WO2008032558A1

WO2008032558A1 - dispositif de réfrigération

Info

Publication number: WO2008032558A1
Application number: PCT/JP2007/066617
Authority: WO
Inventors: Toshiyuki Kurihara; Shinichi Kasahara
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2006-09-11
Filing date: 2007-08-28
Publication date: 2008-03-20
Anticipated expiration: 2009-03-11
Also published as: CN101512249A; EP2068097B1; EP2068097A4; JP2008064435A; US20100050672A1; JP5145674B2; EP2068097A1; US8176743B2; CN101512249B

Description

明細書

冷凍装置

技術分野

[0001] 本発明は、冷凍装置、特に冷凍サイクル中に冷媒が超臨界状態となる冷凍装置に関する。

背景技術

[0002] 従来、圧縮機、放熱器、過冷却器、第 1膨張弁、受液器、第 2膨張弁、および蒸発器を順次接続した冷媒回路を備える冷凍装置が公に知られて!/、る (例えば、特許文献 1参照)。

特許文献 1 :特開平 10— 115470号公報 (第 5頁右欄第 40行第 6頁左欄第 45行、図 8)

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] ところで、このような冷凍装置の冷媒回路において、第 1膨張弁によって冷媒が飽和線近傍の状態まで膨張されると、設置環境によっては (例えば、夏季で過負荷となつた場合など)その冷媒が臨界点近傍の状態となってしまう場合がある。このように冷媒が臨界点近傍の状態となってしまうと、キヤビテーシヨンが生じ上記構成部品に悪影響を及ぼすおそれがあるだけでなぐ受液器における冷媒の液面制御が困難になり、冷媒回路内の冷媒を適切な量に保つことができなくなるおそれがある。

本発明の課題は、上記のような冷媒装置において第 1膨張弁等によって冷媒が飽和線近傍の状態まで膨張される場合に冷媒が臨界点近傍の状態となることを回避するこどにめる。

課題を解決するための手段

[0004] 第 1発明に係る冷凍装置は、圧縮機構、放熱器、第 1膨張機構、冷媒冷却部、受液器、第 2膨張機構、蒸発器、および制御部を備える。圧縮機構は、冷媒を圧縮する。放熱器は、圧縮機構の冷媒吐出側に接続される。第 1膨張機構は、放熱器の出口側に接続される。冷媒冷却部は、放熱器の出口側と第 1膨張機構の冷媒流入側との間に配置される。受液器は、第 1膨張機構の冷媒流出側に接続される。第 2膨張機構は、受液器の出口側に接続される。蒸発器は、第 2膨張機構の冷媒流出側に接続されると共に圧縮機構の冷媒吸入側に接続される。制御部は、第 1膨張機構から流出した冷媒の状態が飽和線近傍の状態になり且つ臨界点近傍の状態にならないように冷媒冷却部により冷媒を冷却する冷媒冷却制御を行う。

この冷凍装置では、制御部が、第 1膨張機構から流出した冷媒の状態が飽和線近傍の状態になり且つ臨界点近傍の状態にならないように冷媒冷却部により冷媒を冷却する冷媒冷却制御を行う。このため、この冷凍装置では、第 1膨張機構によって冷媒が飽和線近傍の状態まで膨張される場合に冷媒が臨界点近傍の状態となることを回避すること力 Sでさる。

[0005] 第 2発明に係る冷凍装置は、第 1発明に係る冷凍装置であって、冷媒冷却部は、放熱器の出口側と第 1膨張機構の流入側とを接続する第 1冷媒配管に流れる冷媒と、蒸発器の出口側と圧縮機構の冷媒吸入側とを接続する第 2冷媒配管に流れる冷媒との間で熱交換を行わせる内部熱交換器である。そして、冷媒冷却制御では、第 1膨張機構から流出した冷媒の状態が飽和線近傍の状態になり且つ臨界点近傍の状態にならないように第 1膨張機構と第 2膨張機構とが制御される。

この冷凍装置では、冷媒冷却部が内部熱交換器である。そして、冷媒冷却制御において、第 1膨張機構から流出した冷媒の状態が飽和線近傍の状態になり且つ臨界点近傍の状態にならないように第 1膨張機構と第 2膨張機構とが制御される。このため、この冷凍装置では、第 1膨張機構によって冷媒が飽和線近傍の状態まで膨張される場合に冷媒が臨界点近傍の状態となることを回避することができる。また、チラ一等の外部冷却装置を必要としないため製造コストを低く抑えることができる。

[0006] 第 3発明に係る冷凍装置は、第 1発明または第 2発明に係る冷凍装置であって、冷媒冷却制御では、第 1膨張機構力流出した冷媒が飽和線近傍の状態になり且つ冷媒の圧力が {臨界圧力（MPa) -0. 3 (MPa) }の圧力以下となるように冷媒冷却部により冷媒が冷却される。

この冷凍装置では、冷媒冷却制御において、第 1膨張機構力流出した冷媒が飽和線近傍の状態になり且つ冷媒の圧力が {臨界圧力（MPa) -0. 3 (MPa) }の圧力以下となるように冷媒冷却部により冷媒が冷却される。このため、この冷凍装置では、第 1膨張機構によって冷媒が飽和線近傍の状態まで膨張される場合に冷媒が臨界点近傍の状態となることを回避することができる。

[0007] 第 4発明に係る冷凍装置は、第 3発明に係る冷凍装置であって、温度検知部をさらに備える。温度検知部は、放熱器の出口近傍または第 1膨張機構の冷媒流入口近傍に設けられる。そして、冷媒冷却制御では、温度検知部によって検知される温度が所定の温度以上である場合に、第 1膨張機構から流出した冷媒が飽和線近傍の状態になり且つ冷媒の圧力が {臨界圧力（MPa)— 0· 3 (MPa) }の圧力以下となるように冷媒冷却部により冷媒が冷却される。

この冷凍装置では、冷媒冷却制御において、温度検知部によって検知される温度が所定の温度以上である場合に、第 1膨張機構力流出した冷媒が飽和線近傍の状態になり且つ冷媒の圧力が {臨界圧力（MPa)— 0. 3 (MPa) }の圧力以下となるように冷媒冷却部により冷媒が冷却される。このため、この冷凍装置では、第 1膨張機構によって冷媒が飽和線近傍の状態まで膨張される場合であって冷媒が臨界点近傍の状態となるおそれのある場合に冷媒が臨界点近傍の状態となることを回避すること力 Sでさる。

[0008] 第 5発明に係る冷凍装置は、第 1発明から第 4発明のいずれかに係る冷凍装置であって、制御部は、制御切換手段を有する。なお、ここにいう「通常制御」とは、例えば、 COPを優先する制御などである。制御切換手段は、冷媒冷却制御と通常制御とを切り換える。

この冷凍装置では、制御切換手段が、冷媒冷却制御と通常制御とを切り換える。このため、この冷凍装置では、 COPを考慮した制御を実行することも可能となる。発明の効果

[0009] 第 1発明力第 3発明に係る冷凍装置では、第 1膨張機構によって冷媒が飽和線近傍の状態まで膨張される場合に冷媒が臨界点近傍の状態となることを回避すること力 Sできる。

第 4発明に係る冷凍装置では、第 1膨張機構によって冷媒が飽和線近傍の状態まで膨張される場合であって冷媒が臨界点近傍の状態となるおそれのある場合に冷媒が臨界点近傍の状態となることを回避することができる。

第 5発明に係る冷凍装置では、 COPを考慮した制御を実行することも可能となる。図面の簡単な説明

[0010] [図 1]本発明の実施の形態に係る空気調和装置の冷媒回路図である。

[図 2]本発明の実施の形態に係る空気調和装置の制御装置による冷媒冷却制御を説明するための図である。

[図 3]変形例 (A)に係る空気調和装置の冷媒回路図である。

[図 4]変形例（C)に係る空気調和装置の制御装置による冷媒冷却制御を説明するための図である。

[図 5]変形例 (D)に係る空気調和装置 (セパレート式)の冷媒回路図である。

[図 6]変形例 (D)に係る空気調和装置 (マルチ式)の冷媒回路図である。

符号の説明

[0011] 1 , 101 , 201 , 301 空気調和装置（冷凍装置）

11 圧縮機 (圧縮機構）

13 室外熱交換器 (放熱器）

14 内部熱交換器 (冷媒冷却部）

15 第 1電動膨張弁 (第 1膨張機構）

16 受液器

17, 33a, 33b 第 2電動膨張弁 (第 2膨張機構）

22 温度センサ（温度検知部）

23, 223 制御装置

31 , 31a, 31b 室内熱交換器 (蒸発器）

213 外部冷却装置 (冷媒冷却部）

発明を実施するための最良の形態

[0012] <空気調和装置の構成〉

本発明の実施の形態に係る空気調和装置 1の概略冷媒回路 2を図 1に示す。この空気調和装置 1は、二酸化炭素を冷媒として冷房運転および暖房運転が可能な空気調和装置であって、主に冷媒回路 2、送風ファン 26, 32、制御装置 23、高圧圧力センサ 21、温度センサ 22、および中間圧圧力センサ 24等から構成されている。冷媒回路 2には主に、圧縮機 11、四路切換弁 12、室外熱交換器 13、内部熱交換器 14、第 1電動膨張弁 15、受液器 16、第 2電動膨張弁 17、および室内熱交換器 31 が配備されており、各装置は、図 1に示されるように、冷媒配管を介して接続されていそして、本実施の形態において、空気調和装置 1は、分離型の空気調和装置であつて、室内熱交換器 31および室内ファン 32を主に有する室内ユニット 30と、圧縮機 11、四路切換弁 12、室外熱交換器 13、内部熱交換器 14、第 1電動膨張弁 15、受液器 16、第 2電動膨張弁 17、高圧圧力センサ 21、温度センサ 22、および制御装置 23を主に有する室外ユニット 10と、室内ユニット 30の冷媒液等配管と室外ユニット 1 0の冷媒液等配管とを接続する第 1連絡配管 41と、室内ユニット 30の冷媒ガス等配管と室外ユニット 10の冷媒ガス等配管とを接続する第 2連絡配管 42とから構成されているともいえる。なお、室外ユニット 10の冷媒液等配管と第 1連絡配管 41とは室外ユニット 10の第 1閉鎖弁 18を介して、室外ユニット 10の冷媒ガス等配管と第 2連絡配管 42とは室外ユニット 10の第 2閉鎖弁 19を介してそれぞれ接続されている。

[0013] (1)室内ユニット

室内ユニット 30は、主に、室内熱交換器 31および室内ファン 32等を有している。室内熱交換器 31は、空調室内の空気である室内空気と冷媒との間で熱交換をさせるための熱交換器である。

室内ファン 32は、ユニット 30内に空調室内の空気を取り込み、室内熱交換器 31を介して冷媒と熱交換した後の空気である調和空気を再び空調室内への送り出すためそして、この室内ユニット 30は、このような構成を採用することによって、冷房運転時には室内ファン 32により内部に取り込んだ室内空気と室内熱交換器 31を流れる液冷媒とを熱交換させて調和空気（冷気）を生成し、暖房運転時には室内ファン 32により内部に取り込んだ室内空気と室内熱交換器 31を流れる超臨界冷媒とを熱交換させて調和空気（暖気）を生成することが可能となって!/、る。

[0014] (2)室外ユニット室外ユニット 10は、主に、圧縮機 11、四路切換弁 12、室外熱交換器 13、内部熱交換器 14、第 1電動膨張弁 15、受液器 16、第 2電動膨張弁 17、室外ファン 26、制御装置 23、高圧圧力センサ 21、温度センサ 22、および中間圧圧力センサ 24等を有している。

圧縮機 11は、吸入管を流れる低圧のガス冷媒を吸入し、圧縮して超臨界状態とした後、吐出管に吐出するための装置である。

四路切換弁 12は、各運転に対応して、冷媒の流れ方向を切り換えるための弁であり、冷房運転時には圧縮機 11の吐出側と室外熱交換器 13の高温側とを接続するとともに圧縮機 11の吸入側と室内熱交換器 31のガス側とを内部熱交換器 14を介して接続し、暖房運転時には圧縮機 11の吐出側と第 2閉鎖弁 19とを内部熱交換器 14を介して接続するとともに圧縮機 11の吸入側と室外熱交換器 13のガス側とを接続することが可能である。

[0015] 室外熱交換器 13は、冷房運転時において圧縮機 11から吐出された高圧の超臨界冷媒を空調室外の空気を熱源として冷却させることが可能であり、暖房運転時には室内熱交換器 31から戻る液冷媒を蒸発させることが可能である。

内部熱交換器 14は、室外熱交換器 13の低温側（あるいは液側）と第 1電動膨張弁 15とを接続する冷媒配管（以下、第 10冷媒配管という）と、四路切換弁 12と圧縮機 1 1とを接続する冷媒配管（以下、第 11冷媒配管という）とを近接配置することによって構成された熱交換器である。この内部熱交換器 14では、冷房運転時において第 10 冷媒配管に流れる高温高圧の超臨界冷媒と第 11冷媒配管に流れる低温低圧のガス冷媒との間で熱交換が行われる。

第 1電動膨張弁 15は、室外熱交換器 13の低温側から流出する超臨界冷媒 (冷房運転時)あるいは受液器 16を通って流入する液冷媒 (暖房運転時)を減圧するためのものである。

[0016] 受液器 16は、運転モードや空調負荷に応じて余剰となる冷媒を貯蔵しておくためのものである。

第 2電動膨張弁 17は、受液器 16を通って流入してくる液冷媒 (冷房運転時)あるいは室内熱交換器 31の低温側から流出する超臨界冷媒 (暖房運転時)を減圧するためのものである。

室外ファン 26は、ユニット 10内に室外の空気を取り込み、室外熱交換器 13を介して冷媒と熱交換した後の空気を排気するためファンである。

高圧圧力センサ 21は、圧縮機 11の吐出側に設けられている。

温度センサ 22は、室外熱交換器 13の低温側（ある!/、は液側）近傍に設けられて!/、中間圧圧力センサ 24は、第 1電動膨張弁 15と受液器 16との間に設けられている。制御装置 23は、高圧圧力センサ 21、温度センサ 22、中間圧圧力センサ 24、第 1 電動膨張弁 15、および第 2電動膨張弁 17等に通信接続されており、温度センサ 22 力、ら送られてくる温度情報や、高圧圧力センサ 21から送られてくる高圧圧力情報、中間圧圧力センサ 24から送られてくる中間圧圧力情報に基づいて第 1電動膨張弁 15 および第 2電動膨張弁 17の開度を制御する。また、この制御装置 23には、冷房時において温度情報および高圧圧力情報に基づいて通常制御と冷媒冷却制御とを切り換える制御切換機能が搭載されている。通常制御では、 COP等が向上するように第 1電動膨張弁 15および第 2電動膨張弁 17の開度が制御される。一方、冷媒冷却制御では、第 1電動膨張弁 15から流出した冷媒の状態が飽和線上の状態になり且つ臨界点近傍の状態にならないように第 1電動膨張弁 15および第 2電動膨張弁 17の開度が制御され、受液器 16内の冷媒の状態が飽和状態に維持される。ここで、モリェ線図を利用して冷媒冷却制御について詳述する。図 2には、二酸化炭素のモリエ線図上に本実施の形態に係る空気調和装置 1の冷凍サイクルを表した図が示されている。なお、図 2において、 A→Bは圧縮行程を示し、 B→C , Cは冷却行程（B→C

1 2 1 は室外熱交換器 13での冷却であり、 C→Cは内部熱交換器による冷却）を示し、 C

1 2 1

, C→D , Dは第 1膨張行程 (第 1電動膨張弁 15による減圧）を示し、 D , D→Ε ,

2 1 2 1 2 1

Eは第 2膨張行程 (第 2電動膨張弁 17による減圧）を示し、 E , E→Aは蒸発行程を

2 1 2

示している。また、 Kは臨界点を示している（なお、図 2において K点と D点とは重なつている）。また、 Tmは等温泉である。さて、ここで、 A→B→C (K)→D→E→Aの冷凍サイクルを見ると、第 1電動膨張弁 15から流出した冷媒は臨界点近傍の状態となってしまう。しかし、本実施の形態に係る空気調和装置 1には圧縮機 11の吐出側に高圧圧力センサ 21、室外熱交換器 13の低温側近傍に温度センサ 22が配置されているため、第 1電動膨張弁 15から流出した冷媒が C点の状態になることを検知すること力 Sできる。そこで、この空気調和装置 1において第 1電動膨張弁 15から流出した冷媒が C点の状態になると検知されると、第 1電動膨張弁 15と第 2電動膨張弁 17 の開度を適宜調節して第 1電動膨張弁 15から流出した冷媒を冷却しその冷媒を C

2 点の状態にする。このようにすると、その冷凍サイクルは、 A→B→C→D→E→A

2 2 2 の冷凍サイクルへと変更される。つまり、冷媒が C点の状態まで冷却されるため、冷

2

媒の状態が飽和線近傍の状態になり且つ臨界点近傍の状態にならないようにすること力 Sできる。なお、本実施の形態では、制御装置 23は、中間圧圧力センサ 24が示す圧力が {臨界圧力（MPa)— 0. 3 (MPa) }の圧力以下となるように第 1電動膨張弁 15 および第 2電動膨張弁 17を制御する。ここで、 {臨界圧力（MPa)— 0· 3 (MPa) }という圧力は、次のように決定されている。発明者の行った試験の結果から第 1電動膨張弁 15と第 2電動膨張弁 17との間の圧力（以下、中間圧力という）の制御は冷媒の場合で目標値から ± 0. IMPa以内の程度の範囲で制御できることが明らかとなっている。そして、中間圧力が臨界点近傍にならないようにするためには、安全率を 3として中間圧力の目標値を臨界圧力（MPa)— 0. 3 (MPa)とするのが好まし!/、。

[0018] なお、本実施の形態にお!/、て冷媒冷却制御の必要性がな!/、場合には自動的に通常制御が行われるようになつている。

<空気調和装置の動作〉

空気調和装置 1の運転動作について、図 1を用いて説明する。この空気調和装置 1 は、上述したように冷房運転および暖房運転を行うことが可能である。

(1)冷房運転

冷房運転時は、四路切換弁 12が図 1の実線で示される状態、すなわち、圧縮機 11 の吐出側が室外熱交換器 13の高温側に接続され、かつ、圧縮機 11の吸入側が内部熱交換器 14を介して第 2閉鎖弁 19に接続された状態となる。また、このとき、第 1 閉鎖弁 18および第 2閉鎖弁 19は開状態とされる。

[0019] この冷媒回路 2の状態で、圧縮機 11を起動すると、ガス冷媒が、圧縮機 11に吸入され、圧縮されて超臨界状態となった後、四路切換弁 12を経由して室外熱交換器 1 3に送られ、室外熱交換器 13において冷却される。

そして、この冷却された超臨界冷媒は、内部熱交換器 14を経由して第 1電動膨張弁 15に送られる。なお、このとき、この超臨界冷媒は、内部熱交換器 14の第 11冷媒配管に流れる低温のガス冷媒により冷却される。そして、第 1電動膨張弁 15に送られた超臨界冷媒は、減圧されて飽和状態とされた後に受液器 16を経由して第 2電動膨張弁 17に送られる。第 2電動膨張弁 17に送られた飽和状態の冷媒は、減圧されて液冷媒となった後に第 1閉鎖弁 18を経由して室内熱交換器 31に供給され、室内空気を冷却するとともに蒸発されてガス冷媒となる。

[0020] そして、そのガス冷媒は、第 2閉鎖弁 19、内部熱交換器 14、および四路切換弁 12 を経由して、再び、圧縮機 11に吸入される。なお、このとき、このガス冷媒は、内部熱交換器 14の第 10冷媒配管に流れる高温の超臨界冷媒により加熱される。このようにして、冷房運転が行われる。なお、このとき、制御装置 23は、上述したように温度情報および高圧圧力情報に基づいて通常制御と冷媒冷却制御とを適宜切り換える。

(2)暖房運転

暖房運転時は、四路切換弁 12が図 1の破線で示される状態、すなわち、圧縮機 11 の吐出側が第 2閉鎖弁 19に接続され、かつ、圧縮機 11の吸入側が内部熱交換器 1 4を介して室外熱交換器 13のガス側に接続された状態となっている。また、このとき、第 1閉鎖弁 18および第 2閉鎖弁 19は開状態とされる。

[0021] この冷媒回路 2の状態で、圧縮機 11を起動すると、ガス冷媒が、圧縮機 11に吸入され、圧縮されて超臨界状態となった後、四路切換弁 12および第 2閉鎖弁 19を経由して室内熱交換器 31に供給される。

そして、その超臨界冷媒は、室内熱交換器 31において室内空気を加熱するとともに冷却される。冷却された超臨界冷媒は、第 1閉鎖弁を通って第 2電動膨張弁 17に送られる。第 2電動膨張弁 17に送られた超臨界冷媒は、減圧されて飽和状態とされた後に受液器 16を経由して第 1電動膨張弁 15に送られる。第 1電動膨張弁 15に送られた飽和状態の冷媒は、減圧されて液冷媒となった後に内熱交換器 14を経由して室外熱交換器 13に送られて、室外熱交換器 13において蒸発されてガス冷媒となる。なお、このとき、このガス冷媒は、内部熱交換器 14の第 11冷媒配管に流れる高温の超臨界冷媒により加熱される。そして、このガス冷媒は、四路切換弁 12を経由して、再び、圧縮機 11に吸入される。このようにして、暖房運転が行われる。

[0022] <空気調和装置の特徴〉

(1)

本実施の形態に係る空気調和装置 1では、第 1電動膨張弁 15から流出した冷媒の状態が飽和線上の状態になり且つそのときの冷媒の圧力が {臨界圧力（MPa)— 0. 3 (MPa) }の圧力以下となるように第 1電動膨張弁 15と第 2電動膨張弁 17とが制御される。このため、この空気調和装置 1では、第 1電動膨張弁 15によって冷媒が飽和線近傍の状態まで膨張される場合に冷媒が臨界点近傍の状態となることを回避すること力 Sできる。

(2)

本実施の形態に係る空気調和装置 1では、冷媒冷却制御と通常制御とを切り換える機能が制御装置 23に搭載されている。このため、この空気調和装置 1では、 COP を考慮した制御を実行することも可能となる。

[0023] <変形例〉

(A)

先の実施の形態では、本願発明が 1台の室外ユニット 10に対して 1台の室内ュニット 30が設けられるセパレート式の空気調和装置 1に応用された力本願発明は図 3に示されるな 1台の室外ユニットに対して複数台の室内ユニットが設けられるマルチ式の空気調和装置 101に応用されてもよい。なお、図 3において、先の実施の形態に係る空気調和装置 1の構成部品と同じ部品については同一の符号を用いている。また、図 3において、符号 102は冷媒回路を示し、符号 110は室外ユニットを示し、符号 130a, 130bは室内ユニットを示し、符号 31a, 31bは室内熱交換器を示し、符号 32a, 32bは室内ファンを示し、符号 33a, 33bは第 2電動膨張弁を示し、符号 34a, 34bは室内制御装置を示し、符号 141 , 142は連絡配管を示している。なお、かかる場合、制御装置 23は、室内制御装置 34a, 34bを介して第 2電動膨張弁 33a, 33b を制御する。また、本変形例では第 2電動膨張弁 33a, 33bが室内ユニット 130a, 13 Obに収容されたが、第 2電動膨張弁 33a, 33bが室外ユニット 110に収容されてもかまわない。

[0024] (B)

先の実施の形態に係る空気調和装置 1では、第 10冷媒配管と第 11冷媒配管とが近接配置された内部熱交換器 14が採用されたが、内部熱交換器として二重管熱交換器が採用されてもよい。

(C)

先の実施の形態に係る空気調和装置 1では、特に言及していなかつたが、受液器 1 6と第 2電動膨張弁 17との間に過冷却熱交換器（内部熱交換器であってもよい)を設けてもよい。なお、かかる場合、モリエ線図上の冷凍サイクルは図 4に示されるようになる。図 4において、 A→Bは圧縮行程を示し、 B→C , Cは第 1冷却行程を示し、 C

1 2 1

, C→D , Dは第 1膨張行程を示し、 D , D→F , Fは第 2冷却行程 (過冷却熱交

2 1 2 1 2 1 2

換器による冷却）を示し、 F , F→Ε , Eは第 2膨張行程を示し、 E , E→Aは蒸発

1 2 1 2 1 2

行程を示している。

[0025] (D)

先の実施の形態に係る空気調和装置 1では、室外熱交換器 13の低温側（あるいは液側）と第 1電動膨張弁 15との間に内部熱交換器 14が形成されたが、これに代えて、第 10冷媒配管に図 5に示されるような外部冷却装置 213を取り付けても力、まわない。この外部冷却装置 213は、主に、冷却筒 214、チラ一 215、および流体ポンプ 216 力、ら構成されている。冷却筒 214は、第 10冷媒配管を囲う。チラ一 215は、冷却筒に流すための冷媒 (例えば、水など）を冷却する。流体ポンプ 216は、チラ一 215によつて冷却された冷媒を冷却筒 214に送出する。なお、冷却筒 214に流入した冷媒は、再度、チラ一 215に入り、冷却される（つまり、冷媒は循環される）。なお、チラ一 215 は冷媒を常に一定の温度に保っている。かかる場合、冷媒冷却制御では、第 1電動膨張弁 15から流出した冷媒が臨界点近傍の状態になると判断されると、制御装置 2 23が流体ポンプ 216を作動させて、あるいは流体ポンプ 216の送出量を増加させて、第 1電動膨張弁 15から流出した冷媒の状態が飽和線上の状態になり且つそのときの冷媒の圧力が {臨界圧力（MPa)— 0· 3 (MPa) }の圧力以下となるようにする。なお、ここでは、流体ポンプ 216の送出量が一定とされ制御装置 223がチラ一 215の冷却能力を高めるようにしてもよいし、制御装置 223が流体ポンプ 216の送出量およびチラ一 215の冷却能力を同時に高めるようにしてもよい。

[0026] なお、図 5において、先の実施の形態に係る空気調和装置 1の構成部品と同一の部品については同一の符号を付している。そして、新たに付されている符号 201 , 20 2, 210, 223はそれぞれ空気調和装置、冷媒回路、室外ユニット、制御装置を示している。また、変形例 (A)と同様に、この技術をマルチ式空気調和装置 301に応用してもよい（図 6参照）。なお、図 6において先の実施の形態および変形例 (A)に係る空気調和装置 1 , 101の構成部品と同一の部品については同一の符号を付している。そして、新たに付されている符号 302, 310はそれぞれ冷媒回路、室外ユニットを示している。

(E)

先の実施の形態に係る空気調和装置 1では圧縮機 11の吐出側に高圧圧力センサ 21が設けられた力 S、高圧圧力センサ 21は取り除いてもよい。かかる場合、室外熱交換器 13の低温側（ある!/、は液側）に配置される温度センサから得られる温度が所定の温度以上となった場合に第 1電動膨張弁 15から流出した冷媒の状態が飽和線上の状態になり且つそのときの冷媒の圧力が {臨界圧力（MPa)— 0· 3 (MPa) }の圧力以下となるように第 1電動膨張弁 15および第 2電動膨張弁 17の開度を制御するようにすればよい。なお、このとき、第 1電動膨張弁 15の冷媒流出側と第 2電動膨張弁 1 7の冷媒流入側との間に温度センサを設けて中間温度を計測すると共に中間圧圧力センサ 24によって中間圧を計測する必要がある。

[0027] (F)

先の実施の形態に係る空気調和装置 1では、内部熱交換器 14や、第 1電動膨張弁 15、受液器 16、第 2電動膨張弁 17などが室外ユニット 10に配置されていたが、これらの配置は特に限定されない。例えば、第 2電動膨張弁 17が室内ユニット 30に配置されていてもよい。

(G)

先の実施の形態に係る空気調和装置 1では、冷媒の減圧手段として電動膨張弁が採用されたが、これに代えて、膨張機などが採用されてもよい。 (H)

先の実施の形態に係る空気調和装置 1では中間圧圧力センサ 24が設けられた力 S、高圧圧力および第 1電動膨張弁 15の入口温度が決まっている場合には中間圧圧力センサ 24を取り除いてもよい。かかる場合、第 1電動膨張弁 15の冷媒流出側と第 2 電動膨張弁 17の冷媒流入側との間に温度センサを設け、飽和温度を測定するようにすればよい。

[0028] (I)

先の実施の形態に係る空気調和装置 1では中間圧圧力センサ 24が設けられた力室内熱交換器 31の出口側と圧縮機 11の吸入側との間に低圧圧力センサを設け、第 1電動膨張弁 15の入口付近に温度センサを設ける場合には中間圧圧力センサ 24を取り除いてもよい。かかる場合、第 1電動膨張弁 15および第 2電動膨張弁 17の開度差圧特性を利用して中間圧を予測する。

ω

先の実施の形態に係る空気調和装置 1では温度センサ 22が室外熱交換器 13の低温側（あるいは液側）の口の近傍に設けられて!/、たが、温度センサ 22は第 1電動膨張弁 15の内部熱交換器側の口の近傍に設けられてもよ!/、。

産業上の利用可能性

[0029] 本発明に係る冷凍装置は、第 1膨張機構によって冷媒が飽和線近傍の状態まで膨張される場合に冷媒が臨界点近傍の状態となることを回避することができるという特徴を有し、特に二酸化炭素などを冷媒として採用した冷凍装置に有益である。

Claims

請求の範囲

[1] 冷媒を圧縮するための圧縮機構（11)と、

前記圧縮機構の冷媒吐出側に接続される放熱器（13)と、

前記放熱器の出口側に接続される第 1膨張機構（ 15)と、

前記放熱器の出口側と前記第 1膨張機構の冷媒流入側との間に配置される冷媒冷却部（14, 214)と、

前記第 1膨張機構の冷媒流出側に接続される受液器（16)と、

前記受液器の出口側に接続される第 2膨張機構（17, 33a, 33b)と、

前記第 2膨張機構の冷媒流出側に接続されると共に前記圧縮機構の冷媒吸入側に接続される蒸発器（31 , 31a, 31b)と、

前記第 1膨張機構力流出した冷媒の状態が飽和線近傍の状態になり且つ臨界点近傍の状態にならないように前記冷媒冷却部により前記冷媒を冷却する冷媒冷却制御を行う制御部（23, 223)と、

を備える、冷凍装置（1 , 101 , 201 , 301)。

[2] 前記冷媒冷却部は、前記放熱器の出口側と前記第 1膨張機構の流入側とを接続する第 1冷媒配管に流れる冷媒と、前記蒸発器の出口側と前記圧縮機構の冷媒吸入側とを接続する第 2冷媒配管に流れる冷媒との間で熱交換を行わせる内部熱交換器（14)であり、

前記冷媒冷却制御では、前記第 1膨張機構から流出した冷媒の状態が飽和線近傍の状態になり且つ臨界点近傍の状態にならないように前記第 1膨張機構と前記第

2膨張機構とが制御される、

請求項 1に記載の冷凍装置（1 , 101)。

[3] 前記冷媒冷却制御では、前記第 1膨張機構から流出した冷媒が飽和線近傍の状態になり且つ前記冷媒の圧力が {臨界圧力（MPa) -0. 3 (MPa) }の圧力以下となるように前記冷媒冷却部により前記冷媒が冷却される、

請求項 1または 2に記載の冷凍装置。

[4] 前記放熱器の出口近傍または前記第 1膨張機構の冷媒流入口近傍に設けられる温度検知部（22)をさらに備え、前記冷媒冷却制御では、前記温度検知部によって検知される温度が所定の温度以上である場合に、前記第 1膨張機構力流出した冷媒が飽和線近傍の状態になり且つ前記冷媒の圧力が {臨界圧力（MPa)— 0· 3 (MPa) }の圧力以下となるように前記冷媒冷却部により前記冷媒が冷却される、

請求項 3に記載の冷凍装置。

前記制御部は、前記冷媒冷却制御と通常制御とを切り換える制御切換手段を有する、

請求項 1から 4の!/、ずれかに記載の冷凍装置。