first suction pipe (61a), and includes a second electromagnetic valve (SV-2). The third oil equalizing pipe (72c) is connected to the dome of the third compressor (11c) and the suction connecting pipe (56), and includes a third electromagnetic valve (SV-3). In the refrigeration apparatus (1), the refrigeration oil returned to the suction main pipe (55) by the oil return pipe (71) is supplied to the third compressor (11c), the second compressor (11b), and the first compressor ( It is configured to return in the order of 11a). Then, through the oil equalizing pipes (72a, 72b, 72c), the refrigerating machine oil of the third compressor (11c) is sequentially sent to the second compressor (11b) and the first compressor (11a). The surplus of the refrigerating machine oil of one compressor (11a) is sent to the oil return pipe (71) so that the compressors (11a, 11b, 11c) are oil-equalized with each other.

また、3つの油回収管(73a,73b,73c)では、第1油回収管(73a)の一端が第1吸入管(61a)の途中に、上記第2油回収管(73b)の一端が第2吸入管(61b)の途中に、上記第3油回収管(73c)の一端が第3吸入管(61c)の途中にそれぞれ接続される一方、各油回収管(73a,73b,73c)の他端は、互いに合流されている。該油回収管(73a,73b,73c)は、冷凍装置(1)の運転中に負荷に応じて特定の圧縮機(11b,11c)が停止した際に、該圧縮機(11b,11c)の吸入管(61b、61c)に滞留した冷凍機油を、駆動している他の圧縮機(11a,11b)の吸入管(61a,61b)に送るためのものである。     In the three oil recovery pipes (73a, 73b, 73c), one end of the first oil recovery pipe (73a) is in the middle of the first suction pipe (61a) and one end of the second oil recovery pipe (73b) is One end of the third oil recovery pipe (73c) is connected to the middle of the third suction pipe (61c) in the middle of the second suction pipe (61b), while each oil recovery pipe (73a, 73b, 73c) The other ends of the two are joined together. The oil recovery pipe (73a, 73b, 73c) is connected to the compressor (11b, 11c) when a specific compressor (11b, 11c) is stopped according to the load during operation of the refrigeration system (1). The refrigeration oil staying in the suction pipes (61b, 61c) is sent to the suction pipes (61a, 61b) of the other compressors (11a, 11b) being driven.

上記室外回路(20)には、各種のセンサや圧力スイッチが設けられている。具体的に、吸入圧力センサ(135)及び吸入温度センサ(136)が吸入主管(55)に設けられ、吐出圧力センサ(137)が吐出主管(64)に設けられ、各吐出温度センサ(138,139,140)が各吐出管(64a,64b,64c)に設けられている。また、第3液管(83)における過冷却熱交換器(50)の第1流路(50a)の出口付近には、第1流路(50a)を流れ液冷媒の温度を測定する液冷媒温度センサ(141)が設けられている。また、圧力スイッチ(151,152,153,154)が、各吐出管(64a,64b,64c)とガス側閉鎖弁(54)と四路切換弁(12)との間の配管とに設けられている。     The outdoor circuit (20) is provided with various sensors and pressure switches. Specifically, a suction pressure sensor (135) and a suction temperature sensor (136) are provided in the suction main pipe (55), a discharge pressure sensor (137) is provided in the discharge main pipe (64), and each discharge temperature sensor (138, 139, 140) is provided in each discharge pipe (64a, 64b, 64c). Further, a liquid refrigerant that measures the temperature of the liquid refrigerant flowing through the first flow path (50a) near the outlet of the first flow path (50a) of the supercooling heat exchanger (50) in the third liquid pipe (83). A temperature sensor (141) is provided. In addition, pressure switches (151, 152, 153, 154) are provided in the discharge pipes (64a, 64b, 64c) and pipes between the gas side shut-off valve (54) and the four-way switching valve (12). ing.

また、上記室外ユニット(2)には、外気温センサ(13a)と室外ファン(13f)とが設けられている。室外熱交換器(13)へは、この室外ファン(13f)によって室外空気が送られる。     The outdoor unit (2) is provided with an outdoor air temperature sensor (13a) and an outdoor fan (13f). Outdoor air is sent to the outdoor heat exchanger (13) by the outdoor fan (13f).

〈冷凍ユニット〉
上記冷凍回路(30)は、冷凍熱交換器(31)とドレンパンヒータ(36)と冷凍膨張弁(32)とを備えている。
<Refrigeration unit>
The refrigeration circuit (30) includes a refrigeration heat exchanger (31), a drain pan heater (36), and a refrigeration expansion valve (32).

上記冷凍熱交換器(31)は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であって、冷媒と庫内の空気との間で熱交換を行うものであり、蒸発器に構成されている。上記冷凍熱交換器(31)は、一端が冷凍膨張弁(32)を介してドレンパンヒータ(36)の一端に接続され、他端が上記第1ガス連絡配管(22)の一端に接続されている。     The refrigeration heat exchanger (31) is a cross-fin fin-and-tube heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant and the air in the cabinet, and is configured as an evaporator. ing. The refrigeration heat exchanger (31) has one end connected to one end of the drain pan heater (36) via the refrigeration expansion valve (32), and the other end connected to one end of the first gas communication pipe (22). Yes.

上記冷凍膨張弁(32)は、開度調整可能な電子膨張弁であり、膨張機構に構成されている。上記冷凍熱交換器(31)には、伝熱管に冷媒の蒸発温度を測定するための第1冷媒温度センサ(33)が設けられる一方、該冷凍熱交換器(31)の他端には、第2冷媒温度センサ(34)がそれぞれ設けられている。上記冷凍膨張弁(32)は、第2冷媒温度センサ(34)の測定温度が、第1冷媒温度センサ(33)で測定される冷媒の蒸発温度よりも所定温度(例えば5℃)高くなるように開度調整される、所謂スーパーヒート制御が行われる。     The refrigeration expansion valve (32) is an electronic expansion valve whose opening degree can be adjusted, and is configured as an expansion mechanism. The refrigeration heat exchanger (31) is provided with a first refrigerant temperature sensor (33) for measuring the evaporation temperature of the refrigerant in the heat transfer tube, while the other end of the refrigeration heat exchanger (31) A second refrigerant temperature sensor (34) is provided. The refrigeration expansion valve (32) is configured such that the temperature measured by the second refrigerant temperature sensor (34) is higher by a predetermined temperature (for example, 5 ° C.) than the refrigerant evaporation temperature measured by the first refrigerant temperature sensor (33). The so-called superheat control is performed in which the opening degree is adjusted.

上記ドレンパンヒータ(36)は、図示しない冷凍熱交換器(31)のドレンパンに配置されて該ドレンパンを加温し、着霜や氷の生成を防止するものである。上記ドレンパンヒータ(36)の他端は、上記液連絡配管(21)の他端に接続されている。     The drain pan heater (36) is disposed on the drain pan of the refrigeration heat exchanger (31) (not shown) and heats the drain pan to prevent frost formation and ice formation. The other end of the drain pan heater (36) is connected to the other end of the liquid communication pipe (21).

また、上記冷凍ユニット(3)には、庫内温度センサ(35f)と、庫内ファン(35a)とが設けられている。上記冷凍熱交換器(31)へは、この庫内ファン(35a)によって、庫内の空気が送られる。     The refrigeration unit (3) is provided with an internal temperature sensor (35f) and an internal fan (35a). The internal air is sent to the refrigeration heat exchanger (31) by the internal fan (35a).

〈ブースタユニット〉
上記ブースタ回路(40)は、低段側圧縮機構であるブースタ圧縮機構(41)と第4膨張弁(38)と第5膨張弁(39)とを備えている。
<Booster unit>
The booster circuit (40) includes a booster compression mechanism (41) that is a low-stage side compression mechanism, a fourth expansion valve (38), and a fifth expansion valve (39).

上記ブースタ圧縮機構(41)は、互いに並列接続される第1から第3の各ブースタ圧縮機(41a,41b,41c)を備えている。該各ブースタ圧縮機(41a,41b,41c)は、高段側の各圧縮機(11a,11b,11c)と同様に、高圧ドーム式のスクロール型圧縮機で構成されている。つまり、各ブースタ圧縮機(41a,41b,41c)は、図示を省略するが、固定スクロールと可動スクロールとが互いに渦巻き状のラップを噛合させて圧縮室を形成し、この圧縮室で圧縮された冷媒が該圧縮室から吐出してドーム内を充満した後に各圧縮機(11a,11b,11c)から吐出されるように構成されている。     The booster compression mechanism (41) includes first to third booster compressors (41a, 41b, 41c) connected in parallel to each other. Each of the booster compressors (41a, 41b, 41c) is configured by a high-pressure dome type scroll compressor, like the compressors (11a, 11b, 11c) on the higher stage side. In other words, each booster compressor (41a, 41b, 41c) is not shown in the figure, but the fixed scroll and the movable scroll mesh with each other to form a compression chamber, and are compressed in this compression chamber. The refrigerant is discharged from each compressor (11a, 11b, 11c) after being discharged from the compression chamber and filling the dome.

上記第1ブースタ圧縮機(41a)は、図示しない圧縮機モータに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ることにより、運転容量が可変に構成されている。一方、第2ブースタ圧縮機(41b)及び第3ブースタ圧縮機(41c)は、運転容量が固定に構成されている。上記ブースタ圧縮機構(41)は、冷凍装置(1)の冷却運転時に、3台の各ブースタ圧縮機(41a,41b,41c)のうち第1ブースタ圧縮機(41a)が優先的に駆動され、庫内の負荷などに応じて、第2ブースタ圧縮機(41b)、第3ブースタ圧縮機(41c)の順に順次駆動されるように構成されている。     The first booster compressor (41a) is configured such that electric power is supplied to a compressor motor (not shown) via an inverter, and the output frequency of the inverter is changed to vary the operating capacity. On the other hand, the second booster compressor (41b) and the third booster compressor (41c) have a fixed operating capacity. In the booster compression mechanism (41), the first booster compressor (41a) among the three booster compressors (41a, 41b, 41c) is preferentially driven during the cooling operation of the refrigeration apparatus (1). The second booster compressor (41b) and the third booster compressor (41c) are sequentially driven in accordance with the load in the cabinet.

上記ブースタ圧縮機構(41)の吸入側には、ブースタ吸入主管(42)が接続されている。上記吸入主管(42)は、一端が第1ガス連絡配管(22)の他端に接続され、他端が第3ブースタ吸入管(44c)とブースタ吸入接続管(43)とに分岐され、該第3ブースタ吸入管(44c)の他端が第3ブースタ圧縮機(41c)の吸入側に接続されている。また、ブースタ吸入接続管(43)は、第1ブースタ吸入管(44a)と第2ブースタ吸入管(44b)とに分岐され、該第1ブースタ吸入管(44a)が上記第1ブースタ圧縮機(41a)の吸入側に接続される一方、該第2ブースタ吸入管(44b)が上記第2ブースタ圧縮機(41b)の吸入側に接続されている。     A booster suction main pipe (42) is connected to the suction side of the booster compression mechanism (41). The suction main pipe (42) has one end connected to the other end of the first gas communication pipe (22) and the other end branched to a third booster suction pipe (44c) and a booster suction connection pipe (43). The other end of the third booster suction pipe (44c) is connected to the suction side of the third booster compressor (41c). The booster suction connection pipe (43) is branched into a first booster suction pipe (44a) and a second booster suction pipe (44b), and the first booster suction pipe (44a) is connected to the first booster compressor (44). The second booster suction pipe (44b) is connected to the suction side of the second booster compressor (41b) while being connected to the suction side of 41a).

上記ブースタ圧縮機構(41)の吐出側には、ブースタ吐出主管(45)が接続されている。上記ブースタ吐出主管(45)の一端は、閉鎖弁(51)を介して第2ガス連絡配管(23)の一端に接続される一方、他端は、第1ブースタ吐出管(45a)と第2ブースタ吐出管(45b)と第3ブースタ吐出管(45c)とに分岐されている。上記第1ブースタ吐出管(45a)は、第1ブースタ圧縮機(41a)の吐出側に接続され、上記第2ブースタ吐出管(45b)は、第2ブースタ圧縮機(41b)の吐出側に接続され、上記第3ブースタ吐出管(45c)は、第3ブースタ圧縮機(41c)の吐出側に接続されている。各ブースタ吐出管(45a,45b,45c)には、上記各ブースタ圧縮機(41a,41b,41c)からブースタ吐出主管(45)へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁(CV-8,CV-9,CV-10)が、それぞれ設けられている。     A booster discharge main pipe (45) is connected to the discharge side of the booster compression mechanism (41). One end of the booster discharge main pipe (45) is connected to one end of the second gas communication pipe (23) via the closing valve (51), while the other end is connected to the first booster discharge pipe (45a) and the second It is branched into a booster discharge pipe (45b) and a third booster discharge pipe (45c). The first booster discharge pipe (45a) is connected to the discharge side of the first booster compressor (41a), and the second booster discharge pipe (45b) is connected to the discharge side of the second booster compressor (41b). The third booster discharge pipe (45c) is connected to the discharge side of the third booster compressor (41c). Each booster discharge pipe (45a, 45b, 45c) has a check valve (CV-8, which allows only the refrigerant flow from each of the booster compressors (41a, 41b, 41c) to the booster discharge main pipe (45). CV-9 and CV-10) are provided respectively.

また、上記ブースタ回路(40)には、油分離器(46)、第2及び第3の2つの液インジェクション通路(27,29)、油送り管(76)、第4及び第5の2つの均油管(74a,74b)及び、第4から第6の3つの油回収管(75a,75b,75c)が設けられている。     The booster circuit (40) includes an oil separator (46), two second and third liquid injection passages (27, 29), an oil feed pipe (76), a fourth and a fifth two. An oil equalizing pipe (74a, 74b) and fourth to sixth oil recovery pipes (75a, 75b, 75c) are provided.

上記油分離器(46)は、ブースタ吐出主管(45)に設けられており、第1から第3の各ブースタ圧縮機(41a,41b,41c)を吐出した冷媒から冷凍機油を分離するためのものである。該油分離器(46)には、第1バイパス管(47)の一端が接続され、該第1バイパス管(47)の他端は、上記ブースタ吸入主管(42)に接続されている。該第1バイパス管(47)は、第5電磁弁(SV-5)を有し、上記冷凍装置(1)の除霜運転時に、高段側圧縮機構(11)から吐出した冷媒がブースタ圧縮機構(41)をバイパスするためのものである。また、第1バイパス管(47)における第5電磁弁(SV-5)と一端との間には、油戻し管(48)の一端が接続され、該油戻し管(48)の他端は上記ブースタ吸入主管(42)の途中に接続されている。該油戻し管(48)には、開閉自在な第6電磁弁(SV-6)が設けられており、該第6電磁弁(SV-6)を開くと、油分離器(46)の冷凍機油が、上記ブースタ吸入主管(42)を介して各ブースタ圧縮機(41a,41b,41c)に戻される。     The oil separator (46) is provided in the booster discharge main pipe (45), and separates the refrigerating machine oil from the refrigerant discharged from the first to third booster compressors (41a, 41b, 41c). Is. One end of a first bypass pipe (47) is connected to the oil separator (46), and the other end of the first bypass pipe (47) is connected to the booster suction main pipe (42). The first bypass pipe (47) has a fifth solenoid valve (SV-5), and the refrigerant discharged from the high-stage compression mechanism (11) is booster-compressed during the defrosting operation of the refrigeration apparatus (1). This is for bypassing the mechanism (41). Also, one end of the oil return pipe (48) is connected between the fifth solenoid valve (SV-5) and one end of the first bypass pipe (47), and the other end of the oil return pipe (48) It is connected in the middle of the booster suction main pipe (42). The oil return pipe (48) is provided with a sixth solenoid valve (SV-6) that can be freely opened and closed. When the sixth solenoid valve (SV-6) is opened, the oil separator (46) is refrigerated. Machine oil is returned to each booster compressor (41a, 41b, 41c) via the booster suction main pipe (42).

上記第2液インジェクション通路(27)は、第2液インジェクション主管(28)と第5から第7の各液インジェクション分岐管(28a,28b,28c)とを備えている。上記第2液インジェクション通路(27)では、該第2液インジェクション主管(28)の一端が、液連絡配管(21)の途中に接続し、該第2液インジェクション主管(28)の他端が第5から第7の各液インジェクション分岐管(28a,28b,28c)に分岐され、該第5から第7の各液インジェクション分岐管(28a,28b,28c)が、第1から第3の各ブースタ吸入管(41a,41b,41c)にそれぞれ接続されている。     The second liquid injection passage (27) includes a second liquid injection main pipe (28) and fifth to seventh liquid injection branch pipes (28a, 28b, 28c). In the second liquid injection passage (27), one end of the second liquid injection main pipe (28) is connected in the middle of the liquid communication pipe (21), and the other end of the second liquid injection main pipe (28) is the first. The fifth to seventh liquid injection branch pipes (28a, 28b, 28c) are branched, and the fifth to seventh liquid injection branch pipes (28a, 28b, 28c) are connected to the first to third boosters. The suction pipes (41a, 41b, 41c) are connected respectively.

また、第2液インジェクション主管(28)には、第4膨張弁(38)が設けられ、該第5から第7の各液インジェクション分岐管(28a,28b,28c)の途中には、それぞれキャピラリーチューブ(37a,37b,37c)が設けられている。上記第3液インジェクション通路(29)は、一端が第2液インジェクション主管(28)の一端と第4膨張弁(38)との間に接続され、他端が上記ブースタ吐出主管(45)の油分離器(46)と閉鎖弁(51)との間に接続されている。該第3液インジェクション通路(29)には、第5膨張弁(39)が設けられている。第4及び第5の各膨張弁(38,39)は開度調整自在な電子膨張弁で構成されている。     The second liquid injection main pipe (28) is provided with a fourth expansion valve (38), and each of the fifth to seventh liquid injection branch pipes (28a, 28b, 28c) has a capillary in the middle thereof. Tubes (37a, 37b, 37c) are provided. One end of the third liquid injection passage (29) is connected between one end of the second liquid injection main pipe (28) and the fourth expansion valve (38), and the other end is oil of the booster discharge main pipe (45). It is connected between the separator (46) and the closing valve (51). A fifth expansion valve (39) is provided in the third liquid injection passage (29). Each of the fourth and fifth expansion valves (38, 39) is an electronic expansion valve whose opening degree is adjustable.

上記油送り管(76)は、第1ブースタ圧縮機(41a)のドームとブースタ吐出主管(45)の途中とに接続され、途中に開閉自在な第7電磁弁(SV-7)と逆止弁(CV-11)とを備えている。また、2つの均油管(74a,74b)では、上記第4均油管(74a)が、第2ブースタ圧縮機(41b)のドームと第1ブースタ吸入管(44a)の途中とに接続され、途中に第8電磁弁(SV-8)を備えている。また、第5均油管(74b)は、第3ブースタ圧縮機(41c)のドームとブースタ吸入接続管(43)の途中とに接続され、第9電磁弁(SV-9)を備えている。     The oil feed pipe (76) is connected to the dome of the first booster compressor (41a) and the middle of the booster discharge main pipe (45), and is non-returnable with the seventh solenoid valve (SV-7) that can be opened and closed halfway. And a valve (CV-11). In the two oil leveling pipes (74a, 74b), the fourth oil leveling pipe (74a) is connected to the dome of the second booster compressor (41b) and the middle of the first booster suction pipe (44a). Is equipped with an eighth solenoid valve (SV-8). The fifth oil equalizing pipe (74b) is connected to the dome of the third booster compressor (41c) and the middle of the booster suction connecting pipe (43), and includes a ninth electromagnetic valve (SV-9).

上記冷凍装置(1)では、上記油戻し管(48)によりブースタ吸入主管(42)に戻された冷凍機油が、第3ブースタ圧縮機(41c)、第2ブースタ圧縮機(41b)、第1ブースタ圧縮機(41a)の順に多く戻るように構成されている。また、第3ブースタ圧縮機(41c)の冷凍機油は、第4及び第5の各均油管(74a,74b)により、第2ブースタ圧縮機(41b)、第1ブースタ圧縮機(41a)へと順に送られ、第1ブースタ圧縮機(41a)の冷凍機油の余剰分は油送り管(76)により室外回路(20)の各圧縮機(11a,11b,11c)に送られるように構成されている。     In the refrigeration apparatus (1), the refrigeration oil returned to the booster suction main pipe (42) by the oil return pipe (48) is supplied to the third booster compressor (41c), the second booster compressor (41b), the first The booster compressor (41a) is configured so as to return in order. The refrigerating machine oil of the third booster compressor (41c) is supplied to the second booster compressor (41b) and the first booster compressor (41a) through the fourth and fifth oil equalizing pipes (74a, 74b). The surplus of the refrigeration oil in the first booster compressor (41a) is sent to each compressor (11a, 11b, 11c) in the outdoor circuit (20) through the oil feed pipe (76). Yes.

3つの油回収管(75a,75b,75c)は、第4油回収管(75a)の一端が第1ブースタ吸入管(44a)の途中に、第5油回収管(75b)の一端が第2ブースタ吸入管(44b)の途中に、第6油回収管(75c)の一端が第3ブースタ吸入管(44c)の途中にそれぞれ接続される一方、各油回収管(75a,75b,75c)の他端は、互いに合流されている。該油回収管(75a,75b,75c)は、冷凍装置(1)の運転中に負荷に応じて特定のブースタ圧縮機(41b,41c)が停止した際に、該ブースタ圧縮機(41b,41c)の吸入管(44b、44c)に貯留した冷凍機油を、駆動している他のブースタ圧縮機(41a,41b)のブースタ吸入管(44a,44b)に吸入させるためのものである。     The three oil recovery pipes (75a, 75b, 75c) have one end of the fourth oil recovery pipe (75a) in the middle of the first booster suction pipe (44a) and one end of the fifth oil recovery pipe (75b) being the second. One end of the sixth oil recovery pipe (75c) is connected to the middle of the third booster suction pipe (44c) in the middle of the booster suction pipe (44b), while each oil recovery pipe (75a, 75b, 75c) The other ends are joined together. The oil recovery pipe (75a, 75b, 75c) is connected to the booster compressor (41b, 41c) when a specific booster compressor (41b, 41c) is stopped according to the load during operation of the refrigeration apparatus (1). ) Is sucked into the booster suction pipes (44a, 44b) of the other booster compressors (41a, 41b) that are driven.

さらに、ブースタ回路(40)には、ブースタ吸入主管(42)とブースタ吐出主管(45)とを接続する第2バイパス管(49)が設けられている。該第2バイパス管(49)は、ブースタ圧縮機構(41)の停止時に、ブースタ吸入主管(42)を流れる冷媒をブースタ圧縮機構(41)をバイパスさせてブースタ吐出主管(45)へ送るためのものであり、該ブースタ吸入主管(42)からブースタ吐出主管(45)へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁(CV-12)が設けられている。     Further, the booster circuit (40) is provided with a second bypass pipe (49) for connecting the booster suction main pipe (42) and the booster discharge main pipe (45). The second bypass pipe (49) bypasses the booster compression mechanism (41) and sends the refrigerant flowing through the booster suction main pipe (42) to the booster discharge main pipe (45) when the booster compression mechanism (41) is stopped. A check valve (CV-12) that allows only the flow of refrigerant from the booster suction main pipe (42) to the booster discharge main pipe (45) is provided.

上記ブースタ回路(40)には、各種のセンサや圧力スイッチが設けられている。具体的に、ブースタ吸入圧力センサ(142)及びブースタ吸入温度センサ(143)がブースタ吸入主管(42)に設けられ、ブースタ吐出圧力センサ(144)及びブースタ吐出主温度センサ(145)がブースタ吐出主管(45)に設けられ、各ブースタ吐出副温度センサ(148,149,150)及び各圧力スイッチ(155,156,157)が各ブースタ吐出管(45a,45b,45c)に設けられている。     The booster circuit (40) is provided with various sensors and pressure switches. Specifically, a booster suction pressure sensor (142) and a booster suction temperature sensor (143) are provided in the booster suction main pipe (42), and a booster discharge pressure sensor (144) and a booster discharge main temperature sensor (145) are provided in the booster discharge main pipe. (45), each booster discharge sub temperature sensor (148, 149, 150) and each pressure switch (155, 156, 157) are provided in each booster discharge pipe (45a, 45b, 45c).

〈コントローラ〉
上記コントローラ(100)は、上記冷媒回路(10)に設けられた各種の弁の切換や開度調整を行うと共に、各圧縮機(11a,11b,11c,41a,41b,41c)及びファン(13f,35f)を駆動させ、該冷凍装置(1)の運転を制御するものである。上記コントローラ(100)は、本発明の特徴として、第1容量制御部(101)と第2容量制御部(102)と弁制御部(103)とを備えている。
<controller>
The controller (100) performs switching and opening adjustment of various valves provided in the refrigerant circuit (10), as well as compressors (11a, 11b, 11c, 41a, 41b, 41c) and fans (13f). , 35f) to control the operation of the refrigeration apparatus (1). The controller (100) includes a first capacity control unit (101), a second capacity control unit (102), and a valve control unit (103) as a feature of the present invention.

上記第1容量制御部(101)は、上記冷凍熱交換器(31)における蒸発温度が庫内を設定温度に維持するのに適した目標蒸発温度となるように上記ブースタ圧縮機構(41)の運転容量を制御するものであり、第1容量制御手段に構成されている。     The first capacity control unit (101) is configured to control the booster compression mechanism (41) so that the evaporation temperature in the refrigeration heat exchanger (31) becomes a target evaporation temperature suitable for maintaining the interior at a set temperature. The operation capacity is controlled, and the first capacity control means is configured.

上記第2容量制御部(102)は、上記高段側圧縮機構(11)の運転容量を上記ブースタ圧縮機構(41)の吐出温度が目標吐出温度となるように制御するものであり、第2容量制御手段に構成されている。ここで、上記ブースタ圧縮機構(41)の各圧縮機(41a,41b,41c)は、高圧ドーム式のスクロール型圧縮機であるために、ドーム内の圧縮室から吐出した冷媒の温度である吐出温度の測定にあたり、ブースタ吐出主温度センサ(145)や吐出副温度センサ(148,149,150)を用いると、応答時間が長くかかり、迅速に測定できない。そこで、ブースタ吐出圧力センサ(144)で測定されるブースタ圧縮機構(41)の吐出温度が、ブースタ圧縮機構(41)の吸入圧力と吸入温度と上記目標吐出温度とに基づいて予め導出した目標吐出圧力となるように制御する。     The second capacity control unit (102) controls the operating capacity of the high stage compression mechanism (11) so that the discharge temperature of the booster compression mechanism (41) becomes a target discharge temperature. It is comprised by the capacity | capacitance control means. Here, since each compressor (41a, 41b, 41c) of the booster compression mechanism (41) is a high-pressure dome type scroll compressor, the discharge is the temperature of the refrigerant discharged from the compression chamber in the dome. If the booster discharge main temperature sensor (145) or the discharge sub temperature sensor (148, 149, 150) is used for measuring the temperature, it takes a long response time and cannot be measured quickly. Accordingly, the target discharge temperature determined by the booster compression mechanism (41) measured by the booster discharge pressure sensor (144) is derived in advance based on the suction pressure and suction temperature of the booster compression mechanism (41) and the target discharge temperature. Control to be pressure.

上記弁制御部(103)は、過冷却熱交換器(50)の第1流路(50a)を流れた液冷媒の温度が目標冷却温度となるように、上記第2膨張弁(58)の開度を制御するものであり、弁制御手段に構成されている。     The valve control unit (103) controls the second expansion valve (58) so that the temperature of the liquid refrigerant flowing through the first flow path (50a) of the supercooling heat exchanger (50) becomes the target cooling temperature. The opening degree is controlled, and is configured as a valve control means.

−運転動作−
次に、本実施形態の冷凍装置(1)の運転動作を図2〜図4に基づいて説明する。上記冷凍装置(1)は、庫内を冷却する冷却運転と冷凍熱交換器(31)の着霜を除去する除霜運転とを行う。
-Driving action-
Next, the operation | movement operation | movement of the freezing apparatus (1) of this embodiment is demonstrated based on FIGS. The said refrigeration apparatus (1) performs the cooling operation which cools the inside of a store | warehouse | chamber, and the defrost operation which removes frost formation of a freezing heat exchanger (31).

冷却運転では、図2に示すように、室外回路(20)の四路切換弁(12)が第1状態に設定され、第1膨張弁(57)が全閉状態に設定され、高段側圧縮機構(11)の第1から第3の各圧縮機(11a,11b,11c)が駆動し、ブースタ圧縮機構(41)の第1から第3の各ブースタ圧縮機(41a,41b,41c)が駆動し、冷媒が図2の矢印に示す方向に循環する。また、各ファン(13f,35f)が駆動する。そして、冷凍膨張弁(32)及び第2から第5の各膨張弁(58,59,38,39)が適宜開度調整される。また、室外回路(20)では、第1から第4の各電磁弁(SV-1,2,3,4)が間欠的に適宜開閉制御される一方、ブースタ回路(40)では、第5電磁弁(SV-5)が常時閉状態に設定され、第6から第9の各電磁弁(SV-6,7,8,9)が間欠的に適宜開閉制御される。     In the cooling operation, as shown in FIG. 2, the four-way switching valve (12) of the outdoor circuit (20) is set to the first state, the first expansion valve (57) is set to the fully closed state, and the high stage side is set. The first to third compressors (11a, 11b, 11c) of the compression mechanism (11) are driven, and the first to third booster compressors (41a, 41b, 41c) of the booster compression mechanism (41) are driven. Is driven, and the refrigerant circulates in the direction indicated by the arrow in FIG. Each fan (13f, 35f) is driven. The opening degrees of the refrigeration expansion valve (32) and the second to fifth expansion valves (58, 59, 38, 39) are adjusted as appropriate. In the outdoor circuit (20), the first to fourth solenoid valves (SV-1, 2, 3, 4) are intermittently controlled to be opened and closed appropriately, while in the booster circuit (40), the fifth electromagnetic valve is controlled. The valve (SV-5) is set to a normally closed state, and the sixth to ninth solenoid valves (SV-6, 7, 8, 9) are intermittently controlled appropriately.

室外回路(20)において、第1から第3の各圧縮機(11a,11b,11c)から吐出した冷媒は、各吐出管(64a,64b,64c)を流れて吐出主管(64)で合流し、四路切換弁(12)を通って室外熱交換器(13)を流れる。室外熱交換器(13)では、冷媒が室外空気へ放熱して凝縮する。凝縮した液冷媒は、第1液管(81)を流れ、レシーバー(14)を通過して第2液管(82)を流れ、過冷却熱交換器(50)の第1流路(50a)を流れる。第1流路(50a)を流れた液冷媒は、第3液管(83)を流れる。第3液管(83)を流れる液冷媒は、その一部が分岐通路(84)に分岐して分岐冷媒となり、第2膨張弁(58)で減圧されて上記過冷却熱交換器(50)の第2流路(50b)に流入する。そして、過冷却熱交換器(50)では、第2流路(50b)を流れる分岐冷媒が、第1流路(50a)を流れる液冷媒から吸熱して蒸発し、これにより、第1流路(50a)を流れる液冷媒が、後述するように、目標冷却温度に冷却される。そして、第2流路(50b)で蒸発した冷媒は、ガスインジェクション管(85)を介して吸入主管(55)に供給される。そして、冷却された液冷媒は、第3液管(83)から液連絡配管(21)へ流れ、冷凍回路(30)に導入される。     In the outdoor circuit (20), the refrigerant discharged from the first to third compressors (11a, 11b, 11c) flows through the discharge pipes (64a, 64b, 64c) and joins in the discharge main pipe (64). And flows through the outdoor heat exchanger (13) through the four-way switching valve (12). In the outdoor heat exchanger (13), the refrigerant dissipates heat to the outdoor air and condenses. The condensed liquid refrigerant flows through the first liquid pipe (81), passes through the receiver (14), flows through the second liquid pipe (82), and passes through the first flow path (50a) of the supercooling heat exchanger (50). Flowing. The liquid refrigerant that has flowed through the first flow path (50a) flows through the third liquid pipe (83). A part of the liquid refrigerant flowing through the third liquid pipe (83) is branched into the branch passage (84) to become a branch refrigerant, and is depressurized by the second expansion valve (58), and the supercooling heat exchanger (50). Into the second flow path (50b). In the supercooling heat exchanger (50), the branched refrigerant flowing through the second flow path (50b) absorbs heat from the liquid refrigerant flowing through the first flow path (50a) and evaporates, whereby the first flow path The liquid refrigerant flowing through (50a) is cooled to the target cooling temperature, as will be described later. The refrigerant evaporated in the second flow path (50b) is supplied to the suction main pipe (55) through the gas injection pipe (85). Then, the cooled liquid refrigerant flows from the third liquid pipe (83) to the liquid communication pipe (21) and is introduced into the refrigeration circuit (30).

冷凍回路(30)に導入された液冷媒は、ドレンパンヒータ(36)を流れて、冷凍膨張弁(32)で膨張し、冷凍熱交換器(31)を流れる。冷媒は、冷凍熱交換器(31)において、庫内の空気から吸熱して蒸発し、これにより、庫内は冷却される。上記冷凍熱交換器(31)で蒸発したガス冷媒は、第1ガス連絡配管(22)を流れ、ブースタ回路(40)に導入される。     The liquid refrigerant introduced into the refrigeration circuit (30) flows through the drain pan heater (36), expands at the refrigeration expansion valve (32), and flows through the refrigeration heat exchanger (31). In the refrigeration heat exchanger (31), the refrigerant absorbs heat from the air in the warehouse and evaporates, whereby the interior is cooled. The gas refrigerant evaporated in the refrigeration heat exchanger (31) flows through the first gas communication pipe (22) and is introduced into the booster circuit (40).

ブースタ回路(40)に導入されたガス冷媒は、ブースタ吸入主管(42)を流れ、第3ブースタ吸入管(44c)とブースタ吸入接続管(43)とに分岐し、該第3ブースタ吸入管(44c)を流れた冷媒が、第3ブースタ圧縮機(41c)に吸入されて圧縮される。一方、ブースタ吸入接続管(43)を流れた冷媒は、第1ブースタ吸入管(44a)と第2ブースタ吸入管(44b)とに分岐し、第1及び第2の各ブースタ圧縮機(41a,41b)に吸入されて圧縮される。ブースタ圧縮機構(41)の各圧縮機(41a,41b,41c)から吐出した冷媒は、各ブースタ吐出管(45a,45b,45c)を流れ、ブースタ吐出主管(45)で合流し、第2ガス連絡配管(23)を流れ、室外回路(20)に導入される。     The gas refrigerant introduced into the booster circuit (40) flows through the booster suction main pipe (42), branches into a third booster suction pipe (44c) and a booster suction connection pipe (43), and the third booster suction pipe ( The refrigerant flowing through 44c) is sucked into the third booster compressor (41c) and compressed. On the other hand, the refrigerant flowing through the booster suction connection pipe (43) branches into a first booster suction pipe (44a) and a second booster suction pipe (44b), and the first and second booster compressors (41a, 41b) is inhaled and compressed. Refrigerant discharged from each compressor (41a, 41b, 41c) of the booster compression mechanism (41) flows through each booster discharge pipe (45a, 45b, 45c), joins in the booster discharge main pipe (45), and is supplied with the second gas. It flows through the connecting pipe (23) and is introduced into the outdoor circuit (20).

室外回路(20)に導入された冷媒は、四路切換弁(12)を介して吸入主管(55)を流れる。吸入主管(55)を流れた冷媒は、第3吸入管(61c)と吸入接続管(56)とに分岐し、該第3吸入管(61c)を流れた冷媒が、第3圧縮機(11c)に吸入されて圧縮される。一方、吸入接続管(56)を流れた冷媒は、第1吸入管(61a)と第2吸入管(61b)とに分岐し、第1及び第2の各圧縮機(11a,11b)に吸入されて圧縮される。     The refrigerant introduced into the outdoor circuit (20) flows through the suction main pipe (55) through the four-way switching valve (12). The refrigerant flowing through the suction main pipe (55) branches into the third suction pipe (61c) and the suction connection pipe (56), and the refrigerant flowing through the third suction pipe (61c) is transferred to the third compressor (11c). ) Is inhaled and compressed. On the other hand, the refrigerant flowing through the suction connection pipe (56) branches to the first suction pipe (61a) and the second suction pipe (61b), and is sucked into the first and second compressors (11a, 11b). And compressed.

尚、上記冷凍装置(1)では、後述するように、上記第2容量制御部(102)が高段側圧縮機構(11)の容量制御を行うことにより、高段側圧縮機構(11)が高温になることを防止されるが、第3から第5の各膨張弁(59,38,39)の開度を全閉状態から開状態にして適宜開度調整を行うことにより、高段側圧縮機構(11)が高温になることを防止することができる。つまり、分岐通路(84)を流れる冷媒の一部が、第1液インジェクション通路(15)を介して高段側圧縮機構(11)の吸入側に適宜供給され、第2及び第3液インジェクション通路(27,29)を介してブースタ圧縮機構(41)の吸入側や吐出側に液冷媒を適宜供給される。     In the refrigeration apparatus (1), as described later, the second capacity control unit (102) controls the capacity of the high stage compression mechanism (11), so that the high stage compression mechanism (11) Although it is prevented from becoming high temperature, the opening degree of each of the third to fifth expansion valves (59, 38, 39) is changed from the fully closed state to the open state, and the opening degree is adjusted appropriately so that the high stage side It can prevent that a compression mechanism (11) becomes high temperature. That is, a part of the refrigerant flowing through the branch passage (84) is appropriately supplied to the suction side of the high-stage compression mechanism (11) via the first liquid injection passage (15), and the second and third liquid injection passages. The liquid refrigerant is appropriately supplied to the suction side and the discharge side of the booster compression mechanism (41) via (27, 29).

また、除霜運転中の動作については、詳細な説明及び図示を省略するが、冷媒が冷媒回路(10)を上記冷却運転中とは逆方向に循環する逆サイクルデフロストが行われる。具体的に、高段側圧縮機構(11)の第1及び第2の圧縮機(11a,11b)が駆動し、他の圧縮機(11c,41a,41b,41c)は停止状態となる。そして、第1及び第2の圧縮機(11a,11b)から吐出した冷媒が、ブースタ回路(40)の第1バイパス管(47)を流れてブースタ圧縮機構(41)をバイパスし、冷凍熱交換器(31)で凝縮して該冷凍熱交換器(31)の除霜を行い、第1膨張弁(57)で膨張して室外熱交換器(13)で蒸発し、再び第1及び第2圧縮機(11a,11b)に吸入される。     Although detailed description and illustration are omitted for the operation during the defrosting operation, reverse cycle defrosting is performed in which the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (10) in the opposite direction to that during the cooling operation. Specifically, the first and second compressors (11a, 11b) of the high-stage compression mechanism (11) are driven, and the other compressors (11c, 41a, 41b, 41c) are stopped. And the refrigerant | coolant discharged from the 1st and 2nd compressor (11a, 11b) flows through the 1st bypass pipe (47) of a booster circuit (40), bypasses a booster compression mechanism (41), and refrigeration heat exchange The refrigeration heat exchanger (31) is defrosted by condensing in the condenser (31), expanded by the first expansion valve (57), evaporated in the outdoor heat exchanger (13), and again the first and second It is sucked into the compressor (11a, 11b).

〈各圧縮機構の運転容量制御〉
次に、上記ブースタ圧縮機構(41)と上記高段側圧縮機構(11)との運転容量の制御について説明する。
<Operation capacity control of each compression mechanism>
Next, control of the operating capacity of the booster compression mechanism (41) and the high stage compression mechanism (11) will be described.

ブースタ圧縮機構(41)の運転容量は、上記第1容量制御部(101)により、上記冷凍熱交換器(31)における蒸発温度が庫内を設定温度(例えば、−30℃)に維持するのに適した目標蒸発温度(例えば、−40℃)となるように制御される。つまり、第1容量制御部(101)は、冷凍熱交換器(31)における蒸発温度が目標蒸発温度より高い場合、ブースタ圧縮機構(41)の運転容量を増大させるように制御する。これにより、冷凍熱交換器(31)を流れる冷媒の流量が大きくなり、蒸発温度が徐々に低下して、目標蒸発温度となる。一方、冷凍熱交換器(31)における蒸発温度が目標蒸発温度より低い場合、ブースタ圧縮機構(41)の運転容量を低減させるように制御する。これにより、冷凍熱交換器(31)を流れる冷媒の流量が小さくなり、蒸発温度が徐々に上昇して、目標蒸発温度となる。このようにして、庫内の冷却負荷に適した運転を行う。     The operating capacity of the booster compression mechanism (41) is determined by the first capacity control unit (101) so that the evaporation temperature in the refrigeration heat exchanger (31) maintains the inside of the chamber at a set temperature (for example, −30 ° C.). The target evaporation temperature (for example, −40 ° C.) suitable for the temperature is controlled. That is, the first capacity control unit (101) performs control so as to increase the operating capacity of the booster compression mechanism (41) when the evaporation temperature in the refrigeration heat exchanger (31) is higher than the target evaporation temperature. As a result, the flow rate of the refrigerant flowing through the refrigeration heat exchanger (31) increases, and the evaporation temperature gradually decreases to the target evaporation temperature. On the other hand, when the evaporation temperature in the refrigeration heat exchanger (31) is lower than the target evaporation temperature, control is performed to reduce the operating capacity of the booster compression mechanism (41). Thereby, the flow volume of the refrigerant | coolant which flows through a freezing heat exchanger (31) becomes small, evaporation temperature rises gradually, and it becomes target evaporation temperature. In this way, an operation suitable for the cooling load in the warehouse is performed.

また、高段側圧縮機構(11)の運転容量は、図3のフローチャートに基づいて、上記ブースタ圧縮機構(41)の吐出温度が目標吐出温度TMとなるように制御される。該目標吐出温度TMは、例えば、80℃以上90℃以下に設定される。つまり、吐出温度が90℃より高い場合、高段側圧縮機構(11)の各圧縮機(11a,11b,11c)が高温になりすぎる虞があるので目標吐出温度TMを90℃以下とする。そして、吐出温度が80℃未満の場合、高段側圧縮機構(11)の運転容量を低下させることにより吐出温度が若干上昇しても、該高段側圧縮機構(11)の各圧縮機(11a,11b,11c)が高温になりすぎる虞がないので、このような場合には、高段側圧縮機構(11)の運転容量を低減させて圧縮機構(11,41)全体としての動力を小さくした方がよいので、吐出温度を80℃以上とする。     Further, the operating capacity of the high-stage compression mechanism (11) is controlled so that the discharge temperature of the booster compression mechanism (41) becomes the target discharge temperature TM based on the flowchart of FIG. The target discharge temperature TM is set to, for example, 80 ° C. or higher and 90 ° C. or lower. That is, when the discharge temperature is higher than 90 ° C., each compressor (11a, 11b, 11c) of the high stage side compression mechanism (11) may become too high, so the target discharge temperature TM is set to 90 ° C. or less. And when discharge temperature is less than 80 degreeC, even if discharge temperature raises a little by reducing the operating capacity of a high stage side compression mechanism (11), each compressor (11) of this high stage side compression mechanism (11) 11a, 11b, 11c) is not likely to become too hot. In such a case, the operating capacity of the high-stage compression mechanism (11) is reduced to reduce the power of the compression mechanism (11, 41) as a whole. Since it is better to make it smaller, the discharge temperature is set to 80 ° C. or higher.

先ず、高段側圧縮機構(11)の運転容量制御がスタートすると、ステップST1において、ブースタ圧縮機構(41)の目標吐出圧力PMsが設定される。具体的に、ステップ1に示すポリトロープ変化の状態方程式に、ブースタ圧縮機構(41)の目標吐出温度TMと、ブースタ吸入温度センサ(143)で測定される吸入温度TL、ブースタ吸入圧力センサ(142)で測定される吸入圧力PLが代入され、目標吐出圧力PMsが算出される。尚、ステップST1の式に用いられるκは、ポリトロープ指数である。     First, when the operation capacity control of the high-stage compression mechanism (11) starts, the target discharge pressure PMs of the booster compression mechanism (41) is set in step ST1. Specifically, the state equation of polytropic change shown in Step 1 includes the target discharge temperature TM of the booster compression mechanism (41), the suction temperature TL measured by the booster suction temperature sensor (143), and the booster suction pressure sensor (142). The target suction pressure PMs is calculated by substituting the suction pressure PL measured in step (1). Note that κ used in the equation of step ST1 is a polytropic index.

ステップST2では、ブースタ吐出圧力センサ(144)により測定されるブースタ圧縮機構(41)の吐出圧力PMrが、ステップST1で設定した目標吐出圧力PMsと近似する値(目標吐出圧力PMsとの差が±αの範囲内であり、ほぼ目標吐出圧力PMsとみなすことのできる値、αは所定の許容値)であるか、実際の吐出圧力PMrが、目標吐出圧力PMsと近似する値でなく、目標吐出圧力PMsより大きい又は小さいかが判定される。     In step ST2, the discharge pressure PMr of the booster compression mechanism (41) measured by the booster discharge pressure sensor (144) approximates the target discharge pressure PMs set in step ST1 (the difference between the target discharge pressure PMs is ± a value that is within the range of α and can be regarded as the target discharge pressure PMs, α is a predetermined allowable value), or the actual discharge pressure PMr is not a value that approximates the target discharge pressure PMs. It is determined whether the pressure PMs is larger or smaller.

ステップST2において、実際の吐出圧力PMrが、目標吐出圧力PMsと近似する値になく目標吐出圧力PMsより大きい場合は、ステップST3に移り、第2容量制御部(102)が、高段側圧縮機構(11)の運転容量を増大させるように制御する。これにより、高段側圧縮機構(11)の吸入圧力が低下するので、ブースタ圧縮機構(41)の吐出圧力PMrが低下して目標吐出圧力PMsに近似する値となることから、ブースタ圧縮機構(41)の吐出温度が目標吐出温度TMとなる。このようにして、高段側圧縮機構(11)の吸入冷媒を比較的低い温度とすることができるので、高段側圧縮機構(11)が高温になりすぎることを防止することができる。そして、ステップ3からリターンに移り、再びスタートに戻る。     In step ST2, when the actual discharge pressure PMr is not a value approximate to the target discharge pressure PMs and is larger than the target discharge pressure PMs, the process proceeds to step ST3, where the second capacity control unit (102) moves the high-stage compression mechanism. Control to increase the operating capacity of (11). As a result, the suction pressure of the high-stage compression mechanism (11) decreases, and the discharge pressure PMr of the booster compression mechanism (41) decreases to a value that approximates the target discharge pressure PMs. The discharge temperature of 41) becomes the target discharge temperature TM. In this way, since the intake refrigerant of the high stage compression mechanism (11) can be set to a relatively low temperature, the high stage compression mechanism (11) can be prevented from becoming too high. Then, the process proceeds from step 3 to return and returns to the start again.

ステップST2において、実際の吐出圧力PMrが、目標吐出圧力PMsと近似する値であると判定されると、リターンに移り、再びスタートに戻る。つまり、目標吐出圧力PMsと近似する値であれば、吐出温度は、ほぼ目標吐出温度TMであるので、高段側圧縮機構(11)の運転容量は現状のまま維持される。     If it is determined in step ST2 that the actual discharge pressure PMr is a value that approximates the target discharge pressure PMs, the process proceeds to return and returns to the start. That is, if the value approximates the target discharge pressure PMs, the discharge temperature is substantially the target discharge temperature TM, so the operating capacity of the high-stage compression mechanism (11) is maintained as it is.

ステップST2において、実際の吐出圧力PMrが、目標吐出圧力PMsと近似する値になく目標吐出圧力PMsより小さい場合は、ステップST4に移り、第2容量制御部(102)が、高段側圧縮機構(11)の運転容量を低減させるように制御する。これにより、該高段側圧縮機構(11)の動力を小さくすることができる。また、高段側圧縮機構(11)の運転容量を低減すると、ブースタ圧縮機構(41)の吐出圧力PMrが上昇するために、ブースタ圧縮機構(41)の吐出温度も上昇するが、目標吐出圧力PMsに近似する値になるまでは、高段側圧縮機構(11)が高温になりすぎることがないので、高段側圧縮機構(11)の信頼性を確保しながら、該高段側圧縮機構(11)の動力をできるだけ小さくすることができる。そして、ステップST4からリターンに移り、再びスタートに戻る。     In step ST2, when the actual discharge pressure PMr is not a value approximate to the target discharge pressure PMs and is smaller than the target discharge pressure PMs, the process proceeds to step ST4, where the second capacity control unit (102) performs the high-stage compression mechanism. Control to reduce the operating capacity of (11). Thereby, the motive power of this high stage side compression mechanism (11) can be made small. Further, when the operating capacity of the high-stage compression mechanism (11) is reduced, the discharge pressure PMr of the booster compression mechanism (41) increases, so the discharge temperature of the booster compression mechanism (41) also increases, but the target discharge pressure Until the value approximates to PMs, the high-stage compression mechanism (11) does not become too hot, so that the high-stage compression mechanism (11) is secured while ensuring the reliability. The power of (11) can be made as small as possible. Then, the process proceeds from step ST4 to return, and then returns to start.

このようにして、ブースタ圧縮機構(41)の吐出圧力PMrを目標吐出圧力PMsとする制御を行うので、高段側圧縮機構(11)が高温になることを防止する対策として、高段側圧縮機構(11)の吸入側に液冷媒を供給するにあたり、この液冷媒の量を低減させることができると共に、高段側圧縮機構(11)の運転容量をできるだけ小さくすることができる。つまり、冷凍熱交換器(31)に送られる冷媒の量を多くすることができると共に、圧縮機構(11,41)全体としての動力を小さくすることができるので、冷凍装置(1)のCOPが向上する。     In this way, since the discharge pressure PMr of the booster compression mechanism (41) is controlled to the target discharge pressure PMs, the high-stage compression is used as a measure for preventing the high-stage compression mechanism (11) from becoming high temperature. When supplying the liquid refrigerant to the suction side of the mechanism (11), the amount of the liquid refrigerant can be reduced, and the operating capacity of the high stage compression mechanism (11) can be made as small as possible. That is, the amount of refrigerant sent to the refrigeration heat exchanger (31) can be increased and the power of the compression mechanism (11, 41) as a whole can be reduced, so that the COP of the refrigeration apparatus (1) can be reduced. improves.

〈第2膨張弁の開度制御〉
次に、第2膨張弁(58)の開度制御について、図4のフローチャートに基づいて説明する。
<Opening control of second expansion valve>
Next, the opening degree control of the second expansion valve (58) will be described based on the flowchart of FIG.

先ず、第2膨張弁(58)の開度制御がスタートすると、ステップST11において、過冷却熱交換器(50)の第1流路(50a)を流れた液冷媒の目標冷却温度Tsが設定される。該目標冷却温度Tsは、以下のようにして設定される。つまり、過冷却熱交換器(50)の第2流路(50b)を流れて液冷媒を冷却する分岐冷媒は、高段側圧縮機構(11)の吸入側に供給されることから、高段側圧縮機構(11)の吸入圧力に相当する飽和温度Tmで蒸発する。そして、高段側圧縮機構(11)の吸入圧力に対応するブースタ圧縮機構(41)の吐出圧力は目標吐出圧力PMsとなるように制御されているので、分岐冷媒の蒸発温度は、目標吐出圧力PMsに相当する飽和温度Tmとなる。そして、第1流路(50a)を流れる液冷媒は、この飽和温度Tmで蒸発する分岐冷媒によって冷却されるが、この飽和温度Tmにまでは冷却されないので、目標冷却温度Tsを目標吐出圧力PMsにおける飽和温度Tmより少し高い温度(Tm+ΔT)に設定する。     First, when the opening degree control of the second expansion valve (58) is started, in step ST11, the target cooling temperature Ts of the liquid refrigerant flowing through the first flow path (50a) of the supercooling heat exchanger (50) is set. The The target cooling temperature Ts is set as follows. That is, the branch refrigerant that cools the liquid refrigerant by flowing through the second flow path (50b) of the supercooling heat exchanger (50) is supplied to the suction side of the high-stage compression mechanism (11). It evaporates at a saturation temperature Tm corresponding to the suction pressure of the side compression mechanism (11). And since the discharge pressure of the booster compression mechanism (41) corresponding to the suction pressure of the high stage side compression mechanism (11) is controlled to become the target discharge pressure PMs, the evaporation temperature of the branched refrigerant is the target discharge pressure. A saturation temperature Tm corresponding to PMs is obtained. The liquid refrigerant flowing through the first flow path (50a) is cooled by the branching refrigerant that evaporates at the saturation temperature Tm, but is not cooled to the saturation temperature Tm, so the target cooling temperature Ts is set to the target discharge pressure PMs. Is set to a temperature (Tm + ΔT) slightly higher than the saturation temperature Tm.

そして、ステップST12において、液冷媒温度センサ(141)で測定される過冷却熱交換器(50)の第1流路(50a)を流れた液冷媒の温度Trが、目標冷却温度Tsに近似する値(目標冷却温度Tsとの差が±βの範囲内であり、ほぼ目標冷却温度Tsとみなすことのできる値、βは所定の許容値)であるか、実際の液冷媒の温度Trが、目標冷却温度Tsと近似する値でなく、目標冷却温度Tsより大きいか小さいか判定する。     In step ST12, the temperature Tr of the liquid refrigerant flowing through the first flow path (50a) of the supercooling heat exchanger (50) measured by the liquid refrigerant temperature sensor (141) approximates the target cooling temperature Ts. Value (the difference from the target cooling temperature Ts is within a range of ± β, a value that can be regarded as the target cooling temperature Ts, β is a predetermined allowable value), or the actual liquid refrigerant temperature Tr is It is determined whether the value is not a value that approximates the target cooling temperature Ts but is larger or smaller than the target cooling temperature Ts.

ステップST12において、実際の液冷媒の温度Trが、目標冷却温度Tsと近似する値でなく、目標冷却温度Tsより高い場合は、ステップST13に移る。ステップST13では、実際の液冷媒の温度Trが10℃以上か否かという判定と、高段側圧縮機構(11)の吸入冷媒の過熱度SHが5℃以上か否かという判定がなされる。つまり、液冷媒が冷却されすぎると、過冷却熱交換器(50)が凍結する虞があるために、適宜設定した下限値10℃以上であって冷却されすぎていないかが判定され、第2流路(50b)を流れる分岐冷媒が完全に蒸発せず湿り状態となると、高段側圧縮機構(11)が湿り冷媒を吸入して液圧縮する虞があるので、高段側圧縮機構(11)の吸入冷媒が湿り状態となっていないかが判定される。     In step ST12, when the actual temperature Tr of the liquid refrigerant is not a value approximate to the target cooling temperature Ts but higher than the target cooling temperature Ts, the process proceeds to step ST13. In step ST13, it is determined whether or not the actual liquid refrigerant temperature Tr is 10 ° C. or higher, and whether or not the superheat degree SH of the suction refrigerant in the high-stage compression mechanism (11) is 5 ° C. or higher. That is, if the liquid refrigerant is cooled too much, the supercooling heat exchanger (50) may be frozen. Therefore, it is determined whether the cooling medium is not cooled too much because the lower limit is set to 10 ° C. or more. If the branched refrigerant flowing in the passage (50b) does not completely evaporate and becomes wet, the high stage compression mechanism (11) may suck the wet refrigerant and compress the liquid, so the high stage compression mechanism (11) It is determined whether the suction refrigerant is not wet.

尚、高段側圧縮機構(11)の吸入冷媒の過熱度SHは、吸入主管(55)の吸入圧力センサ(135)及び吸入温度センサ(136)の測定値により判定される。また、過冷却熱交換器(50)の凍結を防止するための温度の下限値を、例えば、5℃や15℃に設定してもよい。そして、これらの条件の少なくとも何れか一つを満たすと、ステップST14に移り、何れも満たしていないとリターンに移って再びスタートに戻る。ステップST14では、弁制御部(103)により、第2膨張弁(58)の開度が大きくなるように制御される。これにより、第2流路(50b)の冷媒量が多くなるので、第1流路(50a)を流れる液冷媒は、温度が低下して目標冷却温度Tsとなる。     The superheat degree SH of the suction refrigerant of the high-stage compression mechanism (11) is determined by the measured values of the suction pressure sensor (135) and the suction temperature sensor (136) of the suction main pipe (55). Moreover, you may set the lower limit of the temperature for preventing freezing of a supercooling heat exchanger (50), for example to 5 degreeC or 15 degreeC. If at least one of these conditions is satisfied, the process proceeds to step ST14. If none of these conditions is satisfied, the process proceeds to return and returns to the start. In step ST14, the valve control unit (103) controls the opening of the second expansion valve (58) to be increased. As a result, the amount of refrigerant in the second flow path (50b) increases, so that the temperature of the liquid refrigerant flowing through the first flow path (50a) decreases to the target cooling temperature Ts.

ステップST12において、実際の液冷媒の温度Trが、目標冷却温度Tsと近似する値と判定された場合は、ステップST15に移る。ステップST15では、実際の液冷媒の温度Trが10℃未満か否かという判定と、高段側圧縮機構(11)の吸入冷媒の過熱度SHが5℃未満か否かという判定がなされ、これらの条件の少なくとも何れか一つを満たすと、ステップST16に移り、何れも満たしていないとリターンに移って再びスタートに戻る。ステップST16では、弁制御部(103)により、第2膨張弁(58)の開度が小さくなるように制御される。これにより、液冷媒の温度Trが上昇する。     If it is determined in step ST12 that the actual liquid refrigerant temperature Tr is a value approximate to the target cooling temperature Ts, the process proceeds to step ST15. In step ST15, it is determined whether or not the actual liquid refrigerant temperature Tr is less than 10 ° C. and whether or not the superheat degree SH of the suction refrigerant of the high-stage compression mechanism (11) is less than 5 ° C. If at least one of the conditions is satisfied, the process proceeds to step ST16, and if neither is satisfied, the process returns to the start and returns to the start. In step ST16, the valve control unit (103) controls the opening of the second expansion valve (58) to be small. As a result, the temperature Tr of the liquid refrigerant increases.

つまり、液冷媒の温度Trが、目標冷却温度Tsと近似する値であっても、液冷媒の温度Trが10℃未満であって冷却されすぎている場合や、高段側圧縮機構(11)の吸入冷媒の過熱度SHが低い場合は、第2膨張弁(58)の開度が小さくなるように制御され、過冷却熱交換器(50)が凍結したり、高段側圧縮機構(11)が湿り冷媒を吸入して液圧縮したりすることを防止する。そして、ステップST15で判定される条件を何れも満たしていない場合は、過冷却熱交換器(50)が凍結したり、高段側圧縮機構(11)が液圧縮したりする虞がないので、第2膨張弁(58)の開度は現状のまま維持されて、目標冷却温度Tsと近似する温度に維持される。     In other words, even when the temperature Tr of the liquid refrigerant is a value that approximates the target cooling temperature Ts, the liquid refrigerant temperature Tr is less than 10 ° C. and is too cooled, or the high-stage compression mechanism (11). When the superheat degree SH of the suction refrigerant is low, the opening degree of the second expansion valve (58) is controlled to be small, and the supercooling heat exchanger (50) is frozen or the high stage side compression mechanism (11 ) Prevents inhalation of wet refrigerant and liquid compression. And when none of the conditions determined in step ST15 are satisfied, there is no possibility that the supercooling heat exchanger (50) freezes or the high stage compression mechanism (11) is liquid compressed. The opening degree of the second expansion valve (58) is maintained as it is, and is maintained at a temperature that approximates the target cooling temperature Ts.

そして、ステップST12において、実際の液冷媒の温度Trが、目標冷却温度Tsと近似する値になく目標液冷媒の温度Trより低いと判定されると、ステップST16に移り、弁制御部(103)により、第2膨張弁(58)の開度が小さくなるように制御される。これにより、第2流路(50b)の冷媒量が少なくなるので、第1流路(50a)を流れる液冷媒は、温度が上昇して目標冷却温度Tsとなる。そして、リターンに移り、再びスタートに戻る。     When it is determined in step ST12 that the actual liquid refrigerant temperature Tr is not a value approximate to the target cooling temperature Ts and is lower than the target liquid refrigerant temperature Tr, the process proceeds to step ST16 and the valve control unit (103). Thus, the opening of the second expansion valve (58) is controlled to be small. As a result, the amount of refrigerant in the second flow path (50b) decreases, so that the temperature of the liquid refrigerant flowing through the first flow path (50a) rises to the target cooling temperature Ts. Then, return to return and start again.

このようにして、過冷却熱交換器(50)の第1流路(50a)を流れる液冷媒を、目標冷却温度Tsとすることができるので、冷凍熱交換器(31)に送られる液冷媒を確実に冷却し、該冷凍熱交換器(31)における冷凍能力を大きくすることができる。また、このように、過冷却熱交換器(50)の第1流路(50a)を流れる液冷媒を冷却しながら、この冷却により、過冷却熱交換器(50)が凍結したり、高段側圧縮機構(11)が液圧縮したりすることを防止することができる。     In this way, the liquid refrigerant flowing through the first flow path (50a) of the supercooling heat exchanger (50) can be set to the target cooling temperature Ts, so the liquid refrigerant sent to the refrigeration heat exchanger (31). Can be reliably cooled, and the refrigeration capacity of the refrigeration heat exchanger (31) can be increased. In addition, in this way, while cooling the liquid refrigerant flowing through the first flow path (50a) of the supercooling heat exchanger (50), this cooling causes the supercooling heat exchanger (50) to freeze, The side compression mechanism (11) can be prevented from liquid compression.

−実施形態の効果−
上記冷凍装置(1)では、第1容量制御部(101)により、冷凍熱交換器(31)における蒸発温度が目標蒸発温度となるように、ブースタ圧縮機構(41)の運転容量を制御するようにしたために、冷凍装置(1)の冷却負荷に対応した運転を行うことができる。また、第2容量制御部(102)が、上記ブースタ圧縮機構(41)の吐出温度が目標吐出温度となるように、上記高段側圧縮機構(11)の運転容量を制御するようにしたために、この目標吐出温度を適宜設定することにより、高段側圧縮機構(11)の吸入冷媒を比較的低い温度とすることができる。これにより、高段側圧縮機構(11)が高温になることを防止する対策として高段側圧縮機構(11)の吸入側に液冷媒を供給するにあたり、この液冷媒の量を低減することができるので、冷凍熱交換器(31)で蒸発する冷媒の量が多くすることができる。
-Effect of the embodiment-
In the refrigeration apparatus (1), the first capacity control unit (101) controls the operating capacity of the booster compression mechanism (41) so that the evaporation temperature in the refrigeration heat exchanger (31) becomes the target evaporation temperature. Therefore, the operation corresponding to the cooling load of the refrigeration apparatus (1) can be performed. In addition, the second capacity control unit (102) controls the operating capacity of the high-stage compression mechanism (11) so that the discharge temperature of the booster compression mechanism (41) becomes the target discharge temperature. By appropriately setting the target discharge temperature, the intake refrigerant of the high stage side compression mechanism (11) can be set to a relatively low temperature. Thus, as a measure for preventing the high stage compression mechanism (11) from becoming high temperature, the amount of the liquid refrigerant can be reduced when supplying the liquid refrigerant to the suction side of the high stage compression mechanism (11). Therefore, the amount of refrigerant evaporated in the refrigeration heat exchanger (31) can be increased.

さらに、上記ブースタ圧縮機構(41)の吐出温度が目標吐出温度よりも低い場合は、高段側圧縮機構(11)が高温になりすぎない程度まで、該高段側圧縮機構(11)の運転容量を低減することができるので、高段側圧縮機構(11)の動力をできるだけ小さくすることができる。つまり、冷凍熱交換器(31)で蒸発する冷媒の流量を大きくすることができると共に、高段側圧縮機構(11)の動力をできるだけ小さくすることができるので、両圧縮機構(41,11)の動力に対する冷凍熱交換器(31)での冷凍能力を大きくすることができ、COPを向上させることができる。     Furthermore, when the discharge temperature of the booster compression mechanism (41) is lower than the target discharge temperature, the operation of the high stage compression mechanism (11) is performed until the high stage compression mechanism (11) does not become too high. Since the capacity can be reduced, the power of the high stage compression mechanism (11) can be made as small as possible. That is, the flow rate of the refrigerant evaporated in the refrigeration heat exchanger (31) can be increased, and the power of the high stage compression mechanism (11) can be reduced as much as possible, so both compression mechanisms (41, 11) The refrigeration capacity in the refrigeration heat exchanger (31) for the power of the power can be increased, and COP can be improved.

また、第2容量制御部(102)は、ブースタ圧縮機構(41)の吐出圧力が目標吐出圧力となるように、上記高段側圧縮機構(11)の運転容量を制御するので、ブースタ圧縮機構(41)の各ブースタ圧縮機(41a,41b,41c)が高圧ドーム型のスクロール圧縮機であって、吐出温度を迅速且つ厳密に測定することが困難な場合であっても、吐出温度を吐出目標温度とする制御を確実に行うことができる。     The second capacity control unit (102) controls the operating capacity of the high-stage compression mechanism (11) so that the discharge pressure of the booster compression mechanism (41) becomes the target discharge pressure. Each booster compressor (41a, 41b, 41c) of (41) is a high-pressure dome type scroll compressor, and even if it is difficult to measure the discharge temperature quickly and precisely, the discharge temperature is discharged. Control to the target temperature can be reliably performed.

また、上記冷凍装置(1)では、上記弁制御部(103)が第2膨張弁(58)の開度制御を行って、過冷却熱交換器(50)の第1流路(50a)を流れる液冷媒を目標冷却温度Tsにまで冷却するようにしたために、冷凍熱交換器(31)に送られる冷媒を確実に冷却して、該冷凍熱交換器(31)における冷凍能力を大きくすることができるので、冷凍装置(1)のCOPをより確実に向上させることができる。     Further, in the refrigeration apparatus (1), the valve control unit (103) controls the opening degree of the second expansion valve (58), and the first flow path (50a) of the supercooling heat exchanger (50) is controlled. Since the flowing liquid refrigerant is cooled to the target cooling temperature Ts, the refrigerant sent to the refrigeration heat exchanger (31) is reliably cooled to increase the refrigeration capacity in the refrigeration heat exchanger (31). Therefore, the COP of the refrigeration apparatus (1) can be improved more reliably.

《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.

上記実施形態の冷凍装置(1)は、各圧縮機構(11,41)を3台の圧縮機を並列に接続することにより構成したが、各圧縮機構(11,41)を、例えば1台の圧縮機で構成するようにしてもよい。また、上記実施形態の冷凍装置(1)は、冷凍熱交換器(31)が1台であったが、複数の冷凍熱交換器(31)が並列接続される構成であってもよい。     In the refrigeration apparatus (1) of the above embodiment, each compression mechanism (11, 41) is configured by connecting three compressors in parallel. For example, each compression mechanism (11, 41) is configured as one unit. You may make it comprise with a compressor. Moreover, although the refrigerating apparatus (1) of the said embodiment was one refrigeration heat exchanger (31), the structure by which a some freezing heat exchanger (31) is connected in parallel may be sufficient.

また、上記実施形態の冷凍装置(1)では、ブースタ圧縮機構(41)の各圧縮機(41a,41b,41c)としてスクロール型の圧縮機を用いており、吐出温度の測定の応答時間が長いために、吐出圧力を目標吐出圧力となるように制御したが、吐出温度の応答時間が短い圧縮機(例えば、ロータリー型の圧縮機)であれば、直接に吐出温度を目標吐出温度とする制御を行ってもよい。さらに、スクロール型の圧縮機を用いる場合であっても、吐出管を流れる冷媒の温度から吐出温度を推測して制御するようにしてもよい。     Further, in the refrigeration apparatus (1) of the above embodiment, scroll type compressors are used as the compressors (41a, 41b, 41c) of the booster compression mechanism (41), and the response time of the discharge temperature measurement is long. Therefore, the discharge pressure is controlled to become the target discharge pressure. However, if the compressor has a short response time of the discharge temperature (for example, a rotary type compressor), the control directly sets the discharge temperature to the target discharge temperature. May be performed. Further, even when a scroll type compressor is used, the discharge temperature may be estimated and controlled from the temperature of the refrigerant flowing through the discharge pipe.

尚、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、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構とを備えて冷媒を2段圧縮する冷凍装置について有用である。     As described above, the present invention is useful for a refrigeration apparatus that includes a low-stage compression mechanism and a high-stage compression mechanism and compresses refrigerant in two stages.

実施形態に係る冷凍装置の冷媒回路の配管系統図である。It is a piping system diagram of the refrigerant circuit of the refrigerating device concerning an embodiment. 実施形態に係る冷凍装置の冷却運転中の冷媒の流れを示す配管系統図である。It is a piping system diagram showing the flow of the refrigerant during the cooling operation of the refrigeration apparatus according to the embodiment. 実施形態に係る第2容量制御部の高段側圧縮機構の運転容量制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation capacity control of the high stage side compression mechanism of the 2nd capacity | capacitance control part which concerns on embodiment. 実施形態に係る弁制御部の第2膨張弁の開度制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the opening degree control of the 2nd expansion valve of the valve control part which concerns on embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 冷凍装置
10 冷媒回路
11 高段側圧縮機構
13 室外熱交換器(凝縮器)
31 冷凍熱交換器(蒸発器)
32 冷凍膨張弁(膨張機構)
41 ブースタ圧縮機構(低段側圧縮機構)
50 過冷却熱交換器
58 第2膨張弁(減圧弁)
84 分岐通路
101 第1容量制御部(第1容量制御手段)
102 第2容量制御部(第2容量制御手段)
103 弁制御部(弁制御手段)
1 Refrigeration equipment
10 Refrigerant circuit
11 High-stage compression mechanism
13 Outdoor heat exchanger (condenser)
31 Refrigeration heat exchanger (evaporator)
32 Refrigeration expansion valve (expansion mechanism)
41 Booster compression mechanism (low-stage compression mechanism)
50 Supercooling heat exchanger
58 Second expansion valve (pressure reducing valve)
84 Branch passage
101 1st capacity control part (1st capacity control means)
102 Second capacity control unit (second capacity control means)
103 Valve control unit (valve control means)

Claims (4)

運転容量可変の低段側圧縮機構(41)と運転容量可変の高段側圧縮機構(11)と凝縮器(13)と膨張機構(32)と蒸発器(31)とが順に接続された冷媒回路(10)を備え、上記低段側圧縮機構(41)と上記高段側圧縮機構(11)とによって冷媒を2段圧縮する冷凍装置であって、
上記蒸発器(31)における蒸発温度が目標蒸発温度となるように上記低段側圧縮機構(41)の運転容量を制御する第1容量制御手段(101)と、
上記低段側圧縮機構(41)の吐出温度が目標吐出温度となるように上記高段側圧縮機構(11)の運転容量を制御する第2容量制御手段(102)とを備えている
ことを特徴とする冷凍装置。
A refrigerant in which a low-stage compression mechanism (41) with variable operating capacity, a high-stage compression mechanism (11) with variable operating capacity, a condenser (13), an expansion mechanism (32), and an evaporator (31) are connected in order. A refrigeration apparatus comprising a circuit (10), wherein the refrigerant is compressed in two stages by the low-stage compression mechanism (41) and the high-stage compression mechanism (11),
First capacity control means (101) for controlling the operating capacity of the low-stage compression mechanism (41) so that the evaporation temperature in the evaporator (31) becomes the target evaporation temperature;
Second capacity control means (102) for controlling the operating capacity of the high stage compression mechanism (11) so that the discharge temperature of the low stage compression mechanism (41) becomes the target discharge temperature. Refrigeration equipment characterized.
請求項1において、
上記第2容量制御手段(102)は、上記低段側圧縮機構(41)の吐出圧力が、上記低段側圧縮機構(41)の吸入圧力及び吸入温度と上記目標吐出温度とに基づいて導出した目標吐出圧力となるように上記高段側圧縮機構(11)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,
The second capacity control means (102) derives the discharge pressure of the low-stage compression mechanism (41) based on the suction pressure and suction temperature of the low-stage compression mechanism (41) and the target discharge temperature. A refrigeration apparatus that controls the operating capacity of the high-stage compression mechanism (11) so as to achieve the target discharge pressure.
請求項1又は2において、
上記冷媒回路(10)は、凝縮器(13)から膨張機構(32)へ流れる液冷媒と該液冷媒の一部が分岐され且つ減圧された分岐冷媒とを熱交換させて上記液冷媒を冷却する過冷却熱交換器(50)を備える一方、該過冷却熱交換器(50)を流れた分岐冷媒が上記高段側圧縮機構(11)の吸入側に供給されるように構成されている
ことを特徴とする冷凍装置。
In claim 1 or 2,
The refrigerant circuit (10) cools the liquid refrigerant by exchanging heat between the liquid refrigerant flowing from the condenser (13) to the expansion mechanism (32) and the branched refrigerant partially branched and decompressed. The subcooling heat exchanger (50) is provided, and the branched refrigerant that has flowed through the supercooling heat exchanger (50) is supplied to the suction side of the high-stage compression mechanism (11). A refrigeration apparatus characterized by that.
請求項3において、
上記分岐冷媒を上記過冷却熱交換器(50)に供給する分岐通路(84)には、開度調整自在な減圧弁(58)が設けられる一方、
上記過冷却熱交換器(50)を流れた液冷媒の温度が目標冷却温度となるように上記減圧弁(58)の開度を制御する弁制御手段(103)を備えている
ことを特徴とする冷凍装置。
In claim 3,
The branch passage (84) for supplying the branch refrigerant to the supercooling heat exchanger (50) is provided with a pressure reducing valve (58) whose opening degree is adjustable,
Characterized by comprising valve control means (103) for controlling the opening of the pressure reducing valve (58) so that the temperature of the liquid refrigerant flowing through the supercooling heat exchanger (50) becomes a target cooling temperature. Refrigeration equipment.
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