JP2024145834A - Refrigeration Cycle Equipment - Google Patents

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Abstract

【課題】冷媒循環量を増加させて冷凍能力を確保する場合に比べ、圧縮機の合計容量を抑制する。【解決手段】冷凍サイクル装置は、吸入した冷媒を圧縮して第1流路へ吐出する第1圧縮要素と、第1流路に設けられて冷媒を通過させ、通過する冷媒から取り出した熱を放熱する放熱器と、第1流路にて放熱器を通過した後の冷媒を第1枝と第2枝とに分岐させる分岐部と、第1枝に分岐した冷媒を減圧して第2流路へと流す第1減圧要素と、第2流路を流れる冷媒と第2枝に分岐した冷媒との間で熱交換を行わせる熱交換器と、第2枝にて熱交換器により熱交換した後の冷媒を減圧する第2減圧要素と、第2減圧要素により減圧後の冷媒と対象物との熱交換により対象物を冷却し、熱交換後の冷媒を第1圧縮要素に吸入させる冷却器と、第2流路にて熱交換器により熱交換した後の冷媒を吸入し、圧縮して第3流路へ吐出する第2圧縮要素と、第3流路を第1流路に合流させる合流部と、を備える。【選択図】図2The total capacity of compressors is suppressed compared to when refrigeration capacity is ensured by increasing the amount of refrigerant circulated. [Solution] The refrigeration cycle device includes a first compression element that compresses the drawn refrigerant and discharges it into a first flow path, a radiator that is provided in the first flow path and passes the refrigerant through and radiates heat extracted from the passing refrigerant, a branching section that branches the refrigerant that has passed through the radiator in the first flow path into a first branch and a second branch, a first pressure reduction element that reduces the pressure of the refrigerant branched into the first branch and causes it to flow into the second flow path, a heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant flowing through the second flow path and the refrigerant branched into the second branch, a second pressure reduction element that reduces the pressure of the refrigerant that has undergone heat exchange in the heat exchanger in the second branch, a cooler that cools an object by exchanging heat between the refrigerant that has been reduced in pressure by the second pressure reduction element and the object, and causes the refrigerant that has undergone heat exchange to be drawn into the first compression element, a second compression element that draws in the refrigerant that has undergone heat exchange in the second flow path through the heat exchanger, compresses it, and discharges it into a third flow path, and a merging section that merges the third flow path into the first flow path. [Selected Figure] Figure 2

Description

本発明は、冷凍サイクル装置に関する。 The present invention relates to a refrigeration cycle device.

特許文献1には、複数台の圧縮機を並列接続した圧縮機システムについて記載されている。 Patent document 1 describes a compressor system in which multiple compressors are connected in parallel.

特許第5758818号Patent No. 5758818

例えば特許文献1の圧縮機システムを用いて、冷媒循環量を増加させ、対象物の冷却に利用可能な冷媒量を増加させることで、冷凍能力を確保する冷凍サイクル装置がある。このような冷凍サイクル装置では、対象物の冷却に要求される冷凍能力が大きくなるほど、圧縮機の合計容量を大きくする必要がある。より具体的には、圧縮機の台数を増やすか圧縮機1台当たりの容量を大きくする必要があり、設備コストの増大や冷凍サイクル装置全体の大型化につながる。
本開示は、冷媒循環量を増加させて冷凍能力を確保する場合に比べ、圧縮機の合計容量を抑制した冷凍サイクル装置を提案する。
For example, there is a refrigeration cycle device that uses the compressor system of Patent Document 1 to increase the amount of refrigerant circulated and increase the amount of refrigerant available for cooling an object, thereby ensuring refrigeration capacity. In such a refrigeration cycle device, the total capacity of the compressors needs to be increased as the refrigeration capacity required for cooling the object increases. More specifically, it is necessary to increase the number of compressors or the capacity of each compressor, which leads to increased equipment costs and an increase in the size of the entire refrigeration cycle device.
The present disclosure proposes a refrigeration cycle device in which the total capacity of the compressors is reduced compared to a case in which the refrigeration capacity is ensured by increasing the amount of refrigerant circulated.

第1の観点の冷凍サイクル装置は、吸入した冷媒を圧縮して第1流路へ吐出する第1圧縮要素と、前記第1流路に設けられて冷媒を通過させ、通過する冷媒から取り出した熱を放熱する放熱器と、前記第1流路にて前記放熱器を通過した後の冷媒を第1枝と第2枝とに分岐させる分岐部と、前記第1枝に分岐した冷媒を減圧して第2流路へと流す第1減圧要素と、前記第2流路を流れる冷媒と前記第2枝に分岐した冷媒との間で熱交換を行わせる熱交換器と、前記第2枝にて前記熱交換器により熱交換した後の冷媒を減圧する第2減圧要素と、前記第2減圧要素により減圧後の冷媒と対象物との熱交換により当該対象物を冷却し、熱交換後の冷媒を前記第1圧縮要素に吸入させる冷却器と、前記第2流路にて前記熱交換器により熱交換した後の冷媒を吸入し、圧縮して第3流路へ吐出する第2圧縮要素と、前記第3流路を前記第1流路に合流させる合流部と、を備える冷凍サイクル装置である。この場合、冷媒循環量を増加させて冷凍能力を確保する場合に比べ、圧縮機の合計容量が抑制される。
第2の観点の冷凍サイクル装置は、第1の観点の冷凍サイクル装置であって、前記合流部は、前記第1流路における前記放熱器を通過後の位置にて、前記第3流路を合流させ、前記第3流路に設けられ、前記第2圧縮要素により圧縮された冷媒を通過させて取り出した熱を放熱する第2放熱器を備える冷凍サイクル装置である。この場合、合流部が第1流路における放熱器を通過前の位置にて第3流路を合流させる場合に比べ、放熱器からの放熱を大きくすることができる。
第3の観点の冷凍サイクル装置は、第2の観点の冷凍サイクル装置であって、前記第1圧縮要素の容量は、前記第2圧縮要素の容量よりも大きい冷凍サイクル装置である。この場合、第1圧縮要素の容量が第2圧縮要素の容量よりも小さい場合に比べ、放熱器からの放熱を大きくすることができる。
第4の観点の冷凍サイクル装置は、第3の観点の冷凍サイクル装置であって、前記第3流路に設けられ、前記第2放熱器を通過後の冷媒を減圧する第3減圧要素を備える冷凍サイクル装置である。この場合、第2圧縮要素における圧縮比を大きく設定することができる。
第5の観点の冷凍サイクル装置は、第2の観点の冷凍サイクル装置であって、前記第1流路における前記放熱器を通過後かつ前記合流部により前記第3流路が合流する前の位置に設けられ、当該放熱器を通過後の冷媒を減圧する第4減圧要素を備える冷凍サイクル装置である。この場合、第1圧縮要素における圧縮比を大きく設定することができる。
第6の観点の冷凍サイクル装置は、第1乃至第5の観点のいずれかの冷凍サイクル装置であって、冷媒の組成の少なくとも一部は、二酸化炭素である冷凍サイクル装置である。この場合、二酸化炭素を含まない非共沸混合冷媒を用いた場合に比べ、放熱器における放熱が大きくなる。
第7の観点の冷凍サイクル装置は、第1の観点の冷凍サイクル装置であって、前記第1流路における前記放熱器を通過前かつ前記合流部により前記第3流路が合流する前の位置と、当該第3流路における前記合流部により当該第1流路へ合流する前の位置との夫々に、冷媒の温度を計測する温度センサと、前記温度センサにて計測された冷媒の温度に基づいて、冷媒の循環に係る制御を行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記第1流路にて計測された冷媒の温度が、前記第3流路にて計測された冷媒の温度より高い場合に、前記第1減圧要素の流動抵抗が増加するように制御する冷凍サイクル装置である。この場合、第1圧縮要素により圧縮された冷媒と、第2圧縮要素により圧縮された冷媒とのエンタルピ差が小さくなる。
第8の観点の冷凍サイクル装置は、第1の観点の冷凍サイクル装置であって、前記第1流路における前記放熱器を通過前かつ前記合流部により前記第3流路が合流する前の位置と、当該第3流路における前記合流部により当該第1流路へ合流する前の位置との夫々に、冷媒の温度を計測する温度センサと、前記温度センサにて計測された冷媒の温度に基づいて、冷媒の循環に係る制御を行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記第1流路にて計測された冷媒の温度が、前記第3流路にて計測された冷媒の温度より高い場合に、前記第2圧縮要素の流量が増加するように制御する冷凍サイクル装置である。この場合、第1圧縮要素により圧縮された冷媒と、第2圧縮要素により圧縮された冷媒とのエンタルピ差が小さくなる。
A refrigeration cycle apparatus according to a first aspect includes a first compression element that compresses a drawn refrigerant and discharges it to a first flow path, a radiator that is provided in the first flow path and passes the refrigerant through and radiates heat extracted from the passing refrigerant, a branching section that branches the refrigerant after passing through the radiator in the first flow path into a first branch and a second branch, a first pressure reduction element that reduces the pressure of the refrigerant branched to the first branch and causes it to flow into the second flow path, a heat exchanger that performs heat exchange between the refrigerant flowing through the second flow path and the refrigerant branched to the second branch, a second pressure reduction element that reduces the pressure of the refrigerant after heat exchange by the heat exchanger in the second branch, a cooler that cools an object by heat exchange between the refrigerant after pressure reduction by the second pressure reduction element and the object and causes the refrigerant after heat exchange to be drawn into the first compression element, a second compression element that draws in the refrigerant after heat exchange by the heat exchanger in the second flow path, compresses it, and discharges it to a third flow path, and a junction section that merges the third flow path with the first flow path. In this case, the total capacity of the compressors is reduced compared to when the refrigerant circulation amount is increased to ensure refrigeration capacity.
A refrigeration cycle apparatus according to a second aspect is the refrigeration cycle apparatus according to the first aspect, wherein the junction joins the third flow path at a position in the first flow path after the refrigerant has passed through the radiator, and the junction includes a second radiator that is provided in the third flow path and radiates heat extracted by passing the refrigerant compressed by the second compression element through the second radiator. In this case, heat radiation from the radiator can be increased compared to a case in which the junction joins the third flow path at a position in the first flow path before the refrigerant has passed through the radiator.
A refrigeration cycle apparatus according to a third aspect is the refrigeration cycle apparatus according to the second aspect, in which the capacity of the first compression element is larger than the capacity of the second compression element. In this case, heat dissipation from the radiator can be increased compared to a case in which the capacity of the first compression element is smaller than the capacity of the second compression element.
A refrigeration cycle apparatus according to a fourth aspect is the refrigeration cycle apparatus according to the third aspect, further comprising a third pressure reducing element provided in the third flow path and reducing the pressure of the refrigerant after passing through the second radiator. In this case, a compression ratio in the second compression element can be set large.
A refrigeration cycle apparatus according to a fifth aspect is the refrigeration cycle apparatus according to the second aspect, further comprising a fourth pressure reducing element provided in the first flow path after the refrigerant has passed through the radiator and before the merging portion merges with the third flow path, the fourth pressure reducing element reducing the pressure of the refrigerant after the refrigerant has passed through the radiator. In this case, a compression ratio in the first compression element can be set to be large.
A refrigeration cycle apparatus according to a sixth aspect is the refrigeration cycle apparatus according to any one of the first to fifth aspects, in which at least a part of the refrigerant is carbon dioxide. In this case, heat dissipation in the radiator is greater than in the case of using a non-azeotropic refrigerant not containing carbon dioxide.
A refrigeration cycle apparatus according to a seventh aspect is the refrigeration cycle apparatus according to the first aspect, further comprising: temperature sensors for measuring a temperature of the refrigerant at a position in the first flow path before passing through the radiator and before the third flow path merges with the junction, and at a position in the third flow path before the refrigerant merges with the first flow path at the junction, and a control unit for controlling circulation of the refrigerant based on the temperature of the refrigerant measured by the temperature sensors, wherein the control unit controls the flow resistance of the first pressure reduction element to increase when the temperature of the refrigerant measured in the first flow path is higher than the temperature of the refrigerant measured in the third flow path. In this case, an enthalpy difference between the refrigerant compressed by the first compression element and the refrigerant compressed by the second compression element is reduced.
A refrigeration cycle apparatus according to an eighth aspect is the refrigeration cycle apparatus according to the first aspect, further comprising: temperature sensors for measuring a temperature of the refrigerant at a position in the first flow path before passing through the radiator and before the third flow path merges with the junction, and at a position in the third flow path before the refrigerant merges with the first flow path at the junction, and a control unit for controlling circulation of the refrigerant based on the temperature of the refrigerant measured by the temperature sensors, wherein the control unit controls the flow rate of the second compression element to increase when the temperature of the refrigerant measured in the first flow path is higher than the temperature of the refrigerant measured in the third flow path. In this case, an enthalpy difference between the refrigerant compressed by the first compression element and the refrigerant compressed by the second compression element becomes small.

本実施の形態が適用される空気調和装置の概略構成例を示す図である。1 is a diagram showing an example of the schematic configuration of an air conditioning device to which the present embodiment is applied; 第1の実施の形態に係る冷媒回路の概略図である。1 is a schematic diagram of a refrigerant circuit according to a first embodiment. FIG. 第1の実施の形態に係る冷媒回路を循環する冷媒の冷凍サイクルが図示された圧力-比エンタルピ線図である。1 is a pressure-specific enthalpy diagram illustrating a refrigeration cycle of a refrigerant circulating in a refrigerant circuit according to a first embodiment. FIG. 第2の実施の形態に係る冷媒回路の概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of a refrigerant circuit according to a second embodiment. 第3の実施の形態に係る冷媒回路の概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram of a refrigerant circuit according to a third embodiment. 第4の実施の形態に係る冷媒回路の概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram of a refrigerant circuit according to a fourth embodiment. 応用例の冷媒回路を説明する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a refrigerant circuit of an application example. 従来の冷凍サイクル装置を説明するための図であり、(a)は従来の冷凍サイクル装置における冷媒回路の概略図、(b)は冷媒回路を循環する冷媒の冷凍サイクルが図示された圧力-比エンタルピ線図である。1A is a schematic diagram of a refrigerant circuit in a conventional refrigeration cycle device, and FIG. 1B is a pressure-specific enthalpy diagram illustrating a refrigeration cycle of a refrigerant circulating in the refrigerant circuit.

まず、本発明の実施の形態が適用されない従来の技術について説明する。
図8は、従来の冷凍サイクル装置を説明するための図であり、(a)は従来の冷凍サイクル装置における冷媒回路10′の概略図、(b)は冷媒回路10′を循環する冷媒の冷凍サイクルが図示された圧力-比エンタルピ線図である。なお、図8(b)において、横軸は比エンタルピ[kJ/kg]、縦軸は絶対真空を基準とする絶対圧力[MPa.abs]である。
図8(a)において各機器をつなぐ線は、冷媒の流路となる配管である。また、図8(b)では、太線を用いて冷凍サイクル300′を示し、冷凍サイクル300′上の点10a′~点10f′は、冷媒回路10′の位置10a′~位置10f′の各々に対応する。このため、冷凍サイクル300′における点10a′~点10f′を位置10a′~位置10f′と表記する。さらに、図8(b)には、冷凍サイクル300′の他に、二酸化炭素冷媒の飽和液線301、飽和蒸気線302、臨界点303、45℃等温線304を示す。
First, a description will be given of the conventional technology to which the embodiment of the present invention is not applicable.
8A is a schematic diagram of a refrigerant circuit 10' in the conventional refrigeration cycle device, and FIG. 8B is a pressure-specific enthalpy diagram illustrating the refrigeration cycle of the refrigerant circulating in the refrigerant circuit 10'. In FIG. 8B, the horizontal axis represents specific enthalpy [kJ/kg], and the vertical axis represents absolute pressure [MPa.abs] based on absolute vacuum.
In Fig. 8(a), the lines connecting the devices are pipes that serve as the flow path of the refrigerant. In Fig. 8(b), a refrigeration cycle 300' is shown using thick lines, and points 10a' to 10f' on the refrigeration cycle 300' correspond to positions 10a' to 10f' of the refrigerant circuit 10', respectively. Therefore, points 10a' to 10f' in the refrigeration cycle 300' are expressed as positions 10a' to 10f'. In addition to the refrigeration cycle 300', Fig. 8(b) also shows a saturated liquid line 301, a saturated vapor line 302, a critical point 303, and a 45°C isotherm 304 of the carbon dioxide refrigerant.

図8(a)に示すように、冷媒回路10′は、並列で接続された2つの圧縮機12′,13′と、放熱器14′と、減圧弁18′と、冷却器19′とを備え、冷媒の一例である二酸化炭素を循環させる。より詳しくは、冷却器19′を通過して対象物と熱交換を行った後の冷媒は、分岐部30′にて2枝に分岐(位置10a′)する。分岐した冷媒のうち、一方の枝に流れた冷媒は圧縮機12′にて圧縮され、他方の枝に流れた冷媒は圧縮機13′にて圧縮された後、合流部20′にて合流する(位置10b′)。合流した冷媒は、放熱器14′を通過して放熱する(位置10e′)。そして、放熱後の冷媒は、減圧弁18′を通って減圧され(位置10f′)、再び冷却器19′を通過する(位置10a′)。 As shown in FIG. 8(a), the refrigerant circuit 10' includes two compressors 12' and 13' connected in parallel, a radiator 14', a pressure reducing valve 18', and a cooler 19', and circulates carbon dioxide, which is an example of a refrigerant. More specifically, the refrigerant that has passed through the cooler 19' and exchanged heat with the object branches into two branches at the branching section 30' (position 10a'). Of the branched refrigerant, the refrigerant that flows through one branch is compressed by the compressor 12', and the refrigerant that flows through the other branch is compressed by the compressor 13', and then merges at the merging section 20' (position 10b'). The merged refrigerant passes through the radiator 14' to radiate heat (position 10e'). Then, the refrigerant after radiating heat is depressurized through the pressure reducing valve 18' (position 10f') and passes through the cooler 19' again (position 10a').

冷媒回路10′の各位置において、各機器により冷媒の比エンタルピおよび圧力が変化することで、冷媒の冷凍サイクルが成立する。より詳しくは、図8(b)に示すように、位置10a′から位置10b′にかけて、圧縮機12′,13′による圧縮と圧縮熱の獲得により、冷媒の圧力および比エンタルピが上昇する。また、位置10b′から位置10e′にかけて、放熱器14′における放熱により、冷媒の比エンタルピが低下する。さらに、位置10e′から位置10f′にかけて、減圧弁18′による減圧により、冷媒の圧力が低下する。さらにまた、位置10f′から位置10a′にかけて、冷却器19′における対象物との熱交換により、冷媒の比エンタルピが上昇する。 At each position of the refrigerant circuit 10', the specific enthalpy and pressure of the refrigerant change due to each device, and a refrigerant refrigeration cycle is established. More specifically, as shown in FIG. 8(b), from position 10a' to position 10b', the pressure and specific enthalpy of the refrigerant increase due to compression by compressors 12' and 13' and the acquisition of compression heat. Also, from position 10b' to position 10e', the specific enthalpy of the refrigerant decreases due to heat dissipation in the radiator 14'. Furthermore, from position 10e' to position 10f', the pressure of the refrigerant decreases due to pressure reduction by the pressure reducing valve 18'. Furthermore, from position 10f' to position 10a', the specific enthalpy of the refrigerant increases due to heat exchange with the object in the cooler 19'.

ここで、冷凍サイクル装置において、冷却器が対象物を冷やす能力(「冷凍能力」と呼ぶ場合がある。)は、冷却器を通過する冷媒が対象物から奪う熱(吸熱)の大きさに応じて定まる。したがって、冷媒回路10′を用いた従来の冷凍サイクル装置において、冷却器19′における冷凍能力は、位置10f′から位置10a′に移動する際の比エンタルピの変化量と、冷却器19′を通過する冷媒の量との積に応じて定まる。
冷媒回路10′を用いた従来の冷凍サイクル装置においては、冷却器19′における冷凍能力を大きくするために、冷媒回路10′内の冷媒循環量を増加させ、冷却器19′を通過する冷媒の量を増加させる。より具体的には、圧縮機12′,13′と並列で接続される圧縮機の台数を増やすか、圧縮機12′,13′の容量を大きくする。したがって、従来の冷媒回路10′を用いた冷凍サイクル装置では、確保する冷凍能力が大きいほど圧縮機の合計容量が増大する。なお、「合計容量」とは、冷媒回路に設けられたすべての圧縮機の容量を合計した値である。
In a refrigeration cycle device, the ability of a cooler to cool an object (sometimes referred to as "refrigeration capacity") is determined according to the amount of heat (heat absorption) that the refrigerant passing through the cooler takes from the object. Therefore, in a conventional refrigeration cycle device using a refrigerant circuit 10', the refrigeration capacity of the cooler 19' is determined according to the product of the amount of change in specific enthalpy when moving from position 10f' to position 10a' and the amount of refrigerant passing through the cooler 19'.
In a conventional refrigeration cycle apparatus using the refrigerant circuit 10', in order to increase the refrigeration capacity of the cooler 19', the amount of refrigerant circulating in the refrigerant circuit 10' is increased, and the amount of refrigerant passing through the cooler 19' is increased. More specifically, the number of compressors connected in parallel to the compressors 12', 13' is increased, or the capacities of the compressors 12', 13' are increased. Therefore, in a refrigeration cycle apparatus using the conventional refrigerant circuit 10', the greater the refrigeration capacity to be secured, the greater the total capacity of the compressors. Note that the "total capacity" is the sum of the capacities of all the compressors provided in the refrigerant circuit.

本発明の実施の形態が適用される冷凍サイクル装置は、冷媒循環量を増加させて冷凍能力を確保する場合に比べ、圧縮機の合計容量を抑制する構成を備える。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
A refrigeration cycle apparatus to which the embodiment of the present invention is applied has a configuration that suppresses the total capacity of the compressors, compared to a case in which the refrigerant circulation amount is increased to ensure refrigeration capacity.
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail.

<第1の実施の形態>
(空気調和装置1)
図1は、本実施の形態が適用される空気調和装置1の概略構成例を示す図である。
図示するように、本実施の形態が適用される空気調和装置1は、冷媒が循環する冷媒回路10と、冷媒回路10における冷媒の循環を制御する制御部50とを備える。なお、制御部50は、冷媒回路10に含まれる各機器(図2を用いて後述する。)と有線又は無線にて接続されており、各機器へ制御信号を送信可能である。
なお、空気調和装置1は、本実施の形態における冷凍サイクル装置の一例である。
First Embodiment
(Air Conditioning Apparatus 1)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration example of an air conditioning device 1 to which this embodiment is applied.
As shown in the figure, an air-conditioning apparatus 1 to which this embodiment is applied includes a refrigerant circuit 10 through which a refrigerant circulates, and a control unit 50 that controls the circulation of the refrigerant in the refrigerant circuit 10. The control unit 50 is connected by wire or wirelessly to each device (described later using FIG. 2) included in the refrigerant circuit 10, and is capable of transmitting control signals to each device.
The air conditioning device 1 is an example of a refrigeration cycle device in this embodiment.

空気調和装置1は、取り込んだ空気を冷却し、冷風として空間に供給することで、空間を冷房する。より詳しくは、空気調和装置1は、冷媒回路10に組み込まれた冷却器(図2を用いて詳細を後述する。)を通過する冷媒と、対象物の一例である空気との間の熱交換により、空気から熱を取り出すことで、空気を冷却する。そして、冷却した空気を、冷風として室内機の吹出口など(不図示)から空間に供給して、空間を冷房する。 The air conditioner 1 cools the air it takes in and supplies it to the space as cold air to cool the space. More specifically, the air conditioner 1 cools the air by extracting heat from the air through heat exchange between the air, which is an example of a target object, and the refrigerant passing through a cooler (details of which will be described later using FIG. 2) built into the refrigerant circuit 10. The cooled air is then supplied to the space as cold air from an air outlet of the indoor unit or the like (not shown), to cool the space.

(制御部50)
制御部50は、冷媒回路10に含まれる各機器への制御信号の送信により、冷媒回路10における冷媒の循環に係る制御を行う。また、空気調和装置1が空間に供給する冷風の量を制御する。本実施の形態に係る制御部50は、例えばユーザからの操作を受け付ける操作パネルやコントローラなどを有し、ユーザからの温度設定や風量設定などの操作入力に応じて制御を行う。また例えば、空間の温度を計測する温度センサを有し、計測値に応じて制御を行う。さらに例えば、冷媒回路10における冷媒の温度を計測する温度センサを有し、計測値に応じて制御を行う。
その他、制御部50は、冷媒回路10に含まれる各機器について、制御値に対する動作の実効値などの動作に係る情報を取得し、取得した情報に応じて制御を行ってもよい。
(Control unit 50)
The control unit 50 controls the circulation of the refrigerant in the refrigerant circuit 10 by sending control signals to each device included in the refrigerant circuit 10. It also controls the amount of cool air that the air conditioning device 1 supplies to the space. The control unit 50 according to this embodiment has, for example, an operation panel or a controller that accepts operations from a user, and performs control according to operation input from the user, such as temperature setting and air volume setting. It also has, for example, a temperature sensor that measures the temperature of the space, and performs control according to the measured value. It also has, for example, a temperature sensor that measures the temperature of the refrigerant in the refrigerant circuit 10, and performs control according to the measured value.
Additionally, the control unit 50 may obtain information regarding the operation of each device included in the refrigerant circuit 10, such as an effective value of the operation in response to a control value, and perform control according to the obtained information.

(冷媒回路10)
冷媒回路10は、冷媒の循環に伴って冷媒の冷凍サイクルを成立させ、冷媒との熱交換により対象物の冷却を可能とする回路である。より具体的には、本実施の形態に係る冷媒回路10は、冷媒の一例である二酸化炭素冷媒の比エンタルピおよび圧力を調節しながら循環させることで、二酸化炭素冷媒の冷凍サイクルを成立させ、低圧側における熱交換により空気から熱を取り出すことで、空気の冷却を可能とする。以下の説明では、冷媒回路10を循環する二酸化炭素冷媒を単に「冷媒」と表記する場合がある。
なお、冷媒回路10においては、冷媒だけでなく、後述する圧縮機における潤滑を確保するための潤滑油などの冷媒とは異なる流体が循環していてもよい。
(Refrigerant circuit 10)
The refrigerant circuit 10 is a circuit that establishes a refrigeration cycle of the refrigerant as the refrigerant circulates, and enables cooling of an object by heat exchange with the refrigerant. More specifically, the refrigerant circuit 10 according to the present embodiment establishes a refrigeration cycle of the carbon dioxide refrigerant by circulating the carbon dioxide refrigerant, which is an example of a refrigerant, while adjusting the specific enthalpy and pressure, and enables cooling of the air by extracting heat from the air through heat exchange on the low pressure side. In the following description, the carbon dioxide refrigerant circulating through the refrigerant circuit 10 may be simply referred to as the "refrigerant".
In addition, in the refrigerant circuit 10, not only the refrigerant but also a fluid other than the refrigerant, such as a lubricating oil for ensuring lubrication in the compressor described below, may circulate.

図2は、第1の実施の形態に係る冷媒回路10の概略図である。
図示するように、第1の実施の形態に係る冷媒回路10は、冷媒を圧縮する圧縮機12,13と、冷媒から熱を取り出して放熱する放熱器14と、冷媒と冷媒との間で熱交換を行わせる冷媒-冷媒熱交換器17と、開度を調節可能な電動弁16,18と、通過する冷媒との熱交換により空気を冷却する冷却器19とを備える。
また、冷媒回路10は、圧縮機12が圧縮し吐出した冷媒の温度を計測する温度センサ501と、圧縮機13が圧縮し吐出した冷媒の温度を計測する温度センサ502とを備える。冷媒回路10は、上述した各機器の他にも、各地点における冷媒の圧力や温度を測定する圧力センサや温度センサ、冷媒を貯留可能なレシーバ、保護機構としての圧力開閉器、フィルタやヒートシンク、オイルセパレータなどを備えていてもよい。
FIG. 2 is a schematic diagram of the refrigerant circuit 10 according to the first embodiment.
As shown in the figure, a refrigerant circuit 10 according to the first embodiment includes compressors 12, 13 that compress a refrigerant, a radiator 14 that extracts heat from the refrigerant and radiates the heat, a refrigerant-refrigerant heat exchanger 17 that performs heat exchange between the refrigerants, electric valves 16, 18 whose opening degree can be adjusted, and a cooler 19 that cools air by heat exchange with the refrigerant passing through it.
The refrigerant circuit 10 also includes a temperature sensor 501 that measures the temperature of the refrigerant compressed by the compressor 12 and discharged, and a temperature sensor 502 that measures the temperature of the refrigerant compressed by the compressor 13. In addition to the above-mentioned devices, the refrigerant circuit 10 may also include a pressure sensor and a temperature sensor that measure the pressure and temperature of the refrigerant at each point, a receiver that can store the refrigerant, a pressure switch as a protection mechanism, a filter, a heat sink, an oil separator, and the like.

図2において、各機器をつなぐ線は、冷媒が流れる流路であり、例えば金属製の配管である。
図示するように、冷媒回路10の流路には、流路を分岐させる分岐部15と、流路を合流させる合流部20とが設けられている。ここでは、圧縮機12から分岐部15までの間を第1流路101、電動弁16から圧縮機13までの間を第2流路102、圧縮機13から合流部20までの間を第3流路103、電動弁18から圧縮機12までの間を第4流路104と表記する。また、分岐部15により分岐した流路のうち、電動弁16につながる一方を第1枝151、電動弁18を経由して冷却器19につながる他方を第2枝152と表記する。各流路は、継ぎ目のない1本の配管で構成してもよいし、2本以上の配管をフランジ構造など(不図示)によって連結して構成してもよい。また、流路の途中に各種の機器を含んでいてもよい。
In FIG. 2, the lines connecting the devices are flow paths through which the refrigerant flows, and are, for example, metal pipes.
As shown in the figure, the flow paths of the refrigerant circuit 10 are provided with a branching section 15 that branches the flow paths and a merging section 20 that merges the flow paths. Here, the section from the compressor 12 to the branching section 15 is referred to as a first flow path 101, the section from the motor-operated valve 16 to the compressor 13 is referred to as a second flow path 102, the section from the compressor 13 to the merging section 20 is referred to as a third flow path 103, and the section from the motor-operated valve 18 to the compressor 12 is referred to as a fourth flow path 104. In addition, of the flow paths branched by the branching section 15, one connected to the motor-operated valve 16 is referred to as a first branch 151, and the other connected to the cooler 19 via the motor-operated valve 18 is referred to as a second branch 152. Each flow path may be formed of a single seamless pipe, or may be formed by connecting two or more pipes by a flange structure (not shown). In addition, various devices may be included in the middle of the flow path.

圧縮機12は、第4流路104から吸入した冷媒を圧縮し、第1流路101へ吐出する機器である。また、圧縮機13は、第2流路102から吸入した冷媒を圧縮し、第3流路103へ吐出する機器である。圧縮機12,13の機構は限定されず、例えば揺動式やスクロール式、ロータリ式といった各種の機構を用いてよい。
圧縮機12,13は、吸入した冷媒を制御部50(図1参照)からの制御に応じて設定される圧縮比(=吐出する冷媒の圧力/吸入する冷媒の圧力)にて圧縮して吐出する。本実施の形態に係る圧縮機12,13では、制御部50からの制御信号に応じて、例えば動作周波数や吸入/吐出する冷媒の量などが制御される。なお、「動作周波数」とは、圧縮機内にて行われる、冷媒を圧縮するための部品の動作の周波数である。具体的には、例えば揺動式圧縮機における揺動体の揺動の周波数、スクロール式圧縮機やロータリ式圧縮機における回転体の回転の周波数である。
圧縮機12は第1圧縮要素の一例であり、圧縮機13は第2圧縮要素の一例である。
The compressor 12 is a device that compresses the refrigerant drawn from the fourth flow path 104 and discharges the refrigerant to the first flow path 101. The compressor 13 is a device that compresses the refrigerant drawn from the second flow path 102 and discharges the refrigerant to the third flow path 103. The mechanisms of the compressors 12 and 13 are not limited, and various mechanisms such as an oscillating type, a scroll type, or a rotary type may be used.
The compressors 12 and 13 compress and discharge the sucked refrigerant at a compression ratio (=pressure of the discharged refrigerant/pressure of the sucked refrigerant) set according to control from the control unit 50 (see FIG. 1). In the compressors 12 and 13 according to this embodiment, for example, the operating frequency and the amount of sucked/discharged refrigerant are controlled according to a control signal from the control unit 50. The "operating frequency" refers to the frequency of operation of the parts for compressing the refrigerant performed within the compressor. Specifically, for example, it is the frequency of oscillation of an oscillator in an oscillatory compressor, or the frequency of rotation of a rotor in a scroll compressor or a rotary compressor.
The compressor 12 is an example of a first compression element, and the compressor 13 is an example of a second compression element.

放熱器14は、第1流路101に設けられ、通過する冷媒と空気や水などの流体との熱交換により、冷媒から熱を取り出して放熱する機器である。図示するように、第1の実施の形態に係る冷媒回路10では、放熱器14は、第1流路101における合流部20と分岐部15との間に設けられている。放熱器14としては、例えばチューブ式熱交換器やプレート式熱交換器といった各種の熱交換器を利用可能である。
放熱器14において、冷媒と熱交換を行った流体は、冷媒から取り出した熱によって加熱される。このため、例えば流体として空気を用い、加熱された空気を温風として空間に供給することで、空間の暖房に利用してもよい。また例えば、流体として水を用い、加熱された水をユーザに供給することで、給湯に利用してもよい。このように、放熱器14は、流体を加熱する加熱器としても利用可能である。
The radiator 14 is a device provided in the first flow path 101, which extracts heat from the refrigerant by heat exchange between the passing refrigerant and a fluid such as air or water, and radiates the heat. As shown in the figure, in the refrigerant circuit 10 according to the first embodiment, the radiator 14 is provided between the junction 20 and the branching portion 15 in the first flow path 101. As the radiator 14, various types of heat exchangers, such as a tube-type heat exchanger or a plate-type heat exchanger, can be used.
In the radiator 14, the fluid that has exchanged heat with the refrigerant is heated by the heat extracted from the refrigerant. For this reason, for example, air may be used as the fluid, and the heated air may be supplied to the space as hot air to be used for space heating. Also, for example, water may be used as the fluid, and the heated water may be supplied to a user to be used for hot water supply. In this way, the radiator 14 can also be used as a heater that heats the fluid.

電動弁16,18は、ボール弁などの弁と弁を駆動するモータとを含んで構成され、モータが弁の開度を調節することによって流れる冷媒の圧力を調節する。より詳しくは、電動弁16は、第1枝151と第2流路102との間に設けられ、第1枝151から流れ込んだ冷媒に、弁の開度に応じた絞り膨張をかけて減圧し、第2流路102へ流す。また、電動弁18は、第2枝152における冷媒-冷媒熱交換器17と冷却器19との間に設けられ、冷媒-冷媒熱交換器17側から流れ込んだ冷媒に、弁の開度に応じた絞り膨張をかけて減圧し、冷却器19側へ流す。なお、電動弁16の開度および電動弁18の開度は、制御部50からの制御信号に応じて各々のモータが駆動制御されることによって調節される。
また、電動弁16,18は、各々の開度に応じた流動抵抗を有する。流動抵抗は、電動弁16,18を通過する冷媒の流れ難さの指標であり、開度が高いほど冷媒が流れ難いため流動抵抗が高く、開度が低いほど冷媒が流れ易いため流動抵抗が低い。
ここで、電動弁16は第1減圧要素の一例であり、電動弁18は第2減圧要素の一例である。なお、制御部50(図1参照)により制御可能な減圧要素としては、電動弁の他に、ソレノイドにより弁を駆動する電磁弁などを用いてもよい。
The motor-operated valves 16 and 18 are configured to include a valve such as a ball valve and a motor for driving the valve, and the motor adjusts the valve opening to adjust the pressure of the refrigerant flowing. More specifically, the motor-operated valve 16 is provided between the first branch 151 and the second flow path 102, and reduces the pressure of the refrigerant flowing from the first branch 151 by throttling and expanding the refrigerant according to the valve opening, and then flows it to the second flow path 102. The motor-operated valve 18 is provided between the refrigerant-refrigerant heat exchanger 17 and the cooler 19 in the second branch 152, and reduces the pressure of the refrigerant flowing from the refrigerant-refrigerant heat exchanger 17 side by throttling and expanding the refrigerant according to the valve opening, and then flows it to the cooler 19 side. The opening of the motor-operated valve 16 and the opening of the motor-operated valve 18 are adjusted by driving and controlling the respective motors according to a control signal from the control unit 50.
Moreover, the motor-operated valves 16, 18 have flow resistance according to their respective openings. The flow resistance is an index of how difficult it is for the refrigerant to flow through the motor-operated valves 16, 18. The larger the opening, the more difficult it is for the refrigerant to flow, and therefore the higher the flow resistance, whereas the smaller the opening, the easier it is for the refrigerant to flow, and therefore the lower the flow resistance.
Here, the motor-operated valve 16 is an example of a first pressure reducing element, and the motor-operated valve 18 is an example of a second pressure reducing element. Note that, as the pressure reducing element that can be controlled by the control unit 50 (see FIG. 1), in addition to the motor-operated valve, a solenoid valve that drives a valve using a solenoid may be used.

冷媒-冷媒熱交換器17は、第2流路102を流れる冷媒と第2枝152を流れる冷媒との間で熱交換を行わせる機器である。より詳しくは、冷媒-冷媒熱交換器17は、分岐部15にて第1枝151に分岐し、電動弁16によって減圧された状態で第2流路102を流れる冷媒と、分岐部15にて第2枝152に分岐した冷媒との間で熱交換を行わせる。冷媒-冷媒熱交換器17における熱交換では、第2流路102を流れる冷媒が第2枝152を流れる冷媒から熱を取り出すため、結果として第2枝152を流れる冷媒が冷却されることになる。 The refrigerant-refrigerant heat exchanger 17 is a device that performs heat exchange between the refrigerant flowing through the second flow path 102 and the refrigerant flowing through the second branch 152. More specifically, the refrigerant-refrigerant heat exchanger 17 performs heat exchange between the refrigerant that branches into the first branch 151 at the branching section 15 and flows through the second flow path 102 in a state where the pressure is reduced by the motor-operated valve 16, and the refrigerant that branches into the second branch 152 at the branching section 15. In the heat exchange in the refrigerant-refrigerant heat exchanger 17, the refrigerant flowing through the second flow path 102 extracts heat from the refrigerant flowing through the second branch 152, and as a result, the refrigerant flowing through the second branch 152 is cooled.

冷却器19は、第4流路104に設けられ、通過する冷媒と空気との熱交換により、空気から熱を取り出して空気を冷却する機器である。冷却器19としては、チューブ式熱交換器等の熱交換器を利用可能である。
冷却器19において冷媒と熱交換を行い、冷却された空気は、不図示の通風路を通って空間に供給され、空間を冷房する。これにより、空気調和装置1(図1参照)の冷房機能が実現される。
The cooler 19 is provided in the fourth flow path 104 and is a device that extracts heat from the air and cools the air by heat exchange between the refrigerant passing through the cooler 19. A heat exchanger such as a tube-type heat exchanger can be used as the cooler 19.
The air exchanges heat with the refrigerant in the cooler 19, and the cooled air is supplied to a space through an air passage (not shown) to cool the space. In this way, the cooling function of the air conditioner 1 (see FIG. 1 ) is realized.

冷媒回路10における冷媒の循環を説明する。第1の実施の形態に係る冷媒回路10では、冷却器19を通過して空気を冷却した後の冷媒(位置10a)は、圧縮機12にて圧縮され、第1流路101に吐出される(位置10b)。第1流路101に吐出された冷媒は、合流部20にて第3流路103が合流し(位置10c)、放熱器14を通過して放熱した後、分岐部15にて第1枝151と第2枝152とに分岐する(位置10d)。第1枝151に分岐した冷媒は、電動弁16によって減圧されて第2流路102に流れ込み(位置10g)、冷媒-冷媒熱交換器17において、第2枝152に分岐した冷媒との間で熱交換を行う(位置10h)。そして、圧縮機13にて圧縮されて第3流路103に吐出され(位置10i)、合流部20にて第1流路101に合流する(位置10c)。一方、第2枝152に分岐して冷媒-冷媒熱交換器17にて熱交換を行った後の冷媒(位置10e)は、電動弁18によって減圧された後(位置10f)、冷却器19を通過して空気を冷却する(位置10a)。
このような冷媒の循環により、冷媒回路10は、冷媒の冷凍サイクルを成立させる。
The circulation of the refrigerant in the refrigerant circuit 10 will be described. In the refrigerant circuit 10 according to the first embodiment, the refrigerant (position 10a) after passing through the cooler 19 and cooling the air is compressed by the compressor 12 and discharged into the first flow path 101 (position 10b). The refrigerant discharged into the first flow path 101 is merged with the third flow path 103 at the merging section 20 (position 10c), passes through the radiator 14 to dissipate heat, and then branches into the first branch 151 and the second branch 152 at the branching section 15 (position 10d). The refrigerant branched into the first branch 151 is depressurized by the motor-operated valve 16 and flows into the second flow path 102 (position 10g), and exchanges heat with the refrigerant branched into the second branch 152 in the refrigerant-refrigerant heat exchanger 17 (position 10h). Then, the refrigerant is compressed by the compressor 13 and discharged into the third flow path 103 (position 10i), and merges with the first flow path 101 at the junction 20 (position 10c). On the other hand, the refrigerant (position 10e) after branching into the second branch 152 and exchanging heat in the refrigerant-refrigerant heat exchanger 17 is decompressed by the motor-operated valve 18 (position 10f), and passes through the cooler 19 to cool the air (position 10a).
By circulating the refrigerant in this manner, the refrigerant circuit 10 establishes a refrigeration cycle of the refrigerant.

(冷凍サイクル)
図2、図3を用いて冷媒回路10における冷凍サイクルを詳しく説明する。
図3は、第1の実施の形態に係る冷媒回路10を循環する冷媒の冷凍サイクル300が図示された圧力-比エンタルピ線図である。図3において、横軸は比エンタルピ[kJ/kg]、縦軸は絶対真空を基準とする絶対圧力[MPa.abs]である。
図3では、太線を用いて冷凍サイクル300を示す。冷凍サイクル300上の点10a~点10iは、図2に示した冷媒回路10の位置10a~位置10iの各々に対応する。このため、冷凍サイクル300における点10a~点10iを位置10a~位置10iと表記する。また、図3には、冷凍サイクル300の他に、二酸化炭素冷媒の飽和液線301、飽和蒸気線302、臨界点303、45℃等温線304を示す。
(Refrigeration cycle)
The refrigeration cycle in the refrigerant circuit 10 will be described in detail with reference to FIGS.
3 is a pressure-specific enthalpy diagram illustrating a refrigeration cycle 300 of a refrigerant circulating through the refrigerant circuit 10 according to the first embodiment. In FIG. 3, the horizontal axis represents specific enthalpy [kJ/kg], and the vertical axis represents absolute pressure [MPa.abs] based on an absolute vacuum.
In Fig. 3, the refrigeration cycle 300 is indicated by a thick line. Points 10a to 10i on the refrigeration cycle 300 correspond to positions 10a to 10i of the refrigerant circuit 10 shown in Fig. 2, respectively. For this reason, points 10a to 10i on the refrigeration cycle 300 are expressed as positions 10a to 10i. In addition to the refrigeration cycle 300, Fig. 3 also indicates a saturated liquid line 301, a saturated vapor line 302, a critical point 303, and a 45°C isotherm 304 of the carbon dioxide refrigerant.

第1の実施の形態に係る冷媒回路10では、圧縮機12により圧縮され圧縮熱を獲得した冷媒が第1流路101に吐出されるため、冷凍サイクル300の位置10aから位置10bにかけて、冷媒の圧力および比エンタルピが上昇する。また、合流部20にて第3流路103が合流するため、位置10bから位置10cにかけて冷媒の比エンタルピが変化する。さらに、合流後の冷媒は放熱器14にて流体との熱交換により放熱するため、位置10cから位置10dにかけて、冷媒の比エンタルピが低下する。なお、位置10cにおける冷媒は、圧縮機12,13によって加圧昇温された状態であり、例えば45℃を超える高温となる。したがって、放熱器14における熱交換の相手となる流体は、例えば常温(15℃~25℃)程度であっても、冷媒から熱を奪うことができる。 In the refrigerant circuit 10 according to the first embodiment, the refrigerant compressed by the compressor 12 and having acquired the heat of compression is discharged into the first flow path 101, so that the pressure and specific enthalpy of the refrigerant rise from position 10a to position 10b of the refrigeration cycle 300. In addition, the third flow path 103 joins at the joining section 20, so that the specific enthalpy of the refrigerant changes from position 10b to position 10c. Furthermore, the refrigerant after joining releases heat by heat exchange with the fluid in the radiator 14, so that the specific enthalpy of the refrigerant drops from position 10c to position 10d. The refrigerant at position 10c is pressurized and heated by the compressors 12 and 13, and reaches a high temperature of, for example, more than 45°C. Therefore, even if the fluid with which the heat exchange takes place in the radiator 14 is at room temperature (15°C to 25°C), it can still take heat from the refrigerant.

位置10dにおいて、分岐部15で分岐した第1枝151は、電動弁16によって減圧されて第2流路102に流れるため、位置10dから位置10gにかけて、冷媒の圧力が低下する。そして、この圧力の低下に伴い、第2流路102に流れる冷媒の温度は低下し、第2枝152を流れる冷媒の温度よりも低くなる。このため、第2流路102に流れた冷媒は、冷媒-冷媒熱交換器17における第1枝151の冷媒との間の熱交換により、第1枝151の冷媒から熱を奪い、位置10gから位置10hにかけて比エンタルピが上昇する。反対に、第2枝152の冷媒は、熱交換により熱を奪われるため、位置10dから位置10eにかけて比エンタルピが低下する。 At position 10d, the first branch 151 branched at the branching section 15 is depressurized by the motor-operated valve 16 and flows into the second flow path 102, so the pressure of the refrigerant drops from position 10d to position 10g. As the pressure drops, the temperature of the refrigerant flowing into the second flow path 102 drops and becomes lower than the temperature of the refrigerant flowing into the second branch 152. Therefore, the refrigerant flowing into the second flow path 102 absorbs heat from the refrigerant in the first branch 151 through heat exchange with the refrigerant in the first branch 151 in the refrigerant-refrigerant heat exchanger 17, and the specific enthalpy increases from position 10g to position 10h. Conversely, the refrigerant in the second branch 152 absorbs heat through heat exchange, so the specific enthalpy drops from position 10d to position 10e.

冷媒-冷媒熱交換器17を通過した後の第2枝152の冷媒は、電動弁18によって減圧されるため、位置10eから位置10fにかけて、冷媒の圧力が低下する。そして、減圧後の冷媒は、冷却器19において空気との間で熱交換して熱を奪うため、位置10fから位置10aにかけて、冷媒の比エンタルピが上昇する。なお、位置10fにおける冷媒は、電動弁18によって減圧降温された状態であり、冷却の対象の空気に対して十分に低温である。したがって、冷却器19において、熱交換の相手の空気から熱を奪うことができる。
また、冷媒-冷媒熱交換器17を通過した後、第2流路102の冷媒は、圧縮機13により圧縮され圧縮熱を獲得するため、位置10hから位置10iにかけて、冷媒の圧力および比エンタルピが上昇する。
The refrigerant in the second branch 152 after passing through the refrigerant-refrigerant heat exchanger 17 is depressurized by the motor-operated valve 18, and the pressure of the refrigerant decreases from position 10e to position 10f. Then, the depressurized refrigerant exchanges heat with the air in the cooler 19 to remove heat, and the specific enthalpy of the refrigerant increases from position 10f to position 10a. Note that the refrigerant at position 10f is in a state where it has been depressurized and cooled by the motor-operated valve 18, and is at a sufficiently low temperature relative to the air to be cooled. Therefore, in the cooler 19, heat can be removed from the air with which it exchanges heat.
Furthermore, after passing through the refrigerant-refrigerant heat exchanger 17, the refrigerant in the second flow path 102 is compressed by the compressor 13 and acquires heat of compression, so that the pressure and specific enthalpy of the refrigerant increase from position 10h to position 10i.

以上記載したようにして、冷媒回路10の冷凍サイクル300が成立する。
ここで、冷却器19にて空気を冷却する冷媒は、電動弁18による減圧の前に、冷媒-冷媒熱交換器17における冷媒同士の熱交換によって熱を奪われている。このため、冷媒回路10の冷却器19にて空気を冷却する冷媒(図2、図3における位置10f)は、従来の冷媒回路10′の冷却器19′にて空気を冷却する冷媒(図8における位置10f′)に比べ、比エンタルピが低い状態となっている。この結果、冷媒回路10では、従来の冷媒回路10′のように冷媒同士の熱交換を行わない場合に比べ、冷却器19において単位量あたりの冷媒が奪う熱の量が大きくなり、冷媒の循環量を増加させずとも冷凍能力を確保することができる。
As described above, the refrigeration cycle 300 of the refrigerant circuit 10 is established.
Here, the refrigerant that cools the air in the cooler 19 has had heat removed by heat exchange between refrigerants in the refrigerant-refrigerant heat exchanger 17 before being decompressed by the motor-operated valve 18. For this reason, the refrigerant that cools the air in the cooler 19 of the refrigerant circuit 10 (position 10f in FIGS. 2 and 3) has a lower specific enthalpy than the refrigerant that cools the air in the cooler 19' of the conventional refrigerant circuit 10' (position 10f' in FIG. 8). As a result, in the refrigerant circuit 10, the amount of heat removed by the refrigerant per unit amount in the cooler 19 is larger than in the conventional refrigerant circuit 10' where heat exchange between refrigerants is not performed, and the refrigeration capacity can be ensured without increasing the amount of refrigerant circulating.

なお、冷媒回路10では、冷凍サイクル300の一部で二酸化炭素冷媒が超臨界状態となり、冷媒の圧力の変化に伴う冷媒の密度の変化が、超臨界状態でない場合に比べて大きくなる。このため、冷媒が超臨界状態を経由しない場合と比べ、圧縮機12,13の圧縮仕事に対して確保できる冷凍能力が大きい。このことは、後述する第2~第4の実施の形態に係る冷媒回路でも同様である。 In the refrigerant circuit 10, the carbon dioxide refrigerant becomes supercritical in part of the refrigeration cycle 300, and the change in density of the refrigerant caused by the change in refrigerant pressure is greater than when the refrigerant is not in a supercritical state. Therefore, the refrigeration capacity that can be secured for the compression work of the compressors 12 and 13 is greater than when the refrigerant does not go through a supercritical state. This is also true for the refrigerant circuits according to the second to fourth embodiments described below.

ここで、図2、図8および表1を用いて、第1の実施の形態に係る冷媒回路10と従来の冷媒回路10′との性能を比較する。
表1は、第1の実施の形態に係る冷媒回路10を用いた空気調和装置1と従来の冷媒回路10′を用いた空気調和装置とにおける、圧縮機12,13/12′,13′の容量および成績係数(COP:Coefficient Of Performance)について記載した表である。なお、COPは、冷媒回路10/10′の冷却器17/17′による冷房効果を、冷媒回路10/10′の動作に係る消費電力で除した値であり、消費電力に対する冷房効果の効率に対応する。
Here, the performance of the refrigerant circuit 10 according to the first embodiment will be compared with that of a conventional refrigerant circuit 10' with reference to Figs.
Table 1 shows the capacities and coefficients of performance (COP) of the compressors 12, 13/12', 13' in the air conditioner 1 using the refrigerant circuit 10 according to the first embodiment and in an air conditioner using a conventional refrigerant circuit 10'. The COP is a value obtained by dividing the cooling effect of the cooler 17/17' of the refrigerant circuit 10/10' by the power consumption related to the operation of the refrigerant circuit 10/10', and corresponds to the efficiency of the cooling effect relative to the power consumption.

Figure 2024145834000002
Figure 2024145834000002

表1に示すように、冷媒回路10における圧縮機12の容量を106cc、圧縮機13の容量を33ccとして、合計容量を139ccとした場合の空気調和装置1のCOPは、1.90となる。一方、従来の冷媒回路10′における圧縮機12′,13′の容量を81.5ccとして、合計容量を163ccとした場合の空気調和装置のCOPは、1.60となる。つまり、従来の冷媒回路10′を用いた空気調和装置における合計容量およびCOPを100%(基準)とした場合、冷媒回路10を用いた空気調和装置1では、合計容量を85%まで抑制しつつ、COPを119%まで向上させることができる。 As shown in Table 1, when the capacity of compressor 12 in refrigerant circuit 10 is 106cc, the capacity of compressor 13 is 33cc, and the total capacity is 139cc, the COP of the air conditioner 1 is 1.90. On the other hand, when the capacity of compressors 12', 13' in conventional refrigerant circuit 10' is 81.5cc, and the total capacity is 163cc, the COP of the air conditioner is 1.60. In other words, if the total capacity and COP of an air conditioner using a conventional refrigerant circuit 10' are 100% (standard), the air conditioner 1 using refrigerant circuit 10 can increase the COP to 119% while suppressing the total capacity to 85%.

以上説明したように、冷媒回路10を用いた空気調和装置1では、冷媒-冷媒熱交換器17における冷媒同士の熱交換によって冷凍能力が確保されるため、冷媒循環量の増加によって冷凍能力を確保する従来の冷媒回路10を用いた場合に比べ、圧縮機の合計容量を抑制した場合であっても、空気調和装置1における冷房効果を高くすることができる。 As described above, in an air conditioner 1 using a refrigerant circuit 10, refrigeration capacity is secured by heat exchange between refrigerants in the refrigerant-refrigerant heat exchanger 17. Therefore, compared to a conventional refrigerant circuit 10 that secures refrigeration capacity by increasing the amount of refrigerant circulating, the cooling effect of the air conditioner 1 can be increased even when the total capacity of the compressor is reduced.

(制御部50による制御)
ところで、空気調和装置1の制御部50(図1参照)は、温度センサ501,502(図2参照)にて計測された冷媒の温度に基づいて、冷媒の循環を制御してもよい。
例えば、制御部50は、温度センサ501にて計測された冷媒の温度が、温度センサ502にて計測された冷媒の温度よりも高い場合に、電動弁16の開度を低くして、流動抵抗が増加するように制御してもよい。また例えば、温度センサ501にて計測された冷媒の温度が、温度センサ502にて計測された冷媒の温度よりも高い場合に、圧縮機13が吸入する冷媒の量を多くして、圧縮機13における冷媒の流量が増加するように制御してもよい。これらの制御を行うことにより、圧縮機12により圧縮された冷媒(図2における位置10b)と圧縮機13により圧縮された冷媒(図2における位置10i)とのエンタルピ差が小さくなる。この結果、圧縮機13における圧縮比を大きく設定することができる。
なお、制御に利用される温度センサ501,502を設ける位置は、図2に例示した位置に限定されず、温度センサ501が第1流路101における放熱器14を通過前かつ合流部20により第3流路103が合流する前の位置に設けられていればよく、温度センサ502が合流部20により第1流路101に合流する前の位置に設けられていればよい。
(Control by the control unit 50)
Incidentally, the control unit 50 (see FIG. 1) of the air conditioning apparatus 1 may control the circulation of the refrigerant based on the temperature of the refrigerant measured by the temperature sensors 501, 502 (see FIG. 2).
For example, when the refrigerant temperature measured by the temperature sensor 501 is higher than the refrigerant temperature measured by the temperature sensor 502, the control unit 50 may control the motor-operated valve 16 to decrease the opening degree so as to increase the flow resistance. Also, when the refrigerant temperature measured by the temperature sensor 501 is higher than the refrigerant temperature measured by the temperature sensor 502, the control unit 50 may control the amount of refrigerant sucked by the compressor 13 to increase the flow rate of the refrigerant in the compressor 13. By performing these controls, the enthalpy difference between the refrigerant compressed by the compressor 12 (position 10b in FIG. 2) and the refrigerant compressed by the compressor 13 (position 10i in FIG. 2) is reduced. As a result, the compression ratio in the compressor 13 can be set to a large value.
The positions at which the temperature sensors 501, 502 used for control are provided are not limited to the positions illustrated in FIG. 2 , and it is sufficient that the temperature sensor 501 is provided at a position before the first flow path 101 passes through the heat sink 14 and before the third flow path 103 joins at the junction 20, and the temperature sensor 502 is provided at a position before the first flow path 101 joins at the junction 20.

<第2の実施の形態>
(冷媒回路10-2)
第2の実施の形態が適用される空気調和装置1は、冷媒回路10(図2参照)に代えて冷媒回路10-2を備える点で、上述した第1の実施の形態とは異なっている。
図4は、第2の実施の形態に係る冷媒回路10-2の概略図である。
図示するように、第2の実施の形態に係る冷媒回路10-2は、第3流路103に放熱器21が設けられる点、および、合流部20が第1流路101における放熱器14を通過後の位置にて第3流路103を合流させる点のみ、第1の実施の形態に係る冷媒回路10とは異なっている。したがって、冷媒回路10と冷媒回路10-2との間で共通する構成については、同じ名称および符号を用いて表記し、詳細な説明を省略する。
Second Embodiment
(Refrigerant circuit 10-2)
The air conditioner 1 to which the second embodiment is applied differs from the first embodiment described above in that it includes a refrigerant circuit 10-2 instead of the refrigerant circuit 10 (see FIG. 2).
FIG. 4 is a schematic diagram of a refrigerant circuit 10-2 according to the second embodiment.
As shown in the figure, the refrigerant circuit 10-2 according to the second embodiment differs from the refrigerant circuit 10 according to the first embodiment only in that a radiator 21 is provided in the third flow path 103, and that the junction 20 merges the third flow path 103 at a position after the first flow path 101 has passed through the radiator 14. Therefore, configurations common to the refrigerant circuit 10 and the refrigerant circuit 10-2 are denoted by the same names and symbols, and detailed descriptions thereof will be omitted.

放熱器21は、第3流路103に設けられ、通過する冷媒と空気や水などの流体との熱交換により、冷媒から熱を取り出して放熱する機器である。言い換えると、放熱器21は、圧縮機13にて圧縮された冷媒と流体との熱交換によって、圧縮機13にて圧縮された冷媒から熱を奪う。
放熱器21としては、放熱器14と同様の熱交換器を用いることができる。また、放熱器21は、放熱器14と同様に、流体を加熱する加熱器としても利用可能である。
放熱器21は、第2放熱器の一例である。
The radiator 21 is provided in the third flow path 103 and is a device that extracts heat from the refrigerant by heat exchange between the refrigerant passing through it and a fluid such as air or water, and radiates the heat. In other words, the radiator 21 removes heat from the refrigerant compressed by the compressor 13 by heat exchange between the refrigerant compressed by the compressor 13 and the fluid.
The radiator 21 may be a heat exchanger similar to the radiator 14. Similarly to the radiator 14, the radiator 21 may also be used as a heater that heats a fluid.
The heat sink 21 is an example of a second heat sink.

冷媒回路10-2では、冷却器19を通過して空気を冷却した後の冷媒は、圧縮機12にて圧縮され、第1流路101に吐出される。第1流路101に吐出された冷媒は、放熱器14を通過して放熱し、合流部20にて第3流路103が合流した後、分岐部15にて第1枝151と第2枝152とに分岐する。第1枝151に分岐した冷媒は、電動弁16によって減圧されて第2流路102に流れ込み、冷媒-冷媒熱交換器17において、第1枝151に分岐した冷媒との間で熱交換を行う。そして、圧縮機13にて圧縮されて第3流路103に吐出され、放熱器21を通過して放熱した後、合流部20にて第1流路101に合流する。一方、第2枝152に分岐して冷媒-冷媒熱交換器17にて熱交換を行った後の冷媒は、電動弁18によって減圧された後、冷却器19を通過して空気を冷却する。
このような冷媒の循環により、冷媒回路10-2は、冷媒の冷凍サイクルを成立させる。
In the refrigerant circuit 10-2, the refrigerant, which has passed through the cooler 19 to cool the air, is compressed by the compressor 12 and discharged to the first flow path 101. The refrigerant discharged to the first flow path 101 passes through the radiator 14 to radiate heat, and after the third flow path 103 is joined at the junction 20, the refrigerant branches into the first branch 151 and the second branch 152 at the branching section 15. The refrigerant branched into the first branch 151 is depressurized by the motor-operated valve 16 and flows into the second flow path 102, and exchanges heat with the refrigerant branched into the first branch 151 in the refrigerant-refrigerant heat exchanger 17. Then, the refrigerant is compressed by the compressor 13 and discharged to the third flow path 103, passes through the radiator 21 to radiate heat, and then merges with the first flow path 101 at the junction 20. On the other hand, the refrigerant which branches into the second branch 152 and exchanges heat in the refrigerant-refrigerant heat exchanger 17 is decompressed by the motor-operated valve 18, and then passes through the cooler 19 to cool the air.
By circulating the refrigerant in this manner, the refrigerant circuit 10-2 establishes a refrigeration cycle of the refrigerant.

上述した冷媒回路10-2を用いた第2の実施の形態においても、第1の実施の形態と同様に、冷媒循環量の増加によって冷凍能力を確保する従来の冷媒回路10を用いた場合に比べ、圧縮機の合計容量が抑制される。
また、冷媒回路10-2では、合流部20が第1流路101における放熱器14を通過後の位置にて第3流路103を合流させるため、放熱器14を通過前の位置にて第3流路103を合流させる場合に比べ、放熱器14からの放熱を大きくすることができる。
In the second embodiment using the above-described refrigerant circuit 10-2, as in the first embodiment, the total capacity of the compressors is reduced compared to the case where the conventional refrigerant circuit 10 is used, in which refrigeration capacity is secured by increasing the amount of refrigerant circulating.
In addition, in the refrigerant circuit 10-2, the confluence section 20 merges the third flow path 103 at a position after passing through the radiator 14 in the first flow path 101, so that the heat dissipation from the radiator 14 can be increased compared to when the third flow path 103 is merged at a position before passing through the radiator 14.

ここで、第2の実施の形態に係る冷媒回路10-2において、圧縮機12の容量は、圧縮機13の容量よりも大きくするとよい。かかる構成により、圧縮機12の容量が圧縮機13の容量よりも小さい場合に比べ、放熱器14からの放熱を大きくすることができる。 Here, in the refrigerant circuit 10-2 according to the second embodiment, it is preferable that the capacity of the compressor 12 is larger than the capacity of the compressor 13. With this configuration, it is possible to increase the heat dissipation from the radiator 14 compared to when the capacity of the compressor 12 is smaller than the capacity of the compressor 13.

<第3の実施の形態>
(冷媒回路10-3)
第3の実施の形態が適用される空気調和装置1は、冷媒回路10(図2参照)に代えて冷媒回路10-3を備える点で、上述した第1の実施の形態とは異なっている。
図5は、第3の実施の形態に係る冷媒回路10-3の概略図である。
図示するように、第3の実施の形態に係る冷媒回路10-3は、放熱器21を通過した後の冷媒を減圧する電動弁22を備える点のみ、第2の実施の形態に係る冷媒回路10-2とは異なっている。したがって、冷媒回路10-2と冷媒回路10-3との間で共通する構成については、同じ名称および符号を用いて表記し、詳細な説明を省略する。
Third Embodiment
(Refrigerant circuit 10-3)
The air conditioner 1 to which the third embodiment is applied differs from the first embodiment described above in that it includes a refrigerant circuit 10-3 instead of the refrigerant circuit 10 (see FIG. 2).
FIG. 5 is a schematic diagram of a refrigerant circuit 10-3 according to the third embodiment.
As shown in the figure, the refrigerant circuit 10-3 according to the third embodiment differs from the refrigerant circuit 10-2 according to the second embodiment only in that the refrigerant circuit 10-3 according to the third embodiment includes an electric valve 22 that reduces the pressure of the refrigerant after passing through a radiator 21. Therefore, the same names and symbols are used for components common to the refrigerant circuits 10-2 and 10-3, and detailed descriptions thereof will be omitted.

電動弁22は、第3流路103における放熱器21を通過後の位置に設けられ、通過する冷媒を減圧する。
電動弁22としては、電動弁16,18と同様の構成を利用可能であり、制御部50による開度の調節を可能とすることができる。
電動弁22は、第3減圧要素の一例である。
The motor-operated valve 22 is provided at a position after the radiator 21 in the third flow path 103, and reduces the pressure of the refrigerant passing therethrough.
The motor-operated valve 22 may have a similar configuration to the motor-operated valves 16 and 18 , and the opening degree of the motor-operated valve 22 may be adjusted by the control unit 50 .
The motor-operated valve 22 is an example of a third pressure reducing element.

冷媒回路10-3では、冷却器19を通過して空気を冷却した後の冷媒は、圧縮機12にて圧縮され、第1流路101に吐出される。第1流路101に吐出された冷媒は、放熱器14を通過して放熱し、合流部20にて第3流路103が合流した後、分岐部15にて第1枝151と第2枝152とに分岐する。第1枝151に分岐した冷媒は、電動弁16によって減圧されて第2流路102に流れ込み、冷媒-冷媒熱交換器17において、第1枝151に分岐した冷媒との間で熱交換を行う。そして、圧縮機13にて圧縮されて第3流路103に吐出され、放熱器21を通過して放熱した後、さらに電動弁22により減圧された状態で、合流部20にて第1流路101に合流する。一方、第2枝152に分岐して冷媒-冷媒熱交換器17にて熱交換を行った後の冷媒は、電動弁18によって減圧された後、冷却器19を通過して空気を冷却する。
このような冷媒の循環により、冷媒回路10-3は、冷媒の冷凍サイクルを成立させる。
In the refrigerant circuit 10-3, the refrigerant, which has passed through the cooler 19 to cool the air, is compressed by the compressor 12 and discharged to the first flow path 101. The refrigerant discharged to the first flow path 101 passes through the radiator 14 to radiate heat, and after the third flow path 103 is joined at the junction 20, the refrigerant is branched into the first branch 151 and the second branch 152 at the branching section 15. The refrigerant branched to the first branch 151 is depressurized by the motor-operated valve 16 and flows into the second flow path 102, and exchanges heat with the refrigerant branched to the first branch 151 in the refrigerant-refrigerant heat exchanger 17. Then, the refrigerant is compressed by the compressor 13 and discharged to the third flow path 103, passes through the radiator 21 to radiate heat, and then is further depressurized by the motor-operated valve 22 and merges with the first flow path 101 at the junction 20. On the other hand, the refrigerant which branches into the second branch 152 and exchanges heat in the refrigerant-refrigerant heat exchanger 17 is decompressed by the motor-operated valve 18, and then passes through the cooler 19 to cool the air.
By circulating the refrigerant in this manner, the refrigerant circuit 10-3 establishes a refrigeration cycle of the refrigerant.

上述した冷媒回路10-3を用いた第3の実施の形態においても、第1、第2の実施の形態と同様に、冷媒循環量の増加によって冷凍能力を確保する従来の冷媒回路10を用いた場合に比べ、圧縮機の合計容量が抑制される。
また、冷媒回路10-3では、圧縮機13により圧縮された冷媒が電動弁22にて減圧されるため、電動弁22を備えない場合に比べ、圧縮機13における圧縮比を大きくすることができる。
In the third embodiment using the above-mentioned refrigerant circuit 10-3, as in the first and second embodiments, the total capacity of the compressors is reduced compared to the case where the conventional refrigerant circuit 10 is used, in which refrigeration capacity is ensured by increasing the amount of refrigerant circulating.
Furthermore, in the refrigerant circuit 10-3, the refrigerant compressed by the compressor 13 is decompressed by the motor-operated valve 22, so that the compression ratio in the compressor 13 can be made larger than in the case where the motor-operated valve 22 is not provided.

<第4の実施の形態>
(冷媒回路10-4)
第4の実施の形態が適用される空気調和装置1は、冷媒回路10(図2参照)に代えて冷媒回路10-4を備える点で、上述した第1の実施の形態とは異なっている。
図6は、第4の実施の形態に係る冷媒回路10-4の概略図である。
図示するように、第4の実施の形態に係る冷媒回路10-4は、放熱器14を通過した後の冷媒を減圧する電動弁23を備える点のみ、第2の実施の形態に係る冷媒回路10-2とは異なっている。したがって、冷媒回路10-2と冷媒回路10-4との間で共通する構成については、同じ名称および符号を用いて表記し、詳細な説明を省略する。
<Fourth embodiment>
(Refrigerant circuit 10-4)
The air conditioner 1 to which the fourth embodiment is applied differs from the first embodiment described above in that it includes a refrigerant circuit 10-4 instead of the refrigerant circuit 10 (see FIG. 2).
FIG. 6 is a schematic diagram of a refrigerant circuit 10-4 according to the fourth embodiment.
As shown in the figure, the refrigerant circuit 10-4 according to the fourth embodiment differs from the refrigerant circuit 10-2 according to the second embodiment only in that it includes an electric valve 23 that reduces the pressure of the refrigerant after passing through the radiator 14. Therefore, the same names and symbols are used for components common to the refrigerant circuits 10-2 and 10-4, and detailed descriptions thereof will be omitted.

電動弁23は、第1流路101における放熱器14を通過後かつ合流部20による第3流路103の合流前の位置に設けられ、通過する冷媒を減圧する。
電動弁23としては、電動弁16,18,22と同様の構成を利用可能であり、制御部50による開度の調節を可能とすることができる。
電動弁23は、第4減圧要素の一例である。
The motor-operated valve 23 is provided at a position in the first flow path 101 after the first flow path 101 has passed through the radiator 14 and before the first flow path 101 joins with the third flow path 103 at the joining portion 20, and reduces the pressure of the refrigerant passing therethrough.
The motor-operated valve 23 may have a similar configuration to the motor-operated valves 16 , 18 , and 22 , and the opening degree of the motor-operated valve 23 may be adjusted by the control unit 50 .
The motor-operated valve 23 is an example of a fourth pressure reducing element.

冷媒回路10-4では、冷却器19を通過して空気を冷却した後の冷媒は、圧縮機12にて圧縮され、第1流路101に吐出される。第1流路101に吐出された冷媒は、放熱器14を通過して放熱し、電動弁23により減圧される。そして、合流部20にて第3流路103が合流した後、分岐部15にて第1枝151と第2枝152とに分岐する。第1枝151に分岐した冷媒は、電動弁16によって減圧されて第2流路102に流れ込み、冷媒-冷媒熱交換器17において、第2枝152に分岐した冷媒との間で熱交換を行う。そして、圧縮機13にて圧縮されて第3流路103に吐出され、放熱器21を通過して放熱した後、合流部20にて第1流路101に合流する。一方、第2枝152に分岐して冷媒-冷媒熱交換器17にて熱交換を行った後の冷媒は、電動弁18によって減圧された後、冷却器19を通過して空気を冷却する。
このような冷媒の循環により、冷媒回路10-4は、冷媒の冷凍サイクルを成立させる。
In the refrigerant circuit 10-4, the refrigerant, which has passed through the cooler 19 to cool the air, is compressed by the compressor 12 and discharged to the first flow path 101. The refrigerant discharged to the first flow path 101 passes through the radiator 14 to radiate heat, and is depressurized by the motor-operated valve 23. Then, after the third flow path 103 joins at the confluence 20, the refrigerant branches into the first branch 151 and the second branch 152 at the branching section 15. The refrigerant branched into the first branch 151 is depressurized by the motor-operated valve 16 and flows into the second flow path 102, and exchanges heat with the refrigerant branched into the second branch 152 in the refrigerant-refrigerant heat exchanger 17. Then, the refrigerant is compressed by the compressor 13 and discharged to the third flow path 103, passes through the radiator 21 to radiate heat, and then joins the first flow path 101 at the confluence 20. On the other hand, the refrigerant which branches into the second branch 152 and exchanges heat in the refrigerant-refrigerant heat exchanger 17 is decompressed by the motor-operated valve 18, and then passes through the cooler 19 to cool the air.
By circulating the refrigerant in this manner, the refrigerant circuit 10-4 establishes a refrigeration cycle of the refrigerant.

上述した冷媒回路10-4を用いた第4の実施の形態においても、第1~第3の実施の形態と同様に、冷媒循環量の増加によって冷凍能力を確保する従来の冷媒回路10を用いた場合に比べ、圧縮機の合計容量が抑制される。
また、冷媒回路10-4では、圧縮機12により圧縮された冷媒が電動弁23にて減圧されるため、電動弁23を備えない場合に比べ、圧縮機12における圧縮比を大きくすることができる。
In the fourth embodiment using the above-mentioned refrigerant circuit 10-4, as in the first to third embodiments, the total capacity of the compressors is reduced compared to the case where the conventional refrigerant circuit 10 is used, in which refrigeration capacity is ensured by increasing the amount of refrigerant circulating.
Furthermore, in the refrigerant circuit 10-4, the refrigerant compressed by the compressor 12 is decompressed by the motor-operated valve 23, so that the compression ratio in the compressor 12 can be made larger than in the case where the motor-operated valve 23 is not provided.

<応用例>
(冷房/暖房の切り替え)
ところで、空気調和装置1において、空間に冷風を供給して空間を冷房する冷房機能と、空間に温風を供給して空間を暖房する暖房機能とを切り替える場合がある。この場合、冷房機能において空気を冷却する熱交換器と、暖房機能において空気を加熱する熱交換器とを共通化すると、熱交換に利用する空気の供給路や、熱交換後の冷風/温風を空間に供給する通風路を共通化することができる。
応用例の冷媒回路は、上述した実施の形態における冷却器19(図2、図4~図6参照)を、冷房機能において空気を冷却する熱交換器となる状態と、暖房機能において空気を加熱する熱交換器となる状態とに切り替える切り替え手段を備える。
<Application Examples>
(Cooling/heating switching)
Incidentally, the air conditioning device 1 may switch between a cooling function that supplies cold air to a space to cool the space, and a heating function that supplies warm air to the space to heat the space. In this case, if a common heat exchanger is used to cool the air in the cooling function and to heat the air in the heating function, it is possible to commonize the supply path for the air used for heat exchange and the ventilation path that supplies the cold air/warm air after heat exchange to the space.
The refrigerant circuit of the application example includes a switching means for switching the cooler 19 (see Figures 2, 4 to 6) in the above-described embodiment between a state in which it functions as a heat exchanger that cools air in the cooling function and a state in which it functions as a heat exchanger that heats air in the heating function.

図7は、応用例の冷媒回路10-5を説明する図である。
図示するように、応用例の冷媒回路10-5は、四方の流路の接続関係を切り替える四方切替弁60を備える点のみ、第1の実施の形態に係る冷媒回路10とは異なっている。したがって、冷媒回路10と冷媒回路10-5との間で共通する構成については、同じ名称および符号を用いて表記し、詳細な説明を省略する。
FIG. 7 is a diagram for explaining a refrigerant circuit 10-5 of an application example.
As shown in the figure, the refrigerant circuit 10-5 of the application example differs from the refrigerant circuit 10 according to the first embodiment only in that it includes a four-way switching valve 60 that switches the connection relationship of the four flow paths. Therefore, the same names and symbols are used for components common to the refrigerant circuit 10 and the refrigerant circuit 10-5, and detailed descriptions thereof will be omitted.

四方切替弁60は、冷却器19から圧縮機12までの間の流路と、合流部20から放熱器14までの間の流路とをつなぐように設けられる。そして、制御部50からの制御により、冷却器19と圧縮機12との間が接続され、かつ、合流部20と放熱器14との間が接続された第1状態と、冷却器19と合流部20との間が接続され、かつ、圧縮機12と放熱器14との間が接続された第2状態とに、流路の接続関係を切り替える。
なお、四方切替弁60は切り替え手段の一例であり、他の構成を用いて切り替えを行ってもよい。
The four-way switching valve 60 is provided to connect a flow path from the cooler 19 to the compressor 12 and a flow path from the junction 20 to the radiator 14. Then, under the control of the control unit 50, the connection relationship of the flow paths is switched between a first state in which the cooler 19 and the compressor 12 are connected and the junction 20 and the radiator 14 are connected, and a second state in which the cooler 19 and the junction 20 are connected and the compressor 12 and the radiator 14 are connected.
The four-way switching valve 60 is an example of a switching means, and switching may be performed using other configurations.

第1状態の冷媒回路10-5では、図2を用いて説明した冷媒回路10と同様にして冷媒が循環し、冷却器19における熱交換の相手の空気は冷却される。これにより、空気調和装置1の冷房機能が実現される。
一方、第2状態の冷媒回路10-5では、第1状態とは異なる態様にて冷媒が循環し、図3を用いて説明した冷凍サイクル300とは逆の経路で、冷媒の圧力および比エンタルピが変化する。より具体的には、圧縮機12,13にて圧縮された冷媒は、合流部20にて合流した後、冷却器19を通過する。ここで、冷却器19を通過する冷媒は、圧縮機12,13により加圧昇温された状態であり、熱交換の相手となる空気に対して十分に高温である。したがって、冷却器19における熱交換の相手の空気は冷媒から熱を奪って加熱される。これにより、空気調和装置1の暖房機能が実現される。
In the refrigerant circuit 10-5 in the first state, the refrigerant circulates in the same manner as in the refrigerant circuit 10 described using Fig. 2, and the air that is the counterpart of the heat exchange in the cooler 19 is cooled. In this way, the cooling function of the air conditioner 1 is realized.
On the other hand, in the refrigerant circuit 10-5 in the second state, the refrigerant circulates in a manner different from that in the first state, and the pressure and specific enthalpy of the refrigerant change in a path opposite to that of the refrigeration cycle 300 described with reference to Fig. 3. More specifically, the refrigerant compressed by the compressors 12 and 13 merges at the merging section 20 and then passes through the cooler 19. Here, the refrigerant passing through the cooler 19 is in a state in which it has been pressurized and heated by the compressors 12 and 13, and is at a sufficiently high temperature relative to the air with which it exchanges heat. Therefore, the air with which it exchanges heat in the cooler 19 is heated by removing heat from the refrigerant. This realizes the heating function of the air-conditioning device 1.

図7の例では、第1の実施の形態に係る冷媒回路10に切り替え手段を適用し、応用例の冷媒回路10-5として示したが、同様の切り替え手段を、第2、第3、第4の実施の形態に係る冷媒回路10-2,10-3,10-4に適用することも可能である。
なお、上述した第2、第3、第4の実施の形態や、切り替え手段を適用した応用例の空気調和装置1においても、制御部50は、温度センサ501,502(図2、図4~図7参照)にて計測された冷媒の温度に基づいて、冷媒の循環を制御してよい。
In the example of Figure 7, a switching means is applied to the refrigerant circuit 10 according to the first embodiment, and is shown as an application example refrigerant circuit 10-5. However, a similar switching means can also be applied to the refrigerant circuits 10-2, 10-3, and 10-4 according to the second, third, and fourth embodiments.
In addition, in the air conditioning apparatus 1 of the second, third and fourth embodiments described above, or in application examples in which a switching means is applied, the control unit 50 may control the circulation of the refrigerant based on the temperature of the refrigerant measured by temperature sensors 501, 502 (see Figures 2, 4 to 7).

<その他>
上述した実施の形態では、冷凍サイクル装置を空気調和装置1に適用する場合を例として説明したが、適用範囲は限定されない。冷凍倉庫や冷蔵庫、製氷機など、対象物の冷却を行う各種の機器に適用してもよい。また、図2を用いて上述したように、放熱器14での放熱を利用して、暖房器具や湯沸かし器、給湯器など、対象物の加熱を行う各種の装置に適用してもよい。
<Other>
In the above embodiment, the refrigeration cycle device is applied to the air conditioner 1, but the scope of application is not limited. The refrigeration cycle device may be applied to various devices that cool objects, such as a freezer, a refrigerator, or an ice maker. As described above with reference to FIG. 2, the refrigeration cycle device may be applied to various devices that heat objects, such as a heater, a water heater, or a water heater, by utilizing heat dissipation from the radiator 14.

また、各冷媒回路を循環する冷媒の一例として、二酸化炭素冷媒を例示したが、冷媒の種類は限定されない。二酸化炭素と他の成分とを混合した混合冷媒を用いてもよいし、二酸化炭素を含まない単一冷媒または混合冷媒を用いてもよい。ただし、上述した実施の形態の二酸化炭素冷媒のように、組成の少なくとも一部に二酸化炭素を含む冷媒を用いることにより、二酸化炭素を含まない非共沸混合冷媒を用いた場合に比べ、放熱器14,21における放熱が大きくなる。 Although carbon dioxide refrigerant has been given as an example of the refrigerant circulating through each refrigerant circuit, the type of refrigerant is not limited. A mixed refrigerant in which carbon dioxide is mixed with other components may be used, or a single refrigerant or mixed refrigerant that does not contain carbon dioxide may be used. However, by using a refrigerant that contains carbon dioxide in at least part of its composition, such as the carbon dioxide refrigerant in the above-mentioned embodiment, the heat dissipation in the radiators 14, 21 is greater than when a non-azeotropic mixed refrigerant that does not contain carbon dioxide is used.

さらに、第1圧縮要素および第2圧縮要素を1つの機器にまとめ、各圧縮要素における圧縮のための動作が共通のモータ等によって実現されることとしてもよいが、上述した実施の形態の圧縮機12,13のように各々の圧縮要素を別々の機器とすることで、吸入される冷媒の状態などに応じて各圧縮要素を個別に制御することができる。
また、圧縮機12に代えて並列に接続された複数台の圧縮機を用いたり、圧縮機13に代えて並列に接続された複数台の圧縮機を用いたりしてもよい。この場合も、従来の冷媒回路10′において冷媒循環量を増加させて冷凍能力を確保する場合に比べ、合計容量を小さくすることができる。
Furthermore, the first compression element and the second compression element may be integrated into one device, and the operation for compression in each compression element may be realized by a common motor or the like. However, by making each compression element a separate device as in compressors 12 and 13 in the above-described embodiment, each compression element can be individually controlled according to the state of the refrigerant being sucked in, etc.
Furthermore, a plurality of compressors connected in parallel may be used in place of the compressor 12, and a plurality of compressors connected in parallel may be used in place of the compressor 13. In this case, too, the total capacity can be made smaller than in the case where the refrigerant circulation amount is increased in the conventional refrigerant circuit 10' to ensure refrigeration capacity.

また、上述した実施の形態においては、制御部50による開度の制御を可能とするため、減圧要素として電動弁や電磁弁を用いることとした。制御部50による制御を行わない場合は、各減圧要素に、キャピラリチューブやオリフィス板などを利用してもよい。 In addition, in the above-described embodiment, motorized valves or solenoid valves are used as pressure reducing elements to enable the control unit 50 to control the opening degree. If control by the control unit 50 is not performed, capillary tubes, orifice plates, etc. may be used for each pressure reducing element.

さらに、上述した実施の形態では、冷媒が第1枝151および第2枝152の2枝に分かれることを例示したが、第1枝151および第2枝152を含む3枝以上に分岐してもかまわない。このことに対応して、第1流路101には、第3流路103を含む複数の流路が合流してもかまわない。なお、3枝以上に分岐する場合、分岐は分岐部15を含む複数の分岐部で行われてもよく、合流は合流部20を含む複数の合流部で行われてもよい。 In addition, in the above-described embodiment, the refrigerant is illustrated as being split into two branches, the first branch 151 and the second branch 152, but it may be split into three or more branches including the first branch 151 and the second branch 152. Correspondingly, a plurality of flow paths including the third flow path 103 may merge into the first flow path 101. Note that when splitting into three or more branches, the branching may occur at a plurality of branching parts including the branching part 15, and the merging may occur at a plurality of merging parts including the merging part 20.

<付記>
上述した実施の形態は、以下のように捉えることができる。
上述した実施の形態の空気調和装置1は、吸入した冷媒を圧縮して第1流路101へ吐出する圧縮機12と、第1流路101に設けられて冷媒を通過させ、通過する冷媒から取り出した熱を放熱する放熱器14と、第1流路101にて放熱器14を通過した後の冷媒を第1枝151と第2枝152とに分岐させる分岐部15と、第1枝151に分岐した冷媒を減圧して第2流路102へと流す電動弁16と、第2流路102を流れる冷媒と第2枝152に分岐した冷媒との間で熱交換を行わせる冷媒-冷媒熱交換器17と、第2枝152にて冷媒-冷媒熱交換器17により熱交換した後の冷媒を減圧する電動弁18と、電動弁18により減圧後の冷媒と空気との熱交換により空気を冷却し、熱交換後の冷媒を圧縮機12に吸入させる冷却器19と、第2流路102にて冷媒-冷媒熱交換器17により熱交換した後の冷媒を吸入し、圧縮して第3流路103へ吐出する圧縮機13と、第3流路103を第1流路101に合流させる合流部20と、を含む冷媒回路10,10-2,10-3,10-4,10-5を備える。この場合、冷媒循環量を増加させて冷凍能力を確保する従来の冷媒回路10′を備えた空気調和装置に比べ、圧縮機12,13の合計容量が抑制される。
<Additional Notes>
The above-described embodiment can be understood as follows.
The air-conditioning apparatus 1 of the above-described embodiment includes a compressor 12 that compresses the sucked refrigerant and discharges it to a first flow path 101, a radiator 14 that is provided in the first flow path 101 and passes the refrigerant through and radiates heat extracted from the passing refrigerant, a branching section 15 that branches the refrigerant after passing through the radiator 14 in the first flow path 101 into a first branch 151 and a second branch 152, an electric valve 16 that reduces the pressure of the refrigerant branched into the first branch 151 and flows it into the second flow path 102, and a refrigerant-refrigerant heat exchanger 17 that exchanges heat between the refrigerant flowing through the second flow path 102 and the refrigerant branched into the second branch 152. The refrigerant circuits 10, 10-2, 10-3, 10-4, and 10-5 include a refrigerant exchanger 17, an electric valve 18 that reduces the pressure of the refrigerant after heat exchange in the refrigerant-refrigerant heat exchanger 17 in the second branch 152, a cooler 19 that cools the air by heat exchange between the refrigerant after pressure reduction by the electric valve 18 and the air and causes the refrigerant after heat exchange to be drawn into the compressor 12, a compressor 13 that draws in the refrigerant after heat exchange in the refrigerant-refrigerant heat exchanger 17 in the second flow path 102, compresses it, and discharges it into the third flow path 103, and a junction section 20 that merges the third flow path 103 with the first flow path 101. In this case, the total capacity of the compressors 12 and 13 is suppressed compared to an air conditioner equipped with a conventional refrigerant circuit 10' that ensures refrigeration capacity by increasing the amount of refrigerant circulating.

第2の実施の形態に係る冷媒回路10-2では、合流部15は、第1流路101における放熱器14を通過後の位置にて、第3流路103を合流させている。また、第3流路103には、圧縮機13により圧縮された冷媒を通過させて取り出した熱を放熱する放熱器21が設けられている。この場合、合流部15が第1流路101における放熱器14を通過前の位置にて第3流路103を合流させる場合に比べ、放熱器14からの放熱を大きくすることができる。 In the refrigerant circuit 10-2 according to the second embodiment, the confluence 15 merges with the third flow path 103 at a position in the first flow path 101 after passing through the radiator 14. The third flow path 103 is also provided with a radiator 21 that radiates heat extracted by passing through the refrigerant compressed by the compressor 13. In this case, the amount of heat dissipated from the radiator 14 can be increased compared to when the confluence 15 merges with the third flow path 103 at a position in the first flow path 101 before passing through the radiator 14.

また、冷媒回路10-2では、圧縮機12の容量は、圧縮機13の容量よりも大きい。この場合、圧縮機12の容量が圧縮機13の容量よりも小さい場合に比べ、放熱器14からの放熱を大きくすることができる。 In addition, in the refrigerant circuit 10-2, the capacity of the compressor 12 is larger than the capacity of the compressor 13. In this case, the heat dissipation from the radiator 14 can be increased compared to when the capacity of the compressor 12 is smaller than the capacity of the compressor 13.

第3の実施の形態に係る冷媒回路10-3では、冷媒回路10-2の構成に加え、第3流路103に、放熱器21を通過後の冷媒を減圧する電動弁22が設けられている。この場合、圧縮機13における圧縮比を大きく設定することができる。 In the refrigerant circuit 10-3 according to the third embodiment, in addition to the configuration of the refrigerant circuit 10-2, a motor-operated valve 22 that reduces the pressure of the refrigerant after passing through the radiator 21 is provided in the third flow path 103. In this case, the compression ratio of the compressor 13 can be set to a large value.

第4の実施の形態に係る冷媒回路10-4では、冷媒回路10-2の構成に加え、第1流路101における放熱器14を通過後かつ合流部20により第3流路103が合流する前の位置に、放熱器14を通過後の冷媒を減圧する電動弁23が設けられている。この場合、圧縮機12における圧縮比を大きく設定することができる。 In the refrigerant circuit 10-4 according to the fourth embodiment, in addition to the configuration of the refrigerant circuit 10-2, a motor-operated valve 23 that reduces the pressure of the refrigerant after passing through the radiator 14 is provided at a position in the first flow path 101 after passing through the radiator 14 and before the third flow path 103 joins at the joining section 20. In this case, the compression ratio in the compressor 12 can be set to a large value.

ここで、上述した実施の形態の空気調和装置1においては、二酸化炭素冷媒が用いられる。この場合、二酸化炭素を含まない非共沸混合冷媒を用いた場合に比べ、放熱器14における放熱が大きくなる。 Here, in the air conditioning device 1 of the above-mentioned embodiment, a carbon dioxide refrigerant is used. In this case, the heat dissipation in the radiator 14 is greater than when a non-azeotropic refrigerant that does not contain carbon dioxide is used.

また、上述した実施の形態の空気調和装置1においては、第1流路101における放熱器14を通過前かつ合流部15により第3流路103が合流する前の位置と、第3流路103における合流部15により第1流路101へ合流する前の位置との夫々に、冷媒の温度を計測する温度センサ501,502が設けられている。そして、空気調和装置1の制御部50は、温度センサ501にて計測された冷媒の温度が、第3流路103にて計測された冷媒の温度より高い場合に、電動弁16の流動抵抗が増加するように制御するとよい。この場合、圧縮機12により圧縮された冷媒と、圧縮機13により圧縮された冷媒とのエンタルピ差が小さくなる。 In the air conditioning device 1 of the above-mentioned embodiment, temperature sensors 501, 502 for measuring the temperature of the refrigerant are provided at a position in the first flow path 101 before passing through the radiator 14 and before the third flow path 103 is joined at the junction 15, and at a position in the third flow path 103 before the junction 15 joins the first flow path 101. The control unit 50 of the air conditioning device 1 may control the flow resistance of the motor-operated valve 16 to increase when the temperature of the refrigerant measured by the temperature sensor 501 is higher than the temperature of the refrigerant measured in the third flow path 103. In this case, the enthalpy difference between the refrigerant compressed by the compressor 12 and the refrigerant compressed by the compressor 13 becomes smaller.

さらに、上述した実施の形態の空気調和装置1において、制御部50は、第1流路101にて計測された冷媒の温度が、第3流路103にて計測された冷媒の温度より高い場合に、圧縮機13の流量が増加するように制御してもよい。この場合も、圧縮機12により圧縮された冷媒と、圧縮機13により圧縮された冷媒とのエンタルピ差が小さくなる。 Furthermore, in the air conditioning device 1 of the above-described embodiment, the control unit 50 may control the flow rate of the compressor 13 to increase when the temperature of the refrigerant measured in the first flow path 101 is higher than the temperature of the refrigerant measured in the third flow path 103. In this case as well, the enthalpy difference between the refrigerant compressed by the compressor 12 and the refrigerant compressed by the compressor 13 becomes smaller.

以上、実施の形態を説明したが、特許請求の範囲の主旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
例えば、各構成の一部を省略したり、各構成に対して他の機能を付加したりしてもよい。また例えば、一の構成例に含まれる構成と他の構成例に含まれる構成とを入れ替えたり、一の構成例に含まれる構成を他の構成例に付加したりしても構わない。
Although the embodiment has been described above, it will be understood that various changes in form and details are possible without departing from the spirit and scope of the claims.
For example, some of the components may be omitted, or other functions may be added to each component. Furthermore, for example, a component included in one example configuration may be replaced with a component included in another example configuration, or a component included in one example configuration may be added to another example configuration.

1…空気調和装置、10,10-2,10-3,10-4,10-5…冷媒回路、12,13…圧縮機、14,21…放熱器、15…分岐部、16,18,22,23…電動弁、17…冷媒-冷媒熱交換器、19…冷却器、20…合流部、50…制御部、60…切り替え回路、101…第1流路、102…第2流路、103…第3流路、151…第1枝、152…第2枝、501,502…温度センサ 1...air conditioner, 10, 10-2, 10-3, 10-4, 10-5...refrigerant circuit, 12, 13...compressor, 14, 21...radiator, 15...branching section, 16, 18, 22, 23...motor valve, 17...refrigerant-refrigerant heat exchanger, 19...cooler, 20...junction section, 50...control section, 60...switching circuit, 101...first flow path, 102...second flow path, 103...third flow path, 151...first branch, 152...second branch, 501, 502...temperature sensor

第1の観点の冷凍サイクル装置は、吸入した冷媒を圧縮して第1流路へ吐出する第1圧縮要素と、前記第1流路に設けられて冷媒を通過させ、通過する冷媒から取り出した熱を放熱する放熱器と、前記第1流路にて前記放熱器を通過した後の冷媒を第1枝と第2枝とに分岐させる分岐部と、前記第1枝に分岐した冷媒を減圧して第2流路へと流す第1減圧要素と、前記第2流路を流れる冷媒と前記第2枝に分岐した冷媒との間で熱交換を行わせる熱交換器と、前記第2枝にて前記熱交換器により熱交換した後の冷媒を減圧する第2減圧要素と、前記第2減圧要素により減圧後の冷媒と対象物との熱交換により当該対象物を冷却し、熱交換後の冷媒を前記第1圧縮要素に吸入させる冷却器と、前記第2流路にて前記熱交換器により熱交換した後の冷媒を吸入し、圧縮して第3流路へ吐出する第2圧縮要素と、前記第3流路を前記第1流路に合流させる合流部と、前記冷却器から前記第1圧縮要素までの間の流路と、前記合流部から前記放熱器までの間の流路とをつなぐように設けられた四方切替弁と、を備える冷凍サイクル装置である。この場合、冷媒循環量を増加させて冷凍能力を確保する場合に比べ、圧縮機の合計容量が抑制される。
第2の観点の冷凍サイクル装置は、第1の観点の冷凍サイクル装置であって、前記合流部は、前記第1流路における前記放熱器を通過後の位置にて、前記第3流路を合流させ、前記第3流路に設けられ、前記第2圧縮要素により圧縮された冷媒を通過させて取り出した熱を放熱する第2放熱器を備える冷凍サイクル装置である。この場合、合流部が第1流路における放熱器を通過前の位置にて第3流路を合流させる場合に比べ、放熱器からの放熱を大きくすることができる。
第3の観点の冷凍サイクル装置は、第2の観点の冷凍サイクル装置であって、前記第1圧縮要素の容量は、前記第2圧縮要素の容量よりも大きい冷凍サイクル装置である。この場合、第1圧縮要素の容量が第2圧縮要素の容量よりも小さい場合に比べ、放熱器からの放熱を大きくすることができる。
第4の観点の冷凍サイクル装置は、第3の観点の冷凍サイクル装置であって、前記第3流路に設けられ、前記第2放熱器を通過後の冷媒を減圧する第3減圧要素を備える冷凍サイクル装置である。この場合、第2圧縮要素における圧縮比を大きく設定することができる。
第5の観点の冷凍サイクル装置は、第2の観点の冷凍サイクル装置であって、前記第1流路における前記放熱器を通過後かつ前記合流部により前記第3流路が合流する前の位置に設けられ、当該放熱器を通過後の冷媒を減圧する第4減圧要素を備える冷凍サイクル装置である。この場合、第1圧縮要素における圧縮比を大きく設定することができる。
第6の観点の冷凍サイクル装置は、第1乃至第5の観点のいずれかの冷凍サイクル装置であって、冷媒の組成の少なくとも一部は、二酸化炭素である冷凍サイクル装置である。この場合、二酸化炭素を含まない非共沸混合冷媒を用いた場合に比べ、放熱器における放熱が大きくなる。
第7の観点の冷凍サイクル装置は、前記第1流路における前記放熱器を通過前かつ前記合流部により前記第3流路が合流する前の位置に備えられる第1温度センサと、当該第3流路における前記合流部により当該第1流路へ合流する前の位置に備えられる第2温度センサと、前記第1温度センサおよび前記第2温度センサにて計測された冷媒の温度に基づいて、冷媒の循環に係る制御を行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記第1流路にて計測された冷媒の温度が、前記第3流路にて計測された冷媒の温度より高い場合に、前記第1減圧要素の流動抵抗が増加するように制御する冷凍サイクル装置である。この場合、第1圧縮要素により圧縮された冷媒と、第2圧縮要素により圧縮された冷媒とのエンタルピ差が小さくなる。
第8の観点の冷凍サイクル装置は、前記第1流路における前記放熱器を通過前かつ前記合流部により前記第3流路が合流する前の位置に備えられる第1温度センサと、当該第3流路における前記合流部により当該第1流路へ合流する前の位置に備えられる第2温度センサと、前記第1温度センサおよび前記第2温度センサにて計測された冷媒の温度に基づいて、冷媒の循環に係る制御を行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記第1流路にて計測された冷媒の温度が、前記第3流路にて計測された冷媒の温度より高い場合に、前記第2圧縮要素の流量が増加するように制御する冷凍サイクル装置である。この場合、第1圧縮要素により圧縮された冷媒と、第2圧縮要素により圧縮された冷媒とのエンタルピ差が小さくなる。
A refrigeration cycle apparatus according to a first aspect includes a first compression element that compresses a drawn refrigerant and discharges it into a first flow path, a radiator that is provided in the first flow path and passes the refrigerant through and radiates heat extracted from the passing refrigerant, a branching section that branches the refrigerant after passing through the radiator in the first flow path into a first branch and a second branch, a first pressure reducing element that reduces the pressure of the refrigerant branched into the first branch and flows it into the second flow path, a heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant flowing through the second flow path and the refrigerant branched into the second branch, and a refrigerant after heat exchange by the heat exchanger in the second branch. a second pressure reducing element that reduces pressure, a cooler that cools an object by heat exchange between the refrigerant reduced by the second pressure reducing element and the object and causes the refrigerant after heat exchange to be drawn into the first compression element, a second compression element that draws in the refrigerant after heat exchange in the heat exchanger in the second flow path, compresses it, and discharges it to a third flow path, a junction that merges the third flow path with the first flow path, and a four-way switching valve that connects the flow path from the cooler to the first compression element and the flow path from the junction to the radiator . In this case, the total capacity of the compressor is reduced compared to a case in which the refrigeration capacity is ensured by increasing the amount of refrigerant circulated.
A refrigeration cycle apparatus according to a second aspect is the refrigeration cycle apparatus according to the first aspect, wherein the junction joins the third flow path at a position in the first flow path after the refrigerant has passed through the radiator, and the junction includes a second radiator that is provided in the third flow path and radiates heat extracted by passing the refrigerant compressed by the second compression element through the second radiator. In this case, heat radiation from the radiator can be increased compared to a case in which the junction joins the third flow path at a position in the first flow path before the refrigerant has passed through the radiator.
A refrigeration cycle apparatus according to a third aspect is the refrigeration cycle apparatus according to the second aspect, in which the capacity of the first compression element is larger than the capacity of the second compression element. In this case, heat dissipation from the radiator can be increased compared to a case in which the capacity of the first compression element is smaller than the capacity of the second compression element.
A refrigeration cycle apparatus according to a fourth aspect is the refrigeration cycle apparatus according to the third aspect, further comprising a third pressure reducing element provided in the third flow path and reducing the pressure of the refrigerant after passing through the second radiator. In this case, a compression ratio in the second compression element can be set large.
A refrigeration cycle apparatus according to a fifth aspect is the refrigeration cycle apparatus according to the second aspect, further comprising a fourth pressure reducing element provided in the first flow path after the refrigerant has passed through the radiator and before the merging portion merges with the third flow path, the fourth pressure reducing element reducing the pressure of the refrigerant after the refrigerant has passed through the radiator. In this case, a compression ratio in the first compression element can be set to be large.
A refrigeration cycle apparatus according to a sixth aspect is the refrigeration cycle apparatus according to any one of the first to fifth aspects, in which at least a part of the refrigerant is carbon dioxide. In this case, heat dissipation in the radiator is greater than in the case of using a non-azeotropic refrigerant not containing carbon dioxide.
A seventh aspect of the present invention relates to a refrigeration cycle apparatus including a first temperature sensor provided in the first flow path before passing through the radiator and before merging with the third flow path at the junction, a second temperature sensor provided in the third flow path before merging with the first flow path at the junction, and a control unit that performs control related to circulation of the refrigerant based on temperatures of the refrigerant measured by the first temperature sensor and the second temperature sensor , wherein the control unit controls the flow resistance of the first pressure reducing element to increase when the temperature of the refrigerant measured in the first flow path is higher than the temperature of the refrigerant measured in the third flow path. In this case, an enthalpy difference between the refrigerant compressed by the first compression element and the refrigerant compressed by the second compression element becomes small.
A refrigeration cycle apparatus according to an eighth aspect includes a first temperature sensor provided in the first flow path before passing through the radiator and before the third flow path merges with the first flow path at the junction, a second temperature sensor provided in the third flow path before the third flow path merges with the first flow path at the junction, and a control unit that performs control related to circulation of the refrigerant based on temperatures of the refrigerant measured by the first temperature sensor and the second temperature sensor, wherein the control unit controls the flow rate of the second compression element to increase when the temperature of the refrigerant measured in the first flow path is higher than the temperature of the refrigerant measured in the third flow path. In this case, an enthalpy difference between the refrigerant compressed by the first compression element and the refrigerant compressed by the second compression element becomes small.

Claims (8)

吸入した冷媒を圧縮して第1流路へ吐出する第1圧縮要素と、
前記第1流路に設けられて冷媒を通過させ、通過する冷媒から取り出した熱を放熱する放熱器と、
前記第1流路にて前記放熱器を通過した後の冷媒を第1枝と第2枝とに分岐させる分岐部と、
前記第1枝に分岐した冷媒を減圧して第2流路へと流す第1減圧要素と、
前記第2流路を流れる冷媒と前記第2枝に分岐した冷媒との間で熱交換を行わせる熱交換器と、
前記第2枝にて前記熱交換器により熱交換した後の冷媒を減圧する第2減圧要素と、
前記第2減圧要素により減圧後の冷媒と対象物との熱交換により当該対象物を冷却し、熱交換後の冷媒を前記第1圧縮要素に吸入させる冷却器と、
前記第2流路にて前記熱交換器により熱交換した後の冷媒を吸入し、圧縮して第3流路へ吐出する第2圧縮要素と、
前記第3流路を前記第1流路に合流させる合流部と、を備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
a first compression element that compresses a drawn refrigerant and discharges the refrigerant into a first flow path;
a radiator provided in the first flow path to pass a refrigerant therethrough and radiate heat extracted from the refrigerant passing through the radiator;
a branching portion that branches the refrigerant after passing through the radiator in the first flow path into a first branch and a second branch;
a first pressure reducing element that reduces the pressure of the refrigerant branched into the first branch and causes the refrigerant to flow into a second flow path;
a heat exchanger that performs heat exchange between the refrigerant flowing through the second flow path and the refrigerant branched into the second branch;
a second pressure reducing element that reduces the pressure of the refrigerant after heat exchange by the heat exchanger in the second branch;
a cooler that cools an object by heat exchange between the refrigerant decompressed by the second decompression element and the object, and draws the refrigerant after heat exchange into the first compression element;
a second compression element that draws in the refrigerant that has been heat exchanged by the heat exchanger in the second flow path, compresses the refrigerant, and discharges the refrigerant to a third flow path;
a junction portion that merges the third flow path with the first flow path.
前記合流部は、前記第1流路における前記放熱器を通過後の位置にて、前記第3流路を合流させ、
前記第3流路に設けられ、前記第2圧縮要素により圧縮された冷媒を通過させて取り出した熱を放熱する第2放熱器を備えることを特徴とする、請求項1に記載の冷凍サイクル装置。
The junction portion joins the third flow path at a position in the first flow path after the first flow path has passed through the radiator,
2. The refrigeration cycle apparatus according to claim 1, further comprising a second radiator provided in the third flow path and configured to radiate heat extracted by passing the refrigerant compressed by the second compression element.
前記第1圧縮要素の容量は、前記第2圧縮要素の容量よりも大きいことを特徴とする、請求項2に記載の冷凍サイクル装置。 The refrigeration cycle device according to claim 2, characterized in that the capacity of the first compression element is greater than the capacity of the second compression element. 前記第3流路に設けられ、前記第2放熱器を通過後の冷媒を減圧する第3減圧要素を備えることを特徴とする、請求項3に記載の冷凍サイクル装置。 The refrigeration cycle device according to claim 3, further comprising a third pressure reducing element provided in the third flow path to reduce the pressure of the refrigerant after passing through the second radiator. 前記第1流路における前記放熱器を通過後かつ前記合流部により前記第3流路が合流する前の位置に設けられ、当該放熱器を通過後の冷媒を減圧する第4減圧要素を備えることを特徴とする、請求項2に記載の冷凍サイクル装置。 The refrigeration cycle device according to claim 2, further comprising a fourth pressure reducing element that is provided in the first flow path after the refrigerant has passed through the radiator and before the junction where the third flow path joins, and reduces the pressure of the refrigerant after the refrigerant has passed through the radiator. 冷媒の組成の少なくとも一部は、二酸化炭素であることを特徴とする、請求項1乃至5に記載の冷凍サイクル装置。 The refrigeration cycle device according to claims 1 to 5, characterized in that at least a portion of the refrigerant composition is carbon dioxide. 前記第1流路における前記放熱器を通過前かつ前記合流部により前記第3流路が合流する前の位置と、当該第3流路における前記合流部により当該第1流路へ合流する前の位置との夫々に、冷媒の温度を計測する温度センサと、
前記温度センサにて計測された冷媒の温度に基づいて、冷媒の循環に係る制御を行う制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第1流路にて計測された冷媒の温度が、前記第3流路にて計測された冷媒の温度より高い場合に、前記第1減圧要素の流動抵抗が増加するように制御する
ことを特徴とする、請求項1に記載の冷凍サイクル装置。
a temperature sensor for measuring a temperature of the refrigerant at a position in the first flow path before the refrigerant passes through the radiator and before the third flow path merges with the first flow path at the merging portion, and at a position in the third flow path before the third flow path merges with the first flow path at the merging portion;
A control unit that controls the circulation of the refrigerant based on the temperature of the refrigerant measured by the temperature sensor,
2. The refrigeration cycle apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls the flow resistance of the first pressure reducing element to increase when a temperature of the refrigerant measured in the first flow path is higher than a temperature of the refrigerant measured in the third flow path.
前記第1流路における前記放熱器を通過前かつ前記合流部により前記第3流路が合流する前の位置と、当該第3流路における前記合流部により当該第1流路へ合流する前の位置との夫々に、冷媒の温度を計測する温度センサと、
前記温度センサにて計測された冷媒の温度に基づいて、冷媒の循環に係る制御を行う制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第1流路にて計測された冷媒の温度が、前記第3流路にて計測された冷媒の温度より高い場合に、前記第2圧縮要素の流量が増加するように制御する
ことを特徴とする、請求項1に記載の冷凍サイクル装置。
a temperature sensor for measuring a temperature of the refrigerant at a position in the first flow path before the refrigerant passes through the radiator and before the third flow path merges with the first flow path at the merging portion, and at a position in the third flow path before the third flow path merges with the first flow path at the merging portion;
A control unit that controls the circulation of the refrigerant based on the temperature of the refrigerant measured by the temperature sensor,
2. The refrigeration cycle apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls a flow rate of the second compression element to increase when a temperature of the refrigerant measured in the first flow path is higher than a temperature of the refrigerant measured in the third flow path.
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