JP2015132414A - Refrigeration device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷凍装置、特に、複数の圧縮部を有する複数段圧縮機構を備えた冷凍装置に関する。 The present invention relates to a refrigeration apparatus, and more particularly to a refrigeration apparatus including a multistage compression mechanism having a plurality of compression units.
従来から、多段圧縮冷凍サイクルを行う冷凍装置であって、圧縮途中の中間圧の冷媒を冷却する手段を備えたものが存在する。例えば、特許文献１（特開２０１３−２１０１５９号公報の図１〜図３参照）に記載の冷凍装置では、室外ユニットが複数の室外熱交換器を備えており、冷房運転時には複数の室外熱交換器が互いに直列に接続された状態で運転され、暖房運転時には複数の室外熱交換器の一部と他の一部とが互いに並列に接続された状態で運転される。この冷房運転では、前段側の圧縮要素から吐出され後段側の圧縮要素に吸入される中間圧の冷媒を冷却するインタークーラとして機能するものと、最高段の圧縮要素から吐出された冷媒の熱を放熱するガスクーラとして機能するものとが直列に接続されることになる。また、暖房運転では、室内熱交換器において放熱された冷媒が、室外熱交換器の一部と室外熱交換器の他の一部の両方において蒸発するように、互いに並列に接続されることになる。 2. Description of the Related Art Conventionally, there are refrigeration apparatuses that perform a multistage compression refrigeration cycle, and include a unit that cools an intermediate-pressure refrigerant during compression. For example, in the refrigeration apparatus described in Patent Document 1 (see FIGS. 1 to 3 of JP 2013-210159 A), the outdoor unit includes a plurality of outdoor heat exchangers, and a plurality of outdoor heat exchanges are performed during cooling operation. The heaters are operated in a state where they are connected in series with each other, and during the heating operation, a part of the plurality of outdoor heat exchangers and the other part are operated in parallel with each other. In this cooling operation, the one that functions as an intercooler that cools the intermediate pressure refrigerant that is discharged from the compression element at the front stage and sucked into the compression element at the rear stage, and the heat of the refrigerant that is discharged from the compression element at the highest stage are used. What functions as a gas cooler that dissipates heat is connected in series. In the heating operation, the refrigerant radiated in the indoor heat exchanger is connected in parallel so as to evaporate in both a part of the outdoor heat exchanger and the other part of the outdoor heat exchanger. Become.
上述の特許文献１（特開２０１３−２１０１５９号公報の図１〜図３参照）に記載の冷凍装置では、暖房運転時に冷媒の蒸発器として機能する室外熱交換器は、冷媒が分岐して流れるように互いに並列に接続された２つの部分が設けられており、各部分の上流側に膨張弁が設けられることで流量制御が行われている。ここで、暖房運転時に冷媒の蒸発器として機能する複数の室外熱交換器の２つに分けられている部分のうちの一方は、複数の室外熱交換器が直列に接続されている。この直列接続された複数の室外熱交換器のうち暖房運転時において最も下流側に位置している室外熱交換器の出口を流れる冷媒の過熱度を制御しようとすると、直列接続された複数の室外熱交換器のうちの最も上流側のさらに上流側に設けられている膨張弁の開度制御等を行うことになる。 In the refrigeration apparatus described in the above-mentioned Patent Document 1 (see FIGS. 1 to 3 of JP 2013-210159 A), the outdoor heat exchanger that functions as an evaporator of the refrigerant during the heating operation branches and flows the refrigerant. Thus, two parts connected in parallel to each other are provided, and flow rate control is performed by providing an expansion valve upstream of each part. Here, a plurality of outdoor heat exchangers are connected in series to one of the two parts of the plurality of outdoor heat exchangers that function as a refrigerant evaporator during heating operation. Among the plurality of outdoor heat exchangers connected in series, when trying to control the superheat degree of the refrigerant flowing through the outlet of the outdoor heat exchanger located on the most downstream side during the heating operation, the plurality of outdoor heat exchangers connected in series The opening degree control of the expansion valve provided on the further upstream side of the most upstream side of the heat exchanger is performed.
ところが、多段圧縮冷凍サイクルにおいて冷房運転も可能となるように構成されている上記冷媒回路では、冷房運転時における各低段圧縮機から吐出された冷凍機油が遠くに送られてしまうことを防ぐために、各低段圧縮機とインタークーラとして機能する各室外熱交換器との間に油分離器が設けられている。このため、この冷媒回路において、複数の室外熱交換器の一部が直列に接続された状態にして暖房運転を行おうとすると、これらの互いに直列に接続されている室外熱交換器の間に油分離器が位置する状態となり、この油分離器内に冷媒の溜まり込みが生じうる。したがって、暖房運転時において直列接続された複数の室外熱交換器のうち最も下流側に位置している室外熱交換器の出口を流れる冷媒の過熱度を制御しようとして、直列接続された複数の室外熱交換器のうちの最も上流側のさらに上流側に設けられている膨張弁の開度を制御したとしても、途中に冷媒が溜まり込むことのある油分離器が存在しているため、制御の応答性が悪くなってしまう。 However, in the refrigerant circuit configured to be capable of cooling operation in a multistage compression refrigeration cycle, in order to prevent the refrigeration oil discharged from each low stage compressor during cooling operation from being sent far away. An oil separator is provided between each low-stage compressor and each outdoor heat exchanger that functions as an intercooler. For this reason, in this refrigerant circuit, when heating operation is performed in a state where a part of the plurality of outdoor heat exchangers are connected in series, the oil is interposed between the outdoor heat exchangers connected in series with each other. As a result, the separator is located, and the accumulation of refrigerant may occur in the oil separator. Therefore, a plurality of outdoor units connected in series are tried to control the degree of superheat of the refrigerant flowing through the outlet of the outdoor heat exchanger located on the most downstream side among the multiple outdoor heat exchangers connected in series during heating operation. Even if the opening degree of the expansion valve provided on the most upstream side of the heat exchanger is controlled, there is an oil separator in which refrigerant may accumulate in the middle. Responsiveness will deteriorate.
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、複数段圧縮を行って冷房運転と暖房運転を行い、暖房運転時に熱源側熱交換器が直列接続される部分を有することがあっても、過熱度制御の応答性を向上させることが可能な冷凍装置を提供することにある。 This invention is made | formed in view of the point mentioned above, The subject of this invention is performing the multistage compression, performing cooling operation and heating operation, and the part by which the heat source side heat exchanger is connected in series at the time of heating operation It is an object of the present invention to provide a refrigeration apparatus that can improve the responsiveness of superheat degree control.
第１観点に係る冷凍装置は、第１圧縮部と、第２圧縮部と、熱源側第１熱交換器と、熱源側第２熱交換器と、利用側熱交換器と、第１膨張機構と、第２膨張機構と、第１油分離器と、切換部と、制御部と、を備えている。第２圧縮部は、第１圧縮部において圧縮された冷媒をさらに圧縮する。切換部は、冷房運転を行う状態と、暖房運転を行う状態と、を切り換える。冷房運転を行う状態では、切換部は、第１圧縮部から吐出されて第２圧縮部に向かう冷媒の冷却器として熱源側第１熱交換器を機能させ、第２圧縮部から吐出されて第１油分離器を通過した後の冷媒の冷却器として熱源側第２熱交換器を機能させ、利用側熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させる。暖房運転を行う状態では、切換部は、利用側熱交換器を冷媒の冷却器として機能させ、利用側熱交換器を通過した冷媒を、第２膨張機構、冷媒の蒸発器として機能する熱源側第２熱交換器、第１油分離器、第１膨張機構、冷媒の蒸発器として機能する熱源側第１熱交換器の順に通過させる。制御部は、暖房運転時において、熱源側第１熱交換器の下流側を流れる冷媒の過熱度を第２膨張機構および第１膨張機構の弁開度を調節することにより制御する。 A refrigeration apparatus according to a first aspect includes a first compression unit, a second compression unit, a heat source side first heat exchanger, a heat source side second heat exchanger, a use side heat exchanger, and a first expansion mechanism. And a second expansion mechanism, a first oil separator, a switching unit, and a control unit. The second compression unit further compresses the refrigerant compressed in the first compression unit. The switching unit switches between a state where the cooling operation is performed and a state where the heating operation is performed. In the state in which the cooling operation is performed, the switching unit causes the heat source side first heat exchanger to function as a refrigerant cooler discharged from the first compression unit and directed to the second compression unit, and discharged from the second compression unit to The heat source side second heat exchanger is made to function as a refrigerant cooler after passing through one oil separator, and the use side heat exchanger is made to function as a refrigerant evaporator. In the state where the heating operation is performed, the switching unit causes the use-side heat exchanger to function as a refrigerant cooler, and causes the refrigerant that has passed through the use-side heat exchanger to function as the second expansion mechanism and the refrigerant evaporator. The second heat exchanger, the first oil separator, the first expansion mechanism, and the heat source side first heat exchanger functioning as a refrigerant evaporator are passed in this order. The control unit controls the degree of superheat of the refrigerant flowing downstream of the heat source side first heat exchanger by adjusting the valve opening degrees of the second expansion mechanism and the first expansion mechanism during the heating operation.
なお、熱源側第１熱交換器の下流側を流れる冷媒の過熱度としては、熱源側第１熱交換器の出口を流れる冷媒の過熱度であってもよいし、熱源側第１熱交換器の下流側に油分離器が設けられている場合には当該油分離器の下流側を通過する冷媒の過熱度であってもよい。 The degree of superheat of the refrigerant flowing downstream of the heat source side first heat exchanger may be the degree of superheat of the refrigerant flowing through the outlet of the heat source side first heat exchanger, or the heat source side first heat exchanger. When the oil separator is provided on the downstream side, the degree of superheat of the refrigerant passing through the downstream side of the oil separator may be used.
この冷凍装置では、冷房運転時には、熱源側第２熱交換器を第２圧縮部から吐出された冷媒の冷却器として機能させる場合に、第２圧縮部から吐出されて熱源側第２熱交換器に到達する前に、冷媒が、第１油分離器を通過する。このため、熱源側第２熱交換器に過度の冷凍機油が供給されてしまうことを抑制することができる。 In this refrigeration apparatus, when the heat source side second heat exchanger is caused to function as a cooler for the refrigerant discharged from the second compression unit during the cooling operation, the heat source side second heat exchanger is discharged from the second compression unit. The refrigerant passes through the first oil separator before reaching. For this reason, it can suppress that excessive refrigeration oil will be supplied to the heat source side 2nd heat exchanger.
そして、暖房運転時には、直列接続された第１熱源側熱交換器と第２熱源側熱交換器の間にこのような第１油分離器が存在することになっても、第２膨張機構の弁開度の調節だけでなく、熱源側第１熱交換器よりも上流側であって第１油分離器よりも下流側に位置することになる第１膨張機構の弁開度についても調節することで、熱源側第１熱交換器の下流側を流れる冷媒の過熱度の制御の応答性を高めることが可能になる。 During the heating operation, even if such a first oil separator exists between the first heat source side heat exchanger and the second heat source side heat exchanger connected in series, the second expansion mechanism In addition to the adjustment of the valve opening, the valve opening of the first expansion mechanism that is positioned upstream of the heat source side first heat exchanger and downstream of the first oil separator is also adjusted. Thereby, it becomes possible to improve the responsiveness of control of the superheat degree of the refrigerant flowing downstream of the heat source side first heat exchanger.
第２観点に係る冷凍装置は、第１観点に係る冷凍装置であって、第２油分離器をさらに備えている。切換部は、冷房運転には、第１圧縮部から吐出されて第２油分離器を通過した冷媒であって第２圧縮部に向かう冷媒の冷却器として熱源側第１熱交換器を機能させる。切換部は、暖房運転には、利用側熱交換器を通過した冷媒を、第２膨張機構、冷媒の蒸発器として機能する熱源側第２熱交換器、第１油分離器、第１膨張機構、冷媒の蒸発器として機能する熱源側第１熱交換器、第２油分離器の順に通過させる。 The refrigeration apparatus according to the second aspect is the refrigeration apparatus according to the first aspect, and further includes a second oil separator. In the cooling operation, the switching unit causes the heat source side first heat exchanger to function as a refrigerant cooler that has been discharged from the first compression unit and passed through the second oil separator and is directed to the second compression unit. . In the heating operation, the switching unit uses the refrigerant that has passed through the use side heat exchanger as a second expansion mechanism, a heat source side second heat exchanger that functions as a refrigerant evaporator, a first oil separator, and a first expansion mechanism. Then, the heat source side first heat exchanger functioning as a refrigerant evaporator and the second oil separator are passed in this order.
この冷凍装置では、冷房運転時に熱源側第１熱交換器に対して冷凍機油が冷媒に伴って供給される程度を小さく抑えることが可能になる。 In this refrigeration apparatus, it is possible to suppress the extent to which the refrigerating machine oil is supplied along with the refrigerant to the heat source side first heat exchanger during the cooling operation.
第３観点に係る冷凍装置は、第１観点または第２観点に係る冷凍装置であって、第３圧縮機、熱源側第３熱交換器、および、第３膨張機構をさらに備えている。切換部は、冷房運転には、熱源側第２熱交換器を通過した後の冷媒を第３圧縮機において圧縮させて冷媒の冷却器として機能する熱源側第３熱交換器に送る。切換部は、暖房運転には、利用側熱交換器を通過した冷媒を、第２膨張機構を通過する冷媒と第３膨張機構を通過して熱源側第３熱交換器に送られる冷媒とに分けて流す。 The refrigeration apparatus according to the third aspect is the refrigeration apparatus according to the first aspect or the second aspect, and further includes a third compressor, a heat source side third heat exchanger, and a third expansion mechanism. In the cooling operation, the switching unit compresses the refrigerant after passing through the heat source side second heat exchanger in the third compressor and sends the compressed refrigerant to the heat source side third heat exchanger functioning as a refrigerant cooler. In the heating operation, the switching unit converts the refrigerant that has passed through the use side heat exchanger into refrigerant that passes through the second expansion mechanism and refrigerant that passes through the third expansion mechanism and is sent to the heat source side third heat exchanger. Divide and flow.
この冷凍装置では、暖房運転時に、冷媒の蒸発器として機能する熱源側第１熱交換器と熱源側第２熱交換器と熱源側第３熱交換器を直列に接続するのではなく、熱源側第１熱交換器と熱源側第２熱交換器を直列に接続し、熱源側第１熱交換器と熱源側第２熱交換器に対して熱源側第３熱交換器が並列に接続されるように構成されている。そして、熱源側第１熱交換器と熱源側第２熱交換器については第１膨張機構および第２膨張機構によって下流側の冷媒の過熱度を制御可能であり、熱源側第３熱交換器については第３膨張機構によって下流側の冷媒の過熱度を制御可能であり、各過熱度を分けて制御することが可能になる。 In this refrigeration apparatus, the heat source side first heat exchanger, the heat source side second heat exchanger, and the heat source side third heat exchanger that function as a refrigerant evaporator are not connected in series during the heating operation, The first heat exchanger and the heat source side second heat exchanger are connected in series, and the heat source side third heat exchanger is connected in parallel to the heat source side first heat exchanger and the heat source side second heat exchanger. It is configured as follows. And about the heat source side 1st heat exchanger and the heat source side 2nd heat exchanger, the superheat degree of the downstream refrigerant | coolant is controllable by the 1st expansion mechanism and the 2nd expansion mechanism, About the heat source side 3rd heat exchanger Can control the degree of superheat of the downstream refrigerant by the third expansion mechanism, and can control each degree of superheat separately.
第４観点に係る冷凍装置は、第１観点から第３観点のいずれかに係る冷凍装置であって、第１膨張機構は、１つの膨張弁、もしくは、互いに直列に接続されたキャピラリーチューブおよび開閉電磁弁によって構成されている。 A refrigeration apparatus according to a fourth aspect is the refrigeration apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the first expansion mechanism is one expansion valve, or a capillary tube connected in series with each other and an open / close state It is constituted by a solenoid valve.
この冷凍装置では、暖房運転時に膨張弁の開度を絞り気味に制御するだけでもしくは開閉電磁弁を開ける制御を行うだけで、容易に第１膨張機構の位置を通過する冷媒を減圧することができるため、熱源側第１熱交換器の下流側を流れる冷媒の過熱度を確保しやすくなる。 In this refrigeration apparatus, the refrigerant passing through the position of the first expansion mechanism can be easily depressurized only by controlling the opening degree of the expansion valve in the heating operation, or simply by opening and closing the electromagnetic valve. Therefore, it becomes easy to ensure the degree of superheat of the refrigerant flowing on the downstream side of the heat source side first heat exchanger.
第１観点に係る冷凍装置では、複数段圧縮を行って冷房運転と暖房運転を行い、冷房時には冷凍機油の分離を行いつつ、暖房運転時には熱源側熱交換器が直列接続される部分を有することがあっても過熱度制御の応答性を向上させることが可能になる。 The refrigeration apparatus according to the first aspect has a portion in which the heat source side heat exchanger is connected in series during the heating operation while performing the cooling operation and the heating operation by performing multistage compression, separating the refrigeration oil during the cooling operation. Even if there is, it becomes possible to improve the responsiveness of superheat degree control.
第２観点に係る冷凍装置では、冷房運転時に熱源側第１熱交換器に対して冷凍機油が冷媒に伴って供給される程度を小さく抑えることが可能になる。 In the refrigeration apparatus according to the second aspect, it is possible to reduce the extent to which the refrigeration oil is supplied along with the refrigerant to the heat source side first heat exchanger during the cooling operation.
第３観点に係る冷凍装置では、熱源側第１熱交換器および熱源側第２熱交換器の下流側の冷媒の過熱度と、熱源側第３熱交換器の下流側の冷媒の過熱度を分けて制御することが可能になる。 In the refrigeration apparatus according to the third aspect, the degree of superheat of the refrigerant downstream of the heat source side first heat exchanger and the heat source side second heat exchanger and the degree of superheat of the refrigerant downstream of the heat source side third heat exchanger are determined. It becomes possible to control separately.
第４観点に係る冷凍装置では、熱源側第１熱交換器の下流側を流れる冷媒の過熱度を確保しやすくなる。 In the refrigeration apparatus according to the fourth aspect, it becomes easy to ensure the degree of superheat of the refrigerant flowing downstream of the heat source side first heat exchanger.
本発明の一実施形態に係る冷凍装置である空気調和装置１について、以下、図面を参照しながら説明する。 An air conditioner 1 that is a refrigeration apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
（１）空気調和装置の構成
図１、図２および図４は、空気調和装置１の概略構成図である。このうち、図２は、冷房運転時において冷媒回路を循環する冷媒の流れを表しており、図４は、暖房運転時において冷媒回路を循環する冷媒の流れを表している。
(1) Configuration of Air Conditioner FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 4 are schematic configuration diagrams of the air conditioner 1. Among these, FIG. 2 represents the flow of the refrigerant circulating through the refrigerant circuit during the cooling operation, and FIG. 4 represents the flow of the refrigerant circulating through the refrigerant circuit during the heating operation.
空気調和装置１は、超臨界状態の二酸化炭素冷媒を使用して四段圧縮冷凍サイクルを行う冷凍装置である。空気調和装置１は、熱源ユニットである室外ユニット１１と、利用ユニットである複数の室内ユニット１２、１３（第１室内ユニット１２および第２室内ユニット１３を含む）とが、液冷媒連絡配管１４およびガス冷媒連絡配管１５によって結ばれた装置であり、冷房運転サイクルと暖房運転サイクルとが切り換わる冷媒回路を有する。
The air conditioner 1 is a refrigeration apparatus that performs a four-stage compression refrigeration cycle using a carbon dioxide refrigerant in a supercritical state. The air conditioner 1 includes an outdoor unit 11 that is a heat source unit, and a plurality of
空気調和装置１の冷媒回路は、主として、四段圧縮機２０、四路切換弁群２５（第１〜第４四路切換弁２６〜２９）、室外熱交換器４０、第１室外膨張弁４６、第２室外膨張弁４７、第３室外膨張弁４８、ブリッジ回路４９、エコノマイザ回路５０、液ガス熱交回路６０、膨張機構７０、分離ガス配管８０、レシーバ８１、過冷却回路９０、第１室内熱交換器１２ａ、第２室内熱交換器１３ａ、第１室内膨張弁１２ｂ、第２室内膨張弁１３ｂおよび制御部７を備えている。なお、室外熱交換器４０は、第１室外熱交換器４１、第２室外熱交換器４２、第３室外熱交換器４３および第４室外熱交換器４４から構成されている。
The refrigerant circuit of the air conditioner 1 mainly includes a four-
なお、「課題を解決するための手段」の欄で述べた“熱源側第３熱交換器”は本実施形態でいう第４室外熱交換器４４に対応するものとする。
The “heat source side third heat exchanger” described in the section “Means for Solving the Problems” corresponds to the fourth
以下、冷媒回路の各構成要素を詳細に説明する。 Hereinafter, each component of the refrigerant circuit will be described in detail.
（１−１）四段圧縮機
四段圧縮機２０は、密閉容器内に、第１圧縮部２１、第２圧縮部２２、第３圧縮部２３、第４圧縮部２４および圧縮機駆動モータ（図示せず）が収容された、密閉式の圧縮機である。
(1-1) Four-stage compressor The four-
なお、「課題を解決するための手段」の欄で述べた“第３圧縮部”は本実施形態でいう第４圧縮部２４に対応するものとする。
Note that the “third compression unit” described in the section “Means for Solving the Problems” corresponds to the
圧縮機駆動モータは、駆動軸を介して、４つの圧縮部２１〜２４を駆動する。すなわち、四段圧縮機２０は、４つの圧縮部２１〜２４が単一の駆動軸に連結された一軸四段の圧縮構造を有している。四段圧縮機２０では、第１圧縮部２１、第２圧縮部２２、第３圧縮部２３および第４圧縮部２４が、この順番で直列に配管接続される。第１圧縮部２１は、第１吸入管２１ａから冷媒を吸い込み、第１吐出管２１ｂへと冷媒を吐出する。なお、第１吸入管２１ａには、流れる冷媒の吸入圧力を検出するための吸入圧力センサ２１ｐが設けられている。第２圧縮部２２は、第２吸入管２２ａから冷媒を吸い込み、第２吐出管２２ｂへと冷媒を吐出する。第２吸入管２２ａには、第１四路切換弁２６から第２圧縮部２２の吸入側に向かう冷媒流れのみを許容する逆止構造が設けられている。第３圧縮部２３は、第３吸入管２３ａから冷媒を吸い込み、第３吐出管２３ｂへと冷媒を吐出する。第３吸入管２３ａには、第２四路切換弁２７から第３圧縮部２３の吸入側に向かう冷媒流れのみを許容する逆止構造が設けられている。第４圧縮部２４は、第４吸入管２４ａから冷媒を吸い込み、第４吐出管２４ｂへと冷媒を吐出する。第４吸入管２４ａには、第３四路切換弁２８から第４圧縮部２４の吸入側に向かう冷媒流れのみを許容する逆止構造が設けられている。なお、第４吐出管２４ｂには、流れる冷媒の吐出圧力を検出する吐出圧力センサ２４ｐが設けられている。
A compressor drive motor drives the four compression parts 21-24 via a drive shaft. That is, the four-
第１圧縮部２１は、最下段の圧縮機構であり、冷媒回路を流れる最も低圧の冷媒を圧縮する。第２圧縮部２２は、第１圧縮部２１によって圧縮された冷媒を吸い込んで圧縮する。第３圧縮部２３は、第２圧縮部２２によって圧縮された冷媒を吸い込んで圧縮する。第４圧縮部２４は、最上段の圧縮機構であり、第３圧縮部２３によって圧縮された冷媒を吸い込んで圧縮する。第４圧縮部２４によって圧縮され第４吐出管２４ｂへと吐出された冷媒は、冷媒回路を流れる最も高圧の冷媒となる。
The
なお、本実施形態において、各圧縮部２１〜２４は、ロータリー式やスクロール式などの容積式の圧縮機構である。また、圧縮機駆動モータは、制御部７によってインバータ制御される。 In addition, in this embodiment, each compression parts 21-24 are positive displacement type compression mechanisms, such as a rotary type and a scroll type. The compressor drive motor is inverter-controlled by the control unit 7.
（１−２）四路切換弁群
四路切換弁群２５は、第１四路切換弁２６、第２四路切換弁２７、第３四路切換弁２８および第４四路切換弁２９によって構成されている。四路切換弁群２５は、冷媒回路内における冷媒の流れの方向を切り換えて、冷房運転サイクルと暖房運転サイクルとを切り換えるために設けられている。
(1-2) Four-way switching valve group The four-way switching
第１四路切換弁２６の４つのポートは、第１吐出管２１ｂ、第２吸入管２２ａ、第１配管４１ａ、および、四路接続配管３０と接続されている。第１配管４１ａは、第１四路切換弁２６と第１室外熱交換器４１とを結ぶ配管である。この第１配管４１ａのうち、第１油分離器３１ａと第１四路切換弁２６との間には、通過する冷媒温度を検知するための第３温度センサ４１ｔが設けられている。
The four ports of the first four-
四路接続配管３０は、暖房運転時には低圧冷媒を低圧冷媒配管１９まで導く配管である。低圧冷媒配管１９は、室外ユニット１１内の低圧のガス冷媒が流れる冷媒配管であり、液ガス熱交換器６１を介して第１吸入管２１ａに冷媒を送る。
The four-
第２四路切換弁２７は、第２吐出管２２ｂ、第３吸入管２３ａ、第２配管４２ａ、および、第１インタークーラ管４１ｃと接続されている。第２配管４２ａは、第２四路切換弁２７と第２室外熱交換器４２とを結ぶ配管である。第１インタークーラ管４１ｃは、冷房運転時の接続状態において、第３吸入管２３ａと連通しつつ第２吸入管２２ａとも連通するように接続される配管であり、後述する第５配管４１ｂの一端が途中で接続されている。
The second four-way switching valve 27 is connected to the
第３四路切換弁２８は、第３吐出管２３ｂ、第４吸入管２４ａ、第３配管４３ａ、および、第２インタークーラ管４２ｃと接続されている。第３配管４３ａは、第３四路切換弁２８と第３室外熱交換器４３とを結ぶ配管である。第２インタークーラ管４２ｃは、冷房運転時の接続状態において、第４吸入管２４ａと連通しつつ第３吸入管２３ａとも連通するように接続される配管であり、後述する第６配管４２ｂの一端が途中で接続されている。
The third four-
第４四路切換弁２９は、第４吐出管２４ｂ、ガス冷媒連絡配管１５、第４配管４４ａ、および、低圧冷媒配管１９と接続されている。第４配管４４ａは、第４四路切換弁２９と第４室外熱交換器４４とを結ぶ配管である。この第４配管４４ａには、通過する冷媒温度を検知するための第２温度センサ４４ｔ２が設けられている。
The fourth four-
四路切換弁群２５は、制御部７によって切換制御されることで、冷房運転時には、図２に示すように、四段圧縮機２０によって圧縮された冷媒の熱を放熱させる放熱器（冷媒の冷却器）として室外熱交換器４０（第１〜第４室外熱交換器４１〜４４）を機能させ、かつ、膨張機構７０および第１室内膨張弁１２ｂ、第２室内膨張弁１３ｂを通過して膨張した冷媒の蒸発器（冷媒の加熱器）として第１室内熱交換器１２ａ、第２室内熱交換器１３ａを機能させる切換状態となる。ここで、冷房運転時には、第１〜第４室外熱交換器４１〜４４は、冷媒流れ方向に対して互いに直列に接続された状態になる。
The four-way switching
また、四路切換弁群２５は、制御部７によって切換制御されることで、暖房運転時には、図４に示すように、四段圧縮機２０によって圧縮された冷媒の熱を放熱させる放熱器（冷媒の冷却器）として第１室内熱交換器１２ａ、第２室内熱交換器１３ａを機能させ、かつ、膨張機構７０および第２室外膨張弁４７、第３室外膨張弁４８を通過して膨張した冷媒の蒸発器（冷媒の冷却器）として室外熱交換器４０（第１〜第４室外熱交換器４１〜４４）を機能させる切換状態となる。ここで、暖房運転時には、第１〜第３室外熱交換器４１〜４３と、第４室外熱交換器４４とは、冷媒流れ方向に対して互いに並列に接続された状態になり、第１〜第３室外熱交換器４１〜４３は冷媒流れ方向において互いに直列に接続された状態になる。
Further, the four-way switching
すなわち、四路切換弁群２５は、冷媒回路の構成要素として四段圧縮機２０、室外熱交換器４０、膨張機構７０および第１室内熱交換器１２ａ、第２室内熱交換器１３ａのみに着目すると、四段圧縮機２０、室外熱交換器４０、膨張機構７０、第１室内熱交換器１２ａ、第２室内熱交換器１３ａの順に冷媒を循環させる冷房運転サイクルと、四段圧縮機２０、第１室内熱交換器１２ａ、第２室内熱交換器１３ａ、膨張機構７０、室外熱交換器４０の順に冷媒を循環させる暖房運転サイクルとを切り換える役割を果たす。
That is, the four-way switching
（１−３）油戻し回路構成
第１配管４１ａ、第２配管４２ａ、第３配管４３ａの途中には、それぞれ第１〜第３油分離器３１ａ、３２ａ、３３ａが設けられている。第１〜第３油分離器３１ａ、３２ａ、３３ａは、冷媒回路を循環する冷媒に含まれる潤滑油を分離する小容器である。
(1-3) Oil Return Circuit Configuration First to
なお、「課題を解決するための手段」の欄で述べた“第１油分離器”は本実施形態でいう第２油分離器３２ａに対応し、「課題を解決するための手段」の欄で述べた“第２油分離器”は本実施形態でいう第１油分離器３１ａに対応するものとする。
The “first oil separator” described in the “Means for Solving the Problems” field corresponds to the
第１〜第３油分離器３１ａ、３２ａ、３３ａの下部からは、それぞれ第１〜第３キャピラリーチューブ３１ｃ、３２ｃ、３３ｃを含む第１〜第３油戻し管３１ｂ、３２ｂ、３３ｂが伸びている。ここで、第１油戻し管３１ｂは、第２吸入管２２ａに冷凍機油を戻すように接続されている。なお、第１油戻し管３１ｂには、第１油分離器３１ａと第１四路切換弁２６との間に向かう冷凍機油の流れおよび第２吸入管２２ａ側に向かう冷凍機油の流れを許容するように逆止構造が設けられている。第２油戻し管３２ｂは、第３吸入管２３ａの途中に冷凍機油を戻すように接続されている。なお、第２油戻し管３２ｂには、第２油分離器３２ａと第２四路切換弁２７との間に向かう冷凍機油の流れおよび第３吸入管２３ａ側に向かう冷凍機油の流れを許容するように逆止構造が設けられている。第３油戻し管３３ｂは、第４吸入管２４ａの途中に冷凍機油を戻すように接続されている。なお、第３油戻し管３３ｂには、第３油分離器３３ａと第３四路切換弁２８との間に向かう冷凍機油の流れおよび第４吸入管２４ａ側に向かう冷凍機油の流れを許容するように逆止構造が設けられている。
First to third
第４吐出管２４ｂの途中には、第４油分離器３４ａが設けられている。第４油分離器３４ａは、冷媒回路を循環する冷媒に含まれる潤滑油を分離する小容器である。第４油分離器３４ａの下部からは、第４キャピラリーチューブ３４ｃを含む第４油戻し管３４ｂが伸びている。第４油戻し管３４ｂは、第１吸入管２１ａの途中に接続されている。
A
これにより、各第１〜第４油分離器３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａにおいて冷媒から分離された潤滑油は、四段圧縮機２０へと戻される。
Thereby, the lubricating oil separated from the refrigerant in each of the first to
（１−４）室外熱交換器およびインタークーラ管
室外熱交換器４０は、上述のように、第１室外熱交換器４１、第２室外熱交換器４２、第３室外熱交換器４３および第４室外熱交換器４４から構成されている。冷房運転時には、第１〜第３室外熱交換器４１〜４３が、圧縮途中の冷媒（中間圧冷媒）を冷やすインタークーラとして機能し、第４室外熱交換器４４が、最も高圧の冷媒を冷やすガスクーラ（冷媒の熱を放熱する放熱器）として機能する。第４室外熱交換器４４は、第１〜第３室外熱交換器４１〜４３よりも容量が大きい。また、暖房運転時には、第１〜第４室外熱交換器４１〜４４の全てが、低圧の冷媒の蒸発器（加熱器）として機能する。
(1-4) Outdoor heat exchanger and intercooler tube As described above, the
ここで、第１室外熱交換器４１の第１配管４１ａとは反対側には、第５配管４１ｂが接続されている。この第５配管４１ｂの第１室外熱交換器４１側とは反対側の端部は、第１インタークーラ管４１ｃの途中と接続されている。すなわち、冷房運転時の接続状態において、第３吸入管２３ａと連通しつつ第２吸入管２２ａとも連通するように接続される第１インタークーラ管４１ｃの途中に第５配管４１ｂの一端が接続されている。ここで、第１インタークーラ管４１ｃには、第５配管４１ｂとの接続部分と第２四路切換弁２７との接続部分との間において、通過する冷媒の量を調節可能な第１室外膨張弁４６が設けられている。また、第１インタークーラ管４１ｃには、第５配管４１ｂとの接続部分と第２吸入管２２ａとの接続部分との間において、第２吸入管２２ａ側に向かう冷媒流れのみを許容する逆止構造が設けられている。
Here, the
第２室外熱交換器４２の第２配管４２ａとは反対側には、第６配管４２ｂが接続されている。この第６配管４２ｂの第２室外熱交換器４２側とは反対側の端部は、第２インタークーラ管４２ｃの途中と接続されている。すなわち、冷房運転時の接続状態において、第４吸入管２４ａと連通しつつ第３吸入管２３ａとも連通するように接続される第２インタークーラ管４２ｃの途中に第６配管４２ｂの一端が接続されている。なお、第２インタークーラ管４２ｃには、第６配管４２ｂとの接続部分と第３吸入管２３ａとの接続部分との間において、第３吸入管２３ａ側に向かう冷媒流れのみを許容する逆止構造が設けられている。
A
第３室外熱交換器４３の第３配管４３ａとは反対側には、第７配管４３ｂが接続されている。この第７配管４３ｂの第３室外熱交換器４３側とは反対側の端部は、第３インタークーラ管４３ｃおよび共通配管４７ａと接続されている。第３インタークーラ管４３ｃは、第７配管４３ｂとの接続部分とは反対側の端部が、第４吸入管２４ａと接続されている。この第３インタークーラ管４３ｃには、第４吸入管２４ａ側に向かう冷媒流れのみを許容する逆止構造が設けられている。共通配管４７ａは、後述する過冷却冷媒配管８４の途中に接続されている。この共通配管４７ａの途中には、第２室外膨張弁４７が設けられている。
A
なお、第４室外熱交換器４４の第４配管４４ａとは反対側には、第８配管４４ｂが接続されている。第８配管４４ｂは、後述するブリッジ回路４９のうちの第３室外膨張弁４８と第３逆止弁４９ｃとの間に接続されている。この第８配管４４ｂには、通過する冷媒温度を検知するための第１温度センサ４４ｔ１が設けられている。
An
（１−５）第１室外膨張弁と第２室外膨張弁と第３室外膨張弁
第１室外膨張弁４６は、上述のように、第１インタークーラ管４１ｃのうち、第５配管４１ｂと第１インタークーラ管４１ｃとの接続部分と、第２四路切換弁２７と第１インタークーラ管４１ｃとの接続部分と、の間に設けられている。
(1-5) The first outdoor expansion valve, the second outdoor expansion valve, and the third outdoor expansion valve As described above, the first
第２室外膨張弁４７は、上述のように、第３室外熱交換器４３から延びた第７配管４３ｂの端部と過冷却冷媒配管８４の途中とを接続している共通配管４７ａの途中に設けられている。共通配管４７ａは、過冷却冷媒配管８４を介して、ブリッジ回路４９の第３室外膨張弁４８と第１逆止弁４９ａとの間に接続されている。
As described above, the second
第３室外膨張弁４８は、暖房運転時に、過冷却冷媒配管８４を流れた後、第８配管４４ｂに向かおうとする冷媒を、ブリッジ回路４９において減圧することができるように設けられている。
The third
また、冷房運転時は、制御部７の制御によって、第１室外膨張弁４６は全開状態とされ、第２室外膨張弁４７および第３室外膨張弁４８は閉じられる。暖房運転時は、制御部７の制御によって、第１室外膨張弁４６は後述するように開度制御され、第２室外膨張弁４７および第３室外膨張弁４８は、ブリッジ回路４９から第１〜第４室外熱交換器４１〜４４への冷媒の流れが偏流しないように開度調整が為され、それぞれ膨張機構としての役割も果たす。
Further, during the cooling operation, the first
（１−６）ブリッジ回路
ブリッジ回路４９は、第１逆止弁４９ａ、第２逆止弁４９ｂ、第３逆止弁４９ｃ、および、第３室外膨張弁４８が順に接続され、第１逆止弁４９ａと第３室外膨張弁４８とが接続された回路を構成している。第１逆止弁４９ａは、第３室外膨張弁４８側とは反対側に向かう冷媒流れのみを許容する。第３逆止弁４９ｃは、第３室外膨張弁４８側とは反対側に向かう冷媒流れのみを許容する。第２逆止弁４９ｂは、第１逆止弁４９ａ側に向かう冷媒流れは許容せず、第３逆止弁４９ｃ側に向かう冷媒流れのみを許容する。
(1-6) Bridge Circuit The
ブリッジ回路４９の第１逆止弁４９ａと第３室外膨張弁４８との間には、共通配管４７ａと、過冷却冷媒配管８４と、が合流した配管が接続されている。ブリッジ回路４９の第３逆止弁４９ｃと第３室外膨張弁４８との間には、第４室外熱交換器４４から延びた第８配管４４ｂが接続されている。ブリッジ回路４９の第１逆止弁４９ａと第２逆止弁４９ｂとの間には、第１室内ユニット１２、第２室内ユニット１３から伸び出している液冷媒連絡配管１４が接続されている。ブリッジ回路４９の第２逆止弁４９ｂと第３逆止弁４９ｃとの間には、エコノマイザ回路５０のエコノマイザ熱交換器５１側に向けて延びる冷媒配管が接続されている。
Between the
（１−７）エコノマイザ回路５０
エコノマイザ回路５０は、ブリッジ回路４９の第２逆止弁４９ｂと第３逆止弁４９ｃとの間の部分と、液ガス熱交換器６１もしくは膨張機構７０と、の間に設けられている。エコノマイザ回路５０は、エコノマイザ熱交換器５１と、エコノマイザインジェクション配管５３と、エコノマイザ膨張弁５２を有している。
(1-7)
The
エコノマイザインジェクション配管５３は、ブリッジ回路４９の第２逆止弁４９ｂと第３逆止弁４９ｃとの間の部分とエコノマイザ熱交換器５１の手前の部分との間から分岐して延びだしており、第２インタークーラ管４２ｃの第２インタークーラ用逆止弁の下流側に接続されている。
The
エコノマイザ膨張弁５２は、エコノマイザインジェクション配管５３の途中であって、分岐後にエコノマイザ熱交換器５１に流入する前の部分に設けられている。
The
エコノマイザ熱交換器５１は、ブリッジ回路４９から液ガス熱交換器６１もしくは膨張機構７０に向かう臨界圧力を超えた高圧の冷媒と、エコノマイザインジェクション配管５３に分岐してエコノマイザ膨張弁５２で膨張させた中間圧の冷媒と、の間で熱交換を行わせる。
The
このエコノマイザ膨張弁５２において膨張し、エコノマイザ熱交換器５１で蒸発した冷媒は、第２インタークーラ管４２ｃを流れる冷媒と合流することで、第３吸入管２３ａから第３圧縮部２３へ吸い込まれる冷媒を冷やす。
The refrigerant expanded in the
（１−８）液ガス熱交回路
液ガス熱交回路６０は、エコノマイザ熱交換器５１と膨張機構７０の間に設けられており、液ガス熱交換器６１を有している。
(1-8) Liquid-gas heat exchange circuit The liquid-gas
液ガス熱交換器６１は、ブリッジ回路４９から膨張機構７０にと向かう臨界圧力を超えた高圧の冷媒と、過冷却インジェクション配管９３を流れる低圧冷媒と低圧冷媒配管１９を流れる低圧冷媒とが合流点６５で合流した低圧冷媒である合流冷媒と、の間で熱交換を行わせる。なお、液ガス熱交換器６１は、内部熱交換器と称してもよい。
In the liquid
なお、過冷却インジェクション配管９３を流れる低圧冷媒と低圧冷媒配管１９を流れる低圧冷媒とが合流点６５で合流した後に液ガス熱交換器６１に向かって流れている合流冷媒の冷媒温度を検出する合流冷媒温度センサ６４ｔが、液ガス熱交換器６１の低圧冷媒入口側に設けられている。
In addition, the low-pressure refrigerant | coolant which flows through the supercooling injection piping 93, and the low-pressure refrigerant | coolant which flows through the low pressure refrigerant | coolant piping 19 join at the
（１−９）膨張機構
膨張機構７０は、エコノマイザ熱交換器５１もしくは液ガス熱交換器６１から流れてきた高圧の冷媒を減圧・膨張させ、気液二相状態の中間圧の冷媒をレシーバ８１へと流す。すなわち、冷房運転時には、膨張機構７０は、高圧冷媒のガスクーラ（放熱器）として機能する室外の第４室外熱交換器４４から低圧冷媒の蒸発器として機能する第１室内熱交換器１２ａ、第２室内熱交換器１３ａに向けて送られる冷媒を減圧する。また、暖房運転時には、膨張機構７０は、高圧冷媒の放熱器として機能する第１室内熱交換器１２ａ、第２室内熱交換器１３ａから低圧冷媒の蒸発器として機能する室外熱交換器４０に向けて送られる冷媒を減圧する。
(1-9) Expansion Mechanism The
膨張機構７０は、膨張機７１と第３室外膨張弁７２とが並列に接続されることで構成されている。膨張機７１は、冷媒の減圧過程の絞り損失を有効な仕事（エネルギー）として回収する役割を果たす。
The
なお、膨張機構７０とレシーバ８１との間には、冷媒の温度を中間温度センサ７０ｔが設けられている。この中間温度センサ７０ｔが中間圧力の飽和温度を検知するため、制御部７は、当該中間温度センサ７０ｔの検出温度から相当飽和圧力である中間圧力を把握することができる。
An
（１−１０）レシーバ
レシーバ８１は、膨張機構７０を出た気液二相状態の中間圧の冷媒を、天井面から内部空間に流入させ、液冷媒とガス冷媒とに分離する。
(1-10) Receiver The
レシーバ８１において分離された液冷媒は、レシーバ８１の下方から延び出している液冷媒出口管８３を介して、過冷却回路９０に送られる。
The liquid refrigerant separated in the
レシーバ８１において分離されてレシーバ８１の上方から延び出している分離ガス配管８０を通過したガス冷媒は、後述する過冷却回路９０の過冷却インジェクション配管９３を流れる冷媒と合流する。この分離ガス配管８０の途中には、分離ガス膨張弁８２が設けられている。分離ガス配管８０を流れる冷媒は、レシーバ８１において液冷媒が分離されたガス冷媒であって、分離ガス膨張弁８２によって減圧されることで低圧のガスリッチな冷媒となった後、過冷却インジェクション配管９３に送られる。
The gas refrigerant separated by the
（１−１１）過冷却回路
過冷却回路９０は、レシーバ８１と、ブリッジ回路４９の第１逆止弁４９ａと第２逆止弁４９ｂの間の部分と、の間に設けられている。過冷却回路９０は、過冷却熱交換器９１と、過冷却インジェクション配管９３と、過冷却膨張弁９２と、を有している。
(1-11) Supercooling Circuit
レシーバ８１から延びている液冷媒出口管８３を流れた冷媒は、過冷却熱交換器９１に向かう冷媒と、分流して過冷却インジェクション配管９３を流れる冷媒とに分けられる。過冷却インジェクション配管９３は、液冷媒出口管８３の途中から分岐して、合流点６５において低圧冷媒配管１９と接続されている。過冷却インジェクション配管９３の途中であって、液冷媒出口管８３から分岐した部分と、分離ガス配管８０が接続されている部分と、の間に過冷却膨張弁９２が設けられている。
The refrigerant that has flowed through the liquid
冷房運転時には、制御部７が過冷却膨張弁９２および分離ガス膨張弁８２の制御を行って、過冷却インジェクション配管９３の過冷却膨張弁９２で減圧されて気液二相状態となった冷媒と、分離ガス配管８０の分離ガス膨張弁８２において減圧された冷媒と、を合流させ、過冷却インジェクション配管９３を流れて過冷却熱交換器９１に流入させる。過冷却熱交換器９１では、過冷却インジェクション配管９３を流れる低圧のガス冷媒と、液冷媒出口管８３から送られてきて過冷却冷媒配管８４へと進んでいく中間圧の液冷媒と、の間で熱交換を行わせる。過冷却熱交換器９１から過冷却冷媒配管８４へと流れていく冷媒は、過冷却度が増した状態となっている。過冷却冷媒配管８４には、通過する冷媒の温度を検出するための過冷却温度センサ９０ｔが設けられている。過冷却インジェクション配管９３を流れる冷媒であって、過冷却熱交換器９１を通過した後の冷媒は、過熱が付いた状態となっており、低圧冷媒配管１９の合流点６５に向けて送られる。
During the cooling operation, the control unit 7 controls the
暖房運転時には、制御部７は、過冷却膨張弁９２を閉止状態とするため、過冷却インジェクション配管９３のうち液冷媒出口管８３と接続されている部分と分離ガス配管８０と接続されている部分との間には冷媒が流れないが、レシーバ８１の液冷媒出口管８３を流れる中間圧の液冷媒と、分離ガス膨張弁８２で減圧された低圧冷媒とが、過冷却熱交換器９１において熱交換を行うことになる。
During the heating operation, the control unit 7 closes the
（１−１２）室内熱交換器
第１室内熱交換器１２ａは、第１室内ユニット１２に設けられている。第２室内熱交換器１３ａは、第２室内ユニット１３に設けられている。
(1-12) Indoor Heat Exchanger The first
第１室内熱交換器１２ａおよび第２室内熱交換器１３ａは、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能し（冷媒の加熱器として機能し）、暖房運転時には冷媒の冷却器として機能する（冷媒の放熱器として機能する）。これらの第１室内熱交換器１２ａおよび第２室内熱交換器１３ａには、内部を流れる冷媒と熱交換を行う冷房対象あるいは暖房対象として、水や空気が流される。ここでは、第１室内熱交換器１２ａおよび第２室内熱交換器１３ａに、図示しない各室内送風ファンからの室内空気が流れ、冷却あるいは加熱された空調空気が室内へと供給される。なお、各室内送風ファンの風量は、空調対象空間で要求される負荷処理のために、個別に風量が制御される。
The first
第１室内熱交換器１２ａの一端は第１室内膨張弁１２ｂに接続されている。第２室内熱交換器１３ａの一端は第２室内膨張弁１３ｂに接続されている。第１室内熱交換器１２ａの他端および第２室内熱交換器１３ａの他端は合流しており、当該合流した部分はガス冷媒連絡配管１５に接続されている。
One end of the first
（１−１３）室内膨張弁
第１室内膨張弁１２ｂは、第１室内ユニット１２に設けられている。この第１室内膨張弁１２ｂは、第１室内熱交換器１２ａに流す冷媒の量を調整したり冷媒の減圧・膨張を行ったりする。第１室内膨張弁１２ｂは、液冷媒連絡配管１４と第１室内熱交換器１２ａとの間に配置されている。
(1-13) Indoor Expansion Valve The first
第２室内膨張弁１３ｂは、第２室内ユニット１３に設けられている。この第２室内膨張弁１３ｂは、第２室内熱交換器１３ａに流す冷媒の量を調整したり冷媒の減圧・膨張を行ったりする。第２室内膨張弁１３ｂは、液冷媒連絡配管１４と第２室内熱交換器１３ａとの間に配置されている。
The second
（１−１４）制御部
制御部７は、室外ユニット１１および第１室内ユニット１２、第２室内ユニット１３の電子部品が実装された各制御基板が通信線で結ばれて構成されているもので、四段圧縮機２０の圧縮機駆動モータや四路切換弁群２５、各膨張弁１２ｂ，１３ｂ，４７，４８，５２，７２，８２，９２等と接続される。この制御部７は、外部から入力された室内設定温度、第１温度センサ４４ｔ１、第２温度センサ４４ｔ２、第３温度センサ４１ｔ、第１室内温度センサ１２ｔ、第２室内温度センサ１３ｔ、過冷却温度センサ９０ｔ、中間温度センサ７０ｔ、合流冷媒温度センサ６４ｔ、吸入圧力センサ２１ｐ、吐出圧力センサ２４ｐ、および、図示しない温度センサや圧力センサの計測値などの情報に基づいて、圧縮機駆動モータの回転数制御や膨張弁開度の調節や室内送風ファンや室外送風ファンの風量調節などを行う。
(1-14) Control Unit The control unit 7 is configured by connecting each control board on which electronic components of the outdoor unit 11, the first
制御部７は、冷房運転モード、暖房運転モードを有しており、いずれかの運転を選択的に行う。 The control unit 7 has a cooling operation mode and a heating operation mode, and selectively performs one of the operations.
（２）空気調和装置の動作
空気調和装置１の動作について、図２〜図５を参照しながら説明する。
(2) Operation of Air Conditioner The operation of the air conditioner 1 will be described with reference to FIGS.
図３は、冷房運転における冷凍サイクルの圧力−エンタルピ線図（ｐ−ｈ線図）である。図５は、暖房運転における冷凍サイクルの圧力−エンタルピ線図（ｐ−ｈ線図）である。これらの各図において、上に凸の一点鎖線で示す曲線は、冷媒の飽和液線および乾き飽和蒸気線である。また、各図において、冷凍サイクル上の英文字が付された点は、それぞれ、図３および図５において同じ英文字で表される点における冷媒の圧力およびエンタルピを表している。例えば、図２の点Ｂにおける冷媒は、図３の点Ｂにおける圧力およびエンタルピの状態になっている。なお、空気調和装置１の冷房運転、暖房運転における各運転制御は、制御部７によって行われる。 FIG. 3 is a pressure-enthalpy diagram (ph diagram) of the refrigeration cycle in the cooling operation. FIG. 5 is a pressure-enthalpy diagram (ph diagram) of the refrigeration cycle in the heating operation. In each of these drawings, the curves indicated by the one-dot chain line that protrudes upward are the saturated liquid line and the dry saturated vapor line of the refrigerant. Moreover, in each figure, the point which the English letter on the refrigerating cycle was attached | subjected represents the pressure and enthalpy of the refrigerant | coolant in the point represented by the same alphabetic character in FIG. 3 and FIG. 5, respectively. For example, the refrigerant at point B in FIG. 2 is in the pressure and enthalpy state at point B in FIG. In addition, each operation control in the cooling operation and the heating operation of the air conditioner 1 is performed by the control unit 7.
（２−１）冷房運転モード時の動作
冷房運転時は、図２に示す冷媒配管に沿った矢印の方向に、冷媒が、四段圧縮機２０、室外熱交換器４０、膨張機構７０、第１室内膨張弁１２ｂ、第２室内膨張弁１３ｂ、第１室内熱交換器１２ａ、第２室内熱交換器１３ａの順に冷媒回路内を循環する。以下、冷房運転時における空気調和装置１の動作について、図２および図３を参照しながら説明する。
(2-1) Operation in the Cooling Operation Mode During the cooling operation, the refrigerant moves in the direction of the arrow along the refrigerant pipe shown in FIG. 2, the four-
第１吸入管２１ａから四段圧縮機２０に吸い込まれる低圧のガス冷媒（点Ａ）は、第１圧縮部２１で圧縮されて、第１吐出管２１ｂへと吐出される（点Ｂ）。吐出された冷媒は、第１四路切換弁２６を通過し、インタークーラ（中間冷却器）として機能する第１室外熱交換器４１で冷却された後、第１インタークーラ管４１ｃを介して第２吸入管２２ａに流れ込む（点Ｃ）。
The low-pressure gas refrigerant (point A) sucked into the four-
第２吸入管２２ａから第２圧縮部２２に吸い込まれた冷媒は、圧縮されて第２吐出管２２ｂに吐出される（点Ｄ）。吐出された冷媒は、第２四路切換弁２７を通過し、インタークーラとして機能する第２室外熱交換器４２で冷却された後、第２インタークーラ管４２ｃに流れる（点Ｅ）。第２インタークーラ管４２ｃを流れる冷媒は、エコノマイザ熱交換器５１において熱交換されてインジェクション配管５３を流れてくる中間圧の冷媒（点Ｌ）と合流した後、第３吸入管２３ａに流れ込む（点Ｆ）。
The refrigerant sucked into the
第３吸入管２３ａから第３圧縮部２３に吸い込まれた冷媒は、圧縮されて第３吐出管２３ｂに吐出される（点Ｇ）。吐出された冷媒は、第３四路切換弁２８を通過し、インタークーラとして機能する第３室外熱交換器４３で冷却された後、第３インタークーラ管４３ｃを介して第４吸入管２４ａに流れ込む（点Ｈ）。
The refrigerant sucked into the
第４吸入管２４ａから第４圧縮部２４に吸い込まれた冷媒は、圧縮されて第４吐出管２４ｂに吐出される（点Ｉ）。吐出された高圧の冷媒は、臨界圧力を超えた超臨界状態となっている。この超臨界状態の冷媒は、第４四路切換弁２９を通過し、ガスクーラとして機能する第４室外熱交換器４４で冷却され、ブリッジ回路４９の第３逆止弁４９ｃを通ってエコノマイザ熱交換器５１へと流れていく（点Ｊ）。
The refrigerant sucked into the
ブリッジ回路４９の第３逆止弁４９ｃを通過した高圧冷媒は、その一部がエコノマイザインジェクション配管５３に分岐して流れて、エコノマイザ膨張弁５２において減圧される。エコノマイザ膨張弁５２において超臨界状態から臨界圧力以下の圧力まで減圧されて気液二相状態となった中間圧冷媒（点Ｋ）は、エコノマイザ熱交換器５１において、他の一部の冷媒（ブリッジ回路４９から液ガス熱交換器６１に向かう臨界圧力を超えている高圧冷媒（点Ｊ））と熱交換し、中間圧のガス冷媒（点Ｌ）となる。この中間圧のガス冷媒（点Ｌ）は、上述のようにインジェクション配管５３から第２インタークーラ管４２ｃへと流れ込む。
A part of the high-pressure refrigerant that has passed through the
エコノマイザ膨張弁５２を出た中間圧冷媒と熱交換をし、更に温度が下がった状態でエコノマイザ熱交換器５１を出た高圧冷媒（点Ｍ）は、液ガス熱交換器６１を流れ、膨張機構７０へと流れていく（点Ｎ）。なお、膨張機構７０は、膨張機７１で回収できる動力ができるだけ大きく確保できるように制御部７に制御されている。液ガス熱交換器６１では、エコノマイザ熱交換器５１を通過した臨界圧力を超えている高圧冷媒（点Ｍ）が、低圧冷媒配管１９から第１吸入管２１ａへと流れる低圧冷媒と過冷却インジェクション配管９３を流れる低圧冷媒とが合流した合流冷媒と、の間で熱交換によって冷却され、温度が下がった高圧冷媒（点Ｎ）となる。
The high-pressure refrigerant (point M) that exchanges heat with the intermediate-pressure refrigerant that has exited the
液ガス熱交換器６１を出た高圧冷媒（点Ｎ）は、２つに分岐され、一方が膨張機構７０の膨張機７１に向けて流れ、他方が膨張機構７０の第３室外膨張弁７２に向けて流れる。第３室外膨張弁７２では、超臨界状態から臨界圧力以下の圧力まで減圧されることで、中間圧冷媒（点Ｏ１）となる。また、膨張機７１においても、超臨界状態から臨界圧力以下の圧力まで減圧されることで、中間圧冷媒（点Ｏ２）となる。これら中間圧冷媒（点Ｏ１）と中間圧冷媒（点Ｏ２）は、合流した後にレシーバ８１の内部空間へと流れ込む（点Ｐ）。このレシーバ８１に流れ込んだ気液二相状態の中間圧冷媒は、レシーバ８１の内部空間において液冷媒とガス冷媒とに分離される。
The high-pressure refrigerant (point N) exiting the liquid
レシーバ８１で分離された液冷媒（点Ｑ）は、液冷媒出口管８３を流れる。液冷媒出口管８３を流れる冷媒の一部は、過冷却熱交換器９１を通過して過冷却状態となり（点Ｗ）、過冷却冷媒配管８４やブリッジ回路４９の第１逆止弁４９ａを通って、液冷媒連絡配管１４を介して、第１室内膨張弁１２ｂ、第２室内膨張弁１３ｂへと送られる。液冷媒出口管８３を流れる冷媒の他の一部は、過冷却熱交換器９１に流入する前に、分岐して、過冷却インジェクション配管９３を流れる。過冷却インジェクション配管９３を流れる冷媒は、過冷却膨張弁９２において減圧されて気液二相状態の低圧冷媒となる（点Ｒ）。
The liquid refrigerant (point Q) separated by the
レシーバ８１で分離されたガス冷媒（点Ｓ）は、分離ガス配管８０を流れる。分離ガス配管８０を流れる冷媒は、途中の分離ガス膨張弁８２で減圧され低圧冷媒（点Ｔ）となる。なお、分離ガス膨張弁８２は、膨張機構７０の下流側に設けられている中間温度センサ７０ｔの検知飽和温度に相当する中間圧力と、第１吸入管２１ａに設けられている吸入圧力センサ２１ｐの検知圧力と、から把握される差圧に相当する差圧を分離ガス膨張弁８２の前後において生じさせることができるように弁開度（膨張程度）が、制御部７によって制御される（差圧制御が行われる）。分離ガス膨張弁８２で減圧された低圧冷媒（点Ｔ）は、さらに分離ガス配管８０を流れて、過冷却インジェクション配管９３のうち、過冷却膨張弁９２よりも下流側であって過冷却熱交換器９１よりも上流側の部分に合流する（点Ｕ）。
The gas refrigerant (point S) separated by the
過冷却熱交換器９１では、レシーバ８１で分離された液冷媒（点Ｑ）は、分離ガス配管８０を介して過冷却インジェクション配管９３に合流した気液二相状態の低圧冷媒（点Ｕ）との間で熱交換することで冷却され、冷却されることによって過冷却度が付いた状態になる（点Ｗ）。他方で、分離ガス配管８０を介して過冷却インジェクション配管９３に合流した気液二相状態の低圧冷媒（点Ｕ）は、過冷却熱交換器９１において、レシーバ８１で分離された液冷媒（点Ｑ）によって加熱される（点Ｖ、なお、点Ｖは過熱が付いた状態を例示しているが、運転条件や過渡的な状況によっては湿り状態になる場合がある。）。なお、過冷却膨張弁９２は、過冷却熱交換器９１を通過して過冷却冷媒配管８４を流れる冷媒の過冷却度が通常の目標過冷却度となるように（例えば、過冷却度が５度確保されるように）、過冷却膨張弁９２の弁開度（膨張程度）が、制御部７によって制御される。なお、過冷却冷媒配管８４を流れる冷媒の過冷却度は、過冷却温度センサ９０ｔの検知温度と、中間温度センサ７０ｔの検知飽和温度に相当する中間圧力とから制御部７が算定している。
In the
液冷媒連絡配管１４から第１室内ユニット１２、第２室内ユニット１３に流入した冷媒は、第１室内膨張弁１２ｂや第２室内膨張弁１３ｂを通過するときに膨張し、気液二相の低圧冷媒（点Ｘ）となって第１室内熱交換器１２ａや第２室内熱交換器１３ａに流れ込む。この低圧冷媒は、第１室内熱交換器１２ａや第２室内熱交換器１３ａで室内空気から熱を奪い、過熱のついた低圧のガス冷媒（点Ｙ）になる。なお、第１室内膨張弁１２ｂは、第１室内熱交換器１２ａの出口を流れる冷媒の過熱度が所定の設定過熱度となるように（目標蒸発出口過熱度条件を満たすように）第１室内膨張弁１２ｂの弁開度（膨張程度）が制御部７によって制御される。第２室内膨張弁１３ｂも同様に、第２室内熱交換器１３ａの出口を流れる冷媒の過熱度が所定の設定過熱度（第１室内ユニット１２と同様の値であっても異なっていてもよい。）となるように（目標蒸発出口過熱度条件を満たすように）第２室内膨張弁１３ｂの弁開度（膨張程度）が制御される。なお、第１室内熱交換器１２ａの出口を流れる冷媒の過熱度は、第１室内温度センサ１２ｔの検知温度と、吸入圧力センサ２１ｐの検知圧力とから制御部７が算定し、第２室内熱交換器１３ａの出口を流れる冷媒の過熱度は、第２室内温度センサ１３ｔの検知温度と、吸入圧力センサ２１ｐの検知圧力とから制御部７が算定している。第１室内ユニット１２や第２室内ユニット１３を出た低圧冷媒は、ガス冷媒連絡配管１５および第４四路切換弁２９を経て低圧冷媒配管１９へと流れていく。なお、第１室内熱交換器１２ａが配置されている室内の負荷の処理は、図示しない第１室内熱交換器１２ａに対して空気流れを供給する第１室内ファンの風量を制御部７が調節することによって処理している。第２室内熱交換器１３ａが配置されている室内の負荷の処理についても同様に、図示しない第２室内熱交換器１３ａに対して空気流れを供給する第２室内ファンの風量を制御部７が調節することによって処理している。
The refrigerant flowing into the first
第１室内ユニット１２や第２室内ユニット１３から戻ってきて低圧冷媒配管１９を流れる低圧冷媒（点Ｙ）と、過冷却インジェクション配管９３から流れてくる低圧冷媒（点Ｖ）とは、合流点６５で合流し（点Ｚ）、液ガス熱交換器６１の低圧側を通って第１吸入管２１ａから四段圧縮機２０へと戻っていく。なお、ここで、液ガス熱交換器６１では、四段圧縮機２０の第１吸入管２１ａに向かう低圧冷媒（点Ｚ）と、エコノマイザ熱交換器５１を通過した後に膨張機構７０へと向かう高圧冷媒（点Ｍ）との間で熱交換が行われる。
The low-pressure refrigerant (point Y) that returns from the first
以上のように冷媒が冷媒回路内を循環することにより、空気調和装置１は冷房運転サイクルを行う。 As described above, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit, whereby the air conditioner 1 performs the cooling operation cycle.
（２−２）暖房運転モード時の動作
暖房運転時は、図４に示す冷媒配管に沿った矢印の方向に、冷媒が、四段圧縮機２０、第１室内熱交換器１２ａ、第２室内熱交換器１３ａ、第１室内膨張弁１２ｂ、第２室内膨張弁１３ｂ、膨張機構７０、室外熱交換器４０の順に冷媒回路内を循環する。以下、暖房運転時における空気調和装置１の動作について、図４および図５を参照しながら説明する。
(2-2) Operation in the heating operation mode During the heating operation, the refrigerant moves in the direction of the arrow along the refrigerant pipe shown in FIG. 4 in the four-
第１吸入管２１ａから四段圧縮機２０に吸い込まれる低圧のガス冷媒（点Ａ）は、第１圧縮部２１で圧縮されて、第１吐出管２１ｂに吐出される（点Ｂ）。吐出された冷媒は、第１四路切換弁２６を通過し、第２吸入管２２ａを流れる（点Ｃ）。
The low-pressure gas refrigerant (point A) sucked into the four-
第２吸入管２２ａから第２圧縮部２２に吸い込まれた冷媒は、圧縮されて第２吐出管２２ｂに吐出される（点Ｄ）。吐出された冷媒は、第２四路切換弁２７を通過し、第３吸入管２３ａを流れる。なお、第３吸入管２３ａには、エコノマイザ熱交換器５１において熱交換されてインジェクション配管５３を流れてくる中間圧の冷媒（点Ｌ）も流れ込んでくるため、冷媒の温度が下がる（点Ｆ）。
The refrigerant sucked into the
第３吸入管２３ａから第３圧縮部２３に吸い込まれた冷媒は、圧縮されて第３吐出管２３ｂに吐出される（点Ｇ）。吐出された冷媒は、第３四路切換弁２８を通過し、第４吸入管２４ａを流れる（点Ｈ）。
The refrigerant sucked into the
第４吸入管２４ａから第４圧縮部２４に吸い込まれた冷媒は、圧縮されて第４吐出管２４ｂに吐出される（点Ｉ）。吐出された高圧の冷媒は、臨界圧力を超えた超臨界状態となっている。この超臨界状態の冷媒は、第４四路切換弁２９を通過し、ガス冷媒連絡配管１５を介して第１室内ユニット１２や第２室内ユニット１３に流入する（点Ｙ）。
The refrigerant sucked into the
ガス冷媒連絡配管１５から第１室内ユニット１２や第２室内ユニット１３に入った高圧冷媒は、冷媒の放熱器として機能する第１室内熱交換器１２ａや第２室内熱交換器１３ａで室内空気に放熱し、室内空気を暖める。なお、第１室内熱交換器１２ａが配置されている室内の負荷の処理は、図示しない第１室内熱交換器１２ａに対して空気流れを供給する第１室内ファンの風量を制御部７が調節することによって処理している。第２室内熱交換器１３ａが配置されている室内の負荷の処理についても同様に、図示しない第２室内熱交換器１３ａに対して空気流れを供給する第２室内ファンの風量を制御部７が調節することによって処理している。第１室内熱交換器１２ａや第２室内熱交換器１３ａでの熱交換によって温度が下がった高圧冷媒（点Ｘ）は、第１室内膨張弁１２ｂや第２室内膨張弁１３ｂを通過する際にわずかに減圧され、液冷媒連絡配管１４を通って室外ユニット１１のブリッジ回路４９へと流れる。ブリッジ回路４９では、第２逆止弁４９ｂを通過して、エコノマイザ熱交換器５１へ向かう（点Ｊ）。
The high-pressure refrigerant that has entered the first
ブリッジ回路４９の第２逆止弁４９ｂを通過した高圧冷媒（点Ｊ）は、その一部がエコノマイザインジェクション配管５３に分岐して流れて、エコノマイザ膨張弁５２において減圧される。エコノマイザ膨張弁５２において減圧されて気液二相状態となった中間圧冷媒（点Ｋ）は、エコノマイザ熱交換器５１において、他の一部の冷媒（ブリッジ回路４９から液ガス熱交換器６１に向かう高圧冷媒（点Ｊ））と熱交換し、中間圧のガス冷媒（点Ｌ）となる。この中間圧のガス冷媒（点Ｌ）は、上述のようにインジェクション配管５３から第２インタークーラ管４２ｃへと流れ込む。
Part of the high-pressure refrigerant (point J) that has passed through the
エコノマイザ膨張弁５２を出た中間圧冷媒と熱交換をし、更に温度が下がった状態でエコノマイザ熱交換器５１を出た高圧冷媒（点Ｍ）は、液ガス熱交換器６１を通過して、膨張機構７０へと流れていく（点Ｎ）。
The high-pressure refrigerant (point M) that has exchanged heat with the intermediate-pressure refrigerant that has exited the
膨張機構７０に流入する高圧冷媒（点Ｎ）は、２つに分岐され、一方が膨張機構７０の膨張機７１に向けて流れ、他方が膨張機構７０の第３室外膨張弁７２に向けて流れる。第３室外膨張弁７２では、超臨界状態から臨界圧力以下の圧力まで減圧されることで、中間圧冷媒（点Ｏ１）となる。また、膨張機７１においても、超臨界状態から臨界圧力以下の圧力まで減圧されることで、中間圧冷媒（点Ｏ２）となる。なお、膨張機構７０は、膨張機７１で回収できる動力ができるだけ大きく確保できるように制御部７に制御されている。これら中間圧冷媒（点Ｏ１）と中間圧冷媒（点Ｏ２）は、合流した後にレシーバ８１の内部空間へと流れ込む（点Ｐ）。このレシーバ８１に流れ込んだ気液二相状態の中間圧冷媒は、レシーバ８１の内部空間において液冷媒とガス冷媒とに分離される。
The high-pressure refrigerant (point N) flowing into the
レシーバ８１で分離された液冷媒（点Ｑ）は、液冷媒出口管８３を流れる。液冷媒出口管８３を流れる冷媒は、全て、過冷却熱交換器９１を通過して過冷却状態となり（点Ｗ）、過冷却冷媒配管８４やブリッジ回路４９を通って、室外熱交換器４０へと送られる。
The liquid refrigerant (point Q) separated by the
なお、暖房運転時には、制御部７は、過冷却膨張弁９２を全閉状態に制御しているため、液冷媒出口管８３を流れる冷媒は、過冷却インジェクション配管９３に向けて分流しない。
During the heating operation, the control unit 7 controls the
レシーバ８１で分離されたガス冷媒（点Ｓ）は、分離ガス配管８０を流れる。分離ガス配管８０を流れる冷媒は、途中の分離ガス膨張弁８２で減圧され低圧冷媒（点Ｔ）となる。なお、分離ガス膨張弁８２は、膨張機構７０の下流側に設けられている中間温度センサ７０ｔの検知飽和温度に相当する中間圧力と、第１吸入管２１ａに設けられている吸入圧力センサ２１ｐの検知圧力と、から把握される差圧に相当する差圧を分離ガス膨張弁８２の前後において生じさせることができるように弁開度（膨張程度）が、制御部７によって制御される（差圧制御が行われる）。分離ガス膨張弁８２で減圧された低圧冷媒（点Ｔ）は、さらに分離ガス配管８０を流れて、過冷却インジェクション配管９３のうち、過冷却膨張弁９２よりも下流側であって過冷却熱交換器９１よりも上流側の部分に流れ込む（点Ｕ）。
The gas refrigerant (point S) separated by the
過冷却熱交換器９１では、レシーバ８１の液冷媒出口管８３から流れてくる中間圧冷媒（点Ｑ）と、分離ガス膨張弁８２で減圧された低圧冷媒（点Ｔ，Ｕ）との間で熱交換が行われる。この熱交換によって、過冷却インジェクション配管９３を流れる低圧冷媒（点Ｔ、Ｕ）は、蒸発して過熱のついた低圧冷媒（点Ｖ）となって、合流点６５に向けて流れていく。レシーバ８１の液冷媒出口管８３から流れてくる中間圧冷媒（点Ｑ）は、熱を奪われて過冷却のついた中間圧冷媒（点Ｗ）となり、過冷却冷媒配管８４を介してブリッジ回路４９に向けて流れていく。
In the
過冷却冷媒配管８４をブリッジ回路４９に向けて流れる冷媒は、一部がブリッジ回路４９の手前で共通配管４７ａの第２室外膨張弁４７を通過するように分離し、他の一部がブリッジ回路４９の第３室外膨張弁４８を通過する。
The refrigerant flowing through the supercooled
共通配管４７ａを流れる冷媒は、第２室外膨張弁４７で減圧されて低圧冷媒となり（点ＷＸ）、第３室外熱交換器４３、第２室外熱交換器４２、第１室外熱交換器４１の順に直列に流れていく。すなわち、第２室外膨張弁４７で減圧された冷媒は、第７配管４３ｂを介して第３室外熱交換器４３において一部が蒸発する。第３室外熱交換器４３を通過した冷媒は、第３配管４３ａ、冷媒容器としての第３油分離器３３ａ、第３四路切換弁２８、第２インタークーラ管４２ｃの第３四路切換弁２８側端部から第６配管４２ｂとの接続部分まで、および、第６配管４２ｂをこの順に通過して、第２室外熱交換器４２においてさらに一部が蒸発する。第２室外熱交換器４２を通過した冷媒は、第２配管４２ａ、冷媒容器としての第２油分離器３２ａ、第２四路切換弁２７、第１インタークーラ管４１ｃの第２四路切換弁２７側端部から第１室外膨張弁４６まで、第１室外膨張弁４６、第１インタークーラ管４１ｃの第１室外膨張弁４６から第５配管４１ｂとの接続部分まで、および、第５配管４１ｂをこの順に通過する。なお、第１室外膨張弁４６を通過する冷媒は、第１室外膨張弁４６の弁開度に応じてさらに減圧される。第５配管４１ｂを介して第１室外熱交換器４１に送られた冷媒は、液状態の冷媒が残存している場合には第１室外熱交換器４１においてさらに蒸発する。第１室外熱交換器４１を通過した冷媒は、第１配管４１ａ、冷媒容器としての第１油分離器３１ａ、第１四路切換弁２６、四路接続配管３０をこの順で通過した後、低圧冷媒配管１９へと向けて流れる。ここで、詳細は後述するが、第１室外熱交換器４１を通過した冷媒が所定の過熱度を有する状態になるように、第２室外膨張弁４７の弁開度と第１室外膨張弁４６の弁開度が、制御部７によってそれぞれ制御される。
The refrigerant flowing through the
他方、ブリッジ回路４９の第３室外膨張弁４８を通過して減圧された冷媒（点ＶＷ）は、第８配管４４ｂを流れた後に第４室外熱交換器４４において蒸発し、第４配管４４ａと第４四路切換弁２９を通過して低圧冷媒配管１９へと向けて流れる（点ＸＹ）。ここで、制御部７は、第４室外熱交換器４４の出口を流れる冷媒の過熱度が所定の過熱度となるように、第３室外膨張弁４８の減圧程度（弁開度）を制御する。具体的には、制御部７は、第４室外熱交換器４４の上流側に設けられた第１温度センサ４４ｔ１の検知温度と第４室外熱交換器４４の下流側に設けられた第２温度センサ４４ｔ２の検知温度との差（４４ｔ２−４４ｔ１）が、所定の値となるように、第３室外膨張弁４８の減圧程度（弁開度）を制御する。
On the other hand, the refrigerant (point VW) reduced in pressure after passing through the third
その後、低圧冷媒配管１９には、第１〜第４室外熱交換器４１〜４４を通過した冷媒が合流して流れる。
Thereafter, the refrigerant that has passed through the first to fourth
低圧冷媒配管１９を流れる低圧のガス冷媒（点ＸＹ）は、過冷却インジェクション配管９３を流れる低圧のガス冷媒（点Ｖ）と、合流点６５において合流した後（点Ｚ）、液ガス熱交換器６１の低圧側を流れ、液ガス熱交換器６１において高圧側の冷媒と熱交換が行われる。なお、ここで、制御部７は、低圧冷媒配管１９を流れる冷媒と過冷却インジェクション配管９３を流れる冷媒とが合流した後であって液ガス熱交換器６１に流入する前の冷媒（合流点６５を流れる冷媒）が所定の過熱度を有するように分離ガス膨張弁８２の弁開度を制御する。具体的には、制御部７は、液ガス熱交換器６１の低圧側の下流側に設けられている合流冷媒温度センサ６４ｔの検知温度と吸入圧力センサ２１ｐの検知圧力を用いて分離ガス膨張弁８２の弁開度を制御する。
The low-pressure gas refrigerant (point XY) flowing through the low-
液ガス熱交換器６１の低圧側を通過した低圧のガス冷媒は、第１吸入管２１ａを介して四段圧縮機２０に吸入される（点Ａ）。
The low-pressure gas refrigerant that has passed through the low-pressure side of the liquid
以上のように冷媒が冷媒回路内を循環することにより、空気調和装置１は暖房運転サイクルを行う。 As described above, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit, whereby the air conditioner 1 performs the heating operation cycle.
（３）暖房運転モード時の第２室外膨張弁と第１室外膨張弁を用いた過熱度制御
暖房運転モード時には、上述のように、第４室外熱交換器４４の出口を流れる冷媒については、制御部７が第３室外膨張弁４８の弁開度を調節することにより所定の過熱度になるように制御される。
(3) Superheat control using the second outdoor expansion valve and the first outdoor expansion valve in the heating operation mode In the heating operation mode, as described above, for the refrigerant flowing through the outlet of the fourth
これに対して、暖房運転モード時に第３室外熱交換器４３、第２室外熱交換器４２、第１室外熱交換器４１を通過した後、第１油分離器３１ａを通過して四路接続配管３０に向かう冷媒については、制御部７が第２室外膨張弁４７の弁開度の調節と第１室外膨張弁４６の弁開度の調節の両方の調節を行うことにより、所定の過熱度になるように制御される。ここで、第４室外熱交換器４４の出口を流れる冷媒の過熱度と、第１油分離器３１ａを通過して四路接続配管３０に向かう冷媒の過熱度と、は全く同じに調節することが必須ではないが、同程度もしくは等しいことが好ましい。
On the other hand, after passing through the third
なお、第２室外膨張弁４７の弁開度の調節と第１室外膨張弁４６の弁開度の調節は、特に限定されないが、本実施形態では、以下のような制御が行われる。
The adjustment of the valve opening of the second
すなわち、暖房運転の起動時からしばらくの間は、第１室外熱交換器４１を通過し、第１油分離器３１ａを通過して四路接続配管３０に向かう冷媒の過熱度が安定せず、第１圧縮部２１に湿り気味の冷媒を送ってしまうおそれがあることから、制御部７は、第２室外膨張弁４７の弁開度は、予め定めた暖房起動時用の弁開度に制御しつつ、第１室外膨張弁４６の弁開度は、第１配管４１ａのうち第１油分離器３１ａと第１四路切換弁２６との間に設けられている第３温度センサ４１ｔの検知温度に基づいて所定の正の過熱度になるように制御を行う。ここで、暖房運転の起動時からしばらく経過し、冷媒流れの状況が安定してきた場合には、制御部７は、第１室外膨張弁４６の弁開度を上記起動時の場合よりも少しずつ上げていきつつ、第２室外膨張弁４７の弁開度を少しずつ絞っていく制御を行う。
That is, for a while from the start of the heating operation, the degree of superheat of the refrigerant passing through the first
（４）空気調和装置の特徴
（４−１）
本実施形態の空気調和装置１では、冷房運転時においては、第１〜第３圧縮部２１〜２３から吐出されて第１〜油分離器３１ａ〜３３ａにおいて冷凍機油が分離された各中間圧力の冷媒を第１〜第３室外熱交換器４１〜４３のそれぞれが冷却することが可能になっている。
(4) Features of the air conditioner (4-1)
In the air conditioner 1 of the present embodiment, during the cooling operation, each of the intermediate pressures discharged from the first to
そして、暖房運転時においては、上記冷房運転時に冷凍機油が分離された各中間圧力の冷媒を冷却することが可能となるように構成された第１〜第３室外熱交換器４１〜４３を用いつつも、これらを互いに直列に接続させることにより、全体として通過する冷媒を蒸発させることが可能になっている。
And in the heating operation, the first to third
ここで、図６に、暖房運転時における第４室外熱交換器４４側の冷媒流路と第１〜第３室外熱交換器４１〜４３側の冷媒流路の模式図を示す。このように、冷房運転時に冷凍機油が分離された各中間圧力の冷媒を冷却することが可能となるように構成された第１〜第３室外熱交換器４１〜４３を、暖房運転時に互いに直列に接続させて蒸発器として機能させようとすると、直列接続された第３室外熱交換器４３と第２室外熱交換器４２の間に存在する第３油分離器３３ａと、直列接続された第２室外熱交換器４２と第１室外熱交換器４１の間に存在する第２油分離器３２ａと、第１室外熱交換器４１の下流側に存在する第１油分離器３１ａをそれぞれ冷媒が通過しなければならない。このため、このような油分離器が存在していない第４室外熱交換器４４側の冷媒流路と比べると、第１〜第３室外熱交換器４１〜４３側の冷媒流路では、上流側の室外膨張弁の弁開度の調節によって下流を流れる冷媒の過熱度を変化させるために長い時間を要し、制御の応答性が悪い。これらの第１〜油分離器３１ａ〜３３ａは、冷房運転時には内部の空間において冷凍機油を捕らえて分離する機能を果たすことができたのであるが、暖房運転時にはこの内部の空間において未だ蒸発していない冷媒が捕らえられてしまうことになる。したがって、暖房運転時において、第１〜第３室外熱交換器４１〜４３を互いに直列に接続させて蒸発器として機能させる際には、仮に、第１室外膨張弁４６が設けられておらず第２室外膨張弁４７の弁開度の調節だけで過熱度制御を行う場合には、最も下流側を流れる冷媒の過熱度を制御する際の応答性が悪くなってしまう。
Here, in FIG. 6, the schematic diagram of the refrigerant flow path by the side of the 4th
これに対して、本実施形態の空気調和装置１では、上述のように、暖房運転時に直列接続される第１〜第３室外熱交換器４１〜４３のうち最も下流側の第１室外熱交換器４１の上流側（第２油分離器３２ａ通過後であって第１室外熱交換器４１に流入する前の位置）に第１室外膨張弁４６が設けられている。そして、制御部７が第１室外膨張弁４６の弁開度を制御することが可能になっている。これにより、第１室外膨張弁４６の弁開度を変更することで、第２室外膨張弁４７の弁開度を変更する場合よりも、弁開度の変更に起因する第１油分離器３１ａの下流側を流れる冷媒の過熱度の変化を、より迅速に生じさせ、制御の応答性を高めることが可能になっている。
On the other hand, in the air conditioning apparatus 1 of the present embodiment, as described above, the first outdoor heat exchange on the most downstream side among the first to third
また、暖房運転の起動時の冷媒流れが安定していない状態では、主として第１室外膨張弁４６の弁開度を調節して第１油分離器３１ａを通過して四路接続配管３０に向かう冷媒の過熱度を制御し、冷媒流れが安定してきた状態では第２室外膨張弁４７を主体とした弁開度の制御に切り換えることで、第１室外膨張弁４６と第２室外膨張弁４７の両方を用いて状況に応じた過熱度制御を行うことが可能になっている。
（４−２）
空気調和装置１では、暖房運転状態においては、互いに直列に接続された第１〜第３室外熱交換器４１〜４３と、第４室外熱交換器４４と、に冷媒が並列して流れている。ここで、第１〜第３室外熱交換器４１〜４３の方が、第４室外熱交換器４４よりも冷媒の通過距離が長いため、第１〜第３室外熱交換器４１〜４３を通過した冷媒の方が乾いた状態になりやすい。また、上述の第１室外膨張弁４６と第２室外膨張弁４７の両方を用いた制御によって、第１〜第３室外熱交換器４１〜４３を通過した冷媒の過熱度は確保しやすい。
Moreover, in the state where the refrigerant flow at the time of starting the heating operation is not stable, the valve opening degree of the first
(4-2)
In the air conditioner 1, in the heating operation state, the refrigerant flows in parallel with the first to third
そして、第４室外熱交換器４４は、他の第１〜第３室外熱交換器４１〜４３よりも容量が大きいため、できるだけ有効利用させることが望まれるところ、第３室外膨張弁４８を制御して、第１〜第３室外熱交換器４１〜４３を通過した冷媒よりも湿り気味に制御することで、第４室外熱交換器４４において蒸発済みの冷媒が流れる領域を小さくし、能力を発揮しやすくさせることが可能になる。
And since the capacity | capacitance of the 4th
このようにすることで、第１〜第３室外熱交換器４１〜４３を通過した冷媒を乾き気味に制御し、第４室外熱交換器４４を通過した冷媒を湿り気味に制御した場合には、両者の混合比率を調節することで、液ガス熱交換器６１に送られる冷媒の過熱度を調節することが可能になっている。
By doing in this way, when the refrigerant that has passed through the first to third
（５）他の実施形態
上記実施形態では、本発明の実施形態の一例を説明したが、上記実施形態はなんら本願発明を限定する趣旨ではなく、上記実施形態には限られない。本願発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更した態様についても当然に含まれる。
(5) Other Embodiments In the above embodiment, an example of the embodiment of the present invention has been described. However, the above embodiment is not intended to limit the present invention, and is not limited to the above embodiment. The present invention naturally includes aspects appropriately modified without departing from the spirit of the present invention.
（５−１）他の実施形態Ａ
上記実施形態では、第１膨張機構として、第１インタークーラ管４１ｃのうち第５配管４１ｂとの接続部分と第２四路切換弁２７との接続部分との間において通過する冷媒の量を調節可能な第１室外膨張弁４６が設けられた場合を例に挙げて説明した。
(5-1) Other embodiment A
In the above embodiment, as the first expansion mechanism, the amount of refrigerant passing between the connection portion of the
しかし、第１膨張機構としてはこれに限られるものではなく、例えば、図７に示すように、第１インタークーラ管４１ｃのうち第５配管４１ｂとの接続部分と第２四路切換弁２７との接続部分との間において通過する冷媒を減圧可能なキャピラリーチューブ４６ａおよび開閉電磁弁４６ｂが直列接続されて設けられていてもよい。
However, the first expansion mechanism is not limited to this. For example, as shown in FIG. 7, a connection portion between the
この場合であっても、開閉電磁弁４６ｂの開閉により開度を変更することでキャピラリーチューブ４６ａに冷媒を流す状態と流さない状態を切り換えることができる。そして、暖房運転時のように開閉電磁弁４６ｂを開けてキャピラリーチューブ４６ａに冷媒を流す場合には、当該キャピラリーチューブ４６ａを通過する冷媒を減圧することができるため、第１室外熱交換器４１を通過した後の冷媒の過熱度を確保しやすいすることが可能になる。
Even in this case, it is possible to switch between the state in which the refrigerant flows and the state in which the refrigerant does not flow through the
（５−２）他の実施形態Ｂ
上記実施形態では、４段の圧縮を行う四段圧縮機２０を採用する空気調和装置１を例に挙げて説明した。
(5-2) Other embodiment B
In the above embodiment, the air conditioner 1 that employs the four-
しかし、４段圧縮を行う空気調和装置に限定されることなく、例えば、２段圧縮、もしくは、３段圧縮を行う空気調和装置であってもよい。 However, it is not limited to an air conditioner that performs four-stage compression, and may be, for example, an air conditioner that performs two-stage compression or three-stage compression.
例えば、２段圧縮を行う空気調和装置では、冷房運転時にインタークーラ（中間冷却器）として機能する室外熱交換器は、暖房運転時には他の室外熱交換器と油分離器を介して直列接続されることになる。 For example, in an air conditioner that performs two-stage compression, an outdoor heat exchanger that functions as an intercooler (intercooler) during cooling operation is connected in series with another outdoor heat exchanger and an oil separator during heating operation. Will be.
また、３段圧縮を行う空気調和装置では、冷房運転時にインタークーラ（中間冷却器）として機能する２つの室外熱交換器は、暖房運転時には油分離器を介して直列接続され、他の室外熱交換器が並列接続されるようにしてもよい。また、３段圧縮を行う空気調和装置において、冷房運転時にインタークーラ（中間冷却器）として機能する２つの室外熱交換器と他の室外熱交換器の全てが、暖房運転時に油分離器を介して直列接続されるようにしてもよい。 In an air conditioner that performs three-stage compression, two outdoor heat exchangers that function as an intercooler (intercooler) during cooling operation are connected in series via an oil separator during heating operation, and other outdoor heat Exchangers may be connected in parallel. In an air conditioner that performs three-stage compression, all of the two outdoor heat exchangers that function as an intercooler (intercooler) during cooling operation and the other outdoor heat exchangers pass through the oil separator during heating operation. May be connected in series.
１ 空気調和装置（冷凍装置）
７ 制御部
１２ 室内ユニット
１２ａ 第１室内熱交換器、室内熱交換器（利用側熱交換器）
１２ｂ 第１室内膨張弁、室内膨張弁
１２ｔ 第１室内温度センサ
１３ 第２室内ユニット、室内ユニット
１３ａ 第２室内熱交換器、室内熱交換器（利用側熱交換器）
１３ｂ 第２室内膨張弁、室内膨張弁
１３ｔ 第２室内温度センサ
２０ 四段圧縮機
２１ 第１圧縮部
２１ｐ 吸入圧力センサ
２２ 第２圧縮部
２３ 第３圧縮部
２４ 第４圧縮部（第３圧縮部）
２４ｐ 吐出圧力センサ
２５ 四路切換弁群（切換部）
２６ 第１四路切換弁
２７ 第２四路切換弁
２８ 第３四路切換弁
２９ 第４四路切換弁
３０ 四路接続配管
３１ａ 第１油分離器（第２油分離器）
３２ａ 第２油分離器（第１油分離器）
３３ａ 第３油分離器
３４ａ 第４油分離器
４０ 室外熱交換器
４１ 第１室外熱交換器（熱源側第１熱交換器）
４２ 第２室外熱交換器（熱源側第２熱交換器）
４３ 第３室外熱交換器
４４ 第４室外熱交換器（熱源側第３熱交換器）
４１ｃ 第１インタークーラ管
４２ｃ 第２インタークーラ管
４３ｃ 第３インタークーラ管
４１ａ 第１配管
４２ａ 第２配管
４３ａ 第３配管
４４ａ 第４配管
４５ 室外送風ファン
４６ 第１室外膨張弁（第１膨張機構）
４６ａ キャピラリーチューブ（第１膨張機構）
４６ｂ 開閉電磁弁（第１膨張機構）
４７ 第２室外膨張弁（第２膨張機構）
４８ 第３室外膨張弁（第３膨張機構）
４９ ブリッジ回路
５０ エコノマイザ回路
５１ エコノマイザ熱交換器
５２ エコノマイザ膨張弁
５３ エコノマイザインジェクション配管
６０ 液ガス熱交回路
６１ 液ガス熱交換器
７０ 膨張機構
７１ 膨張機
７２ 膨張弁
８０ 分離ガス配管
８１ レシーバ
８２ 分離ガス膨張弁
８３ 液冷媒出口管
９０ 過冷却回路
９１ 過冷却熱交換器
９２ 過冷却膨張弁
９３ 過冷却インジェクション配管
1 Air conditioning equipment (refrigeration equipment)
7
12b 1st indoor expansion valve,
13b 2nd indoor expansion valve,
24p
26 First four-way switching valve 27 Second four-
32a Second oil separator (first oil separator)
33a
42 2nd outdoor heat exchanger (heat source side 2nd heat exchanger)
43 3rd
41c
46a Capillary tube (first expansion mechanism)
46b Open / close solenoid valve (first expansion mechanism)
47 Second outdoor expansion valve (second expansion mechanism)
48 Third outdoor expansion valve (third expansion mechanism)
49
Claims (4)
前記第１圧縮部において圧縮された冷媒をさらに圧縮する第２圧縮部（２２）と、
熱源側第１熱交換器（４１）と、
熱源側第２熱交換器（４２）と、
利用側熱交換器（１２ａ、１３ａ）と、
第１膨張機構（４６）と、
第２膨張機構（４７）と、
第１油分離器（３２ａ）と、
前記第１圧縮部（２１）から吐出されて前記第２圧縮部（２２）に向かう冷媒の冷却器として前記熱源側第１熱交換器（４１）を機能させ、前記第２圧縮部（２２）から吐出されて前記第１油分離器（３２ａ）を通過した後の冷媒の冷却器として前記熱源側第２熱交換器（４２）を機能させ、前記利用側熱交換器（１２ａ、１３ａ）を冷媒の蒸発器として機能させる冷房運転を行う状態と、
前記利用側熱交換器（１２ａ、１３ａ）を冷媒の冷却器として機能させ、前記利用側熱交換器（１２ａ、１３ａ）を通過した冷媒を、前記第２膨張機構（４７）、冷媒の蒸発器として機能する前記熱源側第２熱交換器（４２）、前記第１油分離器（３２ａ）、前記第１膨張機構（４６）、冷媒の蒸発器として機能する前記熱源側第１熱交換器（４１）の順に通過させて暖房運転を行う状態と、
を切り換える切換部（２５）と、
前記暖房運転時において、前記熱源側第１熱交換器（４１）の下流側を流れる冷媒の過熱度を前記第２膨張機構（４７）および前記第１膨張機構（４６）の弁開度を調節することにより制御する制御部（７）と、
を備えた冷凍装置（１）。 A first compression section (21);
A second compression section (22) for further compressing the refrigerant compressed in the first compression section;
A heat source side first heat exchanger (41);
A heat source side second heat exchanger (42);
Utilization side heat exchangers (12a, 13a);
A first expansion mechanism (46);
A second expansion mechanism (47);
A first oil separator (32a);
The heat source side first heat exchanger (41) is made to function as a refrigerant cooler discharged from the first compression unit (21) and directed to the second compression unit (22), and the second compression unit (22). The heat source side second heat exchanger (42) is made to function as a refrigerant cooler after being discharged from and passed through the first oil separator (32a), and the use side heat exchangers (12a, 13a) A state of performing a cooling operation to function as a refrigerant evaporator;
The use side heat exchanger (12a, 13a) functions as a refrigerant cooler, and the refrigerant that has passed through the use side heat exchanger (12a, 13a) is converted into the second expansion mechanism (47), the refrigerant evaporator. The heat source side second heat exchanger (42) functioning as the first oil separator (32a), the first expansion mechanism (46), the heat source side first heat exchanger (functioning as a refrigerant evaporator) 41) in the order of passing through the heating operation,
A switching unit (25) for switching between,
During the heating operation, the degree of superheat of the refrigerant flowing downstream of the heat source side first heat exchanger (41) is adjusted to adjust the valve opening degree of the second expansion mechanism (47) and the first expansion mechanism (46). A control unit (7) for controlling by doing
A refrigeration apparatus (1).
前記切換部（２５）は、
前記冷房運転には前記第１圧縮部（２１）から吐出されて前記第２油分離器（３１ａ）を通過した冷媒であって前記第２圧縮部（２２）に向かう冷媒の冷却器として前記熱源側第１熱交換器（４１）を機能させ、
前記暖房運転には前記利用側熱交換器（１２ａ、１３ａ）を通過した冷媒を、前記第２膨張機構（４７）、冷媒の蒸発器として機能する前記熱源側第２熱交換器（４２）、前記第１油分離器（３２ａ）、前記第１膨張機構（４６）、冷媒の蒸発器として機能する前記熱源側第１熱交換器（４１）、前記第２油分離器（３１ａ）の順に通過させる、
請求項１に記載の冷凍装置（１）。 A second oil separator (31a);
The switching unit (25)
In the cooling operation, the heat source is used as a refrigerant cooler that is discharged from the first compression section (21) and passes through the second oil separator (31a) and travels toward the second compression section (22). Side first heat exchanger (41) to function,
In the heating operation, the refrigerant that has passed through the use side heat exchanger (12a, 13a) is converted into the second expansion mechanism (47), the heat source side second heat exchanger (42) that functions as an evaporator of the refrigerant, The first oil separator (32a), the first expansion mechanism (46), the heat source side first heat exchanger (41) functioning as a refrigerant evaporator, and the second oil separator (31a) are passed in this order. Let
The refrigeration apparatus (1) according to claim 1.
前記切換部（２５）は、
前記冷房運転には前記熱源側第２熱交換器（４２）を通過した後の冷媒を前記第３圧縮機（２４）において圧縮させて冷媒の冷却器として機能する前記熱源側第３熱交換器（４４）に送り、
前記暖房運転には前記利用側熱交換器（１２ａ、１３ａ）を通過した冷媒を、前記第２膨張機構（４７）を通過する冷媒と前記第３膨張機構（４８）を通過して前記熱源側第３熱交換器（４４）に送られる冷媒とに分けて流す、
請求項１または２に記載の冷凍装置（１）。 A third compressor (24), a heat source side third heat exchanger (44), and a third expansion mechanism (48);
The switching unit (25)
In the cooling operation, the heat source side third heat exchanger which functions as a refrigerant cooler by compressing the refrigerant after passing through the heat source side second heat exchanger (42) in the third compressor (24). (44)
In the heating operation, the refrigerant that has passed through the use-side heat exchangers (12a, 13a) passes through the refrigerant that passes through the second expansion mechanism (47) and the third expansion mechanism (48), and is on the heat source side. The refrigerant is sent separately to the refrigerant sent to the third heat exchanger (44).
The refrigeration apparatus (1) according to claim 1 or 2.
請求項１から３のいずれか１項に記載の冷凍装置（１）。 The first expansion mechanism (46) includes one expansion valve (46) or a capillary tube (46a) and an open / close electromagnetic valve (46b) connected in series to each other.
The refrigeration apparatus (1) according to any one of claims 1 to 3.
Priority Applications (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114450528A (en) * | 2019-09-30 | 2022-05-06 | 大金工业株式会社 | Air conditioner |
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2014
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