(57)【要約】【課題】高段側圧縮機を運転して複数の利用側熱交換器の除霜を行うデフロスト運転を行う冷凍装置において、デフロスト運転の高効率化を図る。【解決手段】デフロスト運転の開始時には、高段側圧縮機（41,42,43）のみが運転状態となり、各バイパス管（119,139）の電磁弁（SV-2,SV-4）を開放状態とする。冷却熱交換器（83,93）の除霜の終了が検出されると、冷却熱交換器（83,93）に対応するバイパス管（119,139）の電磁弁（SV-2,SV-4）を閉じるように制御する。【選択図】図４
2008164205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高段側圧縮機（41,42,43）及び熱源側熱交換器（44）を有する熱源側回路（40）と、
低段側圧縮機（101,102,121,122）、利用側熱交換器（83,93）、及び該低段側圧縮機（101,102,121,122）の吸入側と吐出側とを繋ぐと共に開閉弁（SV-2,SV-4）が設けられるバイパス管（119,139）を各々が有して上記熱源側回路（40）に並列に接続される複数の利用側回路（80,100,90,120）とを備え、
熱源側熱交換器（44）が凝縮器となり利用側熱交換器（83,93）が蒸発器となる冷凍サイクルを行う冷却運転と、利用側熱交換器（83,93）が凝縮器となり熱源側熱交換器（44）が蒸発器となる冷凍サイクルを行うデフロスト運転とが切換可能に構成され、
上記デフロスト運転の開始時には全ての上記開放弁（SV-2,SV-4）を開放させると同時に上記高段側圧縮機（41,42,43）のみを運転させて全ての利用側熱交換器（83,93）の除霜を行う冷凍装置であって、
上記デフロスト運転中に各利用側熱交換器（83,93）の除霜の終了を個別に検出する除霜終了検出手段（162,165）と、
上記デフロスト運転中に上記除霜終了検出手段（162,168）が利用側熱交換器（83,93）の除霜の終了を検出すると、検出された利用側熱交換器（83,93）に対応する利用側回路（80,100,90,120）の開閉弁（SV-2,SV-4）を閉じる開閉弁制御手段（201）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、
上記各利用側回路（80,100,90,120）には、上記デフロスト運転中の利用側熱交換器（83,93）の流出側に膨張弁（82,92）がそれぞれ設けられ、
上記デフロスト運転の開始時に全ての上記膨張弁（82,92）を開放させる一方、該デフロスト運転中に上記除霜終了検知手段（162,165）が利用側熱交換器（83,93）の除霜の終了を検出すると、検出された利用側熱交換器（83,93）に対応する利用側回路（80,100,90,120）の膨張弁（82,92）を全閉とする膨張弁制御手段（202）を備え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、
上記デフロスト運転中に上記除霜終了検出手段（162,165）が利用側熱交換器（83,93）の除霜の終了を検出すると、検出された利用側熱交換器（83,93）に対応する利用側回路（80,100,90,120）の低段側圧縮機（101,102,121,122）を運転させる圧縮機制御手段（203）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１乃至３のいずれか１つにおいて、
上記デフロスト運転中に上記除霜終了検知手段（162,165）によって全ての利用側熱交換器（83,93）の除霜の終了が検出されると、全ての開放弁（SV-2,SV-4）を開放させると同時に高段側圧縮機（41,42,43）のみを運転し、各利用側熱交換器（83,93）内に溜まった冷媒を上記各バイパス管（119,139）を介して高段側圧縮機（41,42,43）に吸入させる冷媒回収動作を行う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、高段側圧縮機、低段側圧縮機、及び複数の利用側熱交換器を備えた冷凍装置に関し、特に複数の利用側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、冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた冷凍装置が知られており、食品等を貯蔵する冷蔵庫や冷凍庫等の冷却装置や、室内の冷房や暖房を行う空気調和装置等に広く適用されている。この種の冷凍装置では、高段側圧縮機と低段側圧縮機とを備え、冷媒回路で二段圧縮冷凍サイクルを行うものが知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、二段圧縮冷凍サイクルが可能な空気調和装置が開示されている。この空気調和装置の冷媒回路には、高段側圧縮機と低段側圧縮機と室外熱交換器と室内熱交換器とが設けられている。この冷凍装置の暖房時には、低段側圧縮機及び高段側圧縮機を運転させ、室内熱交換器が凝縮器となり室外熱交換器が蒸発器となる二段圧縮冷凍サイクルが行われる。また、この空気調和装置では、冬季において室外熱交換器に付着した霜を融かすデフロスト運転が可能となっている。このデフロスト運転時には、高段側圧縮機のみを運転し、室外熱交換器が凝縮器となり室内熱交換器が蒸発器となる冷凍サイクル（いわゆる逆サイクルデフロスト）が行われる。
【０００４】
また、特許文献２には、二段圧縮冷凍サイクルを行う冷凍装置において、低段側圧縮機の吸入側と吐出側とを繋ぐバイパス管を備えたものが開示されている。このバイパス管には、開閉自在な開閉弁が設けられている。この冷凍装置では、この開閉弁を閉じることで蒸発後の冷媒を低段側圧縮機と高段側圧縮機の双方で圧縮して上述の二段圧縮冷凍サイクルを行う運転と、開閉弁を開放させることで蒸発後の冷媒をバイパス管よりバイパスさせて高段側圧縮機のみで圧縮する単段圧縮冷凍サイクルを行う運転とが切換可能となっている。
【特許文献１】特開２００４−８５０４７号公報
【特許文献２】特開２０００−３４６４７８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、特許文献１に開示の逆サイクルデフロストと、特許文献２に開示のバイパス管を複数の庫内等を同時に冷却する冷凍装置に適用することが考えられる。具体的には、高段側圧縮機及び熱源側熱交換器を有する熱源側回路に対して、利用側熱交換器及び低段側圧縮機を有する利用側回路を並列に接続して冷媒回路を構成する。また、各利用側回路には、各低段側圧縮機の吸入側と吐出側とを繋ぐと共に開閉弁を有するバイパス管をそれぞれ設ける。
【０００６】
このような冷凍装置において、各利用側熱交換器で複数の庫内を同時に冷却する冷却運転では、バイパス管の開閉弁を閉じると共に高段側圧縮機及び各低段側圧縮機を運転して二段圧縮冷凍サイクルを行う。具体的には、高段側圧縮機で圧縮した冷媒は、熱源側熱交換器で凝縮してから複数の利用側回路へ分流する。各利用側回路では、膨張弁等で減圧された冷媒が利用側熱交換器を流れる。各利用側熱交換器では、それぞれ冷媒が蒸発して各庫内が冷却される。各利用側熱交換器で蒸発した冷媒は、各低段側圧縮機でそれぞれ圧縮されて熱源側回路へ送られ、高段側圧縮機で更に圧縮される。
【０００７】
一方、各利用側熱交換器の除霜を同時に行うデフロスト運転では、バイパス管の開閉弁を開放して高段側圧縮機のみを運転することで、特許文献２のような逆サイクルデフロストが行われる。具体的には、高段側圧縮機で圧縮した冷媒は、バイパス管を通じて低段側圧縮機の吐出側から吸入側へとバイパスする。この冷媒は各利用側熱交換器でそれぞれ凝縮し、各利用側熱交換器の除霜に利用される。各利用側熱交換器で凝縮した冷媒は、膨張弁等で減圧されてから熱源側熱交換器で蒸発し、高段側圧縮機に吸入される。
【０００８】
このようにして複数の利用側熱交換器を同時に除霜するデフロスト運転を行う場合、各利用側熱交換器の表面に付着した着霜量や各庫内の温度条件等の差異により、利用側熱交換器毎の除霜の終了時間が異なってくる。このため、このデフロスト運転中においては、既に除霜が終了した状態の利用側熱交換器が存在するにも拘わらず、全ての利用側熱交換器に高段側圧縮機の吐出冷媒が送られることがある。その結果、除霜が終了した利用側熱交換器の周囲の庫内温度等が上昇してしまうという不具合を招いてしまう。また、除霜が終了した利用側熱交換器内で冷媒が次々と凝縮し、この利用側熱交換器内に液冷媒が寝込んでしまうこともある。その結果、未だ除霜が終了していない他の利用側熱交換器に送られる冷媒の量が減少し、他の利用側熱交換器の除霜に要する時間が長くなってしまうという問題が生じる。
【０００９】
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、高段側圧縮機を運転して複数の利用側熱交換器の除霜を行うデフロスト運転を行う冷凍装置において、デフロスト運転の高効率化を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、高段側圧縮機（41,42,43）及び熱源側熱交換器（44）を有する熱源側回路（40）と、低段側圧縮機（101,102,121,122）、利用側熱交換器（83,93）、及び該低段側圧縮機（101,102,121,122）の吸入側と吐出側とを繋ぐと共に開閉弁（SV-2,SV-4）が設けられるバイパス管（119,139）を各々が有して上記熱源側回路（40）に並列に接続される複数の利用側回路（80,100,90,120）とを備え、熱源側熱交換器（44）が凝縮器となり利用側熱交換器（83,93）が蒸発器となる冷凍サイクルを行う冷却運転と、利用側熱交換器（83,93）が凝縮器となり熱源側熱交換器（44）が蒸発器となる冷凍サイクルを行うデフロスト運転とが切換可能に構成され、上記デフロスト運転の開始時には全ての上記開放弁（SV-2,SV-4）を開放させると同時に上記高段側圧縮機（41,42,43）のみを運転させて全ての利用側熱交換器（83,93）の除霜を行う冷凍装置を前提としている。そして、この冷凍装置は、上記デフロスト運転中に各利用側熱交換器（83,93）の除霜の終了を個別に検出する除霜終了検出手段（162,165）と、上記デフロスト運転中に上記除霜終了検出手段（162,168）が利用側熱交換器（83,93）の除霜の終了を検出すると、検出された利用側熱交換器（83,93）に対応する利用側回路（80,100,90,120）の開閉弁（SV-2,SV-4）を閉じる開閉弁制御手段（201）とを備えていることを特徴とするものである。
【００１１】
第１の発明では、熱源側回路（40）に対して複数の利用側回路（80,100,90,120）が並列に接続されて冷媒回路が構成される。熱源側回路（40）には、高段側圧縮機（41,42,43）と熱源側熱交換器（44）とが設けられ、各利用側回路（80,100,90,120）には、低段側圧縮機（101,102,121,122）と利用側熱交換器（83,93）とバイパス管（119,139）とがそれぞれ設けられる。この冷凍装置では、各利用側熱交換器（83,93）で例えば冷凍庫内を冷却する冷却運転と、各利用側熱交換器（83,93）の表面の霜を融かすデフロスト運転とが可能となっている。
【００１２】
具体的には、冷凍装置の冷却運転時には、高段側圧縮機（41,42,43）及び低段側圧縮機（101,102,121,122）が運転状態となる。高段側圧縮機（41,42,43）の吐出冷媒は、熱源側熱交換器（44）で凝縮した後、膨張弁等によって減圧され、各利用側熱交換器（83,93）へ送られる。各利用側熱交換器（83,93）では、冷媒が空気から吸熱して蒸発する。その結果、例えば冷凍庫内の空気が冷却される。各利用側熱交換器（83,93）は、各低段側圧縮機（101,102,121,122）でそれぞれ圧縮された後、高段側圧縮機（41,42,43）に吸入される。
【００１３】
一方、この冷凍装置のデフロスト運転の開始時には、高段側圧縮機（41,42,43）が運転状態となる一方、低段側圧縮機（101,102,121,122）は停止状態となる。また、各バイパス管（119,139）の開閉弁（SV-2,SV-4）が全て開放状態となる。高段側圧縮機（41,42,43）の吐出冷媒は、各利用側回路（80,100,90,120）の各バイパス管（119,139）へそれぞれ分流する。つまり、これらの冷媒は、低段側圧縮機（101,102,121,122）の吐出側から吸入側へ各バイパス管（119,139）を通じてバイパスする。各低段側圧縮機（101,102,121,122）をバイパスした冷媒は、各利用側熱交換器（83,93）へ送られる。各利用側熱交換器（83,93）では、冷媒が伝熱管の表面に付着した霜に対して熱を付与し、この冷媒が凝縮する。その結果、各利用側熱交換器（83,93）の霜が徐々に融解し、各利用側熱交換器（83,93）の除霜が行われる。各利用側熱交換器（83,93）で凝縮した冷媒は、膨張弁等で減圧された後、熱源側回路（40）の熱源側熱交換器（44）で蒸発する。熱源側熱交換器（44）で蒸発した冷媒は、高段側圧縮機（41,42,43）へ吸入される。
【００１４】
ところで、このようなデフロスト運転では、各利用側熱交換器（83,93）の周囲条件等によって、各利用側熱交換器（83,93）の除霜に要する時間に差異が生じる。従って、例えば第１の利用側熱交換器（83）の除霜は既に終了しているが、第２の利用側熱交換器（93）の除霜は未だ終了していない状態も生じ得る。それにも拘わらず、上述のようなデフロスト運転を継続すると、第１の利用側熱交換器（83）では、冷媒から庫内空気等へ無駄に熱が放出されることとなり、庫内温度の上昇を招いてしまう。また、第１の利用側熱交換器（83）に送られる冷媒が次々と凝縮し、第１の利用側熱交換器（83）内に液冷媒が寝込んでしまうこともある。そこで、第１の発明では、デフロスト運転の開始後において、このような不具合を解消するように、開放弁（SV-2,SV-4）を制御するようにしている。
【００１５】
具体的には、上述のようなデフロスト運転の開始後には、除霜終了検知手段（162,165）が各利用側熱交換器（83,93）の除霜の終了を検出するようにしている。ここで、例えば第１の利用側熱交換器（83）の霜が完全に融解し、除霜終了検知手段（162）が第１の利用側熱交換器（83）の除霜を検出したとする。この場合、開閉弁制御手段（201）は、第１の利用側熱交換器（83）に対応する第１の利用側回路（80,100）の開閉弁（SV-2）を閉鎖する。その結果、高段側圧縮機（41,42,43）の吐出冷媒は、第１の利用側回路（80,100）のバイパス管（119）を流れないので、この冷媒が第１の利用側熱交換器（83）へ送られることはない。つまり、高段側圧縮機（41,42,43）の吐出冷媒は、未だに除霜が終了していない利用側熱交換器（93）のみに送られる。その結果、除霜が既に終了している利用側熱交換器（83）の周囲温度が上昇したり、この利用側熱交換器（83）の内部に冷媒が寝込んでしまうことが未然に回避される。また、この場合には、残りの利用側熱交換器（93）へ送られる冷媒の量を充分確保できるので、この利用側熱交換器（93）の除霜に要する時間が短縮化される。
【００１６】
第２の発明は、第１の発明の冷凍装置において、上記各利用側回路（80,100,90,120）には、上記デフロスト中の利用側熱交換器（83,93）の流出側に膨張弁（82,92）がそれぞれ設けられ、上記デフロスト運転の開始時に全ての上記膨張弁（82,92）を開放させる一方、該デフロスト運転中に上記除霜終了検知手段（162,165）が利用側熱交換器（83,93）の除霜の終了を検出すると、検出された利用側熱交換器（83,93）に対応する利用側回路（80,100,90,120）の膨張弁（82,92）を全閉とする膨張弁制御手段（202）を備えていることを特徴とするものである。
【００１７】
第２の発明では、各利用側回路（80,100,90,120）に開度の調節が可能な膨張弁（83,92）がそれぞれ設けられる。デフロスト運転の開始後において、除霜終了検知手段（162,165）が例えば第１の利用側熱交換器（83）の除霜の終了を検出すると、第１の利用側熱交換器（83）に対応する第１の利用側回路（80,100）の膨張弁（82）も全閉状態となる。つまり、第１の利用側熱交換器（83）に対応する第１の利用側回路（80,100）では、開放弁（SV-2）と膨張弁（82）とが閉鎖状態となる。このため、残りの利用側熱交換器（93）を流出した冷媒が、第１の利用側熱交換器（83）側へ流れてしまうことが、この膨張弁（82）によって阻止される。その結果、除霜が終了した状態の利用側熱交換器（83）における周囲温度の上昇や、冷媒の寝込みが確実に回避される。
【００１８】
第３の発明は、第２の発明の冷凍装置において、上記デフロスト運転中に上記除霜終了検出手段（162,165）が利用側熱交換器（83,93）の除霜の終了を検出すると、検出された利用側熱交換器（83,93）に対応する利用側回路（80,100,90,120）の低段側圧縮機（101,102,121,122）を運転させる圧縮機制御手段（203）を備えていることを特徴とするものである。
【００１９】
第３の発明では、デフロスト運転の開始後において、除霜終了検知手段（162,165）が例えば第１の利用側熱交換器（83）の除霜の終了を検出すると、第１の利用側熱交換器（83）に対応する第１の利用側回路（80,100）の低段側圧縮機（101,102）が運転状態となる。つまり、第１の利用側熱交換器（83）に対応する第１の利用側回路（80,100）では、開閉弁（SV-2）と膨張弁（82）とが閉鎖状態となる一方、低段側圧縮機（101,102）が運転される。
【００２０】
このようにすると、第１の利用側熱交換器（83）内や、低段側圧縮機（101,102）の吸入側に溜まった冷媒は、低段側圧縮機（101,102）に吸入されて圧縮される。低段側圧縮機（101,102）の吐出冷媒は、高段側圧縮機（41,42,43）の吐出冷媒と混合し、残りの利用側回路（90,120）へ送られる。この冷媒は、未だに除霜が終了していない利用側熱交換器（93）の除霜に利用される。
【００２１】
以上のように、本発明では、既に除霜が終了している利用側熱交換器（83）に対応する利用側回路（80,100）に溜まった冷媒をポンプアウトし、残りの利用側熱交換器（93）へ送るようにしている。このため、残りの利用側熱交換器（93）の除霜に利用される冷媒の量が充分確保される。また、この冷媒には、低段側圧縮機（101,102）の入力熱が付与されるので、残りの利用側熱交換器（93）の除霜能力が向上する。
【００２２】
また、膨張弁（82,92）を全閉状態として低段側圧縮機（101,102）を起動すると、低段側圧縮機（101,102）の吸入側の圧力が急激に低下する。その結果、利用側回路（80,100）に液冷媒が溜まってしまった場合にも、この液冷媒が蒸発してガス化される。従って、上述したようなポンプアウト時において、低段側圧縮機（101,102）に液冷媒が吸入されてしまう、いわゆる液圧縮現象が回避される。
【００２３】
第４の発明は、第１乃至第３のいずれか１つの発明の冷凍装置において、上記デフロスト運転中に上記除霜終了検知手段（162,165）によって全ての利用側熱交換器（83,93）の除霜の終了が検出されると、全ての開放弁（SV-2,SV-4）を開放させると同時に高段側圧縮機（41,42,43）のみを運転し、各利用側熱交換器（83,93）内に溜まった冷媒を上記各バイパス管（119,139）を介して高段側圧縮機（41,42,43）に吸入させる冷媒回収動作を行うことを特徴とするものである。
【００２４】
第４の発明では、デフロスト運転時に除霜終了検知手段（162,165）によって全ての利用側熱交換器（83,93）の除霜の終了が検出されると、各利用側熱交換器（83,93）内に未だに残存する冷媒を高段側圧縮機（41,42,43）に吸入させる冷媒回収動作が行われる。
【００２５】
即ち、上述のデフロスト運転を行うと、利用側熱交換器（83,93）内には、凝縮した液冷媒が残存して溜まってしまうことがある。この状態から、低段側圧縮機（101,102,121,122）及び高段側圧縮機（41,42,43）を定格運転させて上述のような冷却運転を行うと、利用側熱交換器（83,93）内に溜まった液冷媒が低段側圧縮機（101,102,121,122）で急激に圧縮されて、いわゆる液圧縮現象により、低段側圧縮機（101,102,121,122）の故障を招く虞がある。
【００２６】
そこで、本発明では、デフロスト運転の終了後に以下の冷媒回収動作を行うようにしている。この冷媒回収動作では、高段側圧縮機（41,42,43）のみが運転され、低段側圧縮機（101,102,121,122）は停止状態となる。利用側熱交換器（83,93）内に溜まった液冷媒は、停止状態の低段側圧縮機（101,102,121,122）をバイパスするようにバイパス管（119,139）を流れ、高段側圧縮機（41,42,43）に吸入される。このため、その後に冷却運転を再開した際に、低段側圧縮機（101,102,121,122）で液圧縮現象が生じてしまうことが確実に回避される。
【００２７】
また、このような冷媒回収動作を行うと、利用側熱交換器（83,93）から排出された液冷媒は、バイパス管（119,139）から連絡配管等を経由して更に熱源側回路（40）を流れて高段側圧縮機（41,42,43）に吸入される。このため、これらの配管を流れる際に、液冷媒が配管の周囲空気から吸熱して蒸発し易くなる。従って、冷媒回収動作時において、高段側圧縮機（41,42,43）に液冷媒が吸入されてしまうのも回避できる。
【発明の効果】
【００２８】
第１の発明では、複数の利用側熱交換器（83,93）を除霜するデフロスト運転中において、除霜終了検知手段（162,165）が利用側熱交換器（83,93）の除霜の終了を検出すると、この利用側熱交換器（83,93）に対応するバイパス管（119,139）の電磁弁（SV-2,SV-4）を閉じるようにしている。このため、本発明によれば、既に除霜が終了している利用側熱交換器（83,93）へ冷媒が継続して送り込まれることを回避できる。その結果、既に除霜が終了している利用側熱交換器（83,93）内の冷媒から冷凍庫等の庫内空気へ熱が付与されてしまうことで庫内温度等が上昇してしまうのを防止できる。従って、庫内の貯蔵物を確実に冷却できると共に、無駄に冷却能力を費やしてしまうことも防止できる。
【００２９】
また、このようにすると、既に除霜が終了している利用側熱交換器（83,93）内における冷媒の寝込みも回避することができる。その結果、未だに除霜が終了していない利用側熱交換器（83,93）へ冷媒を充分に送ることができ、この利用側熱交換器（83,93）の除霜時間の短縮化を図ることができる。
【００３０】
更に、第２の発明では、除霜終了検知手段（162,165）が利用側熱交換器（83,93）の除霜の終了を検出すると、この利用側熱交換器（83,93）に対応する膨張弁（83,93）を全閉状態とするようにしている。このため、本発明によれば、残りの利用側熱交換器（83,93）の除霜に利用された冷媒が、除霜が終了している方の利用側熱交換器（83,93）へ送られてしまうことを確実に防止できる。その結果、除霜が終了している利用側熱交換器（83,93）の周囲温度の上昇、あるいは冷媒の寝込みを一層効果的に回避できる。
【００３１】
更に、第３の発明では、除霜終了検知手段（162,165）が利用側熱交換器（83,93）の終了を検出すると、この利用側熱交換器（83,93）に対応する低段側圧縮機（101,102,121,122）を運転させるようにしている。このため、本発明によれば、この利用側熱交換器（83,93）内や、この低段側圧縮機（101,102,121,122）の吸入側に残存する冷媒をポンプアウトし、未だに除霜が終了していない利用側熱交換器（83,93）側へ送ることができる。このため、残りの利用側熱交換器（83,93）の除霜に利用される冷媒の量を充分確保することができ、除霜時間を短縮化できる。また、ポンプアウトされた冷媒には、低段側圧縮機（101,102,121,122）の入力熱が付与される。従って、この熱を残りの利用側熱交換器（83,93）の除霜に利用することができ、除霜時間が更に短縮化できる。更に、このようにして除霜が終了した利用側熱交換器（83,93）内の冷媒を排出することで、この冷媒が凝縮して利用側熱交換器（83,93）内に寝込んでしまうことも未然に回避できる。
【００３２】
第４の発明では、全ての利用側熱交換器（83,93）の除霜の終了が検出されると、利用側熱交換器（83,93）内に溜まった液冷媒を高段側圧縮機（41,42,43）に吸入させる冷媒回収動作を行うようにしている。このため、本発明によれば、デフロスト運転が終了して再び冷却運転を行う際、低段側圧縮機（101,102,121,122）で液圧縮現象が生じてしまうのを確実に回避することができる。一方、このように液冷媒を高段側圧縮機（41,42,43）側に送るようにすると、液冷媒を低段側圧縮機（101,102,121,122）側へ送る場合と比較して、液冷媒が流れる配管の長さを稼ぐことができる。このため、本発明では、利用側熱交換器（83,93）から排出された液冷媒が高段側圧縮機（141,142）に吸入されるまでの間に、配管の周囲の空気の熱を利用して液冷媒を蒸発させることができる。従って、本発明によれば、冷媒回収動作時における高段側圧縮機（41,42,43）での液圧縮現象も回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
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。
【００３４】
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、複数の冷凍庫内の冷却を行うものである。
【００３５】
図１に示すように、実施形態の冷凍装置（10）は、室外ユニット（11）、第１冷凍ショーケース（12）、第２冷凍ショーケース（13）、第１ブースタユニット（14）、及び第２ブースタユニット（15）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、残りのユニット（12,13,14,15）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。
【００３６】
室外ユニット（11）には室外回路（40）が、第１冷凍ショーケース（12）には第１冷凍回路（80）が、第２冷凍ショーケース（13）には第２冷凍回路（90）が、第１ブースタユニット（14）には、第１ブースタ回路（100）が、第２ブースタユニット（15）には、第２ブースタ回路（120）がそれぞれ設けられている。この冷凍装置（10）では、これらの回路（40,80,90,100,120）を配管で接続することによって、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）が構成されている。
【００３７】
上記第１冷凍回路（80）及び第１ブースタ回路（100）は、互いに直列に接続されて第１利用側回路を構成している。上記第２冷凍回路（90）及び第２ブースタ回路（120）は、互いに直列に接続されて第２利用側回路を構成している。これら第１利用側回路（80,100）及び第２利用側回路（90,120）は、熱源側回路を構成する上記室外回路（40）に並列に接続されている。
【００３８】
具体的には、室外回路（40）の端部には第１閉鎖弁（21）及び第２閉鎖弁（22）が、第１ブースタ回路（100）の端部には第３閉鎖弁（23）が、第２ブースタ回路（120）の端部には第４閉鎖弁（24）がそれぞれ設けられている。上記第１閉鎖弁（21）には、液連絡配管（31）の一端が接続されている。この液連絡配管（31）の他端は２つに分岐しており、分岐した一方が第１冷凍回路（80）の端部に、他方が第２冷凍回路（90）の端部にそれぞれ接続されている。上記第２閉鎖弁（22）には、ガス連絡配管（32）の一端が接続されている。このガス連絡配管（32）の他端は２つに分岐しており、分岐した一方が上記第３閉鎖弁（23）に、他方が第４閉鎖弁（24）にそれぞれ接続されている。
【００３９】
《室外ユニット》
室外ユニット（11）の室外回路（40）には、第１可変容量圧縮機（41）、第１固定容量圧縮機（42）、第２固定容量圧縮機（43）、室外熱交換器（44）、レシーバ（45）、過冷却熱交換器（46）、第１室外膨張弁（47）、第２室外膨張弁（48）、及び四路切換弁（49）が設けられている。
【００４０】
上記第１可変容量圧縮機（41）、第１固定容量圧縮機（42）、及び第２固定容量圧縮機（43）は、何れも全密閉型で高圧ドーム型のスクロール圧縮機であり、冷媒回路（20）の高段側圧縮機を構成している。第１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。この第１可変容量圧縮機（41）は、インバータの出力周波数を変化させて圧縮機モータの回転速度を変更することによって、その容量が変更可能となっている。一方、第１固定容量圧縮機（42）及び第２固定容量圧縮機（43）は、圧縮機モータが常に一定の回転速度で運転されるものであって、その容量が変更不能となっている。
【００４１】
第１可変容量圧縮機（41）の吸入側には第１吸入管（61）が、第１固定容量圧縮機（42）の吸入側には、第２吸入管（62）の一端が、第２固定容量圧縮機（43）の吸入側には、第３吸入管（63）の一端がそれぞれ接続されている。これらの吸入管（61,62,63）の他端は、高段側吸入管（64）を介して四路切換弁（49）に接続されている。
【００４２】
上記第１可変容量圧縮機（41）の吐出側には第１吐出管（65）が、第１固定容量圧縮機（42）の吐出側には第２吐出管（66）が、第２固定容量圧縮機（43）の吐出側には第３吐出管（67）がそれぞれ接続されている。これらの吐出管（65,66,67）の他端は、高段側吐出管（68）を介して上記四路切換弁（49）に接続されている。
【００４３】
上記室外熱交換器（44）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であって、熱源側熱交換器を構成している。室外熱交換器（44）の近傍には、室外ファン（50）が設けられている。この室外熱交換器（44）では、上記室外ファン（50）が送風する室外空気と冷媒との間で熱交換が行われる。室外熱交換器（44）の一端は、第５閉鎖弁（25）を介して四路切換弁（49）に接続されている。一方、室外熱交換器（44）の他端は、第１液管（71）を介してレシーバ（45）の頂部に接続されている。
【００４４】
上記過冷却熱交換器（46）は、高圧側流路（46a）と低圧側流路（46b）とを備え、各流路（46a,46b）を流れる冷媒同士を熱交換させるものである。この過冷却熱交換器（46）は、例えばプレート熱交換器により構成されている。
【００４５】
上記高圧側流路（46a）の流入端は、レシーバ（45）の底部に接続されている。また、上記高圧側流路（46a）の流出端は、第２液管（72）を介して上記第１閉鎖弁（21）に接続されている。一方、上記低圧側流路（46b）の流入端は、第１分岐管（73）を介して上記第２液管（72）の途中に接続されている。また、上記低圧側流路（46b）の流出端は、上記高段側吸入管（64）に接続されている。
【００４６】
上記第２液管（72）には、上記第１分岐管（73）の接続部と第１閉鎖弁（21）との間に第２分岐管（74）の一端が接続されている。この第２分岐管（74）の他端は、上記第１液管（71）における室外熱交換器（44）とレシーバ（45）との間に接続されている。
【００４７】
上記第１分岐管（73）には、上記第１室外膨張弁（47）が設けられている。この第１室外膨張弁（47）は、開度が調節可能な電子膨張弁で構成されている。また、第１分岐管（73）には、上記第１室外膨張弁（47）の上流側に第３分岐管（75）の一端が接続されている。この第３分岐管（75）の他端は、上記第１液管（71）における第２分岐管（74）の接続部と室外熱交換器（44）の間に接続されている。上記第３分岐管（75）には、上記第２室外膨張弁（48）が設けられている。この第２室外膨張弁（48）は、開度が調節可能な電子膨張弁であって、熱源側膨張弁を構成している。
【００４８】
上記四路切換弁（49）は、第１のポートが高段側吐出管（68）に、第２のポートが高段側吸入管（64）に、第３のポートが室外熱交換器（44）に、第４のポートが第２閉鎖弁（22）にそれぞれ接続されている。この四路切換弁（49）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。
【００４９】
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、上記高段側吸入管（64）には第１吸入温度センサ（151）と第１吸入圧力センサ（152）が設けられている。上記第１吐出管（65）には、第１高圧圧力スイッチ（153）と第１吐出温度センサ（154）と第１吐出圧力センサ（155）が設けられている。上記第２吐出管（66）には、第２高圧圧力スイッチ（156）と第２吐出温度センサ（157）とが設けられている。上記第３吐出管（67）には、第３高圧圧力スイッチ（158）と第３吐出温度センサ（159）とが設けられている。上記室外熱交換器（44）の室外ファン（50）の近傍には、外気温度センサ（160）が設けられている。上記第２液管（72）には、液温度センサ（161）が設けられている。
【００５０】
また、室外回路（40）には、一方向の冷媒の流通を許容しつつ、この方向とは逆の冷媒の流通を禁止する複数の逆止弁も設けられている。具体的に、上記第１吐出管（65）には逆止弁（CV-1）が、上記第２吐出管（66）には逆止弁（CV-2）が、上記第３吐出管（67）には逆止弁（CV-3）がそれぞれ設けられている。また、上記第１液管（71）における第３分岐管（75）の接続部と第２分岐管（74）の接続部との間には、逆止弁（CV-4）が設けられている。上記第２液管（72）における第１分岐管（73）の接続部と第２分岐管（74）の接続部との間には、逆止弁（CV-5）が設けられている。上記第２分岐管（74）には、逆止弁（CV-6）が設けられている。なお、これらの逆止弁（CV-1,CV-2,…）は、図１の逆止弁を示す記号に付した矢印の方向への冷媒の流通だけを許容するように構成されている。
【００５１】
《冷凍ショーケース》
上記第１冷凍ショーケース（12）の第１冷凍回路（80）では、その液側端からガス側端へ向かって順に、第１ドレンパン加熱用配管（81）、第１室内膨張弁（82）、及び第１冷却熱交換器（83）が設けられている。
【００５２】
上記第１室内膨張弁（82）は、開度が調節可能な電子膨張弁であって、利用側膨張弁を構成している。また、上記第１冷却熱交換器（83）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、利用側熱交換器を構成している。この第１冷却熱交換器（83）の近傍には、第１庫内ファン（84）が設けられている。第１冷却熱交換器（83）では、第１庫内ファン（84）が送風する庫内空気と冷媒との間で熱交換が行われる。また、第１冷却熱交換器（83）の下方には、第１ドレンパン（85）が設けられている。この第１ドレンパン（85）は、第１冷却熱交換器（83）の表面から落下する霜や結露水を回収するものである。
【００５３】
上記第１ドレンパン加熱用配管（81）は、上記第１ドレンパン（85）の底面に沿うようにして配設された冷媒配管で構成されている。この第１ドレンパン加熱用配管（81）は、第１ドレンパン（85）に回収された霜や、第１ドレンパン（85）内の液滴が凍結して生成される氷塊を、冷媒の熱を利用して融解させるものである。
【００５４】
また、第１冷凍回路（80）には、３つの温度センサが設けられている。具体的には、第１冷却熱交換器（83）と第１室内膨張弁（82）の間には、第１冷媒温度センサ（162）が設けられている。この第１冷媒温度センサ（162）は、後述するデフロスト運転中において、第１冷却熱交換器（83）の除霜の終了を検出するための除霜終了検出手段を構成している。第１冷凍回路（80）におけるガス側端の近傍には、第１ガス温度センサ（163）が設けられている。第１庫内ファン（84）の近傍には、第１庫内温度センサ（164）が設けられている。
【００５５】
上記第２冷凍ショーケース（13）の第２冷凍回路（90）は、上記第１冷凍回路（80）と同様の構成となっている。即ち、第２冷凍回路（90）には、上記第１冷凍回路（80）と同様、第２ドレンパン加熱用配管（91）、第２室内膨張弁（92）、第２冷却熱交換器（93）、第２庫内ファン（94）、及び第２ドレンパン（95）が設けられている。また、第２冷凍回路（90）には、上記第１冷凍回路（80）と同様にして、第２冷媒温度センサ（165）、第２ガス温度センサ（166）、及び第２庫内温度センサ（167）が設けられている。第２冷媒温度センサ（165）は、後述するデフロスト運転中において、第２冷却熱交換器（93）の除霜の終了を検出するための除霜終了検知手段を構成している。
【００５６】
《ブースタユニット》
上記第１ブースタユニット（14）の第１ブースタ回路（100）は、第１ブースタ連絡管（33）を介して上記第１冷凍回路（80）のガス側端と接続されている。この第１ブースタ回路（100）には、第２可変容量圧縮機（101）及び第３固定容量圧縮機（102） が設けられている。
【００５７】
上記第２可変容量圧縮機（101）及び第３固定容量圧縮機（102）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り、冷媒回路（20）の低段側圧縮機を構成している。第２可変容量圧縮機（101）には、インバータを介して電力が供給される。この第２可変容量圧縮機（101）は、インバータの出力周波数を変化させて圧縮機モータの回転速度を変更することによって、その容量が変更可能となっている。一方、第３固定容量圧縮機（102）は、圧縮機モータが常に一定の回転速度で運転されるものであって、その容量が変更不能となっている。
【００５８】
第２可変容量圧縮機（101）の吸入側には第４吸入管（111）の一端が、第３固定容量圧縮機（102）の吸入側には第５吸入管（112）の一端がそれぞれ接続されている。これらの吸入管（111,112）の他端は、第１低段側吸入管（113）を介して上記第１ブースタ連絡管（33）と接続されている。
【００５９】
第２可変容量圧縮機（101）の吐出側には第４吐出管（114）の一端が、第３固定容量圧縮機（102）の吐出側には第５吐出管（115）の一端がそれぞれ接続されている。これらの吐出管（114,115）の他端は、第１低段側吐出管（116）を介して上記第３閉鎖弁（23）と接続されている。
【００６０】
第１ブースタ回路（100）には、第１油排出管（117）、第１逃がし管（118）、及び第１バイパス管（119）も設けられている。
【００６１】
上記第１油排出管（117）は、一端が第２可変容量圧縮機（101）の油排出口に接続され、他端が上記第１低段側吐出管（116）に接続されている。第１油排出管（117）には、電磁弁（SV-1）が設けられている。この電磁弁（SV-1）は、第２可変容量圧縮機（101）内の冷凍機油が過剰となる場合に開状態となる。その結果、この冷凍機油は、上記第１油排出管（117）を介して室外回路（40）側へ流れ込み、上記第１可変容量圧縮機（41）や第１，第２固定容量圧縮機（42,43）に吸入される。
【００６２】
第１バイパス管（119）は、一端が第１低段側吸入管（113）に接続され、他端が第１低段側吐出管（116）に接続されている。この第１バイパス管（119）には、開閉弁としての電磁弁（SV-2）が設けられている。つまり、第１バイパス管（119）は、第１利用側回路（80,100）の低段側圧縮機（101,102）の吸入側と吐出側とを繋いでいる。
【００６３】
上記第１逃がし管（118）は、一端が第１バイパス管（119）に接続され、他端が第１低段側吐出管（116）に接続されている。この第１逃がし管（118）は、第２可変容量圧縮機（101）や第３固定容量圧縮機（102）の故障時等において、第１低段側吸入管（113）を流れる冷媒を第１低段側吐出管（116）を介して室外回路（40）側へ送り込み、上記第１可変容量圧縮機（41）や第１，第２固定容量圧縮機（42,43）に吸入させる。
【００６４】
また、第１ブースタ回路（100）には、各種のセンサや圧力スイッチも設けられている。具体的には、上記第１低段側吸入管（113）には第２吸入温度センサ（168）と第２吸入圧力センサ（169）が設けられている。上記第４吐出管（114）には、第４高圧圧力スイッチ（170）と第４吐出温度センサ（171）とが設けられている。上記第５吐出管（115）には、第５高圧圧力スイッチ（172）と第５吐出温度センサ（173）とが設けられている。上記第１低段側吐出管（116）には、第２吐出圧力センサ（174）が設けられている。
【００６５】
また、第１ブースタ回路（100）には、複数の逆止弁も設けられている。具体的に、上記第４吐出管（114）には逆止弁（CV-7）が、上記第５吐出管（115）には逆止弁（CV-8）が、上記第１逃がし管（118）には、逆止弁（CV-9）がそれぞれ設けられている。
【００６６】
上記第２ブースタユニット（15）の第２ブースタ回路（120）は、第２ブースタ連絡管（34）を介して上記第２冷凍回路（90）のガス側端と接続されている。この第２ブースタ回路（120）は、上記第１ブースタ回路（100）と同様の構成となっている。即ち、第２ブースタ回路（120）には、上記第１ブースタ回路（100）と同様にして、第３可変容量圧縮機（121）及び第４固定容量圧縮機（122）が設けられている。
【００６７】
また、第２ブースタ回路（120）には、上記第１ブースタ回路（100）と同様にして、第６吸入管（131）、第７吸入管（132）、第２低段側吸入管（133）、第６吐出管（134）、第７吐出管（135）、第２低段側吐出管（136）、第２油排出管（137）、第２逃がし管（138）、及び第２バイパス管（139）が設けられている。上記第２油排出管（137）には電磁弁（SV-3）が、第２バイパス管（139）には開閉弁としての電磁弁（SV-4）がそれぞれ設けられている。
【００６８】
また、第２ブースタ回路（120）には、第１ブースタ回路（100）と同様にして、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、上記第２低段側吸入管（133）には第３吸入温度センサ（175）と第３吸入圧力センサ（176）が設けられている。上記第６吐出管（134）には、第６高圧圧力スイッチ（177）と第６吐出温度センサ（178）とが設けられている。上記第７吐出管（135）には、第７高圧圧力スイッチ（179）と第７吐出温度センサ（180）とが設けられている。上記第２低段側吐出管（136）には、第３吐出圧力センサ（181）が設けられている。
【００６９】
また、第２ブースタ回路（120）には、複数の逆止弁も設けられている。具体的に、上記第６吐出管（134）には逆止弁（CV-10）が、上記第７吐出管（135）には逆止弁（CV-11）が、上記第２逃がし管（138）には、逆止弁（CV-12）がそれぞれ設けられている。
【００７０】
《制御ユニット》
本実施形態の冷凍装置（10）には、制御ユニットとしてのコントローラ（200）が設けられている。このコントローラ（200）は、室外ユニット（11）、第１冷凍ショーケース（12）、第２冷凍ショーケース（13）、第１ブースタユニット（14）、及び第２ブースタユニット（15）の各センサ等で得られた検出信号が入力可能であり、またこれらのユニット（11,12,13,14,15）の各要素機器へ制御信号を出力可能に構成されている。
【００７１】
また、コントローラ（200）には、開閉弁制御手段（201）と、膨張弁制御手段（202）と、圧縮機制御手段（203）とが設けられている。開閉弁制御手段（201）は、デフロスト運転時において、電磁弁（SV-2）及び電磁弁（SV-4）を開閉させる制御を行うものである。膨張弁制御手段（202）は、デフロスト運転時において、第１室内膨張弁（82）及び第２室内膨張弁（92）の開度を制御するものである。圧縮機制御手段（203）は、デフロスト運転時において、高段側圧縮機（41,42,43）及び低段側圧縮機（101,102）の運転制御を行うものである。
【００７２】
−運転動作−
以下に、実施形態の冷凍装置（10）の運転動作について説明する。この冷凍装置（10）では、各冷凍ショーケース（12,13）の庫内の冷却を行う冷却運転と、各冷凍ショーケース（12,13）内の各冷却熱交換器（83,93）の除霜を行うデフロスト運転とが切換可能となっている。
【００７３】
<冷却運転>
この冷凍装置（10）の冷却運転では、第１冷凍ショーケース（12）及び第２冷凍ショーケース（13）の庫内の冷却が行われる。
【００７４】
図２に示すように、冷却運転時の室外回路（40）では、四路切換弁（49）が第１状態に設定される。また、第２室外膨張弁（48）が全閉状態となる一方、第１室外膨張弁（47）の開度が適宜調節される。第１冷凍回路（80）では、第１室内膨張弁（82）の開度が適宜調節される。第２冷凍回路（90）では、第２室内膨張弁（92）の開度が適宜調節される。第１ブースタ回路（100）では、電磁弁（SV-1）及び電磁弁（SV-2）が閉の状態に設定される。第２ブースタ回路（120）では、電磁弁（SV-3）及び電磁弁（SV-4）が閉の状態に設定される。
【００７５】
冷却運転では、室外回路（40）の各圧縮機（41,42,43）、第１ブースタ回路（100）の各圧縮機（101,102）、及び第２ブースタ回路（120）の各圧縮機（121,122）がそれぞれ運転される。その結果、冷媒回路（20）では、室外熱交換器（44）が凝縮器となり、各冷却熱交換器（83,93）が蒸発器となって、２段圧縮冷凍サイクルが行われる。
【００７６】
第１可変容量圧縮機（41）及び第１，第２固定容量圧縮機（42,43）から吐出された冷媒は、高段側吐出管（68）から四路切換弁（49）を通過して室外熱交換器（44）を流れる。室外熱交換器（44）では、冷媒に室外空気の熱が付与され、この冷媒が凝縮する。
【００７７】
室外熱交換器（44）で凝縮した冷媒は、第１液管（71）、レシーバ（45）、及び過冷却熱交換器（46）の高圧側流路（46a）を通過し、第２液管（72）へ流入する。第２液管（72）を流れる冷媒は、一部が第１分岐管（73）へ分配され、残りが液連絡配管（31）へ流入する。
【００７８】
第１分岐管（73）を流れる冷媒は、第１室外膨張弁（47）を通過して減圧されてから、過冷却熱交換器（46）の低圧側流路（46b）を流通する。過冷却熱交換器（46）では、上記高圧側流路（46a）を流れる高圧冷媒と、低圧側流路（46b）を流れる低圧冷媒とが熱交換する。その結果、高圧側流路（46a）を流れる冷媒の熱が、低圧側流路（46b）を流れる冷媒の蒸発熱として奪われる。つまり、過冷却熱交換器（46）では、高圧側流路（46a）を流れる冷媒が過冷却される。過冷却熱交換器（46）の低圧側流路（46b）で蒸発した冷媒は、高段側吸入管（64）へ流入する。
【００７９】
一方、上記液連絡配管（31）へ流入した冷媒は、第１冷凍回路（80）と第２冷凍回路（90）とに分流する。
【００８０】
第１冷凍回路（80）へ流入した冷媒は、第１ドレンパン加熱用配管（81）を流通する。ここで、上記第１ドレンパン（85）には、第１冷却熱交換器（83）の表面から落ちた霜や、回収後の結露水が凍結して生成される氷塊が貯まっている。このため、第１ドレンパン加熱用配管（81）を流れる冷媒によって第１ドレンパン（85）の近傍が加熱されると、第１ドレンパン（85）内の霜や氷塊が融解する。以上のようにして液体となった水は、ドレン水として第１ドレンパン（85）から排出される。逆に、第１ドレンパン加熱用配管（81）を流れる冷媒は、第１ドレンパン（85）内の霜や氷塊に融解熱を奪われて冷却される。その結果、第１ドレンパン加熱用配管（81）を流れる冷媒は更に過冷却される。
【００８１】
第１ドレンパン加熱用配管（81）を流出した冷媒は、第１室内膨張弁（82）を通過して減圧されてから、第１冷却熱交換器（83）を流通する。第１冷却熱交換器（83）では、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発する。その結果、第１冷凍ショーケース（12）の庫内空気が冷却され、この庫内温度が例えば−２０℃に保たれる。
【００８２】
第１冷却熱交換器（83）で蒸発した冷媒は、第１ブースタ連絡管（33）を介して第１ブースタ回路（100）に流入し、第１低段側吸入管（113）を経由して第２可変容量圧縮機（101）及び第３固定容量圧縮機（102）に吸入される。各圧縮機（101,102）で圧縮された冷媒は、第１低段側吐出管（116）を経由してガス連絡配管（32）に流入する。
【００８３】
一方、第２冷凍回路（90）へ流入した冷媒は、第２ドレンパン加熱用配管（91）を流通する。ここで、上記第２ドレンパン（95）には、第２冷却熱交換器（93）の表面から落ちた霜や、回収後の結露水が凍結して生成される氷塊が貯まっている。このため、第２ドレンパン加熱用配管（91）を流れる冷媒によって第２ドレンパン（95）の近傍が加熱されると、第２ドレンパン（95）内の霜や氷塊が融解する。以上のようにして液体となった水は、ドレン排水として第２ドレンパン（95）から排出される。逆に、第２ドレンパン加熱用配管（91）を流れる冷媒は、第２ドレンパン（95）に回収された霜や氷塊に融解熱を奪われて冷却される。その結果、第２ドレンパン加熱用配管（91）を流れる冷媒は更に過冷却される。
【００８４】
第２ドレンパン加熱用配管（91）を流出した冷媒は、第２室内膨張弁（92）を通過して減圧されてから、第２冷却熱交換器（93）を流通する。第２冷却熱交換器（93）では、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発する。その結果、第２冷凍ショーケース（13）の庫内空気が冷却され、この庫内温度が例えば−２０℃に保たれる。
【００８５】
第２冷却熱交換器（93）で蒸発した冷媒は、第２ブースタ連絡管（34）を介して第２ブースタ回路（120）に流入し、第２低段側吸入管（133）を経由して第３可変容量圧縮機（121）及び第４固定容量圧縮機（122）に吸入される。各圧縮機（121,122）で圧縮された冷媒は、第２低段側吐出管（136）を経由してガス連絡配管（32）に流入する。
【００８６】
ガス連絡配管（32）で合流した冷媒は、四路切換弁（49）を通過して高段側吸入管（64）へ流入する。この冷媒は、上述の過冷却熱交換器（46）の低圧側流路（46b）で蒸発した冷媒と混合し、第１可変容量圧縮機（41）及び第１，第２固定容量圧縮機（42,43）に吸入される。
【００８７】
<デフロスト運転>
この冷凍装置（10）のデフロスト運転では、第１冷却熱交換器（83）及び第２冷却熱交換器（93）の除霜が同時に行われる。
【００８８】
図３に示すように、デフロスト運転時の室外回路（40）では、四路切換弁（49）が第２状態に設定される。また、第１室外膨張弁（47）が全閉状態となる一方、第２室外膨張弁（48）の開度が適宜調節される。また、デフロスト運転の開始時には、第１室内膨張弁（82）及び第２室内膨張弁（92）が全開状態となり、電磁弁（SV-1）、電磁弁（SV-2）、電磁弁（SV-3）、及び電磁弁（SV-4）が開の状態に設定される。更に、デフロスト運転の開始時には、室外回路（40）の各圧縮機（41,42,43）、つまり高段側圧縮機が運転される一方、第１ブースタ回路（100）の各圧縮機（101,102）、及び第２ブースタ回路（120）の各圧縮機（121,122）、つまり低段側圧縮機は停止状態となる。その結果、冷媒回路（20）では、室外熱交換器（44）が蒸発器となり、各冷却熱交換器（83,93）が凝縮器となる冷凍サイクルが行われる。
【００８９】
第１可変容量圧縮機（41）及び第１，第２固定容量圧縮機（42,43）から吐出された冷媒は、高段側吐出管（68）から四路切換弁（49）を通ってガス連絡配管（32）へ流入する。上記ガス連絡配管（32）へ流入した冷媒は、第１ブースタ回路（100）と第２ブースタ回路（120）とに分流する。
【００９０】
第１ブースタ回路（100）へ流入した冷媒は、第１低段側吐出管（116）の途中から第１バイパス管（119）を経由して第１低段側吸入管（113）を通過し、第１冷凍回路（80）へ流入する。つまり、第１ブースタ回路（100）に流入した冷媒は、停止状態の第２可変容量圧縮機（101）及び第３固定容量圧縮機（102）をバイパスして第１ブースタ回路（100）を流出する。
【００９１】
第１冷凍回路（80）へ流入した冷媒は、第１冷却熱交換器（83）を流れる。第１冷却熱交換器（83）では、その表面の霜が内側から加熱されて融解する一方、冷媒はこの霜に融解熱を奪われて凝縮する。第１冷却熱交換器（83）で凝縮した冷媒は、全開状態の第１室内膨張弁（82）を通過した後、第１ドレンパン加熱用配管（81）を流れる。その結果、この冷媒によって第１ドレンパン（85）の近傍が加熱され、第１ドレンパン（85）内の霜や氷塊が融解する。逆に、第１ドレンパン加熱用配管（81）を流れる冷媒は、第１ドレンパン（85）内の霜や氷塊に融解熱を奪われる。その後、第１冷凍回路（80）を通過した冷媒は液連絡配管（31）へ流入する。
【００９２】
一方、第２ブースタ回路（120）へ流入した冷媒は、第２低段側吐出管（136）の途中から第２バイパス管（139）を経由して第２低段側吸入管（133）を通過し、第２冷凍回路（90）へ流入する。つまり、第２ブースタ回路（120）に流入した冷媒は、停止状態の第３可変容量圧縮機（121）及び第４固定容量圧縮機（122）をバイパスして第２ブースタ回路（120）を流出する。
【００９３】
第２冷凍回路（90）へ流入した冷媒は、第２冷却熱交換器（93）を流れる。第２冷却熱交換器（93）では、その表面の霜が内側から加熱されて融解する一方、冷媒はこの霜に融解熱を奪われて凝縮する。第２冷却熱交換器（93）で凝縮した冷媒は、全開状態の第２室内膨張弁（92）を通過した後、第２ドレンパン加熱用配管（91）を流れる。その結果、この冷媒によって第２ドレンパン（95）の近傍が加熱され、第２ドレンパン（95）内の霜や氷塊が融解する。逆に、第２ドレンパン加熱用配管（91）を流れる冷媒は、第２ドレンパン（95）内の霜や氷塊に融解熱を奪われる。その後、第２冷凍回路（90）を通過した冷媒は、液連絡配管（31）へ流入する。
【００９４】
液連絡配管（31）で合流した冷媒は、第２液管（72）の途中から第２分岐管（74）を経由し、レシーバ（45）、過冷却熱交換器（46）の高圧側流路（46a）を通過する。この冷媒は、第１分岐管（73）を経由して第３分岐管（75）の第２室外膨張弁（48）を通過して減圧されてから、室外熱交換器（44）を流れる。室外熱交換器（44）では、冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器（44）で蒸発した冷媒は、四路切換弁（49）を通過して高段側吸入管（64）へ流入し、第１可変容量圧縮機（41）及び第１，第２固定容量圧縮機（42,43）に吸入される。
【００９５】
−個別デフロスト動作−
本実施形態の冷凍装置（10）では、上述のようなデフロスト運転を行うことで、各冷却熱交換器（83,93）の除霜を同時に行うようにしている。ところで、各冷却熱交換器（83,93）では、例えば上述の冷却運転の各冷凍ショーケース（12,13）の設定温度の相違等に起因して各冷却熱交換器（83,93）の表面の着霜量に差異が生じることがある。一方、このような状態で上述のデフロスト運転を行うと、一方の冷却熱交換器（83,93）の除霜が終了しているにも拘わらず、全ての冷却熱交換器（83,93）に高温高圧の冷媒が送られることになる。このようにして、除霜が終了している冷却熱交換器（83,93）に高温高圧の冷媒が送られると、この冷却熱交換器（83,93）が設けられる冷凍ショーケース（12,13）の庫内温度が上昇してしまう。その結果、庫内の貯蔵物を充分に冷凍できなかったり、その後の冷却運転において余分な冷却能力を要することとなってしまう。
【００９６】
また、除霜が終了している冷却熱交換器（83,93）に冷媒が継続して送られると、この冷却熱交換器（83,93）では冷媒が次々と凝縮し、液冷媒となった状態で溜まり込んでいく。つまり、除霜が終了している冷却熱交換器（83,93）で、いわゆる冷媒の寝込みが生じてしまう。その結果、未だに除霜が終了していない冷却熱交換器（83,93）へ送られる冷媒の量が減少してしまうので、この冷却熱交換器（83,93）の除霜に要する時間が長くなってしまう。そこで、本実施形態では、このような不具合を解消するために以下のような個別デフロスト動作を行うようにしている。
【００９７】
上述のようなデフロスト運転の開始後には、第１冷媒温度センサ（162）及び第２冷媒温度センサ（165）によって、各冷却熱交換器（83,93）の除霜の終了が検出される。本実施形態においては、各冷媒温度センサ（162,165）で計測された冷媒の温度が規定温度以上になると、対応する冷却熱交換器（83,93）の除霜が終了していると判断される。
【００９８】
具体的には、例えば第１冷却熱交換器（83）の表面の霜が完全に融解すると、第１冷却熱交換器（83）から流出する冷媒の温度が高くなっていく。ここで、第１冷媒温度センサ（162）で計測される冷媒の温度が規定温度以上になると、第１冷却熱交換器（83）の除霜が終了したと判定される。なお、現時点では、第２冷却熱交換器（93）の除霜が未だ終了しておらず、第２冷媒温度センサ（165）で計測される冷媒の温度は規定温度よりも小さくなっているとする。
【００９９】
以上のようにして、第１冷却熱交換器（83）の除霜の終了が検出されると、コントローラ（200）の開閉弁制御手段（201）は、電磁弁（SV-2）を閉の状態に設定する。つまり、開閉弁制御手段（201）は、除霜の終了が検出された第１冷却熱交換器（83）に対応する第１利用側回路（80,100）の第１バイパス管（119）の電磁弁（SV-2）を閉じる制御を行う。その結果、図４に示すように、室外回路（40）の各圧縮機（41,42,43）、つまり高段側圧縮機の吐出冷媒は、ガス連絡配管（32）から第２ブースタ回路（120）側へのみ送られる。第２ブースタ回路（120）へ送られた冷媒は、第２冷凍回路（90）へ流入し、上述と同様にして第２冷却熱交換器（93）の除霜に利用される。一方、この状態では、高段側圧縮機の吐出冷媒が、第１冷却熱交換器（83）へ送られることがない。従って、第１冷凍ショーケース（12）の庫内温度の上昇や、第１冷却熱交換器（83）内での冷媒の寝込みが未然に回避される。なお、この例では、第１冷却熱交換器（83）の除霜の終了が第２冷却熱交換器（93）の除霜の終了よりも先に検出された場合の例である。逆に、第２冷却熱交換器（93）の除霜が先に終了した場合には、図５に示すように、電磁弁（SV-4）が閉じた状態となり、第１冷却熱交換器（83）の除霜が継続して行われることになる。
【０１００】
ところで、上述のようにして例えば電磁弁（SV-2）が閉じた状態となると、第１冷却熱交換器（83）内や、第１ブースタ回路（100）における各圧縮機（101,102）の吸入側に冷媒が残存してしまう。そこで、本実施形態では、第１利用側回路（80,100）に残存する冷媒を回収して第２冷却熱交換器（93）の除霜に利用するようにしている。
【０１０１】
具体的には、上述のように第１冷却熱交換器（83）の除霜の終了が検出されると、膨張弁制御手段（202）は、第１室内膨張弁（82）を全閉状態とする。つまり、膨張弁制御手段（202）は、除霜の終了が検出された第１冷却熱交換器（83）に対応する第１利用側回路（80,100）の第１室内膨張弁（82）を全閉とする制御を行う。その結果、第２冷凍回路（90）を流出した冷媒が第１冷凍回路（80）側へ送られることが第１室内膨張弁（82）によって阻止される。
【０１０２】
また、第１冷却熱交換器（83）の除霜の終了が検出されると、圧縮機制御手段（203）は、第１ブースタ回路（100）の第２可変容量圧縮機（101）及び第３固定容量圧縮機（102）を運転させる。つまり、圧縮機制御手段（203）は、除霜の終了が検出された第１冷却熱交換器（83）に対応する第１利用側回路（80,100）の低段側圧縮機（101,102）を運転させる制御を行う。その結果、図６に示すように、第１冷却熱交換器（83）内や、第１ブースタ回路（100）における各圧縮機（101,102）の吸入側に溜まった冷媒が、これらの圧縮機（101,102）に吸入される。なお、この際には、各圧縮機（101,102）の吸入側の圧力が急激に低下する。このため、仮に第１利用側回路（80,100）内に液冷媒が溜まっていたとしても、この冷媒が減圧されて蒸発する。従って、各圧縮機（101,102）に液冷媒が吸入されてしまう、いわゆる液圧縮現象が回避される。また、この際には、第２可変容量圧縮機（101）のみを最低の運転周波数で運転させることが好ましい。なぜなら、仮に第１利用側回路（80,100）に液冷媒が残存していた場合にも、上記液圧縮現象を回避し易くなるからである。
【０１０３】
各圧縮機（101,102）の吐出冷媒は、ガス連絡配管（32）へ送られる。この冷媒は、高段側圧縮機（41,42,43）の吐出冷媒と混合して、第２ブースタ回路（120）側へ供給され、第２冷却熱交換器（93）の除霜に利用される。以上のような運転動作により、第１利用側回路（80,100）側の冷媒も、第２冷却熱交換器（93）に送られるため、第２冷却熱交換器（93）の除霜に利用される冷媒の量が充分確保される。しかも、第１ブースタ回路（100）の各圧縮機（101,102）では、冷媒に熱が付与されるので、第２冷却熱交換器（93）の除霜能力も向上する。
【０１０４】
以上のようにして、第２冷媒温度センサ（165）で計測した冷媒の温度が規定温度以上となると、第２冷却熱交換器（93）の除霜が終了したと判定される。このようにして、全ての冷却熱交換器（83,93）の除霜の終了が検出されると、デフロスト運転が終了する。
【０１０５】
−デフロスト運転終了後の冷媒回収動作−
ところで、上述したデフロスト運転の終了時には、各冷却熱交換器（83,93）内で凝縮した液冷媒が、各冷却熱交換器（83,93）の内部に未だに残存してしまうことがある。このような状態から低段側圧縮機（101,102,121,122）及び高段側圧縮機（41,42,43）を定格運転まで立ち上げて上述の冷却運転を再開すると、各冷却熱交換器（83,93）内に溜まった液冷媒が、各ブースタ回路（100,120）の各低段側圧縮機（101,102,121,122）に吸入されることになる。その結果、いわゆる液圧縮現象により、各低段側圧縮機（101,102,121,122）が故障してしまう虞がある。
【０１０６】
そこで、本実施形態の冷凍装置では、デフロスト運転が終了して上記冷却運転を再開する前に、このような低段側圧縮機（101,102,121,122）の液圧縮現象を回避すべく、以下のような冷媒回収動作を行うようにしている。
【０１０７】
図７に示すように、この冷媒回収動作では、上述の冷却運転と同様、四路切換弁（49）が第１状態に設定される。また、第２室外膨張弁（48）が全閉状態となる一方、第１室外膨張弁（47）の開度が適宜調節される。第１冷凍回路（80）では、第１室内膨張弁（82）の開度が適宜調節される。第２冷凍回路（90）では、第２室内膨張弁（92）の開度が適宜調節される。第１ブースタ回路（100）では、電磁弁（SV-1）が閉の状態となり、電磁弁（SV-2）が開の状態に設定される。第２ブースタ回路（120）では、電磁弁（SV-3）が閉の状態となり、電磁弁（SV-4）が開の状態に設定される。
【０１０８】
また、冷媒回収動作では、室外回路（40）の各高段側圧縮機（41,42,43）が運転される一方、各ブースタ回路（100,120）の各低段側圧縮機（101,102,121,122）が停止状態となる。
【０１０９】
この冷媒回収動作の室外回路（40）では、各高段側圧縮機（41,42,43）で圧縮された冷媒が上述の冷却運転と同様の経路を流れる。つまり、室外回路（40）では、高圧冷媒が室外熱交換器（44）で凝縮して液連絡配管（31）に流入した後、各冷凍回路（80,90）に分流する。
【０１１０】
第１冷凍回路（80）に流入した冷媒は、第１室内膨張弁（82）で減圧された後、第１冷却熱交換器（83）を流れる。第１冷却熱交換器（83）では、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発する。同時に、第１冷却熱交換器（83）内に溜まっていた液冷媒は、ガス冷媒に圧送されて第１冷却熱交換器（83）から排出される。
【０１１１】
その後、冷媒は第１ブースタ回路（100）に流入する。この冷媒は、第１バイパス管（119）を流れることで、第２可変容量圧縮機（101）及び第３固定容量圧縮機（102）をバイパスし、第１ブースタ回路（100）を流出する。
【０１１２】
同様に、第２冷凍回路（90）に流入した冷媒は、第２室内膨張弁（92）で減圧された後、第２冷却熱交換器（93）で蒸発すると共に、その内部に溜まっていた液冷媒を搬送しながら第２ブースタ回路（120）へ送られる。この冷媒は、第２バイパス管（139）を流れることで、第３可変容量圧縮機（121）及び第４固定容量圧縮機（122）をバイパスし、第２ブースタ回路（120）を流出する。
【０１１３】
各ブースタ回路（100,120）を流出した冷媒は、ガス連絡配管（32）を流通する。ここで、ガス連絡配管（32）を流れる冷媒中に液冷媒が残存している場合、この液冷媒はガス連絡配管（32）の周囲の空気から吸熱して蒸発する。ガス連絡配管（32）を流出したガス冷媒は、室外回路（40）に流入し、各高段側圧縮機（41,42,43）に吸入される。
【０１１４】
−実施形態の効果−
上記実施形態では、各冷却熱交換器（83,93）を除霜するデフロスト運転中において、第１及び第２冷媒温度センサ（162,165）によって各冷却熱交換器（83,93）の除霜の終了が検出されると、この冷却熱交換器（83,93）に対応するバイパス管（119,139）の電磁弁（SV-2,SV-4）を閉じるようにしている。このため、上記実施形態によれば、既に除霜が終了している冷却熱交換器（83,93）へ冷媒が継続して送り込まれることを回避できる。その結果、既に除霜が終了している冷却熱交換器（83,93）内の冷媒から冷凍ショーケース（12,13）内の空気へ熱が付与されてしまうことで、庫内温度が上昇してしまうのを防止できる。従って、各冷凍ショーケース（12,13）内の貯蔵物を確実に冷却できると共に、その後の冷却運転において無駄に冷却能力を費やしてしまうことも防止できる。
【０１１５】
また、このようにすると、既に除霜が終了している冷却熱交換器（83,93）内における冷媒の寝込みも回避することができる。その結果、未だに除霜が終了していない冷却熱交換器（83,93）へ冷媒を充分に送ることができ、この冷却熱交換器（83,93）の除霜時間の短縮化を図ることができる。
【０１１６】
更に、上記実施形態では、各冷却熱交換器（83,93）の除霜の終了が検出されると、この冷却熱交換器（83,93）に対応する室内膨張弁（83,93）を全閉状態とするようにしている。このため、本実施形態によれば、残りの冷却熱交換器（83,93）の除霜に利用された冷媒が、除霜が終了している方の冷却熱交換器（83,93）へ送られてしまうことを確実に防止できる。その結果、除霜が終了している冷却熱交換器（83,93）の周囲温度の上昇、あるいは冷媒の寝込みを一層効果的に回避できる。
【０１１７】
更に、上記実施形態では、各冷却熱交換器（83,93）の除霜の終了が検出されると、この冷却熱交換器（83,93）に対応する低段側圧縮機（101,102,121,122）を運転させるようにしている。このため、本実施形態によれば、この冷却熱交換器（83,93）内や、この低段側圧縮機（101,102,121,122）の吸入側に残存する冷媒をポンプアウトし、未だに除霜が終了していない冷却熱交換器（83,93）側へ送ることができる。このため、残りの冷却熱交換器（83,93）の除霜に利用される冷媒の量を充分確保することができ、除霜時間を短縮化できる。また、ポンプアウトされた冷媒には、低段側圧縮機（101,102,121,122）の入力熱が付与される。従って、この熱を残りの冷却熱交換器（83,93）の除霜に利用することができ、除霜時間が更に短縮化できる。
【０１１８】
また、上記実施形態では、全ての冷却熱交換器（83,93）の除霜の終了が検出されて、デフロスト運転が終了すると、冷却熱交換器（83,93）内に残存してしまった液冷媒を高段側圧縮機（41,42,43）に吸入させる冷媒回収動作を行うようにしている。このため、本実施形態によれば、デフロスト運転が終了して冷却運転を再開する際、低段側圧縮機（101,102,121,122）で液圧縮現象が生じてしまうのを確実に回避することができる。一方、このように液冷媒を高段側圧縮機（41,42,43）側に送るようにすると、液冷媒を低段側圧縮機（101,102,121,122）側へ送る場合と比較して、液冷媒が流れる配管の長さを稼ぐことができる。このため、冷却熱交換器（83,93）から排出された液冷媒が高段側圧縮機（141,142）に吸入されるまでの間に、配管の周囲の空気の熱を利用して液冷媒を蒸発させることができる。従って、本実施形態によれば、冷媒回収動作時における高段側圧縮機（41,42,43）での液圧縮現象も回避することができる。
【０１１９】
《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。
【０１２０】
上記実施形態においては、各冷却熱交換器（83,93）の除霜の終了を検出するための除霜終了検出手段として、デフロスト運転中の各冷却熱交換器（83,93）の流出側の冷媒温度を計測する冷媒温度センサ（162,165）を用いている。しかしながら、この冷媒温度センサ（162,165）に代わって、各冷却ショーケース（12,13）内の庫内空気の温度を計測する各庫内温度センサ（164,167）を用いるようにしても良い。また、例えば冷却熱交換器（83,93）の除霜が終了すると冷却熱交換器（83,93）の通風抵抗が小さくなる特性を利用し、各庫内ファン（164,167）の回転数や送風量を検出して除霜の終了の判定を行うようにしても良い。更には、高圧圧力の変化に基づいて、各冷却熱交換器（83,93）の除霜の終了を検出するようにしても良いし、各冷却熱交交換器（83,93）の重量を計測することで、各冷却熱交換器（83,93）の除霜の終了を検出するようにしても良い。
【０１２１】
また、上記実施形態では、各冷凍回路（80,90）と、各ブースタ回路（100,120）とをそれぞれ別のユニット内に設けている。しかしながら、各冷凍回路（80,90）と、各ブースタ回路（100,120）とをそれぞれ同じユニット内に設け、各利用側回路を構成するようにしても良い。この場合には、各利用側回路において、各冷却熱交換器（83,93）の除霜の終了が除霜終了検出手段（162,165）で検出された際、この検出信号を同一ユニット内の各電磁弁（SV-2,SV-4）や各低段側圧縮機（101,102,121,122）に送り、上述のような制御動作を行うことができる。従って、これらの信号を伝送するための電気配線等の簡素化を図ることができる。
【０１２２】
また、上記実施形態では、熱源側回路（40）に対して２つの利用側回路（80,100,90,120）が並列に接続された冷凍装置であるが、熱源側回路（40）に３つ以上の利用側回路を並列に接続したものについて、本発明のデフロスト運転を適用するようにしても良い。
【０１２３】
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】
【０１２４】
以上説明したように、本発明は、高段側圧縮機、低段側圧縮機、及び複数の利用側熱交換器を備えた冷凍装置において、複数の利用側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】
【０１２５】
【図１】実施形態に係る冷凍装置の概略構成を示す配管系統図である。
【図２】実施形態に係る冷凍装置の冷却運転の冷媒の流れを示す配管系統図である。
【図３】実施形態に係る冷凍装置のデフロスト運転開始時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デフロスト運転における個別デフロスト動作の第１の例の冷媒の流れを示す配管系統図である。
【図５】実施形態に係る冷凍装置のデフロスト運転における個別デフロスト動作の第２の例の冷媒の流れを示す配管系統図である。
【図６】実施形態に係る冷凍装置のポンプアウト動作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冷媒回収動作における冷媒の流れを示す配管系統図である。
【符号の説明】
【０１２６】
10               冷凍装置
40               室外回路（熱源側回路）
41,42,43         高段側圧縮機
44               熱源側熱交換器（室外熱交換器）
80,100           第１冷凍回路，第１ブースタ回路（第１利用側回路）
90,120           第２冷凍回路，第２ブースタ回路（第２利用側回路）
82,92            室内膨張弁（膨張弁）
83,93            冷却熱交換器（利用側熱交換器）
101,102,121,122  低段側圧縮機
119,139          バイパス管
201              開閉弁制御手段
202              膨張弁制御手段
203              圧縮機制御手段
SV-2,SV-4        電磁弁（開閉弁）
【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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