(57)【要約】【課題】各圧縮機の吐出および吸入のバランスを崩すことなく、各利用系統における循環量を調節することである。【解決手段】空調ユニット（1D）用の固定容量圧縮機（21a）と冷蔵および冷凍ショーケース（1B,1C）用の可変容量圧縮機（21b）とを備えている。連絡液配管（P1）には空調ユニット（1D）等に供給する液冷媒の過冷却熱交換器（71）が設けられ、該過冷却熱交換器（71）には連絡液配管（P1）から分岐した分岐冷媒が該連絡液配管（P1）の液冷媒を過冷却するように流れる。そして、この過冷却後の分岐冷媒を固定容量圧縮機（21a）および可変容量圧縮機（21b）の何れかの吸入側へ導くように流路を切り換える三路切換弁（78）が設けられている。【選択図】図１
2006300507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機構（2A）および熱源側熱交換器（23）を有する熱源系統と、利用側熱交換器（31,51）を有する第１利用系統および第２利用系統とが接続され、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備え、
上記圧縮機構（2A）は、主として第１利用系統のための第１圧縮機（21a）と主として第２利用系統のための第２圧縮機（21b）とを備えた冷凍装置であって、
上記冷媒回路（10）の液管（P1）に設けられ、上記第１利用系統と第２利用系統とに分岐して供給される液管（P1）の液冷媒を過冷却するための過冷却熱交換器（71）と、
該過冷却熱交換器（71）に接続され、液管（P1）の液冷媒から分岐した分岐冷媒によって液管（P1）の液冷媒を過冷却するように分岐冷媒が過冷却熱交換器（71）を流れるための過冷却通路（74）と、
上記過冷却通路（74）の過冷却後の分岐冷媒が第１圧縮機（21a）の吸入側に流れる第１状態と、上記過冷却通路（74）の過冷却後の分岐冷媒が第２圧縮機（21b）の吸入側に流れる第２状態とに切り換える流路切換手段（78）とを備えている
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記過冷却通路（74）は、膨張機構（75）を有して液管（P1）から液相の分岐冷媒を過冷却熱交換器（71）へ導く上流側通路（74a）と、過冷却熱交換器（71）から過冷却後の分岐冷媒が流入する下流側通路（74b）とを備え、
上記流路切換手段（78）は、第１状態で上記下流側通路（74b）と第１圧縮機（21a）の吸入側とを連通させ、第２状態で上記下流側通路（74b）と第２圧縮機（21b）の吸入側とを連通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３】
請求項２において、
上記第２利用系統は、利用側熱交換器（41）を有し、液管（P1）から第２利用系統へ流れる液冷媒の一部が分岐する第３利用系統が接続され、
上記第３利用系統は、熱源系統の第２圧縮機（21b）を高段側として冷媒を２段圧縮するための低段側の補助圧縮機（61）を備えている
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項４】
請求項３において、
上記過冷却熱交換器（71）および過冷却通路（74）は、ケーシング内に収納されて過冷却ユニット（1F）を構成している
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項５】
請求項４において、
上記過冷却ユニット（1F）内は、上記補助圧縮機（61）の吐出冷媒が第２圧縮機（21b）の吸入側へ向かって流れるホットガス管（67）が通っている
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項６】
請求項１または２において、
上記利用側熱交換器（31,51）にて冷媒と熱交換する空気の温度に基づいて第１利用系統および第２利用系統の負荷状態を判断し、該各利用系統の負荷状態に応じて流路切換手段（78）を第１状態と第２状態とに切り換える制御手段（80）を備えている
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項７】
請求項１または２において、
上記第１圧縮機（21a）および第２圧縮機（21b）の吸入圧力に基づいて第１利用系統および第２利用系統の負荷状態を判断し、該各利用系統の負荷状態に応じて流路切換手段（78）を第１状態と第２状態とに切り換える制御手段（80）を備えている
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、冷凍装置に関し、特に、液冷媒から分岐した分岐冷媒で過冷却された該液冷媒を空調系統と冷却系統に供給する冷凍装置の能力制御対策に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液冷媒を過冷却する過冷却熱交換器を設けた冷媒回路を有する冷凍装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１の冷凍装置は、圧縮機等を有する熱源系統に対して、室内を冷暖房する空調系統と、食品等の庫内を冷蔵および冷凍する冷却系統とが接続されて冷媒回路を構成している。
【０００３】
上記空調系統および冷却系統の各液管には、液冷媒を過冷却するための過冷却熱交換器がそれぞれ設けられている。各過冷却熱交換器は、液管の液冷媒から分岐した分岐冷媒で過冷却熱交換器の液冷媒を過冷却するように冷媒が流れる過冷却通路が接続されている。この過冷却された液冷媒は、空調系統および冷却系統にて蒸発した後、それぞれのガス管を通って専用の圧縮機へ別々に吸入される。これにより、空調系統および冷却系統における循環冷媒の熱量（エンタルピ）が増大する。
【特許文献１】特開２００４−３４７２６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の冷凍装置では、空調系統と冷却系統の負荷の大小関係に応じて冷却能力を調節することができないという問題があった。例えば、冷却系統における負荷が通常より大きく、空調系統における負荷が通常より小さい場合、膨張弁等の制御により冷却系統の冷媒循環量を増大させると、その分空調系統の冷媒循環量が減少する。ここで、空調系統からその専用の圧縮機へ戻る冷媒量が減少する一方、各過冷却熱交換器で過冷却した後の分岐冷媒が何れも過冷却通路を通じて冷却系統専用の圧縮機の吸入側へ流れるため、空調系統の専用の圧縮機における吸入量が減少することになる。つまり、空調系統専用の圧縮機において、吐出量と吸入量のバランスが崩れ、効率低下および最悪の場合損傷を招くという問題があった。
【０００５】
本発明は、斯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、２以上の利用系統と、該各利用系統の専用の圧縮機と、液管の液冷媒から分岐した分岐冷媒で液管の液冷媒を過冷却する過冷却熱交換器とを備えた冷凍装置において、各専用の圧縮機の吐出量および吸入量のバランスを保持しつつ、各利用系統の冷却負荷の大小に応じて冷却能力を調節することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、圧縮機構（2A）および熱源側熱交換器（23）を有する熱源系統と、利用側熱交換器（31,51）を有する第１利用系統および第２利用系統とが接続され、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備え、上記圧縮機構（2A）が主として第１利用系統のための第１圧縮機（21a）と主として第２利用系統のための第２圧縮機（21b）とを備えた冷凍装置を前提としている。そして、本発明は、上記冷媒回路（10）の液管（P1）に設けられ、上記第１利用系統と第２利用系統とに分岐して供給される液管（P1）の液冷媒を過冷却するための過冷却熱交換器（71）と、該過冷却熱交換器（71）に接続され、液管（P1）の液冷媒から分岐した分岐冷媒によって液管（P1）の液冷媒を過冷却するように分岐冷媒が過冷却熱交換器（71）を流れるための過冷却通路（74）と、上記過冷却通路（74）の過冷却後の分岐冷媒が第１圧縮機（21a）の吸入側に流れる第１状態と、上記過冷却通路（74）の過冷却後の分岐冷媒が第２圧縮機（21b）の吸入側に流れる第２状態とに切り換える流路切換手段（78）とを備えている。
【０００７】
上記の発明では、過冷却熱交換器（71）で過冷却された液管（P1）の液冷媒が第１利用系統および第２利用系統の各利用側熱交換器（31,51）へ分流して蒸発し、例えば室内や冷蔵庫内が冷却される。そして、上記第１利用系統の利用側熱交換器（51）で蒸発した冷媒が第１圧縮機（21a）へ吸入され、第２利用系統の利用側熱交換器（31）で蒸発した冷媒が第２圧縮機（21b）へ吸入される。なお、上記各利用側熱交換器（31,51）では、循環冷媒の熱量（エンタルピ）が過冷却によって増大している。
【０００８】
ここで、例えば、第１利用系統における冷却負荷が通常より大きく、第２利用系統における冷却負荷が通常より小さい場合、膨張弁等の調節により第１利用系統における冷媒循環量を過冷却熱交換器（71）を設ける前の循環量以上に増大させる。これにより、第１利用系統において、少なくとも過冷却によって増大した冷媒の熱量分だけ冷却能力が増大する。また、上記第２利用系統では、第１利用系統の冷媒循環量を増大させた分だけ冷媒循環量が減少するので、冷却能力が低下する。したがって、第１利用系統と第２利用系統とにおける冷却負荷の大小関係に応じて冷却能力が調整される。
【０００９】
ところで、上記第２圧縮機（21b）は、第２利用系統から戻る冷媒量が減少するため、吐出量と吸入量のバランスが崩れ、効率が低下するだけでなく、損傷する恐れがある。ところが、本発明では、流路切換手段（78）が第２状態に切り換わり、過冷却熱交換器（71）で過冷却した過冷却通路（74）の分岐冷媒が第２圧縮機（21b）へ向かって吸入される。これにより、第２圧縮機（21b）における冷媒吸入量が増大するので、吐出量と吸入量がバランスする。また、第１利用系統の冷却負荷が通常より小さく、第２利用系統の冷却負荷が通常より大きい場合、第１利用系統における冷媒循環量が減少し、第２利用系統における冷媒循環量が増大する。この場合、流路切換手段（78）が第１状態に切り換わり、過冷却通路（74）の分岐冷媒が第１圧縮機（21a）へ向かって吸入される。
【００１０】
すなわち、本発明は、一方の利用系統において冷媒循環量を増大させて冷却能力を増大させる代わりに、液冷媒の過冷却に用いた分岐冷媒を冷媒循環量が減少する他方の利用系統を主として担当する圧縮機（21a,21b）へ戻すようにしている。
【００１１】
また、第２の発明は、上記第１の発明において、上記過冷却通路（74）が、膨張機構（75）を有して液管（P1）から液相の分岐冷媒を過冷却熱交換器（71）へ導く上流側通路（74a）と、過冷却熱交換器（71）から過冷却後の分岐冷媒が流入する下流側通路（74b）とを備えている。そして、上記流路切換手段（78）は、第１状態で上記下流側通路（74b）と第１圧縮機（21a）の吸入側とを連通させ、第２状態で上記下流側通路（74b）と第２圧縮機（21b）の吸入側とを連通させるように構成されている。
【００１２】
上記の発明では、液管（P1）から上流側通路（74a）に分岐した分岐冷媒が膨張機構（75）で減圧された後、過冷却熱交換器（71）で液冷媒を過冷却して蒸発し、下流側通路（74b）へ流れる。そして、この蒸発した冷媒は、流路切換手段（78）が第１状態に切り換わると第１圧縮機（21a）の吸入側へ流れ、流路切換手段（78）が第２状態に切り換わると第２圧縮機（21b）の吸入側へ流れる。
【００１３】
また、第３の発明は、上記第２の発明において、上記第２利用系統は、利用側熱交換器（41）を有し、液管（P1）から第２利用系統へ流れる液冷媒の一部が分岐する第３利用系統が接続されている。そして、上記第３利用系統は、熱源系統の第２圧縮機（21b）を高段側として冷媒を２段圧縮するための低段側の補助圧縮機（61）を備えている。
【００１４】
上記の発明では、上記利用側熱交換器（51）にて蒸発したガス冷媒は、補助圧縮機（61）によって熱源系統の圧縮機（21a,21b）との間で２段圧縮される。つまり、上記第３利用系統は、第１利用系統および第２利用系統における冷媒の蒸発温度よりも低い温度で冷媒が蒸発する、例えば冷凍庫などを構成している。
【００１５】
また、第４の発明は、上記第３の発明において、上記過冷却熱交換器（71）および過冷却通路（74）がケーシング内に収納されて過冷却ユニット（1F）を構成している。
【００１６】
上記の発明では、過冷却熱交換器（71）等がユニット化されるので、装置の省スペース化が図れる。また、既設の装置に対して、過冷却ユニット（1F）が後付で簡易に設けられる。
【００１７】
また、第５の発明は、上記第４の発明において、上記過冷却ユニット（1F）内は、上記補助圧縮機（61）の吐出冷媒が第２圧縮機（21b）の吸入側へ向かって流れるホットガス管（67）が通っている。
【００１８】
上記の発明では、過冷却ユニット（1F）内がケーシングによって外部と遮断され、熱の出入りが抑制される。これにより、過冷却ユニット（1F）内では、例えば過冷却熱交換器（71）等の周囲空気の温度が極度に低下し、該過冷却熱交換器（71）等に霜が発生し易くなる。ところが、本発明では、過冷却ユニット（1F）内において、ホットガス管（67）を通じて高温の吐出冷媒が放熱し、過冷却熱交換器（71）等の周囲空気が加熱される。したがって、上記過冷却ユニット（1F）に別途電気ヒータ等の加熱手段を設けなくても、過冷却熱交換器（71）等における霜の発生や成長が抑制される。
【００１９】
また、第６の発明は、上記第１または第２の発明において、上記利用側熱交換器（31,51）にて冷媒と熱交換する空気の温度に基づいて第１利用系統および第２利用系統の負荷状態を判断し、該各利用系統の負荷状態に応じて流路切換手段（78）を第１状態と第２状態とに切り換える制御手段（80）を備えている。
【００２０】
上記の発明では、制御手段（80）によって、利用側熱交換器（31,51）に吸い込まれる空気の温度に基づいて各利用系統の冷却負荷状態が判断される。例えば、利用側熱交換器（31,51）に吸い込まれた空気温度とその設定温度との差がある所定値より高いと、その利用系統の冷却負荷は大きいと判断され、ある所定値より低いと、その利用系統の冷却負荷は小さいと判断される。
【００２１】
そして、例えば、第１利用系統の冷却負荷が大きいと判断され、第２利用系統の冷却負荷が小さいと判断された場合、制御手段（60）によって流路切換手段（78）が第２状態に切り換えられる。また、第１利用系統の冷却負荷が小さいと判断され、第２利用系統の冷却負荷が大きいと判断された場合、制御手段（60）によって流路切換手段（78）が第１状態に切り換えられる。
【００２２】
また、第７の発明は、上記第１または第２の発明において、上記第１圧縮機（21a）および第２圧縮機（21b）の吸入圧力に基づいて第１利用系統および第２利用系統の負荷状態を判断し、該各利用系統の負荷状態に応じて流路切換手段（78）を第１状態と第２状態とに切り換える制御手段（80）を備えている。
【００２３】
上記の発明では、制御手段（80）によって、各圧縮機（21a,21b）の吸入圧力、すなわち各利用系統の冷媒の低圧圧力に基づいて該利用系統の冷却負荷状態が判断される。例えば、各圧縮機（21a,21b）の吸入圧力が所定値よりも低いと、その利用系統の冷却負荷は小さいと判断される。
【００２４】
そして、例えば、第１利用系統の冷却負荷が小さくないと判断され、第２利用系統の冷却負荷が小さいと判断された場合、制御手段（60）によって流路切換手段（78）が第２状態に切り換えられる。また、第１利用系統の冷却負荷が小さいと判断され、第２利用系統の冷却負荷が小さくないと判断された場合、制御手段（60）によって流路切換手段（78）が第１状態に切り換えられる。
【発明の効果】
【００２５】
したがって、本発明によれば、過冷却した液冷媒を各利用系統に分岐させると共に、液冷媒を過冷却した後の分岐冷媒を各利用系統を主として担当する第１圧縮機（21a）と第２圧縮機（21b）とに切り換えて吸入させるようにしたので、負荷が大きい利用系統に対しては過冷却した液冷媒の循環量を増大させ、その分循環量が減少した利用系統側の圧縮機（21a,21b）へ過冷却した後の分岐冷媒を戻すことができる。これにより、圧縮機（21a,21b）における吐出量と吸入量のバランスを崩すことなく、各利用系統の負荷の大小関係に応じて冷却能力を調節することができる。したがって、圧縮機（21a,21b）を保護しつつ、運転効率を向上させることができる。
【００２６】
特に、第２の発明によれば、流路切換手段（78）の切換により、過冷却通路（74）の下流側通路（74b）を第１圧縮機（21a）の吸入側および第２圧縮機（21b）の吸入側の何れかに連通させるようにしたので、確実に過冷却後の分岐冷媒を所定の圧縮機（21a,21b）へ戻すことができる。
【００２７】
また、第３の発明によれば、冷媒を２段圧縮するための補助圧縮機（61）を備えた第３利用系統を備えた冷凍装置においても、第１利用系統および第２利用系統の冷却能力を負荷の大小関係に応じて調節できる。
【００２８】
さらに、第４の発明によれば、過冷却熱交換器（71）や過冷却通路（74）をユニット化して液管（P1）に設けるようにしたので、例えば既設の冷凍装置に対して、後付で簡易に設置することができる。しかも、電気機器等を設けていないので、電気配線等の作業が不要となり、より簡易に設置できる。
【００２９】
また、第５の発明によれば、補助圧縮機（61）の吐出冷媒が流れるホットガス管（67）が過冷却ユニット（1F）内を通るようにしたので、過冷却熱交換器（71）等の周囲空気を加熱することができる。これにより、別途電気ヒータ等を設けることなく、過冷却ユニット（1F）内における霜の発生や成長を抑制することができる。
【００３０】
また、第６または第７の発明によれば、利用側熱交換器（31,51）の吸い込み空気温度または各圧縮機（21a,21b）の吸入圧力に基づいて各利用系統の負荷状態を判断するようにしたので、各利用系統の負荷の大小関係を確実に判断することができる。したがって、流路切換手段（78）を適切に切り換えることができ、圧縮機（21a,21b）における吐出量と吸入量とを確実にバランスさせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
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。
【００３２】
本実施形態の冷凍装置は、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を行うものである。図１に示すように、この冷凍装置（1）は、室外ユニット（1A）と、冷蔵ショーケース（1B）と、冷凍ショーケース（1C）と、空調ユニット（1D）と、ブースタユニット（1E）と、過冷却ユニット（1F）とを備えている。そして、この冷凍装置（1）では、上記室外ユニット（1A）に残りの冷蔵ショーケース（1B）等が配管で接続されることによって冷媒回路（10）が構成されている。この冷媒回路（10）は、冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行うように構成されている。
【００３３】
〈室外ユニット〉
上記室外ユニット（1A）は、２台の圧縮機（21a,21b）と、流路切換手段である四路切換弁（22）と、熱源側熱交換器である室外熱交換器（23）とを備えている。そして、これら圧縮機（21a,21b）と四路切換弁（22）と室外熱交換器（23）とは、熱源系統を構成している。
【００３４】
上記２台の圧縮機（21a,21b）は、固定容量圧縮機（21a）と可変容量圧縮機（21b）であり、何れも全密閉型の高圧ドーム型スクロール圧縮機により構成されている。上記固定容量圧縮機（21a）は、電動機が常に一定の回転数で駆動し、容量が変更不能な圧縮機である。一方、上記可変容量圧縮機（21b）は、電動機がインバータ制御されて容量が段階的または連続的に可変となる圧縮機である。そして、上記２台の圧縮機（21a,21b）は室外ユニット（1A）の圧縮機構（2A）を構成している。また、上記固定容量圧縮機（21a）が主として後述する第１利用系統のための第１圧縮機を構成し、可変容量圧縮機（21b）が主として後述する第２利用系統のための第２圧縮機を構成している。
【００３５】
上記２台の圧縮機（21a,21b）の吐出側は、共通の吐出管（11）に接続され、該吐出管（11）が四路切換弁（22）の１つのポートに接続されている。上記四路切換弁（22）の１つのポートには、第１室外ガス管（12）を介して室外熱交換器（23）の一端であるガス側端部が接続され、該室外熱交換器（23）の他端である液側端部は、液ラインである室外液管（13）の一端に接続されている。この室外液管（13）の他端は、レシーバ（24）を経た後、閉鎖弁（28）を介して室外ユニット（1A）の外部へ延長されて連絡液配管（P1）に接続されている。
【００３６】
上記固定容量圧縮機（21a）の吸入側は、第１低圧ガス管（15）を介して四路切換弁（22）の１つのポートに接続されている。上記可変容量圧縮機（21b）の吸入側は、第２低圧ガス管（18）の一端が接続され、該第２低圧ガス管（18）の他端が閉鎖弁（28）を介して室外ユニット（1A）の外部へ延長されて第１連絡ガス配管（P4）に接続されている。また、上記四路切換弁（22）の１つのポートには、第２室外ガス管（14）の一端が接続され、該第２室外ガス管（14）の他端が閉鎖弁（28）を介して室外ユニット（1A）の外部へ延長されて第２連絡ガス配管（P5）に接続されている。すなわち、上記固定容量圧縮機（21a）および可変容量圧縮機（21b）は、吐出側では冷媒が合流するが、吸入側ではそれぞれ冷媒が合流することなく個別に吸入される。
【００３７】
上記室外熱交換器（23）は、例えば、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、室外ファン（25）および外気温センサ（26）が近接して配置されている。上記外気温センサ（26）は、室外ファン（25）によって吸い込まれた室外空気の温度を検出する温度検出手段を構成している。そして、上記室外熱交換器（23）は、冷媒と室外空気とが熱交換するように構成されている。
【００３８】
上記四路切換弁（22）は、吐出管（11）と第１室外ガス管（12）とが連通し且つ第２室外ガス管（14）と第１低圧ガス管（15）とが連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、吐出管（11）と第２室外ガス管（14）とが連通し且つ第１室外ガス管（12）と第１低圧ガス管（15）とが連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とに切り換わるように構成されている。
【００３９】
上記室外液管（13）は、膨張機構である室外膨張弁（27）を有し且つレシーバ（24）をバイパスする補助液管（16）を備えている。また、上記室外液管（13）における補助液管（16）の接続部とレシーバ（24）の上流側との間には、レシーバ（24）へ向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁（CV1）が設けられている。さらに、上記室外液管（13）には、分岐液管（17）が設けられている。この分岐液管（17）は、一端が上記逆止弁（CV1）とレシーバ（24）との間に接続され、他端がレシーバ（24）の下流側と閉鎖弁（28）との間に接続されている。この分岐液管（17）には、閉鎖弁（28）側からレシーバ（24）へ向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁（CV2）が設けられている。
【００４０】
上記固定容量圧縮機（21a）および可変容量圧縮機（21b）の各低圧ガス管（15,18）には、各圧縮機（21a,21b）の吸入冷媒の圧力検出手段である第１圧力センサ（19a）および第２圧力センサ（19b）が設けられている。つまり、上記第１圧力センサ（19a）は第１利用系統の冷媒の低圧圧力を検出し、上記第２圧力センサ（19b）は第２利用系統の冷媒の低圧圧力を検出する。
【００４１】
〈空調ユニット〉
上記空調ユニット（1D）は、店内を冷暖房して空気調和を行う空調系統を構成している。具体的に、この空調ユニット（1D）は、利用側熱交換器である空調熱交換器（51）と、膨張機構である空調膨張弁（52）とを備えている。この空調膨張弁（52）には、例えば、電子膨張弁が用いられている。上記空調熱交換器（51）の一端である液側端部は、空調膨張弁（52）を介して空調ユニット（1D）の外部へ延長されて第１分岐液配管（P2）が接続されている。一方、上記空調熱交換器（51）の他端であるガス側端部は、空調ユニット（1D）の外部へ延長されて第２連絡ガス配管（P5）が接続されている。なお、上記第１分岐液配管（P2）は、連絡液配管（P1）の途中から分岐した液管である。
【００４２】
上記空調熱交換器（51）は、例えば、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、空調ファン（55）および室温センサ（56）が近接して配置されている。この室温センサ（56）は、空調ファン（55）によって吸い込まれた室内空気（店内空気）の温度を検出する温度検出手段を構成している。また、上記空調熱交換器（51）には、該空調熱交換器（51）における冷媒温度である蒸発温度または凝縮温度を検出する温度検出手段としての空調熱交換センサ（53）が設けられると共に、ガス側にガス冷媒の温度を検出する温度検出手段としてのガス温センサ（54）が設けられている。そして、上記空調熱交換器（51）は、冷媒と室内空気とが熱交換するように構成されている。
【００４３】
〈冷蔵ショーケース〉
上記冷蔵ショーケース（1B）は、食品等を冷蔵する冷却系統を構成している。具体的に、この冷蔵ショーケース（1B）は、利用側熱交換器である冷蔵熱交換器（31）と、膨張機構である冷蔵膨張弁（32）とを備えている。この冷蔵膨張弁（32）には、例えば、電子膨張弁が用いられている。上記冷蔵熱交換器（31）の一端である液側端部は、冷蔵膨張弁（32）を介して冷蔵ショーケース（1B）の外部へ延長されて連絡液配管（P1）が接続されている。一方、上記冷蔵熱交換器（31）の他端であるガス側端部は、冷蔵ショーケース（1B）の外部へ延長されて第１連絡ガス配管（P4）が接続されている。
【００４４】
上記冷蔵熱交換器（31）は、例えば、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、冷蔵ファン（35）および冷蔵温度センサ（36）が近接して配置されている。上記冷蔵温度センサ（36）は、冷蔵ファン（35）によって吸い込まれたショーケース内空気（庫内空気）の温度を検出する温度検出手段を構成している。また、上記冷蔵熱交換器（31）には、該冷蔵熱交換器（31）における冷媒温度である蒸発温度を検出する温度検出手段としての冷蔵熱交換センサ（33）が設けられると共に、ガス側にガス冷媒の温度を検出する温度検出手段としてのガス温センサ（34）が設けられている。そして、上記冷蔵熱交換器（31）は、冷媒とショーケース内空気とが熱交換するように構成されている。
【００４５】
〈冷凍ショーケース〉
上記冷凍ショーケース（1C）は、食品等を冷凍する冷却系統を構成している。具体的に、この冷凍ショーケース（1C）は、利用側熱交換器である冷凍熱交換器（41）と、膨張機構である冷凍膨張弁（42）とを備えている。この冷凍膨張弁（42）には、例えば、電子膨張弁が用いられている。上記冷凍熱交換器（41）の一端である液側端部は、冷凍膨張弁（42）を介して冷凍ショーケース（1C）の外部へ延長されて第２分岐液配管（P3）が接続されている。この第２分岐液配管（P3）は、連絡液配管（P1）の途中から分岐した液管である。上記冷凍熱交換器（41）の他端であるガス側端部は、冷凍ショーケース（1C）とブースタユニット（1E）とを連絡する接続ガス管（62）が接続されている。
【００４６】
上記冷凍熱交換器（41）は、例えば、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、冷凍ファン（45）および冷凍温度センサ（46）が近接して配置されている。上記冷凍温度センサ（46）は、冷凍ファン（45）によって吸い込まれたショーケース内空気（庫内空気）の温度を検出する温度検出手段を構成している。また、上記冷凍熱交換器（41）には、該冷凍熱交換器（41）における冷媒温度である蒸発温度を検出する温度検出手段としての冷凍熱交換センサ（43）が設けられると共に、ガス側にガス温センサ（44）が設けられている。そして、上記冷凍熱交換器（41）は、冷媒とショーケース内空気と熱交換するように構成されている。
【００４７】
なお、本実施形態の冷凍装置（1）において、連絡液配管（P1）、第１分岐液配管（P2）および第２分岐液配管（P3）は液管を構成し、第１連絡ガス配管（P4）および第２連絡ガス配管（P5）はガス管を構成している。
【００４８】
〈ブースタユニット〉
上記ブースタユニット（1E）は、室外ユニット（1A）における可変容量圧縮機（21b）の補助圧縮機としてブースタ圧縮機（61）を備えている。このブースタ圧縮機（61）の吸入側には、冷凍ショーケース（1C）より延びる接続ガス管（62）が吸入管として接続され、吐出側には、吐出管（64）が接続されている。この吐出管（64）には、ブースタ圧縮機（61）側から順に油分離器（63）および逆止弁（CV4）が設けられている。上記油分離器（63）と接続ガス管（62）との間には、膨張機構であるキャピラリチューブ（CP）を有する油戻し管（65）が接続されている。
【００４９】
上記ブースタ圧縮機（61）は、全密閉型の高圧ドーム型スイング圧縮機で構成されている。このブースタ圧縮機（61）は、電動機がインバータ制御されて容量が段階的または連続的に可変となる圧縮機である。そして、このブースタ圧縮機（61）は、冷凍ショーケース（1C）の冷凍熱交換器（41）における冷媒の蒸発温度が冷蔵ショーケース（1B）の冷蔵熱交換器（31）における冷媒の蒸発温度より低くなるように、室外ユニット（1A）の可変容量圧縮機（21b）との間で冷媒を２段圧縮している。つまり、上記ブースタ圧縮機（61）が低段側の圧縮機を構成し、室外ユニット（1A）の可変容量圧縮機（21b）が高段側の圧縮機を構成している。
【００５０】
なお、上記ブースタユニット（1E）には、接続ガス管（62）と吐出管（64）との間に接続されるバイパス管（66）が設けられている。このバイパス管（66）は、一端が接続ガス管（62）における油戻し管（65）の接続部より上流側に接続され、他端が吐出管（64）における逆止弁（CV4）の下流側に接続されている。このバイパス管（66）は、ブースタ圧縮機（61）の故障等の停止時に接続ガス管（62）の冷媒がブースタ圧縮機（61）および油分離器（63）をバイパスして吐出管（64）へ流れるように構成されている。なお、上記バイパス管（66）には、接続ガス管（62）から吐出管（64）へ向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁（CV5）が設けられている。
【００５１】
本実施形態の冷凍装置（1）では、上記空調ユニット（1D）が第１利用系統を構成し、冷蔵ショーケース（1B）が第２利用系統を構成し、冷凍ショーケース（1C）およびブースタユニット（1E）が第３利用系統を構成している。
【００５２】
〈過冷却ユニット〉
上記過冷却ユニット（1F）は、連絡液配管（P1）の途中における第１分岐液配管（P2）および第２分岐液配管（P3）の接続部より室外ユニット（1A）側に設けられている。この過冷却ユニット（1F）は、過冷却熱交換器（71）および過冷却通路（74）を備えている。
【００５３】
上記過冷却熱交換器（71）は、いわゆるプレート式熱交換器により構成され、内部に第１流路（72）と第２流路（73）とが複数ずつ形成されている。上記過冷却熱交換器（71）は、第１流路（72）が連絡液配管（P1）に接続され、第２流路（73）が過冷却通路（74）に接続されている。
【００５４】
上記過冷却通路（74）は、上流側通路（74a）と下流側通路（74b）とを備えている。この上流側通路（74a）は、連絡液配管（P1）における第１流路（72）より冷凍ショーケース（1B）側から分岐して第２流路（73）の入口側端部に接続されている。そして、この上流側通路（74a）には、膨張機構として温度自動膨張弁により構成された過冷却膨張弁（75）が設けられている。上記下流側通路（74b）は、一端が第２流路（73）の出口側端部に接続され、他端が過冷却ユニット（1F）を出て室外ユニット（1A）内へ延長されている。そして、この下流側通路（74b）の第２流路（73）側には、上記過冷却膨張弁（75）の感温筒（76）が取り付けられている。
【００５５】
すなわち、上記過冷却熱交換器（71）は、連絡液配管（P1）から上流側通路（74a）へ分岐した分岐冷媒が過冷却熱交換器（71）の第２流路（73）へ流れ、第１流路（72）の液冷媒を過冷却して蒸発する一方、その過冷却された液冷媒が冷蔵ショーケース（1B）、冷凍ショーケース（1B）および空調ユニット（1D）へ流れるように構成されている。
【００５６】
また、本発明の特徴として、上記室外ユニット（1A）には、流路切換手段である三路切換弁（78）が設けられている。
【００５７】
上記三路切換弁（78）の１つのポートには、過冷却ユニット（1F）から延長された過冷却通路（74）の下流側通路（74b）の他端が接続されている。また、この三路切換弁（78）の１つのポートには、第２低圧ガス管（18）の途中と繋がる第１接続ガス配管（77）が接続され、残り１つのポートには、第２室外ガス管（14）の途中と繋がる第２接続ガス配管（79）が接続されている。
【００５８】
上記三路切換弁（78）は、下流側通路（74b）が第２接続ガス配管（79）と連通し且つ第１接続ガス配管（77）とは遮断される第１状態（図１に破線で示す状態）と、下流側通路（74b）が第１接続ガス配管（77）と連通し且つ第２接続ガス配管（79）とは遮断される第２状態（図１に実線で示す状態）とに切り換わるように構成されている。つまり、上記三路切換弁（78）が第１状態の場合、下流側通路（74b）の分岐冷媒が固定容量圧縮機（21a）の吸入側へ流れ、第２状態の場合、下流側通路（74b）の分岐冷媒が可変容量圧縮機（21b）の吸入側へ流れる。
【００５９】
また、上記過冷却ユニット（1F）内には、ブースタ圧縮機（61）の吐出冷媒が可変容量圧縮機（21b）の吸入側へ向かって流れるホットガス管（67）が通っている。このホットガス管（67）は、一端がブースタ圧縮機（61）の吐出管（64）に、他端が第１接続ガス配管（77）の途中にそれぞれ接続され、途中が過冷却ユニット（1F）内の所定箇所を通過している。つまり、上記ホットガス管（67）は、吐出冷媒の高温熱を放熱して周囲空気を加熱する加熱手段を構成している。
【００６０】
上記過冷却ユニット（1F）内におけるホットガス管（67）の配管経路について、図２を参照しながら詳細に説明する。上記過冷却ユニット（1F）は、矩形体のケーシング（70）を備えている。なお、このケーシング（70）は、図２において、右側面が正面を、左側面が背面をそれぞれ表し、以下に表現する「右」、「左」は正面側から見た方向を示す。
【００６１】
上記連絡液配管（P1）は、正面板の右下からケーシング（70）内に延びて、過冷却熱交換器（71）における第１流路（72）を介して、再び正面板の右下から外部へ延長される。上記過冷却通路（74）の上流側通路（74a）は、ケーシング（70）内の概ね中央底部に配設され、下流側通路（74b）は、ケーシング（70）内の概ね中央上部に配設されている。なお、上記ケーシング（70）の中央底部には、該ケーシング（70）内で発生した結露水を外部へ排出させるためのドレン排出口（DR）が設けられている。
【００６２】
上記ホットガス管（67）は、正面板の右上からケーシング（70）内へ延びた後、ケーシング（70）内のほぼ中央底部に沿って右側から左側へ延び、その後過冷却熱交換器（71）の下部の周囲を通るように配設されている。つまり、上記ホットガス管（67）は、過冷却通路（74）の上流側通路（74a）の近傍を通ると同時にドレン排出口（DR）の近傍を通った後、過冷却熱交換器（71）の近傍を通るように配設されている。
【００６３】
また、上記冷凍装置（1）は、コントローラ（80）を備えている。このコントローラ（80）は、三路切換弁（78）、四路切換弁（22）および各種膨張弁（27,52,・・・）などを制御するように構成されている。
【００６４】
上記コントローラ（80）には、室温センサ（56）、冷蔵温度センサ（36）および冷凍温度センサ（46）の検出温度（空気温度Ｔ）が入力される。そして、このコントローラ（80）は、入力された空気温度Ｔに基づいて、空調ユニット（1D）の空調負荷、冷蔵ショーケース（1B）の冷蔵負荷および冷凍ショーケース（1C）の冷凍負荷の大小を判断し、三路切換弁（78）の切換制御を行うように構成されている。
【００６５】
具体的に、上記コントローラ（80）は、各圧縮機（21a,21b）の運転時において、空気温度Ｔとその目標温度Ｔａとの温度差が予め設定された上限値（本実施形態では、５℃）よりも高いと、負荷が大きいと判断する。また、上記コントローラ（80）は、各圧縮機（21a,21b）の運転時において、空気温度Ｔとその目標温度Ｔａとの温度差が予め設定された下限値（本実施形態では、１℃）よりも低いと、負荷が小さいと判断する。
【００６６】
そして、上記コントローラ（80）は、空調負荷が大きいと判断し、冷蔵負荷および冷凍負荷の少なくとも一方が小さいと判断した場合、三路切換弁（78）を第２状態に切り換えるようになっている。また、上記コントローラ（80）は、冷蔵負荷および冷凍負荷の少なくとも一方が大きいと判断し、空調負荷が小さいと判断した場合、三路切換弁（78）を第１状態に切り換えるようになっている。
【００６７】
一方、空調負荷、冷蔵負荷および冷凍負荷の何れもが大きいと、または何れもが小さいと、または何れもが大きくもなく小さくもないと判断した場合、コントローラ（80）は優先設定に基づいて三路切換弁（78）を切り換える。優先設定は、空調負荷等が上述した負荷状態である場合、空調ユニット（1D）を優先させてその能力を増大させるのか、冷蔵ショーケース（1B）および冷凍ショーケース（1C）を優先させてその能力を増大させるのかが、運転前にユーザーによって設定される。例えば、空調ユニット（1D）を優先させると設定した場合、コントローラ（80）は三路切換弁（78）を第２状態に切り換えるようになっている。冷蔵ショーケース（1B）および冷凍ショーケース（1C）を優先させると設定した場合、コントローラ（80）は三路切換弁（78）を第１状態に切り換えるようになっている。
【００６８】
−運転動作−
次に、上述した冷凍装置（1）の運転動作について説明する。この冷凍装置（1）は、室外熱交換器（23）で冷媒が凝縮し、冷蔵熱交換器（31）と冷凍熱交換器（41）と空調熱交換器（51）で冷媒が蒸発する第１および第２冷房冷凍運転と、空調熱交換器（51）で冷媒が凝縮し、冷蔵熱交換器（31）と冷凍熱交換器（41）で冷媒が蒸発する第１暖房冷凍運転と、空調熱交換器（51）で冷媒が凝縮し、室外熱交換器（23）と冷蔵熱交換器（31）と冷凍熱交換器（41）で冷媒が蒸発する第２暖房冷凍運転とに切換可能に構成されている。
【００６９】
〈第１冷房冷凍運転〉
この第１冷房冷凍運転は、空調ユニット（1D）で室内空気の冷却を行って店内を冷房すると同時に、冷蔵ショーケース（1B）および冷凍ショーケース（1C）において庫内空気の冷却を行うものである。そして、この運転は、コントローラ（80）によって空調ユニット（1D）の冷房負荷（空調負荷）が大きいと判断し、冷蔵ショーケース（1B）の冷蔵負荷および冷凍ショーケース（1C）の冷凍負荷の少なくとも一方が小さいと判断した場合に行われる。また、上記コントローラ（80）にて、空調ユニット（1D）が優先された場合も、この運転が行われる。
【００７０】
図３に示すように、上記コントローラ（80）により、四路切換弁（22）が第１状態に、室外膨張弁（27）が全閉状態に、空調膨張弁（52）、冷蔵膨張弁（32）、冷凍膨張弁（42）および過冷却膨張弁（75）が所定開度にそれぞれ設定される。そして、上記三路切換弁（78）が第２状態に設定される。この状態において、固定容量圧縮機（21a）、可変容量圧縮機（21b）およびブースタ圧縮機（61）が駆動する。
【００７１】
上記固定容量圧縮機（21a）および可変容量圧縮機（21b）から吐出されたガス冷媒は、吐出管（11）で合流し、四路切換弁（22）から第１室外ガス管（12）を経て室外熱交換器（23）に流れ、室外ファン（25）によって取り込まれた室外空気と熱交換して凝縮する。この凝縮した液冷媒は、室外液管（13）を流れ、レシーバ（24）を経て連絡液配管（P1）へ流れる。
【００７２】
上記連絡液配管（P1）に流れた液冷媒は、過冷却ユニット（1F）へ流れる。この過冷却ユニット（1F）では、連絡液配管（P1）の液冷媒から上流側通路（74a）へ分岐した分岐冷媒が過冷却膨張弁（75）で減圧された後、過冷却熱交換器（71）の第２流路（73）へ流れる。この過冷却熱交換器（71）において、第２流路（73）の分岐冷媒が第１流路（72）を流れる液冷媒と熱交換して蒸発し、第１流路（72）の液冷媒が過冷却される。この過冷却された液冷媒は、連絡液配管（P1）を流れ、一部が第１分岐液配管（P2）を通って空調ユニット（1D）へ、また一部が第２分岐液配管（P3）を通って冷凍ショーケース（1C）へ、残りが冷蔵ショーケース（1B）へそれぞれ流れる。
【００７３】
上記空調ユニット（1D）において、過冷却された液冷媒は、空調膨張弁（52）で減圧された後、空調熱交換器（51）に流れ、空調ファン（55）によって吸い込まれた店内空気と熱交換して蒸発し、店内空気が冷却される。この蒸発したガス冷媒は、第２連絡ガス配管（P5）を通って室外ユニット（1A）へ戻り、第２室外ガス管（14）、四路切換弁（22）および第１低圧ガス管（15）を順に介して固定容量圧縮機（21a）に再び吸入される。
【００７４】
上記冷蔵ショーケース（1B）において、過冷却された液冷媒は、冷蔵膨張弁（32）で減圧された後、冷蔵熱交換器（31）に流れ、冷蔵ファン（35）によって吸い込まれた庫内空気と熱交換して蒸発し、庫内空気が冷却される。この蒸発したガス冷媒は、第１連絡ガス配管（P4）を通って室外ユニット（1A）へ戻り、第２低圧ガス管（18）から可変容量圧縮機（21b）に再び吸入される。
【００７５】
上記冷凍ショーケース（1C）において、過冷却された液冷媒は、冷凍膨張弁（42）で減圧された後、冷凍熱交換器（41）に流れ、冷凍ファン（45）によって吸い込まれた庫内空気と熱交換して蒸発し、庫内空気が冷却される。この蒸発したガス冷媒は、ブースタ圧縮機（61）に吸入されて圧縮された後、ホットガス管（67）を通って室外ユニット（1A）へ戻り、第１接続ガス配管（77）を介して第２低圧ガス管（18）へ流れる。そして、このガス冷媒は、第２低圧ガス管（18）において冷蔵ショーケース（1B）からの冷媒と合流し、可変容量圧縮機（21b）へ再び吸入される。
【００７６】
上記過冷却ユニット（1D）内では、ホットガス管（67）を流れる吐出冷媒が放熱するので、ホットガス管（67）の周囲空気が加熱される。つまり、上記ホットガス管（67）が通過する上流側通路（74a）、ドレン排出口（DR）および過冷却熱交換器（71）の周囲空気が加熱される。したがって、上記過冷却熱交換器（71）等における霜の発生や成長を抑制することができる。しかも、周囲温度の低い上流側通路（74a）から加熱されるので、確実に且つ効率的に霜の発生等を抑制することができる。
【００７７】
一方、上記過冷却熱交換器（71）で蒸発した分岐冷媒は、下流側通路（74b）を通って室外ユニット（1A）へ戻り、三路切換弁（78）から第１接続ガス配管（77）を介して第２低圧ガス管（18）へ流れる。そして、この分岐冷媒は、冷蔵ショーケース（1B）およびブースタ圧縮機（61）から流れた冷媒と共に可変容量圧縮機（21b）へ戻る。
【００７８】
次に、上記冷蔵ショーケース（1B）、冷凍ショーケース（1C）および空調ユニット（1D）において発揮される冷却能力について説明する。
【００７９】
先ず、上記冷蔵ショーケース（1B）、冷凍ショーケース（1C）および空調ユニット（1D）のそれぞれに流れる液冷媒は、その熱量が過冷却された分増大している。そして、上記冷凍ショーケース（1C）および空調ユニット（1D）において、過冷却ユニット（1F）が設けられる前とほぼ同量の冷媒循環量が確保されるように冷凍膨張弁（42）および空調膨張弁（52）の開度がそれぞれ設定されれば、冷媒の増大した熱量の分だけ冷却能力および冷房能力が増大することになる。一方、上記冷蔵ショーケース（1B）では、過冷却熱交換器（71）で用いられた分岐冷媒の流量の分だけ冷媒循環量が減少するため、冷却能力が低下することになる。このように、冷凍ショーケース（1C）の冷却能力を向上させつつ、空調ユニット（1D）の冷房負荷および冷蔵ショーケース（1B）の冷却負荷の大小に合わせて能力が調節される。したがって、能力に無駄のない運転が行われる。
【００８０】
ここで、冷却系統である冷蔵ショーケース（1B）および冷凍ショーケース（1C）へ供給される冷媒量は減少するが、上述したように過冷却熱交換器（71）で蒸発した分岐冷媒を冷却系統の可変容量圧縮機（21b）へ戻すようにしたので、可変容量圧縮機（21b）の吸入圧力（低圧圧力）が極端に低下するのを防止できる。したがって、可変容量圧縮機（21b）を保護することできる。
【００８１】
〈第２冷房冷凍運転〉
この第２冷房冷凍運転は、上述した第１冷房冷凍運転と同様に、店内を冷房すると同時に庫内空気の冷却を行うものである。そして、この運転は、コントローラ（80）によって空調ユニット（1D）の冷房負荷（空調負荷）が小さいと判断し、冷蔵ショーケース（1B）の冷蔵負荷および冷凍ショーケース（1C）の冷凍負荷の少なくとも一方が大きいと判断した場合に行われる。また、上記コントローラ（80）にて、冷蔵ショーケース（1B）および冷凍ショーケース（1C）が優先された場合も、この運転が行われる。なお、ここでは、上記第１冷房冷凍運転と異なる設定や動作について説明する。
【００８２】
図４に示すように、上記コントローラ（80）により、上記三路切換弁（78）が第１状態に設定される。この状態では、過冷却熱交換器（71）で蒸発した分岐冷媒が下流側通路（74b）を通って室外ユニット（1A）へ戻り、三路切換弁（78）から第２接続ガス配管（79）を介して第２室外ガス管（14）へ流れる。そして、この分岐冷媒は、空調ユニット（1D）の冷媒と共に固定容量圧縮機（21a）へ吸入される。
【００８３】
この運転においても、冷蔵ショーケース（1B）、冷凍ショーケース（1C）および空調ユニット（1D）のそれぞれに流れる液冷媒は、その熱量が過冷却された分増大している。そして、上記冷蔵ショーケース（1B）および冷凍ショーケース（1C）において、過冷却ユニット（1F）が設けられる前とほぼ同量の冷媒循環量が確保されるように冷蔵膨張弁（32）および冷凍膨張弁（42）の開度がそれぞれ設定されれば、冷媒の増大した熱量の分だけ冷却能力が増大することになる。一方、上記空調ユニット（1D）では、過冷却熱交換器（71）で用いられた分岐冷媒の流量の分だけ冷媒循環量が減少するため、冷房能力が冷房負荷に応じてが低下することになる。このように、冷凍ショーケース（1C）の冷却能力を向上させつつ、空調ユニット（1D）の冷房負荷および冷蔵ショーケース（1B）の冷却負荷の大小に合わせて能力が調節される。
【００８４】
ここで、空調系統である空調ユニット（1D）へ供給される冷媒量は減少するが、過冷却熱交換器（71）で蒸発した分岐冷媒を空調系統の固定容量圧縮機（21a）へ戻すようにしたので、固定容量圧縮機（21a）の吸入圧力（低圧圧力）が極端に低下するのを防止できる。したがって、固定容量圧縮機（21a）を保護することできる。
【００８５】
〈第１暖房冷凍運転〉
この第１暖房冷凍運転は、空調ユニット（1D）で室内空気の加熱を行って店内を暖房すると同時に、冷蔵ショーケース（1B）および冷凍ショーケース（1C）において庫内空気の冷却を行うものである。
【００８６】
図５に示すように、上記コントローラ（80）により、四路切換弁（22）が第２状態に設定され、冷蔵膨張弁（32）および冷凍膨張弁（42）が所定開度に、空調膨張弁（52）が全開状態にそれぞれ設定される。また、上記室外膨張弁（27）および過冷却膨張弁（75）が全閉状態に、三路切換弁（78）が第２状態にそれぞれ設定される。この状態において、可変容量圧縮機（21b）およびブースタ圧縮機（61）が駆動し、固定容量圧縮機（21a）が休止する。
【００８７】
上記可変容量圧縮機（21b）から吐出されたガス冷媒は、吐出管（11）、四路切換弁（22）、第２室外ガス管（14）および第２連絡ガス配管（P5）を順に通って空調ユニット（1D）へ流れる。この空調ユニット（1D）では、ガス冷媒が空調熱交換器（51）で空調ファン（55）によって取り込まれた店内空気と熱交換して凝縮し、店内空気が加熱される。この凝縮した液冷媒は、第１分岐液配管（P2）を通じて連絡液配管（P1）へ流れ、一部が第２分岐液配管（P3）を通じて冷凍ショーケース（1C）へ流れ、残りが冷蔵ショーケース（1B）へ流れる。なお、上記冷凍ショーケース（1C）へは、ブースタ圧縮機（61）の吸引量に応じた冷媒量が優先的に流れる。
【００８８】
上記冷蔵ショーケース（1B）および冷凍ショーケース（1C）では、上述した冷房冷凍運転と同様に、庫内空気の冷却が行われる。上記冷蔵熱交換器（31）で蒸発したガス冷媒が第１連絡ガス配管（P4）へ流れる一方、冷凍熱交換器（41）で蒸発したガス冷媒がブースタ圧縮機（61）で圧縮された後、ホットガス管（67）および第１接続ガス配管（77）を通って第１連絡ガス配管（P4）へ流れる。この第１連絡ガス配管（P4）の冷媒は、第２低圧ガス管（18）から可変容量圧縮機（21b）へ再び吸入される。
【００８９】
このように、第１暖房冷凍運転では、冷蔵熱交換器（31）および冷凍熱交換器（41）において冷媒が吸熱し、空調熱交換器（51）において冷媒が放熱する。つまり、上記冷蔵熱交換器（31）および冷凍熱交換器（41）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。
【００９０】
また、この運転は、冷却負荷が割と小さい冬場に主に行われるため、過冷却ユニット（1F）にて液冷媒が過冷却されなくても、冷蔵ショーケース（1B）および冷凍ショーケース（1C）において必要な冷却能力が得られる。
【００９１】
〈第２暖房冷凍運転〉
この第２暖房冷凍運転は、上述した第１暖房冷凍運転と同様に店内の暖房を行う運転であり、第１暖房冷凍運転では暖房能力が不足する場合に行われる。
【００９２】
図６に示すように、上記コントローラ（80）により、四路切換弁（22）が第２状態に設定され、室外膨張弁（27）、冷蔵膨張弁（32）および冷凍膨張弁（42）が所定開度に、空調膨張弁（52）が全開状態にそれぞれ設定される。また、上記過冷却膨張弁（75）が全閉状態に、三路切換弁（78）が第２状態にそれぞれ設定される。この状態において、固定容量圧縮機（21a）、可変容量圧縮機（21b）およびブースタ圧縮機（61）が駆動する。
【００９３】
上記固定容量圧縮機（21a）および可変容量圧縮機（21b）から吐出されたガス冷媒は、吐出管（11）で合流し、四路切換弁（22）、第２室外ガス管（14）および第２連絡ガス配管（P5）を順に通って空調ユニット（1D）へ流れる。この空調ユニット（1D）では、上述した第１暖房冷凍運転と同様に、ガス冷媒が店内空気と熱交換して凝縮し、店内空気が加熱される。この凝縮した液冷媒は、第１分岐液配管（P2）を通じて連絡液配管（P1）へ流れ、一部が冷蔵ショーケース（1B）と冷凍ショーケース（1C）とに分配され、残りが過冷却ユニット（1F）の過冷却熱交換器（71）へ流れる。
【００９４】
上記冷蔵ショーケース（1B）および冷凍ショーケース（1C）では、上述した冷房冷凍運転と同様に、庫内空気の冷却が行われる。上記冷蔵熱交換器（31）で蒸発したガス冷媒が第１連絡ガス配管（P4）へ流れる一方、冷凍熱交換器（41）で蒸発したガス冷媒がブースタ圧縮機（61）で圧縮された後、ホットガス管（67）および第１接続ガス配管（77）を通って第１連絡ガス配管（P4）へ流れる。この第１連絡ガス配管（P4）の冷媒は、第２低圧ガス管（18）から可変容量圧縮機（21b）へ再び吸入される。
【００９５】
上記過冷却熱交換器（71）へ流れた冷媒は、過冷却されずに室外ユニット（1A）へ戻り、分岐液管（17）およびレシーバ（24）を順に通って補助液管（16）へ流れ、室外膨張弁（27）で減圧される。この減圧された冷媒は、室外熱交換器（23）へ流れ、室外ファン（25）によって取り込まれた室外空気と熱交換して蒸発した後、第１室外ガス管（12）、四路切換弁（22）および第１低圧ガス管（15）を順に通って固定容量圧縮機（21a）へ再び吸入される。
【００９６】
このように、第２暖房冷凍運転では、冷蔵熱交換器（31）、冷凍熱交換器（41）および室外熱交換器（23）において冷媒が吸熱し、空調熱交換器（51）において冷媒が放熱する。つまり、上記冷蔵熱交換器（31）および冷凍熱交換器（41）で冷媒が庫内空気から吸熱した熱と、室外熱交換器（23）で冷媒が室外空気から吸熱した熱とを利用して、店内の暖房が行われるため、暖房能力が増大する。
【００９７】
−実施形態の効果−
以上説明したように、本実施形態によれば、過冷却した連絡液配管（P1）の液冷媒を空調ユニット（1D）、冷蔵ショーケース（1B）および冷凍ショーケース（1C）へ分流させると共に、過冷却通路（74）の分岐冷媒が固定容量圧縮機（21a）の吸入側に流れる状態と、可変容量圧縮機（21b）の吸入側に流れる状態とに切り換える三路切換弁（78）を設けるようにしたので、固定容量圧縮機（21a）および可変容量圧縮機（21b）の吐出量と吸入量のバランスを崩すことなく、空調ユニット（1D）および冷蔵ユニット（1C）における冷媒循環量を調節することができる。したがって、上記空調ユニット（1D）および冷蔵ユニット（1C）における冷却負荷の大小関係に応じて冷却能力を調節することができる。この結果、運転効率を向上させることができる。
【００９８】
また、上記冷凍ショーケース（1C）においては、常に過冷却ユニット（1F）を設ける前の循環量と同量の液冷媒を流すようにしたので、確実に冷凍能力を向上させることができる。
【００９９】
また、上記過冷却熱交換器（71）や過冷却通路（74）をユニット化し、しかも液管の連絡配管に設けるようにしたので、例えば既設の冷凍装置に対して、後付で簡易に設置することができる。
【０１００】
また、上記ブースタ圧縮機（61）の高温の吐出冷媒が流れるホットガス管（67）を過冷却ユニット（1F）内に通すようにしたので、ホットガス管（67）の放熱によって過冷却ユニット（1F）内の空気を加熱することができる。つまり、上記ホットガス管（67）を空気の加熱手段として利用したので、過冷却ユニット（1F）内の空気の温度低下を抑制できる。これにより、電気ヒータ等を別途設けることなく、過冷却ユニット（1F）内における霜の発生や成長を抑制することができる。
【０１０１】
特に、上記ホットガス管（67）が過冷却熱交換器（71）や過冷却通路（74）の上流側通路（74a）の近傍を通るようにしたので、他の箇所よりも温度が低くなる過冷却熱交換器（71）などの周囲空気を確実に加熱することができる。これにより、過冷却ユニット（1F）内の霜の発生等を確実に抑制することができる。
【０１０２】
さらに、上記上流側通路（74a）および過冷却熱交換器（71）の順にホットガス管（67）が通るようにしたので、周囲温度の低い上流側通路（74a）から加熱することができる。これにより、過冷却ユニット（1F）における霜の発生や成長を確実に且つ効率的に抑制することができる。
【０１０３】
また、上記過冷却熱交換器（71）や過冷却通路（74）の上流側通路（74a）に加えて、ドレン排出口（DR）の近傍をホットガス管（67）が通るようにしたので、結露水などの凍結を防止でき、ドレン排出口（DR）自体の霜の発生を抑制できる。この結果、ドレン排出作業が困難になるのを回避することができる。
【０１０４】
−実施形態の変形例１−
本変形例１は、コントローラ（80）が、室温センサ（56）等の空気温度Ｔの代わりに、各圧力センサ（19a,19b）の検出圧力（吸入冷媒圧力Ｐ）に基づいて空調負荷等の大小を判断するように構成されている。つまり、上記第１圧力センサ（19a）および第２圧力センサ（19b）の検出圧力がコントローラ（80）に入力される。
【０１０５】
具体的に、上記コントローラ（80）は、各圧縮機（21a,21b）の運転時において、入力された第２圧力センサ（19b）の吸入冷媒圧力Ｐが予め設定された所定値（例えば、２ＭＰａ）よりも低いと、冷蔵負荷および冷凍負荷が小さいと判断する。また、上記コントローラ（80）は、各圧縮機（21a,21b）の運転時において、入力された第１圧力センサ（19a）の吸入冷媒圧力Ｐが予め設定された所定値（例えば、４ＭＰａ）よりも低いと、空調負荷が小さいと判断する。
【０１０６】
そして、上記コントローラ（80）は、空調負荷が小さいとは判断せず、冷蔵負荷および冷凍負荷の少なくとも一方が小さいと判断した場合、三路切換弁（78）を第２状態に切り換えるようになっている。また、上記コントローラ（80）は、冷蔵負荷および冷凍負荷の少なくとも一方が小さいとは判断せず、空調負荷が小さいと判断した場合、三路切換弁（78）を第１状態に切り換えるようになっている。一方、上記コントローラ（80）は、何れの負荷も小さいとは判断しなかった場合、上記と同様に、ユーザーによる優先設定に基づいて三路切換弁（78）を切り換えるようになっている。その他の構成、作用および効果は、上記実施形態と同様である。
【０１０７】
−実施形態の変形例２−
本変形例２は、図７に示すように、三路切換弁（78）を室外ユニット（1A）内ではなく過冷却ユニット（1F）内に配設するようにしたものである。
【０１０８】
具体的に、上記三路切換弁（78）に接続されている第１接続ガス配管（77）は、過冷却ユニット（1F）の外部へ延長され、第１連絡ガス配管（P4）の途中に繋がっている。上記三路切換弁（78）に接続されている第２接続ガス配管（79）は、過冷却ユニット（1F）の外部へ延長され、第２連絡ガス配管（P5）の途中に繋がっている。その他の構成、作用および効果は、上記実施形態と同様である。
【０１０９】
−実施形態の変形例３−
本変形例３は、図８に示すように、三路切換弁（78）に代えて、２つの二方弁（7）を設けるようにしたものである。具体的に、上記室外ユニット（1A）において、過冷却ユニット（1F）から延長された下流側通路（74b）の他端は、第１接続ガス配管（77）と第２接続ガス配管（79）とに分岐している。そして、第１接続ガス配管（77）および第２接続ガス配管（79）のそれぞれに二方弁（7）が１つずつ設けられている。なお、第１接続ガス配管（77）において、二方弁（7）はホットガス管（67）の接続位置より上流側に設けられている。
【０１１０】
この変形例３の場合、上述した実施形態の第１冷房冷凍運転時において、第１接続ガス配管（77）の二方弁（7）が開状態に、第２接続ガス配管（79）の二方弁（7）が閉状態にそれぞれ設定される。これにより、過冷却熱交換器（71）で蒸発した分岐冷媒が冷却系統の可変容量圧縮機（21b）へ戻るので、その可変容量圧縮機（21b）における吸入圧力（低圧圧力）の極端な低下を防止することができる。また、上記実施形態の第２冷房冷凍運転では、第１接続ガス配管（77）の二方弁（7）が閉状態に、第２接続ガス配管（79）の二方弁（7）が開状態にそれぞれ設定される。これにより、過冷却熱交換器（71）で蒸発した分岐冷媒が空調系統の固定容量圧縮機（21a）へ戻るので、その固定容量圧縮機（21a）における吸入圧力（低圧圧力）の極端な低下を防止することができる。なお、上記実施形態の第１または第２暖房冷凍運転においては、少なくとも第２接続ガス配管（79）の二方弁（7）が閉状態に設定される。その他の構成、作用および効果は、上記実施形態と同様である。
【０１１１】
−実施形態の変形例４−
本変形例４は、上記実施形態の第１または第２冷房冷凍運転において、三路切換弁（78）の切換制御を変更したものである。
【０１１２】
具体的に、この変形例の三路切換弁（78）は、上述した第１状態および第２状態に切り換わるだけでなく、第１接続ガス配管（77）と第２接続ガス配管（79）とに冷媒を任意の割合で分配させる中間状態に切り換わるように構成されている。そして、この変形例のコントローラ（80）は、第１または第２冷房冷凍運転において、入力された空気温度Ｔと目標温度Ｔａの温度差の変化に応じて三路切換弁（78）を第１状態または第２状態から任意の中間状態に切り換えるように構成されている。すなわち、三路切換弁（78）は、第１状態では分岐冷媒の全体（１００％）が第１接続ガス配管（77）へ流れ、第２状態では分岐冷媒の全体（１００％）が第２接続ガス配管（79）へ流れる。
【０１１３】
第１冷房冷凍運転の場合、コントローラ（80）は、室温センサ（56）によって検出された空気温度Ｔとその目標温度Ｔａとの温度差が低下すると、空調負荷が減少したと判断し、三路切換弁（78）を第１状態から中間状態に切り換える。この中間状態では、第１接続ガス配管（77）と第２接続ガス配管（79）への流量分配比が例えば４：１となり、その割合で分岐冷媒が固定容量圧縮機（21a）および可変容量圧縮機（41）へ流れる。そうすると、分岐冷媒が固定容量圧縮機（21a）へ流れた分だけ、過冷却熱交換器（71）から空調ユニット（1D）へ流れる冷媒量が減少する。逆に、その減少した分だけ過冷却熱交換器（71）から冷蔵ショーケース（1B）へ流れる冷媒量が増大する。したがって、空調ユニット（1D）では、空調負荷の減少に応じて空調能力が制限され、冷蔵ショーケース（1B）では、冷蔵能力が増大する。
【０１１４】
また、コントローラ（80）は、上記中間状態（流量分配比が４：１）に切り換えた後、空気温度Ｔと目標温度Ｔａとの温度差がさらに低下すると、三路切換弁（78）を流量分配比が例えば３：１となる中間状態に切り換える。これにより、固定容量圧縮機（21a）へ戻る分岐冷媒が増加するので、空調能力がさらに制限されると共に、冷蔵能力が増大する。このように、三路切換弁（78）は、空気温度Ｔと目標温度Ｔａの温度差が低下するに従って、固定容量圧縮機（21a）へ戻る分岐冷媒の流量が多くなるように流量分配比が段階的に切り換えられる。なお、この第１冷房冷凍運転において、三路切換弁（78）は流量分配比１：１の中間状態まで切換可能である。
【０１１５】
第２冷房冷凍運転の場合、コントローラ（80）は、冷蔵温度センサ（36）で検出された空気温度Ｔとその目標温度Ｔａとの温度差が低下すると、冷蔵負荷が減少したと判断し、三路切換弁（78）を第２状態から中間状態に切り換える。なお、この第２冷房冷凍運転は、冷蔵負荷が大きいと判断されて行われているものと仮定する。
【０１１６】
この中間状態では、第１接続ガス配管（77）と第２接続ガス配管（79）への流量分配比が例えば１：４となる。そうすると、分岐冷媒が可変容量圧縮機（21b）へ流れた分だけ、過冷却熱交換器（71）から冷蔵ショーケース（1B）へ流れる冷媒量が減少する。逆に、その減少した分だけ過冷却熱交換器（71）から空調ユニット（1D）へ流れる冷媒量が増大する。したがって、空調ユニット（1D）では、空調能力が増大し、冷蔵ショーケース（1B）では、冷蔵負荷の減少に応じて冷蔵能力が制限される。その他の制御は上記第１冷房冷凍運転と同様である。
【０１１７】
以上のように、本変形例では、第１または第２冷房冷凍運転において、負荷の減少に応じて三路切換弁（78）を中間状態に切り換えて、空調ユニット（1D）等の冷媒流量を段階的に制限するようにした。したがって、より細かく負荷に応じて能力を調節することができる。その結果、一層無駄のない運転が可能となる。その他の構成、作用および効果は、上記実施形態と同様である。
【０１１８】
なお、本変形例では、空気温度Ｔとその目標温度Ｔａの温度差に代えて、空気温度Ｔ自体の変化に応じて三路切換弁（78）を中間状態に切り換えるようにしてもよい。つまり、空気温度Ｔが低下すると、負荷が減少したと判断されて、三路切換弁（78）が第１状態または第２状態から中間状態に切り換えられる。
【０１１９】
《その他の実施形態》
例えば、上記実施形態において、冷凍ショーケース（1C）およびブースタユニット（1E）を省略するようにしてもよい。つまり、本発明は、利用系統が２以上設けられていればよい。
【０１２０】
また、上記室外ユニット（1A）の圧縮機構（2A）として、３台以上の圧縮機を用いるようにしてもよい。つまり、用いられる圧縮機が主として第１利用系統のためのものと、第２利用系統のためのものとに役割が分かれていればよい。
【０１２１】
また、本発明は、過冷却熱交換器（71）や過冷却通路（74）の上流側通路（74a）等以外の霜が発生し易い箇所の近傍も加熱するように適宜ホットガス管（67）の配設経路を変更してもよい。
【０１２２】
なお、以上の実施形態は、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】
【０１２３】
以上説明したように、本発明は、２以上の利用系統と、その各利用系統を主として担当する圧縮機を備えている冷凍装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】実施形態に係る冷凍装置の冷媒回路図である。
【図２】実施形態に係る過冷却ユニット内の配管経路を概略的に示す斜視図である。
【図３】実施形態に係る冷凍装置の第１冷房冷凍運転の動作を示す冷媒回路図である。
【図４】実施形態に係る冷凍装置の第２冷房冷凍運転の動作を示す冷媒回路図である。
【図５】実施形態に係る冷凍装置の第１暖房冷凍運転の動作を示す冷媒回路図である。
【図６】実施形態に係る冷凍装置の第２暖房冷凍運転の動作を示す冷媒回路図である。
【図７】実施形態の変形例２に係る冷凍装置の冷媒回路図である。
【図８】実施形態の変形例３に係る冷凍装置の冷媒回路図である。
【符号の説明】
【０１２５】
1         冷凍装置
10        冷媒回路
21a       固定容量圧縮機（第１圧縮機）
21b       可変容量圧縮機（第２圧縮機）
23        室外熱交換器（熱源側熱交換器）
31        冷蔵熱交換器（利用側熱交換器）
41        冷凍熱交換器（利用側熱交換器）
51        空調熱交換器（利用側熱交換器）
61        ブースタ圧縮機（補助圧縮機）
67        ホットガス管
71        過冷却熱交換器
74        過冷却通路
74a       上流側通路
74b       下流側通路
75        過冷却膨張弁（膨張機構）
78        三路切換弁（流路切換手段）
80        コントローラ（制御手段）
2A        圧縮機構
1F        過冷却ユニット
P1        連絡液配管（液管）
【図１】
2006300507.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】
2006300507.tif 000009
【図８】
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