JP6317888B2 - Vapor compression refrigeration system - Google Patents

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Description

本発明は、コンピュータ等の電気発熱体を冷却するための蒸気圧縮式冷凍装置に関する。   The present invention relates to a vapor compression refrigeration apparatus for cooling an electric heating element such as a computer.

例えば、特許文献1に記載の発明では、気相冷媒を圧縮過程に注入する場合と、液相冷媒を圧縮過程に注入する場合とを、圧縮機から吐出された冷媒温度に基づいて切替制御している。なお、圧縮過程に冷媒を「注入する」ことを「インジェクション」ともいう。   For example, in the invention described in Patent Document 1, switching control is performed between a case where a gas phase refrigerant is injected into a compression process and a case where a liquid phase refrigerant is injected into a compression process based on the refrigerant temperature discharged from the compressor. ing. Note that “injecting” refrigerant in the compression process is also referred to as “injection”.

特開平5−302760号公報JP-A-5-302760

特許文献1では、液相冷媒を圧縮過程に注入することにより、圧縮装置の吐出温度が上昇することを抑制している。しかし、注入対象となる冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する必要がある。したがって、気液分離器を必要とするため、蒸気圧縮式冷凍機の部品点数の増加を招いてしまう。   In Patent Document 1, an increase in the discharge temperature of the compression device is suppressed by injecting a liquid phase refrigerant into the compression process. However, it is necessary to separate the refrigerant to be injected into a gas phase refrigerant and a liquid phase refrigerant. Therefore, since a gas-liquid separator is required, the number of parts of the vapor compression refrigerator is increased.

本発明は、上記点に鑑み、部品点数の増加を抑制し、かつ、吐出温度の上昇を抑制可能な蒸気圧縮式冷凍機を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the vapor compression refrigerator which can suppress the increase in a number of parts, and can suppress the raise of discharge temperature in view of the said point.

本発明は、上記目的を達成するために、低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍装置において、高圧の冷媒を冷却する高圧熱交換器(3)と、高圧熱交換器(3)にて冷却された高圧の冷媒を減圧する第1減圧装置(5)と、第1減圧装置(5)にて減圧された低圧の冷媒を蒸発させる低圧熱交換器(7)と、低圧の冷媒を圧縮して高圧熱交換器(3)側に吐出する圧縮装置であって、気液二相状態の冷媒が圧縮過程で注入される圧縮装置(9)とを備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention provides a high-pressure heat exchanger (3) for cooling a high-pressure refrigerant and a high-pressure heat exchanger (3) in a vapor compression refrigeration system that moves low-temperature heat to a high-temperature side. ), A low pressure heat exchanger (7) for depressurizing the low pressure refrigerant depressurized by the first decompression device (5), A compression device that compresses the refrigerant and discharges the refrigerant to the high-pressure heat exchanger (3) side, and includes a compression device (9) into which a refrigerant in a gas-liquid two-phase state is injected in a compression process.

なお、以下、圧縮過程で注入される気液二相状態の冷媒を注入冷媒という。注入冷媒が注入される前の圧縮過程を第1圧縮過程と呼ぶ。注入冷媒が注入された後の圧縮過程を第2圧縮過程と呼ぶ。   Hereinafter, the gas-liquid two-phase refrigerant injected in the compression process is referred to as an injection refrigerant. The compression process before the injected refrigerant is injected is called a first compression process. The compression process after the injected refrigerant is injected is called a second compression process.

そして、本発明では、気液分離器等を設けることなく、圧縮過程に液相冷媒を注入できる。第1圧縮過程で圧縮されて温度が上昇した冷媒は、注入された液相冷媒により冷却される。   And in this invention, a liquid phase refrigerant | coolant can be inject | poured in a compression process, without providing a gas-liquid separator etc. The refrigerant whose temperature has been increased by being compressed in the first compression process is cooled by the injected liquid-phase refrigerant.

このため、第2圧縮過程を経て圧縮装置(9)から吐出される冷媒の温度が上昇してしまうことを抑制できる。したがって、外気温度が高い夏場等、大きな冷凍能力が必要とする場合に、圧縮装置(9)の吐出圧力が上昇した場合であっても、吐出温度が大きく上昇することを抑制できる。   For this reason, it can suppress that the temperature of the refrigerant | coolant discharged from a compression apparatus (9) passes through a 2nd compression process. Therefore, when a large refrigerating capacity is required, such as in summer when the outside air temperature is high, even when the discharge pressure of the compression device (9) is increased, it is possible to suppress the discharge temperature from significantly increasing.

また、液相冷媒と共に気相冷媒も圧縮過程に注入されるので、いわゆる「ガスインジェクション冷凍機」と同様に、蒸気圧縮式冷凍機の効率を向上させることができる。つまり、本発明では、部品点数の増加、及び吐出温度の上昇を抑制しつつ、大きな冷凍能力が必要とする場合であっても、効率的に蒸気圧縮式冷凍機を運転させることができる。   Further, since the gas-phase refrigerant is injected together with the liquid-phase refrigerant in the compression process, the efficiency of the vapor compression refrigerator can be improved as in the so-called “gas injection refrigerator”. That is, according to the present invention, the vapor compression refrigerator can be efficiently operated even when a large refrigeration capacity is required while suppressing an increase in the number of parts and an increase in discharge temperature.

因みに、上記各手段等の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段等との対応関係を示す一例であり、本発明は上記各手段等の括弧内の符号に示された具体的手段等に限定されるものではない。   Incidentally, the reference numerals in parentheses for each of the above means are examples showing the correspondence with the specific means described in the embodiments described later, and the present invention is indicated by the reference numerals in the parentheses of the above respective means. It is not limited to specific means.

本発明の第1実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の模式図である。It is a mimetic diagram of a vapor compression refrigeration machine concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明に係る蒸気圧縮式冷凍機の作動を示すp−h線図である。It is a ph diagram which shows the action | operation of the vapor compression refrigerator which concerns on this invention. 本発明の第2実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の模式図である。It is a schematic diagram of the vapor compression refrigerator which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の模式図である。It is a schematic diagram of the vapor compression refrigerator which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の制御系ブロック図である。It is a control system block diagram of the vapor compression refrigeration machine concerning a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の制御フローチャートである。It is a control flowchart of the vapor compression refrigerator which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の模式図である。It is a schematic diagram of the vapor compression refrigerator which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の制御フローチャートである。It is a control flowchart of the vapor compression refrigerator which concerns on 4th Embodiment of this invention.

以下に説明する「発明の実施形態」は実施形態の一例を示すものである。つまり、特許請求の範囲に記載された発明特定事項等は、下記の実施形態に示された具体的手段や構造等に限定されるものではない。   The “embodiment of the invention” described below shows an example of the embodiment. In other words, the invention specific items described in the claims are not limited to the specific means and structures shown in the following embodiments.

本実施形態は、高圧側圧力が冷媒の臨界圧力より低い圧力にて運転される蒸気圧縮式冷凍機に本発明を適用したものである。当該蒸気圧縮式冷凍機は、室内空気を冷却することにより、コンピュータ等の電気発熱体を間接的に冷却する。   In the present embodiment, the present invention is applied to a vapor compression refrigerator that is operated at a high pressure side pressure lower than the critical pressure of the refrigerant. The vapor compression refrigerator cools indoor air indirectly by indirectly cooling an electric heating element such as a computer.

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。なお、少なくとも符号を付して説明した部材又は部位は、「複数」や「2つ以上」等の断りをした場合を除き、少なくとも1つ設けられている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that at least one member or part described with at least a reference numeral is provided, except for cases where “plural”, “two or more” and the like are omitted.

(第1実施形態)
1.蒸気圧縮式冷凍機の構成等
本実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機1は、図1に示すように、高圧熱交換器3、第1減圧装置5、低圧熱交換器7及び圧縮装置9等を備えている。高圧熱交換器3は、圧縮装置9から吐出された高圧の冷媒(以下、吐出冷媒ともいう。)を冷却する。
(First embodiment)
1. Configuration of Vapor Compression Refrigerator etc. As shown in FIG. 1, the vapor compression refrigerator 1 according to the present embodiment includes a high pressure heat exchanger 3, a first pressure reduction device 5, a low pressure heat exchanger 7, a compression device 9, and the like. It has. The high-pressure heat exchanger 3 cools the high-pressure refrigerant (hereinafter also referred to as discharge refrigerant) discharged from the compression device 9.

つまり、高圧熱交換器3は、室外空気と吐出冷媒とを熱交換して、吐出冷媒を冷却する。なお、本実施形態では、図2に示すp−h線図(モリエル線図ともいう。)に示されるように、吐出冷媒の圧力は、冷媒の臨界圧力より小さい。このため、気相状態の吐出冷媒は、高圧熱交換器3にて冷却されて凝縮(液化)する。   That is, the high-pressure heat exchanger 3 cools the discharged refrigerant by exchanging heat between the outdoor air and the discharged refrigerant. In the present embodiment, as shown in a ph diagram (also referred to as a Mollier diagram) shown in FIG. 2, the pressure of the discharged refrigerant is smaller than the critical pressure of the refrigerant. For this reason, the discharged refrigerant in the gas phase is cooled and condensed (liquefied) by the high-pressure heat exchanger 3.

第1減圧装置5は、図1に示すように、高圧熱交換器3にて冷却された高圧の冷媒を減圧する。通常、高圧熱交換器3から流出する冷媒の過冷却度は、図2に示すように、0(ゼロ)又は小さい。このため、第1減圧装置5にて減圧された冷媒は、通常、気液二相状態となっている。   As shown in FIG. 1, the first decompression device 5 decompresses the high-pressure refrigerant cooled by the high-pressure heat exchanger 3. Normally, the degree of supercooling of the refrigerant flowing out from the high-pressure heat exchanger 3 is 0 (zero) or small as shown in FIG. For this reason, the refrigerant decompressed by the first decompression device 5 is normally in a gas-liquid two-phase state.

低圧熱交換器7では、第1減圧装置5にて減圧された低圧の液相冷媒を蒸発させる。つまり、低圧熱交換器7では、室内に供給される空気と第1減圧装置5にて減圧された冷媒とを熱交換することにより、主に液相冷媒を蒸発(気化)させて当該空気を冷却する。   In the low pressure heat exchanger 7, the low pressure liquid phase refrigerant decompressed by the first decompression device 5 is evaporated. That is, in the low-pressure heat exchanger 7, the air supplied to the room and the refrigerant decompressed by the first decompression device 5 are subjected to heat exchange, thereby mainly evaporating (vaporizing) the liquid-phase refrigerant and Cooling.

圧縮装置9は、低圧の冷媒を圧縮して高圧熱交換器3側に吐出する。当該圧縮装置9は、図1に示すように、第1圧縮装置9A及び第2圧縮装置9Bを有する。第1圧縮装置9Aは、低圧熱交換器7から流出する冷媒のうち気相冷媒を吸引して圧縮する。このため、第1圧縮装置9Aの吸入側には、気液分離器11が設けられている。   The compression device 9 compresses the low-pressure refrigerant and discharges it to the high-pressure heat exchanger 3 side. As shown in FIG. 1, the compression device 9 includes a first compression device 9A and a second compression device 9B. The first compressor 9 </ b> A sucks and compresses the gas phase refrigerant out of the refrigerant flowing out of the low pressure heat exchanger 7. For this reason, a gas-liquid separator 11 is provided on the suction side of the first compression device 9A.

気液分離器11は、低圧熱交換器7から流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離するとともに、分離された液相冷媒を蓄える。このため、必要とされる冷凍能力(冷媒負荷ともいう。)が小さいときには、余剰冷媒が液相冷媒として気液分離器11に蓄えられる。そして、冷房負荷が大きくなると、気液分離器11に貯留している液相冷媒が蒸発し、蒸気圧縮式冷凍機1内を循環する冷媒量が増大して冷凍能力が大きくなる。   The gas-liquid separator 11 separates the refrigerant flowing out from the low-pressure heat exchanger 7 into a gas phase refrigerant and a liquid phase refrigerant, and stores the separated liquid phase refrigerant. For this reason, when the required refrigeration capacity (also referred to as a refrigerant load) is small, surplus refrigerant is stored in the gas-liquid separator 11 as a liquid phase refrigerant. When the cooling load increases, the liquid-phase refrigerant stored in the gas-liquid separator 11 evaporates, increasing the amount of refrigerant circulating in the vapor compression refrigerator 1 and increasing the refrigerating capacity.

第2圧縮装置9Bは、第1圧縮装置9Aから吐出された冷媒、及び第2減圧装置13にて減圧された冷媒を吸入して圧縮する。そして、第2圧縮装置9Bから吐出する冷媒が、上記の吐出冷媒として高圧熱交換器3に流入する。   The second compressor 9B sucks and compresses the refrigerant discharged from the first compressor 9A and the refrigerant decompressed by the second decompressor 13. Then, the refrigerant discharged from the second compression device 9B flows into the high-pressure heat exchanger 3 as the discharge refrigerant.

第2圧縮装置9Bは、電動モータ(図示せず。)により駆動される固定容量方式の圧縮機により構成されている。なお、固定容量方式とは、圧縮機が1回転する際に吐出される理論吐出量が一定の圧縮機をいう。このため、単位時間当たりに吐出される理論吐出量は、電動モータ、つまり第2圧縮装置9Bの回転数に比例する。   The second compression device 9B is constituted by a fixed capacity type compressor driven by an electric motor (not shown). The fixed capacity method refers to a compressor having a constant theoretical discharge amount that is discharged when the compressor rotates once. For this reason, the theoretical discharge amount discharged per unit time is proportional to the rotation speed of the electric motor, that is, the second compression device 9B.

第2圧縮装置用制御部15は、第2圧縮装置9B、つまり上記電動モータの回転数を制御する。なお、第2圧縮装置用制御部15は、CPU、ROM及びROM等を有するマイクロコンピュータにて構成されている。そして、第2圧縮装置用制御部15、つまりCPUは、ROM等の不揮発性記憶部に予め記憶されたプログラムに従って制御を実行する。   The second compressor controller 15 controls the rotation speed of the second compressor 9B, that is, the electric motor. The second compression device controller 15 is constituted by a microcomputer having a CPU, a ROM, a ROM, and the like. Then, the second compressor control unit 15, that is, the CPU executes control according to a program stored in advance in a nonvolatile storage unit such as a ROM.

圧力検出器15Aは、高圧熱交換器3に流入する冷媒、つまり吐出冷媒の圧力を検出する。そして、第2圧縮装置用制御部15は、圧力検出器15Aにより検出された圧力に基づいて第2圧縮装置9Bの作動を制御する。   The pressure detector 15A detects the pressure of the refrigerant flowing into the high-pressure heat exchanger 3, that is, the discharge refrigerant. Then, the second compressor controller 15 controls the operation of the second compressor 9B based on the pressure detected by the pressure detector 15A.

すなわち、第2圧縮装置用制御部15は、第2圧縮装置9Bの吐出圧、つまり圧力検出器15Aに検出された圧力が予め設定された所定圧力以下となるように、単位時間当たりに第2圧縮装置9Bから吐出される理論吐出量を可変制御する。   That is, the second compressor control unit 15 performs the second compression per unit time so that the discharge pressure of the second compressor 9B, that is, the pressure detected by the pressure detector 15A is equal to or lower than a predetermined pressure set in advance. The theoretical discharge amount discharged from the compression device 9B is variably controlled.

なお、「第2圧縮装置9Bの吐出圧が所定圧力以下となるように、単位時間当たりに第2圧縮装置9Bから吐出される理論吐出量を可変制御する」とは、具体的には、例えば、以下の通りである。   In addition, “variably controlling the theoretical discharge amount discharged from the second compression device 9B per unit time so that the discharge pressure of the second compression device 9B is equal to or lower than a predetermined pressure” specifically refers to, for example, Is as follows.

第2圧縮装置9Bの吐出圧が所定圧力を超えている場合に、第2圧縮装置用制御部15は、現在の第2圧縮装置9Bの回転数を予め設定された回転数ΔNだけ低下させた後、第2圧縮装置9Bの吐出圧を再び検出する。   When the discharge pressure of the second compression device 9B exceeds the predetermined pressure, the second compression device controller 15 reduces the current rotation speed of the second compression device 9B by a preset rotation speed ΔN. Thereafter, the discharge pressure of the second compression device 9B is detected again.

このとき、第2圧縮装置9Bの吐出圧が所定圧力以下となった場合には、第2圧縮装置用制御部15は、変更後の回転数を維持する。第2圧縮装置9Bの吐出圧が所定圧力を超えている場合には、第2圧縮装置用制御部15は、再び、現在の第2圧縮装置9Bの回転数を回転数ΔNだけ低下させた後、第2圧縮装置9Bの吐出圧を再び検出する。   At this time, when the discharge pressure of the second compression device 9B becomes equal to or lower than the predetermined pressure, the second compression device controller 15 maintains the changed rotation speed. When the discharge pressure of the second compressor 9B exceeds the predetermined pressure, the second compressor controller 15 again reduces the current rotational speed of the second compressor 9B by the rotational speed ΔN again. The discharge pressure of the second compression device 9B is detected again.

そして、第2圧縮装置9Bの吐出圧が所定圧力以下となった場合には、第2圧縮装置用制御部15は、変更後の回転数を維持する。第2圧縮装置9Bの吐出圧が所定圧力を超えている場合には、第2圧縮装置用制御部15は、更に、現在の第2圧縮装置9Bの回転数を回転数ΔNだけ低下させた後、第2圧縮装置9Bの吐出圧を再び検出する。   And when the discharge pressure of the 2nd compression apparatus 9B becomes below predetermined pressure, the control part 15 for 2nd compression apparatuses maintains the rotation speed after a change. When the discharge pressure of the second compressor 9B exceeds the predetermined pressure, the second compressor controller 15 further reduces the current rotational speed of the second compressor 9B by the rotational speed ΔN. The discharge pressure of the second compression device 9B is detected again.

このように、第2圧縮装置用制御部15は、第2圧縮装置9Bの吐出圧が所定圧力以下となるまで第2圧縮装置9Bの回転数を回転数ΔNだけ低下させ続ける。
第2減圧装置13は、高圧熱交換器3にて冷却された高圧の冷媒を、第1減圧装置5にて減圧された冷媒の圧力より高い圧力まで減圧する。上述したように、高圧熱交換器3から流出する冷媒の過冷却度は、0(ゼロ)又は小さい。
In this way, the second compressor controller 15 continues to decrease the rotational speed of the second compressor 9B by the rotational speed ΔN until the discharge pressure of the second compressor 9B becomes equal to or lower than the predetermined pressure.
The second decompression device 13 decompresses the high-pressure refrigerant cooled by the high-pressure heat exchanger 3 to a pressure higher than the pressure of the refrigerant decompressed by the first decompression device 5. As described above, the degree of supercooling of the refrigerant flowing out from the high-pressure heat exchanger 3 is 0 (zero) or small.

このため、第2減圧装置13にて減圧された冷媒も、第1減圧装置5にて減圧された冷媒と同様に気液二相状態となっている。つまり、圧縮装置9には、気液二相状態の冷媒が圧縮過程で注入される。   For this reason, the refrigerant decompressed by the second decompression device 13 is also in a gas-liquid two-phase state, like the refrigerant decompressed by the first decompression device 5. That is, the gas-liquid two-phase refrigerant is injected into the compressor 9 during the compression process.

第2減圧装置13は、可変絞り装置(図示せず。)、吐出冷媒温度検出器13A、及び第2減圧装置用制御部13B等を有している。可変絞り装置は、絞り開度を変更調節する電気式のアクチュエータ(図示せず。)を有する。吐出冷媒温度検出器13Aは、高圧熱交換器3に流入する冷媒、つまり吐出冷媒の温度を検出する。   The second decompression device 13 includes a variable throttle device (not shown), a discharge refrigerant temperature detector 13A, a second decompression device controller 13B, and the like. The variable throttle device has an electric actuator (not shown) that changes and adjusts the throttle opening. The discharge refrigerant temperature detector 13A detects the temperature of the refrigerant flowing into the high-pressure heat exchanger 3, that is, the discharge refrigerant.

第2減圧装置用制御部13Bは、吐出冷媒温度検出器13Aにより検出された温度に基づいて、可変絞り装置、つまり上記アクチュエータの作動を制御して第2減圧装置13の絞り開度を変更する。   Based on the temperature detected by the discharged refrigerant temperature detector 13A, the second pressure reducing device control unit 13B controls the operation of the variable throttle device, that is, the actuator to change the throttle opening of the second pressure reducing device 13. .

すなわち、第2減圧装置用制御部13Bは、高圧熱交換器3に流入する冷媒の温度、つまり吐出冷媒温度検出器13Aの検出温度が、予め設定された所定温度以下となる圧力まで冷媒を減圧する。なお、上記「所定温度」は、蒸気圧縮式冷凍機1の高圧側における耐熱温度等に基づいて適宜決定される温度である。   That is, the second pressure reducing device controller 13B depressurizes the refrigerant to a pressure at which the temperature of the refrigerant flowing into the high-pressure heat exchanger 3, that is, the detected temperature of the discharged refrigerant temperature detector 13A is equal to or lower than a predetermined temperature set in advance. To do. The “predetermined temperature” is a temperature that is appropriately determined based on the heat-resistant temperature on the high-pressure side of the vapor compression refrigerator 1 or the like.

なお、第1減圧装置5も第2減圧装置13と同様な構成である。すなわち、第2減圧装置13は、可変絞り装置(図示せず。)、加熱度検出器5A、及び第1減圧装置用制御部5B等を有している。   The first decompression device 5 has the same configuration as the second decompression device 13. That is, the second decompression device 13 includes a variable throttle device (not shown), a heating degree detector 5A, a first decompression device controller 5B, and the like.

可変絞り装置は、絞り開度を変更調節する電気式のアクチュエータ(図示せず。)を有する。加熱度検出器5Aは、低圧熱交換器7から流出する冷媒の温度を検出する。第1減圧装置用制御部5Bは、加熱度検出器5Aにより検出された温度に基づいて、低圧熱交換器7から流出する冷媒の加熱度が、0以上の値であって予め設定された所定の値となるように第1減圧装置5の絞り開度を制御する。   The variable throttle device has an electric actuator (not shown) that changes and adjusts the throttle opening. The heating degree detector 5 </ b> A detects the temperature of the refrigerant flowing out from the low pressure heat exchanger 7. Based on the temperature detected by the heating degree detector 5A, the first decompression device control unit 5B has a preset heating degree of the refrigerant flowing out of the low pressure heat exchanger 7 and a value that is 0 or more. The throttle opening degree of the first pressure reducing device 5 is controlled so as to be a value of.

第1減圧装置用制御部5B及び第2減圧装置用制御部13Bは、共に、CPU、ROM及びROM等を有するマイクロコンピュータにて構成されている。そして、両制御部5B、13Bは、ROM等の不揮発性記憶部に予め記憶されたプログラムに従って制御を実行する。   Both the first decompression device control unit 5B and the second decompression device control unit 13B are constituted by a microcomputer having a CPU, a ROM, a ROM, and the like. And both control part 5B, 13B performs control according to the program previously memorize | stored in non-volatile memory | storage parts, such as ROM.

2.本実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の特徴
本実施形態では、図1に示すように、第2減圧装置13にて減圧された気液二相状態の冷媒が、気液分離器等を経由することなく、圧縮過程の圧縮装置9に注入される。このため、第1圧縮装置9Aによる第1圧縮過程で圧縮されて温度が上昇した冷媒は、注入された液相冷媒が蒸発することにより冷却される。
2. Features of the Vapor Compression Refrigerating Machine According to this Embodiment In this embodiment, as shown in FIG. 1, the gas-liquid two-phase refrigerant decompressed by the second decompression device 13 passes through a gas-liquid separator or the like. Without being injected into the compression device 9 in the compression process. For this reason, the refrigerant whose temperature has been increased due to the compression in the first compression process by the first compression device 9A is cooled by evaporating the injected liquid-phase refrigerant.

そして、第1圧縮装置9Aから吐出した気相冷媒、並びに注入された気相冷媒及び注入により蒸発して気化した冷媒は、第2圧縮装置9Bに吸引されて高圧熱交換器3側に吐出される。   The gas-phase refrigerant discharged from the first compressor 9A, the injected gas-phase refrigerant and the refrigerant evaporated and vaporized by the injection are sucked into the second compressor 9B and discharged to the high-pressure heat exchanger 3 side. The

このため、図2のA部に示されるように、第2圧縮装置9Bに吸引される気相冷媒の加熱度が小さくなるので、第2圧縮過程を経て圧縮装置9から吐出される冷媒の温度が大きく上昇してしまうことを抑制できる。したがって、外気温度が高い夏場等、大きな冷凍能力が必要とする場合に、圧縮装置9の吐出圧力が上昇した場合であっても、吐出温度が大きく上昇することを抑制できる。   For this reason, as shown in part A of FIG. 2, the degree of heating of the gas-phase refrigerant sucked into the second compression device 9B becomes small, so that the temperature of the refrigerant discharged from the compression device 9 through the second compression process Can be prevented from significantly rising. Therefore, when a large refrigeration capacity is required, such as in summer when the outside air temperature is high, even when the discharge pressure of the compressor 9 is increased, it is possible to suppress the discharge temperature from being greatly increased.

また、液相冷媒と共に気相冷媒も圧縮過程に注入されるので、いわゆる「ガスインジェクション冷凍機」と同様に、蒸気圧縮式冷凍機の効率を向上させることができる。つまり、本発明では、部品点数の増加、及び吐出温度の上昇を抑制しつつ、大きな冷凍能力が必要とする場合であっても、効率的に蒸気圧縮式冷凍機1を運転させることができる。   Further, since the gas-phase refrigerant is injected together with the liquid-phase refrigerant in the compression process, the efficiency of the vapor compression refrigerator can be improved as in the so-called “gas injection refrigerator”. That is, in the present invention, the vapor compression refrigerator 1 can be efficiently operated even when a large refrigeration capacity is required while suppressing an increase in the number of parts and an increase in the discharge temperature.

(第2実施形態)
本実施形態は、第2圧縮装置9Bの吸入圧も考慮して第2減圧装置13の絞り開度及び第2圧縮装置9Bの回転数を制御するものである。具体的には、図3に示すように、第2圧縮装置9Bに吸入される冷媒の圧力を検出する第2圧力検出器15Bが設けられている。なお、以下、圧力検出器15Aを第1圧力検出器15Aという。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, the throttle opening degree of the second decompression device 13 and the rotation speed of the second compression device 9B are controlled in consideration of the suction pressure of the second compression device 9B. Specifically, as shown in FIG. 3, a second pressure detector 15B for detecting the pressure of the refrigerant sucked into the second compression device 9B is provided. Hereinafter, the pressure detector 15A is referred to as a first pressure detector 15A.

本実施形態に係る第2圧縮装置用制御部15は、第1圧力検出器15Aにより検出された吐出圧と第2圧力検出器15Bにより検出された吸入圧との圧力比又は圧力差を利用して吐出圧を予め設定された所定圧力以下となるように第2圧縮装置9Bの回転数を制御する。なお、「圧力比」とは、圧縮機の吐出圧と吸入圧との比をいう。   The control unit 15 for the second compression device according to the present embodiment uses a pressure ratio or a pressure difference between the discharge pressure detected by the first pressure detector 15A and the suction pressure detected by the second pressure detector 15B. Thus, the rotational speed of the second compression device 9B is controlled so that the discharge pressure is equal to or lower than a predetermined pressure set in advance. The “pressure ratio” refers to the ratio between the discharge pressure and the suction pressure of the compressor.

すなわち、本実施形態では、吐出圧及び圧力比と第2圧縮装置9Bの回転数と関係がマップ又は関数値等の形式でROMに記憶されている。第2圧縮装置用制御部15は、第1圧力検出器15A及び第2圧力検出器15Bにより検出された圧力から算出された圧力比及び上記マップ等に基づいて回転数を決定し、第2圧縮装置9Bを制御する。   That is, in the present embodiment, the relationship between the discharge pressure and the pressure ratio and the rotation speed of the second compression device 9B is stored in the ROM in the form of a map or a function value. The second compression device controller 15 determines the rotational speed based on the pressure ratio calculated from the pressures detected by the first pressure detector 15A and the second pressure detector 15B, the map, and the like, and performs the second compression. The apparatus 9B is controlled.

本実施形態では、第2減圧装置用制御部13Bにも第2圧力検出器15Bの検出信号が入力されている。第2減圧装置用制御部13Bは、圧力比が予め設定された許容最低圧力比以上となる範囲において、高圧熱交換器3に流入する冷媒、つまり第2圧縮装置9Bから吐出する吐出冷媒の温度が、予め設定された所定温度以下となる圧力まで冷媒を減圧する。   In the present embodiment, the detection signal of the second pressure detector 15B is also input to the second pressure reducing device controller 13B. The controller 13B for the second decompression device controls the temperature of the refrigerant flowing into the high-pressure heat exchanger 3, that is, the discharge refrigerant discharged from the second compression device 9B, in a range where the pressure ratio is equal to or higher than a preset allowable minimum pressure ratio. However, the pressure of the refrigerant is reduced to a pressure that is equal to or lower than a predetermined temperature set in advance.

許容最低圧力比とは、各圧縮装置等の仕様により決まる圧力比であって、当該圧力比より小さい圧力比にて圧縮装置を運転することができない圧力比をいう。本実施形態に係る第2圧縮装置9Bの許容最低圧力比は約1.2である。   The allowable minimum pressure ratio is a pressure ratio determined by the specifications of each compression apparatus and the like, and means a pressure ratio at which the compression apparatus cannot be operated at a pressure ratio smaller than the pressure ratio. The allowable minimum pressure ratio of the second compression device 9B according to this embodiment is about 1.2.

そして、本実施形態に係る第2減圧装置用制御部13Bは、吐出冷媒の温度が上記所定温度以下となる圧力まで冷媒を減圧すると、圧力比が許容最低圧力比より小さくなると判断したときは(以下、この判断をしたときを限界判断という。)、圧力比が許容最低圧力比となるまで冷媒を減圧する。   When the second decompression device controller 13B according to the present embodiment determines that the pressure ratio is smaller than the allowable minimum pressure ratio when the refrigerant is decompressed to a pressure at which the temperature of the discharged refrigerant is equal to or lower than the predetermined temperature ( Hereinafter, the time when this determination is made is referred to as a limit determination), and the refrigerant is decompressed until the pressure ratio reaches the allowable minimum pressure ratio.

したがって、第2減圧装置用制御部13Bは、限界判断をしたときには、吐出冷媒温度の制御より第2圧縮装置9Bの稼働を優先する。これは、圧力比が許容最低圧力比より小さくなると、事実上、第2圧縮装置9Bが停止して冷媒に循環が滞るため、蒸気圧縮式冷凍機1が停止するからである。   Therefore, when the second pressure reducing device controller 13B makes a limit determination, the second compressor 9B is prioritized over the control of the discharge refrigerant temperature. This is because when the pressure ratio becomes smaller than the allowable minimum pressure ratio, the second compression device 9B is practically stopped and the circulation of the refrigerant is delayed, so that the vapor compression refrigerator 1 is stopped.

第2減圧装置用制御部13Bは、限界判断していないとき、つまり、圧力比が許容最低圧力比以上となると判断したときには、吐出冷媒の温度が上記所定温度以下となる圧力まで冷媒を減圧する。   When the limit determination is not made, that is, when the pressure ratio is determined to be equal to or higher than the allowable minimum pressure ratio, the second pressure reducing device control unit 13B depressurizes the refrigerant to a pressure at which the temperature of the discharged refrigerant becomes equal to or lower than the predetermined temperature. .

なお、図3では、第2圧縮装置用制御部15、第2減圧装置用制御部13B及び第1減圧装置用制御部5Bが別々に記載されているが、後述する第3実施形態と同様に、第2圧縮装置用制御部15、第2減圧装置用制御部13B及び第1減圧装置用制御部5Bを統合して1つの制御部としてもよい。   In FIG. 3, the second compression device controller 15, the second decompression device control unit 13 </ b> B, and the first decompression device control unit 5 </ b> B are described separately, but in the same manner as in a third embodiment to be described later. The second compressor controller 15, the second decompressor controller 13B, and the first decompressor controller 5B may be integrated into a single controller.

(第3実施形態)
1.蒸気圧縮式冷凍機の概要
第1実施形態では、第2圧縮装置9Bの回転数を制御することにより、第2圧縮装置9Bの吐出圧を予め設定された所定圧力以下とした。
(Third embodiment)
1. Outline of Vapor Compression Refrigerating Machine In the first embodiment, the discharge pressure of the second compression device 9B is set to a predetermined pressure or lower by controlling the rotation speed of the second compression device 9B.

これに対して、本実施形態は、図4に示すように、直列に繋がれた複数の圧縮機9C〜9Eにより第2圧縮装置9B構成し、かつ、冷媒を注入する圧縮過程の位置(以下、当該位置を「注入圧力」という。)及びタイミングを制御することにより、第2圧縮装置9Bの吐出圧を予め設定された所定圧力以下とするものである。   On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, the second compression device 9B is configured by a plurality of compressors 9C to 9E connected in series, and the position of the compression process (hereinafter referred to as the refrigerant injection) The position is referred to as “injection pressure”) and the timing to control the discharge pressure of the second compression device 9B to be equal to or lower than a predetermined pressure set in advance.

すなわち、本実施形態に係る第2圧縮装置9Bは、複数の圧縮機9C〜9E、分配器9J、及び複数のバルブ9F〜9Hを有している。分配器9Jは、圧縮装置9に注入される冷媒を複数の圧縮機9C〜9Eに分配する。   That is, the second compression device 9B according to this embodiment includes a plurality of compressors 9C to 9E, a distributor 9J, and a plurality of valves 9F to 9H. The distributor 9J distributes the refrigerant injected into the compression device 9 to the plurality of compressors 9C to 9E.

複数のバルブ9F〜9Hは、分配器9Jから複数の圧縮機9C〜9Eに至る各冷媒通路L1〜L3を開閉する。つまり、複数のバルブ9F〜9Hのうち開かれたバルブに対応する注入圧力にて冷媒が圧縮過程の圧縮装置9に注入される。   The plurality of valves 9F to 9H open and close the refrigerant passages L1 to L3 from the distributor 9J to the plurality of compressors 9C to 9E. That is, the refrigerant is injected into the compression device 9 in the compression process at an injection pressure corresponding to the opened valve among the plurality of valves 9F to 9H.

そして、第2圧縮装置用制御部15及び第2減圧装置用制御部13Bが互いに協働して、第2圧縮装置9Bの吐出圧、つまり、圧縮機9Eの吐出圧を予め設定された所定圧力以下となるように、第2減圧装置13の絞り開度、複数の圧縮機9C〜9Eの回転数、及び複数のバルブ9F〜9Hそれぞれの開閉を制御する。   Then, the second compression device control unit 15 and the second pressure reduction device control unit 13B cooperate with each other, and the discharge pressure of the second compression device 9B, that is, the discharge pressure of the compressor 9E is set to a predetermined pressure. The throttle opening degree of the second pressure reducing device 13, the rotational speeds of the plurality of compressors 9C to 9E, and the opening and closing of the plurality of valves 9F to 9H are controlled as follows.

2.第2圧縮装置用制御部及び第2減圧装置用制御部の制御例
本実施形態では、少なくとも第2圧縮装置用制御部15及び第2減圧装置用制御部13Bは、1つの制御装置(以下、制御装置15と記す。)となっている。つまり、制御装置15をなすコンピュータは、図5に示すように、CPU、RAM及びROM等を有している。そして、複数のバルブ9F〜9Hの開閉等を制御するプログラムは、ROM等の不揮発性記憶部に予め記憶されている。
2. Control Example of Second Compression Device Control Unit and Second Pressure Reduction Device Control Unit In the present embodiment, at least the second compression device control unit 15 and the second pressure reduction device control unit 13B include one control device (hereinafter, It is described as a control device 15). That is, the computer constituting the control device 15 has a CPU, a RAM, a ROM and the like as shown in FIG. A program for controlling the opening and closing of the plurality of valves 9F to 9H is stored in advance in a nonvolatile storage unit such as a ROM.

制御装置15には、圧力検出器15A、外気温検出器17A、吹出空気温検出器17B、及び吐出冷媒温度検出器13Aの検出信号が入力されている。制御装置15は、これら検出器15A、17A〜17Cの信号を利用して予め設定された制御手順(プログラム)に従って第2減圧装置13の絞り開度、複数の圧縮機9C〜9Eの回転数、及び複数のバルブ9F〜9Hそれぞれの開閉を制御する。   Detection signals from the pressure detector 15A, the outside air temperature detector 17A, the blown air temperature detector 17B, and the discharged refrigerant temperature detector 13A are input to the control device 15. The control device 15 uses the signals of the detectors 15A and 17A to 17C to set the throttle opening of the second decompression device 13, the rotational speeds of the plurality of compressors 9C to 9E, according to a preset control procedure (program), And the opening and closing of each of the plurality of valves 9F to 9H is controlled.

圧力検出器15Aは高圧熱交換器3に流入する冷媒の圧力を検出する。外気温検出器17Aは、室外空気、つまり吐出冷媒を冷却する空気の温度を検出する。吹出空気温検出器17Bは、低圧熱交換器7にて冷却された室内空気の温度を検出する。吐出冷媒温度検出器13Aは、圧縮装置9、つまり圧縮機9Eから吐出する冷媒の温度を検出する。   The pressure detector 15 </ b> A detects the pressure of the refrigerant flowing into the high pressure heat exchanger 3. The outside air temperature detector 17A detects the temperature of the outdoor air, that is, the air that cools the discharged refrigerant. The blown air temperature detector 17 </ b> B detects the temperature of the indoor air cooled by the low pressure heat exchanger 7. The discharged refrigerant temperature detector 13A detects the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 9, that is, the compressor 9E.

図6は、制御装置15で実行される制御の一例を示すフローチャートである。この制御は、不揮発性記憶部に記憶されているプログラムが読み込まれてCPUで実行される。そして、当該プログラムが読み込まれると、先ず、吹出空気温検出器17Bにより検出された吹き出し温度T1と予め設定された目標とする室内空気温度Toとの温度差ΔTが演算される(S10)。   FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of control executed by the control device 15. This control is executed by the CPU by reading a program stored in the nonvolatile storage unit. When the program is read, first, a temperature difference ΔT between the blow-out temperature T1 detected by the blown air temperature detector 17B and the preset indoor air temperature To is calculated (S10).

次に、上記温度差ΔTに基づいて第1圧縮装置9Aの回転数(以下、目標回転数Neという。)が決定されるとともに、第1圧縮装置9Aの回転数が当該目標回転数Neに制御される(S20)。なお、目標回転数Neは、温度差ΔTの関数値として予めROMに記憶されている。   Next, the rotational speed of the first compressor 9A (hereinafter referred to as a target rotational speed Ne) is determined based on the temperature difference ΔT, and the rotational speed of the first compressor 9A is controlled to the target rotational speed Ne. (S20). The target rotation speed Ne is stored in advance in the ROM as a function value of the temperature difference ΔT.

その後、目標回転数Ne及び外気温検出器17Aにより検出された外気温度T2をパラメータとして、目標とする吐出冷媒圧力(以下、目標圧力HPoという。)、及び目標とする吐出冷媒温度(以下、目標温度HToという。)が決定される(S30)。なお、目標圧力HPo及び目標温度HToは、目標回転数Ne及び外気温度T2の関数値としてROMに予め記憶されている。   Thereafter, using the target rotational speed Ne and the outside air temperature T2 detected by the outside air temperature detector 17A as parameters, the target discharge refrigerant pressure (hereinafter referred to as target pressure HPo) and the target discharge refrigerant temperature (hereinafter referred to as target). Temperature HTo) is determined (S30). The target pressure HPo and the target temperature HTo are stored in advance in the ROM as function values of the target rotational speed Ne and the outside air temperature T2.

次に、目標温度HToに基づいて複数のバルブ9F〜9Hのうちいずれのバルブを開き、他のバルブを閉じるか、又は全てのバルブ9F〜9Hを閉じるかが決定された後、その決定内容に従って複数のバルブ9F〜9Hの開閉が制御される(S40)。なお、本実施形態では、複数のバルブ9F〜9Hの1つのバルブのみが開き、他のバルブは閉じるように制御される。   Next, after determining which one of the plurality of valves 9F to 9H is to be opened and the other valves are to be closed or all the valves 9F to 9H are to be closed based on the target temperature HTo, according to the determination contents Opening and closing of the plurality of valves 9F to 9H is controlled (S40). In the present embodiment, control is performed so that only one of the plurality of valves 9F to 9H is opened and the other valves are closed.

具体的には、各バルブ9F〜9Hは、以下のように開閉制御される。すなわち、目標温度HToと吐出冷媒温度検出器13Aに検出された吐出冷媒温度との温度差が、予め決められた第1所定温度差より大きい場合には、バルブ9Fが開かれ、バルブ9G、9Hが閉じられる。   Specifically, the valves 9F to 9H are controlled to open and close as follows. That is, when the temperature difference between the target temperature HTo and the discharged refrigerant temperature detected by the discharged refrigerant temperature detector 13A is larger than a predetermined first predetermined temperature difference, the valve 9F is opened and the valves 9G and 9H are opened. Is closed.

上記の温度差が予め決められた第2所定温度差より小さい場合には、バルブ9Hが開かれ、バルブ9F、9Gが閉じられる。上記の温度差が第1所定温度差以下であって、第2所定温度差以上の場合には、バルブ9Gが開かれ、バルブ9F、9Hが閉じられる。なお、第2所定温度は第1所定温度差より小さい値である。   When the temperature difference is smaller than a predetermined second predetermined temperature difference, the valve 9H is opened and the valves 9F and 9G are closed. When the temperature difference is not more than the first predetermined temperature difference and not less than the second predetermined temperature difference, the valve 9G is opened and the valves 9F and 9H are closed. The second predetermined temperature is smaller than the first predetermined temperature difference.

複数のバルブ9F〜9Hのうちいずれのバルブを開くかが決定されると(S40)、第2減圧装置13の絞り開度は、高圧熱交換器3から流出した冷媒を、その開かれるバルブに対応した注入圧力まで減圧可能な開度に制御される(S50)。なお、全てのバルブ9F〜9Hを閉じると決定されたときには、第2減圧装置13は全閉又は最小絞り開度となる。   When it is determined which of the plurality of valves 9F to 9H is to be opened (S40), the throttle opening degree of the second decompression device 13 is such that the refrigerant flowing out of the high-pressure heat exchanger 3 is used as the valve to be opened. The opening is controlled so that the pressure can be reduced to the corresponding injection pressure (S50). When it is determined that all the valves 9F to 9H are closed, the second pressure reducing device 13 is fully closed or has a minimum throttle opening.

そして、全てのバルブ9F〜9Hを閉じると決定されたときには、第1圧縮装置9A及び圧縮機9C〜9Eは、(a)第1圧縮装置9A及び圧縮機9C〜9Eでの回転数が同一となり、かつ、(b)圧縮装置9、つまり圧縮機9Eから吐出される冷媒圧力が目標圧力HPoとなるように回転数が制御される(S60)。   When it is determined that all the valves 9F to 9H are to be closed, the first compressor 9A and the compressors 9C to 9E are (a) the same number of rotations in the first compressor 9A and the compressors 9C to 9E. (B) The rotational speed is controlled so that the refrigerant pressure discharged from the compressor 9, that is, the compressor 9E, becomes the target pressure HPo (S60).

したがって、第1圧縮装置9A及び圧縮機9C〜9Eの理論吐出量が全て同一の場合には、S60においては、第1圧縮装置9A及び圧縮機9C〜9Eは全て同一回転数となる。   Therefore, when the theoretical discharge amounts of the first compressor 9A and the compressors 9C to 9E are all the same, in S60, the first compressor 9A and the compressors 9C to 9E all have the same rotational speed.

バルブ9Fのみ開き、他のバルブ9G、9Hを閉じると決定されたときには、(a)圧縮機9C〜9Eでの回転数が同一となり、かつ、(b)圧縮機9Eから吐出される冷媒圧力が目標圧力HPoとなるように回転数が制御される(S70)。   When it is determined that only the valve 9F is opened and the other valves 9G and 9H are closed, (a) the rotational speeds of the compressors 9C to 9E are the same, and (b) the refrigerant pressure discharged from the compressor 9E is The number of revolutions is controlled so as to be the target pressure HPo (S70).

つまり、第1圧縮装置9A及び圧縮機9C〜9Eの理論吐出量が全て同一の場合には、S70においては、少なくとも圧縮機9C〜9Eは同一回転数となる。
バルブ9Gのみ開き、他のバルブ9F、9Hを閉じると決定されたときには、(a)第1圧縮装置9A及び圧縮機9Cの回転数が同一となり、(b)圧縮機9D、9Eでの回転数が同一となり、かつ、(c)圧縮機9Eから吐出される冷媒圧力が目標圧力HPoとなるように回転数が制御される(S80)。
That is, when the theoretical discharge amounts of the first compressor 9A and the compressors 9C to 9E are all the same, at least the compressors 9C to 9E have the same rotational speed in S70.
When it is determined that only the valve 9G is opened and the other valves 9F and 9H are closed, (a) the rotational speeds of the first compressor 9A and the compressor 9C are the same, and (b) the rotational speeds of the compressors 9D and 9E. And (c) the rotational speed is controlled so that the refrigerant pressure discharged from the compressor 9E becomes the target pressure HPo (S80).

つまり、第1圧縮装置9A及び圧縮機9C〜9Eの理論吐出量が全て同一の場合には、S80においては、第1圧縮装置9Aと圧縮機9Cと回転数は同一であり、圧縮機9D、9Eの回転数は同一となる。   That is, when the theoretical discharge amounts of the first compressor 9A and the compressors 9C to 9E are all the same, in S80, the first compressor 9A and the compressor 9C have the same rotational speed, and the compressor 9D, The rotation speed of 9E is the same.

バルブ9Hのみ開き、他のバルブ9F、9Gを閉じると決定されたときには、(a)第1圧縮装置9A、圧縮機9C、9Dでの回転数が同一となり、かつ、(b)圧縮機9Eから吐出される冷媒圧力が目標圧力HPoとなるように回転数が制御される(S90)。   When it is determined that only the valve 9H is opened and the other valves 9F and 9G are closed, (a) the rotational speeds of the first compressor 9A and the compressors 9C and 9D are the same, and (b) from the compressor 9E The rotational speed is controlled so that the discharged refrigerant pressure becomes the target pressure HPo (S90).

つまり、第1圧縮装置9A及び圧縮機9C、9Dの理論吐出量が全て同一の場合には、S90においては、第1圧縮装置9A及び圧縮機9C、9Dは同一回転数となる。
S60〜S90の処理が終了すると、圧力検出器15Aにより検出された圧力(以下、吐出圧という。)が目標圧力HPoより小さいか否かが判定される(S100)。吐出圧が目標圧力HPo以上であると判定された場合には(S100:NO)、S50が実行される。吐出圧が目標圧力HPoより小さいと判定された場合には(S100:YES)、S10が実行される。
That is, when the theoretical discharge amounts of the first compressor 9A and the compressors 9C and 9D are all the same, in S90, the first compressor 9A and the compressors 9C and 9D have the same rotational speed.
When the processing of S60 to S90 is completed, it is determined whether or not the pressure detected by the pressure detector 15A (hereinafter referred to as discharge pressure) is smaller than the target pressure HPo (S100). When it is determined that the discharge pressure is equal to or higher than the target pressure HPo (S100: NO), S50 is executed. When it is determined that the discharge pressure is smaller than the target pressure HPo (S100: YES), S10 is executed.

(第4実施形態)
本実施形態は、第3実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機1において、第2実施形態と同様に、第1圧縮装置9A及び圧縮機9C〜9Eの吸入圧も考慮して第2減圧装置13の絞り開度、並びに第1圧縮装置9A及び圧縮機9C〜9Eの回転数を制御するものである。
(Fourth embodiment)
In the vapor compression refrigerator 1 according to the third embodiment, the present embodiment considers the suction pressures of the first compressor 9A and the compressors 9C to 9E in the same manner as the second embodiment. And the number of rotations of the first compressor 9A and the compressors 9C to 9E are controlled.

すなわち、本実施形態では、図7に示すように、第1圧縮装置9A及び圧縮機9C〜9Eの各吸入側に吸入圧を検出する圧力検出器15C〜15Fが設けられている。圧縮機9C、9Dの吐出側に吐出圧を検出する圧力検出器15G、15Hが設けられている。   That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 7, pressure detectors 15C to 15F for detecting the suction pressure are provided on the suction sides of the first compressor 9A and the compressors 9C to 9E. Pressure detectors 15G and 15H for detecting the discharge pressure are provided on the discharge side of the compressors 9C and 9D.

なお、圧力検出器15D〜15Fは第2実施形態に係る第2圧力検出器15Bに相当する。圧力検出器15D〜15Hの検出信号は、第2圧縮装置用制御部15及び第2減圧装置用制御部13Bに入力されている。   Note that the pressure detectors 15D to 15F correspond to the second pressure detector 15B according to the second embodiment. Detection signals from the pressure detectors 15D to 15H are input to the second compressor controller 15 and the second decompressor controller 13B.

なお、図8は、本実施形態に係る制御装置15で実行される制御の一例を示すフローチャートである。図8では、第3実施形態、つまり図6と同じ制御ステップは同じステップ番号が付されている。以下、図8において、第3実施形態と異なる箇所のみ説明する。   FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of control executed by the control device 15 according to the present embodiment. In FIG. 8, the same control numbers as those of the third embodiment, that is, FIG. 6, are given the same step numbers. Hereinafter, in FIG. 8, only different points from the third embodiment will be described.

制御装置15、つまり第2減圧装置用制御部13Bは、図8のS50においては、第2実施形態と同様に、圧縮機9C〜9E圧力比が許容最低圧力比以上となる範囲において、吐出冷媒の温度が所定温度以下となる圧力まで冷媒を減圧する。   In S50 of FIG. 8, the control device 15, that is, the second decompression device control unit 13B, discharges refrigerant in a range where the pressure ratio of the compressors 9C to 9E is equal to or higher than the allowable minimum pressure ratio, as in the second embodiment. The refrigerant is depressurized to a pressure at which the temperature becomes a predetermined temperature or lower.

第2圧縮装置用制御部15及び第1圧縮装置9Aを制御する制御部(図示せず。)は、図8のS60、S70、S90及びS90においては、第2実施形態と同様に、ROM等に予め記憶されている吐出圧及び圧力比と回転数と関係を示すマップ等、並びに検出された圧力比に基づいて回転数を決定し、第1圧縮装置9A及び圧縮機9C〜9Eを制御する。   The control unit (not shown) for controlling the second compression device control unit 15 and the first compression device 9A is similar to the second embodiment in S60, S70, S90, and S90 in FIG. , The number of rotations is determined based on the discharge pressure and the pressure ratio stored in advance, the map showing the relationship between the rotation number and the detected pressure ratio, and the first compressor 9A and the compressors 9C to 9E are controlled. .

具体的には、S60では、第1圧縮装置9A及び圧縮機9C〜9Eでの圧力比が同一となり、かつ、圧縮機9Eから吐出される冷媒圧力が目標圧力HPoとなるように回転数が制御される。S70では、圧縮機9C〜9Eでの圧力比が同一となり、かつ、圧縮機9Eから吐出される冷媒圧力が目標圧力HPoとなるように回転数が制御される。   Specifically, in S60, the rotation speed is controlled so that the pressure ratios in the first compressor 9A and the compressors 9C to 9E are the same, and the refrigerant pressure discharged from the compressor 9E becomes the target pressure HPo. Is done. In S70, the rotation speed is controlled so that the pressure ratios in the compressors 9C to 9E are the same, and the refrigerant pressure discharged from the compressor 9E becomes the target pressure HPo.

S80では、第1圧縮装置9A及び圧縮機9Cの圧力比が同一となり、圧縮機9D、9Eでの圧力比が同一となり、かつ、圧縮機9Eから吐出される冷媒圧力が目標圧力HPoとなるように回転数が制御される。S90では、第1圧縮装置9A、圧縮機9C、9Dでの圧力比が同一となり、かつ、圧縮機9Eから吐出される冷媒圧力が目標圧力HPoとなるように回転数が制御される。   In S80, the pressure ratios of the first compressor 9A and the compressor 9C are the same, the pressure ratios of the compressors 9D and 9E are the same, and the refrigerant pressure discharged from the compressor 9E becomes the target pressure HPo. The rotation speed is controlled. In S90, the rotation speed is controlled so that the pressure ratios in the first compressor 9A and the compressors 9C and 9D are the same, and the refrigerant pressure discharged from the compressor 9E becomes the target pressure HPo.

なお、S60〜S90の処理において決定された第1圧縮装置9A及び圧縮機9C〜9Eの圧力比が許容最低圧力比より小さい場合には、第1圧縮装置9A等は、許容最低圧力比に相当する回転数に制御される。   In addition, when the pressure ratio of the first compressor 9A and the compressors 9C to 9E determined in the processing of S60 to S90 is smaller than the allowable minimum pressure ratio, the first compressor 9A and the like correspond to the allowable minimum pressure ratio. The number of rotations is controlled.

(その他の実施形態)
上述の実施形態では、固定容量式の圧縮機に第2圧縮装置9Bを構成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、可変容量式の圧縮機にて第2圧縮装置9Bを構成してもよい。
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, the second compressor 9B is configured as a fixed capacity compressor, but the present invention is not limited to this, and the second compressor 9B is configured as a variable capacity compressor. May be.

上述の実施形態では、複数の圧縮装置9A、9Bにて圧縮装置9を構成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、インジェクションポートを備える1台の圧縮機にて圧縮装置9を構成してもよい。なお、圧縮装置9の形式は、不問である。つまり、レシプロ方式、ロータリ方式、ベーン方式及びスクロール方式等のいずれの方式であってもよい。   In the above-described embodiment, the compression device 9 is configured by the plurality of compression devices 9A and 9B. However, the present invention is not limited to this, and the compression device 9 is configured by a single compressor having an injection port. It may be configured. In addition, the format of the compression apparatus 9 is not ask | required. That is, any method such as a reciprocating method, a rotary method, a vane method, a scroll method, or the like may be used.

上述の実施形態では、第1減圧装置5及び第2減圧装置13は、絞り開度を変更可能な可変絞りであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばキャピラリーチューブ等の固定絞りやポンプ作用を兼ね備えるエジェクタを減圧装置として用いてもよい。   In the above-described embodiment, the first pressure reducing device 5 and the second pressure reducing device 13 are variable throttles that can change the throttle opening, but the present invention is not limited to this, for example, a capillary tube or the like. An ejector having both a fixed throttle and a pump action may be used as the pressure reducing device.

上述の実施形態では、本発明に係る蒸気圧縮式冷凍機を空調装置に適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、コンピュータ等の電気発熱体を冷媒や冷却水等の流体を電器発熱体に循環させて冷却する方式にも適用できる。   In the above-described embodiment, the vapor compression refrigerator according to the present invention is applied to an air conditioner. However, the present invention is not limited to this, and an electric heating element such as a computer is supplied with a fluid such as a refrigerant or cooling water. It can also be applied to a method of cooling by circulating in an electric heater.

上述の実施形態では、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力より低くかったが、本発明はこれに限定されるものではなく、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍機にも適用できる。なお、超臨界冷凍機においては、高圧熱交換器3にて冷媒は凝縮しない。   In the above embodiment, the refrigerant pressure on the high pressure side is lower than the critical pressure of the refrigerant. However, the present invention is not limited to this, and supercritical refrigeration in which the refrigerant pressure on the high pressure side is equal to or higher than the critical pressure of the refrigerant. It can also be applied to machines. In the supercritical refrigerator, the high-pressure heat exchanger 3 does not condense the refrigerant.

第2及び第4実施形態では、圧力比を利用して第2圧縮装置9B及び第2減圧装置13を制御したが、本発明はこれに限定されるものではなく、吐出圧と吸入圧との圧力差を利用して第2圧縮装置9B及び第2減圧装置13を制御してもよい。   In the second and fourth embodiments, the second compression device 9B and the second pressure reduction device 13 are controlled using the pressure ratio, but the present invention is not limited to this, and the discharge pressure and the suction pressure The second compression device 9B and the second decompression device 13 may be controlled using a pressure difference.

すなわち、吐出圧、吐出冷媒温度及び圧力差と第2圧縮装置9Bの回転数と関係がマップ又は関数値等の形式でROMに記憶されている。そして、第2減圧装置用制御部13B及び第2圧縮装置用制御部15は、上記マップ等に基づいて絞り開度及び回転数を決定した後、第2圧縮装置9B及び第2減圧装置13を制御する。   That is, the relationship between the discharge pressure, the discharge refrigerant temperature, the pressure difference, and the rotation speed of the second compressor 9B is stored in the ROM in the form of a map or a function value. Then, after the second decompression device controller 13B and the second compression device controller 15 determine the throttle opening and the rotational speed based on the map and the like, the second decompression device 9B and the second decompression device 13 are moved. Control.

本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。   The present invention is not limited to the above-described embodiment as long as it matches the gist of the invention described in the claims.

1… 蒸気圧縮式冷凍機 3… 高圧熱交換器 5… 第1減圧装置
7… 低圧熱交換器 9… 圧縮装置 9A… 第1圧縮装置
9B… 第2圧縮装置 11… 気液分離器 13… 第2減圧装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vapor compression refrigerator 3 ... High pressure heat exchanger 5 ... 1st decompression device 7 ... Low pressure heat exchanger 9 ... Compression device 9A ... 1st compression device 9B ... 2nd compression device 11 ... Gas-liquid separator 13 ... 1st 2 Pressure reducing device

Claims (7)

低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍装置において、
高圧の冷媒を冷却する高圧熱交換器と、
前記高圧熱交換器にて冷却された高圧の冷媒を減圧する第1減圧装置と、
前記第1減圧装置にて減圧された低圧の冷媒を蒸発させる低圧熱交換器と、
低圧の冷媒を圧縮して前記高圧熱交換器側に吐出する圧縮装置であって、第1圧縮装置、並び前記第1圧縮装置から吐出された冷媒及び気液二相状態の冷媒を吸入して圧縮する第2圧縮装置を有することにより、気液二相状態の冷媒が圧縮過程で注入される圧縮装置と、
前記第2圧縮装置から吐出される冷媒の圧力を検出する第1圧力検出器と、
前記第2圧縮装置に吸入される冷媒の圧力を検出する第2圧力検出器と、
前記第2圧縮装置の作動を制御する第2圧縮装置用制御部であって、前記第1圧力検出器により検出された圧力と前記第2圧力検出器により検出された圧力との圧力差又は圧力比を利用して前記第1圧力検出器により検出された圧力を予め設定された所定圧力以下とする第2圧縮装置用制御部と
を備えることを特徴とする蒸気圧縮式冷凍装置。
In the vapor compression refrigeration system that moves the heat on the low temperature side to the high temperature side,
A high-pressure heat exchanger that cools the high-pressure refrigerant;
A first decompression device that decompresses the high-pressure refrigerant cooled in the high-pressure heat exchanger;
A low-pressure heat exchanger that evaporates the low-pressure refrigerant decompressed by the first decompression device;
A compression device that compresses a low-pressure refrigerant and discharges the refrigerant to the high-pressure heat exchanger side, and sucks the first compression device, the refrigerant discharged from the first compression device, and the gas-liquid two-phase refrigerant. A compression device in which a refrigerant in a gas-liquid two-phase state is injected in a compression process by having a second compression device to compress;
A first pressure detector for detecting the pressure of the refrigerant discharged from the second compression device;
A second pressure detector for detecting the pressure of the refrigerant sucked into the second compression device;
A control unit for a second compression device that controls the operation of the second compression device, wherein a pressure difference or a pressure between a pressure detected by the first pressure detector and a pressure detected by the second pressure detector A vapor compression refrigeration apparatus comprising: a second compressor control unit that uses a ratio to make the pressure detected by the first pressure detector not more than a predetermined pressure set in advance.
前記高圧熱交換器にて冷却された高圧の冷媒を、前記第1減圧装置にて減圧された冷媒の圧力より高い圧力まで減圧する第2減圧装置を備え、
前記第2減圧装置にて減圧された気液二相状態の冷媒が前記圧縮装置に注入されることを特徴とする請求項1に記載の蒸気圧縮式冷凍装置。
A second decompression device that decompresses the high-pressure refrigerant cooled by the high-pressure heat exchanger to a pressure higher than the pressure of the refrigerant decompressed by the first decompression device;
The vapor compression refrigeration apparatus according to claim 1, wherein the gas-liquid two-phase refrigerant decompressed by the second decompression device is injected into the compression device.
前記第2減圧装置は、前記高圧熱交換器に流入する冷媒の温度が、予め設定された所定温度以下となる圧力まで冷媒を減圧する機能を有することを特徴とすることを特徴とする請求項2に記載の蒸気圧縮式冷凍装置。   The second pressure reducing device has a function of depressurizing the refrigerant to a pressure at which a temperature of the refrigerant flowing into the high-pressure heat exchanger is equal to or lower than a predetermined temperature set in advance. 2. The vapor compression refrigeration apparatus according to 2. 前記第2減圧装置は、
前記高圧熱交換器に流入する冷媒の温度を検出する温度検出器、及び
前記温度検出器により検出された温度に基づいて、絞り開度を変更する第2減圧装置用制御部
を有することを特徴とする請求項3に記載の蒸気圧縮式冷凍装置。
The second decompression device includes:
A temperature detector that detects a temperature of the refrigerant flowing into the high-pressure heat exchanger; and a controller for a second pressure reducing device that changes a throttle opening based on the temperature detected by the temperature detector. The vapor compression refrigeration apparatus according to claim 3.
前記第2減圧装置は、前記圧力比が予め設定された許容最低圧力比以上となる範囲において、前記高圧熱交換器に流入する冷媒の温度が、予め設定された所定温度以下となる圧力まで冷媒を減圧する機能を有することを特徴とする請求項ないし4のいずれか1項に記載の蒸気圧縮式冷凍装置。 The second pressure reducing device is configured such that the temperature of the refrigerant flowing into the high-pressure heat exchanger is a pressure that is equal to or lower than a predetermined temperature within a range where the pressure ratio is equal to or higher than a preset allowable minimum pressure ratio. The vapor compression refrigeration apparatus according to any one of claims 2 to 4, wherein the vapor compression refrigeration apparatus has a function of reducing pressure. 前記第2圧縮装置用制御部は、単位時間当たりに前記第2圧縮装置から吐出される理論吐出量を可変制御することを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の蒸気圧縮式冷凍装置。   6. The vapor compression according to claim 1, wherein the second compression device controller variably controls a theoretical discharge amount discharged from the second compression device per unit time. 7. Type refrigeration equipment. 前記第2圧縮装置は、
複数の圧縮機、
前記注入される冷媒を前記複数の圧縮機に分配する分配器、及び
前記分配器から前記複数の圧縮機に至る各冷媒通路を開閉する複数のバルブを有し、
前記第2圧縮装置用制御部は、前記複数のバルブそれぞれの開閉を制御することを請求項1ないし6のいずれか1項に記載の蒸気圧縮式冷凍装置。
The second compression device includes:
Multiple compressors,
A distributor for distributing the injected refrigerant to the plurality of compressors; and a plurality of valves for opening and closing each refrigerant passage from the distributor to the plurality of compressors;
The vapor compression refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the second compressor control unit controls opening and closing of each of the plurality of valves.
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