JP6765086B2 - Refrigeration equipment - Google Patents

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Description

本発明は、圧縮手段と、ガスクーラと、主絞り手段と、蒸発器とから冷媒回路が構成される冷凍装置に関する。 The present invention relates to a refrigerating apparatus in which a refrigerant circuit is composed of a compression means, a gas cooler, a main drawing means, and an evaporator.

従来よりこの種冷凍装置は、圧縮手段、ガスクーラ、絞り手段等から冷凍サイクルが構成され、圧縮手段で圧縮された冷媒がガスクーラにて放熱し、絞り手段にて減圧された後、蒸発器にて冷媒を蒸発させて、このときの冷媒の蒸発により周囲の空気を冷却するものとされていた。近年、この種冷凍装置では、地球温暖化防止のため従来のフロン系冷媒から、より地球温暖化係数の小さい冷媒への転換が求められている。このため、フロン系冷媒の代替品として自然冷媒である二酸化炭素を使用するものが開発されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, in this type of refrigerating apparatus, a refrigerating cycle is composed of a compression means, a gas cooler, a drawing means, etc., the refrigerant compressed by the compression means is dissipated by the gas cooler, depressurized by the drawing means, and then the evaporator It was supposed that the refrigerant was evaporated and the ambient air was cooled by the evaporation of the refrigerant at this time. In recent years, in order to prevent global warming, this type of refrigerating apparatus has been required to switch from a conventional fluorocarbon-based refrigerant to a refrigerant having a smaller global warming potential. For this reason, those using carbon dioxide, which is a natural refrigerant, as a substitute for the CFC-based refrigerant have been developed (see, for example, Patent Document 1).

一方、例えばショーケース等に設置された蒸発器において吸熱作用を利用し、庫内を冷却する冷凍装置では、外気温度(ガスクーラ側の熱源温度)が高い等の原因により、ガスクーラ出口の冷媒温度が高くなる条件下においては、蒸発器入口の比エンタルピが大きくなるため、冷凍能力が著しく低下する問題がある。そのようなときに、冷凍能力を確保するため、圧縮手段の吐出圧力(高圧側圧力)を上昇させると、圧縮動力が増大して成績係数が低下してしまう。 On the other hand, in a refrigerating device that cools the inside of a refrigerator by utilizing the endothermic action in an evaporator installed in a showcase or the like, for example, the refrigerant temperature at the gas cooler outlet is high due to the high outside air temperature (heat source temperature on the gas cooler side). Under high conditions, the specific enthalpy at the inlet of the evaporator becomes large, so that there is a problem that the refrigerating capacity is significantly reduced. In such a case, if the discharge pressure (high pressure side pressure) of the compression means is increased in order to secure the refrigerating capacity, the compression power increases and the coefficient of performance decreases.

そこで、ガスクーラで冷却された二酸化炭素冷媒を第1及び第2の二つの冷媒流に分流し、第1の冷媒流を補助絞り手段で減圧膨張(温度低下)させた後、スプリット熱交換器の一方の通路に流し、低圧段圧縮要素及び高圧段圧縮要素を有する二段圧縮機の中間圧部分に戻す一方、第2の冷媒流をスプリット熱交換器の他方の流路に流して第1の冷媒流と熱交換させた後、主絞り手段を介して蒸発器に流入させる所謂スプリットサイクルの冷凍装置が提案されている。係る冷凍装置によれば、第1の冷媒流により第2の冷媒流を冷却でき、蒸発器入口の比エンタルピを小さくすることで、冷凍能力を改善することができるものであった(例えば、特許文献2参照)。 Therefore, the carbon dioxide refrigerant cooled by the gas cooler is divided into the first and second refrigerant streams, the first refrigerant stream is decompressed and expanded (temperature lowered) by the auxiliary throttle means, and then the split heat exchanger is used. It flows through one passage and returns to the intermediate pressure portion of the two-stage compressor having the low-pressure stage compression element and the high-pressure stage compression element, while the second refrigerant flow flows through the other flow path of the split heat exchanger and the first. A so-called split cycle refrigerating device has been proposed in which heat is exchanged with the refrigerant flow and then flows into the evaporator via the main drawing means. According to the refrigerating apparatus, the second refrigerant flow can be cooled by the first refrigerant flow, and the refrigerating capacity can be improved by reducing the specific enthalpy at the inlet of the evaporator (for example, patent). Reference 2).

特公平7−18602号公報Special Fair 7-18602 特開2011−133207号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-133207

従来、このようなスプリットサイクルの冷凍装置は、蒸発温度が−45℃〜−5℃程度となる用途で使用されている。蒸発温度の上限が−5℃程度とされている理由は次のとおりである。 Conventionally, such a split cycle refrigerating device has been used in applications where the evaporation temperature is about −45 ° C. to −5 ° C. The reason why the upper limit of the evaporation temperature is about -5 ° C is as follows.

高圧段圧縮要素が吸入する冷媒の質量流量は、低圧段圧縮要素が吐出する冷媒の質量流量とスプリットサイクルの第1の冷媒流の質量流量の和と等しくなければならない。中間圧力は、低圧段圧縮要素の排除容積に対する高圧段圧縮要素の排除容積の比(排除容積比率)や、スプリットサイクルを流通する第1の冷媒流と第2の冷媒流の質量流量の比率や、蒸発圧力等によって決定される。例えば、排除容積比率が小さいほど、スプリットサイクルを流通する第1の冷媒流の質量流量の比率が大きいほど、あるいは、蒸発圧力が高いほど、中間圧力は高くなる。 The mass flow rate of the refrigerant sucked by the high-pressure stage compression element must be equal to the sum of the mass flow rate of the refrigerant discharged by the low-pressure stage compression element and the mass flow rate of the first refrigerant flow in the split cycle. The intermediate pressure is the ratio of the exclusion volume of the high pressure stage compression element to the exclusion volume of the low pressure stage compression element (exclusion volume ratio), the ratio of the mass flow rate of the first refrigerant flow to the second refrigerant flow flowing through the split cycle, and , Evaporation pressure, etc. For example, the smaller the excluded volume ratio, the larger the mass flow rate ratio of the first refrigerant flow flowing through the split cycle, or the higher the evaporation pressure, the higher the intermediate pressure.

また、スプリットサイクルを成立させるためには、ガスクーラの下流側であってスプリット熱交換器の上流側に配置されているタンクから、補助絞り手段において飽和状態で5℃程度温度が低下するように減圧膨張させた後に、圧縮機の中間圧部分に冷媒を流す必要がある。つまり、タンク内と圧縮機の中間圧部分との間にはある程度の差圧が必要である。 Further, in order to establish the split cycle, the tank located on the downstream side of the gas cooler and on the upstream side of the split heat exchanger is depressurized so that the temperature drops by about 5 ° C. in the auxiliary throttle means in a saturated state. After expansion, it is necessary to flow the refrigerant through the intermediate pressure portion of the compressor. That is, a certain amount of differential pressure is required between the inside of the tank and the intermediate pressure portion of the compressor.

しかしながら、タンクやその下流側の機器及びそれらを接続する配管等の設計圧力を低くしたいというコスト上の理由と、そもそもタンク内圧が二酸化炭素の臨界点の7.4MPa以上になると冷媒を気液分離できなくなるという技術的な理由から、タンクの内圧は、通常、6.0MPa程度とされている。 However, there is a cost reason to lower the design pressure of the tank, the equipment on the downstream side of the tank, and the piping connecting them, and when the tank internal pressure reaches the critical point of carbon dioxide of 7.4 MPa or more, the refrigerant is gas-liquid separated. The internal pressure of the tank is usually about 6.0 MPa for the technical reason that it cannot be done.

すなわち、蒸発温度(蒸発圧)の上昇に伴って中間圧が高くなると、6.0MPa程度とされているタンク内圧と中間圧との間に、スプリットサイクルを成立させるために必要な差圧が確保できなくなる恐れがある。よって、蒸発温度の上限は−5℃程度とされていた。 That is, when the intermediate pressure increases as the evaporation temperature (evaporation pressure) rises, the differential pressure required to establish the split cycle is secured between the tank internal pressure, which is about 6.0 MPa, and the intermediate pressure. It may not be possible. Therefore, the upper limit of the evaporation temperature was set to about −5 ° C.

一方で、例えば冷気温度がやや高いショーケースや食品加工場の作業室の空調に利用する場合等、スプリットサイクルの冷凍装置における蒸発温度を0℃以上にしたいという需要がある。 On the other hand, there is a demand for the evaporation temperature in a split cycle refrigerating apparatus to be 0 ° C. or higher, for example, when used for air conditioning in a showcase where the cold air temperature is slightly high or in a work room of a food processing plant.

このような状況下、本発明は、スプリットサイクルの冷凍装置を、蒸発温度が0℃以上の条件で使用できるようにすることを課題としている。 Under such circumstances, it is an object of the present invention to enable the split cycle refrigerating apparatus to be used under the condition that the evaporation temperature is 0 ° C. or higher.

上記課題を解決すべく、本発明者らが試行錯誤した結果、二段圧縮機を構成する2つの回転圧縮要素の排除容積の比(排除容積比率)を所定の範囲とすれば、スプリットサイクルの冷凍装置を、より高い蒸発温度で使用できるという知見を得ることができた。 As a result of trial and error by the present inventors in order to solve the above problems, if the ratio of the excluded volumes (excluded volume ratio) of the two rotational compression elements constituting the two-stage compressor is within a predetermined range, the split cycle We have learned that the refrigeration system can be used at higher evaporation temperatures.

すなわち、本発明に係る冷凍装置は、圧縮手段と、ガスクーラと、主絞り手段と、蒸発器とから冷媒回路が構成され、高圧側が超臨界圧力となり、前記ガスクーラの下流側であって、前記主絞り手段の上流側の前記冷媒回路に接続された圧力調整用絞り手段と、該圧力調整用絞り手段の下流側であって、前記主絞り手段の上流側の前記冷媒回路に接続されたタンクと、該タンクの下流側であって、前記主絞り手段の上流側の前記冷媒回路に設けられたスプリット熱交換器と、前記タンク内の冷媒を、補助絞り手段を介して前記スプリット熱交換器の第1の流路に流した後、前記圧縮手段の中間圧部に吸い込ませる補助回路と、前記タンク下部から冷媒を流出させ、前記スプリット熱交換器の第2の流路に流し、前記第1の流路を流れる冷媒と熱交換させた後、前記主絞り手段に流入させる主回路と、前記圧力調整用絞り手段により、当該圧力調整用絞り手段より上流側の前記冷媒回路の高圧側圧力を調整する制御手段とを備え、前記圧縮手段は、冷媒を低圧から中間圧に圧縮する低段側回転圧縮要素と、冷媒を中間圧から高圧に圧縮する高段側回転圧縮要素とを有しており、前記高段側回転圧縮要素の排除容積が前記低段側回転圧縮要素の排除容積の85%以上とされている。 That is, in the refrigerating apparatus according to the present invention, a refrigerant circuit is composed of a compression means, a gas cooler, a main drawing means, and an evaporator, the high pressure side becomes a supercritical pressure, and the downstream side of the gas cooler is the main. A pressure adjusting squeezing means connected to the refrigerant circuit on the upstream side of the squeezing means, and a tank connected to the refrigerant circuit on the downstream side of the pressure adjusting squeezing means and upstream of the main squeezing means. , The split heat exchanger provided in the refrigerant circuit on the downstream side of the tank and on the upstream side of the main throttle means, and the refrigerant in the tank of the split heat exchanger via the auxiliary throttle means. After flowing into the first flow path, the auxiliary circuit sucked into the intermediate pressure portion of the compression means and the refrigerant flow out from the lower part of the tank and flow into the second flow path of the split heat exchanger, and the first. After exchanging heat with the refrigerant flowing through the flow path of the above, the main circuit flowing into the main throttle means and the pressure adjusting throttle means apply the high pressure side pressure of the refrigerant circuit on the upstream side of the pressure adjusting throttle means. The compression means includes a control means for adjusting, and the compression means has a low-stage rotary compression element that compresses the refrigerant from a low pressure to an intermediate pressure and a high-stage rotary compression element that compresses the refrigerant from an intermediate pressure to a high pressure. The exclusion volume of the high-stage rotational compression element is 85% or more of the exclusion volume of the low-stage rotational compression element.

本発明によれば、冷媒が二酸化炭素であるスプリットサイクルを用いた冷凍装置を、蒸発温度が0℃以上の条件で使用することができる。 According to the present invention, a refrigerating apparatus using a split cycle in which the refrigerant is carbon dioxide can be used under the condition that the evaporation temperature is 0 ° C. or higher.

本発明を適用した一実施例の冷凍装置の冷凍回路図である。It is a refrigerating circuit diagram of the refrigerating apparatus of one Example to which this invention was applied. 図1に示される冷凍装置が機能する排除容積比率の範囲を示す図である。It is a figure which shows the range of the exclusion volume ratio in which the refrigerating apparatus shown in FIG. 1 functions. 図1に示される冷凍装置が蒸発温度0℃で運転するときのp−h線図である。It is a ph diagram when the refrigerating apparatus shown in FIG. 1 is operated at an evaporation temperature of 0 ° C.

以下、本発明について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(1)冷凍装置Rの構成
図1は、本発明を適用する一実施例にかかる冷凍装置Rの冷媒回路図である。この冷媒装置Rは、後に詳しく説明するとおり、スプリット熱交換器29を備える所謂スプリットサイクルの冷凍装置である。冷凍装置Rは、スーパーマーケット等の店舗の機械室等に設置された冷凍機ユニット3と、店舗の売り場内に設置された一台若しくは複数台(図面では一台のみ示す)のショーケース4とを備え、これら冷凍機ユニット3とショーケース4とが、ユニット出口6とユニット入口7を介して、冷媒配管(液管)8および冷媒配管9により連結されて所定の冷媒回路1を構成している。
(1) Configuration of Refrigerating Device R FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram of the refrigerating device R according to an embodiment to which the present invention is applied. This refrigerant device R is a so-called split cycle refrigerating device including a split heat exchanger 29, as will be described in detail later. The refrigerating apparatus R includes a refrigerating machine unit 3 installed in a machine room or the like of a store such as a supermarket, and a showcase 4 of one or a plurality of units (only one is shown in the drawing) installed in the sales floor of the store. The refrigerator unit 3 and the showcase 4 are connected to each other by a refrigerant pipe (liquid pipe) 8 and a refrigerant pipe 9 via a unit outlet 6 and a unit inlet 7 to form a predetermined refrigerant circuit 1. ..

冷媒回路1は、高圧側の冷媒圧力がその臨界圧力以上(超臨界)となり得る二酸化炭素(R744)を冷媒として用いる。この二酸化炭素冷媒は、地球温暖化係数(GWP:Global Warming Potential)が小さく、不燃性で毒性の無い自然冷媒である。また、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油(ミネラルオイル)、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油、PAG(ポリアルキルグリコール)等、既存のオイルが使用される。図1に示す各矢印は、二酸化炭素冷媒の流れを示している。 The refrigerant circuit 1 uses carbon dioxide (R744) as a refrigerant, which can have a refrigerant pressure on the high pressure side equal to or higher than the critical pressure (supercritical). This carbon dioxide refrigerant has a small global warming potential (GWP), is nonflammable, and is a non-toxic natural refrigerant. As the lubricating oil, existing oils such as mineral oil (mineral oil), alkylbenzene oil, ether oil, ester oil, and PAG (polyalkyl glycol) are used. Each arrow shown in FIG. 1 indicates the flow of the carbon dioxide refrigerant.

冷凍機ユニット3は、圧縮機11(圧縮手段の一例)を備える。圧縮機11は、例えば、内部中間圧型2段圧縮式ロータリコンプレッサである。この圧縮機11は、密閉容器12と、回転圧縮機構部とを備えている。回転圧縮機構部は、密閉容器12の内部空間の上部に収納された駆動要素としての電動要素13、この電動要素13の下側に配置された、第1の(低段側)回転圧縮要素(第1の圧縮要素)14、および、第2の(高段側)回転圧縮要素(第2の圧縮要素)16から成る。圧縮機11は、同一の回転軸(電動要素13の回転軸)により駆動される第1の回転圧縮要素14および第2の回転圧縮要素16を有する二段圧縮機である。このような二段圧縮機では、低段側と高段側の排除容積比率が決まっており、その排除容積比率に応じて中間圧(MP)が決定される。 The refrigerator unit 3 includes a compressor 11 (an example of compression means). The compressor 11 is, for example, an internal intermediate pressure type two-stage compression type rotary compressor. The compressor 11 includes a closed container 12 and a rotary compression mechanism unit. The rotational compression mechanism unit includes an electric element 13 as a driving element housed in the upper part of the internal space of the closed container 12, and a first (lower stage side) rotational compression element (lower stage side) arranged below the electric element 13. It is composed of a first compression element) 14 and a second (higher side) rotary compression element (second compression element) 16. The compressor 11 is a two-stage compressor having a first rotary compression element 14 and a second rotary compression element 16 driven by the same rotary shaft (rotary shaft of the electric element 13). In such a two-stage compressor, the exclusion volume ratio between the low-stage side and the high-stage side is determined, and the intermediate pressure (MP) is determined according to the exclusion volume ratio.

圧縮機11の第1の回転圧縮要素14は、冷媒配管9を介して冷媒回路1の低圧側から圧縮機11に吸い込まれる低圧冷媒を圧縮し、中間圧まで昇圧して吐出する。第2の回転圧縮要素16は、第1の回転圧縮要素14により吐出された中間圧の冷媒を吸い込み、圧縮して高圧まで昇圧し、冷媒回路1の高圧側に吐出する。圧縮機11は、周波数可変型の圧縮機である。後述する制御装置57は、電動要素13の運転周波数を変更することで、第1の回転圧縮要素14、および、第2の回転圧縮要素16の回転数を制御する。 The first rotary compression element 14 of the compressor 11 compresses the low-pressure refrigerant sucked into the compressor 11 from the low-pressure side of the refrigerant circuit 1 via the refrigerant pipe 9, boosts the pressure to an intermediate pressure, and discharges the refrigerant. The second rotational compression element 16 sucks in the intermediate pressure refrigerant discharged by the first rotational compression element 14, compresses it, boosts it to a high pressure, and discharges it to the high pressure side of the refrigerant circuit 1. The compressor 11 is a variable frequency compressor. The control device 57, which will be described later, controls the rotation speeds of the first rotational compression element 14 and the second rotational compression element 16 by changing the operating frequency of the electric element 13.

圧縮機11の密閉容器12の側面には、第1の回転圧縮要素14に連通する低段側吸込口17、密閉容器12内に連通する低段側吐出口18、第2の回転圧縮要素16に連通する高段側吸込口19、および、高段側吐出口21が形成されている。圧縮機11の低段側吸込口17には、冷媒導入配管22の一端が接続され、その他端はユニット入口7にて冷媒配管9に接続されている。 On the side surface of the closed container 12 of the compressor 11, a low-stage suction port 17 communicating with the first rotary compression element 14, a low-stage discharge port 18 communicating with the closed container 12, and a second rotary compression element 16 A high-stage side suction port 19 and a high-stage side discharge port 21 communicating with the high-stage side suction port 19 are formed. One end of the refrigerant introduction pipe 22 is connected to the low-stage suction port 17 of the compressor 11, and the other end is connected to the refrigerant pipe 9 at the unit inlet 7.

低段側吸込口17より第1の回転圧縮要素14の低圧部に吸い込まれた低圧の冷媒ガスは、当該第1の回転圧縮要素14により1段目の圧縮が行われて中間圧に昇圧され、密閉容器12内に吐出される。これにより、密閉容器12内は中間圧(MP)となる。 The low-pressure refrigerant gas sucked into the low-pressure portion of the first rotational compression element 14 from the low-stage suction port 17 is compressed in the first stage by the first rotational compression element 14 and boosted to an intermediate pressure. , Is discharged into the closed container 12. As a result, the inside of the closed container 12 becomes an intermediate pressure (MP).

そして、密閉容器12内の中間圧の冷媒ガスが吐出される圧縮機11の低段側吐出口18には、中間圧吐出配管23の一端が接続され、その他端はインタークーラ24の入口に接続されている。このインタークーラ24は、第1の回転圧縮要素14から吐出された中間圧の冷媒を空冷する。インタークーラ24の出口には、中間圧吸入配管26の一端が接続される。中間圧吸入配管26の他端は、圧縮機11の高段側吸込口19に接続される。 One end of the intermediate pressure discharge pipe 23 is connected to the lower discharge port 18 of the compressor 11 from which the intermediate pressure refrigerant gas in the closed container 12 is discharged, and the other end is connected to the inlet of the intercooler 24. Has been done. The intercooler 24 air-cools the intermediate-pressure refrigerant discharged from the first rotational compression element 14. One end of the intermediate pressure suction pipe 26 is connected to the outlet of the intercooler 24. The other end of the intermediate pressure suction pipe 26 is connected to the high-stage suction port 19 of the compressor 11.

圧縮機11の高段側吸込口19から第2の回転圧縮要素16に吸い込まれた中間圧(MP)の冷媒ガスは、第2の回転圧縮要素16により2段目の圧縮が行われて、高温高圧の冷媒ガスとなる。 The intermediate pressure (MP) refrigerant gas sucked into the second rotary compression element 16 from the higher stage side suction port 19 of the compressor 11 is compressed in the second stage by the second rotary compression element 16. It becomes a high temperature and high pressure refrigerant gas.

また、圧縮機11の第2の回転圧縮要素16の高圧室側に設けられた高段側吐出口21には、高圧吐出配管27の一端が接続され、その他端はガスクーラ(放熱器)28の入口に接続されている。なお、図示は省略するが、高圧吐出配管27の途中にはオイルセパレータが設けられてもよい。オイルセパレータにより冷媒から分離されたオイルは、圧縮機11の密閉容器12内に戻される。 Further, one end of the high-pressure discharge pipe 27 is connected to the high-stage side discharge port 21 provided on the high-pressure chamber side of the second rotary compression element 16 of the compressor 11, and the other end is a gas cooler (radiator) 28. It is connected to the entrance. Although not shown, an oil separator may be provided in the middle of the high pressure discharge pipe 27. The oil separated from the refrigerant by the oil separator is returned to the closed container 12 of the compressor 11.

ガスクーラ28は、圧縮機11から吐出された高圧の吐出冷媒を冷却する。ガスクーラ28の近傍には、当該ガスクーラ28を空冷するガスクーラ用送風機31が配設されている。本実施形態では、ガスクーラ28は、上述したインタークーラ24と並設されており、これらは同一の風路に配設されている。 The gas cooler 28 cools the high-pressure discharged refrigerant discharged from the compressor 11. A gas cooler blower 31 for air-cooling the gas cooler 28 is arranged in the vicinity of the gas cooler 28. In the present embodiment, the gas cooler 28 is arranged side by side with the above-mentioned intercooler 24, and these are arranged in the same air passage.

そして、ガスクーラ28の出口にはガスクーラ出口配管32の一端が接続され、このガスクーラ出口配管32の他端は電動膨張弁33(圧力調整用絞り手段の一例)の入口に接続されている。この電動膨張弁33は、ガスクーラ28から出た冷媒を絞って膨張させるとともに、電動膨張弁33から上流側の冷媒回路1の高圧側圧力の調整を行うためのものである。電動膨張弁33の出口は、タンク入口配管34を介してタンク36の上部に接続されている。 One end of the gas cooler outlet pipe 32 is connected to the outlet of the gas cooler 28, and the other end of the gas cooler outlet pipe 32 is connected to the inlet of the electric expansion valve 33 (an example of the pressure adjusting throttle means). The electric expansion valve 33 is for squeezing and expanding the refrigerant discharged from the gas cooler 28 and adjusting the high pressure side pressure of the refrigerant circuit 1 on the upstream side of the electric expansion valve 33. The outlet of the electric expansion valve 33 is connected to the upper part of the tank 36 via the tank inlet pipe 34.

タンク36は、その内部に所定容積の空間を有する容積体であり、その下部にはタンク出口配管37の一端が接続され、このタンク出口配管37の他端がユニット出口6にて冷媒配管8に接続されている。このタンク出口配管37の途中には、スプリット熱交換器29の第2の流路29Bが設けられる。このタンク出口配管37が、本実施形態における主回路38を構成する。 The tank 36 is a volume body having a space of a predetermined volume inside the tank 36, and one end of the tank outlet pipe 37 is connected to the lower portion thereof, and the other end of the tank outlet pipe 37 is connected to the refrigerant pipe 8 at the unit outlet 6. It is connected. A second flow path 29B of the split heat exchanger 29 is provided in the middle of the tank outlet pipe 37. The tank outlet pipe 37 constitutes the main circuit 38 in this embodiment.

一方、店舗内に設置されるショーケース4は、冷媒配管8、9に接続される。ショーケース4には、電動膨張弁39(主絞り手段の一例)と蒸発器41とが設けられており、冷媒配管8と冷媒配管9との間に順次接続されている(電動膨張弁39が冷媒配管8側、蒸発器41が冷媒配管9側)。蒸発器41の隣には、当該蒸発器41に送風する冷気循環用送風機(図示略)が設けられている。そして、冷媒配管9は、上述したように冷媒導入配管22を介して圧縮機11の第1の回転圧縮要素14に連通する低段側吸込口17に接続されている。 On the other hand, the showcase 4 installed in the store is connected to the refrigerant pipes 8 and 9. The showcase 4 is provided with an electric expansion valve 39 (an example of main throttle means) and an evaporator 41, and is sequentially connected between the refrigerant pipe 8 and the refrigerant pipe 9 (the electric expansion valve 39 is connected). Refrigerant pipe 8 side, evaporator 41 is refrigerant pipe 9 side). Next to the evaporator 41, a blower for circulating cold air (not shown) that blows air to the evaporator 41 is provided. Then, as described above, the refrigerant pipe 9 is connected to the low-stage side suction port 17 communicating with the first rotary compression element 14 of the compressor 11 via the refrigerant introduction pipe 22.

他方、タンク36の上部にはガス配管42の一端が接続されており、このガス配管42の他端は電動膨張弁43(第1の補助回路用絞り手段の一例)の入口に接続されている。ガス配管42はタンク36上部からガス冷媒を流出させ、電動膨張弁43に流入させる。 On the other hand, one end of the gas pipe 42 is connected to the upper part of the tank 36, and the other end of the gas pipe 42 is connected to the inlet of the electric expansion valve 43 (an example of the first auxiliary circuit throttle means). .. The gas pipe 42 causes the gas refrigerant to flow out from the upper part of the tank 36 and flows into the electric expansion valve 43.

この電動膨張弁43の出口には中間圧戻り配管44の一端が接続され、この中間圧戻り配管44の他端は、圧縮機11の中間圧部に繋がる中間圧吸入配管26の途中に連通されている。この中間圧戻り配管44の途中には、スプリット熱交換器29の第1の流路29Aが設けられている。 One end of the intermediate pressure return pipe 44 is connected to the outlet of the electric expansion valve 43, and the other end of the intermediate pressure return pipe 44 is communicated with the middle of the intermediate pressure suction pipe 26 connected to the intermediate pressure portion of the compressor 11. ing. A first flow path 29A of the split heat exchanger 29 is provided in the middle of the intermediate pressure return pipe 44.

また、スプリット熱交換器29の第2の流路29Bの下流側において、液配管46の一端がタンク出口配管37に接続されている。液配管46の他端は、電動膨張弁43の下流側の中間圧戻り配管44に接続されている。液配管46の途中には、電動膨張弁47(第2の補助回路用絞り手段の一例)が設けられている。 Further, one end of the liquid pipe 46 is connected to the tank outlet pipe 37 on the downstream side of the second flow path 29B of the split heat exchanger 29. The other end of the liquid pipe 46 is connected to the intermediate pressure return pipe 44 on the downstream side of the electric expansion valve 43. An electric expansion valve 47 (an example of a second auxiliary circuit throttle means) is provided in the middle of the liquid pipe 46.

上述した電動膨張弁43(第1の補助回路用絞り手段)と電動膨張弁47(第2の補助回路用絞り手段)が、本実施形態における補助絞り手段を構成する。また、中間圧戻り配管44と、電動膨張弁43と、電動膨張弁47と、ガス配管42と、液配管46とが、本実施形態における補助回路48を構成する。 The above-described electric expansion valve 43 (first auxiliary circuit throttle means) and electric expansion valve 47 (second auxiliary circuit throttle means) constitute the auxiliary throttle means in the present embodiment. Further, the intermediate pressure return pipe 44, the electric expansion valve 43, the electric expansion valve 47, the gas pipe 42, and the liquid pipe 46 form the auxiliary circuit 48 in the present embodiment.

このように、電動膨張弁33は、ガスクーラ28の下流側であって電動膨張弁39の上流側に位置する。また、タンク36は、電動膨張弁33の下流側であって電動膨張弁39の上流側に位置する。さらに、スプリット熱交換器29は、タンク36の下流側であって電動膨張弁39の上流側に位置する。これにより、本実施形態における冷凍装置Rの冷媒回路1が構成される。 As described above, the electric expansion valve 33 is located on the downstream side of the gas cooler 28 and on the upstream side of the electric expansion valve 39. Further, the tank 36 is located on the downstream side of the electric expansion valve 33 and on the upstream side of the electric expansion valve 39. Further, the split heat exchanger 29 is located on the downstream side of the tank 36 and on the upstream side of the electric expansion valve 39. As a result, the refrigerant circuit 1 of the refrigerating apparatus R in the present embodiment is configured.

この冷媒回路1の各所には種々のセンサが取り付けられている。 Various sensors are attached to various parts of the refrigerant circuit 1.

例えば、高圧吐出配管27には、高圧センサ49が取り付けられる。高圧センサ49は、冷媒回路1の高圧側圧力HP(圧縮機11の高段側吐出口21と電動膨張弁33の入口の間の圧力)を検出する。 For example, a high pressure sensor 49 is attached to the high pressure discharge pipe 27. The high-pressure sensor 49 detects the high-pressure side pressure HP of the refrigerant circuit 1 (the pressure between the high-stage side discharge port 21 of the compressor 11 and the inlet of the electric expansion valve 33).

また、例えば、冷媒導入配管22には、低圧センサ51が取り付けられる。低圧センサ51は、冷媒回路1の低圧側圧力LP(電動膨張弁39の出口と低段側吸込口17の間の圧力)を検出する。 Further, for example, a low pressure sensor 51 is attached to the refrigerant introduction pipe 22. The low-pressure sensor 51 detects the low-pressure side pressure LP (pressure between the outlet of the electric expansion valve 39 and the low-stage side suction port 17) of the refrigerant circuit 1.

また、例えば、中間圧戻り配管44には、中間圧センサ52が取り付けられる。中間圧センサ52は、冷媒回路1の中間圧領域の圧力である中間圧MP(電動膨張弁43、47の出口より下流の中間圧戻り配管44内の圧力であって、圧縮機11の低段側吐出口18と高段側吸込口19との間の圧力に等しい圧力)を検出する。 Further, for example, the intermediate pressure sensor 52 is attached to the intermediate pressure return pipe 44. The intermediate pressure sensor 52 is the pressure in the intermediate pressure return pipe 44 downstream from the outlets of the electric expansion valves 43 and 47, which is the pressure in the intermediate pressure region of the refrigerant circuit 1, and is the lower stage of the compressor 11. A pressure equal to the pressure between the side discharge port 18 and the high-stage side suction port 19) is detected.

また、例えば、スプリット熱交換器29の下流側のタンク出口配管37には、ユニット出口センサ53が取り付けられている。このユニット出口センサ53は、タンク36内の圧力OPを検出する。このタンク36内の圧力は、冷凍機ユニット3から出て冷媒配管8から電動膨張弁39に流入する冷媒の圧力となる。 Further, for example, a unit outlet sensor 53 is attached to the tank outlet pipe 37 on the downstream side of the split heat exchanger 29. The unit outlet sensor 53 detects the pressure OP in the tank 36. The pressure in the tank 36 is the pressure of the refrigerant that exits from the refrigerator unit 3 and flows into the electric expansion valve 39 from the refrigerant pipe 8.

上述した各センサは、マイクロコンピュータから構成された冷凍機ユニット3の制御装置57(制御手段の一例)の入力に接続される。一方、制御装置57の出力には、圧縮機11の電動要素13、ガスクーラ用送風機31、電動膨張弁33、電動膨張弁43、電動膨張弁47、電動膨張弁39が接続される。制御装置57は、各センサからの検出結果と設定データ等に基づいて、出力側の各構成要素を制御する。 Each of the above-mentioned sensors is connected to an input of a control device 57 (an example of a control means) of the refrigerator unit 3 composed of a microcomputer. On the other hand, the electric element 13 of the compressor 11, the blower 31 for the gas cooler, the electric expansion valve 33, the electric expansion valve 43, the electric expansion valve 47, and the electric expansion valve 39 are connected to the output of the control device 57. The control device 57 controls each component on the output side based on the detection result from each sensor, the setting data, and the like.

なお、以下では、ショーケース4側の電動膨張弁39や上述した冷気循環用送風機も制御装置57が制御するものとして説明するが、これらは店舗の主制御装置(図示略)を介し、制御装置57と連携して動作するショーケース4側の制御装置(図示略)により制御されることとしてもよい。したがって、本実施形態における制御手段は、制御装置57やショーケース4側の制御装置、上述した主制御装置等を含めた概念としてもよい。 In the following description, the electric expansion valve 39 on the showcase 4 side and the above-mentioned cold air circulation blower will also be described as being controlled by the control device 57, but these will be described as being controlled by the control device 57 via the main control device (not shown) of the store. It may be controlled by a control device (not shown) on the showcase 4 side that operates in cooperation with 57. Therefore, the control means in the present embodiment may be a concept including the control device 57, the control device on the showcase 4 side, the above-mentioned main control device, and the like.

(2)冷凍装置Rの動作
次に、冷凍装置Rの動作を説明する。制御装置57により圧縮機11の電動要素13が駆動されると、第1の回転圧縮要素14および第2の回転圧縮要素16が回転し、低段側吸込口17より第1の回転圧縮要素14の低圧部に低圧の冷媒ガス(二酸化炭素)が吸い込まれる。そして、第1の回転圧縮要素14により中間圧に昇圧されて密閉容器12内に吐出される。これにより、密閉容器12内は中間圧(MP)となる。
(2) Operation of Refrigerating Device R Next, the operation of the refrigerating device R will be described. When the electric element 13 of the compressor 11 is driven by the control device 57, the first rotational compression element 14 and the second rotational compression element 16 rotate, and the first rotational compression element 14 is rotated from the lower suction port 17. Low-pressure refrigerant gas (carbon dioxide) is sucked into the low-pressure part of the. Then, it is boosted to an intermediate pressure by the first rotational compression element 14 and discharged into the closed container 12. As a result, the inside of the closed container 12 becomes an intermediate pressure (MP).

そして、密閉容器12内の中間圧のガス冷媒は、低段側吐出口18から中間圧吐出配管23を経てインタークーラ24に入り、インタークーラ24において空冷される。 Then, the intermediate pressure gas refrigerant in the closed container 12 enters the intercooler 24 from the lower stage side discharge port 18 through the intermediate pressure discharge pipe 23, and is air-cooled in the intercooler 24.

空冷されたガス冷媒は、インタークーラ24から中間圧吸入配管26へ流出し、その中間圧吸入配管26において、中間圧戻り配管44から中間圧吸入配管26へ流入するガス冷媒(詳細は後述)と混合する。混合したガス冷媒は、圧縮機11の高段側吸込口19(中間圧部)に流入する。 The air-cooled gas refrigerant flows out from the intercooler 24 to the intermediate pressure suction pipe 26, and in the intermediate pressure suction pipe 26, the gas refrigerant flows into the intermediate pressure suction pipe 26 from the intermediate pressure return pipe 44 (details will be described later). Mix. The mixed gas refrigerant flows into the high-stage side suction port 19 (intermediate pressure portion) of the compressor 11.

高段側吸込口19へ流入した中間圧のガス冷媒は、第2の回転圧縮要素16に吸い込まれ、この第2の回転圧縮要素16により2段目の圧縮が行われて高温高圧のガス冷媒となる。このガス冷媒は、高段側吐出口21から高圧吐出配管27に吐出される。 The intermediate-pressure gas refrigerant flowing into the high-stage suction port 19 is sucked into the second rotational compression element 16, and the second rotational compression element 16 performs the second-stage compression to perform high-temperature and high-pressure gas refrigerant. It becomes. This gas refrigerant is discharged from the high-stage side discharge port 21 to the high-pressure discharge pipe 27.

(2−1)電動膨張弁33の制御
高圧吐出配管27からガスクーラ28へ流入したガス冷媒は、ガスクーラ28にて空冷された後、ガスクーラ出口配管32を経て電動膨張弁33に至る。この電動膨張弁33は、電動膨張弁33より上流側の冷媒回路1の高圧側圧力HPを所定の目標値THPに制御するために設けられており、高圧センサ49の出力に基づき、制御装置57によりその弁開度が制御される。
(2-1) Control of Electric Expansion Valve 33 The gas refrigerant flowing into the gas cooler 28 from the high-pressure discharge pipe 27 is air-cooled by the gas cooler 28 and then reaches the electric expansion valve 33 via the gas cooler outlet pipe 32. The electric expansion valve 33 is provided to control the high pressure side pressure HP of the refrigerant circuit 1 on the upstream side of the electric expansion valve 33 to a predetermined target value THP, and is based on the output of the high pressure sensor 49. Controls the valve opening degree.

(2−1−1)電動膨張弁33の運転始動時の開度の設定
運転始動時には先ず、制御装置57は外気温度に基づいて冷凍装置Rの始動時における電動膨張弁33の開度(始動時の弁開度)を設定する。具体的には、本実施形態では、制御装置57は、始動時における外気温度と電動膨張弁33の始動時の弁開度との関係を示すデータテーブルを予め記憶しており、始動時における外気温度から、上記データテーブルを参照して、電動膨張弁33の始動時の弁開度を設定する。
(2-1-1) Setting the opening degree of the electric expansion valve 33 at the start of operation First, at the start of operation, the control device 57 first sets the opening degree of the electric expansion valve 33 at the start of the refrigerating device R based on the outside air temperature (starting). Set the valve opening). Specifically, in the present embodiment, the control device 57 stores in advance a data table showing the relationship between the outside air temperature at the time of starting and the valve opening degree at the time of starting the electric expansion valve 33, and stores the outside air at the time of starting. From the temperature, the valve opening degree at the start of the electric expansion valve 33 is set with reference to the above data table.

なお、外気温度は、例えば、外気温度センサ(図示略)により検出される。外気温度センサは、インタークーラ24、ガスクーラ28、ガスクーラ用送風機31などが格納される室外機の内部、または、その近傍などに配置される。これに限らず、高圧センサ49が検出する高圧側圧力HPから制御装置57が外気温度を検出するようにしてもよい(以下、同じ)。高圧センサ49が検出する高圧側圧力HPと外気温度との間には相関関係があるため、制御装置57は高圧側圧力HPから外気温度を判断することができる。具体的には、制御装置57は、始動時における高圧側圧力HP(外気温度)と電動膨張弁33の始動時の弁開度との関係を示すデータテーブルを予め記憶しており、始動時における外気温度を推定し、上記データテーブルを参照して、電動膨張弁33の始動時の弁開度を設定する。 The outside air temperature is detected by, for example, an outside air temperature sensor (not shown). The outside air temperature sensor is arranged inside or near the outdoor unit in which the intercooler 24, the gas cooler 28, the gas cooler blower 31 and the like are stored. Not limited to this, the control device 57 may detect the outside air temperature from the high pressure side pressure HP detected by the high pressure sensor 49 (hereinafter, the same applies). Since there is a correlation between the high pressure side pressure HP detected by the high pressure sensor 49 and the outside air temperature, the control device 57 can determine the outside air temperature from the high pressure side pressure HP. Specifically, the control device 57 stores in advance a data table showing the relationship between the high-pressure side pressure HP (outside air temperature) at the time of starting and the valve opening degree at the time of starting the electric expansion valve 33, and stores the data table at the time of starting. The outside air temperature is estimated, and the valve opening degree at the start of the electric expansion valve 33 is set with reference to the above data table.

(2−1−2)運転中における電動膨張弁33の開度の設定
運転中、制御装置57は、外気温度を示す指標である高圧センサ49の検出圧力(高圧側圧力HP)に基づいて、電動膨張弁33の開度を設定する。この場合、制御装置57は、高圧側圧力HP(外気温度)が低い場合に大きくなるよう電動膨張弁33の開度を設定する。これにより、電動膨張弁33における圧力低下を最小限に抑えることができ、圧縮機11に入る中間圧吸入配管26の中間圧(MP)との圧力差を確保して、冷凍運転および冷蔵運転を効率的に行うことができる。
(2-1-2) Setting the opening degree of the electric expansion valve 33 during operation During operation, the control device 57 is based on the detection pressure (high pressure side pressure HP) of the high pressure sensor 49, which is an index indicating the outside air temperature. The opening degree of the electric expansion valve 33 is set. In this case, the control device 57 sets the opening degree of the electric expansion valve 33 so that it becomes large when the high pressure side pressure HP (outside air temperature) is low. As a result, the pressure drop in the electric expansion valve 33 can be minimized, the pressure difference from the intermediate pressure (MP) of the intermediate pressure suction pipe 26 entering the compressor 11 is secured, and the refrigerating operation and the refrigerating operation can be performed. It can be done efficiently.

ここで、制御装置57は、高圧側圧力HP(外気温度)と電動膨張弁33の開度との関係を示すデータテーブルを予め記憶しておき、それを参照することにより電動膨張弁33の開度を設定してもよいし、当該開度を計算式から算出してもよい。 Here, the control device 57 stores in advance a data table showing the relationship between the high-pressure side pressure HP (outside air temperature) and the opening degree of the electric expansion valve 33, and opens the electric expansion valve 33 by referring to the data table. The degree may be set, or the opening degree may be calculated from the calculation formula.

(2−1−3)高圧側圧力HPの上限値MHPでの制御
なお、上述のように制御を行っているときに、設置環境や負荷の影響で電動膨張弁33より上流側の高圧側圧力HPが所定の上限値MHPに上昇してしまった場合、制御装置57は電動膨張弁33の弁開度をさらに増大させる。この弁開度の増大により、高圧側圧力HPは低下する方向に向かうので、高圧側圧力HPを常に上限値MHP以下に維持することができるようになる。これにより、電動膨張弁33より上流側の高圧側圧力HPの異常上昇を的確に抑制して圧縮機11の保護を確実に行うことが可能となり、異常な高圧による圧縮機11の強制停止(保護動作)を未然に回避することが可能となる。
(2-1-3) Control at the upper limit value MHP of the high-pressure side pressure HP When the control is performed as described above, the high-pressure side pressure on the upstream side of the electric expansion valve 33 due to the influence of the installation environment and the load. When the HP has risen to a predetermined upper limit value MHP, the control device 57 further increases the valve opening degree of the electric expansion valve 33. As the valve opening degree increases, the high pressure side pressure HP tends to decrease, so that the high pressure side pressure HP can always be maintained below the upper limit value MHP. As a result, it is possible to accurately suppress the abnormal rise in the high pressure side pressure HP on the upstream side of the electric expansion valve 33 and reliably protect the compressor 11, and forcibly stop (protect) the compressor 11 due to the abnormal high pressure. Operation) can be avoided in advance.

ここで、ガスクーラ28から超臨界状態の冷媒ガスが流出した場合、電動膨張弁33で絞られて気液二相の混合状態となり、タンク入口配管34を経てタンク36の上部からタンク36内に流入する。タンク36は、電動膨張弁33を出た液/ガスの冷媒を一旦貯留し、気液分離する役割と、冷凍装置Rの高圧側圧力(この場合は、タンク36からタンク36より上流側の圧縮機11の高圧吐出配管27までの領域)の圧力変化や冷媒循環量の変動を吸収する役割を果たす。 Here, when the refrigerant gas in the supercritical state flows out from the gas cooler 28, it is throttled by the electric expansion valve 33 to become a gas-liquid two-phase mixed state, and flows into the tank 36 from the upper part of the tank 36 via the tank inlet pipe 34. To do. The tank 36 has a role of temporarily storing the liquid / gas refrigerant discharged from the electric expansion valve 33 and separating gas and liquid, and the high pressure side pressure of the refrigerating device R (in this case, compression on the upstream side from the tank 36 to the tank 36). It plays a role of absorbing the pressure change and the fluctuation of the refrigerant circulation amount in the area up to the high-pressure discharge pipe 27 of the machine 11.

このタンク36内の下部に溜まった液冷媒は、タンク36からタンク出口配管37(主回路38)へ流出する。以下、主回路38における冷媒の流れについて説明する。 The liquid refrigerant accumulated in the lower part of the tank 36 flows out from the tank 36 to the tank outlet pipe 37 (main circuit 38). Hereinafter, the flow of the refrigerant in the main circuit 38 will be described.

タンク36から流出した液冷媒は、スプリット熱交換器29の第2の流路29Bへ流入し、第2の流路29Bにおいて第1の流路29Aを流れる冷媒により冷却(過冷却)される。 The liquid refrigerant flowing out of the tank 36 flows into the second flow path 29B of the split heat exchanger 29, and is cooled (supercooled) by the refrigerant flowing through the first flow path 29A in the second flow path 29B.

その後、液冷媒は、第2の流路29Bの出口において、分流する。分流した冷媒のうち、一方は、冷凍機ユニット3から出て冷媒配管8から電動膨張弁39に流入し、もう一方は、液配管46に流入する。液配管46に流入した液冷媒は、電動膨張弁47により絞られた後、中間圧戻り配管44に流入し、電動膨張弁43を経たガス冷媒と合流し、第1の流路29Aに流入する。この第1の流路29Aにおいて、液冷媒は蒸発する。このときの吸熱作用により、第2の流路29Bを流れる液冷媒の過冷却度を増大させる。 After that, the liquid refrigerant splits at the outlet of the second flow path 29B. Of the diverted refrigerant, one exits from the refrigerator unit 3 and flows into the electric expansion valve 39 from the refrigerant pipe 8, and the other flows into the liquid pipe 46. The liquid refrigerant that has flowed into the liquid pipe 46 is throttled by the electric expansion valve 47, then flows into the intermediate pressure return pipe 44, merges with the gas refrigerant that has passed through the electric expansion valve 43, and flows into the first flow path 29A. .. The liquid refrigerant evaporates in the first flow path 29A. The endothermic action at this time increases the degree of supercooling of the liquid refrigerant flowing through the second flow path 29B.

このように、スプリット熱交換器29では、タンク36から流出した液冷媒と、電動膨張弁47で絞られた液冷媒と電動膨張弁43で絞られたガス冷媒とが混合した冷媒との熱交換が行われる。 In this way, in the split heat exchanger 29, heat exchange between the liquid refrigerant flowing out of the tank 36 and the refrigerant obtained by mixing the liquid refrigerant squeezed by the electric expansion valve 47 and the gas refrigerant squeezed by the electric expansion valve 43. Is done.

電動膨張弁39に流入した冷媒は、電動膨張弁39で絞られて膨張することでさらに圧力が低下し、蒸発器41に流入して蒸発する。これによる吸熱作用により冷却効果が発揮される。制御装置57は、蒸発器41の入口側と出口側の温度を検出する温度センサ(図示略)の出力に基づき、電動膨張弁39の弁開度を制御して蒸発器41における冷媒の過熱度を適正値に調整する。 The refrigerant that has flowed into the electric expansion valve 39 is throttled and expanded by the electric expansion valve 39 to further reduce the pressure, and then flows into the evaporator 41 to evaporate. The cooling effect is exhibited by the endothermic action of this. The control device 57 controls the valve opening degree of the electric expansion valve 39 based on the output of a temperature sensor (not shown) that detects the temperature on the inlet side and the outlet side of the evaporator 41, and controls the degree of superheat of the refrigerant in the evaporator 41. To the proper value.

蒸発器41から出た低温のガス冷媒は、冷媒配管9から冷凍機ユニット3に戻り、冷媒導入配管22を経て、圧縮機11の第1の回転圧縮要素14に連通する低段側吸込口17に吸い込まれる。以上が主回路38における冷媒の流れである。 The low-temperature gas refrigerant discharged from the evaporator 41 returns from the refrigerant pipe 9 to the refrigerator unit 3, passes through the refrigerant introduction pipe 22, and communicates with the first rotary compression element 14 of the compressor 11. Is sucked into. The above is the flow of the refrigerant in the main circuit 38.

(2−2)電動膨張弁43の制御
補助回路48における冷媒の流れを説明する。タンク36内の上部に溜まったガス冷媒の温度は、ほぼ、タンク36内の冷媒圧力での飽和温度となっている。このガス冷媒は、タンク36からガス配管42へ流出する。上述したようにガス配管42には電動膨張弁43が接続されている。ガス冷媒は、電動膨張弁43で絞られた後、電動膨張弁47を経た液冷媒と合流し、スプリット熱交換器29の第1の流路29Aに流入する。そして、ガス冷媒は、第1の流路29Aにおいて第2の流路29Bを流れる冷媒を冷却した後、中間圧戻り配管44を経て中間圧吸入配管26に流入する。そして、中間圧戻り配管44から中間圧吸入配管26へ流入したガス冷媒は、上述したとおり、インタークーラ24から出た冷媒と混合し、圧縮機11の高段側吸込口19に吸い込まれる。
(2-2) The flow of the refrigerant in the control auxiliary circuit 48 of the electric expansion valve 43 will be described. The temperature of the gas refrigerant accumulated in the upper part of the tank 36 is substantially the saturation temperature at the refrigerant pressure in the tank 36. This gas refrigerant flows out from the tank 36 to the gas pipe 42. As described above, the electric expansion valve 43 is connected to the gas pipe 42. After being throttled by the electric expansion valve 43, the gas refrigerant merges with the liquid refrigerant that has passed through the electric expansion valve 47 and flows into the first flow path 29A of the split heat exchanger 29. Then, the gas refrigerant cools the refrigerant flowing through the second flow path 29B in the first flow path 29A, and then flows into the intermediate pressure suction pipe 26 via the intermediate pressure return pipe 44. Then, as described above, the gas refrigerant flowing from the intermediate pressure return pipe 44 into the intermediate pressure suction pipe 26 is mixed with the refrigerant discharged from the intercooler 24 and sucked into the high-stage suction port 19 of the compressor 11.

電動膨張弁43は、タンク36の上部から流出する冷媒を絞る機能の他に、タンク36内の圧力(電動膨張弁39に流入する冷媒の圧力)を所定の目標値SPに調整する役割を果たす。そして、制御装置57は、ユニット出口センサ53の出力に基づき、電動膨張弁43の弁開度を制御する。電動膨張弁43の弁開度が増大すれば、タンク36内からのガス冷媒の流出量が増大し、タンク36内の圧力は低下するからである。 The electric expansion valve 43 plays a role of adjusting the pressure in the tank 36 (the pressure of the refrigerant flowing into the electric expansion valve 39) to a predetermined target value SP in addition to the function of squeezing the refrigerant flowing out from the upper part of the tank 36. .. Then, the control device 57 controls the valve opening degree of the electric expansion valve 43 based on the output of the unit outlet sensor 53. This is because if the valve opening degree of the electric expansion valve 43 increases, the amount of gas refrigerant flowing out from the tank 36 increases, and the pressure inside the tank 36 decreases.

本実施形態では、目標値SPは高圧側圧力HPよりも低く、中間圧MPよりも高い値に設定されている。そして、制御装置57は、ユニット出口センサ53が検出するタンク36内の圧力OP(電動膨張弁39に流入する冷媒の圧力)と目標値SPの差から電動膨張弁39の弁開度の調整値(ステップ数)を算出し、後述する始動時の弁開度に加算してタンク36内の圧力OPを目標値SPに制御する。すなわち、タンク36内の圧力OPが目標値SPより上昇した場合には、電動膨張弁43の弁開度を増大させてタンク36内からガス冷媒をガス配管42に流出させ、逆に目標値SPより降下した場合には、弁開度を縮小させて閉じる方向に制御する。 In the present embodiment, the target value SP is set to a value lower than the high pressure side pressure HP and higher than the intermediate pressure MP. Then, the control device 57 adjusts the valve opening degree of the electric expansion valve 39 from the difference between the pressure OP (pressure of the refrigerant flowing into the electric expansion valve 39) in the tank 36 detected by the unit outlet sensor 53 and the target value SP. (Number of steps) is calculated and added to the valve opening at the time of starting, which will be described later, to control the pressure OP in the tank 36 to the target value SP. That is, when the pressure OP in the tank 36 rises above the target value SP, the valve opening degree of the electric expansion valve 43 is increased to allow the gas refrigerant to flow out from the tank 36 to the gas pipe 42, and conversely, the target value SP. When it descends further, the valve opening is reduced and controlled in the closing direction.

(2−2−1)電動膨張弁43の運転始動時の開度の設定
制御装置57は、外気温度、または、外気温度を示す指標である高圧センサ49の検出圧力(高圧側圧力HP)に基づいて、冷凍装置Rの始動時における電動膨張弁43の弁開度(始動時の弁開度)を設定する。本実施形態の場合、制御装置57は始動時における外気温度、または、高圧側圧力HP(外気温度)と電動膨張弁43の始動時の弁開度との関係を示すデータテーブルを予め記憶している。
(2-2-1) Setting the opening degree of the electric expansion valve 43 at the start of operation The control device 57 sets the outside air temperature or the detection pressure (high pressure side pressure HP) of the high pressure sensor 49 which is an index indicating the outside air temperature. Based on this, the valve opening degree (valve opening degree at the time of starting) of the electric expansion valve 43 at the time of starting the refrigerating apparatus R is set. In the case of the present embodiment, the control device 57 stores in advance a data table showing the relationship between the outside air temperature at the time of starting or the relationship between the high pressure side pressure HP (outside air temperature) and the valve opening degree at the time of starting the electric expansion valve 43. There is.

そして、制御装置57は、始動時における外気温度、または、検出圧力(高圧側圧力HP)から、上記データテーブルに基づいて高圧側圧力HP(外気温度)が高い程増大し、逆に高圧側圧力HPが低い程減少するよう電動膨張弁43の始動時の弁開度を設定する。これにより、外気温度が高い環境での始動時におけるタンク36内圧力の上昇を抑制し、電動膨張弁39に流入する冷媒の圧力上昇を防止することが可能となる。 Then, the control device 57 increases from the outside air temperature at the time of starting or the detected pressure (high pressure side pressure HP) as the high pressure side pressure HP (outside air temperature) increases based on the above data table, and conversely, the high pressure side pressure. The valve opening at the time of starting the electric expansion valve 43 is set so that the lower the HP, the lower the HP. As a result, it is possible to suppress an increase in the pressure inside the tank 36 at the time of starting in an environment where the outside air temperature is high, and to prevent an increase in the pressure of the refrigerant flowing into the electric expansion valve 39.

なお、本実施形態では、タンク36内の圧力OPの目標値SPを固定して制御するが、電動膨張弁33の場合と同様に、外気温度、または、外気温度を示す指標である高圧センサ49の検出圧力(高圧側圧力HP)に基づいて目標値SPを設定するようにしてもよい。この場合には、制御装置57は、外気温度、または、高圧側圧力HPが高いほど目標値SPを高く設定する。そのため、外気温度が高い環境では電動膨張弁39に流入する冷媒の圧力の運転中における目標値SPが高くなる。 In the present embodiment, the target value SP of the pressure OP in the tank 36 is fixed and controlled, but as in the case of the electric expansion valve 33, the outside air temperature or the high pressure sensor 49 which is an index indicating the outside air temperature The target value SP may be set based on the detected pressure (high pressure side pressure HP). In this case, the control device 57 sets the target value SP higher as the outside air temperature or the high pressure side pressure HP increases. Therefore, in an environment where the outside air temperature is high, the target value SP during operation of the pressure of the refrigerant flowing into the electric expansion valve 39 becomes high.

すなわち、高い外気温度の影響で高圧側圧力HPが高くなる場合には、タンク36内の圧力OPの目標値SPが高く設定されることで中間圧MPが高くできるので、電動膨張弁43の弁開度が大きくなっても補助回路48に冷媒が流れにくくなる不都合を防止することができるようになる。逆に、低い外気温度の影響で高圧側圧力HPが低くなる場合には、電動膨張弁43の弁開度を小さくすることで、補助回路48に流入する冷媒量を減少させ、ユニット出口6における冷媒の圧力が低下する不都合を防止することができるようになる。これらにより、季節の移り変わりに伴う外気温度の変化に関わらず、電動膨張弁43の弁開度を適切に制御して、ユニット出口6における冷媒の圧力の変化を抑えることができ、冷媒量を的確に調整することができる。 That is, when the high pressure side pressure HP becomes high due to the influence of the high outside air temperature, the intermediate pressure MP can be increased by setting the target value SP of the pressure OP in the tank 36 high, so that the valve of the electric expansion valve 43 Even if the opening degree is increased, it becomes possible to prevent the inconvenience that the refrigerant becomes difficult to flow into the auxiliary circuit 48. On the contrary, when the high pressure side pressure HP becomes low due to the influence of the low outside air temperature, the amount of the refrigerant flowing into the auxiliary circuit 48 is reduced by reducing the valve opening degree of the electric expansion valve 43, and the unit outlet 6 is used. It becomes possible to prevent the inconvenience that the pressure of the refrigerant drops. As a result, regardless of the change in the outside air temperature due to the change of seasons, the valve opening degree of the electric expansion valve 43 can be appropriately controlled to suppress the change in the refrigerant pressure at the unit outlet 6, and the amount of the refrigerant can be accurately adjusted. Can be adjusted to.

(2−2−2)タンク内圧力OPの規定値MOPでの制御
なお、上述のように制御を行っているときに、設置環境や負荷の影響でタンク36内圧力OP(電動膨張弁39に流入する冷媒の圧力)が所定の規定値MOPに上昇してしまった場合、制御装置57は、電動膨張弁43の弁開度を所定ステップ増大させる。この弁開度の増大により、タンク36内圧力OPは低下する方向に向かうので、圧力OPを常に規定値MOP以下に維持することができるようになり、高圧側圧力変動の影響抑制と、電動膨張弁39に搬送される冷媒の圧力の抑制効果を確実に達成することが可能となる。
(2-2-2) Control of tank pressure OP at specified value MOP When the control is performed as described above, the tank 36 pressure OP (electric expansion valve 39) is affected by the installation environment and load. When the pressure of the inflowing refrigerant) rises to a predetermined specified value MOP, the control device 57 increases the valve opening degree of the electric expansion valve 43 by a predetermined step. As the valve opening increases, the pressure OP inside the tank 36 tends to decrease, so that the pressure OP can always be maintained below the specified value MOP, suppressing the influence of pressure fluctuations on the high pressure side and electrically expanding. It is possible to surely achieve the effect of suppressing the pressure of the refrigerant conveyed to the valve 39.

(2−3)電動膨張弁47の制御
補助回路48における冷媒の流れを説明する。タンク36内の下部に溜まる液冷媒は、タンク36からタンク出口配管37へ流入し、第2の流路29Bを通過後、分流する。分流した液冷媒の一方は、液配管46へ流入し、電動膨張弁47で絞られる。その後、液冷媒は、中間圧戻り配管44に流入し、電動膨張弁43からのガス冷媒と合流し、スプリット熱交換器29の第1の流路29Aに流入し、そこで蒸発する。このときの吸熱作用により、第2の流路29Bを流れる液冷媒の過冷却を増大させる。
(2-3) The flow of the refrigerant in the control auxiliary circuit 48 of the electric expansion valve 47 will be described. The liquid refrigerant accumulated in the lower part of the tank 36 flows from the tank 36 into the tank outlet pipe 37, passes through the second flow path 29B, and then splits. One of the separated liquid refrigerants flows into the liquid pipe 46 and is throttled by the electric expansion valve 47. After that, the liquid refrigerant flows into the intermediate pressure return pipe 44, merges with the gas refrigerant from the electric expansion valve 43, flows into the first flow path 29A of the split heat exchanger 29, and evaporates there. The endothermic action at this time increases the supercooling of the liquid refrigerant flowing through the second flow path 29B.

その後、第1の流路29Aから出たガス冷媒は、中間圧吸入配管26に流入し、インタークーラ24から出た冷媒と混合し、圧縮機11の高段側吸込口19に吸い込まれる。 After that, the gas refrigerant discharged from the first flow path 29A flows into the intermediate pressure suction pipe 26, mixes with the refrigerant discharged from the intercooler 24, and is sucked into the high-stage suction port 19 of the compressor 11.

制御装置57は、電動膨張弁47の弁開度を制御することにより、スプリット熱交換器29の第1の流路29Aに流す液冷媒の量を調整する。例えば、制御装置57は、吐出温度センサ50が検出する圧縮機11からガスクーラ28に吐出される冷媒の温度(吐出温度)に基づいて、電動膨張弁47の弁開度を制御する。これにより、スプリット熱交換器29の第1の流路29Aに流れる液冷媒の量が調整され、圧縮機11からガスクーラ28に吐出される冷媒の吐出温度が所定の目標値TDTに制御される。すなわち、実際の吐出温度が目標値TDTより高い場合には、電動膨張弁47の弁開度を増大させ、低い場合には減少させる。これにより、圧縮機11の冷媒の吐出温度を目標値TDTに維持し、圧縮機11の保護を図る。 The control device 57 adjusts the amount of the liquid refrigerant flowing through the first flow path 29A of the split heat exchanger 29 by controlling the valve opening degree of the electric expansion valve 47. For example, the control device 57 controls the valve opening degree of the electric expansion valve 47 based on the temperature (discharge temperature) of the refrigerant discharged from the compressor 11 detected by the discharge temperature sensor 50 to the gas cooler 28. As a result, the amount of the liquid refrigerant flowing through the first flow path 29A of the split heat exchanger 29 is adjusted, and the discharge temperature of the refrigerant discharged from the compressor 11 to the gas cooler 28 is controlled to a predetermined target value TDT. That is, when the actual discharge temperature is higher than the target value TDT, the valve opening degree of the electric expansion valve 47 is increased, and when it is lower, the valve opening degree is decreased. As a result, the discharge temperature of the refrigerant of the compressor 11 is maintained at the target value TDT, and the compressor 11 is protected.

(3)排除容積比率の算出
従来、上記冷凍装置Rは、蒸発器41における冷媒温度が−5℃以下となる条件で使用されていた。このような冷凍装置Rを、−5℃よりも高い蒸発温度で使用することができないかシミュレーションして検討した。すなわち、蒸発器41における冷媒蒸発温度を−10℃、−5℃、0℃、5℃及び10℃とした場合に、上記冷凍装置Rが冷凍装置として機能するための条件を、排除容積比率(第1の回転圧縮要素14の排除容積に対する第2の回転圧縮要素16の排除容積の比)を変化パラメータとしてシミュレーションして求めた。
(3) Calculation of Exclusion Volume Ratio Conventionally, the refrigerating apparatus R has been used under the condition that the refrigerant temperature in the evaporator 41 is −5 ° C. or lower. It was examined by simulating whether such a refrigerating apparatus R could be used at an evaporation temperature higher than −5 ° C. That is, when the refrigerant evaporation temperature in the evaporator 41 is −10 ° C., −5 ° C., 0 ° C., 5 ° C., and 10 ° C., the condition for the refrigerating device R to function as the refrigerating device is set to the exclusion volume ratio ( The ratio of the excluded volume of the second rotational compression element 16 to the excluded volume of the first rotational compression element 14) was determined by simulation as a change parameter.

(3−1)前提条件
シミュレーションを行う際の前提条件は次のとおりである。
(3-1) Prerequisites The preconditions for performing the simulation are as follows.

(3−1−1)各回転圧縮要素14、16の差圧の下限値
回転圧縮要素は、その構造上、吸い込み圧と吐出圧との間にある程度の差圧がないと、回転圧縮要素として有効に機能することができない。例えば、ロータリー圧縮機の場合は、スライディングベーンをピストンに押しつけるために差圧を利用しており、スクロール圧縮機の場合は、固定スクロールに揺動スクロールを押しつけるために差圧を利用している。回転圧縮要素の差圧の下限値は一般的に0.5MPaである。よって、各回転圧縮要素14、16の差圧の下限値を0.5MPaとした。なお、中間圧は第1の回転圧縮要素14の吐出圧であるから、第1の回転圧縮要素14の差圧の下限値が0.5MPaということは、蒸発圧力に0.5MPaを加えた値が中間圧の下限値になるということを意味している。例えば、蒸発温度が0℃の場合、二酸化炭素の蒸発圧力は3.49MPaであるので、中間圧の下限値は3.99MPaとなる。
(3-1-1) Lower limit of differential pressure of each rotational compression element 14 and 16 The rotational compression element can be used as a rotational compression element unless there is a certain amount of differential pressure between the suction pressure and the discharge pressure due to its structure. Cannot function effectively. For example, in the case of a rotary compressor, a differential pressure is used to press the sliding vane against the piston, and in the case of a scroll compressor, a differential pressure is used to press the swing scroll against the fixed scroll. The lower limit of the differential pressure of the rotational compression element is generally 0.5 MPa. Therefore, the lower limit of the differential pressure of the rotational compression elements 14 and 16 is set to 0.5 MPa. Since the intermediate pressure is the discharge pressure of the first rotational compression element 14, the lower limit of the differential pressure of the first rotational compression element 14 is 0.5 MPa, which means that 0.5 MPa is added to the evaporation pressure. Means that is the lower limit of the intermediate pressure. For example, when the evaporation temperature is 0 ° C., the evaporation pressure of carbon dioxide is 3.49 MPa, so the lower limit of the intermediate pressure is 3.99 MPa.

(3−1−2)タンク36の内圧の設定値
スプリットサイクルの冷凍装置においては、タンクやその下流側の機器及びそれらを接続する配管等の設計圧力を低くしたいというコスト上の理由と、そもそもタンク内圧が二酸化炭素の臨界点の7.4MPa以上になると冷媒を気液分離できなくなるという技術的な理由から、タンクの内圧は、通常、6.0MPa程度とされている。よって、タンク36の内圧の設定値を6.0MPaとした。
(3-1-2) Set value of internal pressure of tank 36 In a split cycle refrigeration system, there is a cost reason to reduce the design pressure of the tank, the equipment on the downstream side thereof, and the piping connecting them, and in the first place. The internal pressure of the tank is usually about 6.0 MPa for the technical reason that the refrigerant cannot be separated into gas and liquid when the internal pressure of the tank becomes 7.4 MPa or more, which is the critical point of carbon dioxide. Therefore, the set value of the internal pressure of the tank 36 was set to 6.0 MPa.

(3−1−3)電動膨張弁43における冷媒温度低下量
スプリット熱交換器29において、第2の流路29Bを流れる冷媒を第1の流路29Aを流れる冷媒で過冷却するためには、各流路を流れる冷媒の温度差が5℃以上必要である。よって、電動膨張弁43によるガス冷媒の温度低下量を5℃以上とした。なお、タンク36の内圧の設定値は6.0MPaであるから、電動膨張弁43出口圧力は5.3MPa以下になる。補助回路48をガス冷媒が流れるためには、中間圧が電動膨張弁43出口圧力よりも低くなければならないので、電動膨張弁43出口圧力が5.3MPa以下であれば、中間圧は5.3MPa未満とする必要がある。
(3-1-3) Amount of Refrigerant Temperature Decrease in Electric Expansion Valve 43 In the split heat exchanger 29, in order to supercool the refrigerant flowing through the second flow path 29B with the refrigerant flowing through the first flow path 29A, The temperature difference of the refrigerant flowing through each flow path needs to be 5 ° C. or more. Therefore, the amount of temperature decrease of the gas refrigerant by the electric expansion valve 43 was set to 5 ° C. or higher. Since the set value of the internal pressure of the tank 36 is 6.0 MPa, the outlet pressure of the electric expansion valve 43 is 5.3 MPa or less. In order for the gas refrigerant to flow through the auxiliary circuit 48, the intermediate pressure must be lower than the outlet pressure of the electric expansion valve 43. Therefore, if the outlet pressure of the electric expansion valve 43 is 5.3 MPa or less, the intermediate pressure is 5.3 MPa. Must be less than.

(3−1−4)補助回路48の流量比率
スプリットサイクルの冷凍装置において、補助回路を流れる冷媒の流量比率は、一般的に35%程度である。よって、補助回路48を流れる冷媒の流量比率は35%とした。
(3-1-4) Flow rate ratio of auxiliary circuit 48 In the split cycle refrigeration system, the flow rate ratio of the refrigerant flowing through the auxiliary circuit is generally about 35%. Therefore, the flow rate ratio of the refrigerant flowing through the auxiliary circuit 48 was set to 35%.

(3−1−5)各回転圧縮要素14、16の体積効率及び圧縮効率
圧縮機11を構成する第1の回転圧縮要素14及び第2の回転圧縮要素16それぞれの体積効率及び圧縮効率は、各値として一般的な、95%及び70%とした。
(3-1-5) Volumetric efficiency and compression efficiency of the rotational compression elements 14 and 16 The volumetric efficiency and compression efficiency of the first rotational compression element 14 and the second rotational compression element 16 constituting the compressor 11 are different. The values were generally 95% and 70%.

(3−2)算出結果
シミュレーションの結果を表1及びこれをグラフにした図2に示す。表1及び図2に示されるように、排除容積比率を84.6%以上135.7%以下とすれば、蒸発温度を、従来の使用範囲よりも高い0℃とした場合であっても、冷凍装置Rを冷凍装置として機能させることが可能であることが判明した。シミュレーションで得られた、蒸発温度0℃、排除容積比率84.6%の場合のp−h線図を図3(a)に、蒸発温度0℃、排除容積比率135.7%の場合のp−h線図を図3(b)に示す。
(3-2) Calculation result The result of the simulation is shown in Table 1 and FIG. 2 which is a graph of this. As shown in Table 1 and FIG. 2, if the exclusion volume ratio is 84.6% or more and 135.7% or less, even when the evaporation temperature is 0 ° C., which is higher than the conventional use range, It has been found that the freezing device R can function as a freezing device. Fig. 3 (a) shows the hp diagram obtained by simulation when the evaporation temperature is 0 ° C. and the exclusion volume ratio is 84.6%, and p when the evaporation temperature is 0 ° C. and the exclusion volume ratio is 135.7%. The −h diagram is shown in FIG. 3 (b).

また、蒸発温度を、より高い5℃とした場合は、排除容積比率を101.8%以上134.2%以下とすれば、冷凍装置Rを冷凍装置として機能させることが可能であることが判明した。また、蒸発温度を、更に高い10℃とした場合は、排除容積比率を121.7%以上132.1%以下とすれば、冷凍装置Rを冷凍装置として機能させることが可能であることが判明した。 Further, it was found that when the evaporation temperature is set to a higher temperature of 5 ° C. and the exclusion volume ratio is 101.8% or more and 134.2% or less, the refrigerating apparatus R can function as a refrigerating apparatus. did. Further, it was found that when the evaporation temperature is further increased to 10 ° C. and the exclusion volume ratio is 121.7% or more and 132.1% or less, the refrigerating apparatus R can function as a refrigerating apparatus. did.

Figure 0006765086
Figure 0006765086

また、これらのシミュレーション結果から、蒸発温度が2.5℃の場合、排除容積比率を、0℃の場合と5℃の場合の中間値、すなわち、93%(=(84.6+101.8)/2)以上135%(=(135.7+134.2)/2)以下とすれば、冷凍装置Rを冷凍装置として機能させることが可能であると合理的に推測できる。同様に、蒸発温度が7.5℃の場合、排除容積比率を、5℃の場合と10℃の場合の中間値、すなわち、112%(=(101.8+121.7)/2)以上132%(=(134.2+132.1)/2)以下とすれば、冷凍装置Rを冷凍装置として機能させることが可能であると合理的に推測できる。 Further, from these simulation results, when the evaporation temperature is 2.5 ° C., the exclusion volume ratio is the median value between the case of 0 ° C. and the case of 5 ° C., that is, 93% (= (84.6 + 101.8) /. If it is 2) or more and 135% (= (135.7 + 134.2) / 2) or less, it can be reasonably estimated that the refrigerating apparatus R can function as a refrigerating apparatus. Similarly, when the evaporation temperature is 7.5 ° C, the exclusion volume ratio is the median value between the case of 5 ° C and the case of 10 ° C, that is, 112% (= (101.8 + 121.7) / 2) or more and 132%. If it is (= (134.2 + 132.1) / 2) or less, it can be reasonably estimated that the refrigerating apparatus R can function as a refrigerating apparatus.

なお、従来の使用範囲である蒸発温度が−10℃の場合は、排除容積比率を59.5%以上131.8%以下とすれば、冷凍装置Rを冷凍装置として機能させることができることが判明した。また、蒸発温度が−5℃の場合は、排除容積比率を70.8%以上134.1%以下とすれば、冷凍装置Rを冷凍装置として機能させることができることが判明した。これらのシミュレーション結果は、従来、蒸発温度が−5℃以下となる条件で冷凍装置Rが使用されており、排除容積比率が70%程度に設定されているという事実とよく一致する。 It was found that when the evaporation temperature is -10 ° C, which is the conventional range of use, the refrigerating device R can function as a refrigerating device if the exclusion volume ratio is 59.5% or more and 131.8% or less. did. Further, it was found that when the evaporation temperature is −5 ° C., the refrigerating apparatus R can function as a refrigerating apparatus if the exclusion volume ratio is 70.8% or more and 134.1% or less. These simulation results are in good agreement with the fact that the refrigerating apparatus R has been conventionally used under the condition that the evaporation temperature is −5 ° C. or lower, and the exclusion volume ratio is set to about 70%.

以上本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 Although the examples of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above examples, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

本発明は、圧縮手段と、ガスクーラと、主絞り手段と、蒸発器とから冷媒回路が構成され、高圧側が超臨界圧力となる冷凍装置に用いるのに好適である。 The present invention is suitable for use in a refrigerating apparatus in which a refrigerant circuit is composed of a compression means, a gas cooler, a main drawing means, and an evaporator, and the high pressure side has a supercritical pressure.

R 冷凍装置
1 冷媒回路
3 冷凍機ユニット
4 ショーケース
6 ユニット出口
7 ユニット入口
8、9 冷媒配管
11 圧縮機
12 密閉容器
13 電動要素
14 第1の回転圧縮要素
16 第2の回転圧縮要素
17 低段側吸込口
18 低段側吐出口
19 高段側吸込口
21 高段側吐出口
22 冷媒導入配管
23 中間圧吐出配管
24 インタークーラ
26 中間圧吸入配管
27 高圧吐出配管
28 ガスクーラ
29 スプリット熱交換器
29A 第1の流路
29B 第2の流路
31 ガスクーラ用送風機
32 ガスクーラ出口配管
33 電動膨張弁(圧力調整用絞り手段)
34 タンク入口配管
36 タンク
37 タンク出口配管
38 主回路
39 電動膨張弁(主絞り手段)
41 蒸発器
42 ガス配管
43 電動膨張弁(第1の補助回路用絞り手段)
44 中間圧戻り配管
46 液配管
47 電動膨張弁(第2の補助回路用絞り手段)
48 補助回路
49 高圧センサ
50 吐出温度センサ
51 低圧センサ
52 中間圧センサ
53 ユニット出口センサ
57 制御装置(制御手段)
R Refrigerant circuit 1 Refrigerant circuit 3 Refrigerant unit 4 Showcase 6 Unit outlet 7 Unit inlet 8, 9 Refrigerant piping 11 Compressor 12 Sealed container 13 Electric element 14 First rotary compression element 16 Second rotary compression element 17 Low stage Side suction port 18 Low-stage side discharge port 19 High-stage side suction port 21 High-stage side discharge port 22 Refrigerant introduction pipe 23 Intermediate pressure discharge pipe 24 Intercooler 26 Intermediate pressure suction pipe 27 High-pressure discharge pipe 28 Gas cooler 29 Split heat exchanger 29A 1st flow path 29B 2nd flow path 31 Gas cooler blower 32 Gas cooler outlet piping 33 Electric expansion valve (pressure adjusting throttle means)
34 Tank inlet piping 36 Tank 37 Tank outlet piping 38 Main circuit 39 Electric expansion valve (main throttle means)
41 Evaporator 42 Gas piping 43 Electric expansion valve (first auxiliary circuit throttle means)
44 Intermediate pressure return piping 46 Liquid piping 47 Electric expansion valve (squeezing means for the second auxiliary circuit)
48 Auxiliary circuit 49 High-voltage sensor 50 Discharge temperature sensor 51 Low-voltage sensor 52 Intermediate pressure sensor 53 Unit outlet sensor 57 Control device (control means)

Claims (2)

圧縮手段と、ガスクーラと、主絞り手段と、蒸発器とから冷媒回路が構成され、高圧側が超臨界圧力となる冷凍装置において、
前記ガスクーラの下流側であって、前記主絞り手段の上流側の前記冷媒回路に接続された圧力調整用絞り手段と、
該圧力調整用絞り手段の下流側であって、前記主絞り手段の上流側の前記冷媒回路に接続されたタンクと、
該タンクの下流側であって、前記主絞り手段の上流側の前記冷媒回路に設けられたスプリット熱交換器と、
前記タンク内のガス冷媒を、第1の補助回路用絞り手段を介して前記スプリット熱交換器の第1の流路に流した後、前記圧縮手段の中間圧部に吸い込ませる補助回路と、
前記タンク下部から冷媒を流出させ、前記スプリット熱交換器の第2の流路に流し、前記第1の流路を流れるガス冷媒と熱交換させた後、前記主絞り手段に流入させる主回路と、
前記圧力調整用絞り手段により、当該圧力調整用絞り手段より上流側の前記冷媒回路の高圧側圧力を調整する制御手段とを備え、
前記補助回路は、前記スプリット熱交換器の第2の流路よりも下流側で、前記主回路から分岐して、前記第1の補助回路用絞り手段よりも下流側であって前記スプリット熱交換器の第1の流路よりも上流側に合流する液配管、及び、前記液配管の途中に設けられた第2の補助回路用絞り手段を備え、
前記圧縮手段は、冷媒を低圧から中間圧に圧縮する低段側回転圧縮要素と、冷媒を中間圧から高圧に圧縮する高段側回転圧縮要素とを有しており、
前記高段側回転圧縮要素の排除容積が前記低段側回転圧縮要素の排除容積の85%以上である冷凍装置。
In a refrigerating apparatus in which a refrigerant circuit is composed of a compression means, a gas cooler, a main drawing means, and an evaporator, and the high pressure side has a supercritical pressure.
A pressure adjusting throttle means on the downstream side of the gas cooler and connected to the refrigerant circuit on the upstream side of the main throttle means.
A tank connected to the refrigerant circuit on the downstream side of the pressure adjusting throttle means and on the upstream side of the main throttle means.
A split heat exchanger provided in the refrigerant circuit on the downstream side of the tank and on the upstream side of the main throttle means.
An auxiliary circuit in which the gas refrigerant in the tank is allowed to flow into the first flow path of the split heat exchanger via the first auxiliary circuit throttle means and then sucked into the intermediate pressure portion of the compression means.
A main circuit in which a liquid refrigerant flows out from the lower part of the tank, flows into a second flow path of the split heat exchanger, exchanges heat with a gas refrigerant flowing through the first flow path, and then flows into the main throttle means. When,
The pressure adjusting throttle means includes a control means for adjusting the high pressure side pressure of the refrigerant circuit on the upstream side of the pressure adjusting throttle means.
The auxiliary circuit is on the downstream side of the second flow path of the split heat exchanger, is branched from the main circuit, and is on the downstream side of the throttle means for the first auxiliary circuit, and the split heat exchange. It is provided with a liquid pipe that joins the upstream side of the first flow path of the vessel and a second auxiliary circuit throttle means provided in the middle of the liquid pipe.
The compression means has a low-stage rotational compression element that compresses the refrigerant from a low pressure to an intermediate pressure, and a high-stage rotational compression element that compresses the refrigerant from an intermediate pressure to a high pressure.
A refrigerating apparatus in which the exclusion volume of the high-stage rotational compression element is 85% or more of the exclusion volume of the low-stage rotational compression element.
前記高段側回転圧縮要素の排除容積が前記低段側回転圧縮要素の排除容積の85%以上136%以下である請求項1記載の冷凍装置。 The refrigerating apparatus according to claim 1, wherein the exclusion volume of the high-stage rotational compression element is 85% or more and 136% or less of the exclusion volume of the low-stage rotational compression element.
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