CN104833124A - 冷冻装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种冷冻装置，该冷冻装置当高压侧达到超临界压力时，能保护压缩机构不受高压侧压力的上升等影响，并且能确保不受外界空气温度影响的稳定的冷冻能力。该冷冻装置包括：电动膨胀阀(33)，连接于气体冷却器(28)的下游侧且电动膨胀阀(39)的上游侧；箱体(36)，连接于其下游侧且电动膨胀阀(39)的上游侧；分离热交换器(29)，设置在其下游侧且电动膨胀阀(39)的上游侧；辅助回路(48)，使箱体内的制冷剂经由电动膨胀阀(43、47)流入分离热交换器后吸入至压缩机(11)的中间压部；以及主回路(38)，使制冷剂从箱体下部流出并流入分离热交换器，与流经第一流路的制冷剂进行热交换后流入电动膨胀阀(39)，且控制装置(57)通过电动膨胀阀(33)来调整其上游侧的制冷剂回路的高压侧压力。

Description

冷冻装置

技术领域

本发明涉及由压缩机构、气体冷却器、主节流机构及蒸发器构成制冷剂回路，且高压侧达到超临界压力的冷冻装置。

背景技术

以往，此种冷冻装置由压缩机构、气体冷却器、节流机构等构成冷冻循环，经压缩机构压缩的制冷剂在气体冷却器中散热，并经节流机构减压后，在蒸发器中使制冷剂蒸发，利用此时制冷剂的蒸发来冷却周围的空气。近年来，此种冷冻装置中，因自然环境问题等，逐渐不再使用氟利昂类制冷剂。因此，正在开发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。已知该二氧化碳制冷剂是高低压差剧烈的制冷剂，临界压力低，通过压缩，制冷剂循环的高压侧会达到超临界状态(例如参照专利文献1)。

另外，在构成热水器的热泵装置中，正逐渐使用可通过气体冷却器获得优异的加热作用的二氧化碳制冷剂，在此情况下，还开发出下述方案：使从气体冷却器流出的制冷剂分两级膨胀，在各膨胀装置之间设置气液分离器，从而能够对压缩机进行注气(例如参照专利文献2)。

另一方面，对于设置于例如陈列柜等中的蒸发器中利用吸热作用来冷却柜内的冷冻装置，在因外界空气温度(气体冷却器侧的热源温度)高等原因而气体冷却器出口的制冷剂温度变高的条件下，蒸发器入口的比焓变大，因此存在冷冻能力明显下降的问题。此时，若为了确保冷冻能力而使压缩机构的喷出压力(高压侧压力)上升，则会导致压缩动力增大而性能系数下降。

因此，提出所谓的分离循环的冷冻装置，其使经气体冷却器冷却的制冷剂分流成两股制冷剂流，使分流后的一股制冷剂流经辅助节流机构节流后，流入分离热交换器的一条通路，使另一股制冷剂流流入分离热交换器的另一条流路进行热交换之后，经由主节流机构流入蒸发器。根据此种冷冻装置，能够通过经减压膨胀的第一制冷剂流来冷却第二制冷剂流，减小蒸发器入口的比焓，从而能够改善冷冻能力(例如参照专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公平7-18602号公报

专利文献2：日本特开2007-178042号公报

专利文献3：日本特开2011-133207号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，尤其在使用二氧化碳这样的制冷剂的冷冻装置中，当外界空气温度变高时，从压缩机构喷出制冷剂的制冷剂回路的高压侧压力上升，压缩机构的运转效率下降，并且在最差的情况下会产生对压缩机构造成损伤的危险。此情况下，在使用二氧化碳之类的制冷剂的冷冻装置中，视季节而高压侧压力会大幅变动，因此难以判别适当的制冷剂填充量。

另外，若外界空气温度发生变动，则流入主节流机构的制冷剂的压力会大幅变动，主节流机构的控制与冷冻能力将变得不稳定。而且，在超市等店铺中，当从设置有压缩机构或气体冷却器的冷冻机向设置有主节流机构或蒸发器的店铺内的陈列柜供应制冷剂时，到陈列柜侧的主节流机构为止的高压侧压力高，因此作为长制冷剂配管(液管)必须使用耐压高的配管，在施工成本方面不利。

另外，当在外界空气温度高的环境下开始运转时，在蒸发温度高的制冷剂回路中，第一制冷剂流变得不液化，即使构成如前所述的分离循环，也几乎无法期待第一制冷剂流对第二制冷剂流的冷却效果。因此存在下述问题：无法向主节流机构输送液态制冷剂，冷冻能力下降，并且最终导致压缩机构的制冷剂的喷出温度也上升。

本发明是为了解决该以往的技术问题而完成，其目的在于提供一种冷冻装置，当高压侧达到超临界压力时，能够保护压缩机构不受高压侧压力的上升等影响，并且能够确保不受外界空气温度影响的稳定的冷冻能力。

解决问题的方案

本发明的方案1的冷冻装置，由压缩机构、气体冷却器、主节流机构及蒸发器构成制冷剂回路，且高压侧达到超临界压力，该冷冻装置包括：压力调整用节流机构，连接于气体冷却器下游侧且主节流机构上游侧的制冷剂回路；箱体，连接于该压力调整用节流机构下游侧且主节流机构上游侧的制冷剂回路；分离热交换器，设置在该箱体下游侧且主节流机构上游侧的制冷剂回路；辅助回路，使箱体内的制冷剂经由辅助节流机构流入分离热交换器的第一流路后，吸入至压缩机构的中间压部；主回路，使制冷剂从箱体下部流出并流入分离热交换器的第二流路，与流经第一流路的制冷剂进行热交换后流入主节流机构；以及控制机构，控制压力调整用节流机构，其中，该控制机构通过压力调整用节流机构，调整该压力调整用节流机构上游侧的制冷剂回路的高压侧压力。

方案2的冷冻装置，其在上述方案1中，控制机构基于表示外界空气温度的指标，以外界空气温度越高则越增大的方向设定压力调整用节流机构启动时的开度。

方案3的冷冻装置，其在上述各方案中，控制机构通过控制压力调整用节流机构的开度，从而将该压力调整用节流机构上游侧的制冷剂回路的高压侧压力控制为规定的目标值，并且基于表示外界空气温度的指标，以外界空气温度越高则越提高的方向设定高压侧压力的目标值。

方案4的冷冻装置，其在上述各方案中，控制机构在压力调整用节流机构上游侧的制冷剂回路的高压侧压力上升到规定的上限值时，使压力调整用节流机构的开度增大。

方案5的冷冻装置，其在上述各方案中，辅助节流机构具有第一辅助回路用节流机构，并且辅助回路具有使制冷剂从箱体上部流出并流入第一辅助回路用节流机构的气体管道，控制机构通过第一辅助回路用节流机构来调整流入主节流机构的制冷剂的压力。

方案6的冷冻装置，其在上述方案中，控制机构基于表示外界空气温度的指标，以外界空气温度越高则越增大的方向设定第一辅助回路用节流机构启动时的开度。

方案7的冷冻装置，其在方案5或方案6中，控制机构通过控制第一辅助回路用节流机构的开度，从而将流入主节流机构的制冷剂的压力控制为规定的目标值，并且基于表示外界空气温度的指标，以外界空气温度越高则越提高的方向设定流入主节流机构的制冷剂的压力的目标值。

方案8的冷冻装置，其在方案5至方案7中，控制机构在流入主节流机构的制冷剂的压力上升到规定的规定值时，使第一辅助回路用节流机构的开度增大。

方案9的冷冻装置，其在上述各方案中，辅助节流机构具有第二辅助回路用节流机构，并且辅助回路具有使制冷剂从箱体下部流出并流入第二辅助回路用节流机构的液体管道，控制机构通过控制第二辅助回路用节流机构的开度，调整流入分离热交换器的第一流路的液态制冷剂量，从而将从压缩机构喷出至气体冷却器的制冷剂的喷出温度控制为规定的目标值。

方案10的冷冻装置，其在上述各方案中，控制机构基于表示蒸发器中的制冷剂的蒸发温度的指标，以该蒸发温度越高则越降低的方向变更制冷剂的喷出温度的目标值。

方案11的冷冻装置，其在上述各方案中，包括：内部热交换器，使流入主节流机构的制冷剂与流出蒸发器的制冷剂进行热交换。

方案12的冷冻装置，其在上述各方案中，使用二氧化碳来作为制冷剂。

发明的效果

根据本发明，冷冻装置由压缩机构、气体冷却器、主节流机构及蒸发器构成制冷剂回路，且高压侧达到超临界压力，其包括：压力调整用节流机构，连接于气体冷却器下游侧且主节流机构上游侧的制冷剂回路；箱体，连接于该压力调整用节流机构下游侧且主节流机构上游侧的制冷剂回路；分离热交换器，设置在该箱体下游侧且主节流机构上游侧的制冷剂回路；辅助回路，使箱体内的制冷剂经由辅助节流机构流入分离热交换器的第一流路后，吸入至压缩机构的中间压部；以及主回路，使制冷剂从箱体下部流出并流入分离热交换器的第二流路，与流经第一流路的制冷剂进行热交换后流入主节流机构，因此能够使在构成辅助回路的分离热交换器的第一流路中流动的制冷剂在辅助节流机构中膨胀，以对在构成主回路的分离热交换器的第二流路中流动的制冷剂进行过冷，从而能够减小蒸发器入口的比焓以有效地改善冷冻能力。

另外，在分离热交换器的第一流路中流动的制冷剂返回压缩机构的中间压部，因此被吸入至压缩机构的低压部的制冷剂量减少，用于从低压压缩至中间压的压缩机构中的压缩工作量减少。其结果，压缩机构中的压缩动力下降而性能系数提高。

另外，通过在压力调整用节流机构中膨胀而液化的制冷剂的一部分在箱体内蒸发，成为温度下降的气态制冷剂，剩余的成为液态制冷剂而暂时存储在箱体内下部。然后，该箱体内下部的液态制冷剂经过构成主回路的分离热交换器的第二流路流入主节流机构，因此能够在满液状态下使制冷剂流入主节流机构，尤其能够实现蒸发器中的蒸发温度高的冷藏条件下的冷冻能力的提高。

另外，还具有利用箱体来吸收制冷剂回路内的循环制冷剂量的变动的效果，因此制冷剂填充量的误差也被吸收。

尤其，通过控制机构来控制压力调整用节流机构，通过该压力调整用节流机构来调整该压力调整用节流机构上游侧的制冷剂回路的高压侧压力，因此能够将从压缩机构喷出制冷剂的高压侧压力变高而压缩机构的运转效率下降、或者对压缩机构造成损伤的问题避免于未然。

此时，如方案2的发明那样，控制机构基于表示外界空气温度的指标，以外界空气温度越高则越增大的方向设定压力调整用节流机构启动时的开度，由此，能够抑制在外界空气温度高的环境下启动时的高压侧压力的上升，从而实现压缩机构的保护。

另外，如方案3的发明那样，控制机构通过控制压力调整用节流机构的开度，从而将该压力调整用节流机构上游侧的制冷剂回路的高压侧压力控制为规定的目标值，并且基于表示外界空气温度的指标，以外界空气温度越高则越提高的方向设定高压侧压力的目标值，由此，在外界空气温度高的环境下，压力调整用节流机构上游侧的高压侧压力在运转中的目标值变高，在外界空气温度低的环境下，目标值变低。

由此，在因高外界空气温度的影响而高压侧压力变高的状况下，该目标值变高，因此能够防止压力调整用节流机构的开度过度变大而箱体内压力变得过高的问题。相反，在因低外界空气温度而高压侧压力变低的状况下，目标值也变低，因此能够防止压力调整用节流机构的开度过度变小而流入箱体的制冷剂量减少的问题。

通过这些措施，无论伴随季节变迁的外界空气温度的变化如何，均能够适当地控制压力调整用节流机构的开度，良好地同时实现冷冻能力的确保与压缩机构的保护。

而且，如方案4那样，若控制机构在压力调整用节流机构上游侧的制冷剂回路的高压侧压力上升到规定的上限值时，使压力调整用节流机构的开度增大，则能够始终将高压侧压力维持为上限值以下。由此，能够恰当地抑制压力调整用节流机构上游侧的高压侧压力的异常上升而可靠地进行压缩机构的保护，从而能够将因异常的高压造成的压缩机构的停止(保护动作)避免于未然。

另外，根据方案5，除了上述各方案以外，辅助节流机构具有第一辅助回路用节流机构，并且辅助回路具有使制冷剂从箱体上部流出并流入第一辅助回路用节流机构的气体管道，控制机构通过第一辅助回路用节流机构来调整流入主节流机构的制冷剂的压力，因此能够通过该第一辅助回路用节流机构来抑制高压侧压力变动的影响，从而能够控制被运输至主节流机构的制冷剂的压力。

另外，通过借助第一辅助回路用节流机构来降低流入主节流机构的制冷剂的压力，从而能够使用耐压强度低的配管来作为直到主节流机构的配管。由此，能够实现施工性或施工成本的改善。

尤其，通过从箱体上部经由第一辅助回路用节流机构抽出低温的气体，从而箱体内的压力下降。由此，在箱体内温度下降，因此能够产生制冷剂的冷凝作用，从而能够在该箱体内有效地贮存液体状态的制冷剂。

此时，如方案6那样，控制机构基于表示外界空气温度的指标，以外界空气温度越高则越增大的方向设定第一辅助回路用节流机构启动时的开度，从而能够抑制在外界空气温度高的环境下启动时的箱体内压力的上升，防止流入主节流机构的制冷剂的压力上升。

另外，如方案7那样，若控制机构通过控制第一辅助回路用节流机构的开度，从而将流入主节流机构的制冷剂的压力控制为规定的目标值，并且基于表示外界空气温度的指标，以外界空气温度越高则越提高的方向设定流入主节流机构的制冷剂的压力的目标值，则在外界空气温度高的环境下，流入主节流机构的制冷剂的压力在运转中的目标值变高，而在外界空气温度低的环境下目标值变低。

由此，在因高外界空气温度的影响而压力变高的状况下，流入主节流机构的制冷剂的压力的目标值变高，因此能够防止第一辅助回路用节流机构的开度过度变大而制冷剂过度流入辅助回路的问题。相反，在因低外界空气温度而压力变低的状况下，流入主节流机构的制冷剂的压力的目标值也变低，因此能够防止第一辅助回路用节流机构的开度变得过小而流入辅助回路的制冷剂量过度减少的问题。

通过这些措施，无论伴随季节变迁的外界空气温度的变化如何，均能够适当地控制第一辅助回路用节流机构的开度，恰当地调整流经辅助回路的制冷剂量。

而且，如方案8那样，若控制机构在流入主节流机构的制冷剂的压力上升到规定的规定值时，使第一辅助回路用节流机构的开度增大，则能够将运输至主节流机构的制冷剂的压力始终维持为规定值以下，从而能够可靠地实现高压侧压力变动的影响抑制与被运输至主节流机构的制冷剂的压力抑制效果。

另外，根据方案9，除了上述各方案以外，辅助节流机构具有第二辅助回路用节流机构，并且辅助回路具有使制冷剂从箱体下部流出并流入第二辅助回路用节流机构的液体管道，控制机构通过控制第二辅助回路用节流机构的开度，调整流入分离热交换器的第一流路的液态制冷剂量，从而将从压缩机构喷出至气体冷却器的制冷剂的喷出温度控制为规定的目标值，因此能够使箱体内下部的液态制冷剂经由第二辅助回路用节流机构流入分离热交换器的第一流路，使在分离热交换器的第二流路中流动的主回路的制冷剂的过冷增大。

由此，能够提高被运输至主节流机构的制冷剂的液相比例，能够使其在满液状态下流入主节流机构。另外，压缩机构所吸入的制冷剂的温度也将下降，因此最终从压缩机构喷出至气体冷却器的制冷剂的喷出温度也能够降低至目标值，从而能够可靠地实现压缩机构的保护。

此时，如方案10那样，若控制机构基于表示蒸发器中的制冷剂的蒸发温度的指标，以该蒸发温度越高则越降低的方向变更制冷剂的喷出温度的目标值，则尤其在蒸发器中的蒸发温度高的冷藏条件下，能够确保分离热交换器中的主回路的制冷剂的过冷，从而能够稳定地维持冷冻能力。

另外，如方案11那样，若设置使流入主节流机构的制冷剂与流出蒸发器的制冷剂进行热交换的内部热交换器，则能够在内部热交换器中，通过流出蒸发器的低温的制冷剂来冷却流入主节流机构的制冷剂，因此能够减小蒸发器入口的比焓以有效地改善冷冻能力。

尤其，在外界空气温度高的高外界空气温度环境下，经辅助节流机构调整的箱体内的压力与压缩机构的中间压部的压力差消失。在此种情况下，视状况，几乎无法通过在分离热交换器中的第一流路中流动的辅助回路的制冷剂，来对在第二流路中流动的主回路的制冷剂进行过冷，从而无法向主节流机构输送富液的制冷剂，但即使在该状况下，在内部热交换器中通过流出蒸发器的低温的制冷剂，也能够对流入主节流机构的制冷剂进行冷却，从而能够在满液状态下将制冷剂供应至主节流机构，因此能够实现冷冻能力的改善。

尤其，如方案12那样，当使用二氧化碳来作为制冷剂时，能够通过上述各发明来有效地改善冷冻能力，从而能够实现性能的提高。

附图说明

图1是适用本发明的一实施例的冷冻装置的制冷剂回路图。

图2是图1的冷冻装置的控制装置所执行的两级膨胀循环与分离循环的并用循环的P-H线图。

图3是图1的冷冻装置的控制装置所执行的两级膨胀循环的P-H线图。

图4是图1的冷冻装置的控制装置所执行的分离循环的P-H线图。

标号说明

R 冷冻装置

1 制冷剂回路

3 冷冻机单元

4 陈列柜

8、9 制冷剂配管

11 压缩机

15 内部热交换器

15A 第一流路

15B 第二流路

22 制冷剂导入配管

26 中间压吸入配管

28 气体冷却器

29 分离热交换器

29A 第一流路

29B 第二流路

32 气体冷却器出口配管

33 电动膨胀阀(压力调整用节流机构)

36 箱体

37 气体冷却器出口配管

38 主回路

39 电动膨胀阀(主节流机构)

41 蒸发器

42 气体管道

43 电动膨胀阀(第一辅助回路用节流机构)

44 中间压返回配管

45 旁通回路

46 液体管道

47 电动膨胀阀(第二辅助回路用节流机构)

48 辅助回路

50 电磁阀(阀装置)

57 控制装置(控制机构)

具体实施方式

(1)冷冻装置R的结构

以下，参照附图来说明本发明的实施方式。图1是适用本发明的一实施例的冷冻装置R的制冷剂回路图。本实施例中的冷冻装置R具备设置在超市等店铺的设备间等中的冷冻机单元3以及设置在店铺的柜台内的一台或多台(附图中仅示出一台)陈列柜4，这些冷冻机单元3与陈列柜4经由单元出口6与单元入口7，通过制冷剂配管(液管)8及制冷剂配管9连结，从而构成规定的制冷剂回路1。

该制冷剂回路1使用高压侧的制冷剂压力达到其临界压力以上(超临界)的二氧化碳(R744)来作为制冷剂。该二氧化碳制冷剂是对地球环境友善，并且考虑到了可燃性及毒性等的自然制冷剂。另外，作为润滑油的油例如使用矿物油(mineral oil)、烷基苯油、醚油、酯油、PAG(聚烷基乙二醇)等现有的油。

冷冻机单元3具备作为压缩机构的压缩机11。本实施例中，压缩机11为内部中间压型两级压缩式旋转压缩机，包括密闭容器12以及旋转压缩机构部，该旋转压缩机构部包含配置收纳在该密闭容器12的内部空间的上部的作为驱动要素的电动元件13以及配置在该电动元件13的下侧且由其旋转轴驱动的第一(低级侧)旋转压缩元件(第一压缩元件)14及第二(高级侧)旋转压缩元件(第二压缩元件)16。

压缩机11的第一旋转压缩元件14对从制冷剂回路1的低压侧经由制冷剂配管9吸入至压缩机11的低压制冷剂进行压缩，使其升压至中间压后喷出，第二旋转压缩元件16进一步吸入经第一旋转压缩元件14压缩后喷出的中间压的制冷剂，对其进行压缩而使其升压至高压，并向制冷剂回路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13的运转频率，从而能够控制第一旋转压缩元件14及第二旋转压缩元件16的转数。

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14连通的低级侧吸入口17、与密闭容器12内连通的低级侧喷出口18、与第二旋转压缩元件16连通的高级侧吸入口19及高级侧喷出口21。制冷剂导入配管22的一端连接于压缩机11的低级侧吸入口17，其另一端于单元入口7连接于制冷剂配管9。在该制冷剂导入配管22中夹设有内部热交换器15的第二流路15B。

从低级侧吸入口17被吸入第一旋转压缩元件14的低压部的低压(LP：通常运转状态下为2.6MPa左右)的制冷剂气体通过该第一旋转压缩元件14升压至中间压(MP：通常运转状态下为5.5MPa左右)后被喷出至密闭容器12内。由此，密闭容器12内成为中间压(MP)。

并且，中间压喷出配管23的一端连接于将密闭容器12内的中间压的制冷剂气体喷出的压缩机11的低级侧喷出口18，其另一端连接于中冷器(intercooler)24的入口。该中冷器24对从第一旋转压缩元件14喷出的中间压的制冷剂进行气冷，中间压吸入配管26的一端连接于该中冷器24的出口，该中间压吸入配管26的另一端连接于压缩机11的高级侧吸入口19。

从高级侧吸入口19被吸入至第二旋转压缩元件16的中间压(MP)的制冷剂气体由该第二旋转压缩元件16进行第二级压缩后成为高温高压(HP：通常运转状态下为9MPa左右的超临界压力)的制冷剂气体。

并且，高压喷出配管27的一端连接于在压缩机11的第二旋转压缩元件16的高压室侧设置的高级侧喷出口21，其另一端连接于气体冷却器(散热器)28的入口。20是夹设在该高压喷出配管27内的分油器。分油器20使从压缩机11喷出的制冷剂中的油分开，并使其经由油通路25A与电动阀25B返回压缩机11的密闭容器12内。此外，55是检测压缩机11内的油位的浮控开关。

气体冷却器28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28附近，设置有对该气体冷却器28进行气冷的气体冷却器用送风机31。本实施例中，气体冷却器28与上述的中冷器24并列设置，它们配设在同一风路中。

气体冷却器出口配管32的一端连接于气体冷却器28的出口，该气体冷却器出口配管32的另一端连接于作为压力调整用节流机构的电动膨胀阀33的入口。该电动膨胀阀33用于对从气体冷却器28流出的制冷剂进行节流以使其膨胀，并且进行从电动膨胀阀33往上游侧的制冷剂回路1的高压侧压力的调整，其出口经由箱体入口配管34连接于箱体36的上部。

该箱体36是在内部具有规定容积的空间的容积体，箱体出口配管37的一端连接于其下部，该箱体出口配管37的另一端于单元出口6与制冷剂配管8连接。在该箱体出口配管37中夹设有分离热交换器29的第二流路29B，并且，在该分离热交换器29下游侧的箱体出口配管37中，夹设有内部热交换器15的第一流路15A。该箱体出口配管37构成本发明中的主回路38。而且，在内部热交换器15的第一流路15A上，并联连接有旁通回路45，在该旁通回路45中，夹设有作为阀装置的电磁阀50。

另一方面，设置在店铺内的陈列柜4连接于制冷剂配管8及9。在陈列柜4中，设置有作为主节流机构的电动膨胀阀39与蒸发器41，依次连接在制冷剂配管8与制冷剂配管9之间(电动膨胀阀39处于制冷剂配管8侧，蒸发器41处于制冷剂配管9侧)。与蒸发器41相邻地设置有对该蒸发器41送风的未图示的冷气循环用送风机。并且，制冷剂配管9如上所述，经由制冷剂导入配管22连接于与压缩机11的第一旋转压缩元件14连通的低级侧吸入口17。

另一方面，气体管道42的一端连接于贮液器36的上部，该气体管道42的另一端连接于作为第一辅助回路用节流机构的电动膨胀阀43的入口。气体管道42使气态制冷剂从贮液器36上部流出并流入电动膨胀阀43。中间压返回配管44的一端连接于该电动膨胀阀43的出口，其另一端连通于与压缩机11的中间压部相连的、作为中间压区域一例的中间压吸入配管26的中途。在该中间压返回配管44中，夹设有分离热交换器29的第一流路29A。

另外，液体管道46的一端连接于箱体36的下部，该液体管道46的另一端连通于电动膨胀阀43下游侧的中间压返回配管44。另外，在该液体管道46中，夹设有作为第二辅助回路用节流机构的电动膨胀阀47。这些电动膨胀阀43(第一辅助回路用节流机构)与电动膨胀阀47(第二辅助回路用节流机构)构成本申请中的辅助节流机构。另外，液体管道46使液态制冷剂从贮液器36下部流出并流入电动膨胀阀47。并且，这些中间压返回配管44、电动膨胀阀43、47、位于这些电动膨胀阀43、47上游侧的气体管道42及液体管道46构成本发明中的辅助回路48。

根据此种结构，电动膨胀阀33位于气体冷却器28的下游侧且电动膨胀阀39的上游侧。另外，箱体36位于电动膨胀阀33的下游侧且电动膨胀阀39的上游侧。而且，分离热交换器29位于箱体36的下游侧且电动膨胀阀39的上游侧，通过以上所述，构成本实施例中的冷冻装置R的制冷剂回路1。

在该制冷剂回路1的各处安装有各种传感器。即，在高压喷出配管27中安装有高压传感器49，以检测制冷剂回路1的高压侧压力HP(从压缩机11喷出至气体冷却器28的制冷剂的压力即压缩机11的高级侧喷出口21与电动膨胀阀33的入口之间的压力)。另外，在制冷剂导入配管22中安装有低压传感器51，以检测制冷剂回路1的低压侧压力LP(电动膨胀阀39的出口与低级侧吸入口17之间的压力)。另外，在中间压吸入配管26中安装有中间压传感器52，以检测制冷剂回路的1的中间压区域的压力即中间压MP(密闭容器12内与高级侧吸入口19之间、电动膨胀阀43、47的出口以后的中间压返回配管44内的压力)。

另外，在分离热交换器29下游侧的箱体出口配管37中安装有单元出口传感器53，该单元出口传感器53检测箱体36内的压力TP。该箱体36内的压力即为流出冷冻机单元3并从制冷剂配管8流入电动膨胀阀39的制冷剂的压力。另外，在内部热交换器15上游侧的箱体出口配管37中安装有单元出口温度传感器54，以检测流入内部热交换器15的第一流路15A中的制冷剂的温度IT。而且，在内部热交换器15下游侧的制冷剂导入配管22中安装有单元入口温度传感器56，以检测流出内部热交换器15的第二流路15B的制冷剂的温度OT。另外，在与压缩机11的高级侧喷出口21连接的高压喷出配管27中安装有喷出温度传感器61，以检测从压缩机11喷出至气体冷却器29的制冷剂的温度(喷出温度)。

并且，这些传感器49、51、52、53、54、56、61连接于包含微计算机的构成冷冻机单元3的控制机构的控制装置57的输入端，浮控开关55也连接于控制装置57的输入端。另外，在控制装置57的输出端连接有压缩机11的电动元件13、电动阀25B、气体冷却器用送风机31、电动膨胀阀(压力调整用节流机构)33、电动膨胀阀(第一辅助回路用节流机构)43、电动膨胀阀(第二辅助回路用节流机构)47、电磁阀50、电动膨胀阀(主节流机构)39，控制装置57基于各传感器的输出与设定数据等来控制它们。

此外，后文的说明中，假设陈列柜4侧的电动膨胀阀(主节流机构)38及前述的冷气循环用送风机也由控制装置57来进行控制，但它们实际上是经由店铺的主控制装置(未图示)而由与控制装置57协同动作的陈列柜4侧的控制装置(未图示)予以控制。因而，本发明中的控制机构是包含控制装置57及陈列柜4侧的控制装置、前述的主控制装置等在内的概念。

(2)冷冻装置R的动作

基于以上的结构，接下来说明冷冻装置R的动作。当由控制装置57驱动压缩机11的电动元件13时，第一旋转压缩元件14及第二旋转压缩元件16旋转，从低级侧吸入口17向第一旋转压缩元件14的低压部吸入低压(前述的LP：通常运转状态下为2.6MPa左右)的制冷剂气体(二氧化碳)。然后，通过第一旋转压缩元件14使其升压至中间压(前述的MP：通常运转状态下为5.5MPa左右)后喷出至密闭容器12内。由此，密闭容器12内成为中间压(MP)。

然后，密闭容器12内的中间压的制冷剂气体从低级侧喷出口18经过中间压喷出配管23进入中冷器24，在此处经气冷后，经过中间压吸入配管26返回高级侧吸入口19。返回该高级侧吸入口19的中间压(MP)的制冷剂气体被吸入第二旋转压缩元件16，通过该第二旋转压缩元件16进行第二级压缩后成为高温高压(HP：前述的通常运转状态下为9MPa左右的超临界压力)的制冷剂气体，并从高级侧喷出口21喷出至高压喷出配管27。

喷出至高压喷出配管27的制冷剂气体流入分油器20，制冷剂中所含的油被分离。分离出的油通过油通路25A，经过电动阀25B返回密闭容器12内。此外，控制装置57基于浮控开关55所检测的密闭容器12内的油位，控制电动阀25B来调整油的返回量，以维持密闭容器12内的油位。

(2-1)电动膨胀阀33的控制

另一方面，在分油器20中油被分离后的制冷剂气体接下来流入气体冷却器28而经气冷后，经过气体冷却器出口配管32到达电动膨胀阀(压力调整用节流机构)33。该电动膨胀阀33是为了将该电动膨胀阀33上游侧的制冷剂回路1的高压侧压力HP控制为规定的目标值THP(例如前述的9MPa等，如后述那样设定)而设置，基于高压传感器49的输出，由控制装置57控制其开度。

(2-2-1)电动膨胀阀33的启动时开度的设定

这里，控制装置57首先基于表示外界空气温度的指标即高压传感器49的检测压力(高压侧压力HP)来设定冷冻装置R启动时的电动膨胀阀33的开度(启动时开度)。高压传感器49所检测的高压侧压力HP与外界空气温度之间存在相关关系，因此控制装置57能够根据高压侧压力HP判断外界空气温度。并且，在实施例的情况下，控制装置57预先具有表示启动时的高压侧压力HP(外界空气温度)与电动膨胀阀33启动时的开度的关系的数据表，推断启动时的外界空气温度，基于上述数据表，在高压侧压力HP(外界空气温度)越高则越增大，相反，高压侧压力HP越低则越减少的方向(设定在数据表中)上，设定电动膨胀阀33启动时的开度。

由此，当压缩机11在外界空气温度高的环境下启动(冷冻装置R启动)时，能够抑制电动膨胀阀33上游侧的制冷剂回路1的高压侧压力HP异常地上升，实现压缩机11的保护。另外，压缩机11尤其在启动时，高压侧压力HP上升。因此，设置有在规定的较高值(异常的高压)下强制停止压缩机11的保护动作，但通过如上述那样设定电动膨胀阀33的启动时开度，从而也能够抑制或防止强制停止。

此外，在实施例中，控制装置57根据高压传感器49所检测的高压侧压力HP来推断外界空气温度，但不限于此，也可另行设置外界空气温度传感器来直接检测外界空气温度(下同)。

(2-1-2)运转中的高压侧压力HP的目标值THP的设定

而且，控制装置57如上述那样基于表示外界空气温度的指标即高压传感器49的检测压力(高压侧压力HP)来设定前述的目标值THP。此时，控制装置57以高压侧压力HP(外界空气温度)越高则越提高，相反，越低则越降低的方向设定目标值THP。成为此时的高压侧压力HP的目标值THP标准的值为前述的9MPa等。控制装置57根据高压传感器49所检测的高压侧压力HP与目标值THP之差计算出电动膨胀阀33的开度的调整值(步进数)，并加上前述的启动时开度来控制电动膨胀阀33。由此，将高压侧压力HP控制为目标值THP。

此外，此时也可使用预先设定的数据表，还可根据计算式来算出。但是，在难以控制的情况下，也可以如前述那样使用外界空气温度传感器来直接导入外界空气温度。

由此，在外界空气温度高的环境下，电动膨胀阀33上游侧的高压侧压力HP在运转中的目标值THP变高，在外界空气温度低的环境下，目标值THP变低。即，在因高外界空气温度的影响而高压侧压力HP变高的状况下，其目标值THP变高，因此能够防止电动膨胀阀33的开度过度变大而箱体36内的压力变得过高的问题。相反，在因低外界空气温度而高压侧压力HP变低的状况下，目标值THP也变低，因此也能够防止电动膨胀阀33的开度过度变小而流入箱体36的制冷剂量减少的问题。

并且，通过这些措施，无论伴随季节变迁的外界空气温度的变化如何，均能够适当地控制电动膨胀阀33的开度，良好地实现确保冷冻装置R的冷冻能力与保护压缩机11的这两者。

(2-1-3)利用高压侧压力HP的上限值MHP的控制

此外，当如上所述那样进行控制时，当因设置环境或负载的影响而导致电动膨胀阀33上游侧的高压侧压力HP上升到规定的上限值MHP(例如11MPa等)时，控制装置57使电动膨胀阀33的开度增大规定步。通过该开度的增大，高压侧压力HP朝向下降的方向，因此能够始终将高压侧压力HP维持为上限值MHP以下。由此，能够恰当地抑制电动膨胀阀33上游侧的高压侧压力HP的异常上升以可靠地进行压缩机11的保护，从而能够将因异常的高压造成的前述的压缩机11的强制停止(保护动作)避免于未然。

从气体冷却器28流出的超临界状态的制冷剂气体经该电动膨胀阀33节流而膨胀，从而液化，并经过箱体入口配管34从上部流入箱体36内，从而一部分蒸发。该箱体36起到如下作用：暂时存储、分离流出电动膨胀阀33的液态/气态的制冷剂的作用，以及吸收冷冻装置R的高压侧压力(此时为到箱体36上游侧的压缩机11的高压喷出配管27为止的区域)的压力变化或制冷剂循环量的变动的作用。贮存在该箱体36内下部的液态制冷剂从箱体出口配管37流出(主回路38)，并在分离热交换器29的第二流路29B中通过如上所述那样流经第一流路29A(辅助回路48)的制冷剂而冷却(过冷)后，进一步在内部热交换器15的第一流路15A中通过流经第二流路15B的制冷剂而冷却，随后，从冷冻机单元3流出并从制冷剂配管8流入电动膨胀阀(主节流机构)39。此外，电磁阀50的动作将在后文叙述。

流入电动膨胀阀39的制冷剂在此处经节流而膨胀，从而液体成分进一步增加，并流入蒸发器41而蒸发。通过由其带来的吸热作用来发挥冷却效果。控制装置57基于检测蒸发器41的入口侧与出口侧的温度的未图示的温度传感器的输出，控制电动膨胀阀39的开度以将蒸发器41中的制冷剂的过热度调整为适当值。从蒸发器41流出的低温的气态制冷剂从制冷剂配管9返回冷冻机单元3，并在内部热交换器15的第二流路15B中对流经第一流路15A的制冷剂进行冷却后，经过制冷剂导入配管22被吸入至与压缩机11的第一旋转压缩元件14连通的低级侧吸入口17。以上为主回路38的流动。

(2-2)电动膨胀阀43的控制

接下来说明辅助回路48的流动。如前所述，在与箱体36的上部连接的气体管道42上，连接有电动膨胀阀43(第一辅助回路用节流机构)，气态制冷剂从箱体36上部经由该电动膨胀阀43流出，并流入分离热交换器29的第一流路29A。

贮存在箱体36内上部的气态制冷剂因箱体36内的蒸发而温度下降。该箱体36内上部的气态制冷剂从连接于上部的构成辅助回路48的气体管道42流出，经过电动膨胀阀43节流后，流入分离热交换器29的第一流路29A。在其中对流经第二流路29B的制冷剂进行冷却后，经过中间压返回配管44汇流至中间压吸入配管26，并被吸入至压缩机11的中间压部。

另外，电动膨胀阀43除了对从箱体36的上部流出的制冷剂进行节流的功能以外，还发挥将箱体36内的压力(流入电动膨胀阀39的制冷剂的压力)调整为规定的目标值SP的作用。并且，控制装置57基于单元出口传感器53的输出来控制电动膨胀阀43的开度。这是以为，若电动膨胀阀43的开度增大，则来自箱体36内的气态制冷剂的流出量增大，箱体36内的压力下降。

实施例中，该目标值SP被设定为比高压侧压力HP低且比中间压MP高的例如6MPa。并且，控制装置57根据单元出口传感器53所检测的箱体36内的压力TIP(流入电动膨胀阀39的制冷剂的压力)与目标值SP之差算出电动膨胀阀39的开度的调整值(步进数)，并加上后述的启动时开度而将箱体36内的压力TIP(流入电动膨胀阀39的制冷剂的压力)控制为目标值SP。即，在箱体36内的压力TIP较目标值SP上升的情况下，使电动膨胀阀43的开度增大以使气态制冷剂从箱体36内流出至气体管道42，相反地，在较目标值SP下降的情况下，使开度缩小以朝关闭的方向控制。

(2-2-1)电动膨胀阀43的启动时开度的设定

在此，控制装置57基于表示外界空气温度的指标即高压传感器49的检测压力(高压侧压力HP，或者如前所述那样设置有外界空气温度传感器时，直接检测出的外界空气温度)来设定冷冻装置R启动时的电动膨胀阀43的开度(启动时开度)。在实施例的情况下，与前述同样，控制装置57预先具有表示启动时的高压侧压力HP(外界空气温度)与电动膨胀阀43启动时的开度的关系的数据表。

然后，控制装置57推断启动时的外界空气温度，基于上述数据表，在高压侧压力HP(外界空气温度)越高则越增大，相反，高压侧压力HP越低在越减少的方向(数据表中所设定)上，设定电动膨胀阀43的启动时的开度。由此，能够抑制在外界空气温度高的环境下启动时的箱体36内压力的上升，从而防止流入电动膨胀阀39的制冷剂的压力上升。

此外，实施例中，如上所述，将箱体36内的压力TIP(流入电动膨胀阀39的制冷剂的压力)的目标值SP固定控制为6MPa，但也可与电动膨胀阀33的情况同样，基于表示外界空气温度的指标即高压传感器49的检测压力(高压侧压力HP)来设定目标值SP。此时，以高压侧压力HP(外界空气温度)越高则越提高，相反，越低则越降低的方向设定目标值SP。

因此，在外界空气温度高的环境下，流入电动膨胀阀39的制冷剂的压力在运转中的目标值SP变高，在外界空气温度低的环境下，目标值SP变低。即，在因高外界空气温度的影响而压力变高的状况下，流入电动膨胀阀39的制冷剂的压力的目标值SP变高，因此能够防止电动膨胀阀43的开度过度变大而制冷剂过度流入辅助回路48的问题。相反，在因低外界空气温度而压力变低的状况下，流入电动膨胀阀39的制冷剂的压力的目标值SP也变低，因此能够防止电动膨胀阀43的开度变得过小而流入辅助回路48的制冷剂量过度减少的问题。通过这些措施，无论伴随季节变迁的外界空气温度的变化如何，均能够适当地控制电动膨胀阀43的开度，恰当地调整流经辅助回路48的制冷剂量。

(2-2-2)利用箱体内压力TIP的规定值MTIP的控制

此外，当如上所述那样进行控制时，当因设置环境或负载的影响而箱体36内压力TIP(流入电动膨胀阀39的制冷剂的压力)上升至规定的规定值MTIP(例如7MPa等)时，控制装置57使电动膨胀阀43的开度增大规定步。通过该开度的增大，箱体36内压力TIP朝向下降的方向，因此能够始终将压力TIP维持为规定值MTIP以下，从而能够可靠地实现抑制高压侧压力变动的影响与抑制被运输至电动膨胀阀39的制冷剂的压力的效果。

(2-3)电动膨胀阀47的控制

另外，如前所述，在与箱体36的下部连接的液体管道46上，连接有电动膨胀阀47(第二辅助回路用节流机构)，液态制冷剂从箱体36下部经由该电动膨胀阀47流出，并与来自气体管道42的气态制冷剂汇流而流入分离热交换器29的第一流路29A。

即，贮存在箱体36内下部的液态制冷剂从连接于下部的构成辅助回路48的液体管道46流出，并经过电动膨胀阀47而节流后，流入分离热交换器29的第一流路29A并在此处蒸发。利用此时的吸热作用，使流经第二流路29B的制冷剂的过冷增大后，经过中间压返回配管44汇流至中间压吸入配管26，并被吸入至压缩机11的中间压部。

这样，电动膨胀阀47对从箱体36的下部流出的液态制冷剂进行节流以使其在热交换器29的第一流路29A中蒸发，从而对流入第二流路29B的主回路38的制冷剂进行过冷，而控制装置57通过控制电动膨胀阀47的开度，从而对流入热交换器29的第一流路29A中的液态制冷剂的量进行调整。

若分离热交换器29中的主回路38的制冷剂的过冷量增大，则被运输至电动膨胀阀39的制冷剂的液相比例变高，因此满液状态的制冷剂流入电动膨胀阀39，由此，压缩机11所吸入的制冷剂的温度也将下降。并且，最终从压缩机11喷出至气体冷却器28的制冷剂的喷出温度也将下降。

因此，控制装置57基于喷出温度传感器61所检测的从压缩机11喷出至气体冷却器29的制冷剂的温度(喷出温度)来控制电动膨胀阀47的开度，由此来调整流入分离热交换器29的第一流路的液态制冷剂的量，将从压缩机11喷出至气体冷却器28的制冷剂的喷出温度控制为规定的目标值TDT。即，当实际的喷出温度高于目标值TDT时，使电动膨胀阀47的开度增大，当实际的喷出温度低于目标值TDT时，使电动膨胀阀47的开度缩小。由此，将压缩机11的制冷剂的喷出温度维持为目标值TDT，实现压缩机11的保护。

此时，控制装置57基于表示蒸发器41中的制冷剂的蒸发温度的指标即低压传感器51的检测压力(低压侧压力LP)，以低压侧压力LP(蒸发温度)越高则越降低、越低则越提高的方向变更压缩机11的制冷剂的喷出温度的目标值TDT。例如，当蒸发温度低于-20℃时，将目标值TDT设为+70℃，当蒸发温度为-20℃以上时，将目标值TDT变更为+100℃。

由此，尤其在蒸发器41中的蒸发温度高的冷藏条件(冷藏陈列柜等)下，能够确保分离热交换器29的第二流路29B中的主回路38的制冷剂的过冷，从而能够稳定地维持冷冻能力。

(2-4)每个外界空气温度的冷冻装置R的实际动作

接下来，使用图2～图4的P-H线图，说明每个外界空气温度下的冷冻装置R的实际的动作状况。

(2-4-1)中间期

图2表示例如外界空气温度为+25℃左右的中间期的环境的情况。如前所述，控制装置57控制电动膨胀阀33的开度，将该电动膨胀阀33上游侧的高压侧压力HP控制为目标值THP，控制电动膨胀阀43的开度，以调整从气体管道42流出的气态制冷剂的量，将箱体36内的压力TIP(流入电动膨胀阀39的制冷剂的压力)控制为目标值SP。而且，控制电动膨胀阀47的开度，调整从液体管道46流出的液态制冷剂的量，将压缩机11的制冷剂的喷出温度调整为目标值TDT。

以图2中的X1～X2下降的线表示由电动膨胀阀33造成的减压。X2的压力(箱体36内的压力TIP)由电动膨胀阀43调整为目标值SP。在该X2上，从箱体36区分液态/气态，从X2朝左的线表示流向主回路38的电动膨胀阀39的液态制冷剂的过冷。并且，同样在X3上，经电动膨胀阀39节流而压力下降(在图3也同样)。

在中间期，中间压MP变低，因此在与经电动膨胀阀43调整的箱体36内的压力TIP之间形成差异。由此，在分离热交换器29中，能够确保主回路38的制冷剂的过冷所需的热交换量，因此制冷剂回路1成为两级膨胀循环与所谓的分离循环的并用循环。

(2-4-2)高外界空气温时(夏季等)

图3表示例如外界空气温度为+30℃以上的环境(夏季等)的情况。在此种高外界空气温时，中间压MP变高，与箱体36内的压力TIP之差消失，因此分离热交换器29中的热交换量变少，从而无法确保主回路38的制冷剂的过冷。另外，由于高压侧压力HP容易变高，因此为了抑制其变高，电动膨胀阀33的开度较上述中间期增大(控制装置57的控制)。

因此，朝向箱体36内的制冷剂流入量增加，但控制装置57为了抑制箱体36内的压力TIP(流入电动膨胀阀39的制冷剂的压力)的上升，而使电动膨胀阀43的开度增大。因此，返回压缩机11的中间压部(中间压吸入配管26)的制冷剂的量增加，因此中间压MP上升。因而，分离热交换器29中的主回路38的制冷剂的过冷效果将减少，制冷剂回路1成为所谓的两级膨胀循环。

为了补充该分离热交换器29中的热交换量的下降，设置有内部热交换器15，将在后文对其进行叙述。

(2-4-3)低外界空气温时(冬季等)

接下来，图4表示例如外界空气温度下降到+20℃以下的环境(冬季)的情况。在此种低外界空气温时，高压侧压力HP变低，但如前所述，目标值THP也变低，因此电动膨胀阀33的开度成为接近全开的状态。因此，箱体36内的压力TIP成为接近高压侧压力HP的压力，箱体36的效果变小，但由于低外界空气温，流出气体冷却器28的制冷剂变得容易液化，因此经过电动膨胀阀33进入箱体36的制冷剂几乎全部液化，箱体36内成为存储有大量液态制冷剂的状态。

因此，电动膨胀阀43、47中，液态制冷剂受到节流，从而在分离热交换器29的第一流路29A中蒸发，因此分离热交换器29的效果变大，主回路38(第二流路29B)的制冷剂得以过冷，制冷剂回路1成为分离循环。

(2-5)内部热交换器15的功能

接下来，说明控制装置57对电磁阀50的控制。如前所述，在内部热交换器15中，通过流经第二流路15B的从蒸发器41流出的低温的制冷剂，能够对流经第一流路15A并流入主节流机构39的制冷剂进行冷却，因此能够进一步减小蒸发器41入口的比焓，从而能够更有效地改善冷冻能力。

尤其，在图3所示的外界空气温度高的高外界空气温度环境下，如前所述，由电动膨胀阀43调整为目标值SP的箱体36内的压力TIP(图3的X2的压力)与进入压缩机11的中间压吸入配管26的中间压(MP)的压力差消失。在此种情况下，电动膨胀阀43如前所述那样开度增大，因此处于如下状况：几乎无法通过根据情况在分离热交换器29中的第一流路29A中流动的辅助回路49的制冷剂，来对流经第二流路29B的主回路38的制冷剂进行过冷。

在此种状况下，经过分离热交换器29的第二流路29B到达电动膨胀阀39的制冷剂的状态处于图3中以X3所示的大致饱和液线上，成为液体少的几乎完全为气体的状态。因此，经电动膨胀阀39节流的制冷剂的压力将从图3的X3开始下降。这样，以下边所示的焓差变小，冷冻能力下降。

但是，在实施例中，在内部热交换器15中，通过从蒸发器41流出的低温的制冷剂，对流入电动膨胀阀39的制冷剂进行冷却，从而能够如图3中的虚线所示，过冷至饱和液线左侧的过冷区域(X4所示)，因此能够在富液的满液状态将制冷剂供应至电动膨胀阀39，在该状况下也能够实现冷冻能力的改善。

(2-6)电磁阀50的控制

另一方面，在冷冻装置R的下拉等时，有时会因流入电动膨胀阀39的制冷剂而导致从蒸发器41流出的制冷剂的温度变高。因此，控制装置57基于单元出口温度传感器54所检测的流入内部热交换器15的第一流路15A的制冷剂的温度IT与单元入口温度传感器56所检测的流出内部热交换器15的第二流路15B的制冷剂的温度OT，当IT＜OT时，打开电磁阀50(IT≥OT时，电磁阀50关闭)。

由此，制冷剂绕过内部热交换器15的第一流路15A而流入旁通回路45，并流入电动膨胀阀39，因此能够将由从蒸发器41流出的制冷剂反过来对流入电动膨胀阀39的制冷剂进行加热的问题消除于未然。

此外，在实施例中，在内部热交换器15的第一流路15A上并联连接有旁通回路45，但并不限于此，也可在第二流路15B上并联设置有旁通回路与电磁阀。

如以上所详述的，本发明中，冷冻装置包括：电动膨胀阀33，连接于气体冷却器28下游侧且电动膨胀阀39上游侧的制冷剂回路1；箱体36，连接于该电动膨胀阀33下游侧且电动膨胀阀39上游侧的制冷剂回路1；分离热交换器29，设置在该箱体36下游侧且电动膨胀阀39上游侧的制冷剂回路1；辅助回路48，使箱体36内的制冷剂经由电动膨胀阀43或电动膨胀阀47流入分离热交换器29的第一流路29A后，吸入至压缩机11的中间压部；以及主回路38，使制冷剂从箱体36下部流出并流入分离热交换器29的第二流路29B，与流经第一流路29A的制冷剂进行热交换后流入电动膨胀阀39，因此能够使在构成辅助回路48的分离热交换器29的第一流路29A中流动的制冷剂在电动膨胀阀43、47中膨胀，对在构成主回路38的分离热交换器29的第二流路29B中流动的制冷剂进行过冷，从而能够减小蒸发器41入口的比焓而有效地改善冷冻能力。

另外，在分离热交换器29的第一流路29A中流动的制冷剂返回压缩机11的中间压部，因此被吸入至压缩机11的低压部的制冷剂量减少，用于从低压压缩至中间压的压缩机11中的压缩工作量减少。其结果，压缩机11中的压缩动力下降而性能系数提高。

而且，通过在电动膨胀阀33中膨胀而液化的制冷剂的一部分在箱体36内蒸发，成为温度下降的气态制冷剂，剩余的成为液态制冷剂而暂时存储在箱体36内下部。然后，该箱体36内下部的液态制冷剂经过构成主回路38的分离热交换器29的第二流路29B流入电动膨胀阀39，因此能够在满液状态下使制冷剂流入电动膨胀阀39，尤其能够实现蒸发器41中的蒸发温度高的冷藏条件下的冷冻能力的提高。另外，还具有利用箱体36来吸收制冷剂回路1内的循环制冷剂量的变动的效果，因此制冷剂填充量的误差也被吸收。

尤其，通过控制装置57来控制电动膨胀阀33，借助该电动膨胀阀33来调整该电动膨胀阀33上游侧的制冷剂回路1的高压侧压力HP，因此能够将从压缩机11喷出制冷剂的高压侧压力HP变高而压缩机11的运转效率下降、或者对压缩机11造成损伤的问题避免于未然。

此时，控制装置57基于表示外界空气温度的指标，以外界空气温度越高则越增大的方向设定电动膨胀阀33启动时的开度，由此，能够抑制在外界空气温度高的环境下启动时的高压侧压力HP的上升，从而实现压缩机11的保护。

另外，控制装置57通过控制电动膨胀阀33的开度，从而将该电动膨胀阀33上游侧的制冷剂回路1的高压侧压力HP控制为规定的目标值THP，并且基于表示外界空气温度的指标，以外界空气温度越高则越提高的方向设定高压侧压力HP的目标值THP，因此，在外界空气温度高的环境下，电动膨胀阀33上游侧的高压侧压力HP在运转中的目标值THP变高，在外界空气温度低的环境下，目标值THP变低。

由此，在因高外界空气温度的影响而高压侧压力HP变高的状况下，该目标值THP变高，因此能够防止电动膨胀阀33的开度过度变大而箱体36内压力变得过高的问题。相反，在因低外界空气温度而高压侧压力HP变低的状况下，目标值THP也变低，因此能够防止电动膨胀阀33的开度过度变小而流入箱体36的制冷剂量减少的问题。

通过这些措施，无论伴随季节变迁的外界空气温度的变化如何，均能够适当地控制电动膨胀阀33的开度，良好地同时实现冷冻能力的确保与压缩机11的保护。

而且，控制装置57在电动膨胀阀33上游侧的制冷剂回路1的高压侧压力HP上升到规定的上限值MHP时，使电动膨胀阀33的开度增大，因此能够始终将高压侧压力HP维持为上限值MHP以下。由此，能够恰当地抑制电动膨胀阀33上游侧的高压侧压力HP的异常上升而可靠地进行压缩机11的保护，从而能够将因异常的高压造成的压缩机11的停止(保护动作)避免于未然。

另外，设置电动膨胀阀43，并且辅助回路48具有使制冷剂从箱体36上部流出并流入电动膨胀阀43的气体管道42，控制装置57通过电动膨胀阀43来调整流入电动膨胀阀39的制冷剂的压力TIP，因此能够通过该电动膨胀阀43来抑制高压侧压力HP变动的影响，从而能够控制被运输至电动膨胀阀39的制冷剂的压力TIP。

另外，通过借助电动膨胀阀43来降低流入电动膨胀阀39的制冷剂的压力TIP，从而能够使用耐压强度低的配管来作为到达电动膨胀阀39的配管。由此，能够实现施工性或施工成本的改善。

尤其，通过从箱体36上部经由电动膨胀阀43抽出低温的气体，从而箱体36内的压力下降。由此，在箱体36内温度下降，因此能够产生制冷剂的冷凝作用，从而能够在该箱体36内有效地贮存液体状态的制冷剂。

此时，控制装置57基于表示外界空气温度的指标，以外界空气温度越高则越增大的方向设定电动膨胀阀43启动时的开度，从而能够抑制在外界空气温度高的环境下启动时的箱体36内压力的上升，防止流入电动膨胀阀39的制冷剂的压力上升。

另外，若控制装置57通过控制电动膨胀阀43的开度，从而将流入电动膨胀阀39的制冷剂的压力TIP控制为规定的目标值SP，并且基于表示外界空气温度的指标，以外界空气温度越高则越提高的方向设定流入电动膨胀阀39的制冷剂的压力的目标值SP，则在外界空气温度高的环境下，流入电动膨胀阀39的制冷剂的压力TIP在运转中的目标值SP变高，而在外界空气温度低的环境下目标值SP变低。

由此，在因高外界空气温度的影响而压力变高的状况下，流入电动膨胀阀39的制冷剂的压力TIP的目标值SP变高，因此能够防止电动膨胀阀43的开度过度变大而制冷剂过度流经辅助回路48的问题。相反，在因低外界空气温度而压力变低的状况下，流入电动膨胀阀39的制冷剂的压力TIP的目标值SP也变低，因此能够防止电动膨胀阀43的开度变得过小而流入辅助回路48的制冷剂量过度减少的问题。通过这些措施，无论伴随季节变迁的外界空气温度的变化如何，均能够适当地控制电动膨胀阀43的开度，准确地调整流经辅助回路48的制冷剂量。

而且，控制装置57在流入电动膨胀阀39的制冷剂的压力上升到规定的规定值MTIP时，使电动膨胀阀43的开度增大，因此能够将运输至电动膨胀阀39的制冷剂的压力TIP始终维持为规定值MTIP以下，从而能够可靠地实现高压侧压力变动的影响抑制与被运输至电动膨胀阀39的制冷剂的压力抑制效果。

另外，设置电动膨胀阀47，并且辅助回路48具有使制冷剂从箱体36下部流出并流入电动膨胀阀47的液体管道46，控制装置57通过控制电动膨胀阀47的开度，调整流入分离热交换器29的第一流路29A的液态制冷剂量，从而将从压缩机11喷出至气体冷却器28的制冷剂的喷出温度控制为规定的目标值TDT，因此能够使箱体36内下部的液态制冷剂经由电动膨胀阀47流入分离热交换器29的第一流路29A，使在分离热交换器29的第二流路29B中流动的主回路38的制冷剂的过冷增大。

由此，能够提高被运输至电动膨胀阀39的制冷剂的液相比例，能够使其在满液状态下流入电动膨胀阀39。另外，压缩机11所吸入的制冷剂的温度也将下降，因此最终从压缩机11喷出至气体冷却器28的制冷剂的喷出温度也能够降低至目标值TDT，从而能够可靠地实现压缩机11的保护。

此时，控制装置57基于表示蒸发器41中的制冷剂的蒸发温度的指标，以该蒸发温度越高则越降低的方向变更制冷剂的喷出温度的目标值TDT，因此，尤其在蒸发器41中的蒸发温度高的冷藏条件下，能够确保分离热交换器29中的主回路38的制冷剂的过冷，从而能够稳定地维持冷冻能力。

另外，设置使流入电动膨胀阀39的制冷剂与流出蒸发器41的制冷剂进行热交换的内部热交换器15，在内部热交换器15中，能够通过流出蒸发器41的低温的制冷剂来冷却流入电动膨胀阀39的制冷剂，因此能够减小蒸发器41入口的比焓以有效地改善冷冻能力。

尤其，在外界空气温度高的高外界空气温度环境下，经电动膨胀阀43调整的箱体36内的压力与压缩机11的中间压MP的压力差消失。在此种情况下，视状况，几乎无法通过在分离热交换器29中的第一流路29A中流动的辅助回路48的制冷剂，来对在第二流路29B中流动的主回路38的制冷剂进行过冷，从而无法向电动膨胀阀39输送富液的制冷剂，但即使在该状况下，在内部热交换器15中通过流出蒸发器41的低温的制冷剂，也能够对流入电动膨胀阀39的制冷剂进行冷却，从而能够在满液状态下将制冷剂供应至电动膨胀阀39，因此能够实现冷冻能力的改善。尤其，如实施例那样，当使用二氧化碳来作为制冷剂时，能够通过本发明来有效地改善冷冻能力，从而能够实现性能的提高。

Claims (12)

1.冷冻装置，由压缩机构、气体冷却器、主节流机构及蒸发器构成制冷剂回路，且高压侧达到超临界压力，该冷冻装置包括：

压力调整用节流机构，连接于所述气体冷却器下游侧且所述主节流机构上游侧的所述制冷剂回路；

箱体，连接于该压力调整用节流机构下游侧且所述主节流机构上游侧的所述制冷剂回路；

分离热交换器，设置在该箱体下游侧且所述主节流机构上游侧的所述制冷剂回路；

辅助回路，使所述箱体内的制冷剂经由辅助节流机构流入所述分离热交换器的第一流路后，吸入至所述压缩机构的中间压部；

主回路，使制冷剂从所述箱体下部流出并流入所述分离热交换器的第二流路，与流经所述第一流路的制冷剂进行热交换后流入所述主节流机构；以及

控制机构，控制所述压力调整用节流机构，

其中，该控制机构通过所述压力调整用节流机构，调整该压力调整用节流机构上游侧的所述制冷剂回路的高压侧压力。

2.如权利要求1所述的冷冻装置，

所述控制机构基于表示外界空气温度的指标，以外界空气温度越高则越增大的方向设定所述压力调整用节流机构启动时的开度。

3.如权利要求1或权利要求2所述的冷冻装置，

所述控制机构通过控制所述压力调整用节流机构的开度，从而将该压力调整用节流机构上游侧的所述制冷剂回路的高压侧压力控制为规定的目标值，

并且基于表示外界空气温度的指标，以外界空气温度越高则越提高的方向设定所述高压侧压力的目标值。

4.如权利要求1或2所述的冷冻装置，

所述控制机构在所述压力调整用节流机构上游侧的所述制冷剂回路的高压侧压力上升到规定的上限值时，使所述压力调整用节流机构的开度增大。

5.如权利要求1或权利要求2所述的冷冻装置，

所述辅助节流机构具有第一辅助回路用节流机构，

并且所述辅助回路具有使制冷剂从所述箱体上部流出并流入所述第一辅助回路用节流机构的气体管道，

所述控制机构通过所述第一辅助回路用节流机构来调整流入所述主节流机构的制冷剂的压力。

6.如权利要求5所述的冷冻装置，

所述控制机构基于表示外界空气温度的指标，以外界空气温度越高则越增大的方向设定所述第一辅助回路用节流机构启动时的开度。

7.如权利要求5所述的冷冻装置，

所述控制机构通过控制所述第一辅助回路用节流机构的开度，从而将流入所述主节流机构的制冷剂的压力控制为规定的目标值，

并且，基于表示外界空气温度的指标，以外界空气温度越高则越提高的方向设定流入所述主节流机构的制冷剂的压力的目标值。

8.如权利要求5所述的冷冻装置，

所述控制机构在流入所述主节流机构的制冷剂的压力上升到规定的规定值时，使所述第一辅助回路用节流机构的开度增大。

9.如权利要求1或2所述的冷冻装置，

所述辅助节流机构具有第二辅助回路用节流机构，

并且所述辅助回路具有使制冷剂从所述箱体下部流出并流入所述第二辅助回路用节流机构的液体管道，

所述控制机构通过控制所述第二辅助回路用节流机构的开度，调整流入所述分离热交换器的第一流路的液态制冷剂量，从而将从所述压缩机构喷出至所述气体冷却器的制冷剂的喷出温度控制为规定的目标值。

10.如权利要求9所述的冷冻装置，

所述控制机构基于表示所述蒸发器中的制冷剂的蒸发温度的指标，以该蒸发温度越高则越降低的方向变更所述制冷剂的喷出温度的目标值。

11.如权利要求1或2所述的冷冻装置，包括：

内部热交换器，使流入所述主节流机构的制冷剂与流出所述蒸发器的制冷剂进行热交换。

12.如权利要求1或2所述的冷冻装置，

使用二氧化碳来作为所述制冷剂。