(57)【要約】      （修正有）【課題】膨張機のトルク電流が閾値を越えたときでも膨張機をすぐに停止させずに運転を継続させることができるようにする。【解決手段】発電機３２の出力電流が予め定められた閾値に達すると、膨張機３０の前後の圧力差または膨張機３０の冷媒流量を低下させる膨張機保護手段７０を備える。膨張機保護手段７０は、気液分離器５１のガス抜き弁５２を絞る、膨張機３０の回転数を大きくする、放熱器４４のファン回転数を大きくする、膨張弁２９の開度を大きくする、インジェクション膨張弁８１の開度を大きくする動作からなる。【選択図】図１
2013139903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機（20，60）と放熱器（44）（2a，3a，4a）と膨張機構（30）と蒸発器（2a，3a，4a）（44）とが接続された冷媒回路（10）を有し、冷媒の膨脹動力を回収する膨張機（30）により上記膨張機構（30）が構成されるとともに、膨張機（30）で回収された動力によって発電する発電機（32）を備えた冷凍装置であって、
発電機（32）の出力電流が予め定められた閾値に達すると、膨張機（30）の前後の圧力差または膨張機（30）の冷媒流量を低下させる膨張機保護手段（70）を備えていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記膨張機保護手段（70）は、上記膨張機（30）の前後の圧力差を小さくする手段であり、発電機（32）の出力電流が予め定められた閾値に達すると、膨張機（30）の下流側に設けられている気液分離器（51）のガス抜き弁（52）を絞るように構成されていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項３】
請求項１において、
上記膨張機保護手段（70）は、上記膨張機（30）の前後の圧力差を小さくする手段であり、発電機（32）の出力電流が予め定められた閾値に達すると、膨張機（30）の回転数を大きくするように構成されていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項４】
請求項１において、
上記膨張機保護手段（70）は、上記膨張機（30）の前後の圧力差を小さくする手段であり、発電機（32）の出力電流が予め定められた閾値に達すると、放熱器のファン回転数を大きくするように構成されていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項５】
請求項１において、
上記膨張機保護手段（70）は、上記膨張機（30）の冷媒流量を少なくする手段であり、発電機（32）の出力電流が予め定められた閾値に達すると、膨張機（30）と並列に設けられている膨張弁（29）の開度を大きくするように構成されていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項６】
請求項１において、
上記膨張機保護手段（70）は、上記膨張機（30）の冷媒流量を少なくする手段であり、発電機（32）の出力電流が予め定められた閾値に達すると、インジェクション膨張弁の開度を大きくするように構成されていることを特徴とする冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒の膨脹動力を回収する膨張機が冷媒回路に接続された冷凍装置に関し、特に膨張機の出力トルクが限界値まで上昇する運転条件での膨張機の制御技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば特許文献１に開示されるように、圧縮機と放熱器と膨張機と蒸発器とが接続され、冷媒が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた冷凍装置が知られている。上記膨張機は、冷媒の膨脹動力を回収する流体機械である。
【０００３】
一般に、上記冷媒回路には膨張機のトルク電流を検知するセンサが設けられている。そして、膨張機のトルク電流が予め定められた閾値よりもこのセンサの検出値が大きくなると、膨張機の出力限界と判断され、システムが停止するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１８５７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記の構成では、冷凍装置の負荷が大きくなって膨張機のトルク電流が閾値を越えるとシステムが停止してしまい、運転を継続することができなくなる。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、膨張機のトルク電流が閾値を越えたときでも膨張機をすぐに停止させずに運転を継続させることができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、圧縮機（20，60）と放熱器（44）（2a，3a，4a）と膨張機構（30）と蒸発器（2a，3a，4a）（44）とが接続された冷媒回路（10）を有し、冷媒の膨脹動力を回収する膨張機（30）により上記膨張機構（30）が構成されるとともに、膨張機（30）で回収された動力によって発電する発電機（32）を備えた冷凍装置を前提としている。
【０００８】
そして、この冷凍装置は、発電機（32）の出力電流が予め定められた閾値に達すると、膨張機（30）の前後の圧力差または膨張機（30）の冷媒流量を低下させる膨張機保護手段（70）を備えていることを特徴としている。
【０００９】
この第１の発明では、発電機（32）の出力電流が予め定められた閾値に達すると、膨張機保護手段（70）により、膨張機（30）の前後の圧力差または膨張機（30）の冷媒流量が低下するから、膨張機（30）の駆動力が小さくなる。そのため、膨張機（30）の出力トルクも小さくなるから、従来であれば冷凍装置の負荷が大きくなりすぎて膨張機（30）を停止せざるを得ない状況でも、膨張機（30）を継続して運転することが可能になる。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、上記膨張機保護手段（70）が、上記膨張機（30）の前後の圧力差を小さくする手段であり、発電機（32）の出力電流が予め定められた閾値に達すると、膨張機（30）の下流側に設けられている気液分離器（51）のガス抜き弁（52）を絞るように構成されていることを特徴としている。
【００１１】
この第２の発明では、発電機（32）の出力電流が予め定められた閾値に達すると、膨張機（30）の下流側に設けられている気液分離器（51）のガス抜き弁（52）を絞ることにより、膨張機（30）の前後の冷媒の差圧が小さくなる。この差圧が小さくなると、膨張機（30）の駆動力が小さくなるので、従来では負荷が大きくなりすぎる運転条件でも膨張機（30）の運転を継続させることができる。
【００１２】
第３の発明は、第１の発明において、上記膨張機保護手段（70）が、上記膨張機（30）の前後の圧力差を小さくする手段であり、発電機（32）の出力電流が予め定められた閾値に達すると、膨張機（30）の回転数を大きくするように構成されていることを特徴としている。
【００１３】
また、第４の発明は、第１の発明において、上記膨張機保護手段（70）が、上記膨張機（30）の前後の圧力差を小さくする手段であり、発電機（32）の出力電流が予め定められた閾値に達すると、放熱器のファン回転数を大きくするように構成されていることを特徴としている。
【００１４】
上記第３，第４の発明においても、発電機（32）の出力電流が予め定められた閾値に達すると、膨張機（30）の前後の冷媒の差圧が小さくなる。この差圧が小さくなると、膨張機（30）の駆動力が小さくなるので、従来では負荷が大きくなりすぎる運転条件でも膨張機（30）の運転を継続させることができる。
【００１５】
第５の発明は、第１の発明において、上記膨張機保護手段（70）が、上記膨張機（30）の冷媒流量を少なくする手段であり、発電機（32）の出力電流が予め定められた閾値に達すると、膨張機（30）と並列に設けられている膨張弁（29）の開度を大きくするように構成されていることを特徴としている。
【００１６】
この第５の発明では、発電機（32）の出力電流が予め定められた閾値に達すると、膨張機（30）と並列に設けられている膨張弁（29）の開度を大きくすることにより、膨張機（30）の冷媒流量が少なくなり、膨張機（30）の駆動力が小さくなるので、従来では負荷が大きくなりすぎる運転条件でも膨張機（30）の運転を継続させることができる。
【００１７】
第６の発明は、第１の発明において、上記膨張機保護手段（70）が、上記膨張機（30）の冷媒流量を少なくする手段であり、発電機（32）の出力電流が予め定められた閾値に達すると、インジェクション膨張弁の開度を大きくするように構成されていることを特徴としている。
【００１８】
この第６の発明においても、発電機（32）の出力電流が予め定められた閾値に達すると、膨張機（30）の冷媒流量が少なくなり、膨張機（30）の駆動力が小さくなるので、従来では負荷が大きくなりすぎる運転条件でも膨張機（30）の運転を継続させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、発電機（32）の出力電流が予め定められた閾値に達すると、膨張機（30）の前後の圧力差または膨張機（30）の冷媒流量を低下させる膨張機保護手段（70）を設けたことにより、従来であれば冷凍装置の負荷が大きくなりすぎて膨張機（30）を停止せざるを得ない状況でも、膨張機（30）の駆動力が小さくなり、膨張機（30）を継続して運転することが可能になる。また、膨張機（30）を保護しながら膨張機（30）の運転が継続されるので、膨張機（30）の損傷も防止できる。
【００２０】
上記第２の発明によれば、発電機（32）の出力電流が予め定められた閾値に達すると、膨張機（30）の下流側に設けられている気液分離器（51）のガス抜き弁（52）を絞ることにより、従来であれば冷凍装置の負荷が大きくなりすぎて膨張機（30）を停止せざるを得ない状況でも、膨張機（30）の前後の冷媒の差圧が小さくなるので、膨張機（30）の駆動力が小さくなり、膨張機（30）を継続して運転することが可能になる。
【００２１】
また、上記第３，第４の発明においても、第２の発明と同様の効果を奏することができる。
【００２２】
上記第５の発明によれば、発電機（32）の出力電流が予め定められた閾値に達すると、膨張機（30）と並列に設けられている膨張弁（29）の開度を大きくすることにより、従来であれば冷凍装置の負荷が大きくなりすぎて膨張機（30）を停止せざるを得ない状況でも、膨張機（30）の冷媒流量が少なくなって膨張機（30）の駆動力が小さくなり、膨張機（30）を運転を継続させることができる。
【００２３】
また、上記第６の発明においても、上記第５の発明と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、実施形態の空調機の冷媒回路図である。
【図２】図２は、冷凍サイクルのモリエル線図に冷媒回路の構成機器を表示した図である。
【図３】図３は、冷凍サイクルのモリエル線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
【００２６】
図１に示すように、本実施形態は、本発明に係る冷凍装置により構成された空調機（1）である。この空調機（1）は、冷媒回路（10）で冷媒を循環させて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うもので、冷房運転と暖房運転とを切り換えて行う。この空調機（1）は、１つの室外ユニット（5）と複数（図１の例では３つ）の室内ユニット（2,3,4）とを備える、いわゆるマルチ型に構成されている。
【００２７】
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。上記冷媒回路（10）は、利用側回路である３つの室内回路（11,12,13）と、熱源側回路である１つの室外回路（14）とを備えている。３つの室内回路（11,12,13）は、第１連絡管（15）及び第２連絡管（16）を介して室外回路（14）に接続されている。
【００２８】
上記室内回路（11,12,13）は、各室内ユニット（2,3,4）に１つずつ収納されている。各室内回路（11,12,13）には、利用側熱交換器である室内熱交換器（2a,3a,4a）と、利用側膨張弁である開度可変の室内膨張弁（2b,3b,4b）とが直列に接続されて設けられている。各室内ユニット（2,3,4）には、図示しないが、室内ファンがそれぞれ設けられている。
【００２９】
各室内熱交換器（2a,3a,4a）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。各室内熱交換器（2a,3a,4a）へは、図外の室内ファンによって室内空気が供給される。各室内熱交換器（2a,3a,4a）では、供給された室内空気と該室内熱交換器（2a,3a,4a）を流通する冷媒との間で熱交換が行われる。また、各室内膨張弁（2b,3b,4b）は、電子膨張弁によって構成されている。
【００３０】
上記室外回路（14）は、室外ユニット（5）に収納されている。この室外回路（14）には、圧縮機（20，60）、冷媒の膨脹動力を回収する流体機械である膨張機（膨張機構）（30）、気液分離器（51）、室外熱交換器（44）、冷却用熱交換器である内部熱交換器（45）、四路切換弁（42）、及びブリッジ回路（41）が設けられている。室外ユニット（5）には、図示しないが、室外ファンが設けられている。
【００３１】
この空調機（1）は、冷媒が２つの圧縮機（低段側圧縮機（20）及び高段側圧縮機（60））で圧縮されるように構成されている。
【００３２】
低段側圧縮機（20）は、密閉状の低段側ケーシング（21）と、該低段側ケーシング（21）内に配置される低段側電動機（22）と、該低段側電動機（22）によって駆動される低段側圧縮機構（24）とを備えている。本実施形態の低段側圧縮機（20）は、低段側ケーシング（21）内が低段側圧縮機構（24）で圧縮された冷媒で満たされる、いわゆる高圧ドーム型の圧縮機である。
【００３３】
低段側ケーシング（21）は、縦長で円筒状の密閉容器である。低段側ケーシング（21）の上部には、低段側圧縮機構（24）で圧縮された冷媒を吐出するための吐出管（26）が、低段側ケーシング（21）の下部には、冷媒を吸入するための吸入管（25）が、それぞれ挿通固定されている。また、低段側ケーシング（21）の底部には、潤滑油を貯留するための油溜まり（27）が形成されている。吸入管（25）及び低段側圧縮機構（24）の下側の部分は、油溜まり（27）の潤滑油に浸漬している。油溜まり（27）の潤滑油は、吸入管（25）を流れる低圧冷媒によって冷やされるため、低段側ケーシング（21）内の冷媒よりも温度が低くなっている。
【００３４】
低段側電動機（22）は、ステータ（22a）とロータ（22b）とを備えている。ステータ（22a）は、略円筒状に形成され、低段側ケーシング（21）における上側の部分に内嵌している。ロータ（22b）は、円柱状に形成され、ステータ（22a）の内周に所定の隙間（エアギャップ）を介して挿通されている。ロータ（22b）の中央部には、駆動軸（23）が挿通固定されている。
【００３５】
駆動軸（23）は、ロータ（22b）から油溜まり（27）まで上下方向に延びるように形成されている。駆動軸（23）には、油溜まり（27）の潤滑油を低段側圧縮機構（24）の摺動部へ供給するための給油路（23a）が形成されている。また、駆動軸（23）の下端部には、潤滑油を上方へ汲み上げるための遠心ポンプ（23b）が形成されている。低段側電動機（22）の駆動により駆動軸（23）が回転すると、潤滑油は、遠心ポンプ（23b）によって上方へ汲み上げられ、給油路（23a）を通じて低段側圧縮機構（24）の摺動部へ供給される。
【００３６】
低段側圧縮機構（24）は、ロータリー式の圧縮機構で構成されている。低段側圧縮機構（24）は、低段側ケーシング（21）における下側の部分に配置されている。低段側圧縮機構（24）は、シリンダ及びピストンを備えている。低段側圧縮機構（24）は、ピストンの回転により吸入管（25）から吸入された冷媒を圧縮し、圧縮後の中間圧冷媒を低段側ケーシング（21）内の上方へ吐出する。この中間圧冷媒は、吐出管（26）を通じて高段側圧縮機（60）へ吐出される。
【００３７】
高段側圧縮機（60）は、低段側圧縮機（20）で圧縮された冷媒を吸入して圧縮する流体機械を構成している。高段側圧縮機（60）は、密閉状の高段側ケーシング（61）と、該高段側ケーシング（61）内に配置される高段側電動機（62）と、該高段側電動機（62）によって駆動される高段側圧縮機構（64）とを備えている。高段側ケーシング（61）の上部には、高段側圧縮機構（64）で圧縮された冷媒を吐出するための吐出管（66）が、高段側ケーシング（61）の下部には、低段側圧縮機（20）からの冷媒を吸入するための吸入管（65）が、それぞれ挿通固定されている。また、高段側圧縮機（60）の駆動軸（63）にも、低段側と同様に、給油路（63a）と遠心ポンプ（63b）とが設けられている。高段側電動機（62）を駆動すると、遠心ポンプ（63b）によって汲み上げられた潤滑油が、給油路（63a）を通じて高段側圧縮機構（64）の摺動部へ供給される。
【００３８】
低段側圧縮機（20）の吐出管（26）と、高段側圧縮機（60）の吸入管（65）との間には、中間圧配管（53）が接続されている。この中間圧配管（53）には、インジェクション管（86）が接続されている。この中間圧配管（53）とインジェクション管（86）により中間冷却回路が構成されている。
【００３９】
室外回路（14）には、エコノマイザ熱交換器（83）を備えたエコノマイザ回路が設けられている。エコノマイザ回路は、冷媒回路（10）の放熱器を出た高圧冷媒と、この高圧冷媒を減圧した中間圧冷媒とを熱交換させて、この中間圧冷媒により放熱器を出た高圧冷媒を冷却するように構成されている（図２参照）。エコノマイザ熱交換器（83）は、互いに隣接して配置された高温流路（84）および低温流路（85）を備え、高温流路（84）の冷媒と低温流路（85）の冷媒とが熱交換するように構成されている。
【００４０】
高温流路（84）は、流入端がブリッジ回路（41）に接続され、流出端が膨張機（30）及び後述のバイパス弁（29）の流入側の配管に接続されている。高温流路（84）側の配管は、インジェクション弁（81）を介して低温流路（85）の流入側に接続されている。低温流路（85）の流出側にはインジェクション管（86）が接続され、インジェクション管（86）は中間圧配管（53）に接続されている。
【００４１】
高段側電動機（62）の駆動により、低段側圧縮機（20）からの中間圧の冷媒が、中間圧配管（53）を通じて高段側圧縮機構（64）へ吸入される。この冷媒は、高段側圧縮機構（64）によって圧縮されて高圧冷媒となる。この高圧冷媒は、高段側ケーシング（61）の吐出管（66）を通じて冷媒回路（10）へ吐出される。
【００４２】
また、圧縮機（20，60）及び膨張機（30）には、連通管（48a，48b）が接続されている。この連通管（48a，48b）は、圧縮機（20，60）の油溜まり（27，67）の潤滑油を膨張機（30）へ供給するための連通路を構成している。この空調機（1）は、２つの連通管（第１連通管（48a）及び第２連通管（48b））を備えている。第１連通管（48a）は、流入端が低段側ケーシング（21）の底部を貫通して油溜まり（27）へ開口する一方、流出端が中間圧配管（53）と高段側圧縮機（60）との間の部分に接続されている。第２連通管（48b）は、流入端が高段側ケーシング（61）の底部を貫通して油溜まり（67）へ開口する一方、流出端が膨張機構（34）における軸受部の摺動部分に接続されている。
【００４３】
膨張機（30）は、密閉状の膨張機ケーシング（31）を備えている。膨張機ケーシング（31）の内部には、膨張機構（34）と発電機（32）と出力軸（33）とが収容されている。膨張機構（34）は、いわゆるロータリ式の容積型流体機械を構成している。膨張機ケーシング（31）内では、膨張機構（34）の上方に発電機（32）が配置されている。出力軸（33）は、上下方向に延びて、膨張機構（34）と発電機（32）とを連結している。
【００４４】
膨張機ケーシング（31）には、流入管（35）と流出管（36）とが設けられている。流入管（35）及び流出管（36）は、何れも膨張機ケーシング（31）の胴部の下部付近を貫通している。流入管（35）は、その終端が膨張機構（34）へ接続されている。流出管（36）は、その始端が膨張機構（34）へ接続されている。膨張機構（34）の内部では、流入管（35）を通って流入した冷媒がピストン（図示省略）を回転させながら膨張する。その結果、発電機（32）が回転駆動される。つまり、冷媒の膨張によって発生した動力が発電に利用される。
【００４５】
また、冷媒回路（10）には、膨張機（30）の流入側と流出側とに接続されるバイパス管（38）が設けられている。バイパス管（38）には、該バイパス管（38）を流れる冷媒の流量を調整するためのバイパス弁（29）として電子膨張弁が設けられている。また、膨張機ケーシング（31）の底部には、油戻し流路（55）が接続されている。油戻し流路（55）の流出端は、圧縮機（20）の吸入側に接続されている。
【００４６】
気液分離器（51）は、縦長で円筒状の密閉容器である。気液分離器（51）には、その頂部にガスインジェクション管（37）の一端が、その底部に液配管（49）の一端が、その側部には膨張機側流出管（39）の一端が、それぞれ接続されている。ガスインジェクション管（37）の他端は、圧縮機（20）の吸入側に接続されている。液配管（49）の他端は、ブリッジ回路（41）に接続されている。膨張機側流出管（39）の他端は、膨張機（30）の流出管（36）に接続されている。また、ガスインジェクション管（37）には、ガス抜き弁（52）が設けられている。ガス抜き弁（52）は、例えば電子膨張弁で構成される。
【００４７】
室外熱交換器（44）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（44）へは、図外の室外ファンによって室外空気が供給される。室外熱交換器（44）では、供給された室外空気と該室外熱交換器（44）を流通する冷媒との間で熱交換が行われる。室外回路（14）において、室外熱交換器（44）は、その一端が四路切換弁（42）の第３のポートに接続され、その他端がブリッジ回路（41）に接続されている。
【００４８】
内部熱交換器（45）は、互いに隣接して配置された第１流路（46）及び第２流路（47）を備え、第１流路（46）の冷媒と第２流路（47）の冷媒とを熱交換させるように構成されている。室外回路（14）において、第１流路（46）は液配管（49）の一部を構成し、第２流路（47）はガスインジェクション管（37）の一部を構成している。この内部熱交換器（45）では、第１流路（46）の冷媒と第２流路（47）の冷媒との間で熱交換が行われる。
【００４９】
ブリッジ回路（41）は、３つの逆止弁（CV-1〜CV-3）と１つの室外膨張弁（43）とをブリッジ状に接続したものである。各逆止弁（CV-1〜CV-3）は、図１における矢印方向への冷媒の流れを許容し、その逆の流れを禁止している。このブリッジ回路（41）は、第１逆止弁（CV-1）の流入側及び室外膨張弁（43）の一端側が室外熱交換器（44）の他端に接続され、第２逆止弁（CV-2）の流入側及び室外膨張弁（43）の他端側が液配管（49）に接続されている。また、ブリッジ回路（41）は、第２逆止弁（CV-2）の流出側及び第３逆止弁（CV-3）の流入側が第１閉鎖弁（17）に接続され、第３逆止弁（CV-3）の流出側及び第１逆止弁（CV-1）の流出側が膨張機（30）の流入側へ接続されている。
【００５０】
室外回路（14）において、四路切換弁（42）の第１のポートは、圧縮機（20）の吸入側に接続されている。第２のポートは、第２閉鎖弁（18）に接続されている。第３のポートは、室外熱交換器（44）の一端に接続されている。第４のポートは、圧縮機（20）の吐出側に接続されている。この四路切換弁（42）は、第１のポートが第２のポートと連通し且つ第３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に破線で示す状態）とに切り換わるように構成されている。
【００５１】
第１連絡管（15）は、その一端が第１閉鎖弁（17）に接続されている。また、第１連絡管（15）は、他端側で３つに分岐されて、各室内回路（11,12,13）における室内膨張弁（2b,3b,4b）側の端部に接続されている。第２連絡管（16）は、その一端が第２閉鎖弁（18）に接続されている。また、第２連絡管（16）は、他端側で３つに分岐されて、各室内回路（11,12,13）における室内熱交換器（2a,3a,4a）側の端部に接続されている。
【００５２】
また、この空調機（1）は、２つの流体温度検出部（第１流体温度検出部（56a）及び第２流体温度検出部（56b））と、２つの冷媒温度検出部（第１冷媒温度検出部（57a）及び第２冷媒温度検出部（57b））とを備えている。第１流体温度検出部（56a）は、第１連通管（48a）における低段側圧縮機（20）近傍に設けられている。第２流体温度検出部（56b）は、第２連通管（48b）における高段側圧縮機（60）近傍に設けられている。これらの流体温度検出部（56a，56b）は、連通管（48a，48b）を流れる流体（潤滑油又は高圧冷媒）の温度を検出するためのものである。第１冷媒温度検出部（57a）は、低段側圧縮機（20）の吐出管（26）に設けられている。第２冷媒温度検出部（57b）は、高段側圧縮機（60）の吐出管（66）に設けられている。これらの冷媒温度検出部（57a，57b）は、各圧縮機構（24，64）で圧縮された冷媒の温度を検出するためのものである。
【００５３】
空調機（1）は、コントローラ（70）を備えている。コントローラ（70）は、上記各温度検出部（56a，56b）（57a，57b）の検出値に基づいて、圧縮機（20，60）の回転数や、各室内膨張弁（2b,3b,4b）及び室外膨張弁（43）の開度を制御するように構成されている。
【００５４】
また、コントローラ（70）は、膨張機（30）のトルク電流（発電機（32）の出力電流）を検出している。そして、コントローラ（70）は、  発電機（32）の出力電流が予め定められた閾値に達すると、膨張機（30）の前後の冷媒の圧力差または膨張機（30）の冷媒流量を低下させる膨張機保護手段（70）として機能する。要するに、コントローラ（70）は、膨張機（30）の駆動力を小さくする手段として機能する。
【００５５】
図２，図３は、冷凍サイクルのモリエル線図であり、図２では冷媒回路（10）の構成機器をモリエル線図上に示している。この図２，図３を用いて、コントローラ（70）の制御を具体的に説明する。
【００５６】
具体的には、コントローラ（70）を、膨張機（30）の前後の冷媒圧力差を小さくする手段にする場合、このコントローラ（70）を、発電機（32）の出力電流が予め定められた閾値に達すると、膨張機（30）の下流側に設けられている気液分離器（51）のガス抜き弁（52）を絞る制御を行うように構成するとよい。また、コントローラ（70）を、上記膨張機（30）の冷媒流量を少なくする手段にする場合、このコントローラ（70）を、発電機（32）の出力電流が予め定められた閾値に達すると、膨張機（30）と並列に設けられているバイパス弁（膨張弁）（29）の開度を大きくする制御を行うように構成するとよい。
【００５７】
−運転動作−
本実施形態の空調機（1）では、冷房運転と暖房運転とが選択的に行われる。
【００５８】
《冷房運転》
上記空調機（1）の冷房運転時の動作について、図２，図３を参照して説明する。
【００５９】
冷房運転時において、四路切換弁（42）は、図１に実線で示す状態に切り換えられ、各室内膨張弁（2b,3b,4b）の開度が個別に調節される。また、室外膨張弁（43）は全閉状態に設定され、バイパス弁（29）及びガス抜き弁（52）は、開度が適宜調整される。
【００６０】
この状態で圧縮機（20，60）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（44）が放熱器として機能し、室内熱交換器（2a,3a,4a）が蒸発器として機能する。
【００６１】
具体的に、高段側圧縮機（60）からは、図３のＡ点からＤ点へ圧縮されて臨界圧力よりも高い圧力となった高圧冷媒が吐出される。この高圧冷媒は、四路切換弁（42）を通過して室外熱交換器（44）へ送られる。室外熱交換器（44）を流れる高圧冷媒は、室外空気と熱交換を行い、室外空気に対して放熱する。
【００６２】
室外熱交換器（44）で放熱したＥ点の冷媒は、ブリッジ回路（41）を通じてエコノマイザ回路へ流入する。エコノマイザ回路では、放熱器を出た高圧冷媒と、この高圧冷媒を減圧した中間圧冷媒とを熱交換させて、この中間圧冷媒により高圧冷媒を冷却する。エコノマイザ回路で冷却されたＦ点の高圧冷媒は膨張機（30）へ流入し、エコノマイザ回路の冷媒はＨ点に加熱される。膨張機（30）では冷媒が膨張して減圧される（Ｉ点）。減圧された冷媒は、気液分離器（51）に流入してＪ点の液冷媒とＭ点のガス冷媒とに分離される。気液分離器（51）内の飽和状態の液冷媒は、底部から流出して内部熱交換器（45）の第１流路（46）に流入する。一方、気液分離器（51）内の飽和状態のガス冷媒は、ガス抜き弁（52）で減圧された後に内部熱交換器（45）の第２流路（47）に流入する（Ｎ点）。
【００６３】
内部熱交換器（45）では、第１流路（46）の冷媒と第２流路（47）の冷媒との間で熱交換が行われる。第１流路（46）の冷媒は、第２流路（47）の冷媒によって冷却される（Ｋ点）。このとき、Ｎ点の冷媒はＯ点まで加熱される。
【００６４】
第１流路（46）を通過した液冷媒は、ブリッジ回路（41）及び第１連絡管（15）を通じて各室内回路（11,12,13）へ分配される。この液冷媒は、各室内調節弁（2b,3b,4b）でＬ点まで減圧された後に各室内熱交換器（2a,3a,4a）へ流入する。各室内熱交換器（2a,3a,4a）では、冷媒と室内空気との間で熱交換が行われる。この熱交換により、冷媒は室内空気から吸熱して蒸発する一方、室内空気は冷却されて室内へ供給される。各室内熱交換器（2a,3a,4a）で蒸発した冷媒は、第２連絡管（16）で合流して室外回路（14）へ流入する。室外回路（14）へ流入した冷媒は、第２流路（47）を流出した冷媒と合流し、Ａ点で低段側圧縮機（20）へ吸入される。低段側圧縮機（20）に吸入された冷媒は、再び圧縮されて吐出される。
【００６５】
《暖房運転》
上記空調機（1）の暖房運転時の動作について説明する。
【００６６】
暖房運転時において、四路切換弁（42）は、図１に破線で示す状態に切り換えられ、各室内膨張弁（2b,3b,4b）の開度が個別に調節される。また、バイパス弁（29）、室外膨張弁（43）、及びガス抜き弁（52）は、開度が適宜調整される。
【００６７】
この状態で圧縮機（20，60）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（2a,3a,4a）が放熱器として機能し、室外熱交換器（44）が蒸発器として機能する。
【００６８】
具体的に、高段側圧縮機（60）からは、図３のＡ点からＤ点へ圧縮されて臨界圧力よりも高圧となった高圧冷媒が吐出される。この高圧冷媒は、四路切換弁（42）を通過して第２連絡管（16）へ流入し、各室内回路（11,12,13）へ分配される。その際、各室内回路（11,12,13）に対しては、室内膨張弁（2b,3b,4b）の開度に応じた量の冷媒が供給される。
【００６９】
各室内回路（11,12,13）へ分配された高圧冷媒は、それぞれ室内熱交換器（2a,3a,4a）へ導入されて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、室内空気が加熱される。各室内熱交換器（2a,3a,4a）で放熱したＥ点の冷媒は、第１連絡管（15）へ流入して合流し、その後に室外回路（14）へ送り返される。一方、室内熱交換器（2a,3a,4a）において加熱された室内空気は、室内へ供給される。
【００７０】
第１連絡管（15）から室外回路（14）へ流入した冷媒は、ブリッジ回路（41）及びエコノマイザ熱交換器（83）を通過して膨張機（30）に流入する。膨張機（30）では冷媒が膨張して減圧される。減圧されたＩ点の冷媒は、気液分離器（51）に流入してＪ点の液冷媒とＭ点のガス冷媒とに分離される。気液分離器（51）内の液冷媒は、底部から流出してブリッジ回路（41）の室外膨張弁（43）を流れて減圧された後、室外熱交換器（44）へ流入する。この冷媒は、室外空気と熱交換を行うことにより、冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器（44）で蒸発した冷媒は、Ａ点で低段側圧縮機（20）へ吸入され、再び圧縮されて吐出される。
【００７１】
モリエル線図上の冷媒の動作は一部省略しているが冷房運転時と実質的に同じである。
【００７２】
〈圧縮機および膨張機の潤滑動作〉
低段側圧縮機（20）の低段側電動機（22）が駆動すると、低段側圧縮機（20）の油溜まり（27）に貯留される潤滑油は、遠心ポンプ（23b）によって上方へ汲み上げられ、給油路（23a）を通じて低段側圧縮機構（24）の摺動部へ供給される。これにより、低段側圧縮機（20）の低段側圧縮機構（24）の摺動部が潤滑される。摺動部を潤滑した潤滑油は、そのまま油溜まり（27）へ戻されるか、又は低段側圧縮機構（24）によって圧縮された冷媒とともに中間圧配管（53）へ流出する。潤滑油は、冷媒回路（10）を循環した後、再び低段側圧縮機（20）へ戻される。また、低段側圧縮機（20）の油溜まり（27）の潤滑油は、第１連通管（48a）を通じて高段側圧縮機構（64）の吸入側へ吸入されて、該高段側圧縮機構（64）の摺動部を潤滑する。
【００７３】
一方、高段側圧縮機（60）においても、該高段側圧縮機（60）の高段側電動機（62）が駆動すると、油溜まり（67）の潤滑油が給油路（63a）を通じて高段側圧縮機構（64）の摺動部へ供給され、該摺動部を潤滑する。摺動部を潤滑した潤滑油は、そのまま油溜まり（67）へ戻されるか、又は高段側圧縮機構（64）によって圧縮された冷媒とともに冷媒回路（10）へ流出する。潤滑油は、冷媒回路（10）を循環した後、低段側圧縮機（20）を経由して再び高段側圧縮機（60）へ戻される。また、高段側圧縮機（60）の油溜まり（67）の潤滑油は、第２連通管（48b）を通じて膨張機（30）の軸受部の摺動部分へ供給され、該摺動部分を潤滑する。
【００７４】
〈膨張機のトルク電流が閾値以上になった場合の制御動作〉
コントローラ（70）を、膨張機（30）の前後の冷媒圧力差を小さくする手段として構成した場合、発電機（32）の出力電流が予め定められた閾値に達すると、膨張機（30）の下流側に設けられている気液分離器（51）のガス抜き弁（52）を絞る制御が行われる。
【００７５】
このようにすると、発電機（32）の出力電流が予め定められた閾値に達したときに、膨張機保護手段（70）により、膨張機（30）の前後の圧力差が小さくなるから、膨張機（30）の流入側と流出側の差圧が小さくなり、膨張機（30）の駆動力が小さくなる。そのため、従来であれば冷凍装置の負荷が大きくなりすぎて膨張機（30）を停止せざるを得ない状況でも、膨張機（30）を継続して運転することが可能になる。
【００７６】
また、コントローラ（70）を、上記膨張機（30）の冷媒流量を少なくする手段として構成した場合、発電機（32）の出力電流が予め定められた閾値に達すると、膨張機（30）と並列に設けられているバイパス弁（29）の開度を大きくする制御が行われる。
【００７７】
このようにすると、発電機（32）の出力電流が予め定められた閾値に達したときに、バイパス弁（29）の開度を大きくして膨張機（30）を流れる冷媒の循環量を少なくすることにより、膨張機（30）の駆動力が小さくなり、膨張機（30）を継続して運転することが可能になる。
【００７８】
−実施形態の効果−
以上のように、この実施形態では、発電機（32）の出力電流が予め定められた閾値に達すると、膨張機保護手段であるコントローラ（70）により、膨張機（30）の前後の圧力差または膨張機（30）の冷媒流量が低下するようにしているので、膨張機（30）の駆動力が小さくなる。そのため、膨張機（30）の出力トルクも小さくなるので、従来であれば冷凍装置の負荷が大きくなりすぎて膨張機（30）を停止せざるを得ない状況でも、膨張機（30）を継続して運転することが可能になる。また、膨張機（30）を保護しながら膨張機（30）の運転が継続されるので、膨張機（30）の損傷も防止できる。
【００７９】
《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【００８０】
例えば、上記実施形態では、低段側圧縮機（20）と高段側圧縮機（60）を用いて、冷媒回路（10）において二段圧縮の冷凍サイクルが行われるようにしているが、圧縮機が一台で単段圧縮の冷凍サイクルを行う冷媒回路に本発明を適用してもよい。また、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構が同軸の駆動軸に連結されて同一の圧力容器に収納された一軸型二段圧縮機を使う冷媒回路に本発明を適用してもよい。
【００８１】
また、上記実施形態では、膨張機（30）と並列にバイパス管（38）を設け、このバイパス管（38）に、該バイパス管（38）を流れる冷媒の流量を調整するためのバイパス弁（29）設けているが、本実施形態では、上記バイパス管（38）及びバイパス弁（29）は必ずしも設けなくてもよい。
【００８２】
また、膨張機保護手段（70）は以下のように構成してもよい。
【００８３】
例えば、発電機（32）の出力電流が予め定められた閾値に達すると膨張機（30）の前後の冷媒圧力差を小さくする手段として、上記実施形態ではガス抜き弁（52）の開度を小さくする構成を採用しているが、膨張機（30）の回転数を大きくするように構成したり、放熱器用ファン（44a）の回転数を大きくして差圧を小さくするようにしてもよい。
【００８４】
また、発電機（32）の出力電流が予め定められた閾値に達すると膨張機の冷媒流量を減らしてトルクを小さくする手段として、上記実施形態ではバイパス通路（38）の電子膨張弁（29）の開度を大きくするようにしているが、エコノマイザー回路（80）のインジェクション制御弁（81）の開度を大きくして膨張機（30）に流れ込む冷媒流量を少なくしたりするようにしてもよい。
【００８５】
以上のように膨張機保護手段（70）を構成しても、膨張機（30）の駆動力を小さくすることができるから、従来であれば冷凍装置の負荷が大きくなりすぎて膨張機（30）を停止せざるを得ない状況でも、膨張機（30）を継続して運転することが可能になる。
【００８６】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
以上説明したように、本発明は、冷媒の膨脹動力を回収する膨張機が冷媒回路に接続された冷凍装置について有用である。
【符号の説明】
【００８８】
1   空調機（冷凍装置）
2a  室内熱交換器（蒸発器、放熱器）
3a  室内熱交換器（蒸発器、放熱器）
4a  室内熱交換器（蒸発器、放熱器）
10  冷媒回路
20  低段側圧縮機
29  バイパス弁（膨張弁）
30  膨張機（膨張機構）
32  発電機
44  室外熱交換器（放熱器、蒸発器）
51  気液分離器
52  ガス抜き弁（52）
60  高段側圧縮機
70  コントローラ（膨張機保護手段）
【図１】
2013139903.tif 000003
【図２】
2013139903.tif 000004
【図３】
2013139903.tif 000005