JP2013139904A - Refrigerating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷媒の膨脹動力を回収する膨張機が冷媒回路に接続された冷凍装置に関し、特に冷媒回路における冷媒循環量の変化に膨張機を幅広く対応させるための技術に関するものである。 The present invention relates to a refrigeration apparatus in which an expander that recovers expansion power of a refrigerant is connected to a refrigerant circuit, and more particularly to a technique for widely adapting the expander to changes in the amount of refrigerant circulation in the refrigerant circuit.
従来より、例えば特許文献１に開示されるように、圧縮機と放熱器と膨張機と蒸発器とが接続され、冷媒が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた冷凍装置が知られている。上記膨張機は、冷媒の膨脹動力を回収する流体機械である。
Conventionally, as disclosed in, for example,
一般に、上記冷媒回路では膨張機で冷媒流量を制御するが、膨張機には下限周波数があるので、それよりも冷媒流量が少なくなる条件では膨張機で流量を処理できなくなる。そこで、特許文献１のように膨張機と並列に膨張弁（流量制御弁）を設けた冷媒回路では、膨張機の下限周波数での冷媒処理流量よりも冷媒回路の冷媒循環量が少なくなった場合は、膨張機を停止して、膨張弁の開度を調節することにより冷媒循環量を制御できる。
Generally, in the refrigerant circuit, the flow rate of the refrigerant is controlled by the expander. However, since the expander has a lower limit frequency, the flow rate cannot be processed by the expander under the condition that the refrigerant flow rate is lower than that. Therefore, in the refrigerant circuit in which an expansion valve (flow rate control valve) is provided in parallel with the expander as in
しかし、特許文献１の冷媒回路では、冷媒循環量が膨張機の下限周波数での処理流量よりも一旦は少なくなった後に、運転条件が変化して冷媒循環量が膨張機の最低処理流量よりも多くなると、そのときには膨張機が停止しているため、膨張機による動力回収が行われず、システムの効率が低下する。
However, in the refrigerant circuit of
また、膨張機を停止している状態で効率を上げるために膨張機を再起動するためには、システムを一旦停止してから膨張機を起動する必要がある。そのときには、冷凍装置の運転が一度止まることになるので、利用側での冷却や加熱が中断されることになる。 In order to restart the expander in order to increase efficiency while the expander is stopped, it is necessary to stop the system and then start the expander. At that time, since the operation of the refrigeration apparatus is stopped once, cooling and heating on the use side are interrupted.
以上のように、膨張機と膨張弁が並列に設けられた冷媒回路では、膨張機を一旦停止して膨張弁を用いることで冷媒循環量の低下に対応することが可能であるが、膨張機自体では冷媒循環量の低下に対応できないことがあるため、運転条件の変化に十分に対応できない場合がある。逆に言うと、膨張機自体で冷媒循環量の低下に対応できるようにすると、膨張弁が並列に接続されているか否かにかかわらず、運転条件の変化に幅広く対応できると考えられる。 As described above, in the refrigerant circuit in which the expander and the expansion valve are provided in parallel, it is possible to cope with the decrease in the refrigerant circulation amount by temporarily stopping the expander and using the expansion valve. Since it may not be able to cope with a decrease in the refrigerant circulation amount by itself, it may not be able to sufficiently cope with changes in operating conditions. In other words, it is considered that if the expansion machine itself can cope with a decrease in the refrigerant circulation amount, it can cope with a wide range of operating conditions regardless of whether the expansion valves are connected in parallel.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷媒の膨脹動力を回収する膨張機が接続された冷媒回路を有する冷凍装置において、冷媒循環量が少なくなっても膨張機の運転を継続できるようにすることである。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a refrigerating apparatus having a refrigerant circuit to which an expander for recovering refrigerant expansion power is connected. Is to be able to continue driving.
第１の発明は、圧縮機（20，60）と放熱器（44）（2a，3a，4a）と膨張機構（30）と蒸発器（2a，3a，4a）（44）とが接続された冷媒回路（10）を有し、冷媒の膨脹動力を回収する膨張機（30）により上記膨張機構（30）が構成された冷凍装置を前提としている。 In the first invention, the compressor (20, 60), the radiator (44) (2a, 3a, 4a), the expansion mechanism (30), and the evaporator (2a, 3a, 4a) (44) are connected. A refrigeration apparatus having the refrigerant circuit (10) and having the expansion mechanism (30) configured by an expander (30) that recovers expansion power of the refrigerant is assumed.
そして、この冷凍装置は、上記冷媒回路（10）の冷媒循環量が膨張機（30）の最低回転数での処理流量まで低下すると、膨張機（30）への流入冷媒の密度を低下させる冷媒密度調整手段（70）を備えていることを特徴としている。 The refrigeration apparatus is a refrigerant that reduces the density of refrigerant flowing into the expander (30) when the refrigerant circulation amount of the refrigerant circuit (10) decreases to the processing flow rate at the minimum rotation speed of the expander (30). It is characterized by having density adjusting means (70).
この第１の発明では、冷媒回路（10）の冷媒循環量が膨張機（30）の最低回転数での処理流量まで低下すると、膨張機（30）への流入冷媒の密度が低下するので、従来であれば膨張機（30）を停止させていた冷媒循環量でも膨張機（30）を運転しておくことができる。したがって、膨張機（30）を停止させなくても冷媒回路（10）の動作を継続させることが可能になる。 In the first aspect of the invention, when the refrigerant circulation amount in the refrigerant circuit (10) is reduced to the processing flow rate at the minimum rotation speed of the expander (30), the density of refrigerant flowing into the expander (30) is reduced. The expander (30) can be operated even with a refrigerant circulation amount that has conventionally stopped the expander (30). Therefore, the operation of the refrigerant circuit (10) can be continued without stopping the expander (30).
第２の発明は、第１の発明において、上記冷媒回路（10）が、圧縮機（20，60）における圧縮行程の途中に中間圧冷媒を供給するエコノマイザー回路（80）を有し、エコノマイザー回路（80）には、圧縮機（20，60）に供給される中間圧冷媒の流量を調整する流量制御弁（81）が設けられ、上記冷媒密度調整手段（70）が、上記冷媒回路（10）の冷媒循環量が膨張機（30）の最低回転数での処理流量まで低下すると、上記流量制御弁（81）の開度を小さくするように構成されていることを特徴としている。 According to a second invention, in the first invention, the refrigerant circuit (10) includes an economizer circuit (80) for supplying an intermediate pressure refrigerant in the middle of a compression stroke in the compressor (20, 60). The miser circuit (80) is provided with a flow rate control valve (81) for adjusting the flow rate of the intermediate pressure refrigerant supplied to the compressor (20, 60), and the refrigerant density adjusting means (70) is connected to the refrigerant circuit. When the refrigerant circulation amount of (10) is reduced to the processing flow rate at the minimum rotational speed of the expander (30), the opening degree of the flow rate control valve (81) is reduced.
この第２の発明では、エコノマイザー回路（80）に設けられている流量制御弁（81）の開度を小さくする制御を行うことにより、従来であれば膨張機（30）を停止させていた冷媒循環量でも膨張機（30）を運転しておくことができる。したがって、膨張機（30）を停止させなくても冷媒回路（10）の動作を継続させることが可能になる。 In the second aspect of the invention, the expander (30) is conventionally stopped by performing control to reduce the opening of the flow control valve (81) provided in the economizer circuit (80). The expander (30) can be operated even with the refrigerant circulation amount. Therefore, the operation of the refrigerant circuit (10) can be continued without stopping the expander (30).
第３の発明は、第１の発明において、上記冷媒回路（10）が、蒸発器（2a，3a，4a）で利用側の冷却を行う冷却運転が可能に構成され、上記冷媒密度調整手段（70）が、上記冷却運転時に上記冷媒回路（10）の冷媒循環量が膨張機（30）の最低回転数での処理流量まで低下すると、冷媒と熱交換をする空気を該放熱器（44）に供給する放熱器ファン（44a）の回転速度を上昇させるように構成されていることを特徴としている。 According to a third invention, in the first invention, the refrigerant circuit (10) is configured to be able to perform a cooling operation in which the evaporator (2a, 3a, 4a) performs cooling on the use side, and the refrigerant density adjusting means ( 70), when the amount of refrigerant circulating in the refrigerant circuit (10) decreases to the processing flow rate at the minimum rotation speed of the expander (30) during the cooling operation, air that exchanges heat with the refrigerant is transferred to the radiator (44). The radiator fan (44a) to be supplied to the fan is configured to increase the rotational speed.
この第３の発明では、冷却運転時に上記冷媒回路（10）の冷媒循環量が膨張機（30）の最低回転数での処理流量まで低下すると、膨張機（30）の入口の冷媒の密度が低下するので、従来であれば膨張機（30）を停止させていた冷媒循環量でも膨張機（30）を運転しておくことができる。したがって、膨張機（30）を停止させなくても冷媒回路（10）の動作を継続させることが可能になる。 In the third aspect of the invention, when the refrigerant circulation amount of the refrigerant circuit (10) is reduced to the processing flow rate at the minimum rotation speed of the expander (30) during the cooling operation, the refrigerant density at the inlet of the expander (30) is reduced. Therefore, the expander (30) can be operated even with the refrigerant circulation amount that conventionally stopped the expander (30). Therefore, the operation of the refrigerant circuit (10) can be continued without stopping the expander (30).
第４の発明は、第１の発明において、上記冷媒回路（10）が、放熱器（2a，3a，4a）で利用側の加熱を行う加熱運転が可能に構成され、上記冷媒密度調整手段（70）が、上記加熱運転時に上記冷媒回路（10）の冷媒循環量が膨張機（30）の最低回転数での処理流量まで低下すると、放熱器（2a，3a，4a）の下流側に設けられている減圧弁（2b，3b，4b）の開度を小さくするように構成されていることを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect, the refrigerant circuit (10) is configured to be able to perform a heating operation in which heating on the use side is performed by a radiator (2a, 3a, 4a). 70) is installed on the downstream side of the radiator (2a, 3a, 4a) when the refrigerant circulation rate in the refrigerant circuit (10) decreases to the processing flow rate at the minimum rotation speed of the expander (30) during the heating operation. The pressure reducing valve (2b, 3b, 4b) is configured to reduce the opening degree.
この第４の発明では、加熱運転時に上記冷媒回路（10）の冷媒循環量が膨張機（30）の最低回転数での処理流量まで低下すると、膨張機（30）の入口の冷媒圧力が低下する（冷媒の密度が低下する）ので、従来であれば膨張機（30）を停止させていた冷媒循環量でも膨張機（30）を運転しておくことができる。したがって、膨張機（30）を停止させなくても冷媒回路（10）の動作を継続させることが可能になる。 In the fourth aspect of the invention, when the refrigerant circulation amount of the refrigerant circuit (10) is reduced to the processing flow rate at the minimum rotation speed of the expander (30) during the heating operation, the refrigerant pressure at the inlet of the expander (30) is reduced. Therefore (the refrigerant density is reduced), the expander (30) can be operated even with the refrigerant circulation amount that conventionally stopped the expander (30). Therefore, the operation of the refrigerant circuit (10) can be continued without stopping the expander (30).
第５の発明は、第１の発明において、上記冷媒回路（10）が、圧縮機（20，60）における圧縮行程の途中に中間圧冷媒を供給するエコノマイザー回路（80）を有し、エコノマイザー回路（80）には、圧縮機（20，60）に供給される中間圧冷媒の流量を調整する流量制御弁（81）が設けられ、上記冷媒回路（10）は、蒸発器（2a，3a，4a）で利用側の冷却を行う冷却運転が可能に構成され、上記冷媒密度調整手段（70）は、上記冷却運転時に上記冷媒回路（10）の冷媒循環量が膨張機（30）の最低回転数での処理流量まで低下すると、上記流量制御弁（81）の開度を小さくするとともに、冷媒と熱交換をする空気を該放熱器（44）に供給する放熱器ファン（44a）の回転速度を上昇させるように構成されていることを特徴としている。 According to a fifth invention, in the first invention, the refrigerant circuit (10) has an economizer circuit (80) for supplying an intermediate pressure refrigerant in the middle of a compression stroke in the compressor (20, 60). The miser circuit (80) is provided with a flow control valve (81) for adjusting the flow rate of the intermediate pressure refrigerant supplied to the compressor (20, 60), and the refrigerant circuit (10) includes an evaporator (2a, The refrigerant density adjusting means (70) is configured such that the refrigerant circulation amount of the refrigerant circuit (10) is equal to that of the expander (30) during the cooling operation. When the processing flow rate at the minimum rotational speed is reduced, the opening degree of the flow rate control valve (81) is reduced, and the heat of the radiator fan (44a) that supplies air that exchanges heat with the refrigerant to the radiator (44). It is characterized by being configured to increase the rotational speed.
この第５の発明では、冷却運転時に上記冷媒回路（10）の冷媒循環量が膨張機（30）の最低回転数での処理流量まで低下すると、膨張機（30）の入口の冷媒密度が小さくなるとともに、膨張機（30）の入口の冷媒圧力が低下するので、従来であれば膨張機（30）を停止させていた冷媒循環量でも膨張機（30）を運転しておくことができる。したがって、膨張機（30）を停止させなくても冷媒回路（10）の動作を継続させることが可能になる。 In the fifth aspect of the invention, when the refrigerant circulation amount of the refrigerant circuit (10) is reduced to the processing flow rate at the minimum rotation speed of the expander (30) during the cooling operation, the refrigerant density at the inlet of the expander (30) is reduced. In addition, since the refrigerant pressure at the inlet of the expander (30) decreases, the expander (30) can be operated even with the refrigerant circulation amount that conventionally stopped the expander (30). Therefore, the operation of the refrigerant circuit (10) can be continued without stopping the expander (30).
第６の発明は、第１の発明において、上記冷媒回路（10）が、圧縮機（20，60）における圧縮行程の途中に中間圧冷媒を供給するエコノマイザー回路（80）を有し、エコノマイザー回路（80）には、圧縮機（20，60）に供給される中間圧冷媒の流量を調整する流量制御弁（81）が設けられ、上記冷媒回路（10）は、放熱器（2a，3a，4a）で利用側の加熱を行う加熱運転が可能に構成され、上記冷媒密度調整手段（70）は、上記加熱運転時に上記冷媒回路（10）の冷媒循環量が膨張機（30）の最低回転数での処理流量まで低下すると、上記流量制御弁（81）の開度を小さくするとともに、放熱器（2a，3a，4a）の下流側に設けられている減圧弁（2b，3b，4b）の開度を小さくするように構成されていることを特徴としている。 According to a sixth invention, in the first invention, the refrigerant circuit (10) has an economizer circuit (80) for supplying an intermediate pressure refrigerant in the middle of a compression stroke in the compressor (20, 60). The miser circuit (80) is provided with a flow rate control valve (81) for adjusting the flow rate of the intermediate pressure refrigerant supplied to the compressor (20, 60), and the refrigerant circuit (10) includes a radiator (2a, 3a, 4a) is configured to be capable of heating operation on the use side, and the refrigerant density adjusting means (70) is configured so that the refrigerant circulation amount of the refrigerant circuit (10) during the heating operation is that of the expander (30). When the processing flow rate at the minimum rotational speed is reduced, the opening degree of the flow rate control valve (81) is reduced, and the pressure reducing valves (2b, 3b, 4a) provided downstream of the radiators (2a, 3a, 4a) 4b) is characterized in that the opening degree is reduced.
この第６の発明では、加熱運転時に上記冷媒回路（10）の冷媒循環量が膨張機（30）の最低回転数での処理流量まで低下すると、膨張機（30）の入口の冷媒密度が小さくなるとともに、膨張機（30）の入口の冷媒圧力が低下するので、従来であれば膨張機（30）を停止させていた冷媒循環量でも膨張機（30）を運転しておくことができる。したがって、膨張機（30）を停止させなくても冷媒回路（10）の動作を継続させることが可能になる。 In the sixth aspect of the invention, when the refrigerant circulation rate of the refrigerant circuit (10) is reduced to the processing flow rate at the minimum rotation speed of the expander (30) during the heating operation, the refrigerant density at the inlet of the expander (30) is reduced. In addition, since the refrigerant pressure at the inlet of the expander (30) decreases, the expander (30) can be operated even with the refrigerant circulation amount that conventionally stopped the expander (30). Therefore, the operation of the refrigerant circuit (10) can be continued without stopping the expander (30).
本発明によれば、冷媒循環量が少なくなっても膨張機（30）の運転を継続することが可能になる。したがって、従来であれば膨張機（30）を停止させていた運転条件でも膨張機（30）の動作を継続させておくことができるから、膨張機（30）単体でも幅広い運転条件の変化に対応することが可能になる。また、膨張機（30）と並列に膨張弁を設ける構成にする場合は、冷媒循環量が低下して従来であれば膨張機（30）を止めて膨張弁で対応していた運転条件でも、膨張機（30）を止めなくてよいので、膨張機（30）の再起動に伴うシステムの停止を回避できる。 According to the present invention, it is possible to continue the operation of the expander (30) even when the refrigerant circulation amount decreases. Therefore, the expansion machine (30) can continue to operate even under operating conditions where the expander (30) has been stopped in the past, so the expansion machine (30) alone can handle a wide variety of operating conditions. It becomes possible to do. In addition, when the expansion valve is provided in parallel with the expander (30), the refrigerant circulation amount is reduced, and even in the conventional operating conditions where the expander (30) is stopped and the expansion valve is used, Since it is not necessary to stop the expander (30), it is possible to avoid the system from being stopped due to the restart of the expander (30).
上記第２の発明によれば、エコノマイザー回路（80）に設けられている流量制御弁（81）の開度を小さくする制御を行うことにより、膨張機（30）を運転条件の幅広い変化に対応させることが可能になる。 According to the second aspect of the invention, by performing control to reduce the opening degree of the flow control valve (81) provided in the economizer circuit (80), the expander (30) can be changed over a wide range of operating conditions. It becomes possible to make it correspond.
上記第３の発明によれば、冷却運転時に放熱器ファン（44a）の回転数を上昇させることにより、膨張機（30）を運転条件の幅広い変化に対応させることが可能になる。 According to the said 3rd invention, it becomes possible to make an expander (30) respond | correspond to the wide change of an operating condition by raising the rotation speed of a radiator fan (44a) at the time of cooling operation.
上記第４の発明によれば、放熱器（44）（2a，3a，4a）の下流側に設けられている減圧弁（2b，3b，4b）の開度を小さくすることにより、膨張機（30）を運転条件の幅広い変化に対応させることが可能になる。 According to the fourth aspect of the invention, by reducing the opening of the pressure reducing valve (2b, 3b, 4b) provided downstream of the radiator (44) (2a, 3a, 4a), the expander ( 30) can be adapted to a wide range of operating conditions.
上記第５，第６の発明によれば、上記第２，第３，第４の発明と同様に、エコノマイザー回路（80）に設けられている流量制御弁（81）の開度を小さくする制御を行うこと、冷却運転時に放熱器ファン（44a）の回転数を上昇させること、及び放熱器（44）（2a，3a，4a）の下流側に設けられている減圧弁（2b，3b，4b）の開度を加熱運転時に小さくすることにより、膨張機（30）を運転条件の幅広い変化に対応させることが可能になる。 According to the fifth and sixth inventions, as in the second, third and fourth inventions, the opening degree of the flow control valve (81) provided in the economizer circuit (80) is reduced. Performing control, increasing the rotational speed of the radiator fan (44a) during the cooling operation, and the pressure reducing valves (2b, 3b, downstream of the radiator (44) (2a, 3a, 4a) By reducing the opening of 4b) during heating operation, the expander (30) can be adapted to a wide range of operating conditions.
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.
図１に示すように、本実施形態は、本発明に係る冷凍装置により構成された空調機（1）である。この空調機（1）は、冷媒回路（10）で冷媒を循環させて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うもので、冷房運転と暖房運転とを切り換えて行う。この空調機（1）は、１つの室外ユニット（5）と複数（図１の例では３つ）の室内ユニット（2,3,4）とを備える、いわゆるマルチ型に構成されている。 As shown in FIG. 1, this embodiment is an air conditioner (1) comprised by the freezing apparatus which concerns on this invention. The air conditioner (1) performs a vapor compression refrigeration cycle by circulating a refrigerant in a refrigerant circuit (10), and performs switching between a cooling operation and a heating operation. The air conditioner (1) has a so-called multi-type configuration including one outdoor unit (5) and a plurality (three in the example of FIG. 1) of indoor units (2, 3, 4).
冷媒回路（10）には、二酸化炭素（ＣＯ２）が冷媒として充填されている。上記冷媒回路（10）は、利用側回路である３つの室内回路（11,12,13）と、熱源側回路である１つの室外回路（14）とを備えている。３つの室内回路（11,12,13）は、第１連絡管（15）及び第２連絡管（16）を介して室外回路（14）に接続されている。 The refrigerant circuit (10) is filled with carbon dioxide (CO 2 ) as a refrigerant. The refrigerant circuit (10) includes three indoor circuits (11, 12, 13) that are use side circuits and one outdoor circuit (14) that is a heat source side circuit. The three indoor circuits (11, 12, 13) are connected to the outdoor circuit (14) via the first communication pipe (15) and the second communication pipe (16).
上記室内回路（11,12,13）は、各室内ユニット（2,3,4）に１つずつ収納されている。各室内回路（11,12,13）には、利用側熱交換器である室内熱交換器（2a,3a,4a）と、利用側膨張弁である開度可変の室内膨張弁（減圧弁）（2b,3b,4b）とが直列に接続されて設けられている。各室内ユニット（2,3,4）には、図示しないが、室内ファンがそれぞれ設けられている。 The indoor circuit (11, 12, 13) is housed in each indoor unit (2, 3, 4). Each indoor circuit (11,12,13) includes an indoor heat exchanger (2a, 3a, 4a) that is a use side heat exchanger and an indoor expansion valve (pressure reducing valve) that is a use side expansion valve and has a variable opening. (2b, 3b, 4b) are connected in series. Although not shown, each indoor unit (2, 3, 4) is provided with an indoor fan.
各室内熱交換器（2a,3a,4a）は、いわゆるクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器により構成されている。各室内熱交換器（2a,3a,4a）へは、図外の室内ファンによって室内空気が供給される。各室内熱交換器（2a,3a,4a）では、供給された室内空気と該室内熱交換器（2a,3a,4a）を流通する冷媒との間で熱交換が行われる。また、各室内膨張弁（2b,3b,4b）は、電子膨張弁によって構成されている。 Each indoor heat exchanger (2a, 3a, 4a) is configured by a so-called cross fin type fin-and-tube heat exchanger. Room air is supplied to each indoor heat exchanger (2a, 3a, 4a) by an indoor fan (not shown). In each indoor heat exchanger (2a, 3a, 4a), heat exchange is performed between the supplied indoor air and the refrigerant flowing through the indoor heat exchanger (2a, 3a, 4a). Each indoor expansion valve (2b, 3b, 4b) is constituted by an electronic expansion valve.
上記室外回路（14）は、室外ユニット（5）に収納されている。この室外回路（14）には、圧縮機（20，60）、冷媒の膨脹動力を回収する流体機械である膨張機（膨張機構）（30）、気液分離器（51）、室外熱交換器（44）、冷却用熱交換器である内部熱交換器（45）、四路切換弁（42）、及びブリッジ回路（41）が設けられている。室外ユニット（5）には、図示しないが、室外ファン（44a）（図２参照）が設けられている。室外ファン（44a）は冷房運転時に放熱器ファンとなる。 The outdoor circuit (14) is housed in the outdoor unit (5). The outdoor circuit (14) includes a compressor (20, 60), an expander (expansion mechanism) (30) that is a fluid machine that recovers expansion power of the refrigerant, a gas-liquid separator (51), and an outdoor heat exchanger. (44) An internal heat exchanger (45), which is a cooling heat exchanger, a four-way switching valve (42), and a bridge circuit (41) are provided. Although not shown, the outdoor unit (5) is provided with an outdoor fan (44a) (see FIG. 2). The outdoor fan (44a) becomes a radiator fan during cooling operation.
この空調機（1）は、冷媒が２つの圧縮機（低段側圧縮機（20）及び高段側圧縮機（60））で圧縮されるように構成されている。 The air conditioner (1) is configured such that the refrigerant is compressed by two compressors (a low-stage compressor (20) and a high-stage compressor (60)).
低段側圧縮機（20）は、密閉状の低段側ケーシング（21）と、該低段側ケーシング（21）内に配置される低段側電動機（22）と、該低段側電動機（22）によって駆動される低段側圧縮機構（24）とを備えている。本実施形態の低段側圧縮機（20）は、低段側ケーシング（21）内が低段側圧縮機構（24）で圧縮された冷媒で満たされる、いわゆる高圧ドーム型の圧縮機である。 The low-stage compressor (20) includes a sealed low-stage casing (21), a low-stage electric motor (22) disposed in the low-stage casing (21), and the low-stage electric motor ( 22) and a low-stage side compression mechanism (24). The low-stage compressor (20) of the present embodiment is a so-called high-pressure dome type compressor in which the low-stage casing (21) is filled with the refrigerant compressed by the low-stage compression mechanism (24).
低段側ケーシング（21）は、縦長で円筒状の密閉容器である。低段側ケーシング（21）の上部には、低段側圧縮機構（24）で圧縮された冷媒を吐出するための吐出管（26）が、低段側ケーシング（21）の下部には、冷媒を吸入するための吸入管（25）が、それぞれ挿通固定されている。また、低段側ケーシング（21）の底部には、潤滑油を貯留するための油溜まり（27）が形成されている。吸入管（25）及び低段側圧縮機構（24）の下側の部分は、油溜まり（27）の潤滑油に浸漬している。油溜まり（27）の潤滑油は、吸入管（25）を流れる低圧冷媒によって冷やされるため、低段側ケーシング（21）内の冷媒よりも温度が低くなっている。 The low-stage casing (21) is a vertically long and cylindrical sealed container. A discharge pipe (26) for discharging the refrigerant compressed by the low-stage compression mechanism (24) is provided at the upper part of the low-stage casing (21), and a refrigerant is provided at the lower part of the low-stage casing (21). Inhalation pipes (25) for inhaling each are inserted and fixed. An oil sump (27) for storing lubricating oil is formed at the bottom of the low-stage casing (21). The lower part of the suction pipe (25) and the lower stage compression mechanism (24) is immersed in the lubricating oil in the oil reservoir (27). Since the lubricating oil in the oil sump (27) is cooled by the low-pressure refrigerant flowing through the suction pipe (25), the temperature is lower than that of the refrigerant in the low-stage casing (21).
低段側電動機（22）は、ステータ（22a）とロータ（22b）とを備えている。ステータ（22a）は、略円筒状に形成され、低段側ケーシング（21）における上側の部分に内嵌している。ロータ（22b）は、円柱状に形成され、ステータ（22a）の内周に所定の隙間（エアギャップ）を介して挿通されている。ロータ（22b）の中央部には、駆動軸（23）が挿通固定されている。 The low stage electric motor (22) includes a stator (22a) and a rotor (22b). The stator (22a) is formed in a substantially cylindrical shape, and is fitted into the upper portion of the low-stage casing (21). The rotor (22b) is formed in a columnar shape, and is inserted through the inner periphery of the stator (22a) via a predetermined gap (air gap). A drive shaft (23) is inserted and fixed in the center of the rotor (22b).
駆動軸（23）は、ロータ（22b）から油溜まり（27）まで上下方向に延びるように形成されている。駆動軸（23）には、油溜まり（27）の潤滑油を低段側圧縮機構（24）の摺動部へ供給するための給油路（23a）が形成されている。また、駆動軸（23）の下端部には、潤滑油を上方へ汲み上げるための遠心ポンプ（23b）が形成されている。低段側電動機（22）の駆動により駆動軸（23）が回転すると、潤滑油は、遠心ポンプ（23b）によって上方へ汲み上げられ、給油路（23a）を通じて低段側圧縮機構（24）の摺動部へ供給される。 The drive shaft (23) is formed to extend in the vertical direction from the rotor (22b) to the oil sump (27). The drive shaft (23) is formed with an oil supply passage (23a) for supplying the lubricating oil in the oil reservoir (27) to the sliding portion of the low-stage compression mechanism (24). Further, a centrifugal pump (23b) for pumping up the lubricating oil is formed at the lower end of the drive shaft (23). When the drive shaft (23) is rotated by driving the low-stage motor (22), the lubricating oil is pumped upward by the centrifugal pump (23b), and is slid by the low-stage compression mechanism (24) through the oil supply passage (23a). Supplied to the moving part.
低段側圧縮機構（24）は、ロータリー式の圧縮機構で構成されている。低段側圧縮機構（24）は、低段側ケーシング（21）における下側の部分に配置されている。低段側圧縮機構（24）は、シリンダ及びピストンを備えている。低段側圧縮機構（24）は、ピストンの回転により吸入管（25）から吸入された冷媒を圧縮し、圧縮後の中間圧冷媒を低段側ケーシング（21）内の上方へ吐出する。この中間圧冷媒は、吐出管（26）を通じて高段側圧縮機（60）へ吐出される。 The low stage compression mechanism (24) is a rotary compression mechanism. The low stage side compression mechanism (24) is arrange | positioned in the lower part in the low stage casing (21). The low-stage compression mechanism (24) includes a cylinder and a piston. The low stage compression mechanism (24) compresses the refrigerant sucked from the suction pipe (25) by the rotation of the piston, and discharges the compressed intermediate pressure refrigerant upward in the low stage casing (21). This intermediate pressure refrigerant is discharged to the high stage compressor (60) through the discharge pipe (26).
高段側圧縮機（60）は、低段側圧縮機（20）で圧縮された冷媒を吸入して圧縮する流体機械を構成している。高段側圧縮機（60）は、密閉状の高段側ケーシング（61）と、該高段側ケーシング（61）内に配置される高段側電動機（62）と、該高段側電動機（62）によって駆動される高段側圧縮機構（64）とを備えている。高段側ケーシング（61）の上部には、高段側圧縮機構（64）で圧縮された冷媒を吐出するための吐出管（66）が、高段側ケーシング（61）の下部には、低段側圧縮機（20）からの冷媒を吸入するための吸入管（65）が、それぞれ挿通固定されている。また、高段側圧縮機（60）の駆動軸（63）にも、低段側と同様に、給油路（63a）と遠心ポンプ（63b）とが設けられている。高段側電動機（62）を駆動すると、遠心ポンプ（63b）によって汲み上げられた潤滑油が、給油路（63a）を通じて高段側圧縮機構（64）の摺動部へ供給される。 The high stage side compressor (60) constitutes a fluid machine that sucks and compresses the refrigerant compressed by the low stage side compressor (20). The high stage side compressor (60) includes a sealed high stage side casing (61), a high stage side motor (62) disposed in the high stage side casing (61), and the high stage side motor ( 62) and a high-stage compression mechanism (64) driven by the motor. A discharge pipe (66) for discharging the refrigerant compressed by the high stage side compression mechanism (64) is provided at the upper part of the high stage side casing (61), and a low part is provided at the lower part of the high stage side casing (61). The suction pipes (65) for sucking the refrigerant from the stage side compressor (20) are respectively inserted and fixed. The drive shaft (63) of the high stage compressor (60) is also provided with an oil supply passage (63a) and a centrifugal pump (63b), as with the low stage side. When the high-stage electric motor (62) is driven, the lubricating oil pumped up by the centrifugal pump (63b) is supplied to the sliding portion of the high-stage compression mechanism (64) through the oil supply passage (63a).
低段側圧縮機（20）の吐出管（26）と、高段側圧縮機（60）の吸入管（65）との間には、中間圧配管（53）が接続されている。この中間圧配管（53）には、インジェクション管（86）が接続されている。この中間圧配管（53）とインジェクション管（86）により中間冷却回路が構成されている。 An intermediate pressure pipe (53) is connected between the discharge pipe (26) of the low-stage compressor (20) and the suction pipe (65) of the high-stage compressor (60). An injection pipe (86) is connected to the intermediate pressure pipe (53). The intermediate pressure circuit (53) and the injection pipe (86) constitute an intermediate cooling circuit.
室外回路（14）には、エコノマイザ熱交換器（83）を備えたエコノマイザ回路が設けられている。エコノマイザ回路は、冷媒回路（10）の放熱器を出た高圧冷媒と、この高圧冷媒を減圧した中間圧冷媒とを熱交換させて、この中間圧冷媒により放熱器を出た高圧冷媒を冷却するように構成されている（図２参照）。エコノマイザ熱交換器（83）は、互いに隣接して配置された高温流路（84）および低温流路（85）を備え、高温流路（84）の冷媒と低温流路（85）の冷媒とが熱交換するように構成されている。 The outdoor circuit (14) is provided with an economizer circuit including an economizer heat exchanger (83). The economizer circuit heat-exchanges the high-pressure refrigerant exiting the radiator of the refrigerant circuit (10) and the intermediate-pressure refrigerant obtained by reducing the pressure of the high-pressure refrigerant, and cools the high-pressure refrigerant exiting the radiator using the intermediate-pressure refrigerant. (See FIG. 2). The economizer heat exchanger (83) includes a high-temperature channel (84) and a low-temperature channel (85) arranged adjacent to each other, and includes a refrigerant in the high-temperature channel (84) and a refrigerant in the low-temperature channel (85). Are configured to exchange heat.
高温流路（84）は、流入端がブリッジ回路（41）に接続され、流出端が膨張機（30）及び後述のバイパス弁（29）の流入側の配管に接続されている。高温流路（84）側の配管は、インジェクション弁（81）を介して低温流路（85）の流入側に接続されている。低温流路（85）の流出側にはインジェクション管（86）が接続され、インジェクション管（86）は中間圧配管（53）に接続されている。 The high temperature flow path (84) has an inflow end connected to the bridge circuit (41) and an outflow end connected to an inflow side pipe of an expander (30) and a bypass valve (29) described later. The pipe on the high temperature channel (84) side is connected to the inflow side of the low temperature channel (85) via the injection valve (81). An injection pipe (86) is connected to the outflow side of the low-temperature channel (85), and the injection pipe (86) is connected to the intermediate pressure pipe (53).
高段側電動機（62）の駆動により、低段側圧縮機（20）からの中間圧の冷媒が、中間圧配管（53）を通じて高段側圧縮機構（64）へ吸入される。この冷媒は、高段側圧縮機構（64）によって圧縮されて高圧冷媒となる。この高圧冷媒は、高段側ケーシング（61）の吐出管（66）を通じて冷媒回路（10）へ吐出される。 By driving the high stage electric motor (62), the intermediate pressure refrigerant from the low stage compressor (20) is drawn into the high stage compression mechanism (64) through the intermediate pressure pipe (53). This refrigerant is compressed by the high-stage compression mechanism (64) to become a high-pressure refrigerant. The high-pressure refrigerant is discharged to the refrigerant circuit (10) through the discharge pipe (66) of the high-stage casing (61).
また、圧縮機（20，60）及び膨張機（30）には、連通管（48a，48b）が接続されている。この連通管（48a，48b）は、圧縮機（20，60）の油溜まり（27，67）の潤滑油を膨張機（30）へ供給するための連通路を構成している。この空調機（1）は、２つの連通管（第１連通管（48a）及び第２連通管（48b））を備えている。第１連通管（48a）は、流入端が低段側ケーシング（21）の底部を貫通して油溜まり（27）へ開口する一方、流出端が中間圧配管（53）にと高段側圧縮機（60）との間の部分に接続されている。第２連通管（48b）は、流入端が高段側ケーシング（61）の底部を貫通して油溜まり（67）へ開口する一方、流出端が膨張機構（34）における軸受部の摺動部分に接続されている。 The communication pipes (48a, 48b) are connected to the compressor (20, 60) and the expander (30). The communication pipes (48a, 48b) constitute a communication path for supplying lubricating oil in the oil sump (27, 67) of the compressor (20, 60) to the expander (30). The air conditioner (1) includes two communication pipes (a first communication pipe (48a) and a second communication pipe (48b)). The first communication pipe (48a) has an inflow end that passes through the bottom of the low-stage casing (21) and opens to the oil sump (27), while an outflow end is compressed to the intermediate pressure pipe (53) to the high-stage side. Connected to the part between the machine (60). The second communication pipe (48b) has an inflow end that passes through the bottom of the high-stage casing (61) and opens to the oil sump (67), while an outflow end is a sliding portion of the bearing portion in the expansion mechanism (34). It is connected to the.
膨張機（30）は、密閉状の膨張機ケーシング（31）を備えている。膨張機ケーシング（31）の内部には、膨張機構（34）と発電機（32）と出力軸（33）とが収容されている。膨張機構（34）は、いわゆるロータリ式の容積型流体機械を構成している。膨張機ケーシング（31）内では、膨張機構（34）の上方に発電機（32）が配置されている。出力軸（33）は、上下方向に延びて、膨張機構（34）と発電機（32）とを連結している。 The expander (30) includes a hermetic expander casing (31). An expansion mechanism (34), a generator (32), and an output shaft (33) are accommodated in the expander casing (31). The expansion mechanism (34) constitutes a so-called rotary positive displacement fluid machine. In the expander casing (31), the generator (32) is disposed above the expansion mechanism (34). The output shaft (33) extends in the vertical direction and connects the expansion mechanism (34) and the generator (32).
膨張機ケーシング（31）には、流入管（35）と流出管（36）とが設けられている。流入管（35）及び流出管（36）は、何れも膨張機ケーシング（31）の胴部の下部付近を貫通している。流入管（35）は、その終端が膨張機構（34）へ接続されている。流出管（36）は、その始端が膨張機構（34）へ接続されている。膨張機構（34）の内部では、流入管（35）を通って流入した冷媒がピストン（図示省略）を回転させながら膨張する。その結果、発電機（32）が回転駆動される。つまり、冷媒の膨張によって発生した動力が発電に利用される。 The expander casing (31) is provided with an inflow pipe (35) and an outflow pipe (36). Both the inflow pipe (35) and the outflow pipe (36) penetrate the vicinity of the lower part of the trunk of the expander casing (31). The end of the inflow pipe (35) is connected to the expansion mechanism (34). The outflow pipe (36) has a start end connected to the expansion mechanism (34). Inside the expansion mechanism (34), the refrigerant flowing in through the inflow pipe (35) expands while rotating a piston (not shown). As a result, the generator (32) is driven to rotate. That is, the power generated by the expansion of the refrigerant is used for power generation.
また、冷媒回路（10）には、膨張機（30）の流入側と流出側とに接続されるバイパス管（38）が設けられている。バイパス管（38）には、該バイパス管（38）を流れる冷媒の流量を調整するためのバイパス弁（29）として電子膨張弁が設けられている。また、膨張機ケーシング（31）の底部には、油戻し流路（55）が接続されている。油戻し流路（55）の流出端は、圧縮機（20）の吸入側に接続されている。 The refrigerant circuit (10) is provided with a bypass pipe (38) connected to the inflow side and the outflow side of the expander (30). The bypass pipe (38) is provided with an electronic expansion valve as a bypass valve (29) for adjusting the flow rate of the refrigerant flowing through the bypass pipe (38). An oil return channel (55) is connected to the bottom of the expander casing (31). The outflow end of the oil return channel (55) is connected to the suction side of the compressor (20).
気液分離器（51）は、縦長で円筒状の密閉容器である。気液分離器（51）には、その頂部にガスインジェクション管（37）の一端が、その底部に液配管（49）の一端が、その側部には膨張機側流出管（39）の一端が、それぞれ接続されている。ガスインジェクション管（37）の他端は、圧縮機（20）の吸入側に接続されている。液配管（49）の他端は、ブリッジ回路（41）に接続されている。膨張機側流出管（39）の他端は、膨張機（30）の流出管（36）に接続されている。また、ガスインジェクション管（37）には、ガス抜き弁（52）が設けられている。ガス抜き弁（52）は、例えば電子膨張弁で構成される。 The gas-liquid separator (51) is a vertically long and cylindrical sealed container. The gas-liquid separator (51) has one end of the gas injection pipe (37) at the top, one end of the liquid pipe (49) at the bottom, and one end of the expander side outflow pipe (39) at the side. Are connected to each other. The other end of the gas injection pipe (37) is connected to the suction side of the compressor (20). The other end of the liquid pipe (49) is connected to the bridge circuit (41). The other end of the expander side outflow pipe (39) is connected to the outflow pipe (36) of the expander (30). The gas injection pipe (37) is provided with a gas vent valve (52). The gas vent valve (52) is constituted by, for example, an electronic expansion valve.
室外熱交換器（44）は、いわゆるクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器により構成されている。室外熱交換器（44）へは、図外の室外ファンによって室外空気が供給される。室外熱交換器（44）では、供給された室外空気と該室外熱交換器（44）を流通する冷媒との間で熱交換が行われる。室外回路（14）において、室外熱交換器（44）は、その一端が四路切換弁（42）の第３のポートに接続され、その他端がブリッジ回路（41）に接続されている。 The outdoor heat exchanger (44) is a so-called cross fin type fin-and-tube heat exchanger. Outdoor air is supplied to the outdoor heat exchanger (44) by an outdoor fan (not shown). In the outdoor heat exchanger (44), heat is exchanged between the supplied outdoor air and the refrigerant flowing through the outdoor heat exchanger (44). In the outdoor circuit (14), one end of the outdoor heat exchanger (44) is connected to the third port of the four-way switching valve (42), and the other end is connected to the bridge circuit (41).
内部熱交換器（45）は、互いに隣接して配置された第１流路（46）及び第２流路（47）を備え、第１流路（46）の冷媒と第２流路（47）の冷媒とを熱交換させるように構成されている。室外回路（14）において、第１流路（46）は液配管（49）の一部を構成し、第２流路（47）はガスインジェクション管（37）の一部を構成している。この内部熱交換器（45）では、第１流路（46）の冷媒と第２流路（47）の冷媒との間で熱交換が行われる。 The internal heat exchanger (45) includes a first flow path (46) and a second flow path (47) disposed adjacent to each other, and the refrigerant in the first flow path (46) and the second flow path (47). ) To exchange heat with the refrigerant. In the outdoor circuit (14), the first flow path (46) constitutes a part of the liquid pipe (49), and the second flow path (47) constitutes a part of the gas injection pipe (37). In the internal heat exchanger (45), heat is exchanged between the refrigerant in the first flow path (46) and the refrigerant in the second flow path (47).
ブリッジ回路（41）は、３つの逆止弁（CV-1〜CV-3）と１つの室外膨張弁（43）とをブリッジ状に接続したものである。各逆止弁（CV-1〜CV-3）は、図１における矢印方向への冷媒の流れを許容し、その逆の流れを禁止している。このブリッジ回路（41）は、第１逆止弁（CV-1）の流入側及び室外膨張弁（43）の一端側が室外熱交換器（44）の他端に接続され、第２逆止弁（CV-2）の流入側及び室外膨張弁（43）の他端側が液配管（49）に接続されている。また、ブリッジ回路（41）は、第２逆止弁（CV-2）の流出側及び第３逆止弁（CV-3）の流入側が第１閉鎖弁（17）に接続され、第３逆止弁（CV-3）の流出側及び第１逆止弁（CV-1）の流出側が膨張機（30）の流入側へ接続されている。 The bridge circuit (41) is formed by connecting three check valves (CV-1 to CV-3) and one outdoor expansion valve (43) in a bridge shape. Each check valve (CV-1 to CV-3) allows the refrigerant to flow in the direction of the arrow in FIG. 1 and prohibits the reverse flow. In this bridge circuit (41), the inflow side of the first check valve (CV-1) and one end side of the outdoor expansion valve (43) are connected to the other end of the outdoor heat exchanger (44), and the second check valve The inflow side of (CV-2) and the other end side of the outdoor expansion valve (43) are connected to the liquid pipe (49). In addition, the bridge circuit (41) is configured such that the outflow side of the second check valve (CV-2) and the inflow side of the third check valve (CV-3) are connected to the first closing valve (17), The outflow side of the stop valve (CV-3) and the outflow side of the first check valve (CV-1) are connected to the inflow side of the expander (30).
室外回路（14）において、四路切換弁（42）の第１のポートは、圧縮機（20）の吸入側に接続されている。第２のポートは、第２閉鎖弁（18）に接続されている。第３のポートは、室外熱交換器（44）の一端に接続されている。第４のポートは、圧縮機（20）の吐出側に接続されている。この四路切換弁（42）は、第１のポートが第２のポートと連通し且つ第３のポートが第４のポートと連通する状態（図１に実線で示す状態）と、第１のポートが第３のポートと連通し且つ第２のポートが第４のポートと連通する状態（図１に破線で示す状態）とに切り換わるように構成されている。 In the outdoor circuit (14), the first port of the four-way switching valve (42) is connected to the suction side of the compressor (20). The second port is connected to the second closing valve (18). The third port is connected to one end of the outdoor heat exchanger (44). The fourth port is connected to the discharge side of the compressor (20). The four-way switching valve (42) includes a state in which the first port communicates with the second port and the third port communicates with the fourth port (state indicated by a solid line in FIG. 1), The port is configured to be switched to a state where the second port communicates with the third port and the second port communicates with the fourth port (a state indicated by a broken line in FIG. 1).
第１連絡管（15）は、その一端が第１閉鎖弁（17）に接続されている。また、第１連絡管（15）は、他端側で３つに分岐されて、各室内回路（11,12,13）における室内膨張弁（2b,3b,4b）側の端部に接続されている。第２連絡管（16）は、その一端が第２閉鎖弁（18）に接続されている。また、第２連絡管（16）は、他端側で３つに分岐されて、各室内回路（11,12,13）における室内熱交換器（2a,3a,4a）側の端部に接続されている。 One end of the first communication pipe (15) is connected to the first closing valve (17). Further, the first communication pipe (15) is branched into three at the other end side, and is connected to the end portion on the indoor expansion valve (2b, 3b, 4b) side in each indoor circuit (11, 12, 13). ing. One end of the second communication pipe (16) is connected to the second closing valve (18). In addition, the second connecting pipe (16) is branched into three at the other end, and is connected to the end on the indoor heat exchanger (2a, 3a, 4a) side in each indoor circuit (11, 12, 13) Has been.
また、この空調機（1）は、２つの流体温度検出部（第１流体温度検出部（56a）及び第２流体温度検出部（56b））と、２つの冷媒温度検出部（第１冷媒温度検出部（57a）及び第２冷媒温度検出部（57b））とを備えている。第１流体温度検出部（56a）は、第１連通管（48a）における低段側圧縮機（20）近傍に設けられている。第２流体温度検出部（56b）は、第２連通管（48b）における高段側圧縮機（60）近傍に設けられている。これらの流体温度検出部（56a，56b）は、連通管（48a，48b）を流れる流体（潤滑油又は高圧冷媒）の温度を検出するためのものである。第１冷媒温度検出部（57a）は、低段側圧縮機（20）の吐出管（26）に設けられている。第２冷媒温度検出部（57b）は、高段側圧縮機（60）の吐出管（66）に設けられている。これらの冷媒温度検出部（57a，57b）は、各圧縮機構（24，64）で圧縮された冷媒の温度を検出するためのものである。 The air conditioner (1) includes two fluid temperature detectors (first fluid temperature detector (56a) and second fluid temperature detector (56b)) and two refrigerant temperature detectors (first refrigerant temperature). A detector (57a) and a second refrigerant temperature detector (57b)). The first fluid temperature detector (56a) is provided in the vicinity of the low-stage compressor (20) in the first communication pipe (48a). The second fluid temperature detector (56b) is provided in the vicinity of the high-stage compressor (60) in the second communication pipe (48b). These fluid temperature detectors (56a, 56b) are for detecting the temperature of the fluid (lubricating oil or high-pressure refrigerant) flowing through the communication pipes (48a, 48b). The first refrigerant temperature detector (57a) is provided in the discharge pipe (26) of the low stage compressor (20). The second refrigerant temperature detector (57b) is provided in the discharge pipe (66) of the high stage compressor (60). These refrigerant temperature detectors (57a, 57b) are for detecting the temperature of the refrigerant compressed by the compression mechanisms (24, 64).
空調機（1）は、コントローラ（70）を備えている。コントローラ（70）は、上記各温度検出部（56a，56b）（57a，57b）の検出値に基づいて、圧縮機（20，60）の回転数や、各室内膨張弁（2b,3b,4b）及び室外膨張弁（43）の開度を制御するように構成されている。 The air conditioner (1) includes a controller (70). The controller (70) determines the rotational speed of the compressor (20, 60) and the indoor expansion valves (2b, 3b, 4b) based on the detection values of the temperature detection units (56a, 56b) (57a, 57b). ) And the opening degree of the outdoor expansion valve (43).
また、コントローラ（70）は、膨張機（30）の回転数を電気的に検出している。そして、コントローラ（70）は、冷媒回路（10）の冷媒循環量が膨張機（30）の最低回転数での処理流量まで低下すると、膨張機（30）への流入冷媒の密度を低下させる制御を行う冷媒密度調整手段（70）として機能する。 The controller (70) electrically detects the rotational speed of the expander (30). The controller (70) controls to reduce the density of refrigerant flowing into the expander (30) when the refrigerant circulation rate in the refrigerant circuit (10) decreases to the processing flow rate at the minimum rotation speed of the expander (30). It functions as a refrigerant density adjusting means (70) for performing the above.
図２〜５は、冷凍サイクルのモリエル線図であり、図２，図４には、冷媒回路（10）の構成機器を併記している。この図２〜５を用いて、コントローラ（70）の制御を具体的に説明する。 2 to 5 are Mollier diagrams of the refrigeration cycle, and the components of the refrigerant circuit (10) are also shown in FIGS. The control of the controller (70) will be specifically described with reference to FIGS.
（第１の制御）
具体的には、上記の通り、この冷媒回路（10）は、圧縮機（20，60）における圧縮行程の途中に中間圧冷媒を供給するエコノマイザー回路（80）を有している。また、エコノマイザー回路（80）には、図２に示すように、圧縮機（20，60）に供給される中間圧冷媒の流量を調整する流量制御弁（81）が設けられている。そして、冷媒密度調整手段（70）であるコントローラ（70）は、冷媒回路（10）の冷媒循環量が膨張機（30）の最低回転数での処理流量まで低下すると、この流量制御弁（81）の開度を小さくする制御を行う。
(First control)
Specifically, as described above, the refrigerant circuit (10) includes an economizer circuit (80) that supplies intermediate-pressure refrigerant during the compression stroke in the compressor (20, 60). Further, as shown in FIG. 2, the economizer circuit (80) is provided with a flow rate control valve (81) for adjusting the flow rate of the intermediate pressure refrigerant supplied to the compressor (20, 60). Then, the controller (70), which is the refrigerant density adjusting means (70), reduces the flow rate of the flow control valve (81) when the refrigerant circulation amount of the refrigerant circuit (10) decreases to the processing flow rate at the minimum rotational speed of the expander (30). ) To reduce the opening degree.
（第２の制御）
この冷媒回路（10）は、図２，図３に示すように、利用側熱交換器である室内熱交換器（2a，3a，4a）を蒸発器として利用側（室内）の冷却を行う冷房運転（冷却運転）が可能に構成されている。そして、上記コントローラ（70）は、冷房運転時に上記冷媒回路（10）の冷媒循環量が膨張機（30）の最低回転数での処理流量まで低下すると、冷媒と熱交換をする空気を放熱器である室外熱交換器（44）に供給する放熱器ファン（44a）の回転速度を上昇させる制御を行う。
(Second control)
As shown in FIGS. 2 and 3, the refrigerant circuit (10) is a cooling unit that cools the use side (indoor) using the indoor heat exchangers (2a, 3a, 4a), which are use side heat exchangers, as an evaporator. Operation (cooling operation) is possible. Then, when the refrigerant circulation amount of the refrigerant circuit (10) decreases to the processing flow rate at the minimum rotation speed of the expander (30) during the cooling operation, the controller (70) dissipates air that exchanges heat with the refrigerant. Control is performed to increase the rotational speed of the radiator fan (44a) supplied to the outdoor heat exchanger (44).
（第３の制御）
この冷媒回路（10）は、図４，図５に示すように、利用側熱交換器である室内熱交換器（2a，3a，4a）を放熱器として利用側（室内）の加熱を行う暖房運転（加熱運転）が可能に構成されている。そして、上記コントローラ（70）は、暖房運転時に上記冷媒回路（10）の冷媒循環量が膨張機（30）の最低回転数での処理流量まで低下すると、放熱器である室内熱交換器（2a，3a，4a）の下流側に設けられている減圧弁（2b，3b，4b）の開度を小さくする制御を行う。
(Third control)
As shown in FIGS. 4 and 5, the refrigerant circuit (10) is a heater that heats the use side (indoor) using the indoor heat exchanger (2a, 3a, 4a), which is a use side heat exchanger, as a radiator. Operation (heating operation) is possible. When the refrigerant circulation amount of the refrigerant circuit (10) is reduced to the processing flow rate at the minimum rotation speed of the expander (30) during the heating operation, the controller (70) is configured as an indoor heat exchanger (2a , 3a, 4a) is controlled to reduce the opening of the pressure reducing valve (2b, 3b, 4b) provided on the downstream side.
（第４の制御）
第４の制御は、第１の制御と第２の制御を合わせて行う制御である。
(Fourth control)
The fourth control is control performed by combining the first control and the second control.
具体的には、冷媒回路（10）は、図２，図３に示すように、利用側熱交換器である室内熱交換器（2a，3a，4a）を蒸発器として利用側（室内）の冷却を行う冷房運転（冷却運転）が可能に構成されている。そして、コントローラ（70）は、冷房運転時に上記冷媒回路（10）の冷媒循環量が膨張機（30）の最低回転数での処理流量まで低下すると、圧縮機（20，60）における圧縮行程の途中に中間圧冷媒を供給するエコノマイザー回路（80）に設けられている流量制御弁（81）の開度を小さくするとともに、冷媒と熱交換をする空気を放熱器である室外熱交換器（44）に供給する放熱器ファン（図示せず）の回転速度を上昇させる制御を行う。 Specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, the refrigerant circuit (10) has an indoor heat exchanger (2a, 3a, 4a), which is a use side heat exchanger, as an evaporator. The cooling operation for performing cooling (cooling operation) is possible. Then, the controller (70) reduces the compression stroke of the compressor (20, 60) when the refrigerant circulation amount of the refrigerant circuit (10) decreases to the processing flow rate at the minimum rotation speed of the expander (30) during the cooling operation. While reducing the opening of the flow control valve (81) provided in the economizer circuit (80) for supplying intermediate pressure refrigerant on the way, the outdoor heat exchanger (heat radiator) 44) Control to increase the rotational speed of the radiator fan (not shown) supplied to 44).
（第５の制御）
第５の制御は、第１の制御と第３の制御を合わせて行う制御である。
(Fifth control)
The fifth control is control performed by combining the first control and the third control.
具体的には、冷媒回路（10）は、利用側熱交換器である室内熱交換器（2a，3a，4a）を放熱器として利用側（室内）の加熱を行う暖房運転（加熱運転）が可能に構成されている。そして、コントローラ（70）は、暖房運転時に上記冷媒回路（10）の冷媒循環量が膨張機（30）の最低回転数での処理流量まで低下すると、圧縮機（20，60）における圧縮行程の途中に中間圧冷媒を供給するエコノマイザー回路（80）に設けられている流量制御弁（81）の開度を小さくするとともに、放熱器である室内熱交換器（2a，3a，4a）の下流側に設けられている減圧弁（2b，3b，4b）の開度を小さくする制御を行う。 Specifically, the refrigerant circuit (10) has a heating operation (heating operation) for heating the usage side (indoor) using the indoor heat exchanger (2a, 3a, 4a), which is a usage side heat exchanger, as a radiator. It is configured to be possible. The controller (70) reduces the compression stroke of the compressor (20, 60) when the refrigerant circulation amount of the refrigerant circuit (10) decreases to the processing flow rate at the minimum rotation speed of the expander (30) during the heating operation. While opening the flow control valve (81) provided in the economizer circuit (80) that supplies intermediate pressure refrigerant in the middle, the downstream of the indoor heat exchanger (2a, 3a, 4a) that is a radiator Control to reduce the opening of the pressure reducing valve (2b, 3b, 4b) provided on the side.
−運転動作−
本実施形態の空調機（1）では、冷房運転と暖房運転とが選択的に行われる。
-Driving action-
In the air conditioner (1) of the present embodiment, the cooling operation and the heating operation are selectively performed.
《冷房運転》
上記空調機（1）の冷房運転時の動作について、図２，図３を参照して説明する。
《Cooling operation》
The operation of the air conditioner (1) during the cooling operation will be described with reference to FIGS.
冷房運転時において、四路切換弁（42）は、図１に実線で示す状態に切り換えられ、各室内膨張弁（2b,3b,4b）の開度が個別に調節される。また、室外膨張弁（43）は全閉状態に設定され、バイパス弁（29）及びガス抜き弁（52）は、開度が適宜調整される。 During the cooling operation, the four-way switching valve (42) is switched to the state shown by the solid line in FIG. 1, and the opening degree of each indoor expansion valve (2b, 3b, 4b) is individually adjusted. The outdoor expansion valve (43) is set to a fully closed state, and the opening degree of the bypass valve (29) and the gas vent valve (52) is adjusted as appropriate.
この状態で圧縮機（20，60）を駆動すると、冷媒回路（10）で冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる。その際、室外熱交換器（44）が放熱器として機能し、室内熱交換器（2a,3a,4a）が蒸発器として機能する。 When the compressor (20, 60) is driven in this state, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (10) to perform a refrigeration cycle. At that time, the outdoor heat exchanger (44) functions as a radiator, and the indoor heat exchangers (2a, 3a, 4a) function as an evaporator.
具体的に、高段側圧縮機（60）からは、図３のＡ点からＤ点へ圧縮されて臨界圧力よりも高い圧力となった高圧冷媒が吐出される。この高圧冷媒は、四路切換弁（42）を通過して室外熱交換器（44）へ送られる。室外熱交換器（44）を流れる高圧冷媒は、室外空気と熱交換を行い、室外空気に対して放熱する。 Specifically, high-pressure refrigerant compressed from the point A to the point D in FIG. 3 to a pressure higher than the critical pressure is discharged from the high-stage compressor (60). The high-pressure refrigerant passes through the four-way switching valve (42) and is sent to the outdoor heat exchanger (44). The high-pressure refrigerant flowing through the outdoor heat exchanger (44) exchanges heat with the outdoor air and radiates heat to the outdoor air.
室外熱交換器（44）で放熱したＥ点の冷媒は、ブリッジ回路（41）を通じてエコノマイザ回路へ流入する。エコノマイザ回路では、放熱器を出た高圧冷媒と、この高圧冷媒を減圧した中間圧冷媒とを熱交換させて、この中間圧冷媒により高圧冷媒を冷却する。エコノマイザ回路で冷却されたＦ点の高圧冷媒は膨張機（30）へ流入する。膨張機（30）では冷媒が膨張して減圧される（Ｉ点）。減圧された冷媒は、気液分離器（51）に流入してＪ点の液冷媒とＭ点のガス冷媒とに分離される。気液分離器（51）内の飽和状態の液冷媒は、底部から流出して内部熱交換器（45）の第１流路（46）に流入する。一方、気液分離器（51）内の飽和状態のガス冷媒は、ガス抜き弁（52）で減圧された後に内部熱交換器（45）の第２流路（47）に流入する（Ｎ点）。 The refrigerant at point E radiated by the outdoor heat exchanger (44) flows into the economizer circuit through the bridge circuit (41). In the economizer circuit, heat exchange is performed between the high-pressure refrigerant discharged from the radiator and the intermediate-pressure refrigerant obtained by reducing the pressure of the high-pressure refrigerant, and the high-pressure refrigerant is cooled by the intermediate-pressure refrigerant. The high-pressure refrigerant at point F cooled by the economizer circuit flows into the expander (30). In the expander (30), the refrigerant expands and is depressurized (point I). The decompressed refrigerant flows into the gas-liquid separator (51) and is separated into a liquid refrigerant at point J and a gas refrigerant at point M. The saturated liquid refrigerant in the gas-liquid separator (51) flows out from the bottom and flows into the first flow path (46) of the internal heat exchanger (45). On the other hand, the saturated gas refrigerant in the gas-liquid separator (51) is decompressed by the gas vent valve (52) and then flows into the second flow path (47) of the internal heat exchanger (45) (point N). ).
内部熱交換器（45）では、第１流路（46）の冷媒と第２流路（47）の冷媒との間で熱交換が行われる。第１流路（46）の冷媒は、第２流路（47）の冷媒によって冷却される（Ｋ点）。このとき、Ｎ点の冷媒はＯ点まで加熱される。 In the internal heat exchanger (45), heat exchange is performed between the refrigerant in the first flow path (46) and the refrigerant in the second flow path (47). The refrigerant in the first channel (46) is cooled by the refrigerant in the second channel (47) (point K). At this time, the refrigerant at point N is heated to point O.
第１流路（46）を通過した液冷媒は、ブリッジ回路（41）及び第１連絡管（15）を通じて各室内回路（11,12,13）へ分配される。この液冷媒は、各室内調節弁（2b,3b,4b）でＬ点まで減圧された後に各室内熱交換器（2a,3a,4a）へ流入する。各室内熱交換器（2a,3a,4a）では、冷媒と室内空気との間で熱交換が行われる。この熱交換により、冷媒は室内空気から吸熱して蒸発する一方、室内空気は冷却されて室内へ供給される。各室内熱交換器（2a,3a,4a）で蒸発した冷媒は、第２連絡管（16）で合流して室外回路（14）へ流入する。室外回路（14）へ流入した冷媒は、第２流路（47）を流出した冷媒と合流し、Ａ点で低段側圧縮機（20）へ吸入される。低段側圧縮機（20）に吸入された冷媒は、再び圧縮されて吐出される。 The liquid refrigerant that has passed through the first flow path (46) is distributed to the indoor circuits (11, 12, 13) through the bridge circuit (41) and the first communication pipe (15). The liquid refrigerant is depressurized to the point L by the indoor control valves (2b, 3b, 4b) and then flows into the indoor heat exchangers (2a, 3a, 4a). In each indoor heat exchanger (2a, 3a, 4a), heat is exchanged between the refrigerant and room air. By this heat exchange, the refrigerant absorbs heat from the room air and evaporates, while the room air is cooled and supplied to the room. The refrigerant evaporated in each indoor heat exchanger (2a, 3a, 4a) joins in the second connecting pipe (16) and flows into the outdoor circuit (14). The refrigerant flowing into the outdoor circuit (14) merges with the refrigerant flowing out of the second flow path (47), and is sucked into the low-stage compressor (20) at point A. The refrigerant sucked into the low-stage compressor (20) is compressed again and discharged.
《暖房運転》
上記空調機（1）の暖房運転時の動作について説明する。
《Heating operation》
The operation during the heating operation of the air conditioner (1) will be described.
暖房運転時において、四路切換弁（42）は、図１に破線で示す状態に切り換えられ、各室内膨張弁（2b,3b,4b）の開度が個別に調節される。また、バイパス弁（29）、室外膨張弁（43）、及びガス抜き弁（52）は、開度が適宜調整される。 During the heating operation, the four-way switching valve (42) is switched to the state shown by the broken line in FIG. 1, and the opening degree of each indoor expansion valve (2b, 3b, 4b) is individually adjusted. Further, the opening degree of the bypass valve (29), the outdoor expansion valve (43), and the gas vent valve (52) is appropriately adjusted.
この状態で圧縮機（20，60）を駆動すると、冷媒回路（10）で冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる。その際、室内熱交換器（2a,3a,4a）が放熱器として機能し、室外熱交換器（44）が蒸発器として機能する。 When the compressor (20, 60) is driven in this state, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (10) to perform a refrigeration cycle. At that time, the indoor heat exchanger (2a, 3a, 4a) functions as a radiator, and the outdoor heat exchanger (44) functions as an evaporator.
具体的に、高段側圧縮機（60）からは、図３のＡ点からＤ点へ圧縮されて臨界圧力よりも高圧となった高圧冷媒が吐出される。この高圧冷媒は、四路切換弁（42）を通過して第２連絡管（16）へ流入し、各室内回路（11,12,13）へ分配される。その際、各室内回路（11,12,13）に対しては、室内膨張弁（2b,3b,4b）の開度に応じた量の冷媒が供給される。 Specifically, the high-pressure side compressor (60) discharges the high-pressure refrigerant compressed from the point A to the point D in FIG. The high-pressure refrigerant passes through the four-way switching valve (42), flows into the second connecting pipe (16), and is distributed to the indoor circuits (11, 12, 13). In that case, the refrigerant | coolant of the quantity according to the opening degree of the indoor expansion valve (2b, 3b, 4b) is supplied with respect to each indoor circuit (11,12,13).
各室内回路（11,12,13）へ分配された高圧冷媒は、それぞれ室内熱交換器（2a,3a,4a）へ導入されて室内空気と熱交換を行う。この熱交換により、高圧冷媒は室内空気に対して放熱し、室内空気が加熱される。各室内熱交換器（2a,3a,4a）で放熱したＥ点の冷媒は、第１連絡管（15）へ流入して合流し、その後に室外回路（14）へ送り返される。一方、室内熱交換器（2a,3a,4a）において加熱された室内空気は、室内へ供給される。 The high-pressure refrigerant distributed to the indoor circuits (11, 12, 13) is introduced into the indoor heat exchangers (2a, 3a, 4a) to exchange heat with room air. By this heat exchange, the high-pressure refrigerant radiates heat to the room air, and the room air is heated. The refrigerant at point E radiated by the indoor heat exchangers (2a, 3a, 4a) flows into the first connecting pipe (15), joins, and is then sent back to the outdoor circuit (14). On the other hand, the indoor air heated in the indoor heat exchanger (2a, 3a, 4a) is supplied indoors.
第１連絡管（15）から室外回路（14）へ流入した冷媒は、ブリッジ回路（41）及びエコノマイザ熱交換器（83）を通過して膨張機（30）に流入する。膨張機（30）では冷媒が膨張して減圧される。減圧されたＩ点の冷媒は、気液分離器（51）に流入してＪ点の液冷媒とＭ点のガス冷媒とに分離される。気液分離器（51）内の液冷媒は、底部から流出してブリッジ回路（41）の室外膨張弁（43）を流れて減圧された後、室外熱交換器（44）へ流入する。この冷媒は、室外空気と熱交換を行うことにより、冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器（44）で蒸発した冷媒は、Ａ点で低段側圧縮機（20）へ吸入され、再び圧縮されて吐出される。 The refrigerant flowing into the outdoor circuit (14) from the first communication pipe (15) passes through the bridge circuit (41) and the economizer heat exchanger (83) and flows into the expander (30). In the expander (30), the refrigerant expands and is depressurized. The decompressed point I refrigerant flows into the gas-liquid separator (51) and is separated into the point J liquid refrigerant and the point M gas refrigerant. The liquid refrigerant in the gas-liquid separator (51) flows out from the bottom, flows through the outdoor expansion valve (43) of the bridge circuit (41), is decompressed, and then flows into the outdoor heat exchanger (44). The refrigerant exchanges heat with the outdoor air, whereby the refrigerant absorbs heat from the outdoor air and evaporates. The refrigerant evaporated in the outdoor heat exchanger (44) is sucked into the low-stage compressor (20) at point A, compressed again and discharged.
モリエル線図上の冷媒の動作は一部省略しているが冷房運転時と実質的に同じである。 Although the operation of the refrigerant on the Mollier diagram is partially omitted, it is substantially the same as in the cooling operation.
〈圧縮機および膨張機の潤滑動作〉
低段側圧縮機（20）の低段側電動機（22）が駆動すると、低段側圧縮機（20）の油溜まり（27）に貯留される潤滑油は、遠心ポンプ（23b）によって上方へ汲み上げられ、給油路（23a）を通じて低段側圧縮機構（24）の摺動部へ供給される。これにより、低段側圧縮機（20）の低段側圧縮機構（24）の摺動部が潤滑される。摺動部を潤滑した潤滑油は、そのまま油溜まり（27）へ戻されるか、又は低段側圧縮機構（24）によって圧縮された冷媒とともに中間圧配管（53）へ流出する。潤滑油は、冷媒回路（10）を循環した後、再び低段側圧縮機（20）へ戻される。また、低段側圧縮機（20）の油溜まり（27）の潤滑油は、第１連通管（48a）を通じて高段側圧縮機構（64）の吸入側へ吸入されて、該高段側圧縮機構（64）の摺動部を潤滑する。
<Lubricating operation of compressor and expander>
When the low-stage motor (22) of the low-stage compressor (20) is driven, the lubricating oil stored in the oil reservoir (27) of the low-stage compressor (20) is moved upward by the centrifugal pump (23b). It is pumped up and supplied to the sliding portion of the low-stage compression mechanism (24) through the oil supply passage (23a). Thereby, the sliding part of the low stage side compression mechanism (24) of the low stage side compressor (20) is lubricated. The lubricating oil that has lubricated the sliding portion is returned to the oil reservoir (27) as it is, or flows out to the intermediate pressure pipe (53) together with the refrigerant compressed by the low-stage compression mechanism (24). The lubricating oil circulates through the refrigerant circuit (10) and then returns to the low-stage compressor (20) again. The lubricating oil in the oil sump (27) of the low-stage compressor (20) is sucked into the suction side of the high-stage compression mechanism (64) through the first communication pipe (48a), and the high-stage compression Lubricate the sliding part of the mechanism (64).
一方、高段側圧縮機（60）においても、該高段側圧縮機（60）の高段側電動機（62）が駆動すると、油溜まり（67）の潤滑油が給油路（63a）を通じて高段側圧縮機構（64）の摺動部へ供給され、該摺動部を潤滑する。摺動部を潤滑した潤滑油は、そのまま油溜まり（67）へ戻されるか、又は高段側圧縮機構（64）によって圧縮された冷媒とともに冷媒回路（10）へ流出する。潤滑油は、冷媒回路（10）を循環した後、低段側圧縮機（20）を経由して再び高段側圧縮機（60）へ戻される。また、高段側圧縮機（60）の油溜まり（67）の潤滑油は、第２連通管（48b）を通じて膨張機（30）の軸受部の摺動部分へ供給され、該摺動部分を潤滑する。 On the other hand, in the high-stage compressor (60), when the high-stage motor (62) of the high-stage compressor (60) is driven, the lubricating oil in the oil sump (67) is increased through the oil supply passage (63a). It is supplied to the sliding portion of the stage side compression mechanism (64) and lubricates the sliding portion. The lubricating oil that has lubricated the sliding part is returned to the oil reservoir (67) as it is, or flows out to the refrigerant circuit (10) together with the refrigerant compressed by the high-stage compression mechanism (64). The lubricating oil circulates in the refrigerant circuit (10) and then returns to the high-stage compressor (60) again via the low-stage compressor (20). The lubricating oil in the oil sump (67) of the high stage compressor (60) is supplied to the sliding portion of the bearing portion of the expander (30) through the second communication pipe (48b). Lubricate.
〈冷媒循環量減少時の膨張機の制御動作〉
（第１の制御）
第１の制御では、冷媒回路（10）の冷媒循環量が膨張機（30）の最低回転数での処理流量まで低下すると、圧縮機（20，60）における圧縮行程の途中に中間圧冷媒を供給するエコノマイザー回路（80）に設けられている流量制御弁（81）の開度を小さくする制御が行われる。
<Expansion unit control operation when the refrigerant circulation rate decreases>
(First control)
In the first control, when the refrigerant circulation amount in the refrigerant circuit (10) decreases to the processing flow rate at the minimum rotation speed of the expander (30), the intermediate pressure refrigerant is removed during the compression stroke in the compressor (20, 60). Control is performed to reduce the opening of the flow control valve (81) provided in the economizer circuit (80) to be supplied.
このようにすると、図２，図３に矢印で示すように示すように膨張機（30）の入口の冷媒密度が小さくなるので、従来であれば膨張機（30）を停止させていた冷媒循環量でも膨張機（30）を運転しておくことができる。したがって、膨張機（30）を停止させなくても冷媒回路（10）の動作を継続させることが可能になる。 In this way, the refrigerant density at the inlet of the expander (30) is reduced as shown by the arrows in FIGS. 2 and 3, so that the refrigerant circulation that conventionally stopped the expander (30) The expander (30) can be operated even in quantity. Therefore, the operation of the refrigerant circuit (10) can be continued without stopping the expander (30).
（第２の制御）
第２の制御では、冷房運転時に上記冷媒回路（10）の冷媒循環量が膨張機（30）の最低回転数での処理流量まで低下すると、放熱器である室外熱交換器（44）に供給する放熱器ファン（図示せず）の回転速度を上昇させる制御が行われる。
(Second control)
In the second control, when the refrigerant circulation amount of the refrigerant circuit (10) is reduced to the processing flow rate at the minimum rotation speed of the expander (30) during the cooling operation, the refrigerant is supplied to the outdoor heat exchanger (44) as a radiator. Control is performed to increase the rotational speed of the radiator fan (not shown).
このようにすると、膨張機（30）の入口の冷媒圧力が低下する（冷媒の密度が低下する）ので、従来であれば膨張機（30）を停止させていた冷媒循環量でも膨張機（30）を運転しておくことができる。したがって、膨張機（30）を停止させなくても冷媒回路（10）の動作を継続させることが可能になる。 This reduces the refrigerant pressure at the inlet of the expander (30) (decreases the density of the refrigerant), so that the expander (30 ) Can be driven. Therefore, the operation of the refrigerant circuit (10) can be continued without stopping the expander (30).
（第３の制御）
第３の制御では、暖房運転時に上記冷媒回路（10）の冷媒循環量が膨張機（30）の最低回転数での処理流量まで低下すると、放熱器である室内熱交換器（2a，3a，4a）の下流側に設けられている減圧弁（2b，3b，4b）の開度を小さくする制御が行われる。
(Third control)
In the third control, when the refrigerant circulation amount of the refrigerant circuit (10) decreases to the processing flow rate at the minimum rotation speed of the expander (30) during the heating operation, the indoor heat exchangers (2a, 3a, Control is performed to reduce the opening of the pressure reducing valves (2b, 3b, 4b) provided downstream of 4a).
このようにすると、図４，図５に矢印で示すように膨張機（30）の入口の冷媒圧力が低下するので、従来であれば膨張機（30）を停止させていた冷媒循環量でも膨張機（30）を運転しておくことができる。したがって、膨張機（30）を停止させなくても冷媒回路（10）の動作を継続させることが可能になる。 In this way, the refrigerant pressure at the inlet of the expander (30) decreases as indicated by the arrows in FIGS. 4 and 5, so that the expansion of the refrigerant circulation amount that has conventionally stopped the expander (30) is also achieved. The machine (30) can be operated. Therefore, the operation of the refrigerant circuit (10) can be continued without stopping the expander (30).
（第４の制御）
第４の制御では、冷房運転時に上記冷媒回路（10）の冷媒循環量が膨張機（30）の最低回転数での処理流量まで低下すると、上記エコノマイザー回路（80）に設けられている流量制御弁（81）の開度を小さくするとともに、冷媒と熱交換をする空気を放熱器である室外熱交換器（44）に供給する放熱器ファン（図示せず）の回転速度を上昇させる制御が行われる。
(Fourth control)
In the fourth control, the flow rate provided in the economizer circuit (80) when the refrigerant circulation rate of the refrigerant circuit (10) decreases to the processing flow rate at the minimum rotation speed of the expander (30) during the cooling operation. Control that reduces the opening of the control valve (81) and increases the rotational speed of a radiator fan (not shown) that supplies air that exchanges heat with the refrigerant to the outdoor heat exchanger (44) that is a radiator. Is done.
このようにすると、膨張機（30）の入口の冷媒密度が小さくなるとともに、膨張機（30）の入口の冷媒圧力が低下するので、従来であれば膨張機（30）を停止させていた冷媒循環量でも膨張機（30）を運転しておくことができる。したがって、膨張機（30）を停止させなくても冷媒回路（10）の動作を継続させることが可能になる。 In this way, the refrigerant density at the inlet of the expander (30) decreases, and the refrigerant pressure at the inlet of the expander (30) decreases, so that the refrigerant that conventionally stopped the expander (30) The expander (30) can be operated even with the circulation amount. Therefore, the operation of the refrigerant circuit (10) can be continued without stopping the expander (30).
（第５の制御）
第５の制御では、暖房運転時に上記冷媒回路（10）の冷媒循環量が膨張機（30）の最低回転数での処理流量まで低下すると、上記エコノマイザー回路（80）に設けられている流量制御弁（81）の開度を小さくするとともに、放熱器である室内熱交換器（2a，3a，4a）の下流側に設けられている減圧弁（2b，3b，4b）の開度を小さくする制御が行われる。
(Fifth control)
In the fifth control, when the refrigerant circulation amount of the refrigerant circuit (10) decreases to the processing flow rate at the minimum rotation speed of the expander (30) during the heating operation, the flow rate provided in the economizer circuit (80). While reducing the opening of the control valve (81), reduce the opening of the pressure reducing valve (2b, 3b, 4b) on the downstream side of the indoor heat exchanger (2a, 3a, 4a), which is a radiator. Control is performed.
このようにすると、膨張機（30）の入口の冷媒密度が小さくなるとともに、膨張機（30）の入口の冷媒圧力が低下するので、従来であれば膨張機（30）を停止させていた冷媒循環量でも膨張機（30）を運転しておくことができる。したがって、膨張機（30）を停止させなくても冷媒回路（10）の動作を継続させることが可能になる。 In this way, the refrigerant density at the inlet of the expander (30) decreases, and the refrigerant pressure at the inlet of the expander (30) decreases, so that the refrigerant that conventionally stopped the expander (30) The expander (30) can be operated even with the circulation amount. Therefore, the operation of the refrigerant circuit (10) can be continued without stopping the expander (30).
−実施形態の効果−
本実施形態によれば、冷媒循環量が少なくなっても膨張機（30）の運転を継続することが可能になる。したがって、従来であれば膨張機（30）を停止させていた運転条件でも膨張機（30）の動作を継続させておくことができるから、膨張機（30）を単体でも幅広い運転条件の変化に対応することが可能になる。
-Effect of the embodiment-
According to the present embodiment, it is possible to continue the operation of the expander (30) even when the refrigerant circulation amount decreases. Therefore, since the operation of the expander (30) can be continued even under operating conditions where the expander (30) has been stopped in the past, the expansion machine (30) alone can be used in a wide variety of operating conditions. It becomes possible to respond.
また、本実施形態では、膨張機（30）と並列に膨張弁を設ける構成にしている。そして、従来であれば、冷媒循環量が低下して従来であれば膨張機（30）を止めて膨張弁だけで対応していた運転条件でも、本実施形態では膨張機（30）を止めなくてよいので、膨張機（30）の再起動に伴うシステムの停止を回避できる。 In this embodiment, an expansion valve is provided in parallel with the expander (30). In the present embodiment, the expansion amount (30) is not stopped in the present embodiment even under the operating conditions in which the expansion amount (30) is stopped and the expansion valve (30) is stopped in the conventional case. Therefore, it is possible to avoid the system from being stopped due to the restart of the expander (30).
また、上記第１の制御によれば、エコノマイザー回路（80）に設けられている流量制御弁（81）の開度を小さくする制御を行うことにより、膨張機（30）を運転条件の幅広い変化に対応させることが可能になる。 Further, according to the first control, the expander (30) is operated in a wide range of operating conditions by performing control to reduce the opening degree of the flow control valve (81) provided in the economizer circuit (80). It becomes possible to respond to changes.
上記第２の制御によれば、冷却運転時に放熱器ファン（44a）の回転数を上昇させることにより、膨張機（30）を運転条件の幅広い変化に対応させることが可能になる。 According to the second control, by increasing the rotational speed of the radiator fan (44a) during the cooling operation, the expander (30) can be adapted to a wide range of operating conditions.
上記第３の制御によれば、放熱器（44）（2a，3a，4a）の下流側に設けられている減圧弁（2b，3b，4b）30の 開度を小さくすることにより、膨張機（30）を運転条件の幅広い変化に対応させることが可能になる。 According to the third control, the expansion device is reduced by reducing the opening of the pressure reducing valve (2b, 3b, 4b) 30 provided downstream of the radiator (44) (2a, 3a, 4a). (30) can be adapted to a wide range of operating conditions.
上記第４，第５の制御によれば、上記第１，第２，第３の発明と同様に、エコノマイザー回路（80）に設けられている流量制御弁（81）の開度を小さくする制御を行うこと、冷却運転時に放熱器ファン（44a）の回転数を上昇させること、及び暖房運転時に放熱器（2a，3a，4a）の下流側に設けられている減圧弁（2b，3b，4b）の開度を小さくすることにより、膨張機（30）を運転条件の幅広い変化に対応させることが可能になる。 According to the fourth and fifth controls, as in the first, second and third inventions, the opening degree of the flow control valve (81) provided in the economizer circuit (80) is reduced. Performing control, increasing the number of rotations of the radiator fan (44a) during cooling operation, and pressure reducing valves (2b, 3b, etc.) provided downstream of the radiator (2a, 3a, 4a) during heating operation By reducing the opening of 4b), the expander (30) can be adapted to a wide range of operating conditions.
《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.
例えば、上記実施形態では、低段側圧縮機（20）と高段側圧縮機（60）を用いて、冷媒回路（10）において二段圧縮の冷凍サイクルが行われるようにしているが、圧縮機が一台で単段圧縮の冷凍サイクルを行う冷媒回路に本発明を適用してもよい。 For example, in the above embodiment, a low-stage compressor (20) and a high-stage compressor (60) are used to perform a two-stage compression refrigeration cycle in the refrigerant circuit (10). The present invention may be applied to a refrigerant circuit that performs a single-stage compression refrigeration cycle with a single machine.
また、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構を同一の軸で駆動し、同一の圧力容器に収納した一軸二段圧縮機に本発明を適用してもよい。 Further, the present invention may be applied to a single-shaft two-stage compressor in which the low-stage compression mechanism and the high-stage compression mechanism are driven by the same shaft and stored in the same pressure vessel.
また、上記実施形態では、膨張機（30）と並列にバイパス管（38）を設け、このバイパス管（38）に、該バイパス管（38）を流れる冷媒の流量を調整するためのバイパス弁（29）を設けているが、本実施形態では、記バイパス管（38）及びバイパス弁（29）は必ずしも設けなくよい。 In the above embodiment, a bypass pipe (38) is provided in parallel with the expander (30), and a bypass valve (38) for adjusting the flow rate of the refrigerant flowing through the bypass pipe (38) is provided in the bypass pipe (38). 29) is provided, but in this embodiment, the bypass pipe (38) and the bypass valve (29) are not necessarily provided.
また、上記実施形態では、膨張機の制御として上記の第１から第５の制御を行えるようにしているが、これらの第１〜第５の制御の少なくとも１つを行うようになっていればよい。 In the above embodiment, the first to fifth controls can be performed as the expander control. However, if at least one of the first to fifth controls is performed. Good.
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 In addition, the above embodiment is an essentially preferable illustration, Comprising: It does not intend restrict | limiting the range of this invention, its application thing, or its use.
以上説明したように、本発明は、冷媒の膨脹動力を回収する膨張機が冷媒回路に接続された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 in which an expander that recovers expansion power of a refrigerant is connected to a refrigerant circuit.
1 空調機（冷凍装置）
2a 室内熱交換器（蒸発器、放熱器）
3a 室内熱交換器（蒸発器、放熱器）
4a 室内熱交換器（蒸発器、放熱器）
2b 室内膨張弁（減圧弁）
3b 室内膨張弁（減圧弁）
4b 室内膨張弁（減圧弁）
10 冷媒回路
20 低段側圧縮機
30 膨張機（膨張機構）
44 室外熱交換器（放熱器、蒸発器）
44a 放熱器ファン
60 高段側圧縮機
70 コントローラ（冷媒密度調整手段（70））
80 エコノマイザー回路
81 流量制御弁
1 Air conditioner (refrigeration equipment)
2a Indoor heat exchanger (evaporator, radiator)
3a Indoor heat exchanger (evaporator, radiator)
4a Indoor heat exchanger (evaporator, radiator)
2b Indoor expansion valve (pressure reducing valve)
3b Indoor expansion valve (pressure reducing valve)
4b Indoor expansion valve (pressure reducing valve)
10 Refrigerant circuit
20 Low stage compressor
30 Expansion machine (expansion mechanism)
44 Outdoor heat exchanger (heat radiator, evaporator)
44a radiator fan
60 High stage compressor
70 Controller (Refrigerant density adjustment means (70))
80 Economizer circuit
81 Flow control valve
Claims (6)
上記冷媒回路（10）の冷媒循環量が膨張機（30）の最低回転数での処理流量まで低下すると、膨張機（30）への流入冷媒の密度を低下させる冷媒密度調整手段（70）を備えていることを特徴とする冷凍装置。 Refrigerant circuit (10) with compressor (20, 60), radiator (44) (2a, 3a, 4a), expansion mechanism (30) and evaporator (2a, 3a, 4a) (44) connected A refrigerating apparatus in which the expansion mechanism (30) is configured by an expander (30) that collects expansion power of the refrigerant,
When the refrigerant circulation amount of the refrigerant circuit (10) is reduced to the processing flow rate at the minimum rotation speed of the expander (30), the refrigerant density adjusting means (70) for reducing the density of refrigerant flowing into the expander (30) is provided. A refrigeration apparatus comprising the refrigeration apparatus.
上記冷媒回路（10）は、圧縮機（20，60）における圧縮行程の途中に中間圧冷媒を供給するエコノマイザー回路（80）を有し、エコノマイザー回路（80）には、圧縮機（20，60）に供給される中間圧冷媒の流量を調整する流量制御弁（81）が設けられ、
上記冷媒密度調整手段（70）は、上記冷媒回路（10）の冷媒循環量が膨張機（30）の最低回転数での処理流量まで低下すると、上記流量制御弁（81）の開度を小さくす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,
The refrigerant circuit (10) has an economizer circuit (80) for supplying intermediate pressure refrigerant in the middle of a compression stroke in the compressor (20, 60). The economizer circuit (80) includes a compressor (20 , 60) is provided with a flow control valve (81) for adjusting the flow rate of the intermediate pressure refrigerant supplied to the
The refrigerant density adjusting means (70) reduces the opening degree of the flow rate control valve (81) when the refrigerant circulation amount of the refrigerant circuit (10) decreases to the processing flow rate at the minimum rotation speed of the expander (30). It is comprised so that it may carry out. The freezing apparatus characterized by the above-mentioned.
上記冷媒回路（10）は、蒸発器（2a，3a，4a）で利用側の冷却を行う冷却運転が可能に構成され、
上記冷媒密度調整手段（70）は、上記冷却運転時に上記冷媒回路（10）の冷媒循環量が膨張機（30）の最低回転数での処理流量まで低下すると、冷媒と熱交換をする空気を放熱器（44）に供給する放熱器ファン（44a）の回転速度を上昇させ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,
The refrigerant circuit (10) is configured to be capable of cooling operation in which the evaporator (2a, 3a, 4a) cools the user side,
When the refrigerant circulation amount of the refrigerant circuit (10) decreases to the processing flow rate at the minimum rotation speed of the expander (30) during the cooling operation, the refrigerant density adjusting means (70) changes the air that exchanges heat with the refrigerant. A refrigeration apparatus configured to increase the rotational speed of a radiator fan (44a) supplied to the radiator (44).
上記冷媒回路（10）は、放熱器（2a，3a，4a）で利用側の加熱を行う加熱運転が可能に構成され、
上記冷媒密度調整手段（70）は、上記加熱運転時に上記冷媒回路（10）の冷媒循環量が膨張機（30）の最低回転数での処理流量まで低下すると、放熱器（2a，3a，4a）の下流側に設けられている減圧弁（2b，3b，4b）の開度を小さくす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,
The refrigerant circuit (10) is configured to be able to perform a heating operation in which heat is applied on the use side by the radiator (2a, 3a, 4a),
When the refrigerant circulation rate of the refrigerant circuit (10) decreases to the processing flow rate at the minimum rotation speed of the expander (30) during the heating operation, the refrigerant density adjusting means (70) ), A refrigerating apparatus configured to reduce the opening degree of the pressure reducing valves (2b, 3b, 4b) provided on the downstream side.
上記冷媒回路（10）は、圧縮機（20，60）における圧縮行程の途中に中間圧冷媒を供給するエコノマイザー回路（80）を有し、エコノマイザー回路（80）には、圧縮機（20，60）に供給される中間圧冷媒の流量を調整する流量制御弁（81）が設けられ、
上記冷媒回路（10）は、蒸発器（2a，3a，4a）で利用側の冷却を行う冷却運転が可能に構成され、
上記冷媒密度調整手段（70）は、上記冷却運転時に上記冷媒回路（10）の冷媒循環量が膨張機（30）の最低回転数での処理流量まで低下すると、上記流量制御弁（81）の開度を小さくするとともに、冷媒と熱交換をする空気を放熱器（44）に供給する放熱器ファン（44a）の回転速度を上昇させ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,
The refrigerant circuit (10) has an economizer circuit (80) for supplying intermediate pressure refrigerant in the middle of a compression stroke in the compressor (20, 60). The economizer circuit (80) includes a compressor (20 , 60) is provided with a flow control valve (81) for adjusting the flow rate of the intermediate pressure refrigerant supplied to the
The refrigerant circuit (10) is configured to be capable of cooling operation in which the evaporator (2a, 3a, 4a) cools the user side,
When the refrigerant circulation amount of the refrigerant circuit (10) decreases to the processing flow rate at the minimum rotational speed of the expander (30) during the cooling operation, the refrigerant density adjusting means (70) A refrigeration apparatus configured to increase the rotational speed of a radiator fan (44a) that reduces the opening and supplies air that exchanges heat with a refrigerant to the radiator (44).
上記冷媒回路（10）は、圧縮機（20，60）における圧縮行程の途中に中間圧冷媒を供給するエコノマイザー回路（80）を有し、エコノマイザー回路（80）には、圧縮機（20，60）に供給される中間圧冷媒の流量を調整する流量制御弁（81）が設けられ、
上記冷媒回路（10）は、放熱器（2a，3a，4a）で利用側の加熱を行う加熱運転が可能に構成され、
上記冷媒密度調整手段（70）は、上記加熱運転時に上記冷媒回路（10）の冷媒循環量が膨張機（30）の最低回転数での処理流量まで低下すると、上記流量制御弁（81）の開度を小さくするとともに、放熱器（2a，3a，4a）の下流側に設けられている減圧弁（2b，3b，4b）の開度を小さくす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,
The refrigerant circuit (10) has an economizer circuit (80) for supplying intermediate pressure refrigerant in the middle of a compression stroke in the compressor (20, 60). The economizer circuit (80) includes a compressor (20 , 60) is provided with a flow control valve (81) for adjusting the flow rate of the intermediate pressure refrigerant supplied to the
The refrigerant circuit (10) is configured to be able to perform a heating operation in which heat is applied on the use side by the radiator (2a, 3a, 4a),
When the refrigerant circulation amount of the refrigerant circuit (10) decreases to the processing flow rate at the minimum rotation speed of the expander (30) during the heating operation, the refrigerant density adjusting means (70) The opening is reduced and the opening of the pressure reducing valve (2b, 3b, 4b) provided downstream of the radiator (2a, 3a, 4a) is reduced. Refrigeration equipment.
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|---|---|---|---|---|
| CN110454905A (en) * | 2019-08-05 | 2019-11-15 | 广东美的制冷设备有限公司 | Control method, device, air conditioner and the electronic equipment of air conditioner |
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| CN110454905B (en) * | 2019-08-05 | 2022-03-25 | 广东美的制冷设备有限公司 | Control method and device of air conditioner, air conditioner and electronic equipment |
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