JP5145674B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

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、過冷却器、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５頁右欄第４０行−第６頁左欄第４５行、図８）

ところで、このような冷凍装置の冷媒回路において、第１膨張弁によって冷媒が飽和線近傍の状態まで膨張されると、設置環境によっては（例えば、夏季で過負荷となった場合など）その冷媒が臨界点近傍の状態となってしまう場合がある。このように冷媒が臨界点近傍の状態となってしまうと、キャビテーションが生じ上記構成部品に悪影響を及ぼすおそれがあるだけでなく、受液器における冷媒の液面制御が困難になり、冷媒回路内の冷媒を適切な量に保つことができなくなるおそれがある。

本発明の課題は、上記のような冷媒装置において第１膨張弁等によって冷媒が飽和線近傍の状態まで膨張される場合に冷媒が臨界点近傍の状態となることを回避することにある。

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、冷媒冷却部、受液器、第２膨張機構、蒸発器、高圧圧力センサ、温度センサ、中間圧圧力センサ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。冷媒冷却部は、放熱器の出口側と第１膨張機構の冷媒流入側との間に配置される。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。高圧圧力センサは圧縮機の吐出側に設けられている。温度センサは放熱器の低温側に設けられている。中間圧圧力センサは、第１膨張機構と受液器との間に設けられている。制御部は、温度センサの温度情報および前記中間圧圧力センサの圧力情報に基づいて前記第１膨張機構から流出した冷媒が臨界点近傍の状態になると判断した場合、通常制御から冷媒冷却制御へと切り換える制御切換手段を有している。第１膨張機構から流出した冷媒の状態が飽和線近傍の状態になり且つ臨界点近傍の状態にならないように冷媒冷却部により冷媒を冷却する冷媒冷却制御を行う。具体的には、通常制御ではＣＯＰが向上するように、前記第１膨張機構および前記第２膨張機構の開度が制御される。また、冷媒冷却制御では、前記第１膨張機構および前記第２膨張機構の開度及び／または前記冷媒冷却部を制御して、中間圧圧力センサが示す圧力が｛臨界圧力（ＭＰａ）−０．３（ＭＰａ）｝の圧力以下となるようにし、第１膨張機構から流出した冷媒の状態が飽和線上の状態になり且つ臨界点近傍の状態にならないように、第１膨張機構および第２膨張機構の開度が制御され、受液器内の冷媒の状態を飽和状態に維持できるように制御する。

この冷凍装置では、中間圧圧力センサの圧力情報に基づいて記第１膨張機構から流出した冷媒が臨界点近傍の状態になると判断した場合、制御切換手段により、冷媒冷却制御と通常制御とを切り換える。このため、この冷凍装置では、通常制御ではＣＯＰを考慮した制御を実行することが可能となる。また、この冷凍装置では、冷媒冷却制御において、前記第１膨張機構および前記第２膨張機構の開度及び／または前記冷媒冷却部を制御して、第１膨張機構から流出した冷媒が飽和線近傍の状態になり且つ冷媒の圧力が｛臨界圧力（ＭＰａ）−０．３（ＭＰａ）｝の圧力以下となるように冷媒冷却部により冷媒が冷却される。このため、この冷凍装置では、第１膨張機構によって冷媒が飽和線近傍の状態まで膨張される場合に冷媒が臨界点近傍の状態となることを回避することができる。

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、冷媒冷却部は、放熱器の出口側と第１膨張機構の流入側とを接続する第１冷媒配管に流れる冷媒と、蒸発器の出口側と圧縮機構の冷媒吸入側とを接続する第２冷媒配管に流れる冷媒との間で熱交換を行わせる内部熱交換器である。そして、冷媒冷却制御では、第１膨張機構から流出した冷媒の状態が飽和線近傍の状態になり且つ臨界点近傍の状態にならないように第１膨張機構と第２膨張機構とが制御される。

この冷凍装置では、冷媒冷却部が内部熱交換器である。そして、冷媒冷却制御において、第１膨張機構から流出した冷媒の状態が飽和線近傍の状態になり且つ臨界点近傍の状態にならないように第１膨張機構と第２膨張機構とが制御される。このため、この冷凍装置では、第１膨張機構によって冷媒が飽和線近傍の状態まで膨張される場合に冷媒が臨界点近傍の状態となることを回避することができる。また、チラー等の外部冷却装置を必要としないため製造コストを低く抑えることができる。

第３発明に係る冷凍装置は、第２発明に係る冷凍装置であって、温度検知部をさらに備える。温度検知部は、放熱器の出口近傍または第１膨張機構の冷媒流入口近傍に設けられる。そして、冷媒冷却制御では、温度検知部によって検知される温度が所定の温度以上である場合に、第１膨張機構から流出した冷媒が飽和線近傍の状態になり且つ冷媒の圧力が｛臨界圧力（ＭＰａ）−０．３（ＭＰａ）｝の圧力以下となるように冷媒冷却部により冷媒が冷却される。

この冷凍装置では、冷媒冷却制御において、温度検知部によって検知される温度が所定の温度以上である場合に、第１膨張機構から流出した冷媒が飽和線近傍の状態になり且つ冷媒の圧力が｛臨界圧力（ＭＰａ）−０．３（ＭＰａ）｝の圧力以下となるように冷媒冷却部により冷媒が冷却される。このため、この冷凍装置では、第１膨張機構によって冷媒が飽和線近傍の状態まで膨張される場合であって冷媒が臨界点近傍の状態となるおそれのある場合に冷媒が臨界点近傍の状態となることを回避することができる。

本発明に係る冷凍装置では、通常制御ではＣＯＰを考慮した制御を実行し、冷媒冷却制御では、第１膨張機構によって冷媒が飽和線近傍の状態まで膨張される場合に冷媒が臨界点近傍の状態となることを回避することができる。

＜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、温度センサ２２、および中間圧圧力センサ２４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、内部熱交換器１４、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、内部熱交換器１４、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、内部熱交換器１４、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、温度センサ２２、および中間圧圧力センサ２４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のガス側とを内部熱交換器１４を介して接続し、暖房運転時には圧縮機１１の吐出側と第２閉鎖弁１９とを内部熱交換器１４を介して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。

内部熱交換器１４は、室外熱交換器１３の低温側（あるいは液側）と第１電動膨張弁１５とを接続する冷媒配管（以下、第１０冷媒配管という）と、四路切換弁１２と圧縮機１１とを接続する冷媒配管（以下、第１１冷媒配管という）とを近接配置することによって構成された熱交換器である。この内部熱交換器１４では、冷房運転時において第１０冷媒配管に流れる高温高圧の超臨界冷媒と第１１冷媒配管に流れる低温低圧のガス冷媒との間で熱交換が行われる。

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、室外熱交換器１３の低温側（あるいは液側）近傍に設けられている。

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、温度センサ２２、中間圧圧力センサ２４、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。また、この制御装置２３には、冷房時において温度情報および高圧圧力情報に基づいて通常制御と冷媒冷却制御とを切り換える制御切換機能が搭載されている。通常制御では、ＣＯＰ等が向上するように第１電動膨張弁１５および第２電動膨張弁１７の開度が制御される。一方、冷媒冷却制御では、第１電動膨張弁１５から流出した冷媒の状態が飽和線上の状態になり且つ臨界点近傍の状態にならないように第１電動膨張弁１５および第２電動膨張弁１７の開度が制御され、受液器１６内の冷媒の状態が飽和状態に維持される。ここで、モリエ線図を利用して冷媒冷却制御について詳述する。図２には、二酸化炭素のモリエ線図上に本実施の形態に係る空気調和装置１の冷凍サイクルを表した図が示されている。なお、図２において、Ａ→Ｂは圧縮行程を示し、Ｂ→Ｃ_１，Ｃ_２は冷却行程（Ｂ→Ｃ_１は室外熱交換器１３での冷却であり、Ｃ_１→Ｃ_２は内部熱交換器による冷却）を示し、Ｃ_１，Ｃ_２→Ｄ_１，Ｄ_２は第１膨張行程（第１電動膨張弁１５による減圧）を示し、Ｄ_１，Ｄ_２→Ｅ_１，Ｅ_２は第２膨張行程（第２電動膨張弁１７による減圧）を示し、Ｅ_１，Ｅ_２→Ａは蒸発行程を示している。また、Ｋは臨界点を示している（なお、図２においてＫ点とＤ_１点とは重なっている）。また、Ｔｍは等温線である。さて、ここで、Ａ→Ｂ→Ｃ_１（Ｋ）→Ｄ_１→Ｅ_１→Ａの冷凍サイクルを見ると、第１電動膨張弁１５から流出した冷媒は臨界点近傍の状態となってしまう。しかし、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、室外熱交換器１３の低温側近傍に温度センサ２２が配置され、第１電動膨張弁１５と受液器１６との間に中間圧圧力センサ２４が設けられているため、第１電動膨張弁１５に流入する冷媒がＣ_１点の状態になり、第１電動膨張弁１５から流出した冷媒は臨界点近傍の状態になることを検知することができる。そこで、この空気調和装置１において第１電動膨張弁１５に流入する冷媒がＣ_１点の状態になり、第１電動膨張弁１５から流出した冷媒は臨界点近傍の状態になると検知されると、第１電動膨張弁１５と第２電動膨張弁１７の開度を適宜調節して室外熱交換器１３から流出した冷媒を冷却しその冷媒をＣ_２点の状態にする。このようにすると、その冷凍サイクルは、Ａ→Ｂ→Ｃ_２→Ｄ_２→Ｅ_２→Ａの冷凍サイクルへと変更される。つまり、冷媒がＣ_２点の状態まで冷却されるため、冷媒の状態が飽和線近傍の状態になり且つ臨界点近傍の状態にならないようにすることができる。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。

なお、本実施の形態において冷媒冷却制御の必要性がない場合には自動的に通常制御が行われるようになっている。

＜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の吸入側が内部熱交換器１４を介して第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、内部熱交換器１４を経由して第１電動膨張弁１５に送られる。なお、このとき、この超臨界冷媒は、内部熱交換器１４の第１冷媒配管に流れる低温のガス冷媒により冷却される。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、内部熱交換器１４、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。なお、このとき、このガス冷媒は、内部熱交換器１４の第１冷媒配管に流れる高温の超臨界冷媒により加熱される。このようにして、冷房運転が行われる。なお、このとき、制御装置２３は、上述したように温度情報および高圧圧力情報に基づいて通常制御と冷媒冷却制御とを適宜切り換える。

（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の吸入側が内部熱交換器１４を介して室外熱交換器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内熱交換器１４を経由して室外熱交換器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。なお、このとき、このガス冷媒は、内部熱交換器１４の第１冷媒配管に流れる高温の超臨界冷媒により加熱される。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＞
（１）
本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から流出した冷媒の状態が飽和線上の状態になり且つそのときの冷媒の圧力が｛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と第２電動膨張弁１７とが制御される。このため、この空気調和装置１では、第１電動膨張弁１５によって冷媒が飽和線近傍の状態まで膨張される場合に冷媒が臨界点近傍の状態となることを回避することができる。

（２）
本実施の形態に係る空気調和装置１では、冷媒冷却制御と通常制御とを切り換える機能が制御装置２３に搭載されている。このため、この空気調和装置１では、ＣＯＰを考慮した制御を実行することも可能となる。

＜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３に示されるな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３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３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、第１０冷媒配管と第１１冷媒配管とが近接配置された内部熱交換器１４が採用されたが、内部熱交換器として二重管熱交換器が採用されてもよい。

（Ｃ）
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、モリエ線図上の冷凍サイクルは図４に示されるようになる。図４において、Ａ→Ｂは圧縮行程を示し、Ｂ→Ｃ_１，Ｃ_２は第１冷却行程を示し、Ｃ_１，Ｃ_２→Ｄ_１，Ｄ_２は第１膨張行程を示し、Ｄ_１，Ｄ_２→Ｆ_１，Ｆ_２は第２冷却行程（過冷却熱交換器による冷却）を示し、Ｆ_１，Ｆ_２→Ｅ_１，Ｅ_２は第２膨張行程を示し、Ｅ_１，Ｅ_２→Ａは蒸発行程を示している。

（Ｄ）
先の実施の形態に係る空気調和装置１では、室外熱交換器１３の低温側（あるいは液側）と第１電動膨張弁１５との間に内部熱交換器１４が形成されたが、これに代えて、第１冷媒配管に図５に示されるような外部冷却装置２１３を取り付けてもかまわない。この外部冷却装置２１３は、主に、冷却筒２１４、チラー２１５、および流体ポンプ２１６から構成されている。冷却筒２１４は、第１０冷媒配管を囲う。チラー２１５は、冷却筒に流すための冷媒（例えば、水など）を冷却する。流体ポンプ２１６は、チラー２１５によって冷却された冷媒を冷却筒２１４に送出する。なお、冷却筒２１４に流入した冷媒は、再度、チラー２１５に入り、冷却される（つまり、冷媒は循環される）。なお、チラー２１５は冷媒を常に一定の温度に保っている。かかる場合、冷媒冷却制御では、第１電動膨張弁１５から流出した冷媒が臨界点近傍の状態になると判断されると、制御装置２２３が流体ポンプ２１６を作動させて、あるいは流体ポンプ２１６の送出量を増加させて、第１電動膨張弁１５から流出した冷媒の状態が飽和線上の状態になり且つそのときの冷媒の圧力が｛臨界圧力（ＭＰａ）−０．３（ＭＰａ）｝の圧力以下となるようにする。なお、ここでは、流体ポンプ２１６の送出量が一定とされ制御装置２２３がチラー２１５の冷却能力を高めるようにしてもよいし、制御装置２２３が流体ポンプ２１６の送出量およびチラー２１５の冷却能力を同時に高めるようにしてもよい。

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の構成部品と同一の部品については同一の符号を付している。そして、新たに付されている符号２０１，２０２，２１０，２２３はそれぞれ空気調和装置、冷媒回路、室外ユニット、制御装置を示している。また、変形例（Ａ）と同様に、この技術をマルチ式空気調和装置３０１に応用してもよい（図６参照）。なお、図６において先の実施の形態および変形例（Ａ）に係る空気調和装置１，１０１の構成部品と同一の部品については同一の符号を付している。そして、新たに付されている符号３０２，３１０はそれぞれ冷媒回路、室外ユニットを示している。

（Ｅ）
先の実施の形態に係る空気調和装置１では圧縮機１１の吐出側に高圧圧力センサ２１が設けられたが、高圧圧力センサ２１は取り除いてもよい。かかる場合、室外熱交換器１３の低温側（あるいは液側）に配置される温度センサから得られる温度が所定の温度以上となった場合に第１電動膨張弁１５から流出した冷媒の状態が飽和線上の状態になり且つそのときの冷媒の圧力が｛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の開度を制御するようにすればよい。なお、このとき、第１電動膨張弁１５の冷媒流出側と第２電動膨張弁１７の冷媒流入側との間に温度センサを設けて中間温度を計測すると共に中間圧圧力センサ２４によって中間圧を計測する必要がある。

（Ｆ）
先の実施の形態に係る空気調和装置１では、内部熱交換器１４や、第１電動膨張弁１５、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。

（Ｇ）
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。

（Ｈ）
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、高圧圧力および第１電動膨張弁１５の入口温度が決まっている場合には中間圧圧力センサ２４を取り除いてもよい。かかる場合、第１電動膨張弁１５の冷媒流出側と第２電動膨張弁１７の冷媒流入側との間に温度センサを設け、飽和温度を測定するようにすればよい。

（Ｉ）
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、室内熱交換器３１の出口側と圧縮機１１の吸入側との間に低圧圧力センサを設け、第１電動膨張弁１５の入口付近に温度センサを設ける場合には中間圧圧力センサ２４を取り除いてもよい。かかる場合、第１電動膨張弁１５および第２電動膨張弁１７の開度−差圧特性を利用して中間圧を予測する。

（Ｊ）
先の実施の形態に係る空気調和装置１では温度センサ２２が室外熱交換器１３の低温側（あるいは液側）の口の近傍に設けられていたが、温度センサ２２は第１電動膨張弁１５の内部熱交換器側の口の近傍に設けられてもよい。

本発明に係る冷凍装置は、第１膨張機構によって冷媒が飽和線近傍の状態まで膨張される場合に冷媒が臨界点近傍の状態となることを回避することができ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の制御装置による冷媒冷却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（Ｃ）に係る空気調和装置の制御装置による冷媒冷却制御を説明するための図である。 変形例（Ｄ）に係る空気調和装置（セパレート式）の冷媒回路図である。 変形例（Ｄ）に係る空気調和装置（マルチ式）の冷媒回路図である。

１，１０１，２０１，３０１ 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（放熱器）
１４ 内部熱交換器（冷媒冷却部）
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）
２２ 温度センサ（温度検知部）
２３，２２３ 制御装置
３１，３１ａ，３１ｂ 室内熱交換器（蒸発器）
２１３ 外部冷却装置（冷媒冷却部）

Claims (3)

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、
   前記放熱器の出口側と前記第１膨張機構の冷媒流入側との間に配置される冷媒冷却部（１４，２１４）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、
   前記圧縮機の吐出側に設けられている高圧圧力センサ（２１）と、
   前記放熱器の低温側に設けられている温度センサ（２２）と、
   前記第１膨張機構と前記受液器との間に設けられている中間圧圧力センサ（２４）と、
   前記温度センサの温度情報および前記中間圧圧力センサの圧力情報の圧力情報に基づいて、前記第１膨張機構から流出した冷媒が臨界点近傍の状態になると判断した場合、通常制御から冷媒冷却制御へと切り換える制御切換手段を有する制御部（２３，２２３）と、
   を備え、
   前記通常制御ではＣＯＰが向上するように、前記第１膨張機構および前記第２膨張機構の開度が制御され、
   前記冷媒冷却制御では、前記第１膨張機構および前記第２膨張機構の開度及び／または前記冷媒冷却部を制御して、前記中間圧圧力センサが示す圧力が｛臨界圧力（ＭＰａ）−０．３（ＭＰａ）｝の圧力以下となるようにし、前記第１膨張機構から流出した冷媒の状態が飽和線上の状態になり且つ臨界点近傍の状態にならないように制御され、
   前記受液器内の冷媒の状態を飽和状態に維持できるように制御される、
   冷凍装置（１，１０１，２０１，３０１）。
2. 前記冷媒冷却部は、前記放熱器の出口側と前記第１膨張機構の流入側とを接続する第１冷媒配管に流れる冷媒と、前記蒸発器の出口側と前記圧縮機構の冷媒吸入側とを接続する第２冷媒配管に流れる冷媒との間で熱交換を行わせる内部熱交換器（１４）である、
   請求項１に記載の冷凍装置（１，１０１）。
3. 前記冷媒冷却制御では、前記温度検知部によって検知される温度が所定の温度以上である場合に、前記第１膨張機構から流出した冷媒が飽和線近傍の状態になり且つ前記冷媒の圧力が｛臨界圧力（ＭＰａ）−０．３（ＭＰａ）｝の圧力以下となるように前記冷媒冷却部により前記冷媒が冷却される、
   請求項２に記載の冷凍装置。

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