JP2010216678A - Refrigerating device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To increase power recovered by an expansion device, in a refrigerating device including the expansion device for generating power by expanding a refrigerant. <P>SOLUTION: In the refrigerating device (10) including a refrigerant circuit (11) to which the expansion device (31) capable of controlling the rotating speed independently of the rotating speed of a compressor (21) is connected, a controller (40) for controlling the rotating speed of the expansion device (31) so that the rotating speed increases as a circulation amount of a refrigerant in the refrigerant circuit (11) increases is provided. The controller (40) controls the rotating speed of the expansion device (31) so as not to exceed peak rotating speed maximizing recovery power recovered by the expansion device (31). <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、冷媒を膨張させて動力を発生させる膨張機を備えた冷凍装置に関するものである。   The present invention relates to a refrigeration apparatus including an expander that expands a refrigerant to generate power.

従来より、冷媒を膨張させて動力を発生させる膨張機を備えた冷凍装置が知られている。この種の冷凍装置が、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１には、膨張機を備えた蒸気圧縮式冷凍装置が記載されている。この冷凍装置では、膨張機の回転数を変えることにより、放熱器の出口圧力が所定の圧力に制御される。
特開２０００−２４１０３３号公報 Conventionally, a refrigeration apparatus including an expander that expands a refrigerant to generate power is known. This type of refrigeration apparatus is disclosed in Patent Document 1, for example. Patent Document 1 describes a vapor compression refrigeration apparatus including an expander. In this refrigeration apparatus, the outlet pressure of the radiator is controlled to a predetermined pressure by changing the rotation speed of the expander.
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-241033

ところで、理論的には、図４に示すように、膨張機の回転速度が増大するに従って、膨張機で回収される回収動力は大きくなる。しかし、実際には、膨張機の回転速度が増大するに従って、機械損失や圧力損失等が顕著になるので、膨張機における回収動力が最大となるピーク回転速度が存在する。膨張機における回収動力は、ピーク回転速度までは増大するが、ピーク回転速度を超えると減少する。   Theoretically, as shown in FIG. 4, as the rotational speed of the expander increases, the recovery power recovered by the expander increases. However, in actuality, as the rotational speed of the expander increases, mechanical loss, pressure loss, and the like become conspicuous, and there is a peak rotational speed at which the recovered power in the expander is maximized. The recovery power in the expander increases up to the peak rotational speed, but decreases when the peak rotational speed is exceeded.

他方、従来の冷凍装置では、膨張機の回転速度が制限されることなく、冷媒回路における冷媒の循環量が多くなるほど、膨張機が高い回転速度に調節されていた。このため、冷媒回路における冷媒の循環量が比較的多くなると、膨張機がピーク回転速度よりも高い回転速度に維持されていた。従って、冷媒回路における冷媒の循環量が比較的多くなる状態で得られる回収動力は、そのピークよりも少なくなっていた。   On the other hand, in the conventional refrigeration apparatus, the rotational speed of the expander is not limited, and the expander is adjusted to a higher rotational speed as the amount of refrigerant circulating in the refrigerant circuit increases. For this reason, when the circulation amount of the refrigerant in the refrigerant circuit is relatively large, the expander is maintained at a rotation speed higher than the peak rotation speed. Therefore, the recovery power obtained in a state where the circulation amount of the refrigerant in the refrigerant circuit is relatively large is less than the peak.

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、冷媒を膨張させて動力を発生させる膨張機を備えた冷凍装置において、膨張機で回収される動力をする増大させることにある。   The present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to increase the power recovered by the expander in a refrigeration apparatus including an expander that expands a refrigerant to generate power. is there.

第１の発明は、冷媒を圧縮する圧縮機（21）と、冷媒を膨張させて動力を発生させるように構成され、上記圧縮機（21）の回転速度とは独立して回転速度を調節可能な膨張機（31）と、上記圧縮機（21）と上記膨張機（31）とが接続され、該圧縮機（21）と該膨張機（31）との間を冷媒が循環する冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）と、上記膨張機（31）の回転速度を調節する制御手段（40）とを備えた冷凍装置を対象とする。そして、この冷凍装置では、上記制御手段（40）が、上記膨張機（31）で回収される回収動力が最大となるピーク回転速度を超えないように上記膨張機（31）の回転速度を調節する。   1st invention is comprised so that a refrigerant | coolant (21) which compresses a refrigerant | coolant, and a refrigerant | coolant may be expanded, and motive power may be generated, and a rotational speed can be adjusted independently of the rotational speed of the said compressor (21). A refrigerating cycle in which an expander (31), the compressor (21) and the expander (31) are connected, and a refrigerant circulates between the compressor (21) and the expander (31). A refrigeration apparatus including a refrigerant circuit (11) to be performed and a control means (40) for adjusting the rotational speed of the expander (31) is an object. In this refrigeration system, the control means (40) adjusts the rotational speed of the expander (31) so that the recovered rotational power recovered by the expander (31) does not exceed the maximum peak rotational speed. To do.

第１の発明では、冷媒回路（11）で冷凍サイクルが行われる。冷凍サイクル中の冷媒回路（11）では、膨張機（31）が冷媒を膨張させて動力を発生させる。膨張機（31）は、冷媒回路（11）における冷媒の循環量が多くなるほど高い回転速度となる。この第１の発明では、制御手段（40）が、膨張機（31）で回収される回収動力が最大となるピーク回転速度を超えないように、膨張機（31）の回転速度を調節する。冷媒の循環量が比較的少ない場合、つまり膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度を超えないような流量に冷媒の循環量がなっている場合は、冷媒の循環量が多くなるほど高い回転速度になるように膨張機（31）の回転速度が調節される。一方、冷媒の循環量が比較的多い場合、つまり、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度を超えるような流量に冷媒の循環量がなっている場合は、ピーク回転速度を超えないように膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度に維持される。   In the first invention, the refrigeration cycle is performed in the refrigerant circuit (11). In the refrigerant circuit (11) in the refrigeration cycle, the expander (31) expands the refrigerant to generate power. The expander (31) has a higher rotation speed as the amount of refrigerant circulating in the refrigerant circuit (11) increases. In the first aspect of the invention, the control means (40) adjusts the rotational speed of the expander (31) so as not to exceed the peak rotational speed at which the recovered power recovered by the expander (31) is maximized. If the refrigerant circulation rate is relatively small, that is, if the refrigerant circulation rate is such that the rotational speed of the expander (31) does not exceed the peak rotation speed, the higher the refrigerant circulation rate, the higher the rotation rate. The rotational speed of the expander (31) is adjusted so that the speed is reached. On the other hand, when the circulation amount of the refrigerant is relatively large, that is, when the circulation amount of the refrigerant is at a flow rate such that the rotation speed of the expander (31) exceeds the peak rotation speed, the peak rotation speed should not be exceeded. In addition, the rotational speed of the expander (31) is maintained at the peak rotational speed.

第２の発明は、上記第１の発明において、上記冷媒回路（11）が、上記膨張機（31）の流入側と該膨張機（31）の流出側とを連通させるためのバイパス回路（13）と、該バイパス回路（13）を流れる冷媒の流量を調節するための流量調節機構（26）とを備え、上記制御手段（40）は、上記膨張機（31）の回転速度を上記ピーク回転速度に維持している場合に、上記バイパス回路（13）を流れる冷媒の流量を調節するために上記流量調節機構（26）を制御するバイパス量調節動作を行う。   According to a second invention, in the first invention, the refrigerant circuit (11) connects the inflow side of the expander (31) to the outflow side of the expander (31). ) And a flow rate adjusting mechanism (26) for adjusting the flow rate of the refrigerant flowing through the bypass circuit (13), and the control means (40) controls the rotational speed of the expander (31) to the peak rotation rate. When the speed is maintained, a bypass amount adjusting operation for controlling the flow rate adjusting mechanism (26) is performed in order to adjust the flow rate of the refrigerant flowing through the bypass circuit (13).

第２の発明では、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度に維持されている場合に、バイパス量調節動作が行われる。バイパス量調節動作では、流量調節機構（26）の制御によって、バイパス回路（13）を流れる冷媒の流量が調節される。   In the second invention, the bypass amount adjusting operation is performed when the rotational speed of the expander (31) is maintained at the peak rotational speed. In the bypass amount adjusting operation, the flow rate of the refrigerant flowing through the bypass circuit (13) is adjusted by the control of the flow rate adjusting mechanism (26).

第３の発明は、上記第２の発明において、上記制御手段（40）が、上記膨張機（31）の回転速度を上記ピーク回転速度未満に調節する場合には、上記冷媒回路（11）の動作状態を表す物理量が所定の目標値になるように上記膨張機（31）の回転速度を調節する一方で、上記膨張機（31）の回転速度を上記ピーク回転速度に維持している場合には、上記冷媒回路（11）の動作状態を表す物理量が上記目標値になるように上記バイパス量調節動作を行う。   According to a third aspect, in the second aspect, when the control means (40) adjusts the rotational speed of the expander (31) to be less than the peak rotational speed, the refrigerant circuit (11) When the rotational speed of the expander (31) is adjusted so that the physical quantity representing the operating state becomes a predetermined target value, while the rotational speed of the expander (31) is maintained at the peak rotational speed. Performs the bypass amount adjustment operation so that the physical quantity representing the operation state of the refrigerant circuit (11) becomes the target value.

第３の発明では、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度未満に調節される場合に、冷媒回路（11）の動作状態を表す物理量（例えば、冷凍サイクルの高圧圧力）が目標値になるように膨張機（31）の回転速度が調節される。つまり、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度を超えないような流量に冷媒の循環量がなっている場合は、膨張機（31）の回転速度の調節によって、冷媒回路（11）の動作状態を表す物理量が一定に保たれる。一方、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度に維持されている場合は、冷媒回路（11）の動作状態を表す物理量が目標値になるように流量調節機構（26）が制御される。膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度を超えるような流量に冷媒の循環量がなっている場合は、流量調節機構（26）の制御によってバイパス回路（13）の冷媒流量が調節されて、冷媒回路（11）の動作状態を表す物理量が一定に保たれる。   In the third invention, when the rotational speed of the expander (31) is adjusted to be less than the peak rotational speed, the physical quantity (for example, the high pressure of the refrigeration cycle) representing the operating state of the refrigerant circuit (11) becomes the target value. Thus, the rotational speed of the expander (31) is adjusted. That is, when the refrigerant circulation rate is such that the rotational speed of the expander (31) does not exceed the peak rotational speed, the refrigerant circuit (11) is adjusted by adjusting the rotational speed of the expander (31). The physical quantity representing the operating state is kept constant. On the other hand, when the rotational speed of the expander (31) is maintained at the peak rotational speed, the flow rate adjusting mechanism (26) is controlled so that the physical quantity representing the operating state of the refrigerant circuit (11) becomes the target value. . When the refrigerant circulation rate is such that the rotation speed of the expander (31) exceeds the peak rotation speed, the refrigerant flow rate of the bypass circuit (13) is adjusted by the control of the flow rate adjustment mechanism (26). The physical quantity representing the operating state of the refrigerant circuit (11) is kept constant.

第４の発明は、上記第２又は第３の発明において、上記制御手段（40）が、上記膨張機（31）の回転速度を上記ピーク回転速度未満に調節している場合に、上記バイパス回路（13）が閉鎖されるように上記流量調節機構（26）を制御する。   According to a fourth invention, in the second or third invention, when the control means (40) adjusts the rotational speed of the expander (31) to be less than the peak rotational speed, the bypass circuit The flow rate adjusting mechanism (26) is controlled so that (13) is closed.

第４の発明では、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度未満に調節されている場合に、バイパス回路（13）が閉鎖されるように流量調節機構（26）が制御される。つまり、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度を超えないような流量に冷媒の循環量がなっている場合は、膨張機（31）へ向かう冷媒がバイパス回路（13）に分配されることなく膨張機（31）へ供給される。   In the fourth invention, when the rotational speed of the expander (31) is adjusted to be less than the peak rotational speed, the flow rate adjusting mechanism (26) is controlled so that the bypass circuit (13) is closed. That is, when the circulation amount of the refrigerant is such that the rotation speed of the expander (31) does not exceed the peak rotation speed, the refrigerant directed to the expander (31) is distributed to the bypass circuit (13). Without being supplied to the expander (31).

第５の発明は、上記第１乃至第４の何れか１つの発明において、上記制御手段（40）が、上記冷媒回路（11）における冷媒の循環量が、上記膨張機（31）の回転速度が上記ピーク回転速度になっていると想定した場合の該膨張機（31）の吸入流量を上回ると、該膨張機（31）の回転速度を低下させて該ピーク回転速度に調節する。   According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, the control means (40) is configured such that the refrigerant circulation amount in the refrigerant circuit (11) is the rotational speed of the expander (31). Exceeds the suction flow rate of the expander (31) when it is assumed that the peak rotational speed is reached, the rotational speed of the expander (31) is decreased and adjusted to the peak rotational speed.

第５の発明では、冷媒回路（11）における冷媒の循環量が、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度になっていると想定した場合の膨張機（31）の吸入流量を上回ると、膨張機（31）が減速されて、その回転速度がピーク回転速度に調節される。膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度を上回りそうな場合は、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度に調節される。この第５の発明では、冷媒回路（11）における冷媒の循環量を観察することによって、ピーク回転速度を超えないように膨張機（31）の回転速度が調節される。   In the fifth invention, when the circulation amount of the refrigerant in the refrigerant circuit (11) exceeds the intake flow rate of the expander (31) when the rotation speed of the expander (31) is assumed to be the peak rotation speed. The expander (31) is decelerated and its rotational speed is adjusted to the peak rotational speed. When the rotational speed of the expander (31) is likely to exceed the peak rotational speed, the rotational speed of the expander (31) is adjusted to the peak rotational speed. In the fifth aspect of the invention, the rotational speed of the expander (31) is adjusted so as not to exceed the peak rotational speed by observing the circulation amount of the refrigerant in the refrigerant circuit (11).

第６の発明は、上記第１乃至第５の何れか１つの発明において、上記制御手段（40）が、上記冷媒回路（11）の動作状態に対応した複数のピーク回転速度を記憶する一方、上記冷凍サイクル中に、記憶している複数のピーク回転速度の中から、実際の冷媒回路（11）の動作状態に対応するピーク回転速度を選択し、選択したピーク回転速度を用いて上記膨張機（31）の回転速度を調節する。   In a sixth aspect based on any one of the first to fifth aspects, the control means (40) stores a plurality of peak rotational speeds corresponding to the operating state of the refrigerant circuit (11), During the refrigeration cycle, a peak rotational speed corresponding to the actual operating state of the refrigerant circuit (11) is selected from a plurality of stored peak rotational speeds, and the expander is selected using the selected peak rotational speed. Adjust the rotation speed of (31).

第６の発明では、冷凍サイクル中に、記憶している複数のピーク回転速度の中から、実際の冷媒回路（11）の動作状態に対応するピーク回転速度が選択される。そして、選択されたピーク回転速度が、膨張機（31）の回転速度の調節に用いられる。この第６の発明では、実際の冷媒回路（11）の動作状態に対応したピーク回転速度が、膨張機（31）の回転速度の調節に用いられる。   In the sixth aspect of the invention, during the refrigeration cycle, the peak rotational speed corresponding to the actual operating state of the refrigerant circuit (11) is selected from the stored plurality of peak rotational speeds. The selected peak rotational speed is used for adjusting the rotational speed of the expander (31). In the sixth aspect of the invention, the peak rotational speed corresponding to the actual operating state of the refrigerant circuit (11) is used for adjusting the rotational speed of the expander (31).

第７の発明は、上記第１乃至第５の何れか１つの発明において、上記制御手段（40）が、上記冷凍サイクル中に、上記膨張機（31）を一定の回転速度に維持している状態で上記回収動力を検出する第１回収動力検出動作と、該第１回収動力検出動作とは異なる回転速度に上記膨張機（31）を維持している状態で上記回収動力を検出する第２回収動力検出動作とを行い、該第１回収動力検出動作で検出された回収動力と該第２回収動力検出動作で検出された回収動力とを比較することによって回収動力が大きくなるように上記膨張機（31）の回転速度を調節する。   In a seventh aspect based on any one of the first to fifth aspects, the control means (40) maintains the expander (31) at a constant rotational speed during the refrigeration cycle. A first recovery power detection operation for detecting the recovery power in a state, and a second detection of the recovery power in a state where the expander (31) is maintained at a rotational speed different from the first recovery power detection operation. Performing the recovery power detection operation, and comparing the recovery power detected in the first recovery power detection operation with the recovery power detected in the second recovery power detection operation so that the recovery power is increased. Adjust the rotation speed of the machine (31).

第７の発明では、冷凍サイクル中に、第１回収動力検出動作と第２回収動力検出動作とが行われ、膨張機（31）を互いに異なる回転速度に維持している状態のそれぞれで、回収動力が検出される。そして、互いに異なる回転速度における回収動力を比較することによって、回収動力が大きくなるように膨張機（31）の回転速度が調節される。このため、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度よりも大きくなっている場合は、回収動力が大きくなるように膨張機（31）が減速され、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度以下に調節される。この第７の発明では、冷凍サイクル中に検出した互いに異なる回転速度における回収動力を比較することによって、ピーク回転速度を超えないように膨張機（31）の回転速度が調節される。   In the seventh invention, the first recovery power detection operation and the second recovery power detection operation are performed during the refrigeration cycle, and the recovery is performed in each of the states in which the expander (31) is maintained at different rotational speeds. Power is detected. Then, by comparing the recovered power at different rotational speeds, the rotational speed of the expander (31) is adjusted so as to increase the recovered power. For this reason, when the rotational speed of the expander (31) is higher than the peak rotational speed, the expander (31) is decelerated so that the recovered power is increased, and the rotational speed of the expander (31) is peaked. It is adjusted below the rotation speed. In the seventh aspect of the invention, the rotational speed of the expander (31) is adjusted so as not to exceed the peak rotational speed by comparing the recovered power at different rotational speeds detected during the refrigeration cycle.

本発明では、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度を超えるような流量に冷媒の循環量がなっている場合は、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度に維持される。このため、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度を超えるような流量に冷媒の循環量がなっている場合に、ピーク回転速度よりも高い回転速度に維持されていた従来の冷凍装置に比べて、多くの回収動力を得ることができる。従って、膨張機（31）における回収動力を増大させることができる。   In the present invention, when the circulation amount of the refrigerant is such that the rotational speed of the expander (31) exceeds the peak rotational speed, the rotational speed of the expander (31) is maintained at the peak rotational speed. For this reason, when the circulation amount of the refrigerant is at a flow rate such that the rotation speed of the expander (31) exceeds the peak rotation speed, the conventional refrigeration apparatus maintained at a rotation speed higher than the peak rotation speed is used. Compared to this, much recovery power can be obtained. Therefore, the recovery power in the expander (31) can be increased.

また、上記第３の発明では、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度を超えないような流量に冷媒の循環量がなっている場合は、膨張機（31）の回転速度の調節によって冷媒回路（11）の動作状態を表す物理量が一定に保たれ、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度を超えるような流量に冷媒の循環量がなっている場合は、流量調節機構（26）の制御によってバイパス回路（13）の冷媒流量が調節されて、冷媒回路（11）の動作状態を表す物理量が一定に保たれる。ここで、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度を超えるような流量に冷媒の循環量がなっている場合は、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度に調節されているので、膨張機（31）の回転速度によって、冷媒回路（11）の動作状態を表す物理量を調節することができない。このため、何らかの制御を行わなければ、冷媒の循環量の変化に伴って、冷媒回路（11）の動作状態を表す物理量が変化する。この第３の発明では、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度を超えるような流量に冷媒の循環量がなっている場合は、流量調節機構（26）の制御によって冷媒回路（11）の動作状態を表す物理量が一定に保たれる。このため、膨張機（31）の回転速度をピーク回転速度に保持しつつ、冷媒回路（11）の動作状態を表す物理量を一定に保つことができる。従って、高い回収動力を得つつ、安定した冷凍サイクルを行うことができる。   In the third aspect of the invention, when the refrigerant circulation rate is such that the rotation speed of the expander (31) does not exceed the peak rotation speed, the rotation speed of the expander (31) is adjusted. When the physical quantity representing the operating state of the refrigerant circuit (11) is kept constant and the circulation amount of the refrigerant is such that the rotational speed of the expander (31) exceeds the peak rotational speed, The refrigerant flow rate of the bypass circuit (13) is adjusted by the control of 26), and the physical quantity representing the operation state of the refrigerant circuit (11) is kept constant. Here, if the refrigerant circulation rate is such that the rotational speed of the expander (31) exceeds the peak rotational speed, the rotational speed of the expander (31) is adjusted to the peak rotational speed. The physical quantity representing the operating state of the refrigerant circuit (11) cannot be adjusted by the rotational speed of the expander (31). For this reason, unless some control is performed, the physical quantity representing the operating state of the refrigerant circuit (11) changes with a change in the refrigerant circulation amount. In the third aspect of the invention, when the circulation amount of the refrigerant is such that the rotation speed of the expander (31) exceeds the peak rotation speed, the refrigerant circuit (11) is controlled by the flow rate adjustment mechanism (26). The physical quantity representing the operation state is kept constant. For this reason, the physical quantity representing the operating state of the refrigerant circuit (11) can be kept constant while maintaining the rotational speed of the expander (31) at the peak rotational speed. Therefore, a stable refrigeration cycle can be performed while obtaining high recovery power.

また、上記第４の発明では、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度を超えないような流量に冷媒の循環量がなっている場合に、膨張機（31）へ向かう冷媒がバイパス回路（13）に分配されることなく膨張機（31）へ供給される。従って、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度を超えないような流量に冷媒の循環量がなっている場合に、多くの冷媒が膨張機（31）を通過するので、高い回収動力を得ることができる。   In the fourth aspect of the invention, when the circulation amount of the refrigerant is such that the rotation speed of the expander (31) does not exceed the peak rotation speed, the refrigerant directed to the expander (31) is bypassed. It is supplied to the expander (31) without being distributed to (13). Therefore, when the amount of refrigerant circulating is such that the rotational speed of the expander (31) does not exceed the peak rotational speed, a large amount of refrigerant passes through the expander (31). Obtainable.

また、上記第６の発明では、実際の冷媒回路（11）の動作状態に対応したピーク回転速度が、膨張機（31）の回転速度の調節に用いられる。このため、冷媒回路（11）の動作状態が変動しても、ピーク回転速度を超えないように膨張機（31）の回転速度を調節することができる。   In the sixth aspect of the invention, the peak rotational speed corresponding to the actual operating state of the refrigerant circuit (11) is used for adjusting the rotational speed of the expander (31). For this reason, even if the operating state of the refrigerant circuit (11) fluctuates, the rotational speed of the expander (31) can be adjusted so as not to exceed the peak rotational speed.

また、上記第７の発明では、冷凍サイクル中に検出した互いに異なる回転速度における回収動力を比較することによって、ピーク回転速度を超えないように膨張機（31）の回転速度が調節される。このため、制御手段（40）に予めピーク回転速度を記憶させておく手間を省くことができる。   In the seventh aspect of the invention, the rotational speed of the expander (31) is adjusted so as not to exceed the peak rotational speed by comparing recovered power at different rotational speeds detected during the refrigeration cycle. For this reason, it is possible to save the trouble of previously storing the peak rotation speed in the control means (40).

本発明の実施形態について説明する。本実施形態は、本発明に係る冷凍装置（10）により構成された空気調和装置（10）である。この空気調和装置（10）は、図１に示すように、冷媒として二酸化炭素が充填された冷媒回路（11）を備えている。冷媒回路（11）では、冷媒を循環させて冷凍サイクルが行われる。この冷媒回路（11）は、主回路（12）とバイパス回路（13）とを備えている。   An embodiment of the present invention will be described. The present embodiment is an air conditioner (10) configured by a refrigeration apparatus (10) according to the present invention. As shown in FIG. 1, the air conditioner (10) includes a refrigerant circuit (11) filled with carbon dioxide as a refrigerant. In the refrigerant circuit (11), the refrigerant is circulated to perform a refrigeration cycle. The refrigerant circuit (11) includes a main circuit (12) and a bypass circuit (13).

主回路（12）には、冷媒を圧縮するための圧縮機（21）と、冷媒を膨張させて動力を発生させる膨張機（31）と、放熱器として動作する室外熱交換器（14）と、蒸発器として動作する室内熱交換器（15）とが接続されている。主回路（12）では、室外熱交換器（14）の一端が圧縮機（21）の吐出側に接続され、室外熱交換器（14）の他端が膨張機（31）の流入側に接続されている。また、室内熱交換器（15）の一端が圧縮機（21）の吸入側に接続され、室内熱交換器（15）の他端が膨張機（31）の流出側に接続されている。   The main circuit (12) includes a compressor (21) for compressing the refrigerant, an expander (31) for generating power by expanding the refrigerant, and an outdoor heat exchanger (14) operating as a radiator. The indoor heat exchanger (15) operating as an evaporator is connected. In the main circuit (12), one end of the outdoor heat exchanger (14) is connected to the discharge side of the compressor (21), and the other end of the outdoor heat exchanger (14) is connected to the inflow side of the expander (31) Has been. One end of the indoor heat exchanger (15) is connected to the suction side of the compressor (21), and the other end of the indoor heat exchanger (15) is connected to the outflow side of the expander (31).

圧縮機（21）は、容積型で回転式の流体機械（例えば、ロータリ式の流体機械）により構成されている。圧縮機（21）は、駆動軸（22）の一端に連結されている。駆動軸（22）の他端は、電動機（23）に連結されている。電動機（23）に通電すると、電動機（23）が回転し、圧縮機（21）が駆動される。圧縮機（21）は電動機（23）と同じ回転速度で回転する。なお、圧縮機（21）、電動機（23）及び駆動軸（22）は、圧縮機ケーシング（図示省略）に収容されている。   The compressor (21) is a positive displacement rotary fluid machine (for example, a rotary fluid machine). The compressor (21) is connected to one end of the drive shaft (22). The other end of the drive shaft (22) is connected to the electric motor (23). When the electric motor (23) is energized, the electric motor (23) rotates and the compressor (21) is driven. The compressor (21) rotates at the same rotational speed as the electric motor (23). The compressor (21), the electric motor (23), and the drive shaft (22) are accommodated in a compressor casing (not shown).

電動機（23）の接続端子には、インバータが接続されている。電動機（23）には、インバータを介して電力が供給される。電動機（23）の回転速度、及び圧縮機（21）の回転速度は、インバータの出力周波数を変化させることによって変更される。   An inverter is connected to the connection terminal of the electric motor (23). Electric power is supplied to the electric motor (23) via an inverter. The rotational speed of the electric motor (23) and the rotational speed of the compressor (21) are changed by changing the output frequency of the inverter.

膨張機（31）は、容積型で回転式の流体機械（例えば、ロータリ式の流体機械）により構成されている。膨張機（31）は、出力軸（32）の一端に連結されている。出力軸（32）の他端は、発電機（33）に連結されている。膨張機（31）で冷媒が膨張すると、発生した動力が出力軸（32）に伝達されて、発電機（33）が駆動される。発電機（33）は、膨張機（31）と同じ回転速度で回転する。発電機（33）は、その回転に伴って電力を発生する。つまり、膨張機（31）で回収された回収動力によって、発電機（33）は電力を発生する。なお、膨張機（31）、発電機（33）及び出力軸（32）は、密閉容器状の膨張機ケーシング（図示省略）に収容されている。   The expander (31) is a positive displacement rotary fluid machine (for example, a rotary fluid machine). The expander (31) is connected to one end of the output shaft (32). The other end of the output shaft (32) is connected to the generator (33). When the refrigerant expands in the expander (31), the generated power is transmitted to the output shaft (32), and the generator (33) is driven. The generator (33) rotates at the same rotational speed as the expander (31). The generator (33) generates electric power as it rotates. That is, the generator (33) generates electric power by the recovered power recovered by the expander (31). The expander (31), the generator (33), and the output shaft (32) are housed in an expander casing (not shown) in the shape of a sealed container.

発電機（33）の接続端子は、電力供給回路を介して、電動機（23）の接続端子に接続されている。つまり、発電機（33）が発生した電力は、電力供給回路を介して、電動機（23）へ供給される。   The connection terminal of the generator (33) is connected to the connection terminal of the electric motor (23) via the power supply circuit. That is, the electric power generated by the generator (33) is supplied to the electric motor (23) via the power supply circuit.

電力供給回路には、膨張機（31）の回転速度を調節するためのスイッチ回路が設けられている。スイッチ回路の出力周波数を変化させると、発電機（33）から電動機（23）へ供給される供給電力が変更される。供給電力が変更されると、発電機（33）の負荷が変化して、発電機（33）の回転速度及び膨張機（31）の回転速度が変更される。また、電力供給回路には、相電流の波形周期に基づいて、発電機（33）の回転速度を検出する速度検出部が設けられている。速度検出部によって検出される回転速度は、膨張機（31）の回転速度でもある。なお、出力軸（32）の回転速度を検出する回転速度センサを出力軸（32）に設けて、膨張機（31）の回転速度を検出してもよい。また、電力供給回路には、発電機（33）から電動機（23）へ供給される電流の電流値を計測する電流計測部が設けられている。   The power supply circuit is provided with a switch circuit for adjusting the rotation speed of the expander (31). When the output frequency of the switch circuit is changed, the power supplied from the generator (33) to the electric motor (23) is changed. When the supplied power is changed, the load on the generator (33) is changed, and the rotational speed of the generator (33) and the rotational speed of the expander (31) are changed. Further, the power supply circuit is provided with a speed detector that detects the rotational speed of the generator (33) based on the waveform period of the phase current. The rotational speed detected by the speed detector is also the rotational speed of the expander (31). A rotation speed sensor that detects the rotation speed of the output shaft (32) may be provided on the output shaft (32) to detect the rotation speed of the expander (31). Further, the power supply circuit is provided with a current measuring unit that measures the current value of the current supplied from the generator (33) to the electric motor (23).

室外熱交換器（14）及び室内熱交換器（15）は、共にクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器により構成されている。室外熱交換器（14）の近傍には、室外熱交換器（14）に空気を送る室外ファン（16）が設けられている。室内熱交換器（15）の近傍には、室内熱交換器（15）に空気を送る室内ファン（17）が設けられている。   Both the outdoor heat exchanger (14) and the indoor heat exchanger (15) are constituted by cross fin type fin-and-tube heat exchangers. An outdoor fan (16) that sends air to the outdoor heat exchanger (14) is provided in the vicinity of the outdoor heat exchanger (14). An indoor fan (17) for sending air to the indoor heat exchanger (15) is provided in the vicinity of the indoor heat exchanger (15).

バイパス回路（13）は、室外熱交換器（14）と膨張機（31）の間と、室内熱交換器（15）と膨張機（31）の間とを接続している。バイパス回路（13）は、室外熱交換器（14）を通過した冷媒の一部を膨張機（31）の下流へ送る。バイパス回路（13）には、開度可変の電子膨張弁により構成されたバイパス弁（26）が設けられている。バイパス弁（26）は、バイパス回路（13）を流れる冷媒の流量を調節するための流量調節機構（26）を構成している。   The bypass circuit (13) connects between the outdoor heat exchanger (14) and the expander (31), and between the indoor heat exchanger (15) and the expander (31). The bypass circuit (13) sends a part of the refrigerant that has passed through the outdoor heat exchanger (14) to the downstream side of the expander (31). The bypass circuit (13) is provided with a bypass valve (26) constituted by an electronic expansion valve having a variable opening. The bypass valve (26) constitutes a flow rate adjusting mechanism (26) for adjusting the flow rate of the refrigerant flowing through the bypass circuit (13).

冷媒回路（11）には、吐出圧力センサ（18）と吸入圧力センサ（19）とが設けられている。吐出圧力センサ（18）は、圧縮機（21）から吐出された高圧冷媒の圧力を計測する。また、吸入圧力センサ（19）は、圧縮機（21）に吸入される低圧冷媒の圧力を計測する。また、冷媒回路（11）には、吐出温度センサ（28）と吸入温度センサ（29）とが設けられている。吐出温度センサ（28）は、圧縮機（21）から吐出された高圧冷媒の温度を計測する。また、吸入温度センサ（29）は、圧縮機（21）に吸入される低圧冷媒の温度を計測する。   The refrigerant circuit (11) is provided with a discharge pressure sensor (18) and a suction pressure sensor (19). The discharge pressure sensor (18) measures the pressure of the high-pressure refrigerant discharged from the compressor (21). The suction pressure sensor (19) measures the pressure of the low-pressure refrigerant sucked into the compressor (21). The refrigerant circuit (11) is provided with a discharge temperature sensor (28) and a suction temperature sensor (29). The discharge temperature sensor (28) measures the temperature of the high-pressure refrigerant discharged from the compressor (21). The suction temperature sensor (29) measures the temperature of the low-pressure refrigerant sucked into the compressor (21).

−運転動作−
本実施形態の空気調和装置（10）の動作について説明する。 -Driving action-
Operation | movement of the air conditioning apparatus (10) of this embodiment is demonstrated.

本実施形態の空気調和装置（10）では、電動機（23）に電力が供給されると、電動機（23）によって圧縮機（21）が回転駆動され、冷媒回路（11）で冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる。この冷凍サイクルでは、室外熱交換器（14）が放熱器として動作して室内熱交換器（15）が蒸発器として動作する。この冷凍サイクルでは、冷凍サイクルの高圧圧力が冷媒の臨界圧力以上となる。   In the air conditioner (10) of this embodiment, when electric power is supplied to the electric motor (23), the compressor (21) is rotationally driven by the electric motor (23), and the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (11). A refrigeration cycle is performed. In this refrigeration cycle, the outdoor heat exchanger (14) operates as a radiator and the indoor heat exchanger (15) operates as an evaporator. In this refrigeration cycle, the high pressure of the refrigeration cycle is equal to or higher than the critical pressure of the refrigerant.

具体的に、圧縮機（21）から吐出された冷媒は、室外熱交換器（14）へ供給される。室外熱交換器（14）では、室外ファン（16）によって供給される空気へ冷媒が放熱して冷却される。室外熱交換器（14）で冷却された冷媒は、膨張機（31）へ流入する。膨張機（31）では、冷媒が膨張して動力を発生させる。発電機（33）は、膨張機（31）で膨張する冷媒によって回転駆動される。発電機（33）で発生した電力は、電動機（23）へ供給され、電動機（23）の駆動に用いられる。   Specifically, the refrigerant discharged from the compressor (21) is supplied to the outdoor heat exchanger (14). In the outdoor heat exchanger (14), the refrigerant dissipates heat to the air supplied by the outdoor fan (16) and is cooled. The refrigerant cooled by the outdoor heat exchanger (14) flows into the expander (31). In the expander (31), the refrigerant expands to generate power. The generator (33) is rotationally driven by the refrigerant that expands in the expander (31). The electric power generated by the generator (33) is supplied to the electric motor (23) and used for driving the electric motor (23).

膨張機（31）で膨張した冷媒は、室内熱交換器（15）へ供給される。室内熱交換器（15）では、室内ファン（17）によって供給される空気から冷媒が吸熱して蒸発する。室内熱交換器（15）で蒸発した冷媒は、圧縮機（21）に吸入される。圧縮機（21）では、冷媒が圧縮されて、再び吐出される。   The refrigerant expanded in the expander (31) is supplied to the indoor heat exchanger (15). In the indoor heat exchanger (15), the refrigerant absorbs heat from the air supplied by the indoor fan (17) and evaporates. The refrigerant evaporated in the indoor heat exchanger (15) is sucked into the compressor (21). In the compressor (21), the refrigerant is compressed and discharged again.

なお、バイパス回路（13）のバイパス弁（26）が開状態に設定されている場合には、室外熱交換器（14）で冷却された冷媒の一部が、バイパス回路（13）を流入し、バイパス弁（26）で減圧される。バイパス弁（26）で減圧された冷媒は、膨張機（31）で膨張した冷媒と合流して、室内熱交換器（15）へ供給される。   When the bypass valve (26) of the bypass circuit (13) is set to the open state, a part of the refrigerant cooled by the outdoor heat exchanger (14) flows into the bypass circuit (13). The pressure is reduced by the bypass valve (26). The refrigerant decompressed by the bypass valve (26) merges with the refrigerant expanded by the expander (31), and is supplied to the indoor heat exchanger (15).

《コントローラ》
本実施形態の空気調和装置（10）は、冷媒回路（11）等を制御するコントローラ（40）を備えている。コントローラ（40）は制御手段（40）を構成している。 "controller"
The air conditioner (10) of this embodiment includes a controller (40) that controls the refrigerant circuit (11) and the like. The controller (40) constitutes a control means (40).

本実施形態のコントローラ（40）は、冷媒回路（11）における冷媒の循環量（以下「システム流量」という。）が多くなるほど高い回転速度になるように膨張機（31）の回転速度を調節するように構成されている。但し、コントローラ（40）は、膨張機（31）で回収される回収動力が最大となるピーク回転速度Ｖｐを超えないように、膨張機（31）の回転速度を調節する。つまり、コントローラ（40）は、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度Ｖｐを超えないような流量にシステム流量がなっている場合には、システム流量が多くなるほど高い回転速度になるように膨張機（31）の回転速度を調節する一方で、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度Ｖｐを超えるような流量にシステム流量がなっている場合には、膨張機（31）の回転速度をピーク回転速度Ｖｐに維持する。   The controller (40) of the present embodiment adjusts the rotational speed of the expander (31) so that the rotational speed becomes higher as the refrigerant circulation amount (hereinafter referred to as “system flow rate”) in the refrigerant circuit (11) increases. It is configured as follows. However, the controller (40) adjusts the rotational speed of the expander (31) so that the recovered power recovered by the expander (31) does not exceed the maximum rotational speed Vp. That is, when the system flow rate is such that the rotational speed of the expander (31) does not exceed the peak rotational speed Vp, the controller (40) increases the rotational speed as the system flow rate increases. While adjusting the rotational speed of the expander (31), if the system flow rate is such that the rotational speed of the expander (31) exceeds the peak rotational speed Vp, the rotation of the expander (31) The speed is maintained at the peak rotational speed Vp.

具体的に、コントローラ（40）は、膨張機（31）の回転速度をピーク回転速度Ｖｐ未満に調節する場合は、冷媒回路（11）におけるシステム流量が多くなるほど高い回転速度になるように膨張機（31）の回転速度を調節する制御動作として、冷凍サイクルにおける高圧圧力が所定の高圧目標値になるように膨張機（31）の回転速度を調節する速度調節動作を行う。冷凍サイクルにおける高圧圧力は、冷媒回路（11）の動作状態を表す物理量のうち、高圧冷媒の状態を表す物理量である。また、コントローラ（40）は、膨張機（31）の回転速度をピーク回転速度Ｖｐ未満に調節している間は、バイパス回路（13）が閉鎖されるようにバイパス弁（26）を制御する。すなわち、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度Ｖｐを超えないような流量にシステム流量がなっている場合は、バイパス弁（26）が閉状態に設定された状態で、膨張機（31）の回転速度の調節によって、吐出圧力センサ（18）の計測圧力が高圧目標値に調節される。   Specifically, when adjusting the rotational speed of the expander (31) below the peak rotational speed Vp, the controller (40) expands the expander so that the higher the system flow rate in the refrigerant circuit (11), the higher the rotational speed. As a control operation for adjusting the rotation speed of (31), a speed adjustment operation for adjusting the rotation speed of the expander (31) so that the high pressure in the refrigeration cycle becomes a predetermined high pressure target value is performed. The high pressure in the refrigeration cycle is a physical quantity that represents the state of the high-pressure refrigerant among the physical quantities that represent the operating state of the refrigerant circuit (11). The controller (40) controls the bypass valve (26) so that the bypass circuit (13) is closed while the rotational speed of the expander (31) is adjusted to be less than the peak rotational speed Vp. That is, when the system flow rate is such that the rotational speed of the expander (31) does not exceed the peak rotational speed Vp, the expander (31) is set with the bypass valve (26) set to the closed state. ), The measured pressure of the discharge pressure sensor (18) is adjusted to the high pressure target value.

一方、コントローラ（40）は、速度検出部によって検出された検出回転速度がピーク回転速度Ｖｐを上回るという条件が成立すると、膨張機（31）を減速して、膨張機（31）の回転速度をピーク回転速度Ｖｐに維持する速度維持動作を行う。また、コントローラ（40）は、膨張機（31）の回転速度をピーク回転速度Ｖｐに維持している間は、冷凍サイクルにおける高圧圧力が高圧目標値になるように、バイパス弁（26）の開度を制御するバイパス量調節動作を行う。つまり、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度Ｖｐを超えるような流量にシステム流量がなっている場合は、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度Ｖｐに維持された状態で、バイパス弁（26）の開度制御によって、吐出圧力センサ（18）の計測圧力が高圧目標値に調節される。   On the other hand, when the condition that the detected rotational speed detected by the speed detector exceeds the peak rotational speed Vp is satisfied, the controller (40) decelerates the expander (31) and sets the rotational speed of the expander (31). A speed maintaining operation for maintaining the peak rotational speed Vp is performed. The controller (40) opens the bypass valve (26) so that the high pressure in the refrigeration cycle becomes the high pressure target value while maintaining the rotational speed of the expander (31) at the peak rotational speed Vp. The bypass amount adjustment operation for controlling the degree is performed. That is, when the system flow rate is such that the rotational speed of the expander (31) exceeds the peak rotational speed Vp, the rotational speed of the expander (31) is maintained at the peak rotational speed Vp. By controlling the opening degree of the bypass valve (26), the measured pressure of the discharge pressure sensor (18) is adjusted to the high pressure target value.

なお、コントローラ（40）には、冷凍サイクルにおける高圧圧力の目標値として、上記高圧目標値が予め設定されている。高圧目標値は、冷凍サイクルのＣＯＰ（成績係数）が最大となる値として設定されている。また、コントローラ（40）には、冷凍サイクルにおける低圧圧力の目標値として、低圧目標値が予め設定されている。   In the controller (40), the high pressure target value is set in advance as a target value of the high pressure in the refrigeration cycle. The high pressure target value is set as a value that maximizes the COP (coefficient of performance) of the refrigeration cycle. In the controller (40), a low pressure target value is set in advance as a target value of the low pressure in the refrigeration cycle.

コントローラ（40）には、ピーク回転速度Ｖｐの制御マップが設けられている。制御マップには、実験等で予め求められたピーク回転速度Ｖｐが設定されている。本実施形態の制御マップには、冷媒回路（11）の動作状態として、高圧冷媒と低圧冷媒の圧力差である高低差圧に対応したピーク回転速度Ｖｐが設定されている。つまり、制御マップでは、高低差圧の複数の値のそれぞれに対して、ピーク回転速度Ｖｐが設定されている。   The controller (40) is provided with a control map of the peak rotation speed Vp. In the control map, a peak rotation speed Vp obtained in advance by experiments or the like is set. In the control map of the present embodiment, the peak rotational speed Vp corresponding to the high / low differential pressure that is the pressure difference between the high-pressure refrigerant and the low-pressure refrigerant is set as the operation state of the refrigerant circuit (11). That is, in the control map, the peak rotation speed Vp is set for each of a plurality of values of the high and low differential pressures.

−コントローラの動作−
続いて、コントローラ（40）の動作を図２に示すフローチャートを基に説明する。 -Controller operation-
Next, the operation of the controller (40) will be described based on the flowchart shown in FIG.

なお、コントローラ（40）は、空気調和装置（10）の運転中に亘って、室内熱交換器（15）で要求される冷却能力に応じたシステム流量に調節する能力調節動作を実行している。コントローラ（40）は、例えば、吸入圧力センサ（19）の計測圧力が低圧目標値になるように圧縮機（21）の回転速度を調節する動作を、能力調節動作として行う。   In addition, the controller (40) is performing the capacity | capacitance adjustment operation | movement which adjusts to the system flow rate according to the cooling capacity requested | required by an indoor heat exchanger (15) over the driving | operation of an air conditioning apparatus (10). . For example, the controller (40) performs an operation of adjusting the rotation speed of the compressor (21) so that the measured pressure of the suction pressure sensor (19) becomes a low pressure target value as the capacity adjustment operation.

空気調和装置（10）の運転開始後、まずステップＳＴ１が行われる。なお、空気調和装置（10）の運転開始直後は、バイパス弁（26）は閉状態に設定されている。ステップＳＴ１では、コントローラ（40）が、バイパス弁（26）を閉状態に設定したまま、吐出圧力センサ（18）の計測圧力が高圧目標値になるように膨張機（31）の回転速度を調節する速度調節動作を行う。   Step ST1 is first performed after the start of operation of the air conditioner (10). Note that immediately after the start of the operation of the air conditioner (10), the bypass valve (26) is set to a closed state. In step ST1, the controller (40) adjusts the rotational speed of the expander (31) so that the measured pressure of the discharge pressure sensor (18) becomes the high pressure target value while the bypass valve (26) is set to the closed state. Perform the speed adjustment operation.

速度調節動作では、吐出圧力センサ（18）の計測圧力が高圧目標値よりも低い場合には、発電機（33）から電動機（23）へ供給される供給電力が増大するようにスイッチ回路の出力周波数が調節される。その結果、発電機（33）の負荷が増大して膨張機（31）の回転速度が低下し、高圧圧力が上昇する。一方、吐出圧力センサ（18）の計測圧力が高圧目標値よりも高い場合には、供給電力が減少するようにスイッチ回路の出力周波数が調節される。その結果、発電機（33）の負荷が減少して膨張機（31）の回転速度が増大し、高圧圧力が低下する。ステップＳＴ１は、一定の時間に亘って行われる。ステップＳＴ１が終了すると、ステップＳＴ２が行われる。   In the speed adjustment operation, when the measured pressure of the discharge pressure sensor (18) is lower than the high pressure target value, the output of the switch circuit is increased so that the supply power supplied from the generator (33) to the motor (23) increases. The frequency is adjusted. As a result, the load on the generator (33) increases, the rotational speed of the expander (31) decreases, and the high pressure increases. On the other hand, when the measured pressure of the discharge pressure sensor (18) is higher than the high pressure target value, the output frequency of the switch circuit is adjusted so that the supplied power is reduced. As a result, the load on the generator (33) decreases, the rotational speed of the expander (31) increases, and the high pressure decreases. Step ST1 is performed over a certain period of time. When step ST1 ends, step ST2 is performed.

ステップＳＴ２では、コントローラ（40）が、制御マップからピーク回転速度Ｖｐを読み出すために必要な冷媒回路（11）の動作状態（高低差圧）を検出する状態検出動作を行う。コントローラ（40）は、吐出圧力センサ（18）の計測圧力から吸入圧力センサ（19）の計測圧力を引いた値を高低差圧として検出する。ステップＳＴ２が終了すると、ステップＳＴ３が行われる。   In step ST2, the controller (40) performs a state detection operation for detecting the operation state (high / low differential pressure) of the refrigerant circuit (11) necessary for reading the peak rotational speed Vp from the control map. The controller (40) detects a value obtained by subtracting the measured pressure of the suction pressure sensor (19) from the measured pressure of the discharge pressure sensor (18) as a high / low differential pressure. When step ST2 ends, step ST3 is performed.

ステップＳＴ３では、コントローラ（40）が、ステップＳＴ２で検出した冷媒回路（11）の動作状態に対応するピーク回転速度Ｖｐを制御マップから読み出す読出動作を行う。コントローラ（40）は、ステップＳＴ２で検出した高低差圧に対応するピーク回転速度Ｖｐを制御マップから読み出す。ステップＳＴ３が終了すると、ステップＳＴ４が行われる。   In step ST3, the controller (40) performs a reading operation of reading the peak rotation speed Vp corresponding to the operation state of the refrigerant circuit (11) detected in step ST2 from the control map. The controller (40) reads the peak rotational speed Vp corresponding to the high / low differential pressure detected in step ST2 from the control map. When step ST3 ends, step ST4 is performed.

ステップＳＴ４では、コントローラ（40）が、現在の膨張機（31）の回転速度をピーク回転速度Ｖｐと比較する第１比較動作を行う。コントローラ（40）は、速度検出部によって検出された検出回転速度を、ステップＳＴ３で読み出したピーク回転速度Ｖｐと比較する。コントローラ（40）は、検出回転速度がピーク回転速度Ｖｐに等しい場合（例えば、検出回転速度の１の位を四捨五入した値がピーク回転速度Ｖｐに等しい場合）には、ステップＳＴ５を行う。一方、コントローラ（40）は、検出回転速度がピーク回転速度Ｖｐに等しくない場合には、ステップＳＴ６を行う。なお、コントローラ（40）は、検出回転速度とピーク回転速度Ｖｐとの差が所定値以下であれば、検出回転速度がピーク回転速度Ｖｐに概ね等しいものと判断して、ステップＳＴ５を行うように構成されていてもよい。   In step ST4, the controller (40) performs a first comparison operation for comparing the current rotational speed of the expander (31) with the peak rotational speed Vp. The controller (40) compares the detected rotational speed detected by the speed detector with the peak rotational speed Vp read in step ST3. When the detected rotational speed is equal to the peak rotational speed Vp (for example, when the value obtained by rounding the first decimal place of the detected rotational speed is equal to the peak rotational speed Vp), the controller (40) performs Step ST5. On the other hand, the controller (40) performs step ST6 when the detected rotational speed is not equal to the peak rotational speed Vp. If the difference between the detected rotational speed and the peak rotational speed Vp is equal to or less than a predetermined value, the controller (40) determines that the detected rotational speed is approximately equal to the peak rotational speed Vp, and performs step ST5. It may be configured.

ステップＳＴ５では、コントローラ（40）が、吐出圧力センサ（18）の計測圧力が高圧目標値になるようにバイパス弁（26）の開度を調節するバイパス量調節動作を行いながら、膨張機（31）の回転速度をピーク回転速度Ｖｐに維持する速度維持動作を行う。バイパス量調節動作では、吐出圧力センサ（18）の計測圧力が高圧目標値よりも高くなると、バイパス弁（26）の開度が拡大され、吐出圧力センサ（18）の計測圧力が高圧目標値よりも低くなると、バイパス弁（26）の開度が縮小される。但し、コントローラ（40）は、バイパス弁（26）の開度制御によって吐出圧力センサ（18）の計測圧力を高圧目標値に維持することができなくなると、速度維持動作を終了させて、速度調節動作を行う。例えば、コントローラ（40）は、バイパス弁（26）を閉状態に設定している状態で、吐出圧力センサ（18）の計測圧力が高圧目標値よりも所定値だけ低くなると、速度維持動作を終了させて、速度調節動作を行う。本実施形態のコントローラ（40）は、検出回転速度がピーク回転速度Ｖｐに等しくなっている場合であっても、高圧圧力を高圧目標値に維持することを優先して、膨張機（31）の回転速度をピーク回転速度Ｖｐから低下させる。ステップＳＴ５は、一定の時間に亘って行われる。ステップＳＴ５が終了すると、ステップＳＴ２が行われる。   In step ST5, the controller (40) performs the bypass amount adjusting operation for adjusting the opening of the bypass valve (26) so that the measured pressure of the discharge pressure sensor (18) becomes the high pressure target value, while the expander (31 ) To maintain the rotation speed at the peak rotation speed Vp. In the bypass amount adjustment operation, when the measured pressure of the discharge pressure sensor (18) becomes higher than the high pressure target value, the opening of the bypass valve (26) is expanded, and the measured pressure of the discharge pressure sensor (18) exceeds the high pressure target value. Becomes lower, the opening degree of the bypass valve (26) is reduced. However, if the controller (40) cannot maintain the measured pressure of the discharge pressure sensor (18) at the high pressure target value by controlling the opening degree of the bypass valve (26), the controller (40) terminates the speed maintenance operation and adjusts the speed. Perform the action. For example, the controller (40) terminates the speed maintaining operation when the measured pressure of the discharge pressure sensor (18) becomes lower than the high pressure target value by setting the bypass valve (26) in the closed state. To adjust the speed. Even if the detected rotational speed is equal to the peak rotational speed Vp, the controller (40) of the present embodiment gives priority to maintaining the high pressure at the high pressure target value, so that the expander (31) The rotational speed is decreased from the peak rotational speed Vp. Step ST5 is performed over a certain period of time. When step ST5 ends, step ST2 is performed.

ステップＳＴ６では、ステップＳＴ５と同様に、コントローラ（40）が、現在の膨張機（31）の回転速度をピーク回転速度Ｖｐと比較する第２比較動作を行う。コントローラ（40）は、速度検出部によって検出された検出回転速度を、ステップＳＴ３で読み出したピーク回転速度Ｖｐと比較する。コントローラ（40）は、検出回転速度がピーク回転速度Ｖｐ以下となる場合（例えば、検出回転速度の１の位を四捨五入した値が、ピーク回転速度Ｖｐ以下となる場合）には、ステップＳＴ７を行う。一方、コントローラ（40）は、検出回転速度がピーク回転速度Ｖｐを上回る場合には、ステップＳＴ８を行う。   In step ST6, as in step ST5, the controller (40) performs a second comparison operation for comparing the current rotational speed of the expander (31) with the peak rotational speed Vp. The controller (40) compares the detected rotational speed detected by the speed detector with the peak rotational speed Vp read in step ST3. The controller (40) performs step ST7 when the detected rotational speed is equal to or lower than the peak rotational speed Vp (for example, when the value obtained by rounding the first decimal place of the detected rotational speed is equal to or lower than the peak rotational speed Vp). . On the other hand, when the detected rotational speed exceeds the peak rotational speed Vp, the controller (40) performs step ST8.

ステップＳＴ７では、コントローラ（40）が、バイパス弁（26）を閉状態に設定したまま、上記速度調節動作を行う。ステップＳＴ７は、一定の時間に亘って行われる。ステップＳＴ７が終了すると、ステップＳＴ２が行われる。   In step ST7, the controller (40) performs the speed adjustment operation with the bypass valve (26) set to the closed state. Step ST7 is performed over a certain period of time. When step ST7 ends, step ST2 is performed.

本実施形態のコントローラ（40）は、検出回転速度がピーク回転速度Ｖｐ以下となる場合は、膨張機（31）の回転速度をピーク回転速度Ｖｐに調節すると、冷凍サイクルの高圧圧力が高圧目標値よりも低くなり、冷凍サイクルの成績係数が低下するので、膨張機（31）の回転速度をピーク回転速度Ｖｐに調節しない。膨張機（31）の回転速度をピーク回転速度Ｖｐに調節することよりも、高圧圧力を高圧目標値に維持することが優先される。   When the detected rotational speed is equal to or lower than the peak rotational speed Vp, the controller (40) of the present embodiment adjusts the rotational speed of the expander (31) to the peak rotational speed Vp so that the high pressure of the refrigeration cycle becomes the high target value. Therefore, the coefficient of performance of the refrigeration cycle is lowered, and the rotational speed of the expander (31) is not adjusted to the peak rotational speed Vp. Maintaining the high pressure at the high pressure target value is prioritized over adjusting the rotational speed of the expander (31) to the peak rotational speed Vp.

ステップＳＴ８では、コントローラ（40）が、膨張機（31）を減速して、膨張機（31）の回転速度をピーク回転速度Ｖｐに調節した後に、速度維持動作を行う。コントローラ（40）は、スイッチ回路の出力周波数を調節することによって膨張機（31）の回転速度をピーク回転速度Ｖｐに調節する。また、速度維持動作中のコントローラ（40）は、バイパス量調節動作を行う。ステップＳＴ８が終了すると、一定時間の経過後にステップＳＴ２が行われる。   In step ST8, the controller (40) decelerates the expander (31) and adjusts the rotation speed of the expander (31) to the peak rotation speed Vp, and then performs a speed maintaining operation. The controller (40) adjusts the rotational speed of the expander (31) to the peak rotational speed Vp by adjusting the output frequency of the switch circuit. Further, the controller (40) during the speed maintaining operation performs a bypass amount adjusting operation. When step ST8 ends, step ST2 is performed after a predetermined time has elapsed.

ここで、空気調和装置（10）の運転開始後の膨張機（31）の回転速度の変化について説明する。まず、空気調和装置（10）の運転開始後のシステム流量が比較的多い場合について、ステップＳＴ１で膨張機（31）の回転速度が図４のＡ点に対応する回転速度に調節される場合を例に説明する。   Here, the change of the rotational speed of the expander (31) after the operation start of the air conditioner (10) will be described. First, in the case where the system flow rate after the start of the operation of the air conditioner (10) is relatively large, the rotation speed of the expander (31) is adjusted to the rotation speed corresponding to the point A in FIG. Explained as an example.

この場合、ステップＳＴ４の後にステップＳＴ６が行われる。ステップＳＴ６では検出回転速度がピーク回転速度Ｖｐを上回ると判定されるので、ステップＳＴ６の後に、ステップＳＴ８が行われる。ステップＳＴ８では、膨張機（31）の回転速度が、図４のＢ点に対応するピーク回転速度Ｖｐに調節される。膨張機（31）の回転速度が低下すると、高圧圧力が増大しないように、バイパス弁（26）の開度が拡大される。システム流量が多いほど、バイパス弁（26）は大きい開度に調節され、バイパス回路（13）を流れる冷媒の流量は多くなる。   In this case, step ST6 is performed after step ST4. In step ST6, since it is determined that the detected rotational speed exceeds the peak rotational speed Vp, step ST8 is performed after step ST6. In step ST8, the rotational speed of the expander (31) is adjusted to the peak rotational speed Vp corresponding to point B in FIG. When the rotational speed of the expander (31) decreases, the opening of the bypass valve (26) is expanded so that the high pressure does not increase. As the system flow rate increases, the bypass valve (26) is adjusted to a larger opening, and the flow rate of the refrigerant flowing through the bypass circuit (13) increases.

続いて、空気調和装置（10）の運転開始後のシステム流量が比較的少ない場合について、ステップＳＴ１で膨張機（31）の回転速度が図４のＣ点に対応する回転速度に調節される場合を例に説明する。   Subsequently, when the system flow rate after the start of the operation of the air conditioner (10) is relatively small, the rotation speed of the expander (31) is adjusted to the rotation speed corresponding to the point C in FIG. 4 in step ST1. Will be described as an example.

この場合、ステップＳＴ４の後のステップＳＴ６では、検出回転速度がピーク回転速度Ｖｐ以下であると判定されるので、ステップＳＴ６の後に、ステップＳＴ７が行われる。ステップＳＴ７では、ステップＳＴ１の時点から高圧圧力が変動していれば、吐出圧力センサ（18）の計測圧力が高圧目標値になるように、膨張機（31）の回転速度が調節される。   In this case, in step ST6 after step ST4, since it is determined that the detected rotational speed is equal to or lower than the peak rotational speed Vp, step ST7 is performed after step ST6. In step ST7, if the high pressure has changed since the time of step ST1, the rotational speed of the expander (31) is adjusted so that the measured pressure of the discharge pressure sensor (18) becomes the high pressure target value.

−実施形態の効果−
本実施形態では、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度Ｖｐを超えるような流量にシステム流量がなっている場合は、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度Ｖｐに調節される。このため、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度Ｖｐを超えるような流量にシステム流量がなっている場合に、ピーク回転速度Ｖｐよりも高い回転速度に維持されていた従来の冷凍装置に比べて、多くの回収動力を得ることができる。従って、膨張機（31）における回収動力を増大させることができる。 -Effect of the embodiment-
In this embodiment, when the system flow rate is such that the rotational speed of the expander (31) exceeds the peak rotational speed Vp, the rotational speed of the expander (31) is adjusted to the peak rotational speed Vp. . For this reason, when the system flow rate is such that the rotational speed of the expander (31) exceeds the peak rotational speed Vp, the conventional refrigeration apparatus maintained at a rotational speed higher than the peak rotational speed Vp. Compared to this, much recovery power can be obtained. Therefore, the recovery power in the expander (31) can be increased.

また、本実施形態では、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度Ｖｐを超えないような流量にシステム流量がなっている場合は、膨張機（31）の回転速度の調節によって冷凍サイクルにおける高圧圧力が一定に保たれ、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度Ｖｐを超えるような流量にシステム流量がなっている場合は、バイパス弁（26）の開度制御によってバイパス回路（13）の冷媒流量が調節されて、冷凍サイクルにおける高圧圧力が一定に保たれる。このため、膨張機（31）の回転速度をピーク回転速度Ｖｐに保持しつつ、冷凍サイクルにおける高圧圧力を一定に保つことができる。従って、高い回収動力を得つつ、安定した冷凍サイクルを行うことができる。   In this embodiment, when the system flow rate is such that the rotation speed of the expander (31) does not exceed the peak rotation speed Vp, the rotation speed of the expander (31) is adjusted in the refrigeration cycle. When the system flow rate is such that the high pressure is kept constant and the rotational speed of the expander (31) exceeds the peak rotational speed Vp, the bypass circuit (13) is controlled by opening control of the bypass valve (26). ) Is adjusted, and the high pressure in the refrigeration cycle is kept constant. For this reason, the high pressure in the refrigeration cycle can be kept constant while maintaining the rotational speed of the expander (31) at the peak rotational speed Vp. Therefore, a stable refrigeration cycle can be performed while obtaining high recovery power.

また、本実施形態では、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度Ｖｐを超えないような流量にシステム流量がなっている場合に、室外熱交換器（14）を流出した冷媒がバイパス回路（13）に分配されることなく膨張機（31）へ供給される。従って、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度Ｖｐを超えないような流量にシステム流量がなっている場合に、多くの冷媒が膨張機（31）を通過するので、高い回収動力を得ることができる。   In this embodiment, when the system flow rate is such that the rotational speed of the expander (31) does not exceed the peak rotational speed Vp, the refrigerant that has flowed out of the outdoor heat exchanger (14) is bypassed. It is supplied to the expander (31) without being distributed to (13). Therefore, when the system flow rate is such that the rotational speed of the expander (31) does not exceed the peak rotational speed Vp, a large amount of refrigerant passes through the expander (31), so that high recovery power is obtained. be able to.

また、本実施形態では、実際の冷媒回路（11）の動作状態に対応したピーク回転速度Ｖｐが、膨張機（31）の回転速度の調節に用いられる。このため、冷媒回路（11）の動作状態が変動しても、ピーク回転速度Ｖｐを超えないように膨張機（31）の回転速度を調節することができる。   In the present embodiment, the peak rotational speed Vp corresponding to the actual operating state of the refrigerant circuit (11) is used for adjusting the rotational speed of the expander (31). For this reason, even if the operating state of the refrigerant circuit (11) fluctuates, the rotational speed of the expander (31) can be adjusted so as not to exceed the peak rotational speed Vp.

−実施形態の変形例−
この変形例では、膨張機（31）の回転速度の調節に関するコントローラ（40）の動作が、上記実施形態とは異なっている。それ以外は、上記実施形態と同じである。以下では、コントローラ（40）の動作を図３に示すフローチャートを基に説明する。 -Modification of the embodiment-
In this modification, the operation of the controller (40) relating to the adjustment of the rotational speed of the expander (31) is different from that of the above embodiment. The rest is the same as the above embodiment. Below, operation | movement of a controller (40) is demonstrated based on the flowchart shown in FIG.

空気調和装置（10）の運転開始後、まずステップＳＴ１１が行われる。ステップＳＴ１１では、上記実施形態のステップＳＴ１と同じ動作が行われる。ステップＳＴ１１では、吐出圧力センサ（18）の計測圧力が高圧目標値になるように膨張機（31）の回転速度を調節する速度調節動作が行われる。ステップＳＴ１１は、一定の時間に亘って行われる。ステップＳＴ１１が終了すると、ステップＳＴ１２が行われる。   Step ST11 is first performed after the start of operation of the air conditioner (10). In step ST11, the same operation as step ST1 of the above embodiment is performed. In step ST11, a speed adjustment operation is performed to adjust the rotation speed of the expander (31) so that the measured pressure of the discharge pressure sensor (18) becomes the high pressure target value. Step ST11 is performed over a certain period of time. When step ST11 ends, step ST12 is performed.

ステップＳＴ１２では、コントローラ（40）が、膨張機（31）で回収される回収動力を検出する回収動力検出動作を行う。回収動力検出動作では、回収動力として、発電機（33）から電動機（23）へ供給される供給電力が検出される。コントローラ（40）は、速度検出部によって検出された検出回転速度に基づいて算出した発電機（33）の出力電圧に、電流検出部の検出値を掛けた値を、供給電力として算出する。本実施形態では、信頼性の高い供給電力が得られるように、供給電力が一定時間の平均値として算出される。この点は、後述するステップＳＴ１４とステップＳＴ１７でも同じである。   In step ST12, the controller (40) performs a recovered power detection operation for detecting recovered power recovered by the expander (31). In the recovery power detection operation, supply power supplied from the generator (33) to the electric motor (23) is detected as recovery power. The controller (40) calculates, as supply power, a value obtained by multiplying the output voltage of the generator (33) calculated based on the detected rotational speed detected by the speed detection unit by the detection value of the current detection unit. In the present embodiment, the supplied power is calculated as an average value for a certain period of time so that highly reliable supplied power can be obtained. This is the same in step ST14 and step ST17 described later.

ステップＳＴ１３は、前のステップＳＴの終了から一定時間の経過後に行われる。ステップＳＴ１３では、コントローラ（40）が、膨張機（31）の回転速度を所定値だけ低下させる減速動作を行う。コントローラ（40）は、供給電力が増加するようにスイッチ回路の出力周波数を制御することによって、膨張機（31）の回転速度を低下させる。ステップＳＴ１３では、膨張機（31）の回転速度の低下に伴って高圧圧力が増大しないように、バイパス量調節動作によってバイパス弁（26）の開度が拡大される。ステップＳＴ１３が終了すると、ステップＳＴ１４が行われる。   Step ST13 is performed after a predetermined time has elapsed since the end of the previous step ST. In step ST13, the controller (40) performs a deceleration operation for reducing the rotational speed of the expander (31) by a predetermined value. The controller (40) reduces the rotational speed of the expander (31) by controlling the output frequency of the switch circuit so that the supplied power is increased. In step ST13, the opening degree of the bypass valve (26) is expanded by the bypass amount adjustment operation so that the high pressure does not increase with a decrease in the rotational speed of the expander (31). When step ST13 ends, step ST14 is performed.

ステップＳＴ１４では、コントローラ（40）が、ステップＳＴ１２と同じ回収動力検出動作を行う。ステップＳＴ１４では、膨張機（31）の回転速度が低下した後の供給電力が検出される。ステップＳＴ１４が終了すると、ステップＳＴ１５が行われる。   In step ST14, the controller (40) performs the same recovery power detection operation as in step ST12. In step ST14, the supplied power after the rotational speed of the expander (31) is reduced is detected. When step ST14 ends, step ST15 is performed.

ステップＳＴ１５では、コントローラ（40）が、直近の第１の回収動力検出動作（ステップＳＴ１４の回収動力検出動作）で検出した減速後の供給電力と、直近の回収動力検出動作の１つ前の第２の回収動力検出動作（ステップＳＴ１３の直前にステップＳＴ１２を行っている場合は、ステップＳＴ１２の回収動力検出動作、ステップＳＴ１３の直前にステップＳＴ１８を行っている場合は、ステップＳＴ１７の回収動力検出動作）で検出した減速前の供給電力とを比較する第１比較動作を行う。コントローラ（40）は、減速後の供給電力が減速前の供給電力を上回る場合には、ステップＳＴ１３を行う。一方、コントローラ（40）は、減速後の供給電力が減速前の供給電力以下となる場合には、ステップＳＴ１６を行う。   In step ST15, the controller (40) supplies power after deceleration detected in the latest first recovered power detection operation (recovered power detection operation in step ST14), and the first power immediately before the latest recovered power detection operation. 2. Recovery power detection operation of step 2 (when step ST12 is performed immediately before step ST13, recovery power detection operation of step ST12, and when step ST18 is performed immediately before step ST13, recovery power detection operation of step ST17 A first comparison operation is performed for comparing the power supplied before deceleration detected in (1). A controller (40) performs step ST13, when the supply power after deceleration exceeds the supply power before deceleration. On the other hand, the controller (40) performs step ST16 when the supplied power after deceleration is equal to or lower than the supplied power before deceleration.

ステップＳＴ１６は、前のステップＳＴの終了から一定時間の経過後に行われる。ステップＳＴ１６では、コントローラ（40）が、バイパス弁（26）が開状態に設定されている場合にだけ、膨張機（31）の回転速度を所定値だけ増大させる加速動作を行う。コントローラ（40）は、バイパス弁（26）が閉状態に設定されている場合には、高圧圧力が低下して高圧目標値から離れることを回避するために、加速動作を行わない。コントローラ（40）は、供給電力が減少するようにスイッチ回路の出力周波数を制御することによって、膨張機（31）の回転速度を増大させる。ステップＳＴ１６では、膨張機（31）の回転速度の増大に伴って高圧圧力が低下しないように、バイパス量調節動作によってバイパス弁（26）の開度が縮小される。ステップＳＴ１６が終了すると、ステップＳＴ１７が行われる。   Step ST16 is performed after a predetermined time has elapsed since the end of the previous step ST. In step ST16, the controller (40) performs an acceleration operation for increasing the rotational speed of the expander (31) by a predetermined value only when the bypass valve (26) is set to the open state. When the bypass valve (26) is set to the closed state, the controller (40) does not perform the acceleration operation in order to avoid the high pressure from decreasing and leaving the high pressure target value. The controller (40) increases the rotational speed of the expander (31) by controlling the output frequency of the switch circuit so that the supplied power is reduced. In step ST16, the opening degree of the bypass valve (26) is reduced by the bypass amount adjustment operation so that the high pressure does not decrease with an increase in the rotational speed of the expander (31). When step ST16 ends, step ST17 is performed.

ステップＳＴ１７では、コントローラ（40）が、ステップＳＴ１２と同じ回収動力検出動作を行う。ステップＳＴ１７では、膨張機（31）の回転速度が増大した後の供給電力が検出される。ステップＳＴ１７が終了すると、ステップＳＴ１８が行われる。   In step ST17, the controller (40) performs the same recovery power detection operation as in step ST12. In step ST17, the supplied power after the rotation speed of the expander (31) is increased is detected. When step ST17 ends, step ST18 is performed.

ステップＳＴ１８では、コントローラ（40）が、直近の第１の回収動力検出動作（ステップＳＴ１７の回収動力検出動作）で検出した加速後の供給電力と、直近の回収動力検出動作の１つ前の第２の回収動力検出動作（ステップＳＴ１６の直前にステップＳＴ１５を行っている場合は、ステップＳＴ１４の回収動力検出動作、ステップＳＴ１６の直前にステップＳＴ１８を行っている場合は、ステップＳＴ１７の回収動力検出動作）で検出した加速前の供給電力とを比較する第２比較動作を行う。コントローラ（40）は、加速後の供給電力が加速前の供給電力を上回る場合には、ステップＳＴ１６を行う。一方、コントローラ（40）は、加速後の供給電力が加速前の供給電力以下となる場合には、ステップＳＴ１３を行う。   In step ST18, the controller (40) supplies the post-acceleration supply power detected in the most recent first recovered power detection operation (the recovered power detection operation in step ST17) and the first power immediately before the latest recovered power detection operation. 2. Recovery power detection operation in step ST16 (if step ST15 is performed immediately before step ST16, recovery power detection operation in step ST14, and if step ST18 is performed immediately before step ST16, recovery power detection operation in step ST17 A second comparison operation is performed to compare with the power supplied before acceleration detected in (1). A controller (40) performs step ST16, when the supply power after acceleration exceeds the supply power before acceleration. On the other hand, the controller (40) performs step ST13 when the supplied power after acceleration is equal to or lower than the supplied power before acceleration.

なお、この変形例では、空気調和装置（10）の運転終了まで、ステップＳＴ１３からステップＳＴ１８までの動作が、繰り返し行われる。   In this modification, the operations from step ST13 to step ST18 are repeated until the operation of the air conditioner (10) is completed.

また、この変形例では、ステップＳＴ１２以降も、コントローラ（40）が、速度調節動作又はバイパス量調節動作によって、吐出圧力センサ（18）の計測圧力が高圧目標値に調節される。この変形例では、上記実施形態と同様に、膨張機（31）の回転速度をピーク回転速度Ｖｐに調節することよりも、高圧圧力を高圧目標値に維持することが優先される。   In this modification, the controller (40) also adjusts the measured pressure of the discharge pressure sensor (18) to the high pressure target value by the speed adjustment operation or the bypass amount adjustment operation after step ST12. In this modification, as in the above embodiment, maintaining the high pressure at the high pressure target value is prioritized over adjusting the rotational speed of the expander (31) to the peak rotational speed Vp.

具体的に、コントローラ（40）は、吐出圧力センサ（18）の計測圧力が高圧目標値よりも低くなる場合には、バイパス弁（26）が開状態に設定されていれば、バイパス弁（26）の開度を縮小し、バイパス弁（26）が閉状態に設定されていれば、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度Ｖｐに調節されている場合であっても、膨張機（31）の回転速度を強制的に低下させる。一方、コントローラ（40）は、吐出圧力センサ（18）の計測圧力が高圧目標値よりも高くなる場合には、バイパス弁（26）の開度を拡大する。   Specifically, when the pressure measured by the discharge pressure sensor (18) is lower than the high pressure target value, the controller (40) determines that the bypass valve (26 ) And the bypass valve (26) is set to the closed state, even if the rotational speed of the expander (31) is adjusted to the peak rotational speed Vp, the expander ( 31) Forcibly reduce the rotation speed. On the other hand, the controller (40) increases the opening of the bypass valve (26) when the measured pressure of the discharge pressure sensor (18) becomes higher than the high pressure target value.

ここで、空気調和装置（10）の運転開始後の膨張機（31）の回転速度の変化について説明する。まず、空気調和装置（10）の運転開始後のシステム流量が比較的多い場合について、ステップＳＴ１１で膨張機（31）の回転速度が図４のＡ点に対応する回転速度に調節される場合を例に説明する。   Here, the change of the rotational speed of the expander (31) after the operation start of the air conditioner (10) will be described. First, when the system flow rate after the start of the operation of the air conditioner (10) is relatively large, the rotation speed of the expander (31) is adjusted to the rotation speed corresponding to the point A in FIG. 4 in step ST11. Explained as an example.

この場合、ステップＳＴ１２の後のステップＳＴ１３で、膨張機（31）の回転速度が、低下してＤ点に対応する回転速度になる。膨張機（31）の回転速度は、ピーク回転速度Ｖｐに近づく。また、バイパス弁（26）が開状態に設定される。そして、ステップＳＴ１５では、減速後の供給電力が減速前の供給電力を上回ると判定されるので、ステップＳＴ１５の後に、再びステップＳＴ１３が行われる。ステップＳＴ１３では、膨張機（31）の回転速度が、さらに低下して図４のＢ点に対応するピーク回転速度Ｖｐに調節される。また、バイパス弁（26）の開度は拡大する。このように、この変形例では、冷凍サイクル中に検出した互いに異なる回転速度における回収動力を比較することによって、ピーク回転速度を超えないように膨張機（31）の回転速度が調節される。従って、コントローラ（40）に予めピーク回転速度Ｖｐを記憶させておく手間を省くことができる。   In this case, in step ST13 after step ST12, the rotational speed of the expander (31) is reduced to a rotational speed corresponding to point D. The rotational speed of the expander (31) approaches the peak rotational speed Vp. Further, the bypass valve (26) is set to an open state. In step ST15, since it is determined that the supplied power after deceleration exceeds the supplied power before deceleration, step ST13 is performed again after step ST15. In step ST13, the rotational speed of the expander (31) is further lowered and adjusted to the peak rotational speed Vp corresponding to the point B in FIG. Moreover, the opening degree of the bypass valve (26) increases. Thus, in this modification, the rotational speed of the expander (31) is adjusted so as not to exceed the peak rotational speed by comparing the recovered power at different rotational speeds detected during the refrigeration cycle. Therefore, it is possible to save the trouble of previously storing the peak rotational speed Vp in the controller (40).

続いて、空気調和装置（10）の運転開始後のシステム流量が比較的多い場合について、ステップＳＴ１１で膨張機（31）の回転速度が図４のＣ点に対応する回転速度に調節される場合を例に説明する。   Subsequently, when the system flow rate after the start of the operation of the air conditioner (10) is relatively large, the rotation speed of the expander (31) is adjusted to the rotation speed corresponding to the point C in FIG. 4 in step ST11. Will be described as an example.

この場合、ステップＳＴ１２の後のステップＳＴ１３で、膨張機（31）の回転速度が、低下してＥ点に対応する回転速度になる。膨張機（31）の回転速度は、一旦ピーク回転速度Ｖｐから離れる。また、バイパス弁（26）が開状態に設定される。そして、ステップＳＴ１５では、減速後の供給電力が減速前の供給電力以下であると判定されるので、ステップＳＴ１５の後にステップＳＴ１６が行われる。ステップＳＴ１６では、膨張機（31）の回転速度が、増大してＣ点に対応する回転速度に戻る。また、バイパス弁（26）は閉状態に戻される。次に、ステップＳＴ１８では、加速後の供給電力が加速前の供給電力を上回ると判定されるので、ステップＳＴ１８の後に、再びステップＳＴ１６が行われる。ステップＳＴ１６では、バイパス弁（26）が閉鎖されているので、速度増大動作は行われず、膨張機（31）の回転速度は、Ｃ点に対応する回転速度に維持される。   In this case, in step ST13 after step ST12, the rotational speed of the expander (31) is reduced to a rotational speed corresponding to point E. The rotational speed of the expander (31) once leaves the peak rotational speed Vp. Further, the bypass valve (26) is set to an open state. In step ST15, since it is determined that the supplied power after deceleration is equal to or less than the supplied power before deceleration, step ST16 is performed after step ST15. In step ST16, the rotational speed of the expander (31) increases and returns to the rotational speed corresponding to point C. The bypass valve (26) is returned to the closed state. Next, in step ST18, since it is determined that the supplied power after acceleration exceeds the supplied power before acceleration, step ST16 is performed again after step ST18. In step ST16, since the bypass valve (26) is closed, the speed increasing operation is not performed, and the rotational speed of the expander (31) is maintained at the rotational speed corresponding to the point C.

《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.

上記実施形態において、バイパス弁（26）の代わりに、バイパス回路（13）に、容積型流体機械により構成されたバイパス側膨張機を設けてもよい。バイパス側膨張機は、冷媒が供給されると、冷媒を膨張させて動力を発生させる。コントローラ（40）は、バイパス側膨張機の回転速度を調節することによって、バイパス回路（12）の冷媒流量を調節する。   In the above embodiment, instead of the bypass valve (26), the bypass circuit (13) may be provided with a bypass side expander constituted by a positive displacement fluid machine. When the refrigerant is supplied, the bypass side expander expands the refrigerant to generate power. The controller (40) adjusts the refrigerant flow rate of the bypass circuit (12) by adjusting the rotational speed of the bypass side expander.

また、上記実施形態において、冷媒回路（11）における室外熱交換器（14）と膨張機（31）との間に、開度可変の電子膨張弁により構成された前絞り弁を設けてもよい。この場合、バイパス回路（13）を省略することが可能である。この場合、コントローラ（40）は、前絞り弁の開度を調節することによって、膨張機（31）の回転速度を調節する。   Moreover, in the said embodiment, you may provide the front throttle valve comprised with the electronic expansion valve with a variable opening degree between the outdoor heat exchanger (14) and the expander (31) in a refrigerant circuit (11). . In this case, the bypass circuit (13) can be omitted. In this case, the controller (40) adjusts the rotational speed of the expander (31) by adjusting the opening of the front throttle valve.

また、上記実施形態において、コントローラ（40）が、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度Ｖｐになっていると想定した場合の膨張機（31）の吸入流量（以下、「想定吸入流量」という。）をシステム流量が上回るという条件が成立した場合に、膨張機（31）の回転速度がピーク回転速度Ｖｐを超えるような流量にシステム流量がなっていると判断して、膨張機（31）を減速して、速度維持動作を行うように構成されていてもよい。ステップＳＴ６の第２比較動作で、システム流量が想定吸入流量以下であれば、ステップＳＴ７が行われ、システム流量が想定吸入流量を上回れば、ステップＳＴ８が行われる。なお、システム流量は、例えば、圧縮機（21）の回転速度に圧縮機（21）の吸入容積を掛けた値を低圧冷媒の比体積で除することによって、算出される。圧縮機（21）の回転速度は、圧縮機（21）に供給される相電流の波形周期に基づいて算出される。低圧冷媒の比体積は、吸入圧力センサ（19）の計測圧力及び吸入温度センサ（29）の計測温度に基づいて算出される。また、想定吸入流量は、例えば、ステップＳＴ３で読み出したピーク回転速度Ｖｐに膨張機（31）の吸入容積を掛けた値を高圧冷媒の比体積で除することによって、算出される。高圧冷媒の比体積は、吐出圧力センサ（18）の計測圧力及び吐出温度センサ（28）の計測温度に基づいて算出される。   In the above embodiment, the controller (40) assumes the suction flow rate of the expander (31) (hereinafter referred to as “assumed suction flow rate” when the rotational speed of the expander (31) is assumed to be the peak rotational speed Vp. When the condition that the system flow rate exceeds the system flow rate is satisfied, it is determined that the system flow rate is such that the rotational speed of the expander (31) exceeds the peak rotational speed Vp. 31) may be configured to decelerate and perform a speed maintaining operation. If the system flow rate is equal to or lower than the assumed intake flow rate in the second comparison operation of step ST6, step ST7 is performed, and if the system flow rate exceeds the assumed intake flow rate, step ST8 is performed. The system flow rate is calculated, for example, by dividing the value obtained by multiplying the rotational speed of the compressor (21) by the suction volume of the compressor (21) by the specific volume of the low-pressure refrigerant. The rotational speed of the compressor (21) is calculated based on the waveform period of the phase current supplied to the compressor (21). The specific volume of the low-pressure refrigerant is calculated based on the measured pressure of the suction pressure sensor (19) and the measured temperature of the suction temperature sensor (29). Further, the assumed suction flow rate is calculated, for example, by dividing the value obtained by multiplying the peak rotational speed Vp read out in step ST3 by the suction volume of the expander (31) by the specific volume of the high-pressure refrigerant. The specific volume of the high-pressure refrigerant is calculated based on the measured pressure of the discharge pressure sensor (18) and the measured temperature of the discharge temperature sensor (28).

また、上記実施形態において、コントローラ（40）が、膨張機（31）の回転速度をピーク回転速度未満に調節する場合には、圧縮機（21）の吐出冷媒の温度が所定の目標値になるように膨張機（31）の回転速度を調節する一方で、膨張機（31）の回転速度をピーク回転速度に維持している場合には、圧縮機（21）の吐出冷媒の温度が目標値になるようにバイパス量調節動作を行うように構成されていてもよい。この場合は、圧縮機（21）の吐出冷媒の温度が、冷媒回路（11）の動作状態を表す物理量に相当する。   In the above embodiment, when the controller (40) adjusts the rotational speed of the expander (31) to be less than the peak rotational speed, the temperature of the refrigerant discharged from the compressor (21) becomes a predetermined target value. When the rotational speed of the expander (31) is adjusted as described above while the rotational speed of the expander (31) is maintained at the peak rotational speed, the temperature of the refrigerant discharged from the compressor (21) is the target value. It may be configured to perform a bypass amount adjustment operation. In this case, the temperature of the refrigerant discharged from the compressor (21) corresponds to a physical quantity representing the operating state of the refrigerant circuit (11).

また、上記実施形態において、コントローラ（40）が、膨張機（31）の回転速度をピーク回転速度未満に調節する場合には、室外熱交換器（14）の出口の冷媒の過冷却度が所定の目標値になるように膨張機（31）の回転速度を調節する一方で、膨張機（31）の回転速度をピーク回転速度に維持している場合には、室外熱交換器（14）の出口の冷媒の過冷却度が目標値になるようにバイパス量調節動作を行うように構成されていてもよい。この場合は、冷凍サイクルの高圧圧力が冷媒の臨界圧力よりも低くなる冷凍サイクルが行われる。室外熱交換器（14）の出口の冷媒の過冷却度は、冷媒回路（11）の動作状態を表す物理量に相当する。   In the above embodiment, when the controller (40) adjusts the rotational speed of the expander (31) to be less than the peak rotational speed, the degree of supercooling of the refrigerant at the outlet of the outdoor heat exchanger (14) is predetermined. When the rotation speed of the expander (31) is adjusted to the target value of the outdoor heat exchanger (14) while the rotation speed of the expander (31) is maintained at the peak rotation speed, the outdoor heat exchanger (14) The bypass amount adjusting operation may be performed so that the degree of supercooling of the refrigerant at the outlet becomes a target value. In this case, a refrigeration cycle in which the high pressure of the refrigeration cycle is lower than the critical pressure of the refrigerant is performed. The degree of supercooling of the refrigerant at the outlet of the outdoor heat exchanger (14) corresponds to a physical quantity representing the operating state of the refrigerant circuit (11).

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、冷媒を膨張させて動力を発生させる膨張機を備え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 including an expander that generates power by expanding a refrigerant.

実施形態における空気調和装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the air conditioning apparatus in embodiment. 実施形態におけるコントローラの動作の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of operation | movement of the controller in embodiment. 実施形態の変形例におけるコントローラの動作の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of operation | movement of the controller in the modification of embodiment. 膨張機の回転速度と回収動力との関係を示す図表である。It is a graph which shows the relationship between the rotational speed of an expander, and collection | recovery motive power.

10 空気調和装置（冷凍装置）
11 冷媒回路
12 主回路
13 バイパス回路
21 圧縮機
26 バイパス弁（流量調節機構）
31 膨張機
40 コントローラ（制御手段） 10 Air conditioning equipment (refrigeration equipment)
11 Refrigerant circuit
12 Main circuit
13 Bypass circuit
21 Compressor
26 Bypass valve (flow control mechanism)
31 Expander
40 Controller (control means)

Claims (7)

冷媒を圧縮する圧縮機（21）と、
冷媒を膨張させて動力を発生させるように構成され、上記圧縮機（21）の回転速度とは独立して回転速度を調節可能な膨張機（31）と、
上記圧縮機（21）と上記膨張機（31）とが接続され、該圧縮機（21）と該膨張機（31）との間を冷媒が循環する冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）と、
上記膨張機（31）の回転速度を調節する制御手段（40）とを備えた冷凍装置であって、
上記制御手段（40）は、上記膨張機（31）で回収される回収動力が最大となるピーク回転速度を超えないように上記膨張機（31）の回転速度を調節することを特徴とする冷凍装置。 A compressor (21) for compressing the refrigerant;
An expander (31) configured to generate power by expanding the refrigerant, and capable of adjusting the rotation speed independently of the rotation speed of the compressor (21);
A refrigerant circuit (11) that performs a refrigeration cycle in which the compressor (21) and the expander (31) are connected, and a refrigerant circulates between the compressor (21) and the expander (31);
A refrigeration apparatus comprising a control means (40) for adjusting the rotational speed of the expander (31),
The control means (40) adjusts the rotational speed of the expander (31) so as not to exceed the peak rotational speed at which the recovered power recovered by the expander (31) is maximized. apparatus. 請求項１において、
上記冷媒回路（11）は、上記膨張機（31）の流入側と該膨張機（31）の流出側とを連通させるためのバイパス回路（13）と、該バイパス回路（13）を流れる冷媒の流量を調節するための流量調節機構（26）とを備え、
上記制御手段（40）は、上記膨張機（31）の回転速度を上記ピーク回転速度に維持している場合に、上記バイパス回路（13）を流れる冷媒の流量を調節するために上記流量調節機構（26）を制御するバイパス量調節動作を行うことを特徴とする冷凍装置。 In claim 1,
The refrigerant circuit (11) includes a bypass circuit (13) for communicating the inflow side of the expander (31) and the outflow side of the expander (31), and the refrigerant flowing through the bypass circuit (13). And a flow rate adjusting mechanism (26) for adjusting the flow rate,
The control means (40) is configured to adjust the flow rate of the refrigerant flowing through the bypass circuit (13) when the rotational speed of the expander (31) is maintained at the peak rotational speed. A refrigeration apparatus performing a bypass amount adjusting operation for controlling (26). 請求項２において、
上記制御手段（40）は、上記膨張機（31）の回転速度を上記ピーク回転速度未満に調節する場合には、上記冷媒回路（11）の動作状態を表す物理量が所定の目標値になるように上記膨張機（31）の回転速度を調節する一方で、上記膨張機（31）の回転速度を上記ピーク回転速度に維持している場合には、上記冷媒回路（11）の動作状態を表す物理量が上記目標値になるように上記バイパス量調節動作を行うことを特徴とする冷凍装置。 In claim 2,
When the rotational speed of the expander (31) is adjusted to be less than the peak rotational speed, the control means (40) is configured so that a physical quantity representing the operating state of the refrigerant circuit (11) becomes a predetermined target value. When the rotational speed of the expander (31) is adjusted to the peak rotational speed while the rotational speed of the expander (31) is maintained, the operating state of the refrigerant circuit (11) is represented. A refrigeration apparatus performing the bypass amount adjustment operation so that a physical quantity becomes the target value. 請求項２又は３において、
上記制御手段（40）は、上記膨張機（31）の回転速度を上記ピーク回転速度未満に調節している場合に、上記バイパス回路（13）が閉鎖されるように上記流量調節機構（26）を制御することを特徴とする冷凍装置。 In claim 2 or 3,
The control means (40) controls the flow rate adjusting mechanism (26) so that the bypass circuit (13) is closed when the rotational speed of the expander (31) is adjusted to be less than the peak rotational speed. A refrigeration apparatus characterized by controlling the temperature. 請求項１乃至４の何れか１つにおいて、
上記制御手段（40）は、上記冷媒回路（11）における冷媒の循環量が、上記膨張機（31）の回転速度が上記ピーク回転速度になっていると想定した場合の該膨張機（31）の吸入流量を上回ると、該膨張機（31）の回転速度を低下させて該ピーク回転速度に調節することを特徴とする冷凍装置。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
The control means (40) is configured so that the circulation amount of the refrigerant in the refrigerant circuit (11) assumes that the rotation speed of the expander (31) is the peak rotation speed. The refrigerating apparatus is characterized in that when the intake flow rate of the expander (31) is exceeded, the rotational speed of the expander (31) is decreased to adjust to the peak rotational speed. 請求項１乃至５の何れか１つにおいて、
上記制御手段（40）は、上記冷媒回路（11）の動作状態に対応した複数のピーク回転速度を記憶する一方、上記冷凍サイクル中に、記憶している複数のピーク回転速度の中から、実際の冷媒回路（11）の動作状態に対応するピーク回転速度を選択し、選択したピーク回転速度を用いて上記膨張機（31）の回転速度を調節することを特徴とする冷凍装置。 In any one of claims 1 to 5,
The control means (40) memorizes a plurality of peak rotation speeds corresponding to the operating state of the refrigerant circuit (11), while the plurality of peak rotation speeds stored during the refrigeration cycle are actually A refrigerating apparatus comprising: selecting a peak rotational speed corresponding to the operating state of the refrigerant circuit (11) of the first refrigerant circuit, and adjusting the rotational speed of the expander (31) using the selected peak rotational speed. 請求項１乃至５の何れか１つにおいて、
上記制御手段（40）は、上記冷凍サイクル中に、上記膨張機（31）を一定の回転速度に維持している状態で上記回収動力を検出する第１回収動力検出動作と、該第１回収動力検出動作とは異なる回転速度に上記膨張機（31）を維持している状態で上記回収動力を検出する第２回収動力検出動作とを行い、該第１回収動力検出動作で検出された回収動力と該第２回収動力検出動作で検出された回収動力とを比較することによって回収動力が大きくなるように上記膨張機（31）の回転速度を調節することを特徴とする冷凍装置。 In any one of claims 1 to 5,
The control means (40) includes a first recovery power detection operation for detecting the recovery power in a state where the expander (31) is maintained at a constant rotational speed during the refrigeration cycle, and the first recovery power A second recovery power detection operation for detecting the recovery power in a state where the expander (31) is maintained at a rotational speed different from the power detection operation, and the recovery detected by the first recovery power detection operation The refrigerating apparatus, wherein the rotational speed of the expander (31) is adjusted so that the recovered power is increased by comparing the power and the recovered power detected by the second recovered power detection operation.
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