(57)【要約】【課題】本発明の課題は、ＣＯ２冷媒を利用し、高圧圧力が臨界圧力を超える圧力となる冷凍サイクル運転を行う冷凍装置において、圧縮機の損傷を防ぐことにある。【解決手段】本発明の冷凍装置１は、ＣＯ２冷媒を利用する冷凍装置であって、圧縮機２１と、ガスクーラ２３，３１と、膨張機構Ｖ２，Ｖ５と、蒸発器３１，２３とを備える。圧縮機は、ＣＯ２冷媒を圧縮する。ガスクーラは、圧縮機で圧縮されたＣＯ２冷媒を冷却する。膨張機構は、ＣＯ２冷媒を減圧する。蒸発器は、膨張機構で減圧されたＣＯ２冷媒を蒸発させる。圧縮機は、低圧圧力が０．５ＭＰａ未満になると停止する。【選択図】図１
2008164227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＯ２冷媒を利用する冷凍装置であって、
前記ＣＯ２冷媒を圧縮する圧縮機（２１）と、
前記圧縮機で圧縮された前記ＣＯ２冷媒を冷却するガスクーラ（２３，３１）と、
前記ＣＯ２冷媒を減圧する膨張機構（Ｖ２，Ｖ５）と、
前記膨張機構で減圧された前記ＣＯ２冷媒を蒸発させる蒸発器（３１，２３）と、
を備え、
前記圧縮機は、低圧圧力が０．５ＭＰａ未満になると停止する、
冷凍装置（１）。
【請求項２】
前記圧縮機は、前記低圧圧力が低圧保護圧力未満になると停止し、
前記低圧保護圧力は、０．５ＭＰａ以上０．７ＭＰａ以下の範囲で設定される、
請求項１に記載の冷凍装置（１）。
【請求項３】
前記低圧圧力が前記低圧保護圧力未満になると、前記圧縮機を停止させる圧力保護スイッチ（ＳＷ１）をさらに備える、
請求項２に記載の冷凍装置（１ａ）。
【請求項４】
前記圧縮機の吸込側圧力を検出する圧力センサ（Ｐ１）と、
前記吸込側圧力が前記低圧保護圧力未満になると、前記圧縮機を停止させる制御部（５）と、
をさらに備える、
請求項２に記載の冷凍装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧圧力が冷媒の臨界圧力を超える圧力となる冷凍サイクル運転を行う冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、冷凍装置の一種である空気調和装置において、冷媒回路内に封入される冷媒として、環境への影響の小さい自然冷媒の使用が検討されている。そして、自然冷媒の代表的なものとして、ＣＯ２冷媒が挙げられる。ＣＯ２冷媒は、臨界温度が低く、高圧圧力が冷媒の臨界圧力を超える圧力となる冷凍サイクル運転が行われる（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２３４８１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ＣＯ２冷媒は、三重点における圧力である約０．５ＭＰａ未満の環境下では凝固してしまう。例えば、制御回路が故障するなどの原因で膨張弁が閉じてしまったり、施工不良が原因で冷媒配管やフィルタなどが詰まったりするなどして、冷媒回路内の低圧圧力が０．５ＭＰａ未満となった場合に、ＣＯ２冷媒は、その一部が凝固して固体のドライアイスとなる。このとき、ドライアイスとなったＣＯ２冷媒が圧縮機に吸い込まれてしまうと、圧縮機を損傷する恐れがある。
【０００４】
本発明の課題は、ＣＯ２冷媒を利用し、高圧圧力が臨界圧力を超える圧力となる冷凍サイクル運転を行う冷凍装置において、圧縮機の損傷を防ぐことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１発明に係る冷凍装置は、ＣＯ２冷媒を利用する冷凍装置であって、圧縮機と、ガスクーラと、膨張機構と、蒸発器とを備える。圧縮機は、ＣＯ２冷媒を圧縮する。ガスクーラは、圧縮機で圧縮されたＣＯ２冷媒を冷却する。膨張機構は、ＣＯ２冷媒を減圧する。蒸発器は、膨張機構で減圧されたＣＯ２冷媒を蒸発させる。圧縮機は、低圧圧力が０．５ＭＰａ未満になると停止する。
【０００６】
ここで、０．５ＭＰａは、ＣＯ２の三重点における圧力である。なお、ここにいう「三重点」とは、固相、液相、および気相の三相が共存する状態である。低圧圧力が低下しすぎると、圧力とともに温度も低下し、圧力が０．５ＭＰａ、かつ、温度が−５６．６℃の三重点の状態になる。この三重点の状態から圧力または温度がさらに下がると、ＣＯ２冷媒の一部は凝固して固体のドライアイスになってしまう。
【０００７】
本発明では、圧縮機は、低圧圧力がＣＯ２冷媒の三重点における圧力である０．５ＭＰａになると停止する。したがって、ＣＯ２冷媒がドライアイスになった場合にも、圧縮機を停止できるため、圧縮機の損傷を防ぐことができる。
【０００８】
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、圧縮機は、低圧圧力が低圧保護圧力未満になると停止する。低圧保護圧力は、０．５ＭＰａ以上０．７ＭＰａ以下の範囲で設定される。
【０００９】
本発明では、低圧保護圧力をＣＯ２冷媒の三重点における圧力（凝固する圧力）である０．５ＭＰａ以上、かつ、ＣＯ２冷媒の正常な冷凍サイクル運転中にはなり得ない圧力である０．７ＭＰａ以下の範囲で設定される。
【００１０】
したがって、ＣＯ２冷媒が凝固しない条件下で圧縮機を停止でき、圧縮機の損傷を防ぐことができる。また、ＣＯ２冷媒の冷凍サイクル運転において、異常に低い圧力になったときのみ圧縮機を停止でき、無駄に圧縮機を停止することなく冷凍装置を運転することができる。
【００１１】
第３発明に係る冷凍装置は、第１発明または第２発明に係る冷凍装置であって、低圧圧力が低圧保護圧力未満になると、圧縮機を停止させる圧力保護スイッチをさらに備える。
【００１２】
本発明では、圧力保護スイッチは、低圧圧力が低圧保護圧力未満になると、圧縮機の電源回路を遮断して圧縮機を停止させる。また、圧力保護スイッチは、他の機器とは独立して作動する。
【００１３】
このため、圧力保護スイッチは、制御回路等に異常が発生した場合であっても、低圧圧力が低圧保護圧力未満になると正常に作動し、圧縮機を停止させることができる。
【００１４】
第４発明に係る冷凍装置は、圧力センサと、制御部とをさらに備える。圧力センサは、圧縮機の吸込側圧力を検出する。制御部は、吸込側圧力が低圧保護圧力未満になると、圧縮機を停止させる。
【００１５】
本発明では、圧力センサにより吸込側圧力を検出し、吸込側圧力が低圧保護圧力未満になると、制御部が圧縮機を停止させる。
【００１６】
したがって、第３発明のような圧力スイッチよりも比較的安価な圧力センサを設けることのみで、吸込側圧力（低圧圧力）が低圧保護圧力未満になった場合に、圧縮機を停止できる。このため、生産コストを削減できる。
【発明の効果】
【００１７】
第１発明に係る冷凍装置では、ＣＯ２冷媒がドライアイスになった場合にも、圧縮機を停止できるため、圧縮機の損傷を防ぐことができる。
【００１８】
第２発明に係る冷凍装置では、ＣＯ２冷媒が凝固しない条件下で圧縮機を停止でき、圧縮機の損傷を防ぐことができる。また、ＣＯ２冷媒の冷凍サイクル運転において、異常に低い圧力になったときのみ圧縮機を停止でき、無駄に圧縮機を停止することなく冷凍装置を運転することができる。
【００１９】
第３発明に係る冷凍装置では、圧力保護スイッチは、制御回路等に異常が発生した場合であっても、低圧圧力が低圧保護圧力未満になると正常に作動し、圧縮機を停止させることができる。
【００２０】
第４発明に係る冷凍装置では、第３発明のような圧力スイッチよりも比較的安価な圧力センサを設けることのみで、吸込側圧力（低圧圧力）が低圧保護圧力未満になった場合に、圧縮機を停止できる。このため、生産コストを削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面に基づいて、本発明に係る空気調和装置の実施形態について説明する。
【００２２】
＜空気調和装置の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る空気調和装置１の概略構成図である。空気調和装置１は、ビル等の室内の冷暖房に使用される装置である。本発明では、冷媒に超臨界冷媒であるＣＯ２冷媒を利用している。空気調和装置１は、主として、１台の熱源ユニットとしての室外ユニット２と、それに接続された利用ユニットとしての室内ユニット３と、室外ユニット２と室内ユニット３とを接続する冷媒連絡配管４とを備えている。冷媒連絡配管４は、液冷媒連絡配管４１とガス冷媒連絡配管４２とから構成される。すなわち、本実施形態の空気調和装置１の冷媒回路１０は、室外ユニット２と、室内ユニット３と、冷媒連絡配管４とが接続されることによって構成されている。
【００２３】
（１）室外ユニット
室外ユニット２は、ビル等の室外に設置されており、冷媒連絡配管４を介して室内ユニット３に接続されており、冷媒回路１０を構成している。
【００２４】
次に、室外ユニット２の構成について説明する。室外ユニット２は、主として、冷媒回路１０の一部を構成する室外側冷媒回路２０を有している。この室外側冷媒回路２０は、主として、圧縮機２１と、四路切換弁Ｖ１と、熱源側熱交換器としての室外熱交換器２３と、膨張機構としての室外膨張弁Ｖ２と、液側閉鎖弁Ｖ３と、ガス側閉鎖弁Ｖ４とを有している。
【００２５】
圧縮機２１は、運転容量を可変することが可能な圧縮機であり、本実施形態において、インバータにより回転数が制御されるモータ２２によって駆動される容積式圧縮機である。本実施形態において、圧縮機２１は、１台のみであるが、これに限定されず、室内ユニットの接続台数等に応じて、２台以上の圧縮機が並列に接続されていても良い。
【００２６】
四路切換弁Ｖ１は、室外熱交換器２３をガスクーラおよび蒸発器として機能させるために設けられた弁である。四路切換弁Ｖ１は、室外熱交換器２３と、圧縮機２１の吸入側と、圧縮機２１の吐出側と、ガス冷媒連絡配管４２とに接続されている。そして、室外熱交換器２３をガスクーラとして機能させる際には、圧縮機２１の吐出側と室外熱交換器２３とを接続するとともに、圧縮機２１の吸入側とガス冷媒連絡配管４２とを接続する（図１の実線の状態）。逆に、室外熱交換器２３を蒸発器として機能させる際には、室外熱交換器２３と圧縮機２１の吸入側とを接続するとともに、圧縮機２１の吐出側とガス冷媒連絡配管４２とを接続する（図１の破線の状態）。
【００２７】
室外熱交換器２３は、ガスクーラまたは蒸発器として機能させることが可能な熱交換器であり、本実施形態において、空気を熱源として冷媒と熱交換するクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器である。室外熱交換器２３は、一方が四路切換弁Ｖ１に接続され、他方が室外膨張弁Ｖ２に接続されている。
【００２８】
室外膨張弁Ｖ２は、室外側冷媒回路２０内を流れる冷媒の圧力や流量等の調節を行うために、室外熱交換器２３と液側閉鎖弁Ｖ３との間に接続された電動膨張弁である。
【００２９】
また、室外ユニット２は、ユニット内に室外空気を吸入して、室外熱交換器２３において冷媒と熱交換させた後に、室外に排出するための送風ファンとしての室外ファン２４を有している。この室外ファン２４は、室外熱交換器２３に供給する空気の風量を可変することが可能なファンであり、本実施形態において、ＤＣファンモータからなるモータ２５によって駆動されるプロペラファン等である。
【００３０】
また、室外ユニット２には、圧縮機２１の吸込側圧力（低圧圧力Ｐｌ）を検出する低圧圧力センサＰ１が設けられている。また、室外ユニット２は、警報などをユーザに報知できる室外ＬＥＤ６１が設けられている（図２参照）。そして、室外ユニット２は、室外ユニット２を構成する各部の動作を制御する室外側制御部２７を有している。そして、室外側制御部２７は、室外ユニット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、メモリ、モータ２２などを制御するインバータ回路等を有しており、後述する室内ユニット３の室内側制御部３４との間で伝送線５１を介して制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。すなわち、室外側制御部２７と室内側制御部３４と各制御部間を接続する伝送線５１とによって、空気調和装置１全体の運転制御を行う制御部５が構成されている。
【００３１】
制御部５は、低圧圧力センサＰ１の検出信号を受けることができるように接続されるとともに、これらの検出信号等に基づいて各種機器２１，２４，３２および弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ５を制御することができるように接続されている。ここで、図２は、空気調和装置１の制御ブロック図である。
【００３２】
（２）室内ユニット
室内ユニット３は、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げ等、または、室内の壁面に壁掛け等により設置されている。室内ユニット３は、冷媒連絡配管４を介して室外ユニット２に接続されており、冷媒回路１０の一部を構成している。
【００３３】
次に、室内ユニット３の構成について説明する。室内ユニット３は、主として、冷媒回路１０の一部を構成する室内側冷媒回路３０を有している。この室内側冷媒回路３０は、主として、利用側熱交換器としての室内熱交換器３１と、膨張機構としての室内膨張弁Ｖ５とを有している。
【００３４】
室内熱交換器３１は、伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能して室内空気を冷却し、暖房運転時には冷媒のガスクーラとして機能して室内空気を加熱する熱交換器である。
【００３５】
室内膨張弁Ｖ５は、室外膨張弁Ｖ２と同様に、室内側冷媒回路３０内を流れる冷媒の圧力や流量等の調節を行うために、室内熱交換器３１の液側に接続された電動膨張弁である。
【００３６】
また、室内ユニット３は、室内空気をユニット内に吸入して、室内熱交換器３１において冷媒と熱交換させた後に、供給空気として室内に供給する送風ファンとしての室内ファン３２を有している。室内ファン３２は、室内熱交換器３１に供給する空気の風量を可変することが可能なファンであり、本実施形態において、ＤＣファンモータからなるモータ３３によって駆動される遠心ファンや多翼ファン等である。
【００３７】
また、室内ユニット３は、警報などをユーザに報知できる室内ＬＥＤ６２が設けられている（図２参照）。また、室内ユニット３は、室内ユニット３を構成する各部の動作を制御する室内側制御部３４を備えている。そして、室内側制御部３４は、室内ユニット３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おり、室内ユニット３を個別に操作するためのリモコン（図示せず）との間で制御信号等のやりとりや、室外ユニット２との間で伝送線５１を介して制御信号等のやりとり等を行うことができるようになっている。
【００３８】
（３）冷媒連絡配管
冷媒連絡配管４は、空気調和装置１をビル等の設置場所に設置する際に、現地にて施工される冷媒配管であり、設置場所や室外ユニット２と室内ユニット３との組み合わせ等の設置条件に応じて種々の長さや管径を有するものが使用される。
【００３９】
＜空気調和装置の動作＞
次に、本実施形態の空気調和装置１の動作について説明する。
【００４０】
本実施形態の空気調和装置１の運転モードとしては、室内ユニット３の冷暖房の負荷に応じて、室内ユニット３の冷房を行う冷房運転と、室内ユニット３の暖房を行う暖房運転とがある。
【００４１】
以下、空気調和装置１の各運転モードにおける動作について説明する。
【００４２】
（１）冷房運転
まず、冷房運転について、図１を用いて説明する。冷房運転時は、室外ユニット２の室外側冷媒回路２０において、四路切換弁Ｖ１が図１の実線で示される状態に切り換えられることによって、室外熱交換器２３がガスクーラとして機能し、かつ、室内熱交換器３１が蒸発器として機能するようになっている。
【００４３】
この冷媒回路１０の状態で、圧縮機２１、室外ファン２４、および室内ファン３２を起動すると、低圧圧力Ｐｌのガス冷媒は、圧縮機２１に吸入されて圧縮されて高圧Ｐｈのガス冷媒となる。高圧Ｐｈに圧縮されたガス冷媒は、室外熱交換器２３に流入する。このとき室外熱交換器２３は、ガスクーラとして機能し室外ファン２４によって供給される室外空気に熱を放出して冷媒を冷却する。そして、室外膨張弁Ｖ２により高圧Ｐｈの状態から低圧圧力Ｐｌまで減圧される。低圧圧力Ｐｌに減圧された冷媒は、気液二相状態の冷媒となって、液側閉鎖弁Ｖ３および液冷媒連絡配管４１を経由して室内ユニット３に送られる。
【００４４】
そして、この室内ユニット３に送られた低圧圧力Ｐｌの気液二相状態の冷媒は、室内膨張弁Ｖ５により流量の制御が行われ、室内熱交換器３１において室内空気と熱交換を行って蒸発して低圧圧力Ｐｌのガス冷媒となる。低圧圧力Ｐｌのガス冷媒は、ガス冷媒連絡配管４２を経由して室外ユニット２に送られ、ガス側閉鎖弁Ｖ４を通じて、再び、圧縮機２１に吸入される。
【００４５】
（２）暖房運転
暖房運転時は、室外ユニット２の室外側冷媒回路２０において、四路切換弁Ｖ１が図１の破線で示される状態に切り換えられることによって、室外熱交換器２３が蒸発器として機能し、かつ、室内熱交換器３１がガスクーラとして機能するようになっている。
【００４６】
この冷媒回路１０の状態で、圧縮機２１、室外ファン２４、および室内ファン３２を起動すると、低圧圧力Ｐｌのガス冷媒は、圧縮機２１に吸入されて圧縮されて高圧圧力Ｐｈのガス冷媒となり、四路切換弁Ｖ１、ガス側閉鎖弁Ｖ４を経由して、ガス冷媒連絡配管４２に送られる。
【００４７】
そして、ガス冷媒連絡配管４２に送られた高圧圧力Ｐｈのガス冷媒は、室内ユニット３に送られる。この室内ユニット３に送られた高圧圧力Ｐｈのガス冷媒は、室内熱交換器３１に送られる。この冷媒は、室内熱交換器３１において、室内空気と熱交換を行って冷却されて高圧圧力Ｐｈの液冷媒となった後、室内膨張弁Ｖ５を通過する際に、室内膨張弁Ｖ５の絞り開度に応じて低圧圧力Ｐｌまで減圧され気液二相状態となる。
【００４８】
そして、気液二相状態となった冷媒は、液冷媒連絡配管４１を経由して室外ユニット２に送られる。この冷媒は、液側閉鎖弁Ｖ３および室外膨張弁Ｖ２を経由して室外熱交換器２３へ流入する。
【００４９】
この冷媒は、室外熱交換器２３において外気と熱交換を行って蒸発して低圧圧力Ｐｌのガス冷媒となる。このとき、室外膨張弁Ｖ２は全開になっている。低圧圧力Ｐｌのガス冷媒は、四路切換弁Ｖ１を経由して、再び、圧縮機２１に吸入される。
【００５０】
（３）低圧圧力保護制御
ＣＯ２冷媒は、三重点における圧力が０．５２ＭＰａ（約０．５ＭＰａ）であり、圧力が０．５２ＭＰａ未満の環境下では凝固してしまう。したがって、例えば、制御回路が故障するなどの原因で冷媒回路１０中の各種弁（室外膨張弁Ｖ２および室内膨張弁Ｖ５）が閉じてしまったり、施工不良が原因で冷媒回路１０中の冷媒配管やサクションフィルタなどが詰まったりするなどして、冷媒回路１０内の低圧圧力Ｐｌが０．５２ＭＰａ未満となると、ＣＯ２冷媒は、一部が凝固して固体のドライアイスになる。このとき、ドライアイスとなったＣＯ２冷媒が圧縮機２１に吸い込まれてしまうと、圧縮機２１が損傷する恐れがある。本実施形態の空気調和装置１においては、低圧圧力Ｐｌが０．５２ＭＰａ未満にならないように、低圧圧力保護制御を行っている。次に、この低圧圧力保護制御の処理の流れについて、図３のフローチャートにより説明する。
【００５１】
低圧圧力保護制御では、まず、ステップＳ１において、圧縮機２１が駆動中であるか否かを判定する。ステップＳ１で、圧縮機２１が駆動中と判定される場合にはステップＳ２へ移行し、圧縮機２１が停止中と判定される場合にはステップＳ１へ移行する。次に、ステップＳ２では、低圧圧力Ｐｌが低圧保護圧力として設定されている０．５２ＭＰａ未満か否かを判定する。この際に、低圧圧力Ｐｌは、室外ユニット２に設けられた低圧圧力センサＰ１により圧縮機２１の吸込側圧力の検出が行われており、低圧圧力センサＰ１により検出された吸込側圧力が０．５２ＭＰａ未満であるか否かを判定している。ステップＳ２で、低圧圧力Ｐｌが０．５２ＭＰａ未満の場合にはステップＳ３へ移行し、低圧圧力Ｐｌが０．５２ＭＰａ以上の場合にはステップＳ２へ移行する。そして、ステップＳ３では、低圧圧力Ｐｌが０．５２ＭＰａ未満でありＣＯ２冷媒の一部は凝固してドライアイスになっている恐れがあるため、圧縮機２１の保護の観点から圧縮機２１を停止させる。ステップＳ３が終了すると、ステップＳ４へ移行する。ステップＳ４では、圧縮機２１が保護停止されたことをユーザ等に報知するために、室外ＬＥＤ６１および室内ＬＥＤ６２を点灯させる。ステップＳ４が終了すると、低圧圧力保護制御を終了する。
【００５２】
＜超臨界冷凍サイクル＞
次にこの空気調和装置１における冷凍サイクルについて説明する。図４は、超臨界条件下における冷凍サイクルをｐ−ｈ線図（モリエル線図）により示している。図４のＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤは、冷房運転の場合の、図１におけるそれぞれの点に対応した冷媒の状態を表している。また、図４の括弧書きのＡ、Ｆ、Ｅ、およびＤは、暖房運転の場合の、図１におけるそれぞれの点に対応した冷媒の状態を表している。
【００５３】
この冷媒回路１０では、冷媒は、圧縮機２１により圧縮されて高温かつ高圧圧力Ｐｈになる（Ａ→Ｂ）。このとき、冷媒であるＣＯ２は気体から超臨界状態となる。ここにいう「超臨界状態」とは、臨界点Ｋ以上の温度および圧力下における物質の状態であり、気体の拡散性と液体の溶解性とを併せ持っている状態のことである。超臨界状態とは、図４において、臨界温度等温線Ｔｋの右側で、かつ、臨界圧力Ｐｋ以上の領域における冷媒の状態である。なお、冷媒（物質）が超臨界状態になると、気相と液相との区別が無くなる。なお、ここにいう「気相」とは、飽和蒸気線Ｓｖより右側で、かつ、臨界圧力Ｐｋ以下の領域における冷媒の状態である。また、「液相」とは、飽和液線Ｓｌより左側で、かつ、臨界温度等温線Ｔｋよりも左側の領域における冷媒の状態である。そして、圧縮機２１により圧縮されて高温かつ高圧圧力Ｐｈの超臨界状態となった冷媒は、ガスクーラとして機能している室外熱交換器２３により放熱されて低温かつ高圧圧力Ｐｈの冷媒となる（Ｂ→Ｃ）。このとき、冷媒は、超臨界状態にあるため、室外熱交換器２３内部において顕熱変化（温度変化）を伴って作動している。そして、室外熱交換器２３において放熱した冷媒は、室外膨張弁Ｖ２が開放されることにより膨張して、圧力が高圧圧力Ｐｈから低圧圧力Ｐｌへと減圧される（Ｃ→Ｄ）。そして、室外膨張弁Ｖ２により減圧された冷媒は、蒸発器として機能する室内熱交換器３１において熱を吸収し、蒸発して圧縮機２１へ戻る（Ｄ→Ａ）。
【００５４】
＜特徴＞
（１）
本実施形態の空気調和装置１では、ＣＯ２冷媒を利用しており、例えば、制御回路が故障するなどの原因で冷媒回路１０中の各種弁（室外膨張弁Ｖ２および室内膨張弁Ｖ５）が閉じてしまったり、施工不良が原因で冷媒回路１０中の冷媒配管やサクションフィルタなどが詰まったりするなどして、低圧圧力が低下しすぎて、０．５２ＭＰａ未満になる恐れがある。ＣＯ２冷媒は、圧力が０．５２ＭＰａ未満になると凝固してドライアイスになり、圧縮機２１を損傷させてしまう可能性がある。この空気調和装置１では、冷凍サイクル運転における低圧圧力Ｐｌが低下しすぎないように低圧保護圧力が設定される。そして、低圧保護圧力をＣＯ２の三重点における圧力である０．５２ＭＰａとし、低圧圧力Ｐｌが０．５２ＭＰａ未満になると圧縮機２１の運転を停止させる。
【００５５】
したがって、ＣＯ２冷媒がドライアイスになった場合にも、圧縮機２１を停止できるため、圧縮機２１の損傷を防ぐことができる。
【００５６】
（２）
本実施形態の空気調和装置１では、低圧圧力センサＰ１により低圧圧力Ｐｌを検出し、低圧圧力Ｐｌが低圧保護圧力である０．５２ＭＰａ未満になると、制御部５により圧縮機２１を停止させる。
【００５７】
したがって、例えば、圧力スイッチのような装置を設けずに、比較的安価な低圧圧力センサＰ１を設けることのみで、低圧圧力Ｐｌが０．５２ＭＰａ未満になった場合に、圧縮機２１を停止させることができる。このため、生産コストを削減できる。
【００５８】
＜変形例＞
（１）
上記実施形態では、低圧保護圧力は０．５２ＭＰａと設定されているが、これに限らず、ＣＯ２冷媒の三重点における圧力以上０．７ＭＰａ以下の範囲であればどの値に設定しても構わない。
【００５９】
ここで、０．７ＭＰａは、ＣＯ２冷媒の正常な冷凍サイクル運転における低圧圧力ではなり得ない圧力である。したがって、ＣＯ２冷媒が凝固しない条件下で圧縮機２１を停止でき、圧縮機２１の損傷を防ぐことができる。また、ＣＯ２冷媒の冷凍サイクル運転において、異常に低い圧力になったときのみ圧縮機２１を停止でき、無駄に圧縮機２１を停止することなく運転を行うことができる。
【００６０】
（２）
上記実施形態では、低圧圧力センサＰ１が検出する低圧圧力Ｐｌが０．５２ＭＰａ未満の場合に制御部５が圧縮機２１を停止させているが、これに限らず、低圧圧力Ｐｌが０．５２ＭＰａ未満になると圧縮機２１の電源回路を遮断できる低圧圧力保護スイッチＳＷ１を設けて、低圧圧力Ｐｌが０．５２ＭＰａ未満の場合に圧縮機２１を停止させても構わない（図４参照）。低圧圧力保護スイッチＳＷ１は、他の機器とは独立して作動する。このため、制御回路等に異常が発生した場合であっても、低圧圧力Ｐｌが０．５２ＭＰａ未満になると正常に作動し、圧縮機２１を停止させることができる。
【００６１】
（３）
上記実施形態では、室外ユニット２に室内ユニット３が冷媒連絡管４を介して接続されたセパレート型の空気調和装置１に本発明を適用しているが、これに限らず、種々の冷凍装置に本発明を適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明に係る冷凍装置は、圧縮機の損傷を防ぐことができ、高圧圧力が冷媒の臨界圧力を超える圧力となる冷凍サイクル運転を行う冷凍装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係る冷凍装置の一実施形態としての空気調和装置の概略構成図。
【図２】空気調和装置の制御ブロック図。
【図３】低圧圧力保護制御の処理の流れを表すフローチャート図。
【図４】超臨界冷凍サイクルのｐ−ｈ線図（モリエル線図）。
【図５】変形例（２）に係る空気調和装置の概略構成図。
【符号の説明】
【００６４】
１，１ａ    空気調和装置（冷凍装置）
５          制御部
２１          圧縮機
２３          室外熱交換器（ガスクーラ）
３１          室内熱交換器（ガスクーラ）
ＳＷ１        低圧圧力保護スイッチ（圧力保護スイッチ）
Ｐ１          低圧圧力センサ（圧力センサ）
Ｖ２          室外膨張弁（膨張機構）
Ｖ５          室内膨張弁（膨張機構）
【図１】
2008164227.tif 000003
【図２】
2008164227.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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