冷冻装置的制作方法

本发明涉及冷冻装置，该冷冻装置的制冷剂回路由压缩单元、气体冷却器、主节流单元以及蒸发器构成。

背景技术：

以往，在冷冻装置中，由压缩单元、气体冷却器以及节流单元等构成冷冻循环，被压缩单元压缩后的制冷剂在气体冷却器中散热，之后被节流单元减压，并在蒸发器中蒸发。并且，利用此时的制冷剂的蒸发来冷却周围的空气。

近年来，在这种冷冻装置中，由于自然环境问题等，逐渐不再使用氟利昂类制冷剂。因此，开发了将作为自然制冷剂的二氧化碳用作氟利昂制冷剂的替代品的冷冻装置。已知二氧化碳制冷剂是高低压差剧烈的制冷剂，其临界压力低，通过压缩，制冷剂循环的高压侧会达到超临界状态(例如参考专利文献1)。

另外，在构成热水器的热泵装置中，也是正逐渐使用可通过气体冷却器获得优异加热作用的二氧化碳制冷剂，在此情况下，还开发出下述方案，即：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(例如参考专利文献2)。

另一方面，对于在设置于例如陈列柜等中的蒸发器中利用吸热作用来冷却柜内的冷冻装置而言，有时会由于外气温度(气体冷却器侧的热源温度)高等原因而导致气体冷却器出口的制冷剂温度变高。

在这种情况下，蒸发器入口的比焓增大，因此冷冻能力显著下降。因此，虽然考虑了使压缩单元的排出压力(高压侧压力)上升来改善这一点，但产生了压缩动力增大而导致性能系数下降的问题。

因此，提出了实现被称为分离式循环的冷冻循环的冷冻装置(例如参考专利文献3)。在该分离式循环中，将被气体冷却器冷却后的制冷剂分流为两股制冷剂流，使分流后的一股制冷剂流经辅助节流单元节流后，流入到分离式热交换器的一条通路，使另一股制冷剂流流入到分离式热交换器的另一条流路进行热交换之后，经由主节流单元流入蒸发器。

根据该冷冻装置，能够利用被辅助节流单元减压膨胀后的一股制冷剂流对另一股制冷剂流进行冷却，通过减小蒸发器入口的比焓能够改善冷冻能力。

【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

【专利文献3】：日本特开2011-133207号公报

通过采用这样的分离式循环，实现了与冷冻运转和冷藏运转这两者相对应的冷冻装置。对于这样的冷冻装置而言，在冷冻运转和冷藏运转各自的情况下，希望有效地维持实现冷冻循环所需的制冷剂量而抑制制冷剂量的变化，进一步提高冷冻装置的性能。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供能够有效地维持实现制冷剂循环所需的制冷剂量而抑制制冷剂量的变化的冷冻装置。

本发明的冷冻装置的制冷剂回路由压缩单元、气体冷却器、主节流单元以及蒸发器构成，该冷冻装置具有：压力调整用节流单元，其与处于气体冷却器的下游侧且处于主节流单元的上游侧的制冷剂回路相连接；箱，其与处于压力调整用节流单元的下游侧且处于主节流单元的上游侧的制冷剂回路相连接；分离式热交换器，其被设置在处于箱的下游侧且处于主节流单元的上游侧的制冷剂回路上；第1辅助节流单元和第2辅助节流单元，第1辅助节流单元对从设置于箱的第1高度处的配管流出的制冷剂的压力进行调整，第2辅助节流单元对从设置于比第1高度低的位置处的配管流出的制冷剂的压力进行调整；辅助回路，其使得被第1辅助节流单元和第2辅助节流单元调整压力后的制冷剂流过分离式热交换器的第1流路之后，吸入到压缩单元的中压部；主回路，其使得从箱流出的制冷剂流到分离式热交换器的第2流路而与流过第1流路的制冷剂进行热交换之后，流入到主节流单元；压力传感器，其测定从蒸发器流出后、流入到压缩单元之前的制冷剂的第1压力；以及控制单元，其通过对第1辅助节流单元进行控制来调整从箱流出后、流入到主节流单元之前的制冷剂的第2压力，在压力传感器检测出的压力小于规定压力的情况下，控制单元进行调整使得第2压力成为第1固定压力；在压力传感器检测出的压力大于规定压力的情况下，控制单元进行调整使得第2压力成为比第1固定压力小的第2固定压力。

根据本发明，能够有效地维持实现制冷剂循环所需的制冷剂量而抑制制冷剂量的变化。

附图说明

图1是应用了本发明的一个实施例的冷冻装置的制冷剂回路图。

图2是对电动膨胀阀的运转启动时的开度的确定方法进行说明的图。

图3是对高压侧压力HP的目标值THP的确定方法进行说明的图。

图4是示出高温期环境下的冷冻装置R在冷冻运转时的状态的P-H线图。

图5是示出高温期环境下的冷冻装置R在冷藏运转时的状态的P-H线图。

图6是示出中温期环境下的冷冻装置R在冷冻运转时的状态的P-H线图。

图7是示出中温期环境下的冷冻装置R在冷藏运转时的状态的P-H线图。

图8是示出低温期环境下的冷冻装置R在冷冻运转时的状态的P-H线图。

图9是示出低温期环境下的冷冻装置R在冷藏运转时的状态的P-H线图。

图10是具有与图1不同结构的冷冻装置R的制冷剂回路图。

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；8、9：制冷剂配管；11：压缩机；15：内部热交换器；15A：第1流路；15B：第2流路；22：制冷剂导入配管；26：中压吸入配管；28：气体冷却器；29：分离式热交换器；29A：第1流路；29B：第2流路；32：气体冷却器出口配管；33：电动膨胀阀(压力调整用节流单元)；36：箱；37：箱出口配管；38：主回路；39：电动膨胀阀(主节流单元)；41：蒸发器；42：气体配管；43：电动膨胀阀(第1辅助回路用节流单元)；44：中压返回配管；45：旁通回路；46、70：液体配管；47、71：电动膨胀阀(第2辅助回路用节流单元)；48：辅助回路；50：电磁阀(阀装置)；57：控制装置(控制单元)。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。

(1)冷冻装置R的结构

图1是应用本发明的一个实施例中的冷冻装置R的制冷剂回路图。本实施例的冷冻装置R具有：设置于超市等店铺的机房等中的冷冻机单元3；以及设置于店铺的卖场内的1台或多台(附图中仅示出1台)陈列柜4。所述冷冻机单元3和陈列柜4经由单元出口6和单元入口7，通过制冷剂配管(液管)8和制冷剂配管9连洁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能够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有益于地球环境的、考虑了可燃性和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(Polyalkyl glycol：聚烷基乙二醇)等现有的油。

冷冻机单元3具有作为压缩单元的压缩机11。压缩机11例如是内部中压型两级压缩式旋转压缩机。该压缩机11具有密闭容器12和旋转压缩机构部，该旋转压缩机构部包含：收容于该密闭容器12的内部空间的上部的作为驱动元件的电动元件13、配置于该电动元件13的下侧且由电动元件13的旋转轴驱动的第1(低级侧)旋转压缩元件(第1压缩元件)14以及第2(高级侧)旋转压缩元件(第2压缩元件)16。

压缩机11的第1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吸入到压缩机11的低压制冷剂进行压缩，使其升压至中压后排出。第2旋转压缩元件16吸入由第1旋转压缩元件14排出的中压的制冷剂并进行压缩而使其升压至高压后，向制冷剂回路1的高压侧排出。压缩机11是变频型的压缩机，通过变更电动元件13的运转频率来控制第1旋转压缩元件14和第2旋转压缩元件16的转速。

在压缩机11的密闭容器12的侧面形成有：与第1旋转压缩元件14连通的低级侧吸入口17、连通到密闭容器12内的低级侧排出口18、与第2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，制冷剂导入配管22的另一端在单元入口7处与制冷剂配管9连接。在该制冷剂导入配管22的中途设置有内部热交换器15的第2流路15B。

从低级侧吸入口17吸入到第1旋转压缩元件14的低压部的低压制冷剂气体被该第1旋转压缩元件14升压至中压后排出到密闭容器12内。由此，密闭容器12内成为中压(MP)。

并且，中压排出配管23的一端与排出密闭容器12内的中压制冷剂气体的压缩机11的低级侧排出口18相连接，中压排出配管23的另一端与中冷器24的入口相连接。该中冷器24用于对从第1旋转压缩元件14排出的中压制冷剂进行风冷，中压吸入配管26的一端与该中冷器24的出口相连接，该中压吸入配管26的另一端与压缩机11的高级侧吸入口19相连接。

从高级侧吸入口19吸入到第2旋转压缩元件16的中压(MP)的制冷剂气体被第2旋转压缩元件16进行第二级压缩，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2旋转压缩元件16的高压室侧的高级侧排出口21相连接，高压排出配管27的另一端与气体冷却器(散热器)28的入口相连接。并且，在高压排出配管27的中途设置有分油器20。分油器20对从压缩机11排出的制冷剂中的油进行分离，并将分离出的油经由油路25A和电动阀25B返回到压缩机11的密闭容器12内。另外，在压缩机11中设置有用于检测压缩机11内的油位的浮控开关55。

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的附近配设有对该气体冷却器28进行风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与上述的中冷器24并排设置，气体冷却器28和中冷器24配设于同一风道。

并且，气体冷却器出口配管32的一端与气体冷却器28的出口相连接，该气体冷却器出口配管32的另一端与作为压力调整用节流单元的电动膨胀阀33的入口相连接。该电动膨胀阀33对来自气体冷却器28的制冷剂进行节流而使其膨胀，并且对比电动膨胀阀33靠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的出口经由箱入口配管34与箱36的上部相连接。

箱36是其内部具有规定容积的空间的容积体，箱出口配管37的一端与箱36的下部相连接，该箱出口配管37的另一端在单元出口6处与制冷剂配管8相连接。在该箱出口配管37的中途设置有分离式热交换器29的第2流路29B，并且在比该分离式热交换器29靠下游侧的箱出口配管37的中途设置有内部热交换器15的第1流路15A。该箱出口配管37构成本发明的主回路38。并且，在主回路38上，与第1流路15A并联连接有旁通回路45，在该旁通回路45的中途设置有作为阀装置的电磁阀50。

另一方面，设置在店铺内的陈列柜4与制冷剂配管8、9相连接。在陈列柜4中设置有作为主节流单元的电动膨胀阀39和蒸发器41，并且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靠制冷剂配管8侧，蒸发器41靠制冷剂配管9侧)。在蒸发器41的旁边设置有向该蒸发器41送风的、未图示的冷气循环用送风机。并且，如上所述，制冷剂配管9经由制冷剂导入配管22连接到与压缩机11的第1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36的上部相连接，该气体配管42的另一端与作为第1辅助回路用节流单元的电动膨胀阀43的入口相连接。气体配管42使气体制冷剂从箱36上部流出而流入到电动膨胀阀43。中压返回配管44的一端与该电动膨胀阀43的出口相连接，中压返回配管44的另一端连通到与压缩机11的中压部连接的中压吸入配管26的中途。在该中压返回配管44的中途设置有分离式热交换器29的第1流路29A。

另外，液体配管46的一端与箱36的下部相连接，该液体配管46的另一端与电动膨胀阀43的下游侧的中压返回配管44连通。在该液体配管46的中途设置有作为第2辅助回路用节流单元的电动膨胀阀47。电动膨胀阀43(第1辅助回路用节流单元)与电动膨胀阀47(第2辅助回路用节流单元)构成本申请的辅助节流单元。另外，液体配管46使液体制冷剂从箱36的下部流出而流入到电动膨胀阀47。并且，这些中压返回配管44、电动膨胀阀43、47、以及这些电动膨胀阀43、47的上游侧的气体配管42和液体配管46构成了本发明的辅助回路48。

这样，电动膨胀阀33位于气体冷却器28的下游侧且位于电动膨胀阀39的上游侧，箱36位于电动膨胀阀33的下游侧且位于电动膨胀阀39的上游侧。并且，分离式热交换器29位于箱36的下游侧且位于电动膨胀阀39的上游侧。由此，构成了本实施例的冷冻装置R的制冷剂回路1。

在该制冷剂回路1的各处安装有多种传感器。例如，在高压排出配管27上安装有高压传感器49。高压传感器49检测制冷剂回路1的高压侧压力HP(从压缩机11排出到气体冷却器28的制冷剂的压力，即压缩机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，在制冷剂导入配管22上安装有低压传感器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，在中压吸入配管26上安装有中压传感器52。中压传感器52检测制冷剂回路1的中压区域的压力即中压MP(比电动膨胀阀43、47的出口靠下游的中压返回配管44内的压力，即与压缩机11的低级侧排出口18和高级侧吸入口19之间的压力相等的压力)。

另外，在分离式热交换器29的下游侧的箱出口配管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36内的压力TP。该箱36内的压力是由冷冻机单元3排出的、从制冷剂配管8流入到电动膨胀阀39的制冷剂的压力。另外，在内部热交换器15的上游侧的箱出口配管37上安装有单元出口温度传感器54，检测流入到内部热交换器15的第1流路15A的制冷剂的温度IT。并且，在内部热交换器15的下游侧的制冷剂导入配管22上安装有单元入口温度传感器56，检测从内部热交换器15的第2流路15B流出的制冷剂的温度OT。另外，在连接于压缩机11的高级侧排出口21的高压排出配管27上安装有排出温度传感器61，检测从压缩机11排出到气体冷却器28的制冷剂的温度(排出温度)。

并且，这些传感器连接到由微型计算机构成的、构成冷冻机单元3的控制单元的控制装置57的输入端。另外，浮控开关55也与控制装置57的输入端相连接。并且，在控制装置57的输出端连接有压缩机11的电动元件13、电动阀25B、气体冷却器用送风机31、电动膨胀阀(压力调整用节流单元)33、电动膨胀阀(第1辅助回路用节流单元)43、电动膨胀阀(第2辅助回路用节流单元)47、电磁阀50、以及电动膨胀阀(主节流单元)39，控制装置57根据各传感器的输出和设定数据等对它们进行控制。

另外，以下设为陈列柜4侧的电动膨胀阀(主节流单元)39和上述冷气循环用送风机也由控制装置57进行控制的情况来进行说明，但它们也可以经由店铺的主控制装置(未图示)而由与控制装置57协作工作的陈列柜4侧的控制装置(未图示)进行控制。因此，本发明的控制单元可以是包括控制装置57、陈列柜4侧的控制装置以及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。当控制装置57对压缩机11的电动元件13进行驱动时，第1旋转压缩元件14和第2旋转压缩元件16旋转，通过低级侧吸入口17将低压的制冷剂气体(二氧化碳)吸入到第1旋转压缩元件14的低压部。接着，所述制冷剂气体被第1旋转压缩要素14升压至中压后排出到密闭容器12内。由此，密闭容器12内成为中压(MP)。

接着，密闭容器12内的中压的制冷剂气体从低级侧排出口18经过中压排出配管23进入中冷器24，在此处进行风冷后，经过中压吸入配管26返回到高级侧吸入口19。返回到该高级侧吸入口19的中压(MP)的制冷剂气体被吸入到第2旋转压缩元件16，被该第2旋转压缩元件16进行第二级的压缩而成为高温高压的制冷剂气体，并从高级侧排出口21排出到高压排出配管27。

被排出到高压排出配管27的制冷剂气体流入分油器20，制冷剂中含有的油被分离。分离出的油通过油路25A，经过电动阀25B返回到密闭容器12内。另外，控制装置57根据浮控开关55检测的密闭容器12内的油位，对电动阀25B进行控制而调整油的返回量，维持密闭容器12内的油位。

(2-1)电动膨胀阀33的控制

另一方面，被分油器20分离出油后的制冷剂气体接着流入到气体冷却器28而被风冷之后，经过气体冷却器出口配管32到达电动膨胀阀(压力调整用节流单元)33。该电动膨胀阀33是为了将比电动膨胀阀33靠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，控制装置57对电动膨胀阀33的阀开度进行控制。

(2-1-1)电动膨胀阀33的运转启动时的开度的设定

在运转启动时，首先，控制装置57根据作为表示外气温度的指标的高压传感器49的检测压力(高压侧压力HP)以及作为表示蒸发器41中的制冷剂的蒸发温度的指标的低压侧传感器51的检测压力(低压侧压力LP)，对冷冻装置R的启动时的电动膨胀阀33的开度(启动时开度)进行设定。这里，由于高压传感器49检测的高压侧压力HP与外气温度之间具有相关关系，控制装置57能够根据高压侧压力HP判断外气温度。

图2是对电动膨胀阀33的运转启动时的开度的确定方法进行说明的图。图2的纵轴表示电动膨胀阀33的运转启动时的开度，横轴表示外气温度。在低压传感器51检测出的压力小于规定压力LPT的冷冻运转时，控制装置57根据图2的实线，设定与外气温度相对应的开度；在低压传感器51检测出的压力大于规定压力LPT的冷藏运转时，控制装置57根据图2的单点划线，设定与外气温度相对应的开度。另外，在图2中，在外气温度小于TTH 1的范围内以及外气温度大于TTH 2的范围内，实线与单点划线重合。

这里，控制装置57预先存储有表示图2的关系的数据表，可以参照该数据表来设定电动膨胀阀33的运转启动时的开度，也可以通过计算式计算该开度。

这样，根据高压传感器49的检测压力(高压侧压力HP)和低压传感器51的检测压力(低压侧压力LP)来对冷冻装置R的启动时的电动膨胀阀33的开度(启动时开度)进行设定，由此，冷冻装置R能够分别在冷冻运转时和冷藏运转时，迅速地转移到效率高的运转条件。

另外，在本实施方式中，控制装置57是根据高压传感器49检测出的高压侧压力HP对外气温度进行检测，但不限于此，也可以另外设置外气温度传感器(未图示)来直接检测外气温度(以下相同)。外气温度传感器例如被配置在收纳有中冷器24、气体冷却器28以及气体冷却器用送风机31等的室外机的外部或其附近。

(2-1-2)运转中的高压侧压力HP的目标值THP的设定

控制装置57还根据作为表示外气温度的指标的高压传感器49的检测压力(高压侧压力HP)以及作为表示蒸发器41中的制冷剂的蒸发温度的指标的低压传感器51的检测压力(低压侧压力LP)，对运转中的高压侧压力HP的目标值THP进行设定。

图3是对高压侧压力HP的目标值THP的设定方法进行说明的图。图3的纵轴表示高压侧压力HP的目标值THP，横轴表示外气温度。

在低压传感器51检测出的压力小于规定压力LPT的冷冻运转时，控制装置57根据图3的单点划线，设定与外气温度相对应的高压侧压力HP的目标值THP；在低压传感器51检测出的压力大于规定压力LPT的冷藏运转时，控制装置57根据图3的实线，设定与外气温度相对应的高压侧压力HP的目标值THP。另外，在图3中，在外气温度小于TTH 3的范围内，实线与单点划线重合。

这样，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)，求出高压侧压力HP的目标值THP，并调节电动膨胀阀33来控制高压侧压力HP，由此能够分别在冷冻运转时和冷藏运转时，使冷冻装置R在最佳的运转条件下运转，从而使冷冻装置R的性能提高。

这里，控制装置57预先存储有表示图3的关系的数据表，可以参照该数据表来设定高压侧压力HP的目标值THP，也可以通过计算式来计算该目标值THP。

(2-1-3)高压侧压力HP的上限值MHP处的控制

另外，当如上所述那样进行控制时，在由于设置环境或负载的影响使得比电动膨胀阀33靠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增大电动膨胀阀33的阀开度。通过增大该阀开度，使得高压侧压力HP朝向下降的方向，因此能够始终将高压侧压力HP维持在上限值MHP以下。由此，能够准确地抑制比电动膨胀阀33靠上游侧的高压侧压力HP的异常上升而可靠地进行压缩机11的保护，能够将异常的高压所导致的压缩机11的强制停止(保护动作)防范于未然。

这里，在从气体冷却器28流出超临界状态的制冷剂气体的情况下，制冷剂气体被电动膨胀阀33节流并膨胀，由此逐渐液化，并经过箱入口配管34从上部流入箱36内，该制冷剂气体的一部分蒸发。箱36起到如下作用：暂时贮存离开电动膨胀阀33的液体/气体的制冷剂并进行分离的作用；以及吸收冷冻装置R的高压侧压力(该情况是指从箱36到比箱36靠上游侧的压缩机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。存留在该箱36内的下部的液体制冷剂从箱出口配管37流出(主回路38)，并在分离式热交换器29的第2流路29B中被流过第1流路29A(辅助回路48)的制冷剂冷却(过冷却)。之后，该液体制冷剂进一步在内部热交换器15的第1流路15A中被流过第2流路15B的制冷剂冷却，之后从冷冻机单元3流出并从制冷剂配管8流入到电动膨胀阀(主节流单元)39。另外，关于分离式热交换器29和电磁阀50的动作，将在下文中进行描述。

流入到电动膨胀阀39的制冷剂在此处被节流并膨胀，由此液体成分进一步增加，并流入到蒸发器41进行蒸发。通过由此产生的吸热作用来发挥冷却效果。控制装置57根据检测蒸发器41的入口侧和出口侧的温度的未图示的温度传感器的输出，控制电动膨胀阀39的阀开度而将蒸发器41中的制冷剂的过热度调整为恰当值。从蒸发器41流出的低温的气体制冷剂从制冷剂配管9返回冷冻机单元3，在内部热交换器15的第2流路15B中对流过第1流路15A的制冷剂进行冷却后，经过制冷剂导入配管22被吸入到与压缩机11的第1旋转压缩元件14连通的低级侧吸入口17。以上是主回路38中的制冷剂的流动。

(2-2)电动膨胀阀43的控制

接着，对辅助回路48中的制冷剂的流动进行说明。如上所述，在与箱36的上部连接的气体配管42上连接有电动膨胀阀43(第1辅助回路用节流单元)，气体制冷剂经由该电动膨胀阀43从箱36的上部流出，并流入到分离式热交换器29的第1流路29A。

存留在箱36内的上部的气体制冷剂通过在箱36内的蒸发而温度下降。该箱36内的上部的气体制冷剂从与上部连接的构成辅助回路48的气体配管42流出，经过电动膨胀阀43被节流后，流入到分离式热交换器29的第1流路29A。在此处对流过第2流路29B的制冷剂进行冷却后，经过中压返回配管44汇合到中压吸入配管26，被吸入到压缩机11的中压部。

另外，电动膨胀阀43除了具有对从箱36的上部流出的制冷剂进行节流的功能以外，还起到了将箱36内的压力(流入电动膨胀阀39的制冷剂的压力)调整为规定的目标值SP的作用。并且，控制装置57根据单元出口传感器53的输出，对电动膨胀阀43的阀开度进行控制。这是因为，如果电动膨胀阀43的阀开度增大，则来自箱36内的气体制冷剂的流出量增大，箱36内的压力下降。

在本实施方式中，在低压传感器51检测出的压力小于规定压力LPT的情况下，控制装置57将目标值SP调整成为第1固定压力P1；在低压传感器51检测出的压力大于上述规定压力LPT的情况下，控制装置57将目标值SP调整成为比第1固定压力P1小的第2固定压力P2。这里，第1固定压力P1和第2固定压力P2是比高压侧压力HP低，比中压MP高的值。

在这种情况下，控制装置57根据单元出口传感器53检测的箱36内的压力TIP(流入电动膨胀阀39的制冷剂的压力)与目标值SP之间的差来计算电动膨胀阀39的阀开度的调整值(步数)，并与后述的启动时的阀开度相加而将箱36内的压力TIP(流入电动膨胀阀39的制冷剂的压力)控制为目标值SP。即，控制装置57进行如下控制：在箱36内的压力TIP从目标值SP上升的情况下，使电动膨胀阀43的阀开度增大而使气体制冷剂从箱36内流出到气体配管42中，在箱36内的压力TIP从目标值SP下降的情况下，使阀开度缩小而进行闭合。

(2-2-1)电动膨胀阀43的运转启动时的开度的设定

控制装置57根据作为表示外气温度的指标的高压传感器49的检测压力(高压侧压力HP)以及作为表示蒸发器41中的制冷剂的蒸发温度的指标的低压传感器51的检测压力(低压侧压力LP)，对冷冻装置R的启动时的电动膨胀阀43的阀开度(启动时开度)进行设定。

具体地，控制装置57预先存储有表示在低压传感器51检测出的压力小于规定压力LPT的冷冻运转的启动时高压侧压力HP(外气温度)与电动膨胀阀43的启动时的阀开度之间的关系的数据表、以及表示在低压传感器51检测出的压力大于规定压力LPT的冷藏运转的启动时高压侧压力HP(外气温度)与电动膨胀阀43的启动时的阀开度之间的关系的数据表。这里，冷藏运转的启动时的阀开度被设定为在高温区域中大于冷冻运转的启动时的阀开度。

接着，控制装置57在运转启动时，判定低压传感器51检测出的压力是否小于规定压力LPT，并根据该判定的结果选择应该参考的数据表。之后，控制装置57推测启动时的外气温度，参考所选择的数据表以随着高压侧压力HP(外气温度)升高而增大，随着高压侧压力HP降低而减少的方式对电动膨胀阀43的启动时的阀开度进行设定。

这样，通过根据高压传感器49的检测压力(高压侧压力HP)和低压传感器51的检测压力(低压侧压力LP)来设定冷冻装置R的启动时的电动膨胀阀43的开度(启动时开度)，冷冻装置R能够分别在冷冻运转时和冷藏运转时，迅速地转移到效率高的运转条件。

(2-2-2)箱内压力TIP的规定值MTIP处的控制

另外，当如上所述那样进行控制时，在由于设置环境或负载的影响使得箱36内的压力TIP(流入到电动膨胀阀39的制冷剂的压力)上升至预定的规定值MTIP的情况下，控制装置57将电动膨胀阀43的阀开度增大规定步数。通过该阀开度的增大，箱36内的压力TIP朝向下降的方向，因此能够始终将压力TIP维持在规定值MTIP以下，能够可靠地实现高压侧压力变动的影响的抑制以及被输送到电动膨胀阀39的制冷剂的压力的抑制效果。

(2-3)电动膨胀阀47的控制

另外，如上所述，在连接于箱36的下部的液体配管46上连接有电动膨胀阀47(第2辅助回路用节流单元)，液体制冷剂经由该电动膨胀阀47从箱36下部流出，与来自气体配管42的气体制冷剂汇合而流入到分离式热交换器29的第1流路29A。

也就是说，存留在箱36内的下部的液体制冷剂从连接于下部的构成辅助回路48的液体配管46流出，经过电动膨胀阀47被节流后，流入到分离式热交换器29的第1流路29A，并在此处蒸发。在利用此时的吸热作用使流过第2流路29B的制冷剂的过冷却增大后，经过中压返回配管44汇合到中压吸入配管26，被吸入到压缩机11的中压部。

这样，电动膨胀阀47对从箱36的下部流出的液体制冷剂进行节流后，液体制冷剂在分离式热交换器29的第1流路29A内蒸发，对流过第2流路29B的主回路38的制冷剂进行过冷却。控制装置57通过对电动膨胀阀47的阀开度进行控制来调整流入到分离式热交换器29的第1流路29A的液体制冷剂的量。

如果分离式热交换器29处的主回路38的制冷剂的过冷却的量增大，则被输送到电动膨胀阀39的制冷剂的液相比例增高，因此向电动膨胀阀39中流入满液状态的制冷剂，由此，压缩机11吸入的制冷剂的温度也下降。进而，其结果是，从压缩机11排出到气体冷却器28的制冷剂的排出温度也下降。

因此，控制装置57根据排出温度传感器61检测的从压缩机11排出到气体冷却器28的制冷剂的温度(排出温度)对电动膨胀阀47的阀开度进行控制，由此调整流过分离式热交换器29的第1流路的液体制冷剂的量，并将从压缩机11排出到气体冷却器28的制冷剂的排出温度控制为规定的目标值TDT。也就是说，在实际的排出温度高于目标值TDT的情况下，使电动膨胀阀47的阀开度增大，在实际的排出温度低于目标值TDT的情况下，使电动膨胀阀47的阀开度减小。由此，将压缩机11的制冷剂的排出温度维持在目标值TDT，实现压缩机11的保护。

在这种情况下，控制装置57根据作为表示蒸发器41中的制冷剂的蒸发温度的指标的低压传感器51的检测压力(低压侧压力LP)，以随着低压侧压力LP(蒸发温度)的增高而降低，随着低压侧压力LP(蒸发温度)的降低而增高的方式对压缩机11的制冷剂的排出温度的目标值TDT进行变更。

由此，尤其在蒸发器41中的蒸发温度较高的冷藏条件(冷藏陈列柜等)下，能够确保分离式热交换器29的第2流路29B处的主电路38的制冷剂的过冷却，稳定地维持冷冻能力。

(2-4)每种外气温度下的冷冻装置R的冷冻及冷藏运转时的动作

接着，使用图4～图9的P-H线图按照每种外气温度对冷冻装置R的冷冻及冷藏运转时的动作情况进行说明。

图4是示出外气温度为32摄氏度左右的高温期环境下的冷冻装置R在冷冻运转时的状态的P-H线图。在图4中，从X1朝向X2的线表示电动膨胀阀33进行的减压，从X3朝向X4的线表示电动膨胀阀39进行的减压，从X6朝向X7的线表示电动膨胀阀43进行的减压，从X8朝向X9的线表示电动膨胀阀47进行的减压。另外，从X8朝向X3的线表示液体制冷剂朝向主回路38的电动膨胀阀39的过冷却。

这里，X2的压力(箱36内的压力TIP)被电动膨胀阀43调整为目标值SP。在图4中，低压传感器51检测出的压力(X5处的压力)小于规定压力LPT。在这种情况下，控制装置57将流入电动膨胀阀39的制冷剂的压力的目标值SP设定为第1固定压力P1。如下文使用图5进行说明的那样，第1固定压力P1是比低压传感器51检测出的压力大于上述规定压力LPT的情况下作为目标值的压力P2大的值。

图5是示出高温期环境下的冷冻装置R在冷藏运转时的状态的P-H线图。在图5中，低压传感器51检测出的压力(X5处的压力)大于规定压力LPT。在这种情况下，控制装置57将目标值SP(X3处的压力)设定为比上述的第1固定压力P1小的第2固定压力P2。

这样，在低压传感器51检测出的压力小于规定压力LPT的情况下，控制装置57进行调整使得流入到电动膨胀阀39的制冷剂的压力成为第1固定压力P1，在低压传感器51检测出的压力大于规定压力LPT的情况下，控制装置57进行调整使得流入到电动膨胀阀39的制冷剂的压力成为第2固定压力P2，由此，在冷冻和冷藏各自的情况下，即使外气温度变化，也能够有效地维持实现制冷剂循环所需的制冷剂量而抑制制冷剂量的变化，从而进一步提高冷冻装置的性能。对于这一点，接着使用图6～图9进行进一步的详细说明。

图6是示出外气温度为20摄氏度左右的中温期环境下的冷冻装置R在冷冻运转时的状态的P-H线图。在这种情况下，与图4所示的情况相比，比电动膨胀阀33靠上游侧的高压侧压力HP降低，高压侧压力HP的目标值THP也降低。因此，电动膨胀阀33的阀开度变为接近全开的状态，几乎无法得到从X1朝向X2的线所表示的电动膨胀阀33的降压效果。

另外，在图6中，低压传感器51检测出的压力(X5处的压力)小于规定压力LPT。在这种情况下，控制装置57将目标值SP(X3处的压力)设定为上述的第1固定压力P1。

图7是示出中温期环境下的冷冻装置R在冷藏运转时的状态的P-H线图。在这种情况下，与图5所示的情况相比，比电动膨胀阀33靠上游侧的高压侧压力HP降低，高压侧压力HP的目标值THP也降低。因此，电动膨胀阀33的阀开度变为较大的状态，从X1朝向X2的线所表示的电动膨胀阀33的降压效果减小。

另外，由于低压传感器51检测出的压力(X5处的压力)大于规定压力LPT，因此控制装置57将目标值SP(X3处的压力)设定为比图5所示的第1固定压力P1小的第2固定压力P2。

图8是示出外气温度为10摄氏度左右的低温期环境下的冷冻装置R在冷冻运转时的状态的P-H线图。与图6所示的情况相比，比电动膨胀阀33靠上游侧的高压侧压力HP进一步降低。

在图8中，低压传感器51检测出的压力(X5处的压力)小于规定压力LPT，因此控制装置57将目标值SP(X3处的压力)设定为上述的第1固定压力P1。然而，第1固定压力P1不能高于高压侧压力HP，因此控制装置57进行如下控制：将电动膨胀阀33的阀开度设为全开，使得流入电动膨胀阀39的制冷剂的压力尽可能增大。

图9是示出低温期环境下的冷冻装置R在冷藏运转时的状态的P-H线图。在该情况下，与图7所示的情况相比，比电动膨胀阀33靠上游侧的高压侧压力HP进一步降低。并且，在图9中，低压传感器51检测出的压力(X5处的压力)大于规定压力LPT，因此控制装置57将目标值SP(X3处的压力)设定为比第1固定压力P1小的第2固定压力P2。

通过上述这样的控制，在表示冷冻运转时的状态的图4、图6、图8的各P-H线图中，X3的描绘位置接近，在表示冷藏运转时的状态的图5、图7、图9的各P-H线图中，X3的描绘位置接近。也就是说，即使外气温度变化，也能够分别在冷冻运转和冷藏运转时，将流入电动膨胀阀39之前的制冷剂的密度基本保持恒定，其结果是，能够有效地维持实现制冷剂循环所需的制冷剂量而抑制制冷剂量的变化，从而进一步提高冷冻装置的性能。

(2-5)内部热交换器15的功能

接着说明控制装置57对电磁阀50的控制。如上所述，在内部热交换器15中，能够利用流过第2流路15B的来自蒸发器41的低温制冷剂对流过第1流路15A并流入到主节流单元39的制冷剂进行冷却，因此能够进一步减小蒸发器41入口的比焓从而更加有效地改善冷冻能力。

尤其是在外气温度比图4所示的情况更高的高外气温度环境下，如上所述地由电动膨胀阀43调整为目标值SP的箱36内的压力TIP(图4的X2的压力)与进入压缩机11的中压吸入配管26的中压(MP)之间的压力差消失。在这种情况下，如上述那样增大电动膨胀阀43的阀开度，因此根据情况不同，会出现如下状况：几乎无法利用流过分离式热交换器29中的第1流路29A的辅助回路48的制冷剂对流过第2流路29B的主回路38的制冷剂进行过冷却。

在这种情况下，在内部热交换器15中，利用从蒸发器41出来的低温制冷剂，对流入电动膨胀阀39的制冷剂进行过冷却。由此，能够在富含液体的满液状态下将制冷剂提供给电动膨胀阀39，即使在这样的情况下也能够实现冷冻能力的改善。

(2-6)电磁阀50的控制

另一方面，在冷冻装置R的速冻(pull down)时等，有时会由于流入到电动膨胀阀39的制冷剂使得从蒸发器41出来的制冷剂的温度升高。因此，当流出内部热交换器15的第2流路15B的制冷剂的由单元入口温度传感器56检测的温度OT为流入内部热交换器15的第1流路15A的制冷剂的由单元出口温度传感器54检测的温度IT以上时，控制装置57进行开启电磁阀50的控制。另一方面，当温度OT小于温度IT时，控制装置57进行关闭电磁阀50的控制。

由此，在温度OT为温度IT以上的情况下，针对内部热交换器15的第1流路15A实施旁通而使制冷剂流过旁通回路45之间，进而流入到电动膨胀阀39，因此能够将流入电动膨胀阀39的制冷剂反而被从蒸发器41出来的制冷剂加热的问题防范于未然。

另外，在本实施方式中，虽然与内部热交换器15的第1流路15A并联连接有旁通回路45，但并不限于此，也可以与第2流路15B并联地设置旁通回路和电磁阀。

(3)冷冻装置R的另一结构

在本实施方式中，对图1示出的冷冻装置R的结构进行了说明，但冷冻装置R的结构并不限定于图1所示的结构。这里，对冷冻装置R的另一结构进行说明。图10是具有与图1不同的结构的冷冻装置R的制冷剂回路图。

在图10所示的冷冻装置R中，作为图1示出的冷冻装置R的液体配管46和电动膨胀阀47的替代，具有液体配管70和电动膨胀阀71。液体配管70的一端与分离式热交换器29的下游侧的箱出口配管37连通，该液体配管70的另一端与电动膨胀阀43的下游侧的中压返回配管44连通。在该液体配管70的中途设置有作为第2辅助回路用节流单元的电动膨胀阀71。

在图10所示的结构中，电动膨胀阀43(第1辅助回路用节流单元)和电动膨胀阀71(第2辅助回路用节流单元)构成本申请的辅助节流单元。液体配管70使得从箱36下部流出的液体制冷剂流入到电动膨胀阀71。另外，中压返回配管44、电动膨胀阀43、71、气体配管42、以及液体配管70构成本发明的辅助回路48。

另外，虽然在本实施方式中，设置了内部热交换器15，但也可以不设置内部热交换器15。另外，也可以是，在将分油器20所分离出的油送回到压缩机11的密闭容器12内的油路25A上设置油冷却器。

如以上说明的那样，在本实施方式中，冷冻装置R的制冷剂回路由压缩机11、气体冷却器28、电动膨胀阀39以及蒸发器41构成，冷冻装置R具有：电动膨胀阀33，其与处于气体冷却器28的下游侧且处于电动膨胀阀39的上游侧的制冷剂回路相连接；箱36，其与处于电动膨胀阀33的下游侧且处于电动膨胀阀39的上游侧的制冷剂回路相连接；分离式热交换器29，其被设置在处于箱36的下游侧且处于电动膨胀阀39的上游侧的制冷剂回路上；电动膨胀阀43和电动膨胀阀47、71，所述电动膨胀阀43对从设置于箱36的第1高度处的配管42流出的制冷剂的压力进行调整，所述电动膨胀阀47、71对从设置于比第1高度低的位置处的配管46、37流出的制冷剂的压力进行调整；辅助回路48，其使得被电动膨胀阀43以及电动膨胀阀47、71调整压力后的制冷剂流入到分离式热交换器29的第1流路29A之后，吸入到压缩机11的中压部；主回路38，其使得从箱36流出的制冷剂在流入到分离式热交换器29的第2流路29B而与流过第1流路29A的制冷剂进行热交换之后，流入到电动膨胀阀39；低压传感器51，其测定从蒸发器41流出后、流入到压缩机11之前的制冷剂的第1压力(低压侧压力LP)；以及控制装置57，其通过对电动膨胀阀43进行控制来调整从箱36流出后、流入到电动膨胀阀39之前的制冷剂的第2压力(单元出口传感器53检测的压力)，在低压传感器51检测出的压力小于规定压力LPT的情况下，控制装置57进行调整使得所述第2压力成为第1固定压力P1；在低压传感器51检测出的压力大于规定压力LPT的情况下，控制装置57进行调整使得所述第2压力成为比第1固定压力小的第2固定压力P2。

由此，能够分别在冷冻运转和冷藏运转的情况下，有效地维持实现制冷剂循环所需的制冷剂量而抑制制冷剂量的变化，从而进一步提高冷冻装置的性能。

另外，在上述第1压力(低压侧压力LP)小于规定压力LPT的情况下，控制装置57通过控制电动膨胀阀33来进行调整，使得从气体冷却器28流出后、流入到电动膨胀阀33之前的制冷剂的第3压力(高压侧压力HP)成为第3固定压力；在上述第1压力大于规定压力LPT的情况下，控制装置57通过控制电动膨胀阀33来进行调整，使得上述第3压力成为小于第3固定压力的第4固定压力。

由此，能够使冷冻装置R在最佳的运转条件下运转，能够使冷冻装置R的性能提高。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式，可以在不脱离本发明主旨的范围内进行多种变更。

工业上的可利用性

本发明很适合用于由压缩单元、气体冷却器、主节流单元以及蒸发器构成制冷剂回路的冷冻装置。