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JP2003074990A - Refrigeration equipment - Google Patents

Refrigeration equipment

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Publication number
JP2003074990A
JP2003074990A JP2001262749A JP2001262749A JP2003074990A JP 2003074990 A JP2003074990 A JP 2003074990A JP 2001262749 A JP2001262749 A JP 2001262749A JP 2001262749 A JP2001262749 A JP 2001262749A JP 2003074990 A JP2003074990 A JP 2003074990A
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JP
Japan
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refrigerant
pressure
expander
compressor
state
Prior art date
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Application number
JP2001262749A
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Japanese (ja)
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Katsumi Hokotani
克己 鉾谷
Michio Moriwaki
道雄 森脇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To assure smooth operation and reliability even in the case of using a fluid machine having a constant internal capacity ratio as an expansion machine, in a refrigerating unit recovering power from a high pressure refrigerant by the expansion machine. SOLUTION: Carbon dioxide is filled in a refrigerant circuit (10) of the refrigerating unit as a refrigerant. In the refrigerating unit, high pressure of a refrigeration cycle is set at a pressure not lower than the critical pressure of carbon dioxide. The circuit (10) has the expansion machine (22) and a motor driven expansion valve (23) provided in series. The expansion machine (22) is constituted of a scroll type fluid machine having a constant internal capacity ratio. The expansion ratio of the machine (22) is constant and does not change, but high pressure of the refrigeration cycle can be set at a value suitable for operation by controlling the opening of the valve (23).

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、蒸気圧縮式の冷凍
サイクルを行う冷凍装置に関し、特に、冷凍サイクルの
高圧が冷媒の臨界圧力以上となるものに係る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a refrigerating apparatus for performing a vapor compression refrigerating cycle, and more particularly to a refrigerating cycle in which a high pressure is equal to or higher than a critical pressure of a refrigerant.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、閉回路内で冷媒を循環させて
蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷凍装置が知られてお
り、空調機等として広く利用されている。この種の冷凍
装置としては、例えば特開平10−54617号公報に
開示されているように、冷凍サイクルの高圧を冷媒の臨
界圧力以上に設定したものが知られている。この冷凍装
置では、圧縮機において冷媒をその臨界圧力以上にまで
圧縮しているため、圧縮機モータの消費電力が嵩み、高
いCOP(成績係数)が得られないという問題がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, a refrigerating device for circulating a refrigerant in a closed circuit to perform a vapor compression refrigerating cycle has been known and is widely used as an air conditioner or the like. As a refrigerating device of this type, there is known a refrigerating device in which the high pressure of the refrigerating cycle is set to be equal to or higher than the critical pressure of the refrigerant, as disclosed in JP-A-10-54617. In this refrigeration system, since the refrigerant is compressed in the compressor up to its critical pressure or higher, the power consumption of the compressor motor increases and a high COP (coefficient of performance) cannot be obtained.

【0003】この問題に対しては、特開2001−10
7881号公報に開示されているように、冷凍装置に膨
張機を設けるという対策が提案されている。尚、本明細
書でいう膨張機は、流体機械の一種としての原動機と同
義である。この場合、冷凍装置には、膨張弁やキャピラ
リチューブに代えて、膨張機が冷媒の膨張機構として設
けられる。そして、膨張機において高圧冷媒の内部エネ
ルギを機械的な動力に変換し、得られた動力を圧縮機の
駆動に利用することで、圧縮機モータの消費電力を削減
している。
To solve this problem, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-10
As disclosed in Japanese Patent No. 7881, a measure to provide an expander in a refrigeration system has been proposed. The expander as used in this specification is synonymous with a prime mover as a type of fluid machine. In this case, the refrigerating apparatus is provided with an expander as a refrigerant expansion mechanism instead of the expansion valve and the capillary tube. Then, in the expander, the internal energy of the high-pressure refrigerant is converted into mechanical power, and the obtained power is used to drive the compressor, thereby reducing the power consumption of the compressor motor.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記冷凍装置では、そ
の運転条件によって冷凍サイクルの高圧や低圧が変動す
る。例えば、上記冷凍装置を空調機として用いた場合、
その冷凍サイクルにおける高圧や低圧は、室内や室外の
気温変化に応じて変動する。また、冷房運転時と暖房運
転時でも、その冷凍サイクルにおける高圧や低圧は異な
っている。数値を例示すると、冷凍サイクルの高圧は7
〜9MPa の範囲で変動し、その低圧は2〜4.6MPa の
範囲で変動する。このように、上記冷凍装置では、冷凍
サイクルにおける高圧と低圧の比が大幅に変動する。
In the above refrigeration system, the high pressure and the low pressure of the refrigeration cycle fluctuate depending on the operating conditions. For example, when the refrigeration system is used as an air conditioner,
The high pressure and the low pressure in the refrigeration cycle fluctuate according to the temperature change inside or outside the room. Further, the high pressure and the low pressure in the refrigeration cycle are different between the cooling operation and the heating operation. For example, the high pressure of the refrigeration cycle is 7
It fluctuates in the range of up to 9 MPa, and its low pressure varies in the range of 2 to 4.6 MPa. As described above, in the refrigeration system described above, the ratio of high pressure to low pressure in the refrigeration cycle fluctuates significantly.

【0005】一方、上記の膨張機としては、スクロール
式やスクリュー式などの流体機械を用いる場合がある。
ところが、この種の流体機械は内部容積比が一定であ
る。つまり、冷凍サイクルにおける高圧と低圧の比が変
動するにも拘わらず、膨張機における膨張比は一定で変
化しない。このため、内部容積比が一定の流体機械を膨
張機として用いると、冷凍サイクルにおける高圧と低圧
の比が膨張機の膨張比と一致せず、冷凍装置の運転が円
滑に行われなくなるという問題があった。
On the other hand, a fluid machine such as a scroll type or a screw type may be used as the expander.
However, this type of fluid machine has a constant internal volume ratio. That is, the expansion ratio in the expander is constant and does not change despite the change in the high pressure / low pressure ratio in the refrigeration cycle. Therefore, when a fluid machine with a constant internal volume ratio is used as an expander, the high-pressure and low-pressure ratio in the refrigeration cycle does not match the expansion ratio of the expander, which causes a problem that the operation of the refrigeration system is not smoothly performed. there were.

【0006】また、流体機械で構成される膨張機は、そ
の設計膨張比から大きく外れた状態で運転されることと
なる。このため、過膨張によってキャビテーションが発
生し、これに起因するエロージョンよって流体機械が損
傷することから、冷凍装置の信頼性を損なうという問題
もあった。
Further, the expander constituted by the fluid machine is operated in a state of being largely deviated from its designed expansion ratio. For this reason, cavitation occurs due to overexpansion, and erosion resulting from this causes damage to the fluid machine, resulting in a problem of impairing the reliability of the refrigeration system.

【0007】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、膨張機によって高圧
冷媒からの動力回収を行う冷凍装置において、内部容積
比が一定の流体機械を膨張機として用いた場合であって
も、その円滑な運転と信頼性を確保することにある。
The present invention has been made in view of the above point, and an object of the present invention is to expand a fluid machine having a constant internal volume ratio in a refrigerating apparatus for recovering power from a high pressure refrigerant by an expander. Even when used as a machine, it is to ensure smooth operation and reliability.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明が講じた第1の解
決手段は、冷媒の充填された冷媒回路(10)を備え、該
冷媒回路(10)に設けられた圧縮機(21)で冷媒を該冷
媒の臨界圧力以上にまで圧縮して冷凍サイクルを行う冷
凍装置を対象としている。そして、上記冷媒回路(10)
には、内部容積比が一定の流体機械により構成される膨
張機(22)と、該膨張機(22)と直列に接続された開度
可変の膨張弁(23)とが冷媒の膨張機構として設けられ
るものである。
A first solution provided by the present invention is to provide a refrigerant circuit (10) filled with a refrigerant, and to use a compressor (21) provided in the refrigerant circuit (10). The object is a refrigerating apparatus that performs a refrigeration cycle by compressing a refrigerant to a pressure equal to or higher than a critical pressure of the refrigerant. And the refrigerant circuit (10)
An expansion machine (22) composed of a fluid machine having a constant internal volume ratio and an expansion valve (23) of variable opening which is connected in series with the expansion machine (22) serve as a refrigerant expansion mechanism. It is provided.

【0009】本発明が講じた第2の解決手段は、上記第
1の解決手段において、冷媒回路(10)では、膨張機
(22)の上流に膨張弁(23)が配置されるものである。
A second solving means devised by the present invention is the above first solving means, in which the expansion valve (23) is arranged upstream of the expander (22) in the refrigerant circuit (10). .

【0010】本発明が講じた第3の解決手段は、上記第
1又は第2の解決手段において、冷媒回路(10)におけ
る膨張機(22)と膨張弁(23)の間には、冷媒を一時的
に貯留するための容器部材(31)が設けられるものであ
る。
A third solving means devised by the present invention is the above first or second solving means, wherein a refrigerant is provided between the expander (22) and the expansion valve (23) in the refrigerant circuit (10). A container member (31) for temporarily storing is provided.

【0011】本発明が講じた第4の解決手段は、上記第
1又は第2の解決手段において、冷媒回路(10)におけ
る膨張機(22)と膨張弁(23)の間に設けられて中間圧
の冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離する気液分離器(3
2)と、上記気液分離器(32)で分離されたガス冷媒を
圧縮機(21)へ供給するためのガス管路(33)とを備え
るものである。
A fourth solving means devised by the present invention is the above-mentioned first or second solving means, which is provided between the expander (22) and the expansion valve (23) in the refrigerant circuit (10) and is an intermediate device. A gas-liquid separator (3 that separates the pressurized refrigerant into a liquid refrigerant and a gas refrigerant)
2) and a gas pipeline (33) for supplying the gas refrigerant separated by the gas-liquid separator (32) to the compressor (21).

【0012】本発明が講じた第5の解決手段は、冷媒の
充填された冷媒回路(10)を備え、該冷媒回路(10)に
設けられた圧縮機(21)で冷媒を該冷媒の臨界圧力以上
にまで圧縮して冷凍サイクルを行う冷凍装置を対象とし
ている。そして、内部容積比が一定の流体機械により構
成されて上記冷媒回路(10)の一部の高圧冷媒を中間圧
まで膨張させる膨張機(22)と、上記冷媒回路(10)の
残りの高圧冷媒を上記膨張機(22)からの中間圧冷媒と
熱交換させる中間熱交換器(40)と、上記中間熱交換器
(40)からの高圧冷媒を低圧にまで膨張させる開度可変
の膨張弁(23)とを備える一方、上記冷媒回路(10)で
は、該冷媒回路(10)に設けられた蒸発器へ上記膨張弁
(23)からの低圧冷媒が供給され、上記圧縮機(21)へ
上記蒸発器からの低圧冷媒と上記中間熱交換器(40)か
らの中間圧冷媒とが供給されるものである。
A fifth solution provided by the present invention includes a refrigerant circuit (10) filled with a refrigerant, and a compressor (21) provided in the refrigerant circuit (10) transfers the refrigerant to a critical temperature of the refrigerant. It is intended for refrigeration equipment that performs refrigeration cycles by compressing to a pressure or higher. An expander (22) configured by a fluid machine having a constant internal volume ratio to expand a part of the high pressure refrigerant in the refrigerant circuit (10) to an intermediate pressure, and a high pressure refrigerant remaining in the refrigerant circuit (10). An intermediate heat exchanger (40) for exchanging heat with the intermediate pressure refrigerant from the expander (22), and a variable-opening expansion valve (for expanding the high pressure refrigerant from the intermediate heat exchanger (40) to a low pressure ( 23), the low pressure refrigerant from the expansion valve (23) is supplied to the evaporator provided in the refrigerant circuit (10) in the refrigerant circuit (10), and the low pressure refrigerant is supplied to the compressor (21). The low-pressure refrigerant from the evaporator and the intermediate-pressure refrigerant from the intermediate heat exchanger (40) are supplied.

【0013】本発明が講じた第6の解決手段は、上記第
1,第2,第3,第4又は第5の解決手段において、冷
媒回路(10)には、二酸化炭素が冷媒として充填される
ものである。
A sixth solving means taken by the present invention is the above first, second, third, fourth or fifth solving means, wherein the refrigerant circuit (10) is filled with carbon dioxide as a refrigerant. It is something.

【0014】−作用− 上記第1の解決手段では、冷媒回路(10)内で冷媒を循
環させることにより、冷凍サイクルが行われる。具体的
に、冷媒回路(10)の圧縮機(21)では、吸入された冷
媒がその臨界圧力以上にまで圧縮される。圧縮機(21)
から吐出された高圧冷媒は、放熱した後に膨張機構で減
圧される。減圧後の低圧冷媒は、吸熱して蒸発した後に
圧縮機(21)へ吸入されて再び圧縮される。
-Operation- In the first solution, the refrigeration cycle is performed by circulating the refrigerant in the refrigerant circuit (10). Specifically, in the compressor (21) of the refrigerant circuit (10), the sucked refrigerant is compressed to its critical pressure or higher. Compressors (21)
The high-pressure refrigerant discharged from the device releases heat and then is decompressed by the expansion mechanism. The low-pressure refrigerant after depressurization absorbs heat and evaporates, and then is sucked into the compressor (21) and compressed again.

【0015】上記冷媒回路(10)では、互いに直列に接
続された膨張機(22)と膨張弁(23)によって膨張機構
が構成されている。ただし、本解決手段では、膨張機
(22)の上流側に膨張弁(23)を設けてもよいし、膨張
機(22)の下流側に膨張弁(23)を設けてもよい。つま
り、膨張機(22)又は膨張弁(23)のうち、何れか一方
で高圧冷媒が中間圧にまで減圧され、残りの他方で中間
圧冷媒が低圧にまで減圧される。その際、膨張機(22)
は、導入された冷媒の内部エネルギを動力に変換する。
In the refrigerant circuit (10), the expansion mechanism is constituted by the expander (22) and the expansion valve (23) which are connected in series. However, in the present solving means, the expansion valve (23) may be provided on the upstream side of the expander (22) or the expansion valve (23) may be provided on the downstream side of the expander (22). That is, one of the expander (22) and the expansion valve (23) depressurizes the high-pressure refrigerant to an intermediate pressure, and the other one depressurizes the intermediate-pressure refrigerant to a low pressure. At that time, expander (22)
Converts the internal energy of the introduced refrigerant into motive power.

【0016】本解決手段において、膨張機(22)は、内
部容積比が一定の流体機械によって構成されている。従
って、膨張機(22)へ流入する冷媒と膨張機(22)から
流出する冷媒の圧力比は、一定のままで変化しない。一
方、膨張弁(23)は、その開度を変更できるように構成
されている。このため、膨張弁(23)の出入口における
冷媒の圧力比は、膨張弁(23)の開度によって変化す
る。そして、本解決手段では、冷媒回路(10)において
膨張機(22)と膨張弁(23)が直列に配置されている。
従って、膨張機(22)と膨張弁(23)とで構成された膨
張機構の出入口における冷媒の圧力比は、膨張機(22)
の膨張比が一定であっても、膨張弁(23)の開度を変更
することによって変動する。
In this solution, the expander (22) is composed of a fluid machine having a constant internal volume ratio. Therefore, the pressure ratio between the refrigerant flowing into the expander (22) and the refrigerant flowing out of the expander (22) remains constant and does not change. On the other hand, the expansion valve (23) is configured so that its opening can be changed. Therefore, the pressure ratio of the refrigerant at the inlet and outlet of the expansion valve (23) changes depending on the opening degree of the expansion valve (23). Further, in the present solving means, the expander (22) and the expansion valve (23) are arranged in series in the refrigerant circuit (10).
Therefore, the pressure ratio of the refrigerant at the inlet and outlet of the expansion mechanism composed of the expander (22) and the expansion valve (23) is
Even if the expansion ratio is constant, it changes by changing the opening of the expansion valve (23).

【0017】上記第2の解決手段では、冷媒回路(10)
において膨張機(22)の上流側に膨張弁(23)が設けら
れる。つまり、冷媒回路(10)を流れる高圧冷媒は、放
熱した後に先ず膨張弁(23)を通過して中間圧にまで減
圧される。その後、膨張弁(23)からの中間圧冷媒は、
膨張機(22)へ流入して低圧にまで減圧される。膨張機
(22)では、中間圧冷媒のもつ内部エネルギの一部が機
械的な動力に変換される。
In the second solution, the refrigerant circuit (10) is provided.
In, an expansion valve (23) is provided on the upstream side of the expander (22). That is, the high-pressure refrigerant flowing through the refrigerant circuit (10) first radiates heat and then passes through the expansion valve (23) to be depressurized to an intermediate pressure. Then, the intermediate pressure refrigerant from the expansion valve (23)
It flows into the expander (22) and is depressurized to a low pressure. In the expander (22), a part of the internal energy of the intermediate pressure refrigerant is converted into mechanical power.

【0018】上記第3の解決手段では、膨張機(22)と
膨張弁(23)の間に容器部材(31)が設けられる。この
容器部材(31)には、膨張機(22)又は膨張弁(23)の
何れか一方を通過した後の中間圧冷媒が流入する。つま
り、容器部材(31)へは、臨界圧力よりも圧力の低い冷
媒が流入する。そして、容器部材(31)に貯留される液
冷媒の量を増減させることによって、冷媒回路(10)を
循環する冷媒量の調節が行われる。
In the third solution means, the container member (31) is provided between the expander (22) and the expansion valve (23). The intermediate-pressure refrigerant that has passed through either the expander (22) or the expansion valve (23) flows into the container member (31). That is, the refrigerant having a pressure lower than the critical pressure flows into the container member (31). Then, the amount of the refrigerant circulating in the refrigerant circuit (10) is adjusted by increasing or decreasing the amount of the liquid refrigerant stored in the container member (31).

【0019】上記第4の解決手段では、膨張機(22)と
膨張弁(23)の間に気液分離器(32)が設けられる。こ
の気液分離器(32)には、膨張機(22)又は膨張弁(2
3)の何れか一方を通過した後の中間圧冷媒が流入す
る。つまり、気液分離器(32)へは、臨界圧力よりも圧
力の低い冷媒が流入する。そして、気液分離器(32)で
は、気液二相状態となって流入した中間圧の冷媒が、液
冷媒とガス冷媒に分離される。
In the fourth solution means, a gas-liquid separator (32) is provided between the expander (22) and the expansion valve (23). The gas-liquid separator (32) has an expander (22) or an expansion valve (2
The intermediate pressure refrigerant after flowing through either one of 3) flows in. That is, the refrigerant having a pressure lower than the critical pressure flows into the gas-liquid separator (32). Then, in the gas-liquid separator (32), the intermediate-pressure refrigerant flowing in the gas-liquid two-phase state is separated into the liquid refrigerant and the gas refrigerant.

【0020】本解決手段において、気液分離器(32)の
中間圧の液冷媒は、膨張機(22)又は膨張弁(23)を通
過して低圧となり、その後に吸熱して蒸発してから圧縮
機(21)へ送られる。一方、気液分離器(32)の中間圧
のガス冷媒は、ガス管路(33)を流れて圧縮機(21)へ
吸入される。つまり、圧縮機(21)は、低圧のガス冷媒
と中間圧のガス冷媒とを吸入する。
In this solution, the intermediate pressure liquid refrigerant in the gas-liquid separator (32) passes through the expander (22) or the expansion valve (23) to become a low pressure, after which it absorbs heat and evaporates. It is sent to the compressor (21). On the other hand, the intermediate-pressure gas refrigerant in the gas-liquid separator (32) flows through the gas pipeline (33) and is sucked into the compressor (21). That is, the compressor (21) sucks the low-pressure gas refrigerant and the intermediate-pressure gas refrigerant.

【0021】上記第5の解決手段では、冷媒回路(10)
内で冷媒を循環させることにより、冷凍サイクルが行わ
れる。具体的に、冷媒回路(10)の圧縮機(21)では、
吸入された冷媒がその臨界圧力以上にまで圧縮される。
圧縮機(21)から吐出された高圧冷媒は、その後に放熱
してから二手に分流される。分流された高圧冷媒の一方
は、膨張機(22)へ流入して膨張し、中間圧となってか
ら中間熱交換器(40)へ送られる。これに対し、分流さ
れた高圧冷媒の残りは、そのまま中間熱交換器(40)へ
送られる。
In the fifth solution, the refrigerant circuit (10)
A refrigeration cycle is performed by circulating a refrigerant inside. Specifically, in the compressor (21) of the refrigerant circuit (10),
The sucked refrigerant is compressed to above its critical pressure.
The high-pressure refrigerant discharged from the compressor (21) dissipates heat thereafter and then split into two. One of the split high-pressure refrigerant flows into the expander (22) and expands to an intermediate pressure before being sent to the intermediate heat exchanger (40). On the other hand, the remainder of the divided high-pressure refrigerant is sent to the intermediate heat exchanger (40) as it is.

【0022】中間熱交換器(40)では、高圧冷媒と中間
圧冷媒との熱交換が行われる。中間圧冷媒は、中間熱交
換器(40)において高圧冷媒から吸熱して蒸発し、その
後に圧縮機(21)へ吸入される。一方、高圧冷媒は、中
間熱交換器(40)において中間圧冷媒へ放熱し、その後
に膨張弁(23)へ送られる。放熱後の高圧冷媒は、膨張
弁(23)を通過する際に膨張して低圧となる。膨張弁
(23)からの低圧冷媒は、吸熱して蒸発した後に圧縮機
(21)へ吸入される。圧縮機(21)は、低圧のガス冷媒
と中間圧のガス冷媒とを吸入し、吸入した冷媒を再び圧
縮する。
The intermediate heat exchanger (40) exchanges heat between the high pressure refrigerant and the intermediate pressure refrigerant. The intermediate-pressure refrigerant absorbs heat from the high-pressure refrigerant in the intermediate heat exchanger (40) to evaporate, and is then sucked into the compressor (21). On the other hand, the high pressure refrigerant radiates heat to the intermediate pressure refrigerant in the intermediate heat exchanger (40) and is then sent to the expansion valve (23). The high-pressure refrigerant that has released heat expands to a low pressure when passing through the expansion valve (23). The low-pressure refrigerant from the expansion valve (23) absorbs heat, evaporates, and is then sucked into the compressor (21). The compressor (21) sucks the low-pressure gas refrigerant and the intermediate-pressure gas refrigerant, and compresses the sucked refrigerant again.

【0023】本解決手段において、膨張機(22)は、内
部容積比が一定の流体機械によって構成されている。従
って、膨張機(22)へ流入する冷媒と膨張機(22)から
流出する冷媒の圧力比は、一定のままで変化しない。一
方、膨張弁(23)は、その開度を変更できるように構成
されている。このため、膨張弁(23)へ流入する冷媒と
膨張弁(23)から流出する冷媒の圧力比は、膨張弁(2
3)の開度によって変化する。そして、本解決手段で
は、膨張機(22)において高圧冷媒が中間圧にまで膨張
する一方、膨張弁(23)において高圧冷媒が低圧にまで
膨張している。従って、膨張機(22)の膨張比が変化し
なくても、膨張弁(23)の開度を変更すれば冷凍サイク
ルの高圧や低圧が変化する。
In the present solution, the expander (22) is composed of a fluid machine having a constant internal volume ratio. Therefore, the pressure ratio between the refrigerant flowing into the expander (22) and the refrigerant flowing out of the expander (22) remains constant and does not change. On the other hand, the expansion valve (23) is configured so that its opening can be changed. Therefore, the pressure ratio between the refrigerant flowing into the expansion valve (23) and the refrigerant flowing out of the expansion valve (23) is
It changes according to the opening of 3). In the present solution, the high pressure refrigerant expands to the intermediate pressure in the expander (22), while the high pressure refrigerant expands to the low pressure in the expansion valve (23). Therefore, even if the expansion ratio of the expander (22) does not change, the high pressure or low pressure of the refrigeration cycle changes if the opening degree of the expansion valve (23) is changed.

【0024】上記第6の解決手段では、冷媒回路(10)
の冷媒として二酸化炭素(CO2)が用いられる。
In the sixth means, the refrigerant circuit (10)
Carbon dioxide (CO 2 ) is used as the refrigerant.

【0025】[0025]

【発明の効果】本発明では、内部容積比が一定の膨張機
(22)と開度可変の膨張弁(23)の両方を冷媒回路(1
0)に設けている。このため、膨張機(22)の膨張比を
変更できなくても、膨張弁(23)の開度を変更すること
により、冷凍サイクルの高圧や低圧を冷凍装置の運転条
件に適した値に設定することが可能となる。従って、本
発明によれば、冷凍サイクルの高圧や低圧を最適な値に
設定して冷凍装置の運転を常に円滑に行うことができ
る。
According to the present invention, both the expander (22) having a constant internal volume ratio and the expansion valve (23) having a variable opening are provided in the refrigerant circuit (1).
0). Therefore, even if the expansion ratio of the expander (22) cannot be changed, by changing the opening of the expansion valve (23), the high and low pressures of the refrigeration cycle can be set to values suitable for the operating conditions of the refrigeration system. It becomes possible to do. Therefore, according to the present invention, the high pressure and the low pressure of the refrigeration cycle can be set to the optimum values, and the operation of the refrigeration system can always be smoothly performed.

【0026】また、本発明によれば、運転中の膨張機
(22)における膨張比を、その膨張機(22)を構成する
流体機械の設計膨張比とほぼ同じに保つことが可能とな
る。従って、本発明によれば、冷媒の過膨張によるキャ
ビテーションを防止でき、キャビテーションに起因する
膨張機(22)の損傷を回避して冷凍装置の信頼性を高め
ることができる。
Further, according to the present invention, the expansion ratio of the expander (22) in operation can be kept substantially the same as the designed expansion ratio of the fluid machine constituting the expander (22). Therefore, according to the present invention, it is possible to prevent cavitation due to overexpansion of the refrigerant, avoid damage to the expander (22) due to cavitation, and improve the reliability of the refrigeration system.

【0027】特に、上記第2の解決手段では、膨張機
(22)を膨張弁(23)の下流側に設置している。従っ
て、本解決手段によれば、膨張機(22)を膨張弁(23)
の上流側に設置する場合に比べ、膨張機(22)において
冷媒の内部エネルギを機械的な動力へ確実に変換するこ
とが可能となる。
Particularly, in the second solving means, the expander (22) is installed downstream of the expansion valve (23). Therefore, according to the present solution, the expander (22) is connected to the expansion valve (23).
The internal energy of the refrigerant can be reliably converted into mechanical power in the expander (22), as compared with the case of installing it on the upstream side of.

【0028】この点について説明する。冷媒の圧力が臨
界圧力以上の場合、該冷媒は液相と気相の区別がない状
態であり、比体積が僅かに変化しただけでも圧力が大き
く変動する。そのため、高圧の冷媒を中間圧にまで膨張
させる過程で膨張機(22)を用いると、膨張機(22)と
しての流体機械の内部で僅かな漏れが生じただけでも、
膨張機(22)において得られる動力は大幅に減少してし
まう。
This point will be described. When the pressure of the refrigerant is equal to or higher than the critical pressure, the refrigerant is in a state where there is no distinction between the liquid phase and the gas phase, and even if the specific volume is slightly changed, the pressure greatly fluctuates. Therefore, if the expander (22) is used in the process of expanding the high-pressure refrigerant to the intermediate pressure, even if a slight leak occurs inside the fluid machine as the expander (22),
The power obtained in the expander (22) is greatly reduced.

【0029】一方、冷媒がその臨界圧力よりも低圧の場
合、該冷媒は気液二相状態となって圧力の変動と共に比
体積も大きく変動する。そのため、中間圧の冷媒を低圧
にまで膨張させる過程で膨張機(22)を用いると、膨張
機(22)としての流体機械の内部でいくらか漏れが生じ
ても、それに伴う圧力の低下は僅かであって膨張機(2
2)で得られる動力もさほど減少しない。
On the other hand, when the refrigerant has a pressure lower than its critical pressure, the refrigerant is in a gas-liquid two-phase state and the specific volume fluctuates greatly as the pressure fluctuates. Therefore, if the expander (22) is used in the process of expanding the intermediate-pressure refrigerant to a low pressure, even if some leakage occurs inside the fluid machine as the expander (22), the accompanying decrease in pressure is slight. There is an expander (2
The power obtained in 2) does not decrease so much.

【0030】これに対し、本解決手段では、冷媒回路
(10)における膨張弁(23)の下流に膨張機(22)を設
け、中間圧の冷媒を低圧にまで膨張させる過程で膨張機
(22)を用いている。このため、本解決手段によれば、
膨張機として用いられる流体機械の内部で冷媒の漏れが
多少発生したとしても、膨張機における動力回収を確実
に行うことができる。
On the other hand, in the present solution means, the expander (22) is provided in the refrigerant circuit (10) downstream of the expansion valve (23), and the expander (22) is expanded in the process of expanding the intermediate pressure refrigerant to a low pressure. ) Is used. Therefore, according to the present solution,
Even if some leakage of the refrigerant occurs inside the fluid machine used as the expander, the power recovery in the expander can be reliably performed.

【0031】また、上記第3の解決手段によれば、中間
圧の冷媒を容器部材(31)に一時的に貯留することで、
冷媒回路(10)を循環する冷媒量の調節が可能となる。
ここで、高圧が冷媒の臨界圧力よりも低い通常の冷凍サ
イクルを行う冷凍装置では、冷媒回路(10)にレシーバ
を設け、高圧の液冷媒をレシーバに貯留することで冷媒
回路(10)を循環する冷媒量を調節している。ところ
が、冷媒の圧力がその臨界圧力以上となると、冷媒は液
相と気相の区別がない状態となる。このため、本解決手
段の冷凍装置のように、冷凍サイクルの高圧が冷媒の臨
界圧力以上となる場合には、高圧冷媒が流入する従来の
レシーバを設けても、レシーバが常に単相の冷媒で満た
された状態となって冷媒量の調節が不可能となる。そこ
で、本解決手段では、その臨界圧力よりも圧力の低い中
間圧冷媒を容器部材(31)へ導入することで、冷媒回路
(10)を循環する冷媒量の調節を可能としている。
Further, according to the third solving means, by temporarily storing the intermediate pressure refrigerant in the container member (31),
The amount of refrigerant circulating in the refrigerant circuit (10) can be adjusted.
Here, in a refrigeration system that performs a normal refrigeration cycle in which the high pressure is lower than the critical pressure of the refrigerant, a receiver is provided in the refrigerant circuit (10) and the high pressure liquid refrigerant is stored in the receiver to circulate the refrigerant circuit (10). The amount of refrigerant is adjusted. However, when the pressure of the refrigerant becomes equal to or higher than its critical pressure, the refrigerant is in a state in which the liquid phase and the gas phase are indistinguishable. Therefore, when the high pressure of the refrigeration cycle is equal to or higher than the critical pressure of the refrigerant, like the refrigeration apparatus of the present solution, even if a conventional receiver into which the high pressure refrigerant flows is provided, the receiver is always a single-phase refrigerant. It becomes impossible to adjust the amount of the refrigerant because it becomes full. Therefore, in the present solving means, by introducing an intermediate pressure refrigerant having a pressure lower than the critical pressure into the container member (31), the amount of refrigerant circulating in the refrigerant circuit (10) can be adjusted.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態1】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。
Embodiment 1 of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0033】図1に示すように、本実施形態1は、本発
明に係る冷凍装置により構成された空調機である。この
空調機は、冷媒回路(10)とコントローラ(50)とを備
え、冷房運転と暖房運転を切り換えて行うように構成さ
れている。
As shown in FIG. 1, the first embodiment is an air conditioner constituted by a refrigeration system according to the present invention. This air conditioner includes a refrigerant circuit (10) and a controller (50), and is configured to switch between cooling operation and heating operation.

【0034】上記冷媒回路(10)には、室内熱交換器
(11)、室外熱交換器(12)、第1四路切換弁(13)、
第2四路切換弁(14)、圧縮機(21)、膨張機(22)、
電動膨張弁(23)、及びレシーバタンク(31)が設けら
れている。この冷媒回路(10)では、膨張機(22)と電
動膨張弁(23)が直列に配置されており、これらが冷媒
の膨張機構を構成している。また、冷媒回路(10)に
は、二酸化炭素(CO2)が冷媒として充填されてい
る。
The refrigerant circuit (10) includes an indoor heat exchanger (11), an outdoor heat exchanger (12), a first four-way switching valve (13),
Second four-way switching valve (14), compressor (21), expander (22),
An electric expansion valve (23) and a receiver tank (31) are provided. In the refrigerant circuit (10), an expander (22) and an electric expansion valve (23) are arranged in series, and these constitute a refrigerant expansion mechanism. The refrigerant circuit (10) is filled with carbon dioxide (CO 2 ) as a refrigerant.

【0035】上記室内熱交換器(11)は、いわゆるクロ
スフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器により
構成されている。室内熱交換器(11)へは、図外のファ
ンによって室内空気が供給される。室内熱交換器(11)
では、供給された室内空気と冷媒回路(10)の冷媒との
熱交換が行われる。上記冷媒回路(10)において、この
室内熱交換器(11)は、その一端が第1四路切換弁(1
3)の第1のポートに配管接続され、その他端が第2四
路切換弁(14)の第1のポートに配管接続されている。
The indoor heat exchanger (11) is a so-called cross-fin type fin-and-tube heat exchanger. Indoor air is supplied to the indoor heat exchanger (11) by a fan (not shown). Indoor heat exchanger (11)
In, the heat exchange between the supplied indoor air and the refrigerant in the refrigerant circuit (10) is performed. In the refrigerant circuit (10), one end of the indoor heat exchanger (11) has a first four-way switching valve (1
It is connected to the first port of 3) by piping, and the other end is connected to the first port of the second four-way switching valve (14) by piping.

【0036】上記室外熱交換器(12)は、いわゆるクロ
スフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器により
構成されている。室外熱交換器(12)へは、図外のファ
ンによって室外空気が供給される。室外熱交換器(12)
では、供給された室外空気と冷媒回路(10)の冷媒との
熱交換が行われる。上記冷媒回路(10)において、この
室外熱交換器(12)は、その一端が第1四路切換弁(1
3)の第2のポートに配管接続され、その他端が第2四
路切換弁(14)の第2のポートに配管接続されている。
The outdoor heat exchanger (12) is a so-called cross fin type fin-and-tube heat exchanger. Outdoor air is supplied to the outdoor heat exchanger (12) by a fan (not shown). Outdoor heat exchanger (12)
In, heat exchange is performed between the supplied outdoor air and the refrigerant in the refrigerant circuit (10). In the refrigerant circuit (10), one end of the outdoor heat exchanger (12) has a first four-way switching valve (1
The pipe is connected to the second port of 3), and the other end is connected to the second port of the second four-way switching valve (14).

【0037】上記圧縮機(21)は、ローリングピストン
型の流体機械により構成されている。この圧縮機(21)
は、吸入した冷媒(CO2)をその臨界圧力以上にまで
圧縮する。上記冷媒回路(10)において、上記圧縮機
(21)は、その吐出側が第1四路切換弁(13)の第3の
ポートに配管接続され、その吸入側が第1四路切換弁
(13)の第4のポートに配管接続されている。
The compressor (21) is a rolling piston type fluid machine. This compressor (21)
Compresses the sucked refrigerant (CO 2 ) to the critical pressure or higher. In the refrigerant circuit (10), the discharge side of the compressor (21) is connected to the third port of the first four-way switching valve (13) by piping, and the suction side thereof is the first four-way switching valve (13). Is connected to the fourth port of the pipe.

【0038】上記膨張機(22)は、スクロール型の流体
機械により構成されている。つまり、この膨張機(22)
は、内部容積比が一定の容積形流体機械により構成され
ている。上記冷媒回路(10)において、上記膨張機(2
2)は、その流入側が第2四路切換弁(14)の第3のポ
ートに配管接続され、その流出側が上記レシーバタンク
(31)に配管接続されている。尚、膨張機(22)を構成
する流体機械は、その内部容積比が一定のものであれば
スクロール型に限らず、例えばスクリュー型、歯車型、
ルーツ型のものであってもよい。
The expander (22) is composed of a scroll type fluid machine. That is, this expander (22)
Is composed of a positive displacement fluid machine with a constant internal volume ratio. In the refrigerant circuit (10), the expander (2
In 2), the inflow side is pipe-connected to the third port of the second four-way switching valve (14), and the outflow side is pipe-connected to the receiver tank (31). The fluid machine forming the expander (22) is not limited to the scroll type as long as the internal volume ratio is constant, and for example, a screw type, a gear type,
It may be of the roots type.

【0039】上記レシーバタンク(31)は、縦長で円筒
状の密閉容器であって、中間圧冷媒を貯留するための容
器部材を構成している。上記冷媒回路(10)において、
このレシーバタンク(31)は、電動膨張弁(23)の流入
側と配管接続されている。このように、上記冷媒回路
(10)では、膨張機(22)の下流側に電動膨張弁(23)
が設けられている。
The receiver tank (31) is a vertically long and cylindrical hermetic container, and constitutes a container member for storing the intermediate pressure refrigerant. In the refrigerant circuit (10),
The receiver tank (31) is connected to the inflow side of the electric expansion valve (23) by piping. Thus, in the refrigerant circuit (10), the electric expansion valve (23) is provided downstream of the expander (22).
Is provided.

【0040】上記電動膨張弁(23)は、パルスモータ等
で弁体を回転させることによって、その開度を変更でき
るように構成されている。上記冷媒回路(10)におい
て、この電動膨張弁(23)は、その流出側が第2四路切
換弁(14)の第4のポートに配管接続されている。
The electric expansion valve (23) is constructed so that its opening can be changed by rotating the valve body with a pulse motor or the like. In the refrigerant circuit (10), the outflow side of the electric expansion valve (23) is pipe-connected to the fourth port of the second four-way switching valve (14).

【0041】上述のように、第1四路切換弁(13)は、
第1のポートが室内熱交換器(11)と、第2のポートが
室外熱交換器(12)と、第3のポートが圧縮機(21)の
吐出側と、第4のポートが圧縮機(21)の吸入側とそれ
ぞれ接続されている。この第1四路切換弁(13)は、第
1のポートが第3のポートと連通し且つ第2のポートが
第4のポートと連通する状態(図1に実線で示す状態)
と、第1のポートが第4のポートと連通し且つ第2のポ
ートが第3のポートと連通する状態(図1に破線で示す
状態)とに切り換わるように構成されている。
As mentioned above, the first four-way switching valve (13) is
The first port is the indoor heat exchanger (11), the second port is the outdoor heat exchanger (12), the third port is the discharge side of the compressor (21), and the fourth port is the compressor. It is connected to the suction side of (21). The first four-way switching valve (13) has a state in which the first port communicates with the third port and the second port communicates with the fourth port (state shown by a solid line in FIG. 1).
And the first port communicates with the fourth port and the second port communicates with the third port (state shown by a broken line in FIG. 1).

【0042】一方、第2四路切換弁(14)は、第1のポ
ートが室内熱交換器(11)と、第2のポートが室外熱交
換器(12)と、第3のポートが膨張機(22)の流入側
と、第4のポートが電動膨張弁(23)の流出側とそれぞ
れ接続されている。この第1四路切換弁(13)は、第1
のポートが第3のポートと連通し且つ第2のポートが第
4のポートと連通する状態(図1に実線で示す状態)
と、第1のポートが第4のポートと連通し且つ第2のポ
ートが第3のポートと連通する状態(図1に破線で示す
状態)とに切り換わるように構成されている。
On the other hand, in the second four-way switching valve (14), the first port is the indoor heat exchanger (11), the second port is the outdoor heat exchanger (12), and the third port is the expansion. The inflow side of the machine (22) and the fourth port are connected to the outflow side of the electric expansion valve (23), respectively. This first four-way switching valve (13) has a first
Port communicates with the third port and the second port communicates with the fourth port (state shown by a solid line in FIG. 1)
And the first port communicates with the fourth port and the second port communicates with the third port (state shown by a broken line in FIG. 1).

【0043】本実施形態において、上記圧縮機(21)の
駆動軸には、上記膨張機(22)と圧縮機モータ(24)と
が連結されている。この圧縮機(21)は、膨張機(22)
での冷媒の膨張により得られた動力と、圧縮機モータ
(24)へ通電することにより得られた動力との両方によ
って回転駆動される。また、上記圧縮機モータ(24)に
は、図外のインバータから所定周波数の交流電力が供給
されている。そして、上記圧縮機(21)は、圧縮機モー
タ(24)へ供給される電力の周波数を変更することで、
その容量が可変に構成されている。
In this embodiment, the expander (22) and the compressor motor (24) are connected to the drive shaft of the compressor (21). This compressor (21) is an expander (22)
It is rotatably driven by both the power obtained by the expansion of the refrigerant in (1) and the power obtained by energizing the compressor motor (24). Further, the compressor motor (24) is supplied with AC power of a predetermined frequency from an inverter (not shown). Then, the compressor (21) changes the frequency of the electric power supplied to the compressor motor (24),
The capacity is variable.

【0044】本実施形態の空調機には、図示しないが、
温度や圧力のセンサが設けられている。上記圧縮機(2
1)の吐出側に接続された配管には、吐出管温度Tdを検
出する温度センサと、吐出圧力pdを検出する圧力セン
サとが設けられている。上記室内熱交換器(11)には、
室内熱交換器温度Thiを検出する温度センサが設けられ
ている。上記室外熱交換器(12)には、室外熱交換器温
度Thoを検出する温度センサが設けられている。更に、
上記空調機には、室内空気温度Trを検出する温度セン
サと、室外空気温度Toを検出する温度センサとが設け
られている。
Although not shown in the figure, the air conditioner of this embodiment
Temperature and pressure sensors are provided. Above compressor (2
The pipe connected to the discharge side of 1) is provided with a temperature sensor for detecting the discharge pipe temperature T d and a pressure sensor for detecting the discharge pressure p d . In the indoor heat exchanger (11),
A temperature sensor for detecting the indoor heat exchanger temperature T hi is provided. The outdoor heat exchanger (12) is provided with a temperature sensor for detecting the outdoor heat exchanger temperature T ho . Furthermore,
The aforementioned air conditioner, a temperature sensor for detecting a room air temperature T r, a temperature sensor for detecting the outdoor air temperature T o is provided.

【0045】上記コントローラ(50)には、上述した温
度センサや圧力センサの検出値が入力されている。ま
た、このコントローラ(50)には、ユーザーによって設
定された室内設定温度Trsetが入力されている。そし
て、コントローラ(50)は、圧縮機(21)の容量調節や
電動膨張弁(23)の開度調節を、各センサの検出値や室
内設定温度Trsetに基づいて行うように構成されてい
る。
The detection values of the above-mentioned temperature sensor and pressure sensor are input to the controller (50). In addition, the indoor set temperature Trset set by the user is input to the controller (50). Then, the controller (50) is configured to adjust the capacity of the compressor (21) and the opening degree of the electric expansion valve (23) based on the detection value of each sensor and the indoor set temperature Trset . .

【0046】尚、このコントローラ(50)は、室内熱交
換器温度Thiを冷房時の冷媒蒸発温度として用いると共
に、室外熱交換器温度Thoを暖房時の冷媒蒸発温度とし
て用いることにより、所定の動作を行うように構成され
ている。このため、室内熱交換器温度Thiを検出する温
度センサは、室内熱交換器(11)で冷房時に冷媒の過熱
度がつかない位置に設置されている。また、室内熱交換
器温度Thoを検出する温度センサは、室外熱交換器(1
2)で暖房時に冷媒の過熱度がつかない位置に設置され
ている。
The controller (50) uses the indoor heat exchanger temperature T hi as the refrigerant evaporation temperature during cooling, and the outdoor heat exchanger temperature T ho as the refrigerant evaporation temperature during heating, so that the predetermined temperature is obtained. Is configured to perform the operation of. Therefore, the temperature sensor for detecting the indoor heat exchanger temperature T hi is installed at a position where the refrigerant is not superheated during cooling in the indoor heat exchanger (11). In addition, the temperature sensor for detecting the indoor heat exchanger temperature T ho is the outdoor heat exchanger (1
It is installed at a position where the refrigerant does not get superheated during heating in 2).

【0047】−運転動作− 《暖房運転》上記空調機の暖房運転時の動作について、
図1及び図2を参照しながら説明する。尚、図2は、上
記空調機における冷凍サイクルを、モリエル線図(圧力
−エンタルピ線図)上に表したものである。
-Operational Behavior- << Heating Operation >> Regarding the operation during heating operation of the air conditioner,
This will be described with reference to FIGS. 1 and 2. Note that FIG. 2 shows the refrigeration cycle in the air conditioner on a Mollier diagram (pressure-enthalpy diagram).

【0048】暖房運転時において、第1四路切換弁(1
3)及び第2四路切換弁(14)は、図1に実線で示す状
態に切り換わる。この状態で圧縮機(21)を駆動する
と、冷媒回路(10)で冷媒が循環して冷凍サイクルが行
われる。その際、室内熱交換器(11)が放熱器として機
能し、室外熱交換器(12)が蒸発器として機能する。
During the heating operation, the first four-way switching valve (1
3) and the second four-way switching valve (14) are switched to the state shown by the solid line in FIG. When the compressor (21) is driven in this state, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (10) to perform the refrigeration cycle. At that time, the indoor heat exchanger (11) functions as a radiator, and the outdoor heat exchanger (12) functions as an evaporator.

【0049】具体的に、圧縮機(21)からは、図2にお
ける点の状態の高圧冷媒が吐出される。この高圧冷媒
の圧力PHは、その臨界圧力PCよりも高くなっている。
圧縮機(21)から吐出された冷媒は、第1四路切換弁
(13)を通って室内熱交換器(11)へ導入される。
Specifically, the compressor (21) discharges the high-pressure refrigerant in the state of the point in FIG. The pressure P H of this high-pressure refrigerant is higher than its critical pressure P C.
The refrigerant discharged from the compressor (21) is introduced into the indoor heat exchanger (11) through the first four-way switching valve (13).

【0050】室内熱交換器(11)では、導入された高圧
冷媒が室内空気と熱交換を行う。この熱交換により、高
圧冷媒は室内空気に対して放熱し、そのエンタルピが点
の状態から点の状態にまで低下する。点の状態の
高圧冷媒は、第2四路切換弁(14)を通って膨張機(2
2)へ導入される。一方、室内熱交換器(11)で高圧冷
媒により加熱された室内空気は、調和空気として室内へ
送り返される。
In the indoor heat exchanger (11), the introduced high pressure refrigerant exchanges heat with indoor air. Due to this heat exchange, the high-pressure refrigerant radiates heat to the room air, and its enthalpy decreases from the point state to the point state. The high-pressure refrigerant in the state of the point passes through the second four-way switching valve (14) and the expander (2
2) to be introduced. On the other hand, the indoor air heated by the high-pressure refrigerant in the indoor heat exchanger (11) is sent back to the room as conditioned air.

【0051】室内熱交換器(11)で放熱した後の点の
状態の冷媒は、膨張機(22)において膨張し、その圧力
及びエンタルピが点の状態にまで低下する。つまり、
膨張機(22)では、高圧冷媒が膨張して圧力PMの中間
圧冷媒となる。この中間圧冷媒は、その臨界圧力PC
りも低圧であって、気液二相状態となっている。そし
て、気液二相状態の中間圧冷媒が、膨張機(22)から流
出し、レシーバタンク(31)を通って電動膨張弁(23)
へ送られる。
The refrigerant in the point state after radiating heat in the indoor heat exchanger (11) expands in the expander (22), and its pressure and enthalpy decrease to the point state. That is,
In the expander (22), the high pressure refrigerant expands to become an intermediate pressure refrigerant having a pressure P M. This intermediate pressure refrigerant has a pressure lower than its critical pressure P C and is in a gas-liquid two-phase state. Then, the intermediate-pressure refrigerant in a gas-liquid two-phase state flows out from the expander (22), passes through the receiver tank (31), and the electric expansion valve (23).
Sent to.

【0052】電動膨張弁(23)では、中間圧冷媒が減圧
され、その圧力が点の状態から点の状態にまで低下
する。つまり、電動膨張弁(23)を通過することで、中
間圧冷媒が減圧されて圧力PLの低圧冷媒となる。点
の状態の低圧冷媒は、第2四路切換弁(14)を通って室
外熱交換器(12)へ導入される。
In the electric expansion valve (23), the intermediate pressure refrigerant is decompressed, and the pressure thereof decreases from the point state to the point state. That is, by passing through the electric expansion valve (23), the intermediate pressure refrigerant is decompressed and becomes a low pressure refrigerant having a pressure P L. The low-pressure refrigerant in the point state is introduced into the outdoor heat exchanger (12) through the second four-way switching valve (14).

【0053】室外熱交換器(12)では、導入された低圧
冷媒が室外空気と熱交換を行う。この熱交換により、低
圧冷媒が室外空気から吸熱し、そのエンタルピが点の
状態から点の状態にまで増大する。点の状態の低圧
冷媒は、室外熱交換器(12)から流出し、第1四路切換
弁(13)を通って圧縮機(21)へ送られる。
In the outdoor heat exchanger (12), the introduced low pressure refrigerant exchanges heat with outdoor air. By this heat exchange, the low-pressure refrigerant absorbs heat from the outdoor air, and its enthalpy increases from the point state to the point state. The low-pressure refrigerant in the point state flows out from the outdoor heat exchanger (12) and is sent to the compressor (21) through the first four-way switching valve (13).

【0054】圧縮機(21)に吸入された点の状態の冷
媒は、圧縮されて点の状態となる。つまり、圧縮機
(21)では、圧力PLの低圧冷媒が圧縮されて圧力PH
高圧冷媒となる。そして、この高圧冷媒が圧縮機(21)
から室内熱交換器(11)へ送られる。
The refrigerant in the point state sucked into the compressor (21) is compressed into the point state. That is, in the compressor (21), the low pressure refrigerant having the pressure P L is compressed to become the high pressure refrigerant having the pressure P H. And this high-pressure refrigerant is the compressor (21).
To the indoor heat exchanger (11).

【0055】上述のように、膨張機(22)において、冷
媒の圧力及びエンタルピが点から点の状態にまで低
下する。そして、この膨張機(22)では、点と点の
エンタルピ差に相当する動力が得られ、この得られた動
力が圧縮機(21)の駆動に利用される。
As described above, in the expander (22), the pressure and enthalpy of the refrigerant decrease from point to point. Then, in the expander (22), power corresponding to the enthalpy difference between the points is obtained, and the obtained power is used to drive the compressor (21).

【0056】《冷房運転》上記空調機の冷房運転時の動
作について、図1及び図2を参照しながら説明する。
<< Cooling Operation >> The operation of the air conditioner during the cooling operation will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

【0057】冷房運転時において、第1四路切換弁(1
3)及び第2四路切換弁(14)は、図1に破線で示す状
態に切り換わる。この状態で圧縮機(21)を駆動する
と、冷媒回路(10)で冷媒が循環して冷凍サイクルが行
われる。その際、室外熱交換器(12)が放熱器として機
能し、室内熱交換器(11)が蒸発器として機能する。
During the cooling operation, the first four-way selector valve (1
3) and the second four-way switching valve (14) are switched to the state shown by the broken line in FIG. When the compressor (21) is driven in this state, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (10) to perform the refrigeration cycle. At that time, the outdoor heat exchanger (12) functions as a radiator, and the indoor heat exchanger (11) functions as an evaporator.

【0058】具体的に、圧縮機(21)からは、図2にお
ける点の状態の高圧冷媒が吐出される。この高圧冷媒
の圧力PHは、その臨界圧力PCよりも高くなっている。
圧縮機(21)から吐出された冷媒は、第1四路切換弁
(13)を通って室外熱交換器(12)へ導入される。
Specifically, the compressor (21) discharges the high-pressure refrigerant in the state of the point in FIG. The pressure P H of this high-pressure refrigerant is higher than its critical pressure P C.
The refrigerant discharged from the compressor (21) is introduced into the outdoor heat exchanger (12) through the first four-way switching valve (13).

【0059】室外熱交換器(12)では、導入された高圧
冷媒が室外空気と熱交換を行う。この熱交換により、高
圧冷媒は室外空気に対して放熱し、そのエンタルピが点
の状態から点の状態にまで低下する。点の状態の
高圧冷媒は、第2四路切換弁(14)を通って膨張機(2
2)へ導入される。
In the outdoor heat exchanger (12), the introduced high pressure refrigerant exchanges heat with outdoor air. By this heat exchange, the high-pressure refrigerant radiates heat to the outdoor air, and its enthalpy decreases from the point state to the point state. The high-pressure refrigerant in the state of the point passes through the second four-way switching valve (14) and the expander (2
2) to be introduced.

【0060】室外熱交換器(12)で放熱した後の点の
状態の冷媒は、膨張機(22)において膨張し、その圧力
及びエンタルピが点の状態にまで低下する。つまり、
膨張機(22)では、高圧冷媒が膨張して圧力PMの中間
圧冷媒となる。この中間圧冷媒は、その臨界圧力PC
りも低圧であって、気液二相状態となっている。そし
て、気液二相状態の中間圧冷媒が、膨張機(22)から流
出し、レシーバタンク(31)を通って電動膨張弁(23)
へ送られる。
The refrigerant in the point state after radiating heat in the outdoor heat exchanger (12) expands in the expander (22), and its pressure and enthalpy decrease to the point state. That is,
In the expander (22), the high pressure refrigerant expands to become an intermediate pressure refrigerant having a pressure P M. This intermediate pressure refrigerant has a pressure lower than its critical pressure P C and is in a gas-liquid two-phase state. Then, the intermediate-pressure refrigerant in a gas-liquid two-phase state flows out from the expander (22), passes through the receiver tank (31), and the electric expansion valve (23).
Sent to.

【0061】電動膨張弁(23)では、中間圧冷媒が減圧
され、その圧力が点の状態から点の状態にまで低下
する。つまり、電動膨張弁(23)を通過することで、中
間圧冷媒が減圧されて圧力PLの低圧冷媒となる。点
の状態の低圧冷媒は、第2四路切換弁(14)を通って室
内熱交換器(11)へ導入される。
In the motor-operated expansion valve (23), the intermediate pressure refrigerant is decompressed and its pressure is reduced from the point state to the point state. That is, by passing through the electric expansion valve (23), the intermediate pressure refrigerant is decompressed and becomes a low pressure refrigerant having a pressure P L. The low-pressure refrigerant in the point state is introduced into the indoor heat exchanger (11) through the second four-way switching valve (14).

【0062】室内熱交換器(11)では、導入された低圧
冷媒が室内空気と熱交換を行う。この熱交換により、低
圧冷媒が室内空気から吸熱し、そのエンタルピが点の
状態から点の状態にまで増大する。点の状態の低圧
冷媒は、室内熱交換器(11)から流出し、第1四路切換
弁(13)を通って圧縮機(21)へ送られる。一方、室内
熱交換器(11)で低圧冷媒により冷却された室内空気
は、調和空気として室内へ送り返される。
In the indoor heat exchanger (11), the introduced low-pressure refrigerant exchanges heat with indoor air. By this heat exchange, the low-pressure refrigerant absorbs heat from the indoor air, and its enthalpy increases from the point state to the point state. The low-pressure refrigerant in the state of point flows out from the indoor heat exchanger (11) and is sent to the compressor (21) through the first four-way switching valve (13). On the other hand, the indoor air cooled by the low-pressure refrigerant in the indoor heat exchanger (11) is sent back to the room as conditioned air.

【0063】圧縮機(21)に吸入された点の状態の冷
媒は、圧縮されて点の状態となる。つまり、圧縮機
(21)では、圧力PLの低圧冷媒が圧縮されて圧力PH
高圧冷媒となる。そして、この高圧冷媒が圧縮機(21)
から室外熱交換器(12)へ送られる。
The refrigerant in the point state sucked into the compressor (21) is compressed into the point state. That is, in the compressor (21), the low pressure refrigerant having the pressure P L is compressed to become the high pressure refrigerant having the pressure P H. And this high-pressure refrigerant is the compressor (21).
To the outdoor heat exchanger (12).

【0064】上述のように、膨張機(22)において、冷
媒の圧力及びエンタルピが点から点の状態にまで低
下する。そして、この膨張機(22)では、点と点の
エンタルピ差に相当する動力が得られ、この得られた動
力が圧縮機(21)の駆動に利用される。
As described above, in the expander (22), the pressure and enthalpy of the refrigerant decrease from point to point. Then, in the expander (22), power corresponding to the enthalpy difference between the points is obtained, and the obtained power is used to drive the compressor (21).

【0065】−コントローラの制御動作− 暖房運転時や冷房運転時において、上記コントローラ
(50)は、下記に示すような所定の制御動作を行い、圧
縮機(21)の運転周波数や電動膨張弁(23)の開度を調
節している。それに伴い、暖房運転中や冷房運転中に
は、冷凍サイクルの高圧PHと低圧PLの値が変動する。
つまり、空調機の運転中には、冷凍サイクルにおける高
圧PHと低圧PLの比PH/PLが変化する。
-Control operation of controller-During the heating operation or the cooling operation, the controller (50) performs a predetermined control operation as described below, and the operating frequency of the compressor (21) and the electric expansion valve ( The opening of 23) is adjusted. Accordingly, the values of the high pressure P H and the low pressure P L of the refrigeration cycle fluctuate during the heating operation and the cooling operation.
That is, during the operation of the air conditioner, the ratio P H / P L of the high pressure P H and the low pressure P L in the refrigeration cycle is changed.

【0066】本実施形態では、膨張機(22)をスクロー
ル型の流体機械により構成しているため、膨張機(22)
における膨張比、即ち膨張機(22)の出入口における冷
媒の圧力比PH/PMは一定で変化しない。一方、電動膨
張弁(23)の開度を変更すると、電動膨張弁(23)の出
入口における冷媒の圧力比PM/PLが変化する。従っ
て、膨張機(22)の膨張比が一定であっても、電動膨張
弁(23)の開度を調節することにより、冷凍サイクルの
高圧PHや低圧PLが運転状態に適した値に設定される。
In this embodiment, since the expander (22) is composed of a scroll type fluid machine, the expander (22)
, The pressure ratio P H / P M of the refrigerant at the inlet and outlet of the expander (22) is constant and does not change. On the other hand, when the opening degree of the electric expansion valve (23) is changed, the pressure ratio P M / P L of the refrigerant at the inlet and outlet of the electric expansion valve (23) changes. Therefore, even if the expansion ratio of the expander (22) is constant, by adjusting the opening degree of the electric expansion valve (23), the high pressure P H and the low pressure P L of the refrigeration cycle can be adjusted to values suitable for the operating state. Is set.

【0067】《暖房運転時の制御動作》暖房運転時に
は、コントローラ(50)が所定の制御動作を行い、圧縮
機(21)の容量や電動膨張弁(23)の開度を調節する。
<< Control Operation During Heating Operation >> During heating operation, the controller (50) performs a predetermined control operation to adjust the capacity of the compressor (21) and the opening degree of the electric expansion valve (23).

【0068】暖房運転を開始する場合、コントローラ
(50)は、下記の〈a〉から〈c〉の動作を順に行う。 〈a〉入力された室内空気温度Trと室外空気温度To
に基づいて制御領域分けを行い、その領域分けに従い、
予め記憶している表から圧縮機(21)の運転周波数の初
期値F0を決定する。 〈b〉決定された運転周波数Fと室外空気温度Toとを
予め記憶する関係式へ代入し、電動膨張弁(23)の開度
の初期値Ev0を決定する。 〈c〉電動膨張弁(23)の開度を初期値Ev0に設定し、
圧縮機モータ(24)へ周波数F0の交流電力を供給して
圧縮機(21)を起動する。
When starting the heating operation, the controller (50) sequentially performs the following operations <a> to <c>. <a> Based on the input indoor air temperature T r and outdoor air temperature T o , the control area is divided, and according to the area division,
The initial value F 0 of the operating frequency of the compressor (21) is determined from the table stored in advance. Substituted into equation for previously storing a <b> and determined operation frequency F and the outdoor air temperature T o, determining the initial value Ev 0 of the opening degree of the electronic expansion valve (23). <C> Set the opening of the electric expansion valve (23) to the initial value Ev 0 ,
AC power of frequency F 0 is supplied to the compressor motor (24) to start the compressor (21).

【0069】一方、暖房運転中において、コントローラ
(50)は、下記の〈d〉から〈f〉の動作を、所定の時
間間隔で繰り返し行う。 〈d〉入力された吐出圧力pd、室内空気温度Tr、及び
室外熱交換器温度Thoを予め記憶する関係式へ代入し、
吐出管温度の制御目標値Tdsetを決定する。 〈e〉入力された吐出管温度Tdと制御目標値Tdset
差に基づいて電動膨張弁(23)の開度操作量ΔEvを決定
し、その値に従って電動膨張弁(23)の開度を変更す
る。 〈f〉入力された室内空気温度Trと室内設定温度T
rsetの差に基づいて圧縮機(21)の運転周波数の変化量
ΔFを決定し、その値に従って圧縮機モータ(24)へ供
給する交流電力の周波数を変更する。
On the other hand, during the heating operation, the controller (50) repeats the following operations <d> to <f> at predetermined time intervals. <D> Substituting the input discharge pressure p d , the indoor air temperature T r , and the outdoor heat exchanger temperature T ho into the relational expressions stored in advance,
The control target value T dset of the discharge pipe temperature is determined. <E> The opening degree operation amount ΔEv of the electric expansion valve (23) is determined based on the difference between the input discharge pipe temperature T d and the control target value T dset , and the opening degree of the electric expansion valve (23) is determined according to the value. To change. <F> Input indoor air temperature T r and indoor set temperature T
The change amount ΔF of the operating frequency of the compressor (21) is determined based on the difference in rset , and the frequency of the AC power supplied to the compressor motor (24) is changed according to the value.

【0070】《冷房運転時の制御動作》冷房運転時に
は、コントローラ(50)が所定の制御動作を行い、圧縮
機(21)の容量や電動膨張弁(23)の開度を調節する。
<< Control Operation During Cooling Operation >> During the cooling operation, the controller (50) performs a predetermined control operation to adjust the capacity of the compressor (21) and the opening degree of the electric expansion valve (23).

【0071】冷房運転を開始する場合、コントローラ
(50)は、下記の〈g〉から〈i〉の動作を順に行う。 〈g〉入力された室内空気温度Trと室外空気温度To
に基づいて制御領域分けを行い、その領域分けに従い、
予め記憶している表から圧縮機(21)の運転周波数の初
期値F0を決定する。 〈h〉決定された運転周波数Fと室外空気温度Toとを
予め記憶する関係式へ代入し、電動膨張弁(23)の開度
の初期値Ev0を決定する。 〈i〉電動膨張弁(23)の開度を初期値Ev0に設定し、
圧縮機モータ(24)へ周波数F0の交流電力を供給して
圧縮機(21)を起動する。
When starting the cooling operation, the controller (50) sequentially performs the following operations from <g> to <i>. <G> performs control regions divided based on the room air temperature T r that is input and the outside air temperature T o, in accordance with the area division,
The initial value F 0 of the operating frequency of the compressor (21) is determined from the table stored in advance. Substituted into the relational expression previously stores <h> and determined operation frequency F and the outdoor air temperature T o, determining the initial value Ev 0 of the opening degree of the electronic expansion valve (23). <I> Set the opening of the electric expansion valve (23) to the initial value Ev 0 ,
AC power of frequency F 0 is supplied to the compressor motor (24) to start the compressor (21).

【0072】一方、暖房運転中において、コントローラ
(50)は、下記の〈j〉から〈l〉の動作を、所定の時
間間隔で繰り返し行う。 〈j〉入力された吐出圧力pd、室内空気温度Tr、及び
室内熱交換器温度Thiを予め記憶する関係式へ代入し、
吐出管温度の制御目標値Tdsetを決定する。 〈k〉入力された吐出管温度Tdと制御目標値Tdset
差に基づいて電動膨張弁(23)の開度操作量ΔEvを決定
し、その値に従って電動膨張弁(23)の開度を変更す
る。 〈l〉入力された室内空気温度Trと室内設定温度T
rsetの差に基づいて圧縮機(21)の運転周波数の変化量
ΔFを決定し、その値に従って圧縮機モータ(24)へ供
給する交流電力の周波数を変更する。
On the other hand, during the heating operation, the controller (50) repeats the following operations <j> to <l> at predetermined time intervals. <J> Substitute the input discharge pressure p d , the indoor air temperature T r , and the indoor heat exchanger temperature T hi into a relational expression stored in advance,
The control target value T dset of the discharge pipe temperature is determined. <K> The opening degree operation amount ΔEv of the electric expansion valve (23) is determined based on the difference between the input discharge pipe temperature Td and the control target value Tdset , and the opening degree of the electric expansion valve (23) is determined according to the value. To change. <L> Input indoor air temperature T r and indoor set temperature T
The change amount ΔF of the operating frequency of the compressor (21) is determined based on the difference in rset , and the frequency of the AC power supplied to the compressor motor (24) is changed according to the value.

【0073】−実施形態1の効果− 本実施形態では、冷媒回路(10)において、内部容積比
が一定の膨張機(22)と開度可変の電動膨張弁(23)の
両方が直列に設けられている。このため、膨張機(22)
の膨張比が一定であっても、電動膨張弁(23)の開度を
変更することにより、冷凍サイクルの高圧や低圧を空調
機の運転条件に適した値に設定できる。従って、本実施
形態によれば、膨張比が一定の膨張機(22)を備える空
調機においても冷凍サイクルの高圧や低圧を最適な値に
設定することが可能となり、上記空調機の暖房運転や冷
房運転を常に円滑に行うことができる。
-Effect of Embodiment 1-In the present embodiment, in the refrigerant circuit (10), both the expander (22) with a constant internal volume ratio and the electric expansion valve (23) with a variable opening are provided in series. Has been. Because of this, the expander (22)
Even if the expansion ratio is constant, the high pressure and the low pressure of the refrigeration cycle can be set to values suitable for the operating conditions of the air conditioner by changing the opening degree of the electric expansion valve (23). Therefore, according to the present embodiment, it is possible to set the high pressure and the low pressure of the refrigeration cycle to optimum values even in an air conditioner including an expander (22) having a constant expansion ratio, and the heating operation of the air conditioner or The cooling operation can always be performed smoothly.

【0074】また、本実施形態によれば、運転中の膨張
機(22)における膨張比を、その膨張機(22)を構成す
る流体機械の設計膨張比とほぼ同じに保った上で、空調
機の運転を行うことがが可能となる。従って、本実施形
態によれば、冷媒の過膨張によるキャビテーションを防
止でき、キャビテーションに起因する膨張機(22)の損
傷を回避して空調機の信頼性を高めることができる。
Further, according to this embodiment, the expansion ratio of the expander (22) in operation is kept substantially the same as the designed expansion ratio of the fluid machine constituting the expander (22), and the air conditioning is performed. It becomes possible to operate the machine. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to prevent cavitation due to excessive expansion of the refrigerant, avoid damage to the expander (22) due to cavitation, and improve the reliability of the air conditioner.

【0075】また、本実施形態では、冷媒回路(10)に
おける膨張機(22)と電動膨張弁(23)の間にレシーバ
タンク(31)を設けている。このため、気液二相状態の
中間圧冷媒をレシーバタンク(31)一時的に貯留するこ
とで、冷媒回路(10)を循環する冷媒量の調節が可能と
なる。
In this embodiment, the receiver tank (31) is provided between the expander (22) and the electric expansion valve (23) in the refrigerant circuit (10). Therefore, by temporarily storing the intermediate pressure refrigerant in the gas-liquid two-phase state in the receiver tank (31), the amount of refrigerant circulating in the refrigerant circuit (10) can be adjusted.

【0076】ここで、冷凍サイクルの高圧が冷媒の臨界
圧力よりも低い一般的な冷凍装置では、冷媒回路(10)
にレシーバを設け、高圧の液冷媒をレシーバに貯留する
ことで冷媒回路(10)を循環する冷媒量を調節してい
る。ところが、冷媒の圧力がその臨界圧力以上となる
と、冷媒は液相と気相の区別がない状態となる。このた
め、本実施形態の空調機のような冷凍サイクルの高圧が
冷媒の臨界圧力以上となるものでは、高圧冷媒が流入す
る従来のレシーバを設けても、レシーバが超臨界状態の
冷媒で満たされてしまい、冷媒量の調節が不可能とな
る。そこで、本実施形態では、臨界圧力よりも低圧の中
間圧冷媒をレシーバタンク(31)に一時的に貯留するこ
とで、冷媒回路(10)で循環する冷媒量の調節を可能と
している。
Here, in a general refrigeration system in which the high pressure of the refrigeration cycle is lower than the critical pressure of the refrigerant, the refrigerant circuit (10)
A receiver is provided in the receiver, and high-pressure liquid refrigerant is stored in the receiver to adjust the amount of refrigerant circulating in the refrigerant circuit (10). However, when the pressure of the refrigerant becomes equal to or higher than its critical pressure, the refrigerant is in a state in which the liquid phase and the gas phase are indistinguishable. For this reason, in the high-pressure refrigeration cycle such as the air conditioner of the present embodiment having a pressure equal to or higher than the critical pressure of the refrigerant, even if the conventional receiver into which the high-pressure refrigerant flows is provided, the receiver is filled with the refrigerant in the supercritical state. As a result, the amount of refrigerant cannot be adjusted. Therefore, in the present embodiment, the intermediate pressure refrigerant having a pressure lower than the critical pressure is temporarily stored in the receiver tank (31), so that the amount of refrigerant circulated in the refrigerant circuit (10) can be adjusted.

【0077】[0077]

【発明の実施の形態2】本発明の実施形態2は、上記実
施形態1において膨張機(22)と電動膨張弁(23)の位
置を入れ替え、冷媒回路(10)における膨張機(22)の
上流側に電動膨張弁(23)を配置したものである。ここ
では、本実施形態に係る空調機の構成について、上記実
施形態1と異なる部分を説明する。
Second Embodiment of the Invention In the second embodiment of the present invention, the positions of the expander (22) and the electric expansion valve (23) in the first embodiment are exchanged, and the expander (22) in the refrigerant circuit (10) is replaced. The electric expansion valve (23) is arranged on the upstream side. Here, with respect to the configuration of the air conditioner according to the present embodiment, portions different from those of the first embodiment will be described.

【0078】図3に示すように、電動膨張弁(23)は、
その流入側が第2四路切換弁(14)の第3のポートに配
管接続され、その流出側がレシーバタンク(31)の上部
に配管接続されている。また、膨張機(22)は、その流
入側がレシーバタンク(31)の下部に配管接続され、そ
の流出側が第2四路切換弁(14)の第4のポートに配管
接続されている。
As shown in FIG. 3, the electric expansion valve (23) is
The inflow side is connected to the third port of the second four-way switching valve (14) by piping, and the outflow side is connected to the upper portion of the receiver tank (31) by piping. The inflow side of the expander (22) is connected to the lower portion of the receiver tank (31) by piping, and the outflow side of the expander (22) is connected to the fourth port of the second four-way switching valve (14).

【0079】−運転動作− 《暖房運転》本実施形態の空調機における暖房運転時の
動作について、図3及び図4を参照しながら説明する。
尚、図4は、上記空調機における冷凍サイクルを、モリ
エル線図(圧力−エンタルピ線図)上に表したものであ
る。
-Driving Operation- << Heating Operation >> The heating operation of the air conditioner of this embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
Note that FIG. 4 shows the refrigeration cycle in the air conditioner on the Mollier diagram (pressure-enthalpy diagram).

【0080】暖房運転時において、第1四路切換弁(1
3)及び第2四路切換弁(14)は、図3に実線で示す状
態に切り換わる。この状態で圧縮機(21)を駆動する
と、冷媒回路(10)で冷媒が循環して冷凍サイクルが行
われる。その際、室内熱交換器(11)が放熱器として機
能し、室外熱交換器(12)が蒸発器として機能する。
During heating operation, the first four-way selector valve (1
3) and the second four-way switching valve (14) are switched to the state shown by the solid line in FIG. When the compressor (21) is driven in this state, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (10) to perform the refrigeration cycle. At that time, the indoor heat exchanger (11) functions as a radiator, and the outdoor heat exchanger (12) functions as an evaporator.

【0081】具体的に、圧縮機(21)からは、図4にお
ける点の状態の高圧冷媒が吐出される。この高圧冷媒
の圧力PHは、その臨界圧力PCよりも高くなっている。
圧縮機(21)から吐出された冷媒は、第1四路切換弁
(13)を通って室内熱交換器(11)へ導入される。
Specifically, the high pressure refrigerant in the state of the point in FIG. 4 is discharged from the compressor (21). The pressure P H of this high-pressure refrigerant is higher than its critical pressure P C.
The refrigerant discharged from the compressor (21) is introduced into the indoor heat exchanger (11) through the first four-way switching valve (13).

【0082】室内熱交換器(11)では、導入された高圧
冷媒が室内空気と熱交換を行う。この熱交換により、高
圧冷媒は室内空気に対して放熱し、そのエンタルピが点
の状態から点の状態にまで低下する。点の状態の
高圧冷媒は、第2四路切換弁(14)を通って電動膨張弁
(23)へ送られる。一方、室内熱交換器(11)で高圧冷
媒により加熱された室内空気は、調和空気として室内へ
送り返される。
In the indoor heat exchanger (11), the introduced high pressure refrigerant exchanges heat with indoor air. Due to this heat exchange, the high-pressure refrigerant radiates heat to the room air, and its enthalpy decreases from the point state to the point state. The high-pressure refrigerant in the point state is sent to the electric expansion valve (23) through the second four-way switching valve (14). On the other hand, the indoor air heated by the high-pressure refrigerant in the indoor heat exchanger (11) is sent back to the room as conditioned air.

【0083】電動膨張弁(23)では、高圧冷媒が減圧さ
れ、その圧力が点の状態から点の状態にまで低下す
る。つまり、電動膨張弁(23)を通過することで、高圧
冷媒が減圧されて圧力PMの中間圧冷媒となる。この中
間圧冷媒は、その臨界圧力PCよりも低圧であって、気
液二相状態となっている。そして、気液二相状態の中間
圧冷媒が、電動膨張弁(23)から流出し、レシーバタン
ク(31)を通って膨張機(22)へ送られる。
In the electric expansion valve (23), the high-pressure refrigerant is decompressed, and the pressure thereof drops from the point state to the point state. That is, by passing through the electric expansion valve (23), the high pressure refrigerant is decompressed and becomes the intermediate pressure refrigerant having the pressure P M. This intermediate pressure refrigerant has a pressure lower than its critical pressure P C and is in a gas-liquid two-phase state. Then, the intermediate-pressure refrigerant in a gas-liquid two-phase state flows out from the electric expansion valve (23) and is sent to the expander (22) through the receiver tank (31).

【0084】レシーバから送り込まれた点の状態の冷
媒は、膨張機(22)において膨張し、その圧力及びエン
タルピが点の状態にまで低下する。つまり、膨張機
(22)では、中間圧冷媒が膨張して圧力PLの低圧冷媒
となる。点の状態の低圧冷媒は、第2四路切換弁(1
4)を通って室外熱交換器(12)へ導入される。
The refrigerant in the point state sent from the receiver expands in the expander (22), and its pressure and enthalpy decrease to the point state. That is, in the expander (22), the intermediate pressure refrigerant expands to become a low pressure refrigerant having a pressure P L. The low-pressure refrigerant in the state of point is the second four-way switching valve (1
It is introduced into the outdoor heat exchanger (12) through 4).

【0085】室外熱交換器(12)では、導入された低圧
冷媒が室外空気と熱交換を行う。この熱交換により、低
圧冷媒が室外空気から吸熱し、そのエンタルピが点の
状態から点の状態にまで増大する。点の状態の低圧
冷媒は、室外熱交換器(12)から流出し、第1四路切換
弁(13)を通って圧縮機(21)へ送られる。
In the outdoor heat exchanger (12), the introduced low pressure refrigerant exchanges heat with outdoor air. By this heat exchange, the low-pressure refrigerant absorbs heat from the outdoor air, and its enthalpy increases from the point state to the point state. The low-pressure refrigerant in the point state flows out from the outdoor heat exchanger (12) and is sent to the compressor (21) through the first four-way switching valve (13).

【0086】圧縮機(21)に吸入された点の状態の冷
媒は、圧縮されて点の状態となる。つまり、圧縮機
(21)では、圧力PLの低圧冷媒が圧縮されて圧力PH
高圧冷媒となる。そして、この高圧冷媒が圧縮機(21)
から室内熱交換器(11)へ送られる。
The refrigerant in the point state sucked into the compressor (21) is compressed into the point state. That is, in the compressor (21), the low pressure refrigerant having the pressure P L is compressed to become the high pressure refrigerant having the pressure P H. And this high-pressure refrigerant is the compressor (21).
To the indoor heat exchanger (11).

【0087】上述のように、膨張機(22)において、冷
媒の圧力及びエンタルピが点から点の状態にまで低
下する。そして、この膨張機(22)では、点と点の
エンタルピ差に相当する動力が得られ、この得られた動
力が圧縮機(21)の駆動に利用される。
As described above, in the expander (22), the pressure and enthalpy of the refrigerant decrease from point to point. Then, in the expander (22), power corresponding to the enthalpy difference between the points is obtained, and the obtained power is used to drive the compressor (21).

【0088】《冷房運転》上記空調機の冷房運転時の動
作について、図3及び図4を参照しながら説明する。
<< Cooling Operation >> The operation of the air conditioner during the cooling operation will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

【0089】冷房運転時において、第1四路切換弁(1
3)及び第2四路切換弁(14)は、図3に破線で示す状
態に切り換わる。この状態で圧縮機(21)を駆動する
と、冷媒回路(10)で冷媒が循環して冷凍サイクルが行
われる。その際、室外熱交換器(12)が放熱器として機
能し、室内熱交換器(11)が蒸発器として機能する。
During the cooling operation, the first four-way selector valve (1
3) and the second four-way switching valve (14) are switched to the state shown by the broken line in FIG. When the compressor (21) is driven in this state, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (10) to perform the refrigeration cycle. At that time, the outdoor heat exchanger (12) functions as a radiator, and the indoor heat exchanger (11) functions as an evaporator.

【0090】具体的に、圧縮機(21)からは、図4にお
ける点の状態の高圧冷媒が吐出される。この高圧冷媒
の圧力PHは、その臨界圧力PCよりも高くなっている。
圧縮機(21)から吐出された冷媒は、第1四路切換弁
(13)を通って室外熱交換器(12)へ導入される。
Specifically, the high pressure refrigerant in the state of the point in FIG. 4 is discharged from the compressor (21). The pressure P H of this high-pressure refrigerant is higher than its critical pressure P C.
The refrigerant discharged from the compressor (21) is introduced into the outdoor heat exchanger (12) through the first four-way switching valve (13).

【0091】室外熱交換器(12)では、導入された高圧
冷媒が室外空気と熱交換を行う。この熱交換により、高
圧冷媒は室外空気に対して放熱し、そのエンタルピが点
の状態から点の状態にまで低下する。点の状態の
高圧冷媒は、第2四路切換弁(14)を通って電動膨張弁
(23)へ送られる。
In the outdoor heat exchanger (12), the introduced high pressure refrigerant exchanges heat with outdoor air. By this heat exchange, the high-pressure refrigerant radiates heat to the outdoor air, and its enthalpy decreases from the point state to the point state. The high-pressure refrigerant in the point state is sent to the electric expansion valve (23) through the second four-way switching valve (14).

【0092】電動膨張弁(23)では、高圧冷媒が減圧さ
れ、その圧力が点の状態から点の状態にまで低下す
る。つまり、電動膨張弁(23)を通過することで、高圧
冷媒が減圧されて圧力PMの中間圧冷媒となる。この中
間圧冷媒は、その臨界圧力PCよりも低圧であって、気
液二相状態となっている。そして、気液二相状態の中間
圧冷媒が、電動膨張弁(23)から流出し、レシーバタン
ク(31)を通って膨張機(22)へ送られる。
In the electric expansion valve (23), the high-pressure refrigerant is decompressed, and the pressure thereof decreases from the point state to the point state. That is, by passing through the electric expansion valve (23), the high pressure refrigerant is decompressed and becomes the intermediate pressure refrigerant having the pressure P M. This intermediate pressure refrigerant has a pressure lower than its critical pressure P C and is in a gas-liquid two-phase state. Then, the intermediate-pressure refrigerant in a gas-liquid two-phase state flows out from the electric expansion valve (23) and is sent to the expander (22) through the receiver tank (31).

【0093】レシーバから送り込まれた点の状態の冷
媒は、膨張機(22)において膨張し、その圧力及びエン
タルピが点の状態にまで低下する。つまり、膨張機
(22)では、中間圧冷媒が膨張して圧力PLの低圧冷媒
となる。点の状態の低圧冷媒は、第2四路切換弁(1
4)を通って室内熱交換器(11)へ導入される。
The refrigerant in the point state sent from the receiver expands in the expander (22), and its pressure and enthalpy are lowered to the point state. That is, in the expander (22), the intermediate pressure refrigerant expands to become a low pressure refrigerant having a pressure P L. The low-pressure refrigerant in the state of point is the second four-way switching valve (1
It is introduced into the indoor heat exchanger (11) through 4).

【0094】室内熱交換器(11)では、導入された低圧
冷媒が室内空気と熱交換を行う。この熱交換により、低
圧冷媒が室内空気から吸熱し、そのエンタルピが点の
状態から点の状態にまで増大する。点の状態の低圧
冷媒は、室内熱交換器(11)から流出し、第1四路切換
弁(13)を通って圧縮機(21)へ送られる。一方、室内
熱交換器(11)で低圧冷媒により冷却された室内空気
は、調和空気として室内へ送り返される。
In the indoor heat exchanger (11), the introduced low pressure refrigerant exchanges heat with indoor air. By this heat exchange, the low-pressure refrigerant absorbs heat from the indoor air, and its enthalpy increases from the point state to the point state. The low-pressure refrigerant in the state of point flows out from the indoor heat exchanger (11) and is sent to the compressor (21) through the first four-way switching valve (13). On the other hand, the indoor air cooled by the low-pressure refrigerant in the indoor heat exchanger (11) is sent back to the room as conditioned air.

【0095】圧縮機(21)に吸入された点の状態の冷
媒は、圧縮されて点の状態となる。つまり、圧縮機
(21)では、圧力PLの低圧冷媒が圧縮されて圧力PH
高圧冷媒となる。そして、この高圧冷媒が圧縮機(21)
から室外熱交換器(12)へ送られる。
The refrigerant in the point state sucked into the compressor (21) is compressed into the point state. That is, in the compressor (21), the low pressure refrigerant having the pressure P L is compressed to become the high pressure refrigerant having the pressure P H. And this high-pressure refrigerant is the compressor (21).
To the outdoor heat exchanger (12).

【0096】上述のように、膨張機(22)において、冷
媒の圧力及びエンタルピが点から点の状態にまで低
下する。そして、この膨張機(22)では、点と点の
エンタルピ差に相当する動力が得られ、この得られた動
力が圧縮機(21)の駆動に利用される。
As described above, in the expander (22), the pressure and enthalpy of the refrigerant drop from point to point. Then, in the expander (22), power corresponding to the enthalpy difference between the points is obtained, and the obtained power is used to drive the compressor (21).

【0097】−実施形態2の効果− 本実施形態では、冷媒回路(10)において、膨張機(2
2)を電動膨張弁(23)の下流側に設置している。この
ため、本実施形態によれば、上記実施形態1のように膨
張機(22)を電動膨張弁(23)の上流側に設置する場合
に比べ、膨張機(22)において冷媒の内部エネルギを機
械的な動力へ確実に変換することが可能となる。
-Effect of Second Embodiment- In the present embodiment, in the refrigerant circuit (10), the expander (2
2) is installed downstream of the electric expansion valve (23). Therefore, according to the present embodiment, as compared with the case where the expander (22) is installed on the upstream side of the electric expansion valve (23) as in the first embodiment, the internal energy of the refrigerant in the expander (22) is reduced. It is possible to reliably convert to mechanical power.

【0098】この点について説明する。冷媒の圧力が臨
界圧力以上である状態では、比体積が僅かに変化しただ
けでも圧力が大きく変動する。そのため、高圧PHの冷
媒を中間圧PMにまで膨張させる過程で膨張機(22)を
用いると、膨張機(22)としての流体機械の内部で僅か
な漏れが生じただけでも、膨張機(22)において得られ
る動力は大幅に減少してしまう。
This point will be described. When the pressure of the refrigerant is equal to or higher than the critical pressure, the pressure fluctuates greatly even if the specific volume slightly changes. Therefore, if the expander (22) is used in the process of expanding the refrigerant of high pressure P H to the intermediate pressure P M , even if a slight leak occurs inside the fluid machine as the expander (22), the expander The power obtained in (22) is greatly reduced.

【0099】一方、冷媒がその臨界圧力よりも低圧の場
合、該冷媒は気液二相状態となっており、圧力の変動と
共に比体積も大きく変動する。そのため、中間圧PM
冷媒を低圧PLにまで膨張させる過程で膨張機(22)を
用いると、膨張機(22)としての流体機械の内部でいく
らか漏れが生じても、それに伴う圧力の低下は僅かであ
って膨張機(22)で得られる動力もさほど減少しない。
そして、実際の流体機械では、加工精度等の問題から、
作動流体の漏れを完全に防止するのは極めて困難であ
る。
On the other hand, when the refrigerant has a pressure lower than its critical pressure, the refrigerant is in a gas-liquid two-phase state, and the specific volume greatly changes as the pressure changes. Therefore, if the expander (22) is used in the process of expanding the refrigerant of the intermediate pressure P M to the low pressure P L , even if some leakage occurs inside the fluid machine as the expander (22), the pressure accompanying The decrease is slight and the power obtained by the expander (22) is not significantly decreased.
And in an actual fluid machine, due to problems such as machining accuracy,
It is extremely difficult to completely prevent the leakage of the working fluid.

【0100】これに対し、本実施形態では、電動膨張弁
(23)の下流に膨張機(22)を設け、中間圧PMの冷媒
を低圧PLにまで膨張させる過程で膨張機(22)を用い
るようにしている。このため、本実施形態によれば、膨
張機(22)の内部における冷媒の漏れが生じても、これ
に起因する発生動力の減少を最小限に留めることがで
き、膨張する冷媒の内部エネルギを確実に動力として回
収することが可能となる。
On the other hand, in the present embodiment, the expander (22) is provided downstream of the electric expansion valve (23), and the expander (22) is expanded in the process of expanding the intermediate pressure P M refrigerant to the low pressure P L. I am trying to use. Therefore, according to the present embodiment, even if the refrigerant leaks inside the expander (22), it is possible to minimize the decrease in the generated power resulting from this, and to reduce the internal energy of the expanding refrigerant. It can be reliably recovered as power.

【0101】[0101]

【発明の実施の形態3】本発明の実施形態3は、上記実
施形態1の構成を変更し、いわゆる多効式冷凍サイクル
を行うようにしたものである。つまり、本実施形態で
は、多効式冷凍サイクルを行うことにより、圧縮機モー
タ(24)の消費電力の低減を図っている。ここでは、本
実施形態に係る空調機の構成について、上記実施形態1
と異なる部分を説明する。
[Third Embodiment of the Invention] A third embodiment of the present invention is a modification of the configuration of the first embodiment, in which a so-called multi-effect refrigeration cycle is performed. That is, in this embodiment, the power consumption of the compressor motor (24) is reduced by performing the multi-effect refrigeration cycle. Here, regarding the configuration of the air conditioner according to the present embodiment,
The part different from is explained.

【0102】図5に示すように、本実施形態の冷媒回路
(10)には、上記実施形態1のレシーバタンク(31)に
代えて気液分離器(32)が設けられている。この気液分
離器(32)は、縦長で円筒状の密閉容器により構成さ
れ、膨張機(22)の流出側と配管接続されている。気液
分離器(32)には、気液二相状態の中間圧冷媒が膨張機
(22)から送り込まれる。気液分離器(32)へ送り込ま
れた中間圧冷媒は、そのうちの液冷媒が気液分離器(3
2)内の下部に溜まり、ガス冷媒が気液分離器(32)内
の上部に溜まる。
As shown in FIG. 5, the refrigerant circuit (10) of this embodiment is provided with a gas-liquid separator (32) instead of the receiver tank (31) of the first embodiment. The gas-liquid separator (32) is composed of a vertically long and cylindrical closed container, and is connected to the outflow side of the expander (22) by piping. The intermediate-pressure refrigerant in a gas-liquid two-phase state is sent from the expander (22) to the gas-liquid separator (32). Among the intermediate pressure refrigerants sent to the gas-liquid separator (32), the liquid refrigerant among them is the gas-liquid separator (3
2) It collects in the lower part and the gas refrigerant collects in the upper part in the gas-liquid separator (32).

【0103】上記気液分離器(32)の底部は、電動膨張
弁(23)の流入側と配管接続されている。気液分離器
(32)に貯留する中間圧の液冷媒は、電動膨張弁(23)
へと送られる。一方、気液分離器(32)の上端部は、圧
縮機(21)と配管接続されている。気液分離器(32)に
貯留する中間圧のガス冷媒は、圧縮機(21)へと送られ
る。つまり、気液分離器(32)と圧縮機(21)を接続す
る配管は、ガス管路(33)を構成している。
The bottom of the gas-liquid separator (32) is connected to the inflow side of the electric expansion valve (23) by piping. The intermediate pressure liquid refrigerant stored in the gas-liquid separator (32) is stored in the electric expansion valve (23).
Sent to. On the other hand, the upper end of the gas-liquid separator (32) is connected to the compressor (21) by piping. The intermediate-pressure gas refrigerant stored in the gas-liquid separator (32) is sent to the compressor (21). That is, the pipe connecting the gas-liquid separator (32) and the compressor (21) constitutes the gas pipe line (33).

【0104】本実施形態の圧縮機(21)へは、室外熱交
換器(12)又は室内熱交換器(11)からの低圧のガス冷
媒と、気液分離器(32)からの中間圧のガス冷媒とが供
給されている。この圧縮機(21)は、吸入した低圧ガス
冷媒を圧縮する一方、その圧縮行程の途中で中間圧ガス
冷媒を吸入するように構成されている。
The low pressure gas refrigerant from the outdoor heat exchanger (12) or the indoor heat exchanger (11) and the intermediate pressure from the gas-liquid separator (32) are supplied to the compressor (21) of this embodiment. Gas refrigerant is being supplied. The compressor (21) is configured to compress the sucked low-pressure gas refrigerant and suck the intermediate-pressure gas refrigerant during the compression stroke.

【0105】尚、本実施形態において、気液分離器(3
2)に貯留する液冷媒の量を増減させれば、冷媒回路(1
0)を循環する冷媒量を変化させることができる。従っ
て、本実施形態の気液分離器(32)は、上記実施形態1
のレシーバタンク(31)の機能を兼ね備えている。
In the present embodiment, the gas-liquid separator (3
By increasing or decreasing the amount of liquid refrigerant stored in 2), the refrigerant circuit (1
The amount of the refrigerant circulating in 0) can be changed. Therefore, the gas-liquid separator (32) of this embodiment is the same as that of the first embodiment.
It also has the function of the receiver tank (31).

【0106】−運転動作− 《暖房運転》上記空調機の暖房運転時の動作について、
図5及び図6を参照しながら説明する。尚、図6は、上
記空調機における冷凍サイクルを、モリエル線図(圧力
−エンタルピ線図)上に表したものである。
-Driving Operation- << Heating Operation >> Regarding the heating operation of the air conditioner,
This will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. 6 shows the refrigeration cycle of the air conditioner on the Mollier diagram (pressure-enthalpy diagram).

【0107】暖房運転時において、第1四路切換弁(1
3)及び第2四路切換弁(14)は、図5に実線で示す状
態に切り換わる。この状態で圧縮機(21)を駆動する
と、冷媒回路(10)で冷媒が循環して冷凍サイクルが行
われる。その際、室内熱交換器(11)が放熱器として機
能し、室外熱交換器(12)が蒸発器として機能する。
During the heating operation, the first four-way selector valve (1
3) and the second four-way switching valve (14) are switched to the state shown by the solid line in FIG. When the compressor (21) is driven in this state, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (10) to perform the refrigeration cycle. At that time, the indoor heat exchanger (11) functions as a radiator, and the outdoor heat exchanger (12) functions as an evaporator.

【0108】具体的に、圧縮機(21)からは、図6にお
ける点の状態の高圧冷媒が吐出される。この高圧冷媒
の圧力PHは、その臨界圧力PCよりも高くなっている。
圧縮機(21)から吐出された冷媒は、第1四路切換弁
(13)を通って室内熱交換器(11)へ導入される。
Specifically, the compressor (21) discharges the high-pressure refrigerant in the state of the point in FIG. The pressure P H of this high-pressure refrigerant is higher than its critical pressure P C.
The refrigerant discharged from the compressor (21) is introduced into the indoor heat exchanger (11) through the first four-way switching valve (13).

【0109】室内熱交換器(11)では、導入された高圧
冷媒が室内空気と熱交換を行う。この熱交換により、高
圧冷媒は室内空気に対して放熱し、そのエンタルピが点
の状態から点の状態にまで低下する。点の状態の
高圧冷媒は、第2四路切換弁(14)を通って膨張機(2
2)へ導入される。一方、室内熱交換器(11)で高圧冷
媒により加熱された室内空気は、調和空気として室内へ
送り返される。
In the indoor heat exchanger (11), the introduced high pressure refrigerant exchanges heat with indoor air. Due to this heat exchange, the high-pressure refrigerant radiates heat to the room air, and its enthalpy decreases from the point state to the point state. The high-pressure refrigerant in the state of the point passes through the second four-way switching valve (14) and the expander (2
2) to be introduced. On the other hand, the indoor air heated by the high-pressure refrigerant in the indoor heat exchanger (11) is sent back to the room as conditioned air.

【0110】室内熱交換器(11)で放熱した後の点の
状態の冷媒は、膨張機(22)において膨張し、その圧力
及びエンタルピが点の状態にまで低下する。つまり、
膨張機(22)では、高圧冷媒が膨張して圧力PMの中間
圧冷媒となる。この中間圧冷媒は、その臨界圧力PC
りも低圧であって、気液二相状態となっている。膨張機
(22)から流出した中間圧冷媒は、気液分離器(32)へ
送られる。
The refrigerant in the point state after radiating heat in the indoor heat exchanger (11) expands in the expander (22), and its pressure and enthalpy decrease to the point state. That is,
In the expander (22), the high pressure refrigerant expands to become an intermediate pressure refrigerant having a pressure P M. This intermediate pressure refrigerant has a pressure lower than its critical pressure P C and is in a gas-liquid two-phase state. The intermediate pressure refrigerant flowing out from the expander (22) is sent to the gas-liquid separator (32).

【0111】気液分離器(32)へ流入した中間圧冷媒
は、点'の状態の液冷媒と点''の状態のガス冷媒に
分離される。点'の状態の液冷媒は、気液分離器(3
2)から電動膨張弁(23)へと送られる。一方、点''
の状態のガス冷媒は、気液分離器(32)から圧縮機(2
1)へと送られる。
The intermediate pressure refrigerant flowing into the gas-liquid separator (32) is separated into a liquid refrigerant in the state of point 'and a gas refrigerant in the state of point''. The liquid refrigerant in the state of point 'is the gas-liquid separator (3
2) to the electric expansion valve (23). Meanwhile, the point ''
The gas refrigerant in the state of is from the gas-liquid separator (32) to the compressor (2
Sent to 1).

【0112】電動膨張弁(23)では、中間圧の液冷媒が
減圧され、その圧力が点'の状態から点の状態にま
で低下する。つまり、電動膨張弁(23)を通過すること
で、中間圧の液冷媒が減圧されて圧力PLの低圧冷媒と
なる。点の状態の低圧冷媒は、第2四路切換弁(14)
を通って室外熱交換器(12)へ導入される。
In the electric expansion valve (23), the intermediate pressure liquid refrigerant is decompressed, and the pressure thereof is reduced from the point 'state to the point state. That is, by passing through the electric expansion valve (23), the intermediate-pressure liquid refrigerant is decompressed and becomes a low-pressure refrigerant having a pressure P L. The low-pressure refrigerant in the state of the point is the second four-way switching valve (14).
And is introduced into the outdoor heat exchanger (12).

【0113】室外熱交換器(12)では、導入された低圧
冷媒が室外空気と熱交換を行う。この熱交換により、低
圧冷媒が室外空気から吸熱し、そのエンタルピが点の
状態から点の状態にまで増大する。点の状態の低圧
冷媒は、室外熱交換器(12)から流出し、第1四路切換
弁(13)を通って圧縮機(21)へ送られる。
In the outdoor heat exchanger (12), the introduced low pressure refrigerant exchanges heat with outdoor air. By this heat exchange, the low-pressure refrigerant absorbs heat from the outdoor air, and its enthalpy increases from the point state to the point state. The low-pressure refrigerant in the point state flows out from the outdoor heat exchanger (12) and is sent to the compressor (21) through the first four-way switching valve (13).

【0114】上述のように、圧縮機(21)へは、点の
状態の低圧ガス冷媒と、点''の状態の中間圧ガス冷媒
とが供給されている。先ず、圧縮機(21)では、点の
状態のガス冷媒の圧縮が開始される。この圧縮過程にあ
る冷媒は、点の状態となった時点、即ちその圧力が圧
力PMに達した時点で、点''の状態のガス冷媒と混合
される。混合後のガス冷媒は、点'の状態となる。こ
の点'の状態の冷媒は、圧縮機(21)において引き続
き圧縮されて点の状態となる。そして、点の状態の
高圧冷媒が圧縮機(21)から室内熱交換器(11)へ送ら
れる。
As described above, the low pressure gas refrigerant in the state of the point and the intermediate pressure gas refrigerant in the state of the point ″ are supplied to the compressor (21). First, in the compressor (21), compression of the gas refrigerant in the dot state is started. The refrigerant in the compression process is mixed with the gas refrigerant in the state of point ″ at the point state, that is, when the pressure reaches the pressure P M. The mixed gas refrigerant is in the state of point '. The refrigerant in this point 'state is continuously compressed in the compressor (21) to reach the point state. Then, the high-pressure refrigerant in the dot state is sent from the compressor (21) to the indoor heat exchanger (11).

【0115】また、膨張機(22)においては、冷媒の圧
力及びエンタルピが点から点の状態にまで低下す
る。そして、この膨張機(22)では、点と点のエン
タルピ差に相当する動力が得られ、この得られた動力が
圧縮機(21)の駆動に利用される。
In the expander (22), the pressure and enthalpy of the refrigerant decrease from point to point. Then, in the expander (22), power corresponding to the enthalpy difference between the points is obtained, and the obtained power is used to drive the compressor (21).

【0116】《冷房運転》上記空調機の冷房運転時の動
作について、図5及び図6を参照しながら説明する。
<< Cooling Operation >> The operation of the air conditioner during the cooling operation will be described with reference to FIGS. 5 and 6.

【0117】冷房運転時において、第1四路切換弁(1
3)及び第2四路切換弁(14)は、図5に破線で示す状
態に切り換わる。この状態で圧縮機(21)を駆動する
と、冷媒回路(10)で冷媒が循環して冷凍サイクルが行
われる。その際、室外熱交換器(12)が放熱器として機
能し、室内熱交換器(11)が蒸発器として機能する。
During the cooling operation, the first four-way selector valve (1
3) and the second four-way switching valve (14) are switched to the state shown by the broken line in FIG. When the compressor (21) is driven in this state, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (10) to perform the refrigeration cycle. At that time, the outdoor heat exchanger (12) functions as a radiator, and the indoor heat exchanger (11) functions as an evaporator.

【0118】具体的に、圧縮機(21)からは、図6にお
ける点の状態の高圧冷媒が吐出される。この高圧冷媒
の圧力PHは、その臨界圧力PCよりも高くなっている。
圧縮機(21)から吐出された冷媒は、第1四路切換弁
(13)を通って室外熱交換器(12)へ導入される。
Specifically, the compressor (21) discharges the high-pressure refrigerant in the state of the point in FIG. The pressure P H of this high-pressure refrigerant is higher than its critical pressure P C.
The refrigerant discharged from the compressor (21) is introduced into the outdoor heat exchanger (12) through the first four-way switching valve (13).

【0119】室外熱交換器(12)では、導入された高圧
冷媒が室外空気と熱交換を行う。この熱交換により、高
圧冷媒は室外空気に対して放熱し、そのエンタルピが点
の状態から点の状態にまで低下する。点の状態の
高圧冷媒は、第2四路切換弁(14)を通って膨張機(2
2)へ導入される。
In the outdoor heat exchanger (12), the introduced high pressure refrigerant exchanges heat with outdoor air. By this heat exchange, the high-pressure refrigerant radiates heat to the outdoor air, and its enthalpy decreases from the point state to the point state. The high-pressure refrigerant in the state of the point passes through the second four-way switching valve (14) and the expander (2
2) to be introduced.

【0120】室外熱交換器(12)で放熱した後の点の
状態の冷媒は、膨張機(22)において膨張し、その圧力
及びエンタルピが点の状態にまで低下する。つまり、
膨張機(22)では、高圧冷媒が膨張して圧力PMの中間
圧冷媒となる。この中間圧冷媒は、その臨界圧力PC
りも低圧であって、気液二相状態となっている。膨張機
(22)から流出した中間圧冷媒は、気液分離器(32)へ
送られる。
The refrigerant in the point state after radiating heat in the outdoor heat exchanger (12) expands in the expander (22), and its pressure and enthalpy decrease to the point state. That is,
In the expander (22), the high pressure refrigerant expands to become an intermediate pressure refrigerant having a pressure P M. This intermediate pressure refrigerant has a pressure lower than its critical pressure P C and is in a gas-liquid two-phase state. The intermediate pressure refrigerant flowing out from the expander (22) is sent to the gas-liquid separator (32).

【0121】気液分離器(32)へ流入した中間圧冷媒
は、点'の状態の液冷媒と点''の状態のガス冷媒に
分離される。点'の状態の液冷媒は、気液分離器(3
2)から電動膨張弁(23)へと送られる。一方、点''
の状態のガス冷媒は、気液分離器(32)から圧縮機(2
1)へと送られる。
The intermediate-pressure refrigerant flowing into the gas-liquid separator (32) is separated into a liquid refrigerant in the state of point 'and a gas refrigerant in the state of point''. The liquid refrigerant in the state of point 'is the gas-liquid separator (3
2) to the electric expansion valve (23). Meanwhile, the point ''
The gas refrigerant in the state of is from the gas-liquid separator (32) to the compressor (2
Sent to 1).

【0122】電動膨張弁(23)では、中間圧の液冷媒が
減圧され、その圧力が点'の状態から点の状態にま
で低下する。つまり、電動膨張弁(23)を通過すること
で、中間圧冷媒が減圧されて圧力PLの低圧冷媒とな
る。点の状態の低圧冷媒は、第2四路切換弁(14)を
通って室内熱交換器(11)へ導入される。
In the electric expansion valve (23), the intermediate pressure liquid refrigerant is decompressed, and the pressure thereof is reduced from the point 'state to the point state. That is, by passing through the electric expansion valve (23), the intermediate pressure refrigerant is decompressed and becomes a low pressure refrigerant having a pressure P L. The low-pressure refrigerant in the point state is introduced into the indoor heat exchanger (11) through the second four-way switching valve (14).

【0123】室内熱交換器(11)では、導入された低圧
冷媒が室内空気と熱交換を行う。この熱交換により、低
圧冷媒が室内空気から吸熱し、そのエンタルピが点の
状態から点の状態にまで増大する。点の状態の低圧
冷媒は、室内熱交換器(11)から流出し、第1四路切換
弁(13)を通って圧縮機(21)へ送られる。一方、室内
熱交換器(11)で低圧冷媒により冷却された室内空気
は、調和空気として室内へ送り返される。
In the indoor heat exchanger (11), the introduced low pressure refrigerant exchanges heat with indoor air. By this heat exchange, the low-pressure refrigerant absorbs heat from the indoor air, and its enthalpy increases from the point state to the point state. The low-pressure refrigerant in the state of point flows out from the indoor heat exchanger (11) and is sent to the compressor (21) through the first four-way switching valve (13). On the other hand, the indoor air cooled by the low-pressure refrigerant in the indoor heat exchanger (11) is sent back to the room as conditioned air.

【0124】上述のように、圧縮機(21)へは、点の
状態の低圧ガス冷媒と、点''の状態の中間圧ガス冷媒
とが供給されている。先ず、圧縮機(21)では、点の
状態のガス冷媒の圧縮が開始される。この圧縮過程にあ
る冷媒は、点の状態となった時点、即ちその圧力が圧
力PMに達した時点で、点''の状態のガス冷媒と混合
される。混合後のガス冷媒は、点'の状態となる。こ
の点'の状態の冷媒は、圧縮機(21)において引き続
き圧縮されて点の状態となる。そして、点の状態の
高圧冷媒が圧縮機(21)から室外熱交換器(12)へ送ら
れる。
As described above, the low pressure gas refrigerant in the point state and the intermediate pressure gas refrigerant in the point state '' are supplied to the compressor (21). First, in the compressor (21), compression of the gas refrigerant in the dot state is started. The refrigerant in the compression process is mixed with the gas refrigerant in the state of point ″ at the point state, that is, when the pressure reaches the pressure P M. The mixed gas refrigerant is in the state of point '. The refrigerant in this point 'state is continuously compressed in the compressor (21) to reach the point state. Then, the high-pressure refrigerant in the dot state is sent from the compressor (21) to the outdoor heat exchanger (12).

【0125】また、膨張機(22)においては、冷媒の圧
力及びエンタルピが点から点の状態にまで低下す
る。そして、この膨張機(22)では、点と点のエン
タルピ差に相当する動力が得られ、この得られた動力が
圧縮機(21)の駆動に利用される。
In the expander (22), the pressure and enthalpy of the refrigerant drop from point to point. Then, in the expander (22), power corresponding to the enthalpy difference between the points is obtained, and the obtained power is used to drive the compressor (21).

【0126】[0126]

【発明の実施の形態4】本発明の実施形態4は、上記実
施形態2の構成を変更し、いわゆる多効式冷凍サイクル
を行うようにしたものである。つまり、本実施形態で
は、多効式冷凍サイクルを行うことにより、圧縮機モー
タ(24)の消費電力の低減を図っている。ここでは、本
実施形態に係る空調機の構成について、上記実施形態2
と異なる部分を説明する。
[Fourth Embodiment of the Invention] A fourth embodiment of the present invention is a modification of the configuration of the above-described second embodiment to perform a so-called multi-effect refrigeration cycle. That is, in this embodiment, the power consumption of the compressor motor (24) is reduced by performing the multi-effect refrigeration cycle. Here, regarding the configuration of the air conditioner according to this embodiment,
The part different from is explained.

【0127】図7に示すように、本実施形態の冷媒回路
(10)には、上記実施形態2のレシーバタンク(31)に
代えて気液分離器(32)が設けられている。この気液分
離器(32)は、縦長で円筒状の密閉容器により構成さ
れ、電動膨張弁(23)の流出側と配管接続されている。
気液分離器(32)には、気液二相状態の中間圧冷媒が電
動膨張弁(23)から送り込まれる。気液分離器(32)へ
送り込まれた中間圧冷媒は、そのうちの液冷媒が気液分
離器(32)内の下部に溜まり、ガス冷媒が気液分離器
(32)内の上部に溜まる。
As shown in FIG. 7, the refrigerant circuit (10) of this embodiment is provided with a gas-liquid separator (32) instead of the receiver tank (31) of the second embodiment. The gas-liquid separator (32) is composed of a vertically long and cylindrical hermetic container, and is connected to the outflow side of the electric expansion valve (23) by piping.
An intermediate pressure refrigerant in a gas-liquid two-phase state is sent to the gas-liquid separator (32) from the electric expansion valve (23). Among the intermediate-pressure refrigerant sent to the gas-liquid separator (32), the liquid refrigerant of the intermediate-pressure refrigerant accumulates in the lower part of the gas-liquid separator (32), and the gas refrigerant accumulates in the upper part of the gas-liquid separator (32).

【0128】上記気液分離器(32)の底部は、膨張機
(22)の流入側と配管接続されている。気液分離器(3
2)に貯留する中間圧の液冷媒は、膨張機(22)へと送
られる。一方、気液分離器(32)の上端部は、圧縮機
(21)と配管接続されている。気液分離器(32)に貯留
する中間圧のガス冷媒は、圧縮機(21)へと送られる。
つまり、気液分離器(32)と圧縮機(21)を接続する配
管は、ガス管路(33)を構成している。
The bottom of the gas-liquid separator (32) is connected to the inflow side of the expander (22) by piping. Gas-liquid separator (3
The intermediate-pressure liquid refrigerant stored in 2) is sent to the expander (22). On the other hand, the upper end of the gas-liquid separator (32) is connected to the compressor (21) by piping. The intermediate-pressure gas refrigerant stored in the gas-liquid separator (32) is sent to the compressor (21).
That is, the pipe connecting the gas-liquid separator (32) and the compressor (21) constitutes the gas pipe line (33).

【0129】本実施形態の圧縮機(21)へは、室外熱交
換器(12)又は室内熱交換器(11)からの低圧のガス冷
媒と、気液分離器(32)からの中間圧のガス冷媒とが供
給されている。この圧縮機(21)は、吸入した低圧ガス
冷媒を圧縮する一方、その圧縮行程の途中で中間圧ガス
冷媒を吸入するように構成されている。
The low pressure gas refrigerant from the outdoor heat exchanger (12) or the indoor heat exchanger (11) and the intermediate pressure from the gas-liquid separator (32) are supplied to the compressor (21) of this embodiment. Gas refrigerant is being supplied. The compressor (21) is configured to compress the sucked low-pressure gas refrigerant and suck the intermediate-pressure gas refrigerant during the compression stroke.

【0130】尚、本実施形態において、気液分離器(3
2)に貯留する液冷媒の量を増減させれば、冷媒回路(1
0)を循環する冷媒量を変化させることができる。従っ
て、本実施形態の気液分離器(32)は、上記実施形態2
のレシーバタンク(31)の機能を兼ね備えている。
In the present embodiment, the gas-liquid separator (3
By increasing or decreasing the amount of liquid refrigerant stored in 2), the refrigerant circuit (1
The amount of the refrigerant circulating in 0) can be changed. Therefore, the gas-liquid separator (32) of this embodiment is the same as that of
It also has the function of the receiver tank (31).

【0131】−運転動作− 本実施形態の空調機における暖房運転時の動作につい
て、図7及び図8を参照しながら説明する。尚、図8
は、上記空調機における冷凍サイクルを、モリエル線図
(圧力−エンタルピ線図)上に表したものである。
-Driving Operation- The operation of the air conditioner of this embodiment during the heating operation will be described with reference to FIGS. 7 and 8. Note that FIG.
Is a Mollier diagram (pressure-enthalpy diagram) showing the refrigeration cycle of the air conditioner.

【0132】暖房運転時において、第1四路切換弁(1
3)及び第2四路切換弁(14)は、図7に実線で示す状
態に切り換わる。この状態で圧縮機(21)を駆動する
と、冷媒回路(10)で冷媒が循環して冷凍サイクルが行
われる。その際、室内熱交換器(11)が放熱器として機
能し、室外熱交換器(12)が蒸発器として機能する。
During the heating operation, the first four-way selector valve (1
3) and the second four-way switching valve (14) are switched to the state shown by the solid line in FIG. When the compressor (21) is driven in this state, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (10) to perform the refrigeration cycle. At that time, the indoor heat exchanger (11) functions as a radiator, and the outdoor heat exchanger (12) functions as an evaporator.

【0133】具体的に、圧縮機(21)からは、図8にお
ける点の状態の高圧冷媒が吐出される。この高圧冷媒
の圧力PHは、その臨界圧力PCよりも高くなっている。
圧縮機(21)から吐出された冷媒は、第1四路切換弁
(13)を通って室内熱交換器(11)へ導入される。
Specifically, the compressor (21) discharges the high-pressure refrigerant in the state of the point in FIG. The pressure P H of this high-pressure refrigerant is higher than its critical pressure P C.
The refrigerant discharged from the compressor (21) is introduced into the indoor heat exchanger (11) through the first four-way switching valve (13).

【0134】室内熱交換器(11)では、導入された高圧
冷媒が室内空気と熱交換を行う。この熱交換により、高
圧冷媒は室内空気に対して放熱し、そのエンタルピが点
の状態から点の状態にまで低下する。点の状態の
高圧冷媒は、第2四路切換弁(14)を通って電動膨張弁
(23)へ送られる。一方、室内熱交換器(11)で高圧冷
媒により加熱された室内空気は、調和空気として室内へ
送り返される。
In the indoor heat exchanger (11), the introduced high pressure refrigerant exchanges heat with indoor air. Due to this heat exchange, the high-pressure refrigerant radiates heat to the room air, and its enthalpy decreases from the point state to the point state. The high-pressure refrigerant in the point state is sent to the electric expansion valve (23) through the second four-way switching valve (14). On the other hand, the indoor air heated by the high-pressure refrigerant in the indoor heat exchanger (11) is sent back to the room as conditioned air.

【0135】電動膨張弁(23)では、高圧冷媒が減圧さ
れ、その圧力が点の状態から点の状態にまで低下す
る。つまり、電動膨張弁(23)を通過することで、高圧
冷媒が減圧されて圧力PMの中間圧冷媒となる。この中
間圧冷媒は、その臨界圧力PCよりも低圧であって、気
液二相状態となっている。そして、電動膨張弁(23)か
ら流出した中間圧冷媒は、気液分離器(32)へ送られ
る。
In the electric expansion valve (23), the high-pressure refrigerant is depressurized, and the pressure thereof drops from the point state to the point state. That is, by passing through the electric expansion valve (23), the high pressure refrigerant is decompressed and becomes the intermediate pressure refrigerant having the pressure P M. This intermediate pressure refrigerant has a pressure lower than its critical pressure P C and is in a gas-liquid two-phase state. Then, the intermediate-pressure refrigerant flowing out of the electric expansion valve (23) is sent to the gas-liquid separator (32).

【0136】気液分離器(32)へ流入した中間圧冷媒
は、点'の状態の液冷媒と点''の状態のガス冷媒に
分離される。点'の状態の液冷媒は、気液分離器(3
2)から膨張機(22)へと送られる。一方、点''の状
態のガス冷媒は、気液分離器(32)から圧縮機(21)へ
と送られる。
The intermediate-pressure refrigerant flowing into the gas-liquid separator (32) is separated into the liquid refrigerant in the state of point 'and the gas refrigerant in the state of point''. The liquid refrigerant in the state of point 'is the gas-liquid separator (3
It is sent from 2) to the expander (22). On the other hand, the gas refrigerant in the state of the point '' is sent from the gas-liquid separator (32) to the compressor (21).

【0137】膨張機(22)では、中間圧の液冷媒が膨張
し、その圧力及びエンタルピが点の状態にまで低下す
る。つまり、膨張機(22)では、中間圧の液冷媒が膨張
して圧力PLの低圧冷媒となる。点の状態の低圧冷媒
は、第2四路切換弁(14)を通って室外熱交換器(12)
へ導入される。
In the expander (22), the intermediate-pressure liquid refrigerant expands, and its pressure and enthalpy decrease to the point state. That is, in the expander (22), the intermediate-pressure liquid refrigerant expands to become the low-pressure refrigerant at the pressure P L. The low-pressure refrigerant in the point state passes through the second four-way switching valve (14) and the outdoor heat exchanger (12).
Be introduced to.

【0138】室外熱交換器(12)では、導入された低圧
冷媒が室外空気と熱交換を行う。この熱交換により、低
圧冷媒が室外空気から吸熱し、そのエンタルピが点の
状態から点の状態にまで増大する。点の状態の低圧
冷媒は、室外熱交換器(12)から流出し、第1四路切換
弁(13)を通って圧縮機(21)へ送られる。
In the outdoor heat exchanger (12), the introduced low pressure refrigerant exchanges heat with the outdoor air. By this heat exchange, the low-pressure refrigerant absorbs heat from the outdoor air, and its enthalpy increases from the point state to the point state. The low-pressure refrigerant in the point state flows out from the outdoor heat exchanger (12) and is sent to the compressor (21) through the first four-way switching valve (13).

【0139】上述のように、圧縮機(21)へは、点の
状態の低圧ガス冷媒と、点''の状態の中間圧ガス冷媒
とが供給されている。先ず、圧縮機(21)では、点の
状態のガス冷媒の圧縮が開始される。この圧縮過程にあ
る冷媒は、点の状態となった時点、即ちその圧力が圧
力PMに達した時点で、点''の状態のガス冷媒と混合
される。混合後のガス冷媒は、点'の状態となる。こ
の点'の状態の冷媒は、圧縮機(21)において引き続
き圧縮されて点の状態となる。そして、点の状態の
高圧冷媒が圧縮機(21)から室内熱交換器(11)へ送ら
れる。
As described above, the low pressure gas refrigerant in the point state and the intermediate pressure gas refrigerant in the point '' state are supplied to the compressor (21). First, in the compressor (21), compression of the gas refrigerant in the dot state is started. The refrigerant in the compression process is mixed with the gas refrigerant in the state of point ″ at the point state, that is, when the pressure reaches the pressure P M. The mixed gas refrigerant is in the state of point '. The refrigerant in this point 'state is continuously compressed in the compressor (21) to reach the point state. Then, the high-pressure refrigerant in the dot state is sent from the compressor (21) to the indoor heat exchanger (11).

【0140】また、膨張機(22)においては、冷媒の圧
力及びエンタルピが点'から点の状態にまで低下す
る。そして、この膨張機(22)では、点'と点のエ
ンタルピ差に相当する動力が得られ、この得られた動力
が圧縮機(21)の駆動に利用される。
Further, in the expander (22), the pressure and enthalpy of the refrigerant decrease from the point'to the point state. Then, in the expander (22), power corresponding to the enthalpy difference between the point 'and the point is obtained, and the obtained power is used to drive the compressor (21).

【0141】《冷房運転》上記空調機の冷房運転時の動
作について、図7及び図8を参照しながら説明する。
<< Cooling Operation >> The operation of the air conditioner during the cooling operation will be described with reference to FIGS. 7 and 8.

【0142】冷房運転時において、第1四路切換弁(1
3)及び第2四路切換弁(14)は、図7に破線で示す状
態に切り換わる。この状態で圧縮機(21)を駆動する
と、冷媒回路(10)で冷媒が循環して冷凍サイクルが行
われる。その際、室外熱交換器(12)が放熱器として機
能し、室内熱交換器(11)が蒸発器として機能する。
During the cooling operation, the first four-way selector valve (1
3) and the second four-way switching valve (14) are switched to the state shown by the broken line in FIG. When the compressor (21) is driven in this state, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (10) to perform the refrigeration cycle. At that time, the outdoor heat exchanger (12) functions as a radiator, and the indoor heat exchanger (11) functions as an evaporator.

【0143】具体的に、圧縮機(21)からは、図8にお
ける点の状態の高圧冷媒が吐出される。この高圧冷媒
の圧力PHは、その臨界圧力PCよりも高くなっている。
圧縮機(21)から吐出された冷媒は、第1四路切換弁
(13)を通って室外熱交換器(12)へ導入される。
Specifically, the compressor (21) discharges the high-pressure refrigerant in the state of the point in FIG. The pressure P H of this high-pressure refrigerant is higher than its critical pressure P C.
The refrigerant discharged from the compressor (21) is introduced into the outdoor heat exchanger (12) through the first four-way switching valve (13).

【0144】室外熱交換器(12)では、導入された高圧
冷媒が室外空気と熱交換を行う。この熱交換により、高
圧冷媒は室外空気に対して放熱し、そのエンタルピが点
の状態から点の状態にまで低下する。点の状態の
高圧冷媒は、第2四路切換弁(14)を通って電動膨張弁
(23)へ送られる。
In the outdoor heat exchanger (12), the introduced high pressure refrigerant exchanges heat with outdoor air. By this heat exchange, the high-pressure refrigerant radiates heat to the outdoor air, and its enthalpy decreases from the point state to the point state. The high-pressure refrigerant in the point state is sent to the electric expansion valve (23) through the second four-way switching valve (14).

【0145】電動膨張弁(23)では、高圧冷媒が減圧さ
れ、その圧力が点の状態から点の状態にまで低下す
る。つまり、電動膨張弁(23)を通過することで、高圧
冷媒が減圧されて圧力PMの中間圧冷媒となる。この中
間圧冷媒は、その臨界圧力PCよりも低圧であって、気
液二相状態となっている。電動膨張弁(23)から流出し
た中間圧冷媒は、気液分離器(32)へ送られる。
In the electric expansion valve (23), the high-pressure refrigerant is decompressed, and the pressure thereof drops from the point state to the point state. That is, by passing through the electric expansion valve (23), the high pressure refrigerant is decompressed and becomes the intermediate pressure refrigerant having the pressure P M. This intermediate pressure refrigerant has a pressure lower than its critical pressure P C and is in a gas-liquid two-phase state. The intermediate pressure refrigerant flowing out from the electric expansion valve (23) is sent to the gas-liquid separator (32).

【0146】気液分離器(32)へ流入した中間圧冷媒
は、点'の状態の液冷媒と点''の状態のガス冷媒に
分離される。点'の状態の液冷媒は、気液分離器(3
2)から電動膨張弁(23)へと送られる。一方、点''
の状態のガス冷媒は、気液分離器(32)から圧縮機(2
1)へと送られる。
The intermediate pressure refrigerant flowing into the gas-liquid separator (32) is separated into the liquid refrigerant in the state of point 'and the gas refrigerant in the state of point''. The liquid refrigerant in the state of point 'is the gas-liquid separator (3
2) to the electric expansion valve (23). Meanwhile, the point ''
The gas refrigerant in the state of is from the gas-liquid separator (32) to the compressor (2
Sent to 1).

【0147】膨張機(22)では、中間圧の冷媒が膨張
し、その圧力及びエンタルピが点の状態にまで低下す
る。つまり、膨張機(22)では、中間圧冷媒が膨張して
圧力P Lの低圧冷媒となる。点の状態の低圧冷媒は、
第2四路切換弁(14)を通って室内熱交換器(11)へ導
入される。
In the expander (22), the intermediate pressure refrigerant expands.
And its pressure and enthalpy drop to the point state.
It In other words, in the expander (22), the intermediate pressure refrigerant expands
Pressure P LIt becomes a low pressure refrigerant. The low pressure refrigerant in the state of the point is
Guided to the indoor heat exchanger (11) through the second four-way switching valve (14)
Be entered.

【0148】室内熱交換器(11)では、導入された低圧
冷媒が室内空気と熱交換を行う。この熱交換により、低
圧冷媒が室内空気から吸熱し、そのエンタルピが点の
状態から点の状態にまで増大する。点の状態の低圧
冷媒は、室内熱交換器(11)から流出し、第1四路切換
弁(13)を通って圧縮機(21)へ送られる。一方、室内
熱交換器(11)で低圧冷媒により冷却された室内空気
は、調和空気として室内へ送り返される。
In the indoor heat exchanger (11), the introduced low pressure refrigerant exchanges heat with indoor air. By this heat exchange, the low-pressure refrigerant absorbs heat from the indoor air, and its enthalpy increases from the point state to the point state. The low-pressure refrigerant in the state of point flows out from the indoor heat exchanger (11) and is sent to the compressor (21) through the first four-way switching valve (13). On the other hand, the indoor air cooled by the low-pressure refrigerant in the indoor heat exchanger (11) is sent back to the room as conditioned air.

【0149】上述のように、圧縮機(21)へは、点の
状態の低圧ガス冷媒と、点''の状態の中間圧ガス冷媒
とが供給されている。先ず、圧縮機(21)では、点の
状態のガス冷媒の圧縮が開始される。この圧縮過程にあ
る冷媒は、点の状態となった時点、即ちその圧力が圧
力PMに達した時点で、点''の状態のガス冷媒と混合
される。混合後のガス冷媒は、点'の状態となる。こ
の点'の状態の冷媒は、圧縮機(21)において引き続
き圧縮されて点の状態となる。そして、点の状態の
高圧冷媒が圧縮機(21)から室外熱交換器(12)へ送ら
れる。
As described above, the low pressure gas refrigerant in the point state and the intermediate pressure gas refrigerant in the point state '' are supplied to the compressor (21). First, in the compressor (21), compression of the gas refrigerant in the dot state is started. The refrigerant in the compression process is mixed with the gas refrigerant in the state of point ″ at the point state, that is, when the pressure reaches the pressure P M. The mixed gas refrigerant is in the state of point '. The refrigerant in this point 'state is continuously compressed in the compressor (21) to reach the point state. Then, the high-pressure refrigerant in the dot state is sent from the compressor (21) to the outdoor heat exchanger (12).

【0150】また、膨張機(22)においては、冷媒の圧
力及びエンタルピが点'から点の状態にまで低下す
る。そして、この膨張機(22)では、点'と点のエ
ンタルピ差に相当する動力が得られ、この得られた動力
が圧縮機(21)の駆動に利用される。
In the expander (22), the pressure and enthalpy of the refrigerant decrease from the point'to the point. Then, in the expander (22), power corresponding to the enthalpy difference between the point 'and the point is obtained, and the obtained power is used to drive the compressor (21).

【0151】[0151]

【発明の実施の形態5】本発明の実施形態5は、上記実
施形態1の構成を変更し、いわゆる二段圧縮冷凍サイク
ルを行うようにしたものである。つまり、本実施形態で
は、二段圧縮冷凍サイクルを行うことにより、圧縮機モ
ータ(24)の消費電力の低減を図っている。ここでは、
本実施形態に係る空調機の構成について、上記実施形態
1と異なる部分を説明する。
Fifth Embodiment of the Invention A fifth embodiment of the present invention is a modification of the configuration of the first embodiment, in which a so-called two-stage compression refrigeration cycle is performed. That is, in this embodiment, the power consumption of the compressor motor (24) is reduced by performing the two-stage compression refrigeration cycle. here,
Regarding the configuration of the air conditioner according to the present embodiment, parts different from those in the first embodiment will be described.

【0152】図9に示すように、本実施形態の冷媒回路
(10)では、上記実施形態1のレシーバタンク(31)が
省略されており、その代わりに中間冷却器(40)が設け
られている。中間冷却器(40)は、密閉容器状のシェル
部(41)と、伝熱管により構成されてシェル部(41)に
収納される管部(42)とを備えている。この中間冷却器
(40)は、中間熱交換器を構成している。つまり、中間
冷却器(40)は、シェル部(41)に貯留する冷媒と、管
部(42)の内部を流れる冷媒とを熱交換させるように構
成されている。
As shown in FIG. 9, in the refrigerant circuit (10) of the present embodiment, the receiver tank (31) of the first embodiment is omitted and an intercooler (40) is provided instead. There is. The intercooler (40) includes a shell portion (41) in the form of a closed container, and a pipe portion (42) formed of a heat transfer tube and housed in the shell portion (41). The intermediate cooler (40) constitutes an intermediate heat exchanger. That is, the intercooler (40) is configured to exchange heat between the refrigerant stored in the shell portion (41) and the refrigerant flowing inside the pipe portion (42).

【0153】本実施形態において、膨張機(22)の流入
側と中間冷却器(40)の管部(42)の一端とは、共に第
2四路切換弁(14)の第3のポートと配管接続されてい
る。また、中間冷却器(40)の管部(42)の他端は、電
動膨張弁(23)の流入側と配管接続されている。一方、
中間冷却器(40)のシェル部(41)は、その流入側が膨
張機(22)の流出側と配管接続され、その流出側が圧縮
機(21)と配管接続されている。
In this embodiment, the inflow side of the expander (22) and one end of the pipe section (42) of the intercooler (40) are both connected to the third port of the second four-way switching valve (14). Piping is connected. The other end of the pipe part (42) of the intercooler (40) is connected to the inflow side of the electric expansion valve (23) by piping. on the other hand,
The shell part (41) of the intercooler (40) has its inflow side pipe-connected to the outflow side of the expander (22) and its outflow side pipe-connected to the compressor (21).

【0154】本実施形態の圧縮機(21)へは、室外熱交
換器(12)又は室内熱交換器(11)からの低圧のガス冷
媒と、中間冷却器(40)のシェル部(41)からの中間圧
冷媒とが供給されている。この圧縮機(21)には、図示
しないが、2つの圧縮機構が設けられている。そして、
この圧縮機(21)は、低圧冷媒を低段側の圧縮機構へ吸
入して中間圧にまで圧縮する一方、低段側の圧縮機構か
ら吐出された中間圧冷媒とシェル部(41)からの中間圧
冷媒を高段側の圧縮機構へ吸入して高圧にまで圧縮する
ように構成されている。
To the compressor (21) of this embodiment, the low pressure gas refrigerant from the outdoor heat exchanger (12) or the indoor heat exchanger (11) and the shell portion (41) of the intercooler (40) are used. The intermediate pressure refrigerant from is supplied. Although not shown, the compressor (21) is provided with two compression mechanisms. And
This compressor (21) sucks the low-pressure refrigerant into the compression mechanism on the low-stage side and compresses it to an intermediate pressure, while discharging the intermediate-pressure refrigerant discharged from the compression mechanism on the low-stage side and the shell portion (41). The intermediate pressure refrigerant is sucked into the high-stage compression mechanism and compressed to a high pressure.

【0155】−運転動作− 《暖房運転》上記空調機の暖房運転時の動作について、
図9及び図10を参照しながら説明する。尚、図10
は、上記空調機における冷凍サイクルを、モリエル線図
(圧力−エンタルピ線図)上に表したものである。
-Driving operation- << Heating operation >> Regarding the operation of the air conditioner during the heating operation,
This will be described with reference to FIGS. 9 and 10. Incidentally, FIG.
Is a Mollier diagram (pressure-enthalpy diagram) showing the refrigeration cycle of the air conditioner.

【0156】暖房運転時において、第1四路切換弁(1
3)及び第2四路切換弁(14)は、図9に実線で示す状
態に切り換わる。この状態で圧縮機(21)を駆動する
と、冷媒回路(10)で冷媒が循環して冷凍サイクルが行
われる。その際、室内熱交換器(11)が放熱器として機
能し、室外熱交換器(12)が蒸発器として機能する。
During the heating operation, the first four-way selector valve (1
3) and the second four-way switching valve (14) are switched to the state shown by the solid line in FIG. When the compressor (21) is driven in this state, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (10) to perform the refrigeration cycle. At that time, the indoor heat exchanger (11) functions as a radiator, and the outdoor heat exchanger (12) functions as an evaporator.

【0157】具体的に、圧縮機(21)からは、図10に
おける点の状態の高圧冷媒が吐出される。この高圧冷
媒の圧力PHは、その臨界圧力PCよりも高くなってい
る。圧縮機(21)から吐出された冷媒は、第1四路切換
弁(13)を通って室内熱交換器(11)へ導入される。
Specifically, the compressor (21) discharges the high-pressure refrigerant in the state of the point in FIG. The pressure P H of this high-pressure refrigerant is higher than its critical pressure P C. The refrigerant discharged from the compressor (21) is introduced into the indoor heat exchanger (11) through the first four-way switching valve (13).

【0158】室内熱交換器(11)では、導入された高圧
冷媒が室内空気と熱交換を行う。この熱交換により、高
圧冷媒は室内空気に対して放熱し、そのエンタルピが点
の状態から点の状態にまで低下する。点の状態の
高圧冷媒は、第2四路切換弁(14)を通って膨張機(2
2)へ導入される。一方、室内熱交換器(11)で高圧冷
媒により加熱された室内空気は、調和空気として室内へ
送り返される。
In the indoor heat exchanger (11), the introduced high pressure refrigerant exchanges heat with indoor air. Due to this heat exchange, the high-pressure refrigerant radiates heat to the room air, and its enthalpy decreases from the point state to the point state. The high-pressure refrigerant in the state of the point passes through the second four-way switching valve (14) and the expander (2
2) to be introduced. On the other hand, the indoor air heated by the high-pressure refrigerant in the indoor heat exchanger (11) is sent back to the room as conditioned air.

【0159】室内熱交換器(11)で放熱した後の点の
状態の冷媒は、第2四路切換弁(14)を通過してから二
手に分流される。分流された点の状態の冷媒は、その
一方が膨張機(22)へ導入され、他方が中間冷却器(4
0)の管部(42)へ導入される。
The refrigerant in the state of the point after radiating heat in the indoor heat exchanger (11) passes through the second four-way switching valve (14) and is then split into two parts. One of the split refrigerants is introduced into the expander (22), and the other is inserted into the intercooler (4).
It is introduced into the pipe section (42) of (0).

【0160】膨張機(22)では、点の状態の高圧冷媒
が膨張し、その圧力及びエンタルピが点の状態にまで
低下する。つまり、膨張機(22)では、高圧冷媒が膨張
して圧力PMの中間圧冷媒となる。この中間圧冷媒は、
その臨界圧力PCよりも低圧であって、気液二相状態と
なっている。膨張機(22)から流出した中間圧冷媒は、
中間冷却器(40)のシェル部(41)へ導入される。
In the expander (22), the high-pressure refrigerant in the point state expands, and its pressure and enthalpy decrease to the point state. That is, in the expander (22), the high pressure refrigerant expands to become an intermediate pressure refrigerant having a pressure P M. This intermediate pressure refrigerant is
It is lower than the critical pressure P C and is in a gas-liquid two-phase state. The intermediate pressure refrigerant flowing out from the expander (22) is
It is introduced into the shell part (41) of the intercooler (40).

【0161】中間冷却器(40)では、管部(42)を流れ
る高圧冷媒とシェル部(41)へ導入された中間圧冷媒と
の熱交換が行われる。この熱交換により、管部(42)を
流れる高圧冷媒は、そのエンタルピが点の状態から点
の状態にまで低下する。この点の状態の高圧冷媒
は、管部(42)から流出して電動膨張弁(23)へ送られ
る。一方、シェル部(41)へ導入された中間圧冷媒は、
そのエンタルピが点の状態から点の状態にまで増大
する。この点の状態の中間圧冷媒は、シェル部(41)
から流出して圧縮機(21)へ送られる。
In the intercooler (40), heat is exchanged between the high-pressure refrigerant flowing through the pipe section (42) and the intermediate-pressure refrigerant introduced into the shell section (41). Due to this heat exchange, the enthalpy of the high-pressure refrigerant flowing through the pipe portion (42) is lowered from the point state to the point state. The high-pressure refrigerant in this state flows out of the pipe portion (42) and is sent to the electric expansion valve (23). On the other hand, the intermediate pressure refrigerant introduced into the shell part (41) is
The enthalpy increases from the point state to the point state. The intermediate pressure refrigerant in this state is the shell part (41).
And is sent to the compressor (21).

【0162】電動膨張弁(23)では、点の状態の高圧
冷媒が減圧され、その圧力が低下して点の状態とな
る。つまり、電動膨張弁(23)を通過することで、高圧
冷媒が減圧されて圧力PLの低圧冷媒となる。点の状
態の低圧冷媒は、第2四路切換弁(14)を通って室外熱
交換器(12)へ導入される。
In the electric expansion valve (23), the high-pressure refrigerant in the point state is depressurized, and the pressure is reduced to the point state. That is, by passing through the electric expansion valve (23), the high pressure refrigerant is decompressed and becomes a low pressure refrigerant having a pressure P L. The low-pressure refrigerant in the point state is introduced into the outdoor heat exchanger (12) through the second four-way switching valve (14).

【0163】室外熱交換器(12)では、導入された低圧
冷媒が室外空気と熱交換を行う。この熱交換により、低
圧冷媒が室外空気から吸熱し、そのエンタルピが点の
状態から点の状態にまで増大する。点の状態の低圧
冷媒は、室外熱交換器(12)から流出し、第1四路切換
弁(13)を通って圧縮機(21)へ送られる。
In the outdoor heat exchanger (12), the introduced low pressure refrigerant exchanges heat with outdoor air. By this heat exchange, the low-pressure refrigerant absorbs heat from the outdoor air, and its enthalpy increases from the point state to the point state. The low-pressure refrigerant in the point state flows out from the outdoor heat exchanger (12) and is sent to the compressor (21) through the first four-way switching valve (13).

【0164】上述のように、圧縮機(21)へは、点の
状態の低圧冷媒と、点の状態の中間圧冷媒とが供給さ
れている。圧縮機(21)において、点の状態の低圧冷
媒は、低段側の圧縮機構へ吸入され、圧縮されて点の
状態となる。つまり、低段側の圧縮機構では、冷媒が圧
力PMにまで昇圧される。
As described above, the low pressure refrigerant in the dot state and the intermediate pressure refrigerant in the dot state are supplied to the compressor (21). In the compressor (21), the low-pressure refrigerant in the point state is sucked into the low-stage compression mechanism and is compressed into the point state. That is, in the low-stage compression mechanism, the refrigerant is boosted to the pressure P M.

【0165】低段側の圧縮機構から吐出された点の状
態の冷媒は、中間冷却器(40)から送り込まれた点の
状態の冷媒と混合される。これらの冷媒を混合すること
により、点'の状態の冷媒が得られる。点'の状態の
冷媒は、高段側の圧縮機構へ吸入されて圧縮され、点
の状態となる。そして、点の状態の高圧冷媒が圧縮機
(21)から室内熱交換器(11)へ送られる。
The point refrigerant discharged from the low-stage compression mechanism is mixed with the point refrigerant sent from the intercooler (40). By mixing these refrigerants, the refrigerant in the state of point 'is obtained. The refrigerant in the state of point 'is sucked into the compression mechanism on the higher stage side and compressed, and becomes the state of point. Then, the high-pressure refrigerant in the dot state is sent from the compressor (21) to the indoor heat exchanger (11).

【0166】また、膨張機(22)においては、冷媒の圧
力及びエンタルピが点から点の状態にまで低下す
る。そして、この膨張機(22)では、点と点のエン
タルピ差に相当する動力が得られ、この得られた動力が
圧縮機(21)の駆動に利用される。
In the expander (22), the pressure and enthalpy of the refrigerant drop from point to point. Then, in the expander (22), power corresponding to the enthalpy difference between the points is obtained, and the obtained power is used to drive the compressor (21).

【0167】本実施形態において、膨張機(22)の膨張
比は一定であり、膨張機(22)から流出する冷媒の圧力
は冷凍サイクルの高圧に連動して変化するが、この膨張
機(22)では高圧冷媒を中間圧にまで膨張させているに
過ぎない。一方、電動膨張弁(23)では高圧冷媒を低圧
にまで減圧しているが、この電動膨張弁(23)はその開
度を調節可能である。従って、膨張機(22)の膨張比が
一定で変化しなくても、電動膨張弁(23)の開度を調節
することにより、冷凍サイクルの高圧を空調機の運転に
とって最適な値に設定できる。
In this embodiment, the expansion ratio of the expander (22) is constant, and the pressure of the refrigerant flowing out of the expander (22) changes in conjunction with the high pressure of the refrigeration cycle. In (), the high-pressure refrigerant is only expanded to the intermediate pressure. On the other hand, the electric expansion valve (23) reduces the pressure of the high-pressure refrigerant to a low pressure, but the opening degree of the electric expansion valve (23) can be adjusted. Therefore, even if the expansion ratio of the expander (22) is constant and does not change, the high pressure of the refrigeration cycle can be set to an optimum value for the operation of the air conditioner by adjusting the opening degree of the electric expansion valve (23). .

【0168】《冷房運転》上記空調機の冷房運転時の動
作について、図9及び図10を参照しながら説明する。
<Cooling Operation> The operation of the air conditioner during the cooling operation will be described with reference to FIGS. 9 and 10.

【0169】冷房運転時において、第1四路切換弁(1
3)及び第2四路切換弁(14)は、図9に破線で示す状
態に切り換わる。この状態で圧縮機(21)を駆動する
と、冷媒回路(10)で冷媒が循環して冷凍サイクルが行
われる。その際、室外熱交換器(12)が放熱器として機
能し、室内熱交換器(11)が蒸発器として機能する。
During the cooling operation, the first four-way selector valve (1
3) and the second four-way switching valve (14) are switched to the state shown by the broken line in FIG. When the compressor (21) is driven in this state, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (10) to perform the refrigeration cycle. At that time, the outdoor heat exchanger (12) functions as a radiator, and the indoor heat exchanger (11) functions as an evaporator.

【0170】具体的に、圧縮機(21)からは、図10に
おける点の状態の高圧冷媒が吐出される。この高圧冷
媒の圧力PHは、その臨界圧力PCよりも高くなってい
る。圧縮機(21)から吐出された冷媒は、第1四路切換
弁(13)を通って室外熱交換器(12)へ導入される。
Specifically, the high pressure refrigerant in the state of the point in FIG. 10 is discharged from the compressor (21). The pressure P H of this high-pressure refrigerant is higher than its critical pressure P C. The refrigerant discharged from the compressor (21) is introduced into the outdoor heat exchanger (12) through the first four-way switching valve (13).

【0171】室外熱交換器(12)では、導入された高圧
冷媒が室外空気と熱交換を行う。この熱交換により、高
圧冷媒は室外空気に対して放熱し、そのエンタルピが点
の状態から点の状態にまで低下する。
In the outdoor heat exchanger (12), the introduced high pressure refrigerant exchanges heat with the outdoor air. By this heat exchange, the high-pressure refrigerant radiates heat to the outdoor air, and its enthalpy decreases from the point state to the point state.

【0172】室外熱交換器(12)で放熱した後の点の
状態の冷媒は、第2四路切換弁(14)を通過してから二
手に分流される。分流された点の状態の冷媒は、その
一方が膨張機(22)へ導入され、他方が中間冷却器(4
0)の管部(42)へ導入される。
After radiating heat in the outdoor heat exchanger (12), the refrigerant in the state of the point passes through the second four-way switching valve (14) and is then split into two. One of the split refrigerants is introduced into the expander (22), and the other is inserted into the intercooler (4).
It is introduced into the pipe section (42) of (0).

【0173】膨張機(22)では、点の状態の高圧冷媒
が膨張し、その圧力及びエンタルピが点の状態にまで
低下する。つまり、膨張機(22)では、高圧冷媒が膨張
して圧力PMの中間圧冷媒となる。この中間圧冷媒は、
その臨界圧力PCよりも低圧であって、気液二相状態と
なっている。膨張機(22)から流出した中間圧冷媒は、
中間冷却器(40)のシェル部(41)へ導入される。
In the expander (22), the high-pressure refrigerant in the point state expands, and its pressure and enthalpy decrease to the point state. That is, in the expander (22), the high pressure refrigerant expands to become an intermediate pressure refrigerant having a pressure P M. This intermediate pressure refrigerant is
It is lower than the critical pressure P C and is in a gas-liquid two-phase state. The intermediate pressure refrigerant flowing out from the expander (22) is
It is introduced into the shell part (41) of the intercooler (40).

【0174】中間冷却器(40)では、管部(42)を流れ
る高圧冷媒とシェル部(41)へ導入された中間圧冷媒と
の熱交換が行われる。この熱交換により、管部(42)を
流れる高圧冷媒は、そのエンタルピが点の状態から点
の状態にまで低下する。この点の状態の高圧冷媒
は、管部(42)から流出して電動膨張弁(23)へ送られ
る。一方、シェル部(41)へ導入された中間圧冷媒は、
そのエンタルピが点の状態から点の状態にまで増大
する。この点の状態の中間圧冷媒は、シェル部(41)
から流出して圧縮機(21)へ送られる。
In the intercooler (40), heat is exchanged between the high-pressure refrigerant flowing through the pipe part (42) and the intermediate-pressure refrigerant introduced into the shell part (41). Due to this heat exchange, the enthalpy of the high-pressure refrigerant flowing through the pipe portion (42) is lowered from the point state to the point state. The high-pressure refrigerant in this state flows out of the pipe portion (42) and is sent to the electric expansion valve (23). On the other hand, the intermediate pressure refrigerant introduced into the shell part (41) is
The enthalpy increases from the point state to the point state. The intermediate pressure refrigerant in this state is the shell part (41).
And is sent to the compressor (21).

【0175】電動膨張弁(23)では、点の状態の高圧
冷媒が減圧され、その圧力が低下して点の状態とな
る。つまり、電動膨張弁(23)を通過することで、高圧
冷媒が減圧されて圧力PLの低圧冷媒となる。点の状
態の低圧冷媒は、第2四路切換弁(14)を通って室内熱
交換器(11)へ導入される。
In the electric expansion valve (23), the high-pressure refrigerant in the point state is decompressed, and the pressure is reduced to the point state. That is, by passing through the electric expansion valve (23), the high pressure refrigerant is decompressed and becomes a low pressure refrigerant having a pressure P L. The low-pressure refrigerant in the point state is introduced into the indoor heat exchanger (11) through the second four-way switching valve (14).

【0176】室内熱交換器(11)では、導入された低圧
冷媒が室内空気と熱交換を行う。この熱交換により、低
圧冷媒が室内空気から吸熱し、そのエンタルピが点の
状態から点の状態にまで増大する。点の状態の低圧
冷媒は、室内熱交換器(11)から流出し、第1四路切換
弁(13)を通って圧縮機(21)へ送られる。一方、室内
熱交換器(11)で低圧冷媒により冷却された室内空気
は、調和空気として室内へ送り返される。
In the indoor heat exchanger (11), the introduced low pressure refrigerant exchanges heat with indoor air. By this heat exchange, the low-pressure refrigerant absorbs heat from the indoor air, and its enthalpy increases from the point state to the point state. The low-pressure refrigerant in the state of point flows out from the indoor heat exchanger (11) and is sent to the compressor (21) through the first four-way switching valve (13). On the other hand, the indoor air cooled by the low-pressure refrigerant in the indoor heat exchanger (11) is sent back to the room as conditioned air.

【0177】上述のように、圧縮機(21)へは、点の
状態の低圧冷媒と、点の状態の中間圧冷媒とが供給さ
れている。圧縮機(21)において、点の状態の低圧冷
媒は、低段側の圧縮機構へ吸入され、圧縮されて点の
状態となる。つまり、低段側の圧縮機構では、冷媒が圧
力PMにまで昇圧される。
As described above, the low pressure refrigerant in the dot state and the intermediate pressure refrigerant in the dot state are supplied to the compressor (21). In the compressor (21), the low-pressure refrigerant in the point state is sucked into the low-stage compression mechanism and is compressed into the point state. That is, in the low-stage compression mechanism, the refrigerant is boosted to the pressure P M.

【0178】低段側の圧縮機構から吐出された点の状
態の冷媒は、中間冷却器(40)から送り込まれた点の
状態の冷媒と混合される。これらの冷媒を混合すること
により、点'の状態の冷媒が得られる。点'の状態の
冷媒は、高段側の圧縮機構へ吸入されて圧縮され、点
の状態となる。そして、点の状態の高圧冷媒が圧縮機
(21)から室外熱交換器(12)へ送られる。
The point refrigerant discharged from the low-stage compression mechanism is mixed with the point refrigerant sent from the intercooler (40). By mixing these refrigerants, the refrigerant in the state of point 'is obtained. The refrigerant in the state of point 'is sucked into the compression mechanism on the higher stage side and compressed, and becomes the state of point. Then, the high-pressure refrigerant in the dot state is sent from the compressor (21) to the outdoor heat exchanger (12).

【0179】また、膨張機(22)においては、冷媒の圧
力及びエンタルピが点から点の状態にまで低下す
る。そして、この膨張機(22)では、点と点のエン
タルピ差に相当する動力が得られ、この得られた動力が
圧縮機(21)の駆動に利用される。
In the expander (22), the pressure and enthalpy of the refrigerant drop from point to point. Then, in the expander (22), power corresponding to the enthalpy difference between the points is obtained, and the obtained power is used to drive the compressor (21).

【0180】本実施形態において、膨張機(22)の膨張
比は一定であり、膨張機(22)から流出する冷媒の圧力
は冷凍サイクルの高圧に連動して変化するが、この膨張
機(22)では高圧冷媒を中間圧にまで膨張させているに
過ぎない。一方、電動膨張弁(23)では高圧冷媒を低圧
にまで減圧しているが、この電動膨張弁(23)はその開
度を調節可能である。従って、膨張機(22)の膨張比が
一定で変化しなくても、電動膨張弁(23)の開度を調節
することにより、冷凍サイクルの高圧を空調機の運転に
とって最適な値に設定できる。
In the present embodiment, the expansion ratio of the expander (22) is constant, and the pressure of the refrigerant flowing out of the expander (22) changes in conjunction with the high pressure of the refrigeration cycle. In (), the high-pressure refrigerant is only expanded to the intermediate pressure. On the other hand, the electric expansion valve (23) reduces the pressure of the high-pressure refrigerant to a low pressure, but the opening degree of the electric expansion valve (23) can be adjusted. Therefore, even if the expansion ratio of the expander (22) is constant and does not change, the high pressure of the refrigeration cycle can be set to an optimum value for the operation of the air conditioner by adjusting the opening of the electric expansion valve (23). .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施形態1に係る空調機の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an air conditioner according to a first embodiment.

【図2】実施形態1に係る空調機の冷凍サイクルを示す
モリエル線図である。
FIG. 2 is a Mollier diagram showing a refrigeration cycle of the air conditioner according to the first embodiment.

【図3】実施形態2に係る空調機の概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an air conditioner according to a second embodiment.

【図4】実施形態2に係る空調機の冷凍サイクルを示す
モリエル線図である。
FIG. 4 is a Mollier diagram showing a refrigeration cycle of the air conditioner according to the second embodiment.

【図5】実施形態3に係る空調機の概略構成図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an air conditioner according to a third embodiment.

【図6】実施形態3に係る空調機の冷凍サイクルを示す
モリエル線図である。
FIG. 6 is a Mollier diagram showing the refrigeration cycle of the air conditioner according to the third embodiment.

【図7】実施形態4に係る空調機の概略構成図である。FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an air conditioner according to a fourth embodiment.

【図8】実施形態4に係る空調機の冷凍サイクルを示す
モリエル線図である。
FIG. 8 is a Mollier diagram showing the refrigeration cycle of the air conditioner according to the fourth embodiment.

【図9】実施形態5に係る空調機の概略構成図である。FIG. 9 is a schematic configuration diagram of an air conditioner according to a fifth embodiment.

【図10】実施形態5に係る空調機の冷凍サイクルを示
すモリエル線図である。
FIG. 10 is a Mollier diagram showing the refrigeration cycle of the air conditioner according to the fifth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(10) 冷媒回路 (21) 圧縮機 (22) 膨張機 (23) 電動膨張弁(膨張弁) (31) レシーバタンク(容器部材) (32) 気液分離器 (33) ガス管路 (40) 中間冷却器(中間熱交換器) (10) Refrigerant circuit (21) Compressor (22) Expander (23) Electric expansion valve (expansion valve) (31) Receiver tank (container member) (32) Gas-liquid separator (33) Gas pipeline (40) Intercooler (intermediate heat exchanger)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F25B 43/00 F25B 43/00 E G ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (51) Int.Cl. 7 Identification Code FI Theme Coat (Reference) F25B 43/00 F25B 43/00 EG

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 冷媒の充填された冷媒回路(10)を備
え、該冷媒回路(10)に設けられた圧縮機(21)で冷媒
を該冷媒の臨界圧力以上にまで圧縮して冷凍サイクルを
行う冷凍装置であって、 上記冷媒回路(10)には、内部容積比が一定の流体機械
により構成される膨張機(22)と、該膨張機(22)と直
列に接続された開度可変の膨張弁(23)とが冷媒の膨張
機構として設けられている冷凍装置。
1. A refrigeration cycle comprising a refrigerant circuit (10) filled with a refrigerant, wherein a compressor (21) provided in the refrigerant circuit (10) compresses the refrigerant to a pressure equal to or higher than a critical pressure of the refrigerant. A refrigerating apparatus for performing operation, wherein the refrigerant circuit (10) includes an expander (22) configured by a fluid machine having a constant internal volume ratio, and a variable opening degree connected in series with the expander (22). The expansion device (23) is provided as a refrigerant expansion mechanism.
【請求項2】 請求項1記載の冷凍装置において、 冷媒回路(10)では、膨張機(22)の上流に膨張弁(2
3)が配置されている冷凍装置。
2. The refrigeration apparatus according to claim 1, wherein in the refrigerant circuit (10), the expansion valve (2) is provided upstream of the expander (22).
3) The refrigeration equipment is located.
【請求項3】 請求項1又は2記載の冷凍装置におい
て、 冷媒回路(10)における膨張機(22)と膨張弁(23)の
間には、冷媒を一時的に貯留するための容器部材(31)
が設けられている冷凍装置。
3. The refrigeration apparatus according to claim 1 or 2, wherein a container member (temporarily storing refrigerant) is provided between the expander (22) and the expansion valve (23) in the refrigerant circuit (10). 31)
Refrigeration equipment provided with.
【請求項4】 請求項1又は2記載の冷凍装置におい
て、 冷媒回路(10)における膨張機(22)と膨張弁(23)の
間に設けられて中間圧の冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分
離する気液分離器(32)と、 上記気液分離器(32)で分離されたガス冷媒を圧縮機
(21)へ供給するためのガス管路(33)とを備えている
冷凍装置。
4. The refrigerating apparatus according to claim 1, wherein the refrigerant circuit (10) is provided between the expander (22) and the expansion valve (23) to convert the intermediate pressure refrigerant into a liquid refrigerant and a gas refrigerant. And a gas-liquid separator (32) for separating into a compressor and a gas pipeline (33) for supplying the gas refrigerant separated by the gas-liquid separator (32) to the compressor (21). .
【請求項5】 冷媒の充填された冷媒回路(10)を備
え、該冷媒回路(10)に設けられた圧縮機(21)で冷媒
を該冷媒の臨界圧力以上にまで圧縮して冷凍サイクルを
行う冷凍装置であって、 内部容積比が一定の流体機械により構成されて上記冷媒
回路(10)の一部の高圧冷媒を中間圧まで膨張させる膨
張機(22)と、 上記冷媒回路(10)の残りの高圧冷媒を上記膨張機(2
2)からの中間圧冷媒と熱交換させる中間熱交換器(4
0)と、 上記中間熱交換器(40)からの高圧冷媒を低圧にまで膨
張させる開度可変の膨張弁(23)とを備える一方、 上記冷媒回路(10)では、該冷媒回路(10)に設けられ
た蒸発器へ上記膨張弁(23)からの低圧冷媒が供給さ
れ、上記圧縮機(21)へ上記蒸発器からの低圧冷媒と上
記中間熱交換器(40)からの中間圧冷媒とが供給されて
いる冷凍装置。
5. A refrigeration cycle comprising a refrigerant circuit (10) filled with a refrigerant, wherein a compressor (21) provided in the refrigerant circuit (10) compresses the refrigerant to a pressure equal to or higher than a critical pressure of the refrigerant. A refrigerating apparatus for performing, which comprises a fluid machine having a constant internal volume ratio and expands a part of the high-pressure refrigerant of the refrigerant circuit (10) to an intermediate pressure, and the refrigerant circuit (10). The remaining high pressure refrigerant of the expander (2
Intermediate heat exchanger (4) for exchanging heat with the intermediate pressure refrigerant from 2)
0) and an expansion valve (23) having a variable opening degree for expanding the high pressure refrigerant from the intermediate heat exchanger (40) to a low pressure, while the refrigerant circuit (10) includes the refrigerant circuit (10). The low pressure refrigerant from the expansion valve (23) is supplied to the evaporator provided in the compressor, and the low pressure refrigerant from the evaporator and the intermediate pressure refrigerant from the intermediate heat exchanger (40) are supplied to the compressor (21). Refrigeration equipment supplied with.
【請求項6】 請求項1,2,3,4又は5記載の冷凍
装置において、 冷媒回路(10)には、二酸化炭素が冷媒として充填され
ている冷凍装置。
6. The refrigerating apparatus according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, wherein the refrigerant circuit (10) is filled with carbon dioxide as a refrigerant.
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