JP2008064437A5 - - Google Patents

Description

冷凍装置

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

従来、圧縮機、放熱器、第１膨張弁、受液器、第２膨張弁、および蒸発器を順次接続した冷媒回路を備える冷凍装置が公に知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−１１５４７０号公報（第４頁第５欄第１２行−第５頁第７欄第３９行、図３）

このような冷凍装置の冷媒回路に冷媒として二酸化炭素などの超臨界冷媒を採用した場合において、圧縮機の冷媒吐出側から第１膨張弁の冷媒流入側へ流れる冷媒（以下、高圧側冷媒という）が運転開始時から亜臨界状態となったり、放熱器に流入する冷媒の温度が低い場合などに高圧側冷媒が超臨界状態から亜臨界状態に遷移したりすることがある。高圧側冷媒がこのように亜臨界状態になっている状況において放熱器から流出する冷媒の過冷却が不十分である場合、第１膨張弁から流出する冷媒が気液二相状態になってしまい、受液器の冷媒液面制御が困難になる。

本発明の課題は、上記のような冷凍装置において高圧側冷媒が亜臨界状態になった場合であっても安定した受液器の冷媒液面制御を可能とすることにある。

第１発明に係る冷凍装置は、圧縮機構、放熱器、第１膨張機構、受液器、第２膨張機構、蒸発器、および制御部を備える。圧縮機構は、冷媒を圧縮する。放熱器は、圧縮機構の冷媒吐出側に接続される。第１膨張機構は、放熱器の出口側に接続される。受液器は、第１膨張機構の冷媒流出側に接続される。第２膨張機構は、受液器の出口側に接続される。蒸発器は、第２膨張機構の冷媒流出側に接続されると共に圧縮機構の冷媒吸入側に接続される。制御部は、圧縮機構の冷媒吐出側から第１膨張機構の冷媒流入側へ流れる冷媒（以下、高圧側冷媒という）の状態が超臨界状態から亜臨界状態に遷移した場合に第１膨張機構による減圧の度合いを最小にする。

この冷凍装置では、制御部が、高圧側冷媒の状態が超臨界状態から亜臨界状態になった場合に第１膨張機構による減圧の度合いを最小にする。このため、この冷凍装置では、高圧側冷媒が超臨界状態から亜臨界状態に遷移しても第１膨張機構から流出する冷媒を飽和状態に近づけることができる。したがって、この冷凍装置では、適切な膨張機構（膨張弁の場合は適切な最大開度を有する膨張弁）を選定すれば高圧側冷媒が超臨界状態から亜臨界状態に遷移した場合であっても第１膨張機構から流出する冷媒を飽和状態に近い状態とすることができる。よって、この冷凍装置では、高圧側冷媒が超臨界状態から亜臨界状態に遷移した場合であっても安定した受液器の冷媒液面制御を可能とすることができる。

第２発明に係る冷凍装置は、第１発明に係る冷凍装置であって、第１膨張機構は、第１膨張弁である。そして、制御部は、圧縮機構の冷媒吐出側から第１膨張機構の冷媒流入側へ流れる冷媒の状態が超臨界状態から亜臨界状態に遷移した場合に第１膨張弁を全開にする。

この冷凍装置では、制御部が、圧縮機構の冷媒吐出側から第１膨張機構の冷媒流入側へ流れる冷媒の状態が超臨界状態から亜臨界状態に遷移した場合に第１膨張弁を全開にする。このため、この冷凍装置では、高圧側冷媒が超臨界状態から亜臨界状態に遷移しても第１膨張弁から流出する冷媒を飽和状態に近づけることができる。したがって、この冷凍装置では、第１膨張弁として適切な最大開度を有する膨張弁を選定すれば高圧側冷媒が超臨界状態から亜臨界状態に遷移した場合であっても第１膨張機構から流出する冷媒を飽和状態に近い状態とすることができる。よって、この冷凍装置では、高圧側冷媒が超臨界状態から亜臨界状態に遷移した場合であっても安定した受液器の冷媒液面制御を可能とすることができる。

第３発明に係る冷凍装置は、第１発明に係る冷凍装置であって、圧力検知部をさらに備える。圧力検知部は、圧縮機構の冷媒吐出側と第１膨張機構の冷媒流入側の間に設けられる。そして、制御部は、圧力検知部によって検知される圧力が所定の圧力以下になった場合に第１膨張機構による減圧の度合いを最小にする。なお、ここにいう「所定の圧力」は、冷媒が亜臨界状態となる圧力である。

この冷凍装置では、制御部が、圧力検知部によって検知される圧力が所定の圧力以下になった場合に第１膨張機構による減圧の度合いを最小にする。このため、この冷凍装置では、高圧側冷媒が亜臨界状態にあるか否かを容易に判定することができる。

第４発明に係る冷凍装置は、第３発明に係る冷凍装置であって、第１膨張機構は、第１膨張弁である。そして、制御部は、圧力検知部によって検知される圧力が所定の圧力以下になった場合に第１膨張弁を全開にする。

この冷凍装置では、制御部が、圧力検知部によって検知される圧力が所定の圧力以下になった場合に第１膨張弁を全開にする。このため、この冷凍装置では、高圧側冷媒が亜臨界状態にあるか否かを容易に判定することができる。

第５発明に係る冷凍装置は、第１発明に係る冷凍装置であって、第１温度検知部および第２温度検知部をさらに備える。第１温度検知部は、放熱器の第１特定領域に設けられる。なお、ここにいう「第１特定領域」とは、高圧側冷媒が亜臨界状態へ遷移した場合に高圧側冷媒が気液二相状態となる領域である。第２温度検知部は、放熱器の第１特定領域に設けられる。そして、制御部は、第１温度検知部によって検知される温度と第２温度検知部によって検知される温度との差が所定の閾値以下となった場合に第１膨張機構による減圧の度合いを最小にする。

この冷凍装置では、第１温度検知部によって検知される温度と第２温度検知部によって検知される温度との差が所定の閾値以下となった場合に、制御部が第１膨張機構による減圧の度合いを最小にする。このため、この冷凍装置では、高圧側冷媒が亜臨界状態にあるか否かを容易に判定することができる。

第６発明に係る冷凍装置は、第５発明に係る冷凍装置であって、第１膨張機構は、第１膨張弁である。そして、制御部は、第１温度検知部によって検知される温度と第２温度検知部によって検知される温度との差が所定の閾値以下となった場合に第１膨張弁を全開にする。

この冷凍装置では、第１温度検知部によって検知される温度と第２温度検知部によって検知される温度との差が所定の閾値以下となった場合に、制御部が第１膨張弁を全開にする。このため、この冷凍装置では、高圧側冷媒が亜臨界状態にあるか否かを容易に判定することができる。

第７発明に係る冷凍装置は、第１発明に係る冷凍装置であって、第３温度検知部をさらに備える。第３温度検知部は、放熱器の第２特定領域に設けられる。なお、ここにいう「第２特定領域」とは、高圧側冷媒が超臨界状態であるときに高圧側冷媒が臨界点温度以下にならない領域であって高圧側冷媒が亜臨界状態であるときに高圧側冷媒が飽和温度になる領域である。そして、制御部は、第３温度検知部によって検知される温度が冷媒の臨界点温度以下になった場合に第１膨張機構による減圧の度合いを最小にする。

この冷凍装置では、第３温度検知部によって検知される温度が冷媒の臨界点温度以下になった場合に、制御部が第１膨張機構による減圧の度合いを最小にする。このため、この冷凍装置では、高圧側冷媒が亜臨界状態にあるか否かを容易に判定することができる。

第８発明に係る冷凍装置は、第７発明に係る冷凍装置であって、第１膨張機構は、第１膨張弁である。そして、制御部は、第３温度検知部によって検知される温度が冷媒の臨界点温度以下になった場合に第１膨張弁を全開にする。

この冷凍装置では、第３温度検知部によって検知される温度が冷媒の臨界点温度以下になった場合に、制御部が第１膨張弁を全開にする。このため、この冷凍装置では、高圧側冷媒が亜臨界状態にあるか否かを容易に判定することができる。

第１発明に係る冷凍装置では、高圧側冷媒が超臨界状態から亜臨界状態に遷移しても第１膨張機構から流出する冷媒を飽和状態に近づけることができる。したがって、この冷凍装置では、適切な膨張機構（膨張弁の場合は適切な最大開度を有する膨張弁）を選定すれば高圧側冷媒が超臨界状態から亜臨界状態に遷移した場合であっても第１膨張機構から流出する冷媒を飽和状態に近い状態とすることができる。よって、この冷凍装置では、高圧側冷媒が超臨界状態から亜臨界状態に遷移した場合であっても安定した受液器の冷媒液面制御を可能とすることができる。

第２発明に係る冷凍装置では、高圧側冷媒が超臨界状態から亜臨界状態に遷移しても第１膨張弁から流出する冷媒を飽和状態に近づけることができる。したがって、この冷凍装置では、第１膨張弁として適切な最大開度を有する膨張弁を選定すれば高圧側冷媒が超臨界状態から亜臨界状態に遷移した場合であっても第１膨張機構から流出する冷媒を飽和状態に近い状態とすることができる。よって、この冷凍装置では、高圧側冷媒が超臨界状態から亜臨界状態に遷移した場合であっても安定した受液器の冷媒液面制御を可能とすることができる。

第３発明から第８発明に係る冷凍装置では、高圧側冷媒が亜臨界状態にあるか否かを容易に判定することができる。

＜空気調和装置の構成＞
本発明の実施の形態に係る空気調和装置１の概略冷媒回路２を図１に示す。

この空気調和装置１は、二酸化炭素を冷媒として冷房運転および暖房運転が可能な空気調和装置であって、主に冷媒回路２、送風ファン２６，３２、制御装置２３、高圧圧力センサ２１、中間圧圧力センサ２４、および温度センサ２２等から構成されている。

冷媒回路２には主に、圧縮機１１、四路切換弁１２、室外熱交換器１３、第１電動膨張弁１５、受液器１６、第２電動膨張弁１７、および室内熱交換器３１が配備されており、各装置は、図１に示されるように、冷媒配管を介して接続されている。

そして、本実施の形態において、空気調和装置１は、分離型の空気調和装置であって、室内熱交換器３１および室内ファン３２を主に有する室内ユニット３０と、圧縮機１１、四路切換弁１２、室外熱交換器１３、第１電動膨張弁１５、受液器１６、第２電動膨張弁１７、高圧圧力センサ２１、温度センサ２２、および制御装置２３を主に有する室外ユニット１０と、室内ユニット３０の冷媒液等配管と室外ユニット１０の冷媒液等配管とを接続する第１連絡配管４１と、室内ユニット３０の冷媒ガス等配管と室外ユニット１０の冷媒ガス等配管とを接続する第２連絡配管４２とから構成されているともいえる。なお、室外ユニット１０の冷媒液等配管と第１連絡配管４１とは室外ユニット１０の第１閉鎖弁１８を介して、室外ユニット１０の冷媒ガス等配管と第２連絡配管４２とは室外ユニット１０の第２閉鎖弁１９を介してそれぞれ接続されている。

（１）室内ユニット
室内ユニット３０は、主に、室内熱交換器３１および室内ファン３２等を有している。

室内熱交換器３１は、空調室内の空気である室内空気と冷媒との間で熱交換をさせるための熱交換器である。

室内ファン３２は、ユニット３０内に空調室内の空気を取り込み、室内熱交換器３１を介して冷媒と熱交換した後の空気である調和空気を再び空調室内への送り出すためファンである。

そして、この室内ユニット３０は、このような構成を採用することによって、冷房運転時には室内ファン３２により内部に取り込んだ室内空気と室内熱交換器３１を流れる液冷媒とを熱交換させて調和空気（冷気）を生成し、暖房運転時には室内ファン３２により内部に取り込んだ室内空気と室内熱交換器３１を流れる超臨界冷媒とを熱交換させて調和空気（暖気）を生成することが可能となっている。

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

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

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

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

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

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

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

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

高圧圧力センサ２１は、圧縮機１１の吐出側に設けられている。

温度センサ２２は、第１電動膨張弁１５の室外熱交換器側に設けられている。

中間圧圧力センサ２４は、第１電動膨張弁１５と受液器１６との間に設けられている。

制御装置２３は、高圧圧力センサ２１、中間圧圧力センサ２４、温度センサ２２、第１電動膨張弁１５、および第２電動膨張弁１７等に通信接続されており、温度センサ２２から送られてくる温度情報や、高圧圧力センサ２１から送られてくる高圧圧力情報、中間圧圧力センサ２４から送られてくる中間圧圧力情報に基づいて第１電動膨張弁１５および第２電動膨張弁１７の開度を制御する。ここで、モリエ線図を利用して第１電動膨張弁１５および第２電動膨張弁１７の開度制御について詳述する。

この制御装置２３は、高圧圧力センサ２１から送信される高圧圧力情報が臨界圧力以上である場合、圧縮機１１の冷媒吐出側から第１電動膨張弁１５の冷媒流入側へ流れる冷媒（以下、高圧側冷媒という）が超臨界状態であると判断し、第１受液器液面制御および過熱度制御を行う。本実施の形態に係る空気調和装置１には圧縮機１１の吐出側に高圧圧力センサ２１、第１電動膨張弁１５の室外熱交換器側に温度センサ２２が配置されているため、モリエ線図（図２参照）を利用して第１電動膨張弁１５から流出する冷媒の飽和圧力を求めることができる。そこで、この空気調和装置１では、第１受液器液面制御時において、制御装置２３が、第１電動膨張弁１５から流出した冷媒が図２のＤ₀点の状態になるように、つまり、中間圧圧力センサ２４が示す値が上記で求められた飽和圧力と一致するように１電動膨張弁１５と第２電動膨張弁１７の開度を適宜調節にする。なお、図２において、Ａ₀→Ｂ₀は圧縮行程を示し、Ｂ₀→Ｃ₀は冷却行程を示し、Ｃ₀→Ｄ₀は第１膨張行程（第１電動膨張弁１５による減圧）を示し、Ｄ₀→Ｅ₀は第２膨張行程（第２電動膨張弁１７による減圧）を示し、Ｅ₀→Ａ₀は蒸発行程を示している。また、Ｋは臨界点を示し、Ｔｍは等温線を示している。なお、このとき、同時に過熱度制御も行われているので、制御装置２３は併せて第２電動膨張弁１７の開度も制御する。なお、本実施の形態では、制御装置２３は、中間圧圧力センサ２４が示す圧力が｛臨界圧力（ＭＰａ）−０．３（ＭＰａ）｝の圧力以下となるように第１電動膨張弁１５および第２電動膨張弁１７を制御する。ここで、｛臨界圧力（ＭＰａ）−０．３（ＭＰａ）｝という圧力は、次のように決定されている。発明者の行った試験の結果から第１電動膨張弁１５と第２電動膨張弁１７との間の圧力（以下、中間圧力という）の制御は冷媒の場合で目標値から±０．１ＭＰａ以内の程度の範囲で制御できることが明らかとなっている。そして、中間圧力が臨界点近傍にならないようにするためには、安全率を３として中間圧力の目標値を臨界圧力（ＭＰａ）−０．３（ＭＰａ）とするのが好ましい。

そして、ここで、高圧側冷媒が亜臨界状態になると、制御装置２３は、過熱度制御を行う同時に第２受液器液面制御を行う。高圧側冷媒が亜臨界状態になると、冷凍サイクルは図３に実線で示されるような冷凍サイクルとなる。なお、図３において破線で示される冷凍サイクルは、図２に示される冷凍サイクル、つまり、高圧側冷媒が超臨界状態のときの冷凍サイクルである。図３から明らかなように、高圧側冷媒が亜臨界状態になると、圧力が著しく低下する。この状態で制御装置２３が第１電動膨張弁１５に対して第１受液器液面制御時と同一の開度を要求するとその冷凍サイクルは、Ａ₀→Ｂ₁→Ｃ₁→Ｄ₁→Ｅ₀→Ａ₀となり、第１電動膨張弁１５から流出する冷媒が気液二相状態となり、実質的に受液器１６内の貯蔵冷媒の液面を安定化することができなくなる。そこで、制御装置２３は、高圧圧力センサ２１から送信される高圧圧力情報が臨界圧力未満となった場合、つまり、高圧側冷媒が亜臨界状態となった場合、第１電動膨張弁１５を全開状態とする第２受液器液面制御を行う。すると、その冷凍サイクルは、図４に実線で示される冷凍サイクルとなる。なお、図４において破線で示される冷凍サイクルは、図２に示される冷凍サイクル、つまり、高圧側冷媒が超臨界状態のときの冷凍サイクルである。すなわち、冷凍サイクルがＡ₀→Ｂ₁→Ｃ₁→Ｄ₂→Ｅ₀→Ａ₀となるため、第１電動膨張弁１５から流出する冷媒は飽和状態に近い状態となる。この空気調和装置１では、冷房運転時においてこのような安定した受液器液面制御が実現されている。

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

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

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

そして、この冷却された超臨界冷媒は、第１電動膨張弁１５に送られる。そして、第１電動膨張弁１５に送られた超臨界冷媒は、減圧されて飽和状態とされた後に受液器１６を経由して第２電動膨張弁１７に送られる。第２電動膨張弁１７に送られた飽和状態の冷媒は、減圧されて液冷媒となった後に第１閉鎖弁１８を経由して室内熱交換器３１に供給され、室内空気を冷却するとともに蒸発されてガス冷媒となる。

そして、そのガス冷媒は、第２閉鎖弁１９および四路切換弁１２を経由して、再び、圧縮機１１に吸入される。このようにして、冷房運転が行われる。なお、制御装置２３は、この冷房運転において上記制御を実行する。

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

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

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

＜空気調和装置の特徴＞
本実施の形態に係る空気調和装置１では、制御装置２３が、高圧圧力センサ２１から送信される高圧圧力情報が臨界圧力未満となった場合、つまり、高圧側冷媒が亜臨界状態となった場合、第１電動膨張弁１５を全開状態とし、第１電動膨張弁１５から流出する冷媒を飽和状態に近い状態にすることができる。このため、この空気調和装置１では、高圧側冷媒が亜臨界状態となっても安定した受液器液面制御を行うことができる。

＜変形例＞
（Ａ）
先の実施の形態では、本願発明が１台の室外ユニット１０に対して１台の室内ユニット３０が設けられるセパレート式の空気調和装置１に応用されたが、本願発明は図５に示される１台の室外ユニットに対して複数台の室内ユニットが設けられるマルチ式の空気調和装置１０１に応用されてもよい。なお、図５において、先の実施の形態に係る空気調和装置１の構成部品と同じ部品については同一の符号を用いている。また、図５において、符号１０２は冷媒回路を示し、符号１１０は室外ユニットを示し、符号１３０ａ，１３０ｂは室内ユニットを示し、符号３１ａ，３１ｂは室内熱交換器を示し、符号３２ａ，３２ｂは室内ファンを示し、符号３３ａ，３３ｂは第２電動膨張弁を示し、符号３４ａ，３４ｂは室内制御装置を示し、符号１４１，１４２は連絡配管を示している。なお、かかる場合、制御装置２３は、室内制御装置３４ａ，３４ｂを介して第２電動膨張弁３３ａ，３３ｂを制御する。また、本変形例では第２電動膨張弁３３ａ，３３ｂが室内ユニット１３０ａ，１３０ｂに収容されたが、第２電動膨張弁３３ａ，３３ｂが室外ユニット１１０に収容されてもかまわない。

（Ｂ）
先の実施の形態に係る空気調和装置１では、特に言及していなかったが、受液器１６と第２電動膨張弁１７との間に過冷却熱交換器（内部熱交換器であってもよい）を設けてもよい。なお、かかる場合、第１受液器液面制御では、図６に示されるような冷凍サイクルが実現されるように制御装置２３により第１電動膨張弁１５の開度が制御される。なお、図６において、Ａ₀→Ｂ₀は圧縮行程を示し、Ｂ₀→Ｃ₀は冷却行程を示し、Ｃ₀→Ｄ₀は第１膨張行程（第１電動膨張弁１５による減圧）を示し、Ｄ₀→Ｆ₀は過冷却工程（過冷却熱交換器による冷却）を示し、Ｆ₀→Ｅ₃は第２膨張行程（第２電動膨張弁１７による減圧）を示し、Ｅ₃→Ａ₀は蒸発行程を示している。また、Ｋは臨界点を示し、Ｔｍは等温線を示している。つまり、この第１受液器液面制御では、第１電動膨張弁１５から流出する冷媒が飽和状態となるように制御装置２３が第１電動膨張弁１５の開度を制御する。

また、第２受液器液面制御では、冷凍サイクルは図７に実線で示されるような冷凍サイクルとなり、制御装置２３がこの状態で第１電動膨張弁１５に対して受液器液面制御時と同一の開度を要求するとその冷凍サイクルは、Ａ₀→Ｂ₁→Ｃ₁→Ｄ₁→Ｆ₁→Ｅ₃→Ａ₀となり、第１電動膨張弁１５から流出する冷媒が気液二相状態となり、実質的に受液器１６内の貯蔵冷媒の液面を安定化することができなくなる。そこで、制御装置２３は、高圧圧力センサ２１から送信される高圧圧力情報が臨界圧力未満となった場合、つまり、高圧側冷媒が亜臨界状態となった場合、第１電動膨張弁１５を全開状態とする。すると、その冷凍サイクルは、図８に実線で示される冷凍サイクルとなる。すなわち、冷凍サイクルがＡ₀→Ｂ₁→Ｃ₁→Ｄ₀→Ｆ₀→Ｅ₃→Ａ₀となるため、第１電動膨張弁１５から流出する冷媒は飽和状態に近い状態となる。この空気調和装置１では、冷房運転時においてこのような安定した受液器液面制御が実現される。

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

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

（Ｅ）
先の実施の形態に係る空気調和装置１では、特に言及していなかったが、受液器１６と圧縮機１１の吸入管と接続しガス抜き回路を形成してもよい。かかる場合、ガス抜き回路に電動膨張弁や電磁弁などを設けておくのが好ましい。

（Ｆ）
先の実施の形態に係る空気調和装置１では中間圧圧力センサ２４が設けられたが、中間圧圧力センサ２４を取り除いてもよい。かかる場合、第１受液器液面制御時において、例えば、予め、第１電動膨張弁１５と第２電動膨張弁１７の総開度を圧縮機１１の吸入管における過熱度を変数として関数化しておくか或いはその総開度と過熱度との関係を表した制御テーブルを作成する等した上で、第１電動膨張弁１５と第２電動膨張弁１７の開度比を高圧圧力と第１電動膨張弁入口温度とを変数として関数化しておくこと等が考えられる。このようにすれば、第１電動膨張弁１５と第２電動膨張弁１７の開度は一義的に決定できる。

（Ｇ）
先の実施の形態に係る空気調和装置１では、高圧側冷媒が超臨界状態から亜臨界状態へ遷移したことを高圧圧力センサ２１によって検知した。しかし、高圧側冷媒が超臨界状態から亜臨界状態に遷移したことを検知する方法は他にも考えられる。例えば、高圧側冷媒が亜臨界状態へ遷移した場合に高圧側冷媒が気液二相状態となる領域、具体的には放熱器の伝熱管の特定領域に２本の温度センサを設置し、その２本の温度センサから得られる温度情報がほぼ一致すれば（例えば、それらの温度情報の差が所定の閾値以下となった場合にほぼ一致と判断する）高圧側冷媒が亜臨界状態に遷移したと判断することができる。また、例えば、高圧側冷媒が超臨界状態であるときに高圧側冷媒が臨界点温度以下にならない領域であって高圧側冷媒が亜臨界状態であるときに高圧側冷媒が飽和温度になる領域、具体的には放熱器の伝熱管の特定領域に温度センサを設置し、その温度センサから得られる温度情報が臨界点温度以下になったときに高圧側冷媒が亜臨界状態に遷移したと判断することができる。なお、かかる場合、温度センサは１本で十分である。

本発明に係る冷凍装置は、安定した受液器の冷媒液面制御が可能となるという特徴を有し、特に二酸化炭素などを冷媒として採用した冷凍装置に有益である。

本発明の実施の形態に係る空気調和装置の冷媒回路図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置において高圧側冷媒が超臨界状態であるときの第１電動膨張弁制御を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置において高圧側冷媒が亜臨界状態となったときの状態を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置において高圧側冷媒が亜臨界状態となったときの第１電動膨張弁制御を説明するための図である。 変形例（Ａ）に係る空気調和装置の冷媒回路図である。 変形例（Ｂ）に係る空気調和装置において高圧側冷媒が超臨界状態であるときの第１電動膨張弁制御を説明するための図である。 変形例（Ｂ）に係る空気調和装置において高圧側冷媒が亜臨界状態となったときの状態を説明するための図である。 変形例（Ｂ）に係る空気調和装置の制御装置において高圧側冷媒が亜臨界状態となったときの第１電動膨張弁制御を説明するための図である。

１，１０１ 空気調和装置（冷凍装置）
１１ 圧縮機（圧縮機構）
１３ 室外熱交換器
１５ 第１電動膨張弁（第１膨張機構）
１６ 受液器
１７，３３ａ，３３ｂ 第２電動膨張弁（第２膨張機構）
２１ 高圧圧力センサ（圧力検知部）
２３ 制御装置
３１，３１ａ，３１ｂ 室内熱交換器

Claims (8)

1. 冷媒を圧縮するための圧縮機構（１１）と、
   前記圧縮機構の冷媒吐出側に接続される放熱器（１３）と、
   前記放熱器の出口側に接続される第１膨張機構（１５）と、
   前記第１膨張機構の冷媒流出側に接続される受液器（１６）と、
   前記受液器の出口側に接続される第２膨張機構（１７，３３ａ，３３ｂ）と、
   前記第２膨張機構の冷媒流出側に接続されると共に前記圧縮機構の冷媒吸入側に接続される蒸発器（３１，３１ａ，３１ｂ）と、
   前記圧縮機構の冷媒吐出側から前記第１膨張機構の冷媒流入側へ流れる冷媒の状態が超臨界状態から亜臨界状態に遷移した場合に前記第１膨張機構による減圧の度合いを最小にする制御部（２３）と、
   を備える、冷凍装置（１，１０１）。
2. 前記第１膨張機構は、第１膨張弁であり、
   前記制御部は、前記圧縮機構の冷媒吐出側から前記第１膨張機構の冷媒流入側へ流れる冷媒の状態が超臨界状態から亜臨界状態に遷移した場合に前記第１膨張弁を全開にする、
   請求項１に記載の冷凍装置。
3. 前記圧縮機構の冷媒吐出側と前記第１膨張機構の冷媒流入側の間に設けられる圧力検知部（２１）をさらに備え、
   前記制御部は、前記圧力検知部によって検知される圧力が所定の圧力以下になった場合に前記第１膨張機構による減圧の度合いを最小にする、
   請求項１に記載の冷凍装置。
4. 前記第１膨張機構は、第１膨張弁であり、
   前記制御部は、前記圧力検知部によって検知される圧力が所定の圧力以下になった場合に前記第１膨張弁を全開にする、
   請求項３に記載の冷凍装置。
5. 前記放熱器の第１特定領域に設けられる第１温度検知部と、
   前記放熱器の前記第１特定領域に設けられる第２温度検知部と、
   をさらに備え、
   前記制御部は、前記第１温度検知部によって検知される温度と前記第２温度検知部によって検知される温度との差が所定の閾値以下となった場合に前記第１膨張機構による減圧の度合いを最小にする、
   請求項１に記載の冷凍装置。
6. 前記第１膨張機構は、第１膨張弁であり、
   前記制御部は、前記第１温度検知部によって検知される温度と前記第２温度検知部によって検知される温度との差が所定の閾値以下となった場合に前記第１膨張弁を全開にする、
   請求項５に記載の冷凍装置。
7. 前記放熱器の第２特定領域に設けられる第３温度検知部をさらに備え、
   前記制御部は、前記第３温度検知部によって検知される温度が前記冷媒の臨界点温度以下になった場合に前記第１膨張機構による減圧の度合いを最小にする、
   請求項１に記載の冷凍装置。
8. 前記第１膨張機構は、第１膨張弁であり、
   前記制御部は、前記第３温度検知部によって検知される温度が前記冷媒の臨界点温度以下になった場合に前記第１膨張弁を全開にする、
   請求項７に記載の冷凍装置。