(57)【要約】【課題】冷凍機と冷却機器を据え付ける作業時の冷媒量調整作業を円滑化することができる冷凍装置を提供する。【解決手段】冷凍装置Ｒは、圧縮機１１とガスクーラ４６を有する冷凍機３と、主膨張弁６２と蒸発器６３を有するショーケース５から構成され、これら冷凍機とショーケースとを高圧配管７及び低圧配管９により接続して冷媒回路１を構成し、圧縮機にて圧縮され、ガスクーラを経た冷媒を高圧配管にて主膨張弁に送り、蒸発器から出た冷媒を低圧配管にて圧縮機に戻すと共に、高圧側が超臨界圧力となる。圧縮機及び主膨張弁を制御する制御手段を備え、この制御手段は、冷媒回路内の冷媒量を判定する機能を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮手段と放熱器を有する冷凍機と、膨張弁と蒸発器を有する冷却機器とから構成され、これら冷凍機と冷却機器とを高圧配管及び低圧配管により接続して冷媒回路を構成し、前記圧縮手段にて圧縮され、前記放熱器を経た冷媒を前記高圧配管にて前記膨張弁に送り、前記蒸発器から出た冷媒を前記低圧配管にて前記圧縮手段に戻すと共に、高圧側が超臨界圧力となる冷凍装置において、
圧縮手段及び膨張弁を制御する制御手段を備え、該制御手段は、前記冷媒回路内の冷媒量を判定する機能を有することを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
前記冷媒回路の高圧圧力を検出する高圧圧力検出手段と、
外気温度を検出する外気温度検出手段とを備え、
前記制御手段は、適正冷媒量における前記高圧圧力と外気温度との関係に関する適正高圧圧力−外気温度データを保有しており、
該適正高圧圧力−外気温度データと、前記高圧圧力検出手段が検出した高圧圧力及び前記外気温度検出手段が検出した外気温度とに基づき、当該外気温度における適正高圧圧力より前記高圧圧力検出手段が検出した高圧圧力が高い場合、前記冷媒回路内の冷媒量が過剰であると判定して出力することを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記制御手段は、適正冷媒量おける前記冷却機器の正常な冷却状態での前記膨張弁の弁開度に関する適正弁開度データを保有しており、
該適正弁開度データと、前記膨張弁の弁開度及び前記冷却機器の冷却状態とに基づき、該冷却機器が正常に冷却されている状態での前記膨張弁の弁開度が、前記適正弁開度データより大きい場合、前記冷媒回路内の冷媒量が不足していると判定して出力することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記冷媒として二酸化炭素を使用したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちの何れかに記載の冷凍装置。
【請求項５】
圧縮手段と放熱器を有する冷凍機と、膨張弁と蒸発器を有する冷却機器とから構成され、これら冷凍機と冷却機器とを高圧配管及び低圧配管にて接続して冷媒回路を構成し、前記圧縮手段にて圧縮され、前記放熱器を経た冷媒を前記高圧配管にて前記膨張弁に送り、前記蒸発器から出た冷媒を前記低圧配管にて前記圧縮手段に戻すと共に、高圧側が超臨界圧力となる冷凍装置の冷媒量調整方法であって、
適正冷媒量における前記冷媒回路の高圧圧力と外気温度との関係に関する適正高圧圧力−外気温度データを作成しておき、
前記高圧圧力と外気温度を検出し、当該外気温度における適正高圧圧力を前記適正高圧圧力−外気温度データから抽出し、該適正高圧圧力より検出した前記高圧圧力が高い場合、前記冷媒回路内から冷媒を抜くことを特徴とする冷凍装置の冷媒量調整方法。
【請求項６】
適正冷媒量おける前記冷却機器の正常な冷却状態での前記膨張弁の弁開度に関する適正弁開度データを作成しておき、
前記冷却機器が正常に冷却されている状態で前記膨張弁の弁開度を確認し、当該弁開度が前記適正弁開度データより大きい場合、前記冷媒回路内に冷媒を補充することを特徴とする請求項５に記載の冷凍装置の冷媒量調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍機と冷却機器とを高圧配管と低圧配管にて接続し、高圧側が超臨界圧力となる冷凍装置及びその冷媒量調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりスーパーマーケット等の店舗には複数台のショーケース（冷却機器）が設置され、商品を冷却しながら陳列販売している。そして、これらショーケースは店外に設置された冷凍機に対して並列に冷媒配管で接続されて冷凍装置の冷媒回路を構成し、各ショーケースに設けられた蒸発器に冷媒が供給されるものであった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、近年この種の冷凍装置では、自然環境問題などからフロン系冷媒が使用できなくなってきている。このため、フロン冷媒の代替品として自然冷媒である二酸化炭素を使用するものが開発されている。この二酸化炭素冷媒は、高低圧差の激しい冷媒で、臨界圧力に対する温度が低く、圧縮により冷媒回路の高圧側が超臨界状態となることが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−６３７７０号公報
【特許文献２】特公平７−１８６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述したようなショーケースの冷凍装置では、据え付け現場（店舗）においてショーケースと冷凍機とを接続する高圧配管と低圧配管の接続工事が成される。そして、冷凍機の低圧側に設けた低圧サービス口より冷媒を冷媒回路内に所定量充填するものであるが、この場合の冷媒充填量は、当該店舗における高圧配管や低圧配管の配管長によって異なって来るため、予め容積を計算して最低限の量を充填するという方式が採られていた。
【０００６】
しかしながら、実際に冷凍機の運転を開始すると、充填された冷媒量が過剰な場合には高圧圧力が異常に高くなり、所定の保護動作によって停止してしまうことになる。これは二酸化炭素冷媒を使用する場合には特に顕著なものとなる。また、充填された冷媒量が少ない場合には、蒸発器で所要の冷却能力を得られなくなる。そのため、従来では運転開始後の高圧圧力や冷却状況を見ながら、作業者が冷媒を補充したり、逆に抜く作業を複数回行うことにより、適正な冷媒量に調整しており、据え付け時の作業性が極めて繁雑なものとなっていた。
【０００７】
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、冷凍機と冷却機器を据え付ける作業時の冷媒量調整作業を円滑化することができる冷凍装置及びその冷媒量調整方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明の冷凍装置は、圧縮手段と放熱器を有する冷凍機と、膨張弁と蒸発器を有する冷却機器とから構成され、これら冷凍機と冷却機器とを高圧配管及び低圧配管により接続して冷媒回路を構成し、圧縮手段にて圧縮され、放熱器を経た冷媒を高圧配管にて膨張弁に送り、蒸発器から出た冷媒を低圧配管にて圧縮手段に戻すと共に、高圧側が超臨界圧力となるものであって、圧縮手段及び膨張弁を制御する制御手段を備え、この制御手段は、冷媒回路内の冷媒量を判定する機能を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明の冷凍装置は、上記発明において冷媒回路の高圧圧力を検出する高圧圧力検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段とを備え、制御手段は、適正冷媒量における高圧圧力と外気温度との関係に関する適正高圧圧力−外気温度データを保有しており、この適正高圧圧力−外気温度データと、高圧圧力検出手段が検出した高圧圧力及び外気温度検出手段が検出した外気温度とに基づき、当該外気温度における適正高圧圧力より高圧圧力検出手段が検出した高圧圧力が高い場合、冷媒回路内の冷媒量が過剰であると判定して出力することを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明の冷凍装置は、上記各発明において制御手段は、適正冷媒量おける冷却機器の正常な冷却状態での膨張弁の弁開度に関する適正弁開度データを保有しており、この適正弁開度データと、膨張弁の弁開度及び冷却機器の冷却状態とに基づき、冷却機器が正常に冷却されている状態での膨張弁の弁開度が、適正弁開度データより大きい場合、冷媒回路内の冷媒量が不足していると判定して出力することを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明の冷凍装置は、上記各発明において冷媒として二酸化炭素を使用したことを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明の冷媒量調整方法は、圧縮手段と放熱器を有する冷凍機と、膨張弁と蒸発器を有する冷却機器とから構成され、これら冷凍機と冷却機器とを高圧配管及び低圧配管にて接続して冷媒回路を構成し、圧縮手段にて圧縮され、放熱器を経た冷媒を高圧配管にて膨張弁に送り、蒸発器から出た冷媒を低圧配管にて圧縮手段に戻すと共に、高圧側が超臨界圧力となる冷凍装置において、適正冷媒量における冷媒回路の高圧圧力と外気温度との関係に関する適正高圧圧力−外気温度データを作成しておき、冷凍装置を据え付ける際、高圧圧力と外気温度を検出し、当該外気温度における適正高圧圧力を適正高圧圧力−外気温度データから抽出し、この適正高圧圧力より検出した高圧圧力が高い場合、冷媒回路内から冷媒を抜くことを特徴とする。
【００１３】
請求項６の発明の冷凍装置の冷媒量調整方法は、上記発明に加えて適正冷媒量おける冷却機器の正常な冷却状態での膨張弁の弁開度に関する適正弁開度データを作成しておき、冷却機器が正常に冷却されている状態で膨張弁の弁開度を確認し、当該弁開度が適正弁開度データより大きい場合、冷媒回路内に冷媒を補充することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、圧縮手段と放熱器を有する冷凍機と、膨張弁と蒸発器を有する冷却機器とから構成され、これら冷凍機と冷却機器とを高圧配管及び低圧配管により接続して冷媒回路を構成し、圧縮手段にて圧縮され、放熱器を経た冷媒を高圧配管にて膨張弁に送り、蒸発器から出た冷媒を低圧配管にて圧縮手段に戻すと共に、高圧側が超臨界圧力となる冷凍装置において、圧縮手段及び膨張弁を制御する制御手段を備え、この制御手段が、冷媒回路内の冷媒量を判定する機能を有している。例えば、請求項２の発明の如く冷媒回路の高圧圧力を検出する高圧圧力検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段とを更に備え、制御手段が、適正冷媒量における高圧圧力と外気温度との関係に関する適正高圧圧力−外気温度データを保有しており、この適正高圧圧力−外気温度データと、高圧圧力検出手段が検出した高圧圧力及び外気温度検出手段が検出した外気温度とに基づき、当該外気温度における適正高圧圧力より高圧圧力検出手段が検出した高圧圧力が高い場合、冷媒回路内の冷媒量が過剰であると判定して出力するので、冷媒回路内の冷媒量が過剰であることを的確且つ迅速に把握し、冷媒回路から抜くことが可能となる。
【００１５】
また、請求項３の発明の如く制御手段が、適正冷媒量における冷却機器の正常な冷却状態での膨張弁の弁開度に関する適正弁開度データを保有しており、この適正弁開度データと、膨張弁の弁開度及び冷却機器の冷却状態とに基づき、冷却機器が正常に冷却されている状態での膨張弁の弁開度が、適正弁開度データより大きい場合、冷媒回路内の冷媒量が不足していると判定して出力するようにすれば、冷媒回路内の冷媒量が不足であることも的確且つ迅速に把握し、冷媒回路へ補充することが可能となる。これにより、冷凍装置の据え付け時の作業性を著しく改善することが可能となり、これは請求項４の発明の如く二酸化炭素を冷媒として使用するときに、極めて顕著なものとなる。
【００１６】
請求項５の発明の冷媒量調整方法によれば、圧縮手段と放熱器を有する冷凍機と、膨張弁と蒸発器を有する冷却機器とから構成され、これら冷凍機と冷却機器とを高圧配管及び低圧配管にて接続して冷媒回路を構成し、圧縮手段にて圧縮され、放熱器を経た冷媒を高圧配管にて膨張弁に送り、蒸発器から出た冷媒を低圧配管にて圧縮手段に戻すと共に、高圧側が超臨界圧力となる冷凍装置において、適正冷媒量における冷媒回路の高圧圧力と外気温度との関係に関する適正高圧圧力−外気温度データを作成しておき、冷凍装置を据え付ける際、高圧圧力と外気温度を検出し、当該外気温度における適正高圧圧力を適正高圧圧力−外気温度データから抽出し、この適正高圧圧力より検出した高圧圧力が高い場合、冷媒回路内から冷媒を抜くようにしたので、作業者は冷媒回路内の冷媒量が過剰であることを的確且つ迅速に把握し、冷媒回路から抜く作業を行うことが可能となる。
【００１７】
更に、請求項６の発明の如く適正冷媒量における冷却機器の正常な冷却状態での膨張弁の弁開度に関する適正弁開度データを作成しておき、冷却機器が正常に冷却されている状態で膨張弁の弁開度を確認し、当該弁開度が適正弁開度データより大きい場合、冷媒回路内に冷媒を補充するようにすれば、作業者は冷媒回路内の冷媒量が不足であることも的確且つ迅速に把握し、冷媒回路へ補充する作業を行うことが可能となり、冷凍装置の据え付け時の作業性を著しく改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明を適用した一実施例の冷凍装置の冷凍サイクルを示す図である。
【図２】図１の冷凍装置の集中制御システムの構成を示す図である。
【図３】図２の集中制御システムを構成する集中コントローラの機能ブロック図である。
【図４】図２の集中制御システムを構成するマスターコントローラの機能ブロック図である。
【図５】図２の集中制御システムを構成する端末コントローラの機能ブロック図である。
【図６】図２の集中制御システムの動作を説明するフローチャートである。
【図７】図２の集中制御システムのマスターコントローラが保有する適正高圧圧力−外気温度データを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例の冷凍装置Ｒの冷凍サイクルを示す図、図２は冷凍装置Ｒの集中制御システム（集中制御装置）の構成を示す図である。本実施例における冷凍装置Ｒは、スーパーマーケット等の店舗に採用されるものであり、店外に設置された冷凍機３と冷却機器の一例としての店内に複数台設置されたショーケース５とから構成され、これら冷凍機３と各ショーケース５とが、据え付け現場において高圧配管７（液管）及び低圧配管９により接続されて、冷凍サイクルの所定の冷媒回路１を構成するものである（図１では一台のショーケース５のみ示す）。
【００２０】
この場合、冷凍機３には冷媒導出口３Ａ及び冷媒導入口３Ｂが設けられており、各ショーケース５には冷媒導入口５Ａ及び冷媒導出口５Ｂがそれぞれ設けられている。そして、高圧配管７の一端が冷凍機３の冷媒導出口３Ａに接続され、他端側に各ショーケース５の冷媒導入口５Ａがそれぞれ接続される。また、低圧配管９の一端が冷凍機３の冷媒導入口３Ｂに接続され、他端側に各ショーケース５の冷媒導出口５Ｂがそれぞれ接続される（各ショーケース５が高圧配管７と低圧配管９に対して並列に接続される）。
【００２１】
この冷凍サイクルは、高圧側の冷媒圧力（高圧圧力）がその臨界圧力以上（超臨界）となる二酸化炭素を冷媒として使用する。この二酸化炭素冷媒は、地球環境に優しく、可燃性及び毒性等を考慮した自然冷媒である。また、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油（ミネラルオイル）、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油、ＰＡＧ（ポリアルキルグリコール）等、既存のオイルが使用される。
【００２２】
実施例の冷凍機３は、並列に配置された圧縮手段としての２台の圧縮機１１を備える。本実施例において、圧縮機１１は内部中間圧型多段圧縮式ロータリ圧縮機であり、密閉容器１２と、この密閉容器１２の内部に配置収納された電動要素（図示せず）及びこの電動要素により駆動される第１の回転圧縮要素（低段側の第１の圧縮要素）１８及び第２の回転圧縮要素（高段側の第２の圧縮要素）２０から成る回転圧縮機構部にて構成されている。
【００２３】
第１の回転圧縮要素１８は、低圧配管９及び冷媒導入口３Ｂを介して冷媒回路１の低圧側から圧縮機１１に吸い込まれる低圧冷媒を圧縮して中間圧まで昇圧して吐出し、第２の回転圧縮要素２０は、第１の回転圧縮要素１８で圧縮されて吐出された中間圧の冷媒を更に吸い込み、圧縮して高圧まで昇圧し、冷媒回路１の高圧側に吐出する。圧縮機１１は、周波数可変型の圧縮機であり、前記電動要素の運転周波数を変更することで、第１の回転圧縮要素１８及び第２の回転圧縮要素２０の回転数を制御可能とされている。
【００２４】
圧縮機１１の密閉容器１２の側面には、第１の回転圧縮要素１８に連通する低段側吸込口２２及び低段側吐出口２４と、第２の回転圧縮要素２０に連通する高段側吸込口２６及び高段側吐出口２８が形成されている。各圧縮機１１の低段側吸込口２２には、それぞれ冷媒導入管３０が接続され、それぞれの上流側の冷媒導入管３１で合流した後、冷媒導入口３Ｂにて低圧配管９に接続される。
【００２５】
低段側吸込口２２により第１の回転圧縮要素１８の低圧部に吸い込まれた低圧（ＬＰ：通常運転状態で２．６ＭＰａ程度）の冷媒ガスは、当該第１の回転圧縮要素１８により中間圧（ＭＰ：通常運転状態で５．５ＭＰａ程）に昇圧されて密閉容器１２内に吐出される。これにより、密閉容器１２内は中間圧（ＭＰ）となる。
【００２６】
そして、密閉容器１２内の中間圧の冷媒ガスが吐出される各圧縮機１１の低段側吐出口２４には、それぞれ中間圧吐出配管３６が接続され、それぞれの下流側で合流し、インタークーラ３８の一端に接続される。このインタークーラ３８は、第１の回転圧縮要素１８から吐出された中間圧の冷媒を空冷するものであり、当該インタークーラ３８の他端には、中間圧吸入管４０が接続され、この中間圧吸入管４０は２つに分岐した後に各圧縮機１１の高段側吸込口２６に接続される。
【００２７】
高段側吸込口２６により第２の回転圧縮要素２０の中圧部に吸い込まれた中圧（ＭＰ）の冷媒ガスは、当該第２の回転圧縮要素２０により２段目の圧縮が行われて高温高圧（ＨＰ：通常運転状態で９ＭＰａ程の超臨界圧力）の冷媒ガスとなる。そして、各圧縮機１１の第２の回転圧縮要素２０の高圧室側に設けられた高段側吐出口２８には、それぞれ高圧吐出配管４２が接続され、それぞれの下流側で合流し、オイルセパレータ４４、放熱器としてのガスクーラ４６、スプリットサイクルを構成する中間熱交換器８０を介し、冷媒導出口３Ａにて高圧配管７に接続される。
【００２８】
ガスクーラ４６は、圧縮機１１から吐出された高圧の吐出冷媒を冷却するものであり、ガスクーラ４６の近傍には当該ガスクーラ４６を空冷するガスクーラ用送風機４７が配設されている。本実施例では、ガスクーラ４６は上述したインタークーラ３８及びオイルクーラ７４と並設されており、これらは同一の風路４５に配設されている。当該風路４５には、当該冷凍機３が配設される外気温度を検出する外気温度センサ（外気温度検出手段）５６が設けられている。また、高段側吐出口２８、２８には、第２の回転圧縮要素２０から吐出された冷媒の吐出圧力（高圧側圧力ＨＰ）を検出する吐出圧力センサ４８と、吐出冷媒温度を検出する吐出温度センサ（図示せず）等が設けられる。
【００２９】
一方、各ショーケース５はそれぞれ店内に設置され、高圧配管７及び低圧配管９にそれぞれ並列に接続される。各ショーケース５の冷媒導入口５Ａの手前（冷媒上流側）には電磁弁６０が取り付けられており、高圧配管７はこの電磁弁６０を介して冷媒導入口５Ａに接続されたかたちとなる。この電磁弁６０は、通電時には流路を開き、非通電時には流路を封止する弁装置であり、口径が４ｍｍ以上１０ｍｍ以下の大口径のもので、実施例では７．８ｍｍの口径のものを使用している。
【００３０】
そして、この電磁弁６０の冷媒下流側に冷媒導入口５Ａ、絞り手段としての主膨張弁６２（主絞り手段）、及び、蒸発器６３が順次接続され、この蒸発器６３の出口側が冷媒導出口５Ｂに接続されている。各蒸発器６３には、それぞれ当該蒸発器６３に送風する図示しない冷気循環用送風機が並設されている。そして、冷媒導出口５Ｂに接続された低圧配管９が、上述したように冷媒導入管３１、３０を介して各圧縮機１１の第１の回転圧縮要素１８に連通する低段側吸込口２２に接続される。これにより、本実施例における冷凍装置Ｒの冷媒回路１が構成されることになる。尚、１３０は低圧配管９に接続された安全弁、１３１は安全弁１３０の入口側に接続された開閉弁（弁装置）、１３２はキャピラリチューブ（減圧手段）１３２であり、低圧圧力が設定値に上昇したときに開放して冷媒をリークさせる動作をする。
【００３１】
尚、図１の５８は高圧圧力センサ（高圧圧力検出手段）、４９は中間圧力センサ、３２は低圧圧力センサ（低圧圧力検出手段）であり、冷凍機３に設けられて後述する端末コントローラＳＣ（端末制御手段）に接続されている。前記吐出温度センサ（図示せず）は、各圧縮機１１の高段側吐出口２８に設けられ、第２の回転圧縮要素２０から吐出された冷媒の吐出温度を検出する。高圧圧力センサ５８は、冷媒回路１の高圧側、実施例では後述する分流器８２に接続されて中間熱交換器８０を経た冷媒の高圧側圧力ＨＰを検出する。低圧圧力センサ３２は、冷媒回路１の低圧側、実施例では各蒸発器６３の下流側であって、圧縮機１１の低段側吸込口２２に接続される冷媒導入管３１に設けられ、冷媒導入管３０に向かう冷媒の吸込圧力（低圧側圧力ＬＰ）を検出する。中間圧圧力センサ４９は、冷媒回路１の中間圧部、実施例では後述する電磁弁１０４の下流側の第３の連通回路１０３の圧力（中間圧力ＭＰ）を検出するものである。
【００３２】
（Ａ）集中制御システム
次に、実施例の冷凍装置Ｒは、集中制御システム（本発明の集中制御装置）により遠隔管理可能とされている。即ち、図２のＰ１、Ｐ２は何れもスーパーマーケット等の店舗を示しているものとする。実施例の集中制御システムは、各店舗Ｐ１、Ｐ２に設置された何れもマイクロコンピュータによって構成された上位制御手段としてのマスターコントローラＭＣ及び端末制御手段としての端末コントローラＳＣと、店舗Ｐ１、Ｐ２のショーケース５や冷凍機３を遠隔管理するために、例えば保守管理会社Ｐ３に設置されたサーバから成る集中制御手段としての集中コントローラＲＣとから構築される。
【００３３】
集中コントローラＲＣは、図３に示す如くマイクロコンピュータ２０７と、このマイクロコンピュータ２０７に接続された記憶装置であるハードディスク２０８、及び、ＲＯＭ２０９、ＲＡＭ２１１、インターフェース２１２と、出力制御手段２１４及び入力制御手段２１６などから構成され、サーバとして機能する。インターフェース２１２は、ＳＤカード２１０等の外部記憶媒体へのデータの書込と、当該外部記憶媒体からのデータの読込を可能とするものである。
【００３４】
ハードディスク２０８には、集中コントローラＲＣ自体の制御プログラムの他、各店舗Ｐ１、Ｐ２のマスターコントローラＭＣから送られてくる運転条件に関するデータや各ショーケース５や冷凍機３の運転状態に関するデータを含む各種データや、店舗Ｐ１やＰ２の位置に関する情報のデータが保存されており、また、通信プロトコル等も保存されている。
【００３５】
出力制御手段２１４には出力手段としてのプリンタ２１８や表示手段としてのディスプレイ２１９が接続され、入力制御手段２１６には入力手段としてのキーボード２２１やマウス２２２が接続される。更に、マイクロコンピュータ２０７にはターミナルアダプタ２２３が接続されており、インターネット等の通信回線Ｌ１を介した前記各店舗Ｐ１及びＰ２のマスターコントローラＭＣと通信によりデータを授受する。
【００３６】
次に、マスターコントローラＭＣは各店舗Ｐ１、Ｐ２の管理室等に設けられ、図４に示す如く制御手段としてのマイクロコンピュータ３２４と、このマイクロコンピュータ３２４に接続された記憶装置であるＲＯＭ３２６、ＲＡＭ３２７、ＥＥＰＲＯＭ３４０と、インターフェース３２５と、送受信手段３２９、出力制御手段３３１及び入力制御手段３３２などから構成される。送受信手段３２９はシリアルインターフェースにより構成され、通信線Ｌ２を介して後述する端末コントローラＳＣと接続される。
【００３７】
また、ＲＯＭ３２６は電気的に書き替えが可能であり、電源が断たれた場合にもデータを保持するフラッシュメモリ等から構成されており、このＲＯＭ３２６には通信プロトコルやマスターコントローラＭＣ自体の制御プログラム等が格納され、ＲＡＭ３２７には端末コントローラＳＣから送られて来る各種データや端末コントローラＳＣへ送る各種データ、マスターコントローラＭＣ自体の制御データ（液晶表示部３３４の表示データ等）が保存される。更に、ＥＥＰＲＯＭ３４０にはショーケース５や冷凍機３の各種設定及び設置状態に関するデータが保存され、電源が断たれたときにも保持される。また、インターフェース３２５は、上記集中コントローラＲＣに設けられるインターフェース２１２と同様に、ＳＤカード２１０等の外部記憶媒体へのデータの書込と、当該外部記憶媒体からのデータの読込を可能とするものである。
【００３８】
ここで、ＲＯＭ３２６には適正高圧圧力−外気温度データと、適正弁開度データが書き込まれている。この適正高圧圧力−外気温度データは、冷媒回路１内に二酸化炭素冷媒が適正量充填されているとき（適正冷媒量）の外気温度と高圧圧力との関係を示すもので、例えば図７中にＨＰＸで示す直線で示され、外気温度が高くなる程、適正高圧圧力ＨＰＸも高くなる傾向となる。また、適正弁開度データとは、冷媒回路１内に適正量の冷媒が充填されているときに（適正冷媒量）、ショーケース５の庫内が正常に冷却されている状態（正常な冷却状態）における主膨張弁６２の弁開度の値である。これらを使用した動作及び操作については後述する。
【００３９】
出力制御手段３３１には例えば複数列・複数行の文字やグラフィックを表示する能力を有する表示手段としての液晶表示部３３４と、警報手段としてのブザー３３６が接続され、入力制御手段３３２には入力手段としてのキースイッチ（ファンクションキー等）３３７やディップスイッチ３３８及びスライドスイッチ３３９が接続されている。キースイッチ３３７は各種設定及び表示指令を行うためのスイッチであり、ディップスイッチ３３８は端末コントローラＳＣの接続状態を設定するためのスイッチである。また、スライドスイッチ３３９はショーケース５の照明制御や夜間停止に関する設定を行うスイッチである。
【００４０】
また、マイクロコンピュータ３２４にはターミナルアダプタ２２４が接続され、やはり通信回線Ｌ１を用いて、集中コントローラＲＣと通信によりデータを授受することが可能とされている。更に、マスターコントローラＭＣにはバックアップ電源３２８が設けられている。このバックアップ電源３２８には常時充電が行われており、停電などが生じた場合には、このバックアップ電源３２８からマイクロコンピュータ３２４等に電力が所定期間供給される。
【００４１】
次に、端末コントローラＳＣは図１のショーケース５及び冷凍機３にそれぞれ設けられており、図５に示す如くマイクロコンピュータ４５４と、このマイクロコンピュータ４５４に接続された記憶装置であるＲＯＭ４５６、ＲＡＭ４５７、ＥＥＰＲＯＭ４５０と、インターフェース４５３と、送受信手段４５８、出力制御手段４５９及び入力制御手段４６１とから構成される。
【００４２】
送受信手段４５８はシリアルインターフェースにより構成され、マスターコントローラＭＣに通信線Ｌ２を介して接続されている。また、インターフェース４５３は、集中コントローラＲＣに設けられるインターフェース２１２と同様に、ＳＤカード２１０等の外部記憶媒体へのデータの書込と、当該外部記憶媒体からのデータの読込を可能とするものである。
【００４３】
そして、ＲＯＭ４５６には通信プロトコルや端末コントローラＳＣ自体の制御プログラムが格納され、ＲＡＭ４５７にはマスターコントローラＭＣから送られてくるショーケース５や冷凍機３の各種運転条件に関するデータが保存される。また、ＥＥＰＲＯＭ４５０には端末コントローラＳＣで設定されたショーケース５や冷凍機３の各種運転条件の設定データが保存されており、電源が断たれても保持される。出力制御手段４５９には警報表示を行う表示手段４６２、警報手段としてのブザー４１３及びアクチュエータ４６３が接続される。
【００４４】
このアクチュエータ４６３はショーケース５の場合には主膨張弁６２や電磁弁６０、霜取り用のヒータや照明等であり、冷凍機３であれば圧縮機１１やガスクーラ用送風機４７、後述する補助膨張弁（補助絞り手段）８３や各弁（電動膨張弁や電磁弁）等を意味するものである。入力制御手段４６１には設定スイッチ４６４と、ショーケース５の庫内温度や、冷凍機３の各部の温度、圧力を検出するセンサ（４６６で代表して示す）が接続されている。これらセンサ４６６で検出された温度や圧力のデータも前記ＲＡＭ４５７やインターフェース４５３により装着されるＳＤカード２１０に書き込まれる。前記設定スイッチ４６４は当該端末コントローラＳＣの制御のために割り付けられる１〜５０までのチャンネルナンバーを設定するためのものである。また、マイクロコンピュータ４５４は各ショーケース５及び冷凍機３毎に設定された個別の識別情報としてのセンサーＩＤを保有している。
【００４５】
ショーケース５や冷凍機３の設置に際して各端末コントローラＳＣには設定スイッチ４６４により１〜５０までの内の１つを設定すると共に、当該端末コントローラＳＣが接続されるマスターコントローラＭＣにおいてはＡ〜Ｃまでの内の１つを設定することにより、各端末コントローラＳＣのチャンネルナンバー（例えばＡ０１）を割当て設定する。
【００４６】
以上の構成で、マスターコントローラＭＣにおいてはキースイッチ３３７、ディップスイッチ３３８及びスライドスイッチ３３９により、各端末コントローラＳＣ毎に割り当てられたチャンネルナンバー（例えばＡ０１）毎に庫内設定温度、各種警報、霜取りに関する各種設定値、管理温度等、冷却貯蔵庫（ショーケースＳＣ）等の運転条件を設定することができる。
【００４７】
このマスターコントローラＭＣで設定されたショーケース５や冷凍機３の運転条件に関するデータはマイクロコンピュータ３２４により前記ＲＡＭ３２７、ＥＥＰＲＯＭ３４０に保存されると共に、送受信手段３２９から各端末コントローラＳＣに送信される。また、インターフェース３２５に装着されているＳＤカード２１０に書き込まれる。
【００４８】
これらデータは前記チャンネルナンバー毎に区別されて送信及び書込が行われる。また、集中コントローラＲＣからの要求によりマスターコントローラＭＣのマイクロコンピュータ３２４は、前記キースイッチ３３７等にて設定されたデータをターミナルアダプタ２２４により集中コントローラＲＣに送信する。更に、マスターコントローラＭＣは集中コントローラＲＣからプログラムデータが送信された場合、ターミナルアダプタ２２４を介してそれを受信し、ＲＯＭ３２６内のデータ及びインターフェース３２５に装着されているＳＤカード２１０内のデータを受信されたデータに書き替える。
【００４９】
一方、端末コントローラＳＣでは送受信手段４５８が自らのチャンネルナンバー（０１〜５０）当ての運転条件に関するデータを受信すると、マイクロコンピュータ４５４はＲＡＭ４５７に当該データを保存する。同様にマイクロコンピュータ４５４は、インターフェース４５３に装着されているＳＤカード２１０に当該運転条件に関するデータを保存する。
【００５０】
ショーケース５に設けられた端末コントローラＳＣのマイクロコンピュータ４５４は前記センサ４６６からのショーケース５の庫内温度に関するデータと前記運転条件に関するデータの内の設定過熱度（蒸発器６３における冷媒の過熱度設定値）とを比較してアクチュエータ４６３としての主膨張弁６２を制御する。冷凍機３に設けられた端末コントローラＳＣのマイクロコンピュータ４５４は前記センサ４６６からの冷凍機３の各部の温度や圧力に関するデータと前記運転条件に関するデータの内の設定値とを比較してアクチュエータ４６３としての圧縮機１１やガスクーラ用送風機４７、補助膨張弁８３や各電動膨張弁、電磁弁を制御する（詳しくは後述）。
【００５１】
このような各ショーケース５や冷凍機３の運転状態に関するデータはマイクロコンピュータ４５４によって逐次ＲＡＭ４５７に保存され、更新されている。同様に、マイクロコンピュータ４５４によって逐次インターフェース４５３に装着されているＳＤカード２１０に当該運転状態に関するデータは保存され、更新されている。
【００５２】
マスターコントローラＭＣのマイクロコンピュータ３２４は、例えば１分間に一回各端末コントローラＳＣにポーリングを行う。各端末コントローラＳＣのマイクロコンピュータ４５４はマスターコントローラＭＣからポーリングされると、自らのチャンネルナンバーと共にＲＡＭ４５７内に保存している自ら（ショーケース５、冷凍機３）の運転状態に関するデータを送受信手段４５８よりマスターコントローラＭＣに送信する。尚、端末コントローラＳＣはショーケース５や冷凍機３で前述した警報が発生したときには、自動的にマスターコントローラＭＣにデータを送信する。
【００５３】
マスターコントローラＭＣは送受信手段３２９によりこの運転状態に関するデータを受信し収集して、各端末コントローラＳＣ毎に、即ちチャンネル別に例えば最大１５０台分の運転状態に関するデータをＲＡＭ３２７内及びインターフェース３２５に装着されているＳＤカード２１０内に格納する。このＲＡＭ３２７内及びＳＤカード２１０内の運転状態に関するデータは同様に次回のポーリングによって端末コントローラＳＣより運転状態に関するデータが送信されることにより更新される。
【００５４】
マスターコントローラＭＣは、このような手順にて各端末コントローラＳＣより各ショーケース５や冷凍機３の運転状態に関するデータを収集する。マイクロコンピュータ３２４はキースイッチ３３７の操作に基づき、ＲＡＭ３２７内に収集したデータから例えば庫内温度とＥＥＰＲＯＭ３４０に保存されている庫内設定温度を読み出し、各チャンネルナンバーと共に液晶表示部３３４に表示する。また、前記キースイッチ３３７の操作により、特定のショーケース５の庫内温度の推移などをグラフにて液晶表示部３３４に表示する。
【００５５】
そして、集中コントローラＲＣからの要求に応じて、収集したＲＡＭ３２７内の運転状態に関するデータをターミナルアダプタ２２４を介して集中コントローラＲＣに送信する。また、マスターコントローラＭＣは警報（異常）発生時には自動的に集中コントローラＲＣにデータを送信する。この運転状態に関するデータ中には、実施例では少なくとも低圧圧力センサ３２が検出する冷凍機３の低圧圧力、ショーケース５の主膨張弁６２の弁開度、冷凍装置Ｒの消費電力量（冷凍機３等に設けられた電力量計等の図示しない電力量検出手段にて検出される）、冷凍機３の圧縮機１１の運転状態（運転周波数やＯＮ（起動）／ＯＦＦ（停止）の状態）、外気温度センサ５６が検出する外気温度、高圧圧力センサ５８が検出する高圧圧力、ショーケース５の庫内温度等に関するデータが含まれる。
【００５６】
保守管理会社Ｐ３の集中コントローラＲＣのマイクロコンピュータ２０７は、ターミナルアダプタ２２３を介して各店舗Ｐ１やＰ２のマスターコントローラＭＣから運転状態に関するデータを受け取ると、それをハードディスク２０８及びインターフェース２１２に装着されているＳＤカード２１０内に保存する。そして、マイクロコンピュータ２０７は所定のキーボード操作により、マスターコントローラＭＣから送信されたデータを解析し、統計等をとる（故障件数や故障内容の分布）。
【００５７】
また、集中コントローラＲＣのマイクロコンピュータ２０７は、キーボード２２１やマウス２２の操作により、各店舗Ｐ１、Ｐ２のショーケース５や冷凍機３（前記チャンネルナンバーで特定）の運転条件に関するデータを入力可能とされている。入力されたデータはハードディスク２０８等に保存される。そして、この入力された運転条件に関するデータは、集中コントローラＲＣからターミナルアダプタ２２３、通信回線Ｌ１、ターミナルアダプタ２２４を介してマスターコントローラＭＣに送信される。
【００５８】
この運転条件に関するデータには後述する低圧制御値や圧縮機１１の制御方式（運転周波数の上昇速度）等が含まれる。運転条件に関するデータを受信したマスターコントローラＭＣはそれをＲＡＭ３２７に保存すると共に、前記チャンネルナンバーと共に各端末コントローラＳＣ宛、送信する。これにより、集中コントローラＲＣでは各店舗Ｐ１、Ｐ２のショーケース５や冷凍機３を遠隔制御し、また、運転状態の監視や分析を行うことができるように構成されている。
【００５９】
（Ｂ）端末コントローラＳＣによる基本的な制御
各ショーケース５の端末コントローラＳＣは、通常運転中は電源が投入されている間、電磁弁６０を開放し、蒸発器６３に主膨張弁６２で絞られた冷媒を供給して蒸発させる。この場合、ガスクーラ４６を経た超臨界状態の二酸化炭素冷媒は、高圧配管７を経て電磁弁６０を通過し、主膨張弁６２に至る。この主膨張弁６２で絞られる過程で冷媒は液化していき、蒸発器６３に流入する。そして、蒸発器６３に流入した液冷媒が蒸発することで、冷却作用を発揮することになる。蒸発器６３で冷却されたショーケース５の庫内の冷気は、前述した冷気循環用送風機で庫内に循環され、これにより各ショーケース５の庫内は冷却されることになる。
【００６０】
この場合、ショーケース５の端末コントローラＳＣは、受信した自ら宛の運転条件に関するデータに基づき、アクチュエータ４６３としての主膨張弁６２を制御して蒸発器６３における冷媒の過熱度を前述した設定過熱度に制御する。即ち、蒸発器６３から出る冷媒の過熱度が設定過熱度より高い場合には弁開度を拡大し、低い場合には縮小する。そして、ショーケース５の庫内が冷えていくことで蒸発器６３における冷媒の蒸発は緩慢となるので、主膨張弁６２の弁開度は縮小されていき、最低弁開度に収束する。蒸発器６３では冷媒が蒸発することにより冷却能力が得られるので、過熱度を設定過熱度に制御することで、庫内温度も庫内設定温度に制御されることになる。
【００６１】
冷凍機３の端末コントローラＳＣは、受信した自ら宛の運転条件に関するデータに基づいてアクチュエータ４６３としての圧縮機１１やガスクーラ用送風機４７の運転と各弁（電動膨張弁、電磁弁）の開度／開閉の制御を行い、また、後述する冷媒量調整タンク１００及び増設冷媒量調整タンク１１６への冷媒の回収とそれらから冷媒回路１への冷媒の放出の制御等を行う。
【００６２】
この場合、冷凍機３の端末コントローラＳＣは、上記運転条件に関するデータ中のＯＮ値、ＯＦＦ値、ディファレンシャル値から成る前記低圧制御値と低圧圧力センサ３２が検出する冷媒回路１の低圧側圧力ＬＰとに基づいて圧縮機１１、１１の運転周波数を制御する。この場合、ディファレンシャル値とはＯＦＦ値より低い低圧カット値と当該ＯＦＦ値との差であり、各値の関係はＯＮ値＞ＯＦＦ値＞低圧カット値となる。各ショーケース５において冷却能力が不足する場合、主膨張弁６２の弁開度は拡大されるので、低圧側圧力ＬＰは上昇する。冷凍機３の端末コントローラＳＣは、低圧圧力センサ３２が検出する低圧側圧力ＬＰがＯＮ値より高くなった場合、前述した所定の上昇速度で圧縮機１１の運転周波数の上昇させる。これにより、各ショーケース５の蒸発器６３における冷却能力を確保する。
【００６３】
逆にショーケース５において冷却能力が過剰となると、主膨張弁６２は弁開度を縮小させるので、低圧側圧力ＬＰも低下する。冷凍機３の端末コントローラＳＣは上記低圧側圧力ＬＰがＯＦＦ値より低くなった場合、所定の低下速度で圧縮機１１の運転周波数を低下させる。尚、圧縮機１１の運転周波数の可変範囲は例えば３０Ｈｚ〜６０Ｈｚである。これにより、過剰な冷却能力を削減する。尚、低圧側圧力ＬＰがＯＦＦ値以上、ＯＮ値以下の範囲にある場合には、圧縮機１１の運転周波数は現状維持となる。また、圧縮機１１の運転周波数を低下させても低圧側圧力ＬＰが尚も低下し、低圧カット値まで低下した場合、端末コントローラＳＣは圧縮機１１、１１を停止させ、再度ＯＮ値に上昇した時点で圧縮機１１、１１を再起動する制御を実行する。
【００６４】
（Ｃ）据え付け時の冷媒充填作業
次に、店舗Ｐ１やＰ２に冷凍装置Ｒの冷凍機３やショーケース５を据え付けるときの冷媒充填時の動作と操作について図６、図７を参照して説明する。
【００６５】
（Ｃ−１）マスターコントローラＭＣの冷媒量判定機能
前述したように冷凍機３とショーケース５とを高圧配管７と低圧配管９で接続した後、後述する増設冷媒量調整装置１１１を接続する以前に、低圧サービス口から冷媒回路１内に二酸化炭素冷媒を封入する。この場合に封入する冷媒量は、当該店舗Ｐ１、Ｐ２の高圧配管７及び高圧配管９の配管長、冷凍機３に接続されるショーケース５の台数によって冷媒回路１内の容積を計算し、当該容積に対して必要最低限の量とする。このときに冷媒回路１内に封入される量の冷媒が初期冷媒となる（後述する図６のフローチャートのステップＳ１）。
【００６６】
このように先ず計算した量の冷媒（初期冷媒）を冷媒回路１に封入した後、作業者がマスターコントローラＭＣより各端末コントローラＳＣに起動の運転条件に関するデータを送信し、冷凍機３の圧縮機１１を起動して冷凍装置Ｒの運転を開始する。図６は係る運転開始時にマスターコントローラＭＣが実行する冷媒量判定のフローチャートである。前述した初期冷媒が封入（ステップＳ１）された後、マスターコントローラＭＣのマイクロコンピュータ３２４はショーケース５の庫内が正常に冷却された状態（庫内設定温度の上下所定範囲内まで冷却）まで冷凍装置Ｒを運転する。次に、ステップＳ２で冷凍機３の端末コントローラ５から送られてきた外気温度センサ５６が検出する外気温度を取り込み、ＲＯＭ３２６に格納されている前述した適正高圧圧力−外気温度データ（図７）を参照し、外気温度センサ５６が検出するそのときの外気温度に対応する適正高圧圧力ＨＰＸを算出（抽出）する。
【００６７】
次に、マスターコントローラＭＣのマイクロコンピュータ３２４は、ステップＳ３で冷凍機３の端末コントローラ５から送られてきた高圧圧力センサ５８が検出する冷媒回路１の高圧圧力ＨＰを取り込み、高圧圧力センサ５８が検出した現在の高圧圧力ＨＰと適正高圧圧力ＨＰＸとを比較し、高圧圧力ＨＰが適正高圧圧力ＨＰＸより高いか否か判断する。そして、ＨＰ＞ＨＰＸである場合、高圧圧力ＨＰが高過ぎるので冷媒回路１内の冷媒量が過剰であるものと判定し、ステップＳ５で液晶表示部３３４に「冷媒量：過剰」の表示（出力）を行う。
【００６８】
ステップＳ３でＨＰ≦ＨＰＸであった場合、マスターコントローラＭＣのマイクロコンピュータ３２４は高圧圧力ＨＰは適正と判断し、次にステップＳ４でショーケース５の端末コントローラ５から送られてきた主膨張弁６２の現在の弁開度を取り込み、ＲＯＭ３２６に格納されている適正弁開度データを読み込む。そして、現在の弁開度が適正弁開度データの値よりも大きい場合、冷媒回路１内の冷媒量が少ない（不足）ものと判断し、ステップＳ６で液晶表示部３３４に「冷媒量：不足」の表示（出力）を行う。
【００６９】
以後、冷媒の過剰、及び／又は、不足が解消されない限り、マイクロコンピュータ３２４はステップＳ４（或いはステップＳ３）からステップＳ１に戻り、係る冷媒量の判定を繰り返す。そして、ステップＳ３で過剰でない場合、且つ、ステップＳ４で不足でない場合、マイクロコンピュータ３２４はステップＳ４で冷媒回路１内の冷媒量は適正と判定して、上記表示を消す。
【００７０】
（Ｃ−２）冷媒調整作業
一方、作業者は冷凍装置Ｒの運転を開始してショーケース５の庫内が正常に冷却された後、マスターコントローラＭＣの液晶表示部３３４に「冷媒量：過剰」が表示された場合（図６のフローチャートのステップＳ５）、高圧サービス口１１２から冷媒回路１内の冷媒を抜いていく。逆に、液晶表示部３３４に「冷媒量：不足」が表示された場合には（図６のフローチャートのステップＳ６）、低圧サービス口１１４から所定量の冷媒を冷媒回路１内に補充（追加）していく。そして、何れの場合も表示が消えた時点で抜く作業、或いは、補充作業を終了する。
【００７１】
このように、マスターコントローラＭＣが冷媒回路１内の冷媒量を判定する機能を有しており、適正冷媒量における高圧圧力と外気温度との関係に関する適正高圧圧力−外気温度データを保有しており、この適正高圧圧力−外気温度データと、高圧圧力センサ５８が検出した高圧圧力及び外気温度センサ５６が検出した外気温度とに基づき、当該外気温度における適正高圧圧力より高圧圧力センサ５８が検出した高圧圧力が高い場合、冷媒回路１内の冷媒量が過剰であると判定して出力するので、冷媒回路１内の冷媒量が過剰であることを的確且つ迅速に把握し、冷媒回路１から抜くことが可能となる。
【００７２】
また、マスターコントローラＭＣは、適正冷媒量おけるショーケース５の庫内の正常な冷却状態での主膨張弁６２の弁開度に関する適正弁開度データを保有しており、この適正弁開度データと、主膨張弁６２の弁開度及びショーケース５の冷却状態とに基づき、ショーケース５が正常に冷却されている状態での主膨張弁６２の弁開度が、適正弁開度データより大きい場合、冷媒回路１内の冷媒量が不足していると判定して出力するので、冷媒回路１内の冷媒量が不足であることも的確且つ迅速に把握し、冷媒回路１へ補充することが可能となる。これらにより、冷凍装置Ｒを店舗Ｐ１やＰ２に据え付けるときの作業性を著しく改善することが可能となる。
【００７３】
（Ｄ）スプリットサイクル
次に、図１に戻って実施例の冷凍装置Ｒのスプリットサイクルについて説明する。実施例における冷凍装置Ｒは、各圧縮機１１の前記第１の回転圧縮要素１８（低段側）、インタークーラ３８、２つの流体の流れを合流させる合流装置としての合流器８１、各圧縮機１１の前記第２の回転圧縮要素２０（高段側）、オイルセパレータ４４、ガスクーラ４６、分流器８２、補助膨張弁８３、中間熱交換器８０、電磁弁６０、主膨張弁（主絞り手段）６２、蒸発器６３とから冷凍サイクルが構成される。
【００７４】
分流器８２は、ガスクーラ４６から出た冷媒を二つの流れに分岐させる分流装置である。即ち、本実施例の分流器８２は、ガスクーラ４６から出た冷媒を第１の冷媒流と第２の冷媒流とに分流し、第１の冷媒流を補助回路に流し、第２の冷媒流を主回路に流すように構成されている。
【００７５】
図１における主回路とは、圧縮機１１の第１の回転圧縮要素１８、インタークーラ３８、合流器８１、第２の回転圧縮要素２０、ガスクーラ４６、分流器８２、中間熱交換器８０の第２の流路８０Ｂ、電磁弁６０、主膨張弁６２、蒸発器６３から成る環状の冷媒回路であり、補助回路とは、分流器８２から補助膨張弁８３、中間熱交換器８０の第１の流路８０Ａを順次経て合流器８１に至る回路を示す。後述する電磁弁１０６、キャピラリチューブ１０７の下流側の前記第２の連通回路１０５は、補助膨張弁８３の下流側の第１の流路８０Ａ入口に合流している。
【００７６】
補助膨張弁８３は、上記分流器８２で分流され、補助回路を流れる第１の冷媒流を減圧するものである。中間熱交換器８０は、補助膨張弁８３で減圧された補助回路の第１の冷媒流及び第２の連通回路１０５を介して、後述する冷媒量調整タンク１００の下部から放出された冷媒（以下、これらを総じて第１の冷媒流という）と分流器８２で分流された第２の冷媒流との熱交換を行う熱交換器である。当該中間熱交換器８０には、第２の冷媒流が流れる第２の流路８０Ｂと、上記第１の冷媒流が流れる第１の流路８０Ａとが熱交換可能な関係で設けられており、該中間熱交換器８０の第２の流路８０Ｂを通過することにより、第２の冷媒流は第１の流路８０Ａを流れる第１の冷媒流により冷却されるので、蒸発器６３における比エンタルピが小さくなる。
【００７７】
即ち、スプリットサイクルを備えた実施例における冷凍装置Ｒでは、ガスクーラ４６で放熱した後の冷媒を分流し、補助膨張弁８３で減圧膨張された第１の冷媒流により、第２の冷媒流を冷却することができるようになり、蒸発器６３入口の比エンタルピを小さくすることができるようになる。これにより、冷凍効果を大きくすることが可能となり、従来の装置に比べて効果的に性能を向上させることができるようになる。また、分流された第１の冷媒流は圧縮機１１の高段側吸込口２６から第２の回転圧縮要素２０（中間圧部）に戻されるため、圧縮機１１の低段側吸込口２２から第１の回転圧縮要素１８（低圧部）に吸い込まれる第２の冷媒流の量が減少し、低圧から中間圧まで圧縮するための第１の回転圧縮要素１８（低段部）における圧縮仕事量が減少する。その結果、圧縮機１１における圧縮動力が低下して成績係数が向上する。
【００７８】
（Ｅ）オイルセパレータ
上述した圧縮機１１の高段側吐出口２８とガスクーラ４６とを接続する高圧吐出配管４２には、オイルセパレータ４４が介設されている。このオイルセパレータ４４は、圧縮機１１から吐出された高圧の吐出冷媒中に含まれるオイルを冷媒と分離して捕捉するものであり、このオイルセパレータ４４には、捕捉したオイルを圧縮機１１に戻すオイル戻し回路７３が接続されている。このオイル戻し回路７３中には、オイルタンク７９と、捕捉したオイルを冷却するオイルクーラ７４が設けられ、このオイルクーラ７４の下流側で、オイル戻し回路７３は２系統に分岐され、それぞれ流量調整弁（電動弁）７６を介して圧縮機１１の密閉容器１２に接続される。圧縮機１１の密閉容器１２内は、上述のように中間圧に保たれるため、捕捉されたオイルは、オイルセパレータ４４内の高圧と密閉容器１２内の中間圧との差圧によって当該密閉容器１２内に戻される。また、圧縮機１１の密閉容器１２には、この密閉容器１２内に保有するオイルのレベルを検出するオイルレベルフロートスイッチ７７が設けられている。
【００７９】
また、オイルクーラ７４はガスクーラ４６と同一の風路４５に設置されており、ガスクーラ用送風機４７により空冷される。そして、オイルクーラ７４を経た後、二系統に分離して流量調整弁７６を経て圧縮機１１に戻る。これにより、高温冷媒と共に高温とされたオイルは、オイルクーラ７４にて冷却されて圧縮機１１に帰還するため、圧縮機１１の温度上昇を抑制することができる。
【００８０】
（Ｆ）バイパス配管
また、冷凍機３にはインタークーラ３８の出口側の冷媒回路１の中間圧部、実施例ではインタークーラ３８の出口側の中間圧吸入管４０と、冷媒回路１の低圧側、実施例では冷媒導入管３１とを連通するバイパス配管８４が設けられている。また、このバイパス配管８４には、通電時に流路を開き、非通電時には流路を封止する電磁弁８５が介設されている。
【００８１】
このバイパス配管８４の電磁弁８５は、圧縮機１１が停止した後、再起動する際に、圧縮機１１が起動から所定の運転周波数に上昇するまでの間、開放される。電磁弁８５が開放されると、第１の回転圧縮要素１８により中間圧に昇圧され、低段側吐出口２４から中間圧吐出配管３６に吐出された冷媒は、インタークーラ３８を経てバイパス配管８４を介し、冷媒回路１の低圧側である冷媒導入管３１に流入することになる。
【００８２】
これにより、冷媒回路１の中間圧部と低圧側とが均圧されるので、圧縮機１１の起動時にトルク不足が生じている間、中間圧部の圧力と高圧側の圧力とが接近してしまうことによる始動不良を未然に回避することができるようになる。尚、圧縮機１１の運転周波数が所定の値まで上昇した後は、電磁弁８５は非通電とされる（閉）。
【００８３】
（Ｇ）冷媒量調整タンク
次に、実施例における冷凍装置Ｒの冷媒回路１の循環冷媒量の調整について説明する。冷媒回路１の超臨界圧力となる高圧側、本実施例では冷凍機３の中間熱交換器８０の下流側には、第１の連通回路１０１を介して冷媒量調整タンク１００が接続されている。この冷媒量調整タンク１００は圧縮機１１やガスクーラ４６等と共に冷凍機３に内蔵されているもので、所定の容積を有するものであり、当該タンク１００上部に第１の連通回路１０１が接続されている。この第１の連通回路１０１には、絞り機能を有する第１の弁装置として電動膨張弁１０２が介設されている。
【００８４】
そして、この冷媒量調整タンク１００には、当該タンク１００内上部と、冷媒回路１の中間圧部とを連通する前記第３の連通回路１０３が接続されている。本実施例では、第３の連通回路１０３の他端は、中間圧部としての冷媒回路１のインタークーラ３８の出口側の中間圧吸入管４０に連通させる。この第３の連通回路１０３には、第３の弁装置としての電磁弁１０４が介設されている。
【００８５】
また、この冷媒量調整タンク１００には、当該タンク１００内下部と、冷媒回路１の中間圧部とを連通する前記第２の連通回路１０５が接続されている。本実施例では、第２の連通回路１０５の他端は、中間圧部の一例として前記中間圧吸入管４０に連通した中間熱交換器８０の第１の流路８０Ａの入口に連通させる。この第２の連通回路１０５には、第２の弁装置としての前記電磁弁１０６とキャピラリチューブ１０７が介設されている。
【００８６】
（Ｇ−１）増設冷媒量調整タンク
更に、実施例の冷凍装置Ｒには増設冷媒量調整装置１１１が接続される。この増設冷媒量調整装置１１１は、冷凍装置Ｒの規模に応じて冷媒量調整タンク１００に対して増設冷媒量調整タンク１１６（これも冷媒量調整タンク）を増設するために、冷凍機３にオプション的に取り付けられるものであり、冷凍機３の外部に設けられ（増設）、冷媒回路１に着脱可能に接続される。この場合、増設冷媒量調整装置１１１は、図示しない外装ケース内部に所定の容量を有した増設冷媒量調整タンク１１６を備えると共に、増設冷媒量調整タンク１１６の上部に絞り機能を有する第１の弁装置としての電動膨張弁１１７を介して連通する第１のサービス口（サービスバルブ）１１８と、増設冷媒量調整タンク１１６の上部に第３の弁装置としての電磁弁１１９を介して連通する第３のサービス口（サービスバルブ）１２１と、増設冷媒量調整タンク１１６の下部に第２の弁装置としての電磁弁１２２と図示しないキャピラリチューブを介して連通する第２のサービス口（サービスバルブ）１２４を備え、これらサービス口１１８、１２１、１２４は増設冷媒量調整装置１１１より外部に露出している。
【００８７】
一方、冷媒回路１の超臨界圧力となる高圧側、本実施例では冷凍機３の中間熱交換器８０の下流側には、高圧サービス口（サービスバルブ）１１２が連通して取り付けられており、中間圧領域となる中間圧吸入管４０に連通された第３の連通回路１０３には、中間圧サービス口（サービスバルブ）１１３が連通して予め取り付けられている。また、冷媒回路１の低圧側である冷媒導入管３１には、低圧サービス口（サービスバルブ）１１４が連通して予め取り付けられており、これらサービス口１１２〜１１４も冷凍機３より外部に露出している。
【００８８】
そして、この増設冷媒量調整装置１１１を冷媒回路１に接続する際には、第１の増設連通回路（第１の連通回路）を構成する第１の増設連通配管１２６により第１のサービス口１１８を高圧サービス口１１２に着脱可能に接続して連通させ、第３の増設連通回路（第３の連通回路）を構成する第３の増設連通配管１２７により第３のサービス口１２１を中間圧サービス口１１３に着脱可能に接続して連通させ、第２の増設連通回路（第２の連通回路）を構成する第２の増設連通配管１２８により第２のサービス口１２４を低圧サービス口１１４に着脱可能に接続して連通させる。
【００８９】
これにより、増設冷媒量調整タンク１１６の上部は第１の増設連通配管１２６を介して冷媒回路１の高圧側に連通され、電動膨張弁１１７は第１の増設連通回路内に設けられたかたちとなり、増設冷媒量調整タンク１１６の上部はまた第３の増設連通配管１２７を介して冷媒回路１の中間圧部に連通され、電磁弁１１９は第３の増設連通回路内に設けられたかたちとなる。また、増設冷媒量調整タンク１１６の下部は第２の増設連通配管１２８を介して冷媒回路１の低圧側に連通され、電磁弁１２２は第２の増設連通回路内に設けられたかたちとなる。
【００９０】
（Ｇ−２）冷媒回収／冷媒放出制御
以下、冷凍機３の端末コントローラＳＣによる冷媒回路１から冷媒量調整タンク１００及び増設冷媒量調整タンク１１６への冷媒の回収とそれらから冷媒回路１への冷媒の放出の制御について説明する。尚、冷凍機３の端末コントローラＳＣは高圧圧力センサ５８が検出する高圧側圧力ＨＰが所定の高圧保護値（例えば、１２ＭＰａ）を超えた場合、圧縮機１１の運転を停止する高圧遮断動作を実行するものとする。これを前提として以下の冷媒回収と放出に関する制御を説明する。
【００９１】
冷凍機３の端末コントローラＳＣは、外気温度センサ５６が検出する外気温度に基づいて目標高圧ＴＨＰを決定する。この場合、外気温度が低い程、高圧側圧力の目標高圧ＴＨＰを低くする方向で決定する。次に、この目標高圧ＴＨＰと、高圧圧力センサ５８が検出する冷媒回路１の高圧側圧力ＨＰに基づいて電動膨張弁（第１の弁装置）１０２及び電動膨張弁（第１の増設弁装置）１１７、電磁弁（第２の弁装置）１０６及び電磁弁（第２の増設弁装置）１２２、電磁弁（第３の弁装置）１０４及び電磁弁（第３の増設弁装置）１１９を制御することにより、冷媒量調整タンク１００及び増設冷媒量調整タンク１１６に冷媒を回収しながら、それらより冷媒を放出すると共に、冷媒の回収と冷媒の放出の度合いを調整することで、冷媒回路１内の循環冷媒量を制御する。
【００９２】
次に、冷凍機３の端末コントローラＳＣによる具体的な冷媒回収と冷媒放出の制御を説明する。尚、以下の説明では冷媒量調整タンク１００の冷媒回収と放出制御（電動膨張弁１０２、電磁弁１０６、１０４の制御）についてのみ説明するが、増設冷媒量調整タンク１１６についても、電動膨張弁１０２、電磁弁１０６、１０４にそれぞれ対応する電動膨張弁１１７、電磁弁１２２、１１９が冷媒量調整タンク１００の場合と同様に制御されるものとして説明を省略する。但し、増設冷媒量調整タンク１１６は電磁弁１２２により冷媒回路１の低圧側に連通され、冷媒が放出される点で冷媒量調整タンク１００とは異なる。
【００９３】
今、高圧圧力センサ５８が検出する冷媒回路１の高圧側圧力ＨＰが目標高圧ＴＨＰ付近にあるものとすると、端末コントローラＳＣは電動膨張弁１０２（増設冷媒量調整タンク１１６の場合は電動膨張弁１１７。以下、同じ）の弁開度を全閉状態とし、電磁弁１０６（増設冷媒量調整タンク１１６の場合は電磁弁１１９。以下、同じ）を開き、電磁弁１０４（増設冷媒量調整タンク１１６の場合は電磁弁１２２。以下、同じ）を閉じている。この状態では冷媒量調整タンク１００（及び増設冷媒量調整タンク１１６。以下、同じ）内は高圧側に連通されず、上部も中間圧領域に連通されず、下部のみが中間圧領域（増設冷媒量調整タンク１１６の場合は低圧側）に連通される。従って、冷媒量調整タンク１００内の冷媒は全て冷媒回路１の中間圧領域（増設冷媒量調整タンク１１６の場合は低圧側。以下、同じ）に放出され、冷媒量調整タンク１００内は空となった状態となるので所謂液封が防止される。
【００９４】
端末コントローラＳＣは所定のサンプリングタイミングＴ１（例えば、２００ｍｓ等）毎に高圧圧力センサ５８が検出する高圧側圧力ＨＰを取り込み、目標高圧ＴＨＰと比較する。そして、高圧側圧力ＨＰが上昇し、例えば目標高圧ＴＨＰ＋１．０（ＭＰａ）より高くなると（目標高圧ＴＨＰ＋１．０＜高圧側圧力ＨＰ）、端末コントローラＳＣは電磁弁１０６を閉じ、電動膨張弁１０２の弁開度を全閉状態（零ステップ）から所定ステップＳ（例えば、１００ステップ等）開いた状態とする。また、電磁弁１０４を開放する。
【００９５】
これにより、圧縮機１１の高段側吐出口２８から吐出された高温高圧冷媒は、オイルセパレータ４４を経て、ガスクーラ４６、中間熱交換器８０にて冷却された後、その一部が開放されている電動膨張弁１０２が介設された第１の連通回路１０１（増設冷媒量調整タンク１１６の場合は第１の増設連通配管１２６。以下、同じ）を介して冷媒量調整タンク１００内に流入する。
【００９６】
また、高圧側圧力ＨＰが更に上昇し、例えば目標高圧ＴＨＰ＋１．３（ＭＰａ）より高くなると（目標高圧ＴＨＰ＋１．３＜高圧側圧力ＨＰ）、端末コントローラＳＣは電磁弁１０６を閉じ、電動膨張弁１０２の弁開度を更に所定ステップＳ開き、全閉状態から合わせてステップ２Ｓ（２００ステップ）開いた状態に弁開度を拡大する。また、電磁弁１０４は開放したままである。これにより、電動膨張弁１０２を介して第１の連通回路１０１から冷媒量調整タンク１００に流入する冷媒の回収速度が上昇する。
【００９７】
また、高圧側圧力ＨＰが更に上昇し、例えば目標高圧ＴＨＰ＋１．６（ＭＰａ）より高くなると（目標高圧ＴＨＰ＋１．６＜高圧側圧力ＨＰ）、端末コントローラＳＣは電磁弁１０６を閉じ、電動膨張弁１０２の弁開度をステップ２Ｓ（２００ステップ）から更に所定ステップＳ開き、全閉状態から合わせてステップ３Ｓ（３００ステップ）開いた状態に弁開度を拡大する。また、電磁弁１０４は開放したままである。これにより、電動膨張弁１０２を介して第１の連通回路１０１から冷媒量調整タンク１００に流入する冷媒の回収速度が更に上昇する。
【００９８】
これまでの間、電磁弁１０４が開放されていることにより、冷媒量調整タンク１００の上部と冷媒回路１の中間圧領域とを連通する第３の連通回路１０３（増設冷媒量調整タンク１１６の場合には第３の増設連通配管１２７。以下、同じ）を介して、冷媒量調整タンク１００内の圧力をタンク外にそれぞれ逃がすことができる。そのため、外気温度が高くなった場合など、冷媒回路１内の冷媒が液化しない超臨界サイクル運転している場合であっても、冷媒量調整タンク１００内の圧力が低下して当該冷媒量調整タンク１００内に流入した冷媒は液化し、冷媒量調整タンク１００内に溜まる。即ち、冷媒量調整タンク１００内の圧力は超臨界圧力以下に降下することによって、冷媒がガス領域から飽和領域となり、液面を確保することができる。
【００９９】
これにより、迅速に、且つ、効率的に、冷媒回路１内の冷媒を冷媒量調整タンク１００（及び増設冷媒量調整タンク１１６）に回収することができる。従って、冷媒回路１内の高圧側が余剰となった冷媒によって異常高圧となる不都合を解消することができ、高圧異常による圧縮機１１の過負荷運転を防止することが可能となる。
【０１００】
このように、端末コントローラＳＣは高圧側圧力ＨＰが上昇するに伴って電動膨張弁１０２の弁開度を拡大していき、冷媒量調整タンク１００への冷媒回収速度を上昇させていく。
【０１０１】
次に、このように冷媒量調整タンク１００に冷媒を回収したことで、高圧圧力センサ５８が検出する高圧側圧力ＨＰが低下し、高圧側圧力ＨＰが例えば目標高圧ＴＨＰ＋０．６（ＭＰａ）以下に低下した場合、端末コントローラＳＣは電動膨張弁１０２の弁開度をステップＳ／２（全閉状態から５０ステップ開いた状態。冷媒回収速度は最も低くなる。）に縮小すると共に、電磁弁１０４は閉じる。また、電磁弁１０６を所定時間ｔ１（例えば、１０ｓ）開いた後、閉じる。これにより、電動膨張弁１０２を介して冷媒量調整タンク１００内に冷媒を回収しながら、電磁弁１０４を介して冷媒量調整タンク１００内から所定量の冷媒が冷媒回路１の中間圧領域に放出される。
【０１０２】
係る冷媒の放出によっても高圧側圧力ＨＰが依然下がり続け、例えば目標高圧ＴＨＰ＋１．２（ＭＰａ）以下に低下した場合（高圧側圧力ＨＰ≦目標高圧＋１．２）、端末コントローラＳＣは同様に電動膨張弁１０２の弁開度をステップＳ／２に縮小した状態とし、電磁弁１０４も閉じたままとする。また、電磁弁１０６を再度所定時間ｔ１開いた後、閉じる。これにより、電動膨張弁１０２を介して冷媒量調整タンク１００内に冷媒を回収しながら、電磁弁１０４を介して冷媒量調整タンク１００内から更に所定量の冷媒が冷媒回路１の中間圧領域に放出される。
【０１０３】
また、係る冷媒の放出によっても高圧側圧力ＨＰが依然下がり続け、例えば目標高圧ＴＨＰ＋０．９（ＭＰａ）以下に低下した場合（高圧側圧力ＨＰ≦目標高圧＋０．９）、端末コントローラＳＣは電動膨張弁１０２の弁開度をステップＳ／２に縮小した状態とし、電磁弁１０４も閉じたままとする。また、電磁弁１０６を再度所定時間ｔ１開いた後、閉じる。これにより、電動膨張弁１０２を介して冷媒量調整タンク１００内に冷媒を回収しながら、電磁弁１０４を介して冷媒量調整タンク１００内から更に所定量の冷媒が冷媒回路１の中間圧領域に放出される。
【０１０４】
そして、係る冷媒の放出によっても高圧側圧力ＨＰが依然下がり続け、例えば目標高圧ＴＨＰ以下に低下した場合（高圧側圧力≦目標高圧）、端末コントローラＳＣは電動膨張弁１０２を全閉とし、電磁弁１０４も閉じたままとする。また、電磁弁１０６は開放状態とする。
【０１０５】
このように、端末コントローラＳＣは高圧側圧力ＨＰが低下するに伴って冷媒量調整タンク１００から冷媒を徐々に、即ち、電磁弁１０６を最短でサンプリングタイミングＴ２毎に所定時間ｔ１開くことで徐々に低圧側に放出していく。
【０１０６】
このように冷媒回路１に冷媒量調整タンク１００及び増設冷媒量調整タンク１１６が接続されていることで、冷媒回路１内の余剰となった冷媒を高圧側から冷媒量調整タンク１００及び増設冷媒量調整タンク１１６に回収し、また、冷媒量調整タンク１００から冷媒回路１の中間圧領域に、増設冷媒量調整タンク１１６からは低圧側に冷媒を放出して冷媒回路１内の循環冷媒量を適切に維持することが可能となる。これにより、冷媒回路１内の高圧側が異常高圧となる不都合を解消することができ、高圧異常による圧縮機１１の過負荷運転を防止することが可能となる。
【０１０７】
特に、冷凍機３の端末コントローラＳＣは冷媒量調整タンク１００及び増設冷媒量調整タンク１１６に冷媒を回収しながら放出し、目標高圧ＴＨＰに基づいて回収と放出の度合いを調整することで循環冷媒量を制御するので、冷媒量調整タンク１００及び増設冷媒量調整タンク１１６への冷媒の回収とそれらからの冷媒の放出に伴う循環冷媒量の急激な変動を防止することが可能となる。
【０１０８】
また、冷凍機３の端末コントローラＳＣは冷媒回路１の高圧側圧力ＨＰの上昇に伴い、冷媒量調整タンク１００及び増設冷媒量調整タンク１１６への冷媒回収速度を変更すると共に、高圧側圧力ＨＰが上昇するのに伴って冷媒回収速度を上昇させるので、過剰な冷媒回収を未然に防止することができるようになり、冷媒量調整タンク１００及び増設冷媒量調整タンク１１６への冷媒の回収に伴う循環冷媒量の急激な変動を効果的に防止することが可能となる。
【０１０９】
更に、冷媒量調整タンク１００及び増設冷媒量調整タンク１１６に冷媒を回収しながら、冷媒回路１の高圧側圧力ＨＰに基づき、冷媒量調整タンク１００及び増設冷媒量調整タンク１１６より冷媒を放出し、そして、冷媒回路１の高圧側圧力ＨＰが低下するに伴い、冷媒量調整タンク１００及び増設冷媒量調整タンク１１６から冷媒を徐々に放出するので、冷媒量調整タンク１００及び増設冷媒量調整タンク１１６からの冷媒の放出に伴う循環冷媒量の急激な変動を効果的に防止することが可能となる。
【０１１０】
これらにより、高圧側が臨界圧力となる冷凍装置Ｒの冷媒回路１内の循環冷媒量を適切に維持管理し、安定した冷却性能を実現することができるようになる。
【０１１１】
尚、実施例では冷凍装置Ｒの据え付け時にマスターコントローラＭＣの表示出力に応じて作業者が冷媒量の調整を行うように説明したが、それに限らず、高圧サービス口や低圧サービス口に電磁弁等を取り付けおき、低圧サービス口の電磁弁には更に冷媒タンクを取り付け、マスターコントローラＭＣが冷凍機３の端末コントローラＳＣに指示を送ってこれら電磁弁を開閉させ、過剰と判定したときには冷媒回路１から冷媒を所定量抜き、不足と判定したときには冷媒タンクから冷媒回路１内に所定量補充するように作業を自動化してもよい。
【０１１２】
また、実施例では冷却機器の一例として店舗に設置されるショーケースを採り上げたが、冷凍機から冷媒が供給されるクーリングコイルにも本発明は有効である。更に、本発明における店舗の概念としては、スーパーマーケットやコンビニエンスストア等に限らず、生産工場やオフィス等の施設も含むものとする。更にまた、実施例で例示した各数値は、それに限定されるものでは無く、冷凍装置Ｒに応じて適宜設定するとよい。
【符号の説明】
【０１１３】
ＭＣ  マスターコントローラ
Ｒ  冷凍装置
ＲＣ  集中コントローラ
ＳＣ  端末コントローラ
１  冷媒回路
３  冷凍機
５  ショーケース
７  高圧配管
９  低圧配管
１１  圧縮機
３２  低圧圧力センサ
５６  外気温度センサ
５８  高圧圧力センサ
６０  電磁弁
６２  主膨張弁
８５  電磁弁
１００  冷媒量調整タンク
１１１  増設冷媒量調整装置
１１２  高圧サービス口
１１４  低圧サービス口
１１６  増設冷媒量調整タンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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