JP2014095510A - Refrigeration cycle device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a performance coefficient of a refrigeration cycle device by reducing pressure loss when discharging a cooling medium from a compressor.SOLUTION: By controlling throttle opening of an expansion valve 3 for intermediate pressure of a refrigeration cycle device configuring a gas injection cycle, pressure of an intermediate pressure cooling medium flowing into a compression chamber from an injection port 1b is adjusted in such a manner that a cooling medium pressure in the compression chamber becomes closer to a pressure of a cooling medium on a high pressure side Pd of the cycle, when the compression chamber of a compressor 1 communicates with a discharge port 1c. Thereby, backflow of the cooling medium on a high pressure side into the compression chamber via the discharge port 1c can be suppressed, and a check valve for a discharge port can be eliminated. Therefore, a performance coefficient of a refrigeration cycle device can be improved by reducing pressure loss when discharging a cooling medium from the compressor.

Description

本発明は、ガスインジェクションサイクルを構成する冷凍サイクル装置に関する。   The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus constituting a gas injection cycle.

従来、蒸気圧縮式の冷凍サイクルの能力もしくは成績係数(COP)を向上させるためのサイクル構成として、ガスインジェクションサイクル(エコノマイザ式冷凍サイクル)が知られている。この種のガスインジェクションサイクルでは、圧縮機の圧縮室にて昇圧過程の冷媒にサイクル側で生成した中間圧気相冷媒をインジェクションすることで冷凍サイクルの能力もしくは成績係数(COP)の向上を可能としている。   Conventionally, a gas injection cycle (economizer refrigeration cycle) is known as a cycle configuration for improving the capacity or coefficient of performance (COP) of a vapor compression refrigeration cycle. In this type of gas injection cycle, it is possible to improve the performance or coefficient of performance (COP) of the refrigeration cycle by injecting the intermediate-pressure gas-phase refrigerant generated on the cycle side into the refrigerant in the pressurizing process in the compression chamber of the compressor. .

さらに、ガスインジェクションサイクルを構成する冷凍サイクル装置に適用される圧縮機としては、例えば、特許文献1に開示されているように、圧縮室へ低圧冷媒を吸入させる吸入ポート、圧縮室にて圧縮過程の冷媒に中間圧気相冷媒を合流させるインジェクションポート、および圧縮室にて圧縮された高圧冷媒を吐出する吐出ポートを有するものが知られている。   Further, as a compressor applied to a refrigeration cycle apparatus constituting a gas injection cycle, for example, as disclosed in Patent Document 1, a suction port for sucking low-pressure refrigerant into a compression chamber, and a compression process in the compression chamber There is known one having an injection port for joining an intermediate-pressure gas-phase refrigerant to this refrigerant and a discharge port for discharging a high-pressure refrigerant compressed in a compression chamber.

また、この特許文献1の圧縮機は、冷媒が圧縮室からインジェクションポートを介して圧縮機の外部へ逆流してしまうことを防止するためのインジェクションポート用の逆止弁、および冷媒が圧縮機の外部から吐出ポートを介して圧縮室へ逆流してしまうことを防止するための吐出ポート用の逆止弁の二つの逆止弁を備えている。   In addition, the compressor of Patent Document 1 includes a check valve for an injection port for preventing the refrigerant from flowing back from the compression chamber to the outside of the compressor via the injection port, and the refrigerant of the compressor. Two check valves for the discharge port are provided to prevent backflow from the outside to the compression chamber via the discharge port.

特開平11−107950号公報JP-A-11-107950

しかしながら、特許文献1の圧縮機のように二つの逆止弁を備えることは、圧縮機の部品点数や組付工数を増加させ、圧縮機の製造コストを増加させてしまう原因となる。さらに、吐出ポート用の逆止弁は、圧縮機から冷媒を吐出する際の圧力損失を増加させるので、圧縮機の駆動動力を増加させてしまう原因となる。従って、吐出ポート用の逆止弁は、さらなるCOPの向上を狙う際の妨げとなりやすい。   However, providing two check valves as in the compressor of Patent Document 1 increases the number of parts and the number of assembling steps of the compressor and increases the manufacturing cost of the compressor. Furthermore, since the check valve for the discharge port increases the pressure loss when the refrigerant is discharged from the compressor, it causes the drive power of the compressor to increase. Therefore, the check valve for the discharge port tends to be a hindrance when aiming at further improvement of COP.

上記点に鑑み、本発明では、圧縮機から冷媒を吐出する際の圧力損失を低減させることによって、冷凍サイクル装置の成績係数を向上させることを目的とする。   In view of the above points, an object of the present invention is to improve the coefficient of performance of a refrigeration cycle apparatus by reducing pressure loss when refrigerant is discharged from a compressor.

本発明は、上記目的を達成するために案出されたもので、請求項1に記載の発明では、容積変化して冷媒を圧縮する圧縮室へ低圧冷媒を吸入させる吸入ポート(1a)、圧縮室にて圧縮過程の冷媒に中間圧冷媒を合流させるインジェクションポート(1b)、および圧縮室にて圧縮された高圧冷媒を吐出する吐出ポート(1c)を有する圧縮機(1)と、吐出ポート(1c)から吐出された冷媒を放熱させる放熱用熱交換器(2)と、放熱用熱交換器(2)下流側の冷媒を中間圧冷媒となるまで減圧させる中間圧用減圧手段(3)と、放熱用熱交換器(2)下流側の冷媒を低圧冷媒となるまで減圧させる低圧用減圧手段(5)と、低圧用減圧手段(5)にて減圧された冷媒を蒸発させて、吸入ポート(1a)側へ流出させる蒸発用熱交換器(6)と、さらに、中間圧用減圧手段(3)の作動を制御する中間圧制御手段とを備え、
中間圧制御手段は、圧縮室が吐出ポート(1c)と連通した際に、圧縮室内の冷媒圧力が予め決定された所定圧力に近づくように、中間圧用減圧手段(3)の作動を制御する冷凍サイクル装置を特徴とする。
The present invention has been devised to achieve the above object, and in the invention according to claim 1, the suction port (1a) for sucking the low-pressure refrigerant into the compression chamber for changing the volume and compressing the refrigerant, the compression A compressor (1) having an injection port (1b) for joining the intermediate pressure refrigerant to the refrigerant in the compression process in the chamber, and a discharge port (1c) for discharging the high-pressure refrigerant compressed in the compression chamber; A heat-dissipating heat exchanger (2) that dissipates the refrigerant discharged from 1c), a heat-dissipating heat exchanger (2), an intermediate-pressure depressurizing means (3) that depressurizes the downstream refrigerant until it becomes an intermediate-pressure refrigerant, The heat-dissipating heat exchanger (2) the low-pressure decompression means (5) for decompressing the downstream refrigerant until it becomes a low-pressure refrigerant, the refrigerant decompressed by the low-pressure decompression means (5) is evaporated, and the suction port ( 1a) Evaporation heat exchanger that flows out to the side ( ) And, further, an intermediate pressure control means for controlling the operation of the intermediate pressure pressure reducing means (3),
The intermediate pressure control means is a refrigeration for controlling the operation of the intermediate pressure reducing means (3) so that the refrigerant pressure in the compression chamber approaches a predetermined pressure when the compression chamber communicates with the discharge port (1c). Features cycle equipment.

これによれば、圧縮室が吐出ポート(1c)と連通した際に、圧縮室内の冷媒圧力が予め決定された所定圧力以上となるように、中間圧制御手段が中間圧用減圧手段(3)の作動を制御するので、吐出ポート(1c)を介してサイクルの高圧側の冷媒が圧縮室へ逆流してしまうことを抑制できる。   According to this, when the compression chamber communicates with the discharge port (1c), the intermediate pressure control means of the intermediate pressure decompression means (3) is set so that the refrigerant pressure in the compression chamber becomes equal to or higher than a predetermined pressure. Since the operation is controlled, it is possible to prevent the refrigerant on the high pressure side of the cycle from flowing back to the compression chamber via the discharge port (1c).

従って、従来技術における吐出ポート用の逆止弁に対応する構成を廃止することができる。これにより、圧縮機(1)から冷媒を吐出する際の圧力損失を低減させることができ、圧縮機(1)の駆動動力を低減させることができるので、冷凍サイクル装置の成績係数を向上させることができる。さらに、圧縮機(1)の製造コストの低減を図ることもできる。   Therefore, the structure corresponding to the check valve for the discharge port in the prior art can be eliminated. Thereby, the pressure loss at the time of discharging a refrigerant | coolant from a compressor (1) can be reduced, and since the drive power of a compressor (1) can be reduced, the coefficient of performance of a refrigeration cycle apparatus is improved. Can do. Furthermore, the manufacturing cost of the compressor (1) can be reduced.

また、所定圧力として、吐出ポート(1c)から中間圧用減圧手段(3)の冷媒入口へ至るサイクルの高圧側冷媒圧力(Pd)を採用することにより、サイクルの高圧側の冷媒が吐出ポート(1c)を介して圧縮室へ逆流してしまうことを効果的に抑制できる。   Further, by adopting the high pressure side refrigerant pressure (Pd) of the cycle from the discharge port (1c) to the refrigerant inlet of the intermediate pressure reducing means (3) as the predetermined pressure, the high pressure side refrigerant of the cycle is discharged from the discharge port (1c). ) Can be effectively suppressed from flowing back to the compression chamber.

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

第1実施形態の冷凍サイクル装置の全体構成図である。It is a whole lineblock diagram of the refrigerating cycle device of a 1st embodiment. 第1実施形態の冷凍サイクル装置の制御処理の要部を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the principal part of the control processing of the refrigerating-cycle apparatus of 1st Embodiment. 第1実施形態の回転角の変化に対する圧縮室の容積および圧縮室内の冷媒圧力変化を示すグラフである。It is a graph which shows the volume of the compression chamber with respect to the change of the rotation angle of 1st Embodiment, and the refrigerant | coolant pressure change in a compression chamber. 第2実施形態の冷凍サイクル装置の全体構成図である。It is a whole block diagram of the refrigerating-cycle apparatus of 2nd Embodiment.

(第1実施形態)
図1〜図3により、本発明の第1実施形態を説明する。本実施形態の冷凍サイクル装置10は、ヒートポンプ式給湯機に適用されており、給湯水を加熱する機能を果たす。さらに、冷凍サイクル装置10は、図1の全体構成図に示すように、圧縮機1の圧縮室にて昇圧過程の冷媒にサイクル内の中間圧冷媒を合流させるガスインジェクションサイクルとして構成されている。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The refrigeration cycle apparatus 10 of the present embodiment is applied to a heat pump type hot water heater, and fulfills a function of heating hot water. Furthermore, the refrigeration cycle apparatus 10 is configured as a gas injection cycle in which the intermediate pressure refrigerant in the cycle is merged with the refrigerant in the pressurization process in the compression chamber of the compressor 1, as shown in the overall configuration diagram of FIG.

より具体的には、冷凍サイクル装置10は、圧縮機1、水−冷媒熱交換器2、中間圧用膨張弁3、気液分離器4、低圧用膨張弁5、室外熱交換器6等を備えている。圧縮機1は、冷凍サイクル装置10において冷媒を吸入し、圧縮して吐出するもので、その外殻を形成するハウジングの内部に、スクロール型の圧縮機構、およびこの圧縮機構を回転駆動する電動モータを収容して構成された電動圧縮機である。   More specifically, the refrigeration cycle apparatus 10 includes a compressor 1, a water-refrigerant heat exchanger 2, an intermediate pressure expansion valve 3, a gas-liquid separator 4, a low pressure expansion valve 5, an outdoor heat exchanger 6, and the like. ing. The compressor 1 sucks refrigerant in the refrigeration cycle apparatus 10 and compresses and discharges the refrigerant. A scroll-type compression mechanism and an electric motor that rotationally drives the compression mechanism are provided inside a housing that forms an outer shell of the compressor 1. Is an electric compressor configured to accommodate

スクロール型の圧縮機構は、ハウジングに固定された固定スクロールと、電動モータの回転軸に連結された可動スクロールとを有している。さらに、固定スクロールには、可動スクロール側に向かって突出する渦巻き状の固定側歯部が形成されており、一方、可動スクロールには、固定スクロール側に向かって突出して固定側歯部に噛み合う渦巻き状の可動側歯部が形成されている。   The scroll-type compression mechanism has a fixed scroll fixed to the housing and a movable scroll connected to the rotating shaft of the electric motor. Further, the fixed scroll is formed with a spiral fixed side tooth portion that protrudes toward the movable scroll side, while the movable scroll protrudes toward the fixed scroll side and meshes with the fixed side tooth portion. A movable side tooth portion is formed.

そして、固定スクロールの固定側歯部と可動スクロールの可動側歯部が噛み合って複数箇所で接触することによって、回転軸方向から見たときに三日月形状に形成される圧縮室が複数個形成される。この圧縮室は、電動モータの回転軸の回転に伴って可動スクロールが公転運動することによって、回転軸回りに旋回しながら外周側から中心側へ容積を減少させながら移動して冷媒を圧縮する。   And the fixed side tooth part of the fixed scroll and the movable side tooth part of the movable scroll are engaged with each other and contacted at a plurality of places, thereby forming a plurality of compression chambers formed in a crescent shape when viewed from the rotation axis direction. . The compression chamber revolves with the rotation of the rotary shaft of the electric motor, and moves around the rotary shaft while reducing the volume from the outer peripheral side to the central side while compressing the refrigerant.

また、圧縮機1のハウジングには、最外周側に移動している圧縮室に連通してハウジングの外部から圧縮室へ低圧冷媒を吸入させる吸入ポート1a、外周側から中心側への中間位置に移動した圧縮室に連通してハウジングの外部から圧縮室にて圧縮過程の冷媒に中間圧冷媒を合流させるインジェクションポート1b、および中心側へ移動した圧縮室に連通して圧縮室から高圧冷媒を吐出する吐出ポート1cが設けられている。   The housing of the compressor 1 communicates with the compression chamber moving to the outermost peripheral side and sucks the low-pressure refrigerant from the outside of the housing into the compression chamber. The suction port 1a is at an intermediate position from the outer peripheral side to the center side. High pressure refrigerant is discharged from the compression chamber connected to the compression chamber moved to the injection port 1b for joining the intermediate pressure refrigerant to the refrigerant in the compression process in the compression chamber from the outside of the housing and to the compression chamber moved to the center side. A discharge port 1c is provided.

さらに、インジェクションポート1bには、冷媒が圧縮室からインジェクションポートを介して圧縮機の外部へ逆流してしまうことを防止するための逆止弁が設けられている。これは、従来技術のインジェクションポート用の逆止弁に対応するものである。一方、本実施形態の吐出ポート1cには、従来技術の吐出ポート用の逆止弁に対応する構成は設けられていない。   Further, the injection port 1b is provided with a check valve for preventing the refrigerant from flowing back from the compression chamber to the outside of the compressor via the injection port. This corresponds to the check valve for the injection port of the prior art. On the other hand, the discharge port 1c of this embodiment is not provided with a configuration corresponding to a check valve for a discharge port according to the prior art.

電動モータは、後述する制御装置から出力される制御信号によって、その作動(回転数)が制御されるもので、交流モータ、直流モータのいずれの形式を採用してもよい。そして、この制御装置による回転数制御によって、圧縮機1の冷媒吐出能力が変更される。また、圧縮機1の吐出ポート1cには、水−冷媒熱交換器2の冷媒通路の入口側が接続されている。   The operation (rotation speed) of the electric motor is controlled by a control signal output from a control device described later, and either an AC motor or a DC motor may be adopted. And the refrigerant | coolant discharge capability of the compressor 1 is changed by rotation speed control by this control apparatus. The discharge port 1 c of the compressor 1 is connected to the inlet side of the refrigerant passage of the water-refrigerant heat exchanger 2.

水−冷媒熱交換器2は、圧縮機1の吐出ポート1cから吐出された高温高圧冷媒の有する熱を給湯水へ放熱させる放熱用熱交換器である。この水−冷媒熱交換器2としては、高圧冷媒を流通させる冷媒通路としての複数本のチューブを有し、隣り合う冷媒通路(チューブ)間に水通路を形成し、水通路内に給湯水と冷媒との間の熱交換を促進するインナーフィン等を配置して構成された熱交換器等を採用できる。水−冷媒熱交換器2の冷媒通路の出口側には、中間圧用膨張弁3の入口側が接続されている。   The water-refrigerant heat exchanger 2 is a heat radiating heat exchanger that radiates the heat of the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the discharge port 1 c of the compressor 1 to the hot water. The water-refrigerant heat exchanger 2 has a plurality of tubes as refrigerant passages for circulating high-pressure refrigerant, forms water passages between adjacent refrigerant passages (tubes), and supplies hot water in the water passages. A heat exchanger or the like configured by disposing an inner fin or the like that promotes heat exchange with the refrigerant can be employed. The inlet side of the intermediate pressure expansion valve 3 is connected to the outlet side of the refrigerant passage of the water-refrigerant heat exchanger 2.

中間圧用膨張弁3は、水−冷媒熱交換器2下流側の高圧冷媒を中間圧冷媒となるまで減圧させる中間圧用減圧手段であって、制御装置から出力される制御信号によってその作動が制御される電気式膨張弁である。この中間圧用膨張弁3としては、冷媒を減圧させる絞り通路の開度を変更する弁体と、この弁体を変位させるステッピングモータからなる電動アクチュエータとを有して構成される電動式の可変絞り機構等を採用できる。中間圧用膨張弁3の出口側には、気液分離器4の入口側が接続されている。   The intermediate pressure expansion valve 3 is an intermediate pressure reducing means for reducing the pressure of the high pressure refrigerant downstream of the water-refrigerant heat exchanger 2 until it becomes intermediate pressure refrigerant, and its operation is controlled by a control signal output from the control device. This is an electric expansion valve. The intermediate pressure expansion valve 3 includes an electric variable throttle that includes a valve body that changes the opening degree of the throttle passage that decompresses the refrigerant and an electric actuator that includes a stepping motor that displaces the valve body. A mechanism or the like can be adopted. The inlet side of the gas-liquid separator 4 is connected to the outlet side of the intermediate pressure expansion valve 3.

気液分離器4は、中間圧用膨張弁3にて減圧されて気相混相状態となった中間圧冷媒の気液を分離する気液分離手段である。気液分離器4の気相冷媒流出口には、前述した圧縮機1のインジェクションポート1bが接続されている。気液分離器4の液相冷媒流出口には、低圧用膨張弁5の入口側が接続されている。   The gas-liquid separator 4 is a gas-liquid separation unit that separates the gas-liquid of the intermediate-pressure refrigerant that has been decompressed by the intermediate-pressure expansion valve 3 to be in a gas phase mixed phase state. The above-described injection port 1 b of the compressor 1 is connected to the gas-phase refrigerant outlet of the gas-liquid separator 4. An inlet side of the low-pressure expansion valve 5 is connected to the liquid-phase refrigerant outlet of the gas-liquid separator 4.

低圧用膨張弁5は、水−冷媒熱交換器2下流側の冷媒のうち気液分離器4にて分離された中間圧液相冷媒を低圧冷媒となるまで減圧させる低圧用減圧手段であって、その基本的構成は中間圧用膨張弁3と同様である。低圧用膨張弁5の出口側には、室外熱交換器6の冷媒入口側が接続されている。   The low-pressure expansion valve 5 is a low-pressure depressurizing unit that depressurizes the intermediate-pressure liquid-phase refrigerant separated by the gas-liquid separator 4 among the refrigerant on the downstream side of the water-refrigerant heat exchanger 2 until it becomes a low-pressure refrigerant. The basic configuration is the same as that of the intermediate pressure expansion valve 3. The refrigerant inlet side of the outdoor heat exchanger 6 is connected to the outlet side of the low pressure expansion valve 5.

室外熱交換器6は、低圧用膨張弁5にて減圧された低圧冷媒を、図示しない電動送風ファンから送風された外気と熱交換させて蒸発させる蒸発用熱交換器である。具体的には、室外熱交換器6としては、複数枚の熱交換促進用のプレートフィンに、複数本の冷媒チューブを串刺し状に配置し、各冷媒チューブ同士を蛇行状に接続して構成された熱交換器等を採用できる。室外熱交換器6の冷媒出口側には、圧縮機1の吸入ポート1aが接続されている。   The outdoor heat exchanger 6 is an evaporation heat exchanger that evaporates the low-pressure refrigerant decompressed by the low-pressure expansion valve 5 by exchanging heat with outside air blown from an electric blower fan (not shown). Specifically, the outdoor heat exchanger 6 is configured by arranging a plurality of refrigerant tubes in a skewered manner on a plurality of plate fins for promoting heat exchange, and connecting each refrigerant tube in a meandering manner. A heat exchanger can be used. A suction port 1 a of the compressor 1 is connected to the refrigerant outlet side of the outdoor heat exchanger 6.

なお、本実施形態の冷凍サイクル装置10では、冷媒として二酸化炭素を採用しており、圧縮機1の吐出ポートから中間圧用膨張弁3入口側へ至るサイクルの高圧側冷媒の圧力が、冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルを構成している。さらに、冷媒には、圧縮機1内部の各摺動部位を潤滑するオイル(冷凍機油)が混入されており、このオイルの一部は冷媒とともにサイクルを循環している。   In the refrigeration cycle apparatus 10 of the present embodiment, carbon dioxide is used as the refrigerant, and the pressure of the high-pressure side refrigerant in the cycle from the discharge port of the compressor 1 to the inlet side of the intermediate pressure expansion valve 3 is the criticality of the refrigerant. It constitutes a supercritical refrigeration cycle that exceeds the pressure. Furthermore, the refrigerant is mixed with oil (refrigeration oil) that lubricates each sliding portion inside the compressor 1, and a part of this oil circulates in the cycle together with the refrigerant.

また、ヒートポンプ式給湯機は、冷凍サイクル装置10の他に、水−冷媒熱交換器2(具体的には、水通路)にて加熱された給湯水を貯湯する貯湯タンク、貯湯タンクと水−冷媒熱交換器2との間で給湯水を循環させる給湯水循環回路、および給湯水循環回路に配置されて給湯水を圧送する水ポンプ(いずれも図示せず)等を有している。   In addition to the refrigeration cycle apparatus 10, the heat pump type hot water heater is a hot water storage tank for storing hot water heated in the water-refrigerant heat exchanger 2 (specifically, a water passage), a hot water storage tank and water- There are provided a hot water circulating circuit for circulating hot water between the refrigerant heat exchanger 2 and a water pump (none of which is shown) disposed in the hot water circulating circuit for pumping hot water.

次に、本実施形態の電気制御部の概要を説明する。制御装置は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。制御装置の出力側には、前述の圧縮機1の電動モータ、中間圧用膨張弁3、低圧用膨張弁5、室外熱交換器6へ外気を送風する電動送風ファン、給湯水循環回路の水ポンプ等が接続され、制御装置は、これらの各種制御対象機器の作動を制御する。   Next, an outline of the electric control unit of the present embodiment will be described. The control device is composed of a well-known microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM and the like and its peripheral circuits. On the output side of the control device, the electric motor of the compressor 1, the intermediate pressure expansion valve 3, the low pressure expansion valve 5, the electric blower fan for blowing outside air to the outdoor heat exchanger 6, the water pump of the hot water circulation circuit, etc. Are connected, and the control device controls the operation of these various devices to be controlled.

一方、制御装置の入力側には、圧縮機1の吐出ポート1cから吐出された高圧側冷媒圧力Pdを検出する高圧側圧力検出手段としての高圧側圧力センサ、圧縮機1のインジェクションポート1bから圧縮機1内へ流入する中間圧冷媒の圧力Pmを検出する中間圧側圧力検出手段としての中間圧側圧力センサ、中間圧冷媒の温度Tmを検出する中間圧側温度検出手段としての中間圧側温度センサ、圧縮機1の吸入ポート1aから吸入させる低圧冷媒の圧力Psを検出する低圧側圧力検出手段としての低圧側圧力センサ、低圧冷媒の温度Tsを検出する低圧側温度検出手段としての低圧側温度センサ、外気温Tamを検出する外気温検出手段としての外気温センサといった各種給湯器制御用のセンサ群が接続され、これらのセンサ群の検出信号が制御装置へ入力される。   On the other hand, on the input side of the control device, a high pressure side pressure sensor as a high pressure side pressure detecting means for detecting the high pressure side refrigerant pressure Pd discharged from the discharge port 1c of the compressor 1, and compression from the injection port 1b of the compressor 1 are compressed. An intermediate pressure side pressure sensor as an intermediate pressure side pressure detecting means for detecting the pressure Pm of the intermediate pressure refrigerant flowing into the machine 1, an intermediate pressure side temperature sensor as an intermediate pressure side temperature detecting means for detecting the temperature Tm of the intermediate pressure refrigerant, a compressor A low pressure side pressure sensor as a low pressure side pressure detecting means for detecting the pressure Ps of the low pressure refrigerant sucked from one suction port 1a; a low pressure side temperature sensor as a low pressure side temperature detecting means for detecting the temperature Ts of the low pressure refrigerant; Sensor groups for controlling various water heaters such as an outside air temperature sensor as an outside air temperature detecting means for detecting Tam are connected, and the detection signals of these sensor groups are Is input to the control device.

さらに、制御装置の入力側には、図示しない操作パネルが接続されている。この操作パネルには、ヒートポンプ式給湯機の作動信号あるいは停止信号を出力する作動スイッチ、給湯水の沸上温度(目標加熱温度)を設定する温度設定スイッチ等が設けられ、これらのスイッチの操作信号が制御装置へ入力される。   Further, an operation panel (not shown) is connected to the input side of the control device. This operation panel is provided with an operation switch for outputting an operation signal or a stop signal of the heat pump type hot water heater, a temperature setting switch for setting a boiling temperature (target heating temperature) of the hot water supply, and the operation signals of these switches. Is input to the controller.

なお、本実施形態の制御装置は、圧縮機1の電動モータや中間圧用膨張弁3等を制御する制御手段が一体に構成されたものであるが、本実施形態では、制御装置のうち、中間圧用膨張弁3の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)を中間圧制御手段とする。もちろん、中間圧制御手段を、制御装置に対して別の制御装置によって構成してもよい。   The control device of this embodiment is configured such that control means for controlling the electric motor of the compressor 1, the intermediate pressure expansion valve 3 and the like are integrally configured. A configuration (hardware and software) for controlling the operation of the pressure expansion valve 3 is an intermediate pressure control means. Of course, the intermediate pressure control means may be configured by another control device for the control device.

次に、上記構成における本実施形態のヒートポンプ式給湯機の作動を説明する。ヒートポンプ式給湯機に外部から電源が供給された状態で、操作パネルに設けられた給湯機の作動信号が制御装置に入力されると、制御装置が予め記憶回路に記憶している制御処理(制御プログラム)を実行する。   Next, the operation of the heat pump type water heater of the present embodiment having the above configuration will be described. When an operation signal of a water heater provided on the operation panel is input to the control device in a state where power is supplied from the outside to the heat pump type water heater, control processing (control) stored in the storage circuit in advance by the control device Program).

より具体的には、この制御処理のメインルーチンでは、操作パネルの操作信号および上述した給湯器制御用のセンサ群により検出された検出信号を読み込み、読み込まれた操作信号および検出信号に基づいて、冷凍サイクル装置10の各種制御対象機器の制御状態(具体的には、各種制御対象機器へ出力される制御信号あるいは制御電圧)を決定する。   More specifically, in the main routine of this control process, the operation signal of the operation panel and the detection signal detected by the above-described sensor group for controlling the water heater are read, and based on the read operation signal and detection signal, Control states (specifically, control signals or control voltages output to the various control target devices) of the various control target devices of the refrigeration cycle apparatus 10 are determined.

例えば、圧縮機1の電動モータへ出力される制御信号については、操作パネルからの給湯温度設定信号および外気温センサにより検出された外気温Tamに基づいて、制御装置のROM(記憶回路)に記憶された制御マップを参照して決定される。具体的には、給湯温度設定信号による設定温度の上昇および外気温Tamの低下に伴って、圧縮機1の回転数(冷媒吐出能力)が増加するように決定される。   For example, the control signal output to the electric motor of the compressor 1 is stored in the ROM (storage circuit) of the control device based on the hot water temperature setting signal from the operation panel and the outside air temperature Tam detected by the outside air temperature sensor. Determined with reference to the control map. Specifically, the rotational speed (refrigerant discharge capacity) of the compressor 1 is determined to increase as the set temperature is increased by the hot water supply temperature setting signal and the outside air temperature Tam is decreased.

また、中間圧用膨張弁3の電動アクチュエータに出力される制御信号については、圧縮機1の圧縮室が吐出ポート1cと連通した際に、圧縮室内の冷媒圧力が吐出ポート1cから中間圧用膨張弁3の冷媒入口へ至るサイクルの高圧側冷媒圧力Pdに近づくように決定される。より具体的には、図2のフローチャートに示すように決定される。なお、図2のフローチャートは、メインルーチンのサブルーチンとして実行される制御フローである。   As for the control signal output to the electric actuator of the intermediate pressure expansion valve 3, when the compression chamber of the compressor 1 communicates with the discharge port 1c, the refrigerant pressure in the compression chamber is changed from the discharge port 1c to the intermediate pressure expansion valve 3. It is determined so as to approach the high-pressure side refrigerant pressure Pd of the cycle leading to the refrigerant inlet. More specifically, it is determined as shown in the flowchart of FIG. The flowchart of FIG. 2 is a control flow executed as a subroutine of the main routine.

ここで、本実施形態のスクロール型の圧縮機構のように、圧縮室の容積を縮小させることによって冷媒を圧縮する圧縮機構では、圧縮室の容積縮小量に応じて圧縮室内の冷媒圧力の上昇量(昇圧量)を算出することができる。従って、インジェクションポート1bに連通した際の圧縮室内の冷媒圧力に基づいて、吐出ポート1cと連通した際の圧縮室内の冷媒圧力を算出することができる。   Here, in the compression mechanism that compresses the refrigerant by reducing the volume of the compression chamber, like the scroll type compression mechanism of the present embodiment, the amount of increase in the refrigerant pressure in the compression chamber according to the volume reduction amount of the compression chamber. (Pressure increase amount) can be calculated. Therefore, the refrigerant pressure in the compression chamber when communicating with the discharge port 1c can be calculated based on the refrigerant pressure within the compression chamber when communicating with the injection port 1b.

そこで、本実施形態では、図2のフローチャートに示すように、中間圧用膨張弁3の電動アクチュエータに出力される制御信号を決定している。まず、ステップS1では、メインルーチンで読み込まれた外気温Tam、低圧冷媒の温度Tsから、吸入ポート1aに連通した圧縮室内の第1冷媒圧力P1を算出する。なお、低圧側圧力検出手段としての低圧側圧力センサが設けられる場合にはその検出値を用いて第1冷媒圧力P1を算出してもよい。   Therefore, in this embodiment, as shown in the flowchart of FIG. 2, the control signal output to the electric actuator of the intermediate pressure expansion valve 3 is determined. First, in step S1, the first refrigerant pressure P1 in the compression chamber communicating with the suction port 1a is calculated from the outside air temperature Tam and the low-pressure refrigerant temperature Ts read in the main routine. In addition, when the low pressure side pressure sensor as a low pressure side pressure detection means is provided, you may calculate the 1st refrigerant | coolant pressure P1 using the detected value.

さらに、ステップS1では、メインルーチンで読み込まれた中間圧冷媒の温度Tmから中間圧冷媒の圧力Pmを算出する。なお、中間圧側圧力検出手段としての中間圧側圧力センサが設けられている場合にはその検出値を用いて中間圧冷媒の圧力Pmを算出してもよい。以上により算出された第1冷媒圧力P1、中間圧冷媒の圧力Pmから、インジェクションポート1bに連通した圧縮室内の第2冷媒圧力P2を算出する。この第2冷媒圧力P2は、圧縮室と中間圧冷媒が流通する配管との連通が遮断される直前の圧力であり、インジェクションポート1bに連通している圧縮室内の最大圧力である。   Furthermore, in step S1, the pressure Pm of the intermediate pressure refrigerant is calculated from the temperature Tm of the intermediate pressure refrigerant read in the main routine. In addition, when the intermediate pressure side pressure sensor as an intermediate pressure side pressure detection means is provided, you may calculate the pressure Pm of an intermediate pressure refrigerant | coolant using the detected value. From the first refrigerant pressure P1 and the intermediate pressure refrigerant pressure Pm calculated as described above, the second refrigerant pressure P2 in the compression chamber communicating with the injection port 1b is calculated. The second refrigerant pressure P2 is a pressure immediately before the communication between the compression chamber and the pipe through which the intermediate-pressure refrigerant flows, and is the maximum pressure in the compression chamber communicating with the injection port 1b.

続くステップS2では、ステップS1にて算出された第2冷媒圧力P2から、吐出ポート1cと連通した際の圧縮室あるいは吐出ポート1cに連通する直前の圧縮室内の第3冷媒圧力P3を算出する。   In the subsequent step S2, the third refrigerant pressure P3 in the compression chamber just before communicating with the compression chamber or the discharge port 1c when communicating with the discharge port 1c is calculated from the second refrigerant pressure P2 calculated at step S1.

そして、ステップS3にて、第3冷媒圧力P3が高圧側圧力センサによって検出された高圧側冷媒圧力Pdよりも低くなっているか否かを判定する。ステップS3にて、第3冷媒圧力P3が高圧側冷媒圧力Pdよりも低くなっていると判定された場合には、ステップS4へ進み、中間圧用膨張弁3の絞り開度を予め定めた所定量増加させるように制御信号を決定して、メインルーチンへ戻る。   In step S3, it is determined whether the third refrigerant pressure P3 is lower than the high-pressure side refrigerant pressure Pd detected by the high-pressure side pressure sensor. If it is determined in step S3 that the third refrigerant pressure P3 is lower than the high-pressure side refrigerant pressure Pd, the process proceeds to step S4, and the throttle opening of the intermediate pressure expansion valve 3 is set to a predetermined amount. The control signal is determined so as to increase, and the process returns to the main routine.

このようにステップS4にて、中間圧用膨張弁3の絞り開度を増加させることにより、中間圧用膨張弁3における冷媒減圧量が減少し、インジェクションポート1bから圧縮室へ流入する冷媒の圧力が上昇する。その結果、吐出ポート1cと連通した際の圧縮室あるいは吐出ポート1cに連通する直前の圧縮室内の第3冷媒圧力P3が上昇して、高圧側冷媒圧力Pdに近づく。   In this way, by increasing the throttle opening of the intermediate pressure expansion valve 3 in step S4, the refrigerant pressure reduction amount in the intermediate pressure expansion valve 3 decreases, and the pressure of the refrigerant flowing into the compression chamber from the injection port 1b increases. To do. As a result, the third refrigerant pressure P3 in the compression chamber immediately before communicating with the discharge port 1c or just before communicating with the discharge port 1c increases and approaches the high-pressure side refrigerant pressure Pd.

一方、ステップS3にて、第3冷媒圧力P3が高圧側冷媒圧力Pdよりも低くなっていない、すなわち第3冷媒圧力P3が高圧側冷媒圧力Pd以上となっていると判定された場合には、ステップS5へ進み、中間圧用膨張弁3の絞り開度を予め定めた所定量減少させるように制御信号を決定して、メインルーチンへ戻る。   On the other hand, when it is determined in step S3 that the third refrigerant pressure P3 is not lower than the high-pressure side refrigerant pressure Pd, that is, the third refrigerant pressure P3 is equal to or higher than the high-pressure side refrigerant pressure Pd, Proceeding to step S5, a control signal is determined so as to decrease the throttle opening of the intermediate pressure expansion valve 3 by a predetermined amount, and the process returns to the main routine.

このようにステップS5にて、中間圧用膨張弁3の絞り開度を減少させることにより、中間圧用膨張弁3における冷媒減圧量が増加し、インジェクションポート1bから圧縮室へ流入する冷媒の圧力が低下する。その結果、吐出ポート1cと連通した際の圧縮室あるいは吐出ポート1cに連通する直前の圧縮室内の第3冷媒圧力P3が低下して、高圧側冷媒圧力Pdに近づく。   In this way, by reducing the throttle opening degree of the intermediate pressure expansion valve 3 in step S5, the refrigerant pressure reduction amount in the intermediate pressure expansion valve 3 increases, and the pressure of the refrigerant flowing into the compression chamber from the injection port 1b decreases. To do. As a result, the third refrigerant pressure P3 in the compression chamber just before communicating with the discharge port 1c or just before communicating with the discharge port 1c decreases and approaches the high-pressure side refrigerant pressure Pd.

また、低圧用膨張弁5の電動アクチュエータに出力される制御信号については、冷凍サイクル装置10の高圧側冷媒圧力Pdが目標高圧となるように決定される。この目標高圧は、外気温Tamおよび圧縮機1の冷媒吐出能力から推定される圧縮機1吐出冷媒温度に基づいて、予め制御装置のROMに記憶された制御マップを参照して、冷凍サイクル装置10の成績係数(COP)が略最大となるように決定される。   The control signal output to the electric actuator of the low-pressure expansion valve 5 is determined so that the high-pressure side refrigerant pressure Pd of the refrigeration cycle apparatus 10 becomes the target high pressure. The target high pressure is determined based on the outside temperature Tam and the compressor 1 discharge refrigerant temperature estimated from the refrigerant discharge capacity of the compressor 1 with reference to a control map stored in advance in the ROM of the control device. The coefficient of performance (COP) is determined to be substantially the maximum.

また、室外熱交換器6へ外気を送風する電動送風ファンへ出力される制御電圧については、外気温Tamに基づいて、予め制御装置のROMに記憶された制御マップを参照して決定される。また、給湯水循環回路の水ポンプへ出力される制御電圧については、フィードバック制御手法等を用いて、水−冷媒熱交換器2の水通路から流出する給湯水の沸上温度が温度設定スイッチによって設定された目標加熱温度に近づくように決定される。   The control voltage output to the electric blower fan that blows outside air to the outdoor heat exchanger 6 is determined based on the outside air temperature Tam with reference to a control map stored in advance in the ROM of the control device. Moreover, about the control voltage output to the water pump of the hot water circulation circuit, the boiling temperature of hot water flowing out from the water passage of the water-refrigerant heat exchanger 2 is set by the temperature setting switch using a feedback control method or the like. It is determined to approach the set target heating temperature.

そして、上記の如く決定された制御信号および制御電圧が各種制御対象機器へ出力される。その後、操作パネルによってヒートポンプ式給湯機の作動停止が要求されるまで、所定の制御周期毎に、上述の検出信号および操作信号の読み込み→各種制御対象機器の制御状態の決定→各種制御対象機器への制御電圧および制御信号の出力といった制御ルーチンが繰り返される。   Then, the control signal and the control voltage determined as described above are output to various devices to be controlled. After that, until the operation panel requests to stop the operation of the heat pump water heater, reading the above detection signal and operation signal at every predetermined control cycle → Determining the control state of various control target devices → To various control target devices Control routines such as control voltage and control signal output are repeated.

従って、本実施形態のヒートポンプ式給湯機を作動させると、冷凍サイクル装置10の圧縮機1から吐出された高温高圧冷媒が水−冷媒熱交換器2の冷媒通路へ流入する。水−冷媒熱交換器2の冷媒通路へ流入した高温高圧冷媒は、水−冷媒熱交換器2の水通路を流通する給湯水に放熱してエンタルピを低下させる。これにより、給湯水が加熱され、加熱された給湯水は、貯湯タンクへ流入して貯留される。   Therefore, when the heat pump type water heater of this embodiment is operated, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 1 of the refrigeration cycle apparatus 10 flows into the refrigerant passage of the water-refrigerant heat exchanger 2. The high-temperature and high-pressure refrigerant that has flowed into the refrigerant passage of the water-refrigerant heat exchanger 2 dissipates heat to the hot water flowing through the water passage of the water-refrigerant heat exchanger 2 to lower the enthalpy. Thereby, the hot water is heated, and the heated hot water flows into the hot water storage tank and is stored.

一方、水−冷媒熱交換器2から流出した高圧冷媒は、中間圧用膨張弁3にて中間圧冷媒となるまで減圧されて気液分離器4へ流入する。気液分離器4にて分離された中間圧気相冷媒は、インジェクションポート1bから圧縮機1へ流入する。一方、気液分離器4にて分離された中間圧液相冷媒は、低段側膨張弁3にて低圧冷媒となるまで減圧されて室外熱交換器6へ流入する。   On the other hand, the high-pressure refrigerant that has flowed out of the water-refrigerant heat exchanger 2 is decompressed by the intermediate-pressure expansion valve 3 until it becomes intermediate-pressure refrigerant, and flows into the gas-liquid separator 4. The intermediate pressure gas-phase refrigerant separated by the gas-liquid separator 4 flows into the compressor 1 from the injection port 1b. On the other hand, the intermediate-pressure liquid-phase refrigerant separated by the gas-liquid separator 4 is decompressed by the low-stage expansion valve 3 until it becomes a low-pressure refrigerant and flows into the outdoor heat exchanger 6.

室外熱交換器6へ流入した冷媒は、送風ファンから送風された外気から吸熱して蒸発する。そして、室外熱交換器6から流出した冷媒は、圧縮機1の吸入ポート1aから吸入されて再び圧縮される。   The refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 6 absorbs heat from the outside air blown from the blower fan and evaporates. The refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 6 is sucked from the suction port 1a of the compressor 1 and compressed again.

本実施形態のヒートポンプ式給湯機は、以上の如く作動して、冷凍サイクル装置10の水−冷媒熱交換器2にて給湯水を加熱することができる。また、本実施形態の冷凍サイクル装置10はガスインジェクションサイクルを構成しているので、通常の冷凍サイクルよりも加熱能力もしくはサイクルの成績係数(COP)の向上を図ることができる。   The heat pump type hot water heater of the present embodiment operates as described above, and can heat hot water in the water-refrigerant heat exchanger 2 of the refrigeration cycle apparatus 10. Further, since the refrigeration cycle apparatus 10 of the present embodiment constitutes a gas injection cycle, it is possible to improve the heating capacity or the coefficient of performance (COP) of the cycle as compared with the normal refrigeration cycle.

さらに、本実施形態の冷凍サイクル装置10では、図2のフローチャートで説明したように、吐出ポート1cと連通した際の圧縮室あるいは吐出ポート1cに連通する直前の圧縮室内の第3冷媒圧力P3が高圧側冷媒圧力Pdに近づくように、中間圧用膨張弁3の作動を制御している。従って、圧縮室が吐出ポート1cと連通した際に、吐出ポート1cを介してサイクルの高圧側の冷媒が圧縮室へ逆流してしまうことを抑制できる。   Furthermore, in the refrigeration cycle apparatus 10 of the present embodiment, as described in the flowchart of FIG. 2, the third refrigerant pressure P3 in the compression chamber just before communicating with the compression chamber or the discharge port 1c when communicating with the discharge port 1c is set. The operation of the intermediate pressure expansion valve 3 is controlled so as to approach the high pressure side refrigerant pressure Pd. Therefore, when the compression chamber communicates with the discharge port 1c, it is possible to prevent the refrigerant on the high-pressure side of the cycle from flowing back to the compression chamber via the discharge port 1c.

このことを図3のグラフを用いて説明する。ここで、低段側容積変化率と高段側容積変化率が略同等に形成されている圧縮機を備えるガスインジェクションサイクルを構成する冷凍サイクル装置では、一般的に、水−冷媒熱交換器2における給湯水の加熱能力を充分に確保しつつ、冷凍サイクルのCOPの向上を狙うため、第1冷媒圧力P1に対する第2冷媒圧力P2の比P2/P1を2程度に制御している。   This will be described with reference to the graph of FIG. Here, in the refrigeration cycle apparatus constituting the gas injection cycle including the compressor in which the low stage side volume change rate and the high stage side volume change rate are formed substantially equal, generally, the water-refrigerant heat exchanger 2 is provided. The ratio P2 / P1 of the second refrigerant pressure P2 to the first refrigerant pressure P1 is controlled to about 2 in order to improve the COP of the refrigeration cycle while sufficiently securing the heating capacity of hot water in

このように比P2/P1が2程度に制御される従来技術の冷凍サイクル装置では、図3の太破線で示すように、吐出ポート1cと連通した際の圧縮室内の冷媒圧力が高圧側冷媒圧力Pdよりも低くなってしまう。このため、吐出ポート1cを介してサイクルの高圧側の冷媒が圧縮室へ逆流してしまうことを抑制するための吐出ポート側の逆止弁を設ける必要がある。   In the conventional refrigeration cycle apparatus in which the ratio P2 / P1 is controlled to about 2 as described above, the refrigerant pressure in the compression chamber when communicating with the discharge port 1c is higher than the high-pressure side refrigerant pressure as shown by the thick broken line in FIG. It becomes lower than Pd. For this reason, it is necessary to provide a check valve on the discharge port side for suppressing the high-pressure side refrigerant of the cycle from flowing back to the compression chamber via the discharge port 1c.

これに対して、本実施形態では、図2のフローチャートで説明したように中間圧用膨張弁3の作動を制御することによって、比P2/P1を一般的な値(具体的には、2)より高い値(具体的には、3程度)としている。従って、図3の太実線で示すように、第2冷媒圧力P2を上昇させて、吐出ポート1cと連通した際の圧縮室内の第3冷媒圧力P3を高圧側冷媒圧力Pdに近づけることができる。   In contrast, in the present embodiment, the ratio P2 / P1 is set from a general value (specifically, 2) by controlling the operation of the intermediate pressure expansion valve 3 as described in the flowchart of FIG. The value is high (specifically, about 3). Therefore, as shown by the thick solid line in FIG. 3, the second refrigerant pressure P2 can be increased to bring the third refrigerant pressure P3 in the compression chamber when communicating with the discharge port 1c closer to the high-pressure side refrigerant pressure Pd.

その結果、圧縮室が吐出ポート1cと連通した際に、吐出ポート1cを介してサイクルの高圧側の冷媒が圧縮室へ逆流してしまうことを抑制でき、従来技術における吐出ポート用の逆止弁に相当する構成を廃止することができる。   As a result, when the compression chamber communicates with the discharge port 1c, the refrigerant on the high-pressure side of the cycle can be prevented from flowing back to the compression chamber via the discharge port 1c, and the check valve for the discharge port in the prior art The configuration corresponding to can be abolished.

これにより、圧縮機1から冷媒を吐出する際の圧力損失を低減させることができるとともに、圧縮室から従来技術における吐出ポート用の逆止弁へ至る部位とを接続する空間(デッドボリューム)分の不必要な昇圧を行う必要がなくなる。従って、従来技術のガスインジェクションサイクルを構成する冷凍サイクル装置に対してCOPを向上させることができる。   As a result, the pressure loss when the refrigerant is discharged from the compressor 1 can be reduced, and the space (dead volume) for connecting the portion from the compression chamber to the check valve for the discharge port in the prior art can be reduced. There is no need to perform unnecessary boosting. Therefore, COP can be improved with respect to the refrigerating cycle apparatus which comprises the gas injection cycle of a prior art.

さらに、従来技術における吐出ポート用の逆止弁に対応する構成を廃止することで圧縮機1の部品点数や組付工数を減少させることができるので、圧縮機1の製造コストの低減を図ることができる。延いては、冷凍サイクル装置10全体としての製造コストの低減を図ることもできる。   Further, by eliminating the configuration corresponding to the check valve for the discharge port in the prior art, the number of parts and assembly man-hours of the compressor 1 can be reduced, so that the manufacturing cost of the compressor 1 can be reduced. Can do. As a result, the manufacturing cost of the entire refrigeration cycle apparatus 10 can be reduced.

(第2実施形態)
第1実施形態では、気液分離手段である気液分離器4を用いて冷凍サイクル装置10を構成した例を説明したが、本実施形態では、図4に示すように、気液分離器4を廃止するとともに、内部熱交換器7を採用して冷凍サイクル装置10aを構成した例を説明する。なお、図4では、第1実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。
(Second Embodiment)
In 1st Embodiment, although the example which comprised the refrigerating-cycle apparatus 10 using the gas-liquid separator 4 which is a gas-liquid separation means was demonstrated, in this embodiment, as shown in FIG. The example which employ | adopted internal heat exchanger 7 and comprised the refrigerating-cycle apparatus 10a is demonstrated. In FIG. 4, the same or equivalent parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

より具体的には、本実施形態の冷凍サイクル装置10aでは、水−冷媒熱交換器2で熱交換を終えた高圧冷媒の流れを分岐する分岐部を設けている。そして、本実施形態の中間圧用膨張弁3は、前記の分岐部で分岐された一方の高圧冷媒を中間圧冷媒となるまで減圧させる。   More specifically, in the refrigeration cycle apparatus 10a of the present embodiment, a branching portion is provided that branches the flow of the high-pressure refrigerant that has finished heat exchange in the water-refrigerant heat exchanger 2. Then, the intermediate pressure expansion valve 3 of the present embodiment reduces the pressure of the one high-pressure refrigerant branched at the branch portion until it becomes an intermediate-pressure refrigerant.

内部熱交換器7は、中間圧用膨張弁3にて減圧された中間圧冷媒と分岐部で分岐された他方の高圧冷媒とを熱交換させて、中間圧冷媒を加熱気化させるとともに、他方の高圧冷媒のエンタルピを低下させるものである。具体的には、高圧冷媒を流通させる外側管の内側に中間圧冷媒を流通させる内側管を配置する二重管方式の熱交換器等を採用することができる。   The internal heat exchanger 7 exchanges heat between the intermediate-pressure refrigerant decompressed by the intermediate-pressure expansion valve 3 and the other high-pressure refrigerant branched at the branch portion, heats and vaporizes the intermediate-pressure refrigerant, and the other high-pressure refrigerant. It reduces the enthalpy of the refrigerant. Specifically, it is possible to employ a double-pipe heat exchanger or the like in which an inner tube through which an intermediate-pressure refrigerant is circulated is disposed inside an outer tube through which a high-pressure refrigerant is circulated.

内部熱交換器7における中間圧冷媒の流路の出口側には、圧縮機1のインジェクションポート1bが接続されている。また、内部熱交換器7において高圧冷媒の流路の出口側には、低圧用膨張弁5の入口側が接続されている。つまり、本実施形態の低圧用膨張弁5は、水−冷媒熱交換器2下流側の冷媒のうち内部熱交換器7から流出した高圧冷媒を低圧冷媒となるまで減圧させる。   An injection port 1 b of the compressor 1 is connected to the outlet side of the intermediate pressure refrigerant flow path in the internal heat exchanger 7. In the internal heat exchanger 7, the inlet side of the low-pressure expansion valve 5 is connected to the outlet side of the high-pressure refrigerant flow path. That is, the low-pressure expansion valve 5 of the present embodiment reduces the pressure of the high-pressure refrigerant that has flowed out of the internal heat exchanger 7 out of the refrigerant on the downstream side of the water-refrigerant heat exchanger 2 until it becomes a low-pressure refrigerant.

その他の構成および作動は第1実施形態と同様である。従って、本実施形態のように冷凍サイクル装置10aを構成しても、第1実施形態と全く同様に加熱能力もしくはCOP向上効果および製造コストの低減効果を得ることができる。   Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment. Therefore, even if the refrigeration cycle apparatus 10a is configured as in the present embodiment, the heating capacity or COP improvement effect and the manufacturing cost reduction effect can be obtained exactly as in the first embodiment.

(他の実施形態)
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified as follows without departing from the spirit of the present invention.

(1)上述の実施形態では、圧縮機としてスクロール型の圧縮機構を電動モータで回転駆動する電動圧縮機を採用した例を説明したが、圧縮機はこれに限定されない。   (1) In the above-described embodiment, an example in which an electric compressor that rotates and drives a scroll-type compression mechanism with an electric motor has been described as a compressor. However, the compressor is not limited to this.

例えば、圧縮機構としては、容積を縮小させることによって圧縮室内の冷媒を圧縮する容積型の圧縮機構であれば、ベーン型圧縮機構、ローリングピストン型圧縮機構等の各種形式のものを採用することができる。さらに、圧縮機構を駆動する駆動手段についても電動モータに限定されることなく、例えば、内燃機関(エンジン)を採用してもよい。   For example, as the compression mechanism, various types such as a vane compression mechanism and a rolling piston compression mechanism may be adopted as long as the compression mechanism is a displacement compression mechanism that compresses the refrigerant in the compression chamber by reducing the volume. it can. Further, the driving means for driving the compression mechanism is not limited to the electric motor, and for example, an internal combustion engine (engine) may be adopted.

また、上述の実施形態では、1つの圧縮機構を備える圧縮機1を採用しているが、インジェクションポート1bから中間圧冷媒を流入させて圧縮過程の冷媒に合流させることが可能であれば、例えば、2つの圧縮機構を1つのハウジング内に収容した圧縮機1を採用してもよい。   Moreover, in the above-mentioned embodiment, although the compressor 1 provided with one compression mechanism is employ | adopted, if an intermediate pressure refrigerant | coolant can be flowed in from the injection port 1b and it can be made to merge with the refrigerant | coolant of a compression process, for example, You may employ | adopt the compressor 1 which accommodated two compression mechanisms in one housing.

さらに、2つの圧縮機を直列的に接続して1つの圧縮機1を構成してもよい。この場合は、低段側に配置される低段側圧縮機の吸入ポートが圧縮機1全体としての吸入ポート1aとなり、高段側に配置される高段側圧縮機の吐出ポートが圧縮機1全体としての吐出ポート1cとなり、低段側圧縮機の吐出ポートと高段側圧縮機の吸入ポートとの接続部に圧縮機1全体としてのインジェクション1bを設ければよい。   Further, one compressor 1 may be configured by connecting two compressors in series. In this case, the suction port of the low stage compressor disposed on the low stage side becomes the suction port 1a of the compressor 1 as a whole, and the discharge port of the high stage compressor disposed on the high stage side is the compressor 1. The discharge port 1c as a whole is provided, and an injection 1b as a whole of the compressor 1 may be provided at a connection portion between the discharge port of the low-stage compressor and the suction port of the high-stage compressor.

(2)上述の実施形態では、図2のフローチャートのステップS3にて、第3冷媒圧力P3が高圧側冷媒圧力Pdよりも低くなっているか否かを判定した例を説明したが、高圧側冷媒圧力Pdの代わりに、高圧側冷媒圧力Pdの目標値となる目標高圧を用いてもよい。   (2) In the above-described embodiment, the example in which it is determined whether or not the third refrigerant pressure P3 is lower than the high-pressure side refrigerant pressure Pd in step S3 of the flowchart in FIG. Instead of the pressure Pd, a target high pressure that is a target value of the high-pressure side refrigerant pressure Pd may be used.

(3)上述の実施形態では、冷凍サイクル装置10、10aをヒートポンプ式給湯機に適用した例を説明したが、冷凍サイクル装置10、10aの適用はこれに限定されない。例えば、空調装置に適用して、空調対象空間へ送風される送風空気の温度を調整するために用いてもよい。   (3) In the above-described embodiment, the example in which the refrigeration cycle apparatuses 10 and 10a are applied to a heat pump type hot water heater has been described. However, the application of the refrigeration cycle apparatuses 10 and 10a is not limited thereto. For example, the present invention may be applied to an air conditioner and used to adjust the temperature of blown air that is blown into the air conditioning target space.

(4)上述の実施形態では、冷凍サイクルの冷媒として二酸化炭素を採用した例を説明したが、冷媒はこれに限定されない。例えば、冷媒としてHFC系冷媒(具体的には、R134a)やHFO系冷媒(例えば、R1234yf)等を採用して圧縮機1から吐出された高圧冷媒の圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成してもよい。   (4) In the above-described embodiment, the example in which carbon dioxide is employed as the refrigerant of the refrigeration cycle has been described, but the refrigerant is not limited to this. For example, an HFC refrigerant (specifically, R134a), an HFO refrigerant (for example, R1234yf) or the like is used as the refrigerant, and the pressure of the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 1 does not exceed the critical pressure of the refrigerant. A refrigeration cycle may be configured.

1 圧縮機
1a 吸入ポート
1b インジェクションポート
1c 吐出ポート
2 水−冷媒熱交換器(放熱用熱交換器)
3 中間圧用膨張弁(中間圧用減圧手段)
5 低圧用膨張弁(低圧用減圧手段)
6 室外熱交換器(蒸発用熱交換器)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compressor 1a Intake port 1b Injection port 1c Discharge port 2 Water-refrigerant heat exchanger (heat exchanger for heat dissipation)
3 Intermediate pressure expansion valve (intermediate pressure reducing means)
5 Low pressure expansion valve (Low pressure decompression means)
6 outdoor heat exchanger (heat exchanger for evaporation)

Claims (2)

容積変化して冷媒を圧縮する圧縮室へ低圧冷媒を吸入させる吸入ポート(1a)、前記圧縮室にて圧縮過程の冷媒に中間圧冷媒を合流させるインジェクションポート(1b)、および前記圧縮室にて圧縮された高圧冷媒を吐出する吐出ポート(1c)を有する圧縮機(1)と、
前記吐出ポート(1c)から吐出された冷媒を放熱させる放熱用熱交換器(2)と、
前記放熱用熱交換器(2)下流側の冷媒を前記中間圧冷媒となるまで減圧させる中間圧用減圧手段(3)と、
前記放熱用熱交換器(2)下流側の冷媒を前記低圧冷媒となるまで減圧させる低圧用減圧手段(5)と、
前記低圧用減圧手段(5)にて減圧された冷媒を蒸発させて、前記吸入ポート(1a)側へ流出させる蒸発用熱交換器(6)と、
前記中間圧用減圧手段(3)の作動を制御する中間圧制御手段とを備え、
前記中間圧制御手段は、前記圧縮室が前記吐出ポート(1c)と連通した際に、前記圧縮室内の冷媒圧力が予め決定された所定圧力に近づくように、前記中間圧用減圧手段(3)の作動を制御することを特徴とする冷凍サイクル装置。
A suction port (1a) that sucks low-pressure refrigerant into a compression chamber that changes the volume and compresses the refrigerant, an injection port (1b) that merges intermediate-pressure refrigerant with refrigerant in the compression process in the compression chamber, and the compression chamber A compressor (1) having a discharge port (1c) for discharging the compressed high-pressure refrigerant;
A heat dissipation heat exchanger (2) for radiating heat from the refrigerant discharged from the discharge port (1c);
Intermediate pressure reducing means (3) for reducing the pressure of the downstream heat exchanger (2) until it becomes the intermediate pressure refrigerant;
Low-pressure decompression means (5) for decompressing the heat-dissipating heat exchanger (2) downstream of the refrigerant until it becomes the low-pressure refrigerant;
An evaporating heat exchanger (6) for evaporating the refrigerant depressurized by the low pressure depressurizing means (5) and causing the refrigerant to flow out to the suction port (1a) side;
Intermediate pressure control means for controlling the operation of the intermediate pressure reducing means (3),
The intermediate pressure control means is configured such that when the compression chamber communicates with the discharge port (1c), the refrigerant pressure in the intermediate pressure is reduced so that the refrigerant pressure in the compression chamber approaches a predetermined pressure. A refrigeration cycle apparatus that controls operation.
前記所定圧力は、前記吐出ポート(1c)から前記中間圧用減圧手段(3)の冷媒入口へ至るサイクルの高圧側冷媒圧力(Pd)であることを特徴とする請求項1に記載の冷凍サイクル装置。   The refrigeration cycle apparatus according to claim 1, wherein the predetermined pressure is a high-pressure side refrigerant pressure (Pd) of a cycle from the discharge port (1c) to a refrigerant inlet of the intermediate pressure reducing means (3). .
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