KR101157802B1 - 냉동 장치 - Google Patents

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아츠시 요시미
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Abstract

다단 압축식 냉동 사이클을 행하는 냉동 장치에 있어서, 중간 냉각기의 열원 온도가 낮은 운전 조건이 된 경우여도, 후단(後段) 측의 압축 요소로 흡입되는 냉매가 습윤 상태가 되는 것을 막는다. 공기 조화 장치(1)는, 2단 압축식의 압축 기구(2)와, 열원 측 열교환기(4)와, 이용 측 열교환기(6)와, 전단(前段) 측의 압축 요소(2c)로부터 토출된 냉매를 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입시키기 위한 중간 냉매관(8)에 설치된 중간 냉각기(7)와, 중간 냉각기(7)를 바이패스하도록 중간 냉매관(8)에 접속된 중간 냉각기 바이패스 관(9)을 구비하고 있다. 이 공기 조화 장치(1)는, 중간 냉각기(7)의 열원 온도 또는 중간 냉각기(7)의 출구 냉매 온도가 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 후단 측의 압축 요소(2d)로 보내지는 냉매의 포화 온도 이하가 되었을 때에, 중간 냉각기 바이패스 관(9)을 이용하여, 중간 냉각기(7)에 냉매가 흐르지 않도록 하는 습윤 방지 제어를 행하는 것이다.

Description

냉동 장치{REFRIGERATION DEVICE}
본 발명은, 냉동 장치, 특히, 다단 압축식 냉동 사이클을 행하는 냉동 장치에 관한 것이다.
종래부터, 다단 압축식 냉동 사이클을 행하는 냉동 장치의 하나로서, 특허 문헌 1에 나타나는 바와 같은, 2단 압축식 냉동 사이클을 행하는 공기 조화 장치가 있다. 이 공기 조화 장치는, 주로, 직렬로 접속된 2개의 압축 요소를 가지는 압축기와, 실외 열교환기와, 팽창 밸브와, 실내 열교환기를 가지고 있다.
일본국 공개특허공보 특개 2007－232263호
제1 발명에 관련되는 냉동 장치는, 압축 기구와, 열원 측 열교환기와, 이용 측 열교환기와, 중간 냉각기와, 중간 냉각기 바이패스 관을 구비하고 있다. 압축 기구는, 복수의 압축 요소를 가지고 있고, 복수의 압축 요소 중 전단(前段) 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매를 후단(後段) 측의 압축 요소로 순차 압축하도록 구성되어 있다. 여기서, 「압축 기구」란, 복수의 압축 요소가 일체로 짜 넣어진 압축기나, 단일의 압축 요소가 짜 넣어진 압축기 및/또는 복수의 압축 요소가 짜 넣어진 압축기를 복수대 접속한 것을 포함하는 구성을 의미하고 있다. 또한, 「복수의 압축 요소 중 전단 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매를 후단 측의 압축 요소로 순차 압축한다」란, 「전단 측의 압축 요소」 및 「후단 측의 압축 요소」라고 하는 직렬로 접속된 2개의 압축 요소를 포함하는 것만을 의미하고 있는 것이 아니라, 복수의 압축 요소가 직렬로 접속되어 있고, 각 압축 요소 간의 관계가, 상술의 「전단 측의 압축 요소」와 「후단 측의 압축 요소」의 관계를 가지는 것을 의미하고 있다. 중간 냉각기는, 전단 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매를 후단 측의 압축 요소로 흡입시키기 위한 중간 냉매관에 설치되고, 전단 측의 압축 요소로부터 토출되어 후단 측의 압축 요소로 흡입되는 냉매의 냉각기로서 기능한다. 중간 냉각기 바이패스 관은, 중간 냉각기를 바이패스하도록 중간 냉매관에 접속되어 있다. 냉매는 이산화탄소이다. 그리고, 이 냉동 장치는, 중간 냉각기의 열원 온도 또는 중간 냉각기의 출구 냉매 온도가 전단 측의 압축 요소로부터 후단 측의 압축 요소로 보내지는 냉매의 포화 온도 이하가 되었을 때에, 전단 측의 압축 요소로부터 후단 측의 압축 요소로 보내지는 냉매가 이산화탄소의 임계 압력보다도 낮은 경우에는, 중간 냉각기 바이패스 관을 이용하여, 중간 냉각기에 냉매가 흐르지 않도록 하는 습윤 방지 제어를 행하고, 전단 측의 압축 요소로부터 후단 측의 압축 요소로 보내지는 냉매가 이산화탄소의 임계 압력 이상인 경우에는, 습윤 방지 제어를 행하지 않고, 중간 냉각기에서 냉매를 냉각하는 것이다.
종래의 공기 조화 장치에 있어서는, 압축기의 전단 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매가 압축기의 후단 측의 압축 요소로 흡입되어 한층 더 압축되기 때문에, 압축기의 후단 측의 압축 요소로부터 토출되는 냉매의 온도가 높아져, 예를 들어, 냉매의 냉각기로서 기능하는 실외 열교환기에 있어서, 열원으로서의 공기나 물과 냉매와의 사이의 온도차가 커져 버려, 실외 열교환기에 있어서의 방열 로스가 커지는 것으로부터, 높은 운전 효율을 얻기 어렵다고 하는 문제가 있다.
이 문제에 대하여, 전단 측의 압축 요소로부터 토출되어 후단 측의 압축 요소로 흡입되는 냉매의 냉각기로서 기능하는 중간 냉각기를 전단 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매를 후단 측의 압축 요소로 흡입시키기 위한 중간 냉매관에 설치하는 것으로, 후단 측의 압축 요소로 흡입되는 냉매의 온도를 낮게 하고, 그 결과, 후단 측의 압축 요소로부터 토출되는 냉매의 온도를 낮게 하여, 실외 열교환기에 있어서의 방열 로스를 작게 하는 것을 생각할 수 있다.
그러나, 이와 같은 구성에 있어서, 중간 냉각기의 열원으로서의 공기나 물의 온도가 낮은 운전 조건이 되면, 전단 측의 압축 요소로부터 토출되어 후단 측의 압축 요소로 흡입되는 냉매가 과도하게 냉각되어 버릴 우려가 있고, 이것에 의하여, 후단 측의 압축 요소로 흡입되는 냉매가 습윤 상태가 되어 버려, 압축기의 신뢰성이 손상되어 버릴 우려가 있다.
그래서, 이 냉동 장치에서는, 중간 냉각기의 열원 온도 또는 중간 냉각기의 출구 냉매 온도가 전단 측의 압축 요소로부터 후단 측의 압축 요소로 보내지는 냉매의 포화 온도 이하가 되었을 때에, 중간 냉각기 바이패스 관을 이용하여, 중간 냉각기에 냉매가 흐르지 않도록 하는 습윤 방지 제어를 행하고 있다.
이것에 의하여, 이 냉동 장치에서는, 중간 냉각기의 열원 온도가 낮은 운전 조건이 된 경우여도, 후단 측의 압축 요소로 흡입되는 냉매가 습윤 상태가 되는 것을 막을 수 있다.
제2 발명에 관련되는 냉동 장치는, 제1 발명에 관련되는 냉동 장치에 있어서, 중간 냉각기는, 공기를 열원으로 하는 열교환기이다.
이 냉동 장치에서는, 중간 냉각기의 열원인 공기의 온도가 낮은 운전 조건이 된 경우여도, 후단 측의 압축 요소로 흡입되는 냉매가 습윤 상태가 되는 것을 막을 수 있다.
제3 발명에 관련되는 냉동 장치는, 제1 발명에 관련되는 냉동 장치에 있어서, 중간 냉각기는, 물을 열원으로 하는 열교환기이며, 습윤 방지 제어에서는, 나아가, 중간 냉각기로의 물의 공급을 끊는 것이다.
이 냉동 장치에서는, 중간 냉각기의 열원인 물의 온도가 낮은 운전 조건이 된 경우여도, 후단 측의 압축 요소로 흡입되는 냉매가 습윤 상태가 되는 것을 막을 수 있다. 게다가, 이 냉동 장치에서는, 습윤 방지 제어에 있어서, 중간 냉각기로의 물의 공급을 끊도록 하고 있기 때문에, 중간 냉각기 내의 냉매가 액 상태가 되어 고이는 것을 막을 수 있다.
제4 발명에 관련되는 냉동 장치는, 압축 기구와, 열원 측 열교환기와, 이용 측 열교환기와, 중간 냉각기를 구비하고 있다. 압축 기구는, 복수의 압축 요소를 가지고 있고, 복수의 압축 요소 중 전단 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매를 후단 측의 압축 요소로 순차 압축하도록 구성되어 있다. 여기서, 「압축 기구」란, 복수의 압축 요소가 일체로 짜 넣어진 압축기나, 단일의 압축 요소가 짜 넣어진 압축기 및/또는 복수의 압축 요소가 짜 넣어진 압축기를 복수대 접속한 것을 포함하는 구성을 의미하고 있다. 또한, 「복수의 압축 요소 중 전단 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매를 후단 측의 압축 요소로 순차 압축한다」란, 「전단 측의 압축 요소」 및 「후단 측의 압축 요소」라고 하는 직렬로 접속된 2개의 압축 요소를 포함하는 것만을 의미하고 있는 것이 아니라, 복수의 압축 요소가 직렬로 접속되어 있고, 각 압축 요소 간의 관계가, 상술의 「전단 측의 압축 요소」와 「후단 측의 압축 요소」의 관계를 가지는 것을 의미하고 있다. 중간 냉각기는, 전단 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매를 후단 측의 압축 요소로 흡입시키기 위한 중간 냉매관에 설치되고, 전단 측의 압축 요소로부터 토출되어 후단 측의 압축 요소로 흡입되는 냉매의 냉각기로서 기능한다. 냉매는 이산화탄소이다. 그리고, 이 냉동 장치는, 중간 냉각기의 열원 온도 또는 중간 냉각기의 출구 냉매 온도가 전단 측의 압축 요소로부터 후단 측의 압축 요소로 보내지는 냉매의 포화 온도 이하가 되었을 때에, 전단 측의 압축 요소로부터 후단 측의 압축 요소로 보내지는 냉매가 이산화탄소의 임계 압력보다도 낮은 경우에는, 중간 냉각기를 흐르는 물의 유량을 감소시키는 습윤 방지 제어를 행하고, 전단 측의 압축 요소로부터 후단 측의 압축 요소로 보내지는 냉매가 이산화탄소의 임계 압력 이상인 경우에는, 습윤 방지 제어를 행하지 않고, 중간 냉각기에서 냉매를 냉각하는 것이다. 여기서, 「중간 냉각기를 흐르는 물의 유량을 감소시킨다」란, 「중간 냉각기로의 물의 공급을 끊는다」는 것도 포함하는 의미이다.
종래의 공기 조화 장치에 있어서는, 압축기의 전단 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매가 압축기의 후단 측의 압축 요소로 흡입되어 한층 더 압축되기 때문에, 압축기의 후단 측의 압축 요소로부터 토출되는 냉매의 온도가 높아져, 예를 들어, 냉매의 냉각기로서 기능하는 실외 열교환기에 있어서, 열원으로서의 공기나 물과 냉매와의 사이의 온도차가 커져 버려, 실외 열교환기에 있어서의 방열 로스가 커지는 것으로부터, 높은 운전 효율이 얻어지기 어렵다고 하는 문제가 있다.
이 문제에 대하여, 전단 측의 압축 요소로부터 토출되어 후단 측의 압축 요소로 흡입되는 냉매의 냉각기로서 기능하는 중간 냉각기를 전단 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매를 후단 측의 압축 요소로 흡입시키기 위한 중간 냉매관에 설치하는 것으로, 후단 측의 압축 요소로 흡입되는 냉매의 온도를 낮게 하고, 그 결과, 후단 측의 압축 요소로부터 토출되는 냉매의 온도를 낮게 하여, 실외 열교환기에 있어서의 방열 로스를 작게 하는 것을 생각할 수 있다.
그러나, 이와 같은 구성에 있어서, 중간 냉각기의 열원으로서의 공기나 물의 온도가 낮은 운전 조건이 되면, 전단 측의 압축 요소로부터 토출되어 후단 측의 압축 요소로 흡입되는 냉매가 과도하게 냉각되어 버릴 우려가 있고, 이것에 의하여, 후단 측의 압축 요소로 흡입되는 냉매가 습윤 상태가 되어 버려, 압축기의 신뢰성이 손상되어 버릴 우려가 있다.
그래서, 이 냉동 장치에서는, 중간 냉각기의 열원 온도 또는 중간 냉각기의 출구 냉매 온도가 전단 측의 압축 요소로부터 후단 측의 압축 요소로 보내지는 냉매의 포화 온도 이하가 되었을 때에, 중간 냉각기를 흐르는 물의 유량을 감소시키는 습윤 방지 제어를 행하고 있다.
이것에 의하여, 이 냉동 장치에서는, 중간 냉각기의 열원인 물의 온도가 낮은 운전 조건이 된 경우여도, 후단 측의 압축 요소로 흡입되는 냉매가 습윤 상태가 되는 것을 막을 수 있다.
제5 발명에 관련되는 냉동 장치는, 제4 발명에 관련되는 냉동 장치에 있어서, 습윤 방지 제어에서는, 나아가, 중간 냉각기의 출구 냉매 온도가 전단 측의 압축 요소로부터 후단 측의 압축 요소로 보내지는 냉매의 포화 온도보다도 높아지도록, 중간 냉각기를 흐르는 물의 유량을 제어하는 것이다.
이 냉동 장치에서는, 습윤 방지 제어에 있어서, 나아가, 중간 냉각기의 출구 냉매 온도가 전단 측의 압축 요소로부터 후단 측의 압축 요소로 보내지는 냉매의 포화 온도보다도 높아지도록, 중간 냉각기를 흐르는 물의 유량을 제어하고 있기 때문에, 후단 측의 압축 요소로 흡입되는 냉매가 습윤 상태가 되는 것을 막는 것이 가능할 뿐만 아니라, 후단 측의 압축 요소로 흡입되는 냉매의 온도를 극력 낮게 하고, 이것에 의하여, 후단 측의 압축 요소로부터 토출되는 냉매의 온도를 낮게 억제하는 것과 함께, 압축 기구의 소비 동력을 줄일 수 있다.
제6 발명에 관련되는 냉동 장치는, 제1 내지 제5 발명 중 어느 하나에 관련되는 냉동 장치에 있어서, 압축 기구에 의하여 압축된 후에 열원 측 열교환기와 이용 측 열교환기와의 사이를 흐르는 냉매를 분기(分岐)하여 후단 측의 압축 요소로 되돌리기 위한 후단 측 인젝션관을 더 구비하고 있다.
이 냉동 장치에서는, 중간 냉각기에 의한 후단 측의 압축 요소로 흡입되는 냉매의 냉각에 더하여, 후단 측 인젝션관을 이용한 중간 인젝션에 의하여, 후단 측의 압축 요소로 흡입되는 냉매의 온도를 더 낮게 억제할 수 있기 때문에, 압축 기구로부터 토출되는 냉매의 온도를 더 낮게 억제할 수 있어, 압축 기구의 소비 동력을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명에 관련되는 냉동 장치의 일 실시예로서의 공기 조화 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 냉방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 압력 엔탈피 선도이다.
도 3은 냉방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 온도 엔트로피 선도이다.
도 4는 변형예 1에 관련되는 공기 조화 장치의 개략 구성도이다.
도 5는 변형예 1에 관련되는 공기 조화 장치의 개략 구성도이다.
도 6은 변형예 2에 관련되는 공기 조화 장치의 개략 구성도이다.
도 7은 변형예 4에 관련되는 공기 조화 장치의 개략 구성도이다.
도 8은 변형예 4에 관련되는 공기 조화 장치에 있어서의 냉방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 압력 엔탈피 선도이다.
도 9는 변형예 4에 관련되는 공기 조화 장치에 있어서의 냉방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 온도 엔트로피 선도이다.
도 10은 변형예 4에 관련되는 공기 조화 장치에 있어서의 난방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 압력 엔탈피 선도이다.
도 11은 변형예 4에 관련되는 공기 조화 장치에 있어서의 난방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 온도 엔트로피 선도이다.
도 12는 변형예 4에 관련되는 공기 조화 장치의 개략 구성도이다.
도 13은 변형예 5에 관련되는 공기 조화 장치의 개략 구성도이다.
도 14는 변형예 5에 관련되는 공기 조화 장치의 개략 구성도이다.
이하, 도면에 기초하여, 본 발명에 관련되는 냉동 장치의 실시예에 관하여 설명한다.
(1) 공기 조화 장치의 구성
도 1은, 본 발명에 관련되는 냉동 장치의 일 실시예로서의 공기 조화 장치(1)의 개략 구성도이다. 공기 조화 장치(1)는, 냉방 운전이 가능하게 되도록 구성된 냉매 회로(10)를 가지고, 초임계역에서 작동하는 냉매(여기에서는, 이산화탄소)를 사용하여 2단 압축식 냉동 사이클을 행하는 장치이다.
공기 조화 장치(1)의 냉매 회로(10)는, 주로, 압축 기구(2)와 열원 측 열교환기(4)와 팽창 기구(5)와 이용 측 열교환기(6)와 중간 냉각기(7)를 가지고 있다.
압축 기구(2)는, 본 실시예에 있어서, 2개의 압축 요소로 냉매를 2단 압축하는 압축기(21)로 구성되어 있다. 압축기(21)는, 케이싱(21a) 내에, 압축기 구동 모터(21b)와, 구동 축(21c)과, 압축 요소(2c, 2d)가 수용된 밀폐식 구조로 되어 있다. 압축기 구동 모터(21b)는, 구동 축(21c)에 연결되어 있다. 그리고, 이 구동 축(21c)은, 2개의 압축 요소(2c, 2d)에 연결되어 있다. 즉, 압축기(21)는 2개의 압축 요소(2c, 2d)가 단일의 구동 축(21c)에 연결되어 있고, 2개의 압축 요소(2c, 2d)가 함께 압축기 구동 모터(21b)에 의하여 회전 구동되는, 이른바 1축 2단 압축 구조로 되어 있다. 압축 요소(2c, 2d)는, 본 실시예에 있어서, 로터리식이나 스크롤식 등의 용적식의 압축 요소이다. 그리고, 압축기(21)는, 흡입관(2a)으로부터 냉매를 흡입하고, 이 흡입된 냉매를 압축 요소(2c)에 의하여 압축한 후에 중간 냉매관(8)으로 토출하고, 중간 냉매관(8)으로 토출된 냉매를 압축 요소(2d)로 흡입시켜 냉매를 더 압축한 후에 토출관(2b)으로 토출하도록 구성되어 있다. 여기서, 중간 냉매관(8)은, 압축 요소(2d)의 전단 측에 접속된 압축 요소(2c)로부터 토출된 냉매를, 압축 요소(2c)의 후단 측에 접속된 압축 요소(2d)로 흡입시키기 위한 냉매관이다. 또한, 토출관(2b)은, 압축 기구(2)로부터 토출된 냉매를 열원 측 열교환기(4)로 보내기 위한 냉매관이며, 토출관(2b)에는, 오일 분리 기구(41)와 역지(逆止) 기구(42)가 설치되어 있다. 오일 분리 기구(41)는, 압축 기구(2)로부터 토출되는 냉매에 동반하는 냉동기유를 냉매로부터 분리하여 압축 기구(2)의 흡입 측으로 되돌리는 기구이며, 주로, 압축 기구(2)로부터 토출되는 냉매에 동반하는 냉동기유를 냉매로부터 분리하는 오일 분리기(41a)와, 오일 분리기(41a)에 접속되어 있고 냉매로부터 분리된 냉동기유를 압축 기구(2)의 흡입관(2a)으로 되돌리는 오일 되돌림 관(41b)을 가지고 있다. 오일 되돌림 관(41b)에는, 오일 되돌림 관(41b)을 흐르는 냉동기유를 감압하는 감압 기구(41c)가 설치되어 있다. 감압 기구(41c)는, 본 실시예에 있어서, 캐필러리 튜브가 사용되어 있다. 역지 기구(42)는, 압축 기구(2)의 토출 측으로부터 열원 측 열교환기(4)로의 냉매의 흐름을 허용하고, 또한, 열원 측 열교환기(4)로부터 압축 기구(2)의 토출 측으로의 냉매의 흐름을 차단하기 위한 기구이며, 본 실시예에 있어서, 역지 밸브가 사용되어 있다.
이와 같이, 압축 기구(2)는, 본 실시예에 있어서, 2개의 압축 요소(2c, 2d)를 가지고 있고, 이들 압축 요소(2c, 2d) 중 전단 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매를 후단 측의 압축 요소로 순차 압축하도록 구성되어 있다.
열원 측 열교환기(4)는, 냉매의 냉각기 또는 가열기로서 기능하는 열교환기이다. 열원 측 열교환기(4)는, 그 일단이 압축 기구(2)에 접속되어 있고, 그 타단(他端)이 팽창 기구(5)에 접속되어 있다. 열원 측 열교환기(4)는, 공기를 열원(즉, 냉각원)으로 하는 열교환기이다. 그리고, 열원으로서의 공기는, 도시하지 않는 열원 측 팬에 의하여 열원 측 열교환기(4)로 공급되게 되어 있다.
팽창 기구(5)는, 냉매를 감압하는 기구이며, 본 실시예에 있어서, 전동 팽창 밸브가 사용되어 있다. 팽창 기구(5)는, 그 일단이 열원 측 열교환기(4)에 접속되고, 그 타단이 이용 측 열교환기(6)에 접속되어 있다. 또한, 본 실시예에 있어서, 팽창 기구(5)는, 열원 측 열교환기(4)에 있어서 냉각된 고압의 냉매를 이용 측 열교환기(6)로 보내기 전에 감압한다.
이용 측 열교환기(6)는, 냉매의 가열기로서 기능하는 열교환기이다. 이용 측 열교환기(6)는, 그 일단이 팽창 기구(5)에 접속되어 있고, 그 타단이 압축 기구(2)에 접속되어 있다. 이용 측 열교환기(6)는, 공기나 물을 열원(즉, 가열원)으로 하는 열교환기이다.
중간 냉각기(7)는, 중간 냉매관(8)에 설치되어 있고, 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출되어 압축 요소(2d)로 흡입되는 냉매의 냉각기로서 기능하는 열교환기이다. 중간 냉각기(7)는, 공기를 열원(즉, 냉각원)으로 하는 열교환기이다. 그리고, 열원으로서의 공기는, 도시하지 않는 열원 측 팬에 의하여 중간 냉각기(7)로 공급되게 되어 있다. 덧붙여, 중간 냉각기(7)는, 열원 측 열교환기(4)와 일체화될 경우가 있고, 이 경우에는, 열원 측 열교환기(4) 및 중간 냉각기(7)의 양방(兩方)에 공통의 열원 측 팬에 의하여, 열원으로서의 공기를 공급하는 경우도 있다. 이와 같이, 중간 냉각기(7)는, 냉매 회로(10)를 순환하는 냉매를 이용한 것은 아니라고 하는 의미에서, 외부 열원을 이용한 냉각기라고 할 수 있다.
또한, 중간 냉매관(8)에는, 중간 냉각기(7)를 바이패스하도록, 중간 냉각기 바이패스 관(9)이 접속되어 있다. 이 중간 냉각기 바이패스 관(9)은, 중간 냉각기(7)를 흐르는 냉매의 유량을 제한하는 냉매관이다. 그리고, 중간 냉각기 바이패스 관(9)에는, 중간 냉각기 바이패스 개폐 밸브(11)가 설치되어 있다. 중간 냉각기 바이패스 개폐 밸브(11)는, 본 실시예에 있어서, 전자 밸브이다. 이 중간 냉각기 바이패스 개폐 밸브(11)는, 본 실시예에 있어서, 후술의 습윤 방지 제어와 같은 일시적인 운전을 행하는 경우를 제외하고, 기본적으로는 닫힘된다.
또한, 중간 냉매관(8)에는, 중간 냉각기 바이패스 관(9)과의 접속부로부터 중간 냉각기(7) 측의 위치(즉, 중간 냉각기(7)의 입구 측의 중간 냉각기 바이패스 관(9)과의 접속부로부터 중간 냉각기(7)의 출구 측의 접속부까지의 부분)에, 냉각기 개폐 밸브(12)가 설치되어 있다. 이 냉각기 개폐 밸브(12)는, 중간 냉각기(7)를 흐르는 냉매의 유량을 제한하는 기구이다. 냉각기 개폐 밸브(12)는, 본 실시예에 있어서, 전자 밸브이다. 이 냉각기 개폐 밸브(12)는, 본 실시예에 있어서, 후술의 습윤 방지 제어와 같은 일시적인 운전을 행하는 경우를 제외하고, 기본적으로는 열린다. 덧붙여, 냉각기 개폐 밸브(12)는, 본 실시예에 있어서, 중간 냉각기(7)의 입구 측의 위치에 설치되어 있다.
또한, 중간 냉매관(8)에는, 전단 측의 압축 요소(2c)의 토출 측으로부터 후단 측의 압축 요소(2d)의 흡입 측으로의 냉매의 흐름을 허용하고, 또한, 후단 측의 압축 요소(2d)의 토출 측으로부터 전단 측의 압축 요소(2c)로의 냉매의 흐름을 차단하기 위한 역지 기구(15)가 설치되어 있다. 역지 기구(15)는, 본 실시예에 있어서, 역지 밸브이다. 덧붙여, 역지 기구(15)는, 본 실시예에 있어서, 중간 냉매관(8)의 중간 냉각기(7)의 출구 측으로부터 중간 냉각기 바이패스 관(9)과의 접속부까지의 부분에 설치되어 있다.
나아가, 공기 조화 장치(1)에는, 각종 센서가 설치되어 있다. 구체적으로는, 중간 냉각기(7)의 출구에는, 중간 냉각기(7)의 출구에 있어서의 냉매의 온도를 검출하는 중간 냉각기 출구 온도 센서(52)가 설치되어 있다. 공기 조화 장치(1)에는, 중간 냉각기(7)의 열원으로서의 공기의 온도를 검출하는 공기 온도 센서(53)가 설치되어 있다. 중간 냉매관(8)에는, 중간 냉매관(8)을 흐르는 냉매의 압력인 압축 기구 중간 압력을 검출하는 중간 압력 센서(54)가 설치되어 있다. 또한, 공기 조화 장치(1)는, 여기에서는 도시하지 않지만, 압축 기구(2), 팽창 기구(5), 중간 냉각기 바이패스 개폐 밸브(11), 냉각기 개폐 밸브(12) 등의 공기 조화 장치(1)를 구성하는 각 부의 동작을 제어하는 제어부를 가지고 있다.
(2) 공기 조화 장치의 동작
다음으로, 본 실시예의 공기 조화 장치(1)의 동작에 관하여, 도 1 ~ 도 3을 이용하여 설명한다. 여기서, 도 2는, 냉방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 압력 엔탈피 선도이며, 도 3은, 냉방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 온도 엔트로피 선도이다. 덧붙여, 이하의 냉방 운전에 있어서의 운전 제어, 및, 중간 냉각기(7)에 있어서의 냉각에 의하여 후단 측의 압축 요소로 흡입되는 냉매가 습윤 상태가 되는 것을 막는 습윤 방지 제어는, 상술의 제어부(도시하지 않음)에 의하여 행하여진다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 「고압」이란, 냉동 사이클에 있어서의 고압(즉, 도 2, 3의 점 D, D′, E에 있어서의 압력)을 의미하고, 「저압」이란, 냉동 사이클에 있어서의 저압(즉, 도 2, 3의 점 A, F에 있어서의 압력)을 의미하며, 「중간압」이나 「압축 기구 중간 압력」이란, 냉동 사이클에 있어서의 중간 압력(즉, 도 2, 3의 점 B1, C1에 있어서의 압력)을 의미하고 있다.
냉방 운전 시에 있어서, 팽창 기구(5)는, 개도(開度) 조절된다. 그리고, 냉각기 개폐 밸브(12)가 열리고, 또한, 중간 냉각기 바이패스 관(9)의 중간 냉각기 바이패스 개폐 밸브(11)가 닫히는 것에 의하여, 중간 냉각기(7)가 냉각기로서 기능하는 상태로 된다.
이 냉매 회로(10)의 상태에 있어서, 압축 기구(2)를 구동하면, 저압의 냉매(도 1 ~ 도 3의 점 A 참조)는, 흡입관(2a)으로부터 압축 기구(2)로 흡입되고, 우선, 압축 요소(2c)에 의하여 중간 압력까지 압축된 후에, 중간 냉매관(8)으로 토출된다(도 1 ~ 도 3의 점 B1 참조). 이 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출된 중간압의 냉매는, 중간 냉각기(7)에 있어서, 냉각원으로서의 공기와 열교환을 행하는 것으로 냉각된다(도 1 ~ 도 3의 점 C1 참조). 이 중간 냉각기(7)에 있어서 냉각된 냉매는, 다음으로, 압축 요소(2c)의 후단 측에 접속된 압축 요소(2d)로 흡입되어 한층 더 압축되어, 압축 기구(2)로부터 토출관(2b)으로 토출된다(도 1 ~ 도 3의 점 D 참조). 여기서, 압축 기구(2)로부터 토출된 고압의 냉매는, 압축 요소(2c, 2d)에 의한 2단 압축 동작에 의하여, 임계 압력(즉, 도 2에 도시되는 임계점 CP에 있어서의 임계 압력 Pcp)을 넘는 압력까지 압축되어 있다. 그리고, 이 압축 기구(2)로부터 토출된 고압의 냉매는, 오일 분리 기구(41)를 구성하는 오일 분리기(41a)로 유입하고, 동반하는 냉동기유가 분리된다. 또한, 오일 분리기(41a)에 있어서 고압의 냉매로부터 분리된 냉동기유는, 오일 분리 기구(41)를 구성하는 오일 되돌림관(41b)으로 유입하여, 오일 되돌림관(41b)에 설치된 감압 기구(41c)로 감압된 후에 압축 기구(2)의 흡입관(2a)으로 되돌려지고, 다시, 압축 기구(2)로 흡입된다. 다음으로, 오일 분리 기구(41)에 있어서 냉동기유가 분리된 후의 고압의 냉매는, 역지 기구(42)를 통하여, 냉매의 냉각기로서 기능하는 열원 측 열교환기(4)로 보내진다. 그리고, 열원 측 열교환기(4)로 보내진 고압의 냉매는, 열원 측 열교환기(4)에 있어서, 냉각원으로서의 물 또는 공기와 열교환을 행하여 냉각된다(도 1 ~ 도 3의 점 E 참조). 그리고, 열원 측 열교환기(4)에 있어서 냉각된 고압의 냉매는, 팽창 기구(5)에 의하여 감압되어 저압의 기액이상 상태의 냉매로 되고, 냉매의 가열기로서 기능하는 이용 측 열교환기(6)로 보내진다(도 1 ~ 도 3의 점 F 참조). 그리고, 이용 측 열교환기(6)로 보내진 저압의 기액이상 상태의 냉매는, 이용 측 열교환기(6)에 있어서, 가열원으로서의 물 또는 공기와 열교환을 행하여 가열되어, 증발하게 된다(도 1 ~ 도 3의 점 A 참조). 그리고, 이 이용 측 열교환기(6)에 있어서 가열된 저압의 냉매는, 다시, 압축 기구(2)로 흡입된다. 이와 같이 하여, 냉방 운전이 행하여진다.
이와 같이, 공기 조화 장치(1)에서는, 압축 요소(2c)로부터 토출된 냉매를 압축 요소(2d)로 흡입시키기 위한 중간 냉매관(8)에 중간 냉각기(7)를 설치하는 것과 함께, 냉방 운전에 있어서, 냉각기 개폐 밸브(12)를 열고, 또한, 중간 냉각기 바이패스 관(9)의 중간 냉각기 바이패스 개폐 밸브(11)를 닫는 것에 의하여, 중간 냉각기(7)를 냉각기로서 기능하는 상태로 하고 있기 때문에, 중간 냉각기(7)를 설치하지 않는 경우(이 경우에는, 도 2, 도 3에 있어서, 점 A→점 B1→점 D′→점 E→점 F의 순으로 냉동 사이클이 행하여진다)에 비해, 압축 요소(2c)의 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 냉매의 온도가 저하하여(도 3의 점 B1, C1 참조), 압축 요소(2d)로부터 토출되는 냉매의 온도도 저하하게 된다(도 3의 점 D, D′ 참조). 이 때문에, 이 공기 조화 장치(1)에서는, 고압의 냉매의 냉각기로서 기능하는 열원 측 열교환기(4)에 있어서, 중간 냉각기(7)를 설치하지 않는 경우에 비해, 냉각원으로서의 물이나 공기와 냉매와의 온도차를 작게 하는 것이 가능하게 되어, 도 3의 점 B1, D′, D, C1를 잇는 것에 의하여 둘러싸이는 면적에 상당하는 분의 방열 로스를 작게 할 수 있는 것으로부터, 운전 효율을 향상시킬 수 있다.
＜습윤 방지 제어＞
상술과 같은 중간 냉각기(7)에 의한 중간압의 냉매의 냉각을 수반하는 냉방 운전에 있어서는, 중간 냉각기(7)의 열원으로서의 공기가 낮은 운전 조건이 되면, 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출되어 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 냉매가 과도하게 냉각되어 버릴 우려가 있고, 이것에 의하여, 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 냉매가 습윤 상태가 되어 버려, 압축 기구(2)의 신뢰성이 손상되어 버릴 우려가 있다.
그래서, 본 실시예에서는, 중간 냉각기(7)의 열원 온도가, 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 후단 측의 압축 요소(2d)로 보내지는 냉매의 포화 온도 이하가 되었을 때에, 중간 냉각기 바이패스 관(9)을 이용하여, 중간 냉각기(7)에 냉매가 흐르지 않도록 하는 습윤 방지 제어를 행하도록 하고 있다. 구체적으로는, 본 실시예에 있어서, 공기 온도 센서(53)에 의하여 검출되는 중간 냉각기(7)의 열원으로서의 공기의 온도가, 중간 압력 센서(54)에 의하여 검출되는 압축 기구 중간 압력을 환산하여 얻어지는 포화 온도 이하가 되어 있는 경우에는, 중간 냉각기 바이패스 관(9)의 중간 냉각기 바이패스 개폐 밸브(11)를 여는 것과 함께 냉각기 개폐 밸브(12)를 닫는 것에 의하여, 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출된 냉매를, 중간 냉각기 바이패스 관(9)을 통하여 후단 측의 압축 요소(2d)의 흡입 측으로 흐르게 하고, 이것에 의하여, 중간 냉각기(7)에 중간압의 냉매가 흐르지 않도록 하고 있다. 덧붙여, 본 실시예와 같은 초임계역에서 작동하는 냉매를 사용하고 있는 경우에는, 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출된 냉매의 압력이 높아져, 압축 기구 중간 압력이 임계 압력(즉, 도 2에 도시되는 임계점 CP에 있어서의 임계 압력 Pcp)을 넘는 운전 조건이 될 경우도 있을 수 있지만, 이와 같은 운전 조건에 있어서는, 고압의 냉매뿐만이 아니라 중간압의 냉매에 있어서도, 포화 상태라고 하는 개념이 존재하지 않도록 되는 것으로부터, 상술의 습윤 방지 제어를 행할 필요가 없어진다. 이 때문에, 이 습윤 방지 제어에서는, 열원으로서의 공기의 온도가 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 후단 측의 압축 요소(2d)로 보내지는 냉매의 포화 온도 이하가 되어 있는지 여부의 판단을 행하기 전에, 압축 기구 중간 압력이 임계 압력보다도 낮은지 여부를 판단하여, 압축 기구 중간 압력이 임계 압력 이상인 경우에는, 중간 냉각기(7)에 냉매를 흐르게 한 채로 하여 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 냉매의 온도를 가능한 한 낮게 하고, 압축 기구 중간 압력이 임계 압력보다도 낮은 경우에는, 상술과 같이, 공기 온도 센서(53)에 의하여 검출되는 중간 냉각기(7)의 열원으로서의 공기의 온도가, 중간 압력 센서(54)에 의하여 검출되는 압축 기구 중간 압력을 환산하여 얻어지는 포화 온도 이하가 되어 있는지 여부를 판단하여, 중간 냉각기(7)의 열원으로서의 공기의 온도가, 압축 기구 중간 압력을 환산하여 얻어지는 포화 온도 이하가 되어 있는 경우에는, 중간 냉각기(7)에 중간압의 냉매가 흐르지 않도록 하고, 중간 냉각기(7)의 열원으로서의 공기의 온도가, 압축 기구 중간 압력을 환산하여 얻어지는 포화 온도보다도 높은 경우에는, 중간 냉각기(7)에 냉매를 흐르게 한 채로 하도록 하고 있다.
이와 같이, 본 실시예의 공기 조화 장치(1)에서는, 중간 냉각기(7)의 열원으로서의 공기의 온도가 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 후단 측의 압축 요소(2d)로 보내지는 중간압의 냉매의 포화 온도 이하가 되었을 때에, 중간 냉각기 바이패스 관(9)을 이용하여, 중간 냉각기(7)에 냉매가 흐르지 않도록 하는 습윤 방지 제어를 행하고 있기 때문에, 중간 냉각기(7)의 열원으로서의 공기의 온도가 낮은 운전 조건이 된 경우여도, 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 냉매가 습윤 상태가 되는 것을 막을 수 있다.
또한, 이 공기 조화 장치(1)에서는, 중간 냉각기(7)의 열원으로서의 공기의 온도가 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 후단 측의 압축 요소(2d)로 보내지는 중간압의 냉매의 포화 온도 이하가 되었을 때에, 중간 냉각기(7)의 입구 측에 설치된 냉각기 개폐 밸브(12)를 닫도록 하고 있기 때문에, 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출된 냉매를 모두 중간 냉각기 바이패스 관(9)에 흐르게 할 수 있는 것과 함께, 중간 냉매관(8)이나 중간 냉각기 바이패스 관(9)을 흐르는 중간압의 냉매가 중간 냉각기(7)의 입구 측으로부터 중간 냉각기(7)로 유입하여 중간 냉각기(7) 내에 고이는 것을 막을 수 있다. 게다가, 본 실시예에 있어서, 중간 냉각기(7)의 출구 측에는, 역지 기구(15)가 설치되어 있기 때문에, 중간 냉매관(8)이나 중간 냉각기 바이패스 관(9)을 흐르는 중간압의 냉매가 중간 냉각기(7)의 출구 측으로부터 중간 냉각기(7)로 유입하여 중간 냉각기(7) 내에 고이는 것을 막을 수 있다. 특히, 중간 냉각기(7)가 열원 측 열교환기(4)와 일체화되는 것과 함께, 열원 측 열교환기(4) 및 중간 냉각기(7)의 양방에 공통의 열원 측 팬(도시하지 않음)에 의하여 열원 측 열교환기(4) 및 중간 냉각기(7)의 양방에 열원으로서의 공기가 공급되는 구성에 있어서는, 열원 측 열교환기(4)에 열원으로서의 공기가 공급되는 한, 중간 냉각기(7)에도 열원으로서의 공기가 계속 공급되게 되고, 이것에 의하여, 중간압의 냉매가 중간 냉각기(7)로 유입하여 중간 냉각기(7) 내에 고일 우려가 있는 것으로부터, 냉각기 개폐 밸브(12) 및 역지 기구(15)를 설치하는 것이 유효하다.
또한, 중간 냉각기(7)의 열원으로서의 공기의 온도가 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 후단 측의 압축 요소(2d)로 보내지는 중간압의 냉매의 포화 온도 이하인지 여부에 의하여 습윤 방지 제어가 필요한지 불필요한지를 판단하는 것에 대신하여, 중간 냉각기(7)의 출구에 있어서의 냉매의 온도(여기에서는, 중간 냉각기 출구 온도 센서(52)에 의하여 검출되는 냉매의 온도)가, 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 후단 측의 압축 요소(2d)로 보내지는 중간압의 냉매의 포화 온도 이하인지 여부에 의하여 습윤 방지 제어가 필요한지 불필요한지를 판단하도록 하여도 무방하다.
(3) 변형예 1
상술의 실시예에 있어서는, 중간 냉각기(7)로서 공기를 열원으로 하는 열교환기를 사용하고 있지만, 중간 냉각기(7)로서 물을 열원으로 하는 열교환기를 사용하여도 무방하다.
예를 들어, 도 4에 도시되는 바와 같이, 중간 냉각용수 배관(14)을 통하여 중간 냉각기(7)로 물을 공급하도록 구성하고, 중간 냉각기(7)의 열원으로서의 물의 온도(여기에서는, 중간 냉각기(7)의 물 입구 측에 설치된 수온 센서(58)에 의하여 검출되는 중간 냉각기(7)로 공급되는 물의 온도)가 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 후단 측의 압축 요소(2d)로 보내지는 중간압의 냉매의 포화 온도 이하인지 여부, 또는, 중간 냉각기(7)의 출구에 있어서의 냉매의 온도(여기에서는, 중간 냉각기 출구 온도 센서(52)에 의하여 검출되는 냉매의 온도)가 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 후단 측의 압축 요소(2d)로 보내지는 중간압의 냉매의 포화 온도 이하인지 여부를 판단하여, 중간 냉각기(7)의 열원으로서의 물의 온도 또는 중간 냉각기(7)의 출구에 있어서의 냉매의 온도가 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 후단 측의 압축 요소(2d)로 보내지는 냉매의 포화 온도 이하가 되어 있다고 판단된 경우에는, 상술의 실시예와 마찬가지로, 중간 냉각기 바이패스 관(9)의 중간 냉각기 바이패스 개폐 밸브(11)를 여는 것과 함께 냉각기 개폐 밸브(12)를 닫는 것에 의하여, 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출된 냉매를, 중간 냉각기 바이패스 관(9)을 통하여 후단 측의 압축 요소(2d)의 흡입 측으로 흐르게 하고, 이것에 의하여, 중간 냉각기(7)에 중간압의 냉매가 흐르지 않도록 하는 습윤 방지 제어를 행하도록 하여도 무방하다.
그리고, 본 변형예의 구성에 있어서는, 중간 냉각기(7)의 열원이 공기가 아니고 물인 점이 다르지만, 상술의 실시예와 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.
또한, 도 5에 도시되는 바와 같이, 중간 냉각용수 배관(14)에 물 개폐 밸브(14a)를 설치하도록 구성하고, 상술의 중간 냉각기 바이패스 관(9)을 이용하여 중간 냉각기(7)에 중간압의 냉매가 흐르지 않도록 하는 제어를 행하는 것과 함께, 물 개폐 밸브(14a)를 닫는 것에 의하여 중간 냉각기(7)로의 물의 공급을 끊는 제어를 행하도록 하여도 무방하다. 여기서, 물 개폐 밸브(14a)는, 개폐 제어가 가능한 전자 밸브이다.
이 경우에는, 나아가, 중간 냉각기(7) 내의 냉매가 액 상태가 되어 고이는 것을 막을 수 있다.
(4) 변형예 2
상술의 변형예 1에 있어서는, 중간 냉각용수 배관(14)을 통하여 중간 냉각기(7)로 물을 공급하도록 구성하는 것과 함께, 중간 냉각용수 배관(14)에 물 개폐 밸브(14a)를 설치하도록 구성하고, 중간 냉각기(7)의 열원으로서의 물의 온도 또는 중간 냉각기(7)의 출구에 있어서의 냉매의 온도가 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 후단 측의 압축 요소(2d)로 보내지는 냉매의 포화 온도 이하가 되어 있다고 판단된 경우에, 중간 냉각기 바이패스 관(9)을 이용하여 중간 냉각기(7)에 중간압의 냉매가 흐르지 않도록 하는 제어를 행하는 것과 함께, 물 개폐 밸브(14a)를 닫는 것에 의하여 중간 냉각기(7)로의 물의 공급을 끊는 제어를 행하는 습윤 방지 제어를 채용하고 있지만(도 5 참조), 중간 냉각기 바이패스 개폐 밸브(11)를 포함하는 중간 냉각기 바이패스 관(9)이나 냉각기 개폐 밸브(12)와 같은 중간 냉각기(7)에 중간압의 냉매가 흐르지 않도록 하는 제어를 행하기 위한 구성을 생략하고, 중간 냉각기(7)로의 물의 공급을 끊는 제어만을 행하는 습윤 방지 제어를 채용하여도 무방하다.
그리고, 본 변형예의 구성에 있어서는, 상술의 변형예 1과는 달리, 중간 냉각기(7)에 냉매가 항상 흐르고 있는 상태가 되지만, 중간 냉각기(7)로의 물을 공급이 끊어져 있고, 실질적으로는, 중간 냉각기(7)를 흐르는 냉매가 물에 의하여 냉각되지 않도록 되기 때문에, 상술의 변형예 1과 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.
(5) 변형예 3
상술의 변형예 2의 구성(도 6 참조)에 있어서, 물 개폐 밸브(14a)를 개도 조절이 가능한 밸브에 의하여 구성하고, 중간 냉각기(7)의 출구에 있어서의 냉매의 온도가 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 후단 측의 압축 요소(2d)로 보내지는 냉매의 포화 온도 이하가 되어 있다고 판단된 경우에는, 물 개폐 밸브(14a)의 개도를 작게 하는 것으로 중간 냉각기(7)로 공급되는 물의 유량을 감소시켜, 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 냉매가 습윤 상태가 되는 것을 막고, 나아가, 중간 냉각기(7)의 출구에 있어서의 냉매의 온도가 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 후단 측의 압축 요소(2d)로 보내지는 냉매의 포화 온도보다도 높아지도록, 중간 냉각기(7)를 흐르는 물의 유량을 제어하는 습윤 방지 제어를 채용하여도 무방하다.
그리고, 본 변형예의 구성에 있어서는, 상술의 변형예 2와 마찬가지로, 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 냉매가 습윤 상태가 되는 것을 막는 것이 가능할뿐만 아니라, 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 냉매의 온도를 극력 낮게 하고, 이것에 의하여, 후단 측의 압축 요소(2d)로부터 토출되는 냉매의 온도를 낮게 억제하는 것과 함께, 압축 기구(2)의 소비 동력을 줄일 수 있다.
(6) 변형예 4
상술의 실시예 및 그 변형예에 있어서의 냉매 회로(10, 도 1, 4, 5, 6 참조)에 있어서는, 1개의 이용 측 열교환기(6)를 가지고, 또한, 냉방 운전이 가능한 구성으로 되어 있지만, 복수의 공조 공간의 공조 부하에 따른 냉방이나 난방을 행하는 것 등을 목적으로 하여, 냉방 운전과 난방 운전을 전환하기 위한 전환 기구(3)와, 서로 병렬로 접속된 복수의 이용 측 열교환기(6)와, 열원 측 열교환기(4)와 이용 측 열교환기(6)의 사이를 흐르는 냉매를 일시적으로 모으는 리시버(18)를 가지는 구성으로 하는 것과 함께, 각 이용 측 열교환기(6)를 흐르는 냉매의 유량을 제어하여 각 이용 측 열교환기(6)에 있어서 필요로 되는 냉동 부하를 얻을 수 있도록 하기 위하여, 기액 분리기로서의 리시버(18)와 이용 측 열교환기(6)의 사이에 있어서 각 이용 측 열교환기(6)에 대응하도록 이용 측 팽창 기구(5c)를 설치하는 경우(예를 들어, 후술의 도 7, 12에 있어서, 후단 측 인젝션관(18c, 19) 및 이코노마이저(economizer) 열교환기(20)를 가지지 않는 구성)가 있다. 그리고, 이와 같은 구성에 있어서, 기액 분리기로서의 리시버(18)로부터 후단 측의 압축 요소(2d)로 냉매를 되돌리는 것에 의하여, 압축 기구(2)의 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출되어 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 압축 기구 중간 압력의 냉매와 합류시키는 중간압 인젝션을 행하고, 후단 측의 압축 요소(2d)로부터 토출되는 냉매의 온도를 저하시키는 것과 함께, 압축 기구(2)의 소비 동력을 줄여, 운전 효율의 향상을 도모하는 것을 생각할 수 있다.
그러나, 이와 같은 서로가 병렬로 접속된 복수의 이용 측 열교환기(6)를 가지는 것과 함께, 각 이용 측 열교환기(6)에 대응하도록 기액 분리기로서의 리시버(18)와 이용 측 열교환기(6)의 사이에 이용 측 팽창 밸브로서의 이용 측 팽창 기구(5c)가 설치되어 있고, 이들 이용 측 팽창 기구(5c)가, 각 이용 측 열교환기(6)에 있어서 필요로 되는 냉동 부하가 얻어지도록 각 이용 측 열교환기(6)를 흐르는 냉매의 유량을 제어하고 있는 구성에 있어서는, 난방 운전에 있어서, 각 이용 측 열교환기(6)를 통과하는 냉매의 유량이, 각 이용 측 열교환기(6)의 하류 측에서 또한 리시버(18)의 상류 측에 설치된 이용 측 팽창 기구(5c)의 개도에 의하여 대체로 결정되게 되지만, 이 때, 각 이용 측 팽창 기구(5c)의 개도는, 각 이용 측 열교환기(6)를 흐르는 냉매의 유량뿐만이 아니라, 복수의 이용 측 열교환기(6) 사이의 유량 분배의 상태에 의하여 변동하게 되어, 복수의 이용 측 팽창 기구(5c) 사이에서 개도가 크게 다른 상태가 생기거나, 이용 측 팽창 기구(5c)가 비교적 작은 개도가 되거나 하는 경우가 있고, 이 때문에, 난방 운전 시에 있어서의 이용 측 팽창 기구(5c)의 개도 제어에 의하여, 리시버(18)에 있어서의 냉매의 압력인 기액 분리기 압력이 과도하게 저하하는 경우가 있다. 또한, 이와 같은 공기 조화 장치(1)를, 주로 압축 기구(2), 열원 측 열교환기(4) 및 리시버(18)를 포함하는 열원 유닛과, 주로 이용 측 열교환기(6)를 포함하는 이용 유닛이 연락 배관에 의하여 접속된 세퍼레이트형의 공기 조화 장치로서 구성하는 경우에는, 이용 유닛 및 열원 유닛의 배치에 따라서는, 이 연락 배관이 매우 길어지는 일이 있기 때문에, 그 압력 손실에 의한 기액 분리기 압력의 저하분도 더해지고, 나아가, 기액 분리기 압력이 저하하게 된다.
이 때문에, 기액 분리기로서의 리시버(18)에 의한 중간압 인젝션은, 기액 분리기 압력과 압축 기구 중간 압력과의 압력차가 작은 조건이어도 사용 가능한 것으로부터, 이 구성에 있어서의 난방 운전과 같이, 기액 분리기 압력이 과도하게 저하할 우려가 높은 경우에 유리하다.
그러나, 냉방 운전과 같이, 열원 측 열교환기(4)에 있어서 냉각된 후에 기액 분리기로서의 리시버(18)로 유입할 때까지의 동안에, 열원 측 팽창 기구로서의 제1 팽창 기구(5a, 예를 들어, 후술의 도 7, 12의 제1 팽창 기구(5a)를 참조) 이외에 대폭적인 감압 조작이 행하여지는 것이 없고, 냉동 사이클에 있어서의 고압으로부터 냉동 사이클의 중간압 부근까지의 압력차를 이용할 수 있는 조건에 있어서는, 열원 측 열교환기(4)와 제1 팽창 기구(5a)와의 사이를 흐르는 냉매를 분기하여 후단 측의 압축 요소(2d)로 되돌리는 제2 후단 측 인젝션관(19)과, 열원 측 열교환기(4)와 제1 팽창 기구(5a)와의 사이를 흐르는 냉매와 제2 후단 측 인젝션관(19)을 흐르는 냉매와의 열교환을 행하는 이코노마이저 열교환기(20)를 설치하고, 이 이코노마이저 열교환기(20)에 있어서의 열교환에 의하여 가열된 후의 제2 후단 측 인젝션관(19)을 흐르는 냉매를 후단 측의 압축 요소(2d)로 되돌리는(즉, 이코노마이저 열교환기(20)에 의한 중간압 인젝션을 행하는) 것이 바람직하다(예를 들어, 후술의 도 7, 12의 제2 후단 측 인젝션관(19) 및 이코노마이저 열교환기(20)를 참조). 왜냐하면, 이코노마이저 열교환기(20)에 의한 중간압 인젝션은, 이코노마이저 열교환기(20)에 있어서의 열교환량의 대소에 의하여 후단 측의 압축 요소(2d)로 되돌릴 수 있는 냉매의 유량이 변동하는 것으로부터, 난방 운전과 같이, 이코노마이저 열교환기(20)의 입구에 있어서의 냉매의 압력과 압축 기구 중간 압력과의 압력차가 작은 경우에는, 이코노마이저 열교환기(20)에 있어서의 열교환량이 작아져 후단 측의 압축 요소(2d)로 되돌릴 수 있는 냉매의 유량이 작아져, 그 적용이 곤란하지만, 이코노마이저 열교환기(20)의 입구에 있어서의 냉매의 압력과 압축 기구 중간 압력과의 압력차가 큰 경우에는, 이코노마이저 열교환기(20)에 있어서의 열교환량이 커져 후단 측의 압축 요소(2d)로 되돌릴 수 있는 냉매의 유량이 커져, 그 적용이 유효하다. 특히, 이산화탄소와 같은 초임계역에서 작동하는 냉매를 사용하는 경우에는, 냉동 사이클에 있어서의 고압이 임계 압력을 넘는 압력이 되는 것으로부터, 냉동 사이클에 있어서의 고압과 중간압과의 압력차가 한층 더 커지기 때문에, 이코노마이저 열교환기(20)에 의한 중간압 인젝션이 유리하다. 게다가, 이산화탄소와 같은 초임계역에서 작동하는 냉매를 사용하는 경우에는, 기액 분리기 압력이 임계 압력보다도 높은 압력까지 상승하여, 기액 분리기로서의 리시버(18) 내의 냉매를 가스 냉매와 액 냉매로 분리하는 것이 곤란한 상황이 될 우려도 있기 때문에, 이 점도 고려하면, 냉방 운전과 같이, 냉동 사이클에 있어서의 고압으로부터 냉동 사이클의 중간압 부근까지의 압력차를 이용할 수 있는 조건에 있어서는, 이코노마이저 열교환기(20)에 의한 중간압 인젝션을 사용하는 것이 바람직하다.
그래서, 본 변형예에서는, 상술과 같이, 냉방 운전과 난방 운전을 전환 가능하고, 또한, 서로 병렬로 접속된 복수의 이용 측 열교환기(6)를 가지는 구성으로 하는 것과 함께, 각 이용 측 열교환기(6)를 흐르는 냉매의 유량을 제어하여 각 이용 측 열교환기(6)에 있어서 필요로 되는 냉동 부하를 얻을 수 있도록 하기 위하여, 기액 분리기로서의 리시버(18)와 이용 측 열교환기(6)와의 사이에 있어서 각 이용 측 열교환기(6)에 대응하도록 이용 측 팽창 기구(5c)를 설치하고, 나아가, 난방 운전에 있어서는, 이용 측 팽창 기구(5c)의 하류 측에 있어서의 냉매의 압력이 낮아질 우려가 있는 것을 고려하여, 기액 분리기로서의 리시버(18)에 의한 중간압 인젝션을 사용하고, 냉방 운전에 있어서는, 열원 측 열교환기(4)의 하류 측 또한 열원 측 팽창 기구로서의 제1 팽창 기구(5a)의 상류 측에 있어서의 냉매의 압력이 높은 채로 유지되는 것을 고려하여, 이코노마이저 열교환기(20)에 의한 중간압 인젝션을 사용하도록 하고 있다.
예를 들어, 도 7에 도시되는 바와 같이, 상술의 실시예에 있어서의 공기를 열원으로 하는 중간 냉각기(7) 및 중간 냉각기 바이패스 관(9)을 가지는 냉매 회로(10, 도 1 참조)에 있어서, 냉방 운전과 난방 운전을 전환 가능하게 하기 위한 전환 기구(3)와, 서로 병렬로 접속된 복수의 이용 측 열교환기(6)를 가지는 구성으로 하는 것과 함께, 팽창 기구(5)에 대신하여 열원 측 팽창 기구로서의 제1 팽창 기구(5a, 5d) 및 이용 측 팽창 밸브로서의 이용 측 팽창 기구(5c)가 설치되고, 나아가, 브릿지 회로(17)와 리시버(18)와 제1 후단 측 인젝션관(18c)과 제2 후단 측 인젝션관(19)과 이코노마이저 열교환기(20)가 설치된 냉매 회로(610)로 할 수 있다.
전환 기구(3)는, 냉매 회로(610) 내에 있어서의 냉매의 흐름의 방향을 전환하기 위한 기구이며, 냉방 운전 시에는, 열원 측 열교환기(4)를 압축 기구(2)에 의하여 압축되는 냉매의 냉각기로서 또한, 이용 측 열교환기(6)를 열원 측 열교환기(4)에 있어서 냉각된 냉매의 가열기로서 기능시키기 위하여, 압축 기구(2)의 토출 측과 열원 측 열교환기(4)의 일단을 접속하는 것과 함께 압축기(21)의 흡입 측과 이용 측 열교환기(6)를 접속하고(도 7의 전환 기구(3)의 실선을 참조, 이하, 이 전환 기구(3)의 상태를 「냉각 운전 상태」라고 한다), 난방 운전 시에는, 이용 측 열교환기(6)를 압축 기구(2)에 의하여 압축되는 냉매의 냉각기로서 또한, 열원 측 열교환기(4)를 이용 측 열교환기(6)에 있어서 냉각된 냉매의 가열기로서 기능시키기 위하여, 압축 기구(2)의 토출 측과 이용 측 열교환기(6)를 접속하는 것과 함께 압축 기구(2)의 흡입 측과 열원 측 열교환기(4)의 일단을 접속하는 것이 가능하다(도 7의 전환 기구(3)의 파선을 참조, 이하, 이 전환 기구(3)의 상태를 「가열 운전 상태」라고 한다). 본 변형예에 있어서, 전환 기구(3)는, 압축 기구(2)의 흡입 측, 압축 기구(2)의 토출 측, 열원 측 열교환기(4) 및 이용 측 열교환기(6)에 접속된 사방 전환 밸브이다. 덧붙여, 전환 기구(3)는, 사방 전환 밸브에 한정되는 것이 아니고, 예를 들어, 복수의 전자 밸브를 조합하는 등에 의하여, 상술과 마찬가지의 냉매의 흐름의 방향을 전환하는 기능을 가지도록 구성한 것이어도 무방하다.
이와 같이, 전환 기구(3)는, 냉매 회로(610)를 구성하는 압축 기구(2), 열원 측 열교환기(4), 팽창 기구(5a, 5d), 리시버(18), 이용 측 팽창 기구(5c), 및 이용 측 열교환기(6)에만 착목(着目)하면, 압축 기구(2), 열원 측 열교환기(4), 열원 측 팽창 기구로서의 제1 팽창 기구(5a), 리시버(18), 이용 측 팽창 기구(5c), 이용 측 열교환기(6)의 순으로 냉매를 순환시키는 냉각 운전 상태와, 압축 기구(2), 이용 측 열교환기(6), 이용 측 팽창 밸브로서의 이용 측 팽창 기구(5c), 리시버(18), 열원 측 팽창 기구로서의 제3 팽창 기구(5d), 열원 측 열교환기(4)의 순으로 냉매를 순환시키는 가열 운전 상태를 전환할 수 있도록 구성되어 있다.
브릿지 회로(17)는, 열원 측 열교환기(4)와 이용 측 열교환기(6)의 사이에 설치되어 있고, 리시버(18)의 입구에 접속되는 리시버 입구관(18a), 및, 리시버(18)의 출구에 접속되는 리시버 출구관(18b)에 접속되어 있다. 브릿지 회로(17)는, 본 변형예에 있어서, 3개의 역지 밸브(17a, 17b, 17c)와, 열원 측 팽창 기구로서의 제3 팽창 기구(5d)를 가지고 있다. 그리고, 입구 역지 밸브(17a)는, 열원 측 열교환기(4)로부터 리시버 입구관(18a)으로의 냉매의 유통만을 허용하는 역지 밸브이다. 입구 역지 밸브(17b)는, 이용 측 열교환기(6)로부터 리시버 입구관(18a)으로의 냉매의 유통만을 허용하는 역지 밸브이다. 즉, 입구 역지 밸브(17a, 17b)는, 열원 측 열교환기(4) 및 이용 측 열교환기(6)의 일방(一方)으로부터 리시버 입구관(18a)으로 냉매를 유통시키는 기능을 가지고 있다. 출구 역지 밸브(17c)는, 리시버 출구관(18b)으로부터 이용 측 열교환기(6)로의 냉매의 유통만을 허용하는 역지 밸브이다. 제3 팽창 기구(5d)는, 냉매를 감압하는 기구이며, 브릿지 회로(17)의 일부를 구성하고 있다. 즉, 출구 역지 밸브(17c) 및 제3 팽창 기구(5d)는, 리시버 출구관(18b)으로부터 열원 측 열교환기(4) 및 이용 측 열교환기(6)의 타방으로 냉매를 유통시키는 기능을 가지고 있다. 이 때문에, 제3 팽창 기구(5d)는, 전환 기구(3)를 냉각 운전 상태로 하는 냉방 운전 시에는, 완전 닫힘 상태로 되고, 전환 기구(3)를 가열 운전 상태로 하는 난방 운전 시에는, 리시버 출구관(18b)으로부터 열원 측 열교환기(4)로 보내지는 냉매를 감압하도록 되어 있다. 덧붙여, 제3 팽창 기구(5d)는, 본 변형예에 있어서, 전동 팽창 밸브이다.
제1 팽창 기구(5a)는, 리시버 입구관(18a)에 설치된 냉매를 감압하는 기구이며, 본 변형예에 있어서, 전동 팽창 밸브가 사용되고 있다. 제1 팽창 기구(5a)는, 그 일단이 브릿지 회로(17)를 통하여 열원 측 열교환기(4)에 접속되고, 그 타단이 리시버(18)에 접속되어 있다. 또한, 본 변형예에 있어서, 제1 팽창 기구(5a)는, 냉방 운전 시에는, 열원 측 열교환기(4)에 있어서 냉각된 고압의 냉매를 이용 측 열교환기(6)로 보내기 전에 감압하고, 난방 운전 시에는, 이용 측 열교환기(6)에 있어서 냉각된 고압의 냉매를 열원 측 열교환기(4)로 보내기 전에 감압한다. 또한, 리시버 입구관(18a)에는, 제1 팽창 기구(5a)를 바이패스하도록 팽창 기구 바이패스 밸브(5e)가 설치되어 있다. 이 팽창 기구 바이패스 밸브(5e)는, 본 변형예에 있어서, 전자 밸브이다.
리시버(18)는, 제1 팽창 기구(5a)로 감압된 후의 냉매를 일시적으로 모을 수 있는 용기이며, 그 입구가 리시버 입구관(18a)에 접속되어 있고, 그 출구가 리시버 출구관(18b)에 접속되어 있다. 또한, 리시버(18)에는, 제1 후단 측 인젝션관(18c) 및 흡입 되돌림관(18f)이 접속되어 있다. 여기서, 제1 후단 측 인젝션관(18c)과 흡입 되돌림관(18f)은, 리시버(18) 측의 부분이 일체로 되어 있다.
제1 후단 측 인젝션관(18c)은, 리시버(18)로부터 냉매를 뽑아내어 압축 기구(2)의 후단 측의 압축 요소(2d)로 되돌리는 중간압 인젝션을 행하는 것이 가능한 냉매관이며, 본 변형예에 있어서, 리시버(18)의 상부(上部)와 중간 냉매관(8)(즉, 압축 기구(2)의 후단 측의 압축 요소(2d)의 흡입 측)을 접속하도록 설치되어 있다. 이 제1 후단 측 인젝션관(18c)에는, 제1 후단 측 인젝션 개폐 밸브(18d)와 제1 후단 측 인젝션 역지 기구(18e)가 설치되어 있다. 제1 후단 측 인젝션 개폐 밸브(18d)는, 개폐 동작이 가능한 밸브이며, 본 변형예에 있어서, 전자 밸브이다. 제1 후단 측 인젝션 역지 기구(18e)는, 리시버(18)로부터 후단 측의 압축 요소(2d)로의 냉매의 흐름을 허용하고, 또한, 후단 측의 압축 요소(2d)로부터 리시버(18)로의 냉매의 흐름을 차단하기 위한 기구이며, 본 변형예에 있어서, 역지 밸브가 사용되고 있다.
흡입 되돌림관(18f)은, 리시버(18)로부터 냉매를 뽑아내어 압축 기구(2)의 전단 측의 압축 요소(2c)로 되돌리는 것이 가능한 냉매관이며, 본 변형예에 있어서, 리시버(18)의 상부와 흡입관(2a)(즉, 압축 기구(2)의 전단 측의 압축 요소(2c)의 흡입 측)을 접속하도록 설치되어 있다. 이 흡입 되돌림관(18f)에는, 흡입 되돌림 개폐 밸브(18g)가 설치되어 있다. 흡입 되돌림 개폐 밸브(18g)는, 개폐 동작이 가능한 밸브이며, 본 변형예에 있어서, 전자 밸브이다.
이와 같이, 리시버(18)는, 제1 후단 측 인젝션 개폐 밸브(18d)나 흡입 되돌림 개폐 밸브(18g)를 여는 것에 의하여 제1 후단 측 인젝션관(18c)이나 흡입 되돌림관(18f)을 사용하는 경우에는, 열원 측 열교환기(4)와 이용 측 열교환기(6)와의 사이를 흐르는 냉매를, 팽창 기구(5a, 5d)와 이용 측 팽창 기구(5c)와의 사이에 있어서, 기액 분리하는 기액 분리기로서 기능하고, 주로, 리시버(18)에 있어서 기액 분리된 가스 냉매를 리시버(18)의 상부로부터 압축 기구(2)의 후단 측의 압축 요소(2d)나 전단 측의 압축 요소(2c)로 되돌릴 수 있게 되어 있다.
이용 측 팽창 기구(5c)는, 기액 분리기로서의 리시버(18)(보다 구체적으로는, 브릿지 회로(17))와 이용 측 열교환기(6)와의 사이에 있어서 각 이용 측 열교환기(6)에 대응하도록 설치된 냉매를 감압하는 기구이며, 본 변형예에 있어서, 전동 팽창 밸브가 사용되고 있다. 이용 측 팽창 기구(5c)는, 그 일단이 브릿지 회로(17)를 통하여 리시버(18)에 접속되고, 그 타단이 대응하는 이용 측 열교환기(6)에 접속되어 있다. 또한, 본 변형예에 있어서, 이용 측 팽창 기구(5c)는, 냉방 운전 시에는, 제1 팽창 기구(5a)에 의하여 감압된 냉매를 이용 측 열교환기(6)로 보내기 전에 저압이 될 때까지 한층 더 감압하고, 난방 운전 시에는, 이용 측 열교환기(6)를 통과한 냉매를 리시버(18)로 보내기 전에 감압한다.
제2 후단 측 인젝션관(19)은, 열원 측 열교환기(4)와 이용 측 열교환기(6)와의 사이를 흐르는 냉매를 분기하여 압축 기구(2)의 후단 측의 압축 요소(2d)로 되돌리는 기능을 가지고 있다. 본 변형예에 있어서, 제2 후단 측 인젝션관(19)은, 리시버 입구관(18a)을 흐르는 냉매를 분기하여 후단 측의 압축 요소(2d)의 흡입 측으로 되돌리도록 설치되어 있다. 보다 구체적으로는, 제2 후단 측 인젝션관(19)은, 리시버 입구관(18a)의 제1 팽창 기구(5a)의 상류 측의 위치(즉, 전환 기구(3)를 냉각 운전 상태로 하고 있을 때에는, 열원 측 열교환기(4)와 제1 팽창 기구(5a)와의 사이)로부터 냉매를 분기하여 중간 냉매관(8)의 중간 냉각기(7)의 하류 측의 위치로 되돌리도록 설치되어 있다. 여기서, 제1 후단 측 인젝션관(18c)과 제2 후단 측 인젝션관(19)은, 중간 냉매관(8) 측의 부분이 일체로 되어 있다. 또한, 이 제2 후단 측 인젝션관(19)에는, 개도 제어가 가능한 제2 후단 측 인젝션 밸브(19a)가 설치되어 있다. 그리고, 제2 후단 측 인젝션 밸브(19a)는, 본 변형예에 있어서, 전동 팽창 밸브이다.
이코노마이저 열교환기(20)는, 열원 측 열교환기(4)와 이용 측 열교환기(6)와의 사이를 흐르는 냉매와 제2 후단 측 인젝션관(19)을 흐르는 냉매(보다 구체적으로는, 제2 후단 측 인젝션 밸브(19a)에 있어서 중간압 부근까지 감압된 후의 냉매)와의 열교환을 행하는 열교환기이다. 본 변형예에 있어서, 이코노마이저 열교환기(20)는, 리시버 입구관(18a)의 제1 팽창 기구(5a)의 상류 측의 위치(즉, 전환 기구(3)를 냉각 운전 상태로 하고 있을 때에는, 열원 측 열교환기(4)와 제1 팽창 기구(5a)와의 사이)를 흐르는 냉매와 제2 후단 측 인젝션관(19)을 흐르는 냉매와의 열교환을 행하도록 설치되어 있고, 또한, 양 냉매가 대향하도록 흐르는 유로를 가지고 있다. 또한, 본 변형예에 있어서, 이코노마이저 열교환기(20)는, 제2 후단 측 인젝션관(19)이 리시버 입구관(18a)으로부터 분기되어 있는 위치보다도 하류 측에 설치되어 있다. 이 때문에, 열원 측 열교환기(4)와 이용 측 열교환기(6)와의 사이를 흐르는 냉매는, 리시버 입구관(18a)에 있어서, 이코노마이저 열교환기(20)에 있어서 열교환되기 전에 제2 후단 측 인젝션관(19)으로 분기되고, 그 후에, 이코노마이저 열교환기(20)에 있어서, 제2 후단 측 인젝션관(19)을 흐르는 냉매와 열교환을 행하는 것이 된다.
이와 같이, 브릿지 회로(17), 리시버(18), 리시버 입구관(18a) 및 리시버 출구관(18b)에 의하여, 전환 기구(3)를 냉각 운전 상태로 하고 있을 때에는, 열원 측 열교환기(4)에 있어서 냉각된 고압의 냉매가, 브릿지 회로(17)의 입구 역지 밸브(17a), 리시버 입구관(18a)의 제1 팽창 기구(5a), 리시버(18), 브릿지 회로(17)의 출구 역지 밸브(17c), 및 이용 측 팽창 기구(5c)를 통하여, 이용 측 열교환기(6)로 보낼 수 있게 되어 있다. 또한, 전환 기구(3)를 가열 운전 상태로 하고 있을 때에는, 이용 측 열교환기(6)에 있어서 냉각된 고압의 냉매가, 이용 측 팽창 기구(5c), 브릿지 회로(17)의 입구 역지 밸브(17b), 리시버 입구관(18a)의 팽창 기구 바이패스 밸브(5e), 리시버(18), 및 브릿지 회로(17)의 제3 팽창 기구(5d)를 통하여, 열원 측 열교환기(4)로 보낼 수 있게 되어 있다.
나아가, 본 변형예에 있어서, 이코노마이저 열교환기(20)의 제2 후단 측 인젝션관(19) 측의 출구에는, 이코노마이저 열교환기(20)의 제2 후단 측 인젝션관(19) 측의 출구에 있어서의 냉매의 온도를 검출하는 이코노마이저 출구 온도 센서(55)가 설치되어 있다. 또한, 리시버 입구관(18a)에는, 제1 팽창 기구(5a)보다도 리시버(18) 측의 위치에, 리시버(18)에 있어서의 냉매의 온도를 검출하는 기액 분리기 온도 센서(57)가 설치되어 있다. 덧붙여, 이 기액 분리기 온도 센서(57)는, 리시버 출구관(18b)에 설치되어 있어도 무방하고, 예를 들어, 리시버(18)의 저부(底部)와 같이, 리시버(18)에 직접 설치되어 있어도 무방하다.
이와 같이, 본 변형예에서는, 제1 후단 측 인젝션관(18c)을 통하여 기액 분리기로서의 리시버(18)로부터 냉매를 후단 측의 압축 요소(2d)로 되돌리는 리시버(18)에 의한 중간압 인젝션과, 제2 후단 측 인젝션관(19)을 통하여 이코노마이저 열교환기(20)에 있어서 가열된 냉매를 후단 측의 압축 요소(2d)로 되돌리는 이코노마이저 열교환기(20)에 의한 중간압 인젝션을 구분하여 사용할 수 있게 되어 있다.
다음으로, 본 변형예의 공기 조화 장치(1)의 동작에 관하여, 도 7 ~ 도 11을 이용하여 설명한다. 여기서, 도 8은, 본 변형예에 있어서의 냉방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 압력 엔탈피 선도이며, 도 9는, 본 변형예에 있어서의 냉방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 온도 엔트로피 선도이고, 도 10은, 본 변형예에 있어서의 난방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 압력 엔탈피 선도이며, 도 11은, 본 변형예에 있어서의 난방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 온도 엔트로피 선도이다. 덧붙여, 이하의 냉방 운전이나 난방 운전에 있어서의 운전 제어, 및, 기액 분리기 압력의 저하를 억제하는 제어는, 상술의 제어부(도시하지 않음)에 의하여 행하여진다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 「고압」이란, 냉동 사이클에 있어서의 고압(즉, 도 8, 9의 점 D, D′, E, H에 있어서의 압력이나 도 10, 11의 점 D, D′, F에 있어서의 압력)을 의미하고, 「저압」이란, 냉동 사이클에 있어서의 저압(즉, 도 8, 9의 점 A, F에 있어서의 압력이나 도 10, 11의 점 A, E에 있어서의 압력)을 의미하며, 「중간압」이란, 냉동 사이클에 있어서의 중간압(즉, 도 8 ~ 11의 점 B1, C1, G에 있어서의 압력)을 의미하고 있다.
＜냉방 운전＞
냉방 운전 시는, 전환 기구(3)가 도 7의 실선으로 도시되는 냉각 운전 상태로 된다. 열원 측 팽창 기구로서의 제1 팽창 기구(5a) 및 이용 측 팽창 밸브로서의 이용 측 팽창 기구(5c)는, 개도 조절된다. 또한, 제3 팽창 기구(5d) 및 팽창 기구 바이패스 밸브(5e)는, 완전 닫힘 상태로 된다. 그리고, 전환 기구(3)를 냉각 운전 상태로 하고 있을 때에는, 기액 분리기로서의 리시버(18)에 의한 중간압 인젝션을 행하지 않고, 제2 후단 측 인젝션관(19)을 통하여, 이코노마이저 열교환기(20)에 있어서 가열된 냉매를 후단 측의 압축 요소(2d)로 되돌리는 이코노마이저 열교환기(20)에 의한 중간압 인젝션을 행하도록 하고 있다. 보다 구체적으로는, 제1 후단 측 인젝션 개폐 밸브(18d)는 닫힘 상태로 되고, 제2 후단 측 인젝션 밸브(19a)가 개도 조절된다. 여기서, 제2 후단 측 인젝션 밸브(19a)는, 이코노마이저 열교환기(20)의 제2 후단 측 인젝션관(19) 측의 출구에 있어서의 냉매의 과열도가 목표값이 되도록 개도 조절되는, 이른바 과열도 제어가 이루어지게 되어 있다. 본 변형예에 있어서, 이코노마이저 열교환기(20)의 제2 후단 측 인젝션관(19) 측의 출구에 있어서의 냉매의 과열도는, 중간 압력 센서(54)에 의하여 검출되는 중간압을 포화 온도로 환산하고, 이코노마이저 출구 온도 센서(55)에 의하여 검출되는 냉매 온도로부터 이 냉매의 포화 온도값을 빼는 것에 의하여 얻어진다. 덧붙여, 본 변형예에서는 채용하고 있지 않지만, 이코노마이저 열교환기(20)의 제2 후단 측 인젝션관(19) 측의 입구에 온도 센서를 설치하고, 이 온도 센서에 의하여 검출되는 냉매 온도를 이코노마이저 출구 온도 센서(55)에 의하여 검출되는 냉매 온도로부터 빼는 것에 의하여, 이코노마이저 열교환기(20)의 제2 후단 측 인젝션관(19) 측의 출구에 있어서의 냉매의 과열도를 얻도록 하여도 무방하다. 나아가, 냉각기 개폐 밸브(12)가 열리고, 또한, 중간 냉각기 바이패스 관(9)의 중간 냉각기 바이패스 개폐 밸브(11)가 닫히는 것에 의하여, 중간 냉각기(7)가 냉각기로서 기능하는 상태로 된다.
이 냉매 회로(610)의 상태에 있어서, 압축 기구(2)를 구동하면, 저압의 냉매(도 7 ~ 9의 점 A 참조)는, 흡입관(2a)으로부터 압축 기구(2)로 흡입되고, 우선, 압축 요소(2c)에 의하여 중간 압력까지 압축된 후에, 중간 냉매관(8)으로 토출된다(도 7 ~ 9의 점 B1 참조). 이 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출된 중간압의 냉매는, 중간 냉각기(7)에 있어서, 냉각원으로서의 공기나 물과 열교환을 행하는 것으로 냉각된다(도 7 ~ 9의 점 C1 참조). 이 중간 냉각기(7)에 있어서 냉각된 냉매는, 제2 후단 측 인젝션관(19)으로부터 후단 측의 압축 기구(2d)로 되돌려지는 냉매(도 7 ~ 9의 점 K 참조)와 합류하는 것으로 한층 더 냉각된다(도 7 ~ 9의 점 G 참조). 다음으로, 제2 후단 측 인젝션관(19)으로부터 되돌아가는 냉매와 합류한(즉, 이코노마이저 열교환기(20)에 의한 중간압 인젝션이 행하여진) 중간압의 냉매는, 압축 요소(2c)의 후단 측에 접속된 압축 요소(2d)로 흡입되어 한층 더 압축되고, 압축 기구(2)로부터 토출관(2b)으로 토출된다(도 7 ~ 9의 점 D 참조). 여기서, 압축 기구(2)로부터 토출된 고압의 냉매는, 압축 요소(2c, 2d)에 의한 2단 압축 동작에 의하여, 임계 압력(즉, 도 8에 도시되는 임계점 CP에 있어서의 임계 압력 Pcp)을 넘는 압력까지 압축되어 있다. 그리고, 이 압축 기구(2)로부터 토출된 고압의 냉매는, 전환 기구(3)를 경유하여, 냉매의 냉각기로서 기능하는 열원 측 열교환기(4)로 보내져, 냉각원으로서의 공기나 물과 열교환을 행하여 냉각된다(도 7 ~ 9의 점 E 참조). 그리고, 열원 측 열교환기(4)에 있어서 냉각된 고압의 냉매는, 브릿지 회로(17)의 입구 역지 밸브(17a)를 통하여 리시버 입구관(18a)으로 유입하고, 그 일부가 제2 후단 측 인젝션관(19)으로 분기된다. 그리고, 제2 후단 측 인젝션관(19)을 흐르는 냉매는, 제2 후단 측 인젝션 밸브(19a)에 있어서 중간압 부근까지 감압된 후에, 이코노마이저 열교환기(20)로 보내진다(도 7 ~ 9의 점 J 참조). 또한, 제2 후단 측 인젝션관(19)으로 분기된 후의 리시버 입구관(18a)을 흐르는 냉매는, 이코노마이저 열교환기(20)로 유입하여, 제2 후단 측 인젝션관(19)을 흐르는 냉매와 열교환을 행하여 냉각된다(도 7 ~ 9의 점 H 참조). 한편, 제2 후단 측 인젝션관(19)을 흐르는 냉매는, 리시버 입구관(18a)을 흐르는 냉매와 열교환을 행하여 가열되어(도 7 ~ 9의 점 K 참조), 상술과 같이, 중간 냉각기(7)에 있어서 냉각된 냉매에 합류하게 된다. 그리고, 이코노마이저 열교환기(20)에 있어서 냉각된 고압의 냉매는, 제1 팽창 기구(5a)에 의하여 포화 압력 부근까지 감압되어 리시버(18) 내에 일시적으로 모여진다(도 7 ~ 9의 점 I 참조). 그리고, 리시버(18) 내에 모여진 냉매는, 리시버 출구관(18b)으로 보내져, 리시버 출구관(18b) 및 브릿지 회로(17)의 출구 역지 밸브(17c)를 통하여 이용 측 팽창 기구(5c)로 보내져, 이용 측 팽창 기구(5c)에 의하여 감압되어 저압의 기액이상 상태의 냉매로 된다(도 7 ~ 9의 점 F 참조). 그리고, 이용 측 열교환기(6)로 보내진 저압의 기액이상 상태의 냉매는, 가열원으로서의 공기나 물과 열교환을 행하여 가열되어, 증발하게 된다(도 7 ~ 9의 점 A 참조). 그리고, 이 이용 측 열교환기(6)에 있어서 가열된 저압의 냉매는, 전환 기구(3)를 경유하여, 다시, 압축 기구(2)로 흡입된다. 이와 같이 하여, 냉방 운전이 행하여진다.
그리고, 본 변형예의 구성에 있어서는, 중간 냉각기(7)에 의한 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 냉매의 냉각에 더하여, 이코노마이저 열교환기(20) 및 제2 후단 측 인젝션관(19)을 이용한 중간 인젝션에 의하여, 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 냉매의 온도를 한층 더 낮게 억제할 수 있기 때문에, 압축 기구(2)로부터 토출되는 냉매의 온도를 한층 더 낮게 억제할 수 있다(도 9의 점 D, D′ 참조). 이것에 의하여, 압축 기구(2)의 소비 동력을 줄여, 운전 효율의 향상을 도모할 수 있다.
＜난방 운전＞
난방 운전 시는, 전환 기구(3)가 도 7의 파선으로 도시되는 가열 운전 상태로 된다. 열원 측 팽창 기구로서의 제3 팽창 기구(5d) 및 이용 측 팽창 밸브로서의 이용 측 팽창 기구(5c)는, 개도 조절된다. 또한, 팽창 기구 바이패스 밸브(5e)는, 완전 열림 상태로 되어, 제1 팽창 기구(5a)에 의한 감압이 행하여지지 않도록 되어 있다. 그리고, 전환 기구(3)를 가열 운전 상태로 하고 있을 때에는, 이코노마이저 열교환기(20)에 의한 중간압 인젝션을 행하지 않고, 제1 후단 측 인젝션관(18c)을 통하여, 기액 분리기로서의 리시버(18)로부터 냉매를 후단 측의 압축 요소(2d)로 되돌리는 리시버(18)에 의한 중간압 인젝션을 행하도록 하고 있다. 보다 구체적으로는, 제1 후단 측 인젝션 개폐 밸브(18d)가 열림 상태로 되고, 제2 후단 측 인젝션 밸브(19a)가 완전 닫힘 상태로 된다. 나아가, 냉각기 개폐 밸브(12)가 닫히고, 또한, 중간 냉각기 바이패스 관(9)의 중간 냉각기 바이패스 개폐 밸브(11)가 열리는 것에 의하여, 중간 냉각기(7)가 냉각기로서 기능하지 않는 상태로 된다.
이 냉매 회로(610)의 상태에 있어서, 압축 기구(2)를 구동하면, 저압의 냉매(도 7, 10, 11의 점 A 참조)는, 흡입관(2a)으로부터 압축 기구(2)로 흡입되고, 우선, 압축 요소(2c)에 의하여 중간 압력까지 압축된 후에, 중간 냉매관(8)으로 토출된다(도 7, 10, 11의 점 B1 참조). 이 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출된 중간압의 냉매는, 냉방 운전 시와는 달리, 중간 냉각기(7)를 통과하지 않고(즉, 냉각되는 것 없이), 중간 냉각기 바이패스 관(9)을 통과하여(도 7의 점 C1 참조), 리시버(18)로부터 제1 후단 측 인젝션관(18c)을 통하여 후단 측의 압축 기구(2d)로 되돌려지는 냉매(도 7, 10, 11의 점 M 참조)와 합류하는 것으로 냉각된다(도 7, 10, 11의 점 G 참조). 다음으로, 제1 후단 측 인젝션관(18c)으로부터 되돌아가는 냉매와 합류한(즉, 기액 분리기로서의 리시버(18)에 의한 중간압 인젝션이 행하여진) 중간압의 냉매는, 압축 요소(2c)의 후단 측에 접속된 압축 요소(2d)로 흡입되고 한층 더 압축되어, 압축 기구(2)로부터 토출관(2b)으로 토출된다(도 7, 10, 11의 점 D 참조). 여기서, 압축 기구(2)로부터 토출된 고압의 냉매는, 냉방 운전 시와 마찬가지로, 압축 요소(2c, 2d)에 의한 2단 압축 동작에 의하여, 임계 압력(즉, 도 10에 도시되는 임계점 CP에 있어서의 임계 압력 Pcp)을 넘는 압력까지 압축되어 있다. 그리고, 이 압축 기구(2)로부터 토출된 고압의 냉매는, 전환 기구(3)를 경유하여, 냉매의 냉각기로서 기능하는 이용 측 열교환기(6)로 보내져, 냉각원으로서의 공기나 물과 열교환을 행하여 냉각된다(도 7, 10, 11의 점 F 참조). 그리고, 이용 측 열교환기(6)에 있어서 냉각된 고압의 냉매는, 이용 측 팽창 기구(5c)에 의하여 중간압 부근까지 감압되고, 브릿지 회로(17)의 입구 역지 밸브(17b)를 통하여 리시버 입구관(18a)으로 유입하여, 팽창 기구 바이패스 밸브(5e)를 통과하여 리시버(18) 내에 일시적으로 모여지는 것과 함께 기액 분리가 행하여진다(도 7, 10, 11의 점 I, L, M 참조). 그리고, 리시버(18)에 있어서 기액 분리된 가스 냉매는, 제1 후단 측 인젝션관(18c)에 의하여 리시버(18)의 상부로부터 뽑아내어져, 상술과 같이, 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출된 중간압의 냉매에 합류하게 된다. 그리고, 리시버(18) 내에 모여진 액 냉매는, 리시버 출구관(18b)을 통하여 브릿지 회로(17)로 보내져, 제3 팽창 기구(5d)에 의하여 감압되어 저압의 기액이상 상태의 냉매로 되고, 냉매의 가열기로서 기능하는 열원 측 열교환기(4)로 보내진다(도 7, 10, 11의 점 E 참조). 그리고, 열원 측 열교환기(4)로 보내진 저압의 기액이상 상태의 냉매는, 가열원으로서의 공기나 물과 열교환을 행하여 가열되어, 증발하게 된다(도 7, 10, 11의 점 A 참조). 그리고, 이 열원 측 열교환기(4)에 있어서 가열된 저압의 냉매는, 전환 기구(3)를 경유하여, 다시, 압축 기구(2)로 흡입된다. 이와 같이 하여, 난방 운전이 행하여진다.
그리고, 본 변형예의 구성에 있어서는, 리시버(18) 및 제1 후단 측 인젝션관(19)을 이용한 중간 인젝션에 의하여, 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 냉매의 온도를 낮게 억제할 수 있기 때문에, 압축 기구(2)로부터 토출되는 냉매의 온도를 낮게 억제할 수 있다(도 11의 점 D, D′ 참조). 이것에 의하여, 압축 기구(2)의 소비 동력을 줄여, 운전 효율의 향상을 도모할 수 있다. 그러나, 냉방 운전 시와는 달리, 중간 냉각기(7)를 냉각기로서 기능시키지 않는 상태로 하여, 냉방 운전과 마찬가지로 중간 냉각기(7)를 냉각기로서 기능시킨 경우에 비해, 중간 냉각기(7)에 의한 외부로의 방열 로스를 억제하여, 이용 측 열교환기(6)에 있어서의 가열 능력의 저하를 억제하도록 하고 있다.
＜후단 측의 압축 요소로 흡입되는 냉매의 과열도 제어＞
본 변형예에서는, 기액 분리기로서의 리시버(18)에 의한 중간압 인젝션을 수반하는 난방 운전에 있어서, 어떠한 원인으로, 기액 분리기로서의 리시버(18)에 액 냉매가 다량으로 고이는 운전 조건이 되어, 기액 분리가 곤란한 상황이 되면, 제1 후단 측 인젝션관(18c)을 통하여 리시버(18)로부터 후단 측의 압축 요소(2d)로 되돌려지는 냉매에 액 냉매가 섞여 버릴 우려가 있고, 이것에 의하여, 중간압 인젝션이 행하여진 후에 있어서의 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 중간압의 냉매가 습윤 상태가 되어 버려, 압축 기구(2)의 신뢰성이 손상되어 버릴 우려가 있다.
그래서, 본 변형예에서는, 제1 후단 측 인젝션 개폐 밸브(18d)의 개폐 동작에 의하여, 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 냉매의 과열도를 제어하도록 하고 있다. 구체적으로는, 본 변형예에 있어서, 리시버(18)에 의한 중간압 인젝션이 행하여진 후의 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 냉매의 과열도가 소정값보다 작아지지 않도록, 제1 후단 측 인젝션 개폐 밸브(18d)의 개폐 동작을 행하도록 하고 있다. 여기서, 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 냉매의 과열도는, 중간 압력 센서(54)에 의하여 검출되는 압축 기구 중간 압력을 포화 온도로 환산하고, 중간 온도 센서(56)에 의하여 검출되는 냉매의 온도로부터, 이 압축 기구 중간 압력에 대응하는 냉매의 포화 온도를 빼는 것에 의하여 얻어진다. 또한, 이 제어에 있어서의 과열도의 소정값은, 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 중간압의 냉매가 습윤 상태가 되지 않도록 하기 위해서, 예를 들어, 수℃ ~ 수십℃ 등과 같이, 적어도 0도보다도 큰 값으로 설정된다. 그리고, 제1 후단 측 인젝션 개폐 밸브(18d)의 개폐 동작은, 제1 후단 측 인젝션 개폐 밸브(18d)를 열림 상태로 하는 시간 t1과 닫힘 상태로 하는 시간 t2와의 시간비를 가변하는 것에 의하여 행하여진다. 본 변형예에 있어서는, 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 냉매의 과열도가 소정값 이상인 경우에는, 리시버(18)에 의한 중간압 인젝션을 적극적으로 행하기 위하여, 시간 t1에 대한 시간 t2의 시간비를 0으로 하는 것으로, 제1 후단 측 인젝션 개폐 밸브(18d)를 열림 상태로 유지하고, 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 냉매의 과열도가 소정값보다도 작아진 경우에는, 리시버(18)로부터 후단 측의 압축 요소(2d)로 되돌려지는 냉매의 유량을 줄이기 위해서, 시간 t1에 대한 시간 t2의 시간비를 크게 하는 방향(즉, 제1 후단 측 인젝션 개폐 밸브(18d)가 닫힘 상태가 되는 시간을 길게 하는)으로 변경하도록 하고 있다. 그리고, 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 냉매의 과열도가 소정값 이상으로 회복한 후에는, 리시버(18)로부터 후단 측의 압축 요소(2d)로 되돌려지는 냉매의 유량을 다시 증가시키기 위해서, 시간 t1에 대한 시간 t2의 시간비를 작아지는 방향으로 변경하도록 하고 있다.
이와 같이, 본 변형예에서는, 제1 후단 측 인젝션 개폐 밸브(18d)의 개폐 동작에 의하여, 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출되어 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 냉매의 과열도를 제어하고 있기 때문에, 기액 분리기로서의 리시버(18)에 액 냉매가 다량으로 고이는 운전 조건이 되어 리시버(18)로부터 후단 측의 압축 요소(2d)로 되돌려지는 냉매에 액 냉매가 섞이는 것과 같은 경우여도, 리시버(18)로부터 후단 측의 압축 요소(2d)로 되돌려지는 냉매의 유량을 줄이는 것에 의하여, 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 냉매가 습윤 상태가 되는 것을 막을 수 있다. 이것에 의하여, 본 변형예에서는, 난방 운전 시에 있어서의 압축 기구(2)의 신뢰성이 향상하고 있다.
또한, 본 변형예에서는, 냉방 운전 시에 있어서, 이코노마이저 열교환기(20)에 의한 중간압 인젝션이 행하여지고 있어, 제2 후단 측 인젝션관(19)으로부터 후단 측의 압축 요소(2d)로 되돌려지는 냉매의 과열도는, 제2 후단 측 인젝션 밸브(19a)의 개도 조절에 의하여 목표값이 되도록 제어되고 있다. 이 때문에, 본 변형예에서는, 냉방 운전에 있어서, 이코노마이저 열교환기(20)에 의한 중간압 인젝션에 의하여 후단 측의 압축 요소(2d)로 되돌려지는 냉매의 영향에 의하여, 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 냉매가 습윤 상태가 되는 것을 막을 수 있고, 이것에 의하여, 압축 기구(2)의 신뢰성이 향상하고 있다.
게다가, 본 변형예에서는, 상술의 실시예와 같이, 중간 냉각기(7)의 열원으로서의 공기의 온도가 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 후단 측의 압축 요소(2d)로 보내지는 중간압의 냉매의 포화 온도 이하가 되었을 때에, 중간 냉각기 바이패스 관(9)을 이용하여, 중간 냉각기(7)에 냉매가 흐르지 않도록 하는 습윤 방지 제어를 행하고 있기 때문에, 중간 냉각기(7)의 열원으로서의 공기의 온도가 낮은 운전 조건이 된 경우여도, 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 냉매가 습윤 상태가 되는 것을 막을 수 있고, 이것에 의하여, 압축 기구(2)의 신뢰성이 향상하고 있다.
이와 같이, 본 변형예에서는, 중간 냉각기(7)에 의한 냉각 조작이나 중간압 인젝션에 의하여 후단 측의 압축 요소(2d)로 되돌려지는 냉매의 영향에 의하여, 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 냉매가 습윤 상태가 되는 것을 막을 수 있고, 이것에 의하여, 냉방 운전 시 및 난방 운전 시의 어느 하나에 있어서도, 압축 기구(2)의 신뢰성이 향상하고 있다.
또한, 상술의 냉매 회로(610, 도 7 참조)에 있어서는, 제1 팽창 기구(5a) 및 리시버(18)가 브릿지 회로(17)(제3 팽창 기구(5d)를 포함)를 통하여 열원 측 열교환기(4)와 이용 측 열교환기(6)와의 사이에 접속되어 있지만, 도 12에 도시되는 바와 같이, 브릿지 회로(17)를 생략하는 것과 함께, 열원 측 열교환기(4)와 리시버(18)와의 사이에 제1 팽창 기구(5a)를 접속하는 것으로, 전환 기구(3)를 냉각 운전 상태로 하고 있을 때에는, 열원 측 열교환기(4)와 이용 측 열교환기(6)와의 사이를 흐르는 냉매를 제1 팽창 기구(5a), 리시버(18), 이용 측 팽창 기구(5c)의 순으로 흐르게 하고, 전환 기구(3)를 가열 운전 상태로 하고 있을 때에는, 열원 측 열교환기(4)와 이용 측 열교환기(6)와의 사이를 흐르는 냉매를 이용 측 팽창 기구(5c), 리시버(18), 제1 팽창 기구(5a)의 순으로 흐르게 하도록 구성된 냉매 회로(710)로 하여도 무방하다.
그리고, 이 구성에 있어서는, 브릿지 회로(17)가 생략되어 있는 점과, 전환 기구(3)를 가열 운전 상태로 하고 있을 때에는, 열원 측 열교환기(4)와 이용 측 열교환기(6)와의 사이를 흐르는 냉매가 이용 측 팽창 기구(5c), 리시버(18), 제1 팽창 기구(5a)의 순으로 흐르는 점이 다르지만(이 때문에, 도 10, 11에 있어서의 점 I와 점 L이 바뀌게 된다), 상술과 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술의 냉매 회로(610, 710, 도 7, 12 참조)에서는, 중간 냉각기(7) 등의 구성으로서 상술의 실시예에 있어서의 구성을 채용하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 변형예 1 ~ 3의 구성을 채용하여도 무방하다.
(7) 변형예 5
상술의 실시예 및 그 변형예에서는, 1대의 1축 2단 압축 구조의 압축기(21)에 의하여, 2개의 압축 요소(2c, 2d) 중 전단 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매를 후단 측의 압축 요소로 순차 압축하는 2단 압축식의 압축 기구(2)가 구성되어 있지만, 삼단 압축식 등과 같은 2단 압축식보다도 다단의 압축 기구를 채용하여도 무방하고, 또한, 단일의 압축 요소가 짜 넣어진 압축기 및/또는 복수의 압축 요소가 짜 넣어진 압축기를 복수대 직렬로 접속하는 것으로 다단의 압축 기구를 구성하여도 무방하다. 또한, 이용 측 열교환기(6)가 다수 접속되는 경우 등과 같이, 압축 기구의 능력을 크게 할 필요가 있는 경우에는, 다단 압축식의 압축 기구를 2계통 이상 병렬로 접속한 병렬 다단 압축식의 압축 기구를 채용하여도 무방하다.
예를 들어, 도 13에 도시되는 바와 같이, 상술의 변형예 4에 있어서의 브릿지 회로(17)를 가지는 냉매 회로(610, 도 7 참조)에 있어서, 2단 압축식의 압축 기구(2)에 대신하여, 2단 압축식의 압축 기구(103, 104)를 병렬로 접속한 압축 기구(102)를 채용한 냉매 회로(810)로 하여도 무방하다.
제1 압축 기구(103)는, 본 변형예에 있어서, 2개의 압축 요소(103c, 103d)로 냉매를 2단 압축하는 압축기(29)로 구성되어 있고, 압축 기구(102)의 흡입 모관(母管)(102a)으로부터 분기된 제1 흡입 지관(枝管)(103a), 및, 압축 기구(102)의 토출 모관(102b)에 합류하는 제1 토출 지관(103b)에 접속되어 있다. 제2 압축 기구(104)는, 본 변형예에 있어서, 2개의 압축 요소(104c, 104d)로 냉매를 2단 압축하는 압축기(30)로 구성되어 있고, 압축 기구(102)의 흡입 모관(102a)으로부터 분기된 제2 흡입 지관(104a), 및, 압축 기구(102)의 토출 모관(102b)에 합류하는 제2 토출 지관(104b)에 접속되어 있다. 덧붙여, 압축기(29, 30)는, 상술의 실시예 및 그 변형예에 있어서의 압축기(21)와 마찬가지의 구성이기 때문에, 압축 요소(103c, 103d, 104c, 104d)를 제외하는 각 부를 도시하는 부호를 각각 29번대나 30번대로 바꿔놓는 것으로 하고, 여기에서는, 설명을 생략한다. 그리고, 압축기(29)는, 제1 흡입 지관(103a)으로부터 냉매를 흡입하고, 이 흡입된 냉매를 압축 요소(103c)에 의하여 압축한 후에 중간 냉매관(8)을 구성하는 제1 입구 측 중간 지관(81)으로 토출하고, 제1 입구 측 중간 지관(81)으로 토출된 냉매를 중간 냉매관(8)을 구성하는 중간 모관(82) 및 제1 출구 측 중간 지관(83)을 통하여 압축 요소(103d)로 흡입시켜 냉매를 한층 더 압축한 후에 제1 토출 지관(103b)으로 토출하도록, 구성되어 있다. 압축기(30)는, 제2 흡입 지관(104a)으로부터 냉매를 흡입하고, 이 흡입된 냉매를 압축 요소(104c)에 의하여 압축한 후에 중간 냉매관(8)을 구성하는 제2 입구 측 중간 지관(84)으로 토출하고, 제2 입구 측 중간 지관(84)으로 토출된 냉매를 중간 냉매관(8)을 구성하는 중간 모관(82) 및 제2 출구 측 중간 지관(85)를 통하여 압축 요소(104d)로 흡입시켜 냉매를 한층 더 압축한 후에 제2 토출 지관(104b)으로 토출하도록, 구성되어 있다. 중간 냉매관(8)은, 본 변형예에 있어서, 압축 요소(103d, 104d)의 전단 측에 접속된 압축 요소(103c, 104c)로부터 토출된 냉매를, 압축 요소(103c, 104c)의 후단 측에 접속된 압축 요소(103d, 104d)로 흡입시키기 위한 냉매관이며, 주로, 제1 압축 기구(103)의 전단 측의 압축 요소(103c)의 토출 측에 접속되는 제1 입구 측 중간 지관(81)과, 제2 압축 기구(104)의 전단 측의 압축 요소(104c)의 토출 측에 접속되는 제2 입구 측 중간 지관(84)과, 양 입구 측 중간 지관(81, 84)이 합류하는 중간 모관(82)과, 중간 모관(82)으로부터 분기되어 제1 압축 기구(103)의 후단 측의 압축 요소(103d)의 흡입 측에 접속되는 제1 출구 측 중간 지관(83)과, 중간 모관(82)으로부터 분기되어 제2 압축 기구(104)의 후단 측의 압축 요소(104d)의 흡입 측에 접속되는 제2 출구 측 중간 지관(85)을 가지고 있다. 또한, 토출 모관(102b)은, 압축 기구(102)로부터 토출된 냉매를 전환 기구(3)로 보내기 위한 냉매관이며, 토출 모관(102b)에 접속되는 제1 토출 지관(103b)에는, 제1 오일 분리 기구(141)와 제1 역지 기구(142)가 설치되어 있고, 토출 모관(102b)에 접속되는 제2 토출 지관(104b)에는, 제2 오일 분리 기구(143)와 제2 역지 기구(144)가 설치되어 있다. 제1 오일 분리 기구(141)는, 제1 압축 기구(103)로부터 토출되는 냉매에 동반하는 냉동기유를 냉매로부터 분리하여 압축 기구(102)의 흡입 측으로 되돌리는 기구이며, 주로, 제1 압축 기구(103)로부터 토출되는 냉매에 동반하는 냉동기유를 냉매로부터 분리하는 제1 오일 분리기(141a)와, 제1 오일 분리기(141a)에 접속되어 있고 냉매로부터 분리된 냉동기유를 압축 기구(102)의 흡입 측으로 되돌리는 제1 오일 되돌림관(141b)을 가지고 있다. 제2 오일 분리 기구(143)는, 제2 압축 기구(104)로부터 토출되는 냉매에 동반하는 냉동기유를 냉매로부터 분리하여 압축 기구(102)의 흡입 측으로 되돌리는 기구이며, 주로, 제2 압축 기구(104)로부터 토출되는 냉매에 동반하는 냉동기유를 냉매로부터 분리하는 제2 오일 분리기(143a)와, 제2 오일 분리기(143a)에 접속되어 있고, 냉매로부터 분리된 냉동기유를 압축 기구(102)의 흡입 측으로 되돌리는 제2 오일 되돌림관(143b)을 가지고 있다. 본 변형예에 있어서, 제1 오일 되돌림관(141b)은, 제2 흡입 지관(104a)에 접속되어 있고, 제2 오일 되돌림관(143c)은, 제1 흡입 지관(103a)에 접속되어 있다. 이 때문에, 제1 압축 기구(103) 내에 모인 냉동기유의 양과 제2 압축 기구(104) 내에 모인 냉동기유의 양의 사이에 치우침에 기인하여 제1 압축 기구(103)로부터 토출되는 냉매에 동반하는 냉동기유의 양과 제2 압축 기구(104)로부터 토출되는 냉매에 동반하는 냉동기유의 양의 사이에 치우침이 생긴 경우여도, 압축 기구(103, 104) 중 냉동기유의 양이 적은 쪽으로 냉동기유가 많이 되돌아가게 되어, 제1 압축 기구(103) 내에 모인 냉동기유의 양과 제2 압축 기구(104) 내에 모인 냉동기유의 양의 사이의 치우침이 해소되게 되어 있다. 또한, 본 변형예에 있어서, 제1 흡입 지관(103a)은, 제2 오일 되돌림관(143b)과의 합류부로부터 흡입 모관(102a)과의 합류부까지의 사이의 부분이, 흡입 모관(102a)과의 합류부를 향하여 내려가는 구배(勾配)가 되도록 구성되어 있고, 제2 흡입 지관(104a)은, 제1 오일 되돌림관(141b)과의 합류부로부터 흡입 모관(102a)과의 합류부까지의 사이의 부분이, 흡입 모관(102a)과의 합류부를 향하여 내려가는 구배가 되도록 구성되어 있다. 이 때문에, 압축 기구(103, 104)의 어느 일방(一方)이 정지 중이어도, 운전 중의 압축 기구에 대응하는 오일 되돌림관으로부터 정지 중의 압축 기구에 대응하는 흡입 지관으로 되돌려지는 냉동기유는, 흡입 모관(102a)으로 되돌아가게 되어, 운전 중의 압축 기구의 오일 고갈이 생기기 어렵게 되어 있다. 오일 되돌림관(141b, 143b)에는, 오일 되돌림관(141b, 143b)을 흐르는 냉동기유를 감압하는 감압 기구(141c, 143c)가 설치되어 있다. 역지 기구(142, 144)는, 압축 기구(103, 104)의 토출 측으로부터 전환 기구(3)로의 냉매의 흐름을 허용하고, 또한, 전환 기구(3)로부터 압축 기구(103, 104)의 토출 측으로의 냉매의 흐름을 차단하기 위한 기구이다.
이와 같이, 압축 기구(102)는, 본 변형예에 있어서, 2개의 압축 요소(103c, 103d)를 가지는 것과 함께 이들 압축 요소(103c, 103d) 중 전단 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매를 후단 측의 압축 요소로 순차 압축하도록 구성된 제1 압축 기구(103)와, 2개의 압축 요소(104c, 104d)를 가지는 것과 함께 이들 압축 요소(104c, 104d) 중 전단 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매를 후단 측의 압축 요소로 순차 압축하도록 구성된 제2 압축 기구(104)를 병렬로 접속한 구성으로 되어 있다.
중간 냉각기(7)는, 본 변형예에 있어서, 중간 냉매관(8)을 구성하는 중간 모관(82)에 설치되어 있고, 제1 압축 기구(103)의 전단 측의 압축 요소(103c)로부터 토출된 냉매와 제2 압축 기구(104)의 전단 측의 압축 요소(104c)로부터 토출된 냉매가 합류한 것을 냉각하는 열교환기이다. 즉, 중간 냉각기(7)는, 2개의 압축 기구(103, 104)에 공통의 냉각기로서 기능하는 것으로 되어 있다. 이 때문에, 다단 압축식의 압축 기구(103, 104)를 복수 계통 병렬로 접속한 병렬 다단 압축식의 압축 기구(102)에 대하여 중간 냉각기(7)를 설치할 때의 압축 기구(102) 주위의 회로 구성의 간소화를 도모할 수 있다.
또한, 중간 냉매관(8)을 구성하는 제1 입구 측 중간 지관(81)에는, 제1 압축 기구(103)의 전단 측의 압축 요소(103c)의 토출 측으로부터 중간 모관(82) 측으로의 냉매의 흐름을 허용하고, 또한, 중간 모관(82) 측으로부터 전단 측의 압축 요소(103c)의 토출 측으로의 냉매의 흐름을 차단하기 위한 역지 기구(81a)가 설치되어 있고, 중간 냉매관(8)을 구성하는 제2 입구 측 중간 지관(84)에는, 제2 압축 기구(104)의 전단 측의 압축 요소(104c)의 토출 측으로부터 중간 모관(82) 측으로의 냉매의 흐름을 허용하고, 또한, 중간 모관(82) 측으로부터 전단 측의 압축 요소(104c)의 토출 측으로의 냉매의 흐름을 차단하기 위한 역지 기구(84a)가 설치되어 있다. 본 변형예에 있어서는, 역지 기구(81a, 84a)로서 역지 밸브가 사용되고 있다. 이 때문에, 압축 기구(103, 104)의 어느 일방이 정지 중이어도, 운전 중의 압축 기구의 전단 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매가 중간 냉매관(8)을 통하여, 정지 중의 압축 기구의 전단 측의 압축 요소의 토출 측에 달한다고 하는 것이 생기지 않기 때문에, 운전 중의 압축 기구의 전단 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매가, 정지 중의 압축 기구의 전단 측의 압축 요소 내를 통하여 압축 기구(102)의 흡입 측으로 빠져 정지 중의 압축 기구의 냉동기유가 유출한다고 하는 것이 생기지 않도록 되고, 이것에 의하여, 정지 중의 압축 기구를 기동할 때의 냉동기유의 부족이 생기기 어렵게 되어 있다. 덧붙여, 압축 기구(103, 104) 사이에 운전의 우선 순위를 마련하고 있는 경우(예를 들어, 제1 압축 기구(103)를 우선적으로 운전하는 압축 기구로 하는 경우)에는, 상술의 정지 중의 압축 기구에 해당하는 것이 있는 것은, 제2 압축 기구(104)에 한정되게 되기 때문에, 이 경우에는, 제2 압축 기구(104)에 대응하는 역지 기구(84a)만을 설치하도록 하여도 무방하다.
또한, 상술과 같이, 제1 압축 기구(103)를 우선적으로 운전하는 압축 기구로 하는 경우에 있어서는, 중간 냉매관(8)이 압축 기구(103, 104)에 공통으로 설치되어 있기 때문에, 운전 중의 제1 압축 기구(103)에 대응하는 전단 측의 압축 요소(103c)로부터 토출된 냉매가 중간 냉매관(8)의 제2 출구 측 중간 지관(85)을 통하여, 정지 중의 제2 압축 기구(104)의 후단 측의 압축 요소(104d)의 흡입 측에 달하고, 이것에 의하여, 운전 중의 제1 압축 기구(103)의 전단 측의 압축 요소(103c)로부터 토출된 냉매가, 정지 중의 제2 압축 기구(104)의 후단 측의 압축 요소(104d) 내를 통하여 압축 기구(102)의 토출 측으로 빠져 정지 중의 제2 압축 기구(104)의 냉동기유가 유출하여, 정지 중의 제2 압축 기구(104)를 기동할 때의 냉동기유의 부족이 생길 우려가 있다. 그래서, 본 변형예에서는, 제2 출구 측 중간 지관(85)에 개폐 밸브(85a)를 설치하고, 제2 압축 기구(104)가 정지 중의 경우에는, 이 개폐 밸브(85a)에 의하여 제2 출구 측 중간 지관(85) 내의 냉매의 흐름을 차단하도록 하고 있다. 이것에 의하여, 운전 중의 제1 압축 기구(103)의 전단 측의 압축 요소(103c)로부터 토출된 냉매가 중간 냉매관(8)의 제2 출구 측 중간 지관(85)을 통하여, 정지 중의 제2 압축 기구(104)의 후단 측의 압축 요소(104d)의 흡입 측에 달하는 것이 없어지기 때문에, 운전 중의 제1 압축 기구(103)의 전단 측의 압축 요소(103c)로부터 토출된 냉매가, 정지 중의 제2 압축 기구(104)의 후단 측의 압축 요소(104d) 내를 통하여 압축 기구(102)의 토출 측으로 빠져 정지 중의 제2 압축 기구(104)의 냉동기유가 유출한다고 하는 것이 생기지 않도록 되고, 이것에 의하여, 정지 중의 제2 압축 기구(104)를 기동할 때의 냉동기유의 부족이 더 생기기 어렵게 되어 있다. 덧붙여, 본 변형예에 있어서는, 개폐 밸브(85a)로서 전자 밸브가 사용되고 있다.
또한, 제1 압축 기구(103)를 우선적으로 운전하는 압축 기구로 하는 경우에 있어서는, 제1 압축 기구(103)의 기동에 계속하여 제2 압축 기구(104)를 기동하는 것이 되지만, 이 때, 중간 냉매관(8)이 압축 기구(103, 104)에 공통으로 설치되어 있기 때문에, 제2 압축 기구(104)의 전단 측의 압축 요소(104c)의 토출 측의 압력 및 후단 측의 압축 요소(104d)의 흡입 측의 압력이, 전단 측의 압축 요소(104c)의 흡입 측의 압력 및 후단 측의 압축 요소(104d)의 토출 측의 압력보다도 높아진 상태로부터 기동하게 되어, 안정적으로 제2 압축 기구(104)를 기동하는 것이 어렵다. 그래서, 본 변형예에서는, 제2 압축 기구(104)의 전단 측의 압축 요소(104c)의 토출 측과 후단 측의 압축 요소(104d)의 흡입 측을 접속하는 기동 바이패스 관(86)을 설치하는 것과 함께, 이 기동 바이패스 관(86)에 개폐 밸브(86a)를 설치하고, 제2 압축 기구(104)가 정지 중의 경우에는, 이 개폐 밸브(86a)에 의하여 기동 바이패스 관(86) 내의 냉매의 흐름을 차단하고, 또한, 개폐 밸브(85a)에 의하여 제2 출구 측 중간 지관(85) 내의 냉매의 흐름을 차단 하도록 하고, 제2 압축 기구(104)를 기동할 때에, 개폐 밸브(86a)에 의하여 기동 바이패스 관(86) 내에 냉매를 흐르게 할 수 있는 상태로 하는 것으로, 제2 압축 기구(104)의 전단 측의 압축 요소(104c)로부터 토출되는 냉매를 제1 압축 기구(103)의 전단 측의 압축 요소(103c)로부터 토출되는 냉매에 합류시키는 것 없이, 기동 바이패스 관(86)을 통하여 후단 측의 압축 요소(104d)로 흡입시키도록 하여, 압축 기구(102)의 운전 상태가 안정된 시점(예를 들어, 압축 기구(102)의 흡입 압력, 토출 압력 및 중간 압력이 안정된 시점)에서, 개폐 밸브(85a)에 의하여 제2 출구 측 중간 지관(85) 내에 냉매를 흐르게 할 수 있는 상태로 하고, 또한, 개폐 밸브(86a)에 의하여 기동 바이패스 관(86) 내의 냉매의 흐름을 차단하여, 통상의 냉방 운전으로 이행할 수 있게 되어 있다. 덧붙여, 본 변형예에 있어서, 기동 바이패스 관(86)은, 그 일단이 제2 출구 측 중간 지관(85)의 개폐 밸브(85a)와 제2 압축 기구(104)의 후단 측의 압축 요소(104d)의 흡입 측과의 사이에 접속되고, 그 타단이 제2 압축 기구(104)의 전단 측의 압축 요소(104c)의 토출 측과 제2 입구 측 중간 지관(84)의 역지 기구(84a)와의 사이에 접속되어 있으며, 제2 압축 기구(104)를 기동할 때에, 제1 압축 기구(103)의 중간압 부분의 영향을 받기 어려운 상태로 할 수 있게 되어 있다. 또한, 본 변형예에 있어서는, 개폐 밸브(86a)로서 전자 밸브가 사용되고 있다.
또한, 본 변형예의 공기 조화 장치(1)의 냉방 운전, 난방 운전, 및 습윤 방지 제어 등의 동작은, 압축 기구(2)에 대신하여 설치된 압축 기구(102)에 의하여, 압축 기구(102) 주위의 회로 구성이 약간 복잡화한 것에 의한 변경점을 제외하고는, 상술의 실시예 및 그 변형예에 있어서의 동작(도 1 ~ 도 12 및 그 관련 기재)과 기본적으로 같기 때문에, 여기에서는, 설명을 생략한다.
그리고, 본 변형예의 구성에 있어서도, 상술의 실시예 및 그 변형예와 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.
또한, 도 14에 도시되는 바와 같이, 상술의 변형예 4에 있어서의 브릿지 회로(17)를 가지지 않는 냉매 회로(710, 도 12 참조)에 있어서, 2단 압축식의 압축 기구(2)에 대신하여, 2단 압축식의 압축 기구(103, 104)를 병렬로 접속한 압축 기구(102)를 채용한 냉매 회로(910)로 하여도 무방하다.
그리고, 이 구성에 있어서는, 브릿지 회로(17)가 생략되어 있는 것으로부터, 전환 기구(3)를 가열 운전 상태로 하고 있을 때에는, 열원 측 열교환기(4)와 이용 측 열교환기(6)와의 사이를 흐르는 냉매가 이용 측 팽창 기구(5c), 리시버(18), 제1 팽창 기구(5a)의 순으로 흐르는 점이, 냉매 회로(810, 도 13 참조)와는 다르지만, 상술과 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.
(8) 다른 실시예
이상, 본 발명의 실시예 및 그 변형예에 관하여 도면에 기초하여 설명하였지만, 구체적인 구성은, 이들 실시예 및 그 변형예에 한정되는 것이 아니고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 변경 가능하다.
예를 들어, 상술의 실시예 및 그 변형예에 있어서, 이용 측 열교환기(6)를 흐르는 냉매와 열교환을 행하는 가열원 또는 냉각원으로서의 물이나 브라인(brine)을 사용하는 것과 함께, 이용 측 열교환기(6)에 있어서 열교환된 물이나 브라인과 실내 공기를 열교환시키는 2차 열교환기를 설치한, 이른바, 칠러(chiller)형의 공기 조화 장치에 본 발명을 적용하여도 무방하다.
또한, 상술의 칠러 타입의 공기 조화 장치의 다른 형식의 냉동 장치여도, 초임계역에서 작동하는 냉매를 냉매로서 사용하여 다단 압축식 냉동 사이클을 행하는 것이면, 본 발명을 적용 가능하다.
또한, 초임계역에서 작동하는 냉매로서는, 이산화탄소에 한정되지 않고, 에틸렌, 에탄이나 산화 질소 등을 사용하여도 무방하다.
본 발명을 이용하면, 다단 압축식 냉동 사이클을 행하는 냉동 장치에 있어서, 중간 냉각기의 열원 온도가 낮은 운전 조건이 된 경우여도, 후단 측의 압축 요소로 흡입되는 냉매가 습윤 상태가 되는 것을 막을 수 있게 된다.
1: 공기 조화 장치(냉동 장치)
2, 102: 압축 기구
4: 열원 측 열교환기
6: 이용 측 열교환기
7: 중간 냉각기
8: 중간 냉매관
9: 중간 냉각기 바이패스 관
18c: 제1 후단 측 인젝션관
19: 제2 후단 측 인젝션관

Claims (6)

  1. 복수의 압축 요소를 가지고 있고, 상기 복수의 압축 요소 중 전단(前段) 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매를 후단(後段) 측의 압축 요소로 순차 압축하도록 구성된 압축 기구(2, 102)와,
    열원 측 열교환기(4)와,
    이용 측 열교환기(6)와,
    상기 전단 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매를 상기 후단 측의 압축 요소로 흡입시키기 위한 중간 냉매관(8)에 설치되고, 상기 전단 측의 압축 요소로부터 토출되어 상기 후단 측의 압축 요소로 흡입되는 냉매의 냉각기로서 기능하는 중간 냉각기(7)와,
    상기 중간 냉각기를 바이패스하도록 상기 중간 냉매관에 접속되어 있는 중간 냉각기 바이패스 관(9)을 구비하고,
    냉매는 이산화탄소이고,
    상기 중간 냉각기의 열원 온도 또는 상기 중간 냉각기의 출구 냉매 온도가 상기 전단 측의 압축 요소로부터 상기 후단 측의 압축 요소로 보내지는 냉매의 포화 온도 이하가 되었을 때에, 상기 전단 측의 압축 요소로부터 상기 후단 측의 압축 요소로 보내지는 냉매가 이산화탄소의 임계 압력보다도 낮은 경우에는, 상기 중간 냉각기 바이패스 관을 이용하여, 상기 중간 냉각기에 냉매가 흐르지 않도록 하는 습윤 방지 제어를 행하고, 상기 전단 측의 압축 요소로부터 상기 후단 측의 압축 요소로 보내지는 냉매가 이산화탄소의 임계 압력 이상인 경우에는, 상기 습윤 방지 제어를 행하지 않고, 상기 중간 냉각기에서 냉매를 냉각하는,
    냉동 장치(1).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중간 냉각기(7)는, 공기를 열원으로 하는 열교환기인, 냉동 장치(1).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 중간 냉각기(7)는, 물을 열원으로 하는 열교환기이며,
    상기 습윤 방지 제어에서는, 나아가, 상기 중간 냉각기로의 물의 공급을 끊는,
    냉동 장치(1).
  4. 복수의 압축 요소를 가지고 있고, 상기 복수의 압축 요소 중 전단 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매를 후단 측의 압축 요소로 순차 압축하도록 구성된 압축 기구(2, 102)와,
    열원 측 열교환기(4)와,
    이용 측 열교환기(6)와,
    물을 열원으로 하는 열교환기이고, 상기 전단 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매를 상기 후단 측의 압축 요소로 흡입시키기 위한 중간 냉매관(8)에 설치되고, 상기 전단 측의 압축 요소로부터 토출되어 상기 후단 측의 압축 요소로 흡입되는 냉매의 냉각기로서 기능하는 중간 냉각기(7)를 구비하고,
    냉매는 이산화탄소이고,
    상기 중간 냉각기의 열원 온도 또는 상기 중간 냉각기의 출구 냉매 온도가 상기 전단 측의 압축 요소로부터 상기 후단 측의 압축 요소로 보내지는 냉매의 포화 온도 이하가 되었을 때에, 상기 전단 측의 압축 요소로부터 상기 후단 측의 압축 요소로 보내지는 냉매가 이산화탄소의 임계 압력보다도 낮은 경우에는, 상기 중간 냉각기를 흐르는 물의 유량을 감소시키는 습윤 방지 제어를 행하고, 상기 전단 측의 압축 요소로부터 상기 후단 측의 압축 요소로 보내지는 냉매가 이산화탄소의 임계 압력 이상인 경우에는, 상기 습윤 방지 제어를 행하지 않고, 상기 중간 냉각기에서 냉매를 냉각하는,
    냉동 장치(1).
  5. 제4항에 있어서,
    상기 습윤 방지 제어에서는, 나아가, 상기 중간 냉각기(7)의 출구 냉매 온도가 상기 전단 측의 압축 요소로부터 상기 후단 측의 압축 요소로 보내지는 냉매의 포화 온도보다도 높아지도록, 상기 중간 냉각기를 흐르는 물의 유량을 제어하는, 냉동 장치(1).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열원 측 열교환기(4)와 상기 이용 측 열교환기(6)와의 사이를 흐르는 냉매를 분기(分岐)하여 상기 후단 측의 압축 요소로 되돌리기 위한 후단 측 인젝션관(18c, 19)을 더 구비하고 있는, 냉동 장치(1).
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