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公開番号2025098284
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-01
出願番号2025062007,2023058646
出願日2025-04-03,2023-03-31
発明の名称冷凍装置
出願人ダイキン工業株式会社
代理人弁理士法人新樹グローバル・アイピー
主分類F25B 1/10 20060101AFI20250624BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】低段側圧縮機と高段側圧縮機とからなる二段圧縮機構を有する冷凍装置は、対象空間の温度と外気温度との差が小さく高い冷凍能力が必要となるプルダウン運転時に、低段側圧縮機の圧縮比が小さくなり、冷凍装置の能力が低下するおそれがある。
【解決手段】冷凍装置100は、第1圧縮機21と第2圧縮機22と熱源側熱交換器23と膨張機構と利用側熱交換器31とが順次接続される冷媒回路10を備える。冷媒回路10は、気液分離器26と第6配管56と第2配管52とバイパス配管59とを有する。第6配管56は、気液分離器26内のガス冷媒を、第2圧縮機22の吸入側に導く。第2配管52は、第1圧縮機21から吐出された冷媒を、第2圧縮機22の吸入側に導く。バイパス配管59は、第1圧縮機21から吐出された冷媒が第2配管52を流れていない状態において、第1圧縮機21から吐出された冷媒を、第2圧縮機22の吐出側に導く。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１圧縮機（２１）と第２圧縮機（２２）と第１熱交換器（２３）と膨張機構（２５ａ，２５ｂ）と第２熱交換器（３１）とが順次接続される冷媒回路（１０）を備える冷凍装置であって、
前記第１熱交換器は、前記第１圧縮機又は前記第２圧縮機によって圧縮された冷媒の放熱器として機能し、
前記第２熱交換器は、前記膨張機構によって減圧された冷媒の吸熱器として機能し、
前記冷媒回路は、
気液分離器（２６）又は第３熱交換器（１２７）と、
前記気液分離器又は前記第３熱交換器と、前記第２圧縮機の吸入側と、を接続する第１流路（５６）と、
前記第１圧縮機の吐出側と前記第２圧縮機の吸入側とを接続する第２流路（５２）と、
前記第１圧縮機の吐出側と前記第２圧縮機の吐出側とを接続する第３流路（５９）と、
を有し、
前記気液分離器は、前記膨張機構によって減圧された気液二相状態の冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離し、
前記第３熱交換器は、前記第１熱交換器で放熱された後に減圧機構（１４１）によって減圧された冷媒と、前記第１熱交換器で放熱された後であって前記膨張機構によって減圧される前の冷媒と、の間の熱交換を行い、
前記第１流路は、前記気液分離器内の前記ガス冷媒、又は、前記減圧機構で減圧され前記第３熱交換器で熱交換された冷媒を、前記第２圧縮機の吸入側に導き、
前記第２流路は、前記第１圧縮機から吐出された冷媒を、前記第２圧縮機の吸入側に導き、
前記第３流路は、前記第１圧縮機から吐出された冷媒が前記第２流路を流れていない状態において、前記第１圧縮機から吐出された冷媒を、前記第２圧縮機の吐出側に導く、
冷凍装置（１００）。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記冷媒回路を第１状態と第２状態との間で切り替える制御部（７０）をさらに備え、
前記第１状態では、前記第１圧縮機から吐出された冷媒は、前記第２流路を流れて、前記第１流路を流れる前記ガス冷媒と合流して前記第２圧縮機に吸入され、
前記第２状態では、前記第１圧縮機から吐出された冷媒は、前記第２流路を流れることなく前記第３流路を流れて、前記第２圧縮機から吐出された冷媒と合流し、
前記冷媒回路は、前記第２流路に設けられる第１弁（４３）と、前記第３流路に設けられる逆止弁である第２弁（４４）と、をさらに有し、
前記制御部は、前記第１状態の時に前記第１弁を開け、前記第２状態の時に前記第１弁を閉じる、
請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記冷媒回路が前記第２状態である時に、前記第１圧縮機に吸入される冷媒の温度が第１値まで低下し、かつ、前記第１圧縮機から吐出された冷媒の温度が第２値まで上昇した場合に、前記冷媒回路を前記第２状態から前記第１状態に切り替える、
請求項２に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記冷媒回路が前記第１状態である時に、前記第１圧縮機に吸入される冷媒の温度が第３値まで上昇した場合、又は、前記第１圧縮機の回転数が前記第２圧縮機の回転数を下回った場合に、前記冷媒回路を前記第１状態から前記第２状態に切り替える、
請求項２又は３に記載の冷凍装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記冷媒回路を前記第１状態と前記第２状態と第３状態との間で切り替え、
前記第３状態では、前記第２圧縮機に冷媒が吸入されず、かつ、前記第１圧縮機から吐出された冷媒は、前記第２流路を流れることなく前記第３流路を流れ、
前記冷媒回路は、前記第１流路に設けられる第３弁（４１）をさらに有し、
前記制御部は、前記第１状態又は前記第２状態の時に前記第３弁を開け、前記第３状態の時に前記第３弁を閉じる、
請求項２又は３に記載の冷凍装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記第１圧縮機及び前記第２圧縮機の起動時において、前記第３状態、前記第２状態及び前記第１状態の順で、前記冷媒回路を切り替える、
請求項５に記載の冷凍装置。
【請求項７】
前記冷媒回路は、前記気液分離器を有し、かつ、前記気液分離器と前記第１流路とを接続する第４流路（５７）をさらに有し、
前記第４流路は、前記気液分離器内の冷凍機油を、前記気液分離器内の前記液冷媒と共に、前記第１流路を経由させて前記第２圧縮機の吸入側に導く、
請求項１から３のいずれか１項に記載の冷凍装置。
【請求項８】
前記冷媒回路は、前記第２圧縮機の吐出側と前記第２圧縮機の吸入側とを接続する第５流路（５８）をさらに有し、
前記第５流路は、前記第２圧縮機から吐出された冷凍機油を、前記第２圧縮機の吸入側に導き、
前記第５流路には、冷媒と冷凍機油との混合物から冷凍機油を分離するための油分離器（６０）が設けられる、
請求項１から３のいずれか１項に記載の冷凍装置。
【請求項９】
前記冷媒回路は、前記気液分離器を有し、かつ、前記気液分離器内の前記ガス冷媒を、前記第１熱交換器で放熱された後であって前記膨張機構によって減圧される前の冷媒と熱交換させて加熱する第４熱交換器（２７）をさらに有する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の冷凍装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
冷凍装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１（特開２０１６－１２８７３４号公報）に記載のように、二酸化炭素を冷媒として使用し、低段側圧縮機と高段側圧縮機とからなる二段圧縮機構を有する冷凍装置が知られている。この冷凍装置は、対象空間に設置される冷媒の蒸発器の吸熱作用によって、対象空間の空気を冷却するために用いられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
対象空間の設定温度と外気温度との差が大きい環境で上述の冷凍装置を使用する場合、対象空間の温度と外気温度との差が小さく高い冷凍能力が必要となるプルダウン運転時に、高圧側の冷媒の圧力を高く維持する必要がある。しかし、気液分離器内の冷媒の圧力は冷媒の臨界圧力より低くする必要があるため、冷媒の蒸発温度が高いプルダウン運転時には低段側圧縮機の圧縮比が小さくなり、冷凍能力が低下するおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１観点の冷凍装置は、第１圧縮機と第２圧縮機と第１熱交換器と膨張機構と第２熱交換器とが順次接続される冷媒回路を備える。第１熱交換器は、第１圧縮機又は第２圧縮機によって圧縮された冷媒の放熱器として機能する。第２熱交換器は、膨張機構によって減圧された冷媒の吸熱器として機能する。冷媒回路は、気液分離器又は第３熱交換器と、第１流路と、第２流路と、第３流路と、を有する。気液分離器は、膨張機構によって減圧された気液二相状態の冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離する。第３熱交換器は、第１熱交換器で放熱された後に減圧機構によって減圧された冷媒と、第１熱交換器で放熱された後であって膨張機構によって減圧される前の冷媒と、の間の熱交換を行う。第１流路は、気液分離器又は第３熱交換器と、第２圧縮機の吸入側と、を接続する。第２流路は、第１圧縮機の吐出側と、第２圧縮機の吸入側と、を接続する。第３流路は、第１圧縮機の吐出側と、第２圧縮機の吐出側と、を接続する。第１流路は、気液分離器内のガス冷媒、又は、減圧機構で減圧され第３熱交換器で熱交換された冷媒を、第２圧縮機の吸入側に導く。第２流路は、第１圧縮機から吐出された冷媒を、第２圧縮機の吸入側に導く。第３流路は、第１圧縮機から吐出された冷媒が第２流路を流れていない状態において、第１圧縮機から吐出された冷媒を、第２圧縮機の吐出側に導く。
【０００５】
第１観点の冷凍装置は、低段側圧縮機及び高段側圧縮機を用いる二段圧縮運転、及び、低段側圧縮機のみを用いる単段圧縮運転を行うことができる。この冷凍装置は、対象空間の温度と外気温度との差が小さいプルダウン運転時に単段圧縮運転を行うことで、低段側圧縮機の圧縮比を確保して高圧側の冷媒の圧力を高く維持することができる。従って、第１観点の冷凍装置は、プルダウン運転時の能力低下を抑制することができる。
【０００６】
第２観点の冷凍装置は、第１観点の冷凍装置であって、冷媒回路を第１状態と第２状態との間で切り替える制御部をさらに備える。第１状態では、第１圧縮機から吐出された冷媒は、第２流路を流れて、第１流路を流れるガス冷媒と合流して第２圧縮機に吸入される。第２状態では、第１圧縮機から吐出された冷媒は、第２流路を流れることなく第３流路を流れて、第２圧縮機から吐出された冷媒と合流する。冷媒回路は、第２流路に設けられる第１弁と、第３流路に設けられる逆止弁である第２弁と、をさらに有する。制御部は、第１状態の時に第１弁を開け、第２状態の時に第１弁を閉じる。
【０００７】
第２観点の冷凍装置は、二段圧縮運転を行う状態と、単段圧縮運転を行う状態との間の切り替えを、冷媒回路に設けられる弁の開閉制御により行うことができる。
【０００８】
第３観点の冷凍装置は、第２観点の冷凍装置であって、制御部は、冷媒回路が第２状態である時に、第１圧縮機に吸入される冷媒の温度が第１値まで低下し、かつ、第１圧縮機から吐出された冷媒の温度が第２値まで上昇した場合に、冷媒回路を第２状態から第１状態に切り替える。
【０００９】
第３観点の冷凍装置は、単段圧縮運転を行う状態において、低段側圧縮機の負荷が増加すると、二段圧縮運転を行う状態に移行する。従って、第３観点の冷凍装置は、低段側圧縮機の負荷を低減して、低段側圧縮機の信頼性の低下を抑制することができる。
【００１０】
第４観点の冷凍装置は、第２観点又は第３観点の冷凍装置であって、制御部は、冷媒回路が第１状態である時に、第１圧縮機に吸入される冷媒の温度が第３値まで上昇した場合、又は、第１圧縮機の回転数が第２圧縮機の回転数を下回った場合に、冷媒回路を第１状態から第２状態に切り替える。
（【００１１】以降は省略されています）

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