(57)【要約】【課題】簡素な構成により、空気の冷却と氷の生成とを同時に行うことができ、且つ生成した氷の冷熱を容易に空気の冷却に利用できる冷凍装置を提供する。【解決手段】冷媒回路（11）には、前記利用側熱交換器（62,72,82）の冷媒が蒸発して空気を冷却すると同時に前記氷蓄熱熱交換器（106）の冷媒が蒸発して氷を生成する氷蓄熱冷却動作と、冷媒が氷蓄熱熱交換器（106）の周囲の氷に放熱し、放熱後の冷媒が利用側熱交換器（62,72,82）で蒸発する氷利用冷却動作とを行うように冷媒の流路を切り換える流路切換機構（94,107,111）と、前記氷蓄熱冷却動作時に、前記氷蓄熱熱交換器（106）の冷媒の蒸発温度を前記利用側熱交換器（62,72,82）の冷媒の蒸発温度よりも低くする蒸発温度調整機構（104,105）とが設けられる。【選択図】図２
2013092342.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機（22,23,24）、熱源側熱交換器（25）、膨張機構（31,63,73,83）、及び蒸発する冷媒によって空気を冷却する少なくとも１つの利用側熱交換器（62,72,82）とが接続されて冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）を備えた冷凍装置であって、
前記冷媒回路（11）には、
前記利用側熱交換器（62,72,82）と並列に接続され、蒸発する冷媒によって水を冷却して氷を生成する氷蓄熱熱交換器（106）と、
前記利用側熱交換器（62,72,82）の冷媒が蒸発して空気を冷却すると同時に前記氷蓄熱熱交換器（106）の冷媒が蒸発して氷を生成する氷蓄熱冷却動作と、冷媒が氷蓄熱熱交換器（106）の周囲の氷に放熱し、放熱後の冷媒が利用側熱交換器（62,72,82）で蒸発する氷利用冷却動作とを行うように冷媒の流路を切り換える流路切換機構（94,107,111）と、
前記氷蓄熱冷却動作時に、前記氷蓄熱熱交換器（106）の冷媒の蒸発温度を前記利用側熱交換器（62,72,82）の冷媒の蒸発温度よりも低くする蒸発温度調整機構（104,105）とが設けられ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、
前記蒸発温度調整機構（104,105）は、前記氷蓄熱冷却動作時に氷蓄熱熱交換器（106）の流入前の冷媒を減圧する補助減圧機構（105）と、該氷蓄熱冷却動作動作時に氷蓄熱熱交換器（106）の流出後の冷媒を圧縮する補助圧縮機（104）と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、
前記利用側熱交換器（62,72,82）は、庫内の空気を冷却する庫内冷却用熱交換器（72,82）で構成されることを特徴とする冷凍装置。
【請求項４】
請求項２において、
前記利用側熱交換器（62,72,82）は、蒸発する冷媒によって室内の空気を冷却する動作と、凝縮する冷媒によって室内の空気を加熱する動作とを切り換えて行う空調用熱交換器（62）で構成されることを特徴とする冷凍装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記流路切換機構（94,107,111）は、空調用熱交換器（62）で凝縮した冷媒を前記氷蓄熱熱交換器（106）で放熱させ、放熱後の冷媒を熱源側熱交換器（25）で蒸発させる暖房動作と、該熱源側熱交換器（25）で凝縮した後の冷媒を前記氷蓄熱熱交換器（106）の周囲の温水から吸熱させる除霜動作とが行われるように冷媒の流路を切り換えることを特徴とする冷凍装置。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれか１つにおいて、
前記冷媒回路（11）には、前記氷蓄熱冷却動作時に異なる蒸発温度に設定される複数の前記利用側熱交換器（62,72,82）が互いに並列に接続され、
前記補助圧縮機（104）の吐出側は、前記氷蓄熱冷却動作中に最も冷媒の蒸発温度の低い利用側熱交換器（72,82）の流出側に接続していることを特徴とする冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクルを行う冷凍装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、冷媒回路で冷凍サイクルを行う冷凍装置が知られており、冷蔵庫や冷凍庫内の空気の冷却や室内の空調等に広く適用されている。
【０００３】
特許文献１には、この種の冷凍装置が開示されている。この冷凍装置は、二段圧縮式の冷凍サイクルが行われる冷媒回路と、該冷媒回路の高段側の蒸発器と接続する空調回路と、該冷媒回路の低段側の蒸発器と接続する冷却回路とを有する。高段側の蒸発器では、冷媒が蒸発して空調回路の熱媒体が冷却される。冷却された熱媒体は、空調負荷側へ送られて、室内の冷房に利用される。低段側の蒸発器では、冷媒が蒸発して冷却回路の熱媒体が冷却される。冷却された熱媒体は、氷蓄熱熱交換器に送られ、周囲の氷の生成に利用される。この冷凍装置では、比較的負荷の高い条件下において、この氷の冷熱を冷蔵庫内の空気の冷却に利用することで、消費電力の平準化、省エネ化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２３５９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の冷凍装置では、冷媒回路とは別に熱媒体が循環する二次側の回路を設ける必要があり、装置構造の複雑化を招いてしまう。また、特許文献１の冷凍装置では、氷蓄熱熱交換器で生成した氷の冷熱を直接的に空調負荷側へ供給することもできない。
【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、簡素な構成により、空気の冷却と氷の生成とを同時に行うことができ、且つ生成した氷の冷熱を容易に空気の冷却に利用できる冷凍装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、１つの冷媒回路（11）において、利用側熱交換器（62,72,82）と氷蓄熱熱交換器（106）とで冷媒を異温度蒸発させる動作と、氷蓄熱熱交換器（106）で過冷却した冷媒を利用側熱交換器（62,72,82）で蒸発させて空気を冷却する動作とを行うものである。
【０００８】
具体的に、第１の発明は、圧縮機（22,23,24）、熱源側熱交換器（25）、膨張機構（31,63,73,83）、及び蒸発する冷媒によって空気を冷却する少なくとも１つの利用側熱交換器（62,72,82）とが接続されて冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）を備えた冷凍装置を対象とし、前記冷媒回路（11）には、前記利用側熱交換器（62,72,82）と並列に接続され、蒸発する冷媒によって水を冷却して氷を生成する氷蓄熱熱交換器（106）と、前記利用側熱交換器（62,72,82）の冷媒が蒸発して空気を冷却すると同時に前記氷蓄熱熱交換器（106）の冷媒が蒸発して氷を生成する氷蓄熱冷却動作と、冷媒が氷蓄熱熱交換器（106）の周囲の氷に放熱し、放熱後の冷媒が利用側熱交換器（62,72,82）で蒸発する氷利用冷却動作とを行うように冷媒の流路を切り換える流路切換機構（94,107,111）と、前記氷蓄熱冷却動作時に、前記氷蓄熱熱交換器（106）の冷媒の蒸発温度を前記利用側熱交換器（62,72,82）の冷媒の蒸発温度よりも低くする蒸発温度調整機構（104,105）とが設けられていることを特徴とする。
【０００９】
第１の発明では、氷蓄熱冷却動作と氷利用冷却動作とが切り換えて行われる。
【００１０】
氷蓄熱冷却動作では、圧縮機（22,23,24）で圧縮された冷媒が、熱源側熱交換器（25）で凝縮する。凝縮後の冷媒は、減圧された後に、利用側熱交換器（62,72,82）と氷蓄熱熱交換器（106）とへ送られる。利用側熱交換器（62,72,82）では、冷媒が空気から吸熱して蒸発する。その結果、空気が冷却される。氷蓄熱熱交換器（106）では、冷媒が水から吸熱して蒸発する。本発明では、蒸発温度調整機構（104,105）によって、氷蓄熱熱交換器（106）の冷媒の蒸発温度が利用側熱交換器（62,72,82）の冷媒の蒸発温度よりも低く調整される。これにより、氷蓄熱熱交換器（106）では、周囲の水が０度未満まで冷却されて氷が生成される。利用側熱交換器（62,72,82）及び氷蓄熱熱交換器（106）でそれぞれ蒸発した冷媒は、圧縮機（22,23,24）に吸入されて圧縮される。
【００１１】
氷利用冷却動作では、圧縮機（22,24）で圧縮された冷媒が、熱源側熱交換器（25）で凝縮する。凝縮後の冷媒は、氷蓄熱熱交換器（106）を通過し、周囲の氷に放熱する。その結果、氷蓄熱熱交換器（106）では、冷媒が冷却される。氷蓄熱熱交換器（106）で冷却された冷媒は、利用側熱交換器（62,72,82）へ送られて空気の冷却に利用される。この冷媒は、氷蓄熱熱交換器（106）で冷却されて過冷却度が大きくなっている。従って、利用側熱交換器（62,72,82）における空気の冷却能力が増大する。利用側熱交換器（62,72,82）で蒸発した冷媒は、圧縮機（22,24）に吸入されて圧縮される。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、前記蒸発温度調整機構（104,105）は、前記氷蓄熱冷却動作時に氷蓄熱熱交換器（106）の流入前の冷媒を減圧する補助減圧機構（105）と、該氷蓄熱冷却動作時に氷蓄熱熱交換器（106）の流出後の冷媒を圧縮する補助圧縮機（104）とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
第２の発明では、蒸発温度調整機構（104,105）として、補助減圧機構（105）と補助圧縮機（104）とが設けられる。氷蓄熱冷却動作では、熱源側熱交換器（25）で凝縮した冷媒が補助減圧機構（105）を通過する。補助減圧機構（105）は、氷蓄熱熱交換器（106）の冷媒の蒸発温度が、利用側熱交換器（62,72,82）の冷媒の蒸発温度よりも低くなるように、この冷媒を減圧する。補助減圧機構（105）で減圧された冷媒は、氷蓄熱熱交換器（106）で蒸発する。その結果、氷蓄熱熱交換器（106）の周囲で氷が生成される。氷蓄熱熱交換器（106）で蒸発した冷媒は、補助圧縮機（104）で圧縮され、その後、更に圧縮機（22,23,24）で圧縮される。
【００１４】
第３の発明は、第２の発明において、前記利用側熱交換器（62,72,82）は、庫内の空気を冷却する庫内冷却用熱交換器（72,82）で構成されることを特徴とする。
【００１５】
第３の発明では、利用側熱交換器（62,72,82）が庫内冷却用熱交換器（72,82）で構成される。氷蓄熱冷却動作では、庫内冷却用熱交換器（72,82）によって、庫内の空気が冷却され、且つ氷蓄熱熱交換器（106）で氷が生成される。氷利用冷却動作では、氷蓄熱熱交換器（106）で冷却された冷媒が庫内冷却用熱交換器（72,82）で蒸発して庫内の空気が冷却される。
【００１６】
第４の発明は、第２の発明において、前記利用側熱交換器（62,72,82）は、蒸発する冷媒によって室内の空気を冷却する動作と、凝縮する冷媒によって室内の空気を加熱する動作とを切り換えて行う空調用熱交換器（62）で構成されることを特徴とする。
【００１７】
第４の発明では、利用側熱交換器（62,72,82）が空調用熱交換器（62）で構成される。氷蓄熱冷却動作では、空調用熱交換器（62）で室内の冷房が行われ、且つ氷蓄熱熱交換器（106）で氷が生成される。氷利用冷却動作では、氷蓄熱熱交換器（106）で冷却された冷媒が空調用熱交換器（62）で蒸発して室内の冷房が行われる。
【００１８】
第５の発明は、第４の発明において、前記流路切換機構（94,107,111）は、空調用熱交換器（62）で凝縮した冷媒を前記氷蓄熱熱交換器（106）で放熱させ、放熱後の冷媒を熱源側熱交換器（25）で蒸発させる暖房動作と、該熱源側熱交換器（25）で凝縮した後の冷媒を前記氷蓄熱熱交換器（106）の周囲の温水から吸熱させる除霜動作とが行われるように冷媒の流路を切り換えることを特徴とする。
【００１９】
第５の発明では、暖房動作と除霜動作とが切り換えて行われる。
【００２０】
暖房動作では、圧縮機（22,23,24）で圧縮された冷媒が、空調用熱交換器（62）で室内の空気へ放熱して凝縮する。その結果、室内の空気が加熱されて暖房が行われる。空調用熱交換器（62）で凝縮した冷媒は、氷蓄熱熱交換器（106）で放熱する。その結果、氷蓄熱熱交換器（106）の周囲の水が加熱されて温水が生成される。氷蓄熱熱交換器（106）で放熱した冷媒は、熱源側熱交換器（25）で蒸発した後、圧縮機（22,23,24）に吸入されて圧縮される。
【００２１】
除霜動作では、熱源側熱交換器（25）の表面に生成した霜を融かす動作が行われる。具体的に、除霜動作では、圧縮機（22,24）で圧縮された冷媒が、熱源側熱交換器（25）を流れる。熱源側熱交換器（25）では、冷媒が熱源側熱交換器（25）の表面の霜へ放熱して凝縮する。その結果、熱源側熱交換器（25）の表面で除霜が行われる。熱源側熱交換器）で凝縮した冷媒は、氷蓄熱熱交換器（106）を通過する。この際、氷蓄熱熱交換器（106）の周囲では、上述した暖房運転に伴い温水が生成されている。このため、除霜動作時の氷蓄熱熱交換器（106）では、冷媒が周囲の温水から吸熱する。この冷媒は、圧縮機（22,24）に吸入されて熱源側熱交換器（25）へ送られ、熱源側熱交換器（25）の表面の除霜に利用される。以上のように、除霜動作では、氷蓄熱熱交換器（106）の周囲の温水の熱が、熱源側熱交換器（25）の表面の除霜に利用される。
【００２２】
第６の発明は、第２乃至第５のいずれか１つにおいて、前記冷媒回路（11）には、前記氷蓄熱冷却動作時に異なる蒸発温度に設定される複数の前記利用側熱交換器（62,72,82）が互いに並列に接続され、前記補助圧縮機（104）の吐出側は、前記氷蓄熱冷却動作中に最も冷媒の蒸発温度の低い利用側熱交換器（72,82）の流出側に接続していることを特徴とする。
【００２３】
第６の発明では、互いに蒸発温度の異なる複数の利用側熱交換器（62,72,82）が、冷媒回路（11）に接続される。補助圧縮機（104）の吐出側は、これらの利用側熱交換器（62,72,82）のうち最も冷媒の蒸発温度が低い利用側熱交換器（72,82）の流出側と接続する。これにより、氷蓄熱冷却動作時には、補助圧縮機（104）の前後の差圧が比較的小さくなる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、１つの冷媒回路（11）において、利用側熱交換器（62,72,82）と氷蓄熱熱交換器（106）とで冷媒を異温度で蒸発させる氷蓄熱冷却動作と、氷蓄熱熱交換器（106）の周囲の氷で冷却した冷媒を利用側熱交換器（62,72,82）で蒸発させる動作とを切り換えて行うようにしている。これにより、空気を冷却すると同時に氷を生成する動作と、氷の冷熱を利用して空気を冷却する動作とを、比較的簡素な構成により実現できる。その結果、冷凍装置の小型化、低コスト化を図ることができる。また、このように１つの冷媒回路で氷の冷熱を直接的に利用することで、例えば二元式の回路で間接的に冷熱を利用するものより、伝熱に伴う熱ロスを低減できる。その結果、省エネ性に優れた冷凍装置を提供できる。
【００２５】
第２の発明によれば、補助減圧機構（105）と補助圧縮機（104）を用いることで、氷蓄熱冷却動作時における氷蓄熱熱交換器（106）の冷媒の蒸発温度を、確実に低くすることができる。
【００２６】
第３の発明では、氷蓄熱冷却動作において、庫内の空気の冷却を継続したまま氷を生成できる。また、氷利用冷却動作時において、電力消費を抑えつつ、庫内冷却用熱交換器（72,82）の冷却能力を確実に増大できる。
【００２７】
第４の発明では、氷蓄熱冷却動作において、室内の空気の冷房を継続したまま氷を生成できる。また、夏季の昼間等において氷利用冷却動作を実行することで、電力消費を抑えつつ、空調用熱交換器（62）による冷房能力を確実に増大できる。
【００２８】
第５の発明では、暖房時に氷蓄熱熱交換器（106）の周囲で生成した温水の熱を、熱源側熱交換器（25）の表面の除霜に利用でき、除霜能力の向上、除霜時間の短縮化を図ることができる。
【００２９】
第６の発明では、補助圧縮機（104）の前後の差圧を小さくすることで、補助圧縮機（104）の小型化、低容量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、実施形態１に係る冷凍装置の概略の配管系統図である。
【図２】図２は、実施形態１に係る冷凍装置の概略の配管系統図であり、室内の冷房と冷蔵庫内の冷却と氷の生成とを同時に行う運転（氷蓄熱冷却動作）を表したものである。凝縮器となる熱交換器にはハッチングを付し、蒸発器となる熱交換器にはドットを付している（図２以降の図も同様）。
【図３】図３は、図２に示す動作中の概略のＰ−Ｈ線図である。
【図４】図４は、実施形態１に係る冷凍装置の概略の配管系統図であり、室内の冷房と冷蔵庫内の冷却と氷の冷熱の利用とを同時に行う運転（氷利用冷却動作）を表したものである。
【図５】図５は、実施形態１に係る冷凍装置の概略の配管系統図であり、室内の暖房と冷蔵庫内の冷却とを同時に行う運転を表したものである。
【図６】図６は、実施形態２に係る冷凍装置の概略の配管系統図である。
【図７】図７は、実施形態２に係る冷凍装置の概略の配管系統図であり、室内の冷房と冷蔵庫内の冷却と氷の生成とを同時に行う運転（氷蓄熱冷却動作）を表したものである。
【図８】図８は、実施形態２に係る冷凍装置の概略の配管系統図であり、室内の冷房と冷蔵庫内の冷却と氷の冷熱の利用とを同時に行う運転（氷利用冷却動作）を表したものである。
【図９】図９は、実施形態２に係る冷凍装置の概略の配管系統図であり、室内の暖房と冷蔵庫内の冷却と温水の生成とを同時に行う運転を表したものである。
【図１０】図１０は、実施形態２に係る冷凍装置の概略の配管系統図であり、室外熱交換器の表面の霜を融かすデフロスト運転を表したものである。
【図１１】図１１は、変形例１に係る冷凍装置の概略の配管系統図であり、室内の冷房と冷蔵庫内の冷却と冷凍庫内の冷却と氷の生成とを同時に行う動作（氷蓄熱冷却動作）を表したものである。
【図１２】図１２は、変形例２に係る冷凍装置の概略の配管系統図であり、冷蔵庫内の冷却と冷凍庫内の冷却と氷の生成とを同時に行う動作（氷蓄熱冷却動作）を表したものである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、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。
【００３２】
《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１は、室内を空調し且つ冷蔵庫内の空気を冷却する冷凍装置（10）である。冷凍装置（10）は、例えば２４時間営業のコンビニエンスストアに適用される。
【００３３】
冷凍装置（10）は、室外ユニット（20）と、１つの空調ユニット（60）と、２つの冷蔵ユニット（70,80）と、１つの蓄熱ユニット（90）とを備えている。冷凍装置（10）では、各ユニット（20,60,70,80,90）が冷媒配管で接続されることで、１つの閉回路をなす冷媒回路（11）が構成される。冷媒回路（11）には、冷媒が充填される。冷媒回路（11）では、冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる。
【００３４】
〈室外ユニット〉
室外ユニット（20）は、室外に配置されて熱源側ユニットを構成する。室外ユニット（20）は、熱源側回路を構成する室外回路（21）を有している。室外回路（21）には、３台の圧縮機（22,23,24）と、室外熱交換器（25）と、レシーバ（26）と、内部熱交換器（27）と、３つの四方切換弁（28,29,30）とが接続されている。
【００３５】
３台の圧縮機（22,23,24）は、第１圧縮機（22）と、第２圧縮機（23）と、第３圧縮機（24）とで構成される。各圧縮機（22,23,24）は、ロータリー式、スイング式、スクロール式等の回転式圧縮機で構成される。第１圧縮機（22）は、インバータ装置によって運転周波数が変更される、可変容量式の圧縮機である。第２圧縮機（23）及び第３圧縮機（24）は、固定容量式の圧縮機である。通常運転において、第１圧縮機（22）及び第２圧縮機（23）は冷蔵庫内の空気の冷却に寄与する冷設側の圧縮機を構成し、第３圧縮機（24）は、室内の空調に寄与する空調側の圧縮機を構成する。各圧縮機（22,23,24）には、それぞれ吐出管（22a,23a,24a）と吸入管（22b,23b,24b）とが接続される。
【００３６】
室外熱交換器（25）は、室外に設置されて熱源側熱交換器を構成する。室外熱交換器（25）は、例えばフィンアンドチューブ式の熱交換器で構成される。室外熱交換器（25）の近傍には、室外ファン（25a）が設置される。室外熱交換器（25）では、室外ファン（25a）が搬送する室外空気と冷媒とが熱交換する。
【００３７】
レシーバ（26）は、冷媒回路（11）で余剰する冷媒を貯留する容器である。レシーバ（26）内では、上部にガス冷媒が溜まる気相部が形成され、下部に液冷媒が溜まる液相部が形成される。
【００３８】
内部熱交換器（27）は、いわゆるエコノマイザ熱交換器を構成する。内部熱交換器（27）は、第１流路（27a）と第２流路（27b）とを有し、両者の流路（27a,27b）を流れる冷媒を互いに熱交換させる。第１流路（27a）は、液冷媒を冷却するための過冷却流路を構成し、第２流路は、減圧後の液冷媒を蒸発させる蒸発流路を構成する。
【００３９】
３つの四方切換弁（28,29,30）は、第１四方切換弁（28）と、第２四方切換弁（29）と、第３四方切換弁（30）とで構成される。各四方切換弁（28,29,30）は、それぞれ第１から第４までのポートを有し、第１ポートと第２ポートとが連通し且つ第３ポートと第４ポートとが連通する第１状態（図１の実線で示す状態）と、第１ポートと第４ポートとが連通し且つ第２ポートと第３ポートとが連通する第２状態（図１の破線で示す状態）とに切換可能に構成される。
【００４０】
第１四方切換弁（28）の第１ポートは、主吐出管（40）の流出端と接続している。主吐出管（40）の流入端は、３台の圧縮機（22,23,24）の各吐出管（22a,23a,23b）の流出端と接続している。第１四方切換弁（28）の第２ポートは、冷媒配管を介して室外熱交換器（25）のガス側端部と接続している。第１四方切換弁（28）の第３ポートは、第２四方切換弁（29）の第４ポートと接続している。第１四方切換弁（28）の第４ポートは、第１ガス連絡配管（12）を介して空調熱交換器（62）のガス側端部と接続している。
【００４１】
第２四方切換弁（29）の第１ポート及び第２ポートは、実質的に冷媒の流通が禁止されている。第２四方切換弁（29）の第３ポートは、冷媒配管を介して第３圧縮機（24）の吸入管（24b）と接続している。
【００４２】
第３四方切換弁（30）の第１ポートは、実質的に冷媒の流通が禁止されている。第３四方切換弁（30）の第２ポートは、冷媒配管を介して第３圧縮機（24）の吸入管（24b）と接続している。第３四方切換弁（30）の３ポートは、第２圧縮機（23）の吸入管（23b）と接続している。第３四方切換弁（30）の第４ポートは、第２ガス連絡配管（13）を介して冷蔵熱交換器（72,82）のガス側端部と接続している。
【００４３】
室外回路（21）には、第１から第５までの液管（41,42,43,44,45）が接続されている。第１液管（41）の一端は、室外熱交換器（25）の液側端部に接続する。第１液管（41）の他端は、レシーバ（26）の気相部に接続する。第１液管（41）には、開閉弁をなす第１電磁弁（SV1）が接続される。第２液管（42）の一端は、レシーバ（26）の液相部に接続する。第２液管（42）の他端は、内部熱交換器（27）の第１流路（27a）の流入端に接続する。第３液管（43）の一端は、第２液管（42）の途中に接続する。第３液管（43）の他端は、第１液連絡配管（14）を介して、空調熱交換器（62）の液側端部に接続する。第４液管（44）の一端は、内部熱交換器（27）の第１流路（27a）の流出端に接続する。第４液管（44）の他端は、第２液連絡配管（15）及び蓄熱ユニット（90）を介して冷蔵熱交換器（72,82）の液側端部と接続する。第５液管（45）の一端は、第４液管（44）の途中に接続する。第５液管（45）の他端は、第１液管（41）の途中に接続する。第５液管（45）には、電子膨張弁からなる室外膨張弁（31）が接続される。室外膨張弁（31）は、冷媒を減圧する減圧機構を構成する。
【００４４】
室外回路（21）には、第１から第３までの分岐管（46,47,48）が接続されている。第１分岐管（46）は、その始端が第３液管（43）から分岐し、その終端が第１液管（41）と接続している。第２分岐管（47）は、その始端が第１液管（41）における第１電磁弁（SV1）の下流側から分岐し、その終端が該第１液管（41）における第１電磁弁（SV1）の上流側と接続している。第３分岐管（48）は、その始端が第５液管（45）における室外膨張弁（31）の上流側から分岐し、その終端が第１液管（41）における第１電磁弁（SV1）の下流側と接続している。
【００４５】
室外回路（21）には、インジェクション管（50）とガス抜き管（56）とが接続されている。インジェクション管（50）は、１本の流入路（51）と、１本の中継路（52）と、該中継路（52）から分岐する３本の分岐路（53,54,55）とを有する。流入路（51）は、その始端が第４液管（44）から分岐し、その終端が内部熱交換器（27）の第２流路（27b）の流入端と接続している。流入路（51）には、電子膨張弁からなるインジェクション弁（32）が接続される。中継路（52）は、その始端が内部熱交換器（27）の第２流路（27b）の流出端と接続している。３つの分岐路（53,54,55）の流出端は、対応する圧縮機（22,23,24）の圧縮途中（吸入圧と吐出圧との間の中間圧状態の圧縮室）に連通している。各分岐路（53,54,55）には、それぞれ流量調節弁（33,34,35）が接続される。ガス抜き管（56）は、その始端がレシーバ（26）の気相部に接続し、その終端がインジェクション管（50）の中継路（52）に接続している。ガス抜き管（56）には、開閉弁をなす第２電磁弁（SV2）が接続される。
【００４６】
室外回路（21）には、第１から第１１までの逆止弁（CV1〜CV11）が接続される。各逆止弁（CV）は、図１の矢印で示す方向の冷媒の流れを許容し、その逆の流れを禁止する。逆止弁（CV1）は第１圧縮機（22）の吐出管（22a）に接続され、逆止弁（CV2）は第２圧縮機（23）の吐出管（23a）に接続され、逆止弁（CV3）は第３圧縮機（24）の吐出管（24a）に接続される。逆止弁（CV4）は第１圧縮機（22）の吸入管（22b）と第３四方切換弁（30）の第４ポートの間に接続され、逆止弁（CV5）は第３圧縮機（24）の吸入管（24b）と第３四方切換弁（30）の第２ポートの間に接続される。逆止弁（CV6）は、第１液管（41）における第１電磁弁（SV1）の下流側に接続され、逆止弁（CV7）は、第５液管（45）における室外膨張弁（31）の上流側に接続される。逆止弁（CV8）は第１分岐管（46）に接続され、逆止弁（CV9）は第２分岐管（47）に接続され、逆止弁（CV10）は第３分岐管（48）に接続される。逆止弁（CV11）は、第３液管（43）に接続される。
【００４７】
〈空調ユニット〉
空調ユニット（60）は、室内に設置されて利用側ユニットを構成する。空調ユニット（60）は、室内の空気を冷却する冷房動作と、室内の空気を加熱する暖房動作とを切り換えて行う。空調ユニット（60）は、利用側回路を構成する空調回路（61）を有している。
【００４８】
空調回路（61）には、ガス側端部から液側端部に向かって順に、空調熱交換器（62）と空調側膨張弁（63）とが接続される。空調熱交換器（62）は、室内に設置されて利用側熱交換器（空調用熱交換器）を構成する。空調熱交換器（62）は、例えばフィンアンドチューブ式の熱交換器で構成される。空調熱交換器（62）の近傍には、室内ファン（62a）が設置される。空調熱交換器（62）では、室内ファン（62a）が搬送する室内空気と冷媒とが熱交換する。空調側膨張弁（63）は、開度が調整自在な電子膨張弁で構成される。空調側膨張弁（63）は、冷媒を減圧する減圧機構を構成する。
【００４９】
〈冷蔵ユニット〉
第１冷蔵ユニット（70）と第２冷蔵ユニット（80）とは、それぞれ異なる冷蔵庫（例えば冷蔵ショーケース）の内部に設置されて、利用側ユニットを構成する。各冷蔵ユニット（70,80）は、庫内の空気を所定温度（例えば５度）まで冷却する。各冷蔵ユニット（70,80）は、利用側回路を構成する冷蔵回路（71,81）をそれぞれ有している。
【００５０】
各冷蔵回路（71,81）は、ガス側端部から液側端部に向かって順に、冷蔵熱交換器（72,82）と冷蔵側膨張弁（73,83）と冷蔵側電磁弁（74,84）とが接続される。冷蔵熱交換器（72,82）は、庫内に設置されて利用側熱交換器（庫内冷却用熱交換器）を構成する。冷蔵熱交換器（72,82）は、例えばフィンアンドチューブ式の熱交換器で構成される。各冷蔵熱交換器（72,82）の近傍には、庫内ファン（72a,82a）がそれぞれ設置される。冷蔵熱交換器（72,82）では、庫内ファン（72a,82a）が搬送する庫内空気と冷媒とが熱交換する。冷蔵側膨張弁（73,83）は、冷蔵熱交換器（72,82）の出口冷媒の温度に応じて開度が調節される、感温式の膨張弁である。冷蔵側膨張弁（73,83）は、冷媒を減圧する減圧機構を構成する。冷蔵側電磁弁（74,84）は、開閉弁を構成する。
【００５１】
〈蓄熱ユニット〉
蓄熱ユニット（90）は、ブースタユニット（90a）と蓄熱ユニット本体（90b）とが連結されて構成される。蓄熱ユニット（90）には、液連絡回路（91）と蓄熱補助回路（100）とが設けられる。
【００５２】
液連絡回路（91）は、その一端が第２液連絡配管（15）に接続し、その他端が各冷蔵熱交換器（72,82）の液側端部に接続している。液連絡回路（91）は、ブースタユニット（90a）に収容されるブースタ側液回路（92）と、蓄熱ユニット本体（90b）側に収容される蓄熱側液回路（93）とを有する。蓄熱側液回路（93）には、電磁弁からなる第１開閉弁（94）が接続される。
【００５３】
蓄熱補助回路（100）は、主補助回路（101）と過冷却導入路（110）とを有している。主補助回路（101）は、その一端（液側端部）が蓄熱側液回路（93）に接続し、その他端（ガス側端部）が第２ガス連絡配管（13）に接続している。主補助回路（101）は、ブースタユニット（90a）に収容されるブースタ側補助回路（102）と、蓄熱ユニット本体（90b）に収容される蓄熱側補助回路（103）とを有している。ブースタ側補助回路（102）には、補助圧縮機（104）が接続される。補助圧縮機（104）は、インバータ装置によって運転周波数が変更される可変容量式の圧縮機である。補助圧縮機（104）の吐出管（104a）には、逆止弁（CV12）が接続される。
【００５４】
蓄熱側補助回路（103）には、液側端部からガス側端部に向かって順に、補助減圧弁（105）、氷蓄熱熱交換器（106）、電磁弁からなる第２開閉弁（107）が接続される。補助減圧弁（105）は、補助減圧機構であり、開度が調整自在な電子膨張弁で構成される。氷蓄熱熱交換器（106）は、水が貯留されるタンク（106a）の内部に設置される。氷蓄熱熱交換器（106）は、その内部を流れる冷媒と、その周囲の水とを熱交換させる。具体的に、氷蓄熱熱交換器（106）は、その周囲の水を０度未満まで冷却することで、タンク（106a）内で氷を生成する。氷蓄熱熱交換器（106）の前後には、補助減圧弁（105）側に第１冷媒温度センサ（108）が設けられ、第２開閉弁（107）側に２冷媒温度センサ（109）が設けられる。
【００５５】
過冷却導入路（110）は、蓄熱側液回路（93）と蓄熱側補助回路（103）とを接続している。具体的に、過冷却導入路（110）の一端は、蓄熱側液回路（93）における第２液連絡配管（15）寄りの端部と、第１開閉弁（94）との間に接続している。過冷却導入路（110）の他端は、氷蓄熱熱交換器（106）と第２開閉弁（107）との間に接続している。過冷却導入路（110）には、電磁弁からなる第３開閉弁（111）が設けられている。
【００５６】
本実施形態において、第１開閉弁（94）、第２開閉弁（107）、及び第３開閉弁（111）は、詳細は後述する氷蓄熱冷却動作と氷利用冷却動作とを切り換えるための流路切換機構を構成する。また、補助減圧弁（105）及び補助圧縮機（104）は、氷蓄熱冷却動作において、氷蓄熱熱交換器（106）の冷媒の蒸発温度を他の利用側熱交換器（即ち、空調熱交換器（62）、第１冷蔵熱交換器（72）、及び第２冷蔵熱交換器（82））の冷媒の蒸発温度よりも低くする蒸発温度調整機構を構成する。
【００５７】
〈その他の構成〉
冷凍装置（10）の冷媒回路（11）には、液熱交換ユニット（120）が接続されている。液熱交換ユニット（120）は、空調ユニット（60）側の液ラインと接続する第１伝熱管（121）と、冷蔵ユニット（70,80）側の液ラインと接続する第２伝熱管（122）とを有する。液熱交換ユニット（120）では、第１伝熱管（121）を流れる冷媒と第２伝熱管（122）を流れる冷媒とが互いに熱交換する。
【００５８】
冷凍装置（10）は、制御部としてのコントローラ（130）を有している。コントローラ（130）には、各種のセンサの検出信号や、ユーザー等からの運転指令を示す信号が適宜入力される。コントローラ（130）は、これらの信号に基づいて、冷凍装置（10）の各構成機器（圧縮機、ファン、膨張弁、電磁弁等）を制御する。
【００５９】
−運転動作−
実施形態１に係る冷凍装置（10）は、「冷房／冷蔵／氷蓄熱運転」と「冷房／冷蔵／氷利用運転」と「暖房／冷蔵運転」とを切り換えて行う。
【００６０】
〈冷房／冷蔵／氷蓄熱運転〉
図２に示す「冷房／冷蔵／氷蓄熱運転」では、空調熱交換器（62）で室内の空気を冷却し、且つ冷蔵熱交換器（72,82）で冷蔵庫内の空気を冷却し、且つ氷蓄熱熱交換器（106）でタンク（106a）内に氷を生成する。つまり、この運転は、空調熱交換器（62）、冷蔵熱交換器（72,82）、及び氷蓄熱熱交換器（106）のそれぞれで冷媒を蒸発させる氷蓄熱冷却動作である。この運転では、原則として、第１から第３までの圧縮機（22,23,24）及び補助圧縮機（104）が運転状態となる。第１四方切換弁（28）、第２四方切換弁（29）、及び第３四方切換弁（30）が第１状態に設定される。第１電磁弁（SV1）、各冷蔵側電磁弁（74,84）、第１開閉弁（94）及び第２開閉弁（107）が開状態となり、第３開閉弁（111）は閉状態となる。室外膨張弁（31）が全閉となり、空調側膨張弁（63）、各冷蔵側膨張弁（73,83）、及び補助減圧弁（105）が所定開度で開放される。また、インジェクション弁（32）及び各流量調節弁（33,34,35）の開度が適宜調節され、第２電磁弁（SV2）が適宜開閉される。
【００６１】
各圧縮機（22,23,24）でそれぞれ圧縮された冷媒は、主吐出管（40）で合流して第１四方切換弁（28）を通過し、室外熱交換器（25）を流れる。室外熱交換器（25）では、冷媒が室外空気へ放熱して凝縮する。凝縮した冷媒は、第１液管（41）、レシーバ（26）を順に通過し、第３液管（43）と、内部熱交換器（27）の第１流路（27a）とに分流する。
【００６２】
第３液管（43）に分流した冷媒は、第１液連絡配管（14）を流入し、液熱交換ユニット（120）の第１伝熱管（121）を流れる。液熱交換ユニット（120）では、第１伝熱管（121）の冷媒が第２伝熱管（122）の冷媒へ放熱して冷却される。液熱交換ユニット（120）で冷却された冷媒は、空調側膨張弁（63）で減圧された後、空調熱交換器（62）を流れる。空調熱交換器（62）では、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発する。その結果、室内空気が冷却されて冷房が行われる。空調熱交換器（62）で蒸発した冷媒は、第１ガス連絡配管（12）、第１四方切換弁（28）、第２四方切換弁（29）を順に通過し、第３圧縮機（24）に吸入される。
【００６３】
一方、上述した内部熱交換器（27）の第１流路（27a）へ流入した冷媒は、第２流路（27b）の冷媒へ放熱して冷却される。第１流路（27a）で冷却された冷媒は、第４液管（44）へ流出して、インジェクション管（50）と第２液連絡配管（15）とに分流する。
【００６４】
インジェクション管（50）の流入路（51）に分流した冷媒は、インジェクション弁（32）で中間圧にまで減圧される。減圧された冷媒は、内部熱交換器（27）の第２流路（27b）を流れる。内部熱交換器（27）では、第２流路（27b）の冷媒が、第１流路（27a）の冷媒から吸熱して蒸発する。第２流路（27b）で蒸発した冷媒は、中継路（52）を通過して各分岐路（53,54,55）へ分流し、各圧縮機（22,23,24）の圧縮途中へ導入される。以上のように、この運転では、いわゆるエコノマイザサイクルが適宜行われ、冷凍装置（10）の成績係数（ＣＯＰ）の向上が図られる。
【００６５】
第２液連絡配管（15）に流入した冷媒は、液連絡回路（91）を通過し、液熱交換ユニット（120）側と氷蓄熱熱交換器（106）側とに分流する。
【００６６】
液熱交換ユニット（120）の第２伝熱管（122）を通過した冷媒は、各冷蔵側膨張弁（73,83）でそれぞれ減圧された後、各冷蔵熱交換器（72,82）を流れる。各冷蔵熱交換器（72,82）では、冷媒が庫内の空気から吸熱して蒸発する。その結果、各冷蔵庫内の空気が冷却される。各冷蔵熱交換器（72,82）で蒸発した冷媒は、第２ガス連絡配管（13）を通過し、第１圧縮機（22）と第２圧縮機（23）とに吸入される。
【００６７】
一方、蓄熱ユニット（90）の主補助回路（101）へ流入した冷媒は、補助減圧弁（105）で減圧された後、氷蓄熱熱交換器（106）を流れる。氷蓄熱熱交換器（106）では、冷媒がタンク（106a）内の水から吸熱して蒸発する。その結果、タンク（106a）内で製氷が行われる。氷蓄熱熱交換器（106）の冷媒の蒸発温度は、他の利用側熱交換器（62,72,82）の冷媒の蒸発温度よりも低い所定値になるように、補助減圧弁（105）の開度が制御される。具体的に、補助減圧弁（105）の開度は、例えば第１冷媒温度センサ（108）と第２冷媒温度センサ（109）の各検出温度に応じて適宜制御される。氷蓄熱熱交換器（106）で蒸発した冷媒は、補助圧縮機（104）で圧縮された後、第２ガス連絡配管（13）を通過し、第１圧縮機（22）と第２圧縮機（23）とに吸入される。
【００６８】
この「冷房／冷蔵／氷蓄熱運転」における、冷媒の状態変化の一例について、図３のＰ−Ｈ線図を用いて説明する。第１圧縮機（22）及び第２圧縮機（23）で圧縮された後のＡ１点の冷媒や、第３圧縮機（24）で圧縮された後のＡ２点の冷媒は、室外熱交換器（25）で凝縮してＢ１点に至る。凝縮後の冷媒の一部は、空調側膨張弁（63）で減圧されてＣ１点に至り、空調熱交換器（62）で蒸発してＤ１点に至る。
【００６９】
凝縮後のＢ１点の冷媒の一部は、内部熱交換器（27）の第１流路（27a）で冷却されてＢ２点に至る。Ｂ２点の液冷媒の一部は、インジェクション弁（32）で減圧されてＣ２点に至り、その後、第２流路（27b）で吸熱してＤ２点に至る。Ｄ２点の冷媒は、一部が第３圧縮機（24）の圧縮途中（Ｅ１点）に導入され、混合された状態（Ｅ１’点）から更に圧縮されてＡ２点に至る。また、Ｄ２点の冷媒の残りは、第１及び第２圧縮機（22,23）の圧縮途中（Ｅ２点）に導入され、混合された状態（Ｅ２’点）から更に圧縮されたＡ１点に至る。
【００７０】
Ｂ２点の冷媒の一部は、冷蔵側膨張弁（73,83）で減圧されてＣ３点に至り、冷蔵熱交換器（72,82）で蒸発してＤ３点に至る。また、Ｂ２点の冷媒の残りは、補助減圧弁（105）で減圧されてＣ４点に至り、氷蓄熱熱交換器（106）で蒸発してＤ４点に至る。氷蓄熱熱交換器（106）で蒸発した冷媒は、補助圧縮機（104）で圧縮されてＦ点に至り、Ｄ３点の冷媒と混合された後、第１及び第２圧縮機（22,23）に圧縮される。
【００７１】
「冷房／冷蔵／氷蓄熱運転」では、室外熱交換器（25）の冷媒の凝縮温度Ｔｃが、例えば４５℃に設定され、空調熱交換器（62）の冷媒の蒸発温度Ｔｅ１が、例えば０℃に設定され、冷蔵熱交換器（72,82）の冷媒の蒸発温度Ｔｅ２が、例えば−１０℃に設定され、氷蓄熱熱交換器（106）の冷媒の蒸発温度Ｔｅ３が、例えば−３０℃に設定される。
【００７２】
〈冷房／冷蔵／氷利用運転〉
図４に示す「冷房／冷蔵／氷利用運転」では、空調熱交換器（62）で室内の空気を冷却し、且つ氷蓄熱熱交換器（106）で生成した氷を利用して冷蔵庫内の空気を冷却する。つまり、この運転は、氷蓄熱熱交換器（106）の周囲の氷で冷媒を冷却し、冷却後の冷媒を冷蔵熱交換器（72,82）で蒸発させる氷利用冷却動作である。この運転は、例えば冷蔵庫の冷却負荷が比較的大きくなる時間帯に実行される。具体的に、例えば上述した「冷房／冷蔵／氷蓄熱運転」が実行された後、タイマーにより所定の時刻（例えば午後２時）がカウントされると、「冷房／冷蔵／氷蓄熱運転」から「冷房／冷蔵／氷利用運転」へと切り換わる。
【００７３】
この運転では、原則として、第１圧縮機（22）及び第３圧縮機（24）が運転状態となり、第２圧縮機（23）及び補助圧縮機（104）が停止状態となる。第１四方切換弁（28）、第２四方切換弁（29）、及び第３四方切換弁（30）が第１状態に設定される。第１電磁弁（SV1）、各冷蔵側電磁弁（74,84）、及び第３開閉弁（111）が開状態となり、第１開閉弁（94）及び第２開閉弁（107）は閉状態となる。室外膨張弁（31）が全閉となり、補助減圧弁（105）が全開となり、空調側膨張弁（63）及び各冷蔵側膨張弁（73,83）が所定開度で開放される。また、原則として、インジェクション弁（32）及び各流量調節弁（33,34,35）が全閉となり、第２電磁弁（SV2）が適宜開閉される。
【００７４】
第１及び第３圧縮機（22,24）でそれぞれ圧縮された冷媒は、上述した「冷房／冷蔵／氷蓄熱運転」と同様、室外熱交換器（25）で凝縮してレシーバ（26）を通過する。この冷媒の一部は、第３液管（43）、第１液連絡配管（14）を経由して、空調ユニット（60）へ供給され、室内の冷房に利用される。冷房に利用された冷媒は、第３圧縮機（24）に吸入される。一方、レシーバ（26）を通過した冷媒の残りは、内部熱交換器（27）の第１流路（27a）、第２液連絡配管（15）を経由して、蓄熱ユニット（90）へ供給される。
【００７５】
蓄熱ユニット（90）では、ブースタ側液回路（92）を流出した冷媒が過冷却導入路（110）、蓄熱側補助回路（103）を順に通過し、氷蓄熱熱交換器（106）を流れる。氷蓄熱熱交換器（106）の周囲には、上述した「冷房／冷蔵／氷蓄熱運転」によって氷が生成されている。このため、氷蓄熱熱交換器（106）では、液冷媒が氷へ放熱し、この液冷媒の過冷却度が大きくなる。このようにして冷却された液冷媒は、全開状態の補助減圧弁（105）を通過し、各冷蔵ユニット（70,80）へ供給される。
【００７６】
各冷蔵ユニット（70,80）では、冷媒が冷蔵側膨張弁（73,83）で減圧した後に、冷蔵熱交換器（72,82）で蒸発する。この冷媒は、氷蓄熱熱交換器（106）で冷却されて過冷却度が大きくなっている。このため、冷蔵熱交換器（72,82）の冷却能力が増大し、省エネ性が向上する。冷蔵熱交換器（72,82）で蒸発した冷媒は、第１圧縮機（22）に吸入される。
【００７７】
〈暖房／冷蔵運転〉
図５に示す「暖房／冷蔵運転」では、空調熱交換器（62）で室内の空気を加熱し、且つ冷蔵熱交換器（72,82）で冷蔵庫内の空気を冷却する。この運転では、原則として、第１から第３までの圧縮機（22,23,24）が運転状態となり、補助圧縮機（104）が停止状態となる。第１四方切換弁（28）が第２状態に設定され、第２四方切換弁（29）及び第３四方切換弁（30）が第１状態に設定される。各冷蔵側電磁弁（74,84）及び第１開閉弁（94）が開状態となり、第１電磁弁（SV1）、第２開閉弁（107）、及び第３開閉弁（111）は閉状態となる。空調側膨張弁（63）が全開となり、補助減圧弁（105）が全閉となり、各冷蔵側膨張弁（73,83）及び室外膨張弁（31）が所定開度で開放される。また、インジェクション弁（32）及び各流量調節弁（33,34,35）の開度が適宜調節され、第２電磁弁（SV2）が適宜開閉される。
【００７８】
各圧縮機（22,23,24）でそれぞれ圧縮された冷媒は、主吐出管（40）で合流して第１四方切換弁（28）を通過し、第１ガス連絡配管（12）を経由して空調熱交換器（62）を流れる。空調熱交換器（62）では、冷媒が室内の空気へ放熱して凝縮する。その結果、室内の空気が加熱されて暖房が行われる。空調熱交換器（62）で凝縮した冷媒は、全開状態の空調側膨張弁（63）を通過し、蓄熱ユニット（90）及び第１液連絡配管（14）を順に流れる。
【００７９】
第１液連絡配管（14）を流出した冷媒は、第１分岐管（46）、レシーバ（26）を順に流れて内部熱交換器（27）の第１流路（27a）を流れる。内部熱交換器（27）では、第１流路（27a）の冷媒が第２流路（27b）の冷媒へ放熱して冷却される。第１流路（27a）を流出した冷媒は、第４液管（44）と第５液管（45）とに分流する。
【００８０】
第５液管（45）に流入した冷媒は、室外膨張弁（31）で減圧された後、室外熱交換器（25）を流れる。室外熱交換器（25）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（25）で蒸発した冷媒は、第１四方切換弁（28）、第２四方切換弁（29）を順に通過した後、第３圧縮機（24）に吸入される。
【００８１】
第４液管（44）に流入した冷媒は、その一部がエコノマイザサイクルに利用され、残りが第２液連絡配管（15）及び蓄熱ユニット（90）を経由して、各冷蔵ユニット（70,80）へ供給される。各冷蔵ユニット（70,80）では、冷媒が冷蔵側膨張弁（73,83）で減圧した後に、冷蔵熱交換器（72,82）で蒸発する。冷蔵熱交換器（72,82）で蒸発した冷媒は、第１圧縮機（22）及び第２圧縮機（23）に吸入される。
【００８２】
−実施形態１の効果−
上記実施形態１では、１つの冷媒回路（11）において、空調熱交換器（62）及び冷蔵熱交換器（72,82）で空気を冷却すると同時に氷蓄熱熱交換器（106）で氷を生成する動作（冷房／冷蔵／氷蓄熱運転）と、タンク（106a）内で生成した氷の冷熱を利用して冷蔵庫内の空気を冷却する動作（冷房／冷蔵／氷利用運転）とを切り換えて行うようにしている。これにより、空気を冷却すると同時に氷を生成する動作と、氷の冷熱を利用して空気を冷却する動作とを、比較的簡素な構成により実現できる。その結果、冷凍装置（10）の小型化、低コスト化を図りながら、省エネ性を向上できる。
【００８３】
また、上記実施形態１では、コンビニエンスストアのように２４時間連続して空調ユニット（60）を運転する場合にも、空調ユニット（60）の運転と同時に氷を生成することができる。
【００８４】
また、上記実施形態１では、補助圧縮機（104）の吐出管（104a）を、複数の利用側熱交換器（空調熱交換器（62）及び冷蔵熱交換器（72,82））のうち最も冷媒の蒸発温度が低いもの（冷蔵熱交換器（72,82））の流出側（即ち、第２ガス連絡配管（13））に接続している。このようにすると、上述した「冷房／冷蔵／氷蓄熱運転」では、補助圧縮機（104）の前後の差圧が比較的小さくなる。その結果、補助圧縮機（104）の小型化、低容量化を図ることができる。
【００８５】
《発明の実施形態２》
実施形態２に係る冷凍装置（10）は、実施形態１と蓄熱ユニット（90）の接続箇所が異なるものである。具体的に、上述した実施形態１の冷凍装置（10）では、第２液連絡配管（15）と冷蔵ユニット（70,80）との間に蓄熱ユニット（90）が接続されている（図１を参照）。これに対し、実施形態２の冷凍装置（10）では、第１液連絡配管（14）と空調ユニット（60）との間に蓄熱ユニット（90）が接続されている。実施形態２の冷凍装置（10）のそれ以外の構成は、上述した実施形態１と同様である。
【００８６】
−運転動作−
実施形態２に係る冷凍装置（10）は、「冷房／冷蔵／氷蓄熱運転」と「冷房／冷蔵／氷利用運転」と「暖房／冷蔵／温水蓄熱運転」と「デフロスト運転」とを切り換えて行う。
【００８７】
〈冷房／冷蔵／氷蓄熱運転〉
図７に示すように、実施形態２に係る冷凍装置（10）では、実施形態１と同様にして、「冷房／冷蔵／氷蓄熱運転」が行われる。この運転では、各圧縮機（22,23,24）で圧縮されて室外熱交換器（25）で凝縮した冷媒が第１液連絡配管（14）と第２液連絡配管（15）とに分流する。
【００８８】
第１液連絡配管（14）より液連絡回路（91）に送られた冷媒の一部は、補助減圧弁（105）で減圧された後、氷蓄熱熱交換器（106）で蒸発する。その結果、タンク（106a）内で氷が生成される。氷蓄熱熱交換器（106）で蒸発した冷媒は、補助圧縮機（104）で圧縮されて、第２ガス連絡配管（13）へ流出する。液連絡回路（91）に送られた冷媒の一部は、空調ユニット（60）へ供給され、室内の冷房に利用される。第２液連絡配管（15）へ流入した冷媒は、各冷蔵ユニット（70,80）へ供給され、冷蔵庫内の空気の冷却に利用される。
【００８９】
〈冷房／冷蔵／氷利用運転〉
図８に示すように、実施形態２に係る冷凍装置（10）では、実施形態１と同様にして、「冷房／冷蔵／氷利用運転」が行われる。この運転では、第１及び第３圧縮機（22,24）で圧縮されて室外熱交換器（25）で凝縮した冷媒が、第１液連絡配管（14）と第２液連絡配管（15）とに分流する。
【００９０】
第１液連絡配管（14）より液連絡回路（91）に送られた冷媒は、過冷却導入路（110）を通過して、氷蓄熱熱交換器（106）を流れる。氷蓄熱熱交換器（106）では、冷媒が周囲の氷へ放熱して冷却される。冷却された冷媒は、空調ユニット（60）へ供給されて室内の冷房に利用される。これにより、空調ユニット（60）の冷房能力が増大し、省エネ性が向上する。第２液連絡配管（15）へ流入した冷媒は、各冷蔵ユニット（70,80）へ供給され、冷蔵庫内の空気の冷却に利用される。
【００９１】
〈暖房／冷蔵／温水蓄熱運転〉
図９に示す「暖房／冷蔵／温水蓄熱運転」では、空調熱交換器（62）による室内空気の加熱と、冷蔵熱交換器（72,82）による冷蔵庫内の空気の冷却と、タンク（106a）内での温水の生成とが同時に行われる。この運転は、空調熱交換器（62）で凝縮した冷媒を氷蓄熱熱交換器（106）で放熱させ、放熱後の冷媒を熱源側熱交換器（25）で蒸発させる暖房動作である。
【００９２】
この運転では、原則として、第１から第３までの圧縮機（22,23,24）が運転状態となり、補助圧縮機（104）が停止状態となる。第１四方切換弁（28）が第２状態に設定され、第２四方切換弁（29）及び第３四方切換弁（30）が第１状態に設定される。各冷蔵側電磁弁（74,84）及び第３開閉弁（111）が開状態となり、第１電磁弁（SV1）、第１開閉弁（94）、及び第２開閉弁（107）が閉状態となる。空調側膨張弁（63）及び補助減圧弁（105）が全開となり、各冷蔵側膨張弁（73,83）及び室外膨張弁（31）が所定開度で開放される。また、インジェクション弁（32）及び各流量調節弁（33,34,35）の開度が適宜調節され、第２電磁弁（SV2）が適宜開閉される。
【００９３】
各圧縮機（22,23,24）でそれぞれ圧縮された冷媒は、主吐出管（40）で合流して第１四方切換弁（28）を通過し、第１ガス連絡配管（12）を経由して空調熱交換器（62）を流れる。空調熱交換器（62）では、冷媒が室内の空気へ放熱して凝縮する。その結果、室内の空気が加熱されて暖房が行われる。空調熱交換器（62）で凝縮した冷媒は、全開状態の空調側膨張弁（63）を通過し、蓄熱ユニット（90）へ供給される。
【００９４】
蓄熱ユニット（90）に供給された冷媒は、全開状態の補助減圧弁（105）を通過し、氷蓄熱熱交換器（106）を流れる。氷蓄熱熱交換器（106）では、高温の液冷媒がタンク（106a）内の水へ放熱する。その結果、タンク（106a）内で温水が生成される。氷蓄熱熱交換器（106）で放熱した冷媒は、過冷却導入路（110）、蓄熱側液回路（93）、第１液連絡配管（14）を順に通過する。
【００９５】
第１液連絡配管（14）を流出した冷媒は、第１分岐管（46）、レシーバ（26）を順に流れて内部熱交換器（27）の第１流路（27a）を流れる。内部熱交換器（27）では、第１流路（27a）の冷媒が第２流路（27b）の冷媒へ放熱して冷却される。第１流路（27a）を流出した冷媒は、第４液管（44）と第５液管（45）とに分流する。
【００９６】
第５液管（45）に流入した冷媒は、室外膨張弁（31）で減圧された後、室外熱交換器（25）を流れる。室外熱交換器（25）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（25）で蒸発した冷媒は、第１四方切換弁（28）、第２四方切換弁（29）を順に通過した後、第３圧縮機（24）に吸入される。
【００９７】
第４液管（44）に流入した冷媒は、その一部がエコノマイザサイクルに利用され、残りが第２液連絡配管（15）を経由して、各冷蔵ユニット（70,80）へ供給される。各冷蔵ユニット（70,80）では、冷媒が冷蔵側膨張弁（73,83）で減圧した後に、冷蔵熱交換器（72,82）で蒸発する。冷蔵熱交換器（72,82）で蒸発した冷媒は、第１圧縮機（22）及び第２圧縮機（23）に吸入される。
【００９８】
〈デフロスト運転〉
図１０に示す「デフロスト運転」は、冬季等において室外熱交換器（25）の表面に付着した霜を融かす除霜動作である。この運転では、室内ファン（62a）が停止して空調熱交換器（62）が実質的に停止状態となる一方、冷蔵熱交換器（72,82）で冷蔵庫内の空気が冷却される。この運転は、例えば上述した「暖房／冷蔵／温水蓄熱運転」の運転時間が所定の設定時間を上回ると実行される。
【００９９】
この運転では、原則として、第１圧縮機（22）及び第３圧縮機（24）が運転状態となり、第２圧縮機（23）及び補助圧縮機（104）が停止状態となる。第１四方切換弁（28）、第２四方切換弁（29）、及び第３四方切換弁（30）が第１状態に設定される。第１電磁弁（SV1）、各冷蔵側電磁弁（74,84）、第１開閉弁（94）、及び第２開閉弁（107）が開状態となり、第３開閉弁（111）は閉状態となる。室外膨張弁（31）が全閉となり、補助減圧弁（105）、空調側膨張弁（63）、及び各冷蔵側膨張弁（73,83）が所定開度で開放される。また、原則として、インジェクション弁（32）、各流量調節弁（33,34,35）、及び第２電磁弁（SV2）が閉状態となる。
【０１００】
第１及び第３圧縮機（22,24）でそれぞれ圧縮された冷媒は、室外熱交換器（25）を流れる。室外熱交換器（25）では、高温のガス冷媒が室外熱交換器（25）の表面に付着した霜に放熱して凝縮する。その結果、室外熱交換器（25）の表面の霜が徐々に融解して除霜が行われる。室外熱交換器（25）で凝縮した冷媒は、一部が第２液連絡配管（15）を経由して冷蔵ユニット（70,80）に供給され、残りが第１液連絡配管（14）を経由して蓄熱ユニット（90）へ供給される。
【０１０１】
各冷蔵ユニット（70,80）では、冷媒が冷蔵側膨張弁（73,83）で減圧した後に、冷蔵熱交換器（72,82）で蒸発する。その結果、各冷蔵庫内の空気が冷却される。冷蔵熱交換器（72,82）で蒸発した冷媒は、第２ガス連絡配管（13）を経由して第１圧縮機（22）に吸入される。
【０１０２】
蓄熱ユニット（90）に供給された冷媒の一部は、補助減圧弁（105）で減圧された後、氷蓄熱熱交換器（106）を流れる。この氷蓄熱熱交換器（106）の周囲には、上述した「暖房／冷蔵／温水蓄熱運転」によって温水が溜まっている。このため、氷蓄熱熱交換器（106）では、冷媒が温水から吸熱して蒸発する。氷蓄熱熱交換器（106）で蒸発した冷媒は、補助圧縮機（104）で圧縮された後、第２ガス連絡配管（13）へ流出し、第１圧縮機（22）に吸入される。また、蓄熱ユニット（90）に供給された冷媒の一部は、停止状態の空調ユニット（60）を経由して、第３圧縮機（24）に吸入される。
【０１０３】
以上のように、このデフロスト運転では、氷蓄熱熱交換器（106）の周囲の温水の熱が、冷媒に付与される。加えて、デフロスト運転では、補助圧縮機（104）で冷媒を圧縮することで、この冷媒のエンタルピが増大する。従って、室外熱交換器（25）の除霜能力の増大、あるいは除霜時間の短縮化を図ることができる。
【０１０４】
《実施形態の変形例》
上述した実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【０１０５】
〈変形例１〉
図１１に示す変形例１に係る冷凍装置（10）は、実施形態１の冷凍装置（10）に冷凍ユニット（140）と冷凍側ブースタユニット（150）とが付与されている。
【０１０６】
冷凍ユニット（140）は、冷凍庫（例えば冷凍ショーケース）の内部に設置されて、冷凍庫内の空気を０℃未満の所定温度まで冷却する。冷凍ユニット（140）は、冷凍回路（141）を有している。冷凍回路（141）のガス側端部は、冷凍側ブースタユニット（150）を介して第２ガス連絡配管（13）と接続する。冷凍回路（141）の液側端部は、第２液連絡配管（15）と接続する。
【０１０７】
冷凍回路（141）には、ガス側端部から液側端部に向かって順に、冷凍熱交換器（142）と冷凍側膨張弁（143）と冷凍側電磁弁（144）とが接続される。冷凍熱交換器（142）の近傍には、庫内ファン（142a）が設置される。冷凍熱交換器（142）では、庫内ファン（142a）が搬送する庫内空気と冷媒とが熱交換する。冷凍側膨張弁（143）は、冷凍熱交換器（142）の出口冷媒の温度に応じて開度が調節される、感温式の膨張弁である。冷凍側膨張弁（143）は、冷媒を減圧する減圧機構を構成する。冷凍側電磁弁（144）は、開閉弁を構成する。冷凍側ブースタユニット（150）には、冷凍熱交換器（142）で蒸発した冷媒を圧縮するブースタ圧縮機（151）が設けられる。また、ブースタ圧縮機（151）の吐出管（151a）には、逆止弁（CV13）が接続される。冷凍熱交換器（142）の冷媒の蒸発温度は、例えば−４０℃に設定される。
【０１０８】
この変形例１においても、空調ユニット（60）で冷房を行いながら冷蔵ユニット（70,80）と冷凍ユニット（140）とで庫内の空気を冷却すると同時に氷蓄熱熱交換器（106）の周囲で氷を生成する氷蓄熱冷却動作（図１１を参照）と、氷蓄熱熱交換器（106）の周囲の氷の冷熱を冷蔵ユニット（70,80）での庫内の冷却に利用する氷利用冷却動作（図示省略）とが切り換えて行われる。変形例１における、それ以外の作用及び効果は、上述した実施形態１と同様である。なお、実施形態２の冷凍装置（10）において、変形例１に係る冷凍ユニット（140）及び冷凍側ブースタユニット（150）を付与してもよい。
【０１０９】
〈変形例２〉
図１２に示す冷凍装置（10）は、室内の空調は行わず、冷蔵庫内及び冷凍庫内の空気を冷却する、いわゆるコンデンシングユニットである。つまり、この冷凍装置（10）では、冷媒の循環方向が一方向に設定され、冷蔵熱交換器（72,82）及び冷凍熱交換器（142）が蒸発器となる冷凍サイクルが行われる。
【０１１０】
変形例２においても、冷蔵ユニット（70,80）と冷凍ユニット（140）とで庫内の空気を冷却すると同時に氷蓄熱熱交換器（106）の周囲で氷を生成する氷蓄熱冷却動作（図１２を参照）と、氷蓄熱熱交換器（106）の周囲の氷の冷熱を冷蔵ユニット（70,80）での庫内の冷却に利用する氷利用冷却動作（図示省略）とが切り換えて行われる。変形例２における、それ以外の作用及び効果は、上述した実施形態１と同様である。
【０１１１】
《そのたの実施形態》
上述した実施形態１や２の冷凍装置（10）は、空調ユニット（60）と冷蔵ユニット（70,80）と蓄熱ユニット（90）とが組み合わされたものであるが、冷蔵ユニット（70,80）を省略して空調ユニット（60）と蓄熱ユニット（90）とを組み合わせた構成としてもよい。この場合にも、空調ユニット（60）で室内を冷房すると同時に蓄熱ユニット（90）で氷を生成する氷蓄熱冷却動作と、蓄熱ユニット（90）で生成した氷の冷熱を空調ユニット（60）による室内の冷房に利用する氷利用冷却動作とを切り換えて行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
以上説明したように、本発明は、冷凍サイクルを行う冷凍装置について有用である。
【符号の説明】
【０１１３】
10     冷凍装置
11     冷媒回路
22     第１圧縮機（圧縮機）
23     第２圧縮機（圧縮機）
24     第３圧縮機（圧縮機）
25     室外熱交換器（熱源側熱交換器）
31     室外膨張弁（減圧機構）
62     空調熱交換器（空調用熱交換器、利用側熱交換器）
63     空調側膨張弁（膨張機構）
72     冷蔵熱交換器（庫内冷却用熱交換器、利用側熱交換器）
73     冷蔵側膨張弁（膨張機構）
82     冷蔵熱交換器（庫内冷却用熱交換器、利用側熱交換器）
83     冷蔵側膨張弁（膨張機構）
94     第１開閉弁（流路切換機構）
104    補助圧縮機（蒸発温度調整機構）
105    補助減圧弁（補助減圧機構、蒸発温度調整機構）
106    氷蓄熱熱交換器
107    第２開閉弁（流路切換機構）
111    第３開閉弁（流路切換機構）
【図１】
2013092342.tif 000003
【図２】
2013092342.tif 000004
【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】
2013092342.tif 000009
【図８】
2013092342.tif 000010
【図９】
2013092342.tif 000011
【図１０】
2013092342.tif 000012
【図１１】
2013092342.tif 000013
【図１２】
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