JP7356057B2 - Refrigeration cycle equipment - Google Patents

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Description

冷凍サイクル装置に関する。 The present invention relates to a refrigeration cycle device.

従来より、2つの冷媒回路のそれぞれを運転させつつ、各冷媒回路を流れる冷媒同士で熱交換させる二元冷凍サイクル装置がある。 BACKGROUND ART Conventionally, there has been a binary refrigeration cycle device in which two refrigerant circuits are operated and heat is exchanged between refrigerants flowing through each refrigerant circuit.

例えば、特許文献1(特開2014-9829号公報)に記載の冷凍サイクル装置では、カスケード熱交換器を介して熱的に接続された熱源側冷媒回路と利用側冷媒回路を備え、熱源側冷媒回路の熱源側圧縮機と利用側冷媒回路の利用側圧縮機との両方を駆動させる場合において二元冷凍サイクルを効率的に行うことを提案している。 For example, the refrigeration cycle device described in Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-9829) includes a heat source side refrigerant circuit and a user side refrigerant circuit that are thermally connected via a cascade heat exchanger, and the heat source side refrigerant It is proposed to efficiently perform a binary refrigeration cycle when both the heat source side compressor of the circuit and the utilization side compressor of the utilization side refrigerant circuit are driven.

この冷凍サイクル装置では、第1冷媒回路と第2冷媒回路とを備える冷凍サイクル装置において別異の手法で運転を効率化させることが望まれる。 In this refrigeration cycle device, it is desired that the operation of the refrigeration cycle device including a first refrigerant circuit and a second refrigerant circuit be made more efficient using different methods.

第1観点に係る冷凍サイクル装置は、第1冷媒を用いた第1冷媒回路と、第2冷媒を用いた第2冷媒回路と、を備えている。第1冷媒は、30℃で1.2MPa以下である。第2冷媒は、30℃で1.5MPa以上である。冷凍サイクル装置は、二元サイクル運転と、単元サイクル運転と、を切り換えて実行可能である。二元サイクル運転は、第1冷媒回路と第2冷媒回路を同時に運転させて第1冷媒と第2冷媒との間で熱交換を行わせる。単元サイクル運転は、第2冷媒回路を運転させることなく第1冷媒回路を運転させて冷房運転または暖房運転を行う。 The refrigeration cycle device according to the first aspect includes a first refrigerant circuit using a first refrigerant and a second refrigerant circuit using a second refrigerant. The first refrigerant has a pressure of 1.2 MPa or less at 30°C. The second refrigerant has a pressure of 1.5 MPa or more at 30°C. The refrigeration cycle device can switch between dual cycle operation and single cycle operation. In the dual cycle operation, the first refrigerant circuit and the second refrigerant circuit are operated simultaneously to perform heat exchange between the first refrigerant and the second refrigerant. In the single cycle operation, the first refrigerant circuit is operated without operating the second refrigerant circuit to perform cooling operation or heating operation.

なお、単元サイクル運転として冷房運転と暖房運転のいずれかのみを行う冷凍サイクル装置であってもよいし、単元サイクル運転として冷房運転と暖房運転の両方を選択的に行う冷凍サイクル装置であってもよい。 Note that it may be a refrigeration cycle device that only performs either cooling operation or heating operation as a unit cycle operation, or it may be a refrigeration cycle device that selectively performs both cooling operation and heating operation as a unit cycle operation. good.

また、第1冷媒回路と第2冷媒回路とは、互いに独立した冷媒回路であり、第1冷媒と第2冷媒が混ざり合うことがないものでよい。 Further, the first refrigerant circuit and the second refrigerant circuit may be mutually independent refrigerant circuits, and the first refrigerant and the second refrigerant may not mix.

なお、冷凍サイクル装置で二元冷凍サイクルを行う際は、第2冷媒回路側を熱源側とし、第1冷媒回路側を利用側として用いてよい。具体的には、第1冷媒回路が、熱負荷を処理するものであってよい。 In addition, when performing a binary refrigeration cycle with a refrigeration cycle apparatus, the second refrigerant circuit side may be used as the heat source side, and the first refrigerant circuit side may be used as the usage side. Specifically, the first refrigerant circuit may handle heat load.

なお、利用側では、空気の熱負荷を処理してもよいし、水やブライン等の流体の熱負荷を処理してもよい。 Note that on the user side, the heat load of air may be processed, or the heat load of fluids such as water and brine may be processed.

この冷凍サイクル装置では、30℃で1.2MPa以下の低圧冷媒である第1冷媒を用いた第1冷媒回路での冷凍サイクルと、30℃で1.5MPa以上の高圧冷媒である第2冷媒を用いた第2冷媒回路での冷凍サイクルと、を含む二元冷凍サイクルを行うことで、運転効率を良好にしつつ能力を確保しやすい。また、この冷凍サイクル装置では、例えば、暖房運転時に暖房負荷が小さい場合については、二元冷凍サイクルを行うのではなく、第2冷媒回路を運転させることなく第1冷媒回路を運転させて暖房運転を行うことで、低負荷時における第1冷媒と第2冷媒との熱交換でロスが生じることを避けて、運転効率の低下を抑制することができる。 This refrigeration cycle device runs a refrigeration cycle in a first refrigerant circuit using a first refrigerant that is a low-pressure refrigerant of 1.2 MPa or less at 30°C, and a second refrigerant that is a high-pressure refrigerant of 1.5 MPa or more at 30°C. By performing a binary refrigeration cycle including a refrigeration cycle in the second refrigerant circuit used, it is easy to ensure capacity while improving operational efficiency. In addition, in this refrigeration cycle device, for example, when the heating load is small during heating operation, instead of performing a binary refrigeration cycle, the first refrigerant circuit is operated without operating the second refrigerant circuit, and heating operation is performed. By doing so, it is possible to avoid loss caused by heat exchange between the first refrigerant and the second refrigerant during low load, and to suppress a decrease in operating efficiency.

第2観点に係る冷凍サイクル装置は、第1観点に係る冷凍サイクル装置において、二元サイクル運転時には、第2冷媒回路を流れる第2冷媒が、第1冷媒回路を流れる第1冷媒を加熱して暖房運転を行う。 In the refrigeration cycle device according to the second aspect, in the refrigeration cycle device according to the first aspect, during the dual cycle operation, the second refrigerant flowing through the second refrigerant circuit heats the first refrigerant flowing through the first refrigerant circuit. Perform heating operation.

なお、所定の暖房負荷よりも大きい場合に二元サイクル運転で暖房運転を行うことが好ましい。 Note that when the heating load is greater than a predetermined heating load, it is preferable to perform the heating operation in a two-way cycle operation.

この冷凍サイクル装置では、暖房運転時に二元冷凍サイクルを行うことで、運転効率を高めることができる。 In this refrigeration cycle device, operating efficiency can be increased by performing a dual refrigeration cycle during heating operation.

第3観点に係る冷凍サイクル装置は、第1観点または第2観点に係る冷凍サイクル装置において、所定の低負荷条件を満たした場合に単元サイクル運転を行う。 The refrigeration cycle device according to the third aspect performs unit cycle operation when a predetermined low load condition is satisfied in the refrigeration cycle device according to the first aspect or the second aspect.

なお、暖房負荷が所定の低負荷条件を満たした場合に、単元サイクル運転により暖房運転を行うことが好ましい。 Note that when the heating load satisfies a predetermined low load condition, it is preferable to perform the heating operation by unit cycle operation.

この冷凍サイクル装置では、低負荷時の暖房運転の運転効率の低下を抑制することが可能である。 With this refrigeration cycle device, it is possible to suppress a decrease in operating efficiency of heating operation during low load.

第4観点に係る冷凍サイクル装置は、第1観点から第3観点のいずれかに係る冷凍サイクル装置において、カスケード熱交換器を備える。カスケード熱交換器は、第1冷媒を流すための第1カスケード流路と、第1カスケード流路とは独立しており、第2冷媒を流すための第2カスケード流路と、を有する。カスケード熱交換器は、二元サイクル運転時に第1冷媒と第2冷媒とを熱交換させる。 A refrigeration cycle device according to a fourth aspect is the refrigeration cycle device according to any one of the first to third aspects, including a cascade heat exchanger. The cascade heat exchanger has a first cascade flow path through which a first refrigerant flows, and a second cascade flow path which is independent of the first cascade flow path and through which a second refrigerant flows. The cascade heat exchanger exchanges heat between a first refrigerant and a second refrigerant during dual cycle operation.

この冷凍サイクル装置では、二元冷凍サイクル運転時に第2冷媒回路側から第1冷媒回路側が得る熱を用いて負荷を処理することが可能になる。 In this refrigeration cycle device, it is possible to process a load using heat obtained from the second refrigerant circuit side to the first refrigerant circuit side during the dual refrigeration cycle operation.

第5観点に係る冷凍サイクル装置は、第4観点に係る冷凍サイクル装置において、第1冷媒回路は、第1圧縮機と、第1熱交換器と、第1膨張弁と、第1カスケード流路と、を有している。 A refrigeration cycle device according to a fifth aspect is the refrigeration cycle device according to the fourth aspect, in which the first refrigerant circuit includes a first compressor, a first heat exchanger, a first expansion valve, and a first cascade flow path. It has .

この冷凍サイクル装置では、第1圧縮機を運転することにより第1冷媒回路において第1冷媒を用いた冷凍サイクルを行うことが可能になる。 In this refrigeration cycle device, by operating the first compressor, it becomes possible to perform a refrigeration cycle using the first refrigerant in the first refrigerant circuit.

第6観点に係る冷凍サイクル装置は、第5観点に係る冷凍サイクル装置において、第2冷媒回路は、第2圧縮機と、第2カスケード流路と、第2膨張弁と、第2熱交換器と、を有している。 A refrigeration cycle device according to a sixth aspect is the refrigeration cycle device according to the fifth aspect, in which the second refrigerant circuit includes a second compressor, a second cascade flow path, a second expansion valve, and a second heat exchanger. It has .

この冷凍サイクル装置では、第1圧縮機と第2圧縮機を運転することにより二元冷凍サイクルを行うことが可能になる。 In this refrigeration cycle device, it is possible to perform a binary refrigeration cycle by operating the first compressor and the second compressor.

第7観点に係る冷凍サイクル装置は、第6観点に係る冷凍サイクル装置において、二元サイクル運転時には、第1カスケード流路を第1冷媒の蒸発器として機能させ、第1熱交換器を第1冷媒の放熱器として機能させ、第2カスケード流路を第2冷媒の放熱器として機能させ、第2熱交換器を第2冷媒の蒸発器として機能させる。 A refrigeration cycle device according to a seventh aspect is such that, in the refrigeration cycle device according to the sixth aspect, during the dual cycle operation, the first cascade flow path functions as an evaporator for the first refrigerant, and the first heat exchanger functions as the first refrigerant evaporator. The second cascade flow path is made to function as a radiator for the second refrigerant, and the second heat exchanger is made to function as an evaporator for the second refrigerant.

この冷凍サイクル装置では、二元冷凍サイクルを行うことで暖房運転の運転効率を高めることができる。 In this refrigeration cycle device, the operational efficiency of heating operation can be improved by performing a dual refrigeration cycle.

第8観点に係る冷凍サイクル装置は、第7観点に係る冷凍サイクル装置において、第1冷媒回路は、第3熱交換器をさらに有している。冷凍サイクル装置は、第3熱交換器を第1冷媒の放熱器として機能させ、第1熱交換器を第1冷媒の蒸発器として機能させる冷房運転が可能である。 A refrigeration cycle device according to an eighth aspect is the refrigeration cycle device according to the seventh aspect, in which the first refrigerant circuit further includes a third heat exchanger. The refrigeration cycle device is capable of cooling operation in which the third heat exchanger functions as a radiator for the first refrigerant and the first heat exchanger functions as an evaporator for the first refrigerant.

この冷凍サイクル装置では、単元サイクルにより冷房運転を行うことができる。 This refrigeration cycle device can perform cooling operation using a single cycle.

第9観点に係る冷凍サイクル装置は、第7観点に係る冷凍サイクル装置において、第1冷媒回路は、第3熱交換器をさらに有している。冷凍サイクル装置では、第3熱交換器を第1冷媒の蒸発器として機能させ、第1熱交換器を第1冷媒の放熱器として機能させる暖房運転が可能である。 A refrigeration cycle device according to a ninth aspect is the refrigeration cycle device according to the seventh aspect, in which the first refrigerant circuit further includes a third heat exchanger. In the refrigeration cycle device, heating operation is possible in which the third heat exchanger functions as an evaporator for the first refrigerant, and the first heat exchanger functions as a radiator for the first refrigerant.

この冷凍サイクル装置では、単元サイクルにより暖房運転を行うことができる。 This refrigeration cycle device can perform heating operation using a single cycle.

第10観点に係る冷凍サイクル装置は、第7観点に係る冷凍サイクル装置において、第1冷媒回路は、第3熱交換器と、第1冷媒の流路を切り換える切換部と、をさらに有している。冷凍サイクル装置では、切換部の切り換えにより、第3熱交換器を第1冷媒の放熱器として機能させつつ第1熱交換器を第1冷媒の蒸発器として機能させる冷房運転と、第3熱交換器を第1冷媒の蒸発器として機能させつつ第1熱交換器を第1冷媒の放熱器として機能させる暖房運転と、を実行可能である。 The refrigeration cycle device according to a tenth aspect is the refrigeration cycle device according to the seventh aspect, wherein the first refrigerant circuit further includes a third heat exchanger and a switching section that switches the flow path of the first refrigerant. There is. In the refrigeration cycle device, by switching the switching part, the third heat exchanger is operated as a radiator for the first refrigerant, while the first heat exchanger is operated as an evaporator for the first refrigerant, and the third heat exchanger is operated. It is possible to perform a heating operation in which the first heat exchanger is made to function as a radiator for the first refrigerant while the heat exchanger is made to function as an evaporator for the first refrigerant.

この冷凍サイクル装置では、単元冷凍サイクルによる暖房運転と、二元冷凍サイクルによる暖房運転と、を切り換えて行うことが可能である。 In this refrigeration cycle device, it is possible to switch between heating operation using a single refrigeration cycle and heating operation using a dual refrigeration cycle.

第11観点に係る冷凍サイクル装置は、第8観点から第10観点のいずれかに係る冷凍サイクル装置において、第1送風部をさらに備える。第2熱交換器は、外部を流れる空気と内部を流れる第2冷媒との間で熱交換を行わせる。第3熱交換器は、外部を流れる空気と内部を流れる第1冷媒との間で熱交換を行わせる。第1送風部は、第2熱交換器を通過する空気流れと第3熱交換器を通過する空気流れを形成する。 A refrigeration cycle device according to an eleventh aspect is the refrigeration cycle device according to any one of the eighth to tenth aspects, further including a first blowing section. The second heat exchanger performs heat exchange between the air flowing outside and the second refrigerant flowing inside. The third heat exchanger performs heat exchange between the air flowing outside and the first refrigerant flowing inside. The first air blower forms an air flow passing through the second heat exchanger and an air flow passing through the third heat exchanger.

この冷凍サイクル装置では、第1送風部により形成された空気流れを用いて、第2熱交換器と第3熱交換器において熱交換を行わせることが可能になる。 In this refrigeration cycle device, it becomes possible to perform heat exchange in the second heat exchanger and the third heat exchanger using the air flow formed by the first blower.

第12観点に係る冷凍サイクル装置は、第11観点に係る冷凍サイクル装置において、第2熱交換器は、空気流れにおける第3熱交換器の風下以外の位置に配置されている。 A refrigeration cycle device according to a twelfth aspect is the refrigeration cycle device according to the eleventh aspect, in which the second heat exchanger is disposed at a position other than the leeward side of the third heat exchanger in the air flow.

第2熱交換器は、第3熱交換器の風上側に配置されていてもよい。また、第2熱交換器は、第1送風部による空気流れ方向に交わる方向に第3熱交換器と並んで配置されていてもよい。第2熱交換器と第3熱交換器とは、第1送風部が上に向かう空気流れを形成する場合に、第1送風部に対する空気流れの風上側において、互いに空気流れ方向に重ならないように周方向に並んで配置されていてもよい。 The second heat exchanger may be placed upwind of the third heat exchanger. Moreover, the second heat exchanger may be arranged in line with the third heat exchanger in a direction intersecting the direction of air flow by the first blower. The second heat exchanger and the third heat exchanger are arranged so that they do not overlap each other in the air flow direction on the windward side of the air flow relative to the first blower when the first blower forms an upward air flow. They may be arranged side by side in the circumferential direction.

この冷凍サイクル装置では、第2熱交換器内の第2冷媒が、第3熱交換器を通過した空気により暖められることを抑制できる。 In this refrigeration cycle device, the second refrigerant in the second heat exchanger can be prevented from being warmed by the air that has passed through the third heat exchanger.

第13観点に係る冷凍サイクル装置は、第11観点または第12観点のいずれかに係る冷凍サイクル装置において、第2熱交換器と第3熱交換器とは、空気流れ方向において離れて配置されている。 The refrigeration cycle device according to a thirteenth aspect is the refrigeration cycle device according to either the eleventh aspect or the twelfth aspect, wherein the second heat exchanger and the third heat exchanger are arranged apart in the air flow direction. There is.

この冷凍サイクル装置では、第2熱交換器内の第2冷媒が、第3熱交換器自体の熱により暖められることを抑制できる。 In this refrigeration cycle device, the second refrigerant in the second heat exchanger can be prevented from being warmed by the heat of the third heat exchanger itself.

第14観点に係る冷凍サイクル装置は、第6観点から第13観点のいずれかに係る冷凍サイクル装置において、第2冷媒回路は、第2圧縮機の吐出側と第2カスケード流路との間に設けられた第4熱交換器をさらに有している。 A refrigeration cycle device according to a fourteenth aspect is the refrigeration cycle device according to any one of the sixth to thirteenth aspects, wherein the second refrigerant circuit is between the discharge side of the second compressor and the second cascade flow path. It further includes a fourth heat exchanger provided.

この冷凍サイクル装置では、第4熱交換器を流れる冷媒の熱を用いて、利用側の暖房負荷を処理することが可能になる。 In this refrigeration cycle device, it is possible to process the heating load on the user side using the heat of the refrigerant flowing through the fourth heat exchanger.

第15観点に係る冷凍サイクル装置は、第14観点に係る冷凍サイクル装置において、第2送風部をさらに備える。第1熱交換器は、外部を流れる空気と内部を流れる第1冷媒との間で熱交換を行わせる。第4熱交換器は、外部を流れる空気と内部を流れる第2冷媒との間で熱交換を行わせる。第2送風部は、第1熱交換器と第4熱交換器の両方を通過する空気流れを形成する。 The refrigeration cycle device according to the fifteenth aspect is the refrigeration cycle device according to the fourteenth aspect, further including a second blowing section. The first heat exchanger performs heat exchange between air flowing outside and a first refrigerant flowing inside. The fourth heat exchanger performs heat exchange between the air flowing outside and the second refrigerant flowing inside. The second blower creates an air flow that passes through both the first heat exchanger and the fourth heat exchanger.

この冷凍サイクル装置では、第2送風部が形成する空気流れにより、第1熱交換器と第4熱交換器における冷媒の熱を用いて暖房負荷を処理することができる。 In this refrigeration cycle device, the heating load can be handled by using the heat of the refrigerant in the first heat exchanger and the fourth heat exchanger due to the air flow formed by the second blowing section.

第16観点に係る冷凍サイクル装置は、第1観点から第15観点のいずれかに係る冷凍サイクル装置において、第1冷媒は、R1234yfと、R1234zeと、R290と、の少なくともいずれかを含む。 A refrigeration cycle device according to a sixteenth aspect is the refrigeration cycle device according to any one of the first to fifteenth aspects, in which the first refrigerant includes at least one of R1234yf, R1234ze, and R290.

なお、第1冷媒は、R1234yfのみから構成されていてもよいし、R1234zeのみから構成されていてもよし、R290のみから構成されていてもよい。 Note that the first refrigerant may be composed only of R1234yf, only R1234ze, or only R290.

この冷凍サイクル装置では、地球温暖化係数(GWP)が十分に低い冷媒を用いて運転を行うことが可能である。 This refrigeration cycle device can be operated using a refrigerant with a sufficiently low global warming potential (GWP).

第17観点に係る冷凍サイクル装置は、第1観点から第16観点のいずれかに係る冷凍サイクル装置において、第2冷媒は、二酸化炭素を含む。 A refrigeration cycle device according to a seventeenth aspect is the refrigeration cycle device according to any one of the first to sixteenth aspects, wherein the second refrigerant contains carbon dioxide.

なお、第2冷媒は、二酸化炭素のみから構成されていてもよいし、二酸化炭素と他の冷媒との混合冷媒であってもよい。 Note that the second refrigerant may be composed only of carbon dioxide, or may be a mixed refrigerant of carbon dioxide and another refrigerant.

この冷凍サイクル装置では、オゾン層破壊係数(ODP:Ozone Depletion Potential)および地球温暖化係数(GWP)が十分に低い冷媒を用いて運転を行うことが可能である。また、冷房運転時に、二酸化炭素を含む冷媒が流れる第2冷媒回路を二元冷凍サイクルにおける熱源側の冷媒回路として二元冷凍サイクルを行うことを避けて、第1冷媒回路を用いた単元冷凍サイクルを行うようにすることで、二酸化炭素冷媒が超臨界状態となることによるCOPの低下を避けることができる。 This refrigeration cycle device can be operated using a refrigerant with sufficiently low ozone depletion potential (ODP) and global warming potential (GWP). In addition, during cooling operation, the second refrigerant circuit through which the refrigerant containing carbon dioxide flows is used as the refrigerant circuit on the heat source side in the binary refrigeration cycle, avoiding performing a binary refrigeration cycle, and the unit refrigeration cycle using the first refrigerant circuit. By doing so, it is possible to avoid a decrease in COP due to the carbon dioxide refrigerant entering a supercritical state.

第1実施形態に係る冷凍サイクル装置の全体構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a refrigeration cycle device according to a first embodiment. 第1実施形態に係る冷凍サイクル装置の機能ブロック構成図である。FIG. 1 is a functional block configuration diagram of a refrigeration cycle device according to a first embodiment. 第1実施形態の冷房運転時の冷媒流れの様子を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the state of refrigerant flow during cooling operation of the first embodiment. 第1実施形態の高負荷暖房運転時の冷媒流れの様子を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the state of refrigerant flow during high-load heating operation in the first embodiment. 第1実施形態の低負荷暖房運転時の冷媒流れの様子を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the state of refrigerant flow during low-load heating operation in the first embodiment. 第2実施形態に係る冷凍サイクル装置の全体構成図である。FIG. 2 is an overall configuration diagram of a refrigeration cycle device according to a second embodiment. 第3実施形態に係る冷凍サイクル装置の全体構成図である。FIG. 3 is an overall configuration diagram of a refrigeration cycle device according to a third embodiment. 第4実施形態に係る冷凍サイクル装置の第1室外熱交換器と第2室外熱交換器の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the 1st outdoor heat exchanger and the 2nd outdoor heat exchanger of the refrigeration cycle apparatus based on 4th Embodiment. 第5実施形態に係る冷凍サイクル装置の第1室外熱交換器と第2室外熱交換器の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the 1st outdoor heat exchanger and the 2nd outdoor heat exchanger of the refrigeration cycle apparatus based on 5th Embodiment. 第6実施形態に係る冷凍サイクル装置の第1室外熱交換器と第2室外熱交換器の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the 1st outdoor heat exchanger and the 2nd outdoor heat exchanger of the refrigeration cycle apparatus based on 6th Embodiment. 第7実施形態に係る冷凍サイクル装置の第1室外熱交換器と第2室外熱交換器の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the 1st outdoor heat exchanger and the 2nd outdoor heat exchanger of the refrigeration cycle apparatus based on 7th Embodiment.

(1)第1実施形態
図1に、第1実施形態に係る冷凍サイクル装置1の概略構成図を示す。図2に、第1実施形態に係る冷凍サイクル装置1の機能ブロック構成図を示す。
(1) First Embodiment FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a refrigeration cycle device 1 according to a first embodiment. FIG. 2 shows a functional block configuration diagram of the refrigeration cycle device 1 according to the first embodiment.

冷凍サイクル装置1は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、熱負荷を処理するために使用される装置である。冷凍サイクル装置1は、熱負荷回路90と、第1冷媒回路10と、第2冷媒回路20と、室外ファン9と、コントローラ7と、を有している。 The refrigeration cycle device 1 is a device used to process a heat load by performing vapor compression type refrigeration cycle operation. The refrigeration cycle device 1 includes a heat load circuit 90, a first refrigerant circuit 10, a second refrigerant circuit 20, an outdoor fan 9, and a controller 7.

冷凍サイクル装置1が処理する熱負荷としては、特に限定されず、空気や水やブライン等の流体を対象として熱交換を行うものであってもよいが、本実施形態の冷凍サイクル装置1では、熱負荷回路90を流れる水を熱負荷熱交換器91に供給し、熱負荷熱交換器91における熱負荷を処理する。熱負荷回路90は、内部を熱媒体としての水が循環する回路であり、熱負荷熱交換器91と、ポンプ92と、第1冷媒回路10と共有される利用熱交換器13(第1熱交換器に相当)と、を有している。ポンプ92は後述するコントローラ7によって駆動制御されることで、熱負荷回路90に水を循環させる。熱負荷回路90では、利用熱交換器13が有する熱負荷流路13bを水が流れる。利用熱交換器13は、後述のように、第1冷媒回路10を流れる第1冷媒が通過する利用流路13aを有している。利用熱交換器13の熱負荷流路13bを流れる水は、利用流路13aを流れる第1冷媒と熱交換することにより、冷房運転時には冷却され、暖房運転時には暖められる。 The heat load that the refrigeration cycle device 1 processes is not particularly limited, and may be heat exchanged with fluids such as air, water, and brine, but in the refrigeration cycle device 1 of this embodiment, The water flowing through the heat load circuit 90 is supplied to the heat load heat exchanger 91, and the heat load in the heat load heat exchanger 91 is processed. The heat load circuit 90 is a circuit in which water as a heat medium circulates, and includes a heat load heat exchanger 91, a pump 92, and a utilization heat exchanger 13 (first heat exchanger 13 shared with the first refrigerant circuit 10). (equivalent to an exchanger). The pump 92 is driven and controlled by a controller 7, which will be described later, to circulate water through the heat load circuit 90. In the heat load circuit 90, water flows through the heat load flow path 13b included in the utilization heat exchanger 13. The utilization heat exchanger 13 has a utilization flow path 13a through which the first refrigerant flowing through the first refrigerant circuit 10 passes, as will be described later. The water flowing through the heat load flow path 13b of the utilization heat exchanger 13 exchanges heat with the first refrigerant flowing through the utilization flow path 13a, thereby being cooled during cooling operation and warmed during heating operation.

第1冷媒回路10は、第1圧縮機11と、第1切換機構12と、熱負荷回路90と共有される利用熱交換器13(第1熱交換器に相当)と、第1利用膨張弁15(第1膨張弁に相当)と、第2利用膨張弁16と、第2冷媒回路20と共有されるカスケード熱交換器17と、第1室外熱交換器18と、を有している。第1冷媒回路10には、冷媒として、低圧冷媒である第1冷媒が充填されている。第1冷媒は、30℃で1.2MPa以下の冷媒であり、例えば、R1234yfとR1234zeとR290との少なくともいずれかを含む冷媒であり、R1234yfのみから構成されていてもよいし、R1234zeのみから構成されていてもよいし、R290のみから構成されていてもよい。 The first refrigerant circuit 10 includes a first compressor 11, a first switching mechanism 12, a utilization heat exchanger 13 (corresponding to the first heat exchanger) shared with the thermal load circuit 90, and a first utilization expansion valve. 15 (corresponding to the first expansion valve), a second usage expansion valve 16, a cascade heat exchanger 17 shared with the second refrigerant circuit 20, and a first outdoor heat exchanger 18. The first refrigerant circuit 10 is filled with a first refrigerant that is a low-pressure refrigerant. The first refrigerant is a refrigerant having a temperature of 1.2 MPa or less at 30° C., for example, is a refrigerant containing at least one of R1234yf, R1234ze, and R290, and may be composed only of R1234yf or only R1234ze. or may be composed only of R290.

第1圧縮機11は、圧縮機用モータによって駆動される容積式圧縮機である。圧縮機用モータは、インバータ装置を介して電力の供給を受けて駆動される。第1圧縮機11は、圧縮機用モータにおける回転数である駆動周波数を可変することによって、運転容量を変えることができる。第1圧縮機11の吐出側は、第1切換機構12に接続されている。第1圧縮機11の吸入側はカスケード熱交換器17の第1カスケード流路17aのガス冷媒側出口に接続されている。 The first compressor 11 is a positive displacement compressor driven by a compressor motor. The compressor motor is driven by receiving electric power through an inverter device. The operating capacity of the first compressor 11 can be changed by varying the drive frequency, which is the rotation speed of the compressor motor. A discharge side of the first compressor 11 is connected to a first switching mechanism 12 . The suction side of the first compressor 11 is connected to the gas refrigerant side outlet of the first cascade flow path 17a of the cascade heat exchanger 17.

第1切換機構12は、切換弁12aと、切換弁12bと、を有している。切換弁12aと、切換弁12bとは、第1圧縮機11の吐出側において互いに並列に接続されている。切換弁12aは、第1圧縮機11の吐出側と利用熱交換器13の利用流路13aとを接続する状態と、第1圧縮機11の吸入側と利用熱交換器13の利用流路13aとを接続する状態と、を切り換える3方弁である。切換弁12bは、第1圧縮機11の吐出側と第1室外熱交換器18とを接続する状態と、第1圧縮機11の吸入側と第1室外熱交換器18とを接続する状態と、を切り換える3方弁である。 The first switching mechanism 12 includes a switching valve 12a and a switching valve 12b. The switching valve 12a and the switching valve 12b are connected in parallel to each other on the discharge side of the first compressor 11. The switching valve 12a connects the discharge side of the first compressor 11 and the utilization flow path 13a of the utilization heat exchanger 13, and connects the suction side of the first compressor 11 and the utilization flow path 13a of the utilization heat exchanger 13. This is a three-way valve that switches between the connection state and the connection state. The switching valve 12b has two states: a state where the discharge side of the first compressor 11 and the first outdoor heat exchanger 18 are connected, and a state where the suction side of the first compressor 11 and the first outdoor heat exchanger 18 are connected. It is a 3-way valve that switches between .

利用熱交換器13のうち第1冷媒回路10を流れる第1冷媒が通過する利用流路13aは、ガス冷媒側が切換弁12aに接続されている。また、利用流路13aの液冷媒側は、第1冷媒回路10が有する第1分岐点Aに接続されている。第1冷媒は、利用熱交換器13の利用流路13aを流れる際に蒸発することで、熱負荷回路90を流れる水を冷却することができ、利用熱交換器13の利用流路13aを流れる際に凝縮することで、熱負荷回路90を流れる水を暖めることができる。 In the utilization heat exchanger 13, the utilization flow path 13a through which the first refrigerant flowing through the first refrigerant circuit 10 passes is connected on the gas refrigerant side to the switching valve 12a. Further, the liquid refrigerant side of the usage channel 13a is connected to a first branch point A of the first refrigerant circuit 10. The first refrigerant can cool the water flowing through the heat load circuit 90 by evaporating when flowing through the utilization flow path 13a of the utilization heat exchanger 13, and flows through the utilization flow path 13a of the utilization heat exchanger 13. By condensing the water, the water flowing through the thermal load circuit 90 can be warmed.

第1分岐点Aでは、利用流路13aの液冷媒側から延びる流路と、第1利用膨張弁15のうちカスケード熱交換器17側とは反対側に延びる流路と、第2利用膨張弁16から第1室外熱交換器18側とは反対側に延びる流路と、が接続されている。 At the first branch point A, a flow path extending from the liquid refrigerant side of the usage flow path 13a, a flow path extending from the first usage expansion valve 15 to the side opposite to the cascade heat exchanger 17 side, and a second usage expansion valve 16 to a flow path extending from the side opposite to the first outdoor heat exchanger 18 side.

第1利用膨張弁15は、弁開度を調節可能な電子膨張弁によって構成されている。第1利用膨張弁15は、第1冷媒回路10において、第1分岐点Aと、カスケード熱交換器17の第1カスケード流路17aの液冷媒側である入口と、の間に設けられている。 The first utilization expansion valve 15 is constituted by an electronic expansion valve whose opening degree can be adjusted. The first usage expansion valve 15 is provided in the first refrigerant circuit 10 between the first branch point A and the inlet on the liquid refrigerant side of the first cascade flow path 17a of the cascade heat exchanger 17. .

第2利用膨張弁16は、弁開度を調節可能な電子膨張弁によって構成されている。第2利用膨張弁16は、第1冷媒回路10において、第1分岐点Aと、第1室外熱交換器18の液冷媒側である出口と、の間に設けられている。 The second utilization expansion valve 16 is constituted by an electronic expansion valve whose opening degree can be adjusted. The second utilization expansion valve 16 is provided in the first refrigerant circuit 10 between the first branch point A and the outlet of the first outdoor heat exchanger 18 on the liquid refrigerant side.

カスケード熱交換器17は、第1冷媒回路10を流れる第1冷媒が通過する第1カスケード流路17aと、第2冷媒回路20を流れる第2冷媒が通過する第2カスケード流路17bと、を有しており、第1冷媒と第2冷媒との間で熱交換を行わせる熱交換器である。カスケード熱交換器17において、第1カスケード流路17aと第2カスケード流路17bとは互いに独立しており、第1冷媒と第2冷媒が混ざり合うことはない。カスケード熱交換器17の第1カスケード流路17aのガス冷媒側である出口は、第1圧縮機11の吸入側に接続されている。カスケード熱交換器17の第1カスケード流路17aの液冷媒側である入口は、第1利用膨張弁15に接続されている。 The cascade heat exchanger 17 includes a first cascade flow path 17a through which the first refrigerant flowing through the first refrigerant circuit 10 passes, and a second cascade flow path 17b through which the second refrigerant flowing through the second refrigerant circuit 20 passes. It is a heat exchanger that performs heat exchange between the first refrigerant and the second refrigerant. In the cascade heat exchanger 17, the first cascade flow path 17a and the second cascade flow path 17b are independent from each other, and the first refrigerant and the second refrigerant do not mix. An outlet of the first cascade flow path 17 a of the cascade heat exchanger 17 on the gas refrigerant side is connected to the suction side of the first compressor 11 . The inlet of the first cascade flow path 17 a of the cascade heat exchanger 17 on the liquid refrigerant side is connected to the first utilization expansion valve 15 .

第1室外熱交換器18は、複数の伝熱管と、複数の伝熱管に接合された複数のフィンと、を有して構成される。本実施形態では、第1室外熱交換器18は、屋外に配置されている。第1室外熱交換器18を流れる第1冷媒は、第1室外熱交換器18に送られる空気と熱交換を行うことで、第1冷媒の凝縮器または蒸発器として機能する。 The first outdoor heat exchanger 18 includes a plurality of heat exchanger tubes and a plurality of fins joined to the plurality of heat exchanger tubes. In this embodiment, the first outdoor heat exchanger 18 is placed outdoors. The first refrigerant flowing through the first outdoor heat exchanger 18 functions as a condenser or an evaporator for the first refrigerant by exchanging heat with the air sent to the first outdoor heat exchanger 18.

室外ファン9は、第1室外熱交換器18と第2室外熱交換器23の両方を通過する屋外空気による空気流れを生じさせる。 The outdoor fan 9 generates an air flow of outdoor air passing through both the first outdoor heat exchanger 18 and the second outdoor heat exchanger 23.

第2冷媒回路20は、第2圧縮機21と、第1冷媒回路10と共有されるカスケード熱交換器17と、熱源膨張弁26と、第2室外熱交換器23(第2熱交換器に相当)と、を有している。第2冷媒回路20には、冷媒として、高圧冷媒である第2冷媒が充填されている。第2冷媒は、30℃で1.5MPa以上の冷媒であり、例えば、二酸化炭素を含む混合冷媒であってもよいし、二酸化炭素のみから構成されていてもよい。二酸化炭素を含む混合冷媒としては、例えば、二酸化炭素とR1234zeとの混合冷媒であってもよいし、二酸化炭素とR1234yfとの混合冷媒であってもよい。 The second refrigerant circuit 20 includes a second compressor 21, a cascade heat exchanger 17 shared with the first refrigerant circuit 10, a heat source expansion valve 26, and a second outdoor heat exchanger 23 (not included in the second heat exchanger). equivalent) and. The second refrigerant circuit 20 is filled with a second refrigerant that is a high-pressure refrigerant. The second refrigerant is a refrigerant having a pressure of 1.5 MPa or more at 30° C., and may be a mixed refrigerant containing carbon dioxide, or may be composed only of carbon dioxide. The mixed refrigerant containing carbon dioxide may be, for example, a mixed refrigerant of carbon dioxide and R1234ze, or a mixed refrigerant of carbon dioxide and R1234yf.

第2圧縮機21は、圧縮機用モータによって駆動される容積式圧縮機である。圧縮機用モータは、インバータ装置を介して電力の供給を受けて駆動される。第2圧縮機21は、圧縮機用モータにおける回転数である駆動周波数を可変することによって、運転容量を変えることができる。第2圧縮機21の吐出側は、カスケード熱交換器17の第2カスケード流路17bのガス冷媒側である入口に接続されている。第2圧縮機21の吸入側は、第2室外熱交換器23に接続されている。 The second compressor 21 is a positive displacement compressor driven by a compressor motor. The compressor motor is driven by receiving electric power through an inverter device. The operating capacity of the second compressor 21 can be changed by varying the drive frequency, which is the rotation speed of the compressor motor. The discharge side of the second compressor 21 is connected to the inlet of the second cascade flow path 17b of the cascade heat exchanger 17, which is the gas refrigerant side. The suction side of the second compressor 21 is connected to a second outdoor heat exchanger 23.

カスケード熱交換器17の第2カスケード流路17bのガス冷媒側である入口は、第2圧縮機21の吐出側に接続されている。カスケード熱交換器17の第2カスケード流路17bの液冷媒側である出口は、熱源膨張弁26に接続されている。 The inlet of the second cascade flow path 17b of the cascade heat exchanger 17 on the gas refrigerant side is connected to the discharge side of the second compressor 21. The outlet of the second cascade flow path 17 b of the cascade heat exchanger 17 on the liquid refrigerant side is connected to the heat source expansion valve 26 .

熱源膨張弁26は、カスケード熱交換器17の第2カスケード流路17bの液冷媒側と、第2室外熱交換器23の液冷媒側と、の間の流路に設けられている。 The heat source expansion valve 26 is provided in a flow path between the liquid refrigerant side of the second cascade flow path 17b of the cascade heat exchanger 17 and the liquid refrigerant side of the second outdoor heat exchanger 23.

第2室外熱交換器23は、複数の伝熱管と、複数の伝熱管に接合された複数のフィンと、を有して構成される。本実施形態では、第2室外熱交換器23は、第1室外熱交換器18と並んで屋外に配置されている。具体的には、第2室外熱交換器23は、室外ファン9によって形成される空気流れの方向において、第1室外熱交換器18よりも風上側に離れて配置されている。このように、第2室外熱交換器23と第1室外熱交換器18とが互いに離れて配置されることで、第2室外熱交換器23に第1室外熱交換器18の熱が伝熱することが抑制される。また、第2室外熱交換器23が、第1室外熱交換器18の風下側には配置されないことで、第1室外熱交換器18で暖められた空気が第2室外熱交換器23に送られることを防ぐことができる。これにより、第2室外熱交換器23における二酸化炭素冷媒が、第1室外熱交換器18の熱の影響を受けて加熱されてしまうことを抑制することができる。第2室外熱交換器23を流れる第2冷媒は、第2室外熱交換器23に送られる空気と熱交換を行うことで、第2冷媒の蒸発器として機能する。 The second outdoor heat exchanger 23 includes a plurality of heat exchanger tubes and a plurality of fins joined to the plurality of heat exchanger tubes. In this embodiment, the second outdoor heat exchanger 23 is arranged outdoors alongside the first outdoor heat exchanger 18. Specifically, the second outdoor heat exchanger 23 is disposed farther upwind than the first outdoor heat exchanger 18 in the direction of the air flow formed by the outdoor fan 9 . In this way, by arranging the second outdoor heat exchanger 23 and the first outdoor heat exchanger 18 apart from each other, the heat of the first outdoor heat exchanger 18 is transferred to the second outdoor heat exchanger 23. It is restrained from doing so. Furthermore, since the second outdoor heat exchanger 23 is not disposed on the leeward side of the first outdoor heat exchanger 18, the air warmed by the first outdoor heat exchanger 18 is sent to the second outdoor heat exchanger 23. You can prevent this from happening. Thereby, the carbon dioxide refrigerant in the second outdoor heat exchanger 23 can be prevented from being heated under the influence of the heat of the first outdoor heat exchanger 18. The second refrigerant flowing through the second outdoor heat exchanger 23 functions as an evaporator for the second refrigerant by exchanging heat with the air sent to the second outdoor heat exchanger 23.

コントローラ7は、熱負荷回路90と第1冷媒回路10と第2冷媒回路20を構成する各機器の動作を制御する。具体的には、コントローラ7は、制御を行うために設けられたCPU等のプロセッサと、ROMやRAM等のメモリ等を有している。 The controller 7 controls the operation of each device constituting the heat load circuit 90, the first refrigerant circuit 10, and the second refrigerant circuit 20. Specifically, the controller 7 includes a processor such as a CPU provided for performing control, and a memory such as a ROM or RAM.

以上の冷凍サイクル装置1において、コントローラ7が各機器を制御して冷凍サイクルを実行させることで、熱負荷熱交換器91における冷房負荷を処理する冷房運転と、熱負荷熱交換器91における暖房負荷を処理する暖房運転が行われる。暖房運転としては、暖房負荷が小さいときに行われる低負荷暖房運転と、暖房負荷が大きいときに行われる高負荷暖房運転と、がある。 In the above refrigeration cycle device 1, the controller 7 controls each device to execute the refrigeration cycle, thereby performing a cooling operation that processes the cooling load in the heat load heat exchanger 91 and a heating load in the heat load heat exchanger 91. A heating operation is performed to process the The heating operation includes a low-load heating operation that is performed when the heating load is small, and a high-load heating operation that is performed when the heating load is large.

(1-1)冷房運転
冷房運転時は、図3に示すように、第1冷媒回路10では、利用熱交換器13を第1冷媒の蒸発器として機能させ、第1室外熱交換器18を第1冷媒の凝縮器として機能させるように単元冷凍サイクルを行い、第2冷媒回路20では冷凍サイクルを行わせない。具体的には、第1切換機構12の切換弁12a、12bを図3に実線で示す接続状態に切り換え、ポンプ92、第1圧縮機11、室外ファン9を駆動させ、第1利用膨張弁15を全閉状態とし、第2利用膨張弁16の弁開度を第1圧縮機11の吸入する第1冷媒の過熱度が所定条件を満たすように制御する。ここで、第1圧縮機11は、熱負荷回路90における熱負荷熱交換器91の冷房負荷を処理できるように、回転数が制御される。なお、冷房運転では、第2圧縮機21を停止させることで、第2冷媒回路20の運転を停止させる。
(1-1) Cooling operation During cooling operation, as shown in FIG. A unit refrigeration cycle is performed so as to function as a condenser for the first refrigerant, and a refrigeration cycle is not performed in the second refrigerant circuit 20. Specifically, the switching valves 12a and 12b of the first switching mechanism 12 are switched to the connected state shown by solid lines in FIG. is fully closed, and the opening degree of the second usage expansion valve 16 is controlled so that the degree of superheating of the first refrigerant sucked into the first compressor 11 satisfies a predetermined condition. Here, the rotation speed of the first compressor 11 is controlled so that it can handle the cooling load of the heat load heat exchanger 91 in the heat load circuit 90. Note that in the cooling operation, the operation of the second refrigerant circuit 20 is stopped by stopping the second compressor 21.

これにより、第1圧縮機11から吐出された第1冷媒は、第1切換機構12の切換弁12bを介して第1室外熱交換器18に送られる。第1室外熱交換器18に送られた第1冷媒は、室外ファン9により供給される屋外空気と熱交換を行うことで凝縮する。第1室外熱交換器18を通過した第1冷媒は、第2利用膨張弁16において減圧され、第1分岐点Aを通過して、利用熱交換器13の利用流路13aに送られる。利用熱交換器13の利用流路13aを流れる第1冷媒は、熱負荷回路90が有する利用熱交換器13の熱負荷流路13bを流れる水と熱交換を行うことで、蒸発する。この熱交換により冷却された水は、熱負荷回路90における熱負荷熱交換器91まで送られることで冷房負荷を処理する。利用熱交換器13の利用流路13aで蒸発した第1冷媒は、第1切換機構12の切換弁12aを介して第1圧縮機11に吸入される。 Thereby, the first refrigerant discharged from the first compressor 11 is sent to the first outdoor heat exchanger 18 via the switching valve 12b of the first switching mechanism 12. The first refrigerant sent to the first outdoor heat exchanger 18 condenses by exchanging heat with outdoor air supplied by the outdoor fan 9. The first refrigerant that has passed through the first outdoor heat exchanger 18 is depressurized in the second usage expansion valve 16, passes through the first branch point A, and is sent to the usage flow path 13a of the usage heat exchanger 13. The first refrigerant flowing through the usage flow path 13a of the usage heat exchanger 13 is evaporated by exchanging heat with water flowing through the heat load flow path 13b of the usage heat exchanger 13 included in the heat load circuit 90. The water cooled by this heat exchange is sent to the heat load heat exchanger 91 in the heat load circuit 90 to process the cooling load. The first refrigerant evaporated in the utilization flow path 13 a of the utilization heat exchanger 13 is sucked into the first compressor 11 via the switching valve 12 a of the first switching mechanism 12 .

(1-2)高負荷暖房運転
高負荷暖房運転は、暖房運転を行う場合において、熱負荷回路90の熱負荷熱交換器91において処理すべき暖房負荷が大きいという高負荷条件を満たした場合に行われる。高負荷条件としては、特に限定されないが、後述の低負荷条件を満たさないことであってよい。
(1-2) High-load heating operation The high-load heating operation is performed when the high-load condition that the heating load to be processed in the heat load heat exchanger 91 of the heat load circuit 90 is large is satisfied when performing the heating operation. It will be done. The high load condition is not particularly limited, but it may be that the low load condition described below is not satisfied.

高負荷暖房運転時は、図4に示すように、第1冷媒回路10では、利用熱交換器13を第1冷媒の凝縮器として機能させ、カスケード熱交換器17を第1冷媒の蒸発器として機能させるように冷凍サイクルを行い、第2冷媒回路20では、カスケード熱交換器17を第2冷媒の放熱器として機能させ、第2室外熱交換器23を第2冷媒の蒸発器として機能させるように冷凍サイクルを行う。これにより、高負荷暖房運転時には、第2冷媒回路20と第1冷媒回路10とで二元冷凍サイクルが行われる。具体的には、第1切換機構12の切換弁12a、12bを図4に破線で示す接続状態に切り換え、ポンプ92、第1圧縮機11、第2圧縮機21、室外ファン9を駆動させ、第2利用膨張弁16を全閉状態とし、第1利用膨張弁15の弁開度を第1圧縮機11の吸入する第1冷媒の過熱度が所定条件を満たすように制御し、熱源膨張弁26の弁開度を第2圧縮機21の吸入する第2冷媒の過熱度が所定条件を満たすように制御する。なお、第1圧縮機11は、熱負荷回路90における熱負荷熱交換器91の冷房負荷を処理できるように、回転数が制御される。また、第2圧縮機21は、例えば、カスケード熱交換器17における第1カスケード流路17aを通過して第1圧縮機11に吸入される第1冷媒の過熱度が所定値になるように、または、カスケード熱交換器17における第2カスケード流路17bを流れる第2冷媒が所定の圧力になるように、回転数が制御される。 During high-load heating operation, as shown in FIG. 4, in the first refrigerant circuit 10, the utilization heat exchanger 13 functions as a condenser for the first refrigerant, and the cascade heat exchanger 17 functions as an evaporator for the first refrigerant. In the second refrigerant circuit 20, the cascade heat exchanger 17 is made to function as a radiator for the second refrigerant, and the second outdoor heat exchanger 23 is made to function as an evaporator for the second refrigerant. Perform a refrigeration cycle. Thereby, during high-load heating operation, a binary refrigeration cycle is performed in the second refrigerant circuit 20 and the first refrigerant circuit 10. Specifically, the switching valves 12a and 12b of the first switching mechanism 12 are switched to the connected state shown by broken lines in FIG. 4, and the pump 92, the first compressor 11, the second compressor 21, and the outdoor fan 9 are driven. The second usage expansion valve 16 is fully closed, the opening degree of the first usage expansion valve 15 is controlled so that the degree of superheating of the first refrigerant drawn into the first compressor 11 satisfies a predetermined condition, and the heat source expansion valve The degree of opening of the valve 26 is controlled so that the degree of superheat of the second refrigerant sucked into the second compressor 21 satisfies a predetermined condition. Note that the rotation speed of the first compressor 11 is controlled so that it can handle the cooling load of the heat load heat exchanger 91 in the heat load circuit 90. Further, the second compressor 21 is configured such that, for example, the degree of superheat of the first refrigerant that passes through the first cascade flow path 17a in the cascade heat exchanger 17 and is sucked into the first compressor 11 becomes a predetermined value. Alternatively, the rotation speed is controlled so that the second refrigerant flowing through the second cascade flow path 17b in the cascade heat exchanger 17 has a predetermined pressure.

これにより、第2圧縮機21から吐出された第2冷媒は、カスケード熱交換器17に送られ、第2カスケード流路17bを流れる際に、第1カスケード流路17aを流れる第1冷媒と熱交換することで、放熱する。カスケード熱交換器17で放熱した第2冷媒は、熱源膨張弁26において減圧された後、第2室外熱交換器23において室外ファン9により供給される屋外空気と熱交換を行うこと蒸発し、第2圧縮機21に吸入される。第1圧縮機11から吐出された第1冷媒は、第1切換機構12の切換弁12aを介して利用熱交換器13の利用流路13aに送られる。利用熱交換器13の利用流路13aを流れる第1冷媒は、熱負荷回路90が有する利用熱交換器13の熱負荷流路13bを流れる水と熱交換を行うことで、凝縮する。この熱交換により暖められた水は、熱負荷回路90における熱負荷熱交換器91まで送られることで暖房負荷を処理する。利用熱交換器13の利用流路13aで凝縮した第1冷媒は、第1分岐点Aを通過した後、第1利用膨張弁15において減圧される。第1利用膨張弁15で減圧された冷媒は、カスケード熱交換器17の第1カスケード流路17aを通過する際に、第2カスケード流路17bを流れる第2冷媒と熱交換することで蒸発する。カスケード熱交換器17の第1カスケード流路17aで蒸発した第1冷媒は、第1圧縮機11に吸入される。 Thereby, the second refrigerant discharged from the second compressor 21 is sent to the cascade heat exchanger 17, and when flowing through the second cascade flow path 17b, the second refrigerant is heated with the first refrigerant flowing through the first cascade flow path 17a. By replacing it, heat will be dissipated. The second refrigerant that has radiated heat in the cascade heat exchanger 17 is depressurized in the heat source expansion valve 26, and then exchanges heat with outdoor air supplied by the outdoor fan 9 in the second outdoor heat exchanger 23. 2 compressor 21. The first refrigerant discharged from the first compressor 11 is sent to the utilization flow path 13a of the utilization heat exchanger 13 via the switching valve 12a of the first switching mechanism 12. The first refrigerant flowing through the usage flow path 13a of the usage heat exchanger 13 is condensed by exchanging heat with water flowing through the heat load flow path 13b of the usage heat exchanger 13 included in the heat load circuit 90. The water warmed by this heat exchange is sent to the heat load heat exchanger 91 in the heat load circuit 90 to process the heating load. The first refrigerant condensed in the utilization flow path 13a of the utilization heat exchanger 13 passes through the first branch point A, and then is depressurized in the first utilization expansion valve 15. The refrigerant whose pressure has been reduced by the first usage expansion valve 15 is evaporated by exchanging heat with the second refrigerant flowing through the second cascade flow path 17b when passing through the first cascade flow path 17a of the cascade heat exchanger 17. . The first refrigerant evaporated in the first cascade flow path 17a of the cascade heat exchanger 17 is sucked into the first compressor 11.

(1-3)低負荷暖房運転
低負荷暖房運転は、暖房運転を行う場合において、熱負荷回路90の熱負荷熱交換器91において処理すべき暖房負荷が小さいという低負荷条件を満たした場合に行われる。
(1-3) Low-load heating operation Low-load heating operation is performed when the low-load condition that the heating load to be processed in the heat load heat exchanger 91 of the heat load circuit 90 is small is satisfied when performing the heating operation. It will be done.

低負荷条件としては、特に限定されないが、例えば、熱負荷回路90の熱負荷熱交換器91における暖房負荷が、第1圧縮機11の圧縮比が所定圧縮比以下であっても処理可能な負荷であること、という条件であってもよい。ここでの所定圧縮比は、例えば、冷凍サイクル装置1において二元冷凍サイクルの暖房運転を行う際のカスケード熱交換器17での熱交換ロスによる冷凍サイクル装置1での運転効率の低下程度が、第1冷媒回路10と第2冷媒回路20の両方を運転させる二元冷凍サイクルの暖房運転による暖房負荷の処理から第1冷媒回路10のみを運転させる単元冷凍サイクルの暖房運転による暖房負荷の処理に変えた場合の冷凍サイクル装置1における運転効率の低下程度よりも大きくなる第1圧縮機11の圧縮比であってよい。また、ここでの所定圧縮比は、例えば、冷凍サイクル装置1において第1冷媒回路10と第2冷媒回路20の両方を運転させる二元冷凍サイクルにより暖房負荷を処理する際の成績係数(COP:Coefficient of Performance)よりも、第1冷媒回路10のみを運転させる単元冷凍サイクルにより暖房負荷を処理する際の成績係数(COP)の方が大きくなる第1圧縮機11の圧縮比であってよい。
The low load condition is not particularly limited, but for example, the heating load in the heat load heat exchanger 91 of the heat load circuit 90 can be handled even if the compression ratio of the first compressor 11 is below a predetermined compression ratio. The condition may be that it is a load. The predetermined compression ratio here is, for example, the degree of decrease in operating efficiency in the refrigeration cycle device 1 due to heat exchange loss in the cascade heat exchanger 17 when performing heating operation of the binary refrigeration cycle in the refrigeration cycle device 1. From processing the heating load by heating operation of a binary refrigeration cycle in which both the first refrigerant circuit 10 and the second refrigerant circuit 20 are operated to processing the heating load by heating operation of a unitary refrigeration cycle in which only the first refrigerant circuit 10 is operated. The compression ratio of the first compressor 11 may be greater than the degree of decrease in operating efficiency in the refrigeration cycle device 1 when the compression ratio is changed. Further, the predetermined compression ratio here is, for example, the coefficient of performance (COP) when a heating load is processed by a binary refrigeration cycle in which both the first refrigerant circuit 10 and the second refrigerant circuit 20 are operated in the refrigeration cycle device 1. The compression ratio of the first compressor 11 may be such that the coefficient of performance (COP) when a heating load is processed by a unitary refrigeration cycle in which only the first refrigerant circuit 10 is operated is larger than the coefficient of performance (Coefficient of Performance).

また、低負荷条件としては、上記所定圧縮比を基準とした条件に限られず、例えば、熱負荷回路90の熱負荷熱交換器91において要求される流体の温度が所定値以上であることであってもよいし、熱負荷回路90の熱負荷熱交換器91において要求される流体の温度と外気温度との差が所定値以上であることであってもよく、これらの所定値が上記所定圧縮比に基づいて予め定められていてもよい。低負荷条件の判断に用いられる閾値は、予め定められ、コントローラ7のメモリ等に保持されていてもよい。 In addition, the low load condition is not limited to the condition based on the predetermined compression ratio, for example, the temperature of the fluid required in the heat load heat exchanger 91 of the heat load circuit 90 is equal to or higher than a predetermined value. Alternatively, the difference between the temperature of the fluid required in the heat load heat exchanger 91 of the heat load circuit 90 and the outside air temperature may be greater than or equal to a predetermined value, and these predetermined values may be equal to or greater than the above predetermined value. It may be predetermined based on the compression ratio. The threshold value used to determine the low load condition may be determined in advance and stored in the memory of the controller 7 or the like.

低負荷暖房運転時は、図5に示すように、第1冷媒回路10では、利用熱交換器13を第1冷媒の凝縮器として機能させ、カスケード熱交換器17には第1冷媒を送ることなく、第1室外熱交換器18を第1冷媒の蒸発器として機能させるように冷凍サイクルを行い、第2冷媒回路20の運転は停止させる。これにより、低負荷暖房運転時には、第1冷媒回路10による単元冷凍サイクルが行われる。具体的には、第1切換機構12の切換弁12a、12bを図5に破線で示す接続状態に切り換え、ポンプ92、第1圧縮機11、室外ファン9を駆動させ、第1利用膨張弁15を全閉状態とし、第2利用膨張弁16の弁開度を第1圧縮機11の吸入する第1冷媒の過熱度が所定条件を満たすように制御する。第1圧縮機11は、熱負荷回路90における熱負荷熱交換器91の暖房負荷を処理できるように、回転数が制御される。なお、低負荷暖房運転では、第2圧縮機21を停止させることで、第2冷媒回路20の運転を停止させる。 During low-load heating operation, as shown in FIG. Instead, the refrigeration cycle is performed so that the first outdoor heat exchanger 18 functions as an evaporator for the first refrigerant, and the operation of the second refrigerant circuit 20 is stopped. Thereby, during the low-load heating operation, a unit refrigeration cycle is performed by the first refrigerant circuit 10. Specifically, the switching valves 12a and 12b of the first switching mechanism 12 are switched to the connected state shown by broken lines in FIG. is fully closed, and the opening degree of the second usage expansion valve 16 is controlled so that the degree of superheating of the first refrigerant sucked into the first compressor 11 satisfies a predetermined condition. The rotation speed of the first compressor 11 is controlled so that the heating load of the heat load heat exchanger 91 in the heat load circuit 90 can be processed. Note that in the low-load heating operation, the operation of the second refrigerant circuit 20 is stopped by stopping the second compressor 21.

これにより、第1圧縮機11から吐出された第1冷媒は、第1切換機構12の切換弁12aを介して利用熱交換器13の利用流路13aに送られる。利用熱交換器13の利用流路13aを流れる第1冷媒は、熱負荷回路90が有する利用熱交換器13の熱負荷流路13bを流れる水と熱交換を行うことで、凝縮する。この熱交換により暖められた水は、熱負荷回路90における熱負荷熱交換器91まで送られることで暖房負荷を処理する。利用熱交換器13の利用流路13aで凝縮した第1冷媒は、第1分岐点Aを通過した後、全閉状態の第1利用膨張弁15には流れず、開度制御されている第2利用膨張弁16において減圧される。第2利用膨張弁16で減圧された冷媒は、第1室外熱交換器18を通過する際に、室外ファン9が形成する空気流れにおける空気と熱交換することで蒸発する。第1室外熱交換器18で蒸発した第1冷媒は、第1圧縮機11に吸入される。 Thereby, the first refrigerant discharged from the first compressor 11 is sent to the utilization flow path 13a of the utilization heat exchanger 13 via the switching valve 12a of the first switching mechanism 12. The first refrigerant flowing through the usage flow path 13a of the usage heat exchanger 13 is condensed by exchanging heat with water flowing through the heat load flow path 13b of the usage heat exchanger 13 included in the heat load circuit 90. The water warmed by this heat exchange is sent to the heat load heat exchanger 91 in the heat load circuit 90 to process the heating load. After passing through the first branch point A, the first refrigerant condensed in the utilization flow path 13a of the utilization heat exchanger 13 does not flow into the first utilization expansion valve 15, which is in the fully closed state, and instead flows into the first utilization expansion valve 15, which is in the fully closed state. The pressure is reduced in the 2-use expansion valve 16. The refrigerant whose pressure has been reduced by the second utilization expansion valve 16 evaporates by exchanging heat with the air in the air flow formed by the outdoor fan 9 when passing through the first outdoor heat exchanger 18 . The first refrigerant evaporated in the first outdoor heat exchanger 18 is sucked into the first compressor 11.

(1-4)第1実施形態の特徴
第1実施形態の冷凍サイクル装置1では、第1冷媒回路10において地球温暖化係数(GWP)が十分に低い第1冷媒が用いられている。また、第2冷媒回路20においてオゾン層破壊係数(ODP)および地球温暖化係数(GWP)が十分に低い第2冷媒が用いられている。このため、地球環境の悪化を抑制することができる。
(1-4) Features of the first embodiment In the refrigeration cycle device 1 of the first embodiment, the first refrigerant circuit 10 uses a first refrigerant having a sufficiently low global warming potential (GWP). Further, in the second refrigerant circuit 20, a second refrigerant having sufficiently low ozone depletion potential (ODP) and global warming potential (GWP) is used. Therefore, deterioration of the global environment can be suppressed.

また、第1冷媒回路10において地球温暖化係数(GWP)が十分に低い第1冷媒を用いた場合であっても、暖房負荷が大きな場合には高負荷暖房運転を行うことで、暖房負荷が処理される。具体的には、高負荷暖房運転時には、第2冷媒回路20を熱源側サイクルとし、第1冷媒回路10を利用側サイクルとした二元冷凍サイクルが行われることで、低圧冷媒である第1冷媒を用いた単元冷凍サイクルを行う場合と比較して、暖房運転時の能力が確保され易くなっている。 Furthermore, even if the first refrigerant with a sufficiently low global warming potential (GWP) is used in the first refrigerant circuit 10, if the heating load is large, high-load heating operation is performed to reduce the heating load. It is processed. Specifically, during high-load heating operation, a dual refrigeration cycle is performed in which the second refrigerant circuit 20 is the heat source side cycle and the first refrigerant circuit 10 is the user side cycle, so that the first refrigerant, which is a low-pressure refrigerant, Compared to the case of performing a unit refrigeration cycle using

また、本実施形態の冷凍サイクル装置1では、第1冷媒回路10において、30℃で1.5MPa以上である第2冷媒ではなく、30℃で1.2MPa以下である第1冷媒を用いている。このため、第1冷媒回路10の第1圧縮機11が吸入する第1冷媒の密度を高めて、第1圧縮機11の効率を高めることができる。また、第1圧縮機11の容量を小さくすることが可能になる。 Furthermore, in the refrigeration cycle device 1 of the present embodiment, the first refrigerant having a pressure of 1.2 MPa or less at 30° C. is used in the first refrigerant circuit 10 instead of the second refrigerant having a pressure of 1.5 MPa or more at 30° C. . Therefore, the density of the first refrigerant sucked by the first compressor 11 of the first refrigerant circuit 10 can be increased, and the efficiency of the first compressor 11 can be increased. Moreover, it becomes possible to reduce the capacity of the first compressor 11.

また、本実施形態の冷凍サイクル装置1では、第1冷媒回路10は、カスケード熱交換器17と並列に接続された第1室外熱交換器18を有している。このため、第2冷媒回路20が運転停止状態となることでカスケード熱交換器17での第1冷媒と第2冷媒との熱交換が行われない場合であっても、第1室外熱交換器18において第1冷媒を空気と熱交換させることが可能になる。これにより、第1冷媒回路10は、第2冷媒回路20が運転停止状態となっている場合でも、冷凍サイクルを行うことが可能になっている。具体的には、本実施形態の冷凍サイクル装置1では、第2冷媒回路20が運転停止状態となっている場合でも、第1冷媒回路10を運転させて単元冷凍サイクルによる低負荷暖房運転を行うことが可能になっている。 Further, in the refrigeration cycle device 1 of the present embodiment, the first refrigerant circuit 10 includes a first outdoor heat exchanger 18 connected in parallel to the cascade heat exchanger 17. Therefore, even if heat exchange between the first refrigerant and the second refrigerant in the cascade heat exchanger 17 is not performed due to the second refrigerant circuit 20 being in an operation stop state, the first outdoor heat exchanger At 18, the first refrigerant is allowed to exchange heat with air. Thereby, the first refrigerant circuit 10 can perform the refrigeration cycle even when the second refrigerant circuit 20 is in a stopped state. Specifically, in the refrigeration cycle device 1 of the present embodiment, even when the second refrigerant circuit 20 is in a stopped state, the first refrigerant circuit 10 is operated to perform low-load heating operation using a unit refrigeration cycle. It is now possible.

さらに、暖房負荷が小さな場合には、二元冷凍サイクルではなく、第1冷媒回路10のみを用いた単元冷凍サイクルである低負荷暖房運転を行う。これにより、第1圧縮機11における圧縮比を小さく抑えつつ暖房負荷の処理を可能とするだけでなく、カスケード熱交換器17における第1冷媒と第2冷媒との熱交換時のロスを抑制させることにより、冷凍サイクル装置1における運転効率の低下を小さく抑えることが可能になっている。 Furthermore, when the heating load is small, a low-load heating operation is performed, which is a unitary refrigeration cycle using only the first refrigerant circuit 10 instead of a binary refrigeration cycle. This not only makes it possible to handle the heating load while keeping the compression ratio in the first compressor 11 low, but also suppresses loss during heat exchange between the first refrigerant and the second refrigerant in the cascade heat exchanger 17. This makes it possible to suppress a decrease in operating efficiency in the refrigeration cycle device 1 to a small level.

さらに、第2冷媒回路20では第2冷媒として二酸化炭素が用いられているものの、冷房運転時には、第2冷媒回路20では冷凍サイクルを行わず、第1冷媒回路10による単元冷凍サイクルを行う。これにより、高圧冷媒である二酸化炭素冷媒を用いて単元冷凍サイクルを行う場合や高圧冷媒である二酸化炭素を熱源側サイクルで用いる二元冷凍サイクルを行う場合のように、二酸化炭素冷媒の圧力が臨界圧力を超えて運転効率が低くなってしまうことを避けて、冷房運転を行うことができる。また、第2冷媒回路20は、高負荷暖房運転時に二元冷凍サイクルにおける熱源側の冷凍サイクルとしてのみ用いられる。このため、高圧冷媒である二酸化炭素が用いられる第2冷媒回路20の要素部品として求められる耐圧強度の基準を低めのものとして、装置を安価に製造することが可能になる。 Further, although carbon dioxide is used as the second refrigerant in the second refrigerant circuit 20, during cooling operation, the second refrigerant circuit 20 does not perform a refrigeration cycle, but performs a unit refrigeration cycle using the first refrigerant circuit 10. As a result, the pressure of the carbon dioxide refrigerant reaches a critical level, such as when performing a unit refrigeration cycle using carbon dioxide, which is a high-pressure refrigerant, or when performing a binary refrigeration cycle, which uses carbon dioxide, which is a high-pressure refrigerant, in the heat source side cycle. Cooling operation can be performed without reducing the operating efficiency due to exceeding the pressure. Further, the second refrigerant circuit 20 is used only as a refrigeration cycle on the heat source side in the binary refrigeration cycle during high-load heating operation. For this reason, it becomes possible to manufacture the device at low cost by setting a lower standard of pressure resistance required for the component parts of the second refrigerant circuit 20 in which carbon dioxide, which is a high-pressure refrigerant, is used.

さらに、本実施形態の冷凍サイクル装置1では、二酸化炭素冷媒が内部に存在する第2室外熱交換器23が、室外ファン9の空気流れ方向における第1室外熱交換器18の風上側に配置されている。このため、第1室外熱交換器18を流れる第1冷媒との間で熱交換を行うことで暖められた空気が第2室外熱交換器23に送られることを避けることができる。これにより、低負荷暖房運転時のように第2冷媒回路20の運転が停止されている状態で、第2室外熱交換器23に対して暖められた空気が送られることで、第2室外熱交換器23内の二酸化炭素冷媒の圧力上昇が抑制される。特に、耐圧強度の基準が低めの要素部品を用いて第2冷媒回路20を構成している場合においては、第2室外熱交換器23内の二酸化炭素冷媒の圧力上昇が顕著に問題となりがちであるが、このような耐圧強度が低めである第2冷媒回路20においても、本実施形態の冷凍サイクル装置1では、暖められた空気が第2室外熱交換器23に送られないため、当該問題が生じることが抑制される。 Furthermore, in the refrigeration cycle device 1 of the present embodiment, the second outdoor heat exchanger 23 in which carbon dioxide refrigerant exists is arranged on the windward side of the first outdoor heat exchanger 18 in the air flow direction of the outdoor fan 9. ing. Therefore, air heated by exchanging heat with the first refrigerant flowing through the first outdoor heat exchanger 18 can be prevented from being sent to the second outdoor heat exchanger 23 . As a result, when the operation of the second refrigerant circuit 20 is stopped, such as during low-load heating operation, the warmed air is sent to the second outdoor heat exchanger 23, thereby increasing the second outdoor heat exchanger 23. The increase in pressure of the carbon dioxide refrigerant in the exchanger 23 is suppressed. In particular, when the second refrigerant circuit 20 is constructed using component parts with low pressure resistance standards, the pressure increase of the carbon dioxide refrigerant in the second outdoor heat exchanger 23 tends to become a significant problem. However, even in the second refrigerant circuit 20 having a low pressure resistance, the refrigeration cycle device 1 of this embodiment does not cause the problem because the warmed air is not sent to the second outdoor heat exchanger 23. The occurrence of this is suppressed.

また、本実施形態の冷凍サイクル装置1では、第2室外熱交換器23と第1室外熱交換器18とは、共通の室外ファン9を用いることで、ファンを共用化させることが可能になっている。このように、室外ファン9を共用する場合においても、本実施形態の冷凍サイクル装置1では、第2室外熱交換器23と第1室外熱交換器18とは互いに離れて配置されている。このため、低負荷暖房運転時のように第2冷媒回路20の運転が停止されている状態でも、第2室外熱交換器23に対して第1室外熱交換器18の熱が伝わることが抑制されるため、第2室外熱交換器23における二酸化炭素冷媒の圧力上昇が抑制される。 Furthermore, in the refrigeration cycle device 1 of the present embodiment, the second outdoor heat exchanger 23 and the first outdoor heat exchanger 18 use a common outdoor fan 9, making it possible to share the fan. ing. In this way, even when the outdoor fan 9 is shared, in the refrigeration cycle device 1 of this embodiment, the second outdoor heat exchanger 23 and the first outdoor heat exchanger 18 are arranged apart from each other. Therefore, even when the operation of the second refrigerant circuit 20 is stopped, such as during low-load heating operation, the heat of the first outdoor heat exchanger 18 is suppressed from being transferred to the second outdoor heat exchanger 23. Therefore, the pressure increase of the carbon dioxide refrigerant in the second outdoor heat exchanger 23 is suppressed.

(2)第2実施形態
上記第1実施形態に係る冷凍サイクル装置1では、熱負荷回路90を備え、利用熱交換器13が利用流路13aと熱負荷流路13bとを有する場合を例に挙げて説明した。
(2) Second Embodiment The refrigeration cycle device 1 according to the first embodiment described above is provided with a heat load circuit 90, and a case where the utilization heat exchanger 13 has a utilization flow path 13a and a heat load flow path 13b is taken as an example. I listed and explained.

これに対して、冷凍サイクル装置1は熱負荷回路90を備えていなくてもよく、冷凍サイクル装置1が処理する負荷は空気負荷であってもよい。 On the other hand, the refrigeration cycle device 1 may not include the thermal load circuit 90, and the load handled by the refrigeration cycle device 1 may be an air load.

図6に、第2実施形態に係る冷凍サイクル装置1aの概略構成図を示す。 FIG. 6 shows a schematic configuration diagram of a refrigeration cycle device 1a according to the second embodiment.

第2実施形態の冷凍サイクル装置1aは、例えば、上記実施形態の熱負荷回路90のポンプ92の代わりに、空気流れを形成させる熱負荷ファン92aを備えている。この熱負荷ファン92aは、第1冷媒回路10が駆動している際にコントローラ7によって駆動制御される。 The refrigeration cycle device 1a of the second embodiment includes, for example, a heat load fan 92a that forms an air flow instead of the pump 92 of the heat load circuit 90 of the above embodiment. The heat load fan 92a is driven and controlled by the controller 7 while the first refrigerant circuit 10 is being driven.

第2実施形態の冷凍サイクル装置1aにおける利用熱交換器13は、例えば、建物の部屋等の空間における空気を冷却または暖めるために用いられる。具体的には、利用熱交換器13では、熱負荷ファン92aにより空調対象空間の空気が送られることで、第1冷媒と空気との間で熱交換が行われる。 The heat exchanger 13 in the refrigeration cycle device 1a of the second embodiment is used, for example, to cool or warm air in a space such as a room in a building. Specifically, in the utilization heat exchanger 13, heat is exchanged between the first refrigerant and the air by sending air from the space to be air-conditioned by the heat load fan 92a.

以上の構成においても、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。 Even in the above configuration, the same effects as in the first embodiment can be achieved.

(3)第3実施形態
上記第2実施形態では、熱負荷ファン92aを備え、空調対象空間の熱負荷を処理する冷凍サイクル装置1aを例に挙げて説明した。
(3) Third Embodiment In the second embodiment, the refrigeration cycle apparatus 1a, which includes the heat load fan 92a and processes the heat load of the air-conditioned space, has been described as an example.

これに対して、冷凍サイクル装置としては、例えば、空調対象空間の暖房負荷の処理を、第1利用熱交換器131と第2利用熱交換器132とを用いて行う暖房専用の冷凍サイクル装置1bであってもよい。 On the other hand, as a refrigeration cycle device, for example, a refrigeration cycle device 1b dedicated to heating uses a first utilization heat exchanger 131 and a second utilization heat exchanger 132 to process the heating load of an air-conditioned space. It may be.

図7に、第3実施形態に係る冷凍サイクル装置1bの概略構成図を示す。 FIG. 7 shows a schematic configuration diagram of a refrigeration cycle device 1b according to a third embodiment.

第3実施形態に係る冷凍サイクル装置1bは、第1冷媒回路10の第1利用熱交換器131が内部を流れる第1冷媒と外部を流れる空気との間で熱交換を行わせる空気熱交換器であり、第1切換機構12は設けられていない。このため、第1利用熱交換器131は、第1圧縮機11から吐出された第1冷媒の放熱器として機能する。 The refrigeration cycle device 1b according to the third embodiment is an air heat exchanger in which the first utilization heat exchanger 131 of the first refrigerant circuit 10 performs heat exchange between the first refrigerant flowing inside and the air flowing outside. , and the first switching mechanism 12 is not provided. Therefore, the first utilization heat exchanger 131 functions as a radiator for the first refrigerant discharged from the first compressor 11.

第3実施形態に係る冷凍サイクル装置1bは、第2冷媒回路20が、第2圧縮機21とカスケード熱交換器17の第2カスケード流路17bとの間に第2利用熱交換器132を有している。この第2利用熱交換器132は、内部を流れる第2冷媒と外部を流れる空気との間で熱交換を行わせる空気熱交換器であり、第1利用熱交換器131に対して熱負荷ファン92aによる空気流れ方向の風上側に、第1利用熱交換器131から離れて配置されている。第2利用熱交換器132は、第2圧縮機21から吐出された第2冷媒の放熱器として機能する。 In the refrigeration cycle device 1b according to the third embodiment, the second refrigerant circuit 20 includes a second utilization heat exchanger 132 between the second compressor 21 and the second cascade flow path 17b of the cascade heat exchanger 17. are doing. The second utilization heat exchanger 132 is an air heat exchanger that performs heat exchange between the second refrigerant flowing inside and the air flowing outside. It is disposed on the windward side in the air flow direction by 92a and away from the first utilization heat exchanger 131. The second utilization heat exchanger 132 functions as a radiator for the second refrigerant discharged from the second compressor 21.

以上の冷凍サイクル装置1bでは、低負荷暖房運転として、第1冷媒回路10のみを用いた単元冷凍サイクル運転を行う。低負荷暖房運転では、第1利用膨張弁15は全閉状態に制御される。そして、低負荷暖房運転では、第1圧縮機11から吐出された冷媒は、第1利用熱交換器131で凝縮し、第2利用膨張弁16で減圧され、第1室外熱交換器18で蒸発し、第1圧縮機11に戻るように制御される。 In the above refrigeration cycle device 1b, a unit refrigeration cycle operation using only the first refrigerant circuit 10 is performed as a low-load heating operation. In the low-load heating operation, the first utilization expansion valve 15 is controlled to be in a fully closed state. In the low-load heating operation, the refrigerant discharged from the first compressor 11 is condensed in the first heat exchanger 131, reduced in pressure by the second expansion valve 16, and evaporated in the first outdoor heat exchanger 18. Then, the compressor is controlled to return to the first compressor 11.

また、冷凍サイクル装置1bは、高負荷暖房運転では、第1冷媒回路10と第2冷媒回路20とを用いた二元冷凍サイクルを行う。高負荷暖房運転では、第1冷媒回路10では、第2利用膨張弁16は全閉状態に制御される。そして、高負荷暖房運転では、第1圧縮機11から吐出された第1冷媒は、第1利用熱交換器131で凝縮し、第1利用膨張弁15で減圧され、カスケード熱交換器17の第1カスケード流路17aを流れる際に蒸発し、第1圧縮機11に戻るように制御される。また、高負荷暖房運転では、第2冷媒回路20では、第2圧縮機21から吐出された第2冷媒は、第2利用熱交換器132を通過する際に放熱し、カスケード熱交換器17の第2カスケード流路17bを流れる際に第1カスケード流路17aを流れる第1冷媒と熱交換を行うことでさらに放熱し、熱源膨張弁26において減圧され、第2室外熱交換器23で蒸発し、第2圧縮機21に戻るように制御される。 In addition, the refrigeration cycle device 1b performs a binary refrigeration cycle using the first refrigerant circuit 10 and the second refrigerant circuit 20 during high-load heating operation. In the high-load heating operation, the second utilization expansion valve 16 is controlled to be fully closed in the first refrigerant circuit 10. In the high-load heating operation, the first refrigerant discharged from the first compressor 11 is condensed in the first utilization heat exchanger 131, is depressurized in the first utilization expansion valve 15, and is transferred to the first utilization heat exchanger 17. It is controlled so that it evaporates while flowing through the first cascade flow path 17a and returns to the first compressor 11. In addition, in the high-load heating operation, in the second refrigerant circuit 20, the second refrigerant discharged from the second compressor 21 radiates heat when passing through the second utilization heat exchanger 132, and is transferred to the cascade heat exchanger 17. When flowing through the second cascade flow path 17b, heat is exchanged with the first refrigerant flowing through the first cascade flow path 17a to further radiate heat, the pressure is reduced in the heat source expansion valve 26, and the heat is evaporated in the second outdoor heat exchanger 23. , and is controlled to return to the second compressor 21.

この第3実施形態の冷凍サイクル装置1bについても、上記第1実施形態と同様に、暖房負荷の大きさに応じて運転を切り換えて行うことにより、暖房負荷を処理しながら、運転効率の低下を小さく抑えることが可能なる。さらに、冷凍サイクル装置1bでは、第1冷媒回路10の第1利用熱交換器131だけでなく、第2冷媒回路20が第2利用熱交換器132も備えており、各サイクルにおいて放熱器として機能する熱交換器を有しているため、暖房能力を高めることが可能になる。ここで、第2利用熱交換器132は、熱負荷ファン92aが生じさせる空気流れ方向において、第1利用熱交換器131の風上側に配置されている。これにより、第2冷媒回路20が停止している状態で第1冷媒回路10のみで単元冷凍サイクルを行う場合においても、第1利用熱交換器131を通過する際に加熱された空気が第2利用熱交換器132に送られることが無い。また、第1利用熱交換器131と第2利用熱交換器132とは互いに離れて配置されている。このため、第2冷媒回路20が停止している際に第2利用熱交換器132の内部の二酸化炭素冷媒が加熱されることが抑制され、第2冷媒回路20内の圧力が過度に上昇することが抑制される。これにより、第2冷媒回路20を耐圧強度の小さなものとして設計することが可能となる。 Similarly to the first embodiment, the refrigeration cycle device 1b of the third embodiment also switches its operation according to the size of the heating load, thereby preventing a decrease in operating efficiency while processing the heating load. It is possible to keep it small. Furthermore, in the refrigeration cycle device 1b, not only the first heat exchanger 131 of the first refrigerant circuit 10 but also the second heat exchanger 132 of the second refrigerant circuit 20 functions as a radiator in each cycle. Since it has a heat exchanger, it is possible to increase the heating capacity. Here, the second utilization heat exchanger 132 is arranged on the windward side of the first utilization heat exchanger 131 in the air flow direction generated by the heat load fan 92a. As a result, even when performing a unit refrigeration cycle only with the first refrigerant circuit 10 while the second refrigerant circuit 20 is stopped, the air heated when passing through the first utilization heat exchanger 131 is transferred to the second refrigerant circuit 131. It is not sent to the utilization heat exchanger 132. Further, the first heat exchanger 131 and the second heat exchanger 132 are arranged apart from each other. Therefore, when the second refrigerant circuit 20 is stopped, heating of the carbon dioxide refrigerant inside the second utilization heat exchanger 132 is suppressed, and the pressure inside the second refrigerant circuit 20 increases excessively. things are suppressed. This allows the second refrigerant circuit 20 to be designed with low pressure resistance.

(4)第4実施形態
上記各実施形態では、第1室外熱交換器18と第2室外熱交換器23とを互いに離して配置した冷凍サイクル装置を例に挙げて説明した。
(4) Fourth Embodiment In each of the above embodiments, a refrigeration cycle device in which the first outdoor heat exchanger 18 and the second outdoor heat exchanger 23 are arranged apart from each other has been described as an example.

これに対して、冷凍サイクル装置においては、第1室外熱交換器18と第2室外熱交換器23とは、例えば、図8に示すように、第1室外熱交換器18と第2室外熱交換器23とを一体型の熱交換器として構成してもよい。一体型の熱交換器としては、例えば、第1室外熱交換器18を構成する第1冷媒が流れる複数の第1伝熱管と、第2室外熱交換器23を構成する第2冷媒が流れる複数の第2伝熱管と、第1伝熱管と第2伝熱管の両方に対して固定された伝熱フィンを複数有する熱交換器が挙げられる。このように構成する場合には、装置の製造を容易化させることが可能になる。 On the other hand, in the refrigeration cycle device, the first outdoor heat exchanger 18 and the second outdoor heat exchanger 23 are connected to each other, for example, as shown in FIG. The exchanger 23 may be configured as an integrated heat exchanger. As an integrated heat exchanger, for example, a plurality of first heat exchanger tubes through which the first refrigerant forming the first outdoor heat exchanger 18 flows, and a plurality through which the second refrigerant forming the second outdoor heat exchanger 23 flows. Examples of heat exchangers include a second heat exchanger tube and a plurality of heat transfer fins fixed to both the first heat exchanger tube and the second heat exchanger tube. When configured in this way, it becomes possible to facilitate the manufacture of the device.

(5)第5実施形態
上記各実施形態では、第1室外熱交換器18と第2室外熱交換器23との空気流れ方向視における熱交換面積について任意である冷凍サイクル装置を例に挙げて説明した。
(5) Fifth Embodiment In each of the above embodiments, a refrigeration cycle device is taken as an example in which the heat exchange area between the first outdoor heat exchanger 18 and the second outdoor heat exchanger 23 in the air flow direction is arbitrary. explained.

これに対して、冷凍サイクル装置においては、第1室外熱交換器18と第2室外熱交換器23とは、例えば、図9に示すように、室外ファン9による空気流れ方向視において、第1室外熱交換器18と第2室外熱交換器23とは重なる部分を有しており、当該空気流れ方向視において、第1室外熱交換器18の熱交換面積が第2室外熱交換器23の熱交換面積よりも小さい構成としてもよい。 On the other hand, in the refrigeration cycle device, the first outdoor heat exchanger 18 and the second outdoor heat exchanger 23 are, for example, as shown in FIG. The outdoor heat exchanger 18 and the second outdoor heat exchanger 23 have an overlapping part, and the heat exchange area of the first outdoor heat exchanger 18 is larger than that of the second outdoor heat exchanger 23 when viewed in the air flow direction. The structure may be smaller than the heat exchange area.

これによれば、第1室外熱交換器18における空気の通風抵抗を小さく抑えることができるため、第2室外熱交換器23に対してより多くの空気を通過させやすい。これにより、高負荷暖房運転時における第2室外熱交換器23での第2冷媒の蒸発能力を確保しやすく、高い暖房負荷についても処理しやすくなる。また、特に、冷房能力よりも暖房能力が多く求められる冷凍サイクル装置として有効となる。 According to this, the ventilation resistance of the air in the first outdoor heat exchanger 18 can be suppressed to a low level, so that more air can easily pass through the second outdoor heat exchanger 23. Thereby, it is easy to ensure the evaporation capacity of the second refrigerant in the second outdoor heat exchanger 23 during high-load heating operation, and it is also easy to handle high heating loads. Moreover, it is particularly effective for refrigeration cycle devices that require more heating capacity than cooling capacity.

なお、上記第4実施形態で述べたように、第1室外熱交換器18と第2室外熱交換器23とを一体型の熱交換器として構成した場合には、特に、第1室外熱交換器18の通風抵抗が大きいほど第2室外熱交換器23を通過する空気量が少なくなりがちである。この場合には特に、上記のように第1室外熱交換器18の熱交換面積を小さくすることによる効果が顕著に得られる。 Note that, as described in the fourth embodiment, when the first outdoor heat exchanger 18 and the second outdoor heat exchanger 23 are configured as an integrated heat exchanger, especially the first outdoor heat exchanger 18 and the second outdoor heat exchanger 23 are configured as an integrated heat exchanger. The larger the ventilation resistance of the vessel 18, the smaller the amount of air passing through the second outdoor heat exchanger 23 tends to be. In this case, in particular, the effect of reducing the heat exchange area of the first outdoor heat exchanger 18 as described above can be significantly obtained.

(6)第6実施形態
上記各実施形態では、第1室外熱交換器18と第2室外熱交換器23とが、室外ファン9の空気流れ方向視において重なるように配置される冷凍サイクル装置を例に挙げて説明した。
(6) Sixth Embodiment In each of the above embodiments, a refrigeration cycle device is provided in which the first outdoor heat exchanger 18 and the second outdoor heat exchanger 23 are arranged so as to overlap when viewed in the air flow direction of the outdoor fan 9. Explained using an example.

これに対して、冷凍サイクル装置においては、第1室外熱交換器18と第2室外熱交換器23とは、例えば、図10に示すように、第1室外熱交換器18と第2室外熱交換器23とは、室外ファン9が形成する空気流れにおける室外ファン9の風上側であって、室外ファン9の回転軸方向視において当該回転軸の周囲の異なる位置に配置されていてもよい。ここで、図10では、室外ファン9の回転軸方向は、紙面に垂直な方向となっている。なお、例えば、室外ファン9が下方の空気を取り込んで上方に吹き出す上吹き型の冷凍サイクル装置において、上記第1室外熱交換器18と第2室外熱交換器23の配置を採用してもよい。 On the other hand, in the refrigeration cycle device, the first outdoor heat exchanger 18 and the second outdoor heat exchanger 23 are connected to each other, for example, as shown in FIG. The exchanger 23 is on the windward side of the outdoor fan 9 in the air flow formed by the outdoor fan 9, and may be arranged at different positions around the rotation axis when viewed in the direction of the rotation axis of the outdoor fan 9. Here, in FIG. 10, the rotational axis direction of the outdoor fan 9 is perpendicular to the paper surface. Note that, for example, the arrangement of the first outdoor heat exchanger 18 and the second outdoor heat exchanger 23 may be adopted in a top-blowing refrigeration cycle device in which the outdoor fan 9 takes in air from below and blows it upward. .

この場合においても、第1室外熱交換器18を通過した空気が第2室外熱交換器23に送られることが無いため、第2冷媒回路20の停止時に第2室外熱交換器23の二酸化炭素冷媒が加熱されることが抑制される。 Even in this case, since the air that has passed through the first outdoor heat exchanger 18 is not sent to the second outdoor heat exchanger 23, the carbon dioxide in the second outdoor heat exchanger 23 is removed when the second refrigerant circuit 20 is stopped. Heating of the refrigerant is suppressed.

(7)第7実施形態
上記各実施形態では、第1室外熱交換器18と第2室外熱交換器23とが、室外ファン9の空気流れ方向視において重なるように配置される冷凍サイクル装置を例に挙げて説明した。
(7) Seventh Embodiment In each of the above embodiments, a refrigeration cycle device is provided in which the first outdoor heat exchanger 18 and the second outdoor heat exchanger 23 are arranged so as to overlap when viewed in the air flow direction of the outdoor fan 9. Explained using an example.

これに対して、冷凍サイクル装置においては、第1室外熱交換器18と第2室外熱交換器23とは、例えば、図11に示すように、空気流れ方向視において、第1室外熱交換器18と第2室外熱交換器23とが互いに重ならないように配置されていてもよい。 On the other hand, in the refrigeration cycle device, the first outdoor heat exchanger 18 and the second outdoor heat exchanger 23 are, for example, as shown in FIG. 18 and the second outdoor heat exchanger 23 may be arranged so as not to overlap each other.

この場合において、例えば、第2室外熱交換器23は、第1室外熱交換器18よりも上方に配置されていてもよい。 In this case, for example, the second outdoor heat exchanger 23 may be arranged above the first outdoor heat exchanger 18.

(付記)
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
(Additional note)
Although the embodiments of the present disclosure have been described above, it will be understood that various changes in form and details can be made without departing from the spirit and scope of the present disclosure as described in the claims. .

1、1a、1b :冷凍サイクル装置
9 :室外ファン(第1送風部)
10 :第1冷媒回路
11 :第1圧縮機
12 :第1切換機構(切換部)
13 :利用熱交換器(第1熱交換器)
13a :利用流路
13b :熱負荷流路
15 :第1利用膨張弁(第1膨張弁)
16 :第2利用膨張弁
17 :カスケード熱交換器
17a :第1カスケード流路
17b :第2カスケード流路
18 :第1室外熱交換器(第3熱交換器)
20 :第2冷媒回路
21 :第2圧縮機
23 :第2室外熱交換器(第2熱交換器)
26 :熱源膨張弁(第2膨張弁)
90 :熱負荷回路
91 :熱負荷熱交換器
92 :ポンプ
92a :熱負荷ファン(第2送風部)
131 :第1利用熱交換器(第1熱交換器)
132 :第2利用熱交換器(第4熱交換器)
1, 1a, 1b: Refrigeration cycle device 9: Outdoor fan (first ventilation section)
10: First refrigerant circuit 11: First compressor 12: First switching mechanism (switching section)
13: Utilized heat exchanger (first heat exchanger)
13a: Usage channel 13b: Heat load channel 15: First usage expansion valve (first expansion valve)
16: Second usage expansion valve 17: Cascade heat exchanger 17a: First cascade flow path 17b: Second cascade flow path 18: First outdoor heat exchanger (third heat exchanger)
20: Second refrigerant circuit 21: Second compressor 23: Second outdoor heat exchanger (second heat exchanger)
26: Heat source expansion valve (second expansion valve)
90: Heat load circuit 91: Heat load heat exchanger 92: Pump 92a: Heat load fan (second blowing section)
131: First usage heat exchanger (first heat exchanger)
132: Second usage heat exchanger (fourth heat exchanger)

特開2014-9829号公報Unexamined Japanese Patent Publication No. 2014-9829

Claims (11)

30℃で1.2MPa以下の第1冷媒を用いた第1冷媒回路(10)と、
30℃で1.5MPa以上の第2冷媒を用いた第2冷媒回路(20)と、
を備え、
前記第1冷媒回路と前記第2冷媒回路を同時に運転させて前記第1冷媒と前記第2冷媒との間で熱交換を行わせる二元サイクル運転と、
前記第2冷媒回路を運転させることなく前記第1冷媒回路を運転させて冷房運転または暖房運転を行う単元サイクル運転と、
を切り換えて実行可能であり、
前記第1冷媒を流すための第1カスケード流路(17a)と、前記第1カスケード流路とは独立しており、前記第2冷媒を流すための第2カスケード流路(17b)と、を有し、前記二元サイクル運転時に前記第1冷媒と前記第2冷媒とを熱交換させるカスケード熱交換器(17)を備え、
前記第1冷媒回路は、第1圧縮機(11)と、第1熱交換器(13、131)と、第1膨張弁(15)と、前記第1カスケード流路(17a)と、第3熱交換器(18)と、を有しており、
前記第2冷媒回路は、第2圧縮機(21)と、前記第2カスケード流路(17b)と、第2膨張弁(26)と、第2熱交換器(23)と、を有しており、
前記二元サイクル運転時には、前記第1カスケード流路を前記第1冷媒の蒸発器として機能させ、前記第1熱交換器を前記第1冷媒の放熱器として機能させ、前記第2カスケード流路を前記第2冷媒の放熱器として機能させ、前記第2熱交換器を前記第2冷媒の蒸発器として機能させ、
前記第3熱交換器を前記第1冷媒の放熱器として機能させ、前記第1熱交換器を前記第1冷媒の蒸発器として機能させる前記冷房運転が可能である、
冷凍サイクル装置(1、1a、1b)。
a first refrigerant circuit (10) using a first refrigerant of 1.2 MPa or less at 30°C;
a second refrigerant circuit (20) using a second refrigerant having a pressure of 1.5 MPa or more at 30°C;
Equipped with
a dual cycle operation in which the first refrigerant circuit and the second refrigerant circuit are operated simultaneously to perform heat exchange between the first refrigerant and the second refrigerant;
a unit cycle operation in which cooling operation or heating operation is performed by operating the first refrigerant circuit without operating the second refrigerant circuit;
It is possible to execute by switching
A first cascade flow path (17a) for flowing the first refrigerant, and a second cascade flow path (17b) for flowing the second refrigerant, which is independent of the first cascade flow path. and a cascade heat exchanger (17) for exchanging heat between the first refrigerant and the second refrigerant during the dual cycle operation,
The first refrigerant circuit includes a first compressor (11), a first heat exchanger (13, 131), a first expansion valve (15), the first cascade flow path (17a), and a third It has a heat exchanger (18),
The second refrigerant circuit includes a second compressor (21), a second cascade flow path (17b), a second expansion valve (26), and a second heat exchanger (23). Ori,
During the dual cycle operation, the first cascade flow path functions as an evaporator for the first refrigerant, the first heat exchanger functions as a radiator for the first refrigerant, and the second cascade flow path functions as a radiator for the first refrigerant. causing the second heat exchanger to function as a radiator for the second refrigerant, and causing the second heat exchanger to function as an evaporator for the second refrigerant;
The cooling operation is possible in which the third heat exchanger functions as a radiator for the first refrigerant, and the first heat exchanger functions as an evaporator for the first refrigerant.
Refrigeration cycle device (1, 1a, 1b).
30℃で1.2MPa以下の第1冷媒を用いた第1冷媒回路(10)と、
30℃で1.5MPa以上の第2冷媒を用いた第2冷媒回路(20)と、
を備え、
前記第1冷媒回路と前記第2冷媒回路を同時に運転させて前記第1冷媒と前記第2冷媒との間で熱交換を行わせる二元サイクル運転と、
前記第2冷媒回路を運転させることなく前記第1冷媒回路を運転させて冷房運転または暖房運転を行う単元サイクル運転と、
を切り換えて実行可能であり、
前記第1冷媒を流すための第1カスケード流路(17a)と、前記第1カスケード流路とは独立しており、前記第2冷媒を流すための第2カスケード流路(17b)と、を有し、前記二元サイクル運転時に前記第1冷媒と前記第2冷媒とを熱交換させるカスケード熱交換器(17)を備え、
前記第1冷媒回路は、第1圧縮機(11)と、第1熱交換器(13、131)と、第1膨張弁(15)と、前記第1カスケード流路(17a)と、第3熱交換器(18)と、を有しており、
前記第2冷媒回路は、第2圧縮機(21)と、前記第2カスケード流路(17b)と、第2膨張弁(26)と、第2熱交換器(23)と、を有しており、
前記二元サイクル運転時には、前記第1カスケード流路を前記第1冷媒の蒸発器として機能させ、前記第1熱交換器を前記第1冷媒の放熱器として機能させ、前記第2カスケード流路を前記第2冷媒の放熱器として機能させ、前記第2熱交換器を前記第2冷媒の蒸発器として機能させ、
前記第3熱交換器を前記第1冷媒の蒸発器として機能させ、前記第1熱交換器を前記第1冷媒の放熱器として機能させる前記暖房運転が可能である、
冷凍サイクル装置(1、1a、1b)。
a first refrigerant circuit (10) using a first refrigerant of 1.2 MPa or less at 30°C;
a second refrigerant circuit (20) using a second refrigerant having a pressure of 1.5 MPa or more at 30°C;
Equipped with
a dual cycle operation in which the first refrigerant circuit and the second refrigerant circuit are operated simultaneously to perform heat exchange between the first refrigerant and the second refrigerant;
a unit cycle operation in which cooling operation or heating operation is performed by operating the first refrigerant circuit without operating the second refrigerant circuit;
It is possible to execute by switching
A first cascade flow path (17a) for flowing the first refrigerant, and a second cascade flow path (17b) for flowing the second refrigerant, which is independent of the first cascade flow path. and a cascade heat exchanger (17) for exchanging heat between the first refrigerant and the second refrigerant during the dual cycle operation,
The first refrigerant circuit includes a first compressor (11), a first heat exchanger (13, 131), a first expansion valve (15), the first cascade flow path (17a), and a third It has a heat exchanger (18),
The second refrigerant circuit includes a second compressor (21), a second cascade flow path (17b), a second expansion valve (26), and a second heat exchanger (23). Ori,
During the dual cycle operation, the first cascade flow path functions as an evaporator for the first refrigerant, the first heat exchanger functions as a radiator for the first refrigerant, and the second cascade flow path functions as a radiator for the first refrigerant. causing the second heat exchanger to function as a radiator for the second refrigerant, and causing the second heat exchanger to function as an evaporator for the second refrigerant;
The heating operation is possible in which the third heat exchanger functions as an evaporator for the first refrigerant, and the first heat exchanger functions as a radiator for the first refrigerant.
Refrigeration cycle device (1, 1a, 1b).
30℃で1.2MPa以下の第1冷媒を用いた第1冷媒回路(10)と、
30℃で1.5MPa以上の第2冷媒を用いた第2冷媒回路(20)と、
を備え、
前記第1冷媒回路と前記第2冷媒回路を同時に運転させて前記第1冷媒と前記第2冷媒との間で熱交換を行わせる二元サイクル運転と、
前記第2冷媒回路を運転させることなく前記第1冷媒回路を運転させて冷房運転または暖房運転を行う単元サイクル運転と、
を切り換えて実行可能であり、
前記第1冷媒を流すための第1カスケード流路(17a)と、前記第1カスケード流路とは独立しており、前記第2冷媒を流すための第2カスケード流路(17b)と、を有し、前記二元サイクル運転時に前記第1冷媒と前記第2冷媒とを熱交換させるカスケード熱交換器(17)を備え、
前記第1冷媒回路は、第1圧縮機(11)と、第1熱交換器(13、131)と、第1膨張弁(15)と、前記第1カスケード流路(17a)と、第3熱交換器(18)と、前記第1冷媒の流路を切り換える切換部(12)と、を有しており、
前記第2冷媒回路は、第2圧縮機(21)と、前記第2カスケード流路(17b)と、第2膨張弁(26)と、第2熱交換器(23)と、を有しており、
前記二元サイクル運転時には、前記第1カスケード流路を前記第1冷媒の蒸発器として機能させ、前記第1熱交換器を前記第1冷媒の放熱器として機能させ、前記第2カスケード流路を前記第2冷媒の放熱器として機能させ、前記第2熱交換器を前記第2冷媒の蒸発器として機能させ、
前記切換部の切り換えにより、前記第3熱交換器を前記第1冷媒の放熱器として機能させつつ前記第1熱交換器を前記第1冷媒の蒸発器として機能させる前記冷房運転と、前記第3熱交換器を前記第1冷媒の蒸発器として機能させつつ前記第1熱交換器を前記第1冷媒の放熱器として機能させる前記暖房運転と、を実行可能である、
冷凍サイクル装置(1、1a、1b)。
a first refrigerant circuit (10) using a first refrigerant of 1.2 MPa or less at 30°C;
a second refrigerant circuit (20) using a second refrigerant having a pressure of 1.5 MPa or more at 30°C;
Equipped with
a dual cycle operation in which the first refrigerant circuit and the second refrigerant circuit are operated simultaneously to perform heat exchange between the first refrigerant and the second refrigerant;
a unit cycle operation in which cooling operation or heating operation is performed by operating the first refrigerant circuit without operating the second refrigerant circuit;
It is possible to execute by switching
A first cascade flow path (17a) for flowing the first refrigerant, and a second cascade flow path (17b) for flowing the second refrigerant, which is independent of the first cascade flow path. and a cascade heat exchanger (17) for exchanging heat between the first refrigerant and the second refrigerant during the dual cycle operation,
The first refrigerant circuit includes a first compressor (11), a first heat exchanger (13, 131), a first expansion valve (15), the first cascade flow path (17a), and a third It has a heat exchanger (18) and a switching part (12) that switches the flow path of the first refrigerant,
The second refrigerant circuit includes a second compressor (21), a second cascade flow path (17b), a second expansion valve (26), and a second heat exchanger (23). Ori,
During the dual cycle operation, the first cascade flow path functions as an evaporator for the first refrigerant, the first heat exchanger functions as a radiator for the first refrigerant, and the second cascade flow path functions as a radiator for the first refrigerant. causing the second heat exchanger to function as a radiator for the second refrigerant, and causing the second heat exchanger to function as an evaporator for the second refrigerant;
the cooling operation in which the third heat exchanger functions as a radiator for the first refrigerant and the first heat exchanger functions as an evaporator for the first refrigerant by switching the switching unit; the heating operation in which the first heat exchanger functions as a radiator for the first refrigerant while causing the heat exchanger to function as an evaporator for the first refrigerant;
Refrigeration cycle device (1, 1a, 1b).
前記第2熱交換器は、外部を流れる空気と内部を流れる前記第2冷媒との間で熱交換を行わせ、
前記第3熱交換器は、外部を流れる空気と内部を流れる前記第1冷媒との間で熱交換を行わせ、
前記第2熱交換器を通過する空気流れと前記第3熱交換器を通過する空気流れを形成する第1送風部(9)をさらに備えた、
請求項からのいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。
The second heat exchanger performs heat exchange between the air flowing outside and the second refrigerant flowing inside,
The third heat exchanger performs heat exchange between air flowing outside and the first refrigerant flowing inside,
further comprising a first air blower (9) forming an air flow passing through the second heat exchanger and an air flow passing through the third heat exchanger;
The refrigeration cycle device according to any one of claims 1 to 3 .
前記第2熱交換器は、前記空気流れにおける前記第3熱交換器の風下以外の位置に配置されている、
請求項に記載の冷凍サイクル装置。
The second heat exchanger is located at a position other than downwind of the third heat exchanger in the air flow.
The refrigeration cycle device according to claim 4 .
前記第2熱交換器と前記第3熱交換器とは、前記空気流れ方向において離れて配置されている、
請求項またはに記載の冷凍サイクル装置。
The second heat exchanger and the third heat exchanger are arranged apart from each other in the direction of the air flow.
The refrigeration cycle device according to claim 4 or 5 .
30℃で1.2MPa以下の第1冷媒を用いた第1冷媒回路(10)と、
30℃で1.5MPa以上の第2冷媒を用いた第2冷媒回路(20)と、
を備え、
前記第1冷媒回路と前記第2冷媒回路を同時に運転させて前記第1冷媒と前記第2冷媒との間で熱交換を行わせる二元サイクル運転と、
前記第2冷媒回路を運転させることなく前記第1冷媒回路を運転させて冷房運転または暖房運転を行う単元サイクル運転と、
を切り換えて実行可能であり、
前記第1冷媒を流すための第1カスケード流路(17a)と、前記第1カスケード流路とは独立しており、前記第2冷媒を流すための第2カスケード流路(17b)と、を有し、前記二元サイクル運転時に前記第1冷媒と前記第2冷媒とを熱交換させるカスケード熱交換器(17)を備え、
前記第1冷媒回路は、第1圧縮機(11)と、第1熱交換器(13、131)と、第1膨張弁(15)と、前記第1カスケード流路(17a)と、を有しており、
前記第2冷媒回路は、第2圧縮機(21)と、前記第2カスケード流路(17b)と、第2膨張弁(26)と、第2熱交換器(23)と、前記第2圧縮機の吐出側と前記第2カスケード流路との間に設けられた第4熱交換器(132)と、を有しており、
前記第1熱交換器は、外部を流れる空気と内部を流れる前記第1冷媒との間で熱交換を行わせ、
前記第4熱交換器は、外部を流れる空気と内部を流れる前記第2冷媒との間で熱交換を行わせ、
前記第1熱交換器と前記第4熱交換器の両方を通過する空気流れを形成する第2送風部(92a)をさらに備えた、
冷凍サイクル装置(1、1a、1b)。
a first refrigerant circuit (10) using a first refrigerant of 1.2 MPa or less at 30°C;
a second refrigerant circuit (20) using a second refrigerant having a pressure of 1.5 MPa or more at 30°C;
Equipped with
a dual cycle operation in which the first refrigerant circuit and the second refrigerant circuit are operated simultaneously to perform heat exchange between the first refrigerant and the second refrigerant;
a unit cycle operation in which cooling operation or heating operation is performed by operating the first refrigerant circuit without operating the second refrigerant circuit;
It is possible to execute by switching
A first cascade flow path (17a) for flowing the first refrigerant, and a second cascade flow path (17b) for flowing the second refrigerant, which is independent of the first cascade flow path. and a cascade heat exchanger (17) for exchanging heat between the first refrigerant and the second refrigerant during the dual cycle operation,
The first refrigerant circuit includes a first compressor (11), a first heat exchanger (13, 131), a first expansion valve (15), and the first cascade flow path (17a). and
The second refrigerant circuit includes a second compressor (21), a second cascade flow path (17b), a second expansion valve (26), a second heat exchanger (23), and a second compressor. a fourth heat exchanger (132) provided between the discharge side of the machine and the second cascade flow path,
The first heat exchanger performs heat exchange between air flowing outside and the first refrigerant flowing inside,
The fourth heat exchanger performs heat exchange between the air flowing outside and the second refrigerant flowing inside,
further comprising a second blowing section (92a) that forms an air flow passing through both the first heat exchanger and the fourth heat exchanger;
Refrigeration cycle device (1, 1a, 1b).
前記二元サイクル運転時には、前記第2冷媒回路を流れる前記第2冷媒が、前記第1冷媒回路を流れる前記第1冷媒を加熱して前記暖房運転を行う、
請求項1から7のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。
During the dual cycle operation, the second refrigerant flowing through the second refrigerant circuit heats the first refrigerant flowing through the first refrigerant circuit to perform the heating operation.
The refrigeration cycle device according to any one of claims 1 to 7 .
所定の低負荷条件を満たした場合に前記単元サイクル運転を行う、
請求項1から8のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。
performing the unit cycle operation when a predetermined low load condition is met;
The refrigeration cycle device according to any one of claims 1 to 8 .
前記第1冷媒は、R1234yfと、R1234zeと、R290と、の少なくともいずれかを含む、
請求項1からのいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。
The first refrigerant includes at least one of R1234yf, R1234ze, and R290,
The refrigeration cycle device according to any one of claims 1 to 9 .
前記第2冷媒は、二酸化炭素を含む、
請求項1から10のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。
The second refrigerant includes carbon dioxide.
The refrigeration cycle device according to any one of claims 1 to 10 .
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000320914A (en) 1999-05-14 2000-11-24 Daikin Ind Ltd Refrigerating machine
WO2017221382A1 (en) 2016-06-23 2017-12-28 三菱電機株式会社 Binary refrigeration device
JP2021011985A (en) 2019-07-08 2021-02-04 富士電機株式会社 Two-stage refrigerator

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014009829A (en) 2012-06-28 2014-01-20 Panasonic Corp Refrigeration cycle device and hot water generating device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000320914A (en) 1999-05-14 2000-11-24 Daikin Ind Ltd Refrigerating machine
WO2017221382A1 (en) 2016-06-23 2017-12-28 三菱電機株式会社 Binary refrigeration device
JP2021011985A (en) 2019-07-08 2021-02-04 富士電機株式会社 Two-stage refrigerator

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