JP2009092277A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力差が存在する作動流体が膨張機に流入する構成の冷凍サイクル装置において、作動流体の圧力差を動力回収可能とする。
【解決手段】第一圧縮機５１、第一放熱器５２、第一放熱器５２から膨張機５４への作動流体流量を調整する流量制御弁５３、第一圧縮機５１と動力軸で連結された膨張機５４、及び蒸発器５５を具備し、これらに順に作動流体を循環させる第一作動流体回路３０と、第二圧縮機５６、第二放熱器５７、膨張機５４、及び蒸発器５５を具備し、これらに順に作動流体を循環させる第二作動流体回路３１とを備え、これらの作動流体回路３０，３１で膨張機５４及び蒸発器５５を共有する冷凍サイクル装置９を構成し、膨張機５４は第一放熱器５２から第一流量制御弁５３を介して流入する作動流体を、該膨張機５４の膨張経路の途中に注入するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の放熱器を備えた冷凍サイクル装置に関する。

従来、圧縮機、凝縮器（放熱器）、膨張機、及び蒸発器の順に作動流体を循環させる作動流体回路を備え、前記膨張機で回収したエネルギーを前記圧縮機の動力として利用する、エネルギー回収型の冷凍サイクル装置が知られている。このようなエネルギー回収型の冷凍サイクル装置に備える膨張機には、動力回収を圧縮機と直結された軸により行う膨張機（以下、「圧縮機一体型膨張機」とする。）と、動力回収した運動エネルギーを一旦発電機で電気エネルギーに変換して回収する膨張機とがある。

また、冷凍サイクル装置では、圧縮機を流通する作動流体の質量循環量と膨張機を循環する作動流体の質量循環量が等しくなければならない。膨張機に流入する作動流体の密度をρｅ、圧縮機に吸入される作動流体の密度をρｃ、膨張機に流入する作動流体の体積循環量をＶｅ、圧縮機に吸入される作動流体の体積循環量をＶｃ、とすると「ρｅ／ρｃ＝Ｖｃ／Ｖｅ＝一定」という関係式が成立する。この式において、体積循環量Ｖｃ，Ｖｅは、それぞれ「シリンダ容積×回転数」で決定される冷凍サイクル装置固有の値であることから、Ｖｃ／Ｖｅは一定値であり、よって、ρｅ／ρｃも一定値となる。つまり、冷凍サイクル装置では、ρｅ／ρｃ（密度比）は常に一定でなければならないという「密度比一定の制約」がある。

圧縮機一体型膨張機を備えたエネルギー回収型の冷凍サイクル装置では、膨張機と圧縮機との回転数が同一となることから膨張機のみの回転数を自由に調整することができず、従って、膨張機は密度比一定の制約に基づいて最適に設計されるものの、運転条件が変化した場合に良好なエネルギー効率を維持することが困難であった。そこで、特許文献１の冷凍サイクル装置では、運転条件に応じて、放熱器から供給される作動流体をインジェクション路を通じて膨張機（膨張部）の膨張経路の途中に注入することにより、膨張機へ流入する作動流体の量を最適化している。

図１１は、特許文献１に記載の、膨張機の膨張経路の途中に作動流体を注入する構造を備えた従来の冷凍サイクル装置の構成を示す図である。図１１に示すように、特許文献１に記載の冷凍サイクル装置１０１の作動流体回路は、一軸で連結された圧縮部１１６ａと膨張部１１６ｂとを有する流体搬送装置１１６と、圧縮装置１１５と、放熱器１１７と、蒸発器１２０と、これらを接続する流路とで構成されている。さらに、この冷凍サイクル装置１０１では、膨張部１１６ｂへの作動流体流入量を調節するために、放熱器１１７から供給される作動流体を膨張部１１６ｂの膨張経路の途中に注入するインジェクション路１１４と、該インジェクション路１１４を通過する作動流体の流量を調節する流量調節機構１１９が備えられている。上記構成によれば、膨張部１１６ｂに流入する作動流体流量が過小である場合に、インジェクション路１１４を通じて作動流体が膨張部１１６ｂに供給される。
特開２００７−１３２６２２号公報

例えば給湯機と暖房機のように複数の用途を備える冷凍サイクル装置において、不足する圧縮能力を補い、また、凝縮器（放熱器）ごとに異なる作動流体圧力を与えることを目的として、一つの冷凍サイクル装置に複数の圧縮機を備えることが考えられる。上記特許文献１に記載の冷凍サイクル装置には複数の圧縮機（圧縮部１１６ａと圧縮装置１１５）が備えられているが、放熱器１１７を複数備えてこれらに異なる圧力の作動流体を流通させる形態については、想定されていない。また、特許文献１に記載の冷凍サイクル装置では、膨張部１１６ｂに流入する作動流体と、該作動流体の膨張経路の途中に注入される作動流体との圧力差は、流量調節機構１１９にて調整されている。しかし、流量調節機構１１９で作動流体が減圧されることにより回収されるエネルギーにロスが生じることとなる。

本発明は上記のような課題を解決するために為されたもので、圧縮機一体型膨張機を備えたエネルギー回収型の冷凍サイクル装置であって、各々に異なる圧力の作動流体を流通させる複数の放熱器を備え、冷凍サイクルの効率が良好となるように調整できるものを提供することを目的とする。

本発明の冷凍サイクル装置は、第一圧縮機と、第一放熱器と、前記第一圧縮機と動力軸で連結され、作動流体を減圧膨張させる際に回収した動力が前記第一圧縮機の駆動に用いられる膨張機と、蒸発器と、前記第一放熱器から前記膨張機に供給される作動流体の流量を調整する第一流量制御弁とを有し、前記第一圧縮機、前記第一放熱器、前記第一流量制御弁、前記膨張機、及び前記蒸発器の順に作動流体が循環するように形成されている第一作動流体回路と、第二圧縮機と、前記第一放熱器よりも高い圧力の作動流体が流れる第二放熱器と、前記膨張機と、前記蒸発器とを有し、前記第二圧縮機、前記第二放熱器、前記膨張機、及び前記蒸発器の順に作動流体が循環するように形成されている第二作動流体回路とを備えた、冷凍サイクル装置であって、前記膨張機は、前記第一放熱器から前記第一流量制御弁を介して流入する作動流体を、該膨張機の膨張経路の途中に注入するように構成されているものである。

また、前記冷凍サイクル装置は、前記第一作動流体回路の前記第一圧縮機の吐出側と前記第二作動流体回路の前記第二圧縮機の吐出側とを、弁（以下、バイパス弁という）を介して接続する第一バイパス路をさらに備えてもよい。

さらに、前記バイパス弁が流量制御弁であってもよい。

また、前記冷凍サイクル装置は、前記第二作動流体回路の前記第二放熱器の出口側と前記膨張機の入口側との間に、第二流量制御弁をさらに備えてもよい。

また、前記冷凍サイクル装置は、前記第一作動流体回路の前記第一放熱器の出口側と前記膨張機の入口側とを、開閉弁を介して接続する第二バイパス路をさらに備えてもよい。

本発明は、以下に示すような効果を奏する。

本発明によれば、第二放熱器から作動流体を膨張機へそのまま供給するとともに、第一放熱器から作動流体を膨張機の膨張経路の途中に注入することによって、膨張機に流入する作動流体（冷媒）の圧力差を余すことなく動力として回収することが可能となる。さらに、膨張機に注入される作動流体の流量を流量制御弁で調整することができる。これにより、膨張機の入口と第一圧縮機の入口との作動流体密度比を冷凍サイクルが高い効率を維持できるように調整可能となり、冷凍サイクル装置全体としての効率向上を図ることができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複説明を省略する。

［発明の概念］
まず、本発明の概念を、図１に示す冷凍サイクル装置９を用いて説明する。図１は本発明の概念を説明する冷凍サイクル装置の構成を示す図、図２は図１に示す冷凍サイクル装置のｐ−ｈ線図である。

冷凍サイクル装置９は、それぞれに放熱器及び圧縮機を備えた第一作動流体回路３０と第二作動流体回路３１とを有する。

第一作動流体回路３０は、作動流体（冷媒）として二酸化炭素冷媒を使用し、第一圧縮機５１と、第一放熱器５２と、膨張機５４と、蒸発器５５と、第一流量制御弁５３とを具備している。これらの第一圧縮機５１、第一放熱器５２、第一流量制御弁５３、膨張機５４、及び蒸発器５５が流路で順次接続されて、作動流体が循環する第一作動流体回路３０が形成されている。

第一圧縮機５１の動力軸と膨張機５４の動力軸とは一軸に連結され、膨張機５４にて作動流体が膨張する際に回収された動力が第一圧縮機５１の駆動に利用されている。

また、膨張機５４は、第一放熱器５２から第一流量制御弁５３を介して流入する作動流体を、該膨張機５４の膨張経路の途中に注入（インジェクション）するように構成されている。前記第一流量制御弁５３は、第一放熱器５２から膨張機５４に供給される作動流体の流量を調整する弁である。具体的には、第一放熱器５２から膨張機５４への作動流体回路は、膨張機５４の膨張経路の途中に注入されるインジェクション路４３に形成されており、該インジェクション路４３に、膨張機５４へ供給される作動流体の流量を調整する第一流量制御弁５３が備えられている。

一方、第二作動流体回路３１は、第二圧縮機５６と、第一放熱器５２よりも高い圧力の作動流体が流れる第二放熱器５７と、膨張機５４と、蒸発器５５とを具備している。これらの第二圧縮機５６、第二放熱器５７、膨張機５４、及び蒸発器５５が流路で順次接続されて、作動流体が循環する第二作動流体回路３１が形成されている。

上記二つの作動流体回路３０，３１は、膨張機５４及び蒸発器５５を共有していて、該膨張機５４には並列に設けられた二つの放熱器５２，５７から作動流体が流入している。そして、第二作動流体回路３１の第二放熱器５７を流れる作動流体は、第一作動流体回路３０の第一放熱器５２を流れる作動流体よりも高圧である。

続いて、第一放熱器５２と第二放熱器５７とで同時に熱交換を行う場合の冷凍サイクル装置９の動作について説明する。

冷凍サイクル装置９の第一作動流体回路３０では、第一圧縮機５１により高温高圧に圧縮されて吐出された作動流体は、第一放熱器５２を通じて空気や水などの外部流体に放熱したのち、膨張機５４を通じて減圧される。この減圧時に膨張機５４で回収された動力は第一圧縮機５１の駆動に用いられる。このときの、作動流体の流れはｐ−ｈ線図（図２）にＡ→Ｆ→Ｄ→Ｅで示されている。また、冷凍サイクル装置９の第二作動流体回路３１では、第二圧縮機５６により高温高圧に圧縮されて吐出された作動流体は、第二放熱器５７を通じて空気や水などの外部流体に放熱したのち、膨張機５４を通じて減圧される。このときの、作動流体の流れはｐ−ｈ線図（図２）にＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅで示されている。そして、膨張機５４で合流し該膨張機５４にて減圧された作動流体は、蒸発器５５に導かれ該蒸発器５５にて蒸発して吸熱したのち、再び、第一圧縮機５１又は第二圧縮機５６に吸入される。

上記において、第一放熱器５２から膨張機５４へ導入される作動流体は、該膨張機５４の膨張経路の途中にその作動流体圧力に応じて注入（インジェクション）される。つまり、膨張機５４の膨張経路において圧力の高い側の作動流体が膨張される過程の途中で、圧力の低い側の作動流体が注入されるのである。

また、第一放熱器５２を流れて膨張機５４の膨張経路の途中に注入される作動流体の流量は、実際の膨張機５４に流入する作動流体と第一圧縮機５１に流入する作動流体と密度比Ｒが最適密度比Ｒｔに近づくように、第一流量制御弁５３にて調整される。この第一流量制御弁５３における作動流体の流量の調整については、後ほど詳細に説明する。

ここで、冷凍サイクル装置９の特徴について、比較例と対比しながら説明する。図９は図１に示す冷凍サイクル装置の比較例としての冷凍サイクル装置の構成を示す図、図１０は図９に示す冷凍サイクル装置のｐ−ｈ線図である。

まず、比較例としての冷凍サイクル装置９０の構成について説明する。図９に示すように、冷凍サイクル装置９０は、それぞれに放熱器を備えた第一作動流体回路９１と第二作動流体回路９２とを有する。第一作動流体回路９１は、第一圧縮機５１、第一放熱器５２、第一圧縮機５１と動力軸で連結された膨張機５４、及び蒸発器５５を具備しており、この順番に作動流体が循環するように流路が設けられている。また、第二作動流体回路９２は、第二圧縮機５６、第一放熱器５２よりも高い圧力の作動流体が流れる第二放熱器５７、前記膨張機５４、及び前記蒸発器５５を具備しており、この順に作動流体が循環するように流路が設けられている。

上記冷凍サイクル装置９０では、二つの作動流体回路９１，９２が膨張機５４及び蒸発器５５を共有していて、該膨張機５４には並列に設けられた二つの放熱器５２，５７から作動流体が流入する。このため、冷凍サイクル装置９０の第二放熱器５７と膨張機５４とを接続する流路に減圧弁９３が備えられて、ｐ−ｈ線図（図１０）においてＣ→Ｄに示されるように、第一放熱器５２を流れる作動流体と第二放熱器５７を流れる作動流体との圧力差を解消して膨張機５４に流入させている。しかしながら、冷凍サイクル装置９０では、作動流体が減圧弁９３で減圧されるぶんだけエネルギーロスが生じることとなる。

これに対し、本発明に係る冷凍サイクル装置９では、図１及び図２に示すように、第一放熱器５２から膨張機５４へ導入される作動流体は、該膨張機５４の膨張経路の途中にその作動流体圧力に応じて注入される。このように、圧力の高い側の作動流体を膨張機５４へそのまま供給するとともに、圧力の低い側の作動流体を膨張機５４の膨張経路の途中に注入することによって、膨張機５４に流入する作動流体の圧力差を余すことなく動力として回収することが可能となる。つまり、冷凍サイクル装置９のｐ−ｈ線図（図２）に示すように、膨張機５４に流入した圧力の高い側の作動流体が、圧力の低い側の作動流体の圧力まで減圧されている過程（Ｃ→Ｄ）で放出するエネルギーも動力として回収することができ、冷凍サイクル装置全体としての効率向上を図ることができる。

さらに、本発明に係る冷凍サイクル装置９では、第一放熱器５２を流れて膨張機５４の膨張経路の途中に注入される作動流体の流量が、第一流量制御弁５３にて調整される。よって、膨張機５４の動力軸と第一圧縮機５１の動力軸とが連結されていても、膨張機５４に流入する作動流体量を増減調整できる。このように、膨張機５４を通る作動流体循環量を作動流体温度等の条件に対応させて増減調整することにて、密度比一定の制約を解消して、常時高い運転効率が確保できるように冷凍サイクルの運転条件を自由に定めることが可能となり、より高効率の冷凍サイクル装置９を提供できる。

［実施の形態］
以下、上述の本発明の概念を具現化した本発明の実施の形態を説明する。ここでは、上述の冷凍サイクル装置９を、第一熱交換器ユニットとしての暖房ユニット７と第二熱交換器ユニットとしての給湯ユニット８とを備えたヒートポンプ式給湯及び暖房装置に適用している。

先ず、ヒートポンプ式給湯及び暖房装置のハードウエアの構成について説明する。図３は本発明の実施の形態に係る冷凍サイクル装置の構成を示す図である。

ヒートポンプ式給湯及び暖房装置において、冷凍サイクル装置９の第一放熱器は暖房用熱交換器５２であり、同じく第二放熱器は給湯用熱交換器５７である。一般に、給湯用途として要求されている温水の温度は、暖房用途の温水の温度に比べて高い。例えば、給湯用途の温水の温度は６５度、暖房用途の温水の温度は５０度と設定されることがある。そして、冷凍サイクルの高圧側の作動流体圧力は、放熱器（熱交換器）に要求される温度が高くなるほど大きくする必要があるので、暖房用熱交換器５２の高圧側の作動流体回路よりも給湯用熱交換器５７の高圧側の作動流体回路の作動流体圧力が高くなる。例えば、作動流体として二酸化炭素を用いた冷凍サイクルでは、給湯用途の冷凍サイクルの高圧側で要求されている作動流体圧力は１０〜１２ＭＰａ、暖房用途の冷凍サイクルの高圧側で要求されている作動流体圧力は８〜１０ＭＰａとなる。

図３に示すように、給湯ユニット８は、給湯用水を作動流体で加熱する給湯用熱交換器５７と、加熱された給湯用水を貯蔵する貯湯タンク１１と、給湯用水を導く給湯用水回路４０とを含んで構成され、給湯運転時に給湯用熱交換器５７において作動流体と給湯用水との間で熱交換が行われる。また、暖房ユニット７は、暖房用水を作動流体で加熱する暖房用熱交換器５２と、加熱された暖房用水を放熱するラジエータ１３と、暖房用水を導く暖房用水回路４１とを含んで構成され、暖房運転時に暖房用熱交換器５２において作動流体と暖房用水との間で熱交換が行われる。

冷凍サイクル装置９には、暖房ユニット７の暖房用熱交換器５２が含まれている第一作動流体回路３０が備えられている。第一作動流体回路３０には、作動流体を昇圧する第一圧縮機５１と、該第一圧縮機５１で昇圧された作動流体を冷却する暖房用熱交換器５２と、冷却された作動流体を減圧膨張することにより動力を取り出す膨張機５４と、該膨張機５４で減圧膨張した作動流体を蒸発させる蒸発器５５とが備えられている。これらの第一圧縮機５１、第一放熱器５２、第一流量制御弁５３、膨張機５４、及び蒸発器５５が流路で順次接続されて、作動流体が循環する第一作動流体回路３０が形成されている。

第一圧縮機５１の動力軸と膨張機５４の動力軸とは連結されており、膨張機５４で作動流体が等エントロピー膨張する際に回収されるエネルギーが、第一圧縮機５１の駆動に利用される。

この第一作動流体回路３０において、暖房用熱交換器５２から膨張機５４へ作動流体を供給する流路は、該膨張機５４の膨張経路の途中に作動流体を導入するインジェクション路４３として構成されている。このインジェクション路４３には、膨張機５４へ注入される作動流体の流量を調整する第一流量制御弁５３が設けられている。なお、作動流体を膨張経路の途中に注入する機構を備えた膨張機５４には、例えば、国際公開番号ＷＯ２００６／０１３９５９の国際公開公報に記載された、膨張室の流入側の液体（高圧流体）の一部を膨張室の吸入／膨張経路位置にバイパスさせる膨張機の構成を採用することができる。

さらに、冷凍サイクル装置９には、給湯ユニット８の給湯用熱交換器５７が含まれている第二作動流体回路３１が備えられている。第二作動流体回路３１には、該作動流体を昇圧する第二圧縮機５６と、第二圧縮機５６で昇圧された作動流体を冷却する給湯用熱交換器５７と、給湯用熱交換器５７から膨張機５４への作動流体の流量を調整する第二流量制御弁５８と、膨張機５４と、蒸発器５５とが備えられている。これらの第二圧縮機５６、第二放熱器５７、膨張機５４、及び蒸発器５５が流路で順次接続されて、作動流体が循環する第二作動流体回路３１が形成されている。

上記構成の第一作動流体回路３０と第二作動流体回路３１とにおいて、膨張機５４と蒸発器５５とは共有されており、並列に設けられた暖房用熱交換器５２と給湯用熱交換器５７とから、圧力差を有する作動流体が膨張機５４に流入することとなる。

また、冷凍サイクル装置９には、第一作動流体回路３０の第一圧縮機５１の出口側と第二作動流体回路３１の第二圧縮機５６の出口側とを、弁（以下、バイパス弁とする）を介して接続する第一バイパス路３２が設けられている。本実施の形態では、前記バイパス弁は第三流量制御弁１０である。バイパス弁として第三流量制御弁１０を採用すれば、第一作動流体回路３０と第二作動流体回路３１との作動流体流量のバランスをより精密に調整することが可能となる点で優位であるが、バイパス弁として開閉弁を採用することもできる。

このように冷凍サイクル装置９に第一バイパス路３２を備えることにより、該第一バイパス路３２を通じて、第二作動流体回路３１と第一作動流体回路３０との作動流体の流量バランスを調整することができ、冷凍サイクルの高効率化を図ることができる。また、給湯用熱交換器（第二放熱器）５７のみで熱交換を行う場合に、第一バイパス路３２を通じて、膨張機５４で取り出した動力で動く第一圧縮機５１、第二放熱器５７、膨張機５４、及び蒸発器５５を作動流体が順に循環する回路が形成され、冷凍サイクルを効率的に運転することができる。

さらに、冷凍サイクル装置９には、第一作動流体回路３０の暖房用熱交換器（第一放熱器）５２の出口側と膨張機５４の入口側とを、開閉弁３７を介して接続する第二バイパス路３９が設けられている。

このように冷凍サイクル装置９に第二バイパス路３９を備えることにより、暖房用熱交換器（第一放熱器）５２のみで熱交換を行う場合に、暖房用熱交換器５２から第二バイパス路３９を通じて膨張機５４に流入する流路を含んで、第一圧縮機５１、暖房用熱交換器５２、膨張機５４、及び蒸発器５５を作動流体が順に循環する作動流体回路を形成することができる。この作動流体回路では、暖房用熱交換器５２から第一流量制御弁５３を介して膨張機５４の膨張経路へ作動流体が注入されることによって、膨張機５４に流入する作動流体の量が調整される。

続いて、冷凍サイクル装置９の制御系統の構成について説明する。

図３に示すように、冷凍サイクル装置９は、その制御を司る制御装置６０を備えている。この制御装置６０は、例えば、マイクロコンピュータで構成され、その内部メモリ（図示せず）に格納されたプログラム等をそのＣＰＵ（図示せず）が実行することにより、冷凍サイクル装置９の制御装置６０として機能する。制御装置６０の内部メモリに格納されたプログラム等には、冷凍サイクル装置９を制御するための制御プログラム及び該制御プログラム内で実行される制御サブプログラム等が含まれ、各種データ等には、冷凍サイクル装置９の運転モードごとの初期条件を定めた運転初期条件データ、外気温と最適密度比との関係を定めたデータテーブル、設定暖房能力値、設定給湯能力値、及び各種調整量等が含まれる。

制御装置６０には無線通信機能が備えられていて、該制御装置６０には、ＯＮ／ＯＦＦや運転モードの切り替え、給湯能力（温度）の設定、及び暖房能力（温度）の設定等を行う操作ボタンが設けられた操作具６１を通じて操作指令が入力される。

また、冷凍サイクル装置９には、外気の温度を検出する外気温度検出手段１９が備えられている。この外気温度検出手段１９は、例えば、温度センサで構成され、制御装置６０に検出信号が入力される。

さらに、給湯ユニット８の給湯用水回路４０には、給湯用熱交換器５７の前後を流れる給湯用水の温度を検出する給湯用熱交換器出口水温検出手段１７と、給湯用熱交換器入口水温検出手段１８とが備えられている。また、暖房ユニット７の暖房用水回路４１には、暖房用熱交換器５２の前後を流れる暖房用水の温度を検出する暖房用熱交換器出口水温検出手段１５と、暖房用熱交換器入口水温検出手段１６とが備えられている。これらの水温検出手段１５，１６，１７，１８は、例えば、温度センサで構成され、制御装置６０に検出信号が入力される。

そして、制御装置６０は、各水温検出手段１５，１６，１７，１８、外気温度検出手段１９、圧縮機５１，５６、及び操作具６１から入力される信号に基づいて処理及び演算を行い、その結果に基づいて、第一流量制御弁５３、第二流量制御弁５８、開閉弁３７、及び第三流量制御弁１０の各弁５３，５８，３７，１０や、第一圧縮機５１及び第二圧縮機５６の各圧縮機５１，５６へ、適宜制御信号を出力してこれらを制御する。

なお、制御装置６０は、給湯能力Ｑ_ｋと、暖房能力Ｑ_ｄと、第一圧縮機５１の入口の作動流体温度と、第一圧縮機５１の入口の作動流体圧力と、膨張機５４の入口の作動流体温度と、膨張機５４の入口の作動流体圧力と、膨張機５４の入口と第一圧縮機５１の入口との作動流体の密度比Ｒとを算出する。具体的には、以下のようにしてこれらを算出する。

暖房用熱交換器５２の入口、暖房用熱交換器５２の出口、及び膨張機５４の入口の各々について、作動流体温度及び作動流体圧力は、暖房用熱交換器５２の入口水温、暖房用熱交換器５２の出口水温、及び第一圧縮機５１の運転周波数から冷凍サイクルの高圧側を推定して、算出する。算出された作動流体温度及び作動流体圧力から、作動流体の特性データを参照して、作動流体の比エンタルピーや作動流体密度を算出する。

同様に、膨張機５４の入口の作動流体密度及び作動流体圧力は、外気温度、第一圧縮機５１の運転周波数、及び第二圧縮機５６の運転周波数から冷凍サイクルの低圧側を推定し、算出する。

また、第一圧縮機５１の作動流体重量流量Ｇ_１は、第一圧縮機５１の運転周波数及び第二圧縮機５６の運転周波数と比例関係にあるので、これらの運転周波数に基づいて算出する。

また、暖房能力Ｑ_ｄは、第一圧縮機５１を流れる作動流体重量流量Ｇ_１と、暖房用熱交換器５２の入口と出口との作動流体のエンタルピーの差とを乗じて、算出する。

同様に、給湯能力Ｑ_ｋは、第二圧縮機５６を流れる作動流体重量流量Ｇ_２と、給湯用熱交換器５７の入口と出口との作動流体のエンタルピーの差とを乗じて、算出する。

［冷凍サイクル装置９の制御の流れ］
続いて、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置９の制御の流れについて説明する。冷凍サイクル装置９は、給湯及び暖房運転モード、給湯（単独）運転モード、及び暖房（単独）運転モードを有していて、各運転モードにより給湯運転及び暖房運転のうち、いずれか一方若しくは両方を行うことができる。

図４は冷凍サイクル装置の制御の流れ図である。図４に示すように、制御装置６０は、操作具６１で運転モードが指定された旨の指令が入力されると（ステップＳ００１）、運転モードが給湯及び暖房運転モード、給湯運転モード、又は暖房運転モードのいずれであるかを決定し（ステップＳ００２）、当該運転モードに応じた制御サブプログラム及び初期運転条件を読み出して（ステップＳ００３，Ｓ００５，Ｓ００７）、各運転モードに応じた制御サブプログラムを実行する（ステップＳ００４，Ｓ００６，Ｓ００８）。以下、各運転モード別に制御の流れを説明する。

［給湯及び暖房運転モード］
まず、給湯及び暖房運転モードの冷凍サイクル装置９の制御の流れについて、図５及び図６を用いて説明する。図５は運転初期条件を説明する図、図６は給湯及び暖房運転モードの冷凍サイクル装置の制御の流れ図である。

給湯及び暖房運転モードの制御サブプログラムが実行され（図４のステップＳ００４）、給湯及び暖房運転モードの制御が開始されると、制御装置６０は、初期運転条件に基づいて各弁５３，５８，３７，１０に制御信号を出力して、各弁５３，５８，３７，１０を開閉させるとともに（ステップＳ１０１）、各圧縮機５１，５６に制御信号を出力して、各圧縮機５１，５６を動作させる（ステップＳ１０２）。

図５に示すように、給湯及び暖房運転モードの初期運転条件は、第一流量制御弁５３と第二流量制御弁５８と第三流量制御弁１０とをいずれも開放し、開閉弁３７は全閉し、第一圧縮機５１と第二圧縮機５６とを動作させるものである。この運転条件の冷凍サイクル装置９では、第二圧縮機５６から吐出される作動流体は、第一作動流体回路３０と第二作動流体回路３１との両方を流れることとなる。

制御装置６０は、作動流体の流れが安定したところで、冷凍サイクル装置９の運転状況を示す各種数値を取得する（ステップＳ１０３）。すなわち、制御装置６０は、外気温度検出手段１９と、給湯用熱交換器入口水温検出手段１８と、給湯用熱交換器出口水温検出手段１７と、暖房用熱交換器入口水温検出手段１６と、暖房用熱交換器出口水温検出手段１５との検出値を取得し、さらに、第一圧縮機５１と第二圧縮機５６との運転周波数の値を取得する。

そして、制御装置６０は、検出された外気温度、給湯用熱交換器入口水温、給湯用熱交換器出口水温、暖房用熱交換器入口水温、暖房用熱交換器出口水温、第一圧縮機５１の運転周波数、及び第二圧縮機５６の運転周波数に基づいて、給湯能力Ｑ_ｋ、暖房能力Ｑ_ｄ、第一圧縮機５１の入口の作動流体温度及び作動流体圧力、並びに膨張機５４の入口の作動流体温度及び作動流体圧力を算出する。さらに制御装置６０は、算出されたこれらの値に基づいて、第一圧縮機５１の入口と膨張機５４の入口の作動流体密度比Ｒ（以下、単に「密度比Ｒ」と記載する。）を算出する（ステップＳ１０４）。

続いて、制御装置６０は、密度比Ｒの調整を行う。具体的には、制御装置６０は、算出された密度比Ｒと予め設定された最適密度比Ｒｔとを比較し、密度比Ｒが最適密度比Ｒｔよりも小さい場合には（ステップＳ１０５のＹＥＳ）、密度比Ｒを増大させて密度比Ｒを最適密度比Ｒｔに近づける制御を行い（ステップＳ１０８）、密度比Ｒが最適密度比Ｒｔよりも大きい場合には（ステップＳ１０６のＹＥＳ）、密度比Ｒを減少させて密度比Ｒを最適密度比Ｒｔに近づける制御を行う（ステップＳ１０７）。なお、最適密度比Ｒｔは、作動流体温度に応じて定められている値であり、算出された作動流体温度に基づいて制御装置６０に予め設定されたテーブルを参照して定められる。

密度比Ｒを最適密度比Ｒｔに近づけるための制御は、運転モードによって異なり、以下に、給湯及び暖房運転モードでの制御について説明する。第一圧縮機５１を流れる作動流体重量流量をＧ_１、第二圧縮機５６を流れる作動流体重量流量をＧ_２、第一バイパス路３２を通じて暖房用熱交換器５２を流れる作動流体流量比をｈ、暖房用熱交換器５２を流れる作動流体重量流量を｛Ｇ_１＋Ｇ_２×ｈ｝とすると、給湯用熱交換器５７を流れる作動流体重量流量は｛Ｇ_２×（１−ｈ）｝で表される。膨張機５４の入口の作動流体密度をρｅ、第一圧縮機５１の入口の作動流体の密度をρｃ、膨張機５４の吸入容積をＶｅ、第一圧縮機５１の吸入容積をＶｃとすると、次の式１の関係式が成立する。

［式１： ｛Ｇ_２×（１−ｈ）｝／ρｅ：Ｇ_１／ρｃ＝Ｖｅ：Ｖｃ］
式１を変形すると、次の式２となる。

［式２： ρｅ／ρｃ＝Ｖｃ／Ｖｅ×（１−ｈ）×Ｇ_２／Ｇ_１］
つまり、上記式２に示されるように、密度比Ｒ（＝ρｅ／ρｃ）を増大させる場合には、暖房用熱交換器５２を流れる作動流体流量比ｈを小さくすればよいことがわかる。

よって、前記ステップＳ１０８では、制御装置６０は、第一流量制御弁５３に制御信号を出力して、その開度を所定の調整量だけ小さくすることにより、暖房用熱交換器５２を流れる作動流体流量比ｈを小さくする。また、前記ステップＳ１０７では、制御装置６０は、第一流量制御弁５３に制御信号を出力して、その開度を所定の調整量だけ大きくすることにより、暖房用熱交換器５２を流れる作動流体流量比ｈを大きくする。なお、第一流量制御弁５３の開度の調整量については、予め制御装置６０に設定される。

前述の密度比の調整に続いて、制御装置６０は、給湯能力の調整を行う。具体的には、制御装置６０は、算出された給湯能力Ｑ_ｋと制御装置６０に予め設定された設定給湯能力Ｑ_ｋｔとを比較し、給湯能力Ｑ_ｋが設定給湯能力Ｑ_ｋｔよりも小さい場合は（ステップＳ１０９のＹＥＳ）、給湯用熱交換器５７の作動流体流量を増大させて給湯能力Ｑ_ｋを上昇させる制御を行い（ステップＳ１１２）、給湯能力Ｑ_ｋが設定給湯能力Ｑ_ｋｔよりも大きい場合は（ステップＳ１１０のＹＥＳ）、給湯用熱交換器５７の作動流体流量を減少させて給湯能力Ｑ_ｋを低下させる制御を行う（ステップＳ１１１）。

前記ステップＳ１１２において、制御装置６０は、第二圧縮機５６に制御信号を出力し、第二圧縮機５６の運転周波数を所定の調整量だけ増大させる。また、前記ステップＳ１１１において、制御装置６０は、第二圧縮機５６に制御信号を出力し、第二圧縮機５６の運転周波数を所定の調整量だけ減少させる。なお、第二圧縮機５６の運転周波数の調整量は、予め制御装置６０に設定される。

続いて、制御装置６０は、暖房能力の調整を行う。具体的には、制御装置６０は、算出された暖房能力Ｑ_ｄと制御装置６０に予め設定された設定暖房能力Ｑ_ｄｔとを比較し、暖房能力Ｑ_ｄが設定暖房能力Ｑ_ｄｔよりも小さい場合は（ステップＳ１１３のＹＥＳ）、暖房用熱交換器５２の作動流体流量を増大させて暖房能力Ｑ_ｄを上昇させる制御を行い（ステップＳ１１６）、暖房能力Ｑ_ｄが設定暖房能力Ｑ_ｄｔよりも大きい場合は（ステップＳ１１４のＹＥＳ）、暖房用熱交換器５２の作動流体流量を減少させて暖房能力Ｑ_ｄを低下させる制御を行う（ステップＳ１１５）。

前記ステップＳ１１６において、制御装置６０は、第一圧縮機５１に制御信号を出力し、第一圧縮機５１の運転周波数を所定の調整量だけ増大させる。また、前記ステップＳ１１５において、制御装置６０は、第一圧縮機５１に制御信号を出力し、第一圧縮機５１の運転周波数を所定の調整量だけ減少させる。なお、前記各調整量は、予め制御装置６０に設定される。

暖房能力の調整を終えると、冷凍サイクル装置９の制御の流れはステップＳ１０１に戻り、制御装置６０はステップＳ１０１〜ステップＳ１１６の処理を繰り返す。これにより、需要に応じて給湯能力及び暖房能力が調整される。また、密度比Ｒは最適密度比Ｒｔに近づき、やがて、密度比Ｒは最適密度比Ｒｔを維持するので、冷凍サイクル装置９は冷凍サイクルの効率が良好となるように常に調整される。

［給湯運転モード］
次に、給湯運転モードの冷凍サイクル装置９の制御の流れについて、図５及び図７を用いて説明する。図５は運転初期条件を説明する図、図７は給湯運転モードの冷凍サイクル装置の制御の流れ図である。

給湯運転モードの制御サブプログラムが実行され（図４のステップＳ００６）、給湯運転モードの制御が開始されると、制御装置６０は、初期運転条件に基づいて各弁５３，５８，３７，１０に制御信号を出力して、各弁５３，５８，３７，１０を開閉させるとともに（ステップＳ３０１）、圧縮機５１に制御信号を出力して、圧縮機５１を動作させる（ステップＳ３０２）。

図５に示すように、給湯運転モードの初期運転条件は、第一流量制御弁５３と第二流量制御弁５８と第三流量制御弁１０とを開放し、開閉弁３７は閉止し、第一圧縮機５１は動作させ、第二圧縮機５６は停止するものである。この運転条件の冷凍サイクル装置９では、第一圧縮機５１から吐出される作動流体は給湯用熱交換器５７を流れる。なお、暖房用水回路４１に暖房用水が循環しないため、暖房用熱交換器５２にて作動流体と水との熱交換は行われない。

制御装置６０は、作動流体の流れが安定したところで、冷凍サイクル装置９の運転状況を示す各種数値を取得する（ステップＳ３０３）。すなわち、制御装置６０は、外気温度検出手段１９と、給湯用熱交換器入口水温検出手段１８と、給湯用熱交換器出口水温検出手段１７との検出値を取得し、さらに、第一圧縮機５１の運転周波数の値を取得する。

そして、制御装置６０は、検出された外気温度と、給湯用熱交換器入口水温と、給湯用熱交換器出口水温と、第一圧縮機５１の運転周波数とに基づいて、給湯能力Ｑ_ｋと、第一圧縮機５１の入口の作動流体温度及び作動流体圧力、並びに膨張機５４の入口の作動流体温度及び作動流体圧力を算出する。さらに、制御装置６０は、算出されたこれらの値に基づいて、第一圧縮機５１の入口と膨張機５４の入口の作動流体の密度比Ｒを算出する（ステップＳ３０４）。

続いて、制御装置６０は、密度比Ｒの調整を行う。具体的には、制御装置６０は、算出された密度比Ｒと予め設定された最適密度比Ｒｔとを比較し、密度比Ｒが最適密度比Ｒｔよりも小さい場合には（ステップＳ３０５のＹＥＳ）、密度比Ｒを増大させて密度比Ｒを最適密度比Ｒｔに近づける制御を行い（ステップＳ３０８）、密度比Ｒが最適密度比Ｒｔよりも大きい場合には（ステップＳ３０６のＹＥＳ）、密度比Ｒを減少させて密度比Ｒを最適密度比Ｒｔに近づける制御を行う（ステップＳ３０７）。

なお、最適密度比Ｒｔは、作動流体温度に応じて定められている値であり、算出された作動流体温度に基づいて制御装置６０に予め設定されたテーブルを参照して定められる。

ここで、給湯運転モードでの密度比Ｒを最適密度比Ｒｔに近づけるための制御について説明する。

第一圧縮機５１を流れる作動流体重量流量をＧ_１、暖房用熱交換器５２を流れる作動流体重量流量を｛Ｇ_１×ｊ｝とすると、給湯用熱交換器５７を流れる作動流体重量流量は｛（１−ｊ）×Ｇ_１｝で表される。

さらに、膨張機５４の入口の作動流体密度をρｅ、第一圧縮機５１の入口の作動流体密度をρｃ、膨張機５４の吸入容積をＶｅ、第一圧縮機５１の吸入容積をＶｃとすると、次の式３が成立する。

［式３： （１−ｊ）×Ｇ_１／ρｅ：Ｇ_１／ρｃ＝Ｖｅ：Ｖｃ］
式５を変形すると、次の式４となる。

［式４： ρｅ／ρｃ＝Ｖｃ／Ｖｅ×（１−ｊ）］
つまり、上記式４に示されているように、膨張機５４の入口と第一圧縮機５１の入口の作動流体の密度比Ｒ（＝ρｅ／ρｃ）を増大させる場合には、暖房用熱交換器５２への作動流体流量比ｊを小さくすればよいことがわかる。

よって、前記ステップＳ３０８では、制御装置６０は、第一流量制御弁５３に制御信号を出力して、その開度を所定の調整量だけ小さくすることにより、暖房用熱交換器５２を流れる作動流体流量比ｊを小さくする。また、前記ステップＳ３０７では、制御装置６０は、第一流量制御弁５３に制御信号を出力して、その開度を所定の調整量だけ大きくすることにより、暖房用熱交換器５２を流れる作動流体流量比ｊを大きくする。なお、前記各調整量については、予め制御装置６０に設定される。

前述の密度比の調整に続いて、制御装置６０は、給湯能力の調整を行う。具体的には、制御装置６０は、算出された給湯能力Ｑ_ｋと制御装置６０に予め設定された設定給湯能力Ｑ_ｋｔとを比較し、給湯能力Ｑ_ｋが設定給湯能力Ｑ_ｋｔよりも小さい場合は（ステップＳ３０９のＹＥＳ）、給湯用熱交換器５７の作動流体流量を増大させて給湯能力Ｑ_ｋを上昇させる制御を行い（ステップＳ３１２）、給湯能力Ｑ_ｋが設定給湯能力Ｑ_ｋｔよりも大きい場合は（ステップＳ３１０のＹＥＳ）、給湯用熱交換器５７の作動流体流量を減少させて給湯能力Ｑ_ｋを低下させる制御を行う（ステップＳ３１１）。

前記ステップＳ３１２において、制御装置６０は、第一圧縮機５１に制御信号を出力し該第一圧縮機５１の運転周波数を所定の調整量だけ増大させる。また、前記ステップＳ３１１において、制御装置６０は、第一圧縮機５１に制御信号を出力し該第一圧縮機５１の運転周波数を所定の調整量だけ減少させる。なお、前記各調整量は、予め制御装置６０に設定される。

給湯能力の調整を終えると、冷凍サイクル装置９の制御の流れはステップＳ３０１に戻り、制御装置６０はステップＳ３０１〜ステップＳ３１２の処理を繰り返す。これにより、需要に応じて給湯能力が調整される。また、密度比Ｒは最適密度比Ｒｔに近づき、やがて、密度比Ｒは最適密度比Ｒｔを維持するので、冷凍サイクル装置９は冷凍サイクルの効率が良好となるように常に調整される。

［暖房運転モード］
次に、暖房運転モードの冷凍サイクル装置９の制御の流れについて、図５及び図８を用いて説明する。図５は運転初期条件を説明する図、図８は暖房運転モードの冷凍サイクル装置の制御の流れ図である。

暖房運転モードの制御サブプログラムが実行され（図４のステップＳ００８）、給湯運転モードの制御が開始されると、制御装置６０は、初期運転条件に基づいて各弁５３，５８，３７，１０に制御信号を出力して、各弁５３，５８，３７，１０を開閉させるとともに（ステップＳ２０１）、圧縮機５１に制御信号を出力して、圧縮機５１を動作させる（ステップＳ２０２）。

図５に示すように、暖房運転モードの初期運転条件は、第一流量制御弁５３と第二流量制御弁５８と開閉弁３７とを開放し、第三流量制御弁１０は全閉し、第一圧縮機５１は動作させ、第二圧縮機５６は停止するものである。この運転条件の冷凍サイクル装置９では、第一圧縮機５１から吐出され暖房用熱交換器５２を通じた作動流体は、第二バイパス路３９又はインジェクション路４３を通じて膨張機５４に流入することとなる。

制御装置６０は、作動流体の流れが安定したところで、冷凍サイクル装置９の運転状況を示す各種数値を取得する（ステップＳ２０３）。すなわち、制御装置６０は、外気温度検出手段１９と、暖房用熱交換器入口水温検出手段１６と、暖房用熱交換器出口水温検出手段１５との検出値を取得し、さらに、第一圧縮機５１の運転周波数の値を取得する。

そして、制御装置６０は、検出された外気温度と、暖房用熱交換器入口水温と、暖房用熱交換器出口水温と、第一圧縮機５１の運転周波数とに基づいて、暖房能力Ｑ_ｄと、第一圧縮機５１の入口の作動流体温度及び作動流体圧力、並びに膨張機５４の入口の作動流体温度及び作動流体圧力を算出する。さらに制御装置６０は、算出されたこれらの値に基づいて、第一圧縮機５１の入口と膨張機５４の入口の作動流体の密度比Ｒを算出する（ステップＳ２０４）。

続いて、制御装置６０は、密度比Ｒの調整を行う。具体的には、制御装置６０は、算出された密度比Ｒと予め設定された最適密度比Ｒｔとを比較し、密度比Ｒが最適密度比Ｒｔよりも小さい場合には（ステップＳ２０５のＹＥＳ）、密度比Ｒを増大させて密度比Ｒを最適密度比Ｒｔに近づける制御を行い（ステップＳ２０８）、密度比Ｒが最適密度比Ｒｔよりも大きい場合には（ステップＳ２０６のＹＥＳ）、密度比Ｒを減少させて密度比Ｒを最適密度比Ｒｔに近づける制御を行う（ステップＳ２０７）。なお、最適密度比Ｒｔは、作動流体温度に応じて定められている値であり、算出された作動流体温度に基づいて制御装置６０に予め設定されたテーブルを参照して定められる。

ここで、暖房運転モードでの密度比Ｒを最適密度比Ｒｔに近づけるための制御について説明する。第一圧縮機５１の作動流体重量流量をＧ_１、第一流量制御弁５３の作動流体重量流量を｛Ｇ_１×ｍ｝とすると、第二バイパス路３９の作動流体重量流量は｛Ｇ_１×（１−ｍ）｝で表される。膨張機５４の入口の作動流体密度をρｅ、第一圧縮機５１の入口の作動流体密度をρｃ、膨張機５４の吸入容積をＶｅ、第一圧縮機５１の吸入容積をＶｃとすると、次式５が成立する。

［式５： （１−ｍ）＊Ｇ_１／ρｅ：Ｇ_１／ρｃ＝Ｖｅ：Ｖｃ］
式５を変形すると、次の式６となる。

［式６： ρｅ／ρｃ＝Ｖｃ／Ｖｅ＊（１−ｍ）］
つまり、密度比Ｒ（＝ρｅ／ρｃ）を大きくしたい場合には、第一流量制御弁５３の作動流体重量流量を｛Ｇ_１×ｍ｝を小さくすればよいことがわかる。

よって、前記ステップＳ２０８では、制御装置６０は、第一流量制御弁５３に制御信号を出力して、その開度を所定の調整量だけ小さくすることにより、第一流量制御弁５３を流れる作動流体流量比ｍを小さくする。また、前記ステップＳ２０７では、制御装置６０は、第一流量制御弁５３に制御信号を出力して、その開度を所定の調整量だけ大きくすることにより、第一流量制御弁５３を流れる作動流体流量比ｍを大きくする。なお、第一流量制御弁５３の開度の調整量については、予め制御装置６０に設定される。

前述の密度比の調整に続いて、制御装置６０は、暖房能力の調整を行う。具体的には、制御装置６０は、算出された暖房能力Ｑ_ｄと、制御装置６０に予め設定された設定暖房能力Ｑ_ｄｔとを比較し、暖房能力Ｑ_ｄが設定暖房能力Ｑ_ｄｔよりも小さい場合は（ステップＳ２０９のＹＥＳ）、暖房用熱交換器５２の作動流体流量が増大させて暖房能力Ｑ_ｄを上昇させる制御を行い（ステップＳ２１２）、暖房能力Ｑ_ｄが設定暖房能力Ｑ_ｄｔよりも大きい場合は（ステップＳ２１０のＹＥＳ）、暖房用熱交換器５２の作動流体流量を減少させて暖房能力Ｑ_ｄを低下させる制御を行う（ステップＳ２１１）。

前記ステップＳ２１２において、制御装置６０は、第一圧縮機５１に制御信号を出力して、第一圧縮機５１の運転周波数を所定の調整量だけ増大させる。また、前記ステップＳ２１１において、制御装置６０は、第一圧縮機５１に制御信号を出力して、第一圧縮機５１の運転周波数を所定の調整量だけ減少させる。なお、前記各調整量は、予め制御装置６０に設定される。

暖房能力の調整を終えると、冷凍サイクル装置９の制御の流れはステップＳ２０１に戻り、制御装置６０はステップＳ２０１〜ステップＳ２１２の処理を繰り返す。これにより、需要に応じて暖房能力が調整される。また、密度比Ｒは最適密度比Ｒｔに近づき、やがて、密度比Ｒは最適密度比Ｒｔを維持するので、冷凍サイクル装置９は冷凍サイクルの効率が良好となるように常に調整される。

本発明の冷凍サイクル装置は、浴室乾燥用や融雪用などを含め、複数の放熱器を備えた冷凍サイクル装置等として有用である。

本発明の概念を説明する冷凍サイクル装置の構成を示す図である。 図１に示す冷凍サイクル装置のｐ−ｈ線図である。 本発明の実施の形態に係る冷凍サイクル装置の構成を示す図である。 冷凍サイクル装置の制御の流れ図である。 運転初期条件を説明する図である。 給湯及び暖房運転モードの冷凍サイクル装置の制御の流れ図である。 給湯運転モードの冷凍サイクル装置の制御の流れ図である。 暖房運転モードの冷凍サイクル装置の制御の流れ図である。 図１に示す冷凍サイクル装置の比較例としての冷凍サイクル装置の構成を示す図である。 図９に示す冷凍サイクル装置のｐ−ｈ線図である。 膨張機の膨張経路の途中に作動流体を注入する構造を備えた従来の冷凍サイクル装置の構成を示す図である。

符号の説明

７ 暖房ユニット
８ 給湯ユニット
９ 冷凍サイクル装置
１０ 第三流量制御弁
１１ 貯湯タンク
１５，１６，１７，１８ 水温検出手段
１９ 外気温度検出手段
３０ 第一作動流体回路
３１ 第二作動流体回路
３２ 第一バイパス路
４０ 給湯用水回路
４１ 暖房用水回路
４３ インジェクション路
５１ 第一圧縮機
５２ 第一放熱器（暖房用熱交換器）
５３ 第一流量制御弁
５４ 膨張機
５５ 蒸発器
５６ 第二圧縮機
５７ 第二放熱器（給湯用熱交換器）
５８ 第二流量制御弁
６０ 制御装置

Claims (5)

1. 第一圧縮機と、第一放熱器と、前記第一圧縮機と動力軸で連結され、作動流体を減圧膨張させる際に回収した動力が前記第一圧縮機の駆動に用いられる膨張機と、蒸発器と、前記第一放熱器から前記膨張機に供給される作動流体の流量を調整する第一流量制御弁とを有し、前記第一圧縮機、前記第一放熱器、前記第一流量制御弁、前記膨張機、及び前記蒸発器の順に作動流体が循環するように形成されている第一作動流体回路と、
   第二圧縮機と、前記第一放熱器よりも高い圧力の作動流体が流れる第二放熱器と、前記膨張機と、前記蒸発器とを有し、前記第二圧縮機、前記第二放熱器、前記膨張機、及び前記蒸発器の順に作動流体が循環するように形成されている第二作動流体回路とを備えた、冷凍サイクル装置であって、
   前記膨張機は、前記第一放熱器から前記第一流量制御弁を介して流入する作動流体を、該膨張機の膨張経路の途中に注入するように構成されている、
   冷凍サイクル装置。
2. 前記第一作動流体回路の前記第一圧縮機の吐出側と前記第二作動流体回路の前記第二圧縮機の吐出側とを、弁（以下、バイパス弁という）を介して接続する第一バイパス路をさらに備える、
   請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記バイパス弁が流量制御弁である、
   請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記第二作動流体回路の前記第二放熱器の出口側と前記膨張機の入口側との間に、第二流量制御弁をさらに備える、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記第一作動流体回路の前記第一放熱器の出口側と前記膨張機の入口側とを、開閉弁を介して接続する第二バイパス路をさらに備える、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。

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