WO2006117959A1 - 冷凍装置 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a multi-type refrigeration apparatus in which a plurality of use side circuits are connected in parallel to a heat source side circuit.
  • a plurality of usage side circuits are connected in parallel to a heat source side circuit, and a cooling operation is performed in which a usage side heat exchanger provided in the usage side circuit serves as an evaporator to perform a refrigeration cycle.
  • Possible multi-type refrigeration devices are known. This type of refrigeration apparatus is used, for example, as an air conditioner that air-conditions each room by an indoor unit provided with a use side circuit.
  • an expansion valve is provided in each use side circuit to perform an expansion process in the refrigeration cycle in the use side circuit, and an expander is provided in the heat source side circuit in the refrigeration cycle.
  • an expansion process by a heat source side circuit for example, refer to patent documents 1.
  • the refrigeration apparatus described later has a COP (coefficient of performance) superior to that of the refrigeration apparatus because the refrigeration apparatus can recover the power with the expander and use it to drive the compressor as the refrigerant expands.
  • the refrigeration system described below is used under the influence of gravity and pressure loss when transporting the refrigerant to the user circuit in the cooling operation because the refrigerant flowing out of the expander force is in a gas-liquid two-phase state.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-121015
  • the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed out of the expander is distributed to each usage-side circuit during the cooling operation.
  • Gas-liquid two-phase refrigerant is transferred between liquid refrigerant and gas refrigerant. Gravity and pressure loss received during movement are different. Therefore, it is difficult to properly adjust the cooling capacity in each usage circuit, where it is difficult to accurately adjust the amount of refrigerant supplied to each usage-side circuit.
  • the usage side circuit having a large pressure loss between the heat source side circuit and the usage side circuit causes the refrigerant to flow. Since it is difficult, a sufficient amount of refrigerant may not be supplied. In the use side circuit, it is difficult to perform sufficient cooling because the refrigerant is insufficient.
  • the present invention has been made in view of power, and an object of the invention is to provide a refrigeration apparatus in which a plurality of use side circuits are connected in parallel to a heat source side circuit having an expander.
  • the purpose is to enable the cooling capacity during the cooling operation to be appropriately adjusted in each user-side circuit regardless of the arrangement of the user-side circuit.
  • the first invention includes a refrigerant circuit (10) that performs a refrigeration cycle by circulating refrigerant, and the refrigerant circuit (10) includes a compressor (30), an expander (31), and heat source side heat.
  • the heat source side circuit (14) provided with the AC (44) and the use side heat exchanger (41, 42, 43) are provided respectively, and are connected in parallel to the heat source side circuit (14).
  • the heat source side heat exchanger (44) serves as a condenser and the use side heat exchanger (41, 42, 43) serves as an evaporator.
  • the refrigeration system (20) capable of performing the cooling operation is targeted.
  • the heat source side heat exchange (44) serves as a condenser, and the use side heat exchange (41, 42, 43) serves as an evaporator. 14) is provided with cooling means (36, 45) for cooling the refrigerant that is also sent to the respective use side circuits (11, 12, 13) during the cooling operation.
  • the utilization side circuit (11, 12, 13) includes an upstream side of the utilization side heat exchanger (41, 42, 43) during the cooling operation.
  • the use side expansion valve (51, 52, 53) with variable opening is provided at the center.
  • the cooling means (36, 45) causes a part of the refrigerant condensed in the heat source side heat exchanger (44) to flow in, and
  • a cooling heat exchanger (45) for cooling is
  • the fourth invention includes a refrigerant circuit (10) that circulates refrigerant to perform a refrigeration cycle.
  • the refrigerant circuit (10) includes a compressor (30), an expander (31), and heat source side heat.
  • a heat source side circuit (14) provided with an AC (44), and a use side heat exchanger (41, 42, 43) provided for each of the heat source side circuit (14) and connected in parallel with the heat source side circuit (14).
  • the heat source side heat exchange (44) serves as a condenser, and the use side heat exchange (41, 42, 43) serves as a evaporator.
  • the refrigeration system (20) capable of performing the cooling operation is targeted.
  • the use side circuit (11, 12, 13) includes a variable use side expansion valve (51, 52) upstream of the use side heat exchanger (41, 42, 43) during the cooling operation. 53), and in the heat source side circuit (14), the refrigerant flowing from the expander (31) is separated into liquid refrigerant and gas refrigerant, and the liquid refrigerant is separated into the use side circuits (11, 12, 13) is provided with a gas-liquid separator (35).
  • the fifth aspect of the invention provides the gas-liquid separator (35) with the gas refrigerant in the gas-liquid separator (35) being sent to the compressor (30).
  • Gas pipe (37) is installed
  • a sixth invention is the fourth invention, wherein the compressor (30) includes a low-stage compression mechanism (30a) and a high-stage compression mechanism (30b) connected in series to each other, and The refrigerant compressed by the low-stage compression mechanism (30a) is further compressed by the high-stage compression mechanism (30b), while the gas-liquid separator (35) includes the gas-liquid separator.
  • a gas pipe (37) for sending the gas refrigerant in (35) to the high-stage compression mechanism (30b) is attached.
  • the refrigerant circuit (10) is configured such that the high pressure of the refrigeration cycle is higher than the critical pressure of the refrigerant.
  • the refrigerant condensed in the heat source side heat exchanger (44) during the cooling operation flows into the expander (31) and expands.
  • the refrigerant expanded by the expander (31) is in a gas-liquid two-phase state in which a gas refrigerant and a liquid refrigerant are mixed.
  • Expander (31) Force The discharged gas-liquid two-phase refrigerant is cooled by the cooling means (36, 45), and the gas refrigerant contained therein liquefies into a liquid single-phase state. . Then, the liquid refrigerant cooled by the cooling means (36, 45) is distributed to each usage side circuit (11, 12, 13).
  • the refrigerant expanded by the expander (31) of the heat source side circuit (14) can be expanded also by the use side circuit (11, 12, 13).
  • the utilization side expansion valves (51, 52, 53) with variable opening are provided in the utilization side circuit (11, 12, 13). In other words, the expansion process in the refrigeration cycle is performed not only in the heat source side circuit (14) but also in the use side circuit (11, 12, 13).
  • the cooling expansion mechanism (36) constituting the cooling means (36, 45) and the cooling device are used for cooling the gas-liquid two-phase refrigerant from which the force of the expander (31) has also flowed out.
  • Heat exchange (45) is used.
  • the cooling expansion mechanism (36) a part of the refrigerant condensed in the heat source side heat exchanger (44) is expanded to a low temperature and a low pressure.
  • the cooling heat exchange (45) the gas-liquid two-phase refrigerant from which the expander (31) force has also flowed out is cooled by exchanging heat with the low-temperature and low-pressure refrigerant in the cooling expansion mechanism (36).
  • the expansion process in the refrigeration cycle is performed not only in the heat source side circuit (14) but also in the usage side circuit (11, 12, 13).
  • the side circuit (11, 12, 13) is provided with a use side expansion valve (51, 52, 53) having a variable opening.
  • a gas-liquid separator (35) that separates the refrigerant flowing from the expander (31) into liquid refrigerant and gas refrigerant is provided, and the liquid refrigerant is sent to each user circuit (11, 12, 13). To be distributed.
  • the liquid refrigerant sent from the gas-liquid separator (35) to the use side circuit (11, 12, 13) is decompressed by the use side expansion valve (51, 52, 53) and then used on the use side heat exchanger (41 42, 43).
  • the gas pipe (37) is attached to the gas-liquid separator (35) so that the gas refrigerant in the gas-liquid separator (35) can be sent to the compressor (30). It has been.
  • the refrigerant flowing out of the expander (31) is separated into liquid refrigerant and gas refrigerant (37) by the gas-liquid separator (35). That is, the gas refrigerant is sent to the compressor (30) through the gas pipe (37).
  • the refrigerant evaporated in the use side heat exchanger (41, 42, 43) is sucked into the low stage compression mechanism (30a). Then, the gas refrigerant that has been compressed by the low-stage compression mechanism (30a) and overheated is sent to the high-stage compression mechanism (30b). Further, the saturated gas refrigerant in the gas-liquid separator (35) is also sent to the high-stage compression mechanism (30b) via the gas pipe (37). The high stage compression mechanism (30b) sucks and compresses the gas refrigerant from the low stage compression mechanism (30a) and the gas refrigerant from the gas-liquid separator (35).
  • the refrigerant is compressed to a pressure higher than the critical pressure by the compressor (30). That is, the refrigerant discharged from the compressor (30) is in a supercritical state. As a result, even when wet refrigerant is sucked into the compressor (30), liquid refrigerant does not exist at least in the discharge section, and so-called liquid compression is reliably avoided.
  • the gas-liquid two-phase refrigerant from which the expander (31) force has also flowed out is cooled by the cooling means (36, 45) of the heat source side circuit (14). After this, the liquid single phase is forcibly set and then distributed to each user circuit (11, 12, 13).
  • the liquid single-phase refrigerant flows through the piping through which the refrigerant flows from the heat source side circuit (14) to the usage side circuit (11, 12, 13), and each usage side circuit (11, 12, 13) is supplied with liquid refrigerant.
  • the pressure loss generated in the process in which the refrigerant flows to the use side circuit (11, 12, 13) is also applied to the heat source side circuit (14) force. Even if the temperature varies depending on the use side circuit (11, 12, 13), the state of the refrigerant (ratio of liquid refrigerant to gas refrigerant) does not cause a bias in the heat source side circuit (14) to the use side circuit (11 , 12, 13), the amount of refrigerant supplied to each use side circuit (11, 12, 13) can be accurately controlled as compared with the case of sending the refrigerant in a gas-liquid two-phase state. Therefore, the controllability of the cooling capacity during the cooling operation can be improved in each usage side circuit (11, 12, 13) regardless of the arrangement of the usage side circuits (11, 12, 13).
  • the use-side expansion valve (51, 52, 53) having a variable opening degree is provided so that the use-side circuit (11, 12, 13) also performs the expansion stroke in the refrigeration cycle. It is provided in the use side circuit (11, 12, 13). Therefore, the refrigerant flows from the heat source side circuit (14) to the usage side circuit (11, 12, 13). If the pressure loss that occurs during the distribution process differs depending on the usage side circuit (11, 12, 13), the difference in pressure loss between the usage side circuits (11, 12, 13) is determined by the usage side expansion valve (51, 52). , 53).
  • the heat source side circuit (14) force is also different in pipe length to each usage side circuit (11,12,13), or each usage side circuit (11,12,13)
  • the amount of refrigerant flowing into each user circuit (11, 12, 13) can be set by adjusting the opening of the user expansion valve (51, 52, 53). can do. Therefore, the amount of refrigerant supplied to each usage side circuit (11, 12, 13) can be accurately controlled regardless of the arrangement of the usage side circuit (11, 12, 13). (11, 12, 13) can improve the controllability of the cooling capacity during the cooling operation.
  • the refrigerant sent from the heat source side circuit (14) to the use side circuit (11, 12, 13) using the gas-liquid separator (35) is simply liquid. Put it in phase.
  • the variable use opening-side expansion valve (51, 52, 53) is used so that the expansion stroke in the refrigeration cycle is performed not only in the heat source side circuit (14) but also in the usage side circuit (11, 12, 13). It is provided in the use side circuit (11, 12, 13).
  • the liquid separator (35) Since the liquid separator (35) is provided, it is possible to prevent the refrigerant supplied between the use side circuits (11, 12, 13) from being biased, and the use side expansion valve ( By adjusting the opening degree of 51, 52, 53), the amount of refrigerant flowing into each user circuit (11, 12, 13) can be installed arbitrarily. Therefore, the amount of refrigerant supplied to each usage circuit (11, 12, 13) can be accurately controlled regardless of the arrangement of the usage circuit (11, 12, 13). It is possible to improve the controllability of the cooling capacity during the cooling operation in the paths (11, 12, 13).
  • the refrigerant circuit (10) is configured so that the high pressure of the refrigeration cycle causes the refrigerant to enter. Since the supercritical cycle higher than the field pressure is performed, the refrigerant discharged from the compressor (30) is surely overheated. Therefore, even if the refrigerant in the wet state is sucked into the compressor (30), the refrigerant is already overheated at the discharge portion of the compressor (30), so that liquid compression in the compressor (30) can be reliably prevented. Can do. As a result, the reliability of the refrigeration apparatus (20) can be improved.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an air conditioner according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a Mollier diagram showing a refrigeration cycle during cooling operation in the air conditioner according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an air conditioner according to Modification 1 of Embodiment 1.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an air conditioner according to Embodiment 2.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an air conditioner according to Modification 1 of Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an air conditioner according to Modification 2 of Embodiment 2.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an air conditioner according to Modification 3 of Embodiment 2.
  • FIG. 8 is a schematic configuration diagram of an air conditioner according to Modification 4 of Embodiment 2.
  • Air conditioner refrigeration equipment
  • Cooling expansion valve (cooling means, cooling expansion mechanism) 37 Gas piping
  • Embodiment 1 of the present invention will be described.
  • Embodiment 1 is an air conditioner (20) constituted by a refrigeration apparatus according to the present invention.
  • the air conditioner (20) performs a vapor compression refrigeration cycle by circulating refrigerant in the refrigerant circuit (10), and can be switched between cooling operation and heating operation by a four-way switching valve (25) described later.
  • the air conditioner (20) is configured as a so-called multi-type in which three indoor units (61, 62, 63) are provided for one outdoor unit (64). The number of indoor units is merely an example.
  • Each indoor unit (61, 62, 63) is provided on a different floor in the building.
  • the indoor units (61, 62, 63) are composed of an upper floor indoor unit (61), a middle floor indoor unit (62), and a lower floor indoor unit (63).
  • the outdoor unit (64) is located on the same floor as the lower floor indoor unit (63).
  • the refrigerant circuit (10) includes three indoor circuits (11, 12, 13) that are use side circuits and one outdoor circuit (14) that is a heat source side circuit.
  • the refrigerant circuit (10) contains carbon dioxide (CO
  • each indoor circuit (11, 12, 13) is arranged in parallel to one outdoor circuit (14) via the first communication pipe (15) and the second communication pipe (16). Connected to the column.
  • One indoor circuit (11, 12, 13) is housed in each indoor unit (61, 62, 63).
  • Each indoor circuit (11,12,13) has indoor heat exchange (41,42,43) which is user side heat exchange, and variable opening indoor expansion valve (51,52) which is user side expansion valve. , 53) are connected in series.
  • each indoor unit (61, 62, 63) is provided with an indoor fan.
  • Each indoor heat exchanger (41, 42, 43) is constituted by a so-called cross fin type fin 'and' tube heat exchanger. Room air is supplied to each indoor heat exchanger (41, 42, 43) by an indoor fan (not shown). In each indoor heat exchanger (41, 42, 43), heat is exchanged between the supplied indoor air and the refrigerant flowing through the indoor heat exchanger (41, 42, 43).
  • Each indoor expansion valve (51, 52, 53) is an electronic expansion valve.
  • the outdoor circuit (14) is housed in the outdoor unit (64).
  • the outdoor circuit (14) includes a compression / expansion unit (26), an outdoor heat exchanger (44), an internal heat exchanger (45) that is a cooling heat exchanger, a four-way selector valve (25), a bridge A circuit (24) and a cooling expansion valve (36) which is a cooling expansion mechanism are provided.
  • the internal heat exchange (45) and the cooling expansion valve (36) constitute a cooling means according to the present invention.
  • the outdoor unit (64) is provided with an outdoor fan.
  • the compression / expansion unit (26) includes a casing (21) which is a vertically long and cylindrical sealed container! / A compressor (30), an expander (31), and an electric motor (32) are accommodated in the casing (21). In the casing (21), the compressor (30), the electric motor (32), and the expander (31) are arranged in order from the bottom upward, and are connected to each other by a rotating shaft.
  • the compressor (30) and the expander (31) are constituted by a rotary piston type fluid machine.
  • the compressor (30) is configured to compress the refrigerant to a pressure higher than its critical pressure. That is, in the refrigerant circuit (10), the high pressure of the vapor compression refrigeration cycle becomes higher than the critical pressure of carbon dioxide.
  • the expander (31) expands the flowing refrigerant (CO).
  • the compressor (30) is rotationally driven by both the power recovered by the expander (31) and the power obtained by energizing the electric motor (32).
  • the inverter (not shown) is supplied with AC power having a predetermined frequency to the motor (32).
  • the compressor (30) has a variable capacity by changing the frequency of the power supplied to the motor (32). ing.
  • the compressor (30) and the expander (31) always rotate at the same rotational speed.
  • the outdoor heat exchange (44) is configured by so-called cross fin type fin 'and' tube heat exchange. Outdoor air is supplied to the outdoor heat exchanger (44) by an outdoor fan (not shown). In the outdoor heat exchanger (44), heat is exchanged between the supplied outdoor air and the refrigerant flowing through the outdoor heat exchanger (44). In the outdoor circuit (14), the outdoor heat exchanger (44) has one end connected to the third port of the four-way selector valve (25) and the other end connected to the bridge circuit (24). .
  • the cooling expansion valve (36) is configured to have a variable opening, one end is connected to a pipe connecting the indoor heat exchange (44) and the bridge circuit (24), and the other end is an internal heat exchanger ( It is provided in the pressure reducing pipe (55) connected to 45).
  • the cooling expansion valve (36) is constituted by an electronic expansion valve.
  • the internal heat exchanger (45) includes a first flow path (46) and a second flow path (47) disposed adjacent to each other, and the refrigerant and the second flow path in the first flow path (46). It is configured to exchange heat with the refrigerant in the passage (47).
  • one end of the first flow path (46) is connected to the outflow side of the expander (31), and the other end is connected to the bridge circuit (24).
  • the second flow path (47) has one end connected to the pressure reducing pipe (55) and the other end connected to the suction side of the compressor (30) and the first port of the four-way selector valve (25). It is connected.
  • the refrigerant flowing through the first flow path (46) that has flowed out of the expander (31) during the cooling operation is depressurized by the decompression pipe (55) and becomes low temperature. It is configured to exchange heat with the refrigerant flowing through the two flow paths (47).
  • the bridge circuit (24) is formed by connecting four check valves (CV-l to CV-4) in a bridge shape.
  • the inflow side of the first check valve (CV-1) and the fourth check valve (CV-4) is the other end of the first flow path (46) of the internal heat exchanger (45).
  • the outflow side of the second check valve (CV-2) and the third check valve (CV-3) is connected to the inflow side of the expander (31) of the compression / expansion unit (26).
  • the bridge circuit (24) is configured such that the outflow side of the first check valve (CV-1) and the inflow side of the second check valve (CV-2) are connected to the first closing valve (17), and the third check valve (CV-1) is connected.
  • the inflow side of the check valve (CV-3) and the outflow side of the fourth check valve (CV-4) are connected to the other end of the indoor heat exchanger (44).
  • the first port of the four-way selector valve (25) is connected to the suction side of the compressor (30).
  • the second port is connected to the second closing valve (18).
  • 3rd port Is connected to one end of the indoor heat exchanger (44).
  • the fourth port is connected to the discharge side of the compressor (30).
  • This first four-way selector valve (25) has a state in which the first port communicates with the second port and the third port communicates with the fourth port (state shown by a solid line in FIG. 1), The first port communicates with the third port and the second port communicates with the fourth port (shown by a broken line in FIG. 1).
  • the three indoor circuits (11, 12, 13) and the one outdoor circuit (14) are connected by the first connecting pipe (15) and the second connecting pipe (16).
  • One end of the first connecting pipe (15) is connected to the first closing valve (17).
  • the first connecting pipe (15) is branched into three at the other end, and is connected to the end of each indoor circuit (11, 12, 13) on the indoor expansion valve (51, 52, 53) side.
  • One end of the second communication pipe (16) is connected to the second closing valve (18).
  • the second connecting pipe (16) is branched into three at the other end, and the end of each indoor circuit (11, 12, 13) on the indoor heat exchanger (41, 42, 43) side Connected to!
  • the four-way switching valve (25) is switched to the state shown by the broken line in Fig. 1, and the opening degree of each indoor expansion valve (51, 52, 53) is individually adjusted, The cooling expansion valve (36) is held closed.
  • the compressor (30) When the compressor (30) is driven in this state, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (10) to perform a refrigeration cycle. At that time, the indoor heat exchangers (41, 42, 43) function as a condenser, and the outdoor heat exchanger (44) functions as an evaporator.
  • the compressor (30) discharges a high-pressure refrigerant that has been compressed to a pressure higher than the critical pressure.
  • the high-pressure refrigerant passes through the four-way switching valve (25), flows into the second communication pipe (16), and is distributed to the indoor circuits (11, 12, 13).
  • an amount of refrigerant corresponding to the opening degree of the indoor expansion valve (51, 52, 53) is supplied to each indoor circuit (11, 12, 13).
  • the high-pressure refrigerant distributed to the indoor circuits (11, 12, 13) is introduced into the indoor heat exchangers (41, 42, 43) to exchange heat with room air.
  • the high-pressure refrigerant radiates heat to the room air, and the room air is heated. Cooling dissipated by each indoor heat exchanger (41, 42, 43)
  • the medium flows into the first connecting pipe (15), joins, and is then sent back to the outdoor circuit (14).
  • the indoor air heated in the indoor heat exchanger (41, 42, 43) is supplied into the room as conditioned air.
  • the introduced low-pressure refrigerant exchanges heat with outdoor air.
  • the low-pressure refrigerant absorbs heat from the outdoor air and evaporates.
  • the refrigerant evaporated in the outdoor heat exchanger (44) is sent to the compressor (30) through the four-way switching valve (25).
  • the refrigerant sucked into the compressor (30) is compressed to become high-pressure refrigerant, and is discharged from the compressor (30) again.
  • the four-way switching valve (25) is switched to the state shown by the solid line in Fig. 1, and the opening degree of each indoor expansion valve (51, 52, 53) is individually adjusted, The opening of the cooling expansion valve (36) is adjusted as appropriate.
  • the installation height differs for each indoor unit (61, 62, 63), and the refrigerant flows from the outdoor circuit (14) to the indoor circuit (11, 12, 13).
  • the pressure loss that occurs in the process is different for each indoor unit (61, 62, 63). Specifically, the pressure loss increases in the order of the upper floor indoor unit (61), the middle floor indoor unit (62), and the lower floor indoor unit (63).
  • the refrigerant is evenly distributed to each indoor unit (61, 62, 63), the lower the indoor unit, the smaller the opening of the indoor expansion valve.
  • the compressor (30) When the compressor (30) is driven in this state, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (10) to perform a refrigeration cycle.
  • the outdoor heat exchanger (44) functions as a condenser
  • the indoor heat exchangers (41, 42, 43) function as an evaporator.
  • the compressor (30) discharges the high-pressure refrigerant that has been compressed to a pressure higher than the critical pressure.
  • This high-pressure refrigerant passes through the four-way selector valve (25) and is sent to the outdoor heat exchanger (44).
  • the high-pressure refrigerant introduced into the outdoor heat exchanger (44) exchanges heat with the outdoor air, Dissipates heat to the air.
  • the refrigerant that has dissipated heat in the outdoor heat exchanger (44) is split into two hands. One of them passes through the bridge circuit (24) and flows into the expander (31), and the rest flows into the decompression pipe (55).
  • the refrigerant flowing in the expander (31) is decompressed and flows out, and flows into the first flow path (46) of the internal heat exchanger (45).
  • the refrigerant flowing into the decompression pipe (55) is decompressed by the cooling expansion valve (36) and flows into the second flow path (47) of the internal heat exchanger (45).
  • the opening of the cooling expansion valve (36) is adjusted so that the refrigerant that has passed through can be decompressed to a pressure lower than that of the refrigerant decompressed by the expander (31). Accordingly, the refrigerant flowing into the second flow path (47) has a lower temperature than the refrigerant flowing into the first flow path (46).
  • the refrigerant flowing out of the expander (31) and flowing into the first flow path (46) is in a gas-liquid two-phase state in which a gas refrigerant and a liquid refrigerant are mixed, but the first flow path (46 ), The gas refrigerant is liquefied by being cooled by the refrigerant flowing through the second flow path (47). As a result, the refrigerant that has passed through the first flow path (46) is in a liquid single-phase state.
  • the change in refrigerant state during the expansion stroke in the expander (31) is represented by the change from point (1) to point (2).
  • the change in refrigerant state during the expansion stroke in the cooling expansion valve (36) is represented by the change from point (1) to point (5).
  • the change in the state of the refrigerant when the refrigerant is cooled in the first flow path (46) of the internal heat exchange (45) is represented by the change from the point (2) to the point (3).
  • the change in the state of the refrigerant when the refrigerant flowing through the second flow path (47) cools the refrigerant in the first flow path (46) is represented by a change from the point (5) to the point (6).
  • the liquid refrigerant that has passed through the first flow path (46) flows from the bridge circuit (24) into the first communication pipe (15) and is distributed to the indoor circuits (11, 12, 13). At that time, an amount of refrigerant corresponding to the opening degree of the indoor expansion valve (51, 52, 53) is supplied to each indoor circuit (11, 12, 13). The liquid refrigerant distributed to each indoor circuit (11, 12, 13) is depressurized by the indoor expansion valve (51, 52, 53) and flows into the indoor heat exchanger (41, 42, 43).
  • the low-pressure liquid refrigerant introduced into the indoor heat exchanger (41, 42, 43) exchanges heat with indoor air.
  • the low-pressure liquid refrigerant absorbs heat from the room air and evaporates, and the room air is cooled.
  • the refrigerant that has absorbed the heat in each indoor heat exchanger (41, 42, 43) flows into the second connecting pipe (16), joins it, and is then sent back to the outdoor circuit (14).
  • the indoor air cooled in the indoor heat exchangers (41, 42, 43) is supplied into the room as conditioned air.
  • the refrigerant flowing into the outdoor circuit (14) from the second communication pipe (16) passes through the four-way switching valve (25) and then merges with the refrigerant that has passed through the second flow path (47). Sent to the compressor (30). The refrigerant sucked into the compressor (30) is compressed to become a high-pressure refrigerant, and is discharged from the compressor (30) again.
  • the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed out of the expander (30) is forcibly cooled by the cooling means (36, 45) of the outdoor circuit (14), thereby forcibly liquid single-phase. After this state is reached, it is distributed to each indoor circuit (11, 12, 13).
  • the outdoor circuit (14) force is directed toward the indoor circuit (11, 12, 13), and the liquid single-phase refrigerant flows through the pipe through which the refrigerant flows, and each indoor circuit (11, 12, Liquid refrigerant is supplied to 13).
  • the indoor expansion valve (51, 52, 53) having a variable opening degree is provided in the indoor circuit so that the expansion process in the refrigeration cycle is also performed in the indoor circuit (11, 12, 13). (11,12,13) It is Therefore, the installation height of each indoor unit (61, 62, 63) is different, and the pressure loss generated in the process in which the refrigerant flows to the indoor circuit (11, 12, 13) is also generated in the indoor circuit (11, 1). Even in the case of this embodiment 1 which differs depending on 2,13), the difference in pressure loss between the indoor circuits (11,12,13) can be adjusted by the indoor expansion valve (51,52,53). .
  • the amount of refrigerant flowing into each indoor circuit (11, 12, 13) can be arbitrarily set by adjusting the opening of the indoor expansion valve (51, 52, 53). . Therefore, the amount of refrigerant supplied to each indoor circuit (11, 12, 13) can be accurately controlled regardless of the arrangement of the indoor circuits (11, 12, 13). 13), the controllability of the cooling capacity during cooling operation can be improved.
  • CO 2 carbon dioxide
  • the refrigerant discharged from the compressor (30) is surely overheated. Therefore, even if the refrigerant in the wet state is sucked into the compressor (30), the refrigerant is already overheated at the discharge portion of the compressor (30), so that liquid compression in the compressor (30) can be reliably prevented. Can do. As a result, the reliability of the air conditioner (20) can be improved.
  • FIG. 1 A schematic configuration diagram of the air conditioner (20) of the first modification is shown in FIG.
  • the indoor circuit (11, 12, 13) is provided with the indoor expansion valve (51, 52, 53).
  • the expansion process of the refrigeration cycle is performed only by the expander (31) of the outdoor circuit (14).
  • the height difference between the indoor unit (61, 62, 63) and the outdoor unit (14) is small, and each indoor unit (61, 62, 63) is almost the same. If installed at the same height, the refrigerant can be evenly distributed to the indoor circuit (11, 12, 13) without the indoor expansion valve (51, 52, 53). Further, since the refrigerant is not expanded in the indoor circuit (11, 12, 13), more power can be recovered by the expander (31) as the refrigerant expands. [Embodiment 2 of the Invention]
  • Embodiment 2 of the present invention will be described.
  • a schematic configuration diagram of the air conditioner (20) of the second embodiment is shown in FIG.
  • the outdoor circuit (14) is not provided with the internal heat exchanger (45), but is provided with a gas-liquid separator (35) instead.
  • the gas-liquid separator (35) is a vertically long and cylindrical sealed container, and pipes are respectively connected to the top, the bottom, and the side.
  • the pipe connected to the top constitutes a gas pipe (37) and is connected to a pipe connecting the suction side of the compressor (30) and the first port of the four-way selector valve (25).
  • the pipe is provided with an expansion valve (34).
  • the pipe connected to the bottom is connected to the inflow side of the first check valve (CV-1) and the fourth check valve (CV-4) of the bridge circuit (24).
  • the pipe connected to the side is connected to the outflow side of the expander (31). This pipe passes through the relatively upper side of the side so as to open into the gas space in the gas-liquid separator (35).
  • the refrigerant that has flowed out of the expander (31) during the cooling operation flows into the gas-liquid separator (35), where it is separated into liquid refrigerant and gas refrigerant.
  • the liquid refrigerant flows out of the pipe connected to the bottom of the gas-liquid separator (35), passes through the bridge circuit (24), and is distributed to each indoor circuit (11, 12, 13).
  • the gas refrigerant flows out of the gas pipe (37) and is decompressed by the expansion valve (34).
  • the refrigerant flows from the first port of the four-way switching valve (25) to the suction side of the compressor (30), and is sucked into the compressor (30).
  • the opening of the expansion valve (34) is controlled so that the liquid level in the gas-liquid separator (35) is substantially constant.
  • the refrigerant sent to the indoor circuit (11, 12, 13) in the outdoor circuit (14) is also in a liquid single phase state using the gas-liquid separator (35).
  • the indoor expansion valve (51, 52, 53) having a variable opening is connected to the indoor circuit (11, 12) so that the expansion stroke in the refrigeration cycle is performed not only in the outdoor circuit but also in the indoor circuit (11, 12, 13). 13).
  • the pressure loss that occurs in the process of refrigerant flowing into the indoor circuit (11, 12, 13) varies depending on the indoor circuit (11, 12, 13).
  • the amount of refrigerant flowing into each indoor circuit (11, 12, 13) can be arbitrarily set by adjusting the opening of the indoor expansion valve (51, 52, 53). Therefore, the amount of refrigerant supplied to each indoor circuit (11, 12, 13) can be accurately controlled regardless of the arrangement of the indoor circuits (11, 12, 13). 13), the controllability of the cooling capacity during cooling operation can be improved.
  • FIG. 1 A schematic configuration diagram of the air conditioner (20) of the first modification is shown in FIG.
  • the gas pipe (37) is connected to the compressor (30) so that the gas refrigerant in the gas-liquid separator (35) is introduced from the gas pipe (37) during the compression stroke of the compressor (30). ) Is connected.
  • An expansion valve (34) is provided between the bridge circuit (24) and the outdoor heat exchange (44).
  • the refrigerant is decompressed by the indoor expansion valves (51, 52, 53) of the indoor circuit (11, 12, 13), so the refrigerant flowing into the indoor circuit (11, 12, 13). This also increases the pressure of the refrigerant flowing out of the indoor circuit (11, 12, 13).
  • the pressure of the refrigerant flowing into the indoor circuit (11, 12, 13) is approximately equal to the pressure of the refrigerant in the gas-liquid separator (35).
  • the pressure of the refrigerant flowing out of the indoor circuit (11, 12, 13) is compressed. It is almost equal to the pressure on the suction side of the machine (30).
  • the gas-liquid separator (35) is connected to the gas pipe (37) that is higher in pressure and saturated than the refrigerant introduced from the indoor circuit (11, 12, 13) to the compressor (30). ) To the middle of the compression stroke of the compressor (30). Therefore, since the enthalpy of the refrigerant in the compressor (30) can be lowered, the power required for compression by the compressor (30) can be reduced, and the COP (coefficient of performance) can be improved. In addition, since the discharge temperature of the compressor (30) can be lowered, oil deterioration and refrigerant decomposition can be suppressed.
  • FIG. 1 A schematic configuration diagram of the air conditioner (20) of the second modification is shown in FIG.
  • the gas-liquid separator (35) has one pipe connected to the top and two pipes connected to the bottom.
  • the gas-liquid separator (35) is also provided with a baffle plate (39) that bisects the lower internal space. It has been.
  • the two pipes at the bottom are each open at a position sandwiching the baffle plate (39).
  • the pipe connected to the top constitutes a gas pipe (37), and compressed in such a way that the gas refrigerant in the gas-liquid separator is introduced in the middle of the compression stroke of the compressor (30), as in Modification 1.
  • One of the pipes connected to the bottom is connected to the first closing valve (17).
  • the other is connected to the outflow side of the first check valve (CV-1) and the inflow side of the second check valve (CV-2) of the bridge circuit (24). Also, the outflow side of the expander (31) is connected to the inflow side of the first check valve (CV-1) and the fourth check valve (CV-4) of the bridge circuit (24)! .
  • the baffle plate (39) is mixed with the liquid refrigerant because the gas-liquid two-phase refrigerant from the expander (31) flows from the right side pipe connected to the bottom during the cooling operation. It is provided to prevent the refrigerant from flowing out from the left piping connected to the bottom.
  • the number of expansion valves (34) can be reduced compared to the first modification, so that the manufacturing cost of the air conditioner (20) can be reduced.
  • FIG. 1 A schematic configuration diagram of the refrigeration apparatus of Modification 3 is shown in FIG.
  • the compressor (30) includes a low-stage compression mechanism (30a) and a high-stage compression mechanism (30b).
  • the low-stage compression mechanism (30a) and the high-stage compression mechanism (30b) are connected in series with each other. That is, the compressor (30) is configured such that the refrigerant compressed by the low-stage compression mechanism (30a) is sucked by the high-stage compression mechanism (30b) and further compressed.
  • the gas pipe (37) is connected to a connection portion between the low stage compression mechanism (30a) and the high stage compression mechanism (30b).
  • the gas refrigerant saturated with a higher pressure than the refrigerant sucked into the low-stage compression mechanism (30a) is supplied from the gas-liquid separator (35) to the high-stage side by the gas pipe (37). It is introduced into the compression mechanism (30b). Therefore, the enthalpy of the suction refrigerant of the high-stage compression mechanism (30b) can be lowered, so that the power required for compression by the high-stage compression mechanism (30b) can be reduced and the COP (coefficient of performance) can be improved. Can do. In addition, since the discharge temperature of the high-stage compression mechanism (30b) can be lowered, oil deterioration and refrigerant decomposition can be suppressed.
  • the compressor (30) includes a low-stage compression mechanism (30a) and a high-stage compression mechanism (30b).
  • the low-stage compression mechanism (30a) and the high-stage compression mechanism (30b) are connected in series with each other. That is, the compressor (30) is configured such that the refrigerant compressed by the low-stage compression mechanism (30a) is sucked by the high-stage compression mechanism (30b) and further compressed.
  • the gas pipe (37) is connected to a connection portion between the low stage compression mechanism (30a) and the high stage compression mechanism (30b).
  • the gas refrigerant that is saturated at a higher pressure than the refrigerant sucked into the low-stage compression mechanism (30a) is separated from the gas-liquid separator (35) by the gas pipe (37). It is introduced into the compression mechanism (30b). Therefore, the enthalpy of the suction refrigerant of the high-stage compression mechanism (30b) can be lowered, so that the power required for compression by the high-stage compression mechanism (30b) can be reduced, and the COP (coefficient of performance) can be improved. Can do. In addition, since the discharge temperature of the high-stage compression mechanism (30b) can be lowered, oil deterioration and refrigerant decomposition can be suppressed.
  • the present invention is useful for a multi-type refrigeration apparatus in which a plurality of usage side circuits are connected in parallel to a heat source side circuit.

Landscapes

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Abstract

　冷却手段（36,45）あるいは気液分離器（35）を用いて、熱源側回路（14）から利用側回路（11,12,13）へ送られる冷媒を液単相の状態にする。また、利用側回路（11,12,13）でも冷凍サイクルにおける膨張行程が行われるように、開度可変の利用側膨張弁（51,52,53）を利用側回路（11,12,13）に設ける。

Description

明 細 書
冷凍装置
技術分野
[0001] 本発明は、熱源側回路に対して複数の利用側回路が並列に接続されたマルチ型 の冷凍装置に関するものである。
背景技術
[0002] 従来より、熱源側回路に対して複数の利用側回路が並列に接続され、その利用側 回路に設けられた利用側熱交換器が蒸発器となって冷凍サイクルを行う冷却運転を 実行可能なマルチ型の冷凍装置が知られている。この種の冷凍装置は、例えば利用 側回路が設けられた室内ユニットによって各室内の空調を行う空調機として用いられ る。
[0003] この種の冷凍装置には、各利用側回路に膨張弁を設けて冷凍サイクルにおける膨 張行程を利用側回路で行うものと、熱源側回路に膨張機を設けて冷凍サイクルにお ける膨張行程を熱源側回路で行うもの（例えば特許文献 1参照）とがある。後記の冷 凍装置は、冷媒の膨張に伴い動力を膨張機で回収して圧縮機の駆動に利用するこ とができるので、前記の冷凍装置より COP (成績係数）が優れている。しかし、後記の 冷凍装置は、膨張機力 流出される冷媒が気液二相の状態になるので、冷却運転で 利用側回路へ冷媒を搬送する際に重力や圧力損失の影響を受けて、利用側回路間 で供給される冷媒の状態 (液冷媒とガス冷媒の割合）に偏りが生じ、冷却能力の制御 が困難になる場合がある。例えば、利用側回路の設置高が互いに異なる場合には、 上方に配置された利用側回路に供給される冷媒はガス冷媒の割合が多くなるので、 その利用側回路では冷媒が不足し冷却能力を適切に調節することが困難になる。 特許文献 1 :特開 2003— 121015号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] ここで、従来の冷凍装置では、冷却運転の際に、膨張機から流出された気液二相 の冷媒が各利用側回路へ分配される。気液二相の冷媒は、液冷媒とガス冷媒とで移 動の際に受ける重力や圧力損失が異なる。従って、各利用側回路に供給される冷媒 量を正確に調節することが難しぐ各利用回路で冷却能力を適切に調節することが 困難となっている。
[0005] また、特許文献 1の冷凍装置では、気液分離器を用いて液冷媒だけを利用側回路 へ送っているが、熱源側回路の出口と利用側回路の入口との圧力差がほとんどない 。この場合、利用側回路によって設置高や熱源側回路までの配管長が異なる場合の ように、熱源側回路から利用側回路へ冷媒が流通する過程で生じる圧力損失が利用 側回路によって異なる場合に、各利用側回路で冷却能力を適切に調節することが困 難になる。具体的に、流量調整弁で各利用側回路に供給される冷媒量を調節するよ うにしても、熱源側回路から利用側回路間で生じる圧力損失が大きい利用側回路は 、冷媒が流入しにくい状態になっているので、十分な量の冷媒が供給されない場合 がある。そして、その利用側回路では、冷媒が不足するので十分な冷却を行うことが 困難になる。
[0006] 本発明は、力かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするこころは、膨張機 を有する熱源側回路に対して複数の利用側回路が並列に接続された冷凍装置にお いて、利用側回路の配置に拘らず、各利用側回路で冷却運転中の冷却能力を適切 に調節することができるようにすることにある。
課題を解決するための手段
[0007] 第 1の発明は、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（10)を備える一方、 上記冷媒回路 (10)は、圧縮機 (30)と膨張機 (31)と熱源側熱交 (44)とが設けら れた熱源側回路（14)と、それぞれに利用側熱交換器 (41,42,43)が設けられていて 上記熱源側回路（14)に対して並列接続される複数の利用側回路（11,12,13)とを備 えており、上記熱源側熱交換器 (44)が凝縮器となって上記利用側熱交換器 (41,42, 43)が蒸発器となる冷却運転を実行可能な冷凍装置 (20)を対象とする。そして、上記 熱源側熱交 (44)が凝縮器となって上記利用側熱交 (41,42,43)が蒸発器と なる冷却運転を実行可能な冷凍装置であって、上記熱源側回路（14)には、上記冷 却運転中に上記膨張機 (31)力も上記各利用側回路（11,12,13)へ送られる冷媒を冷 却する冷却手段 (36,45)が設けられて 、る。 [0008] 第 2の発明は、第 1の発明において、上記利用側回路（11,12,13)には、上記冷却 運転中における上記利用側熱交換器 (41,42,43)の上流側に開度可変の利用側膨 張弁（51,52,53)が設けられている。
[0009] 第 3の発明は、第 2の発明において、上記冷却手段 (36,45)が、上記熱源側熱交換 器 (44)で凝縮した冷媒の一部が流入して該流入した冷媒を減圧させる冷却用膨張 機構 (36)と、上記膨張機 (31)から利用側回路（11, 12,13)へ送られる冷媒を該冷却 用膨張機構 (36)で減圧された冷媒と熱交換をさせて冷却する冷却用熱交換器 (45) とを備えている。
[0010] 第 4の発明は、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（10)を備える一方、 上記冷媒回路 (10)は、圧縮機 (30)と膨張機 (31)と熱源側熱交 (44)とが設けら れた熱源側回路（14)と、それぞれに利用側熱交換器 (41,42,43)が設けられていて 上記熱源側回路（14)と並列接続される複数の利用側回路（11,12,13)とを備えており 、上記熱源側熱交翻 (44)が凝縮器となって上記利用側熱交翻 (41,42,43)が蒸 発器となる冷却運転を実行可能な冷凍装置 (20)を対象とする。そして、上記利用側 回路（11, 12,13)には、上記冷却運転中における上記利用側熱交換器 (41,42,43)の 上流側に開度可変の利用側膨張弁 (51,52,53)が設けられ、上記熱源側回路 (14)に は、上記膨張機 (31)から流入した冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離して該液冷媒を 上記各利用側回路（11, 12,13)へ送る気液分離器 (35)が設けられている。
[0011] 第 5の発明は、第 4の発明において、上記気液分離器 (35)には、該気液分離器 (3 5)内のガス冷媒を上記圧縮機 (30)へ送るためのガス配管 (37)が取り付けられて 、る
[0012] 第 6の発明は、第 4の発明において、上記圧縮機 (30)が、互いに直列接続された 低段側圧縮機構 (30a)と高段側圧縮機構 (30b)とを備え、上記低段側圧縮機構 (30a )で圧縮された冷媒を上記高段側圧縮機構 (30b)でさらに圧縮するように構成される 一方、上記気液分離器 (35)には、該気液分離器 (35)内のガス冷媒を上記高段側圧 縮機構 (30b)へ送るためのガス配管 (37)が取り付けられて 、る。
[0013] 第 7の発明は、第 1乃至第 6の何れ力 1つの発明において、上記冷媒回路（10)が、 冷凍サイクルの高圧圧力が冷媒の臨界圧力よりも高くなるように構成されている。 [0014] 一作用
第 1の発明では、熱源側回路（14)において、冷却運転中に熱源側熱交換器 (44) で凝縮した冷媒が、膨張機 (31)に流入して膨張する。膨張機 (31)で膨張した冷媒は 、ガス冷媒と液冷媒とが混在する気液二相の状態になる。膨張機 (31)力 流出され た気液二相の状態の冷媒は、冷却手段 (36,45)によって冷却され、そこに含まれるガ ス冷媒が液ィ匕して液単相の状態になる。そして、冷却手段 (36,45)によって冷却され た液冷媒が、各利用側回路（11,12,13)に分配される。
[0015] 第 2の発明では、冷却運転において、熱源側回路（14)の膨張機 (31)で膨張した冷 媒を、利用側回路（11,12,13)でも膨張させることができるように利用側回路（11,12,13 )に開度可変の利用側膨張弁 (51,52,53)が設けられている。つまり、冷凍サイクルに おける膨張行程が、熱源側回路（14)だけでなく利用側回路（11,12,13)でも行われる ようにしている。
[0016] 第 3の発明では、膨張機 (31)力も流出された気液二相の冷媒を冷却するのに、冷 却手段 (36,45)を構成する冷却用膨張機構 (36)と冷却用熱交 (45)とが用いら れている。冷却用膨張機構 (36)では、熱源側熱交換器 (44)で凝縮した冷媒の一部 を膨張させて低温低圧にしている。冷却用熱交翻 (45)では、膨張機 (31)力も流出 された気液二相の冷媒が冷却用膨張機構 (36)で低温低圧になった冷媒と熱交換し て冷却される。
[0017] 第 4の発明では、第 3の発明と同様に、冷凍サイクルにおける膨張行程が熱源側回 路（14)だけでなく利用側回路（11,12,13)でも行われるように、利用側回路（11,12,13 )に開度可変の利用側膨張弁 (51,52,53)が設けられて 、る。また、膨張機 (31)から 流入した冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離する気液分離器 (35)が設けられ、そのう ち液冷媒が各利用側回路（11,12,13)へ分配されるようにしている。気液分離器 (35) から利用側回路（11, 12,13)へ送られた液冷媒は、利用側膨張弁 (51,52,53)で減圧さ れてから利用側熱交換器 (41,42,43)に流入する。
[0018] 第 5の発明では、気液分離器 (35)内のガス冷媒を圧縮機 (30)へ送ることができるよ うに、その気液分離器 (35)にガス配管 (37)が取り付けられている。膨張機 (31)から 流出された冷媒は、気液分離器 (35)で液冷媒とガス冷媒 (37)とに分離され、そのう ちガス冷媒がガス配管 (37)を通って圧縮機 (30)に送られる。
[0019] 第 6の発明では、冷却運転中において、利用側熱交換器 (41,42,43)で蒸発した冷 媒が低段側圧縮機構 (30a)へ吸入される。そして、低段側圧縮機構 (30a)で圧縮さ れて過熱状態になったガス冷媒が、高段側圧縮機構 (30b)へ送られる。また、高段側 圧縮機構 (30b)へは、気液分離器 (35)内の飽和状態のガス冷媒もガス配管 (37)を 介して送られる。高段側圧縮機構 (30b)は、低段側圧縮機構 (30a)からのガス冷媒と 気液分離器 (35)からのガス冷媒とを吸入して圧縮する。
[0020] 第 7の発明では、圧縮機 (30)によって冷媒がその臨界圧力より高い圧力まで圧縮 される。すなわち、上記圧縮機 (30)の吐出冷媒は、超臨界状態となっている。これに より、圧縮機 (30)へ湿り状態の冷媒が吸入されても、少なくとも吐出部では液冷媒が 存在しなくなり、いわゆる液圧縮が確実に回避される。
発明の効果
[0021] 第 1乃至第 3の各発明では、冷却運転において、膨張機 (31)力も流出された気液 二相の冷媒を熱源側回路（14)の冷却手段 (36,45)で冷却することによって強制的に 液単相の状態にした後に、各利用側回路（11,12, 13)に分配するようにしている。つま り、冷却運転において熱源側回路（14)から利用側回路（11, 12,13)へ向力つて冷媒 が流れる配管には液単相の冷媒が流れ、各利用側回路（11,12,13)には液冷媒が供 給されるようにしている。従って、各利用側回路（11,12, 13)へは液冷媒が供給される ので、熱源側回路（14)力も利用側回路（11,12,13)へ冷媒が流通する過程で生じる 圧力損失が利用側回路（11,12,13)によって異なる場合であっても、冷媒の状態 (液 冷媒とガス冷媒の割合）に偏りが生じることがなぐ熱源側回路（14)から利用側回路（ 11, 12,13)へ気液二相の状態で冷媒を送る場合に比べて各利用側回路（11, 12,13) に供給される冷媒量を的確に制御することができる。従って、利用側回路（11, 12,13) の配置に拘らず、各利用側回路（11,12,13)で冷却運転中の冷却能力の制御性を向 上させることができる。
[0022] また、上記第 2の発明では、利用側回路（11,12,13)でも冷凍サイクルにおける膨張 行程が行われるように、開度可変の利用側膨張弁 (51,52,53)が利用側回路（11,12,1 3)に設けられている。従って、熱源側回路（14)から利用側回路（11, 12,13)へ冷媒が 流通する過程で生じる圧力損失が利用側回路（11,12,13)によって異なる場合に、そ の利用側回路 (11, 12,13)間の圧力損失の差を利用側膨張弁 (51,52,53)で調節する ことができる。つまり、この第 2の発明では、熱源側回路（14)力も各利用側回路（11,1 2,13)までの配管長がそれぞれ異なっていたり、各利用側回路（11, 12,13)の設置高 が異なる場合であっても、利用側膨張弁 (51,52,53)の開度を調節することで、各利用 側回路（11,12,13)へ流入する冷媒量を任意に設定することができる。よって、利用側 回路（11,12,13)の配置に拘らず、各利用側回路（11,12,13)に供給される冷媒量を的 確に制御することができるので、各利用側回路（11,12,13)で冷却運転中の冷却能力 の制御性を向上させることができる。
[0023] また、上記第 4の発明では、冷却運転において、気液分離器 (35)を用いて熱源側 回路（14)から利用側回路（11,12,13)へ送られる冷媒を液単相の状態にして 、る。ま た、冷凍サイクルにおける膨張行程が熱源側回路（14)だけでなく利用側回路（11,12 ,13)でも行われるように、開度可変の利用側膨張弁 (51,52,53)を利用側回路（11,12, 13)に設けている。これにより、熱源側回路（14)力も利用側回路（11, 12,13)へ冷媒が 流通する過程で生じる圧力損失が利用側回路（11,12,13)によって異なる場合であつ ても、気液分離器 (35)が設けられているので、利用側回路（11, 12,13)間で供給され る冷媒の状態に偏りが生じることを防止することができる上に、利用側膨張弁 (51,52, 53)の開度を調節することで、各利用側回路（11,12,13)へ流入する冷媒量を任意に 設置することができる。よって、利用側回路（11,12,13)の配置に拘らず、各利用側回 路（11,12,13)に供給される冷媒量を的確に制御することができるので、各利用側回 路（ 11 , 12 , 13)で冷却運転中の冷却能力の制御性を向上させることができる。
[0024] また、上記第 6の発明では、高段側圧縮機構 (30b)へ低段側圧縮機構 (30a)からの 過熱状態のガス冷媒だけでなく気液分離器 (35)からの飽和状態のガス冷媒が供給 されるようにしている。従って、高段側圧縮機構 (30b)の吸入冷媒のェンタルピを下 げられるので、高段側圧縮機構 (30b)で圧縮に要する動力を削減することができ、 C OP (成績係数)の向上を図ることができる。また、高段側圧縮機構 (30b)の吐出温度 を低下させることができるので、油の劣化や冷媒の分解を抑制することができる。
[0025] また、第 7の発明によれば、冷媒回路（10)を冷凍サイクルの高圧圧力が冷媒の臨 界圧力より高い超臨界サイクルを行うように構成したので、圧縮機 (30)の吐出冷媒が 確実に過熱状態となる。したがって、圧縮機 (30)へ湿り状態の冷媒を吸入させても、 圧縮機 (30)の吐出部では既に冷媒が過熱状態となるので、圧縮機 (30)における液 圧縮を確実に防止することができる。この結果、冷凍装置 (20)の信頼性を高めること ができる。
図面の簡単な説明
[0026] [図 1]図 1は、実施形態 1に係る空調機の概略構成図である。
[図 2]図 2は、実施形態 1に係る空調機での冷房運転中の冷凍サイクルを表すモリエ ル線図である。
[図 3]図 3は、実施形態 1の変形例 1に係る空調機の概略構成図である。
[図 4]図 4は、実施形態 2に係る空調機の概略構成図である。
[図 5]図 5は、実施形態 2の変形例 1に係る空調機の概略構成図である。
[図 6]図 6は、実施形態 2の変形例 2に係る空調機の概略構成図である。
[図 7]図 7は、実施形態 2の変形例 3に係る空調機の概略構成図である。
[図 8]図 8は、実施形態 2の変形例 4に係る空調機の概略構成図である。
符号の説明
[0027] 10 冷媒回路
11 室内回路 (利用側回路）
12 室内回路 (利用側回路）
13 室内回路 (利用側回路）
14 室外回路 (熱源側回路）
20 空調機 (冷凍装置）
30 圧縮機
30a低段側圧縮機構
30b高段側圧縮機構
31 膨張機
35 気液分離器
36 冷却用膨張弁 (冷却手段、冷却用膨張機構） 37 ガス配管
41 室内熱交換器 (利用側熱交換器）
42 室内熱交換器 (利用側熱交換器）
43 室内熱交換器 (利用側熱交換器）
44 室外熱交換器 (熱源側熱交換器）
45 内部熱交換器 (冷却手段、冷却用熱交換器）
51 室内膨張弁 (利用側膨張弁）
52 室内膨張弁 (利用側膨張弁）
53 室内膨張弁 (利用側膨張弁）
発明を実施するための最良の形態
[0028] 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
[0029] 《発明の実施形態 1》
本発明の実施形態 1ついて説明する。図 1に示すように、本実施形態 1は、本発明 に係る冷凍装置により構成された空調機 (20)である。この空調機 (20)は、冷媒回路（ 10)で冷媒を循環させて蒸気圧縮冷凍サイクルを行うもので、後述する四路切換弁（ 25)によって冷房運転と暖房運転とを切り換えて行うことができるように構成されて!ヽ る。この空調機（20)は、 1つの室外ユニット（64)に対して 3つの室内ユニット（61,62,6 3)が設けられたいわゆるマルチ型に構成されている。なお、この室内ユニットの台数 は、単なる例示である。
[0030] 各室内ユニット（61,62,63)は、ビル内の異なる階に設けられている。室内ユニット（6 1,62,63)は、上層階室内ユニット (61)、中層階室内ユニット (62)、及び下層階室内ュ ニット (63)から構成されている。室外ユニット (64)は、下層階室内ユニット (63)と同じ 階に設けられている。
[0031] 上記冷媒回路（10)は、利用側回路である 3つの室内回路（11,12,13)と、熱源側回 路である 1つの室外回路（14)とを備えている。冷媒回路（10)には、二酸化炭素 (CO
2
)が冷媒として充填されている。この冷媒回路（10)において、 3つの室内回路（11,12, 13)は、第 1連絡管（15)及び第 2連絡管（16)を介し、 1つの室外回路（14)に対して並 列に接続されている。 [0032] 上記室内回路（11, 12,13)は、各室内ユニット（61,62,63)に 1つずつ収納されている 。各室内回路（11,12,13)には、利用側熱交翻である室内熱交翻 (41,42,43)と、 利用側膨張弁である開度可変の室内膨張弁 (51,52,53)とが直列に接続されて設け られている。各室内ユニット（61,62,63)には、図示しないが、室内ファンがそれぞれ設 けられている。
[0033] 各室内熱交^^ (41,42,43)は、いわゆるクロスフィン型のフィン 'アンド'チューブ熱 交換器により構成されている。各室内熱交換器 (41,42,43)へは、図外の室内ファン によって室内空気が供給される。各室内熱交換器 (41,42,43)では、供給された室内 空気と該室内熱交 ^ (41,42,43)を流通する冷媒との間で熱交換が行われる。また 、各室内膨張弁 (51,52,53)は、電子膨張弁によって構成されている。
[0034] 上記室外回路（14)は、室外ユニット (64)に収納されて 、る。この室外回路（14)に は、圧縮 ·膨張ユニット (26)、室外熱交翻 (44)、冷却用熱交翻である内部熱交 換器 (45)、四路切換弁 (25)、ブリッジ回路 (24)、及び冷却用膨張機構である冷却用 膨張弁 (36)が設けられている。内部熱交翻 (45)と冷却用膨張弁 (36)とは、本発 明に係る冷却手段を構成している。室外ユニット（64)には、図示しないが、室外ファ ンが設けられている。
[0035] 上記圧縮'膨張ユニット (26)は、縦長で円筒形の密閉容器であるケーシング (21)を 備えて！/、る。このケーシング (21)内には、圧縮機 (30)と膨張機 (31)と電動機 (32)と が収納されて 、る。ケーシング (21)内では、圧縮機 (30)と電動機 (32)と膨張機 (31) とが下から上へ向力つて順に配置され、回転軸によって互いに連結されている。
[0036] 圧縮機 (30)及び膨張機 (31)は、ロータリピストン型の流体機械によって構成されて いる。圧縮機 (30)は、冷媒をその臨界圧力より高い圧力まで圧縮するように構成され ている。すなわち、上記冷媒回路（10)では、蒸気圧縮冷凍サイクルの高圧圧力が二 酸ィ匕炭素の臨界圧力より高くなる。膨張機 (31)は、流入した冷媒 (CO )を膨張させ
2
て動力 (膨張動力）を回収する。圧縮機 (30)は、膨張機 (31)で回収された動力と、電 動機 (32)へ通電して得られる動力との両方によって回転駆動される。電動機 (32)に は、図外のインバータカも所定周波数の交流電力が供給される。圧縮機 (30)は、電 動機 (32)へ供給される電力の周波数を変更することで、その容量が可変に構成され ている。圧縮機 (30)と膨張機 (31)とは、常に同じ回転速度で回転する。
[0037] 上記室外熱交^^ (44)は、いわゆるクロスフィン型のフィン 'アンド'チューブ熱交 翻により構成されている。室外熱交翻 (44)へは、図外の室外ファンによって室外 空気が供給される。室外熱交換器 (44)では、供給された室外空気と該室外熱交換 器 (44)を流通する冷媒との間で熱交換が行われる。室外回路（14)において、室外 熱交換器 (44)は、その一端が四路切換弁 (25)の第 3のポートに接続され、その他端 がブリッジ回路 (24)に接続されて!ヽる。
[0038] 冷却用膨張弁 (36)は、開度可変に構成され、一端が室内熱交翻 (44)とブリッジ 回路 (24)とを接続する配管に接続され、他端が内部熱交 (45)に接続された減 圧用配管 (55)に設けられている。この冷却用膨張弁 (36)は、電子膨張弁によって構 成されている。
[0039] 内部熱交換器 (45)は、互いに隣接して配置された第 1流路 (46)及び第 2流路 (47) を備え、第 1流路 (46)の冷媒と第 2流路 (47)の冷媒とを熱交換させるように構成され ている。室外回路（14)において、第 1流路 (46)は、一端が膨張機 (31)の流出側に接 続され、他端がブリッジ回路 (24)に接続されている。第 2流路 (47)は、一端が減圧用 配管 (55)に接続され、他端が圧縮機 (30)の吸入側と四路切換弁 (25)の第 1ポートと を接続する配管に接続されている。この内部熱交翻(45)は、冷房運転時に膨張機 (31)から流出された第 1流路 (46)を流れる冷媒が、減圧用配管 (55)で減圧されて低 温になった第 2流路 (47)を流れる冷媒と熱交換するように構成されて ヽる。
[0040] ブリッジ回路（24)は、 4つの逆止弁（CV-l〜CV-4)をブリッジ状に接続したものであ る。このブリッジ回路 (24)は、第 1逆止弁 (CV-1)及び第 4逆止弁 (CV-4)の流入側が 内部熱交換器 (45)の第 1流路 (46)の他端に接続され、第 2逆止弁 (CV-2)及び第 3 逆止弁 (CV-3)の流出側が圧縮'膨張ユニット (26)の膨張機 (31)の流入側に接続さ れている。また、ブリッジ回路 (24)は、第 1逆止弁 (CV-1)の流出側及び第 2逆止弁（ CV-2)の流入側が第 1閉鎖弁（17)に接続され、第 3逆止弁 (CV-3)の流入側及び第 4逆止弁 (CV-4)の流出側が室内熱交換器 (44)の他端に接続されて!ヽる。
[0041] 室外回路（14)において、四路切換弁 (25)の第 1のポートは、圧縮機 (30)の吸入側 に接続されている。第 2のポートは、第 2閉鎖弁（18)に接続されている。第 3のポート は、室内熱交 (44)の一端に接続されている。第 4のポートは、圧縮機 (30)の吐 出側に接続されている。この第 1四路切換弁 (25)は、第 1のポートが第 2のポートと連 通し且つ第 3のポートが第 4のポートと連通する状態（図 1に実線で示す状態）と、第 1 のポートが第 3のポートと連通し且つ第 2のポートが第 4のポートと連通する状態（図 1 に破線で示す状態）とに切り換わるように構成されて 、る。
[0042] 上述のように、 3つの室内回路（11,12,13)と 1つの室外回路（14)とは、第 1連絡管（ 15)及び第 2連絡管（16)によって接続されている。第 1連絡管（15)は、その一端が第 1閉鎖弁（17)に接続されている。また、第 1連絡管（15)は、他端側で 3つに分岐され て、各室内回路（11, 12,13)における室内膨張弁 (51,52,53)側の端部に接続されてい る。第 2連絡管（16)は、その一端が第 2閉鎖弁（18)に接続されている。また、第 2連 絡管（16)は、他端側で 3つに分岐されて、各室内回路（11,12,13)における室内熱交 換器 (41,42,43)側の端部に接続されて!、る。
[0043] 運転動作
《暖房運転》
上記空調機 (20)の暖房運転時の動作につ!、て説明する。
[0044] 暖房運転時において、四路切換弁 (25)は、図 1に破線で示す状態に切り換えられ 、各室内膨張弁 (51,52,53)の開度が個別に調節されると共に、冷却用膨張弁 (36)が 閉状態に保持される。
[0045] この状態で圧縮機 (30)を駆動すると、冷媒回路（10)で冷媒が循環して冷凍サイク ルが行われる。その際、室内熱交換器 (41,42,43)が凝縮器として機能し、室外熱交 (44)が蒸発器として機能する。
[0046] 具体的に、圧縮機 (30)からは、圧縮されて臨界圧力よりも高圧となった高圧冷媒が 吐出される。この高圧冷媒は、四路切換弁 (25)を通過して第 2連絡管（16)へ流入し 、各室内回路（11,12,13)へ分配される。その際、各室内回路（11,12,13)に対しては、 室内膨張弁 (51,52,53)の開度に応じた量の冷媒が供給される。
[0047] 各室内回路（11, 12,13)へ分配された高圧冷媒は、それぞれ室内熱交換器 (41,42, 43)へ導入されて室内空気と熱交換を行う。この熱交換により、高圧冷媒は室内空気 に対して放熱し、室内空気が加熱される。各室内熱交 (41,42,43)で放熱した冷 媒は、第 1連絡管（15)へ流入して合流し、その後に室外回路（14)へ送り返される。 一方、室内熱交^^ (41,42,43)において加熱された室内空気は、調和空気として室 内へ供給される。
[0048] 第 1連絡管（15)から室外回路（14)へ流入した冷媒は、ブリッジ回路 (24)を通過し て膨張機 (31)に流入する。膨張機 (31)に流入した冷媒は、減圧されて流出し、内部 熱交換器 (45)の第 1流路 (46)、ブリッジ回路 (24)を通過して室外熱交換器 (44)へ導 入される。
[0049] 室外熱交換器 (44)では、導入された低圧冷媒が室外空気と熱交換を行う。この熱 交換により、低圧冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器 (44)で蒸発 した冷媒は、四路切換弁 (25)を通って圧縮機 (30)へ送られる。圧縮機 (30)に吸入さ れた冷媒は、圧縮されて高圧冷媒となり、再び圧縮機 (30)から吐出される。
[0050] 《冷房運転》
上記空調機 (20)の冷却運転である冷房運転時の動作につ!、て説明する。
[0051] 冷房運転時において、四路切換弁 (25)は、図 1に実線で示す状態に切り換えられ 、各室内膨張弁 (51,52,53)の開度が個別に調節されると共に、冷却用膨張弁 (36)の 開度が適宜調節される。
[0052] なお、この空調機（20)では各室内ユニット（61,62,63)毎に設置高が異なっており、 室外回路（14)から室内回路（11,12,13)へ冷媒が流通する過程で生じる圧力損失が 室内ユニット (61,62,63)毎に異なっている。具体的に、この圧力損失は、上層階室内 ユニット (61)、中層階室内ユニット (62)、下層階室内ユニット (63)の順に大きくなつて いる。この空調機 (20)では、各室内ユ ット（61,62,63)に均等に冷媒を分配する場 合、下層の室内ユニットほど室内膨張弁の開度が小さくなる。
[0053] この状態で圧縮機 (30)を駆動すると、冷媒回路（10)で冷媒が循環して冷凍サイク ルが行われる。その際、室外熱交換器 (44)が凝縮器として機能し、室内熱交換器 (4 1,42,43)が蒸発器として機能する。
[0054] 具体的に、圧縮機 (30)からは、圧縮されて臨界圧力よりも高圧となった高圧冷媒が 吐出される。この高圧冷媒は、四路切換弁 (25)を通過して室外熱交 (44)へ送ら れる。室外熱交翻 (44)へ導入された高圧冷媒は、室外空気と熱交換を行い、室外 空気に対して放熱する。
[0055] 室外熱交換器 (44)で放熱した冷媒は、二手に分流される。その一方がブリッジ回 路 (24)を通過して膨張機 (31)に流入し、残りが減圧用配管 (55)に流入する。膨張機 (31)流入した冷媒は、減圧されて流出し、内部熱交 (45)の第 1流路 (46)に流入 する。減圧用配管 (55)へ流入した冷媒は、冷却用膨張弁 (36)で減圧されて内部熱 交換器 (45)の第 2流路 (47)に流入する。
[0056] 冷却用膨張弁 (36)は、通過した冷媒を膨張機 (31)で減圧された冷媒よりも低い圧 力に減圧することができるように開度が調節されている。従って、第 2流路 (47)に流 入する冷媒は、第 1流路 (46)に流入する冷媒よりも低温になる。
[0057] 膨張機 (31)から流出されて第 1流路 (46)に流入する冷媒は、ガス冷媒と液冷媒と が混在する気液二相の状態になるが、第 1流路 (46)で第 2流路 (47)を流通する冷媒 によって冷却されてガス冷媒が液化する。これにより、第 1流路 (46)を通過した冷媒 は、液単相の状態になる。
[0058] ここで、この冷凍サイクルにおけるモリエル線図を図 2に示す。膨張機 (31)での膨 張行程における冷媒の状態の変化は、点（1)から点 (2)への変化で表されている。冷 却用膨張弁 (36)での膨張行程における冷媒の状態の変化は、点（1)から点 (5)への 変化で表されて 、る。内部熱交 (45)の第 1流路 (46)で冷媒が冷却される際の冷 媒の状態の変化は、点 (2)から点 (3)への変化で表されている。第 2流路 (47)を流通 する冷媒が第 1流路 (46)の冷媒を冷却する際の冷媒の状態の変化は、点 (5)から点 (6)への変化で表されて 、る。
[0059] 第 1流路 (46)を通過した液冷媒は、ブリッジ回路 (24)から第 1連絡管（15)へ流入し 、各室内回路（11,12,13)へ分配される。その際、各室内回路（11,12,13)に対しては、 室内膨張弁 (51,52,53)の開度に応じた量の冷媒が供給される。各室内回路（11,12,1 3)へ分配された液冷媒は、室内膨張弁 (51,52,53)で減圧されて室内熱交換器 (41,4 2,43)へ流入する。
[0060] なお、室外回路（14)から送り出された冷媒が各室内熱交 (41,42,43)へ流入す るまでの冷媒の状態の変化は、図 2における点 (3)から点 (4)への変化 (圧力の低下） で表されている。この圧力の低下は、何れの室内ユニット（61,62,63)においても室内 膨張弁 (51,52,53)や室外回路（14)力も室内回路（11,12,13)までの圧力損失による。 但し、このうちの圧力損失による圧力の低下は、上層の室内ユニットほど大きくなり、 下層の室内ユニットほど小さくなる。室内膨張弁 (51,52,53)による圧力低下は、各室 内ユニット（61,62,63)で適宜調節される。
[0061] 室内熱交 ^ (41,42,43)へ導入された低圧液冷媒は、室内空気と熱交換を行う。
この熱交換により、低圧液冷媒は室内空気から吸熱して蒸発し、室内空気が冷却さ れる。各室内熱交 ^ (41,42,43)で吸熱した冷媒は、第 2連絡管（16)へ流入して合 流し、その後に室外回路（14)へ送り返される。一方、室内熱交換器 (41,42,43)にお いて冷却された室内空気は、調和空気として室内へ供給される。
[0062] 第 2連絡管（16)から室外回路（14)へ流入した冷媒は、四路切換弁 (25)を通った後 に、第 2流路 (47)を通過した冷媒と合流し、圧縮機 (30)へ送られる。圧縮機 (30)に 吸入された冷媒は、圧縮されて高圧冷媒となり、再び圧縮機 (30)から吐出される。
[0063] 一実施形態 1の効果
この実施形態 1では、冷房運転において、膨張機 (30)力 流出された気液二相の 冷媒を室外回路（14)の冷却手段 (36,45)によって冷却することで強制的に液単相の 状態にした後に、各室内回路（11,12,13)に分配するようにしている。つまり、冷房運 転にぉ 、て室外回路（14)力 室内回路（11,12,13)へ向力つて冷媒が流れる配管に は液単相の冷媒が流れ、各室内回路（11,12,13)には液冷媒が供給されるようにして いる。従って、各室内回路（11,12,13)には液冷媒が供給されるので、各室内ユニット (61,62,63)の設置高が異なり、室外回路（14)から室内回路（11,12,13)へ冷媒が流 通する過程で生じる圧力損失が室内回路（11,12,13)によって異なるこの実施形態 1 の場合であっても、冷媒の状態 (液冷媒とガス冷媒の割合）に偏りが生じることがなく 、室外回路（14)力 室内回路（11,12,13)へ気液二相の状態で冷媒を送る場合に比 ベて各室内回路（11,12,13)に供給される冷媒量を的確に制御することができる。従 つて、室内回路（11,12,13)の配置に拘らず、各室内回路（11,12,13)で冷房運転中の 冷却能力の制御性を向上させることができる。
[0064] また、この実施形態 1では、室内回路（11,12,13)でも冷凍サイクルにおける膨張行 程が行われるように、開度可変の室内膨張弁 (51,52,53)が室内回路（11,12,13)に設 けられている。従って、各室内ユニット (61,62,63)の設置高が異なり、室外回路（14) 力も室内回路（11,12,13)へ冷媒が流通する過程で生じる圧力損失が室内回路（11,1 2,13)によって異なるこの実施形態 1の場合であっても、その室内回路（11, 12,13)間 の圧力損失の差を室内膨張弁 (51,52,53)で調節することができる。つまり、この実施 形態 1では、室内膨張弁 (51,52,53)の開度を調節することで、各室内回路（11,12,13 )へ流入する冷媒量を任意に設定することができる。よって、室内回路（11,12,13)の 配置に拘らず、各室内回路（11,12,13)に供給される冷媒量を的確に制御することが できるので、各室内回路（11,12,13)で冷房運転中の冷却能力の制御性を向上させる ことができる。
[0065] また、この実施形態 1では、冷媒回路（10)に充填される冷媒として二酸化炭素 (CO
)が用いられ、冷媒回路（10)を冷凍サイクルの高圧圧力が冷媒の臨界圧力より高い
2
超臨界サイクルを行うように構成したので、圧縮機 (30)の吐出冷媒が確実に過熱状 態となる。したがって、圧縮機 (30)へ湿り状態の冷媒を吸入させても、圧縮機 (30)の 吐出部では既に冷媒が過熱状態となるので、圧縮機 (30)における液圧縮を確実に 防止することができる。この結果、空調機 (20)の信頼性を高めることができる。
[0066] 実施形態 1の変形例 1
実施形態 1の変形例 1について説明する。この変形例 1の空調機 (20)の概略構成 図を図 3に示す。この変形例 1では、室内回路（11,12,13)に室内膨張弁 (51,52,53) が設けられて 、な 、。この空調機 (20)では冷凍サイクルの膨張行程が室外回路（14) の膨張機 (31)でのみ行われる。
[0067] この空調機 (20)では、室外回路（14)の膨張機 (31)で膨張した冷媒が、内部熱交
(45)で冷却されて気液二相の状態力 液単相の状態に変化し、各室内回路（1 1,12,13)の室内熱交^^ (41,42,43)へ導入される。
[0068] この変形例 1の空調機（20)は、室内ユニット（61,62,63)と室外ユニット（14)との高低 差が小さぐ更に各室内ユニット（61,62,63)がほぼ同じ高さに設置されていれば、室 内膨張弁 (51,52,53)なしでも室内回路（11,12,13)へ均等に冷媒を分配することがで きる。また、室内回路（11,12,13)で冷媒を膨張させないので、冷媒の膨張に伴いより 多くの動力を膨張機 (31)で回収することができる。 [0069] 《発明の実施形態 2》
本発明の実施形態 2ついて説明する。実施形態 2の空調機 (20)の概略構成図を図 4に示す。この空調機 (20)では、室外回路（14)に内部熱交換器 (45)が設けられて おらず、代わりに気液分離器 (35)が設けられている。また、減圧用配管 (55)も設けら れていない。
[0070] 具体的に、気液分離器 (35)は、縦長で円筒状の密閉容器であって、頂部と底部と 側部とにそれぞれ配管が接続されている。頂部に接続された配管は、ガス配管 (37) を構成し、圧縮機 (30)の吸入側と四路切換弁 (25)の第 1ポートとを接続する配管に 接続されている。この配管には、膨張弁 (34)が設けられている。底部に接続された配 管は、ブリッジ回路 (24)の第 1逆止弁 (CV-1)及び第 4逆止弁 (CV-4)の流入側に接 続されている。側部に接続された配管は、膨張機 (31)の流出側に接続されている。 この配管は、気液分離器 (35)内のガス空間に開口するように、側部の比較的上側を 貫通している。
[0071] この実施形態 2の冷凍装置では、冷房運転中に膨張機 (31)力 流出された冷媒が 気液分離器 (35)に流入し、そこで液冷媒とガス冷媒とに分離される。そのうち液冷媒 は、気液分離器 (35)の底部に接続された配管から流出し、ブリッジ回路 (24)を通過 して、各室内回路（11,12,13)へ分配される。ガス冷媒は、ガス配管（37)力 流出して 膨張弁 (34)で減圧される。そして、膨張弁 (34)で減圧された後に、四路切換弁 (25) の第 1ポートから圧縮機 (30)の吸入側へ向かって流れる冷媒と合流し、圧縮機 (30) に吸入される。なお、膨張弁 (34)は、気液分離器 (35)内の液面位置が概ね一定に なるように開度が制御される。
[0072] 一実施形態 2の効果
この実施形態 2では、冷房運転において、気液分離器 (35)を用いて室外回路（14) 力も室内回路（11,12,13)へ送られる冷媒を液単相の状態にしている。また、冷凍サイ クルにおける膨張行程が室外回路だけでなく室内回路（11,12,13)でも行われるよう に、開度可変の室内膨張弁 (51,52,53)を室内回路（11,12,13)に設けている。これに より、室外回路（14)力も室内回路（11, 12,13)へ冷媒が流通する過程で生じる圧力損 失が室内回路（11,12,13)によって異なるが、気液分離器 (35)が設けられているので 、室内回路（11, 12,13)間で供給される冷媒の状態に偏りが生じることを防止すること ができる。また、室内膨張弁 (51,52,53)の開度を調節することで、各室内回路（11,12, 13)へ流入する冷媒量を任意に設定することができる。よって、室内回路（11,12,13) の配置に拘らず、各室内回路（11,12,13)に供給される冷媒量を的確に制御すること ができるので、各室内回路（11,12,13)で冷房運転中の冷却能力の制御性を向上さ せることができる。
[0073] 実施形態 2の変形例 1
実施形態 2の変形例 1について説明する。この変形例 1の空調機 (20)の概略構成 図を図 5に示す。この変形例 1では、気液分離器 (35)内のガス冷媒がガス配管 (37) から圧縮機 (30)の圧縮行程の途中に導入されるようにガス配管 (37)を圧縮機 (30) に接続している。また、ブリッジ回路 (24)と室外熱交翻(44)との間には膨張弁 (34) が設けられている。
[0074] この変形例 1では、室内回路（11,12,13)の室内膨張弁 (51,52,53)で冷媒を減圧さ せるので、室内回路（11,12,13)へ流入する冷媒の圧力は、室内回路（11,12,13)から 流出した冷媒の圧力も高くなる。室内回路（11,12,13)へ流入する冷媒の圧力は気液 分離器 (35)内の冷媒の圧力と概ね等しぐ室内回路（11, 12,13)から流出した冷媒の 圧力は圧縮機 (30)の吸入側の圧力と概ね等しい。つまり、この変形例 1では、室内 回路（11,12,13)から圧縮機 (30)へ導入される冷媒よりも高圧で飽和状態のガス冷媒 力 ガス配管 (37)によって気液分離器 (35)から圧縮機 (30)の圧縮行程の途中に導 入されるようにしている。よって、圧縮機 (30)内の冷媒のェンタルピを下げられるので 、圧縮機 (30)で圧縮に要する動力を削減することができ、 COP (成績係数)の向上を 図ることができる。また、圧縮機 (30)の吐出温度を低下させることができるので、油の 劣化や冷媒の分解を抑制することができる。
[0075] 実施形態 2の変形例 2—
実施形態 2の変形例 2について変形例 1と異なる点について説明する。この変形例 2の空調機 (20)の概略構成図を図 6に示す。
[0076] 気液分離器 (35)は、頂部に 1本の配管が接続され、底部に 2本の配管が接続され ている。また、気液分離器 (35)には、下部の内部空間を二分する邪魔板 (39)が設け られている。底部の 2本の配管は、この邪魔板 (39)を挟んだ位置にそれぞれが開口 している。頂部に接続された配管は、ガス配管 (37)を構成し、変形例 1と同様に、気 液分離器内のガス冷媒が圧縮機 (30)の圧縮行程の途中に導入されるように圧縮機 ( 30)に接続されている。底部に接続された配管の一方は、第 1閉鎖弁（17)に接続さ れている。他方は、ブリッジ回路 (24)の第 1逆止弁 (CV-1)の流出側及び第 2逆止弁 (CV-2)の流入側に接続されている。また、膨張機 (31)の流出側は、ブリッジ回路 (2 4)の第 1逆止弁 (CV-1)及び第 4逆止弁 (CV-4)の流入側に接続されて!、る。
[0077] なお、邪魔板 (39)は、冷房運転時に、底部に接続された右側の配管から膨張機 (3 1)からの気液二相の冷媒が流入するので、液冷媒に混じってガス冷媒が底部に接 続された左側の配管力 流出するのを阻止するために設けられている。
[0078] この変形例 2では、変形例 1に比べて膨張弁 (34)の数を減らすことができるので、 空調機 (20)の製作コストを低減させることができる。
[0079] 一実施形態 2の変形例 3—
実施形態 2の変形例 3について変形例 1と異なる点について説明する。この変形例 3の冷凍装置の概略構成図を図 7に示す。
[0080] この変形例 3では、圧縮機 (30)が低段側圧縮機構 (30a)と高段側圧縮機構 (30b)と により構成されている。低段側圧縮機構 (30a)と高段側圧縮機構 (30b)とは互いに直 列に接続されている。つまり、圧縮機 (30)は、低段側圧縮機構 (30a)で圧縮された冷 媒を高段側圧縮機構 (30b)が吸入して、さらに圧縮されるように構成されている。また 、ガス配管 (37)は、低段側圧縮機構 (30a)と高段側圧縮機構 (30b)との接続部に接 続されている。
[0081] この変形例 3では、低段側圧縮機構 (30a)へ吸入される冷媒よりも高圧で飽和状態 のガス冷媒が、ガス配管 (37)によって気液分離器 (35)から高段側圧縮機構 (30b)に 導入されるようにしている。よって、高段側圧縮機構 (30b)の吸入冷媒のェンタルピを 下げられるので、高段側圧縮機構 (30b)で圧縮に要する動力を削減することができ、 COP (成績係数)の向上を図ることができる。また、高段側圧縮機構 (30b)の吐出温 度を低下させることができるので、油の劣化や冷媒の分解を抑制することができる。
[0082] 一実施形態 2の変形例 4 実施形態 2の変形例 4について変形例 2と異なる点について説明する。この変形例 4の冷凍装置の概略構成図を図 8に示す。
[0083] この変形例 4では、圧縮機 (30)が低段側圧縮機構 (30a)と高段側圧縮機構 (30b)と により構成されている。低段側圧縮機構 (30a)と高段側圧縮機構 (30b)とは互いに直 列に接続されている。つまり、圧縮機 (30)は、低段側圧縮機構 (30a)で圧縮された冷 媒を高段側圧縮機構 (30b)が吸入して、さらに圧縮されるように構成されている。また 、ガス配管 (37)は、低段側圧縮機構 (30a)と高段側圧縮機構 (30b)との接続部に接 続されている。
[0084] この変形例 4では、低段側圧縮機構 (30a)へ吸入される冷媒よりも高圧で飽和状態 のガス冷媒が、ガス配管 (37)によって気液分離器 (35)から高段側圧縮機構 (30b)に 導入されるようにしている。よって、高段側圧縮機構 (30b)の吸入冷媒のェンタルピを 下げられるので、高段側圧縮機構 (30b)で圧縮に要する動力を削減することができ、 COP (成績係数)の向上を図ることができる。また、高段側圧縮機構 (30b)の吐出温 度を低下させることができるので、油の劣化や冷媒の分解を抑制することができる。
[0085] なお、以上の実施形態は、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。
産業上の利用可能性
[0086] 以上説明したように、本発明は、熱源側回路に対して複数の利用側回路が並列に 接続されたマルチ型の冷凍装置について有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（10)を備える一方、
上記冷媒回路 (10)は、圧縮機 (30)と膨張機 (31)と熱源側熱交 (44)とが設け られた熱源側回路（14)と、それぞれに利用側熱交 ^ (41,42,43)が設けられていて 上記熱源側回路（14)に対して並列接続される複数の利用側回路（11,12,13)とを備 えており、
上記熱源側熱交換器 (44)が凝縮器となって上記利用側熱交換器 (41,42,43)が蒸 発器となる冷却運転を実行可能な冷凍装置であって、
上記熱源側回路（14)には、上記冷却運転中に上記膨張機 (31)から上記各利用側 回路（11, 12,13)へ送られる冷媒を冷却する冷却手段 (36,45)が設けられていることを 特徴とする冷凍装置。
[2] 請求項 1において、
上記利用側回路（11,12,13)には、上記冷却運転中における上記利用側熱交換器 (41,42,43)の上流側に開度可変の利用側膨張弁 (51,52,53)が設けられていることを 特徴とする冷凍装置。
[3] 請求項 2において、
上記冷却手段 (36,45)は、上記熱源側熱交換器 (44)で凝縮した冷媒の一部が流 入して該流入した冷媒を減圧させる冷却用膨張機構 (36)と、上記膨張機 (31)力 利 用側回路（11, 12,13)へ送られる冷媒を該冷却用膨張機構 (36)で減圧された冷媒と 熱交換をさせて冷却する冷却用熱交 (45)とを備えて!/ヽることを特徴とする冷凍 装置。
[4] 冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（10)を備える一方、
上記冷媒回路 (10)は、圧縮機 (30)と膨張機 (31)と熱源側熱交 (44)とが設け られた熱源側回路（14)と、それぞれに利用側熱交 ^ (41,42,43)が設けられていて 上記熱源側回路（14)と並列接続される複数の利用側回路（11,12,13)とを備えており 上記熱源側熱交換器 (44)が凝縮器となって上記利用側熱交換器 (41,42,43)が蒸 発器となる冷却運転を実行可能な冷凍装置であって、 上記利用側回路（11,12,13)には、上記冷却運転中における上記利用側熱交換器 (41,42,43)の上流側に開度可変の利用側膨張弁 (51,52,53)が設けられ、 上記熱源側回路（14)には、上記膨張機 (31)から流入した冷媒を液冷媒とガス冷媒 とに分離して該液冷媒を上記各利用側回路（11,12,13)へ送る気液分離器 (35)が設 けられて ヽることを特徴とする冷凍装置。
[5] 請求項 4において、
上記気液分離器 (35)には、該気液分離器 (35)内のガス冷媒を上記圧縮機 (30)へ 送るためのガス配管（37)が取り付けられていることを特徴とする冷凍装置。
[6] 請求項 4において、
上記圧縮機 (30)は、互 ヽに直列接続された低段側圧縮機構 (30a)と高段側圧縮 機構 (30b)とを備え、上記低段側圧縮機構 (30a)で圧縮された冷媒を上記高段側圧 縮機構 (30b)でさらに圧縮するように構成される一方、
上記気液分離器 (35)には、該気液分離器 (35)内のガス冷媒を上記高段側圧縮機 構 (30b)へ送るためのガス配管（37)が取り付けられて 、ることを特徴とする冷凍装置
[7] 請求項 1乃至 6の何れか 1つにおいて、
上記冷媒回路（10)は、冷凍サイクルの高圧圧力が冷媒の臨界圧力よりも高くなるよ うに構成されて ヽることを特徴とする冷凍装置。
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