JP5484604B2 - 冷凍空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、補助圧縮機構及び膨張機構を備える冷凍空調装置に関するものである。

従来より、膨張過程における膨張動力を膨張機構によって機械的に回収し、この回収された膨張動力を補助圧縮機構の圧縮動力として利用して、サイクル効率の向上を図った冷凍空調装置が検討されている。
このような補助圧縮機構及び膨張機構を備えた従来の冷凍空調装置としては、例えば、「冷媒を圧縮する圧縮機１１、圧縮機１１で圧縮された冷媒を放熱させる放熱器１２、放熱器１２で放熱した冷媒を膨張させる膨張機１３、膨張機１３で膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器１４、及び蒸発器１４で蒸発した冷媒を昇圧して圧縮機１１に供給する過給機１５を順次流路で接続して成る冷媒回路９と、過給機１５をバイパスするように冷媒回路９に両端が接続されたバイパス路３８と、バイパス路３８に設けられ該バイパス路３８における冷媒の流通を制御する弁と、膨張機１３で回収した動力にて過給機１５が駆動されているように膨張機１３と過給機１５とを連結する動力回収軸３１とを、冷凍サイクル装置１０に備えた。」（特許文献１参照）というものが提案されている。従来の冷凍空調装置（例えば、特許文献１の冷凍サイクル装置１０）は、補助圧縮機構（例えば、特許文献１の過給機１５）を迂回するバイパス管（例えば、特許文献１のバイパス路３８）を備えることにより、膨張機構（例えば、特許文献１の膨張機１３）出口から補助圧縮機構入口までの流路に存在する冷媒を主圧縮機（例えば、特許文献１の膨張機１３）に供給している。これにより、冷凍空調装置の起動時に主圧縮機へ供給される冷媒が不足することを解消し、高低圧力差不足による膨張機構の起動不良を解消している。

特開２００９−７９８５０号公報 （要約、段落００３７、図１）

補助圧縮機構及び膨張機構を備えた従来の冷凍空調装置は、膨張機構の入口側に高圧冷媒を作用させ、膨張機構の出口側に低圧冷媒を作用させ、この圧力差によって膨張機構を起動させる。しかしながら、従来の冷凍空調装置では、膨張機構を起動するために作用させた圧力差によって生じる膨張機構内部（より詳しくは摺動部）の摩擦抵抗によって、膨張機構を起動できないことがあるという問題点があった。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、膨張機構の起動時の摩擦抵抗を低減し、膨張機構を安定して起動させることができる冷凍空調装置を得ることを目的としている。

本発明に係る冷凍空調装置は、冷媒を圧縮する主圧縮機及び補助圧縮機構と、圧縮された冷媒を冷却する放熱器と、流入口が入口側配管を介して放熱器に接続され、放熱器から流出した冷媒を膨張することで膨張動力を回収する膨張機構と、出口側配管を介して膨張機構の流出口に接続され、膨張機構で膨張された冷媒を加熱する蒸発器と、一方の端部が入口側配管に接続され、他方の端部が出口側配管に接続された第一バイパス管と、第一バイパス管に設けられた減圧装置と、を備え、主圧縮機はモーターによって駆動され、補助圧縮機構は膨張機構で回収された膨張動力によって駆動される冷凍空調装置において、
一方の端部が入口側配管の接続部Ａで接続され、他方の端部が出口側配管の接続部Ｂで接続された第一接続管と、一方の端部が接続部Ａと膨張機構との間になる入口側配管の接続部Ｃに接続され、他方の端部が接続部Ｂと蒸発器との間になる出口側配管の接続部Ｄに接続された第二接続管と、放熱器の出口側が連通する流路を膨張機構と接続される流路又は第一接続管と接続される流路に切り換える第一流路切換装置と、蒸発器の入口側が連通する流路を膨張機構と接続される流路又は第二接続管と接続される流路に切り換える第二流路切替装置と、を備えているものである。

本発明によれば、膨張機構の起動前、第一接続管と第二接続管を用いて、膨張機構の入口側に低圧を作用させ、膨張機構の出口側に高圧を作用させることができる。このため、膨張機構の摺動部（例えば、出力軸とこの出力軸を回転自在に支持する軸受）には、膨張機構の駆動時とは逆方向の圧力が付与される。これにより、例えば、膨張機構の駆動終了時に出力軸が軸受に接触していた範囲に隙間を形成することができる。つまり、膨張機構を起動する際に出力軸が移動する方向に隙間を形成することができる。そして、この隙間に潤滑油を供給することができる。したがって、膨張機構が起動しようとした際、前記隙間が潤滑油で潤滑した状態となっているため、摺動部で生じる摩擦抵抗を低減することができ、膨張機構を安定して起動させることができる。

本発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置の一例を示す冷媒回路構成図である。 本発明の実施の形態１に係る膨張機の縦断面模式図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置の制御動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る膨張機構における逆圧作用時の回転軸と軸受部との関係を説明する説明図である。 本発明の実施の形態１に係る膨張機構における逆圧作用時の回転軸と軸受部との関係を説明する説明図である。 本発明の実施の形態１に係る膨張機構における起動時の回転軸と軸受部との関係を説明する説明図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置の別の一例を示す冷媒回路構成図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置のさらに別の一例を示す冷媒回路構成図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置のさらに別の一例を示す冷媒回路構成図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置のさらに別の一例を示す冷媒回路構成図である。 本発明の実施の形態２に係る冷凍空調装置の一例を示す冷媒回路構成図である。 本発明の実施の形態２に係る流路切替装置（三方弁）を説明する説明図である。 本発明の実施の形態２に係る冷凍空調装置の制御動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る冷凍空調装置の別の一例を示す冷媒回路構成図である。 本発明の実施の形態２に係る冷凍空調装置のさらに別の一例を示す冷媒回路構成図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置の一例を示す冷媒回路構成図である。
図１に示すように、冷凍空調装置１００は、冷媒を圧縮する主圧縮機４及び補助圧縮機構３と、圧縮された冷媒を冷却する放熱器７と、放熱器７から流出した冷媒を膨張することで膨張動力を回収する膨張機構２と、膨張機構２で膨張（減圧）された冷媒を加熱する蒸発器８とを備えている。主圧縮機４の吸入口及び補助圧縮機構３の吸入口は、蒸発器８の出口側で並列に接続されている。また、主圧縮機４の吐出口は放熱器７に接続されており、補助圧縮機構３の吐出口は主圧縮機４の圧縮過程の圧縮室（圧縮途中の圧縮室）に接続されている。

主圧縮機４は、モーター６とこのモーター６で駆動される主圧縮機構５を備えている。つまり、主圧縮機４は、モーター６によって駆動される圧縮機である。
補助圧縮機構３は、膨張機構２で回収された膨張動力によって駆動されるものである。本実施の形態１では、後述する回転軸２０により、膨張機構２と補助圧縮機構３とが接続されている。つまり、膨張機構２の出力軸と補助圧縮機構３の入力軸が同一の回転軸２０で形成されており、膨張機構２で回収された動力が回転軸２０によって補助圧縮機構３へ伝達される構成となっている。なお、膨張機構２で回収された動力を補助圧縮機構３へ伝達する機構は、回転軸２０に限られるものではない。例えばベルトやチェーン等により膨張機構２の出力軸と補助圧縮機構３の入力軸とを接続し、膨張機構２で回収された動力を補助圧縮機構３へ伝達してもよい。また、本実施の形態１では、膨張機構２及び補助圧縮機構３を、膨張機１として一体形成している。なお、膨張機１の詳細は、後述する。

さらに、冷凍空調装置１００は、第一バイパス管９、減圧装置１０、高圧開閉装置１１、低圧開閉装置１２、第一接続管１３、第二接続管１４、第一開閉装置１５及び第二開閉装置１６を備えている。
第一バイパス管９は、膨張機構２を迂回するように冷媒が流れる配管である。この第一バイパス管９は、一方の端部が膨張機構２の入口側配管２ａ（放熱器７と膨張機構２の流入口とを接続する配管）に接続され、他方の端部が膨張機構２の出口側配管２ｂ（膨張機構２の流出口と蒸発器８とを接続する配管）に接続されている。減圧装置１０は、例えば膨張弁であり、第一バイパス管９に設けられている。

第一接続管１３は、一方の端部が入口側配管２ａの接続部Ａに接続され、他方の端部が出口側配管２ｂの接続部Ｂに接続されている。第二接続管１４は、一方の端部が接続部Ａと膨張機構２との間になる入口側配管２ａの接続部Ｃに接続され、他方の端部が接続部Ｂと蒸発器８との間になる出口側配管２ｂの接続部Ｄに接続されている。なお、第一接続管１３の接続部Ａの接続位置及び第二接続管１４の接続部Ｄの接続位置は、図１に示す位置に限定されるものではない。例えば、第一接続管１３の接続部Ａは、第一バイパス管９と入口側配管２ａとの接続部よりも上流側（放熱器７側）でもよい。また、例えば、第二接続管１４の接続部Ｄは、第一バイパス管９と出口側配管２ｂとの接続部よりも下流側（蒸発器８側）でもよい。

高圧開閉装置１１は、例えば開閉弁であり、膨張機構２の入口（より詳しくは、接続部Ａと接続部Ｃとの間になる入口側配管２ａ）に設けられている。低圧開閉装置１２は、例えば開閉弁であり、膨張機構２の出口（より詳しくは、接続部Ｂと接続部Ｄとの間になる出口側配管２ｂ）に設けられている。第一開閉装置１５は、例えば開閉弁であり、第一接続管１３に設けられている。第二開閉装置１６は、例えば開閉弁であり、第二接続管１４に設けられている。ここで、高圧開閉装置１１及び第一開閉装置１５が第一流路切替装置５０となり、低圧開閉装置１２及び第二開閉装置１６が第二流路切替装置５１となる。

また、冷凍空調装置１００には、主圧縮機４の回転数制御、減圧装置１０の開度制御、高圧開閉装置１１、低圧開閉装置１２、第一開閉装置１５及び第二開閉装置１６の開閉制御等を行う制御器６０が設けられている。

このような冷凍空調装置１００は、冷媒として、自然冷媒である二酸化炭素が用いられている。冷凍空調装置１００に用いられる冷媒は、二酸化炭素冷媒に限らず、従来よりある種々の冷媒を用いることもできる。なお、放熱過程において臨界圧力以下で動作する冷媒は放熱過程で凝縮するため、放熱過程に用いられる熱交換器を凝縮器と称する場合がある。本実施の形態１及び以下の実施の形態では、冷媒の種類にかかわらず、放熱過程に用いられる熱交換器を「放熱器」と称することとする。

次に、膨張機１の詳細について説明する。
図２は、本発明の実施の形態１に係る膨張機の縦断面模式図である。
この膨張機１は、膨張機構２及び補助圧縮機構３を背面合わせの両面スクロール型として一体形成したものである。また、膨張機１は、膨張機構２の揺動スクロールの台板と補助圧縮機構３の揺動スクロールの台板とが共有されているものである。
図２に示すように、膨張機１は、回転軸２０、揺動スクロール２１、補助圧縮機構３を構成する固定スクロール２２、及び膨張機構２を構成する固定スクロール２３等から構成されている。これら揺動スクロール２１、固定スクロール２２及び固定スクロール２３等は、密閉容器３５に収容されている。

揺動スクロール２１は、台板の両面に渦巻歯が形成されたものである。この揺動スクロール２１の上方には、固定スクロール２２が設けられている。固定スクロール２２の下面部には渦巻歯が形成されており、固定スクロール２２の渦巻歯と揺動スクロール２１の上面側の渦巻歯とが組み合わされるように、固定スクロール２２は配置されている。固定スクロール２２の渦巻歯と揺動スクロール２１の上面側の渦巻歯とが組み合わされることにより、固定スクロール２２の渦巻歯と揺動スクロール２１の上面側の渦巻歯との間には、圧縮室が形成される。また、揺動スクロール２１の下方には、固定スクロール２３が設けられている。固定スクロール２３の上面部には渦巻歯が形成されており、固定スクロール２３の渦巻歯と揺動スクロール２１の下面側の渦巻歯とが組み合わされるように、固定スクロール２３は配置されている。固定スクロール２３の渦巻歯と揺動スクロール２１の下面側の渦巻歯とが組み合わされることにより、固定スクロール２３の渦巻歯と揺動スクロール２１の下面側の渦巻歯との間には、膨張室が形成される。
また、揺動スクロール２１と固定スクロール２２との間には、揺動スクロール２１の自転を防止するオルダムリング２８が設けられている。

つまり、膨張機１は、揺動スクロール２１の上面部と固定スクロール２２によって補助圧縮機構３が構成され、揺動スクロール２１の下面部と固定スクロール２３によって膨張機構２が構成されている。

回転軸２０は、揺動スクロール２１、固定スクロール２２及び固定スクロール２３を貫通して設けられている。より詳しくは、回転軸２０は、固定スクロール２２の上軸受３１と固定スクロール２３の下軸受３２とに挿入され、上軸受３１と下軸受３２とによって回転自在に支持されている。また、回転軸２０は、スライダー３４を介して揺動スクロール２１の揺動軸受３３に挿入され、揺動軸受３３に回転自在に支持されている。スライダー３４は、その外形中心と回転軸２０の軸心との距離が変動可能となっており、揺動スクロール２１に作用する冷媒圧力による力で揺動半径が大きくなる方向に移動する可変クランク機構を構成している。
また、回転軸２０の両端近傍には、揺動スクロール２１の遠心力によるアンバランスを相殺するため、バランスウェイト２４ａ及びバランスウェイト２４ｂが設置されている。

また、回転軸２０の下端部には、油ポンプ２６が設けられている。回転軸２０が回転することにより、密閉容器３５の下部に貯留された潤滑油４０は、回転軸２０に形成された給油孔２０ａに吸入される。給油孔２０ａは、回転軸２０の軸心方向に形成された給油孔と、この給油口から上軸受３１、下軸受３２及び揺動軸受３３に分岐する給油孔とで形成されている。このため、給油孔２０ａに吸入された潤滑油４０は、各軸受（上軸受３１、下軸受３２及び揺動軸受３３）に供給される。

膨張機１の密閉容器３５には、冷媒を膨張室に導く入口管３６、膨張した冷媒を排出するための出口管３７、補助圧縮機構３に冷媒を吸入させるための吸入管３８、及び圧縮した冷媒を排出するための吐出管３９が設けられている。
より詳しくは、入口管３６は、膨張室入口の上流側に形成された空間（回転軸２０の近傍に形成される空間）と連通するように設けられている。この入口管３６は、膨張機構２の流入口となるものであり、入口側配管２ａと接続されるものである。また、出口管３７は、膨張室出口の下流側に形成された空間（揺動スクロール２１の外周側に形成された空間）と連通するように設けられている。この出口管３７は、膨張機構２の流出口となるものであり、出口側配管２ｂと接続されるものである。また、吸入管３８は、圧縮室の吸入口の上流側に形成された空間と連通するように設けられている。また、吐出管３９は、圧縮室の吐出口の下流側に形成された空間と連通するように設けられている。この圧縮室の吐出口には、吐出弁２５が設けられている。

また、膨張機１には、チップシール２７、外周シール２９及び内周シール３０が設けられている。チップシール２７は、揺動スクロール２１、固定スクロール２２及び固定スクロール２３に形成された各渦巻歯の先端部に設けられている。これにより、揺動スクロール２１と固定スクロール２２との間の軸方向隙間及び揺動スクロール２１と固定スクロール２３との間の軸方向隙間の低減を図り、スクロール歯先端部からの冷媒漏れを防止している。外周シール２９は、揺動スクロール２１の外周側に設けられ、圧縮室の吸入側と膨張室の出口側とをシールする。内周シール３０は、揺動スクロール２１の内周側に設けられ、膨張室の入口側と密閉容器３５内の空間とをシールしている。なお、密閉容器３５内の圧力は、補助圧縮機構３から吐出される冷媒の圧力となっている。

このように構成された膨張機１は、定常運転時、次のように動作する。放熱器７から流出した高圧の冷媒（入口側配管２ａを通ってきた冷媒）を、入口管３６を介して膨張機構２に取込む。そして、揺動スクロール２１と固定スクロール２３とで形成される膨張室でこの高圧の冷媒を膨張する。その後、膨張した冷媒を、出口管３７を通して膨張機１外（つまり、出口側配管２ｂ）へ排出する。このとき、冷媒を膨張する過程において、補助圧縮機構３で必要な圧縮動力が膨張動力として回収される。一方、補助圧縮機構３においては、吸入管３８から低圧の冷媒（蒸発器８から流出した冷媒）を吸入し、この低圧冷媒を揺動スクロール２１と固定スクロール２２で形成される圧縮室で圧縮する。その後、吐出弁２５を押し開けた圧縮冷媒を、吐出管３９を通して膨張機１外へ吐出する。

続いて、冷凍空調装置１００の運転動作について説明する。
図３は、本発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置の制御動作を示すフローチャートである。
ユーザーから制御器６０へ運転指令が入力されると（ステップＳ１）、制御器６０は、高圧開閉装置１１及び低圧開閉装置１２を閉じ、減圧装置１０、第一開閉装置１５及び第二開閉装置１６を開く（ステップＳ２）。そして、制御器６０は、主圧縮機４（より詳しくは、主圧縮機４のモーター６）を始動させる（ステップＳ３）。主圧縮機４が起動すると、主圧縮機４に吸入された冷媒は低圧から高圧まで圧縮される。ここで、制御器６０は、減圧装置１０の開度を調整し、主圧縮機４の吐出圧力と吸入圧力を所定の圧力に調整する（ステップＳ４）。

このとき、冷凍空調装置１００には次のように冷媒が流れる。主圧縮機４で圧縮された高圧の冷媒は放熱器７に流入し、放熱器７で冷却される。放熱器７で冷却された高圧冷媒は、その一部が第一バイパス管９に流入し、残りの一部が第一接続管１３に流入する。この第一接続管１３に流入した高圧冷媒は、膨張機１の出口管３７から膨張機構２内に流入する。

第一バイパス管９に流入した高圧冷媒は、減圧装置１０で減圧・膨張される。減圧装置１０で減圧・膨張された低圧冷媒は、その一部が蒸発器８に流入し、残りの一部が第二接続管１４に流入する。この第二接続管１４に流入した低圧冷媒は、膨張機１の入口管３６から膨張機構２内に流入する。
一方、蒸発器８に流入した冷媒は、蒸発器８で加熱され、再び主圧縮機４に吸入される。

つまり、膨張機１の出口管３７から膨張機構２内に流入した高圧冷媒は、揺動スクロール２１と固定スクロール２３で形成される膨張室のうち、揺動スクロール２１の外周側の膨張室に流入する。また、膨張機１の入口管３６から膨張機構２内に流入した低圧冷媒は、揺動スクロール２１と固定スクロール２３で形成される膨張室のうち、揺動スクロール２１の内周側の膨張室に流入する。なお、以下では、このように膨張機構２に起動時や定常運転時とは異なる圧力（つまり、起動時や定常運転時とは逆方向となる圧力）が作用することを、逆圧が作用すると称する場合がある。

図４及び図５は、本発明の実施の形態１に係る膨張機構における逆圧作用時の回転軸と軸受部との関係を説明する説明図である。これらの図は、下軸受３２の位置での平面断面図（横断面図）となっており、回転軸２０と下軸受３２との関係を説明するものである。なお、回転軸２０と上軸受３１との関係、及び回転軸２０（より詳しくは、回転軸２０に設けられたスライダー３４）と揺動軸受３３との関係も同様となる。

膨張機構２の定常運転時（定常駆動時）、回転軸２０の側面部には、膨張室内の冷媒によって圧力が作用する。例えば図４に示すように、膨張機構２の定常運転時（定常駆動時）時に回転軸２０の側面部に作用する圧力を実線矢印で示すＦ１とすると、平面視において、回転軸２０は、圧力Ｆ１の作用点とは反対側となる側面部の位置が下軸受３２の内面部に接触している状態となる。この状態で膨張機構２の駆動が終了（停止）した場合、従来の冷凍空調装置おいては、回転軸２０と下軸受３２は、図４に示す状態で停止することとなる。

一方、本実施の形態１に係る冷凍空調装置１００は、膨張機構２の停止時に逆圧を作用させている。このため、本実施の形態１に係る冷凍空調装置１００においては、膨張機構２の停止時、図５に示すように、回転軸２０の側面部には実線矢印で示す圧力Ｆ２（圧力Ｆ１と反対方向になる圧力）が作用する。このため、回転軸２０が圧力Ｆ２の方向に沿って移動し、回転軸２０における圧力Ｆ１の作用点とは反対側となる位置の側面部と下軸受３２の内面部との間に隙間Ｓを形成することができる。そして、この隙間Ｓを形成することにより、この隙間Ｓに潤滑油４０を供給することができる。

再び図３に示すフローチャートに着目すると、膨張機構２に逆圧を作用させた後、制御器６０は、第一開閉装置１５と第二開閉装置１６を閉じる（ステップＳ５）。そして、制御器６０は、高圧開閉装置１１と低圧開閉装置１２を開く（ステップＳ６）。第一開閉装置１５と第二開閉装置１６を閉じて、高圧開閉装置１１と低圧開閉装置１２を開くことより、放熱器７から流出した高圧冷媒が膨張機１の出口管３７から膨張機構２内に流入し、膨張機構２の出口側（出口管３７側）には蒸発器８へ流入する低圧冷媒の圧力が作用する。これにより、膨張機構２（膨張機１）には、膨張機構２（膨張機１）を起動する起動力が作用する。

図６は、本発明の実施の形態１に係る膨張機構における起動時の回転軸と軸受部との関係を説明する説明図である。この図は、下軸受３２の位置での平面断面図（横断面図）となっており、回転軸２０と下軸受３２との関係を説明するものである。なお、回転軸２０と上軸受３１との関係、及び回転軸２０（より詳しくは、回転軸２０に設けられたスライダー３４）と揺動軸受３３との関係も同様となる。

膨張機構２の起動時、回転軸２０には圧力Ｆ１（膨張機構２の駆動終了時に作用していた圧力と同方向の圧力）が作用する。このとき、本実施の形態１に係る冷凍空調装置１００においては、回転軸２０における圧力Ｆ１の作用点とは反対側となる位置の側面部と下軸受３２の内面部との間に隙間Ｓを形成しているため、圧力Ｆ１が作用しても、潤滑油４０の粘性抵抗によって回転軸２０と下軸受３２が容易に直接接触することがない。

つまり、従来の冷凍空調装置においては、膨張機構２を起動させようとした場合、圧力Ｆ１が回転軸２０に作用し、回転軸２０は圧力Ｆ１の作用点とは反対側となる側面部の位置が下軸受３２の内面部に接触している状態となっているため、回転軸２０と下軸受３２が金属接触し、両者の間（つまり、軸受部）の摩擦抵抗が大きくなってしまう。このため、従来の冷凍空調装置においては、軸受部の摩擦抵抗により、膨張機構２の起動が不安定になる場合があった。一方、本実施の形態１に係る冷凍空調装置１００は、隙間Ｓによって軸受部の接触を防止し、隙間Ｓを潤滑油４０で潤滑された状態とすることができるので、軸受部の摩擦抵抗を非常に小さくすることができる。このため、本実施の形態１に係る冷凍空調装置１００は、機動力を軸受部の摩擦抵抗力よりも容易に上回らせることができ、膨張機構２を安定して起動させることができる。

ステップＳ６の後、制御器６０は、ステップＳ７に進み、膨張機構２（つまり膨張機１）が起動したか否かを判定する。膨張機構２（つまり膨張機１）が起動していない場合、制御器６０は、高圧開閉装置１１及び低圧開閉装置１２を閉じ、第一開閉装置１５及び第二開閉装置１６を開く（ステップＳ８）。そして、ステップＳ８の後、ステップＳ４に戻る。ステップＳ７及びステップＳ８を設けることにより、膨張機構２（つまり膨張機１）が起動しなかった場合でも、冷凍空調装置１００を停止させることなく、再度膨張機構２の起動操作を実施することができる。膨張機構２（つまり膨張機１）が起動した場合、制御器６０は、定常運転に移行する（ステップＳ９）。

定常運転においては、制御器６０は、減圧装置１０の開度と主圧縮機４の回転数を運転状態に応じて制御する。また、定常運転においては、冷凍空調装置１００には次のように冷媒が流れる。つまり、蒸発器８から流出した低圧冷媒の一部は、補助圧縮機構３に吸入されて中間圧まで圧縮され、主圧縮機４の圧縮過程に流入する。蒸発器８から流出した低圧冷媒の残りの一部は、主圧縮機４に流入して、中間圧まで圧縮される。そして、主圧縮機４で中間圧まで圧縮された冷媒は、補助圧縮機構３から流入した冷媒と合流し、この冷媒と共に主圧縮機４で高圧まで圧縮される。主圧縮機４で高圧まで圧縮された冷媒は、放熱器７で冷却され、放熱器７から流出した一部の冷媒は第一バイパス管９に流入し、減圧装置１０で膨張・減圧される。放熱器７から流出した残りの一部の冷媒は膨張機構２に流入し、膨張・減圧される。減圧装置１０と膨張機構２で減圧・膨張された冷媒は、合流しした後に蒸発器８で加熱され、再び主圧縮機４及び補助圧縮機構３で圧縮される。このとき、所望の冷凍能力を満足するように、制御器６０は、減圧装置１０の開度と主圧縮機４の回転数を制御する。また、減圧装置１０を完全に閉じた場合は、放熱器７から流出した冷媒は全て、膨張機構２に流入する。

以上のように構成された冷凍空調装置１００は、膨張機構２（つまり膨張機１）を起動させる前の状態において、回転軸２０と軸受（上軸受３１、下軸受３２、揺動軸受３３）間に隙間Ｓを形成し、回転軸２０と軸受（上軸受３１、下軸受３２、揺動軸受３３）を直接接触することを防止し、軸受部（つまり摺動部）の摩擦抵抗力を小さくすることができる。このため、本実施の形態１に係る冷凍空調装置１００は、膨張機構２（つまり膨張機１）を確実に（安定して）起動することができる。

また、冷媒に二酸化炭素を用いた場合は動作圧力が高いため、軸受部で生じる摩擦抵抗力も非常に大きくなる。このため、冷媒に二酸化炭素を用いる場合、冷凍空調装置１００は、膨張機構２（つまり膨張機１）の起動性を従来よりも著しく向上することができる。

また、本実施の形態１に係る冷凍空調装置１００は、補助圧縮機構３の圧力範囲が低圧から主圧縮機４の圧縮過程の途中の圧力（中間圧力）となるため、補助圧縮機構３と膨張機構２の温度差が小さく、補助圧縮機構３から膨張機構２への熱移動を小さくすることができる。このため、熱移動に伴う放熱過程及び蒸発過程における熱交換量の低下を小さくでき、冷凍空調装置１００の効率を高くできる。
また、蒸発器８の出口で補助圧縮機構３と主圧縮機４を並列に構成しているため、補助圧縮機構３に、後述の図９等で示すような第二バイパス管１７及び逆止弁１８が不要となる。このため、冷凍空調装置１００を簡素に構成することができる。

なお、本実施の形態１では、高圧開閉装置１１及び低圧開閉装置１２を開閉弁で構成したが、高圧開閉装置１１及び低圧開閉装置１２のうちの少なくとも一方を膨張弁で構成してもよい。高圧開閉装置１１及び低圧開閉装置１２のうちの少なくとも一方を膨張弁で構成した場合、定常運転移行後は、制御器６０がこれら膨張弁の開度を調整する。つまり、高圧開閉装置１１及び低圧開閉装置１２のうちの少なくとも一方を膨張弁で構成した場合、冷凍空調装置１００の制御用弁として用いることができる。より詳しくは、制御器６０は、高圧開閉装置１１の開度を調整することで膨張機構２に流入する冷媒を減圧・膨張させ、膨張機構２を所定の運転状態に調整することができる。また、低圧開閉装置１２を膨張弁で構成した場合、制御器６０は、低圧開閉装置１２の開度を調整することで蒸発器８に流入する冷媒を減圧・膨張させ、冷凍空調装置１００を所定の運転状態に調整する。

また、本実施の形態１では、スクロール式の膨張機構２及び補助圧縮機構３を例に説明したが、例えばロータリー式等、膨張機構２及び補助圧縮機構３としてスクロール式以外のものを用いても勿論よい。

また、本発明の冷媒回路構成は図１に示した冷凍空調装置１００の冷媒回路構成に限定されるものではない。主圧縮機４及び補助圧縮機構３等を例えば図７〜図１０に示すように接続しても、本発明を実施することができる。

図７は、本発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置の別の一例を示す冷媒回路構成図である。
図７に示す冷凍空調装置１０１は、主圧縮機４と補助圧縮機構３の接続構成が図１に示した冷凍空調装置１００と異なっている。
より詳しくは、図７に示す冷凍空調装置１０１は、主圧縮機４の吸入口が蒸発器８に接続されている。また、補助圧縮機構３の吸入口が主圧縮機４の圧縮過程に接続されている。そして、主圧縮機４の吐出口及び補助圧縮機構３の吐出口が、放熱器７に並列接続されている。

このように構成された冷凍空調装置１０１は、次のように動作する。なお、冷凍空調装置１０１の動作は、図１に示した冷凍空調装置１００と定常運転移行後の動作のみが異なるため、以下では定常運転時の動作について説明する。

膨張機構２（つまり膨張機１）が起動して定常運転に移行した後、制御器６０は、主圧縮機４の回転数、減圧装置１０の開度を運転状態に応じて制御する。
そして、蒸発器８から流出した低圧冷媒は、主圧縮機４に吸入されて高圧まで圧縮される。このとき、主圧縮機４で圧縮中の冷媒の一部は、補助圧縮機構３に流入し、補助圧縮機構３で高圧まで圧縮される。補助圧縮機構３から吐出された高圧冷媒は、主圧縮機４から吐出された高圧冷媒と合流し、放熱器７に流入する。放熱器７に流入した高圧冷媒は、放熱器７で冷却され、減圧装置１０及び膨張機構２で膨張・減圧され、蒸発器８で加熱され、再び主圧縮機４及び補助圧縮機構３で圧縮される。このとき、所望の冷凍能力を満足するように、制御器６０は、主圧縮機４の回転数、減圧装置１０の開度を制御する。

このように構成された冷凍空調装置１０１においても、図１に示した冷凍空調装置１００と同様に、膨張機構２（つまり膨張機１）を起動させる前の状態において、回転軸２０と軸受（上軸受３１、下軸受３２、揺動軸受３３）間に隙間Ｓを形成し、回転軸２０と軸受（上軸受３１、下軸受３２、揺動軸受３３）を直接接触することを防止し、軸受部（つまり摺動部）の摩擦抵抗力を小さくすることができる。このため、冷凍空調装置１０１は、図１に示した冷凍空調装置１００と同様に、膨張機構２（つまり膨張機１）を確実に（安定して）起動することができる。

また、このように構成された冷凍空調装置１０１においては、補助圧縮機構３の吸入する冷媒が主圧縮機４の圧縮過程の途中の圧力（中間圧力）であるため、補助圧縮機構３が吸入する冷媒の密度が高くなり、補助圧縮機構３の吸入容積を小さくすることができる。このため、補助圧縮機構３をコンパクトにできる。
また、放熱器７の入口で補助圧縮機構３と主圧縮機４を並列に構成しているため、冷凍空調装置１００の構成と同様に補助圧縮機構３に第二バイパス管１７および逆止弁１８が不要となる。このため、冷凍空調装置１０１を簡素に構成することができる。

図８は、本発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置のさらに別の一例を示す冷媒回路構成図である。
図８に示す冷凍空調装置１０２は、主圧縮機４と補助圧縮機構３の接続構成が図１に示した冷凍空調装置１００と異なっている。
より詳しくは、図８に示す冷凍空調装置１０２は、主圧縮機４の吸入口及び補助圧縮機構３の吸入口が蒸発器８に並列接続されている。また、主圧縮機４の吐出口及び補助圧縮機構３の吐出口が放熱器７に並列接続されている。

このように構成された冷凍空調装置１０２は、次のように動作する。なお、冷凍空調装置１０２の動作は、図１に示した冷凍空調装置１００と定常運転移行後の動作のみが異なるため、以下では定常運転時の動作について説明する。

膨張機構２（つまり膨張機１）が起動して定常運転に移行した後、制御器６０は、主圧縮機４の回転数、減圧装置１０の開度を運転状態に応じて制御する。
そして、蒸発器８から流出した低圧冷媒の一部は、主圧縮機４に吸入されて高圧まで圧縮される。また、蒸発器８から流出した低圧冷媒の残りの一部は、補助圧縮機構３に吸入されて高圧まで圧縮される。補助圧縮機構３から吐出された高圧冷媒は、主圧縮機４から吐出された高圧冷媒と合流し、放熱器７に流入する。放熱器７に流入した高圧冷媒は、放熱器７で冷却され、減圧装置１０及び膨張機構２で膨張・減圧され、蒸発器８で加熱され、再び主圧縮機４及び補助圧縮機構３で圧縮される。このとき、所望の冷凍能力を満足するように、制御器６０は、主圧縮機４の回転数、減圧装置１０の開度を制御する。

このように構成された冷凍空調装置１０２においても、図１に示した冷凍空調装置１００と同様に、膨張機構２（つまり膨張機１）を起動させる前の状態において、回転軸２０と軸受（上軸受３１、下軸受３２、揺動軸受３３）間に隙間Ｓを形成し、回転軸２０と軸受（上軸受３１、下軸受３２、揺動軸受３３）を直接接触することを防止し、軸受部（つまり摺動部）の摩擦抵抗力を小さくすることができる。このため、冷凍空調装置１０２は、図１に示した冷凍空調装置１００と同様に、膨張機構２（つまり膨張機１）を確実に（安定して）起動することができる。

また、このように構成された冷凍空調装置１０２においても、補助圧縮機構３と主圧縮機４を並列に構成することで、冷凍空調装置１００等と同様に、補助圧縮機構３に第二バイパス管１７および逆止弁１８が不要となる。このため、冷凍空調装置１０２を簡素に構成することができる。

図９は、本発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置のさらに別の一例を示す冷媒回路構成図である。
図９に示す冷凍空調装置１０３は、主圧縮機４と補助圧縮機構３の接続構成が図１に示した冷凍空調装置１００と異なっている。また、図９に示す冷凍空調装置１０３は、図１に示した冷凍空調装置１００の構成要素に加え、第二バイパス管１７及び逆止弁１８を備えている。

より詳しくは、図９に示す冷凍空調装置１０３は、蒸発器８、補助圧縮機構３、主圧縮機４及び放熱器７が順次直列接続されている。そして、第二バイパス管１７は、補助圧縮機構３を迂回するように取付けている。つまり、第二バイパス管１７は、その一方の端部が蒸発器８と補助圧縮機構３との間の配管に接続され、その他方の端部が補助圧縮機構３と主圧縮機４との間の配管に接続されている。また、逆止弁１８は、第二バイパス管１７に設けられている。この逆止弁１８は、定常運転時、補助圧縮機構３で圧縮された冷媒が補助圧縮機構３の吸入側へ流入することを規制する。つまり、逆止弁１８は、補助圧縮機構３の吸入側から吐出側への流れを許容する。

このように構成された冷凍空調装置１０３は、次のように動作する。定常運転に移行する前｛つまり、膨張機構２及び補助圧縮機構３（つまり膨張機１）が起動する前｝においては、冷凍空調装置１０３は、以下の動作が図１に示した冷凍空調装置１００の動作と異なる。つまり、蒸発器８から流出した冷媒は、第二バイパス管１７及び逆止弁１８を通って（つまり、補助圧縮機構３を迂回して）主圧縮機４に吸入される。

また、膨張機構２及び補助圧縮機構３（つまり膨張機１）が起動して定常運転に移行した後、制御器６０は、主圧縮機４の回転数、減圧装置１０の開度を運転状態に応じて制御する。そして、蒸発器８から流出した低圧冷媒は、補助圧縮機構３に吸入されて中間圧まで圧縮され、主圧縮機４でさらに高圧まで圧縮され、放熱器７に流入する。このとき、逆止弁１８により、補助圧縮機構３で圧縮された冷媒が補助圧縮機構３の吸入側へ逆流することを防止している。放熱器７に流入した高圧冷媒は、放熱器７で冷却され、減圧装置１０及び膨張機構２で膨張・減圧され、蒸発器８で加熱され、再び補助圧縮機構３及び主圧縮機４で圧縮される。このとき、所望の冷凍能力を満足するように、制御器６０は、主圧縮機４の回転数、減圧装置１０の開度を制御する。

このように構成された冷凍空調装置１０３においても、図１に示した冷凍空調装置１００と同様に、膨張機構２（つまり膨張機１）を起動させる前の状態において、回転軸２０と軸受（上軸受３１、下軸受３２、揺動軸受３３）間に隙間Ｓを形成し、回転軸２０と軸受（上軸受３１、下軸受３２、揺動軸受３３）を直接接触することを防止し、軸受部（つまり摺動部）の摩擦抵抗力を小さくすることができる。このため、冷凍空調装置１０３は、図１に示した冷凍空調装置１００と同様に、膨張機構２（つまり膨張機１）を確実に（安定して）起動することができる。

また、このように構成された冷凍空調装置１０３においては、補助圧縮機構３を主圧縮機４の吸入側に配置することで、補助圧縮機構３の圧力範囲が低圧から中間圧となる。このため、冷凍空調装置１０３においても、冷凍空調装置１００と同様に、熱移動に伴う放熱過程及び蒸発過程における熱交換量を小さくでき、冷凍空調装置１０３の効率を高くできる。

図１０は、本発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置のさらに別の一例を示す冷媒回路構成図である。
図１０に示す冷凍空調装置１０４は、主圧縮機４と補助圧縮機構３の接続構成が図１に示した冷凍空調装置１００と異なっている。また、図１０に示す冷凍空調装置１０４は、図１に示した冷凍空調装置１００の構成要素に加え、第二バイパス管１７及び逆止弁１８を備えている。

より詳しくは、図１０に示す冷凍空調装置１０４は、蒸発器８、主圧縮機４、補助圧縮機構３及び放熱器７が順次直列接続されている。そして、第二バイパス管１７は、補助圧縮機構３を迂回するように取付けている。つまり、第二バイパス管１７は、その一方の端部が主圧縮機４と補助圧縮機構３との間の配管に接続され、その他方の端部が補助圧縮機構３と放熱器７との間の配管に接続されている。また、逆止弁１８は、第二バイパス管１７に設けられている。この逆止弁１８は、定常運転時、補助圧縮機構３で圧縮された冷媒が補助圧縮機構３の吸入側へ流入することを規制する。つまり、逆止弁１８は、補助圧縮機構３の吸入側から吐出側への流れを許容する。

このように構成された冷凍空調装置１０４は、次のように動作する。定常運転に移行する前｛つまり、膨張機構２及び補助圧縮機構３（つまり膨張機１）が起動する前｝においては、冷凍空調装置１０４は、以下の動作が図１に示した冷凍空調装置１００の動作と異なる。つまり、主圧縮機４から吐出された冷媒は、第二バイパス管１７及び逆止弁１８を通って（つまり、補助圧縮機構３を迂回して）放熱器７に吸入される。

また、膨張機構２及び補助圧縮機構３（つまり膨張機１）が起動して定常運転に移行した後、制御器６０は、主圧縮機４の回転数、減圧装置１０の開度を運転状態に応じて制御する。そして、蒸発器８から流出した低圧冷媒は、主圧縮機４で中間圧まで圧縮され、補助圧縮機構３に吸入されてさらに高圧まで圧縮され、放熱器７に流入する。このとき、逆止弁１８により、補助圧縮機構３で圧縮された冷媒が補助圧縮機構３の吸入側へ逆流することを防止している。放熱器７に流入した高圧冷媒は、放熱器７で冷却され、減圧装置１０及び膨張機構２で膨張・減圧され、蒸発器８で加熱され、再び主圧縮機４、補助圧縮機構３で圧縮される。このとき、所望の冷凍能力を満足するように、制御器６０は、主圧縮機４の回転数、減圧装置１０の開度を制御する。

このように構成された冷凍空調装置１０４においても、図１に示した冷凍空調装置１００と同様に、膨張機構２（つまり膨張機１）を起動させる前の状態において、回転軸２０と軸受（上軸受３１、下軸受３２、揺動軸受３３）間に隙間Ｓを形成し、回転軸２０と軸受（上軸受３１、下軸受３２、揺動軸受３３）を直接接触することを防止し、軸受部（つまり摺動部）の摩擦抵抗力を小さくすることができる。このため、冷凍空調装置１０４は、図１に示した冷凍空調装置１００と同様に、膨張機構２（つまり膨張機１）を確実に（安定して）起動することができる。

また、このように構成された冷凍空調装置１０４においては、補助圧縮機構３を主圧縮機４の吐出側に配置することで、冷凍空調装置１０１と同様に補助圧縮機構３の吸入する冷媒の密度が高くなり、補助圧縮機構３の吸入容積を小さくすることができる。このため、補助圧縮機構３をコンパクトにできる。

実施の形態２．
実施の形態１では、第一流路切替装置５０を高圧開閉装置１１及び第一開閉装置１５で構成し、第二流路切替装置５１を低圧開閉装置１２及び第二開閉装置１６で構成した。これに限らず、第一流路切替装置５０及び第二流路切替装置５１を以下のように構成してもよい。なお、本実施の形態２で特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。また、以下では実施の形態１との差異点を主に説明する。

図１１は、本発明の実施の形態２に係る冷凍空調装置を示す冷媒回路構成図である。
本実施の形態２に係る冷凍空調装置１０５は、第一流路切替装置５０として第一三方弁８０を備え、第二流路切替装置５１として第二三方弁８１を備えている。第一三方弁８０は、接続部Ａ（つまり、第一接続管１３と入口側配管２ａとの接続部）に設けられている。第二三方弁８１は、接続部Ｄ（つまり、第二接続管１４と出口側配管２ｂとの接続部）に設けられている。

図１２は、本発明の実施の形態２に係る流路切替装置（三方弁）を説明する説明図である。なお、図１２（ａ）が、第一流路切替装置５０である第一三方弁８０を説明する説明図である。また、図１２（ｂ）が、第二流路切替装置５１である第二三方弁８１を説明する説明図である。

図１２（ａ）に示すように、第一三方弁８０は、放熱器７の出口と第一接続管１３を接続する第一接続管通路８０ａと、放熱器７の出口と膨張機構２の入口（入口管３６）を接続する膨張機構通路８０ｂを備えている。第一接続管通路８０ａと膨張機構通路８０ｂは、切り替えが可能で、一方の通路を選択している時、他方の通路は閉切られる。つまり、第一三方弁８０は、放熱器７の出口が連通する流路を、膨張機構２と接続される流路又は第一接続管１３と接続される流路に切り換えるものである。

図１２（ｂ）に示すように、第二三方弁８１は、第二接続管１４と蒸発器８の入口を接続する第二接続管通路８１ａと膨張機構２の出口（出口管３７）と蒸発器８の入口を接続する膨張機構通路８１ｂを備えている。第二接続管通路８１ａと膨張機構通路８１ｂは、切り替えが可能で、一方の通路を選択している時、他方の通路は閉切られる。つまり、第二三方弁８１は、蒸発器８の入口が連通する流路を、膨張機構２と接続される流路又は第二接続管１４と接続される流路に切り換えるものである。

続いて、冷凍空調装置１０５の運転動作について説明する。
図１３は、本発明の実施の形態２に係る冷凍空調装置の制御動作を示すフローチャートである。
ユーザーから制御器６０へ運転指令が入力されると（ステップＳ１１）、制御器６０は、減圧装置１０を開き、第一三方弁８０を第一接続管通路８０ａに切り替え、第二三方弁８１を第二接続管通路８１ａに切り替える（ステップＳ１２）。そして、制御器６０は、主圧縮機４（より詳しくは、主圧縮機４のモーター６）を始動させる（ステップＳ１３）。主圧縮機４が起動すると、主圧縮機４に吸入された冷媒は低圧から高圧まで圧縮される。ここで、制御器６０は、減圧装置１０の開度を調整し、主圧縮機４の吐出圧力と吸入圧力を所定の圧力に調整する（ステップＳ１４）。

このとき、冷凍空調装置１０５は、次のように冷媒が流れる。主圧縮機４で圧縮された高圧の冷媒は放熱器７に流入し、放熱器７で冷却される。放熱器７で冷却された高圧冷媒は、その一部が第一バイパス管９に流入し、残りの一部が第一三方弁８０を通って第一接続管１３に流入する。この第一接続管１３に流入した高圧冷媒は、膨張機１の出口管３７から膨張機構２内に流入する。

第一バイパス管９に流入した高圧冷媒は、減圧装置１０で減圧・膨張される。減圧装置１０で減圧・膨張された低圧冷媒は、その一部が蒸発器８に流入し、残りの一部が第二三方弁８１を通って第二接続管１４に流入する。この第二接続管１４に流入した低圧冷媒は、膨張機１の入口管３６から膨張機構２内に流入する。
一方、蒸発器８に流入した冷媒は、蒸発器８で加熱され、再び主圧縮機４に吸入される。

このように膨張機構２に逆圧を作用させることで、実施の形態１と同様に、回転軸２０における圧力Ｆ１（膨張機構２を起動させるときに回転軸２０に作用する圧力）の作用点とは反対側となる位置の側面部と下軸受３２の内面部との間に隙間Ｓを形成することができる。

膨張機構２に逆圧を作用させた後、制御器６０は、第一三方弁８０を膨張機構通路８０ｂに切り替え、第二三方弁８１を膨張機構通路８１ｂに切り替える（ステップＳ１５）。第一三方弁８０の通路（流路）及び第二三方弁８１の通路（流路）をこのように切り替えることにより、放熱器７から流出した高圧冷媒が膨張機１の出口管３７から膨張機構２内に流入し、膨張機構２の出口側（出口管３７側）には蒸発器８へ流入する低圧冷媒の圧力が作用する。これにより、膨張機構２（膨張機１）には、膨張機構２（膨張機１）を起動する起動力が作用する。

ステップＳ１５の後、制御器６０は、ステップＳ１６に進み、膨張機構２（つまり膨張機１）が起動したか否かを判定する。膨張機構２（つまり膨張機１）が起動していない場合、制御器６０は、第一三方弁８０を第一接続管通路８０ａに切り替え、第二三方弁８１を第二接続管通路８１ａに切り替える（ステップＳ１７）。そして、ステップＳ１７の後、ステップＳ１４に戻る。ステップＳ１６及びステップＳ１７を設けることにより、膨張機構２（つまり膨張機１）が起動しなかった場合でも、冷凍空調装置１０５を停止させることなく、再度膨張機構２の起動操作を実施することができる。膨張機構２（つまり膨張機１）が起動した場合、制御器６０は、定常運転に移行し、減圧装置１０の開度と主圧縮機４の回転数を運転状態に応じて制御する（ステップＳ１８）。

以上のように構成された冷凍空調装置１０５は、膨張機構２（つまり膨張機１）を起動させる前の状態において、回転軸２０と軸受（上軸受３１、下軸受３２、揺動軸受３３）間に隙間Ｓを形成し、回転軸２０と軸受（上軸受３１、下軸受３２、揺動軸受３３）を直接接触することを防止し、軸受部（つまり摺動部）の摩擦抵抗力を小さくすることができる。このため、本実施の形態２に係る冷凍空調装置１０５は、実施の形態１で説明した冷凍空調装置と同様に、膨張機構２（つまり膨張機１）を確実に（安定して）起動することができる。

また、第一流路切替装置５０及び第二流路切替装置５１を三方弁（第一三方弁８０、第二三方弁８１）で構成しているので、これら流路切替装置を構成する弁の数を減らすことができ、冷凍空調装置の構成を簡素化することができる。また、第一流路切替装置５０及び第二流路切替装置５１を構成する弁の数が減少することにより、これら流路切替装置の制御（制御器６０及び制御器６０に搭載された制御プログラム）を簡素化することもできる。

なお、本発明の実施の形態２に係る冷凍空調装置の冷媒回路構成は、図１１に示した冷凍空調装置１０５の冷媒回路構成に限定されるものではない。第一流路切替装置５０（第一三方弁８０）又は第二流路切替装置５１（第二三方弁８１）を、実施の形態１で示した第一流路切替装置５０（高圧開閉装置１１及び第一開閉装置１５）又は第二流路切替装置５１（低圧開閉装置１２及び第二開閉装置１６）としてもよい。

図１４は、本発明の実施の形態２に係る冷凍空調装置の別の一例を示す冷媒回路構成図である。
図１４に示す冷凍空調装置１０６は、第二流路切替装置５１を、実施の形態１と同様に低圧開閉装置１２及び第二開閉装置１６で構成している。

図１５は、本発明の実施の形態２に係る冷凍空調装置のさらに別の一例を示す冷媒回路構成図である。
図１５に示す冷凍空調装置１０７は、第一流路切替装置５０を、実施の形態１と同様に高圧開閉装置１１及び第一開閉装置１５で構成している。

図１４及び図１５のように構成された冷凍空調装置１０６，１０７においても、膨張機構２（つまり膨張機１）を起動させる前の状態において、回転軸２０と軸受（上軸受３１、下軸受３２、揺動軸受３３）間に隙間Ｓを形成し、回転軸２０と軸受（上軸受３１、下軸受３２、揺動軸受３３）を直接接触することを防止し、軸受部（つまり摺動部）の摩擦抵抗力を小さくすることができる。このため、図１４及び図１５のように構成された冷凍空調装置においても、膨張機構２（つまり膨張機１）を確実に（安定して）起動することができる。

１ 膨張機、２ 膨張機構、２ａ 入口側配管、２ｂ 出口側配管、３ 補助圧縮機構、４ 主圧縮機、５ 主圧縮機構、６ モーター、７ 放熱器、８ 蒸発器、９ 第一バイパス管、１０ 減圧装置、１１ 高圧開閉装置、１２ 低圧開閉装置、１３ 第一接続管、１４ 第二接続管、１５ 第一開閉装置、１６ 第二開閉装置、１７ 第二バイパス管、１８ 逆止弁、２０ 回転軸、２０ａ 給油孔、２１ 揺動スクロール、２２ 固定スクロール、２３ 固定スクロール、２４ａ バランスウェイト、２４ｂ バランスウェイト、２５ 吐出弁、２６ 油ポンプ、２７ チップシール、２８ オルダムリング、２９ 外周シール、３０ 内周シール、３１ 上軸受、３２ 下軸受、３３ 揺動軸受、３４ スライダー、３５ 密閉容器、３６ 入口管、３７ 出口管、３８ 吸入管、３９ 吐出管、４０ 潤滑油、５０ 第一流路切替装置、５１ 第二流路切替装置、６０ 制御器、８０ 第一三方弁、８０ａ 第一接続管通路、８０ｂ 膨張機構通路、８１ 第二三方弁、８１ａ 第二接続管通路、８１ｂ 膨張機構通路、１００〜１０７ 冷凍空調装置。

Claims (17)

1. 冷媒を圧縮する主圧縮機及び補助圧縮機構と、
   圧縮された冷媒を冷却する放熱器と、
   流入口が入口側配管を介して前記放熱器に接続され、前記放熱器から流出した冷媒を膨張することで膨張動力を回収する膨張機構と、
   出口側配管を介して前記膨張機構の流出口に接続され、前記膨張機構で膨張された冷媒を加熱する蒸発器と、
   一方の端部が前記入口側配管に接続され、他方の端部が前記出口側配管に接続された第一バイパス管と、
   該第一バイパス管に設けられた減圧装置と、
   を備え、
   前記主圧縮機はモーターによって駆動され、
   前記補助圧縮機構は前記膨張機構で回収された膨張動力によって駆動される冷凍空調装置において、
   一方の端部が前記入口側配管の接続部Ａで接続され、他方の端部が前記出口側配管の接続部Ｂで接続された第一接続管と、
   一方の端部が前記接続部Ａと前記膨張機構との間になる前記入口側配管の接続部Ｃに接続され、他方の端部が前記接続部Ｂと前記蒸発器との間になる前記出口側配管の接続部Ｄに接続された第二接続管と、
   前記放熱器の出口が連通する流路を、前記膨張機構と接続される流路又は前記第一接続管と接続される流路に切り換える第一流路切換装置と、
   前記蒸発器の入口が連通する流路を、前記膨張機構と接続される流路又は前記第二接続管と接続される流路に切り換える第二流路切替装置と、
   を備えていることを特徴とする冷凍空調装置。
2. 前記第一流路切替装置は、前記接続部Ａと前記接続部Ｃとの間になる前記入口側配管に設けられた高圧開閉装置と、前記第一接続管に設けられた第一開閉装置と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の冷凍空調装置。
3. 前記高圧開閉装置を開閉弁又は膨張弁で構成することを特徴とする請求項２に記載の冷凍空調装置。
4. 前記第二流路切替装置は、前記接続部Ｂと前記接続部Ｄとの間になる前記出口側配管に設けられた低圧開閉装置と、前記第二接続管に設けられた第二開閉装置と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の冷凍空調装置。
5. 前記低圧開閉装置を開閉弁又は膨張弁で構成することを特徴とする請求項４に記載の冷凍空調装置。
6. 前記第一流路切替装置は、前記接続部Ａに設けられた第一三方弁であることを特徴とする請求項１に記載の冷凍空調装置。
7. 前記第二流路切替装置は、前記接続部Ｄに設けられた第二三方弁であることを特徴とする請求項１に記載の冷凍空調装置。
8. 前記補助圧縮機構の吸入口及び前記主圧縮機の吸入口は、前記蒸発器の出口側で並列に接続され、
   前記補助圧縮機構の吐出口は、前記主圧縮機の圧縮過程の圧縮室と接続されていることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
9. 前記補助圧縮機構の吸入口は、前記主圧縮機の圧縮過程の圧縮室と接続され、
   前記補助圧縮機構の吐出口及び前記主圧縮機の吐出口は、前記放熱器の入口側で並列に接続されていることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
10. 前記補助圧縮機構の吸入口及び前記主圧縮機の吸入口は、前記蒸発器の出口側で並列に接続され、
    前記補助圧縮機構の吐出口及び前記主圧縮機の吐出口は、前記放熱器の入口側で並列に接続されていることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
11. 前記蒸発器と前記補助圧縮機構と前記主圧縮機と前記放熱器とが順次接続され、
    前記補助圧縮機構を迂回する第二バイパス管と、
    前記第二バイパス管に設けられ、前記補助圧縮機構の吸入口から吐出口への流れを許容する逆止弁と、
    を備えていることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
12. 前記蒸発器と前記主圧縮機と前記補助圧縮機構と前記放熱器とが順次接続され、
    前記補助圧縮機構を迂回する第二バイパス管と、
    前記第二バイパス管に設けられ、前記補助圧縮機構の吸入口から吐出口への流れを許容する逆止弁と、
    を備えていることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
13. 前記放熱器の出口が連通する流路が前記第一接続管と接続される流路となるように前記第一流路切換装置を切り替え、前記蒸発器の入口が連通する流路が前記第二接続管と接続される流路となるように前記第二流路切替装置を切り替えた状態で前記主圧縮機を始動させ、
    前記放熱器から流出した冷媒を、前記第一バイパス管及び前記第一接続管に流入させ、
    前記圧縮機の吐出圧力及び吸入圧力が所定の圧力となるように、前記第一バイパス管を流れる冷媒を前記減圧装置によって減圧し、
    前記第一バイパス管から流出した減圧後の冷媒を、前記蒸発器及び前記第二接続管に流入させ、
    前記第一接続管から流出した冷媒を前記膨張機構の流出口から流入させ、前記第二接続管から流出した冷媒を前記膨張機構の流入口から流入させることを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
14. 前記膨張機構がスクロール形であることを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
15. 前記膨張機構の軸受部及び前記補助圧縮機構の軸受部に潤滑油を供給する給油機構を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項１４のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
16. 前記膨張機構の出力軸及び前記補助圧縮機構の入力軸は、同一の回転軸により形成され、
    前記膨張機構及び前記補助圧縮機構は、同一の容器に収容され、
    該容器の下部には、前記潤滑油が貯留され、
    前記給油機構は、前記回転軸に形成された給油孔を介して、前記膨張機構の軸受部及び前記補助圧縮機構の軸受部に潤滑油を供給することを特徴とする請求項１５に記載の冷凍空調装置。
17. 冷媒として二酸化炭素を用いることを特徴とする請求項１〜請求項１６のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。

Images