WO2006004047A1 - 冷凍装置 - Google Patents

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WO2006004047A1
WO2006004047A1 PCT/JP2005/012219 JP2005012219W WO2006004047A1 WO 2006004047 A1 WO2006004047 A1 WO 2006004047A1 JP 2005012219 W JP2005012219 W JP 2005012219W WO 2006004047 A1 WO2006004047 A1 WO 2006004047A1
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refrigerant
high pressure
refrigeration cycle
refrigeration
valve
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PCT/JP2005/012219
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Inventor
Katsumi Sakitani
Michio Moriwaki
Yume Inokuchi
Yoshinari Sasaki
Original Assignee
Daikin Industries, Ltd.
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Priority to AU2005258417A priority patent/AU2005258417B2/en
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    • F25B2313/0272—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means using bridge circuits of one-way valves

Definitions

  • the present invention relates to a refrigeration apparatus that includes an expander and performs a refrigeration cycle.
  • Patent Document 1 discloses this refrigeration apparatus including an expander.
  • an expander is connected to a compressor via a single shaft.
  • This refrigeration system expands the high-pressure refrigerant after heat dissipation with an expander to recover power, and uses the power recovered by the expander to drive the compressor to improve the coefficient of performance (COP).
  • COP coefficient of performance
  • the refrigerant circulates in the refrigerant circuit configured in a closed circuit, so that the mass flow rate of the refrigerant passing through the expander is always equal to the mass flow rate of the refrigerant passing through the compressor.
  • the mass flow rate of the refrigerant passing through the expander is always equal to the mass flow rate of the refrigerant passing through the compressor.
  • both the expander and the compressor are configured by a positive displacement fluid machine, an imbalance occurs between the mass flow rate of the refrigerant passing through the expander and the mass flow rate of the refrigerant passing through the compressor, which is stable.
  • the refrigeration cycle may not be continued.
  • a bypass passage is provided in parallel with the expander, and a flow rate control valve is provided in the bypass passage. If the mass flow rate of the refrigerant that can pass through the expander is too small compared to the mass flow rate of the refrigerant that passes through the compressor, flow the refrigerant through both the expander and the bypass passage.
  • Patent Document 1 JP 2001-116371 A
  • the present invention has been made in view of the points to be worked on, and the object of the present invention is to stabilize in a wide range of operating conditions while minimizing the reduction in power recovered from the refrigerant in the expander. It is an object of the present invention to provide a refrigeration apparatus that can be operated.
  • a first invention includes a refrigerant circuit (20) to which a compressor (50), a radiator, an expander (60), and an evaporator are connected, and refrigerant is contained in the refrigerant circuit (20).
  • the target is a refrigeration system (10) that circulates and performs a refrigeration cycle.
  • An refrigerant passage (26) for introducing a part of the refrigerant flowing in the refrigerant circuit (20) toward the expander (60) into the expansion chamber (66) in the expansion process of the expander (60).
  • a flow rate adjusting valve (27) for adjusting the flow rate of the refrigerant in the indication passage (26).
  • a second aspect of the present invention is the flow control valve according to the first aspect, wherein the coefficient of performance of the refrigeration cycle in the refrigerant circuit (20) is the highest value obtained in the operating state at that time. ) Is provided with control means (90) for adjusting the opening degree.
  • control means (90) derives, as a control target value, the high pressure of the refrigeration cycle having the highest coefficient of performance based on the actually measured value indicating the operating state.
  • the opening of the flow control valve (27) is adjusted so that the high pressure of the refrigeration cycle becomes the control target value.
  • the control means (90) is characterized in that the high pressure of the refrigeration cycle has the highest coefficient of performance based on a change in the coefficient of performance when the high pressure of the refrigeration cycle is increased or decreased. Is derived as a control target value, and the opening of the flow control valve (27) is adjusted so that the high pressure of the refrigeration cycle becomes the control target value.
  • the refrigerant circuit (20) includes a bypass passage (28) connecting the upstream side and the downstream side of the expander (60).
  • the sub control operation is performed to adjust the opening of the bypass control valve (29), and the main control operation is resumed when the bypass control valve (29) is fully closed during the sub control operation. Chino.
  • control means (90) derives, as a control target value, the high pressure of the refrigeration cycle that provides the highest coefficient of performance based on the actually measured value indicating the operating state.
  • the operation of adjusting the opening degree of the bypass control valve (29) so that the high pressure of the refrigeration cycle becomes the control target value is performed as a sub-control operation.
  • control means (90) is configured such that the high pressure of the refrigeration cycle has the highest coefficient of performance based on a change in the coefficient of performance when the high pressure of the refrigeration cycle is increased or decreased. Is derived as a control target value, and the operation of adjusting the opening of the flow rate control valve (27) so that the high pressure of the refrigeration cycle becomes the control target value is performed as a sub-control operation.
  • An eighth invention is the refrigeration performed in the refrigerant circuit (20), wherein the refrigerant circuit (20) is filled with carbon dioxide as a refrigerant in any one of the first to seventh powers.
  • the high pressure of the cycle is set above the critical pressure of carbon dioxide.
  • the refrigeration cycle is performed in the refrigerant circuit (20).
  • the refrigerant discharged from the compressor (50) is dissipated by the radiator, depressurized by the expander (60), and then evaporated by the evaporator. Are sucked into the compressor (50) and compressed.
  • the expander (60) the high-pressure refrigerant radiated by the radiator expands and power is recovered from the high-pressure refrigerant. The power recovered from the refrigerant in the expander (60) is used to drive the compressor (50).
  • the expansion chamber (66) of the expander (60) is also released from the injection passage (26). Refrigerant is introduced into).
  • the refrigerant introduced into the expansion chamber from the injection passage (26) It expands with the refrigerant introduced into the expansion chamber from the inflow port of the tension machine (60). Further, the flow rate of the refrigerant flowing through the injection passage (26) is changed by changing the opening degree of the flow control valve (27).
  • the refrigeration apparatus (10) is provided with the control means (90) for controlling the opening degree of the flow rate control valve (27).
  • the control means (90) of the present invention allows the flow control valve (90) so that the coefficient of performance of the refrigeration cycle in the refrigerant circuit (20) becomes the highest value obtained in the operating state of the refrigeration apparatus (10) at that time. Adjust the opening in 27).
  • control means (90) sets the control target value for the high pressure of the refrigeration cycle. At that time, the control means (90) derives the value of the high pressure of the refrigeration cycle having the highest coefficient of performance in the operating state based on the actually measured value indicating the operating state, and sets that value as the control target value. Then, the control means (90) adjusts the opening degree of the flow control valve (27) so that the high pressure of the actual refrigeration cycle becomes the control target value.
  • the control means (90) sets the control target value based on the high pressure of the refrigeration cycle. At that time, the control means (90) performs an operation to increase or decrease the high pressure of the refrigeration cycle as a trial in order to set the control target value. Changing the refrigeration cycle's high pressure also changes the coefficient of performance of the refrigeration cycle. The control means (90) derives the value of the high pressure of the refrigeration cycle that obtains the highest coefficient of performance based on the change in the coefficient of performance at that time, and uses that value as the control target value. Then, the control means (90) adjusts the opening degree of the flow rate control valve (27) so that the actual high pressure in the refrigeration cycle becomes the control target value.
  • the bypass passage (28) and the bypass control valve (29) are provided in the refrigerant circuit (20).
  • the bypass control valve (29) In the state where the bypass control valve (29) is opened, a part of the refrigerant radiated by the radiator flows into the bypass passage (28), and the rest is sent to the expander (60).
  • Part of the refrigerant sent to the expander (60) is directly introduced into the inflow port of the expander (60), and the rest is introduced into the expansion chamber of the expander (60) through the injection passage (26). Is done.
  • the refrigerant flowing into the bypass passage (28) is depressurized when passing through the bypass control valve (29). After that, it merges with the refrigerant that has passed through the expander (60) and is sent to the evaporator.
  • the control means (90) performs a main control operation and a sub control operation.
  • the control means (90) during the main control operation adjusts the flow rate of the flow control valve (27) with the bypass control valve (29) fully closed to adjust the refrigerant flow rate in the index passage (26).
  • the control means (90) is controlled by the sub-control. Start operation.
  • the control means (90) during the sub-control operation adjusts the opening of the bypass control valve (29) with the flow rate control valve (27) fully opened, thereby adjusting the refrigerant flow rate in the bypass passage (28). If the bypass control valve (29) is fully closed during the sub-control operation, that is, there is no need to circulate the refrigerant in the bypass passage (28), the control means (90) Starts main control operation.
  • control means (90) during the sub-control operation sets a control target value for the high pressure of the refrigeration cycle. At that time, the control means (90) derives the value of the high pressure of the refrigeration cycle in which the coefficient of performance is the highest in the operating state based on the actual value indicating the operating state, and uses that value as the control target value.
  • the control means (90) during the sub-control operation is bypassed so that the high pressure of the actual refrigeration cycle becomes the control target value with the flow rate regulating valve (27) of the injection passage (26) held fully open. Adjust the opening of the control valve (29).
  • the control means (90) during the sub-control operation sets a control target value for the high pressure of the refrigeration cycle. At that time, the control means (90) performs an operation of increasing or decreasing the high pressure of the refrigeration cycle as a trial in order to set the control target value. When the high pressure of the refrigeration cycle is changed, the coefficient of performance of the refrigeration cycle changes accordingly.
  • the control means (90) derives the value of the high pressure of the refrigeration cycle at which the highest coefficient of performance is obtained based on the change in the coefficient of performance at that time, and uses that value as the control target value. Then, the control means (90) during the sub-control operation keeps the flow control valve (27) of the index passage (26) fully open so that the actual high pressure of the refrigeration cycle becomes the control target value. Adjust the opening of the bypass control valve (29).
  • the refrigerant circuit (20) is filled with carbon dioxide as a refrigerant.
  • a refrigeration cycle is performed by circulating carbon dioxide as a refrigerant. Is called.
  • the compressor (50) of the refrigerant circuit (20) the carbon dioxide as the refrigerant is compressed to the critical pressure or higher.
  • the refrigeration apparatus (10) of the present invention if the balance between the refrigerant amount passing through the expander (60) and the refrigerant amount passing through the compressor (50) is lost, the injection passage (26) Also, by introducing the refrigerant into the expander (60), the amount of refrigerant passing through the expander (60) and the compressor (50) can be balanced. For this reason, refrigerant that has been forced to bypass the expander (60) is introduced into the expander (60) in the past, and power is also recovered from the refrigerant that has been unable to recover power in the past. It becomes possible to do. Therefore, according to the present invention, it is possible to realize the refrigeration apparatus (10) capable of stable operation under a wide range of operating conditions without substantially reducing the decrease in power collected from the refrigerant.
  • the control means (90) adjusts the opening of the flow rate control valve (27) so as to obtain the highest coefficient of performance. Therefore, according to the present invention, the refrigeration is performed under the condition that the highest coefficient of performance can be obtained simply by balancing the amount of refrigerant passing through the expander (60) and the compressor (50) and continuing a stable refrigeration cycle. A cycle can be performed.
  • the refrigerant circuit (20) is provided with the bypass passage (28), and the refrigerant from which the radiator power has also flowed out passes through both the expander (60) and the bypass passage (28). Can be sent to. For this reason, even if the injection passage (26) force introduces refrigerant into the expander (60) and the amount of refrigerant passing through the expander (60) and compressor (50) cannot be balanced, the refrigerant is bypassed. By flowing to (28), the amount of refrigerant circulating in the refrigerant circuit (20) can be secured.
  • control means (90) of the present invention opens the binos control valve (29) only when the flow rate control valve (27) in the injection passage (26) is fully opened. For this reason, the refrigerant flow rate in the bypass passage (28) can be minimized to ensure the maximum amount of refrigerant passing through the expander (60), and the refrigerant capacity is also recovered by the expander (60). The reduction in power required can be kept to a minimum.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a configuration of an air conditioner and an operation during cooling operation.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the configuration of the air conditioner and the operation during heating operation.
  • 3] A schematic cross-sectional view of a compression / expansion unit.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a main part of the expansion mechanism.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the control operation of the controller.
  • the air conditioner (10) of the present embodiment is constituted by the refrigeration apparatus according to the present invention.
  • the air conditioner (10) is a so-called separate type, Machine (11) and indoor unit (13).
  • the outdoor unit (11) houses an outdoor heat exchange (23), a four-way switching valve (21), a bridge circuit (22), an accumulator (25), and a compression / expansion unit (30).
  • the indoor unit (13) stores an indoor heat exchanger (24).
  • the outdoor unit (1 1) is installed outdoors, and the indoor unit (13) is installed indoors.
  • the outdoor unit (11) and the indoor unit (13) are connected by a pair of connecting pipes (15, 16). Details of the compression / expansion unit (30) will be described later.
  • the air conditioner (10) is provided with a refrigerant circuit (20).
  • This refrigerant circuit (20) is a closed circuit to which a compression / expansion unit (30), indoor heat exchange (24), and the like are connected.
  • the refrigerant circuit (20) is filled with carbon dioxide (CO 2) as a refrigerant.
  • Both the outdoor heat exchanger (23) and the indoor heat exchanger (24) are constituted by a cross fin type fin-and-tube heat exchanger.
  • the refrigerant circulating in the refrigerant circuit (20) exchanges heat with outdoor air.
  • the indoor heat exchanger (24) the refrigerant circulating in the refrigerant circuit (20) exchanges heat with the indoor air.
  • the four-way selector valve (21) includes four ports.
  • the four-way selector valve (21) has a first port connected to the discharge pipe (36) of the compression / expansion unit (30) and a second port connected to the compression / expansion unit (30) via the accumulator (25).
  • the third port is connected to one end of the outdoor heat exchanger (23), and the fourth port is connected to one end of the indoor heat exchanger (24) via the connecting pipe (15), to the suction port (32).
  • This four-way selector valve (21) has a state in which the first port and the third port communicate with each other and the second port and the fourth port communicate with each other (the state shown in FIG. 1), The state is switched to the state where the port communicates with the fourth port and the second port communicates with the third port (the state shown in FIG. 2).
  • the bridge circuit (22) is formed by connecting four check valves (CV-1 to CV-4) in a bridge shape.
  • the inflow side of the first check valve (CV-1) and the fourth check valve (CV-4) is connected to the outflow port (35) of the compression / expansion unit (30).
  • the outflow side of the check valve (CV-2) and the third check valve (CV-3) flows into the inflow port (34) of the compression / expansion unit (30), and the outflow of the first check valve (CV-1) Side and the inflow side of the second check valve (CV-2) are connected to the other end of the indoor heat exchanger (24) via the connecting pipe (16) and the inflow side of the third check valve (CV-3) and The outflow side of the fourth check valve (CV-4) is connected to the other end of the outdoor heat exchanger (23).
  • the refrigerant circuit (20) is provided with an injection pipe (26).
  • the injection pipe (26) constitutes an injection passage.
  • the injection pipe (26) has one end between the bridge circuit (22) and the inflow port (34) of the compression / expansion unit (30) and the other end of the compression / expansion unit (30). Connected to each injection port (37).
  • the injection pipe (26) is provided with an injection valve (27).
  • the injection valve (27) is an electric valve for adjusting the refrigerant flow rate in the injection pipe (26), and constitutes a flow rate adjusting valve.
  • the refrigerant circuit (20) is provided with a bypass pipe (28).
  • This bypass pipe (28) constitutes a bypass passage.
  • the bypass pipe (28) has one end between the bridge circuit (22) and the inflow port (34) of the compression / expansion unit (30) and the other end of the compression / expansion unit (30). Connected between the inflow port (34) and the bridge circuit (22).
  • the bypass pipe (28) is provided with a bypass valve (29).
  • the bypass valve (29) is an electric valve for adjusting the refrigerant flow rate in the bypass pipe (28), and constitutes a no-pass adjustment valve.
  • the refrigerant circuit (20) of the air conditioner (10) is provided with temperature and pressure sensors. Specifically, the high pressure sensor (95) is connected to the piping connecting the discharge pipe (36) of the compression / expansion unit (30) and the four-way selector valve (21), and the compression / expansion unit (30) The pressure of the high-pressure refrigerant discharged from the is detected.
  • the low pressure sensor (96) is connected to the pipe connecting the four-way selector valve (21) and the suction port (32) of the compression / expansion unit (30), and is sucked into the compression / expansion unit (30). The pressure of the low-pressure refrigerant is detected.
  • the outdoor refrigerant temperature sensor (97) is attached near the end of the outdoor heat exchanger (23) near the bridge circuit (22).
  • the indoor side refrigerant temperature sensor (98) is attached near the end of the indoor heat exchanger (24) near the connecting pipe (16).
  • the air conditioner (10) is provided with a controller (90) that constitutes a control means. Detection values obtained by the high pressure sensor (95), the low pressure sensor (96), the outdoor refrigerant temperature sensor (97), and the indoor refrigerant temperature sensor (98) are input to the controller (90).
  • the controller (90) sets the high pressure control target value of the refrigeration cycle based on the detection values obtained by these sensors, so that the detection value of the high pressure sensor (95) becomes the control target value. It is configured to control the opening of the injection valve (27) and bypass valve (29)! Speak.
  • the compression / expansion unit (30) includes a casing (31) which is a vertically long and cylindrical sealed container. Inside this casing (31), from bottom to top
  • the compression mechanism section (50), the electric motor (45), and the expansion mechanism section (60) are arranged.
  • a discharge pipe (36) is attached to the casing (31).
  • the discharge pipe (36) is disposed between the electric motor (45) and the expansion mechanism section (60), and communicates with the internal space of the casing (31).
  • the electric motor (45) is disposed at the center in the longitudinal direction of the casing (31).
  • This electric motor (45) consists of a stator (46) and a rotor (47)! RU
  • the stator (46) is fixed to the casing (31).
  • the rotor (47) is disposed inside the stator (46).
  • the main shaft portion (44) of the shaft (40) passes through the rotor (47) coaxially with the rotor (47).
  • Two lower eccentric portions (58, 59) are formed on the lower end side of the shaft (40). These two lower eccentric portions (58, 59) are formed to have a larger diameter than the main shaft portion (44), and the lower one is the first lower eccentric portion (58) and the upper one is the upper one. Constitute the second lower eccentric part (59). In the first lower eccentric portion (58) and the second lower eccentric portion (59), the eccentric directions with respect to the axial center of the main shaft portion (44) are reversed.
  • Two large-diameter eccentric parts (41, 42) are formed on the upper end side of the shaft (40). These two large-diameter eccentric parts (41, 42) are formed with a larger diameter than the main shaft part (44), and the lower one constitutes the first large-diameter eccentric part (41) and the upper one. Constitutes the second large-diameter eccentric part (42).
  • the first large-diameter eccentric part (41) and the second large-diameter eccentric part (42) are both eccentric in the same direction.
  • the outer diameter of the second large-diameter eccentric part (42) is larger than the outer diameter of the first large-diameter eccentric part (41). Further, the amount of eccentricity of the main shaft portion (44) with respect to the shaft center is larger in the second large diameter eccentric portion (42) than in the first large diameter eccentric portion (41).
  • the compression mechanism section (50) constitutes an oscillating piston type rotary compressor.
  • the compressor structure (50) includes two cylinders (51, 52) and two pistons (57).
  • the rear head (55), the first cylinder (51), and the intermediate plate are arranged in order from bottom to top. (56), the second cylinder (52), and the front head (54) are stacked.
  • One cylindrical piston (57) is disposed inside each of the first and second cylinders (51, 52). Although not shown, a flat blade is projected on the side surface of the piston (57), and this blade is supported by the cylinder (51, 52) via a swing bush.
  • the piston (57) in the first cylinder (51) engages with the first lower eccentric part (58) of the shaft (40).
  • the piston (57) in the second cylinder (52) engages with the second lower eccentric portion (59) of the shaft (40).
  • Each piston (57, 57) has its inner peripheral surface in sliding contact with the outer peripheral surface of the lower eccentric portion (58, 59) and its outer peripheral surface in sliding contact with the inner peripheral surface of the cylinder (51, 52).
  • a compression chamber (53) is formed between the outer peripheral surface of the piston (57, 57) and the inner peripheral surface of the cylinder (51, 52).
  • One suction port (33) is formed in each of the first and second cylinders (51, 52). Each suction port (33) penetrates the cylinder (51, 52) in the radial direction, and the end thereof opens to the inner peripheral surface of the cylinder (51, 52). Each intake port (33) is extended to the outside of the casing (31) by piping.
  • One discharge port is formed in each of the front head (54) and the rear head (55).
  • the discharge port of the front head (54) allows the compression chamber (53) in the second cylinder (52) to communicate with the internal space of the casing (31).
  • the discharge port of the rear head (55) allows the compression chamber (53) in the first cylinder (51) to communicate with the internal space of the casing (31).
  • Each discharge port is provided with a discharge valve that also has a reed valve force at its end, and is opened and closed by this discharge valve. In FIG. 3, the discharge port and the discharge valve are not shown.
  • the gas refrigerant discharged from the compressor structure (50) into the internal space of the casing (31) is sent out from the compression / expansion unit (30) through the discharge pipe (36).
  • the expansion mechanism section (60) constitutes a so-called oscillating piston type rotary expander.
  • the expansion mechanism (60) is provided with two pairs of cylinders (71, 81) and pistons (75, 85).
  • the expansion mechanism section (60) includes a front head (61), an intermediate plate (63), and a rear head (62).
  • the front head (61), the first cylinder (71), the intermediate plate (63), the second cylinder (81), the rear head ( 62) are stacked.
  • the lower end surface of the first cylinder (71) is the front head ( 61) and the upper end face thereof is closed by the intermediate plate (63).
  • the second cylinder (81) has its lower end face closed by the intermediate plate (63) and its upper end face closed by the rear head (62).
  • the inner diameter of the second cylinder (81) is larger than the inner diameter of the first cylinder (71).
  • the shaft (40) passes through the stacked front head (61), first cylinder (71), intermediate plate (63), second cylinder (81), and rear head (62). Yes.
  • the shaft (40) has its first large-diameter eccentric part (41) located in the first cylinder (71) and its second large-diameter eccentric part (42) located in the second cylinder (81). And then.
  • the first piston (75) force is in the first cylinder (71), and the second piston (85) is in the second cylinder (81). It is provided.
  • the first and second pistons (75, 85) are both formed in an annular shape or a cylindrical shape.
  • the outer diameter of the first piston (75) and the outer diameter of the second piston (85) are equal to each other.
  • the inner diameter of the first piston (75) is approximately equal to the outer diameter of the first large-diameter eccentric part (41), and the inner diameter of the second piston (85) is approximately equal to the outer diameter of the second large-diameter eccentric part (42). Yes.
  • the first large-diameter eccentric portion (41) penetrates through the first piston (75), and the second large-diameter eccentric portion (42) penetrates through the second piston (85).
  • the first piston (75) has an outer peripheral surface on the inner peripheral surface of the first cylinder (71), one end surface force S on the front head (61), and the other end surface on the intermediate plate (63). Each is in sliding contact.
  • a first expansion chamber (72) is formed in the first cylinder (71) between its inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the first piston (75).
  • the second piston (85) has an outer peripheral surface on the inner peripheral surface of the second cylinder (81), one end surface on the rear head (62), and the other end surface on the intermediate plate (63). It is in sliding contact.
  • a second expansion chamber (82) is formed in the second cylinder (81) between its inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the second piston (85).
  • Each of the first and second pistons (75, 85) is provided with one blade (76, 86).
  • the blade (76, 86) is formed in a plate shape extending in the radial direction of the piston (75, 85), and projects outward from the outer peripheral surface of the piston (75, 85).
  • Each cylinder (71, 81) is provided with a pair of bushes (77, 87).
  • Each bush (77, 87) is a small piece formed so that the inner surface is a flat surface and the outer surface is a circular arc surface.
  • the pair of bushes (77, 87) are installed with the blade (76, 86) sandwiched between them. It is.
  • Each bush (77, 87) slides on its inner side with the blade (76, 86) and on its outer side with the cylinder (71, 81).
  • the blade (76, 86) integrated with the piston (75, 85) is supported by the cylinder (71, 81) via the bush (77, 87), and rotates with respect to the cylinder (71, 81). Be free and move forward and backward!
  • the first expansion chamber (72) in the first cylinder (71) is partitioned by a first blade (76) integral with the first piston (75), and the first blade (76) in FIG.
  • the left side is a high pressure side first high pressure chamber (73), and the right side is a low pressure side first low pressure chamber (74).
  • the second expansion chamber (82) in the second cylinder (81) is partitioned by a second blade (86) integral with the second piston (85), and the left side of the second blade (86) in FIG.
  • the second high pressure chamber (83) on the high pressure side becomes the second low pressure chamber (84) on the right side.
  • the first cylinder (71) and the second cylinder (81) are arranged in a posture in which the positions of the bushes (77, 87) in the respective circumferential directions coincide.
  • the arrangement angle of the second cylinder (81) with respect to the first cylinder (71) is 0 °.
  • the first large-diameter eccentric portion (41) and the second large-diameter eccentric portion (42) are eccentric in the same direction with respect to the axis of the main shaft portion (44). Therefore, the first blade (76) is in the most retracted state outside the first cylinder (71), and the second blade (86) is in the most retracted state outside the second cylinder (81). .
  • the first cylinder (71) has an inflow port (34).
  • the inflow port (34) opens at a position slightly on the left side of the bush (77) in FIGS. 4 and 5 on the inner peripheral surface of the first cylinder (71).
  • the inflow port (34) can communicate with the first high pressure chamber (73) (that is, the high pressure side of the first expansion chamber (72)).
  • the second cylinder (81) is formed with an outflow port (35).
  • the outflow port (35) opens at a position slightly on the right side of the bush (87) in FIGS. 4 and 5 in the inner peripheral surface of the second cylinder (81).
  • the outflow port (35) can communicate with the second low pressure chamber (84) (that is, the low pressure side of the second expansion chamber (82)).
  • the intermediate plate (63) is formed with a communication path (64).
  • the communication path (64) penetrates the intermediate plate (63) in the thickness direction.
  • On the surface of the intermediate plate (63) on the first cylinder (71) side one end of the communication path (64) opens at a position on the right side of the first blade (76).
  • On the surface of the intermediate plate (63) on the second cylinder (81) side the other end of the communication path (64) is opened at the left side of the second blade (86).
  • the communication path (64) Extends obliquely with respect to the thickness direction of the intermediate plate (63), and includes the first low pressure chamber (74) (ie, the low pressure side of the first expansion chamber (72)) and the second high pressure chamber (83) (ie, the first pressure chamber).
  • the expansion chamber (82) is connected to the high pressure side).
  • the intermediate plate (63) is formed with an injection port (37) (see Fig. 3).
  • the injection port (37) is formed so as to extend in a substantially horizontal direction, and its end opens into the communication passage (64).
  • the starting end side of the injection port (37) extends to the outside of the casing (31) via a pipe.
  • the injection pipe (26) is connected to the injection port (37).
  • the first cylinder (71), the bush (77) provided there, the first piston (75), and the first piston One blade (76) constitutes the first rotary mechanism (70).
  • the second cylinder (81), the bush (87) provided there, the second piston (85), and the second blade (86) constitute the second rotary mechanism (80). .
  • the timing at which the first blade (76) is most retracted to the outside of the first cylinder (71) and the second blade (86) is the second cylinder (81).
  • the timing of the most receding outside is synchronized.
  • the volume of the first low pressure chamber (74) decreases in the first rotary mechanism (70) and the volume of the second high pressure chamber (83) increases in the second rotary mechanism (80).
  • the process is synchronized (see Fig. 6).
  • the first low pressure chamber (74) of the first rotary mechanism section (70) and the second high pressure chamber (83) of the second rotary mechanism section (80) have a communication path (64). Are in communication with each other.
  • the first low pressure chamber (74), the communication passage (64), and the second high pressure chamber (83) form one closed space, and this closed space constitutes the expansion chamber (66). This point will be described with reference to FIG.
  • the rotation angle of the shaft (40) when the first blade (76) is most retracted to the outer peripheral side of the first cylinder (71) is set to 0 °. Further, here, it is assumed that the maximum volume of the first expansion chamber (72) is 3 ml (milliliter) and the maximum volume of the second expansion chamber (82) is 10 ml.
  • the volume of the first low pressure chamber (74) reaches a maximum value of 3 ml, and the second high pressure chamber (83)
  • the volume is Oml which is the minimum value.
  • the volume of the first low pressure chamber (74) gradually decreases as the shaft (40) rotates, as indicated by the alternate long and short dash line in the figure, and reaches the minimum value of Oml when the rotation angle reaches 360 °.
  • the volume of the second high pressure chamber (83) gradually increases as the shaft (40) rotates, as indicated by the two-dot chain line in the figure, and reaches its maximum value when the rotation angle reaches 360 °. 10ml.
  • the volume of the expansion chamber (66) at a certain rotation angle is the volume of the first low pressure chamber (74) and the volume of the second high pressure chamber (83) at that rotation angle.
  • the value is the sum of and.
  • the volume of the expansion chamber (66) becomes the minimum value of 3 ml when the rotation angle of the shaft (40) is 0 ° as shown by the solid line in the figure, and gradually increases as the shaft (40) rotates.
  • the maximum value is 10 ml.
  • the operation of the air conditioner (10) will be described.
  • the operation of the air conditioner (10) during the cooling operation and the heating operation will be described, and then the operation of the expansion mechanism section (60) will be described.
  • the four-way selector valve (21) is set to the state shown in FIG.
  • the electric motor (45) of the compression / expansion unit (30) is energized in this state, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (20), and a vapor compression refrigeration cycle is performed.
  • the outdoor heat exchanger (23) serves as a radiator, and the indoor heat exchanger (24) serves as an evaporator.
  • the injection valve (27) and the bypass valve (29) are fully closed.
  • the refrigerant compressed by the compression mechanism section (50) is discharged from the compression / expansion unit (30) through the discharge pipe (36). In this state, the refrigerant pressure is higher than its critical pressure.
  • the discharged refrigerant is sent to the outdoor heat exchanger (23) through the four-way switching valve (21). In the outdoor heat exchange (23), the refrigerant flowing in dissipates heat to the outdoor air.
  • the refrigerant that has dissipated heat in the outdoor heat exchanger (23) passes through the third check valve (CV-3) of the bridge circuit (22), passes through the inflow port (34), and is compressed and expanded ( It flows into the expansion mechanism (60) of 30).
  • the high-pressure refrigerant expands, and the internal energy is converted into the rotational power of the shaft (40).
  • the low-pressure refrigerant after expansion also flows out of the compression / expansion unit (30) through the outflow port (35), passes through the first check valve (CV-1) of the bridge circuit (22), and heats the room. Sent to Ko (24).
  • the refrigerant that has flowed in absorbs heat from the room air and evaporates, thereby cooling the room air.
  • the low-pressure gas refrigerant coming out of the indoor heat exchanger (24) passes through the four-way selector valve (21), passes through the suction port (32), and goes to the compression mechanism (50) of the compression / expansion unit (30). Inhaled.
  • the compression mechanism section (50) compresses and discharges the sucked refrigerant.
  • the four-way selector valve (21) is switched to the state shown in FIG. In this state, when the electric motor (45) of the compression / expansion unit (30) is energized, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (20) to perform a vapor compression refrigeration cycle. At that time, the indoor heat exchanger (24) becomes a radiator, and the outdoor heat exchanger (23) becomes an evaporator. In the following description, it is assumed that the instruction valve (27) and the bypass valve (29) are fully closed.
  • the refrigerant compressed by the compression mechanism section (50) is discharged from the compression / expansion unit (30) through the discharge pipe (36). In this state, the refrigerant pressure is higher than its critical pressure.
  • the discharged refrigerant passes through the four-way switching valve (21) and is sent to the indoor heat exchanger (24). In the indoor heat exchanger (24), the refrigerant flowing in dissipates heat to the indoor air, and the indoor air is heated.
  • the refrigerant that has dissipated heat in the indoor heat exchanger (24) passes through the second check valve (CV-2) of the bridge circuit (22), passes through the inflow port (34), and is compressed and expanded ( It flows into the expansion mechanism (60) of 30).
  • the expansion mechanism section (60) the high-pressure refrigerant expands, and the internal energy is converted into the rotational power of the shaft (40).
  • the low-pressure refrigerant after expansion also flows out of the compression / expansion unit (30) through the outflow port (35), passes through the fourth check valve (CV-4) of the bridge circuit (22), To 23).
  • the refrigerant that has flowed in absorbs heat from the outdoor air and evaporates.
  • the low-pressure gas refrigerant discharged from the outdoor heat exchanger (23) passes through the four-way selector valve (21) and is sucked into the compression mechanism (50) of the compression / expansion unit (30) through the suction port (32). Is done.
  • the compression mechanism section (50) compresses and discharges the sucked refrigerant.
  • the first low pressure chamber (74) and the second high pressure chamber (83) communicate with each other via the communication passage (64).
  • the refrigerant begins to flow from (74) into the second high pressure chamber (83).
  • the volume of the second high pressure chamber (83) gradually decreases as the volume of the first low pressure chamber (74) gradually decreases.
  • the volume of the expansion chamber (66) gradually increases. This increase in the volume of the expansion chamber (66) continues until just before the rotation angle of the shaft (40) reaches 360 °.
  • the refrigerant in the expansion chamber (66) expands in the process of increasing the volume of the expansion chamber (66), and the shaft (40) is rotationally driven by the expansion of the refrigerant.
  • the refrigerant in the first low pressure chamber (74) flows through the communication passage (64) while expanding into the second high pressure chamber (83).
  • the refrigerant pressure in the expansion chamber (66) gradually decreases as the rotation angle of the shaft (40) increases, as indicated by a broken line in FIG. Specifically, the supercritical refrigerant that fills the first low pressure chamber (74) suddenly drops in pressure until the rotation angle of the shaft (40) reaches about 55 °, and becomes a saturated liquid state. Thereafter, the pressure in the expansion chamber (66) gradually decreases while part of the refrigerant evaporates.
  • the second low pressure chamber (84) begins to communicate with the outflow port (35) when the rotation angle of the shaft (40) is 0 °. That is, the refrigerant begins to flow out from the second low pressure chamber (84) to the outflow port (35). After that, the rotation angle of the shaft (40) gradually increased to 90 °, 180 °, 270 °, and the second low-pressure chamber (84) force also expanded after the rotation angle reached 360 °.
  • the low-pressure refrigerant flows out.
  • the controller (90) performs a main control operation and a sub control operation. During the main control operation, the controller (90) adjusts the opening of the injection valve (27) while keeping the bypass valve (29) fully closed. If the injection valve (27) is fully opened during the main control operation and the refrigerant flow in the induction pipe (26) cannot be increased any more, the controller (90) starts the sub control operation. .
  • the controller (90) in the sub control operation adjusts the opening degree of the bypass valve (29) with the indication valve (27) fully opened, and adjusts the refrigerant flow rate in the bypass pipe (28). If the bypass valve (29) is fully closed during the sub-control operation, that is, if it becomes unnecessary to circulate the refrigerant in the bypass pipe (28), the controller (90) performs the main control operation. Resume.
  • step ST10 the controller (90) measures the operating state of the air conditioner (10).
  • the controller (90) receives output signals of the high pressure sensor (95), the low pressure sensor (96), the outdoor refrigerant temperature sensor (97), and the indoor refrigerant temperature sensor (98). In subsequent step ST11, the controller (90) calculates a control target value Pd_obj of the high pressure of the refrigeration cycle using the detection value of each sensor (95 to 98) received in step ST11. The process of calculating this control target value Pd_obj will be described later.
  • step ST12 the controller (90) compares the detected value of the high pressure sensor (95), that is, the actual measurement value Pd of the refrigeration cycle with the control target value Pd_obj calculated in step ST11. If the actual measurement value Pd of the refrigeration cycle is greater than or equal to the control target value Pd_obj, the process proceeds to step ST13. If the actual measurement value Pd of the refrigeration cycle is less than the control target value Pd_obj, the process proceeds to step ST16.
  • step ST13 If Pd ⁇ Pd_obj, it is determined in step ST13 whether or not the injection valve (27) is fully open.
  • step ST14 the controller (90) Open the bypass valve (29) while keeping the valve (27) fully open, start introducing refrigerant into the bypass pipe (28), or increase the refrigerant flow rate in the bypass pipe (28). . That is, in this state, the actual value Pd of the high pressure of the refrigeration cycle is equal to or higher than the control target value PcLobj, although the refrigerant flow rate in the instruction pipe (26) cannot be increased any more. Therefore, the controller (90) increases the amount of refrigerant flowing into the bypass pipe (28) in order to reduce the high pressure of the refrigeration cycle.
  • step ST15 the controller (90) increases the opening of the injection valve (27) while keeping the bypass valve (29) fully closed, and increases the refrigerant flow rate in the injection pipe (26). That is, in this state, unlike the state of step ST14, it is possible to increase the refrigerant flow rate in the instruction pipe (26). Therefore, the controller (90) increases the amount of refrigerant flowing into the injection pipe (26) in order to reduce the high pressure of the refrigeration cycle.
  • step ST16 it is determined in step ST16 whether or not the bypass valve (29) is fully closed.
  • step ST16 If it is determined in step ST16 that the bypass valve (29) is still fully closed, the process proceeds to step ST17.
  • step ST17 the controller (90) reduces the opening of the injection valve (27) while keeping the bypass valve (29) fully closed, and decreases the refrigerant flow rate in the injection pipe (26). That is, in this state, the refrigerant has not yet been introduced into the bypass pipe (28), and the injection valve (27) has not yet been fully opened. Therefore, the controller (90) reduces the amount of refrigerant flowing into the induction pipe (26) in order to increase the high pressure of the refrigeration cycle.
  • Step ST18 the controller (90) reduces the opening of the bypass valve (29) while keeping the injection valve (27) fully open, reduces the refrigerant flow rate in the bypass pipe (28), or bypass pipe ( 28) Stop introducing the refrigerant to. That is, in this state, the high-pressure actual value Pd of the refrigeration cycle is lower than the control target value PcLobj with the bypass valve (29) already opened. So the controller (90) To increase the high pressure of the cycle, reduce the amount of refrigerant flowing into the bypass pipe (28).
  • step ST10, 11, 12 in FIG. 8 the operations from step ST10, 11, 12 in FIG. 8 through step ST13 to step ST15 and the operation from step ST16 to step ST17 are the main control operations.
  • step ST10, 11, 12 to step ST13 through step ST14 and the operation from step ST16 to step ST18 in FIG. are the main control operations.
  • the coefficient of performance (COP) of the refrigeration cycle changes according to the high pressure of the refrigeration cycle, and when the high pressure of the refrigeration cycle reaches a specific value, the coefficient of performance of the refrigeration cycle is the maximum.
  • the controller (90) applies the detected value of the low pressure sensor (96) and the detected value of the outdoor refrigerant temperature sensor (97) to a matrix or correlation equation during cooling operation,
  • the control target value is the high pressure value of the refrigeration cycle that provides the highest coefficient of performance in the operating state.
  • controller (90) applies a matrix or correlation equation that stores the detection value of the low-pressure sensor (96) and the detection value of the indoor refrigerant temperature sensor (98) during heating operation, and the operation state Set the high-pressure value of the refrigeration cycle that gives the highest coefficient of performance to the control target value Pd_obj.
  • the controller (90) has the highest coefficient of performance in the current operating state. Is set to the control target value Pd_obj. The controller (90) then opens the opening of the instruction valve (27) and the bypass valve (29) so that the actual measured value Pd of the refrigeration cycle detected by the high pressure sensor (95) becomes the control target value Pd_obj. Take control.
  • the indication pipe (26) when the balance between the refrigerant amount passing through the expansion mechanism portion (60) and the refrigerant amount passing through the compression mechanism portion (50) is lost, the indication pipe (26) Also, by introducing the refrigerant into the expansion mechanism section (60), the amount of refrigerant passing through the expansion mechanism section (60) and the compression mechanism section (50) can be balanced. For this reason, conventionally, a refrigerant that has had to bypass the expansion mechanism (60) is introduced into the expansion mechanism (60). The power can be recovered. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to realize the air conditioner (10) that is wide and can operate stably under the operating conditions without substantially reducing the reduction in the power recovered from the refrigerant.
  • the controller (90) adjusts the opening degree of the injection valve (27) so that the highest coefficient of performance can be obtained. For this reason, according to this embodiment, not only can the refrigerant flowing through the expansion mechanism (60) and the compression mechanism (50) be balanced, but a stable refrigeration cycle can be continued, and the highest coefficient of performance can be obtained.
  • the refrigeration cycle can be performed under certain conditions.
  • the refrigerant circuit (20) is provided with the no-pass pipe (28), and the high-pressure refrigerant after heat radiation evaporates through both the expansion mechanism section (60) and the bypass pipe (28). It is possible to send it to the heat exchanger ⁇ (23, 24) of the person who is the container. For this reason, even if refrigerant is introduced from the injection pipe (26) into the expansion mechanism section (60), the amount of refrigerant passing through the expansion mechanism section (60) and the compression mechanism section (50) cannot be balanced. By allowing the refrigerant to flow to the bypass pipe (28), the amount of refrigerant circulating in the refrigerant circuit (20) can be secured.
  • controller (90) of the present embodiment opens the bypass valve (29) only when the injection valve (27) of the injection pipe (26) is fully opened. For this reason, the refrigerant flow rate in the bypass pipe (28) can be minimized to ensure the maximum amount of refrigerant passing through the expansion mechanism section (60). Minimize the reduction in power recovered.
  • control target value P d — obj regarding the high pressure of the refrigeration cycle may be set as follows.
  • the controller (90) of this modification changes the opening degree of the induction valve (27) or bypass valve (29) to increase or decrease the pressure of the refrigeration cycle as a trial. Perform an action to try. If the binos valve (29) is fully closed and only the injection valve (27) is open, the controller (90) changes the opening of the injection valve (27) to change the refrigeration cycle. Increase or decrease the high pressure, and if the injection valve (27) is fully open and the bypass valve (29) is also open, change the opening of the bypass valve (29) to increase or decrease the refrigeration cycle high pressure. .
  • This controller (90) measures the coefficient of performance of the refrigeration cycle when the high pressure of the refrigeration cycle is increased or decreased.
  • the controller (90) derives the correlation between the change in the refrigeration cycle's high pressure and the change in the coefficient of performance, and uses this correlation to find the value of the refrigeration cycle's high pressure at which the highest coefficient of performance is obtained. Set the value to the control target value Pd_obj.
  • the controller (90) of the above embodiment controls the opening of the injection valve (27) and the bypass valve (29) using the temperature of the refrigerant discharged from the compression mechanism section (50) (discharged refrigerant temperature) as a parameter. Also good.
  • the discharge refrigerant temperature at which the highest coefficient of performance is obtained under the operating conditions at that time is set as the control target value, and the injection valve (27) and bypass valve (29 ) May be controlled in opening.
  • the control target value of the discharge refrigerant temperature is set instead of the control target value related to the high pressure of the refrigeration cycle, and in step ST12, the measured value of the discharge refrigerant temperature becomes equal to or greater than the control target value. Determine whether or not.
  • the degree of opening of the injection valve (27) and the bypass valve (29) may be controlled using the temperature of the air that has passed through the heat exchanger acting as a radiator as a parameter. .
  • the controller (90) of the present modification includes the temperature of the air that has passed through the indoor heat exchanger (24) that serves as a radiator during heating operation, that is, the air blown out by the indoor unit (13) during heating operation.
  • the set value for the temperature is entered by the user.
  • the controller (90) then controls the injection valve (27) and bypass valve (29) so that the measured value of the temperature of the air that has passed through the indoor heat exchanger (24) during heating operation becomes the input target value.
  • the high pressure of the refrigeration cycle is adjusted by controlling the opening degree.
  • the high pressure sensor (95) is provided in the refrigerant circuit (20) to actually measure the high pressure of the refrigeration cycle.
  • the detected value force of other sensors is not directly measured.
  • the high pressure of the refrigeration cycle may be estimated. For example, if the rotational speed of the compressor mechanism (50), the power consumption of the electric motor (45) that drives the compression mechanism (50), and the refrigerant temperature at the outlet of the radiator are measured, these measured values Force It is possible to estimate the high pressure of the refrigeration cycle.
  • the present invention is useful for a refrigeration apparatus including an expander.

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Abstract

　冷媒回路（20）には、室外熱交換器（23）、室内熱交換器（24）、圧縮・膨張ユニット（30）などが接続される。圧縮・膨張ユニット（30）には、圧縮機構部（50）と電動機（45）と膨張機構部（60）とが設けられる。また、冷媒回路（20）には、インジェクション配管（26）が設けられる。インジェクション弁（27）を開くと、放熱後の高圧冷媒の一部がインジェクション配管（26）へ流入し、膨張機構部（60）の膨張過程の膨張室（66）へ導入される。膨張機構部（60）では、流入ポート（34）から膨張室（66）へ導入された高圧冷媒と、インジェクション配管（26）から膨張室（66）へ導入された高圧冷媒との両方から動力が回収される。

Description

明 細 書
冷凍装置
技術分野
[0001] 本発明は、膨張機を備えて冷凍サイクルを行う冷凍装置に関するものである。
背景技術
[0002] 従来より、冷凍サイクルを行う冷凍装置が知られており、空調機等の様々な用途に 広く利用されている。例えば特許文献 1には、この冷凍装置であって膨張機を備える ものが開示されている。この特許文献 1に開示された冷凍装置では、膨張機が 1本の 軸を介して圧縮機に接続されている。そして、この冷凍装置は、放熱後の高圧冷媒を 膨張機で膨張させて動力回収を行い、膨張機で回収した動力を圧縮機の駆動に利 用して成績係数 (COP)の向上を図って 、る。
[0003] ここで、冷凍装置では、閉回路に構成された冷媒回路内を冷媒が循環するため、 膨張機を通過する冷媒の質量流量が圧縮機を通過する冷媒の質量流量と常に等し くなければならない。ところが、冷凍装置の運転中には冷凍サイクルの高圧や低圧な どの運転条件が変動し、それに伴って膨張機や圧縮機へ流入する冷媒の密度が変 化する。一方、上記特許文献 1のように膨張機が 1本の軸で圧縮機と連結されている と、膨張機の回転速度は圧縮機の回転速度と常に等しくなる。このため、膨張機と圧 縮機を共に容積型の流体機械で構成すると、膨張機を通過する冷媒の質量流量と 圧縮機を通過する冷媒の質量流量との間に不均衡が生じ、安定した冷凍サイクルを 継続できなくなるおそれがある。
[0004] これに対し、上記特許文献 1の冷凍装置では、膨張機と並列にバイパス通路が設 けられており、このバイパス通路に流量制御弁が設けられている。膨張機を通過でき る冷媒の質量流量が圧縮機を通過する冷媒の質量流量に比べて過小となる場合に は、膨張機とバイパス通路の両方で冷媒を流すようにして!/、る。
特許文献 1 :特開 2001— 116371号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題 [0005] 上述のように、冷媒回路に膨張機をバイパスするバイパス通路を設け、このバイパ ス通路へも冷媒を導入することとすれば、膨張機を通過できる冷媒の質量流量が圧 縮機を通過する冷媒の質量流量に比べて過小となる場合でも安定した運転が可能と なる。しかしながら、このようにバイパス通路へ冷媒を流入させると、その分だけ膨張 機を通過する冷媒量が減少することとなる。このため、膨張機で冷媒カゝら回収される 動力が減少してしまい、圧縮機を駆動するために外部力 供給すべき電力の増大を 招くおそれがあった。
[0006] 本発明は、力かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、膨張機 で冷媒から回収される動力の減少を最小限に抑えつつ、幅広い運転条件で安定し た動作が可能な冷凍装置を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0007] 第 1の発明は、圧縮機 (50)と放熱器と膨張機 (60)と蒸発器とが接続される冷媒回 路 (20)を備え、該冷媒回路 (20)内で冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷凍装置 (10)を対象とする。そして、上記冷媒回路 (20)内を放熱器力も膨張機 (60)へ向けて 流れる冷媒の一部を該膨張機 (60)の膨張過程の膨張室 (66)へ導入するインジエタ シヨン通路 (26)と、上記インジヱクシヨン通路 (26)における冷媒流量を調節するため の流量調節弁 (27)とを備えるものである。
[0008] 第 2の発明は、上記第 1の発明において、冷媒回路 (20)での冷凍サイクルの成績 係数がその時の運転状態において得られる最高の値となるように上記流量調節弁 (2 7)の開度を調節する制御手段 (90)を備えるものである。
[0009] 第 3の発明は、上記第 2の発明において、制御手段 (90)は、運転状態を示す実測 値に基づ 、て成績係数が最高となる冷凍サイクルの高圧を制御目標値として導出し 、冷凍サイクルの高圧が制御目標値となるように流量調節弁 (27)の開度を調節する ように構成されるものである。
[0010] 第 4の発明は、上記第 2の発明において、制御手段 (90)は、冷凍サイクルの高圧を 増減させたときの成績係数の変化に基づいて成績係数が最高となる冷凍サイクルの 高圧を制御目標値として導出し、冷凍サイクルの高圧が制御目標値となるように流量 調節弁 (27)の開度を調節するように構成されるものである。 [0011] 第 5の発明は、上記第 2,第 3又は第 4の発明において、冷媒回路 (20)には、膨張 機 (60)の上流側と下流側を接続するバイパス通路 (28)と、該バイパス通路 (28)にお ける冷媒流量を調節するためのバイパス調節弁 (29)とが設けられており、制御手段（ 90)は、バイパス調節弁 (29)を全閉に保持した状態で流量調節弁 (27)を開度調節 する主制御動作と、該主制御動作中に流量調節弁 (27)が全開となったときに該流量 調節弁 (27)を全開に保持した状態でバイパス調節弁 (29)を開度調節する副制御動 作とを行 、、該副制御動作中にバイパス調節弁 (29)が全閉になると主制御動作を再 開するよう〖こ構成されるちのである。
[0012] 第 6の発明は、上記第 5の発明において、制御手段 (90)は、運転状態を示す実測 値に基づ 、て成績係数が最高となる冷凍サイクルの高圧を制御目標値として導出し 、冷凍サイクルの高圧が制御目標値となるようにバイパス調節弁 (29)の開度を調節 する動作を副制御動作として行うものである。
[0013] 第 7の発明は、上記第 5の発明において、制御手段 (90)は、冷凍サイクルの高圧を 増減させたときの成績係数の変化に基づいて成績係数が最高となる冷凍サイクルの 高圧を制御目標値として導出し、冷凍サイクルの高圧が制御目標値となるように流量 調節弁 (27)の開度を調節する動作を副制御動作として行うものである。
[0014] 第 8の発明は、上記第 1〜第 7の何れ力 1つの発明において、冷媒回路 (20)には二 酸化炭素が冷媒として充填されており、冷媒回路 (20)で行われる冷凍サイクルの高 圧が二酸ィ匕炭素の臨界圧力以上に設定されるものである。
[0015] 一作用
上記第 1の発明では、冷媒回路 (20)で冷凍サイクルが行われる。この冷媒回路 (20 )において、圧縮機 (50)カゝら吐出された冷媒は、放熱器で放熱してカゝら膨張機 (60) で減圧され、続いて蒸発器で蒸発してカゝら圧縮機 (50)へ吸入されて圧縮される。膨 張機 (60)では、放熱器で放熱した高圧冷媒が膨張し、この高圧冷媒から動力が回収 される。膨張機 (60)で冷媒から回収された動力は、圧縮機 (50)を駆動するために利 用される。膨張機 (60)を通過する冷媒量と圧縮機 (50)を通過する冷媒量とのバラン スが崩れた状態に陥ると、インジェクション通路 (26)からも膨張機 (60)の膨張室 (66) へ冷媒が導入される。インジェクション通路 (26)から膨張室へ導入された冷媒は、膨 張機 (60)の流入ポートから膨張室へ導入された冷媒と共に膨張する。また、インジェ クシヨン通路 (26)を流れる冷媒の流量は、流量調節弁 (27)の開度を変更することに よって変化される。
[0016] 上記第 2の発明では、流量調節弁 (27)の開度制御を行う制御手段 (90)が冷凍装 置（10)に設けられる。ここで、この発明の冷媒回路 (20)では、インジヱクシヨン通路 (2 6)から膨張機 (60)へ導入する冷媒量を変更すると例えば冷凍サイクルの高圧などが 変化し、それに伴って冷凍サイクルの成績係数も変動する。そこで、この発明の制御 手段 (90)は、冷媒回路 (20)での冷凍サイクルの成績係数がその時の冷凍装置（10) の運転状態において得られる最高の値となるように、流量調節弁 (27)の開度調節を 行う。
[0017] 上記第 3の発明では、制御手段 (90)が冷凍サイクルの高圧についての制御目標値 を設定する。その際、制御手段 (90)は、運転状態を示す実測値に基づき、その運転 状態において成績係数が最高となる冷凍サイクルの高圧の値を導出し、その値を制 御目標値とする。そして、制御手段 (90)は、実際の冷凍サイクルの高圧が制御目標 値となるように、流量調節弁 (27)の開度を調節する。
[0018] 上記第 4の発明では、制御手段 (90)が冷凍サイクルの高圧にっ 、ての制御目標値 を設定する。その際、制御手段 (90)は、制御目標値を設定するために、冷凍サイク ルの高圧を試しに増減させてみる動作を行う。冷凍サイクルの高圧を変化させると、 それに伴って冷凍サイクルの成績係数も変化する。制御手段 (90)は、その際の成績 係数の変化に基づいて最高の成績係数が得られる冷凍サイクルの高圧の値を導出 し、その値を制御目標値とする。そして、制御手段 (90)は、実際の冷凍サイクルの高 圧が制御目標値となるように、流量調節弁 (27)の開度を調節する。
[0019] 上記第 5の発明では、バイパス通路 (28)とバイパス調節弁 (29)とが冷媒回路 (20) に設けられる。バイパス調節弁 (29)を開いた状態において、放熱器で放熱した冷媒 は、その一部がバイパス通路 (28)へ流入し、残りが膨張機 (60)へ送られる。膨張機（ 60)へ送られる冷媒は、更にその一部が膨張機 (60)の流入ポートへ直接に導入され 、残りがインジェクション通路 (26)を通って膨張機 (60)の膨張室へ導入される。一方 、バイパス通路 (28)へ流入した冷媒は、バイパス調節弁 (29)を通過する際に減圧さ れ、その後に膨張機 (60)を通過した冷媒と合流して蒸発器へ送られる。
[0020] この発明にお 、て、制御手段 (90)は、主制御動作と副制御動作とを行う。主制御 動作中の制御手段 (90)は、バイパス調節弁 (29)が全閉となった状態で流量調節弁（ 27)の開度調節を行い、インジ クシヨン通路 (26)における冷媒流量を調節する。主 制御動作中に流量調節弁 (27)が全開となった場合、即ちインジェクション通路 (26) での冷媒流量をそれ以上増やせない状態になった場合には、制御手段 (90)が副制 御動作を開始する。副制御動作中の制御手段 (90)は、流量調節弁 (27)が全開とな つた状態でバイパス調節弁 (29)の開度調節を行い、バイパス通路 (28)における冷媒 流量を調節する。副制御動作中にバイパス調節弁 (29)が全閉となった場合、即ちバ ィパス通路 (28)で冷媒を流通させる必要が無!、状態になった場合には、制御手段（ 90)が主制御動作を開始する。
[0021] 上記第 6の発明において、副制御動作中の制御手段 (90)は、冷凍サイクルの高圧 についての制御目標値を設定する。その際、制御手段 (90)は、運転状態を示す実 測値に基づき、その運転状態において成績係数が最高となる冷凍サイクルの高圧の 値を導出し、その値を制御目標値とする。そして、副制御動作中の制御手段 (90)は 、インジェクション通路 (26)の流量調節弁 (27)を全開に保持した状態で、実際の冷 凍サイクルの高圧が制御目標値となるようにバイパス調節弁 (29)の開度を調節する。
[0022] 上記第 7の発明において、副制御動作中の制御手段 (90)は、冷凍サイクルの高圧 につ 、ての制御目標値を設定する。その際、制御手段 (90)は、制御目標値を設定 するために、冷凍サイクルの高圧を試しに増減させてみる動作を行う。冷凍サイクル の高圧を変化させると、それに伴って冷凍サイクルの成績係数も変化する。制御手段 (90)は、その際の成績係数の変化に基づいて最高の成績係数が得られる冷凍サイ クルの高圧の値を導出し、その値を制御目標値とする。そして、副制御動作中の制 御手段 (90)は、インジ クシヨン通路 (26)の流量調節弁 (27)を全開に保持した状態 で、実際の冷凍サイクルの高圧が制御目標値となるようにバイパス調節弁 (29)の開 度を調節する。
[0023] 上記第 8の発明では、冷媒回路 (20)に二酸化炭素が冷媒として充填される。冷媒 回路 (20)では、冷媒としての二酸ィ匕炭素を循環させることによって冷凍サイクルが行 われる。その際、冷媒回路 (20)の圧縮機 (50)において、冷媒としての二酸化炭素は 、その臨界圧力以上にまで圧縮される。
発明の効果
[0024] 本発明の冷凍装置（10)では、膨張機 (60)を通過する冷媒量と圧縮機 (50)を通過 する冷媒量とのバランスが崩れた状態に陥ると、インジェクション通路 (26)からも膨張 機 (60)へ冷媒を導入することによって膨張機 (60)と圧縮機 (50)の通過冷媒量をバラ ンスさせることができる。このため、従来であれば膨張機 (60)をバイパスさせざるを得 な力つた冷媒が膨張機 (60)へ導入されることとなり、従来は動力回収ができな力つた 冷媒からも動力を回収することが可能となる。従って、本発明によれば、冷媒から回 収される動力の減少を殆ど減少させずに幅広い運転条件で安定した動作が可能な 冷凍装置（10)を実現できる。
[0025] 上記第 2の発明にお 、て、制御手段 (90)は、最高の成績係数が得られるように流 量調節弁 (27)の開度調節を行っている。このため、本発明によれば、単に膨張機 (6 0)と圧縮機 (50)の通過冷媒量をバランスさせて安定した冷凍サイクルを継続できる だけでなぐ最高の成績係数が得られる条件で冷凍サイクルを行うことが可能となる。
[0026] 上記第 5の発明では、冷媒回路 (20)にバイパス通路 (28)が設けられており、放熱 器力も流出した冷媒を膨張機 (60)とバイパス通路 (28)の両方を通じて蒸発器へ送る ことが可能となる。このため、インジェクション通路 (26)力も膨張機 (60)へ冷媒を導入 しても膨張機 (60)と圧縮機 (50)の通過冷媒量をバランスさせられな ヽ場合でも、冷 媒をバイパス通路 (28)へ流すことによって冷媒回路 (20)での冷媒循環量を確保でき る。また、この発明の制御手段 (90)は、インジェクション通路 (26)の流量調節弁 (27) が全開となった場合にだけバイノ ス調節弁 (29)を開くようにしている。このため、バイ パス通路 (28)での冷媒流量を必要最小限に抑えて膨張機 (60)を通過する冷媒量を 最大限確保することができ、膨張機 (60)で冷媒カも回収される動力の減少を最小限 に留めることができる。
図面の簡単な説明
[0027] [図 1]空調機の構成と冷房運転時の動作を示す概略構成図である。
[図 2]空調機の構成と暖房運転時の動作を示す概略構成図である。 圆 3]圧縮 ·膨張ユニットの概略断面図である。
[図— 、 4]膨張機構部の要部拡大図である。
圆 5]膨張機構部の各ロータリ機構部を個別に図示した断面図である。
圆 6]膨張機構部におけるシャフトの回転角 90° 毎の各ロータリ機構部の状態を示 す断面図である。
圆 7]膨張機構部におけるシャフトの回転角と膨張室等の容積及び膨張室の内圧と の関係を示す関係図である。
[図 8]コントローラの制御動作を示すフロー図である。
圆 9]高圧が冷媒の臨界圧力以上となる冷凍サイクルでの高圧と成績係数の関係図 である。
符号の説明
冷凍装置
(20) 冷媒回路
(23) 室外熱交
(24) 室内熱交換器
(26) インジェクション配管（インジェクション通路)
(27) インジェクション弁 (流量調節弁）
(28) バイパス配管 (バイパス通路）
(29) バイパス弁 (バイパス調節弁）
(50) 圧縮機構部 (圧縮機）
(60) 膨張機構部 (膨張機）
(66) 膨張室
(90) 制御手段
発明を実施するための最良の形態
[0029] 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態の空調 機（10)は、本発明に係る冷凍装置によって構成されている。
[0030] 〈空調機の全体構成〉
図 1に示すように、上記空調機（10)は、いわゆるセパレート型のものであって、室外 機（11)と室内機（13)とを備えている。室外機（11)には、室外熱交翻(23)、四路切 換弁 (21)、ブリッジ回路 (22)、アキュームレータ (25)及び圧縮'膨張ユニット (30)が 収納されている。室内機（13)には、室内熱交翻 (24)が収納されている。室外機（1 1)は屋外に設置され、室内機（13)は屋内に設置されている。また、室外機（11)と室 内機（13)とは、一対の連絡配管（15,16)で接続されている。尚、圧縮 ·膨張ユニット (3 0)の詳細は後述する。
[0031] 上記空調機（10)には、冷媒回路 (20)が設けられている。この冷媒回路 (20)は、圧 縮'膨張ユ ット (30)や室内熱交翻(24)などが接続された閉回路である。また、こ の冷媒回路 (20)には、冷媒として二酸化炭素 (CO )が充填されて 、る。
2
[0032] 上記室外熱交 (23)と室内熱交 (24)とは、何れもクロスフィン型のフィン'ァ ンド'チューブ熱交換器で構成されている。室外熱交換器 (23)では、冷媒回路 (20) を循環する冷媒が室外空気と熱交換する。室内熱交換器 (24)では、冷媒回路 (20) を循環する冷媒が室内空気と熱交換する。
[0033] 上記四路切換弁 (21)は、 4つのポートを備えている。四路切換弁 (21)は、その第 1 のポートが圧縮 ·膨張ユニット（30)の吐出管（36)に、第 2のポートがアキュームレータ (25)を介して圧縮'膨張ユニット (30)の吸入ポート (32)に、第 3のポートが室外熱交 換器 (23)の一端に、第 4のポートが連絡配管（15)を介して室内熱交換器 (24)の一 端にそれぞれ接続されている。この四路切換弁 (21)は、第 1のポートと第 3のポートと が連通し且つ第 2のポートと第 4のポートとが連通する状態（図 1に示す状態）と、第 1 のポートと第 4のポートとが連通し且つ第 2のポートと第 3のポートとが連通する状態（ 図 2に示す状態）とに切り換わる。
[0034] 上記ブリッジ回路（22)は、 4つの逆止弁（CV-1〜CV- 4)をブリッジ状に接続したも のである。このブリッジ回路 (22)は、第 1逆止弁 (CV-1)及び第 4逆止弁 (CV-4)の流 入側が圧縮 ·膨張ユニット (30)の流出ポート (35)に、第 2逆止弁 (CV-2)及び第 3逆 止弁 (CV-3)の流出側が圧縮'膨張ユニット (30)の流入ポート (34)に、第 1逆止弁 (C V-1)の流出側及び第 2逆止弁 (CV-2)の流入側が連絡配管（16)を介して室内熱交 換器 (24)の他端に、第 3逆止弁 (CV-3)の流入側及び第 4逆止弁 (CV-4)の流出側 が室外熱交 (23)の他端にそれぞれ接続されて 、る。 [0035] 上記冷媒回路 (20)には、インジェクション配管 (26)が設けられて 、る。このインジェ クシヨン配管（26)は、インジェクション通路を構成している。具体的に、インジェクショ ン配管 (26)は、その一端がブリッジ回路 (22)と圧縮'膨張ユニット (30)の流入ポート（ 34)との間に、他端が圧縮'膨張ユニット（30)のインジェクションポート（37)にそれぞ れ接続されて ヽる。インジェクション配管 (26)には、インジェクション弁 (27)が設けら れている。このインジェクション弁（27)は、インジェクション配管（26)における冷媒流 量を調節するための電動弁であって、流量調節弁を構成して 、る。
[0036] また、上記冷媒回路 (20)には、バイパス配管（28)が設けられて 、る。このバイパス 配管 (28)は、バイパス通路を構成している。具体的に、バイパス配管 (28)は、その一 端がブリッジ回路 (22)と圧縮'膨張ユニット (30)の流入ポート (34)との間に、他端が 圧縮 ·膨張ユニット (30)の流入ポート (34)とブリッジ回路 (22)との間にそれぞれ接続 されている。バイパス配管（28)には、バイパス弁（29)が設けられている。このバイパス 弁 (29)は、バイパス配管（28)における冷媒流量を調節するための電動弁であって、 ノ ィパス調節弁を構成して 、る。
[0037] 上記空調機（10)の冷媒回路 (20)には、温度や圧力のセンサが設けられている。具 体的に、高圧圧力センサ (95)は、圧縮'膨張ユニット (30)の吐出管 (36)と四路切換 弁 (21)を繋ぐ配管に接続されており、圧縮 ·膨張ユニット (30)から吐出された高圧冷 媒の圧力を検出する。低圧圧力センサ (96)は、四路切換弁 (21)と圧縮'膨張ュニッ ト (30)の吸入ポート (32)を繋ぐ配管に接続されており、圧縮'膨張ユニット (30)へ吸 入される低圧冷媒の圧力を検出する。室外側冷媒温度センサ (97)は、室外熱交換 器 (23)におけるブリッジ回路 (22)寄りの端部近傍に取り付けられている。室内側冷 媒温度センサ (98)は、室内熱交換器 (24)における連絡配管（16)寄りの端部近傍に 取り付けられている。
[0038] 上記空調機（10)には、制御手段を構成するコントローラ (90)が設けられて 、る。こ のコントローラ（90)には、高圧圧力センサ（95)、低圧圧力センサ（96)、室外側冷媒 温度センサ（97)、及び室内側冷媒温度センサ (98)で得られた検出値が入力される。 このコントローラ（90)は、これらセンサで得られた検出値に基づいて冷凍サイクルの 高圧の制御目標値を設定し、高圧圧力センサ (95)の検出値が制御目標値となるよう にインジェクション弁 (27)やバイパス弁 (29)の開度制御を行うように構成されて！ヽる。
[0039] 〈圧縮'膨張ユニットの構成〉
図 3に示すように、圧縮'膨張ユニット (30)は、縦長で円筒形の密閉容器であるケー シング (31)を備えている。このケーシング (31)の内部には、下から上に向かって順に
、圧縮機構部 (50)と、電動機 (45)と、膨張機構部 (60)とが配置されて 、る。
[0040] 上記ケーシング (31)には、吐出管（36)が取り付けられている。この吐出管（36)は、 電動機 (45)と膨張機構部 (60)の間に配置され、ケーシング (31)の内部空間に連通 している。
[0041] 上記電動機 (45)は、ケーシング (31)の長手方向の中央部に配置されている。この 電動機 (45)は、ステータ (46)とロータ (47)とにより構成されて！、る。ステータ (46)は、 上記ケーシング (31)に固定されている。ロータ（47)は、ステータ（46)の内側に配置さ れて 、る。また、ロータ（47)には、該ロータ (47)と同軸にシャフト (40)の主軸部（44) が貫通している。
[0042] 上記シャフト (40)の下端側には、 2つの下側偏心部（58,59)が形成されて!、る。これ ら 2つの下側偏心部（58,59)は、主軸部 (44)よりも大径に形成されており、下側のも のが第 1下側偏心部 (58)を、上側のものが第 2下側偏心部 (59)をそれぞれ構成して いる。第 1下側偏心部 (58)と第 2下側偏心部 (59)とでは、主軸部 (44)の軸心に対す る偏心方向が逆になつて、る。
[0043] また、上記シャフト (40)の上端側には、 2つの大径偏心部 (41,42)が形成されている 。これら 2つの大径偏心部 (41,42)は、主軸部 (44)よりも大径に形成されており、下側 のものが第 1大径偏心部 (41)を構成し、上側のものが第 2大径偏心部 (42)を構成し ている。第 1大径偏心部 (41)と第 2大径偏心部 (42)とは、何れも同じ方向へ偏心して いる。第 2大径偏心部 (42)の外径は、第 1大径偏心部 (41)の外径よりも大きくなつて いる。また、主軸部 (44)の軸心に対する偏心量は、第 2大径偏心部 (42)の方が第 1 大径偏心部 (41)よりも大きくなつて ヽる。
[0044] 圧縮機構部 (50)は、揺動ピストン型のロータリ圧縮機を構成して ヽる。この圧縮機 構部（50)は、シリンダ (51,52)とピストン (57)を 2つずつ備えている。圧縮機構部（50) では、下から上へ向力つて順に、リアヘッド（55)と、第 1シリンダ (51)と、中間プレート (56)と、第 2シリンダ (52)と、フロントヘッド (54)とが積層された状態となっている。
[0045] 第 1及び第 2シリンダ (51,52)の内部には、円筒状のピストン (57)が 1つずつ配置さ れている。図示しないが、ピストン (57)の側面には平板状のブレードが突設されてお り、このブレードは揺動ブッシュを介してシリンダ (51,52)に支持されている。第 1シリン ダ (51)内のピストン (57)は、シャフト (40)の第 1下側偏心部（58)と係合する。一方、 第 2シリンダ (52)内のピストン (57)は、シャフト (40)の第 2下側偏心部（59)と係合する 。各ピストン (57,57)は、その内周面が下側偏心部（58,59)の外周面と摺接し、その外 周面がシリンダ (51,52)の内周面と摺接する。そして、ピストン (57,57)の外周面とシリ ンダ (51,52)の内周面との間に圧縮室 (53)が形成される。
[0046] 第 1及び第 2シリンダ (51,52)には、それぞれ吸入ポート（33)が 1つずつ形成されて いる。各吸入ポート（33)は、シリンダ (51,52)を半径方向に貫通し、その終端がシリン ダ（51,52)の内周面に開口している。また、各吸入ポート（33)は、配管によってケー シング (31)の外部へ延長されて!、る。
[0047] フロントヘッド（54)及びリアヘッド（55)には、それぞれ吐出ポートが 1つずつ形成さ れている。フロントヘッド（54)の吐出ポートは、第 2シリンダ（52)内の圧縮室（53)をケ 一シング (31)の内部空間と連通させる。リアヘッド (55)の吐出ポートは、第 1シリンダ（ 51)内の圧縮室 (53)をケーシング (31)の内部空間と連通させる。また、各吐出ポート は、その終端にリード弁力もなる吐出弁が設けられており、この吐出弁によって開閉さ れる。尚、図 3において、吐出ポート及び吐出弁の図示は省略する。そして、圧縮機 構部（50)からケーシング (31)の内部空間へ吐出されたガス冷媒は、吐出管（36)を 通って圧縮'膨張ユニット (30)から送り出される。
[0048] 上記膨張機構部 (60)は、 V、わゆる揺動ピストン型のロータリ膨張機を構成して!/、る 。この膨張機構部（60)には、対になったシリンダ（71,81)及びピストン (75,85)が二組 設けられて!/、る。また、膨張機構部 (60)には、フロントヘッド (61)と、中間プレート (63 )と、リアヘッド (62)とが設けられている。
[0049] 上記膨張機構部（60)では、下から上へ向力つて順に、フロントヘッド (61)、第 1シリ ンダ (71)、中間プレート (63)、第 2シリンダ (81)、リアヘッド (62)が積層された状態と なっている。この状態において、第 1シリンダ（71)は、その下側端面がフロントヘッド（ 61)により閉塞され、その上側端面が中間プレート（63)により閉塞されている。一方、 第 2シリンダ (81)は、その下側端面が中間プレート (63)により閉塞され、その上側端 面がリアヘッド (62)により閉塞されている。また、第 2シリンダ (81)の内径は、第 1シリ ンダ（71)の内径よりも大きくなつて 、る。
[0050] 上記シャフト (40)は、積層された状態のフロントヘッド (61)、第 1シリンダ（71)、中間 プレート（63)、第 2シリンダ (81)、及びリアヘッド（62)を貫通している。また、シャフト（ 40)は、その第 1大径偏心部 (41)が第 1シリンダ (71)内に位置し、その第 2大径偏心 部 (42)が第 2シリンダ (81)内に位置して 、る。
[0051] 図 4,図 5及び図 6に示すように、第 1シリンダ（71)内には第 1ピストン (75)力 第 2シ リンダ (81)内には第 2ピストン (85)がそれぞれ設けられて 、る。第 1及び第 2ピストン（ 75,85)は、何れも円環状あるいは円筒状に形成されている。第 1ピストン (75)の外径 と第 2ピストン (85)の外径とは、互いに等しくなつている。第 1ピストン (75)の内径は第 1大径偏心部 (41)の外径と、第 2ピストン (85)の内径は第 2大径偏心部 (42)の外径と それぞれ概ね等しくなつている。そして、第 1ピストン (75)には第 1大径偏心部 (41)が 、第 2ピストン (85)には第 2大径偏心部 (42)がそれぞれ貫通して ヽる。
[0052] 上記第 1ピストン (75)は、その外周面が第 1シリンダ (71)の内周面に、一方の端面 力 Sフロントヘッド (61)に、他方の端面が中間プレート (63)にそれぞれ摺接している。 第 1シリンダ (71)内には、その内周面と第 1ピストン (75)の外周面との間に第 1膨張 室 (72)が形成される。一方、上記第 2ピストン (85)は、その外周面が第 2シリンダ (81) の内周面に、一方の端面がリアヘッド (62)に、他方の端面が中間プレート（63)にそ れぞれ摺接している。第 2シリンダ (81)内には、その内周面と第 2ピストン (85)の外周 面との間に第 2膨張室 (82)が形成される。
[0053] 上記第 1及び第 2ピストン（75,85)のそれぞれには、ブレード（76,86)が 1つずつ一 体に設けられている。ブレード（76,86)は、ピストン（75,85)の半径方向へ延びる板状 に形成されており、ピストン (75,85)の外周面カゝら外側へ突出している。
[0054] 上記各シリンダ（71,81)には、一対のブッシュ（77,87)がー組ずつ設けられている。
各ブッシュ（77,87)は、内側面が平面となって外側面が円弧面となるように形成された 小片である。一対のブッシュ（77,87)は、ブレード（76,86)を挟み込んだ状態で設置さ れている。各ブッシュ（77,87)は、その内側面がブレード（76,86)と、その外側面がシリ ンダ（71,81)と摺動する。そして、ピストン（75,85)と一体のブレード（76,86)は、ブッシ ュ（77,87)を介してシリンダ (71,81)に支持され、シリンダ (71,81)に対して回動自在で 且つ進退自在となって!/、る。
[0055] 第 1シリンダ (71)内の第 1膨張室 (72)は、第 1ピストン (75)と一体の第 1ブレード (76 )によって仕切られており、図 5における第 1ブレード (76)の左側が高圧側の第 1高圧 室 (73)となり、その右側が低圧側の第 1低圧室 (74)となっている。第 2シリンダ (81) 内の第 2膨張室 (82)は、第 2ピストン (85)と一体の第 2ブレード (86)によって仕切られ ており、図 5における第 2ブレード (86)の左側が高圧側の第 2高圧室 (83)となり、その 右側が低圧側の第 2低圧室 (84)となって 、る。
[0056] 上記第 1シリンダ（71)と第 2シリンダ (81)とは、それぞれの周方向におけるブッシュ（ 77,87)の位置が一致する姿勢で配置されている。言い換えると、第 2シリンダ (81)の 第 1シリンダ (71)に対する配置角度が 0° となっている。上述のように、第 1大径偏心 部 (41)と第 2大径偏心部 (42)とは、主軸部 (44)の軸心に対して同じ方向へ偏心して いる。従って、第 1ブレード (76)が第 1シリンダ (71)の外側へ最も退いた状態になるの と同時に、第 2ブレード (86)が第 2シリンダ (81)の外側へ最も退いた状態になる。
[0057] 上記第 1シリンダ（71)には、流入ポート（34)が形成されている。流入ポート (34)は、 第 1シリンダ（71)の内周面のうち、図 4及び図 5におけるブッシュ（77)のやや左側の 箇所に開口している。流入ポート (34)は、第 1高圧室 (73) (即ち第 1膨張室 (72)の高 圧側）と連通可能となっている。一方、上記第 2シリンダ (81)には、流出ポート (35)が 形成されている。流出ポート（35)は、第 2シリンダ (81)の内周面のうち、図 4及び図 5 におけるブッシュ（87)のやや右側の箇所に開口している。流出ポート (35)は、第 2低 圧室 (84) (即ち第 2膨張室 (82)の低圧側）と連通可能となって 、る。
[0058] 上記中間プレート (63)には、連通路 (64)が形成されている。この連通路 (64)は、中 間プレート（63)を厚み方向へ貫通している。中間プレート（63)における第 1シリンダ（ 71)側の面では、第 1ブレード (76)の右側の箇所に連通路 (64)の一端が開口してい る。中間プレート（63)における第 2シリンダ (81)側の面では、第 2ブレード (86)の左側 の箇所に連通路 (64)の他端が開口している。そして、図 4に示すように、連通路 (64) は、中間プレート (63)の厚み方向に対して斜めに延びており、第 1低圧室（74) (即ち 第 1膨張室 (72)の低圧側）と第 2高圧室 (83) (即ち第 2膨張室 (82)の高圧側）とを互 いに連通させている。
[0059] 上記中間プレート（63)には、インジェクションポート（37)が形成されている（図 3を参 照）。インジェクションポート（37)は、概ね水平方向へ延びるように形成され、その終 端が連通路 (64)に開口して 、る。インジェクションポート (37)の始端側は、配管を介 してケーシング（31)の外部へ延びている。上述したように、このインジェクションポート (37)にはインジェクション配管（26)が接続されている。
[0060] 以上のように構成された本実施形態の膨張機構部 (60)では、第 1シリンダ (71)と、 そこに設けられたブッシュ（77)と、第 1ピストン (75)と、第 1ブレード (76)とが第 1ロー タリ機構部（70)を構成している。また、第 2シリンダ (81)と、そこに設けられたブッシュ (87)と、第 2ピストン (85)と、第 2ブレード (86)とが第 2ロータリ機構部 (80)を構成して いる。
[0061] 上述のように、上記膨張機構部 (60)では、第 1ブレード (76)が第 1シリンダ (71)の 外側へ最も退くタイミングと、第 2ブレード (86)が第 2シリンダ (81)の外側へ最も退くタ イミングとが同期している。つまり、第 1ロータリ機構部（70)において第 1低圧室（74) の容積が減少してゆく過程と、第 2ロータリ機構部 (80)において第 2高圧室 (83)の容 積が増加してゆく過程とが同期している（図 6参照)。また、上述のように、第 1ロータリ 機構部 (70)の第 1低圧室 (74)と、第 2ロータリ機構部 (80)の第 2高圧室 (83)とは、連 通路 (64)を介して互いに連通している。そして、第 1低圧室 (74)と連通路 (64)と第 2 高圧室 (83)とによって 1つの閉空間が形成され、この閉空間が膨張室 (66)を構成す る。この点について、図 7を参照しながら説明する。
[0062] この図 7では、第 1ブレード（76)が第 1シリンダ（71)の外周側へ最も退いた状態に おけるシャフト (40)の回転角を 0° としている。また、ここでは、第 1膨張室（72)の最 大容積が 3ml (ミリリットル)であり、第 2膨張室 (82)の最大容積が 10mlであると仮定し て説明する。
[0063] 図 7に示すように、シャフト (40)の回転角が 0° の時点では、第 1低圧室（74)の容 積が最大値である 3mlとなり、第 2高圧室 (83)の容積が最小値である Omlとなっている 。第 1低圧室 (74)の容積は、同図に一点鎖線で示すように、シャフト (40)が回転する につれて次第に減少し、その回転角が 360° に達した時点で最小値の Omlとなる。 一方、第 2高圧室 (83)の容積は、同図に二点鎖線で示すように、シャフト (40)が回転 するにつれて次第に増加し、その回転角が 360° に達した時点で最大値の 10mlと なる。そして、連通路 (64)の容積を無視すると、ある回転角における膨張室 (66)の容 積は、その回転角における第 1低圧室 (74)の容積と第 2高圧室 (83)の容積とを足し 合わせた値となる。つまり、膨張室 (66)の容積は、同図に実線で示すように、シャフト (40)の回転角が 0° の時点で最小値の 3mlとなり、シャフト (40)が回転するにつれて 次第に増加し、その回転角が 360° に達した時点で最大値の 10mlとなる。
[0064] 運転動作
上記空調機（10)の動作について説明する。ここでは、空調機（10)の冷房運転時及 び暖房運転時の動作にっ 、て説明し、続 、て膨張機構部 (60)の動作にっ 、て説明 する。
[0065] 〈冷房運転〉
冷房運転時には、四路切換弁 (21)が図 1に示す状態に設定される。この状態で圧 縮'膨張ユニット (30)の電動機 (45)に通電すると、冷媒回路 (20)で冷媒が循環して 蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。その際、室外熱交 (23)が放熱器となり 、室内熱交 (24)が蒸発器となる。尚、ここでは、インジェクション弁 (27)とバイパ ス弁 (29)とが全閉されて 、ると仮定して説明する。
[0066] 圧縮機構部 (50)で圧縮された冷媒は、吐出管 (36)を通って圧縮'膨張ユニット (30 )から吐出される。この状態で、冷媒の圧力は、その臨界圧力よりも高くなつている。こ の吐出冷媒は、四路切換弁 (21)を通って室外熱交換器 (23)へ送られる。室外熱交 翻 (23)では、流入した冷媒が室外空気へ放熱する。
[0067] 室外熱交換器 (23)で放熱した冷媒は、ブリッジ回路 (22)の第 3逆止弁 (CV-3)を通 過し、流入ポート (34)を通って圧縮'膨張ユニット (30)の膨張機構部 (60)へ流入す る。膨張機構部 (60)では、高圧冷媒が膨張し、その内部エネルギがシャフト (40)の 回転動力に変換される。膨張後の低圧冷媒は、流出ポート (35)を通って圧縮'膨張 ユニット (30)力も流出し、ブリッジ回路 (22)の第 1逆止弁 (CV-1)を通過して室内熱 交 (24)へ送られる。
[0068] 室内熱交換器 (24)では、流入した冷媒が室内空気から吸熱して蒸発し、室内空気 が冷却される。室内熱交換器 (24)から出た低圧ガス冷媒は、四路切換弁 (21)を通 過し、吸入ポート (32)を通って圧縮'膨張ユニット（30)の圧縮機構部（50)へ吸入され る。圧縮機構部 (50)は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。
[0069] 〈暖房運転〉
暖房運転時には、四路切換弁 (21)が図 2に示す状態に切り換えられる。この状態 で圧縮'膨張ユニット (30)の電動機 (45)に通電すると、冷媒回路 (20)で冷媒が循環 して蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。その際、室内熱交 (24)が放熱器と なり、室外熱交 (23)が蒸発器となる。尚、ここでは、インジヱクシヨン弁 (27)とバイ パス弁 (29)とが全閉されて 、ると仮定して説明する。
[0070] 圧縮機構部 (50)で圧縮された冷媒は、吐出管 (36)を通って圧縮'膨張ユニット (30 )から吐出される。この状態で、冷媒の圧力は、その臨界圧力よりも高くなつている。こ の吐出冷媒は、四路切換弁 (21)を通過して室内熱交換器 (24)へ送られる。室内熱 交換器 (24)では、流入した冷媒が室内空気へ放熱し、室内空気が加熱される。
[0071] 室内熱交換器 (24)で放熱した冷媒は、ブリッジ回路 (22)の第 2逆止弁 (CV-2)を通 過し、流入ポート (34)を通って圧縮'膨張ユニット (30)の膨張機構部 (60)へ流入す る。膨張機構部 (60)では、高圧冷媒が膨張し、その内部エネルギがシャフト (40)の 回転動力に変換される。膨張後の低圧冷媒は、流出ポート (35)を通って圧縮'膨張 ユニット (30)力も流出し、ブリッジ回路 (22)の第 4逆止弁 (CV-4)を通過して室外熱 交 (23)へ送られる。
[0072] 室外熱交換器 (23)では、流入した冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱 交翻 (23)から出た低圧ガス冷媒は、四路切換弁 (21)を通過し、吸入ポート (32)を 通って圧縮'膨張ユニット (30)の圧縮機構部 (50)へ吸入される。圧縮機構部 (50)は 、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。
[0073] 〈膨張機構部の動作〉
膨張機構部 (60)の動作にっ 、て説明する。
[0074] 先ず、第 1ロータリ機構部 (70)の第 1高圧室 (73)へ超臨界状態の高圧冷媒が流入 する過程について、図 6を参照しながら説明する。回転角が 0° の状態力もシャフト (4 0)が僅かに回転すると、第 1ピストン（75)と第 1シリンダ (71)の接触位置が流入ポート (34)の開口部を通過し、流入ポート (34)から第 1高圧室 (73)へ高圧冷媒が流入し始 める。その後、シャフト (40)の回転角が 90° ,180° ,270° と次第に大きくなるにつ れて、第 1高圧室 (73)へ高圧冷媒が流入してゆく。この第 1高圧室 (73)への高圧冷 媒の流入は、シャフト（40)の回転角が 360° に達するまで続く。
[0075] 次に、膨張機構部 (60)において冷媒が膨張する過程について、図 6を参照しなが ら説明する。回転角が 0° の状態力 シャフト (40)が僅かに回転すると、第 1低圧室（ 74)と第 2高圧室 (83)が連通路 (64)を介して互いに連通し、第 1低圧室 (74)から第 2 高圧室 (83)へと冷媒が流入し始める。その後、シャフト (40)の回転角が 90° , 180° ,270° と次第に大きくなるにつれ、第 1低圧室 (74)の容積が次第に減少すると同時 に第 2高圧室 (83)の容積が次第に増加し、結果として膨張室 (66)の容積が次第に 増加してゆく。この膨張室 (66)の容積増加は、シャフト (40)の回転角が 360° に達 する直前まで続く。そして、膨張室 (66)の容積が増加する過程で膨張室 (66)内の冷 媒が膨張し、この冷媒の膨張によってシャフト (40)が回転駆動される。このように、第 1低圧室 (74)内の冷媒は、連通路 (64)を通って第 2高圧室 (83)へ膨張しながら流入 してゆく。
[0076] 冷媒が膨張する過程において、膨張室 (66)内における冷媒圧力は、図 7に破線で 示すように、シャフト (40)の回転角が大きくなるにつれて次第に低下してゆく。具体的 に、第 1低圧室 (74)を満たす超臨界状態の冷媒は、シャフト (40)の回転角が約 55° に達するまでの間に急激に圧力低下し、飽和液の状態となる。その後、膨張室 (66) 内の冷媒は、その一部が蒸発しながら緩やかに圧力低下してゆく。
[0077] 続 、て、第 2ロータリ機構部 (80)の第 2低圧室 (84)力 冷媒が流出してゆく過程に ついて、図 6を参照しながら説明する。第 2低圧室 (84)は、シャフト (40)の回転角が 0 ° の時点から流出ポート (35)に連通し始める。つまり、第 2低圧室 (84)から流出ポー ト（35)へと冷媒が流出し始める。その後、シャフト (40)の回転角が 90° ,180° ,270 ° と次第に大きくなつてゆき、その回転角が 360° に達するまでの間に亘つて、第 2 低圧室 (84)力も膨張後の低圧冷媒が流出してゆく。 [0078] 〈コントローラの制御動作〉
上記コントローラ (90)では、主制御動作と副制御動作とが行われる。主制御動作中 のコントローラ（90)は、バイパス弁 (29)を全閉に保持した状態でインジェクション弁 (2 7)を開度調節する。主制御動作中にインジェクション弁 (27)が全開になり、インジエタ シヨン配管 (26)での冷媒流量をそれ以上増やせない状態になった場合には、コント ローラ (90)が副制御動作を開始する。副制御動作中のコントローラ (90)は、インジ クシヨン弁 (27)が全開となった状態でバイパス弁 (29)の開度調節を行 、、バイパス配 管 (28)における冷媒流量を調節する。副制御動作中にバイパス弁 (29)が全閉となつ た場合、即ちバイパス配管 (28)内で冷媒を流通させる必要が無い状態になった場合 には、コントローラ (90)が主制御動作を再開する。
[0079] 上記コントローラ（90)の制御動作について、図 8のフロー図を参照しながら更に説 明する。同図に示すコントローラ (90)の制御動作は、バイパス弁 (29)が全閉された状 態で開始される。
[0080] ステップ ST10において、コントローラ (90)は、空調機（10)の運転状態を計測する。
具体的には、高圧圧力センサ (95)、低圧圧力センサ (96)、室外側冷媒温度センサ（ 97)、及び室内側冷媒温度センサ（98)力 の出力信号をコントローラ（90)が受信する 。続くステップ ST11において、コントローラ（90)は、ステップ ST11で受信した各センサ (95〜98)の検出値を用いて冷凍サイクルの高圧の制御目標値 Pd_objを算出する。こ の制御目標値 Pd_objを算出する過程にっ 、ては後述する。
[0081] 次のステップ ST12において、コントローラ（90)は、高圧圧力センサ（95)の検出値、 即ち冷凍サイクルの高圧の実測値 Pdを、ステップ ST11で算出した制御目標値 Pd_obj と比較する。そして、冷凍サイクルの高圧の実測値 Pdが制御目標値 Pd_obj以上であ ればステップ ST13へ移り、冷凍サイクルの高圧の実測値 Pdが制御目標値 Pd_obj未 満であればステップ ST16へ移る。
[0082] Pd≥Pd_objである場合には、ステップ ST13において、インジェクション弁（27)が全 開であるか否かが判断される。
[0083] ステップ ST13でインジェクション弁（27)が既に全開になっていると判断された場合 は、ステップ ST14へ移る。ステップ ST14において、コントローラ（90)は、インジェクショ ン弁 (27)を全開に保持したままバイパス弁 (29)の開度を拡大し、バイパス配管 (28) への冷媒の導入を開始し、あるいはバイパス配管（28)での冷媒流量を増大させる。 つまり、この状態では、インジヱクシヨン配管（26)での冷媒流量をそれ以上増やせな いにも拘わらず、冷凍サイクルの高圧の実測値 Pdが制御目標値 PcLobj以上となって いる。そこで、コントローラ（90)は、冷凍サイクルの高圧を低下させるためにバイパス 配管 (28)へ流入する冷媒量を増大させる。
[0084] ステップ ST13でインジェクション弁（27)が未だ全開になって ヽな 、と判断された場 合は、ステップ ST15へ移る。ステップ ST15において、コントローラ（90)は、バイパス弁 (29)を全閉に保持したままインジェクション弁（27)の開度を拡大し、インジェクション 配管（26)における冷媒流量を増大させる。つまり、この状態では、ステップ ST14の状 態とは異なり、インジヱクシヨン配管 (26)での冷媒流量を増大させることが可能である 。そこで、コントローラ（90)は、冷凍サイクルの高圧を低下させるためにインジェクショ ン配管 (26)へ流入する冷媒量を増大させる。
[0085] 一方、 Pd< PcLobjである場合には、ステップ ST16において、バイパス弁（29)が全閉 であるか否かが判断される。
[0086] ステップ ST16でバイパス弁 (29)が未だ全閉のままであると判断された場合は、ステ ップ ST17へ移る。ステップ ST17において、コントローラ（90)は、バイパス弁（29)を全 閉に保持したままインジェクション弁 (27)の開度を縮小し、インジェクション配管 (26) における冷媒流量を減少させる。つまり、この状態では、未だバイパス配管（28)へ冷 媒が導入されておらず、インジェクション弁 (27)が未だ全開にはなっていない状態で ある。そこで、コントローラ (90)は、冷凍サイクルの高圧を上昇させるためにインジエタ シヨン配管（26)へ流入する冷媒量を減少させる。
[0087] ステップ ST16でバイパス弁（29)が全閉になって ヽな 、と判断された場合は、ステツ プ ST18へ移る。ステップ ST18において、コントローラ（90)は、インジェクション弁（27) を全開に保持したままバイパス弁 (29)の開度を縮小し、バイパス配管 (28)での冷媒 流量を減少させ、あるいはバイパス配管（28)への冷媒の導入を停止する。つまり、こ の状態では、バイパス弁 (29)が既に開かれている状態で、冷凍サイクルの高圧の実 測値 Pdが制御目標値 PcLobjよりも低くなつている。そこで、コントローラ (90)は、冷凍 サイクルの高圧を上昇させるためにバイパス配管（28)へ流入する冷媒量を減少させ る。
[0088] 上記コントローラ（90)では、図 8のステップ ST10,11,12からステップ ST13を経てステ ップ ST15へ至る動作及びステップ ST16を経てステップ ST17へ至る動作が主制御動 作となっている。また、このコントローラ（90)では、同図のステップ ST10,11,12からステ ップ ST13を経てステップ ST14へ至る動作及びステップ ST16を経てステップ ST18へ至 る動作が副制御動作となって 、る。
[0089] 図 8のステップ ST11において冷凍サイクルの高圧の制御目標値 Pd_objを算出する 過程について説明する。
[0090] ここで、冷凍サイクルの高圧が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界サイクルにおいて 、冷媒の蒸発温度 (又は蒸発圧力）と放熱器の出口における冷媒温度とを固定すると 、図 9に示すように、冷凍サイクルの高圧に応じて冷凍サイクルの成績係数 (COP)が 変化し、冷凍サイクルの高圧が特定の値となった場合に冷凍サイクルの成績係数が 最咼となる。
[0091] 空調機 (10)の設計段階には、冷媒の蒸発温度 (又は蒸発圧力）と放熱器の出口に おける冷媒温度とを様々な値に設定した性能試験を行 ヽ、これら各値の組合せ毎に 最高の成績係数が得られる冷凍サイクルの高圧の値が決定される。上記コントローラ (90)には、冷媒の蒸発温度 (又は蒸発圧力)及び放熱器出口での冷媒温度と成績 係数が最高となる冷凍サイクルの高圧の値との対応力 マトリックスや相関式として記 憶されている。
[0092] そして、コントローラ（90)は、冷房運転時であれば低圧圧力センサ（96)の検出値と 室外側冷媒温度センサ（97)の検出値とを記憶するマトリックスや相関式に当てはめ、 その運転状態で最高の成績係数が得られる冷凍サイクルの高圧の値を制御目標値
Pd_objに設定する。また、コントローラ（90)は、暖房運転時であれば低圧圧力センサ (96)の検出値と室内側冷媒温度センサ (98)の検出値とを記憶するマトリックスや相 関式に当てはめ、その運転状態で最高の成績係数が得られる冷凍サイクルの高圧 の値を制御目標値 Pd_objに設定する。
[0093] このように、上記コントローラ (90)は、その時の運転状態において最高の成績係数 が得られる冷凍サイクルの高圧の値を制御目標値 Pd_objに設定している。そして、コ ントローラ (90)は、高圧圧力センサ (95)が検出する冷凍サイクルの高圧の実測値 Pd が制御目標値 Pd_objとなるように、インジヱクシヨン弁 (27)やバイパス弁（29)の開度 制御を行う。
[0094] 一実施形態 1の効果
本実施形態の空調機 (10)では、膨張機構部 (60)を通過する冷媒量と圧縮機構部 (50)を通過する冷媒量とのバランスが崩れた状態に陥ると、インジヱクシヨン配管 (26 )からも膨張機構部 (60)へ冷媒を導入することによって膨張機構部 (60)と圧縮機構 部 (50)の通過冷媒量をバランスさせることができる。このため、従来であれば膨張機 構部 (60)をバイパスさせざるを得な力 た冷媒が膨張機構部 (60)へ導入されることと なり、従来は動力回収ができな力つた冷媒からも動力を回収することが可能となる。 従って、本実施形態によれば、冷媒から回収される動力の減少を殆ど減少させずに 幅広 、運転条件で安定した動作が可能な空調機（10)を実現できる。
[0095] また、本実施形態において、コントローラ（90)は、最高の成績係数が得られるように インジェクション弁 (27)の開度調節を行っている。このため、本実施形態によれば、 単に膨張機構部 (60)と圧縮機構部 (50)の通過冷媒量をバランスさせて安定した冷 凍サイクルを継続できるだけでなく、最高の成績係数が得られる条件で冷凍サイクル を行うことが可能となる。
[0096] また、本実施形態では、冷媒回路 (20)にノ ィパス配管 (28)が設けられており、放熱 後の高圧冷媒を膨張機構部 (60)とバイパス配管 (28)の両方を通じて蒸発器となって いる方の熱交^^ (23,24)へ送ることが可能となる。このため、インジェクション配管（2 6)から膨張機構部 (60)へ冷媒を導入しても膨張機構部 (60)と圧縮機構部 (50)の通 過冷媒量をバランスさせられない場合でも、冷媒をバイパス配管 (28)へ流すことによ つて冷媒回路 (20)での冷媒循環量を確保できる。また、本実施形態のコントローラ (9 0)は、インジェクション配管 (26)のインジェクション弁 (27)が全開となった場合にだけ バイパス弁 (29)を開くようにしている。このため、バイパス配管（28)での冷媒流量を 必要最小限に抑えて膨張機構部 (60)を通過する冷媒量を最大限確保することがで き、膨張機構部 (60)で冷媒カも回収される動力の減少を最小限に留めることができ る。
[0097] 実施形態の変形例 1
上記実施形態のコントローラ (90)では、冷凍サイクルの高圧に関する制御目標値 P d_objを、次のようにして設定してもよい。
[0098] 制御目標値 Pd_objを設定するのに際し、本変形例のコントローラ（90)は、インジエタ シヨン弁 (27)あるいはバイパス弁 (29)の開度を変更して冷凍サイクルの高圧を試し に増減させてみる動作を行う。このコントローラ (90)は、バイノス弁 (29)が全閉となつ てインジェクション弁（27)だけが開!ヽて 、る状態であればインジェクション弁（27)の 開度を変更して冷凍サイクルの高圧を増減させ、インジェクション弁 (27)が全開とな つてバイパス弁 (29)も開 、て 、る状態であればバイパス弁 (29)の開度を変更して冷 凍サイクルの高圧を増減させる。このコントローラ (90)は、冷凍サイクルの高圧を増減 させた際の冷凍サイクルの成績係数を実測する。そして、コントローラ (90)は、冷凍 サイクルの高圧の変化と成績係数の変化との相関関係を導出し、この相関関係を用 いて最高の成績係数が得られる冷凍サイクルの高圧の値を見出し、その値を制御目 標値 Pd_objに設定する。
[0099] 一実施形態の変形例 2—
上記実施形態のコントローラ (90)では、圧縮機構部 (50)から吐出される冷媒の温 度（吐出冷媒温度）をパラメータとしてインジェクション弁 (27)やバイパス弁 (29)の開 度制御を行ってもよい。つまり、その時の運転条件において最高の成績係数が得ら れる吐出冷媒温度を制御目標値として設定し、吐出冷媒温度の実測値が制御目標 値となるようにインジェクション弁 (27)やバイパス弁 (29)を開度制御するようにしても よい。具体的に、図 8におけるステップ ST11では、冷凍サイクルの高圧に関する制御 目標値に代えて吐出冷媒温度の制御目標値を設定し、続くステップ ST12では吐出 冷媒温度の実測値が制御目標値以上となるか否かを判断する。
[0100] 一実施形態の変形例 3—
上記実施形態のコントローラ (90)では、放熱器となって ヽる熱交換器を通過した空 気の温度をパラメータとしてインジェクション弁 (27)やバイパス弁 (29)の開度制御を 行ってもよい。 [0101] 本変形例のコントローラ (90)には、暖房運転時に放熱器となる室内熱交換器 (24) を通過した空気の温度、即ち暖房運転中に室内機（13)力 吹き出される空気の温 度についての設定値がユーザーによって入力される。そして、このコントローラ（90) は、暖房運転時に室内熱交換器 (24)を通過した空気の温度の実測値が入力された 目標値となるように、インジェクション弁 (27)やバイパス弁 (29)の開度制御することに よって冷凍サイクルの高圧を調節する。
[0102] 実施形態の変形例 4
上記実施形態では、冷媒回路 (20)に高圧圧力センサ (95)を設けて冷凍サイクル の高圧を実測している力 冷凍サイクルの高圧を直接に測定するのではなぐ他のセ ンサの検出値力 冷凍サイクルの高圧を推測するようにしてもよい。例えば、圧縮機 構部 (50)の回転速度と、圧縮機構部 (50)を駆動する電動機 (45)での消費電力と、 放熱器出口での冷媒温度とを実測すれば、これらの実測値力 冷凍サイクルの高圧 を推定することが可能である。
産業上の利用可能性
[0103] 以上説明したように、本発明は、膨張機を備える冷凍装置について有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 圧縮機 (50)と放熱器と膨張機 (60)と蒸発器とが接続される冷媒回路 (20)を備え、 該冷媒回路 (20)内で冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷凍装置であって、 上記冷媒回路 (20)内を放熱器から膨張機 (60)へ向けて流れる冷媒の一部を該膨 張機 (60)の膨張過程の膨張室 (66)へ導入するインジェクション通路 (26)と、 上記インジェクション通路 (26)における冷媒流量を調節するための流量調節弁 (27 )と
を備えている冷凍装置。
[2] 請求項 1に記載の冷凍装置において、
冷媒回路 (20)での冷凍サイクルの成績係数がその時の運転状態にお!、て得られ る最高の値となるように上記流量調節弁 (27)の開度を調節する制御手段 (90)を備え ている冷凍装置。
[3] 請求項 2に記載の冷凍装置において、
制御手段 (90)は、運転状態を示す実測値に基づいて成績係数が最高となる冷凍 サイクルの高圧を制御目標値として導出し、冷凍サイクルの高圧が制御目標値となる ように流量調節弁 (27)の開度を調節するように構成されて!ヽる冷凍装置。
[4] 請求項 2に記載の冷凍装置において、
制御手段 (90)は、冷凍サイクルの高圧を増減させたときの成績係数の変化に基づ いて成績係数が最高となる冷凍サイクルの高圧を制御目標値として導出し、冷凍サ イタルの高圧が制御目標値となるように流量調節弁 (27)の開度を調節するように構 成されている冷凍装置。
[5] 請求項 2, 3又は 4に記載の冷凍装置において、
冷媒回路 (20)には、膨張機 (60)の上流側と下流側を接続するバイパス通路 (28)と 、該バイパス通路 (28)における冷媒流量を調節するためのバイパス調節弁 (29)とが 設けられており、
制御手段 (90)は、バイパス調節弁 (29)を全閉に保持した状態で流量調節弁 (27) を開度調節する主制御動作と、該主制御動作中に流量調節弁 (27)が全開となった ときに該流量調節弁 (27)を全開に保持した状態でバイパス調節弁 (29)を開度調節 する副制御動作とを行 、、該副制御動作中にバイパス調節弁 (29)が全閉になると主 制御動作を再開するように構成されて ヽる冷凍装置。
[6] 請求項 5に記載の冷凍装置において、
制御手段 (90)は、運転状態を示す実測値に基づいて成績係数が最高となる冷凍 サイクルの高圧を制御目標値として導出し、冷凍サイクルの高圧が制御目標値となる ようにバイパス調節弁 (29)の開度を調節する動作を副制御動作として行う冷凍装置
[7] 請求項 5に記載の冷凍装置において、
制御手段 (90)は、冷凍サイクルの高圧を増減させたときの成績係数の変化に基づ いて成績係数が最高となる冷凍サイクルの高圧を制御目標値として導出し、冷凍サ イタルの高圧が制御目標値となるように流量調節弁 (27)の開度を調節する動作を副 制御動作として行う冷凍装置。
[8] 請求項 1に記載の冷凍装置において、
冷媒回路 (20)には二酸ィ匕炭素が冷媒として充填されており、冷媒回路 (20)で行わ れる冷凍サイクルの高圧が二酸化炭素の臨界圧力以上に設定されている冷凍装置
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