JP2006266653A - Freezing apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent reduction of recovering power of an expander 12 and to control high pressure of a refrigerant circuit 10 with high accuracy even under an operating condition where sucked refrigerant of a compressor 11 becomes less dense, in a refrigeration device 1 where the expander 12 and the compressor 11 are mechanically connected. <P>SOLUTION: A first bypass passage 20 is connected with a discharge side 18a of the compressor 11 and an inflow side 18b of the expander 12, and a first bypass flow rate adjusting mechanism 21 capable of adjusting a flow rate of the refrigerant, is mounted on the first bypass passage 20. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた冷凍装置に関し、特に、冷媒回路の膨張機構を構成する膨張機が圧縮機に機械的に連結された冷凍装置に関するものである。   The present invention relates to a refrigeration apparatus including a refrigerant circuit that performs a vapor compression refrigeration cycle, and more particularly to a refrigeration apparatus in which an expander constituting an expansion mechanism of a refrigerant circuit is mechanically connected to a compressor.

従来より、冷媒回路で冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷凍装置が知られており、空調機などに広く利用されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, refrigeration apparatuses that perform a refrigeration cycle by circulating refrigerant in a refrigerant circuit are widely used in air conditioners and the like.

例えば特許文献１の冷凍装置は、冷媒回路に膨張機構と圧縮機構とが接続されている。上記膨張機構は、スクロール型の流体機械から成る膨張機で構成されている。一方、上記圧縮機構は、ロータリー型の流体機械から成る圧縮機で構成されている。これら膨張機及び圧縮機は、回転軸によって機械的に連結されている。そして、膨張機で冷媒が膨張すると、冷媒の膨張動力が回転軸を介して圧縮機の回転動力に変換される。つまり、この冷凍装置は、膨張機で得られた動力（膨張動力）を圧縮機の駆動動力として利用することで、エネルギー効率の高い冷凍サイクル、すなわち高いＣＯＰ（成績係数）が得られる冷凍サイクルの実現化を図るようにしている。   For example, in the refrigeration apparatus of Patent Document 1, an expansion mechanism and a compression mechanism are connected to a refrigerant circuit. The expansion mechanism is composed of an expander composed of a scroll type fluid machine. On the other hand, the compression mechanism is composed of a compressor composed of a rotary type fluid machine. These expander and compressor are mechanically connected by a rotating shaft. Then, when the refrigerant expands in the expander, the expansion power of the refrigerant is converted into the rotation power of the compressor via the rotation shaft. In other words, this refrigeration apparatus uses the power (expansion power) obtained by the expander as the drive power of the compressor, so that the energy efficient refrigeration cycle, that is, the refrigeration cycle that can obtain a high COP (coefficient of performance) is obtained. We try to realize it.

また、上記冷凍装置は、冷媒として二酸化炭素（ＣＯ2）を用いて冷凍サイクルを行うように構成されている。この特許文献１にも記載されているように、二酸化炭素を冷媒として冷凍サイクルを行う空気調和装置では、冷房能力を確保するために冷凍サイクルの高圧圧力を二酸化炭素の臨界圧よりも高く設定するのが通常である。つまり、冷媒として二酸化炭素を採用する空気調和装置では、圧縮機の吐出圧力が冷媒の臨界圧よりも高くなる超臨界サイクルを行うのが一般的である。 The refrigeration apparatus is configured to perform a refrigeration cycle using carbon dioxide (CO 2 ) as a refrigerant. As described in Patent Document 1, in an air conditioner that performs a refrigeration cycle using carbon dioxide as a refrigerant, the high pressure of the refrigeration cycle is set to be higher than the critical pressure of carbon dioxide in order to ensure cooling capacity. It is normal. That is, in an air conditioner that uses carbon dioxide as a refrigerant, it is common to perform a supercritical cycle in which the discharge pressure of the compressor is higher than the critical pressure of the refrigerant.

この種の装置では、ある設計点でバランスのとれた運転が行われるように圧縮機と膨張機の容積を決定するが、例えば暖房運転時に圧縮機の吸入圧力が下がった場合、冷媒回路の高圧圧力が設計値まで上昇せずに暖房能力が不足することがあった。   In this type of device, the volumes of the compressor and the expander are determined so that a balanced operation is performed at a certain design point. For example, when the intake pressure of the compressor decreases during heating operation, the refrigerant circuit has a high pressure. In some cases, the pressure did not rise to the design value and the heating capacity was insufficient.

図６（Ａ）は従来の冷媒回路におけるＰＨ線図、図６（Ｂ）はＰＳ線図である。図では、一点鎖線が外気温度７℃の状態、点線が外気温度−２℃の状態、破線が外気温度−１０℃の状態を例示している。ここで、膨張機の冷媒流入温度が一定の条件（例えば２５℃）で考えると、低外気温度（−２℃や−１０℃）では冷媒回路の高圧圧力が超臨界域（図では９ＭＰａ）から二相域（図では６．４ＭＰａ）まで低下する。この状態での暖房時に、室内の温度が２０℃の空気を５０℃まで加熱することを考えると、図６（Ｂ）に示す通り、空気温度よりも冷媒温度の方が低くなる領域が生じてしまい、５０℃での吹き出しが成り立たなくなる。このようなとき、実際には、高圧圧力、膨張機吸い込み温度、空気吹き出し温度がある条件でバランスし、例えば３０℃程度の吹出温度での運転が行われることになるが、それでは暖房能力が不足していることになる。   6A is a PH diagram in a conventional refrigerant circuit, and FIG. 6B is a PS diagram. In the figure, a one-dot chain line illustrates a state where the outside air temperature is 7 ° C., a dotted line illustrates a state where the outside air temperature is −2 ° C., and a broken line illustrates a state where the outside air temperature is −10 ° C. Here, when the refrigerant inflow temperature of the expander is considered to be constant (for example, 25 ° C.), the high pressure of the refrigerant circuit starts from the supercritical region (9 MPa in the figure) at low outside air temperature (−2 ° C. or −10 ° C.). It decreases to the two-phase region (6.4 MPa in the figure). Considering heating the air with an indoor temperature of 20 ° C. to 50 ° C. during heating in this state, there is a region where the refrigerant temperature is lower than the air temperature as shown in FIG. 6 (B). Therefore, the blowout at 50 ° C. does not hold. In such a case, in practice, the high pressure, the expander suction temperature, and the air blowing temperature are balanced under certain conditions, and the operation is performed at a blowing temperature of about 30 ° C., for example, but the heating capacity is insufficient. Will be.

このように外気温度が低いために冷媒の蒸発温度が低くなって圧縮機の吸入冷媒の密度が小さくなる運転条件では、膨張機へ流入する冷媒の密度を小さくして圧縮機での冷媒流量と膨張機での冷媒流量とがバランスさせれば（膨張機側の冷媒流量を減らせば）十分な高圧圧力を確保できるが、そうでなければ高圧圧力が十分に上がらなくなる。   In this way, under the operating conditions where the refrigerant evaporating temperature is low due to the low outside air temperature and the density of the refrigerant sucked into the compressor is reduced, the density of the refrigerant flowing into the expander is reduced to reduce the refrigerant flow rate at the compressor. If the refrigerant flow rate in the expander is balanced (decreasing the refrigerant flow rate on the expander side), a sufficient high pressure can be secured, but otherwise the high pressure cannot be increased sufficiently.

そこで、このような問題に対しては、特許文献２に記載されているように、冷媒回路における膨張機の手前側に絞り機構を設けて、圧縮機と膨張機を通過する冷媒の質量流量をバランスさせ、高圧圧力の低下を抑えられるようにしたものがある。
特開２００１−１０７８８１号公報 特開２０００−３２９４１６号公報 Therefore, for such a problem, as described in Patent Document 2, a throttle mechanism is provided on the front side of the expander in the refrigerant circuit, so that the mass flow rate of the refrigerant passing through the compressor and the expander is reduced. Some are balanced so that the decrease in the high pressure can be suppressed.
JP 2001-107881 A JP 2000-329416 A

しかし、特許文献２の冷凍装置では、絞り機構の制御を行う必要がないときにも冷媒が絞り機構を通過するため、圧力損失の要因となり、膨張機の回収動力が減少してしまう。また、この構成では絞り機構の制御範囲を広くする必要があるため、冷媒回路の高圧圧力を所定値で精度よく制御することが困難であった。   However, in the refrigeration apparatus of Patent Document 2, since the refrigerant passes through the throttle mechanism even when it is not necessary to control the throttle mechanism, it causes a pressure loss, and the recovery power of the expander decreases. Further, in this configuration, since it is necessary to widen the control range of the throttle mechanism, it is difficult to accurately control the high pressure of the refrigerant circuit with a predetermined value.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧縮機の吸入冷媒の密度が小さくなる運転条件であっても、膨張機の回収動力が低減するのを防止するとともに、冷媒回路の高圧圧力を所定値で精度よく制御できるようにすることである。   The present invention has been made in view of the above point, and its purpose is to prevent the recovery power of the expander from being reduced even under operating conditions in which the density of refrigerant sucked into the compressor is reduced. The high pressure of the refrigerant circuit can be accurately controlled with a predetermined value.

第１の発明は、圧縮機（11）と放熱器（13，14）と膨張機構（12）と蒸発器（14，13）とが接続されて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備え、上記膨張機構（12）が冷媒の膨張により動力を発生する膨張機（12）により構成され、該膨張機（12）と圧縮機（11）とが機械的に連結された冷凍装置を前提としている。   A first invention is a refrigerant circuit (10) in which a compressor (11), a radiator (13, 14), an expansion mechanism (12), and an evaporator (14, 13) are connected to perform a vapor compression refrigeration cycle. A refrigerating apparatus in which the expansion mechanism (12) includes an expander (12) that generates power by expansion of the refrigerant, and the expander (12) and the compressor (11) are mechanically coupled to each other. It is assumed.

そして、この冷凍装置は、圧縮機（11）の吐出側（18a）と膨張機（12）の流入側（18b）とに接続された第１バイパス通路（20）を備え、この第１バイパス通路（20）に、冷媒の流量を調整可能な第１バイパス流量調整機構（21）が設けられていることを特徴としている。   The refrigeration apparatus includes a first bypass passage (20) connected to the discharge side (18a) of the compressor (11) and the inflow side (18b) of the expander (12), and the first bypass passage. (20) is provided with a first bypass flow rate adjustment mechanism (21) capable of adjusting the flow rate of the refrigerant.

この第１の発明では、圧縮機（11）から吐出された冷媒は、放熱器（13，14）、膨張機（12）、及び蒸発器（14，13）を順に流れて冷媒回路（10）を循環する。このことによって、蒸気圧縮式冷凍サイクルが行われる。このとき、膨張機（12）では、冷媒が膨張することによって、その内部エネルギが圧縮機（11）の動力として回収される。   In the first aspect of the invention, the refrigerant discharged from the compressor (11) flows through the radiator (13, 14), the expander (12), and the evaporator (14, 13) in this order, and the refrigerant circuit (10). Circulate. Thus, a vapor compression refrigeration cycle is performed. At this time, in the expander (12), the refrigerant expands to recover its internal energy as power for the compressor (11).

ここで、図５（Ａ）は本発明の冷媒回路におけるＰＨ線図、図５（Ｂ）はＰＳ線図である。図では、図５に示した従来例と同様、一点鎖線が外気温度７℃の状態、点線が外気温度−２℃の状態、破線が外気温度−１０℃の状態を例示している。本発明では、低外気温度（−２℃や−１０℃）になっても、第１バイパス通路（20）に冷媒を流すことにより、冷媒回路（10）の高圧圧力を超臨界域（図では９ＭＰａ）に維持できる。   Here, FIG. 5 (A) is a PH diagram in the refrigerant circuit of the present invention, and FIG. 5 (B) is a PS diagram. In the figure, similarly to the conventional example shown in FIG. 5, the alternate long and short dash line illustrates the state where the outside air temperature is 7 ° C., the dotted line illustrates the state where the outside air temperature is −2 ° C., and the broken line illustrates the state where the outside temperature is −10 ° C. In the present invention, even when the outside air temperature (−2 ° C. or −10 ° C.) is reached, the refrigerant is flowed through the first bypass passage (20), whereby the high pressure of the refrigerant circuit (10) is increased to a supercritical region (in the figure). 9 MPa).

つまり、蒸発温度が下がって圧縮機（11）への吸入冷媒の密度が小さくなる運転条件では、圧縮機（11）の吐出ガス冷媒の一部を膨張機（12）へ導入することで膨張機（12）への流入冷媒の密度を小さくして、膨張機（12）での冷媒流量を圧縮機（11）での冷媒流量に合わせて減らすことができる。このことにより、高圧圧力の低下を防止できる。   In other words, under operating conditions in which the evaporation temperature decreases and the refrigerant density sucked into the compressor (11) decreases, a part of the refrigerant discharged from the compressor (11) is introduced into the expander (12) to expand the expander. By reducing the density of the refrigerant flowing into (12), the refrigerant flow rate in the expander (12) can be reduced in accordance with the refrigerant flow rate in the compressor (11). This can prevent a decrease in high pressure.

したがって、この状態での暖房時に室内温度が２０℃の空気を５０℃まで加熱する状態において、図５（Ｂ）に示す通り、空気温度よりも冷媒温度の方が必ず高くなる。そのため、高圧圧力、膨張機（12）の吸い込み温度、空気吹き出し温度が設計値でバランスし、５０℃での吹き出しが成立するので、暖房能力は不足しない。また、この発明では、膨張機（12）の手前側に絞り機構が不要であるため、通常の運転時における膨張機（12）の手前側での圧力損失を抑えられる。   Therefore, in the state where the air whose room temperature is 20 ° C. is heated to 50 ° C. during heating in this state, the refrigerant temperature is necessarily higher than the air temperature as shown in FIG. Therefore, the high pressure, the suction temperature of the expander (12), and the air blowing temperature are balanced by design values, and blowing at 50 ° C. is established, so that the heating capacity is not insufficient. Further, in the present invention, since a throttle mechanism is unnecessary on the front side of the expander (12), pressure loss on the front side of the expander (12) during normal operation can be suppressed.

第２の発明は、第１の発明において、膨張機（12）の流入側配管（18b）における第１バイパス通路（20）と膨張機（12）との間に絞り機構（23）が設けられていることを特徴としている。   In a second aspect based on the first aspect, a throttle mechanism (23) is provided between the first bypass passage (20) and the expander (12) in the inflow side pipe (18b) of the expander (12). It is characterized by having.

この第２の発明では、圧縮機（11）から吐出された冷媒は、放熱器（13，14）、絞り機構（23）、膨張機（12）、及び蒸発器（14，13）を順に冷媒回路（10）を循環する。このことによって、蒸気圧縮式冷凍サイクルが行われる。その際、第１の発明と同様に、圧縮機（11）の吸入冷媒の密度が小さくなる運転条件において、第１バイパス通路（20）を開くことによって冷媒回路（10）の高圧圧力が停止するのを防止できる。また、膨張機（12）の手前側に絞り機構（23）を設けているが、その絞り量は小さくすることができる。   In the second invention, the refrigerant discharged from the compressor (11) is supplied to the radiator (13, 14), the throttle mechanism (23), the expander (12), and the evaporator (14, 13) in this order. Circulate circuit (10). Thus, a vapor compression refrigeration cycle is performed. At that time, similarly to the first invention, the high pressure of the refrigerant circuit (10) is stopped by opening the first bypass passage (20) under the operating condition in which the density of the refrigerant sucked into the compressor (11) is reduced. Can be prevented. In addition, the throttle mechanism (23) is provided on the front side of the expander (12), but the throttle amount can be reduced.

第３の発明は、第１の発明において、膨張機（12）の流入側配管（18b）と流出側配管（18c）とに接続された第２バイパス通路（24）を備え、第２バイパス通路（24）に、冷媒の流量を調整可能な第２バイパス流量調整機構（25）が設けられていることを特徴としている。   3rd invention is equipped with the 2nd bypass passage (24) connected to the inflow side piping (18b) and the outflow side piping (18c) of an expander (12) in the 1st invention, The 2nd bypass passage (24) is provided with a second bypass flow rate adjusting mechanism (25) capable of adjusting the flow rate of the refrigerant.

この第３の発明では、圧縮機（11）の吸入圧力が低下して吸入冷媒の密度が小さくなる運転条件においては、第１バイパス通路（20）を開くことにより高圧圧力が低下するのを防止できる一方、圧縮機（11）の吸入圧力が上昇して吸入冷媒の密度が大きくなる運転条件においては、第２バイパス通路（24）を開くことにより高圧圧力が上昇するのを防止できる。   In the third aspect of the present invention, the high pressure pressure is prevented from lowering by opening the first bypass passage (20) under the operating condition in which the suction pressure of the compressor (11) is reduced to reduce the density of the suction refrigerant. On the other hand, under the operating conditions where the suction pressure of the compressor (11) increases and the density of the suction refrigerant increases, it is possible to prevent the high pressure from rising by opening the second bypass passage (24).

第４の発明は、第１の発明において、膨張機（12）の流入側配管（18b）における第１バイパス通路（20）と膨張機（12）との間から、膨張機（12）の膨張過程位置に高圧冷媒を導入する高圧インジェクション路（26）を備え、該高圧インジェクション路（26）にインジェクション開閉機構（27）が設けられていることを特徴としている。   According to a fourth invention, in the first invention, the expansion of the expander (12) from between the first bypass passage (20) and the expander (12) in the inflow side pipe (18b) of the expander (12). A high-pressure injection path (26) for introducing a high-pressure refrigerant is provided at a process position, and an injection opening / closing mechanism (27) is provided in the high-pressure injection path (26).

この第４の発明では、圧縮機（11）の吸入圧力が低下して吸入冷媒の密度が小さくなる運転条件においては、第１バイパス通路（20）を開くことにより高圧圧力が低下するのを防止できる一方、圧縮機（11）の吸入圧力が上昇して吸入冷媒の密度が大きくなる運転条件においては、高圧インジェクション路（26）を開くことにより、第３の発明と同様に高圧圧力が上昇するのを防止できる。   In the fourth aspect of the invention, under the operating conditions where the suction pressure of the compressor (11) decreases and the density of the suction refrigerant decreases, the high pressure pressure is prevented from decreasing by opening the first bypass passage (20). On the other hand, under the operating conditions where the suction pressure of the compressor (11) increases and the density of the suction refrigerant increases, the high pressure increases as in the third invention by opening the high pressure injection passage (26). Can be prevented.

第５の発明は、第１から第４の発明の何れか１つにおいて、冷媒回路の冷媒が二酸化炭素であることを特徴としている。   According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, the refrigerant in the refrigerant circuit is carbon dioxide.

この第５の発明では、冷媒に二酸化炭素を用いることにより、他の冷媒と比較して、冷凍サイクルの高低差圧を大きくすることができるため、膨張機（12）で得られる冷媒の膨張動力を増大させることができる。   In the fifth aspect of the invention, by using carbon dioxide as the refrigerant, the differential pressure of the refrigeration cycle can be increased as compared with other refrigerants. Therefore, the expansion power of the refrigerant obtained by the expander (12) Can be increased.

本発明によれば、圧縮機（11）の吐出側（18a）と膨張機（12）の流入側（18b）とに第１バイパス通路（20）を接続し、この第１バイパス通路（20）に冷媒の流量を調整可能な第１バイパス流量調整機構（21）を設けたことにより、圧縮機（11）の吸入冷媒の密度が小さくなる運転条件であっても、冷媒回路（10）の高圧圧力が低下するのを防止できる。したがって、低外気温時の暖房運転中に暖房能力を確保できる。   According to the present invention, the first bypass passage (20) is connected to the discharge side (18a) of the compressor (11) and the inflow side (18b) of the expander (12), and the first bypass passage (20). Is provided with the first bypass flow rate adjustment mechanism (21) capable of adjusting the flow rate of the refrigerant, so that the high pressure of the refrigerant circuit (10) can be obtained even under operating conditions where the density of refrigerant sucked into the compressor (11) is reduced. The pressure can be prevented from decreasing. Therefore, the heating capacity can be ensured during the heating operation at the low outside temperature.

また、膨張機（12）の手前側に絞り機構が不要であり、通常の運転時における膨張機（12）の手前側での圧力損失を抑えられるため、膨張機（12）の回収動力が減少してしまうのを防止できるうえ、冷媒回路（10）の高圧圧力を所定値で精度よく制御することも容易である。   In addition, a throttle mechanism is not required on the front side of the expander (12), and pressure loss on the front side of the expander (12) during normal operation can be suppressed, reducing the recovery power of the expander (12). In addition, it is easy to accurately control the high pressure of the refrigerant circuit (10) with a predetermined value.

上記第２の発明によれば、冷媒回路（10）の高圧圧力が停止するのを防止する運転を行う際に、第１バイパス通路（20）を開くことによって、膨張機（12）の手前側に設けた絞り機構（23）の絞り量を小さくすることができる。また、絞り機構（23）が通常運転時に圧力損失の要因となるのを抑えるために、絞り機構（23）にはＣＶ値の大きな弁を用いるとよい。逆に言うと、冷媒回路（10）にバイパス通路（20）を設けることにより、ＣＶ値の大きな弁を用いても高圧圧力の低下を抑えられる。   According to the second aspect of the present invention, when the operation for preventing the high pressure of the refrigerant circuit (10) from stopping is performed, the first bypass passage (20) is opened, thereby the front side of the expander (12). The aperture amount of the aperture mechanism (23) provided in can be reduced. In order to prevent the throttle mechanism (23) from causing pressure loss during normal operation, a valve having a large CV value may be used for the throttle mechanism (23). In other words, by providing the bypass passage (20) in the refrigerant circuit (10), a decrease in the high pressure can be suppressed even if a valve having a large CV value is used.

上記第３の発明によれば、圧縮機（11）の吐出側（18a）と膨張機（12）の流入側（18b）とに接続され、かつ冷媒の流量を調整可能な第１バイパス流量調整機構（21）を有する第１バイパス通路（20）に加えて、膨張機（12）の流入側配管（18b）と流出側配管（18c）とに接続され、かつ冷媒の流量を調整可能な第２バイパス流量調整機構（25）を有する第２バイパス通路（24）を設けているので、圧縮機（11）の吸入圧力が低下して吸入冷媒の密度が小さくなる運転条件では、第１バイパス通路（20）を開くことにより高圧圧力が低下するのを防止できる一方、圧縮機（11）の吸入圧力が上昇して吸入冷媒の密度が大きくなる運転条件では、第２バイパス通路（24）を開くことにより高圧圧力が上昇するのを防止できる。そのため、運転条件がどのように変化しても最適な運転が可能となる。   According to the third aspect of the invention, the first bypass flow rate adjustment that is connected to the discharge side (18a) of the compressor (11) and the inflow side (18b) of the expander (12) and that can adjust the flow rate of the refrigerant. In addition to the first bypass passage (20) having the mechanism (21), the second flow passage is connected to the inflow side pipe (18b) and the outflow side pipe (18c) of the expander (12) and can adjust the flow rate of the refrigerant. Since the second bypass passage (24) having the two bypass flow rate adjusting mechanism (25) is provided, the first bypass passage is operated under an operating condition in which the suction pressure of the compressor (11) decreases and the density of the suction refrigerant decreases. Opening (20) prevents the high pressure from decreasing, while opening the second bypass passage (24) under operating conditions where the suction pressure of the compressor (11) increases and the density of the suction refrigerant increases. As a result, the high pressure can be prevented from rising. Therefore, the optimum operation is possible regardless of how the operation conditions change.

上記第４の発明によれば、圧縮機（11）の吐出側（18a）と膨張機（12）の流入側（18b）とに接続され、かつ冷媒の流量を調整可能な第１バイパス流量調整機構（21）を有する第１バイパス通路（20）に加えて、膨張機（12）の流入側配管（18b）における第１バイパス通路（20）と膨張機（12）との間から、膨張機（12）の膨張過程位置に高圧冷媒を導入する高圧インジェクション路（26）を設け、この高圧インジェクション路（26）にインジェクション開閉機構（27）を設けているので、圧縮機（11）の吸入圧力が低下して吸入冷媒の密度が小さくなる運転条件では、第１バイパス通路（20）を開くことにより高圧圧力が低下するのを防止できる一方、圧縮機（11）の吸入圧力が上昇して吸入冷媒の密度が大きくなる運転条件では、高圧インジェクション路（26）を開くことにより、第３の発明と同様に高圧圧力が上昇するのを防止できる。そのため、運転条件がどのように変化しても最適な運転が可能となる。   According to the fourth aspect of the invention, the first bypass flow rate adjustment that is connected to the discharge side (18a) of the compressor (11) and the inflow side (18b) of the expander (12) and that can adjust the flow rate of the refrigerant. In addition to the first bypass passage (20) having the mechanism (21), the expander is provided between the first bypass passage (20) and the expander (12) in the inflow side pipe (18b) of the expander (12). Since the high pressure injection path (26) for introducing the high pressure refrigerant is provided at the expansion process position of (12) and the injection opening / closing mechanism (27) is provided in the high pressure injection path (26), the suction pressure of the compressor (11) Under the operating conditions where the density of the refrigerant sucked is reduced and the first bypass passage (20) is opened, it is possible to prevent the high pressure from being lowered, while the suction pressure of the compressor (11) rises and sucks. Under operating conditions where the refrigerant density is high, high pressure injection By opening the channel (26), the high pressure can be prevented from rising as in the third aspect of the invention. Therefore, the optimum operation is possible regardless of how the operation conditions change.

上記第５の発明によれば、冷媒回路（10）の冷媒として二酸化炭素を用いることで、他の冷媒と比較して、冷凍サイクルの高低差圧を大きくすることができる。したがって、圧縮機（11）の回収動力を向上させることができ、冷凍装置のＣＯＰを高めることができる。   According to the fifth aspect, by using carbon dioxide as the refrigerant in the refrigerant circuit (10), it is possible to increase the differential pressure of the refrigeration cycle as compared with other refrigerants. Therefore, the recovery power of the compressor (11) can be improved, and the COP of the refrigeration apparatus can be increased.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１について説明する。 Embodiment 1 of the Invention
A first embodiment of the present invention will be described.

実施形態１は、本発明に係る冷凍装置により構成された空調機（1）に関するものである。この空調機（1）は、図１に示すように、冷媒回路（10）を備えている。この冷媒回路（10）は、冷媒を超臨界状態に圧縮して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行うものである。そして、この実施形態１の空調機（1）は、冷媒回路（10）で冷媒を循環させ、冷房運転と暖房運転とを切り換えて行うように構成されている。   Embodiment 1 is related with the air conditioner (1) comprised by the freezing apparatus which concerns on this invention. As shown in FIG. 1, the air conditioner (1) includes a refrigerant circuit (10). The refrigerant circuit (10) performs a vapor compression refrigeration cycle by compressing the refrigerant into a supercritical state. And the air conditioner (1) of this Embodiment 1 is comprised so that a refrigerant | coolant circuit (10) may circulate a refrigerant | coolant and it may switch and perform a cooling operation and a heating operation.

上記冷媒回路（10）には、二酸化炭素（ＣＯ2）が冷媒として充填されている。また、冷媒回路（10）には、圧縮機（11）、膨張機（12）、熱源側熱交換器である室外熱交換器（13）、利用側熱交換器である室内熱交換器（14）、第１四路切換弁（15）、及び第２四路切換弁（16）が設けられている。 The refrigerant circuit (10) is filled with carbon dioxide (CO 2 ) as a refrigerant. The refrigerant circuit (10) includes a compressor (11), an expander (12), an outdoor heat exchanger (13) that is a heat source side heat exchanger, and an indoor heat exchanger (14 that is a use side heat exchanger). ), A first four-way selector valve (15), and a second four-way selector valve (16).

圧縮機（11）及び膨張機（12）は、それぞれ固有のシリンダ容積を有するローリングピストン型の流体機械により構成されている。上記圧縮機（11）と膨張機（12）とは、電動機（17）の回転軸（17a，17b）によって互いに連結されている。圧縮機（11）は、膨張機（12）における冷媒の膨張により得られた動力（膨張動力）と、電動機（17）へ通電して得られる動力との両方によって回転駆動される。   The compressor (11) and the expander (12) are each constituted by a rolling piston type fluid machine having a unique cylinder volume. The compressor (11) and the expander (12) are connected to each other by the rotating shaft (17a, 17b) of the electric motor (17). The compressor (11) is rotationally driven by both power (expansion power) obtained by expansion of the refrigerant in the expander (12) and power obtained by energizing the electric motor (17).

なお、上記圧縮機（11）や膨張機（12）について、これらを構成する流体機械はローリングピストン型に限定されるものではない。例えば揺動ピストン型の容積形流体機械やスクロール型の容積形流体機械を圧縮機（11）や膨張機（12）として用いてもよい。   In addition, about the said compressor (11) and an expander (12), the fluid machine which comprises these is not limited to a rolling piston type. For example, a oscillating piston type positive displacement fluid machine or a scroll positive displacement fluid machine may be used as the compressor (11) or the expander (12).

上記室外熱交換器（13）は、いわゆるクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器により構成されている。この室外熱交換器（13）へは、図外のファンによって室外空気が供給される。この室外熱交換器（13）では、供給された室外空気と冷媒回路（10）の冷媒との熱交換が行われる。   The outdoor heat exchanger (13) is a so-called cross fin type fin-and-tube heat exchanger. Outdoor air is supplied to the outdoor heat exchanger (13) by a fan (not shown). In the outdoor heat exchanger (13), heat exchange between the supplied outdoor air and the refrigerant in the refrigerant circuit (10) is performed.

上記室内熱交換器（14）は、いわゆるクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器により構成されている。この室内熱交換器（14）へは、図外のファンによって室内空気が供給される。この室内熱交換器（14）では、供給された室内空気と冷媒回路（10）の冷媒との熱交換が行われる。   The indoor heat exchanger (14) is a so-called cross fin type fin-and-tube heat exchanger. Room air is supplied to the indoor heat exchanger (14) by a fan (not shown). In the indoor heat exchanger (14), heat is exchanged between the supplied indoor air and the refrigerant in the refrigerant circuit (10).

上記冷媒回路（10）において、圧縮機（11）の吐出側は第１四路切換弁（15）の第１ポート（P1）に接続され、第１四路切換弁（15）の第２ポート（P2）は室外熱交換器（13）の第１端に接続されている。室外熱交換器（13）の第２端は第２四路切換弁（16）の第１ポート（P1）に接続され、第２四路切換弁（16）の第２ポート（P2）は膨張機（12）の流入側に接続されている。膨張機（12）の流出側は第２四路切換弁（16）の第３ポート（P3）に接続され、第２四路切換弁（16）の第４ポート（P4）は室内熱交換器（14）の第１端に接続されている。室内熱交換器（14）の第２端は第１四路切換弁（15）の第３ポート（P3）に接続され、第１四路切換弁（15）の第４ポート（P4）は圧縮機（11）の吸入側に接続されている。   In the refrigerant circuit (10), the discharge side of the compressor (11) is connected to the first port (P1) of the first four-way switching valve (15), and the second port of the first four-way switching valve (15). (P2) is connected to the first end of the outdoor heat exchanger (13). The second end of the outdoor heat exchanger (13) is connected to the first port (P1) of the second four-way selector valve (16), and the second port (P2) of the second four-way selector valve (16) is expanded. Connected to the inflow side of the machine (12). The outflow side of the expander (12) is connected to the third port (P3) of the second four-way selector valve (16), and the fourth port (P4) of the second four-way selector valve (16) is the indoor heat exchanger. It is connected to the first end of (14). The second end of the indoor heat exchanger (14) is connected to the third port (P3) of the first four-way selector valve (15), and the fourth port (P4) of the first four-way selector valve (15) is compressed. Connected to the suction side of the machine (11).

上記第１四路切換弁（15）は、第１ポート（P1）が第２ポート（P2）と連通し且つ第３ポート（P3）が第４ポート（P4）と連通する状態（図１に実線で示す状態）と、第１ポート（P1）が第３ポート（P3）と連通し且つ第２ポート（P2）が第４ポート（P4）と連通する状態（図１に破線で示す状態）とに切り換わる。   In the first four-way selector valve (15), the first port (P1) communicates with the second port (P2) and the third port (P3) communicates with the fourth port (P4) (see FIG. 1). A state indicated by a solid line), a state where the first port (P1) communicates with the third port (P3), and a state where the second port (P2) communicates with the fourth port (P4) (state indicated by a broken line in FIG. 1). And switch to

また、上記第２四路切換弁（16）は、第１ポート（P1）が第２ポート（P2）と連通し且つ第３ポート（P3）が第４ポート（P4）と連通する状態（図１に実線で示す状態）と、第１ポート（P1）が第３ポート（P3）と連通し且つ第２ポート（P2）が第４ポート（P4）と連通する状態（図１に破線で示す状態）とに切り換わる。   In the second four-way selector valve (16), the first port (P1) communicates with the second port (P2) and the third port (P3) communicates with the fourth port (P4) (see FIG. 1 (the state indicated by a solid line), the state where the first port (P1) communicates with the third port (P3) and the second port (P2) communicates with the fourth port (P4) (shown by a broken line in FIG. 1). State).

上記冷媒回路（10）には、圧縮機（11）の吐出側配管（18a）と膨張機（12）の流入側配管（18b）とに接続された第１バイパス通路（20）が設けられている。この第１バイパス通路（20）には、「全開」から「全閉」まで開度を調整可能な第１バイパス流量調整弁（21）（第１バイパス流量調整機構）が設けられている。第１バイパス流量調整弁（21）は、具体的には電動膨張弁により構成されている。このように第１バイパス流量調整弁（21）を設けることにより、この冷媒回路（10）では、第１バイパス通路（20）を通る冷媒の流量を調整できるようになっている。   The refrigerant circuit (10) includes a first bypass passage (20) connected to the discharge side pipe (18a) of the compressor (11) and the inflow side pipe (18b) of the expander (12). Yes. The first bypass passage (20) is provided with a first bypass flow rate adjustment valve (21) (first bypass flow rate adjustment mechanism) whose opening degree can be adjusted from “fully open” to “fully closed”. Specifically, the first bypass flow rate adjustment valve (21) is constituted by an electric expansion valve. By providing the first bypass flow rate adjusting valve (21) in this way, the refrigerant circuit (10) can adjust the flow rate of the refrigerant passing through the first bypass passage (20).

また、この冷媒回路（10）では、膨張機（12）の流入側配管（18b）に逆止弁（22）が設けられている。この逆止弁（22）は、上記流入側配管（18b）における第１バイパス通路（20）との接続点と、第２四路切換弁（16）の第２ポート（P2）との間に設けられている。つまり、この逆止弁（22）は、膨張機（12）の流入側配管（18b）における第１バイパス通路（20）と放熱器（13，14）との間に位置している。そして、この逆止弁（22）により、上記流入側配管（18b）内を第１バイパス通路（20）側から放熱器（13，14）側へ冷媒が流れるのが禁止されている。   In the refrigerant circuit (10), a check valve (22) is provided in the inflow side pipe (18b) of the expander (12). The check valve (22) is between the connection point of the inflow side pipe (18b) with the first bypass passage (20) and the second port (P2) of the second four-way selector valve (16). Is provided. That is, the check valve (22) is located between the first bypass passage (20) and the radiator (13, 14) in the inflow side pipe (18b) of the expander (12). The check valve (22) prohibits the refrigerant from flowing from the first bypass passage (20) side to the radiator (13, 14) side in the inflow side pipe (18b).

−運転動作−
次に、この空調機（1）の冷房運転時及び暖房運転時の動作について説明する。 -Driving action-
Next, the operation of the air conditioner (1) during the cooling operation and the heating operation will be described.

（冷房運転）
冷房運転時、第１四路切換弁（15）及び第２四路切換弁（16）は、図１に実線で示す状態に切り換わる。また、冷房の通常運転中、第１バイパス流量調整弁（21）は「全閉」状態に設定される。 (Cooling operation)
During the cooling operation, the first four-way switching valve (15) and the second four-way switching valve (16) are switched to the state shown by the solid line in FIG. Further, during the normal cooling operation, the first bypass flow rate adjustment valve (21) is set to the “fully closed” state.

この状態で電動機（17）に通電すると、冷媒回路（10）で冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる。その際、室外熱交換器（13）が放熱器となり、室内熱交換器（14）が蒸発器となる。また、冷凍サイクルの高圧圧力は、冷媒である二酸化炭素の臨界圧力よりも高く設定されている。   When the electric motor (17) is energized in this state, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (10) and a refrigeration cycle is performed. At that time, the outdoor heat exchanger (13) serves as a radiator, and the indoor heat exchanger (14) serves as an evaporator. The high pressure of the refrigeration cycle is set higher than the critical pressure of carbon dioxide, which is a refrigerant.

圧縮機（11）からは、超臨界状態の高圧冷媒が吐出される。この高圧冷媒は、第１四路切換弁（15）を通って室外熱交換器（13）へ流入する。室外熱交換器（13）において、高圧冷媒は、室外空気へ放熱し、温度が低下する。   From the compressor (11), a supercritical high-pressure refrigerant is discharged. This high-pressure refrigerant flows into the outdoor heat exchanger (13) through the first four-way switching valve (15). In the outdoor heat exchanger (13), the high-pressure refrigerant radiates heat to the outdoor air, and the temperature decreases.

室外熱交換器（13）から出た高圧冷媒は、第２四路切換弁（16）を通って膨張機（12）へ流入する。膨張機（12）では、導入された高圧冷媒が膨張し、この高圧冷媒の内部エネルギが回転動力に変換される。膨張機（12）での膨張により、高圧冷媒は圧力が低下し、超臨界状態から気液二層状態に変化する。   The high-pressure refrigerant discharged from the outdoor heat exchanger (13) flows into the expander (12) through the second four-way switching valve (16). In the expander (12), the introduced high-pressure refrigerant expands, and the internal energy of the high-pressure refrigerant is converted into rotational power. Due to the expansion in the expander (12), the pressure of the high-pressure refrigerant decreases and changes from a supercritical state to a gas-liquid two-layer state.

膨張機（12）から出た低圧冷媒は、第２四路切換弁（16）を通って室内熱交換器（14）へ流入し、室内熱交換器（14）において、室内空気から吸熱して蒸発する。また、室内熱交換器（14）では室内空気が低圧冷媒によって冷却され、この冷却された室内空気が室内へ送り返される。   The low-pressure refrigerant discharged from the expander (12) flows into the indoor heat exchanger (14) through the second four-way switching valve (16), and absorbs heat from the indoor air in the indoor heat exchanger (14). Evaporate. In the indoor heat exchanger (14), the room air is cooled by the low-pressure refrigerant, and the cooled room air is sent back into the room.

室内熱交換器（14）から出た低圧冷媒は、第１四路切換弁（15）を通って圧縮機（11）に吸入される。圧縮機（11）へ吸入された冷媒は、所定の圧力にまで圧縮されて、圧縮機（11）から吐出される。そして、以上のように冷媒が冷媒回路（10）を循環することで冷凍サイクルが行われる。   The low-pressure refrigerant discharged from the indoor heat exchanger (14) is sucked into the compressor (11) through the first four-way switching valve (15). The refrigerant sucked into the compressor (11) is compressed to a predetermined pressure and discharged from the compressor (11). And a refrigerating cycle is performed because a refrigerant | coolant circulates through a refrigerant circuit (10) as mentioned above.

なお、運転停止時は、電動機（17）への通電がストップし、圧縮機（11）が停止する。このため、冷媒回路（10）を冷媒が循環しなくなる。また、図外のファンも停止するので、室内熱交換器（14）での空気の冷却は行われない。そして、運転中は、圧縮機（11）の吐出側から膨張機（12）への流入前までが高圧になり、膨張機（12）の流出側から圧縮機へ（11）の吸入前までが低圧になるが、運転停止後は、冷媒回路（10）内の高低差圧が徐々に小さくなっていく。   When the operation is stopped, energization of the electric motor (17) is stopped and the compressor (11) is stopped. For this reason, the refrigerant does not circulate through the refrigerant circuit (10). In addition, since the fan (not shown) is also stopped, air is not cooled in the indoor heat exchanger (14). During operation, the pressure is high from the discharge side of the compressor (11) to before the inflow to the expander (12), and from the outflow side of the expander (12) to the compressor before the suction of (11). Although the pressure becomes low, the high-low differential pressure in the refrigerant circuit (10) gradually decreases after the operation is stopped.

その後、空調機（1）を起動するときは、第１バイパス流量調整弁（21）を「全開」状態に切り換えてから電動機（17）に電力が供給される。第１バイパス通路（20）が開いた状態で電動機（17）が回転すると、圧縮機（11）から吐出された高圧の冷媒は、吐出側配管（18a）から第１バイパス通路（20）を通って膨張機（12）に流入する。このため、起動時は圧縮機（11）から吐出された高圧冷媒により膨張機（12）がすぐに自力で回転することになる。起動後は第１バイパス通路（20）を閉じ、通常の冷凍サイクルへ移行する。こうすることで、起動トルクを低減しながら運転を開始できる。   Thereafter, when starting the air conditioner (1), the first bypass flow rate adjustment valve (21) is switched to the “fully open” state, and then the electric power is supplied to the electric motor (17). When the electric motor (17) rotates with the first bypass passage (20) opened, the high-pressure refrigerant discharged from the compressor (11) passes through the first bypass passage (20) from the discharge side pipe (18a). Into the expander (12). For this reason, at the time of starting, the expander (12) is immediately rotated by its own power by the high-pressure refrigerant discharged from the compressor (11). After startup, the first bypass passage (20) is closed, and the process proceeds to a normal refrigeration cycle. In this way, the operation can be started while reducing the starting torque.

（暖房運転）
暖房運転時、第１四路切換弁（15）及び第２四路切換弁（16）は、図１に破線で示す状態に切り換わる。また、暖房の通常運転中、第１バイパス流量調整弁（21）は「全閉」状態に設定される。 (Heating operation)
During the heating operation, the first four-way selector valve (15) and the second four-way selector valve (16) are switched to the state indicated by the broken line in FIG. Further, during the normal operation of heating, the first bypass flow rate adjustment valve (21) is set to the “fully closed” state.

この状態で電動機（17）に通電すると、冷媒回路（10）で冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる。その際、室内熱交換器（14）が放熱器となり、室外熱交換器（13）が蒸発器となる。また、冷凍サイクルの高圧圧力は、冷房運転時と同様に、冷媒である二酸化炭素の臨界圧力よりも高く設定されている。   When the electric motor (17) is energized in this state, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (10) and a refrigeration cycle is performed. At that time, the indoor heat exchanger (14) serves as a radiator and the outdoor heat exchanger (13) serves as an evaporator. The high pressure of the refrigeration cycle is set higher than the critical pressure of carbon dioxide, which is a refrigerant, as in the cooling operation.

圧縮機（11）からは、超臨界状態の高圧冷媒が吐出される。この高圧冷媒は、第１四路切換弁（15）を通って室内熱交換器（14）へ流入する。室内熱交換器（14）において、高圧冷媒は、室内空気へ放熱し、温度が低下する。また、室内熱交換器（14）では室内空気が高圧冷媒によって加熱され、この加熱された室内空気が室内へ送り返される。   From the compressor (11), a supercritical high-pressure refrigerant is discharged. The high-pressure refrigerant flows into the indoor heat exchanger (14) through the first four-way switching valve (15). In the indoor heat exchanger (14), the high-pressure refrigerant radiates heat to the indoor air, and the temperature decreases. In the indoor heat exchanger (14), room air is heated by the high-pressure refrigerant, and the heated room air is sent back into the room.

室内熱交換器（14）から出た高圧冷媒は、第２四路切換弁（16）を通って膨張機（12）へ流入する。膨張機（12）では、導入された高圧冷媒が膨張し、この高圧冷媒の内部エネルギが回転動力に変換される。膨張機（12）での膨張により、高圧冷媒は圧力が低下し、超臨界状態から気液二層状態に変化する。   The high-pressure refrigerant discharged from the indoor heat exchanger (14) flows into the expander (12) through the second four-way switching valve (16). In the expander (12), the introduced high-pressure refrigerant expands, and the internal energy of the high-pressure refrigerant is converted into rotational power. Due to the expansion in the expander (12), the pressure of the high-pressure refrigerant decreases and changes from a supercritical state to a gas-liquid two-layer state.

膨張機（12）から出た低圧冷媒は、第２四路切換弁（16）を通って室外熱交換器（13）へ流入する。室外熱交換器（13）において、低圧冷媒は、室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器（13）から出た低圧冷媒は、第１四路切換弁（15）を通って圧縮機（11）に吸入される。圧縮機（11）へ吸入された冷媒は、所定の圧力にまで圧縮されて、圧縮機（11）から吐出される。そして、以上のように冷媒が冷媒回路（10）を循環することで冷凍サイクルが行われる。   The low-pressure refrigerant discharged from the expander (12) flows into the outdoor heat exchanger (13) through the second four-way switching valve (16). In the outdoor heat exchanger (13), the low-pressure refrigerant absorbs heat from the outdoor air and evaporates. The low-pressure refrigerant discharged from the outdoor heat exchanger (13) is sucked into the compressor (11) through the first four-way switching valve (15). The refrigerant sucked into the compressor (11) is compressed to a predetermined pressure and discharged from the compressor (11). And a refrigerating cycle is performed because a refrigerant | coolant circulates through a refrigerant circuit (10) as mentioned above.

なお、運転停止時は、電動機（17）への通電がストップし、圧縮機（11）が停止する。このため、冷媒回路（10）を冷媒が循環しなくなる。また、図外のファンも停止するので、室内熱交換器（14）での空気の加熱は行われない。そして、運転中は、圧縮機（11）の吐出側から膨張機（12）への流入前までが高圧になり、膨張機（12）の流出側から圧縮機へ（11）の吸入前までが低圧になるが、運転停止後は、冷媒回路（10）内の高低差圧が徐々に小さくなっていく。   When the operation is stopped, energization of the electric motor (17) is stopped and the compressor (11) is stopped. For this reason, the refrigerant does not circulate through the refrigerant circuit (10). In addition, since the fan (not shown) is also stopped, air is not heated in the indoor heat exchanger (14). During operation, the pressure is high from the discharge side of the compressor (11) to before the inflow to the expander (12), and from the outflow side of the expander (12) to the compressor before the suction of (11). Although the pressure becomes low, the high-low differential pressure in the refrigerant circuit (10) gradually decreases after the operation is stopped.

その後、空調機（1）を起動するときは、第１バイパス流量調整弁（21）を「全開」状態に切り換えてから電動機（17）に電力が供給される。第１バイパス通路（20）が開いた状態で電動機（17）が回転すると、圧縮機（11）から吐出された高圧の冷媒は、吐出側配管（18a）から第１バイパス通路（20）を通って膨張機（12）に流入する。このため、起動時は圧縮機（11）から吐出された高圧冷媒により膨張機（12）がすぐに自力で回転することになる。起動後は第１バイパス通路（20）を閉じ、通常の冷凍サイクルへ移行する。こうすることで、起動トルクを低減しながら運転を開始できる。   Thereafter, when starting the air conditioner (1), the first bypass flow rate adjustment valve (21) is switched to the “fully open” state, and then the electric power is supplied to the electric motor (17). When the electric motor (17) rotates with the first bypass passage (20) opened, the high-pressure refrigerant discharged from the compressor (11) passes through the first bypass passage (20) from the discharge side pipe (18a). Into the expander (12). For this reason, at the time of starting, the expander (12) is immediately rotated by its own power by the high-pressure refrigerant discharged from the compressor (11). After startup, the first bypass passage (20) is closed, and the process proceeds to a normal refrigeration cycle. In this way, the operation can be started while reducing the starting torque.

（高圧圧力の低下防止運転）
この実施形態１では、通常の運転中に第１バイパス通路（20）を流れる冷媒の流量を調整しながら運転をすることも可能である。この運転は、低外気温時の暖房運転のように、圧縮機（11）の吸入冷媒の密度が小さくなる運転条件で有効である。 (High-pressure pressure drop prevention operation)
In the first embodiment, it is possible to operate while adjusting the flow rate of the refrigerant flowing through the first bypass passage (20) during normal operation. This operation is effective under operating conditions in which the density of refrigerant sucked by the compressor (11) is reduced, such as the heating operation at a low outside air temperature.

上述したように、図５（Ａ）は本実施形態の冷媒回路におけるＰＨ線図、図５（Ｂ）はＰＳ線図である。図では、一点鎖線が外気温度７℃の状態、点線が外気温度−２℃の状態、破線が外気温度−１０℃の状態を例示している。本実施形態では、低外気温度（−２℃や−１０℃）になっても、第１バイパス通路（20）に冷媒を流すことにより、冷媒回路（10）の高圧圧力を超臨界域（図では９ＭＰａ）に維持できる。   As described above, FIG. 5A is a PH diagram in the refrigerant circuit of the present embodiment, and FIG. 5B is a PS diagram. In the figure, a one-dot chain line illustrates a state where the outside air temperature is 7 ° C., a dotted line illustrates a state where the outside air temperature is −2 ° C., and a broken line illustrates a state where the outside air temperature is −10 ° C. In the present embodiment, even when a low outside air temperature (−2 ° C. or −10 ° C.) is reached, the high pressure of the refrigerant circuit (10) is increased in the supercritical region (FIG. 5) by flowing the refrigerant through the first bypass passage (20). Can be maintained at 9 MPa).

つまり、蒸発温度が下がって圧縮機（11）への吸入冷媒の密度が小さくなる運転条件では、圧縮機（11）の吐出ガス冷媒の一部を膨張機（12）へ導入することで膨張機（12）への流入冷媒の密度を小さくして、膨張機（12）での冷媒流量を圧縮機（11）での冷媒流量に合わせて減らすことができる。このことにより、高圧圧力の低下を防止できる。   In other words, under operating conditions in which the evaporation temperature decreases and the refrigerant density sucked into the compressor (11) decreases, a part of the refrigerant discharged from the compressor (11) is introduced into the expander (12) to expand the expander. By reducing the density of the refrigerant flowing into (12), the refrigerant flow rate in the expander (12) can be reduced in accordance with the refrigerant flow rate in the compressor (11). This can prevent a decrease in high pressure.

したがって、この状態での暖房時に室内温度が２０℃の空気を５０℃まで加熱する状態において、図５（Ｂ）に示す通り、空気温度よりも冷媒温度の方が必ず高くなる。そのため、高圧圧力、膨張機（12）の吸い込み温度、空気吹き出し温度が設計値でバランスし、５０℃での吹き出しが成立するので、低外気温時の暖房運転のように圧縮機（11）の吸入冷媒の密度が小さくなる運転条件であっても、暖房能力は不足しない。   Therefore, in the state where the air whose room temperature is 20 ° C. is heated to 50 ° C. during heating in this state, the refrigerant temperature is necessarily higher than the air temperature as shown in FIG. Therefore, the high pressure, the suction temperature of the expander (12), and the air blowing temperature are balanced by the design values, and the blowing at 50 ° C is established, so that the compressor (11) Even under operating conditions where the density of the suction refrigerant is low, the heating capacity is not insufficient.

また、この実施形態では、膨張機（12）の手前側に絞り機構が不要であるため、通常の運転時における膨張機（12）の手前側での圧力損失を抑えられる。   Further, in this embodiment, since a throttling mechanism is unnecessary on the front side of the expander (12), pressure loss on the front side of the expander (12) during normal operation can be suppressed.

−実施形態１の効果−
この実施形態１によれば、冷媒回路（10）における圧縮機（11）の吐出側配管（18a）と膨張機（12）の流入側配管（18b）とに第１バイパス通路（20）を接続し、この第１バイパス通路（20）に冷媒の流量を調整可能な第１バイパス流量調整弁（21）を設けているので、低外気温時の暖房運転のように圧縮機（11）の吸入冷媒の密度が小さくなる運転条件であっても、膨張機（12）側の冷媒流量を圧縮機（11）側の冷媒流量に合わせてバランスさせることができる。そして、このことにより冷媒回路（10）の高圧圧力が低下するのを防止できるので、暖房能力を確保できる。 -Effect of Embodiment 1-
According to the first embodiment, the first bypass passage (20) is connected to the discharge side pipe (18a) of the compressor (11) and the inflow side pipe (18b) of the expander (12) in the refrigerant circuit (10). In addition, since the first bypass flow rate adjustment valve (21) capable of adjusting the flow rate of the refrigerant is provided in the first bypass passage (20), the suction of the compressor (11) is performed as in the heating operation at the low outside temperature. Even under operating conditions where the refrigerant density is low, the refrigerant flow rate on the expander (12) side can be balanced in accordance with the refrigerant flow rate on the compressor (11) side. And since it can prevent that the high pressure of a refrigerant circuit (10) falls by this, heating capability can be ensured.

また、膨張機（12）の手前側に絞り機構が不要であり、通常の運転時における膨張機（12）の手前側での圧力損失を抑えられるため、膨張機（12）の回収動力が減少してしまうのを防止できるうえ、冷媒回路（10）の高圧圧力を所定値で精度よく制御することも容易である。   In addition, a throttle mechanism is not required on the front side of the expander (12), and pressure loss on the front side of the expander (12) during normal operation can be suppressed, reducing the recovery power of the expander (12). In addition, it is easy to accurately control the high pressure of the refrigerant circuit (10) with a predetermined value.

さらに、一般に起動時には冷媒回路（10）の高圧圧力がすぐには上昇しにくいので、第１バイパス通路（20）を設けない場合には膨張機（12）の起動トルクが大きくなって圧縮機（11）の起動不良が生じるおそれがあるのに対して、本実施形態では、起動時に第１バイパス通路（20）を開くことにより、圧縮機（11）から吐出される高圧の冷媒を膨張機（12）へ直接に導入することができるため、膨張機（12）を確実に自力で回転させることが可能となり、圧縮機（11）の起動不良を防止できる。   Furthermore, since the high-pressure pressure of the refrigerant circuit (10) generally does not easily rise at the time of startup, if the first bypass passage (20) is not provided, the startup torque of the expander (12) increases and the compressor ( In this embodiment, the first bypass passage (20) is opened at the time of startup, whereby the high-pressure refrigerant discharged from the compressor (11) is expanded ( Since it can be introduced directly into 12), the expander (12) can be reliably rotated by itself, and the starting failure of the compressor (11) can be prevented.

−実施形態１の変形例−
上記実施形態２においては、膨張機（12）の流入側配管（18b）に逆止弁（23）を設けているが、この逆止弁（23）は必ずしも設けなくてもよい。そして、逆止弁（23）を設けない場合でも、圧縮機（11）の起動不良を防止することは可能である。 -Modification of Embodiment 1-
In the second embodiment, the check valve (23) is provided in the inflow side pipe (18b) of the expander (12). However, the check valve (23) is not necessarily provided. Even when the check valve (23) is not provided, it is possible to prevent the starting failure of the compressor (11).

この場合も、空調機（1）を起動するときは、バイパス流量調整弁（21）を「開」状態に切り換えてから電動機（17）に電力が供給される。バイパス通路（20）が開いた状態で電動機（17）が回転すると、圧縮機（11）から吐出された高圧の冷媒は、吐出側配管（18a）を通って放熱器（13，14）へも供給されるが、バイパス通路（20）を通って膨張機（12）にも流入する。膨張機（12）が回転し始めると、膨張機（12）が冷媒を吸い込むようになるため、冷媒は室内熱交換器（14）へはあまり流れず、主に圧縮機（11）、膨張機（12）、及び室内熱交換器（14）を循環するようになる。   In this case as well, when starting the air conditioner (1), the electric power is supplied to the electric motor (17) after switching the bypass flow rate adjusting valve (21) to the “open” state. When the motor (17) rotates with the bypass passage (20) open, the high-pressure refrigerant discharged from the compressor (11) also passes through the discharge pipe (18a) to the radiator (13, 14). Although supplied, it also flows into the expander (12) through the bypass passage (20). When the expander (12) starts to rotate, the expander (12) starts to suck in the refrigerant, so that the refrigerant does not flow so much to the indoor heat exchanger (14), and mainly the compressor (11), the expander (12) and the indoor heat exchanger (14) are circulated.

このため、起動時は圧縮機（11）から吐出された高圧冷媒により膨張機（12）がすぐに自力で回転することになる。起動後はバイパス通路（20）を閉じ、通常の冷凍サイクルへ移行する。こうすることで、上記と同様に起動トルクを低減しながら運転を開始できる。   For this reason, at the time of starting, the expander (12) is immediately rotated by its own power by the high-pressure refrigerant discharged from the compressor (11). After the start-up, the bypass passage (20) is closed and the normal refrigeration cycle is entered. By doing so, the operation can be started while reducing the starting torque as described above.

《発明の実施形態２》
次に、本発明の実施形態２について説明する。 << Embodiment 2 of the Invention >>
Next, Embodiment 2 of the present invention will be described.

図２に示すように、この空調機（1）の冷媒回路（10）では、膨張機（12）の流入側配管（18b）における第１バイパス通路（20）と膨張機（12）との間に絞り機構（23）が設けられている。この絞り機構（23）には電動膨張弁が用いられている。   As shown in FIG. 2, in the refrigerant circuit (10) of the air conditioner (1), the space between the first bypass passage (20) and the expander (12) in the inflow side pipe (18b) of the expander (12). Is provided with a diaphragm mechanism (23). An electric expansion valve is used for the throttle mechanism (23).

この点を除き、冷媒回路（10）の構成は実施形態１と同様である。   Except for this point, the configuration of the refrigerant circuit (10) is the same as that of the first embodiment.

この実施形態２においては、実施形態１と同様に、圧縮機（11）の吸入冷媒の密度が小さくなる運転条件において、第１バイパス通路（20）を開くことによって冷媒回路（10）の高圧圧力が低下するのを防止できる。また、膨張機（12）の手前側に絞り機構（23）を設けているが、その絞り量は小さくすることができる。   In the second embodiment, as in the first embodiment, the high-pressure pressure of the refrigerant circuit (10) is opened by opening the first bypass passage (20) under operating conditions where the density of the refrigerant sucked by the compressor (11) is reduced. Can be prevented from decreasing. In addition, the throttle mechanism (23) is provided on the front side of the expander (12), but the throttle amount can be reduced.

このように、冷媒回路（10）の高圧圧力が低下するのを防止する運転を行う際に、第１バイパス通路（20）を開くことによって、膨張機（12）の手前側に設けた絞り機構（23）の絞り量を小さくすることができる。そのため、通常運転時には圧力損失の要因となる絞り機構（23）にＣＶ値の大きな弁を用いることができるので、通常運転時の圧力損失を抑えられる。   Thus, the throttle mechanism provided on the front side of the expander (12) by opening the first bypass passage (20) when performing the operation to prevent the high pressure of the refrigerant circuit (10) from decreasing. The aperture amount of (23) can be reduced. Therefore, a valve having a large CV value can be used for the throttle mechanism (23), which causes pressure loss during normal operation, so that pressure loss during normal operation can be suppressed.

《発明の実施形態３》
次に、本発明の実施形態３について説明する。 << Embodiment 3 of the Invention >>
Next, a third embodiment of the present invention will be described.

図３に示すように、この空調機（1）の冷媒回路（10）では、膨張機（12）の流入側配管（18b）と流出側配管（18c）とに第２バイパス通路（24）が接続されている。また、この第２バイパス通路（24）には、冷媒の流量を調整可能な第２バイパス流量調整機構（25）が設けられている。   As shown in FIG. 3, in the refrigerant circuit (10) of the air conditioner (1), the second bypass passage (24) is provided between the inflow side pipe (18b) and the outflow side pipe (18c) of the expander (12). It is connected. The second bypass passage (24) is provided with a second bypass flow rate adjustment mechanism (25) capable of adjusting the flow rate of the refrigerant.

このように、この実施形態３では、圧縮機（11）の吐出側（18a）と膨張機（12）の流入側（18b）とに接続され、かつ冷媒の流量を調整可能な第１バイパス流量調整機構（21）を有する第１バイパス通路（20）に加えて、膨張機（12）の流入側配管（18b）と流出側配管（18c）とに接続され、かつ冷媒の流量を調整可能な第２バイパス流量調整機構（25）を有する第２バイパス通路（24）を設けている。   As described above, in the third embodiment, the first bypass flow rate is connected to the discharge side (18a) of the compressor (11) and the inflow side (18b) of the expander (12) and the flow rate of the refrigerant can be adjusted. In addition to the first bypass passage (20) having the adjusting mechanism (21), it is connected to the inflow side pipe (18b) and the outflow side pipe (18c) of the expander (12), and the flow rate of the refrigerant can be adjusted. A second bypass passage (24) having a second bypass flow rate adjusting mechanism (25) is provided.

したがって、圧縮機（11）の吸入圧力が低下して吸入冷媒の密度が小さくなる運転条件では、第１バイパス通路（20）を開くことにより高圧圧力が低下するのを防止できる一方、圧縮機（11）の吸入圧力が上昇して吸入冷媒の密度が大きくなる運転条件では、第２バイパス通路（24）を開くことにより冷媒回路（10）の高圧圧力が上昇するのを防止できる。そのため、運転条件がどのように変化しても最適な運転が可能となる。   Therefore, under operating conditions where the suction pressure of the compressor (11) decreases and the density of the suction refrigerant decreases, it is possible to prevent the high pressure from decreasing by opening the first bypass passage (20), while the compressor ( Under the operating condition in which the suction pressure increases in 11) and the density of the suction refrigerant increases, the high pressure in the refrigerant circuit (10) can be prevented from increasing by opening the second bypass passage (24). Therefore, the optimum operation is possible regardless of how the operation conditions change.

《発明の実施形態４》
次に、本発明の実施形態４について説明する。 << Embodiment 4 of the Invention >>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.

図４に示すように、この空調機（1）の冷媒回路（10）では、第２四路切換弁（16）の代わりにブリッジ回路（19）が用いられている。   As shown in FIG. 4, in the refrigerant circuit (10) of the air conditioner (1), a bridge circuit (19) is used instead of the second four-way switching valve (16).

上記ブリッジ回路（19）は、４つの管路をブリッジ状に接続して構成され、４つのポート（P1，P2，P3，P4）を有している。上記４つの管路には、それぞれ逆止弁（CV）が設けられている。上記逆止弁（CV）は、第１ポート（P1）から第２ポート（P2）へ向かう冷媒流れと、第３ポート（P3）から第４ポート（P4）へ向かう冷媒流れと、第３ポート（P3）から第１ポート（P1）へ向かう冷媒流れと、第４ポート（P4）から第２ポート（P2）へ向かう冷媒流れを許容するように、各管路に設けられている。   The bridge circuit (19) is configured by connecting four pipes in a bridge shape and has four ports (P1, P2, P3, P4). Each of the four pipe lines is provided with a check valve (CV). The check valve (CV) includes a refrigerant flow from the first port (P1) to the second port (P2), a refrigerant flow from the third port (P3) to the fourth port (P4), and a third port. It is provided in each pipeline so as to allow the refrigerant flow from (P3) to the first port (P1) and the refrigerant flow from the fourth port (P4) to the second port (P2).

上記室外熱交換器（13）の第２端は、ブリッジ回路（19）の第１ポート（P1）に接続されている。該ブリッジ回路（19）の第２ポート（P2）は、膨張機（12）の流入側に接続されている。膨張機（12）の流出側は、上記ブリッジ回路（19）の第３ポート（P3）に接続されている。このブリッジ回路（19）の第４ポート（P4）は、室内熱交換器（14）の第１端に接続されている。   The second end of the outdoor heat exchanger (13) is connected to the first port (P1) of the bridge circuit (19). The second port (P2) of the bridge circuit (19) is connected to the inflow side of the expander (12). The outflow side of the expander (12) is connected to the third port (P3) of the bridge circuit (19). The fourth port (P4) of the bridge circuit (19) is connected to the first end of the indoor heat exchanger (14).

また、この冷媒回路（10）には、膨張機（12）の流入側配管（18b）における第１バイパス通路（20）と膨張機（12）との間から、膨張機（12）の膨張過程位置に高圧冷媒を導入する高圧インジェクション路（26）が設けられている。この高圧インジェクション路（26）には、インジェクション開閉弁（インジェクション開閉機構）（27）として、電動膨張弁が設けられている。   The refrigerant circuit (10) includes an expansion process of the expander (12) from between the first bypass passage (20) and the expander (12) in the inflow side pipe (18b) of the expander (12). A high-pressure injection path (26) for introducing a high-pressure refrigerant is provided at the position. The high-pressure injection path (26) is provided with an electric expansion valve as an injection on-off valve (injection on-off mechanism) (27).

このように、この実施形態４では、圧縮機（11）の吐出側（18a）と膨張機（12）の流入側（18b）とに接続され、かつ冷媒の流量を調整可能な第１バイパス流量調整機構（21）を有する第１バイパス通路（20）に加えて、膨張機（12）の流入側配管（18b）における第１バイパス通路（20）と膨張機（12）との間から、膨張機（12）の膨張過程位置に高圧冷媒を導入する高圧インジェクション路（26）を設け、この高圧インジェクション路（26）にインジェクション開閉機構（27）を設けている。   Thus, in Embodiment 4, the first bypass flow rate is connected to the discharge side (18a) of the compressor (11) and the inflow side (18b) of the expander (12) and the flow rate of the refrigerant can be adjusted. In addition to the first bypass passage (20) having the adjusting mechanism (21), expansion is performed from between the first bypass passage (20) and the expander (12) in the inflow side pipe (18b) of the expander (12). A high-pressure injection path (26) for introducing a high-pressure refrigerant is provided at the expansion process position of the machine (12), and an injection opening / closing mechanism (27) is provided in the high-pressure injection path (26).

したがって、圧縮機（11）の吸入圧力が低下して吸入冷媒の密度が小さくなる運転条件では、第１バイパス通路（20）を開くことにより高圧圧力が低下するのを防止できる一方、圧縮機（11）の吸入圧力が上昇して吸入冷媒の密度が大きくなる運転条件では、高圧インジェクション路（26）を開くことにより、実施形態３と同様に冷媒回路（10）の高圧圧力が上昇するのを防止できる。そのため、運転条件がどのように変化しても最適な運転が可能となる。   Therefore, under operating conditions where the suction pressure of the compressor (11) decreases and the density of the suction refrigerant decreases, it is possible to prevent the high pressure from decreasing by opening the first bypass passage (20), while the compressor ( In the operating condition in which the suction pressure increases in 11) and the density of the suction refrigerant increases, the high pressure pressure in the refrigerant circuit (10) increases as in the third embodiment by opening the high pressure injection passage (26). Can be prevented. Therefore, the optimum operation is possible regardless of how the operation conditions change.

《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。 << Other Embodiments >>
About the said embodiment, it is good also as the following structures.

例えば、上記実施形態では、本発明を冷暖房可能な空調機（1）に適用した例について説明したが、本発明は、空調機（1）に限らず、圧縮機（11）と膨張機（12）とが機械的に連結された冷凍装置であれば適用可能である。   For example, in the above embodiment, the example in which the present invention is applied to the air conditioner (1) capable of cooling and heating has been described. However, the present invention is not limited to the air conditioner (1), and the compressor (11) and the expander (12 ) Is mechanically connected to the refrigeration apparatus.

また、上記実施形態では、冷媒として二酸化炭素を用いているが、これに限らず、ＨＦＣ系冷媒、ＨＣ系冷媒、水、空気、アンモニアなどの自然冷媒等を用いても良い。   In the above embodiment, carbon dioxide is used as the refrigerant. However, the present invention is not limited to this, and natural refrigerants such as HFC refrigerant, HC refrigerant, water, air, and ammonia may be used.

さらに、上記実施形態では、膨張機（12）への吸入冷媒に圧縮機（11）の吐出ガス冷媒を混ぜることにより膨張機（12）への吸入冷媒の密度を調整し、圧縮機（11）での冷媒流量と膨張機（12）での冷媒流量をバランスさせるようにしているが、同時に圧縮機（11）の吸入冷媒の乾き度を制御して該吸入冷媒の密度を調整するようにしてもよい。その場合、本発明の制御（膨張機（12）側の制御）を行うことにより圧縮機（11）の吸入冷媒の湿り制御量を小さくすることができるので、圧縮機（11）の信頼性が低下しない。   Furthermore, in the above embodiment, the density of the refrigerant sucked into the expander (12) is adjusted by mixing the refrigerant discharged from the compressor (11) with the refrigerant sucked into the expander (12), and the compressor (11) The refrigerant flow rate at the compressor and the refrigerant flow rate at the expander (12) are balanced, and at the same time, the density of the suction refrigerant is adjusted by controlling the dryness of the suction refrigerant of the compressor (11). Also good. In that case, by performing the control of the present invention (control on the side of the expander (12)), the amount of wet control of the suction refrigerant of the compressor (11) can be reduced, so that the reliability of the compressor (11) is improved It does not decline.

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。   In addition, the above embodiment is an essentially preferable illustration, Comprising: It does not intend restrict | limiting the range of this invention, its application thing, or its use.

以上説明したように、本発明は、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路を備え、膨張機と圧縮機とが機械的に連結された冷凍装置について有用である。   As described above, the present invention is useful for a refrigeration apparatus that includes a refrigerant circuit that performs a vapor compression refrigeration cycle and mechanically connects an expander and a compressor.

本発明の実施形態１に係る空調機の冷媒回路図である。It is a refrigerant circuit figure of the air conditioner concerning Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施形態２に係る空調機の冷媒回路図である。It is a refrigerant circuit figure of the air conditioner concerning Embodiment 2 of the present invention. 本発明の実施形態３に係る空調機の冷媒回路図である。It is a refrigerant circuit figure of the air conditioner concerning Embodiment 3 of the present invention. 本発明の実施形態４に係る空調機の冷媒回路図である。It is a refrigerant circuit diagram of the air conditioner concerning Embodiment 4 of the present invention. （Ａ）は本発明の冷媒回路におけるＰＨ線図、（Ｂ）はＰＳ線図である。(A) is a PH diagram in the refrigerant circuit of the present invention, and (B) is a PS diagram. （Ａ）は従来の冷媒回路におけるＰＨ線図、（Ｂ）はＰＳ線図である。(A) is a PH diagram in a conventional refrigerant circuit, and (B) is a PS diagram.

符号の説明Explanation of symbols

1 空調機（冷凍装置）
10 冷媒回路
11 圧縮機
12 膨張機（膨張機構）
13 室外熱交換器（放熱器、蒸発器）
14 室内熱交換器（蒸発器、放熱器）
18a 吐出側配管（吐出側）
18b 流入側配管（流入側）
20 第１バイパス通路
21 第１バイパス流量調整弁（第１バイパス流量調整機構）
23 電動膨張弁（絞り機構）
24 第２バイパス通路
25 第２バイパス流量調整弁（第２バイパス流量調整機構）
26 高圧インジェクション路
27 インジェクション開閉機構 1 Air conditioner (refrigeration equipment)
10 Refrigerant circuit
11 Compressor
12 Expansion machine (expansion mechanism)
13 Outdoor heat exchanger (heat radiator, evaporator)
14 Indoor heat exchanger (evaporator, radiator)
18a Discharge side piping (discharge side)
18b Inflow side piping (inflow side)
20 First bypass passage
21 First bypass flow rate adjustment valve (first bypass flow rate adjustment mechanism)
23 Electric expansion valve (throttle mechanism)
24 Second bypass passage
25 Second bypass flow rate adjustment valve (second bypass flow rate adjustment mechanism)
26 High pressure injection path
27 Injection opening / closing mechanism

Claims (5)

圧縮機（11）と放熱器（13，14）と膨張機構（12）と蒸発器（14，13）とが接続されて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備え、
上記膨張機構（12）が冷媒の膨張により動力を発生する膨張機（12）により構成され、該膨張機（12）と圧縮機（11）とが機械的に連結された冷凍装置であって、
圧縮機（11）の吐出側（18a）と膨張機（12）の流入側（18b）とに接続された第１バイパス通路（20）を備え、
第１バイパス通路（20）には、冷媒の流量を調整可能な第１バイパス流量調整機構（21）が設けられていることを特徴とする冷凍装置。 A compressor (11), a radiator (13, 14), an expansion mechanism (12), and an evaporator (14, 13) are connected to each other, and a refrigerant circuit (10) for performing a vapor compression refrigeration cycle is provided.
The expansion mechanism (12) is constituted by an expander (12) that generates power by expansion of a refrigerant, and the expander (12) and the compressor (11) are mechanically connected to each other,
A first bypass passage (20) connected to the discharge side (18a) of the compressor (11) and the inflow side (18b) of the expander (12);
The first bypass passage (20) is provided with a first bypass flow rate adjustment mechanism (21) capable of adjusting the flow rate of the refrigerant. 請求項１において、
膨張機（12）の流入側配管（18b）における第１バイパス通路（20）と膨張機（12）との間に絞り機構（23）が設けられていることを特徴とする冷凍装置。 In claim 1,
A refrigeration system comprising a throttle mechanism (23) provided between the first bypass passage (20) and the expander (12) in the inflow side pipe (18b) of the expander (12). 請求項１において、
膨張機（12）の流入側配管（18b）と流出側配管（18c）とに接続された第２バイパス通路（24）を備え、
第２バイパス通路（24）には、冷媒の流量を調整可能な第２バイパス流量調整機構（25）が設けられていることを特徴とする冷凍装置。 In claim 1,
A second bypass passage (24) connected to the inflow side pipe (18b) and the outflow side pipe (18c) of the expander (12);
The refrigeration apparatus characterized in that the second bypass passage (24) is provided with a second bypass flow rate adjustment mechanism (25) capable of adjusting the flow rate of the refrigerant. 請求項１において、
膨張機（12）の流入側配管（18b）における第１バイパス通路（20）と膨張機（12）との間から、膨張機（12）の膨張過程位置に高圧冷媒を導入する高圧インジェクション路（26）を備え、該高圧インジェクション路（26）にインジェクション開閉機構（27）が設けられていることを特徴とする冷凍装置。 In claim 1,
A high-pressure injection path for introducing high-pressure refrigerant into the expansion process position of the expander (12) from between the first bypass passage (20) and the expander (12) in the inflow pipe (18b) of the expander (12) 26), and the high-pressure injection path (26) is provided with an injection opening / closing mechanism (27). 請求項１から４の何れか１つにおいて、
冷媒回路の冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする冷凍装置。 In any one of Claims 1-4,
A refrigeration apparatus characterized in that the refrigerant in the refrigerant circuit is carbon dioxide.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008128576A (en) * 2006-11-22 2008-06-05 Hitachi Appliances Inc Refrigerating cycle device
JP2009204201A (en) * 2008-02-27 2009-09-10 Panasonic Corp Refrigeration cycle device
WO2010021137A1 (en) * 2008-08-22 2010-02-25 パナソニック株式会社 Freeze cycling device
JP4806027B2 (en) * 2006-10-11 2011-11-02 パナソニック株式会社 Rotary expander

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6042557A (en) * 1983-08-18 1985-03-06 株式会社前川製作所 Method of recovering power by using volume type two phase current expansion machine
JP2004150750A (en) * 2002-10-31 2004-05-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method for determining pressure of high pressure cooling medium in refrigerating cycle device
JP2004150748A (en) * 2002-10-31 2004-05-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Refrigeration cycle device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6042557A (en) * 1983-08-18 1985-03-06 株式会社前川製作所 Method of recovering power by using volume type two phase current expansion machine
JP2004150750A (en) * 2002-10-31 2004-05-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method for determining pressure of high pressure cooling medium in refrigerating cycle device
JP2004150748A (en) * 2002-10-31 2004-05-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Refrigeration cycle device

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4806027B2 (en) * 2006-10-11 2011-11-02 パナソニック株式会社 Rotary expander
JP2008128576A (en) * 2006-11-22 2008-06-05 Hitachi Appliances Inc Refrigerating cycle device
JP2009204201A (en) * 2008-02-27 2009-09-10 Panasonic Corp Refrigeration cycle device
WO2010021137A1 (en) * 2008-08-22 2010-02-25 パナソニック株式会社 Freeze cycling device
CN102124285A (en) * 2008-08-22 2011-07-13 松下电器产业株式会社 Freeze cycling device
JPWO2010021137A1 (en) * 2008-08-22 2012-01-26 パナソニック株式会社 Refrigeration cycle equipment

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