WO2008032568A1

WO2008032568A1 - Dispositif de réfrigération

Info

Publication number: WO2008032568A1
Application number: PCT/JP2007/066715
Authority: WO
Inventors: Shinichi Kasahara; Toshiyuki Kurihara
Original assignee: Daikin Industries, Ltd.
Priority date: 2006-09-11
Filing date: 2007-08-29
Publication date: 2008-03-20
Also published as: EP2068093B1; EP2068093A1; ES2685813T3; US20100050674A1; JP5332093B2; JP2008064437A; CN101512246A; EP2068093A4; CN101512246B

Description

明細書

冷凍装置

技術分野

[0001] 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。

背景技術

[0002] 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）。特許文献 1 :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)

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] 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）が運転開始時力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力 S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つ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。

課題を解決するための手段

[0004] 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力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膨張機構力、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。

[0005] 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つ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。

[0006] 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力、を容易に判定することができ

[0007] 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。

[0008] 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温度検知部によつ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力、を容易に判定することができる。

[0009] 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温度検知部によつ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。

[0010] 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力 Sでさる。

[0011] 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力、を容易に判定することができる。

発明の効果

[0012] 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。したがつて、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膨張機構力、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。

[0013] 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。

図面の簡単な説明

[0014] [図 1]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。

[図 2]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。

[図 3]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。

[図 4]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。

[図 5]変形例 (A)に係る空気調和装置の冷媒回路図である。

[図 6]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。

[図 7]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。

[図 8]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つたときの第 1電動膨張弁制御を説明するための図である。

符号の説明

[0015] 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

発明を実施するための最良の形態

[0016] <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つて、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とは室外ュニット 10の第 2閉鎖弁 19を介してそれぞれ接続されている。

[0017] (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!/、る。

[0018] (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。

[0019] 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。

[0020] 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 力、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。

[0021] 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 1 1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 D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

0

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、 A→Bは圧縮行程を示し、 B→Cは冷

0 0 0 0 却行程を示し、 C→Dは第 1膨張行程 (第 1電動膨張弁 15による減圧）を示し、 D

0 0 0

→Eは第 2膨張行程 (第 2電動膨張弁 17による減圧）を示し、 E→Aは蒸発行程を

0 0 0 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. IMPa以内の程度の範囲で制御できることが明ら力、となつている。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。

[0022] 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、冷凍サイタルは図 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、 A→

0

B→C→D→E→A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

1 1 1 0 0

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ノレは、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 A→B→C→D→E→Aとなるため、

0 1 1 2 0 0

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。

[0023] <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 1 3に送られ、室外熱交換器 13において冷却される。

[0024] 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、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。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 1 3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。

[0025] 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。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台の室内ュニット 30が設けられるセパレート式の空気調和装置 1に応用された力本願発明は図 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 13 Oa, 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。 [0027] (B)

先の実施の形態に係る空気調和装置 1では、特に言及していな力、つたが、受液器 1 6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、 A→Bは圧縮行程を示し、 B→Cは冷却行程を示し、 C

0 0 0 0 0

→Dは第 1膨張行程 (第 1電動膨張弁 15による減圧）を示し、 D→Fは過冷却工程

0 0 0

(過冷却熱交換器による冷却）を示し、 F→Eは第 2膨張行程 (第 2電動膨張弁 17に

0 3

よる減圧）を示し、 E→Aは蒸発行程を示している。また、 Kは臨界点を示し、 Tmは

3 0

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。

[0028] 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、 A→B→C→D→F→E→

0 1 1 1 1 3

A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

0

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 A→B→C→D→F→E→Aとなるため、第 1電動膨張弁 15か

0 1 1 0 0 3 0

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。

[0029] (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に配置されていた力 S、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つたが、受液器 1 6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が設けられた力中間圧圧力センサ 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力 sできる。なお、かかる場合、温度センサは 1本で十分である。

産業上の利用可能性

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ぅ特徴を有し、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。

Claims

請求の範囲

[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つた場合に前記第 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つた場合に前記第 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。