CN103196250B - 冷冻装置和冷冻机单元 - Google Patents

Abstract

一种冷冻装置和冷冻机单元。冷冻装置具备用制冷剂配管依次将能够进行容量控制的压缩装置、使通过该压缩装置压缩后的高压制冷剂冷凝的冷凝器、对通过该冷凝器冷凝后的高压制冷剂进行减压的减压机构、使通过该减压机构减压后的低压制冷剂蒸发的蒸发器连接而构成的冷冻循环。还具备：液体制冷剂冷却回路，通过抽出在冷冻循环的主回路中循环的高压液体制冷剂的一部分并减压所得的减压制冷剂对流过主回路的液体制冷剂进行过冷却，并将对主回路的液体制冷剂进行冷却后的减压制冷剂注入压缩机的中间压力部分；流量控制单元，用于对流过该液体制冷剂冷却回路的液体制冷剂的流量进行控制并且减压；控制器，与主回路的负荷变动对应地控制上述流量控制单元。

Description

冷冻装置和冷冻机单元

技术领域

本发明涉及一种依次将压缩机、冷凝器、减压机构、蒸发器连接起来而构成冷冻循环的冷冻装置和冷冻机单元，特别涉及一种具备液体制冷剂冷却回路的冷冻装置和冷冻机单元。

背景技术

作为这种现有技术，例如有在日本特开2009-109065号公报（专利文献1）中记载的技术。在该现有技术中，具备将抽出在冷冻循环的主回路中循环的高压制冷剂的一部分并进行减压所得的减压制冷剂注入到压缩机的中间压力部分的液体制冷剂冷却回路（第一液体注射回路）和中间压力液体注射回路（第二液体注射回路）。

另外，在上述现有技术中，特别通过上述液体制冷剂冷却回路，将液体制冷剂降低到周围温度以下，由此即使流向低压设备侧的制冷剂循环量相同也能够谋求提高冷冻能力。

在上述专利文献1的冷冻装置的技术中，记载了使用驱动频率可变的可变容量型压缩机来作为压缩机（压缩装置）1，与冷冻循环的负荷对应地控制上述容量可变型压缩机来调整冷冻能力，另外记载了在希望提高冷冻能力的情况下，打开设置在上述液体制冷剂冷却回路中的阀，使用该液体制冷剂冷却回路。

但是，该专利文献1的技术基本上是控制上述容量可变型压缩机来调整冷冻能力的技术，与负荷对应地控制上述容量可变型压缩机的驱动频率。为了得到必要的冷冻能力，以高转速驱动压缩机，因此，运转电流升高，压缩机的负担变大。其结果是压缩机的可靠性降低，消耗功率也变大，因此无法充分提高COP（制冷系数），也没有充分考虑到节能。

专利文献1：日本特开2009-109065号公报

发明内容

本发明的目的在于得到一种冷冻装置和冷冻机单元，即使冷冻循环的负荷变动，也能够减小压缩装置的运转容量的变动来使其稳定，同时得到必要的冷冻能力，减小压缩机的负担来谋求提高其可靠性，并且还能够抑制压缩机的驱动电流的上升来谋求节能化。

为了达到上述目的，本发明提供一种冷冻装置，具备用制冷剂配管依次将能够进行容量控制的压缩装置、使通过该压缩装置压缩后的高压制冷剂冷凝的冷凝器、对通过该冷凝器冷凝后的高压制冷剂进行减压的减压机构、使通过该减压机构减压后的低压制冷剂蒸发的蒸发器连接起来而构成的冷冻循环，该冷冻装置中，具备：液体制冷剂冷却回路，通过抽出在上述冷冻循环的主回路中循环的高压液体制冷剂的一部分并减压所得的减压制冷剂对流过上述主回路的液体制冷剂进行过冷却，并且将对主回路的液体制冷剂进行冷却后的上述减压制冷剂注入到压缩机的中间压力部分；流量控制单元，用于对流过上述液体制冷剂冷却回路的液体制冷剂的流量进行控制并且减压；控制器，与上述主回路的负荷变动对应地控制上述流量控制单元。

本发明的另一方式是一种冷冻机单元，其具备能够进行容量控制的压缩装置、和使通过该压缩装置压缩后的高压制冷剂冷凝的冷凝器，该冷冻机单元能够与低压设备连接来构成冷冻循环，其中低压设备具备用于对通过上述冷凝器冷凝后的高压制冷剂进行减压的减压机构、使通过该减压机构减压后的低压制冷剂蒸发的蒸发器，该冷冻机单元具备：液体制冷剂冷却回路，通过从作为上述冷冻循环的主回路的制冷剂配管抽出高压液体制冷剂的一部分并减压所得的减压制冷剂对流过上述主回路的液体制冷剂进行过冷却，并且将对主回路的液体制冷剂进行冷却后的上述减压制冷剂注入到压缩机的中间压力部分；流量控制单元，用于对流过上述液体制冷剂冷却回路的液体制冷剂的流量进行控制并且减压；控制器，检测上述主回路的负荷变动来控制上述流量控制单元。

根据本发明，即使冷冻循环的负荷变动，也能够减小压缩装置的运转容量的变动来使其稳定，同时得到必要的冷冻能力，因此能够得到以下的效果，即能够减小压缩装置的负担来谋求提高其可靠性，并且还能够抑制压缩装置的驱动电流的上升来谋求节能化。

附图说明

图1是表示本发明的冷冻装置的实施例1的冷冻循环结构图。

图2是图1的冷冻装置的莫里尔图。

图3是说明图1所示的冷冻装置I的控制动作的流程图。

图4是说明基于图3的控制动作的冷冻能力的变化的一个例子的线图。

符号的说明

1：压缩机（压缩装置）；2：油分离器；

3：冷凝器；4：受液器；5：空气过冷却热交换器；

6：过冷却热交换器；6a：第一流路；6b：第二流路；

7：减压机构；8：蒸发器；

9、10：减压单元；11：流量控制阀（流量控制单元）；

14：吸入压力传感器；15：喷出气体温度传感器；

16：控制器；

17：油返回回路；

18：液体温度传感器；19：喷出压力传感器；

41：液体制冷剂冷却回路；42：液体注射回路；

60：冷却风扇；

I：冷冻装置；II：冷冻机单元；III：低压设备；

A：过冷却度的调整范围；

B：液体制冷剂冷却回路的冷冻能力控制区域。

具体实施方式

下面，根据附图说明本发明的具体实施例。

实施例1

图1是表示本发明的冷冻装置的实施例1的冷冻循环结构图。

在图1中，I是冷冻装置，该冷冻装置I由设置在屋外的冷冻机单元II、以及设置在屋内并通过制冷剂配管与上述冷冻机单元连接的低压设备III构成。在本实施例中，上述低压设备III是设置在超市等的店铺内，对食品等被冷却物进行冷却的橱柜等。这样的橱柜一般负荷容易有很大变动。另外，作为低压设备III并不限于此，也同样能够应用于其他形式的冰箱、冷冻库、或空调机的室内机等，另外还同样能够并联连接多台低压设备。

本实施例的冷冻装置I按顺序地将作为能够进行容量控制的压缩装置的压缩机（压缩装置）1、用于分离包含在被该压缩机1压缩后的高压制冷剂中的冷冻机油的油分离器2、使通过该油分离器2分离后的高压制冷剂冷凝的冷凝器3、对通过该冷凝器3冷凝后的高压制冷剂进行减压的减压机构7、使通过该减压机构7减压后的低压制冷剂蒸发的蒸发器8连接起来，构成了冷冻循环的主回路。

上述压缩机1对低温低压的气体制冷剂进行压缩，成为高温高压的气体制冷剂。在被上述压缩机1压缩后的高温高压的气体制冷剂中包含冷冻机油。因此，通过上述油分离器2分离为制冷剂和冷冻机油。通过油分离器2分离后的高温高压的气体制冷剂通过上述冷凝器3被冷凝而成为高温高压的液体制冷剂。冷凝后的高压的液体制冷剂通过上述减压机构7被减压，通过蒸发器8蒸发，成为低温低压的气体制冷剂，返回压缩机1。

上述减压机构7由膨胀阀等构成，与上述蒸发器8一起设置在上述低压设备III中。

另外，作为压缩机1，在本实施例中使用驱动频率可变的可变容量型压缩机。由此，能够与冷冻循环的负荷对应地控制可变容量型压缩机来调整冷冻能力。另外，作为压缩机（压缩装置）1，例如使用被进行逆变器控制的可变容量型的涡旋式压缩机、回转式压缩机、或螺旋式压缩机等。在设置多台上述压缩机1的情况下，也可以不是可变容量型压缩机，而是组合多台固定容量型压缩机（恒速型压缩机）能够通过进行台数控制来进行容量控制的压缩装置，或者将可变容量型压缩机与固定容量型压缩机组合而能够进行容量控制的压缩装置。

作为制冷剂，使用HFC类的制冷剂（例如R404A、R410A）。

在本实施例中，在上述冷凝器3的下游侧设置容纳来自冷凝器3的制冷剂的受液器4，进而在该受液器4的下游侧配置有使从该受液器4流出的液体制冷剂与空气进行热交换来进行过冷却的空气过冷却热交换器5。由此，能够适当地防止在到蒸发器8为止的管路内产生气泡（所谓的冲洗（flushing）的发生）。其结果是能够抑制导入到后述的过冷却热交换器6的制冷剂流量的变动，能够调整冷冻能力。上述冷凝器3和空气过冷却热交换器5在本实施例中由十字形安定面（cross-fin）式热交换器构成，在它们中通过冷却风扇60与屋外空气进行通风。

另外，在上述冷冻循环的主回路中，设置有使抽出在主回路中循环的高压制冷剂的一部分来减压所得的减压制冷剂与上述主回路中循环的高压制冷剂进行热交换的过冷却热交换器6。该过冷却热交换器6被配置在上述冷凝器3的下游侧。另外，过冷却热交换器6被配置在受液器4以及空气过冷却热交换器5的下游侧。

上述过冷却热交换器6具有作为主回路的第一流路6a、从上述主回路分支的第二流路6b，例如由平板式热交换器构成，对流过上述第一流路6a的制冷剂、流过上述第二流路6b的制冷剂进行热交换。

通过过冷却热交换器6进行热交换的高压制冷剂被从上述冷凝器3和过冷却热交换器6之间抽出，具体地说，从空气过冷却热交换器5和过冷却热交换器6之间抽出。但是，并不限于此，也可以从上述受液器4抽出，还可以从过冷却热交换器6的下游侧抽出。

在上述过冷却热交换器6中，与上述主回路中循环的高压制冷剂进行热交换后的减压制冷剂，经由液体制冷剂冷却回路41注入到压缩机1的中间压力部分。即，在压缩机1的中间压力部分形成注射点，来自上述液体制冷剂冷却回路41的液体制冷剂被注入到该注射点。在上述液体制冷剂冷却回路41中设置有控制向压缩机1的中间压力部分注入制冷剂的注入量的电子膨胀阀等流量控制阀（流量控制单元）11。该流量控制阀11作为可调整流量的减压单元而设置，被配置在从上述主回路的分支点与过冷却热交换器6之间。为了控制上述过冷却热交换器6中的过冷却度来调整冷冻能力，而设置该液体制冷剂冷却回路41。

另外，在本实施例中，除了上述液体制冷剂冷却回路41以外，还设置有用于防止压缩机的温度上升的液体注射回路42。在本实施例中，上述液体注射回路42，其一端侧与将上述空气过冷却热交换器5和上述过冷却热交换器6连接起来的上述主回路的制冷剂配管连接，另一端侧与上述液体制冷剂冷却回路41连接，由此，通过与上述液体制冷剂冷却回路41相同的配管连接到压缩机1的中间压力部分。另外，在该液体注射回路42中设置有组合电子膨胀阀、或毛细管等减压器和开关阀所得的减压单元9。根据从上述压缩机1喷出的喷出气体温度、喷出气体的过热度，来控制该减压单元。

上述液体制冷剂冷却回路41、液体注射回路42的一端侧并不一定必须与上述过冷却热交换器6的上游侧连接，也可以连接在其下游侧。

17是用于将通过上述油分离器2分离后的油返回到上述压缩机1的吸入侧的制冷剂配管的油返回回路，在该油返回回路17中设置有减压单元10。作为该减压单元10，使用组合开关阀和毛细管等减压器所得的单元等。

另外，在上述压缩机1的吸入侧的制冷剂配管中设置吸入压力传感器14，在上述压缩机1的喷出侧的制冷剂配管中设置有喷出气体温度传感器15和喷出压力传感器19。用上述喷出气体温度传感器15检测来自压缩机的喷出气体温度，由此检测压缩机1的温度。另外，能够根据来自上述喷出气体温度传感器15和喷出压力传感器19的检测值求出过热度。进而，在本实施例中，在上述过冷却热交换器6的下游侧的制冷剂配管中设置有检测通过上述过冷却热交换器6冷却后的液体制冷剂的温度的液体温度传感器18。

来自这些传感器14、15、18、19的信号被输入到控制器（控制单元）16，根据这些输入的信号等，上述控制器16控制上述压缩机、上述液体制冷剂冷却回路41的流量控制阀11、上述液体注射回路42的减压单元9、油返回回路17的减压单元10等。

为了检测上述主回路的负荷（低压设备III中的负荷）而设置上述吸入压力传感器14，检测压缩机1的吸入侧的压力。

接着，使用图1和图2说明上述主回路的基本动作。另外，图2是图1的冷冻装置中的莫里尔图。

被吸入到压缩机1的气体制冷剂被压缩机1压缩而成为高温、高压的气体制冷剂并被喷出。喷出的气体制冷剂经过油分离器2，通过冷凝器3与屋外空气（外部大气）进行热交换而散热，由此被冷凝而流入到受液器4并贮存。贮存在受液器4中的液体制冷剂被导入到过冷却器5，在此再次与屋外空气进行热交换来被过冷却。

在液体制冷剂冷却回路41、液体注射回路42中不流过制冷剂的情况下，通过过冷却器5过冷却后的液体制冷剂的全部量被导入到过冷却热交换器6的第一流路6a。另外，在上述流量控制阀11打开，液体制冷剂的一部分从主回路分支，制冷剂流过第二流路6b侧（液体制冷剂冷却回路41侧）的情况下，通过上述液体制冷剂冷却回路41的流量控制阀11减压而温度降低了的制冷剂与流过上述第一流路6a的液体制冷剂进行热交换，对流过第一流路6a的液体制冷剂进一步进行过冷却。从该第一流路6a流出的液体制冷剂通过低压设备III的减压机构7被减压，成为气体液体混合制冷剂。该气体液体混合制冷剂通过蒸发器8从周围的被冷却物吸热（对被冷却物进行冷却）而蒸发，成为低温、低压的气体制冷剂，再次被吸入到上述压缩机1。

在此，通过图2说明在上述液体注射回路42中不流过制冷剂的状态和流过制冷剂的状态下的冷冻循环中的莫里尔图。在该图2中用实线61表示在上述液体制冷剂冷却回路41中不流过制冷剂的状态的莫里尔图，用虚线62表示在上述液体制冷剂冷却回路41中流过制冷剂的状态下的莫里尔图。

接着，参照图1和图2说明液体制冷剂冷却回路41的基本动作。

在低压设备III中产生冷却负荷的变动的情况下，向压缩机1的吸入压力产生变动，因此，通过吸入压力传感器14检测该压力变动，将该检测出的吸入压力值输入到控制器16。控制器16与检测出的吸入压力值对应地控制上述液体制冷剂冷却回路41的流量控制阀11，使得成为与低压设备III的冷却温度（设定温度）对应地决定的吸入压力值，来调整冷冻能力。

例如，在通过上述吸入压力传感器14检测出的吸入压力值比设定的吸入压力值大的情况下，上述控制器16使液体制冷剂冷却回路41的流量控制阀11向开度变大的方向动作。由此，通过空气过冷却热交换器3进行过冷却后的流过主回路的液体制冷剂的一部分向上述第二流路6b侧分流，流向上述液体制冷剂冷却回路41侧。该分流的液体制冷剂通过液体制冷剂冷却回路41的流量控制阀11被减压，与流过上述第一流路6a的主回路的液体制冷剂进行热交换来吸热，在进一步对流过第一流路6a的液体制冷剂进行过冷却而自己蒸发后，注入到设置在上述压缩机1的中间压力部分的注射点。

这样，流过主回路的液体制冷剂进一步被过冷却，流向低压设备III侧，因此，冷却能力增大，能够降低上述低压设备III的温度。因此，通过上述吸入压力传感器14检测的吸入压力值也降低，能够接近所设定的吸入压力值。另外，在本实施例中具备上述液体温度传感器18，因此，上述控制器16如果还取得从该液体温度传感器18得到的液体制冷剂温度来控制上述流量控制阀11的开度，则能够更迅速地将上述流量控制阀11控制为适当的开度。

用图2所示的莫里尔图详细说明其作用。在图2中，在关闭上述液体制冷剂冷却回路41的流量控制阀11的情况下，与没有设置液体制冷剂冷却回路41的通常的冷冻装置同样地动作，因此，其莫里尔图成为图2中用实线61所示的线，其焓差成为Δq1所示那样。与此相对，在上述液体制冷剂冷却回路41的流量控制阀11打开时，该液体制冷剂冷却回路41动作，主回路的莫里尔图如图2的虚线62所示那样，能够使莫里尔图扩大到低焓侧，其焓差能够如Δq2所示那样增大。

如从该图2所了解的那样，通过使上述液体制冷剂冷却回路41动作，如调整范围A所示那样调整流过主回路的液体制冷剂的过冷却度，能够增大冷冻机单元II的冷冻能力（焓差）。即，用制冷剂循环量与焓差的乘法来表示冷冻能力，但流过低压设备III的制冷剂循环量相同，液体制冷剂冷却回路41动作的状态的焓差Δq2比液体制冷剂冷却回路41不动作的状态的焓差Δq1大，因此，冷冻能力增大。

上述控制器16构成为与通过上述吸入压力传感器14检测到的吸入压力值对应地（换一种说法，与冷冻装置的负荷变动对应地），控制液体制冷剂冷却回路41的流量控制阀11的开度。通过控制液体制冷剂冷却回路41的流量控制阀11的开度，一边对流过液体制冷剂冷却回路41的制冷剂进行减压一边改变其制冷剂量，能够改变上述冷冻机单元II的冷冻能力。

即，如果控制为液体制冷剂冷却回路41的流量控制阀11的开度增大，则能够增大流过该液体制冷剂冷却回路41的制冷剂量，能够增大流过主回路（第一流路61侧）的液体制冷剂的过冷却量，增大冷冻能力。相反，如果控制为上述液体制冷剂冷却回路41的流量控制阀11的开度减小，则流过该液体制冷剂冷却回路41的制冷剂量降低，流过主回路的液体制冷剂的过冷却量减小，因此，能够降低冷冻能力。

通过这样使液体制冷剂冷却回路41动作，如图2的莫里尔图的虚线62所示，能够增加液体制冷剂的过冷却度来增大冷冻能力，并且将低温的制冷剂注入到压缩机1的中间压力部分，因此，还能够降低从压缩机1喷出的喷出制冷剂气体的温度。

即，通过液体制冷剂冷却回路41的流量控制阀11的控制，能够改变向低压设备III供给的液体制冷剂的过冷却度，由此能够不改变向低压设备III侧的制冷剂循环量而控制冷冻能力，并且即使在低压设备III的冷却负荷小的情况下，也能够防止向上述压缩机1的油返回量降低的情况。

接着，根据图1说明液体注射回路42的基本动作。在本实施例中，具备喷出气体温度传感器15，根据喷出气体温度传感器15的检测温度值，上述控制器16控制设置在液体注射回路42中的减压单元（在使用电子膨胀阀的情况下，也成为流量控制单元）9。在打开上述减压单元9时，来自空气过冷却热交换器5的流过主回路的液体制冷剂的一部分分流到上述液体注射回路42。该分流而流过液体注射回路42的液体制冷剂，在通过上述减压单元9减压后，注入到设置在上述压缩机1的中间压力部分的注射点。

上述减压单元9，在上述喷出气体温度传感器15中的检测温度值为设定温度以上的情况下通过上述控制器16被控制为打开，在上述检测温度值比设定温度低的情况下被控制为关闭。通过这样使液体注射回路42动作，能够冷却压缩机1来防止其温度上升，因此能够谋求提高可靠性。

接着，通过图3和图4说明基于上述吸入压力传感器14的控制、和通过该控制产生的冷冻能力的变化。图3是说明图1所示的冷冻装置I的控制动作的流程图，图4是说明基于图3的控制动作的冷冻能力的变化的一个例子的线图。

在图3中，16是图1所示的控制器，通过图3的流程图说明该控制器16的动作。在上述控制器16中，作为低压设备III的冷却负荷变动，随时取得来自图1所示的吸入压力传感器14的检测压力值Ps（步骤S1）。另一方面，设定与低压设备III的冷却温度（设定温度）对应的设定吸入压力值的范围（以下也简称为设定压力范围）（步骤S2）。

在低压设备III中产生负荷变动的情况下，上述吸入压力传感器14的检测压力值Ps变动，因此，对该检测压力值Ps和上述设定压力范围进行比较（步骤S3）。

作为该比较的结果，判断检测压力值Ps是否比设定压力范围高，在判断为检测压力值Ps比设定压力范围高的情况下，设想为需要增加冷冻能力的情况，因此转移到步骤S4，首先判断制冷剂循环量是否是最大（Max）（步骤S4）。能够根据压缩机的转速是否是最大来判断制冷剂循环量是否是最大。

在该步骤S4中判断为制冷剂循环量未达到最大的情况下，判断液体制冷剂冷却回路41的流量控制阀11的开度（液体制冷剂冷却回路的流量）是否是最大（步骤S5）。在该步骤S5中判断为液体制冷剂冷却回路41的流量控制阀11的开度未达到最大的情况下，转移到步骤S6，增加（UP）流量控制阀（电子膨胀阀）11的开度，由此增加（UP）冷冻机单元II的冷冻能力。

通过该步骤S6中的流量控制阀11的控制，如图4所示，能够在阴影所示的液体制冷剂冷却回路41的冷冻能力控制区域B的范围中调整冷冻机单元II的冷冻能力。例如，在图4所示的制冷剂循环量为50%的情况下，能够在从40%（流量控制阀11全关的状态）到50%（流量控制阀11全开的状态）的范围中调整冷冻能力。

在上述步骤S5中判断为液体制冷剂冷却回路41的流量控制阀11的开度为最大的情况下，转移到图3的步骤S7，增加压缩机1的转速（增加运转容量）来增大（UP）制冷剂循环量，由此增大（UP）冷冻能力。即，根据吸入压力传感器14的检测压力值Ps，增大压缩机1的转速，对上述压缩机1进行逆变器控制，以使制冷剂循环量增大。通过该压缩机1的转速控制（容量控制），如图4的实线63所示那样，在50%~100%的范围中控制制冷剂循环量，由此能够在40%~80%的范围中调整冷冻能力。

在上述步骤S4中判断为制冷剂循环量为最大的情况下，并不希望通过压缩机运转容量控制来增大冷冻能力，因此，转移到步骤S8，判断液体制冷剂冷却回路41的流量是否是最大（Max）。该液体制冷剂冷却回路41的流量是指流过过冷却热交换器6的第二流路6b的制冷剂量，根据液体制冷剂冷却回路41的流量控制阀11的开度来决定该制冷剂量。因此，通过判断液体制冷剂冷却回路41的流量控制阀11是否为最大开度，能够判断液体制冷剂冷却回路的流量是否为最大。

在该步骤S8中，判断为液体制冷剂冷却回路41的流量未达到最大的情况下，转移到步骤S9，增大（UP）液体制冷剂冷却回路41的流量控制阀（电子膨胀阀）11的开度，增大该液体制冷剂冷却回路41的流量，增大（UP）冷冻能力。通过这样的液体制冷剂冷却回路41的流量控制，如图4的液体制冷剂冷却回路41的冷冻能力控制区域B所示那样，在制冷剂循环量为100%的状态下，能够在80%~100%的范围中调整冷冻能力。

在上述步骤S8中判断为液体制冷剂冷却回路41的流量为最大的情况下，是冷冻能力为最大的状态，因此维持该运转状态（步骤S10）。

在上述步骤S3中检测压力值Ps不比设定压力范围高的情况下，转移到步骤S11，判断检测压力值Ps是否比设定压力范围低。在步骤S11中判断为检测压力值Ps比设定压力范围低的情况下，需要降低冷冻能力，因此，转移到步骤S12，首先判断液体制冷剂冷却回路41的流量是否为最少（Min）。在通过该判断判断为液体制冷剂冷却回路41的流量未达到最少的情况下，转移到步骤S13，根据检测压力值Ps进行控制，使得上述流量控制阀（电子膨胀阀）11的开度变小（Down），减少流过液体制冷剂冷却回路41的液体制冷剂量。由此，能够减少流过主回路的液体制冷剂的过冷却度，降低（Down）冷冻能力，能够使向压缩机1的吸入压力值上升而进入到设定压力范围。

在上述步骤S12中判断为液体制冷剂冷却回路41的流量为最小（流量控制阀11的开度为最小）的情况下，接着转移到步骤S14，根据检测压力值Ps，对上述压缩机1进行逆变器控制，使得降低压缩机1的转速（容量）来降低制冷剂循环量。由此，流过主回路的制冷剂循环量降低，因此，能够进行控制，减少冷冻能力来使向压缩机1的吸入压力值上升，使得进入设定压力范围。

在上述步骤S11中，判断为检测压力值Ps不比设定压力范围低的情况下，能够判断为检测压力值Ps位于设定压力范围内，因此，维持其运转状态（步骤S15）。

在不具备上述液体制冷剂冷却回路41，不进行过冷却热交换器6的过冷却的现有的冷冻装置中，如图4的实线63所示的“无过冷却度控制”的特性那样，在压缩机1的容量控制的制冷剂循环量的控制范围是50%~100%的情况下，由此产生的冷冻能力的控制范围为40%~80%。

与此相对，根据上述的本实施例的冷冻装置，构成为通过设置液体制冷剂冷却回路41，控制通过此处的液体制冷剂量，能够进行过冷却热交换器6的过冷却度控制。因此，即使在压缩机1的容量控制的制冷剂循环量的控制范围与上述现有技术相同为50%~100%的情况下，除了图4的实线63所示的特性以外，还能够使冷冻能力的控制范围增加到虚线64所示的“有过冷却度控制”的特性范围，因此能够大幅扩大为40%~100%。其结果是，能够极细致地对通过低压设备III冷却的食品等被冷却物进行冷却，因此，能够没有冷却不足地谋求维持新鲜度，还能够防止冷却过度。

另外，根据本实施例，相对于基于向压缩机的吸入压力的冷冻能力的控制，优先进行流过液体制冷剂冷却回路41的液体制冷剂量的控制，因此，能够进行进一步降低了压缩机的转速（容量）的运转。其结果是能够谋求提高压缩机的可靠性，并且谋求节能化，还谋求提高冷冻装置的COP。

即，在上述低压设备III中的任意蒸发温度下都能够使用上述液体制冷剂冷却回路41的冷冻能力控制，因此能够最大限度地发挥冷冻能力的可变范围，通过进行尽量降低了压缩机的转速的运转，能够进行进一步提高了COP的运转。

进而，将来自液体制冷剂冷却回路41的低温的制冷剂气体注入到压缩机的中间压力部分，因此还能够进行压缩机的冷却，能够抑制其温度上升。

如以上说明的那样，根据本实施例，在相同的制冷剂循环量下，能够增大冷冻能力，因此能够进一步降低压缩机的转速（容量），能够进行转速变动少的稳定的运转。其结果是具有以下效果，即能够获得一种冷冻装置，其能够谋求提高压缩机的可靠性，并且还能够谋求节能化。

即，在本实施例中，即使冷冻循环的负荷变动，也能够减小压缩装置（压缩机）的运转容量的变动，在稳定化的同时得到必要的冷冻能力，因此，能够得到以下的效果，即能够减小压缩装置的负担来谋求提高其可靠性，并且还能够抑制压缩装置的驱动电流的上升来谋求节能化。

Claims (11)

1.一种冷冻装置，具备用制冷剂配管依次将能够进行容量控制的压缩装置、使通过该压缩装置压缩后的高压制冷剂冷凝的冷凝器、对通过该冷凝器冷凝后的高压制冷剂进行减压的减压机构、使通过该减压机构减压后的低压制冷剂蒸发的蒸发器连接起来而构成的冷冻循环，该冷冻装置的特征在于，具备：

液体制冷剂冷却回路，其通过抽出在上述冷冻循环的主回路中循环的高压液体制冷剂的一部分并使其减压所得的减压制冷剂对流过上述主回路的液体制冷剂进行过冷却，并且将对主回路的液体制冷剂进行冷却后的上述减压制冷剂注入到压缩机的中间压力部分；

流量控制单元，用于对流过上述液体制冷剂冷却回路的液体制冷剂的流量进行控制并且进行减压；以及

控制器，其与上述主回路的负荷变动对应地控制上述流量控制单元，

上述控制器在与上述主回路的负荷变动对应地，在需要增加冷冻能力的情况下以及需要降低冷冻能力的情况下都控制上述流量控制单元来控制冷冻能力后，在还需要通过上述压缩装置的容量控制进行冷冻能力的控制的情况下，进行压缩机的容量控制。

2.根据权利要求1所述的冷冻装置，其特征在于，

上述能够进行容量控制的压缩装置具备能够进行转速控制的至少一台压缩机。

3.根据权利要求2所述的冷冻装置，其特征在于，

为了检测上述主回路的负荷变动而具备检测向上述压缩装置的吸入压力的吸入压力传感器，上述控制器在与通过上述吸入压力传感器检测到的吸入压力值对应地控制上述流量控制单元来控制冷冻能力后，在还需要通过上述压缩装置的容量控制进行冷冻能力的控制的情况下，进行能够进行转速控制的上述压缩机的转速控制。

4.根据权利要求3所述的冷冻装置，其特征在于，

在上述冷凝器和上述减压机构之间的主回路中具备过冷却热交换器，构成为通过流过上述液体制冷剂冷却回路的减压后的制冷剂对流过该过冷却热交换器的主回路的液体制冷剂进行过冷却。

5.根据权利要求1所述的冷冻装置，其特征在于，

上述流量控制单元是电子膨胀阀。

6.根据权利要求1所述的冷冻装置，其特征在于，

还具备：液体注射回路，其将抽出在上述冷冻循环的主回路中循环的高压液体制冷剂的一部分并通过减压单元使其减压后的减压制冷剂注入到压缩机的中间压力部分，

根据从上述压缩机喷出的喷出气体温度或喷出气体的过热度，控制设置在液体注射回路中的上述减压单元。

7.根据权利要求4所述的冷冻装置，其特征在于，

在上述过冷却热交换器的出口侧具备液体温度传感器，构成为上述控制器还取得从该液体温度传感器得到的液体制冷剂温度，控制上述流量控制单元的开度。

8.根据权利要求1所述的冷冻装置，其特征在于，

上述能够进行容量控制的压缩装置是组合多台固定容量型压缩机能够通过台数控制来进行容量控制的压缩装置、或作为可变容量型压缩机和固定容量型压缩机的组合能够进行容量控制的压缩装置的某一种。

9.根据权利要求4所述的冷冻装置，其特征在于，

在上述冷凝器的下游设置受液器，具备进一步通过外部大气对来自该受液器的液体制冷剂进行过冷却的空气过冷却热交换器，在该空气过冷却热交换器的下游侧具备上述过冷却热交换器。

10.根据权利要求1所述的冷冻装置，其特征在于，

在上述压缩装置和上述冷凝器之间设置油分离器，

具备用于使该油分离器内的油返回上述压缩装置的吸入侧的油返回回路，

在该油返回回路中设置了减压单元。

11.一种冷冻机单元，具备能够进行容量控制的压缩装置、使通过该压缩装置压缩后的高压制冷剂冷凝的冷凝器，该冷冻机单元能够与低压设备连接来构成冷冻循环，所述低压设备具备用于对通过上述冷凝器冷凝后的高压制冷剂进行减压的减压机构、使通过该减压机构减压后的低压制冷剂蒸发的蒸发器，该冷冻机单元的特征在于，具备：

液体制冷剂冷却回路，其通过从作为上述冷冻循环的主回路的制冷剂配管抽出高压液体制冷剂的一部分并使其减压所得的减压制冷剂对流过上述主回路的液体制冷剂进行过冷却，并且将对主回路的液体制冷剂进行冷却后的上述减压制冷剂注入到压缩机的中间压力部分；

流量控制单元，用于对流过上述液体制冷剂冷却回路的液体制冷剂的流量进行控制并且进行减压；以及

控制器，其检测上述主回路的负荷变动来控制上述流量控制单元，

上述控制器在与上述主回路的负荷变动对应地，在需要增加冷冻能力的情况下以及需要降低冷冻能力的情况下都控制上述流量控制单元来控制冷冻能力后，在还需要通过上述压缩装置的容量控制进行冷冻能力的控制的情况下，进行压缩机的容量控制。