(57)【要約】【課題】      庫内を冷却する冷却熱交換器を備えた冷凍装置において、デフロスト運転時における圧縮機構への液バックを回避する。【解決手段】  冷媒回路（20）におけるブースタ回路（140）には、ブースタ圧縮機（141）の吐出冷媒と、該ブースタ圧縮機（141）の吸入冷媒とをデフロスト運転時に熱交換させる熱交換器（170）が設けられる。冷却熱交換器（131）のデフロスト運転時には、ブースタ圧縮機（141）の吐出冷媒の熱が、ブースタ圧縮機（141）の吸入冷媒に付与され、この吸入冷媒が乾き状態となる。【選択図】  図４
2006138490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機構（141）と、庫内を冷却する冷却熱交換器（131）とを有し冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）と、始端が上記圧縮機構（141）の吐出側に接続され、終端が冷却熱交換器（131）の流入側に接続されるホットガス管（160）とを備え、
圧縮機構（141）で圧縮した冷媒を上記ホットガス管（160）を介して上記冷却熱交換器（131）へ送り、圧縮機構（141）の吸入側に戻して上記冷却熱交換器（131）を除霜するデフロスト運転が可能な冷凍装置であって、
デフロスト運転時に、圧縮機構（141）の吐出冷媒と該圧縮機構（141）の吸入冷媒とを熱交換させる熱交換器（170）を備えている冷凍装置。
【請求項２】
請求項１に記載の冷凍装置において、
冷媒回路（20）には、冷却熱交換器（131）の流入側に膨張機構（132）が設けられ、
ホットガス管（160）の終端は、上記膨張機構（132）の流入側に接続され、
熱交換器（170）は、ホットガス管（160）の終端と膨張機構（132）との間の流入管（153）と、上記冷却熱交換器（131）と圧縮機構（141）の吸入側との間の吸入管（144）とに跨って設けられる冷凍装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の冷凍装置において、
熱交換器（170）は、吸入管（144）の内部に流入管（153）が挿入されて構成される二重管式熱交換器である冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷蔵庫等の庫内を冷却するための熱交換器が設けられた冷凍装置に関し、特に、圧縮機構の吐出冷媒で上記熱交換器を除霜するデフロスト運転を行う冷凍装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、冷蔵庫等の庫内を冷却する冷却熱交換器（蒸発器）を除霜するデフロスト運転を行う冷凍装置が知られている。
【０００３】
例えば特許文献１に開示されている冷凍装置は、図８に示すように、圧縮機構（211）、凝縮器（212）、膨張機構（213）、及び蒸発器（214）を有し、冷媒が循環することにより蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路（210）を備えている。また、冷媒回路（210）には、冷媒の循環方向を切り換える四路切換弁（215）が設けられている。
【０００４】
この冷凍装置における通常の冷却運転時には、圧縮機構（211）で圧縮された冷媒が、凝縮器（212）で凝縮される。凝縮した冷媒は、膨張機構（213）で減圧された後、蒸発器（214）で蒸発する。この際、庫内空気の熱は冷媒の蒸発熱として利用され、庫内空気の冷却が行われる。蒸発器（214）で蒸発した冷媒は、圧縮機構（211）で再び圧縮される。
【０００５】
このように蒸発器（214）で庫内の冷却を継続すると、蒸発器（214）の表面に空気中の水分が付着して凍結し、付着した霜によって庫内空気の冷却が阻害されるという問題が生じる。そこで、この冷凍装置は、蒸発器（214）に付着した霜を融かして除霜する、いわゆるデフロスト運転を行うように構成されている。
【０００６】
このデフロスト運転時には、四路切換弁（215）の切換えにより、圧縮機構（211）で圧縮された冷媒は蒸発器（214）に流入する。この際、蒸発器（214）では、冷媒が放熱し、この冷媒の温熱が蒸発器（214）の除霜に利用される。以上のようにして蒸発器（214）の除霜に利用された冷媒は、所定の経路を介して圧縮機構（211）に吸入される（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１１１２１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述のような冷凍装置のデフロスト運転時において、圧縮機構（211）の吐出冷媒が蒸発器（214）で放熱した後に、圧縮機構（211）に吸入される。ここで、運転条件よっては、蒸発器（214）における放熱後のガス冷媒が湿り状態となってしまうため、この湿り状態の冷媒が圧縮機構（211）に吸入されてしまう、いわゆる液バックが生じる可能性があった。そして、このようなデフロスト運転時の液バックにより圧縮機構（211）で液圧縮が生じ、その結果、圧縮機構（211）の損傷を招く恐れがあった。
【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、庫内を冷却する冷却熱交換器を備えた冷凍装置において、デフロスト運転時における圧縮機構への液バックを回避することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、デフロスト運転時に、圧縮機構の吐出冷媒と、圧縮機構の吸入冷媒とを熱交換させるための熱交換器を設けるようにしたものである。
【００１０】
より具体的に、第１の発明は、圧縮機構（141）と、庫内を冷却する冷却熱交換器（131）とを有し冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）と、始端が上記圧縮機構（141）の吐出側に接続され、終端が冷却熱交換器（131）の流入側に接続されるホットガス管（160）とを備え、圧縮機構（141）で圧縮した冷媒を上記ホットガス管（160）を介して上記冷却熱交換器（131）へ送り、圧縮機構（141）の吸入側に戻して上記冷却熱交換器（131）を除霜するデフロスト運転が可能な冷凍装置を前提としている。そして、この冷凍装置は、デフロスト運転時に、圧縮機構（141）の吐出冷媒と該圧縮機構（141）の吸入冷媒とを熱交換させる熱交換器（170）を備えているものである。
【００１１】
上記第１の発明では、冷媒回路（20）で蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われることで、冷却熱交換器（131）が蒸発器として機能し、冷却熱交換器（131）による庫内の冷却が行われる。一方、デフロスト運転時には、圧縮機構（141）の吐出冷媒がホットガス管（160）を介して冷却熱交換器（131）に送られる。冷却熱交換器（131）は、その内部から高温高圧のガス冷媒で加熱され、冷却熱交換器（131）の表面の霜が融かされる。
【００１２】
ここで、本発明では、冷媒回路（20）に熱交換器（170）が設けられる。熱交換器（170）は、デフロスト運転時において、圧縮機構（141）から吐出される冷媒、すなわち冷却熱交換器（131）の除霜に利用される冷媒と、圧縮機構（141）に吸入される冷媒、すなわち冷却熱交換器（131）の除霜に利用された冷媒とを熱交換させる。このため、圧縮機構（141）の吐出冷媒の熱が圧縮機構（141）の吸入冷媒に付与され、この吸入冷媒が加熱される。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明の冷凍装置において、冷媒回路（20）には、冷却熱交換器（131）の流入側に膨張機構（132）が設けられ、ホットガス管（160）の終端は、上記膨張機構（132）の流入側に接続され、熱交換器（170）は、ホットガス管（160）の終端と膨張機構（132）との間の流入管（153）と、上記冷却熱交換器（131）と圧縮機構（141）の吸入側との間の吸入管（144）とに跨って設けられるものである。
【００１４】
上記第２の発明では、流入管（153）を流れる冷媒と、吸入管（144）を流れる冷媒とが熱交換器（170）を介して熱交換する。このため、冷却熱交換器（131）で通常の冷却運転を行う場合には、流入管（153）を流れる液冷媒と圧縮機構（141）の吸入冷媒とを熱交換させることができる。この場合、液入管（153）を流れる液冷媒の熱が圧縮機構（141）の吸入冷媒に付与されるため、液入管（153）を流れる液冷媒の過冷却を行うことができる。
【００１５】
一方、冷却熱交換器（131）のデフロスト運転を行う場合には、ホットガス管（160）を流出して流入管（153）を流れる冷媒と、圧縮機構（141）の吸入冷媒とを熱交換させることができる。このため、デフロスト運転時においては、圧縮機構（141）の吸入冷媒を加熱することができる。
【００１６】
第３の発明は、第１又は第２の発明の冷凍装置において、熱交換器（170）が、吸入管（144）の内部に流入管（153）が挿入されて構成される二重管式熱交換器であるものである。
【００１７】
上記第３の発明では、熱交換器（170）が、二重管式の熱交換器で構成される。デフロスト運転時には、圧縮機構（141）の吐出冷媒が二重式熱交換器の内側を流通する一方、圧縮機構（141）の吸入冷媒が二重管式熱交換器の外側を流通する。その結果、二重管式熱交換器では、吐出冷媒の熱が吸入冷媒に付与され、この吸入冷媒が加熱される。
【発明の効果】
【００１８】
上記第１の発明によれば、デフロスト運転時において、圧縮機構（141）の吐出冷媒と該圧縮機構（141）の吸入冷媒とを熱交換器（170）を介して熱交換させるようにしている。そして、圧縮機構（141）の吸入冷媒を加熱するようにしている。このため、デフロスト運転時に冷却熱交換器（131）で凝縮してしまい湿り状態となった冷媒を乾き状態とすることができる。したがって、デフロスト運転時における圧縮機構（141）の液バックを解消することができ、圧縮機構（141）の液圧縮を回避することができる。
【００１９】
上記第２の発明によれば、第１の発明と同様に、デフロスト運転時における圧縮機構（141）の液バックを解消することができる。また、本発明によれば、冷却熱交換器（131）による通常の冷却運転時に、冷却熱交換器（131）に流入する液冷媒の過冷却を行うことができる。このため、冷却熱交換器（131）による庫内の冷却能力の向上を図ることができる。
【００２０】
上記第３の発明によれば、熱交換器（170）を二重管式熱交換器で構成している。そして、デフロスト運転時には、高温高圧の吐出冷媒を内側に流通させる一方、低温の吸入冷媒を外側に流通させるようにしている。このため、両者の冷媒の熱交換率を高めることができるとともに、吐出冷媒の熱ロスを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。
【００２２】
本実施形態の冷凍装置（10）は、コンビニエンスストア等に設置されて、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。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態の冷凍装置（10）は、室外ユニット（11）と、空調ユニット（12）と、冷蔵庫としての冷蔵ショーケース（13）と、冷凍庫としての冷凍ショーケース（15）と、ブースタユニット（16）とを備えている。室外ユニット（11）は、屋外に設置されている。一方、残りの空調ユニット（12）等は、何れもコンビニエンスストア等の店内に設置されている。
【００２４】
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）には冷蔵庫内回路（110）が、冷凍ショーケース（15）には冷凍庫内回路（130）が、ブースタユニット（16）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,…）を配管で接続することによって冷媒回路（20）が構成されている。
【００２５】
冷凍庫内回路（130）及びブースタ回路（140）は、互いに直列に接続されており、第２冷却回路である冷凍回路（30）を構成している。この冷凍回路（30）では、ブースタユニット（16）の端部に液側閉鎖弁（31）及びガス側閉鎖弁（32）がそれぞれ設けられている。一方、冷蔵庫内回路（110）は、単独で第１冷却回路を構成している。また、室外回路（40）は、単独で熱源側回路を構成している。
【００２６】
冷媒回路（20）では、冷蔵庫内回路（110）と冷凍回路（30）とが室外回路（40）に対して互いに並列接続されている。具体的に、冷蔵庫内回路（110）及び冷凍回路（30）は、第１液側連絡配管（21）及び第１ガス側連絡配管（22）を介して、室外回路（40）に接続されている。第１液側連絡配管（21）は、その一端が室外回路（40）に接続されている。第１液側連絡配管（21）の他端は、２つに分岐しており、分岐した一方が冷蔵庫内回路（110）の液側端に接続され、他方が液側閉鎖弁（31）に接続されている。第１ガス側連絡配管（22）は、その一端が室外回路（40）に接続されている。第１ガス側連絡配管（22）の他端は、２つに分岐しており、分岐した一方が冷蔵庫内回路（110）のガス側端に接続され、他方がガス側閉鎖弁（32）に接続されている。
【００２７】
また、冷媒回路（20）では、空調回路（100）が、第２液側連絡配管（23）及び第２ガス側連絡配管（24）を介して、室外回路（40）に接続されている。第２液側連絡配管（23）は、その一端が室外回路（40）に接続され、他端が空調回路（100）の液側端に接続されている。第２ガス側連絡配管（24）は、その一端が室外回路（40）に接続され、他端が空調回路（100）のガス側端に接続されている。
【００２８】
《室外ユニット》
上述したように、室外ユニット（11）は、室外回路（40）を備えている。この室外回路（40）には、可変容量圧縮機（41）、固定容量圧縮機（42）、室外熱交換器（43）、レシーバ（44）、及び室外膨張弁（45）が設けられている。また、室外回路（40）には、四路切換弁（51,52）と、液側閉鎖弁（53,55）と、ガス側閉鎖弁（54,56）とが２つずつ設けられている。この室外回路（40）において、第１液側閉鎖弁（53）には第１液側連絡配管（21）が、第１ガス側閉鎖弁（54）には第１ガス側連絡配管（22）が、第２液側閉鎖弁（55）には第２液側連絡配管（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。
【００２９】
可変容量圧縮機（41）及び固定容量圧縮機（42）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。可変容量圧縮機（41）は、主圧縮機を構成している。一方、固定容量圧縮機（42）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。
【００３０】
可変容量圧縮機（41）の吸入側には、第１吸入管（61）の一端が接続されている。第１吸入管（61）の他端は、第１ガス側閉鎖弁（54）に接続されている。一方、固定容量圧縮機（42）の吸入側には、第２吸入管（62）の一端が接続されている。第２吸入管（62）の他端は、第２四路切換弁（52）に接続されている。また、第１吸入管（61）には吸入接続管（63）の一端が接続され、第２吸入管（62）には吸入接続管（63）の他端が接続されている。この吸入接続管（63）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-1）が設けられている。
【００３１】
可変容量圧縮機（41）及び固定容量圧縮機（42）には、吐出管（64）が接続されている。吐出管（64）の一端は、第１四路切換弁（51）に接続されている。この吐出管（64）は、他端側で第１分岐吐出管（64a）と第２分岐吐出管（64b）とに分岐されている。そして、第１分岐吐出管（64a）が可変容量圧縮機（41）の吐出側に接続され、第２分岐吐出管（64b）が固定容量圧縮機（42）の吐出側に接続されている。第２分岐吐出管（64b）には、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。また、吐出管（64）には、吐出接続管（65）の一端が接続されている。吐出接続管（65）の他端は、第２四路切換弁（52）に接続されている。
【００３２】
室外熱交換器（43）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って、熱源側熱交換器を構成している。この室外熱交換器（43）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（43）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（43）の他端は、第１液管（81）を介してレシーバ（44）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（43）からレシーバ（44）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。
【００３３】
レシーバ（44）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。この第２液管（82）は、他端側で第１分岐管（82a）と第２分岐管（82b）とに分岐されている。そして、第２液管（82）の第１分岐管（82a）が第１液側閉鎖弁（53）に接続され、その第２分岐管（82b）が第２液側閉鎖弁（55）に接続されている。第２液管（82）の第２分岐管（82b）には、レシーバ（44）から第２液側閉鎖弁（55）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。
【００３４】
第２液管（82）の第２分岐管（82b）において、逆止弁（CV-5）と第２液側閉鎖弁（55）との間には、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、レシーバ（44）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-6）が設けられている。
【００３５】
第２液管（82）における閉鎖弁（58）の下流には、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（43）と逆止弁（CV-4）との間に接続されている。また、第４液管（84）には、室外膨張弁（45）が設けられている。
【００３６】
第１四路切換弁（51）は、第１のポートが吐出管（64）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（43）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。
【００３７】
第２四路切換弁（52）は、第１のポートが吐出接続管（65）に、第２のポートが第２吸入管（62）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。よって、第２四路切換弁は、実質的に三方弁として用いられる。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。
【００３８】
室外回路（40）には、油分離器（70）、油戻し管（71）、インジェクション管（85）、及び連通管（87）も設けられている。更に、室外回路（40）には、均油管（72,73）と吸入側配管（66,67）とが２つずつ設けられている。
【００３９】
油分離器（70）は、吐出管（64）に設けられている。この油分離器（70）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。油分離器（70）には、油戻し管（71）の一端が接続されている。油戻し管（71）の他端は、第１吸入管（61）に接続されている。また、油戻し管（71）には、電磁弁（SV-5）が設けられている。電磁弁（SV-5）を開くと、油分離器（70）で分離された冷凍機油が、可変容量圧縮機（41）の吸入側へ送り返される。
【００４０】
第１均油管（72）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（72）には、電磁弁（SV-1）が設けられている。一方、第２均油管（73）は、その一端が固定容量圧縮機（42）に接続され、他端が第１吸入管（61）に接続されている。この第２均油管（73）には、電磁弁（SV-2）が設けられている。これら電磁弁（SV-1,SV-2）を適宜開閉することにより、各圧縮機（41,42）における冷凍機油の貯留量が平均化される。
【００４１】
第１吸入側配管（66）は、その一端が第２吸入管（62）に接続され、その他端が第１吸入管（61）に接続されている。第１吸入側配管（66）には、その一端から他端へ向かって順に、電磁弁（SV-3）と逆止弁（CV-2）とが設けられている。この逆止弁（CV-2）は、第１吸入側配管（66）の一端から他端へ向かう冷媒の流通だけを許容する。一方、第２吸入側配管（67）は、第１吸入側配管（66）における電磁弁（SV-3）の両側を繋ぐように接続されている。第２吸入側配管（67）には、電磁弁（SV-4）が設けられている。
【００４２】
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、その一端が閉鎖弁（59）を介して第４液管（84）に接続され、他端が第１吸入管（61）に接続されている。インジェクション管（85）には、開度可変の流量調節弁（86）が設けられている。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）との間には、連通管（87）の一端が接続されている。連通管（87）の他端は、油戻し管（71）における油分離器（70）と電磁弁（SV-5）の間に接続されている。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-7）が設けられている。
【００４３】
室外回路（40）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、第１吸入管（61）には、第１吸入温度センサ（91）と第１吸入圧力センサ（93）とが設けられている。第２吸入管（62）には、第２吸入温度センサ（92）と第２吸入圧力センサ（94）とが設けられている。吐出管（64）には、吐出温度センサ（96）と吐出圧力センサ（97）とが設けられている。第１，第２吐出分岐管（64a,64b）には、高圧圧力スイッチ（95）が１つずつ設けられている。
【００４４】
また、室外ユニット（11）には、外気温センサ（90）と室外ファン（48）とが設けられている。室外熱交換器（43）へは、この室外ファン（48）によって室外空気が送られる。
【００４５】
《空調ユニット》
上述したように、空調ユニット（12）は、空調回路（100）を備えている。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によって構成されている。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。
【００４６】
空調ユニット（12）には、熱交換器温度センサ（103）と冷媒温度センサ（104）とが設けられている。熱交換器温度センサ（103）は、空調熱交換器（101）の伝熱管に取り付けられている。冷媒温度センサ（104）は、空調回路（100）におけるガス側端の近傍に取り付けられている。また、空調ユニット（12）には、内気温センサ（106）と空調ファン（105）とが設けられている。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。
【００４７】
《冷蔵ショーケース》
上述したように、冷蔵ショーケース（13）は、冷蔵庫内回路（110）を備えている。冷蔵庫内回路（110）では、その液側端からガス側端へ向かって順に、冷蔵膨張弁（112）と冷蔵熱交換器（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って、第１熱交換器を構成している。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。一方、冷蔵膨張弁（112）は、電子膨張弁によって構成されている。
【００４８】
冷蔵ショーケース（13）には、熱交換器温度センサ（113）と冷媒温度センサ（114）とが設けられている。熱交換器温度センサ（113）は、冷蔵熱交換器（111）の伝熱管に取り付けられている。冷媒温度センサ（114）は、冷蔵庫内回路（110）におけるガス側端の近傍に取り付けられている。また、冷蔵ショーケース（13）には、冷蔵庫内温度センサ（116）と冷蔵庫内ファン（115）とが設けられている。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。
【００４９】
《冷凍ショーケース》
上述したように、冷凍ショーケース（15）は、冷凍庫内回路（130）を備えている。冷凍庫内回路（130）では、その液側端からガス側端へ向かって順に、冷凍膨張弁（132）、第１冷媒温度センサ（134）、冷凍熱交換器（131）、及び第２冷媒温度センサ（137）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って、本発明の冷却熱交換器を構成している。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。一方、冷凍膨張弁（132）は、本発明の膨張機構を構成しており、電子膨張弁で構成されている。
【００５０】
さらに、冷凍ショーケース（15）には、冷凍庫内温度センサ（136）と冷凍庫内ファン（135）とが設けられている。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（15）の庫内空気が送られる。
【００５１】
《ブースタユニット》
上述したように、ブースタユニット（16）は、ブースタ回路（140）を備えている。ブースタ回路（140）には、ブースタ連絡管（143）と、ブースタ圧縮機（141）とが設けられている。
【００５２】
ブースタ連絡管（143）は、一端が液側閉鎖弁（31）を介して第１液側連絡配管（21）に接続され、他端が冷凍庫内回路（130）の液側端と接続されている。このブースタ連絡管（143）は、第１液側連絡配管（21）より分岐された液冷媒を冷凍庫内回路（130）に送るものである。ブースタ連絡管（143）には、電磁弁（SV-5）が設けられている。また、ブースタ連絡管（143）において、電磁弁（SV-5）から上記冷凍庫内回路（130）の液側端までの間の配管が後述する流入管（153）を構成している。
【００５３】
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。ブースタ圧縮機（141）は、本発明の圧縮機構を構成している。
【００５４】
ブースタ圧縮機（141）は、その吸入側に吸入管（144）の一端が接続され、その吐出側に吐出管（145）の一端が接続されている。吸入管（144）の他端は、冷凍庫内回路（130）のガス側端と接続されている。吐出管（145）の他端は、ガス側閉鎖弁（32）と接続されている。
【００５５】
上記吸入管（144）には、ブースタ圧縮機（141）の吸入側近傍に吸入温度センサ（147）が設けられている。上記吐出管（145）には、ブースタ圧縮機（141）からガス側閉鎖弁（32）へ向かって順に、吐出温度センサ（148）、高圧圧力スイッチ（149）、吐出圧力センサ（150）、油分離器（151）、電磁弁（SV-6）、及び逆止弁（CV-8）が設けられている。また、逆止弁（CV-8）は、ブースタ圧縮機（141）の吐出側からガス側閉鎖弁（32）へ向かう冷媒の流通だけを許容する。
【００５６】
油分離器（151）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（151）には、油戻し管（152）の一端が接続されている。油戻し管（152）の他端は、吸入管（144）に接続されている。この油戻し管（152）には、キャピラリチューブ（153）が設けられている。油分離器（151）で分離された冷凍機油は、油戻し管（152）を通じてブースタ圧縮機（141）の吸入側へ送り返される。
【００５７】
ブースタ回路（140）には、油排出配管（154）、インジェクション管（155）、及びバイパス配管（156）も設けられている。
【００５８】
油排出配管（154）は、一端がブースタ圧縮機（141）の油排出口（141a）に接続され、他端が吐出管（145）に接続されている。この油排出配管（154）には、電磁弁（SV-7）が設けられている。そして、油排出配管（154）は、ブースタ圧縮機（141）内の冷凍機油が貯まりすぎる場合に、上記電磁弁（SV-7）を開けることで、この冷凍機油を室外回路（40）側へ送り、可変容量圧縮機（41）や固定容量圧縮機（42）に吸入させる。
【００５９】
インジェクション管（155）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（155）は、その一端が上記ブースタ連絡管（143）に接続され、他端が油戻し管（152）に接続されている。このインジェクション管（155）には、開度可変の流量調節弁（157）が設けられている。
【００６０】
バイパス配管（156）は、一端が吸入管（144）に接続され、他端が吐出管（152）に接続されている。バイパス配管（156）には、低圧センサ（146）及び逆止弁（CV-9）が設けられている。
【００６１】
また、吐出管（145）には、上述したホットガス管（160）の始端が接続されている。このホットガス管（160）の終端は、上記流入管（153）に接続されている。このホットガス管（160）は、この冷凍装置（10）のデフロスト運転時に、ブースタ圧縮機（141）で圧縮した冷媒を冷凍熱交換器（131）に送るものである。ホットガス管（160）には、逆止弁（CV-10）が設けられている。この逆止弁（CV-10）は、ホットガス管（160）の始端から終端への冷媒の流れのみを許容する。
【００６２】
さらに、ブースタ回路（140）には、熱交換器（170）が設けられている。本実施形態において、熱交換器（170）は、プレート式の熱交換器で構成されている。熱交換器（170）は、上述した流入管（153）と、ブースタ圧縮機（141）の吸入管（144）とに跨って設けられている。そして、熱交換器（170）は、通常運転時において、室外回路（40）から送られた液冷媒とブースタ圧縮機（141）の吸入冷媒とを熱交換させる。一方、熱交換器（170）は、デフロスト運転時において、ブースタ圧縮機（141）の吸入冷媒と、ブースタ圧縮機（141）の吐出冷媒とを熱交換させる。
【００６３】
《コントローラの構成》
本実施形態の冷凍装置（10）は、コントローラ（200）を備えている。このコントローラ（200）は、運転条件に応じて各四路切換弁や各電磁弁などの制御動作を行うものである。このコントローラ（200）には、制御部（202）が設けられている。
【００６４】
制御部（202）は、冷凍熱交換器（131）の除霜を行うデフロスト運転を行うための制御動作を行う。具体的に、制御部（202）は、通常運転時に、冷凍膨張弁（132）を適宜調整するとともに電磁弁（SV-5）及び（SV-6）を開ける第１制御動作と、デフロスト運転開始時に、冷凍膨張弁（132）を所定開度に開放するとともに電磁弁（SV-5）及び電磁弁（SV-6）を閉める第２制御動作とを切換えて行う。
【００６５】
−運転動作−
以下に、本実施形態の冷凍装置（10）が行う運転動作のうち、主要なものについて図を参照しながら説明する。
【００６６】
《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（15）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。
【００６７】
図２に示すように、室外回路（40）では、第１四路切換弁（51）及び第２四路切換弁（52）が第１状態に設定される。また、室外膨張弁（45）が全閉される一方、空調膨張弁（102）及び冷蔵膨張弁（112）の開度が適宜調節される。
【００６８】
また、冷房運転では、制御部（202）が上記第１制御動作を行う。このため、冷凍回路（30）では、電磁弁（SV-5）及び電磁弁（SV-6）が開の状態に設定されるとともに、冷凍膨張弁（132）の開度が適宜調整される。また、電磁弁（SV-7）は、上述したようにブースタ圧縮機（141）の冷凍機油が溜まり過ぎとなる場合を除いて、通常、閉の状態に設定される。
【００６９】
冷房運転では、この状態において、可変容量圧縮機（41）、固定容量圧縮機（42）、及びブースタ圧縮機（141）が運転される。
【００７０】
可変容量圧縮機（41）及び固定容量圧縮機（42）から吐出された冷媒は、吐出管（64）から第１四路切換弁（51）を通って室外熱交換器（43）へ送られる。室外熱交換器（43）では、冷媒が室外空気へ放熱して凝縮する。室外熱交換器（43）で凝縮した冷媒は、レシーバ（44）を通過して第２液管（82）へ流入し、第２液管（82）の各分岐管（82a,82b）へ分配される。
【００７１】
第２液管（82）の第１分岐管（82a）へ流入した冷媒は、第１液側連絡配管（21）を通じて冷蔵庫内回路（110）とブースタ回路（140）とに分配される。
【００７２】
冷蔵庫内回路（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（22）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。
【００７３】
ブースタ回路（140）へ流入した冷媒は、ブースタ連絡管（143）の流入管（153）を流通する。ここで、流入管（153）を流れる液冷媒は、吸入管（144）を流れるガス冷媒と熱交換器（170）を介して熱交換する。このため、流入管（153）を流れる液冷媒の熱が吸入管（144）を流れるガス冷媒に付与され、この液冷媒が過冷却される。
【００７４】
以上のようにして過冷却された液冷媒は、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（15）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。
【００７５】
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、吸入管（144）を通ってブースタ圧縮機（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（22）へ流入する。
【００７６】
第１ガス側連絡配管（22）では、冷蔵庫内回路（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（22）から第１吸入管（61）へ流入し、可変容量圧縮機（41）に吸入される。可変容量圧縮機（41）は、吸入した冷媒を圧縮して吐出管（64）の第１分岐吐出管（64a）へ吐出する。
【００７７】
一方、第２液管（82）の第２分岐管（82b）へ流入した冷媒は、第２液側連絡配管（23）を通じて空調回路（100）へ供給される。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。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。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、第１四路切換弁（51）と第２四路切換弁（52）を順に通過した後に、第２吸入管（62）を通って固定容量圧縮機（42）に吸入される。固定容量圧縮機（42）は、吸入した冷媒を圧縮して吐出管（64）の第２分岐吐出管（64b）へ吐出する。
【００７８】
《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（15）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。      
【００７９】
この冷凍装置（10）では、通常の暖房運転（第１暖房運転）に加え、この第１暖房運転では暖房能力が過剰となる場合に、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）及び室外熱交換器（43）において冷媒が放熱する第２暖房運転を行うことが可能である。さらに、第１暖房運転では暖房能力が不足する場合に、冷蔵熱交換器（111）、冷凍熱交換器（131）、及び室外熱交換器（43）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第３暖房運転を行うことも可能である。ここでは、上記暖房運転の代表例として第１暖房運転のみについて説明する。
【００８０】
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状態にそれぞれ設定される。また、室外膨張弁（45）が全閉される一方、空調膨張弁（102）及び冷蔵膨張弁（112）の開度が適宜調節される。
【００８１】
また、暖房運転においても、制御部（202）が上記第１制御動作を行う。このため、冷凍回路（30）では、電磁弁（SV-5）及び電磁弁（SV-6）が開の状態に設定されるとともに、冷凍膨張弁（132）の開度が適宜調整される。また、電磁弁（SV-7）は、上述したようにブースタ圧縮機（141）の冷凍機油が溜まり過ぎとなる場合を除いて、通常、閉の状態に設定される。
【００８２】
この暖房運転では、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、固定容量圧縮機（42）が休止する。また、室外熱交換器（43）は、冷媒が送り込まれずに休止状態となる。
【００８３】
可変容量圧縮機（41）から吐出された冷媒は、第２ガス側連絡配管（24）を通って空調回路（100）の空調熱交換器（101）へ導入され、室外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（23）を通って室外回路（40）へ送り返され、レシーバ（44）を通過して第２液管（82）へ流入する。
【００８４】
第２液管（82）へ流入した冷媒は、第１液側連絡配管（21）を通じて冷蔵庫内回路（110）とブースタ回路（140）とに分配される。そして、冷蔵ショーケース（13）及び冷凍ショーケース（15）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。冷蔵熱交換器（111）で蒸発した冷媒は、第１ガス側連絡配管（22）を通って第１吸入管（61）へ流入する。一方、冷凍熱交換器（131）で蒸発した冷媒は、ブースタ圧縮機（141）で圧縮された後に第１ガス側連絡配管（22）を通って第１吸入管（61）へ流入する。第１吸入管（61）へ流入した冷媒は、可変容量圧縮機（41）に吸入されて圧縮される。
【００８５】
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。
【００８６】
尚、第１暖房運転では、固定容量圧縮機（42）を運転してもよい。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（15）における冷却負荷に応じて決定される。この場合、第１吸入管（61）へ流入した冷媒は、その一部が吸入接続管（63）及び第２吸入管（62）を通って固定容量圧縮機（42）へ吸入される。        
【００８７】
《デフロスト運転》
冷凍装置（10）では、デフロスト運転が行われる。このデフロスト運転は、冷凍ショーケース（15）の冷凍熱交換器（131）に付着した霜を融かす運転である。
【００８８】
冷凍熱交換器（131）で庫内空気を冷却する際には、庫内空気中の水分が霜となって冷凍熱交換器（131）に付着する。冷凍熱交換器（131）に付着した霜の量が多くなると、冷凍熱交換器（131）を通過する庫内空気の流量が減少し、庫内空気の冷却が不充分となる。そこで、上記冷凍装置（10）は、例えば所定の時間間隔でデフロスト運転を行う。
【００８９】
このデフロスト運転は、上述した冷房運転や各暖房運転の最中に行われる。つまり、冷凍熱交換器（131）の除霜は、冷蔵ショーケース（13）における庫内空気の冷却と並行して行われる。ここでは、デフロスト運転における冷凍装置（10）の動作について、冷房運転や各暖房運転における動作と異なる点を図４を参照しながら説明する。尚、図４は、冷房運転中にデフロスト運転が行われた場合における冷媒の流れを示している。
【００９０】
通常の冷房運転からデフロスト運転への移行時には、制御部（202）が第２制御動作を行う。このため、冷凍回路（30）では、電磁弁（SV-5）及び電磁弁（SV-6）が閉の状態に設定されるとともに冷凍膨張弁（132）が所定開度に開放される。その結果、液側閉鎖弁（31）から冷凍庫内回路（130）への冷媒の流入が禁止されると同時に、ブースタ圧縮機（141）からガス側閉鎖弁（32）への冷媒の流出が禁止される。つまり、冷凍回路（30）は、他の冷媒回路と縁が切れた閉回路となる。
【００９１】
この状態で、ブースタ圧縮機（141）が運転されると、ブースタ圧縮機（141）の吐出冷媒は吐出管（145）よりホットガス管（160）に流れる。ホットガス管（160）を流出した冷媒は、流入管（153）を通過した後、冷凍庫内回路（130）に流入し、除霜対象である冷凍熱交換器（131）を流通する。
【００９２】
冷凍熱交換器（131）では、供給された冷媒が放熱する。冷凍熱交換器（131）に付着した霜は、この冷媒の温熱によって加熱されて融解する。
【００９３】
冷凍熱交換器（131）で放熱した冷媒は、ブースタ回路（140）に流入し、吸入管（144）を通過する。ここで、吸入管（144）を流れる冷媒は、流入管（153）を流れるガス冷媒と熱交換器（170）を介して熱交換する。このため、流入管（153）を流れるガス冷媒の熱が吸入管（144）を流れる冷媒に付与され、この冷媒が過熱状態（乾き状態）となる。以上のようにして、過熱状態となった冷媒は、ブースタ圧縮機（141）に吸入される。ブースタ圧縮機（141）の吸入冷媒は、再び圧縮された後、ホットガス管（160）へ送られる。
【００９４】
このように、上記冷凍装置（10）のデフロスト運転では、ブースタ圧縮機（141）と冷凍熱交換器（131）との間で冷媒を循環させることで、ブースタ圧縮機（141）から冷媒へ付与された熱を利用して冷凍熱交換器（131）の除霜を行うようにしている。この際、ブースタ圧縮機（141）の吸入冷媒を熱交換器（170）で加熱することによって、常時、乾き状態の冷媒をブースタ圧縮機（141）に吸入できるようにしている。
【００９５】
−実施形態の効果−
上記実施形態によれば、デフロスト運転時において、ブースタ圧縮機（141）の吐出冷媒と、このブースタ圧縮機（141）の吸入冷媒とを熱交換器（170）を介して熱交換させるようにしている。そして、ブースタ圧縮機（141）の吸入冷媒を加熱するようにしている。このため、デフロスト運転時に冷凍熱交換器（131）で凝縮して湿り状態となってしまった冷媒を乾き状態とすることができる。したがって、デフロスト運転時における液バックを解消することができ、ブースタ圧縮機（141）の液圧縮を回避することができる。
【００９６】
一方、上記実施形態によれば、冷凍熱交換器（131）による通常の冷却運転時に、冷凍熱交換器（131）へ流入する前の液冷媒と、ブースタ圧縮機（141）の吸入冷媒とを熱交換器（170）を介して熱交換させるようにしている。そして、冷凍熱交換器（131）へ流入する前の冷媒を過冷却するようにしている。このため、庫内空気と液冷媒とのエンタルピ差を多くとることができ、冷凍熱交換器（131）による庫内空気の冷却効果を増大させることができる。
【００９７】
《その他の実施形態》
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【００９８】
上記実施形態では、熱交換器（170）を流入管（153）と吸入管（144）とに跨るように設けている。しかしながら、例えば図５に示すように、熱交換器（170）をホットガス管（160）と吸入管（144）とに跨るように設けてもよい。この構成においても、図６に示すデフロスト運転時に、ブースタ圧縮機（141）の吐出冷媒と、このブースタ圧縮機（141）の吸入冷媒とを熱交換させることができる。したがって、ブースタ圧縮機（141）の吸入冷媒を乾き気味とすることができ、ブースタ圧縮機（141）への液バックを回避することができる。
【００９９】
また、上記実施形態では、熱交換器（170）をプレート式熱交換器で構成している。これに代えて熱交換器（170）を二重管式熱交換器で構成してもよい。この二重管式熱交換器（170）は、例えば図７に示すように、吸入管（144）の内部に流入管（153）が挿入される配置が好ましい。この構成とすることで、デフロスト運転時に、流入管（153）を流れる吐出冷媒の放熱を抑制でき、両冷媒の熱交換効率を高めることができる。したがって、ブースタ圧縮機（141）の吸入冷媒を一層効果的に加熱でき、ブースタ圧縮機（141）の液バックを確実に回避することができる。
【０１００】
さらに、上記実施形態では、低段側となる冷凍回路（30）において熱交換器（170）を設けるようにしている。しかしながら、これに代えて室外回路（40）などに熱交換器（170）を配置して、冷蔵熱交換器（111）のデフロスト時に、可変容量圧縮機（41）などの液バックを回避することもできる。
【０１０１】
また、上記実施形態では、いわゆる２段圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）に熱交換器（170）を適用しているが、これに代えて、単段圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路に熱交換器（170）を適用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明は、圧縮機構の吐出冷媒で冷却熱交換器を除霜するデフロスト運転を行う冷凍装置について有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】実施形態に係る冷凍装置の概略構成図である。
【図２】冷房運転中の冷媒の流れを示す冷凍装置の概略構成図である。
【図３】暖房運転中の冷媒の流れを示す冷凍装置の概略構成図である。
【図４】デフロスト運転中の冷媒の流れを示す冷凍装置の概略構成図である。
【図５】その他の実施形態に係る冷凍装置の概略構成図である。
【図６】デフロスト運転中の冷媒の流れを示す冷凍装置の概略構成図である。
【図７】二重管式熱交換器の概略構成図である。
【図８】従来例の冷凍装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【０１０４】
（20）  冷媒回路
（131） 冷凍熱交換器（冷却熱交換器）
（132） 冷凍膨張弁（膨張機構）
（141） ブースタ圧縮機（圧縮機構）
（144)  吸入管
（153） 流入管
（160） ホットガス管
(170)  熱交換器
【図１】
2006138490.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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