JP5636871B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍装置に関するものである。

従来より、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた冷凍装置において、冷媒回路を流れる高圧冷媒を過冷却することで、冷却能力や冷却効率を向上できるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

具体的に、特許文献１，２では、凝縮器と膨張弁との間に補助熱交換器が設けられている。この補助熱交換器は、ペルチェ効果素子を有しており、その吸熱面を冷媒配管に熱的に接触させている。これにより、凝縮器を通過した高圧冷媒をペルチェ効果素子により過冷却している。

特開平１０−３５２７０号公報 特開平１０−３８４０９号公報

しかしながら、特許文献１，２に記載の発明では、ペルチェ効果素子の吸熱面が冷媒配管に熱的に接触していることは開示されているものの、放熱面については特に言及されていない。そのため、冷凍装置の冷却能力が向上しないおそれがある。

具体的に、ペルチェ効果素子の吸熱面から吸熱した熱エネルギーが放熱面から放熱されると、補助熱交換器や圧縮機等を収容しているケーシング内において熱エネルギーが滞留することとなる。そして、ケーシング内を滞留する熱エネルギーは、冷媒配管を介して再び冷媒に吸収され、冷媒温度が上昇してしまう。そのため、冷媒回路全体として見た場合に、必ずしも冷凍装置の冷却能力が向上するとは言えない。

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、冷凍装置の能力及び効率の向上を図ることにある。

本発明は、圧縮機（13）と、熱源側熱交換器（14）と、膨張機構（15,40）と、利用側熱交換器（17）とが接続されて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路（2）を備え、該冷媒回路（2）において前記熱源側熱交換器（14）が放熱器となり且つ前記利用側熱交換器（17）が蒸発器となるように冷媒が循環する冷却運転と、前記冷媒回路（2）において前記利用側熱交換器（17）が放熱器となり且つ前記熱源側熱交換器（14）が蒸発器となるように冷媒が循環する加熱運転とが切換可能に構成された冷凍装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明は、吸熱面（21a）と放熱面（21b）とが形成されたペルチェ効果素子（21）を有し、前記冷却運転及び前記加熱運転のうちの少なくとも一方の運転の際に放熱器となる熱交換器（14,17）で放熱した高圧冷媒が前記ペルチェ効果素子（21）の吸熱面（21a）によって冷却されるように構成された補助熱交換器（20）と、
前記高圧冷媒の一部を分岐し、該分岐冷媒に前記ペルチェ効果素子（21）の放熱面（21b）から放出される熱を吸収させて前記圧縮機（13）において圧縮途中の冷媒に対してインジェクション可能なインジェクション回路（30）とを備え、
前記ペルチェ効果素子（21）は、前記吸熱面（21a）を介して前記高圧冷媒から吸収した熱を前記放熱面（21b）へ移送して前記分岐冷媒に放出するように構成されていることを特徴とするものである。

第１の発明では、補助熱交換器（20）はペルチェ効果素子（21）を有する。ペルチェ効果素子（21）の吸熱面（21a）は、前記冷却運転及び前記加熱運転のうちの少なくとも一方の運転の際に放熱器となる熱交換器（14,17）で放熱した高圧冷媒をさらに冷却する。また、ペルチェ効果素子（21）の放熱面（21b）は、インジェクション回路（30）によって前記高圧冷媒から分岐された分岐冷媒に放熱して該分岐冷媒を加熱する。つまり、放熱面（21b）から放熱される熱エネルギーがインジェクション回路（30）を流れる冷媒に回収される。このインジェクション回路（30）は、放熱面（21b）によって加熱された冷媒を圧縮機（13）において圧縮途中の冷媒に対してインジェクションを行う。

第２の発明は、第１の発明において、
前記冷媒回路（2）は、前記熱源側熱交換器（14）と前記利用側熱交換器（17）との間に設けられ、前記補助熱交換器（20）と前記膨張機構（15）とが接続された一方向通路を有して該一方向通路において常に冷媒が前記補助熱交換器（20）から前記膨張機構（15）に向かって一方向に流れるように構成された整流回路（35）を備えていることを特徴とするものである。

第２の発明では、冷媒回路（2）を流れる冷媒の流通方向が切り換えられて冷房運転又は暖房運転が行われる。また、熱源側熱交換器（14）と利用側熱交換器（17）との間に整流回路（35）が設けられる。

そして、整流回路（35）において、冷房運転時には、放熱器となる室外熱交換器（14）から一方向通路の補助熱交換器（20）側の端部に向かう冷媒の流通のみが許容される。一方、暖房運転時には、放熱器となる室内熱交換器（17）から一方向通路の補助熱交換器（20）側の端部に向かう冷媒の流通のみが許容される。

このような構成とすれば、冷房運転又は暖房運転の何れを行う場合であっても、放熱器（14，17）を通過した高圧冷媒を膨張機構（15）に流入させる前に、整流回路（35）を介して補助熱交換器（20）に流通させることができる。これにより、冷房運転用及び暖房運転用として補助熱交換器（20）を別々に設ける必要が無く、比較的簡単な構成で放熱後の高圧冷媒の冷却を行うことができる。

第３の発明は、第１の発明において、
前記膨張機構（15,40）は、前記利用側熱交換器（17）と前記補助熱交換器（20）との間に設けられた第１の膨張弁（15）と、前記熱源側熱交換器（14）と前記補助熱交換器（20）との間に設けられた第２の膨張弁（40）とによって構成されていることを特徴とするものである。

第３の発明では、冷房運転又は暖房運転の何れを行う場合であっても、放熱器となる熱交換器（14,17）を通過した高圧冷媒を、補助熱交換器（20）で冷却した後に第１又は第２の膨張弁（15,40）で膨張させることができる。すなわち、冷房運転時には、補助熱交換器（20）の上流側にある第２の膨張弁（40）を全開とし、下流側にある第１の膨張弁（15）の開度を調整する一方、暖房運転時には、補助熱交換器（20）の上流側にある第１の膨張弁（15）を全開とし、下流側にある第２の膨張弁（40）の開度を調整すれば、冷房運転用及び暖房運転用として別々の補助熱交換器（20）を設ける必要が無く、比較的簡単な構成で放熱後の高圧冷媒の冷却を行うことができる。

第４の発明は、圧縮機（13）と、放熱器（74）と、膨張機構（15）と、蒸発器（76）とが接続されて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路（72）を備えた冷凍装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第４の発明は、吸熱面（21a）と放熱面（21b）とが形成されたペルチェ効果素子（21）を有し、前記放熱器（74）と前記膨張機構（15）との間の高圧冷媒が内部を流れると共に前記ペルチェ効果素子（21）の吸熱面（21a）によって冷却されるように構成された補助熱交換器（20）と、
前記高圧冷媒の一部を分岐し、該分岐冷媒に前記ペルチェ効果素子（21）の放熱面（21b）から放出される熱を吸収させて前記圧縮機（13）において圧縮途中の冷媒に対してインジェクション可能なインジェクション回路（30）とを備え、
前記ペルチェ効果素子（21）は、前記吸熱面（21a）を介して前記高圧冷媒から吸収した熱を前記放熱面（21b）へ移送して前記分岐冷媒に放出するように構成されていることを特徴とするものである。

第４の発明では、補助熱交換器（20）はペルチェ効果素子（21）を有する。ペルチェ効果素子（21）の吸熱面（21a）は、放熱器（74）と膨張機構（15）との間の高圧冷媒を冷却する。また、ペルチェ効果素子（21）の放熱面（21b）は、インジェクション回路（30）によって前記高圧冷媒から分岐された分岐冷媒に放熱して該分岐冷媒を加熱する。つまり、放熱面（21b）から放熱される熱エネルギーがインジェクション回路（30）を流れる冷媒に回収される。このインジェクション回路（30）は、放熱面（21b）によって加熱された冷媒を圧縮機（13）において圧縮途中の冷媒に対してインジェクションを行う。

第５の発明は、第１乃至第４の発明のうち何れか１つにおいて、
前記冷媒回路（2,72）を流れる冷媒は、二酸化炭素であることを特徴とするものである。

第５の発明では、冷媒回路（2,72）に冷媒としての二酸化酸素が充填される。二酸化炭素は、例えばＨＦＣ系の冷媒と比較して、冷媒配管（3）を流れる際の圧力損失が小さくなる物性を有している。従って、放熱器（14,17,74）や蒸発器（17,14,76）における圧力損失が低減され、放熱器（14,17,74）や蒸発器（17,14,76）において効率よく熱交換が行われる。

第１の発明によれば、熱源側熱交換器（14）が放熱器となる冷却運転の際には、補助熱交換器（20）のペルチェ効果素子（21）によって、放熱器となる熱源側熱交換器（14）を通過した高圧冷媒をさらに冷却することで、冷凍装置の冷却能力や冷却効率を向上させることができる。さらに、ペルチェ効果素子（21）の放熱面（21b）から放熱される熱エネルギーを、インジェクション回路（30）を流れる冷媒に回収させるようにしたから、ペルチェ効果素子（21）の吸熱面（21a）と放熱面（21b）との温度差を小さくすることができ、冷却効率を向上させることができる。また、ペルチェ効果素子（21）で冷却させた冷媒が、放熱面（21b）から放熱される熱エネルギーを再び吸収してしまうのを防止して、冷凍装置の冷却能力や冷却効率が低下するのを抑えることができる。

具体的に、ペルチェ効果素子（21）の吸熱面（21a）から吸熱した熱エネルギーが放熱面（21b）からそのまま放熱されると、圧縮機（13）、放熱器となる熱源側熱交換器（14）、補助熱交換器（20）、冷媒配管（3）等を収容しているケーシング内において熱エネルギーが滞留することとなる。そして、ケーシング内を滞留する熱エネルギーは、冷媒配管を介して再び冷媒に吸収される。

このように、冷媒回路（2）全体として見た場合に、ペルチェ効果素子（21）で冷却された冷媒が、放熱面（21b）から放熱される熱エネルギーを再び吸収して冷媒温度が上昇してしまうこととなり、冷凍装置の冷却能力や冷却効率の向上が図れないおそれがある。

これに対し、本発明では、ペルチェ効果素子（21）の放熱面（21b）から放熱される熱エネルギーを、インジェクション回路（30）を流れる冷媒に与えて、その高温冷媒を圧縮機（13）の圧縮途中の冷媒にインジェクションするようにしたため、ケーシング内での熱エネルギーの滞留を防止して冷凍装置の冷却能力を効率的に高めることができる。

一方、利用側熱交換器（17）が放熱器となる加熱運転の際には、インジェクション回路（30）を設けたことにより、利用側熱交換器（17）で放熱した高圧冷媒の分岐冷媒をペルチェ効果素子（21）の放熱面（21b）から放出される熱によって加熱して圧縮機（13）の圧縮途中の冷媒にインジェクションすることができる。言い換えると、インジェクション用の冷媒の温度を高めるためにペルチェ効果素子（21）の放熱面（21b）の熱エネルギーを利用できる。これにより、利用側熱交換器（17）における吐出冷媒の放熱量を増大させることができ、冷凍装置における加熱能力及び加熱効率の向上を図ることができる。

第４の発明によれば、インジェクション回路（30）を備えているため、放熱器（74）を熱源側熱交換器として用い且つ蒸発器（76）を利用側熱交換器として用いる場合には、放熱器（74）で放熱した高圧冷媒の分岐冷媒でペルチェ効果素子（21）の放熱面（21b）を冷却することができる。これにより、ペルチェ効果素子（21）における吸熱面（21a）から放熱面（21b）への熱移送が円滑になり、放熱器（74）で放熱した高圧冷媒を吸熱面（21a）によって十分に冷却することができる。その結果、利用側熱交換器として用いる蒸発器（76）における吸熱量が増大し、冷凍装置における冷却能力及び冷却効率の向上を図ることができる。また、インジェクション回路（30）を備えているため、放熱器（74）を利用側熱交換器として用い且つ蒸発器（76）を熱源側熱交換器として用いる場合には、放熱器（74）で放熱した高圧冷媒の分岐冷媒をペルチェ効果素子（21）の放熱面（21b）から放出される熱によって加熱して圧縮機（13）の圧縮途中の冷媒にインジェクションすることができる。言い換えると、インジェクション用の冷媒の温度を高めるためにペルチェ効果素子（21）の放熱面（21b）の熱エネルギーを利用できる。これにより、利用側熱交換器として用いる放熱器（74）における吐出冷媒の放熱量を増大させることができ、冷凍装置における加熱能力及び加熱効率の向上を図ることができる。

ところで、第１又は第４の発明では、放熱器となる熱交換器（13,14,74）で放熱した高圧冷媒の分岐冷媒を、圧縮機（13）の圧縮途中の冷媒にインジェクションすることとしているが、前記分岐冷媒を圧縮機（13）の吸入側や圧縮機（13）の吐出側に戻すことも可能である。

しかしながら、前記分岐冷媒を圧縮機（13）の吸入側に戻す場合、高圧の分岐冷媒を減圧して低圧圧力状態にした後、圧縮機（13）において再度圧縮する必要があり、圧縮機（13）の動力が増大してしまう。また、前記分岐冷媒を圧縮機（13）の吐出側に戻す場合、圧縮機（13）から吐出後、放熱器となる熱交換器（13,14,74）を通過して圧縮機（13）の吐出側に戻されるまでの間に損失した圧力分を昇圧する昇圧手段を別途設けなければならなかった。

それに比べ、第１又は第４の発明によれば、前記分岐冷媒を圧縮機（13）の圧縮途中の冷媒に戻すこととしているため、前記分岐冷媒を低圧圧力状態まで減圧することなく、昇圧手段によって昇圧する必要もない。また、前記分岐冷媒を圧縮機（13）内に戻すことにより、冷媒回路（2,72）における冷媒循環量を増大させることができるため、冷却運転時には冷却能力を向上させることができ、加熱運転時には加熱能力を向上させることができる。

本発明の実施形態１に係る冷凍装置の一例である空気調和装置の概略構成を示す回路図である。 冷房運転時におけるペルチェ冷却エンタルピとＣＯＰとの関係を示すグラフ図である。 冷房運転時におけるペルチェ冷却エンタルピとＣＯＰ改善率との関係を示すグラフ図である。 本実施形態２に係る空気調和装置の冷房運転時の概略構成を示す回路図である。 暖房運転時の概略構成を示す回路図である。 暖房運転時におけるペルチェ冷却エンタルピとＣＯＰとの関係を示すグラフ図である。 暖房運転時におけるペルチェ冷却エンタルピとＣＯＰ改善率との関係を示すグラフ図である。 本実施形態３に係る空気調和装置の概略構成を示す回路図である。 本実施形態４に係る給湯装置の概略構成を示す回路図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、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。

《実施形態１》
−全体構成−
図１は、本発明の実施形態に係る冷凍装置の一例である空気調和装置の概略構成を示す回路図である。図１に示すように、この空気調和装置（1）は、室外ユニット（11）と室内ユニット（12）とを備えている。

前記室外ユニット（11）には、圧縮機（13）、室外熱交換器（14）（熱源側熱交換器）、主膨張弁（15）（膨張機構）、四路切換弁（16）、補助熱交換器（20）及びインジェクション回路（30）が設けられている。室内ユニット（12）には、室内熱交換器（17）（利用側熱交換器）が設けられている。

前記空気調和装置（1）内には、室外ユニット（11）及び室内ユニット（12）内の各構成部品（圧縮機（13）、室外熱交換器（14）、補助熱交換器（20）、主膨張弁（15）、四路切換弁（16）及び室内熱交換器（17））が冷媒配管（3）によって接続されることにより、冷媒回路（2）が構成されている。

前記冷媒回路（2）には、冷媒として二酸化炭素が充填されている。二酸化炭素は、例えばＨＦＣ系の冷媒と比較して、冷媒配管（3）を流れる際の圧力損失が小さくなる物性を有している。従って、室外熱交換器（14）や室内熱交換器（17）における圧力損失が著しく上昇してしまうことを回避して、効率良く熱交換を行うことができる。なお、二酸化炭素以外の冷媒を用いても構わない。

前記室外ユニット（11）及び室内ユニット（12）内の各構成部品は、図示しない室外ケーシング及び室内ケーシング内にそれぞれ収容されている。ここで、図１に示す例では、簡略的に、室外ユニット（11）と室内ユニット（12）とが接続された構成を示しているが、この限りではなく、室外ユニット（11）と室内ユニット（12）とを連絡配管を介して接続してもよい。

なお、特に図示しないが、前記室外ユニット（11）には、室外熱交換器（14）に対して室外空気を流す室外ファンが設けられている。また、特に図示しないが、室内ユニット（12）にも、室内熱交換器（17）に対して室内空気を流す室内ファンが設けられている。

前記室外ユニット（11）において、圧縮機（13）の吐出側は、四路切換弁（16）の第１ポートに接続されている。また、圧縮機（13）の吸入側は、アキュムレータ（25）を介して四路切換弁（16）の第３ポートに接続されている。アキュムレータ（25）は、圧縮機（13）に吸入される冷媒中に含まれる液冷媒を除去し、ガス冷媒のみを圧縮機（13）に吸入させるものである。

前記室外熱交換器（14）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器として構成されている。室外熱交換器（14）の一端は、四路切換弁（16）の第４ポートに接続されている。また、室外熱交換器（14）の他端は、補助熱交換器（20）の一端に接続されている。この室外熱交換器（14）では、図示しない室外ファンによって送られる室外空気と室外熱交換器（14）内を流通する冷媒との間で熱交換が行われる。

前記補助熱交換器（20）は、冷却用部材（22）と、ペルチェ効果素子（21）とを有している。冷却用部材（22）は、例えば、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属からなる本体部（22a）と、本体部（22a）に埋設された冷媒管（22b）とを備えている。冷媒管（22b）の一端は、室外熱交換器（14）に接続されている。また、冷媒管（22b）の他端は、主膨張弁（15）に接続されている。

前記ペルチェ効果素子（21）は、その吸熱面（21a）が冷却用部材（22）に熱的に接触するように配置されている。すなわち、ペルチェ効果素子（21）の吸熱面（21a）は、室外熱交換器（14）と主膨張弁（15）との間の冷媒配管（3）（より正確には、冷却用部材（22）の冷媒管（22b））に熱的に接触され、冷媒配管（3）を流れる冷媒との間で熱交換可能となっている。また、ペルチェ効果素子（21）の放熱面（21b）には、後述するインジェクション回路（30）の冷媒ジャケット（32）が熱的に接触している。

このような構成とすれば、補助熱交換器（20）のペルチェ効果素子（21）によって、室外熱交換器（14）を通過した高圧冷媒をさらに冷却することで、冷凍装置（1）の冷却能力や冷却効率を向上させることができる。

前記主膨張弁（15）は、開度が調節可能に構成された電動弁からなる。この主膨張弁（15）は、冷媒回路（2）内の蒸発圧力が所定の圧力になるように、開度調節される。

前記四路切換弁（16）は、第２ポートが室内ユニット（12）における室内熱交換器（17）の一端側に接続されている。また、四路切換弁（16）は、第１ポートと第４ポートとが互いに連通し且つ第２ポートと第３ポートとが互いに連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１ポートと第２ポートとが互いに連通し且つ第３ポートと第４ポートとが互いに連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とが切り換え可能になっている。

前記インジェクション回路（30）は、インジェクション配管（31）と、冷媒ジャケット（32）と、流量調整用の膨張弁（33）とを備えている。インジェクション配管（31）の一端は、室外熱交換器（14）と補助熱交換器（20）との間の冷媒配管（3）から分岐するように接続されている。インジェクション配管（31）の他端は、圧縮機（13）の圧縮室（13a）に接続されている。すなわち、インジェクション配管（31）は、冷媒配管（3）から分岐して流れる冷媒を圧縮過程の圧縮機（13）の圧縮室（13a）内にインジェクションするためのものである。

前記冷媒ジャケット（32）は、例えば、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属からなる本体部（32a）と、本体部（32a）に埋設されてインジェクション配管（31）の途中に接続された冷媒管（32b）とを備えている。そして、本体部（32a）は、ペルチェ効果素子（21）の放熱面（21b）に熱的に接触するように配置されている。すなわち、ペルチェ効果素子（21）の放熱面（21b）は、インジェクション配管（31）（より正確には、冷媒ジャケット（32）の冷媒管（32b））に熱的に接触され、インジェクション配管（31）を流れる冷媒との間で熱交換可能となっている。

このような構成とすれば、ペルチェ効果素子（21）の放熱面（21b）から放熱される熱エネルギーを、インジェクション回路（30）を流れる冷媒に回収させて、ペルチェ効果素子（21）の吸熱面（21a）と放熱面（21b）との温度差を小さくすることができ、冷却効率を向上させることができる。また、ペルチェ効果素子（21）の吸熱面（21a）によって冷却された冷媒が、放熱面（21b）から放熱される熱エネルギーを再び吸収してしまうのを防止して、冷凍装置の冷却能力や冷却効率が低下するのを抑えることができる。

前記膨張弁（33）は、冷媒ジャケット（32）と圧縮機（13）との間に配置され、インジェクション回路（30）から圧縮機（13）内へ流出する冷媒の流量を調整するように構成されている。なお、膨張弁（33）の代わりに、キャピラリ等のように、圧力や流量を調整可能な構成部品を設けてもよい。

前記室内熱交換器（17）は、室外熱交換器（14）と同様、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器として構成されている。この室内熱交換器（17）の一端は、四路切換弁（16）の第２ポートに接続されている。室内熱交換器（17）の他端は、室外ユニット（11）の主膨張弁（15）に接続されている。この室内熱交換器（17）では、図示しない室内ファンによって送られる室内空気と室内熱交換器（17）内を流通する冷媒との間で熱交換が行われる。

前記空気調和装置（1）では、四路切換弁（16）が第１状態の場合、冷房運転が行われ、四路切換弁（16）が第２状態の場合、暖房運転が行われる。冷房運転では、冷媒回路（2）において、室外熱交換器（14）が放熱器として機能し且つ室内熱交換器（17）が蒸発器として機能する蒸気圧縮式冷凍サイクルが行われる。一方、暖房運転では、冷媒回路（2）において、室外熱交換器（14）が蒸発器として機能し且つ室内熱交換器（17）が放熱器として機能する蒸気圧縮式冷凍サイクルが行われる。

−運転動作−
次に、前記空気調和装置（1）の運転動作について説明する。空気調和装置（1）の冷媒回路（2）では、四路切換弁（16）の状態の切り換えに応じて、冷媒の循環方向が切り替わる。その結果、この空気調和装置（1）では、室内熱交換器（17）が蒸発器となり、室外熱交換器（14）が放熱器となる冷房運転と、室内熱交換器（17）が放熱器となり、室外熱交換器（14）が蒸発器となる暖房運転とに切換可能になっている。

〈冷房運転〉
冷房運転では、前記四路切換弁（16）が図１に実線で示す状態に設定され、主膨張弁（15）の開度が適宜調節される。

冷房運転では、前記圧縮機（13）で圧縮された冷媒が、吐出管から吐出され、室外熱交換器（14）を流れる。室外熱交換器（14）では、高圧のガス冷媒が室外空気へ放熱する。室外熱交換器（14）で放熱した高圧冷媒は、一部の冷媒がインジェクション回路（30）へ流れ、残りの冷媒が補助熱交換器（20）に流れる。

前記補助熱交換器（20）では、ペルチェ効果素子（21）に電流が供給される。具体的には、補助熱交換器（20）の冷却用部材（22）側が吸熱面（21a）となり、インジェクション回路（30）の冷媒ジャケット（32）側が放熱面（21b）となるように電流が供給される。これにより、補助熱交換器（20）を流れる冷媒が冷却された後、主膨張弁（15）に流れる。ここで、ペルチェ効果素子（21）に流す電流の電流値が少ない場合には、冷媒を冷却する効果が十分に得られない一方、電流値が多い場合には、ペルチェ効果素子（21）の吸熱面（21a）と放熱面（21b）との温度差が大きくなって効率が低下してしまう。そこで、空気調和装置（1）全体の効率が最大となる最適な電流値に設定するのが好ましい。

図２は、冷房運転時におけるペルチェ冷却エンタルピとＣＯＰとの関係を示すグラフ図、図３は、冷房運転時におけるペルチェ冷却エンタルピとＣＯＰ改善率との関係を示すグラフ図である。

図２及び図３に示すように、ＣＯＰ（Coefficient Of Performance）は、ペルチェ効果素子（21）を含む蒸気圧縮式の冷凍装置全体の成績係数を示している。また、ペルチェ冷却エンタルピ［kJ/kg］は、冷媒１kgに対するペルチェ効果素子（21）の冷却能力を示している。このペルチェ冷却エンタルピは、ペルチェモジュールの枚数や供給する電流の電流値を設定することで、適宜増減することができる。

ここで、図２及び図３に示すグラフ図では、ペルチェ効果素子（21）の性能指数Ｚ［1/K］と動作温度Ｔ［K］の積である無次元性能指数ＺＴの値を種々変更して、ＣＯＰを比較している。具体的に、ペルチェ効果素子（21）により冷媒を冷却すると、無次元性能指数ＺＴ＝０．８では、７％程度のＣＯＰ改善効果があった。また、無次元性能指数ＺＴ＝１．〜２．４では、１６〜２１％程度のＣＯＰ改善効果があった。

前記インジェクション回路（30）側へ流れる冷媒は、インジェクション配管（31）を介して冷媒ジャケット（32）内へ流入する。冷媒ジャケット（32）では、内部を流れる冷媒によってペルチェ効果素子（21）の放熱面（21b）で発生する熱が効率良く吸収される。冷媒ジャケット（32）から流出した冷媒は、冷媒ジャケット（32）の下流側に位置する膨張弁（33）を通過した後、圧縮機（13）の圧縮室（13a）内に戻される。膨張弁（33）では、主に冷媒の流量が調整される。すなわち、この膨張弁（33）は、インジェクション回路（30）内に流れる冷媒が全体流量の約１０〜３０％程度になるように、開度調節される。

一方、前記冷媒回路（2）内の主膨張弁（15）に流入した冷媒は、主膨張弁（15）で減圧される。減圧された冷媒は、室内熱交換器（17）に流れて、この室内熱交換器（17）で室内空気から吸熱して蒸発する。その結果、室内の冷房が行われる。室内熱交換器（17）で蒸発した冷媒は、四路切換弁（16）を通過した後、吸入管から圧縮機（13）内に吸入される。

〈暖房運転〉
暖房運転では、前記四路切換弁（16）が図１に破線で示す状態に設定され、主膨張弁（15）の開度が適宜調節される。なお、膨張弁（33）は、全閉状態に調節される。

暖房運転では、前記圧縮機（13）で圧縮された冷媒が、吐出管から吐出され、室内熱交換器（17）を流れる。室内熱交換器（17）では、高圧のガス冷媒が室内空気へ放熱する。その結果、室内の暖房が行われる。室内熱交換器（17）で放熱した後の高圧冷媒は、主膨張弁（15）に流れる。

前記主膨張弁（15）に流入した冷媒は、主膨張弁（15）で減圧される。減圧された冷媒は、補助熱交換器（20）に流れる。補助熱交換器（20）では、ペルチェ効果素子（21）に電流を供給しない。

前記補助熱交換器（20）を通過した冷媒は、インジェクション回路（30）には流入せず、室外熱交換器（14）に流れる。室外熱交換器（14）では、室外空気から吸熱して冷媒が蒸発する。このように室外熱交換器（14）で蒸発した冷媒は、四路切換弁（16）を通過した後、吸入管から圧縮機（13）内に吸入される。

−実施形態１の効果−
本実施形態１に係る空気調和装置（1）では、冷房運転時に、室外熱交換器（14）を通過した高圧冷媒を、補助熱交換器（20）のペルチェ効果素子（21）によってさらに冷却するようにしている。これにより、空気調和装置（1）の冷却能力や冷却効率を向上させることができる。

さらに、前記ペルチェ効果素子（21）の放熱面（21b）から放熱される熱エネルギーを、インジェクション回路（30）を流れる冷媒に回収させるようにしている。これにより、ペルチェ効果素子（21）の吸熱面（21a）と放熱面（21b）との温度差を小さくすることができ、冷却効率を向上させることができる。

また、前記ペルチェ効果素子（21）の吸熱面（21a）によって冷却された冷媒が、放熱面（21b）から放熱される熱エネルギーを再び吸収してしまうのを防止して、空気調和装置（1）の冷却能力や冷却効率が低下するのを抑えることができる。

具体的に、ペルチェ効果素子（21）の吸熱面（21a）から吸熱した熱エネルギーが放熱面（21b）からそのまま放熱されると、圧縮機（13）、室外熱交換器（14）、補助熱交換器（20）、冷媒配管（3）等を収容している室外ケーシング内において熱エネルギーが滞留することとなる。そして、室外ケーシング内を滞留する熱エネルギーは、冷媒配管（3）を介して再び冷媒に吸収される。

このように、冷媒回路（2）全体として見た場合に、ペルチェ効果素子（21）の吸熱面（21a）によって冷却された冷媒が、放熱面（21b）から放熱される熱エネルギーを再び吸収して冷媒温度が上昇してしまうこととなり、空気調和装置（1）の冷却能力や冷却効率の向上が図れないおそれがある。

これに対し、本実施形態１では、ペルチェ効果素子（21）の放熱面（21b）から放熱される熱エネルギーを、インジェクション回路（30）を流れる冷媒に与えて、その高温冷媒を圧縮機（13）にインジェクションするようにしたから、室外ケーシング内で熱エネルギーが滞留するのを防止して空気調和装置（1）の冷却能力を効率的に高めることができる。

ところで、本実施形態１では、冷房運転時に、放熱器となる室外熱交換器（14）で放熱した高圧冷媒の分岐冷媒を、圧縮機（13）の圧縮途中の冷媒に戻すこととしているが、前記分岐冷媒を圧縮機（13）の吸入側や圧縮機（13）の吐出側に戻すことも可能である。

しかしながら、前記分岐冷媒を圧縮機（13）の吸入側に戻す場合、高圧の分岐冷媒を減圧して低圧圧力状態にした後、圧縮機（13）において再度圧縮する必要があり、圧縮機（13）の動力が増大してしまう。また、前記分岐冷媒を圧縮機（13）の吐出側に戻す場合、圧縮機（13）から吐出後、放熱器となる室外熱交換器（14）を通過して圧縮機（13）の吐出側に戻されるまでの間に損失した圧力分を昇圧する昇圧手段を別途設けなければならなかった。

それに比べ、本実施形態１によれば、前記分岐冷媒を圧縮機（13）の圧縮途中の冷媒に戻すこととしているため、前記分岐冷媒を低圧圧力状態まで減圧することなく、昇圧手段によって昇圧する必要もない。また、前記分岐冷媒を圧縮機（13）内に戻すことにより、冷媒回路（2）における冷媒循環量を増大させることができるため、冷却能力を向上させることができる。

《実施形態２》
図４は、本実施形態２に係る空気調和装置の冷房運転時の概略構成を示す回路図である。前記実施形態１との違いは、冷媒の流れを許容又は禁止する逆止弁（36）を有する整流回路（35）を設けた点であるため、以下、実施形態１と同じ構成については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。

図４に示すように、前記整流回路（35）は、室外熱交換器（14）（熱源側熱交換器）と室内熱交換器（17）（利用側熱交換器）との間に設けられている。整流回路（35）は、ブリッジ状に接続された第１から第４までの４つの分岐管（35a,35b,35c,35d）と、各分岐管（35a,35b,35c,35d）にそれぞれ設けられた逆止弁（36）と、第２分岐管（35b）及び第３分岐管（35c）の流出端と第１分岐管（35a）及び第４分岐管（35d）の流入端とを繋ぐ一方向通路（4）とで構成されている。逆止弁（36）は、図４の矢印で示す方向の冷媒の流れを許容し、この流れとは逆方向の冷媒の流れを禁止するように構成されている。

前記第１分岐管（35a）の流出端と第２分岐管（35b）の流入端とは、室外熱交換器（14）と接続されている。第２分岐管（35b）の流出端と第３分岐管（35c）の流出端とは、前記一方向通路（4）の高圧流路を構成する高圧冷媒配管を介して主膨張弁（15）の流入側に接続されている。前記高圧冷媒配管には補助熱交換器（20）及びインジェクション回路（30）が接続されている。第３分岐管（35c）の流入端と第４分岐管（35d）の流出端とは、室内熱交換器（17）と接続されている。第１分岐管（35a）の流入端と第４分岐管（35d）の流入端とは、前記一方向通路（4）の低圧流路を構成する低圧冷媒配管を介して主膨張弁（15）の流出側に接続されている。

このように整流回路（35）は、前記一方向通路（4）において常に冷媒が補助熱交換器（20）から主膨張弁（15）に向かって一方向に流れるように構成されている。そのため、冷房運転及び暖房運転のいずれの運転であっても、放熱器となる熱交換器（14,17）から流出した高圧冷媒が主膨張弁（15）に流入する前に、補助熱交換器（20）に流入する。

なお、逆止弁（36）の代わりに、図４の矢印で示す方向の冷媒の流れを許容し、この流れとは逆方向の冷媒の流れを禁止するような機構（例えば所定タイミングで開閉する開閉弁など）を設けてもよい。

−運転動作−
次に、前記空気調和装置（1）の運転動作について説明する。具体的な運転動作は、前記実施形態１と略同様であり、冷媒の流通経路のみが異なっているため、以下、相違点についてのみ説明する。

〈冷房運転〉
冷房運転では、前記四路切換弁（16）が図４に実線で示す状態に設定され、主膨張弁（15）の開度が適宜調節される。

冷房運転では、前記圧縮機（13）で圧縮された冷媒が、吐出管から吐出され、室外熱交換器（14）を流れる。室外熱交換器（14）では、高圧のガス冷媒が室外空気へ放熱する。室外熱交換器（14）で放熱した高圧冷媒は、整流回路（35）に流入する。

前記整流回路（35）では、逆止弁（36）により第２分岐管（35b）への冷媒の流れのみが許容される。そして、第２分岐管（35b）を通過した冷媒は、一方向通路（4）に流入し、一部がインジェクション回路（30）に流入し、残りが補助熱交換器（20）に流入する。補助熱交換器（20）で冷却された冷媒は、主膨張弁（15）に流入する。

前記主膨張弁（15）に流入した冷媒は、主膨張弁（15）で減圧される。減圧された冷媒は、一方向通路（4）から逆止弁（36）により第４分岐管（35d）への冷媒の流れのみが許容される。そして、第４分岐管（35d）を通過した冷媒は、室内熱交換器（17）に流入して、この室内熱交換器（17）で室内空気から吸熱して蒸発する。その結果、室内の冷房が行われる。室内熱交換器（17）で蒸発した冷媒は、四路切換弁（16）を通過した後、吸入管から圧縮機（13）内に吸入される。

〈暖房運転〉
暖房運転では、前記四路切換弁（16）が図５に実線で示す状態に設定され、主膨張弁（15）の開度が適宜調節される。

暖房運転では、前記圧縮機（13）で圧縮された冷媒が、吐出管から吐出され、室内熱交換器（17）を流れる。室内熱交換器（17）では、高圧のガス冷媒が室内空気へ放熱する。その結果、室内の暖房が行われる。室内熱交換器（17）で放熱した後の高圧冷媒は、整流回路（35）に流れる。

前記整流回路（35）では、逆止弁（36）により第３分岐管（35c）への冷媒の流れのみが許容される。そして、第３分岐管（35c）を通過した冷媒は、一方向通路（4）に流入し、一部がインジェクション回路（30）へ流れ、残りが補助熱交換器（20）に流れる。

前記補助熱交換器（20）では、ペルチェ効果素子（21）に電流が供給される。具体的には、補助熱交換器（20）の冷却用部材（22）側が吸熱面（21a）となり、インジェクション回路（30）の冷媒ジャケット（32）側が放熱面（21b）となるように電流が供給される。これにより、補助熱交換器（20）を流れる冷媒が冷却された後、主膨張弁（15）に流れる。

図６は、暖房運転時におけるペルチェ冷却エンタルピとＣＯＰとの関係を示すグラフ図、図７は、暖房運転時におけるペルチェ冷却エンタルピとＣＯＰ改善率との関係を示すグラフ図である。

ここで、図６及び図７に示すグラフ図では、ペルチェ効果素子（21）の性能指数Ｚ［1/K］と動作温度Ｔ［K］の積である無次元性能指数ＺＴの値を種々変更して、ＣＯＰを比較している。具体的に、ペルチェ効果素子（21）により冷媒を冷却すると、無次元性能指数ＺＴ＝０．８では、１％程度のＣＯＰ改善効果があった。また、無次元性能指数ＺＴ＝１．〜２．４では、４〜６％程度のＣＯＰ改善効果があった。

前記主膨張弁（15）に流入した冷媒は、主膨張弁（15）で減圧される。減圧された冷媒は、一方向通路（4）から逆止弁（36）により第１分岐管（35a）への冷媒の流れのみが許容される。そして、第１分岐管（35a）を通過した冷媒は、室外熱交換器（14）に流れる。室外熱交換器（14）では、室外空気から吸熱して冷媒が蒸発する。このように室外熱交換器（14）で蒸発した冷媒は、四路切換弁（16）を通過した後、吸入管から圧縮機（13）内に吸入される。なお、インジェクション回路（30）の動作は、上述の冷房運転の場合と同様なので、詳しい説明を省略する。

−実施形態２の効果−
本実施形態２に係る空気調和装置（1）では、室外熱交換器（14）と室内熱交換器（17）との間に整流回路（35）を設けるようにしている。これにより、冷房運転又は暖房運転の何れを行う場合であっても、高圧冷媒が主膨張弁（15）に流入する前に補助熱交換器（20）に流通させることができる。これにより、冷房運転用及び暖房運転用として補助熱交換器（20）を別々に設ける必要が無く、比較的簡単な構成で冷媒の冷却を行うことができる。

また、本実施形態２では、暖房運転の際にも、インジェクション回路（30）によって、室内熱交換器（17）で放熱した高圧冷媒の分岐冷媒をペルチェ効果素子（21）の放熱面（21b）から放出される熱によって加熱して圧縮機（13）の圧縮途中の冷媒にインジェクションすることができる。言い換えると、インジェクション用の冷媒の温度を高めるためにペルチェ効果素子（21）の放熱面（21b）の熱エネルギーを利用できる。これにより、室内熱交換器（17）における吐出冷媒の放熱量を増大させることができ、空気調和装置（1）における加熱能力及び加熱効率の向上を図ることができる。

《実施形態３》
図８は、本実施形態３に係る空気調和装置の概略構成を示す回路図である。前記実施形態１との違いは、第２の主膨張弁（40）を設けた点であるため、以下、実施形態１と同じ部分については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。

図８に示すように、室内熱交換器（17）と補助熱交換器（20）との間の冷媒配管（3）には、第１の主膨張弁（15）（第１の膨張弁）が接続されている。また、室外熱交換器（14）と補助熱交換器（20）との間の冷媒配管（3）には、第２の主膨張弁（40）（第２の膨張弁）が接続されている。第２の主膨張弁（40）は、第１の主膨張弁（15）と同様に、開度が調節可能に構成された電動弁からなる。この第２の主膨張弁（40）は、冷媒回路（2）内の蒸発圧力が所定の圧力になるように、開度調節される。

次に、第１の主膨張弁（15）及び第２の主膨張弁（40）の動作について説明する。冷房運転時には、補助熱交換器（20）の上流側にある第２の主膨張弁（40）を全開とし、下流側にある第１の主膨張弁（15）の開度を調整する。また、暖房運転時には、補助熱交換器（20）の上流側にある第１の主膨張弁（15）を全開とし、下流側にある第２の主膨張弁（40）の開度を調整する。

−実施形態３の効果−
本実施形態３に係る空気調和装置（1）では、補助熱交換器（20）の上流側及び下流側に第１及び第２の主膨張弁（15,40）を設けるようにしている。これにより、冷房運転又は暖房運転の何れを行う場合であっても、開度調整を行う第１又は第２の主膨張弁（15,40）に高圧冷媒が流入する前に、補助熱交換器（20）で冷却を行うことができる。そのため、冷房運転用及び暖房運転用として補助熱交換器（20）を別々に設ける必要が無く、比較的簡単な構成で冷媒の冷却を行うことができる。

また、本実施形態３においても、暖房運転の際に、インジェクション回路（30）によって、室内熱交換器（17）で放熱した高圧冷媒の分岐冷媒をペルチェ効果素子（21）の放熱面（21b）から放出される熱によって加熱して圧縮機（13）の圧縮途中の冷媒にインジェクションすることができる。これにより、室内熱交換器（17）における吐出冷媒の放熱量を増大させることができ、空気調和装置（1）における加熱能力及び加熱効率の向上を図ることができる。

《実施形態４》
図９に示すように、実施形態４では、本発明に係る冷凍装置の一例として、給湯装置（71）について説明する。前記給湯装置（71）は、冷媒を循環させて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路（72）と、水が流通する水流路（80）とを備えている。

前記冷媒回路（72）は、圧縮機（13）、放熱器（74）、膨張弁（膨張機構）（15）及び蒸発器（76）を有している。また、冷媒回路（72）には、二酸化炭素（ＣＯ_２）が冷媒として充填されている。

前記圧縮機（13）は、冷媒配管によって、吐出側が放熱器（74）の後述する第１流路（74a）に接続される一方、吸入側が蒸発器（76）に接続されている。なお、本実施形態では、圧縮機（13）の吸入側と蒸発器（76）との間にアキュムレータ（25）が設けられている。該アキュムレータ（25）は、圧縮機（13）に吸入される冷媒中に含まれる液冷媒を除去し、ガス冷媒のみを圧縮機（13）に吸入させる。また、本実施形態においても、圧縮機（13）に吸入された冷媒（二酸化炭素（ＣＯ_２））は、圧縮機（13）において臨界圧力以上の圧力に圧縮される。

前記放熱器（74）は、水冷式の熱交換器によって構成されている。具体的には、放熱器（74）は、冷媒回路（72）の冷媒が流通する第１流路（74a）と、水流路（80）の水が流通する第２流路（74b）とを有し、第１流路（74a）の冷媒と第２流路（74b）の水との間で熱交換が行われるように構成されている。第１流路（74a）は、上述のように上流側端が冷媒配管によって前記圧縮機（13）の吐出側に接続される一方、下流側端が冷媒配管によって主膨張弁（15）に接続されている。本実施形態では、放熱器（74）は、第１流路（74a）の冷媒と第２流路（74b）の水が対向して流れるように構成されている。

前記主膨張弁（15）は、放熱器（74）と蒸発器（76）との間に設けられている。該主膨張弁（15）は、開度が調節可能に構成された電動弁によって構成され、冷媒回路（72）の蒸発圧力が所定の圧力になるように開度調節される。主膨張弁（15）は、流入端が冷媒配管によって放熱器（74）に接続される一方、流出端が冷媒配管によって蒸発器（76）に接続されている。

前記蒸発器（76）は、空冷式の熱交換器によって構成されている。蒸発器（76）には、図示を省略するファンによって空気が供給され、蒸発器（76）では、供給された空気と冷媒回路（72）の冷媒との間において熱交換が行われる。上述のように、蒸発器（76）は、流入側端が冷媒配管によって主膨張弁（15）の流出側端に接続され、流出側端が冷媒配管によって圧縮機（13）の吸入側に接続されている。

また、実施形態４においても、実施形態１とほぼ同様に構成された補助熱交換器（20）とインジェクション回路（30）とが設けられている。補助熱交換器（20）は、冷却用部材（22）の冷媒管（22b）が、放熱器（74）と主膨張弁（15）との間に接続されるように設けられている。一方、インジェクション回路（30）は、インジェクション配管（31）の一端が前記冷媒回路（72）の放熱器（74）と補助熱交換器（20）との間に接続される一方、他端が圧縮機（13）の圧縮室（13a）に接続されるように設けられている。なお、実施形態４では、流量調整用の膨張弁（33）は、インジェクション配管（31）の冷媒ジャケット（32）の上流側に配置されている。

前記水流路（80）には、図示を省略しているが、水流路（80）に水を供給する給水源と、水流路（80）を流通後の水が貯留される貯留タンクとが接続されている。前記放熱器（74）の第２流路（74b）は、前記水流路（80）において給水源と貯留タンクとの間に接続されている。

−運転動作−
図９に示すように、圧縮機（13）を駆動すると、冷媒回路（72）において冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。また、圧縮機（13）の駆動と共に、ペルチェ効果素子（21）に直流電流を供給する。一方、水流路（80）では、例えば、ポンプ等を用いて水を流動させる。

冷媒回路（72）では、圧縮機（13）から吐出された高圧の吐出冷媒は、放熱器（74）の第１流路（74a）に流入する。第１流路（74a）に流入した前記吐出冷媒は、放熱器（74）において、第２流路（74b）を流れる水流路（80）の水と熱交換を行う。具体的には、第１流路（74a）に流入した吐出冷媒が、第２流路（74b）を流れる水流路（80）の水に放熱する。

ここで、第２流路（74b）を流れる水流路（80）の水は、放熱器（74）において第１流路（74a）を流れる吐出冷媒から放出された熱によって加熱されて温水となる。そして、該温水は、水流路（80）を流れて貯留タンクに供給される。

一方、冷媒回路（72）において、第１流路（74a）から流出した高圧冷媒は、一部が分岐されてインジェクション配管（31）に流入する一方、残りは補助熱交換器（20）の冷却用部材（22）の冷媒管（22b）に流入する。

補助熱交換器（20）の冷媒管（22b）に流入した高圧冷媒は、ペルチェ効果素子（21）の吸熱面（21a）によって冷却される。そして、吸熱面（21a）によって冷却された高圧冷媒は、冷媒管（22b）から流出して主膨張弁（15）に流入する。

一方、インジェクション配管（31）へ流入した高圧冷媒の一部は、流量調整用の膨張弁（33）を通過する際に流量が調整されて冷媒ジャケット（32）の冷媒管（32b）に流入する。該冷媒管（32b）に流入した冷媒は、ペルチェ効果素子（21）の放熱面（21b）から吸熱して加熱される一方、該放熱面（21b）を冷却する。冷媒ジャケット（32）の冷媒管（32b）から流出した冷媒は、圧縮機（13）の圧縮室（13a）内に戻される。

一方、主膨張弁（15）に流入した高圧冷媒は、該主膨張弁（15）において減圧されて低圧冷媒となり、冷媒配管を介して蒸発器（76）に流入する。蒸発器（76）に流入した低圧冷媒は、該蒸発器（76）を通過する空気と熱交換を行い、該空気から吸熱して蒸発する。蒸発器（76）において蒸発した低圧ガス冷媒は、蒸発器（76）から流出してアキュムレータ（25）を通過した後、再び圧縮機（13）に吸入される。圧縮機（13）に吸入された低圧ガス冷媒は、臨界圧力以上の高圧圧力状態になるまで圧縮されて圧縮機（13）から吐出される。

以上のように、前記実施形態４においても、実施形態２及び３の暖房運転時と同様に、インジェクション回路（30）によって、放熱器（74）で放熱した高圧冷媒の分岐冷媒をペルチェ効果素子（21）の放熱面（21b）から放出される熱によって加熱して圧縮機（13）の圧縮途中の冷媒にインジェクションすることができる。言い換えると、インジェクション用の冷媒の温度を高めるためにペルチェ効果素子（21）の放熱面（21b）の熱エネルギーを利用できる。これにより、放熱器（74）における吐出冷媒の放熱量を増大させることができ、給湯装置（71）の加熱能力及び加熱効率の向上を図ることができる。

《その他の実施形態》
なお、本実施形態では、圧縮機（13）の圧縮室（13a）に直接インジェクションを行う冷媒回路（2）を対象としたが、この形態に限定するものではなく、例えば、圧縮機（13）を複数台直列接続した多段圧縮機のいずれかの接続部分にインジェクションを行う冷媒回路（2）であっても良い。

以上説明したように、本発明は、ペルチェ効果素子により冷媒を冷却させる際に、放熱面から放熱される熱エネルギーが冷却後の冷媒に再び吸収されないようにすることができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。

1 空気調和装置（冷凍装置）
2 冷媒回路
3 冷媒配管
13 圧縮機
14 室外熱交換器（熱源側熱交換器）
15 主膨張弁（膨張機構、第１の膨張弁）
16 四路切換弁
17 室内熱交換器（利用側熱交換器）
20 補助熱交換器
21 ペルチェ効果素子
21a 吸熱面
21b 放熱面
30 インジェクション回路
35 整流回路
40 第２の主膨張弁（膨張機構、第２の膨張弁）
72 冷媒回路
74 放熱器
76 蒸発器

Claims (5)

1. 圧縮機（13）と、熱源側熱交換器（14）と、膨張機構（15,40）と、利用側熱交換器（17）とが接続されて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路（2）を備え、該冷媒回路（2）において前記熱源側熱交換器（14）が放熱器となり且つ前記利用側熱交換器（17）が蒸発器となるように冷媒が循環する冷却運転と、前記冷媒回路（2）において前記利用側熱交換器（17）が放熱器となり且つ前記熱源側熱交換器（14）が蒸発器となるように冷媒が循環する加熱運転とが切換可能に構成された冷凍装置であって、
   吸熱面（21a）と放熱面（21b）とが形成されたペルチェ効果素子（21）を有し、前記冷却運転及び前記加熱運転のうちの少なくとも一方の運転の際に放熱器となる熱交換器（14,17）で放熱した高圧冷媒が前記ペルチェ効果素子（21）の吸熱面（21a）によって冷却されるように構成された補助熱交換器（20）と、
   前記高圧冷媒の一部を分岐し、該分岐冷媒に前記ペルチェ効果素子（21）の放熱面（21b）から放出される熱を吸収させて前記圧縮機（13）において圧縮途中の冷媒に対してインジェクション可能なインジェクション回路（30）とを備え、
   前記ペルチェ効果素子（21）は、前記吸熱面（21a）を介して前記高圧冷媒から吸収した熱を前記放熱面（21b）へ移送して前記分岐冷媒に放出するように構成されている
   ことを特徴とする冷凍装置。
2. 請求項１において、
   前記冷媒回路（2）は、前記熱源側熱交換器（14）と前記利用側熱交換器（17）との間に設けられ、前記補助熱交換器（20）と前記膨張機構（15）とが接続された一方向通路（4）を有して該一方向通路（4）において常に冷媒が前記補助熱交換器（20）から前記膨張機構（15）に向かって一方向に流れるように構成された整流回路（35）を備えていることを特徴とする冷凍装置。
3. 請求項１において、
   前記膨張機構（15,40）は、前記利用側熱交換器（17）と前記補助熱交換器（20）との間に設けられた第１の膨張弁（15）と、前記熱源側熱交換器（14）と前記補助熱交換器（20）との間に設けられた第２の膨張弁（40）とによって構成されている
   ことを特徴とする冷凍装置。
4. 圧縮機（13）と、放熱器（74）と、膨張機構（15）と、蒸発器（76）とが接続されて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路（72）を備えた冷凍装置であって、
   吸熱面（21a）と放熱面（21b）とが形成されたペルチェ効果素子（21）を有し、前記放熱器（74）と前記膨張機構（15）との間の高圧冷媒が内部を流れると共に前記ペルチェ効果素子（21）の吸熱面（21a）によって冷却されるように構成された補助熱交換器（20）と、
   前記高圧冷媒の一部を分岐し、該分岐冷媒に前記ペルチェ効果素子（21）の放熱面（21b）から放出される熱を吸収させて前記圧縮機（13）において圧縮途中の冷媒に対してインジェクション可能なインジェクション回路（30）とを備え、
   前記ペルチェ効果素子（21）は、前記吸熱面（21a）を介して前記高圧冷媒から吸収した熱を前記放熱面（21b）へ移送して前記分岐冷媒に放出するように構成されている
   ことを特徴とする冷凍装置。
5. 請求項１乃至４のうち何れか１項において、
   前記冷媒回路（2,72）を流れる冷媒は、二酸化炭素である
   ことを特徴とする冷凍装置。

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