(57)【要約】      （修正有）【課題】膨張機のバイパス流路によって、密度比一定の制約を回避できるだけでなく、放熱器出口側の冷媒とバイパス流路の冷媒とで内部熱交換を行うことにより、動力回収に寄与しないバイパス流路を流れる冷媒を最小限に抑制する。【解決手段】圧縮機１０１、放熱器１０２、内部熱交換器１０８、膨張機１０３、蒸発器１０４を順次直列に接続した主冷媒回路５０１と、膨張機１０３入口側から分岐し、第１の流量制御弁１０５、内部熱交換器１０８を経由して、膨張機１０３出口側を接続するバイパス流路５０２とを有する冷凍サイクル装置とすることによって、「密度比＝一定」の制約を回避しつつ、動力回収量を高く保つことができる。【選択図】図１
2008014602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒を冷却する放熱器と、前記放熱器で冷却された冷媒が通過する内部熱交換器と、前記圧縮機と一軸で直結して設けられ、前期内部熱交換器を通過した冷媒を膨張させる膨張機と、前記膨張機で膨張した冷媒を加熱する蒸発器とを接続する主冷媒回路と、
前記内部熱交換器と前記膨張機の間の前記主冷媒回路より分岐し、冷媒流量を制御する第１の流量制御弁と、前記放熱器で冷却され、前記内部熱交換器を通過する冷媒と前記第１の流量制御弁を通過した冷媒とで熱交換させる前記内部熱交換器とを順に経由して、前記膨張機と前記蒸発器との間の前記主冷媒回路に接続された第１のバイパス流路とを有する冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記蒸発器と前記圧縮機の間の主冷媒回路において、冷媒温度を検出する第１の冷媒温度センサをさらに設けた請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記第１のバイパス流路の前記内部熱交換器出口側より分岐し、冷媒の流量を制御する第２の流量制御弁を経由して、前記圧縮機に接続する第２のバイパス流路をさらに有する請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記圧縮機の吐出冷媒の温度を検出する第２の冷媒温度センサを設けたことを特徴とする請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒を冷却する放熱器と、前記放熱器で冷却された冷媒が通過する内部熱交換器と、前記圧縮機と一軸で直結して設けられ、前期内部熱交換器を通過した冷媒を膨張させる膨張機と、前記膨張機で膨張した冷媒を加熱する蒸発器とを接続する主冷媒回路と、
前記内部熱交換器と前記膨張機の間の前記主冷媒回路より分岐し、冷媒流量を制御する第１の流量制御弁と、前記放熱器で冷却され、前記内部熱交換器を通過する冷媒と前記第１の流量制御弁を通過した冷媒とで熱交換させる前記内部熱交換器とを順に経由して、前記膨張機にインジェクションされる第３のバイパス流路とを有する冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給湯機や空調機などの冷凍サイクル装置に関し、高い効率を実現する構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の共に容積式の圧縮機と膨張機を一軸に連結した構成の冷凍サイクル装置においては、圧縮機と膨張機とが常時同一回転数で回転することから、一定の冷媒循環量でシステムが運転される場合には、本来、膨張機による動力回収によってサイクルの高効率化を図ったにもかかわらず、「密度比＝一定」というサイクル運転上の制約のため、必ずしも高効率運転が実現できないという課題がある。
【０００３】
図１０は、このような課題を解決するためのバイパス流路を用いた冷凍サイクル構成回路を示している。このシステムにはバイパス管路１１の通路面積を増減調整する制御弁１２が設けられているので、膨張機４を通る冷媒循環量が増減調整され、圧縮機３側を通る冷媒の質量循環量と膨張機４側を通る質量循環量とが異なり、従来のような「密度比＝一定」というサイクル運転上の制約がなくなる。（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また、蒸発器の出口側に内部熱交換器を設けて、膨張機入り口の冷媒を冷却することにより、膨張機入口側の冷媒密度比を上昇させることも提案されている。この場合、熱交換量の調整を行うためには、図１１に示すように、内部熱交換器における熱交換量を、流量制御弁１０ａ、１０ｂを制御することにより変化させ、膨張機流入冷媒密度と圧縮機流入冷媒密度との比である冷媒密度比の変化を小さくし、膨張機の膨張動力を有効に回収するものがある。（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−１１６３７１号公報（第１図）
【特許文献２】特開２００４−１０８６８３号公報（第１０図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、冷凍サイクル装置が給湯を行うヒートポンプ装置の場合、季節によって冷凍サイクルが大きく変化するので、圧縮機と膨張機の密度比も大きく変わる。
【０００６】
【表１】
2008014602.tif 000003
【０００７】
表１は、それぞれの季節条件での圧縮機吸入密度と膨張機吸入冷媒密度の比を示したものである。表１に示すように、冬季運転が最も密度比が大きくなる。これは、冬季運転では冷凍サイクルの低圧側の圧力が低いため圧縮機吸入密度が小さくなる一方で、膨張機入口温度が低いため膨張機の吸入密度は大きくなるためである。
【０００８】
特許文献１に開示されているように膨張機のバイパス流路を用いる方法では、仮に冬季
運転に合わせて、膨張機、圧縮機の吸入容積を調整した場合、冬季運転ではバイパス流路に全く冷媒を流すことなく運転できるが、夏季運転では、密度比が小さいことから膨張機吸入密度が小さいことになり、圧縮機で搬送される冷媒流量を膨張機で流せないことになる。そこで、夏季運転時にはバイパス流路に冷媒を流す運転を実施することになり、この量は圧縮機で搬送される冷媒流量の４０％（＝（１０−６）／１０）となる。すなわち膨張機を流れる冷媒流量は圧縮機流量の６０％となり、動力回収量も６０％となるので、膨張機による動力回収効果が十分に果たせない運転となる。
【０００９】
この特許文献１の場合には、膨張機をバイパスする管路を流れる冷媒は、放熱器出口から等エントロピ変化して膨張機出口冷媒と合流するため、システム効率向上には全く寄与しないことになる。従ってバイパスする冷媒流量が多くなる運転条件では、膨張機による膨張動力回収量が低下し、圧縮機の運転動力低減効果が小さくなり、動力回収による冷凍空調装置での高効率運転が望めないという問題点があった。
【００１０】
また、この問題を解決する方法として特許文献２は、内部熱交換器の熱交換量を運転条件に対応して変化させることにより、膨張動力回収量の低減の少ない高効率な運転を可能としようとするものであった。
【００１１】
しかし、内部熱交換器を用いて冷媒密度を調整する方法は、冷媒密度の調整量が不十分であり、表１に示すような大幅な冷媒の密度比変動に対しては、効果が不十分であった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の冷凍サイクル装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒を冷却する放熱器と、前記放熱器で冷却された冷媒が通過する内部熱交換器と、前記圧縮機と一軸で直結して設けられ、前期内部熱交換器を通過した冷媒を膨張させる膨張機と、前記膨張機で膨張した冷媒を加熱する蒸発器とを接続する主冷媒回路と、
前記内部熱交換器と前記膨張機の間より分岐し、冷媒流量を制御する第１の流量制御弁と、前記放熱器で冷却され、前記内部熱交換器を通過する冷媒と前記第１の流量制御弁を通過した冷媒とで熱交換させる前記内部熱交換器とを順に経由して、前記膨張機と前記蒸発器との間に接続された第１のバイパス流路とを有する。
【００１３】
本構成によって、動力回収量を最大限確保しながら、「密度比＝一定」の制約を回避することができる。
【００１４】
また、望ましくは、前記蒸発器と前記圧縮機の間において、冷媒温度を検出する第１の冷媒温度センサをさらに設けたものである。
【００１５】
本構成によって、「密度比＝一定」の制約を回避しつつ、過熱度を最適に制御させることができるので、冷凍サイクル装置全体の性能を向上させることができる。
【００１６】
さらに、前記第１のバイパス流路の前記内部熱交換器出口側より分岐し、冷媒の流量を制御する第２の流量制御弁を経由して、前記圧縮機に接続する第２のバイパス流路をさらに有するものである。
【００１７】
また、より望ましくは、前記圧縮機の吐出冷媒の温度を検出する第２の冷媒温度センサを設けたものである。
【００１８】
本構成によって、吐出温度を最適に制御させることができるので、冷凍サイクル装置全体の性能をさらに向上させることができる。
【００１９】
また、本発明の別の冷凍サイクル装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒を冷却する放熱器と、前記放熱器で冷却された冷媒が通過する内部熱交換器と、前記圧縮機と一軸で直結して設けられ、前期内部熱交換器を通過した冷媒を膨張させる膨張機と、前記膨張機で膨張した冷媒を加熱する蒸発器とを接続する主冷媒回路と、
前記内部熱交換器と前記膨張機の間より分岐し、冷媒流量を制御する第１の流量制御弁と、前記放熱器で冷却され、前記内部熱交換器を通過する冷媒と前記第１の流量制御弁を通過した冷媒とで熱交換させる前記内部熱交換器とを順に経由して、前記膨張機にインジェクションされる第３のバイパス流路とを有する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の冷凍サイクル装置は、膨張機のバイパス流路によって、密度比一定の制約を回避できるだけでなく、放熱器出口側の冷媒とバイパス流路の冷媒とで内部熱交換を行うことにより、動力回収に寄与しないバイパス流路を流れる冷媒を最小限に抑制することができる。すなわち、密度比一定の制約を回避しながら、高効率の冷凍サイクルを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の冷凍サイクル装置で用いる冷媒は、フロンや二酸化炭素などの種種のものが利用可能である。特に、圧縮機で吐出された冷媒が超臨界状態であるものが、適切である。なかでも、二酸化炭素を用いた系に最も適している。
【００２２】
以下本発明の冷凍サイクル装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２３】
（実施の形態１）
本実施形態の冷凍サイクル装置４０１は、図１に示すように、主冷媒回路５０１とバイパス流路５０２とを有する。
【００２４】
主冷媒回路５０１は、冷媒を昇圧する圧縮機１０１と、この圧縮機１０１で昇圧された冷媒を冷却する放熱器１０２と、この放熱器１０２よりも冷媒下流側に配置されて冷却された冷媒を減圧膨張することにより動力を取り出す膨張機１０３と、この膨張機１０３で減圧された冷媒を加熱する蒸発器１０４を順次配管接続して冷凍サイクル回路が構成されている。また、図示はしていないが、膨張機１０３と圧縮機１０１は、電動機とともに、一軸で連結されており、膨張機で回収された動力は、電動機を補助して、圧縮機を駆動する動力の一部として利用される。
【００２５】
また、主冷媒回路には、圧縮機の吸入冷媒温度を検出する第１の冷媒温度センサ１０９が設けられている。なお、この温度センサは、直接冷媒温度を検出しても、冷媒配管の温度を測定することにより、間接的に冷媒温度情報を得てもよい。
【００２６】
第１のバイパス流路５０２は、膨張機１０３の入口部と出口部とを第１の流量制御弁１０５を介して接続する。さらに、第１の流量制御弁１０５の出口側冷媒と主冷媒回路５０１の放熱器１０２の出口側冷媒とを熱交換するような内部熱交換器１０８が設けられている。
【００２７】
制御装置１０７は、第１の冷媒温度センサ１０９の検出信号に応じて第１の流量制御弁１０５の開度を制御する制御装置である。
【００２８】
以上のように構成された冷凍サイクル装置の作用について、図４のモリエル線図を用いて説明する。
【００２９】
図４において、膨張機１０３を流れる主冷媒回路５０１の冷媒の流れはＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ａで示される。
【００３０】
次に、第１のバイパス流路５０２に冷媒が流れる場合の冷凍サイクルについて説明する。図４に示すように、放熱器１０２出口の冷媒状態はＣ点であるが、内部熱交換器１０８によってＤ点まで移動する。ここで、第１のバイパス流路１０５を流れる冷媒はＤ点にて分岐され、第１の流量制御弁１０５でＦ点まで減圧されたのち、内部熱交換によってＧ点まで移動し、膨張機出口冷媒と合流してＨ点に移動する。すなわち、内部熱交換を行うことによって、膨張機１０３の吸入冷媒密度は大きくなるので、密度比の変化を小さくすることができる。「密度比＝一定」の制約を回避しつつ、冷凍サイクル装置の性能を向上させることができる。
【００３１】
以上、説明したように、本発明は、たとえば、冬季には、第１の流量制御弁１０３を全閉にして、夏期には、第１の流量制御弁１０３を開とすることにより、密度比一定の制約を回避することができる。この際、より望ましくは、夏期における第１の流量制御弁１０３の開度を条件に応じて変更することにより、より、効率の高い制御が可能となる。また、冬季における第１の流量制御弁１０３の制御についても、条件に応じて開度を調整してもよい。
【００３２】
実際に第１の流量制御弁１０３の開度の制御方法については、本発明の主目的である密度比一定の制約の回避、に反するものでなければ、特に限定されない。一例として、過熱度による制御を行う場合について、次に説明する。
【００３３】
ここで、圧縮機１０１を通る冷媒の体積循環量をＶＣ、冷媒の吸入密度をＤＣとし、また膨張機１０３を通る冷媒の体積循環量をＶＥ、冷媒の吸入密度をＤＥとし、第１の流量制御弁１０５の開度を開き、第１のバイパス流路５０２に流れる冷媒の全体に対する重量循環量比をｈとおくと、膨張機１０３を流れる冷媒の重量循環量比は（１−ｈ）で示されることから、
「ＶＣ×ＤＣ：ＶＥ×ＤＥ＝１：（１−ｈ）」
すなわち、「ＶＥ×ＤＥ＝（１−ｈ）×ＶＣ×ＤＣ」
という関係が成立する。
【００３４】
この関係により、第１のバイパス流路５０２を流れる冷媒循環量を大きくすると、圧縮機吸入の冷媒密度ＤＣは大きくなるように冷凍サイクルがバランスする。すなわち、圧縮機の吸入過熱度を小さくしたい場合は、圧縮機１０１の吸入冷媒密度が大きくなる方向にすればよいので、第１のバイパス流路５０２に設けた第1の流量制御弁１０５の開度を大きくすればよい。
【００３５】
次に、過熱度を測定して第１の流量制御弁１０５を制御する場合の工程の流れについて、図７のフローチャートを用いて説明する。
【００３６】
制御が開始されると、ステップＳ２００で、第１の冷媒温度センサ１０９によって、放熱器１０４出口の温度が測定される。測定された冷媒温度測定値を基に、過熱度Ｔ１が計算される。次に、この過熱度Ｔ１と、目標とする過熱度ＴＨ１が比較される。そして、計算された過熱度Ｔ１と目標過熱度ＴＨ１との差が０のとき、または、所定の範囲内のときは、制御を終了する。
【００３７】
次に、過熱度Ｔ１と目標過熱度ＴＨ１の差が所定の値以上のときは、ステップＳ２０１に進む。ステップＳ２０１においては、Ｔ１がＴＨ１より大きいか、小さいかを判断する
。そして、Ｔ１がＴＨ１より大きい場合には、ステップＳ２０２に移り、第１の流量制御弁１０５の開度を大きくするように制御する。第１の流量制御弁１０５の開度を大きくすれば、バイパス流路５０２を流れる冷媒流量が大きくなるので、過熱度Ｔ１は小さくなるようにバランスする。また、ステップＳ２０１で、Ｔ１がＴＨ１以下の場合には、ステップＳ２０３に移り、第１の流量制御弁１０５の開度を小さくするように制御する。このことにより、過熱度Ｔ１は大きくなるようにバランスするので、目標の値に近づくように制御することができる。そして、ステップＳ２０２またはＳ２０３の後は、ステップＳ２００に戻り、Ｓ２００〜Ｓ２０３を繰り返す。Ｓ２００で過熱度Ｔ１が目標過熱度ＴＨ１と一致したと判断するまで、工程は繰り返される。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態の冷凍サイクル装置は、第1の流量調整弁１０５の開度を調整することにより、動力回収量低減を最低限に抑制しながら、「密度比＝一定」の制約を回避することができる。すなわち、バイパス流路を流れる冷媒は、単純に密度比の調整をするのではなく、内部熱交換器において、膨張機入口の冷媒を冷却することにより、膨張機入口冷媒密度をより低下させることができるので、さらに、冷媒密度比の調整に寄与する。
【００３９】
また、上述したように、過熱度制御により、第1の流量調整弁の開度を制御することにより、あわせて、過熱度を最適に制御することができる。
【００４０】
さらに、第１のバイパス流路５０２に冷媒が流れない場合は、冷凍サイクルが最適の状態であることを示しており、このときは内部熱交換量はゼロとなる。すなわち膨張機１０３の吸入密度は内部熱交換を行う場合に比べて小さくなるので、膨張機１０３と圧縮機１０１の設計吸入密度比の下限値を少しでも高く設定することができる。
【００４１】
次に、本発明の特徴を類似の比較例と比較して説明する。
【００４２】
「密度比＝一定」の制約を回避する手段としては、既に述べたように、特許文献1に記載の膨張機のバイパス回路を用いる方法と、内部熱交換器を用いる方法とが有る。この2つの方法を組み合わせると、例えば、図１２に示すように、比較例１の冷凍サイクル装置４０４の構成が考えられる。
【００４３】
比較例１においては、ほとんどの構成が、実施形態１の構成と共通している。比較例１の主冷媒回路５０１は、実施形態１の主冷媒回路と、原則同じである。比較例１に於いては、第１の膨張機をバイパスし、第１の流量調整弁を経由するバイパス回路５０５と、放熱器１０４出口側から分岐し、第３の流量調整弁１３０を経由し、放熱器１０８出口側の冷媒と内部熱交換器１０８に於いて熱交換し、圧縮機入側の主冷媒回路５０１に復帰するバイパス回路５０６が設けられている。
【００４４】
比較例１の構成の課題の一つは、蒸発器出側で、さらに内部熱交換器が設けられ、この熱交換量が、第３の流量調整弁１３０の開度によって変動するため、圧縮機吸入冷媒の温度が変動しやすいことである。実施形態１では、蒸発器に流入するまでに内部熱交換量が調整されるため、このような変動が抑制される利点がある。
【００４５】
また、比較例１に於いては、バイパス量と、内部熱交換量を調整するため、２つの流量調整弁１０５，１３０が必要となるが、実施形態１では、これらを兼用して、１つで済むというメリットもある。流量調整弁が一つで済むために、コストが下がるだけでなく、制御が簡単になる。
【００４６】
次に、比較例１のバリエーションとしては、図１３に示すような比較例２の冷凍サイク
ル装置４０５の構成が考えられえる。比較例２においては、比較例１と異なり、低圧側の内部熱交換器１０８を流れる冷媒は、蒸発器１０４入り側において分岐されたバイパス流路５０７を用いている。
【００４７】
比較例２では、比較例１と同様に、バイパス量と、内部熱交換量を調整するため、２つの流量調整弁１０５，１３０が必要となるが、実施形態１では、これらを兼用して、１つで済むというメリットがある。流量調整バルブが一つで済むために、コストが下がるだけでなく、制御が簡単になる。
【００４８】
また、比較例１の別のバリエーションとしては、バイパス回路５０６に相当する部分の主冷媒回路５０１ａを接続しないで、すべての冷媒を内部熱交換器１０８を経由する構成も考えられる。この場合は流量調整弁１３０を設ける必要は無く、流量調整弁１０５は一つでよい。しかし、この場合は、内部熱交換器の熱交換量の制御が困難となる。比較例２で、主冷媒回路の一部分５０１ｂを設けない場合も全く同様である。
【００４９】
また、比較例１の場合は、流量制御弁１３０だけでなく新たにバイパス回路５０６を設ける必要があるが、実施形態１では、この新たなバイパス回路を設ける必要はないので、冷凍サイクル装置の収納スペースをより小さくでき、小型化を図ることができるというメリットがある。比較例２で、バイパス回路５０７を設けない場合と比較しても、全く同様のメリットがある。
【００５０】
（実施の形態２）
図２は、実施の形態２の冷凍サイクル装置４０２の構成図である。本実施例の冷凍サイクル装置の構成について、実施の形態１と異なる点を説明する。
【００５１】
本実施形態の冷凍サイクル装置４０２は、第１のバイパス流路５０２の内部熱交換器１０８出口側と圧縮機１０１を第２の流量制御弁１１１を介して接続する第２のバイパス流路５０３と、圧縮機吐出冷媒の温度を検出する第２の冷媒温度センサ１１２を設けた点である。なお、この温度センサは、直接冷媒温度を検出しても、冷媒配管の温度を測定することにより、間接的に冷媒温度情報を得てもよい。
【００５２】
圧縮機１０１には、圧縮の中間過程に第２のバイパス回路からの冷媒がインジェクションされる。圧縮機の形式は特に問わないが、ここでは、スクロール型圧縮機を用いた場合について説明する。
【００５３】
図９に示す圧縮機は、固定スクロール１２１に対し、旋回スクロール１２２を旋回運動させ、ガスを圧縮するスクロール型の圧縮機である。図９に示すバイパスポート１２０は、この圧縮機中間部に設けられている。バイパスポート１２０にて合流した冷媒は、旋回スクロール１２２の回転運動によって、容積を減少させつつスクロールの中心方向に移動し、吐出される。
【００５４】
以上のように構成された冷凍サイクル装置について、図５のモリエル線図を用いて説明する。
【００５５】
図５のモリエル線図において、膨張機１０３を流れる主冷媒回路の冷媒の流れはＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ａで示される。ここで、第１のバイパス流路５０２を流れる冷媒はＤ点にて分岐され、第１の流量制御弁１０５でＩ点まで減圧されたのち、内部熱交換によってＪ点に移動する。次に、第２のバイパス流路５０３を流れる冷媒はＪ点にて分岐され、Ｋ点で圧縮機１０１にインジェクションされる。また、Ｊ点から分岐され、第１のバイパス流路５０２を流れる冷媒はＬ点に移動する。
【００５６】
ここで、第２のバイパス流路５０３に設けた第２の流量制御弁１１１の開度を大きくして、第２のバイパス流路５０３を流れる冷媒循環量を大きくすると、Ｋ点の比エンタルピはより小さくなるので、圧縮機１０１の吐出温度（Ｂ点）を小さくするように制御することができる。
【００５７】
すなわち、第２のバイパス流路５０３を流れる冷媒循環量を大きくすると、圧縮機吐出温度は小さくなるように冷凍サイクルがバランスする。すなわち、圧縮機１０１の吐出温度を大きくしたい場合は、第２のバイパス流路５０３に設けた第２の流量制御弁１１１の開度を小さくすればよい。
【００５８】
ここで、第１、第２の流量制御弁１０５、１１１の制御を、図８のフローチャートを用いて説明する。
【００５９】
制御が開始されると、まず、第１の流量制御弁１０５がステップＳ３００〜Ｓ３０３において制御される。これは、実施形態１のステップＳ２００〜Ｓ２０３の制御と全く同じであるので説明を省略する。
【００６０】
次に、ステップＳ３０４で、第２の冷媒温度センサ１１２によって、圧縮機の冷媒吐出温度Ｔ２が測定される。次に、この冷媒吐出温度Ｔ２と、目標とする吐出温度ＴＨ２が比較される。そして、測定された吐出温度Ｔ２と目標吐出温度ＴＨ２との差が０のとき、または、所定の範囲内のときは、制御を終了する。
【００６１】
次に、測定した吐出温度Ｔ２と目標吐出温度ＴＨ２の差が所定の値以上のときは、ステップＳ３０５に進む。ステップＳ３０５においては、Ｔ２がＴＨ２より大きいか、小さいかを判断する。そして、Ｔ２がＴＨ２より大きい場合には、ステップＳ３０６に移り、第２の流量制御弁１１１の開度を大きくするように制御する。第２の流量制御弁１１１の開度を大きくすれば、第２のバイパス流路５０３を流れる冷媒流量が大きくなるので、吐出温度Ｔ２は小さくなるようにバランスする。また、ステップＳ３０５で、Ｔ１がＴＨ１より小さい場合には、ステップＳ３０７に移り、第２の流量制御弁１１１の開度を小さくするように制御する。このことにより、吐出温度Ｔ２は大きくなるようにバランスするので、目標の値に近づくように制御することができる。そして、ステップＳ３０６またはＳ３０７の後は、ステップＳ３０４に戻り、Ｓ３０４〜Ｓ３０７を繰り返す。Ｓ３０４で吐出温度Ｔ２が目標吐出温度ＴＨ２と一致したと判断するまで、工程は繰り返される。
【００６２】
以上説明したように、第1、第２の流量調整弁１０５、１１１の開度を調整することにより、動力回収量低減を最低限に抑制しながら、「密度比＝一定」の制約を回避することができる。
【００６３】
また、上述したように、過熱度制御により、第1の流量調整弁の開度を制御し、圧縮機吐出冷媒温度により、第２の流量調整弁を制御することにより、あわせて、過熱度、圧縮機吐出温度を最適に制御することができる。
（実施の形態３）
図３は、本発明による実施の形態３の冷凍サイクル装置４０３の構成図である。本実施の形態の冷凍サイクル装置の構成について、実施の形態１と異なる点を説明する。
【００６４】
本実施形態の冷凍サイクル装置の特徴は、バイパス流路５０２の内部熱交換器１０８出口側を膨張機１０３の内部にインジェクションする点である。
【００６５】
膨張機１０３には、膨張の中間過程にバイパス回路５０４からの冷媒がインジェクショ
ンされる。膨張機の形式は特に問わないが、ここでは、スクロール型膨張機を用いた場合について説明する。
【００６６】
図１４に示す膨張機は、固定スクロール１４１に対し、旋回スクロール１４２を旋回運動させ、ガスを膨張させるスクロール型の膨張機である。バイパスポート１４０は、この膨張機中間部に設けられている。バイパスポート１４０にて合流した冷媒は、旋回スクロール１４２の回転運動によって、容積を増加させつつスクロールの中心から周辺方向に移動し、吐出される。
【００６７】
以上のように構成された冷凍サイクル装置について、図６を用いて説明する。
【００６８】
図６のモリエル線図において、膨張機１０３を流れる主冷媒回路５０１の冷媒の流れはＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｍ→Ｐ→Ｑ→Ａで示される。ここで、第１のバイパス流路５０４を流れる冷媒はＤ点にて分岐され、第１の流量制御弁１０５でＲ点まで減圧されたのち、内部熱交換によってＮ点に移動する。次に、第３のバイパス流路５０４を流れる冷媒は膨張機１０３の内部にインジェクションされ、膨張機１０３を流れる冷媒と合流してＰ点に移動する。そのあと、膨張機１０３で減圧膨張してＱ点に移動し、蒸発器１０４にて加熱されたのちＡ点に戻る。
【００６９】
すなわち、本実施形態の冷凍サイクル装置は、「密度比＝一定」の制約を回避できるだけでなく、バイパス流路５０４を流れる冷媒を、膨張機１０３にインジェクションすることにより、動力回収量をさらに高めることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明にかかる冷凍サイクル装置は、給湯器、空気調和装置のみならず、食器乾燥用や生ゴミ処理用など、他の用途の冷凍サイクル装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施の形態１における冷凍サイクル装置を示す構成図
【図２】本発明の実施の形態２における冷凍サイクル装置を示す構成図
【図３】本発明の実施の形態３における冷凍サイクル装置を示す構成図
【図４】本発明の実施の形態１における冷凍サイクルを示すモリエル線図
【図５】本発明の実施の形態２における冷凍サイクルを示すモリエル線図
【図６】本発明の実施の形態３における冷凍サイクルを示すモリエル線図
【図７】本発明の実施の形態１における冷凍サイクル装置の制御フローチャート
【図８】本発明の実施の形態２における冷凍サイクル装置の制御フローチャート
【図９】圧縮機に設けたバイパスポートの一例を示す図
【図１０】特許文献１の冷凍サイクル装置を示す構成図
【図１１】特許文献１の冷凍サイクル装置を示す構成図
【図１２】比較例１の冷凍サイクル装置を示す構成図
【図１３】比較例１の冷凍サイクル装置を示す構成図
【図１４】膨張機に設けたバイパスポートの一例を示す図
【符号の説明】
【００７２】
１０１  圧縮機
１０２  放熱器
１０３  膨張機
１０４  蒸発器
１０５  第１の流量制御弁
１０６  第１のバイパス流路
１０７  制御装置
１０８  内部熱交換器
１０９  第１の冷媒温度センサ
１１０  第２のバイパス流路
１１１  第２の流量制御弁
１１２  第２の冷媒温度センサ
１２０  バイパスポート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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