(57)【要約】【課題】単段圧縮運転と２段圧縮運転とが切り換え自在な冷凍装置において、圧縮機構を適正な駆動状態に保つ運転状態の切換制御を行う。【解決手段】冷凍装置（1）は、ブースタ圧縮機構（41）及び高段側圧縮機構（11）を有する冷媒回路（10）を備え、冷媒がブースタ圧縮機構（41）をバイパスし、高段側圧縮機構（11）のみにより圧縮される単段圧縮運転と、冷媒がブースタ圧縮機構（41）及び高段側圧縮機構（11）により圧縮される２段圧縮運転とに切り換え自在に構成されている。冷凍装置（1）では、コントローラ（100）の切換制御部（101）が、冷媒回路（10）における高圧冷媒と低圧冷媒との圧力差である高低差圧が所定の第１設定圧力値（P1）より小さいと、単段圧縮運転を行う一方、高低差圧が所定の第１設定圧力値（P1）以上であると、２段圧縮運転を行うように運転状態を切り換える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低段側圧縮機構（41）と高段側圧縮機構（11）と凝縮器（13）と膨張機構（32）と蒸発器（31）とが順に接続された冷媒回路（10）を備え、
上記低段側圧縮機構（41）及び上記高段側圧縮機構（11）のうち何れか一方の圧縮機構（11）が駆動して他方の圧縮機構（41）が停止し、冷媒が上記一方の圧縮機構（11）により圧縮される単段圧縮運転と、上記低段側圧縮機構（41）及び上記高段側圧縮機構（11）が共に駆動し、冷媒が上記低段側圧縮機構（41）及び上記高段側圧縮機構（11）により圧縮される２段圧縮運転とに切り換え自在な冷凍装置であって、
上記冷媒回路（10）における高圧冷媒と低圧冷媒との高低差圧が所定の第１設定圧力値より小さいと上記単段圧縮運転を行う一方、上記高低差圧が所定の第１設定圧力値以上であると上記２段圧縮運転を行うように運転状態を切り換える切換制御手段（101）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、
上記低段側圧縮機構（41）及び上記高段側圧縮機構（11）の少なくとも何れか一方は、ドーム内の高圧空間に冷凍機油が貯留されると共に、ドーム内の摺動部に冷凍機油を差圧により給油する差圧給油式の圧縮機（11a，11b，11c，41a，41b，41c）で構成されている
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項３】
請求項１において、
上記低段側圧縮機構（41）及び上記高段側圧縮機構（11）の少なくとも何れか一方は、スクロール型の圧縮機（11a，11b，11c，41a，41b，41c）で構成されている
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項４】
請求項３において、
上記低段側圧縮機構（41）は、スクロール型の圧縮機（41a，41b，41c）で構成され、
上記低段側圧縮機構（41）の吐出圧力と吸入圧力との差圧を、上記蒸発器（31）における冷媒の蒸発温度が高くなるに従って高くなる所定の転覆限界圧力値以上になるように制御する差圧制御手段（102）を備えている
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項５】
請求項１において、
上記一方の圧縮機構（11）は、運転容量可変に構成され、
上記単段圧縮運転から上記２段圧縮運転への切り換え時に、上記一方の圧縮機構（11）の運転容量を上記単段圧縮運転時より低減させ、上記他方の圧縮機構（41）の吸入側と吐出側の差圧が所定の第２設定圧力値以上となるように制御する差圧制御手段（102）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、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構とを有する冷凍装置に関し、特に、単段圧縮運転と２段圧縮運転との切り換え制御に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構とを有した冷媒回路を備え、冷媒を２段圧縮する冷凍装置が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１の冷凍装置は、空気調和装置であり、低段側圧縮機構である第１圧縮機と高段側圧縮機構である第２圧縮機と四路切換弁と室内熱交換器と膨張弁と室外熱交換器とが順に接続され、冷房運転と暖房運転とが切り換え自在に構成されている。さらに、上記空気調和装置は、冷房運転と暖房運転共に、冷媒が第１及び第２の各圧縮機で圧縮される２段圧縮運転と、冷媒が第１圧縮機のみで圧縮される単段運転とに切り換え自在に構成されている。
【０００４】
具体的に、上記空気調和装置における暖房運転は、２段圧縮運転時に、第１圧縮機と第２圧縮機とが直列に接続され、第１圧縮機と第２圧縮機とにより順に圧縮された冷媒が、室内熱交換器で放熱して凝縮し、膨張弁で膨張した後に室外熱交換器で蒸発して、再び両圧縮機で圧縮される。また、単段圧縮運転時は、第１圧縮機に圧縮された冷媒が第２圧縮機をバイパスした後、室内熱交換器で放熱して凝縮し、膨張弁で膨張した後に室外熱交換器で蒸発して、再び第１圧縮機で圧縮される。そして、上記空気調和装置は、外気温度と負荷（室内温度と設定温度との差）とに基づいて、単段圧縮運転と２段圧縮運転とを切り換えることにより、空調に必要な能力で効率の良い運転を行うようにしている。
【特許文献１】特開２０００−３１４５６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、冷凍装置の冷媒回路に用いられる圧縮機には、吐出圧力と吸入圧力との差圧が所定値より小さいと、駆動状態が適正に保たれないものがある。このような圧縮機を用いる場合、冷媒回路の高圧冷媒と低圧冷媒との高低差圧が小さい状態で２段圧縮運転を行うと、冷媒回路の高低差圧を低段側圧縮機構と高段側圧縮機構とに適切に配分できないために、少なくとも一方の圧縮機構を構成する圧縮機が適正な駆動状態を維持できず、圧縮機としての信頼性が低下してしまう。しかしながら、上記特許文献１の冷凍装置では、外気温度と負荷とに基づいて、単段圧縮運転と２段圧縮運転とを切り換えており、各圧縮機の特性については、何ら考慮されていなかった。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、単段圧縮運転と２段圧縮運転とが切り換え自在な冷凍装置において、圧縮機構を適正な駆動状態に保つ運転状態の切り換え制御を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、低段側圧縮機構（41）と高段側圧縮機構（11）と凝縮器（13）と膨張機構（32）と蒸発器（31）とが順に接続された冷媒回路（10）を備え、上記低段側圧縮機構（41）及び上記高段側圧縮機構（11）のうち何れか一方の圧縮機構が駆動して他方の圧縮機構が停止し、冷媒が上記一方の圧縮機構により圧縮される単段圧縮運転と、上記低段側圧縮機構（41）及び上記高段側圧縮機構（11）が共に駆動し、冷媒が上記低段側圧縮機構（41）及び上記高段側圧縮機構（11）により圧縮される２段圧縮運転とに切り換え自在な冷凍装置を対象としている。そして、上記冷媒回路（10）における高圧冷媒と低圧冷媒との圧力差である高低差圧が所定の第１設定圧力値より小さいと上記単段圧縮運転を行う一方、上記高低差圧が所定の第１設定圧力値以上であると上記２段圧縮運転を行うように運転状態を切り換える切換制御手段（101）を備えている。
【０００８】
この第１の発明において、所定の第１設定圧力値は、２段圧縮運転において、低段側及び高段側の両圧縮機構（11，41）を共に適正な駆動状態に保つために必要な差圧であり、２段圧縮運転時には、第１設定圧力値以上の高低差圧が、低段側圧縮機構（41）と高段側圧縮機構（11）とに適宜配分される。
【０００９】
そして、この第１の発明では、切換制御手段（101）が、上記単段圧縮運転中に冷媒回路（10）の高低差圧が所定の第１設定圧力値以上となると、上記２段圧縮運転中にを行うように運転状態を切り換え、該２段圧縮運転中に冷媒回路（10）の高低差圧が所定の第１設定圧力値より小さくなると上記単段運転に切り換える。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、上記低段側圧縮機構（41）及び上記高段側圧縮機構（11）の少なくとも何れか一方は、ドーム内の高圧空間に冷凍機油が貯留されると共に、ドーム内の摺動部に冷凍機油を差圧により給油する差圧給油式の圧縮機（11a，11b，11c，41a，41b，41c）で構成されている。
【００１１】
この第２の発明において、摺動部とは、圧縮機（11a，11b，11c，41a，41b，41c）の駆動軸と軸受との摺動部分などであり、潤滑油として冷凍機油が供給される部分である。そして、差圧給油式の圧縮機（11a，11b，11c，41a，41b，41c）は、ドーム内の高圧空間と低圧空間との差圧が所定値以上となると、高圧空間に貯留された冷凍機油が摺動部に供給される。
【００１２】
したがって、この第２の発明では、圧縮機（11a，11b，11c，41a，41b，41c）のドーム内において適切に給油を行うために、圧縮機（11a，11b，11c，41a，41b，41c）の吐出圧力と吸入圧力とを所定値に保つ必要がある。そこで、単段圧縮運転から２段圧縮運転に切り換える所定の第１設定圧力値として、圧縮機構（11，41）が、適切に給油を行うことのできる冷媒回路（10）の高低差圧を設定する。
【００１３】
第３の発明は、第１の発明において、上記低段側圧縮機構（41）及び上記高段側圧縮機構（11）の少なくとも何れか一方は、スクロール型の圧縮機（11a，11b，11c，41a，41b，41c）で構成されている。
【００１４】
この第３の発明において、スクロール型の圧縮機（11a，11b，11c，41a，41b，41c）は、固定スクロールと可動スクロールとが互いに渦巻き状のラップを噛合させ、可動スクロールが背部から高圧の冷媒によって固定スクロール側に押しつけられながら公転運動を行い、互いの渦巻き状のラップにより形成される圧縮室内の冷媒を圧縮する。そのため、ドーム内における高圧の冷媒と低圧の冷媒との差圧が小さくなると、可動スクロールの押しつけに必要な圧力差が確保できないために、可動スクロールが転覆する。
【００１５】
したがって、この第３の発明では、圧縮機（11a，11b，11c，41a，41b，41c）の可動スクロールの転覆を防止するために、圧縮機（11a，11b，11c，41a，41b，41c）の吐出圧力と吸入圧力とを所定値に保つ必要がある。そこで、単段圧縮運転から２段圧縮運転に切り換える所定の第１設定圧力値として、圧縮機構（11，41）の可動スクロールが転覆しない冷媒回路（10）の高低差圧を設定する。
【００１６】
第４の発明は、第３の発明において、上記低段側圧縮機構（41）は、スクロール型の圧縮機（41a，41b，41c）で構成され、上記低段側圧縮機構（41）の吐出圧力と吸入圧力との差圧を、上記蒸発器（31）における冷媒の蒸発温度が高くなるに従って高くなる所定の転覆限界圧力値以上になるように制御する差圧制御手段（102）を備えている。
【００１７】
ここで、所定の転覆限界圧力値は、低段側圧縮機構（41）のスクロール型の圧縮機（41a，41b，41c）において、吐出圧力と吸入圧力との差圧がこの転覆限界圧力値未満であると可動スクロールが転覆してしまうという可動スクロールの転覆を防止する限界の圧力値であり、蒸発器（31）における蒸発温度が高くなるにしたがって高くなる蒸発温度の関数で表される。そこで、この第４の発明では、低段側圧縮機構（41）の吐出圧力と吸入圧力との差圧を上記所定の転覆限界圧力値以上とする。
【００１８】
第５の発明は、第１の発明において、上記一方の圧縮機構（11）は、運転容量可変に構成され、上記単段圧縮運転から上記２段圧縮運転への切り換え時に、上記一方の圧縮機構（11）の運転容量を上記単段圧縮運転時より低減させることにより、上記他方の圧縮機構（41）の吸入側と吐出側の差圧が所定の第２設定圧力値以上となるように制御する差圧制御手段（102）を備えている。
【００１９】
この第５の発明において、所定の第２設定圧力値は、上記他方の圧縮機構（41）を適正な駆動状態に保つために必要な差圧である。そして、単段圧縮運転から２段圧縮運転へ切り換える際は、それまで停止していた他方の圧縮機構（41）が駆動するので、上記差圧制御手段（102）が、上記一方の圧縮機構（11）の運転容量を上記単段圧縮運転時より低減させて、上記他方の圧縮機構（41）の吸入側と吐出側の差圧が所定の第２設定圧力値以上となるように制御する。
【発明の効果】
【００２０】
上記第１の発明によれば、単段圧縮運転と２段圧縮運転とが切り換え自在な冷凍装置において、冷媒回路（10）の高低差圧が第１設定圧力値より小さいと、単段圧縮運転を行い、高低差圧が第１設定圧力値以上であると、２段圧縮運転を行うようにしたために、この第１設定圧力値を予め適宜設定すれば、該第１設定圧力値以上の高低差圧を低段側圧縮機構（41）と高段側圧縮機構（11）とで適宜配分して、各圧縮機構（11，41）の信頼性を向上させることができる。
【００２１】
また、上記第２の発明によれば、上記低段側圧縮機構（41）及び上記高段側圧縮機構（11）の少なくとも何れか一方を差圧給油式の圧縮機（11a，11b，11c，41a，41b，41c）で構成するようにしたために、この第１設定圧力値の高低差圧を低段側圧縮機構（41）と高段側圧縮機構（11）とで適宜配分することにより、各圧縮機（11a，11b，11c，41a，41b，41c）のドーム内の差圧を給油に必要な差圧に保つことができる。これにより、各圧縮機（11a，11b，11c，41a，41b，41c）において、適切に給油を行うことができる。
【００２２】
また、上記第３の発明によれば、上記低段側圧縮機構（41）及び上記高段側圧縮機構（11）の少なくとも何れか一方をスクロール型の圧縮機（11a，11b，11c，41a，41b，41c）で構成するようにしたために、この第１設定圧力値以上の高低差圧を低段側圧縮機構（41）と高段側圧縮機構（11）とで適宜配分することにより、各圧縮機（11a，11b，11c，41a，41b，41c）の可動スクロールの転覆を防止することができる。
【００２３】
また、上記第４の発明によれば、スクロール型の圧縮機（41a，41b，41c）で構成されている低段側圧縮機構（41）の吐出圧力と吸入圧力との差圧を、上記蒸発器（31）における冷媒の蒸発温度が高くなるに従って高くなる所定の転覆限界圧力値以上としたので、低段側圧縮機構（41）の可動スクロールの転覆を確実に防止することができる。
【００２４】
また、上記第５の発明によれば、上記単段圧縮運転から上記２段圧縮運転への切り換え時に、他方の圧縮機構（41）の吐出圧力と吸入圧力との差圧を所定の第２設定圧力値とするようにしたために、２段圧縮運転の切り換えにより駆動を開始した他方の圧縮機構（41）の差圧を適切に保つことができるので、該他方の圧縮機構（41）を安定な状態で駆動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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。
【００２６】
本発明の実施形態は、図１に示すように、庫内の冷却を行う冷凍装置（1）であって、室外ユニット（2）と冷却ユニット（3）とブースタユニット（4）とコントローラ（100）とを備えている。
【００２７】
上記室外ユニット（2）には室外回路（20）が、上記冷却ユニット（3）には冷却回路（30）が、上記ブースタユニット（4）にはブースタ回路（40）がそれぞれ設けられている。上記室外回路（20）と上記冷却回路（30）とは液連絡配管（21）を介して接続され、上記冷却回路（30）と上記ブースタ回路（40）とは第１ガス連絡配管（22）を介して接続され、上記ブースタ回路（40）と上記室外回路（20）とは第２ガス連絡配管（23）を介して接続されている。そして、上記室外回路（20）と冷却回路（30）とブースタ回路（40）とが順に接続されて蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷媒回路（10）を構成している。
【００２８】
〈室外ユニット〉
上記室外回路（20）には、高段側圧縮機構（11）と室外熱交換器（13）とレシーバー（14）と冷媒熱交換器（50）と第１膨張弁（57）と第２膨張弁（58）と第３膨張弁（59）とが設けられている。また、室外回路（20）には、四路切換弁（12）と液側閉鎖弁（53）とガス側閉鎖弁（54）とが設けられている。上記室外回路（20）において、液側閉鎖弁（53）には液連絡配管（21）の一端が、ガス側閉鎖弁（54）には第２ガス連絡配管（23）の一端がそれぞれ接続されている。
【００２９】
上記高段側圧縮機構（11）は、互いに並列に接続される３台の圧縮機（11a，11b，11c）から構成されている。上記３台の各圧縮機（11a，11b，11c）は、具体的な構成については図示を省略するが、高圧ドーム型のスクロール圧縮機で構成されている。つまり、各圧縮機（11a，11b，11c）は、ドーム内の高圧空間に冷凍機油が貯留されると共に、駆動軸と軸受との摺動部などに冷凍機油を差圧により給油する差圧給油式の圧縮機で構成されている。また、各圧縮機（11a，11b，11c）では、固定スクロールと可動スクロールとが互いに渦巻き状のラップを噛合させて、ドーム内の差圧により可動スクロールが固定スクロール側に押しつけられながら公転運動を行うことにより、互いの渦巻き状のラップにより形成される圧縮室内の冷媒を圧縮するように構成されている。
【００３０】
上記第１圧縮機（11a）は、図示しない圧縮機モータにインバータを介して電力が供給され、該インバータの出力周波数を変化させることにより、運転容量が可変に構成されている。また、第２圧縮機（11b）及び第３圧縮機（11c）は、運転容量が固定に構成されている。また、上記高段側圧縮機構（11）は、冷凍装置（1）の運転時に、３台の圧縮機（11a，11b，11c）のうち第１圧縮機（11a）が優先的に駆動され、庫内の負荷などに応じて、第２圧縮機（11b）、第３圧縮機（11c）の順に順次駆動されるように構成されている。つまり、高段側圧縮機構（11）は、図２（ａ）に示すように、冷凍装置（1）の運転停止中にはモードH0となり、運転中には負荷が小さい状態から大きい状態へと変化するに伴って、モードH1、モードH2、モードH3と駆動モードを変化させるように構成されている。
【００３１】
上記高段側圧縮機構（11）の吸入側には、吸入主管（55）が接続されている。上記吸入主管（55）は、一端が四路切換弁（12）に接続され、他端が第３吸入管（61c）と吸入接続管（56）とに分岐され、該第３吸入管（61c）の他端が第３圧縮機（11c）の吸入側に接続されている。また、吸入接続管（56）は、第１吸入管（61a）と第２吸入管（61b）とに分岐され、該第１吸入管（61a）が上記第１圧縮機（11a）の吸入側に接続される一方、該第２吸入管（61b）が上記第２圧縮機（11b）の吸入側に接続されている。
【００３２】
上記高段側圧縮機構（11）の吐出側には、吐出主管（64）が接続されている。上記吐出主管（64）の一端は、四路切換弁（12）に接続される一方、他端は、第１吐出管（64a）と第２吐出管（64b）と第３吐出管（64c）とに分岐されている。上記第１吐出管（64a）が第１圧縮機（11a）の吐出側に、上記第２吐出管（64b）が第２圧縮機（11b）の吐出側に、上記第３吐出管（64c）が第３圧縮機（11c）の吐出側にそれぞれ接続されている。各吐出管（64a，64b，64c）には、上記各圧縮機（11a，11b，11c）から四路切換弁（12）へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-1，CV-2，CV-3）が、それぞれ設けられている。
【００３３】
上記室外熱交換器（13）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、冷媒と室外空気との間で熱交換を行うものであり、凝縮器に構成されている。室外熱交換器（13）は、一端が四路切換弁（12）に接続され、他端が第１液管（81）を介してレシーバー（14）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（13）からレシーバー（14）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。レシーバー（14）の底部には第２液管（82）の一端が接続されている。
【００３４】
上記冷媒熱交換器（50）は、プレート式熱交換器であって、冷媒と冷媒との間で熱交換を行うものであり、第１流路（50a）と第２流路（50b）とを備えている。上記冷媒熱交換器（50）の第１流路（50a）は、一端が上記第２液管（82）の他端に接続され、他端が第３液管（83）の一端に接続されている。第３液管（83）の他端は、液側閉鎖弁（53）を介して液連絡配管（21）の一端に接続されている。上記第３液管（83）には、第１流路（50a）の他端から液側閉鎖弁（53）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。
【００３５】
上記第３液管（83）には、上記逆止弁（CV-5）の上流側に第４液管（84）の一端が接続され、該第４液管（84）の他端は、上記冷媒熱交換器（50）の第２流路（50b）の一端に接続されている。また、上記第４液管（84）には、第２膨張弁（58）が設けられている。該第２膨張弁（58）は、開度調整自在な電子膨張弁で構成されている。
【００３６】
上記冷媒熱交換器（50）の第２流路（50b）の他端は、ガスインジェクション管（85）を介して上記吸入主管（55）の途中に接続されている。該ガスインジェクション管（85）は、上記第１から第３の各圧縮機（11a，11b，11c）の吸入側に、ガス冷媒をインジェクションするためのものである。
【００３７】
上記第３液管（83）において、逆止弁（CV-5）と液側閉鎖弁（53）との間には、第５液管（88）の一端が接続されている。第５液管（88）の他端は、第１液管（81）において、逆止弁（CV-4）とレシーバー（14）との間に接続されている。また、第５液管（88）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。
【００３８】
上記第４液管（84）における一端と第２膨張弁（58）との間には、第６液管（89）の一端が接続され、該第６液管（89）の他端は、第１液管（81）における室外熱交換器（13）と逆止弁（CV-4）との間に接続されている。また、第６液管（89）には、第１膨張弁（57）が設けられている。該第１膨張弁（57）は開度調整自在な電子膨張弁で構成されている。
【００３９】
また、上記第１液管（81）における逆止弁（CV-4）と第５液管（88）の接続部との間には、連通管（78）の一端が接続され、該連通管（78）の他端は、吐出主管（64）に接続されている。上記連通管（78）には、第１液管（81）から吐出主管（64）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。
【００４０】
上記四路切換弁（12）は、第１ポートが吐出主管（64）に、第２ポートが吸入主管（55）に、第３ポートが室外熱交換器（13）の一端に、第４ポートがガス側閉鎖弁（54）に、それぞれ接続されている。上記四路切換弁（12）は、第１のポートと第３のポートとが互いに連通して第２のポートと第４のポートと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のポートとが互いに連通して第２のポートと第３ポートとが互いに連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とに切り換え可能に構成されている。
【００４１】
また、上記室外回路（20）には、油分離器（70）、第１液インジェクション通路（15）、第１から第３の３つの均油管（72a，72b，72c）及び、第１から第３の３つの油回収管（73a，73b，73c）が設けられている。
【００４２】
上記油分離器（70）は、吐出主管（64）に設けられ、各圧縮機（11a，11b，11c）の吐出冷媒から冷凍機油を分離するためのものである。該油分離器（70）には、油戻し管（71）の一端が接続され、該油戻し管（71）の他端は、吸入主管（55）におけるガスインジェクション管（85）の接続部の下流側に接続されている。上記油戻し管（71）には、開閉自在な第４電磁弁（SV-4）が設けられ、該第４電磁弁（SV-4）を開くと、油分離器（70）で分離された冷凍機油が、吸入主管（55）を介して各圧縮機（11a，11b，11c）に戻される。
【００４３】
上記第１液インジェクション通路（15）は、第１液インジェクション主管（16）と第１から第４の各液インジェクション分岐管（16a，16b，16c，16d）とを備えている。上記第１液インジェクション主管（16）は、一端が上記第４液管（84）における一端と第６液管（89）の接続部との間に接続され、他端に分流器（26）が設けられている。また、上記第１液インジェクション主管（16）の途中には、第３膨張弁（59）が設けられている。該第３膨張弁（59）は、開度調整自在な電子膨張弁で構成されている。
【００４４】
そして、上記第１から第４の各液インジェクション分岐管（16a，16b，16c，16d）が、上記第１液インジェクション主管（16）の分流器（26）から分岐され、第１から第３の各液インジェクション分岐管（16a，16b，16c）が第１から第３の各吸入管（61a，61b，61c）の途中に、第４液インジェクション分岐管（16d）が、油戻し管（71）の第４電磁弁（SV-4）と他端との間にそれぞれ接続されている。また、第１から第４の各液インジェクション分岐管（16a，16b，16c，16d）には、それぞれ、途中にキャピラリーチューブ（17a，17b，17c，17d）が設けられている。
【００４５】
上記３つの均油管（72a，72b，72c）では、上記第１均油管（72a）が、第１圧縮機（11a）のドームと第４液インジェクション分岐管（16d）の途中とに接続され、途中に第１電磁弁（SV-1）を備えている。また、第２均油管（72b）は、第２圧縮機（11b）のドームと第１吸入管（61a）の途中とに接続され、第２電磁弁（SV-2）を備えている。また、第３均油管（72c）は、第３圧縮機（11c）のドームと吸入接続管（56）の途中とに接続され、第３電磁弁（SV-3）を備えている。上記冷凍装置（1）では、上記油戻し管（71）により吸入主管（55）に戻された冷凍機油が、第３圧縮機（11c）、第２圧縮機（11b）、第１圧縮機（11a）の順に多く戻るように構成されている。そして、上記各均油管（72a，72b，72c）により、第３圧縮機（11c）の冷凍機油が、第２圧縮機（11b）、第１圧縮機（11a）へと順に送られ、さらに第１圧縮機（11a）の冷凍機油の余剰分は油戻し管（71）に送られて、各圧縮機（11a，11b，11c）間で互いに均油し合うように構成されている。
【００４６】
また、３つの油回収管（73a，73b，73c）では、第１油回収管（73a）の一端が第１吸入管（61a）の途中に、上記第２油回収管（73b）の一端が第２吸入管（61b）の途中に、上記第３油回収管（73c）の一端が第３吸入管（61c）の途中にそれぞれ接続される一方、各油回収管（73a，73b，73c）の他端は、互いに合流されている。該油回収管（73a，73b，73c）は、冷凍装置（1）の運転中に負荷に応じて特定の圧縮機（11b，11c）が停止した際に、該圧縮機（11b，11c）の吸入管（61b、61c）に滞留した冷凍機油を、駆動している他の圧縮機（11a，11b）の吸入管（61a，61b）に送るためのものである。
【００４７】
上記室外回路（20）には、各種のセンサや圧力スイッチが設けられている。具体的に、吸入圧力センサ（135）及び吸入温度センサ（136）が吸入主管（55）に設けられ、吐出圧力センサ（137）が吐出主管（64）に設けられ、各吐出温度センサ（138，139，140）が各吐出管（64a，64b，64c）に設けられている。また、第３液管（83）における冷媒熱交換器（50）の第１流路（50a）の接続部近傍には、温度センサ（141）が設けられている。また、圧力スイッチ（151，152，153，154）が、各吐出管（64a，64b，64c)とガス側閉鎖弁（54）と四路切換弁（12）との間の配管とに設けられている。
【００４８】
また、上記室外ユニット（2）には、外気温センサ（13a）と室外ファン（13f）とが設けられている。室外熱交換器（13）へは、この室外ファン（13f）によって室外空気が送られる。
【００４９】
〈冷却ユニット〉
上記冷却回路（30）は、冷却熱交換器（31）とドレンパンヒータ（36）と冷却膨張弁（32）とを備えている。
【００５０】
上記冷却熱交換器（31）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、冷媒と庫内の空気との間で熱交換を行うものであり、蒸発器に構成されている。上記冷却熱交換器（31）は、一端が冷却膨張弁（32）を介してドレンパンヒータ（36）の一端に接続され、他端が上記第１ガス連絡配管（22）の一端に接続されている。
【００５１】
上記冷却膨張弁（32）は、開度調整可能な電子膨張弁であり、膨張機構に構成されている。上記冷却熱交換器（31）には、伝熱管に冷媒の蒸発温度を測定するための第１冷媒温度センサ（33）が設けられる一方、該冷却熱交換器（31）の他端には、第２冷媒温度センサ（34）がそれぞれ設けられている。上記冷却膨張弁（32）は、第２冷媒温度センサ（34）の測定温度が、第１冷媒温度センサ（33）で測定される冷媒の蒸発温度よりも所定温度（例えば５℃）高くなるように開度調整される、所謂スーパーヒート制御が行われる。
【００５２】
上記ドレンパンヒータ（36）は、図示しない冷却熱交換器（31）のドレンパンに配置されて該ドレンパンを加温し、着霜や氷の生成を防止するものである。上記ドレンパンヒータ（36）の他端は、上記液連絡配管（21）の他端に接続されている。
【００５３】
また、上記冷却ユニット（3）には、庫内温度センサ（35f）と、庫内ファン（35a）とが設けられている。上記冷却熱交換器（31）へは、この庫内ファン（35a）によって、庫内の空気が送られる。
【００５４】
〈ブースタユニット〉
上記ブースタ回路（40）は、低段側圧縮機構であるブースタ圧縮機構（41）と第４膨張弁（38）と第５膨張弁（39）とを備えている。
【００５５】
上記ブースタ圧縮機構（41）は、互いに並列接続される第１から第３の各ブースタ圧縮機（41a，41b，41c）を備えている。該各ブースタ圧縮機（41a，41b，41c）は、高段側の各圧縮機（11a，11b，11c）と同様に、高圧ドーム式のスクロール型圧縮機で構成されている。つまり、各ブースタ圧縮機（41a，41b，41c）は、差圧給油式の圧縮機であると共に、ドーム内では、固定スクロールに可動スクロールが押しつけられて公転運動を行うことにより圧縮動作が行われる。
【００５６】
上記第１ブースタ圧縮機（41a）は、図示しない圧縮機モータにインバータを介して電力が供給され、該インバータの出力周波数を変化させることにより、運転容量が可変に構成されている。一方、第２ブースタ圧縮機（41b）及び第３ブースタ圧縮機（41c）は、運転容量が固定に構成されている。上記ブースタ圧縮機構（41）は、冷凍装置（1）が後述するように２段圧縮運転を行う時にのみ駆動し、単段圧縮運転時には停止している。また、冷凍装置（1）の２段圧縮運転時に、３台の各ブースタ圧縮機（41a，41b，41c）のうち第１ブースタ圧縮機（41a）が優先的に駆動され、庫内の負荷などに応じて、第２ブースタ圧縮機（41b）、第３ブースタ圧縮機（41c）の順に順次駆動されるように構成されている。つまり、ブースタ圧縮機構（41）は、図２（ｂ）に示すように、冷凍装置（1）の運転停止中にはモードL0となり、運転中には負荷が小さい状態から大きい状態へと変化するに伴って、モードL1、モードL2、モードL3と駆動モードを変化させるように構成されている。
【００５７】
上記ブースタ圧縮機構（41）の吸入側には、ブースタ吸入主管（42）が接続されている。上記吸入主管（42）は、一端が第１ガス連絡配管（22）の他端に接続され、他端が第３ブースタ吸入管（44c）とブースタ吸入接続管（43）とに分岐され、該第３ブースタ吸入管（44c）の他端が第３ブースタ圧縮機（41c）の吸入側に接続されている。また、ブースタ吸入接続管（43）は、第１ブースタ吸入管（44a）と第２ブースタ吸入管（44b）とに分岐され、該第１ブースタ吸入管（44a）が上記第１ブースタ圧縮機（41a）の吸入側に接続される一方、該第２ブースタ吸入管（44b）が上記第２ブースタ圧縮機（41b）の吸入側に接続されている。
【００５８】
上記ブースタ圧縮機構（41）の吐出側には、ブースタ吐出主管（45）が接続されている。上記ブースタ吐出主管（45）の一端は、閉鎖弁（51）を介して第２ガス連絡配管（23）の一端に接続される一方、他端は、第１ブースタ吐出管（45a）と第２ブースタ吐出管（45b）と第３ブースタ吐出管（45c）とに分岐されている。上記第１ブースタ吐出管（45a）は、第１ブースタ圧縮機（41a）の吐出側に接続され、上記第２ブースタ吐出管（45b）は、第２ブースタ圧縮機（41b）の吐出側に接続され、上記第３ブースタ吐出管（45c）は、第３ブースタ圧縮機（41c）の吐出側に接続されている。各ブースタ吐出管（45a，45b，45c）には、上記各ブースタ圧縮機（41a，41b，41c）からブースタ吐出主管（45）へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-8，CV-9，CV-10）が、それぞれ設けられている。
【００５９】
また、上記ブースタ回路（40）には、油分離器（46）、第２及び第３の２つの液インジェクション通路（27，29）、油送り管（76）、第４及び第５の２つの均油管（74a，74b）及び、第４から第６の３つの油回収管（75a，75b，75c）が設けられている。
【００６０】
上記油分離器（46）は、ブースタ吐出主管（45）に設けられており、第１から第３の各ブースタ圧縮機（41a，41b，41c）を吐出した冷媒から冷凍機油を分離するためのものである。該油分離器（46）には、第１バイパス管（47）の一端が接続され、該第１バイパス管（47）の他端は、上記ブースタ吸入主管（42）に接続されている。該第１バイパス管（47）は、第５電磁弁（SV-5）を有し、上記冷凍装置（1）の除霜運転時に、高段側圧縮機構（11）から吐出した冷媒がブースタ圧縮機構（41）をバイパスするためのものである。また、第１バイパス管（47）における第５電磁弁（SV-5）と一端との間には、油戻し管（48）の一端が接続され、該油戻し管（48）の他端は上記ブースタ吸入主管（42）の途中に接続されている。該油戻し管（48）には、開閉自在な第６電磁弁（SV-6）が設けられており、該第６電磁弁（SV-6）を開くと、油分離器（46）の冷凍機油が、上記ブースタ吸入主管（42）を介して各ブースタ圧縮機（41a，41b，41c）に戻される。
【００６１】
上記第２液インジェクション通路（27）は、第２液インジェクション主管（28）と第５から第７の各液インジェクション分岐管（28a，28b，28c）とを備えている。上記第２液インジェクション通路（27）では、該第２液インジェクション主管（28）の一端が、液連絡配管（21）の途中に接続し、該第２液インジェクション主管（28）の他端が第５から第７の各液インジェクション分岐管（28a，28b，28c）に分岐され、該第５から第７の各液インジェクション分岐管（28a，28b，28c）が、第１から第３の各ブースタ吸入管（41a，41b，41c）にそれぞれ接続されている。
【００６２】
また、第２液インジェクション主管（28）には、第４膨張弁（38）が設けられ、該第５から第７の各液インジェクション分岐管（28a，28b，28c）の途中には、それぞれキャピラリーチューブ（37a，37b，37c）が設けられている。上記第３液インジェクション通路（29）は、一端が第２液インジェクション主管（28）の一端と第４膨張弁（38）との間に接続され、他端が上記ブースタ吐出主管（45）の油分離器（46）と閉鎖弁（51）との間に接続されている。該第３液インジェクション通路（29）には、第５膨張弁（39）が設けられている。第４及び第５の各膨張弁（38，39）は開度調整自在な電子膨張弁で構成されている。
【００６３】
上記油送り管（76）は、第１ブースタ圧縮機（41a）のドームとブースタ吐出主管（45）の途中とに接続され、途中に開閉自在な第７電磁弁（SV-7）と逆止弁（CV-11）とを備えている。また、２つの均油管（74a，74b）では、上記第４均油管（74a）が、第２ブースタ圧縮機（41b）のドームと第１ブースタ吸入管（44a）の途中とに接続され、途中に第８電磁弁（SV-8）を備えている。また、第５均油管（74b）は、第３ブースタ圧縮機（41c）のドームとブースタ吸入接続管（43）の途中とに接続され、第９電磁弁（SV-9）を備えている。
【００６４】
上記冷凍装置（1）では、上記油戻し管（48）によりブースタ吸入主管（42）に戻された冷凍機油が、第３ブースタ圧縮機（41c）、第２ブースタ圧縮機（41b）、第１ブースタ圧縮機（41a）の順に多く戻るように構成されている。また、第３ブースタ圧縮機（41c）の冷凍機油は、第４及び第５の各均油管（74a，74b）により、第２ブースタ圧縮機（41b）、第１ブースタ圧縮機（41a）へと順に送られ、第１ブースタ圧縮機（41a）の冷凍機油の余剰分は油送り管（76）により室外回路（20）の各圧縮機（11a，11b，11c）に送られるように構成されている。
【００６５】
３つの油回収管（75a，75b，75c）は、第４油回収管（75a）の一端が第１ブースタ吸入管（44a）の途中に、第５油回収管（75b）の一端が第２ブースタ吸入管（44b）の途中に、第６油回収管（75c）の一端が第３ブースタ吸入管（44c）の途中にそれぞれ接続される一方、各油回収管（75a，75b，75c）の他端は、互いに合流されている。該油回収管（75a，75b，75c）は、冷凍装置（1）の運転中に負荷に応じて特定のブースタ圧縮機（41b，41c）が停止した際に、該ブースタ圧縮機（41b，41c）の吸入管（44b、44c）に貯留した冷凍機油を、駆動している他のブースタ圧縮機（41a，41b）のブースタ吸入管（44a，44b）に吸入させるためのものである。
【００６６】
さらに、ブースタ回路（40）には、ブースタ吸入主管（42）とブースタ吐出主管（45）とを接続する第２バイパス管（49）が設けられている。該第２バイパス管（49）は、ブースタ圧縮機構（41）の停止時に、ブースタ吸入主管（42）を流れる冷媒をブースタ圧縮機構（41）をバイパスさせてブースタ吐出主管（45）へ送るためのものであり、該ブースタ吸入主管（42）からブースタ吐出主管（45）へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-12）が設けられている。
【００６７】
上記ブースタ回路（40）には、各種のセンサや圧力スイッチが設けられている。具体的に、ブースタ吸入圧力センサ（142）及びブースタ吸入温度センサ（143）がブースタ吸入主管（42）に設けられ、ブースタ吐出圧力センサ（144）及びブースタ吐出主温度センサ（145）がブースタ吐出主管（45）に設けられ、各ブースタ吐出副温度センサ（148，149，150）及び各圧力スイッチ（155，156，157）が各ブースタ吐出管（45a，45b，45c）に設けられている。
【００６８】
〈コントローラ〉
上記コントローラ（100）は、上記冷媒回路（10）に設けられた各種の弁の切換や開度調整を行うと共に、各圧縮機（11a，11b，11c，41a，41b，41c）及びファン（13f，35f）を駆動させ、該冷凍装置（1）の運転を制御するものである。上記コントローラ（100）は、本発明の特徴として、切換制御部（101）と差圧制御部（102）とを備えている。
【００６９】
上記切換制御部（101）は、高圧冷媒と低圧冷媒との圧力差である高低差圧が所定の第１設定圧力値（P1）より小さいと、上記単段圧縮運転を行う一方、上記高低差圧が所定の第１設定圧力値（P1）以上であると、上記２段圧縮運転を行うように運転状態を切り換えるものであり、切換制御手段に構成されている。
【００７０】
上記差圧制御部（102）は、上記ブースタ圧縮機構（41）の吐出圧力と吸入圧力との差圧を、所定の第２設定圧力値（P2）以上となるように制御するものであり、差圧制御手段に構成されている。具体的に、第２設定圧力値（P2）は、後述するように、図５の線Ａに示す所定の転覆限界圧力値と、線Ｂに示す所定の給油限界圧力値との何れか大きい方の値で表され、ブースタ圧縮機構（41）を適正な駆動状態に保つために必要な差圧である。また、上記差圧制御部（102）は、単段圧縮運転から２段圧縮運転への切り換え時に、高段側圧縮機構（11）の運転容量を単段圧縮運転時より低減させることにより、ブースタ圧縮機構（41）の吸入側と吐出側の差圧が上記所定の第２設定圧力値（P2）以上となるように制御する。
【００７１】
−運転動作−
次に、本実施形態の冷凍装置（1）の運転動作を図２〜図７に基づいて説明する。上記冷凍装置（1）は、庫内を冷却する冷却運転と冷却熱交換器（31）の着霜を除去する除霜運転とを行う。
【００７２】
〈冷却運転〉
上記冷凍装置（1）の冷却運転では、庫内を利用者が適宜設定した設定温度Ｔｓに保つ冷却運転を行う。冷却運転では、冷媒回路（10）における高圧冷媒と低圧冷媒との圧力差である高低差圧が所定の第１設定圧力値（P1）より小さいと、単段圧縮運転が行われ、上記高低差圧が所定の第１設定圧力値（P1）以上であると、２段圧縮運転が行われる。具体的に、冷却運転の開始直後や除霜運転から冷却運転に復帰した直後などは、高低差圧が小さいため、先ず単段圧縮運転が行われ、その後、高低差圧が所定の第１設定圧力値（P1）以上となると、切換制御部（101）の制御によって２段圧縮運転に切り換わり、以後は高低差圧が所定の第１設定圧力値（P1）より小さくなるまで２段圧縮運転が行われる。
【００７３】
（単段圧縮運転の動作）
単段圧縮運転では、図３に示すように、室外回路（20）の四路切換弁（12）が第１状態に設定され、第１、第４及び第５の各膨張弁（57，38，39）が全閉状態に設定される。この状態において、高段側圧縮機構（11）では、例えば、第１及び第２の各圧縮機（11a，11b）が駆動し、ブースタ圧縮機構（41）の各圧縮機（41a，41b，41c）が停止状態となり、冷媒が図３の矢印に示す方向に循環する。つまり、図２に示す圧縮機構（11，41）の駆動モードは、H2-L0となる。また、各ファン（13f，35f）が駆動する。そして、冷却膨張弁（32）及び第２及び第３の各膨張弁（58，59）が適宜開度調整される。また、室外回路（20）では、第１，２及び４の各電磁弁（SV-1，2，4）が間欠的に適宜開閉制御される一方、第３電磁弁（SV-3）が常時閉状態に設定され、ブースタ回路（40）では、第５から第９の各電磁弁（SV-5，6，7，8，9）が常時閉状態に設定される。
【００７４】
室外回路（20）において、第１及び第２の各圧縮機（11a，11b）から吐出した冷媒は、各吐出管（64a，64b）から吐出主管（64）へ流れ、四路切換弁（12）を通って室外熱交換器（13）を流れる。室外熱交換器（13）では、冷媒が室外空気へ放熱して凝縮液化する。液化した冷媒は、第１液管（81）を流れ、レシーバー（14）を通過して第２液管（82）を流れ、冷媒熱交換器（50）の第１流路（50a）に流入する。第１流路（50a）を流れた液冷媒は、第３液管（83）を流れ、液連絡配管（21）を介して冷却回路（30）に導入される。また、冷媒は、第３液管（83）を流れる際に、一部が第４液管（84）に分岐する。
【００７５】
第４液管（84）を流れた冷媒は、一部が第２膨張弁（58）で減圧されて上記冷媒熱交換器（50）の第２流路（50b）に流入し、第１流路（50a）を流れる液冷媒と熱交換して蒸発し、第１流路（50a）を流れる液冷媒を所定温度に冷却する。そして、第２流路（50b）で蒸発した冷媒は、ガスインジェクション管（85）を介して吸入主管（55）に供給される。また、第４液管（84）を流れた冷媒の残りの一部は、開度調整された第３膨張弁（59）を通って流量調整され、第１液インジェクション通路（15）を介して高段側圧縮機構（11）の吸入側に供給される。
【００７６】
冷却回路（30）に導入された液冷媒は、ドレンパンヒータ（36）を流れてドレンパンの着霜を防止すると共に、冷却熱交換器（31）からドレンパンに落下した霜を融解する。ドレンパンヒータ（36）から流出した液冷媒は、冷却膨張弁（32）を流れる際に減圧されて膨張し、冷却熱交換器（31）を流れる。上記冷却熱交換器（31）では、冷媒が庫内の空気から吸熱し、蒸発温度Ｔｅで蒸発する。これにより、冷却ユニット（3）においては、冷却熱交換器（31）で冷却された空気が庫内へ供給され、庫内は温度Ｔｒに冷却される。上記冷却熱交換器（31）で蒸発したガス冷媒は、第１ガス連絡配管（22）を流れ、ブースタ回路（40）に導入される。
【００７７】
ブースタ回路（40）に導入されたガス冷媒は、ブースタ吸入主管（42）を流れ、その全量が第２バイパス管（49）を流れてブースタ圧縮機構（41）をバイパスし、ブースタ吐出主管（45）と第２ガス連絡配管（23）とを流れて室外回路（20）に導入される。
【００７８】
室外回路（20）に導入された冷媒は、四路切換弁（12）を介して吸入主管（55）を流れる。吸入主管（55）を流れた冷媒は、吸入接続管（56）を流れて第１吸入管（61a）と第２吸入管（61b）とに分岐し、第１及び第２の各圧縮機（11a，11b）に吸入されて圧縮される。
【００７９】
〈単段圧縮運転から２段圧縮運転への切り換え動作〉
上記単段圧縮運転時に差圧が所定の第１設定圧力値（P1）以上となると、切換制御部（101）の制御により、単段圧縮運転から２段圧縮運転に切り換わる。この切り換え制御を、図４のフローチャートに基づいて説明する。
【００８０】
先ず、図４に示すように、切り換え制御がスタートすると、ステップＳＴ１において、利用者により設定された庫内の設定温度Ｔｓが−５℃以上であるか、−５℃未満であるかが判定される。そして、−５℃以上であれば、ステップＳＴ２に移り、−５℃未満であれば、ステップＳＴ５に移る。つまり、通常、庫内の設定温度Ｔｓは、０〜１０℃の冷蔵温度域や−２０以下の冷凍温度域に設定して使用されることが多く、−５℃〜−１５℃の温度帯ではあまり用いられない。また、一般的に、設定温度Ｔｓが冷蔵温度域であると、単段圧縮運転でも充分に冷却を行うことができ、冷凍温度域であると、冷却負荷が大きいために２段圧縮運転が行われる。そこで、通常あまり設定されない温度帯の−５℃を境界として設定温度Ｔｓを判定し、後述するように、−５℃以上（冷蔵温度域）では、急速プルダウン設定がない限り単段圧縮運転のみを行う。
【００８１】
ステップＳＴ２では、急速プルダウンの設定がされているか否かが判定される。この急速プルダウンは、起動時や冷却庫のドアの開閉後など庫内温度Ｔｒが設定温度Ｔｓに比べて著しく高い時に庫内を急速に冷却する運転モードであり、利用者などの入力によりこの運転モードを行うか否かが設定される。そして、急速プルダウンが設定されていなければ、リターンに移り、急速プルダウンの設定がされていればステップＳＴ２に移る。つまり、設定温度Ｔｓが−５℃以上では、急速プルダウンの設定がされない場合、２段圧縮運転への切り換えは行われず、単段圧縮運転のみが行われる。
【００８２】
ステップＳＴ３では、実際の庫内温度Ｔｒと設定温度Ｔｓとの差が１℃以下であるか否かが判定される。そして、実際の庫内温度Ｔｒと設定温度Ｔｓとの差が１℃より大きく庫内の冷却が不充分である場合は、リターンに移り、実際の庫内温度Ｔｒと設定温度Ｔｓとの差が１℃以下で庫内が充分に冷却されている場合は、ステップＳＴ４に移る。つまり、このステップＳＴ４では、庫内が充分に冷却されていない状態で２段圧縮運転を行っても庫内を効率的に冷却することができず、圧縮機構（11，41）に無駄な動力が入力されることになるので、庫内が充分に冷却されていない場合は、２段圧縮運転に切り換えないようにする。
【００８３】
ステップＳＴ４では、蒸発温度Ｔｅが−８℃以下となっているか否かと、庫内温度Ｔｒが−３℃以下となっているか否かとが判定される。つまり、蒸発温度Ｔｅが充分に低くなっているか、庫内温度Ｔｒが充分に低くなっているかが判定される。そして、これらの条件を一つでも満たしていないと、リターンに移り、何れも満たしていると、ステップＳＴ５に移る。
【００８４】
ステップＳＴ５では、冷媒回路（10）の高圧冷媒と低圧冷媒の圧力差である高低差圧が、予め設定した所定の第１設定圧力値（P1）以上か否かが判定される。尚、高圧冷媒の圧力は、吐出圧力センサ（137）で測定され、低圧冷媒の圧力は、ブースタ吸入圧力センサ（142）で測定される。
【００８５】
上記所定の第１設定圧力値（P1）は、２段圧縮運転において、ブースタ及び高段側の各圧縮機構（11，41）を共に適正な駆動状態に保つために必要な差圧である。ここで、所定の第１設定圧力値（P1）の設定について、図５に基づいて説明する。図５の線Ａは、２段圧縮運転時における蒸発温度Ｔｅに対するブースタ圧縮機構（41）の所定の転覆限界圧力値を示し、線Ｂは該ブースタ圧縮機構（41）の所定の給油限界圧力値を示している。上記所定の転覆限界圧力値は、ブースタ圧縮機構（41）の各ブースタ圧縮機（41a，41b，41c）において、吐出圧力と吸入圧力との差圧がこの転覆限界圧力値未満であると可動スクロールが転覆してしまうという可動スクロールの転覆を防止する限界の圧力値であって、線Ａに示すように、冷却熱交換器（31）における蒸発温度Ｔｅが高くなるにしたがって高くなる蒸発温度Ｔｅの関数で表される。また、上記所定の給油限界圧力値は、各ブースタ圧縮機（41a，41b，41c）のドーム内において、差圧により摺動部に給油を行うために必要な圧力値であり、線Ｂに示すように一定値である。
【００８６】
つまり、ブースタ圧縮機構（41）の駆動中に、可動スクロールの転覆が発生せず且つドーム内における摺動部への給油が行えるようにするためには、該ブースタ圧縮機構（41）の吐出圧力と吸入圧力との差圧が、これらの圧力値のうち大きい方の値以上に維持されなくてはならない。そして、本実施形態では、図５に示すように、全ての蒸発温度Ｔｅに亘って、転覆限界圧力値が給油限界圧力値より大きいので、ブースタ圧縮機構（41）を適正な駆動状態に保つための所定の第２設定圧力値（P2）が、線Ａで示す転覆限界圧力値と同じ圧力値に設定される。そして、第１設定圧力値（P1）は、この第２設定圧力値（P2）に高段側圧縮機構（11）の駆動状態を適正に維持するための差圧を加算した値に設定される。
【００８７】
上記ステップＳＴ５において、冷媒回路（10）の高低差圧が第１設定圧力値（P1）以上であると判定されれば、ステップＳＴ６に移り、冷媒回路（10）の高低差圧が第１設定圧力値（P1）未満であれば、リターンに移る。つまり、冷媒回路（10）の高低差圧が第１設定圧力値（P1）未満の状態で２段圧縮運転を行うと、この第１設定圧力値（P1）未満の高低差圧をブースタ圧縮機構（41）と高段側圧縮機構（11）とに適切に配分することができないために、各圧縮機構（41，11）の駆動状態が適正に保たれないので、２段圧縮運転に切り換えないようにする。そして、冷媒回路（10）の高低差圧がこの第１設定圧力値（P1）以上となると、この高低差圧をブースタ圧縮機構（41）と高段側圧縮機構（11）とに適切に配分することができるので、ステップＳＴ６に移り、２段圧縮運転に切り換える。
【００８８】
ステップＳＴ６では、コントローラ（100）の切換制御部（101）が、冷凍装置（1）の運転状態を単段圧縮運転から２段圧縮運転に切り換える。また、この際、差圧制御部（102）が、ブースタ圧縮機構（41）の吐出圧力と吸入圧力との差圧を上記所定の第２設定圧力値（P2）以上となるように制御する。具体的に、差圧制御部（102）は、この切り換え時に、図２に示す高段側圧縮機構（11）とブースタ圧縮機構（41）との駆動モードの組合せが、H1-L0、H2-L0、H3-L0の何れかからH1-L1となるように制御し、さらに、該第１圧縮機（11a）の運転容量を最小に設定する。
【００８９】
つまり、上述した単段圧縮運転の動作では、例として、高段側圧縮機構（11）の第１及び第２の各圧縮機（11a，11b）が駆動する運転を説明したが、単段圧縮運転において、高段側圧縮機構（11）の第１圧縮機（11a）のみが駆動している場合や、第１から第３の全ての圧縮機（11a，11b，11c）が駆動している場合であっても、２段圧縮運転への切り換え時には、高段側圧縮機構（11）では、第１圧縮機（11a）のみを最小の運転容量で運転させる。
【００９０】
このように、切換制御部（101）が所定の第１設定圧力値（P1）以上となると単段圧縮運転から２段圧縮運転に切り換えるので、冷媒回路（10）の高低差圧が第１ブースタ圧縮機（41a）と第１圧縮機（11a）とに適宜配分され、各圧縮機（11a，41a)の駆動状態が適正に保たれる。また、差圧制御部（102）が、ブースタ圧縮機構（41）の吐出圧力と吸入圧力との差圧を上記所定の第２設定圧力値（P2）以上に維持するので、ブースタ圧縮機構（41）の可動スクロールの転覆防止を行うことができると共に、ドーム内の摺動部へ適切に給油を行うことができる。尚、差圧制御部（102）は、２段圧縮運転中は常時、ブースタ圧縮機構（41）の吐出圧力と吸入圧力との差圧が上記第２設定圧力値（P2）となるように制御する。
【００９１】
（２段圧縮運転の動作）
上述したように、２段圧縮運転の切り換え直後は、圧縮機構（11，41）がH1-L1の駆動モードで運転される。つまり、図６に示すように、高段側圧縮機構（11）では、第１圧縮機（11a）のみが駆動し、ブースタ圧縮機構（41）では、第１ブースタ圧縮機（41a）のみが駆動する。
【００９２】
具体的に、室外回路（20）の四路切換弁（12）が第１状態に設定され、第１膨張弁（57）が全閉状態に設定される。この状態において、高段側圧縮機構（11）の第１圧縮機（11a）が駆動し、ブースタ圧縮機構（41）の第１ブースタ圧縮機（41a）が駆動し、冷媒が図６の矢印に示す方向に循環する。また、各ファン（13f，35f）が駆動する。そして、冷却膨張弁（32）及び第２から第５の各膨張弁（58，59，38，39）が適宜開度調整される。また、室外回路（20）では、第１及び第４の各電磁弁（SV-1，4）が間欠的に適宜開閉制御され、第２及び第３の各電磁弁（SV-2，3）が常時閉状態に設定される一方、ブースタ回路（40）では、第６及び第７の各電磁弁（SV-6，7）が間欠的に適宜開閉制御され、第５，第８及び第９の各電磁弁（SV-5，8，9）が常時閉状態に設定される。
【００９３】
室外回路（20）において、第１圧縮機（11a）から吐出した冷媒は、第１吐出管（64a）から吐出主管（64）へ流れ、四路切換弁（12）を通って室外熱交換器（13）を流れる。室外熱交換器（13）では、冷媒が室外空気へ放熱して凝縮液化し、第１液管（81）、レシーバー（14）、第２液管（82）、冷媒熱交換器（50）の第１流路（50a）、第３液管（83）及び液連絡配管（21）を流れて冷却回路（30）に導入される。また、第３液管（83）を流れる冷媒の一部は、第４液管（84）に分岐し、さらにその一部が、冷媒熱交換器（50）の第２流路（50b）とガスインジェクション管（85）を介して吸入主管（55）に供給され、残りの一部が、第１液インジェクション通路（15）を介して高段側圧縮機構（11）の吸入側に供給される。
【００９４】
冷却回路（30）に導入された液冷媒は、ドレンパンヒータ（36）を流れて、冷却膨張弁（32）で膨張し、冷却熱交換器（31）を流れる。冷媒は、冷却熱交換器（31）において、庫内の空気から吸熱して蒸発温度Ｔｅで蒸発し、これにより、庫内は温度Ｔｒに冷却される。上記冷却熱交換器（31）で蒸発したガス冷媒は、第１ガス連絡配管（22）を流れ、ブースタ回路（40）に導入される。
【００９５】
ブースタ回路（40）に導入されたガス冷媒は、ブースタ吸入主管（42）を流れ、ブースタ吸入接続管（43）を介して、第１ブースタ吸入管（44a）を流れ、第１ブースタ圧縮機（41a）に吸入されて圧縮される。第１ブースタ圧縮機（41a）から吐出した冷媒は、第１ブースタ吐出管（45a）を介してブースタ吐出主管（45）を流れ、第２ガス連絡配管（23）を流れ、室外回路（20）に導入される。また、上述した液連絡配管（21）を流れる冷媒は、その一部が、第２液インジェクション主管（28）に流入する。そして、第２液インジェクション主管（28）に流入した冷媒の一部が、開度調整された第４膨張弁（38）を通過し、第２液インジェクション通路（27）を介してブースタ圧縮機構（41）の吸入側に供給され、開度調整された第５膨張弁（39）を通過し、第３液インジェクション通路（29）を介してブースタ圧縮機構（41）の吐出側に供給される。
【００９６】
室外回路（20）に導入された冷媒は、四路切換弁（12）を介して吸入主管（55）を流れる。吸入主管（55）を流れた冷媒は、吸入接続管（56）を介して第１吸入管（61a）を流れ、第１圧縮機（11a，11b）に吸入されて圧縮される。
【００９７】
２段圧縮運転では、庫内の冷却負荷が高くなると、図７に示すように、高段側圧縮機構（11）の第２圧縮機（11b）、第３圧縮機（11c）が順次駆動し、ブースタ圧縮機構（41）の第２ブースタ圧縮機（41b）、第３ブースタ圧縮機（41c）が順次駆動する。つまり、図７の状態では、圧縮機構（11，41）がH3-L3の駆動モードで運転される。
【００９８】
具体的に、室外回路（20）の四路切換弁（12）が第１状態に設定され、第１膨張弁（57）が全閉状態に設定され、高段側圧縮機構（11）の第１から第３の各圧縮機（11a，11b，11c）が駆動し、ブースタ圧縮機構（41）の第１から第３の各ブースタ圧縮機（41a，41b，41c）が駆動し、冷媒が図７の矢印に示す方向に循環する。また、各ファン（13f，35f）が駆動する。そして、冷却膨張弁（32）及び第２から第５の各膨張弁（58，59，38，39）が適宜開度調整される。また、室外回路（20）では、第１から第４の各電磁弁（SV-1，2，3，4）が間欠的に適宜開閉制御される一方、ブースタ回路（40）では、第５電磁弁（SV-5）が常時閉状態に設定され、第６から第９の各電磁弁（SV-6，7，8，9）が間欠的に適宜開閉制御される。
【００９９】
室外回路（20）において、第１から第３の各圧縮機（11a，11b，11c）から吐出した冷媒は、各吐出管（64a，64b，64c）から吐出主管（64）へ流れ、四路切換弁（12）を通って室外熱交換器（13）を流れる。室外熱交換器（13）では、冷媒が室外空気へ放熱して凝縮液化し、第１液管（81）、レシーバー（14）、第２液管（82）、冷媒熱交換器（50）の第１流路（50a）、第３液管（83）及び液連絡配管（21）を流れて冷却回路に導入される。また、第３液管（83）を流れる冷媒の一部は、第４液管（84）に分岐し、さらにその一部が、冷媒熱交換器（50）の第２流路（50b）とガスインジェクション管（85）を介して吸入主管（55）に供給され、残りの一部が、第１液インジェクション通路（15）を介して高段側圧縮機構（11）の吸入側に供給される。
【０１００】
冷却回路（30）に導入された液冷媒は、ドレンパンヒータ（36）を流れて、冷却膨張弁（32）で膨張し、冷却熱交換器（31）を流れる。冷媒は、冷却熱交換器（31）において、庫内の空気から吸熱して蒸発温度Ｔｅで蒸発し、これにより、庫内は温度Ｔｒに冷却される。上記冷却熱交換器（31）で蒸発したガス冷媒は、第１ガス連絡配管（22）を流れ、ブースタ回路（40）に導入される。
【０１０１】
ブースタ回路（40）に導入されたガス冷媒は、ブースタ吸入主管（42）を流れ、第３ブースタ吸入管（44c）とブースタ吸入接続管（43）とに分岐し、該第３ブースタ吸入管（44c）を流れた冷媒が、第３ブースタ圧縮機（41c）に吸入されて圧縮される。一方、ブースタ吸入接続管（43）を流れた冷媒は、第１ブースタ吸入管（44a）と第２ブースタ吸入管（44b）とに分岐し、第１及び第２の各ブースタ圧縮機（41a，41b）に吸入されて圧縮される。ブースタ圧縮機構（41）の各圧縮機（41a，41b，41c）から吐出した冷媒は、各ブースタ吐出管（45a，45b，45c）を流れ、ブースタ吐出主管（45）で合流し、第２ガス連絡配管（23）を流れ、室外回路（20）に導入される。また、上述した液連絡配管（21）を流れる冷媒は、その一部が、第２液インジェクション通路（27）及び第３液インジェクション通路（29）を介してブースタ圧縮機構（41）の吸入側及び吐出側にそれぞれ供給される。
【０１０２】
室外回路（20）に導入された冷媒は、四路切換弁（12）を介して吸入主管（55）を流れる。吸入主管（55）を流れた冷媒は、第３吸入管（61c）と吸入接続管（56）とに分岐し、該第３吸入管（61c）を流れた冷媒が、第３圧縮機（11c）に吸入されて圧縮される。一方、吸入接続管（56）を流れた冷媒は、第１吸入管（61a）と第２吸入管（61b）とに分岐し、第１及び第２の各圧縮機（11a，11b）に吸入されて圧縮される。
【０１０３】
そして、上記２段圧縮運転時に、例えば、外気温の低下に伴う凝縮温度が低下などにより、冷媒回路（10）の高低差圧が上記所定の第１設定圧力値（P1）より低くなると、切換制御部（101）が、２段圧縮運転から単段圧縮運転に運転状態を切り換える。
【０１０４】
〈除霜運転〉
また、上記冷凍装置（1）は、上記冷却運転を一時的に停止し、図８に示すように、除霜運転を行うように構成されている。
【０１０５】
具体的に、四路切換弁（12）が第２状態に設定される。また、室外回路（20）の第１膨張弁（57）が適宜開度調整される一方、第２から第５の各膨張弁（58，59，38，39）が全閉状態となり、冷却回路（30）の冷却膨張弁（32）が全開状態となり、第５電磁弁（SV-5）が開状態となる。この状態において、高段側圧縮機構（11）では、第１及び第２の各圧縮機（11a，11b）が駆動され、第３圧縮機（11c）が停止状態となる一方、ブースタ圧縮機構（41）では、各ブースタ圧縮機（41a，41b，41c）が停止状態となる。これにより、図８の矢印に示すように、冷媒が上記冷却運転時と逆方向に循環する逆サイクルデフロストが行われる。また、室外回路（20）では、第１，第２及び第４の各電磁弁（SV-1，2，4）が間欠的に適宜開閉制御され、第３電磁弁（SV-3）が常時閉状態に設定される一方、ブースタ回路（40）では、第６から第９の各電磁弁（SV-6，7，8，9）が常時閉状態に設定される。
【０１０６】
室外回路（20）において、第１及び第２の各圧縮機（11a，11b）から吐出した冷媒は、各吐出管（64a，64b）から吐出主管（64）へ流れ、四路切換弁（12）を通って第２ガス連絡配管（23）を流れてブースタ回路（40）に導入される。
【０１０７】
ブースタ回路（40）では、冷媒が、ブースタ吐出主管（45）、第１バイパス管（47）及びブースタ吸入主管（42）を順に流れ、第１ガス連絡配管（22）を流れて冷却回路（30）に導入される。
【０１０８】
冷却回路（30）では、冷媒が、冷却熱交換器（31）及びドレンパンヒータ（36）を順に流れ、冷却熱交換器（31）やドレンパンに付着した霜に放熱して凝縮液化する。これにより、冷却熱交換器（31）の除霜が行われる。そして、冷媒は、液連絡配管（21）を流れて室外回路（20）に導入される。
【０１０９】
上記室外回路（20）では、冷媒が、第５液管（88）、レシーバー（14）、冷媒熱交換器（50）の第１流路（50a）を順に流れ、第４液管（84）を介して第６液管（89）を流れる。冷媒は、第６液管（89）を流れる際に、第１膨張弁（57）で膨張して室外熱交換器（13）で凝縮し、四路切換弁（12）を介して第１及び第２の各圧縮機（11a，11b）に吸入される。
【０１１０】
そして、この除霜運転が終了し、再び冷却運転が開始した際は、先ず、上述した図２に示す単段圧縮運転が行われ、図４に示すフローチャートに基づいて２段圧縮運転に切り換えられる。
【０１１１】
−実施形態の効果−
上記冷凍装置（1）では、冷媒回路（10）の高低差圧が第１設定圧力値（P1）より小さいと、単段圧縮運転を行い、高低差圧が第１設定圧力値（P1）以上であると、２段圧縮運転を行うようにしたために、この第１設定圧力値（P1）を予め適宜設定することにより、２段圧縮運転時には、該第１設定圧力値（P1）以上の高低差圧をブースタ圧縮機構（41）と高段側圧縮機構（11）とで適宜配分して、各圧縮機構（11，41）の信頼性を向上させることができる。
【０１１２】
また、上記ブースタ圧縮機構（41）及び高段側圧縮機構（11）の各圧縮機（11a，11b，11c，41a，41b，41c）は、高圧ドーム型のスクロール圧縮機構であるので、上述したように、冷媒回路（10）の高低差圧を基準に２段圧縮運転に切り換えることにより、各圧縮機（11a，11b，11c，41a，41b，41c）の吐出圧力と吸入圧力との差圧を適切に保ち、適切な給油を行うことができると共に、可動スクロールの転覆を防止することができる。つまり、本発明の切り換え制御による効果を、より顕著に発揮することができる。
【０１１３】
また、差圧制御部（102）が、ブースタ圧縮機構（41）の吐出圧力と吸入圧力との差圧を転覆限界圧力値と給油限界圧力値との何れか大きい方の値である第２設定圧力値（P2）以上とするようにしたために、ブースタ圧縮機構（41）の各圧縮機（41a，41b，41c）において、可動スクロールの転覆を確実に防止することができると共に、ドーム内の摺動部への給油を確実に行うことができる。さらに、差圧制御部（102）は、上記単段圧縮運転から上記２段圧縮運転への切り換え時に、高段側圧縮機構（11）の運転容量を低減させてブースタ圧縮機構（41）の吐出圧力と吸入圧力との差圧を上記第２設定圧力値（P2）以上とするので、２圧縮運転への切り換え開始からブースタ圧縮機構（41）を適正な駆動状態とすることができる。
【０１１４】
《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【０１１５】
上記実施形態の冷凍装置（1）は、各圧縮機構（11，41）を３台の圧縮機を並列に接続することにより構成したが、各圧縮機構（11，41）を、例えば１台の圧縮機で構成するようにしてもよい。また、上記実施形態の冷凍装置（1）は冷却熱交換器（31）が１台であったが、複数の冷却熱交換器（31）が並列接続される構成であってもよい。
【０１１６】
また、上記実施形態の冷凍装置（1）は、庫内の冷却を行う冷凍装置であったが、冷凍装置（1）は室内の空調を行う空気調和装置であってもよく、さらに、冷暖房運転が切り換え自在な空気調和装置であってもよい。
【０１１７】
尚、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】
【０１１８】
以上説明したように、本発明は、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構とを有して冷凍サイクルを行う冷凍装置における単段圧縮運転と２段圧縮運転との切り換え制御について有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】実施形態に係る冷凍装置の冷媒回路の配管系統図である。
【図２】実施形態に係る高段側圧縮機構とブースタ圧縮機構の駆動モードを示す表である。
【図３】実施形態に係る冷凍装置の単段圧縮運転中の冷媒の流れを示す配管系統図である。
【図４】実施形態に係る冷凍装置の単段圧縮運転から２段圧縮運転への切り換え動作を示すフローチャートである。
【図５】冷却熱交換器の蒸発温度と第１及び第２の各設定圧力値との関係を示す図である。
【図６】実施形態に係る冷凍装置の単段圧縮運転から２段圧縮運転への切り換え直後の冷媒の流れを示す配管系統図である。
【図７】実施形態に係る冷凍装置の２段圧縮運転中の冷却負荷が大きい状態での冷媒の流れを示す配管系統図である。
【図８】実施形態に係る冷凍装置の除霜運転中の冷媒の流れを示す配管系統図である。
【符号の説明】
【０１２０】
1  冷凍装置
10  冷媒回路
11  高段側圧縮機構（一方の圧縮機構）
11a 第１圧縮機（圧縮機）
11b 第２圧縮機（圧縮機）
11c 第３圧縮機（圧縮機）
13  室外熱交換器（凝縮器）
31  冷却熱交換器（蒸発器）
32  冷却膨張弁（膨張機構）
41  ブースタ圧縮機構（低段側圧縮機構、他方の圧縮機構）
41a 第１ブースタ圧縮機（圧縮機）
41b 第２ブースタ圧縮機（圧縮機）
41c 第３ブースタ圧縮機（圧縮機）
101  切換制御部（切換制御手段）
102  差圧制御部（差圧制御手段）
【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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【図８】
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