JP2013036685A

JP2013036685A - Refrigerating apparatus

Info

Publication number: JP2013036685A
Application number: JP2011173324A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Fujinaka; 伸一藤中
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2011-08-08
Filing date: 2011-08-08
Publication date: 2013-02-21

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a refrigerating apparatus that can effectively utilize the ability of an evaporator.SOLUTION: The refrigerating apparatus 10 includes: a compressor 16; a condenser 19 for condensing a refrigerant that is compressed by the compressor 16; a first expansion valve 22 for expanding the refrigerant that is condensed by the condenser 19 to transform the refrigerant into a vapor-liquid two-phased refrigerant; a chilling evaporator 25 for evaporating the vapor-liquid two-phased refrigerant that is expanded by the first expansion valve 22 to cause the vapor-liquid two-phased refrigerant to flow out; a gas-liquid separator 28 into which the vapor-liquid two-phased refrigerant that flows out from the chilling evaporator 25 flows, and that separates the refrigerant into a gas refrigerant and a liquid refrigerant; a freezing evaporator 34 for evaporating the liquid refrigerant that is separated by the gas-liquid separator 28; a connection pipe 43 for supplying the gas refrigerant that is separated by the gas-liquid separator 28 to the compressor 16; a second expansion valve 31 for expanding the liquid refrigerant that flows into the freezing evaporator 34; and a second compressor 37 for compressing the refrigerant that is evaporated by the freezing evaporator 34.

Description

本発明は、冷凍装置に関するものである。 The present invention relates to a refrigeration apparatus.

従来、下記特許文献１に開示されているように、複数の蒸発器を備えた冷凍装置が知られている。この特許文献１に開示された冷凍装置では、凝縮器に繋がる液側配管が３つの配管に分岐しており、これら分岐された配管にそれぞれ蒸発器が接続されている。そして、各蒸発器に繋がるガス側配管が合流して圧縮機の吸入側に接続された構成となっている。 Conventionally, as disclosed in the following Patent Document 1, a refrigeration apparatus including a plurality of evaporators is known. In the refrigeration apparatus disclosed in Patent Document 1, a liquid side pipe connected to a condenser is branched into three pipes, and an evaporator is connected to each of the branched pipes. And the gas side piping connected to each evaporator joins, and it has the structure connected to the suction side of the compressor.

国際公開第ＷＯ０２／４６６６３号International Publication No. WO02 / 46663

前記特許文献１に開示された冷凍装置では、各蒸発器に繋がるガス側配管が合流して圧縮機の吸入側に接続された構成となっているので、各蒸発器から流出する冷媒が過熱された状態になるように制御する必要がある。液冷媒が含まれた冷媒が圧縮機に吸入されると、圧縮機の圧縮機構を損傷する虞が生ずるからである。このように蒸発器から過熱冷媒が流出するように動作させる場合、液状態又は気液二相の状態で蒸発器内に流入した冷媒は、蒸発器の伝熱管内で完全に蒸発し、その後、伝熱管内で過熱されることとなる。すなわち、蒸発器内において伝熱管の一部では冷媒の潜熱変化を起こさせない領域となっている。このため、前記冷凍装置では、蒸発器の有する能力を有効に利用できていない。 In the refrigeration apparatus disclosed in Patent Document 1, since the gas side pipes connected to each evaporator are joined and connected to the suction side of the compressor, the refrigerant flowing out from each evaporator is overheated. It is necessary to control so that This is because if the refrigerant containing the liquid refrigerant is sucked into the compressor, the compressor compression mechanism may be damaged. In this way, when operating so that the superheated refrigerant flows out of the evaporator, the refrigerant that has flowed into the evaporator in a liquid state or a gas-liquid two-phase state is completely evaporated in the heat transfer tube of the evaporator, and then It will be overheated in the heat transfer tube. That is, in the evaporator, a part of the heat transfer tube is a region in which the latent heat change of the refrigerant is not caused. For this reason, in the said refrigeration apparatus, the capability which an evaporator has cannot be utilized effectively.

そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、蒸発器の有する能力を有効に利用できる冷凍装置を提供することにある。 Then, this invention is made | formed in view of this point, The place made into the objective is to provide the freezing apparatus which can utilize the capability which an evaporator has effectively.

前記の目的を達成するため、本発明は、圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮手段と、前記凝縮手段で凝縮した冷媒を膨張させて気液二相冷媒とする膨張弁と、前記膨張弁で膨張した気液二相冷媒を蒸発させて、気液二相冷媒を流出させる第１蒸発手段と、前記第１蒸発手段から流出した気液二相の冷媒が流入し、当該冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離するための気液分離器と、前記気液分離器で分離された液冷媒を蒸発させる第２蒸発手段と、前記気液分離器で分離されたガス冷媒を前記圧縮機に供給する接続配管と、を備えている冷凍装置である。 In order to achieve the above object, the present invention provides a compressor, condensing means for condensing refrigerant compressed by the compressor, and expansion of the refrigerant condensed by the condensing means into a gas-liquid two-phase refrigerant. A first evaporation means for evaporating the gas-liquid two-phase refrigerant expanded by the expansion valve and causing the gas-liquid two-phase refrigerant to flow out; and a gas-liquid two-phase refrigerant flowing out from the first evaporation means The gas-liquid separator for separating the refrigerant into a gas refrigerant and a liquid refrigerant, the second evaporation means for evaporating the liquid refrigerant separated by the gas-liquid separator, and the gas-liquid separator And a connecting pipe for supplying a gas refrigerant to the compressor.

本発明では、第１蒸発手段が過熱冷媒を流出させるのではなく、気液二相の冷媒を流出させる。このため、第１蒸発手段の全体に亘って熱伝達率の高い気液二相の冷媒が流れ、第１蒸発手段の全体で冷媒の潜熱変化を起こさせることができる。したがって、第１蒸発手段の全体を有効に使用することができるので、第１蒸発手段を従来の構成よりも小型化したとしても同等の性能を発揮させることができる。しかも、第１蒸発手段の出口側での過熱度を正確に管理する必要がなくなるため、運転制御方法を簡略化することが可能である。さらに、気液分離器で気液二相の冷媒から液冷媒を分離する一方、接続配管を通してガス冷媒を圧縮機に吸入させることができる。したがって、液冷媒が圧縮機に吸入されることを防止することができる。また、気液分離器で分離された液冷媒を第２蒸発手段で蒸発させるため、冷熱として利用でき、冷媒の冷熱を無駄にすることもない。 In the present invention, the first evaporation means does not cause the superheated refrigerant to flow out, but causes the gas-liquid two-phase refrigerant to flow out. For this reason, a gas-liquid two-phase refrigerant having a high heat transfer rate flows over the entire first evaporation means, and the latent heat of the refrigerant can be changed throughout the first evaporation means. Therefore, since the entire first evaporation means can be used effectively, the same performance can be exhibited even if the first evaporation means is made smaller than the conventional configuration. In addition, since it is not necessary to accurately manage the degree of superheating on the outlet side of the first evaporation means, the operation control method can be simplified. Furthermore, while the liquid refrigerant is separated from the gas-liquid two-phase refrigerant by the gas-liquid separator, the gas refrigerant can be sucked into the compressor through the connection pipe. Therefore, the liquid refrigerant can be prevented from being sucked into the compressor. Further, since the liquid refrigerant separated by the gas-liquid separator is evaporated by the second evaporation means, it can be used as cold heat, and the cold heat of the refrigerant is not wasted.

ここで、前記冷凍装置は、前記第１蒸発手段が複数の蒸発器を含んでいてもよく、この場合には、前記膨張弁は１つだけ設けられていてもよい。 Here, in the refrigeration apparatus, the first evaporation means may include a plurality of evaporators, and in this case, only one expansion valve may be provided.

この態様では、第１蒸発手段を構成する複数の蒸発器に対してそれぞれ膨張弁が設けられる構成に比べ、構成を簡素化することができる。すなわち、従来のように、蒸発手段の出口側において、所定の過熱度に過熱された冷媒が流出させる構成の場合において、複数の蒸発器が設けられる構成のときには、各蒸発器において出口側の過熱度を精度良く制御する必要性があることから、各蒸発器に対してそれぞれ膨張弁が必要となる。これに対し、本発明では、第１蒸発手段から気液二相冷媒を流出させる構成となっているので、過熱度を制御するための膨張弁を各蒸発器に対して設ける必要がなく、構成を簡素化することができる。 In this aspect, the configuration can be simplified compared to the configuration in which the expansion valves are provided for the plurality of evaporators constituting the first evaporator. That is, in the case of a configuration in which a plurality of evaporators are provided in the configuration in which the refrigerant superheated to a predetermined superheat degree flows out on the outlet side of the evaporation means as in the prior art, in each evaporator, the outlet side superheat Since there is a need to accurately control the degree, an expansion valve is required for each evaporator. On the other hand, in the present invention, since the gas-liquid two-phase refrigerant flows out from the first evaporation means, it is not necessary to provide an expansion valve for controlling the degree of superheat for each evaporator. Can be simplified.

前記冷凍装置は、前記第２蒸発手段に流入する液冷媒を膨張させる第２膨張弁と、前記第２蒸発手段で蒸発した冷媒を圧縮する第２圧縮機と、を備えていてもよく、この場合には、前記第２圧縮機で圧縮された冷媒は、前記接続配管に導入されるのが好ましい。 The refrigeration apparatus may include a second expansion valve for expanding the liquid refrigerant flowing into the second evaporation means, and a second compressor for compressing the refrigerant evaporated by the second evaporation means. In this case, it is preferable that the refrigerant compressed by the second compressor is introduced into the connection pipe.

この態様では、第２蒸発手段で蒸発した冷媒が第２圧縮機で圧縮されるが、この冷媒は過熱された状態で第２圧縮機から吐出される。一方、気液分離器から流出したガス冷媒が接続配管を通して圧縮機に吸入されるが、この冷媒には、気液分離器が満タンになった場合に液冷媒が含まれることがある。このような場合でも、第２圧縮機から吐出された過熱冷媒と混合されることにより、液冷媒が圧縮機に吸入されることを防止することができる。また、第２蒸発手段には、膨張弁及び第２膨張弁で減圧されて液密度の低い液冷媒が流れる。したがって、第１蒸発手段と第２蒸発手段とが並列に接続された構成に比べ、全体の冷媒量を減らすことができる。 In this aspect, the refrigerant evaporated by the second evaporation means is compressed by the second compressor, and this refrigerant is discharged from the second compressor in an overheated state. On the other hand, the gas refrigerant that has flowed out of the gas-liquid separator is sucked into the compressor through the connection pipe, and this refrigerant may contain liquid refrigerant when the gas-liquid separator becomes full. Even in such a case, the liquid refrigerant can be prevented from being sucked into the compressor by being mixed with the superheated refrigerant discharged from the second compressor. In addition, liquid refrigerant having a low liquid density flows through the second evaporation means by being depressurized by the expansion valve and the second expansion valve. Therefore, the total amount of refrigerant can be reduced as compared with the configuration in which the first evaporation means and the second evaporation means are connected in parallel.

前記第１蒸発手段は、冷蔵庫内の空気を冷却するための冷蔵用蒸発手段として構成され、前記第２蒸発手段は、冷凍庫内の空気を冷却するための冷凍用蒸発手段として構成されていてもよい。 The first evaporation means may be configured as a refrigeration evaporation means for cooling the air in the refrigerator, and the second evaporation means may be configured as a refrigeration evaporation means for cooling the air in the freezer. Good.

この態様では、第１蒸発手段が冷蔵庫に配置される冷蔵用蒸発手段として構成され、冷蔵用蒸発手段から気液二相の冷媒を流出させる構成となるので、冷蔵用蒸発手段の有する能力を有効に利用することができる。このため、冷蔵用蒸発手段を従来よりも小型化することができ、冷蔵庫内の容積を確保することが可能となる。 In this aspect, the first evaporating means is configured as a refrigeration evaporating means disposed in the refrigerator, and the gas-liquid two-phase refrigerant is allowed to flow out from the refrigeration evaporating means. Can be used. For this reason, the refrigeration evaporation means can be made smaller than before, and the volume in the refrigerator can be secured.

前記第１蒸発手段及び前記第２蒸発手段では、空気と伝熱管内の冷媒とが同じ方向に流れて熱交換する構成であってもよい。 The first evaporation means and the second evaporation means may be configured such that air and the refrigerant in the heat transfer tube flow in the same direction to exchange heat.

この態様では、空気及び冷媒の傾き方向が同じになるため、空気入口側での空気温度と冷媒温度との温度差を低減することができる。このため伝熱管が局所的に着霜することを防止することができる。 In this aspect, since the inclination directions of the air and the refrigerant are the same, the temperature difference between the air temperature and the refrigerant temperature on the air inlet side can be reduced. For this reason, it can prevent that a heat exchanger tube forms frost locally.

以上説明したように、本発明によれば、冷凍装置に設けられた蒸発器の有する能力を有効に利用することができる。 As described above, according to the present invention, the capability of the evaporator provided in the refrigeration apparatus can be used effectively.

本発明の実施形態に係る冷凍装置を概略的に示す図である。1 is a diagram schematically showing a refrigeration apparatus according to an embodiment of the present invention. （ａ）比較例としての冷凍装置に設けられた蒸発器における空気の流れと冷媒の流れの関係を説明するための図であり、（ｂ）本発明の実施形態に係る冷凍装置に設けられた蒸発器における空気の流れと冷媒の流れの関係を説明するための図である。(A) It is a figure for demonstrating the relationship between the flow of the air in the evaporator provided in the freezing apparatus as a comparative example, and the flow of a refrigerant | coolant, (b) It was provided in the freezing apparatus which concerns on embodiment of this invention. It is a figure for demonstrating the relationship between the flow of the air in an evaporator, and the flow of a refrigerant | coolant. 本発明のその他の実施形態に係る冷凍装置を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the freezing apparatus which concerns on other embodiment of this invention. 本発明のその他の実施形態に係る冷凍装置を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the freezing apparatus which concerns on other embodiment of this invention. 参考例に係る冷凍装置を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the freezing apparatus which concerns on a reference example.

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、本実施形態に係る冷凍装置１０を概略的に示している。同図に示すように、冷凍装置１０には、冷媒配管が閉回路状に接続された冷媒回路１３が設けられている。冷媒回路１３には、主として、高段側圧縮機である圧縮機（第１圧縮機）１６と、凝縮手段である凝縮器（室外熱交換器）１９と、膨張弁（第１膨張弁）２２と、第１蒸発手段である冷蔵用蒸発器２５と、気液分離器２８と、第２膨張弁３１と、第２蒸発手段である冷凍用蒸発器３４と、低段側圧縮機である第２圧縮機３７と、が設けられている。冷媒回路１３では、冷媒が循環することにより、蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。冷媒としては、例えばＨＦＣ系冷媒であるＲ４１０Ａ冷媒が用いられている。このＲ４１０Ａ冷媒は、比較的比熱比の大きな冷媒である。 FIG. 1 schematically shows a refrigeration apparatus 10 according to the present embodiment. As shown in the figure, the refrigeration apparatus 10 is provided with a refrigerant circuit 13 in which refrigerant piping is connected in a closed circuit shape. The refrigerant circuit 13 mainly includes a compressor (first compressor) 16 that is a high-stage compressor, a condenser (outdoor heat exchanger) 19 that is a condensing means, and an expansion valve (first expansion valve) 22. The refrigeration evaporator 25 as the first evaporation means, the gas-liquid separator 28, the second expansion valve 31, the refrigeration evaporator 34 as the second evaporation means, and the first compressor as the low-stage compressor. 2 compressors 37 are provided. In the refrigerant circuit 13, a vapor compression refrigeration cycle is performed by circulating the refrigerant. As the refrigerant, for example, an R410A refrigerant that is an HFC refrigerant is used. This R410A refrigerant is a refrigerant having a relatively large specific heat ratio.

圧縮機１６及び凝縮器１９は、室外機４０に設けられている。一方、第１膨張弁２２、冷蔵用蒸発器２５、気液分離器２８、第２膨張弁３１、冷凍用蒸発器３４及び第２圧縮機３７は、室内側に配置されている。冷蔵用蒸発器２５は冷蔵庫（図略）内の空気を冷却し、冷凍用蒸発器３４は冷凍庫（図略）内の空気を冷却する。 The compressor 16 and the condenser 19 are provided in the outdoor unit 40. On the other hand, the first expansion valve 22, the refrigeration evaporator 25, the gas-liquid separator 28, the second expansion valve 31, the refrigeration evaporator 34, and the second compressor 37 are arranged on the indoor side. The refrigeration evaporator 25 cools the air in the refrigerator (not shown), and the refrigeration evaporator 34 cools the air in the freezer (not shown).

圧縮機１６は、吸入ポート、圧縮機構及び吐出ポートを有し、吸入ポートから吸入した冷媒を圧縮機構で圧縮して、吐出ポートから圧縮冷媒を吐出する。圧縮機１６としては、例えば、スクロール圧縮機等の種々の圧縮機を採用することができる。なお、本実施形態では、圧縮機１６は、高圧ドーム型の圧縮機として構成されている。 The compressor 16 has a suction port, a compression mechanism, and a discharge port, compresses the refrigerant sucked from the suction port by the compression mechanism, and discharges the compressed refrigerant from the discharge port. As the compressor 16, various compressors, such as a scroll compressor, are employable, for example. In the present embodiment, the compressor 16 is configured as a high-pressure dome type compressor.

凝縮器１９は、配管を介して圧縮機１６の吐出ポートと接続されており、圧縮機１６で圧縮された冷媒を室外空気と熱交換させる。凝縮器１９としては、例えばクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器等を採用することができる。凝縮器１９の近傍には、室外空気を凝縮器１９へ送風するための室外ファン（図示省略）が設けられていてもよい。 The condenser 19 is connected to a discharge port of the compressor 16 through a pipe, and exchanges heat between the refrigerant compressed by the compressor 16 and outdoor air. As the condenser 19, for example, a cross fin type fin-and-tube heat exchanger or the like can be employed. An outdoor fan (not shown) for blowing outdoor air to the condenser 19 may be provided in the vicinity of the condenser 19.

第１膨張弁２２は、冷媒回路１３において凝縮器１９と冷蔵用蒸発器２５との間に配設され、凝縮器１９によって凝縮した冷媒を所定の圧力に減圧させる。膨張弁で膨張した冷媒は気液二相の冷媒となる。膨張弁２２として、例えば開度可変の電子膨張弁を採用することができる。 The first expansion valve 22 is disposed between the condenser 19 and the refrigeration evaporator 25 in the refrigerant circuit 13 and depressurizes the refrigerant condensed by the condenser 19 to a predetermined pressure. The refrigerant expanded by the expansion valve becomes a gas-liquid two-phase refrigerant. As the expansion valve 22, for example, an electronic expansion valve with a variable opening can be employed.

冷蔵用蒸発器２５は、第１膨張弁２２で減圧された気液二相冷媒を冷蔵庫内の空気と熱交換させることによって蒸発させる熱交換器である。すなわち、本実施形態に係る冷凍装置１０では、冷蔵用蒸発器２５から気液二相の冷媒が流出する。 The refrigeration evaporator 25 is a heat exchanger that evaporates the heat-exchanged gas-liquid two-phase refrigerant decompressed by the first expansion valve 22 with the air in the refrigerator. That is, in the refrigeration apparatus 10 according to the present embodiment, the gas-liquid two-phase refrigerant flows out from the refrigeration evaporator 25.

冷蔵用蒸発器２５として、例えばクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器等を採用することできる。なお、冷蔵用蒸発器２５の近傍には、庫内空気を冷蔵用蒸発器２５へ送風するための庫内ファン（図示省略）が設けられていてもよい。 As the refrigeration evaporator 25, for example, a cross fin type fin-and-tube heat exchanger or the like can be employed. In the vicinity of the refrigeration evaporator 25, an internal fan (not shown) for blowing the internal air to the refrigeration evaporator 25 may be provided.

気液分離器２８は、冷媒回路１３における冷蔵用蒸発器２５の下流側に配置されており、冷蔵用蒸発器２５から流出した冷媒が流入する。冷蔵用蒸発器２５から気液二相の状態で流出した冷媒は、気液分離器２８において液冷媒とガス冷媒とに分離される。 The gas-liquid separator 28 is disposed on the downstream side of the refrigeration evaporator 25 in the refrigerant circuit 13, and the refrigerant that has flowed out of the refrigeration evaporator 25 flows in. The refrigerant that flows out of the refrigeration evaporator 25 in a gas-liquid two-phase state is separated into a liquid refrigerant and a gas refrigerant in the gas-liquid separator 28.

気液分離器２８と圧縮機１６の吸入ポートとは、接続配管４３によって接続されている。この接続配管４３は、冷媒回路１３の一部を構成する配管であり、一端が気液分離器２８の上部に接続されている。 The gas-liquid separator 28 and the suction port of the compressor 16 are connected by a connection pipe 43. The connection pipe 43 is a pipe constituting a part of the refrigerant circuit 13, and one end thereof is connected to the upper part of the gas-liquid separator 28.

接続配管４３には、一端が気液分離器２８の下端部に接続された熱回収配管４６の他端が接続されている。この熱回収配管４６には、上流側から順に第２膨張弁３１、冷凍用蒸発器３４及び第２圧縮機３７が配設されている。すなわち、熱回収配管４６では、気液分離器２８によって気液二相の冷媒から分離された液冷媒を減圧させた上で蒸発させることにより、冷媒から冷熱が回収される。 The connection pipe 43 is connected to the other end of a heat recovery pipe 46 having one end connected to the lower end of the gas-liquid separator 28. The heat recovery pipe 46 is provided with a second expansion valve 31, a freezing evaporator 34, and a second compressor 37 in order from the upstream side. That is, in the heat recovery pipe 46, the liquid refrigerant separated from the gas-liquid two-phase refrigerant by the gas-liquid separator 28 is depressurized and evaporated to recover cold heat from the refrigerant.

冷凍用蒸発器３４は、第２膨張弁３１で減圧された冷媒を冷凍庫内の空気と熱交換させることによって蒸発させる熱交換器である。冷凍用蒸発器３４では、流出する冷媒が過熱された冷媒となるように運転制御される。 The refrigeration evaporator 34 is a heat exchanger that evaporates the refrigerant decompressed by the second expansion valve 31 by exchanging heat with the air in the freezer. In the refrigeration evaporator 34, the operation is controlled so that the refrigerant flowing out becomes a superheated refrigerant.

冷凍用蒸発器３４として、例えばクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器等を採用することできる。なお、冷凍用蒸発器３４の近傍には、庫内空気を冷凍用蒸発器３４へ送風するための庫内ファン（図示省略）が設けられていてもよい。 As the refrigeration evaporator 34, for example, a cross fin type fin-and-tube heat exchanger or the like can be employed. In the vicinity of the refrigeration evaporator 34, an internal fan (not shown) for blowing the internal air to the refrigeration evaporator 34 may be provided.

第２膨張弁３１は、熱回収配管４６において気液分離器２８と冷凍用蒸発器３４との間に配設され、気液分離器２８から流出した液冷媒を所定の圧力に減圧させる。第２膨張弁３１として、例えば開度可変の電子膨張弁を採用することができる。 The second expansion valve 31 is disposed between the gas-liquid separator 28 and the refrigeration evaporator 34 in the heat recovery pipe 46, and reduces the liquid refrigerant flowing out of the gas-liquid separator 28 to a predetermined pressure. As the second expansion valve 31, for example, an electronic expansion valve having a variable opening degree can be employed.

第２圧縮機３７は、冷凍用蒸発器３４で蒸発したガス冷媒を圧縮する。第２圧縮機３７は、吸入ポート、圧縮機構及び吐出ポートを有し、吸入ポートから吸入した冷媒を圧縮機構で圧縮して、吐出ポートから圧縮冷媒を吐出する。第２圧縮機３７としては、例えば、スクロール圧縮機等の種々の圧縮機を採用することができる。なお、本実施形態では、第２圧縮機３７は、高圧ドーム型の圧縮機として構成されている。 The second compressor 37 compresses the gas refrigerant evaporated in the refrigeration evaporator 34. The second compressor 37 has a suction port, a compression mechanism, and a discharge port, compresses the refrigerant sucked from the suction port by the compression mechanism, and discharges the compressed refrigerant from the discharge port. As the 2nd compressor 37, various compressors, such as a scroll compressor, are employable, for example. In the present embodiment, the second compressor 37 is configured as a high-pressure dome type compressor.

第２圧縮機３７の吐出ポートに接続された配管（熱回収配管４６の一部の配管）は、接続配管４３に接続されていて、第２圧縮機３７で圧縮された冷媒は、接続配管４３を流れる冷媒に合流し、圧縮機１６に吸入される。 A pipe connected to the discharge port of the second compressor 37 (a part of the heat recovery pipe 46) is connected to the connection pipe 43, and the refrigerant compressed by the second compressor 37 is connected to the connection pipe 43. The refrigerant flows through the refrigerant and is sucked into the compressor 16.

図２（ｂ）に示すように、冷蔵用蒸発器２５及び冷凍用蒸発器３４では、空気と伝熱管４９内の冷媒とが同じ方向に流れて熱交換する。すなわち、図略の庫内ファンが駆動することによって生ずる庫内空気の流れの向きが、伝熱管内の冷媒の流れの向きと同じになるように庫内ファンが設置されている。図２（ａ）（ｂ）は、伝熱管４９においてフィン５２を貫通する直管部を示すが、冷媒は、この直管部内を紙面垂直方向に流れつつ、Ｕ字管（図示省略）内を図の矢印方向に流れるため、冷媒は全体として当該矢印方向に流れる。比較例を示す図２（ａ）のように、空気の流れと冷媒の流れが逆向きになっている場合（対向流）には、冷媒出口側（空気入口側）における空気の温度と冷媒の蒸発温度との温度差が大きく、冷媒出口側において着霜量が多くなる。これに対し、図２（ｂ）に示す本実施形態の場合のように、空気の流れと冷媒の流れが同じ向きになっている場合（平行流）には、冷媒入口側（空気入口側）における空気の温度と冷媒の蒸発温度との温度差が比較的小さくなるため、冷媒出口側における着霜量は比較的少なくなる。 As shown in FIG. 2B, in the refrigeration evaporator 25 and the refrigeration evaporator 34, the air and the refrigerant in the heat transfer tube 49 flow in the same direction to exchange heat. That is, the internal fan is installed so that the direction of the internal air flow generated by driving the internal fan (not shown) is the same as the direction of the refrigerant flow in the heat transfer tube. 2 (a) and 2 (b) show a straight tube portion that penetrates the fin 52 in the heat transfer tube 49. The refrigerant flows in the U-tube (not shown) while flowing in the straight tube portion in the direction perpendicular to the paper surface. Since the refrigerant flows in the direction of the arrow in the figure, the refrigerant flows in the direction of the arrow as a whole. As shown in FIG. 2A showing a comparative example, when the air flow and the refrigerant flow are opposite (opposite flow), the air temperature and the refrigerant flow at the refrigerant outlet side (air inlet side) The temperature difference from the evaporation temperature is large, and the amount of frost formation increases on the refrigerant outlet side. On the other hand, when the air flow and the refrigerant flow are in the same direction (parallel flow) as in the case of the present embodiment shown in FIG. 2B, the refrigerant inlet side (air inlet side) Since the temperature difference between the air temperature and the refrigerant evaporation temperature is relatively small, the amount of frost formation on the refrigerant outlet side is relatively small.

本実施形態に係る冷凍装置１０では、圧縮機１６によって圧縮されたガス冷媒は凝縮器１９において、凝縮して液冷媒となる。この液冷媒は、第１膨張弁２２で減圧されて気液二相の状態となり、冷蔵用蒸発器２５に導入される。冷蔵用蒸発器２５では、液冷媒が冷蔵庫内の空気と熱交換して、その一部が蒸発する。この冷蔵用蒸発器２５からは気液二相の状態のままで冷媒が流出し、気液分離器２８に導入される。気液分離器２８では、気液二相の冷媒が液冷媒とガス冷媒とに分離し、ガス冷媒は、接続配管４３を通して圧縮機１６に吸入される。一方、液冷媒は、熱回収配管４６を流れ、第２膨張弁３１で減圧された後、冷凍用蒸発器３４に導入される。冷凍用蒸発器３４において、液冷媒は冷凍庫内の空気と熱交換して蒸発し、これにより、庫内空気が冷却される。冷凍用蒸発器３４において蒸発した冷媒は過熱された状態となっており、このガス冷媒は第２圧縮機３７で圧縮された後、接続配管４３を流れるガス冷媒と合流する。このため、気液分離器２８内が液冷媒で満たされることによって、接続配管４３を流れる冷媒に液冷媒が含まれた状態となることがあったとしても、第２圧縮機３７から吐出された過熱冷媒と混合されることにより、液冷媒が圧縮機に吸入することを防止することができる。 In the refrigeration apparatus 10 according to the present embodiment, the gas refrigerant compressed by the compressor 16 is condensed in the condenser 19 to become a liquid refrigerant. This liquid refrigerant is decompressed by the first expansion valve 22 to be in a gas-liquid two-phase state and is introduced into the refrigeration evaporator 25. In the refrigeration evaporator 25, the liquid refrigerant exchanges heat with the air in the refrigerator, and a part thereof evaporates. From the refrigeration evaporator 25, the refrigerant flows out in a gas-liquid two-phase state and is introduced into the gas-liquid separator 28. In the gas-liquid separator 28, the gas-liquid two-phase refrigerant is separated into a liquid refrigerant and a gas refrigerant, and the gas refrigerant is sucked into the compressor 16 through the connection pipe 43. On the other hand, the liquid refrigerant flows through the heat recovery pipe 46, is decompressed by the second expansion valve 31, and is then introduced into the refrigeration evaporator 34. In the refrigerating evaporator 34, the liquid refrigerant evaporates by exchanging heat with the air in the freezer, thereby cooling the air in the refrigerator. The refrigerant evaporated in the refrigeration evaporator 34 is overheated, and this gas refrigerant is compressed by the second compressor 37 and then merged with the gas refrigerant flowing through the connection pipe 43. For this reason, even if the liquid refrigerant is contained in the refrigerant flowing through the connection pipe 43 by filling the gas-liquid separator 28 with the liquid refrigerant, the gas / liquid separator 28 is discharged from the second compressor 37. By mixing with the superheated refrigerant, the liquid refrigerant can be prevented from being sucked into the compressor.

以上説明したように、本実施形態では、冷蔵用蒸発器２５が過熱冷媒を流出させるのではなく、気液二相の冷媒を流出させる。このため、冷蔵用蒸発器２５の全体に亘って熱伝達率の高い気液二相の冷媒が流れ、冷蔵用蒸発器２５の全体で冷媒の潜熱変化を起こさせることができる。したがって、冷蔵用蒸発器２５の全体を有効に使用することができるので、冷蔵用蒸発器２５を従来の構成よりも小型化したとしても同等の性能を発揮させることができる。このため、冷蔵庫内空間における冷蔵用蒸発器２５の占める体積を小さくすることができるため、より多くの貯蔵物を保管できる。しかも、冷蔵用蒸発器２５の出口側での過熱度を正確に管理する必要がなくなるため、運転制御方法を簡略化することが可能である。さらに、気液分離器２８で気液二相冷媒から液冷媒を分離する一方、接続配管４３を通してガス冷媒を圧縮機１６に吸入させることができる。したがって、液冷媒が圧縮機１６に吸入されることを防止することができる。また、気液分離器２８で分離された液冷媒を冷凍用蒸発器３４で蒸発させるため、冷熱として利用でき、冷媒の冷熱を無駄にすることもない。 As described above, in the present embodiment, the refrigerating evaporator 25 does not cause the superheated refrigerant to flow out, but causes the gas-liquid two-phase refrigerant to flow out. For this reason, a gas-liquid two-phase refrigerant having a high heat transfer rate flows through the entire refrigeration evaporator 25, and latent heat change of the refrigerant can be caused throughout the refrigeration evaporator 25. Therefore, since the entire refrigeration evaporator 25 can be used effectively, even if the refrigeration evaporator 25 is made smaller than the conventional configuration, the same performance can be exhibited. For this reason, since the volume which the refrigeration evaporator 25 occupies in the refrigerator internal space can be reduced, more stored items can be stored. Moreover, since it is not necessary to accurately manage the degree of superheat on the outlet side of the refrigeration evaporator 25, the operation control method can be simplified. Further, the gas / liquid separator 28 separates the liquid refrigerant from the gas / liquid two-phase refrigerant, while the gas refrigerant can be sucked into the compressor 16 through the connection pipe 43. Therefore, the liquid refrigerant can be prevented from being sucked into the compressor 16. Further, since the liquid refrigerant separated by the gas-liquid separator 28 is evaporated by the refrigeration evaporator 34, it can be used as cold heat, and the cold heat of the refrigerant is not wasted.

更に本実施形態では、冷凍用蒸発器３４で蒸発した冷媒が第２圧縮機３７で圧縮されるが、この冷媒は過熱された状態で第２圧縮機３７から吐出される。一方、気液分離器２８の上部から流出したガス冷媒が接続配管４３を通して圧縮機１６に吸入されるが、この冷媒には、気液分離器２８が満タンになった場合に液冷媒が含まれることがある。このような場合でも、第２圧縮機３７から吐出された過熱冷媒と混合されることにより、液冷媒が圧縮機１６に吸入されることを防止することができる。特に、冷媒として比熱比の大きな例えばＲ４１０Ａ冷媒が用いられているので、所定の圧縮比で圧縮したときの吐出ガスの温度が上がりやすく、冷媒が過熱状態になり易いものとなっている。また、冷凍用蒸発器３４には、第１膨張弁２２及び第２膨張弁３１で減圧されて液密度の低い液冷媒が流れる。したがって、冷蔵用蒸発器２５と冷凍用蒸発器３４とが並列に接続された構成に比べ、全体の冷媒量を減らすことができる。しかも、低密度の液冷媒が流れる構成とすることにより、圧損を低減できるため、配管長を長くすることが可能となる。この結果、冷凍用蒸発器３４の配置の自由度を大きくすることができる。 Further, in the present embodiment, the refrigerant evaporated by the refrigeration evaporator 34 is compressed by the second compressor 37, and this refrigerant is discharged from the second compressor 37 in an overheated state. On the other hand, the gas refrigerant flowing out from the upper part of the gas-liquid separator 28 is sucked into the compressor 16 through the connection pipe 43, and this refrigerant includes liquid refrigerant when the gas-liquid separator 28 is full. May be. Even in such a case, the liquid refrigerant can be prevented from being sucked into the compressor 16 by being mixed with the superheated refrigerant discharged from the second compressor 37. In particular, since the R410A refrigerant having a large specific heat ratio, for example, is used as the refrigerant, the temperature of the discharge gas when compressed at a predetermined compression ratio is likely to rise, and the refrigerant is likely to be overheated. Further, liquid refrigerant having a low liquid density flows through the refrigeration evaporator 34 by being depressurized by the first expansion valve 22 and the second expansion valve 31. Therefore, the entire refrigerant amount can be reduced as compared with the configuration in which the refrigeration evaporator 25 and the refrigeration evaporator 34 are connected in parallel. Moreover, since the pressure loss can be reduced by adopting a configuration in which a low-density liquid refrigerant flows, the pipe length can be increased. As a result, the degree of freedom of arrangement of the refrigeration evaporator 34 can be increased.

なお、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、図３に示すように、第１蒸発手段が複数の蒸発器２５ａ，２５ｂを含む構成としてもよい。すなわち、前記実施形態では、１つの冷蔵用蒸発器２５が設けられる構成としたが、これに代え、複数の冷蔵用蒸発器２５ａ，２５ｂが設けられる構成としてもよい。これにより、冷蔵用蒸発器２５ａ，２５ｂの配置の自由度が増し、冷蔵庫内をより均一に冷却することが可能となる。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and improvements can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, as shown in FIG. 3, the first evaporation means may include a plurality of evaporators 25a and 25b. That is, in the said embodiment, although it was set as the structure provided with one refrigeration evaporator 25, it is good also as a structure provided with several refrigeration evaporator 25a, 25b instead of this. Thereby, the freedom degree of arrangement | positioning of the evaporators 25a and 25b for refrigeration increases, and it becomes possible to cool the inside of a refrigerator more uniformly.

この場合において、膨張弁２２は、蒸発器２５ａ，２５ｂごとに設けられていてもよいが、図３では、１つの膨張弁２２が設けられる構成を示している。すなわち、冷媒回路１３の配管が膨張弁２２の下流側において複数の配管に分岐され、分岐された各配管にそれぞれ冷蔵用蒸発器２５ａ，２５ｂが配設された構成となっている。なお、第２蒸発手段が複数の蒸発器で構成されていてもよい。 In this case, the expansion valve 22 may be provided for each of the evaporators 25a and 25b, but FIG. 3 shows a configuration in which one expansion valve 22 is provided. That is, the piping of the refrigerant circuit 13 is branched into a plurality of piping on the downstream side of the expansion valve 22, and the refrigeration evaporators 25a and 25b are provided in the branched piping, respectively. Note that the second evaporation means may be composed of a plurality of evaporators.

この形態では、第１蒸発手段を構成する複数の蒸発器２５ａ，２５ｂに対してそれぞれ膨張弁が設けられる構成に比べ、構成を簡素化することができる。すなわち、従来のように、蒸発手段の出口側において、所定の過熱度に過熱された冷媒が流出させる構成の場合において、複数の蒸発器が設けられる構成のときには、各蒸発器において出口側の過熱度を精度良く制御する必要性があることから、各蒸発器に対して膨張弁が必要となる。これに対し、本形態では、冷蔵用蒸発器２５ａ，２５ｂから気液二相冷媒が流出する構成となっているので、過熱度を制御するための膨張弁２２を各蒸発器２５ａ，２５ｂに対して設ける必要がなく、構成を簡素化することができる。 In this embodiment, the configuration can be simplified as compared with a configuration in which expansion valves are provided for the plurality of evaporators 25a and 25b constituting the first evaporator. That is, in the case of a configuration in which a plurality of evaporators are provided in the configuration in which the refrigerant superheated to a predetermined superheat degree flows out on the outlet side of the evaporation means as in the prior art, in each evaporator, the outlet side superheat Since there is a need to accurately control the degree, an expansion valve is required for each evaporator. On the other hand, in this embodiment, since the gas-liquid two-phase refrigerant flows out from the refrigeration evaporators 25a and 25b, an expansion valve 22 for controlling the degree of superheat is provided to each of the evaporators 25a and 25b. The configuration can be simplified.

前記実施形態では、第２膨張弁３１及び第２圧縮機３７を備えた構成としたが、これに限られるものではない。例えば図４に示すように、第２膨張弁３１及び第２圧縮機３７を有しない構成としても良い。この構成では、第１蒸発手段を構成する蒸発器５５及び第２蒸発手段を構成する蒸発器５８は、いずれも冷蔵用蒸発器として使用することができる。すなわち、両蒸発器５５，５８は同じ温度帯の蒸発器として機能する。この構成でも、蒸発器５５及び蒸発器５８の少なくとも一方は複数設けられていてもよい。 In the said embodiment, although it was set as the structure provided with the 2nd expansion valve 31 and the 2nd compressor 37, it is not restricted to this. For example, as shown in FIG. 4, the second expansion valve 31 and the second compressor 37 may be omitted. In this configuration, both the evaporator 55 constituting the first evaporator and the evaporator 58 constituting the second evaporator can be used as a refrigeration evaporator. That is, both evaporators 55 and 58 function as evaporators in the same temperature range. Even in this configuration, at least one of the evaporator 55 and the evaporator 58 may be provided in plural.

図５は、参考例としての冷凍装置を示している。この参考例に係る冷凍装置では、冷媒回路６２における配管が膨張弁６４の下流側において分岐し、分岐された一方の配管に冷蔵用蒸発器６６が設けられ、他方の配管に冷凍用蒸発器６８が設けられている。この構成において、冷蔵用蒸発器６６に設けられた伝熱管は、冷凍用蒸発器６８に設けられた伝熱管よりも細く形成されている。したがって、冷蔵用蒸発器６６での圧力損失が冷凍用蒸発器６８での圧力損失よりも大きくなり、蒸発圧力調整弁を設けることなく、異なる温度帯とすることができる。ただし、この構成では、凝縮器７０から流出した液冷媒が冷蔵用蒸発器６６と冷凍用蒸発器６８に分流することになるため、図４に示す実施形態に比べ、冷蔵用蒸発器６６での冷凍能力が小さくなってしまう。 FIG. 5 shows a refrigeration apparatus as a reference example. In the refrigeration apparatus according to this reference example, the piping in the refrigerant circuit 62 branches on the downstream side of the expansion valve 64, the refrigeration evaporator 66 is provided in one of the branched piping, and the refrigeration evaporator 68 is provided in the other piping. Is provided. In this configuration, the heat transfer tube provided in the refrigeration evaporator 66 is formed thinner than the heat transfer tube provided in the refrigeration evaporator 68. Therefore, the pressure loss in the refrigeration evaporator 66 is larger than the pressure loss in the refrigeration evaporator 68, and different temperature zones can be obtained without providing an evaporation pressure adjusting valve. However, in this configuration, since the liquid refrigerant flowing out of the condenser 70 is diverted to the refrigeration evaporator 66 and the refrigeration evaporator 68, the refrigeration evaporator 66 is compared with the embodiment shown in FIG. Refrigeration capacity will be reduced.

なお、冷蔵用蒸発器６６での圧力損失を冷凍用蒸発器６８での圧力損失よりも大きくするには、上記の構成に限られず、例えば、冷蔵用蒸発器６６内のパス数を減らすとともに、各パスの伝熱管長を長くする構成としても良い。パス数を減らすことで、各パスの冷媒量のアンバランスを低減することができる。一方、冷蔵用蒸発器６６の伝熱管を細くする構成では、フィンを貫通する伝熱管数を多くしてフィン効率を上げることができ、伝熱量を向上することができる。 In order to make the pressure loss in the refrigeration evaporator 66 larger than the pressure loss in the refrigeration evaporator 68, the pressure loss is not limited to the above configuration. For example, while reducing the number of passes in the refrigeration evaporator 66, It is good also as a structure which lengthens the heat-transfer tube length of each path | pass. By reducing the number of passes, it is possible to reduce the imbalance of the refrigerant amount in each pass. On the other hand, in the configuration in which the heat transfer tubes of the refrigeration evaporator 66 are made thinner, the number of heat transfer tubes penetrating the fins can be increased to increase fin efficiency, and the amount of heat transfer can be improved.

１０冷凍装置
１３冷媒回路
１６圧縮機
１９凝縮器
２２第１膨張弁
２５冷蔵用蒸発器
２５ａ蒸発器
２５ｂ蒸発器
２８気液分離器
３１第２膨張弁
３４冷凍用蒸発器
３７第２圧縮機
４３接続配管
４６熱回収配管
４９伝熱管
５２フィン
５５蒸発器
５８蒸発器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Refrigeration apparatus 13 Refrigerant circuit 16 Compressor 19 Condenser 22 1st expansion valve 25 Refrigerating evaporator 25a Evaporator 25b Evaporator 28 Gas-liquid separator 31 2nd expansion valve 34 Refrigerating evaporator 37 2nd compressor 43 Connection Piping 46 Heat recovery piping 49 Heat transfer tube 52 Fin 55 Evaporator 58 Evaporator

Claims

圧縮機（１６）と、
前記圧縮機（１６）で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮手段（１９）と、
前記凝縮手段（１９）で凝縮した冷媒を膨張させて気液二相冷媒とする膨張弁（２２）と、
前記膨張弁（２２）で膨張した気液二相冷媒を蒸発させて、気液二相冷媒を流出させる第１蒸発手段（２５，５５）と、
前記第１蒸発手段（２５，５５）から流出した気液二相の冷媒が流入し、当該冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離するための気液分離器（２８）と、
前記気液分離器（２８）で分離された液冷媒を蒸発させる第２蒸発手段（３４，５８）と、
前記気液分離器（２８）で分離されたガス冷媒を前記圧縮機（１６）に供給する接続配管（４３）と、を備えている冷凍装置。 A compressor (16);
Condensing means (19) for condensing the refrigerant compressed by the compressor (16);
An expansion valve (22) that expands the refrigerant condensed in the condensing means (19) to form a gas-liquid two-phase refrigerant;
First evaporating means (25, 55) for evaporating the gas-liquid two-phase refrigerant expanded by the expansion valve (22) and causing the gas-liquid two-phase refrigerant to flow out;
A gas-liquid separator (28) for allowing the gas-liquid two-phase refrigerant flowing out of the first evaporation means (25, 55) to flow into the gas refrigerant and the liquid refrigerant;
Second evaporation means (34, 58) for evaporating the liquid refrigerant separated by the gas-liquid separator (28);
A refrigeration apparatus comprising: a connection pipe (43) for supplying the gas refrigerant separated by the gas-liquid separator (28) to the compressor (16).

前記第１蒸発手段（２５）は複数の蒸発器（２５ａ，２５ｂ）を含み、
前記膨張弁（２２）は１つだけ設けられている請求項１に記載の冷凍装置。 The first evaporation means (25) includes a plurality of evaporators (25a, 25b),
The refrigeration apparatus according to claim 1, wherein only one expansion valve (22) is provided.

前記第２蒸発手段（３４，５８）に流入する液冷媒を膨張させる第２膨張弁（３１）と、
前記第２蒸発手段（３４，５８）で蒸発した冷媒を圧縮する第２圧縮機（３７）と、を備え、
前記第２圧縮機（３７）で圧縮された冷媒は、前記接続配管（４３）に導入される請求項１又は２に記載の冷凍装置。 A second expansion valve (31) for expanding the liquid refrigerant flowing into the second evaporation means (34, 58);
A second compressor (37) for compressing the refrigerant evaporated by the second evaporation means (34, 58),
The refrigerating apparatus according to claim 1 or 2, wherein the refrigerant compressed by the second compressor (37) is introduced into the connection pipe (43).

前記第１蒸発手段（２５，５５）は、冷蔵庫内の空気を冷却するための冷蔵用蒸発手段として構成され、
前記第２蒸発手段（３４，５８）は、冷凍庫内の空気を冷却するための冷凍用蒸発手段として構成されている請求項３に記載の冷凍装置。 The first evaporation means (25, 55) is configured as refrigeration evaporation means for cooling the air in the refrigerator,
The refrigeration apparatus according to claim 3, wherein the second evaporation means (34, 58) is configured as a refrigeration evaporation means for cooling the air in the freezer.

前記第１蒸発手段（２５，５５）及び前記第２蒸発手段（３４，５８）では、空気と伝熱管（４９）内の冷媒とが同じ方向に流れて熱交換する請求項１から４の何れか１項に記載の冷凍装置。 Either of said 1st evaporation means (25,55) and said 2nd evaporation means (34,58) flows in the same direction and air and the refrigerant | coolant in a heat exchanger tube (49) exchange heat. The refrigeration apparatus according to claim 1.