WO2018047898A1 - 冷凍装置 - Google Patents

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WO2018047898A1
WO2018047898A1 PCT/JP2017/032229 JP2017032229W WO2018047898A1 WO 2018047898 A1 WO2018047898 A1 WO 2018047898A1 JP 2017032229 W JP2017032229 W JP 2017032229W WO 2018047898 A1 WO2018047898 A1 WO 2018047898A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
refrigerant
expansion valve
pressure
heat exchanger
path
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/032229
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
竹上　雅章
覚 阪江
東 近藤
野村　和秀
Original Assignee
ダイキン工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by ダイキン工業株式会社 filed Critical ダイキン工業株式会社
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Classifications

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

Definitions

  • the present invention includes a refrigeration apparatus, in particular, a main refrigerant circuit configured by connecting a compressor, a heat source side heat exchanger, a use side expansion valve, and a use side heat exchanger, and a liquid pipe portion of the main refrigerant circuit.
  • the present invention relates to a refrigeration apparatus having an injection circuit that branches a refrigerant and injects it into an intermediate port of a compressor, and a supercooling heat exchanger that cools the refrigerant that flows through a liquid pipe portion by the refrigerant that flows through the injection circuit.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2010-54186
  • a main refrigerant constituted by connecting a compressor, a heat source side heat exchanger, a use side expansion valve, and a use side heat exchanger.
  • a refrigeration device having a circuit.
  • an injection circuit that branches the refrigerant from the liquid pipe portion of the main refrigerant circuit and injects it into the intermediate port of the compressor, and a supercooling heat exchanger that cools the refrigerant flowing through the liquid pipe portion by the refrigerant flowing through the injection circuit
  • An object of the present invention is to branch a refrigerant from a main refrigerant circuit configured by connecting a compressor, a heat source side heat exchanger, a use side expansion valve, and a use side heat exchanger, and a liquid pipe portion of the main refrigerant circuit
  • a refrigeration apparatus having an injection circuit that injects into the intermediate port of the compressor and a supercooling heat exchanger that cools the refrigerant flowing through the liquid pipe portion by the refrigerant flowing through the injection circuit, suppressing occurrence of low-pressure hunting It is in.
  • the refrigeration apparatus has a main refrigerant circuit, an injection circuit, a supercooling heat exchanger, and a control unit.
  • the main refrigerant circuit is connected to a compressor that compresses the refrigerant, a heat source side heat exchanger that radiates the refrigerant, a use side expansion valve that depressurizes the refrigerant, and a use side heat exchanger that evaporates the refrigerant.
  • the refrigerant is circulated.
  • the injection circuit is branched from the liquid pipe part that is a part between the heat source side heat exchanger and the use side expansion valve in the main refrigerant circuit, and connects between the liquid pipe part and the intermediate port of the compressor.
  • the supercooling heat exchanger has a high-pressure side heat AC path for flowing the refrigerant flowing through the liquid pipe part, and an intermediate-pressure side heat AC for flowing the refrigerant flowing between the upstream side expansion valve and the downstream side expansion valve of the injection pipe. Road.
  • a control part controls the opening degree of an upstream expansion valve and a downstream expansion valve.
  • the control unit sends the refrigerant from the liquid pipe unit to the intermediate port of the compressor through the injection circuit, the upstream expansion valve of the upstream expansion valve is less likely to cause a temperature change in the refrigerant flowing through the high-pressure side thermal AC path.
  • the opening degree of the downstream side expansion valve is controlled based on the temperature of the refrigerant discharged from the compressor.
  • the injection circuit It is characterized by the control of two types of expansion valves provided in the injection pipe of the circuit. Specifically, the degree of opening of the upstream expansion valve provided in the upstream portion of the intermediate pressure side heat exchange path of the supercooling heat exchanger of the injection pipe is set to the refrigerant flowing through the high pressure side heat exchange path as described above. The temperature is controlled so as not to easily change.
  • the opening degree of the utilization side expansion valve is determined. Control.
  • the refrigerant discharged from the compressor is in an excessively overheated state or Avoiding the wet state, the refrigerant can be appropriately injected from the liquid pipe portion of the main refrigerant circuit to the intermediate port of the compressor.
  • the refrigerant is sucked into the compressor while appropriately injecting the refrigerant from the main refrigerant circuit to the intermediate port of the compressor.
  • the occurrence of hunting of the refrigerant pressure (low pressure) can be suppressed.
  • the controller sets the opening degree of the upstream expansion valve to an opening degree of 90 to 100% (where all the upstream expansion valves are (The opening degree in the closed state is set to 0% and the opening degree in the fully opened state of the upstream side expansion valve is set to 100%), thereby making it difficult for temperature change to occur in the refrigerant flowing through the high-pressure side heat exchange path. .
  • the degree of cooling (temperature change) of the refrigerant flowing through the high-pressure side thermal AC path is determined by the refrigerant (refrigerant flowing through the intermediate-pressure side thermal AC path) injected from the liquid pipe part of the main refrigerant circuit to the intermediate port of the compressor through the injection circuit. It is determined by the flow rate and the temperature difference between the refrigerant flowing through the intermediate pressure side thermal AC path and the refrigerant flowing through the high pressure side thermal AC path. Therefore, even if the flow rate of the refrigerant injected from the liquid pipe portion of the main refrigerant circuit to the intermediate port of the compressor changes through the injection circuit, the temperature change of the refrigerant flowing through the high-pressure side thermal AC path is less likely to occur. Therefore, it is necessary to reduce the temperature difference between the refrigerant flowing through the intermediate pressure side thermal AC path and the refrigerant flowing through the high pressure side thermal AC path.
  • the opening degree of the upstream expansion valve provided in the upstream part of the intermediate pressure side heat exchange path of the subcooling heat exchanger of the injection pipe is set to 90 to 100% as described above. I have control. For this reason, the degree of pressure reduction in the upstream side expansion valve is reduced, and the difference between the pressure of the refrigerant flowing through the high-pressure side thermal AC path and the pressure of the refrigerant flowing through the intermediate-pressure side thermal AC path is reduced. Since the temperature difference between the refrigerant flowing in the intermediate pressure side thermal AC path and the refrigerant flowing in the high pressure side thermal AC path is generally determined by the pressure difference between the two refrigerants, the opening degree of the upstream side expansion valve is 90% to 100%. When the pressure difference between the two refrigerants is reduced by controlling the temperature, the temperature difference between the two refrigerants is also reduced.
  • the controller controls the opening degree of the upstream expansion valve, and the refrigerant downstream of the intermediate heat exchange path of the injection pipe is in a saturated liquid state. By controlling so that the temperature of the refrigerant flows in the refrigerant flowing through the high-pressure side heat exchange path, the temperature change is less likely to occur.
  • the degree of cooling (temperature change) of the refrigerant flowing through the high-pressure side thermal AC path is determined by the refrigerant (refrigerant flowing through the intermediate-pressure side thermal AC path) injected from the liquid pipe part of the main refrigerant circuit to the intermediate port of the compressor through the injection circuit. It is determined by the flow rate and the enthalpy difference of the refrigerant between the downstream side and the upstream side of the intermediate pressure side heat exchange path. Therefore, even if the flow rate of the refrigerant injected from the liquid pipe portion of the main refrigerant circuit to the intermediate port of the compressor changes through the injection circuit, the temperature change of the refrigerant flowing through the high-pressure side thermal AC path is less likely to occur. Therefore, it is necessary to reduce the enthalpy difference of the refrigerant between the downstream side and the upstream side of the intermediate pressure side heat exchange path.
  • the opening degree of the upstream expansion valve provided in the upstream portion of the intermediate pressure side heat exchange path of the subcooling heat exchanger of the injection pipe is set as described above, and the intermediate side heat exchange path of the injection pipe is set as described above.
  • the refrigerant on the downstream side is controlled so as to be in a saturated liquid state.
  • the fact that the refrigerant on the downstream side of the intermediate heat exchange path after passing through the upstream expansion valve becomes a saturated liquid state means that the upstream side of the intermediate heat exchange path after being decompressed in the upstream expansion valve
  • the refrigerant in the refrigerant is in a state close to a saturated liquid state, and the refrigerant enthalpy difference between the downstream side and the upstream side of the intermediate-pressure side thermal AC path is small Means.
  • the downstream side of the intermediate pressure side heat exchange path of the injection pipe is in a saturated liquid state
  • the downstream side of the intermediate pressure side heat exchange path is between the downstream side and the upstream side. The difference in the enthalpy of the refrigerant is reduced.
  • a refrigeration apparatus is the refrigeration apparatus according to the third aspect, wherein the control unit determines the opening degree of the upstream expansion valve and the temperature or pressure of the refrigerant on the downstream side of the intermediate heat exchange path of the injection pipe. Is controlled to become the target value.
  • the intermediate side heat exchange of the injection pipe It can be easily controlled based on a state quantity that is easy to control, such as the temperature or pressure of the refrigerant on the downstream side of the passage.
  • the target value of the temperature or pressure of the refrigerant on the downstream side of the intermediate-side thermal AC path of the injection pipe, and the liquid pipe portion showing a value close to the temperature or pressure of the refrigerant on the downstream side of the intermediate-side thermal AC path of the injection pipe If the temperature is set on the basis of the temperature of the refrigerant downstream of the high-pressure side thermal AC path, or the equivalent saturation pressure of the temperature of the refrigerant downstream of the high-pressure side thermal AC path of the liquid pipe part, good control can be performed. it can.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a refrigeration device 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the refrigeration apparatus 1 is an apparatus that cools a use-side space such as in a refrigerated warehouse or a showcase of a store by a vapor compression refrigeration cycle.
  • the refrigeration apparatus 1 mainly includes a heat source unit 2, a plurality (here, two) of use units 6, a liquid refrigerant communication tube 7 and a gas refrigerant communication tube 8 that connect the heat source unit 2 and the use unit 6, have.
  • the vapor compression refrigerant circuit 10 of the refrigeration apparatus 1 is configured by connecting the heat source unit 2 and the utilization unit 6 via a liquid refrigerant communication pipe 7 and a gas refrigerant communication pipe 8.
  • the refrigerant sealed in 10 circulates.
  • the plurality of usage units 6 are similarly configured. As described above, the utilization unit 6 is connected to the heat source unit 2 via the liquid refrigerant communication tube 7 and the gas refrigerant communication tube 8 and constitutes a part of the refrigerant circuit 10.
  • the utilization unit 6 mainly includes a utilization side expansion valve 61, a utilization side heat exchanger 62, and a heating refrigerant pipe 63.
  • the use side expansion valve 61 is an electric expansion valve capable of opening control for reducing the pressure of the high-pressure refrigerant in the refrigeration cycle.
  • One end of the use side expansion valve 61 is connected to the heating refrigerant pipe 63, and the other end of the use side expansion valve 61 is connected to the liquid side end of the use side heat exchanger 62.
  • the use side heat exchanger 62 is a heat exchanger that functions as a low-pressure refrigerant evaporator in the refrigeration cycle and cools the internal air (use side air).
  • the liquid side end of the use side heat exchanger 62 is connected to the use side expansion valve 61, and the gas side end of the use side heat exchanger 62 is connected to the gas refrigerant communication pipe 8.
  • the utilization unit 6 sucks utilization-side air into the utilization unit 6 and exchanges heat with the refrigerant in the utilization-side heat exchanger 62, and then supplies the utilization-side air to the interior (use-side space).
  • a fan 64 is provided.
  • the usage unit 6 includes a usage-side fan 64 as a fan that supplies usage-side air as a heating source of the refrigerant flowing through the usage-side heat exchanger 62 to the usage-side heat exchanger 62.
  • the use side fan 64 is driven by a use side fan motor 65.
  • the heating refrigerant pipe 63 is a refrigerant pipe that heats the condensed water generated in the use-side heat exchanger 62 and its icing water by the high-pressure refrigerant in the refrigeration cycle.
  • the heating refrigerant pipe 63 is provided in a drain pan (not shown) of the use side heat exchanger 62.
  • One end of the heating refrigerant pipe 63 is connected to the liquid refrigerant communication pipe 7, and the other end of the heating refrigerant pipe 63 is connected to the use side expansion valve 61.
  • the use unit 6 is provided with various sensors. Specifically, the heat transfer tube of the use side heat exchanger 62 is provided with a use side heat exchange temperature sensor 66 that detects the temperature Te (evaporation temperature) of the refrigerant in the use side heat exchanger 62. In the vicinity of the other end of the use side heat exchanger 62, a use side gas temperature sensor 67 for detecting the refrigerant temperature Tg (gas refrigerant outlet temperature) on the other end side of the use side heat exchanger 62 is provided. A use side air temperature sensor 68 that detects a temperature Ta (use side air temperature) of the use side air in the use side space is provided in the vicinity of the use side fan 64.
  • a use side heat exchange temperature sensor 66 that detects the temperature Te (evaporation temperature) of the refrigerant in the use side heat exchanger 62.
  • Tg gas refrigerant outlet temperature
  • the usage unit 6 includes a usage-side control unit 60 that controls the operation of the units 61 and 64 constituting the usage unit 6.
  • the usage-side control unit 60 includes a microcomputer, a memory, and the like provided for controlling the usage unit 6.
  • the heat source unit 2 is connected to the plurality of utilization units 6 via the liquid refrigerant communication tube 7 and the gas refrigerant communication tube 8 and constitutes a part of the refrigerant circuit 10.
  • the heat source unit 2 mainly includes first to third compressors 21a, 21b, 21c, a heat source side heat exchanger 24, a receiver 25, a supercooling heat exchanger 26, an injection circuit 27, and a liquid side closing valve. 28 and a gas side closing valve 29.
  • the first to third compressors 21a, 21b, and 21c are compressors that compress the refrigerant to a high pressure in the refrigeration cycle.
  • hermetic compression elements such as a rotary type and a scroll type are hermetically sealed by compressor motors 22a, 22b, and 22c.
  • a compressor of formula structure is used as the first to third compressors 21a, 21b, and 21c.
  • the compression elements of the first to third compressors 21a, 21b, and 21c are provided with intermediate ports 23a, 23b, and 23c that open to intermediate pressure positions in the refrigeration cycle.
  • the compressor motor 22a can control the rotation speed N1 (operation frequency F1) by an inverter, and thus the capacity of the first compressor 21a can be controlled.
  • Discharge pipes 31a, 31b, and 31c are connected to the discharge sides of the first to third compressors 21a, 21b, and 21c.
  • the discharge pipes 31a, 31b, and 31c merge at the high-pressure pipe 32.
  • the high pressure pipe 32 is connected to the gas side end of the heat source side heat exchanger 24.
  • Suction pipes 33a, 33b, and 33c are connected to the suction side of the first compressors 21a, 21b, and 21c.
  • the suction pipes 33a, 33b, and 33c are branched from the low pressure pipe 34.
  • the low pressure pipe 34 is connected to the gas side closing valve 29.
  • the heat source side heat exchanger 24 is a heat exchanger that functions as a high-pressure refrigerant radiator in the refrigeration cycle.
  • the gas side end of the heat source side heat exchanger 24 is connected to the high pressure pipe 32, and the liquid side end of the heat source side heat exchanger 24 is connected to the receiver 25.
  • the heat source unit 2 sucks outside air (heat source side air) into the heat source unit 2, exchanges heat with the refrigerant in the heat source side heat exchanger 24, and then discharges it to the outside. 35.
  • the heat source unit 2 includes a heat source side fan 35 as a fan that supplies heat source side air as a cooling source of the refrigerant flowing through the heat source side heat exchanger 24 to the heat source side heat exchanger 24.
  • the heat source side fan 35 is driven by a heat source side fan motor 36.
  • the receiver 25 is a container that temporarily stores high-pressure refrigerant of the refrigeration cycle that has radiated heat from the heat source side heat exchanger 24.
  • the inlet of the receiver 25 is connected to the liquid side end of the heat source side heat exchanger 24, and the outlet of the receiver 25 is connected to the supercooling heat exchanger 26.
  • the supercooling heat exchanger 26 is a heat exchanger that further cools the high-pressure refrigerant in the refrigeration cycle temporarily stored in the receiver 25, and the refrigerant flowing through the high-pressure side heat AC path 26a and the high-pressure side heat AC path 26a. And an intermediate pressure side heat exchange path 26b for heat exchange.
  • One end of the high-pressure side thermal AC path 26 a is connected to the outlet of the receiver 25, and the other end of the high-pressure side thermal AC path 26 a is connected to the liquid-side closing valve 28.
  • the high-pressure side heat AC path 26 a of the supercooling heat exchanger 26 is included in the main refrigerant circuit 11. It is provided in the liquid pipe portion 11a that is a portion between the heat source side heat exchanger 24 and the use side expansion valve 51. And the part between the heat source side heat exchanger 24 and the use side expansion valve 61 in the main refrigerant circuit 11 is from the heat source side heat exchanger 24 to the receiver 25 and the high pressure side flow path 26a of the supercooling heat exchanger 26.
  • the high-pressure side heat exchange path 26a is a flow path for flowing a high-pressure refrigerant in the refrigeration cycle that flows through the liquid pipe portion 11a. Further, both ends of the intermediate pressure side thermal AC path 26 b are connected to the injection pipes 37 constituting the injection circuit 27.
  • the injection circuit 27 is a circuit that branches the refrigerant from the liquid pipe portion 11 a that is a portion between the heat source side heat exchanger 24 and the use side expansion valve 61 in the main refrigerant circuit 11.
  • the injection circuit 27 branches from a portion between the other end of the high-pressure side heat exchange path 26a of the supercooling heat exchanger 26 and the liquid-side shut-off valve 28 in the liquid pipe portion 11a.
  • the injection circuit 27 includes an injection pipe 37 that connects between the liquid pipe portion 11a and the intermediate ports 23a, 23b, and 23c of the first to third compressors 21a, 21b, and 21c, and an upstream side provided in the injection pipe 37.
  • the expansion valve 38 and first to third downstream expansion valves 39a, 39b, and 39c provided in the downstream portion of the upstream expansion valve 38 of the injection pipe 37 are provided.
  • the injection pipe 37 includes an upstream injection pipe 40 extending from the branch from the liquid pipe portion 11a to one end of the intermediate pressure heat exchange path 26b of the supercooling heat exchanger 26, and an intermediate pressure heat of the supercooling heat exchanger 26.
  • downstream injection pipes 41, 42a, 42b, 42c from the other end of the AC path 26b to the intermediate ports 23a, 23b, 23c of the first to third compressors 21a, 21b, 21c.
  • An upstream expansion valve 38 is provided in the upstream injection pipe 40.
  • the upstream side expansion valve 38 is an electric expansion valve capable of opening degree control for reducing the pressure of the high-pressure refrigerant in the refrigeration cycle branched from the liquid pipe portion 11a.
  • the downstream side merging injection pipe 41 is a refrigerant pipe from the other end of the intermediate pressure heat exchange path 26b of the supercooling heat exchanger 26 to the branching portion to the first to third downstream side injection pipes 42a, 42b, 42c. is there.
  • the first to third downstream injection pipes 42a, 42b, and 42c extend from the branch portion from the downstream merging injection pipe 41 to the intermediate ports 23a, 23b, and 23c of the first to third compressors 21a, 21b, and 21c. This is a refrigerant pipe.
  • the first to third downstream side expansion valves 39a, 39b, 39c are electric expansion valves capable of opening control for reducing the pressure of the refrigerant that has passed through the intermediate pressure heat AC path 26b of the supercooling heat exchanger 26.
  • the intermediate pressure heat AC path 26b of the supercooling heat exchanger 26 allows the refrigerant flowing between the upstream side expansion valve 38 and the first to third downstream side expansion valves 39a, 39b, 39c of the injection pipe 37 to flow. It is a flow path for flowing.
  • the liquid side closing valve 28 is a manual valve provided at a connection portion between the heat source unit 2 and the liquid refrigerant communication pipe 7.
  • the gas side shut-off valve 29 is a manual valve provided at a connection portion between the heat source unit 2 and the gas refrigerant communication pipe 8.
  • the heat source unit 2 is provided with various sensors. Specifically, the refrigerant pressure HP (high pressure) on the discharge side of the first to third compressors 21a, 21b, 21c is detected at the junction on the discharge side of the first to third compressors 21a, 21b, 21c. A discharge pressure sensor 51 is provided. On the discharge side of the first to third compressors 21a, 21b, and 21c, the refrigerant temperatures Td1, Td2, and Td3 (discharge temperatures) on the discharge side of the first to third compressors 21a, 21b, and 21c are detected. First to third discharge temperature sensors 52a, 52b, and 52c are provided.
  • a suction pressure sensor that detects a refrigerant pressure LP (low pressure) on the suction side of the first to third compressors 21a, 21b, and 21c is provided at a merging portion on the suction side of the first to third compressors 21a, 21b, and 21c. 53 is provided. At the merging portion on the suction side of the first to third compressors 21a, 21b, and 21c, the suction temperature for detecting the refrigerant temperature Ts (suction temperature) on the suction side of the first to third compressors 21a, 21b, and 21c.
  • a sensor 54 is provided.
  • a sensor 55 is provided on the other end side of the high-pressure side heat exchange path 26a of the supercooling heat exchanger 26, a liquid pipe temperature for detecting the temperature Tp (liquid pipe temperature) of the refrigerant sent from the supercooling heat exchanger 26 to the use side expansion valve 61.
  • the heat source unit 2 includes a heat source side control unit 20 that controls operations of the respective units 21a, 21b, 21c, 35, 38, 39a, 39b, and 39c constituting the heat source unit 2.
  • the heat source side control unit 20 includes a microcomputer, a memory, and the like provided to control the heat source unit 2.
  • the refrigeration apparatus 1 includes the main refrigerant circuit 11, the injection circuit 27, the supercooling heat exchanger 26, and the control unit 20.
  • the main refrigerant circuit 11 includes compressors 21a, 21b, and 21c that compress the refrigerant, a heat source side heat exchanger 24 that radiates the refrigerant, a use side expansion valve 61 that depressurizes the refrigerant, and a use side heat exchange that evaporates the refrigerant.
  • the device 62 is connected to each other, so that the refrigerant circulates.
  • the injection circuit 27 branches off from the liquid pipe portion 11 a that is a portion between the heat source side heat exchanger 24 and the use side expansion valve 51 in the main refrigerant circuit 11.
  • the injection circuit 27 includes an injection pipe 37 that connects between the liquid pipe portion 11a and the intermediate ports 23a, 23b, and 23c of the compressors 21a, 21b, and 21c, and an upstream side expansion valve 38 provided in the injection pipe 37. And downstream expansion valves 39a, 39b, 39c provided in the downstream portion of the upstream expansion valve 38 of the injection pipe 37.
  • the subcooling heat exchanger 26 is connected between the high-pressure side heat exchange path 26a for flowing the refrigerant flowing through the liquid pipe portion 11a, and the upstream side expansion valve 38 and the downstream side expansion valves 39a, 39b, 39c of the injection pipe 37. And an intermediate pressure side heat exchange path 26b for flowing the flowing refrigerant.
  • the control unit 20 controls the opening degree of the upstream side expansion valve 38 and the downstream side expansion valves 39a, 39b, and 39c.
  • FIG. 2 is a control block diagram of the refrigeration apparatus 1.
  • the refrigeration apparatus 1 is configured to perform a cooling operation for maintaining the use side space at a predetermined temperature as a basic operation.
  • this cooling operation at least one of the first to third compressors 21a, 21b, 21c is driven, and the usage-side space is cooled by the usage unit 6.
  • This cooling operation is performed by the use side control unit 60 and the heat source side control unit 20 that control the components of the refrigeration apparatus 1.
  • the refrigerant in the refrigerant circuit 10 is discharged after being compressed to a high pressure in the first to third compressors 21a, 21b, and 21c.
  • the first to third compressors 21a, 21b, and 21c are controlled by the heat source side controller 20 based on the low pressure LP, and the capacity of the first compressor 21a and the second and third compressors 21b and 21c are generated. Stopping has been performed (hereinafter referred to as “compressor low pressure control”).
  • the heat source side control unit 20 as the compressor low pressure control unit performs the rotation speed N1 (operation frequency F1) of the first compressor 21a so that the low pressure LP becomes the target low pressure LPt as the compressor low pressure control.
  • the high-pressure refrigerant discharged from the first to third compressors 21a, 21b, 21c merges in the high-pressure pipe 32 and is sent to the gas side end of the heat source side heat exchanger 24.
  • the high-pressure refrigerant sent to the gas-side end of the heat-source-side heat exchanger 24 performs heat exchange with the heat-source-side air supplied by the heat-source-side fan 35 in the heat-source-side heat exchanger 24 to dissipate heat, thereby receiving the receiver 25. Sent to.
  • the high-pressure refrigerant sent to the receiver 25 is temporarily stored in the receiver 25 and then sent to the supercooling heat exchanger 26.
  • the high-pressure refrigerant sent to the supercooling heat exchanger 26 is further cooled by exchanging heat with the refrigerant flowing in the intermediate-pressure side heat AC path 26b in the high-pressure side heat AC path 26a of the supercooling heat exchanger 26.
  • a part of the high-pressure refrigerant cooled in the high-pressure side heat exchange path 26 a is branched to the injection circuit 27, and the rest is sent to the liquid refrigerant communication pipe 7 through the liquid-side closing valve 28.
  • the high-pressure refrigerant branched into the injection circuit 27 is depressurized in the upstream expansion valve 38 provided in the upstream injection pipe 40 and sent to the intermediate pressure side heat AC path 26 b of the supercooling heat exchanger 26.
  • the refrigerant sent to the intermediate pressure side thermal AC path 26b exchanges heat with the high pressure refrigerant flowing in the high pressure side thermal AC path 26a.
  • the high-pressure refrigerant flowing through the high-pressure side heat AC path 26a is cooled, and the refrigerant flowing through the intermediate-pressure heat AC path 26b is heated.
  • the refrigerant heated in the intermediate pressure heat AC path 26b is branched into the first to third downstream injection pipes 42a, 42b, and 42c through the downstream merging injection pipe 41.
  • the refrigerant branched into the first to third downstream side injection pipes 42a, 42b, 42c is decompressed by the first to third downstream side expansion valves 39a, 39b, 39c, and the first to third compressors 21a, 21b, It is injected into the intermediate ports 23a, 23b, 23c of 21c and returned to the intermediate pressure position in the compression stroke of the first to third compressors 21a, 21b, 21c.
  • the high-pressure refrigerant sent to the liquid refrigerant communication tube 7 is branched to each usage unit 5 in the liquid refrigerant communication tube 7 and sent to the heating refrigerant tube 63 of each usage unit 5.
  • the high-pressure refrigerant sent to the heating refrigerant pipe 63 heats the condensed water in the drain pan of the usage-side heat exchanger 62 and its icing water, and is sent to the usage-side expansion valve 61.
  • the high-pressure refrigerant sent to the use side expansion valve 61 is depressurized to a low pressure in the use side expansion valve 61 and sent to the liquid side end of the use side heat exchanger 62.
  • the opening degree of the use side expansion valve 61 is controlled by the use side control unit 60 based on the superheat degree SH of the refrigerant at the gas side end of the use side heat exchanger 62 (hereinafter referred to as “use side”). Expansion valve superheat degree control ”).
  • the use side control unit 60 as the use side expansion valve superheat degree control unit obtains the superheat degree SH by subtracting the evaporation temperature Te from the gas refrigerant outlet temperature Tg as the use side expansion valve superheat degree control.
  • the opening degree of the use side expansion valve 61 is controlled so that the superheat degree SH becomes the target superheat degree SHt.
  • the low-pressure refrigerant sent to the liquid-side end of the usage-side heat exchanger 62 evaporates by exchanging heat with the usage-side air supplied by the usage-side fan 64 in the usage-side heat exchanger 62, and thus gas refrigerant. It is sent to the connecting pipe 8.
  • the low-pressure refrigerant sent to the gas refrigerant communication pipe 8 merges in the gas refrigerant communication pipe 8 and is sent to the low-pressure pipe 34 through the gas side closing valve 29.
  • the low-pressure refrigerant sent to the low-pressure pipe 34 is branched into the first to third suction pipes 33a, 33b, and 33c, and sucked into the first to third compressors 21a, 21b, and 21c, and the first to third suction pipes.
  • the compressors 21a, 21b, and 21c the refrigerant is compressed together with the refrigerant injected into the intermediate ports 23a, 23b, and 23c through the injection circuit 27 until high pressure is discharged again.
  • the flow rate of the refrigerant injected into the intermediate ports 23a, 23b, and 23c changes, and the temperature of the refrigerant (liquid pipe temperature Tp) after being cooled by the refrigerant flowing through the injection circuit 27 in the supercooling heat exchanger 26 changes.
  • the opening degree of the use side expansion valve 61 fluctuates due to the change in the liquid pipe temperature Tp sent from the supercooling heat exchanger 26 to the use side expansion valve 61.
  • the first to third compressors 21a There is a possibility that hunting of the pressure (low pressure LP) of the refrigerant sucked into 21b and 21c may occur, and the operation state becomes difficult to stabilize.
  • the use side expansion valve 61 tries to bring the superheat degree SH, which is about to move away from the target superheat degree SHt due to the change in the liquid pipe temperature Tp, to the target superheat degree SHt.
  • the opening of the fluctuates violently.
  • the low pressure LP which is the pressure of the refrigerant downstream of the use side expansion valve 61 also fluctuates violently, which causes the hunting of the low pressure LP.
  • the first to third compressors 21a try to bring the low-pressure LP that is about to leave the target low-pressure LPt closer to the target low-pressure LP by such hunting of the low-pressure LP.
  • 21b and 21c are frequently controlled and started / stopped.
  • the first to third compressors 21a, 21a, 21d despite the situation in which the cooling load in the use-side heat exchanger 62 is required due to the excessive decrease in the low-pressure LP due to the hunting of the low-pressure LP. 21b and 21c may stop.
  • the upstream side expansion valve 38 is set so that the temperature change is less likely to occur in the refrigerant flowing through the high pressure side heat exchange path 26a of the supercooling heat exchanger 26.
  • the first to third downstream expansion valves 39a based on the temperatures of the refrigerant discharged from the first to third compressors 21a, 21b, 21c (discharge temperatures Td1, Td2, Td3). 39b and 39c are controlled (hereinafter referred to as “low pressure hunting suppression control”).
  • the low-pressure hunting suppression control will be described with reference to FIGS.
  • the heat source side control unit 20 as the low pressure hunting suppression control unit opens the opening of the upstream side expansion valve 38 provided in the upstream portion of the intermediate pressure side heat exchange path 26b of the supercooling heat exchanger 26 of the injection pipe 37.
  • the temperature of the refrigerant flowing through the high-pressure side thermal AC path 26a is controlled to be less likely to occur. For this reason, a change in the temperature of the refrigerant (liquid pipe temperature Tp) sent from the supercooling heat exchanger 26 to the use side expansion valve 61 hardly occurs, and the cooling load in the use side heat exchanger 62 varies. In addition, it is possible to make it difficult for the usage-side expansion valve 62 to vary in opening.
  • the heat source side control unit 20 sets the opening degree of the upstream side expansion valve 38 to 90 to prevent the temperature change in the refrigerant flowing through the high pressure side heat exchange path 26a of the supercooling heat exchanger 26.
  • the opening degree is controlled to 100% (here, the opening degree in the fully closed state of the upstream side expansion valve 38 is set to 0% and the opening degree in the fully opened state of the upstream side expansion valve 38 is set to 100%).
  • the reason why the opening degree of the upstream side expansion valve 38 is controlled is as follows.
  • the degree of cooling (temperature change) of the refrigerant flowing through the high-pressure side thermal AC path 26a is determined from the liquid pipe portion 11a of the main refrigerant circuit 11 through the injection circuit 27 to the intermediate ports 23a of the first to third compressors 21a, 21b, 21c, It is determined by the flow rate of the refrigerant injected into 23b and 23c (the refrigerant flowing through the intermediate pressure side thermal AC path 26b) and the temperature difference between the refrigerant flowing through the intermediate pressure side thermal AC path 26b and the refrigerant flowing through the high pressure side thermal AC path 26a.
  • the flow rate of the refrigerant injected from the liquid pipe portion 11a of the main refrigerant circuit 11 to the intermediate ports 23a, 23b, 23c of the first to third compressors 21a, 21b, 21c through the injection circuit 27 is changed.
  • the opening degree of the upstream expansion valve 38 provided in the upstream portion of the intermediate pressure side heat exchange path 26b of the supercooling heat exchanger 26 of the injection pipe 37 is set to 90 to 100%.
  • the opening degree is controlled. For this reason, the degree of pressure reduction in the upstream side expansion valve 38 is reduced, and the difference between the pressure of the refrigerant flowing through the high-pressure side heat exchange path 26a and the pressure of the refrigerant flowing through the intermediate pressure side heat exchange path 26b is reduced.
  • the opening degree of the upstream expansion valve 38 is set to 90 to 100%.
  • the pressure difference between the two refrigerants is reduced by controlling the degree of opening, the temperature difference between the two refrigerants is also reduced.
  • the heat source side control unit 20 as the low pressure hunting suppression control unit is a first to third downstream side expansion provided in a downstream portion of the intermediate pressure side heat exchange path 26b of the supercooling heat exchanger 26 of the injection pipe 37.
  • the opening degrees of the valves 39a, 39b, and 39c are controlled based on the discharge temperatures Td1, Td2, and Td3. For this reason, when the amount of refrigerant injected into the intermediate ports 23a, 23b, 23c of the first to third compressors 21a, 21b, 21c through the injection circuit 27 changes due to a change in cooling load in the use side heat exchanger 62.
  • the refrigerant can be appropriately injected from the liquid pipe portion 11a of the main refrigerant circuit 11 to the intermediate ports 23a, 23b, 23c of the first to third compressors 21a, 21b, 21c.
  • the heat source side control unit 20 controls the first to third compressors 21a, 21b, and 21c so that the discharge temperatures Td1, Td2, and Td3 of the first to third compressors 21a, 21b, and 21c become the target discharge temperatures Td1t, Td2t, and Td3t. 3.
  • the opening degree of the downstream side expansion valves 39a, 39b, 39c is controlled.
  • the target discharge temperatures Td1t, Td2t, and Td3t are set so that the refrigerant discharged from the first to third compressors 21a, 21b, and 21c has an appropriate degree of superheat.
  • the discharge pressure Pd of the first to third compressors 21a, 21b, and 21c is converted into the discharge saturation temperature Tc, and a predetermined superheat degree is added to the discharge saturation temperature Tc, so that the target discharge temperatures Td1t, Td2t, Td3t Like to get.
  • the first to third compressors 21a, 21b, 21c from the main refrigerant circuit 11 are changed.
  • the occurrence of hunting of the low-pressure LP can be suppressed while appropriately injecting the refrigerant into the intermediate ports 23a, 23b, and 23c.
  • the heat source side control unit 20 as the low pressure hunting suppression control unit is configured to make it difficult for a temperature change to occur in the refrigerant flowing in the high pressure side thermal AC path 26a of the supercooling heat exchanger 26.
  • the opening degree of the upstream side expansion valve 38 is controlled to 90 to 100%, the present invention is not limited to this.
  • the heat source side control unit 20 as the low pressure hunting suppression control unit controls the opening degree of the upstream side expansion valve 38 so that the refrigerant on the downstream side of the intermediate side heat exchange path 26b of the injection pipe 37 is in a saturated liquid state.
  • the opening degree of the upstream side expansion valve 38 is controlled is as follows.
  • the degree of cooling (temperature change) of the refrigerant flowing through the high-pressure side thermal AC path 26a is determined from the liquid pipe portion 11a of the main refrigerant circuit 11 through the injection circuit 27 to the intermediate ports 23a of the first to third compressors 21a, 21b, 21c, It is determined by the flow rate of the refrigerant (the refrigerant flowing through the intermediate pressure side thermal AC path 26b) injected into the 23b and 23c and the enthalpy difference of the refrigerant between the downstream side and the upstream side of the intermediate pressure side thermal AC path 26b.
  • the opening degree of the upstream side expansion valve 38 provided in the upstream side portion of the intermediate pressure side heat exchange path 26b of the supercooling heat exchanger 26 of the injection pipe 37 is set to the value of the injection pipe 37. Control is performed so that the refrigerant on the downstream side of the intermediate-side heat exchange path 26b is in a saturated liquid state.
  • the fact that the refrigerant on the downstream side of the intermediate side heat exchange path 26b after passing through the upstream side expansion valve 38 is in a saturated liquid state means that the intermediate side heat exchange path after being depressurized in the upstream side expansion valve 38.
  • the refrigerant on the upstream side of 26b is in a state close to a saturated liquid state, similarly to the refrigerant on the downstream side of the intermediate-side thermal AC path 26b, and is a refrigerant between the downstream side and the upstream side of the intermediate-pressure side thermal AC path 26b.
  • the heat source side control unit 20 when controlling the opening degree of the upstream side expansion valve 38 so that the refrigerant on the downstream side of the intermediate side thermal AC path 26b of the injection pipe 37 is in a saturated liquid state, the heat source side control unit 20 The opening degree of the upstream side expansion valve 38 is controlled so that the refrigerant pressure MP on the downstream side of the intermediate side heat exchange path 26b of the injection pipe 37 becomes the target value MPt.
  • the pressure MP of the refrigerant is detected by a pressure sensor 56 provided in the downstream injection pipe 41 as shown in FIG.
  • the target value MPt of the refrigerant pressure MP on the downstream side of the intermediate side thermal AC path 26b of the injection pipe 37 is a value close to the refrigerant pressure MP on the downstream side of the intermediate side thermal AC path 26b of the injection pipe 37. If it is set based on the equivalent saturation pressure of the refrigerant temperature (liquid pipe temperature Tp) on the downstream side of the high-pressure side thermal AC path 26a of the liquid pipe part 11a, good control can be performed.
  • a temperature sensor (not shown) is provided in the downstream injection pipe 41 in place of the pressure sensor 56 described above, and the refrigerant temperature Tm on the downstream side of the intermediate heat exchange path 26b of the injection pipe 37 becomes the target value Tmt.
  • the opening degree of the upstream side expansion valve 38 may be controlled. In this case, it is possible to easily control based on the state quantity that is easy to control, that is, the refrigerant temperature Tm on the downstream side of the intermediate-side thermal AC path 26b of the injection pipe 37.
  • the target value Tmt of the refrigerant temperature Tm on the downstream side of the intermediate heat exchange path 26b of the injection pipe 37 is a value close to the refrigerant temperature Tm on the downstream side of the intermediate heat exchange path 26b of the injection pipe 37. If it sets based on the temperature (liquid pipe temperature Tp) of the refrigerant
  • ⁇ B> In the above embodiment and modification A, there are three compressors, the first to third compressors 21a, 21b, and 21c. However, the number of compressors may be four or more, or one or two. May be.
  • the use side expansion valve 61 is an electric expansion valve, but may be a temperature sensitive expansion valve.
  • the present invention includes a main refrigerant circuit configured by connecting a compressor, a heat source side heat exchanger, a use side expansion valve, and a use side heat exchanger, and a refrigerant branched from a liquid pipe portion of the main refrigerant circuit.
  • the present invention can be widely applied to a refrigeration apparatus having an injection circuit that injects into an intermediate port of a compressor, and a supercooling heat exchanger that cools a refrigerant that flows through the liquid pipe portion by the refrigerant that flows through the injection circuit.
  • Refrigeration apparatus 11 Main refrigerant circuit 11a Liquid pipe part 20 Heat source side control part (control part) 21a, 21b, 21c Compressor 23a, 23b, 23c Intermediate port 24 Heat source side heat exchanger 26 Supercooling heat exchanger 26a High pressure side heat AC path 26b Intermediate pressure side heat AC path 27 Injection circuit 37 Injection pipe 38 Upstream expansion valve 39a 39b, 39c Downstream side expansion valve 61 User side expansion valve 62 User side heat exchanger

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Abstract

制御部（２０）が、液管部（１１ａ）から圧縮機（２１ａ～２１ｃ）の中間ポート（２３ａ～２３ｃ）にインジェクション回路（２７）を通じて冷媒を送る際に、過冷却熱交換器（２６）の高圧側熱交流路（２６ａ）を流れる冷媒に温度変化が生じにくくなるように、インジェクション回路（２７）の上流側膨張弁（３８）の開度を制御するとともに、圧縮機（２１ａ～２１ｃ）から吐出される冷媒の温度に基づいて、インジェクション回路（２７）の下流側膨張弁（３９ａ～３９ｃ）の開度を制御する。

Description

冷凍装置
　本発明は、冷凍装置、特に、圧縮機、熱源側熱交換器、利用側膨張弁、利用側熱交換器が接続されることによって構成される主冷媒回路と、主冷媒回路の液管部から冷媒を分岐して圧縮機の中間ポートにインジェクションするインジェクション回路と、インジェクション回路を流れる冷媒によって液管部を流れる冷媒を冷却する過冷却熱交換器と、を有する冷凍装置に関する。
　従来より、特許文献１（特開２０１０－５４１８６号公報）に示すように、圧縮機、熱源側熱交換器、利用側膨張弁、利用側熱交換器が接続されることによって構成される主冷媒回路を有する冷凍装置がある。この冷凍装置では、主冷媒回路の液管部から冷媒を分岐して圧縮機の中間ポートにインジェクションするインジェクション回路と、インジェクション回路を流れる冷媒によって液管部を流れる冷媒を冷却する過冷却熱交換器と、を有するものがある。
　上記特許文献１の冷凍装置では、利用側熱交換器における冷却負荷が変動すると、インジェクション回路を通じて液管部から圧縮機の中間ポートにインジェクションされる冷媒の流量が変化し、過冷却熱交換器においてインジェクション回路を流れる冷媒によって冷却された後の冷媒の温度が変化する。このような過冷却熱交換器から利用側膨張弁に送られる冷媒の温度の変化によって、利用側膨張弁の開度が変動し、その結果、圧縮機に吸入される冷媒の圧力（低圧）のハンチングが発生するおそれがあり、運転状態が安定しにくくなる。このため、低圧に基づいて圧縮機の容量制御や発停を行う場合には、このような低圧のハンチングに起因する低圧の過度な低下によって、利用側熱交換器における冷却負荷が要求される状況であるにもかかわらず、圧縮機が停止してしまうおそれがある。
　本発明の課題は、圧縮機、熱源側熱交換器、利用側膨張弁、利用側熱交換器が接続されることによって構成される主冷媒回路と、主冷媒回路の液管部から冷媒を分岐して圧縮機の中間ポートにインジェクションするインジェクション回路と、インジェクション回路を流れる冷媒によって液管部を流れる冷媒を冷却する過冷却熱交換器と、を有する冷凍装置において、低圧のハンチングの発生を抑えることにある。
　第１の観点にかかる冷凍装置は、主冷媒回路と、インジェクション回路と、過冷却熱交換器と、制御部と、を有している。主冷媒回路は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を放熱させる熱源側熱交換器と、冷媒を減圧する利用側膨張弁と、冷媒を蒸発させる利用側熱交換器と、が接続されることによって構成されており、冷媒が循環するようになっている。インジェクション回路は、主冷媒回路のうち熱源側熱交換器と利用側膨張弁との間の部分である液管部から分岐しており、液管部と圧縮機の中間ポートとの間を接続するインジェクション管と、インジェクション管に設けられた上流側膨張弁と、インジェクション管の上流側膨張弁の下流側の部分に設けられた下流側膨張弁と、を有している。過冷却熱交換器は、液管部を流れる冷媒を流すための高圧側熱交流路と、インジェクション管の上流側膨張弁と下流側膨張弁との間を流れる冷媒を流すための中間圧側熱交流路と、を有している。制御部は、上流側膨張弁及び下流側膨張弁の開度を制御する。そして、ここでは、制御部が、液管部から圧縮機の中間ポートにインジェクション回路を通じて冷媒を送る際に、高圧側熱交流路を流れる冷媒に温度変化が生じにくくなるように上流側膨張弁の開度を制御するとともに、圧縮機から吐出される冷媒の温度に基づいて、下流側膨張弁の開度を制御する。
　ここでは、上記のように、インジェクション回路を用いて主冷媒回路の液管部から過冷却熱交換器の中間圧熱交流路を経由して圧縮機の中間ポートに冷媒をインジェクションするのに際して、インジェクション回路のインジェクション管に設けられた２種類の膨張弁の制御に特徴を有している。具体的には、インジェクション管の過冷却熱交換器の中間圧側熱交流路の上流側の部分に設けられた上流側膨張弁の開度を、上記のように、高圧側熱交流路を流れる冷媒に温度変化が生じにくくなるように制御している。このため、過冷却熱交換器から利用側膨張弁に送られる冷媒の温度の変化が生じにくくなり、利用側熱交換器における冷却負荷が変動する場合であっても、利用側膨張弁の開度の変動を生じにくくすることができる。しかも、インジェクション管の過冷却熱交換器の中間圧側熱交流路の下流側の部分に設けられた下流側膨張弁の開度を、上記のように、圧縮機から吐出される冷媒の温度に基づいて制御している。このため、利用側熱交換器における冷却負荷の変動によってインジェクション回路を通じて圧縮機の中間ポートにインジェクションされる冷媒量が変化する場合であっても、圧縮機から吐出される冷媒が過度な過熱状態や湿り状態になるのを避けて、主冷媒回路の液管部から圧縮機の中間ポートへの冷媒のインジェクションを適切に行うことができる。
　このように、ここでは、利用側熱交換器における冷却負荷が変動する場合であっても、主冷媒回路から圧縮機の中間ポートへの冷媒のインジェクションを適切に行いつつ、圧縮機に吸入される冷媒の圧力（低圧）のハンチングが発生するのを抑えることができる。
　第２の観点にかかる冷凍装置は、第１の観点にかかる冷凍装置において、制御部が、上流側膨張弁の開度を、９０～１００％の開度（ここで、上流側膨張弁の全閉状態の開度を０％とし、上流側膨張弁の全開状態の開度を１００％とする）に制御することによって、高圧側熱交流路を流れる冷媒に温度変化が生じにくくなるようにする。
　高圧側熱交流路を流れる冷媒の冷却（温度変化）の程度は、インジェクション回路を通じて主冷媒回路の液管部から圧縮機の中間ポートにインジェクションされる冷媒（中間圧側熱交流路を流れる冷媒）の流量と、中間圧側熱交流路を流れる冷媒と高圧側熱交流路を流れる冷媒との温度差によって決まる。このため、インジェクション回路を通じて主冷媒回路の液管部から圧縮機の中間ポートにインジェクションされる冷媒の流量が変化した場合であっても高圧側熱交流路を流れる冷媒の温度変化を生じにくくするためには、中間圧側熱交流路を流れる冷媒と高圧側熱交流路を流れる冷媒との温度差を小さくすることが必要となる。
　そこで、ここでは、インジェクション管の過冷却熱交換器の中間圧側熱交流路の上流側の部分に設けられた上流側膨張弁の開度を、上記のように、９０～１００％の開度に制御している。このため、上流側膨張弁における減圧の程度が小さくなり、高圧側熱交流路を流れる冷媒の圧力と中間圧側熱交流路を流れる冷媒の圧力との差が小さくなる。そして、中間圧側熱交流路を流れる冷媒と高圧側熱交流路を流れる冷媒との温度差は、両冷媒の圧力差によって概ね決まるため、上流側膨張弁の開度を９０～１００％の開度に制御することによって両冷媒の圧力差が小さくなると、両冷媒の温度差も小さくなる。
　これにより、ここでは、過冷却熱交換器における冷媒の熱交換がほとんど行われないようにすることができ、高圧側熱交流路を流れる冷媒の温度変化を確実に生じにくくすることができる。
　第３の観点にかかる冷凍装置は、第１の観点にかかる冷凍装置において、制御部が、上流側膨張弁の開度を、インジェクション管の中間側熱交流路の下流側における冷媒が飽和液状態になるように制御することによって、高圧側熱交流路を流れる冷媒に温度変化が生じにくくなるようにする。
　高圧側熱交流路を流れる冷媒の冷却（温度変化）の程度は、インジェクション回路を通じて主冷媒回路の液管部から圧縮機の中間ポートにインジェクションされる冷媒（中間圧側熱交流路を流れる冷媒）の流量と、中間圧側熱交流路の下流側と上流側との間における冷媒のエンタルピ差によって決まる。このため、インジェクション回路を通じて主冷媒回路の液管部から圧縮機の中間ポートにインジェクションされる冷媒の流量が変化した場合であっても高圧側熱交流路を流れる冷媒の温度変化を生じにくくするためには、中間圧側熱交流路の下流側と上流側との間における冷媒のエンタルピ差を小さくすることが必要となる。
　そこで、ここでは、インジェクション管の過冷却熱交換器の中間圧側熱交流路の上流側の部分に設けられた上流側膨張弁の開度を、上記のように、インジェクション管の中間側熱交流路の下流側における冷媒が飽和液状態になるように制御している。ここで、上流側膨張弁を通過した後の中間側熱交流路の下流側における冷媒が飽和液状態になるということは、上流側膨張弁において減圧された後の中間側熱交流路の上流側における冷媒が、中間側熱交流路の下流側における冷媒と同様、飽和液状態に近い状態になっており、中間圧側熱交流路の下流側と上流側との間の冷媒のエンタルピ差が小さいことを意味する。すなわち、上流側膨張弁の開度をインジェクション管の中間側熱交流路の下流側における冷媒が飽和液状態になるように制御することによって、中間圧側熱交流路の下流側と上流側との間の冷媒のエンタルピ差を小さくしているのである。
　これにより、ここでは、過冷却熱交換器における冷媒の熱交換がほとんど行われないようにすることができ、高圧側熱交流路を流れる冷媒の温度変化を確実に生じにくくすることができる。
　第４の観点にかかる冷凍装置は、第３の観点にかかる冷凍装置において、制御部が、上流側膨張弁の開度を、インジェクション管の中間側熱交流路の下流側における冷媒の温度又は圧力が目標値になるように制御している。
　ここでは、上流側膨張弁の開度を、インジェクション管の中間側熱交流路の下流側における冷媒が飽和液状態になるように制御するのに際して、上記のように、インジェクション管の中間側熱交流路の下流側における冷媒の温度又は圧力という制御しやすい状態量に基づいて容易に制御することができる。このとき、インジェクション管の中間側熱交流路の下流側における冷媒の温度又は圧力の目標値を、インジェクション管の中間側熱交流路の下流側における冷媒の温度又は圧力に近い値を示す液管部の高圧側熱交流路の下流側における冷媒の温度、又は、液管部の高圧側熱交流路の下流側における冷媒の温度の相当飽和圧力に基づいて設定すれば、良好な制御を行うことができる。
本発明の一実施形態にかかる冷凍装置の概略構成図である。 冷凍装置の制御ブロック図である。 変形例Ａにかかる冷凍装置の概略構成図である。
　以下、本発明にかかる冷凍装置の実施形態について、図面に基づいて説明する。尚、本発明にかかる冷凍装置の実施形態の具体的な構成は、下記の実施形態及びその変形例に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
　（１）冷凍装置の構成
　図１は、本発明の一実施形態にかかる冷凍装置１の概略構成図である。冷凍装置１は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルによって、冷蔵倉庫や店舗のショーケースの庫内等の利用側空間の冷却を行う装置である。冷凍装置１は、主として、熱源ユニット２と、複数（ここでは、２つ）の利用ユニット６と、熱源ユニット２と利用ユニット６とを接続する液冷媒連絡管７及びガス冷媒連絡管８と、を有している。そして、冷凍装置１の蒸気圧縮式の冷媒回路１０は、熱源ユニット２と利用ユニット６とを、液冷媒連絡管７及びガス冷媒連絡管８を介して接続することによって構成されており、冷媒回路１０に封入された冷媒が循環するようになっている。
　＜利用ユニット＞
　複数の利用ユニット６は同様に構成されている。利用ユニット６は、上記のように、液冷媒連絡管７及びガス冷媒連絡管８を介して熱源ユニット２に接続されており、冷媒回路１０の一部を構成している。
　次に、利用ユニット６の構成について説明する。
　利用ユニット６は、主として、利用側膨張弁６１と、利用側熱交換器６２と、加熱用冷媒管６３と、を有している。
　利用側膨張弁６１は、冷凍サイクルにおける高圧の冷媒を減圧する開度制御が可能な電動膨張弁である。利用側膨張弁６１の一端は、加熱用冷媒管６３に接続されており、利用側膨張弁６１の他端は、利用側熱交換器６２の液側端に接続されている。
　利用側熱交換器６２は、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒の蒸発器として機能して庫内空気（利用側空気）を冷却する熱交換器である。利用側熱交換器６２の液側端は、利用側膨張弁６１に接続されており、利用側熱交換器６２のガス側端は、ガス冷媒連絡管８に接続されている。ここで、利用ユニット６は、利用ユニット６内に利用側空気を吸入して、利用側熱交換器６２において冷媒と熱交換させた後に、庫内（利用側空間）に供給するための利用側ファン６４を有している。すなわち、利用ユニット６は、利用側熱交換器６２を流れる冷媒の加熱源としての利用側空気を利用側熱交換器６２に供給するファンとして、利用側ファン６４を有している。利用側ファン６４は、利用側ファン用モータ６５によって駆動されるようになっている。
　加熱用冷媒管６３は、冷凍サイクルにおける高圧の冷媒によって利用側熱交換器６２で発生する結露水やその氷結水を加熱する冷媒管である。加熱用冷媒管６３は、利用側熱交換器６２のドレンパン（図示せず）に設けられている。加熱用冷媒管６３の一端は、液冷媒連絡管７に接続されており、加熱用冷媒管６３の他端は、利用側膨張弁６１に接続されている。
　利用ユニット６には、各種のセンサが設けられている。具体的に、利用側熱交換器６２の伝熱管には、利用側熱交換器６２における冷媒の温度Ｔｅ（蒸発温度）を検出する利用側熱交温度センサ６６が設けられている。利用側熱交換器６２の他端近傍には、利用側熱交換器６２の他端側における冷媒の温度Ｔｇ（ガス冷媒出口温度）を検出する利用側ガス温度センサ６７が設けられている。利用側ファン６４の近傍には、利用側空間における利用側空気の温度Ｔａ（利用側空気温度）を検出する利用側空気温度センサ６８が設けられている。
　利用ユニット６は、利用ユニット６を構成する各部６１、６４の動作を制御する利用側制御部６０を有している。そして、利用側制御部６０は、利用ユニット６の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモリ等を有している。
　＜熱源ユニット＞
　熱源ユニット２は、上記のように、液冷媒連絡管７及びガス冷媒連絡管８を介して複数の利用ユニット６に接続されており、冷媒回路１０の一部を構成している。
　次に、熱源ユニット２の構成について説明する。
　熱源ユニット２は、主として、第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃと、熱源側熱交換器２４と、レシーバ２５と、過冷却熱交換器２６と、インジェクション回路２７と、液側閉鎖弁２８と、ガス側閉鎖弁２９と、を有している。
　第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、冷媒を冷凍サイクルにおける高圧になるまで圧縮する圧縮機である。ここでは、第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃとして、ロータリ式やスクロール式等の容積式の圧縮要素（図示せず）が圧縮機用モータ２２ａ、２２ｂ、２２ｃによって回転駆動される密閉式構造の圧縮機が使用されている。また、第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの圧縮要素には、冷凍サイクルにおける中間圧の位置に開口する中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃが設けられている。また、圧縮機用モータ２２ａは、インバータにより回転数Ｎ１（運転周波数Ｆ１）の制御が可能であり、これにより、第１圧縮機２１ａの容量制御が可能になっている。これに対して、圧縮機用モータ２２ｂ、２２ｃには、インバータが設けられておらず、回転数Ｎ２、Ｎ３が一定であり、これにより、第２及び第３圧縮機２１ｂ、２１ｃの運転容量が一定となる。第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吐出側には、吐出管３１ａ、３１ｂ、３１ｃが接続されている。吐出管３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、高圧管３２で合流している。高圧管３２は、熱源側熱交換器２４のガス側端に接続されている。第１圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吸入側には、吸入管３３ａ、３３ｂ、３３ｃが接続されている。吸入管３３ａ、３３ｂ、３３ｃは、低圧管３４から分岐されている。低圧管３４は、ガス側閉鎖弁２９に接続されている。
　熱源側熱交換器２４は、冷凍サイクルにおける高圧の冷媒の放熱器として機能する熱交換器である。熱源側熱交換器２４のガス側端は、高圧管３２に接続されており、熱源側熱交換器２４の液側端は、レシーバ２５に接続されている。ここで、熱源ユニット２は、熱源ユニット２内に庫外空気（熱源側空気）を吸入して、熱源側熱交換器２４において冷媒と熱交換させた後に、外部に排出するための熱源側ファン３５を有している。すなわち、熱源ユニット２は、熱源側熱交換器２４を流れる冷媒の冷却源としての熱源側空気を熱源側熱交換器２４に供給するファンとして、熱源側ファン３５を有している。熱源側ファン３５は、熱源側ファン用モータ３６によって駆動されるようになっている。
　レシーバ２５は、熱源側熱交換器２４で放熱した冷凍サイクルの高圧の冷媒を一時的に溜める容器である。レシーバ２５の入口は、熱源側熱交換器２４の液側端に接続されており、レシーバ２５の出口は、過冷却熱交換器２６に接続されている。
　過冷却熱交換器２６は、レシーバ２５において一時的に溜められた冷凍サイクルにおける高圧の冷媒をさらに冷却する熱交換器であり、高圧側熱交流路２６ａと、高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒と熱交換を行う中間圧側熱交流路２６ｂと、を有している。高圧側熱交流路２６ａの一端は、レシーバ２５の出口に接続されており、高圧側熱交流路２６ａの他端は、液側閉鎖弁２８に接続されている。ここで、冷媒回路１０のうち過冷却熱交換器２６及びインジェクション回路２７を除く部分を主冷媒回路１１とすると、過冷却熱交換器２６の高圧側熱交流路２６ａは、主冷媒回路１１のうち熱源側熱交換器２４と利用側膨張弁５１との間の部分である液管部１１ａに設けられていることになる。そして、主冷媒回路１１のうち熱源側熱交換器２４と利用側膨張弁６１との間の部分とは、熱源側熱交換器２４からレシーバ２５、過冷却熱交換器２６の高圧側流路２６ａ、液側閉鎖弁２８及び液冷媒連絡管６を通じて利用側膨張弁６１に至るまでの部分を意味する。このように、高圧側熱交流路２６ａは、液管部１１ａを流れる冷凍サイクルにおける高圧の冷媒を流すための流路となっている。また、中間圧側熱交流路２６ｂの両端は、インジェクション回路２７を構成するインジェクション管３７に接続されている。
　インジェクション回路２７は、主冷媒回路１１のうち熱源側熱交換器２４と利用側膨張弁６１との間の部分である液管部１１ａから冷媒を分岐する回路である。ここでは、インジェクション回路２７は、液管部１１ａのうち過冷却熱交換器２６の高圧側熱交流路２６ａの他端と液側閉鎖弁２８との間の部分から分岐している。インジェクション回路２７は、液管部１１ａと第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃとの間を接続するインジェクション管３７と、インジェクション管３７に設けられた上流側膨張弁３８と、インジェクション管３７の上流側膨張弁３８の下流側の部分に設けられた第１～第３下流側膨張弁３９ａ、３９ｂ、３９ｃと、を有している。インジェクション管３７は、液管部１１ａからの分岐部から過冷却熱交換器２６の中間圧熱交流路２６ｂの一端に至るまでの上流側インジェクション管４０と、過冷却熱交換器２６の中間圧熱交流路２６ｂの他端から第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃに至るまでの下流側インジェクション管４１、４２ａ、４２ｂ、４２ｃと、を有している。上流側インジェクション管４０には、上流側膨張弁３８が設けられている。上流側膨張弁３８は、液管部１１ａから分岐された冷凍サイクルにおける高圧の冷媒を減圧する開度制御が可能な電動膨張弁である。下流側合流インジェクション管４１は、過冷却熱交換器２６の中間圧熱交流路２６ｂの他端から第１～第３下流側インジェクション管４２ａ、４２ｂ、４２ｃへの分岐部に至るまでの冷媒管である。第１～第３下流側インジェクション管４２ａ、４２ｂ、４２ｃは、下流側合流インジェクション管４１からの分岐部から第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃに至るまでの冷媒管である。第１～第３下流側膨張弁３９ａ、３９ｂ、３９ｃは、過冷却熱交換器２６の中間圧熱交流路２６ｂを通過した冷媒を減圧する開度制御が可能な電動膨張弁である。このように、過冷却熱交換器２６の中間圧熱交流路２６ｂは、インジェクション管３７の上流側膨張弁３８と第１～第３下流側膨張弁３９ａ、３９ｂ、３９ｃとの間を流れる冷媒を流すための流路となっている。
　液側閉鎖弁２８は、熱源ユニット２と液冷媒連絡管７との接続部分に設けられた手動弁である。
　ガス側閉鎖弁２９は、熱源ユニット２とガス冷媒連絡管８との接続部分に設けられた手動弁である。
　熱源ユニット２には、各種のセンサが設けられている。具体的に、第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吐出側の合流部には、第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吐出側における冷媒の圧力ＨＰ（高圧）を検出する吐出圧力センサ５１が設けられている。第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吐出側には、第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吐出側における冷媒の温度Ｔｄ１、Ｔｄ２、Ｔｄ３（吐出温度）を検出する第１～第３吐出温度センサ５２ａ、５２ｂ、５２ｃが設けられている。第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吸入側の合流部には、第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吸入側における冷媒の圧力ＬＰ（低圧）を検出する吸入圧力センサ５３が設けられている。第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吸入側の合流部には、第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吸入側における冷媒の温度Ｔｓ（吸入温度）を検出する吸入温度センサ５４が設けられている。過冷却熱交換器２６の高圧側熱交流路２６ａの他端側には、過冷却熱交換器２６から利用側膨張弁６１に送られる冷媒の温度Ｔｐ（液管温度）を検出する液管温度センサ５５が設けられている。
　熱源ユニット２は、熱源ユニット２を構成する各部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、３５、３８、３９ａ、３９ｂ、３９ｃの動作を制御する熱源側制御部２０を有している。そして、熱源側制御部２０は、熱源ユニット２の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモリ等を有している。
　以上のように、冷凍装置１は、主冷媒回路１１と、インジェクション回路２７と、過冷却熱交換器２６と、制御部２０と、を有している。主冷媒回路１１は、冷媒を圧縮する圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃと、冷媒を放熱させる熱源側熱交換器２４と、冷媒を減圧する利用側膨張弁６１と、冷媒を蒸発させる利用側熱交換器６２と、が接続されることによって構成されており、冷媒が循環するようになっている。インジェクション回路２７は、主冷媒回路１１のうち熱源側熱交換器２４と利用側膨張弁５１との間の部分である液管部１１ａから分岐している。そして、インジェクション回路２７は、液管部１１ａと圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃとの間を接続するインジェクション管３７と、インジェクション管３７に設けられた上流側膨張弁３８と、インジェクション管３７の上流側膨張弁３８の下流側の部分に設けられた下流側膨張弁３９ａ、３９ｂ、３９ｃと、を有している。過冷却熱交換器２６は、液管部１１ａを流れる冷媒を流すための高圧側熱交流路２６ａと、インジェクション管３７の上流側膨張弁３８と下流側膨張弁３９ａ、３９ｂ、３９ｃとの間を流れる冷媒を流すための中間圧側熱交流路２６ｂと、を有している。制御部２０は、上流側膨張弁３８及び下流側膨張弁３９ａ、３９ｂ、３９ｃの開度を制御するようになっている。
　（２）冷凍装置の基本動作
　次に、冷凍装置１の基本動作について、図１及び図２を用いて説明する。ここで、図２は、冷凍装置１の制御ブロック図である。
　冷凍装置１は、基本動作として、利用側空間を所定温度に維持する冷却運転が行われるようになっている。この冷却運転では、第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃのうち少なくとも１つが駆動されて、利用ユニット６によって利用側空間が冷却される。ここでは、第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃのすべてが駆動される場合について説明する。尚、この冷却運転は、冷凍装置１の構成機器を制御する利用側制御部６０及び熱源側制御部２０によって行われる。
　冷媒回路１０内の冷媒は、第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃにおいて、高圧になるまで圧縮された後に吐出される。ここで、第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、熱源側制御部２０によって、低圧ＬＰに基づいて第１圧縮機２１ａの容量制御や第２及び第３圧縮機２１ｂ、２１ｃの発停が行われている（以下、「圧縮機低圧制御」とする）。具体的には、圧縮機低圧制御部としての熱源側制御部２０は、圧縮機低圧制御として、低圧ＬＰが目標低圧ＬＰｔになるように、第１圧縮機２１ａの回転数Ｎ１（運転周波数Ｆ１）を制御し、及び／又は、第２及び第３圧縮機２１ｂ、２１ｃを発停させており、これにより、第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃ全体としての容量制御が行われている。第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃから吐出された高圧の冷媒は、高圧管３２において合流して、熱源側熱交換器２４のガス側端に送られる。
　熱源側熱交換器２４のガス側端に送られた高圧の冷媒は、熱源側熱交換器２４において、熱源側ファン３５によって供給される熱源側空気と熱交換を行って放熱して、レシーバ２５に送られる。
　レシーバ２５に送られた高圧の冷媒は、レシーバ２５において一時的に溜められた後に、過冷却熱交換器２６に送られる。
　過冷却熱交換器２６に送られた高圧の冷媒は、過冷却熱交換器２６の高圧側熱交流路２６ａにおいて中間圧側熱交流路２６ｂを流れる冷媒と熱交換を行ってさらに冷却される。高圧側熱交流路２６ａにおいて冷却された高圧の冷媒は、その一部がインジェクション回路２７に分岐され、残りが液側閉鎖弁２８を通じて液冷媒連絡管７に送られる。
　インジェクション回路２７に分岐された高圧の冷媒は、上流側インジェクション管４０に設けられた上流側膨張弁３８において減圧され、過冷却熱交換器２６の中間圧側熱交流路２６ｂに送られる。中間圧側熱交流路２６ｂに送られた冷媒は、上記のように、高圧側熱交流路２６ａを流れる高圧の冷媒と熱交換を行う。これにより、高圧側熱交流路２６ａを流れる高圧の冷媒が冷却されるとともに、中間圧熱交流路２６ｂを流れる冷媒が加熱される。中間圧熱交流路２６ｂにおいて加熱された冷媒は、下流側合流インジェクション管４１を通じて、第１～第３下流側インジェクション管４２ａ、４２ｂ、４２ｃに分岐される。第１～第３下流側インジェクション管４２ａ、４２ｂ、４２ｃに分岐された冷媒は、第１～第３下流側膨張弁３９ａ、３９ｂ、３９ｃにおいて減圧され、第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃにインジェクションされて、第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの圧縮行程の中間圧の位置に戻される。
　液冷媒連絡管７に送られた高圧の冷媒は、液冷媒連絡管７において各利用ユニット５に分岐され、各利用ユニット５の加熱用冷媒管６３に送られる。
　加熱用冷媒管６３に送られた高圧の冷媒は、利用側熱交換器６２のドレンパンの結露水やその氷結水を加熱して、利用側膨張弁６１に送られる。
　利用側膨張弁６１に送られた高圧の冷媒は、利用側膨張弁６１において低圧まで減圧され、利用側熱交換器６２の液側端に送られる。ここで、利用側膨張弁６１は、利用側制御部６０によって、利用側熱交換器６２のガス側端における冷媒の過熱度ＳＨに基づいて、開度が制御されている（以下、「利用側膨張弁過熱度制御」とする）。具体的には、利用側膨張弁過熱度制御部としての利用側制御部６０は、利用側膨張弁過熱度制御として、ガス冷媒出口温度Ｔｇから蒸発温度Ｔｅを差し引くことによって過熱度ＳＨを得て、この過熱度ＳＨが目標過熱度ＳＨｔになるように、利用側膨張弁６１の開度を制御している。
　利用側熱交換器６２の液側端に送られた低圧の冷媒は、利用側熱交換器６２において、利用側ファン６４によって供給される利用側空気と熱交換を行って蒸発して、ガス冷媒連絡管８に送られる。
　ガス冷媒連絡管８に送られた低圧の冷媒は、ガス冷媒連絡管８において合流し、ガス側閉鎖弁２９を通じて低圧管３４に送られる。
　低圧管３４に送られた低圧の冷媒は、第１～第３吸入管３３ａ、３３ｂ、３３ｃに分岐され、第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃに吸入されて、第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃにおいて、インジェクション回路２７を通じて中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃにインジェクションされた冷媒とともに高圧になるまで圧縮されて、再び吐出される。
　このようにして、冷凍装置１における冷却運転が行われている。
　（３）低圧のハンチングの発生を抑えるための制御
　冷凍装置１における基本動作としての冷却運転では、主冷媒回路１１の液管部１１ａから第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃにインジェクション回路２７を通じて冷媒を送るインジェクションが行われている。このような冷凍装置１において、利用ユニット５（すなわち、利用側熱交換器６２）における冷却負荷が変動すると、インジェクション回路２７を通じて液管部１１ａから第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃにインジェクションされる冷媒の流量が変化し、過冷却熱交換器２６においてインジェクション回路２７を流れる冷媒によって冷却された後の冷媒の温度（液管温度Ｔｐ）が変化する。このような過冷却熱交換器２６から利用側膨張弁６１に送られる液管温度Ｔｐの変化によって、利用側膨張弁６１の開度が変動し、その結果、第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃに吸入される冷媒の圧力（低圧ＬＰ）のハンチングが発生するおそれがあり、運転状態が安定しにくくなる。ここでは、利用側膨張弁過熱度制御を行っているため、液管温度Ｔｐの変化によって目標過熱度ＳＨｔから離れようとする過熱度ＳＨを目標過熱度ＳＨｔに近づけようとして、利用側膨張弁６１の開度が激しく変動することになる。そして、利用側膨張弁６１の開度の急激な変動によって、利用側膨張弁６１の下流側の冷媒の圧力である低圧ＬＰも激しく変動し、これが低圧ＬＰのハンチングを発生させるのである。そして、ここでは、圧縮機低圧制御を行っているため、このような低圧ＬＰのハンチングによって目標低圧ＬＰｔから離れようとする低圧ＬＰを目標低圧ＬＰに近づけようとして、第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの容量制御や発停が頻繁になされることになる。そして、このような低圧ＬＰのハンチングに起因する低圧ＬＰの過度な低下によって、利用側熱交換器６２における冷却負荷が要求される状況であるにもかかわらず、第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃが停止してしまうおそれがある。
　そこで、冷凍装置１では、熱源側制御部２０が、インジェクションを行う際に、過冷却熱交換器２６の高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒に温度変化が生じにくくなるように上流側膨張弁３８の開度を制御するとともに、第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃから吐出される冷媒の温度（吐出温度Ｔｄ１、Ｔｄ２、Ｔｄ３）に基づいて、第１～第３下流側膨張弁３９ａ、３９ｂ、３９ｃの開度を制御するようにしている（以下、「低圧ハンチング抑制制御」とする）。次に、低圧ハンチング抑制制御について、図１及び図２を用いて説明する。
　ここでは、インジェクションを行うのに際して、インジェクション回路２７のインジェクション管３７に設けられた２種類の膨張弁３８、３９ａ、３９ｂ、３９ｃの制御に特徴を有している。
　まず、低圧ハンチング抑制制御部としての熱源側制御部２０は、インジェクション管３７の過冷却熱交換器２６の中間圧側熱交流路２６ｂの上流側の部分に設けられた上流側膨張弁３８の開度を、上記のように、高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒に温度変化が生じにくくなるように制御している。このため、過冷却熱交換器２６から利用側膨張弁６１に送られる冷媒の温度（液管温度Ｔｐ）の変化が生じにくくなり、利用側熱交換器６２における冷却負荷が変動する場合であっても、利用側膨張弁６２の開度の変動を生じにくくすることができる。
　具体的には、熱源側制御部２０は、過冷却熱交換器２６の高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒に温度変化が生じにくくするために、上流側膨張弁３８の開度を、９０～１００％の開度（ここで、上流側膨張弁３８の全閉状態の開度を０％とし、上流側膨張弁３８の全開状態の開度を１００％とする）に制御するようにしている。ここで、このような上流側膨張弁３８の開度制御を行う理由は、以下の通りである。
　高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒の冷却（温度変化）の程度は、インジェクション回路２７を通じて主冷媒回路１１の液管部１１ａから第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃにインジェクションされる冷媒（中間圧側熱交流路２６ｂを流れる冷媒）の流量と、中間圧側熱交流路２６ｂを流れる冷媒と高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒との温度差によって決まる。このため、インジェクション回路２７を通じて主冷媒回路１１の液管部１１ａから第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃにインジェクションされる冷媒の流量が変化した場合であっても高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒の温度変化を生じにくくするためには、中間圧側熱交流路２６ｂを流れる冷媒と高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒との温度差を小さくすることが必要となる。
　そこで、ここでは、上記のように、インジェクション管３７の過冷却熱交換器２６の中間圧側熱交流路２６ｂの上流側の部分に設けられた上流側膨張弁３８の開度を、９０～１００％の開度に制御している。このため、上流側膨張弁３８における減圧の程度が小さくなり、高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒の圧力と中間圧側熱交流路２６ｂを流れる冷媒の圧力との差が小さくなる。そして、中間圧側熱交流路２６ｂを流れる冷媒と高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒との温度差は、両冷媒の圧力差によって概ね決まるため、上流側膨張弁３８の開度を９０～１００％の開度に制御することによって両冷媒の圧力差が小さくなると、両冷媒の温度差も小さくなる。
　これにより、ここでは、過冷却熱交換器２６における冷媒の熱交換がほとんど行われないようにすることができ、高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒の温度変化を確実に生じにくくすることができる。
　しかも、低圧ハンチング抑制制御部としての熱源側制御部２０は、インジェクション管３７の過冷却熱交換器２６の中間圧側熱交流路２６ｂの下流側の部分に設けられた第１～第３下流側膨張弁３９ａ、３９ｂ、３９ｃの開度を、上記のように、吐出温度Ｔｄ１、Ｔｄ２、Ｔｄ３に基づいて制御している。このため、利用側熱交換器６２における冷却負荷の変動によってインジェクション回路２７を通じて第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃにインジェクションされる冷媒量が変化する場合であっても、第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃから吐出される冷媒が過度な過熱状態や湿り状態になるのを避けることができる。そして、主冷媒回路１１の液管部１１ａから第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃへの冷媒のインジェクションを適切に行うことができる。
　具体的には、熱源側制御部２０は、第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吐出温度Ｔｄ１、Ｔｄ２、Ｔｄ３が目標吐出温度Ｔｄ１ｔ、Ｔｄ２ｔ、Ｔｄ３ｔになるように、第１～第３下流側膨張弁３９ａ、３９ｂ、３９ｃの開度を制御している。ここで、目標吐出温度Ｔｄ１ｔ、Ｔｄ２ｔ、Ｔｄ３ｔは、第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃから吐出される冷媒が適切な過熱度になるように設定されている。すなわち、第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吐出圧力Ｐｄを吐出飽和温度Ｔｃに換算し、この吐出飽和温度Ｔｃに所定の過熱度を加えることによって、目標吐出温度Ｔｄ１ｔ、Ｔｄ２ｔ、Ｔｄ３ｔを得るようにしている。
　このように、ここでは、上記の低圧ハンチング抑制制御によって、利用側熱交換器６２における冷却負荷が変動する場合であっても、主冷媒回路１１から第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃへの冷媒のインジェクションを適切に行いつつ、低圧ＬＰのハンチングが発生するのを抑えることができる。
　（４）変形例
　＜Ａ＞
　上記実施形態の低圧ハンチング抑制制御では、過冷却熱交換器２６の高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒に温度変化が生じにくくするために、低圧ハンチング抑制制御部としての熱源側制御部２０が、上流側膨張弁３８の開度を９０～１００％の開度に制御しているが、これに限定されるものではない。
　例えば、低圧ハンチング抑制制御部としての熱源側制御部２０が、上流側膨張弁３８の開度を、インジェクション管３７の中間側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒が飽和液状態になるように制御することによって、高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒に温度変化が生じにくくなるようにしてもよい。ここで、このような上流側膨張弁３８の開度制御を行う理由は、以下の通りである。
　高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒の冷却（温度変化）の程度は、インジェクション回路２７を通じて主冷媒回路１１の液管部１１ａから第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃにインジェクションされる冷媒（中間圧側熱交流路２６ｂを流れる冷媒）の流量と、中間圧側熱交流路２６ｂの下流側と上流側との間における冷媒のエンタルピ差によって決まる。このため、インジェクション回路２７を通じて主冷媒回路１１の液管部１１ａから第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃにインジェクションされる冷媒の流量が変化した場合であっても高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒の温度変化を生じにくくするためには、中間圧側熱交流路２６ｂの下流側と上流側との間における冷媒のエンタルピ差を小さくすることが必要となる。
　そこで、ここでは、上記のように、インジェクション管３７の過冷却熱交換器２６の中間圧側熱交流路２６ｂの上流側の部分に設けられた上流側膨張弁３８の開度を、インジェクション管３７の中間側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒が飽和液状態になるように制御している。ここで、上流側膨張弁３８を通過した後の中間側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒が飽和液状態になるということは、上流側膨張弁３８において減圧された後の中間側熱交流路２６ｂの上流側における冷媒が、中間側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒と同様、飽和液状態に近い状態になっており、中間圧側熱交流路２６ｂの下流側と上流側との間の冷媒のエンタルピ差が小さいことを意味する。すなわち、上流側膨張弁３８の開度をインジェクション管３７の中間側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒が飽和液状態になるように制御することによって、中間圧側熱交流路２６ｂの下流側と上流側との間の冷媒のエンタルピ差を小さくしているのである。
　これにより、ここでは、過冷却熱交換器２６における冷媒の熱交換がほとんど行われないようにすることができ、高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒の温度変化を確実に生じにくくすることができる。
　特に、ここでは、上流側膨張弁３８の開度を、インジェクション管３７の中間側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒が飽和液状態になるように制御するのに際して、熱源側制御部２０が、上流側膨張弁３８の開度を、インジェクション管３７の中間側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒の圧力ＭＰが目標値ＭＰｔになるように制御している。ここで、冷媒の圧力ＭＰは、図３に示すように、下流側インジェクション管４１に設けられた圧力センサ５６によって検出される。
　これにより、インジェクション管３７の中間側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒の圧力ＭＰという制御しやすい状態量に基づいて容易に制御することができる。このとき、インジェクション管３７の中間側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒の圧力ＭＰの目標値ＭＰｔを、インジェクション管３７の中間側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒の圧力ＭＰに近い値を示す液管部１１ａの高圧側熱交流路２６ａの下流側における冷媒の温度（液管温度Ｔｐ）の相当飽和圧力に基づいて設定すれば、良好な制御を行うことができる。
　尚、上記の圧力センサ５６に代えて下流側インジェクション管４１に温度センサ（図示せず）を設けて、インジェクション管３７の中間側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒の温度Ｔｍが目標値Ｔｍｔになるように、上流側膨張弁３８の開度を制御してもよい。この場合には、インジェクション管３７の中間側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒の温度Ｔｍという制御しやすい状態量に基づいて容易に制御することができる。このとき、インジェクション管３７の中間側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒の温度Ｔｍの目標値Ｔｍｔを、インジェクション管３７の中間側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒の温度Ｔｍに近い値を示す液管部１１ａの高圧側熱交流路２６ａの下流側における冷媒の温度（液管温度Ｔｐ）に基づいて設定すれば、良好な制御を行うことができる。
　＜Ｂ＞
　上記実施形態及び変形例Ａでは、圧縮機が第１～第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの３台であるが、４台以上であってもよいし、また、１台や２台であってもよい。
　＜Ｃ＞
　上記実施形態及び変形例Ａ、Ｂでは、利用ユニット６（すなわち、利用側熱交換器６２）が２台であるが、３台以上であってもよいし、また、１台だけであってもよい。
　＜Ｄ＞
　上記実施形態及び変形例Ａ～Ｃでは、利用側膨張弁６１が電動膨張弁であるが、感温膨張弁であってもよい。
　本発明は、圧縮機、熱源側熱交換器、利用側膨張弁、利用側熱交換器が接続されることによって構成される主冷媒回路と、主冷媒回路の液管部から冷媒を分岐して圧縮機の中間ポートにインジェクションするインジェクション回路と、インジェクション回路を流れる冷媒によって液管部を流れる冷媒を冷却する過冷却熱交換器と、を有する冷凍装置、に対して、広く適用可能である。
　１　　　　　　　　　　　冷凍装置
　１１　　　　　　　　　　主冷媒回路
　１１ａ　　　　　　　　　液管部
　２０　　　　　　　　　　熱源側制御部（制御部）
　２１ａ、２１ｂ、２１ｃ　圧縮機
　２３ａ、２３ｂ、２３ｃ　中間ポート
　２４　　　　　　　　　　熱源側熱交換器
　２６　　　　　　　　　　過冷却熱交換器
　２６ａ　　　　　　　　　高圧側熱交流路
　２６ｂ　　　　　　　　　中間圧側熱交流路
　２７　　　　　　　　　　インジェクション回路
　３７　　　　　　　　　　インジェクション管
　３８　　　　　　　　　　上流側膨張弁
　３９ａ、３９ｂ、３９ｃ　下流側膨張弁
　６１　　　　　　　　　　利用側膨張弁
　６２　　　　　　　　　　利用側熱交換器
特開２０１０－５４１８６号公報

Claims (4)

  1. 　冷媒を圧縮する圧縮機（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）と、前記冷媒を放熱させる熱源側熱交換器（２４）と、前記冷媒を減圧する利用側膨張弁（６１）と、前記冷媒を蒸発させる利用側熱交換器（６２）とが接続されることによって構成されており、前記冷媒が循環する主冷媒回路（１１）と、
    　前記主冷媒回路のうち前記熱源側熱交換器と前記利用側膨張弁との間の部分である液管部（１１ａ）から分岐しており、前記液管部と前記圧縮機の中間ポート（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）との間を接続するインジェクション管（３７）と、前記インジェクション管に設けられた上流側膨張弁（３８）と、前記インジェクション管の前記上流側膨張弁の下流側の部分に設けられた下流側膨張弁（３９ａ、３９ｂ、３９ｃ）と、を有する、インジェクション回路（２７）と、
    　前記液管部を流れる前記冷媒を流すための高圧側熱交流路（２６ａ）と、前記インジェクション管の前記上流側膨張弁と前記下流側膨張弁との間を流れる前記冷媒を流すための中間圧側熱交流路（２６ｂ）と、を有する、過冷却熱交換器（２６）と、
    　前記上流側膨張弁及び前記下流側膨張弁の開度を制御する制御部（２０）と、
    を備えており、
    　前記制御部は、前記液管部から前記圧縮機の中間ポートに前記インジェクション回路を通じて前記冷媒を送る際に、前記高圧側熱交流路を流れる前記冷媒に温度変化が生じにくくなるように前記上流側膨張弁の開度を制御するとともに、前記圧縮機から吐出される前記冷媒の温度に基づいて、前記下流側膨張弁の開度を制御する、
    冷凍装置（１）。
  2. 　前記制御部は、前記上流側膨張弁の開度を、９０～１００％の開度（ここで、前記上流側膨張弁の全閉状態の開度を０％とし、前記上流側膨張弁の全開状態の開度を１００％とする）に制御することによって、前記高圧側熱交流路を流れる前記冷媒に温度変化が生じにくくなるようにする、
    請求項１に記載の冷凍装置。
  3. 　前記制御部は、前記上流側膨張弁の開度を、前記インジェクション管の前記中間側熱交流路の下流側における前記冷媒が飽和液状態になるように制御することによって、前記高圧側熱交流路を流れる前記冷媒に温度変化が生じにくくなるようにする、
    請求項１に記載の冷凍装置。
  4. 　前記制御部は、前記上流側膨張弁の開度を、前記インジェクション管の前記中間側熱交流路の下流側における前記冷媒の温度又は圧力が目標値になるように制御している、
    請求項３に記載の冷凍装置。
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