JP6372778B2 - Refrigeration equipment - Google Patents

Refrigeration equipment Download PDF

Info

Publication number
JP6372778B2
JP6372778B2 JP2014100339A JP2014100339A JP6372778B2 JP 6372778 B2 JP6372778 B2 JP 6372778B2 JP 2014100339 A JP2014100339 A JP 2014100339A JP 2014100339 A JP2014100339 A JP 2014100339A JP 6372778 B2 JP6372778 B2 JP 6372778B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
refrigerant
circuit
stage
low
auxiliary
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014100339A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015218910A (en
Inventor
豊明 木屋
豊明 木屋
三原 一彦
一彦 三原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority to JP2014100339A priority Critical patent/JP6372778B2/en
Publication of JP2015218910A publication Critical patent/JP2015218910A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6372778B2 publication Critical patent/JP6372778B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、能力改善を目的としてガスクーラから出た冷媒を分流し、補助膨張弁にて膨張させる補助回路を有した冷媒回路から構成される冷凍装置に関するものである。   The present invention relates to a refrigeration apparatus including a refrigerant circuit having an auxiliary circuit that diverts a refrigerant discharged from a gas cooler and expands it with an auxiliary expansion valve for the purpose of improving performance.

従来より此の種冷凍装置では、圧縮機と、この圧縮機から吐出された冷媒を冷却するガスクーラと、ガスクーラを出た冷媒を膨張させる膨張弁と、この膨張弁を経た冷媒が蒸発する蒸発器とから冷媒回路が構成されている。また、冷凍装置の冷凍能力を改善する目的で、例えばガスクーラから出た冷媒を分流し、この分流した冷媒を補助膨張弁にて膨張させ、蒸発させることで、分流点前の冷媒や分流後の主回路の冷媒を過冷却する補助回路を設けたものも開発されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。   Conventionally, in this kind of refrigeration apparatus, a compressor, a gas cooler that cools the refrigerant discharged from the compressor, an expansion valve that expands the refrigerant that has exited the gas cooler, and an evaporator that evaporates the refrigerant that has passed through the expansion valve A refrigerant circuit is configured from the above. Also, for the purpose of improving the refrigerating capacity of the refrigeration system, for example, the refrigerant discharged from the gas cooler is diverted, and the diverted refrigerant is expanded by the auxiliary expansion valve and evaporated, so that the refrigerant before the diversion point or after the diversion is obtained. The thing which provided the auxiliary circuit which supercools the refrigerant | coolant of a main circuit is also developed (for example, refer patent document 1 and patent document 2).

係る補助回路を設けた冷凍装置によれば、ガスクーラを経た後の高圧側冷媒を過冷却することができるため、エンタルピー差を拡大して冷凍能力の改善を図ることができる。また、補助回路を経た冷媒は圧縮機の中間圧部に戻されるため、圧縮機の圧縮仕事が低減されて運転効率も改善することができるものであった。   According to the refrigeration apparatus provided with such an auxiliary circuit, the high-pressure side refrigerant after passing through the gas cooler can be supercooled, so that the enthalpy difference can be expanded to improve the refrigeration capacity. Further, since the refrigerant that has passed through the auxiliary circuit is returned to the intermediate pressure portion of the compressor, the compression work of the compressor can be reduced and the operation efficiency can be improved.

特開2013−155972号公報JP 2013-155972 A 特開2011−133204号公報JP 2011-133204 A

しかしながら、夏場等の高外気温環境では、ガスクーラを出た冷媒の温度が高くなるため(外気温度までしか冷却できないため)、補助回路に分流される冷媒の温度も高くなり、前記膨張弁に流入する冷媒を過冷却する能力が低下する。そのために補助回路に流す冷媒量を増やすと、今度は圧縮機の中間圧部の圧力が高くなり、吐出圧力と温度も上昇してしまう問題があった。   However, in a high outside air temperature environment such as summer, the temperature of the refrigerant that has exited the gas cooler increases (because it can only be cooled to the outside air temperature), so the temperature of the refrigerant that is diverted to the auxiliary circuit also increases and flows into the expansion valve. The ability to supercool the refrigerant to be reduced is reduced. For this reason, when the amount of refrigerant flowing through the auxiliary circuit is increased, the pressure of the intermediate pressure portion of the compressor is increased, and the discharge pressure and temperature are also increased.

本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、補助回路を有する冷媒回路から構成された冷凍装置において、能力改善効果が確実に得られるようにすることを目的とする。   The present invention has been made to solve the conventional technical problem, and an object of the present invention is to reliably obtain a performance improvement effect in a refrigeration apparatus including a refrigerant circuit having an auxiliary circuit. And

上記課題を解決するために、本発明の冷凍装置は、高段側冷媒回路と、低段側冷媒回路とを備え、この低段側冷媒回路は、圧縮機から吐出されてガスクーラを経た冷媒を分流し、この分流した冷媒を補助膨張弁にて膨張させる補助回路を有し、高段側冷媒回路は、冷媒を蒸発させて低段側冷媒回路の補助膨張弁に流入する補助回路の冷媒を冷却するものであり、前記低段側冷媒回路は、前記補助膨張弁より上流側の前記補助回路に設けられた第1の過冷却熱交換器と、前記ガスクーラの下流側であって前記補助回路との分流点より上流側に設けられた第2の過冷却熱交換器を備え、前記高段側冷媒回路は、前記低段側冷媒回路の第1の過冷却熱交換器と第1のカスケード熱交換器を構成する第1の蒸発器と、前記低段側冷媒回路の第2の過冷却熱交換器と第2のカスケード熱交換器を構成する第2の蒸発器を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the refrigeration apparatus of the present invention includes a high-stage refrigerant circuit and a low-stage refrigerant circuit, and the low-stage refrigerant circuit supplies the refrigerant discharged from the compressor and passed through the gas cooler. The auxiliary circuit expands the divided refrigerant by the auxiliary expansion valve, and the high stage side refrigerant circuit evaporates the refrigerant and flows the refrigerant of the auxiliary circuit flowing into the auxiliary expansion valve of the low stage side refrigerant circuit. The low-stage refrigerant circuit is a first subcooling heat exchanger provided in the auxiliary circuit upstream of the auxiliary expansion valve, and is downstream of the gas cooler and is connected to the auxiliary circuit. And a second supercooling heat exchanger provided upstream from the branch point of the first stage, and the high stage refrigerant circuit includes a first cascade of the low stage refrigerant circuit and a first cascade. A first evaporator constituting a heat exchanger, and a second subcooling of the low-stage refrigerant circuit Characterized by comprising a second evaporator which constitutes the heat exchanger and the second cascade heat exchanger.

請求項2の発明の冷凍装置は、上記発明において第1の蒸発器は、高段側冷媒回路の冷媒流に対して第2の蒸発器の上流側に設けられることを特徴とする。 The refrigeration apparatus according to a second aspect of the present invention is characterized in that, in the above invention, the first evaporator is provided upstream of the second evaporator with respect to the refrigerant flow of the higher stage refrigerant circuit.

請求項3の発明の冷凍装置は、請求項1又は請求項2の発明において補助回路は、補助膨張弁で膨張された冷媒により、低段側冷媒回路の第2の過冷却熱交換器の下流側であって、前記分流点より上流側の低段側冷媒回路の冷媒を冷却することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the refrigeration apparatus according to the first or second aspect of the invention, wherein the auxiliary circuit is downstream of the second subcooling heat exchanger of the low-stage side refrigerant circuit by the refrigerant expanded by the auxiliary expansion valve. The refrigerant in the low-stage refrigerant circuit at the upstream side of the diversion point is cooled.

請求項4の発明の冷凍装置は、請求項1又は請求項2の発明において低段側冷媒回路の冷媒は、前記分流点にて主回路に流れる冷媒と、補助回路に流れる冷媒とに分流されると共に、補助回路は、補助膨張弁で膨張された冷媒により、低段側冷媒回路の分流点より下流側の主回路の冷媒を冷却することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the refrigeration apparatus according to the first or second aspect of the present invention, wherein the refrigerant in the low-stage refrigerant circuit is divided into the refrigerant flowing through the main circuit and the refrigerant flowing through the auxiliary circuit at the branch point. And the auxiliary circuit cools the refrigerant in the main circuit downstream from the branch point of the low-stage refrigerant circuit by the refrigerant expanded by the auxiliary expansion valve.

請求項5の発明の冷凍装置は、請求項3又は請求項4の発明において補助回路は、低段側冷媒回路の圧縮機の中間圧部に冷媒を戻すことを特徴とする。 A refrigeration apparatus according to a fifth aspect of the invention is characterized in that, in the third or fourth aspect of the invention, the auxiliary circuit returns the refrigerant to the intermediate pressure portion of the compressor of the low stage side refrigerant circuit.

請求項6の発明の冷凍装置は、請求項1又は請求項2の発明において補助回路は、補助膨張弁で膨張された冷媒により、低段側冷媒回路の圧縮機を冷却することを特徴とする。 A refrigeration apparatus according to a sixth aspect of the invention is characterized in that, in the first or second aspect of the invention, the auxiliary circuit cools the compressor of the low-stage refrigerant circuit with the refrigerant expanded by the auxiliary expansion valve. .

請求項7の発明の冷凍装置は、上記各発明において高段側冷媒回路の第1及び第2の蒸発器の冷媒蒸発温度は、低段側冷媒回路のガスクーラを経た冷媒の温度より低く制御されることを特徴とする。 In the refrigeration apparatus according to a seventh aspect of the present invention, in each of the above inventions, the refrigerant evaporation temperatures of the first and second evaporators of the higher stage refrigerant circuit are controlled to be lower than the temperature of the refrigerant that has passed through the gas cooler of the lower stage refrigerant circuit. It is characterized by that.

請求項8の発明の冷凍装置は、上記各発明において高段側冷媒回路は、外気温度が低い環境では運転が停止されることを特徴とする。 The refrigeration apparatus according to an eighth aspect of the present invention is characterized in that, in each of the above inventions, the operation of the high stage side refrigerant circuit is stopped in an environment where the outside air temperature is low.

請求項9の発明の冷凍装置は、上記各発明において低段側冷媒回路の冷媒は、二酸化炭素であることを特徴とする。 The refrigeration apparatus of the invention of claim 9 is characterized in that, in each of the above inventions, the refrigerant in the low stage side refrigerant circuit is carbon dioxide.

本発明の冷凍装置は、高段側冷媒回路と、低段側冷媒回路とを備え、この低段側冷媒回路は、圧縮機から吐出されてガスクーラを経た冷媒を分流し、この分流した冷媒を補助膨張弁にて膨張させる補助回路を有し、高段側冷媒回路は、冷媒を蒸発させて低段側冷媒回路の補助膨張弁に流入する補助回路の冷媒を冷却するようにしたので、例えば、請求項3や請求項4の発明の如く低段側冷媒回路のガスクーラを経た冷媒を分流して、分流前や分流後の冷媒を過冷却するための補助回路を流れる冷媒を、高段側冷媒回路の冷媒を蒸発させて冷却することができるので、特に夏場等の高外気温環境下において、補助回路による低段側冷媒回路の能力改善効果を確実に得ることが可能となる。
この場合、低段側冷媒回路が、補助膨張弁より上流側の補助回路に設けられた第1の過冷却熱交換器と、ガスクーラの下流側であって補助回路との分流点より上流側に設けられた第2の過冷却熱交換器を備え、高段側冷媒回路が、低段側冷媒回路の第1の過冷却熱交換器と第1のカスケード熱交換器を構成する第1の蒸発器と、低段側冷媒回路の第2の過冷却熱交換器と第2のカスケード熱交換器を構成する第2の蒸発器を備えることにより、低段側冷媒回路のガスクーラを出た冷媒も高段側冷媒回路の冷媒を蒸発させて冷却することができるようになり、一層の能力改善を実現することができる。
The refrigeration apparatus of the present invention includes a high-stage refrigerant circuit and a low-stage refrigerant circuit, and the low-stage refrigerant circuit divides the refrigerant discharged from the compressor and passed through the gas cooler, and the divided refrigerant is Since it has an auxiliary circuit that is expanded by the auxiliary expansion valve, the high-stage refrigerant circuit evaporates the refrigerant and cools the refrigerant in the auxiliary circuit flowing into the auxiliary expansion valve of the low-stage refrigerant circuit. The refrigerant flowing through the auxiliary circuit for diverting the refrigerant that has passed through the gas cooler of the low stage side refrigerant circuit as in the inventions of claim 3 and claim 4 Since the refrigerant in the refrigerant circuit can be evaporated and cooled, the ability of the auxiliary circuit to improve the performance of the low-stage refrigerant circuit can be reliably obtained particularly in a high outside air temperature environment such as summer.
In this case, the low-stage refrigerant circuit is downstream of the first supercooling heat exchanger provided in the auxiliary circuit upstream of the auxiliary expansion valve and the gas cooler and upstream of the branch point of the auxiliary circuit. A first evaporation comprising a second subcooling heat exchanger provided, wherein the high stage side refrigerant circuit constitutes the first subcooling heat exchanger and the first cascade heat exchanger of the low stage side refrigerant circuit. And a second evaporator constituting the second subcooling heat exchanger of the low stage side refrigerant circuit and the second cascade heat exchanger, the refrigerant that has exited the gas cooler of the low stage side refrigerant circuit is also provided. It becomes possible to evaporate and cool the refrigerant in the higher stage side refrigerant circuit, thereby realizing further improvement in performance.

また、請求項6の発明の如く補助回路の補助膨張弁で膨張された冷媒により、低段側冷媒回路の圧縮機を冷却する場合にも、補助回路により圧縮機を効果的に冷却して、能力改善効果を確実に得ることが可能となる。 Further, when the compressor of the low-stage refrigerant circuit is cooled by the refrigerant expanded by the auxiliary expansion valve of the auxiliary circuit as in the invention of claim 6, the compressor is effectively cooled by the auxiliary circuit, A capability improvement effect can be obtained with certainty.

特に、請求項2の発明の如く第1の蒸発器を、高段側冷媒回路の冷媒流に対して第2の蒸発器の上流側に設ければ、補助回路による過冷却効果を確実に実施することができるようになる。 In particular, if the first evaporator is provided on the upstream side of the second evaporator with respect to the refrigerant flow of the high-stage refrigerant circuit as in the invention of claim 2 , the subcooling effect by the auxiliary circuit is surely implemented. Will be able to.

また、請求項3の発明の如く補助回路が、補助膨張弁で膨張された冷媒により、低段側冷媒回路の第2の過冷却熱交換器の下流側であって、前記分流点より上流側の低段側冷媒回路の冷媒を冷却することにより、温度的により安定した冷媒を補助回路に流すことが可能となる。 Further, as in the invention of claim 3 , the auxiliary circuit is downstream of the second subcooling heat exchanger of the low stage side refrigerant circuit by the refrigerant expanded by the auxiliary expansion valve, and upstream of the diversion point. By cooling the refrigerant in the lower stage refrigerant circuit, it becomes possible to flow a more stable refrigerant in the auxiliary circuit.

また、請求項5の発明の如く補助回路が、低段側冷媒回路の圧縮機の中間圧部に冷媒を戻すことにより、圧縮機における圧縮仕事を低減して運転効率の改善も実現することができるようになる。 Further, as in the invention of claim 5 , the auxiliary circuit returns the refrigerant to the intermediate pressure portion of the compressor of the low stage side refrigerant circuit, thereby reducing the compression work in the compressor and improving the operation efficiency. become able to.

また、請求項7の発明の如く高段側冷媒回路の第1及び第2の蒸発器の冷媒蒸発温度を、低段側冷媒回路のガスクーラを経た冷媒の温度より低く制御することで、高段側冷媒回路の冷媒により低段側冷媒回路の補助回路の冷媒や、ガスクーラを経た冷媒を的確に冷却することが可能となる。 According to the seventh aspect of the present invention, the refrigerant evaporating temperature of the first and second evaporators of the high stage side refrigerant circuit is controlled to be lower than the temperature of the refrigerant passing through the gas cooler of the low stage side refrigerant circuit. The refrigerant in the auxiliary refrigerant circuit in the low-stage refrigerant circuit and the refrigerant that has passed through the gas cooler can be accurately cooled by the refrigerant in the refrigerant circuit on the side.

更に、請求項8の発明の如く高段側冷媒回路を、外気温度が低い環境では運転停止することで、低段側冷媒回路の補助回路による能力改善効果が悪化する場合のみ高段側冷媒回路を運転して、不要な高段側冷媒回路の運転を回避し、効率の悪化を解消することが可能となる。 Further, the high stage side refrigerant circuit is stopped only in the case where the performance improvement effect by the auxiliary circuit of the low stage side refrigerant circuit is deteriorated by stopping the operation of the high stage side refrigerant circuit in the environment where the outside air temperature is low as in the invention of claim 8. To avoid unnecessary operation of the high-stage refrigerant circuit and to eliminate the deterioration of efficiency.

そして、上記各発明の冷凍装置は、請求項9の発明の如く低段側冷媒回路の冷媒として二酸化炭素を使用する場合に特に有効である。 The refrigeration apparatus of each of the above inventions is particularly effective when carbon dioxide is used as the refrigerant in the low-stage refrigerant circuit as in the ninth aspect of the invention.

本発明を適用した一実施例の冷凍装置の冷媒回路図である(実施例1)。It is a refrigerant circuit figure of the freezing apparatus of one Example to which this invention is applied (Example 1). 図1の冷凍装置のP−h線図である。FIG. 2 is a Ph diagram of the refrigeration apparatus in FIG. 1. 本発明を適用した他の実施例の冷凍装置の冷媒回路図である(実施例2)。It is a refrigerant circuit figure of the freezing apparatus of the other Example to which this invention is applied (Example 2). 本発明を適用した他の実施例の冷凍装置の冷媒回路図である(実施例3)。It is a refrigerant circuit figure of the freezing apparatus of the other Example to which this invention is applied (Example 3). 図4の冷凍装置のP−h線図である。FIG. 5 is a Ph diagram of the refrigeration apparatus in FIG. 4. 本発明を適用したもう一つの他の実施例の冷凍装置の冷媒回路図である(実施例4)。It is a refrigerant circuit figure of the freezing apparatus of another other Example to which this invention is applied (Example 4). 図6の冷凍装置のP−h線図である。FIG. 7 is a Ph diagram of the refrigeration apparatus in FIG. 6.

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

図1は本発明を適用した一実施例の冷凍装置1の冷媒回路図である。この実施例の冷凍装置1は、スーパーマーケット等の店舗に設置されるショーケースを冷却するものであり、それぞれ独立した冷媒閉回路を構成する高段側冷媒回路2と低段側冷媒回路3とから構成されている。高段側冷媒回路2は、圧縮機4と、この圧縮機4の吐出側に接続されたガスクーラ(又は凝縮器)6と、このガスクーラ6の出口側に接続された膨張弁7と、膨張弁7の出口側に接続された第1の蒸発器8と、第2の蒸発器9とから構成されている。   FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram of a refrigerating apparatus 1 according to an embodiment to which the present invention is applied. The refrigeration apparatus 1 of this embodiment cools a showcase installed in a store such as a supermarket, and includes a high-stage refrigerant circuit 2 and a low-stage refrigerant circuit 3 that constitute independent refrigerant closed circuits. It is configured. The high-stage refrigerant circuit 2 includes a compressor 4, a gas cooler (or condenser) 6 connected to the discharge side of the compressor 4, an expansion valve 7 connected to the outlet side of the gas cooler 6, and an expansion valve 7 comprises a first evaporator 8 and a second evaporator 9 which are connected to the outlet side of 7.

第2の蒸発器9の出口は圧縮機4の吸込側に接続されているが、この第2の蒸発器9と圧縮機4の間には内部熱交換器11が設けられている。この内部熱交換器11は、ガスクーラ6から膨張弁7に向かう高圧側冷媒が流れる第1の流路11Aと、第2の蒸発器9から圧縮機4に向かう低圧側冷媒が流れる第2の流路11Bを有しており、これら流路11Aと11Bを冷媒の間で熱交換を行わせるものである。そして、この高段側冷媒回路2内には、冷媒として二酸化炭素等の自然冷媒、或いは、HFO冷媒、HFC冷媒が封入されている。   The outlet of the second evaporator 9 is connected to the suction side of the compressor 4, and an internal heat exchanger 11 is provided between the second evaporator 9 and the compressor 4. The internal heat exchanger 11 includes a first flow path 11A through which a high-pressure refrigerant flows from the gas cooler 6 toward the expansion valve 7 and a second flow through which the low-pressure refrigerant flows from the second evaporator 9 toward the compressor 4. A channel 11B is provided, and heat is exchanged between the refrigerants 11A and 11B between the refrigerants. And in this high stage side refrigerant circuit 2, natural refrigerants, such as carbon dioxide, or HFO refrigerant and HFC refrigerant, are enclosed as refrigerant.

一方、低段側冷媒回路3は、第1の圧縮要素13と第2の圧縮要素14を備えた二段圧縮式の圧縮機12と、この圧縮機12の第2の圧縮要素14の吐出側に接続されたガスクーラ16と、このガスクーラ16の出口側に接続された第2の過冷却熱交換器17と、この第2の過冷却熱交換器17の出口側に接続された中間熱交換器18の第1の流路18Aと、この中間熱交換器18の第1の流路18Aの出口に接続された分流器(分流点)19と、この分流器19から分岐した主回路21に並列に接続された膨張弁(主膨張弁)22及び蒸発器23の直列回路と、分流器19から分岐した補助回路26とから構成されている。   On the other hand, the low-stage refrigerant circuit 3 includes a two-stage compression compressor 12 including a first compression element 13 and a second compression element 14, and a discharge side of the second compression element 14 of the compressor 12. A gas cooler 16 connected to the gas cooler 16, a second subcooling heat exchanger 17 connected to the outlet side of the gas cooler 16, and an intermediate heat exchanger connected to the outlet side of the second subcooling heat exchanger 17 18 first flow paths 18A, a flow divider (diversion point) 19 connected to the outlet of the first flow path 18A of the intermediate heat exchanger 18, and a main circuit 21 branched from the flow divider 19 are connected in parallel. And a series circuit of an expansion valve (main expansion valve) 22 and an evaporator 23 connected to each other, and an auxiliary circuit 26 branched from the flow divider 19.

低段側冷媒回路3の膨張弁22及び蒸発器23は、店舗内に複数台(実施例では2台)設置されたショーケースSにそれぞれ設けられており、各蒸発器23が圧縮機12の第1の圧縮要素13の吸込側に接続される。尚、高段側冷媒回路2の全て、及び、低段側冷媒回路補助回路3の膨張弁22及び蒸発器23以外の機器は、店舗外に設置された冷凍機に設置され、分流器19から分岐した主回路21と圧縮機12の第1の圧縮要素13の吸込側が冷媒配管27、28により各ショーケースSの膨張弁22と蒸発器23に接続される。   The expansion valve 22 and the evaporator 23 of the low stage side refrigerant circuit 3 are respectively provided in a showcase S installed in a store (two in the embodiment), and each evaporator 23 is connected to the compressor 12. Connected to the suction side of the first compression element 13. All of the high stage side refrigerant circuit 2 and the equipment other than the expansion valve 22 and the evaporator 23 of the low stage side refrigerant circuit auxiliary circuit 3 are installed in a refrigerator installed outside the store. The branched main circuit 21 and the suction side of the first compression element 13 of the compressor 12 are connected to the expansion valve 22 and the evaporator 23 of each showcase S by refrigerant pipes 27 and 28.

前記補助回路26は、低段側冷媒回路3の冷凍能力を改善するための回路であり、第1の過冷却熱交換器31と、この第1の過冷却熱交換器31の出口側に接続された補助膨張弁32と、このから補助膨張弁32の出口側に接続された中間熱交換器18の第2の流路18Bを備えている。   The auxiliary circuit 26 is a circuit for improving the refrigeration capacity of the low-stage refrigerant circuit 3 and is connected to the first subcooling heat exchanger 31 and the outlet side of the first subcooling heat exchanger 31. And the second flow path 18B of the intermediate heat exchanger 18 connected to the outlet side of the auxiliary expansion valve 32.

また、圧縮機12はインタークーラ33を備えている。このインタークーラ33は、圧縮機12の第1の圧縮要素13から吐出された冷媒を冷却(空冷)するものであり、このインタークーラ33を経た後の冷媒が第2の圧縮要素14に吸い込まれて更に圧縮される構成とされている。即ち、インタークーラ33は圧縮機12の中間圧部となる。補助回路26の第2の流路18Bの出口側は、このインタークーラ33の出口に接続されている。そして、この低段側冷媒回路3内には二酸化炭素が冷媒として所定量封入されている。   Further, the compressor 12 includes an intercooler 33. The intercooler 33 cools (air-cools) the refrigerant discharged from the first compression element 13 of the compressor 12, and the refrigerant after passing through the intercooler 33 is sucked into the second compression element 14. And further compressed. That is, the intercooler 33 becomes an intermediate pressure portion of the compressor 12. The outlet side of the second flow path 18B of the auxiliary circuit 26 is connected to the outlet of the intercooler 33. The low-stage refrigerant circuit 3 contains a predetermined amount of carbon dioxide as a refrigerant.

この低段側冷媒回路3の補助回路26の第1の過冷却熱交換器31は、高段側冷媒回路2の第1の蒸発器8と熱交換関係に設けられて第1のカスケード熱交換器36を構成する。また、低段側冷媒回路3の第2の過冷却熱交換器17は、高段側冷媒回路2の第2の蒸発器9と熱交換関係に設けられて第2のカスケード熱交換器37を構成する。尚、各ガスクーラ6、16(インタークーラ33も同様)には、それぞれ図示しない送風機が設けられており、各送風機によって空冷される構成とされている。   The first subcooling heat exchanger 31 of the auxiliary circuit 26 of the low-stage refrigerant circuit 3 is provided in a heat exchange relationship with the first evaporator 8 of the high-stage refrigerant circuit 2 to perform first cascade heat exchange. The device 36 is configured. The second subcooling heat exchanger 17 of the low stage side refrigerant circuit 3 is provided in a heat exchange relationship with the second evaporator 9 of the high stage side refrigerant circuit 2 so that the second cascade heat exchanger 37 is provided. Configure. In addition, each gas cooler 6 and 16 (similarly to the intercooler 33) is provided with a blower (not shown), and is configured to be air-cooled by each blower.

図中Cは冷凍装置1の制御手段としてのコントローラである。このコントローラCには、外気温度を検出する外気温度センサ39が接続されており、コントローラCはこの外気温度センサ39を始め、冷凍装置1の各部の温度、圧力を検出する各種センサの出力に基づき、圧縮機4、12や前述した送風機、各膨張弁7、32を制御する。   In the figure, C is a controller as control means of the refrigeration apparatus 1. The controller C is connected to an outside air temperature sensor 39 that detects the outside air temperature. The controller C starts with the outside air temperature sensor 39 and outputs various sensors that detect the temperature and pressure of each part of the refrigeration apparatus 1. The compressors 4 and 12, the above-described blower, and the expansion valves 7 and 32 are controlled.

尚、ショーケースSに設けられた膨張弁22は、ショーケースS側のコントローラにより制御されるが、このコントローラはコントローラ38と連携して動作し、或いは、更に上位の集中コントローラの支配下でコントローラ38と共に制御されることになる。   The expansion valve 22 provided in the showcase S is controlled by a controller on the showcase S side. This controller operates in conjunction with the controller 38 or is controlled by a higher-level centralized controller. 38 will be controlled together.

以上の構成で、次に実施例の冷凍装置1の動作を説明する。コントローラCはショーケースS側からの運転要求に応じて低段側冷媒回路3の圧縮機12を運転するが、高段側冷媒回路2の圧縮機4については、外気温度センサ39が検出する外気温度が所定の高温度(例えば、+30℃等)に上昇した場合に運転し、所定のヒステリシスを有したOFF温度(例えば、+25℃等)以下では高段側冷媒回路2の圧縮機4の運転を停止する。   Next, the operation of the refrigeration apparatus 1 of the embodiment having the above configuration will be described. The controller C operates the compressor 12 of the low stage side refrigerant circuit 3 in response to an operation request from the showcase S side, but the outside air temperature sensor 39 detects the outside air of the compressor 4 of the high stage side refrigerant circuit 2. The operation is performed when the temperature rises to a predetermined high temperature (for example, + 30 ° C.), and the compressor 4 of the high-stage refrigerant circuit 2 is operated at an OFF temperature (for example, + 25 ° C.) or the like having a predetermined hysteresis. To stop.

今は、上記所定の高温度以上の高外気温度環境であるものとすると、コントローラCは低段側冷媒回路3の圧縮機12と高段側冷媒回路2の圧縮機4を起動する。この高段側冷媒回路2の圧縮機4で圧縮され、吐出された冷媒はガスクーラ6に流入し、そこで空冷される。ガスクーラ6で空冷された冷媒は、内部熱交換器11の第1の流路11Aを経て膨張弁7に流入する。冷媒はこの膨張弁7で減圧されて膨張し、先ず第1のカスケード熱交換器36を構成する第1の蒸発器8で蒸発する。   Assuming that the environment is a high outside air temperature environment higher than the predetermined high temperature, the controller C starts the compressor 12 of the low stage side refrigerant circuit 3 and the compressor 4 of the high stage side refrigerant circuit 2. The refrigerant compressed and discharged by the compressor 4 of the high stage side refrigerant circuit 2 flows into the gas cooler 6 where it is air-cooled. The refrigerant cooled by the gas cooler 6 flows into the expansion valve 7 through the first flow path 11A of the internal heat exchanger 11. The refrigerant is decompressed by the expansion valve 7 and expands, and first evaporates in the first evaporator 8 constituting the first cascade heat exchanger 36.

この第1の蒸発器8で蒸発し、第1の過冷却熱交換器31を冷却する作用を発揮した冷媒は、次に第2のカスケード熱交換器37を構成する第2の蒸発器9に流入して蒸発し、そこで、第2の過冷却熱交換器17を冷却する作用を発揮する。この第2の蒸発器9で蒸発した冷媒は、内部熱交換器11の第2の流路11Bで第1の流路11Aを流れる高圧側冷媒を冷却した後、圧縮機4に吸い込まれて再び圧縮される。   The refrigerant that evaporates in the first evaporator 8 and exhibits the action of cooling the first subcooling heat exchanger 31 is then supplied to the second evaporator 9 that constitutes the second cascade heat exchanger 37. It flows in and evaporates, and exhibits the effect | action which cools the 2nd subcooling heat exchanger 17 there. The refrigerant evaporated in the second evaporator 9 is sucked into the compressor 4 again after cooling the high-pressure side refrigerant flowing in the first flow path 11A by the second flow path 11B of the internal heat exchanger 11. Compressed.

一方、低段側冷媒回路3の圧縮機12の第1の圧縮要素13で圧縮された冷媒(二酸化炭素)は、最初にインタークーラ33に流入して空冷される。このインタークーラ33で空冷された冷媒は、圧縮機12の中間圧部に戻り、第2の圧縮要素14に吸い込まれる。この第2の圧縮要素14で二段目の圧縮が行われた冷媒は、ガスクーラ16に流入し、そこで空冷される。   On the other hand, the refrigerant (carbon dioxide) compressed by the first compression element 13 of the compressor 12 of the low stage side refrigerant circuit 3 first flows into the intercooler 33 and is air-cooled. The refrigerant cooled by the intercooler 33 returns to the intermediate pressure portion of the compressor 12 and is sucked into the second compression element 14. The refrigerant compressed in the second stage by the second compression element 14 flows into the gas cooler 16 where it is air-cooled.

ガスクーラ16を出た冷媒は、次に第2のカスケード熱交換器37を構成する第2の過冷却熱交換器17に流入し、そこで高段側冷媒回路2の第2の蒸発器9から冷却作用を受けて過冷却される。この第2の過冷却熱交換器17を出た冷媒は中間熱交換器18の第1の流路18Aを経て分流器19に至る。この分流器19に至った冷媒は主回路21と補助回路26に分流される。   The refrigerant that has exited the gas cooler 16 then flows into the second subcooling heat exchanger 17 that constitutes the second cascade heat exchanger 37, where it is cooled from the second evaporator 9 of the high-stage refrigerant circuit 2. It is supercooled under the action. The refrigerant that has exited the second supercooling heat exchanger 17 reaches the flow divider 19 through the first flow path 18A of the intermediate heat exchanger 18. The refrigerant reaching the flow divider 19 is divided into the main circuit 21 and the auxiliary circuit 26.

このうち、主回路21に分流された冷媒は、冷媒配管27を経て各ショーケースSの膨張弁(主膨張弁)22に至り、そこで減圧されて膨張する。膨張弁22を経た冷媒は蒸発器23に入り、そこで蒸発する。このときの吸熱作用で、各ショーケースS内を冷却する。蒸発器23を出た冷媒は冷媒配管28を経て圧縮機12の第1の圧縮要素13に吸い込まれ、一段目の圧縮が行われる。   Among these, the refrigerant branched into the main circuit 21 reaches the expansion valve (main expansion valve) 22 of each showcase S through the refrigerant pipe 27 and is decompressed there to expand. The refrigerant that has passed through the expansion valve 22 enters the evaporator 23 and evaporates there. The inside of each showcase S is cooled by the endothermic action at this time. The refrigerant exiting the evaporator 23 is sucked into the first compression element 13 of the compressor 12 through the refrigerant pipe 28, and the first-stage compression is performed.

他方、補助回路26に分流された冷媒は、第1のカスケード熱交換器36を構成する第1の過冷却熱交換器31に流入し、そこで高段側冷媒回路2の第1の蒸発器8から冷却作用を受けて過冷却される。この第1の過冷却熱交換器31を出た冷媒は補助膨張弁32で減圧されて膨張する。この補助膨張弁32を経た冷媒は中間熱交換器18の第2の流路18Bに流入して蒸発する。このときの冷却作用で第2の過冷却熱交換器17を出て中間熱交換器18の第1の流路18Aに流入した冷媒を過冷却する。   On the other hand, the refrigerant divided into the auxiliary circuit 26 flows into the first subcooling heat exchanger 31 constituting the first cascade heat exchanger 36, where the first evaporator 8 in the high stage side refrigerant circuit 2 is supplied. Is cooled by receiving a cooling action. The refrigerant that has left the first supercooling heat exchanger 31 is decompressed by the auxiliary expansion valve 32 and expands. The refrigerant that has passed through the auxiliary expansion valve 32 flows into the second flow path 18B of the intermediate heat exchanger 18 and evaporates. The refrigerant flowing out of the second supercooling heat exchanger 17 and flowing into the first flow path 18A of the intermediate heat exchanger 18 is supercooled by the cooling action at this time.

この中間熱交換器18の第2の流路18Bを出た冷媒は、インタークーラ33の出口でこのインタークーラ33を経た冷媒に合流した後、圧縮機12の第2の圧縮要素14に吸い込まれて圧縮(二段目)される。即ち、補助回路26の冷媒は、圧縮機12の中間圧部に戻されることになる。   The refrigerant that has exited the second flow path 18B of the intermediate heat exchanger 18 merges with the refrigerant that has passed through the intercooler 33 at the outlet of the intercooler 33, and is then sucked into the second compression element 14 of the compressor 12. Compressed (second stage). That is, the refrigerant in the auxiliary circuit 26 is returned to the intermediate pressure portion of the compressor 12.

図2の向かって右側は、図1の冷凍装置1のP−h線図であり、左側は高段側冷媒回路2が無い、低段側冷媒回路3のみの場合のP−h線図を示している。コントローラCは、高段側冷媒回路2の各蒸発器8、9における冷媒の蒸発温度が、低段側冷媒回路3のガスクーラ16を経た冷媒の温度よりも低くなるように冷凍装置1を制御する。これにより、例えば高段側冷媒回路2(図2のL1)の高圧側圧力(圧縮機4の吐出圧力)は9MPa、低圧側圧力(圧縮機4の吸込圧力)は6MPa程となり、低段側冷媒回路3(図2のL2)の高圧側圧力(第2の圧縮要素14の吐出圧力)は7MPa、中間圧(第2の圧縮要素14の吸込圧力、即ち、第1の圧縮要素13の吐出圧力)は5MPa、低圧側圧力(第1の圧縮要素13の吸込圧力)は3MPa程となる。また、低段側冷媒回路3のガスクーラ16を出た冷媒の温度は+30℃程であるが、第2の過冷却熱交換器17を出た冷媒の温度は+20℃程まで低下する。   The right side of FIG. 2 is a Ph diagram of the refrigeration apparatus 1 of FIG. 1, and the left side is a Ph diagram when there is no high stage side refrigerant circuit 2 and only the low stage side refrigerant circuit 3 is present. Show. The controller C controls the refrigeration apparatus 1 so that the evaporation temperature of the refrigerant in each of the evaporators 8 and 9 of the high-stage refrigerant circuit 2 is lower than the temperature of the refrigerant that has passed through the gas cooler 16 of the low-stage refrigerant circuit 3. . Thereby, for example, the high pressure side pressure (the discharge pressure of the compressor 4) of the high stage side refrigerant circuit 2 (L1 in FIG. 2) is about 9 MPa, and the low pressure side pressure (the suction pressure of the compressor 4) is about 6 MPa. The high pressure side pressure (the discharge pressure of the second compression element 14) of the refrigerant circuit 3 (L2 in FIG. 2) is 7 MPa, and the intermediate pressure (the suction pressure of the second compression element 14, that is, the discharge of the first compression element 13). The pressure) is 5 MPa, and the low-pressure side pressure (the suction pressure of the first compression element 13) is about 3 MPa. Moreover, although the temperature of the refrigerant | coolant which exited the gas cooler 16 of the low stage side refrigerant circuit 3 is about +30 degreeC, the temperature of the refrigerant | coolant which came out of the 2nd subcooling heat exchanger 17 falls to about +20 degreeC.

一方、図2の向かって左側の如く低段側冷媒回路3のみの場合には、高圧側圧力は8MPa、中間圧は5MPa、低圧側圧力は3MPa程である。これらの図からも明らかな如く、第2のカスケード熱交換器37を構成する高段側冷媒回路2の第2の蒸発器9で低段側冷媒回路3のガスクーラ16を出た冷媒を過冷却することにより、低段側冷媒回路3の高圧側圧力は抑えられている。   On the other hand, in the case of only the low-stage refrigerant circuit 3 as shown on the left side in FIG. 2, the high-pressure side pressure is 8 MPa, the intermediate pressure is 5 MPa, and the low-pressure side pressure is about 3 MPa. As is clear from these figures, the refrigerant that has exited the gas cooler 16 of the low-stage refrigerant circuit 3 is supercooled by the second evaporator 9 of the high-stage refrigerant circuit 2 that constitutes the second cascade heat exchanger 37. By doing so, the high pressure side pressure of the low stage side refrigerant circuit 3 is suppressed.

また、図2にL3で示す部分が第1のカスケード熱交換器36を構成する高段側冷媒回路2の第1の蒸発器8による補助回路26の冷媒の過冷却効果である。この補助回路26の冷媒の過冷却により、中間熱交換器18の第2の流路18Bに流入する冷媒の温度が低くなるため、第1の流路18Aを流れる冷媒の過冷却効果が向上することになる。そのため、低段側冷媒回路3の冷媒のエンタルピー差を大きくすることができるようになる。更に、そのことにより補助回路26に分流しなければならない冷媒量が過大に増加することが無くなる。   Further, the portion indicated by L3 in FIG. 2 is the supercooling effect of the refrigerant in the auxiliary circuit 26 by the first evaporator 8 of the higher stage refrigerant circuit 2 constituting the first cascade heat exchanger 36. Due to the supercooling of the refrigerant in the auxiliary circuit 26, the temperature of the refrigerant flowing into the second flow path 18B of the intermediate heat exchanger 18 is lowered, so that the supercooling effect of the refrigerant flowing through the first flow path 18A is improved. It will be. Therefore, the enthalpy difference of the refrigerant in the low stage side refrigerant circuit 3 can be increased. Furthermore, this prevents the amount of refrigerant that must be diverted to the auxiliary circuit 26 from increasing excessively.

尚、コントローラCは前述した如く外気温度センサ39が検出する外気温度が前述したOFF温度に低下した場合、高段側冷媒回路2の圧縮機4を停止する。以後は、低段側冷媒回路3のみの運転となる。そして、外気温度が前述した高温度に上昇した場合、コントローラCは再び高段側冷媒回路2の圧縮機4を起動するものである。   The controller C stops the compressor 4 of the high-stage refrigerant circuit 2 when the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor 39 is lowered to the above-described OFF temperature as described above. Thereafter, only the low-stage refrigerant circuit 3 is operated. And when outside temperature rises to the high temperature mentioned above, the controller C starts the compressor 4 of the high stage side refrigerant circuit 2 again.

このように、本発明の冷凍装置1は、高段側冷媒回路2と、低段側冷媒回路3とを備え、この低段側冷媒回路3は、圧縮機12から吐出されてガスクーラ16を経た冷媒を分流し、この分流した冷媒を補助膨張弁32にて膨張させる補助回路26を有し、高段側冷媒回路2は、冷媒を蒸発させて低段側冷媒回路3の補助膨張弁32に流入する補助回路26の冷媒を冷却するように構成されているので、低段側冷媒回路3のガスクーラ16を経た冷媒を分流して、分流前の冷媒を過冷却するための補助回路26を流れる冷媒を、高段側冷媒回路2の冷媒を蒸発させて冷却することができるようになる。これにより、特に夏場等の高外気温環境下において、補助回路26による低段側冷媒回路3の能力改善効果を確実に得ることが可能となる。   As described above, the refrigeration apparatus 1 of the present invention includes the high-stage refrigerant circuit 2 and the low-stage refrigerant circuit 3, and the low-stage refrigerant circuit 3 is discharged from the compressor 12 and passes through the gas cooler 16. The auxiliary circuit 26 has an auxiliary circuit 26 that diverts the refrigerant and expands the divided refrigerant using the auxiliary expansion valve 32, and the high-stage refrigerant circuit 2 evaporates the refrigerant to the auxiliary expansion valve 32 of the low-stage refrigerant circuit 3. Since the refrigerant of the auxiliary circuit 26 that flows in is cooled, the refrigerant that has passed through the gas cooler 16 of the low-stage refrigerant circuit 3 is diverted and flows through the auxiliary circuit 26 for supercooling the refrigerant before the diversion. The refrigerant can be cooled by evaporating the refrigerant in the higher-stage refrigerant circuit 2. This makes it possible to reliably obtain the effect of improving the performance of the low-stage refrigerant circuit 3 by the auxiliary circuit 26, particularly in a high outside air temperature environment such as summer.

この場合、低段側冷媒回路3は、補助膨張弁32より上流側の補助回路26に設けられた第1の過冷却熱交換器31と、ガスクーラ16の下流側であって分流器29及び中間熱交換器18より上流側に設けられた第2の過冷却熱交換器17を備えており、高段側冷媒回路2は、低段側冷媒回路3の第1の過冷却熱交換器31と第1のカスケード熱交換器36を構成する第1の蒸発器8と、低段側冷媒回路3の第2の過冷却熱交換器17と第2のカスケード熱交換器37を構成する第2の蒸発器9を備えているので、低段側冷媒回路3のガスクーラ16を出た冷媒も高段側冷媒回路2の冷媒を蒸発させて冷却することができるようになり、一層の能力改善を実現することができる。   In this case, the low-stage refrigerant circuit 3 includes the first subcooling heat exchanger 31 provided in the auxiliary circuit 26 upstream of the auxiliary expansion valve 32, the downstream of the gas cooler 16, and the flow divider 29 and the intermediate The second subcooling heat exchanger 17 provided on the upstream side of the heat exchanger 18 is provided, and the high stage side refrigerant circuit 2 is connected to the first subcooling heat exchanger 31 of the low stage side refrigerant circuit 3. The first evaporator 8 constituting the first cascade heat exchanger 36, the second subcooling heat exchanger 17 of the low stage side refrigerant circuit 3, and the second cascade heat exchanger 37 constituting the second cascade heat exchanger 37 Since the evaporator 9 is provided, the refrigerant that has exited the gas cooler 16 of the low-stage refrigerant circuit 3 can also be cooled by evaporating the refrigerant of the high-stage refrigerant circuit 2, thereby further improving the performance. can do.

特に、高段側冷媒回路2の第1の蒸発器8は、当該高段側冷媒回路2の冷媒流に対して第2の蒸発器9の上流側に設けられているので、膨張弁7を出た冷媒は、最初に第1の蒸発器8で蒸発し、第1の過冷却熱交換器31を流れる補助回路26の冷媒を過冷却することになる。これにより、第2の蒸発器9で蒸発した後の冷媒が第1の蒸発器8で蒸発する場合に比して、補助回路26の補助膨張弁32に流入する冷媒を強力に過冷却することができるようになり、中間熱交換器18における補助回路26による過冷却効果を確実に実施することが可能となる。   In particular, since the first evaporator 8 of the high stage side refrigerant circuit 2 is provided upstream of the second evaporator 9 with respect to the refrigerant flow of the high stage side refrigerant circuit 2, the expansion valve 7 is provided. The refrigerant that has come out first evaporates in the first evaporator 8 and supercools the refrigerant in the auxiliary circuit 26 that flows through the first supercooling heat exchanger 31. Thus, the refrigerant flowing into the auxiliary expansion valve 32 of the auxiliary circuit 26 is strongly subcooled compared to the case where the refrigerant evaporated in the second evaporator 9 evaporates in the first evaporator 8. Thus, the subcooling effect by the auxiliary circuit 26 in the intermediate heat exchanger 18 can be reliably implemented.

また、低段側冷媒回路3の補助回路26は、補助膨張弁32で膨張された冷媒により、低段側冷媒回路3の第2の過冷却熱交換器17の下流側であって、分流器19より上流側の低段側冷媒回路3の冷媒を冷却するので、温度的により安定した冷媒を補助回路26に流すことが可能となる。   The auxiliary circuit 26 of the low stage side refrigerant circuit 3 is downstream of the second subcooling heat exchanger 17 of the low stage side refrigerant circuit 3 by the refrigerant expanded by the auxiliary expansion valve 32, and is a shunt. Since the refrigerant in the low-stage refrigerant circuit 3 upstream of the refrigerant 19 is cooled, it becomes possible to flow the refrigerant that is more stable in temperature to the auxiliary circuit 26.

また、低段側冷媒回路3の補助回路26は、低段側冷媒回路3の圧縮機12の中間圧部に冷媒を戻すので、圧縮機12における第1の圧縮要素13の圧縮仕事を低減して運転効率の改善も実現することができるようになる。   Further, since the auxiliary circuit 26 of the low stage side refrigerant circuit 3 returns the refrigerant to the intermediate pressure portion of the compressor 12 of the low stage side refrigerant circuit 3, the compression work of the first compression element 13 in the compressor 12 is reduced. Therefore, it is possible to improve the operation efficiency.

また、コントローラCは、高段側冷媒回路2の第1及び第2の蒸発器8、9の冷媒蒸発温度を、低段側冷媒回路3のガスクーラ16を経た冷媒の温度より低く制御するので、高段側冷媒回路2の冷媒により低段側冷媒回路3の補助回路26の冷媒や、ガスクーラ16を経た冷媒を的確に冷却することが可能となる。   Further, since the controller C controls the refrigerant evaporation temperature of the first and second evaporators 8 and 9 of the high stage side refrigerant circuit 2 to be lower than the temperature of the refrigerant that has passed through the gas cooler 16 of the low stage side refrigerant circuit 3, The refrigerant in the high-stage refrigerant circuit 2 can accurately cool the refrigerant in the auxiliary circuit 26 in the low-stage refrigerant circuit 3 and the refrigerant that has passed through the gas cooler 16.

更に、コントローラCは、外気温度が低い環境では高段側冷媒回路2の圧縮機4の運転を停止するので、低段側冷媒回路3の補助回路26による能力改善効果が悪化する場合のみ高段側冷媒回路2を運転して、不要な高段側冷媒回路2の運転を回避し、効率の悪化を解消することが可能となる。そして、この冷凍装置1は、低段側冷媒回路3の冷媒として二酸化炭素を使用する場合に特に有効なものとなる。   Furthermore, since the controller C stops the operation of the compressor 4 of the high-stage refrigerant circuit 2 in an environment where the outside air temperature is low, the controller C increases only when the performance improvement effect by the auxiliary circuit 26 of the low-stage refrigerant circuit 3 deteriorates. By operating the side refrigerant circuit 2, it is possible to avoid unnecessary operation of the high-stage side refrigerant circuit 2 and to eliminate the deterioration of efficiency. The refrigeration apparatus 1 is particularly effective when carbon dioxide is used as the refrigerant in the low-stage refrigerant circuit 3.

次に、図3は本発明の冷凍装置1の他の実施例の冷媒回路図を示している。尚、この図において図1と同一符号で示すものは同一、若しくは、同様の機能を奏するものとする。この場合、低段側冷媒回路3の分流器19は第2の過冷却熱交換器17と中間熱交換器18の第1の流路18Aの間に設けられている。   Next, FIG. 3 shows a refrigerant circuit diagram of another embodiment of the refrigeration apparatus 1 of the present invention. In this figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or similar functions. In this case, the flow divider 19 of the low-stage refrigerant circuit 3 is provided between the second subcooling heat exchanger 17 and the first flow path 18A of the intermediate heat exchanger 18.

即ち、この実施例ではガスクーラ16を出て第2の過冷却熱交換器17を経た冷媒が分流器19で主回路21と補助回路26とに分流され、補助回路26の補助膨張弁32で減圧膨張された冷媒は、中間熱交換器18の第2の流路18Bで蒸発し、第1の流路18Aを流れる主回路21の冷媒を過冷却するかたちとなる。   That is, in this embodiment, the refrigerant leaving the gas cooler 16 and passing through the second supercooling heat exchanger 17 is divided into the main circuit 21 and the auxiliary circuit 26 by the flow divider 19 and depressurized by the auxiliary expansion valve 32 of the auxiliary circuit 26. The expanded refrigerant evaporates in the second flow path 18B of the intermediate heat exchanger 18, and forms a form of supercooling the refrigerant in the main circuit 21 flowing through the first flow path 18A.

このように補助回路26により、分流後の主回路21の冷媒を過冷却する冷凍装置1の場合にも本発明は有効である。   Thus, the present invention is also effective in the case of the refrigeration apparatus 1 in which the auxiliary circuit 26 supercools the refrigerant in the main circuit 21 after being divided.

次に、図4は本発明の冷凍装置1のもう一つの他の実施例の冷媒回路を示している。尚、この図において図3と同一符号で示すものは同一、若しくは、同様の機能を奏するものとする。この実施例の場合は図3と異なり、低段側冷媒回路3の圧縮機として二段圧縮では無く、単段の圧縮機12Aが用いられている。そのため、補助回路26は圧縮機12Aの吸込側(低圧側)に冷媒を戻すように構成されている。   Next, FIG. 4 shows a refrigerant circuit of another embodiment of the refrigeration apparatus 1 of the present invention. In this figure, the same reference numerals as those in FIG. 3 denote the same or similar functions. In the case of this embodiment, unlike FIG. 3, a single-stage compressor 12 </ b> A is used as the compressor of the low-stage refrigerant circuit 3 instead of the two-stage compression. Therefore, the auxiliary circuit 26 is configured to return the refrigerant to the suction side (low pressure side) of the compressor 12A.

図5はこの場合の冷凍装置1のP−h線図を示している。図中L4は高段側冷媒回路2、L5はこの場合の低段側冷媒回路3であり、L6の部分が第1のカスケード熱交換器36を構成する第1の過冷却熱交換器31での過冷却効果を示す。低段側冷媒回路3の圧縮機として係る単段の圧縮機12Aを用いた場合にも、本発明は有効である。   FIG. 5 shows a Ph diagram of the refrigeration apparatus 1 in this case. In the figure, L4 is the high-stage refrigerant circuit 2 and L5 is the low-stage refrigerant circuit 3 in this case, and L6 is a first subcooling heat exchanger 31 constituting the first cascade heat exchanger 36. Shows the supercooling effect. The present invention is also effective when a single-stage compressor 12 </ b> A is used as the compressor of the low-stage refrigerant circuit 3.

次に、図6は本発明の冷凍装置1の更にもう一つの他の実施例の冷媒回路を示している。尚、この図において図4と同一符号で示すものは同一、若しくは、同様の機能を奏するものとする。この実施例の場合は図4と異なり、補助回路26は所謂インジェクション回路である。即ち、この実施例の補助回路26は、分流器19で分流した冷媒を補助膨張弁32で減圧し、膨張させて圧縮機12A内に戻す。そして、圧縮機12A内で蒸発させることにより、圧縮機12Aを冷却する。   Next, FIG. 6 shows a refrigerant circuit of still another embodiment of the refrigeration apparatus 1 of the present invention. In this figure, the same reference numerals as those in FIG. 4 denote the same or similar functions. In the case of this embodiment, unlike FIG. 4, the auxiliary circuit 26 is a so-called injection circuit. That is, the auxiliary circuit 26 of this embodiment decompresses the refrigerant diverted by the flow divider 19 with the auxiliary expansion valve 32, expands it, and returns it to the compressor 12A. Then, the compressor 12A is cooled by being evaporated in the compressor 12A.

図7はこの場合の冷凍装置1のP−h線図を示している。図中L7は高段側冷媒回路2、L8はこの場合の低段側冷媒回路3であり、L9の部分が第1のカスケード熱交換器36を構成する第1の過冷却熱交換器31でのインジェクション冷媒の過冷却効果を示す。このように、補助回路26で圧縮機12Aに冷媒をインジェクションする場合にも、インジェクション冷媒を第1のカスケード熱交換器36を構成する第1の過冷却熱交換器31で過冷却することができるので、圧縮機12を効果的に冷却することができるようになる。これにより、補助回路26による能力改善効果を確実に得ることが可能となる。   FIG. 7 shows a Ph diagram of the refrigeration apparatus 1 in this case. In the figure, L7 is the high-stage refrigerant circuit 2, L8 is the low-stage refrigerant circuit 3 in this case, and L9 is a first subcooling heat exchanger 31 that constitutes the first cascade heat exchanger 36. This shows the supercooling effect of the injection refrigerant. Thus, even when the refrigerant is injected into the compressor 12 </ b> A by the auxiliary circuit 26, the injection refrigerant can be subcooled by the first subcooling heat exchanger 31 constituting the first cascade heat exchanger 36. Therefore, the compressor 12 can be effectively cooled. As a result, the ability improvement effect by the auxiliary circuit 26 can be obtained with certainty.

尚、実施例ではショーケースSを冷却する冷凍装置1に本発明を適用したが、それに限らず、冷却貯蔵庫や空気調和機等で用いられる冷凍装置にも本発明は有効である。また、実施例で示した数値は、あくまでも例示であって、それに限られるものではない。   In the embodiment, the present invention is applied to the refrigeration apparatus 1 for cooling the showcase S. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is also effective for a refrigeration apparatus used in a cooling storage, an air conditioner, or the like. In addition, the numerical values shown in the embodiments are merely examples and are not limited thereto.

1 冷凍装置
2 高段側冷媒回路
3 低段側冷媒回路
4、12、12A 圧縮機
6、16 ガスクーラ
8 第1の蒸発器
9 第2の蒸発器
17 第2の過冷却熱交換器
18 中間熱交換器
19 分流器(分流点)
26 補助回路
31 第1の過冷却熱交換器
32 補助膨張弁
36 第1のカスケード熱交換器
37 第2のカスケード熱交換器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Refrigeration apparatus 2 High stage side refrigerant circuit 3 Low stage side refrigerant circuit 4, 12, 12A Compressor 6, 16 Gas cooler 8 First evaporator 9 Second evaporator 17 Second supercooling heat exchanger 18 Intermediate heat Exchanger 19 Divider (Diversion point)
26 Auxiliary circuit 31 1st subcooling heat exchanger 32 Auxiliary expansion valve 36 1st cascade heat exchanger 37 2nd cascade heat exchanger

Claims (9)

高段側冷媒回路と、低段側冷媒回路とを備え、該低段側冷媒回路は、圧縮機から吐出されてガスクーラを経た冷媒を分流し、該分流した冷媒を補助膨張弁にて膨張させる補助回路を有し、
前記高段側冷媒回路は、冷媒を蒸発させて前記低段側冷媒回路の補助膨張弁に流入する補助回路の冷媒を冷却するものであり、
前記低段側冷媒回路は、前記補助膨張弁より上流側の前記補助回路に設けられた第1の過冷却熱交換器と、前記ガスクーラの下流側であって前記補助回路との分流点より上流側に設けられた第2の過冷却熱交換器を備え、
前記高段側冷媒回路は、前記低段側冷媒回路の第1の過冷却熱交換器と第1のカスケード熱交換器を構成する第1の蒸発器と、前記低段側冷媒回路の第2の過冷却熱交換器と第2のカスケード熱交換器を構成する第2の蒸発器を備えたことを特徴とする冷凍装置。
A high-stage refrigerant circuit and a low-stage refrigerant circuit are provided. The low-stage refrigerant circuit divides the refrigerant discharged from the compressor and passed through the gas cooler, and expands the divided refrigerant using an auxiliary expansion valve. Has an auxiliary circuit,
The high-stage refrigerant circuit cools the refrigerant in the auxiliary circuit that evaporates the refrigerant and flows into the auxiliary expansion valve of the low-stage refrigerant circuit ,
The low-stage refrigerant circuit includes a first subcooling heat exchanger provided in the auxiliary circuit on the upstream side of the auxiliary expansion valve and a downstream side of the gas cooler and upstream of a branch point with the auxiliary circuit. A second subcooling heat exchanger provided on the side,
The high stage refrigerant circuit includes a first subcooling heat exchanger of the low stage refrigerant circuit, a first evaporator constituting a first cascade heat exchanger, and a second evaporator of the low stage refrigerant circuit. A refrigerating apparatus comprising: the subcooling heat exchanger and a second evaporator constituting a second cascade heat exchanger .
前記第1の蒸発器は、前記高段側冷媒回路の冷媒流に対して前記第2の蒸発器の上流側に設けられることを特徴とする請求項1に記載の冷凍装置。 2. The refrigeration apparatus according to claim 1, wherein the first evaporator is provided upstream of the second evaporator with respect to the refrigerant flow of the high-stage refrigerant circuit . 前記補助回路は、前記補助膨張弁で膨張された冷媒により、前記低段側冷媒回路の第2の過冷却熱交換器の下流側であって、前記分流点より上流側の前記低段側冷媒回路の冷媒を冷却することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の冷凍装置。 The auxiliary circuit includes the low-stage refrigerant on the downstream side of the second subcooling heat exchanger in the low-stage refrigerant circuit and upstream of the diversion point by the refrigerant expanded by the auxiliary expansion valve. The refrigerant | coolant of Claim 1 or Claim 2 which cools the refrigerant | coolant of a circuit . 前記低段側冷媒回路の冷媒は、前記分流点にて主回路に流れる冷媒と、前記補助回路に流れる冷媒とに分流されると共に、
前記補助回路は、前記補助膨張弁で膨張された冷媒により、前記低段側冷媒回路の分流点より下流側の前記主回路の冷媒を冷却することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の冷凍装置。
The refrigerant of the low stage side refrigerant circuit is divided into a refrigerant flowing in the main circuit at the diversion point and a refrigerant flowing in the auxiliary circuit,
The said auxiliary circuit cools the refrigerant | coolant of the said main circuit downstream from the branch point of the said low stage side refrigerant circuit with the refrigerant | coolant expanded by the said auxiliary | assistant expansion valve, The Claim 1 or Claim 2 characterized by the above-mentioned. The refrigeration apparatus described.
前記補助回路は、前記低段側冷媒回路の圧縮機の中間圧部に冷媒を戻すことを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の冷凍装置。 The refrigeration apparatus according to claim 3 or 4, wherein the auxiliary circuit returns the refrigerant to an intermediate pressure portion of a compressor of the low-stage refrigerant circuit . 前記補助回路は、前記補助膨張弁で膨張された冷媒により、前記低段側冷媒回路の圧縮機を冷却することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の冷凍装置。 3. The refrigeration apparatus according to claim 1, wherein the auxiliary circuit cools a compressor of the low-stage refrigerant circuit with the refrigerant expanded by the auxiliary expansion valve . 前記高段側冷媒回路の第1及び第2の蒸発器の冷媒蒸発温度は、前記低段側冷媒回路のガスクーラを経た冷媒の温度より低く制御されることを特徴とする請求項1乃至請求項6のうちの何れかに記載の冷凍装置。 The refrigerant evaporating temperature of the first and second evaporators of the higher stage refrigerant circuit is controlled to be lower than the temperature of the refrigerant that has passed through the gas cooler of the lower stage refrigerant circuit. 6. The refrigeration apparatus according to claim 6. 前記高段側冷媒回路は、外気温度が低い環境では運転が停止されることを特徴とする請求項1乃至請求項7のうちの何れかに記載の冷凍装置。 The refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the high-stage refrigerant circuit is stopped in an environment where the outside air temperature is low . 前記低段側冷媒回路の冷媒は、二酸化炭素であることを特徴とする請求項1乃至請求項8のうちの何れかに記載の冷凍装置。 The refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the refrigerant in the low-stage refrigerant circuit is carbon dioxide .
JP2014100339A 2014-05-14 2014-05-14 Refrigeration equipment Active JP6372778B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014100339A JP6372778B2 (en) 2014-05-14 2014-05-14 Refrigeration equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014100339A JP6372778B2 (en) 2014-05-14 2014-05-14 Refrigeration equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015218910A JP2015218910A (en) 2015-12-07
JP6372778B2 true JP6372778B2 (en) 2018-08-15

Family

ID=54778442

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014100339A Active JP6372778B2 (en) 2014-05-14 2014-05-14 Refrigeration equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6372778B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017165764A1 (en) * 2016-03-25 2017-09-28 Honeywell International Inc. Low gwp cascade refrigeration system

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52133153A (en) * 1976-04-30 1977-11-08 Mayekawa Mfg Co Ltd Heat pump device
JP2007218459A (en) * 2006-02-15 2007-08-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd Refrigerating cycle device and cool box
JP4999530B2 (en) * 2007-04-23 2012-08-15 三菱電機株式会社 Air conditioner
US8789380B2 (en) * 2009-07-20 2014-07-29 Systemes Lmp Inc. Defrost system and method for a subcritical cascade R-744 refrigeration system
JP5484889B2 (en) * 2009-12-25 2014-05-07 三洋電機株式会社 Refrigeration equipment
JP5627417B2 (en) * 2010-11-26 2014-11-19 三菱電機株式会社 Dual refrigeration equipment
JP2013155972A (en) * 2012-01-31 2013-08-15 Panasonic Corp Refrigeration device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015218910A (en) 2015-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6463470B2 (en) Refrigeration equipment
WO2009150761A1 (en) Refrigeration cycle device and control method therefor
WO2014181399A1 (en) Binary refrigeration device
US20120186284A1 (en) Refrigerant system and method for controlling the same
US10180269B2 (en) Refrigeration device
JP2007240025A (en) Refrigerating device
EP3242096B1 (en) Regenerative air conditioner
US11112140B2 (en) Air conditioning apparatus
JP2015148406A (en) Refrigeration device
WO2005024313A1 (en) Freezer device
JP2015148407A (en) Refrigeration device
US11402134B2 (en) Outdoor unit and control method thereof
JP2009204244A (en) Refrigerating device
JP2011214753A (en) Refrigerating device
JPWO2015063838A1 (en) Refrigeration cycle equipment
JP2009293899A (en) Refrigerating device
JP6253370B2 (en) Refrigeration cycle equipment
WO2014199445A1 (en) Refrigerating device
JP6372778B2 (en) Refrigeration equipment
JP6400223B2 (en) Air conditioner and control method of air conditioner
JP2010002112A (en) Refrigerating device
JPWO2015063837A1 (en) Refrigeration cycle equipment
JP2020046157A (en) Refrigeration device
JP2009293887A (en) Refrigerating device
JP2017129320A (en) Freezer

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170222

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20171117

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171128

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180115

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180612

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180706

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6372778

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151