WO2021065117A1 - 熱源ユニット及び冷凍装置 - Google Patents

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WO2021065117A1
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gas
heat exchanger
refrigerant
liquid separator
pressure
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竹上 雅章
明敏 上野
秀一 田口
堀田 卓也
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ダイキン工業株式会社
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    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F25B9/008Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide

Definitions

  • This disclosure relates to a heat source unit and a refrigerating device.
  • carbon dioxide is used as the refrigerant in the refrigerant circuit of the refrigeration system.
  • a refrigerant circuit using carbon dioxide as a refrigerant a supercritical refrigeration cycle is performed in which the high pressure of the refrigerant becomes equal to or higher than the critical pressure.
  • An object of the present disclosure is the pressure in the gas-liquid separator while the compressor is stopped in a refrigerating apparatus having a refrigerant circuit for performing a supercritical cycle and a gas-liquid separator on the downstream side of the radiator and a heat source unit thereof. It is possible to suppress the occurrence of abnormalities.
  • the first aspect of the present disclosure is It is assumed that the heat source unit is connected to the equipment on the user side and has a refrigerant circuit (6) that performs a refrigeration cycle in which the high pressure is equal to or higher than the critical pressure of the refrigerant.
  • This heat source unit With the compression part (20), Gas-liquid separator (15) and A gas passage (13, 17, 54, 64) communicating with the gas outlet (15a) of the gas-liquid separator (15) and at least one of a plurality of heat exchangers (13, 17, 54, 64) provided in the refrigerant circuit (6). 70) and A switchgear (71) that opens and closes the gas passage (70), When the pressure in the gas-liquid separator (15) is equal to or less than a predetermined value while the compression unit (20) is stopped, the switchgear (71) is closed and the pressure in the gas-liquid separator (15) is reduced.
  • a controller (100) that opens the switchgear (71) when it is larger than the predetermined value, It is characterized by having.
  • the gas passage (70) is opened and closed when the pressure in the gas-liquid separator (15) is larger than the above-mentioned predetermined value while the compression unit (20) is stopped.
  • Device (71) is opened. This allows the refrigerant in the gas-liquid separator (15) to escape to at least one of the heat exchangers (13, 17, 54, 64). Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a pressure abnormality inside the gas-liquid separator (15) while the compression unit (20) is stopped.
  • a second aspect of the present disclosure is, in the first aspect, the first aspect.
  • the compression unit (20) includes a low-stage compression element (22, 23) and a high-stage compression element (21) that further compresses the refrigerant compressed by the low-stage compression element (22, 23).
  • Have and The plurality of heat exchangers (13, 17, 54, 64) are intermediate heat exchangers (17) provided between the low-stage compression element (22, 23) and the high-stage compression element (21).
  • the gas passage (70) includes a first gas passage (38) that communicates with the gas-liquid separator (15) and the intermediate heat exchanger (17).
  • the switchgear (71) is characterized by including a first switchgear (39) provided in the first gas passage (38).
  • the first opening / closing provided in the first gas passage (38) is performed.
  • Device (39) is opened.
  • the refrigerant in the gas-liquid separator (15) flows into the intermediate heat exchanger (17). Therefore, it is possible to suppress the occurrence of pressure abnormality inside the gas-liquid separator (15).
  • a third aspect of the present disclosure is, in the first aspect,
  • the plurality of heat exchangers (13, 17, 54, 64) include a radiator and an evaporator constituting the refrigeration cycle of the refrigerant circuit (6).
  • the gas passage (70) communicates with the heat exchanger that was functioning as an evaporator before the compression unit (20) was stopped. It is characterized by including a second gas passage (28).
  • the switchgear (71) of the gas passage (70) is opened when the pressure in the gas-liquid separator (15) is larger than the above-mentioned predetermined value while the compression unit (20) is stopped. .. Since the gas passage (70) includes the second gas passage (28), the refrigerant in the gas-liquid separator (15) flows into the heat exchanger that was functioning as an evaporator before the compression section (20) was stopped. To do. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of pressure abnormality inside the gas-liquid separator (15).
  • the compression unit (20) includes a low-stage compression element (22, 23) and a high-stage compression element (21) that further compresses the refrigerant compressed by the low-stage compression element (22, 23). It is characterized by having.
  • the pressure in the gas-liquid separator (15) is the above, with the compression unit (20) having the low-stage compression element (22, 23) and the high-stage compression element (21) stopped.
  • the opening / closing device (71) of the gas passage (70) is opened.
  • the refrigerant in the gas-liquid separator (15) can be released to at least one of the heat exchangers (13, 17, 54, 64), so that the pressure inside the gas-liquid separator (15) can be released. It is possible to suppress the occurrence of abnormalities.
  • a fifth aspect of the present disclosure is the second aspect.
  • the plurality of heat exchangers (13, 17, 54, 64) include a radiator and an evaporator constituting the refrigeration cycle of the refrigerant circuit (6).
  • the gas passage (70) communicates with the heat exchanger that was functioning as an evaporator before the compression unit (20) was stopped. It is characterized by including a second gas passage (25).
  • the switchgear (71) of the gas passage (70) is opened when the pressure in the gas-liquid separator (15) is larger than the above-mentioned predetermined value while the compression unit (20) is stopped. .. Since the gas passage (70) includes the second gas passage (28), the refrigerant in the gas-liquid separator (15) flows into the heat exchanger that was functioning as an evaporator before the compression section (20) was stopped. To do. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of pressure abnormality inside the gas-liquid separator (15).
  • a sixth aspect of the present disclosure is, in the fifth aspect, the fifth aspect.
  • the second gas passage (25) bypasses the high-stage compression element (21) in the suction-side flow path (21a) and the discharge-side flow path (21b) of the high-stage compression element (21).
  • the first bypass passage (26) that communicates with the discharge side flow path (21b) of the high-stage compression element (21) and the suction-side flow path (22a, 23a) of the low-stage compression element (22). It has a second bypass passage (28, 44) (45) that communicates with it.
  • the switchgear (71) is characterized by including a second switchgear (29, 46) (47) provided in the second bypass passages (28, 44) (45).
  • the compression unit (20) in the configuration of the second aspect in which the compression unit (20) has the low-stage side compression element (22, 23) and the high-stage side compression element (21), the compression unit (20) is stopped.
  • the second switchgear (29) is opened. Since the first gas passage (38) communicates with the intermediate heat exchanger (17), it also communicates with the suction side flow path (21a) of the high-stage compression element (21).
  • the refrigerant in the gas-liquid separator (15) bypasses the high-stage compression element (21) from the suction side flow path (21a) through the first bypass passage, and further bypasses the second bypass passage (28, 44) It flows into the suction side flow path (22a) of the lower compression element (22) through (45). Since the suction side flow paths (22a, 23a) of the low-stage compression element (22) communicate with the heat exchangers (54, 64) on the user side, the refrigerant is used in the evaporator before the compression part (20) is stopped. It flows into the existing heat exchanger (54, 64). Therefore, it is possible to suppress the occurrence of pressure abnormality inside the gas-liquid separator (15).
  • a seventh aspect of the present disclosure is, in the sixth aspect, the sixth aspect.
  • the controller (100) opens the first opening / closing device (39).
  • the gas refrigerant in the gas-liquid separator (15) is introduced into the intermediate heat exchanger (17) and the pressure in the gas-liquid separator (15) is larger than a predetermined value in that state
  • the second It is characterized in that the gas refrigerant in the gas-liquid separator (15) is introduced into the heat exchanger that was functioning as an evaporator before the opening / closing device (29) was opened and the compression unit (20) was stopped.
  • the first opening / closing device (39) is first opened to open the gas-liquid separator (39).
  • the gas refrigerant in (15) is introduced into the intermediate heat exchanger (17). This reduces the pressure inside the gas-liquid separator (15).
  • the second switchgear (29) is further opened, and the heat that was functioning as an evaporator before the compression unit (20) was stopped.
  • the gas refrigerant in the gas-liquid separator (15) is introduced into the exchanger.
  • the refrigerant flows into the intermediate heat exchanger (17) and the heat exchanger, which was an evaporator before the compression unit (20) is stopped, in order, so that the inside of the gas-liquid separator (15) is provided. It is possible to suppress the occurrence of abnormal pressure.
  • the eighth aspect of the present disclosure is the fourth aspect.
  • the gas passage (70) includes a first gas passage (38) that communicates with the gas-liquid separator (15) and the suction pipe (21a) of the high-stage compression element (21).
  • the switchgear (71) is characterized by including a first switchgear (39) provided in the first gas passage (38).
  • the ninth aspect is, in the eighth aspect,
  • the plurality of heat exchangers (13, 17, 54, 64) include a radiator and an evaporator constituting the refrigeration cycle of the refrigerant circuit (6).
  • the gas passage (70) communicates with the heat exchanger that was functioning as an evaporator before the compression unit (20) was stopped. It is characterized by including a second gas passage (25).
  • the switchgear (71) of the gas passage (70) is opened when the pressure in the gas-liquid separator (15) is larger than the above-mentioned predetermined value while the compression unit (20) is stopped. .. Since the gas passage (70) includes the second gas passage (28), the refrigerant in the gas-liquid separator (15) flows into the heat exchanger that was functioning as an evaporator before the compression section (20) was stopped. To do. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of pressure abnormality inside the gas-liquid separator (15).
  • the tenth aspect is the ninth aspect in the ninth aspect.
  • the second gas passage (25) bypasses the high-stage compression element (21) in the suction-side flow path (21a) and the discharge-side flow path (21b) of the high-stage compression element (21).
  • the first bypass passage (26) that communicates with the discharge side flow path (21b) of the high-stage compression element (21) and the suction-side flow path (22a, 23a) of the low-stage compression element (22). It has a second bypass passage (28, 44) (45) that communicates with it.
  • the switchgear (71) is characterized by including a second switchgear (29, 46) (47) provided in the second bypass passages (28, 44) (45).
  • the compression unit (20) in the configuration of the fourth aspect in which the compression unit (20) has the low-stage side compression element (22, 23) and the high-stage side compression element (21), the compression unit (20) is stopped.
  • the second switchgear (29) is opened. Therefore, the refrigerant in the gas-liquid separator (15) passes through the first gas passage (38), and further passes through the first bypass passage (26) from the suction side flow path (21a) of the higher stage compression element (21).
  • the eleventh aspect of the present disclosure is, in any one of the first to tenth aspects,
  • the refrigerant circuit (6) includes a heat source heat exchanger (13), a heat exchanger used (54, 64), and a switching device (30) for switching the circulation direction of the refrigerant in the refrigerant circuit (6).
  • the heat exchangers used (54, 64) are equipped with a heat exchanger for air conditioning (64) and a heat exchanger for refrigeration equipment (54).
  • the air conditioning heat exchanger (64) communicates with the suction side flow path (21a) of the compression unit (20), and the heat source heat exchanger (13) communicates with the compression unit (20).
  • the heat exchanger (64) for air conditioning communicates with the discharge side flow path (21b) of the compression unit (20) and heat source heat exchange.
  • the gas passage (70) is characterized in that it communicates with the air conditioning heat exchanger (64) and the heat source heat exchanger (13) in the third state.
  • the opening / closing device (71) of the gas passage (70) is opened.
  • the gas passage (70) communicates with both the air conditioning heat exchanger (64) and the heat source heat exchanger (13). Therefore, the air conditioning heat exchanger (64) and the heat source heat exchanger (13) are pressure-equalized.
  • the twelfth aspect of the present disclosure is, in any one of the first to eleventh aspects,
  • the refrigerant of the refrigerant circuit (6) is carbon dioxide.
  • the refrigerant in the gas-liquid separator (15) is used in the heat exchangers (13, 17, It can be released to at least one of 54 and 64), and it is possible to suppress the occurrence of pressure abnormality inside the gas-liquid separator (15) while the compression unit (20) is stopped.
  • a thirteenth aspect of the present disclosure is It has a heat source unit (10) equipped with a compression unit (20) and a gas-liquid separator (15), and a utilization unit (50, 60) as a user-side device, and the high-pressure pressure becomes equal to or higher than the critical pressure of the refrigerant.
  • a refrigeration system that performs a refrigeration cycle.
  • the heat source unit (10) is one of the heat source units (10) according to the first to twelfth aspects.
  • the refrigerant in the gas-liquid separator (15) is released to at least one of the heat exchangers (13, 17, 54, 64), and the compression unit (compressor) It is possible to suppress the occurrence of abnormal pressure inside the gas-liquid separator (15) while 20) is stopped.
  • FIG. 1 is a piping system diagram of the refrigerating apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a view corresponding to FIG. 1 showing the flow of the refrigerant in the cold operation.
  • FIG. 3 is a view corresponding to FIG. 1 showing the flow of the refrigerant in the cooling operation.
  • FIG. 4 is a view corresponding to FIG. 1 showing the flow of the refrigerant in the cooling / cooling operation.
  • FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 1 showing the flow of the refrigerant in the heating operation.
  • FIG. 6 is a view corresponding to FIG. 1 showing the flow of the refrigerant in the heating / cooling operation.
  • FIG. 7 is a view corresponding to FIG.
  • FIG. 8 is a view corresponding to FIG. 1 showing the flow of the refrigerant in the heating / cooling residual heat operation.
  • FIG. 9 is a flowchart showing degassing control of the gas-liquid separator while the compressor is stopped.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the control of the switching device (three-way valve).
  • FIG. 11 is a piping system diagram of the refrigerating apparatus according to the second embodiment.
  • Embodiment 1 >> ⁇ overall structure>
  • the refrigerating apparatus (1) according to the first embodiment simultaneously cools the object to be cooled and air-conditions the room.
  • the cooling target here includes freezing equipment such as refrigerators, freezers, and showcases.
  • freezing equipment such as refrigerators, freezers, and showcases.
  • cold installation such refrigeration equipment to be cooled.
  • the refrigerating device (1) includes an outdoor unit (10) installed outdoors, a cooling unit (50) for cooling the air inside a storage such as a refrigerator, and indoor air conditioning. It is equipped with an indoor unit (60) to perform and a controller (100).
  • the number of the cooling unit (50) and the indoor unit (60) is not limited to one, and may be two or more. In the present embodiment, these units (10,50,60) are connected by four connecting pipes (2,3,4,5) to form a refrigerant circuit (6).
  • the four connecting pipes (2,3,4,5) are the first liquid connecting pipe (2), the first gas connecting pipe (3), the second liquid connecting pipe (4), and the second gas connecting pipe (2). It consists of 5).
  • the first liquid connecting pipe (2) and the first gas connecting pipe (3) correspond to the cooling unit (50).
  • the second liquid connecting pipe (4) and the second gas connecting pipe (5) correspond to the indoor unit (60).
  • the refrigeration cycle is performed by circulating the refrigerant.
  • the refrigerant of the refrigerant circuit (6) of this embodiment is carbon dioxide.
  • the refrigerant circuit (6) is configured to perform a refrigeration cycle in which the high pressure of the refrigerant becomes equal to or higher than the critical pressure.
  • the outdoor unit (10) is a heat source unit installed outdoors.
  • the outdoor unit (10) has an outdoor fan (12) and an outdoor circuit (11).
  • the outdoor circuit (11) includes a compression unit (20), a switching unit (30), an outdoor heat exchanger (13), an outdoor expansion valve (14), a gas-liquid separator (15), and a cooling heat exchanger (16). And has an intercooler (17).
  • the compression unit (20) compresses the refrigerant.
  • the compression unit (20) includes a first compressor (21), a second compressor (22), and a third compressor (23).
  • the compression unit (20) is configured as a two-stage compression type.
  • the second compressor (22) and the third compressor (23) constitute a low-stage compressor (low-stage compression element).
  • the second compressor (22) and the third compressor (23) are connected in parallel with each other.
  • the first compressor (21) constitutes a high-stage compressor (high-stage compression element).
  • the first compressor (21) and the second compressor (22) are connected in series.
  • the first compressor (21) and the third compressor (23) are connected in series.
  • the first compressor (21), the second compressor (22), and the third compressor (23) are rotary compressors in which a compression mechanism is driven by a motor.
  • the first compressor (21), the second compressor (22), and the third compressor (23) are configured in a variable capacitance type in which the operating frequency or the rotation speed can be adjusted.
  • the refrigerant compressed by the second compressor (22) and the third compressor (23) is further compressed by the first compressor (21).
  • the first suction pipe (21a) and the first discharge pipe (21b) are connected to the first compressor (21).
  • a second suction pipe (22a) and a second discharge pipe (22b) are connected to the second compressor (22).
  • a third suction pipe (23a) and a third discharge pipe (23b) are connected to the third compressor (23).
  • the second suction pipe (22a) communicates with the cooling unit (50).
  • the second compressor (22) is a cold side compressor corresponding to the cold unit (50).
  • the third suction pipe (23a) communicates with the indoor unit (60).
  • the third compressor (23) is an indoor compressor corresponding to the indoor unit (60).
  • the switching unit (switching device) (30) switches the flow path of the refrigerant.
  • the switching unit (30) includes the first pipe (31), the second pipe (32), the third pipe (33), the fourth pipe (34), the first three-way valve (TV1), and the second three-way valve (TV2). ).
  • the inflow end of the first pipe (31) and the inflow end of the second pipe (32) are connected to the first discharge pipe (21b).
  • the first pipe (31) and the second pipe (32) are pipes on which the discharge pressure of the compression unit (20) acts.
  • the outflow end of the third pipe (33) and the outflow end of the fourth pipe (34) are connected to the third suction pipe (23a) of the third compressor (23).
  • the third pipe (33) and the fourth pipe (34) are pipes on which the suction pressure of the compression portion (20) acts.
  • the first three-way valve (TV1) has a first port (P1), a second port (P2), and a third port (P3).
  • the first port (P1) of the first three-way valve (TV1) is connected to the outflow end of the first pipe (31) which is a high-pressure flow path.
  • the second port (P2) of the first three-way valve (TV1) is connected to the inflow end of the third pipe (33), which is a low-pressure flow path.
  • the third port (P3) of the first three-way valve (TV1) is connected to the indoor gas side flow path (35).
  • the second three-way valve (TV2) has a first port (P1), a second port (P2), and a third port (P3).
  • the first port (P1) of the second three-way valve (TV2) is connected to the outflow end of the second pipe (32), which is a high-pressure flow path.
  • the second port (P2) of the second three-way valve (TV2) is connected to the inflow end of the fourth pipe (34), which is a low-pressure flow path.
  • the third port (P3) of the second three-way valve (TV2) is connected to the outdoor gas side flow path (36).
  • the first three-way valve (TV1) and the second three-way valve (TV2) are electric three-way valves.
  • Each of the three-way valves (TV1 and TV2) switches between the first communication state (the state shown by the solid line in FIG. 1) and the second communication state (the state shown by the broken line in FIG. 1).
  • the first port (P1) and the third port (P3) are communicated with each other, and the second port (P2) is closed.
  • the second port (P2) and the third port (P3) communicate with each other, and the first port (P1) is closed.
  • the outdoor heat exchanger (13) constitutes a heat source heat exchanger.
  • the outdoor heat exchanger (13) is a fin-and-tube type air heat exchanger.
  • the outdoor fan (12) is located near the outdoor heat exchanger (13).
  • the outdoor fan (12) carries outdoor air.
  • the outdoor heat exchanger exchanges heat between the refrigerant flowing inside the outdoor heat exchanger and the outdoor air carried by the outdoor fan (12).
  • the outdoor gas side flow path (36) is connected to the gas end of the outdoor heat exchanger (13).
  • An outdoor flow path (O) is connected to the liquid end of the outdoor heat exchanger (13).
  • the outdoor heat exchanger (13) is a heat exchanger that acts as a radiator during cooling operation and as an evaporator during heating operation.
  • the outdoor flow path (O) is the outdoor first pipe (o1), the outdoor second pipe (o2), the outdoor third pipe (o3), the outdoor fourth pipe (o4), the outdoor fifth pipe (o5), and the outdoor pipe. Includes 6 pipes (o6) and 7 outdoor pipes (o7).
  • One end of the outdoor first pipe (o1) is connected to the liquid end of the outdoor heat exchanger (13).
  • One end of the outdoor second pipe (o2) and one end of the outdoor third pipe (o3) are connected to the other end of the outdoor first pipe (o1), respectively.
  • the other end of the outdoor second pipe (o2) is connected to the top of the gas-liquid separator (15).
  • One end of the outdoor fourth pipe (o4) is connected to the bottom of the gas-liquid separator (15).
  • One end of the outdoor fifth pipe (o5) and the other end of the outdoor third pipe (o3) are connected to the other end of the outdoor fourth pipe (o4).
  • the other end of the outdoor fifth pipe (o5) is connected to the first liquid connecting pipe (2).
  • One end of the outdoor sixth pipe (o6) is connected in the middle of the outdoor fifth pipe (o5).
  • the other end of the outdoor sixth pipe (o6) is connected to the second liquid connecting pipe (4).
  • One end of the outdoor seventh pipe (o7) is connected in the middle of the outdoor sixth pipe (o6).
  • the other end of the outdoor seventh pipe (o7) is connected in the middle of the outdoor second pipe (o2).
  • the outdoor expansion valve (14) is connected to the outdoor first pipe (o1).
  • the outdoor expansion valve (14) is a pressure reducing mechanism for reducing the pressure of the refrigerant.
  • the outdoor expansion valve (14) is a heat source expansion valve.
  • the outdoor expansion valve (14) is an electronic expansion valve having a variable opening.
  • the gas-liquid separator (15) of the present embodiment constitutes a container for storing the refrigerant and also has a function of a liquid receiver.
  • the gas-liquid separator (15) separates the refrigerant into a gas refrigerant and a liquid refrigerant.
  • the other end of the outdoor second pipe (o2) and one end of the degassing pipe (37) are connected to the top of the gas-liquid separator (15).
  • the other end of the degassing pipe (37) is connected in the middle of the injection passage (first gas passage) (38).
  • a degassing valve (first switchgear) (39) is connected to the degassing pipe (37).
  • the degassing valve (39) is an electronic expansion valve having a variable opening.
  • the gas vent valve (39) may be a solenoid valve that can be opened and closed.
  • the cooling heat exchanger (16) cools the refrigerant (mainly the liquid refrigerant) separated by the gas-liquid separator (15).
  • the cooling heat exchanger (16) has a first refrigerant flow path (16a) and a second refrigerant flow path (16b).
  • the first refrigerant flow path (16a) is connected in the middle of the outdoor fourth pipe (o4).
  • the second refrigerant flow path (16b) is connected in the middle of the injection passage (38).
  • the injection passage (38) is connected to the middle of the outdoor fourth pipe (o4) (downstream side of the first refrigerant passage (16a)).
  • the other end of the injection passage (38) is connected to the first suction pipe (21a) of the first compressor (21).
  • the other end of the injection passage (38) is connected to the intermediate pressure portion of the compression section (20).
  • the injection passage (38) is provided with a first pressure reducing valve (40) on the upstream side of the second refrigerant passage (16b).
  • the first pressure reducing valve (40) is an expansion valve having a variable opening degree.
  • the refrigerant flowing through the first refrigerant flow path (16a) and the refrigerant flowing through the second refrigerant flow path (16b) exchange heat.
  • the refrigerant decompressed by the first pressure reducing valve (40) flows through the second refrigerant flow path (16b).
  • the refrigerant flowing through the first refrigerant flow path (16a) is cooled.
  • the intercooler (17) is connected to the intermediate flow path (41).
  • One end of the intermediate flow path (41) is connected to the second discharge pipe (22b) of the second compressor (22) and the third discharge pipe (23b) of the third compressor (23).
  • the other end of the intermediate flow path (41) is connected to the first suction pipe (21a) of the first compressor (21).
  • the other end of the intermediate flow path (41) is connected to the intermediate pressure portion of the compression portion (20).
  • the intercooler (17) is a fin-and-tube type air heat exchanger.
  • a cooling fan (17a) is arranged in the vicinity of the intercooler (17).
  • the intercooler (17) exchanges heat between the refrigerant flowing inside the intercooler (17) and the outdoor air carried by the cooling fan (17a).
  • the outdoor circuit (11) includes an oil separation circuit (42).
  • the oil separation circuit (42) has an oil separator (43), a first oil return pipe (44), and a second oil return pipe (45).
  • the oil separator (43) is connected to the first discharge pipe (21b) of the first compressor (21).
  • the oil separator (43) separates the oil from the refrigerant discharged from the compression unit (20).
  • the inflow ends of the first oil return pipe (44) and the second oil return pipe (45) are connected to the oil separator (43).
  • the outflow end of the first oil return pipe (44) is connected to the second suction pipe (22a) of the second compressor (22).
  • the outflow end of the second oil return pipe (45) is connected to the third suction pipe (23a) of the third compressor (23).
  • a first oil amount control valve (46) is connected to the first oil return pipe (44).
  • a second oil amount control valve (47) is connected to the second oil return pipe (45).
  • the oil separated by the oil separator (43) is returned to the second compressor (22) via the first oil return pipe (44).
  • the oil separated by the oil separator (43) is returned to the third compressor (23) via the second oil return pipe (45).
  • the oil separated by the oil separator (43) may be directly returned to the oil sump in the casing of the second compressor (22).
  • the oil separated by the oil separator (43) may be returned directly to the oil sump in the casing of the third compressor (23).
  • a first bypass passage (26) that bypasses the first compressor (21) is connected to the first suction pipe (21a) and the second suction pipe (21b).
  • a second bypass passage (28) is connected to the discharge side flow path (21b) of the first compressor (21) and the second suction side flow path (22a) of the second compressor (22).
  • a bypass valve (second switchgear) (29) is connected to the second bypass passage (28).
  • the bypass valve (29) is composed of an electronic expansion valve that regulates the flow rate of the refrigerant in the second bypass passage (28).
  • This embodiment includes a gas passage (70) and a switchgear (71).
  • the gas passage (70) and switchgear (71) are configured to allow the gas refrigerant in the gas-liquid separator (15) to escape to at least one of multiple heat exchangers (13, 17, 54, 64). There is. This prevents the pressure inside the gas-liquid separator (15) from rising too high.
  • the gas passage (70) is an injection passage (38) communicating with the gas outlet (15a) of the gas-liquid separator (15) and the intermediate heat exchanger (17), and the gas refrigerant of the gas-liquid separator (15). It has as a first gas passage for pulling out.
  • the gas vent valve (39) provided in the injection passage (38) functions as a first switchgear for opening and closing the first gas passage.
  • the gas-liquid separator (15) communicates with the intermediate heat exchanger (17) via the injection passage (38) and the intermediate flow path (41).
  • the gas passage (70) communicates with the heat exchanger that was functioning as an evaporator before the compression unit (20) was stopped. Includes gas passage (25).
  • the second gas passage (25) is a first bypass passage that communicates with the first suction pipe (21a) and the second discharge pipe (21b) of the first compressor (21) by bypassing the first compressor (21).
  • the refrigerant circuit (6) is a first three-way valve (TV1) and a second three-way valve (TV1) as a switching unit (switching device) (30) for switching the circulation direction of the refrigerant in the refrigerant circuit (6).
  • the switching unit (30) can be switched between the first state, the second state, and the third state.
  • the indoor heat exchanger (64) described later communicates with the third suction pipe (23a) of the compression unit (20), and the outdoor heat exchanger (13) first discharges the compression unit (20).
  • the first three-way valve (TV1) and the second three-way valve (TV2) are switched so as to communicate with the pipe (21b).
  • the indoor heat exchanger (64) communicates with the first discharge pipe (21b) of the compression unit (20), and the outdoor heat exchanger (13) communicates with the third suction pipe (20) of the compression unit (20).
  • the first three-way valve (TV1) and the second three-way valve (TV2) are switched so as to communicate with 23a).
  • the first three-way valve (TV1) and the second three-way valve (TV2) are switched so that the indoor heat exchanger (64) and the outdoor heat exchanger (13) communicate with each other.
  • the gas passage (70) communicates with the indoor heat exchanger (64) and the outdoor heat exchanger (13) in the third state.
  • the gas-liquid separator (15) has an injection passage (38) and a first bypass passage (26) when the indoor heat exchanger (64) is an evaporator before the compression unit (20) is stopped. It communicates with the indoor heat exchanger (64) via the indoor gas side flow path (35) and the second gas connecting pipe (5).
  • the gas refrigerant of the gas-liquid separator (15) flows into the indoor heat exchanger (64), which was an evaporator before the compression unit (20) was stopped.
  • the injection passage (38), the first bypass passage (26), and the outdoor are used.
  • the outdoor circuit (11) includes a first check valve (CV1), a second check valve (CV2), a third check valve (CV3), a fourth check valve (CV4), and a fifth check valve (CV5). ), A sixth check valve (CV6), and a seventh check valve (CV7).
  • the first check valve (CV1) is connected to the first discharge pipe (21b).
  • the second check valve (CV2) is connected to the second discharge pipe (22b).
  • the third check valve (CV3) is connected to the third discharge pipe (23b).
  • the fourth check valve (CV4) is connected to the outdoor second pipe (o2).
  • the fifth check valve (CV5) is connected to the outdoor third pipe (o3).
  • the sixth check valve (CV6) is connected to the outdoor sixth pipe (o6).
  • the 7th check valve (CV7) is connected to the outdoor 7th pipe (o7). These check valves (CV1 to CV7) allow the flow of the refrigerant in the direction of the arrow shown in FIG. 1 and prohibit the flow of the refrigerant in the direction opposite to the arrow.
  • the refrigerating unit (50) is, for example, a utilization unit (user equipment) installed in a refrigerating warehouse.
  • the cooling unit (50) has an internal fan (52) and a cooling circuit (51).
  • the first liquid connecting pipe (2) is connected to the liquid end of the cooling circuit (51).
  • the first gas connecting pipe (3) is connected to the gas end of the cold circuit (51).
  • the cold circuit (51) has a cold expansion valve (53) and a cold heat exchanger (heat exchanger for freezing equipment) (54) in order from the liquid end to the gas end.
  • the cold expansion valve (53) is the first utilization expansion valve.
  • the cold expansion valve (53) is composed of an electronic expansion valve having a variable opening.
  • the cold heat exchanger (54) is the first utilization heat exchanger.
  • the cold heat exchanger (54) is a fin-and-tube type air heat exchanger.
  • the internal fan (52) is arranged in the vicinity of the cold heat exchanger (54).
  • the internal fan (52) conveys the internal air.
  • the cold heat exchanger (54) exchanges heat between the refrigerant flowing inside the refrigerator and the air inside the refrigerator carried by the fan (52) inside the refrigerator.
  • the indoor unit (60) is a utilization unit (user-side device) installed indoors.
  • the indoor unit (60) has an indoor fan (62) and an indoor circuit (61).
  • the second liquid connecting pipe (4) is connected to the liquid end of the indoor circuit (61).
  • a second gas connecting pipe (5) is connected to the gas end of the indoor circuit (61).
  • the indoor circuit (61) has an indoor expansion valve (63) and an indoor heat exchanger (heat exchanger for air conditioning) (64) in order from the liquid end to the gas end.
  • the indoor expansion valve (63) is a second utilization expansion valve.
  • the indoor expansion valve (63) is an electronic expansion valve having a variable opening degree.
  • the indoor heat exchanger (64) is the second heat exchanger used.
  • the indoor heat exchanger (64) is a fin-and-tube type air heat exchanger.
  • the indoor fan (62) is located near the indoor heat exchanger (64).
  • the indoor fan (62) carries indoor air.
  • the indoor heat exchanger (64) exchanges heat between the refrigerant flowing inside the indoor heat exchanger (64) and the indoor air carried by the indoor fan (62).
  • the indoor heat exchanger (64) is a heat exchanger that acts as a radiator during heating operation and as an evaporator during cooling operation.
  • the refrigerating device (1) has various sensors (not shown). Examples of indicators detected by these sensors are the temperature / pressure of the high-pressure refrigerant in the refrigerant circuit (6), the temperature / pressure of the refrigerant in the gas-liquid separator (15), the temperature / pressure of the low-pressure refrigerant, and the intermediate pressure refrigerant.
  • Examples include the degree of overheating of the refrigerant, the degree of overheating of the intake refrigerant of the third compressor (23), the temperature of the outdoor air, the temperature of the internal air, and the temperature of the indoor air.
  • the controller (100) which is a controller, includes a microcomputer mounted on a control board and a memory device (specifically, a semiconductor memory) for storing software for operating the microcomputer.
  • the controller (100) controls each device of the refrigerating device (1) based on the operation command and the detection signal of the sensor. The operation of the refrigerating device (1) is switched by the control of each device by the controller (100).
  • the controller (100) is connected by a communication line to various sensors including a temperature sensor that detects the temperature of the high-pressure refrigerant in the refrigerant circuit (6).
  • the controller (100) is connected to the components of the refrigerant circuit (6) including the first compressor (21), the second compressor (22), the third compressor (23), and the like by a communication line.
  • the controller (100) closes the switchgear (71) and enters the gas-liquid separator (15).
  • the switchgear (71) is opened. If the pressure in the gas-liquid separator (15) is larger than the above-mentioned predetermined value while the compression unit (20) is stopped, the refrigerant in the gas-liquid separator (15) flows into the intermediate heat exchanger (17).
  • the refrigerant is carbon dioxide
  • the above predetermined value is set to, for example, about 8 MPa. The details of the control will be described later using a flowchart.
  • the controller (100) opens the bypass valve (29), which is the second opening / closing device.
  • the gas-liquid separator (15) communicates with the cold heat exchanger (54) via the injection passage (38), the first bypass passage (26), and the second bypass passage (28).
  • the gas refrigerant in the gas-liquid separator (15) is introduced into the cold heat exchanger (54), which was functioning as an evaporator before the compression section (20) was stopped.
  • the controller (100) also controls the switching unit (30) to be switched to the third state and the gas passage (70) to communicate with the indoor heat exchanger (64) and the outdoor heat exchanger (13).
  • the operating operation of the refrigerating apparatus (1) includes cooling operation, cooling operation, cooling / cooling operation, heating operation, heating / cooling operation, heating / cooling heat recovery operation, heating / cooling residual heat operation, and defrost operation. Including.
  • the cold unit (50) In the cold operation, the cold unit (50) is operated and the indoor unit (60) is stopped. In the cooling operation, the cooling unit (50) is stopped and the indoor unit (60) cools. In the cooling / cooling operation, the cooling unit (50) is operated and the indoor unit (60) cools. In the heating operation, the cooling unit (50) is stopped and the indoor unit (60) is heated. In all of the heating / cooling operation, the heating / cooling heat recovery operation, and the heating / cooling residual heat operation, the cooling unit (50) is operated and the indoor unit (60) heats. In the defrost operation, the cooling unit (50) is operated to melt the frost on the surface of the outdoor heat exchanger (13).
  • the heating / cooling operation is performed under the condition that the required heating capacity of the indoor unit (60) is relatively large.
  • the heating / cooling residual heat operation is performed under conditions where the required heating capacity of the indoor unit (60) is relatively small.
  • the heating / cooling heat recovery operation is performed under the condition that the required heating capacity of the indoor unit (60) is between the heating / cooling operation (the condition where the cooling and the heating are balanced).
  • ⁇ Cold operation> In the cold operation shown in FIG. 2, the first three-way valve (TV1) is in the second communication state, and the second three-way valve (TV2) is in the first communication state.
  • the outdoor expansion valve (14) is opened at a predetermined opening, the opening of the cold expansion valve (53) is adjusted by superheat control, the indoor expansion valve (63) is fully closed, and the first pressure reducing valve (40) is fully closed. ) Is adjusted as appropriate.
  • the outdoor fan (12) and the internal fan (52) are operated, and the indoor fan (62) is stopped.
  • the first compressor (21) and the second compressor (22) are operated, and the third compressor (23) is stopped.
  • a refrigeration cycle is performed in which the refrigerant compressed by the compression unit (20) dissipates heat in the outdoor heat exchanger (13) and evaporates in the cold heat exchanger (54).
  • the refrigerant compressed by the second compressor (22) is cooled by the intercooler (17) and then sucked into the first compressor (21).
  • the refrigerant compressed by the first compressor (21) dissipates heat in the outdoor heat exchanger (13), flows through the gas-liquid separator (15), and flows through the first refrigerant flow path (16a) of the cooling heat exchanger (16). ) Is cooled.
  • the refrigerant cooled in the first refrigerant flow path (16a) of the cooling heat exchanger (16) is decompressed by the cooling expansion valve (53) and then evaporated by the cooling heat exchanger (54). As a result, the air inside the refrigerator is cooled.
  • the refrigerant evaporated in the cooling heat exchanger (16) is sucked into the second compressor (22) and compressed again.
  • the first three-way valve (TV1) is in the second communication state
  • the second three-way valve (TV2) is in the first communication state.
  • the outdoor expansion valve (14) is opened at a predetermined opening, the cold expansion valve (53) is fully closed, the opening of the indoor expansion valve (63) is adjusted by superheat control, and the first pressure reducing valve (40). ) Is adjusted as appropriate.
  • the outdoor fan (12) and the indoor fan (62) are operated, and the internal fan (52) is stopped.
  • the first compressor (21) and the third compressor (23) are operated, and the second compressor (22) is stopped.
  • a refrigeration cycle is performed in which the refrigerant compressed by the compression unit (20) dissipates heat in the outdoor heat exchanger (13) and evaporates in the indoor heat exchanger (64).
  • the refrigerant compressed by the third compressor (23) is cooled by the intercooler (17) and then sucked into the first compressor (21).
  • the refrigerant compressed by the first compressor (21) dissipates heat in the outdoor heat exchanger (13), flows through the gas-liquid separator (15), and flows through the first refrigerant flow path (16a) of the cooling heat exchanger (16). ) Is cooled.
  • the refrigerant cooled in the first refrigerant flow path (16a) of the cooling heat exchanger (16) is decompressed by the indoor expansion valve (63) and then evaporated by the indoor heat exchanger (64). As a result, the indoor air is cooled.
  • the refrigerant evaporated in the indoor heat exchanger (64) is sucked into the third compressor (23) and compressed again.
  • the refrigerant compressed by the second compressor (22) and the third compressor (23) is sucked into the first compressor (21), respectively.
  • the refrigerant compressed by the first compressor (21) dissipates heat in the outdoor heat exchanger (13), flows through the gas-liquid separator (15), and flows through the first refrigerant flow path (16a) of the cooling heat exchanger (16). ) Is cooled.
  • the refrigerant cooled in the first refrigerant flow path (16a) of the cooling heat exchanger (16) is divided into the cooling unit (50) and the indoor unit (60).
  • the refrigerant decompressed by the cold expansion valve (53) evaporates in the cold heat exchanger (54).
  • the refrigerant evaporated in the cold heat exchanger (54) is sucked into the second compressor (22) and compressed again.
  • the refrigerant decompressed by the indoor expansion valve (63) evaporates by the indoor heat exchanger (64).
  • the refrigerant evaporated in the indoor heat exchanger (64) is sucked into the third compressor (23) and compressed again.
  • the first three-way valve (TV1) is in the first communication state
  • the second three-way valve (TV2) is in the second communication state.
  • the indoor expansion valve (63) is opened at a predetermined opening
  • the cold expansion valve (53) is fully closed
  • the opening of the outdoor expansion valve (14) is adjusted by superheat control
  • the first pressure reducing valve (40). ) Is adjusted as appropriate.
  • the outdoor fan (12) and the indoor fan (62) are operated, and the internal fan (52) is stopped.
  • the first compressor (21) and the third compressor (23) are operated, and the second compressor (22) is stopped.
  • a refrigeration cycle is performed in which the refrigerant compressed by the compression unit (20) dissipates heat in the indoor heat exchanger (64) and evaporates in the outdoor heat exchanger (13).
  • the refrigerant compressed by the third compressor (23) is sucked into the first compressor (21).
  • the refrigerant compressed by the first compressor (21) dissipates heat by the indoor heat exchanger (64). As a result, the indoor air is heated.
  • the refrigerant radiated by the indoor heat exchanger (64) flows through the gas-liquid separator (15) and is cooled by the first refrigerant flow path (16a) of the cooling heat exchanger (16).
  • the refrigerant in the second refrigerant flow path (16b) which has cooled the refrigerant in the first refrigerant flow path (16a), flows through the injection passage (38) and is sucked into the first compressor (21).
  • the refrigerant cooled in the first refrigerant flow path (16a) of the cooling heat exchanger (16) is decompressed by the outdoor expansion valve (14) and then evaporated by the outdoor heat exchanger (13).
  • the refrigerant evaporated in the outdoor heat exchanger (13) is sucked into the third compressor (23) and compressed again.
  • the first three-way valve (TV1) is installed in the first communication state
  • the second three-way valve (TV2) is installed in the second communication state.
  • the indoor expansion valve (63) is opened at a predetermined opening degree
  • the opening degrees of the cold expansion valve (53) and the outdoor expansion valve (14) are adjusted by superheat control, and the opening degree of the first pressure reducing valve (40) is adjusted. It is adjusted as appropriate.
  • the outdoor fan (12), the internal fan (52), and the indoor fan (62) are operated.
  • the first compressor (21), the second compressor (22), and the third compressor (23) are operated.
  • the refrigerant compressed by the compression unit (20) dissipates heat in the indoor heat exchanger (64) and evaporates in the cold heat exchanger (54) and the outdoor heat exchanger (13). The cycle takes place.
  • the refrigerant compressed by the second compressor (22) and the third compressor (23) is sucked into the first compressor (21), respectively.
  • the refrigerant compressed by the first compressor (21) dissipates heat by the indoor heat exchanger (64). As a result, the indoor air is heated.
  • the refrigerant radiated by the indoor heat exchanger (64) flows through the gas-liquid separator (15) and is cooled by the first refrigerant flow path (16a) of the cooling heat exchanger (16).
  • the refrigerant in the second refrigerant flow path (16b) which has cooled the refrigerant in the first refrigerant flow path (16a), flows through the injection passage (38) and is sucked into the first compressor (21).
  • a part of the refrigerant cooled in the first refrigerant flow path (16a) of the cooling heat exchanger (16) is decompressed by the outdoor expansion valve (14) and then evaporated in the outdoor heat exchanger (13).
  • the refrigerant evaporated in the outdoor heat exchanger (13) is sucked into the third compressor (23) and compressed again.
  • the rest of the refrigerant cooled in the first refrigerant flow path (16a) of the cooling heat exchanger (16) is decompressed by the cooling expansion valve (53) and then evaporated by the cooling heat exchanger (54). As a result, the air inside the refrigerator is cooled.
  • the refrigerant evaporated in the cold heat exchanger (54) is sucked into the second compressor (22) and compressed again.
  • the first three-way valve (TV1) is in the first communication state and the second three-way valve (TV2) is in the second communication state.
  • the indoor expansion valve (63) is opened at a predetermined opening, the outdoor expansion valve (14) is fully closed, the opening of the cold expansion valve (53) is adjusted by superheat control, and the first pressure reducing valve (40). ) Is adjusted as appropriate.
  • the indoor fan (62) and the internal fan (52) are operated, and the outdoor fan (12) is stopped.
  • the first compressor (21) and the second compressor (22) are operated, and the third compressor (23) is stopped.
  • the refrigerant compressed by the compression unit (20) dissipates heat in the indoor heat exchanger (64) and evaporates in the cold heat exchanger (54), and then evaporates in the outdoor heat exchanger (13). ) Is substantially stopped in a refrigeration cycle.
  • the refrigerant compressed by the second compressor (22) is sucked into the first compressor (21).
  • the refrigerant compressed by the first compressor (21) dissipates heat by the indoor heat exchanger (64). As a result, the indoor air is heated.
  • the refrigerant radiated by the indoor heat exchanger (64) flows through the gas-liquid separator (15) and is cooled by the first refrigerant flow path (16a) of the cooling heat exchanger (16).
  • the refrigerant in the second refrigerant flow path (16b) which has cooled the refrigerant in the first refrigerant flow path (16a), flows through the injection passage (38) and is sucked into the first compressor (21).
  • the refrigerant cooled in the first refrigerant flow path (16a) of the cooling heat exchanger (16) is decompressed by the cooling expansion valve (53) and then evaporated by the cooling heat exchanger (54).
  • the refrigerant evaporated in the cold heat exchanger (54) is sucked into the second compressor (22) and compressed again.
  • the first three-way valve (TV1) is in the first communication state and the second three-way valve (TV2) is in the first communication state.
  • the indoor expansion valve (63) and the outdoor expansion valve (14) are opened at a predetermined opening degree, the opening degree of the cold expansion valve (53) is adjusted by superheat control, and the opening degree of the first pressure reducing valve (40) is adjusted. It is adjusted as appropriate.
  • the outdoor fan (12), the internal fan (52), and the indoor fan (62) are operated.
  • the first compressor (21) and the second compressor (22) are operated, and the third compressor (23) is stopped.
  • the refrigerant compressed by the compression unit (20) dissipates heat in the indoor heat exchanger (64) and the outdoor heat exchanger (13), and evaporates in the cold heat exchanger (54).
  • a refrigeration cycle is carried out.
  • the refrigerant compressed by the second compressor (22) is sucked into the first compressor (21).
  • a part of the refrigerant compressed by the first compressor (21) is dissipated by the outdoor heat exchanger (13).
  • the rest of the refrigerant compressed by the first compressor (21) is dissipated by the indoor heat exchanger (64).
  • the indoor air is heated.
  • the refrigerant radiated by the outdoor heat exchanger (13) and the refrigerant radiated by the indoor heat exchanger (64) merge, and then flow through the gas-liquid separator (15) to form the cooling heat exchanger (16). 1 Cooled in the refrigerant flow path (16a).
  • the refrigerant cooled in the first refrigerant flow path (16a) of the cooling heat exchanger (16) is decompressed by the cooling expansion valve (53) and then evaporated by the cooling heat exchanger (54). As a result, the air inside the refrigerator is cooled.
  • the refrigerant evaporated in the cold heat exchanger (54) is sucked into the second compressor (22) and compressed again.
  • ⁇ Defrost operation> In the defrost operation, the same operation as the cooling operation shown in FIG. 4 is performed. In the defrost operation, the refrigerant compressed by the second compressor (22) and the first compressor (21) dissipates heat by the outdoor heat exchanger (13). As a result, the frost on the surface of the outdoor heat exchanger (13) is heated from the inside. The refrigerant used for defrosting the outdoor heat exchanger (13) evaporates in the indoor heat exchanger (64), is sucked into the second compressor (22), and is compressed again.
  • FIG. 9 is a flowchart showing an example of degassing control.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the control of the switching unit (30) performed during the degassing control.
  • step ST1 it is determined whether or not any of the following two conditions is satisfied.
  • the first condition is that the pressure RP in the gas-liquid separator (15) is higher than 8.3 (MPa).
  • the second condition is that the pressure RP in the gas-liquid separator (15) is higher than 8.0 (MPa) and the outside air temperature Ta is higher than 30 (° C.). If either of these conditions is met, it is determined that the pressure inside the gas-liquid separator (15) is higher than the critical pressure.
  • step ST2 for example, a 70-pulse opening signal is transmitted to the pulse motor of the degassing valve (39) to adjust the valve opening, and the process returns to step ST1.
  • the refrigerant in the gas-liquid separator (15) is introduced into the injection passage (injection passage) which is the first gas passage while the compression unit (20) is stopped. It flows from 38) through the intermediate flow path (41) to the intermediate heat exchanger (13). This reduces the pressure inside the gas-liquid separator (15).
  • the refrigerating heat exchanger (54) was an evaporator before the compression unit (20) was stopped, the refrigerant in the gas-liquid separator (15) would also be transferred to the refrigerating heat exchanger (54). Inflow.
  • the refrigerant of the gas-liquid separator (15) is the injection passage (38), the first suction pipe (21a), the first bypass passage (26), the second bypass passage (28), and the first gas. It flows into the cold heat exchanger (54) through the connecting pipe (3). As a result, the pressure inside the gas-liquid separator (15) is further reduced.
  • step ST3 it is determined whether the pressure RP of the gas-liquid separator (15) is lower than 7.5 (MPa). If the conditions of step ST3 are satisfied, it is determined that the pressure in the gas-liquid separator (15) is lower than the critical pressure, and the process proceeds to step ST4.
  • step ST4 a 0-pulse opening signal is transmitted to the pulse motor of the degassing valve (39), and the degassing valve (39) is closed. In this state, the refrigerant of the gas-liquid separator (15) does not flow into any heat exchanger. After controlling step ST4, the process returns to step ST1.
  • step ST3 If the condition of step ST3 is not satisfied, the degassing valve (39) is not controlled, the process returns to step ST1, and the control of steps ST1 to ST4 is repeated.
  • step ST11 When the condition of step ST11 is satisfied, the process proceeds to step ST12, and it is determined whether or not the first three-way valve (TV1) is in the second communication state.
  • the process proceeds to step ST13, and the first three-way valve (TV2) is switched to the first communication state.
  • step ST14 wait for 20 seconds to elapse in this state, and then return to step ST11.
  • step ST12 if the first three-way valve (TV1) is not in the second communication state, it is determined in step ST15 whether the second three-way valve (TV2) is in the second communication state.
  • the second three-way valve (TV2) is switched to the first communication state in step ST16, and in step ST17, waits for 20 seconds to elapse in that state. , Return to step ST11.
  • step ST15 if the second three-way valve (TV2) is not in the second communication state, neither the first three-way valve (TV1) nor the second three-way valve (TV2) is switched, and the process returns to step ST11.
  • both the first three-way valve (TV1) and the second three-way valve (TV2) are in the first communication state, and the outdoor heat exchanger (13) and the indoor heat exchanger (64) are connected. Communicate.
  • the outdoor heat exchanger (13) or the indoor heat exchanger (64) is an evaporator
  • the refrigerant of the radiator flows into the evaporator and the pressures of both are equalized. ..
  • the degassing valve (39) and the bypass valve (29) are opened as described above, the refrigerant of the gas-liquid separator (15) is an evaporator before the compression part (20) is stopped. It flows into the outdoor heat exchanger (13) and the indoor heat exchanger (64) including the heat exchanger.
  • the gas passage (70) communicating with the gas outlet (15a) of the gas-liquid separator (15) and at least one of a plurality of heat exchangers (13, 17, 54, 64) and the above gas.
  • the switchgear (71) that opens and closes the passage (70) and the switchgear (71) are closed when the pressure in the gas-liquid separator (15) is equal to or less than a predetermined value while the compression unit (20) is stopped.
  • a controller (100) that opens the switchgear (71) when the pressure in the gas-liquid separator (15) is larger than the predetermined value is provided.
  • the opening / closing device (71) of the gas passage (70) is opened. .. This allows the refrigerant in the gas-liquid separator (15) to escape to at least one of the heat exchangers (13, 17, 54, 64). Therefore, even if the internal volume of the gas-liquid separator (15) is not increased or a dedicated container such as an expansion tank is used, the inside of the gas-liquid separator (15) is stopped while the compression unit (20) is stopped. It is possible to suppress the occurrence of abnormal pressure. Therefore, it is possible to suppress the increase in size and complexity of the device.
  • the pressure inside the gas-liquid separator (15) can be reduced, the pressure resistance performance of the gas-liquid separator (15) does not have to be increased more than necessary.
  • the pressure in the gas-liquid separator (15) can be detected by providing a pressure sensor in the pipe at the liquid refrigerant outlet of the gas-liquid separator (15).
  • the compression unit (20) further compresses the low-stage side compression element (22, 23) and the refrigerant compressed by the low-stage side compression element (22, 23), and the high-stage side compression element (21). ) And.
  • the plurality of heat exchangers (13, 17, 54, 64) are intermediate heat exchangers (17) provided between the low-stage compression element (22, 23) and the high-stage compression element (21). including.
  • the gas passage (70) is provided with an injection passage (first gas passage) (38) communicating with the gas-liquid separator (15) and the intermediate heat exchanger (17), and the switchgear (71) is the first. 1
  • a gas vent valve (first switchgear) (39) provided in the gas passage (38) is provided.
  • a plurality of heat exchangers (13, 17, 54, 64) include a radiator and an evaporator constituting the refrigeration cycle of the refrigerant circuit (6), and the gas passage (70) is a gas liquid.
  • the second gas passage (28) communicating with the heat exchanger which was functioning as an evaporator before the stop of the compression unit (20) is included.
  • the switchgear (71) of the gas passage (70) is opened when the pressure in the gas-liquid separator (15) is larger than the above predetermined value while the compression unit (20) is stopped. Since the gas passage (70) includes the second gas passage (28), the refrigerant in the gas-liquid separator (15) flows into the heat exchanger that was functioning as an evaporator before the compression section (20) was stopped. To do. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of pressure abnormality inside the gas-liquid separator (15) without using a dedicated container such as an expansion tank.
  • the second gas passage (25) has the high-stage compression element (21) in the suction-side flow path (21a) and the discharge-side flow path (21b) of the high-stage compression element (21).
  • the first bypass passage (26) that bypasses and communicates, the discharge side flow path (21b) of the high-stage compression element (21), and the suction-side flow path (22a) of the low-stage compression element (22). It has a second bypass passage (28) that communicates with it.
  • the switchgear (71) includes a bypass valve (second switchgear) (29) provided in the second bypass passage (28).
  • the compression unit (20) in the configuration of the present embodiment in which the compression unit (20) has the low-stage side compression elements (22, 23) and the high-stage side compression element (21), the compression unit (20) is stopped.
  • the degassing valve (39) of the injection passage (38) and the bypass valve (29) of the second bypass passage (28) are opened.
  • the first gas passage (38) communicates with the intermediate heat exchanger (17) and also with the suction side flow path (21a) of the high-stage compression element (21).
  • the refrigerant in the gas-liquid separator (15) bypasses the first compressor (21) from the suction side flow path (21a), passes through the first bypass passage, and further passes through the second bypass passage (28). It flows into the suction side flow path (22a) of the second compressor (22). Since the suction side flow path (22a) of the second compressor (22) communicates with the refrigerating heat exchanger (54), the refrigerant was the evaporator before the compressor (20) was stopped. It flows into the heat exchanger (54). Therefore, it is possible to suppress the occurrence of pressure abnormality inside the gas-liquid separator (15) without using an expansion tank or the like.
  • the controller (100) opens the first switchgear (39) when the pressure in the gas-liquid separator (15) is larger than the above-mentioned predetermined value when the compression unit (20) is stopped. If the gas refrigerant in the gas-liquid separator (15) is introduced into the intermediate heat exchanger (17) and the pressure in the gas-liquid separator (15) is greater than the predetermined value even in that state, the second switchgear ( 29) Open. As a result, the refrigerant of the gas-liquid separator (15) flows into the intermediate heat exchanger (17), and then the cold heat exchanger (54), which was an evaporator before the compression unit (20) was stopped. ).
  • the refrigerant flows into the intermediate heat exchanger (17) and the cold heat exchanger (54), which was an evaporator before the compression unit (20) was stopped, in order, so that the gas-liquid separator ( It is possible to more effectively suppress the occurrence of internal pressure abnormalities in 15).
  • the refrigerant circuit (6) includes the outdoor heat exchanger (13), the cold heat exchanger (54), the indoor heat exchanger (64), and the refrigerant circuit (6). It is equipped with a switching unit (30) that switches the circulation direction of the refrigerant inside.
  • the indoor heat exchanger (64) communicates with the suction side flow path (21a) of the compression unit (20)
  • the outdoor heat exchanger (13) communicates with the discharge side flow path (20) of the compression unit (20). It can be set to the first state of communication with (21b).
  • the indoor heat exchanger (64) communicates with the discharge side flow path (21b) of the compression unit (20), and the outdoor heat exchanger (13) communicates with the suction side flow path (20) of the compression unit (20). It is also possible to switch to the second state communicating with (21a).
  • the switching unit (30) can also be switched to a third state in which the indoor heat exchanger (64) and the outdoor heat exchanger (13) communicate with each other.
  • the gas passage (70) communicates with the indoor heat exchanger (64) and the outdoor heat exchanger (13) in the third state.
  • the opening / closing device (71) of the gas passage (70) is opened.
  • the gas passage communicates with both the indoor heat exchanger (64) and the outdoor heat exchanger (13). Therefore, the indoor heat exchanger (64) and the outdoor heat exchanger (13) are pressure-equalized. Therefore, if one of the heat exchangers of the indoor heat exchanger (64) and the outdoor heat exchanger (13) was an evaporator before the compression unit was stopped, the heat exchanger that was the evaporator and the other.
  • the refrigerant of the gas-liquid separator (15) also flows into the heat exchanger of. Therefore, it is possible to effectively suppress the occurrence of pressure abnormality inside the gas-liquid separator (15) while the compression unit (20) is stopped.
  • the first oil return pipe (44) connected to the oil separator (43) and the second suction pipe (22a) is installed in the gas-liquid separator ( It can also be used as a second bypass passage that communicates between 15) and the cold heat exchanger (54).
  • the first oil is used instead of opening the second bypass valve (29) in the first embodiment. Open the volume control valve (46).
  • the refrigerant flows into the cold heat exchanger (54) through the first oil return pipe (44) that functions as the second bypass passage.
  • the second oil return pipe (45) connected to the oil separator (43) and the third suction pipe (23a) communicates with the gas-liquid separator (15) and the outdoor heat exchanger (13). It can also be used as a second bypass passage.
  • Embodiment 2 The second embodiment shown in FIG. 11 will be described.
  • the refrigerating device (1) of the second embodiment is common to the first embodiment in that it includes an outdoor unit (10) and a cooling unit (50), but does not include an indoor unit (60) for air-conditioning the room. ..
  • the refrigerant includes a compression unit (20), an outdoor heat exchanger (13), a gas-liquid separator (15), a cooling heat exchanger (16), and a cold heat exchanger (54). It circulates only in the direction of flow. Therefore, in the second embodiment, the switching unit (30) of the first embodiment that reverses the circulation direction of the refrigerant is not provided.
  • Other equipment configurations in the refrigerant circuit (6) of the refrigerating apparatus (1) are the same as those in the first embodiment.
  • a refrigeration cycle is performed in which the outdoor heat exchanger (13) serves as a radiator and the cold heat exchanger (54) serves as an evaporator.
  • the opening / closing device (71) of the gas passage (70) is opened.
  • the refrigerant in the gas-liquid separator (15) is evaporated before the shutdown of at least one of the heat exchangers (17, 54) (intermediate heat exchanger (17) and compression section (20)). It can be released to the cold heat exchanger (54)). Therefore, even if the internal volume of the gas-liquid separator (15) is not increased or a dedicated container such as an expansion tank is used, the inside of the gas-liquid separator (15) is stopped while the compression unit (20) is stopped. It is possible to suppress the occurrence of abnormal pressure. Therefore, it is possible to suppress the increase in size and complexity of the device. Further, since the pressure inside the gas-liquid separator (15) can be reduced, the pressure resistance performance of the gas-liquid separator (15) does not have to be increased more than necessary.
  • the above embodiment may have the following configuration.
  • the gas-liquid separator (15) and the intermediate heat exchanger (17) communicate with each other via the injection passage (first gas passage) (38), and the gas-liquid separator is used.
  • (15) and the cold heat exchanger (54) are the injection passage (first gas passage) (38) and the second gas passage (25) (first bypass passage (26) and second bypass passage (28)).
  • the gas-liquid separator (15) and the outdoor heat exchanger (13) are connected to each other through the injection passage (first gas passage) (38) and the second gas passage (25) (first bypass passage (26).
  • the second oil return pipe (second bypass passage) (45)) is configured to communicate with each other.
  • the gas-liquid separator (15) has an injection passage (first) in a state where the outdoor heat exchanger (13) and the indoor heat exchanger (64) communicate with each other via the switching unit (30). It is configured to communicate with the outdoor heat exchanger (13) and the indoor heat exchanger (64) via the gas passage) (38) and the first bypass passage (26).
  • the gas-liquid separator (15) does not have to communicate with all of these heat exchangers (13, 17, 54, 64), and the heat exchangers (13, 17, 54, 64) do not have to communicate with each other. You only have to communicate with at least one of.
  • the compression unit (20) has a high-stage side compressor (21) and a low-stage side compressor (22, 23), but the compression unit (20) is a single compressor.
  • the high-stage compression element and the low-stage compression element may be housed inside the casing of the above.
  • the compression unit (20) further compresses the low-stage side compression element (22, 23) and the refrigerant compressed by the low-stage side compression element (22, 23) (high-stage side compression element (22, 23).
  • the refrigerant in the gas-liquid separator (15) is configured to escape to the intermediate heat exchanger (17).
  • the pressure in the gas-liquid separator (15) is applied to the gas passage (70). If it is larger than the predetermined value, it may be configured to communicate with the heat exchanger that was functioning as an evaporator before the compression unit (20) was stopped.
  • the refrigerant circuit (6) may not be provided with the intermediate heat exchanger (17), and the first bypass passage (26) and the second bypass passages (28, 44) (45) may be provided. .. Further, without providing the first bypass passage (26) and the second bypass passage (28,44) (45), the gas passage (70) is replaced with the gas-liquid separator (15) and the low-stage compression element (22,23). ) May be a passage that communicates with the suction pipes (22a, 23a).
  • the pressure inside the gas-liquid separator (15) is the above while the compression unit (20) having the low-stage compression elements (22, 23) and the high-stage compression element (21) is stopped. If the value is greater than a predetermined value, the refrigerant in the gas-liquid separator (15) flows through the gas passage (70) into the heat exchanger that was functioning as an evaporator before the compression section (20) was stopped. To do. Therefore, the occurrence of pressure abnormality inside the gas-liquid separator (15) can be suppressed.
  • the switching unit (30) is composed of two three-way valves (TV1 and TV2), but instead of the three-way valve, two four-way switching valves of the electric switching method are used to switch each four-way.
  • the switching unit (30) may be configured by closing one port of the valve.
  • a plurality of solenoid valves may be combined to form the switching unit (30).
  • the refrigerant is not limited to carbon dioxide.
  • the refrigerant may be a refrigerant whose high pressure in the refrigerant circuit is equal to or higher than the critical pressure.
  • the present disclosure is useful for heat source units and refrigeration equipment.
  • Refrigerant 6 Refrigerant circuit 10 Outdoor unit (heat source unit) 13 Outdoor heat exchanger (heat source heat exchanger) 15 Gas-liquid separator 15a Gas outlet 17 Intercooler (intermediate heat exchanger) 21 First compressor (high-stage compression element) 21a 1st suction pipe (suction side flow path) 21b 1st discharge pipe (discharge side flow path) 22 Second compressor (low-stage compression element) 22a 2nd suction pipe (suction side flow path) 23 Third compressor (low-stage compression element) 23a Third suction pipe (suction side flow path) 25 2nd gas passage 26 1st bypass passage 28 2nd bypass passage 29 Bypass valve (2nd switchgear) 30 Switching unit (switching device) 38 Injection passage (1st gas passage) 39 Degassing valve (1st switchgear) 44 1st oil return pipe (2nd bypass passage) 45 2nd oil return pipe (2nd bypass passage) 46 1st oil amount control valve (2nd switchgear) 47 2nd oil amount control valve (2nd switchgear

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Abstract

放熱器の下流側に気液分離器(15)を設け、冷凍サイクルの高圧圧力が臨界圧力以上になる冷媒回路(6)を備えた冷凍装置(1)において、気液分離器(15)と、冷媒回路(6)に設けられる複数の熱交換器の少なくとも一つとに連通するガス通路(70)と、ガス通路(70)を開閉する開閉装置(71)を設ける。冷媒回路(6)の圧縮部(20)が停止した状態で気液分離器(15)内の圧力が所定値よりも大きいと開閉装置(71)を開くコントローラ(100)を設け、圧縮機(20)の停止中に気液分離器(15)の内部の圧力異常の発生を抑制する。

Description

熱源ユニット及び冷凍装置
 本開示は、熱源ユニット及び冷凍装置に関するものである。
 従来、冷凍装置が有する冷媒回路の冷媒に二酸化炭素を用いたものがある。二酸化炭素を冷媒とする冷媒回路では、冷媒の高圧圧力が臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルが行われる。
 このように超臨界冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた冷凍装置において、放熱器の下流側に気液分離器を設けたものがある(例えば、特許文献1参照)。
国際公開第WO2017/138419号
 超臨界サイクルを行う冷媒回路を備えた冷凍装置では、圧縮機が停止している状態で外気温度が臨界点の温度より高くなると、気液分離器内の冷媒が蒸発し、気液分離器内の圧力が上昇するおそれがある。その結果、気液分離器内の圧力異常が発生するおそれがある。
 本開示の目的は、超臨界サイクルを行う冷媒回路を備え、放熱器の下流側に気液分離器を備えた冷凍装置及びその熱源ユニットにおいて、圧縮機の停止中に気液分離器内の圧力異常が発生するのを抑制することでる。
 本開示の第1の態様は、
 利用側機器に接続されて高圧圧力が冷媒の臨界圧力以上となる冷凍サイクルを行う冷媒回路(6)が構成される熱源ユニットを前提とする。
 この熱源ユニットは、
 圧縮部(20)と、
 気液分離器(15)と、
 上記気液分離器(15)のガス流出口(15a)と、上記冷媒回路(6)に設けられる複数の熱交換器(13,17,54,64)の少なくとも一つとに連通するガス通路(70)と、
 上記ガス通路(70)を開閉する開閉装置(71)と、
 上記圧縮部(20)が停止した状態で上記気液分離器(15)内の圧力が所定値以下であると上記開閉装置(71)を閉じ、上記気液分離器(15)内の圧力が上記所定値よりも大きいと上記開閉装置(71)を開く制御器(100)と、
を備えていることを特徴とする。
 第1の態様では、冷凍装置の熱源ユニットにおいて、圧縮部(20)が停止した状態で気液分離器(15)内の圧力が上記所定値よりも大きい場合に、ガス通路(70)の開閉装置(71)が開かれる。このことにより、気液分離器(15)内の冷媒を、熱交換器(13,17,54,64)の少なくとも一つに逃がすことができる。そのため、圧縮部(20)の停止中に気液分離器(15)の内部の圧力異常が発生するのを抑制できる。
 本開示の第2の態様は、第1の態様において、
 上記圧縮部(20)は、低段側圧縮要素(22,23)と、上記低段側圧縮要素(22,23)で圧縮された冷媒をさらに圧縮する高段側圧縮要素(21)とを有し、
 上記複数の熱交換器(13,17,54,64)は、上記低段側圧縮要素(22,23)と上記高段側圧縮要素(21)の間に設けられた中間熱交換器(17)を含み、
 上記ガス通路(70)は、上記気液分離器(15)と上記中間熱交換器(17)とに連通する第1ガス通路(38)を備え、
 上記開閉装置(71)は、上記第1ガス通路(38)に設けられた第1開閉装置(39)を備える
ことを特徴とする。
 第2の態様では、圧縮部(20)が停止した状態で気液分離器(15)内の圧力が上記所定値よりも大きい場合に、第1ガス通路(38)に設けられた第1開閉装置(39)が開かれる。このことにより、気液分離器(15)内の冷媒が中間熱交換器(17)へ流入する。よって、気液分離器(15)の内部の圧力異常が発生するのを抑制できる。
 本開示の第3の態様は、第1の態様において、
 上記複数の熱交換器(13,17,54,64)は、上記冷媒回路(6)の冷凍サイクルを構成する放熱器と蒸発器とを含み、
 上記ガス通路(70)は、上記気液分離器(15)内の圧力が上記所定値よりも大きいと、上記圧縮部(20)の停止前に蒸発器として機能していた熱交換器と連通する第2ガス通路(28)を含む
ことを特徴とする。
 第3の態様では、圧縮部(20)が停止した状態で気液分離器(15)内の圧力が上記所定値よりも大きい場合に、ガス通路(70)の開閉装置(71)が開かれる。ガス通路(70)が第2ガス通路(28)を含むので、気液分離器(15)内の冷媒が、圧縮部(20)の停止前に蒸発器として機能していた熱交換器に流入する。よって、気液分離器(15)の内部の圧力異常が発生するのを抑制できる。
 本開示の第4の態様は、第1の態様において、
 上記圧縮部(20)は、低段側圧縮要素(22,23)と、上記低段側圧縮要素(22,23)で圧縮された冷媒をさらに圧縮する高段側圧縮要素(21)とを有する
ことを特徴とする。
 第4の態様では、低段側圧縮要素(22,23)と高段側圧縮要素(21)を有する圧縮部(20)が停止した状態で、気液分離器(15)内の圧力が上記所定値よりも大きい場合に、ガス通路(70)の開閉装置(71)が開かれる。このことにより、気液分離器(15)内の冷媒を、熱交換器(13,17,54,64)の少なくとも一つに逃がすことができるため、気液分離器(15)の内部の圧力異常が発生するのを抑制できる。
 本開示の第5の態様は、第2の態様において、
 上記複数の熱交換器(13,17,54,64)は、上記冷媒回路(6)の冷凍サイクルを構成する放熱器と蒸発器とを含み、
 上記ガス通路(70)は、上記気液分離器(15)内の圧力が上記所定値よりも大きいと、上記圧縮部(20)の停止前に蒸発器として機能していた熱交換器と連通する第2ガス通路(25)を含む
ことを特徴とする。
 第5の態様では、圧縮部(20)が停止した状態で気液分離器(15)内の圧力が上記所定値よりも大きい場合に、ガス通路(70)の開閉装置(71)が開かれる。ガス通路(70)が第2ガス通路(28)を含むので、気液分離器(15)内の冷媒が、圧縮部(20)の停止前に蒸発器として機能していた熱交換器に流入する。よって、気液分離器(15)の内部の圧力異常が発生するのを抑制できる。
 本開示の第6の態様は、第5の態様において、
 上記第2ガス通路(25)は、上記高段側圧縮要素(21)の吸入側流路(21a)と吐出側流路(21b)とに上記高段側圧縮要素(21)をバイパスして連通する第1バイパス通路(26)と、上記高段側圧縮要素(21)の吐出側流路(21b)と上記低段側圧縮要素(22)の吸入側流路(22a,23a)とに連通する第2バイパス通路(28,44)(45)とを有し、
 上記開閉装置(71)は、上記第2バイパス通路(28,44)(45)に設けられた第2開閉装置(29,46)(47)を含む
ことを特徴とする。
 第6の態様では、圧縮部(20)が低段側圧縮要素(22,23)と高段側圧縮要素(21)とを有する第2の態様の構成において、圧縮部(20)が停止した状態で気液分離器(15)内の圧力が上記所定値よりも大きい場合に、第1ガス通路(38)の第1開閉装置(39)と第2バイパス通路(28,44)(45)の第2開閉装置(29)が開かれる。第1ガス通路(38)は中間熱交換器(17)に連通するので、高段側圧縮要素(21)の吸入側流路(21a)にも連通する。そのため、気液分離器(15)内の冷媒は、この吸入側流路(21a)から第1バイパス通路を通って高段側圧縮要素(21)をバイパスし、さらに第2バイパス通路(28,44)(45)を通って低段側圧縮要素(22)の吸入側流路(22a)へ流入する。低段側圧縮要素(22)の吸入側流路(22a,23a)は利用側の熱交換器(54,64)に連通するので、冷媒は、圧縮部(20)の停止前に蒸発器であった熱交換器(54,64)に流入する。よって、気液分離器(15)の内部の圧力異常が発生するのを抑制できる。
 本開示の第7の態様は、第6の態様において、
 上記制御器(100)は、上記圧縮部(20)が停止した状態で上記気液分離器(15)内の圧力が上記所定値よりも大きいと、上記第1開閉装置(39)を開いて上記気液分離器(15)内のガス冷媒を上記中間熱交換器(17)に導入し、その状態で上記気液分離器(15)内の圧力が所定値よりも大きいと、上記第2開閉装置(29)を開いて上記圧縮部(20)の停止前に蒸発器として機能していた熱交換器に上記気液分離器(15)内のガス冷媒を導入する
ことを特徴とする。
 第7の態様では、圧縮部(20)が停止した状態で気液分離器(15)内の圧力が上記所定値よりも大きいと、まず第1開閉装置(39)を開いて気液分離器(15)内のガス冷媒が中間熱交換器(17)に導入される。このことにより、気液分離器(15)の内部の圧力が低下する。この状態でも気液分離器(15)内の圧力が所定値よりも大きいと、さらに第2開閉装置(29)が開かれ、圧縮部(20)の停止前に蒸発器として機能していた熱交換器に気液分離器(15)内のガス冷媒が導入される。第6の態様では、中間熱交換器(17)と、圧縮部(20)の停止前に蒸発器であった熱交換器に冷媒が順に流入することにより、気液分離器(15)の内部の圧力異常が発生するのを抑制できる。
 本開示の第8の態様は、第4の態様において、
 上記ガス通路(70)は、上記気液分離器(15)と上記高段側圧縮要素(21)の吸入管(21a)とに連通する第1ガス通路(38)を備え、
 上記開閉装置(71)は、上記第1ガス通路(38)に設けられた第1開閉装置(39)を備える
ことを特徴とする。
 第9の態様は、第8の態様において、
 上記複数の熱交換器(13,17,54,64)は、上記冷媒回路(6)の冷凍サイクルを構成する放熱器と蒸発器とを含み、
 上記ガス通路(70)は、上記気液分離器(15)内の圧力が上記所定値よりも大きいと、上記圧縮部(20)の停止前に蒸発器として機能していた熱交換器と連通する第2ガス通路(25)を含む
ことを特徴とする。
 第9の態様では、圧縮部(20)が停止した状態で気液分離器(15)内の圧力が上記所定値よりも大きい場合に、ガス通路(70)の開閉装置(71)が開かれる。ガス通路(70)が第2ガス通路(28)を含むので、気液分離器(15)内の冷媒が、圧縮部(20)の停止前に蒸発器として機能していた熱交換器に流入する。よって、気液分離器(15)の内部の圧力異常が発生するのを抑制できる。
 第10の態様は、第9の態様において、
 上記第2ガス通路(25)は、上記高段側圧縮要素(21)の吸入側流路(21a)と吐出側流路(21b)とに上記高段側圧縮要素(21)をバイパスして連通する第1バイパス通路(26)と、上記高段側圧縮要素(21)の吐出側流路(21b)と上記低段側圧縮要素(22)の吸入側流路(22a,23a)とに連通する第2バイパス通路(28,44)(45)とを有し、
 上記開閉装置(71)は、上記第2バイパス通路(28,44)(45)に設けられた第2開閉装置(29,46)(47)を含む
ことを特徴とする。
 第10の態様では、圧縮部(20)が低段側圧縮要素(22,23)と高段側圧縮要素(21)とを有する第4の態様の構成において、圧縮部(20)が停止した状態で気液分離器(15)内の圧力が上記所定値よりも大きい場合に、第1ガス通路(38)の第1開閉装置(39)と第2バイパス通路(28,44)(45)の第2開閉装置(29)が開かれる。そのため、気液分離器(15)内の冷媒は、第1ガス通路(38)を通り、さらに高段側圧縮要素(21)の吸入側流路(21a)から第1バイパス通路(26)を通って高段側圧縮要素(21)をバイパスし、さらに第2バイパス通路(28,44)(45)を通って低段側圧縮要素(22)の吸入側流路(22a)へ流入する。低段側圧縮要素(22)の吸入側流路(22a,23a)は利用側の熱交換器(54,64)に連通するので、冷媒は、圧縮部(20)の停止前に蒸発器であった熱交換器(54,64)に流入する。よって、気液分離器(15)の内部の圧力異常が発生するのを抑制できる。
 本開示の第11の態様は、第1から第10の態様のいずれか1つにおいて、
 上記冷媒回路(6)は、熱源熱交換器(13)と、利用熱交換器(54,64)と、上記冷媒回路(6)内での冷媒の循環方向を切り換える切換装置(30)とを備え、上記利用熱交換器(54,64)は、空調用熱交換器(64)と冷凍設備用熱交換器(54)とを備え、
 上記切換装置(30)は、上記空調用熱交換器(64)が上記圧縮部(20)の吸入側流路(21a)に連通し且つ上記熱源熱交換器(13)が上記圧縮部(20)の吐出側流路(21b)に連通する第1の状態と、上記空調用熱交換器(64)が上記圧縮部(20)の吐出側流路(21b)に連通し且つ上記熱源熱交換器(13)が上記圧縮部(20)の吸入側流路(21a)に連通する第2の状態と、上記空調用熱交換器(64)と上記熱源熱交換器(13)とが互いに連通する第3の状態とに切換可能に構成され、
 上記ガス通路(70)は、上記第3の状態において上記空調用熱交換器(64)及び上記熱源熱交換器(13)に連通する
ことを特徴とする。
 第11の態様では、圧縮部(20)が停止した状態で気液分離器(15)内の圧力が上記所定値よりも大きいと、ガス通路(70)の開閉装置(71)が開かれる。このとき、切換装置(30)を第3の状態に切り換えると、ガス通路(70)が空調用熱交換器(64)と熱源熱交換器(13)の両方に連通する。そのため、空調用熱交換器(64)と熱源熱交換器(13)が均圧される。圧縮部の停止前に空調用熱交換器(64)と熱源熱交換器(13)の一方の熱交換器が蒸発器であった場合、蒸発器であった熱交換器と、他方の熱交換器にも、気液分離器(15)の冷媒が流入する。よって、圧縮部(20)の停止中に、気液分離器(15)の内部の圧力異常が発生するのを抑制できる。
 本開示の第12の態様は、第1から第11の態様の何れか1つにおいて、
 上記冷媒回路(6)の冷媒は、二酸化炭素である
ことを特徴とする。
 第12の態様では、二酸化炭素を冷媒として超臨界サイクルを行う冷媒回路(6)を有する冷凍装置の熱源ユニットにおいて、気液分離器(15)内の冷媒を、熱交換器(13,17,54,64)の少なくとも一つに逃がし、圧縮部(20)の停止中に気液分離器(15)の内部の圧力異常が発生するのを抑制できる。
 本開示の第13の態様は、
 圧縮部(20)と気液分離器(15)とを備える熱源ユニット(10)と、利用側機器である利用ユニット(50,60)とを有し、高圧圧力が冷媒の臨界圧力以上となる冷凍サイクルを行う冷凍装置であって、
 上記熱源ユニット(10)が、第1から第12の態様の何れか1つの熱源ユニット(10)であることを特徴とする。
 第13の態様では、
超臨界サイクルを行う冷媒回路(6)を有する冷凍装置において、気液分離器(15)内の冷媒を、熱交換器(13,17,54,64)の少なくとも一つに逃がし、圧縮部(20)の停止中に気液分離器(15)の内部の圧力異常が発生するのを抑制できる。
図1は、実施形態1に係る冷凍装置の配管系統図である。 図2は、冷設運転の冷媒の流れを示した図1相当図である。 図3は、冷房運転の冷媒の流れを示した図1相当図である。 図4は、冷房/冷設運転の冷媒の流れを示した図1相当図である。 図5は、暖房運転の冷媒の流れを示した図1相当図である。 図6は、暖房/冷設運転の冷媒の流れを示した図1相当図である。 図7は、暖房/冷設熱回収運転の冷媒の流れを示した図1相当図である。 図8は、暖房/冷設余熱運転の冷媒の流れを示した図1相当図である。 図9は、圧縮機の停止中における気液分離器のガス抜き制御を示すフローチャートである。 図10は、切換装置(三方弁)の制御を示すフローチャートである。 図11は、実施形態2に係る冷凍装置の配管系統図である。
 以下、実施形態に係る室外ユニット(熱源ユニット)及び冷凍装置について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
 《実施形態1》
 〈全体構成〉
 実施形態1に係る冷凍装置(1)は、冷却対象の冷却と、室内の空調とを同時に行う。ここでいう冷却対象は、冷蔵庫、冷凍庫、ショーケースなどの冷凍設備を含む。以下では、このような冷却対象の冷凍設備を略して冷設と称する。
 図1に示すように、冷凍装置(1)は、室外に設置される室外ユニット(10)と、冷蔵庫等の貯蔵庫の庫内の空気を冷却する冷設ユニット(50)と、室内の空調を行う室内ユニット(60)と、コントローラ(100)とを備える。冷設ユニット(50)及び室内ユニット(60)の数量は、1つに限らず、2つ以上であってもよい。本実施形態では、これらのユニット(10,50,60)が4本の連絡配管(2,3,4,5)によって接続されることで、冷媒回路(6)が構成される。
 4本の連絡配管(2,3,4,5)は、第1液連絡配管(2)、第1ガス連絡配管(3)、第2液連絡配管(4)、及び第2ガス連絡配管(5)で構成される。第1液連絡配管(2)及び第1ガス連絡配管(3)は、冷設ユニット(50)に対応する。第2液連絡配管(4)及び第2ガス連絡配管(5)は、室内ユニット(60)に対応する。
 冷媒回路(6)では、冷媒が循環することで冷凍サイクルが行われる。本実施形態の冷媒回路(6)の冷媒は、二酸化炭素である。冷媒回路(6)は、冷媒の高圧圧力が臨界圧力以上となる冷凍サイクルを行うように構成される。
 〈室外ユニット〉
 室外ユニット(10)は、屋外に設置される熱源ユニットである。室外ユニット(10)は、室外ファン(12)と、室外回路(11)とを有する。室外回路(11)は、圧縮部(20)、切換ユニット(30)、室外熱交換器(13)、室外膨張弁(14)、気液分離器(15)、冷却熱交換器(16)、及び中間冷却器(17)を有する。
 〈圧縮部〉
 圧縮部(20)は、冷媒を圧縮する。圧縮部(20)は、第1圧縮機(21)、第2圧縮機(22)、及び第3圧縮機(23)を有する。圧縮部(20)は、二段圧縮式に構成される。第2圧縮機(22)及び第3圧縮機(23)は、低段側圧縮機(低段側圧縮要素)を構成する。第2圧縮機(22)及び第3圧縮機(23)は、互いに並列に接続される。第1圧縮機(21)は、高段側圧縮機(高段側圧縮要素)を構成する。第1圧縮機(21)及び第2圧縮機(22)は、直列に接続される。第1圧縮機(21)及び第3圧縮機(23)は、直列に接続される。第1圧縮機(21)、第2圧縮機(22)、及び第3圧縮機(23)は、モータによって圧縮機構が駆動される回転式圧縮機である。第1圧縮機(21)、第2圧縮機(22)、及び第3圧縮機(23)は、運転周波数、ないし回転速度が調節可能な可変容量式に構成される。圧縮部(20)では、第2圧縮機(22)及び第3圧縮機(23)で圧縮された冷媒を、第1圧縮機(21)でさらに圧縮する。
 第1圧縮機(21)には、第1吸入管(21a)及び第1吐出管(21b)が接続される。第2圧縮機(22)には、第2吸入管(22a)及び第2吐出管(22b)が接続される。第3圧縮機(23)には、第3吸入管(23a)及び第3吐出管(23b)が接続される。
 第2吸入管(22a)は、冷設ユニット(50)に連通する。第2圧縮機(22)は、冷設ユニット(50)に対応する冷設側圧縮機である。第3吸入管(23a)は、室内ユニット(60)に連通する。第3圧縮機(23)は、室内ユニット(60)に対応する室内側圧縮機である。
 〈切換ユニット〉
 切換ユニット(切換装置)(30)は、冷媒の流路を切り換える。切換ユニット(30)は、第1配管(31)、第2配管(32)、第3配管(33)、第4配管(34)、第1三方弁(TV1)、及び第2三方弁(TV2)を有する。第1配管(31)の流入端と、第2配管(32)の流入端とは、第1吐出管(21b)に接続する。第1配管(31)及び第2配管(32)は、圧縮部(20)の吐出圧が作用する配管である。第3配管(33)の流出端と、第4配管(34)の流出端とは、第3圧縮機(23)の第3吸入管(23a)に接続する。第3配管(33)及び第4配管(34)は、圧縮部(20)の吸入圧が作用する配管である。
 第1三方弁(TV1)は、第1ポート(P1)、第2ポート(P2)、及び第3ポート(P3)を有する。第1三方弁(TV1)の第1ポート(P1)は、高圧流路である第1配管(31)の流出端に接続する。第1三方弁(TV1)の第2ポート(P2)は、低圧流路である第3配管(33)の流入端に接続する。第1三方弁(TV1)の第3ポート(P3)は、室内ガス側流路(35)に接続する。
 第2三方弁(TV2)は、第1ポート(P1)、第2ポート(P2)、及び第3ポート(P3)を有する。第2三方弁(TV2)の第1ポート(P1)は、高圧流路である第2配管(32)の流出端に接続する。第2三方弁(TV2)の第2ポート(P2)は、低圧流路である第4配管(34)の流入端に接続する。第2三方弁(TV2)の第3ポート(P3)は、室外ガス側流路(36)に接続する。
 第1三方弁(TV1)及び第2三方弁(TV2)は、電動式の三方弁である。各三方弁(TV1,TV2)は、第1連通状態(図1の実線で示す状態)と第2連通状態(図1の破線で示す状態)とにそれぞれ切り換わる。第1連通状態の各三方弁(TV1,TV2)では、第1ポート(P1)と第3ポート(P3)とが連通し、且つ第2ポート(P2)が閉鎖される。第2連通状態の各三方弁(TV1,TV2)では、第2ポート(P2)と第3ポート(P3)とが連通し、第1ポート(P1)が閉鎖される。
 〈室外熱交換器〉
 室外熱交換器(13)は、熱源熱交換器を構成している。室外熱交換器(13)は、フィン・アンド・チューブ型の空気熱交換器である。室外ファン(12)は、室外熱交換器(13)の近傍に配置される。室外ファン(12)は、室外空気を搬送する。室外熱交換器は、その内部を流れる冷媒と、室外ファン(12)が搬送する室外空気とを熱交換させる。
 室外熱交換器(13)のガス端には、室外ガス側流路(36)が接続される。室外熱交換器(13)の液端には、室外流路(O)が接続される。
 室外熱交換器(13)は、冷房運転時に放熱器となり、暖房運転時に蒸発器となる熱交換器である。
 〈室外流路〉
 室外流路(O)は、室外第1管(o1)、室外第2管(o2)、室外第3管(o3)、室外第4管(o4)、室外第5管(o5)、室外第6管(o6)、及び室外第7管(o7)を含む。室外第1管(o1)の一端は、室外熱交換器(13)の液端に接続される。室外第1管(o1)の他端には、室外第2管(o2)の一端、及び室外第3管(o3)の一端がそれぞれ接続される。室外第2管(o2)の他端は、気液分離器(15)の頂部に接続される。室外第4管(o4)の一端は、気液分離器(15)の底部に接続される。室外第4管(o4)の他端には、室外第5管(o5)の一端及び室外第3管(o3)の他端がそれぞれ接続される。室外第5管(o5)の他端は、第1液連絡配管(2)に接続する。室外第6管(o6)の一端は、室外第5管(o5)の途中に接続する。室外第6管(o6)の他端は、第2液連絡配管(4)に接続する。室外第7管(o7)の一端は、室外第6管(o6)の途中に接続する。室外第7管(o7)の他端は、室外第2管(o2)の途中に接続する。
 〈室外膨張弁〉
 室外膨張弁(14)は、室外第1管(o1)に接続される。室外膨張弁(14)は、冷媒を減圧する減圧機構である。室外膨張弁(14)は、熱源膨張弁である。室外膨張弁(14)は、開度が可変な電子膨張弁である。
 〈気液分離器〉
 本実施形態の気液分離器(15)は、冷媒を貯留する容器を構成し、受液機の機能も有する。気液分離器(15)は、冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する。気液分離器(15)の頂部には、室外第2管(o2)の他端と、ガス抜き管(37)の一端が接続される。ガス抜き管(37)の他端は、インジェクション通路(第1ガス通路)(38)の途中に接続される。ガス抜き管(37)には、ガス抜き弁(第1開閉装置)(39)が接続される。ガス抜き弁(39)は、開度が可変な電子膨張弁である。なお、ガス抜き弁(39)は、開閉可能な電磁弁であってもよい。
 〈冷却熱交換器〉
 冷却熱交換器(16)は、気液分離器(15)で分離された冷媒(主として液冷媒)を冷却する。冷却熱交換器(16)は、第1冷媒流路(16a)と、第2冷媒流路(16b)とを有する。第1冷媒流路(16a)は、室外第4管(o4)の途中に接続される。第2冷媒流路(16b)は、インジェクション通路(38)の途中に接続される。
 インジェクション通路(38)の一端は、室外第4管(o4)の途中(第1冷媒流路(16a)の下流側)に接続される。インジェクション通路(38)の他端は、第1圧縮機(21)の第1吸入管(21a)に接続される。換言すると、インジェクション通路(38)の他端は、圧縮部(20)の中間圧力部分に接続される。インジェクション通路(38)には、第2冷媒流路(16b)よりも上流側に第1減圧弁(40)が設けられる。第1減圧弁(40)は、開度が可変の膨張弁である。
 冷却熱交換器(16)では、第1冷媒流路(16a)を流れる冷媒と、第2冷媒流路(16b)を流れる冷媒とが熱交換する。第2冷媒流路(16b)は、第1減圧弁(40)で減圧された冷媒が流れる。冷却熱交換器(16)では、第1冷媒流路(16a)を流れる冷媒が冷却される。
 〈中間冷却器〉
 中間冷却器(17)は、中間流路(41)に接続される。中間流路(41)の一端は、第2圧縮機(22)の第2吐出管(22b)、及び第3圧縮機(23)の第3吐出管(23b)に接続される。中間流路(41)の他端は、第1圧縮機(21)の第1吸入管(21a)に接続される。換言すると、中間流路(41)の他端は、圧縮部(20)の中間圧力部に接続される。
 中間冷却器(17)は、フィン・アンド・チューブ型の空気熱交換器である。中間冷却器(17)の近傍には、冷却ファン(17a)が配置される。中間冷却器(17)は、その内部を流れる冷媒と、冷却ファン(17a)が搬送する室外空気とを熱交換させる。
 〈油分離回路〉
 室外回路(11)は、油分離回路(42)を含む。油分離回路(42)は、油分離器(43)と、第1油戻し管(44)と、第2油戻し管(45)とを有する。油分離器(43)は、第1圧縮機(21)の第1吐出管(21b)に接続される。油分離器(43)は、圧縮部(20)から吐出された冷媒から油を分離する。第1油戻し管(44)及び第2油戻し管(45)の流入端は、油分離器(43)に接続される。第1油戻し管(44)の流出端は、第2圧縮機(22)の第2吸入管(22a)に接続される。第2油戻し管(45)の流出端は、第3圧縮機(23)の第3吸入管(23a)に接続される。第1油戻し管(44)には、第1油量調節弁(46)が接続される。第2油戻し管(45)には、第2油量調節弁(47)が接続される。
 油分離器(43)で分離された油は、第1油戻し管(44)を介して第2圧縮機(22)に戻される。油分離器(43)で分離された油は、第2油戻し管(45)を介して第3圧縮機(23)に戻される。なお、油分離器(43)で分離された油を、第2圧縮機(22)のケーシング内の油溜まりに直接戻してもよい。油分離器(43)で分離された油を、第3圧縮機(23)のケーシング内の油溜まりに直接戻してもよい。
 〈バイパス通路〉
 第1吸入管(21a)と第2吸入管(21b)には、第1圧縮機(21)をバイパスする第1バイパス通路(26)が接続される。第1バイパス通路(26)には、第1吸入管(21a)から第2吸入管(21b)への冷媒の流れを許容し、逆方向への冷媒の流れを禁止する逆止弁(27)が接続される。第1圧縮機(21)の吐出側流路(21b)と第2圧縮機(22)の第2吸入側流路(22a)には、第2バイパス通路(28)が接続される。第2バイパス通路(28)には、バイパス弁(第2開閉装置)(29)が接続される。バイパス弁(29)は、第2バイパス通路(28)の冷媒の流量を調整する電子膨張弁で構成される。
 〈気液分離器のガス抜き構造〉
 この実施形態は、ガス通路(70)と開閉装置(71)を備える。ガス通路(70)と開閉装置(71)は、気液分離器(15)内のガス冷媒を複数の熱交換器(13,17,54,64)の少なくとも一つに逃がすように構成されている。このことにより、気液分離器(15)の内部の圧力が上昇しすぎるのが抑制される。
 ガス通路(70)は、気液分離器(15)のガス流出口(15a)と中間熱交換器(17)とに連通するインジェクション通路(38)を、気液分離器(15)のガス冷媒を抜くための第1ガス通路として有する。インジェクション通路(38)設けられているガス抜き弁(39)は、第1ガス通路を開閉する第1開閉装置として機能する。気液分離器(15)は、インジェクション通路(38)と中間流路(41)とを介して中間熱交換器(17)と連通する。
 ガス通路(70)は、気液分離器(15)内の圧力が上記所定値よりも大きいと、圧縮部(20)の停止前に蒸発器として機能していた熱交換器と連通する第2ガス通路(25)を含む。第2ガス通路(25)は第1圧縮機(21)の第1吸入管(21a)と第2吐出管(21b)とに第1圧縮機(21)をバイパスして連通する第1バイパス通路(26)と、第1圧縮機(21)の第1吐出管(21b)と第2圧縮機(22,23)の第2吸入管(21a)とに連通する第2バイパス通路(28)とを含む。
 上述したように、冷媒回路(6)は、冷媒回路(6)内での冷媒の循環方向を切り換える切換ユニット(切換装置)(30)として、第1三方弁(TV1)及び第2三方弁(TV2)を有する。切換ユニット(30)は、第1の状態、第2の状態、及び第3の状態に切換可能である。第1の状態では、後述の室内熱交換器(64)が圧縮部(20)の第3吸入管(23a)に連通し、室外熱交換器(13)が圧縮部(20)の第1吐出管(21b)に連通するように、第1三方弁(TV1)及び第2三方弁(TV2)が切り換えられる。第2の状態では、室内熱交換器(64)が圧縮部(20)の第1吐出管(21b)に連通し、室外熱交換器(13)が圧縮部(20)の第3吸入管(23a)に連通するように、第1三方弁(TV1)及び第2三方弁(TV2)が切り換えられる。第3の状態では、室内熱交換器(64)と室外熱交換器(13)とが互いに連通するように、第1三方弁(TV1)及び第2三方弁(TV2)が切り換えられる。ガス通路(70)は、上記第3の状態において、室内熱交換器(64)及び室外熱交換器(13)に連通する。
 上記構成により、気液分離器(15)は、圧縮部(20)の停止前に室内熱交換器(64)が蒸発器であった場合、インジェクション通路(38)と第1バイパス通路(26)と室内ガス側流路(35)と第2ガス連絡配管(5)を介して室内熱交換器(64)と連通する。このことにより、気液分離器(15)のガス冷媒は、圧縮部(20)の停止前に蒸発器であった室内熱交換器(64)へ流入する。また、気液分離器(15)は、圧縮部(20)の停止前に室外熱交換器(13)が蒸発器であった場合、インジェクション通路(38)と第1バイパス通路(26)と室外ガス側流路(36)を介して室外熱交換器(13)と連通する。このことにより、気液分離器(15)のガス冷媒は、圧縮部(20)の停止前に蒸発器であった室外熱交換器(13)へ流入する。
 〈逆止弁〉
 室外回路(11)は、第1逆止弁(CV1)、第2逆止弁(CV2)、第3逆止弁(CV3)、第4逆止弁(CV4)、第5逆止弁(CV5)、第6逆止弁(CV6)、及び第7逆止弁(CV7)を有する。第1逆止弁(CV1)は、第1吐出管(21b)に接続される。第2逆止弁(CV2)は、第2吐出管(22b)に接続される。第3逆止弁(CV3)は、第3吐出管(23b)に接続される。第4逆止弁(CV4)は、室外第2管(o2)に接続される。第5逆止弁(CV5)は、室外第3管(o3)に接続される。第6逆止弁(CV6)は、室外第6管(o6)に接続される。第7逆止弁(CV7)は、室外第7管(o7)に接続される。これらの逆止弁(CV1~CV7)は、図1に示す矢印方向の冷媒の流れを許容し、この矢印と反対方向の冷媒の流れを禁止する。
 〈冷設ユニット〉
 冷設ユニット(50)は、例えば冷蔵倉庫に設置される利用ユニット(利用側機器)である。冷設ユニット(50)は、庫内ファン(52)と冷設回路(51)とを有する。冷設回路(51)の液端には、第1液連絡配管(2)が接続される。冷設回路(51)のガス端には、第1ガス連絡配管(3)が接続される。
 冷設回路(51)は、液端からガス端に向かって順に、冷設膨張弁(53)及び冷設熱交換器(冷凍設備用熱交換器)(54)を有する。冷設膨張弁(53)は、第1の利用膨張弁である。冷設膨張弁(53)は、開度が可変の電子膨張弁で構成される。
 冷設熱交換器(54)は、第1の利用熱交換器である。冷設熱交換器(54)は、フィン・アンド・チューブ型の空気熱交換器である。庫内ファン(52)は、冷設熱交換器(54)の近傍に配置される。庫内ファン(52)は、庫内空気を搬送する。冷設熱交換器(54)は、その内部を流れる冷媒と、庫内ファン(52)が搬送する庫内空気とを熱交換させる。
 〈室内ユニット〉
 室内ユニット(60)は、屋内に設置される利用ユニット(利用側機器)である。室内ユニット(60)は、室内ファン(62)と、室内回路(61)とを有する。室内回路(61)の液端には、第2液連絡配管(4)が接続される。室内回路(61)のガス端には、第2ガス連絡配管(5)が接続される。
 室内回路(61)は、液端からガス端に向かって順に、室内膨張弁(63)及び室内熱交換器(空調用熱交換器)(64)を有する。室内膨張弁(63)は、第2の利用膨張弁である。室内膨張弁(63)は、開度が可変な電子膨張弁である。
 室内熱交換器(64)は、第2の利用熱交換器である。室内熱交換器(64)は、フィン・アンド・チューブ型の空気熱交換器である。室内ファン(62)は、室内熱交換器(64)の近傍に配置される。室内ファン(62)は、室内空気を搬送する。室内熱交換器(64)は、その内部を流れる冷媒と、室内ファン(62)が搬送する室内空気とを熱交換させる。
 室内熱交換器(64)は、暖房運転時に放熱器となり、冷房運転時に蒸発器となる熱交換器である。
 〈センサ〉
 冷凍装置(1)は、各種のセンサ(図示省略)を有する。これらのセンサが検出する指標の一例として、冷媒回路(6)の高圧冷媒の温度/圧力、気液分離器(15)内の冷媒の温度/圧力、低圧冷媒の温度/圧力、中間圧冷媒の温度/圧力、室外熱交換器(13)の冷媒の温度、冷設熱交換器(54)の冷媒の温度、室内熱交換器(64)の冷媒の温度、第2圧縮機(22)の吸入冷媒の過熱度、第3圧縮機(23)の吸入冷媒の過熱度、室外空気の温度、庫内空気の温度、室内空気の温度がなど挙げられる。
 〈コントローラ〉
 制御器であるコントローラ(100)は、制御基板上に搭載されたマイクロコンピュータと、該マイクロコンピュータを動作させるためのソフトウエアを格納するメモリディバイス(具体的には半導体メモリ)とを含む。コントローラ(100)は、運転指令やセンサの検出信号に基づいて、冷凍装置(1)の各機器を制御する。コントローラ(100)による各機器の制御により、冷凍装置(1)の運転が切り換えられる。コントローラ(100)は、冷媒回路(6)の高圧冷媒の温度を検出する温度センサを含む各種センサと、通信線で接続されている。コントローラ(100)は、第1圧縮機(21),第2圧縮機(22),及び第3圧縮機(23)などを含む冷媒回路(6)の構成部品と通信線で接続されている。
 コントローラ(100)は、圧縮部(20)が停止した状態で気液分離器(15)内の圧力が所定値以下であると上記開閉装置(71)を閉じ、気液分離器(15)内の圧力が上記所定値よりも大きいと開閉装置(71)を開く。圧縮部(20)の停止中に気液分離器(15)内の圧力が上記所定値よりも大きいと、気液分離器(15)内の冷媒は中間熱交換器(17)に流入する。上記所定値は、冷媒が二酸化炭素の場合、例えば、8MPa程度に設定される。制御の詳細は、フローチャートを用いて後述する。
 圧縮部(20)の停止前に冷設熱交換器(54)が蒸発器であった場合に、気液分離器(15)内のガス冷媒を中間熱交換器(17)に導入しても気液分離器(15)内の圧力が所定値よりも大きいと、コントローラ(100)は、第2開閉装置であるバイパス弁(29)を開く。このことにより、気液分離器(15)は、インジェクション通路(38)と第1バイパス通路(26)と第2バイパス通路(28)を介して冷設熱交換器(54)と連通する。その結果、気液分離器(15)内のガス冷媒は、圧縮部(20)の停止前に蒸発器として機能していた冷設熱交換器(54)に導入される。
 また、コントローラ(100)は、切換ユニット(30)を第3の状態に切り換え、ガス通路(70)を室内熱交換器(64)及び室外熱交換器(13)に連通させる制御も行う。
 -運転動作-
 冷凍装置(1)の運転動作について詳細に説明する。冷凍装置(1)の運転は、冷設運転、冷房運転、冷房/冷設運転、暖房運転、暖房/冷設運転、暖房/冷設熱回収運転、暖房/冷設余熱運転、及びデフロスト運転を含む。
 冷設運転では、冷設ユニット(50)が運転され、室内ユニット(60)は停止する。冷房運転では、冷設ユニット(50)が停止し、室内ユニット(60)が冷房を行う。冷房/冷設運転では、冷設ユニット(50)が運転され、室内ユニット(60)が冷房を行う。暖房運転では、冷設ユニット(50)が停止し、室内ユニット(60)が暖房を行う。暖房/冷設運転、暖房/冷設熱回収運転、及び暖房/冷設余熱運転のいずれにおいても、冷設ユニット(50)が運転され、室内ユニット(60)が暖房を行う。デフロスト運転では、冷設ユニット(50)が運転され、室外熱交換器(13)の表面の霜を融かす動作が行われる。
 暖房/冷設運転は、室内ユニット(60)の必要な暖房能力が比較的大きい条件下で実行される。暖房/冷設余熱運転は、室内ユニット(60)の必要な暖房能力が比較的小さい条件下で実行される。暖房/冷設熱回収運転は、室内ユニット(60)の必要な暖房能力が、暖房/冷設運転の間である条件下(冷設と暖房がバランスする条件下)で実行される。
 〈冷設運転〉
 図2に示す冷設運転では、第1三方弁(TV1)が第2連通状態、第2三方弁(TV2)が第1連通状態となる。室外膨張弁(14)が所定開度で開放され、冷設膨張弁(53)の開度が過熱度制御により調節され、室内膨張弁(63)が全閉状態となり、第1減圧弁(40)の開度が適宜調節される。室外ファン(12)及び庫内ファン(52)が運転され、室内ファン(62)は停止する。第1圧縮機(21)及び第2圧縮機(22)が運転され、第3圧縮機(23)は停止する。冷設運転では、圧縮部(20)で圧縮された冷媒が、室外熱交換器(13)で放熱し、冷設熱交換器(54)で蒸発する冷凍サイクルが行われる。
 図2に示すように、第2圧縮機(22)で圧縮された冷媒は、中間冷却器(17)で冷却された後、第1圧縮機(21)に吸入される。第1圧縮機(21)で圧縮された冷媒は、室外熱交換器(13)で放熱し、気液分離器(15)を流れ、冷却熱交換器(16)の第1冷媒流路(16a)で冷却される。第1冷媒流路(16a)の冷媒を冷却した第2冷媒流路(16b)の冷媒は、インジェクション通路(38)を流れ、第1圧縮機(21)に吸入される。冷却熱交換器(16)の第1冷媒流路(16a)で冷却された冷媒は、冷設膨張弁(53)で減圧された後、冷設熱交換器(54)で蒸発する。この結果、庫内空気が冷却される。冷却熱交換器(16)で蒸発した冷媒は、第2圧縮機(22)に吸入され、再び圧縮される。
 〈冷房運転〉
 図3に示す冷房運転では、第1三方弁(TV1)が第2連通状態、第2三方弁(TV2)が第1連通状態となる。室外膨張弁(14)が所定開度で開放され、冷設膨張弁(53)が全閉状態となり、室内膨張弁(63)の開度が過熱度制御により調節され、第1減圧弁(40)の開度が適宜調節される。室外ファン(12)、及び室内ファン(62)が運転され、庫内ファン(52)は停止する。第1圧縮機(21)及び第3圧縮機(23)が運転され、第2圧縮機(22)は停止する。冷房運転では、圧縮部(20)で圧縮された冷媒が、室外熱交換器(13)で放熱し、室内熱交換器(64)で蒸発する冷凍サイクルが行われる。
 図3に示すように、第3圧縮機(23)で圧縮された冷媒は、中間冷却器(17)で冷却された後、第1圧縮機(21)に吸入される。第1圧縮機(21)で圧縮された冷媒は、室外熱交換器(13)で放熱し、気液分離器(15)を流れ、冷却熱交換器(16)の第1冷媒流路(16a)で冷却される。第1冷媒流路(16a)の冷媒を冷却した第2冷媒流路(16b)の冷媒は、インジェクション通路(38)を流れ、第1圧縮機(21)に吸入される。冷却熱交換器(16)の第1冷媒流路(16a)で冷却された冷媒は、室内膨張弁(63)で減圧された後、室内熱交換器(64)で蒸発する。この結果、室内空気が冷却される。室内熱交換器(64)で蒸発した冷媒は、第3圧縮機(23)に吸入され、再び圧縮される。
 〈冷房/冷設運転〉
 図4に示す冷房/冷設運転では、第1三方弁(TV1)が第2連通状態、第2三方弁(TV2)が第1連通状態となる。室外膨張弁(14)が所定開度で開放され、冷設膨張弁(53)及び室内膨張弁(63)の各開度が過熱度制御により調節され、第1減圧弁(40)の開度が適宜調節される。室外ファン(12)、庫内ファン(52)、及び室内ファン(62)が運転される。第1圧縮機(21)、第2圧縮機(22)、及び第3圧縮機(23)が運転される。冷房/冷設運転では、圧縮部(20)で圧縮された冷媒が、室外熱交換器(13)で放熱し、冷設熱交換器(54)及び室内熱交換器(64)で蒸発する冷凍サイクルが行われる。
 図4に示すように、第2圧縮機(22)及び第3圧縮機(23)でそれぞれ圧縮された冷媒は、第1圧縮機(21)に吸入される。第1圧縮機(21)で圧縮された冷媒は、室外熱交換器(13)で放熱し、気液分離器(15)を流れ、冷却熱交換器(16)の第1冷媒流路(16a)で冷却される。第1冷媒流路(16a)の冷媒を冷却した第2冷媒流路(16b)の冷媒は、インジェクション通路(38)を流れ、第1圧縮機(21)に吸入される。冷却熱交換器(16)の第1冷媒流路(16a)で冷却された冷媒は、冷設ユニット(50)と室内ユニット(60)とに分流する。冷設膨張弁(53)で減圧された冷媒は、冷設熱交換器(54)で蒸発する。冷設熱交換器(54)で蒸発した冷媒は、第2圧縮機(22)に吸入され、再び圧縮される。室内膨張弁(63)で減圧された冷媒は、室内熱交換器(64)で蒸発する。室内熱交換器(64)で蒸発した冷媒は、第3圧縮機(23)に吸入され、再び圧縮される。
 〈暖房運転〉
 図5に示す暖房運転では、第1三方弁(TV1)が第1連通状態、第2三方弁(TV2)が第2連通状態となる。室内膨張弁(63)が所定開度で開放され、冷設膨張弁(53)が全閉状態となり、室外膨張弁(14)の開度が過熱度制御により調節され、第1減圧弁(40)の開度が適宜調節される。室外ファン(12)及び室内ファン(62)が運転され、庫内ファン(52)が停止する。第1圧縮機(21)及び第3圧縮機(23)が運転され、第2圧縮機(22)は停止する。暖房運転では、圧縮部(20)で圧縮された冷媒が、室内熱交換器(64)で放熱し、室外熱交換器(13)で蒸発する冷凍サイクルが行われる。
 図5に示すように、第3圧縮機(23)で圧縮された冷媒は、第1圧縮機(21)に吸入される。第1圧縮機(21)で圧縮された冷媒は、室内熱交換器(64)で放熱する。この結果、室内空気が加熱される。室内熱交換器(64)で放熱した冷媒は、気液分離器(15)を流れ、冷却熱交換器(16)の第1冷媒流路(16a)で冷却される。第1冷媒流路(16a)の冷媒を冷却した第2冷媒流路(16b)の冷媒は、インジェクション通路(38)を流れ、第1圧縮機(21)に吸入される。冷却熱交換器(16)の第1冷媒流路(16a)で冷却された冷媒は、室外膨張弁(14)で減圧された後、室外熱交換器(13)で蒸発する。室外熱交換器(13)で蒸発した冷媒は、第3圧縮機(23)に吸入され、再び圧縮される。
 〈暖房/冷設運転〉
 図6に示す暖房/冷設運転では、第1三方弁(TV1)が第1連通状態、第2三方弁(TV2)が第2連通状態に設置される。室内膨張弁(63)が所定開度で開放され、冷設膨張弁(53)及び室外膨張弁(14)の開度が過熱度制御により調節され、第1減圧弁(40)の開度が適宜調節される。室外ファン(12)、庫内ファン(52)、及び室内ファン(62)が運転される。第1圧縮機(21)、第2圧縮機(22)、及び第3圧縮機(23)が運転される。暖房/冷設運転では、圧縮部(20)で圧縮された冷媒が、室内熱交換器(64)で放熱し、冷設熱交換器(54)及び室外熱交換器(13)で蒸発する冷凍サイクルが行われる。
 図6に示すように、第2圧縮機(22)及び第3圧縮機(23)でそれぞれ圧縮された冷媒は、第1圧縮機(21)に吸入される。第1圧縮機(21)で圧縮された冷媒は、室内熱交換器(64)で放熱する。この結果、室内空気が加熱される。室内熱交換器(64)で放熱した冷媒は、気液分離器(15)を流れ、冷却熱交換器(16)の第1冷媒流路(16a)で冷却される。第1冷媒流路(16a)の冷媒を冷却した第2冷媒流路(16b)の冷媒は、インジェクション通路(38)を流れ、第1圧縮機(21)に吸入される。冷却熱交換器(16)の第1冷媒流路(16a)で冷却された冷媒の一部は、室外膨張弁(14)で減圧された後、室外熱交換器(13)で蒸発する。室外熱交換器(13)で蒸発した冷媒は、第3圧縮機(23)に吸入され、再び圧縮される。
 冷却熱交換器(16)の第1冷媒流路(16a)で冷却された冷媒の残りは、冷設膨張弁(53)で減圧された後、冷設熱交換器(54)で蒸発する。この結果、庫内空気が冷却される。冷設熱交換器(54)で蒸発した冷媒は、第2圧縮機(22)に吸入され、再び圧縮される。
 〈暖房/冷設熱回収運転〉
 図7に示す暖房/冷設熱回収運転は、第1三方弁(TV1)が第1連通状態、第2三方弁(TV2)が第2連通状態となる。室内膨張弁(63)が所定開度で開放され、室外膨張弁(14)が全閉状態となり、冷設膨張弁(53)の開度が過熱度制御により調節され、第1減圧弁(40)の開度が適宜調節される。室内ファン(62)及び庫内ファン(52)が運転され、室外ファン(12)が停止する。第1圧縮機(21)及び第2圧縮機(22)が運転され、第3圧縮機(23)は停止する。暖房/冷設熱回収運転では、圧縮部(20)で圧縮された冷媒が、室内熱交換器(64)で放熱し、冷設熱交換器(54)で蒸発し、室外熱交換器(13)が実質的に停止する冷凍サイクルが行われる。
 図7に示すように、第2圧縮機(22)で圧縮された冷媒は、第1圧縮機(21)に吸入される。第1圧縮機(21)で圧縮された冷媒は、室内熱交換器(64)で放熱する。この結果、室内空気が加熱される。室内熱交換器(64)で放熱した冷媒は、気液分離器(15)を流れ、冷却熱交換器(16)の第1冷媒流路(16a)で冷却される。第1冷媒流路(16a)の冷媒を冷却した第2冷媒流路(16b)の冷媒は、インジェクション通路(38)を流れ、第1圧縮機(21)に吸入される。冷却熱交換器(16)の第1冷媒流路(16a)で冷却された冷媒は、冷設膨張弁(53)で減圧された後、冷設熱交換器(54)で蒸発する。冷設熱交換器(54)で蒸発した冷媒は、第2圧縮機(22)に吸入され、再び圧縮される。
 〈暖房/冷設余熱運転〉
 図8に示すように、暖房/冷設余熱運転では、第1三方弁(TV1)が第1連通状態、第2三方弁(TV2)が第1連通状態となる。室内膨張弁(63)及び室外膨張弁(14)が所定開度で開放され、冷設膨張弁(53)の開度が過熱度制御により調節され、第1減圧弁(40)の開度が適宜調節される。室外ファン(12)、庫内ファン(52)、及び室内ファン(62)が運転される。第1圧縮機(21)及び第2圧縮機(22)が運転され、第3圧縮機(23)は停止する。暖房/冷設余熱運転では、圧縮部(20)で圧縮された冷媒が、室内熱交換器(64)及び室外熱交換器(13)で放熱し、冷設熱交換器(54)で蒸発する冷凍サイクルが行われる。
 図8に示すように、第2圧縮機(22)で圧縮された冷媒は、第1圧縮機(21)に吸入される。第1圧縮機(21)で圧縮された冷媒の一部は、室外熱交換器(13)で放熱する。第1圧縮機(21)で圧縮された冷媒の残りは、室内熱交換器(64)で放熱する。この結果、室内空気が加熱される。室外熱交換器(13)で放熱した冷媒と、室内熱交換器(64)で放熱した冷媒とは、合流した後、気液分離器(15)を流れ、冷却熱交換器(16)の第1冷媒流路(16a)で冷却される。第1冷媒流路(16a)の冷媒を冷却した第2冷媒流路(16b)の冷媒は、インジェクション通路(38)を流れ、第1圧縮機(21)に吸入される。冷却熱交換器(16)の第1冷媒流路(16a)で冷却された冷媒は、冷設膨張弁(53)で減圧された後、冷設熱交換器(54)で蒸発する。この結果、庫内空気が冷却される。冷設熱交換器(54)で蒸発した冷媒は、第2圧縮機(22)に吸入され、再び圧縮される。
 〈デフロスト運転〉
 デフロスト運転では、図4に示す冷房運転と同じ動作が行われる。デフロスト運転では、第2圧縮機(22)及び第1圧縮機(21)で圧縮された冷媒が、室外熱交換器(13)で放熱する。この結果、室外熱交換器(13)の表面の霜が内部から加熱される。室外熱交換器(13)の除霜に利用された冷媒は、室内熱交換器(64)で蒸発した後、第2圧縮機(22)に吸入され、再び圧縮される。
 〈圧縮部の停止中の気液分離器のガス抜き制御〉
 本実施形態では、圧縮機が停止している状態で、外気温度が冷媒の臨界点の温度よりも高い場合に、気液分離器(15)のガス抜き制御が行われる。図9はガス抜き制御の1例を示すフローチャートである。また、図10は、そのガス抜き制御中に行われる切換ユニット(30)の制御を示すフローチャートである。
 図9のフローチャートでは、ステップST1において、以下の2つの条件の何れかが満たされているかどうかが判別される。第1の条件は、気液分離器(15)内の圧力RPが8.3(MPa)より高いことである。第2の条件は、気液分離器(15)内の圧力RPが8.0(MPa)より高く、且つ外気温度Taが30(℃)より高いことである。これらの条件のどちらかが満たされていると、気液分離器(15)の内部の圧力が臨界圧力より高いと判断される。
 ステップST1の条件の何れかが満たされていると、ステップST2に進む。ステップST2では、ガス抜き弁(39)のパルスモータに例えば70パルスの開度信号を送信して弁開度を調節し、ステップST1に戻る。ガス抜き弁(39)の開度を上記のように調節することにより、気液分離器(15)内の冷媒は、圧縮部(20)の停止中に、第1ガス通路であるインジェクション通路(38)から中間流路(41)を通って中間熱交換器(13)へ流入する。これにより、気液分離器(15)の内部の圧力が低下する。
 この状態においても気液分離器(15)内の圧力が臨界圧力より高い場合は、図9のフローチャートには示していないが、第2バイパス通路(28)のバイパス弁(29)を開く制御を行う。そうすると、圧縮部(20)の停止前に冷設熱交換器(54)が蒸発器であった場合に、気液分離器(15)内の冷媒が、冷設熱交換器(54)にも流入する。具体的には、気液分離器(15)の冷媒は、インジェクション通路(38)、第1吸入管(21a)、第1バイパス通路(26)、第2バイパス通路(28)、及び第1ガス連絡配管(3)を通って冷設熱交換器(54)に流入する。これにより、気液分離器(15)の内部の圧力がさらに低下する。
 一方、ステップST1の条件が満たされていない場合は、ステップST3に進む。ステップST3では、気液分離器(15)の圧力RPが7.5(MPa)より低いかどうかが判別される。ステップST3の条件が満たされていると、気液分離器(15)内の圧力が臨界圧力より低いと判断され、ステップST4へ進む。ステップST4では、ガス抜き弁(39)のパルスモータに0パルスの開度信号が送信され、ガス抜き弁(39)が閉鎖される。この状態では、気液分離器(15)の冷媒はどの熱交換器へも流入しない。ステップST4の制御をした後は、ステップST1へ戻る。
 ステップST3の条件が満たされていない場合は、ガス抜き弁(39)の制御を行わず、ステップST1へ戻り、ステップST1からステップST4の制御が繰り返される。
 圧縮部(20)の停止前に室内熱交換器(64)が蒸発器であった場合や室外熱交換器(13)が蒸発器であった場合は、図9のフローチャートの制御を行った後に図10のフローチャートの制御が行われる。
 このフローでは、ステップST11において、冷媒回路の高圧圧力HPが8.5(MPa)より高いこと、且つ気液分離器(15)内の圧力RPが8.5(MPa)より高いこと、さらに運転モードが停止モード(図に表した運転モード=0)であること、の3つの条件が全て満たされていて、その状態が30秒以上継続しているかどうかが判別される。
 ステップST11の条件が満たされると、ステップST12に進み、第1三方弁(TV1)が第2連通状態であるかどうかが判別される。第1三方弁(TV2)が第2連通状態であると、ステップST13へ進み、第1三方弁(TV2)が第1連通状態に切り換えられる。ステップST14において、この状態で20秒が経過するのを待ち、ステップST11へ戻る。
 ステップST12の判別の結果、第1三方弁(TV1)が第2連通状態でないと、ステップST15で第2三方弁(TV2)が第2連通状態であるかどうかが判別される。第2三方弁(TV2)が第2連通状態であると、ステップST16で第2三方弁(TV2)が第1連通状態に切り換えられ、ステップST17において、その状態で20秒が経過するのを待ち、ステップST11へ戻る。ステップST15の判別の結果、第2三方弁(TV2)が第2連通状態でない場合は、第1三方弁(TV1)と第2三方弁(TV2)のいずれも切り換えず、ステップST11へ戻る。
 ステップST13とステップST16の制御により、第1三方弁(TV1)と第2三方弁(TV2)がいずれも第1連通状態になり、室外熱交換器(13)と室内熱交換器(64)とが連通する。このことにより、室外熱交換器(13)と室内熱交換器(64)のうち、いずれかが蒸発器であった場合に、放熱器の冷媒が蒸発器へ流入し、両者が均圧される。このとき、ガス抜き弁(39)とバイパス弁(29)が上記のように開かれているので、気液分離器(15)の冷媒が、圧縮部(20)の停止前に蒸発器であった熱交換器を含む室外熱交換器(13)と室内熱交換器(64)へ流入する。
 -実施形態1の効果-
 本実施形態では、気液分離器(15)のガス流出口(15a)と複数の熱交換器(13,17,54,64)の少なくとも一つとに連通するガス通路(70)と、上記ガス通路(70)を開閉する開閉装置(71)と、圧縮部(20)が停止した状態で上記気液分離器(15)内の圧力が所定値以下であると開閉装置(71)を閉じ、上記気液分離器(15)内の圧力が上記所定値よりも大きいと上記開閉装置(71)を開くコントローラ(100)とを設けている。
 ここで、二酸化炭素を冷媒とする従来の冷凍装置では、外気温度が臨界点の温度(約32℃)以上になれば、冷媒が気化して体積が大きくなる。そのため、気液分離器(15)内の圧力が上昇する。また、外気温度が高いときは、通常は利用側の冷却負荷は増加するが、場合によっては冷却負荷が小さいときがある。この場合、余剰の冷媒が生じやすく、特に気液分離器(15)内の冷媒が過剰になって気液分離器(15)の内部の圧力異常が発生するおそれがある。
 外気温度が高いときに気液分離器(15)の内部の圧力異常の発生を抑えるには、気液分離器(15)の容量を大きくしたり、膨張タンクなどの専用の容器を設けたりすることが考えられる。しかしながら、このようにすると、冷凍装置を構成する機器が大型化したり、機器の数が増加したりする。
 本実施形態によれば、圧縮部(20)が停止した状態で気液分離器(15)内の圧力が所定値よりも大きい場合に、ガス通路(70)の開閉装置(71)が開かれる。このことにより、気液分離器(15)内の冷媒を、熱交換器(13,17,54,64)の少なくとも一つに逃がすことができる。そのため、気液分離器(15)の内容積を大きくしたり、膨張タンクなどの専用の容器を用いたりしなくても、圧縮部(20)の停止中に気液分離器(15)の内部の圧力異常の発生を抑制できる。よって、装置の大型化や複雑化を抑えられる。また、気液分離器(15)の内部の圧力を下げることができるから、気液分離器(15)の耐圧性能を必要以上に高めなくてもよい。なお、気液分離器(15)内の圧力は、気液分離器(15)の液冷媒流出口の配管に圧力センサを設けて検出できる。
 本実施形態では、圧縮部(20)が、低段側圧縮要素(22,23)と、低段側圧縮要素(22,23)で圧縮された冷媒をさらに圧縮する高段側圧縮要素(21)とを有する。複数の熱交換器(13,17,54,64)は、上記低段側圧縮要素(22,23)と上記高段側圧縮要素(21)の間に設けられた中間熱交換器(17)を含む。そして、ガス通路(70)は、気液分離器(15)と中間熱交換器(17)とに連通するインジェクション通路(第1ガス通路)(38)を備え、開閉装置(71)は、第1ガス通路(38)に設けられたガス抜き弁(第1開閉装置)(39)を備える。
 この構成では、圧縮部(20)が停止した状態で気液分離器(15)内の圧力が所定値よりも大きい場合に、インジェクション通路(38)に設けられたガス抜き弁(39)が開かれる。このことにより、気液分離器(15)内の冷媒が中間熱交換器(17)へ流入する。よって、膨張タンクなどを用いずに、気液分離器(15)の内部の圧力異常の発生を抑制できる。
 本実施形態では、複数の熱交換器(13,17,54,64)が、冷媒回路(6)の冷凍サイクルを構成する放熱器と蒸発器とを含み、ガス通路(70)は、気液分離器(15)内の圧力が上記所定値よりも大きいと、上記圧縮部(20)の停止前に蒸発器として機能していた熱交換器と連通する第2ガス通路(28)を含む。
 この構成では、圧縮部(20)が停止した状態で気液分離器(15)内の圧力が上記の所定値よりも大きい場合に、ガス通路(70)の開閉装置(71)が開かれる。ガス通路(70)が第2ガス通路(28)を含むので、気液分離器(15)内の冷媒は、圧縮部(20)の停止前に蒸発器として機能していた熱交換器に流入する。よって、膨張タンクなどの専用の容器を用いなくても、気液分離器(15)の内部の圧力異常の発生を抑制できる。
 本実施形態では、第2ガス通路(25)が、高段側圧縮要素(21)の吸入側流路(21a)と吐出側流路(21b)とに上記高段側圧縮要素(21)をバイパスして連通する第1バイパス通路(26)と、高段側圧縮要素(21)の吐出側流路(21b)と上記低段側圧縮要素(22)の吸入側流路(22a)とに連通する第2バイパス通路(28)とを有する。開閉装置(71)は、第2バイパス通路(28)に設けられたバイパス弁(第2開閉装置)(29)を含む。
 この構成では、圧縮部(20)が低段側圧縮要素(22,23)と高段側圧縮要素(21)とを有する本実施形態の構成において、圧縮部(20)が停止した状態で気液分離器(15)内の圧力が上記所定値よりも大きい場合に、インジェクション通路(38)のガス抜き弁(39)と第2バイパス通路(28)のバイパス弁(29)が開かれる。第1ガス通路(38)は、中間熱交換器(17)に連通し、高段側圧縮要素(21)の吸入側流路(21a)にも連通している。そのため、気液分離器(15)内の冷媒は、この吸入側流路(21a)から第1圧縮機(21)をバイパスして第1バイパス通路を通り、さらに第2バイパス通路(28)を通って第2圧縮機(22)の吸入側流路(22a)へ流入する。第2圧縮機(22)の吸入側流路(22a)は冷設熱交換器(54)に連通しているので、冷媒は、圧縮部(20)の停止前に蒸発器であった冷設熱交換器(54)に流入する。よって、膨張タンクなどを用いなくても、気液分離器(15)の内部の圧力異常の発生を抑制できる。
 本実施形態では、コントローラ(100)は、圧縮部(20)が停止した状態で気液分離器(15)内の圧力が上記所定値よりも大きいと、第1開閉装置(39)を開いて気液分離器(15)内のガス冷媒を中間熱交換器(17)に導入し、その状態においても気液分離器(15)内の圧力が所定値よりも大きいと、第2開閉装置(29)を開く。このことにより、気液分離器(15)の冷媒を中間熱交換器(17)に流入させるのに続いて、圧縮部(20)の停止前に蒸発器であった冷設熱交換器(54)に流入させる。
 このように、中間熱交換器(17)と、圧縮部(20)の停止前に蒸発器であった冷設熱交換器)54)とに冷媒が順に流入することにより、気液分離器(15)の内部の圧力異常の発生をより効果的に抑制できる。
 本実施形態では、上述したように、冷媒回路(6)は、室外熱交換器(13)と、冷設熱交換器(54)と、室内熱交換器(64)と、冷媒回路(6)内での冷媒の循環方向を切り換える切換ユニット(30)とを備える。切換ユニット(30)は、室内熱交換器(64)が圧縮部(20)の吸入側流路(21a)に連通し、室外熱交換器(13)が圧縮部(20)の吐出側流路(21b)に連通する第1の状態に設定することができる。切換ユニット(30)は、室内熱交換器(64)が圧縮部(20)の吐出側流路(21b)に連通し、室外熱交換器(13)が圧縮部(20)の吸入側流路(21a)に連通する第2の状態に切り換えることもできる。切換ユニット(30)は、室内熱交換器(64)と室外熱交換器(13)とが互いに連通する第3の状態に切り換えることもできる。ガス通路(70)は、第3の状態において、室内熱交換器(64)及び上記室外熱交換器(13)に連通する。
 この実施形態では、圧縮部(20)が停止した状態で、気液分離器(15)内の圧力が上記所定値よりも大きいと、ガス通路(70)の開閉装置(71)が開かれる。このとき、切換ユニット(30)を第3の状態に切り換えると、ガス通路が室内熱交換器(64)と室外熱交換器(13)の両方に連通する。そのため、室内熱交換器(64)と室外熱交換器(13)が均圧される。よって、圧縮部の停止前に室内熱交換器(64)と室外熱交換器(13)の一方の熱交換器が蒸発器であった場合に、その蒸発器であった熱交換器と、他方の熱交換器にも、気液分離器(15)の冷媒が流入する。よって、圧縮部(20)の停止中に、気液分離器(15)の内部の圧力異常の発生を効果的に抑制できる。
 -実施形態1の変形例-
 上記実施形態1の第2バイパス通路(28)の代わりに、油分離器(43)と第2吸入管(22a)とに接続された第1油戻し管(44)を、気液分離器(15)と冷設熱交換器(54)とに連通する第2バイパス通路として用いることもできる。このように構成すると、圧縮部(20)の停止前に冷設熱交換器(54)が蒸発器であった場合、上記実施形態1において第2バイパス弁(29)を開く代わりに第1油量調節弁(46)を開く。このことにより、冷媒は、第2バイパス通路として機能する第1油戻し管(44)を通って冷設熱交換器(54)に流入する。
 また、油分離器(43)と第3吸入管(23a)とに接続された第2油戻し管(45)を、気液分離器(15)と室外熱交換器(13)とに連通する第2バイパス通路として用いることもできる。このように構成すると、圧縮部(20)の停止前に室外熱交換器(13)が蒸発器であった場合、上記実施形態1において第2バイパス弁(29)を開く代わりに第2油量調節弁(47)を開く。このことにより、冷媒は、第2バイパス通路として機能する第2油戻し管(45)を通って室外熱交換器(13)に流入する。
 《実施形態2》
 図11に示す実施形態2について説明する。
 実施形態2の冷凍装置(1)は、室外ユニット(10)と冷設ユニット(50)を備える点は実施形態1と共通しているが、室内を空調する室内ユニット(60)を備えていない。冷媒回路(6)において、冷媒は、圧縮部(20)、室外熱交換器(13)、気液分離器(15)、冷却熱交換器(16)、及び冷設熱交換器(54)を順に流れる方向のみに循環する。そのため、この実施形態2では、冷媒の循環方向を逆転させる実施形態1の切換ユニット(30)が設けられていない。この冷凍装置(1)の冷媒回路(6)におけるその他の機器構成は実施形態1と同様である。
 この実施形態においては、室外熱交換器(13)が放熱器となり、冷設熱交換器(54)が蒸発器となる冷凍サイクルが行われる。
 この実施形態においても、圧縮部(20)が停止した状態で気液分離器(15)内の圧力が所定値よりも大きい場合に、ガス通路(70)の開閉装置(71)が開かれる。このことにより、気液分離器(15)内の冷媒を、熱交換器(17,54)の少なくとも一つ(中間熱交換器(17)や圧縮部(20)の停止前に蒸発器であった冷設熱交換器(54))に逃がすことができる。そのため、気液分離器(15)の内容積を大きくしたり、膨張タンクなどの専用の容器を用いたりしなくても、圧縮部(20)の停止中に気液分離器(15)の内部の圧力異常の発生を抑制できる。よって、装置の大型化や複雑化を抑えられる。また、気液分離器(15)の内部の圧力を下げることができるから、気液分離器(15)の耐圧性能を必要以上に高めなくてもよい。
 《その他の実施形態》
 上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
 上記実施形態1では、ガス通路(70)は、気液分離器(15)と中間熱交換器(17)がインジェクション通路(第1ガス通路)(38)を介して連通し、気液分離器(15)と冷設熱交換器(54)とがインジェクション通路(第1ガス通路)(38)と第2ガス通路(25)(第1バイパス通路(26)及び第2バイパス通路(28))を介して連通し、気液分離器(15)と室外熱交換器(13)とがインジェクション通路(第1ガス通路)(38)と第2ガス通路(25)(第1バイパス通路(26)及び第2油戻し管(第2バイパス通路)(45))を介して連通するように構成されている。また、上記実施形態では、気液分離器(15)は、室外熱交換器(13)及び室内熱交換器(64)が切換ユニット(30)を介して連通する状態で、インジェクション通路(第1ガス通路)(38)と第1バイパス通路(26)を介して室外熱交換器(13)及び室内熱交換器(64)に連通するように構成されている。しかしながら、気液分離器(15)は、これらの複数の熱交換器(13,17,54,64)の全てに連通する必要はなく、複数の熱交換器(13,17,54,64)の少なくとも一つに連通すればよい。
 上記実施形態では、圧縮部(20)が高段側圧縮機(21)と低段側圧縮機(22,23)を有する構成にしているが、圧縮部(20)は、1台の圧縮機のケーシングの内部に高段側圧縮要素と低段側圧縮要素が収容された構成にしてもよい。
 上記実施形態では、上記圧縮部(20)が、低段側圧縮要素(22,23)と、低段側圧縮要素(22,23)で圧縮された冷媒をさらに圧縮する高段側圧縮要素(21)とを有する構成において、気液分離器(15)内の冷媒を中間熱交換器(17)に逃がせるように構成している。しかしながら、圧縮部(20)が低段圧縮要素(22,23)と高段側圧縮要素(21)とを有する構成において、ガス通路(70)を、気液分離器(15)内の圧力が上記所定値よりも大きいと、上記圧縮部(20)の停止前に蒸発器として機能していた熱交換器と連通する構成にしてもよい。この場合、図1において冷媒回路(6)に中間熱交換器(17)を設けない構成にして第1バイパス通路(26)と第2バイパス通路(28,44)(45)を設けてもよい。また、第1バイパス通路(26)と第2バイパス通路(28,44)(45)を設けずに、ガス通路(70)を、気液分離器(15)と低段圧縮要素(22,23)の吸入管(22a,23a)とに連通する通路にしてもよい。
 このように構成すると、低段側圧縮要素(22,23)と高段側圧縮要素(21)とを有する圧縮部(20)が停止した状態で気液分離器(15)内の圧力が上記所定値よりも大きい場合に、気液分離器(15)内の冷媒は、ガス通路(70)を通って、圧縮部(20)の停止前に蒸発器として機能していた熱交換器に流入する。よって、気液分離器(15)の内部の圧力異常の発生を抑制できる。
 上記実施形態では、切換ユニット(30)を2つの三方弁(TV1,TV2)で構成しているが、三方弁の代わりに、電動切り換え方式の2つの四路切換弁を用い、各四路切換弁の1つのポートを閉鎖して上記切換ユニット(30)を構成してもよい。また、三方弁(TV1,TV2)の代わりに、複数の電磁弁を組み合わせて上記切換ユニット(30)を構成してもよい。
 上記実施形態では、冷媒として二酸化炭素を用いる例を説明したが、冷媒は二酸化炭素に限らない。本開示の熱源ユニット及び冷凍装置では、冷媒は、冷媒回路の高圧圧力が臨界圧力以上となる冷媒であればよい。
 以上、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態および変形例は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。
 以上説明したように、本開示は、熱源ユニット及び冷凍装置について有用である。
 1   冷凍装置
 6   冷媒回路
 10  室外ユニット(熱源ユニット)
 13  室外熱交換器(熱源熱交換器)
 15  気液分離器
 15a  ガス流出口
 17  中間冷却器(中間熱交換器)
 21  第1圧縮機(高段側圧縮要素)
 21a  第1吸入管(吸入側流路)
 21b  第1吐出管(吐出側流路)
 22  第2圧縮機(低段側圧縮要素)
 22a  第2吸入管(吸入側流路)
 23  第3圧縮機(低段側圧縮要素)
 23a  第3吸入管(吸入側流路)
 25  第2ガス通路
 26  第1バイパス通路
 28  第2バイパス通路
 29  バイパス弁(第2開閉装置)
 30  切換ユニット(切換装置)
 38  インジェクション通路(第1ガス通路)
 39  ガス抜き弁(第1開閉装置)
 44  第1油戻し管(第2バイパス通路)
 45  第2油戻し管(第2バイパス通路)
 46  第1油量調節弁(第2開閉装置)
 47  第2油量調節弁(第2開閉装置)
 50  冷設ユニット(利用ユニット)
 54  冷設熱交換器(冷凍設備用熱交換器(利用熱交換器))
 60  室内ユニット(利用ユニット)
 64  室内熱交換器(空調用熱交換器(利用熱交換器))
 70  ガス通路
 71  開閉装置
 100  制御器
 C   圧縮部

Claims (13)

  1.  利用側機器に接続されて高圧圧力が冷媒の臨界圧力以上となる冷凍サイクルを行う冷媒回路(6)が構成される熱源ユニットであって、
     圧縮部(20)と、
     気液分離器(15)と、
     上記気液分離器(15)のガス流出口(15a)と、上記冷媒回路(6)に設けられる複数の熱交換器(13,17,54,64)の少なくとも一つとに連通するガス通路(70)と、
     上記ガス通路(70)を開閉する開閉装置(71)と、
     上記圧縮部(20)が停止した状態で上記気液分離器(15)内の圧力が所定値以下であると上記開閉装置(71)を閉じ、上記気液分離器(15)内の圧力が上記所定値よりも大きいと上記開閉装置(71)を開く制御器(100)と、
    を備えていることを特徴とする熱源ユニット。
  2.  請求項1において、
     上記圧縮部(20)は、低段側圧縮要素(22,23)と、上記低段側圧縮要素(22,23)で圧縮された冷媒をさらに圧縮する高段側圧縮要素(21)とを有し、
     上記複数の熱交換器(13,17,54,64)は、上記低段側圧縮要素(22,23)と上記高段側圧縮要素(21)の間に設けられた中間熱交換器(17)を含み、
     上記ガス通路(70)は、上記気液分離器(15)と上記中間熱交換器(17)とに連通する第1ガス通路(38)を備え、
     上記開閉装置(71)は、上記第1ガス通路(38)に設けられた第1開閉装置(39)を備える
    ことを特徴とする熱源ユニット。
  3.  請求項1において、
     上記複数の熱交換器(13,17,54,64)は、上記冷媒回路(6)の冷凍サイクルを構成する放熱器と蒸発器とを含み、
     上記ガス通路(70)は、上記気液分離器(15)内の圧力が上記所定値よりも大きいと、上記圧縮部(20)の停止前に蒸発器として機能していた熱交換器と連通する第2ガス通路(25)を含む
    ことを特徴とする熱源ユニット。
  4.  請求項1において、
     上記圧縮部(20)は、低段側圧縮要素(22,23)と、上記低段側圧縮要素(22,23)で圧縮された冷媒をさらに圧縮する高段側圧縮要素(21)とを有する
    ことを特徴とする熱源ユニット。
  5.  請求項2において、
     上記複数の熱交換器(13,17,54,64)は、上記冷媒回路(6)の冷凍サイクルを構成する放熱器と蒸発器とを含み、
     上記ガス通路(70)は、上記気液分離器(15)内の圧力が上記所定値よりも大きいと、上記圧縮部(20)の停止前に蒸発器として機能していた熱交換器と連通する第2ガス通路(25)を含む
    ことを特徴とする熱源ユニット。
  6.  請求項5において、
     上記第2ガス通路(25)は、上記高段側圧縮要素(21)の吸入側流路(21a)と吐出側流路(21b)とに上記高段側圧縮要素(21)をバイパスして連通する第1バイパス通路(26)と、上記高段側圧縮要素(21)の吐出側流路(21b)と上記低段側圧縮要素(22)の吸入側流路(22a,23a)とに連通する第2バイパス通路(28,44)(45)とを有し、
     上記開閉装置(71)は、上記第2バイパス通路(28,44)(45)に設けられた第2開閉装置(29,46)(47)を含む
    ことを特徴とする熱源ユニット。
  7.  請求項6において、
     上記制御器(100)は、上記圧縮部(20)が停止した状態で上記気液分離器(15)内の圧力が上記所定値よりも大きいと、上記第1開閉装置(39)を開いて上記気液分離器(15)内のガス冷媒を上記中間熱交換器(17)に導入し、その状態で上記気液分離器(15)内の圧力が所定値よりも大きいと、上記第2開閉装置(29)を開いて上記圧縮部(20)の停止前に蒸発器として機能していた熱交換器に上記気液分離器(15)内のガス冷媒を導入する
    ことを特徴とする熱源ユニット。
  8.  請求項4において、
     上記ガス通路(70)は、上記気液分離器(15)と上記高段側圧縮要素(21)の吸入管(21a)とに連通する第1ガス通路(38)を備え、
     上記開閉装置(71)は、上記第1ガス通路(38)に設けられた第1開閉装置(39)を備える
    ことを特徴とする熱源ユニット。
  9.  請求項8において、
     上記複数の熱交換器(13,17,54,64)は、上記冷媒回路(6)の冷凍サイクルを構成する放熱器と蒸発器とを含み、
     上記ガス通路(70)は、上記気液分離器(15)内の圧力が上記所定値よりも大きいと、上記圧縮部(20)の停止前に蒸発器として機能していた熱交換器と連通する第2ガス通路(25)を含む
    ことを特徴とする熱源ユニット。
  10.  請求項9において、
     上記第2ガス通路(25)は、上記高段側圧縮要素(21)の吸入側流路(21a)と吐出側流路(21b)とに上記高段側圧縮要素(21)をバイパスして連通する第1バイパス通路(26)と、上記高段側圧縮要素(21)の吐出側流路(21b)と上記低段側圧縮要素(22)の吸入側流路(22a,23a)とに連通する第2バイパス通路(28,44)(45)とを有し、
     上記開閉装置(71)は、上記第2バイパス通路(28,44)(45)に設けられた第2開閉装置(29,46)(47)を含む
    ことを特徴とする熱源ユニット。
  11.  請求項1から10のいずれか1つにおいて、
     上記冷媒回路(6)は、熱源熱交換器(13)と、利用熱交換器(54,64)と、上記冷媒回路(6)内での冷媒の循環方向を切り換える切換装置(30)とを備え、上記利用熱交換器(54,64)は、空調用熱交換器(64)と冷凍設備用熱交換器(54)とを備え、
     上記切換装置(30)は、上記空調用熱交換器(64)が上記圧縮部(20)の吸入側流路(21a)に連通し且つ上記熱源熱交換器(13)が上記圧縮部(20)の吐出側流路(21b)に連通する第1の状態と、上記空調用熱交換器(64)が上記圧縮部(20)の吐出側流路(21b)に連通し且つ上記熱源熱交換器(13)が上記圧縮部(20)の吸入側流路(21a)に連通する第2の状態と、上記空調用熱交換器(64)と上記熱源熱交換器(13)とが互いに連通する第3の状態とに切換可能に構成され、
     上記ガス通路(70)は、上記第3の状態において上記空調用熱交換器(64)及び上記熱源熱交換器(13)に連通する
    ことを特徴とする熱源ユニット。
  12.  請求項1から11の何れか1つにおいて、
     上記冷媒回路(6)の冷媒は、二酸化炭素である
    ことを特徴とする熱源ユニット。
  13.  圧縮部(20)と気液分離器(15)とを備える熱源ユニット(10)と、利用側機器である利用ユニット(50,60)とを有し、高圧圧力が冷媒の臨界圧力以上となる冷凍サイクルを行う冷凍装置であって、
     上記熱源ユニット(10)が、請求項1から12の何れか1つの熱源ユニット(10)であることを特徴とする冷凍装置。
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