[发明专利]冷冻装置

说明书

技术领域

本发明涉及由压缩机构、气体冷却器、主节流机构及蒸发器构成制冷剂回路且高压侧达到超临界压力的冷冻装置。

背景技术

以往，此种冷冻装置由压缩机构、气体冷却器、节流机构等构成冷冻循环，经压缩机构压缩的制冷剂在气体冷却器中散热，并经节流机构减压后，在蒸发器中使制冷剂蒸发，利用此时的制冷剂的蒸发来冷却周围的空气。近年来，此种冷冻装置中，因自然环境问题等，逐渐不再使用氟利昂类制冷剂。因此，正在开发使用作为自然制冷剂的二氧化碳作为氟利昂制冷剂的替代品。已知该二氧化碳制冷剂是高低压差剧烈的制冷剂，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(例如参照专利文献1)。

另外，在构成热水器的热泵装置中，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(例如参照专利文献2)。

另一方面，对于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，在因外界空气温度(气体冷却器侧的热源温度)高等原因而气体冷却器出口的制冷剂温度变高的条件下，蒸发器入口的比焓变大，因此存在冷冻能力明显下降的问题。此时，若为了确保冷冻能力而使压缩机构的喷出压力(高压侧压力)上升，则会导致压缩动力增大而性能系数下降。

因此，提出所谓的分离循环冷冻装置，其使经气体冷却器冷却的制冷剂分流成两股制冷剂流，使分流后的一股制冷剂流经辅助节流机构节流后，流入分离热交换器的一条通路而返回压缩机的中间压部，使另一股制冷剂流流入分离热交换器的另一条流路进行热交换之后，经由主节流机构流入蒸发器。根据此种冷冻装置，能够通过经减压膨胀的第一制冷剂流来冷却第二制冷剂流，减小蒸发器入口的比焓，从而能够改善冷冻能力(例如参照专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

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

发明内容

发明要解决的问题

但是，当在外界空气温度高的环境下开始运转时，在蒸发温度高的制冷剂回路中，第一制冷剂流变得不液化，即使构成如前所述的分离循环，也几乎无法期待第一制冷剂流对第二制冷剂流的冷却效果。此时，即使设为采用前述的两级膨胀装置，使膨胀后经气液分离器分流的制冷剂流入分离热交换器的一条通路，对气液分离器内的液态制冷剂进行过冷后流入蒸发器的结构，在外界空气温度高时，气液分离器内的压力与压缩机的中间压部的压力仍会变得大致相同，因此在分离热交换器中无法使制冷剂过冷。因此，存在如下问题：无法将液态制冷剂送往主节流机构，冷冻能力下降。

另外，若外界空气温度发生变动，则流入主节流机构的制冷剂的压力会大幅变动，主节流机构的控制与冷冻能力将变得不稳定。而且，在超市等店铺中，当从设置有压缩机构或气体冷却器的冷冻机向设置有主节流机构或蒸发器的店铺内的陈列柜供应制冷剂时，到陈列柜侧的主节流机构为止的高压侧压力高，因此作为长制冷剂配管(液管)，必须使用耐压高的配管，在施工成本方面不利。

本发明是为了解决此类以往的技术问题而完成，其目的在于提供一种冷冻装置，当高压侧达到超临界压力时，能够确保稳定的冷冻能力。

解决问题的方案

本发明的冷冻装置，由压缩机构、气体冷却器、主节流机构及蒸发器构成制冷剂回路，且高压侧达到超临界压力，该冷冻装置包括：压力调整用节流机构，连接于气体冷却器下游侧且主节流机构上游侧的制冷剂回路；贮液器，连接于该压力调整用节流机构下游侧且主节流机构上游侧的制冷剂回路；热交换器，设置在气体冷却器下游侧且压力调整用节流机构上游侧的制冷剂回路中；辅助回路，使贮液器内的制冷剂经由辅助节流机构流入热交换器的第一流路后返回压缩机构；主回路，使从气体冷却器流出的制冷剂流入热交换器的第二流路并与流经第一流路的制冷剂进行热交换后，流入压力调整用节流机构，并使制冷剂从贮液器下部流出而流入主节流机构中；流路切换机构，择一性地进行切换，使流出热交换器的第一流路的辅助回路的制冷剂返回压缩机构的中间压部，或者返回该压缩机构的低压部；以及控制机构，控制所述压力调整用节流机构、辅助节流机构及流路切换机构。