WO2022249288A1 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

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智隆 石川
悠介 有井
耕平 上田
素 早坂
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the refrigerant subcooled by the internal heat exchanger (HIC) 30 is branched into the first refrigerant and the second refrigerant by the INJ branch portion 61 .
  • the first refrigerant branched at the INJ branch portion 61 flows through the refrigerant pipe 60 and is led to the expansion valve 40 .
  • the expansion valve 40 expands and decompresses the first refrigerant.
  • the first refrigerant expanded to the low pressure PL flows into the evaporator 50 .
  • the expansion valve 40 is, for example, an electronic expansion valve. When the expansion valve 40 is an electronic expansion valve, the opening degree is adjusted under the control of the controller 90 .
  • the second refrigerant branched at the INJ branching portion 61 flows through the injection pipe 76 and first flows into the INJ expansion valve 71 .
  • a gas vent pipe 74 is a bypass pipe connected between the receiver 72 and the injection pipe 76 .
  • One end of the gas vent pipe 74 is connected to the upper portion of the receiver 72 , and the other end of the gas vent pipe 74 is connected between the flow control valve 73 and the internal heat exchanger (HIC) 30 .
  • the gas vent pipe 74 causes the gas refrigerant in the receiver 72 to flow out to the injection pipe 76 when the on-off valve 75 is open, and stops the outflow of the gas refrigerant in the receiver 72 when the on-off valve 75 is closed. .
  • the composition of the refrigerant flowing through the injection circuit 70 that is, the gas density in the refrigerant can be finely adjusted.
  • the gas vent pipe 74 does not necessarily have to be provided, and may be provided only when necessary.
  • a first pressure sensor 81 for measuring the intermediate pressure PM is installed between the INJ expansion valve 71 and the receiver 72 .
  • the intermediate pressure PM detected by the first pressure sensor 81 is transmitted to the controller 90 .
  • the intermediate pressure PM is the pressure inside the receiver 72 .
  • a second pressure sensor 82 for measuring the high pressure PH is installed between the discharge port of the high-stage compressor 11 and the condenser 20. .
  • the high pressure PH detected by the second pressure sensor 82 is transmitted to the controller 90 .
  • the high pressure PH is the discharge pressure of the high stage compressor 11 .
  • step S2 the controller 90 compares the intermediate pressure PM with the first threshold. As a result of the comparison, if the intermediate pressure PM is greater than the first threshold value, the process proceeds to step S3. On the other hand, as a result of the comparison, if the intermediate pressure PM is equal to or less than the first threshold value, the process of the flow in FIG. 4 is terminated.
  • the control unit 90 may increase the displacement ratio by a predetermined constant amount, or may increase the displacement ratio by an amount corresponding to the value of the intermediate pressure PM .
  • a data table is stored in advance in the storage unit of the control unit 90, in which the value of the intermediate pressure PM and the amount of increase in the displacement ratio are stored in association with each other.
  • the rotational speed ratio of the high-stage compressor 11 to the low-stage compressor 12 may be increased. Specifically, at least one of the rotation speed of the low-stage compressor 12 and the rotation speed of the high-stage compressor 11 is controlled.
  • step S3 the control unit 90 performs the preset first process. This reduces the intermediate pressure PM .
  • the control unit 90 repeats the process of the flow of FIG. 4 at regular intervals.
  • the intermediate pressure PM can be controlled so that the intermediate pressure PM becomes equal to or lower than the critical pressure PK .
  • the liquid refrigerant can be reliably stored in the receiver 72 at the critical pressure PK or less.
  • step S3 as the first process, the displacement ratio of the high-stage compressor 11 to the low-stage compressor 12 is simply increased without increasing the displacement of the high-stage compressor 11.
  • the displacement ratio of the high-stage compressor 11 to the low-stage compressor 12 is increased.
  • an increase in the condensation load of the condenser 20 can be prevented, and an excessive increase in the high pressure PH can be suppressed.
  • the size of the condenser 20 can be reduced (that is, size reduction), and the manufacturing cost of the refrigeration cycle apparatus can be reduced accordingly.
  • FIG. 5 is a flow chart showing the flow of processing of the control method (M2) in the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 5 the high pressure PH is controlled so as not to exceed the design pressure Pcomp of the high-stage compressor 11 .
  • a compressor has a design pressure Pcomp and a guaranteed pressure Pmax.
  • the design pressure Pcomp is a pressure value that should be taken as a reference in the design calculation of the strength of the compressor.
  • the design pressure Pcomp is set to a value equal to or greater than the maximum internal pressure P of the compressor that can occur during normal operation of the compressor.
  • the design pressure Pcomp is obtained by multiplying the maximum value of the internal pressure P that can appear during normal operation of the compressor by a factor of 1 or more (for example, 1.1).
  • the design pressure Pcomp is obtained by adding a certain value (for example, 0.1 Mpa) to the maximum value of the internal pressure P that can appear during normal operation of the compressor.
  • the guaranteed pressure Pmax of the compressor is a legally defined value based on the design pressure Pcomp of the compressor.
  • the guaranteed pressure Pmax is legally set to a value greater than the design pressure Pcomp of the compressor.
  • the damage pressure Pbr that may damage the compressor is a value with a tolerance on the high pressure side with respect to the guaranteed pressure Pmax. That is, the failure pressure Pbr is a value larger than the guaranteed pressure Pmax.
  • the failure pressure Pbr can be obtained by a compressor endurance test or the like.
  • step S11 the control unit 90 acquires the detected value of the high pressure PH from the second pressure sensor .
  • the second threshold is, for example, the design pressure Pcomp of the high-stage compressor 11.
  • the design pressure Pcomp is obtained by multiplying the maximum value of the internal pressure P that can appear during normal operation of the high-stage compressor 11 by a factor of 1 or more (for example, 1.1).
  • the design pressure Pcomp is obtained by adding a certain value (for example, 0.1 Mpa) to the maximum value of the internal pressure P that can appear during normal operation of the high stage compressor 11 .
  • step S13 the control unit 90 performs the preset second process. This reduces the high pressure PH .
  • the control unit 90 In parallel with the processing of the flow of FIG. 4, the control unit 90 repeatedly performs the processing of the flow of FIG. 5 at regular intervals. However, it is desirable to delay the start timing of the processing of the flow of FIG. 5 by a preset time length from the start timing of the processing of the flow of FIG. Therefore, specifically, for example, the processing of the flow of FIG. 4 and the processing of the flow of FIG. 5 are alternately performed.
  • the high pressure PH can be controlled so that the high pressure PH does not exceed the design pressure Pcomp of the high-stage compressor 11 .
  • FIG. 6 is a ph diagram showing the refrigeration cycle of the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 6 the horizontal axis indicates the specific enthalpy, and the vertical axis indicates the refrigerant pressure.
  • Points A to J in FIG. 6 correspond to the points shown on the refrigerant circuit diagram of FIG.
  • points C and C1 are actually the same, they are shown slightly shifted for the sake of explanation.
  • the high-stage compressor 11 sucks the refrigerant at intermediate pressure PM (state of point J) and compresses it to high pressure PH (state of point A).
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant releases heat to the air and is condensed to become a high-pressure PH refrigerant (state of point B).
  • the high-pressure refrigerant passes through an internal heat exchanger (HIC) 30 in the direction of arrow P1 in FIG. 1 and enters a state with an increased degree of subcooling (states of points C and C1).
  • HIC internal heat exchanger
  • the remaining refrigerant (state of point C) that has passed through the internal heat exchanger (HIC) 30 flows into the expansion valve 40 .
  • the high-pressure PH refrigerant is decompressed to the low-pressure PL , and becomes gas-liquid two-phase refrigerant (state of point D).
  • the low-pressure P L two-phase refrigerant (state of point D) flows into the evaporator 50 .
  • the low-pressure PL two-phase refrigerant absorbs heat from the air and evaporates to become a low-pressure PL gas refrigerant (state of point E).
  • This low-pressure P L gas refrigerant flows into the low-stage compressor 12 .
  • the low-stage compressor 12 sucks the refrigerant at the low pressure PL and compresses it to the intermediate pressure PM (state of point F).
  • the intermediate pressure PM gas refrigerant (state of point F) discharged from the low-stage compressor 12 is the intermediate pressure PM two-phase refrigerant ( state of point I) and merge (state of point J). This refrigerant is sucked into the high stage compressor 11 and repeats the same cycle again.
  • Embodiment 1 even if the CO2 refrigerant is used, at least part of it can be reliably stored as liquid refrigerant in the receiver 72 at a critical pressure PK or lower.
  • the high pressure PH which is the discharge pressure of the high-stage compressor 11, can be prevented from excessively rising, and the increase in the condensation load of the condenser 20 can be suppressed.
  • Embodiment 1 an increase in the condensation load of the condenser 20 can be suppressed in this way, so the size of the condenser 20 can be reduced.
  • the manufacturing cost of the condenser 20 is reduced accordingly, and as a result, the manufacturing cost of the entire refrigeration cycle apparatus can be reduced.
  • the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1 which can control the intermediate pressure PM so as not to exceed the critical pressure PK , is particularly effective when CO 2 is used as the refrigerant.

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Abstract

冷凍サイクル装置は、制御部と、冷媒を第１圧力から第１圧力より高い中間圧まで圧縮する低段圧縮機と、中間圧の冷媒を中間圧から中間圧より高い第２圧力まで圧縮する高段圧縮機と、第２圧力にされた冷媒を空気と熱交換させる凝縮器と、凝縮器から流出された冷媒を第１冷媒と第２冷媒とに分岐するＩＮＪ分岐部と、ＩＮＪ分岐部で分岐された第１冷媒を膨張させて第１圧力まで減圧する膨張弁と、膨張弁から流出された第１冷媒を空気と熱交換させて、第１圧力の第１冷媒を低段圧縮機に向かって流出する蒸発器と、低段圧縮機の吐出口と高段圧縮機の吸入口との間に配置されたＩＮＪ合流部と、ＩＮＪ分岐部とＩＮＪ合流部との間に接続され、ＩＮＪ分岐部で分岐された第２冷媒を高段圧縮機に吸入させるインジェクション回路とを備え、インジェクション回路は、第２冷媒を膨張させるＩＮＪ膨張弁と、ＩＮＪ膨張弁によって膨張された第２冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離して貯留し、貯留した液冷媒をＩＮＪ合流部に向かって流出させるレシーバとを備え、制御部は、低段圧縮機の押しのけ量に対する高段圧縮機の押しのけ量の比を制御し、低段圧縮機の押しのけ量は、低段圧縮機の容積と回転数とを乗算した値であり、高段圧縮機の押しのけ量は、高段圧縮機の容積と回転数とを乗算した値である。

Description

冷凍サイクル装置
　本開示は、インジェクション回路を有する冷凍サイクル装置に関する。
　従来より、低段圧縮機と高段圧縮機とを備えて、２段圧縮を行う多段圧縮冷凍サイクル装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
　特許文献１に記載の冷凍サイクル装置においては、低段圧縮機、高段圧縮機、放熱器、内部熱交換器、第１膨張弁、および、蒸発器が、冷媒配管によって接続されている。
　また、特許文献１に記載の冷凍サイクル装置においては、中間圧冷媒をバイパスするためのインジェクション回路が設けられている。インジェクション回路の一端は、放熱器と内部熱交換器との間に接続されている。また、インジェクション回路の他端は、低段圧縮機の吐出口と高段圧縮機の吸入口との間に接続されている。インジェクション回路には、第２膨張弁が設けられ、第２膨張弁の下流に、上記の内部熱交換器が配置されている。
　低段圧縮機は、吸入した冷媒を低圧から中間圧まで圧縮する。また、高段圧縮機が、低段圧縮機から吐出された中間圧の冷媒を、高圧まで圧縮する。高段圧縮機から吐出された冷媒は、放熱器に流入される。放熱器では、冷媒と空気との間で熱交換が行われ、冷媒が凝縮される。放熱器で凝縮された冷媒は、内部熱交換器で過冷却が与えられる。以下では、過冷却が与えられた当該冷媒を第１冷媒と呼ぶ。
　一方、放熱器で凝縮された冷媒の一部分は、インジェクション回路に分岐される。インジェクション回路では、当該冷媒は、第２膨張弁で減圧された後に、内部熱交換器に流入される。内部熱交換器では、当該冷媒が、第１冷媒に過冷却を与える。以下では、過冷却を与えた当該冷媒を第２冷媒と呼ぶ。その後、第２冷媒は、低段圧縮機の吐出側で、且つ、高段圧縮機の吸入側に導かれる。
　一方、内部熱交換器で過冷却を与えられた第１冷媒は、第１膨張弁に導かれる。第１膨張弁で膨張させられて低圧となった第１冷媒は、蒸発器に流入される。蒸発器では、第１冷媒と空気との間で熱交換が行われ、第１冷媒が蒸発する。蒸発器で蒸発した第１冷媒は、低段圧縮機に吸入される。
　特許文献１に記載の冷凍サイクル装置においては、冷凍サイクル装置の起動時に、低段圧縮機および高段圧縮機の回転数を、最大能力を発揮する最大回転数よりも低速の回転数で運転を開始して、段階的に回転数を上昇させている。
特開２０１２－２４７１５４号公報
　特許文献１に記載の冷凍サイクル装置で、仮に中間圧の値を制御しようとすると、例えば、高段圧縮機の回転数を増減させることで制御することになる。中間圧の抑制のために、単に高段圧縮機の回転数を増加させた場合、放熱器の凝縮負荷が増大して、高段圧縮機の吐出圧力（すなわち、高圧）が過上昇してしまう可能性がある。
　本開示は、かかる課題を解決するためになされたものであり、中間圧を抑制しつつ、高圧の過上昇を抑えることが可能な、冷凍サイクル装置を得ることを目的とする。
　本開示に係る冷凍サイクル装置は、制御部と、冷媒を第１圧力から前記第１圧力より高い中間圧まで圧縮する低段圧縮機と、前記中間圧の前記冷媒を前記中間圧から前記中間圧より高い第２圧力まで圧縮する高段圧縮機と、前記第２圧力にされた前記冷媒を空気と熱交換させる凝縮器と、前記凝縮器から流出された前記冷媒を第１冷媒と第２冷媒とに分岐するＩＮＪ分岐部と、前記ＩＮＪ分岐部で分岐された前記第１冷媒を膨張させて前記第１圧力まで減圧する膨張弁と、前記膨張弁から流出された前記第１冷媒を空気と熱交換させて、前記第１圧力の前記第１冷媒を前記低段圧縮機に向かって流出する蒸発器と、前記低段圧縮機の吐出口と前記高段圧縮機の吸入口との間に配置されたＩＮＪ合流部と、前記ＩＮＪ分岐部と前記ＩＮＪ合流部との間に接続され、前記ＩＮＪ分岐部で分岐された前記第２冷媒を前記高段圧縮機に吸入させるインジェクション回路と、を備え、前記インジェクション回路は、前記第２冷媒を膨張させるＩＮＪ膨張弁と、前記ＩＮＪ膨張弁によって膨張された前記第２冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離して貯留し、貯留した前記液冷媒を前記ＩＮＪ合流部に向かって流出させるレシーバとを備え、前記制御部は、前記低段圧縮機の押しのけ量に対する前記高段圧縮機の押しのけ量の比を制御し、前記低段圧縮機の前記押しのけ量は、前記低段圧縮機の容積と回転数とを乗算した値であり、前記高段圧縮機の前記押しのけ量は、前記高段圧縮機の容積と回転数とを乗算した値である。
　本開示に係る冷凍サイクル装置によれば、インジェクション回路にレシーバを設け、低段圧縮機に対する高段圧縮機の押しのけ量の比を制御することで、レシーバの内部の圧力である中間圧を制御するようにしたので、中間圧を抑制しつつ、高段圧縮機の吐出圧力である高圧の過上昇を抑えることができる。
実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の構成を示す冷媒回路図である。 実施の形態１に係る冷凍サイクル装置に設けられた内部熱交換器（ＨＩＣ）３０の構成の一例を示す斜視図である。 特許文献１に記載の冷凍サイクル装置において、ＣＯ２などの高圧超臨界冷媒を用いた場合の冷凍サイクルを示したｐ－ｈ線図である。 実施の形態１に係る冷凍サイクル装置における制御方法（Ｍ１）の処理の流れを示すフローチャートである。 実施の形態１に係る冷凍サイクル装置における制御方法（Ｍ２）の処理の流れを示すフローチャートである。 実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷凍サイクルを示したｐ－ｈ線図である。
　以下、本開示に係る冷凍サイクル装置の実施の形態について図面を参照して説明する。本開示は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、本開示は、以下の実施の形態およびその変形例に示す構成のうち、組み合わせ可能な構成のあらゆる組み合わせを含むものである。また、各図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。なお、各図面では、各構成部材の相対的な寸法関係または形状等が実際のものとは異なる場合がある。
　実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の構成を示す冷媒回路図である。冷凍サイクル装置は、図１に示すように、メイン回路として、圧縮機１０、凝縮器２０、内部熱交換器（ＨＩＣ（Heat Inter Changer））３０、膨張弁４０、および、蒸発器５０が、冷媒配管６０によって接続された冷媒回路を有している。圧縮機１０は、高段圧縮機１１と低段圧縮機１２とを有している。
　冷媒配管６０には、図１に示すように、ＩＮＪ分岐部６１とＩＮＪ合流部６２とが設けられている。ＩＮＪ分岐部６１は、内部熱交換器（ＨＩＣ）３０と膨張弁４０との間に配置されている。また、ＩＮＪ合流部６２は、低段圧縮機１２の吐出口と高段圧縮機１１の吸入口との間に配置されている。
　また、冷凍サイクル装置は、図１に示すように、インジェクション回路７０を有している。インジェクション回路７０は、後述する中間圧ＰＭの冷媒を流すための中間圧冷媒バイパス回路である。インジェクション回路７０の一端はＩＮＪ分岐部６１に接続され、インジェクション回路７０の他端はＩＮＪ合流部６２に接続されている。
　インジェクション回路７０は、ＩＮＪ膨張弁７１、レシーバ７２、および、流量調整弁７３が、インジェクション管７６で接続されて構成されている。また、インジェクション回路７０には、ガス抜き管７４が設けられていてもよい。ガス抜き管７４は、レシーバ７２とインジェクション管７６とに接続されたバイパス配管である。ガス抜き管７４には、開閉弁７５を設けるようにしてもよい。
　メイン回路においては、低段圧縮機１２、ＩＮＪ合流部６２、高段圧縮機１１、凝縮器２０、内部熱交換器（ＨＩＣ）３０、ＩＮＪ分岐部６１、膨張弁４０、および、蒸発器５０の順に、冷媒配管６０内を冷媒が流れる。
　また、インジェクション回路７０においては、ＩＮＪ分岐部６１、ＩＮＪ膨張弁７１、レシーバ７２、流量調整弁７３、内部熱交換器（ＨＩＣ）３０、および、ＩＮＪ合流部６２の順に、インジェクション管７６内を冷媒が流れる。
　以下、図１に示す冷凍サイクル装置を構成する各機器の構成について説明する。
　低段圧縮機１２は、吸入した冷媒を低圧ＰＬから中間圧ＰＭまで圧縮して吐出する。低段圧縮機１２は、例えば、インバータ圧縮機である。低段圧縮機１２がインバータ圧縮機の場合、インバータ回路など駆動回路により、回転数を任意に変化させ、低段圧縮機１２の単位時間あたりの冷媒を送り出す容量を変化させてもよい。その場合、駆動回路は、制御部９０によって制御される。なお、低圧ＰＬは、予め設定された第１圧力である。
　高段圧縮機１１は、低段圧縮機１２から吐出された中間圧ＰＭの冷媒およびインジェクション回路７０から流入される中間圧ＰＭの冷媒を、高圧ＰＨまで圧縮する。高段圧縮機１１から吐出された冷媒は、凝縮器２０に流入される。高段圧縮機１１は、例えば、インバータ圧縮機である。高段圧縮機１１がインバータ圧縮機の場合、インバータ回路など駆動回路により、回転数を任意に変化させ、高段圧縮機１１の単位時間あたりの冷媒を送り出す容量を変化させてもよい。その場合、駆動回路は、制御部９０によって制御される。なお、高圧ＰＨは、予め設定された第２圧力である。第２圧力は、第１圧力より大きい。また、中間圧ＰＭは、第１圧力より大きく、且つ、第２圧力より小さい。
　凝縮器２０は、例えば、室外に配置される。凝縮器２０は、内部を流れる冷媒と空気との間で熱交換を行う熱交換器である。凝縮器２０は、例えば、フィンアンドチューブ型熱交換器である。凝縮器２０で凝縮されて液化した冷媒は、内部熱交換器（ＨＩＣ）３０に流入される。
　内部熱交換器（ＨＩＣ）３０は、冷媒間の熱交換を行い、一方の冷媒を他方の冷媒が冷却する。内部熱交換器（ＨＩＣ）３０は、図２に示すように、例えば２重管から構成される。図２は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置に設けられた内部熱交換器（ＨＩＣ）３０の構成の一例を示す斜視図である。図２では、説明のため、一部の構成を透過させ破線で示している。図２の例においては、内部熱交換器（ＨＩＣ）３０は、外側に配置された外管３１と、外管３１の内部に配置された内管３２とから構成されている。外管３１には、図２の矢印Ｐ１の向きに凝縮器２０から流出した冷媒が流れ、内管３２には、図２の矢印Ｐ２の向きにインジェクション管７６を流れる冷媒が流れる。図２の矢印で示すように、外管３１を流れる冷媒の流れる向き（矢印Ｐ１の向き）と内管３２を流れる冷媒の流れる向き（矢印Ｐ２の向き）とは逆方向であり、それらの冷媒の流れは対向流となっている。なお、内部熱交換器（ＨＩＣ）３０は、図２の例に限定されない。例えば、外管３１に、インジェクション管７６を流れる冷媒が流れて、内管３２に、凝縮器２０から流出した冷媒が流れるようにしてもよい。また、内部熱交換器（ＨＩＣ）３０の構成についても、他の構成であってもよい。
　内部熱交換器（ＨＩＣ）３０では、レシーバ７２から流出してインジェクション管７６を流れる冷媒（後述する第２冷媒）が、凝縮器２０から流出した冷媒を冷却して過冷却を与える。過冷却を与えた冷媒（第２冷媒）は、その後もインジェクション管７６を流れて、ＩＮＪ合流部６２に導かれる。ＩＮＪ合流部６２は、上述したように、低段圧縮機１２の吐出側で、且つ、高段圧縮機１１の吸入側に配置されている。
　一方、内部熱交換器（ＨＩＣ）３０で過冷却が与えられた冷媒は、ＩＮＪ分岐部６１で第１冷媒と第２冷媒とに分岐される。ＩＮＪ分岐部６１で分岐された第１冷媒は、冷媒配管６０を流れて、膨張弁４０に導かれる。膨張弁４０は、第１冷媒を膨張させて減圧する。膨張させられて低圧ＰＬとなった第１冷媒は、蒸発器５０に流入される。膨張弁４０は、例えば、電子膨張弁である。膨張弁４０が電子膨張弁で構成されている場合には、制御部９０の制御により開度の調整が行われる。
　蒸発器５０は、例えば、室内空間に配置される。蒸発器５０は、内部を流れる冷媒と空気との間で熱交換を行う熱交換器である。蒸発器５０は、例えば、フィンアンドチューブ型熱交換器である。蒸発器５０では、第１冷媒と空気との間で熱交換が行われ、第１冷媒が蒸発する。蒸発器５０で蒸発してガス化した第１冷媒は、低段圧縮機１２に吸入される。低段圧縮機１２は、蒸発器５０から流出された低圧ＰＬの冷媒を吸入し、当該冷媒を中間圧ＰＭまで圧縮して吐出する。
　一方、ＩＮＪ分岐部６１で分岐された第２冷媒は、インジェクション管７６を流れて、まず、ＩＮＪ膨張弁７１に流入される。
　ＩＮＪ膨張弁７１は、第２冷媒を膨張させて減圧する。膨張させられて中間圧ＰＭとなった第２冷媒は、レシーバ７２に流入される。ＩＮＪ膨張弁７１は、例えば、電子膨張弁である。ＩＮＪ膨張弁７１が電子膨張弁で構成されている場合には、制御部９０の制御により開度の調整が行われる。
　レシーバ７２は、ＩＮＪ膨張弁７１で膨張させられて中間圧ＰＭとなった第２冷媒を貯留する。レシーバ７２では、第２冷媒が液冷媒とガス冷媒とに分離される。レシーバ７２で分離された液冷媒は、インジェクション管７６を介して、内部熱交換器（ＨＩＣ）３０の内管３２に流入される。内管３２を流れる第２冷媒は、外管３１を流れる冷媒と熱交換をした後、ＩＮＪ合流部６２に導かれる。このとき、第２冷媒は、内部熱交換器（ＨＩＣ）３０において、外管３１を流れる冷媒を冷却して、過冷却を与える。なお、内部熱交換器（ＨＩＣ）３０は、必ずしも設ける必要はなく、必要な場合にのみ設けるようにしてもよい。
　レシーバ７２と内部熱交換器（ＨＩＣ）３０との間のインジェクション管７６には、流量調整弁７３が設けられている。流量調整弁７３の開度により、レシーバ７２から流出される第２冷媒（液冷媒）の流量が調整される。流量調整弁７３は、例えば、電子調整弁である。その場合、流量調整弁７３の開度は、制御部９０によって制御される。
　ＩＮＪ合流部６２では、インジェクション管７６を流れる中間圧ＰＭの第２冷媒と、低段圧縮機１２が吐出した中間圧ＰＭの第１冷媒とが合流される。ＩＮＪ合流部６２で合流された冷媒は、高段圧縮機１１に吸入される。高段圧縮機１１は、吸入した中間圧ＰＭの冷媒を高圧ＰＨまで圧縮して吐出する。
　ガス抜き管７４は、レシーバ７２とインジェクション管７６との間に接続されたバイパス配管である。ガス抜き管７４の一端はレシーバ７２の上部に接続され、ガス抜き管７４の他端は、流量調整弁７３と内部熱交換器（ＨＩＣ）３０との間に接続されている。ガス抜き管７４は、開閉弁７５が開状態のときに、レシーバ７２内のガス冷媒をインジェクション管７６に流出させ、開閉弁７５が閉状態のときには、レシーバ７２内のガス冷媒の流出を停止する。これにより、インジェクション回路７０を流れる冷媒の組成、すなわち、当該冷媒におけるガス密度を微調整することができる。ただし、ガス抜き管７４は、必ずしも設ける必要はなく、必要な場合にのみ設けるようにしてもよい。
　制御部９０は、処理回路から構成される。処理回路は、専用のハードウェア、または、プロセッサから構成される。専用のハードウェアは、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）またはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などである。プロセッサは、メモリに記憶されるプログラムを実行する。制御部９０に設けられた図示しない記憶部は、メモリから構成される。メモリは、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）などの不揮発性または揮発性の半導体メモリ、もしくは、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスクなどのディスクである。
　また、図１に示すように、実施の形態１では、ＩＮＪ膨張弁７１とレシーバ７２との間に、中間圧ＰＭを測定するための第１圧力センサ８１が設置されている。第１圧力センサ８１で検出された中間圧ＰＭは、制御部９０に送信される。中間圧ＰＭは、レシーバ７２の内部の圧力である。
　さらに、図１に示すように、実施の形態１では、高段圧縮機１１の吐出口と凝縮器２０との間に、高圧ＰＨを測定するための第２圧力センサ８２が設置されている。第２圧力センサ８２で検出された高圧ＰＨは、制御部９０に送信される。高圧ＰＨは、高段圧縮機１１の吐出圧力である。
　上述した特許文献１に記載の冷凍サイクル装置では、冷媒として、ＣＯ２（二酸化炭素）などの高圧超臨界冷媒を用いることは想定していない。一方、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置では、ＣＯ２などの高圧超臨界冷媒を用いることが可能である。仮に、特許文献１に記載の冷凍サイクル装置において、ＣＯ２などの高圧超臨界冷媒を用いた場合、中間圧が臨界圧を超えてしまう場合がある。
　図３は、特許文献１に記載の冷凍サイクル装置において、ＣＯ２などの高圧超臨界冷媒を用いた場合の冷凍サイクルを示したｐ－ｈ線図である。図３において、横軸は比エンタルピを示し、縦軸は冷媒の圧力を示す。また、実線１００は飽和蒸気線を示し、実線１０１は飽和液線を示す。また、Ｋは、飽和蒸気線１００と飽和液線１０１との交点であり、臨界点を示す。ＰＫは、臨界点Ｋの圧力である臨界圧を示す。
　図３において、Ｔ１は高段圧縮機による圧縮行程、Ｔ２は放熱器による凝縮行程、Ｔ３は内部熱交換器による熱交換行程である。また、Ｔ４は第１膨張弁による膨張行程、Ｔ５は蒸発器による蒸発行程、Ｔ６は低段圧縮機による圧縮行程である。また、Ｔ７は第２膨張弁による膨張行程、Ｔ８は内部熱交換器による熱交換行程を示す。
　上述した特許文献１に記載の冷凍サイクル装置においては、中間圧ＰＭを制御しようとすると、例えば、高段圧縮機の回転数を増減させることで、中間圧ＰＭを制御することになる。このとき、中間圧ＰＭを抑制するために、単に、高段圧縮機の回転数を増加させた場合、高段圧縮機の下流の放熱器の凝縮負荷が増大してしまう。その結果、高段圧縮機の吐出圧力である高圧ＰＨが過上昇してしまう可能性がある。その場合、図３に示すように、中間圧ＰＭが、臨界圧ＰＫを超えてしまう可能性がある。
　そこで、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置においては、図１に示すように、インジェクション回路７０に、レシーバ７２と、流量調整弁７３とを設けている。さらに、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置においては、制御部９０が、レシーバ７２の内部圧力である中間圧ＰＭを臨界圧ＰＫ以下に抑制するように制御する。また、その際に、高圧ＰＨが過上昇した場合には、流量調整弁７３の開度を低減して、レシーバ７２に液冷媒を貯留することで、高圧ＰＨを低下させる。具体的には、以下の制御方法（Ｍ１）を用いて、中間圧ＰＭを制御する。また、以下の制御方法（Ｍ２）を用いて、高圧ＰＨを制御する。なお、制御方法（Ｍ２）の制御は、必要な場合にのみ行う。
　制御方法（Ｍ１）：中間圧ＰＭが臨界圧ＰＫ以下になるように制御する。具体的には、低段圧縮機１２の押し上げ量に対する高段圧縮機１１の押し上げ量の比を増加させることで、中間圧ＰＭを抑制する。
　制御方法（Ｍ２）：高圧ＰＨが高段圧縮機１１の設計圧力を超えないように制御する。具体的には、レシーバ７２から流出する液冷媒の流出量を抑制して、レシーバ７２に液冷媒を貯留して、高圧ＰＨを低下させる。
　［制御方法（Ｍ１）について］
　まず、制御方法（Ｍ１）について説明する。図４は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置における制御方法（Ｍ１）の処理の流れを示すフローチャートである。図４においては、中間圧ＰＭが第１閾値以下になるように制御する。
　図４に示すように、ステップＳ１で、制御部９０は、第１圧力センサ８１から、中間圧ＰＭの検出値を取得する。
　次に、ステップＳ２で、制御部９０は、中間圧ＰＭと第１閾値とを比較する。比較の結果、中間圧ＰＭが第１閾値より大きい場合には、ステップＳ３に進む。一方、比較の結果、中間圧ＰＭが第１閾値以下の場合は、そのまま、図４のフローの処理を終了する。
　ステップＳ３では、制御部９０は、中間圧ＰＭが第１閾値以下になるように、中間圧ＰＭに対して、予め設定された下記の第１処理を行う。これにより、中間圧ＰＭが低下する。
　第１閾値は、例えば、臨界圧ＰＫである。実施の形態１では、冷媒として、ＣＯ２（二酸化炭素）を用いることを想定しているため、第１閾値は、例えば、ＣＯ２の臨界圧ＰＫである。ＣＯ２は、臨界温度が３１．１℃、臨界圧ＰＫが７．１ＭＰａであることが知られている。従って、第１閾値は、例えば、７．１ＭＰａである。このように、ＣＯ２は、臨界温度３１．１℃、臨界圧ＰＫ７．１ＭＰａという、比較的温和な条件で、超臨界状態にすることができる冷媒である。
　第１処理の例としては、例えば、以下の処理が挙げられる。
　［押しのけ量による制御］
　制御部９０は、第１処理として、低段圧縮機１２に対する高段圧縮機１１の押しのけ量の比を増加させる。すなわち、制御部９０は、低段圧縮機１２の押しのけ量に対する、高段圧縮機１１の押しのけ量の比を増加させる。ここで、低段圧縮機１２および高段圧縮機１１の押しのけ量は、下記の式（２）で算出される。すなわち、低段圧縮機１２と高段圧縮機１１との回転数の比だけでなく、低段圧縮機１２と高段圧縮機１１との容積の比も考慮に入れている。
　低段圧縮機の押しのけ量＝低段圧縮機の容積×低段圧縮機の回転数
　高段圧縮機の押しのけ量＝高段圧縮機の容積×高段圧縮機の回転数
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）
　制御部９０は、予め設定された一定量だけ押しのけ量の比を増加させてもよいが、中間圧ＰＭの値に応じた量だけ押しのけ量の比を増加させてもよい。その場合、制御部９０の記憶部に、中間圧ＰＭの値と押しのけ量の比の増加量とを対応させて記憶したデータテーブルを予め格納しておく。また、低段圧縮機１２および高段圧縮機１１の容積を一定と考えた場合、低段圧縮機１２に対する高段圧縮機１１の回転数比を増加させるようにしてもよい。具体的には、低段圧縮機１２の回転数および高段圧縮機１１の回転数のうち、少なくとも一方の回転数を制御する。
　このように、ステップＳ３で、制御部９０は、予め設定された第１処理を行う。これにより、中間圧ＰＭが低下する。制御部９０は、図４のフローの処理を一定周期で繰り返し行う。これにより、中間圧ＰＭが臨界圧ＰＫ以下になるように、中間圧ＰＭを制御することができる。このようにして、中間圧ＰＭを常に臨界圧ＰＫ以下に制御することで、確実に、臨界圧ＰＫ以下で、レシーバ７２に液冷媒を貯留することができる。
　また、ステップＳ３では、第１処理として、単に、高段圧縮機１１の押しのけ量を増加させずに、低段圧縮機１２に対する高段圧縮機１１の押しのけ量の比を増加させている。単に高段圧縮機１１の押しのけ量を増加させた場合には、凝縮器２０の凝縮負荷が増大して、高圧ＰＨが過上昇してしまう可能性がある。そのため、実施の形態１では、低段圧縮機１２に対する高段圧縮機１１の押しのけ量の比を増加させている。これにより、凝縮器２０の凝縮負荷の増大を防止できるため、高圧ＰＨの過上昇を抑制することができる。また、凝縮器２０の凝縮負荷の増大を防止できるため、凝縮器２０の小型化（すなわち、サイズダウン）が図れて、その分だけ、冷凍サイクル装置の製造コストが削減できる。
　次に、制御方法（Ｍ２）について説明する。図５は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置における制御方法（Ｍ２）の処理の流れを示すフローチャートである。図５においては、高圧ＰＨが、高段圧縮機１１の設計圧力Ｐｃｏｍｐを超えないように制御する。
　一般に、圧縮機には、設計圧力Ｐｃｏｍｐおよび保証圧力Ｐｍａｘが設定されている。設計圧力Ｐｃｏｍｐとは、圧縮機の強度の設計計算において基準にとるべき圧力値のことである。設計圧力Ｐｃｏｍｐは、圧縮機の通常動作中に出現し得る圧縮機の内部圧力Ｐの最大値以上の値に設定される。設計圧力Ｐｃｏｍｐは、圧縮機の通常動作中に出現し得る内部圧力Ｐの最大値に対して、１以上の係数（例えば、１．１）を乗算して求める。あるいは、設計圧力Ｐｃｏｍｐは、圧縮機の通常動作中に出現し得る内部圧力Ｐの最大値に対して、或る値（例えば、０．１Ｍｐａ）を加算して求める。
　また、圧縮機の保証圧力Ｐｍａｘは、圧縮機の設計圧力Ｐｃｏｍｐに基づいて法的に規定された値である。保証圧力Ｐｍａｘは、法律に基づいて、圧縮機の設計圧力Ｐｃｏｍｐより大きい値に設定される。
　また、圧縮機が破損する可能性のある破損圧力Ｐｂｒは、保証圧力Ｐｍａｘに対し高圧側に公差を持った値となる。すなわち、破損圧力Ｐｂｒは、保証圧力Ｐｍａｘより大きい値である。圧縮機の内部の圧力が破損圧力Ｐｂｒを超えたときに、圧縮機の筐体を構成している圧力容器は破損する可能性がある。なお、破損圧力Ｐｂｒは、圧縮機の耐久実験などにより求められる。
　このように、圧縮機は、設計圧力Ｐｃｏｍｐに基づいて法的に規定される保証圧力Ｐｍａｘを担保するように設計されている。従って、高圧ＰＨが、高段圧縮機１１の設計圧力Ｐｃｏｍｐを超えないように制御することで、高段圧縮機１１が破損することを確実に防止することができる。
　図５に示すように、ステップＳ１１で、制御部９０は、第２圧力センサ８２から、高圧ＰＨの検出値を取得する。
　次に、ステップＳ１２で、制御部９０は、高圧ＰＨと第２閾値とを比較する。比較の結果、高圧ＰＨが第２閾値より大きい場合には、ステップＳ１３に進む。一方、比較の結果、高圧ＰＨが第２閾値以下の場合は、そのまま、図５のフローの処理を終了する。
　ステップＳ１３では、制御部９０は、高圧ＰＨが第２閾値以下になるように、高圧ＰＨに対して、予め設定された下記の第２処理を行う。これにより、高圧ＰＨが低下する。
　第２閾値は、例えば、高段圧縮機１１の設計圧力Ｐｃｏｍｐである。設計圧力Ｐｃｏｍｐは、高段圧縮機１１の通常動作中に出現し得る内部圧力Ｐの最大値に対して、１以上の係数（例えば、１．１）を乗算して求める。あるいは、設計圧力Ｐｃｏｍｐは、高段圧縮機１１の通常動作中に出現し得る内部圧力Ｐの最大値に対して、或る値（例えば、０．１Ｍｐａ）を加算して求める。
　第２処理の例としては、例えば、以下の処理が挙げられる。
　［流量調整弁による制御］
　制御部９０は、第２処理として、流量調整弁７３の開度を低減する。
　制御部９０は、予め設定された一定量だけ流量調整弁７３の開度を減少させてもよいが、高圧ＰＨの値に応じた量だけ、流量調整弁７３の開度を増加させてもよい。その場合、制御部９０の記憶部に、高圧ＰＨの値と流量調整弁７３の開度の減少量とを対応させて記憶したデータテーブルを予め格納しておく。
　このように、ステップＳ１３で、制御部９０は、予め設定された第２処理を行う。これにより、高圧ＰＨが低下する。制御部９０は、図４のフローの処理と並行して、図５のフローの処理を一定周期で繰り返し行う。但し、図４のフローの処理の開始タイミングよりも、図５のフローの処理の開始タイミングを、予め設定された時間長だけ、遅延させることが望ましい。そのため、具体的には、例えば、図４のフローの処理と図５のフローの処理とを交互に行う。図５の処理を行うことにより、高圧ＰＨが高段圧縮機１１の設計圧力Ｐｃｏｍｐを超えないように、高圧ＰＨを制御することができる。すなわち、高圧ＰＨが、常に、高圧ＰＨ＞第２閾値の関係を満たすように制御することができる。このようにして、高圧ＰＨを常に第２閾値以下になるように制御することで、凝縮器２０の伝熱管として扁平管を使用することが可能になる。扁平管は、円管に比べて、冷媒が流れる流路の内容積（すなわち、流路の断面積）が小さい。そのため、高圧ＰＨが高い場合には、流路の断面積が小さい扁平管を使用することは難しい。実施の形態１では、レシーバ７２に液冷媒を貯留することで、レシーバ７２内の余剰冷媒を多くすることができるため、高圧ＰＨを抑制することが可能になる。その結果、凝縮器２０の伝熱管として、扁平管を使用することが可能になる。実施の形態１では、高圧ＰＨを常に第２閾値以下になるように制御することで、凝縮器２０に扁平管を採用することができ、凝縮器２０の小型化、および、冷凍サイクル装置の小型化が図れる。
　図６は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷凍サイクルを示したｐ－ｈ線図である。図６において、横軸は比エンタルピを示し、縦軸は冷媒の圧力を示す。なお、図６におけるＡ点～Ｊ点は、図１の冷媒回路図上に示した点に対応するものである。また、図６において、点Ｃと点Ｃ１とは実際には同じであるが、説明のため、若干ずらして記載している。
　まず、高段圧縮機１１は、中間圧ＰＭの冷媒を吸入し（点Ｊの状態）、高圧ＰＨになるまで圧縮する（点Ａの状態）。高段圧縮機１１から吐出される高温高圧のガス冷媒（Ａ点の状態）は、凝縮器２０に流入される。そして、凝縮器２０において、高温高圧のガス冷媒は空気に放熱して凝縮され、高圧ＰＨの冷媒（Ｂ点の状態）となる。高圧の冷媒は、図１の矢印Ｐ１の向きに、内部熱交換器（ＨＩＣ）３０を通り、さらに過冷却度を増した状態（点Ｃおよび点Ｃ１の状態）となる。内部熱交換器（ＨＩＣ）３０を通った冷媒の一部分（点Ｃ１の状態）は、ＩＮＪ分岐部６１を経由して、ＩＮＪ膨張弁７１に流入される。ＩＮＪ膨張弁７１において、高圧ＰＨの冷媒は中間圧ＰＭまで減圧され、レシーバ７２に流入されて、気液二相の冷媒（点Ｈの状態）となる。その後、レシーバ７２から流出した液冷媒は、内部熱交換器（ＨＩＣ）３０を、先ほどの矢印Ｐ１とは逆向きの矢印Ｐ２の向きに通過する。これにより、温度が上昇した中間圧ＰＭの二相冷媒（点Ｉの状態）となる。
　一方、内部熱交換器（ＨＩＣ）３０を通った残りの冷媒（点Ｃの状態）は、膨張弁４０に流入される。膨張弁４０において、高圧ＰＨの冷媒は低圧ＰＬまで減圧され、気液二相の冷媒（点Ｄの状態）となる。そして、低圧ＰＬの二相冷媒（点Ｄの状態）は、蒸発器５０に流入される。蒸発器５０において、低圧ＰＬの二相冷媒は空気から吸熱して蒸発し、低圧ＰＬのガス冷媒（点Ｅの状態）となる。この低圧ＰＬのガス冷媒は、低段圧縮機１２に流入される。低段圧縮機１２は、低圧ＰＬの冷媒を吸入し、中間圧ＰＭになるまで圧縮する（点Ｆの状態）。低段圧縮機１２から吐出される中間圧ＰＭのガス冷媒（点Ｆの状態）は、矢印Ｐ２の向きに内部熱交換器（ＨＩＣ）３０から流出された中間圧ＰＭの二相冷媒（点Ｉの状態）と合流する（点Ｊの状態）。この冷媒は、高段圧縮機１１に吸入され、再度同じサイクルを繰り返す。
　以上のように、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置は、レシーバ７２および流量調整弁７３を有するインジェクション回路７０を備えている。また、制御部９０が、低段圧縮機１２に対する高段圧縮機１１の押しのけ量の比を制御することで、ＣＯ２などの高圧超臨界冷媒を使用した場合においても、中間圧ＰＭが臨界圧ＰＫを超えないように制御することができる。これにより、レシーバ７２の内部の圧力を臨界圧ＰＫ以下に維持することができるので、常時、液冷媒をレシーバ７２に貯留することが可能になる。このように、実施の形態１では、ＣＯ２冷媒であっても、確実に、少なくともその一部分を、臨界圧ＰＫ以下でレシーバ７２に液冷媒として貯留することができる。その結果、高段圧縮機１１の吐出圧力である高圧ＰＨの過上昇を防止することができ、凝縮器２０の凝縮負荷の増大を抑制できる。
　実施の形態１では、このように、凝縮器２０の凝縮負荷の増大を抑制できるため、凝縮器２０の小型化（サイズダウン）が可能である。凝縮器２０を小型化した場合、その分だけ、凝縮器２０の製造コストが低減するため、結果的に、冷凍サイクル装置全体の製造コストを低減することができる。
　また、実施の形態１においては、制御部９０が、高圧ＰＨが高段圧縮機１１の設計圧力Ｐｃｏｍｐを超えないように、高圧ＰＨの検出値に基づいて、流量調整弁７３の開度を制御する。これにより、レシーバ７２から流出される液冷媒の流出量が抑制されて、レシーバ７２内に液冷媒を貯留することができる。このようにして、レシーバ７２から流出される液冷媒の流出量を抑制することで、高段圧縮機１１が吸入する冷媒の量が低減するため、高段圧縮機１１の吐出圧力である高圧ＰＨを低減することができる。実施の形態１では、レシーバ７２に液冷媒を貯留することで、高圧ＰＨの上昇を抑制することができるため、高段圧縮機１１の下流に設けられた凝縮器２０において、流路の内容積の小さい扁平管を使用することができる。
　また、ＣＯ２は超臨界冷媒であるため、中間圧ＰＭが臨界圧ＰＫを超える場合が想定される。そのため、中間圧ＰＭが臨界圧ＰＫを超えないように制御できる実施の形態１に係る冷凍サイクル装置は、冷媒としてＣＯ２を使用した場合に特に有効である。
　また、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置においては、内部熱交換器（ＨＩＣ）３０を設けたため、過冷却を増大できるため、冷凍サイクル装置の性能をさらに向上させることができる。
　１０　圧縮機、１１　高段圧縮機、１２　低段圧縮機、２０　凝縮器、３１　外管、３２　内管、４０　膨張弁、５０　蒸発器、６０　冷媒配管、６１　ＩＮＪ分岐部、６２　ＩＮＪ合流部、７０　インジェクション回路、７１　ＩＮＪ膨張弁、７２　レシーバ、７３　流量調整弁、７４　ガス抜き管、７５　開閉弁、７６　インジェクション管、８１　第１圧力センサ、８２　第２圧力センサ、９０　制御部、１００　実線（飽和蒸気線）、１０１　実線（飽和液線）、Ｋ　臨界点、Ｐ　内部圧力、Ｐ１　矢印、Ｐ２　矢印、ＰＨ　高圧、ＰＫ　臨界圧、ＰＬ　低圧、ＰＭ　中間圧、Ｐｂｒ　破損圧力、Ｐｃｏｍｐ　設計圧力、Ｐｍａｘ　保証圧力。

Claims (11)

  1. 　制御部と、
    　冷媒を第１圧力から前記第１圧力より高い中間圧まで圧縮する低段圧縮機と、
    　前記中間圧の前記冷媒を前記中間圧から前記中間圧より高い第２圧力まで圧縮する高段圧縮機と、
    　前記第２圧力にされた前記冷媒を空気と熱交換させる凝縮器と、
    　前記凝縮器から流出された前記冷媒を第１冷媒と第２冷媒とに分岐するＩＮＪ分岐部と、
    　前記ＩＮＪ分岐部で分岐された前記第１冷媒を膨張させて前記第１圧力まで減圧する膨張弁と、
    　前記膨張弁から流出された前記第１冷媒を空気と熱交換させて、前記第１圧力の前記第１冷媒を前記低段圧縮機に向かって流出する蒸発器と、
    　前記低段圧縮機の吐出口と前記高段圧縮機の吸入口との間に配置されたＩＮＪ合流部と、
    　前記ＩＮＪ分岐部と前記ＩＮＪ合流部との間に接続され、前記ＩＮＪ分岐部で分岐された前記第２冷媒を前記高段圧縮機に吸入させるインジェクション回路と、
    　を備え、
    　前記インジェクション回路は、
    　前記第２冷媒を膨張させるＩＮＪ膨張弁と、
    　前記ＩＮＪ膨張弁によって膨張された前記第２冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離して貯留し、貯留した前記液冷媒を前記ＩＮＪ合流部に向かって流出させるレシーバと、
    　を備え、
    　前記制御部は、前記低段圧縮機の押しのけ量に対する前記高段圧縮機の押しのけ量の比を制御し、
    　前記低段圧縮機の前記押しのけ量は、前記低段圧縮機の容積と回転数とを乗算した値であり、
    　前記高段圧縮機の前記押しのけ量は、前記高段圧縮機の容積と回転数とを乗算した値である、
    　冷凍サイクル装置。
  2. 　前記制御部は、前記低段圧縮機の押しのけ量に対する前記高段圧縮機の押しのけ量の比を制御することで、前記レシーバの内部圧力である中間圧を第１閾値以下になるように制御する、
    　請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
  3. 　前記制御部は、
    　前記低段圧縮機の押しのけ量に対する前記高段圧縮機の押しのけ量の比を増加させることで、前記中間圧を低下させる、
    　請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
  4. 　前記第１閾値は、前記冷媒の臨界点の圧力である臨界圧である、
    　請求項２または３に記載の冷凍サイクル装置。
  5. 　前記冷媒は、二酸化炭素である、
    　請求項１～４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
  6. 　前記インジェクション回路は、
    　前記レシーバと前記ＩＮＪ合流部との間に配置され、前記レシーバから流出される前記液冷媒の流出量を調整する流量調整弁を
    　備え、
    　前記制御部は、前記流量調整弁の開度を制御することで、前記第２圧力を第２閾値以下になるように制御する、
    　請求項１～５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
  7. 　前記制御部は、
    　前記流量調整弁の開度を低減することで、前記第２圧力を低減させる、
    　請求項６に記載の冷凍サイクル装置。
  8. 　前記第２閾値は、前記高段圧縮機の設計圧力である、
    　請求項６または７に記載の冷凍サイクル装置。
  9. 　前記凝縮器と前記ＩＮＪ分岐部との間に配置され、前記凝縮器から流出された前記冷媒に過冷却を与える内部熱交換器を備え、
    　前記ＩＮＪ分岐部は、前記内部熱交換器から流出された前記冷媒を前記第１冷媒と前記第２冷媒とに分岐し、
    　前記レシーバは、前記液冷媒を前記内部熱交換器を介して前記ＩＮＪ合流部に向かって流出する、
    　請求項１～８のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
  10. 　前記ＩＮＪ膨張弁と前記レシーバとの間に配置され、前記レシーバの内部圧力である前記中間圧を検出する第１圧力センサを備え、
    　前記制御部は、前記第１圧力センサで検出された前記中間圧に基づいて、前記中間圧を第１閾値以下になるように制御する、
    　請求項２または請求項２に従属する請求項３～９のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
  11. 　前記高段圧縮機の吐出口側に配置され、前記高段圧縮機の吐出圧力である前記第２圧力を検出する第２圧力センサを備え、
    　前記制御部は、前記第２圧力センサで検出された前記第２圧力に基づいて、前記第２圧力を第２閾値以下になるように制御する、
    　請求項６～８のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012088040A (ja) * 2008-09-30 2012-05-10 Daikin Industries Ltd 冷凍装置
JP2012247154A (ja) 2011-05-30 2012-12-13 Denso Corp 複数段圧縮式冷凍サイクル装置
JP2018132223A (ja) * 2017-02-14 2018-08-23 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 冷凍装置
WO2020208752A1 (ja) * 2019-04-10 2020-10-15 三菱電機株式会社 室外ユニット、冷凍サイクル装置および冷凍機
WO2021048899A1 (ja) * 2019-09-09 2021-03-18 三菱電機株式会社 室外ユニット及び冷凍サイクル装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012088040A (ja) * 2008-09-30 2012-05-10 Daikin Industries Ltd 冷凍装置
JP2012247154A (ja) 2011-05-30 2012-12-13 Denso Corp 複数段圧縮式冷凍サイクル装置
JP2018132223A (ja) * 2017-02-14 2018-08-23 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 冷凍装置
WO2020208752A1 (ja) * 2019-04-10 2020-10-15 三菱電機株式会社 室外ユニット、冷凍サイクル装置および冷凍機
WO2021048899A1 (ja) * 2019-09-09 2021-03-18 三菱電機株式会社 室外ユニット及び冷凍サイクル装置

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