JP6993283B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍サイクル装置に関し、とくに作動流体として凝縮圧力の高い二酸化炭素などの冷媒が使用される冷凍サイクル装置に適用されて好適である。

圧縮機、凝縮器、膨張部、および蒸発器などが冷媒配管でループ状に接続されている冷凍サイクル装置において、冷媒に凝縮圧力の高い二酸化炭素を使用することは、例えば特許文献１に公知である。係る特許文献１に記載の冷凍サイクル装置（冷凍システム）の膨張部は、弁開度が変更可能な電子膨張弁（電動膨張弁）で構成されている。該電子膨張弁の弁開度は、蒸発温度検知センサーで検知された蒸発温度と、吸入温度検知センサーで検知された吸入配管の温度とに基づいて大小に制御される。弁開度が変更可能な電子膨張弁としては、例えば特許文献２に記載された電子膨張弁のように、ステッピングモータで弁体の位置を変位させることにより、弁開度が大小に変更される形態の電子膨張弁を挙げることができる。

特許文献２の電子膨張弁などのように、弁開度が変更可能な電子膨張弁は比較的高価であり、その制御も比較的複雑であるため、冷凍サイクル装置の製造コストが上昇するのを避けられない。また、弁体の位置変更構造が複雑なため故障が発生しやすく、冷凍サイクル装置の信頼性の低下を招くおそれもある。そのため、本発明に係る冷凍サイクル装置の膨張部は、弁開度が全閉と全開とに切換え可能な電子膨張弁を備えており、所定のサイクル時間における電子膨張弁の開弁時間割合を制御することで、電子膨張弁で減圧される冷媒量の増減を行う制御方式（以下、適宜にデューティ方式という）を採用している。こうしたデューティ方式を採用した膨張部を備える冷凍サイクル装置は、例えば特許文献３に開示されている。前記デューティ方式における全閉と全開とに切換え可能な電子膨張弁は、弁開度が変更可能な電子膨張弁に比べてその全体構造が簡素な分、比較的安価でありまた故障も発生しにくい。さらに、その制御も容易なことから、デューティ方式を採用した膨張部を備える冷凍サイクル装置においては、製造コストを抑えつつ、信頼性を向上させることができる。

特開２００６－３３６９４３号公報 特開２０１３－１０８６４７号公報 特開平２－１９０６８６号公報

凝縮圧力が高い二酸化炭素などを冷媒とする冷凍サイクル装置は、特定フロンや代替フロンを冷媒とする冷凍サイクル装置に比べて、冷凍サイクル装置の高圧側配管（圧縮機の冷媒吐出部から膨張部の入口まで）と、低圧側配管（膨張部の出口から圧縮機の冷媒吸入部まで）との圧力差が大きくなることが避けられない。特許文献１の冷凍システムでは、圧縮機が駆動されているとき、電子膨張弁は連続的に開弁しているので、高圧側と低圧側のそれぞれの配管で大きな圧力変動が生じることはない。そのため、圧縮機の冷媒吸入部および冷媒吐出部における圧力変動もほとんどない。

しかし、デューティ方式を採用した膨張部を備える冷凍サイクル装置では、圧縮機が駆動されているとき、電子膨張弁はサイクル時間毎に断続的に開弁している。そのため、電子膨張弁が閉弁しているときには、高圧側配管の圧力が上昇し低圧側配管の圧力が下降する。この状態で電子膨張弁が開弁されると、高圧側配管の冷媒が低圧側配管に流入して低圧側配管の圧力が急に上昇し、それに伴い高圧側配管の圧力が急に降下する。これにより、圧縮機の冷媒吸入部および冷媒吐出部における圧力は上下変化を繰り返し、圧縮機の負荷が断続的に急変動するのを避けられない。

上記のように、負荷が断続的に急変動する状態で圧縮機が駆動されると、圧縮機が過負荷状態に陥りやすいため圧縮機の故障に繋がりやすい。また、圧縮機に過電流が流れて圧縮機に搭載されている保護装置が作動するおそれもあるため、冷凍サイクル装置の信頼性が低下してしまう。とくにインバータ圧縮機の場合には、負荷の大小により圧縮機に内蔵されたモーターへ入力される駆動周波数が細かに増減変動するので、圧縮機を制御する制御部は、圧縮機に異常があると判断し圧縮機の運転を停止させるおそれがある。また、インバータ圧縮機は、モーターが備えるローターの位置信号を読み取りながら駆動されるが、モーターの回転数が短時間のうちに増減変動することで、ローターの位置信号を正常に読み取ることができず、これによっても制御部は圧縮機の運転を停止させるおそれがある。

本発明は、開弁制御にデューティ方式が採用された電子膨張弁を備える冷凍サイクル装置において、二酸化炭素からなる凝縮圧力の高い冷媒を作動流体として使用できるようにすることを目的とする。

本発明の冷凍サイクル装置は、二酸化炭素からなる冷媒を断熱圧縮する圧縮機１３と、弁体が全閉位置と全開位置のいずれかに切換え可能な電子膨張弁２６を含む膨張部１６と、圧縮機１３の冷媒吐出部から膨張部１６の入口までの高圧側配管１７Ａと、膨張部１６の出口から圧縮機１３の冷媒吸入部までの低圧側配管１７Ｂと、圧縮機１３が駆動されている状態において、所定のサイクル時間Ｃにおける開弁時間割合をデューティ制御して電子膨張弁２６の開弁制御を行う制御部２３とを備えている。少なくとも圧縮機１３が駆動されかつ電子膨張弁２６が閉状態のときに、電子膨張弁２６を迂回して高圧側配管１７Ａから低圧側配管１７Ｂへ冷媒を流入させる均圧配管２７が設けられている。高圧側配管１７Ａに凝縮器１４が配置され、低圧側配管１７Ｂに蒸発器６が配置されて、凝縮器１４と電子膨張弁２６との間の高圧側配管１７Ａと、電子膨張弁２６と蒸発器６との間の低圧側配管１７Ｂが、均圧配管２７で接続されている。均圧配管２７に、該均圧配管２７を流れる冷媒を減圧する減圧体２８が設けられて、該減圧体２８と電子膨張弁２６で膨張部１６が構成されている。均圧配管２７を介し電子膨張弁２６を迂回して低圧側配管１７Ｂに流入する冷媒流量が、電子膨張弁２６の最大冷媒流量の５％以上、４０％以下であることを特徴とする。

電子膨張弁２６を迂回して低圧側配管１７Ｂに流入する冷媒流量は、電子膨張弁２６の最大冷媒流量の１０％以上、３０％以下である。

減圧体２８はキャピラリチューブ２９で構成することができる。

減圧体２８は、制御部２３で制御される、弁体が全閉位置と全開位置のいずれかに切換え可能な電子膨張弁３２で構成されており、少なくとも圧縮機１３が駆動されているときに、制御部２３が電子膨張弁３２を開状態に切換えるように構成することができる。

本発明の冷凍サイクル装置においては、デューティ方式による開弁制御が採用された電子膨張弁２６を備え、少なくとも圧縮機１３が駆動されかつ電子膨張弁２６が閉状態のときに、電子膨張弁２６を迂回して高圧側配管１７Ａから低圧側配管１７Ｂへ冷媒を流入させる均圧配管２７を設けた。こうした冷凍サイクル装置によれば、電子膨張弁２６が閉状態のときでも、均圧配管２７を介して高圧側配管１７Ａから低圧側配管１７Ｂへ冷媒を流入させて、低圧側配管１７Ｂの圧力を上昇させつつ、高圧側配管１７Ａの圧力が過度に上昇するのを抑制することができる。これにより、電子膨張弁２６が開状態に切換ったときに、低圧側配管１７Ｂの圧力変動を緩和することができる。従って、例えば高圧側配管１７Ａの圧力が高くなる二酸化炭素冷媒を作動流体として使用した場合であっても、高圧側および低圧側の配管１７Ａ・１７Ｂの圧力の急な上下変動に起因して圧縮機１３が過負荷状態に陥るのを回避することができ、圧縮機１３を適正に駆動することが可能となる。従来のデューティ方式が採用された電子膨張弁２６を備える冷凍サイクル装置に均圧配管２７を増設するだけでよいので、冷凍サイクル装置の大幅な構造変更が必要ない点でも、冷凍サイクル装置のコストの抑制に寄与できる。

凝縮器１４と電子膨張弁２６との間の高圧側配管１７Ａと、電子膨張弁２６と蒸発器６との間の低圧側配管１７Ｂを均圧配管２７で接続し、該均圧配管２７に設けた減圧体２８と電子膨張弁２６で膨張部１６を構成するようにした。これによれば、圧縮機１３が過負荷状態に陥るのを回避しつつ、低圧側配管１７Ｂへ流入する冷媒の全部を減圧された状態にすることができるので、膨張部１６の出口側の温度、すなわち蒸発器６の入口側温度をより低下させ、冷凍サイクル装置の冷却能力を向上させることができる。

減圧体２８をキャピラリチューブ２９で構成すると、動作制御などを行う必要もなく高圧側配管１７Ａから低圧側配管１７Ｂへ減圧された冷媒を定常的に流入させることができるので、減圧体２８を設けたことによる冷凍サイクル装置のコストの上昇を抑えることができる。

制御部２３で制御される、弁体が全閉位置と全開位置のいずれかに切換え可能な電子膨張弁３２で減圧体２８を構成し、少なくとも圧縮機１３が駆動されているときに、制御部２３が電子膨張弁３２を開状態に切換えるように構成した。これによれば、圧縮機１３が駆動されているときに、低圧側配管１７Ｂの圧力変動を緩和しつつ、高圧側配管１７Ａから低圧側配管１７Ｂへ流入する冷媒を電子膨張弁３２で減圧できるので、圧縮機１３が過負荷状態に陥るのを回避しつつ、低圧側配管１７Ｂへ流入する冷媒の全部が減圧された状態にすることができる。また、圧縮機１３が停止されているときに、電子膨張弁３２を閉状態に切換えることができる。これによれば、均圧配管２７を閉鎖して圧縮機１３の停止中に冷媒が冷凍サイクル内を循環するのを阻止できる。そのため、冷媒とともに高圧側配管１７Ａおよび低圧側配管１７Ｂを循環する微量の冷凍機油が凝縮器１４および蒸発器６の管内や電子膨張弁３２の弁体に付着するのを抑制できる。従って、前記管内や弁体に冷凍機油が付着することによる各機器の動作不良を回避して、冷凍サイクル装置の信頼性の向上に寄与できる。

本発明の実施例１に係る冷凍サイクル装置の回路図である。 冷蔵ショーケースの概略構成を示す縦断側面図である。 庫内温度と制御動作の推移を示すタイミングチャートである。 実施例１に係る膨張部の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の実施例２に係る冷凍サイクル装置の回路図である。 実施例２に係る膨張部の動作を示すタイミングチャートである。

（実施例１） 図１から図４は、本発明の実施例１に係る冷凍サイクル装置をオープン型の冷蔵ショーケースに適用した形態を示す。図２において冷蔵ショーケースは、正面開口を有する断熱箱体からなる本体ケース１を備え、該本体ケース１で囲まれる庫内Ｒが内ケース２で陳列室３と通気ダクト４に区画されている。陳列室３には、食品や飲料などの陳列物を載置するための棚板５が上下多段状に設置されている。通気ダクト４は、本体ケース１の内壁面に沿って側面視コ字状に形成されており、同ダクト４には冷凍サイクル装置を構成する蒸発器６と、庫内Ｒ内で空気を循環させる循環ファン７が配置されている。循環ファン７が駆動されると、陳列室３の開口上部に臨む吹出口８から、同開口下部に臨む吸込口９へ向かって循環空気が吹き出され、正面開口にエアカーテンが形成される。循環ファン７は、冷蔵ショーケースの運転状態において常時駆動されて、陳列室３への外気の侵入をエアカーテンにより抑制する。庫内Ｒは、蒸発器６で熱交換された循環空気で冷却される。

本体ケース１の下側に区画された機械室１２には、蒸発器６とともに冷凍サイクル装置を構成する圧縮機１３および凝縮器１４と、両者１３・１４を冷却するための冷却ファン１５などが配置されている。図１において冷凍サイクル装置は、圧縮機１３、凝縮器１４、膨張部１６、および蒸発器６などを冷媒配管１７でループ状に接続して構成される。冷媒配管１７は、圧縮機１３の冷媒吐出部から膨張部１６の入口までが高圧側配管１７Ａとなっており、膨張部１６の出口から圧縮機１３の冷媒吸入部までが低圧側配管１７Ｂとなっている。高圧側および低圧側の配管１７Ａ・１７Ｂ（冷媒配管１７）は同一内径の銅管からなる。なお、高圧側および低圧側の配管１７Ａ・１７Ｂは同一内径の銅管で構成する必要はなく、冷凍サイクル装置の仕様によって、異なる内径の銅管で構成することもできる。圧縮機１３は、運転周波数を変更できるインバータ圧縮機である。

凝縮器１４は高圧側配管１７Ａに配置され、また、蒸発器６は低圧側配管１７Ｂに配置されており、凝縮器１４および蒸発器６のそれぞれは、蛇行する冷媒管と、これに貫通される多数枚のフィンなどで構成される。蒸発器６の入口を構成する入口管には、その温度を検出する入口温度センサ２０が設けられており、出口を構成する出口管にも同様の出口温度センサ２１が設けられている。庫内Ｒには、庫内温度Ｄを検出する庫内温度センサ２２が配置されており、冷蔵ショーケースの全体の制御を担う制御装置（制御部）２３は、これら温度センサ２０・２１・２２の検出値などに基づいて、冷凍サイクル装置を構成する圧縮機１３、冷却ファン１５、膨張部１６などを制御する。

制御装置２３は冷凍サイクル装置を断続的に駆動させて、庫内温度Ｄを目標温度Ｄ０の近傍に維持する。具体的には、図３に示すように、目標温度Ｄ０を中心とする（Ｄ０±α）℃の目標温度帯を設定し、当該温度帯の上閾値すなわち（Ｄ０＋α）℃を、圧縮機１３の駆動を開始する冷却開始温度Ｄｏｎとし、当該温度帯の下閾値すなわち（Ｄ０－α）℃を、圧縮機１３の駆動を停止する冷却停止温度Ｄｏｆｆとする。制御装置２３は、庫内温度Ｄが冷却開始温度Ｄｏｎまで上昇すると圧縮機１３を駆動させ、庫内温度Ｄが冷却停止温度Ｄｏｆｆまで低下すると圧縮機１３を停止させる制御を繰り返すことにより、庫内温度Ｄを目標温度帯の範囲内に維持する。本実施例では、目標温度Ｄ０の設定可能な範囲を３～１０℃とし、目標温度帯を定める温度幅αを１℃に設定した。例えば目標温度Ｄ０が５℃に設定されたときの冷却開始温度Ｄｏｎは６℃であり、冷却停止温度Ｄｏｆｆは４℃である。冷却ファン１５は圧縮機１３と同時に駆動されて、圧縮機１３と同一のタイミングでオンオフ制御される。

膨張部１６は電子膨張弁２６を備えており、該電子膨張弁２６はその内部の冷媒流路を開閉する弁体が全閉位置と全開位置のいずれかに切換え可能に構成されている。弁体は例えばソレノイドなどで切換えられる。電子膨張弁２６の開閉動作は制御装置２３で制御されており、制御装置２３は図３に示すように圧縮機１３が駆動されている状態において、電子膨張弁２６の開弁制御を行う。本実施例の冷凍サイクル装置の開弁制御は、デューティ方式を採用している。具体的には、制御装置２３は、圧縮機１３が駆動されているときに、図４に示すように予め設定された所定のサイクル時間Ｃにおける開弁時間割合を制御しており、サイクル時間Ｃ毎に弁体を全閉位置と全開位置とに交互に切換えるようにして冷媒を減圧している。サイクル時間Ｃに対する開弁時間の占める割合が大きければ電子膨張弁２６で減圧される冷媒量が多くなり、逆にサイクル時間Ｃに対する開弁時間の占める割合が小さければ電子膨張弁２６で減圧される冷媒量が少なくなる。なお、圧縮機１３が停止しているとき、電子膨張弁２６は閉状態に維持されている。

サイクル時間Ｃ毎における開弁時間は、入口温度センサ２０および出口温度センサ２１で検出された蒸発器６の過熱度（出口管と入口管の温度差（出口管温度－入口管温度））によって増減制御されている。本実施例のサイクル時間Ｃは６秒に設定されており、予め設定された基準過熱度範囲においては、開弁時間が１．８秒（デューティ比３０％）に設定されている。制御装置２３は、検出された過熱度が基準過熱度範囲を超える場合には、冷媒量が不足していると判断してサイクル時間Ｃにおける開弁時間割合を増加させ、逆に過熱度が基準温度範囲未満の場合には、冷媒量が過剰であると判断してサイクル時間Ｃにおける開弁時間割合を減少させる。これらの制御を繰り返すことにより過熱度が基準過熱度範囲に収まるように制御を行う。過熱度がより大きい場合には開弁時間割合をより増加させ、逆に過熱度がより小さい場合には開弁時間割合をより減少させる。

本実施例の冷凍サイクル装置は、冷媒として二酸化炭素が使用されている。二酸化炭素冷媒は、自然界に存在する物質であるため環境負荷がほとんどなく、また、毒性や可燃性がないため安全性が高い。また、二酸化炭素冷媒は、従来使用されてきた特定フロンや代替フロンの冷媒に比べ、臨界温度が約３１℃と低く、臨界圧力が約７．５ＭＰａと非常に高い。そのため、圧縮機１３の駆動中は、高圧側配管１７Ａは超臨界圧となる凝縮現象の生じない遷臨界サイクルとなる。本実施例のように、冷媒に二酸化炭素を使用し、電子膨張弁２６の開弁制御をデューティ方式で行う場合、先に述べたように高圧側配管１７Ａおよび低圧側配管１７Ｂの急な圧力変動が断続的に生じることに起因して、圧縮機１３が過負荷状態に陥りやすい。そこで、本実施例の冷凍サイクル装置では、圧縮機１３が過負荷状態に陥るのを回避するために、高圧側配管１７Ａの圧力を低圧側配管１７Ｂへと逃がして除圧を行う均圧配管２７が設けられている。

具体的には、図１に示すように、凝縮器１４と電子膨張弁２６との間の高圧側配管１７Ａと、電子膨張弁２６と蒸発器６との間の低圧側配管１７Ｂが均圧配管２７で接続されており、均圧配管２７を介して電子膨張弁２６を迂回し、高圧側配管１７Ａから低圧側配管１７Ｂへ冷媒を流入させることができるように構成されている。均圧配管２７は高圧側および低圧側の配管１７Ａ・１７Ｂと同一内径の銅管からなり、その中途部には均圧配管２７を介して電子膨張弁２６を迂回する冷媒を減圧するための減圧体２８が設けられている。本実施例における減圧体２８はキャピラリチューブ２９からなり、電子膨張弁２６とキャピラリチューブ２９（減圧体２８）とで膨張部１６が構成されている。なお、均圧配管２７を構成する銅管の内径は、高圧側および低圧側の配管１７Ａ・１７Ｂを構成する銅管の内径と異なるもので構成することもできる。

上記のように、均圧配管２７に減圧体２８を設け、該減圧体２８と電子膨張弁２６で膨張部１６を構成すると、低圧側配管１７Ｂへ流入する冷媒の全部を減圧された状態にすることができる。従って、膨張部１６の出口側の温度、すなわち蒸発器６の入口側温度をより低下させ、冷凍サイクル装置の冷却能力を向上させることができる。また、減圧体２８をキャピラリチューブ２９で構成すると、動作制御などを行う必要もなく高圧側配管１７Ａから低圧側配管１７Ｂへ減圧された冷媒を定常的に流入させることができるので、減圧体２８を設けたことによる冷凍サイクル装置のコストの上昇を抑えることができる。

均圧配管２７を介し電子膨張弁２６を迂回して低圧側配管１７Ｂに流入する冷媒流量は、電子膨張弁２６の最大冷媒流量の５％以上、４０％以下であることが好ましい。電子膨張弁２６を迂回する冷媒流量が５％未満であると、低圧側配管１７Ｂの十分な昇圧を行うことができず圧縮機１３が過負荷状態に陥るおそれがあるからである。また、電子膨張弁２６を迂回する冷媒流量が４０％を超えると、低圧側配管１７Ｂの昇圧は十分に行えるが電子膨張弁２６を迂回する冷媒が多くなりすぎ、電子膨張弁２６のデューティ制御による蒸発器６の過熱度の制御が困難となるからである。より好ましくは、電子膨張弁２６を迂回する冷媒流量は、１０％以上、３０％以下に設定する。本実施例においては、キャピラリチューブ２９で均圧配管２７を流れる冷媒流量が規制され、電子膨張弁２６を迂回する冷媒流量は１０％程度に抑えられている。

図３のタイムチャートに示すように、庫内温度Ｄが冷却開始温度Ｄｏｎに達すると（時点ｔ１）、制御装置２３は圧縮機１３を駆動させるとともに、電子膨張弁２６の開弁制御を開始する。開弁制御は先に説明した通りである。時点ｔ１から時点ｔ２の間においては、開弁制御において電子膨張弁２６が閉じているときでも均圧配管２７を介して、冷媒がキャピラリチューブ２９で減圧されながら高圧側配管１７Ａから低圧側配管１７Ｂへと流入するので低圧側配管１７Ｂが昇圧され、開弁制御において電子膨張弁２６が開いたときにおける両配管１７Ａ・１７Ｂの圧力変動幅を小さくできる。庫内Ｒが冷却され庫内温度Ｄが冷却停止温度Ｄｏｆｆに達すると（時点ｔ２）、制御装置２３は圧縮機１３を停止させるとともに、開弁制御を終了する。時点ｔ２から次に庫内温度Ｄが冷却開始温度Ｄｏｎとなる時点ｔ３までの間、電子膨張弁２６は閉じているが、均圧配管２７を介して冷媒が高圧側配管１７Ａから低圧側配管１７Ｂへと流入する。そのため、両配管１７Ａ・１７Ｂの差圧は解消され、時点ｔ３で圧縮機１３を再起動する際、大きな負担をかけずに圧縮機１３を起動させることができる。

本実施例のようにインバータ圧縮機からなる圧縮機１３においては、圧力変動に起因する負荷の大小により圧縮機１３に内蔵されたモーターへ入力される駆動周波数が細かに増減変動すると、制御装置２３は、圧縮機１３に異常があると判断し圧縮機１３の運転を停止させるおそれがある。また、インバータ圧縮機は、モーターが備えるローターの位置信号を読み取りながら駆動されるが、モーターの回転数が短時間のうちに増減変動することで、ローターの位置信号を正常に読み取ることができず、これによっても制御装置２３は圧縮機１３の運転を停止させるおそれがある。しかし、均圧配管２７を介した冷媒の流入で両配管１７Ａ・１７Ｂの圧力変動を緩和することで、前記不具合が発生するのを抑制することができる。

（実施例２） 図５および図６は、本発明の実施例２に係る冷凍サイクル装置をオープン型の冷蔵ショーケースに適用した形態を示しており、先の実施例１とは膨張部１６の構成が異なる。本実施例の膨張部１６は、第１電子膨張弁（電子膨張弁）２６と、第２電子膨張弁（電子膨張弁）３２（減圧体２８）とで構成されている。第１および第２の電子膨張弁２６・３２はともに、その内部の冷媒流路を開閉する弁体が全閉位置と全開位置のいずれかに切換え可能に構成されている。第２電子膨張弁３２の口径（減圧能力）は、第１電子膨張弁２６の口径よりも小さく設定されており、均圧配管２７を介して電子膨張弁２６を迂回する冷媒流量は、電子膨張弁２６の最大冷媒流量の１０％程度に設定した。それ以外の点は、先の実施例１と同様であるので、同一の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。

図６に示すように、第２電子膨張弁３２は圧縮機１３が駆動されると同時に開状態に切換えられる。これによれば、先の実施例１と同様に、圧縮機１３が過負荷状態に陥るのを回避しつつ、低圧側配管１７Ｂへ流入する冷媒の全部を減圧された状態にすることができる。庫内Ｒが冷却され圧縮機１３が停止されると、第２電子膨張弁３２は閉状態に切換えられる。圧縮機１３が停止されているときに、電子膨張弁３２を閉状態に切換えると、均圧配管２７を閉鎖して圧縮機１３の停止中に冷媒が冷凍サイクル内を循環するのを阻止できる。これにより、冷媒とともに高圧側配管１７Ａおよび低圧側配管１７Ｂを循環する微量の冷凍機油が凝縮器１４および蒸発器６の管内や電子膨張弁３２の弁体に付着するのを抑制できる。従って、前記管内や弁体に冷凍機油が付着することによる各機器の動作不良を回避して、冷凍サイクル装置の信頼性の向上に寄与できる。なお、圧縮機１３が停止されたのち、所定時間だけ第２電子膨張弁３２を開状態に保持してもよい。この場合には、両配管１７Ａ・１７Ｂの差圧を解消することができ、圧縮機１３を再起動する際、大きな負担をかけずに圧縮機１３を起動させることができる。差圧を解消後は、電子膨張弁３２を閉状態として圧縮機１３の停止中に冷媒が冷凍サイクル内を循環するのを阻止する。

上記の実施例２では、圧縮機１３が駆動されているときに、第２電子膨張弁３２が開状態に切換えられるようにしたが、圧縮機１３が駆動されかつ第１電子膨張弁２６が閉状態のときに、第２電子膨張弁３２が開状態に切換えられるようにすることもできる。また、内部の冷媒流路を開閉する弁体が全閉位置と全開位置のいずれかに切換え可能に構成された第１および第２の電子膨張弁２６・３２で膨張部１６を構成したが、第２電子膨張弁３２（減圧体２８）は、弁開度が変更可能な電子膨張弁で構成することもできる。この場合には、圧力センサを高圧側配管１７Ａおよび低圧側配管１７Ｂに設け、検出された圧力差に基づいて電子膨張弁の弁開度を制御するようにして、両配管１７Ａ・１７Ｂの圧力変動を緩和することも可能である。

以上のように、上記各実施例に係る冷凍サイクル装置においては、デューティ方式による開弁制御が採用された電子膨張弁２６を備え、少なくとも圧縮機１３が駆動され、かつ電子膨張弁２６が閉状態のときに、電子膨張弁２６を迂回して高圧側配管１７Ａから低圧側配管１７Ｂへ冷媒を流入させる均圧配管２７を設けた。こうした冷凍サイクル装置によれば、電子膨張弁２６が閉状態のときでも、均圧配管２７を介して高圧側配管１７Ａから低圧側配管１７Ｂへ冷媒を流入させて、低圧側配管１７Ｂの圧力を上昇させつつ、高圧側配管１７Ａの圧力が過度に上昇するのを抑制することができる。これにより、電子膨張弁２６が開状態に切換ったときに、低圧側配管１７Ｂの圧力変動を緩和することができる。従って、上記各実施例のように高圧側配管１７Ａの圧力が高くなる二酸化炭素冷媒を作動流体として使用した場合であっても、高圧側および低圧側の配管１７Ａ・１７Ｂの圧力の急な上下変動に起因して圧縮機１３が過負荷状態に陥るのを回避することができ、圧縮機１３を適正に駆動することが可能となる。従来のデューティ方式が採用された電子膨張弁２６を備える冷凍サイクル装置に均圧配管２７を増設するだけでよいので、冷凍サイクル装置の大幅な構造変更が必要ない点でも、冷凍サイクル装置のコストの抑制に寄与できる。また、上記各実施例のようにインバータ圧縮機からなる圧縮機１３を備えた冷凍サイクル装置においては、本発明の適用が有効である。

上記の実施例以外に、均圧配管２７の減圧体２８は廃することができ、この場合には均圧配管２７を構成する銅管の内径を、高圧側および低圧側の配管１７Ａ・１７Ｂよりも小径の銅管を使用する。また、高圧側および低圧側の配管１７Ａ・１７Ｂと同径の銅管で均圧配管２７を構成する場合には、該銅管の内径よりも流路内径の小さい電磁弁などの開閉弁を均圧配管２７の中途部に設け、圧縮機１３が駆動されているときに前記電磁弁を開状態とすればよい。上記の実施例では、本発明を冷蔵オープンショーケースに適用したが、これ以外に、正面開口が扉で開閉されるリーチイン型の冷蔵ショーケース、食品等の保存用の家庭用あるいは業務用の冷蔵庫、自動販売機などにも、本発明の冷凍サイクル装置を適用することができる。本発明は、二酸化炭素冷媒以外に、Ｒ４１０ＡやＲ３２などの冷媒を作動流体として使用する冷凍サイクル装置においても適用できる。

６ 蒸発器
１３ 圧縮機
１４ 凝縮器
１６ 膨張部
１７Ａ 高圧側配管
１７Ｂ 低圧側配管
２３ 制御部（制御装置）
２６ 電子膨張弁
２７ 均圧配管
２８ 減圧体
２９ キャピラリチューブ
３２ 電子膨張弁
Ｃ サイクル時間

Claims (4)

1. 二酸化炭素からなる冷媒を断熱圧縮する圧縮機（１３）と、
   弁体が全閉位置と全開位置のいずれかに切換え可能な電子膨張弁（２６）を含む膨張部（１６）と、
   圧縮機（１３）の冷媒吐出部から膨張部（１６）の入口までの高圧側配管（１７Ａ）と、
   膨張部（１６）の出口から圧縮機（１３）の冷媒吸入部までの低圧側配管（１７Ｂ）と、
   圧縮機（１３）が駆動されている状態において、所定のサイクル時間（Ｃ）における開弁時間割合をデューティ制御して電子膨張弁（２６）の開弁制御を行う制御部（２３）とを備えており、
   少なくとも圧縮機（１３）が駆動されかつ電子膨張弁（２６）が閉状態のときに、電子膨張弁（２６）を迂回して高圧側配管（１７Ａ）から低圧側配管（１７Ｂ）へ冷媒を流入させる均圧配管（２７）が設けられており、
   高圧側配管（１７Ａ）に凝縮器（１４）が配置され、低圧側配管（１７Ｂ）に蒸発器（６）が配置されて、凝縮器（１４）と電子膨張弁（２６）との間の高圧側配管（１７Ａ）と、電子膨張弁（２６）と蒸発器（６）との間の低圧側配管（１７Ｂ）が、均圧配管（２７）で接続されており、
   均圧配管（２７）に、該均圧配管（２７）を流れる冷媒を減圧する減圧体（２８）が設けられて、該減圧体（２８）と電子膨張弁（２６）で膨張部（１６）が構成されており、
   均圧配管（２７）を介し電子膨張弁（２６）を迂回して低圧側配管（１７Ｂ）に流入する冷媒流量が、電子膨張弁（２６）の最大冷媒流量の５％以上、４０％以下であることを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. 電子膨張弁２６を迂回して低圧側配管１７Ｂに流入する冷媒流量が、電子膨張弁２６の最大冷媒流量の１０％以上、３０％以下である請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 減圧体（２８）がキャピラリチューブ（２９）で構成されている請求項１又は２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 減圧体（２８）は、制御部（２３）で制御される、弁体が全閉位置と全開位置のいずれかに切換え可能な電子膨張弁（３２）で構成されており、
   少なくとも圧縮機（１３）が駆動されているときに、制御部（２３）が電子膨張弁（３２）を開状態に切換えるように構成されている請求項１又は２に記載の冷凍サイクル装置。

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