(57)【要約】      （修正有）【課題】圧縮機、熱源側熱交換器、利用側膨張弁、利用側熱交換器が接続されることによって構成される主冷媒回路と、主冷媒回路の液管部から冷媒を分岐して圧縮機の中間ポートにインジェクションするインジェクション回路と、インジェクション回路を流れる冷媒によって液管部を流れる冷媒を冷却する過冷却熱交換器と、を有する冷凍装置において、低圧のハンチングの発生を抑える。【解決手段】制御部２０が、液管部１１ａから圧縮機２１ａ〜２１ｃの中間ポート２３ａ〜２３ｃにインジェクション回路２７を通じて冷媒を送る際に、過冷却熱交換器２６の高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒に温度変化が生じにくくなるように、インジェクション回路２７の上流側膨張弁３８の開度を制御するとともに、圧縮機２１ａ〜２１ｃから吐出される冷媒の温度に基づいて、インジェクション回路２７の下流側膨張弁３９ａ〜３９ｃの開度を制御する。【選択図】図１
2018044685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）と、前記冷媒を放熱させる熱源側熱交換器（２４）と、前記冷媒を減圧する利用側膨張弁（６１）と、前記冷媒を蒸発させる利用側熱交換器（６２）とが接続されることによって構成されており、前記冷媒が循環する主冷媒回路（１１）と、
前記主冷媒回路のうち前記熱源側熱交換器と前記利用側膨張弁との間の部分である液管部（１１ａ）から分岐しており、前記液管部と前記圧縮機の中間ポート（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）との間を接続するインジェクション管（３７）と、前記インジェクション管に設けられた上流側膨張弁（３８）と、前記インジェクション管の前記上流側膨張弁の下流側の部分に設けられた下流側膨張弁（３９ａ、３９ｂ、３９ｃ）と、を有する、インジェクション回路（２７）と、
前記液管部を流れる前記冷媒を流すための高圧側熱交流路（２６ａ）と、前記インジェクション管の前記上流側膨張弁と前記下流側膨張弁との間を流れる前記冷媒を流すための中間圧側熱交流路（２６ｂ）と、を有する、過冷却熱交換器（２６）と、
前記上流側膨張弁及び前記下流側膨張弁の開度を制御する制御部（２０）と、
を備えており、
前記制御部は、前記液管部から前記圧縮機の中間ポートに前記インジェクション回路を通じて前記冷媒を送る際に、前記高圧側熱交流路を流れる前記冷媒に温度変化が生じにくくなるように前記上流側膨張弁の開度を制御するとともに、前記圧縮機から吐出される前記冷媒の温度に基づいて、前記下流側膨張弁の開度を制御する、
冷凍装置（１）。
【請求項２】
前記制御部は、前記上流側膨張弁の開度を、９０〜１００％の開度（ここで、前記上流側膨張弁の全閉状態の開度を０％とし、前記上流側膨張弁の全開状態の開度を１００％とする）に制御することによって、前記高圧側熱交流路を流れる前記冷媒に温度変化が生じにくくなるようにする、
請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記上流側膨張弁の開度を、前記インジェクション管の前記中間側熱交流路の下流側における前記冷媒が飽和液状態になるように制御することによって、前記高圧側熱交流路を流れる前記冷媒に温度変化が生じにくくなるようにする、
請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記上流側膨張弁の開度を、前記インジェクション管の前記中間側熱交流路の下流側における前記冷媒の温度又は圧力が目標値になるように制御している、
請求項３に記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍装置、特に、圧縮機、熱源側熱交換器、利用側膨張弁、利用側熱交換器が接続されることによって構成される主冷媒回路と、主冷媒回路の液管部から冷媒を分岐して圧縮機の中間ポートにインジェクションするインジェクション回路と、インジェクション回路を流れる冷媒によって液管部を流れる冷媒を冷却する過冷却熱交換器と、を有する冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特許文献１（特開２０１０−５４１８６号公報）に示すように、圧縮機、熱源側熱交換器、利用側膨張弁、利用側熱交換器が接続されることによって構成される主冷媒回路を有する冷凍装置がある。この冷凍装置では、主冷媒回路の液管部から冷媒を分岐して圧縮機の中間ポートにインジェクションするインジェクション回路と、インジェクション回路を流れる冷媒によって液管部を流れる冷媒を冷却する過冷却熱交換器と、を有するものがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１の冷凍装置では、利用側熱交換器における冷却負荷が変動すると、インジェクション回路を通じて液管部から圧縮機の中間ポートにインジェクションされる冷媒の流量が変化し、過冷却熱交換器においてインジェクション回路を流れる冷媒によって冷却された後の冷媒の温度が変化する。このような過冷却熱交換器から利用側膨張弁に送られる冷媒の温度の変化によって、利用側膨張弁の開度が変動し、その結果、圧縮機に吸入される冷媒の圧力（低圧）のハンチングが発生するおそれがあり、運転状態が安定しにくくなる。このため、低圧に基づいて圧縮機の容量制御や発停を行う場合には、このような低圧のハンチングに起因する低圧の過度な低下によって、利用側熱交換器における冷却負荷が要求される状況であるにもかかわらず、圧縮機が停止してしまうおそれがある。
【０００４】
本発明の課題は、圧縮機、熱源側熱交換器、利用側膨張弁、利用側熱交換器が接続されることによって構成される主冷媒回路と、主冷媒回路の液管部から冷媒を分岐して圧縮機の中間ポートにインジェクションするインジェクション回路と、インジェクション回路を流れる冷媒によって液管部を流れる冷媒を冷却する過冷却熱交換器と、を有する冷凍装置において、低圧のハンチングの発生を抑えることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の観点にかかる冷凍装置は、主冷媒回路と、インジェクション回路と、過冷却熱交換器と、制御部と、を有している。主冷媒回路は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を放熱させる熱源側熱交換器と、冷媒を減圧する利用側膨張弁と、冷媒を蒸発させる利用側熱交換器と、が接続されることによって構成されており、冷媒が循環するようになっている。インジェクション回路は、主冷媒回路のうち熱源側熱交換器と利用側膨張弁との間の部分である液管部から分岐しており、液管部と圧縮機の中間ポートとの間を接続するインジェクション管と、インジェクション管に設けられた上流側膨張弁と、インジェクション管の上流側膨張弁の下流側の部分に設けられた下流側膨張弁と、を有している。過冷却熱交換器は、液管部を流れる冷媒を流すための高圧側熱交流路と、インジェクション管の上流側膨張弁と下流側膨張弁との間を流れる冷媒を流すための中間圧側熱交流路と、を有している。制御部は、上流側膨張弁及び下流側膨張弁の開度を制御する。そして、ここでは、制御部が、液管部から圧縮機の中間ポートにインジェクション回路を通じて冷媒を送る際に、高圧側熱交流路を流れる冷媒に温度変化が生じにくくなるように上流側膨張弁の開度を制御するとともに、圧縮機から吐出される冷媒の温度に基づいて、下流側膨張弁の開度を制御する。
【０００６】
ここでは、上記のように、インジェクション回路を用いて主冷媒回路の液管部から過冷却熱交換器の中間圧熱交流路を経由して圧縮機の中間ポートに冷媒をインジェクションするのに際して、インジェクション回路のインジェクション管に設けられた２種類の膨張弁の制御に特徴を有している。具体的には、インジェクション管の過冷却熱交換器の中間圧側熱交流路の上流側の部分に設けられた上流側膨張弁の開度を、上記のように、高圧側熱交流路を流れる冷媒に温度変化が生じにくくなるように制御している。このため、過冷却熱交換器から利用側膨張弁に送られる冷媒の温度の変化が生じにくくなり、利用側熱交換器における冷却負荷が変動する場合であっても、利用側膨張弁の開度の変動を生じにくくすることができる。しかも、インジェクション管の過冷却熱交換器の中間圧側熱交流路の下流側の部分に設けられた下流側膨張弁の開度を、上記のように、圧縮機から吐出される冷媒の温度に基づいて制御している。このため、利用側熱交換器における冷却負荷の変動によってインジェクション回路を通じて圧縮機の中間ポートにインジェクションされる冷媒量が変化する場合であっても、圧縮機から吐出される冷媒が過度な過熱状態や湿り状態になるのを避けて、主冷媒回路の液管部から圧縮機の中間ポートへの冷媒のインジェクションを適切に行うことができる。
【０００７】
このように、ここでは、利用側熱交換器における冷却負荷が変動する場合であっても、主冷媒回路から圧縮機の中間ポートへの冷媒のインジェクションを適切に行いつつ、圧縮機に吸入される冷媒の圧力（低圧）のハンチングが発生するのを抑えることができる。
【０００８】
第２の観点にかかる冷凍装置は、第１の観点にかかる冷凍装置において、制御部が、上流側膨張弁の開度を、９０〜１００％の開度（ここで、上流側膨張弁の全閉状態の開度を０％とし、上流側膨張弁の全開状態の開度を１００％とする）に制御することによって、高圧側熱交流路を流れる冷媒に温度変化が生じにくくなるようにする。
【０００９】
高圧側熱交流路を流れる冷媒の冷却（温度変化）の程度は、インジェクション回路を通じて主冷媒回路の液管部から圧縮機の中間ポートにインジェクションされる冷媒（中間圧側熱交流路を流れる冷媒）の流量と、中間圧側熱交流路を流れる冷媒と高圧側熱交流路を流れる冷媒との温度差によって決まる。このため、インジェクション回路を通じて主冷媒回路の液管部から圧縮機の中間ポートにインジェクションされる冷媒の流量が変化した場合であっても高圧側熱交流路を流れる冷媒の温度変化を生じにくくするためには、中間圧側熱交流路を流れる冷媒と高圧側熱交流路を流れる冷媒との温度差を小さくすることが必要となる。
【００１０】
そこで、ここでは、インジェクション管の過冷却熱交換器の中間圧側熱交流路の上流側の部分に設けられた上流側膨張弁の開度を、上記のように、９０〜１００％の開度に制御している。このため、上流側膨張弁における減圧の程度が小さくなり、高圧側熱交流路を流れる冷媒の圧力と中間圧側熱交流路を流れる冷媒の圧力との差が小さくなる。そして、中間圧側熱交流路を流れる冷媒と高圧側熱交流路を流れる冷媒との温度差は、両冷媒の圧力差によって概ね決まるため、上流側膨張弁の開度を９０〜１００％の開度に制御することによって両冷媒の圧力差が小さくなると、両冷媒の温度差も小さくなる。
【００１１】
これにより、ここでは、過冷却熱交換器における冷媒の熱交換がほとんど行われないようにすることができ、高圧側熱交流路を流れる冷媒の温度変化を確実に生じにくくすることができる。
【００１２】
第３の観点にかかる冷凍装置は、第１の観点にかかる冷凍装置において、制御部が、上流側膨張弁の開度を、インジェクション管の中間側熱交流路の下流側における冷媒が飽和液状態になるように制御することによって、高圧側熱交流路を流れる冷媒に温度変化が生じにくくなるようにする。
【００１３】
高圧側熱交流路を流れる冷媒の冷却（温度変化）の程度は、インジェクション回路を通じて主冷媒回路の液管部から圧縮機の中間ポートにインジェクションされる冷媒（中間圧側熱交流路を流れる冷媒）の流量と、中間圧側熱交流路の下流側と上流側との間における冷媒のエンタルピ差によって決まる。このため、インジェクション回路を通じて主冷媒回路の液管部から圧縮機の中間ポートにインジェクションされる冷媒の流量が変化した場合であっても高圧側熱交流路を流れる冷媒の温度変化を生じにくくするためには、中間圧側熱交流路の下流側と上流側との間における冷媒のエンタルピ差を小さくすることが必要となる。
【００１４】
そこで、ここでは、インジェクション管の過冷却熱交換器の中間圧側熱交流路の上流側の部分に設けられた上流側膨張弁の開度を、上記のように、インジェクション管の中間側熱交流路の下流側における冷媒が飽和液状態になるように制御している。ここで、上流側膨張弁を通過した後の中間側熱交流路の下流側における冷媒が飽和液状態になるということは、上流側膨張弁において減圧された後の中間側熱交流路の上流側における冷媒が、中間側熱交流路の下流側における冷媒と同様、飽和液状態に近い状態になっており、中間圧側熱交流路の下流側と上流側との間の冷媒のエンタルピ差が小さいことを意味する。すなわち、上流側膨張弁の開度をインジェクション管の中間側熱交流路の下流側における冷媒が飽和液状態になるように制御することによって、中間圧側熱交流路の下流側と上流側との間の冷媒のエンタルピ差を小さくしているのである。
【００１５】
これにより、ここでは、過冷却熱交換器における冷媒の熱交換がほとんど行われないようにすることができ、高圧側熱交流路を流れる冷媒の温度変化を確実に生じにくくすることができる。
【００１６】
第４の観点にかかる冷凍装置は、第３の観点にかかる冷凍装置において、制御部が、上流側膨張弁の開度を、インジェクション管の中間側熱交流路の下流側における冷媒の温度又は圧力が目標値になるように制御している。
【００１７】
ここでは、上流側膨張弁の開度を、インジェクション管の中間側熱交流路の下流側における冷媒が飽和液状態になるように制御するのに際して、上記のように、インジェクション管の中間側熱交流路の下流側における冷媒の温度又は圧力という制御しやすい状態量に基づいて容易に制御することができる。このとき、インジェクション管の中間側熱交流路の下流側における冷媒の温度又は圧力の目標値を、インジェクション管の中間側熱交流路の下流側における冷媒の温度又は圧力に近い値を示す液管部の高圧側熱交流路の下流側における冷媒の温度、又は、液管部の高圧側熱交流路の下流側における冷媒の温度の相当飽和圧力に基づいて設定すれば、良好な制御を行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上の説明に述べたように、本発明によれば、利用側熱交換器における冷却負荷が変動する場合であっても、主冷媒回路から圧縮機の中間ポートへの冷媒のインジェクションを適切に行いつつ、圧縮機に吸入される冷媒の圧力（低圧）のハンチングが発生するのを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態にかかる冷凍装置の概略構成図である。
【図２】冷凍装置の制御ブロック図である。
【図３】変形例Ａにかかる冷凍装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明にかかる冷凍装置の実施形態について、図面に基づいて説明する。尚、本発明にかかる冷凍装置の実施形態の具体的な構成は、下記の実施形態及びその変形例に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【００２１】
（１）冷凍装置の構成
図１は、本発明の一実施形態にかかる冷凍装置１の概略構成図である。冷凍装置１は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルによって、冷蔵倉庫や店舗のショーケースの庫内等の利用側空間の冷却を行う装置である。冷凍装置１は、主として、熱源ユニット２と、複数（ここでは、２つ）の利用ユニット６と、熱源ユニット２と利用ユニット６とを接続する液冷媒連絡管７及びガス冷媒連絡管８と、を有している。そして、冷凍装置１の蒸気圧縮式の冷媒回路１０は、熱源ユニット２と利用ユニット６とを、液冷媒連絡管７及びガス冷媒連絡管８を介して接続することによって構成されており、冷媒回路１０に封入された冷媒が循環するようになっている。
【００２２】
＜利用ユニット＞
複数の利用ユニット６は同様に構成されている。利用ユニット６は、上記のように、液冷媒連絡管７及びガス冷媒連絡管８を介して熱源ユニット２に接続されており、冷媒回路１０の一部を構成している。
【００２３】
次に、利用ユニット６の構成について説明する。
【００２４】
利用ユニット６は、主として、利用側膨張弁６１と、利用側熱交換器６２と、加熱用冷媒管６３と、を有している。
【００２５】
利用側膨張弁６１は、冷凍サイクルにおける高圧の冷媒を減圧する開度制御が可能な電動膨張弁である。利用側膨張弁６１の一端は、加熱用冷媒管６３に接続されており、利用側膨張弁６１の他端は、利用側熱交換器６２の液側端に接続されている。
【００２６】
利用側熱交換器６２は、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒の蒸発器として機能して庫内空気（利用側空気）を冷却する熱交換器である。利用側熱交換器６２の液側端は、利用側膨張弁６１に接続されており、利用側熱交換器６２のガス側端は、ガス冷媒連絡管８に接続されている。ここで、利用ユニット６は、利用ユニット６内に利用側空気を吸入して、利用側熱交換器６２において冷媒と熱交換させた後に、庫内（利用側空間）に供給するための利用側ファン６４を有している。すなわち、利用ユニット６は、利用側熱交換器６２を流れる冷媒の加熱源としての利用側空気を利用側熱交換器６２に供給するファンとして、利用側ファン６４を有している。利用側ファン６４は、利用側ファン用モータ６５によって駆動されるようになっている。
【００２７】
加熱用冷媒管６３は、冷凍サイクルにおける高圧の冷媒によって利用側熱交換器６２で発生する結露水やその氷結水を加熱する冷媒管である。加熱用冷媒管６３は、利用側熱交換器６２のドレンパン（図示せず）に設けられている。加熱用冷媒管６３の一端は、液冷媒連絡管７に接続されており、加熱用冷媒管６３の他端は、利用側膨張弁６１に接続されている。
【００２８】
利用ユニット６には、各種のセンサが設けられている。具体的に、利用側熱交換器６２の伝熱管には、利用側熱交換器６２における冷媒の温度Ｔｅ（蒸発温度）を検出する利用側熱交温度センサ６６が設けられている。利用側熱交換器６２の他端近傍には、利用側熱交換器６２の他端側における冷媒の温度Ｔｇ（ガス冷媒出口温度）を検出する利用側ガス温度センサ６７が設けられている。利用側ファン６４の近傍には、利用側空間における利用側空気の温度Ｔａ（利用側空気温度）を検出する利用側空気温度センサ６８が設けられている。
【００２９】
利用ユニット６は、利用ユニット６を構成する各部６１、６４の動作を制御する利用側制御部６０を有している。そして、利用側制御部６０は、利用ユニット６の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモリ等を有している。
【００３０】
＜熱源ユニット＞
熱源ユニット２は、上記のように、液冷媒連絡管７及びガス冷媒連絡管８を介して複数の利用ユニット６に接続されており、冷媒回路１０の一部を構成している。
【００３１】
次に、熱源ユニット２の構成について説明する。
【００３２】
熱源ユニット２は、主として、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃと、熱源側熱交換器２４と、レシーバ２５と、過冷却熱交換器２６と、インジェクション回路２７と、液側閉鎖弁２８と、ガス側閉鎖弁２９と、を有している。
【００３３】
第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、冷媒を冷凍サイクルにおける高圧になるまで圧縮する圧縮機である。ここでは、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃとして、ロータリ式やスクロール式等の容積式の圧縮要素（図示せず）が圧縮機用モータ２２ａ、２２ｂ、２２ｃによって回転駆動される密閉式構造の圧縮機が使用されている。また、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの圧縮要素には、冷凍サイクルにおける中間圧の位置に開口する中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃが設けられている。また、圧縮機用モータ２２ａは、インバータにより回転数Ｎ１（運転周波数Ｆ１）の制御が可能であり、これにより、第１圧縮機２１ａの容量制御が可能になっている。これに対して、圧縮機用モータ２２ｂ、２２ｃには、インバータが設けられておらず、回転数Ｎ２、Ｎ３が一定であり、これにより、第２及び第３圧縮機２１ｂ、２１ｃの運転容量が一定となる。第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吐出側には、吐出管３１ａ、３１ｂ、３１ｃが接続されている。吐出管３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、高圧管３２で合流している。高圧管３２は、熱源側熱交換器２４のガス側端に接続されている。第１圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吸入側には、吸入管３３ａ、３３ｂ、３３ｃが接続されている。吸入管３３ａ、３３ｂ、３３ｃは、低圧管３４から分岐されている。低圧管３４は、ガス側閉鎖弁２９に接続されている。
【００３４】
熱源側熱交換器２４は、冷凍サイクルにおける高圧の冷媒の放熱器として機能する熱交換器である。熱源側熱交換器２４のガス側端は、高圧管３２に接続されており、熱源側熱交換器２４の液側端は、レシーバ２５に接続されている。ここで、熱源ユニット２は、熱源ユニット２内に庫外空気（熱源側空気）を吸入して、熱源側熱交換器２４において冷媒と熱交換させた後に、外部に排出するための熱源側ファン３５を有している。すなわち、熱源ユニット２は、熱源側熱交換器２４を流れる冷媒の冷却源としての熱源側空気を熱源側熱交換器２４に供給するファンとして、熱源側ファン３５を有している。熱源側ファン３５は、熱源側ファン用モータ３６によって駆動されるようになっている。
【００３５】
レシーバ２５は、熱源側熱交換器２４で放熱した冷凍サイクルの高圧の冷媒を一時的に溜める容器である。レシーバ２５の入口は、熱源側熱交換器２４の液側端に接続されており、レシーバ２５の出口は、過冷却熱交換器２６に接続されている。
【００３６】
過冷却熱交換器２６は、レシーバ２５において一時的に溜められた冷凍サイクルにおける高圧の冷媒をさらに冷却する熱交換器であり、高圧側熱交流路２６ａと、高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒と熱交換を行う中間圧側熱交流路２６ｂと、を有している。高圧側熱交流路２６ａの一端は、レシーバ２５の出口に接続されており、高圧側熱交流路２６ａの他端は、液側閉鎖弁２８に接続されている。ここで、冷媒回路１０のうち過冷却熱交換器２６及びインジェクション回路２７を除く部分を主冷媒回路１１とすると、過冷却熱交換器２６の高圧側熱交流路２６ａは、主冷媒回路１１のうち熱源側熱交換器２４と利用側膨張弁５１との間の部分である液管部１１ａに設けられていることになる。そして、主冷媒回路１１のうち熱源側熱交換器２４と利用側膨張弁６１との間の部分とは、熱源側熱交換器２４からレシーバ２５、過冷却熱交換器２６の高圧側流路２６ａ、液側閉鎖弁２８及び液冷媒連絡管６を通じて利用側膨張弁６１に至るまでの部分を意味する。このように、高圧側熱交流路２６ａは、液管部１１ａを流れる冷凍サイクルにおける高圧の冷媒を流すための流路となっている。また、中間圧側熱交流路２６ｂの両端は、インジェクション回路２７を構成するインジェクション管３７に接続されている。
【００３７】
インジェクション回路２７は、主冷媒回路１１のうち熱源側熱交換器２４と利用側膨張弁６１との間の部分である液管部１１ａから冷媒を分岐する回路である。ここでは、インジェクション回路２７は、液管部１１ａのうち過冷却熱交換器２６の高圧側熱交流路２６ａの他端と液側閉鎖弁２８との間の部分から分岐している。インジェクション回路２７は、液管部１１ａと第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃとの間を接続するインジェクション管３７と、インジェクション管３７に設けられた上流側膨張弁３８と、インジェクション管３７の上流側膨張弁３８の下流側の部分に設けられた第１〜第３下流側膨張弁３９ａ、３９ｂ、３９ｃと、を有している。インジェクション管３７は、液管部１１ａからの分岐部から過冷却熱交換器２６の中間圧熱交流路２６ｂの一端に至るまでの上流側インジェクション管４０と、過冷却熱交換器２６の中間圧熱交流路２６ｂの他端から第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃに至るまでの下流側インジェクション管４１、４２ａ、４２ｂ、４２ｃと、を有している。上流側インジェクション管４０には、上流側膨張弁３８が設けられている。上流側膨張弁３８は、液管部１１ａから分岐された冷凍サイクルにおける高圧の冷媒を減圧する開度制御が可能な電動膨張弁である。下流側合流インジェクション管４１は、過冷却熱交換器２６の中間圧熱交流路２６ｂの他端から第１〜第３下流側インジェクション管４２ａ、４２ｂ、４２ｃへの分岐部に至るまでの冷媒管である。第１〜第３下流側インジェクション管４２ａ、４２ｂ、４２ｃは、下流側合流インジェクション管４１からの分岐部から第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃに至るまでの冷媒管である。第１〜第３下流側膨張弁３９ａ、３９ｂ、３９ｃは、過冷却熱交換器２６の中間圧熱交流路２６ｂを通過した冷媒を減圧する開度制御が可能な電動膨張弁である。このように、過冷却熱交換器２６の中間圧熱交流路２６ｂは、インジェクション管３７の上流側膨張弁３８と第１〜第３下流側膨張弁３９ａ、３９ｂ、３９ｃとの間を流れる冷媒を流すための流路となっている。
【００３８】
液側閉鎖弁２８は、熱源ユニット２と液冷媒連絡管７との接続部分に設けられた手動弁である。
【００３９】
ガス側閉鎖弁２９は、熱源ユニット２とガス冷媒連絡管８との接続部分に設けられた手動弁である。
【００４０】
熱源ユニット２には、各種のセンサが設けられている。具体的に、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吐出側の合流部には、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吐出側における冷媒の圧力ＨＰ（高圧）を検出する吐出圧力センサ５１が設けられている。第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吐出側には、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吐出側における冷媒の温度Ｔｄ１、Ｔｄ２、Ｔｄ３（吐出温度）を検出する第１〜第３吐出温度センサ５２ａ、５２ｂ、５２ｃが設けられている。第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吸入側の合流部には、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吸入側における冷媒の圧力ＬＰ（低圧）を検出する吸入圧力センサ５３が設けられている。第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吸入側の合流部には、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吸入側における冷媒の温度Ｔｓ（吸入温度）を検出する吸入温度センサ５４が設けられている。過冷却熱交換器２６の高圧側熱交流路２６ａの他端側には、過冷却熱交換器２６から利用側膨張弁６１に送られる冷媒の温度Ｔｐ（液管温度）を検出する液管温度センサ５５が設けられている。
【００４１】
熱源ユニット２は、熱源ユニット２を構成する各部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、３５、３８、３９ａ、３９ｂ、３９ｃの動作を制御する熱源側制御部２０を有している。そして、熱源側制御部２０は、熱源ユニット２の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモリ等を有している。
【００４２】
以上のように、冷凍装置１は、主冷媒回路１１と、インジェクション回路２７と、過冷却熱交換器２６と、制御部２０と、を有している。主冷媒回路１１は、冷媒を圧縮する圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃと、冷媒を放熱させる熱源側熱交換器２４と、冷媒を減圧する利用側膨張弁６１と、冷媒を蒸発させる利用側熱交換器６２と、が接続されることによって構成されており、冷媒が循環するようになっている。インジェクション回路２７は、主冷媒回路１１のうち熱源側熱交換器２４と利用側膨張弁５１との間の部分である液管部１１ａから分岐している。そして、インジェクション回路２７は、液管部１１ａと圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃとの間を接続するインジェクション管３７と、インジェクション管３７に設けられた上流側膨張弁３８と、インジェクション管３７の上流側膨張弁３８の下流側の部分に設けられた下流側膨張弁３９ａ、３９ｂ、３９ｃと、を有している。過冷却熱交換器２６は、液管部１１ａを流れる冷媒を流すための高圧側熱交流路２６ａと、インジェクション管３７の上流側膨張弁３８と下流側膨張弁３９ａ、３９ｂ、３９ｃとの間を流れる冷媒を流すための中間圧側熱交流路２６ｂと、を有している。制御部２０は、上流側膨張弁３８及び下流側膨張弁３９ａ、３９ｂ、３９ｃの開度を制御するようになっている。
【００４３】
（２）冷凍装置の基本動作
次に、冷凍装置１の基本動作について、図１及び図２を用いて説明する。ここで、図２は、冷凍装置１の制御ブロック図である。
【００４４】
冷凍装置１は、基本動作として、利用側空間を所定温度に維持する冷却運転が行われるようになっている。この冷却運転では、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃのうち少なくとも１つが駆動されて、利用ユニット６によって利用側空間が冷却される。ここでは、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃのすべてが駆動される場合について説明する。尚、この冷却運転は、冷凍装置１の構成機器を制御する利用側制御部６０及び熱源側制御部２０によって行われる。
【００４５】
冷媒回路１０内の冷媒は、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃにおいて、高圧になるまで圧縮された後に吐出される。ここで、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、熱源側制御部２０によって、低圧ＬＰに基づいて第１圧縮機２１ａの容量制御や第２及び第３圧縮機２１ｂ、２１ｃの発停が行われている（以下、「圧縮機低圧制御」とする）。具体的には、圧縮機低圧制御部としての熱源側制御部２０は、圧縮機低圧制御として、低圧ＬＰが目標低圧ＬＰｔになるように、第１圧縮機２１ａの回転数Ｎ１（運転周波数Ｆ１）を制御し、及び／又は、第２及び第３圧縮機２１ｂ、２１ｃを発停させており、これにより、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃ全体としての容量制御が行われている。第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃから吐出された高圧の冷媒は、高圧管３２において合流して、熱源側熱交換器２４のガス側端に送られる。
【００４６】
熱源側熱交換器２４のガス側端に送られた高圧の冷媒は、熱源側熱交換器２４において、熱源側ファン３５によって供給される熱源側空気と熱交換を行って放熱して、レシーバ２５に送られる。
【００４７】
レシーバ２５に送られた高圧の冷媒は、レシーバ２５において一時的に溜められた後に、過冷却熱交換器２６に送られる。
【００４８】
過冷却熱交換器２６に送られた高圧の冷媒は、過冷却熱交換器２６の高圧側熱交流路２６ａにおいて中間圧側熱交流路２６ｂを流れる冷媒と熱交換を行ってさらに冷却される。高圧側熱交流路２６ａにおいて冷却された高圧の冷媒は、その一部がインジェクション回路２７に分岐され、残りが液側閉鎖弁２８を通じて液冷媒連絡管７に送られる。
【００４９】
インジェクション回路２７に分岐された高圧の冷媒は、上流側インジェクション管４０に設けられた上流側膨張弁３８において減圧され、過冷却熱交換器２６の中間圧側熱交流路２６ｂに送られる。中間圧側熱交流路２６ｂに送られた冷媒は、上記のように、高圧側熱交流路２６ａを流れる高圧の冷媒と熱交換を行う。これにより、高圧側熱交流路２６ａを流れる高圧の冷媒が冷却されるとともに、中間圧熱交流路２６ｂを流れる冷媒が加熱される。中間圧熱交流路２６ｂにおいて加熱された冷媒は、下流側合流インジェクション管４１を通じて、第１〜第３下流側インジェクション管４２ａ、４２ｂ、４２ｃに分岐される。第１〜第３下流側インジェクション管４２ａ、４２ｂ、４２ｃに分岐された冷媒は、第１〜第３下流側膨張弁３９ａ、３９ｂ、３９ｃにおいて減圧され、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃにインジェクションされて、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの圧縮行程の中間圧の位置に戻される。
【００５０】
液冷媒連絡管７に送られた高圧の冷媒は、液冷媒連絡管７において各利用ユニット５に分岐され、各利用ユニット５の加熱用冷媒管６３に送られる。
【００５１】
加熱用冷媒管６３に送られた高圧の冷媒は、利用側熱交換器６２のドレンパンの結露水やその氷結水を加熱して、利用側膨張弁６１に送られる。
【００５２】
利用側膨張弁６１に送られた高圧の冷媒は、利用側膨張弁６１において低圧まで減圧され、利用側熱交換器６２の液側端に送られる。ここで、利用側膨張弁６１は、利用側制御部６０によって、利用側熱交換器６２のガス側端における冷媒の過熱度ＳＨに基づいて、開度が制御されている（以下、「利用側膨張弁過熱度制御」とする）。具体的には、利用側膨張弁過熱度制御部としての利用側制御部６０は、利用側膨張弁過熱度制御として、ガス冷媒出口温度Ｔｇから蒸発温度Ｔｅを差し引くことによって過熱度ＳＨを得て、この過熱度ＳＨが目標過熱度ＳＨｔになるように、利用側膨張弁６１の開度を制御している。
【００５３】
利用側熱交換器６２の液側端に送られた低圧の冷媒は、利用側熱交換器６２において、利用側ファン６４によって供給される利用側空気と熱交換を行って蒸発して、ガス冷媒連絡管８に送られる。
【００５４】
ガス冷媒連絡管８に送られた低圧の冷媒は、ガス冷媒連絡管８において合流し、ガス側閉鎖弁２９を通じて低圧管３４に送られる。
【００５５】
低圧管３４に送られた低圧の冷媒は、第１〜第３吸入管３３ａ、３３ｂ、３３ｃに分岐され、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃに吸入されて、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃにおいて、インジェクション回路２７を通じて中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃにインジェクションされた冷媒とともに高圧になるまで圧縮されて、再び吐出される。
【００５６】
このようにして、冷凍装置１における冷却運転が行われている。
【００５７】
（３）低圧のハンチングの発生を抑えるための制御
冷凍装置１における基本動作としての冷却運転では、主冷媒回路１１の液管部１１ａから第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃにインジェクション回路２７を通じて冷媒を送るインジェクションが行われている。このような冷凍装置１において、利用ユニット５（すなわち、利用側熱交換器６２）における冷却負荷が変動すると、インジェクション回路２７を通じて液管部１１ａから第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃにインジェクションされる冷媒の流量が変化し、過冷却熱交換器２６においてインジェクション回路２７を流れる冷媒によって冷却された後の冷媒の温度（液管温度Ｔｐ）が変化する。このような過冷却熱交換器２６から利用側膨張弁６１に送られる液管温度Ｔｐの変化によって、利用側膨張弁６１の開度が変動し、その結果、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃに吸入される冷媒の圧力（低圧ＬＰ）のハンチングが発生するおそれがあり、運転状態が安定しにくくなる。ここでは、利用側膨張弁過熱度制御を行っているため、液管温度Ｔｐの変化によって目標過熱度ＳＨｔから離れようとする過熱度ＳＨを目標過熱度ＳＨｔに近づけようとして、利用側膨張弁６１の開度が激しく変動することになる。そして、利用側膨張弁６１の開度の急激な変動によって、利用側膨張弁６１の下流側の冷媒の圧力である低圧ＬＰも激しく変動し、これが低圧ＬＰのハンチングを発生させるのである。そして、ここでは、圧縮機低圧制御を行っているため、このような低圧ＬＰのハンチングによって目標低圧ＬＰｔから離れようとする低圧ＬＰを目標低圧ＬＰに近づけようとして、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの容量制御や発停が頻繁になされることになる。そして、このような低圧ＬＰのハンチングに起因する低圧ＬＰの過度な低下によって、利用側熱交換器６２における冷却負荷が要求される状況であるにもかかわらず、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃが停止してしまうおそれがある。
【００５８】
そこで、冷凍装置１では、熱源側制御部２０が、インジェクションを行う際に、過冷却熱交換器２６の高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒に温度変化が生じにくくなるように上流側膨張弁３８の開度を制御するとともに、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃから吐出される冷媒の温度（吐出温度Ｔｄ１、Ｔｄ２、Ｔｄ３）に基づいて、第１〜第３下流側膨張弁３９ａ、３９ｂ、３９ｃの開度を制御するようにしている（以下、「低圧ハンチング抑制制御」とする）。次に、低圧ハンチング抑制制御について、図１及び図２を用いて説明する。
【００５９】
ここでは、インジェクションを行うのに際して、インジェクション回路２７のインジェクション管３７に設けられた２種類の膨張弁３８、３９ａ、３９ｂ、３９ｃの制御に特徴を有している。
【００６０】
まず、低圧ハンチング抑制制御部としての熱源側制御部２０は、インジェクション管３７の過冷却熱交換器２６の中間圧側熱交流路２６ｂの上流側の部分に設けられた上流側膨張弁３８の開度を、上記のように、高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒に温度変化が生じにくくなるように制御している。このため、過冷却熱交換器２６から利用側膨張弁６１に送られる冷媒の温度（液管温度Ｔｐ）の変化が生じにくくなり、利用側熱交換器６２における冷却負荷が変動する場合であっても、利用側膨張弁６２の開度の変動を生じにくくすることができる。
【００６１】
具体的には、熱源側制御部２０は、過冷却熱交換器２６の高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒に温度変化が生じにくくするために、上流側膨張弁３８の開度を、９０〜１００％の開度（ここで、上流側膨張弁３８の全閉状態の開度を０％とし、上流側膨張弁３８の全開状態の開度を１００％とする）に制御するようにしている。ここで、このような上流側膨張弁３８の開度制御を行う理由は、以下の通りである。
【００６２】
高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒の冷却（温度変化）の程度は、インジェクション回路２７を通じて主冷媒回路１１の液管部１１ａから第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃにインジェクションされる冷媒（中間圧側熱交流路２６ｂを流れる冷媒）の流量と、中間圧側熱交流路２６ｂを流れる冷媒と高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒との温度差によって決まる。このため、インジェクション回路２７を通じて主冷媒回路１１の液管部１１ａから第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃにインジェクションされる冷媒の流量が変化した場合であっても高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒の温度変化を生じにくくするためには、中間圧側熱交流路２６ｂを流れる冷媒と高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒との温度差を小さくすることが必要となる。
【００６３】
そこで、ここでは、上記のように、インジェクション管３７の過冷却熱交換器２６の中間圧側熱交流路２６ｂの上流側の部分に設けられた上流側膨張弁３８の開度を、９０〜１００％の開度に制御している。このため、上流側膨張弁３８における減圧の程度が小さくなり、高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒の圧力と中間圧側熱交流路２６ｂを流れる冷媒の圧力との差が小さくなる。そして、中間圧側熱交流路２６ｂを流れる冷媒と高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒との温度差は、両冷媒の圧力差によって概ね決まるため、上流側膨張弁３８の開度を９０〜１００％の開度に制御することによって両冷媒の圧力差が小さくなると、両冷媒の温度差も小さくなる。
【００６４】
これにより、ここでは、過冷却熱交換器２６における冷媒の熱交換がほとんど行われないようにすることができ、高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒の温度変化を確実に生じにくくすることができる。
【００６５】
しかも、低圧ハンチング抑制制御部としての熱源側制御部２０は、インジェクション管３７の過冷却熱交換器２６の中間圧側熱交流路２６ｂの下流側の部分に設けられた第１〜第３下流側膨張弁３９ａ、３９ｂ、３９ｃの開度を、上記のように、吐出温度Ｔｄ１、Ｔｄ２、Ｔｄ３に基づいて制御している。このため、利用側熱交換器６２における冷却負荷の変動によってインジェクション回路２７を通じて第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃにインジェクションされる冷媒量が変化する場合であっても、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃから吐出される冷媒が過度な過熱状態や湿り状態になるのを避けることができる。そして、主冷媒回路１１の液管部１１ａから第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃへの冷媒のインジェクションを適切に行うことができる。
【００６６】
具体的には、熱源側制御部２０は、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吐出温度Ｔｄ１、Ｔｄ２、Ｔｄ３が目標吐出温度Ｔｄ１ｔ、Ｔｄ２ｔ、Ｔｄ３ｔになるように、第１〜第３下流側膨張弁３９ａ、３９ｂ、３９ｃの開度を制御している。ここで、目標吐出温度Ｔｄ１ｔ、Ｔｄ２ｔ、Ｔｄ３ｔは、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃから吐出される冷媒が適切な過熱度になるように設定されている。すなわち、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吐出圧力Ｐｄを吐出飽和温度Ｔｃに換算し、この吐出飽和温度Ｔｃに所定の過熱度を加えることによって、目標吐出温度Ｔｄ１ｔ、Ｔｄ２ｔ、Ｔｄ３ｔを得るようにしている。
【００６７】
このように、ここでは、上記の低圧ハンチング抑制制御によって、利用側熱交換器６２における冷却負荷が変動する場合であっても、主冷媒回路１１から第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃへの冷媒のインジェクションを適切に行いつつ、低圧ＬＰのハンチングが発生するのを抑えることができる。
【００６８】
（４）変形例
＜Ａ＞
上記実施形態の低圧ハンチング抑制制御では、過冷却熱交換器２６の高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒に温度変化が生じにくくするために、低圧ハンチング抑制制御部としての熱源側制御部２０が、上流側膨張弁３８の開度を９０〜１００％の開度に制御しているが、これに限定されるものではない。
【００６９】
例えば、低圧ハンチング抑制制御部としての熱源側制御部２０が、上流側膨張弁３８の開度を、インジェクション管３７の中間側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒が飽和液状態になるように制御することによって、高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒に温度変化が生じにくくなるようにしてもよい。ここで、このような上流側膨張弁３８の開度制御を行う理由は、以下の通りである。
【００７０】
高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒の冷却（温度変化）の程度は、インジェクション回路２７を通じて主冷媒回路１１の液管部１１ａから第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃにインジェクションされる冷媒（中間圧側熱交流路２６ｂを流れる冷媒）の流量と、中間圧側熱交流路２６ｂの下流側と上流側との間における冷媒のエンタルピ差によって決まる。このため、インジェクション回路２７を通じて主冷媒回路１１の液管部１１ａから第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃにインジェクションされる冷媒の流量が変化した場合であっても高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒の温度変化を生じにくくするためには、中間圧側熱交流路２６ｂの下流側と上流側との間における冷媒のエンタルピ差を小さくすることが必要となる。
【００７１】
そこで、ここでは、上記のように、インジェクション管３７の過冷却熱交換器２６の中間圧側熱交流路２６ｂの上流側の部分に設けられた上流側膨張弁３８の開度を、インジェクション管３７の中間側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒が飽和液状態になるように制御している。ここで、上流側膨張弁３８を通過した後の中間側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒が飽和液状態になるということは、上流側膨張弁３８において減圧された後の中間側熱交流路２６ｂの上流側における冷媒が、中間側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒と同様、飽和液状態に近い状態になっており、中間圧側熱交流路２６ｂの下流側と上流側との間の冷媒のエンタルピ差が小さいことを意味する。すなわち、上流側膨張弁３８の開度をインジェクション管３７の中間側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒が飽和液状態になるように制御することによって、中間圧側熱交流路２６ｂの下流側と上流側との間の冷媒のエンタルピ差を小さくしているのである。
【００７２】
これにより、ここでは、過冷却熱交換器２６における冷媒の熱交換がほとんど行われないようにすることができ、高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒の温度変化を確実に生じにくくすることができる。
【００７３】
特に、ここでは、上流側膨張弁３８の開度を、インジェクション管３７の中間側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒が飽和液状態になるように制御するのに際して、熱源側制御部２０が、上流側膨張弁３８の開度を、インジェクション管３７の中間側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒の圧力ＭＰが目標値ＭＰｔになるように制御している。ここで、冷媒の圧力ＭＰは、図３に示すように、下流側インジェクション管４１に設けられた圧力センサ５６によって検出される。
【００７４】
これにより、インジェクション管３７の中間側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒の圧力ＭＰという制御しやすい状態量に基づいて容易に制御することができる。このとき、インジェクション管３７の中間側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒の圧力ＭＰの目標値ＭＰｔを、インジェクション管３７の中間側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒の圧力ＭＰに近い値を示す液管部１１ａの高圧側熱交流路２６ａの下流側における冷媒の温度（液管温度Ｔｐ）の相当飽和圧力に基づいて設定すれば、良好な制御を行うことができる。
【００７５】
尚、上記の圧力センサ５６に代えて下流側インジェクション管４１に温度センサ（図示せず）を設けて、インジェクション管３７の中間側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒の温度Ｔｍが目標値Ｔｍｔになるように、上流側膨張弁３８の開度を制御してもよい。この場合には、インジェクション管３７の中間側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒の温度Ｔｍという制御しやすい状態量に基づいて容易に制御することができる。このとき、インジェクション管３７の中間側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒の温度Ｔｍの目標値Ｔｍｔを、インジェクション管３７の中間側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒の温度Ｔｍに近い値を示す液管部１１ａの高圧側熱交流路２６ａの下流側における冷媒の温度（液管温度Ｔｐ）に基づいて設定すれば、良好な制御を行うことができる。
【００７６】
＜Ｂ＞
上記実施形態及び変形例Ａでは、圧縮機が第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの３台であるが、４台以上であってもよいし、また、１台や２台であってもよい。
【００７７】
＜Ｃ＞
上記実施形態及び変形例Ａ、Ｂでは、利用ユニット６（すなわち、利用側熱交換器６２）が２台であるが、３台以上であってもよいし、また、１台だけであってもよい。
【００７８】
＜Ｄ＞
上記実施形態及び変形例Ａ〜Ｃでは、利用側膨張弁６１が電動膨張弁であるが、感温膨張弁であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、圧縮機、熱源側熱交換器、利用側膨張弁、利用側熱交換器が接続されることによって構成される主冷媒回路と、主冷媒回路の液管部から冷媒を分岐して圧縮機の中間ポートにインジェクションするインジェクション回路と、インジェクション回路を流れる冷媒によって液管部を流れる冷媒を冷却する過冷却熱交換器と、を有する冷凍装置、に対して、広く適用可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１                      冷凍装置
１１                    主冷媒回路
１１ａ                  液管部
２０                    熱源側制御部（制御部）
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ  圧縮機
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ  中間ポート
２４                    熱源側熱交換器
２６                    過冷却熱交換器
２６ａ                  高圧側熱交流路
２６ｂ                  中間圧側熱交流路
２７                    インジェクション回路
３７                    インジェクション管
３８                    上流側膨張弁
３９ａ、３９ｂ、３９ｃ  下流側膨張弁
６１                    利用側膨張弁
６２                    利用側熱交換器
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８１】
【特許文献１】特開２０１０−５４１８６号公報
【図１】
2018044685.tif 000003
【図２】
2018044685.tif 000004
【図３】
2018044685.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成30年1月24日(2018.1.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）と、前記冷媒を放熱させる熱源側熱交換器（２４）と、前記冷媒を減圧する利用側膨張弁（６１）と、前記冷媒を蒸発させる利用側熱交換器（６２）とが接続されることによって構成されており、前記冷媒が循環する主冷媒回路（１１）と、
前記主冷媒回路のうち前記熱源側熱交換器と前記利用側膨張弁との間の部分である液管部（１１ａ）から分岐しており、前記液管部と前記圧縮機の中間ポート（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）との間を接続するインジェクション管（３７）と、前記インジェクション管に設けられた上流側膨張弁（３８）と、前記インジェクション管の前記上流側膨張弁の下流側の部分に設けられた下流側膨張弁（３９ａ、３９ｂ、３９ｃ）と、を有する、インジェクション回路（２７）と、
前記液管部を流れる前記冷媒を流すための高圧側熱交流路（２６ａ）と、前記インジェクション管の前記上流側膨張弁と前記下流側膨張弁との間を流れる前記冷媒を流すための中間圧側熱交流路（２６ｂ）と、を有する、過冷却熱交換器（２６）と、
前記上流側膨張弁及び前記下流側膨張弁の開度を制御する制御部（２０）と、
を備えており、
前記制御部は、前記液管部から前記圧縮機の中間ポートに前記インジェクション回路を通じて前記冷媒を送る際に、前記上流側膨張弁の開度を、９０〜１００％の開度（ここで、前記上流側膨張弁の全閉状態の開度を０％とし、前記上流側膨張弁の全開状態の開度を１００％とする）に制御するとともに、前記圧縮機から吐出される前記冷媒の温度に基づいて、前記下流側膨張弁の開度を制御する、
冷凍装置（１）。
【請求項２】
冷媒を圧縮する圧縮機（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）と、前記冷媒を放熱させる熱源側熱交換器（２４）と、前記冷媒を減圧する利用側膨張弁（６１）と、前記冷媒を蒸発させる利用側熱交換器（６２）とが接続されることによって構成されており、前記冷媒が循環する主冷媒回路（１１）と、
前記主冷媒回路のうち前記熱源側熱交換器と前記利用側膨張弁との間の部分である液管部（１１ａ）から分岐しており、前記液管部と前記圧縮機の中間ポート（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）との間を接続するインジェクション管（３７）と、前記インジェクション管に設けられた上流側膨張弁（３８）と、前記インジェクション管の前記上流側膨張弁の下流側の部分に設けられた下流側膨張弁（３９ａ、３９ｂ、３９ｃ）と、を有する、インジェクション回路（２７）と、
前記液管部を流れる前記冷媒を流すための高圧側熱交流路（２６ａ）と、前記インジェクション管の前記上流側膨張弁と前記下流側膨張弁との間を流れる前記冷媒を流すための中間圧側熱交流路（２６ｂ）と、を有する、過冷却熱交換器（２６）と、
前記上流側膨張弁及び前記下流側膨張弁の開度を制御する制御部（２０）と、
を備えており、
前記制御部は、前記液管部から前記圧縮機の中間ポートに前記インジェクション回路を通じて前記冷媒を送る際に、前記上流側膨張弁の開度を、前記インジェクション管の前記中間圧側熱交流路の下流側における前記冷媒が飽和液状態になるように制御するとともに、前記圧縮機から吐出される前記冷媒の温度に基づいて、前記下流側膨張弁の開度を制御する、
冷凍装置（１）。
【請求項３】
前記制御部は、前記上流側膨張弁の開度を、前記インジェクション管の前記中間圧側熱交流路の下流側における前記冷媒の温度又は圧力が目標値になるように制御している、
請求項２に記載の冷凍装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍装置、特に、圧縮機、熱源側熱交換器、利用側膨張弁、利用側熱交換器が接続されることによって構成される主冷媒回路と、主冷媒回路の液管部から冷媒を分岐して圧縮機の中間ポートにインジェクションするインジェクション回路と、インジェクション回路を流れる冷媒によって液管部を流れる冷媒を冷却する過冷却熱交換器と、を有する冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特許文献１（特開２０１０−５４１８６号公報）に示すように、圧縮機、熱源側熱交換器、利用側膨張弁、利用側熱交換器が接続されることによって構成される主冷媒回路を有する冷凍装置がある。この冷凍装置では、主冷媒回路の液管部から冷媒を分岐して圧縮機の中間ポートにインジェクションするインジェクション回路と、インジェクション回路を流れる冷媒によって液管部を流れる冷媒を冷却する過冷却熱交換器と、を有するものがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１の冷凍装置では、利用側熱交換器における冷却負荷が変動すると、インジェクション回路を通じて液管部から圧縮機の中間ポートにインジェクションされる冷媒の流量が変化し、過冷却熱交換器においてインジェクション回路を流れる冷媒によって冷却された後の冷媒の温度が変化する。このような過冷却熱交換器から利用側膨張弁に送られる冷媒の温度の変化によって、利用側膨張弁の開度が変動し、その結果、圧縮機に吸入される冷媒の圧力（低圧）のハンチングが発生するおそれがあり、運転状態が安定しにくくなる。このため、低圧に基づいて圧縮機の容量制御や発停を行う場合には、このような低圧のハンチングに起因する低圧の過度な低下によって、利用側熱交換器における冷却負荷が要求される状況であるにもかかわらず、圧縮機が停止してしまうおそれがある。
【０００４】
本発明の課題は、圧縮機、熱源側熱交換器、利用側膨張弁、利用側熱交換器が接続されることによって構成される主冷媒回路と、主冷媒回路の液管部から冷媒を分岐して圧縮機の中間ポートにインジェクションするインジェクション回路と、インジェクション回路を流れる冷媒によって液管部を流れる冷媒を冷却する過冷却熱交換器と、を有する冷凍装置において、低圧のハンチングの発生を抑えることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１及び第２の観点にかかる冷凍装置は、主冷媒回路と、インジェクション回路と、過冷却熱交換器と、制御部と、を有している。主冷媒回路は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を放熱させる熱源側熱交換器と、冷媒を減圧する利用側膨張弁と、冷媒を蒸発させる利用側熱交換器と、が接続されることによって構成されており、冷媒が循環するようになっている。インジェクション回路は、主冷媒回路のうち熱源側熱交換器と利用側膨張弁との間の部分である液管部から分岐しており、液管部と圧縮機の中間ポートとの間を接続するインジェクション管と、インジェクション管に設けられた上流側膨張弁と、インジェクション管の上流側膨張弁の下流側の部分に設けられた下流側膨張弁と、を有している。過冷却熱交換器は、液管部を流れる冷媒を流すための高圧側熱交流路と、インジェクション管の上流側膨張弁と下流側膨張弁との間を流れる冷媒を流すための中間圧側熱交流路と、を有している。制御部は、上流側膨張弁及び下流側膨張弁の開度を制御する。そして、ここでは、制御部が、液管部から圧縮機の中間ポートにインジェクション回路を通じて冷媒を送る際に、高圧側熱交流路を流れる冷媒に温度変化が生じにくくなるように上流側膨張弁の開度を制御するとともに、圧縮機から吐出される冷媒の温度に基づいて、下流側膨張弁の開度を制御する。
【０００６】
ここでは、上記のように、インジェクション回路を用いて主冷媒回路の液管部から過冷却熱交換器の中間圧熱交流路を経由して圧縮機の中間ポートに冷媒をインジェクションするのに際して、インジェクション回路のインジェクション管に設けられた２種類の膨張弁の制御に特徴を有している。具体的には、インジェクション管の過冷却熱交換器の中間圧側熱交流路の上流側の部分に設けられた上流側膨張弁の開度を、上記のように、高圧側熱交流路を流れる冷媒に温度変化が生じにくくなるように制御している。このため、過冷却熱交換器から利用側膨張弁に送られる冷媒の温度の変化が生じにくくなり、利用側熱交換器における冷却負荷が変動する場合であっても、利用側膨張弁の開度の変動を生じにくくすることができる。しかも、インジェクション管の過冷却熱交換器の中間圧側熱交流路の下流側の部分に設けられた下流側膨張弁の開度を、上記のように、圧縮機から吐出される冷媒の温度に基づいて制御している。このため、利用側熱交換器における冷却負荷の変動によってインジェクション回路を通じて圧縮機の中間ポートにインジェクションされる冷媒量が変化する場合であっても、圧縮機から吐出される冷媒が過度な過熱状態や湿り状態になるのを避けて、主冷媒回路の液管部から圧縮機の中間ポートへの冷媒のインジェクションを適切に行うことができる。
【０００７】
このように、ここでは、利用側熱交換器における冷却負荷が変動する場合であっても、主冷媒回路から圧縮機の中間ポートへの冷媒のインジェクションを適切に行いつつ、圧縮機に吸入される冷媒の圧力（低圧）のハンチングが発生するのを抑えることができる。
【０００８】
そして、第１の観点にかかる冷凍装置では、制御部が、上流側膨張弁の開度を、９０〜１００％の開度（ここで、上流側膨張弁の全閉状態の開度を０％とし、上流側膨張弁の全開状態の開度を１００％とする）に制御することによって、高圧側熱交流路を流れる冷媒に温度変化が生じにくくなるようにする。
【０００９】
高圧側熱交流路を流れる冷媒の冷却（温度変化）の程度は、インジェクション回路を通じて主冷媒回路の液管部から圧縮機の中間ポートにインジェクションされる冷媒（中間圧側熱交流路を流れる冷媒）の流量と、中間圧側熱交流路を流れる冷媒と高圧側熱交流路を流れる冷媒との温度差によって決まる。このため、インジェクション回路を通じて主冷媒回路の液管部から圧縮機の中間ポートにインジェクションされる冷媒の流量が変化した場合であっても高圧側熱交流路を流れる冷媒の温度変化を生じにくくするためには、中間圧側熱交流路を流れる冷媒と高圧側熱交流路を流れる冷媒との温度差を小さくすることが必要となる。
【００１０】
そこで、ここでは、インジェクション管の過冷却熱交換器の中間圧側熱交流路の上流側の部分に設けられた上流側膨張弁の開度を、上記のように、９０〜１００％の開度に制御している。このため、上流側膨張弁における減圧の程度が小さくなり、高圧側熱交流路を流れる冷媒の圧力と中間圧側熱交流路を流れる冷媒の圧力との差が小さくなる。そして、中間圧側熱交流路を流れる冷媒と高圧側熱交流路を流れる冷媒との温度差は、両冷媒の圧力差によって概ね決まるため、上流側膨張弁の開度を９０〜１００％の開度に制御することによって両冷媒の圧力差が小さくなると、両冷媒の温度差も小さくなる。
【００１１】
これにより、ここでは、過冷却熱交換器における冷媒の熱交換がほとんど行われないようにすることができ、高圧側熱交流路を流れる冷媒の温度変化を確実に生じにくくすることができる。
【００１２】
また、第２の観点にかかる冷凍装置では、制御部が、上流側膨張弁の開度を、インジェクション管の中間圧側熱交流路の下流側における冷媒が飽和液状態になるように制御することによって、高圧側熱交流路を流れる冷媒に温度変化が生じにくくなるようにする。
【００１３】
高圧側熱交流路を流れる冷媒の冷却（温度変化）の程度は、インジェクション回路を通じて主冷媒回路の液管部から圧縮機の中間ポートにインジェクションされる冷媒（中間圧側熱交流路を流れる冷媒）の流量と、中間圧側熱交流路の下流側と上流側との間における冷媒のエンタルピ差によって決まる。このため、インジェクション回路を通じて主冷媒回路の液管部から圧縮機の中間ポートにインジェクションされる冷媒の流量が変化した場合であっても高圧側熱交流路を流れる冷媒の温度変化を生じにくくするためには、中間圧側熱交流路の下流側と上流側との間における冷媒のエンタルピ差を小さくすることが必要となる。
【００１４】
そこで、ここでは、インジェクション管の過冷却熱交換器の中間圧側熱交流路の上流側の部分に設けられた上流側膨張弁の開度を、上記のように、インジェクション管の中間圧側熱交流路の下流側における冷媒が飽和液状態になるように制御している。ここで、上流側膨張弁を通過した後の中間圧側熱交流路の下流側における冷媒が飽和液状態になるということは、上流側膨張弁において減圧された後の中間圧側熱交流路の上流側における冷媒が、中間圧側熱交流路の下流側における冷媒と同様、飽和液状態に近い状態になっており、中間圧側熱交流路の下流側と上流側との間の冷媒のエンタルピ差が小さいことを意味する。すなわち、上流側膨張弁の開度をインジェクション管の中間圧側熱交流路の下流側における冷媒が飽和液状態になるように制御することによって、中間圧側熱交流路の下流側と上流側との間の冷媒のエンタルピ差を小さくしているのである。
【００１５】
これにより、ここでは、過冷却熱交換器における冷媒の熱交換がほとんど行われないようにすることができ、高圧側熱交流路を流れる冷媒の温度変化を確実に生じにくくすることができる。
【００１６】
第３の観点にかかる冷凍装置は、第２の観点にかかる冷凍装置において、制御部が、上流側膨張弁の開度を、インジェクション管の中間圧側熱交流路の下流側における冷媒の温度又は圧力が目標値になるように制御している。
【００１７】
ここでは、上流側膨張弁の開度を、インジェクション管の中間圧側熱交流路の下流側における冷媒が飽和液状態になるように制御するのに際して、上記のように、インジェクション管の中間圧側熱交流路の下流側における冷媒の温度又は圧力という制御しやすい状態量に基づいて容易に制御することができる。このとき、インジェクション管の中間圧側熱交流路の下流側における冷媒の温度又は圧力の目標値を、インジェクション管の中間圧側熱交流路の下流側における冷媒の温度又は圧力に近い値を示す液管部の高圧側熱交流路の下流側における冷媒の温度、又は、液管部の高圧側熱交流路の下流側における冷媒の温度の相当飽和圧力に基づいて設定すれば、良好な制御を行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上の説明に述べたように、本発明によれば、利用側熱交換器における冷却負荷が変動する場合であっても、主冷媒回路から圧縮機の中間ポートへの冷媒のインジェクションを適切に行いつつ、圧縮機に吸入される冷媒の圧力（低圧）のハンチングが発生するのを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態にかかる冷凍装置の概略構成図である。
【図２】冷凍装置の制御ブロック図である。
【図３】変形例Ａにかかる冷凍装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明にかかる冷凍装置の実施形態について、図面に基づいて説明する。尚、本発明にかかる冷凍装置の実施形態の具体的な構成は、下記の実施形態及びその変形例に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【００２１】
（１）冷凍装置の構成
図１は、本発明の一実施形態にかかる冷凍装置１の概略構成図である。冷凍装置１は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルによって、冷蔵倉庫や店舗のショーケースの庫内等の利用側空間の冷却を行う装置である。冷凍装置１は、主として、熱源ユニット２と、複数（ここでは、２つ）の利用ユニット６と、熱源ユニット２と利用ユニット６とを接続する液冷媒連絡管７及びガス冷媒連絡管８と、を有している。そして、冷凍装置１の蒸気圧縮式の冷媒回路１０は、熱源ユニット２と利用ユニット６とを、液冷媒連絡管７及びガス冷媒連絡管８を介して接続することによって構成されており、冷媒回路１０に封入された冷媒が循環するようになっている。
【００２２】
＜利用ユニット＞
複数の利用ユニット６は同様に構成されている。利用ユニット６は、上記のように、液冷媒連絡管７及びガス冷媒連絡管８を介して熱源ユニット２に接続されており、冷媒回路１０の一部を構成している。
【００２３】
次に、利用ユニット６の構成について説明する。
【００２４】
利用ユニット６は、主として、利用側膨張弁６１と、利用側熱交換器６２と、加熱用冷媒管６３と、を有している。
【００２５】
利用側膨張弁６１は、冷凍サイクルにおける高圧の冷媒を減圧する開度制御が可能な電動膨張弁である。利用側膨張弁６１の一端は、加熱用冷媒管６３に接続されており、利用側膨張弁６１の他端は、利用側熱交換器６２の液側端に接続されている。
【００２６】
利用側熱交換器６２は、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒の蒸発器として機能して庫内空気（利用側空気）を冷却する熱交換器である。利用側熱交換器６２の液側端は、利用側膨張弁６１に接続されており、利用側熱交換器６２のガス側端は、ガス冷媒連絡管８に接続されている。ここで、利用ユニット６は、利用ユニット６内に利用側空気を吸入して、利用側熱交換器６２において冷媒と熱交換させた後に、庫内（利用側空間）に供給するための利用側ファン６４を有している。すなわち、利用ユニット６は、利用側熱交換器６２を流れる冷媒の加熱源としての利用側空気を利用側熱交換器６２に供給するファンとして、利用側ファン６４を有している。利用側ファン６４は、利用側ファン用モータ６５によって駆動されるようになっている。
【００２７】
加熱用冷媒管６３は、冷凍サイクルにおける高圧の冷媒によって利用側熱交換器６２で発生する結露水やその氷結水を加熱する冷媒管である。加熱用冷媒管６３は、利用側熱交換器６２のドレンパン（図示せず）に設けられている。加熱用冷媒管６３の一端は、液冷媒連絡管７に接続されており、加熱用冷媒管６３の他端は、利用側膨張弁６１に接続されている。
【００２８】
利用ユニット６には、各種のセンサが設けられている。具体的に、利用側熱交換器６２の伝熱管には、利用側熱交換器６２における冷媒の温度Ｔｅ（蒸発温度）を検出する利用側熱交温度センサ６６が設けられている。利用側熱交換器６２の他端近傍には、利用側熱交換器６２の他端側における冷媒の温度Ｔｇ（ガス冷媒出口温度）を検出する利用側ガス温度センサ６７が設けられている。利用側ファン６４の近傍には、利用側空間における利用側空気の温度Ｔａ（利用側空気温度）を検出する利用側空気温度センサ６８が設けられている。
【００２９】
利用ユニット６は、利用ユニット６を構成する各部６１、６４の動作を制御する利用側制御部６０を有している。そして、利用側制御部６０は、利用ユニット６の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモリ等を有している。
【００３０】
＜熱源ユニット＞
熱源ユニット２は、上記のように、液冷媒連絡管７及びガス冷媒連絡管８を介して複数の利用ユニット６に接続されており、冷媒回路１０の一部を構成している。
【００３１】
次に、熱源ユニット２の構成について説明する。
【００３２】
熱源ユニット２は、主として、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃと、熱源側熱交換器２４と、レシーバ２５と、過冷却熱交換器２６と、インジェクション回路２７と、液側閉鎖弁２８と、ガス側閉鎖弁２９と、を有している。
【００３３】
第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、冷媒を冷凍サイクルにおける高圧になるまで圧縮する圧縮機である。ここでは、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃとして、ロータリ式やスクロール式等の容積式の圧縮要素（図示せず）が圧縮機用モータ２２ａ、２２ｂ、２２ｃによって回転駆動される密閉式構造の圧縮機が使用されている。また、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの圧縮要素には、冷凍サイクルにおける中間圧の位置に開口する中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃが設けられている。また、圧縮機用モータ２２ａは、インバータにより回転数Ｎ１（運転周波数Ｆ１）の制御が可能であり、これにより、第１圧縮機２１ａの容量制御が可能になっている。これに対して、圧縮機用モータ２２ｂ、２２ｃには、インバータが設けられておらず、回転数Ｎ２、Ｎ３が一定であり、これにより、第２及び第３圧縮機２１ｂ、２１ｃの運転容量が一定となる。第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吐出側には、吐出管３１ａ、３１ｂ、３１ｃが接続されている。吐出管３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、高圧管３２で合流している。高圧管３２は、熱源側熱交換器２４のガス側端に接続されている。第１圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吸入側には、吸入管３３ａ、３３ｂ、３３ｃが接続されている。吸入管３３ａ、３３ｂ、３３ｃは、低圧管３４から分岐されている。低圧管３４は、ガス側閉鎖弁２９に接続されている。
【００３４】
熱源側熱交換器２４は、冷凍サイクルにおける高圧の冷媒の放熱器として機能する熱交換器である。熱源側熱交換器２４のガス側端は、高圧管３２に接続されており、熱源側熱交換器２４の液側端は、レシーバ２５に接続されている。ここで、熱源ユニット２は、熱源ユニット２内に庫外空気（熱源側空気）を吸入して、熱源側熱交換器２４において冷媒と熱交換させた後に、外部に排出するための熱源側ファン３５を有している。すなわち、熱源ユニット２は、熱源側熱交換器２４を流れる冷媒の冷却源としての熱源側空気を熱源側熱交換器２４に供給するファンとして、熱源側ファン３５を有している。熱源側ファン３５は、熱源側ファン用モータ３６によって駆動されるようになっている。
【００３５】
レシーバ２５は、熱源側熱交換器２４で放熱した冷凍サイクルの高圧の冷媒を一時的に溜める容器である。レシーバ２５の入口は、熱源側熱交換器２４の液側端に接続されており、レシーバ２５の出口は、過冷却熱交換器２６に接続されている。
【００３６】
過冷却熱交換器２６は、レシーバ２５において一時的に溜められた冷凍サイクルにおける高圧の冷媒をさらに冷却する熱交換器であり、高圧側熱交流路２６ａと、高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒と熱交換を行う中間圧側熱交流路２６ｂと、を有している。高圧側熱交流路２６ａの一端は、レシーバ２５の出口に接続されており、高圧側熱交流路２６ａの他端は、液側閉鎖弁２８に接続されている。ここで、冷媒回路１０のうち過冷却熱交換器２６及びインジェクション回路２７を除く部分を主冷媒回路１１とすると、過冷却熱交換器２６の高圧側熱交流路２６ａは、主冷媒回路１１のうち熱源側熱交換器２４と利用側膨張弁５１との間の部分である液管部１１ａに設けられていることになる。そして、主冷媒回路１１のうち熱源側熱交換器２４と利用側膨張弁６１との間の部分とは、熱源側熱交換器２４からレシーバ２５、過冷却熱交換器２６の高圧側流路２６ａ、液側閉鎖弁２８及び液冷媒連絡管６を通じて利用側膨張弁６１に至るまでの部分を意味する。このように、高圧側熱交流路２６ａは、液管部１１ａを流れる冷凍サイクルにおける高圧の冷媒を流すための流路となっている。また、中間圧側熱交流路２６ｂの両端は、インジェクション回路２７を構成するインジェクション管３７に接続されている。
【００３７】
インジェクション回路２７は、主冷媒回路１１のうち熱源側熱交換器２４と利用側膨張弁６１との間の部分である液管部１１ａから冷媒を分岐する回路である。ここでは、インジェクション回路２７は、液管部１１ａのうち過冷却熱交換器２６の高圧側熱交流路２６ａの他端と液側閉鎖弁２８との間の部分から分岐している。インジェクション回路２７は、液管部１１ａと第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃとの間を接続するインジェクション管３７と、インジェクション管３７に設けられた上流側膨張弁３８と、インジェクション管３７の上流側膨張弁３８の下流側の部分に設けられた第１〜第３下流側膨張弁３９ａ、３９ｂ、３９ｃと、を有している。インジェクション管３７は、液管部１１ａからの分岐部から過冷却熱交換器２６の中間圧熱交流路２６ｂの一端に至るまでの上流側インジェクション管４０と、過冷却熱交換器２６の中間圧熱交流路２６ｂの他端から第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃに至るまでの下流側インジェクション管４１、４２ａ、４２ｂ、４２ｃと、を有している。上流側インジェクション管４０には、上流側膨張弁３８が設けられている。上流側膨張弁３８は、液管部１１ａから分岐された冷凍サイクルにおける高圧の冷媒を減圧する開度制御が可能な電動膨張弁である。下流側合流インジェクション管４１は、過冷却熱交換器２６の中間圧熱交流路２６ｂの他端から第１〜第３下流側インジェクション管４２ａ、４２ｂ、４２ｃへの分岐部に至るまでの冷媒管である。第１〜第３下流側インジェクション管４２ａ、４２ｂ、４２ｃは、下流側合流インジェクション管４１からの分岐部から第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃに至るまでの冷媒管である。第１〜第３下流側膨張弁３９ａ、３９ｂ、３９ｃは、過冷却熱交換器２６の中間圧熱交流路２６ｂを通過した冷媒を減圧する開度制御が可能な電動膨張弁である。このように、過冷却熱交換器２６の中間圧熱交流路２６ｂは、インジェクション管３７の上流側膨張弁３８と第１〜第３下流側膨張弁３９ａ、３９ｂ、３９ｃとの間を流れる冷媒を流すための流路となっている。
【００３８】
液側閉鎖弁２８は、熱源ユニット２と液冷媒連絡管７との接続部分に設けられた手動弁である。
【００３９】
ガス側閉鎖弁２９は、熱源ユニット２とガス冷媒連絡管８との接続部分に設けられた手動弁である。
【００４０】
熱源ユニット２には、各種のセンサが設けられている。具体的に、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吐出側の合流部には、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吐出側における冷媒の圧力ＨＰ（高圧）を検出する吐出圧力センサ５１が設けられている。第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吐出側には、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吐出側における冷媒の温度Ｔｄ１、Ｔｄ２、Ｔｄ３（吐出温度）を検出する第１〜第３吐出温度センサ５２ａ、５２ｂ、５２ｃが設けられている。第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吸入側の合流部には、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吸入側における冷媒の圧力ＬＰ（低圧）を検出する吸入圧力センサ５３が設けられている。第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吸入側の合流部には、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吸入側における冷媒の温度Ｔｓ（吸入温度）を検出する吸入温度センサ５４が設けられている。過冷却熱交換器２６の高圧側熱交流路２６ａの他端側には、過冷却熱交換器２６から利用側膨張弁６１に送られる冷媒の温度Ｔｐ（液管温度）を検出する液管温度センサ５５が設けられている。
【００４１】
熱源ユニット２は、熱源ユニット２を構成する各部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、３５、３８、３９ａ、３９ｂ、３９ｃの動作を制御する熱源側制御部２０を有している。そして、熱源側制御部２０は、熱源ユニット２の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモリ等を有している。
【００４２】
以上のように、冷凍装置１は、主冷媒回路１１と、インジェクション回路２７と、過冷却熱交換器２６と、制御部２０と、を有している。主冷媒回路１１は、冷媒を圧縮する圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃと、冷媒を放熱させる熱源側熱交換器２４と、冷媒を減圧する利用側膨張弁６１と、冷媒を蒸発させる利用側熱交換器６２と、が接続されることによって構成されており、冷媒が循環するようになっている。インジェクション回路２７は、主冷媒回路１１のうち熱源側熱交換器２４と利用側膨張弁５１との間の部分である液管部１１ａから分岐している。そして、インジェクション回路２７は、液管部１１ａと圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃとの間を接続するインジェクション管３７と、インジェクション管３７に設けられた上流側膨張弁３８と、インジェクション管３７の上流側膨張弁３８の下流側の部分に設けられた下流側膨張弁３９ａ、３９ｂ、３９ｃと、を有している。過冷却熱交換器２６は、液管部１１ａを流れる冷媒を流すための高圧側熱交流路２６ａと、インジェクション管３７の上流側膨張弁３８と下流側膨張弁３９ａ、３９ｂ、３９ｃとの間を流れる冷媒を流すための中間圧側熱交流路２６ｂと、を有している。制御部２０は、上流側膨張弁３８及び下流側膨張弁３９ａ、３９ｂ、３９ｃの開度を制御するようになっている。
【００４３】
（２）冷凍装置の基本動作
次に、冷凍装置１の基本動作について、図１及び図２を用いて説明する。ここで、図２は、冷凍装置１の制御ブロック図である。
【００４４】
冷凍装置１は、基本動作として、利用側空間を所定温度に維持する冷却運転が行われるようになっている。この冷却運転では、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃのうち少なくとも１つが駆動されて、利用ユニット６によって利用側空間が冷却される。ここでは、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃのすべてが駆動される場合について説明する。尚、この冷却運転は、冷凍装置１の構成機器を制御する利用側制御部６０及び熱源側制御部２０によって行われる。
【００４５】
冷媒回路１０内の冷媒は、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃにおいて、高圧になるまで圧縮された後に吐出される。ここで、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、熱源側制御部２０によって、低圧ＬＰに基づいて第１圧縮機２１ａの容量制御や第２及び第３圧縮機２１ｂ、２１ｃの発停が行われている（以下、「圧縮機低圧制御」とする）。具体的には、圧縮機低圧制御部としての熱源側制御部２０は、圧縮機低圧制御として、低圧ＬＰが目標低圧ＬＰｔになるように、第１圧縮機２１ａの回転数Ｎ１（運転周波数Ｆ１）を制御し、及び／又は、第２及び第３圧縮機２１ｂ、２１ｃを発停させており、これにより、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃ全体としての容量制御が行われている。第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃから吐出された高圧の冷媒は、高圧管３２において合流して、熱源側熱交換器２４のガス側端に送られる。
【００４６】
熱源側熱交換器２４のガス側端に送られた高圧の冷媒は、熱源側熱交換器２４において、熱源側ファン３５によって供給される熱源側空気と熱交換を行って放熱して、レシーバ２５に送られる。
【００４７】
レシーバ２５に送られた高圧の冷媒は、レシーバ２５において一時的に溜められた後に、過冷却熱交換器２６に送られる。
【００４８】
過冷却熱交換器２６に送られた高圧の冷媒は、過冷却熱交換器２６の高圧側熱交流路２６ａにおいて中間圧側熱交流路２６ｂを流れる冷媒と熱交換を行ってさらに冷却される。高圧側熱交流路２６ａにおいて冷却された高圧の冷媒は、その一部がインジェクション回路２７に分岐され、残りが液側閉鎖弁２８を通じて液冷媒連絡管７に送られる。
【００４９】
インジェクション回路２７に分岐された高圧の冷媒は、上流側インジェクション管４０に設けられた上流側膨張弁３８において減圧され、過冷却熱交換器２６の中間圧側熱交流路２６ｂに送られる。中間圧側熱交流路２６ｂに送られた冷媒は、上記のように、高圧側熱交流路２６ａを流れる高圧の冷媒と熱交換を行う。これにより、高圧側熱交流路２６ａを流れる高圧の冷媒が冷却されるとともに、中間圧熱交流路２６ｂを流れる冷媒が加熱される。中間圧熱交流路２６ｂにおいて加熱された冷媒は、下流側合流インジェクション管４１を通じて、第１〜第３下流側インジェクション管４２ａ、４２ｂ、４２ｃに分岐される。第１〜第３下流側インジェクション管４２ａ、４２ｂ、４２ｃに分岐された冷媒は、第１〜第３下流側膨張弁３９ａ、３９ｂ、３９ｃにおいて減圧され、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃにインジェクションされて、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの圧縮行程の中間圧の位置に戻される。
【００５０】
液冷媒連絡管７に送られた高圧の冷媒は、液冷媒連絡管７において各利用ユニット５に分岐され、各利用ユニット５の加熱用冷媒管６３に送られる。
【００５１】
加熱用冷媒管６３に送られた高圧の冷媒は、利用側熱交換器６２のドレンパンの結露水やその氷結水を加熱して、利用側膨張弁６１に送られる。
【００５２】
利用側膨張弁６１に送られた高圧の冷媒は、利用側膨張弁６１において低圧まで減圧され、利用側熱交換器６２の液側端に送られる。ここで、利用側膨張弁６１は、利用側制御部６０によって、利用側熱交換器６２のガス側端における冷媒の過熱度ＳＨに基づいて、開度が制御されている（以下、「利用側膨張弁過熱度制御」とする）。具体的には、利用側膨張弁過熱度制御部としての利用側制御部６０は、利用側膨張弁過熱度制御として、ガス冷媒出口温度Ｔｇから蒸発温度Ｔｅを差し引くことによって過熱度ＳＨを得て、この過熱度ＳＨが目標過熱度ＳＨｔになるように、利用側膨張弁６１の開度を制御している。
【００５３】
利用側熱交換器６２の液側端に送られた低圧の冷媒は、利用側熱交換器６２において、利用側ファン６４によって供給される利用側空気と熱交換を行って蒸発して、ガス冷媒連絡管８に送られる。
【００５４】
ガス冷媒連絡管８に送られた低圧の冷媒は、ガス冷媒連絡管８において合流し、ガス側閉鎖弁２９を通じて低圧管３４に送られる。
【００５５】
低圧管３４に送られた低圧の冷媒は、第１〜第３吸入管３３ａ、３３ｂ、３３ｃに分岐され、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃに吸入されて、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃにおいて、インジェクション回路２７を通じて中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃにインジェクションされた冷媒とともに高圧になるまで圧縮されて、再び吐出される。
【００５６】
このようにして、冷凍装置１における冷却運転が行われている。
【００５７】
（３）低圧のハンチングの発生を抑えるための制御
冷凍装置１における基本動作としての冷却運転では、主冷媒回路１１の液管部１１ａから第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃにインジェクション回路２７を通じて冷媒を送るインジェクションが行われている。このような冷凍装置１において、利用ユニット５（すなわち、利用側熱交換器６２）における冷却負荷が変動すると、インジェクション回路２７を通じて液管部１１ａから第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃにインジェクションされる冷媒の流量が変化し、過冷却熱交換器２６においてインジェクション回路２７を流れる冷媒によって冷却された後の冷媒の温度（液管温度Ｔｐ）が変化する。このような過冷却熱交換器２６から利用側膨張弁６１に送られる液管温度Ｔｐの変化によって、利用側膨張弁６１の開度が変動し、その結果、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃに吸入される冷媒の圧力（低圧ＬＰ）のハンチングが発生するおそれがあり、運転状態が安定しにくくなる。ここでは、利用側膨張弁過熱度制御を行っているため、液管温度Ｔｐの変化によって目標過熱度ＳＨｔから離れようとする過熱度ＳＨを目標過熱度ＳＨｔに近づけようとして、利用側膨張弁６１の開度が激しく変動することになる。そして、利用側膨張弁６１の開度の急激な変動によって、利用側膨張弁６１の下流側の冷媒の圧力である低圧ＬＰも激しく変動し、これが低圧ＬＰのハンチングを発生させるのである。そして、ここでは、圧縮機低圧制御を行っているため、このような低圧ＬＰのハンチングによって目標低圧ＬＰｔから離れようとする低圧ＬＰを目標低圧ＬＰに近づけようとして、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの容量制御や発停が頻繁になされることになる。そして、このような低圧ＬＰのハンチングに起因する低圧ＬＰの過度な低下によって、利用側熱交換器６２における冷却負荷が要求される状況であるにもかかわらず、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃが停止してしまうおそれがある。
【００５８】
そこで、冷凍装置１では、熱源側制御部２０が、インジェクションを行う際に、過冷却熱交換器２６の高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒に温度変化が生じにくくなるように上流側膨張弁３８の開度を制御するとともに、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃから吐出される冷媒の温度（吐出温度Ｔｄ１、Ｔｄ２、Ｔｄ３）に基づいて、第１〜第３下流側膨張弁３９ａ、３９ｂ、３９ｃの開度を制御するようにしている（以下、「低圧ハンチング抑制制御」とする）。次に、低圧ハンチング抑制制御について、図１及び図２を用いて説明する。
【００５９】
ここでは、インジェクションを行うのに際して、インジェクション回路２７のインジェクション管３７に設けられた２種類の膨張弁３８、３９ａ、３９ｂ、３９ｃの制御に特徴を有している。
【００６０】
まず、低圧ハンチング抑制制御部としての熱源側制御部２０は、インジェクション管３７の過冷却熱交換器２６の中間圧側熱交流路２６ｂの上流側の部分に設けられた上流側膨張弁３８の開度を、上記のように、高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒に温度変化が生じにくくなるように制御している。このため、過冷却熱交換器２６から利用側膨張弁６１に送られる冷媒の温度（液管温度Ｔｐ）の変化が生じにくくなり、利用側熱交換器６２における冷却負荷が変動する場合であっても、利用側膨張弁６２の開度の変動を生じにくくすることができる。
【００６１】
具体的には、熱源側制御部２０は、過冷却熱交換器２６の高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒に温度変化が生じにくくするために、上流側膨張弁３８の開度を、９０〜１００％の開度（ここで、上流側膨張弁３８の全閉状態の開度を０％とし、上流側膨張弁３８の全開状態の開度を１００％とする）に制御するようにしている。ここで、このような上流側膨張弁３８の開度制御を行う理由は、以下の通りである。
【００６２】
高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒の冷却（温度変化）の程度は、インジェクション回路２７を通じて主冷媒回路１１の液管部１１ａから第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃにインジェクションされる冷媒（中間圧側熱交流路２６ｂを流れる冷媒）の流量と、中間圧側熱交流路２６ｂを流れる冷媒と高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒との温度差によって決まる。このため、インジェクション回路２７を通じて主冷媒回路１１の液管部１１ａから第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃにインジェクションされる冷媒の流量が変化した場合であっても高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒の温度変化を生じにくくするためには、中間圧側熱交流路２６ｂを流れる冷媒と高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒との温度差を小さくすることが必要となる。
【００６３】
そこで、ここでは、上記のように、インジェクション管３７の過冷却熱交換器２６の中間圧側熱交流路２６ｂの上流側の部分に設けられた上流側膨張弁３８の開度を、９０〜１００％の開度に制御している。このため、上流側膨張弁３８における減圧の程度が小さくなり、高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒の圧力と中間圧側熱交流路２６ｂを流れる冷媒の圧力との差が小さくなる。そして、中間圧側熱交流路２６ｂを流れる冷媒と高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒との温度差は、両冷媒の圧力差によって概ね決まるため、上流側膨張弁３８の開度を９０〜１００％の開度に制御することによって両冷媒の圧力差が小さくなると、両冷媒の温度差も小さくなる。
【００６４】
これにより、ここでは、過冷却熱交換器２６における冷媒の熱交換がほとんど行われないようにすることができ、高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒の温度変化を確実に生じにくくすることができる。
【００６５】
しかも、低圧ハンチング抑制制御部としての熱源側制御部２０は、インジェクション管３７の過冷却熱交換器２６の中間圧側熱交流路２６ｂの下流側の部分に設けられた第１〜第３下流側膨張弁３９ａ、３９ｂ、３９ｃの開度を、上記のように、吐出温度Ｔｄ１、Ｔｄ２、Ｔｄ３に基づいて制御している。このため、利用側熱交換器６２における冷却負荷の変動によってインジェクション回路２７を通じて第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃにインジェクションされる冷媒量が変化する場合であっても、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃから吐出される冷媒が過度な過熱状態や湿り状態になるのを避けることができる。そして、主冷媒回路１１の液管部１１ａから第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃへの冷媒のインジェクションを適切に行うことができる。
【００６６】
具体的には、熱源側制御部２０は、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吐出温度Ｔｄ１、Ｔｄ２、Ｔｄ３が目標吐出温度Ｔｄ１ｔ、Ｔｄ２ｔ、Ｔｄ３ｔになるように、第１〜第３下流側膨張弁３９ａ、３９ｂ、３９ｃの開度を制御している。ここで、目標吐出温度Ｔｄ１ｔ、Ｔｄ２ｔ、Ｔｄ３ｔは、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃから吐出される冷媒が適切な過熱度になるように設定されている。すなわち、第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの吐出圧力Ｐｄを吐出飽和温度Ｔｃに換算し、この吐出飽和温度Ｔｃに所定の過熱度を加えることによって、目標吐出温度Ｔｄ１ｔ、Ｔｄ２ｔ、Ｔｄ３ｔを得るようにしている。
【００６７】
このように、ここでは、上記の低圧ハンチング抑制制御によって、利用側熱交換器６２における冷却負荷が変動する場合であっても、主冷媒回路１１から第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃへの冷媒のインジェクションを適切に行いつつ、低圧ＬＰのハンチングが発生するのを抑えることができる。
【００６８】
（４）変形例
＜Ａ＞
上記実施形態の低圧ハンチング抑制制御では、過冷却熱交換器２６の高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒に温度変化が生じにくくするために、低圧ハンチング抑制制御部としての熱源側制御部２０が、上流側膨張弁３８の開度を９０〜１００％の開度に制御しているが、これに限定されるものではない。
【００６９】
例えば、低圧ハンチング抑制制御部としての熱源側制御部２０が、上流側膨張弁３８の開度を、インジェクション管３７の中間圧側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒が飽和液状態になるように制御することによって、高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒に温度変化が生じにくくなるようにしてもよい。ここで、このような上流側膨張弁３８の開度制御を行う理由は、以下の通りである。
【００７０】
高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒の冷却（温度変化）の程度は、インジェクション回路２７を通じて主冷媒回路１１の液管部１１ａから第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃにインジェクションされる冷媒（中間圧側熱交流路２６ｂを流れる冷媒）の流量と、中間圧側熱交流路２６ｂの下流側と上流側との間における冷媒のエンタルピ差によって決まる。このため、インジェクション回路２７を通じて主冷媒回路１１の液管部１１ａから第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中間ポート２３ａ、２３ｂ、２３ｃにインジェクションされる冷媒の流量が変化した場合であっても高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒の温度変化を生じにくくするためには、中間圧側熱交流路２６ｂの下流側と上流側との間における冷媒のエンタルピ差を小さくすることが必要となる。
【００７１】
そこで、ここでは、上記のように、インジェクション管３７の過冷却熱交換器２６の中間圧側熱交流路２６ｂの上流側の部分に設けられた上流側膨張弁３８の開度を、インジェクション管３７の中間圧側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒が飽和液状態になるように制御している。ここで、上流側膨張弁３８を通過した後の中間圧側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒が飽和液状態になるということは、上流側膨張弁３８において減圧された後の中間圧側熱交流路２６ｂの上流側における冷媒が、中間圧側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒と同様、飽和液状態に近い状態になっており、中間圧側熱交流路２６ｂの下流側と上流側との間の冷媒のエンタルピ差が小さいことを意味する。すなわち、上流側膨張弁３８の開度をインジェクション管３７の中間圧側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒が飽和液状態になるように制御することによって、中間圧側熱交流路２６ｂの下流側と上流側との間の冷媒のエンタルピ差を小さくしているのである。
【００７２】
これにより、ここでは、過冷却熱交換器２６における冷媒の熱交換がほとんど行われないようにすることができ、高圧側熱交流路２６ａを流れる冷媒の温度変化を確実に生じにくくすることができる。
【００７３】
特に、ここでは、上流側膨張弁３８の開度を、インジェクション管３７の中間圧側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒が飽和液状態になるように制御するのに際して、熱源側制御部２０が、上流側膨張弁３８の開度を、インジェクション管３７の中間圧側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒の圧力ＭＰが目標値ＭＰｔになるように制御している。ここで、冷媒の圧力ＭＰは、図３に示すように、下流側インジェクション管４１に設けられた圧力センサ５６によって検出される。
【００７４】
これにより、インジェクション管３７の中間圧側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒の圧力ＭＰという制御しやすい状態量に基づいて容易に制御することができる。このとき、インジェクション管３７の中間圧側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒の圧力ＭＰの目標値ＭＰｔを、インジェクション管３７の中間圧側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒の圧力ＭＰに近い値を示す液管部１１ａの高圧側熱交流路２６ａの下流側における冷媒の温度（液管温度Ｔｐ）の相当飽和圧力に基づいて設定すれば、良好な制御を行うことができる。
【００７５】
尚、上記の圧力センサ５６に代えて下流側インジェクション管４１に温度センサ（図示せず）を設けて、インジェクション管３７の中間圧側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒の温度Ｔｍが目標値Ｔｍｔになるように、上流側膨張弁３８の開度を制御してもよい。この場合には、インジェクション管３７の中間圧側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒の温度Ｔｍという制御しやすい状態量に基づいて容易に制御することができる。このとき、インジェクション管３７の中間圧側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒の温度Ｔｍの目標値Ｔｍｔを、インジェクション管３７の中間圧側熱交流路２６ｂの下流側における冷媒の温度Ｔｍに近い値を示す液管部１１ａの高圧側熱交流路２６ａの下流側における冷媒の温度（液管温度Ｔｐ）に基づいて設定すれば、良好な制御を行うことができる。
【００７６】
＜Ｂ＞
上記実施形態及び変形例Ａでは、圧縮機が第１〜第３圧縮機２１ａ、２１ｂ、２１ｃの３台であるが、４台以上であってもよいし、また、１台や２台であってもよい。
【００７７】
＜Ｃ＞
上記実施形態及び変形例Ａ、Ｂでは、利用ユニット６（すなわち、利用側熱交換器６２）が２台であるが、３台以上であってもよいし、また、１台だけであってもよい。
【００７８】
＜Ｄ＞
上記実施形態及び変形例Ａ〜Ｃでは、利用側膨張弁６１が電動膨張弁であるが、感温膨張弁であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、圧縮機、熱源側熱交換器、利用側膨張弁、利用側熱交換器が接続されることによって構成される主冷媒回路と、主冷媒回路の液管部から冷媒を分岐して圧縮機の中間ポートにインジェクションするインジェクション回路と、インジェクション回路を流れる冷媒によって液管部を流れる冷媒を冷却する過冷却熱交換器と、を有する冷凍装置、に対して、広く適用可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１                      冷凍装置
１１                    主冷媒回路
１１ａ                  液管部
２０                    熱源側制御部（制御部）
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ  圧縮機
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ  中間ポート
２４                    熱源側熱交換器
２６                    過冷却熱交換器
２６ａ                  高圧側熱交流路
２６ｂ                  中間圧側熱交流路
２７                    インジェクション回路
３７                    インジェクション管
３８                    上流側膨張弁
３９ａ、３９ｂ、３９ｃ  下流側膨張弁
６１                    利用側膨張弁
６２                    利用側熱交換器
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８１】
【特許文献１】特開２０１０−５４１８６号公報