CN108603696B - 冷冻装置 - Google Patents

Abstract

本发明的冷冻装置在使用二氧化碳制冷剂的情况下确保冷冻能力。在由具有由同一旋转轴驱动的第一旋转压缩元件(14)和第二旋转压缩元件(16)的压缩机(11)、气体冷却器(28)、電磁膨胀阀(39)、蒸发器(41)构成制冷剂回路的冷冻装置R中，具备：电动膨胀阀(33)、箱体(36)、分离热交换器(29)、电动膨胀阀(43)、电动膨胀阀(47)、辅助回路(48)、主回路(38)、控制装置(57)、辅助压缩机(60)。压缩机(11)与辅助压缩机(60)并联设置。通过了分离热交换器(29)的第一流路(29A)的制冷剂流入到辅助压缩机(60)及压缩机(11)的中间压部。

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、蒸发器构成制冷剂回路的冷冻装置。

背景技术

以往，在冷冻装置中，由压缩机构、气体冷却器、节流机构、蒸发器等构成冷冻循环，经压缩机构压缩的制冷剂在气体冷却器中散热，之后在节流机构中减压，在蒸发器中蒸发。而且，利用此时的制冷剂的蒸发来冷却周围的空气。

近年来，这种冷冻装置中，因自然环境问题等而逐渐不能再使用氟利昂系制冷剂用。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代替品的冷冻装置。已知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得到优异的加热作用的二氧化碳制冷剂，在此情况下，还开发了以下方案：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)。

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

发明内容

发明要解决的问题

但是，在使用上述的二氧化碳制冷剂的冷冻装置中，例如在设置于陈列柜等中的蒸发器中利用吸热作用来对柜内进行冷却，但有时由于外部空气温度(气体冷却器侧的热源温度)较高等原因，气体冷却器出口的制冷剂温度变高。在该情况下，蒸发器入口的比焓变大，所以冷冻能力明显下降。

本发明的目的在于提供能够在使用二氧化碳制冷剂的情况下确保冷冻能力的冷冻装置。

解决问题的方案

本发明的冷冻装置中，由具有由同一旋转轴驱动的第一旋转压缩元件和第二旋转压缩元件的压缩机构、气体冷却器、主节流机构、蒸发器构成制冷剂回路，且使用二氧化碳制冷剂，该冷冻装置中，具备：压力调整用节流机构，连接于所述气体冷却器的下游侧且所述主节流机构的上游侧的所述制冷剂回路，并调整从所述气体冷却器流出的制冷剂的压力；箱体，连接于所述压力调整用节流机构的下游侧且所述主节流机构的上游侧的所述制冷剂回路；分离热交换器，设置于所述箱体的下游侧且所述主节流机构的上游侧的所述制冷剂回路，具有第一流路和第二流路；以及主回路，使从所述箱体流出的制冷剂流入到所述分离热交换器的所述第二流路并与在所述第一流路中流过的制冷剂热交换后，使在所述第二流路的下游侧分流出的制冷剂中的另一股流入至所述主节流机构，所述冷冻装置的特征在于，还具备：辅助压缩机构，与所述压缩机构并联设置；第一辅助节流机构，调整从设置于所述箱体的第一高度的配管流出的制冷剂的压力；第二辅助节流机构，调整从设置于比所述第一高度低的位置的配管流出，并在通过了所述分离热交换器的所述第二流路之后，在所述第二流路的下游侧分流出的制冷剂中的一股的压力；辅助回路，使由所述第一辅助节流机构调整了压力的制冷剂和由所述第二辅助节流机构调整了压力的制冷剂混合而得到的制冷剂，流入到所述分离热交换器的所述第一流路后，吸入至所述压缩机构的中间压部及所述辅助压缩机构；以及控制机构，控制所述压缩机构、所述辅助压缩机构、所述主节流机构、所述压力调整用节流机构、所述第一辅助节流机构、以及所述第二辅助节流机构的动作。

本发明的冷冻装置中，由具有由同一旋转轴驱动的第一旋转压缩元件和第二旋转压缩元件的压缩机构、气体冷却器、主节流机构、蒸发器构成制冷剂回路，且使用二氧化碳制冷剂，该冷冻装置中，具备：压力调整用节流机构，连接于所述气体冷却器的下游侧且所述主节流机构的上游侧的所述制冷剂回路，并调整从所述气体冷却器流出的制冷剂的压力；膨胀机构，连接于所述气体冷却器的下游侧且所述主节流机构的上游侧的所述制冷剂回路，与所述压力调整用节流机构并联地设置，使从所述气体冷却器中流出后分流出的制冷剂膨胀并且回收膨胀能；箱体，连接于所述压力调整用节流机构及所述膨胀机构的下游侧且所述主节流机构的上游侧的所述制冷剂回路；分离热交换器，设置于所述箱体的下游侧且所述主节流机构的上游侧的所述制冷剂回路，具有第一流路和第二流路；以及主回路，使从所述箱体流出的制冷剂流入到所述分离热交换器的第二流路并与在所述第一流路中流过的制冷剂热交换后，使在所述第二流路的下游侧分流出的制冷剂中的另一股流入至所述主节流机构，所述冷冻装置的特征在于，还具备：辅助压缩机构，与所述压缩机构并联设置；第一辅助节流机构，调整从设置于所述箱体的第一高度的配管流出的制冷剂的压力；第二辅助节流机构，调整从设置于比所述第一高度低的位置的配管流出，并在通过了所述分离热交换器的所述第二流路之后，在所述第二流路的下游侧分流出的制冷剂中的一股的压力；辅助回路，使由所述第一辅助节流机构调整了压力的制冷剂和由所述第二辅助节流机构调整了压力的制冷剂混合而得到的制冷剂，流入到所述分离热交换器的所述第一流路后，吸入至所述压缩机构的中间压部及所述辅助压缩机构；以及控制机构，控制所述压缩机构、所述辅助压缩机构、所述主节流机构、所述压力调整用节流机构、所述第一辅助节流机构、所述第二辅助节流机构、以及所述膨胀机构的动作，由所述膨胀机构所回收的膨胀能被使用于所述辅助压缩机构的压缩动作中。

发明效果

根据本发明，能够在使用二氧化碳制冷剂的情况下确保冷冻能力。

附图说明

图1是适用了本发明的一实施例的冷冻装置的制冷剂回路图。

图2是表示高温期的环境中的不具备辅助压缩机的冷冻装置的动作状态的P-H线图。

图3是表示高温期的环境中的冷冻装置的动作状态的P-H线图。

图4是具有与图1不同的结构的冷冻装置的制冷剂回路图。

图5是表示低温期的环境中的冷冻装置的动作状态的P-H线图。

图6是具有与图1不同的结构的冷冻装置的制冷剂回路图。

图7是适用了本发明的一实施例的冷冻装置的制冷剂回路图。

图8是表示高温期的环境中的冷冻装置的动作状态的P-H线图。

图9是表示高温期的环境中的不具备辅助压缩机的冷冻装置的动作状态的P-H线图。

图10是具有与图7不同的结构的冷冻装置的制冷剂回路图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

<实施方式1>

首先，对本发明的实施方式1进行说明。

(1)冷冻装置R的结构

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可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。图1所示的各箭头表示二氧化碳制冷剂的流动。

冷冻机单元3具备压缩机11(压缩机构的一例)。压缩机11例如是内部中间压型两级压缩式旋转压缩机。该压缩机11具备密封容器12和旋转压缩机构部。旋转压缩机构部包含：容纳在密封容器12的内部空间的上部的作为驱动要素的电动元件13、和配置于该电动元件13的下侧的第一(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是具有由同一旋转轴(电动元件13的旋转轴)驱动的第一旋转压缩元件14及第二旋转压缩元件16的两级压缩机。在这样的两级压缩机中，低级侧与高级侧的排除容积比率是固定的，根据该排除容积比率决定中间压(MP)。

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排出。第二旋转压缩元件16吸入由第一旋转压缩元件14所排出的中间压的制冷剂，对其进行压缩而使其升压至高压，并排出至制冷剂回路1的高压侧。压缩机11是频率可变型的压缩机。后述的控制装置57通过变更电动元件13的运行频率，来控制第一旋转压缩元件14和第二旋转压缩元件16的转速。

在压缩机11的密封容器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、与密封容器12内连通的低级侧排出口18、与第二旋转压缩元件16连通的高级侧吸入口19、以及高级侧排出口21。制冷剂导入配管22的一端与压缩机11的低级侧吸入口17连接，另一端在单元入口7与制冷剂配管9连接。

从低级侧吸入口17被吸入至第一旋转压缩元件14的低压部的低压的制冷剂气体通过该第一旋转压缩元件14进行第一级压缩后升压至中间压，并被排出至密封容器12内。由此，密封容器12内成为中间压(MP)。

而且，中间压排出配管23的一端与将密封容器12内的中间压的制冷剂气体排出的压缩机11的低级侧排出口18连接，另一端与中间冷却器24的入口连接。该中间冷却器24对从第一旋转压缩元件14排出的中间压的制冷剂进行气冷。中间压吸入配管26的一端与中间冷却器24的出口连接。中间压吸入配管26的另一端分支而连接于压缩机11的高级侧吸入口19及辅助压缩机60的吸入口64。

冷冻机单元3具备与压缩机11并联设置的辅助压缩机60(辅助压缩机构的一例)。辅助压缩机60具备：密封容器61、容纳于该密封容器61的内部空间的、作为驱动要素的电动元件62、和由该电动元件62的旋转轴驱动的旋转压缩元件63。

旋转压缩元件63将从中间压吸入配管26吸入的中间压的制冷剂压缩而升压至高压，并排出至制冷剂回路1的高压侧。辅助压缩机60是频率可变型的压缩机。后述的控制装置57通过变更电动元件62的运行频率，来控制旋转压缩元件63的转速。

在密封容器61的侧面形成与旋转压缩元件63连通的吸入口64及排出口65。中间压吸入配管26的一端与吸入口64连接。另外，辅助压缩机60的排出口65经由配管与高压排出配管27连接。

从压缩机11的高级侧吸入口19吸入至第二旋转压缩元件16的中间压(MP)的制冷剂气体通过第二旋转压缩元件16进行第二级压缩，而成为高温高压的制冷剂气体。

另外，从辅助压缩机60的吸入口64吸入至旋转压缩元件63的中间压(MP)的制冷剂气体通过旋转压缩元件63进行压缩，而成为高温高压的制冷剂气体。

另外，高压排出配管27的一端与设置于压缩机11的第二旋转压缩元件16的高压室侧的高级侧排出口21连接，另一端与气体冷却器(散热器)28的入口连接。此外，虽然省略图示，也可以在高压排出配管27的中途设置分油器20。由分油器从制冷剂分离出的油返回压缩机11的密封容器12内及辅助压缩机60的密封容器61内。

气体冷却器28对从压缩机11排出的高压的排出制冷剂进行冷却。在气体冷却器28的附近配设对该气体冷却器28进行气冷的气体冷却器用送风机31。在本实施方式中，气体冷却器28与上述的中间冷却器24并排设置，它们配设在同一风路中。

而且，气体冷却器出口配管32的一端与气体冷却器28的出口连接，该气体冷却器出口配管32的另一端与电动膨胀阀33(压力调整用节流机构的一例)的入口连接。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，并且对自电动膨胀阀33起上游侧的制冷剂回路1的高压侧压力进行调整。电动膨胀阀33的出口经由箱体入口配管34与箱体36的上部连接。

箱体36是在其内部具有规定容积的空间的容积体，对其下部连接箱体出口配管37的一端，该箱体出口配管37的另一端在单元出口6与制冷剂配管8连接。在该箱体出口配管37的中途设置分离热交换器29的第二流路29B。该箱体出口配管37构成本实施方式中的主回路38。

另一方面，设置在店铺内的陈列柜4与制冷剂配管8、9连接。在陈列柜4中设置有电动膨胀阀39(主节流机构的一例)和蒸发器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)。在蒸发器41的旁边设置有对该蒸发器41送风的冷气循环用送风机(省略图示)。而且，制冷剂配管9如上述那样经由制冷剂导入配管22而连接于与压缩机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，气体配管42的一端与箱体36的上部连接，该气体配管42的另一端与电动膨胀阀43(第一辅助回路用节流机构的一例)的入口连接。气体配管42使气态制冷剂从箱体36上部流出并流入到电动膨胀阀43。

中间压返回配管44的一端与该电动膨胀阀43的出口连接，该中间压返回配管44的另一端连通于与压缩机11的中间压部相连的中间压吸入配管26的中途。在该中间压返回配管44的中途设置有分离热交换器29的第一流路29A。

另外，在分离热交换器29的第二流路29B的下游侧，液体配管46的一端与箱体出口配管37连接。液体配管46的另一端与电动膨胀阀43的下游侧的中间压返回配管44连接。在液体配管46的中途设置电动膨胀阀47(第二辅助回路用节流机构的一例)。

上述的电动膨胀阀43(第一辅助回路用节流机构)和电动膨胀阀47(第二辅助回路用节流机构)构成本实施方式中的辅助节流机构。另外，中间压返回配管44、电动膨胀阀43、电动膨胀阀47、气体配管42、和液体配管46构成本实施方式中的辅助回路48。

这样，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。并且，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。由此，构成本实施方式中的冷冻装置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。

例如，在高压排出配管27上安装高压传感器49。高压传感器49检测制冷剂回路1的高压侧压力HP(压缩机11的高级侧排出口21与电动膨胀阀33的入口之间的压力)。

另外，例如，在制冷剂导入配管22上安装低压传感器51。低压传感器51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，例如，在中间压返回配管44上安装中间压传感器52。中间压传感器52检测制冷剂回路1的中间压区域的压力即中间压MP(是比电动膨胀阀43、47的出口更靠下游的中间压返回配管44内的压力，且是与压缩机11的低级侧排出口18与高级侧吸入口19之间的压力相等的压力)。

另外，例如，在分离热交换器29的下游侧的箱体出口配管37上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OP。该箱体36内的压力为从冷冻机单元3流出并从制冷剂配管8流入到电动膨胀阀39的制冷剂的压力。

上述的各传感器连接于由微型计算机构成的、冷冻机单元3的控制装置57(控制机构的一例)的输入端。另一方面，对控制装置57的输出端连接压缩机11的电动元件13、辅助压缩机60的电动元件62、气体冷却器用送风机31、电动膨胀阀33、电动膨胀阀43、电动膨胀阀47、电动膨胀阀39。控制装置57基于来自各传感器的检测结果和设定数据等来控制输出侧的各构成要素。

此外，以下，以对陈列柜4侧的电动膨胀阀39和上述的冷气循环用送风机也由控制装置57控制的方式进行说明，但也可以设为，它们是经由店铺的主控制装置(省略图示)，由与控制装置57协作动作的陈列柜4侧的控制装置(省略图示)进行控制的。因此，本实施方式中的控制机构也可以是包含控制装置57、陈列柜4侧的控制装置、上述的主控制装置等在内的概念。

(2)冷冻装置R的动作

接着，对冷冻装置R的动作进行说明。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使其升压至中间压后排出至密封容器12内。由此，密封容器12内成为中间压(MP)。

另外，当由控制装置57驱动辅助压缩机60的电动元件62时，旋转压缩元件63旋转。

而且，密封容器12内的中间压的气态制冷剂从低级侧排出口18经过中间压排出配管23进入中间冷却器24，在中间冷却器24中被气冷。

经气冷后的气态制冷剂从中间冷却器24流出到中间压吸入配管26，并在该中间压吸入配管26中与从中间压返回配管44向中间压吸入配管26流入的气态制冷剂(对细节将后述)混合。混合后的气态制冷剂在中间压吸入配管26中分流，而分别流入到压缩机11的高级侧吸入口19(中间压部)和辅助压缩机60的吸入口64。

流入到高级侧吸入口19的中间压的气态制冷剂被吸入至第二旋转压缩元件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的气态制冷剂。该气态制冷剂从高级侧排出口21排出至高压排出配管27中。

另外，流入到吸入口64的中间压的气态制冷剂通过旋转压缩元件63进行压缩而成为高温高压的气态制冷剂。该气态制冷剂从排出口65排出至高压排出配管27，并在该高压排出配管27中与来自高级侧排出口21的气态制冷剂混合。

(2-1)电动膨胀阀33的控制

从高压排出配管27流入到气体冷却器28的气态制冷剂在气体冷却器28中经气冷之后，经过气体冷却器出口配管32到达电动膨胀阀33。该电动膨胀阀33是为了将电动膨胀阀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而设置的，基于高压传感器49的输出，由控制装置57控制其阀开度。

(2-1-1)电动膨胀阀33的运行起动时的开度的设定

在运行起动时，首先控制装置57基于外部空气温度来设定冷冻装置R的起动时的电动膨胀阀33的开度(起动时的阀开度)。具体而言，在本实施方式中，控制装置57预先存储有表示起动时的外部空气温度与电动膨胀阀33的起动时的阀开度之间的关系的数据表，根据起动时的外部空气温度，参照上述数据表，来设定电动膨胀阀33的起动时的阀开度。

此外，例如通过外部空气温度传感器(省略图示)来检测外部空气温度。外部空气温度传感器配置于容纳中间冷却器24、气体冷却器28、气体冷却器用送风机31等的室外机的内部、或其附近等。不限于此，也可以设为控制装置57根据高压传感器49所检测的高压侧压力HP来检测外部空气温度(下同)。高压传感器49所检测的高压侧压力HP与外部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判断外部空气温度。具体而言，控制装置57预先存储有表示起动时的高压侧压力HP(外部空气温度)与电动膨胀阀33的起动时的阀开度之间的关系的数据表，估计起动时的外部空气温度，参照上述数据表来设定电动膨胀阀33的起动时的阀开度。

(2-1-2)运行中的电动膨胀阀33的开度的设定

在运行中，控制装置57基于表示外部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)，来设定电动膨胀阀33的开度。在该情况下，控制装置57以在高压侧压力HP(外部空气温度)较低时增大的方式设定电动膨胀阀33的开度。由此，能够将电动膨胀阀33中的压力降低抑制为最小限度，确保与将进入压缩机11的、中间压吸入配管26的中间压(MP)之间的压力差，能够高效地进行冷冻运行及冷藏运行。

在此，控制装置57可以通过预先存储有表示高压侧压力HP(外部空气温度)与电动膨胀阀33的开度之间的关系的数据表，并参照该数据表来设定电动膨胀阀33的开度，也可以根据算式来计算该开度。

(2-1-3)利用高压侧压力HP的上限值MHP的控制

此外，在进行如上述那样的控制时，在因设置环境或负载的影响而造成电动膨胀阀33上游侧的高压侧压力HP上升至规定的上限值MHP的情况下，控制装置57使电动膨胀阀33的阀开度进一步增大。通过该阀开度的增大，高压侧压力HP朝向降低的方向，因此能够始终将高压侧压力HP维持为上限值MHP以下。由此，能够确实地抑制电动膨胀阀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压缩机11的强制停止(保护动作)避免于未然。

在此，当超临界状态的制冷剂气体从气体冷却器28中流出的情况下，经电动膨胀阀33节流而膨胀，从而液化，并经过箱体入口配管34从上部流入到箱体36内，从而其一部分蒸发。箱体36起到以下作用：暂时储存、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(此时为从箱体36到箱体36上游侧的压缩机11的高压排出配管27为止的区域)的压力变化和制冷剂循环量的变动的作用。

贮存在该箱体36内的下部的液态制冷剂从箱体36流出到箱体出口配管37(主回路38)。以下，对主回路38中的制冷剂的流动进行说明。

从箱体36中流出的液态制冷剂流入到分离热交换器29的第二流路29B中，在第二流路29B中被在第一流路29A中流过的制冷剂冷却(过冷)。

之后，液态制冷剂在第二流路29B的出口分流。分流出的制冷剂中的一股从冷冻机单元3流出而从制冷剂配管8流入到电动膨胀阀39，另一股流入到液体配管46。流入到液体配管46的液态制冷剂在经电动膨胀阀47节流之后，流入到中间压返回配管44，与经过电动膨胀阀43的气态制冷剂合流，并流入到第一流路29A。液态制冷剂在该第一流路29A中蒸发。通过这时的吸热作用，使在第二流路29B中流过的液态制冷剂的过冷增大。

这样，在分离热交换器29中，在从箱体36中流出的液态制冷剂、与经电动膨胀阀47节流的液态制冷剂和经电动膨胀阀43节流的气态制冷剂混合而得到的制冷剂之间进行热交换。在电动膨胀阀47经由液体配管46而与分离热交换器29的第二流路29B的下游侧连接的情况下，与电动膨胀阀47与箱体36的下游侧连接的情况相比，冷冻机单元3的出口的比焓变小。若比焓变小，则制冷剂的流量下降，因此能够使中间压降低。

流入到电动膨胀阀39的制冷剂经电动膨胀阀39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的入口侧和出口侧的温度的温度传感器(省略图示)的输出，控制电动膨胀阀39的阀开度以将蒸发器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，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中的制冷剂的流动。

(2-2)电动膨胀阀43的控制

对辅助回路48中的制冷剂的流动进行说明。贮存在箱体36内的上部的气态制冷剂因箱体36内的蒸发而温度降低。该气态制冷剂从箱体36流出到气体配管42。如上述那样对气体配管42连接有电动膨胀阀43。气态制冷剂在经电动膨胀阀43节流之后，与经过电动膨胀阀47的液态制冷剂合流，并流入到分离热交换器29的第一流路29A。而且，气态制冷剂在第一流路29A中将在第二流路29B中流过的制冷剂冷却之后，经过中间压返回配管44流入到中间压吸入配管26。而且，如上所述，从中间压返回配管44流入到中间压吸入配管26的气态制冷剂与从中间冷却器24流出的制冷剂混合，被分别吸入至辅助压缩机60的吸入口64和压缩机11的高级侧吸入口19。

电动膨胀阀43除了起到对从箱体36的上部流出的制冷剂进行节流的功能以外，还起到将箱体36内的压力(流入到电动膨胀阀39的制冷剂的压力)调整为规定的目标值SP的作用。而且，控制装置57基于单元出口传感器53的输出，控制电动膨胀阀43的阀开度。这是因为，若电动膨胀阀43的阀开度增大，则来自箱体36内的气态制冷剂的流出量增大，箱体36内的压力降低。

在本实施方式中，将目标值SP设定为比高压侧压力HP低且比中间压MP高的值。而且，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OP(流入到电动膨胀阀39的制冷剂的压力)与目标值SP之差来计算电动膨胀阀39的阀开度的调整值(步进数)，并加上后述的起动时的阀开度而将箱体36内的压力OP控制为目标值SP。即，在箱体36内的压力OP较目标值SP上升的情况下，使电动膨胀阀43的阀开度增大以使气态制冷剂从箱体36内流出至气体配管42，相反地在较目标值SP下降的情况下，进行使阀开度缩小以朝关闭的方向的控制。

(2-2-1)电动膨胀阀43的运行起动时的开度的设定

控制装置57基于外部空气温度或表示外部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)，设定冷冻装置R的起动时的电动膨胀阀43的阀开度(起动时的阀开度)。在本实施方式的情况下，控制装置57预先存储有表示起动时的外部空气温度或高压侧压力HP(外部空气温度)、与电动膨胀阀43的起动时的阀开度之间的关系的数据表。

而且，控制装置57根据起动时的外部空气温度或检测压力(高压侧压力HP)，基于上述数据表而以高压侧压力HP(外部空气温度)越高则越增大，相反，高压侧压力HP越低则越减少的方式，设定电动膨胀阀43的起动时的阀开度。由此，能够抑制在外部空气温度高的环境下起动时的箱体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，在本实施方式中，固定地控制箱体36内的压力OP的目标值SP，但也可以与电动膨胀阀33的情况同样地，基于外部空气温度、或表示外部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。在该情况下，外部空气温度或高压侧压力HP越高，则控制装置57越提高目标值SP。因此，在外部空气温度高的环境下，流入到电动膨胀阀39的制冷剂的压力在运行中的目标值SP变高。

即，在因高外部空气温度的影响而压力变高的状况下，中间压MP变高，因此即使电动膨胀阀43的阀开度变大也能够防止制冷剂难以流入到辅助回路48的不理想情况。相反，通过减小电动膨胀阀43的阀开度，而使流入到辅助回路48的制冷剂量减少，由此能够防止单元出口6处的制冷剂的压力降低的不理想情况。通过这些，能够与伴随季节变迁的外部空气温度的变化无关，适当地控制电动膨胀阀43的阀开度，从而抑制单元出口6处的制冷剂的压力的变化，能够确实地调整制冷剂量。

(2-2-2)利用箱体内压力OP的规定值MOP的控制

此外，在进行如上述那样的控制时，在因设置环境或负载的影响而箱体36内压力OP(流入到电动膨胀阀39的制冷剂的压力)上升至规定的规定值MOP的情况下，控制装置57使电动膨胀阀43的阀开度增大规定步数。通过该阀开度的增大，箱体36内压力OP朝向降低的方向，因此能够始终将压力OP维持为规定值MOP以下，从而能够可靠地实现抑制高压侧压力变动的影响、与抑制被输送至电动膨胀阀39的制冷剂的压力的效果。

(2-3)电动膨胀阀47的控制

对辅助回路48中的制冷剂的流动进行说明。贮存在箱体36内的下部的液态制冷剂从箱体36流入到箱体出口配管37，在通过了第二流路29B后分流。分流出的液态制冷剂的一股流入到向液体配管46，由电动膨胀阀47节流。之后，液态制冷剂流入到中间压返回配管44，与来自电动膨胀阀43的气态制冷剂合流，并流入到分离热交换器29的第一流路29A，并在此处蒸发。利用这时的吸热作用，使在第二流路29B中流过的液态制冷剂的过冷增大。

之后，从第一流路29A流出的气态制冷剂流入到中间压吸入配管26，与从中间冷却器24流出的制冷剂混合，并被分别吸入至辅助压缩机60的吸入口64和压缩机11的高级侧吸入口19。

控制装置57通过控制电动膨胀阀47的阀开度，从而对流入到分离热交换器29的第一流路29A的液态制冷剂的量进行调整。例如，控制装置57基于排出温度传感器50所检测的从压缩机11排出至气体冷却器28的制冷剂的温度(排出温度)，控制电动膨胀阀47的阀开度。由此，调整在分离热交换器29的第一流路29A中流过的液态制冷剂的量，将从压缩机11排出至气体冷却器28的制冷剂的排出温度控制为规定的目标值TDT。即，在实际的排出温度比目标值TDT高的情况下，使电动膨胀阀47的阀开度增大，当实际的排出温度比目标值TDT低的情况下，使电动膨胀阀47的阀开度减少。由此，将压缩机11的制冷剂的排出温度维持为目标值TDT，实现压缩机11的保护。

(2-4)冷冻装置R的效果

接着，使用图2、图3对利用冷冻装置R得到的效果进行说明。

图2是表示高温期的环境中的不具备辅助压缩机的冷冻装置(例如，从图1的结构中去掉了辅助压缩机60后的冷冻装置)的动作状态的P-H线图。另一方面，图3是表示高温期的环境中的冷冻装置R的动作状态的P-H线图。此外，所谓高温期的环境例如是指外部空气温度为摄氏32度左右的环境(例如，夏季)。

图2、图3中，从X1朝向X2的线、从X3朝向X4的线、从X5朝向X6的线、以及从X7朝向X8的线分别表示由电动膨胀阀33、电动膨胀阀39、电动膨胀阀43、以及电动膨胀阀47造成的减压。

另外，图2、图3中，X9表示经过电动膨胀阀43的制冷剂和经过电动膨胀阀47的制冷剂混合时的比焓/压力。X10表示混合而得到的制冷剂通过分离热交换器29的第一流路29A时的比焓/压力。X11表示在中间压吸入配管26中流过的制冷剂分别流入到压缩机11的高级侧吸入口19及辅助压缩机60的吸入口64时的比焓/压力。

通过比较图2和图3可知，在冷冻装置R中，与不具备辅助压缩机60的冷冻装置相比，能够降低中间压(MP)。

如上所述，在由同一旋转轴驱动第一旋转压缩元件和第二旋转压缩元件的两级压缩机中，低级侧与高级侧的排除容积比率是固定的，根据该排除容积比率决定中间压。由此，无法仅增加高级侧的制冷剂的吸入量(排除容积)而使中间压降低。

相对于此，在本实施方式的冷冻装置R中，具备与作为两级压缩机的压缩机11并联设置的辅助压缩机60，由此增加了中间压部中的制冷剂的吸入量(排除容积)。由此，即使压缩机11中的排除容积比率是固定的，也能够降低中间压。

而且，通过比较图2和图3可知，通过降低中间压，能够降低箱体36内压力OP(X3时的压力)。由此，能够降低箱体36的出口的比焓，能够确保冷冻能力。另外，能够防止在高温期的环境中箱体36内压力OP超过临界压力CP，能够进行气液分离。另外，能够避免由于规定的高压力值(异常的高压)而将压缩机11强制地停止的保护控制(例如，中压切断、失步等)，能够实现冷冻装置R的稳定运行。

另外，在本实施方式的冷冻装置R中，使送至陈列柜4的制冷剂的压力降低，所以能够降低配管的设计压力，能够使用壁厚薄的管。

另外，在本实施方式的冷冻装置R中，在箱体36中保持液态制冷剂，并可连续地改变其量，所以能够将在冷冻回路1中循环的制冷剂的量稳定地维持于适当量。

在本实施方式中，对图1所示的冷冻装置R的结构进行了说明，但冷冻装置R的结构不限于图1所示的结构。以下，对冷冻装置R的其他的结构例进行说明。

(3)冷冻装置R的其他的结构例1

图4是具有与图1不同的结构的冷冻装置R的制冷剂回路图。此外，图4中，对与图1相同的构成要素标以相同符号，以下，省略其说明。

图4所示的冷冻装置R除了具备图1所示的结构以外，还具备旁通回路70及电磁阀71。旁通回路70的一端与制冷剂导入配管22连接，旁通回路70的另一端与辅助压缩机60的吸入口64连接。

另外，在该旁通回路70的中途设置电磁阀71。由控制装置57控制电磁阀71的开闭。例如，控制装置57预先存储有表示外部空气温度(高压侧压力HP)与电磁阀71的开闭之间的关系的数据表，估计外部空气温度，参照上述数据表来设定电磁阀71的开闭。此外，也可以设置逆止阀，来代替电磁阀71。

例如，控制装置57在外部空气温度为摄氏32度左右的情况下(高温期的环境。例如，夏季)，将电磁阀71设为闭状态，并且驱动压缩机11及辅助压缩机60。由此，如在上述“(2)冷冻装置R的动作”中所说明的那样，制冷剂循环。

另一方面，例如，控制装置57在外部空气温度为摄氏20度以下的情况下(低温期的环境。例如，冬季)，将电磁阀71设为开状态，并且不驱动压缩机11而驱动辅助压缩机60。另外，控制装置57将电动膨胀阀33的阀开度设为最大，且关闭电动膨胀阀43及电动膨胀阀47。

由此，流出蒸发器41的制冷剂流入到旁通回路70，并被吸入到辅助压缩机60的吸入口64。而且，经辅助压缩机60压缩的制冷剂从排出口65排出到高压排出配管27。之后，制冷剂按照气体冷却器28、电动膨胀阀33、箱体36、箱体出口配管37、分离热交换器29的第二流路29B、电动膨胀阀39、蒸发器41的顺序流动，再次流入到旁通回路70。

制冷剂在旁通回路70中流过的情况下的P-H线图如图5所示。图5所示的各符号与图2、图3相同。如图5所示，制冷剂的压缩仅为由辅助压缩机60进行的一级。

如上所述，根据本结构例，在冷却负载减少的环境(低温期)的情况下，不使用作为两级压缩机的压缩机11，而仅使用辅助压缩机60，所以能够降低能耗。

(4)冷冻装置R的其他的结构例2

图6是具有与图1不同的结构的冷冻装置R的制冷剂回路图。此外，图6简化了图1的图示，对与图1相同的构成要素标以相同符号，以下，省略其说明。

图6所示的冷冻装置R除了图1所示的结构以外，还具备压缩机11a。压缩机11a是与压缩机11并联设置的两级压缩机，具备与压缩机11相同的结构。

在图6所示的冷冻装置R中，来自蒸发器41的制冷剂被分别吸入到压缩机11和压缩机11a。另外，来自中间冷却器24的制冷剂和来自中间压返回配管44的制冷剂混合而得到的制冷剂被分别吸入到压缩机11、压缩机11a、辅助压缩机60。

此外，在图6中，构成为将电动膨胀阀39、陈列柜4、以及蒸发器41各设置一个，但也可以构成为将电动膨胀阀39、陈列柜4、以及蒸发器41分别设置多个。例如构成为将一个电动膨胀阀39、一个陈列柜4、以及一个蒸发器41设为一组，且并联设置该组。

(5)冷冻装置R的其他的结构例3

在图1、图4、图6所示的结构中，构成为设置一个辅助压缩机60，但也可以设置多个辅助压缩机60。多个辅助压缩机60彼此并联设置，且与一个或多个压缩机11(压缩机11a)并联设置。来自中间冷却器24的制冷剂和来自中间压返回配管44的制冷剂混合而得到的制冷剂被分别吸入到多个辅助压缩机60。

如上所述，在本实施方式中，设为，压缩机11是具有由同一旋转轴驱动的第一旋转压缩元件14和第二旋转压缩元件16的压缩机(压缩机构)11，在由该压缩机(压缩机构)11、气体冷却器28、电动膨胀阀(主节流机构)39、蒸发器41构成制冷剂回路1且使用二氧化碳制冷剂的冷冻装置R中，具备：辅助压缩机(辅助压缩机构)60，与压缩机11并联设置；电动膨胀阀(压力调整用节流机构)33，连接于气体冷却器28的下游侧且电动膨胀阀39的上游侧的制冷剂回路1，并调整从气体冷却器28流出的制冷剂的压力；箱体36，连接于电动膨胀阀33的下游侧且电动膨胀阀39的上游侧的制冷剂回路1；分离热交换器29，设置于箱体36的下游侧且电动膨胀阀39的上游侧的制冷剂回路1，具有第一流路29A和第二流路29B；电动膨胀阀(第一辅助节流机构)43，调整从设置于箱体36的第一高度的气体配管42流出的制冷剂的压力；电动膨胀阀(第二辅助节流机构)47，调整从设置于比第一高度低的位置的液体配管46流出，并在通过了分离热交换器29的第二流路29B之后，在第二流路29B的下游侧分流出的制冷剂中的一股的压力；辅助回路48，使由电动膨胀阀43调整了压力的制冷剂和由电动膨胀阀47调整了压力的制冷剂混合而得到的制冷剂，流入到分离热交换器29第一流路29A后，吸入至压缩机11的中间压部及辅助压缩机60；主回路38，使从箱体36流出的制冷剂流入到分离热交换器29的第二流路29B并与在第一流路29A中流过的制冷剂热交换后，使在第二流路29B的下游侧分流出的制冷剂中的另一股流入至电动膨胀阀39；以及控制装置(控制机构)57，控制压缩机11、辅助压缩机60、电动膨胀阀39、电动膨胀阀33、电动膨胀阀43、以及电动膨胀阀47的动作。

由此，在使用二氧化碳制冷剂的情况下，能够使中间压部中的制冷剂的吸入量(排除容积)增加，即使压缩机11中的排除容积比率是固定的，也能够降低中间压。其结果，能够使箱体36的出口的比焓降低，能够确保冷冻能力。

另外，将冷冻装置R设为，还具备旁通回路70，该旁通回路70将辅助压缩机60、与设置于蒸发器41的下游侧且压缩机11的上游侧的制冷剂导入配管22连接，在旁通回路70中设置逆止阀或通过控制装置57控制开闭的电磁阀71。

由此，在冷却负载减少的环境(低温期)的情况下，能够降低能耗。

另外，将冷冻装置R设为，辅助压缩机60的转速是可变的。

另外，将冷冻装置R设为，具备彼此并联设置的多个辅助压缩机60，在由电动膨胀阀43及电动膨胀阀47调整了压力之后在分离热交换器29的第一流路29A中流过的制冷剂被吸入至多个辅助压缩机60。

另外，将冷冻装置R设为，具备彼此并联设置的多个压缩机11、11a，在由电动膨胀阀43及电动膨胀阀47调整了压力之后在分离热交换器29的第一流路29A中流过的制冷剂被吸入至多个压缩机11、11a的中间压部。

以上，对本发明的实施方式1进行了说明。

<实施方式2>

接着，对本发明的实施方式2进行说明。

(1)冷冻装置R的结构

图7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者多台(附图中仅示出一台)的陈列柜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可达到其临界压力以上(超临界)的二氧化碳(R744)作为制冷剂。该二氧化碳制冷剂是对地球环境友善，并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。图7所示的各箭头表示二氧化碳制冷剂的流动。

冷冻机单元3具备压缩机11(压缩机构的一例)。压缩机11例如是内部中间压型两级压缩式旋转压缩机。该压缩机11具备密封容器12、和旋转压缩机构部。旋转压缩机构部包含：容纳在密封容器12的内部空间的上部的作为驱动要素的电动元件13、和配置于该电动元件13的下侧的第一(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是具有由同一旋转轴(电动元件13的旋转轴)驱动的第一旋转压缩元件14及第二旋转压缩元件16的两级压缩机。在这样的两级压缩机中，低级侧与高级侧的排除容积比率是固定的，根据该排除容积比率决定中间压(MP)。

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排出。第二旋转压缩元件16吸入由第一旋转压缩元件14所排出的中间压的制冷剂，对其进行压缩而使其升压至高压，并排出至制冷剂回路1的高压侧。压缩机11是频率可变型的压缩机。后述的控制装置57通过变更电动元件13的运行频率，来控制第一旋转压缩元件14和第二旋转压缩元件16的转速。

在压缩机11的密封容器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、与密封容器12内连通的低级侧排出口18、与第二旋转压缩元件16连通的高级侧吸入口19、以及高级侧排出口21。制冷剂导入配管22的一端与压缩机11的低级侧吸入口17连接，另一端在单元入口7与制冷剂配管9连接。

从低级侧吸入口17被吸入至第一旋转压缩元件14的低压部的低压的制冷剂气体通过该第一旋转压缩元件14进行第一级压缩后升压至中间压，并被排出至密封容器12内。由此，密封容器12内成为中间压(MP)。

而且，中间压排出配管23的一端与将密封容器12内的中间压的制冷剂气体排出的压缩机11的低级侧排出口18连接，另一端与中间冷却器24的入口连接。该中间冷却器24对从第一旋转压缩元件14排出的中间压的制冷剂进行气冷。中间压吸入配管26的一端与中间冷却器24的出口连接。中间压吸入配管26的另一端分流而连接于压缩机11的高级侧吸入口19及辅助压缩机60的吸入口64。

冷冻机单元3具备与压缩机11并联设置的辅助压缩机60(辅助压缩机构的一例)。辅助压缩机60对从中间压吸入配管26流入的中间压的制冷剂进行压缩。

辅助压缩机60具备：密封容器61、容纳于该密封容器61的内部空间的、作为驱动要素的电动元件62、和由该电动元件62的旋转轴驱动的旋转压缩元件63。

旋转压缩元件63将从中间压吸入配管26吸入的中间压的制冷剂压缩而升压至高压，并排出至制冷剂回路1的高压侧。辅助压缩机60是频率可变型的压缩机。后述的控制装置57通过变更电动元件62的运行频率，来控制旋转压缩元件62的转速。

另外，在旋转压缩元件63的驱动中，除了使用电动元件62的动力以外，还使用由后述的膨胀机72所回收的膨胀能。

在密封容器61的侧面形成与旋转压缩元件63连通的吸入口64及排出口65。中间压吸入配管26的一端与吸入口64连接。另外，辅助压缩机60的排出口65经由配管与高压排出配管27连接。

从压缩机11的高级侧吸入口19吸入至第二旋转压缩元件16的中间压(MP)的制冷剂气体通过第二旋转压缩元件16进行第二级压缩，而成为高温高压的制冷剂气体。

另外，从辅助压缩机60的吸入口64吸入至旋转压缩元件63的中间压(MP)的制冷剂气体通过旋转压缩元件63进行压缩，而成为高温高压的制冷剂气体。

另外，高压排出配管27的一端与设置于压缩机11的第二旋转压缩元件16的高压室侧的高级侧排出口21连接，另一端与气体冷却器(散热器)28的入口连接。此外，虽然省略图示，也可以在高压排出配管27的中途设置分油器20。由分油器从制冷剂分离出的油返回压缩机11的密封容器12内及辅助压缩机60的密封容器61内。

气体冷却器28对从压缩机11排出的高压的排出制冷剂进行冷却。在气体冷却器28的附近配设对该气体冷却器28进行气冷的气体冷却器用送风机31。在本实施方式中，气体冷却器28与上述的中间冷却器24并排设置，它们配设在同一风路中。

而且，气体冷却器出口配管32的一端与气体冷却器28的出口连接，该气体冷却器出口配管32的另一端与电动膨胀阀33(压力调整用节流机构的一例)的入口连接。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，并且对自电动膨胀阀33起上游侧的制冷剂回路1的高压侧压力进行调整。电动膨胀阀33的出口经由箱体入口配管34与箱体36的上部连接。

冷冻机单元3具备与电动膨胀阀33并联地设置的膨胀机72(膨胀机构的一例)。

膨胀机72使从气体冷却器28流出的制冷剂膨胀。配管68的一端与膨胀机72的入口(吸入口)连接，该配管68的另一端与气体冷却器出口配管32连接。由此，从气体冷却器28流出的制冷剂分流而分别流入到电动膨胀阀33和膨胀机72。另外，膨胀机72的出口(排出口)连接配管69的一端，该配管69的另一端与箱体入口配管34连接。由此，从膨胀机72流出的制冷剂向气体配管42流入，与从电动膨胀阀33流出的制冷剂混合。

另外，膨胀机72对制冷剂从高压变为低压时的膨胀能进行回收。如上所述，所回收的膨胀能使用于辅助压缩机60的旋转压缩元件63的驱动中。

此外，在图7中作为例子而将压缩机11与膨胀机72隔开地进行图示，但也可以将压缩机11与膨胀机72并排设置，并连结它们的旋转轴。在该情况下，由膨胀机72所回收的膨胀能通过所连结的旋转轴传递至辅助压缩机60，从而使用于旋转压缩元件63的驱动中。

箱体36是在其内部具有规定容积的空间的容积体，对其下部连接箱体出口配管37的一端，该箱体出口配管37的另一端在单元出口6与制冷剂配管8连接。在该箱体出口配管37的中途设置分离热交换器29的第二流路29B。该箱体出口配管37构成本实施方式中的主回路38。

另一方面，设置在店铺内的陈列柜4与制冷剂配管8、9连接。在陈列柜4中设置有电动膨胀阀39(主节流机构的一例)和蒸发器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)。在蒸发器41的旁边设置有对该蒸发器41送风的冷气循环用送风机(省略图示)。而且，制冷剂配管9如上述那样经由制冷剂导入配管22而连接于与压缩机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，气体配管42的一端与箱体36的上部连接，该气体配管42的另一端与电动膨胀阀43(第一辅助回路用节流机构的一例)的入口连接。气体配管42使气态制冷剂从箱体36上部流出并流入到电动膨胀阀43。

中间压返回配管44的一端与该电动膨胀阀43的出口连接，该中间压返回配管44的另一端连通于与压缩机11的中间压部相连的中间压吸入配管26的中途。在该中间压返回配管44的中途设置有分离热交换器29的第一流路29A。

另外，在分离热交换器29的第二流路29B的下游侧，液体配管46的一端与箱体出口配管37的分离热交换器29的下游侧连接。液体配管46的另一端连接于中间压返回配管44的分离热交换器29的上游侧且电动膨胀阀43的下游侧。在液体配管46的中途设置电动膨胀阀47(第二辅助回路用节流机构的一例)。

上述的电动膨胀阀43(第一辅助回路用节流机构)和电动膨胀阀47(第二辅助回路用节流机构)构成本实施方式中的辅助节流机构。另外，中间压返回配管44、电动膨胀阀43、电动膨胀阀47、气体配管42、液体配管46构成本实施方式中的辅助回路48。

这样，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。并且，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。由此，构成本实施方式中的冷冻装置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。

例如，在高压排出配管27上安装高压传感器49。高压传感器49检测制冷剂回路1的高压侧压力HP(压缩机11的高级侧排出口21与电动膨胀阀33的入口之间的压力)。

另外，例如，在制冷剂导入配管22上安装低压传感器51。低压传感器51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，例如，在中间压返回配管44上安装中间压传感器52。中间压传感器52检测制冷剂回路1的中间压区域的压力即中间压MP(是比电动膨胀阀43、47的出口更靠下游的中间压返回配管44内的压力，且是与压缩机11的低级侧排出口18与高级侧吸入口19之间的压力相等的压力)。

另外，例如，在分离热交换器29的下游侧的箱体出口配管37上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OP。该箱体36内的压力为从冷冻机单元3流出并从制冷剂配管8流入到电动膨胀阀39的制冷剂的压力。

上述的各传感器连接于由微型计算机构成的、冷冻机单元3的控制装置57(控制机构的一例)的输入端。另一方面，对控制装置57的输出端连接压缩机11的电动元件13、辅助压缩机60的电动元件62、气体冷却器用送风机31、电动膨胀阀33、电动膨胀阀43、电动膨胀阀47、电动膨胀阀39。控制装置57基于来自各传感器的检测结果和设定数据等来控制输出侧的各构成要素。

此外，以下，以对陈列柜4侧的电动膨胀阀39和上述的冷气循环用送风机也由控制装置57控制的方式进行说明，但也可以设为，它们是经由店铺的主控制装置(省略图示)，由与控制装置57协作动作的陈列柜4侧的控制装置(省略图示)进行控制的。因此，本实施方式中的控制机构也可以是包含控制装置57、陈列柜4侧的控制装置、上述的主控制装置等在内的概念。

(2)冷冻装置R的动作

接着，对冷冻装置R的动作进行说明。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使其升压至中间压后排出至密封容器12内。由此，密封容器12内成为中间压(MP)。

另外，当由控制装置57驱动辅助压缩机60的电动元件62时，旋转压缩元件63旋转。

而且，密封容器12内的中间压的气态制冷剂从低级侧排出口18经过中间压排出配管23进入中间冷却器24，在中间冷却器24被气冷。

经气冷后的气态制冷剂从中间冷却器24流出到中间压吸入配管26，并在该中间压吸入配管26中与从中间压返回配管44向中间压吸入配管26流入的气态制冷剂(对细节将后述)混合。混合后的气态制冷剂在中间压吸入配管26中分流，而分别流入到压缩机11的高级侧吸入口19(中间压部)和辅助压缩机60的吸入口64。

流入到高级侧吸入口19的中间压的气态制冷剂被吸入至第二旋转压缩元件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的气态制冷剂。该气态制冷剂从高级侧排出口21排出至高压排出配管27。

另外，流入到吸入口64的中间压的气态制冷剂通过旋转压缩元件63进行压缩而成为高温高压的气态制冷剂。该气态制冷剂从排出口65排出至高压排出配管27，并在该高压排出配管27中与来自高级侧排出口21的气态制冷剂混合。

(2-1)电动膨胀阀33的控制

从高压排出配管27流入到气体冷却器28的气态制冷剂在气体冷却器28中经气冷后，在气体冷却器出口配管32分流，流入到电动膨胀阀33及膨胀机72。电动膨胀阀33是为了将电动膨胀阀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而设置的，基于高压传感器49的输出，由控制装置57控制其阀开度。

(2-1-1)电动膨胀阀33的运行起动时的开度的设定

在运行起动时，首先控制装置57基于外部空气温度来设定冷冻装置R的起动时的电动膨胀阀33的开度(起动时的阀开度)。具体而言，在本实施方式中，控制装置57预先存储有表示起动时的外部空气温度与电动膨胀阀33的起动时的阀开度之间的关系的数据表，根据起动时的外部空气温度，参照上述数据表，来设定电动膨胀阀33的起动时的阀开度。

此外，例如通过外部空气温度传感器(省略图示)来检测外部空气温度。外部空气温度传感器配置于容纳中间冷却器24、气体冷却器28、气体冷却器用送风机31等的室外机的内部、或其附近等。不限于此，也可以设为控制装置57根据高压传感器49所检测的高压侧压力HP来检测外部空气温度(下同)。高压传感器49所检测的高压侧压力HP与外部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判断外部空气温度。具体而言，控制装置57预先存储有表示起动时的高压侧压力HP(外部空气温度)与电动膨胀阀33的起动时的阀开度之间的关系的数据表，估计起动时的外部空气温度，参照上述数据表来设定电动膨胀阀33的起动时的阀开度。

(2-1-2)运行中的电动膨胀阀33的开度的设定

在运行中，控制装置57基于表示外部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)，来设定电动膨胀阀33的开度。在该情况下，控制装置57以在高压侧压力HP(外部空气温度)较低时增大的方式设定电动膨胀阀33的开度。由此，能够将电动膨胀阀33中的压力降低抑制为最小限度，确保与将进入压缩机11的、中间压吸入配管26的中间压(MP)之间的压力差，能够高效地进行冷冻运行及冷藏运行。

在此，控制装置57可以预先存储有表示高压侧压力HP(外部空气温度)与电动膨胀阀33的开度之间的关系的数据表，并参照该数据表来设定电动膨胀阀33的开度，也可以根据算式来计算该开度。

(2-1-3)利用高压侧压力HP的上限值MHP的控制

此外，在进行如上述那样的控制时，在因设置环境或负载的影响而造成电动膨胀阀33上游侧的高压侧压力HP上升至规定的上限值MHP的情况下，控制装置57使电动膨胀阀33的阀开度进一步增大。通过该阀开度的增大，高压侧压力HP朝向降低的方向，因此能够始终将高压侧压力HP维持为上限值MHP以下。由此，能够确实地抑制电动膨胀阀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压缩机11的强制停止(保护动作)避免于未然。

在此，从气体冷却器28流出的超临界状态的制冷剂气体由电动膨胀阀33及膨胀机72减压后成为气液二相的混合状态，经过箱体入口配管34从上部流入到箱体36内。箱体36起到以下作用：暂时储存、分离从箱体入口配管34流入的液态/气态的制冷剂的作用；以及吸收冷冻装置R的高压侧压力(此时为从箱体36到箱体36上游侧的压缩机11的高压排出配管27为止的区域)的压力变化和制冷剂循环量的变动的作用。

贮存在该箱体36内的下部的液态制冷剂从箱体36流出到箱体出口配管37(主回路38)。以下，对主回路38中的制冷剂的流动进行说明。

从箱体36中流出的液态制冷剂流入到分离热交换器29的第二流路29B，在第二流路29B中被在第一流路29A中流过的制冷剂冷却(过冷)。之后，液态制冷剂从冷冻机单元3流出并从制冷剂配管8流入到电动膨胀阀39。

流入到电动膨胀阀39的制冷剂经电动膨胀阀39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的入口侧和出口侧的温度的温度传感器(省略图示)的输出，控制电动膨胀阀39的阀开度以将蒸发器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，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中的制冷剂的流动。

(2-2)电动膨胀阀43的控制

对辅助回路48中的制冷剂的流动进行说明。贮存在箱体36内的上部的气态制冷剂因箱体36内的蒸发而温度降低。该气态制冷剂从箱体36流出到气体配管42。如上述那样对气体配管42连接有电动膨胀阀43。气态制冷剂在经电动膨胀阀43节流之后，流入到分离热交换器29的第一流路29A。而且，气态制冷剂在第一流路29A中将在第二流路29B中流过的制冷剂冷却之后，经过中间压返回配管44流入到中间压吸入配管26。而且，如上所述，从中间压返回配管44流入到中间压吸入配管26的气态制冷剂与从中间冷却器24流出的制冷剂混合，被分别吸入至辅助压缩机60的吸入口64和压缩机11的高级侧吸入口19。

电动膨胀阀43除了对起到从箱体36的上部流出的制冷剂进行节流的功能以外，还起到将箱体36内的压力(流入到电动膨胀阀39的制冷剂的压力)调整为规定的目标值SP的作用。而且，控制装置57基于单元出口传感器53的输出，控制电动膨胀阀43的阀开度。这是因为，若电动膨胀阀43的阀开度增大，则来自箱体36内的气态制冷剂的流出量增大，箱体36内的压力降低。

在本实施方式中，将目标值SP设定为比高压侧压力HP低且比中间压MP高的值。而且，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OP(流入到电动膨胀阀39的制冷剂的压力)与目标值SP之差来计算电动膨胀阀39的阀开度的调整值(步进数)，并加上后述的起动时的阀开度而将箱体36内的压力OP控制为目标值SP。即，在箱体36内的压力OP较目标值SP上升的情况下，使电动膨胀阀43的阀开度增大以使气态制冷剂从箱体36内流出至气体配管42，相反地在较目标值SP下降的情况下，进行使阀开度缩小以朝关闭的方向的控制。

(2-2-1)电动膨胀阀43的运行起动时的开度的设定

控制装置57基于外部空气温度或表示外部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)，设定冷冻装置R的起动时的电动膨胀阀43的阀开度(起动时的阀开度)。在本实施方式的情况下，控制装置57预先存储有表示起动时的外部空气温度或高压侧压力HP(外部空气温度)、与电动膨胀阀43的起动时的阀开度之间的关系的数据表。

而且，控制装置57根据起动时的外部空气温度或检测压力(高压侧压力HP)，基于上述数据表而以高压侧压力HP(外部空气温度)越高则越增大，相反高压侧压力HP越低则越减少的方式，设定电动膨胀阀43的起动时的阀开度。由此，能够抑制在外部空气温度高的环境下起动时的箱体36内压力的上升，从而能够防止流入电动膨胀阀39的制冷剂的压力上升。

此外，在本实施方式中，固定地控制箱体36内的压力OP的目标值SP，但也可以与电动膨胀阀33的情况同样地，基于外部空气温度、或表示外部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。在该情况下，外部空气温度、或高压侧压力HP越高，则控制装置57越提高目标值SP。因此，在外部空气温度高的环境下，流入到电动膨胀阀39的制冷剂的压力在运行中的目标值SP变高。

即，在因高外部空气温度的影响而压力变高的状况下，中间压MP变高，因此即使电动膨胀阀43的阀开度变大也能够防止制冷剂难以流入到辅助回路48的不理想情况。相反，通过减小电动膨胀阀43的阀开度，而使流入到辅助回路48的制冷剂量减少，由此能够防止单元出口6处的制冷剂的压力降低的不理想情况。通过这些，能够与伴随季节变迁的外部空气温度的变化无关，适当地控制电动膨胀阀43的阀开度，从而抑制单元出口6处的制冷剂的压力的变化，能够确实地调整制冷剂量。

(2-2-2)利用箱体内压力OP的规定值MOP的控制

此外，在进行如上述那样的控制时，在因设置环境或负载的影响而箱体36内压力OP(流入到电动膨胀阀39的制冷剂的压力)上升至规定的规定值MOP的情况下，控制装置57使电动膨胀阀43的阀开度增大规定步数。通过该阀开度的增大，箱体36内压力OP朝向降低的方向，因此能够始终将压力OP维持为规定值MOP以下，从而能够可靠地实现抑制高压侧压力变动的影响、与抑制被输送至电动膨胀阀39的制冷剂的压力的效果。

(2-3)电动膨胀阀47的控制

对辅助回路48中的制冷剂的流动进行说明。贮存在箱体36内的下部的液态制冷剂从箱体36流入到箱体出口配管37，在通过了第二流路29B后分流。分流出的液态制冷剂的一股流入到液体配管46，由电动膨胀阀47节流。之后，液态制冷剂流入到中间压返回配管44，与来自电动膨胀阀43的气态制冷剂合流，并流入到分离热交换器29的第一流路29A，并在此处蒸发。利用这时的吸热作用，使在第二流路29B中流过的制冷剂的过冷增大。

之后，从第一流路29A流出的气态制冷剂流入到中间压吸入配管26，与从中间冷却器24流出的制冷剂混合，并被分别吸入至辅助压缩机60的吸入口64和压缩机11的高级侧吸入口19。

控制装置57通过控制电动膨胀阀47的阀开度，从而对流入到分离热交换器29的第一流路29A的液态制冷剂的量进行调整。例如，控制装置57基于排出温度传感器50所检测的从压缩机11排出至气体冷却器28的制冷剂的温度(排出温度)，控制电动膨胀阀47的阀开度。由此，调整在分离热交换器29的第一流路29A中流过的液态制冷剂的量，将从压缩机11排出至气体冷却器28的制冷剂的排出温度控制为规定的目标值TDT。即，在实际的排出温度比目标值TDT高的情况下，使电动膨胀阀47的阀开度增大，当实际的排出温度比目标值TDT低的情况下，使电动膨胀阀47的阀开度减少。由此，将压缩机11的制冷剂的排出温度维持为目标值TDT，实现压缩机11的保护。

(2-4)冷冻装置R的效果

接着，使用图8、图9对利用冷冻装置R得到的效果进行说明。

图8是表示高温期的环境中的冷冻装置R的动作状态的P-H线图。另一方面，图9是表示高温期的环境中的不具备辅助压缩机的冷冻装置(从图7的结构中去掉了辅助压缩机60、配管68、69、膨胀机72后的冷冻装置)的动作状态的P-H线图。此外，所谓高温期的环境例如是指外部空气温度为摄氏32度左右的环境(例如，夏季)。

图8中，从X1朝向X2的线表示由电动膨胀阀33及膨胀机72造成的减压。另一方面，图9中，从X1朝向X2的线表示由电动膨胀阀33造成的减压。另外，图8、图9中，从X3朝向X4的线、从X5朝向X6的线、以及从X3朝向X8的线分别表示由电动膨胀阀39、电动膨胀阀43、以及电动膨胀阀47造成的减压。

另外，图8、图9中，X9表示经过电动膨胀阀43的制冷剂和经过电动膨胀阀47的制冷剂混合时的比焓/压力。X10表示混合而得到的制冷剂通过分离热交换器29的第一流路29A时的比焓/压力。X11表示在中间压吸入配管26中流过的制冷剂分别流入到压缩机11的高级侧吸入口19及辅助压缩机60的吸入口64时的比焓/压力。

通过比较图8和图9可知，在冷冻装置R中，与不具备辅助压缩机60的冷冻装置相比，能够降低中间压(MP)。

如上所述，在由同一旋转轴驱动第一旋转压缩元件和第二旋转压缩元件的两级压缩机中，低级侧与高级侧的排除容积比率是固定的，根据该排除容积比率决定中间压。由此，无法实现仅增加高级侧的制冷剂的吸入量(排除容积)而使中间压降低。

相对于此，在本实施方式的冷冻装置R中，具备与作为两级压缩机的压缩机11并联设置的辅助压缩机60，由此增加了中间压部中的制冷剂的吸入量(排除容积)。由此，即使压缩机11中的排除容积比率是固定的，也能够降低中间压。

而且，通过降低中间压，能够降低箱体36内压力OP(X3时的压力)。由此，能够降低箱体36的出口的比焓，能够确保冷冻能力。另外，能够防止在高温期的环境中箱体36内压力OP超过临界压力CP，能够进行气液分离。另外，能够避免由于规定的高压力值(异常的高压)而将压缩机11强制地停止的保护控制(例如，中压切断、失步等)，能够实现冷冻装置R的稳定运行。

另外，在本实施方式的冷冻装置R中，将由膨胀机72所回收的膨胀能使用于辅助压缩机60的压缩动作中，所以能够削减用于驱动辅助压缩机60的功耗。

另外，在本实施方式的冷冻装置R中，通过由膨胀机72回收膨胀能使得图8的点X2比点X1更向左侧移动，从而由箱体36分离并从气体配管42流出的制冷剂蒸气减少，由压缩机11的第二级及辅助压缩机60压缩的制冷剂流量减少，由此，能够削减用于驱动压缩机11及辅助压缩机60的功耗。

另外，在本实施方式的冷冻装置R中，使送至陈列柜4的制冷剂的压力降低，所以能够降低配管的设计压力，能够使用壁厚薄的管。

另外，在本实施方式的冷冻装置R中，在箱体36中保持液态制冷剂，并可连续地改变其量，所以能够将在冷冻回路1中循环的制冷剂的量稳定地维持于适当量。

另外，在本实施方式的冷冻装置R中，具备作为节能器而发挥功能的箱体36、电动膨胀阀43、47、分离热交换器29，由此能够确保必要的过冷度。

在本实施方式中，对图7所示的冷冻装置R的结构进行了说明，但冷冻装置R的结构不限于图7所示的结构。以下，对冷冻装置R的其他的结构例进行说明。

(3)冷冻装置R的其他的结构例1

图10是具有与图7不同的结构的冷冻装置R的制冷剂回路图。此外，图10简化了图7的图示，对与图7相同的构成要素标以相同符号，以下，省略其说明。

图10所示的冷冻装置R除了具备图7所示的结构以外，还具备压缩机11a。压缩机11a是与压缩机11并联设置的两级压缩机，具备与压缩机11相同的结构。

在图10所示的冷冻装置R中，来自蒸发器41的制冷剂被分别吸入到压缩机11和压缩机11a。另外，来自中间冷却器24的制冷剂和来自中间压返回配管44的制冷剂混合而得到的制冷剂被分别吸入到压缩机11、压缩机11a、辅助压缩机60。

此外，在图10中，构成为将电动膨胀阀39、陈列柜4、以及蒸发器41各设置一个，但也可以构成为将电动膨胀阀39、陈列柜4、以及蒸发器41分别设置多个。例如构成为将一个电动膨胀阀39、一个陈列柜4、以及一个蒸发器41设为一组，且并联地设置该组。

(4)冷冻装置R的其他的结构例2

在图7、图10所示的结构中，构成为设置一个辅助压缩机60，但也可以设置多个辅助压缩机60。多个辅助压缩机60彼此并联设置，且与一个或多个压缩机11(压缩机11a)并联设置。来自中间冷却器24的制冷剂和来自中间压返回配管44的制冷剂混合而得到的制冷剂被分别吸入到多个辅助压缩机60。

如上所述，在本实施方式中，设为，在由具有由同一旋转轴驱动的第一旋转压缩元件14和第二旋转压缩元件16的压缩机(压缩机构)11、气体冷却器28、电动膨胀阀(主节流机构)39、蒸发器41构成制冷剂回路1，且使用二氧化碳制冷剂的冷冻装置R中，具备：辅助压缩机(辅助压缩机构)60，与压缩机11并联设置；电动膨胀阀(压力调整用节流机构)33，连接于气体冷却器28的下游侧且电动膨胀阀39的上游侧的制冷剂回路1，并调整从气体冷却器28流出的制冷剂的压力；膨胀机(膨胀机构)72，连接于气体冷却器28的下游侧且电动膨胀阀39的上游侧的制冷剂回路1，与电动膨胀阀33并联地设置，使从气体冷却器28中流出后分流出的制冷剂膨胀并且回收膨胀能；箱体36，连接于电动膨胀阀33及所述膨胀机72的下游侧且电动膨胀阀39的上游侧的制冷剂回路1；分离热交换器29，设置于箱体36的下游侧且电动膨胀阀39的上游侧的制冷剂回路1，具有第一流路29A和第二流路29B；电动膨胀阀(第一辅助节流机构)43，调整从设置于箱体36的第一高度的气体配管42流出的制冷剂的压力；电动膨胀阀(第二辅助节流机构)47，调整从设置于比第一高度低的位置的箱体出口配管37流出，并在通过了分离热交换器29的第二流路29B之后，在第二流路29B的下游侧分流出的制冷剂中的一股的压力；辅助回路48，使由电动膨胀阀43调整了压力的制冷剂和由电动膨胀阀47调整了压力的制冷剂混合而得到的制冷剂，流入到分离热交换器29的第一流路29A后，吸入至压缩机11的中间压部及辅助压缩机60；主回路38，使从箱体36流出的制冷剂流入到分离热交换器29的第二流路29B并与在第一流路29A中流过的制冷剂热交换后，使在第二流路29B的下游侧分流出的制冷剂中的另一股流入至电动膨胀阀39；以及控制装置(控制机构)57，控制压缩机11、辅助压缩机60、电动膨胀阀39、电动膨胀阀33、电动膨胀阀43、电动膨胀阀47、以及膨胀机72的动作，由膨胀机72所回收的膨胀能被使用于辅助压缩机60的压缩动作中。

由此，在使用二氧化碳制冷剂的情况下，能够使中间压部中的制冷剂的吸入量(排除容积)增加，即使压缩机11中的排除容积比率是固定的，也能够降低中间压。其结果，能够使箱体36的出口的比焓降低，能够确保冷冻能力。

另外，将由膨胀机72所回收的膨胀能使用于辅助压缩机60的压缩动作中，所以能够削减用于驱动辅助压缩机60的功耗。

另外，通过由膨胀机72回收膨胀能使得图8的点X2比点X1更向左侧移动，从而由箱体36分离并从气体配管42流出的制冷剂蒸气减少，由压缩机11的第二级及辅助压缩机60压缩的制冷剂流量减少，由此，能够削减用于驱动压缩机11及辅助压缩机60的功耗。

另外，将冷冻装置R设为，辅助压缩机60的转速是可变的。

另外，将冷冻装置R设为，具备彼此并联设置的多个辅助压缩机60，在由电动膨胀阀43及电动膨胀阀47调整了压力之后在分离热交换器29的第一流路29A中流过的制冷剂被吸入至多个辅助压缩机60。

另外，将冷冻装置R设为，具备彼此并联设置的多个压缩机11、11a，在由电动膨胀阀43及电动膨胀阀47调整了压力之后在分离热交换器29的第一流路29A中流过的制冷剂被吸入至多个压缩机11、11a的中间压部。

以上，对本发明的实施方式2进行了说明。

以上对本发明的各实施方式进行了说明，但本发明不限于上述各实施方式，能够在不脱离本发明的要点的范围内进行各种变更。

在2016年2月8日提出的日本专利申请特愿2016-022114、以及在2016年2月8日提出的日本专利申请特愿2016-022117中包含的说明书、附图及摘要的公开内容全部引用于本申请。

工业实用性

本发明适于在由压缩机构、气体冷却器、主节流机构、蒸发器构成制冷剂回路的冷冻装置中使用。

符图标号说明

R 冷冻装置

1 制冷剂回路

3 冷冻机单元

4 陈列柜

6 单元出口

7 单元入口

8、9 制冷剂配管

11、11a 压缩机

12、61 密封容器

13、62 电动元件

14 第一旋转压缩元件

16 第二旋转压缩元件

17 低级侧吸入口

18 低级侧排出口

19 高级侧吸入口

21 高级侧排出口

22 制冷剂导入配管

23 中间压排出配管

24 中间冷却器

26 中间压吸入配管

27 高压排出配管

28 气体冷却器

29 分离热交换器

29A 第一流路

29B 第二流路

31 气体冷却器用送风机

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)

34 箱体入口配管

36 箱体

37 箱体出口配管

38 主回路

39 电动膨胀阀(主节流机构)

41 蒸发器

42 气体配管

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

46 液体配管

47 电动膨胀阀(第二辅助回路用节流机构)

48 辅助回路

49 高压传感器

50 排出温度传感器

51 低压传感器

52 中间压传感器

53 单元出口传感器

57 控制装置(控制机构)

60 辅助压缩机

63 旋转压缩元件

64 吸入口

65 排出口

70 旁通回路

71 电磁阀

72 膨胀机

Claims (9)

1.一种冷冻装置，其由具有由同一旋转轴驱动的第一旋转压缩元件和第二旋转压缩元件的压缩机构、气体冷却器、主节流机构、蒸发器构成制冷剂回路，且使用二氧化碳制冷剂，该冷冻装置中，具备：

压力调整用节流机构，连接于所述气体冷却器的下游侧且所述主节流机构的上游侧的所述制冷剂回路，并调整从所述气体冷却器流出的制冷剂的压力；

箱体，连接于所述压力调整用节流机构的下游侧且所述主节流机构的上游侧的所述制冷剂回路；

分离热交换器，设置于所述箱体的下游侧且所述主节流机构的上游侧的所述制冷剂回路，具有第一流路和第二流路；以及

主回路，使从所述箱体流出的制冷剂流入到所述分离热交换器的所述第二流路并与在所述第一流路中流过的制冷剂热交换后，使在所述第二流路的下游侧分流出的制冷剂中的另一股流入至所述主节流机构，

所述冷冻装置的特征在于，还具备：

辅助压缩机构，与所述压缩机构并联设置；

第一辅助节流机构，调整从设置于所述箱体的第一高度的配管流出的制冷剂的压力；

第二辅助节流机构，调整从设置于比所述第一高度低的位置的配管流出，并在通过了所述分离热交换器的所述第二流路之后，在所述第二流路的下游侧分流出的制冷剂中的一股的压力；

辅助回路，使由所述第一辅助节流机构调整了压力的制冷剂和由所述第二辅助节流机构调整了压力的制冷剂混合而得到的制冷剂，流入到所述分离热交换器的所述第一流路后，吸入至所述压缩机构的中间压部及所述辅助压缩机构；以及

控制机构，控制所述压缩机构、所述辅助压缩机构、所述主节流机构、所述压力调整用节流机构、所述第一辅助节流机构、以及所述第二辅助节流机构的动作。

2.如权利要求1所述的冷冻装置，其中，

还具备旁通回路，该旁通回路将所述辅助压缩机构、与设置于所述蒸发器的下游侧且所述压缩机构的上游侧的配管连接，

在所述旁通回路中设置逆止阀或通过所述控制机构控制开闭的电磁阀。

3.如权利要求1所述的冷冻装置，其中，

所述辅助压缩机构的转速是可变的。

4.如权利要求1所述的冷冻装置，其中，

不同于所述辅助压缩机构，而与该辅助压缩机构并联地具备至少一个辅助压缩机构，

在由所述第一辅助节流机构及所述第二辅助节流机构调整了压力之后在所述分离热交换器的所述第一流路中流过的制冷剂被吸入至所述至少一个辅助压缩机构。

5.如权利要求1所述的冷冻装置，其中，

不同于所述压缩机构，而与该压缩机构并联地具备至少一个压缩机构，

在由所述第一辅助节流机构及所述第二辅助节流机构调整了压力之后在所述分离热交换器的所述第一流路中流过的制冷剂被吸入至所述至少一个压缩机构的中间压部。

6.一种冷冻装置，其由具有由同一旋转轴驱动的第一旋转压缩元件和第二旋转压缩元件的压缩机构、气体冷却器、主节流机构、蒸发器构成制冷剂回路，且使用二氧化碳制冷剂，该冷冻装置中，具备：

压力调整用节流机构，连接于所述气体冷却器的下游侧且所述主节流机构的上游侧的所述制冷剂回路，并调整从所述气体冷却器流出的制冷剂的压力；

膨胀机构，连接于所述气体冷却器的下游侧且所述主节流机构的上游侧的所述制冷剂回路，与所述压力调整用节流机构并联地设置，使从所述气体冷却器中流出后分流出的制冷剂膨胀并且回收膨胀能；

箱体，连接于所述压力调整用节流机构及所述膨胀机构的下游侧且所述主节流机构的上游侧的所述制冷剂回路；

分离热交换器，设置于所述箱体的下游侧且所述主节流机构的上游侧的所述制冷剂回路，具有第一流路和第二流路；以及

主回路，使从所述箱体流出的制冷剂流入到所述分离热交换器的第二流路并与在所述第一流路中流过的制冷剂热交换后，使在所述第二流路的下游侧分流出的制冷剂中的另一股流入至所述主节流机构，

所述冷冻装置的特征在于，还具备：

辅助压缩机构，与所述压缩机构并联设置；

第一辅助节流机构，调整从设置于所述箱体的第一高度的配管流出的制冷剂的压力；

第二辅助节流机构，调整从设置于比所述第一高度低的位置的配管流出，并在通过了所述分离热交换器的所述第二流路之后，在所述第二流路的下游侧分流出的制冷剂中的一股的压力；

辅助回路，使由所述第一辅助节流机构调整了压力的制冷剂和由所述第二辅助节流机构调整了压力的制冷剂混合而得到的制冷剂，流入到所述分离热交换器的所述第一流路后，吸入至所述压缩机构的中间压部及所述辅助压缩机构；以及

控制机构，控制所述压缩机构、所述辅助压缩机构、所述主节流机构、所述压力调整用节流机构、所述第一辅助节流机构、所述第二辅助节流机构、以及所述膨胀机构的动作，

由所述膨胀机构所回收的膨胀能被使用于所述辅助压缩机构的压缩动作中。

7.如权利要求6所述的冷冻装置，其中，

所述辅助压缩机构的转速是可变的。

8.如权利要求6所述的冷冻装置，其中，

不同于所述辅助压缩机构，而与该辅助压缩机构并联地具备至少一个辅助压缩机构，

在由所述第一辅助节流机构及所述第二辅助节流机构调整了压力之后在所述分离热交换器的所述第一流路中流过的制冷剂被吸入至所述至少一个辅助压缩机构。

9.如权利要求6所述的冷冻装置，其中，

不同于所述压缩机构，而与该压缩机构并联地具备至少一个压缩机构，

在由所述第一辅助节流机构及所述第二辅助节流机构调整了压力之后在所述分离热交换器的所述第一流路中流过的制冷剂被吸入至所述至少一个压缩机构的中间压部。

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