(57)【要約】      （修正有）【課題】  利用側熱交換器へ供給される冷媒を過冷却用熱交換器で過冷却用冷媒によって過冷却する冷凍装置を効率よく運転させる。【解決手段】  過冷却用冷媒回路（220）の過冷却用圧縮機（221）の運転容量と、冷媒回路（20）の熱源側圧縮機（41,42,43）の運転容量とを制御するコントローラ（240）を設ける。このコントローラ（240）によって、負荷が増大した際に、熱源側圧縮機（41,42,43）に対して過冷却用圧縮機（221）の運転容量を優先的に増大させる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
利用側熱交換器（101,111,131）及び熱源側圧縮機（41,42,43）を有し、冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）と、
過冷却用熱交換器（210）と、該過冷却用熱交換器（210）へ冷却用流体を搬送するポンプ機構（221）とを有する冷却用流体回路（220）とを備え、
上記利用側熱交換器（101,111,131）へ供給される冷媒を上記過冷却用熱交換器（210）で冷却用流体によって過冷却する冷凍装置であって、
上記冷媒回路（20）に関する消費電力と、上記冷却用流体回路（220）に関する消費電力とを制御する制御手段（240）を備え、
上記制御手段（240）は、負荷が増大した際に、上記冷媒回路（20）に対して上記冷却用流体回路（220）に関する消費電力を優先的に増大させることを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記制御手段（240）は、上記過冷却用熱交換器（210）の出口における冷媒の温度が目標値となるように上記冷却用流体回路（220）に関する消費電力を制御し、負荷が増大した際に上記冷却用流体回路（220）に関する消費電力が優先的に増大するように上記目標値を過冷却用熱交換器（210）の周囲条件に基づいて設定するように構成されていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項３】
請求項１において、
上記制御手段（240）は、ポンプ機構（221）の消費電力を増大させることによって冷却用流体回路（220）に関する消費電力を優先的に増大させるように構成されていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項４】
請求項３において、
上記冷却用流体回路は、ポンプ機構としての過冷却用圧縮機（221）と熱源側熱交換器（222）とを有し、冷却用流体としての過冷却用冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う過冷却用冷媒回路（220）であり、
上記制御手段（240）は、上記過冷却用圧縮機（221）の運転周波数を増大させることによって該過冷却用圧縮機（221）の消費電力を増大させるように構成されていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項５】
請求項１において、
上記冷却用流体回路は、ポンプ機構としての過冷却用圧縮機（221）と熱源側熱交換器（222）とを有し、冷却用流体としての過冷却用冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う過冷却用冷媒回路（220）であり、
上記制御手段（240）は、上記熱源側熱交換器（222）のファン（230）の運転周波数を増大させることによって上記過冷却用冷媒回路（220）に関する消費電力を優先的に増大させるように構成されていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項６】
請求項２において、
上記過冷却用熱交換器（210）の周囲条件は、外気温度であることを特徴とする冷凍装置。
【請求項７】
請求項２において、
上記過冷却用熱交換器（210）の周囲条件は、該過冷却用熱交換器（210）における冷媒回路（20）の冷媒の過冷却度であることを特徴とする冷凍装置。
【請求項８】
請求項２において、
上記過冷却用熱交換器（210）の周囲条件は、該過冷却用熱交換器（210）を流れる冷媒回路（20）の冷媒流量であることを特徴とする冷凍装置。
【請求項９】
請求項２において、
上記過冷却用熱交換器（210）の周囲条件は、該過冷却用熱交換器（210）で冷媒回路（20）の冷媒を過冷却する前と過冷却した後の冷却用流体回路（220）の冷却用流体の温度差であることを特徴とする冷凍装置。
【請求項１０】
請求項２において、
上記過冷却用熱交換器（210）の周囲条件は、該過冷却用熱交換器（210）を流れる冷却用流体回路（220）の冷却用流体の流量であることを特徴とする冷凍装置。
【請求項１１】
請求項２において、
上記冷却用流体回路は、ポンプ機構としての過冷却用圧縮機（221）と熱源側熱交換器（222）とを有し、冷却用流体としての過冷却用冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う過冷却用冷媒回路（220）であり、
上記過冷却用熱交換器（210）の周囲条件は、過冷却用冷媒回路（220）における過冷却用冷媒の高圧圧力であることを特徴とする冷凍装置。
【請求項１２】
請求項２において、
上記冷却用流体回路は、ポンプ機構としての過冷却用圧縮機（221）と熱源側熱交換器（222）とを有し、冷却用流体としての過冷却用冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う過冷却用冷媒回路（220）であり、
上記過冷却用熱交換器（210）の周囲条件は、過冷却用冷媒回路（220）における過冷却用冷媒の高圧圧力および低圧圧力の圧力差であることを特徴とする冷凍装置。
【請求項１３】
請求項６において、
上記制御手段（240）は、外気温度が高くなるにつれて、上記目標値を低くするように構成されていることを特徴とする冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源側機器から利用側機器へ送られる冷媒を過冷却する冷凍装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、過冷却用熱交換器を有する第１冷媒回路と、利用側熱交換器及び熱源側圧縮機を有する第２冷媒回路とを備え、第２冷媒回路の第２冷媒を過冷却用熱交換器を介して過冷却して、冷却能力の増大を図る冷凍装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示された空気調和機は、室外ユニットと室内ユニットと過冷却ユニットとを備えている。具体的に、この過冷却ユニットは、室外ユニットと室内ユニットを接続する液側の連絡配管の途中に設けられると共に、第１冷媒回路を備えている。この過冷却ユニットは、第１冷媒回路で第１冷媒を循環させて冷凍サイクルを行い、液側の連絡配管から送り込まれた空調機の第２冷媒を第１冷媒回路の過冷却用熱交換器で冷却するように構成されている。そして、この過冷却ユニットは、空調機の室外ユニットから室内ユニットへ送られる液冷媒を冷却し、室内ユニットへ送られる液冷媒のエンタルピを低下させることによって冷房能力を向上させている。
【０００４】
上述のように、上記過冷却ユニットは、空気調和機などの冷凍装置を補助してその冷却能力を増大させるためのものである。このため、冷凍装置の停止中に過冷却ユニットだけを運転することはない。また、空気調和機の暖房運転のように冷凍装置がヒートポンプとして動作する状態で過冷却ユニットを運転することもない。このように、過冷却ユニットを運転すべきか否かを決めるには、過冷却ユニットが取り付けられた冷凍装置の運転状態及び外気温度などから判断される。
【０００５】
そこで、特許文献１に開示された従来の空調装置では、過冷却ユニットの制御部を空気調和機の制御部と接続して１つの制御システムを構成している。この過冷却ユニットの制御部へは、空気調和機の運転状態を示す信号が空気調和機の制御部から入力される。そして、この過冷却ユニットでは、空気調和機の制御部から入力された信号に基づいて、その運転制御が行われる。
【特許文献１】特開平１０−１８５３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記従来の空調装置（冷凍装置）では、外気温度の上昇などによって負荷が増大した際には、第２冷媒回路の圧縮機の運転容量を増大させて冷房能力を確保するのが通常である。
【０００７】
しかし、冷凍サイクルの高低圧差が大きい第２冷媒回路で冷媒循環量を増大させると、圧縮機への入力がかさみ、成績係数の低下を招くという問題があった。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、熱源側と過冷却用とで圧縮機の運転容量のバランスを調節することで、冷凍装置全体を効率よく運転させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、この発明では、冷凍装置の負荷が増大した際に冷却用流体回路（220）に関する消費電力を優先的に増大させるようにした。
【００１０】
具体的には、第１の発明では、利用側熱交換器（101,111,131）及び熱源側圧縮機（41,42,43）を有し、冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）と、過冷却用熱交換器（210）と、該過冷却用熱交換器（210）へ冷却用流体を搬送するポンプ機構（221）とを有する冷却用流体回路（220）とを備え、上記利用側熱交換器（101,111,131）へ供給される冷媒を上記過冷却用熱交換器（210）で冷却用流体によって過冷却する冷凍装置を対象とする。
【００１１】
そして、上記冷凍装置は、上記冷媒回路（20）に関する消費電力と、上記冷却用流体回路（220）に関する消費電力とを制御する制御手段（240）を備え、上記制御手段（240）は、負荷が増大した際に、上記冷媒回路（20）に対して上記冷却用流体回路（220）に関する消費電力を優先的に増大させる構成とする。
【００１２】
上記の構成によると、冷却用流体回路（220）では、冷媒回路（20）の冷媒を過冷却するための冷媒や水等の冷却用流体がポンプ機構（221）によって過冷却用熱交換器（210）へ供給される。過冷却用熱交換器（210）では、冷媒回路（20）の冷媒が冷却用流体と熱交換する。そして、過冷却用熱交換器（210）では、冷却用流体が冷媒回路（20）の冷媒から吸熱し、冷媒回路（20）の冷媒が冷却される。
【００１３】
この発明の冷凍装置において、冷凍装置の負荷が増大した際には、制御手段（240）が冷媒回路（20）に対して冷却用流体回路（220）の消費電力を優先的に増大させる運転制御を行う。例えば、ポンプ機構（221）の運転容量を増大させて冷却用流体回路（220）に関する消費電力を増大させる。つまり、冷却用流体回路（220）において、ポンプ機構（221）等の電気機器の仕事量を増大させることで、冷却能力を増大させる。これにより、冷媒回路（20）における熱源側圧縮機（41,42,43）等の電気機器の消費電力（即ち、仕事量）を増大させなくても、過冷却用熱交換器（210）の冷却能力が増大する。したがって、冷凍装置の負荷が増大した際にも利用側熱交換器（101,111,131）へ向かう冷媒回路（20）の冷媒のエンタルピが低く保たれ、利用側熱交換器（101,111,131）での冷却能力が確保される。
【００１４】
第２の発明では、上記第１の発明において、上記制御手段（240）は、上記過冷却用熱交換器（210）の出口における冷媒の温度が目標値となるように上記冷却用流体回路（220）に関する消費電力を制御し、負荷が増大した際に上記冷却用流体回路（220）に関する消費電力が優先的に増大するように上記目標値を過冷却用熱交換器（210）の周囲条件に基づいて設定するように構成されている。
【００１５】
上記の構成によると、制御手段（240）が、過冷却用熱交換器（210）の冷媒出口温度の目標値を、外気温度や冷媒回路（20）の冷媒流量などの過冷却用熱交換器（210）の周囲条件に基づいて調節する。つまり、制御手段（240）は、過冷却用熱交換器（210）の周囲条件から冷凍装置の負荷状態を把握し、その負荷状態に基づいて上記目標値を設定する。したがって、負荷が増大した際には、その負荷に応じて冷却用流体回路（220）の消費電力が冷媒回路（20）に優先して増大する。
【００１６】
第３の発明では、上記第１の発明において、上記制御手段（240）は、ポンプ機構（221）の消費電力を増大させることによって冷却用流体回路（220）に関する消費電力を優先的に増大させるように構成されている。
【００１７】
上記の構成によると、制御手段（240）がポンプ機構（221）の運転容量を増大させて該ポンプ機構（221）の消費電力を増大させる。つまり、冷却用流体回路（220）において、過冷却用熱交換器（210）への冷却用流体の供給量を増大させ、過冷却用熱交換器（210）の冷却能力を増大させる。
【００１８】
第４の発明では、上記第３の発明において、上記冷却用流体回路は、ポンプ機構としての過冷却用圧縮機（221）と熱源側熱交換器（222）とを有し、冷却用流体としての過冷却用冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う過冷却用冷媒回路（220）である。そして、上記制御手段（240）は、上記過冷却用圧縮機（221）の運転周波数を増大させることによって該過冷却用圧縮機（221）の消費電力を優先的に増大させるように構成されている。
【００１９】
上記の構成によると、過冷却用冷媒回路（220）では、過冷却用圧縮機（221）より吐出された過冷却用冷媒が熱源側熱交換器（222）で例えば空気と熱交換し、その後過冷却用熱交換器（210）で冷媒回路（20）の冷媒と熱交換して再び過冷却用圧縮機（221）へ戻る循環を繰り返す。過冷却用熱交換器（210）では、過冷却用冷媒が冷媒回路（20）の冷媒から吸熱して蒸発し、冷媒回路（20）の冷媒が冷却される。
【００２０】
この冷凍装置では、負荷が増大した際、過冷却用熱交換器（210）の出口冷媒温度が目標値となるように過冷却用圧縮機（221）の運転周波数（即ち、運転容量）を増大させて、該過冷却用圧縮機（221）の消費電力を増大させる。つまり、過冷却用熱交換器（210）において、過冷却用冷媒の流量が増大し、冷却能力が増大する。
【００２１】
第５の発明では、上記第１の発明において、上記冷却用流体回路は、ポンプ機構としての過冷却用圧縮機（221）と熱源側熱交換器（222）とを有し、冷却用流体としての過冷却用冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う過冷却用冷媒回路（220）である。そして、上記制御手段（240）は、上記熱源側熱交換器（222）のファン（230）の運転周波数を増大させることによって上記過冷却用冷媒回路（220）に関する消費電力を優先的に増大させるように構成されている。
【００２２】
上記の構成によると、過冷却用冷媒回路（220）では、過冷却用圧縮機（221）より吐出された過冷却用冷媒が熱源側熱交換器（222）でファン（230）によって取り込まれた空気と熱交換し、その後過冷却用熱交換器（210）で冷媒回路（20）の冷媒と熱交換して再び過冷却用圧縮機（221）へ戻る循環を繰り返す。
【００２３】
この冷凍装置では、負荷が増大した際、熱源側熱交換器（222）のファン（230）の運転周波数を増大させて該ファン（230）の消費電力を増大させる。その際、過冷却用圧縮機（221）の運転容量は変化させない。ここで、ファン（230）の運転周波数を増大させると、過冷却用冷媒回路（220）における過冷却用冷媒の高圧圧力が低下し、過冷却用圧縮機（221）の体積効率が向上して過冷却用熱交換器（210）を流れる過冷却用冷媒の流量が増大する。これにより、過冷却用熱交換器（210）の冷却能力が増大する。つまり、ファン（230）の仕事量を増大させる。
【００２４】
第６の発明では、上記第２の発明において、上記過冷却用熱交換器（210）の周囲条件が外気温度である。
【００２５】
上記の構成によると、過冷却用熱交換器（210）の出口冷媒温度の目標値が外気温度に基づいて設定される。つまり、制御手段（240）は、外気温度に基づいて冷凍装置の負荷状態を推定し、その外気温度が高くなると負荷が増大したと判断する。
【００２６】
第７の発明では、上記第２の発明において、上記過冷却用熱交換器（210）の周囲条件が該過冷却用熱交換器（210）における冷媒回路（20）の冷媒の過冷却度である。
【００２７】
上記の構成によると、過冷却用熱交換器（210）の出口冷媒温度の目標値が冷媒回路（20）の冷媒の過冷却度に基づいて設定される。つまり、制御手段（240）は、冷媒の過冷却度に基づいて冷凍装置の負荷状態を推定し、その過冷却度が小さくなると負荷が増大したと判断する。その場合、例えば目標値が低く設定される。
【００２８】
第８の発明では、上記第２の発明において、上記過冷却用熱交換器（210）の周囲条件は、該過冷却用熱交換器（210）を流れる冷媒回路（20）の冷媒流量である。
【００２９】
上記の構成によると、過冷却用熱交換器（210）の出口冷媒温度の目標値が過冷却用熱交換器（210）の冷媒流量に基づいて設定される。つまり、制御手段（240）は、過冷却用熱交換器（210）の冷媒流量に基づいて冷凍装置の負荷状態を推定し、その冷媒流量が多くなると負荷が増大したと判断する。その場合、例えば目標値が低く設定される。
【００３０】
第９の発明では、上記第２の発明において、上記過冷却用熱交換器（210）の周囲条件が、該過冷却用熱交換器（210）で冷媒回路（20）の冷媒を過冷却する前と過冷却した後の冷却用流体回路（220）の冷却用流体の温度差である。
【００３１】
上記の構成によると、過冷却用熱交換器（210）の出口冷媒温度の目標値が冷却用流体の過冷却前後の温度差に基づいて設定される。つまり、制御手段（240）は、冷却流体の過冷却前後の温度差に基づいて冷凍装置の負荷状態を推定し、その温度差が小さくなると負荷が増大したと判断する。その場合、例えば目標値が低く設定される。
【００３２】
第１０の発明では、上記第２の発明において、上記過冷却用熱交換器（210）の周囲条件が、該過冷却用熱交換器（210）を流れる冷却用流体回路（220）の冷却用流体の流量である。
【００３３】
上記の構成によると、過冷却用熱交換器（210）の出口冷媒温度の目標値が過冷却用熱交換器（210）の冷却用流体の流量に基づいて設定される。つまり、制御手段（240）は、冷却用流体の流量に基づいて冷凍装置の負荷状態を推定し、その流量が多くなると負荷が増大したと判断する。その場合、例えば目標値が低く設定される。
【００３４】
第１１の発明では、上記第２の発明において、上記冷却用流体回路は、ポンプ機構としての過冷却用圧縮機（221）と熱源側熱交換器（222）とを有し、冷却用流体としての過冷却用冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う過冷却用冷媒回路（220）である。そして、上記過冷却用熱交換器（210）の周囲条件が過冷却用冷媒回路（220）における過冷却用冷媒の高圧圧力である。
【００３５】
上記の構成によると、過冷却用熱交換器（210）の出口冷媒温度の目標値が過冷却用冷媒回路（220）の過冷却用冷媒の高圧圧力に基づいて設定される。つまり、制御手段（240）は、過冷却用冷媒の高圧圧力に基づいて冷凍装置の負荷状態を推定し、その高圧圧力が高くなると負荷が増大したと判断する。その場合、例えば目標値が低く設定される。
【００３６】
第１２の発明では、上記第２の発明において、上記冷却用流体回路は、ポンプ機構としての過冷却用圧縮機（221）と熱源側熱交換器（222）とを有し、冷却用流体としての過冷却用冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う過冷却用冷媒回路（220）である。そして、上記過冷却用熱交換器（210）の周囲条件が過冷却用冷媒回路（220）における過冷却用冷媒の高圧圧力および低圧圧力の圧力差である。
【００３７】
上記の構成によると、過冷却用熱交換器（210）の出口冷媒温度の目標値が過冷却用冷媒回路（220）の過冷却用冷媒の高圧圧力および低圧圧力の圧力差に基づいて設定される。つまり、制御手段（240）は、過冷却用冷媒の高低圧差に基づいて冷凍装置の負荷状態を推定し、その高低圧差が大きくなると負荷が増大したと判断する。その場合、例えば目標値が低く設定される。
【００３８】
第１３の発明では、上記第５の発明において、上記制御手段（240）は、外気温度が高くなるにつれて、上記目標値を低くするように構成されている。
【００３９】
上記の構成によると、外気温度が高くなると、冷凍装置の負荷が増大することから、仮に目標値が変更されなくても、過冷却用熱交換器（210）の出口冷媒温度を目標値に保つためには、例えばポンプ機構（221）の運転容量を増大させなければならない。一方、この第１３の発明では、外気温度が高くなるにつれて制御手段（240）が目標値を低くする。そして、過冷却用熱交換器（210）の出口冷媒温度をより低い目標値とするためには、ポンプ機構（221）の運転容量をより一層増大させて、つまりポンプ機構（221）の冷却用流体の供給仕事量を増大させる必要がある。したがって、この発明では、外気温度の上昇によって冷凍装置の負荷が増大した際には、制御手段（240）が目標値を調節することによって冷却用流体回路（220）に関する消費電力が優先的に増大する。
【発明の効果】
【００４０】
以上説明したように、過冷却用熱交換器（210）での冷却用流体の吸熱温度または蒸発温度は、利用側熱交換器（101,111,131）での冷媒の蒸発温度よりも高いものとなっている。冷却用流体回路（220）のポンプ機構（221）前後における冷却用流体の高低圧差は、冷媒回路（20）における冷凍サイクルの高低圧差よりも小さくなっている。そして、本発明の冷凍装置は、高低圧差が大きい冷媒回路（20）で冷媒循環量を増大させるのではなく、より高低圧差が小さい冷却用流体回路（220）で冷却用流体の流量を増大させるように、ポンプ機構（221）等の消費電力（仕事量）を増やして冷却用流体回路（220）に関する消費電力を優先的に増やすようにしている。つまり、もともと負担の小さなポンプ機構（221）の仕事量を優先的に増やすことで、負荷の増大に対応している。このため、負荷の増大に対応するために必要な入力の増加を抑制でき、成績係数の低下を抑えることができる。その結果、冷凍装置全体の消費電力の増大量を抑制することができる。
【００４１】
上記第２の発明では、負荷が増大した際にポンプ機構（221）の消費電力が優先的に増大するように、目標値を外気温度や冷媒流量等の過冷却用熱交換器（210）の周囲条件に基づいて設定している。したがって、確実に負荷状態に応じてポンプ機構（221）の消費電力を優先的に増大させることができる。
【００４２】
また、冷却用流体回路（220）で得られる情報のみで冷凍装置の負荷状態が推定するため、冷媒回路（20）と冷却用流体回路（220）との間で信号を授受するための通信用配線を敷設する必要がない。
【００４３】
上記第４又は第５の発明では、過冷却用圧縮機（221）又はファン（230）の運転容量を調節するだけで、容易に過冷却用冷媒回路（220）の消費電力を増大させることができ、冷凍装置全体の消費電力を抑制できる。
【００４４】
上記第１３の発明では、外気温度が高くなるにつれ、熱源側圧縮機（41,42,43）に対してポンプ機構（221）の消費電力を優先的に増大させている。これによると、より一層負荷状態に応じてポンプ機構（221）の消費電力を優先的に増大させることができるため、さらに容易かつ効果的に冷凍装置の成績係数の低下を抑えることができ、消費電力の増加を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００４６】
《発明の実施形態１》
本実施形態１の冷凍装置（10）は、コンビニエンスストアなどに設置されて、店内の空気調和とショーケース内の冷却とを行うものである。図１に示すように、上記冷凍装置（10）は、過冷却用熱交換器（210）及び過冷却用圧縮機（221）を有し、冷却用流体としての過冷却用冷媒が流れる過冷却用冷媒回路（220）と、利用側熱交換器（101,111,131）及び熱源側圧縮機（41,42,43）を有し、冷媒が流れる冷媒回路（20）とを備えている。冷凍装置（10）は、過冷却用冷媒回路（220）の過冷却用熱交換器（210）を介して冷媒回路（20）を流れる冷媒を過冷却するように構成されている。つまり、過冷却用冷媒回路（220）が本発明に係る冷却用流体回路を構成している。
【００４７】
以下に具体的に、冷凍装置（10）の構成について説明する。
【００４８】
冷凍装置（10）には、室外ユニット（11）と、空調ユニット（12）と、冷蔵ショーケース（13）と、冷凍ショーケース（14）と、ブースタユニット（15）と、過冷却ユニット（200）とが設けられている。この冷凍装置（10）では、室外ユニット（11）と過冷却ユニット（200）とが屋外に設置され、残りの空調ユニット（12）などがコンビニエンスストアなどの店内に設置される。
【００４９】
上記過冷却ユニット（200）は、冷媒通路（205）と過冷却用冷媒回路（220）と過冷却用熱交換器（210）と制御手段としてのコントローラ（240）とを備えている。
【００５０】
一方、室外ユニット（11）には室外回路（40）が、空調ユニット（12）には空調回路（100）が、冷蔵ショーケース（13）には冷蔵回路（110）が、冷凍ショーケース（14）には冷凍回路（130）が、ブースタユニット（15）にはブースタ回路（140）がそれぞれ設けられている。冷凍装置（10）では、これらの回路（40,100,…）や過冷却ユニット（200）の冷媒通路（205）を配管で接続することによって、冷媒が流れる冷凍装置（10）の冷媒回路（20）が構成されている。
【００５１】
また、冷媒回路（20）には、第１液側連絡配管（21）と、第２液側連絡配管（22）と、第１ガス側連絡配管（23）と、第２ガス側連絡配管（24）とが設けられている。
【００５２】
第１液側連絡配管（21）は、過冷却ユニット（200）の冷媒通路（205）の一端を室外回路（40）に接続している。第２液側連絡配管（22）の一端は、冷媒通路（205）の他端に接続している。第２液側連絡配管（22）の他端は、３つに分岐して空調回路（100）と冷蔵回路（110）と冷凍回路（130）とに接続している。第２液側連絡配管（22）のうち冷凍回路（130）に接続する分岐管には、液側閉鎖弁（25）が設けられている。
【００５３】
第１ガス側連絡配管（23）の一端は、２つに分岐して冷蔵回路（110）とブースタ回路（140）とに接続している。第１ガス側連絡配管（23）のうちブースタ回路（140）に接続する分岐管には、ガス側閉鎖弁（26）が設けられている。第１ガス側連絡配管（23）の他端は、室外回路（40）に接続している。第２ガス側連絡配管（24）は、空調回路（100）を室外回路（40）に接続している。
【００５４】
〈室外ユニット〉
室外ユニット（11）は、冷凍装置（10）の熱源側機器を構成している。この室外ユニット（11）は、室外回路（40）を備えている。
【００５５】
室外回路（40）には、熱源側圧縮機としての可変容量圧縮機（41）と、第１固定容量圧縮機（42）と、第２固定容量圧縮機（43）とが設けられている。また、室外回路（40）には、室外熱交換器（44）と、レシーバ（45）と、室外膨張弁（46）とが設けられている。また、室外回路（40）には、３つの吸入管（61,62,63）と、２つの吐出管（64,65）と、４つの液管（81,82,83,84）と、１つの高圧ガス管（66）とが設けられている。さらに、室外回路（40）には、３つの四路切換弁（51,52,53）と、１つの液側閉鎖弁（54）と、２つのガス側閉鎖弁（55,56）とが設けられている。
【００５６】
この室外回路（40）において、液側閉鎖弁（54）には第１液側連絡配管（21）が、第１ガス側閉鎖弁（55）には第１ガス側連絡配管（23）が、第２ガス側閉鎖弁（56）には第２ガス側連絡配管（24）がそれぞれ接続されている。
【００５７】
可変容量圧縮機（41）、第１固定容量圧縮機（42）、及び第２固定容量圧縮機（43）は、何れも全密閉型で高圧ドーム型のスクロール圧縮機である。可変容量圧縮機（41）には、インバータを介して電力が供給される。この可変容量圧縮機（41）は、インバータの出力周波数を変化させて圧縮機モータの回転速度を変更することによって、その容量が変更可能となっている。一方、第１，第２固定容量圧縮機（42,43）は、圧縮機モータが常に一定の回転速度で運転されるものであって、その容量が変更不能となっている。
【００５８】
第１吸入管（61）は、その一端が第１ガス側閉鎖弁（55）に接続されている。この第１吸入管（61）は、他端側で第１分岐管（61a）と第２分岐管（61b）とに分岐されており、第１分岐管（61a）が可変容量圧縮機（41）の吸入側に、第２分岐管（61b）が第３四路切換弁（53）にそれぞれ接続されている。第１吸入管（61）の第２分岐管（61b）には、第１ガス側閉鎖弁（55）から第３四路切換弁（53）へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-1）が設けられている。
【００５９】
第２吸入管（62）は、その一端が第３四路切換弁（53）に、他端が第１固定容量圧縮機（42）の吸入側にそれぞれ接続されている。
【００６０】
第３吸入管（63）は、その一端が第２四路切換弁（52）に接続されている。この第３吸入管（63）は、他端側で第１分岐管（63a）と第２分岐管（63b）とに分岐されており、第１分岐管（63a）が第２固定容量圧縮機（43）の吸入側に、第２分岐管（63b）が第３四路切換弁（53）にそれぞれ接続されている。第３吸入管（63）の第２分岐管（63b）には、第２四路切換弁（52）から第３四路切換弁（53）へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-2）が設けられている。
【００６１】
第１吐出管（64）は、一端側で第１分岐管（64a）と第２分岐管（64b）とに分岐されており、第１分岐管（64a）が可変容量圧縮機（41）の吐出側に、第２分岐管（64b）が第１固定容量圧縮機（42）の吐出側にそれぞれ接続されている。第１吐出管（64）の他端は、第１四路切換弁（51）に接続されている。第１吐出管（64）の第２分岐管（64b）には、第１固定容量圧縮機（42）から第１四路切換弁（51）へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-3）が設けられている。
【００６２】
第２吐出管（65）は、その一端が第２固定容量圧縮機（43）の吸入側に、他端が第１吐出管（64）における第１四路切換弁（51）の直前にそれぞれ接続されている。第２吐出管（65）には、第２固定容量圧縮機（43）から第１四路切換弁（51）へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-4）が設けられている。
【００６３】
室外熱交換器（44）は、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。この室外熱交換器（44）では、冷媒と室外空気の間で熱交換が行われる。室外熱交換器（44）の一端は、閉鎖弁（57）を介して第１四路切換弁（51）に接続されている。一方、室外熱交換器（44）の他端は、第１液管（81）を介してレシーバ（45）の頂部に接続されている。この第１液管（81）には、室外熱交換器（44）からレシーバ（45）へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-5）が設けられている。
【００６４】
レシーバ（45）の底部には、閉鎖弁（58）を介して第２液管（82）の一端が接続されている。第２液管（82）の他端は、液側閉鎖弁（54）に接続されている。この第２液管（82）には、レシーバ（45）から液側閉鎖弁（54）へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-6）が設けられている。
【００６５】
第２液管（82）における逆止弁（CV-6）と液側閉鎖弁（54）の間には、第３液管（83）の一端が接続されている。第３液管（83）の他端は、第１液管（81）を介してレシーバ（45）の頂部に接続されている。また、第３液管（83）には、その一端から他端へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-7）が設けられている。
【００６６】
第２液管（82）における閉鎖弁（58）と逆止弁（CV-6）の間には、第４液管（84）の一端が接続されている。第４液管（84）の他端は、第１液管（81）における室外熱交換器（44）と逆止弁（CV-5）の間に接続されている。また、第４液管（84）には、その一端から他端へ向かって順に、逆止弁（CV-8）と室外膨張弁（46）とが設けられている。この逆止弁（CV-8）は、第４液管（84）の一端から他端へ向かう冷媒の流通だけを許容する。また、室外膨張弁（46）は、電子膨張弁により構成されている。
【００６７】
高圧ガス管（66）は、その一端が第１吐出管（64）における第１四路切換弁（51）の直前に接続されている。高圧ガス管（66）は、他端側で第１分岐管（66a）と第２分岐管（66b）とに分岐されており、第１分岐管（66a）が第１液管（81）における逆止弁（CV-5）の下流側に、第２分岐管（66b）が第３四路切換弁（53）にそれぞれ接続されている。高圧ガス管（66）の第１分岐管（66a）には、電磁弁（SV-7）と逆止弁（CV-9）とが設けられている。この逆止弁（CV-9）は、電磁弁（SV-7）の下流側に配置され、電磁弁（SV-7）から第１液管（81）へ向かう冷媒の流通だけを許容する。
【００６８】
第１四路切換弁（51）は、第１のポートが第１吐出管（64）の終端に、第２のポートが第２四路切換弁（52）に、第３のポートが室外熱交換器（44）に、第４のポートが第２ガス側閉鎖弁（56）にそれぞれ接続されている。この第１四路切換弁（51）は、第１のポートと第３のポートが互いに連通して第２のポートと第４のポートが互いに連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１のポートと第４のポートが互いに連通して第２のポートと第３ポートが互いに連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とに切り換え可能となっている。
【００６９】
第２四路切換弁（52）は、第１のポートが第２吐出管（65）における逆止弁（CV-4）の下流側に、第２のポートが第２吸入管（62）の始端に、第４のポートが第１四路切換弁（51）の第２のポートにそれぞれ接続されている。また、第２四路切換弁（52）は、その第３のポートが封止されている。この第２四路切換弁（52）は、第１のポートと第３のポートが互いに連通して第２のポートと第４のポートが互いに連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１のポートと第４のポートが互いに連通して第２のポートと第３ポートが互いに連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とに切り換え可能となっている。
【００７０】
第３四路切換弁（53）は、第１のポートが高圧ガス管（66）の第２分岐管（66b）の終端に、第２のポートが第２吸入管（62）の始端に、第３のポートが第１吸入管（61）の第２分岐管（61b）の終端に、第４のポートが第３吸入管（63）の第２分岐管（63b）の終端にそれぞれ接続されている。この第３四路切換弁（53）は、第１のポートと第３のポートが互いに連通して第２のポートと第４のポートが互いに連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１のポートと第４のポートが互いに連通して第２のポートと第３ポートが互いに連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とに切り換え可能となっている。
【００７１】
室外回路（40）には、インジェクション管（85）、連通管（87）、油分離器（75）、及び油戻し管（76）がさらに設けられている。また、室外回路（40）には、４つの均油管（71,72,73,74）も設けられている。
【００７２】
インジェクション管（85）は、いわゆる液インジェクションを行うためのものである。インジェクション管（85）は、その一端が第４液管（84）における逆止弁（CV-8）と室外膨張弁（46）の間に、他端が第１吸入管（61）にそれぞれ接続されている。このインジェクション管（85）には、その一端から他端へ向かって順に、閉鎖弁（59）と流量調節弁（86）とが設けられている。流量調節弁（86）は、電子膨張弁により構成されている。
【００７３】
連通管（87）は、その一端がインジェクション管（85）における閉鎖弁（59）と流量調節弁（86）の間に、他端が高圧ガス管（66）の第１分岐管（66a）における電磁弁（SV-7）の上流側にそれぞれ接続されている。この連通管（87）には、その一端から他端へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-10）が設けられている。
【００７４】
油分離器（75）は、第１吐出管（64）のうち第２吐出管（65）及び高圧ガス管（66）の接続位置よりも上流側に設けられている。この油分離器（75）は、圧縮機（41,42）の吐出ガスから冷凍機油を分離するためのものである。
【００７５】
油戻し管（76）は、その一端が油分離器（75）に接続されている。油戻し管（76）は、他端側で第１分岐管（76a）と第２分岐管（76b）とに分岐されており、第１分岐管（76a）がインジェクション管（85）における流量調節弁（86）の下流側に、第２分岐管（76b）が第２吸入管（62）にそれぞれ接続されている。また、油戻し管（76）の第１分岐管（76a）と第２分岐管（76b）とには、電磁弁（SV-5,SV-6）が１つずつ設けられている。第１分岐管（76a）の電磁弁（SV-5）を開くと、油分離器（75）で分離された冷凍機油がインジェクション管（85）を通じて第１吸入管（61）へ送り返される。一方、第２分岐管（76b）の電磁弁（SV-6）を開くと、油分離器（75）で分離された冷凍機油が第２吸入管（62）へ送り返される。
【００７６】
第１均油管（71）は、その一端が可変容量圧縮機（41）に接続され、他端が第２吸入管（62）に接続されている。この第１均油管（71）には、電磁弁（SV-1）が設けられている。第２均油管（72）は、その一端が第１固定容量圧縮機（42）に接続され、他端が第３吸入管（63）の第１分岐管（63a）に接続されている。この第２均油管（72）には、電磁弁（SV-2）が設けられている。第３均油管（73）は、その一端が第２固定容量圧縮機（43）に接続され、他端が第１吸入管（61）の第１分岐管（61a）に接続されている。この第３均油管（73）には、電磁弁（SV-3）が設けられている。第４均油管（74）は、その一端が第２均油管（72）における電磁弁（SV-2）の上流側に接続され、他端が第１吸入管（61）の第１分岐管（61a）に接続されている。この第４均油管（74）には、電磁弁（SV-4）が設けられている。各均油管（71〜74）の電磁弁（SV-1〜SV-4）を適宜開閉することにより、各圧縮機（41,42,43）における冷凍機油の貯留量が平均化される。
【００７７】
室外回路（40）には、図示しないが、各種のセンサや圧力スイッチも設けられている。
【００７８】
また、室外ユニット（11）には、室外ファン（48）が設けられている。室外熱交換器（44）へは、この室外ファン（48）によって室外空気が送られる。
【００７９】
〈空調ユニット〉
空調ユニット（12）は、利用側機器を構成している。空調ユニット（12）は、空調回路（100）を備えている。この空調回路（100）は、その液側端が第２液側連絡配管（22）、ガス側端が第２ガス側連絡配管（24）にそれぞれ接続されている。
【００８０】
空調回路（100）では、その液側端からガス側端へ向かって順に、空調膨張弁（102）と利用側熱交換器としての空調熱交換器（101）とが設けられている。空調熱交換器（101）は、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。この空調熱交換器（101）では、冷媒と室内空気の間で熱交換が行われる。一方、空調膨張弁（102）は、電子膨張弁によって構成されている。
【００８１】
空調ユニット（12）には、空調ファン（105）が設けられている。空調熱交換器（101）へは、この空調ファン（105）によって店内の室内空気が送られる。
【００８２】
〈冷蔵ショーケース〉
冷蔵ショーケース（13）は、利用側機器を構成している。冷蔵ショーケース（13）は、冷蔵回路（110）を備えている。この冷蔵回路（110）は、その液側端が第２液側連絡配管（22）に、ガス側端が第１ガス側連絡配管（23）にそれぞれ接続されている。
【００８３】
冷蔵回路（110）では、その液側端からガス側端へ向かって順に、冷蔵電磁弁（114）と冷蔵膨張弁（112）と利用側熱交換器としての冷蔵熱交換器（111）とが設けられている。冷蔵熱交換器（111）は、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。この冷蔵熱交換器（111）では、冷媒と庫内空気の間で熱交換が行われる。冷蔵膨張弁（112）は、温度自動膨張弁によって構成されている。冷蔵膨張弁（112）の感温筒（113）は、冷蔵熱交換器（111）の出口側の配管に取り付けられている。
【００８４】
冷蔵ショーケース（13）には、冷蔵庫内ファン（115）が設けられている。冷蔵熱交換器（111）へは、この冷蔵庫内ファン（115）によって冷蔵ショーケース（13）の庫内空気が送られる。
【００８５】
〈冷凍ショーケース〉
冷凍ショーケース（14）は、利用側機器を構成している。冷凍ショーケース（14）は、冷凍回路（130）を備えている。この冷凍回路（130）は、その液側端が第２液側連絡配管（22）に接続されている。また、冷凍回路（130）のガス側端は、配管を介してブースタユニット（15）に接続されている。
【００８６】
冷凍回路（130）では、その液側端からガス側端へ向かって順に、冷凍電磁弁（134）と冷凍膨張弁（132）と利用側熱交換器としての冷凍熱交換器（131）とが設けられている。冷凍熱交換器（131）は、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。この冷凍熱交換器（131）では、冷媒と庫内空気の間で熱交換が行われる。冷凍膨張弁（132）は、温度自動膨張弁によって構成されている。冷凍膨張弁（132）の感温筒（133）は、冷凍熱交換器（131）の出口側の配管に取り付けられている。
【００８７】
冷凍ショーケース（14）には、冷凍庫内ファン（135）が設けられている。冷凍熱交換器（131）へは、この冷凍庫内ファン（135）によって冷凍ショーケース（14）の庫内空気が送られる。
【００８８】
〈ブースタユニット〉
ブースタユニット（15）は、ブースタ回路（140）を備えている。このブースタ回路（140）には、ブースタ圧縮機（141）と、吸入管（143）と、吐出管（144）と、バイパス管（150）とが設けられている。
【００８９】
ブースタ圧縮機（141）は、全密閉型で高圧ドーム型のスクロール圧縮機である。ブースタ圧縮機（141）には、インバータを介して電力が供給される。このブースタ圧縮機（141）は、インバータの出力周波数を変化させて圧縮機モータの回転速度を変更することによって、その容量が変更可能となっている。
【００９０】
吸入管（143）は、その終端がブースタ圧縮機（141）の吸入側に接続されている。吸入管（143）の始端は、配管を介して冷凍回路（130）のガス側端に接続されている。
【００９１】
吐出管（144）は、その始端がブースタ圧縮機（141）の吐出側に、終端が第１ガス側連絡配管（23）にそれぞれ接続されている。この吐出管（144）には、その始端から終端へ向かって順に、高圧圧力スイッチ（148）と、油分離器（145）と、吐出側逆止弁（149）とが設けられている。吐出側逆止弁（149）は、吐出管（144）の始端から終端へ向かう冷媒の流通だけを許容する。
【００９２】
油分離器（145）は、ブースタ圧縮機（141）の吐出ガスから冷凍機油を分離するためのものである。油分離器（145）には、油戻し管（146）の一端が接続されている。油戻し管（146）の他端は、吸入管（143）に接続されている。油戻し管（146）には、キャピラリチューブ（147）が設けられている。油分離器（145）で分離された冷凍機油は、油戻し管（146）を通じてブースタ圧縮機（141）の吸入側へ送り返される。
【００９３】
バイパス管（150）は、その始端が吸入管（143）に、終端が吐出管（64）における油分離器（145）と吐出側逆止弁（149）の間にそれぞれ接続されている。このバイパス管（150）には、その始端から終端へ向かう冷媒の流通だけを許容するバイパス逆止弁（151）が設けられている。
【００９４】
〈過冷却ユニット〉
上述したように、過冷却ユニット（200）は、冷媒通路（205）と過冷却用冷媒回路（220）と過冷却用熱交換器（210）とコントローラ（240）とを備えている。
【００９５】
冷媒通路（205）は、その一端が第１液側連絡配管（21）に、他端が第２液側連絡配管（22）にそれぞれ接続されている。
【００９６】
過冷却用冷媒回路（220）は、過冷却用圧縮機（221）と、過冷却用室外熱交換器（222）と、膨張機構である過冷却用膨張弁（223）と、過冷却用熱交換器（210）とを順に配管で接続して構成された閉回路である。この過冷却用冷媒回路（220）では、充填された過冷却用冷媒を過冷却用圧縮機（221）により循環させることによって蒸気圧縮式冷凍サイクルが行われる。すなわち、この過冷却用冷媒回路（220）では、上記冷凍装置（10）の冷媒回路（20）に流れる冷媒とは別の過冷却用冷媒を循環させている。また、本実施形態では、過冷却用圧縮機（221）がポンプ機構を、過冷却用室外熱交換器（222）が熱源側熱交換器をそれぞれ構成している。
【００９７】
過冷却用圧縮機（221）は、全密閉型で高圧ドーム型のスクロール圧縮機である。過冷却用圧縮機（221）には、インバータを介して電力が供給される。この過冷却用圧縮機（221）は、インバータの出力周波数を変化させて圧縮機モータの回転速度を変更することによって、その容量が変更可能となっている。過冷却用室外熱交換器（222）は、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。この過冷却用室外熱交換器（222）では、過冷却用冷媒と室外空気の間で熱交換が行われる。過冷却用膨張弁（223）は、電子膨張弁によって構成されている。
【００９８】
過冷却用熱交換器（210）は、いわゆるプレート式熱交換器によって構成されている。過冷却用熱交換器（210）には、第１流路（211）と第２流路（212）とが複数ずつ形成されている。第１流路（211）には過冷却用冷媒回路（220）が、第２流路（212）には冷媒通路（205）がそれぞれ接続されている。そして、この過冷却用熱交換器（210）は、第１流路（211）を流れる過冷却用冷媒と、第２流路（212）を流れる冷凍装置（10）の冷媒とを熱交換させる。
【００９９】
過冷却ユニット（200）には、各種のセンサや圧力スイッチも設けられている。具体的に、冷媒通路（205）では、過冷却用熱交換器（210）よりも他端寄りの部分、すなわち第２液側連絡配管（22）に接続する端部寄りの部分に出口側冷媒温度センサ（237）が設けられている。
【０１００】
また、過冷却ユニット（200）には、外気温度Taを検出する外気温センサ（231）と室外ファン（230）とが設けられている。過冷却用室外熱交換器（222）へは、この室外ファン（230）によって室外空気が送られる。つまり、本実施形態では、外気温度Taが過冷却用熱交換器（210）の周囲条件として用いられる。
【０１０１】
コントローラ（240）には、出口側冷媒温度センサ（237）の検出した液冷媒出口温度Tout、外気温センサ（231）の検出した外気温度Taなどが入力されている。そして、このコントローラ（240）は、入力されたセンサの検出値に基づき、過冷却用圧縮機（221）の起動と停止とを切り換えて該過冷却用圧縮機（221）の消費電力を制御するように構成されている。
【０１０２】
−冷凍装置の運転動作−
上記冷凍装置（10）が行う運転動作のうち、主要なものについて説明する。
【０１０３】
〈冷房運転〉
冷房運転は、冷蔵ショーケース（13）及び冷凍ショーケース（14）において庫内空気の冷却を行い、空調ユニット（12）で室内空気の冷却を行って店内を冷房する運転である。
【０１０４】
図２に示すように、冷房運転中は、第１四路切換弁（51）、第２四路切換弁（52）、及び第３四路切換弁（53）がそれぞれ第１状態に設定される。また、室外膨張弁（46）が全閉される一方、空調膨張弁（102）、冷蔵膨張弁（112）、及び冷凍膨張弁（132）の開度がそれぞれ適宜調節される。この状態において、可変容量圧縮機（41）、第１固定容量圧縮機（42）、第２固定容量圧縮機（43）、及びブースタ圧縮機（141）が運転される。この冷房運転中には、過冷却ユニット（200）が運転状態となる。過冷却ユニット（200）の運転動作については後述する。
【０１０５】
可変容量圧縮機（41）、第１固定容量圧縮機（42）、及び第２固定容量圧縮機（43）から吐出された冷媒は、第１四路切換弁（51）を通過して室外熱交換器（44）へ送られる。室外熱交換器（44）では、冷媒が室外空気へ放熱して凝縮する。室外熱交換器（44）で凝縮した冷媒は、第１液管（81）とレシーバ（45）と第２液管（82）とを順に通過して第１液側連絡配管（21）へ流入する。
【０１０６】
第１液側連絡配管（21）へ流入した冷媒は、過冷却ユニット（200）の冷媒通路（205）へ流入する。冷媒通路（205）へ流入した冷媒は、過冷却用熱交換器（210）の第２流路（212）を通過する間にさらに冷却される。過冷却用熱交換器（210）で冷却された過冷却状態の液冷媒（過冷却用冷媒）は、第２液側連絡配管（22）を通って空調回路（100）と冷蔵回路（110）と冷凍回路（130）とに分配される。
【０１０７】
空調回路（100）へ流入した冷媒は、空調膨張弁（102）を通過する際に減圧されてから空調熱交換器（101）へ導入される。空調熱交換器（101）では、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発する。その際、空調熱交換器（101）では、冷媒の蒸発温度が例えば５℃程度に設定される。空調ユニット（12）では、空調熱交換器（101）で冷却された室内空気が店内へ供給される。
【０１０８】
空調熱交換器（101）で蒸発した冷媒は、第２ガス側連絡配管（24）を通って室外回路（40）へ流入し、その後、第１四路切換弁（51）と第２四路切換弁（52）を順に通過して第３吸入管（63）へ流入する。第３吸入管（63）へ流入した冷媒は、その一部が第１分岐管（63a）を通って第２固定容量圧縮機（43）に吸入され、残りが第２分岐管（63b）と第３四路切換弁（53）と第２吸入管（62）とを順に通過して第１固定容量圧縮機（42）に吸入される。
【０１０９】
冷蔵回路（110）へ流入した冷媒は、冷蔵膨張弁（112）を通過する際に減圧されてから冷蔵熱交換器（111）へ導入される。冷蔵熱交換器（111）では、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発する。その際、冷蔵熱交換器（111）では、冷媒の蒸発温度が例えば−５℃程度に設定される。冷蔵熱交換器（111）で蒸発した冷媒は、第１ガス側連絡配管（23）へ流入する。冷蔵ショーケース（13）では、冷蔵熱交換器（111）で冷却された庫内空気が庫内へ供給され、庫内温度が例えば５℃程度に保たれる。
【０１１０】
冷凍回路（130）へ流入した冷媒は、冷凍膨張弁（132）を通過する際に減圧されてから冷凍熱交換器（131）へ導入される。冷凍熱交換器（131）では、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発する。その際、冷凍熱交換器（131）では、冷媒の蒸発温度が例えば−３０℃程度に設定される。冷凍ショーケース（14）では、冷凍熱交換器（131）で冷却された庫内空気が庫内へ供給され、庫内温度が例えば−２０℃程度に保たれる。
【０１１１】
冷凍熱交換器（131）で蒸発した冷媒は、ブースタ回路（140）へ流入してブースタ圧縮機（141）へ吸入される。ブースタ圧縮機（141）で圧縮された冷媒は、吐出管（144）を通って第１ガス側連絡配管（23）へ流入する。
【０１１２】
第１ガス側連絡配管（23）では、冷蔵回路（110）から送り込まれた冷媒と、ブースタ回路（140）から送り込まれた冷媒とが合流する。そして、これらの冷媒は、第１ガス側連絡配管（23）を通過して室外回路（40）の第１吸入管（61）へ流入する。第１吸入管（61）へ流入した冷媒は、その第１分岐管（61a）を通って可変容量圧縮機（41）に吸入される。
【０１１３】
〈暖房運転〉
暖房運転は、冷蔵ショーケース（13）及び冷凍ショーケース（14）において庫内空気の冷却を行い、空調ユニット（12）で室内空気の加熱を行って店内を暖房する運転である。
【０１１４】
図３に示すように、室外回路（40）では、第１四路切換弁（51）が第２状態に、第２四路切換弁（52）が第１状態に、第３四路切換弁（53）が第１状態にそれぞれ設定される。また、室外膨張弁（46）が全閉される一方、空調膨張弁（102）、冷蔵膨張弁（112）、及び冷凍膨張弁（132）の開度が適宜調節される。この状態において、可変容量圧縮機（41）及びブースタ圧縮機（141）が運転され、第１固定容量圧縮機（42）及び第２固定容量圧縮機（43）が休止する。また、室外熱交換器（44）は、冷媒が送り込まれずに休止状態となる。この第１暖房運転中には、過冷却ユニット（200）が停止状態となる。
【０１１５】
可変容量圧縮機（41）から吐出された冷媒は、第１四路切換弁（51）と第２ガス側連絡配管（24）と順に通って空調回路（100）の空調熱交換器（101）へ導入され、室内空気へ放熱して凝縮する。空調ユニット（12）では、空調熱交換器（101）で加熱された室内空気が店内へ供給される。空調熱交換器（101）で凝縮した冷媒は、第２液側連絡配管（22）を通って冷蔵回路（110）と冷凍回路（130）とに分配される。
【０１１６】
冷蔵ショーケース（13）及び冷凍ショーケース（14）では、上記冷房運転時と同様に、庫内空気の冷却が行われる。冷蔵回路（110）へ流入した冷媒は、冷蔵熱交換器（111）で蒸発した後に第１ガス側連絡配管（23）へ流入する。一方、冷凍回路（130）へ流入した冷媒は、冷凍熱交換器（131）で蒸発した後にブースタ圧縮機（141）で圧縮され、その後に第１ガス側連絡配管（23）へ流入する。第１ガス側連絡配管（23）へ流入した冷媒は、第１吸入管（61）を通過後に可変容量圧縮機（41）に吸入されて圧縮される。
【０１１７】
このように、第１暖房運転では、冷蔵熱交換器（111）及び冷凍熱交換器（131）において冷媒が吸熱し、空調熱交換器（101）において冷媒が放熱する。そして、冷蔵熱交換器（111）及び冷凍熱交換器（131）で冷媒が庫内空気から吸熱した熱を利用して、店内の暖房が行われる。
【０１１８】
なお、暖房運転中には、第１固定容量圧縮機（42）を運転してもよい。第１固定容量圧縮機（42）を運転するか否かは、冷蔵ショーケース（13）及び冷凍ショーケース（14）における冷却負荷に応じて決定される。
【０１１９】
このように、暖房運転中においては、外気温度Taが低く、冷凍装置（10）のみで所定の能力を十分に発揮できることから、冷房運転時のように過冷却用圧縮機（221）が使用されることはない。
【０１２０】
−過冷却ユニットの運転動作−
過冷却ユニット（200）の運転動作について説明する。過冷却ユニット（200）の運転状態では、過冷却用圧縮機（221）が運転されると共に、過冷却用膨張弁（223）の開度が適宜調節される。
【０１２１】
図２に示すように、過冷却用圧縮機（221）から吐出された過冷却用冷媒は、過冷却用室外熱交換器（222）で室外空気へ放熱して凝縮する。過冷却用室外熱交換器（222）で凝縮した過冷却用冷媒は、過冷却用膨張弁（223）を通過する際に減圧されてから過冷却用熱交換器（210）の第１流路（211）へ流入する。過冷却用熱交換器（210）の第１流路（211）では、過冷却用冷媒が第２流路（212）の冷媒から吸熱して蒸発する。過冷却用熱交換器（210）で蒸発した過冷却用冷媒は、過冷却用圧縮機（221）へ吸入されて圧縮される。
【０１２２】
上記コントローラ（240）には、外気温センサ（231）の検出値である外気温度Taと、出口側冷媒温度センサ（237）の検出値である液冷媒出口温度Toutが入力される。本実施形態では、コントローラ（240）は、上記外気温度Taに基づいて過冷却用圧縮機（221）の運転を継続させるか停止させるかを決定する。
【０１２３】
このコントローラ（240）の制御動作について説明する。
【０１２４】
図４に示すように、予め用意された目標値としての目標液冷媒出口温度Eomが設定されている。この目標液冷媒出口温度Eomに基づいて、コントローラ（240）は、過冷却用圧縮機（221）の運転容量を制御する。この目標液冷媒出口温度Eomは、外気温度Taが高くなるにつれて低くなるように設定されている。
【０１２５】
具体的には、目標液冷媒出口温度Eomは、外気温度Taが２５℃≦Ta≦４０℃の場合、Eom＝−（Ta−４０）＋１０℃  に設定されている。また、Ta＜２５℃のときは、Eom＝２５℃（一定）、Ta＞４０℃のときは、Eom＝１０℃（一定）に設定されている。
【０１２６】
次に、図５を用いてコントローラ（240）の過冷却用圧縮機（221）の運転容量の制御について説明する。
【０１２７】
まず、過冷却用圧縮機（221）の周波数は所定の周波数となっている。そして、ステップＳ１において、コントローラ（240）は、液冷媒出口温度Toutと目標液冷媒出口温度Eomとの差（Tout−Eom）を計算し、その差が−１．０℃未満のとき（図５の領域Ａ）は、ステップＳ２へ移る。また、その差が−１．０以上１．０未満のとき（同図の領域Ｂ）は、終了する。さらに、その差が−１．０℃を超えるとき（同図の領域Ｃ）は、ステップＳ４へ移る。
【０１２８】
ステップＳ２では、コントローラ（240）は、過冷却用圧縮機（221）の周波数が最低周波数であるかどうかの判断をする。そして、最低周波数であれば終了し、最低周波数でなければ、ステップＳ３に移る。
【０１２９】
ステップＳ３では、過冷却用圧縮機（221）の周波数を所定の１ステップ小さくし、終了する。
【０１３０】
一方、ステップＳ４では、過冷却用圧縮機（221）の周波数が最高周波数であるかどうかの判断をする。そして、最高周波数であれば終了し、最高周波数でなければ、ステップＳ５に移る。
【０１３１】
ステップＳ５では、過冷却用圧縮機（221）の周波数を所定の１ステップ大きくし、終了する。
【０１３２】
コントローラ（240）は、以上のルーチンを３０秒毎に行う。
【０１３３】
このように、外気温度Taが高くなるにつれてコントローラ（240）が目標液冷媒出口温度Eomを低く設定する。そして、液冷媒出口温度Toutをより低い目標液冷媒出口温度Eomに近づけるために、過冷却用圧縮機（221）の運転周波数を上昇させて運転容量をより一層増大させる必要がある。したがって、本実施形態では、外気温度Taの上昇によって冷凍装置（10）の負荷が増大した際には、コントローラ（240）が目標液冷媒出口温度Eomを調節することによって過冷却用圧縮機（221）の運転容量が優先的に増大させられる。その結果、過冷却用圧縮機（221）の消費電力が増大し、過冷却用冷媒回路（220）の消費電力が優先的に増大する。
【０１３４】
なお、本実施形態の過冷却ユニット（200）では、液冷媒出口温度Toutが目標液冷媒出口温度Eomから１．０℃以上相違したときに、コントローラ（240）によって過冷却用圧縮機（221）の運転容量を変化させているが、±１．５℃や±２．０℃相違したときに変化させてもよい。
【０１３５】
−実施形態１の効果−
以上説明したように、過冷却用熱交換器（210）での過冷却用冷媒の蒸発温度は、利用側熱交換器（101,111,131）での冷媒の蒸発温度よりも高いものとなっている。過冷却用冷媒回路（220）での冷凍サイクルの高低圧差は、冷媒回路（20）での冷凍サイクルの高低圧差よりも小さくなっている。そして、本実施形態の冷凍装置（10）は、冷凍サイクルの高低圧差が大きい冷媒回路（20）で冷媒循環量を増大させるのではなく、より冷凍サイクルの高低圧差が小さい過冷却用冷媒回路（220）で過冷却用冷媒の循環量を増大させるように、過冷却用圧縮機（221）の運転周波数を増大させてその消費電力（仕事量）を優先的に増やすようにしている。つまり、もともと負担の小さな過冷却用圧縮機（221）の運転容量を優先的に増やすことで、負荷の増大に対応している。このため、負荷の増大に対応するために必要な入力の増加を抑制でき、成績係数の低下を抑えることができる。その結果、冷凍装置（10）全体の消費電力の増加を抑制することができる。
【０１３６】
また、本実施形態では、外気温度が高くなるにつれ、熱源側圧縮機（41,42,43）に対して過冷却用圧縮機（221）の運転容量を優先的に増大させている。このため、外気温度に応じた冷凍サイクルの高低圧差の変化に合わせて過冷却用圧縮機（221）の運転容量を優先的に増大させることができるので、さらに容易かつ効果的に冷凍装置（10）の成績係数の低下を抑えることができ、全体の消費電力の増加量を抑制することができる。
【０１３７】
−実施形態１の各変形例−
各変形例（変形例１〜６）は、過冷却用熱交換器（210）の周囲条件として、外気温度以外の各種パラメータに基いて過冷却用熱交換器（210）の出口における冷媒温度の目標値を設定するようにしたものである。
【０１３８】
−変形例１−
本変形例１の冷凍装置（10）では、過冷却用熱交換器（210）の周囲条件として、過冷却用熱交換器（210）を流れる冷媒回路（20）の冷媒の過冷却度が用いられる。この場合、図示しないが、冷媒通路（205）における過冷却用熱交換器（210）の入口側および出口側に冷媒の温度検出手段としての温度センサが設けられる。これら温度センサの検出温度は、コントローラ（240）に入力され、その検出温度の差が過冷却度として用いられる。そして、コントローラ（240）では、冷媒の過冷却度に基づいて目標液冷媒出口温度Eomが設定される。つまり、過冷却度が小さくなるに従って負荷が増大したと推定され、目標液冷媒出口温度Eomが低くなるように設定される。
【０１３９】
−変形例２−
本変形例２の冷凍装置（10）では、過冷却用熱交換器（210）の周囲条件として、過冷却用熱交換器（210）を流れる冷媒回路（20）の冷媒流量が用いられる。この場合、図示しないが、冷媒通路（205）に冷媒の流量検出手段としての流量センサが設けられ、その検出流量がコントローラ（240）に入力される。そして、コントローラ（240）では、冷媒流量に基づいて目標液冷媒出口温度Eomが設定される。つまり、冷媒流量が多くなるに従って負荷が増大したと推定され、目標液冷媒出口温度Eomが低くなるように設定される。
【０１４０】
−変形例３−
本変形例３の冷凍装置（10）では、過冷却用熱交換器（210）の周囲条件として、過冷却用熱交換器（210）における過冷却用冷媒の過冷却前後の温度差が用いられる。この場合、図示しないが、過冷却用熱交換器（210）の入口側および出口側に過冷却用冷媒の温度検出手段としての温度センサが設けられる。これら温度センサの検出温度は、コントローラ（240）に入力され、その検出温度の差が過冷却用冷媒の過冷却前後の温度差として用いられる。そして、コントローラ（240）では、過冷却用冷媒の温度差に基づいて目標液冷媒出口温度Eomが設定される。つまり、その温度差が小さくなるに従って負荷が増大したと推定され、目標液冷媒出口温度Eomが低くなるように設定される。
【０１４１】
−変形例４−
本変形例４の冷凍装置（10）では、過冷却用熱交換器（210）の周囲条件として、過冷却用熱交換器（210）を流れる過冷却用冷媒の流量が用いられる。この場合、図示しないが、過冷却用熱交換器（210）の入口側または出口側に過冷却用冷媒の流量検出手段としての流量センサが設けられ、その検出流量がコントローラ（240）に入力される。そして、コントローラ（240）では、検出流量に基づいて目標液冷媒出口温度Eomが設定される。つまり、その過冷却用冷媒の流量が多くなるに従って負荷が増大したと推定され、目標液冷媒出口温度Eomが低くなるように設定される。
【０１４２】
−変形例５−
本変形例５の冷凍装置（10）では、過冷却用熱交換器（210）の周囲条件として、過冷却用冷媒回路（220）における過冷却用冷媒の高圧圧力が用いられる。この場合、図示しないが、過冷却用圧縮機（221）の吐出側に圧力検出手段としての圧力センサが設けられ、その検出圧力がコントローラ（240）に入力される。そして、コントローラ（240）では、検出圧力に基づいて目標液冷媒出口温度Eomが設定される。つまり、その過冷却用冷媒の高圧圧力が高くなるに従って負荷が増大したと推定され、目標液冷媒出口温度Eomが低くなるように設定される。
【０１４３】
−変形例６−
本変形例６の冷凍装置（10）では、過冷却用熱交換器（210）の周囲条件として、過冷却用冷媒回路（220）における過冷却用冷媒の高圧圧力および低圧圧力の圧力差が用いられる。この場合、図示しないが、過冷却用圧縮機（221）の吐出側および吸入側に圧力検出手段としての圧力センサが設けられ、それらの検出圧力がコントローラ（240）に入力される。そして、コントローラ（240）では、各検出圧力の圧力差に基づいて目標液冷媒出口温度Eomが設定される。つまり、その圧力差が大きくなるに従って負荷が増大したと推定され、目標液冷媒出口温度Eomが低くなるように設定される。
【０１４４】
《発明の実施形態２》
本実施形態２の冷凍装置（10）は、上記実施形態１が直接過冷却用圧縮機（221）の運転周波数を上昇させて該過冷却用圧縮機（221）の消費電力を増大させるようにしたのに代えて、過冷却用室外熱交換器（222）の室外ファン（230）の運転周波数を増大させることによって過冷却用冷媒回路（220）の消費電力を増大させるようにしたものである。つまり、本実施形態では、負荷が増大しても過冷却用圧縮機（221）の運転周波数は変化させない。
【０１４５】
具体的に、上記室外ファン（230）の運転周波数を増大させると、過冷却用熱交換器（210）における過冷却用冷媒の流量が増大し、冷却能力が増大する。つまり、室外ファン（230）の運転周波数を増大させると、過冷却用冷媒回路（220）における過冷却用冷媒の高圧圧力が低下し、過冷却用圧縮機（221）の体積効率が向上して冷媒の循環量が増大する。したがって、液冷媒出口温度Toutが低下する。その結果、室外ファン（230）の消費電力が増大し、過冷却用冷媒回路（220）の消費電力が優先的に増大する。
【０１４６】
本実施形態の場合、コントローラ（240）の制御動作は次のようになる。図４のステップＳ２では、室外ファン（230）の周波数が最低周波数であるかどうかの判断をする。そして、最低周波数であれば終了し、最低周波数でなければ、ステップＳ３に移る。ステップＳ３では、室外ファン（230）の周波数を所定の１ステップ小さくし、終了する。
【０１４７】
一方、ステップＳ４では、室外ファン（230）の周波数が最高周波数であるかどうかの判断をする。そして、最高周波数であれば終了し、最高周波数でなければ、ステップＳ５に移る。ステップＳ５では、過冷却用圧縮機（221）の周波数を所定の１ステップ大きくし、終了する。コントローラ（240）は、以上のルーチンを３０秒毎に行う。
【０１４８】
このように、外気温度Taの上昇によって冷凍装置（10）の負荷が増大した際には、コントローラ（240）が目標液冷媒出口温度Eomを調節することによって室外ファン（230）の運転容量が優先的に増大させられる。その結果、過冷却用冷媒回路（220）の消費電力が優先的に増大し、冷凍装置（10）全体の消費電力の増加量が抑制される。その他の構成、作用および効果は実施形態１と同様である。
【０１４９】
《発明の実施形態３》
本実施形態３の冷凍装置（10）は、図示しないが、上記実施形態１では冷却用流体回路を過冷却用冷媒が循環する冷媒回路により構成したが、これに代えて冷却水が流れる冷却水回路により構成するようにしたものである。具体的に、この冷却水回路は、過冷却用熱交換器（210）およびポンプを備え、該ポンプによってクーリングタワーの冷却水が過冷却用熱交換器（210）へ搬送される。そして、上記過冷却用熱交換器（210）において、冷却水が冷媒通路（205）の冷媒と熱交換して該冷媒を冷却する。つまり、本実施形態の冷却用流体回路では、冷却水が冷却用流体として流れる。
【０１５０】
この場合、コントローラ（240）は、冷凍装置（10）の負荷が増大した際、液冷媒出口温度Toutが目標液冷媒出口温度Eomとなるようにポンプの運転容量を増大させる。その結果、ポンプの消費電力が増大して冷却水回路に関する消費電力が優先的に増大し、冷凍装置（10）全体の消費電力の増加量が抑制される。その他の構成、作用および効果は実施形態１と同様である。
【０１５１】
なお、以上の実施形態およびその変形例は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１５２】
以上説明したように、本発明は、冷媒を過冷却用熱交換器で過冷却する冷凍装置について有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１】過冷却ユニットを備えた冷凍装置の構成を示す配管系統図である。
【図２】冷凍装置の冷房運転時の動作を示す配管系統図である。
【図３】冷凍装置の暖房運転時の動作を示す配管系統図である。
【図４】目標液冷媒出口温度を示すグラフである。
【図５】コントローラの運転制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１５４】
10   冷凍装置
20   冷媒回路
41   可変容量圧縮機（熱源側圧縮機）
42   第１固定容量圧縮機（熱源側圧縮機）
43   第２固定容量圧縮機（熱源側圧縮機）
101  空調熱交換器（利用側熱交換器）
111  冷蔵熱交換器（利用側熱交換器）
131  冷凍熱交換器（利用側熱交換器）
210  過冷却用熱交換器
220  過冷却用冷媒回路（冷却用流体回路）
221  過冷却用圧縮機（ポンプ機構）
222  過冷却用室外熱交換器（熱源側熱交換器）
230  室外ファン（ファン）
240  コントローラ（制御手段）
【図１】
2006207990.tif 000003
【図２】
2006207990.tif 000004
【図３】
2006207990.tif 000005
【図４】
2006207990.tif 000006
【図５】
2006207990.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成17年12月27日(2005.12.27)
【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】
利用側熱交換器（101,111,131）及び熱源側圧縮機（41,42,43）を有し、冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）と、
過冷却用熱交換器（210）と、該過冷却用熱交換器（210）へ冷却用流体を搬送するポンプ機構（221）とを有する冷却用流体回路（220）とを備え、
上記利用側熱交換器（101,111,131）へ供給される冷媒を上記過冷却用熱交換器（210）で冷却用流体によって過冷却する冷凍装置であって、
上記冷媒回路（20）に関する消費電力と、上記冷却用流体回路（220）に関する消費電力とを制御する制御手段（240）を備え、
上記制御手段（240）は、上記過冷却用熱交換器（210）の出口における冷媒の温度が目標値となるように上記冷却用流体回路（220）に関する消費電力を制御し、負荷が増大した際に、上記冷媒回路（20）に関する消費電力を増大させずに上記冷却用流体回路（220）に関する消費電力が増大するように上記目標値を過冷却用熱交換器（210）の周囲条件に基づいて設定するように構成されていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記過冷却用熱交換器（210）の周囲条件は、外気温度であることを特徴とする冷凍装置。
【請求項３】
請求項１において、
上記過冷却用熱交換器（210）の周囲条件は、該過冷却用熱交換器（210）における冷媒回路（20）の冷媒の過冷却度であることを特徴とする冷凍装置。
【請求項４】
請求項１において、
上記過冷却用熱交換器（210）の周囲条件は、該過冷却用熱交換器（210）を流れる冷媒回路（20）の冷媒流量であることを特徴とする冷凍装置。
【請求項５】
請求項１において、
上記過冷却用熱交換器（210）の周囲条件は、該過冷却用熱交換器（210）で冷媒回路（20）の冷媒を過冷却する前と過冷却した後の冷却用流体回路（220）の冷却用流体の温度差であることを特徴とする冷凍装置。
【請求項６】
請求項１において、
上記過冷却用熱交換器（210）の周囲条件は、該過冷却用熱交換器（210）を流れる冷却用流体回路（220）の冷却用流体の流量であることを特徴とする冷凍装置。
【請求項７】
請求項１において、
上記冷却用流体回路は、ポンプ機構としての過冷却用圧縮機（221）と熱源側熱交換器（222）とを有し、冷却用流体としての過冷却用冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う過冷却用冷媒回路（220）であり、
上記過冷却用熱交換器（210）の周囲条件は、過冷却用冷媒回路（220）における過冷却用冷媒の高圧圧力であることを特徴とする冷凍装置。
【請求項８】
請求項１において、
上記冷却用流体回路は、ポンプ機構としての過冷却用圧縮機（221）と熱源側熱交換器（222）とを有し、冷却用流体としての過冷却用冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う過冷却用冷媒回路（220）であり、
上記過冷却用熱交換器（210）の周囲条件は、過冷却用冷媒回路（220）における過冷却用冷媒の高圧圧力および低圧圧力の圧力差であることを特徴とする冷凍装置。
【請求項９】
請求項２において、
上記制御手段（240）は、外気温度が高くなるにつれて、上記目標値を低くするように構成されていることを特徴とする冷凍装置。
【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、熱源側機器から利用側機器へ送られる冷媒を過冷却する冷凍装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、過冷却用熱交換器を有する第１冷媒回路と、利用側熱交換器及び熱源側圧縮機を有する第２冷媒回路とを備え、第２冷媒回路の第２冷媒を過冷却用熱交換器を介して過冷却して、冷却能力の増大を図る冷凍装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示された空気調和機は、室外ユニットと室内ユニットと過冷却ユニットとを備えている。具体的に、この過冷却ユニットは、室外ユニットと室内ユニットを接続する液側の連絡配管の途中に設けられると共に、第１冷媒回路を備えている。この過冷却ユニットは、第１冷媒回路で第１冷媒を循環させて冷凍サイクルを行い、液側の連絡配管から送り込まれた空調機の第２冷媒を第１冷媒回路の過冷却用熱交換器で冷却するように構成されている。そして、この過冷却ユニットは、空調機の室外ユニットから室内ユニットへ送られる液冷媒を冷却し、室内ユニットへ送られる液冷媒のエンタルピを低下させることによって冷房能力を向上させている。
【０００４】
上述のように、上記過冷却ユニットは、空気調和機などの冷凍装置を補助してその冷却能力を増大させるためのものである。このため、冷凍装置の停止中に過冷却ユニットだけを運転することはない。また、空気調和機の暖房運転のように冷凍装置がヒートポンプとして動作する状態で過冷却ユニットを運転することもない。このように、過冷却ユニットを運転すべきか否かを決めるには、過冷却ユニットが取り付けられた冷凍装置の運転状態及び外気温度などから判断される。
【０００５】
そこで、特許文献１に開示された従来の空調装置では、過冷却ユニットの制御部を空気調和機の制御部と接続して１つの制御システムを構成している。この過冷却ユニットの制御部へは、空気調和機の運転状態を示す信号が空気調和機の制御部から入力される。そして、この過冷却ユニットでは、空気調和機の制御部から入力された信号に基づいて、その運転制御が行われる。
【特許文献１】特開平１０−１８５３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記従来の空調装置（冷凍装置）では、外気温度の上昇などによって負荷が増大した際には、第２冷媒回路の圧縮機の運転容量を増大させて冷房能力を確保するのが通常である。
【０００７】
しかし、冷凍サイクルの高低圧差が大きい第２冷媒回路で冷媒循環量を増大させると、圧縮機への入力がかさみ、成績係数の低下を招くという問題があった。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、熱源側と過冷却用とで圧縮機の運転容量のバランスを調節することで、冷凍装置全体を効率よく運転させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、この発明では、冷凍装置の負荷が増大した際に、冷媒回路（20）に関する消費電力を増大させずに冷却用流体回路（220）に関する消費電力を増大させるようにした。
【００１０】
具体的には、第１の発明では、利用側熱交換器（101,111,131）及び熱源側圧縮機（41,42,43）を有し、冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）と、過冷却用熱交換器（210）と、該過冷却用熱交換器（210）へ冷却用流体を搬送するポンプ機構（221）とを有する冷却用流体回路（220）とを備え、上記利用側熱交換器（101,111,131）へ供給される冷媒を上記過冷却用熱交換器（210）で冷却用流体によって過冷却する冷凍装置を対象とする。
【００１１】
そして、上記冷凍装置は、上記冷媒回路（20）に関する消費電力と、上記冷却用流体回路（220）に関する消費電力とを制御する制御手段（240）を備え、上記制御手段（240）は、上記過冷却用熱交換器（210）の出口における冷媒の温度が目標値となるように上記冷却用流体回路（220）に関する消費電力を制御し、負荷が増大した際に、上記冷媒回路（20）に関する消費電力を増大させずに上記冷却用流体回路（220）に関する消費電力が増大するように上記目標値を過冷却用熱交換器（210）の周囲条件に基づいて設定するように構成されている。
【００１２】
上記の構成によると、冷却用流体回路（220）では、冷媒回路（20）の冷媒を過冷却するための冷媒や水等の冷却用流体がポンプ機構（221）によって過冷却用熱交換器（210）へ供給される。過冷却用熱交換器（210）では、冷媒回路（20）の冷媒が冷却用流体と熱交換する。そして、過冷却用熱交換器（210）では、冷却用流体が冷媒回路（20）の冷媒から吸熱し、冷媒回路（20）の冷媒が冷却される。
【００１３】
この発明の冷凍装置において、冷凍装置の負荷が増大した際には、制御手段（240）が冷媒回路（20）の消費電力を増大させずに冷却用流体回路（220）の消費電力を増大させる運転制御を行う。例えば、ポンプ機構（221）の運転容量を増大させて冷却用流体回路（220）に関する消費電力を増大させる。つまり、冷却用流体回路（220）において、ポンプ機構（221）等の電気機器の仕事量を増大させることで、冷却能力を増大させる。これにより、冷媒回路（20）における熱源側圧縮機（41,42,43）等の電気機器の消費電力（即ち、仕事量）を増大させなくても、過冷却用熱交換器（210）の冷却能力が増大する。したがって、冷凍装置の負荷が増大した際にも利用側熱交換器（101,111,131）へ向かう冷媒回路（20）の冷媒のエンタルピが低く保たれ、利用側熱交換器（101,111,131）での冷却能力が確保される。
【００１４】
さらに、上記の構成によると、制御手段（240）が、過冷却用熱交換器（210）の冷媒出口温度の目標値を、外気温度や冷媒回路（20）の冷媒流量などの過冷却用熱交換器（210）の周囲条件に基づいて調節する。つまり、制御手段（240）は、過冷却用熱交換器（210）の周囲条件から冷凍装置の負荷状態を把握し、その負荷状態に基づいて上記目標値を設定する。したがって、負荷が増大した際には、冷媒回路（20）の消費電力は増大せずに、その負荷に応じて冷却用流体回路（220）の消費電力が増大する。
【００１５】
第２の発明では、上記第１の発明において、上記過冷却用熱交換器（210）の周囲条件が外気温度である。
【００１６】
上記の構成によると、過冷却用熱交換器（210）の出口冷媒温度の目標値が外気温度に基づいて設定される。つまり、制御手段（240）は、外気温度に基づいて冷凍装置の負荷状態を推定し、その外気温度が高くなると負荷が増大したと判断する。
【００１７】
第３の発明では、上記第１の発明において、上記過冷却用熱交換器（210）の周囲条件が該過冷却用熱交換器（210）における冷媒回路（20）の冷媒の過冷却度である。
【００１８】
上記の構成によると、過冷却用熱交換器（210）の出口冷媒温度の目標値が冷媒回路（20）の冷媒の過冷却度に基づいて設定される。つまり、制御手段（240）は、冷媒の過冷却度に基づいて冷凍装置の負荷状態を推定し、その過冷却度が小さくなると負荷が増大したと判断する。その場合、例えば目標値が低く設定される。
【００１９】
第４の発明では、上記第１の発明において、上記過冷却用熱交換器（210）の周囲条件は、該過冷却用熱交換器（210）を流れる冷媒回路（20）の冷媒流量である。
【００２０】
上記の構成によると、過冷却用熱交換器（210）の出口冷媒温度の目標値が過冷却用熱交換器（210）の冷媒流量に基づいて設定される。つまり、制御手段（240）は、過冷却用熱交換器（210）の冷媒流量に基づいて冷凍装置の負荷状態を推定し、その冷媒流量が多くなると負荷が増大したと判断する。その場合、例えば目標値が低く設定される。
【００２１】
第５の発明では、上記第１の発明において、上記過冷却用熱交換器（210）の周囲条件が、該過冷却用熱交換器（210）で冷媒回路（20）の冷媒を過冷却する前と過冷却した後の冷却用流体回路（220）の冷却用流体の温度差である。
【００２２】
上記の構成によると、過冷却用熱交換器（210）の出口冷媒温度の目標値が冷却用流体の過冷却前後の温度差に基づいて設定される。つまり、制御手段（240）は、冷却流体の過冷却前後の温度差に基づいて冷凍装置の負荷状態を推定し、その温度差が小さくなると負荷が増大したと判断する。その場合、例えば目標値が低く設定される。
【００２３】
第６の発明では、上記第１の発明において、上記過冷却用熱交換器（210）の周囲条件が、該過冷却用熱交換器（210）を流れる冷却用流体回路（220）の冷却用流体の流量である。
【００２４】
上記の構成によると、過冷却用熱交換器（210）の出口冷媒温度の目標値が過冷却用熱交換器（210）の冷却用流体の流量に基づいて設定される。つまり、制御手段（240）は、冷却用流体の流量に基づいて冷凍装置の負荷状態を推定し、その流量が多くなると負荷が増大したと判断する。その場合、例えば目標値が低く設定される。
【００２５】
第７の発明では、上記第１の発明において、上記冷却用流体回路は、ポンプ機構としての過冷却用圧縮機（221）と熱源側熱交換器（222）とを有し、冷却用流体としての過冷却用冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う過冷却用冷媒回路（220）である。そして、上記過冷却用熱交換器（210）の周囲条件が過冷却用冷媒回路（220）における過冷却用冷媒の高圧圧力である。
【００２６】
上記の構成によると、過冷却用熱交換器（210）の出口冷媒温度の目標値が過冷却用冷媒回路（220）の過冷却用冷媒の高圧圧力に基づいて設定される。つまり、制御手段（240）は、過冷却用冷媒の高圧圧力に基づいて冷凍装置の負荷状態を推定し、その高圧圧力が高くなると負荷が増大したと判断する。その場合、例えば目標値が低く設定される。
【００２７】
第８の発明では、上記第１の発明において、上記冷却用流体回路は、ポンプ機構としての過冷却用圧縮機（221）と熱源側熱交換器（222）とを有し、冷却用流体としての過冷却用冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う過冷却用冷媒回路（220）である。そして、上記過冷却用熱交換器（210）の周囲条件が過冷却用冷媒回路（220）における過冷却用冷媒の高圧圧力および低圧圧力の圧力差である。
【００２８】
上記の構成によると、過冷却用熱交換器（210）の出口冷媒温度の目標値が過冷却用冷媒回路（220）の過冷却用冷媒の高圧圧力および低圧圧力の圧力差に基づいて設定される。つまり、制御手段（240）は、過冷却用冷媒の高低圧差に基づいて冷凍装置の負荷状態を推定し、その高低圧差が大きくなると負荷が増大したと判断する。その場合、例えば目標値が低く設定される。
【００２９】
第９の発明では、上記第２の発明において、上記制御手段（240）は、外気温度が高くなるにつれて、上記目標値を低くするように構成されている。
【００３０】
上記の構成によると、外気温度が高くなると、冷凍装置の負荷が増大することから、仮に目標値が変更されなくても、過冷却用熱交換器（210）の出口冷媒温度を目標値に保つためには、例えばポンプ機構（221）の運転容量を増大させなければならない。一方、この第９の発明では、外気温度が高くなるにつれて制御手段（240）が目標値を低くする。そして、過冷却用熱交換器（210）の出口冷媒温度をより低い目標値とするためには、ポンプ機構（221）の運転容量をより一層増大させて、つまりポンプ機構（221）の冷却用流体の供給仕事量を増大させる必要がある。したがって、この発明では、外気温度の上昇によって冷凍装置の負荷が増大した際には、制御手段（240）が目標値を調節することによって冷却用流体回路（220）に関する消費電力が増大する。
【発明の効果】
【００３１】
以上説明したように、過冷却用熱交換器（210）での冷却用流体の吸熱温度または蒸発温度は、利用側熱交換器（101,111,131）での冷媒の蒸発温度よりも高いものとなっている。冷却用流体回路（220）のポンプ機構（221）前後における冷却用流体の高低圧差は、冷媒回路（20）における冷凍サイクルの高低圧差よりも小さくなっている。そして、本発明の冷凍装置は、高低圧差が大きい冷媒回路（20）で冷媒循環量を増大させるのではなく、より高低圧差が小さい冷却用流体回路（220）で冷却用流体の流量を増大させるように、ポンプ機構（221）等の消費電力（仕事量）を増やして冷却用流体回路（220）に関する消費電力を優先的に増やすようにしている。つまり、もともと負担の小さなポンプ機構（221）の仕事量を優先的に増やすことで、負荷の増大に対応している。このため、負荷の増大に対応するために必要な入力の増加を抑制でき、成績係数の低下を抑えることができる。その結果、冷凍装置全体の消費電力の増大量を抑制することができる。
【００３２】
さらに、本発明では、負荷が増大した際に冷媒回路（20）の消費電力は増大せずにポンプ機構（221）の消費電力が増大するように、目標値を外気温度や冷媒流量等の過冷却用熱交換器（210）の周囲条件に基づいて設定している。したがって、確実に負荷状態に応じてポンプ機構（221）の消費電力を優先的に増大させることができる。
【００３３】
また、冷却用流体回路（220）で得られる情報のみで冷凍装置の負荷状態が推定するため、冷媒回路（20）と冷却用流体回路（220）との間で信号を授受するための通信用配線を敷設する必要がない。
【００３４】
上記第９の発明では、外気温度が高くなるにつれ、熱源側圧縮機（41,42,43）の消費電力を増大させずにポンプ機構（221）の消費電力を優先的に増大させている。これによると、より一層負荷状態に応じてポンプ機構（221）の消費電力を優先的に増大させることができるため、さらに容易かつ効果的に冷凍装置の成績係数の低下を抑えることができ、消費電力の増加を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３６】
《発明の実施形態１》
本実施形態１の冷凍装置（10）は、コンビニエンスストアなどに設置されて、店内の空気調和とショーケース内の冷却とを行うものである。図１に示すように、上記冷凍装置（10）は、過冷却用熱交換器（210）及び過冷却用圧縮機（221）を有し、冷却用流体としての過冷却用冷媒が流れる過冷却用冷媒回路（220）と、利用側熱交換器（101,111,131）及び熱源側圧縮機（41,42,43）を有し、冷媒が流れる冷媒回路（20）とを備えている。冷凍装置（10）は、過冷却用冷媒回路（220）の過冷却用熱交換器（210）を介して冷媒回路（20）を流れる冷媒を過冷却するように構成されている。つまり、過冷却用冷媒回路（220）が本発明に係る冷却用流体回路を構成している。
【００３７】
以下に具体的に、冷凍装置（10）の構成について説明する。
【００３８】
冷凍装置（10）には、室外ユニット（11）と、空調ユニット（12）と、冷蔵ショーケース（13）と、冷凍ショーケース（14）と、ブースタユニット（15）と、過冷却ユニット（200）とが設けられている。この冷凍装置（10）では、室外ユニット（11）と過冷却ユニット（200）とが屋外に設置され、残りの空調ユニット（12）などがコンビニエンスストアなどの店内に設置される。
【００３９】
上記過冷却ユニット（200）は、冷媒通路（205）と過冷却用冷媒回路（220）と過冷却用熱交換器（210）と制御手段としてのコントローラ（240）とを備えている。
【００４０】
一方、室外ユニット（11）には室外回路（40）が、空調ユニット（12）には空調回路（100）が、冷蔵ショーケース（13）には冷蔵回路（110）が、冷凍ショーケース（14）には冷凍回路（130）が、ブースタユニット（15）にはブースタ回路（140）がそれぞれ設けられている。冷凍装置（10）では、これらの回路（40,100,…）や過冷却ユニット（200）の冷媒通路（205）を配管で接続することによって、冷媒が流れる冷凍装置（10）の冷媒回路（20）が構成されている。
【００４１】
また、冷媒回路（20）には、第１液側連絡配管（21）と、第２液側連絡配管（22）と、第１ガス側連絡配管（23）と、第２ガス側連絡配管（24）とが設けられている。
【００４２】
第１液側連絡配管（21）は、過冷却ユニット（200）の冷媒通路（205）の一端を室外回路（40）に接続している。第２液側連絡配管（22）の一端は、冷媒通路（205）の他端に接続している。第２液側連絡配管（22）の他端は、３つに分岐して空調回路（100）と冷蔵回路（110）と冷凍回路（130）とに接続している。第２液側連絡配管（22）のうち冷凍回路（130）に接続する分岐管には、液側閉鎖弁（25）が設けられている。
【００４３】
第１ガス側連絡配管（23）の一端は、２つに分岐して冷蔵回路（110）とブースタ回路（140）とに接続している。第１ガス側連絡配管（23）のうちブースタ回路（140）に接続する分岐管には、ガス側閉鎖弁（26）が設けられている。第１ガス側連絡配管（23）の他端は、室外回路（40）に接続している。第２ガス側連絡配管（24）は、空調回路（100）を室外回路（40）に接続している。
【００４４】
〈室外ユニット〉
室外ユニット（11）は、冷凍装置（10）の熱源側機器を構成している。この室外ユニット（11）は、室外回路（40）を備えている。
【００４５】
室外回路（40）には、熱源側圧縮機としての可変容量圧縮機（41）と、第１固定容量圧縮機（42）と、第２固定容量圧縮機（43）とが設けられている。また、室外回路（40）には、室外熱交換器（44）と、レシーバ（45）と、室外膨張弁（46）とが設けられている。また、室外回路（40）には、３つの吸入管（61,62,63）と、２つの吐出管（64,65）と、４つの液管（81,82,83,84）と、１つの高圧ガス管（66）とが設けられている。さらに、室外回路（40）には、３つの四路切換弁（51,52,53）と、１つの液側閉鎖弁（54）と、２つのガス側閉鎖弁（55,56）とが設けられている。
【００４６】
この室外回路（40）において、液側閉鎖弁（54）には第１液側連絡配管（21）が、第１ガス側閉鎖弁（55）には第１ガス側連絡配管（23）が、第２ガス側閉鎖弁（56）には第２ガス側連絡配管（24）がそれぞれ接続されている。
【００４７】
可変容量圧縮機（41）、第１固定容量圧縮機（42）、及び第２固定容量圧縮機（43）は、何れも全密閉型で高圧ドーム型のスクロール圧縮機である。可変容量圧縮機（41）には、インバータを介して電力が供給される。この可変容量圧縮機（41）は、インバータの出力周波数を変化させて圧縮機モータの回転速度を変更することによって、その容量が変更可能となっている。一方、第１，第２固定容量圧縮機（42,43）は、圧縮機モータが常に一定の回転速度で運転されるものであって、その容量が変更不能となっている。
【００４８】
第１吸入管（61）は、その一端が第１ガス側閉鎖弁（55）に接続されている。この第１吸入管（61）は、他端側で第１分岐管（61a）と第２分岐管（61b）とに分岐されており、第１分岐管（61a）が可変容量圧縮機（41）の吸入側に、第２分岐管（61b）が第３四路切換弁（53）にそれぞれ接続されている。第１吸入管（61）の第２分岐管（61b）には、第１ガス側閉鎖弁（55）から第３四路切換弁（53）へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-1）が設けられている。
【００４９】
第２吸入管（62）は、その一端が第３四路切換弁（53）に、他端が第１固定容量圧縮機（42）の吸入側にそれぞれ接続されている。
【００５０】
第３吸入管（63）は、その一端が第２四路切換弁（52）に接続されている。この第３吸入管（63）は、他端側で第１分岐管（63a）と第２分岐管（63b）とに分岐されており、第１分岐管（63a）が第２固定容量圧縮機（43）の吸入側に、第２分岐管（63b）が第３四路切換弁（53）にそれぞれ接続されている。第３吸入管（63）の第２分岐管（63b）には、第２四路切換弁（52）から第３四路切換弁（53）へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-2）が設けられている。
【００５１】
第１吐出管（64）は、一端側で第１分岐管（64a）と第２分岐管（64b）とに分岐されており、第１分岐管（64a）が可変容量圧縮機（41）の吐出側に、第２分岐管（64b）が第１固定容量圧縮機（42）の吐出側にそれぞれ接続されている。第１吐出管（64）の他端は、第１四路切換弁（51）に接続されている。第１吐出管（64）の第２分岐管（64b）には、第１固定容量圧縮機（42）から第１四路切換弁（51）へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-3）が設けられている。
【００５２】
第２吐出管（65）は、その一端が第２固定容量圧縮機（43）の吸入側に、他端が第１吐出管（64）における第１四路切換弁（51）の直前にそれぞれ接続されている。第２吐出管（65）には、第２固定容量圧縮機（43）から第１四路切換弁（51）へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-4）が設けられている。
【００５３】
室外熱交換器（44）は、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。この室外熱交換器（44）では、冷媒と室外空気の間で熱交換が行われる。室外熱交換器（44）の一端は、閉鎖弁（57）を介して第１四路切換弁（51）に接続されている。一方、室外熱交換器（44）の他端は、第１液管（81）を介してレシーバ（45）の頂部に接続されている。この第１液管（81）には、室外熱交換器（44）からレシーバ（45）へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-5）が設けられている。
【００５４】
レシーバ（45）の底部には、閉鎖弁（58）を介して第２液管（82）の一端が接続されている。第２液管（82）の他端は、液側閉鎖弁（54）に接続されている。この第２液管（82）には、レシーバ（45）から液側閉鎖弁（54）へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-6）が設けられている。
【００５５】
第２液管（82）における逆止弁（CV-6）と液側閉鎖弁（54）の間には、第３液管（83）の一端が接続されている。第３液管（83）の他端は、第１液管（81）を介してレシーバ（45）の頂部に接続されている。また、第３液管（83）には、その一端から他端へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-7）が設けられている。
【００５６】
第２液管（82）における閉鎖弁（58）と逆止弁（CV-6）の間には、第４液管（84）の一端が接続されている。第４液管（84）の他端は、第１液管（81）における室外熱交換器（44）と逆止弁（CV-5）の間に接続されている。また、第４液管（84）には、その一端から他端へ向かって順に、逆止弁（CV-8）と室外膨張弁（46）とが設けられている。この逆止弁（CV-8）は、第４液管（84）の一端から他端へ向かう冷媒の流通だけを許容する。また、室外膨張弁（46）は、電子膨張弁により構成されている。
【００５７】
高圧ガス管（66）は、その一端が第１吐出管（64）における第１四路切換弁（51）の直前に接続されている。高圧ガス管（66）は、他端側で第１分岐管（66a）と第２分岐管（66b）とに分岐されており、第１分岐管（66a）が第１液管（81）における逆止弁（CV-5）の下流側に、第２分岐管（66b）が第３四路切換弁（53）にそれぞれ接続されている。高圧ガス管（66）の第１分岐管（66a）には、電磁弁（SV-7）と逆止弁（CV-9）とが設けられている。この逆止弁（CV-9）は、電磁弁（SV-7）の下流側に配置され、電磁弁（SV-7）から第１液管（81）へ向かう冷媒の流通だけを許容する。
【００５８】
第１四路切換弁（51）は、第１のポートが第１吐出管（64）の終端に、第２のポートが第２四路切換弁（52）に、第３のポートが室外熱交換器（44）に、第４のポートが第２ガス側閉鎖弁（56）にそれぞれ接続されている。この第１四路切換弁（51）は、第１のポートと第３のポートが互いに連通して第２のポートと第４のポートが互いに連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１のポートと第４のポートが互いに連通して第２のポートと第３ポートが互いに連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とに切り換え可能となっている。
【００５９】
第２四路切換弁（52）は、第１のポートが第２吐出管（65）における逆止弁（CV-4）の下流側に、第２のポートが第２吸入管（62）の始端に、第４のポートが第１四路切換弁（51）の第２のポートにそれぞれ接続されている。また、第２四路切換弁（52）は、その第３のポートが封止されている。この第２四路切換弁（52）は、第１のポートと第３のポートが互いに連通して第２のポートと第４のポートが互いに連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１のポートと第４のポートが互いに連通して第２のポートと第３ポートが互いに連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とに切り換え可能となっている。
【００６０】
第３四路切換弁（53）は、第１のポートが高圧ガス管（66）の第２分岐管（66b）の終端に、第２のポートが第２吸入管（62）の始端に、第３のポートが第１吸入管（61）の第２分岐管（61b）の終端に、第４のポートが第３吸入管（63）の第２分岐管（63b）の終端にそれぞれ接続されている。この第３四路切換弁（53）は、第１のポートと第３のポートが互いに連通して第２のポートと第４のポートが互いに連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１のポートと第４のポートが互いに連通して第２のポートと第３ポートが互いに連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とに切り換え可能となっている。
【００６１】
室外回路（40）には、インジェクション管（85）、連通管（87）、油分離器（75）、及び油戻し管（76）がさらに設けられている。また、室外回路（40）には、４つの均油管（71,72,73,74）も設けられている。
【００６２】
インジェクション管（85）は、いわゆる液インジェクションを行うためのものである。インジェクション管（85）は、その一端が第４液管（84）における逆止弁（CV-8）と室外膨張弁（46）の間に、他端が第１吸入管（61）にそれぞれ接続されている。このインジェクション管（85）には、その一端から他端へ向かって順に、閉鎖弁（59）と流量調節弁（86）とが設けられている。流量調節弁（86）は、電子膨張弁により構成されている。
【００６３】
連通管（87）は、その一端がインジェクション管（85）における閉鎖弁（59）と流量調節弁（86）の間に、他端が高圧ガス管（66）の第１分岐管（66a）における電磁弁（SV-7）の上流側にそれぞれ接続されている。この連通管（87）には、その一端から他端へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-10）が設けられている。
【００６４】
油分離器（75）は、第１吐出管（64）のうち第２吐出管（65）及び高圧ガス管（66）の接続位置よりも上流側に設けられている。この油分離器（75）は、圧縮機（41,42）の吐出ガスから冷凍機油を分離するためのものである。
【００６５】
油戻し管（76）は、その一端が油分離器（75）に接続されている。油戻し管（76）は、他端側で第１分岐管（76a）と第２分岐管（76b）とに分岐されており、第１分岐管（76a）がインジェクション管（85）における流量調節弁（86）の下流側に、第２分岐管（76b）が第２吸入管（62）にそれぞれ接続されている。また、油戻し管（76）の第１分岐管（76a）と第２分岐管（76b）とには、電磁弁（SV-5,SV-6）が１つずつ設けられている。第１分岐管（76a）の電磁弁（SV-5）を開くと、油分離器（75）で分離された冷凍機油がインジェクション管（85）を通じて第１吸入管（61）へ送り返される。一方、第２分岐管（76b）の電磁弁（SV-6）を開くと、油分離器（75）で分離された冷凍機油が第２吸入管（62）へ送り返される。
【００６６】
第１均油管（71）は、その一端が可変容量圧縮機（41）に接続され、他端が第２吸入管（62）に接続されている。この第１均油管（71）には、電磁弁（SV-1）が設けられている。第２均油管（72）は、その一端が第１固定容量圧縮機（42）に接続され、他端が第３吸入管（63）の第１分岐管（63a）に接続されている。この第２均油管（72）には、電磁弁（SV-2）が設けられている。第３均油管（73）は、その一端が第２固定容量圧縮機（43）に接続され、他端が第１吸入管（61）の第１分岐管（61a）に接続されている。この第３均油管（73）には、電磁弁（SV-3）が設けられている。第４均油管（74）は、その一端が第２均油管（72）における電磁弁（SV-2）の上流側に接続され、他端が第１吸入管（61）の第１分岐管（61a）に接続されている。この第４均油管（74）には、電磁弁（SV-4）が設けられている。各均油管（71〜74）の電磁弁（SV-1〜SV-4）を適宜開閉することにより、各圧縮機（41,42,43）における冷凍機油の貯留量が平均化される。
【００６７】
室外回路（40）には、図示しないが、各種のセンサや圧力スイッチも設けられている。
【００６８】
また、室外ユニット（11）には、室外ファン（48）が設けられている。室外熱交換器（44）へは、この室外ファン（48）によって室外空気が送られる。
【００６９】
〈空調ユニット〉
空調ユニット（12）は、利用側機器を構成している。空調ユニット（12）は、空調回路（100）を備えている。この空調回路（100）は、その液側端が第２液側連絡配管（22）、ガス側端が第２ガス側連絡配管（24）にそれぞれ接続されている。
【００７０】
空調回路（100）では、その液側端からガス側端へ向かって順に、空調膨張弁（102）と利用側熱交換器としての空調熱交換器（101）とが設けられている。空調熱交換器（101）は、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。この空調熱交換器（101）では、冷媒と室内空気の間で熱交換が行われる。一方、空調膨張弁（102）は、電子膨張弁によって構成されている。
【００７１】
空調ユニット（12）には、空調ファン（105）が設けられている。空調熱交換器（101）へは、この空調ファン（105）によって店内の室内空気が送られる。
【００７２】
〈冷蔵ショーケース〉
冷蔵ショーケース（13）は、利用側機器を構成している。冷蔵ショーケース（13）は、冷蔵回路（110）を備えている。この冷蔵回路（110）は、その液側端が第２液側連絡配管（22）に、ガス側端が第１ガス側連絡配管（23）にそれぞれ接続されている。
【００７３】
冷蔵回路（110）では、その液側端からガス側端へ向かって順に、冷蔵電磁弁（114）と冷蔵膨張弁（112）と利用側熱交換器としての冷蔵熱交換器（111）とが設けられている。冷蔵熱交換器（111）は、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。この冷蔵熱交換器（111）では、冷媒と庫内空気の間で熱交換が行われる。冷蔵膨張弁（112）は、温度自動膨張弁によって構成されている。冷蔵膨張弁（112）の感温筒（113）は、冷蔵熱交換器（111）の出口側の配管に取り付けられている。
【００７４】
冷蔵ショーケース（13）には、冷蔵庫内ファン（115）が設けられている。冷蔵熱交換器（111）へは、この冷蔵庫内ファン（115）によって冷蔵ショーケース（13）の庫内空気が送られる。
【００７５】
〈冷凍ショーケース〉
冷凍ショーケース（14）は、利用側機器を構成している。冷凍ショーケース（14）は、冷凍回路（130）を備えている。この冷凍回路（130）は、その液側端が第２液側連絡配管（22）に接続されている。また、冷凍回路（130）のガス側端は、配管を介してブースタユニット（15）に接続されている。
【００７６】
冷凍回路（130）では、その液側端からガス側端へ向かって順に、冷凍電磁弁（134）と冷凍膨張弁（132）と利用側熱交換器としての冷凍熱交換器（131）とが設けられている。冷凍熱交換器（131）は、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。この冷凍熱交換器（131）では、冷媒と庫内空気の間で熱交換が行われる。冷凍膨張弁（132）は、温度自動膨張弁によって構成されている。冷凍膨張弁（132）の感温筒（133）は、冷凍熱交換器（131）の出口側の配管に取り付けられている。
【００７７】
冷凍ショーケース（14）には、冷凍庫内ファン（135）が設けられている。冷凍熱交換器（131）へは、この冷凍庫内ファン（135）によって冷凍ショーケース（14）の庫内空気が送られる。
【００７８】
〈ブースタユニット〉
ブースタユニット（15）は、ブースタ回路（140）を備えている。このブースタ回路（140）には、ブースタ圧縮機（141）と、吸入管（143）と、吐出管（144）と、バイパス管（150）とが設けられている。
【００７９】
ブースタ圧縮機（141）は、全密閉型で高圧ドーム型のスクロール圧縮機である。ブースタ圧縮機（141）には、インバータを介して電力が供給される。このブースタ圧縮機（141）は、インバータの出力周波数を変化させて圧縮機モータの回転速度を変更することによって、その容量が変更可能となっている。
【００８０】
吸入管（143）は、その終端がブースタ圧縮機（141）の吸入側に接続されている。吸入管（143）の始端は、配管を介して冷凍回路（130）のガス側端に接続されている。
【００８１】
吐出管（144）は、その始端がブースタ圧縮機（141）の吐出側に、終端が第１ガス側連絡配管（23）にそれぞれ接続されている。この吐出管（144）には、その始端から終端へ向かって順に、高圧圧力スイッチ（148）と、油分離器（145）と、吐出側逆止弁（149）とが設けられている。吐出側逆止弁（149）は、吐出管（144）の始端から終端へ向かう冷媒の流通だけを許容する。
【００８２】
油分離器（145）は、ブースタ圧縮機（141）の吐出ガスから冷凍機油を分離するためのものである。油分離器（145）には、油戻し管（146）の一端が接続されている。油戻し管（146）の他端は、吸入管（143）に接続されている。油戻し管（146）には、キャピラリチューブ（147）が設けられている。油分離器（145）で分離された冷凍機油は、油戻し管（146）を通じてブースタ圧縮機（141）の吸入側へ送り返される。
【００８３】
バイパス管（150）は、その始端が吸入管（143）に、終端が吐出管（64）における油分離器（145）と吐出側逆止弁（149）の間にそれぞれ接続されている。このバイパス管（150）には、その始端から終端へ向かう冷媒の流通だけを許容するバイパス逆止弁（151）が設けられている。
【００８４】
〈過冷却ユニット〉
上述したように、過冷却ユニット（200）は、冷媒通路（205）と過冷却用冷媒回路（220）と過冷却用熱交換器（210）とコントローラ（240）とを備えている。
【００８５】
冷媒通路（205）は、その一端が第１液側連絡配管（21）に、他端が第２液側連絡配管（22）にそれぞれ接続されている。
【００８６】
過冷却用冷媒回路（220）は、過冷却用圧縮機（221）と、過冷却用室外熱交換器（222）と、膨張機構である過冷却用膨張弁（223）と、過冷却用熱交換器（210）とを順に配管で接続して構成された閉回路である。この過冷却用冷媒回路（220）では、充填された過冷却用冷媒を過冷却用圧縮機（221）により循環させることによって蒸気圧縮式冷凍サイクルが行われる。すなわち、この過冷却用冷媒回路（220）では、上記冷凍装置（10）の冷媒回路（20）に流れる冷媒とは別の過冷却用冷媒を循環させている。また、本実施形態では、過冷却用圧縮機（221）がポンプ機構を、過冷却用室外熱交換器（222）が熱源側熱交換器をそれぞれ構成している。
【００８７】
過冷却用圧縮機（221）は、全密閉型で高圧ドーム型のスクロール圧縮機である。過冷却用圧縮機（221）には、インバータを介して電力が供給される。この過冷却用圧縮機（221）は、インバータの出力周波数を変化させて圧縮機モータの回転速度を変更することによって、その容量が変更可能となっている。過冷却用室外熱交換器（222）は、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。この過冷却用室外熱交換器（222）では、過冷却用冷媒と室外空気の間で熱交換が行われる。過冷却用膨張弁（223）は、電子膨張弁によって構成されている。
【００８８】
過冷却用熱交換器（210）は、いわゆるプレート式熱交換器によって構成されている。過冷却用熱交換器（210）には、第１流路（211）と第２流路（212）とが複数ずつ形成されている。第１流路（211）には過冷却用冷媒回路（220）が、第２流路（212）には冷媒通路（205）がそれぞれ接続されている。そして、この過冷却用熱交換器（210）は、第１流路（211）を流れる過冷却用冷媒と、第２流路（212）を流れる冷凍装置（10）の冷媒とを熱交換させる。
【００８９】
過冷却ユニット（200）には、各種のセンサや圧力スイッチも設けられている。具体的に、冷媒通路（205）では、過冷却用熱交換器（210）よりも他端寄りの部分、すなわち第２液側連絡配管（22）に接続する端部寄りの部分に出口側冷媒温度センサ（237）が設けられている。
【００９０】
また、過冷却ユニット（200）には、外気温度Taを検出する外気温センサ（231）と室外ファン（230）とが設けられている。過冷却用室外熱交換器（222）へは、この室外ファン（230）によって室外空気が送られる。つまり、本実施形態では、外気温度Taが過冷却用熱交換器（210）の周囲条件として用いられる。
【００９１】
コントローラ（240）には、出口側冷媒温度センサ（237）の検出した液冷媒出口温度Tout、外気温センサ（231）の検出した外気温度Taなどが入力されている。そして、このコントローラ（240）は、入力されたセンサの検出値に基づき、過冷却用圧縮機（221）の起動と停止とを切り換えて該過冷却用圧縮機（221）の消費電力を制御するように構成されている。
【００９２】
−冷凍装置の運転動作−
上記冷凍装置（10）が行う運転動作のうち、主要なものについて説明する。
【００９３】
〈冷房運転〉
冷房運転は、冷蔵ショーケース（13）及び冷凍ショーケース（14）において庫内空気の冷却を行い、空調ユニット（12）で室内空気の冷却を行って店内を冷房する運転である。
【００９４】
図２に示すように、冷房運転中は、第１四路切換弁（51）、第２四路切換弁（52）、及び第３四路切換弁（53）がそれぞれ第１状態に設定される。また、室外膨張弁（46）が全閉される一方、空調膨張弁（102）、冷蔵膨張弁（112）、及び冷凍膨張弁（132）の開度がそれぞれ適宜調節される。この状態において、可変容量圧縮機（41）、第１固定容量圧縮機（42）、第２固定容量圧縮機（43）、及びブースタ圧縮機（141）が運転される。この冷房運転中には、過冷却ユニット（200）が運転状態となる。過冷却ユニット（200）の運転動作については後述する。
【００９５】
可変容量圧縮機（41）、第１固定容量圧縮機（42）、及び第２固定容量圧縮機（43）から吐出された冷媒は、第１四路切換弁（51）を通過して室外熱交換器（44）へ送られる。室外熱交換器（44）では、冷媒が室外空気へ放熱して凝縮する。室外熱交換器（44）で凝縮した冷媒は、第１液管（81）とレシーバ（45）と第２液管（82）とを順に通過して第１液側連絡配管（21）へ流入する。
【００９６】
第１液側連絡配管（21）へ流入した冷媒は、過冷却ユニット（200）の冷媒通路（205）へ流入する。冷媒通路（205）へ流入した冷媒は、過冷却用熱交換器（210）の第２流路（212）を通過する間にさらに冷却される。過冷却用熱交換器（210）で冷却された過冷却状態の液冷媒（過冷却用冷媒）は、第２液側連絡配管（22）を通って空調回路（100）と冷蔵回路（110）と冷凍回路（130）とに分配される。
【００９７】
空調回路（100）へ流入した冷媒は、空調膨張弁（102）を通過する際に減圧されてから空調熱交換器（101）へ導入される。空調熱交換器（101）では、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発する。その際、空調熱交換器（101）では、冷媒の蒸発温度が例えば５℃程度に設定される。空調ユニット（12）では、空調熱交換器（101）で冷却された室内空気が店内へ供給される。
【００９８】
空調熱交換器（101）で蒸発した冷媒は、第２ガス側連絡配管（24）を通って室外回路（40）へ流入し、その後、第１四路切換弁（51）と第２四路切換弁（52）を順に通過して第３吸入管（63）へ流入する。第３吸入管（63）へ流入した冷媒は、その一部が第１分岐管（63a）を通って第２固定容量圧縮機（43）に吸入され、残りが第２分岐管（63b）と第３四路切換弁（53）と第２吸入管（62）とを順に通過して第１固定容量圧縮機（42）に吸入される。
【００９９】
冷蔵回路（110）へ流入した冷媒は、冷蔵膨張弁（112）を通過する際に減圧されてから冷蔵熱交換器（111）へ導入される。冷蔵熱交換器（111）では、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発する。その際、冷蔵熱交換器（111）では、冷媒の蒸発温度が例えば−５℃程度に設定される。冷蔵熱交換器（111）で蒸発した冷媒は、第１ガス側連絡配管（23）へ流入する。冷蔵ショーケース（13）では、冷蔵熱交換器（111）で冷却された庫内空気が庫内へ供給され、庫内温度が例えば５℃程度に保たれる。
【０１００】
冷凍回路（130）へ流入した冷媒は、冷凍膨張弁（132）を通過する際に減圧されてから冷凍熱交換器（131）へ導入される。冷凍熱交換器（131）では、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発する。その際、冷凍熱交換器（131）では、冷媒の蒸発温度が例えば−３０℃程度に設定される。冷凍ショーケース（14）では、冷凍熱交換器（131）で冷却された庫内空気が庫内へ供給され、庫内温度が例えば−２０℃程度に保たれる。
【０１０１】
冷凍熱交換器（131）で蒸発した冷媒は、ブースタ回路（140）へ流入してブースタ圧縮機（141）へ吸入される。ブースタ圧縮機（141）で圧縮された冷媒は、吐出管（144）を通って第１ガス側連絡配管（23）へ流入する。
【０１０２】
第１ガス側連絡配管（23）では、冷蔵回路（110）から送り込まれた冷媒と、ブースタ回路（140）から送り込まれた冷媒とが合流する。そして、これらの冷媒は、第１ガス側連絡配管（23）を通過して室外回路（40）の第１吸入管（61）へ流入する。第１吸入管（61）へ流入した冷媒は、その第１分岐管（61a）を通って可変容量圧縮機（41）に吸入される。
【０１０３】
〈暖房運転〉
暖房運転は、冷蔵ショーケース（13）及び冷凍ショーケース（14）において庫内空気の冷却を行い、空調ユニット（12）で室内空気の加熱を行って店内を暖房する運転である。
【０１０４】
図３に示すように、室外回路（40）では、第１四路切換弁（51）が第２状態に、第２四路切換弁（52）が第１状態に、第３四路切換弁（53）が第１状態にそれぞれ設定される。また、室外膨張弁（46）が全閉される一方、空調膨張弁（102）、冷蔵膨張弁（112）、及び冷凍膨張弁（132）の開度が適宜調節される。この状態において、可変容量圧縮機（41）及びブースタ圧縮機（141）が運転され、第１固定容量圧縮機（42）及び第２固定容量圧縮機（43）が休止する。また、室外熱交換器（44）は、冷媒が送り込まれずに休止状態となる。この第１暖房運転中には、過冷却ユニット（200）が停止状態となる。
【０１０５】
可変容量圧縮機（41）から吐出された冷媒は、第１四路切換弁（51）と第２ガス側連絡配管（24）と順に通って空調回路（100）の空調熱交換器（101）へ導入され、室内空気へ放熱して凝縮する。空調ユニット（12）では、空調熱交換器（101）で加熱された室内空気が店内へ供給される。空調熱交換器（101）で凝縮した冷媒は、第２液側連絡配管（22）を通って冷蔵回路（110）と冷凍回路（130）とに分配される。
【０１０６】
冷蔵ショーケース（13）及び冷凍ショーケース（14）では、上記冷房運転時と同様に、庫内空気の冷却が行われる。冷蔵回路（110）へ流入した冷媒は、冷蔵熱交換器（111）で蒸発した後に第１ガス側連絡配管（23）へ流入する。一方、冷凍回路（130）へ流入した冷媒は、冷凍熱交換器（131）で蒸発した後にブースタ圧縮機（141）で圧縮され、その後に第１ガス側連絡配管（23）へ流入する。第１ガス側連絡配管（23）へ流入した冷媒は、第１吸入管（61）を通過後に可変容量圧縮機（41）に吸入されて圧縮される。
【０１０７】
このように、第１暖房運転では、冷蔵熱交換器（111）及び冷凍熱交換器（131）において冷媒が吸熱し、空調熱交換器（101）において冷媒が放熱する。そして、冷蔵熱交換器（111）及び冷凍熱交換器（131）で冷媒が庫内空気から吸熱した熱を利用して、店内の暖房が行われる。
【０１０８】
なお、暖房運転中には、第１固定容量圧縮機（42）を運転してもよい。第１固定容量圧縮機（42）を運転するか否かは、冷蔵ショーケース（13）及び冷凍ショーケース（14）における冷却負荷に応じて決定される。
【０１０９】
このように、暖房運転中においては、外気温度Taが低く、冷凍装置（10）のみで所定の能力を十分に発揮できることから、冷房運転時のように過冷却用圧縮機（221）が使用されることはない。
【０１１０】
−過冷却ユニットの運転動作−
過冷却ユニット（200）の運転動作について説明する。過冷却ユニット（200）の運転状態では、過冷却用圧縮機（221）が運転されると共に、過冷却用膨張弁（223）の開度が適宜調節される。
【０１１１】
図２に示すように、過冷却用圧縮機（221）から吐出された過冷却用冷媒は、過冷却用室外熱交換器（222）で室外空気へ放熱して凝縮する。過冷却用室外熱交換器（222）で凝縮した過冷却用冷媒は、過冷却用膨張弁（223）を通過する際に減圧されてから過冷却用熱交換器（210）の第１流路（211）へ流入する。過冷却用熱交換器（210）の第１流路（211）では、過冷却用冷媒が第２流路（212）の冷媒から吸熱して蒸発する。過冷却用熱交換器（210）で蒸発した過冷却用冷媒は、過冷却用圧縮機（221）へ吸入されて圧縮される。
【０１１２】
上記コントローラ（240）には、外気温センサ（231）の検出値である外気温度Taと、出口側冷媒温度センサ（237）の検出値である液冷媒出口温度Toutが入力される。本実施形態では、コントローラ（240）は、上記外気温度Taに基づいて過冷却用圧縮機（221）の運転を継続させるか停止させるかを決定する。
【０１１３】
このコントローラ（240）の制御動作について説明する。
【０１１４】
図４に示すように、予め用意された目標値としての目標液冷媒出口温度Eomが設定されている。この目標液冷媒出口温度Eomに基づいて、コントローラ（240）は、過冷却用圧縮機（221）の運転容量を制御する。この目標液冷媒出口温度Eomは、外気温度Taが高くなるにつれて低くなるように設定されている。
【０１１５】
具体的には、目標液冷媒出口温度Eomは、外気温度Taが２５℃≦Ta≦４０℃の場合、Eom＝−（Ta−４０）＋１０℃  に設定されている。また、Ta＜２５℃のときは、Eom＝２５℃（一定）、Ta＞４０℃のときは、Eom＝１０℃（一定）に設定されている。
【０１１６】
次に、図５を用いてコントローラ（240）の過冷却用圧縮機（221）の運転容量の制御について説明する。
【０１１７】
まず、過冷却用圧縮機（221）の周波数は所定の周波数となっている。そして、ステップＳ１において、コントローラ（240）は、液冷媒出口温度Toutと目標液冷媒出口温度Eomとの差（Tout−Eom）を計算し、その差が−１．０℃未満のとき（図５の領域Ａ）は、ステップＳ２へ移る。また、その差が−１．０以上１．０未満のとき（同図の領域Ｂ）は、終了する。さらに、その差が−１．０℃を超えるとき（同図の領域Ｃ）は、ステップＳ４へ移る。
【０１１８】
ステップＳ２では、コントローラ（240）は、過冷却用圧縮機（221）の周波数が最低周波数であるかどうかの判断をする。そして、最低周波数であれば終了し、最低周波数でなければ、ステップＳ３に移る。
【０１１９】
ステップＳ３では、過冷却用圧縮機（221）の周波数を所定の１ステップ小さくし、終了する。
【０１２０】
一方、ステップＳ４では、過冷却用圧縮機（221）の周波数が最高周波数であるかどうかの判断をする。そして、最高周波数であれば終了し、最高周波数でなければ、ステップＳ５に移る。
【０１２１】
ステップＳ５では、過冷却用圧縮機（221）の周波数を所定の１ステップ大きくし、終了する。
【０１２２】
コントローラ（240）は、以上のルーチンを３０秒毎に行う。
【０１２３】
このように、外気温度Taが高くなるにつれてコントローラ（240）が目標液冷媒出口温度Eomを低く設定する。そして、液冷媒出口温度Toutをより低い目標液冷媒出口温度Eomに近づけるために、過冷却用圧縮機（221）の運転周波数を上昇させて運転容量をより一層増大させる必要がある。したがって、本実施形態では、外気温度Taの上昇によって冷凍装置（10）の負荷が増大した際には、コントローラ（240）が目標液冷媒出口温度Eomを調節することによって過冷却用圧縮機（221）の運転容量が優先的に増大させられる。その結果、過冷却用圧縮機（221）の消費電力が増大し、過冷却用冷媒回路（220）の消費電力が優先的に増大する。
【０１２４】
なお、本実施形態の過冷却ユニット（200）では、液冷媒出口温度Toutが目標液冷媒出口温度Eomから１．０℃以上相違したときに、コントローラ（240）によって過冷却用圧縮機（221）の運転容量を変化させているが、±１．５℃や±２．０℃相違したときに変化させてもよい。
【０１２５】
−実施形態１の効果−
以上説明したように、過冷却用熱交換器（210）での過冷却用冷媒の蒸発温度は、利用側熱交換器（101,111,131）での冷媒の蒸発温度よりも高いものとなっている。過冷却用冷媒回路（220）での冷凍サイクルの高低圧差は、冷媒回路（20）での冷凍サイクルの高低圧差よりも小さくなっている。そして、本実施形態の冷凍装置（10）は、冷凍サイクルの高低圧差が大きい冷媒回路（20）で冷媒循環量を増大させるのではなく、より冷凍サイクルの高低圧差が小さい過冷却用冷媒回路（220）で過冷却用冷媒の循環量を増大させるように、過冷却用圧縮機（221）の運転周波数を増大させてその消費電力（仕事量）を優先的に増やすようにしている。つまり、もともと負担の小さな過冷却用圧縮機（221）の運転容量を優先的に増やすことで、負荷の増大に対応している。このため、負荷の増大に対応するために必要な入力の増加を抑制でき、成績係数の低下を抑えることができる。その結果、冷凍装置（10）全体の消費電力の増加を抑制することができる。
【０１２６】
また、本実施形態では、外気温度が高くなるにつれ、熱源側圧縮機（41,42,43）に対して過冷却用圧縮機（221）の運転容量を優先的に増大させている。このため、外気温度に応じた冷凍サイクルの高低圧差の変化に合わせて過冷却用圧縮機（221）の運転容量を優先的に増大させることができるので、さらに容易かつ効果的に冷凍装置（10）の成績係数の低下を抑えることができ、全体の消費電力の増加量を抑制することができる。
【０１２７】
−実施形態１の各変形例−
各変形例（変形例１〜６）は、過冷却用熱交換器（210）の周囲条件として、外気温度以外の各種パラメータに基いて過冷却用熱交換器（210）の出口における冷媒温度の目標値を設定するようにしたものである。
【０１２８】
−変形例１−
本変形例１の冷凍装置（10）では、過冷却用熱交換器（210）の周囲条件として、過冷却用熱交換器（210）を流れる冷媒回路（20）の冷媒の過冷却度が用いられる。この場合、図示しないが、冷媒通路（205）における過冷却用熱交換器（210）の入口側および出口側に冷媒の温度検出手段としての温度センサが設けられる。これら温度センサの検出温度は、コントローラ（240）に入力され、その検出温度の差が過冷却度として用いられる。そして、コントローラ（240）では、冷媒の過冷却度に基づいて目標液冷媒出口温度Eomが設定される。つまり、過冷却度が小さくなるに従って負荷が増大したと推定され、目標液冷媒出口温度Eomが低くなるように設定される。
【０１２９】
−変形例２−
本変形例２の冷凍装置（10）では、過冷却用熱交換器（210）の周囲条件として、過冷却用熱交換器（210）を流れる冷媒回路（20）の冷媒流量が用いられる。この場合、図示しないが、冷媒通路（205）に冷媒の流量検出手段としての流量センサが設けられ、その検出流量がコントローラ（240）に入力される。そして、コントローラ（240）では、冷媒流量に基づいて目標液冷媒出口温度Eomが設定される。つまり、冷媒流量が多くなるに従って負荷が増大したと推定され、目標液冷媒出口温度Eomが低くなるように設定される。
【０１３０】
−変形例３−
本変形例３の冷凍装置（10）では、過冷却用熱交換器（210）の周囲条件として、過冷却用熱交換器（210）における過冷却用冷媒の過冷却前後の温度差が用いられる。この場合、図示しないが、過冷却用熱交換器（210）の入口側および出口側に過冷却用冷媒の温度検出手段としての温度センサが設けられる。これら温度センサの検出温度は、コントローラ（240）に入力され、その検出温度の差が過冷却用冷媒の過冷却前後の温度差として用いられる。そして、コントローラ（240）では、過冷却用冷媒の温度差に基づいて目標液冷媒出口温度Eomが設定される。つまり、その温度差が小さくなるに従って負荷が増大したと推定され、目標液冷媒出口温度Eomが低くなるように設定される。
【０１３１】
−変形例４−
本変形例４の冷凍装置（10）では、過冷却用熱交換器（210）の周囲条件として、過冷却用熱交換器（210）を流れる過冷却用冷媒の流量が用いられる。この場合、図示しないが、過冷却用熱交換器（210）の入口側または出口側に過冷却用冷媒の流量検出手段としての流量センサが設けられ、その検出流量がコントローラ（240）に入力される。そして、コントローラ（240）では、検出流量に基づいて目標液冷媒出口温度Eomが設定される。つまり、その過冷却用冷媒の流量が多くなるに従って負荷が増大したと推定され、目標液冷媒出口温度Eomが低くなるように設定される。
【０１３２】
−変形例５−
本変形例５の冷凍装置（10）では、過冷却用熱交換器（210）の周囲条件として、過冷却用冷媒回路（220）における過冷却用冷媒の高圧圧力が用いられる。この場合、図示しないが、過冷却用圧縮機（221）の吐出側に圧力検出手段としての圧力センサが設けられ、その検出圧力がコントローラ（240）に入力される。そして、コントローラ（240）では、検出圧力に基づいて目標液冷媒出口温度Eomが設定される。つまり、その過冷却用冷媒の高圧圧力が高くなるに従って負荷が増大したと推定され、目標液冷媒出口温度Eomが低くなるように設定される。
【０１３３】
−変形例６−
本変形例６の冷凍装置（10）では、過冷却用熱交換器（210）の周囲条件として、過冷却用冷媒回路（220）における過冷却用冷媒の高圧圧力および低圧圧力の圧力差が用いられる。この場合、図示しないが、過冷却用圧縮機（221）の吐出側および吸入側に圧力検出手段としての圧力センサが設けられ、それらの検出圧力がコントローラ（240）に入力される。そして、コントローラ（240）では、各検出圧力の圧力差に基づいて目標液冷媒出口温度Eomが設定される。つまり、その圧力差が大きくなるに従って負荷が増大したと推定され、目標液冷媒出口温度Eomが低くなるように設定される。
【０１３４】
《発明の実施形態２》
本実施形態２の冷凍装置（10）は、上記実施形態１が直接過冷却用圧縮機（221）の運転周波数を上昇させて該過冷却用圧縮機（221）の消費電力を増大させるようにしたのに代えて、過冷却用室外熱交換器（222）の室外ファン（230）の運転周波数を増大させることによって過冷却用冷媒回路（220）の消費電力を増大させるようにしたものである。つまり、本実施形態では、負荷が増大しても過冷却用圧縮機（221）の運転周波数は変化させない。
【０１３５】
具体的に、上記室外ファン（230）の運転周波数を増大させると、過冷却用熱交換器（210）における過冷却用冷媒の流量が増大し、冷却能力が増大する。つまり、室外ファン（230）の運転周波数を増大させると、過冷却用冷媒回路（220）における過冷却用冷媒の高圧圧力が低下し、過冷却用圧縮機（221）の体積効率が向上して冷媒の循環量が増大する。したがって、液冷媒出口温度Toutが低下する。その結果、室外ファン（230）の消費電力が増大し、過冷却用冷媒回路（220）の消費電力が優先的に増大する。
【０１３６】
本実施形態の場合、コントローラ（240）の制御動作は次のようになる。図４のステップＳ２では、室外ファン（230）の周波数が最低周波数であるかどうかの判断をする。そして、最低周波数であれば終了し、最低周波数でなければ、ステップＳ３に移る。ステップＳ３では、室外ファン（230）の周波数を所定の１ステップ小さくし、終了する。
【０１３７】
一方、ステップＳ４では、室外ファン（230）の周波数が最高周波数であるかどうかの判断をする。そして、最高周波数であれば終了し、最高周波数でなければ、ステップＳ５に移る。ステップＳ５では、過冷却用圧縮機（221）の周波数を所定の１ステップ大きくし、終了する。コントローラ（240）は、以上のルーチンを３０秒毎に行う。
【０１３８】
このように、外気温度Taの上昇によって冷凍装置（10）の負荷が増大した際には、コントローラ（240）が目標液冷媒出口温度Eomを調節することによって室外ファン（230）の運転容量が優先的に増大させられる。その結果、過冷却用冷媒回路（220）の消費電力が優先的に増大し、冷凍装置（10）全体の消費電力の増加量が抑制される。その他の構成、作用および効果は実施形態１と同様である。
【０１３９】
《発明の実施形態３》
本実施形態３の冷凍装置（10）は、図示しないが、上記実施形態１では冷却用流体回路を過冷却用冷媒が循環する冷媒回路により構成したが、これに代えて冷却水が流れる冷却水回路により構成するようにしたものである。具体的に、この冷却水回路は、過冷却用熱交換器（210）およびポンプを備え、該ポンプによってクーリングタワーの冷却水が過冷却用熱交換器（210）へ搬送される。そして、上記過冷却用熱交換器（210）において、冷却水が冷媒通路（205）の冷媒と熱交換して該冷媒を冷却する。つまり、本実施形態の冷却用流体回路では、冷却水が冷却用流体として流れる。
【０１４０】
この場合、コントローラ（240）は、冷凍装置（10）の負荷が増大した際、液冷媒出口温度Toutが目標液冷媒出口温度Eomとなるようにポンプの運転容量を増大させる。その結果、ポンプの消費電力が増大して冷却水回路に関する消費電力が優先的に増大し、冷凍装置（10）全体の消費電力の増加量が抑制される。その他の構成、作用および効果は実施形態１と同様である。
【０１４１】
なお、以上の実施形態およびその変形例は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１４２】
以上説明したように、本発明は、冷媒を過冷却用熱交換器で過冷却する冷凍装置について有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】過冷却ユニットを備えた冷凍装置の構成を示す配管系統図である。
【図２】冷凍装置の冷房運転時の動作を示す配管系統図である。
【図３】冷凍装置の暖房運転時の動作を示す配管系統図である。
【図４】目標液冷媒出口温度を示すグラフである。
【図５】コントローラの運転制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１４４】
10   冷凍装置
20   冷媒回路
41   可変容量圧縮機（熱源側圧縮機）
42   第１固定容量圧縮機（熱源側圧縮機）
43   第２固定容量圧縮機（熱源側圧縮機）
101  空調熱交換器（利用側熱交換器）
111  冷蔵熱交換器（利用側熱交換器）
131  冷凍熱交換器（利用側熱交換器）
210  過冷却用熱交換器
220  過冷却用冷媒回路（冷却用流体回路）
221  過冷却用圧縮機（ポンプ機構）
222  過冷却用室外熱交換器（熱源側熱交換器）
230  室外ファン（ファン）
240  コントローラ（制御手段）