JP7150148B2 - Outdoor unit, refrigeration cycle device and refrigerator - Google Patents

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Description

この発明は、室外ユニット、冷凍サイクル装置および冷凍機に関する。 The present invention relates to an outdoor unit, a refrigerating cycle device and a refrigerator.

特開2017-187189号公報(特許文献1)には、圧縮機に内蔵されたモータに対してトルクを制御することにより圧縮機から吐出される冷媒の温度が過度に高温になるのを防止する冷凍装置が開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-187189 (Patent Document 1) discloses that the temperature of the refrigerant discharged from the compressor is prevented from becoming excessively high by controlling the torque of the motor built into the compressor. A refrigeration system is disclosed.

特開2017-187189号公報JP 2017-187189 A

近年、冷媒としてCOなどの自然冷媒が注目を集めている。COの臨界温度は31℃で低いため、COを用いた冷凍サイクル装置の凝縮過程は外気が高温となる夏場などでは超臨界圧力状態で行なわれる。このため、システム全体が高圧になってしまうという問題がある。システム全体を高圧に耐えるように設計すると、従来のフロンまたは代替フロンのシステムよりもコストが上昇する。コストダウンのためには、負荷装置だけでも従来使用されてきた装置がそのまま使用できることが望ましい。In recent years, natural refrigerants such as CO2 have attracted attention as refrigerants. Since the critical temperature of CO 2 is low at 31° C., the condensation process of a refrigeration cycle apparatus using CO 2 is carried out in a supercritical pressure state in summer when the outside air becomes hot. Therefore, there is a problem that the whole system becomes high pressure. Designing the entire system to withstand high pressure increases the cost over conventional CFC or alternative CFC systems. In order to reduce costs, it is desirable that conventionally used devices can be used as they are, even for load devices.

しかし、負荷装置の設計圧を低くすると、室外ユニットから負荷装置に液冷媒を送る液管において予め膨張弁で減圧することが必要となる。このとき、負荷装置の膨張弁の手前で液冷媒にガス冷媒が混入すると、膨張弁の流量が著しく低下するため、能力低下を回避するために十分な過冷却度(SC:Subcool)の確保が必要である。 However, if the design pressure of the load device is lowered, it is necessary to reduce the pressure in advance by an expansion valve in the liquid pipe that sends the liquid refrigerant from the outdoor unit to the load device. At this time, if the gas refrigerant mixes with the liquid refrigerant before the expansion valve of the load device, the flow rate of the expansion valve will drop significantly, so it is necessary to secure a sufficient degree of supercooling (SC: subcool) to avoid a decline in performance. is necessary.

また、性能向上のため、内部熱交換器を設けて過冷却度を高め、冷却側の冷媒を圧縮機の中間圧ポートに戻す中間圧インジェクション回路を採用することも考えられるが、蒸発温度が高い場合には中間圧も高いため、内部熱交換器で過冷却度を確保することが困難となる。このため、冷凍サイクル装置の能力が低下する可能性もある。 Also, in order to improve performance, it is conceivable to install an internal heat exchanger to increase the degree of subcooling and adopt an intermediate pressure injection circuit that returns the refrigerant on the cooling side to the intermediate pressure port of the compressor, but the evaporation temperature is high. In some cases, the intermediate pressure is also high, making it difficult to ensure the degree of supercooling in the internal heat exchanger. For this reason, there is a possibility that the performance of the refrigeration cycle device will decrease.

この発明の目的は、蒸発温度が高い場合でも負荷装置の入口部分の冷媒の過冷却度を確保することが可能な室外ユニット、冷凍サイクル装置および冷凍機を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an outdoor unit, a refrigerating cycle device, and a refrigerator capable of ensuring the degree of supercooling of the refrigerant at the inlet portion of the load device even when the evaporation temperature is high.

本開示の室外ユニットは、第1膨張弁および蒸発器を含む負荷装置に接続されるように構成された冷凍サイクル装置の室外ユニットである。室外ユニットは、吸入ポート、吐出ポート、中間圧ポートを有する圧縮機と、凝縮器と、熱交換器と、第2膨張弁とを備える。熱交換器は、第1通路および第2通路を有し、前記第1通路を流れる冷媒と前記第2通路を流れる冷媒との間で熱交換を行なうように構成される。圧縮機から、凝縮器、熱交換器の第1通路、第2膨張弁に至る流路は、負荷装置と共に、冷媒が循環する循環流路を形成する。室外ユニットは、循環流路の第1通路の出口と第2膨張弁との間の部分から、第2通路の入口に冷媒を流す第1冷媒流路と、第1冷媒流路に配置される第3膨張弁と、第2通路の出口から圧縮機の吸入ポートまたは中間圧ポートに冷媒を流す第2冷媒流路と、第2冷媒流路に配置され、第通路の出口から流出する冷媒の行き先を吸入ポートおよび中間圧ポートのいずれか一方に切り替える流路切替部とをさらに備える。 An outdoor unit of the present disclosure is an outdoor unit of a refrigeration cycle apparatus configured to be connected to a load device including a first expansion valve and an evaporator. The outdoor unit includes a compressor having a suction port, a discharge port and an intermediate pressure port, a condenser, a heat exchanger and a second expansion valve. The heat exchanger has a first passageway and a second passageway, and is configured to exchange heat between refrigerant flowing through the first passageway and refrigerant flowing through the second passageway. A flow path from the compressor to the condenser, the first passage of the heat exchanger, and the second expansion valve forms a circulation flow path in which the refrigerant circulates together with the load device. The outdoor unit is arranged in a first refrigerant flow path through which the refrigerant flows from a portion of the circulation flow path between the outlet of the first passage and the second expansion valve to the inlet of the second passage, and the first refrigerant flow path. a third expansion valve; a second refrigerant passage that flows refrigerant from an outlet of the second passage to a suction port or an intermediate pressure port of the compressor; refrigerant arranged in the second refrigerant passage and flowing out from the outlet of the second passage; a flow path switching unit for switching the destination of the air to either the suction port or the intermediate pressure port.

本開示の室外ユニットおよびそれを備える冷凍サイクル装置、冷凍機によれば、蒸発温度が変化した場合でも室外ユニットから負荷装置に送出される液冷媒の過冷却度が確保できるので、冷凍能力の低下を防ぐことができる。 According to the outdoor unit and the refrigerating cycle device and the refrigerator including the outdoor unit of the present disclosure, even if the evaporation temperature changes, the degree of supercooling of the liquid refrigerant sent from the outdoor unit to the load device can be ensured, so the refrigerating capacity decreases. can be prevented.

本開示の実施の形態1に従う冷凍サイクル装置の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1 of the present disclosure; FIG. 流路切替部74の制御を説明するためのフローチャートである。7 is a flowchart for explaining control of a flow path switching unit 74; 第3膨張弁71の制御について説明するためのフローチャートである。7 is a flowchart for explaining control of a third expansion valve 71; 第4膨張弁72の制御について説明するためのフローチャートである。7 is a flowchart for explaining control of a fourth expansion valve 72; 第2膨張弁40の制御について説明するためのフローチャートである。4 is a flowchart for explaining control of a second expansion valve 40;

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態で説明された構成を適宜組み合わせることは出願当初から予定されている。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. A plurality of embodiments will be described below, but appropriate combinations of the configurations described in the respective embodiments have been planned since the filing of the application. The same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

図1は、本開示の実施の形態に従う冷凍サイクル装置の全体構成図である。なお、図1では、冷凍サイクル装置における各機器の接続関係および配置構成を機能的に示しており、物理的な空間における配置を必ずしも示すものではない。 FIG. 1 is an overall configuration diagram of a refrigeration cycle apparatus according to an embodiment of the present disclosure. Note that FIG. 1 functionally shows the connection relationship and arrangement configuration of each device in the refrigeration cycle apparatus, and does not necessarily show the arrangement in a physical space.

図1を参照して、冷凍サイクル装置1は、室外ユニット2と、負荷装置3と、延長配管84,88とを備える。 Referring to FIG. 1 , refrigeration cycle device 1 includes an outdoor unit 2 , a load device 3 , and extension pipes 84 and 88 .

室外ユニット2は、負荷装置3に接続されるように構成された冷凍サイクル装置1の室外ユニットである。室外ユニット2は、吸入ポートG1、吐出ポートG2、中間圧ポートG3を有する圧縮機10と、凝縮器20と、ファン22と、熱交換器30と、第2膨張弁40と、配管80~83、89とを備える。熱交換器30は、第1通路H1および第2通路H2を有し、第1通路H1を流れる冷媒と第2通路H2を流れる冷媒との間で熱交換を行なうように構成される。 The outdoor unit 2 is an outdoor unit of the refrigeration cycle device 1 configured to be connected to the load device 3 . The outdoor unit 2 includes a compressor 10 having a suction port G1, a discharge port G2, and an intermediate pressure port G3, a condenser 20, a fan 22, a heat exchanger 30, a second expansion valve 40, and pipes 80 to 83. , 89. The heat exchanger 30 has a first passage H1 and a second passage H2, and is configured to exchange heat between the refrigerant flowing through the first passage H1 and the refrigerant flowing through the second passage H2.

負荷装置3は、第1膨張弁50と、蒸発器60と、配管85、86,87とを含む。第1膨張弁50は、たとえば、室外ユニット2と独立して制御される温度膨張弁である。 Load device 3 includes first expansion valve 50 , evaporator 60 , and pipes 85 , 86 , 87 . The first expansion valve 50 is, for example, a temperature expansion valve controlled independently of the outdoor unit 2 .

圧縮機10は、配管89および97から吸入される冷媒を圧縮して配管80へ吐出する。圧縮機10は、制御装置100からの制御信号に従って回転速度を調整するように構成される。圧縮機10の回転速度を調整することで冷媒の循環量が調整され、冷凍サイクル装置1の能力を調整することができる。圧縮機10には種々のタイプのものを採用可能であり、たとえば、スクロールタイプ、ロータリータイプ、スクリュータイプ等のものを採用し得る。 Compressor 10 compresses the refrigerant sucked from pipes 89 and 97 and discharges it to pipe 80 . Compressor 10 is configured to adjust its rotational speed according to a control signal from control device 100 . By adjusting the rotational speed of the compressor 10, the circulation amount of the refrigerant is adjusted, and the capacity of the refrigeration cycle device 1 can be adjusted. Various types can be adopted for the compressor 10, for example, a scroll type, a rotary type, a screw type, and the like can be adopted.

凝縮器20は、圧縮機10から配管80に吐出された冷媒を凝縮して配管81へ流す。凝縮器20は、圧縮機10から吐出された高温高圧のガス冷媒が外気と熱交換(放熱)を行なうように構成される。この熱交換により、冷媒は凝縮されて液相に変化する。ファン22は、凝縮器20において冷媒が熱交換を行なう外気を凝縮器20に供給する。ファン22の回転数を調整することにより、圧縮機10の吐出側の冷媒圧力(高圧側圧力)を調整することができる。 The condenser 20 condenses the refrigerant discharged from the compressor 10 to the pipe 80 and flows it to the pipe 81 . Condenser 20 is configured such that the high-temperature, high-pressure gas refrigerant discharged from compressor 10 exchanges heat (radiates heat) with the outside air. This heat exchange causes the refrigerant to condense and change to a liquid phase. The fan 22 supplies outside air to the condenser 20 with which the refrigerant exchanges heat in the condenser 20 . By adjusting the rotational speed of the fan 22, the pressure of the refrigerant on the discharge side of the compressor 10 (high-pressure side pressure) can be adjusted.

なお、本明細書では、説明の容易のため、超臨界状態の冷媒を冷却する場合も凝縮器20と呼ぶこととする。また、本明細書では、説明の容易のため、超臨界状態の冷媒の基準温度からの低下量も過冷却度と呼ぶこととする。 In this specification, for ease of explanation, the condenser 20 is also used to cool the refrigerant in the supercritical state. Further, in this specification, for ease of explanation, the amount of decrease from the reference temperature of the refrigerant in the supercritical state is also referred to as the degree of supercooling.

圧縮機10から、凝縮器20、熱交換器30の第1通路H1、第2膨張弁40に至る流路は、負荷装置3の第1膨張弁50、蒸発器60が配置される流路と共に、冷媒が循環する循環流路を形成する。以下、この循環流路を冷凍サイクルの「メイン回路」とも言う。 The flow path from the compressor 10 to the condenser 20, the first passage H1 of the heat exchanger 30, and the second expansion valve 40 is the flow path in which the first expansion valve 50 of the load device 3 and the evaporator 60 are arranged. , form a circulation flow path through which the coolant circulates. Hereinafter, this circulation flow path is also referred to as the "main circuit" of the refrigeration cycle.

室外ユニット2は、循環流路の第1通路H1の出口と第2膨張弁40との間の部分から、第2通路H2の入口に冷媒を流す第1冷媒流路(91~94)と、第2通路H2の出口から圧縮機10の吸入ポートG1または中間圧ポートG3に冷媒を流す第2冷媒流路(96~98)と、第2冷媒流路に配置され、第2通路H2の出口から流出する冷媒の行き先を吸入ポートG1および中間圧ポートG3のいずれか一方に切り替える流路切替部74とをさらに備える。以下において、メイン回路から分岐して第2通路H2を経由して圧縮機10に冷媒を送るこの流路を、「インジェクション流路」と呼ぶである。 The outdoor unit 2 includes first refrigerant passages (91 to 94) that flow refrigerant from a portion of the circulation passage between the outlet of the first passage H1 and the second expansion valve 40 to the inlet of the second passage H2; Second refrigerant passages (96 to 98) that flow refrigerant from the outlet of the second passage H2 to the suction port G1 or the intermediate pressure port G3 of the compressor 10; and a flow path switching unit 74 for switching the destination of the refrigerant flowing out from the intake port G1 to either the suction port G1 or the intermediate pressure port G3. Hereinafter, this channel that branches off from the main circuit and sends the refrigerant to the compressor 10 via the second channel H2 is referred to as an "injection channel".

室外ユニット2は、さらに、第1冷媒流路に配置され、冷媒を貯留する受液器(レシーバ)73と、循環流路の第1通路H1の出口と第2膨張弁40との間の部分と受液器73の入口との間の配管91に配置された第3膨張弁71と、受液器73の出口の配管94と受液器73のガス排出口との間に設けられ受液器73内の冷媒ガスを排出するガス抜き通路93と、ガス抜き通路93に配置された第4膨張弁72とを備える。 The outdoor unit 2 further includes a liquid receiver (receiver) 73 that is arranged in the first refrigerant flow path and stores the refrigerant, and a portion between the outlet of the first passage H1 of the circulation flow path and the second expansion valve 40. and the third expansion valve 71 arranged in the pipe 91 between the liquid receiver 73 and the inlet of the liquid receiver 73; A gas vent passage 93 for discharging refrigerant gas in the vessel 73 and a fourth expansion valve 72 arranged in the gas vent passage 93 are provided.

このようにインジェクション流路に受液器73を設けることにより、液管である配管82,83における過冷却度を確保することが容易となる。受液器73には一般にガス冷媒があるため、冷媒温度は飽和温度となるので、配管82に受液器73を配置すると過冷却度を確保できないからである。 By providing the liquid receiver 73 in the injection flow path in this way, it becomes easy to ensure the degree of supercooling in the pipes 82 and 83 which are liquid pipes. This is because the liquid receiver 73 generally contains a gas refrigerant, and the refrigerant temperature reaches the saturation temperature.

また、中間圧部分に受液器73を設けると、メイン回路の高圧部が超臨界状態である場合でも受液器73の内部に中間圧の液冷媒を貯留することが可能となる。このため、受液器73の容器の設計圧を高圧部よりも低くすることができ、容器の薄肉化によるコスト低減も図れる。 Further, when the liquid receiver 73 is provided in the intermediate pressure portion, it becomes possible to store the intermediate pressure liquid refrigerant inside the liquid receiver 73 even when the high pressure portion of the main circuit is in a supercritical state. Therefore, the design pressure of the container of the liquid receiver 73 can be made lower than that of the high-pressure part, and cost reduction can be achieved by making the container thinner.

室外ユニット2は、さらに、圧力センサ110,111,112と、温度センサ120,121,122と、流路切替部74を制御する制御装置100を備える。 The outdoor unit 2 further includes pressure sensors 110 , 111 , 112 , temperature sensors 120 , 121 , 122 and a control device 100 that controls the flow path switching section 74 .

圧力センサ110は、圧縮機10の吸入圧力PLを検出し、その検出値を制御装置100へ出力する。圧力センサ111は、圧縮機10の吐出圧力PHを検出し、その検出値を制御装置100へ出力する。圧力センサ112は、第2膨張弁40の出口の配管83の圧力P1を検出し、その検出値を制御装置100へ出力する。 Pressure sensor 110 detects a suction pressure PL of compressor 10 and outputs the detected value to control device 100 . Pressure sensor 111 detects the discharge pressure PH of compressor 10 and outputs the detected value to control device 100 . Pressure sensor 112 detects pressure P<b>1 in pipe 83 at the outlet of second expansion valve 40 and outputs the detected value to control device 100 .

室外ユニット2は、第2膨張弁40を液管に備えることによって、負荷装置3の設計圧(例えば、4MPa)以下に冷媒圧力を減圧してから負荷装置3に送出することができる。これによりCO2などの超臨界を利用する冷媒を使用しても、負荷装置3として従来と同じ設計圧の汎用製品を使用することができる。 By providing the second expansion valve 40 in the liquid pipe, the outdoor unit 2 can reduce the pressure of the refrigerant below the design pressure of the load device 3 (for example, 4 MPa) and then send the refrigerant to the load device 3 . As a result, even if a supercritical refrigerant such as CO2 is used, a general-purpose product having the same design pressure as the conventional one can be used as the load device 3 .

温度センサ120は、圧縮機10の吐出温度THを検出し、その検出値を制御装置100へ出力する。温度センサ121は、凝縮器20の出口の配管81の冷媒温度T1を検出し、その検出値を制御装置100へ出力する。温度センサ122は、熱交換器30の被冷却側の第1通路H1の出口の冷媒温度T2を検出し、その検出値を制御装置100へ出力する。 Temperature sensor 120 detects a discharge temperature TH of compressor 10 and outputs the detected value to control device 100 . Temperature sensor 121 detects refrigerant temperature T<b>1 in piping 81 at the outlet of condenser 20 and outputs the detected value to control device 100 . Temperature sensor 122 detects refrigerant temperature T<b>2 at the outlet of first passage H<b>1 on the cooled side of heat exchanger 30 and outputs the detected value to control device 100 .

第2冷媒流路は、熱交換器30の第2通路H2の出口と流路切替部74との間を接続する配管96と、流路切替部74とを含んで構成される。流路切替部74は、配管96が2分岐した配管97,98と、配管97,98にそれぞれ配置される開閉弁75,76とを含む。配管97は配管96と中間圧ポートG3との間に接続される。配管98は配管96と吸入ポートG1との間に接続される。開閉弁75,76の一方を選択的に開くことによって、インジェクション流路を流れる冷媒の行き先が切り替えられる。 The second refrigerant flow path includes a pipe 96 connecting between the outlet of the second passage H2 of the heat exchanger 30 and the flow path switching section 74 and the flow path switching section 74 . The channel switching unit 74 includes pipes 97 and 98 obtained by branching the pipe 96 into two, and on-off valves 75 and 76 arranged in the pipes 97 and 98, respectively. A pipe 97 is connected between the pipe 96 and the intermediate pressure port G3. A pipe 98 is connected between the pipe 96 and the suction port G1. By selectively opening one of the on-off valves 75 and 76, the destination of the coolant flowing through the injection flow path is switched.

制御装置100は、CPU(Central Processing Unit)102と、メモリ104(ROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory))と、各種信号を入出力するための入出力バッファ(図示せず)等を含んで構成される。CPU102は、ROMに格納されているプログラムをRAM等に展開して実行する。ROMに格納されるプログラムは、制御装置100の処理手順が記されたプログラムである。制御装置100は、これらのプログラムに従って、室外ユニット2における各機器の制御を実行する。この制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で処理することも可能である。 The control device 100 includes a CPU (Central Processing Unit) 102, a memory 104 (ROM (Read Only Memory) and RAM (Random Access Memory)), an input/output buffer (not shown) for inputting and outputting various signals, and the like. Consists of The CPU 102 develops a program stored in the ROM into the RAM or the like and executes it. The program stored in the ROM is a program in which processing procedures of the control device 100 are described. The control device 100 controls each device in the outdoor unit 2 according to these programs. This control is not limited to processing by software, and processing by dedicated hardware (electronic circuit) is also possible.

図2は、流路切替部74の制御を説明するためのフローチャートである。図1、図2を参照して、制御装置100は、ステップS1において開閉弁75が開状態かつ開閉弁76が閉状態であるか否かを判断する。開閉弁75が開状態かつ開閉弁76が閉状態であれば(S1でYES)、インジェクション流路を流れる冷媒の行き先として、中間圧ポートG3が選択されている。逆にインジェクション流路を流れる冷媒の行き先として、吸入ポートG1が選択されている場合は、開閉弁75が閉状態かつ開閉弁76が開状態である。 FIG. 2 is a flowchart for explaining the control of the channel switching section 74. As shown in FIG. 1 and 2, control device 100 determines in step S1 whether on-off valve 75 is open and on-off valve 76 is closed. If the on-off valve 75 is open and the on-off valve 76 is closed (YES in S1), the intermediate pressure port G3 is selected as the destination of the refrigerant flowing through the injection passage. Conversely, when the suction port G1 is selected as the destination of the refrigerant flowing through the injection channel, the on-off valve 75 is closed and the on-off valve 76 is open.

開閉弁75が開状態である場合(S1でYES)、ステップS2において、制御装置100は、熱交換器30の第1通路H1の出口の冷媒温度T2が第1温度Tth1以上であるか否かを判断する。 When the on-off valve 75 is open (YES in S1), in step S2, the control device 100 determines whether the refrigerant temperature T2 at the outlet of the first passage H1 of the heat exchanger 30 is equal to or higher than the first temperature Tth1. to judge.

制御装置100は、熱交換器30の第1通路H1の出口の冷媒温度T2が第1温度Tth1よりも高い場合には(S2でYES)、ステップS3~S7の処理において、冷媒の行き先を吸入ポートG1とするように流路切替部74を制御する。制御装置100は、熱交換器30の第1通路H1の出口の冷媒温度T2=第1温度Tth1である場合も(S2でYES)、ステップS3~S7の処理において、冷媒の行き先を吸入ポートG1とするように流路切替部74を制御する。 When the refrigerant temperature T2 at the outlet of the first passage H1 of the heat exchanger 30 is higher than the first temperature Tth1 (YES in S2), the controller 100 determines the destination of the refrigerant in the processing of steps S3 to S7. The flow switching unit 74 is controlled so as to switch to the port G1. Even when the refrigerant temperature T2 at the outlet of the first passage H1 of the heat exchanger 30=the first temperature Tth1 (YES in S2), the control device 100 sets the destination of the refrigerant to the suction port G1 in the processing of steps S3 to S7. The channel switching unit 74 is controlled such that

具体的には、制御装置100は、圧縮機10の吸気温度TLがしきい値TLth1以上である場合(S3でYES)にステップS4~S7の処理を順次実行して冷媒の行き先を吸入ポートG1とするように流路切替部74を制御する。なお、圧縮機10の吸気温度TLは、圧力センサ110で検出した吸入圧力PLから換算して得ることができる。ステップS4では圧縮機10の運転が停止され、ステップS5では開閉弁75が閉止され、ステップS6では開閉弁76が開かれ、ステップS7において圧縮機10の運転が再開される。 Specifically, when the intake air temperature TL of the compressor 10 is equal to or higher than the threshold value TLth1 (YES in S3), the control device 100 sequentially executes the processes of steps S4 to S7 to determine the destination of the refrigerant to the suction port G1. The channel switching unit 74 is controlled such that The intake air temperature TL of the compressor 10 can be obtained by converting the intake pressure PL detected by the pressure sensor 110 . The operation of the compressor 10 is stopped in step S4, the on-off valve 75 is closed in step S5, the on-off valve 76 is opened in step S6, and the operation of the compressor 10 is restarted in step S7.

なお、冷媒温度T2が第1温度Tth1よりも低い場合(S2でNO)は過冷却度の確保ができており、また圧縮機10の吸気温度TLがしきい値TLth1より低い場合(S3でNO)は、蒸発温度が低いので中間圧も低くなるため、制御装置100は、ステップS4~S7の流路切替部74の切替を行なわない。 When the refrigerant temperature T2 is lower than the first temperature Tth1 (NO in S2), the degree of subcooling is ensured, and when the intake air temperature TL of the compressor 10 is lower than the threshold value TLth1 (NO in S3) ), since the evaporation temperature is low and the intermediate pressure is also low, control device 100 does not switch flow path switching unit 74 in steps S4 to S7.

一方、開閉弁75が閉状態である場合(S1でNO)において、熱交換器30の第1通路H1の出口の冷媒温度T2が第2温度Tth2よりも低い場合には(S8でYES)、ステップS9~S13の処理において、制御装置100は、冷媒の行き先を中間圧ポートG3とするように流路切替部74を制御する。制御装置100は、冷媒温度T2=第2温度Tth2である場合も(SでYES)、冷媒の行き先を中間圧ポートG3とするように流路切替部74を制御する。なお、Tth1>Tth2である。 On the other hand, when the on-off valve 75 is closed (NO in S1), if the refrigerant temperature T2 at the outlet of the first passage H1 of the heat exchanger 30 is lower than the second temperature Tth2 (YES in S8), In the processing of steps S9 to S13, the control device 100 controls the flow path switching section 74 so that the destination of the refrigerant is the intermediate pressure port G3. The control device 100 controls the flow path switching unit 74 so that the destination of the refrigerant is the intermediate pressure port G3 even when the refrigerant temperature T2=the second temperature Tth2 ( YES in S8). Note that Tth1>Tth2.

具体的には、制御装置100は、圧縮機10の吸気温度TLがしきい値TLth以下である場合(S9でYES)にステップS10~S13の処理を順次実行して冷媒の行き先を中間圧ポートG3とするように流路切替部74を制御する。なお、TLth1>TLth2である。ステップS10では圧縮機10の運転が停止され、ステップS11では開閉弁76が閉止され、ステップS12では開閉弁75が開かれ、ステップS13において圧縮機10の運転が再開される。 Specifically, when the intake air temperature TL of the compressor 10 is equal to or lower than the threshold value TLth 2 (YES in S9), the control device 100 sequentially executes the processes of steps S10 to S13 to change the destination of the refrigerant to the intermediate pressure. The flow switching unit 74 is controlled to switch to port G3. Note that TLth1>TLth2. The operation of the compressor 10 is stopped in step S10, the on-off valve 76 is closed in step S11, the on-off valve 75 is opened in step S12, and the operation of the compressor 10 is restarted in step S13.

なお、冷媒温度T2が第2温度Tth2よりも高い場合(S8でNO)は過冷却度の確保ができておらず、また圧縮機10の吸気温度TLがしきい値TLth2より高い場合(S9でNO)は、蒸発温度が高いので中間圧も高くなっているため、制御装置100は、流路切替部74冷媒の行き先を吸入ポートG1としたまま維持し、流路切替を行なわない。 When the refrigerant temperature T2 is higher than the second temperature Tth2 (NO in S8), the degree of subcooling cannot be ensured, and when the intake air temperature TL of the compressor 10 is higher than the threshold value TLth2 (in S9 NO) has a high evaporation temperature and a high intermediate pressure. Therefore, the controller 100 maintains the destination of the refrigerant in the flow path switching unit 74 as the suction port G1 and does not switch the flow path.

以上説明したように制御装置100は、配管82と配管94の圧力差が小さい場合には、圧力差を拡大するように流路切替部74を制御して中間圧ポートG3から吸入ポートG1に冷媒の送り先を切り替える。このため、第3膨張弁71における減圧量が確保できるため、第3膨張弁71での温度低下量が増える。これにより、熱交換器30の第1通路H1の冷媒温度と第2通路H2の冷媒温度との温度差を確保できる。したがって熱交換器30での熱交換量が増加し、冷媒温度T2を下げることが可能となる。 As described above, when the pressure difference between the pipes 82 and 94 is small, the control device 100 controls the flow path switching unit 74 so as to increase the pressure difference so that the refrigerant is transferred from the intermediate pressure port G3 to the suction port G1. switch destinations. Therefore, the amount of pressure reduction in the third expansion valve 71 can be ensured, so the amount of temperature decrease in the third expansion valve 71 increases. Thereby, the temperature difference between the refrigerant temperature in the first passage H1 and the refrigerant temperature in the second passage H2 of the heat exchanger 30 can be ensured. Therefore, the amount of heat exchanged in the heat exchanger 30 is increased, and the refrigerant temperature T2 can be lowered.

なお、図2のフローチャートのように運転停止中に流路の切替を行なう方が挙動が安定するので好ましいが、ステップS4~S7の処理のうちステップS4およびS7の処理を行なわずに運転中に流路の切替を行なうようにフローチャートを変形しても良い。同様に、ステップS10~S13の処理のうちステップS10およびS13の処理を行なわずに運転中に流路の切替を行なうようにフローチャートを変形しても良い。 As shown in the flowchart of FIG. 2, it is preferable to switch the flow path while the operation is stopped because the behavior is stabilized. The flow chart may be modified so as to switch the flow path. Similarly, the flow chart may be modified so that the flow paths are switched during operation without performing steps S10 and S13 among the processes of steps S10 to S13.

図3は、第3膨張弁71の制御について説明するためのフローチャートである。図1、図3を参照して、第3膨張弁71は、圧縮機10の吐出温度THが目標温度に一致するようにフィードバック制御される。具体的には、制御装置100は、ステップS21において、圧縮機10の吐出温度THが目標温度より高い場合には(S21でYES)、ステップS22において第3膨張弁71の開度を増加させる。これによって、受液器73を経由して中間圧ポートG3または吸入ポートG1に流入する冷媒が増えるため、吐出温度THが低下する。 FIG. 3 is a flowchart for explaining control of the third expansion valve 71. As shown in FIG. 1 and 3, the third expansion valve 71 is feedback-controlled so that the discharge temperature TH of the compressor 10 matches the target temperature. Specifically, when the discharge temperature TH of the compressor 10 is higher than the target temperature in step S21 (YES in S21), the controller 100 increases the opening degree of the third expansion valve 71 in step S22. As a result, the amount of refrigerant flowing into the intermediate pressure port G3 or the suction port G1 via the liquid receiver 73 increases, so the discharge temperature TH decreases.

一方、圧縮機10の吐出温度THが目標温度より低い場合には(S21でNOかつS23でYES)、制御装置100は、ステップS24において第3膨張弁71の開度を減少させる。これによって、受液器73を経由して中間圧ポートG3または吸入ポートG1に流入する冷媒が減るため、吐出温度THが上昇する。 On the other hand, when the discharge temperature TH of the compressor 10 is lower than the target temperature (NO in S21 and YES in S23), the controller 100 reduces the opening degree of the third expansion valve 71 in step S24. As a result, the amount of refrigerant flowing into the intermediate pressure port G3 or the suction port G1 via the liquid receiver 73 is reduced, and the discharge temperature TH rises.

吐出温度TH=目標温度であれば(S21でNO、かつS23でNO)、第3膨張弁71の開度は現在の状態を維持する。 If the discharge temperature TH=the target temperature (NO in S21 and NO in S23), the degree of opening of the third expansion valve 71 is maintained at its current state.

このように、制御装置100は、圧縮機10の吐出温度THが目標温度に近づくように第3膨張弁71の開度を制御する。 In this manner, the control device 100 controls the degree of opening of the third expansion valve 71 so that the discharge temperature TH of the compressor 10 approaches the target temperature.

なお、ステップS21の目標温度>ステップS23の目標温度として、第3膨張弁71の開度の変更の頻度を減らすようにしても良い。 The frequency of changing the degree of opening of the third expansion valve 71 may be reduced by setting the target temperature in step S21>the target temperature in step S23.

図4は、第4膨張弁72の制御について説明するためのフローチャートである。図1、図4を参照して、第4膨張弁72は、凝縮器20の出口の冷媒の過冷却度を確保するため、凝縮器20の出口の冷媒温度T1が目標温度に一致するようにフィードバック制御される。具体的には、ステップS31において、凝縮器20の出口の冷媒温度T1と凝縮器20の圧力(PHで近似)によって定まる過冷却度SCが目標値より大きい場合には(S31でYES)、制御装置100は、ステップS32において第4膨張弁72の開度を増加させる。これによって、受液器73からガス冷媒が抜け、液冷媒量が増加するため、メイン回路を循環する冷媒量が減少するので、冷媒温度が全体的に上昇し、冷媒温度T1が上昇するので過冷却度SCが減少する。 FIG. 4 is a flowchart for explaining control of the fourth expansion valve 72. As shown in FIG. Referring to FIGS. 1 and 4, the fourth expansion valve 72 adjusts the refrigerant temperature T1 at the outlet of the condenser 20 to match the target temperature in order to ensure the degree of subcooling of the refrigerant at the outlet of the condenser 20. Feedback controlled. Specifically, in step S31, if the degree of supercooling SC determined by the refrigerant temperature T1 at the outlet of the condenser 20 and the pressure of the condenser 20 (approximate by PH) is greater than the target value (YES in S31), the control The device 100 increases the opening degree of the fourth expansion valve 72 in step S32. As a result, the gas refrigerant escapes from the liquid receiver 73 and the amount of liquid refrigerant increases, so the amount of refrigerant circulating in the main circuit decreases, and the refrigerant temperature rises as a whole, causing the refrigerant temperature T1 to rise. The degree of cooling SC decreases.

一方、凝縮器20の出口の冷媒温度T1と凝縮器20の圧力(PHで近似)によって定まる過冷却度SCが目標値より小さい場合には(S33でYES)、制御装置100は、ステップS34において第4膨張弁72の開度を減少させる。これによって、受液器73のガス冷媒量が増え、液冷媒量が減るため、メイン回路を循環する冷媒量が増加するので、冷媒温度が全体的に低下し、冷媒温度T1が低下するので過冷却度SCが増加する。 On the other hand, if the degree of subcooling SC determined by the refrigerant temperature T1 at the outlet of the condenser 20 and the pressure (approximate by PH) of the condenser 20 is smaller than the target value (YES in S33), the control device 100 in step S34 The degree of opening of the fourth expansion valve 72 is decreased. As a result, the amount of gas refrigerant in the liquid receiver 73 increases and the amount of liquid refrigerant decreases, so the amount of refrigerant circulating in the main circuit increases. The degree of cooling SC increases.

過冷却度SC=目標値であれば(S31でNO、かつS33でNO)、第4膨張弁72の開度は現在の状態を維持する。 If degree of supercooling SC=target value (NO in S31 and NO in S33), the degree of opening of fourth expansion valve 72 is maintained at its current state.

このように、制御装置100は、凝縮器20の出口の冷媒温度T1が目標温度に近づくように第4膨張弁72の開度を制御する。 In this manner, the control device 100 controls the opening degree of the fourth expansion valve 72 so that the refrigerant temperature T1 at the outlet of the condenser 20 approaches the target temperature.

なお、ステップS31の目標値>ステップS33の目標値として、第4膨張弁72の開度の変更の頻度を減らすようにしても良い。 The frequency of changing the opening degree of the fourth expansion valve 72 may be reduced by setting the target value of step S31>the target value of step S33.

制御装置100は、冷媒の超臨界領域を使用するように、圧縮機10および第2膨張弁40の制御を行なう。たとえば、夏季など外気温度が冷媒の超臨界温度よりも高い場合、制御装置100は圧縮機10の回転速度を春季または秋季よりも高めて高圧部の圧力を上昇させる。この場合、メイン回路の高圧部の圧力が高くなる。負荷装置3を通常冷媒で使用される装置と共用可能とするために、第2膨張弁40で減圧が行なわれる。このとき第2膨張弁40は以下のように制御される。 Control device 100 controls compressor 10 and second expansion valve 40 so as to use the supercritical region of the refrigerant. For example, when the outside air temperature is higher than the supercritical temperature of the refrigerant, such as in summer, the control device 100 increases the rotation speed of the compressor 10 more than in spring or autumn to increase the pressure of the high pressure section. In this case, the pressure in the high pressure section of the main circuit increases. A second expansion valve 40 reduces the pressure so that the load device 3 can be used with devices that are normally used with refrigerant. At this time, the second expansion valve 40 is controlled as follows.

図5は、第2膨張弁40の制御について説明するためのフローチャートである。図1、図5を参照して、第2膨張弁40は、圧力P1が目標圧力に一致するようにフィードバック制御される。具体的には、ステップS41において、圧力P1が目標圧力より高い場合には(S41でYES)、制御装置100は、ステップS42において第2膨張弁40の開度を減少させる。これによって、第2膨張弁40による減圧量が増えるので、圧力P1は低下する。 FIG. 5 is a flow chart for explaining the control of the second expansion valve 40. As shown in FIG. 1 and 5, the second expansion valve 40 is feedback-controlled so that the pressure P1 matches the target pressure. Specifically, in step S41, if pressure P1 is higher than the target pressure (YES in S41), control device 100 reduces the degree of opening of second expansion valve 40 in step S42. As a result, the amount of pressure reduction by the second expansion valve 40 increases, so the pressure P1 decreases.

一方、圧力P1が目標圧力より低い場合には(S41でNOかつS43でYES)、ステップS44において制御装置100は、第2膨張弁40の開度を増加させる。これによって、第2膨張弁40による減圧量が減るので、圧力P1は上昇する。 On the other hand, if the pressure P1 is lower than the target pressure (NO in S41 and YES in S43), the controller 100 increases the degree of opening of the second expansion valve 40 in step S44. As a result, the amount of pressure reduction by the second expansion valve 40 is reduced, so the pressure P1 increases.

圧力P1=目標圧力であれば(S41でNO、かつS43でNO)、第2膨張弁40の開度は現在の状態を維持する。 If the pressure P1=the target pressure (NO in S41 and NO in S43), the degree of opening of the second expansion valve 40 maintains the current state.

このように圧力P1が制御されるため、負荷装置3内の圧力を通常冷媒で使用される装置の設計圧力以下にすることができ、R410Aなどの冷媒を使用する従来機の負荷装置の共用化が可能となる。 Since the pressure P1 is controlled in this way, the pressure in the load device 3 can be kept below the design pressure of a device that uses a normal refrigerant. becomes possible.

以上、本実施の形態を冷凍サイクル装置1を備える冷凍機を例示して説明したが、冷凍サイクル装置1は、空気調和機などに利用されても良い。 As described above, the present embodiment has been described by exemplifying a refrigerator including the refrigerating cycle device 1, but the refrigerating cycle device 1 may be used in an air conditioner or the like.

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time should be considered as examples and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the description of the above-described embodiments, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.

1 冷凍サイクル装置、2 室外ユニット、3 負荷装置、10 圧縮機、20 凝縮器、22 ファン、30 熱交換器、40 第2膨張弁、50 第1膨張弁、60 蒸発器、71 第3膨張弁、72 第4膨張弁、73 受液器、74 流路切替部、75,76 開閉弁、80,81,82,83,85,89,91,94,96,97,98 配管、84,88 延長配管、93 ガス抜き通路、100 制御装置、102 CPU、104 メモリ、110,111,112 圧力センサ、120,121,122 温度センサ、G1 吸入ポート、G2 吐出ポート、G3 中間圧ポート、H1 第1通路、H2 第2通路。 REFERENCE SIGNS LIST 1 Refrigeration cycle device 2 Outdoor unit 3 Load device 10 Compressor 20 Condenser 22 Fan 30 Heat exchanger 40 Second expansion valve 50 First expansion valve 60 Evaporator 71 Third expansion valve , 72 fourth expansion valve, 73 liquid receiver, 74 channel switching unit, 75, 76 on-off valve, 80, 81, 82, 83, 85, 89, 91, 94, 96, 97, 98 piping, 84, 88 Extension piping, 93 degassing passage, 100 control device, 102 CPU, 104 memory, 110, 111, 112 pressure sensor, 120, 121, 122 temperature sensor, G1 suction port, G2 discharge port, G3 intermediate pressure port, H1 first Aisle, H2 Second Aisle.

Claims (8)

第1膨張弁および蒸発器を含む負荷装置に接続されるように構成された冷凍サイクル装置の室外ユニットであって、
吸入ポート、吐出ポート、中間圧ポートを有する圧縮機と、
凝縮器と、
第1通路および第2通路を有し、前記第1通路を流れる冷媒と前記第2通路を流れる冷媒との間で熱交換を行なうように構成された熱交換器と、
第2膨張弁とを備え、
前記圧縮機から、前記凝縮器、前記熱交換器の前記第1通路、前記第2膨張弁に至る流路は、前記負荷装置と共に、冷媒が循環する循環流路を形成し、
前記循環流路における前記第1通路の出口と前記第2膨張弁との間の部分から、前記第2通路の入口に冷媒を流す第1冷媒流路と、
前記第1冷媒流路に配置される第3膨張弁と、
前記第2通路の出口から前記圧縮機の前記吸入ポートまたは前記中間圧ポートに冷媒を流す第2冷媒流路と、
前記第2冷媒流路に配置され、前記第2通路の出口から流出する冷媒の行き先を前記吸入ポートおよび前記中間圧ポートのいずれか一方に切り替える流路切替部と
前記第1冷媒流路に配置され、冷媒を貯留する受液器と、
前記流路切替部を制御する制御装置とをさらに備え、
前記第3膨張弁は、前記循環流路における前記第1通路の出口と前記第2膨張弁との間の部分と、前記受液器の入口との間に配置され、
前記制御装置は、前記熱交換器の前記第1通路の出口の温度が第1温度よりも高い場合には、冷媒の行き先を前記吸入ポートとするように前記流路切替部を制御する、室外ユニット。
An outdoor unit of a refrigeration cycle apparatus configured to be connected to a load device including a first expansion valve and an evaporator,
a compressor having a suction port, a discharge port and an intermediate pressure port;
a condenser;
a heat exchanger having a first passage and a second passage, configured to exchange heat between the refrigerant flowing through the first passage and the refrigerant flowing through the second passage;
a second expansion valve,
A flow path from the compressor to the condenser, the first passage of the heat exchanger, and the second expansion valve forms a circulation flow path in which refrigerant circulates together with the load device,
a first refrigerant flow path through which refrigerant flows from a portion of the circulation flow path between the outlet of the first passage and the second expansion valve to the inlet of the second passage;
a third expansion valve arranged in the first refrigerant flow path;
a second refrigerant passage through which refrigerant flows from the outlet of the second passage to the suction port or the intermediate pressure port of the compressor;
a flow path switching unit arranged in the second refrigerant flow path and switching a destination of the refrigerant flowing out from the outlet of the second passage to either the suction port or the intermediate pressure port ;
a liquid receiver arranged in the first refrigerant flow path and storing a refrigerant;
A control device that controls the flow path switching unit,
the third expansion valve is disposed between a portion of the circulation flow path between the outlet of the first passage and the second expansion valve and an inlet of the liquid receiver;
The control device controls the flow path switching unit so that the destination of the refrigerant is the suction port when the temperature of the outlet of the first passage of the heat exchanger is higher than a first temperature. unit.
前記受液器の出口と前記受液器との間に設けられ前記受液器内の冷媒ガスを排出するガス抜き通路と、
前記ガス抜き通路に配置された第4膨張弁とをさらに備える、請求項1に記載の室外ユニット。
a gas release passage provided between an outlet of the liquid receiver and the liquid receiver for discharging refrigerant gas in the liquid receiver;
2. The outdoor unit according to claim 1, further comprising a fourth expansion valve arranged in said gas vent passage.
前記制御装置は、前記熱交換器の前記第1通路の出口の温度が第2温度よりも低い場合には、冷媒の行き先を前記中間圧ポートとするように前記流路切替部を制御する、請求項に記載の室外ユニット。 When the temperature of the outlet of the first passage of the heat exchanger is lower than a second temperature, the control device controls the flow path switching unit so that the destination of the refrigerant is the intermediate pressure port. The outdoor unit according to claim 1 . 前記制御装置は、前記圧縮機の前記吐出ポートの冷媒温度が目標温度に近づくように前記第3膨張弁の開度を制御する、請求項に記載の室外ユニット。 2. The outdoor unit according to claim 1 , wherein said controller controls the degree of opening of said third expansion valve so that the refrigerant temperature at said discharge port of said compressor approaches a target temperature. 前記制御装置は、前記凝縮器の出口の冷媒温度が目標温度に近づくように前記第4膨張弁の開度を制御する、請求項に記載の室外ユニット。 3. The outdoor unit according to claim 2 , wherein said control device controls the degree of opening of said fourth expansion valve so that the refrigerant temperature at the outlet of said condenser approaches a target temperature. 前記制御装置は、前記冷媒の超臨界領域を使用するように、前記圧縮機および前記第2膨張弁の制御を行なう、請求項1~5のいずれか1項に記載の室外ユニット。 The outdoor unit according to any one of claims 1 to 5 , wherein the controller controls the compressor and the second expansion valve so as to use the supercritical region of the refrigerant. 請求項1~のいずれか1項に記載の室外ユニットと、前記負荷装置とを備える冷凍サイクル装置。 A refrigeration cycle apparatus comprising the outdoor unit according to any one of claims 1 to 6 and the load device. 請求項に記載の冷凍サイクル装置を備える冷凍機。 A refrigerator comprising the refrigeration cycle device according to claim 7 .
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