JP7438363B2 - Cold heat source unit and refrigeration cycle equipment - Google Patents

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    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle

Description

本開示は、冷熱源ユニットおよび冷凍サイクル装置に関する。 The present disclosure relates to a cold source unit and a refrigeration cycle device.

従来、高圧側で超臨界状態となり得る冷媒（例えば、二酸化炭素など）を用いた冷凍サイクル装置が知られている。このような冷凍サイクル装置では、定格出力時の圧縮機吐出側圧力が超臨界圧力となる。臨界点付近の冷媒は、熱物性の変化が比較的大きい特性を有するため、膨張弁の開度制御が不安定となる可能性がある。 Conventionally, refrigeration cycle devices using a refrigerant (such as carbon dioxide) that can reach a supercritical state on the high pressure side are known. In such a refrigeration cycle device, the compressor discharge side pressure at rated output becomes supercritical pressure. Since the refrigerant near the critical point has a characteristic that its thermophysical properties change relatively greatly, the opening degree control of the expansion valve may become unstable.

特開２０１５－２８４０１号公報（特許文献１）には、放熱器の出口側における冷媒状態が、モリエル線図上において冷媒の臨界点を回避するように設定された制御線に沿って変化するように、膨張弁の開度を制御する超臨界式ヒートポンプサイクルが開示されている。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-28401 (Patent Document 1) discloses that the state of the refrigerant at the outlet side of the radiator changes along a control line set to avoid the critical point of the refrigerant on the Mollier diagram. discloses a supercritical heat pump cycle that controls the opening degree of an expansion valve.

特開２０１５－２８４０１号公報Japanese Patent Application Publication No. 2015-28401

特開２０１５－２８４０１号公報（特許文献１）では、膨張弁の開度を制御して臨界点を回避している。しかし、外乱によって圧縮機吐出側圧力が臨界点付近になった場合などは、膨張弁の開度制御自身が不安定となるので、臨界点を回避するような膨張弁の開度制御も難しくなる。 In Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-28401 (Patent Document 1), the opening degree of the expansion valve is controlled to avoid a critical point. However, if the pressure on the compressor discharge side approaches the critical point due to disturbance, the expansion valve opening control itself becomes unstable, making it difficult to control the expansion valve opening to avoid the critical point. .

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は制御の安定性が向上した冷熱源ユニットおよび冷凍サイクル装置を紹介することである。 The present disclosure has been made to solve the above problems, and its purpose is to introduce a cold heat source unit and a refrigeration cycle device with improved control stability.

本開示は、第１膨張装置および蒸発器を含む負荷装置に接続されるように構成された冷凍サイクル装置の冷熱源ユニットに関する。冷熱源ユニットは、負荷装置に接続されることによって、冷媒が循環する循環流路を形成する第１流路と、第１流路に順に配置される、圧縮機、凝縮器および冷媒冷却装置と、冷媒冷却装置から第１膨張装置に送られる冷媒の圧力および温度をそれぞれ検出する圧力センサおよび温度センサと、圧力センサおよび温度センサの出力に基づいて、冷媒冷却装置の冷却性能を変化させる制御装置とを備える。 The present disclosure relates to a cold heat source unit of a refrigeration cycle device configured to be connected to a load device including a first expansion device and an evaporator. The cold heat source unit includes a first channel that is connected to a load device to form a circulation channel through which refrigerant circulates, and a compressor, a condenser, and a refrigerant cooling device that are arranged in this order in the first channel. , a pressure sensor and a temperature sensor that respectively detect the pressure and temperature of the refrigerant sent from the refrigerant cooling device to the first expansion device, and a control device that changes the cooling performance of the refrigerant cooling device based on the outputs of the pressure sensor and the temperature sensor. Equipped with.

本開示の冷熱源ユニットによれば、圧縮機吐出圧力が外乱によって臨界点に近づいたときでも安定的に制御することができる。 According to the cold heat source unit of the present disclosure, stable control can be performed even when the compressor discharge pressure approaches a critical point due to disturbance.

実施の形態１の冷凍サイクル装置の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a refrigeration cycle device according to a first embodiment; FIG. 冷却範囲の一例を示す図である。It is a figure showing an example of a cooling range. 冷却範囲をｐ－ｈ線図中に示した図である。FIG. 3 is a diagram showing the cooling range in a pH diagram. 冷却前と冷却後の冷凍サイクルの変化を示すｐ－ｈ線図である。FIG. 3 is a pH diagram showing changes in the refrigeration cycle before and after cooling. 制御装置１００が実行する冷媒冷却装置の制御を説明するためのフローチャートである。3 is a flowchart for explaining control of the refrigerant cooling device executed by the control device 100. FIG. 実施の形態２の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. 実施の形態２の冷凍サイクル装置の変形例の全体構成図である。FIG. 3 is an overall configuration diagram of a modification of the refrigeration cycle device of Embodiment 2. FIG. 実施の形態３の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.

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態で説明された構成を適宜組み合わせることは出願当初から予定されている。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 Embodiments of the present disclosure will be described in detail below with reference to the drawings. Although a plurality of embodiments will be described below, it has been planned from the beginning of the application to appropriately combine the configurations described in each embodiment. In addition, the same reference numerals are attached to the same or corresponding parts in the drawings, and the description thereof will not be repeated.

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

図１を参照して、冷凍サイクル装置１は、冷熱源ユニット２と、負荷装置３と、配管８４，８８とを備える。冷熱源ユニット２は、負荷装置３と接続するための冷媒出口ポートおよび冷媒入口ポートを有する。冷熱源ユニット２は、屋外に配置されることが多いので、室内ユニット、または屋外ユニットとも呼ばれる場合がある。負荷装置３は、冷熱源ユニット２と接続するための冷媒出口ポートおよび冷媒入口ポートを有する。配管８４は、冷熱源ユニット２の冷媒出口ポートと負荷装置３の冷媒入口ポートとを接続する。配管８８は、負荷装置３の冷媒出口ポートと冷熱源ユニット２の冷媒入口ポートとを接続する。 Referring to FIG. 1, the refrigeration cycle device 1 includes a cold/heat source unit 2, a load device 3, and piping 84, 88. The cold heat source unit 2 has a refrigerant outlet port and a refrigerant inlet port for connection to the load device 3 . Since the cold/heat source unit 2 is often placed outdoors, it may also be called an indoor unit or an outdoor unit. The load device 3 has a refrigerant outlet port and a refrigerant inlet port for connection to the cold/heat source unit 2 . The pipe 84 connects the refrigerant outlet port of the cold/heat source unit 2 and the refrigerant inlet port of the load device 3 . Piping 88 connects the refrigerant outlet port of load device 3 and the refrigerant inlet port of cold/heat source unit 2 .

冷凍サイクル装置１の冷熱源ユニット２は、負荷装置３に接続されるように構成される。冷熱源ユニット２は、吸入ポートＧ１および吐出ポートＧ２を有する圧縮機１０と、凝縮器２０と、ファン２２と、冷媒冷却装置３０と、配管８０～８３，８９とを備える。冷媒冷却装置３０は、熱交換器７２と、冷媒の流路を切替える切替部７４とを含む。熱交換器７２は、第１通路Ｈ１および第２通路Ｈ２を有し、第１通路Ｈ１を流れる冷媒と第２通路Ｈ２を流れる冷媒との間で熱交換を行なうように構成される。 The cold heat source unit 2 of the refrigeration cycle device 1 is configured to be connected to a load device 3. The cold heat source unit 2 includes a compressor 10 having a suction port G1 and a discharge port G2, a condenser 20, a fan 22, a refrigerant cooling device 30, and pipes 80 to 83, 89. Refrigerant cooling device 30 includes a heat exchanger 72 and a switching section 74 that switches the flow path of the refrigerant. The heat exchanger 72 has a first passage H1 and a second passage H2, and is configured to exchange heat between the refrigerant flowing through the first passage H1 and the refrigerant flowing through the second passage H2.

負荷装置３は、第１膨張装置５０と、蒸発器６０と、配管８５、８６，８７とを含む。蒸発器６０は空気と冷媒との間で熱交換を行なうように構成される。冷凍サイクル装置１では、蒸発器６０は、冷却対象空間の空気からの吸熱によって冷媒を蒸発させる。第１膨張装置５０は、たとえば、冷熱源ユニット２と独立して制御される温度膨張弁である。なお、第１膨張装置５０は冷媒を減圧することができる電子膨張弁であってもよい。 The load device 3 includes a first expansion device 50, an evaporator 60, and piping 85, 86, 87. Evaporator 60 is configured to exchange heat between air and refrigerant. In the refrigeration cycle device 1, the evaporator 60 evaporates the refrigerant by absorbing heat from the air in the space to be cooled. The first expansion device 50 is, for example, a temperature expansion valve that is controlled independently of the cold source unit 2. Note that the first expansion device 50 may be an electronic expansion valve that can reduce the pressure of the refrigerant.

圧縮機１０は、配管８９から吸入される冷媒を圧縮して配管８０へ吐出する。圧縮機１０は、インバータ制御により駆動周波数を任意に変更することができる。圧縮機１０は、制御装置１００からの制御信号に従って回転速度を調整するように構成される。圧縮機１０の回転速度を調整することで冷媒の循環量が調整され、冷凍サイクル装置１の能力を調整することができる。圧縮機１０には種々のタイプのものを採用可能であり、たとえば、スクロールタイプ、ロータリータイプ、スクリュータイプ等のものを採用し得る。 The compressor 10 compresses the refrigerant sucked in from the pipe 89 and discharges it to the pipe 80. The drive frequency of the compressor 10 can be arbitrarily changed by inverter control. Compressor 10 is configured to adjust its rotational speed according to a control signal from control device 100. By adjusting the rotational speed of the compressor 10, the amount of refrigerant circulated can be adjusted, and the capacity of the refrigeration cycle device 1 can be adjusted. The compressor 10 can be of various types, such as a scroll type, rotary type, or screw type.

凝縮器２０は、圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒が外気と熱交換（放熱）を行なうように構成される。この熱交換により、冷媒は凝縮されて液相に変化する。圧縮機１０から配管８０に吐出された冷媒は、凝縮器２０において凝縮および液化され配管８１へ流出する。熱交換の効率を上げるため外気を送るファン２２が凝縮器２０に取り付けられている。ファン２２は、凝縮器２０において冷媒が熱交換を行なう外気を凝縮器２０に供給する。ファン２２の回転速度を調整することにより、圧縮機１０の吐出側の冷媒圧力（高圧側圧力）を調整することができる。 The condenser 20 is configured so that the high-temperature, high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 10 exchanges heat (radiates heat) with the outside air. This heat exchange causes the refrigerant to condense and change into a liquid phase. The refrigerant discharged from the compressor 10 into the pipe 80 is condensed and liquefied in the condenser 20 and flows out into the pipe 81 . A fan 22 that sends outside air is attached to the condenser 20 to increase the efficiency of heat exchange. The fan 22 supplies outside air to the condenser 20 with which the refrigerant exchanges heat. By adjusting the rotational speed of the fan 22, the refrigerant pressure (high pressure side pressure) on the discharge side of the compressor 10 can be adjusted.

ここで、冷凍サイクル装置１の冷媒回路に使用する冷媒はＣＯ２とするが、過冷却度が確保しにくい状態が生じる場合は、他の冷媒を使用しても良い。 Here, the refrigerant used in the refrigerant circuit of the refrigeration cycle device 1 is CO 2 , but if a situation arises in which it is difficult to ensure the degree of supercooling, other refrigerants may be used.

なお、凝縮器２０は、冷媒からの熱を外気に放熱する放熱器として働く。本明細書では、説明の容易のため、超臨界状態のＣＯ２のような冷媒を冷却する場合も凝縮器２０と呼ぶこととする。また、本明細書では、説明の容易のため、超臨界状態の冷媒の基準温度からの低下量も過冷却度と呼ぶこととする。 Note that the condenser 20 functions as a radiator that radiates heat from the refrigerant to the outside air. In this specification, for ease of explanation, the condenser 20 will also be referred to when cooling a refrigerant such as CO 2 in a supercritical state. Furthermore, in this specification, for ease of explanation, the amount of decrease from the reference temperature of the refrigerant in the supercritical state will also be referred to as the degree of supercooling.

冷熱源ユニット２の冷媒入口ポートから圧縮機１０、凝縮器２０、熱交換器７２の第１通路Ｈ１を経由して冷媒出口ポートに至る第１流路Ｆ１は、第１膨張装置５０および蒸発器６０が配置される負荷装置３とともに、冷媒が循環する循環流路を形成する。以下、この循環流路を冷凍サイクルの「主冷媒回路」とも言う。 A first passage F1 from the refrigerant inlet port of the cold heat source unit 2 to the refrigerant outlet port via the compressor 10, the condenser 20, and the first passage H1 of the heat exchanger 72 connects the first expansion device 50 and the evaporator. Together with the load device 3 in which the refrigerant 60 is arranged, it forms a circulation flow path in which the refrigerant circulates. Hereinafter, this circulation flow path will also be referred to as the "main refrigerant circuit" of the refrigeration cycle.

冷熱源ユニット２は、冷媒が循環する方向において、蒸発器６０よりも下流の第１流路Ｆ１の分岐点ＢＰから分岐する第２流路Ｆ２をさらに備える。第２流路Ｆ２は、蒸発器６０を通過した冷媒が冷媒冷却装置３０を経由して圧縮機１０に戻るように構成される。冷媒冷却装置３０は、分岐点ＢＰから第２流路Ｆ２に冷媒を流すか否かを切替える切替部７４と、第１流路Ｆ１の一部である第１通路Ｈ１と第２流路Ｆ２の一部である第２通路Ｈ２とを有し、第１通路Ｈ１を流れる冷媒と第２通路Ｈ２を流れる冷媒との間で熱交換を行なうように構成された熱交換器７２とを備える。 The cold heat source unit 2 further includes a second flow path F2 that branches from a branch point BP of the first flow path F1 downstream of the evaporator 60 in the direction in which the refrigerant circulates. The second flow path F2 is configured such that the refrigerant that has passed through the evaporator 60 returns to the compressor 10 via the refrigerant cooling device 30. The refrigerant cooling device 30 includes a switching unit 74 that switches whether or not to flow the refrigerant from the branch point BP to the second flow path F2, and a switching unit 74 that switches between flowing the refrigerant from the branch point BP to the second flow path F2, and a switch between the first path H1, which is a part of the first flow path F1, and the second flow path F2. A heat exchanger 72 is provided, which has a second passage H2 as a part thereof, and is configured to exchange heat between the refrigerant flowing through the first passage H1 and the refrigerant flowing through the second passage H2.

冷熱源ユニット２は、さらに、圧力センサ１１０～１１２と、温度センサ１２０，１２１と、圧縮機１０および切替部７４を制御する制御装置１００とを備える。 The cold heat source unit 2 further includes pressure sensors 110 to 112, temperature sensors 120 and 121, and a control device 100 that controls the compressor 10 and the switching section 74.

圧力センサ１１０は、圧縮機１０の吸入ポート部分の圧力Ｐｓを検出し、その検出値を制御装置１００へ出力する。圧力センサ１１１は、圧縮機１０の吐出圧力Ｐｄを検出し、その検出値を制御装置１００へ出力する。圧力センサ１１２は、第１膨張装置５０の手前の配管８３の冷媒圧力Ｐ１を検出し、その検出値を制御装置１００へ出力する。 The pressure sensor 110 detects the pressure Ps at the suction port of the compressor 10 and outputs the detected value to the control device 100. The pressure sensor 111 detects the discharge pressure Pd of the compressor 10 and outputs the detected value to the control device 100. The pressure sensor 112 detects the refrigerant pressure P1 in the pipe 83 before the first expansion device 50 and outputs the detected value to the control device 100.

温度センサ１２０は、圧縮機１０の吐出温度ＴＨを検出し、その検出値を制御装置１００へ出力する。温度センサ１２１は、第１膨張装置５０の手前の配管８３の冷媒温度Ｔ１を検出し、その検出値を制御装置１００へ出力する。 Temperature sensor 120 detects discharge temperature TH of compressor 10 and outputs the detected value to control device 100. The temperature sensor 121 detects the refrigerant temperature T1 of the pipe 83 before the first expansion device 50 and outputs the detected value to the control device 100.

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

制御装置１００は、圧力センサ１１２および温度センサ１２１の出力に応じて切替部７４の冷媒の流れを制御する。切替部７４は、開閉弁７６，７７を含む。開閉弁７６を閉じ開閉弁７７を開くと、冷媒は、第２流路Ｆ２を流れずに、負荷装置３から圧縮機１０の吸入ポートＧ１に流れる。逆に開閉弁７６を開き開閉弁７７を閉じると、冷媒は、負荷装置３から第２流路Ｆ２を経由して圧縮機１０の吸入ポートＧ１に流れる。 The control device 100 controls the flow of refrigerant in the switching section 74 according to the outputs of the pressure sensor 112 and the temperature sensor 121. The switching section 74 includes on-off valves 76 and 77. When the on-off valve 76 is closed and the on-off valve 77 is opened, the refrigerant flows from the load device 3 to the suction port G1 of the compressor 10 without flowing through the second flow path F2. Conversely, when the on-off valve 76 is opened and the on-off valve 77 is closed, the refrigerant flows from the load device 3 to the suction port G1 of the compressor 10 via the second flow path F2.

本実施の形態では第２流路Ｆ２は、第１膨張装置５０および蒸発器６０を通過して低温になった冷媒を熱交換器７２へ流入させることによって凝縮器２０から配管８１に流出する冷媒を冷却し、配管８２～８５を通過して第１膨張装置５０に流入する冷媒の状態を安定させるために設けられる。 In the present embodiment, the second flow path F2 is a refrigerant that flows out from the condenser 20 to the pipe 81 by causing the refrigerant that has passed through the first expansion device 50 and the evaporator 60 and become low temperature to flow into the heat exchanger 72. The refrigerant is provided to cool the refrigerant and stabilize the state of the refrigerant flowing into the first expansion device 50 through the pipes 82 to 85.

この点についてより詳細に説明する。たとえば、ＣＯ２などの高圧側で超臨界状態となり得る冷媒を使用する場合、冷媒状態が臨界点（臨界圧力、臨界温度）付近のとき、少しの温度変化に対して密度が大きく変動する。第１膨張装置５０の入口側の冷媒密度が大きく変化すると、第１膨張装置５０の冷媒流量が安定せず、冷凍サイクル装置の冷凍能力不足などを引き起こす。 This point will be explained in more detail. For example, when using a refrigerant that can reach a supercritical state on the high pressure side, such as CO 2 , when the refrigerant state is near a critical point (critical pressure, critical temperature), the density fluctuates greatly in response to a small temperature change. If the refrigerant density on the inlet side of the first expansion device 50 changes significantly, the refrigerant flow rate of the first expansion device 50 will not be stabilized, causing insufficient refrigerating capacity of the refrigeration cycle device.

そこで、本実施の形態では、第１膨張装置５０の入口側の冷媒状態が臨界点付近の場合、第１膨張装置５０の手前の冷媒を冷媒冷却装置３０によって冷却して冷媒の状態を臨界点付近から回避させる。これにより、温度変化に対する密度変動を抑制して膨張弁流量を安定化させ、安定した冷凍能力を供給することができる。 Therefore, in this embodiment, when the refrigerant state on the inlet side of the first expansion device 50 is near the critical point, the refrigerant in front of the first expansion device 50 is cooled by the refrigerant cooling device 30 to bring the refrigerant state to the critical point. Evade nearby. Thereby, density fluctuations due to temperature changes can be suppressed, the expansion valve flow rate can be stabilized, and stable refrigeration capacity can be supplied.

このような冷却を実現するために、図１に示す構成では、主冷媒回路は、圧縮機１０から、凝縮器２０、冷媒冷却装置３０、第１膨張装置５０、蒸発器６０を順に経由して、圧縮機１０に冷媒が戻るように構成される。 In order to realize such cooling, in the configuration shown in FIG. , configured to return refrigerant to the compressor 10.

冷媒冷却装置３０は、実施の形態１では、蒸発器６０を通過した後の冷凍サイクルの冷媒自体を冷熱源として使用する。冷媒の状態を観測するために、第１膨張装置５０の入口手前に圧力センサ１１２と温度センサ１２１が設けられている。制御装置１００は、第１膨張装置５０の冷媒入口側の冷媒状態（圧力、温度）が冷却範囲となったら、冷媒冷却装置３０の冷却能力を増加させ冷媒冷却を行なう。なお、冷媒は、ＣＯ２には限定されないが、ＣＯ２であれば特に効果的である。 In the first embodiment, the refrigerant cooling device 30 uses the refrigerant itself of the refrigeration cycle after passing through the evaporator 60 as a cold source. In order to observe the state of the refrigerant, a pressure sensor 112 and a temperature sensor 121 are provided in front of the inlet of the first expansion device 50. When the refrigerant state (pressure, temperature) on the refrigerant inlet side of the first expansion device 50 falls within the cooling range, the control device 100 increases the cooling capacity of the refrigerant cooling device 30 to perform refrigerant cooling. Note that the refrigerant is not limited to CO 2 , but CO 2 is particularly effective.

冷却範囲は、少しの温度変化に対して密度が大きく変動する状態の圧力範囲/温度範囲である。冷却範囲は、たとえば、冷媒圧力が超臨界圧力であるとき冷媒の温度変化０．５Ｋに対して冷媒の密度が１０％以上変化する範囲にすると良い。 The cooling range is the pressure range/temperature range in which the density varies greatly for small temperature changes. The cooling range is preferably a range in which the density of the refrigerant changes by 10% or more with respect to a temperature change of 0.5 K when the refrigerant pressure is supercritical pressure, for example.

図２は、冷却範囲の一例を示す図である。図３は、冷却範囲をｐ－ｈ線図中に示した図である。図２、図３では、冷媒がＣＯ２である場合の例を示す。 FIG. 2 is a diagram showing an example of a cooling range. FIG. 3 is a diagram showing the cooling range in a pH diagram. 2 and 3 show an example in which the refrigerant is CO2 .

図２の例では、圧力を７．０ＭＰａから８．２ＭＰａまで０．２ＭＰａ刻みで変化させた場合の冷却範囲に該当する温度範囲Ａ１～Ａ７が示されている。 In the example of FIG. 2, temperature ranges A1 to A7 corresponding to the cooling range when the pressure is changed from 7.0 MPa to 8.2 MPa in 0.2 MPa increments are shown.

図２に示すように、圧力が７．０ＭＰａである場合の温度範囲Ａ１は、２８．５～２９．５℃である。圧力が７．２ＭＰａである場合の温度範囲Ａ２は、２９．５～３０．５℃である。圧力が７．４ＭＰａである場合の温度範囲Ａ３は、３１．０～３２．０℃である。圧力が７．６ＭＰａである場合の温度範囲Ａ４は、３２．０～３３．０℃である。圧力が７．８ＭＰａである場合の温度範囲Ａ５は、３３．０～３４．０℃である。圧力が８．０ＭＰａである場合の温度範囲Ａ６は、３４．０～３５．０℃である。圧力が８．２ＭＰａである場合の温度範囲Ａ７は、３５．５～３６．５℃である。 As shown in FIG. 2, the temperature range A1 when the pressure is 7.0 MPa is 28.5 to 29.5°C. The temperature range A2 when the pressure is 7.2 MPa is 29.5 to 30.5°C. The temperature range A3 when the pressure is 7.4 MPa is 31.0 to 32.0°C. The temperature range A4 when the pressure is 7.6 MPa is 32.0 to 33.0°C. The temperature range A5 when the pressure is 7.8 MPa is 33.0 to 34.0°C. The temperature range A6 when the pressure is 8.0 MPa is 34.0 to 35.0°C. The temperature range A7 when the pressure is 8.2 MPa is 35.5 to 36.5°C.

このように、圧力と温度で規定される範囲Ａ１～Ａ７の集合で表わされる冷却範囲Ａをｐ－ｈ線図上に図示すると、図３のようになる。 When the cooling range A, which is represented by the set of ranges A1 to A7 defined by pressure and temperature, is illustrated on a ph diagram, it becomes as shown in FIG. 3.

制御装置１００は、第１膨張装置５０の冷媒入口側の冷媒状態（圧力、温度）が冷却範囲となったら、冷媒冷却装置３０の冷却能力を増加させ冷媒冷却を行なう。図４は、冷却前と冷却後の冷凍サイクルの変化を示すｐ－ｈ線図である。なお、冷凍サイクルの変化を図３中に表示すると見にくいため、図４のように簡略化して示している。 When the refrigerant state (pressure, temperature) on the refrigerant inlet side of the first expansion device 50 falls within the cooling range, the control device 100 increases the cooling capacity of the refrigerant cooling device 30 to perform refrigerant cooling. FIG. 4 is a pH diagram showing changes in the refrigeration cycle before and after cooling. It should be noted that since it is difficult to see changes in the refrigeration cycle when shown in FIG. 3, they are shown in a simplified manner as shown in FIG. 4.

冷媒冷却前の冷凍サイクルＣ１は、第１膨張装置５０の入口部分の状態が冷却範囲Ａに入っている。このような状態となると、制御装置１００は、冷媒冷却装置３０を用いて冷媒を冷却する。冷媒冷却装置３０の作動後の冷凍サイクルＣ２では、冷媒が冷却されたため第１膨張装置５０の入口部分の状態を示す点が図４の左方向すなわち比エンタルピが小さくなる方向に移動する。 In the refrigeration cycle C1 before cooling the refrigerant, the state of the inlet portion of the first expansion device 50 is within the cooling range A. In such a state, the control device 100 cools the refrigerant using the refrigerant cooling device 30. In the refrigeration cycle C2 after the refrigerant cooling device 30 is activated, the point indicating the state of the inlet portion of the first expansion device 50 moves to the left in FIG. 4, that is, in the direction in which the specific enthalpy decreases, because the refrigerant has been cooled.

図５は、制御装置１００が実行する冷媒冷却装置の制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、一定時間ごとに冷凍サイクル装置の主制御ルーチンから呼び出されて実行される。 FIG. 5 is a flowchart for explaining the control of the refrigerant cooling device executed by the control device 100. The process of this flowchart is called and executed from the main control routine of the refrigeration cycle device at regular intervals.

まず、ステップＳ１において制御装置１００は、冷媒冷却装置３０が冷媒冷却中であるか否かを判断する。冷媒冷却装置３０が冷媒冷却中の場合には、切替部７４において第２流路Ｆ２に冷媒が流通するように開閉弁７６，７７が制御される。このとき、開閉弁７６は開状態、開閉弁７７は閉状態である。一方、冷媒冷却装置３０が冷媒冷却中でない場合には、切替部７４において第２流路Ｆ２に冷媒が流通しないように開閉弁７６，７７が制御される。このとき、開閉弁７６は閉状態、開閉弁７７は開状態である。 First, in step S1, the control device 100 determines whether the refrigerant cooling device 30 is cooling the refrigerant. When the refrigerant cooling device 30 is cooling the refrigerant, the switching part 74 controls the on-off valves 76 and 77 so that the refrigerant flows through the second flow path F2. At this time, the on-off valve 76 is in an open state, and the on-off valve 77 is in a closed state. On the other hand, when the refrigerant cooling device 30 is not cooling the refrigerant, the switching part 74 controls the on-off valves 76 and 77 so that the refrigerant does not flow through the second flow path F2. At this time, the on-off valve 76 is in a closed state, and the on-off valve 77 is in an open state.

ステップＳ１において、冷媒冷却装置３０が冷媒冷却中でない場合（Ｓ１でＮＯ）、ステップＳ２において制御装置１００は、第１膨張装置５０の入口部分の冷媒の状態が図２，図３で説明した冷却範囲内に該当するか否かを判断する。 In step S1, if the refrigerant cooling device 30 is not cooling the refrigerant (NO in S1), in step S2 the control device 100 determines that the state of the refrigerant at the inlet of the first expansion device 50 is not cooling as described in FIGS. 2 and 3. Determine whether it falls within the range.

冷媒の状態が冷却範囲内に該当する場合（Ｓ２でＹＥＳ）、ステップＳ３において制御装置１００は、切替部７４の内部の開閉弁７６を開状態、開閉弁７７を閉状態として、冷媒の冷却を開始する。一方、冷媒の状態が冷却範囲内に該当しない場合（Ｓ２でＮＯ）、制御装置１００は、ステップＳ３の制御を行なわずに制御を主制御ルーチンに戻す。 If the state of the refrigerant falls within the cooling range (YES in S2), in step S3, the control device 100 opens the on-off valve 76 inside the switching unit 74 and closes the on-off valve 77 to stop cooling the refrigerant. Start. On the other hand, if the state of the refrigerant does not fall within the cooling range (NO in S2), the control device 100 returns the control to the main control routine without performing the control in step S3.

ステップＳ１において、冷媒冷却装置３０が冷媒冷却中である場合（Ｓ１でＹＥＳ）、ステップＳ４において制御装置１００は、冷却開始から５分以上冷却を継続しているか否かを判断する。 In step S1, when the refrigerant cooling device 30 is cooling the refrigerant (YES in S1), in step S4, the control device 100 determines whether cooling has been continued for 5 minutes or more from the start of cooling.

冷却開始から５分以上冷却を継続していた場合（Ｓ４でＹＥＳ）、図４の冷凍サイクルＣ１からＣ２への移行が完了しているので、ステップＳ５において制御装置１００は、冷却を終了させる。すなわち、切替部７４において第２流路Ｆ２に冷媒が流通しないように開閉弁７６，７７が制御され、開閉弁７６は閉状態、開閉弁７７は開状態に設定される。 If cooling has been continued for 5 minutes or more since the start of cooling (YES in S4), the transition from refrigeration cycle C1 to C2 in FIG. 4 has been completed, so control device 100 ends cooling in step S5. That is, the on-off valves 76 and 77 are controlled in the switching unit 74 so that the refrigerant does not flow into the second flow path F2, and the on-off valve 76 is set in the closed state and the on-off valve 77 is set in the open state.

なお、ステップＳ４における「５分」については、冷媒の循環量などにも影響を受けるので、あくまでも例示である。 Note that "5 minutes" in step S4 is merely an example because it is affected by the amount of refrigerant circulation and the like.

以上のように冷媒冷却装置３０を制御することによって、温度変化に対する密度変動を抑制して第１膨張装置５０の冷媒流量を安定化させることができ、安定した冷凍能力を供給することが可能となる。 By controlling the refrigerant cooling device 30 as described above, it is possible to suppress density fluctuations due to temperature changes, stabilize the refrigerant flow rate of the first expansion device 50, and supply stable refrigeration capacity. Become.

実施の形態２．
図６は、実施の形態２の冷凍サイクル装置の全体構成図である。なお、図２では、冷凍サイクル装置における各機器の接続関係および配置構成を機能的に示しており、物理的な空間における配置を必ずしも示すものではない。 Embodiment 2.
FIG. 6 is an overall configuration diagram of a refrigeration cycle device according to a second embodiment. Note that FIG. 2 functionally shows the connection relationship and arrangement of each device in the refrigeration cycle apparatus, and does not necessarily show the arrangement in a physical space.

図６を参照して、冷凍サイクル装置１Ａは、冷熱源ユニット２Ａと、負荷装置３と、配管８４，８８とを備える。負荷装置３については、図１の構成と同じであるので、説明は繰返さない。 Referring to FIG. 6, the refrigeration cycle device 1A includes a cold/heat source unit 2A, a load device 3, and piping 84, 88. The load device 3 has the same configuration as that shown in FIG. 1, so its description will not be repeated.

冷熱源ユニット２Ａは、図１に示した冷熱源ユニット２の構成において、圧縮機１０に代えて圧縮機１０Ａを含み、冷媒冷却装置３０に代えて冷媒冷却装置３０Ａを含み、第２流路Ｆ２に代えて第２流路Ｆ２Ａを含み、制御装置１００に代えて制御装置１００Ａを含む。冷熱源ユニット２Ａの他の部分の構成は、冷熱源ユニット２と同様であるので説明は繰返さない。 In the configuration of the cold source unit 2 shown in FIG. 1, the cold source unit 2A includes a compressor 10A instead of the compressor 10, a refrigerant cooling device 30A instead of the refrigerant cooling device 30, and a second flow path F2. The second flow path F2A is included instead of the controller 100, and the controller 100A is included instead of the controller 100. The configuration of other parts of the cold/heat source unit 2A is the same as that of the cold/heat source unit 2, so the description thereof will not be repeated.

冷媒冷却装置３０Ａは、開閉弁７０と、第２膨張装置７１と、熱交換器７２とを含む。第２流路Ｆ２Ａは、冷媒が循環する方向において、冷媒冷却装置３０Ａよりも下流の第１流路Ｆ１の分岐点ＢＰＡから分岐し、凝縮器２０および冷媒冷却装置３０Ａを通過した冷媒を圧縮機１０に戻すように構成される。 The refrigerant cooling device 30A includes an on-off valve 70, a second expansion device 71, and a heat exchanger 72. The second flow path F2A branches from a branch point BPA of the first flow path F1 downstream of the refrigerant cooling device 30A in the direction in which the refrigerant circulates, and transfers the refrigerant that has passed through the condenser 20 and the refrigerant cooling device 30A to the compressor. 10.

第２膨張装置７１は主冷媒回路の高圧部の冷媒を中間圧力まで低下させることができる電子膨張弁である。なお、第２膨張装置７１が完全に閉止することが可能な電子膨張弁である場合には、開閉弁７０を閉じる代わりに、開閉弁７０を省略し、電子膨張弁を閉じても良い。 The second expansion device 71 is an electronic expansion valve that can reduce the refrigerant in the high pressure section of the main refrigerant circuit to an intermediate pressure. Note that when the second expansion device 71 is an electronic expansion valve that can be completely closed, the on-off valve 70 may be omitted and the electronic expansion valve may be closed instead of closing the on-off valve 70.

実施の形態２では、圧縮機１０Ａに中間圧ポートＧ３が設けられており中間圧ポートＧ３からの冷媒を圧縮工程の途中部分に流入させることができる。 In the second embodiment, the compressor 10A is provided with an intermediate pressure port G3, and the refrigerant from the intermediate pressure port G3 can be allowed to flow into the middle of the compression process.

第２流路Ｆ２Ａは、循環流路の第１通路Ｈ１の出口に接続される配管８２の分岐点ＢＰＡから、第２通路Ｈ２の入口に冷媒を流す配管９１，９２，９４と、第２通路Ｈ２の出口から圧縮機１０Ａの中間圧ポートＧ３に冷媒を流す配管９６とをさらに備える。以下において、主冷媒回路から分岐して第２通路Ｈ２を経由して圧縮機１０Ａに冷媒を送る第２流路Ｆ２Ａを、「インジェクション流路」とも言う。 The second flow path F2A includes pipes 91, 92, 94 that flow refrigerant from a branch point BPA of the pipe 82 connected to the outlet of the first passage H1 of the circulation flow path to the inlet of the second passage H2, and a second passage It further includes a pipe 96 for flowing refrigerant from the outlet of H2 to the intermediate pressure port G3 of the compressor 10A. In the following, the second flow path F2A that branches from the main refrigerant circuit and sends the refrigerant to the compressor 10A via the second path H2 is also referred to as an "injection flow path."

開閉弁７０、第２膨張装置７１および熱交換器７２は、分岐点ＢＰＡから順に第２流路Ｆ２Ａに配置される。熱交換器７２の第１通路Ｈ１は、第１流路Ｆ１の一部である。熱交換器７２の第２通路Ｈ２は、第２流路Ｆ２Ａの一部である。制御装置１００Ａは、圧力センサ１１２および温度センサ１２１の出力に応じて第２膨張装置７１の冷媒流通量を制御する。 The on-off valve 70, the second expansion device 71, and the heat exchanger 72 are arranged in the second flow path F2A in order from the branch point BPA. The first passage H1 of the heat exchanger 72 is a part of the first flow passage F1. The second passage H2 of the heat exchanger 72 is a part of the second flow passage F2A. The control device 100A controls the refrigerant flow rate of the second expansion device 71 according to the outputs of the pressure sensor 112 and the temperature sensor 121.

制御装置１００Ａは、実施の形態１と同様に、図５のフローチャートで示した処理を実行する。この場合、制御装置１００Ａは、ステップＳ３において冷媒冷却装置３０Ａによる冷媒の冷却を開始する場合には、開閉弁７０を開く。また、制御装置１００Ａは、ステップＳ５において冷媒冷却装置３０Ａによる冷媒の冷却を終了する場合には、開閉弁７０を閉じる。 The control device 100A executes the process shown in the flowchart of FIG. 5 similarly to the first embodiment. In this case, the control device 100A opens the on-off valve 70 when the refrigerant cooling device 30A starts cooling the refrigerant in step S3. Further, the control device 100A closes the on-off valve 70 when the refrigerant cooling device 30A finishes cooling the refrigerant in step S5.

図７は、実施の形態２の冷凍サイクル装置の変形例の全体構成図である。図７に示す冷凍サイクル装置１Ｂは、図６に示した冷凍サイクル装置１Ａの構成において、冷熱源ユニット２Ａに代えて冷熱源ユニット２Ｂを備える。 FIG. 7 is an overall configuration diagram of a modification of the refrigeration cycle device according to the second embodiment. A refrigeration cycle device 1B shown in FIG. 7 has a configuration of the refrigeration cycle device 1A shown in FIG. 6, but includes a cold source unit 2B instead of the cold source unit 2A.

冷熱源ユニット２Ｂは、第２流路Ｆ２Ａが第２流路Ｆ２Ｂとなっている。第２流路Ｆ２Ａでは、配管９６が圧縮機１０Ａの中間圧ポートＧ３に接続されていたが、第２流路Ｆ２Ｂでは、配管９６が圧縮機１０の吸入ポートＧ１に接続されている。冷熱源ユニット２Ｂの他の部分の構成は、冷熱源ユニット２Ａと同様であるので、説明は繰返さない。 In the cold heat source unit 2B, the second flow path F2A is the second flow path F2B. In the second flow path F2A, the pipe 96 was connected to the intermediate pressure port G3 of the compressor 10A, but in the second flow path F2B, the pipe 96 is connected to the suction port G1 of the compressor 10. The configuration of other parts of the cold/heat source unit 2B is the same as that of the cold/heat source unit 2A, so the description will not be repeated.

図７に示すように構成を変形しても、図１および図６の構成と同様な効果を得ることができる。 Even if the configuration is modified as shown in FIG. 7, the same effects as the configurations in FIGS. 1 and 6 can be obtained.

実施の形態３．
実施の形態１および２では、冷凍サイクル装置を循環する冷媒自体の低温部分によって、第１膨張装置５０に流入する冷媒を冷却したが、他の方法で冷却しても良い。 Embodiment 3.
In Embodiments 1 and 2, the refrigerant flowing into the first expansion device 50 is cooled by the low temperature portion of the refrigerant itself circulating through the refrigeration cycle device, but other methods may be used for cooling.

図８は、実施の形態３の冷凍サイクル装置の全体構成図である。なお、図３では、冷凍サイクル装置における各機器の接続関係および配置構成を機能的に示しており、物理的な空間における配置を必ずしも示すものではない。 FIG. 8 is an overall configuration diagram of a refrigeration cycle device according to the third embodiment. Note that FIG. 3 functionally shows the connection relationship and arrangement of each device in the refrigeration cycle apparatus, and does not necessarily show the arrangement in a physical space.

図８を参照して、冷凍サイクル装置１Ｃは、冷熱源ユニット２Ｃと、負荷装置３と、配管８４，８８とを備える。負荷装置３については、図１の構成と同じであるので、説明は繰返さない。 Referring to FIG. 8, refrigeration cycle device 1C includes a cold/heat source unit 2C, a load device 3, and piping 84, 88. The load device 3 has the same configuration as that shown in FIG. 1, so its description will not be repeated.

冷熱源ユニット２Ｃは、図１に示した冷熱源ユニット２の構成において、第２流路Ｆ２は削除され、冷媒冷却装置３０に代えて冷媒冷却装置３０Ｃを含み、制御装置１００に代えて制御装置１００Ｃを含む。冷熱源ユニット２Ｃの他の部分の構成は、冷熱源ユニット２と同様であるので説明は繰返さない。 The cold source unit 2C has the configuration of the cold source unit 2 shown in FIG. Contains 100C. The configuration of other parts of the cold/heat source unit 2C is the same as that of the cold/heat source unit 2, so the description thereof will not be repeated.

冷媒冷却装置３０Ｃは、冷媒と熱媒体とを熱交換させる熱交換器２０２と、熱交換器２０２に熱媒体を送る供給装置２０４とを備える。たとえば、熱媒体が外気である場合、供給装置２０４はファンである。なお、熱媒体が水またはブラインである場合、供給装置はポンプまたは弁である。制御装置１００Ｃは、圧力センサ１１２および温度センサ１２１の出力に応じて供給装置２０４によって熱交換器２０２に供給される熱媒体の量を制御する。これにより、冷媒冷却装置３０Ｃの冷却性能を変化させることができる。 The refrigerant cooling device 30C includes a heat exchanger 202 that exchanges heat between the refrigerant and the heat medium, and a supply device 204 that sends the heat medium to the heat exchanger 202. For example, if the heat medium is outside air, the supply device 204 is a fan. Note that when the heat medium is water or brine, the supply device is a pump or a valve. The control device 100C controls the amount of heat medium supplied to the heat exchanger 202 by the supply device 204 according to the outputs of the pressure sensor 112 and the temperature sensor 121. Thereby, the cooling performance of the refrigerant cooling device 30C can be changed.

制御装置１００Ｃは、実施の形態１と同様に、図５のフローチャートで示した処理を実行する。この場合、制御装置１００Ｃは、ステップＳ３において冷媒冷却装置３０Ｃによる冷媒の冷却を開始する場合には、供給装置２０４を作動させる。また、制御装置１００Ｃは、ステップＳ５において冷媒冷却装置３０Ｃによる冷媒の冷却を終了する場合には、供給装置２０４を停止する。 The control device 100C executes the process shown in the flowchart of FIG. 5 similarly to the first embodiment. In this case, the control device 100C operates the supply device 204 when the refrigerant cooling device 30C starts cooling the refrigerant in step S3. Further, the control device 100C stops the supply device 204 when the cooling of the refrigerant by the refrigerant cooling device 30C is to be ended in step S5.

実施の形態３に示す構成としても、図１および図６の構成と同様な効果を得ることができる。 Even with the configuration shown in Embodiment 3, effects similar to those of the configurations in FIGS. 1 and 6 can be obtained.

（まとめ）
最後に、本実施の形態について再び図面を参照して総括する。 (summary)
Finally, this embodiment will be summarized with reference to the drawings again.

本開示は、第１膨張装置５０および蒸発器６０を含む負荷装置３に接続されるように構成された冷熱源ユニット２に関する。冷熱源ユニット２は、第１流路Ｆ１と、圧縮機１０と、凝縮器２０と、冷媒冷却装置３０と、圧力センサ１１２と、温度センサ１２１と、制御装置１００とを備える。第１流路Ｆ１は、負荷装置３に接続されることによって、冷媒が循環する循環流路を形成する。圧縮機１０、凝縮器２０および冷媒冷却装置３０は、第１流路Ｆ１に順に配置される。圧力センサ１１２および温度センサ１２１は、冷媒冷却装置３０から第１膨張装置５０に送られる冷媒の圧力および温度をそれぞれ検出する。制御装置１００は、圧力センサ１１２および温度センサ１２１の出力に基づいて、冷媒冷却装置３０の冷却性能を変化させる。 The present disclosure relates to a cold/heat source unit 2 configured to be connected to a load device 3 including a first expansion device 50 and an evaporator 60. The cold heat source unit 2 includes a first flow path F1, a compressor 10, a condenser 20, a refrigerant cooling device 30, a pressure sensor 112, a temperature sensor 121, and a control device 100. The first flow path F1 forms a circulation flow path through which the refrigerant circulates by being connected to the load device 3. The compressor 10, the condenser 20, and the refrigerant cooling device 30 are arranged in order in the first flow path F1. The pressure sensor 112 and the temperature sensor 121 detect the pressure and temperature of the refrigerant sent from the refrigerant cooling device 30 to the first expansion device 50, respectively. Control device 100 changes the cooling performance of refrigerant cooling device 30 based on the outputs of pressure sensor 112 and temperature sensor 121.

このように圧力センサ１１２および温度センサ１２１の出力に基づいて、冷媒冷却装置３０を制御するので、第１膨張装置５０に送られる冷媒が臨界点付近の状態となることを正確に回避することができる。 Since the refrigerant cooling device 30 is controlled based on the outputs of the pressure sensor 112 and the temperature sensor 121 in this manner, it is possible to accurately prevent the refrigerant sent to the first expansion device 50 from reaching a state near the critical point. can.

好ましくは、図４に示すように、制御装置１００は、冷媒の状態が予め定められた冷却範囲Ａに入ったことを圧力センサ１１２および温度センサ１２１の出力が示す場合には、冷媒冷却装置３０の冷却性能を増加させる。 Preferably, as shown in FIG. 4, when the outputs of the pressure sensor 112 and the temperature sensor 121 indicate that the state of the refrigerant has entered a predetermined cooling range A, the control device 100 controls the refrigerant cooling device 30. Increase cooling performance.

好ましくは、図５に示すように、制御装置１００は、冷媒の状態が予め定められた冷却範囲Ａに入った場合に、ステップＳ４において一定時間（たとえば５分）冷媒冷却装置３０によって冷媒を冷却する。 Preferably, as shown in FIG. 5, when the state of the refrigerant enters a predetermined cooling range A, the control device 100 causes the refrigerant cooling device 30 to cool the refrigerant for a certain period of time (for example, 5 minutes) in step S4. do.

より好ましくは、図２、図３に示す冷却範囲Ａ（Ａ１～Ａ７）は、冷媒の温度変化０．５ケルビンに対して冷媒の密度が１０％以上変化する温度および圧力範囲である。 More preferably, the cooling range A (A1 to A7) shown in FIGS. 2 and 3 is a temperature and pressure range in which the density of the refrigerant changes by 10% or more with respect to a temperature change of 0.5 Kelvin.

なお、冷却範囲Ａ（Ａ１～Ａ７）は、冷媒の温度変化０．５ケルビンに対して蒸発器における冷媒の蒸発温度が１ケルビン以上変化する温度および圧力範囲であってもよい。 Note that the cooling range A (A1 to A7) may be a temperature and pressure range in which the evaporation temperature of the refrigerant in the evaporator changes by 1 Kelvin or more for a 0.5 Kelvin temperature change of the refrigerant.

好ましくは、図１に示す冷熱源ユニット２は、冷媒が循環する方向において、蒸発器６０よりも下流の第１流路Ｆ１の分岐点ＢＰから分岐する第２流路Ｆ２をさらに備える。第２流路Ｆ２は、蒸発器６０を通過した冷媒が冷媒冷却装置３０を経由して圧縮機１０に戻るように構成される。冷媒冷却装置３０は、分岐点ＢＰから第２流路Ｆ２に冷媒を流すか否かを切替える切替部７４と、熱交換器７２とを備える。熱交換器７２は、第１流路Ｆ１の一部である第１通路Ｈ１と第２流路Ｆ２の一部である第２通路Ｈ２とを有する。熱交換器７２は、第１通路Ｈ１を流れる冷媒と第２通路Ｈ２を流れる冷媒との間で熱交換を行なうように構成される。制御装置１００は、圧力センサ１１２および温度センサ１２１の出力に応じて切替部７４の冷媒の流れを制御する。 Preferably, the cold heat source unit 2 shown in FIG. 1 further includes a second flow path F2 that branches from a branch point BP of the first flow path F1 downstream of the evaporator 60 in the direction in which the refrigerant circulates. The second flow path F2 is configured such that the refrigerant that has passed through the evaporator 60 returns to the compressor 10 via the refrigerant cooling device 30. The refrigerant cooling device 30 includes a switching unit 74 that switches whether or not to flow the refrigerant from the branch point BP to the second flow path F2, and a heat exchanger 72. The heat exchanger 72 has a first passage H1 that is a part of the first passage F1 and a second passage H2 that is a part of the second passage F2. The heat exchanger 72 is configured to exchange heat between the refrigerant flowing through the first passage H1 and the refrigerant flowing through the second passage H2. The control device 100 controls the flow of refrigerant in the switching section 74 according to the outputs of the pressure sensor 112 and the temperature sensor 121.

好ましくは、図６に示す冷熱源ユニット２Ａおよび図７に示す冷熱源ユニット２Ｂは、冷媒が循環する方向において、冷媒冷却装置３０Ａよりも下流の第１流路Ｆ１の分岐点ＢＰＡから分岐し、凝縮器２０および冷媒冷却装置３０Ａを通過した冷媒を圧縮機１０に戻すように構成された第２流路Ｆ２ＡまたはＦ２Ｂをさらに備える。冷媒冷却装置３０Ａは、分岐点ＢＰＡから順に第２流路Ｆ２ＡまたはＦ２Ｂに配置される第２膨張装置７１および熱交換器７２を含む。熱交換器７２は、第１流路Ｆ１の一部である第１通路Ｈ１と、第２流路Ｆ２ＡまたはＦ２Ｂの一部である第２通路Ｈ２とを有する。熱交換器７２は、第１通路Ｈ１を流れる冷媒と第２通路Ｈ２を流れる冷媒との間で熱交換を行なうように構成される。制御装置１００Ａは、圧力センサ１１２および温度センサ１２１の出力に応じて第２膨張装置７１の冷媒流通量を制御する。 Preferably, the cold source unit 2A shown in FIG. 6 and the cold source unit 2B shown in FIG. 7 branch from a branch point BPA of the first flow path F1 downstream of the refrigerant cooling device 30A in the direction in which the refrigerant circulates, It further includes a second flow path F2A or F2B configured to return the refrigerant that has passed through the condenser 20 and the refrigerant cooling device 30A to the compressor 10. The refrigerant cooling device 30A includes a second expansion device 71 and a heat exchanger 72 arranged in the second flow path F2A or F2B in order from the branch point BPA. The heat exchanger 72 has a first passage H1 that is a part of the first passage F1, and a second passage H2 that is a part of the second passage F2A or F2B. The heat exchanger 72 is configured to exchange heat between the refrigerant flowing through the first passage H1 and the refrigerant flowing through the second passage H2. The control device 100A controls the refrigerant flow rate of the second expansion device 71 according to the outputs of the pressure sensor 112 and the temperature sensor 121.

好ましくは、図８に示す冷媒冷却装置３０Ｃは、冷媒と熱媒体とを熱交換させる熱交換器２０２と、熱交換器２０２に熱媒体を送る供給装置２０４とを備える。たとえば、熱媒体が外気である場合、供給装置２０４はファンである。なお、熱媒体が水またはブラインである場合、供給装置はポンプまたは弁である。制御装置１００Ｃは、圧力センサ１１２および温度センサ１２１の出力に応じて供給装置２０４によって熱交換器２０２に供給される熱媒体の量を制御する。 Preferably, the refrigerant cooling device 30C shown in FIG. 8 includes a heat exchanger 202 that exchanges heat between the refrigerant and the heat medium, and a supply device 204 that sends the heat medium to the heat exchanger 202. For example, if the heat medium is outside air, the supply device 204 is a fan. Note that when the heat medium is water or brine, the supply device is a pump or a valve. The control device 100C controls the amount of heat medium supplied to the heat exchanger 202 by the supply device 204 according to the outputs of the pressure sensor 112 and the temperature sensor 121.

好ましくは、冷媒は、二酸化炭素、または二酸化炭素を含む混合冷媒である。
本開示は、他の局面では、上記冷熱源ユニット２，２Ａ～２Ｃのいずれかと、負荷装置３とを備える冷凍サイクル装置１，１Ａ～１Ｃに関する。 Preferably, the refrigerant is carbon dioxide or a mixed refrigerant containing carbon dioxide.
In another aspect, the present disclosure relates to refrigeration cycle apparatuses 1, 1A to 1C that include any one of the cold heat source units 2, 2A to 2C and a load device 3.

以上、冷凍サイクル装置１を備える冷凍機を例示して本実施の形態を説明したが、冷凍サイクル装置１、１Ａ～１Ｃは、空気調和機などに利用されても良い。 Although the present embodiment has been described above by exemplifying a refrigerator equipped with the refrigeration cycle device 1, the refrigeration cycle devices 1, 1A to 1C may also be used in an air conditioner or the like.

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

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 冷凍サイクル装置、２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ 冷熱源ユニット、３ 負荷装置、１０ 圧縮機、２０ 凝縮器、２２ ファン、３０，３０Ａ，３０Ｃ 冷媒冷却装置、５０ 第１膨張装置、６０ 蒸発器、７０，７６，７７ 開閉弁、７１ 第２膨張装置、７２，２０２ 熱交換器、７４ 切替部、８０，８１，８２，８３，８４，８５，８８，８９，９１，９２，９４，９６ 配管、１００，１００Ａ，１００Ｃ 制御装置、１０２ ＣＰＵ、１０４ メモリ、１１０，１１１，１１２ 圧力センサ、１２０，１２１ 温度センサ、２０４ 供給装置、ＢＰ，ＢＰＡ 分岐点、Ｆ１ 第１流路、Ｆ２，Ｆ２Ａ，Ｆ２Ｂ 第２流路、Ｇ１ 吸入ポート、Ｇ２ 吐出ポート、Ｇ３ 中間圧ポート、Ｈ１ 第１通路、Ｈ２ 第２通路。 1, 1A, 1B, 1C Refrigeration cycle device, 2, 2A, 2B, 2C Cold heat source unit, 3 Load device, 10 Compressor, 20 Condenser, 22 Fan, 30, 30A, 30C Refrigerant cooling device, 50 First expansion Device, 60 Evaporator, 70, 76, 77 Opening/closing valve, 71 Second expansion device, 72, 202 Heat exchanger, 74 Switching section, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 88, 89, 91, 92 , 94, 96 piping, 100, 100A, 100C control device, 102 CPU, 104 memory, 110, 111, 112 pressure sensor, 120, 121 temperature sensor, 204 supply device, BP, BPA branch point, F1 first flow path, F2, F2A, F2B second passage, G1 suction port, G2 discharge port, G3 intermediate pressure port, H1 first passage, H2 second passage.

Claims (9)

第１膨張装置および蒸発器を含む負荷装置に接続されるように構成された冷凍サイクル装置の冷熱源ユニットであって、
前記負荷装置に接続されることによって、冷媒が循環する循環流路を形成する第１流路と、
前記第１流路に順に配置される、圧縮機、凝縮器および冷媒冷却装置と、
前記冷媒冷却装置から前記第１膨張装置に送られる冷媒の圧力および温度をそれぞれ検出する圧力センサおよび温度センサと、
前記圧力センサおよび前記温度センサの出力に基づいて、前記冷媒冷却装置の冷却性能を変化させる制御装置とを備え、
前記制御装置は、冷媒の状態が予め定められた冷却範囲に入った場合に、一定時間連続して前記冷媒冷却装置によって冷媒を冷却した後、前記冷媒冷却装置による冷却を終了する、冷熱源ユニット。 A cold heat source unit of a refrigeration cycle device configured to be connected to a load device including a first expansion device and an evaporator,
a first flow path that is connected to the load device to form a circulation flow path through which a refrigerant circulates;
A compressor, a condenser, and a refrigerant cooling device arranged in order in the first flow path;
a pressure sensor and a temperature sensor that respectively detect the pressure and temperature of the refrigerant sent from the refrigerant cooling device to the first expansion device;
a control device that changes the cooling performance of the refrigerant cooling device based on the outputs of the pressure sensor and the temperature sensor,
The control device is a cold/heat source unit that, when the state of the refrigerant enters a predetermined cooling range, cools the refrigerant by the refrigerant cooling device continuously for a certain period of time, and then ends the cooling by the refrigerant cooling device. . 前記制御装置は、冷媒の状態が予め定められた冷却範囲に入ったことを前記圧力センサおよび前記温度センサの出力が示す場合には、前記冷媒冷却装置の冷却性能を増加させる、請求項１に記載の冷熱源ユニット。 2. The control device according to claim 1, wherein the control device increases the cooling performance of the refrigerant cooling device when the outputs of the pressure sensor and the temperature sensor indicate that the state of the refrigerant has entered a predetermined cooling range. The cooling and heat source unit described. 前記冷却範囲は、冷媒の温度変化０．５ケルビンに対して冷媒の密度が１０％以上変化する温度および圧力範囲である、請求項１または２に記載の冷熱源ユニット。 3. The cold heat source unit according to claim 1, wherein the cooling range is a temperature and pressure range in which the density of the refrigerant changes by 10% or more with respect to a temperature change of 0.5 Kelvin. 前記冷却範囲は、冷媒の温度変化０．５ケルビンに対して前記蒸発器における冷媒の蒸発温度が１ケルビン以上変化する温度および圧力範囲である、請求項１または２に記載の冷熱源ユニット。 3. The cold heat source unit according to claim 1, wherein the cooling range is a temperature and pressure range in which the evaporation temperature of the refrigerant in the evaporator changes by 1 Kelvin or more with respect to a temperature change of 0.5 Kelvin. 冷媒が循環する方向において、前記蒸発器よりも下流の前記第１流路の分岐点から分岐する第２流路をさらに備え、前記第２流路は、前記蒸発器を通過した冷媒が前記冷媒冷却装置を経由して前記圧縮機に戻るように構成され、
前記冷媒冷却装置は、
前記分岐点から前記第２流路に冷媒を流すか否かを切替える切替部と、
前記第１流路の一部である第１通路と前記第２流路の一部である第２通路とを有し、前記第１通路を流れる冷媒と前記第２通路を流れる冷媒との間で熱交換を行なうように構成された熱交換器とを備え、
前記制御装置は、前記圧力センサおよび前記温度センサの出力に応じて前記切替部の冷媒の流れを制御する、請求項１に記載の冷熱源ユニット。 The second flow path branches from a branch point of the first flow path downstream of the evaporator in the direction in which the refrigerant circulates, and the second flow path is configured such that the refrigerant that has passed through the evaporator is configured to return to the compressor via a cooling device;
The refrigerant cooling device includes:
a switching unit that switches whether or not to flow the refrigerant from the branch point to the second flow path;
It has a first passage that is part of the first passage and a second passage that is part of the second passage, and is between the refrigerant flowing in the first passage and the refrigerant flowing in the second passage. and a heat exchanger configured to perform heat exchange with the
The cold/heat source unit according to claim 1, wherein the control device controls the flow of refrigerant in the switching section according to outputs of the pressure sensor and the temperature sensor. 冷媒が循環する方向において、前記冷媒冷却装置よりも下流の前記第１流路の分岐点から分岐し、前記凝縮器および前記冷媒冷却装置を通過した冷媒を前記圧縮機に戻すように構成された第２流路をさらに備え、
前記冷媒冷却装置は、前記分岐点から順に前記第２流路に配置される第２膨張装置および熱交換器を含み、
前記熱交換器は、前記第１流路の一部である第１通路と、前記第２流路の一部である第２通路とを有し、前記熱交換器は、前記第１通路を流れる冷媒と前記第２通路を流れる冷媒との間で熱交換を行なうように構成され、
前記制御装置は、前記圧力センサおよび前記温度センサの出力に応じて前記第２膨張装置の冷媒流通量を制御する、請求項１に記載の冷熱源ユニット。 The refrigerant is configured to branch from a branch point of the first flow path downstream of the refrigerant cooling device in the direction in which the refrigerant circulates, and return the refrigerant that has passed through the condenser and the refrigerant cooling device to the compressor. further comprising a second flow path,
The refrigerant cooling device includes a second expansion device and a heat exchanger that are arranged in the second flow path in order from the branch point,
The heat exchanger has a first passage that is a part of the first passage and a second passage that is a part of the second passage, and the heat exchanger has a first passage that is a part of the first passage and a second passage that is a part of the second passage. configured to perform heat exchange between the flowing refrigerant and the refrigerant flowing in the second passage,
The cold heat source unit according to claim 1, wherein the control device controls a flow rate of refrigerant in the second expansion device according to outputs of the pressure sensor and the temperature sensor. 前記冷媒冷却装置は、
前記冷媒と熱媒体とを熱交換させる熱交換器と、
前記熱交換器に前記熱媒体を送る供給装置とを備え、
前記制御装置は、前記圧力センサおよび前記温度センサの出力に応じて前記供給装置によって前記熱交換器に供給される熱媒体の量を制御する、請求項１に記載の冷熱源ユニット。 The refrigerant cooling device includes:
a heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant and the heat medium;
a supply device for sending the heat medium to the heat exchanger,
The cold heat source unit according to claim 1, wherein the control device controls the amount of heat medium supplied to the heat exchanger by the supply device according to outputs of the pressure sensor and the temperature sensor. 前記冷媒は、二酸化炭素または二酸化炭素を含む混合冷媒である、請求項１～６のいずれか１項に記載の冷熱源ユニット。 The cold heat source unit according to any one of claims 1 to 6, wherein the refrigerant is carbon dioxide or a mixed refrigerant containing carbon dioxide. 請求項１～８のいずれか１項に記載の冷熱源ユニットと、前記負荷装置とを備える冷凍サイクル装置。 A refrigeration cycle device comprising the cold/heat source unit according to any one of claims 1 to 8 and the load device.
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