(57)【要約】【課題】冷凍装置において、その運転コストが上昇するのを回避しつつ、利用側熱交換器の除霜に要する時間を短縮する。【解決手段】室外ユニットに対して冷蔵ユニット、ブースタユニット（１４）、及び冷凍ユニット（１３）を接続し、二段圧縮冷凍サイクルを行う冷蔵・冷凍システムを構成する。室外ユニットには高段側圧縮機が設置され、ブースタユニット（１４）には低段側圧縮機（７１）が設置される。また、ブースタユニット（１４）には、蓄熱器（７５）が設けられる。冷却動作中には、蓄熱器（７５）の蓄熱材が低段側圧縮機（７１）の吐出冷媒と熱交換し、蓄熱器（７５）に温熱が蓄えられる。一方、除霜動作中において、低段側圧縮機（７１）は、蓄熱器（７５）の温熱により加熱された冷媒を吸入して圧縮する。そして、低段側圧縮機（７１）の吐出冷媒を冷凍用熱交換器（６４）へ導入し、冷凍用熱交換器（６４）の除霜を行う。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高段側圧縮機（２１）と低段側圧縮機（７１）とが設けられた冷媒回路で冷媒を循環させて二段圧縮冷凍サイクルを行う冷凍装置であって、
上記冷媒回路の利用側熱交換器（６４）が蒸発器となる冷却動作と、上記低段側圧縮機（７１）から吐出された冷媒を上記利用側熱交換器（６４）へ供給して該利用側熱交換器（６４）の除霜を行う除霜動作とが可能に構成される一方、
上記冷却動作中には低段側圧縮機（７１）から吐出された冷媒の温熱を蓄え、上記除霜動作中には低段側圧縮機（７１）へ吸入される冷媒を蓄えた温熱で加熱する蓄熱手段（７５）が設けられている冷凍装置。
【請求項２】
請求項１に記載の冷凍装置において、
蓄熱手段（７５）は、蓄熱材が貯留された蓄熱槽（７６）と、上記蓄熱槽（７６）内の蓄熱材に浸漬されて冷媒回路の冷媒を蓄熱材と熱交換させるための蓄熱用熱交換器（７７）とを備えている冷凍装置。
【請求項３】
請求項２に記載の冷凍装置において、
冷却動作中には低段側圧縮機（７１）の吸入側を利用側熱交換器（６４）と連通させ且つ該低段側圧縮機（７１）の吐出側を蓄熱用熱交換器（７７）と連通させる状態となり、除霜動作中には低段側圧縮機（７１）の吸入側を蓄熱用熱交換器（７７）と連通させ且つ該低段側圧縮機（７１）の吐出側を利用側熱交換器（６４）と連通させる状態となる四方切換弁（７８）と、
冷媒回路の室外熱交換器（２２）で凝縮した冷媒を除霜動作中にだけ上記蓄熱用熱交換器（７７）へ導入するための除霜用配管（９５）とを備えている冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二段圧縮冷凍サイクルを行う冷凍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、特許文献１に開示されているように、二段圧縮冷凍サイクルを行う冷凍装置が知られている。この種の冷凍装置は、冷媒の蒸発温度が低温（例えば−２０℃程度）であって、冷凍サイクルにおける高低圧差が大きくなるような場合に用いられる。例えば、特許文献１の冷凍装置では、蒸発器となる利用側熱交換器が冷凍庫に設置され、この利用側熱交換器で庫内空気を冷却している。
【０００３】
上記冷凍装置では、冷媒の蒸発温度が０℃よりも低いため、庫内空気中の水分が霜となって利用側熱交換器に付着する。そこで、この種の冷凍装置では、利用側値校に付着した霜を融かすための除霜動作が行われる。
【０００４】
この除霜の方式としては、利用側熱交換器に設けた電気ヒータに通電して霜を融かすものや、特許文献２に開示されているようなホットガスを用いるもの（いわゆるホットガスデフロスト）もある。具体的に、特許文献２に開示された冷凍装置では、圧縮機から吐出されたガス冷媒を利用側熱交換器へ導入し、圧縮機においてガス冷媒に付与された熱で利用側熱交換器の霜を融かしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２２８２９７号公報
【特許文献２】
特開２００１−１８３０３７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した二段圧縮冷凍サイクルを行う冷凍装置では、利用側熱交換器での冷媒蒸発温度がかなり低いため、利用側熱交換器の除霜に比較的大きな熱量を要する。このため、この種の冷凍装置でホットガスデフロストを採用した場合には、圧縮機でガス冷媒に付与される熱だけで利用側熱交換器の除霜を行わねばならず、その除霜に長時間を要するという問題があった。
【０００７】
この問題に対しては、電気ヒータを用いた除霜方式を採用するという対策が考えられる。つまり、利用側熱交換器の除霜に要する熱量に対して充分な能力の電気ヒータを採用すれば、比較的短時間のうちに利用側熱交換器の除霜を完了させることが可能となる。しかしながら、この場合には、利用側熱交換器の除霜中に電気ヒータで電力が消費されることとなり、冷凍装置の運転に要する電力が嵩み、冷凍装置の運転コストが上昇するという問題がある。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、冷凍装置の運転コストが上昇するのを回避しつつ、利用側熱交換器の除霜に要する時間を短縮することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、高段側圧縮機（２１）と低段側圧縮機（７１）とが設けられた冷媒回路で冷媒を循環させて二段圧縮冷凍サイクルを行う冷凍装置を対象とする。そして、上記冷媒回路の利用側熱交換器（６４）が蒸発器となる冷却動作と、上記低段側圧縮機（７１）から吐出された冷媒を上記利用側熱交換器（６４）へ供給して該利用側熱交換器（６４）の除霜を行う除霜動作とが可能に構成される一方、上記冷却動作中には低段側圧縮機（７１）から吐出された冷媒の温熱を蓄え、上記除霜動作中には低段側圧縮機（７１）へ吸入される冷媒を蓄えた温熱で加熱する蓄熱手段（７５）が設けられるものである。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の冷凍装置において、蓄熱手段（７５）は、蓄熱材が貯留された蓄熱槽（７６）と、上記蓄熱槽（７６）内の蓄熱材に浸漬されて冷媒回路の冷媒を蓄熱材と熱交換させるための蓄熱用熱交換器（７７）とを備えるものである。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２に記載の冷凍装置において、冷却動作中には低段側圧縮機（７１）の吸入側を利用側熱交換器（６４）と連通させ且つ該低段側圧縮機（７１）の吐出側を蓄熱用熱交換器（７７）と連通させる状態となり、除霜動作中には低段側圧縮機（７１）の吸入側を蓄熱用熱交換器（７７）と連通させ且つ該低段側圧縮機（７１）の吐出側を利用側熱交換器（６４）と連通させる状態となる四方切換弁（７８）と、冷媒回路の室外熱交換器（２２）で凝縮した冷媒を除霜動作中にだけ上記蓄熱用熱交換器（７７）へ導入するための除霜用配管（９５）とを備えるものである。
【００１２】
−作用−
請求項１の発明では、冷凍装置（１０）に蓄熱手段（７５）が設けられる。この冷凍装置（１０）では、冷却動作と除霜動作とが行われる。
【００１３】
冷却動作中の冷凍装置（１０）では、冷媒回路の利用側熱交換器（６４）が蒸発器として機能する。つまり、冷却動作中の利用側熱交換器（６４）では、冷媒が庫内空気等の冷却対象物から吸熱して蒸発する。利用側熱交換器（６４）で蒸発した冷媒は、低段側圧縮機（７１）に吸入されて圧縮され、その後に高段側圧縮機（２１）に吸入されて更に圧縮される。その際、低段側圧縮機（７１）から吐出された冷媒の温熱は、蓄熱手段（７５）に蓄えられる。
【００１４】
一方、除霜動作中の冷凍装置（１０）において、蓄熱手段（７５）は、冷却動作中に蓄えた温熱を利用して、低段側圧縮機（７１）へ吸入される冷媒を加熱する。そして、低段側圧縮機（７１）から吐出された冷媒が利用側熱交換器（６４）へ導入され、この冷媒の温熱によって利用側熱交換器（６４）の霜が融かされる。つまり、除霜動作中には、蓄熱手段（７５）で冷媒に付与された熱と、低段側圧縮機（７１）で冷媒に付与された熱とを利用して、利用側熱交換器（６４）の除霜が行われる。
【００１５】
請求項２の発明では、蓄熱手段（７５）に蓄熱槽（７６）と蓄熱用熱交換器（７７）とが設けられる。蓄熱用熱交換器（７７）を流れる冷媒は、蓄熱槽（７６）に貯留された蓄熱材と熱交換する。そして、冷却動作中において、低段側圧縮機（７１）から吐出された冷媒は、蓄熱用熱交換器（７７）を通過する間に蓄熱槽（７６）の蓄熱材に対して放熱する。一方、除霜動作中において、低段側圧縮機（７１）へ吸入される冷媒は、蓄熱用熱交換器（７７）を通過する間に蓄熱槽（７６）の蓄熱材から吸熱する。
【００１６】
請求項３の発明では、四方切換弁（７８）と除霜用配管（９５）とが冷凍装置（１０）に設けられる。冷却動作中には、利用側熱交換器（６４）で蒸発した冷媒が四方切換弁（７８）を通って低段側圧縮機（７１）の吸入側へ送られると同時に、低段側圧縮機（７１）から吐出された冷媒が四方切換弁（７８）を通って蓄熱用熱交換器（７７）へ送られる。一方、除霜動作中には、除霜用配管（９５）を通じて蓄熱用熱交換器（７７）へ冷媒が送り込まれる。そして、蓄熱用熱交換器（７７）で加熱された冷媒が四方切換弁（７８）を通って低段側圧縮機（７１）の吸入側へ送られると同時に、低段側圧縮機（７１）から吐出された冷媒が四方切換弁（７８）を通って利用側熱交換器（６４）へ送られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
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。本実施形態は、本発明に係る冷凍装置により構成された冷蔵・冷凍システム（１０）であって、スーパーマーケットやコンビニエンスストア等に設置されるものである。
【００１８】
図１及び図２に示すように、上記冷蔵・冷凍システム（１０）は、室外ユニット（１１）、冷蔵ユニット（１２）、冷凍ユニット（１３）、及びブースタユニット（１４）を１つずつ備えている。そして、冷蔵ユニット（１２）及びブースタユニット（１４）は、第１液側連絡配管（１５）及び第１ガス側連絡配管（１６）を介して室外ユニット（１１）に接続されている。一方、冷凍ユニット（１３）は、第２液側連絡配管（１７）、第２ガス側連絡配管（１８）、及びガス配管（１９）を介してブースタユニット（１４）に接続されている。これによって、閉回路である冷媒回路が形成される。
【００１９】
尚、本実施形態では室外ユニット（１１）に対して冷蔵ユニット（１２）と冷凍ユニット（１３）を１台ずつ接続しているが、冷蔵ユニット（１２）や冷凍ユニット（１３）の台数は単なる例示であり、室外ユニット（１１）に対して複数台の冷蔵ユニット（１２）や冷凍ユニット（１３）を接続してもよい。
【００２０】
《室外ユニット》
図１に示すように、室外ユニット（１１）には、室外回路（２０）が収納されている。この室外回路（２０）には、高段側圧縮機（２１）と、室外熱交換器（２２）と、レシーバ（２３）と、第１液側閉鎖弁（２４）と、第１ガス側閉鎖弁（２５）とが設けられている。
【００２１】
上記高段側圧縮機（２１）は、全密閉型で高圧ドーム型のスクロール圧縮機である。つまり、高段側圧縮機（２１）では、圧縮機構とそれを駆動する電動機とが円筒状のケーシングに収納されている。尚、圧縮機構及び電動機は、図示を省略する。そして、この高段側圧縮機（２１）は、電動機の回転速度を段階的に又は連続的に変更することにより、その容量が可変に構成されている。また、高段側圧縮機（２１）は、その吸入側が第１ガス側閉鎖弁（２５）に接続されている。
【００２２】
上記室外熱交換器（２２）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、その一端が高段側圧縮機（２１）の吐出側に接続されている。この室外熱交換器（２２）は、高段側圧縮機（２１）から吐出された冷媒を室外空気と熱交換させる。室外熱交換器（２２）の他端は、逆止弁（ＣＶ−１）を介してレシーバ（２３）の上端部に接続されている。この逆止弁（ＣＶ−１）は、室外熱交換器（２２）からレシーバ（２３）へ向かう冷媒の流通のみを許容する。
【００２３】
上記レシーバ（２３）は、縦長で円筒状の密閉容器によって構成されている。このレシーバ（２３）の下端部は、第１液側閉鎖弁（２４）に接続されている。
【００２４】
更に、上記室外回路（２０）には、インジェクション管（３１）、油分離器（３４）、油戻し管（３５）、及び連通管（３７）が設けられている。
【００２５】
上記インジェクション管（３１）は、いわゆる液インジェクションを行うためのものである。このインジェクション管（３１）は、その入口端が閉鎖弁（３３）を介してレシーバ（２３）と第１液側閉鎖弁（２４）の間に接続され、その出口端が高段側圧縮機（２１）と第１ガス側閉鎖弁（２５）の間に接続されている。また、インジェクション管（３１）には、流量調節弁（３２）が設けられている。
【００２６】
上記油分離器（３４）は、高段側圧縮機（２１）の吐出冷媒から冷凍機油を分離するためのものであって、高段側圧縮機（２１）の吐出側近傍に設けられている。この油分離器（３４）には、油戻し管（３５）の一端が接続されている。この油戻し管（３５）は、その他端がインジェクション管（３１）における流量調節弁（３２）の下流側に接続されている。また、油戻し管（３５）には、油戻し電磁弁（３６）が設けられている。この油戻し電磁弁（３６）は適宜開閉され、油分離器（３４）で分離された冷凍機油が油戻し管（３５）を通って高段側圧縮機（２１）へ送り返される。
【００２７】
上記連通管（３７）は、その一端がインジェクション管（３１）における閉鎖弁（３３）と流量調節弁（３２）の間に接続され、その他端が油戻し管（３５）における油戻し電磁弁（３６）の上流側に接続されている。また、連通管（３７）には、逆止弁（ＣＶ−２）が設けられている。この逆止弁（ＣＶ−２）は、インジェクション管（３１）側から油戻し管（３５）側へ向かう冷媒の流通だけを許容する。
【００２８】
上記室外回路（２０）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、高段側圧縮機（２１）と油分離器（３４）の間の配管には、吐出温度センサ（４２）と、吐出圧力センサ（４３）と、高圧圧力スイッチ（４４）とが設けられている。また、高段側圧縮機（２１）の吸入側近傍の配管には、吸入温度センサ（４５）と吸入圧力センサ（４６）とが設けられている。更に、室外ユニット（１１）には、室外ファン（４０）と外気温センサ（４１）とが設けられている。室外熱交換器（２２）へは、この室外ファン（４０）によって室外空気が送られる。
【００２９】
《冷蔵ユニット》
図１に示すように、冷蔵ユニット（１２）には、冷蔵回路（５０）が収納されている。この冷蔵ユニット（１２）は、例えば冷蔵庫内に設置されて庫内空気を冷却する。
【００３０】
冷蔵回路（５０）には、その入口端から出口端へ向かって順に、冷蔵用電磁弁（５１）と、冷蔵用膨張弁（５２）と、冷蔵用熱交換器（５４）とが設けられている。冷蔵用膨張弁（５２）は、いわゆる温度自動膨張弁であって、その感温筒（５３）が冷蔵用熱交換器（５４）の出口側に設置されている。冷蔵用熱交換器（５４）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る。この冷蔵用熱交換器（５４）は、室外ユニット（１１）から供給された冷媒を庫内空気と熱交換させ、蒸発器として機能する。
【００３１】
また、冷蔵ユニット（１２）には、冷蔵用ファン（５５）と冷蔵用温度センサ（５６）とが設けられている。冷蔵用熱交換器（５４）へは、この冷蔵用ファン（５５）によって庫内空気が送られる。また、冷蔵用温度センサ（５６）は、冷蔵用熱交換器（５４）へ送られる庫内空気の温度を検出する。
【００３２】
《ブースタユニット》
図２に示すように、ブースタユニット（１４）には、ブースタ回路（７０）が収納されている。このブースタ回路（７０）には、低段側圧縮機（７１）、過冷却熱交換器（７２）、蓄熱器（７５）、及び四方切換弁（７８）が設けられている。また、ブースタ回路（７０）には、第２液側閉鎖弁（８１）、第２ガス側閉鎖弁（８２）、液側接続ポート（８３）、ガス側接続ポート（８４）、及び除霜用接続ポート（８５）が設けられている。
【００３３】
上記低段側圧縮機（７１）は、全密閉型で高圧ドーム型のスクロール圧縮機である。つまり、低段側圧縮機（７１）では、圧縮機構とそれを駆動する電動機とが円筒状のケーシングに収納されている。尚、圧縮機構及び電動機は、図示を省略する。そして、この低段側圧縮機（７１）は、電動機の回転速度を段階的に又は連続的に変更することにより、その容量が可変に構成されている。低段側圧縮機（７１）の吐出側は、四方切換弁（７８）の第１のポートに接続されている。一方、低段側圧縮機（７１）の吸入側は、四方切換弁（７８）の第３のポートとガス側接続ポート（８４）との両方に接続されている。
【００３４】
上記過冷却熱交換器（７２）は、いわゆるプレート式熱交換器で構成されている。この過冷却熱交換器（７２）では、積層された伝熱プレートを挟んで第１流路（７３）と第２流路（７４）とが交互に複数ずつ形成されている。そして、過冷却熱交換器（７２）は、第１流路（７３）を流れる冷媒と第２流路（７４）を流れる冷媒とを熱交換させる。
【００３５】
過冷却熱交換器（７２）の第１流路（７３）は、その一端が第２液側閉鎖弁（８１）に接続され、その他端が液側接続ポート（８３）に接続されている。一方、過冷却熱交換器（７２）の第２流路（７４）は、過冷却用配管（９０）の途中に配置されている。この過冷却用配管（９０）は、その一端が過冷却熱交換器（７２）の第１流路（７３）と第２液側閉鎖弁（８１）の間に接続され、その他端が低段側圧縮機（７１）とガス側接続ポート（８４）の間に接続されている。また、この過冷却用配管（９０）には、過冷却熱交換器（７２）の上流側に過冷却用膨張弁（９１）が設けられている。この過冷却用膨張弁（９１）は、いわゆる電子膨張弁であって開度可変のものである。
【００３６】
上記蓄熱器（７５）は、蓄熱槽（７６）と蓄熱用熱交換器（７７）とを備え、蓄熱手段を構成している。蓄熱槽（７６）には、例えばエチレングリコール水溶液等の不凍液が蓄熱材として貯留されている。蓄熱用熱交換器（７７）は、伝熱管をコイル状に巻いたものであって、蓄熱槽（７６）内の蓄熱材に浸漬されている。蓄熱用熱交換器（７７）の一端は、四方切換弁（７８）の第２のポートに接続されている。一方、蓄熱用熱交換器（７７）の他端は、逆止弁（ＣＶ−３）を介して第２ガス側閉鎖弁（８２）に接続されている。この逆止弁（ＣＶ−３）は、蓄熱用熱交換器（７７）から第２ガス側閉鎖弁（８２）へ向かう方向の冷媒の流通だけを許容する。
【００３７】
上述のように、上記四方切換弁（７８）は、その第１のポートが低段側圧縮機（７１）の吐出側に、第２のポートが蓄熱用熱交換器（７７）の一端に、第３のポートが低段側圧縮機（７１）の吸入側にそれぞれ接続されている。また、この四方切換弁（７８）は、その第４のポートが逆止弁（ＣＶ−４）を介して除霜用接続ポート（８５）に接続されている。この逆止弁（ＣＶ−４）は、四方切換弁（７８）から除霜用接続ポート（８５）へ向かう方向の冷媒の流通だけを許容する。
【００３８】
そして、四方切換弁（７８）は、第１のポートと第２のポートが互いに連通して第３のポートと第４のポートが互いに連通するＯＦＦ状態（図２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ＯＮ状態（図２に破線で示す状態）とに切り換え可能となっている。
【００３９】
また、上記ブースタ回路（７０）には、油分離器（９２）、油戻し管（９３）、連通管（９４）、及び除霜用配管（９５）が設けられている。
【００４０】
ブースタ回路（７０）の油分離器（９２）は、低段側圧縮機（７１）の吐出冷媒から冷凍機油を分離するためのものであって、低段側圧縮機（７１）の吐出側近傍に設けられている。この油分離器（９２）には、油戻し管（９３）の一端が接続されている。この油戻し管（９３）は、その他端が過冷却用配管（９０）における過冷却用膨張弁（９１）の下流側に接続されている。また、油戻し管（９３）には、キャピラリチューブ（ＣＰ）が設けられている。油分離器（９２）で分離された冷凍機油は、油戻し管（９３）を通って低段側圧縮機（７１）へ送り返される。
【００４１】
ブースタ回路（７０）の連通管（９４）は、その一端が低段側圧縮機（７１）の吸入側と四方切換弁（７８）との間に接続され、その他端が低段側圧縮機（７１）の吐出側と四方切換弁（７８）との間に接続されている。また、連通管（９４）には、逆止弁（ＣＶ−５）が設けられている。この逆止弁（ＣＶ−５）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。
【００４２】
上記除霜用配管（９５）は、その一端が過冷却用配管（９０）における過冷却用膨張弁（９１）の上流側に接続され、その他端が蓄熱用熱交換器（７７）と逆止弁（ＣＶ−３）の間に接続されている。また、除霜用配管（９５）には、除霜用電磁弁（９６）が設けられている。
【００４３】
ブースタ回路（７０）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、低段側圧縮機（７１）と油分離器（９２）の間の配管には、吐出温度センサ（１０１）と、吐出圧力センサ（１０２）と、高圧圧力スイッチ（１０３）とが設けられている。また、低段側圧縮機（７１）の吸入側近傍の配管には、吸入温度センサ（１０４）と吸入圧力センサ（１０５）とが設けられている。
【００４４】
《冷凍ユニット》
図２に示すように、冷凍ユニット（１３）には、冷凍回路（６０）が収納されている。この冷凍ユニット（１３）は、例えば冷凍庫内に設置されて庫内空気を冷却する。
【００４５】
冷凍回路（６０）には、その入口端から出口端へ向かって順に、冷凍用電磁弁（６１）と、冷凍用膨張弁（６２）と、冷凍用熱交換器（６４）とが設けられている。冷凍用膨張弁（６２）は、いわゆる温度自動膨張弁である。冷凍用膨張弁（６２）の感温筒（６３）は、冷凍用熱交換器（６４）の出口側に設置されている。冷凍用熱交換器（６４）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。この冷凍用熱交換器（６４）は、ブースタユニット（１４）から供給された冷媒を庫内空気と熱交換させ、蒸発器として機能する。
【００４６】
上記冷凍回路（６０）には、ガス導入管（６７）が設けられている。このガス導入管（６７）は、その一端が冷凍用熱交換器（６４）と冷凍用膨張弁（６２）の間に接続され、その他端がガス配管（１９）を介してブースタ回路（７０）の除霜用接続ポート（８５）に接続されている。また、ガス導入管（６７）には、逆止弁（ＣＶ−６）が設けられている。この逆止弁（ＣＶ−６）は、ガス配管（１９）から冷凍用熱交換器（６４）へ向かう方向の冷媒の流通だけを許容する。
【００４７】
更に、冷凍ユニット（１３）には、冷凍用ファン（６５）と冷凍用温度センサ（６６）とが設けられている。冷凍用熱交換器（６４）へは、この冷凍用ファン（６５）によって庫内空気が送られる。また、冷凍用温度センサ（６６）は、冷凍用熱交換器（６４）へ送られる庫内空気の温度を検出する。
【００４８】
《冷蔵・冷凍システムの全体構成》
上述のように、冷蔵ユニット（１２）及びブースタユニット（１４）は、第１液側連絡配管（１５）及び第１ガス側連絡配管（１６）を介して室外ユニット（１１）に接続されている。具体的に、第１液側連絡配管（１５）の入口端は、室外回路（２０）の第１液側閉鎖弁（２４）に接続されている。この第１液側連絡配管（１５）は、出口端側で２つに分岐され、冷蔵回路（５０）の入口端と、ブースタ回路（７０）の第２液側閉鎖弁（８１）とにそれぞれ接続されている。一方、第１ガス側連絡配管（１６）の出口端は、室外回路（２０）の第１ガス側閉鎖弁（２５）に接続されている。
この第１ガス側連絡配管（１６）は、入口端側で２つに分岐され、冷蔵回路（５０）の出口端と、ブースタ回路（７０）の第２ガス側閉鎖弁（８２）とにそれぞれ接続されている。
【００４９】
また、冷凍ユニット（１３）は、第２液側連絡配管（１７）及び第２ガス側連絡配管（１８）を介してブースタユニット（１４）に接続されている。具体的に、第２液側連絡配管（１７）は、その入口端がブースタ回路（７０）の液側接続ポート（８３）に接続され、その出口端が冷凍回路（６０）の入口端に接続されている。一方、第２ガス側連絡配管（１８）は、その入口端が冷凍回路（６０）の出口端に接続され、その出口端がブースタ回路（７０）のガス側接続ポート（８４）に接続されている。
【００５０】
第２液側連絡配管（１７）と第２ガス側連絡配管（１８）とは、それぞれの一部分が互いに近接するように配置されている。第２液側連絡配管（１７）及び第２ガス側連絡配管（１８）のうち互いに近接する部分には、第２液側連絡配管（１７）を流れる冷媒と第２ガス側連絡配管（１８）を流れる冷媒とが互いに熱交換するように、熱伝導率の高いアルミ箔（８６）が巻き付けられている。
【００５１】
更に、上述のように、冷凍ユニット（１３）とブースタユニット（１４）は、ガス配管（１９）を介して接続されている。具体的に、ガス配管（１９）は、ブースタ回路（７０）の除霜用接続ポート（８５）と冷凍回路（６０）のガス導入管（６７）とを接続している。
【００５２】
−運転動作−
冷蔵・冷凍システム（１０）の運転動作について説明する。この冷蔵・冷凍システム（１０）では、室外ユニット（１１）と冷蔵ユニット（１２）や冷凍ユニット（１３）との間で冷媒が循環し、蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。また、この冷蔵・冷凍システム（１０）では、冷却動作と除霜動作とが行われる。
【００５３】
《冷却動作》
冷蔵・冷凍システム（１０）の冷却動作について、図１及び図２を参照しながら説明する。この冷却動作時には、四方切換弁（７８）がＯＦＦ状態（図２に実線で示す状態）となる。つまり、低段側圧縮機（７１）の吸入側が冷凍用熱交換器（６４）と連通し、低段側圧縮機（７１）の吐出側が蓄熱用熱交換器（７７）と連通する。
また、冷蔵用電磁弁（５１）及び冷凍用電磁弁（６１）が開放され、除霜用電磁弁（９６）が閉鎖されると共に、過冷却用膨張弁（９１）の開度が適宜調節される。
【００５４】
この状態において、高段側圧縮機（２１）から吐出された冷媒は、室外熱交換器（２２）へ送られる。室外熱交換器（２２）では、送り込まれた冷媒が室外空気へ放熱して凝縮する。室外熱交換器（２２）で凝縮した冷媒は、レシーバ（２３）を通過し、その後に第１液側連絡配管（１５）へ流入する。そして、この冷媒は、その一部が冷蔵回路（５０）へ送られ、残りがブースタ回路（７０）へ送られる。
【００５５】
冷蔵回路（５０）へ流入した冷媒は、冷蔵用膨張弁（５２）で減圧され、その後に冷蔵用熱交換器（５４）へ導入される。冷蔵用熱交換器（５４）では、導入された冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発し、庫内空気が冷却される。それによって、冷蔵庫内の温度が例えば５℃程度に維持される。冷蔵用熱交換器（５４）で蒸発した冷媒は、冷蔵回路（５０）から第１ガス側連絡配管（１６）へ送り出される。
【００５６】
一方、ブースタ回路（７０）へ流入した冷媒は、その一部が過冷却用配管（９０）へ流入し、残りが過冷却熱交換器（７２）の第２流路（７４）へ流入する。過冷却用配管（９０）へ流入した冷媒は、過冷却用膨張弁（９１）で減圧された後に過冷却熱交換器（７２）の第１流路（７３）へ流入する。
【００５７】
過冷却熱交換器（７２）では、第１流路（７３）の冷媒と第２流路（７４）の冷媒とが熱交換する。そして、過冷却熱交換器（７２）では、第１流路（７３）の冷媒が第２流路（７４）の冷媒から吸熱して蒸発し、第２流路（７４）の冷媒が冷却されてその過冷却度が大きくなる。過冷却熱交換器（７２）の第１流路（７３）で蒸発した冷媒は、低段側圧縮機（７１）に吸入される。一方、過冷却熱交換器（７２）の第２流路（７４）で冷却された冷媒は、第２液側連絡配管（１７）を流れる間に第２ガス側連絡配管（１８）の冷媒に対して更に放熱し、その後に冷凍回路（６０）へ導入される。
【００５８】
冷凍回路（６０）へ流入した冷媒は、冷凍用膨張弁（６２）で減圧され、その後に冷凍用熱交換器（６４）へ導入される。冷凍用熱交換器（６４）では、導入された冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発し、庫内空気が冷却される。それによって、冷凍庫内の温度が例えば−２０℃程度に維持される。
【００５９】
冷凍用熱交換器（６４）で蒸発した冷媒は、第２ガス側連絡配管（１８）を通ってブースタ回路（７０）へ流入し、過冷却熱交換器（７２）の第１流路（７３）で蒸発した冷媒と共に低段側圧縮機（７１）に吸入される。低段側圧縮機（７１）に吸入された冷媒は、圧縮された後に低段側圧縮機（７１）から吐出される。
【００６０】
低段側圧縮機（７１）から吐出された冷媒は、四方切換弁（７８）を通って蓄熱器（７５）の蓄熱用熱交換器（７７）へ流入する。この冷媒は、蓄熱用熱交換器（７７）を通過する間に蓄熱槽（７６）内の蓄熱材へ放熱する。つまり、冷凍用熱交換器（６４）で吸熱した後に低段側圧縮機（７１）で圧縮された冷媒の温熱が、蓄熱器（７５）の蓄熱材に蓄えられる。
【００６１】
蓄熱用熱交換器（７７）で放熱した冷媒は、第１ガス側連絡配管（１６）へ流入し、冷蔵用熱交換器（５４）で蒸発した冷媒と合流した後に室外回路（２０）へ流入する。その後、この冷媒は、高段側圧縮機（２１）に吸入されて圧縮される。
【００６２】
《除霜動作》
冷却動作を暫く続けると、冷凍用熱交換器（６４）に霜が付着し、庫内空気と冷媒の熱交換が阻害される。そこで、冷蔵・冷凍システム（１０）では、例えば所定時間毎に除霜動作が行われる。この除霜動作について、図３を参照しながら説明する。尚、ここでは、除霜動作について、冷却動作と異なる点を説明する。
【００６３】
この除霜動作時には、四方切換弁（７８）がＯＮ状態（図３に実線で示す状態）となる。つまり、低段側圧縮機（７１）の吸入側が蓄熱器（７５）の蓄熱用熱交換器（７７）と連通し、低段側圧縮機（７１）の吐出側がガス配管（１９）と連通する。また、除霜用電磁弁（９６）が開放され、冷凍用電磁弁（６１）が閉鎖されると共に、過冷却用膨張弁（９１）が全閉される。
【００６４】
第１液側連絡配管（１５）からブースタ回路（７０）へ導入された冷媒は、除霜用配管（９５）を通って蓄熱器（７５）の蓄熱用熱交換器（７７）へ流入する。この冷媒は、蓄熱用熱交換器（７７）を流れる間に蓄熱材と熱交換し、蓄熱材から吸熱して蒸発する。蓄熱用熱交換器（７７）で蒸発した冷媒は、四方切換弁（７８）を通過し、その後に低段側圧縮機（７１）に吸入されて圧縮される。
【００６５】
蓄熱用熱交換器（７７）で蓄熱材から吸熱して低段側圧縮機（７１）で圧縮された冷媒は、ガス配管（１９）及びガス導入管（６７）を通じて冷凍用熱交換器（６４）へ導入される。冷凍用熱交換器（６４）に付着した霜は、冷凍用熱交換器（６４）へ流入した冷媒によって融かされる。そして、除霜動作を暫く続けて冷凍用熱交換器（６４）の霜が完全に融けると、冷蔵・冷凍システム（１０）は、除霜動作を停止して冷却動作を再開する。
【００６６】
尚、冷却動作中は、冷蔵用熱交換器（５４）にも霜が付着する。そこで、冷蔵・冷凍システム（１０）は、冷蔵用熱交換器（５４）の除霜も定期的に行う。冷蔵用熱交換器（５４）の除霜は、冷蔵用電磁弁（５１）を閉鎖することにより行われる。つまり、冷蔵用熱交換器（５４）への冷媒の流入を停止させ、この状態で５℃程度の庫内空気を冷蔵用ファン（５５）で冷蔵用熱交換器（５４）へ送ることにより、冷蔵用熱交換器（５４）に付着した霜を融かす。
【００６７】
−実施形態の効果−
本実施形態の冷蔵・冷凍システム（１０）では、冷却動作中には低段側圧縮機（７１）から吐出された冷媒の温熱を蓄熱器（７５）に蓄える一方、除霜動作中には蓄熱器（７５）に蓄えた温熱を冷凍用熱交換器（６４）の除霜に利用している。つまり、この冷蔵・冷凍システム（１０）では、低段側圧縮機（７１）で冷媒に付与される熱だけでなく、冷却動作中に蓄熱器（７５）に蓄えられた温熱をも利用して、冷凍用熱交換器（６４）の除霜が行われる。従って、本実施形態によれば、低段側圧縮機（７１）で冷媒に付与される熱だけを利用する場合に比べて、冷凍用熱交換器（６４）の除霜に利用できる熱量を増大させることができ、冷凍用熱交換器（６４）の除霜に要する時間を短縮できる。
【００６８】
ここで、本実施形態の蓄熱器（７５）が蓄える熱は、冷却運転中に冷凍用熱交換器（６４）で冷媒が庫内空気から吸熱したものである。一方、蓄熱器（７５）を有していない従来の冷蔵・冷凍システムでは、冷凍用熱交換器（６４）で冷媒が吸熱した熱の全てが室外熱交換器（２２）で外気へ放熱されてしまう。つまり、本実施形態では、従来であれば単に外気へ棄てられるだけであった熱が、蓄熱器（７５）に蓄えられて冷凍用熱交換器（６４）の除霜に利用される。従って、本実施形態によれば、従来は利用されずに棄てられていた熱を冷凍用熱交換器（６４）の除霜に利用することが可能となり、冷蔵・冷凍システム（１０）の運転に要する電力等を増大させることなく除霜動作に要する時間を短縮できる。つまり、本実施形態によれば、冷蔵・冷凍システム（１０）の運転コストを増大させずに、除霜動作の所要時間を短縮できる。
【００６９】
また、電気ヒータを用いて冷凍用熱交換器（６４）の除霜を行う場合、除霜動作中は冷凍用熱交換器（６４）への冷媒の供給を中断する必要があり、そのためには低段側圧縮機（７１）を停止させねばならなかった。このため、冷却動作と除霜動作を切り換える度に低段側圧縮機（７１）の発停が繰り返されることとなり、低段側圧縮機（７１）の故障を招くおそれがあった。これに対し、本実施形態では、除霜動作中も低段側圧縮機（７１）の運転が継続される。従って、本実施形態によれば、低段側圧縮機（７１）の発停回数を削減でき、その信頼性を向上させることができる。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、利用側熱交換器（６４）を除霜するための熱として、低段側圧縮機（７１）で冷媒に付与される熱だけでなく、冷却動作中に蓄熱手段（７５）が蓄えた温熱をも利用することが可能となる。従って、本発明によれば、利用側熱交換器（６４）の除霜に利用される熱量を増大させることができ、除霜動作に要する時間を短縮することができる。
【００７１】
ここで、本発明の蓄熱手段（７５）が蓄える熱は、冷却運転中に利用側熱交換器（６４）で冷媒が冷却対象物から吸熱したものである。一方、蓄熱手段（７５）を有していない従来の冷凍装置（１０）において、利用側熱交換器（６４）で冷媒が吸熱した熱は、全て外気等へ放熱されてしまう。つまり、本発明では、従来であれば単に外気等へ棄てられるだけであった熱が、蓄熱手段（７５）に蓄えられて利用側熱交換器（６４）の除霜に利用される。従って、本発明によれば、従来は利用されずに棄てられていた熱を利用側熱交換器（６４）の除霜に利用することが可能となり、冷凍装置（１０）の運転に要する電力等を増大させることなく除霜動作に要する時間を短縮できる。つまり、本発明によれば、冷凍装置（１０）の運転コストを増大させずに、除霜動作の所要時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態における室外回路及び冷蔵回路の構成を示す配管系統図である。
【図２】実施形態におけるブースタ回路及び冷凍回路の構成、及び冷却動作時の冷媒の流れを示す配管系統図である。
【図３】実施形態におけるブースタ回路及び冷凍回路の構成、及び除霜動作時の冷媒の流れを示す配管系統図である。
【符号の説明】
（２１）  高段側圧縮機
（２２）  室外熱交換器
（６４）  冷凍用熱交換器（利用側熱交換器）
（７１）  低段側圧縮機
（７５）  蓄熱器（蓄熱手段）
（７６）  蓄熱槽
（７７）  蓄熱用熱交換器
（７８）  四方切換弁
（９５）  除霜用配管
【図１】
2004218992.tif 000003
【図２】
2004218992.tif 000004
【図３】
2004218992.tif 000005