(57)【要約】【課題】二段圧縮機に戻る冷媒の量が不必要に増大するのを避け、かつ二段圧縮機の稼働と停止の繰り返しを抑制できる冷凍装置を得ることを目的とする。【解決手段】ガスクーラ３０を経て流入する冷媒を、ガスクーラ３０を経た後に、膨張弁３５を介して減圧させた冷媒により過冷却させる中間熱交換器４０とを備えた冷凍装置Ｒにおいて、二段圧縮機１１の電動機１９の回転数を制御する回転数制御手段Ｃと、二段圧縮機１１の低段側吸入口１５に吸入される冷媒の圧力を検知する低圧検知センサ４８と、中間熱交換器４０の過冷却度を調節するために、膨張弁３５の弁開度を制御する制御手段Ｃとを備え、制御手段Ｃは、低圧検知センサ４８の検知値が、制御目標値の下限値より小さい所定の閾値以下であり、かつ電動機１９の回転数が、所定の低回転数域にある場合に、中間熱交換器の過冷却度の目標値にかかわらず、膨張弁３５の弁開度を縮小させる。【選択図】図１
2013164251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二段圧縮機と、前記二段圧縮機の一段目の冷媒吐出部に入口が接続され、前記二段圧縮機の二段目の冷媒吸入部に出口が接続されたインタークーラと、前記二段圧縮機の二段目の冷媒吐出部に入口が接続されるガスクーラと、前記ガスクーラの出口に接続され、前記ガスクーラを経て流入する冷媒を、前記ガスクーラを経た後に、膨張弁を介して減圧させた冷媒により過冷却させる中間熱交換器とを備えた冷凍装置において、
前記二段圧縮機を駆動する電動機の回転数を制御する回転数制御手段と、前記二段圧縮機の一段目の冷媒吸入部に吸入される冷媒の圧力を検知する低圧検知センサと、前記中間熱交換器の過冷却度を調節するために、前記膨張弁の弁開度を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記低圧検知センサの検知値が、制御目標値の下限値より小さい所定の閾値以下であり、かつ前記二段圧縮機の電動機の回転数が、所定の低回転数域にある場合に、前記中間熱交換器の過冷却度の目標値にかかわらず、前記膨張弁の弁開度を縮小させる機能を備えていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
前記中間熱交換器の過冷却度の目標値が外気温度に応じて変更されることを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記中間熱交換器の過冷却度の目標値が一定であることを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記二段圧縮機の二段目の冷媒吐出部から吐出される冷媒の温度と、前記ガスクーラの出口での冷媒の温度との差が所定の閾値以下である場合に、前記中間熱交換器の過冷却度の目標値にかかわらず、前記膨張弁の弁開度を縮小させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二段圧縮機と、ガスクーラと、絞り手段と、蒸発器とを冷媒回路に含む冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
二段圧縮機と、二段圧縮機の一段目から吐出される冷媒を冷やすインタークーラと、二段圧縮機の二段目から吐出される冷媒を冷やすガスクーラと、ガスクーラの出口に接続された中間熱交換器と、中間熱交換器により冷却された冷媒が流れ込む蒸発器と、膨張弁の弁開度を制御する制御手段とを有する冷凍装置が、従来より知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
中間熱交換器は、ガスクーラを経て流入される一方の冷媒を、ガスクーラを経て、さらに膨張弁で減圧させた後に流入される他方の冷媒により冷却している。また、減圧された後に中間交換器を通過した他方の冷媒は、二段圧縮機の二段目に戻される構成となっている。さらに、制御手段は、外気の温度に関係なく設定される過冷却度の所定の目標値に応じて、一方の冷媒が中間熱交換器で冷却されるように、膨張弁の弁開度を制御するようになっている。蒸発器側に流れる冷媒は、十分な過冷却度で冷却されるため、冷凍装置の冷却効率の改善が図られていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１３７５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の冷凍装置では、二段圧縮機に吸入される低圧側の冷媒の圧力の目標範囲が予め設定されて、当該範囲に収まるように、制御手段が、二段圧縮機の駆動制御を行っている。ここで、例えば、外気温が低い状況下では、中間熱交換器で過冷却度をとった冷媒を蒸発器に供給し続けると、蒸発器では、必要以上の冷却性能が発揮され、蒸発器から放出される低圧冷媒の圧力が下がる。低圧冷媒の圧力を上げたい場合には、二段圧縮機に吸入される低圧冷媒の圧縮能力を下げればよい。しかしながら、目標範囲を下回った低圧冷媒の圧力を上げるため、二段圧縮機の冷媒圧縮能力を最大限に落としても、低圧側の冷媒の圧力を上げて、目標とする範囲に戻すことができない場合がある。このとき、蒸発器での冷却性能が、必要以上に発揮されて、低圧冷媒の圧力が過剰に低下したままとなる。
【０００６】
このような状況下、低圧冷媒の圧力を、目標範囲に収めるためには、二段圧縮機の稼働と停止を繰り返すことが必要となっていた。しかし、この場合、二段圧縮機の稼働と停止に起因して開閉動作を行う必要のある膨張弁などの機器への負担が増大してしまう。さらに、中間熱交換器での冷媒の過冷却度を確保する必要がないにも関わらず、目標とする過冷却度を確保するべく、膨張弁の弁開度を開けているので、二段圧縮機の二段目に戻る冷媒の量が、不必要に増大する。このため、二段圧縮機の仕事量が、不必要に増大してしまう。
【０００７】
この発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、二段圧縮機に戻る冷媒の量が不必要に増大するのを避け、かつ二段圧縮機の稼働と停止の繰り返しを抑制できる冷凍装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、二段圧縮機と、前記二段圧縮機の一段目の冷媒吐出部に入口が接続され、前記二段圧縮機の二段目の冷媒吸入部に出口が接続されたインタークーラと、前記二段圧縮機の二段目の冷媒吐出部に入口が接続されるガスクーラと、前記ガスクーラの出口に接続され、前記ガスクーラを経て流入する冷媒を、前記ガスクーラを経た後に、膨張弁を介して減圧させた冷媒により過冷却させる中間熱交換器とを備えた冷凍装置において、前記二段圧縮機を駆動する電動機の回転数を制御する回転数制御手段と、前記二段圧縮機の一段目の冷媒吸入部に吸入される冷媒の圧力を検知する低圧検知センサと、前記中間熱交換器の過冷却度を調節するために、前記膨張弁の弁開度を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記低圧検知センサの検知値が、制御目標値の下限値より小さい所定の閾値以下であり、かつ前記二段圧縮機の電動機の回転数が、所定の低回転数域にある場合に、前記中間熱交換器の過冷却度の目標値にかかわらず、前記膨張弁の弁開度を縮小させる機能を備えている。
【０００９】
また、本発明は、前記冷凍装置において、前記中間熱交換器の過冷却度の目標値が外気温度に応じて変更されることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、前記冷凍装置において、前記中間熱交換器の過冷却度の目標値が一定であることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、前記冷凍装置において、前記制御手段は、前記二段圧縮機の二段目の冷媒吐出部から吐出される冷媒の温度と、前記ガスクーラの出口での冷媒の温度との差が所定の閾値以下である場合に、前記中間熱交換器の過冷却度の目標値にかかわらず、前記膨張弁の弁開度を縮小させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の冷凍装置によれば、二段圧縮機１１に接続される蒸発器からの冷媒の圧力が過剰に低下したときには、中間熱交換器での過冷却度が過剰に取られているものとみなして、中間熱交換器への冷媒を減圧する膨張弁３５の弁解度を縮小して、中間熱交換器での過冷却度を自動的に下げることができる。即ち、中間熱交換器での過冷却度が過剰となることが抑制されるので、中間圧領域に戻される冷媒量が、不必要に増大することができる。また、中間熱交換器から冷媒を供給される冷却ユニットでの冷却性能が過剰になることもなくなるので、二段圧縮機の稼働と停止により行う必要がなくなる。これにより、二段圧縮機の稼働と停止に連動して動作する冷凍装置の各機器の負担を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る冷却ユニットを有する冷凍装置の冷媒回路図である。
【図２】冷凍装置のシステム構成図である。
【図３】通常時の膨張弁の弁開度の制御を説明するフロー図である。
【図４】外気温度に応じた過冷却度の目標値の例を説明する図である。
【図５】目標値設定データの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施形態に係る冷凍装置の冷媒回路図、図２は冷凍装置のシステム構成図である。
図１において、本実施形態における冷凍装置Ｒは、冷凍機ユニット２と、蒸発器８２を有する冷却ユニットとしてのショーケースユニット８０と、制御手段Ｃとを備え、冷凍機ユニット２とショーケースユニット８０とが、冷媒管７及び９により連結されて所定の冷媒回路１が構成される。
この冷媒回路１によりなされる冷凍サイクルでは、高圧側の冷媒圧力（高圧圧力）がその臨界圧力以上（超臨界）となる二酸化炭素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。
【００１５】
制御手段Ｃは、汎用のマイクロコンピュータにより構成される。
制御手段Ｃは、後述する目標値設定データを記憶する記憶部Ｃ１を有している。
冷凍機ユニット２は、二段圧縮機１１、インタークーラ２０、ガスクーラ３０、及び中間熱交換器４０を備えている。
また、冷凍機ユニット２は、必要に応じて、冷媒回路１から回収した冷媒を溜めたり、冷媒回路１に冷媒を戻したりするための冷媒量調整タンク６０を備えている。
二段圧縮機１１は、内部中間圧型多段圧縮式ロータリ圧縮機であり、鋼板から成る円筒状の密閉容器１２と、この密閉容器１２の内部空間に配置収納された電動機１９と、電動機１９によりそれぞれ回転駆動される第１回転圧縮要素１３及び第２回転圧縮要素１４とを有している。本実施形態では、電動機１９の回転数（回転速度）は、回転数制御手段を兼ねる制御手段Ｃの制御のもと、インバータ制御により制御される。インバータ制御に用いられる交流電力の運転周波数は、３５Ｈｚ〜７０Ｈｚの間で変更可能となっている。
電動機１９の回転数の変更制御により、第１回転圧縮要素１３及び第２回転圧縮要素１４の回転数を制御することが可能になっている。
なお、第１回転圧縮要素１３は、第２回転圧縮要素１４より低圧側で用いられる。第１回転圧縮要素１３が、二段圧縮機１１における一段目の圧縮機を構成し、第２回転圧縮要素１４が、二段圧縮機１１における二段目の圧縮機を構成する。
【００１６】
密閉容器１２には、第１回転圧縮要素１３への冷媒の吸入部となる低段側吸入口１５、第１回転圧縮要素１３からの冷媒の吐出部となる低段側吐出口１６、第２回転圧縮要素１４への冷媒の吸入部となる高段側吸入口１７、及び第２回転圧縮要素１４からの冷媒の吐出部となる高段側吐出口１８が形成されている。
また、二段圧縮機１１の低段側吐出口１６とインタークーラ２０の入口とが、中間圧吐出管６１を介して接続されている。また、インタークーラ２０の出口と高段側吸入口１７とが、中間圧吸入管６２を介して接続されている。また、高段側吐出口１８とガスクーラ３０の入口とが、高圧冷媒管６３を介して接続されている。また、中間熱交換器４０は、第１流路４０Ａ及び第２流路４０Ｂを有している。そして、ガスクーラ３０の出口と中間熱交換器４０の第１流路４０Ａの一端とが、高圧冷媒管６４を介して接続されている。第１流路４０Ａの他端（出口）は、冷媒管７を介してショーケースユニット８０に接続されている。
【００１７】
第１流路４０Ａの出口側に位置する冷媒管７の部位には、ストレーナ８が設けられている。また、冷媒管７の所定部と第２流路４０Ｂの一端とが、第１スプリット冷媒管６５により接続されている。これにより、冷媒管７から分岐して、第２流路４０Ｂの一端に至る冷媒流路が構成されている。また、第１スプリット冷媒管６５には、膨張弁３５が設けられている。
また、インタークーラ２０から高段側吸入口１７に戻る冷媒流路と、第２流路４０Ｂの他端とが、第２スプリット冷媒管６６により接続されている。第１スプリット冷媒管６５及び第２スプリット冷媒管６６により、冷媒管７から分岐され、中間熱交換器４０の第２流路４０Ｂを介してインタークーラ２０の出口側の冷媒流路に至る補助冷媒回路が形成される。
【００１８】
冷媒管７と冷媒量調整タンク６０の上部とが、第１連通路７１（第１連通冷媒管）を介して接続されている。また、第１連通路７１には、第１弁装置としての回収用膨張弁７２が設けられている。回収用膨張弁７２を開くことで、冷媒管７を流れる高圧の冷媒を、冷媒量調整タンク６０に回収可能になっている。
また、膨張弁３５から第２流路４０Ｂに至る第１スプリット冷媒管６５の部位と冷媒量調整タンク６０内の下部とが、第２連通路７３（第２連通冷媒管）を介して接続されている。第２連通路７３には、電磁弁７５、及び絞り機能を有するキャピラリーチューブ７６を有する第２弁装置７４が設けられている。なお、第２弁装置７４は、膨張弁により構成してもよい。
【００１９】
また、冷媒回路１の中間圧領域と、冷媒量調整タンク６０内上部とが、第３連通路（第３連通冷媒管）７７により接続されている。中間圧領域は、二段圧縮機１１の低段側吐出口１６からインタークーラ２０を介して二段圧縮機１１の高段側吸入部２６に至る領域である。本実施の形態においては、中間圧吸入管６２の所定部と、冷媒量調整タンク６０内上部とが第３連通路７７を介して接続されている。また、第３連通路７７には、第３弁装置としての電磁弁７８が設けられている。
【００２０】
また、冷媒回路１の中間圧領域と低圧側とが、バイパス連通路（バイパス管）５４を介して接続されている。より詳しくは、第３連通路７７と、蒸発器８２の出口から放出される冷媒が流れる冷媒管９とが、バイパス連通路５４を介して接続されている。また、バイパス連通路５４には、電磁弁５５が設けられている。
ここで、ガスクーラ３０とインタークーラ２０とは、同一の風路４１に配置され、当該ガスクーラ３０とインタークーラ２０とを空冷する送風機４２が配設されている。
【００２１】
また、高圧圧力センサ（高圧圧力検出手段）４３が、ガスクーラ３０の出口に設けられ、第２回転圧縮要素１４から吐出された高圧冷媒の圧力を検出する。
また、吐出温度センサ（吐出温度検出手段）４４が、二段圧縮機１１の高段側吐出口１８近傍に位置する高圧冷媒管６３に設けられ、第２回転圧縮要素１４から吐出された冷媒の吐出温度を検出する。
また、ユニット出口側圧力センサ（ユニット出口側圧力検出手段）４５が、冷媒管７から分岐した第１連通路７１に設けられ、冷媒管７を流れる高圧冷媒の圧力を検出する。
また、中間圧圧力センサ（中間圧圧力検出手段）４６が、インタークーラ２０の出口側に位置する中間圧吸入管６２の部位に設けられ、冷媒回路１の中間圧領域を流れる冷媒の圧力を検出する。なお、第２流路４０Ｂの出口とインタークーラ２０の出口とで、冷媒の圧力は同等である。さらに、スプリット出口温度センサ４７が、第２流路４０Ｂの出口側に位置する第２スプリット冷媒管６６の部位に設けられ、冷媒回路１の中間圧領域を流れる冷媒の温度を検出する。
【００２２】
また、低圧検知センサ４８が、冷媒管９に接続されるバイパス連通路５４に設けられて、蒸発器８２から二段圧縮機１１の低段側吸入口１５に吸い込まれる低圧冷媒の圧力を検出する。
また、ガスクーラ出口温度センサ（ガスクーラ出口温度検出手段）４９が、ガスクーラ３０の出口側に位置する高圧冷媒管６４の部位に設けられ、当該ガスクーラ３０を出た冷媒の温度（ＧＣＴ）を検出する。
また、ユニット出口温度センサ（ユニット出口温度検出手段）５０が、冷媒管７に設けられて、冷凍機ユニット２からショーケースユニット８０に供給される冷媒の温度、言い換えれば、中間熱交換器４０の第１流路４０Ａから放出される冷媒の温度（ＬＴ）を検出する。
また、ユニット入口温度センサ（入口温度検出手段）５１が、冷媒管９に設けられ、ショーケースユニット８０から冷凍機ユニット２に導入される冷媒の温度、言い換えれば、第１回転圧縮要素１３に吸い込まれる冷媒の温度を検出する。
また、風路４１には、外気温センサ（外気温度検出手段）５２が設けられ、冷凍機ユニット２の配設箇所の外気温度を検出する。
また、中間圧吐出温度センサ５３が、中間圧吐出管６１に設けられ、第１回転圧縮要素１３から吐出された冷媒の吐出温度を検出する。
【００２３】
ショーケースユニット８０は、例えば、店舗内に設置され、冷媒管７及び冷媒管９に接続される。ショーケースユニット８０は、冷媒管７に接続される絞り手段としての冷却ユニット側膨張弁８１と、冷媒管７に冷却ユニット側膨張弁８１を介して入口を接続される蒸発器８２とを備えている。また、蒸発器８２の出口は、冷媒管９の一端に接続される。また、ショーケースユニット８０には、蒸発器８２に送風する図示しない冷気循環用送風機が設けられている。そして、冷媒管９の他端が、低段側吸入口１５に接続されている。なお、冷媒管９には、逆止弁２７やストレーナ２８が設けられている。これにより、冷媒回路１においては、蒸発器８２、第１回転圧縮要素１３、インタークーラ２０、第２回転圧縮要素１４、ガスクーラ３０、及び中間熱交換器４０を経由しつつ循環する冷媒主回路が形成される。
【００２４】
次いで、冷凍装置Ｒのシステム構成について説明する。
制御手段Ｃには、図２に示すように二段圧縮機１１の電動機１９に接続され、制御手段Ｃは、電動機１９の駆動制御を行うとともに、その運転周波数を検出（取得）可能になっている。
また、制御手段Ｃは、送風機４２のファンモータ４２Ｍと接続され、ファンモータ４２Ｍの駆動を制御可能になっている。
また、制御手段Ｃには、高圧圧力センサ（高圧圧力検出手段）４３、吐出温度センサ４４、ユニット出口側圧力センサ４５、中間圧圧力センサ４６、スプリット出口温度センサ４７、低圧検知センサ４８、ガスクーラ出口温度センサ４９、ユニット出口温度センサ５０、及びユニット入口温度センサ５１が接続され、制御手段Ｃは、これらのセンサの出力を認識する。
また、制御手段Ｃは、膨張弁３５、電磁弁５５、回収用膨張弁７２、電磁弁７５、及び電磁弁７８に接続され、これらの弁の開閉を制御可能になっている。
【００２５】
次いで、冷凍装置Ｒにおける冷媒の流れについて説明する。
第１回転圧縮要素１３は、冷媒管９を介して冷媒回路１の低圧側から吸い込まれる低圧冷媒を圧縮して中間圧まで昇圧して吐出する。第１回転圧縮要素１３から吐出された冷媒は、中間圧吐出管６１を介してインタークーラ２０に流入され、インタークーラ２０で空冷される。インタークーラ２０を経た冷媒は、中間圧吸入管６２を介して高段側吸入口１７から第２回転圧縮要素１４に吸い込まれる。第２回転圧縮要素１４は、吸い込んだ中間圧の冷媒を圧縮して高圧に昇圧して、高段側吐出口１８から吐出する。
【００２６】
高段側吐出口１８から吐出された高圧の冷媒は、高圧冷媒管６３を介してガスクーラ３０に流入され、ガスクーラ３０で空冷される。ガスクーラ３０の出口から吐出される冷媒流は、中間熱交換器４０の高圧冷媒管６４を介して第１流路４０Ａに向かうものと、第１スプリット冷媒管６５を介して第２流路４０Ｂに向かうものとに分流される。
中間熱交換器４０において、第１流路４０Ａを経た冷媒は、冷媒管７を介して冷却ユニット側膨張弁８１に流入されて減圧される。減圧された冷媒は、蒸発器８２で蒸発されたのち、冷媒管９を介して第１回転圧縮要素１３に戻る。
【００２７】
さらに、冷凍装置Ｒの冷媒回路には、中間熱交換器４０を利用した以下に説明するスプリットサイクルが形成されている。
スプリットサイクルは、高圧側冷媒流路から分流して膨張弁３５により減圧させた冷媒に、適宜冷媒量調整タンク６０から第３連通路７７を介して合流させた冷媒と、ガスクーラ３０からの冷媒とを熱交換させるサイクルである。膨張弁３５の弁開度を制御することで、中間熱交換器４０での過冷却度が調節することが可能になる。なお、高圧側冷媒流路は、ガスクーラ３０から中間熱交換器４０を介してショーケースユニット８０の蒸発器８２に至る冷媒流路である。高段側吸入口１７から第２回転圧縮要素１４に吸い込まれた中間圧（ＭＰ）の冷媒ガスは、当該第２回転圧縮要素１４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１２ＭＰａ程の超臨界圧力）の冷媒ガスとなっている。即ち、超臨界圧力となった高圧の冷媒が、高圧側冷媒流路を流れている。
【００２８】
また、前述したように、高圧側冷媒流路を構成する冷媒管７には、冷媒管７内の冷媒を回収可能に冷媒量調整タンク６０が接続されている。冷媒量調整タンク６０に回収された冷媒は、冷媒量調整タンク６０の下部にたまる。冷媒の回収動作についての詳細は後述する。
ガスクーラ３０の出口から吐出されて、第１スプリット冷媒管６５に流れ込んだ冷媒は、制御手段Ｃの制御のもと、膨張弁３５により適宜膨張された後に、第２流路４０Ｂに向かう。また、第２連通路７３を開閉する電磁弁７５が開いている場合には、冷媒量調整タンク６０からの冷媒が、キャピラリーチューブ７６にて膨張した後、第１スプリット冷媒管６５を流れる冷媒と合流されたのち、第２流路４０Ｂに流入される。
そして第１流路４０Ａを流れる冷媒と第２流路４０Ｂを流れる冷媒との間で熱交換が行われ、第２流路４０Ｂを流れた冷媒は、第２スプリット冷媒管６６を流れて中間圧領域に戻される。
【００２９】
以上のようなスプリットサイクルでは、中間熱交換器４０の第１流路４０Ａを流れる冷媒と、第２流路４０Ｂを流れる冷媒との間で熱交換が行われる際、第１流路４０Ａの冷媒が第２流路４０Ｂの冷媒により十分に冷やされる。これにより、ショーケースユニット８０では、蒸発器８２により冷却する空間の冷却性能が高められる。
また、第２流路４０Ｂの他端は、インタークーラ２０から高段側吸入口１７に戻る冷媒流路に合流する。このため、インタークーラ２０における圧力損失を防止しつつ、円滑に中間熱交換器４０から出た冷媒流を冷媒主回路の中間圧領域に合流させることが可能となる。
【００３０】
次いで、制御手段（制御手段）Ｃによる冷凍機ユニット２の制御について説明する。
まず、二段圧縮機１１の運転周波数制御について説明する。
制御手段Ｃの記憶部Ｃ１には、第１回転圧縮要素１３へ吸い込まれる低圧冷媒の圧力の目標範囲が、ショーケースユニット８０での目標設定温度に応じて、予め格納されている。本実施の形態では、例えば、ショーケースユニット８０での目標設定温度が、Ｔｄ℃±２℃の範囲に設定されており、低圧冷媒の圧力の目標範囲は、ＰａＭＰａ〜ＰｂＭＰａとなっている。低圧冷媒の目標範囲は、外気温が高い場合でも、設定した圧力の目標範囲内に、ショーケースユニット８０の蒸発器８２から放出された冷媒の圧力が入っていれば、ショーケースユニット８０の仕様で要求される冷却性能が満足しているとみなせるものとして設定される。
【００３１】
ここで、低圧冷媒の圧力が、目標範囲の下限値より低い場合には、ショーケースユニット８０での冷却性能が、必要以上に発揮されていることを意味している。制御手段Ｃは、低圧検知センサ４８を監視し、低圧冷媒の圧力が、目標範囲の下限値より低い場合には、二段圧縮機１１の運転周波数を所定量だけ低下させる制御を繰り返す。また、低圧冷媒の圧力が、目標範囲の上限値より高い場合には、ショーケースユニット８０での冷却性能が、足りないことを意味している。制御手段Ｃは、低圧検知センサ４８を監視し、低圧冷媒の圧力が、目標範囲の上限値より高い場合には、二段圧縮機１１の運転周波数を所定量だけ増大させる制御を繰り返す。これにより、低圧の冷媒圧力が、目標範囲に収まる方向に変化する。
【００３２】
制御手段Ｃは、膨張弁３５の弁開度を、ステップモータによって調整することが可能になっている。
以下、通常時の膨張弁３５の弁開度の制御について説明する。
図３は通常時の膨張弁の弁開度の制御を説明するフロー図、図４は外気温度の値に対して、過冷却度の目標値を一義的に対応づけた目標値設定データの一例を説明する図である。
制御手段Ｃは、外気温センサ５２の出力を参照して、外気温度Ｔを取得するとともに、記憶部Ｃ１の目標値設定データを参照し、中間熱交換器４０の過冷却度の目標値ΔＫａを、外気温度Ｔに応じて変更（設定）する（Ｓ１０１）。
【００３３】
目標値設定データは、外気温度Ｔの値に対して、過冷却度の目標値ΔＫａを一義的に対応づけるものである。例えば、図４の実線で示されるように、過冷却度の目標値ΔＫａは、外気温度Ｔが０℃以下の場合は、Ａｏ℃（例えば、５℃程度）で一定とし、外気温度Ｔが０℃から上昇するのに比例して増大するように、外気温度Ｔと過冷却度の目標値ΔＫａとが対応付られている。例えば、外気温度Ｔが２０℃のときの目標値ΔＫａを１０℃、外気温度Ｔが４０℃のときの目標値ΔＫａを２０℃としている。
なお、目標値設定データは、このものに限定されず、例えば、図４の破線で示されるように、外気温度Ｔの変動領域内のすべての値と過冷却度の目標値ΔＫａとが比例関係で対応づけして構成されるものでもよい。このとき、比例係数は正の値として設定される。このように、目標値ΔＫａは、高い外気温度に対しては、大きな値となり、低い外気温度に対しては小さな値となるように設定している。
次いで、制御手段Ｃは、ユニット出口温度センサ５０が検出する冷媒温度（ＬＴ）及びガスクーラ出口温度センサ４９が検出した冷媒温度（ＧＣＴ）から、中間熱交換器４０の実際の過冷却度ΔＫｂ（ＧＣＴ−ＬＴ）を演算する（Ｓ１０２）。
【００３４】
制御手段Ｃは、中間熱交換器４０での実際の過冷却度ΔＫｂが、弁拡大指標値（＝目標値ΔＫａ＋所定値α）より大きいか否かを判断する（Ｓ１０３）。αは、実際の過冷却度ΔＫｂと目標値ΔＫａとが異なる場合でも、ΔＫｂとΔＫａとの差が、α以内であれば、ショーケースユニット８０での冷却温度が、目標値ΔＫａに一致しているときと比較して大きく変動されない範囲で適宜設定される。
【００３５】
制御手段Ｃは、実際の過冷却度ΔＫｂが、弁拡大指標値より大きい場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、中間熱交換器４０での過冷却度が十分であるとみなして膨張弁３５の弁開度を所定量縮小させ（Ｓ１０４）、Ｓ１０１に戻る。また、制御手段Ｃは、実際の過冷却度ΔＫｂが、弁拡大指標値より小さい場合（Ｓ１０３：ＮＯ）には、実際の過冷却度ΔＫｂが、弁縮小指標値（＝ΔＫｂ−α）より小さいか否かを判断する（Ｓ１０５）。
制御手段Ｃは、実際の過冷却度ΔＫｂが、弁縮小指標値より小さい場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、中間熱交換器４０での過冷却度が不十分であるとみなして膨張弁３５の弁開度を所定量拡大させ（Ｓ１０６）、Ｓ１０１に戻る。
また、制御手段Ｃは、実際の過冷却度ΔＫｂが、弁縮小指標値より大きい場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、膨張弁３５の弁開度を現状に維持し（Ｓ１０７）、Ｓ１０１に戻る。
なお、上記膨張弁３５の弁開度の制御サイクルは、所定間隔おきに繰り返される。
【００３６】
以上の膨張弁３５の弁開度の制御をまとめると、制御手段Ｃは、中間熱交換器４０の過冷却度の目標値ΔＫａを、外気温度Ｔに応じて変更すると共に、この変更された過冷却度の目標値ΔＫａに基づいて、膨張弁３５の弁開度を制御している。このとき、中間熱交換器４０での実際の過冷却度が、目標値ΔＫａから所定の範囲（±α）内に収まるように制御される。
【００３７】
本実施の形態のように、例えば、臨界点の低い二酸化炭素が、冷媒として使用されると、外気温度Ｔが高い（例えば、４０℃近く）場合、中間熱交換器４０での過冷却度を十分に取られないと、完全には液化しない超臨界の冷媒がショーケースユニット８０に供給されることになる。このため、外気温度Ｔが高い場合には、中間熱交換器４０での過冷却度を大きくとる必要がある。一方、外気温度Ｔが低い（例えば、０℃）場合、二酸化炭素冷媒でも、十分に凝縮されるので、中間熱交換器４０で大きな過冷却度をとった冷媒をショーケースユニット８０に供給する必要性がなくなる。
【００３８】
ここで、仮に、中間熱交換器４０での過冷却度の目標値ΔＫａを、一定に設定する場合は、以下の不具合が発生する。上述したように、過冷却度の目標値ΔＫａは、外気温度Ｔが高い場合でもショーケースユニット８０での冷却性能が確保されるように、大きな値に設定する必要がある。この条件下で、外気温度Ｔが低くなると、必要以上に中間熱交換器４０での過冷却度がとられることになる。即ち、高圧側冷媒流路から分流させ、膨張弁３５にて減圧した後、中間熱交換器４０に流入される冷媒の量が、不必要に大きくなる。言い換えれば、中間熱交換器４０から中間圧領域に戻す冷媒量が、不必要に大きくなるので、中間圧領域の冷媒圧力が大きくなり、これに伴い、二段圧縮機１１での負担が増大される。また、必要以上に過冷却度がとられた冷媒が、ショーケースユニット８０に供給されるので、ショーケースユニット８０の温度が必要以上に下がることになり、ショーケースユニット８０での温度を二段圧縮機１１の駆動と停止を繰り返すことで調整しなければならない。二段圧縮機１１の駆動と停止に連動して、開閉を繰り返さなければならない膨張弁３５などに負荷がかかる。
【００３９】
一方、本実施の形態では、中間熱交換器４０での過冷却度の目標値ΔＫａを外気温度Ｔに応じて変更し、変更した過冷却度の目標値ΔＫａに応じて中間熱交換器４０での過冷却度が制御されている。このため、中間熱交換器４０から中間圧領域に戻される冷媒量が、不必要に大きくなったり、ショーケースユニット８０での冷却が過剰になされることに起因して、二段圧縮機１１の駆動と停止が繰り返されたりすることが回避される。
【００４０】
また、通常は、上記のように膨張弁３５の弁開度が制御されるが、以下の第１〜第４の条件のいずれかを満たす場合には、制御手段Ｃは、上記の制御に優先させて膨張弁３５の弁開度を調整する非常時膨張弁制御を行う。
【００４１】
第１の条件は、低段側吸入口１５に吸入される低圧冷媒の圧力が、目標とする制御範囲（制御目標値）の下限値より小さい所定の低圧閾値以下であり、かつ二段圧縮機１１の電動機１９の回転数（回転速度）が、所定の低回転数域にある場合である。上述のように、回転数制御手段を兼ねる制御手段Ｃが、電動機１９の回転数をインバータ制御しており、インバータ制御に用いられる交流電力の周波数（運転周波数）は、３５Ｈｚ〜７０Ｈｚとなっている。所定の低回転数域とは、運転周波数が３５Ｈｚを含む狭い範囲にあるときの電動機１９の回転数領域である。
第１の条件を満足することは、以下のことを意味している。
低圧冷媒の圧力が、制御目標値の下限値より低い場合には、ショーケースユニット８０での冷却性能が、過剰に発揮されていることになる。ショーケースユニット８０での冷却が過剰に行われているにもかかわらず、二段圧縮機１１の電動機１９は、低回転数域内の回転数で駆動されているので、回転数を略落とすことができず、低圧冷媒の圧力を上げられない状況となっている。この状況は、外気温度Ｔが低い場合に起こりやすくなる。例えば、電動機１９の運転周波数を３５Ｈｚであるときには、第１回転圧縮要素１３と第２回転圧縮要素１４の回転数が最も遅くなる。
【００４２】
本来、低温の状況下では、中間熱交換器４０での過冷却度を小さくしているので、蒸発器８２から放出される低圧冷媒の圧力が、制御目標値の下限値を下回ることは少ない。しかしながら、例えば、中間熱交換器４０での過冷却度を取る必要がないほど外気温度Ｔが下がったりした場合に、第１の条件が満たされる場合がある。
第１の条件が満たされると、制御手段Ｃは、以下のように膨張弁３５の弁開度を制御する。制御手段Ｃは、低圧検知センサ４８の出力に基づいて低圧冷媒の圧力を認識し、目標制御値の下限値より所定以上小さいか否かを判断する。そして、制御手段Ｃは、低圧冷媒の圧力が、目標とする圧力範囲より所定以上小さいと判断すると、さらに、二段圧縮機１１が、圧縮能力範囲の下限で駆動されているか否かを判断する。
【００４３】
制御手段Ｃは、二段圧縮機１１が、駆動能力範囲の下限で駆動されていると判断すると、膨張弁３５の弁開度を所定量縮小させる。
制御手段Ｃは、この制御を所定時間おきに繰り返すことで、中間熱交換器４０での過冷却度が、ショーケースユニット８０で要求される冷却性能に見合ったものまで小さなものとなる。
このため、中間熱交換器４０から中間圧領域に戻される冷媒量が、不必要に増大したり、ショーケースユニット８０での冷却が過剰になされることに起因して、二段圧縮機１１の駆動と停止が繰り返されたりすることが回避される。
【００４４】
第２の条件は、第２回転圧縮要素１４からの吐出冷媒温度ＤＴとガスクーラ３０を経た冷媒の温度ＧＣＴとの温度差（ＤＴ−ＧＣＴ）が、所定値ＴＤＴより低い場合である。
ここで、所定値ＴＤＴは、高圧側圧力ＨＰが当該冷媒の超臨界領域である場合と、飽和領域である場合とで異なる。制御手段Ｃは、高圧側圧力ＨＰが超臨界領域であるか飽和領域であるかは、外気温度Ｔに基づき判断する。そして、制御手段Ｃは、超臨界領域と判断した場合には、所定値ＴＤＴを下げた設定とし、飽和領域と判断した場合には、所定値ＴＤＴを上げる設定とする。本実施形態では、超臨界領域では所定値ＴＤＴは１０℃、飽和領域では３５℃とする。
【００４５】
制御手段Ｃは、温度差（ＤＴ−ＧＣＴ）が、所定値ＴＤＴより低い場合、膨張弁３５の弁開度を縮小または膨張弁３５を閉じる。これにより、非常に冷えた冷媒が、中間圧領域に戻ることが回避されるので、中間圧領域で液バックが進行することが抑制される。
【００４６】
第３の条件は、第２回転圧縮要素１４からの吐出冷媒温度ＤＴが、二段圧縮機１１の適正な運転を実現可能とする限界温度（一例として＋１００℃）より少し低い温度ＤＴ０より上昇した場合である。
この場合、制御手段Ｃは、膨張弁３５の弁開度を増大させように制御し、当該二段圧縮機１１の温度上昇を抑制し、二段圧縮機１１が限界温度に達しないようにしている。制御を行う。ＤＴ０は、一例として＋９５℃程度のものがあげられる。
【００４７】
第４の条件は、ガスクーラ出口温度センサ４９により検出されるガスクーラ３０を経た冷媒の温度ＧＣＴと、ユニット出口温度センサ５０により検出される中間熱交換器４０の第１流路４０Ａを経た冷媒流の温度ＬＴとの温度差（ＧＣＴ−ＬＴ）が所定値ＳＰより小さい場合である。制御手段Ｃは、温度差（ＧＣＴ−ＬＴ）が、所定値ＳＰより小さいと判断すると、膨張弁３５の弁開度を増大させる方向に作用させる。
【００４８】
ここで、所定値ＳＰは、高圧側圧力ＨＰが当該冷媒の超臨界領域である場合と、飽和領域である場合とで異なるものとする。本実施形態では、高圧側圧力ＨＰが超臨界領域であるか飽和領域であるかは、外気温センサ５２により検出された外気温度Ｔにより決まる。当該外気温度Ｔが高い場合、例えば、＋３１℃以上では、高圧側圧力ＨＰが超臨界領域であると判断し、外気温度Ｔが低い場合、例えば、＋３１℃未満では、高圧側圧力ＨＰが飽和領域であるものと判断する。そして、超臨界領域と判断した場合には、所定値ＳＰを上げた設定とし、飽和領域と判断した場合には、所定値ＳＰを下げた設定とする。本実施形態では、超臨界領域では所定値ＳＰは、３５℃、飽和領域では２０℃とする。
これにより、高圧側圧力ＨＰが飽和領域にある場合であっても、中間熱交換器４０において、二段圧縮機１１に戻される冷媒の過熱度を確実に確保することができ、二段圧縮機１１に液バックが生じる不都合を回避することができる。また、高圧側圧力ＨＰが超臨界領域にある場合には、このような液バックが生じにくくなる。
【００４９】
次いで、冷媒回路１の冷媒量の調整制御について説明する。
冷媒回路１の冷媒を回収する回収制御を行う場合について説明する。制御手段Ｃは、ユニット出口側圧力センサ４５の検出圧力が所定の回収閾値を超えたか否か、又は、当該ユニット出口側圧力センサ４５の検出圧力が先の回収閾値よりも低い所定の回収保護値を超え、且つ、上記送風機４２の回転数が最大値となっているか否かを判断する。
本実施形態では、冷媒回路１の中間圧（ＭＰ）は、一例として８ＭＰａ程を適正値としているため、当該値を回収保護値として設定し、回収閾値は、例えば、９ＭＰａ程度に設定する。また、送風機４２の回転数の最大値は、一例として８００ｒｐｍとする。また、送風機４２の回転数が最大値となってから所定時間経過することを条件としても良い。
これにより、制御手段Ｃは、ユニット出口側圧力センサ４５の検出圧力が回収閾値である９ＭＰａを超えた場合、若しくは、検出圧力が回収閾値以下であっても回収保護値である８ＭＰａを超え、且つ、上記送風機４２の回転数が最大値の８００ｒｐｍとなっている場合には、冷媒回路１内に、過剰のガス冷媒が循環することによって、高圧側圧力が異常上昇したものと判断し、冷媒回収動作を実行する。
【００５０】
この冷媒回収動作では、制御手段Ｃは、電磁弁７５を閉じた状態で、回収用膨張弁７２及び電磁弁７８を開放する。これにより、中間熱交換器４０にて冷却されて、冷媒管７内を、ショーケースユニット８０に向かって流れる冷媒の一部は、第１連通路７１を介して冷媒量調整タンク６０内に流入する。
このとき、電磁弁７８が開放されていることにより、第３連通路７７を介して、冷媒量調整タンク６０内の圧力を当該タンク外に逃がすことができる。そのため、外気温度が高くなった場合など、冷媒回路１内の冷媒が、液化しないガスサイクル運転している場合であっても、冷媒量調整タンク６０内の圧力が低下するので、当該タンク内に流入した冷媒は液化して当該タンク６０内に溜まる。即ち、冷媒量調整タンク６０内の圧力は超臨界圧力以下に降下することによって、冷媒がガス領域から飽和領域となり、液面を確保することができる。
【００５１】
これにより、迅速に、且つ、効率的に、冷媒回路１内の冷媒を冷媒量調整タンク６０に回収することができる。従って、冷媒回路１内の高圧側が余剰となった冷媒によって異常高圧となる不都合を解消することができ、高圧異常による二段圧縮機１１の過負荷運転を防止することが可能となる。
特に、冷媒量調整タンク６０の上部と冷媒回路１の中間圧領域とを第３連通路７７を介して連通させることにより、冷媒回路１の低圧側領域と連通させる場合と異なり、低圧側圧力が上昇されることによる冷却効率の低下を回避することが可能となる。
【００５２】
また、本実施形態では、ユニット出口側圧力センサ４５により検出された高圧側の圧力が回収閾値以下であっても、所定の回収保護値を超えており、且つ、ガスクーラ３０を空冷する送風機４２の回転数が最高値である場合には、当該冷媒回収動作を行うため、当該送風機４２の運転状態をも考慮して、冷媒回路１の高圧側が異常に高くなった状態が続くことによる効率低下を防止することが可能となる。
【００５３】
次いで、冷媒の回収制御を行っている状態から、冷媒回路１の冷媒量を保持する第１保持制御に移行する場合について説明する。
制御手段Ｃは、ユニット出口側圧力センサ４５により検出された高圧側の圧力が回収保護値、本実施形態では、８ＭＰａ以下となったか否かを判断し、回収保護値を下回った場合、冷媒回収動作を終了して冷媒保持動作に移行する。この冷媒保持動作では、制御手段Ｃは、電磁弁７５を閉じた状態を維持し、電磁弁７８を閉じ、回収用膨張弁７２の弁開度を、先ほどの冷媒回収動作における弁開度に維持する。
【００５４】
次いで、冷媒回路１に冷媒を放出する放出制御について説明する。
そして、制御手段Ｃは、ユニット出口側圧力センサ４５の検出圧力が上記回収保護値（この場合８ＭＰａ程）より低い所定の放出閾値（本実施形態では、７ＭＰａ程）を下回った場合、又は、当該ユニット出口側圧力センサ４５の検出圧力が先の回収保護値以下となり、且つ、上記送風機４２の回転数が最大値よりも低い所定の規定値以下となっているか否かを判断する。なお、当該所定の規定値とは、本実施形態では、一例として最大値の３／８程度、即ち、最高値８００ｒｐｍとした場合、３００ｒｐｍ程度とする。また、送風機４２の回転数が所定の規定値以下となってから所定時間経過することを条件としても良い。
これにより、制御手段Ｃは、ユニット出口側圧力センサ４５の検出圧力が放出閾値である７ＭＰａを下回った場合、若しくは、検出圧力が回収保護値である８ＭＰａ以下となり、且つ、上記送風機４２の回転数が所定の規定値（ここでは３００ｒｐｍ）以下となっている場合には、冷媒回路１内の冷媒が不足してきたものと判断し、冷媒放出動作を実行する。
【００５５】
この冷媒放出動作では、制御手段Ｃは、回収用膨張弁７２、及び電磁弁７８を閉じ、第２弁装置７４の電磁弁７５を開放する。これにより、冷媒量調整タンク６０内に溜まった液冷媒は、当該タンク６０の下部に接続された第２連通路７３を介して冷媒回路１に放出される。そのため、冷媒量調整タンク６０の上部からガス冷媒が混入した状態で冷媒回路１に放出する場合と異なり、迅速に冷媒量調整タンク６０内の冷媒を冷媒回路１に放出できる。これにより、冷凍装置Ｒを高い効率にて運転することが可能となる。
【００５６】
次いで、冷媒の放出制御を行っている状態から、冷媒回路１の冷媒量を保持する第２保持制御に移行する場合について説明する。
制御手段Ｃは、ユニット出口側圧力センサ４５により検出された高圧側の圧力が回収保護値、本実施形態では、８ＭＰａ以上となったか否かを判断し、回収保護値を超えた場合、冷媒放出動作を終了して上述した如き冷媒保持動作に移行する。以後、冷媒回路１の高圧側圧力に基づき、当該回収制御−第１保持制御―放出制御―第２保持制御を繰り返して実行することにより、高圧側圧力に基づいて冷媒回収・放出を制御でき、的確に高圧保護及び過負荷運転の防止することができる。これにより、冷凍装置の冷却能力を確保することができ、ＣＯＰの適正化を図ることが可能となる。
【００５７】
上述したようなスプリットサイクルを備えた冷凍装置Ｒでは、冷媒量調整タンク６０からの冷媒の放出時、キャピラリーチューブ７６により膨張された後、第１スプリット冷媒管６５を流れる減圧後の冷媒と合流して、中間熱交換器４０に流入され、ガスクーラからの冷媒と熱交換を行われることになる。
冷媒量調整タンク６０から放出される冷媒は、確実に中間熱交換器４０により暖められて、中間圧領域に戻される。即ち、暖められた冷媒は、インタークーラ２０から二段圧縮機１１の高段側吸入口１７に至る中間圧領域に合流されたのち、高段側吸入口１７から第２回転圧縮要素１４内に流入される。このように、冷媒量調整タンク６０から吐出されて第２流路４０Ｂに流入した冷媒が、暖められてから中間圧領域に戻されるので、中間圧領域の冷媒が、液バック状態となることが抑制される。
【００５８】
次いで、二段圧縮機１１の始動性改善制御について説明する。
上記二段圧縮機１１の運転が停止した後、二段圧縮機１１を再始動する際には、制御手段Ｃは、二段圧縮機１１の起動から所定の運転周波数に上昇するまでの間、電磁弁５５を開放してバイパス回路８４の流路を開放する。当該所定の運転周波数とは、二段圧縮機１１が実効的なトルク制御が可能となる運転周波数であり、本実施形態では、一例として３５Ｈｚとする。
これにより、二段圧縮機１１が、停止状態から起動され、当該所定の運転周波数に上昇するまでの間、電磁弁５５が開放されることにより、低段側吐出口１６から中間圧吐出管６１に吐出され、インタークーラ２０を経た後の中間圧領域の冷媒は、バイパス回路８４を介して、冷媒回路１の低圧側領域に流入する。これにより、冷媒回路１の中間圧領域と低圧側領域との圧力が均圧される。
【００５９】
従って、二段圧縮機１１の起動から所定の運転周波数に上昇するまでの始動時は、所定のトルクが確保できないが、この間、中間圧領域と低圧側領域とを均圧とすることで、外気温度が高いため中間圧が高くなりやすい状況であっても、中間圧が高圧に接近する不都合を解消できる。
そのため、二段圧縮機１１の始動時におけるトルク不足が生じている間に、中間圧領域の圧力と高圧領域の圧力とが接近してしまうことによる始動不良を未然に回避することができ、安定した、且つ、高効率な運転を実現することができる。尚、制御手段Ｃは、検出される二段圧縮機１１の運転周波数が所定の運転周波数に上昇した後は、電磁弁５５を閉鎖し、バイパス回路８４の流路を閉塞することで、上述したような通常の冷凍サイクルを行う。
【００６０】
この発明による冷凍装置Ｒは、二段圧縮機１１と、二段圧縮機１１の低段側吐出口１６に入口が接続され、二段圧縮機１１の高段側吸入口１７に出口が接続されたインタークーラ２０と、二段圧縮機１１の高段側吐出口１８に入口が接続されるガスクーラ３０と、ガスクーラ３０の出口に接続され、ガスクーラ３０を経て流入する冷媒を、ガスクーラ３０を経た後に、膨張弁３５を介して減圧させた冷媒により過冷却させる中間熱交換器４０とを備えている。さらに、冷凍装置Ｒは、二段圧縮機１１を駆動する電動機１９の回転数を制御する回転数制御手段（制御手段Ｃ）と、二段圧縮機１１の低段側吸入口１５に吸入される冷媒の圧力を検知する低圧検知センサ４８と、中間熱交換器４０の過冷却度を調節するために、膨張弁３５の弁開度を制御する制御手段Ｃとを備え、制御手段Ｃは、低圧検知センサ４８の検知値が、制御目標値の下限値より小さい所定の閾値以下であり、かつ電動機１９の回転数が、所定の低回転数域にある場合に、中間熱交換器４０の過冷却度の目標値ΔＫａにかかわらず、膨張弁３５の弁開度を縮小させる機能を備えている。
【００６１】
二段圧縮機１１に接続される蒸発器からの冷媒の圧力が過剰に低下したときには、中間熱交換器４０での過冷却度が過剰に取られているものとみなして、中間熱交換器４０への冷媒を減圧する膨張弁３５の弁解度を縮小して、中間熱交換器４０での過冷却度を自動的に下げることができる。即ち、中間熱交換器４０での過冷却度が過剰となることが抑制されるので、中間圧領域に戻される冷媒量が、不必要に増大することができる。また、中間熱交換器４０から冷媒を供給される冷却ユニットでの冷却性能が過剰になることもなくなるので、二段圧縮機１１の稼働と停止により行う必要がなくなる。これにより、二段圧縮機１１の稼働と停止に連動して動作する冷凍装置Ｒの各機器の負担を軽減できる。
【００６２】
また、冷凍装置Ｒは、制御手段Ｃが、中間熱交換器４０の過冷却度の目標値ΔＫａを、外気温度Ｔに応じて変更すると共に、この変更された過冷却度の目標値ΔＫａに基づいて、膨張弁３５の弁開度を制御するように構成されている。
外気温度Ｔに応じて、過冷却度を適切に変更するように膨張弁３５の開閉制御を制御手段Ｃに行わせることで、中間熱交換器４０から中間圧領域に戻される冷媒量が不必要に増大することを一層回避できる。さらに、冷凍装置Ｒの冷却性能を二段圧縮機１１の稼働と停止により行う必要がなくなるので、二段圧縮機１１の駆動と停止に連動して動作する冷凍装置Ｒの膨張弁３５などの各機器の負担も一層軽減できる。
【００６３】
また、制御手段Ｃは、二段圧縮機１１の高段側吐出口１８吐出される冷媒の温度と、ガスクーラ３０の出口から放出される冷媒の温度との差が所定の閾値以下である場合に、膨張弁３５の弁開度を縮小させる制御を優先するように構成されている。
これにより、非常に冷えた冷媒が、中間圧領域に戻ることが回避されるので、中間圧領域で液バックが進行することを抑制できる。
また、冷媒として、二酸化炭素が用いられている。二酸化炭素は、毒性や可燃性もなく冷媒管理が容易となる。
【００６４】
また、本実施形態では、過冷却度の目標値ΔＫａは、外気温度Ｔに応じて設定するものとして説明したが、このものに限定されず、外気温度に関係なく一定の値に設定してもよい。
この場合、外気温度Ｔに応じて中間熱交換器４０での過冷却度の制御の必要がなくなるので、冷凍装置Ｒのコスト削減につながる。
【００６５】
なお、上記実施の形態において、二段圧縮機１１は、第１回転圧縮要素１３、第２回転圧縮要素１４、及び電動機１９を密閉容器１２内に組み込んだ二段圧縮式ロータリコンプレッサを採用しているが、このほかにも、２台の単段のロータリコンプレッサ、又は、その他の形式のコンプレッサで中間圧部から冷媒を取り出し、導入できる形式のものであってもよいものとする。
また、第１スプリット冷媒管６５は、中間熱交換器４０を経た冷媒が流れる冷媒管７と第２流路４０Ｂの一端とを接続するものとして説明したが、ガスクーラ３０の出口と中間熱交換器４０との間の高圧冷媒管６４と第２流路４０Ｂとを接続するものとしてもよい。
【００６６】
また、目標値設定データは、図４に示されるように、外気温度Ｔの連続的な変化に対して、過冷却度の目標値ΔＫａも連続的に変化するように、外気温度Ｔと過冷却度の目標値ΔＫａとを対応ずけるものとして説明した。しかしながら、目標値設定データは、このものによらず、以下の図５に示されるように設定してもよい。
図５は目標値設定データの他の例を示す図である。
図５において、目標値設定データは、外気温度Ｔの変動領域を複数に区分し、区分された外気温度の範囲毎に所定の過冷却度の目標値ΔＫａを対応づけたもので構成されている。
例えば、過冷却度の目標値ΔＫａは、外気温度が２０℃未満のときに、５℃程度とし、外気温度が２０℃以上４０℃未満では、１０℃程度とし、外気温度が４０℃以上では、２０℃に設定している。このように設定することで、過冷却度の目標値ΔＫａが小刻みに変動することがないので、膨張弁３５の弁開度を変動させる頻度を減らすことができる。
【００６７】
また、冷媒として、二酸化炭素を用いた場合を例に挙げたが、その他の冷媒を用いるものでも、本願の効果を得ることができる。
また、補助冷媒回路を構成する第１スプリット冷媒管６５は、冷媒管７から分岐させて、中間熱交換器４０の第２流路４０Ｂに至るように構成するものとしたが、高圧冷媒管６４から分岐させて、第２流路４０Ｂに至るように構成してもよい。即ち、第１スプリット冷媒管６５は、ガスクーラ３０を経た高圧側冷媒流路の所定部から分岐させて第２流路４０Ｂに至るように構成されていればよい。
また、制御手段Ｃが、回転数制御手段を兼ねるものとして説明したが、制御手段Ｃと回転数制御手段は、別々に設けてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
Ｒ  冷凍装置
Ｃ  制御手段，回転数制御手段
１１  二段圧縮機
１５  低段側吸入口（二段圧縮機の一段目の冷媒吸入部）
１６  低段側吐出口（二段圧縮機の一段目の冷媒吐出部）
１７  高段側吸入口（二段圧縮機の二段目の冷媒吸入部）
１８  高段側吐出口（二段圧縮機の二段目の冷媒吐出部）
２０  インタークーラ
３０  ガスクーラ
３５  膨張弁
４０  中間熱交換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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