JP2015148407A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧側が超臨界圧力となる冷凍装置において、ガスクーラを出た冷媒を、蒸発器を出た冷媒で過冷却する際の問題を解決する。【解決手段】ガスクーラ２８の下流側で電動膨張弁３３の上流側に設けられた熱交換器２９と、電動膨張弁３９及び蒸発器４１の直列回路に対して並列に接続されたバイパス回路６０と、バイパス回路に設けられた電動膨張弁６５と、制御装置５７を備え、蒸発器から出て圧縮機１１に吸い込まれる冷媒を熱交換器２９の第１の流路２９Ａに流し、ガスクーラから出て電動膨張弁３３に流入する冷媒を熱交換器２９の第２の流路２９Ｂに流すことにより、熱交換器２９の第１の流路２９Ａを流れる冷媒により熱交換器２９の第２の流路２９Ｂを流れる冷媒を過冷却する。【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮手段、ガスクーラ、主絞り手段、及び、蒸発器から冷媒回路が構成され、高圧側が超臨界圧力となる冷凍装置に関するものである。

従来よりこの種冷凍装置は、圧縮手段、ガスクーラ、絞り手段等から冷凍サイクルが構成され、圧縮手段で圧縮された冷媒がガスクーラにて放熱し、絞り手段にて減圧された後、蒸発器にて冷媒を蒸発させて、このときの冷媒の蒸発により周囲の空気を冷却するものとされていた。近年、この種冷凍装置では、自然環境問題などからフロン系冷媒が使用できなくなってきている。このため、フロン冷媒の代替品として自然冷媒である二酸化炭素を使用するものが開発されている。当該二酸化炭素冷媒は、高低圧差の激しい冷媒で、臨界圧力が低く、圧縮により冷媒サイクルの高圧側が超臨界状態となることが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、給湯機を構成するヒートポンプ装置では、ガスクーラにて優れた加熱作用が得られる二酸化炭素冷媒が使用されるようになってきており、その場合にガスクーラから出た冷媒を２段膨張させ、各膨張装置の間に気液分離器を介設して、圧縮機にガスインジェクションできるようにするものも開発されている（例えば、特許文献２参照）。

一方、例えばショーケース等に設置された蒸発器において吸熱作用を利用し、庫内を冷却する冷凍装置では、外気温度（ガスクーラ側の熱源温度）が高い等の原因により、ガスクーラ出口の冷媒温度が高くなる条件下においては、蒸発器入口の比エンタルピが大きくなるため、冷凍能力が著しく低下する問題がある。そのようなときに、冷凍能力を確保するため、圧縮手段の吐出圧力（高圧側圧力）を上昇させると、圧縮動力が増大して成績係数が低下してしまう。

そこで、ガスクーラで冷却された冷媒を二つの冷媒流に分流し、分流された一方の冷媒流を補助絞り手段で絞った後、スプリット熱交換器の一方の通路に流して圧縮機（圧縮手段）の中間圧部に戻し、他方の冷媒流をスプリット熱交換器の他方の流路に流して熱交換させた後、主絞り手段を介して蒸発器に流入させる所謂スプリットサイクルの冷凍装置が提案されている。係る冷凍装置によれば、減圧膨張された第１の冷媒流により第２の冷媒流を冷却でき、蒸発器入口の比エンタルピを小さくすることで、冷凍能力を改善することができるものであった（例えば、特許文献３参照）。

特公平７−１８６０２号公報 特開２００７−１７８０４２号公報 特開２０１１−１３３２０７号公報

上記のように蒸発器入口の比エンタルピを小さくする他の方法として、ガスクーラ出口に熱交換器を設け、この熱交換器の二つの流路にガスクーラを出た高圧側の冷媒と蒸発器を出た低圧側の冷媒をそれぞれ流し、高圧側の冷媒を低圧側の冷媒で冷却することが考えられる。

係る方法によっても主絞り手段に流入する冷媒を過冷却することができるが、熱交換器を出て圧縮機に吸い込まれる低圧側の冷媒の温度は上昇することになるため、吸込温度の上昇に伴って圧縮機内部の温度が上昇（中間圧部の冷媒の温度及び吐出冷媒の温度が上昇）してしまい、圧縮機の運転効率が低下すると共に、損傷を来す危険性も生じる問題がある。

本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、高圧側が超臨界圧力となる冷凍装置において、ガスクーラを出た冷媒を、蒸発器を出た冷媒で過冷却する際の問題を解決することを目的とする。

本発明は、圧縮手段と、ガスクーラと、主絞り手段と、蒸発器とから冷媒回路が構成され、高圧側が超臨界圧力となる冷凍装置において、ガスクーラの下流側であって、主絞り手段の上流側の冷媒回路に接続された圧力調整用絞り手段と、この圧力調整用絞り手段の下流側であって、主絞り手段の上流側の冷媒回路に接続された受液器と、ガスクーラの下流側であって、圧力調整用絞り手段の上流側の冷媒回路に設けられた熱交換器と、ガスクーラから熱交換器及び圧力調整用絞り手段を経て受液器に至り、この受液器下部から冷媒を流出させて主絞り手段に流入させる主回路と、受液器内の冷媒を、補助絞り手段を介して圧縮手段の中間圧部に戻す補助回路と、主絞り手段及び蒸発器の直列回路に対して並列に接続されたバイパス回路と、このバイパス回路に設けられたバイパス用絞り手段と、圧力調整用絞り手段、補助絞り手段、及び、バイパス用絞り手段を制御する制御手段とを備え、蒸発器から出て圧縮手段に吸い込まれる冷媒を熱交換器の第１の流路に流し、ガスクーラから出て圧力調整用絞り手段に流入する冷媒を熱交換器の第２の流路に流すことにより、熱交換器の第１の流路を流れる冷媒により熱交換器の第２の流路を流れる冷媒を過冷却することを特徴とする。

請求項２の発明の冷凍装置は、上記発明において制御手段は、バイパス用絞り手段により圧縮手段に吸い込まれる低圧側の冷媒の吸込温度を所定の目標値に制御することを特徴とする。

請求項３の発明の冷凍装置は、上記各発明において受液器の下流側であって、主絞り手段の上流側の冷媒回路に設けられた内部熱交換器を備え、蒸発器から出て熱交換器に向かう冷媒を内部熱交換器の第１の流路に流し、受液器下部から出て主絞り手段に向かう冷媒を内部熱交換器の第２の流路に流すことにより、内部熱交換器の第１の流路を流れる冷媒により内部熱交換器の第２の流路を流れる冷媒を過冷却することを特徴とする。

請求項４の発明の冷凍装置は、上記各発明において制御手段は、圧力調整用絞り手段により、当該圧力調整用絞り手段より上流側の冷媒回路の高圧側圧力を所定の目標値に制御することを特徴とする。

請求項５の発明の冷凍装置は、上記各発明において補助絞り手段は、第１の補助回路用絞り手段を有すると共に、補助回路は、受液器上部から冷媒を流出させ、第１の補助回路用絞り手段に流入させるガス配管を有し、制御手段は、第１の補助回路用絞り手段により、受液器内の冷媒の圧力を所定の目標値に制御することを特徴とする。

請求項６の発明の冷凍装置は、上記各発明において補助絞り手段は、第２の補助回路用絞り手段を有すると共に、補助回路は、受液器下部から冷媒を流出させ、第２の補助回路用絞り手段に流入させる液配管を有し、制御手段は、第２の補助回路用絞り手段により、圧縮手段からガスクーラに吐出される冷媒の吐出温度を所定の目標値に制御することを特徴とする。

請求項７の発明の冷凍装置は、上記各発明においてガスクーラを空冷する送風機を備え、制御手段は、ガスクーラを出た冷媒の温度が、外気温度に対して決定される所定の目標値となるように送風機の運転を制御することを特徴とする。

請求項８の発明の冷凍装置は、上記各発明において冷媒として二酸化炭素を使用したことを特徴とする。

本発明によれば、圧縮手段と、ガスクーラと、主絞り手段と、蒸発器とから冷媒回路が構成され、高圧側が超臨界圧力となる冷凍装置において、ガスクーラの下流側であって、主絞り手段の上流側の冷媒回路に接続された圧力調整用絞り手段と、この圧力調整用絞り手段の下流側であって、主絞り手段の上流側の冷媒回路に接続された受液器と、ガスクーラの下流側であって、圧力調整用絞り手段の上流側の冷媒回路に設けられた熱交換器と、ガスクーラから熱交換器及び圧力調整用絞り手段を経て受液器に至り、この受液器下部から冷媒を流出させて主絞り手段に流入させる主回路と、受液器内の冷媒を、補助絞り手段を介して圧縮手段の中間圧部に戻す補助回路と、主絞り手段及び蒸発器の直列回路に対して並列に接続されたバイパス回路と、このバイパス回路に設けられたバイパス用絞り手段と、圧力調整用絞り手段、補助絞り手段、及び、バイパス用絞り手段を制御する制御手段とを備え、蒸発器から出て圧縮手段に吸い込まれる冷媒を熱交換器の第１の流路に流し、ガスクーラから出て圧力調整用絞り手段に流入する冷媒を熱交換器の第２の流路に流すようにしたので、熱交換器の第１の流路を流れる低圧側の冷媒により熱交換器の第２の流路を流れる冷媒を過冷却し、圧力調整用絞り手段の出口の冷媒の乾き度を小さくすることができる。

この熱交換器の第２の流路を流れた冷媒は、圧力調整用絞り手段を経て受液器に入り、受液器下部から流出し、主絞り手段により絞られた後、蒸発器に流入するので、熱交換器における過冷却によって蒸発器入口の比エンタルピを小さくし、冷凍能力を効果的に改善することができるようになる。

また、圧力調整用絞り手段で膨張されることで液化した冷媒の一部は受液器内で蒸発し、温度が低下したガス冷媒となり、残りは液冷媒となって受液器内下部に一旦貯留されるかたちとなる。そして、この受液器内下部の液冷媒が主絞り手段に流入することになるので、満液状態で主絞り手段に冷媒を流入させることが可能となり、特に蒸発器における蒸発温度が高い冷蔵条件における冷凍能力の向上を図ることができるようになる。

更に、受液器にて冷媒回路内の循環冷媒量の変動が吸収される効果もあるので、冷媒充填量の誤差も吸収される効果もある。

特に、主絞り手段及び蒸発器の直列回路に対して並列に接続されたバイパス回路と、このバイパス回路に設けられたバイパス用絞り手段を備えているので、例えば、請求項２の発明の如く制御手段が、バイパス用絞り手段により主絞り手段及び蒸発器を迂回して熱交換器の第１の流路に冷媒を流し、そこで蒸発させて圧縮手段に吸い込まれる低圧側の冷媒の吸込温度を所定の目標値に制御することによって、圧縮手段の冷媒の吸込温度の上昇を防止し、圧縮手段の運転効率の低下や損傷の発生を未然に回避することが可能となる。

更に、請求項３の発明の如く受液器の下流側であって、主絞り手段の上流側の冷媒回路に設けられた内部熱交換器を設け、蒸発器から出て熱交換器に向かう冷媒を内部熱交換器の第１の流路に流し、受液器下部から出て主絞り手段に向かう冷媒を内部熱交換器の第２の流路に流すようにすれば、内部熱交換器の第１の流路を流れる低圧側の冷媒により、受液器から出て内部熱交換器の第２の流路を流れる冷媒を過冷却することができるようになり、受液器から出た液冷媒の再膨張を抑制して、更なる冷凍能力の向上を図ることが可能となる。

また、請求項４の発明によれば、上記各発明に加えて制御手段が、圧力調整用絞り手段により、当該圧力調整用絞り手段より上流側の冷媒回路の高圧側圧力を所定の目標値に制御するので、圧縮手段から冷媒が吐出される高圧側圧力が高くなって圧縮手段の運転効率が低下し、或いは、圧縮手段に損傷を来す不都合を未然に回避することが可能となる。

また、請求項５の発明によれば、上記各発明に加えて補助絞り手段が、第１の補助回路用絞り手段を有すると共に、補助回路が、受液器上部から冷媒を流出させ、第１の補助回路用絞り手段に流入させるガス配管を有し、制御手段が、第１の補助回路用絞り手段により、受液器内の冷媒の圧力を所定の目標値に制御するので、この第１の補助回路用絞り手段によって、高圧側圧力の変動の影響を抑制して、受液器下部から主絞り手段に搬送される冷媒の圧力を制御することができるようになる。

また、第１の補助回路用絞り手段によって主絞り手段に流入する冷媒の圧力を下げることにより、主絞り手段に至る配管として耐圧強度が低いものを使用することができるようになる。これにより、施工性や施工コストの改善を図ることが可能となる。

特に、受液器上部から第１の補助回路用絞り手段を介して低温のガスを抜くことで、受液器内の圧力が低下する。これにより、受液器内では温度が低下するので、冷媒の凝縮作用が生じ、当該受液器内に液状態の冷媒を効果的に貯めることができるようになる。

また、請求項６の発明によれば、上記各発明に加えて補助絞り手段が、第２の補助回路用絞り手段を有すると共に、補助回路が、受液器下部から冷媒を流出させ、第２の補助回路用絞り手段に流入させる液配管を有し、制御手段が、第２の補助回路用絞り手段により、圧縮手段からガスクーラに吐出される冷媒の吐出温度を所定の目標値に制御するので、圧縮手段の中間圧部に所謂インジェクションを行って圧縮手段を冷却し、圧縮手段からの冷媒の吐出温度が高くなり過ぎる不都合を未然に回避することが可能となる。

更に、請求項７の発明によれば、上記各発明に加えてガスクーラを空冷する送風機を備え、制御手段が、ガスクーラを出た冷媒の温度が、外気温度に対して決定される所定の目標値となるように送風機の運転を制御するので、ガスクーラを空冷する送風機の過剰な運転を抑制しながら、ガスクーラ出口の冷媒の温度を適正な値に維持することが可能となる。一方、高圧側圧力は請求項４の如く圧力調整用絞り手段で制御すれば良く、これらにより圧縮手段の保護を図って安定した運転を維持することができるようになる。

特に、請求項８の発明の如く冷媒として二酸化炭素を使用した場合に、上記各発明により冷凍能力を効果的に改善し、性能の向上を図ることができるようになるものである。

本発明を適用した一実施例の冷凍装置の冷媒回路図である（実施例１）。 図１の冷凍装置の冷媒回路のＰ−ｈ線図である。 本発明を適用した他の実施例の冷凍装置の冷媒回路図である（実施例２）。 図３の冷凍装置の冷媒回路のＰ−ｈ線図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

（１）冷凍装置Ｒの構成
図１は本発明を適用する一実施例にかかる冷凍装置Ｒの冷媒回路図である。この実施例における冷凍装置Ｒは、スーパーマーケット等の店舗の機械室等に設置された冷凍機ユニット３と、店舗の売り場内に設置された一台若しくは複数台（図面では一台のみ示す）のショーケース４とを備え、これら冷凍機ユニット３とショーケース４とが、ユニット出口６とユニット入口７を介して、冷媒配管（液管）８及び冷媒配管９により連結されて所定の冷媒回路１を構成している。

実施例の冷媒回路１は、高圧側の冷媒圧力がその臨界圧力以上（超臨界）となる二酸化炭素（Ｒ７４４）を冷媒として用いる。この二酸化炭素冷媒は、地球環境に優しく、可燃性及び毒性等を考慮した自然冷媒である。また、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油（ミネラルオイル）、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油、ＰＡＧ（ポリアルキルグリコール）等、既存のオイルが使用される。

冷凍機ユニット３は、圧縮手段としての圧縮機１１を備える。本実施例において、圧縮機１１は、内部中間圧型２段圧縮式ロータリコンプレッサであり、密閉容器１２と、この密閉容器１２の内部に配置収納された電動要素（駆動要素）１３及びこの電動要素１３の回転軸により駆動される第１の（低段側）回転圧縮要素（第１の圧縮要素）１４及び第２の（高段側）回転圧縮要素（第２の圧縮要素）１６から成る回転圧縮機構部にて構成されている。

圧縮機１１の第１の回転圧縮要素１４は、冷媒配管９を介して冷媒回路１の低圧側から圧縮機１１に吸い込まれる低圧冷媒を圧縮して中間圧まで昇圧して密閉容器１２内に吐出し、第２の回転圧縮要素１６は、第１の回転圧縮要素１４で圧縮された中間圧の冷媒を更に吸い込み、圧縮して高圧まで昇圧し、冷媒回路１の高圧側に吐出する。圧縮機１１は、周波数可変型の圧縮機であり、電動要素１３の運転周波数を変更することで、第１の回転圧縮要素１４及び第２の回転圧縮要素１６の回転数を制御可能とする。

圧縮機１１の密閉容器１２の側面には、第１の回転圧縮要素１４に連通する低段側吸込口１７と、密閉容器１２内に連通する低段側吐出口１８と、第２の回転圧縮要素１６に連通する高段側吸込口１９及び高段側吐出口２１が形成されている。圧縮機１１の低段側吸込口１７には、冷媒導入配管２２の一端が接続され、その他端はユニット入口７にて冷媒配管９に接続されている。この冷媒導入配管２２が接続される低段側吸込口１７が圧縮機１１の低圧部である第１の回転圧縮要素１４の吸込側に連通されている。

この低段側吸込口１７より第１の回転圧縮要素１４の吸込側（圧縮機１１の低圧部）に吸い込まれた低圧（ＬＰ：通常運転状態で２．６ＭＰａ程）の冷媒ガスは、当該第１の回転圧縮要素１４により中間圧（ＭＰ：通常運転状態で５．５ＭＰａ程度）に昇圧されて密閉容器１２内に吐出される。これにより、密閉容器１２内は中間圧（ＭＰ）となり、ここが圧縮機１１の中間圧部となる。

そして、密閉容器１２内の中間圧の冷媒ガスが吐出される圧縮機１１の低段側吐出口１８には、中間圧吐出配管２３の一端が接続され、その他端はインタークーラ２４の入口に接続されている。このインタークーラ２４は、第１の回転圧縮要素１４から吐出された中間圧の冷媒を空冷するものであり、当該インタークーラ２４の出口には、中間圧吸入配管２６の一端が接続され、この中間圧吸入配管２６の他端は圧縮機１１の高段側吸込口１９に接続されている。

高段側吸込口１９より第２の回転圧縮要素１６に吸い込まれた中間圧（ＭＰ）の冷媒ガスは、当該第２の回転圧縮要素１６により２段目の圧縮が行われて高温高圧（ＨＰ：通常運転状態で９ＭＰａ程の超臨界圧力）の冷媒ガスとなる。

そして、圧縮機１１の第２の回転圧縮要素１６の高圧室側に連通する高段側吐出口２１には、高圧吐出配管２７の一端が接続され、その他端はガスクーラ（放熱器）２８の入口に接続されている。２０はこの高圧吐出配管２７内に介設されたオイルセパレータである。オイルセパレータ２０は圧縮機１１から吐出された冷媒中のオイルを分離し、オイル通路２５Ａと電動弁２５Ｂを介して圧縮機１１の密閉容器１２内に戻す。また、５５はこのオイルセパレータ２０手前の高圧吐出配管２７内に介設された逆止弁であり、オイルセパレータ２０方向が順方向とされている。

ガスクーラ２８は、圧縮機１１から吐出された高圧の吐出冷媒を冷却するものであり、ガスクーラ２８の近傍には当該ガスクーラ２８を空冷するガスクーラ用送風機３１が配設されている。本実施例では、ガスクーラ２８は上述したインタークーラ２４と並設されており、これらは同一の風路に配設されている。

ガスクーラ２８の出口にはガスクーラ出口配管３２の一端が接続され、このガスクーラ出口配管３２の他端は圧力調整用絞り手段としての電動膨張弁３３の入口に接続されている。この電動膨張弁３３はガスクーラ２８から出た冷媒を絞って膨張させると共に、電動膨張弁３３から上流側の冷媒回路１の高圧側圧力の調整を行うためのもので、その出口は受液器入口配管３４を介して受液器３６の上部に接続されている。

この受液器３６は内部に所定容積の空間を有する容積体（タンク）であり、その下部には受液器出口配管３７の一端が接続され、この受液器出口配管３７の他端がユニット出口６にて冷媒配管８に接続されている。また、ガスクーラ出口配管３２中には熱交換器２９の第２の流路２９Ｂが介設され、このガスクーラ出口配管３２、熱交換器２９の第２の流路２９Ｂ、電動膨張弁３３、受液器入口配管３４、受液器３６、受液器出口配管３７が本発明における主回路３８を構成する。

一方、店舗内に設置されるショーケース４は、冷媒配管８及び９に接続される。ショーケース４には、主絞り手段としての電動膨張弁３９と蒸発器４１が設けられており、冷媒配管８と冷媒配管９との間に順次接続されて直列回路を構成している（電動膨張弁３９が冷媒配管８側、蒸発器４１が冷媒配管９側）。また、蒸発器４１には、当該蒸発器４１に送風する図示しない冷気循環用送風機が隣設されている。

そして、冷媒配管９は、上述したように冷媒導入配管２２を介して圧縮機１１の第１の回転圧縮要素１４に連通する低段側吸込口１７に接続されている。この冷媒導入配管２２中に熱交換器２９の第１の流路２９Ａが介設されている。更に、受液器出口配管３７から熱交換器２９の第１の流路２９Ａより上流側の冷媒導入配管２２に渡ってバイパス回路６０が接続されている。このバイパス回路６０は電動膨張弁３９と蒸発器４１の直列回路に対して並列に接続されており、バイパス回路６０中にはバイパス用絞り手段としての電動膨張弁６５が設けられている。

他方、受液器３６の上部にはガス配管４２の一端が接続されており、このガス配管４２の他端は第１の補助回路用絞り手段としての電動膨張弁４３の入口に接続されている。ガス配管４２は受液器３６上部からガス冷媒を流出させ、電動膨張弁４３に流入させる。この電動膨張弁４３の出口には、戻り配管４４の一端が接続されている。

また、受液器出口配管３７には、当該受液器出口配管３７を介して受液器３６下部に連通する液配管４６の一端が接続されており、この液配管４６の他端は電動膨張弁４３の下流側の戻り配管４４に連通されている。また、この液配管４６中には第２の補助回路用絞り手段としての電動膨張弁４７が介設されている。これら電動膨張弁４３（第１の補助回路用絞り手段）と電動膨張弁４７（第２の補助回路用絞り手段）が本出願における補助絞り手段を構成する。また、液配管４６は受液器３６下部から液冷媒を流出させ、電動膨張弁４７に流入させる。

更に、戻り配管４４の他端は圧縮機１１の中間圧部に繋がる中間圧領域の一例として中間圧吸入配管２６の途中に連通されている。そして、これら戻り配管４４、電動膨張弁４３、電動膨張弁４７、ガス配管４２、及び、液配管４６が本発明における補助回路４８を構成する。尚、７０は中間圧吸入配管２６と冷媒導入配管２２とを連通する連通配管であり、７５は圧縮機の始動時に開放されて起動負荷を軽減するための電磁弁である。

このような構成により、電動膨張弁３３はガスクーラ２８の下流側であって電動膨張弁３９の上流側に位置する。また、受液器３６は電動膨張弁３３の下流側であって電動膨張弁３９の上流側に位置する。更に、熱交換器２９はガスクーラ２８の下流側であって電動膨張弁３３の上流側に位置することになり、以上により本実施例における冷凍装置Ｒの冷媒回路１が構成される。

この冷媒回路１の各所には種々のセンサが取り付けられている。即ち、熱交換器２９の第２の流路２９Ｂの下流側で電動膨張弁３３の上流側のガスクーラ出口配管３２には高圧センサ４９が取り付けられて冷媒回路１の高圧側圧力ＨＰ（圧縮機１１の高段側吐出口２１と電動膨張弁３３の入口の間の圧力）を検出する。また、冷媒導入配管２２に連通する連通配管７０（電磁弁７５の冷媒導入配管２２側）には低圧センサ５１が取り付けられて冷媒回路１の低圧側圧力ＬＰ（電動膨張弁３９の出口と低段側吸込口１７の間の圧力）を検出する。また、中間圧吸入配管２６に連通する連通配管７０（電磁弁７５の中間圧吸入配管２６側）には中間圧センサ５２が取り付けられて冷媒回路の１の中間圧領域の圧力である中間圧ＭＰ（密閉容器１２内、インタークーラ２４、中間圧吸入配管２６、高段側吸込口１９の圧力）を検出する。

また、ガス配管４２には受液器内圧力センサ５３が取り付けられており、この受液器内圧力センサ５３は受液器３６内の圧力ＴＰを検出する。この受液器３６内の圧力は、即ち、冷凍機ユニット３を出て冷媒配管８を経由し、電動膨張弁３９に流入する冷媒の圧力となる。また、ガスクーラ２８の下流側で熱交換器２９の第２の流路２９Ｂの上流側のガスクーラ出口配管３２にはガスクーラ出口温度センサ５４が取り付けられ、ガスクーラ２８を出て熱交換器２９の第２の流路２９Ｂに流入する冷媒の温度ＩＴを検出する。

また、熱交換器２９の第２の流路２９Ｂの下流側で電動膨張弁３３の上流側のガスクーラ出口配管３２には電動膨張弁入口温度センサ５６が取り付けられ、熱交換器２９の第２の流路２９Ｂを出た冷媒の温度ＯＴを検出する。また、ガスクーラ２８の空気入口側には、外気温度センサ６１が取り付けられて外気温度ＡＴを検出する。更に、熱交換器２９の第１の流路２９Ａの下流側で、低段側吸込口１７の手前の冷媒導入配管２２には冷凍機入口温度センサ６２が取り付けられ、圧縮機１１の第１の回転圧縮要素１４に吸い込まれる低圧側の冷媒の吸込温度ＳＴを検出する。更にまた、高圧吐出配管２７には吐出温度センサ６７が取り付けられ、圧縮機１１からガスクーラ２８に吐出される冷媒の吐出温度ＤＴを検出する。

尚、６３は中間圧吸入配管２６に取り付けられた中間圧吸込温度センサであり、高段側吸込口１９に吸い込まれる中間圧の冷媒の温度を検出する。また、６４は受液器出口配管３７に接続された受液器出口温度センサであり、受液器３６の下部から流出する液冷媒の温度を検出する。更に、６６はユニット出口６手前の受液器出口配管３７に取り付けられた冷凍機出口温度センサであり、冷凍機ユニット３から冷媒配管８に出る冷媒の温度を検出する。

そして、これらセンサ４９、５１、５２、５３、５４、５６、６１、６２、６３、６４、６６、６７はマイクロコンピュータから構成された冷凍機ユニット３の制御手段を構成する制御装置５７の入力に接続されている。また、制御装置５７の出力には圧縮機１１の電動要素１３、送風機３１、電動膨張弁（圧力調整用絞り手段）３３、電動膨張弁（第１の補助回路用絞り手段）４３、電動膨張弁（第２の補助回路用絞り手段）４７、電動膨張弁６５（バイパス用絞り手段）、電動弁２５Ｂ、電動膨張弁（主絞り手段）３９が接続され、制御装置５７は各センサの出力と設定データ等に基づいてこれらを制御する。

尚、以後はショーケース４側の電動膨張弁（主絞り手段）３９や前述した冷気循環用送風機も制御装置５７が制御するものとして説明するが、それらは実際には店舗の主制御装置（図示せず）を介し、制御装置５７と連携して動作するショーケース４側の制御装置（図示せず）により制御される。従って、本発明における制御手段は制御装置５７やショーケース４側の制御装置、前述した主制御装置等を含めた概念とする。

（２）冷凍装置Ｒの動作
以上の構成で、次に冷凍装置Ｒの動作を説明する。制御装置５７により圧縮機１１の電動要素１３が駆動されると、第１の回転圧縮要素１４及び第２の回転圧縮要素１６が回転し、低段側吸込口１７より第１の回転圧縮要素１４の吸込側（低圧部）に低圧（前述したＬＰ：通常運転状態で２．６ＭＰａ程）の冷媒ガスが吸い込まれる。そして、第１の回転圧縮要素１４により中間圧（前述したＭＰ：通常運転状態で５．５ＭＰａ程度）に昇圧されて密閉容器１２内に吐出される。これにより、密閉容器１２内は中間圧（ＭＰ）となる（中間圧部）。

そして、密閉容器１２内の中間圧の冷媒ガスは低段側吐出口１８から中間圧吐出配管２３を経てインタークーラ２４に入り、そこで空冷された後、中間圧吸入配管２６を経て高段側吸込口１９に戻る。この高段側吸込口１９に戻った中間圧（ＭＰ）の冷媒ガスは、第２の回転圧縮要素１６に吸い込まれ、この第２の回転圧縮要素１６により２段目の圧縮が行われて高温高圧（ＨＰ：前述した通常運転状態で９ＭＰａ程の超臨界圧力）の冷媒ガスとなり、高段側吐出口２１から高圧吐出配管２７に吐出される。

（２−１）電動膨張弁３３の制御
高圧吐出配管２７に吐出された冷媒ガスは逆止弁５５、オイルセパレータ２０を経てガスクーラ２８に流入し、そこで空冷された後、ガスクーラ出口配管３２から流出する。ガスクーラ出口配管３２に入った冷媒ガスは熱交換器２９の第２の流路２９Ｂで後述する如く過冷却された後、電動膨張弁（圧力調整用絞り手段）３３に至る。この電動膨張弁３３は、当該電動膨張弁３３より上流側の冷媒回路１の高圧側圧力ＨＰを所定の目標値ＴＨＰ（例えば前述した９ＭＰａ等）に制御するために設けられており、高圧センサ４９の出力に基づき、高圧側圧力ＨＰが前記目標値ＴＨＰとなるように制御装置５７によりその弁開度が制御（ＰＩＤ制御）される。

この目標値ＴＨＰは、電動膨張弁入口温度センサ５６が検出する電動膨張弁３３に流入する冷媒の温度に基づいて決定される。目標値ＴＨＰは、電動膨張弁３３に流入する冷媒の温度に応じた高圧側圧力ＨＰの適正値であり、冷媒の温度が高い程、目標値ＴＨＰは高くなる。このように電動膨張弁３３により、それより上流側の高圧側圧力ＨＰを目標値ＴＨＰに制御することにより、圧縮機１１から冷媒が吐出される高圧側圧力ＨＰが高くなって圧縮機１１の運転効率が低下し、或いは、圧縮機１１に損傷を来す不都合を未然に回避することが可能となる。

ガスクーラ２８から出た超臨界状態の冷媒ガスは、熱交換器２９の第２の流路２９Ｂにて後述するように第１の流路２９Ａを流れる低圧側の冷媒により冷却（過冷却）された後、電動膨張弁３３で絞られて膨張することによって液化していき、受液器入口配管３４を経て上部から受液器３６内に流入して一部が蒸発する。この受液器３６は電動膨張弁３３を出た液／ガスの冷媒を一旦貯留し、分離する役割と、電動膨張弁３９の動作による圧力の変動や冷媒循環量の変動を吸収する役割を果たす。

この受液器３６内下部に溜まった液冷媒は、受液器出口配管３７から流出し（主回路３８）、冷凍機ユニット３から出て冷媒配管８から電動膨張弁（主絞り手段）３９に流入する。電動膨張弁３９に流入した冷媒はそこで絞られて膨張することで更に液分が増え、蒸発器４１に流入して蒸発する。これによる吸熱作用により冷却効果が発揮される。制御装置５７は蒸発器４１の入口側と出口側の温度を検出する図示しない温度センサの出力に基づき、電動膨張弁３９の弁開度を制御して蒸発器４１における冷媒の過熱度を適正値に調整する。

蒸発器４１から出た低温のガス冷媒は冷媒配管９から冷凍機ユニット３に戻り、冷媒導入配管２２中の熱交換器２９の第１の流路２９Ａに流入する。そこで第２の流路２９Ｂを流れる高圧側の冷媒を冷却（過冷却）した後、更に冷媒導入配管２２を通って圧縮機１１の第１の回転圧縮要素１４に連通する低段側吸込口１７に吸い込まれる。以上が主回路３８の流れである。

（２−２）電動膨張弁４３の制御
次に補助回路４８の流れを説明する。前述した如く受液器３６の上部に接続されたガス配管４２には電動膨張弁４３（第１の補助回路用絞り手段）が接続されており、この電動膨張弁４３を介して受液器３６上部からガス冷媒が流出し、前述したように戻り配管４４を経て圧縮機１１の中間圧部に戻される。

受液器３６内上部に溜まるガス冷媒は、受液器３６内での蒸発により温度が低下している。また、電動膨張弁４３は受液器３６の上部から流出する冷媒を絞る機能の他に、受液器３６内の圧力（電動膨張弁３９に流入する冷媒の圧力）を所定の目標値ＳＰに調整する役割を果たす。そして、制御装置５７は受液器内圧力センサ５３の出力に基づき、電動膨張弁４３の弁開度を制御する。電動膨張弁４３の弁開度が増大すれば、受液器３６内からのガス冷媒の流出量が増大し、受液器３６内の圧力は低下するからである。

実施例では、この目標値ＳＰは高圧側圧力ＨＰよりも低く、中間圧ＭＰよりも高い、例えば６ＭＰａに設定されている。そして、制御装置５７は受液器内圧力センサ５３が検出する受液器３６内の圧力ＴＩＰ（電動膨張弁３９に流入する冷媒の圧力）と目標値ＳＰの差から、例えば電動膨張弁３９の弁開度の調整値（ステップ数）を算出し、始動時の弁開度に加算して受液器３６内の圧力ＴＩＰ（電動膨張弁３９に流入する冷媒の圧力）を目標値ＳＰに制御する。即ち、受液器３６内の圧力ＴＩＰが目標値ＳＰより上昇した場合には電動膨張弁４３の弁開度を増大させて受液器３６内からガス冷媒をガス配管４２に流出させ、逆に目標値ＳＰより降下した場合には弁開度を縮小させて閉じる方向に制御する。

この電動膨張弁４３により、受液器３６内の冷媒の圧力ＴＩＰを目標値ＳＰに制御することで、高圧側圧力ＨＰの変動の影響を抑制して、受液器３６下部から電動膨張弁３９に搬送される冷媒の圧力を制御することができる。また、電動膨張弁４３によって電動膨張弁３９に流入する冷媒の圧力を下げることにより、冷媒配管８として耐圧強度が低いものを使用することができるようになる。更に、受液器３６上部から電動膨張弁４３を介して低温のガスを抜くことで、受液器３６内の圧力が低下し、温度が低下するので、冷媒の凝縮作用が生じ、受液器３６内に液状態の冷媒を効果的に貯めることができる。

（２−３）電動膨張弁４７の制御
また、前述した如く受液器３６の下部の受液器出口配管３７に接続された液配管４６には電動膨張弁４７（第２の補助回路用絞り手段）が接続されており、この電動膨張弁４７を介して受液器３６下部から流出した液冷媒の一部が、戻り配管４４でガス配管４２からのガス冷媒に合流して前述したように戻り配管４４を経て圧縮機１１の中間圧部に戻される。

即ち、受液器３６内下部に溜まる液冷媒は、下部に接続された受液器出口配管３７から分かれて補助回路４８を構成する液配管４６に流れ、電動膨張弁４７を経て絞られた後、圧縮機１１の第２の回転圧縮要素１６に流入し、そこで蒸発する（インジェクション）。このときの吸熱作用により、圧縮機１１の第２の回転圧縮要素１６を冷却する。

このように、電動膨張弁４７は受液器３６の下部から流出する液冷媒を絞り、圧縮機１１に戻して蒸発させ、圧縮機１１を冷却するものであるが、制御装置５７は電動膨張弁４７の弁開度を制御することにより、圧縮機１１へのインジェクション冷媒量を調整する。

圧縮機１１へのインジェクション冷媒量が増大すれば、圧縮機１１の温度が低下して圧縮機１１からガスクーラ２８に吐出される冷媒の吐出温度も低下することになる。この場合、制御装置５７は吐出温度センサ６７が検出する冷媒の吐出温度ＤＴに基づいて、当該吐出温度ＤＴが所定の目標値となるように電動膨張弁４７の弁開度を制御することにより、圧縮機１１へのインジェクション冷媒の量を調整する。これにより、圧縮機１１の第２の回転圧縮要素１６から吐出される吐出冷媒の温度が異常に高温となる不都合を防止する。

（２−４）電動膨張弁６５の制御
次に、制御装置５７による電動膨張弁６５の制御について図２のＰ−ｈ線図を参照しながら説明する。前述した如くバイパス回路６０は受液器出口配管３７から熱交換器２９の第１の流路２９Ａより上流側の冷媒導入配管２２に渡って接続され、電動膨張弁３９と蒸発器４１の直列回路に対して並列となる。

そのため、電動膨張弁６５が開放されると、受液器３６下部から受液器出口配管３７に流出した液冷媒の一部は、電動膨張弁３９及び蒸発器４１を迂回（バイパス）してバイパス回路６０に流れ、電動膨張弁６５にて絞られた後、冷媒導入配管２２を経て直接熱交換器２９の第１の流路２９Ａに流入することになる。第１の流路２９Ａに流入した冷媒はそこで蒸発するので温度が低下する。これにより、圧縮機１１に吸い込まれる冷媒の吸込温度ＳＴが低下することになる。

ここで、蒸発器４１を出た低圧側の冷媒で高圧側の冷媒を過冷却することで、圧縮機１１に吸い込まれる冷媒の吸込温度は上昇することになる。この温度上昇が過度に大きくなると、圧縮機１１の第１の回転圧縮要素１４に吸い込まれる冷媒の温度が高くなることで、当該第１の回転圧縮要素１４から吐出される中間圧の冷媒の温度も異常に高くなってしまうことになる。

そこで制御装置５７は、冷凍機入口温度センサ６２が検出する圧縮機１１への冷媒の吸込温度ＳＴに基づき、この吸込温度ＳＴが所定の目標値（例えば＋１８℃等）に制御されるように電動膨張弁６５の弁開度を調整する。係る制御によって圧縮機１１の第１の回転圧縮要素１４の冷媒の吐出温度が異常に高温となることを防止し、圧縮機１１の保護を図る。

図２のＰ−ｈ線図のＸ１で示す部分がこの電動膨張弁６５による効果であり、破線で示す状態から実線で示す状態に第１の回転圧縮要素１４の冷媒の吐出温度を下げる。尚、図２中のＸ２は熱交換器２９における過冷却の効果であり、実線で示す状態から破線で示す状態まで電動膨張弁３３に流入する冷媒が過冷却される。

（２−５）ガスクーラ用送風機３１の制御
次に、制御装置５７によるガスクーラ用送風機３１の制御について説明する。実施例の制御装置５７は、ガスクーラ出口温度センサ５４が検出する冷媒の温度（ガスクーラ２８を出た冷媒の温度）に基づき、この冷媒の温度が所定の目標値となるようにガスクーラ用送風機３１の回転数を制御する。その場合、制御装置５７は外気温度センサ６１が検出する外気温度ＡＴに基づき、ガスクーラ２８を出た冷媒の温度の目標値を設定する。この目標値は、外気温度毎に予め決定された冷媒（ガスクーラ２８を出た冷媒）の温度の適正値である。

このように、制御装置５７が、ガスクーラ２８を出た冷媒の温度が、外気温度ＡＴに対して決定される所定の目標値となるようにガスクーラ用送風機３１の運転（回転数）を制御することにより、ガスクーラ２８を空冷するガスクーラ用送風機３１の過剰な運転を抑制しながら、ガスクーラ２８の出口の冷媒の温度を適正な値に維持することができるようになる。

一方で制御装置５７は、前述した如く受液器３６の上流側の電動膨張弁３３で高圧側圧力ＨＰを目標値に制御するので、これら電動膨張弁３３による高圧側圧力ＨＰの制御とガスクーラ用送風機３１による冷媒温度（ガスクーラ２８を出た冷媒の温度）の制御によって圧縮機１１の保護を図り、安定した運転を維持する。

以上詳述したように本発明では、圧縮機１１と、ガスクーラ２８と、電動膨張弁３９と、蒸発器４１とから冷媒回路１が構成され、高圧側が超臨界圧力となる冷凍装置Ｒにおいて、ガスクーラ２８の下流側であって、電動膨張弁３９の上流側の冷媒回路１に接続された電動膨張弁３３と、この電動膨張弁３３の下流側であって、電動膨張弁３９の上流側の冷媒回路１に接続された受液器３６と、ガスクーラ２８の下流側であって、電動膨張弁３３の上流側の冷媒回路１に設けられた熱交換器２９と、ガスクーラ２８から熱交換器２９及び電動膨張弁３３を経て受液器３６に至り、この受液器３６下部から冷媒を流出させて電動膨張弁３９に流入させる主回路３８と、受液器３６内の冷媒を、電動膨張弁４３や電動膨張弁４７を介して圧縮機１１の中間圧部に戻す補助回路４８と、電動膨張弁３９及び蒸発器４１の直列回路に対して並列に接続されたバイパス回路６０と、このバイパス回路６０に設けられた電動膨張弁６５と、電動膨張弁３３、電動膨張弁４３、４７、及び、電動膨張弁６５を制御する制御装置５７とを備え、蒸発器４１から出て圧縮機１１に吸い込まれる冷媒を熱交換器２９の第１の流路２９Ａに流し、ガスクーラ２８から出て電動膨張弁３３に流入する冷媒を熱交換器２９の第２の流路２９Ｂに流すようにしたので、熱交換器２９の第１の流路２９Ａを流れる低圧側の冷媒により熱交換器２９の第２の流路２９Ｂを流れる高圧側の冷媒を過冷却し、電動膨張弁３３の出口の冷媒の乾き度を小さくすることができる。

この熱交換器２９の第２の流路２９Ｂを流れた冷媒は、電動膨張弁３３を経て受液器３６に入り、受液器３６下部から流出し、電動膨張弁３９により絞られた後、蒸発器４１に流入するので、熱交換器２９における過冷却によって電動膨張弁３３の出口の冷媒の乾き度が小さくなり、電動膨張弁３９に搬送される冷媒の液相割合が高くなるため、冷凍能力を効果的に改善することができるようになる。

また、電動膨張弁３３で膨張されることで液化した冷媒の一部は受液器３６内で蒸発し、温度が低下したガス冷媒となり、残りは液冷媒となって受液器３６内下部に一旦貯留されるかたちとなる。そして、この受液器３６内下部の液冷媒が電動膨張弁３９に流入することになるので、満液状態で電動膨張弁３９に冷媒を流入させることが可能となり、特に蒸発器４１における蒸発温度が高い冷蔵条件における冷凍能力の向上を図ることができるようになる。更に、受液器３６にて冷媒回路１内の循環冷媒量の変動が吸収される効果もあるので、冷媒充填量の誤差も吸収される効果もある。

特に、電動膨張弁３９及び蒸発器４１の直列回路に対して並列に接続されたバイパス回路６０と、このバイパス回路６０に設けられた電動膨張弁６５を備えており、制御装置５７が、電動膨張弁６５により電動膨張弁３９及び蒸発器４１を迂回して熱交換器２９の第１の流路２９Ａに冷媒を流し、そこで蒸発させて圧縮機１１に吸い込まれる低圧側の冷媒の吸込温度を所定の目標値に制御するので、圧縮機１１の冷媒の吸込温度の上昇を防止し、圧縮機１１の運転効率の低下や損傷の発生を未然に回避することが可能となる。

また、制御装置５７は電動膨張弁３３により、当該電動膨張弁３３より上流側の冷媒回路１の高圧側圧力を所定の目標値に制御するので、圧縮機１１から冷媒が吐出される高圧側圧力が高くなって圧縮機１１の運転効率が低下し、或いは、圧縮機１１に損傷を来す不都合を未然に回避することが可能となる。

また、補助回路４８が電動膨張弁４３と、受液器３６上部から冷媒を流出させ、電動膨張弁４３に流入させるガス配管４２を有し、制御装置５７が電動膨張弁４３により、受液器３６内の冷媒の圧力を所定の目標値に制御するので、この電動膨張弁４３によって、高圧側圧力の変動の影響を抑制して、受液器３６下部から電動膨張弁３９に搬送される冷媒の圧力を制御することができるようになる。

また、電動膨張弁４３によって電動膨張弁３９に流入する冷媒の圧力を下げることにより、電動膨張弁３９に至る冷媒配管８として耐圧強度が低いものを使用することができるようになる。これにより、施工性や施工コストの改善を図ることが可能となる。特に、受液器３６上部から電動膨張弁４３を介して低温のガスを抜くことで、受液器３６内の圧力が低下する。これにより、受液器３６内では温度が低下するので、冷媒の凝縮作用が生じ、当該受液器３６内に液状態の冷媒を効果的に貯めることができるようになる。

また、補助回路４８が電動膨張弁４７と、受液器３６下部から冷媒を流出させ、電動膨張弁４７に流入させる液配管４６を有し、制御装置５７が電動膨張弁４７により、圧縮機１１からガスクーラ２８に吐出される冷媒の吐出温度を所定の目標値に制御するので、圧縮機１１の中間圧部にインジェクションを行って圧縮機１１を冷却し、圧縮機１１及び圧縮機１１からの冷媒の吐出温度が高くなり過ぎる不都合を未然に回避することが可能となる。

更に、ガスクーラ２８を空冷するガスクーラ用送風機３１を備え、制御装置５７が、ガスクーラ２８を出た冷媒の温度が、外気温度に対して決定される所定の目標値となるようにガスクーラ用送風機３１の運転を制御するので、ガスクーラ２８を空冷するガスクーラ用送風機３１の過剰な運転を抑制しながら、ガスクーラ２８出口の冷媒の温度を適正な値に維持することが可能となる。一方、高圧側圧力は電動膨張弁３３で制御すれば良く、これらにより圧縮機１１の保護を図って安定した運転を維持することができるようになる。

特に、実施例のように二酸化炭素を使用した場合に、冷凍能力を効果的に改善し、性能の向上を図ることができるようになるものである。

次に、図３及び図４を参照しながら本発明の他の実施例について説明する。尚、図３及び図４中、図１及び図２と同一符号で示すものは同一のもの、若しくは、同様の機能を奏するものとする。この実施例の場合、図１の冷媒回路１に内部熱交換器６８が追加されている。この内部熱交換器６８は受液器３６の下流側であって、電動膨張弁３９（主絞り手段）の上流側の冷媒回路１に設けられる。

内部熱交換器６８は第１の流路６８Ａと第２の流路６８Ｂを有しており、第１の流路６８Ａはバイパス回路６０との接続点と熱交換器２９の第１の流路２９Ａの間の冷媒導入配管２２中に介設され、第２の流路６８Ｂは液配管４６と分岐する前の受液器出口配管３７中に介設される。係る構成により、受液器３６から受液器出口配管３７に流出して第２の流路６８Ｂを流れる液冷媒は、蒸発器４１を出た冷媒とバイパス回路６０を経た低温の低圧側の冷媒が流れる第１の流路６８Ａによって過冷却される。尚、バイパス回路６０を経た冷媒は、電動膨張弁６５で絞られた後、第１の流路６８Ａで蒸発して冷却作用を発揮する。

図４のＰ−ｈ線図のＸ３で示す部分がこの内部熱交換器６８による効果であり、実線で示す状態から破線で示す状態に電動膨張弁３９に流入する冷媒の温度を下げることができる。このように、受液器３６の下流側であって、電動膨張弁３９の上流側の冷媒回路１に内部熱交換器６８を更に設け、蒸発器４１から出て熱交換器２９に向かう冷媒を内部熱交換器６８の第１の流路６８Ａに流し、受液器３６下部から出て電動膨張弁３９に向かう冷媒を内部熱交換器６８の第２の流路６８Ｂに流すことにより、内部熱交換器６８の第１の流路６８Ａを流れる低圧側の冷媒により、受液器４１から出て内部熱交換器６８の第２の流路６８Ｂを流れる冷媒を過冷却することができるようになり、受液器３６から出て電動膨張弁３９や４７、６５に向かう液冷媒の再膨張を抑制して、更なる冷凍能力の向上を図ることが可能となる。

Ｒ 冷凍装置
１ 冷媒回路
３ 冷凍機ユニット
４ ショーケース
８、９ 冷媒配管
１１ 圧縮機
２２ 冷媒導入配管
２６ 中間圧吸入配管
２８ ガスクーラ
２９ 熱交換器
２９Ａ 第１の流路
２９Ｂ 第２の流路
３２ ガスクーラ出口配管
３３ 電動膨張弁（圧力調整用絞り手段）
３６ 受液器
３７ ガスクーラ出口配管
３８ 主回路
３９ 電動膨張弁（主絞り手段）
４１ 蒸発器
４２ ガス配管
４３ 電動膨張弁（第１の補助回路用絞り手段）
４４ 戻り配管
４６ 液配管
４７ 電動膨張弁（第２の補助回路用絞り手段）
４８ 補助回路
５７ 制御装置（制御手段）
６０ バイパス回路
６５ 電動膨張弁（バイパス用絞り手段）
６８ 内部熱交換器
６８Ａ 第１の流路
６８Ｂ 第２の流路

Claims (8)

1. 圧縮手段と、ガスクーラと、主絞り手段と、蒸発器とから冷媒回路が構成され、高圧側が超臨界圧力となる冷凍装置において、
   前記ガスクーラの下流側であって、前記主絞り手段の上流側の前記冷媒回路に接続された圧力調整用絞り手段と、
   該圧力調整用絞り手段の下流側であって、前記主絞り手段の上流側の前記冷媒回路に接続された受液器と、
   前記ガスクーラの下流側であって、前記圧力調整用絞り手段の上流側の前記冷媒回路に設けられた熱交換器と、
   前記ガスクーラから前記熱交換器及び前記圧力調整用絞り手段を経て前記受液器に至り、該受液器下部から冷媒を流出させて前記主絞り手段に流入させる主回路と、
   前記受液器内の冷媒を、補助絞り手段を介して前記圧縮手段の中間圧部に戻す補助回路と、
   前記主絞り手段及び前記蒸発器の直列回路に対して並列に接続されたバイパス回路と、
   該バイパス回路に設けられたバイパス用絞り手段と、
   前記圧力調整用絞り手段、前記補助絞り手段、及び、前記バイパス用絞り手段を制御する制御手段とを備え、
   前記蒸発器から出て前記圧縮手段に吸い込まれる冷媒を前記熱交換器の第１の流路に流し、前記ガスクーラから出て前記圧力調整用絞り手段に流入する冷媒を前記熱交換器の第２の流路に流すことにより、前記熱交換器の第１の流路を流れる冷媒により前記熱交換器の第２の流路を流れる冷媒を過冷却することを特徴とする冷凍装置。
2. 前記制御手段は、前記バイパス用絞り手段により前記圧縮手段に吸い込まれる低圧側の冷媒の吸込温度を所定の目標値に制御することを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
3. 前記受液器の下流側であって、前記主絞り手段の上流側の前記冷媒回路に設けられた内部熱交換器を備え、
   前記蒸発器から出て前記熱交換器に向かう冷媒を前記内部熱交換器の第１の流路に流し、前記受液器下部から出て前記主絞り手段に向かう冷媒を前記内部熱交換器の第２の流路に流すことにより、前記内部熱交換器の第１の流路を流れる冷媒により前記内部熱交換器の第２の流路を流れる冷媒を過冷却することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷凍装置。
4. 前記制御手段は、前記圧力調整用絞り手段により、当該圧力調整用絞り手段より上流側の前記冷媒回路の高圧側圧力を所定の目標値に制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちの何れかに記載の冷凍装置。
5. 前記補助絞り手段は、第１の補助回路用絞り手段を有すると共に、
   前記補助回路は、前記受液器上部から冷媒を流出させ、前記第１の補助回路用絞り手段に流入させるガス配管を有し、
   前記制御手段は、前記第１の補助回路用絞り手段により、前記受液器内の冷媒の圧力を所定の目標値に制御することを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の冷凍装置。
6. 前記補助絞り手段は、第２の補助回路用絞り手段を有すると共に、
   前記補助回路は、前記受液器下部から冷媒を流出させ、前記第２の補助回路用絞り手段に流入させる液配管を有し、
   前記制御手段は、前記第２の補助回路用絞り手段により、前記圧縮手段から前記ガスクーラに吐出される冷媒の吐出温度を所定の目標値に制御することを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちの何れかに記載の冷凍装置。
7. 前記ガスクーラを空冷する送風機を備え、
   前記制御手段は、前記ガスクーラを出た冷媒の温度が、外気温度に対して決定される所定の目標値となるように前記送風機の運転を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちの何れかに記載の冷凍装置。
8. 前記冷媒として二酸化炭素を使用したことを特徴とする請求項１乃至請求項７のうちの何れかに記載の冷凍装置。

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