JP7474911B1 - Refrigeration Cycle Equipment - Google Patents

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JP7474911B1 JP2023580947A JP2023580947A JP7474911B1 JP 7474911 B1 JP7474911 B1 JP 7474911B1 JP 2023580947 A JP2023580947 A JP 2023580947A JP 2023580947 A JP2023580947 A JP 2023580947A JP 7474911 B1 JP7474911 B1 JP 7474911B1
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賢治 松村
宏治 内藤
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Abstract

【課題】冷凍サイクル装置の運転効率を向上させる。【解決手段】凝縮器と蒸発器の間の冷媒経路から分岐した冷媒をエコノマイザ膨張弁により減圧し、圧縮機において中間圧に減圧された冷媒に合流させるエコノマイザ回路と、凝縮器と蒸発器の間の冷媒経路から分岐した冷媒を過冷却膨張弁により減圧し、圧縮機の吸入側の冷媒に合流させる過冷却回路と、圧縮機から吐出する冷媒の第1冷媒温度を検出する第1温度センサと、エコノマイザ膨張弁の開度と、過冷却膨張弁の開度を調整する制御部とを備え、制御部は、圧縮機の回転数が第1回転数の場合に過冷却膨張弁の開度を第1開度に設定し、回転数が第1回転数よりも大きい第2回転数の場合に、過冷却膨張弁の開度を第1開度よりも大きい第2開度に設定し、第1冷媒温度に応じて、エコノマイザ膨張弁の開度を制御する。A refrigeration cycle device includes an economizer circuit that reduces the pressure of a refrigerant branched from a refrigerant path between a condenser and an evaporator using an economizer expansion valve and merges the refrigerant with a refrigerant reduced to an intermediate pressure in a compressor, a subcooling circuit that reduces the pressure of a refrigerant branched from a refrigerant path between the condenser and an evaporator using a subcooling expansion valve and merges the refrigerant with a suction side refrigerant of the compressor, a first temperature sensor that detects a first refrigerant temperature of the refrigerant discharged from the compressor, and a controller that adjusts the opening of the economizer expansion valve and the opening of the subcooling expansion valve, wherein the controller sets the opening of the subcooling expansion valve to a first opening when the compressor has a first rotation speed, and sets the opening of the subcooling expansion valve to a second opening greater than the first opening when the compressor has a second rotation speed greater than the first rotation speed, thereby controlling the opening of the economizer expansion valve in accordance with the first refrigerant temperature.

Description

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

近年、エネルギー枯渇問題、地球温暖化問題が注目を浴び、冷凍機や空気調和機に使用される冷媒についても、COP(Coefficient Of Performance)が高く環境負荷がより小さいものが望まれている。特に地球温暖化問題に対する注目度は高く、冷媒が漏れることでの直接的影響すなわちGWP(地球温暖化係数)が低く、間接的影響すなわち消費エネルギーが小さい冷媒が求められている。In recent years, issues of energy depletion and global warming have been attracting attention, and there is a demand for refrigerants used in refrigerators and air conditioners that have a high COP (Coefficient of Performance) and a low environmental impact. In particular, there is a lot of attention on the issue of global warming, and there is a demand for refrigerants that have a low direct impact, i.e., GWP (Global Warming Potential), and a low indirect impact, i.e., energy consumption, due to leakage.

冷凍機等の性能を向上させるための手段として、主に、圧縮機の入力を減らすことのできるエコノマイザや、主に低圧側の圧力損失を低減させることのできる過冷却バイパスの技術が知られている。 Known means for improving the performance of refrigerators and other devices include economizers, which can reduce the input power to the compressor, and subcooling bypass technologies, which can reduce pressure loss mainly on the low-pressure side.

特開2009-204244号公報JP 2009-204244 A

エコノマイザと過冷却バイパスとを用いて、運転効率を向上したいという要望があった。 There was a desire to improve operating efficiency by using an economizer and subcooling bypass.

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、冷凍サイクル装置における運転効率の向上を目的とする。 The present invention has been developed in consideration of such problems and aims to improve the operating efficiency of refrigeration cycle equipment.

本発明は、冷凍サイクル装置であって、凝縮器と蒸発器の間の冷媒経路から分岐した冷媒をエコノマイザ膨張弁により減圧し、圧縮機において中間圧に減圧された冷媒に合流させるエコノマイザ回路と、前記凝縮器と前記蒸発器の間の前記冷媒経路から分岐した冷媒を過冷却膨張弁により減圧し、前記圧縮機の吸入側の冷媒に合流させる過冷却回路と、前記圧縮機から吐出する冷媒の第1冷媒温度を検出する第1温度センサと、前記エコノマイザ膨張弁の開度と、前記過冷却膨張弁の開度を調整する制御部とを備え、前記制御部は、前記圧縮機の回転数が第1回転数の場合に前記過冷却膨張弁の開度を第1開度に設定し、前記回転数が前記第1回転数よりも大きい第2回転数の場合に、前記過冷却膨張弁の開度を前記第1開度よりも大きい第2開度に設定し、前記第1冷媒温度に応じて、前記エコノマイザ膨張弁の開度を制御し、前記エコノマイザ回路及び前記過冷却回路は、共通熱交換器に接続され、前記制御部は、前記回転数が第3回転数の場合に、前記共通熱交換器を流れる冷媒を前記圧縮機の吸入側の冷媒に合流させ、前記回転数が前記第3回転数よりも小さい第4回転数の場合に、前記共通熱交換器を流れる冷媒を前記圧縮機の中間圧の冷媒に合流させる。 The present invention is a refrigeration cycle device, comprising: an economizer circuit for reducing the pressure of a refrigerant branched from a refrigerant path between a condenser and an evaporator by an economizer expansion valve and for allowing the refrigerant to merge with refrigerant reduced to an intermediate pressure in a compressor; a subcooling circuit for reducing the pressure of the refrigerant branched from the refrigerant path between the condenser and the evaporator by a subcooling expansion valve and for allowing the refrigerant to merge with refrigerant on a suction side of the compressor; a first temperature sensor for detecting a first refrigerant temperature of the refrigerant discharged from the compressor; and a control unit for adjusting an opening degree of the economizer expansion valve and an opening degree of the subcooling expansion valve, the control unit sets the opening of the subcooling expansion valve to a first opening, and when the rotation speed is a second rotation speed greater than the first rotation speed, sets the opening of the subcooling expansion valve to a second opening greater than the first opening, and controls the opening of the economizer expansion valve in accordance with the first refrigerant temperature, the economizer circuit and the subcooling circuit are connected to a common heat exchanger, and when the rotation speed is a third rotation speed, the control unit merges the refrigerant flowing through the common heat exchanger with refrigerant on a suction side of the compressor, and when the rotation speed is a fourth rotation speed smaller than the third rotation speed, the control unit merges the refrigerant flowing through the common heat exchanger with refrigerant at an intermediate pressure of the compressor.

また、本発明の他の形態は、冷凍サイクル装置であって、凝縮器と蒸発器の間の冷媒経路から分岐した冷媒をエコノマイザ膨張弁により減圧し、圧縮機において中間圧に減圧された冷媒に合流させるエコノマイザ回路と、前記凝縮器と前記蒸発器の間の前記冷媒経路から分岐した冷媒を過冷却膨張弁により減圧し、前記圧縮機の吸入側の冷媒に合流させる過冷却回路と、前記圧縮機から吐出する冷媒の第1冷媒温度を検出する第1温度センサと、前記過冷却回路と前記蒸発器の間の冷媒の第2冷媒温度を検出する第2温度センサと、前記エコノマイザ膨張弁の開度と、前記過冷却膨張弁の開度を調整する制御部とを備え、前記制御部は、前記第2冷媒温度に基づいて、前記過冷却膨張弁の開度を制御し、前記第1冷媒温度に基づいて、前記エコノマイザ膨張弁の開度を制御し、前記冷媒には、温度勾配のある混合冷媒が用いられる。Another aspect of the present invention is a refrigeration cycle device comprising: an economizer circuit that reduces the pressure of a refrigerant branched from a refrigerant path between a condenser and an evaporator using an economizer expansion valve and merges it with refrigerant that has been reduced to an intermediate pressure in a compressor; a subcooling circuit that reduces the pressure of a refrigerant branched from the refrigerant path between the condenser and the evaporator using a subcooling expansion valve and merges it with the refrigerant on the suction side of the compressor; a first temperature sensor that detects a first refrigerant temperature of the refrigerant discharged from the compressor; a second temperature sensor that detects a second refrigerant temperature of the refrigerant between the subcooling circuit and the evaporator; and a control unit that adjusts the opening of the economizer expansion valve and the opening of the subcooling expansion valve, wherein the control unit controls the opening of the subcooling expansion valve based on the second refrigerant temperature and controls the opening of the economizer expansion valve based on the first refrigerant temperature, and a mixed refrigerant with a temperature gradient is used as the refrigerant.

本発明によれば、冷凍サイクル装置の運転効率を向上させることができる。 According to the present invention, the operating efficiency of a refrigeration cycle device can be improved.

第1の実施形態に係る冷凍サイクル装置を示す図である。1 is a diagram showing a refrigeration cycle device according to a first embodiment. 第1の実施形態に係る制御を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a control according to the first embodiment. 第2の実施形態に係る冷凍サイクル装置を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a refrigeration cycle device according to a second embodiment. 第2の実施形態に係る制御を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing a control according to a second embodiment. p-h線図である。This is a p-h diagram. 第3の実施形態に係るエコノマイザ回路、過冷却回路及び共通熱交換器を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an economizer circuit, a subcooling circuit, and a common heat exchanger according to a third embodiment. バイパス優位の場合のエコノマイザ回路と、過冷却回路及び共通熱交換器を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an economizer circuit, a subcooling circuit, and a common heat exchanger in a case where the bypass is dominant. 第4の実施形態に係るエコノマイザ回路、過冷却回路及び共通熱交換器を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an economizer circuit, a subcooling circuit, and a common heat exchanger according to a fourth embodiment. バイパス優位の場合のエコノマイザ回路と、過冷却回路及び共通熱交換器を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an economizer circuit, a subcooling circuit, and a common heat exchanger in a case where the bypass is dominant.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る冷凍サイクル装置1を示す図である。なお、冷凍サイクル装置1は、冷凍機や空気調和機に用いられる。本実施形態に係る冷凍サイクル装置1においては、冷媒は、温度勾配のある混合冷媒であるものとする。このような混合冷媒としては、R448A等が挙げられる。ただし、冷媒は、単一冷媒であってもよい。
First Embodiment
FIG 1 is a diagram showing a refrigeration cycle apparatus 1 according to a first embodiment. The refrigeration cycle apparatus 1 is used in a refrigerator or an air conditioner. In the refrigeration cycle apparatus 1 according to this embodiment, the refrigerant is a mixed refrigerant having a temperature gradient. An example of such a mixed refrigerant is R448A. However, the refrigerant may be a single refrigerant.

冷凍サイクル装置1は、凝縮器(熱源側熱交換器)11と、膨張弁12と、蒸発器(負荷側熱交換器)13と、圧縮機14と、エコノマイザ回路20と、過冷却回路30と、を備えている。冷媒は、凝縮器11において、周囲と熱交換し、高温気体から液体に変化する。続いて、冷媒は、エコノマイザ回路20及び過冷却回路30を経由し、膨張弁12において減圧され、蒸発器13において、周囲と熱交換し、液体から低温低圧の気体に変化する。冷媒は、続いて、圧縮機14において圧縮されて、高温高圧の気体として圧縮機14から吐出する。The refrigeration cycle device 1 includes a condenser (heat source side heat exchanger) 11, an expansion valve 12, an evaporator (load side heat exchanger) 13, a compressor 14, an economizer circuit 20, and a subcooling circuit 30. The refrigerant exchanges heat with the surroundings in the condenser 11 and changes from a high-temperature gas to a liquid. The refrigerant then passes through the economizer circuit 20 and the subcooling circuit 30, is depressurized in the expansion valve 12, and exchanges heat with the surroundings in the evaporator 13 and changes from a liquid to a low-temperature, low-pressure gas. The refrigerant is then compressed in the compressor 14 and discharged from the compressor 14 as a high-temperature, high-pressure gas.

エコノマイザ回路20においては、主流経路101にエコノマイザ熱交換器21が設けられ、第1分流経路102にエコノマイザ膨張弁22が設けられている。凝縮器11で熱交換した液冷媒の一部は、第1分流経路102を流れ、エコノマイザ膨張弁22で圧縮機14の中間圧力まで減圧される。減圧された液冷媒は、エコノマイザ熱交換器21で主流側の冷媒との間で熱交換することで蒸気化し、インジェクション流路103を経由して、圧縮機14の中間に流入する。圧縮機14においては、主流経路101を流れるガス冷媒と、インジェクション流路103から流入した、中間圧に減圧されたガス冷媒とが合流する。これにより、圧縮機14が主流において吸い込む冷媒量を減らし、圧縮機14の入力(動力)を低減することができる。In the economizer circuit 20, an economizer heat exchanger 21 is provided in the mainstream path 101, and an economizer expansion valve 22 is provided in the first branch path 102. A portion of the liquid refrigerant that has undergone heat exchange in the condenser 11 flows through the first branch path 102 and is reduced in pressure to the intermediate pressure of the compressor 14 by the economizer expansion valve 22. The reduced-pressure liquid refrigerant is vaporized by heat exchange with the mainstream refrigerant in the economizer heat exchanger 21, and flows into the middle of the compressor 14 via the injection path 103. In the compressor 14, the gas refrigerant flowing through the mainstream path 101 and the gas refrigerant that has been reduced in pressure to the intermediate pressure and that has flowed in from the injection path 103 merge. This reduces the amount of refrigerant that the compressor 14 draws in the mainstream, thereby reducing the input (power) of the compressor 14.

過冷却回路30においては、主流経路101に過冷却熱交換器31が設けられ、第2分流経路104に過冷却膨張弁32が設けられている。凝縮器11で熱交換し、エコノマイザ回路20の主流経路101を通過した冷媒の一部は、第2分流経路104を流れ、過冷却膨張弁32で圧縮機14の吸入圧力まで減圧される。減圧された冷媒は、過冷却熱交換器31で、主流側の冷媒との間で熱交換することで蒸気化し、過冷却バイパス105を介して圧縮機14の吸入側の配管(主流経路101の配管)に流入する。過冷却バイパス105のガス冷媒は、圧縮機14の吸入側において、主流経路101を流れる冷媒と合流する。これにより、膨張弁12及び負荷側熱交換器13を経由する主流を流れる冷媒流量を減らし、圧力損失を低減することができる。In the supercooling circuit 30, a subcooling heat exchanger 31 is provided in the mainstream path 101, and a subcooling expansion valve 32 is provided in the second branch path 104. A part of the refrigerant that has exchanged heat in the condenser 11 and passed through the mainstream path 101 of the economizer circuit 20 flows through the second branch path 104 and is depressurized to the suction pressure of the compressor 14 by the subcooling expansion valve 32. The depressurized refrigerant is vaporized by heat exchange with the mainstream refrigerant in the subcooling heat exchanger 31, and flows into the piping on the suction side of the compressor 14 (the piping of the mainstream path 101) through the subcooling bypass 105. The gas refrigerant in the subcooling bypass 105 merges with the refrigerant flowing through the mainstream path 101 on the suction side of the compressor 14. This reduces the refrigerant flow rate flowing through the mainstream via the expansion valve 12 and the load side heat exchanger 13, thereby reducing pressure loss.

本実施形態の冷凍サイクル装置1は、エコノマイザ回路20と過冷却回路30を併用する。本実施形態の冷凍サイクル装置1は、エコノマイザ回路20を制御すべく、エコノマイザ膨張弁22の開度を制御し、さらに、過冷却回路30を制御すべく、過冷却膨張弁32の開度を制御する制御部40を備える。さらに、冷凍サイクル装置1においては、圧縮機14の吐出側において、圧縮機14と凝縮器11の間の配管に、第1温度センサ51が設けられている。制御部40は、第1温度センサ51により検知された、圧縮機14から吐出する冷媒の温度である第1冷媒温度を取得し、第1冷媒温度に基づく制御を行う。The refrigeration cycle device 1 of this embodiment uses both the economizer circuit 20 and the subcooling circuit 30. The refrigeration cycle device 1 of this embodiment includes a control unit 40 that controls the opening of the economizer expansion valve 22 to control the economizer circuit 20, and further controls the opening of the subcooling expansion valve 32 to control the subcooling circuit 30. Furthermore, in the refrigeration cycle device 1, a first temperature sensor 51 is provided in the piping between the compressor 14 and the condenser 11 on the discharge side of the compressor 14. The control unit 40 acquires the first refrigerant temperature, which is the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 14, detected by the first temperature sensor 51, and performs control based on the first refrigerant temperature.

図2は、制御部40による制御を示すフローチャートである。制御を開始すると、まず、ステップS100において、制御部40は、圧縮機14の回転数を取得する。次に、ステップS102において、制御部40は、回転数に基づいて、過冷却膨張弁32の開度を設定する。具体的には、制御部40は、回転数が大きくなるにつれて、過冷却膨張弁32の開度がより大きくなるように制御する。制御部40は、例えば、回転数が一定量大きくなる度に、過冷却膨張弁32の開度を一定量大きくする。 Figure 2 is a flowchart showing the control by the control unit 40. When control is started, first, in step S100, the control unit 40 acquires the rotation speed of the compressor 14. Next, in step S102, the control unit 40 sets the opening degree of the supercooling expansion valve 32 based on the rotation speed. Specifically, the control unit 40 controls the opening degree of the supercooling expansion valve 32 so that it becomes larger as the rotation speed increases. For example, the control unit 40 increases the opening degree of the supercooling expansion valve 32 by a fixed amount each time the rotation speed increases by a fixed amount.

圧縮機14の回転数が大きい程、圧力損失が大きくなる。そこで、本実施形態においては、このように、回転数が大きい程、過冷却回路30における過冷却膨張弁32の開度を大きくし、過冷却バイパス105を経由する冷媒量を増加させることで、負荷側熱交換器13を経由する冷媒流量を減らすこととした。これにより、圧力損失を低減することができる。The higher the rotation speed of the compressor 14, the greater the pressure loss. Therefore, in this embodiment, the higher the rotation speed, the greater the opening of the subcooling expansion valve 32 in the subcooling circuit 30, and the amount of refrigerant passing through the subcooling bypass 105 is increased, thereby reducing the refrigerant flow rate passing through the load side heat exchanger 13. This makes it possible to reduce pressure loss.

なお、制御部40は、回転数が第1回転数の場合に過冷却膨張弁32の開度を第1開度に設定し、回転数が第1回転数よりも大きい第2回転数の場合に、過冷却膨張弁32の開度を第1開度よりも大きい第2開度に設定すればよく、そのための具体的な制御は、実施形態に限定されるものではない。In addition, the control unit 40 sets the opening degree of the supercooling expansion valve 32 to a first opening degree when the rotational speed is a first rotational speed, and sets the opening degree of the supercooling expansion valve 32 to a second opening degree greater than the first opening degree when the rotational speed is a second rotational speed greater than the first rotational speed, and the specific control for this purpose is not limited to the embodiment.

次に、ステップS104において、制御部40は、第1温度センサ51から第1冷媒温度を取得する。次に、ステップS106において、制御部40は、第1冷媒温度と第1温度閾値とを比較する。第1温度閾値は、予め設定されているものとする。過冷却バイパス105に液冷媒が流入すると圧縮機14の吐出温度は低下する。こ第1温度閾値は、のような状態を検出するための温度である。Next, in step S104, the control unit 40 acquires the first refrigerant temperature from the first temperature sensor 51. Next, in step S106, the control unit 40 compares the first refrigerant temperature with a first temperature threshold. It is assumed that the first temperature threshold is set in advance. When liquid refrigerant flows into the subcooling bypass 105, the discharge temperature of the compressor 14 decreases. This first temperature threshold is a temperature for detecting such a state.

第1冷媒温度が第1温度閾値よりも小さい場合には(ステップS106でY)、制御部40は、エコノマイザ膨張弁22の開度をより小さい値にし(ステップS108)、その後処理をステップS112へ進める。ステップS108においては、制御部40は、例えば、エコノマイザ膨張弁22の開度を一定量小さくする。If the first refrigerant temperature is lower than the first temperature threshold (Y in step S106), the control unit 40 reduces the opening of the economizer expansion valve 22 (step S108) and then proceeds to step S112. In step S108, the control unit 40 reduces the opening of the economizer expansion valve 22 by a certain amount, for example.

一方で、第1冷媒温度が第1温度以上の場合には(ステップS106でN)、制御部40は、エコノマイザ膨張弁22の開度を、過冷却膨張弁32の開度に応じて設定し(ステップS110)、その後処理をステップS112へ進める。圧縮機14の回転数が小さくなるほど、過冷却膨張弁32の開度としては、より小さい値が設定されるので、これに対し、エコノマイザ膨張弁22の開度としては、より大きい値が設定される。このように、エコノマイザ膨張弁22の開度は、過冷却膨張弁32の開度に基づいて、制御される。On the other hand, if the first refrigerant temperature is equal to or higher than the first temperature (N in step S106), the control unit 40 sets the opening of the economizer expansion valve 22 according to the opening of the subcooling expansion valve 32 (step S110), and then proceeds to step S112. The lower the rotation speed of the compressor 14, the smaller the opening of the subcooling expansion valve 32 is set to, and in response, the opening of the economizer expansion valve 22 is set to a larger value. In this way, the opening of the economizer expansion valve 22 is controlled based on the opening of the subcooling expansion valve 32.

ステップS112において、制御部40は、制御を終了するか否かを判断する。制御部40は、空調運転が終了した場合には、制御を終了すると判断する。制御部40は、制御を終了すると判断した場合には(ステップS112でY)、当該制御を終了する。制御部40は、制御を終了しないと判断した場合には(ステップS112でN)、処理をステップS100へ進め、制御を継続する。In step S112, the control unit 40 determines whether or not to end the control. If the air conditioning operation has ended, the control unit 40 determines to end the control. If the control unit 40 determines to end the control (Y in step S112), it ends the control. If the control unit 40 determines not to end the control (N in step S112), the process proceeds to step S100 and the control continues.

上述のように、圧力損失を低減すべく、圧縮機14の回転数に応じて、過冷却回路30の過冷却膨張弁32の開度が調整される。しかしながら、圧縮機14の回転数が大きくなるのに応じて、過冷却膨張弁32の開度が大きくなり過ぎると、過冷却バイパス105に液冷媒が流れ、過冷却回路30の性能低下に繋がる。過冷却回路30の性能低下を防ぐためには、エコノマイザ膨張弁22の開度を小さくする必要がある。これにより、インジェクション流路103に流れる冷媒量が減少し、エコノマイザ回路20の主流経路101を流れる冷媒の冷却を減らし、過冷却熱交換器31に流入する主流経路101の温度を上げ、過冷却熱交換器31における熱交換量を増やすことができる。As described above, in order to reduce pressure loss, the opening of the subcooling expansion valve 32 of the subcooling circuit 30 is adjusted according to the rotation speed of the compressor 14. However, if the opening of the subcooling expansion valve 32 becomes too large as the rotation speed of the compressor 14 increases, liquid refrigerant flows into the subcooling bypass 105, leading to a decrease in performance of the subcooling circuit 30. In order to prevent a decrease in performance of the subcooling circuit 30, it is necessary to reduce the opening of the economizer expansion valve 22. This reduces the amount of refrigerant flowing into the injection flow path 103, reduces the cooling of the refrigerant flowing through the mainstream path 101 of the economizer circuit 20, increases the temperature of the mainstream path 101 flowing into the subcooling heat exchanger 31, and increases the amount of heat exchange in the subcooling heat exchanger 31.

過冷却バイパス105における液戻りは、圧縮機14からの吐出温度の低下として表れる。そこで、本実施形態においては、制御部40は、吐出温度に相当する第1冷媒温度を監視し、第1冷媒温度が第1温度閾値以下の場合には、エコノマイザ膨張弁22の開度を小さくすることとした。これにより、エコノマイザ回路20の主流経路101の冷媒の冷却が減り、過冷却回路30に流入する冷媒の温度が上昇する。したがって、過冷却熱交換器31における熱交換量を増やすことができる。 Liquid return in the subcooling bypass 105 appears as a decrease in the discharge temperature from the compressor 14. Therefore, in this embodiment, the control unit 40 monitors the first refrigerant temperature, which corresponds to the discharge temperature, and when the first refrigerant temperature is equal to or lower than the first temperature threshold, the opening of the economizer expansion valve 22 is reduced. This reduces the cooling of the refrigerant in the mainstream path 101 of the economizer circuit 20, and increases the temperature of the refrigerant flowing into the subcooling circuit 30. Therefore, the amount of heat exchanged in the subcooling heat exchanger 31 can be increased.

また、圧縮機14の回転数が比較的低い場合には、圧力損失の低減効果は小さい。そこで、この場合には、制御部40は、過冷却膨張弁32の開度を小さくし、その一方で、エコノマイザ膨張弁22の開度を大きくするよう制御する。すなわち、圧縮機14の回転数が比較的低い場合には、インジェクション量を増加させる。これにより、エコノマイザ回路20による圧縮機14の入力低減の効果を大きくすることができる。 Furthermore, when the rotation speed of the compressor 14 is relatively low, the effect of reducing pressure loss is small. Therefore, in this case, the control unit 40 controls the opening of the subcooling expansion valve 32 to be smaller, while at the same time increasing the opening of the economizer expansion valve 22. In other words, when the rotation speed of the compressor 14 is relatively low, the injection amount is increased. This makes it possible to increase the effect of reducing the input of the compressor 14 by the economizer circuit 20.

以上のように、第1の実施形態の冷凍サイクル装置1は、エコノマイザ膨張弁22の開度と過冷却膨張弁32の開度とを調整する。これにより、過冷却回路30による圧力損失低減の効果と、エコノマイザ回路20による圧縮機14の入力低減の効果を最適化し、冷凍サイクル装置1における運転効率を向上させることができる。As described above, the refrigeration cycle device 1 of the first embodiment adjusts the opening degree of the economizer expansion valve 22 and the opening degree of the subcooling expansion valve 32. This optimizes the effect of reducing pressure loss by the subcooling circuit 30 and the effect of reducing the input of the compressor 14 by the economizer circuit 20, thereby improving the operating efficiency of the refrigeration cycle device 1.

(第2の実施形態)
次に、図3を参照しつつ、第2の実施形態に係る冷凍サイクル装置2について、第1の実施形態に係る冷凍サイクル装置1と異なる点を主に説明する。第2の実施形態に係る冷凍サイクル装置2は、第1温度センサ51に加えて第2温度センサ52を備えている。第2温度センサ52は、過冷却回路30と膨張弁12の間の配管に設置され、過冷却回路30と膨張弁12の間を流れる冷媒の温度である第2冷媒温度を検知する。また、第2の実施形態に係る冷凍サイクル装置2においては、冷媒は、温度勾配のある混合冷媒であるものとする。このような混合冷媒としては、R448A等が挙げられる。
Second Embodiment
Next, with reference to Fig. 3, the refrigeration cycle apparatus 2 according to the second embodiment will be described, mainly focusing on the differences from the refrigeration cycle apparatus 1 according to the first embodiment. The refrigeration cycle apparatus 2 according to the second embodiment includes a second temperature sensor 52 in addition to the first temperature sensor 51. The second temperature sensor 52 is installed in a pipe between the supercooling circuit 30 and the expansion valve 12, and detects a second refrigerant temperature, which is the temperature of the refrigerant flowing between the supercooling circuit 30 and the expansion valve 12. In the refrigeration cycle apparatus 2 according to the second embodiment, the refrigerant is a mixed refrigerant with a temperature gradient. An example of such a mixed refrigerant is R448A.

本実施形態の冷凍サイクル装置2においては、制御部40は、第2温度センサ52により検知された第2冷媒温度に基づいて、過冷却膨張弁32の開度を制御し、さらに第1冷媒温度に基づいて、エコノマイザ膨張弁22の開度を制御する。In the refrigeration cycle device 2 of this embodiment, the control unit 40 controls the opening degree of the subcooling expansion valve 32 based on the second refrigerant temperature detected by the second temperature sensor 52, and further controls the opening degree of the economizer expansion valve 22 based on the first refrigerant temperature.

図4は、第2の実施形態に係る冷凍サイクル装置2の制御部41による制御を示すフローチャートである。制御を開始すると、まず、ステップS200において、制御部41は、第2温度センサ52から第2冷媒温度を取得する。次に、ステップS202において、制御部41は、第2冷媒温度に基づいて、過冷却膨張弁32の開度を設定する。具体的には、制御部41は、第2冷媒温度が目標冷媒温度よりも高い場合に、過冷却膨張弁32の開度を大きくする。制御部41は、例えば、過冷却膨張弁32の開度を一定量大きくする。ここで、目標冷媒温度は、制御部41により、運転状態等に応じて設定されるものとする。また、制御部41は、目標冷媒温度と第2冷媒温度の差に応じて、過冷却膨張弁32の開度を調整してもよい。 Figure 4 is a flowchart showing the control by the control unit 41 of the refrigeration cycle device 2 according to the second embodiment. When the control is started, first, in step S200, the control unit 41 acquires the second refrigerant temperature from the second temperature sensor 52. Next, in step S202, the control unit 41 sets the opening degree of the subcooling expansion valve 32 based on the second refrigerant temperature. Specifically, when the second refrigerant temperature is higher than the target refrigerant temperature, the control unit 41 increases the opening degree of the subcooling expansion valve 32. For example, the control unit 41 increases the opening degree of the subcooling expansion valve 32 by a certain amount. Here, the target refrigerant temperature is set by the control unit 41 according to the operating state, etc. In addition, the control unit 41 may adjust the opening degree of the subcooling expansion valve 32 according to the difference between the target refrigerant temperature and the second refrigerant temperature.

次に、ステップS204において、制御部41は、第1温度センサ51から第1冷媒温度を取得する。次に、ステップS206において、制御部41は、第1冷媒温度と第1温度閾値とを比較する。第1温度閾値は、予め設定されているものとする。第1冷媒温度が第1温度閾値よりも小さい場合には(ステップS206でY)、制御部41は、エコノマイザ膨張弁22の開度をより小さい値にし(ステップS208)、その後処理をステップS212へ進める。ステップS208においては、制御部41は、例えば、エコノマイザ膨張弁22の開度を一定量小さくする。Next, in step S204, the control unit 41 acquires the first refrigerant temperature from the first temperature sensor 51. Next, in step S206, the control unit 41 compares the first refrigerant temperature with a first temperature threshold. It is assumed that the first temperature threshold is set in advance. If the first refrigerant temperature is smaller than the first temperature threshold (Y in step S206), the control unit 41 reduces the opening of the economizer expansion valve 22 to a smaller value (step S208), and then proceeds to step S212. In step S208, the control unit 41 reduces the opening of the economizer expansion valve 22 by a certain amount, for example.

一方で、第1冷媒温度が第1温度閾値以上の場合には(ステップS206でN)、制御部41は、エコノマイザ膨張弁22の開度を、過冷却膨張弁32の開度に応じて設定し(ステップS210)、その後処理をステップS212へ進める。圧縮機14の回転数が小さくなるほど、過冷却膨張弁32の開度としては、より小さい値が設定されるので、これに対し、エコノマイザ膨張弁22の開度としては、より大きい値が設定される。On the other hand, if the first refrigerant temperature is equal to or higher than the first temperature threshold (N in step S206), the control unit 41 sets the opening of the economizer expansion valve 22 according to the opening of the subcooling expansion valve 32 (step S210), and then proceeds to step S212. The lower the rotation speed of the compressor 14, the smaller the opening of the subcooling expansion valve 32 is set to, and in response, the opening of the economizer expansion valve 22 is set to a larger value.

ステップS212において、制御部41は、制御を終了するか否かを判断する。制御部41は、空調運転が終了した場合には、制御を終了すると判断する。制御部41は、制御を終了すると判断した場合には(ステップS212でY)、当該制御を終了する。制御部41は、制御を終了しないと判断した場合には(ステップS212でN)、処理をステップS100へ進め、制御を継続する。In step S212, the control unit 41 determines whether or not to end the control. If the air conditioning operation has ended, the control unit 41 determines to end the control. If the control unit 41 determines to end the control (Y in step S212), it ends the control. If the control unit 41 determines not to end the control (N in step S212), the process proceeds to step S100 and the control continues.

本実施形態の冷凍サイクル装置2においては、冷媒として温度勾配のある混合冷媒が用いられる。このような非共沸混合冷媒は、液温を下げることで、蒸発器13へ流入する冷媒温度を下げることができ、熱交換の対象となる空気との温度差を大きくすることができ、熱交換量を増やすことができる。In the refrigeration cycle device 2 of this embodiment, a mixed refrigerant with a temperature gradient is used as the refrigerant. By lowering the liquid temperature of such a non-azeotropic mixed refrigerant, the refrigerant temperature flowing into the evaporator 13 can be lowered, the temperature difference with the air that is the subject of heat exchange can be increased, and the amount of heat exchange can be increased.

図5は、R448Aのp-h線図である。R448においては、蒸発器13へ流入する冷媒温度が-42℃であるところ、-46℃まで下げることができる。このように、混合冷媒においては、蒸発圧力が変わらない場合であっても、蒸発温度を下げることが可能となり、冷凍サイクル装置2の性能を向上させることができる。一方で、例えば、-42℃の蒸発温度における熱交換量と同等の熱交換量に調整する場合には、流入冷媒温度が-46℃まで下がっているところ、冷媒の平均温度を-42℃とすればよいため、蒸発圧力を上げることが可能となる。すなわち、圧縮過程における圧力差を小さくすることができ、圧縮機14の入力を低減することができる。 Figure 5 is a pH diagram of R448A. In R448, the refrigerant temperature flowing into the evaporator 13 is -42°C, but it can be lowered to -46°C. In this way, in the case of a mixed refrigerant, even if the evaporation pressure does not change, it is possible to lower the evaporation temperature, improving the performance of the refrigeration cycle device 2. On the other hand, for example, when adjusting the heat exchange amount to be equivalent to the heat exchange amount at an evaporation temperature of -42°C, the inflow refrigerant temperature is lowered to -46°C, but the average temperature of the refrigerant can be set to -42°C, making it possible to increase the evaporation pressure. In other words, the pressure difference during the compression process can be reduced, and the input to the compressor 14 can be reduced.

液冷媒の温度を下げる効果は、エコノマイザ熱交換器21に比べて過冷却熱交換器31の方が大きい。そこで、本実施形態の冷凍サイクル装置2は、上述のように、液冷媒の温度である第2冷媒温度に応じて、過冷却膨張弁32の開度を調整する。一方で、本実施形態においても、過冷却膨張弁32の開度が大きくなり過ぎた場合には、過冷却バイパス105に液冷媒が流れ、圧縮機14からの吐出温度の低下として現れる。そこで、第1の実施形態における制御と同様に、制御部41は、吐出温度に相当する第1冷媒温度が第1温度閾値以下の場合には、エコノマイザ膨張弁22の開度を小さくする。The effect of lowering the temperature of the liquid refrigerant is greater in the subcooling heat exchanger 31 than in the economizer heat exchanger 21. Therefore, as described above, the refrigeration cycle device 2 of this embodiment adjusts the opening degree of the subcooling expansion valve 32 according to the second refrigerant temperature, which is the temperature of the liquid refrigerant. On the other hand, even in this embodiment, if the opening degree of the subcooling expansion valve 32 becomes too large, liquid refrigerant flows into the subcooling bypass 105, which appears as a decrease in the discharge temperature from the compressor 14. Therefore, similar to the control in the first embodiment, the control unit 41 reduces the opening degree of the economizer expansion valve 22 when the first refrigerant temperature corresponding to the discharge temperature is equal to or lower than the first temperature threshold value.

以上のように、第2の実施形態の冷凍サイクル装置2は、エコノマイザ膨張弁22の開度と過冷却膨張弁32の開度とを調整する。これにより、過冷却回路30による圧力損失低減の効果と、エコノマイザ回路20による圧縮機14の電力低減の効果を最適化し、冷凍サイクル装置2における運転効率を向上させることができる。As described above, the refrigeration cycle device 2 of the second embodiment adjusts the opening degree of the economizer expansion valve 22 and the opening degree of the subcooling expansion valve 32. This optimizes the effect of reducing pressure loss by the subcooling circuit 30 and the effect of reducing the power consumption of the compressor 14 by the economizer circuit 20, thereby improving the operating efficiency of the refrigeration cycle device 2.

(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態に係る冷凍サイクル装置3について、他の実施形態と異なる点を主に説明する。第3の実施形態に係る冷凍サイクル装置3は、エコノマイザ回路及び過冷却回路で共通して利用される共通熱交換器をさらに備えている。エコノマイザ熱交換器21及び過冷却熱交換器31の開度の調整だけでは、その流量に限界がある。一方で、これらの熱交換器21、31のサイズを大きくすると、冷凍サイクル装置3の全体が大きくなってしまい、好ましくない。そこで、本実施形態における冷凍サイクル装置3は、エコノマイザ熱交換器及び過冷却熱交換器として利用可能な共通熱交換器400を備えている。
Third Embodiment
Next, the refrigeration cycle apparatus 3 according to the third embodiment will be described, focusing mainly on the differences from the other embodiments. The refrigeration cycle apparatus 3 according to the third embodiment further includes a common heat exchanger that is used in common in the economizer circuit and the subcooling circuit. The flow rate is limited by simply adjusting the opening degree of the economizer heat exchanger 21 and the subcooling heat exchanger 31. On the other hand, if the sizes of these heat exchangers 21 and 31 are increased, the entire refrigeration cycle apparatus 3 becomes large, which is not preferable. Therefore, the refrigeration cycle apparatus 3 in this embodiment includes a common heat exchanger 400 that can be used as the economizer heat exchanger and the subcooling heat exchanger.

図6は、第3の実施形態に係る冷凍サイクル装置3における、エコノマイザ回路200と、過冷却回路300と、共通熱交換器400と、を示す図である。主流経路101には、第1分岐点121、第2分岐点122及び第3分岐点123がこの順に設けられている。6 is a diagram showing an economizer circuit 200, a subcooling circuit 300, and a common heat exchanger 400 in a refrigeration cycle device 3 according to a third embodiment. A first branch point 121, a second branch point 122, and a third branch point 123 are provided in this order in the mainstream path 101.

第3分岐点123の下流側の主流経路101にエコノマイザ回路200が設けられている。第3分岐点123で分岐した第3分流経路133は、さらに分岐する。これにより、主流側の冷媒は、エコノマイザ熱交換器21、共通熱交換器400及び過冷却熱交換器31を経由する。これらの熱交換器を経由した冷媒は、その後合流して負荷側熱交換器13側に流れる。An economizer circuit 200 is provided in the mainstream path 101 downstream of the third branch point 123. The third diversion path 133 branched at the third branch point 123 further branches. As a result, the mainstream refrigerant passes through the economizer heat exchanger 21, the common heat exchanger 400, and the subcooling heat exchanger 31. The refrigerant that passes through these heat exchangers then merges and flows to the load side heat exchanger 13.

第1分岐点121で分岐する第1分流経路131には、過冷却膨張弁32が設けられ、その下流には、第4分岐点124が設けられている。第4分岐点124で分岐する一方の経路は、過冷却熱交換器31を経由して、過冷却バイパス105に接続する。他方の経路には、第1逆止弁401が設けられ、その後共通熱交換器400を経由し、さらに第5分岐点125で分岐する。その一方の経路には、第2開閉弁412が設けられ、その下流で過冷却熱交換器31と過冷却バイパス105の間に接続する。他方の経路には、第2逆止弁402が設けられ、その下流でエコノマイザ熱交換器21とインジェクション流路103の間に接続する。The first branch path 131, which branches off at the first branch point 121, is provided with a subcooling expansion valve 32, and downstream of that, a fourth branch point 124 is provided. One path branching off at the fourth branch point 124 connects to the subcooling bypass 105 via the subcooling heat exchanger 31. The other path is provided with a first check valve 401, then passes through a common heat exchanger 400, and further branches off at a fifth branch point 125. The one path is provided with a second opening/closing valve 412, which is connected downstream between the subcooling heat exchanger 31 and the subcooling bypass 105. The other path is provided with a second check valve 402, which is connected downstream between the economizer heat exchanger 21 and the injection flow path 103.

第2分岐点122で分岐する第2分流経路132には、エコノマイザ膨張弁22が設けられ、その下流には、第6分岐点126が設けられている。第6分岐点126で分岐する一方の経路は、エコノマイザ熱交換器21を経由して、インジェクション流路103に接続する。他方の経路には、第1開閉弁411が設けられ、その下流で第1逆止弁401と共通熱交換器400の間に接続する。The second branch path 132 branching off at the second branch point 122 is provided with an economizer expansion valve 22, and downstream of that, a sixth branch point 126 is provided. One path branching off at the sixth branch point 126 connects to the injection flow path 103 via the economizer heat exchanger 21. The other path is provided with a first on-off valve 411, and downstream of that, connects between the first check valve 401 and the common heat exchanger 400.

制御部40は、圧縮機14の回転数が予め設定された回転数閾値以下の場合には、エコノマイザ優位とし、共通熱交換器400をエコノマイザ熱交換器として利用する。ここで、回転数閾値は、予め設定されているものとする。制御部40は、図6に示すように、第1逆止弁401を閉じ、第1開閉弁411を開く。また、制御部40は、第2開閉弁412を閉じ、第2逆止弁402を開く。 When the rotation speed of the compressor 14 is equal to or lower than a preset rotation speed threshold, the control unit 40 gives priority to the economizer and uses the common heat exchanger 400 as an economizer heat exchanger. Here, it is assumed that the rotation speed threshold is set in advance. As shown in FIG. 6, the control unit 40 closes the first check valve 401 and opens the first opening/closing valve 411. The control unit 40 also closes the second opening/closing valve 412 and opens the second check valve 402.

この場合、主流経路101側の冷媒は、エコノマイザ熱交換器21、過冷却熱交換器31、及びエコノマイザ熱交換器として機能する共通熱交換器400に並列に流入する。これらを通過した主流経路101側の冷媒は、各熱交換器21、31、400で冷却され、合流した後、負荷側熱交換器13側、すなわち膨張弁12に向けて流れる。In this case, the refrigerant on the mainstream path 101 side flows in parallel into the economizer heat exchanger 21, the subcooling heat exchanger 31, and the common heat exchanger 400 that functions as an economizer heat exchanger. The refrigerant on the mainstream path 101 side that passes through these is cooled in each heat exchanger 21, 31, 400, and after merging, flows toward the load side heat exchanger 13 side, i.e., the expansion valve 12.

一方で、エコノマイザ膨張弁22で減圧された冷媒は、第6分岐点126で分岐して、エコノマイザ熱交換器21と、エコノマイザ熱交換器として機能する共通熱交換器400と、に並列に流入する。そして、流入した冷媒は、各熱交換器21、400で加熱され、インジェクションされる。また、過冷却膨張弁32で減圧された冷媒は、過冷却熱交換器31で蒸発し、過冷却バイパス105を介して圧縮機14の吸入側にバイパスされる。このように、エコノマイザ回路200に大量の冷媒を流した場合でも、エコノマイザ熱交換器21に加えて、共通熱交換器400がエコノマイザ熱交換器として機能するので、蒸発不足が生じるのを防ぐことができる。On the other hand, the refrigerant decompressed by the economizer expansion valve 22 branches at the sixth branch point 126 and flows in parallel into the economizer heat exchanger 21 and the common heat exchanger 400 functioning as an economizer heat exchanger. The flowing refrigerant is heated in each heat exchanger 21, 400 and injected. The refrigerant decompressed by the subcooling expansion valve 32 evaporates in the subcooling heat exchanger 31 and is bypassed to the suction side of the compressor 14 via the subcooling bypass 105. In this way, even if a large amount of refrigerant flows through the economizer circuit 200, in addition to the economizer heat exchanger 21, the common heat exchanger 400 functions as an economizer heat exchanger, so that insufficient evaporation can be prevented.

また、制御部40は、圧縮機14の回転数が回転数閾値よりも大きい場合には、バイパス優位とし、共通熱交換器400を過冷却熱交換器として利用する。具体的には、制御部40は、図7に示すように、第1逆止弁401を開き、第1開閉弁411を閉じる。また、制御部40は、第2開閉弁412を開き、第2逆止弁402を閉じる。In addition, when the rotation speed of the compressor 14 is greater than the rotation speed threshold, the control unit 40 prioritizes bypass and uses the common heat exchanger 400 as a subcooling heat exchanger. Specifically, as shown in FIG. 7, the control unit 40 opens the first check valve 401 and closes the first opening/closing valve 411. In addition, the control unit 40 opens the second opening/closing valve 412 and closes the second check valve 402.

この場合、凝縮器11から流出した高圧冷媒は、その一部がエコノマイザ膨張弁22及び過冷却膨張弁32側に流れる。主流経路101側の残りの冷媒は、エコノマイザ熱交換器21、過冷却熱交換器31、及び過冷却熱交換器として機能する共通熱交換器400に並列に流入する。これらを通過した冷媒は、各熱交換器21、31、400で冷却され、合流した後、負荷側熱交換器13側、すなわち膨張弁12に向けて流れる。In this case, part of the high-pressure refrigerant flowing out of the condenser 11 flows toward the economizer expansion valve 22 and the subcooling expansion valve 32. The remaining refrigerant on the mainstream path 101 side flows in parallel into the economizer heat exchanger 21, the subcooling heat exchanger 31, and the common heat exchanger 400 that functions as a subcooling heat exchanger. The refrigerant that passes through these is cooled in each heat exchanger 21, 31, 400, and after merging, flows toward the load side heat exchanger 13, i.e., the expansion valve 12.

一方で、エコノマイザ膨張弁22で減圧された冷媒は、エコノマイザ熱交換器21に流入し、エコノマイザ熱交換器21で加熱され、蒸発し、インジェクションされる。また、過冷却膨張弁32で減圧された冷媒は、第4分岐点124で分岐し、過冷却熱交換器31及び過冷却熱交換器として機能する共通熱交換器400に並列に流入する。流入した冷媒は、これらの熱交換器31、400で加熱され、蒸発し、過冷却バイパス105を介して圧縮機14の吸入側にバイパスされる。このように、過冷却回路300に大量の冷媒を流した場合でも、過冷却熱交換器31に加えて、共通熱交換器400が過冷却熱交換器として機能するので、過冷却バイパス105に液冷媒が流れるのを防ぐことができる。On the other hand, the refrigerant decompressed by the economizer expansion valve 22 flows into the economizer heat exchanger 21, where it is heated, evaporated, and injected. The refrigerant decompressed by the subcooling expansion valve 32 branches at the fourth branch point 124 and flows in parallel into the subcooling heat exchanger 31 and the common heat exchanger 400, which functions as a subcooling heat exchanger. The flowing refrigerant is heated and evaporated in these heat exchangers 31 and 400, and is bypassed to the suction side of the compressor 14 via the subcooling bypass 105. In this way, even if a large amount of refrigerant flows into the subcooling circuit 300, the common heat exchanger 400 functions as a subcooling heat exchanger in addition to the subcooling heat exchanger 31, so that liquid refrigerant can be prevented from flowing into the subcooling bypass 105.

以上のように、共通熱交換器400を切り替えて利用することができるので、冷凍サイクル装置3における運転効率を向上させることができる。As described above, the common heat exchanger 400 can be switched and used, thereby improving the operating efficiency of the refrigeration cycle device 3.

(第4の実施形態)
次に、第4の実施形態に係る冷凍サイクル装置4について、他の実施形態と異なる点を主に説明する。第4の実施形態に係る冷凍サイクル装置4は、第3の実施形態に係る冷凍サイクル装置3と同様に、共通熱交換器を備えている。第3の実施形態に係る冷凍サイクル装置3は、低圧側の回路をインジェクション流路と過冷却バイパスで切り替える構成であった。これに対し、第4の実施形態に係る冷凍サイクル装置4では、高圧側の回路もインジェクション流路と過冷却バイパスで切り替える。
Fourth Embodiment
Next, the refrigeration cycle apparatus 4 according to the fourth embodiment will be described, focusing mainly on the differences from the other embodiments. The refrigeration cycle apparatus 4 according to the fourth embodiment includes a common heat exchanger, similar to the refrigeration cycle apparatus 3 according to the third embodiment. The refrigeration cycle apparatus 3 according to the third embodiment is configured to switch the low-pressure side circuit between an injection flow path and a subcooling bypass. In contrast, in the refrigeration cycle apparatus 4 according to the fourth embodiment, the high-pressure side circuit is also switched between an injection flow path and a subcooling bypass.

図8は、第4の実施形態に係る冷凍サイクル装置4における、エコノマイザ回路210と、過冷却回路310と、共通熱交換器410と、を示す図である。主流経路501には、第11分岐点521及び第12分岐点522がこの順に設けられている。 Figure 8 is a diagram showing the economizer circuit 210, the subcooling circuit 310, and the common heat exchanger 410 in the refrigeration cycle device 4 according to the fourth embodiment. The main path 501 is provided with an eleventh branch point 521 and a twelfth branch point 522 in this order.

第12分岐点522の下流側の主流経路501にエコノマイザ回路210が設けられている。第12分岐点522で分岐した第12分流経路532は、共通熱交換器410を経由した後、主流経路501のうち、エコノマイザ回路210と過冷却回路310の間の位置で合流する。この経路において、第12分岐点522と共通熱交換器410の間には、第11開閉弁611が設けられている。また、この経路において、共通熱交換器410の出口側の経路には、第13分岐経路523が設けられている。第13分岐経路523で分岐する一方の経路には、第12逆止弁602が設けられ、その下流で、エコノマイザ熱交換器21の出口側の主流経路501に接続する。他方の経路には、第12開閉弁612が設けられ、その下流で、過冷却熱交換器31の出口側の主流経路501に接続する。The economizer circuit 210 is provided in the mainstream path 501 downstream of the 12th branch point 522. The 12th split path 532 branched at the 12th branch point 522 passes through the common heat exchanger 410 and then merges with the mainstream path 501 at a position between the economizer circuit 210 and the subcooling circuit 310. In this path, the 11th opening/closing valve 611 is provided between the 12th branch point 522 and the common heat exchanger 410. In this path, the path on the outlet side of the common heat exchanger 410 is provided with the 13th branch path 523. One path branched at the 13th branch path 523 is provided with the 12th check valve 602, which is connected downstream to the mainstream path 501 on the outlet side of the economizer heat exchanger 21. The other path is provided with the 12th opening/closing valve 612, which is connected downstream to the mainstream path 501 on the outlet side of the subcooling heat exchanger 31.

一方、第11分岐点521で分岐する第11分流経路531には、エコノマイザ膨張弁22が設けられ、その下流には、第14分岐点524が設けられている。第14分岐点524で分岐する一方の経路は、エコノマイザ熱交換器21を経由し、インジェクション流路103に接続する。他方の経路には、第13開閉弁613が設けられ、その下流で共通熱交換器410に接続する。共通熱交換器410の出口側の経路には第15分岐点525が設けられている。第15分岐点525で分岐する一方の経路には、第14逆止弁604が設けられ、その下流で、エコノマイザ熱交換器21とインジェクション流路103の間に接続する。他方の経路には、第14開閉弁614が設けられ、その下流で、過冷却熱交換器31と過冷却バイパス105の間に接続する。On the other hand, the 11th branch path 531 branching off at the 11th branch point 521 is provided with an economizer expansion valve 22, and downstream of that, a 14th branch point 524 is provided. One of the paths branching off at the 14th branch point 524 passes through the economizer heat exchanger 21 and connects to the injection path 103. The other path is provided with a 13th opening/closing valve 613, and downstream of that, connects to the common heat exchanger 410. The path on the outlet side of the common heat exchanger 410 is provided with a 15th branch point 525. One of the paths branching off at the 15th branch point 525 is provided with a 14th check valve 604, and downstream of that, connects between the economizer heat exchanger 21 and the injection path 103. The other path is provided with a 14th opening/closing valve 614, and downstream of that, connects between the subcooling heat exchanger 31 and the subcooling bypass 105.

エコノマイザ熱交換器21の出口側の主流経路501には、第16分岐点526及び第17分岐点527がこの順に設けられている。第16分岐点526及び第17分岐点527を経由した主流経路501は、さらに過冷却熱交換器31を経由し、負荷側熱交換器13側、すなわち、膨張弁12に接続する。第17分岐点527で分岐した第13分流経路533には第11逆止弁601が設けられ、その下流で、第12分流経路532に接続する。The mainstream path 501 on the outlet side of the economizer heat exchanger 21 is provided with a 16th branch point 526 and a 17th branch point 527 in this order. The mainstream path 501 that passes through the 16th branch point 526 and the 17th branch point 527 further passes through the subcooling heat exchanger 31 and connects to the load side heat exchanger 13 side, i.e., the expansion valve 12. The 13th branch path 533 that branches off at the 17th branch point 527 is provided with an 11th check valve 601, and connects to the 12th branch path 532 downstream.

第16分岐点526で分岐した第14分流経路534には、過冷却膨張弁32が設けられ、その下流には、第18分岐点528が設けられている。第18分岐点528で分岐した一方の経路は、過冷却熱交換器31を経由し、過冷却バイパス105に接続する。他方の経路には、第13逆止弁603が設けられ、その下流で、第13開閉弁613と共通熱交換器410の間に接続する。The 14th branch path 534 branched off at the 16th branch point 526 is provided with a subcooling expansion valve 32, and downstream of that, an 18th branch point 528 is provided. One path branched off at the 18th branch point 528 passes through the subcooling heat exchanger 31 and connects to the subcooling bypass 105. The other path is provided with a 13th check valve 603, and downstream of that, connects between the 13th opening/closing valve 613 and the common heat exchanger 410.

制御部40は、圧縮機14の回転数が予め設定された回転数閾値以下の場合には、エコノマイザ優位とし、共通熱交換器410をエコノマイザ熱交換器として利用する。具体的には、制御部40は、図8に示すように、第11逆止弁601及び第13逆止弁603を閉じ、第12逆止弁602及び第14逆止弁604を開く。また、制御部40は、第11開閉弁611及び第13開閉弁613を開き、第12開閉弁612及び第14開閉弁614を閉じる。When the rotation speed of the compressor 14 is equal to or lower than a preset rotation speed threshold, the control unit 40 prioritizes the economizer and uses the common heat exchanger 410 as an economizer heat exchanger. Specifically, as shown in FIG. 8, the control unit 40 closes the 11th check valve 601 and the 13th check valve 603 and opens the 12th check valve 602 and the 14th check valve 604. The control unit 40 also opens the 11th opening/closing valve 611 and the 13th opening/closing valve 613 and closes the 12th opening/closing valve 612 and the 14th opening/closing valve 614.

この場合、凝縮器11から流出した高圧冷媒は、その一部が、第11分岐点521でインジェクション用の冷媒として、第11分流経路531に分岐する。残りの冷媒は、エコノマイザ熱交換器21と、エコノマイザ熱交換器として機能する共通熱交換器410と、に並列に流入する。エコノマイザ熱交換器21及び共通熱交換器410に流入した冷媒は、熱交換冷却後に合流する。合流した冷媒は、その一部が第16分岐点526で過冷却用の冷媒として第14分流経路534に分岐した後、過冷却熱交換器31で冷却され、負荷側に流れる。In this case, a portion of the high-pressure refrigerant flowing out of the condenser 11 branches off at the 11th branch point 521 to the 11th branch path 531 as refrigerant for injection. The remaining refrigerant flows in parallel into the economizer heat exchanger 21 and the common heat exchanger 410 functioning as an economizer heat exchanger. The refrigerants that flow into the economizer heat exchanger 21 and the common heat exchanger 410 merge after heat exchange cooling. A portion of the merged refrigerant branches off at the 16th branch point 526 to the 14th branch path 534 as refrigerant for supercooling, and is then cooled in the subcooling heat exchanger 31 and flows to the load side.

一方で、エコノマイザ膨張弁22で減圧された冷媒はエコノマイザ熱交換器21と、エコノマイザ熱交換器として機能する共通熱交換器410に並列に流入し、熱交換器で加熱、蒸発し、インジェクションされる。また、過冷却膨張弁32で減圧された冷媒は、過冷却熱交換器31で蒸発し、圧縮機14の吸入側にバイパスされる。このような構成にすることで、エコノマイザ回路と過冷却回路を高圧側においても切り替えることができる。On the other hand, the refrigerant decompressed by the economizer expansion valve 22 flows in parallel into the economizer heat exchanger 21 and the common heat exchanger 410 that functions as an economizer heat exchanger, where it is heated and evaporated in the heat exchanger, and then injected. Also, the refrigerant decompressed by the subcooling expansion valve 32 evaporates in the subcooling heat exchanger 31 and is bypassed to the suction side of the compressor 14. With this configuration, the economizer circuit and the subcooling circuit can be switched even on the high pressure side.

制御部40は、圧縮機14の回転数が回転数閾値よりも大きい場合には、バイパス優位とし、共通熱交換器400を過冷却熱交換器として利用する。具体的には、制御部40は、図9に示すように、第11逆止弁601及び第13逆止弁603を開き、第12逆止弁602及び第14逆止弁604を閉じる。また、制御部40は、第11開閉弁611及び第13開閉弁613を閉じ、第12開閉弁612及び第14開閉弁614を開く。When the rotation speed of the compressor 14 is greater than the rotation speed threshold, the control unit 40 uses the bypass as a bypass and uses the common heat exchanger 400 as a subcooling heat exchanger. Specifically, as shown in FIG. 9, the control unit 40 opens the 11th check valve 601 and the 13th check valve 603 and closes the 12th check valve 602 and the 14th check valve 604. The control unit 40 also closes the 11th opening/closing valve 611 and the 13th opening/closing valve 613 and opens the 12th opening/closing valve 612 and the 14th opening/closing valve 614.

この場合、凝縮器11から流出した高圧冷媒は、エコノマイザ熱交換器21のみに流入する。そして、エコノマイザ熱交換器21から流出した冷媒は、過冷却熱交換器31と、過冷却熱交換器として機能する共通熱交換器410に並行に流入する。エコノマイザ膨張弁22で減圧された冷媒は、エコノマイザ熱交換器21に入り、熱交換器で加熱、蒸発し、インジェクションされる。一方で、過冷却膨張弁32で減圧された冷媒は、過冷却熱交換器31と、過冷却熱交換器として機能する共通熱交換器410に流入し、熱交換器で蒸発し、圧縮機14の吸入側にバイパスされる。In this case, the high-pressure refrigerant flowing out of the condenser 11 flows only into the economizer heat exchanger 21. The refrigerant flowing out of the economizer heat exchanger 21 flows in parallel into the subcooling heat exchanger 31 and the common heat exchanger 410 functioning as a subcooling heat exchanger. The refrigerant decompressed by the economizer expansion valve 22 enters the economizer heat exchanger 21, where it is heated and evaporated in the heat exchanger, and then injected. On the other hand, the refrigerant decompressed by the subcooling expansion valve 32 flows into the subcooling heat exchanger 31 and the common heat exchanger 410 functioning as a subcooling heat exchanger, where it evaporates in the heat exchanger, and is bypassed to the suction side of the compressor 14.

以上のように、第4の実施形態においても、共通熱交換器400を切り替えて利用することができるので、冷凍サイクル装置4における運転効率を向上させることができる。As described above, in the fourth embodiment, the common heat exchanger 400 can be switched and used, thereby improving the operating efficiency of the refrigeration cycle device 4.

なお、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、例えばある実施形態の変形例を他の実施形態に適用するなど、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。The present invention is not limited to the specific embodiment, and various modifications and variations are possible within the scope of the gist of the present invention as described in the claims, for example by applying a modified version of one embodiment to another embodiment.

そうした第1の変形例としては、制御部による制御における各処理のタイミングは実施形態に限定されるものではない。例えば、圧縮機14の回転数を取得する処理と、第1冷媒温度(圧縮機の吐出温度)を取得する処理の実行タイミングは、同時でもよく、第1冷媒温度取得が先でもよい。In such a first modified example, the timing of each process in the control by the control unit is not limited to the embodiment. For example, the process of acquiring the rotation speed of the compressor 14 and the process of acquiring the first refrigerant temperature (the discharge temperature of the compressor) may be executed simultaneously, or the first refrigerant temperature may be acquired first.

第2の変形例としては、第3の実施形態及び第4の実施形態において説明した共通熱交換器を備えた冷凍サイクル装置の構成は、一例である。共通熱交換器を備えた冷凍サイクル装置は、共通熱交換器を切り替えて利用できるような構成であればよく、そのための具体的な構成は実施形態に限定されるものではない。As a second modified example, the configuration of the refrigeration cycle device equipped with a common heat exchanger described in the third and fourth embodiments is one example. The refrigeration cycle device equipped with a common heat exchanger may be configured so that the common heat exchanger can be switched and used, and the specific configuration for this is not limited to the embodiments.

1~4 空気調和機
11 熱源側熱交換器
12 膨張弁
13 負荷側熱交換器
14 圧縮機
20、200、210 エコノマイザ回路
21 エコノマイザ熱交換器
22 エコノマイザ膨張弁
30、300、310 過冷却回路
31 過冷却熱交換器
32 過冷却膨張弁
40、41 制御部
51 第1温度センサ
52 第2温度センサ
101 主流経路
102 第1分流経路
103 インジェクション流路
104 第2分流経路
105 過冷却バイパス
400、410 共通熱交換器
1 to 4 Air conditioner 11 Heat source side heat exchanger 12 Expansion valve 13 Load side heat exchanger 14 Compressor 20, 200, 210 Economizer circuit 21 Economizer heat exchanger 22 Economizer expansion valve 30, 300, 310 Subcooling circuit 31 Subcooling heat exchanger 32 Subcooling expansion valve 40, 41 Control unit 51 First temperature sensor 52 Second temperature sensor 101 Main flow path 102 First branch flow path 103 Injection flow path 104 Second branch flow path 105 Subcooling bypass 400, 410 Common heat exchanger

Claims (4)

凝縮器と蒸発器の間の冷媒経路から分岐した冷媒をエコノマイザ膨張弁により減圧し、圧縮機において中間圧に減圧された冷媒に合流させるエコノマイザ回路と、
前記凝縮器と前記蒸発器の間の前記冷媒経路から分岐した冷媒を過冷却膨張弁により減圧し、前記圧縮機の吸入側の冷媒に合流させる過冷却回路と、
前記圧縮機から吐出する冷媒の第1冷媒温度を検出する第1温度センサと、
前記エコノマイザ膨張弁の開度と、前記過冷却膨張弁の開度を調整する制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記圧縮機の回転数が第1回転数の場合に前記過冷却膨張弁の開度を第1開度に設定し、
前記回転数が前記第1回転数よりも大きい第2回転数の場合に、前記過冷却膨張弁の開度を前記第1開度よりも大きい第2開度に設定し、
前記第1冷媒温度に応じて、前記エコノマイザ膨張弁の開度を制御し、
前記エコノマイザ回路及び前記過冷却回路は、共通熱交換器に接続され、
前記制御部は、
前記回転数が第3回転数の場合に、前記共通熱交換器を流れる冷媒を前記圧縮機の吸入側の冷媒に合流させ、
前記回転数が前記第3回転数よりも小さい第4回転数の場合に、前記共通熱交換器を流れる冷媒を前記圧縮機の中間圧の冷媒に合流させる、冷凍サイクル装置。
an economizer circuit in which a refrigerant branched from a refrigerant path between a condenser and an evaporator is decompressed by an economizer expansion valve and merged with the refrigerant decompressed to an intermediate pressure in a compressor;
a subcooling circuit in which a refrigerant branched from the refrigerant path between the condenser and the evaporator is decompressed by a subcooling expansion valve and merged with the refrigerant on the intake side of the compressor;
a first temperature sensor for detecting a first refrigerant temperature of the refrigerant discharged from the compressor;
a control unit that adjusts an opening degree of the economizer expansion valve and an opening degree of the subcooling expansion valve,
The control unit is
When the rotation speed of the compressor is a first rotation speed, the opening degree of the subcooling expansion valve is set to a first opening degree;
When the rotation speed is a second rotation speed that is greater than the first rotation speed, the opening degree of the subcooling expansion valve is set to a second opening degree that is greater than the first opening degree;
controlling an opening degree of the economizer expansion valve in response to the first refrigerant temperature;
the economizer circuit and the subcooling circuit are connected to a common heat exchanger;
The control unit is
When the rotation speed is a third rotation speed, the refrigerant flowing through the common heat exchanger is merged with the refrigerant on the intake side of the compressor,
the refrigerant flowing through the common heat exchanger is merged with an intermediate-pressure refrigerant in the compressor when the rotational speed is a fourth rotational speed that is lower than the third rotational speed .
前記制御部は、前記回転数が大きくなるほど、前記過冷却膨張弁の開度を大きくする、請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 The refrigeration cycle device according to claim 1, wherein the control unit increases the opening degree of the subcooling expansion valve as the rotation speed increases. 前記制御部は、
前記第1冷媒温度が第1温度閾値よりも低い場合に、前記エコノマイザ膨張弁の開度をより小さくする、請求項1に記載の冷凍サイクル装置。
The control unit is
The refrigeration cycle apparatus according to claim 1 , wherein an opening degree of the economizer expansion valve is reduced when the first refrigerant temperature is lower than a first temperature threshold value.
前記冷媒は、温度勾配のある混合冷媒である、請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 The refrigeration cycle device according to claim 1, wherein the refrigerant is a mixed refrigerant with a temperature gradient.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2011064927A1 (en) 2009-11-25 2011-06-03 ダイキン工業株式会社 Refrigeration device for container

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