JP2006189254A - Refrigeration cycle device - Google Patents

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和生 中谷
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典穂 岡座
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晃 鶸田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To avoid the constraint that the density ratio is constant as much as possible, and to obtain high power recovering effect in a wide operation range. <P>SOLUTION: This refrigeration cycle device uses carbon dioxide as a refrigerant and has a compressor, an outdoor heat exchanger, an expander and an indoor heat exchanger. The refrigeration cycle device is provided with an injection circuit for introducing a high pressure refrigerant in a halfway of an expansion process of the expander. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、冷媒として二酸化炭素を用い、圧縮機と室外側熱交換器と膨張機と室内側熱交換器とを備えた冷凍サイクル装置に関する。   The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus using carbon dioxide as a refrigerant and including a compressor, an outdoor heat exchanger, an expander, and an indoor heat exchanger.

冷凍サイクル装置を循環する冷媒の質量循環量は、冷凍サイクルのどのポイントにおいても等しく、圧縮機を通る冷媒の吸入密度をDC、膨張機を通る冷媒の吸入密度をDEとすると、DE/DC(密度比)は常に一定で運転される。
一方、オゾン破壊係数がゼロでありかつ地球温暖化係数もフロン類に比べれば格段に小さい、二酸化炭素(以下、CO2という)を冷媒として用いる冷凍サイクル装置が近年着目されているが、CO2冷媒は、臨界温度が31.06℃と低く、この温度よりも高い温度を利用する場合には、冷凍サイクル装置の高圧側(圧縮機出口〜放熱器〜減圧器入口)ではCO2冷媒の凝縮が生じない超臨界状態となり、従来の冷媒に比べて、冷凍サイクル装置の運転効率が低下するといった特徴を有する。従って、CO2冷媒を用いた冷凍サイクル装置にあっては、最適なCOPを維持することが重要であり、運転条件が変化すると、この運転条件に最適な動作状態(冷媒圧力、温度)とすることが必要である。
しかし、冷凍サイクル装置に膨張機を設け、この膨張機で回収した動力を圧縮機の駆動力の一部に利用する場合には、膨張機と圧縮機との回転数を同じにしなければならず、所定の密度比で最適に設計した膨張機では、運転条件が変化した場合の最適なCOPを維持することは困難である。
そこで、膨張機をバイパスするバイパス管を設けて、膨張機に流入する冷媒量を制御することで、最適なCOPを維持する構成が提案されている(例えば特許文献1及び特許文献2参照)。
The mass circulation amount of the refrigerant circulating through the refrigeration cycle apparatus is the same at any point in the refrigeration cycle. If the suction density of the refrigerant passing through the compressor is DC and the suction density of the refrigerant passing through the expander is DE, DE / DC ( The density ratio is always kept constant.
On the other hand, ozone depletion is zero and global warming coefficient much smaller compared to CFCs, carbon dioxide (hereinafter, CO of 2) Although the refrigeration cycle apparatus using the refrigerant is focused in recent years, CO 2 When the refrigerant has a critical temperature as low as 31.06 ° C. and a temperature higher than this temperature is used, the CO 2 refrigerant is condensed on the high-pressure side (compressor outlet to radiator to decompressor inlet) of the refrigeration cycle apparatus. This is a supercritical state in which no refrigeration occurs, and the operating efficiency of the refrigeration cycle apparatus is reduced as compared with conventional refrigerants. Therefore, in the refrigeration cycle apparatus using the CO 2 refrigerant, it is important to maintain the optimum COP, and when the operation condition changes, the operation state (refrigerant pressure, temperature) optimum for the operation condition is obtained. It is necessary.
However, when an expander is provided in the refrigeration cycle apparatus and the power recovered by the expander is used as part of the driving force of the compressor, the rotation speed of the expander and the compressor must be the same. In an expander optimally designed with a predetermined density ratio, it is difficult to maintain an optimal COP when the operating conditions change.
Therefore, a configuration has been proposed in which an optimum COP is maintained by providing a bypass pipe that bypasses the expander and controlling the amount of refrigerant flowing into the expander (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

特開2000−234814号公報(段落番号(0024)(0025)図1)JP 2000-234814 A (paragraph numbers (0024) (0025) FIG. 1) 特開2001−116371号公報(段落番号(0023)図1)JP 2001-116371 A (paragraph number (0023) FIG. 1)

しかしながら、膨張機に流入する冷媒流量が設計上の最適な流量との差が大きくなるにしたがって、バイパスを通過させる冷媒量が大きくなり、その結果回収できるはずの動力が十分に回収できなくなるという問題を有している。
なお、膨張機で回収した動力を、圧縮機とは別の補助圧縮機の駆動力に利用することにより、膨張機と圧縮機との回転数を同じにしなければならない制約を取り除くことは可能である。しかし、このように膨張機で補助圧縮機を駆動する場合であっても、密度比一定の制約を受けることになり、膨張機に流入する冷媒量を制御することは依然として必要となる。
However, as the flow rate of refrigerant flowing into the expander increases from the design optimum flow rate, the amount of refrigerant passing through the bypass increases, and as a result, the power that can be recovered cannot be recovered sufficiently. have.
By using the power recovered by the expander as the driving force of an auxiliary compressor that is different from the compressor, it is possible to remove the restriction that the rotation speed of the expander and the compressor must be the same. is there. However, even when the auxiliary compressor is driven by the expander in this way, the density ratio is limited and it is still necessary to control the amount of refrigerant flowing into the expander.

そこで本発明は、密度比一定の制約を最大限回避し、幅広い運転範囲の中で高い動力回収効果を得ることを目的とする。
特に本発明は、膨張過程の途中に高圧冷媒を導入することで、一膨張過程あたりの冷媒流量を増やすことで効率の高い動力回収を行うことを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to avoid the restriction of a constant density ratio as much as possible and to obtain a high power recovery effect in a wide operation range.
In particular, an object of the present invention is to perform high-efficiency power recovery by increasing the flow rate of refrigerant per one expansion process by introducing a high-pressure refrigerant in the middle of the expansion process.

請求項1記載の本発明の冷凍サイクル装置は、冷媒として二酸化炭素を用い、圧縮機と室外側熱交換器と膨張機と室内側熱交換器とを備えた冷凍サイクル装置であって、前記膨張機の膨張過程の途中に、高圧冷媒を導入するインジェクション回路を設けたことを特徴とする。
請求項2記載の本発明は、請求項1に記載の冷凍サイクル装置において、前記インジェクション回路からの冷媒量を調整する調整弁を設けたことを特徴とする。
請求項3記載の本発明は、請求項1に記載の冷凍サイクル装置において、前記膨張機の冷媒流入側に予膨張弁を設けたことを特徴とする。
請求項記載の本発明は、請求項1に記載の冷凍サイクル装置において、前記膨張機の冷媒流入側にサブ膨張機を設けたことを特徴とする。
請求項5記載の本発明は、請求項1に記載の冷凍サイクル装置において、前記膨張機の冷媒流出側にサブ膨張機を設けたことを特徴とする。
請求項6記載の本発明は、請求項4又は請求項5に記載の冷凍サイクル装置において、前記サブ膨張機に発電機を接続したことを特徴とする。
請求項7記載の本発明は、請求項1から請求項5のいずれかに記載の冷凍サイクル装置において、前記膨張機で回収した動力を前記圧縮機の駆動に用いることを特徴とする。
請求項8記載の本発明は、請求項7に記載の冷凍サイクル装置において、前記圧縮機の吸入側又は前記圧縮機の吐出側に補助圧縮機を備え、前記膨張機で回収した動力を、前記圧縮機に代えて前記補助圧縮機を駆動する動力として用いることを特徴とする。
請求項9記載の本発明は、請求項1から請求項5のいずれかに記載の冷凍サイクル装置において、前記圧縮機の吐出側配管と吸入側配管とが接続される第1四方弁と、前記膨張機の吐出側配管と吸入側配管とが接続される第2四方弁とを備え、前記第1四方弁によって、前記圧縮機からの吐出冷媒を前記室内側熱交換器又は前記室内側熱交換器に択一的に流し、前記第2四方弁によって前記膨張機を流れる冷媒方向を常に同じ方向としたことを特徴とする。
請求項10記載の本発明は、請求項8に記載の冷凍サイクル装置において、前記圧縮機及び前記補助圧縮機の吐出側配管と吸入側配管とが接続される第1四方弁と、前記膨張機の吐出側配管と吸入側配管とが接続される第2四方弁とを備え、前記第1四方弁によって、前記圧縮機及び前記補助圧縮機からの吐出冷媒を前記室内側熱交換器又は前記室内側熱交換器に択一的に流し、前記第2四方弁によって前記膨張機及び前記サブ膨張機を流れる冷媒方向を常に同じ方向としたことを特徴とする。
The refrigeration cycle apparatus of the present invention according to claim 1 is a refrigeration cycle apparatus using carbon dioxide as a refrigerant, and comprising a compressor, an outdoor heat exchanger, an expander, and an indoor heat exchanger, wherein the expansion An injection circuit for introducing a high-pressure refrigerant is provided in the middle of the expansion process of the machine.
According to a second aspect of the present invention, in the refrigeration cycle apparatus according to the first aspect, an adjustment valve for adjusting a refrigerant amount from the injection circuit is provided.
According to a third aspect of the present invention, in the refrigeration cycle apparatus according to the first aspect, a pre-expansion valve is provided on the refrigerant inflow side of the expander.
The present invention as set forth in claim 1 is characterized in that, in the refrigeration cycle apparatus according to claim 1, a sub-expander is provided on the refrigerant inflow side of the expander.
According to a fifth aspect of the present invention, in the refrigeration cycle apparatus according to the first aspect, a sub-expander is provided on the refrigerant outflow side of the expander.
A sixth aspect of the present invention is the refrigeration cycle apparatus according to the fourth or fifth aspect, wherein a generator is connected to the sub-expander.
According to a seventh aspect of the present invention, in the refrigeration cycle apparatus according to any one of the first to fifth aspects, the power recovered by the expander is used for driving the compressor.
The present invention according to claim 8 is the refrigeration cycle apparatus according to claim 7, wherein an auxiliary compressor is provided on the suction side of the compressor or the discharge side of the compressor, and the power recovered by the expander is It is used as power for driving the auxiliary compressor instead of the compressor.
According to a ninth aspect of the present invention, in the refrigeration cycle apparatus according to any one of the first to fifth aspects, the first four-way valve to which a discharge side pipe and a suction side pipe of the compressor are connected; A second four-way valve to which a discharge side pipe and a suction side pipe of the expander are connected, and the first four-way valve allows the refrigerant discharged from the compressor to be discharged from the indoor heat exchanger or the indoor heat exchanger. Alternatively, the direction of the refrigerant flowing through the expander by the second four-way valve is always the same.
According to a tenth aspect of the present invention, in the refrigeration cycle apparatus according to the eighth aspect, a first four-way valve to which a discharge side pipe and a suction side pipe of the compressor and the auxiliary compressor are connected, and the expander A second four-way valve to which a discharge side pipe and a suction side pipe are connected, and the first four-way valve allows the refrigerant discharged from the compressor and the auxiliary compressor to be discharged from the indoor heat exchanger or the chamber. Alternatively, the refrigerant flows through the inner heat exchanger selectively, and the direction of the refrigerant flowing through the expander and the sub expander is always set to the same direction by the second four-way valve.

以上のように、本発明によれば、インジェクション回路からの冷媒量を制御することで、膨張機出口の冷媒流量を調整することができ、効率の高い動力回収を行うことができる。   As described above, according to the present invention, by controlling the amount of refrigerant from the injection circuit, the refrigerant flow rate at the outlet of the expander can be adjusted, and highly efficient power recovery can be performed.

本発明による第1の実施の形態は、膨張機の膨張過程の途中に、高圧冷媒を導入するインジェクション回路を設けたものである。本実施の形態によれば、膨張機の回転数を変えずに冷媒流量を増加させる必要があるときに、インジェクション回路から冷媒を導入することで、一膨張過程あたりの冷媒流量を増加させることができ、効率の高い動力回収を行うことができる。
本発明による第2の実施の形態は、第1の実施の形態において、インジェクション回路からの冷媒量を調整する調整弁を設けたもので、インジェクション回路からの冷媒量を制御することで、一膨張過程あたりの冷媒流量を最適に調整することができ、効率の高い動力回収を行うことができる。
本発明による第3の実施の形態は、第1の実施の形態において、膨張機に流入する冷媒量を減少させる予膨張弁を備えたものであり、膨張機の回転数を変えずに冷媒流量を減少させる必要があるときに、予膨張弁の開度を小さくすることで一膨張過程あたりの冷媒流量を減少させることができる。
本発明による第4の実施の形態は、第1の実施の形態において、膨張機の冷媒流入側にサブ膨張機を設けたものであり、サブ膨張機によって予膨張させることで、膨張機入口の冷媒の状態を調整し、膨張機を流れる冷媒量を最適に調整することができる。従って膨張機において動力回収を効率的に行えることができるとともに、予膨張を行うサブ膨張機においても膨張動力を回収することができる。
本発明による第5の実施の形態は、第1の実施の形態において、膨張機の吐出側にサブ膨張機を設けたものであり、サブ膨張機によって追加膨張させ、膨張機出口圧力を最適に制御することができる。従って膨張機において動力回収を効率的に行えることができるとともに、追加膨張を行うサブ膨張機においても膨張動力を回収することができる。
本発明による第6の実施の形態は、第1の実施の形態において、サブ膨張機に発電機を接続したものであり、サブ膨張機の発電機のトルクを変更することで、サブ膨張機を流れる冷媒量を変更し、膨張機を流れる冷媒量を最適なCOPとなるように調整することができる。
本発明による第7の実施の形態は、第1から第5の実施の形態において、膨張機で回収した動力を圧縮機の駆動に用いることができる。
本発明による第8の実施の形態は、第7の実施の形態において、膨張機で回収した動力を、補助圧縮機を駆動する動力として用いることができる。
本発明による第9の実施の形態は、第1から第5の実施の形態において、圧縮機の吐出側配管と吸入側配管とが接続される第1四方弁と、膨張機の吐出側配管と吸入側配管とが接続される第2四方弁とを備え、第1四方弁によって、圧縮機からの吐出冷媒を室内側熱交換器又は室内側熱交換器に択一的に流し、第2四方弁によって膨張機を流れる冷媒方向を常に同じ方向としたことで、第1から第5の実施の形態を冷暖房型空気調和装置として利用することができる。
本発明による第10の実施の形態は、第8の実施の形態において、圧縮機及び補助圧縮機の吐出側配管と吸入側配管とが接続される第1四方弁と、膨張機の吐出側配管と吸入側配管とが接続される第2四方弁とを備え、第1四方弁によって、圧縮機及び補助圧縮機からの吐出冷媒を室内側熱交換器又は室内側熱交換器に択一的に流し、第2四方弁によって膨張機を流れる冷媒方向を常に同じ方向としたことで、第8の実施の形態を冷暖房型空気調和装置として利用することができる。
In the first embodiment of the present invention, an injection circuit for introducing a high-pressure refrigerant is provided in the middle of the expansion process of the expander. According to this embodiment, when it is necessary to increase the refrigerant flow rate without changing the rotation speed of the expander, the refrigerant flow rate per one expansion process can be increased by introducing the refrigerant from the injection circuit. And efficient power recovery can be performed.
In the second embodiment according to the present invention, in the first embodiment, an adjustment valve for adjusting the amount of refrigerant from the injection circuit is provided. By controlling the amount of refrigerant from the injection circuit, one expansion is achieved. The refrigerant flow rate per process can be optimally adjusted, and power recovery with high efficiency can be performed.
The third embodiment according to the present invention includes, in the first embodiment, a pre-expansion valve that reduces the amount of refrigerant flowing into the expander, and the refrigerant flow rate without changing the rotation speed of the expander. When it is necessary to decrease the refrigerant flow rate, the refrigerant flow rate per expansion process can be reduced by reducing the opening of the pre-expansion valve.
In the fourth embodiment of the present invention, the sub-expander is provided on the refrigerant inflow side of the expander in the first embodiment. The state of the refrigerant can be adjusted, and the amount of refrigerant flowing through the expander can be adjusted optimally. Therefore, power recovery can be performed efficiently in the expander, and expansion power can also be recovered in the sub-expander that performs pre-expansion.
In the fifth embodiment of the present invention, the sub-expander is provided on the discharge side of the expander in the first embodiment, and the sub-expander is additionally expanded to optimize the expander outlet pressure. Can be controlled. Therefore, power recovery can be performed efficiently in the expander, and expansion power can also be recovered in the sub-expander that performs additional expansion.
The sixth embodiment according to the present invention is such that a generator is connected to the sub-expander in the first embodiment, and the sub-expander is changed by changing the torque of the generator of the sub-expander. The amount of refrigerant flowing can be changed, and the amount of refrigerant flowing through the expander can be adjusted to an optimum COP.
In the seventh embodiment according to the present invention, the power recovered by the expander can be used for driving the compressor in the first to fifth embodiments.
In the eighth embodiment according to the present invention, the power recovered by the expander in the seventh embodiment can be used as power for driving the auxiliary compressor.
According to a ninth embodiment of the present invention, in the first to fifth embodiments, a first four-way valve to which a discharge side pipe and a suction side pipe of a compressor are connected, and a discharge side pipe of an expander A second four-way valve connected to the suction side pipe, and the first four-way valve allows the refrigerant discharged from the compressor to flow selectively to the indoor heat exchanger or the indoor heat exchanger, Since the direction of the refrigerant flowing through the expander is always the same direction by the valve, the first to fifth embodiments can be used as an air conditioning apparatus for air conditioning.
According to a tenth embodiment of the present invention, in the eighth embodiment, a first four-way valve to which a discharge side pipe and a suction side pipe of a compressor and an auxiliary compressor are connected, and a discharge side pipe of an expander And a second four-way valve to which the suction side pipe is connected, and the refrigerant discharged from the compressor and the auxiliary compressor is selectively used as an indoor heat exchanger or an indoor heat exchanger by the first four-way valve. The eighth embodiment can be used as a cooling / heating type air conditioner by flowing the refrigerant and flowing the expander by the second four-way valve so that the direction of the refrigerant is always the same.

以下、本発明の一実施例による冷凍サイクル装置を、図面を参照して説明する。
図1は、本実施例によるヒートポンプ式空気調和装置の構成図である。
図に示すように、本実施例によるヒートポンプ式空気調和装置は、冷媒としてCO2冷媒を使用し、モータ12を有する圧縮機1と、室外側熱交換器3と、膨張機6と、室内側熱交換器8とを配管で接続した冷媒回路から構成される。
また膨張機6の流入側には予膨張弁5が設けられている。
またこの冷媒回路には、室外側熱交換器3の出口側の高圧冷媒を膨張機6の膨張過程の途中に導入するインジェクション回路20が設けられ、このインジェクション回路20には、インジェクション回路20を流れる冷媒量を調整する調整弁7を設けている。
また、膨張機6の駆動軸と圧縮機1の駆動軸とは連結されており、圧縮機1は膨張機6で回収した動力を駆動に利用している。
Hereinafter, a refrigeration cycle apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of a heat pump type air conditioner according to the present embodiment.
As shown in the figure, the heat pump type air conditioner according to the present embodiment uses a CO 2 refrigerant as a refrigerant, a compressor 1 having a motor 12, an outdoor heat exchanger 3, an expander 6, and an indoor side. It is comprised from the refrigerant circuit which connected the heat exchanger 8 with piping.
A pre-expansion valve 5 is provided on the inflow side of the expander 6.
In addition, the refrigerant circuit is provided with an injection circuit 20 that introduces high-pressure refrigerant on the outlet side of the outdoor heat exchanger 3 in the middle of the expansion process of the expander 6, and the injection circuit 20 flows through the injection circuit 20. An adjustment valve 7 for adjusting the amount of refrigerant is provided.
Moreover, the drive shaft of the expander 6 and the drive shaft of the compressor 1 are connected, and the compressor 1 uses the power recovered by the expander 6 for driving.

本実施例によるヒートポンプ式空気調和装置の動作について以下に説明する。
冷媒は、モータ12で駆動される圧縮機1により高温高圧に圧縮されて吐出され、室外側熱交換器3に導入される。室外側熱交換器3では、CO2冷媒は、超臨界状態であるので、気液二相状態とはならずに、空気や水などの外部流体に放熱する。その後CO2冷媒は、予膨張弁5及び膨張機6に導入され、予膨張弁5及び膨張機6で減圧される。この減圧時に膨張機6で回収した動力は圧縮機1の駆動に用いられる。このとき、例えば室外側熱交換器3の出口側で検出した高圧冷媒温度と高圧冷媒圧力と、冷媒蒸発圧力、圧縮機1の回転数などから膨張機6に流れる最適冷媒量を算出し、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が少ないときには調整弁7の開度を大きくしてインジェクション回路20に流す冷媒量を増加させることで膨張機6の一膨張過程あたりの冷媒流量を増加させる。一方、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が多いときには予膨張弁5の開度を小さくして膨張機6の入口に流入する冷媒流量を減少させる。
予膨張弁5及び膨張機6にて減圧されたCO2冷媒は、室内側熱交換器8にて蒸発して吸熱する。この吸熱によって室内の冷房が行われる。蒸発を終えた冷媒は圧縮機1に吸入される。
以上のように、本実施例によれば、インジェクション回路20からの冷媒量を制御することで、一膨張過程における冷媒流量を調整することができ、膨張機6に流入する冷媒流量が設計流量よりも多いときには予膨張弁5の開度を小さくすることで密度を低下させ膨張機6に流入する冷媒流量を減らすことができる。従って、膨張機6において動力回収を効率的に行え、冷凍サイクルから、より高い動力回収を行うことができる。
The operation of the heat pump type air conditioner according to this embodiment will be described below.
The refrigerant is compressed and discharged at a high temperature and high pressure by the compressor 1 driven by the motor 12, and is introduced into the outdoor heat exchanger 3. In the outdoor heat exchanger 3, since the CO 2 refrigerant is in a supercritical state, it does not enter a gas-liquid two-phase state but radiates heat to an external fluid such as air or water. Thereafter, the CO 2 refrigerant is introduced into the pre-expansion valve 5 and the expander 6 and decompressed by the pre-expansion valve 5 and the expander 6. The power recovered by the expander 6 during this decompression is used to drive the compressor 1. At this time, for example, the optimum refrigerant amount flowing into the expander 6 is calculated from the high-pressure refrigerant temperature and high-pressure refrigerant pressure detected at the outlet side of the outdoor heat exchanger 3, the refrigerant evaporation pressure, the rotation speed of the compressor 1, and the like. When the refrigerant flow rate is smaller than the optimum refrigerant amount, the opening amount of the adjusting valve 7 is increased to increase the refrigerant amount flowing through the injection circuit 20, thereby increasing the refrigerant flow rate per expansion process of the expander 6. On the other hand, when the refrigerant flow rate is larger than the calculated optimum refrigerant amount, the opening degree of the pre-expansion valve 5 is reduced to reduce the refrigerant flow rate flowing into the inlet of the expander 6.
The CO 2 refrigerant decompressed by the pre-expansion valve 5 and the expander 6 evaporates and absorbs heat in the indoor heat exchanger 8. Indoor cooling is performed by this heat absorption. The refrigerant that has been evaporated is sucked into the compressor 1.
As described above, according to the present embodiment, the refrigerant flow rate in one expansion process can be adjusted by controlling the refrigerant amount from the injection circuit 20, and the refrigerant flow rate flowing into the expander 6 is higher than the design flow rate. When the amount of the refrigerant is too large, the density of the pre-expansion valve 5 can be reduced to reduce the flow rate of the refrigerant flowing into the expander 6. Therefore, power recovery can be performed efficiently in the expander 6, and higher power recovery can be performed from the refrigeration cycle.

以下、本発明の他の実施例による冷凍サイクル装置を、ヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置について、図面を参照して説明する。
図2は、本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の構成図である。
図に示すように、本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置は、冷媒としてCO2冷媒を使用し、モータ12を有する圧縮機1と、室外側熱交換器3と、膨張機6と、室内側熱交換器8とを配管で接続した冷媒回路から構成される。
また膨張機6の流入側には予膨張弁5が設けられている。
またこの冷媒回路には、室外側熱交換器3の出口側の高圧冷媒を膨張機6の膨張過程の途中に導入するインジェクション回路20が設けられ、このインジェクション回路20には、インジェクション回路20を流れる冷媒量を調整する調整弁7を設けている。
また、膨張機6の駆動軸と圧縮機1の駆動軸とは連結されており、圧縮機1は膨張機6で回収した動力を駆動に利用している。
そしてこの冷媒回路には、圧縮機1の吐出側配管と吸入側配管とが接続される第1四方弁2と、予膨張弁5の吸入側配管と膨張機6の吐出側配管とが接続されるとともにインジェクション回路20が接続される第2四方弁4とを備えている。
Hereinafter, a refrigeration cycle apparatus according to another embodiment of the present invention will be described with respect to a heat pump type air conditioning apparatus with reference to the drawings.
FIG. 2 is a configuration diagram of the heat pump type air conditioning apparatus according to the present embodiment.
As shown in the figure, the heat pump air-conditioning type air conditioner according to the present embodiment uses a CO 2 refrigerant as a refrigerant, a compressor 1 having a motor 12, an outdoor heat exchanger 3, an expander 6, It is comprised from the refrigerant circuit which connected the indoor side heat exchanger 8 with piping.
A pre-expansion valve 5 is provided on the inflow side of the expander 6.
In addition, the refrigerant circuit is provided with an injection circuit 20 that introduces high-pressure refrigerant on the outlet side of the outdoor heat exchanger 3 in the middle of the expansion process of the expander 6, and the injection circuit 20 flows through the injection circuit 20. An adjustment valve 7 for adjusting the amount of refrigerant is provided.
Moreover, the drive shaft of the expander 6 and the drive shaft of the compressor 1 are connected, and the compressor 1 uses the power recovered by the expander 6 for driving.
The refrigerant circuit is connected to the first four-way valve 2 to which the discharge side pipe and the suction side pipe of the compressor 1 are connected, and to the suction side pipe of the pre-expansion valve 5 and the discharge side pipe of the expander 6. And a second four-way valve 4 to which an injection circuit 20 is connected.

本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の動作について以下に説明する。
まず、室外側熱交換器3を放熱器、室内側熱交換器8を蒸発器として用いる冷房運転モードについて説明する。この冷房運転モードでの冷媒流れを、図中実線矢印で示す。
冷房運転モード時の冷媒は、モータ12で駆動される圧縮機1により高温高圧に圧縮されて吐出され、第1四方弁2を経て、室外側熱交換器3に導入される。室外側熱交換器3では、CO2冷媒は、超臨界状態であるので、気液二相状態とはならずに、空気や水などの外部流体に放熱する。その後CO2冷媒は、予膨張弁5及び膨張機6に導入され、予膨張弁5及び膨張機6で減圧される。この減圧時に膨張機6で回収した動力は圧縮機1の駆動に用いられる。このとき、例えば室外側熱交換器3の出口側で検出した高圧冷媒温度と高圧冷媒圧力と、冷媒蒸発圧力、圧縮機1の回転数などから膨張機6に流れる最適冷媒量を算出し、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が少ないときには調整弁7の開度を大きくしてインジェクション回路20に流す冷媒量を増加させることで膨張機6の一膨張過程あたりの冷媒流量を増加させる。一方、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が多いときには予膨張弁5の開度を小さくして膨張機6の入口に流入する冷媒流量を減少させる。
予膨張弁5及び膨張機6にて減圧されたCO2冷媒は、第2四方弁4を経由して室内側熱交換器8に導かれ、室内側熱交換器8にて蒸発して吸熱する。この吸熱によって室内の冷房が行われる。蒸発を終えた冷媒は圧縮機1に吸入される。
The operation of the heat pump type air conditioning apparatus according to this embodiment will be described below.
First, the cooling operation mode using the outdoor heat exchanger 3 as a radiator and the indoor heat exchanger 8 as an evaporator will be described. The refrigerant flow in the cooling operation mode is indicated by solid line arrows in the figure.
The refrigerant in the cooling operation mode is compressed and discharged at a high temperature and a high pressure by the compressor 1 driven by the motor 12, and is introduced into the outdoor heat exchanger 3 through the first four-way valve 2. In the outdoor heat exchanger 3, since the CO 2 refrigerant is in a supercritical state, it does not enter a gas-liquid two-phase state but radiates heat to an external fluid such as air or water. Thereafter, the CO 2 refrigerant is introduced into the pre-expansion valve 5 and the expander 6 and decompressed by the pre-expansion valve 5 and the expander 6. The power recovered by the expander 6 during this decompression is used to drive the compressor 1. At this time, for example, the optimum refrigerant amount flowing into the expander 6 is calculated from the high-pressure refrigerant temperature and high-pressure refrigerant pressure detected at the outlet side of the outdoor heat exchanger 3, the refrigerant evaporation pressure, the rotation speed of the compressor 1, and the like. When the refrigerant flow rate is smaller than the optimum refrigerant amount, the opening amount of the adjusting valve 7 is increased to increase the refrigerant amount flowing through the injection circuit 20, thereby increasing the refrigerant flow rate per expansion process of the expander 6. On the other hand, when the refrigerant flow rate is larger than the calculated optimum refrigerant amount, the opening degree of the pre-expansion valve 5 is reduced to reduce the refrigerant flow rate flowing into the inlet of the expander 6.
The CO 2 refrigerant depressurized by the pre-expansion valve 5 and the expander 6 is guided to the indoor heat exchanger 8 via the second four-way valve 4 and is evaporated and absorbs heat in the indoor heat exchanger 8. . Indoor cooling is performed by this heat absorption. The refrigerant that has been evaporated is sucked into the compressor 1.

次に、室外側熱交換器3を蒸発器、室内側熱交換器8を放熱器として用いる暖房運転モードについて説明する。この暖房運転モードでの冷媒流れを、図中波線矢印で示す。
暖房運転モード時の冷媒は、モータ12で駆動される圧縮機1により高温高圧に圧縮されて吐出され、第1四方弁2を経て、室内側熱交換器8に導入される。室内側熱交換器8では、CO2冷媒は、超臨界状態であるので、気液二相状態とはならずに、空気や水などの外部流体に放熱し、この放熱を利用して例えば室内暖房が行われる。その後CO2冷媒は、予膨張弁5及び膨張機6に導入され、予膨張弁5及び膨張機6で減圧される。この減圧時に膨張機6で回収した動力は圧縮機1の駆動に用いられる。このとき、例えば室内側熱交換器8の出口側で検出した高圧冷媒温度と高圧冷媒圧力と、冷媒蒸発圧力、圧縮機1の回転数などから膨張機6に流れる最適冷媒量を算出し、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が少ないときには調整弁7の開度を大きくしてインジェクション回路20に流す冷媒量を増加させることで膨張機6の一膨張過程あたりの冷媒流量を増加させる。一方、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が多いときには予膨張弁5の開度を小さくして膨張機6の入口に流入する冷媒流量を減少させる。
予膨張弁5及び膨張機6にて減圧されたCO2冷媒は、第2四方弁4を経由して室外側熱交換器3に導かれ、室外側熱交換器3にて蒸発して吸熱し、蒸発を終えた冷媒は第1四方弁2を経由して圧縮機1に吸入される。
以上のように、本実施例によれば、上記実施例と同様に、膨張機6において動力回収を効率的に行え、冷凍サイクルから、より高い動力回収を行うことができるとともに、第1四方弁2と第2四方弁4とを備えることで、冷暖房型空気調和機として利用することができる。
Next, the heating operation mode using the outdoor heat exchanger 3 as an evaporator and the indoor heat exchanger 8 as a radiator will be described. The refrigerant flow in the heating operation mode is indicated by a wavy arrow in the figure.
The refrigerant in the heating operation mode is compressed and discharged at a high temperature and high pressure by the compressor 1 driven by the motor 12, and is introduced into the indoor heat exchanger 8 through the first four-way valve 2. In the indoor heat exchanger 8, since the CO 2 refrigerant is in a supercritical state, it does not enter a gas-liquid two-phase state, but dissipates heat to an external fluid such as air or water. Heating is performed. Thereafter, the CO 2 refrigerant is introduced into the pre-expansion valve 5 and the expander 6 and decompressed by the pre-expansion valve 5 and the expander 6. The power recovered by the expander 6 during this decompression is used to drive the compressor 1. At this time, for example, the optimum refrigerant amount flowing into the expander 6 is calculated from the high-pressure refrigerant temperature and the high-pressure refrigerant pressure detected at the outlet side of the indoor heat exchanger 8, the refrigerant evaporation pressure, the rotation speed of the compressor 1, and the like. When the refrigerant flow rate is smaller than the optimum refrigerant amount, the opening amount of the adjustment valve 7 is increased to increase the refrigerant amount flowing to the injection circuit 20, thereby increasing the refrigerant flow rate per expansion process of the expander 6. On the other hand, when the refrigerant flow rate is larger than the calculated optimum refrigerant amount, the opening degree of the pre-expansion valve 5 is reduced to reduce the refrigerant flow rate flowing into the inlet of the expander 6.
The CO 2 refrigerant decompressed by the pre-expansion valve 5 and the expander 6 is guided to the outdoor heat exchanger 3 via the second four-way valve 4 and is evaporated and absorbs heat in the outdoor heat exchanger 3. The evaporated refrigerant is sucked into the compressor 1 via the first four-way valve 2.
As described above, according to the present embodiment, as in the above embodiment, power can be recovered efficiently in the expander 6, higher power can be recovered from the refrigeration cycle, and the first four-way valve By providing 2 and the 2nd four-way valve 4, it can utilize as an air-conditioning type air conditioner.

以下、本発明の他の実施例による冷凍サイクル装置を、ヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置について、図面を参照して説明する。
図3は、本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の構成図である。
図に示すように、本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置は、冷媒としてCO2冷媒を使用し、モータ12を有する圧縮機1と、室外側熱交換器3と、膨張機6と、室内側熱交換器8とを配管で接続した冷媒回路から構成される。
また膨張機6の流入側にはサブ膨張機23が設けられ、このサブ膨張機23の駆動軸には発電機24が接続されている。
またこの冷媒回路には、室外側熱交換器3の出口側の高圧冷媒を膨張機6の膨張過程の途中に導入するインジェクション回路20が設けられ、このインジェクション回路20には、インジェクション回路20を流れる冷媒量を調整する調整弁7を設けている。
また、膨張機6の駆動軸と圧縮機1の駆動軸とは連結されており、圧縮機1は膨張機6で回収した動力を駆動に利用している。
そしてこの冷媒回路には、圧縮機1の吐出側配管と吸入側配管とが接続される第1四方弁2と、サブ膨張機23の吸入側配管と膨張機6の吐出側配管とが接続されるとともにインジェクション回路20が接続される第2四方弁4とを備えている。
Hereinafter, a refrigeration cycle apparatus according to another embodiment of the present invention will be described with respect to a heat pump type air conditioning apparatus with reference to the drawings.
FIG. 3 is a configuration diagram of the heat pump air-conditioning type air conditioner according to the present embodiment.
As shown in the figure, the heat pump air-conditioning type air conditioner according to the present embodiment uses a CO 2 refrigerant as a refrigerant, a compressor 1 having a motor 12, an outdoor heat exchanger 3, an expander 6, It is comprised from the refrigerant circuit which connected the indoor side heat exchanger 8 with piping.
A sub expander 23 is provided on the inflow side of the expander 6, and a generator 24 is connected to a drive shaft of the sub expander 23.
In addition, the refrigerant circuit is provided with an injection circuit 20 that introduces high-pressure refrigerant on the outlet side of the outdoor heat exchanger 3 in the middle of the expansion process of the expander 6, and the injection circuit 20 flows through the injection circuit 20. An adjustment valve 7 for adjusting the amount of refrigerant is provided.
Moreover, the drive shaft of the expander 6 and the drive shaft of the compressor 1 are connected, and the compressor 1 uses the power recovered by the expander 6 for driving.
The refrigerant circuit is connected to the first four-way valve 2 to which the discharge side pipe and the suction side pipe of the compressor 1 are connected, and to the suction side pipe of the sub expander 23 and the discharge side pipe of the expander 6. And a second four-way valve 4 to which an injection circuit 20 is connected.

本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の動作について以下に説明する。
まず、室外側熱交換器3を放熱器、室内側熱交換器8を蒸発器として用いる冷房運転モードについて説明する。この冷房運転モードでの冷媒流れを、図中実線矢印で示す。
冷房運転モード時の冷媒は、モータ12で駆動される圧縮機1により高温高圧に圧縮されて吐出され、第1四方弁2を経て、室外側熱交換器3に導入される。室外側熱交換器3では、CO2冷媒は、超臨界状態であるので、気液二相状態とはならずに、空気や水などの外部流体に放熱する。その後CO2冷媒は、サブ膨張機23及び膨張機6に導入され、サブ膨張機23及び膨張機6で減圧される。この減圧時に膨張機6で回収した動力は圧縮機1の駆動に用いられる。このとき、例えば室外側熱交換器3の出口側で検出した高圧冷媒温度と高圧冷媒圧力と、冷媒蒸発圧力、圧縮機1の回転数などから膨張機6に流れる最適冷媒量を算出し、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が少ないときには調整弁7の開度を大きくしてインジェクション回路20に流す冷媒量を増加させることで膨張機6の一膨張過程あたりの冷媒流量を増加させる。一方、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が多いときには発電機24のトルク(発電機負荷)を大きくして膨張機6の入口に流入する冷媒流量を減少させる。
サブ膨張機23及び膨張機6にて減圧されたCO2冷媒は、第2四方弁4を経由して室内側熱交換器8に導かれ、室内側熱交換器8にて蒸発して吸熱する。この吸熱によって室内の冷房が行われる。蒸発を終えた冷媒は圧縮機1に吸入される。
The operation of the heat pump type air conditioning apparatus according to this embodiment will be described below.
First, the cooling operation mode using the outdoor heat exchanger 3 as a radiator and the indoor heat exchanger 8 as an evaporator will be described. The refrigerant flow in the cooling operation mode is indicated by solid line arrows in the figure.
The refrigerant in the cooling operation mode is compressed and discharged at a high temperature and a high pressure by the compressor 1 driven by the motor 12, and is introduced into the outdoor heat exchanger 3 through the first four-way valve 2. In the outdoor heat exchanger 3, since the CO 2 refrigerant is in a supercritical state, it does not enter a gas-liquid two-phase state but radiates heat to an external fluid such as air or water. Thereafter, the CO 2 refrigerant is introduced into the sub-expander 23 and the expander 6 and decompressed by the sub-expander 23 and the expander 6. The power recovered by the expander 6 during this decompression is used to drive the compressor 1. At this time, for example, the optimum refrigerant amount flowing into the expander 6 is calculated from the high-pressure refrigerant temperature and high-pressure refrigerant pressure detected at the outlet side of the outdoor heat exchanger 3, the refrigerant evaporation pressure, the rotation speed of the compressor 1, and the like. When the refrigerant flow rate is smaller than the optimum refrigerant amount, the opening amount of the adjusting valve 7 is increased to increase the refrigerant amount flowing through the injection circuit 20, thereby increasing the refrigerant flow rate per expansion process of the expander 6. On the other hand, when the refrigerant flow rate is larger than the calculated optimum refrigerant amount, the torque (generator load) of the generator 24 is increased to reduce the refrigerant flow rate flowing into the inlet of the expander 6.
The CO 2 refrigerant decompressed by the sub-expander 23 and the expander 6 is guided to the indoor heat exchanger 8 via the second four-way valve 4 and is evaporated and absorbs heat in the indoor heat exchanger 8. . Indoor cooling is performed by this heat absorption. The refrigerant that has been evaporated is sucked into the compressor 1.

次に、室外側熱交換器3を蒸発器、室内側熱交換器8を放熱器として用いる暖房運転モードについて説明する。この暖房運転モードでの冷媒流れを、図中波線矢印で示す。
暖房運転モード時の冷媒は、モータ12で駆動される圧縮機1により高温高圧に圧縮されて吐出され、第1四方弁2を経て、室内側熱交換器8に導入される。室内側熱交換器8では、CO2冷媒は、超臨界状態であるので、気液二相状態とはならずに、空気や水などの外部流体に放熱し、この放熱を利用して例えば室内暖房が行われる。その後CO2冷媒は、サブ膨張機23及び膨張機6に導入され、サブ膨張機23及び膨張機6で減圧される。この減圧時に膨張機6で回収した動力は圧縮機1の駆動に用いられる。このとき、例えば室内側熱交換器8の出口側で検出した高圧冷媒温度と高圧冷媒圧力と、冷媒蒸発圧力、圧縮機1の回転数などから膨張機6に流れる最適冷媒量を算出し、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が少ないときには調整弁7の開度を大きくしてインジェクション回路20に流す冷媒量を増加させることで膨張機6の一膨張過程あたりの冷媒流量を増加させる。一方、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が多いときには発電機24のトルク(発電機負荷)を大きくして膨張機6に流入する冷媒流量を減少させる。
サブ膨張機23及び膨張機6にて減圧されたCO2冷媒は、第2四方弁4を経由して室外側熱交換器3に導かれ、室外側熱交換器3にて蒸発して吸熱し、蒸発を終えた冷媒は第1四方弁2を経由して圧縮機1に吸入される。
以上のように、本実施例によれば、インジェクション回路20からの冷媒量を制御することで、膨張機6出口の冷媒流量を調整することができ、一方でサブ膨張機23に連結する発電機24のトルク(即ち、発電機の負荷)を変化させて膨張機6の入口圧力を調節することで、膨張機6に流れる冷媒量を制御することができる。従って、膨張機6において動力回収を効率的に行えるとともに、サブ膨張機23から回収した動力を発電機24の発電に利用することによって、冷凍サイクルから、より高い動力回収を行うことができる。
Next, the heating operation mode using the outdoor heat exchanger 3 as an evaporator and the indoor heat exchanger 8 as a radiator will be described. The refrigerant flow in the heating operation mode is indicated by a wavy arrow in the figure.
The refrigerant in the heating operation mode is compressed and discharged at a high temperature and high pressure by the compressor 1 driven by the motor 12, and is introduced into the indoor heat exchanger 8 through the first four-way valve 2. In the indoor heat exchanger 8, since the CO 2 refrigerant is in a supercritical state, it does not enter a gas-liquid two-phase state, but dissipates heat to an external fluid such as air or water. Heating is performed. Thereafter, the CO 2 refrigerant is introduced into the sub-expander 23 and the expander 6 and decompressed by the sub-expander 23 and the expander 6. The power recovered by the expander 6 during this decompression is used to drive the compressor 1. At this time, for example, the optimum refrigerant amount flowing into the expander 6 is calculated from the high-pressure refrigerant temperature and the high-pressure refrigerant pressure detected at the outlet side of the indoor heat exchanger 8, the refrigerant evaporation pressure, the rotation speed of the compressor 1, and the like. When the refrigerant flow rate is smaller than the optimum refrigerant amount, the opening amount of the adjustment valve 7 is increased to increase the refrigerant amount flowing to the injection circuit 20, thereby increasing the refrigerant flow rate per expansion process of the expander 6. On the other hand, when the refrigerant flow rate is larger than the calculated optimum refrigerant amount, the torque (generator load) of the generator 24 is increased to reduce the refrigerant flow rate flowing into the expander 6.
The CO 2 refrigerant decompressed by the sub-expander 23 and the expander 6 is guided to the outdoor heat exchanger 3 via the second four-way valve 4 and is evaporated and absorbs heat in the outdoor heat exchanger 3. The evaporated refrigerant is sucked into the compressor 1 via the first four-way valve 2.
As described above, according to this embodiment, by controlling the amount of refrigerant from the injection circuit 20, the refrigerant flow rate at the outlet of the expander 6 can be adjusted, while the generator connected to the sub expander 23. The amount of refrigerant flowing through the expander 6 can be controlled by adjusting the inlet pressure of the expander 6 by changing the torque of 24 (that is, the load of the generator). Therefore, power can be recovered efficiently in the expander 6, and higher power can be recovered from the refrigeration cycle by using the power recovered from the sub-expander 23 for power generation by the generator 24.

以下、本発明の他の実施例による冷凍サイクル装置を、ヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置について、図面を参照して説明する。
図4は、本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の構成図である。
図に示すように、本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置は、冷媒としてCO2冷媒を使用し、モータ12を有する圧縮機1と、室外側熱交換器3と、膨張機6と、室内側熱交換器8とを配管で接続した冷媒回路から構成される。
また膨張機6の吐出側にはサブ膨張機23が設けられ、このサブ膨張機23の駆動軸には発電機24が接続されている。
またこの冷媒回路には、室外側熱交換器3の出口側の高圧冷媒を膨張機6の膨張過程の途中に導入するインジェクション回路20が設けられ、このインジェクション回路20には、インジェクション回路20を流れる冷媒量を調整する調整弁7を設けている。
また、膨張機6の駆動軸と圧縮機1の駆動軸とは連結されており、圧縮機1は膨張機6で回収した動力を駆動に利用している。
そしてこの冷媒回路には、圧縮機1の吐出側配管と吸入側配管とが接続される第1四方弁2と、サブ膨張機23の吐出側配管と膨張機6の流入側配管とが接続されるとともにインジェクション回路20が接続される第2四方弁4とを備えている。
Hereinafter, a refrigeration cycle apparatus according to another embodiment of the present invention will be described with respect to a heat pump type air conditioning apparatus with reference to the drawings.
FIG. 4 is a configuration diagram of the heat pump type air conditioning apparatus according to the present embodiment.
As shown in the figure, the heat pump air-conditioning type air conditioner according to the present embodiment uses a CO 2 refrigerant as a refrigerant, a compressor 1 having a motor 12, an outdoor heat exchanger 3, an expander 6, It is comprised from the refrigerant circuit which connected the indoor side heat exchanger 8 with piping.
A sub expander 23 is provided on the discharge side of the expander 6, and a generator 24 is connected to the drive shaft of the sub expander 23.
In addition, the refrigerant circuit is provided with an injection circuit 20 that introduces high-pressure refrigerant on the outlet side of the outdoor heat exchanger 3 in the middle of the expansion process of the expander 6, and the injection circuit 20 flows through the injection circuit 20. An adjustment valve 7 for adjusting the amount of refrigerant is provided.
Moreover, the drive shaft of the expander 6 and the drive shaft of the compressor 1 are connected, and the compressor 1 uses the power recovered by the expander 6 for driving.
The refrigerant circuit is connected to the first four-way valve 2 to which the discharge side pipe and the suction side pipe of the compressor 1 are connected, to the discharge side pipe of the sub expander 23 and to the inflow side pipe of the expander 6. And a second four-way valve 4 to which an injection circuit 20 is connected.

本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の動作について以下に説明する。
まず、室外側熱交換器3を放熱器、室内側熱交換器8を蒸発器として用いる冷房運転モードについて説明する。この冷房運転モードでの冷媒流れを、図中実線矢印で示す。
冷房運転モード時の冷媒は、モータ12で駆動される圧縮機1により高温高圧に圧縮されて吐出され、第1四方弁2を経て、室外側熱交換器3に導入される。室外側熱交換器3では、CO2冷媒は、超臨界状態であるので、気液二相状態とはならずに、空気や水などの外部流体に放熱する。その後CO2冷媒は、膨張機6及びサブ膨張機23に導入され、膨張機6及びサブ膨張機23で減圧される。この減圧時に膨張機6で回収した動力は圧縮機1の駆動に用いられる。このとき、例えば室外側熱交換器3の出口側で検出した高圧冷媒温度と高圧冷媒圧力と、冷媒蒸発圧力、圧縮機1の回転数などから膨張機6に流れる最適冷媒量を算出し、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が少ないときには調整弁7の開度を大きくしてインジェクション回路20に流す冷媒量を増加させることで膨張機6の一膨張過程あたりの冷媒流量を増加させる。この場合には発電機24のトルク(発電機負荷)を最小にする。一方、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が多いときには、調整弁7を閉とし、発電機24のトルク(発電機負荷)を大きくして膨張機6の入口に流入する冷媒流量を減少させる。
サブ膨張機23及び膨張機6にて減圧されたCO2冷媒は、第2四方弁4を経由して室内側熱交換器8に導かれ、室内側熱交換器8にて蒸発して吸熱する。この吸熱によって室内の冷房が行われる。蒸発を終えた冷媒は圧縮機1に吸入される。
The operation of the heat pump type air conditioning apparatus according to this embodiment will be described below.
First, the cooling operation mode using the outdoor heat exchanger 3 as a radiator and the indoor heat exchanger 8 as an evaporator will be described. The refrigerant flow in the cooling operation mode is indicated by solid line arrows in the figure.
The refrigerant in the cooling operation mode is compressed and discharged at a high temperature and a high pressure by the compressor 1 driven by the motor 12, and is introduced into the outdoor heat exchanger 3 through the first four-way valve 2. In the outdoor heat exchanger 3, since the CO 2 refrigerant is in a supercritical state, it does not enter a gas-liquid two-phase state but radiates heat to an external fluid such as air or water. Thereafter, the CO 2 refrigerant is introduced into the expander 6 and the sub-expander 23 and decompressed by the expander 6 and the sub-expander 23. The power recovered by the expander 6 during this decompression is used to drive the compressor 1. At this time, for example, the optimum refrigerant amount flowing into the expander 6 is calculated from the high-pressure refrigerant temperature and high-pressure refrigerant pressure detected at the outlet side of the outdoor heat exchanger 3, the refrigerant evaporation pressure, the rotation speed of the compressor 1, and the like. When the refrigerant flow rate is smaller than the optimum refrigerant amount, the opening amount of the adjusting valve 7 is increased to increase the refrigerant amount flowing through the injection circuit 20, thereby increasing the refrigerant flow rate per expansion process of the expander 6. In this case, the torque (generator load) of the generator 24 is minimized. On the other hand, when the refrigerant flow rate is larger than the calculated optimum refrigerant amount, the adjustment valve 7 is closed, and the torque (generator load) of the generator 24 is increased to reduce the refrigerant flow rate flowing into the inlet of the expander 6.
The CO 2 refrigerant decompressed by the sub-expander 23 and the expander 6 is guided to the indoor heat exchanger 8 via the second four-way valve 4 and is evaporated and absorbs heat in the indoor heat exchanger 8. . Indoor cooling is performed by this heat absorption. The refrigerant that has been evaporated is sucked into the compressor 1.

次に、室外側熱交換器3を蒸発器、室内側熱交換器8を放熱器として用いる暖房運転モードについて説明する。この暖房運転モードでの冷媒流れを、図中波線矢印で示す。
暖房運転モード時の冷媒は、モータ12で駆動される圧縮機1により高温高圧に圧縮されて吐出され、第1四方弁2を経て、室内側熱交換器8に導入される。室内側熱交換器8では、CO2冷媒は、超臨界状態であるので、気液二相状態とはならずに、空気や水などの外部流体に放熱し、この放熱を利用して例えば室内暖房が行われる。その後CO2冷媒は、膨張機6及びサブ膨張機23に導入され、膨張機6及びサブ膨張機23で減圧される。この減圧時に膨張機6で回収した動力は圧縮機1の駆動に用いられる。このとき、例えば室内側熱交換器8の出口側で検出した高圧冷媒温度と高圧冷媒圧力と、冷媒蒸発圧力、圧縮機1の回転数などから膨張機6に流れる最適冷媒量を算出し、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が少ないときには調整弁7の開度を大きくしてインジェクション回路20に流す冷媒量を増加させることで膨張機6の一膨張過程あたりの冷媒流量を増加させる。この場合には発電機24のトルク(発電機負荷)を最小にする。一方、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が多いときには、調整弁7を閉とし、発電機24のトルク(発電機負荷)を大きくして膨張機6の入口に流入する冷媒流量を減少させる。
サブ膨張機23及び膨張機6にて減圧されたCO2冷媒は、第2四方弁4を経由して室外側熱交換器3に導かれ、室外側熱交換器3にて蒸発して吸熱し、蒸発を終えた冷媒は第1四方弁2を経由して圧縮機1に吸入される。
以上のように、本実施例によれば、インジェクション回路20からの冷媒量を制御することで、膨張機6出口の冷媒流量を調整することができ、一方で調整弁7を閉としてサブ膨張機23に連結する発電機24のトルク(即ち、発電機の負荷)を変化させて膨張機6の出口圧力を調節することで、膨張機6に流れる冷媒量を制御することができる。従って、膨張機6において動力回収を効率的に行えるとともに、サブ膨張機23から回収した動力を発電機24の発電に利用することによって、冷凍サイクルから、より高い動力回収を行うことができる。
Next, the heating operation mode using the outdoor heat exchanger 3 as an evaporator and the indoor heat exchanger 8 as a radiator will be described. The refrigerant flow in the heating operation mode is indicated by a wavy arrow in the figure.
The refrigerant in the heating operation mode is compressed and discharged at a high temperature and high pressure by the compressor 1 driven by the motor 12, and is introduced into the indoor heat exchanger 8 through the first four-way valve 2. In the indoor heat exchanger 8, since the CO 2 refrigerant is in a supercritical state, it does not enter a gas-liquid two-phase state, but dissipates heat to an external fluid such as air or water. Heating is performed. Thereafter, the CO 2 refrigerant is introduced into the expander 6 and the sub-expander 23 and decompressed by the expander 6 and the sub-expander 23. The power recovered by the expander 6 during this decompression is used to drive the compressor 1. At this time, for example, the optimum refrigerant amount flowing into the expander 6 is calculated from the high-pressure refrigerant temperature and the high-pressure refrigerant pressure detected at the outlet side of the indoor heat exchanger 8, the refrigerant evaporation pressure, the rotation speed of the compressor 1, and the like. When the refrigerant flow rate is smaller than the optimum refrigerant amount, the opening amount of the adjustment valve 7 is increased to increase the refrigerant amount flowing to the injection circuit 20, thereby increasing the refrigerant flow rate per expansion process of the expander 6. In this case, the torque (generator load) of the generator 24 is minimized. On the other hand, when the refrigerant flow rate is larger than the calculated optimum refrigerant amount, the adjustment valve 7 is closed, and the torque (generator load) of the generator 24 is increased to reduce the refrigerant flow rate flowing into the inlet of the expander 6.
The CO 2 refrigerant decompressed by the sub-expander 23 and the expander 6 is guided to the outdoor heat exchanger 3 via the second four-way valve 4 and is evaporated and absorbs heat in the outdoor heat exchanger 3. The evaporated refrigerant is sucked into the compressor 1 via the first four-way valve 2.
As described above, according to this embodiment, by controlling the amount of refrigerant from the injection circuit 20, the refrigerant flow rate at the outlet of the expander 6 can be adjusted, while the adjustment valve 7 is closed and the sub-expander is closed. The amount of refrigerant flowing through the expander 6 can be controlled by adjusting the outlet pressure of the expander 6 by changing the torque of the generator 24 connected to the load 23 (that is, the load of the generator). Therefore, power can be recovered efficiently in the expander 6, and higher power can be recovered from the refrigeration cycle by using the power recovered from the sub-expander 23 for power generation by the generator 24.

以下、本発明の他の実施例による冷凍サイクル装置を、ヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置について、図面を参照して説明する。
図5は、本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の構成図である。
図に示すように、本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置は、冷媒としてCO2冷媒を使用し、モータ12を有する圧縮機1と、室外側熱交換器3と、膨張機6と、室内側熱交換器8と、補助圧縮機10とを配管で接続した冷媒回路から構成される。
また膨張機6の流入側には予膨張弁5が設けられている。
またこの冷媒回路には、室外側熱交換器3の出口側の高圧冷媒を膨張機6の膨張過程の途中に導入するインジェクション回路20が設けられ、このインジェクション回路20には、インジェクション回路20を流れる冷媒量を調整する調整弁7を設けている。
また、膨張機6の駆動軸と補助圧縮機10の駆動軸とは連結されており、補助圧縮機10は膨張機6で回収した動力によって駆動される。
そしてこの冷媒回路には、圧縮機1の吐出側配管と補助圧縮機10の吸入側配管とが接続される第1四方弁2と、予膨張弁5の吸入側配管と膨張機6の吐出側配管とが接続されるとともにインジェクション回路20が接続される第2四方弁4とを備えている。
Hereinafter, a refrigeration cycle apparatus according to another embodiment of the present invention will be described with respect to a heat pump type air conditioning apparatus with reference to the drawings.
FIG. 5 is a configuration diagram of the heat pump type air conditioning apparatus according to the present embodiment.
As shown in the figure, the heat pump air-conditioning type air conditioner according to the present embodiment uses a CO 2 refrigerant as a refrigerant, a compressor 1 having a motor 12, an outdoor heat exchanger 3, an expander 6, It is comprised from the refrigerant circuit which connected the indoor side heat exchanger 8 and the auxiliary compressor 10 with piping.
A pre-expansion valve 5 is provided on the inflow side of the expander 6.
In addition, the refrigerant circuit is provided with an injection circuit 20 that introduces high-pressure refrigerant on the outlet side of the outdoor heat exchanger 3 in the middle of the expansion process of the expander 6, and the injection circuit 20 flows through the injection circuit 20. An adjustment valve 7 for adjusting the amount of refrigerant is provided.
Further, the drive shaft of the expander 6 and the drive shaft of the auxiliary compressor 10 are connected, and the auxiliary compressor 10 is driven by the power recovered by the expander 6.
The refrigerant circuit includes a first four-way valve 2 to which a discharge side pipe of the compressor 1 and a suction side pipe of the auxiliary compressor 10 are connected, a suction side pipe of the pre-expansion valve 5 and a discharge side of the expander 6. A second four-way valve 4 to which an injection circuit 20 is connected as well as a pipe is provided.

本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の動作について以下に説明する。
まず、室外側熱交換器3を放熱器、室内側熱交換器8を蒸発器として用いる冷房運転モードについて説明する。この冷房運転モードでの冷媒流れを、図中実線矢印で示す。
冷房運転モード時の冷媒は、モータ12で駆動される圧縮機1により高温高圧に圧縮されて吐出され、第1四方弁2を経て、室外側熱交換器3に導入される。室外側熱交換器3では、CO2冷媒は、超臨界状態であるので、気液二相状態とはならずに、空気や水などの外部流体に放熱する。その後CO2冷媒は、予膨張弁5及び膨張機6に導入され、予膨張弁5及び膨張機6で減圧される。この減圧時に膨張機6で回収した動力は補助圧縮機10の駆動に用いられる。このとき、例えば室外側熱交換器3の出口側で検出した高圧冷媒温度と高圧冷媒圧力と、冷媒蒸発圧力、圧縮機1の回転数などから膨張機6に流れる最適冷媒量を算出し、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が少ないときには調整弁7の開度を大きくしてインジェクション回路20に流す冷媒量を増加させることで膨張機6の一膨張過程あたりの冷媒流量を増加させる。一方、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が多いときには予膨張弁5の開度を小さくして膨張機6の入口に流入する冷媒流量を減少させる。
予膨張弁5及び膨張機6にて減圧されたCO2冷媒は、第2四方弁4を経由して室内側熱交換器8に導かれ、室内側熱交換器8にて蒸発して吸熱する。この吸熱によって室内の冷房が行われる。蒸発を終えた冷媒は、第1四方弁2を経て補助圧縮機10に導かれ、補助圧縮機10によって過給(チャージャ)され圧縮機1に吸入される。
The operation of the heat pump type air conditioning apparatus according to this embodiment will be described below.
First, the cooling operation mode using the outdoor heat exchanger 3 as a radiator and the indoor heat exchanger 8 as an evaporator will be described. The refrigerant flow in the cooling operation mode is indicated by solid line arrows in the figure.
The refrigerant in the cooling operation mode is compressed and discharged at a high temperature and a high pressure by the compressor 1 driven by the motor 12, and is introduced into the outdoor heat exchanger 3 through the first four-way valve 2. In the outdoor heat exchanger 3, since the CO 2 refrigerant is in a supercritical state, it does not enter a gas-liquid two-phase state but radiates heat to an external fluid such as air or water. Thereafter, the CO 2 refrigerant is introduced into the pre-expansion valve 5 and the expander 6 and decompressed by the pre-expansion valve 5 and the expander 6. The power recovered by the expander 6 during this decompression is used to drive the auxiliary compressor 10. At this time, for example, the optimum refrigerant amount flowing into the expander 6 is calculated from the high-pressure refrigerant temperature and high-pressure refrigerant pressure detected at the outlet side of the outdoor heat exchanger 3, the refrigerant evaporation pressure, the rotation speed of the compressor 1, and the like. When the refrigerant flow rate is smaller than the optimum refrigerant amount, the opening amount of the adjusting valve 7 is increased to increase the refrigerant amount flowing through the injection circuit 20, thereby increasing the refrigerant flow rate per expansion process of the expander 6. On the other hand, when the refrigerant flow rate is larger than the calculated optimum refrigerant amount, the opening degree of the pre-expansion valve 5 is reduced to reduce the refrigerant flow rate flowing into the inlet of the expander 6.
The CO 2 refrigerant depressurized by the pre-expansion valve 5 and the expander 6 is guided to the indoor heat exchanger 8 via the second four-way valve 4 and is evaporated and absorbs heat in the indoor heat exchanger 8. . Indoor cooling is performed by this heat absorption. The evaporated refrigerant is led to the auxiliary compressor 10 through the first four-way valve 2, supercharged (charged) by the auxiliary compressor 10, and sucked into the compressor 1.

次に、室外側熱交換器3を蒸発器、室内側熱交換器8を放熱器として用いる暖房運転モードについて説明する。この暖房運転モードでの冷媒流れを、図中波線矢印で示す。
暖房運転モード時の冷媒は、モータ12で駆動される圧縮機1により高温高圧に圧縮されて吐出され、第1四方弁2を経て、室内側熱交換器8に導入される。室内側熱交換器8では、CO2冷媒は、超臨界状態であるので、気液二相状態とはならずに、空気や水などの外部流体に放熱し、この放熱を利用して例えば室内暖房が行われる。その後CO2冷媒は、予膨張弁5及び膨張機6に導入され、予膨張弁5及び膨張機6で減圧される。この減圧時に膨張機6で回収した動力は補助圧縮機10の駆動に用いられる。このとき、例えば室内側熱交換器8の出口側で検出した高圧冷媒温度と高圧冷媒圧力と、冷媒蒸発圧力、圧縮機1の回転数などから膨張機6に流れる最適冷媒量を算出し、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が少ないときには調整弁7の開度を大きくしてインジェクション回路20に流す冷媒量を増加させることで膨張機6の一膨張過程あたりの冷媒流量を増加させる。一方、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が多いときには予膨張弁5の開度を小さくして膨張機6の入口に流入する冷媒流量を減少させる。
予膨張弁5及び膨張機6にて減圧されたCO2冷媒は、第2四方弁4を経由して室外側熱交換器3に導かれ、室外側熱交換器3にて蒸発して吸熱し、蒸発を終えた冷媒は第1四方弁2を経由して補助圧縮機10に導かれ、補助圧縮機10によって過給(チャージャ)され圧縮機1に吸入される。
以上のように、本実施例によれば、インジェクション回路20からの冷媒量を制御することで、膨張機6入口の冷媒流量を調整することができ、一方で予膨張弁5の開度を変化させて膨張機6の入口圧力を調節することで、膨張機6に流れる冷媒量を制御することができる。従って、膨張機6において動力回収を効率的に行える。
Next, the heating operation mode using the outdoor heat exchanger 3 as an evaporator and the indoor heat exchanger 8 as a radiator will be described. The refrigerant flow in the heating operation mode is indicated by a wavy arrow in the figure.
The refrigerant in the heating operation mode is compressed and discharged at a high temperature and high pressure by the compressor 1 driven by the motor 12, and is introduced into the indoor heat exchanger 8 through the first four-way valve 2. In the indoor heat exchanger 8, since the CO 2 refrigerant is in a supercritical state, it does not enter a gas-liquid two-phase state, but dissipates heat to an external fluid such as air or water. Heating is performed. Thereafter, the CO 2 refrigerant is introduced into the pre-expansion valve 5 and the expander 6 and decompressed by the pre-expansion valve 5 and the expander 6. The power recovered by the expander 6 during this decompression is used to drive the auxiliary compressor 10. At this time, for example, the optimum refrigerant amount flowing into the expander 6 is calculated from the high-pressure refrigerant temperature and the high-pressure refrigerant pressure detected at the outlet side of the indoor heat exchanger 8, the refrigerant evaporation pressure, the rotation speed of the compressor 1, and the like. When the refrigerant flow rate is smaller than the optimum refrigerant amount, the opening amount of the adjustment valve 7 is increased to increase the refrigerant amount flowing to the injection circuit 20, thereby increasing the refrigerant flow rate per expansion process of the expander 6. On the other hand, when the refrigerant flow rate is larger than the calculated optimum refrigerant amount, the opening degree of the pre-expansion valve 5 is reduced to reduce the refrigerant flow rate flowing into the inlet of the expander 6.
The CO 2 refrigerant decompressed by the pre-expansion valve 5 and the expander 6 is guided to the outdoor heat exchanger 3 via the second four-way valve 4 and is evaporated and absorbs heat in the outdoor heat exchanger 3. The evaporated refrigerant is led to the auxiliary compressor 10 via the first four-way valve 2, supercharged (charged) by the auxiliary compressor 10, and sucked into the compressor 1.
As described above, according to the present embodiment, the refrigerant flow rate at the inlet of the expander 6 can be adjusted by controlling the refrigerant amount from the injection circuit 20, while the opening degree of the pre-expansion valve 5 is changed. By adjusting the inlet pressure of the expander 6, the amount of refrigerant flowing through the expander 6 can be controlled. Therefore, power recovery can be performed efficiently in the expander 6.

以下、本発明の他の実施例による冷凍サイクル装置を、ヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置について、図面を参照して説明する。
図6は、本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の構成図である。
図に示すように、本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置は、冷媒としてCO2冷媒を使用し、モータ12を有する圧縮機1と、室外側熱交換器3と、膨張機6と、室内側熱交換器8と、補助圧縮機10とを配管で接続した冷媒回路から構成される。
また膨張機6の流入側にはサブ膨張機23が設けられ、このサブ膨張機23の駆動軸には発電機24が接続されている。
またこの冷媒回路には、室外側熱交換器3の出口側の高圧冷媒を膨張機6の膨張過程の途中に導入するインジェクション回路20が設けられ、このインジェクション回路20には、インジェクション回路20を流れる冷媒量を調整する調整弁7を設けている。
また、膨張機6の駆動軸と補助圧縮機10の駆動軸とは連結されており、補助圧縮機10は膨張機6で回収した動力によって駆動される。
そしてこの冷媒回路には、圧縮機1の吐出側配管と補助圧縮機10の吸入側配管とが接続される第1四方弁2と、サブ膨張機23の吸入側配管と膨張機6の吐出側配管とが接続されるとともにインジェクション回路20が接続される第2四方弁4とを備えている。
Hereinafter, a refrigeration cycle apparatus according to another embodiment of the present invention will be described with respect to a heat pump type air conditioning apparatus with reference to the drawings.
FIG. 6 is a configuration diagram of the heat pump type air conditioning apparatus according to the present embodiment.
As shown in the figure, the heat pump air-conditioning type air conditioner according to the present embodiment uses a CO 2 refrigerant as a refrigerant, a compressor 1 having a motor 12, an outdoor heat exchanger 3, an expander 6, It is comprised from the refrigerant circuit which connected the indoor side heat exchanger 8 and the auxiliary compressor 10 with piping.
A sub expander 23 is provided on the inflow side of the expander 6, and a generator 24 is connected to a drive shaft of the sub expander 23.
In addition, the refrigerant circuit is provided with an injection circuit 20 that introduces high-pressure refrigerant on the outlet side of the outdoor heat exchanger 3 in the middle of the expansion process of the expander 6, and the injection circuit 20 flows through the injection circuit 20. An adjustment valve 7 for adjusting the amount of refrigerant is provided.
Further, the drive shaft of the expander 6 and the drive shaft of the auxiliary compressor 10 are connected, and the auxiliary compressor 10 is driven by the power recovered by the expander 6.
The refrigerant circuit includes a first four-way valve 2 to which a discharge side pipe of the compressor 1 and a suction side pipe of the auxiliary compressor 10 are connected, a suction side pipe of the sub expander 23, and a discharge side of the expander 6. A second four-way valve 4 to which an injection circuit 20 is connected as well as a pipe is provided.

本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の動作について以下に説明する。
まず、室外側熱交換器3を放熱器、室内側熱交換器8を蒸発器として用いる冷房運転モードについて説明する。この冷房運転モードでの冷媒流れを、図中実線矢印で示す。
冷房運転モード時の冷媒は、モータ12で駆動される圧縮機1により高温高圧に圧縮されて吐出され、第1四方弁2を経て、室外側熱交換器3に導入される。室外側熱交換器3では、CO2冷媒は、超臨界状態であるので、気液二相状態とはならずに、空気や水などの外部流体に放熱する。その後CO2冷媒は、サブ膨張機23及び膨張機6に導入され、サブ膨張機23及び膨張機6で減圧される。この減圧時に膨張機6で回収した動力は補助圧縮機10の駆動に用いられる。このとき、例えば室外側熱交換器3の出口側で検出した高圧冷媒温度と高圧冷媒圧力と、冷媒蒸発圧力、圧縮機1の回転数などから膨張機6に流れる最適冷媒量を算出し、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が少ないときには調整弁7の開度を大きくしてインジェクション回路20に流す冷媒量を増加させることで膨張機6の一膨張過程あたりの冷媒流量を増加させる。一方、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が多いときには発電機24のトルク(発電機負荷)を大きくして膨張機6の入口に流入する冷媒流量を減少させる。
サブ膨張機23及び膨張機6にて減圧されたCO2冷媒は、第2四方弁4を経由して室内側熱交換器8に導かれ、室内側熱交換器8にて蒸発して吸熱する。この吸熱によって室内の冷房が行われる。蒸発を終えた冷媒は、第1四方弁2を経て補助圧縮機10に導かれ、補助圧縮機10によって過給(チャージャ)され圧縮機1に吸入される。
The operation of the heat pump type air conditioning apparatus according to this embodiment will be described below.
First, the cooling operation mode using the outdoor heat exchanger 3 as a radiator and the indoor heat exchanger 8 as an evaporator will be described. The refrigerant flow in the cooling operation mode is indicated by solid line arrows in the figure.
The refrigerant in the cooling operation mode is compressed and discharged at a high temperature and a high pressure by the compressor 1 driven by the motor 12, and is introduced into the outdoor heat exchanger 3 through the first four-way valve 2. In the outdoor heat exchanger 3, since the CO 2 refrigerant is in a supercritical state, it does not enter a gas-liquid two-phase state but radiates heat to an external fluid such as air or water. Thereafter, the CO 2 refrigerant is introduced into the sub-expander 23 and the expander 6 and decompressed by the sub-expander 23 and the expander 6. The power recovered by the expander 6 during this decompression is used to drive the auxiliary compressor 10. At this time, for example, the optimum refrigerant amount flowing into the expander 6 is calculated from the high-pressure refrigerant temperature and high-pressure refrigerant pressure detected at the outlet side of the outdoor heat exchanger 3, the refrigerant evaporation pressure, the rotation speed of the compressor 1, and the like. When the refrigerant flow rate is smaller than the optimum refrigerant amount, the opening amount of the adjusting valve 7 is increased to increase the refrigerant amount flowing through the injection circuit 20, thereby increasing the refrigerant flow rate per expansion process of the expander 6. On the other hand, when the refrigerant flow rate is larger than the calculated optimum refrigerant amount, the torque (generator load) of the generator 24 is increased to reduce the refrigerant flow rate flowing into the inlet of the expander 6.
The CO 2 refrigerant decompressed by the sub-expander 23 and the expander 6 is guided to the indoor heat exchanger 8 via the second four-way valve 4 and is evaporated and absorbs heat in the indoor heat exchanger 8. . Indoor cooling is performed by this heat absorption. The evaporated refrigerant is led to the auxiliary compressor 10 through the first four-way valve 2, supercharged (charged) by the auxiliary compressor 10, and sucked into the compressor 1.

次に、室外側熱交換器3を蒸発器、室内側熱交換器8を放熱器として用いる暖房運転モードについて説明する。この暖房運転モードでの冷媒流れを、図中波線矢印で示す。
暖房運転モード時の冷媒は、モータ12で駆動される圧縮機1により高温高圧に圧縮されて吐出され、第1四方弁2を経て、室内側熱交換器8に導入される。室内側熱交換器8では、CO2冷媒は、超臨界状態であるので、気液二相状態とはならずに、空気や水などの外部流体に放熱し、この放熱を利用して例えば室内暖房が行われる。その後CO2冷媒は、サブ膨張機23及び膨張機6に導入され、サブ膨張機23及び膨張機6で減圧される。この減圧時に膨張機6で回収した動力は補助圧縮機10の駆動に用いられる。このとき、例えば室内側熱交換器8の出口側で検出した高圧冷媒温度と高圧冷媒圧力と、冷媒蒸発圧力、圧縮機1の回転数などから膨張機6に流れる最適冷媒量を算出し、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が少ないときには調整弁7の開度を大きくしてインジェクション回路20に流す冷媒量を増加させることで膨張機6の一膨張過程あたりの冷媒流量を増加させる。一方、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が多いときには発電機24のトルク(発電機負荷)を大きくして膨張機6の入口に流入する冷媒流量を減少させる。
サブ膨張機23及び膨張機6にて減圧されたCO2冷媒は、第2四方弁4を経由して室外側熱交換器3に導かれ、室外側熱交換器3にて蒸発して吸熱し、蒸発を終えた冷媒は第1四方弁2を経由して補助圧縮機10に導かれ、補助圧縮機10によって過給(チャージャ)され圧縮機1に吸入される。
以上のように、本実施例によれば、インジェクション回路20からの冷媒量を制御することで、膨張機6出口の冷媒流量を調整することができ、一方でサブ膨張機23に連結する発電機24のトルク(即ち、発電機の負荷)を変化させて膨張機6の入口圧力を調節することで、膨張機6に流れる冷媒量を制御することができる。従って、膨張機6において動力回収を効率的に行えるとともに、サブ膨張機23から回収した動力を発電機24の発電に利用することによって、冷凍サイクルから、より高い動力回収を行うことができる。
Next, the heating operation mode using the outdoor heat exchanger 3 as an evaporator and the indoor heat exchanger 8 as a radiator will be described. The refrigerant flow in the heating operation mode is indicated by a wavy arrow in the figure.
The refrigerant in the heating operation mode is compressed and discharged at a high temperature and high pressure by the compressor 1 driven by the motor 12, and is introduced into the indoor heat exchanger 8 through the first four-way valve 2. In the indoor heat exchanger 8, since the CO 2 refrigerant is in a supercritical state, it does not enter a gas-liquid two-phase state, but dissipates heat to an external fluid such as air or water. Heating is performed. Thereafter, the CO 2 refrigerant is introduced into the sub-expander 23 and the expander 6 and decompressed by the sub-expander 23 and the expander 6. The power recovered by the expander 6 during this decompression is used to drive the auxiliary compressor 10. At this time, for example, the optimum refrigerant amount flowing into the expander 6 is calculated from the high-pressure refrigerant temperature and the high-pressure refrigerant pressure detected at the outlet side of the indoor heat exchanger 8, the refrigerant evaporation pressure, the rotation speed of the compressor 1, and the like. When the refrigerant flow rate is smaller than the optimum refrigerant amount, the opening amount of the adjustment valve 7 is increased to increase the refrigerant amount flowing to the injection circuit 20, thereby increasing the refrigerant flow rate per expansion process of the expander 6. On the other hand, when the refrigerant flow rate is larger than the calculated optimum refrigerant amount, the torque (generator load) of the generator 24 is increased to reduce the refrigerant flow rate flowing into the inlet of the expander 6.
The CO 2 refrigerant decompressed by the sub-expander 23 and the expander 6 is guided to the outdoor heat exchanger 3 via the second four-way valve 4 and is evaporated and absorbs heat in the outdoor heat exchanger 3. The evaporated refrigerant is led to the auxiliary compressor 10 via the first four-way valve 2, supercharged (charged) by the auxiliary compressor 10, and sucked into the compressor 1.
As described above, according to this embodiment, by controlling the amount of refrigerant from the injection circuit 20, the refrigerant flow rate at the outlet of the expander 6 can be adjusted, while the generator connected to the sub expander 23. The amount of refrigerant flowing through the expander 6 can be controlled by adjusting the inlet pressure of the expander 6 by changing the torque of 24 (that is, the load of the generator). Therefore, power can be recovered efficiently in the expander 6, and higher power can be recovered from the refrigeration cycle by using the power recovered from the sub-expander 23 for power generation by the generator 24.

以下、本発明の他の実施例による冷凍サイクル装置を、ヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置について、図面を参照して説明する。
図7は、本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の構成図である。
図に示すように、本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置は、冷媒としてCO2冷媒を使用し、モータ12を有する圧縮機1と、室外側熱交換器3と、膨張機6と、室内側熱交換器8と、補助圧縮機10とを配管で接続した冷媒回路から構成される。
また膨張機6の吐出側にはサブ膨張機23が設けられ、このサブ膨張機23の駆動軸には発電機24が接続されている。
またこの冷媒回路には、室外側熱交換器3の出口側の高圧冷媒を膨張機6の膨張過程の途中に導入するインジェクション回路20が設けられ、このインジェクション回路20には、インジェクション回路20を流れる冷媒量を調整する調整弁7を設けている。
また、膨張機6の駆動軸と補助圧縮機10の駆動軸とは連結されており、補助圧縮機10は膨張機6で回収した動力によって駆動される。
そしてこの冷媒回路には、圧縮機1の吐出側配管と補助圧縮機10の吸入側配管とが接続される第1四方弁2と、サブ膨張機23の吐出側配管と膨張機6の流入側配管とが接続されるとともにインジェクション回路20が接続される第2四方弁4とを備えている。
Hereinafter, a refrigeration cycle apparatus according to another embodiment of the present invention will be described with respect to a heat pump type air conditioning apparatus with reference to the drawings.
FIG. 7 is a configuration diagram of a heat pump type air conditioning apparatus according to the present embodiment.
As shown in the figure, the heat pump air-conditioning type air conditioner according to the present embodiment uses a CO 2 refrigerant as a refrigerant, a compressor 1 having a motor 12, an outdoor heat exchanger 3, an expander 6, It is comprised from the refrigerant circuit which connected the indoor side heat exchanger 8 and the auxiliary compressor 10 with piping.
A sub expander 23 is provided on the discharge side of the expander 6, and a generator 24 is connected to the drive shaft of the sub expander 23.
In addition, the refrigerant circuit is provided with an injection circuit 20 that introduces high-pressure refrigerant on the outlet side of the outdoor heat exchanger 3 in the middle of the expansion process of the expander 6, and the injection circuit 20 flows through the injection circuit 20. An adjustment valve 7 for adjusting the amount of refrigerant is provided.
Further, the drive shaft of the expander 6 and the drive shaft of the auxiliary compressor 10 are connected, and the auxiliary compressor 10 is driven by the power recovered by the expander 6.
In this refrigerant circuit, the first four-way valve 2 to which the discharge side piping of the compressor 1 and the suction side piping of the auxiliary compressor 10 are connected, the discharge side piping of the sub expander 23 and the inflow side of the expander 6 are connected. A second four-way valve 4 to which an injection circuit 20 is connected as well as a pipe is provided.

本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の動作について以下に説明する。
まず、室外側熱交換器3を放熱器、室内側熱交換器8を蒸発器として用いる冷房運転モードについて説明する。この冷房運転モードでの冷媒流れを、図中実線矢印で示す。
冷房運転モード時の冷媒は、モータ12で駆動される圧縮機1により高温高圧に圧縮されて吐出され、第1四方弁2を経て、室外側熱交換器3に導入される。室外側熱交換器3では、CO2冷媒は、超臨界状態であるので、気液二相状態とはならずに、空気や水などの外部流体に放熱する。その後CO2冷媒は、膨張機6及びサブ膨張機23に導入され、膨張機6及びサブ膨張機23で減圧される。この減圧時に膨張機6で回収した動力は補助圧縮機10の駆動に用いられる。このとき、例えば室外側熱交換器3の出口側で検出した高圧冷媒温度と高圧冷媒圧力と、冷媒蒸発圧力、圧縮機1の回転数などから膨張機6に流れる最適冷媒量を算出し、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が少ないときには調整弁7の開度を大きくしてインジェクション回路20に流す冷媒量を増加させることで膨張機6の一膨張過程あたりの冷媒流量を増加させる。この場合には発電機24のトルク(発電機負荷)を最小にする。一方、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が多いときには、調整弁7を閉とし、発電機24のトルク(発電機負荷)を大きくして膨張機6の入口に流入する冷媒流量を減少させる。
サブ膨張機23及び膨張機6にて減圧されたCO2冷媒は、第2四方弁4を経由して室内側熱交換器8に導かれ、室内側熱交換器8にて蒸発して吸熱する。この吸熱によって室内の冷房が行われる。蒸発を終えた冷媒は、第1四方弁2を経て補助圧縮機10に導かれ、補助圧縮機10によって過給(チャージャ)され圧縮機1に吸入される。
The operation of the heat pump type air conditioning apparatus according to this embodiment will be described below.
First, the cooling operation mode using the outdoor heat exchanger 3 as a radiator and the indoor heat exchanger 8 as an evaporator will be described. The refrigerant flow in the cooling operation mode is indicated by solid line arrows in the figure.
The refrigerant in the cooling operation mode is compressed and discharged at a high temperature and a high pressure by the compressor 1 driven by the motor 12, and is introduced into the outdoor heat exchanger 3 through the first four-way valve 2. In the outdoor heat exchanger 3, since the CO 2 refrigerant is in a supercritical state, it does not enter a gas-liquid two-phase state but radiates heat to an external fluid such as air or water. Thereafter, the CO 2 refrigerant is introduced into the expander 6 and the sub-expander 23 and decompressed by the expander 6 and the sub-expander 23. The power recovered by the expander 6 during this decompression is used to drive the auxiliary compressor 10. At this time, for example, the optimum refrigerant amount flowing into the expander 6 is calculated from the high-pressure refrigerant temperature and high-pressure refrigerant pressure detected at the outlet side of the outdoor heat exchanger 3, the refrigerant evaporation pressure, the rotation speed of the compressor 1, and the like. When the refrigerant flow rate is smaller than the optimum refrigerant amount, the opening amount of the adjusting valve 7 is increased to increase the refrigerant amount flowing through the injection circuit 20, thereby increasing the refrigerant flow rate per expansion process of the expander 6. In this case, the torque (generator load) of the generator 24 is minimized. On the other hand, when the refrigerant flow rate is larger than the calculated optimum refrigerant amount, the adjustment valve 7 is closed, and the torque (generator load) of the generator 24 is increased to reduce the refrigerant flow rate flowing into the inlet of the expander 6.
The CO 2 refrigerant decompressed by the sub-expander 23 and the expander 6 is guided to the indoor heat exchanger 8 via the second four-way valve 4 and is evaporated and absorbs heat in the indoor heat exchanger 8. . Indoor cooling is performed by this heat absorption. The evaporated refrigerant is led to the auxiliary compressor 10 through the first four-way valve 2, supercharged (charged) by the auxiliary compressor 10, and sucked into the compressor 1.

次に、室外側熱交換器3を蒸発器、室内側熱交換器8を放熱器として用いる暖房運転モードについて説明する。この暖房運転モードでの冷媒流れを、図中波線矢印で示す。
暖房運転モード時の冷媒は、モータ12で駆動される圧縮機1により高温高圧に圧縮されて吐出され、第1四方弁2を経て、室内側熱交換器8に導入される。室内側熱交換器8では、CO2冷媒は、超臨界状態であるので、気液二相状態とはならずに、空気や水などの外部流体に放熱し、この放熱を利用して例えば室内暖房が行われる。その後CO2冷媒は、膨張機6及びサブ膨張機23に導入され、膨張機6及びサブ膨張機23で減圧される。この減圧時に膨張機6で回収した動力は補助圧縮機10の駆動に用いられる。このとき、例えば室内側熱交換器8の出口側で検出した高圧冷媒温度と高圧冷媒圧力と、冷媒蒸発圧力、圧縮機1の回転数などから膨張機6に流れる最適冷媒量を算出し、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が少ないときには調整弁7の開度を大きくしてインジェクション回路20に流す冷媒量を増加させることで膨張機6の一膨張過程あたりの冷媒流量を増加させる。一方、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が多いときには、調整弁7を閉とし、発電機24のトルク(発電機負荷)を大きくして膨張機6の入口に流入する冷媒流量を減少させる。
サブ膨張機23及び膨張機6にて減圧されたCO2冷媒は、第2四方弁4を経由して室外側熱交換器3に導かれ、室外側熱交換器3にて蒸発して吸熱し、蒸発を終えた冷媒は第1四方弁2を経由して補助圧縮機10に導かれ、補助圧縮機10によって過給(チャージャ)され圧縮機1に吸入される。
以上のように、本実施例によれば、インジェクション回路20からの冷媒量を制御することで、膨張機6出口の冷媒流量を調整することができ、一方で調整弁7を閉としてサブ膨張機23に連結する発電機24のトルク(即ち、発電機の負荷)を変化させて膨張機6の出口圧力を調節することで、膨張機6に流れる冷媒量を制御することができる。従って、膨張機6において動力回収を効率的に行えるとともに、サブ膨張機23から回収した動力を発電機24の発電に利用することによって、冷凍サイクルから、より高い動力回収を行うことができる。
Next, the heating operation mode using the outdoor heat exchanger 3 as an evaporator and the indoor heat exchanger 8 as a radiator will be described. The refrigerant flow in the heating operation mode is indicated by a wavy arrow in the figure.
The refrigerant in the heating operation mode is compressed and discharged at a high temperature and high pressure by the compressor 1 driven by the motor 12, and is introduced into the indoor heat exchanger 8 through the first four-way valve 2. In the indoor heat exchanger 8, since the CO 2 refrigerant is in a supercritical state, it does not enter a gas-liquid two-phase state, but dissipates heat to an external fluid such as air or water. Heating is performed. Thereafter, the CO 2 refrigerant is introduced into the expander 6 and the sub-expander 23 and decompressed by the expander 6 and the sub-expander 23. The power recovered by the expander 6 during this decompression is used to drive the auxiliary compressor 10. At this time, for example, the optimum refrigerant amount flowing into the expander 6 is calculated from the high-pressure refrigerant temperature and the high-pressure refrigerant pressure detected at the outlet side of the indoor heat exchanger 8, the refrigerant evaporation pressure, the rotation speed of the compressor 1, and the like. When the refrigerant flow rate is smaller than the optimum refrigerant amount, the opening amount of the adjustment valve 7 is increased to increase the refrigerant amount flowing to the injection circuit 20, thereby increasing the refrigerant flow rate per expansion process of the expander 6. On the other hand, when the refrigerant flow rate is larger than the calculated optimum refrigerant amount, the adjustment valve 7 is closed, and the torque (generator load) of the generator 24 is increased to reduce the refrigerant flow rate flowing into the inlet of the expander 6.
The CO 2 refrigerant decompressed by the sub-expander 23 and the expander 6 is guided to the outdoor heat exchanger 3 via the second four-way valve 4 and is evaporated and absorbs heat in the outdoor heat exchanger 3. The evaporated refrigerant is led to the auxiliary compressor 10 via the first four-way valve 2, supercharged (charged) by the auxiliary compressor 10, and sucked into the compressor 1.
As described above, according to this embodiment, by controlling the amount of refrigerant from the injection circuit 20, the refrigerant flow rate at the outlet of the expander 6 can be adjusted, while the adjustment valve 7 is closed and the sub-expander is closed. The amount of refrigerant flowing through the expander 6 can be controlled by adjusting the outlet pressure of the expander 6 by changing the torque of the generator 24 connected to the load 23 (that is, the load of the generator). Therefore, power can be recovered efficiently in the expander 6, and higher power can be recovered from the refrigeration cycle by using the power recovered from the sub-expander 23 for power generation by the generator 24.

以下、本発明の他の実施例による冷凍サイクル装置を、ヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置について、図面を参照して説明する。
図8は、本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の構成図である。
図に示すように、本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置は、冷媒としてCO2冷媒を使用し、モータ12を有する圧縮機1と、補助圧縮機10と、室外側熱交換器3と、膨張機6と、室内側熱交換器8とを配管で接続した冷媒回路から構成される。
また膨張機6の流入側には予膨張弁5が設けられている。
またこの冷媒回路には、室外側熱交換器3の出口側の高圧冷媒を膨張機6の膨張過程の途中に導入するインジェクション回路20が設けられ、このインジェクション回路20には、インジェクション回路20を流れる冷媒量を調整する調整弁7を設けている。
また、膨張機6の駆動軸と補助圧縮機10の駆動軸とは連結されており、補助圧縮機10は膨張機6で回収した動力によって駆動される。
そしてこの冷媒回路には、圧縮機1の吸入側配管と補助圧縮機10の吐出側配管とが接続される第1四方弁2と、予膨張弁5の吸入側配管と膨張機6の吐出側配管とが接続されるとともにインジェクション回路20が接続される第2四方弁4とを備えている。
Hereinafter, a refrigeration cycle apparatus according to another embodiment of the present invention will be described with respect to a heat pump type air conditioning apparatus with reference to the drawings.
FIG. 8 is a configuration diagram of the heat pump air-conditioning type air conditioner according to this embodiment.
As shown in the figure, the heat pump air-conditioning type air conditioner according to this embodiment uses a CO 2 refrigerant as a refrigerant, a compressor 1 having a motor 12, an auxiliary compressor 10, an outdoor heat exchanger 3, and the like. The expander 6 and the indoor heat exchanger 8 are configured by a refrigerant circuit connected by piping.
A pre-expansion valve 5 is provided on the inflow side of the expander 6.
In addition, the refrigerant circuit is provided with an injection circuit 20 that introduces high-pressure refrigerant on the outlet side of the outdoor heat exchanger 3 in the middle of the expansion process of the expander 6, and the injection circuit 20 flows through the injection circuit 20. An adjustment valve 7 for adjusting the amount of refrigerant is provided.
Further, the drive shaft of the expander 6 and the drive shaft of the auxiliary compressor 10 are connected, and the auxiliary compressor 10 is driven by the power recovered by the expander 6.
The refrigerant circuit includes a first four-way valve 2 to which a suction side pipe of the compressor 1 and a discharge side pipe of the auxiliary compressor 10 are connected, a suction side pipe of the pre-expansion valve 5 and a discharge side of the expander 6. A second four-way valve 4 to which a pipe is connected and an injection circuit 20 is connected is provided.

本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の動作について以下に説明する。
まず、室外側熱交換器3を放熱器、室内側熱交換器8を蒸発器として用いる冷房運転モードについて説明する。この冷房運転モードでの冷媒流れを、図中実線矢印で示す。
冷房運転モード時の冷媒は、モータ12で駆動される圧縮機1により高温高圧に圧縮されて吐出され、補助圧縮機10に導かれ、補助圧縮機10によって更に昇圧(エクスプレッサ)された後に、第1四方弁2を経て、室外側熱交換器3に導入される。室外側熱交換器3では、CO2冷媒は、超臨界状態であるので、気液二相状態とはならずに、空気や水などの外部流体に放熱する。その後CO2冷媒は、予膨張弁5、膨張機6、及びサブ膨張機21に導入され、予膨張弁5及び膨張機6とサブ膨張機21で減圧される。この減圧時に膨張機6で回収した動力は補助圧縮機10の駆動に用いられる。このとき、例えば室外側熱交換器3の出口側で検出した高圧冷媒温度と高圧冷媒圧力と、冷媒蒸発圧力、圧縮機1の回転数などから膨張機6に流れる最適冷媒量を算出し、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が少ないときには調整弁7の開度を大きくしてインジェクション回路20に流す冷媒量を増加させることで膨張機6の一膨張過程あたりの冷媒流量を増加させる。一方、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が多いときには予膨張弁5の開度を小さくして膨張機6の入口に流入する冷媒流量を減少させる。
予膨張弁5及び膨張機6にて減圧されたCO2冷媒は、第2四方弁4を経由して室内側熱交換器8に導かれ、室内側熱交換器8にて蒸発して吸熱する。この吸熱によって室内の冷房が行われる。蒸発を終えた冷媒は、第1四方弁2を経て圧縮機1に吸入される。
The operation of the heat pump type air conditioning apparatus according to this embodiment will be described below.
First, the cooling operation mode using the outdoor heat exchanger 3 as a radiator and the indoor heat exchanger 8 as an evaporator will be described. The refrigerant flow in the cooling operation mode is indicated by solid line arrows in the figure.
The refrigerant in the cooling operation mode is compressed and discharged at a high temperature and high pressure by the compressor 1 driven by the motor 12, guided to the auxiliary compressor 10, and further boosted (expressor) by the auxiliary compressor 10. It is introduced into the outdoor heat exchanger 3 via the first four-way valve 2. In the outdoor heat exchanger 3, since the CO 2 refrigerant is in a supercritical state, it does not enter a gas-liquid two-phase state but radiates heat to an external fluid such as air or water. Thereafter, the CO 2 refrigerant is introduced into the pre-expansion valve 5, the expander 6, and the sub-expander 21, and decompressed by the pre-expansion valve 5, the expander 6, and the sub-expander 21. The power recovered by the expander 6 during this decompression is used to drive the auxiliary compressor 10. At this time, for example, the optimum refrigerant amount flowing into the expander 6 is calculated from the high-pressure refrigerant temperature and high-pressure refrigerant pressure detected at the outlet side of the outdoor heat exchanger 3, the refrigerant evaporation pressure, the rotation speed of the compressor 1, and the like. When the refrigerant flow rate is smaller than the optimum refrigerant amount, the opening amount of the adjusting valve 7 is increased to increase the refrigerant amount flowing through the injection circuit 20, thereby increasing the refrigerant flow rate per expansion process of the expander 6. On the other hand, when the refrigerant flow rate is larger than the calculated optimum refrigerant amount, the opening degree of the pre-expansion valve 5 is reduced to reduce the refrigerant flow rate flowing into the inlet of the expander 6.
The CO 2 refrigerant depressurized by the pre-expansion valve 5 and the expander 6 is guided to the indoor heat exchanger 8 via the second four-way valve 4 and is evaporated and absorbs heat in the indoor heat exchanger 8. . Indoor cooling is performed by this heat absorption. The evaporated refrigerant is sucked into the compressor 1 through the first four-way valve 2.

次に、室外側熱交換器3を蒸発器、室内側熱交換器8を放熱器として用いる暖房運転モードについて説明する。この暖房運転モードでの冷媒流れを、図中波線矢印で示す。
暖房運転モード時の冷媒は、モータ12で駆動される圧縮機1により高温高圧に圧縮されて吐出され、補助圧縮機10に導かれ、補助圧縮機10によって更に昇圧(エクスプレッサ)された後に、第1四方弁2を経て、室内側熱交換器8に導入される。室内側熱交換器8では、CO2冷媒は、超臨界状態であるので、気液二相状態とはならずに、空気や水などの外部流体に放熱し、この放熱を利用して例えば室内暖房が行われる。その後CO2冷媒は、予膨張弁5、膨張機6、及びサブ膨張機21に導入され、予膨張弁5及び膨張機6とサブ膨張機21で減圧される。この減圧時に膨張機6で回収した動力は補助圧縮機10の駆動に用いられる。このとき、例えば室内側熱交換器8の出口側で検出した高圧冷媒温度と高圧冷媒圧力と、冷媒蒸発圧力、圧縮機1の回転数などから膨張機6に流れる最適冷媒量を算出し、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が少ないときには調整弁7の開度を大きくしてインジェクション回路20に流す冷媒量を増加させることで膨張機6の一膨張過程あたりの冷媒流量を増加させる。一方、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が多いときには予膨張弁5の開度を小さくして膨張機6の入口に流入する冷媒流量を減少させる。
Next, the heating operation mode using the outdoor heat exchanger 3 as an evaporator and the indoor heat exchanger 8 as a radiator will be described. The refrigerant flow in the heating operation mode is indicated by a wavy arrow in the figure.
The refrigerant in the heating operation mode is compressed and discharged at a high temperature and a high pressure by the compressor 1 driven by the motor 12, guided to the auxiliary compressor 10, and further pressurized (expressor) by the auxiliary compressor 10. It passes through the first four-way valve 2 and is introduced into the indoor heat exchanger 8. In the indoor heat exchanger 8, since the CO 2 refrigerant is in a supercritical state, it does not enter a gas-liquid two-phase state, but dissipates heat to an external fluid such as air or water. Heating is performed. Thereafter, the CO 2 refrigerant is introduced into the pre-expansion valve 5, the expander 6, and the sub-expander 21, and decompressed by the pre-expansion valve 5, the expander 6, and the sub-expander 21. The power recovered by the expander 6 during this decompression is used to drive the auxiliary compressor 10. At this time, for example, the optimum refrigerant amount flowing into the expander 6 is calculated from the high-pressure refrigerant temperature and the high-pressure refrigerant pressure detected at the outlet side of the indoor heat exchanger 8, the refrigerant evaporation pressure, the rotation speed of the compressor 1, and the like. When the refrigerant flow rate is smaller than the optimum refrigerant amount, the opening amount of the adjustment valve 7 is increased to increase the refrigerant amount flowing to the injection circuit 20, thereby increasing the refrigerant flow rate per expansion process of the expander 6. On the other hand, when the refrigerant flow rate is larger than the calculated optimum refrigerant amount, the opening degree of the pre-expansion valve 5 is reduced to reduce the refrigerant flow rate flowing into the inlet of the expander 6.

予膨張弁5及び膨張機6にて減圧されたCO2冷媒は、第2四方弁4を経由して室外側熱交換器3に導かれ、室外側熱交換器3にて蒸発して吸熱し、蒸発を終えた冷媒は第1四方弁2を経由して圧縮機1に吸入される。
以上のように、本実施例によれば、インジェクション回路20からの冷媒量を制御することで、膨張機6出口の冷媒流量を調整することができ、一方で予膨張弁5の開度を変化させて膨張機6の入口圧力を調節することで、膨張機6に流れる冷媒量を制御することができる。従って、膨張機6において動力回収を効率的に行える。
The CO 2 refrigerant decompressed by the pre-expansion valve 5 and the expander 6 is guided to the outdoor heat exchanger 3 via the second four-way valve 4 and is evaporated and absorbs heat in the outdoor heat exchanger 3. The evaporated refrigerant is sucked into the compressor 1 via the first four-way valve 2.
As described above, according to the present embodiment, by controlling the amount of refrigerant from the injection circuit 20, the refrigerant flow rate at the outlet of the expander 6 can be adjusted, while the opening degree of the pre-expansion valve 5 is changed. By adjusting the inlet pressure of the expander 6, the amount of refrigerant flowing through the expander 6 can be controlled. Therefore, power recovery can be performed efficiently in the expander 6.

以下、本発明の他の実施例による冷凍サイクル装置を、ヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置について、図面を参照して説明する。
図9は、本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の構成図である。
図に示すように、本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置は、冷媒としてCO2冷媒を使用し、モータ12を有する圧縮機1、補助圧縮機10と、室外側熱交換器3と、膨張機6と、室内側熱交換器8とを配管で接続した冷媒回路から構成される。
また膨張機6の流入側にはサブ膨張機23が設けられ、このサブ膨張機23の駆動軸には発電機24が接続されている。
またこの冷媒回路には、室外側熱交換器3の出口側の高圧冷媒を膨張機6の膨張過程の途中に導入するインジェクション回路20が設けられ、このインジェクション回路20には、インジェクション回路20を流れる冷媒量を調整する調整弁7を設けている。
また、膨張機6の駆動軸と補助圧縮機10の駆動軸とは連結されており、補助圧縮機10は膨張機6で回収した動力によって駆動される。
そしてこの冷媒回路には、圧縮機1の吸入側配管と補助圧縮機10の吐出側配管とが接続される第1四方弁2と、サブ膨張機23の吸入側配管と膨張機6の吐出側配管とが接続されるとともにインジェクション回路20が接続される第2四方弁4とを備えている。
Hereinafter, a refrigeration cycle apparatus according to another embodiment of the present invention will be described with respect to a heat pump type air conditioning apparatus with reference to the drawings.
FIG. 9 is a configuration diagram of a heat pump air-conditioning type air conditioner according to the present embodiment.
As shown in the figure, the heat pump air-conditioning type air conditioner according to this example uses a CO 2 refrigerant as a refrigerant, a compressor 1 having a motor 12, an auxiliary compressor 10, an outdoor heat exchanger 3, It is comprised from the refrigerant circuit which connected the expander 6 and the indoor side heat exchanger 8 with piping.
A sub expander 23 is provided on the inflow side of the expander 6, and a generator 24 is connected to a drive shaft of the sub expander 23.
In addition, the refrigerant circuit is provided with an injection circuit 20 that introduces high-pressure refrigerant on the outlet side of the outdoor heat exchanger 3 in the middle of the expansion process of the expander 6, and the injection circuit 20 flows through the injection circuit 20. An adjustment valve 7 for adjusting the amount of refrigerant is provided.
Further, the drive shaft of the expander 6 and the drive shaft of the auxiliary compressor 10 are connected, and the auxiliary compressor 10 is driven by the power recovered by the expander 6.
The refrigerant circuit includes a first four-way valve 2 to which a suction side pipe of the compressor 1 and a discharge side pipe of the auxiliary compressor 10 are connected, a suction side pipe of the sub expander 23, and a discharge side of the expander 6. A second four-way valve 4 to which an injection circuit 20 is connected as well as a pipe is provided.

本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の動作について以下に説明する。
まず、室外側熱交換器3を放熱器、室内側熱交換器8を蒸発器として用いる冷房運転モードについて説明する。この冷房運転モードでの冷媒流れを、図中実線矢印で示す。
冷房運転モード時の冷媒は、モータ12で駆動される圧縮機1により高温高圧に圧縮されて吐出され、補助圧縮機10に導かれ、補助圧縮機10によって更に昇圧(エクスプレッサ)された後に、第1四方弁2を経て、室外側熱交換器3に導入される。室外側熱交換器3では、CO2冷媒は、超臨界状態であるので、気液二相状態とはならずに、空気や水などの外部流体に放熱する。その後CO2冷媒は、サブ膨張機23及び膨張機6に導入され、サブ膨張機23及び膨張機6で減圧される。この減圧時に膨張機6で回収した動力は補助圧縮機10の駆動に用いられる。このとき、例えば室外側熱交換器3の出口側で検出した高圧冷媒温度と高圧冷媒圧力と、冷媒蒸発圧力、圧縮機1の回転数などから膨張機6に流れる最適冷媒量を算出し、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が少ないときには調整弁7の開度を大きくしてインジェクション回路20に流す冷媒量を増加させることで膨張機6の一膨張過程あたりの冷媒流量を増加させる。一方、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が多いときには発電機24のトルク(発電機負荷)を大きくして膨張機6の入口に流入する冷媒流量を減少させる。
サブ膨張機23及び膨張機6にて減圧されたCO2冷媒は、第2四方弁4を経由して室内側熱交換器8に導かれ、室内側熱交換器8にて蒸発して吸熱する。この吸熱によって室内の冷房が行われる。蒸発を終えた冷媒は、第1四方弁2を経て圧縮機1に吸入される。
The operation of the heat pump type air conditioning apparatus according to this embodiment will be described below.
First, the cooling operation mode using the outdoor heat exchanger 3 as a radiator and the indoor heat exchanger 8 as an evaporator will be described. The refrigerant flow in the cooling operation mode is indicated by solid line arrows in the figure.
The refrigerant in the cooling operation mode is compressed and discharged at a high temperature and high pressure by the compressor 1 driven by the motor 12, guided to the auxiliary compressor 10, and further boosted (expressor) by the auxiliary compressor 10. It is introduced into the outdoor heat exchanger 3 via the first four-way valve 2. In the outdoor heat exchanger 3, since the CO 2 refrigerant is in a supercritical state, it does not enter a gas-liquid two-phase state but radiates heat to an external fluid such as air or water. Thereafter, the CO 2 refrigerant is introduced into the sub-expander 23 and the expander 6 and decompressed by the sub-expander 23 and the expander 6. The power recovered by the expander 6 during this decompression is used to drive the auxiliary compressor 10. At this time, for example, the optimum refrigerant amount flowing into the expander 6 is calculated from the high-pressure refrigerant temperature and high-pressure refrigerant pressure detected at the outlet side of the outdoor heat exchanger 3, the refrigerant evaporation pressure, the rotation speed of the compressor 1, and the like. When the refrigerant flow rate is smaller than the optimum refrigerant amount, the opening amount of the adjusting valve 7 is increased to increase the refrigerant amount flowing through the injection circuit 20, thereby increasing the refrigerant flow rate per expansion process of the expander 6. On the other hand, when the refrigerant flow rate is larger than the calculated optimum refrigerant amount, the torque (generator load) of the generator 24 is increased to reduce the refrigerant flow rate flowing into the inlet of the expander 6.
The CO 2 refrigerant decompressed by the sub-expander 23 and the expander 6 is guided to the indoor heat exchanger 8 via the second four-way valve 4 and is evaporated and absorbs heat in the indoor heat exchanger 8. . Indoor cooling is performed by this heat absorption. The evaporated refrigerant is sucked into the compressor 1 through the first four-way valve 2.

次に、室外側熱交換器3を蒸発器、室内側熱交換器8を放熱器として用いる暖房運転モードについて説明する。この暖房運転モードでの冷媒流れを、図中波線矢印で示す。
暖房運転モード時の冷媒は、モータ12で駆動される圧縮機1により高温高圧に圧縮されて吐出され、補助圧縮機10に導かれ、補助圧縮機10によって更に昇圧(エクスプレッサ)された後に、第1四方弁2を経て、室内側熱交換器8に導入される。室内側熱交換器8では、CO2冷媒は、超臨界状態であるので、気液二相状態とはならずに、空気や水などの外部流体に放熱し、この放熱を利用して例えば室内暖房が行われる。その後CO2冷媒は、サブ膨張機23及び膨張機6に導入され、サブ膨張機23及び膨張機6で減圧される。この減圧時に膨張機6で回収した動力は補助圧縮機10の駆動に用いられる。このとき、例えば室内側熱交換器8の出口側で検出した高圧冷媒温度と高圧冷媒圧力と、冷媒蒸発圧力、圧縮機1の回転数などから膨張機6に流れる最適冷媒量を算出し、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が少ないときには調整弁7の開度を大きくしてインジェクション回路20に流す冷媒量を増加させることで膨張機6の一膨張過程あたりの冷媒流量を増加させる。一方、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が多いときには発電機24のトルク(発電機負荷)を大きくして膨張機6の入口に流入する冷媒流量を減少させる。
サブ膨張機23及び膨張機6にて減圧されたCO2冷媒は、第2四方弁4を経由して室外側熱交換器3に導かれ、室外側熱交換器3にて蒸発して吸熱し、蒸発を終えた冷媒は第1四方弁2を経由して圧縮機1に吸入される。
以上のように、本実施例によれば、インジェクション回路20からの冷媒量を制御することで、膨張機6出口の冷媒流量を調整することができ、一方でサブ膨張機23に連結する発電機24のトルク(即ち、発電機の負荷)を変化させて膨張機6の入口圧力を調節することで、膨張機6に流れる冷媒量を制御することができる。従って、膨張機6において動力回収を効率的に行えるとともに、サブ膨張機23から回収した動力を発電機24の発電に利用することによって、冷凍サイクルから、より高い動力回収を行うことができる。
Next, the heating operation mode using the outdoor heat exchanger 3 as an evaporator and the indoor heat exchanger 8 as a radiator will be described. The refrigerant flow in the heating operation mode is indicated by a wavy arrow in the figure.
The refrigerant in the heating operation mode is compressed and discharged at a high temperature and a high pressure by the compressor 1 driven by the motor 12, guided to the auxiliary compressor 10, and further pressurized (expressor) by the auxiliary compressor 10. It passes through the first four-way valve 2 and is introduced into the indoor heat exchanger 8. In the indoor heat exchanger 8, since the CO 2 refrigerant is in a supercritical state, it does not enter a gas-liquid two-phase state, but dissipates heat to an external fluid such as air or water. Heating is performed. Thereafter, the CO 2 refrigerant is introduced into the sub-expander 23 and the expander 6 and decompressed by the sub-expander 23 and the expander 6. The power recovered by the expander 6 during this decompression is used to drive the auxiliary compressor 10. At this time, for example, the optimum refrigerant amount flowing into the expander 6 is calculated from the high-pressure refrigerant temperature and the high-pressure refrigerant pressure detected at the outlet side of the indoor heat exchanger 8, the refrigerant evaporation pressure, the rotation speed of the compressor 1, and the like. When the refrigerant flow rate is smaller than the optimum refrigerant amount, the opening amount of the adjustment valve 7 is increased to increase the refrigerant amount flowing to the injection circuit 20, thereby increasing the refrigerant flow rate per expansion process of the expander 6. On the other hand, when the refrigerant flow rate is larger than the calculated optimum refrigerant amount, the torque (generator load) of the generator 24 is increased to reduce the refrigerant flow rate flowing into the inlet of the expander 6.
The CO 2 refrigerant decompressed by the sub-expander 23 and the expander 6 is guided to the outdoor heat exchanger 3 via the second four-way valve 4 and is evaporated and absorbs heat in the outdoor heat exchanger 3. The evaporated refrigerant is sucked into the compressor 1 via the first four-way valve 2.
As described above, according to this embodiment, by controlling the amount of refrigerant from the injection circuit 20, the refrigerant flow rate at the outlet of the expander 6 can be adjusted, while the generator connected to the sub expander 23. The amount of refrigerant flowing through the expander 6 can be controlled by adjusting the inlet pressure of the expander 6 by changing the torque of 24 (that is, the load of the generator). Therefore, power can be recovered efficiently in the expander 6, and higher power can be recovered from the refrigeration cycle by using the power recovered from the sub-expander 23 for power generation by the generator 24.

以下、本発明の他の実施例による冷凍サイクル装置を、ヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置について、図面を参照して説明する。
図10は、本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の構成図である。
図に示すように、本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置は、冷媒としてCO2冷媒を使用し、モータ12を有する圧縮機1と、補助圧縮機10と、室外側熱交換器3と、膨張機6と、室内側熱交換器8とを配管で接続した冷媒回路から構成される。
また膨張機6の吐出側にはサブ膨張機23が設けられ、このサブ膨張機23の駆動軸には発電機24が接続されている。
またこの冷媒回路には、室外側熱交換器3の出口側の高圧冷媒を膨張機6の膨張過程の途中に導入するインジェクション回路20が設けられ、このインジェクション回路20には、インジェクション回路20を流れる冷媒量を調整する調整弁7を設けている。
また、膨張機6の駆動軸と補助圧縮機10の駆動軸とは連結されており、補助圧縮機10は膨張機6で回収した動力によって駆動される。
そしてこの冷媒回路には、圧縮機1の吸入側配管と補助圧縮機10の吐出側配管とが接続される第1四方弁2と、サブ膨張機23の吐出側配管と膨張機6の流入側配管とが接続されるとともにインジェクション回路20が接続される第2四方弁4とを備えている。
Hereinafter, a refrigeration cycle apparatus according to another embodiment of the present invention will be described with respect to a heat pump type air conditioning apparatus with reference to the drawings.
FIG. 10 is a configuration diagram of a heat pump type air conditioning apparatus according to the present embodiment.
As shown in the figure, the heat pump air-conditioning type air conditioner according to this embodiment uses a CO 2 refrigerant as a refrigerant, a compressor 1 having a motor 12, an auxiliary compressor 10, an outdoor heat exchanger 3, and the like. The expander 6 and the indoor heat exchanger 8 are configured by a refrigerant circuit connected by piping.
A sub expander 23 is provided on the discharge side of the expander 6, and a generator 24 is connected to the drive shaft of the sub expander 23.
In addition, the refrigerant circuit is provided with an injection circuit 20 that introduces high-pressure refrigerant on the outlet side of the outdoor heat exchanger 3 in the middle of the expansion process of the expander 6, and the injection circuit 20 flows through the injection circuit 20. An adjustment valve 7 for adjusting the amount of refrigerant is provided.
Further, the drive shaft of the expander 6 and the drive shaft of the auxiliary compressor 10 are connected, and the auxiliary compressor 10 is driven by the power recovered by the expander 6.
The refrigerant circuit includes a first four-way valve 2 to which a suction side pipe of the compressor 1 and a discharge side pipe of the auxiliary compressor 10 are connected, a discharge side pipe of the sub expander 23 and an inflow side of the expander 6. A second four-way valve 4 to which a pipe is connected and an injection circuit 20 is connected is provided.

本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の動作について以下に説明する。
まず、室外側熱交換器3を放熱器、室内側熱交換器8を蒸発器として用いる冷房運転モードについて説明する。この冷房運転モードでの冷媒流れを、図中実線矢印で示す。
冷房運転モード時の冷媒は、モータ12で駆動される圧縮機1により高温高圧に圧縮されて吐出され、補助圧縮機10に導かれ、補助圧縮機10によって更に昇圧(エクスプレッサ)された後に、第1四方弁2を経て、室外側熱交換器3に導入される。室外側熱交換器3では、CO2冷媒は、超臨界状態であるので、気液二相状態とはならずに、空気や水などの外部流体に放熱する。その後CO2冷媒は、膨張機6及びサブ膨張機23に導入され、膨張機6及びサブ膨張機23で減圧される。この減圧時に膨張機6で回収した動力は補助圧縮機10の駆動に用いられる。このとき、例えば室外側熱交換器3の出口側で検出した高圧冷媒温度と高圧冷媒圧力と、冷媒蒸発圧力、圧縮機1の回転数などから膨張機6に流れる最適冷媒量を算出し、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が少ないときには調整弁7の開度を大きくしてインジェクション回路20に流す冷媒量を増加させることで膨張機6の一膨張過程あたりの冷媒流量を増加させる。この場合には発電機24のトルク(発電機負荷)を最小にする。一方、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が多いときには、調整弁7を閉とし、発電機24をサブ膨張機23側と接続して低圧側圧力を低下させることで膨張機6の入口に流入する冷媒流量を減少させる。
サブ膨張機23及び膨張機6にて減圧されたCO2冷媒は、第2四方弁4を経由して室内側熱交換器8に導かれ、室内側熱交換器8にて蒸発して吸熱する。この吸熱によって室内の冷房が行われる。蒸発を終えた冷媒は、第1四方弁2を経て圧縮機1に吸入される。
The operation of the heat pump type air conditioning apparatus according to this embodiment will be described below.
First, the cooling operation mode using the outdoor heat exchanger 3 as a radiator and the indoor heat exchanger 8 as an evaporator will be described. The refrigerant flow in the cooling operation mode is indicated by solid line arrows in the figure.
The refrigerant in the cooling operation mode is compressed and discharged at a high temperature and high pressure by the compressor 1 driven by the motor 12, guided to the auxiliary compressor 10, and further boosted (expressor) by the auxiliary compressor 10. It is introduced into the outdoor heat exchanger 3 via the first four-way valve 2. In the outdoor heat exchanger 3, since the CO 2 refrigerant is in a supercritical state, it does not enter a gas-liquid two-phase state but radiates heat to an external fluid such as air or water. Thereafter, the CO 2 refrigerant is introduced into the expander 6 and the sub-expander 23 and decompressed by the expander 6 and the sub-expander 23. The power recovered by the expander 6 during this decompression is used to drive the auxiliary compressor 10. At this time, for example, the optimum refrigerant amount flowing into the expander 6 is calculated from the high-pressure refrigerant temperature and high-pressure refrigerant pressure detected at the outlet side of the outdoor heat exchanger 3, the refrigerant evaporation pressure, the rotation speed of the compressor 1, and the like. When the refrigerant flow rate is smaller than the optimum refrigerant amount, the opening amount of the adjusting valve 7 is increased to increase the refrigerant amount flowing through the injection circuit 20, thereby increasing the refrigerant flow rate per expansion process of the expander 6. In this case, the torque (generator load) of the generator 24 is minimized. On the other hand, when the refrigerant flow rate is larger than the calculated optimum refrigerant amount, the regulator valve 7 is closed, and the generator 24 is connected to the sub-expander 23 side to reduce the low-pressure side pressure and flow into the inlet of the expander 6. Reduce the refrigerant flow rate.
The CO 2 refrigerant decompressed by the sub-expander 23 and the expander 6 is guided to the indoor heat exchanger 8 via the second four-way valve 4 and is evaporated and absorbs heat in the indoor heat exchanger 8. . Indoor cooling is performed by this heat absorption. The evaporated refrigerant is sucked into the compressor 1 through the first four-way valve 2.

次に、室外側熱交換器3を蒸発器、室内側熱交換器8を放熱器として用いる暖房運転モードについて説明する。この暖房運転モードでの冷媒流れを、図中波線矢印で示す。
暖房運転モード時の冷媒は、モータ12で駆動される圧縮機1により高温高圧に圧縮されて吐出され、補助圧縮機10に導かれ、補助圧縮機10によって更に昇圧(エクスプレッサ)された後に、第1四方弁2を経て、室内側熱交換器8に導入される。室内側熱交換器8では、CO2冷媒は、超臨界状態であるので、気液二相状態とはならずに、空気や水などの外部流体に放熱し、この放熱を利用して例えば室内暖房が行われる。その後CO2冷媒は、膨張機6及びサブ膨張機23に導入され、膨張機6及びサブ膨張機23で減圧される。この減圧時に膨張機6で回収した動力は補助圧縮機10の駆動に用いられる。このとき、例えば室内側熱交換器8の出口側で検出した高圧冷媒温度と高圧冷媒圧力と、冷媒蒸発圧力、圧縮機1の回転数などから膨張機6に流れる最適冷媒量を算出し、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が少ないときには調整弁7の開度を大きくしてインジェクション回路20に流す冷媒量を増加させることで膨張機6の一膨張過程あたりの冷媒流量を増加させる。この場合には発電機24のトルク(発電機負荷)を最小にする。一方、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が多いときには、調整弁7を閉とし、発電機24のトルク(発電機負荷)を大きくして膨張機6の入口に流入する冷媒流量を減少させる。
サブ膨張機23及び膨張機6にて減圧されたCO2冷媒は、第2四方弁4を経由して室外側熱交換器3に導かれ、室外側熱交換器3にて蒸発して吸熱し、蒸発を終えた冷媒は第1四方弁2を経由して圧縮機1に吸入される。
以上のように、本実施例によれば、インジェクション回路20からの冷媒量を制御することで、膨張機6出口の冷媒流量を調整することができ、一方で調整弁7を閉としてサブ膨張機23に連結する発電機24のトルク(即ち、発電機の負荷)を変化させて膨張機6出口圧力を調節することで、膨張機6に流れる冷媒量を制御することができる。従って、膨張機6において動力回収を効率的に行えるとともに、サブ膨張機23から回収した動力を発電機24の発電に利用することによって、冷凍サイクルから、より高い動力回収を行うことができる。
Next, the heating operation mode using the outdoor heat exchanger 3 as an evaporator and the indoor heat exchanger 8 as a radiator will be described. The refrigerant flow in the heating operation mode is indicated by a wavy arrow in the figure.
The refrigerant in the heating operation mode is compressed and discharged at a high temperature and a high pressure by the compressor 1 driven by the motor 12, guided to the auxiliary compressor 10, and further pressurized (expressor) by the auxiliary compressor 10. It passes through the first four-way valve 2 and is introduced into the indoor heat exchanger 8. In the indoor heat exchanger 8, since the CO 2 refrigerant is in a supercritical state, it does not enter a gas-liquid two-phase state, but dissipates heat to an external fluid such as air or water. Heating is performed. Thereafter, the CO 2 refrigerant is introduced into the expander 6 and the sub-expander 23 and decompressed by the expander 6 and the sub-expander 23. The power recovered by the expander 6 during this decompression is used to drive the auxiliary compressor 10. At this time, for example, the optimum refrigerant amount flowing into the expander 6 is calculated from the high-pressure refrigerant temperature and the high-pressure refrigerant pressure detected at the outlet side of the indoor heat exchanger 8, the refrigerant evaporation pressure, the rotation speed of the compressor 1, and the like. When the refrigerant flow rate is smaller than the optimum refrigerant amount, the opening amount of the adjustment valve 7 is increased to increase the refrigerant amount flowing to the injection circuit 20, thereby increasing the refrigerant flow rate per expansion process of the expander 6. In this case, the torque (generator load) of the generator 24 is minimized. On the other hand, when the refrigerant flow rate is larger than the calculated optimum refrigerant amount, the adjustment valve 7 is closed, and the torque (generator load) of the generator 24 is increased to reduce the refrigerant flow rate flowing into the inlet of the expander 6.
The CO 2 refrigerant decompressed by the sub-expander 23 and the expander 6 is guided to the outdoor heat exchanger 3 via the second four-way valve 4 and is evaporated and absorbs heat in the outdoor heat exchanger 3. The evaporated refrigerant is sucked into the compressor 1 via the first four-way valve 2.
As described above, according to this embodiment, by controlling the amount of refrigerant from the injection circuit 20, the refrigerant flow rate at the outlet of the expander 6 can be adjusted, while the adjustment valve 7 is closed and the sub-expander is closed. The amount of refrigerant flowing through the expander 6 can be controlled by adjusting the pressure at the outlet of the expander 6 by changing the torque of the generator 24 connected to the generator 23 (that is, the load of the generator). Therefore, power can be recovered efficiently in the expander 6, and higher power can be recovered from the refrigeration cycle by using the power recovered from the sub-expander 23 for power generation by the generator 24.

以下、本発明の他の実施例による冷凍サイクル装置を、ヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置について、図面を参照して説明する。
図11は、本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の構成図である。
図に示すように、本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置は、冷媒としてCO2冷媒を使用し、モータ12を有する圧縮機1と、室外側熱交換器3と、膨張機6と、室内側熱交換器8と、補助圧縮機10とを配管で接続した冷媒回路から構成される。
また膨張機6の流入側には予膨張弁5が設けられている。
またこの冷媒回路には、室外側熱交換器3の出口側の高圧冷媒を膨張機6の膨張過程の途中に導入するインジェクション回路20が設けられ、このインジェクション回路20には、インジェクション回路20を流れる冷媒量を調整する調整弁7を設けている。
また、膨張機6の駆動軸と補助圧縮機10の駆動軸とは連結されており、補助圧縮機10は膨張機6で回収した動力によって駆動される。
そしてこの冷媒回路には、圧縮機1の吐出側配管と吸入側配管とが接続される第1四方弁2と、膨張機6の吐出側配管と吸入側配管とが接続されるとともにインジェクション回路20が接続される第2四方弁4と、補助圧縮機10の吐出側配管と吸入側配管とが接続される第3四方弁9とを備えている。室外側熱交換器3を放熱器、室内側熱交換器8を蒸発器とする冷媒流れの場合には、第1四方弁2と第3四方弁9とを切り替えることによって補助圧縮機10の吐出側が圧縮機1の吸入側となるように構成されている。また、室外側熱交換器3を蒸発器、室内側熱交換器8を放熱器とする冷媒流れの場合には、第1四方弁2と第3四方弁9とを切り替えることによって圧縮機1の吐出側が補助圧縮機10の吸入側となるように構成されている。また、第2四方弁4の切り替えによって膨張機6を流れる冷媒方向を常に同じ方向となるように構成されている。
Hereinafter, a refrigeration cycle apparatus according to another embodiment of the present invention will be described with respect to a heat pump type air conditioning apparatus with reference to the drawings.
FIG. 11 is a configuration diagram of a heat pump air-conditioning type air conditioner according to the present embodiment.
As shown in the figure, the heat pump air-conditioning type air conditioner according to the present embodiment uses a CO 2 refrigerant as a refrigerant, a compressor 1 having a motor 12, an outdoor heat exchanger 3, an expander 6, It is comprised from the refrigerant circuit which connected the indoor side heat exchanger 8 and the auxiliary compressor 10 with piping.
A pre-expansion valve 5 is provided on the inflow side of the expander 6.
In addition, the refrigerant circuit is provided with an injection circuit 20 that introduces high-pressure refrigerant on the outlet side of the outdoor heat exchanger 3 in the middle of the expansion process of the expander 6, and the injection circuit 20 flows through the injection circuit 20. An adjustment valve 7 for adjusting the amount of refrigerant is provided.
Further, the drive shaft of the expander 6 and the drive shaft of the auxiliary compressor 10 are connected, and the auxiliary compressor 10 is driven by the power recovered by the expander 6.
The refrigerant circuit is connected to the first four-way valve 2 to which the discharge side pipe and the suction side pipe of the compressor 1 are connected, and to the injection circuit 20 and to the discharge side pipe and the suction side pipe of the expander 6. Are connected to each other, and a third four-way valve 9 to which the discharge side pipe and the suction side pipe of the auxiliary compressor 10 are connected. In the case of a refrigerant flow in which the outdoor heat exchanger 3 is a radiator and the indoor heat exchanger 8 is an evaporator, the discharge of the auxiliary compressor 10 is performed by switching between the first four-way valve 2 and the third four-way valve 9. The side is configured to be the suction side of the compressor 1. In the case of a refrigerant flow in which the outdoor heat exchanger 3 is an evaporator and the indoor heat exchanger 8 is a radiator, the compressor 1 is switched by switching between the first four-way valve 2 and the third four-way valve 9. The discharge side is configured to be the suction side of the auxiliary compressor 10. Moreover, it is comprised so that the refrigerant | coolant direction which flows through the expander 6 may always become the same direction by switching of the 2nd four-way valve 4. FIG.

本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の動作について以下に説明する。
まず、室外側熱交換器3を放熱器、室内側熱交換器8を蒸発器として用いる冷房運転モードについて説明する。この冷房運転モードでの冷媒流れを、図中実線矢印で示す。
冷房運転モード時の冷媒は、モータ12で駆動される圧縮機1により高温高圧に圧縮されて吐出され、第1四方弁2を経て、室外側熱交換器3に導入される。室外側熱交換器3では、CO2冷媒は、超臨界状態であるので、気液二相状態とはならずに、空気や水などの外部流体に放熱する。その後CO2冷媒は、予膨張弁5、膨張機6、及びサブ膨張機21に導入され、予膨張弁5及び膨張機6とサブ膨張機21で減圧される。この減圧時に膨張機6で回収した動力は補助圧縮機10の駆動に用いられる。このとき、例えば室外側熱交換器3の出口側で検出した高圧冷媒温度と高圧冷媒圧力と、冷媒蒸発圧力、圧縮機1の回転数などから膨張機6に流れる最適冷媒量を算出し、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が少ないときには調整弁7の開度を大きくしてインジェクション回路20に流す冷媒量を増加させることで膨張機6の一膨張過程あたりの冷媒流量を増加させる。一方、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が多いときには予膨張弁5の開度を小さくして膨張機6の入口に流入する冷媒流量を減少させる。
予膨張弁5及び膨張機6にて減圧されたCO2冷媒は、第2四方弁4を経由して室内側熱交換器8に導かれ、室内側熱交換器8にて蒸発して吸熱する。この吸熱によって室内の冷房が行われる。蒸発を終えた冷媒は、第2四方弁9を経て補助圧縮機10に導かれ、補助圧縮機10によって過給(チャージャ)され圧縮機1に吸入される。
The operation of the heat pump type air conditioning apparatus according to this embodiment will be described below.
First, the cooling operation mode using the outdoor heat exchanger 3 as a radiator and the indoor heat exchanger 8 as an evaporator will be described. The refrigerant flow in the cooling operation mode is indicated by solid line arrows in the figure.
The refrigerant in the cooling operation mode is compressed and discharged at a high temperature and a high pressure by the compressor 1 driven by the motor 12, and is introduced into the outdoor heat exchanger 3 through the first four-way valve 2. In the outdoor heat exchanger 3, since the CO 2 refrigerant is in a supercritical state, it does not enter a gas-liquid two-phase state but radiates heat to an external fluid such as air or water. Thereafter, the CO 2 refrigerant is introduced into the pre-expansion valve 5, the expander 6, and the sub-expander 21, and decompressed by the pre-expansion valve 5, the expander 6, and the sub-expander 21. The power recovered by the expander 6 during this decompression is used to drive the auxiliary compressor 10. At this time, for example, the optimum refrigerant amount flowing into the expander 6 is calculated from the high-pressure refrigerant temperature and high-pressure refrigerant pressure detected at the outlet side of the outdoor heat exchanger 3, the refrigerant evaporation pressure, the rotation speed of the compressor 1, and the like. When the refrigerant flow rate is smaller than the optimum refrigerant amount, the opening amount of the adjusting valve 7 is increased to increase the refrigerant amount flowing through the injection circuit 20, thereby increasing the refrigerant flow rate per expansion process of the expander 6. On the other hand, when the refrigerant flow rate is larger than the calculated optimum refrigerant amount, the opening degree of the pre-expansion valve 5 is reduced to reduce the refrigerant flow rate flowing into the inlet of the expander 6.
The CO 2 refrigerant depressurized by the pre-expansion valve 5 and the expander 6 is guided to the indoor heat exchanger 8 via the second four-way valve 4 and is evaporated and absorbs heat in the indoor heat exchanger 8. . Indoor cooling is performed by this heat absorption. The evaporated refrigerant is guided to the auxiliary compressor 10 through the second four-way valve 9, supercharged (charged) by the auxiliary compressor 10, and sucked into the compressor 1.

次に、室外側熱交換器3を蒸発器、室内側熱交換器8を放熱器として用いる暖房運転モードについて説明する。この暖房運転モードでの冷媒流れを、図中波線矢印で示す。
暖房運転モード時の冷媒は、モータ12で駆動される圧縮機1により高温高圧に圧縮されて吐出され、第1四方弁2及び第3四方弁9を経て、補助圧縮機10に導かれ、補助圧縮機10によって更に昇圧(エクスプレッサ)される。補助圧縮機10によって昇圧された冷媒は、第3四方弁9を経て室内側熱交換器8に導入される。室内側熱交換器8では、CO2冷媒は、超臨界状態であるので、気液二相状態とはならずに、空気や水などの外部流体に放熱し、この放熱を利用して例えば室内暖房が行われる。その後CO2冷媒は、予膨張弁5、膨張機6、及びサブ膨張機21に導入され、予膨張弁5及び膨張機6とサブ膨張機21で減圧される。この減圧時に膨張機6で回収した動力は補助圧縮機10の駆動に用いられる。このとき、例えば室内側熱交換器8の出口側で検出した高圧冷媒温度と高圧冷媒圧力と、冷媒蒸発圧力、圧縮機1の回転数などから膨張機6に流れる最適冷媒量を算出し、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が少ないときには調整弁7の開度を大きくしてインジェクション回路20に流す冷媒量を増加させることで膨張機6の一膨張過程あたりの冷媒流量を増加させる。一方、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が多いときには予膨張弁5の開度を小さくして膨張機6の入口に流入する冷媒流量を減少させる。
予膨張弁5及び膨張機6にて減圧されたCO2冷媒は、第2四方弁4を経由して室外側熱交換器3に導かれ、室外側熱交換器3にて蒸発して吸熱し、蒸発を終えた冷媒は第1四方弁2を経由して圧縮機1に吸入される。
以上のように、本実施例によれば、インジェクション回路20からの冷媒量を制御することで、膨張機6出口の冷媒流量を調整することができ、一方で予膨張弁5の開度を変化させて膨張機6の入口圧力を調節することで、膨張機6に流れる冷媒量を制御することができる。従って、膨張機6において動力回収を効率的に行えるとともに、サブ膨張機21から回収した動力を発電機22の発電に利用することによって、冷凍サイクルから、より高い動力回収を行うことができる。
また本実施例によれば、冷媒を圧縮する圧縮機1と、動力回収する膨張機6及び補助圧縮機10とを分離して設置し、冷房運転モード時に補助圧縮機10により過給(チャージャ)を行い、暖房運転モード時に昇圧(エクスプレッサ)を行うように冷凍サイクルを切り替える構成によって、膨張機6を冷房に適したチャージャタイプの膨張機として動作させることができ、また暖房に適したエクスプレッサタイプの膨張機としても動作させることができる。
Next, the heating operation mode using the outdoor heat exchanger 3 as an evaporator and the indoor heat exchanger 8 as a radiator will be described. The refrigerant flow in the heating operation mode is indicated by a wavy arrow in the figure.
The refrigerant in the heating operation mode is compressed and discharged at a high temperature and a high pressure by the compressor 1 driven by the motor 12, and is guided to the auxiliary compressor 10 through the first four-way valve 2 and the third four-way valve 9 to assist. The pressure is further increased (expressor) by the compressor 10. The refrigerant whose pressure has been increased by the auxiliary compressor 10 is introduced into the indoor heat exchanger 8 through the third four-way valve 9. In the indoor heat exchanger 8, since the CO 2 refrigerant is in a supercritical state, it does not enter a gas-liquid two-phase state, but dissipates heat to an external fluid such as air or water. Heating is performed. Thereafter, the CO 2 refrigerant is introduced into the pre-expansion valve 5, the expander 6, and the sub-expander 21, and decompressed by the pre-expansion valve 5, the expander 6, and the sub-expander 21. The power recovered by the expander 6 during this decompression is used to drive the auxiliary compressor 10. At this time, for example, the optimum refrigerant amount flowing into the expander 6 is calculated from the high-pressure refrigerant temperature and the high-pressure refrigerant pressure detected at the outlet side of the indoor heat exchanger 8, the refrigerant evaporation pressure, the rotation speed of the compressor 1, and the like. When the refrigerant flow rate is smaller than the optimum refrigerant amount, the opening amount of the adjustment valve 7 is increased to increase the refrigerant amount flowing to the injection circuit 20, thereby increasing the refrigerant flow rate per expansion process of the expander 6. On the other hand, when the refrigerant flow rate is larger than the calculated optimum refrigerant amount, the opening degree of the pre-expansion valve 5 is reduced to reduce the refrigerant flow rate flowing into the inlet of the expander 6.
The CO 2 refrigerant decompressed by the pre-expansion valve 5 and the expander 6 is guided to the outdoor heat exchanger 3 via the second four-way valve 4 and is evaporated and absorbs heat in the outdoor heat exchanger 3. The evaporated refrigerant is sucked into the compressor 1 via the first four-way valve 2.
As described above, according to the present embodiment, by controlling the amount of refrigerant from the injection circuit 20, the refrigerant flow rate at the outlet of the expander 6 can be adjusted, while the opening degree of the pre-expansion valve 5 is changed. By adjusting the inlet pressure of the expander 6, the amount of refrigerant flowing through the expander 6 can be controlled. Therefore, power can be recovered efficiently in the expander 6 and higher power can be recovered from the refrigeration cycle by using the power recovered from the sub expander 21 for power generation by the generator 22.
Further, according to the present embodiment, the compressor 1 that compresses the refrigerant, the expander 6 that recovers power, and the auxiliary compressor 10 are installed separately, and supercharged (charger) by the auxiliary compressor 10 in the cooling operation mode. The expander 6 can be operated as a charger-type expander suitable for cooling by the configuration in which the refrigeration cycle is switched so as to perform pressure increase (expressor) in the heating operation mode. It can also be operated as a type of expander.

以下、本発明の他の実施例による冷凍サイクル装置を、ヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置について、図面を参照して説明する。
図12は、本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の構成図である。
図に示すように、本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置は、冷媒としてCO2冷媒を使用し、モータ12を有する圧縮機1と、室外側熱交換器3と、膨張機6と、室内側熱交換器8と、補助圧縮機10とを配管で接続した冷媒回路から構成される。
また膨張機6の流入側にはサブ膨張機23が設けられ、このサブ膨張機23の駆動軸には発電機24が接続されている。
またこの冷媒回路には、室外側熱交換器3の出口側の高圧冷媒を膨張機6の膨張過程の途中に導入するインジェクション回路20が設けられ、このインジェクション回路20には、インジェクション回路20を流れる冷媒量を調整する調整弁7を設けている。
また、膨張機6の駆動軸と補助圧縮機10の駆動軸とは連結されており、補助圧縮機10は膨張機6で回収した動力によって駆動される。
そしてこの冷媒回路には、圧縮機1の吐出側配管と吸入側配管とが接続される第1四方弁2と、膨張機6の吐出側配管と吸入側配管とが接続されるとともにインジェクション回路20が接続される第2四方弁4と、補助圧縮機10の吐出側配管と吸入側配管とが接続される第3四方弁9とを備えている。室外側熱交換器3を放熱器、室内側熱交換器8を蒸発器とする冷媒流れの場合には、第1四方弁2と第3四方弁9とを切り替えることによって補助圧縮機10の吐出側が圧縮機1の吸入側となるように構成されている。また、室外側熱交換器3を蒸発器、室内側熱交換器8を放熱器とする冷媒流れの場合には、第1四方弁2と第3四方弁9とを切り替えることによって圧縮機1の吐出側が補助圧縮機10の吸入側となるように構成されている。また、第2四方弁4の切り替えによって膨張機6を流れる冷媒方向を常に同じ方向となるように構成されている。
Hereinafter, a refrigeration cycle apparatus according to another embodiment of the present invention will be described with respect to a heat pump type air conditioning apparatus with reference to the drawings.
FIG. 12 is a configuration diagram of the heat pump air-conditioning type air conditioner according to the present embodiment.
As shown in the figure, the heat pump air-conditioning type air conditioner according to the present embodiment uses a CO 2 refrigerant as a refrigerant, a compressor 1 having a motor 12, an outdoor heat exchanger 3, an expander 6, It is comprised from the refrigerant circuit which connected the indoor side heat exchanger 8 and the auxiliary compressor 10 with piping.
A sub expander 23 is provided on the inflow side of the expander 6, and a generator 24 is connected to a drive shaft of the sub expander 23.
In addition, the refrigerant circuit is provided with an injection circuit 20 that introduces high-pressure refrigerant on the outlet side of the outdoor heat exchanger 3 in the middle of the expansion process of the expander 6, and the injection circuit 20 flows through the injection circuit 20. An adjustment valve 7 for adjusting the amount of refrigerant is provided.
Further, the drive shaft of the expander 6 and the drive shaft of the auxiliary compressor 10 are connected, and the auxiliary compressor 10 is driven by the power recovered by the expander 6.
The refrigerant circuit is connected to the first four-way valve 2 to which the discharge side pipe and the suction side pipe of the compressor 1 are connected, and to the injection circuit 20 and to the discharge side pipe and the suction side pipe of the expander 6. Are connected to each other, and a third four-way valve 9 to which the discharge side pipe and the suction side pipe of the auxiliary compressor 10 are connected. In the case of a refrigerant flow in which the outdoor heat exchanger 3 is a radiator and the indoor heat exchanger 8 is an evaporator, the discharge of the auxiliary compressor 10 is performed by switching between the first four-way valve 2 and the third four-way valve 9. The side is configured to be the suction side of the compressor 1. In the case of a refrigerant flow in which the outdoor heat exchanger 3 is an evaporator and the indoor heat exchanger 8 is a radiator, the compressor 1 is switched by switching between the first four-way valve 2 and the third four-way valve 9. The discharge side is configured to be the suction side of the auxiliary compressor 10. Moreover, it is comprised so that the refrigerant | coolant direction which flows through the expander 6 may always become the same direction by switching of the 2nd four-way valve 4. FIG.

本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の動作について以下に説明する。
まず、室外側熱交換器3を放熱器、室内側熱交換器8を蒸発器として用いる冷房運転モードについて説明する。この冷房運転モードでの冷媒流れを、図中実線矢印で示す。
冷房運転モード時の冷媒は、モータ12で駆動される圧縮機1により高温高圧に圧縮されて吐出され、第1四方弁2を経て、室外側熱交換器3に導入される。室外側熱交換器3では、CO2冷媒は、超臨界状態であるので、気液二相状態とはならずに、空気や水などの外部流体に放熱する。その後CO2冷媒は、サブ膨張機23及び膨張機6に導入され、サブ膨張機23及び膨張機6で減圧される。この減圧時に膨張機6で回収した動力は補助圧縮機10の駆動に用いられる。このとき、例えば室外側熱交換器3の出口側で検出した高圧冷媒温度と高圧冷媒圧力と冷媒蒸発圧力、圧縮機1の回転数などから膨張機6に流れる最適冷媒量を算出し、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が少ないときには調整弁7の開度を大きくしてインジェクション回路20に流す冷媒量を増加させることで膨張機6の一膨張過程あたりの冷媒流量を増加させる。一方、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が多いときには発電機24のトルク(発電機負荷)を大きくして膨張機6の入口に流入する冷媒流量を減少させる。
サブ膨張機23及び膨張機6にて減圧されたCO2冷媒は、第2四方弁4を経由して室内側熱交換器8に導かれ、室内側熱交換器8にて蒸発して吸熱する。この吸熱によって室内の冷房が行われる。蒸発を終えた冷媒は、第2四方弁9を経て補助圧縮機10に導かれ、補助圧縮機10によって過給(チャージャ)され圧縮機1に吸入される。
The operation of the heat pump type air conditioning apparatus according to this embodiment will be described below.
First, the cooling operation mode using the outdoor heat exchanger 3 as a radiator and the indoor heat exchanger 8 as an evaporator will be described. The refrigerant flow in the cooling operation mode is indicated by solid line arrows in the figure.
The refrigerant in the cooling operation mode is compressed and discharged at a high temperature and a high pressure by the compressor 1 driven by the motor 12, and is introduced into the outdoor heat exchanger 3 through the first four-way valve 2. In the outdoor heat exchanger 3, since the CO 2 refrigerant is in a supercritical state, it does not enter a gas-liquid two-phase state but radiates heat to an external fluid such as air or water. Thereafter, the CO 2 refrigerant is introduced into the sub-expander 23 and the expander 6 and decompressed by the sub-expander 23 and the expander 6. The power recovered by the expander 6 during this decompression is used to drive the auxiliary compressor 10. At this time, for example, the optimum refrigerant amount flowing into the expander 6 is calculated from the high-pressure refrigerant temperature, the high-pressure refrigerant pressure, the refrigerant evaporating pressure, the rotation speed of the compressor 1 and the like detected on the outlet side of the outdoor heat exchanger 3, and calculated. When the refrigerant flow rate is smaller than the optimum refrigerant amount, the opening amount of the adjusting valve 7 is increased to increase the refrigerant amount flowing through the injection circuit 20, thereby increasing the refrigerant flow rate per expansion process of the expander 6. On the other hand, when the refrigerant flow rate is larger than the calculated optimum refrigerant amount, the torque (generator load) of the generator 24 is increased to reduce the refrigerant flow rate flowing into the inlet of the expander 6.
The CO 2 refrigerant decompressed by the sub-expander 23 and the expander 6 is guided to the indoor heat exchanger 8 via the second four-way valve 4 and is evaporated and absorbs heat in the indoor heat exchanger 8. . Indoor cooling is performed by this heat absorption. The evaporated refrigerant is guided to the auxiliary compressor 10 through the second four-way valve 9, supercharged (charged) by the auxiliary compressor 10, and sucked into the compressor 1.

次に、室外側熱交換器3を蒸発器、室内側熱交換器8を放熱器として用いる暖房運転モードについて説明する。この暖房運転モードでの冷媒流れを、図中波線矢印で示す。
暖房運転モード時の冷媒は、モータ12で駆動される圧縮機1により高温高圧に圧縮されて吐出され、第1四方弁2及び第3四方弁9を経て、補助圧縮機10に導かれ、補助圧縮機10によって更に昇圧(エクスプレッサ)される。補助圧縮機10によって昇圧された冷媒は、第3四方弁9を経て室内側熱交換器8に導入される。室内側熱交換器8では、CO2冷媒は、超臨界状態であるので、気液二相状態とはならずに、空気や水などの外部流体に放熱し、この放熱を利用して例えば室内暖房が行われる。その後CO2冷媒は、サブ膨張機23及び膨張機6に導入され、サブ膨張機23及び膨張機6で減圧される。この減圧時に膨張機6で回収した動力は補助圧縮機10の駆動に用いられる。このとき、例えば室内側熱交換器8の出口側で検出した高圧冷媒温度と高圧冷媒圧力と、冷媒蒸発圧力、圧縮機1の回転数などから膨張機6に流れる最適冷媒量を算出し、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が少ないときには調整弁7の開度を大きくしてインジェクション回路20に流す冷媒量を増加させることで膨張機6の一膨張過程あたりの冷媒流量を増加させる。一方、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が多いときには発電機24のトルク(発電機負荷)を大きくして膨張機6の入口に流入する冷媒流量を減少させる。
サブ膨張機23及び膨張機6にて減圧されたCO2冷媒は、第2四方弁4を経由して室外側熱交換器3に導かれ、室外側熱交換器3にて蒸発して吸熱し、蒸発を終えた冷媒は第1四方弁2を経由して圧縮機1に吸入される。
以上のように、本実施例によれば、インジェクション回路20からの冷媒量を制御することで、膨張機6出口の冷媒流量を調整することができ、一方でサブ膨張機23に連結する発電機24のトルク(即ち、発電機の負荷)を変化させて膨張機6の入口圧力を調節することで、膨張機6に流れる冷媒量を制御することができる。従って、膨張機6において動力回収を効率的に行えるとともに、サブ膨張機23から回収した動力を発電機24の発電に利用することによって、冷凍サイクルから、より高い動力回収を行うことができる。
また本実施例によれば、冷媒を圧縮する圧縮機1と、動力回収する膨張機6及び補助圧縮機10とを分離して設置し、冷房運転モード時に補助圧縮機10により過給(チャージャ)を行い、暖房運転モード時に昇圧(エクスプレッサ)を行うように冷凍サイクルを切り替える構成によって、膨張機6を冷房に適したチャージャタイプの膨張機として動作させることができ、また暖房に適したエクスプレッサタイプの膨張機としても動作させることができる。
Next, a heating operation mode using the outdoor heat exchanger 3 as an evaporator and the indoor heat exchanger 8 as a radiator will be described. The refrigerant flow in the heating operation mode is indicated by a wavy arrow in the figure.
The refrigerant in the heating operation mode is compressed and discharged at a high temperature and high pressure by the compressor 1 driven by the motor 12, and is guided to the auxiliary compressor 10 through the first four-way valve 2 and the third four-way valve 9 to assist. The pressure is further increased (expressor) by the compressor 10. The refrigerant whose pressure has been increased by the auxiliary compressor 10 is introduced into the indoor heat exchanger 8 via the third four-way valve 9. In the indoor heat exchanger 8, since the CO 2 refrigerant is in a supercritical state, the CO 2 refrigerant does not enter a gas-liquid two-phase state, but dissipates heat to an external fluid such as air or water. Heating is performed. Thereafter, the CO 2 refrigerant is introduced into the sub-expander 23 and the expander 6 and decompressed by the sub-expander 23 and the expander 6. The power recovered by the expander 6 during this decompression is used to drive the auxiliary compressor 10. At this time, for example, the optimum refrigerant amount flowing into the expander 6 is calculated from the high-pressure refrigerant temperature and the high-pressure refrigerant pressure detected at the outlet side of the indoor heat exchanger 8, the refrigerant evaporating pressure, the rotation speed of the compressor 1, and the like. When the refrigerant flow rate is smaller than the optimum refrigerant amount, the opening amount of the adjusting valve 7 is increased to increase the refrigerant amount flowing through the injection circuit 20, thereby increasing the refrigerant flow rate per expansion process of the expander 6. On the other hand, when the refrigerant flow rate is larger than the calculated optimum refrigerant amount, the torque (generator load) of the generator 24 is increased to reduce the refrigerant flow rate flowing into the inlet of the expander 6.
The CO 2 refrigerant decompressed by the sub-expander 23 and the expander 6 is guided to the outdoor heat exchanger 3 via the second four-way valve 4 and is evaporated and absorbs heat in the outdoor heat exchanger 3. The evaporated refrigerant is sucked into the compressor 1 via the first four-way valve 2.
As described above, according to this embodiment, by controlling the amount of refrigerant from the injection circuit 20, the refrigerant flow rate at the outlet of the expander 6 can be adjusted, while the generator connected to the sub expander 23. The amount of refrigerant flowing through the expander 6 can be controlled by adjusting the inlet pressure of the expander 6 by changing the torque of 24 (that is, the load of the generator). Therefore, power can be recovered efficiently in the expander 6, and higher power can be recovered from the refrigeration cycle by using the power recovered from the sub-expander 23 for power generation by the generator 24.
Further, according to the present embodiment, the compressor 1 that compresses the refrigerant, the expander 6 that recovers power, and the auxiliary compressor 10 are installed separately, and supercharged (charger) by the auxiliary compressor 10 in the cooling operation mode. The expander 6 can be operated as a charger-type expander suitable for cooling by the configuration in which the refrigeration cycle is switched so as to perform pressure increase (expressor) in the heating operation mode. It can also be operated as a type of expander.

以下、本発明の他の実施例による冷凍サイクル装置を、ヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置について、図面を参照して説明する。
図13は、本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の構成図である。
図に示すように、本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置は、冷媒としてCO2冷媒を使用し、モータ12を有する圧縮機1と、室外側熱交換器3と、膨張機6と、室内側熱交換器8と、補助圧縮機10とを配管で接続した冷媒回路から構成される。
また膨張機6の吐出側にはサブ膨張機23が設けられ、このサブ膨張機23の駆動軸には発電機24が接続されている。
またこの冷媒回路には、室外側熱交換器3の出口側の高圧冷媒を膨張機6の膨張過程の途中に導入するインジェクション回路20が設けられ、このインジェクション回路20には、インジェクション回路20を流れる冷媒量を調整する調整弁7を設けている。
また、膨張機6の駆動軸と補助圧縮機10の駆動軸とは連結されており、補助圧縮機10は膨張機6で回収した動力によって駆動される。
そしてこの冷媒回路には、圧縮機1の吐出側配管と吸入側配管とが接続される第1四方弁2と、膨張機6の吐出側配管と吸入側配管とが接続されるとともにインジェクション回路20が接続される第2四方弁4と、補助圧縮機10の吐出側配管と吸入側配管とが接続される第3四方弁9とを備えている。室外側熱交換器3を放熱器、室内側熱交換器8を蒸発器とする冷媒流れの場合には、第1四方弁2と第3四方弁9とを切り替えることによって補助圧縮機10の吐出側が圧縮機1の吸入側となるように構成されている。また、室外側熱交換器3を蒸発器、室内側熱交換器8を放熱器とする冷媒流れの場合には、第1四方弁2と第3四方弁9とを切り替えることによって圧縮機1の吐出側が補助圧縮機10の吸入側となるように構成されている。また、第2四方弁4の切り替えによって膨張機6を流れる冷媒方向を常に同じ方向となるように構成されている。
Hereinafter, a refrigeration cycle apparatus according to another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings for a heat pump type air conditioning apparatus.
FIG. 13 is a configuration diagram of a heat pump type air conditioning apparatus according to the present embodiment.
As shown in the figure, the heat pump air-conditioning type air conditioner according to this example uses a CO 2 refrigerant as a refrigerant, a compressor 1 having a motor 12, an outdoor heat exchanger 3, an expander 6, It is comprised from the refrigerant circuit which connected the indoor side heat exchanger 8 and the auxiliary compressor 10 with piping.
A sub expander 23 is provided on the discharge side of the expander 6, and a generator 24 is connected to the drive shaft of the sub expander 23.
The refrigerant circuit is provided with an injection circuit 20 for introducing high-pressure refrigerant on the outlet side of the outdoor heat exchanger 3 in the middle of the expansion process of the expander 6. The injection circuit 20 flows through the injection circuit 20. An adjustment valve 7 for adjusting the amount of refrigerant is provided.
Further, the drive shaft of the expander 6 and the drive shaft of the auxiliary compressor 10 are connected, and the auxiliary compressor 10 is driven by the power recovered by the expander 6.
The refrigerant circuit is connected to the first four-way valve 2 to which the discharge side pipe and the suction side pipe of the compressor 1 are connected, and to the injection circuit 20 and to the discharge side pipe and the suction side pipe of the expander 6. Are connected to each other, and a third four-way valve 9 to which the discharge side pipe and the suction side pipe of the auxiliary compressor 10 are connected. In the case of a refrigerant flow in which the outdoor heat exchanger 3 is a radiator and the indoor heat exchanger 8 is an evaporator, the discharge of the auxiliary compressor 10 is performed by switching between the first four-way valve 2 and the third four-way valve 9. The side is configured to be the suction side of the compressor 1. In the case of a refrigerant flow in which the outdoor heat exchanger 3 is an evaporator and the indoor heat exchanger 8 is a radiator, the compressor 1 is switched by switching between the first four-way valve 2 and the third four-way valve 9. The discharge side is configured to be the suction side of the auxiliary compressor 10. Further, the direction of the refrigerant flowing through the expander 6 is always set to the same direction by switching the second four-way valve 4.

本実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の動作について以下に説明する。
まず、室外側熱交換器3を放熱器、室内側熱交換器8を蒸発器として用いる冷房運転モードについて説明する。この冷房運転モードでの冷媒流れを、図中実線矢印で示す。
冷房運転モード時の冷媒は、モータ12で駆動される圧縮機1により高温高圧に圧縮されて吐出され、第1四方弁2を経て、室外側熱交換器3に導入される。室外側熱交換器3では、CO2冷媒は、超臨界状態であるので、気液二相状態とはならずに、空気や水などの外部流体に放熱する。その後CO2冷媒は、膨張機6及びサブ膨張機23に導入され、膨張機6及びサブ膨張機23で減圧される。この減圧時に膨張機6で回収した動力は補助圧縮機10の駆動に用いられる。このとき、例えば室外側熱交換器3の出口側で検出した高圧冷媒温度と高圧冷媒圧力と、冷媒蒸発圧力、圧縮機1の回転数などから膨張機6に流れる最適冷媒量を算出し、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が少ないときには調整弁7の開度を大きくしてインジェクション回路20に流す冷媒量を増加させることで膨張機6の一膨張過程あたりの冷媒流量を増加させる。この場合には発電機24のトルク(発電機負荷)を最小にする。一方、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が多いときには、調整弁7を閉とし、発電機24のトルク(発電機負荷)を大きくして膨張機6の入口に流入する冷媒流量を減少させる。
サブ膨張機23及び膨張機6にて減圧されたCO2冷媒は、第2四方弁4を経由して室内側熱交換器8に導かれ、室内側熱交換器8にて蒸発して吸熱する。この吸熱によって室内の冷房が行われる。蒸発を終えた冷媒は、第2四方弁9を経て補助圧縮機10に導かれ、補助圧縮機10によって過給(チャージャ)され圧縮機1に吸入される。
The operation of the heat pump type air conditioning apparatus according to this embodiment will be described below.
First, the cooling operation mode using the outdoor heat exchanger 3 as a radiator and the indoor heat exchanger 8 as an evaporator will be described. The refrigerant flow in the cooling operation mode is indicated by solid line arrows in the figure.
The refrigerant in the cooling operation mode is compressed and discharged at a high temperature and a high pressure by the compressor 1 driven by the motor 12, and is introduced into the outdoor heat exchanger 3 through the first four-way valve 2. In the outdoor heat exchanger 3, since the CO 2 refrigerant is in a supercritical state, it does not enter a gas-liquid two-phase state but radiates heat to an external fluid such as air or water. Thereafter, the CO 2 refrigerant is introduced into the expander 6 and the sub-expander 23 and decompressed by the expander 6 and the sub-expander 23. The power recovered by the expander 6 during this decompression is used to drive the auxiliary compressor 10. At this time, for example, the optimum refrigerant amount flowing into the expander 6 is calculated from the high-pressure refrigerant temperature and high-pressure refrigerant pressure detected at the outlet side of the outdoor heat exchanger 3, the refrigerant evaporating pressure, the rotation speed of the compressor 1, and the like. When the refrigerant flow rate is smaller than the optimum refrigerant amount, the opening amount of the adjustment valve 7 is increased to increase the refrigerant amount flowing to the injection circuit 20, thereby increasing the refrigerant flow rate per expansion process of the expander 6. In this case, the torque (generator load) of the generator 24 is minimized. On the other hand, when the refrigerant flow rate is larger than the calculated optimum refrigerant amount, the adjustment valve 7 is closed, and the torque (generator load) of the generator 24 is increased to reduce the refrigerant flow rate flowing into the inlet of the expander 6.
The CO 2 refrigerant decompressed by the sub-expander 23 and the expander 6 is guided to the indoor heat exchanger 8 via the second four-way valve 4 and is evaporated and absorbs heat in the indoor heat exchanger 8. . Indoor cooling is performed by this heat absorption. The evaporated refrigerant is guided to the auxiliary compressor 10 through the second four-way valve 9, supercharged (charged) by the auxiliary compressor 10, and sucked into the compressor 1.

次に、室外側熱交換器3を蒸発器、室内側熱交換器8を放熱器として用いる暖房運転モードについて説明する。この暖房運転モードでの冷媒流れを、図中波線矢印で示す。
暖房運転モード時の冷媒は、モータ12で駆動される圧縮機1により高温高圧に圧縮されて吐出され、第1四方弁2及び第3四方弁9を経て、補助圧縮機10に導かれ、補助圧縮機10によって更に昇圧(エクスプレッサ)される。補助圧縮機10によって昇圧された冷媒は、第3四方弁9を経て室内側熱交換器8に導入される。室内側熱交換器8では、CO2冷媒は、超臨界状態であるので、気液二相状態とはならずに、空気や水などの外部流体に放熱し、この放熱を利用して例えば室内暖房が行われる。その後CO2冷媒は、膨張機6及びサブ膨張機23に導入され、膨張機6及びサブ膨張機23で減圧される。この減圧時に膨張機6で回収した動力は補助圧縮機10の駆動に用いられる。このとき、例えば室内側熱交換器8の出口側で検出した高圧冷媒温度と高圧冷媒圧力と、冷媒蒸発圧力、圧縮機1の回転数などから膨張機6に流れる最適冷媒量を算出し、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が少ないときには調整弁7の開度を大きくしてインジェクション回路20に流す冷媒量を増加させることで膨張機6の一膨張過程あたりの冷媒流量を増加させる。この場合には発電機24のトルク(発電機負荷)を最小にする。一方、算出した最適冷媒量よりも冷媒流量が多いときには、調整弁7を閉とし、発電機24のトルク(発電機負荷)を大きくして膨張機6の入口に流入する冷媒流量を減少させる。
サブ膨張機23及び膨張機6にて減圧されたCO2冷媒は、第2四方弁4を経由して室外側熱交換器3に導かれ、室外側熱交換器3にて蒸発して吸熱し、蒸発を終えた冷媒は第1四方弁2を経由して圧縮機1に吸入される。
以上のように、本実施例によれば、インジェクション回路20からの冷媒量を制御することで、膨張機6入口の冷媒流量を調整することができ、一方で調整弁7を閉としてサブ膨張機23に連結する発電機24のトルク(即ち、発電機の負荷)を変化させて膨張機6の出口圧力を調節することで、膨張機6に流れる冷媒量を制御することができる。従って、膨張機6において動力回収を効率的に行えるとともに、サブ膨張機21又はサブ膨張機23から回収した動力を発電機24の発電に利用することによって、冷凍サイクルから、より高い動力回収を行うことができる。
また本実施例によれば、冷媒を圧縮する圧縮機1と、動力回収する膨張機6及び補助圧縮機10とを分離して設置し、冷房運転モード時に補助圧縮機10により過給(チャージャ)を行い、暖房運転モード時に昇圧(エクスプレッサ)を行うように冷凍サイクルを切り替える構成によって、膨張機6を冷房に適したチャージャタイプの膨張機として動作させることができ、また暖房に適したエクスプレッサタイプの膨張機としても動作させることができる。
Next, the heating operation mode using the outdoor heat exchanger 3 as an evaporator and the indoor heat exchanger 8 as a radiator will be described. The refrigerant flow in the heating operation mode is indicated by a wavy arrow in the figure.
The refrigerant in the heating operation mode is compressed and discharged at a high temperature and a high pressure by the compressor 1 driven by the motor 12, and is guided to the auxiliary compressor 10 through the first four-way valve 2 and the third four-way valve 9 to assist. The pressure is further increased (expressor) by the compressor 10. The refrigerant whose pressure has been increased by the auxiliary compressor 10 is introduced into the indoor heat exchanger 8 through the third four-way valve 9. In the indoor heat exchanger 8, since the CO 2 refrigerant is in a supercritical state, it does not enter a gas-liquid two-phase state, but dissipates heat to an external fluid such as air or water. Heating is performed. Thereafter, the CO 2 refrigerant is introduced into the expander 6 and the sub-expander 23 and decompressed by the expander 6 and the sub-expander 23. The power recovered by the expander 6 during this decompression is used to drive the auxiliary compressor 10. At this time, for example, the optimum refrigerant amount flowing into the expander 6 is calculated from the high-pressure refrigerant temperature and the high-pressure refrigerant pressure detected at the outlet side of the indoor heat exchanger 8, the refrigerant evaporation pressure, the rotation speed of the compressor 1, and the like. When the refrigerant flow rate is smaller than the optimum refrigerant amount, the opening amount of the adjustment valve 7 is increased to increase the refrigerant amount flowing to the injection circuit 20, thereby increasing the refrigerant flow rate per expansion process of the expander 6. In this case, the torque (generator load) of the generator 24 is minimized. On the other hand, when the refrigerant flow rate is larger than the calculated optimum refrigerant amount, the adjustment valve 7 is closed, and the torque (generator load) of the generator 24 is increased to reduce the refrigerant flow rate flowing into the inlet of the expander 6.
The CO 2 refrigerant decompressed by the sub-expander 23 and the expander 6 is guided to the outdoor heat exchanger 3 via the second four-way valve 4 and is evaporated and absorbs heat in the outdoor heat exchanger 3. The evaporated refrigerant is sucked into the compressor 1 via the first four-way valve 2.
As described above, according to the present embodiment, the refrigerant flow rate at the inlet of the expander 6 can be adjusted by controlling the refrigerant amount from the injection circuit 20, while the adjustment valve 7 is closed and the sub-expander is closed. The amount of refrigerant flowing through the expander 6 can be controlled by adjusting the outlet pressure of the expander 6 by changing the torque of the generator 24 connected to the load 23 (that is, the load of the generator). Therefore, power recovery can be efficiently performed in the expander 6 and higher power recovery can be performed from the refrigeration cycle by using the power recovered from the sub expander 21 or the sub expander 23 for power generation by the generator 24. be able to.
Further, according to the present embodiment, the compressor 1 that compresses the refrigerant, the expander 6 that recovers power, and the auxiliary compressor 10 are installed separately, and supercharged (charger) by the auxiliary compressor 10 in the cooling operation mode. The expander 6 can be operated as a charger-type expander suitable for cooling by the configuration in which the refrigeration cycle is switched so as to perform pressure increase (expressor) in the heating operation mode. It can also be operated as a type of expander.

上記実施例では、ヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置を用いて説明したが、室外側熱交換器3を第1の熱交換器、室内側熱交換器8を第2の熱交換器とし、これら第1の熱交換器や第2の熱交換器を、温冷水器や蓄冷熱器などに利用したその他の冷凍サイクル装置であってもよい。   In the said Example, although demonstrated using the heat pump type air-conditioning type air conditioning apparatus, the outdoor side heat exchanger 3 was made into the 1st heat exchanger, the indoor side heat exchanger 8 was made into the 2nd heat exchanger, and these 1st The other refrigeration cycle apparatus using the heat exchanger 1 or the second heat exchanger for a hot / cold water heater or a regenerator may be used.

本発明の一実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の構成図1 is a block diagram of a heat pump type air conditioning apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の他の実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の構成図The block diagram of the heat pump type air conditioning air conditioner by other Example of this invention 本発明の他の実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の構成図The block diagram of the heat pump type air conditioning air conditioner by other Example of this invention 本発明の他の実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の構成図The block diagram of the heat pump type air conditioning air conditioner by other Example of this invention 本発明の他の実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の構成図The block diagram of the heat pump type air conditioning air conditioner by other Example of this invention 本発明の他の実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の構成図The block diagram of the heat pump type air conditioning air conditioner by other Example of this invention 本発明の他の実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の構成図The block diagram of the heat pump type air conditioning air conditioner by other Example of this invention 本発明の他の実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の構成図The block diagram of the heat pump type air conditioning air conditioner by other Example of this invention 本発明の他の実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の構成図The block diagram of the heat pump type air conditioning air conditioner by other Example of this invention 本発明の他の実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の構成図The block diagram of the heat pump type air conditioning air conditioner by other Example of this invention 本発明の他の実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の構成図The block diagram of the heat pump type air conditioning air conditioner by other Example of this invention 本発明の他の実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の構成図The block diagram of the heat pump type air conditioning air conditioner by other Example of this invention 本発明の他の実施例によるヒートポンプ式冷暖房型空気調和装置の構成図The block diagram of the heat pump type air conditioning air conditioner by other Example of this invention

符号の説明Explanation of symbols

1 圧縮機
2 第1四方弁
3 室外側熱交換器
4 第2四方弁
5 予膨張弁
6 膨張機
7 調整弁
8 室内側熱交換器
9 第3四方弁
10 補助圧縮機
12 モータ
20 インジェクション回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compressor 2 1st 4 way valve 3 Outdoor heat exchanger 4 2nd 4 way valve 5 Pre-expansion valve 6 Expander 7 Adjustment valve 8 Indoor side heat exchanger 9 3rd 4 way valve 10 Auxiliary compressor 12 Motor 20 Injection circuit

Claims (10)

冷媒として二酸化炭素を用い、圧縮機と室外側熱交換器と膨張機と室内側熱交換器とを備えた冷凍サイクル装置であって、前記膨張機の膨張過程の途中に、高圧冷媒を導入するインジェクション回路を設けたことを特徴とする冷凍サイクル装置。 A refrigeration cycle apparatus that uses carbon dioxide as a refrigerant and includes a compressor, an outdoor heat exchanger, an expander, and an indoor heat exchanger, and introduces high-pressure refrigerant during the expansion process of the expander A refrigeration cycle apparatus provided with an injection circuit. 前記インジェクション回路からの冷媒量を調整する調整弁を設けたことを特徴とする請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 The refrigeration cycle apparatus according to claim 1, further comprising an adjustment valve that adjusts an amount of refrigerant from the injection circuit. 前記膨張機の冷媒流入側に予膨張弁を設けたことを特徴とする請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 The refrigeration cycle apparatus according to claim 1, wherein a pre-expansion valve is provided on a refrigerant inflow side of the expander. 前記膨張機の冷媒流入側にサブ膨張機を設けたことを特徴とする請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 The refrigeration cycle apparatus according to claim 1, wherein a sub-expander is provided on the refrigerant inflow side of the expander. 前記膨張機の冷媒流出側にサブ膨張機を設けたことを特徴とする請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 The refrigeration cycle apparatus according to claim 1, wherein a sub-expander is provided on the refrigerant outflow side of the expander. 前記サブ膨張機に発電機を接続したことを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の冷凍サイクル装置。 The refrigeration cycle apparatus according to claim 4 or 5, wherein a generator is connected to the sub-expander. 前記膨張機で回収した動力を前記圧縮機の駆動に用いることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。 The refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the power recovered by the expander is used for driving the compressor. 前記圧縮機の吸入側又は前記圧縮機の吐出側に補助圧縮機を備え、前記膨張機で回収した動力を、前記圧縮機に代えて前記補助圧縮機を駆動する動力として用いることを特徴とする請求項7に記載の冷凍サイクル装置。 An auxiliary compressor is provided on the suction side of the compressor or the discharge side of the compressor, and the power recovered by the expander is used as power for driving the auxiliary compressor instead of the compressor. The refrigeration cycle apparatus according to claim 7. 前記圧縮機の吐出側配管と吸入側配管とが接続される第1四方弁と、前記膨張機の吐出側配管と吸入側配管とが接続される第2四方弁とを備え、前記第1四方弁によって、前記圧縮機からの吐出冷媒を前記室内側熱交換器又は前記室内側熱交換器に択一的に流し、前記第2四方弁によって前記膨張機を流れる冷媒方向を常に同じ方向としたことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。 A first four-way valve to which a discharge side pipe and a suction side pipe of the compressor are connected; and a second four-way valve to which a discharge side pipe and a suction side pipe of the expander are connected. The refrigerant discharged from the compressor is selectively flowed to the indoor heat exchanger or the indoor heat exchanger by the valve, and the direction of the refrigerant flowing through the expander by the second four-way valve is always the same direction. The refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein 前記圧縮機及び前記補助圧縮機の吐出側配管と吸入側配管とが接続される第1四方弁と、前記膨張機の吐出側配管と吸入側配管とが接続される第2四方弁とを備え、前記第1四方弁によって、前記圧縮機及び前記補助圧縮機からの吐出冷媒を前記室内側熱交換器又は前記室内側熱交換器に択一的に流し、前記第2四方弁によって前記膨張機及び前記サブ膨張機を流れる冷媒方向を常に同じ方向としたことを特徴とする請求項8に記載の冷凍サイクル装置。 A first four-way valve to which a discharge side pipe and a suction side pipe of the compressor and the auxiliary compressor are connected; and a second four-way valve to which a discharge side pipe and a suction side pipe of the expander are connected. The refrigerant discharged from the compressor and the auxiliary compressor is selectively flowed to the indoor heat exchanger or the indoor heat exchanger by the first four-way valve, and the expander is discharged by the second four-way valve. The refrigeration cycle apparatus according to claim 8, wherein the direction of the refrigerant flowing through the sub-expander is always the same.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008038633A (en) * 2006-08-01 2008-02-21 Daikin Ind Ltd Impeller for impact hydraulic turbine, method for manufacturing same, and turbine generator
WO2010007730A1 (en) * 2008-07-18 2010-01-21 パナソニック株式会社 Refrigeration cycle device
JP2012515890A (en) * 2009-01-20 2012-07-12 パナソニック株式会社 Refrigeration cycle equipment

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008038633A (en) * 2006-08-01 2008-02-21 Daikin Ind Ltd Impeller for impact hydraulic turbine, method for manufacturing same, and turbine generator
WO2010007730A1 (en) * 2008-07-18 2010-01-21 パナソニック株式会社 Refrigeration cycle device
CN102177405A (en) * 2008-07-18 2011-09-07 松下电器产业株式会社 Refrigeration cycle device
JPWO2010007730A1 (en) * 2008-07-18 2012-01-05 パナソニック株式会社 Refrigeration cycle equipment
JP2012515890A (en) * 2009-01-20 2012-07-12 パナソニック株式会社 Refrigeration cycle equipment

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