CN102109247A - 制冷装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种制冷装置，其具备所谓分离循环装置且高压侧成为超临界压力，其能够利用废热提供热水且能够使制冷循环以高效率运转。本发明的制冷装置(R)具备所谓分离循环装置且高压侧成为超临界压力，该制冷装置(R)具备废热回收换热器(70)，该废热回收换热器(70)具备废热回收介质流路(70B)和制冷剂流路(70A)，该制冷装置(R)使从气体冷却器(46)出来而进入构成分离循环装置的中间换热器(80)之前的所述第二制冷剂流(朝向蒸发器的主制冷剂流)流向废热回收换热器(70)的制冷剂流路(70A)。

Description

制冷装置

技术领域

本发明涉及由压缩机构、气体冷却器、节流机构、蒸发器构成制冷剂回路且高压侧成为超临界压力的制冷装置。

背景技术

目前，这种制冷装置中，由压缩机构、气体冷却器、节流机构等构成制冷循环，被压缩机构压缩后的制冷剂通过气体冷却器散热并通过节流机构减压，之后通过蒸发器蒸发，从而利用当时的制冷剂的蒸发来冷却周围的空气。近年来，在这种制冷装置中，因自然环境问题等而无法使用氟利昂系制冷剂。因此，开发了使用作为自然制冷剂的二氧化碳作为氟利昂制冷剂的替代品的制冷装置。公知该二氧化碳制冷剂是高低压差大的制冷剂，临界压力低，且在压缩的作用下制冷剂循环的高压侧成为超临界状态。

专利文献1：日本特公平7-18602号公报

在制冷装置中，在通过蒸发器使制冷剂蒸发使冷却物品冷却时产生废热，因此设置利用该废热的供热水装置，开发出实现节能的系统。此时，使进入蒸发器之前的制冷剂流入废热回收换热器，并与热泵单元的制冷剂进行热交换，其中热泵进行在设置于该废热回收换热器中的废热回收介质流路内流通的热水生成，由此进行利用废热的热水生成。

这里，该排水回收换热器在气体冷却器的后级侧设置于制冷装置的单元外的情况下，能够将液化后的制冷剂向蒸发器输送，因此能够提高制冷装置的效率，但在使用了废热回收换热器的热水供给效率降低的情况下，需要设置使气体冷却器旁通的回路。另一方面，在将废热回收换热器设置在气体冷却器的前级侧的情况下，则不需要设置使这样的气体冷却器旁通的回路，并且由于外部气体温度的影响小，因此能够以高效率使温度高的制冷剂与水流路内的水热交换。

另一方面，在超临界制冷循环中，在因气体冷却器侧的热源温度(例如，作为与气体冷却器热交换的热介质的外部气体温度)高等原因引起气体冷却器出口的制冷剂的温度变高的条件下，蒸发器入口的比焓变大，因此产生制冷效果显著降低的问题。在该情况下，为了确保制冷能力，需要提高高压压力，因此产生压缩动力增大而制冷系数降低这一不良情况。

因此，提出有所谓的分离循环(二级压缩一级膨胀中间制冷循环)的制冷装置，该装置中，将由气体冷却器冷却后的制冷剂分流成两个制冷剂流，使分流出的一方的制冷剂流(第一制冷剂流)通过辅助节流机构节流后流向中间换热器的一方的流路(第一流路)、使另一方的制冷剂流(第二制冷剂流)流向设置成与中间换热器的所述第一流路热交换的另一方的流路(第二流路)，之后经由主节流机构并在蒸发器中蒸发。

在上述分离循环装置中，利用将由气体冷却器散热后的制冷剂分流、减压膨胀后的第一制冷剂流，能够冷却第二制冷剂流，能够使蒸发器入口的比焓变小。由此，能够使制冷效果变大，且与以往的装置相比能够有效地提高性能，但基于用于在将第二制冷剂流减压前进行冷却的第一制冷剂流的冷却效果依赖于在中间换热器中流动的第一制冷剂流和第二制冷剂流的量。

即，若第一制冷剂流的量过多，则在蒸发器中最终蒸发的第二制冷剂流的量不足，相反若第一制冷剂流的量过少，则基于第一制冷剂流的冷却效果(即，分离循环的效果)减弱。

但是，如上所述，在将废热回收换热器设置在气体冷却器前级侧时，存在考虑供热水器侧的控制而使分离循环侧的阀装置的控制复杂化的问题。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题而提出，其目的在于，在具备所谓分离循环回路且高压侧成为超临界压力的制冷装置中，能够利用废热进行热水供给并且使制冷循环以高效率运转。

为了解决上述问题，本发明的第一方面提供一种制冷装置，其由压缩机构、气体冷却器、辅助节流机构、中间换热器、主节流机构、蒸发器构成制冷剂回路，将从气体冷却器出来的制冷剂分流成两支制冷剂流，使第一制冷剂流经过辅助节流机构流向中间换热器的第一流路、使第二制冷剂流流向中间换热器的第二流路后，经过主节流机构流向蒸发器，由此利用中间换热器使第一制冷剂流与第二制冷剂流热交换，将从蒸发器出来的制冷剂吸入压缩机构的低压部，并将从中间换热器出来的第一制冷剂流吸入压缩机构的中间压部，并且，该制冷装置的高压侧成为超临界压力，所述制冷装置的特征在于，具备废热回收换热器，该废热回收换热器具备废热回收介质流路和制冷剂流路，所述制冷装置使从气体冷却器出来而进入中间换热器之前的第二制冷剂流流向废热回收换热器的制冷剂流路。

在上述第一方面的基础上，本发明的第二方面的特征在于，使用二氧化碳作为制冷剂。

发明效果

根据本发明，在制冷装置中，由压缩机构、气体冷却器、辅助节流机构、中间换热器、主节流机构、蒸发器构成制冷剂回路，将从气体冷却器出来的制冷剂分流成两个支流，使第一制冷剂流经过辅助节流机构流向中间换热器的第一流路、使第二制冷剂流流向中间换热器的第二流路后，经过主节流机构流向蒸发器，由此通过中间换热器使第一制冷剂流与第二制冷剂流热交换，将从蒸发器出来的制冷剂吸入压缩机构的低压部，并将从中间换热器出来的第一制冷剂流吸入压缩机构的中间压部，并且，所述制冷装置的高压侧成为超临界压力，其中，所述制冷装置具备废热回收换热器，该废热回收换热器具备废热回收介质流路和制冷剂流路，所述制冷装置使从气体冷却器出来而进入中间换热器之前的第二制冷剂流流向废热回收换热器的制冷剂流路，由此，外部气体温度的影响小，由废热回收换热器有效地回收在制冷剂流路中流动的制冷剂的废热，从而能够对进行废热回收介质流路中所流动的热水生成的热泵单元的制冷剂进行加热，来生成热水。

另外，由于形成使从气体冷却器出来而进入中间换热器之前的第二制冷剂流流向废热回收换热器的结构，因此在对热水生成的利用较多的情况下，能够降低流向中间换热器的第二制冷剂流的制冷剂温度，因此能够减少流向中间换热器的第一制冷剂流的制冷剂量。由此，能够增大第二制冷剂流中流动的制冷剂量，能够增加蒸发器中的制冷剂的蒸发量，从而提高制冷循环的效果。

在像本发明的第二方面那样使用了二氧化碳作为制冷剂的情况下，能够有效地改善制冷能力，能够实现性能的提高。

附图说明

图1是本实施例制冷装置的制冷剂回路图。

图2是控制装置的框图。

图3是表示由外部气体温度和蒸发温度确定的目标高压HPT的趋势的图。

图4是制冷剂调整器的局部纵剖侧视图。

图5是制冷剂调整器的局部剖视侧视图。

符号说明：

R制冷装置

C控制装置(控制机构)

1制冷剂回路

3制冷机单元

5A、5B陈列柜单元

7、9制冷剂配管

11压缩机

12密闭容器

14电动元件

18第一旋转压缩元件

20第二旋转压缩元件

22低级侧吸入口

24低级侧喷出口

26高级侧吸入口

28高级侧喷出口

32低压压力传感器(吸入压力检测机构)

34单元入口温度传感器(入口温度检测机构)

36中间压喷出配管

38中间冷却器

42高压喷出配管

44分油器

45风路

46气体冷却器

47气体冷却器用鼓风机

48高压压力传感器(高压压力检测机构)

49中间压压力传感器(中间压压力检测机构)

50喷出温度传感器(喷出温度检测机构)

52气体冷却器出口温度传感器(气体冷却器出口温度检测机构)

54单元出口温度传感器(单元出口温度检测机构)

56外部气体温度传感器(外部气体温度检测机构)

58单元出口侧压力传感器(单元出口侧压力检测机构)

60A、60B柜体侧制冷剂配管

62A、62B主节流机构

63A、63B蒸发器

64A、64B连通管

65A、65B电磁阀(阀装置、流路控制机构)

66A、66B电磁阀(阀装置、流路控制机构)

70废热回收换热器

70A制冷剂流路

70B水流路

71气体冷却器旁通回路

72电磁阀(阀装置)

73回油回路

74油冷却器

76流量调整阀(电动阀)

78油旁通回路

79电磁阀(阀装置)

80中间换热器

80A第一流路

80B第二流路

83辅助膨胀阀(辅助节流机构)

84旁通回路

85电磁阀(阀装置)

86回油管

90止回阀

91制冷剂调整器

92密闭容器

93分隔壁

100制冷剂量调整箱

101第一连通回路

102电动膨胀阀(具有节流功能的第一开闭机构)

103第二连通回路

104电磁阀(第二开闭机构)

105第三连通回路

106电磁阀(第三开闭机构)

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。图1是本发明的实施方式的制冷装置R的制冷剂回路图。本实施例的制冷装置R具备制冷机单元3和多台陈列柜单元5A、5B，上述制冷机单元3和各陈列柜单元5A、5B通过制冷剂配管7及9连结而构成规定的制冷循环。

该制冷循环中使用高压侧的制冷剂压力(高压压力)成为其临界压力以上(超临界)的二氧化碳作为制冷剂。该二氧化碳制冷剂是有利于地球环境且考虑了可燃性及毒性等的自然制冷剂。另外，作为润滑油的油使用矿物油(矿油)、烷基苯油、醚油、酯油、PAG(聚亚烷基二醇)等已有的油。

制冷机单元3具有并列配置的两台压缩机11、11。在本实施例中，压缩机11是内部中间压型多级压缩式回转压缩机，包括由钢板构成的圆筒状的密闭容器12、配置收纳在该密闭容器12的内部空间的上侧的作为驱动元件的电动元件14、及配置在该电动元件14的下侧且通过电动元件14的旋转轴16驱动的由第一(低级侧)旋转压缩元件(第一压缩元件)18及第二(高级侧)旋转压缩元件(第二压缩元件)20构成的旋转压缩机构部。

第一旋转压缩元件18对经由制冷剂配管9从制冷剂回路1的低压侧吸入压缩机11的低压制冷剂进行压缩并使其升压至中间压而将其喷出，第二旋转压缩元件20进一步吸入并压缩由第一旋转压缩元件18压缩而喷出的中间压的制冷剂，并使其升压至高压而向制冷剂回路1的高压侧喷出。压缩机11是频率可变型的压缩机，通过变更电动元件14的运转频率而能够控制第一旋转压缩元件18及第二旋转压缩元件20的转速。

在压缩机11的密闭容器12的侧面形成有与第一旋转压缩元件18连通的低级侧吸入口22及低级侧喷出口24、与第二旋转压缩元件20连通的高级侧吸入口26及高级侧喷出口28。在各压缩机11、11的低级侧吸入口22、22分别连接有制冷剂导入管30，各制冷剂导入管30在它们的上游侧合流并与制冷剂配管9连接。

通过低级侧吸入口22吸入第一旋转压缩元件18的低压部的低压(LP：通常运转状态下4MPa左右)的制冷剂气体被该第一旋转压缩元件18升压至中间压(MP：通常运转状态下8MPa左右)而向密闭容器12内喷出。由此，密闭容器12内成为中间压(MP)。

然后，在喷出密闭容器12内的中间压的制冷剂气体的各压缩机11、11的低级侧喷出口24、24分别连接有中间压喷出配管36、36，各中间压喷出配管36在它们的下游侧合流而与中间冷却器38的一端连接。该中间冷却器38对从第一旋转压缩元件18喷出的中间压的制冷剂进行空冷，在该中间冷却器38的另一端连接有中间压吸入管40，该中间压吸入管40分成两支后与各压缩机11、11的高级侧吸入口26、26连接。

通过高级侧吸入口26吸入第二旋转压缩元件20的中压部的中压(MP)的制冷剂气体被该第二旋转压缩元件20进行第二级压缩而成为高温高压(HP：通常运转状态下12MPa左右的超临界压力)的制冷剂气体。

并且，在设于各压缩机11、11的第二旋转压缩元件20的高压室侧的高级侧喷出口28、28分别连接有高压喷出配管42、42，各高压喷出配管42、42在它们的下游侧合流，经由分油器44、气体冷却器46、在后详述的废热回收换热器70及构成分离循环的中间换热器80而与制冷剂回路7连接。

气体冷却器46对从压缩机11喷出的高压的喷出制冷剂进行冷却，在气体冷却器46的附近设有对该气体冷却器46进行空冷的气体冷却器用鼓风机47。在本实施例中，气体冷却器46与上述的中间冷却器38及在后详述的油冷却器74并列设置，且均配设在同一风路45中。在该风路45中设有检测配设该制冷机单元3的外部气体温度的外部气体温度传感器(外部气体温度检测机构)56。

另外，在高级侧喷出口28、28设有检测从第二旋转压缩元件20、20喷出的制冷剂的喷出压力的高压压力传感器(高压压力检测机构)48、检测喷出制冷剂温度的喷出温度传感器(喷出温度检测机构)50、及具备以从压缩机11的高级侧喷出口28朝向气体冷却器46(油分离器44)的方向为顺向的止回阀90的制冷剂调整器91。此外，对该制冷剂调整器91在后详述。

另一方面，陈列柜单元5A、5B分别设置在商店内等，分别与制冷剂配管7及9并列连接。各陈列柜单元5A、5B具有连结制冷剂配管7与制冷剂配管9的柜体侧制冷剂配管60A、60B，在各柜体侧制冷剂配管60A、60B上分别依次连接有过滤器61A、61B、主节流机构62A、62B、蒸发器63A、63B。在各蒸发器63A、63B上分别邻接有对该蒸发器鼓风的未图示的冷气循环用鼓风机。并且，该制冷剂配管9如上所述经由制冷剂导入管30与和各压缩机11、11的第一旋转压缩元件18连通的低级侧吸入口22连接。由此，构成本实施例的制冷装置R的制冷剂回路1。

制冷装置R具备由通用的微型计算机构成的控制装置(控制机构)C。该控制装置C如图2所示，在输入侧连接有各种传感器，并且在输出侧连接有各种阀装置、压缩机11、11、气体冷却器用鼓风机47的风扇电动机47M等。另外，对于该控制装置C的详细情况，对应各控制后续叙述。

(A)制冷剂量调整控制

接下来，对本实施例的制冷装置R的制冷剂回路1的制冷剂量调整控制进行说明。在制冷剂回路1的成为超临界压力的高压侧，在本实施例中在制冷机单元3的中间换热器80的下游侧，经由第一连通回路101连接有制冷剂量调整箱100。该制冷剂量调整箱100具有规定的容积，在该箱100上部连接有第一连通回路101。在该第一连通回路101中设有具有节流功能的作为第一开闭机构的电动膨胀阀102。需要说明的是，具有节流功能的开闭机构并不限于此，例如也可以在第一连通回路101中设置由例如毛细管和电磁阀(开闭阀)构成的机构作为节流机构。

并且，在该制冷剂量调整箱100上连接有连通该箱100内上部与制冷剂回路1的中间压区域的第二连通回路103。在本实施例中，第二连通回路103的另一端作为中间压区域的一例而与制冷剂回路1的中间冷却器38的出口侧的中间压吸入管40连通。在该第二连通回路103中设有作为第二开闭机构的电磁阀104。

另外，在该制冷剂量调整箱100上连接有连通该箱100内下部与制冷剂回路1的中间压区域的第三连通回路105。在本实施例中，第三连通回路105与第二连通回路103同样，另一端作为中间压区域的一例而与制冷剂回路1的中间冷却器38的出口侧的中间压吸入管40连通。在该第三连通回路105中设有作为第三开闭机构的电磁阀106。

上述控制装置C如图2所示，在输入侧连接有出口侧压力传感器(单元出口侧压力检测机构)58、外部气体温度传感器56。该单元出口侧压力传感器56位于制冷剂量调整箱100的下游侧，用于检测朝向陈列柜单元5A、5B的制冷剂的压力。在上述控制装置C的输出侧连接有电动膨胀阀(第一开闭机构)102、电磁阀(第二开闭机构)104、电磁阀(第三开闭机构)106、上述气体冷却器46用的鼓风机47的风扇电动机47M。详情如后所述，该控制装置C根据外部气体温度传感器56的检测温度和蒸发器63A、63B中的制冷剂的蒸发温度进行气体冷却器用鼓风机47的风扇电动机47M的转速控制。

(A-1)制冷剂回收动作

以下，对制冷剂回路1的制冷剂回收动作进行说明。控制装置C判断单元出口侧压力传感器58的检测压力是否超过规定的回收阈值，或者，判断该单元出口侧压力传感器58的检测压力是否超过比上述回收阈值低的规定的回收保护值且上述气体冷却器用鼓风机47的转速是否达到最大值。

在本实施例中，作为一例，制冷剂回路1的中间压(MP)以8MPa左右为适当值，因此将该值设定为回收保护值。回收阈值设定为比该回收保护值高的例如9MPa。另外，作为一例，将本实施例的气体冷却器用鼓风机47的转速的最大值设为800rpm。另外，也可以将气体冷却器用鼓风机47的转速达到最大值后经过规定时间作为条件。

由此，控制装置C在单元出口侧压力传感器58的检测压力超过回收阈值即9MPa的情况下，或者，在检测压力在回收阈值以下但超过回收保护值即8Mpa，且上述气体冷却器用鼓风机47的转速达到最大值的800rpm的情况下，判断为因制冷剂回路1内的过剩的气体制冷剂而导致高压侧压力异常上升这一情况，执行制冷剂回收动作。

在该制冷剂回收动作中，控制装置C在关闭电磁阀(第三开闭机构)106的状态下打开电动膨胀阀(第一开闭机构)102及电磁阀(第二开闭机构)104。由此，从压缩机11、11的高级侧喷出口28喷出的高温高压制冷剂经由分油器44被气体冷却器46、废热回收换热器70、中间换热器80冷却，之后经由设有部分打开的电动膨胀阀102的第一连通回路101而流入制冷剂量调整箱100内。

此时，通过打开电磁阀104，能够经由连通制冷剂量调整箱100的上部与制冷剂回路1的中间压区域的第二连通回路103将制冷剂量调整箱100内的压力向箱外释放。因此，即使在外部气体温度变高时等制冷剂回路1内的制冷剂不发生液化的气体循环运转的情况下，也能够降低箱100内的压力而使流入该箱内的制冷剂液化并积存在该箱100内。即，通过制冷剂量调整箱100内的压力降低至超临界压力以下，由此制冷剂从气体区域成为饱和区域，从而能够确保液面。

由此，能够迅速且有效地将制冷剂回路1内的制冷剂回收到制冷剂量调整箱100。从而，能够消除制冷剂回路1内的高压侧因剩余的制冷剂而成为异常高压的不良情况，能够防止因高压异常而导致的压缩机11、11的过负荷运转。

尤其，经由第二连通回路103连通制冷剂量调整箱100的上部与制冷剂回路1的中间压区域，由此不同于与制冷剂回路1的低压侧区域连通的情况，能够避免因低压侧压力上升而导致的冷却效率的降低。

另外，在本实施例中，在由单元出口侧压力传感器58检测出的高压侧的压力在回收阈值以下但超过规定的回收保护值、且对气体冷却器46进行空冷的鼓风机47的转速为最高值的情况下，进行该制冷剂回收动作，因此还能够考虑到该鼓风机47的运转状态，从而能够防止因制冷剂回路1的高压侧异常变高的状态持续而导致的效率降低。

(A-2)制冷剂保持动作

另一方面，控制装置C判断由单元出口侧压力传感器58检测出的高压侧的压力是否在回收保护值、本实施例中为8MPa以下，在低于回收保护值的情况下，结束制冷剂回收动作而移向制冷剂保持动作。在该制冷剂保持动作中，控制装置C维持关闭电磁阀(第三开闭机构)106的状态，关闭电磁阀(第二开闭机构)104，并将电动膨胀阀(第一开闭机构)102的开度维持为先前的制冷剂回收动作中的开度。

需要说明的是，也可以使上述电动膨胀阀102的开度小于制冷剂回收动作中的开度。由此，通过关闭电磁阀104，能够经由打开的电动膨胀阀102在制冷剂回路1的高压侧区域的压力的作用下维持制冷剂量调整箱100内的液面。因此，能够避免制冷剂量调整箱100内的液封，能够确保安全性。由此，能够适当地维持制冷剂回路1内的循环制冷剂量。

另外，控制装置C通过使该制冷剂保持动作中的电动膨胀阀102的开度小于制冷剂回收动作中的开度，从而能够有效地消除如下不良情况：在制冷剂保持动作中，因制冷剂回路1内的制冷剂被过度回收到制冷剂量调整箱100内而产生制冷剂回路1内的制冷剂不足。

(A-3)制冷剂放出动作

并且，控制装置C判断单元出口侧压力传感器58的检测压力是否低于比上述回收保护值(在该情况下为8MPa左右)低的规定的放出阈值(在本实施例中为7MPa左右)，或者，判断该单元出口侧压力传感器58的检测压力是否成为上述回收保护值以下且上述气体冷却器用鼓风机47的转速成为比最大值低的规定的规定值以下。需要说明的是，在本实施例中，作为一例，该规定的规定值为最大值的3/8左右，即，最高值为800rpm时，该规定的规定值为300rpm左右。另外，也可以将气体冷却器用鼓风机47的转速成为规定的规定值以下后经过规定时间作为条件。

由此，控制装置C在单元出口侧压力传感器58的检测压力低于放出阈值即7MPa的情况下，或者，在检测压力成为回收保护值即8Mpa以下且上述气体冷却器用鼓风机47的转速成为规定的规定值(在该情况下为300rpm)以下的情况下，判断为制冷剂回路1内的制冷剂不足，执行制冷剂放出动作。

在该制冷剂放出动作中，控制装置C关闭电动膨胀阀(第一开闭机构)102及电磁阀(第二开闭机构)104，并打开电磁阀(第三开闭机构)106。由此，积存在制冷剂量调整箱100内的的液体制冷剂经由与该箱100的下部连接的电磁阀106打开了的第三连通回路105向制冷剂回路1放出。因此，与将制冷剂在混入有气体制冷剂的状态下从制冷剂量调整箱100的上部向制冷剂回路1放出的情况不同，能够迅速地将制冷剂量调整箱100内的制冷剂向制冷剂回路1放出，由此能够使制冷装置以高效率运转。

(A-4)制冷剂保持动作

之后，控制装置C判断由单元出口侧压力传感器58检测出的高压侧的压力是否成为回收保护值(在本实施例中为8MPa)以上，在超过回收保护值的情况下结束制冷剂放出动作而如上所述移向制冷剂保持动作。之后，根据制冷剂回路1的高压侧压力，反复执行该制冷剂回收动作—制冷剂保持动作—制冷剂放出动作—制冷剂保持动作，由此能够根据高压侧压力控制制冷剂回收、放出，能够可靠地进行高压保护及防止过负荷运转。由此，能够确保制冷装置的制冷能力，能够实现COP的适当化。

尤其在本实施例中，不仅能够考虑高压侧压力，还能够考虑到对气体冷却器46进行空冷的鼓风机47的转速而控制制冷剂回收、放出动作，从而能够防止因制冷剂回路1的高压侧异常变高的状态持续而导致的效率降低。

另外，在本实施例中，第二连通回路103及第三连通回路105均与制冷剂回路1的中间冷却器38的出口侧连通。由此，能够防止中间冷却器38的压力损失，从而能够将制冷剂从制冷剂量调整箱100向制冷剂回路1顺利地放出。

此外，在压缩机11、11的运转停止的情况下，控制装置C执行制冷剂放出动作。由此，能够消除压缩机11、11起动时制冷剂回路1内的制冷剂不足这一不良情况，能够根据基于运转的压缩机11的高压侧的压力实现适当的高压侧压力。

另外，在这种情况下，压缩机11(压缩机构)采用了在密闭容器12内装入第一、第二压缩元件18、20和电动元件14的二级压缩式回转压缩机，但除此之外，也可以采用能够通过两台单级回转压缩机或其他形式的压缩机从中间压部将制冷剂取出、导入的形式。

(B)分离循环

接下来，对本实施例中的制冷装置R的分离循环进行说明。本实施例中的制冷装置R中，由各压缩机11、11的第一旋转压缩元件(低级侧)18、中间冷却器38、使两种流体的流动合流的作为合流装置的合流器81、各压缩机11、11的第二旋转压缩元件(高级侧)20、分油器44、气体冷却器46、分流器82、辅助节流机构(辅助膨胀阀)83、中间换热器80、主节流机构(主膨胀阀)62A、62B、蒸发器63A、63B构成制冷循环。

分流器82是将从气体冷却器46出来的制冷剂分成两支的流动的分流装置。即，本实施例的分流器82将从气体冷却器46出来的制冷剂分为第一制冷剂流和第二制冷剂流，使第一制冷剂流流向辅助回路，使第二制冷剂流流向主回路。

图1中，主回路是由第一旋转压缩元件18、中间冷却器38、合流器81、第二旋转压缩元件20、气体冷却器46、分流器82、中间换热器80的第二流路80B、主节流机构62A、62B、蒸发器63A、63A构成的环状的制冷剂回路，辅助回路表示从分流器82依次经过辅助分流机构83、中间换热器80的第一流路80A至合流器81的回路。

辅助节流机构83是对由上述分流器82分流而在辅助回路中流动的第一制冷剂流进行减压的机构。中间换热器80是进行由辅助节流机构83减压后的辅助回路中的第一制冷剂流与由分流器82分流后的第二制冷剂流的热交换的换热器。在该中间换热器80中，第二制冷剂流所流动的第二流路80B与上述第一制冷剂流所流动的第一流路80A以能够进行热交换的关系设置，由于通过该中间换热器80的第二流路80B，从而第二制冷剂流能够被在第一流路80A中流动的第一制冷剂流冷却，因此能够减小蒸发器63A、63B的比焓。

上述控制装置C如图2所示，在输入侧连接有喷出温度传感器(喷出温度检测机构)50、单元出口侧压力传感器(单元出口侧压力检测机构)58、中间压压力传感器(中间压压力检测机构)49、低压压力传感器(吸入压力检测机构)32、气体冷却器出口温度传感器(气体冷却器出口温度检测机构)52、单元出口温度传感器(单元出口温度检测机构)54、单元入口温度传感器(入口温度检测机构)34。

喷出温度传感器50设置于压缩机11、11的高级侧喷出口28，用于检测从第二旋转压缩元件20喷出的制冷剂的喷出温度。单元出口侧压力传感器58位于制冷剂量调整箱100的下游侧，用于检测朝向陈列柜单元5A、5B的制冷剂的压力。低压压力传感器32位于制冷剂回路1的低压侧，在本实施例中位于各蒸发器63A、63B的下游侧，且设于与压缩机11、11的低级侧吸入口22、22连接的制冷剂配管9，用于检测朝向该制冷剂导入管30的制冷剂的吸入压力。中间压压力传感器49位于制冷剂回路1的中间压区域，在本实施例中位于分离循环的辅助回路，检测经过中间换热器80的第一流路80A后的第一制冷剂流的压力。

气体冷却器出口温度传感器52设于气体冷却器46的出口侧，用于检测从该气体冷却器46出来的制冷剂的温度(GCT)。单元出口温度传感器54设于与制冷剂配管7连接的中间换热器80的出口侧，用于检测单元出口温度(LT)。单元入口温度传感器34设于与压缩机11的低级侧吸入口22连接的制冷剂配管9，用于检测朝向该制冷剂导入管30的制冷剂的吸入温度。并且，在输出侧连接有构成该分离循环的辅助节流机构83。通过步进电动机控制该辅助节流机构83的开度。

以下，对辅助节流机构83的开度控制详细叙述。辅助节流机构83在压缩机11的运转开始时刻被设定为规定的初始阀开度。之后，根据以下的第一控制量、第二控制量、第三控制量确定使辅助节流机构83的阀开度增大的操作量。

(B-1)辅助节流机构的阀开度增大控制

第一控制量(DTcont)根据压缩机11的喷出制冷剂温度DT而得到。控制装置C判断由上述喷出温度传感器50检测出的温度DT是否高于规定值DT0，在该喷出制冷剂温度DT高于规定值DT0的情况下，设定成朝着使辅助节流机构83的开度增大的方向作用的控制量。该规定值DT0设定为比能够实现压缩机11的适当运转的界限温度(作为一例为+100℃)稍低的温度(作为一例为+95℃)，在温度上升了的情况下，通过增大辅助节流机构83的开度，从而抑制该压缩机11的温度上升，进行控制以使压缩机11不达到界限温度。

第二控制量(MPcont)是用于调整在分离循环的辅助回路中流动的制冷剂量而实现中间压力(MP)的适当化的控制量。在本实施例中，判断由中间压压力传感器49检测出的制冷剂回路1的中间压区域的压力MP是否高于适当中间压力值，在该中间压区域的压力MP低于适当中间压力值的情况下，朝着使辅助节流机构83的开度增大的方向作用，其中，所述适当中间压力值根据由单元出口侧压力传感器58检测出的制冷剂回路1的高压侧压力HP和由低压压力传感器32检测出的制冷剂回路1的低压侧压力LP算出(求出)。

需要说明的是，适当中间压力值也可以由检测出的高压侧压力HP与低压侧压力LP的几何平均值算出，除此以外，还可以预先由高压侧压力HP和低压侧压力LP实验性地取得适当的中间压力值，根据由此构筑的数据表来确定适当中间压力值。

另外，在本实施例中，比较由高压侧压力HP、低压侧压力LP求出的适当中间压力值与中间压区域的压力MP，从而确定第二控制量(MPcont)，但并不限定于此，例如，可以采用如下方式。即，根据由中间压压力传感器49检测出的制冷剂回路1的中间压区域的压力MP和由低压侧压力传感器32检测出的制冷剂回路1的低压侧压力LP求出过压缩判定值MPO，判断该过压缩判定值MPO是否低于由单元出口侧压力传感器58检测出的制冷剂回路1的高压侧压力HP，在过压缩判定值MPO低于高压侧压力HP的情况下，朝着使辅助节流机构83的开度增大的方向作用。通过使该第二控制量反映到辅助节流机构83的开度控制，由此能够适当地保持高压侧压力HP、中间压区域的压力MP、低压侧压力LP的压力差，能够实现制冷循环的运转的稳定化。

第三控制量(SPcont)是用于实现从中间换热器80的第二流路出来的制冷机温度LT的适当化的控制量。在本实施例中，控制装置C判断由气体冷却器出口温度传感器52检测出的经过气体冷却器46后的制冷剂的温度GCT与由单元出口温度传感器54检测出的经过中间换热器80后的第二制冷剂流的温度LT之差(GCT-LT)是否小于规定值SP，在小与规定值SP的情况下，朝着使辅助节流机构83的开度增大的方式作用。

这里，规定值SP设定为在如下两种情况下不同，该两种情况是高压侧压力HP在该制冷剂的超临界区域的情况和高压侧压力HP在饱和区域的情况。在本实施例中，根据由外部气体温度传感器56检测出的外部气体温度判断高压侧压力HP在超临界区域还是在饱和区域，在该外部气体温度高的情况下，例如在+31℃以上，判断在超临界区域，在外部气体温度低的情况下，例如小于+31℃，判断在饱和区域。并且，在判断为在超临界区域的情况下，将规定值SP设定得高，在判断为在饱和区域的情况下，将规定值SP设定得低。在本实施例中，为超临界区域时规定值SP设定为35℃，为饱和区域时规定值SP设定为20℃。

控制装置C合计如上得到的三个控制量，即合计第一控制量(DTcont)、第二控制量(MPcont)与第三控制量(SPcont)，从而确定辅助节流机构83的阀开度的操作量，基于此增大阀开度。

(B-2)辅助节流机构的阀开度缩小控制

另外，控制装置C根据经过中间换热器80后的第二制冷剂流的温度LT、或者由压缩机11喷出的喷出制冷剂温度DT与经过气体冷却器46后的制冷剂的温度GCT之差，来确定使辅助节流机构83的阀开度缩小的操作量。

即，控制装置C判断由单元出口温度传感器54检测出的经过中间换热器80后的第二制冷剂流的温度LT是否低于规定值。在本实施例中，作为一例，该规定值设定为0℃。由此，在单元出口温度在0℃以下的情况下，朝着使节流辅助机构83的开度缩小的方向操作，能够消除在中间换热器80被冷却的第二制冷剂流被过度冷却的不良情况。

另外，控制装置C判断由喷出温度传感器50检测出的温度DT与由气体冷却器出口温度传感器52检测出的经过气体冷却器46后的制冷剂的温度GCT之差(DT-GCT)是否低于规定值TDT，在低的情况下，朝着使辅助节流机构83的开度缩小的方向作用。

这里，规定值TDT设定为在如下两种情况下不同，即，该两种情况为高压侧压力HP在该制冷剂的超临界区域的情况和高压侧压力HP在饱和区域的情况。在本实施例中，与求出上述第三控制量的情况同样，根据外部气体温度判断高压侧压力HP在超临界区域还是在饱和区域。并且，在判断为在超临界区域的情况下，将规定值TDT设定得低，在判断为在饱和区域的情况下，将规定值TDT设定得高。在本实施例中，在超临界区域时规定值TDT设定为10℃，在饱和区域时设定为35℃。

控制装置C在经过中间换热器80后的第二制冷剂流的温度LT在规定值(0℃)以下的情况下，或者在从压缩机11喷出的喷出制冷剂温度DT与经过气体冷却器46后的制冷剂的温度GCT之差低于规定值TDT的情况下，确定辅助节流机构38的阀开度的操作量，由此缩小阀开度，而不进行上述阀开度增大控制。

在具备上述那样的分离循环的本实施例的制冷装置R中，能够将在气体冷却器46散热后的制冷剂分流，并通过由辅助节流机构83减压膨胀后的第一制冷剂流来冷却第二制冷剂流，从而能够缩小各蒸发器63A、63B入口的比焓。由此，能够增大制冷效果，与现有装置相比，能够有效地提高性能。另外，由于分流后的第一制冷剂流从压缩机11的高级侧吸入口26返回第二旋转压缩元件20(中间压部)，因此从压缩机11的低级侧吸入口22吸入第一旋转压缩元件18(低压部)中的第二制冷剂流的量减少，用于从低压压缩至中间压的第一旋转压缩元件18(低级部)的压缩工作量减少。其结果是，压缩机11的压缩动力降低而制冷系数提高。

这里，上述所谓的分离循环的效果依赖于在中间换热器80中流动的第一制冷剂流与第二制冷剂流的量。即，若第一制冷剂流的量过多，则蒸发器63A、63B中最终蒸发的第二制冷剂流的量不足，由此可知，反之，若第一制冷剂流的量过少，则分离循环的效果减弱。另一方面，由辅助节流机构83减压后的第一制冷剂流的压力为制冷剂回路1的中间压力，控制第一制冷剂流的量是控制该中间压力。

这里，在本实施例中，计算第一控制量、第二控制量、第三控制量，合计上述第一至第三控制量，由此确定使辅助节流机构83的阀开度增大的操作量，其中，如上所述，所述第一控制量是在从压缩机11喷出的喷出制冷剂的温度DT(喷出温度传感器50)高于规定值DT0的情况下朝着使辅助节流机构83的开度增大的方向作用的控制量，所述第二控制量是在制冷剂回路1的中间压区域的压力MP低于由制冷剂回路1的高压侧压力HP和低压侧压力LP求出的适当中间压力值的情况下朝着使辅助节流机构83的开度增大的方向作用的控制量，所述第三控制量是在经过气体冷却器46后的制冷剂的温度GCT与经过中间换热器80后的第二制冷剂流的温度LT之差(GCT-LT)小于规定值SP的情况下朝着使辅助节流机构83的开度增大的方向作用的控制量。另外，在温度LT低于规定值的情况下，或者在温度DT-GCT低于规定值TDT的情况下，在缩小辅助节流机构83的阀开度的方向上确定操作量。

由此，能够通过第一控制量将喷出制冷剂的温度DT保持在规定值DT0以下，能够通过第二控制量使制冷剂回路1的中间压力MP适当化，由此能够适当地保持低压侧压力LP、中间压力MP、高压侧压力HP的压力差。另外，通过第三控制量能够降低经过中间换热器80后的第二制冷剂流的温度LT，保持制冷效果。综上所述，总的来说能够实现制冷装置的高效化和稳定化。

另外，控制装置C在高压侧压力HP处于超临界区域的情况下，提高规定值SP且降低规定值TDT，并且在高压侧压力HP处于饱和区域的情况下，降低规定值SP且提高规定值TDT，由此能够区分成高压侧压力HP处于超临界区域的情况和处于饱和区域的情况来变更第三控制量和第一控制量的规定值SP及TDT而进行控制。

由此，即使在高压侧压力HP处于饱和区域的情况下能够可靠地确保中间换热器80的过热度，能够避免在压缩机11中产生回液这一不良情况。另外，在高压侧压力HP处于超临界区域的情况下，由于不会产生这样的回液，因此能够进行使效率优先的设定。

需要说明的是，如下方式也能够与上述同样地使制冷剂回路的中间压力MP适当化，从而能够适当地保持低压侧压力LP、中间压力MP、高压侧压力HP的压力差，所述方式是指：使上述实施例的第二控制量为在由制冷剂回路1的中间压区域的压力MP与低压侧压力LP求出的过压缩判定值MPO低于制冷剂回路的高压侧压力HP的情况下朝着增大辅助节流机构的开度的方向作用的第二控制量，合计第一至第三控制量，由此确定辅助节流机构的阀开度的操作量。

另外，从该实施例的中间换热器80出来的第一制冷剂流通过设于中间冷却器38的出口侧的合流器81能够返回该中间冷却器38的出口侧，防止中间冷却器38中的压力损失，从而能够顺利地将从中间换热器80出来的制冷剂流在制冷剂回路1的中间压侧合流。

(C)废热回收换热器

接下来，对本实施例的制冷装置R所采用的废热回收换热器70进行说明。本实施例的废热回收换热器70是进行经过气体冷却器46并被分流器82分流后的第二制冷剂流与构成未图示的供热水装置的热泵单元的二氧化碳制冷剂(废热回收介质)的热交换的换热器。本实施例的供热水装置由热泵单元构成，所述热泵单元具备：由制冷剂配管将未图示的制冷剂压缩机、水热交换器、减压装置、蒸发器连接成管状而成的制冷剂回路；将贮热水箱中的水通过水热交换器加热后使其返回贮热水箱的水回路，该热泵单元的蒸发器由上述废热回收换热器70的废热回收介质流路70B构成。由此，如上所述，在该废热回收换热器70中，分离循环中的第二制冷剂流所流动的制冷剂流路70A与废热回收介质流路70B以能够进行热交换的关系设置，利用在该废热回收换热器70的废热回收介质流路70B中流动的热泵单元的制冷剂通过，由此在制冷剂流路70A中经过气体冷却器46后的第二制冷剂流被冷却。

这里，在本实施例中，在废热回收换热器70的制冷剂流路70A中流动从气体冷却器46出来而进入构成上述分离循环的中间换热器80前的第二制冷剂流。由此，外部气体温度的影响小，能够由废热回收换热器70有效地回收在制冷剂流路70A中流动的制冷剂的废热而利用于在构成供热水装置的废热回收介质流路70B中流动的制冷剂的加热，能够有效地生成热水。

另外，由于构成为从气体冷却器46出来而进入中间换热器80前的第二制冷剂流在废热回收换热器70中流动的结构，因此在热水生成侧(供热水装置侧)的利用多的情况下，能够降低流向中间换热器80的第二制冷剂流的制冷剂温度，因此可以减少流向中间换热器80的第一制冷剂流的制冷剂量。由此，能够增大第二制冷剂流中流动的制冷剂量，能够增加蒸发器63A、63B中的制冷剂的蒸发量，从而提高制冷循环的效果。

尤其在如本实施例那样使用了二氧化碳作为制冷剂的情况下，能够有效地改善制冷能力，能够实现性能的提高。

另外，在本实施例的制冷装置R中，也可以设置绕过气体冷却器46的气体冷却器旁通回路71。这种情况下，在气体冷却器旁通回路71中设有电磁阀72，该电磁阀(阀装置)72由如上所述的控制装置C控制开闭。

由此，在供热水装置中的使用量多、无法使在热泵单元的废热回收介质流路70B(蒸发器)中流动的制冷剂充分地蒸发的情况下，控制装置C可以打开电磁阀72，使向气体冷却器46流入的高温制冷剂的一部分向气体冷却器旁通回路71流入，而使高温制冷剂直接通过废热回收换热器70的制冷剂流路70A。由此，能够有效地利用废热而进行供热水装置侧的温度补偿。

(D)气体冷却器用鼓风机的控制

接下来，说明如上所述的对气体冷却器46进行空冷的气体冷却器用鼓风机47的控制。本实施例的控制装置C如图2所示，在输入侧连接有高压压力传感器(高压压力检测机构)48、48、低压压力传感器32、外部气体温度传感器56。这里，由于由低压压力传感器32检测出的压力与蒸发器63A、63B中的蒸发温度TE具有一定的关系，因此控制装置C根据由该低压压力传感器32检测出的压力换算取得蒸发器63A、63B中制冷剂的蒸发温度TE。另外，在控制装置C的输出侧连接有对气体冷却器46进行空冷的气体冷却器用鼓风机47。

控制装置C控制气体冷却器用鼓风机47的转速，以使由高压压力传感器48检测出的高压侧压力HP成为规定的目标值(目标高压：THP)。这里，目标高压THP由外部气体温度TA及蒸发器63A、63B中制冷剂的蒸发温度TE确定。

在如本实施例那样制冷剂回路1的高压侧成为超临界压力以上的制冷装置R中，在外部气体温度TA在某一温度、例如+30℃以下的情况下，进行饱和循环，在高于+30℃的情况下，进行气体循环。进行气体循环时，制冷剂不液化，因此无法由此时的制冷剂回路1内的制冷剂量唯一地确定温度与压力。因此，根据外部气体温度TA的不同，目标高压THP不同。

在本实施例中，作为一例，在由外部气体温度传感器56检测出的外部气体温度TA在下限温度(例如0℃)以下的情况下，目标高压THP在规定的下限值THPL固定。另外，在外部气体温度TA在高于30℃的规定温度(上限温度)以上的情况下，目标高压THP在规定的上限值THPH固定。并且，在外部气体温度TA高于下限温度且低于上限温度的情况下，如下所述地求解目标高压THP。

外部气体温度TA越低于规定的基准温度例如+30℃，越朝着降低高压侧压力的目标值THP的方向确定该目标值THP，外部气体温度TA越高于规定的基准温度，越朝着提高目标值THP的方向确定该目标值THP。另外，如上所述，根据该低压压力传感器32所检测出的压力换算取得的蒸发器63A、63B中制冷剂的蒸发温度TE越高于规定的基准温度，越朝着提高高压侧压力的目标值THP的方向确定该目标值THP，蒸发温度TE越低于规定的基准温度，越朝着降低目标值THP的方向确定该目标值THP。图3是表示由外部气体温度TA和蒸发温度TE确定的目标高压THP的趋势的图。

需要说明的是，在本实施例中，控制装置C使用计算式由外部气体温度TA和蒸发温度TE计算出目标高压THP，但并不局限于此，也可以根据预先由外部气体温度TA及蒸发温度TE取得的数据表来取得目标高压THP。

并且，控制装置C根据由高压压力传感器(高压压力检测机构)48检测出的高压侧压力HP、目标高压THP、上述HP与THP的偏差e、基于该偏差e的P(比例。与偏差e的大小成比例，缩小该偏差e的方向的控制)、D(微分。缩小偏差e的变化的方向的控制)，执行比例积分计算，确定作为操作量而导出的气体冷却器用鼓风机47的转速。对于该转速，目标高压THP越高，鼓风机47的转速越高，目标高压THP越低，鼓风机47的转速越低。

由此，控制装置C根据外部气体温度TA与蒸发器中制冷剂的蒸发温度(根据低压压力传感器32所检测出的低压压力换算而取得)TE控制气体冷却器用鼓风机47的转速，由此，在高压侧成为超临界压力的制冷装置R中，也能够控制气体冷却器用鼓风机47的转速而形成适当的高压压力。由此，能够降低气体冷却器用鼓风机47的运转所产生的噪声，并同时实现高效率的运转。

在本实施例中，控制装置C根据外部气体温度TA和蒸发温度TE确定制冷剂回路1的高压侧压力的目标值THP，并控制气体冷却器用鼓风机47以使高压侧压力成为目标值THP，由此能够考虑根据外部气体温度TA而变化成饱和循环和气体循环的制冷剂的状态，且根据蒸发温度TE实现优选的高压侧压力，由此能够实现高效率的运转，其中，确定制冷剂回路1的高压侧压力的目标值THP的方式如下所述：例如外部气体温度TA越低，越降低目标值THP，蒸发温度TE越高，越朝着提高目标值THP的方向上确定该目标值THP。如此，本发明在使用了二氧化碳作为制冷剂的超临界制冷剂回路(超临界制冷循环)中特别有效。

(E)分油器

另一方面，在如上所述的连接压缩机11的高级侧喷出口28与气体冷却器46的高压喷出配管42中设有分油器44。该分油器44用于将从压缩机11喷出的高压的喷出制冷剂中所含有的油与制冷剂分离而捕捉，在该分油器44连接有使捕捉到的油返回压缩机11的回油回路73。在该回油回路73中设有冷却捕捉到的油的油冷却器74，在该油冷却器74的下游侧，回油回路73分支成两个系统，分别经由过滤器75及流量调整阀(电动阀)76与压缩机11的密闭容器12连接。如上所述，由于压缩机11的密闭容器12内被保持为中间压，因此捕获到的油在油分离器44内的高压与密闭容器12内的中间压的压差的作用下返回到该密闭容器12内。另外，在压缩机11的密闭容器12设有用于检测保存在该密闭容器12内的油的油面的油面传感器77。

另外，在该回油回路73设有使油冷却器74旁通的油旁通回路78，在该油旁通回路78中设有电磁阀(阀装置)79。该电磁阀79由如上所述的控制装置C控制开闭。另外，如上所述，该油冷却器74与上述气体冷却器46设置在相同的风路45中，由气体冷却器用鼓风机47进行空冷。

根据以上的结构，控制装置C判断由设于风路45中的外部气体温度传感器56检测出的温度是否在规定的油低温度(规定值)以下，在超过油低温度的情况下，关闭油旁通回路78的电磁阀79。

由此，从各压缩机11、11的高级侧喷出口28喷出的高温高压制冷剂在第二旋转压缩元件20、20的下游侧合流，经由分油器44、气体冷却器46等而被接通到制冷机单元3、3。流入到分油器44内的高温高压制冷剂中所含有的油在分油器44内与制冷剂分离而被捕捉。并且，由于压缩机11的密闭容器12被保持为中间压，因此捕获到的油在油分离器44内的高压与密闭容器12内的中间压的压差的作用下经由回油回路28返回压缩机11。

流入回油回路28内的油在与气体冷却器46配设在同一风路45的油冷却器74中通过鼓风机47的运转而被空冷。经过该油冷却器74后，分离到两个系统而经过过滤器75、流量调整阀76返回压缩机11。由此，与高温制冷剂一起成为高温的油被油冷却器74冷却并返回压缩机11，因此能够抑制压缩机11的温度上升。

另一方面，在由外部气体温度传感器56检测出的温度在规定的油下限温度(规定值)以下的情况下，控制装置C打开油旁通回路78的电磁阀79。由此，在分油器44中与制冷剂分离后的油不经过油冷却器74而经由回油回路28的油旁通回路78返回压缩机11、11。此外，在由外部气体温度传感器56检测出的温度达到比油下限温度高出规定温度的油上限温度的情况下，控制装置C关闭电磁阀79。

由此，在因外部气体温度降低而引起油温度也降低而导致油的粘度上升这一状况时，通过打开电磁阀79能够使分油器44内的油不经过油冷却器74而经由油旁通回路78返回压缩机11。由此，能够使油顺利地返回压缩机11。

尤其在本实施例中，由于将油冷却器74与气体冷却器46设置在同一风路45中，且如上述那样与油冷却器74的温度无关地进行鼓风机47的控制，从而因鼓风机47的运转导致油冷却器74的温度过度(必要以上)降低而制冷剂容易溶入油中，但通过利用控制装置C打开油旁通回路78的电磁阀79，能够使分油器44内的油不经过油冷却器74而经由油旁通回路78顺利地返回压缩机11。因此，尤其在无法调整空冷量的情况下，能够简化控制而获得效果。

另外，控制装置C在外部气体温度低于规定的油下限温度(规定值)的情况下，利用电磁阀79打开油旁通回路78的流路，由此防止制冷剂溶入油而导致油粘度上升的情况，从而能够可靠地使分油器44内的油经由将油冷却器74迂回的油旁通回路78而返回压缩机11。

此外，在本实施例中，根据由设于风路45中的外部气体温度传感器56检测出的温度进行电磁阀79的开闭控制，但并不局限于此，例如也可以设置检测分油器44的温度的机构，在由该温度检测机构检测出的温度低于规定值的情况下，利用电磁阀79打开油旁通回路78的流路。这种情况下，也能够可靠地防止制冷剂溶入油而导致油粘度上升的情况，从而能够可靠地使分油器44内的油经由将油冷却器74迂回的油旁通回路78返回压缩机11。

此外，在如本实施例那样使用了二氧化碳作为制冷剂的情况下，通过如上述那样进行控制，能够使油顺利地返回压缩机11，并且有效地改善制冷能力，能够实现性能的提高。

(F)压缩机的起动性改善(旁通回路)

接下来，对压缩机11的起动性改善控制进行说明。如图2所示，设有连通如上述那样的制冷装置R的中间冷却器38的出口侧的制冷剂回路1的中间压区域与制冷剂回路1的低压侧的旁通回路84，其中，在本实施例中，中间冷却器38的出口侧的制冷剂回路1的中间压区域是指与该中间冷却器38的出口侧连接的上述第二或第三连通回路104、105，制冷剂回路1的低压侧是指蒸发器63A、63B的制冷剂出口侧。在该旁通回路84中设有电磁阀(阀装置)85。并且，如图2所示，控制装置C连接压缩机11、11及电磁阀85。控制装置C能够检测(取得)压缩机11的运转频率。

根据以上的结构，对压缩机11的起动性改善控制动作进行说明。如上所述，在压缩机11运转的状态下，通过低级侧吸入口22吸入到第一旋转压缩元件18的低压部的低压的制冷剂气体被该第一旋转压缩元件18升压至中间压而向密闭容器12内喷出。密闭容器12内的中间压的制冷剂气体从压缩机11的低级侧喷出口24向中间压喷出配管36喷出，经由连接中间冷却器38的中间压吸入管40而被吸入到高级侧吸入口26。从由第一旋转压缩元件18喷出并经由高级侧吸入口26而被吸入到第二旋转压缩元件20为止的区域被设定为中间压区域。

通过高级侧吸入口26吸入到第二旋转压缩元件20的中压部的中压的制冷剂气体被该第二旋转压缩元件20进行第二级的压缩而成为高温高压的制冷剂气体，通过高级侧喷出口28向高压喷出配管42喷出至分油器44、气体冷却器46、废热回收换热器70、中间换热器80、制冷剂配管7、陈列柜单元5A、5B的主节流机构62A、62B为止的区域为高压侧。

并且，通过主节流机构62A、62B减压膨胀，从它们下游的蒸发器63A、63B至与第一旋转压缩元件18连通的低级侧吸入口22为止的区域作为制冷剂回路1的低压侧。

在上述压缩机11的运转停止后而再次起动压缩机11时，从压缩机11起动到上升到规定的运转频率之前的期间，控制装置C打开电磁阀85而打开旁通回路84的流路。该规定的运转频率是指压缩机11能够进行具有实效的转矩控制的运转频率，作为一个例子，在本实施例中设为35Hz。

由此，在压缩机11从停止状态起动并上升到该规定的运转频率之前的期间，通过打开电磁阀85，利用第一旋转压缩元件18升压至中间压、从低级侧喷出口24向中间压喷出配管36喷出并经过中间冷却器38后的中间压区域的制冷剂经由旁通回路84向制冷剂回路1的低压侧区域流入。由此，使制冷剂回路1的中间压区域和低压侧区域的压力均压。

由此，虽然在压缩机11从起动并上升到规定的运转频率之前的起动阶段无法确保规定的转矩，但在该期间通过使中间压区域与低压侧区域形成均压，即使在因外部气体温度高而中间压容易变高的状况下，也能够消除中间压接近高压的不良情况。

因此，在压缩机11的起动阶段产生的转矩不足的期间，能够事先避免因中间压区域的压力与高压区域的压力接近而导致的起动不良，能够实现稳定且高效率的运转。此外，控制装置C在检测出的压缩机11的运转频率上升至规定的运转频率后，关闭电磁阀85并闭塞旁通回路84的流路，由此进行如上所述的通常的制冷循环。

(G)压缩机的起动性改善(止回阀)

在本实施例的各压缩机11的高压喷出配管42设有制冷剂调整器91。这里，参照图4的制冷剂调整器91的局部纵剖侧视图及图5的局部剖视俯视图，对制冷剂调整器91进行说明。该制冷剂调整器91由具有规定容量的密闭容器92构成，在该容器92的侧面，连通形成有从压缩机11的高级侧喷出口28喷出的制冷剂所流入的制冷剂流入部96，且连接有高压喷出配管42(高级侧喷出口28侧)。另外，在容器92的上端面，连通形成有使容器92内的制冷剂流出的制冷剂流出部97，且连接有高压喷出配管42(气体冷却器46侧)。

并且，该容器92内被分隔壁93上下划分，其下侧为制冷剂流入室94，上侧为制冷剂流出室95。制冷剂流入室94与上述制冷剂流入部96连通而形成，制冷剂流出室95与制冷剂流出部97连通而形成。并且，在分隔壁93的制冷剂流入室94侧设有吸入口98，该吸入口98与形成在分隔壁93上的吸入通路99连通而形成。

在该吸入通路99的制冷剂流出室95侧设有位于容器92内的上部且由簧片阀构成的止回阀90。该止回阀90以从制冷剂流入室94侧朝向制冷剂流出室95的方向为顺向(以从压缩机11的高级侧喷出口28朝向气体冷却器46(分油器44)的方向为顺向)。并且，支承体90A与该止回阀90空出规定间隔而固定在该止回阀90的附近。

并且，在该容器92的容器下端部设有与上述压缩机11连接的回油管86。该回油管86与上述回油回路73连接，由此与容器92内连通。

根据以上的结构，从压缩机11的高级侧喷出口28喷出的制冷剂经由高温喷出配管42而从制冷剂调整器91的制冷剂流入部96向制冷剂流入室94内流入。这里，由于制冷剂流入室94具有规定的容积，因此能够通过消声效果吸收脉动而实现均衡化。

制冷剂流入室94内的制冷剂经由吸入口98而在吸入通路99内通过，并经由以从制冷剂流入室94朝向制冷剂流出室95侧为顺向的止回阀90向制冷剂流出室95内喷出。止回阀90如上所述由簧片阀构成，因此能够消除噪声产生。

并且，制冷剂流出室95内的制冷剂经由制冷剂流出部97向朝向气体冷却器46的高温喷出配管42喷出。

这里，在制冷剂调整器91的容器92内设有以从压缩机11的高级侧喷出口28朝向气体冷却器46(分油器44)的方向为顺向的止回阀90，因此，在压缩机11停止的情况下，通过设置于高压喷出配管42的制冷剂调整器91的止回阀90，也使气体冷却器46侧的高压制冷剂不与压缩机11侧连通。因此，即使在压缩机11的运转停止而导致在密闭容器12内高压侧与中间压形成均压的情况下，也能够维持从止回阀90到设于蒸发器63A、63B附近的主节流机构62A、62B为止的制冷剂回路1的高压侧的压力。

即，在没有设置该止回阀90的情况下，在停止的压缩机11内，高压侧与中压侧形成均压。另一方面，在密闭容器12内，就低压侧和中压侧而言，仅低压侧浸在油中，因此不会轻易地均压。但是，在起动压缩机11时，由于制冷剂回路1内的压力差大，因此，至制冷剂回路1整体均压为止需要规定时间，从而导致起动性变差。

然而，在本实施例中，停止压缩机11后，通过止回阀90维持制冷剂回路1的高压侧的压力，由此能够改善所述压缩机11的起动性。另外，由于制冷剂回路1内整体不均压，因此能够实现制冷循环装置的高效化。

另外，如本实施例那样，在制冷装置R设置有多台、在该情况下为两台压缩机11、11，在两台压缩机11、11相互并列连接的情况下，具备上述止回阀90的制冷剂调整器91与各自的压缩机11、11对应地设置在各压缩机11、11的高压喷出配管42、42合流以前的位置。由此，能够追加多台结构的压缩机并使它们运转，从而能够改善容量控制性。

如上所述，设有止回阀90的制冷剂调整器91的容器92具有规定的容量，因此还能够起到从制冷剂分离油的分油器的功能。积存在该容器92的下部的油经由设于该下端部的回油管86而能够顺利地返回分别对应的压缩机11、11。

(H)蒸发器的除霜控制

如上所述，各陈列柜单元5A、5B分别与制冷剂配管7及9并列连接。在连结各陈列柜单元5A、5B与制冷剂配管7及制冷剂配管9的柜体侧制冷剂配管60A、60B分别依次连接有过滤器61A、61B、主节流机构62A、62B、蒸发器63A、63B。

并且，在一方的蒸发器63A的出口侧连接有连通该一方的蒸发器63A的出口侧与对应于另一方的蒸发器63B的主节流机构62B的入口侧的第一连通管64A，在该第一连通管64A设有电磁阀(阀装置)65A。另外，在另一方的蒸发器63B的出口侧连接有连通该另一方的蒸发器63B的出口侧与对应于所述一方的蒸发器63A的主节流机构62A的入口侧的第二连通管64B，在该第二连通管64B中设有电磁阀(阀装置)65B。此外，在本实施例中，主节流机构62A、62B由电动膨胀阀构成，但除此以外，也可以由毛细管、使该毛细管旁通的旁通管、电磁阀构成节流机构。

另外，在与各连通管64A、64B分流的分流器的下游侧设有电磁阀(阀装置)66A及66B，所述各连通管64A、64B与各柜体侧制冷剂配管60A、60B的蒸发器63A或63B的出口侧连接。通过上述电磁阀65A、65B、66A、66B构成流路控制机构。

另一方面，如上所述，设有使构成制冷剂回路1的气体冷却器46旁通的气体冷却器旁通回路71。在该气体冷却器旁通回路71中设有电磁阀72。并且，各电磁阀65A、65B、66A、66B、72及主节流机构62A、62B由上述控制装置C控制开闭。

根据以上的结构，首先，对一方的蒸发器63A的除霜控制进行说明。进行一方的蒸发器63A的除霜时，控制装置C控制上述流路控制机构，使得从蒸发器63A出来的制冷剂向第一连通管64A流动，从蒸发器63B出来的制冷剂返回压缩机11。即，使与该蒸发器63A对应的主节流机构62A全开，打开第一连通管64A的电磁阀65A、电磁阀66B。关闭第二连通管64B的电磁阀65B及电磁阀66A。此外，在由毛细管、使该毛细管旁通的旁通管、电磁阀构成主节流机构62A的情况下，打开旁通管的电磁阀。

由此，从压缩机11喷出的高温高压制冷剂经过气体冷却器46、废热回收换热器70、中间换热器80、制冷剂配管7而到达柜体侧制冷剂配管60A，经过形成为全开的主节流机构62A而以气体制冷剂的形态直接向一方的蒸发器63A内流入。由于预先关闭电磁阀66A且打开电磁阀65A，因此通过该蒸发器63A的除霜而被液化的制冷剂(进行气体循环时为气体制冷剂)经过第一连通管64A，而向与另一方的蒸发器63B对应的主节流机构62B的入口侧流入。

因此，因一方的蒸发器63A的除霜而被液化的制冷剂由与另一方的蒸发器63B对应的主节流机构62B减压膨胀，并在另一方的蒸发器63B中蒸发。由此，能够消除因一方的蒸发器63A的除霜而被液化的制冷剂直接返回压缩机11的不良情况。

在进行另一方的蒸发器63B的除霜时，控制装置C如下控制上述流路控制机构，使从蒸发器63B出来的制冷剂流向第二连通管64B，从蒸发器63A出来的制冷剂返回压缩机11。即，将与该蒸发器63B对应的主节流机构62B全开，打开第二连通管64B的电磁阀65B、电磁阀66A。关闭第二连通管64A的电磁阀65A及电磁阀66B。

由此，从压缩机11喷出的高温高压制冷剂经过气体冷却器46、废热回收换热器70、中间换热器80、制冷剂配管7而到达柜体侧制冷剂配管60B，经过形成为全开的主节流机构62B而以气体制冷剂的形态直接向另一方的蒸发器63B内流入。由于关闭电磁阀66B且打开电磁阀65B，因此因该蒸发器63B的除霜而被液化的制冷剂(进行气体循环时为气体制冷剂)经过第二连通管64B而向与一方的蒸发器63A对应的主节流机构62A的入口侧流入。因此，因另一方的蒸发器63B的除霜而被液化的制冷剂由与一方的蒸发器63A对应的主节流机构62A减压膨胀，并在一方的蒸发器63A中蒸发。

这样，在具备多个蒸发器63A、63B的制冷装置R中，通过利用另一方的蒸发器对因相互除霜而液化的制冷剂进行蒸发处理，能够消除因除霜而液化后的制冷剂直接返回压缩机11的不良情况。另外，能够以简单的结构实现上述蒸发器63A、63B的除霜。

此外，在本实施例中，举例说明了两个制冷机单元5A、5B的蒸发器63A、63B的除霜，但在进一步增加蒸发器的数量的情况下，也能够利用不同的蒸发器对相互因除霜而液化的制冷剂进行蒸发处理，由此能够获得本发明的效果。

另外，在本实施例中，控制装置C在由外部气体温度传感器56检测出的温度为规定的低温度的情况下，在该除霜时打开设于气体冷却器旁通回路71的电磁阀72。由此，能够使成为超临界循环的避开了气体冷却器46(通过了气体冷却器旁通回路71)的温度高的制冷剂向进行除霜的蒸发器流入。

由此，在外部气温低时等，在向进行除霜的蒸发器流入的制冷剂的温度低的情况下，能够供给更高温度的制冷剂，实现高效的除霜。

另外，由于能够实现利用了废热的除霜，因此不需要特殊的加热器等加热机构，能够实现节能。另外，由于在除霜时能够避免加热器通电，因此能够削减峰值电力。

如本实施例所示，在使用了二氧化碳作为制冷剂的情况下，由于能够提高来自压缩机11的喷出温度，因此能够提高蒸发器的除霜性能。

Claims (2)

1.一种制冷装置，其由压缩机构、气体冷却器、辅助节流机构、中间换热器、主节流机构、蒸发器构成制冷剂回路，将从所述气体冷却器出来的制冷剂分流成两支制冷剂流，使第一制冷剂流经过所述辅助节流机构流向所述中间换热器的第一流路、使第二制冷剂流流向所述中间换热器的第二流路后，经过所述主节流机构流向所述蒸发器，由此通过所述中间换热器使所述第一制冷剂流与第二制冷剂流热交换，将从所述蒸发器出来的制冷剂吸入所述压缩机构的低压部，并将从所述中间换热器出来的所述第一制冷剂流吸入所述压缩机构的中间压部，并且，所述制冷装置的高压侧成为超临界压力且其特征在于，

具备废热回收换热器，该废热回收换热器具备废热回收介质流路和制冷剂流路，

从所述气体冷却器出来而进入所述中间换热器之前的所述第二制冷剂流流向所述废热回收换热器的制冷剂流路。

2.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，

使用二氧化碳作为所述制冷剂。

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