(57)【要約】【課題】必要な冷凍能力が要求通り且つ素早く発揮できる二段昇圧式冷凍サイクル装置にする。【解決手段】この装置には、低段側圧縮機１と高段側圧縮機が設けられている。更に凝縮器３と、高圧冷媒を減圧膨張させて吸入側に導く副膨張弁５が設けられている。次に、高圧冷媒を低圧冷媒となるまで減圧膨張させる主膨張弁９が設けられている。また、低圧冷媒を蒸発させる蒸発器１０が設けられている。加えて、凝縮器ファン３ｆと、蒸発器ファン１０ｆと、制御装置７とが設けられている。制御装置７は、低段側圧縮機１から高段側圧縮機２という順で冷媒の冷媒吐出量を増大させて、大能力運転モードで、制御する。冷媒吐出量の増大を妨げる複数の制約条件のうち、いずれかの制約条件に入る場合がある。この場合は、制約条件から脱出するよう凝縮器ファン３ｆのファン風量又は副膨張弁５の開度を増大させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低圧冷媒を中間圧冷媒となるまで圧縮して吐出する低段側圧縮機（１）と、
前記低段側圧縮機（１）から吐出された前記中間圧冷媒を高圧冷媒となるまで圧縮して吐出する高段側圧縮機（２）と、
前記高段側圧縮機（２）から吐出された前記高圧冷媒を室外空気と熱交換させて放熱させる凝縮器（３）と、
前記凝縮器（３）から流出した放熱後の前記高圧冷媒を減圧させて前記高段側圧縮機（２）の吸入側に導く副膨張弁（５）と、
前記凝縮器（３）から流出した放熱後の前記高圧冷媒を前記低圧冷媒となるまで減圧膨張させる主膨張弁（９）と、
前記主膨張弁（９）にて減圧された前記低圧冷媒を冷却対象空間となる室内に送風される送風空気と熱交換させて蒸発させ、前記低段側圧縮機（１）の吸入側へ流入させる蒸発器（１０）と、
前記凝縮器（３）に前記室外空気を送風する凝縮器ファン（３ｆ）と、
前記蒸発器（１０）に前記室内を冷却するための空気を送風する蒸発器ファン（１０ｆ）と、
前記低段側圧縮機（１）と、前記高段側圧縮機（２）と、前記凝縮器ファン（３ｆ）と、前記副膨張弁（５）とを制御する制御装置（７）と、を備える二段昇圧式冷凍サイクル装置であって、
前記制御装置（７）は、冷凍能力の要求が小さいときは、ＣＯＰを向上させるために前記低段側圧縮機（１）と前記高段側圧縮機（２）とのうち、一方の圧縮機の冷媒吐出能力に基づいて、他方の圧縮機の冷媒吐出能力を決定する運転モードであるＣＯＰ向上運転モードで、前記低段側圧縮機（１）と前記高段側圧縮機（２）とを制御し、
一方、前記冷凍能力の要求が大きいときは、前記低段側圧縮機（１）の冷媒吐出量を増大させてから前記高段側圧縮機（２）の冷媒吐出量を増大させるという順で前記冷媒吐出量を制御する大能力運転モードで、前記低段側圧縮機（１）と前記高段側圧縮機（２）とを制御することを特徴とする二段昇圧式冷凍サイクル装置。
【請求項２】
更に、前記制御装置（７）は、前記冷媒吐出量を増大させていく途中で前記冷媒吐出量の増大を妨げる制約条件に入った場合は、この制約条件から脱出するよう前記凝縮器ファン（３ｆ）のファン風量又は前記副膨張弁（５）の開度を増大させることを特徴とする請求項１に記載の二段昇圧式冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記制約条件に入る場合とは、前記高圧冷媒の温度があらかじめ設定された所定の上限温度を超える場合、前記高圧冷媒の圧力があらかじめ設定された所定の上限圧力を超える場合、前記低段側圧縮機（１）又は前記高段側圧縮機（２）を構成する電動圧縮機の駆動電流があらかじめ設定された所定の上限電流を超える場合のうち、いずれかの場合であることを特徴とする請求項２に記載の二段昇圧式冷凍サイクル装置。
【請求項４】
更に、前記凝縮器（３）から流出した前記高圧冷媒と前記副膨張弁にて減圧された冷媒とを熱交換する中間熱交換器（６）を備え、
前記副膨張弁（５）は、前記凝縮器（３）から流出した前記高圧冷媒の流れを分岐する分岐部（４）にて分岐された一方の前記高圧冷媒を減圧膨張させて前記中間熱交換器（６）に導き、
前記主膨張弁（９）は、前記分岐部（４）にて分岐され前記中間熱交換器（６）で冷却された他方の前記高圧冷媒を減圧膨張させ、
更に、前記副膨張弁（５）と前記中間熱交換器（６）とを通過した冷媒を前記高段側圧縮機（２）の吸い込み側に流入させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の二段昇圧式冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記制御装置（７）は、前記大能力運転モードにおいて、前記低段側圧縮機（１）の前記冷媒吐出量を最大にしてから前記高段側圧縮機（２）の前記冷媒吐出量を増大させるように制御することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の二段昇圧式冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記制御装置（７）は、前記冷却対象空間となる前記室内の空気温度（Ｔｆｒ）と前記室内の目標冷却温度（Ｔｓｅｔ）との温度偏差（ΔＴ）の絶対値が、予め定めた基準温度偏差（ΔＫＴ）より小さくなった場合に、前記ＣＯＰ向上運転モードで前記高段側圧縮機（２）と前記低段側圧縮機（１）とを制御し、前記温度偏差（ΔＴ）の絶対値が予め定めた前記基準温度偏差（ΔＫＴ）以上となったときに、前記大能力運転モードで、前記高段側圧縮機（２）と前記低段側圧縮機（１）と、を制御することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の二段昇圧式冷凍サイクル装置。
【請求項７】
更に、前記蒸発器（１０）によって冷却される前記室内のドアの開閉を検出するドア開閉検出手段（３１）を備え、
前記制御装置（７）は、前記ドア開閉検出手段からの信号で前記ドアが閉じられている判断した場合に、前記低段側圧縮機（１）及び前記高段側圧縮機（２）を前記ＣＯＰ向上運転モードで制御し、
前記制御装置（７）は、前記ドア開閉検出手段（３１）からの信号で前記ドアが開かれたと判断した場合に、前記低段側圧縮機（１）と前記高段側圧縮機（２）とを前記大能力運転モードで制御することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の二段昇圧式冷凍サイクル装置。
【請求項８】
更に、前記制御装置（７）に、前記大能力運転モードでの運転指令を指令する操作パネル（８）を備え、
前記制御装置（７）は、前記操作パネル（８）から前記大能力運転モードでの前記運転指令が来ていない場合に、前記低段側圧縮機（１）及び前記高段側圧縮機（２）を前記ＣＯＰ向上運転モードで制御し、
前記制御装置（７）は、前記操作パネル（８）から前記大能力運転モードでの前記運転指令が来た場合に、前記低段側圧縮機（１）及び前記高段側圧縮機（２）を前記大能力運転モードで制御することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の二段昇圧式冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記制御装置（７）は、前記高圧冷媒の温度が前記上限温度を超えて前記制約条件に入ったときには、前記凝縮器ファン（３ｆ）の回転数を増速させるか、又は前記副膨張弁（５）の開度を増大させ、
前記低段側圧縮機（１）又は前記高段側圧縮機（２）の駆動電流が前記上限電流を超えて前記制約条件に入ったときには、前記制御装置（７）は、前記凝縮器ファン（３ｆ）を増速させることを特徴とする請求項３に記載の二段昇圧式冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
前記制御装置（７）は、前記高圧冷媒の圧力が上限圧力を超えて前記制約条件に入ったときには、前記凝縮器ファン（３ｆ）の回転数を増速させることを特徴とする請求項９に記載の二段昇圧式冷凍サイクル装置。
【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備え、冷媒を多段階に昇圧される二段昇圧式冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載の二段昇圧式冷凍サイクル装置がある。これは圧縮機を複数個用いたサイクルにおいて、高段側圧縮機構の冷媒吐出能力及び低段側圧縮機構の冷媒吐出能力を独立して制御可能に構成している。そして、大気温度、空気温度、及び設定温度に基づいて、低段側圧縮機構の冷媒吐出能力を決定している。この決定された低段側圧縮機構の冷媒吐出能力に基づいて、実行容量比が１以上３以下になるように高段側圧縮機構の冷媒吐出能力を決定している。これにより簡素な構成と制御で二段昇圧式冷凍サイクル装置のＣＯＰを向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】Ｗ０２０１２／００４９８７号再公表公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、以下の理由によりＣＯＰの向上を無視しても、冷媒吐出量最大化を行いたい場合がある。
【０００５】
第１に、コンテナ容積が大きく冷凍能力が不足する場合である。海上コンテナは、４０ｆｔであるのに対して陸上コンテナは、５３ｆｔある場合があり、荷物の積み直しの場合に冷凍能力が不足する場合がある。第２に、積み荷の出し入れ時に冷凍能力が不足し積み荷のダメージが懸念される場合がある。第３に、クライアントが大能力を希望しているのに冷凍能力が不足し希望通りの作動ができない場合がある。
【０００６】
しかし、冷媒吐出量を最大化する過程で、吐出温度があらかじめ設定された所定の上限温度を超えたり、モータに過電流が流れて電流保護にかかわる制約条件に入ってしまったりすることがあり、必要な冷媒吐出量を確保できないという問題があった。本発明は、上記問題点に鑑み、必要な冷凍能力が要求通り且つ素早く発揮できる二段昇圧式冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
【０００７】
従来技術として列挙された特許文献の記載内容は、この明細書に記載された技術的要素の説明として、参照によって導入ないし援用することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、本発明における二段昇圧式冷凍サイクル装置は、低圧冷媒を中間圧冷媒となるまで圧縮して吐出する低段側圧縮機（１）が設けられている。また、低段側圧縮機（１）から吐出された中間圧冷媒を高圧冷媒となるまで圧縮して吐出する高段側圧縮機（２）が設けられている。
【０００９】
更に、高段側圧縮機（２）から吐出された高圧冷媒を室外空気と熱交換させて放熱させる凝縮器（３）と、凝縮器（３）から流出した放熱後の高圧冷媒を減圧膨張させて高段側圧縮機（２）の吸入側に導く副膨張弁（５）とが設けられている。
【００１０】
次に、凝縮器（３）から流出した放熱後の高圧冷媒を低圧冷媒となるまで減圧膨張させる主膨張弁（９）が設けられている。また、主膨張弁（９）にて減圧膨張された低圧冷媒を冷却対象空間となる室内に送風される送風空気と熱交換させて蒸発させ、低段側圧縮機（１）の吸入側へ流入させる蒸発器（１０）が設けられている。
【００１１】
加えて、凝縮器（３）に室外空気を送風する凝縮器ファン（３ｆ）と、副膨張弁（５）と、低段側圧縮機（１）及び高段側圧縮機（２）を制御する制御装置（７）とが設けられている。
【００１２】
そして、制御装置（７）は、冷凍能力の要求が小さいときは、ＣＯＰ向上運転モードで、低段側圧縮機（１）と高段側圧縮機（２）とを制御する。
【００１３】
ＣＯＰ向上運転モードとはＣＯＰを向上させるために低段側圧縮機（１）と高段側圧縮機（２）とのうち、一方の圧縮機の冷媒吐出能力に基づいて、他方の圧縮機の冷媒吐出能力を決定する運転モードである。
【００１４】
大能力運転モードとは、低段側圧縮機（１）の冷媒吐出量を増大させてから高段側圧縮機（２）冷媒吐出量を増大させるという順で冷媒の冷媒吐出量を増大させる運転モードである。
【００１５】
この発明によれば、冷凍能力の要求の大小に応じてＣＯＰ向上運転モードと大能力運転モードとに切り替えることができる。また、大能力運転モードでは、低段側圧縮機と高段側圧縮機とを用いた冷凍サイクル装置に於いて、低段側圧縮機から高段側圧縮機という順で冷媒吐出量を増大させる。これにより、冷凍能力に影響する冷媒吐出量を早く増大させ、庫内を早く冷却できる。
【００１６】
なお、特許請求の範囲及び上記各手段に記載の括弧内の符号ないし説明は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を分かり易く示す一例であり、発明の内容を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態における二段昇圧式冷凍サイクル装置の全体構成図である。
【図２】上記実施形態における制御装置の制御を示すフローチャートである。
【図３】上記実施形態における制御において低段側圧縮機の冷媒吐出量増大中に制約条件に入った時に制約条件から脱出するための制御部分を示すフローチャートである。
【図４】上記実施形態における制御において高段側圧縮機の冷媒吐出量増大中に制約条件に入った時に制約条件から脱出するための制御部分を示すフローチャートである。
【図５】上記実施形態における二段昇圧式冷凍サイクル装置のモリエリ線図である。
【図６】上記実施形態における効果を示す説明図である。
【図７】本発明の第２実施形態における二段昇圧式冷凍サイクル装置における制御装置の制御を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第３実施形態における二段昇圧式冷凍サイクル装置の全体構成図である。
【図９】上記第３実施形態における制御装置の制御を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第４実施形態における制御装置の制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部を説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。
【００１９】
各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００２０】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１ないし図５を用いて詳細に説明し、効果について図６を用いて説明する。図１は、本発明の二段昇圧式冷凍サイクル装置を示す。この装置は、低段側圧縮機１と高段側圧縮機２との二つの圧縮機を持ち、低段側圧縮機１の吐出流量を次第にあげていき、最大となってから、高段側圧縮機２の吐出流量を増加させる制御をおこなうものである。なお、第１実施形態と第２実施形態とは、共に同じ二段昇圧式冷凍サイクル装置を使用し、制御が一部相違する。第１実施形態は作用を主体的に述べ発明の理解を促進する。従って、説明は重複する場合があり、第２実施形態の方が細部の構成に詳しい場合がある。
【００２１】
冷凍能力の大きさには冷媒流量と蒸発器入口と蒸発器出口のエンタルピの差が関与する。エンタルピとは冷媒のエネルギ量に関与するため、蒸発器入口と蒸発器出口のエンタルピの差が大きいほど、蒸発器が空気と熱交換する量が大きくなり、冷凍能力が大きい。一般に冷凍能力Ｑは冷媒流量Ｇｒと上記エンタルピの差Δｉｅとの積に相当する。
【００２２】
図５は、図１の装置のモリエル線図である。図１の冷凍装置では図５に示すように冷媒の状態が変化する。この線図において、蒸発器入口と蒸発器出口のエンタルピの差はＡ点とＢ点との間の長さに相当する。従って、矢印Ｙ３で示すエンタルピの差の増加分Δｉｅだけ蒸発器入口と蒸発器出口のエンタルピの差が大きくなっている。
【００２３】
そして破線で示すモリエル線図が、特許文献１で示すＣＯＰ向上運転モードにおけるモリエル線図である。このＣＯＰ向上運転モードでは、後述する中間熱交換機で熱交換する量を少なくしている。これに対して、本発明の実施形態では、実線で示す大能力運転モードのモリエル線図となり、矢印Ｙ３で示すエンタルピの差の増加分Δｉｅと冷媒流量Ｇｒの増加が冷凍能力の増加に寄与している。
【００２４】
図１において、凝縮器３の出口の放熱後の冷媒は、分岐部４で分岐して副膨張弁５で冷媒を絞っている。この絞った冷媒と凝縮器３出口の冷媒とを中間熱交換器６で熱交換している。これにより凝縮器３出口の冷媒は冷却され、副膨張弁５を通過した冷媒は温められる。
【００２５】
副膨張弁を通過した冷媒が合流するため、高段側圧縮機２の吸入側のエンタルピが低下し、図５のモリエル線図において段差部Ｃ−Ｃ１が生じる。そして、この段差部Ｃ−Ｃ１の後に高段側圧縮機２で昇圧される。本発明の実施形態においては、高段側圧縮機２での圧縮量Ｃ１−Ｄを大きくしている。
【００２６】
冷凍能力を決める因子としては、蒸発器１０を流れる冷媒流量Ｇｒとエンタルピの差Δｉｅがあるが、冷媒吐出量増大に直接効く冷媒流量Ｇｒの方が冷凍能力増大の感度が良い。つまり、冷凍能力増大のレスポンスが良く素早く庫内を冷却できる。
【００２７】
エンタルピの差Δｉｅの増加は、中間熱交換器６の熱交換量が増加した結果として得られるため、冷媒流量Ｇｒに比べ、時間的遅れが生じる。よって、第１実施形態では、低段側圧縮機１から圧縮機の冷媒吐出量を増大させていき、まず冷媒流量Ｇｒを大きくし、最大になってから高段側圧縮機２の出力を増大させている。
【００２８】
冷凍装置が庫内を冷却するコンテナには、海上用のコンテナと陸上用コンテナとがある。比較的庫内容積の大きい海上用コンテナから陸上用コンテナに荷物を移し変えた場合やコンテナ内の荷物を出し入れしている場合には、従来の特許文献１のような効率を重視した運転よりも冷凍能力が増大することを重視した運転が望まれることがある。
【００２９】
図１において、冷凍サイクル装置は、制御装置７となるＥＣＵによって制御される。制御装置７には、例えば冷凍機本体や運転席に位置する操作パネル８から操作信号が供給されている。図２は、制御装置７における制御のフローチャートを示している。
【００３０】
図２においは、冷凍能力の増加制御に際して、レスポンスの良い冷媒流量Ｇｒの増加を先にはかっている。そのために、低段側圧縮機１の流量を先に増加させている。図２において、制御が開始されると、ステップＳ２０１において庫内温度と目標温度の温度偏差ΔＴの絶対値とあらかじめ定めた基準温度偏差ΔＫＴとを比較する。庫内温度と目標温度の温度偏差ΔＴの絶対値が比較的小さく基準温度偏差ΔＫＴ以上でないときは、急速な冷凍能力の増大の必要がないためステップＳ２０２に進み、特許文献１によるＣＯＰ向上運転モードで制御する。
【００３１】
この制御における、二段昇圧式冷凍サイクル装置では、特許文献１に詳しいため、概要だけ述べる。この制御を行う二段昇圧式冷凍サイクル装置は、図１のように低圧冷媒を中間圧冷媒となるまで圧縮して吐出する低段側圧縮機１と、低段側圧縮機１から吐出された中間圧冷媒を高圧冷媒となるまで圧縮して吐出する高段側圧縮機２とを備える。
【００３２】
更に、高段側圧縮機２から吐出された高圧冷媒を室外空気と熱交換させて放熱させる放熱器となる凝縮器３が設けられている。凝縮器３から流出した高圧冷媒を中間圧冷媒となるまで減圧膨張させて高段側圧縮機２の吸入側へ導く副膨張弁５（中間圧膨張弁ともいう）が設けられている。凝縮器３から流出した高圧冷媒を低圧冷媒となるまで減圧膨張させる主膨張弁９（低圧膨張弁ともいう）が設けられている。主膨張弁９にて減圧膨張された低圧冷媒を冷却対象空間に送風される送風空気と熱交換させて蒸発させ、低段側圧縮機１の吸入側へ流出させる蒸発器１０が設けられている。
【００３３】
更に、図１の二段昇圧式冷凍サイクル装置の制御装置７には第１吐出能力制御部を有する。この制御部は、外気温度及び蒸発器１０と熱交換する送風空気の空気温度のうち、少なくとも一方の温度の上昇に伴って、高段側圧縮機２及び低段側圧縮機１のうち一方の圧縮機の冷媒吐出能力を増加させるように決定する。
【００３４】
更に制御装置７には第２吐出能力制御部を備える。この制御部は、一方の圧縮機構の冷媒吐出能力に基づいて、他方の圧縮機の冷媒吐出能力を決定する。本発明でいうＣＯＰ向上運転モードとは、ＣＯＰを向上させるために一方の圧縮機の冷媒吐出能力に基づいて、他方の圧縮機の冷媒吐出能力を決定する運転モードである。
【００３５】
具体的には、第２吐出能力制御部は、Ｎ２×Ｖ２／Ｎ１×Ｖ１にて定義される実効容量比が予め定めた基準範囲内の値となるように、他方の圧縮機の冷媒吐出能力を決定する。ここで、高段側圧縮機２の吐出容量をＶ１、高段側圧縮機２の回転数をＮ１、低段側圧縮機１の吐出容量をＶ２、低段側圧縮機１の回転数をＮ２としている。
【００３６】
これによれば、第１吐出能力制御部が、外気温度及び空調空気温度のうち、少なくとも一方の値に基づいて、一方の圧縮機の冷媒吐出能力を決定する。更に、第２吐出能力制御部が、一方の圧縮機の冷媒吐出能力に基づいて、他方の圧縮機の冷媒吐出能力を決定する。従って、それぞれの圧縮機の冷媒吐出能力を容易に決定してＣＯＰを向上することができる。
【００３７】
この際、実効容積比が予め定めた基準範囲内の値となるように、第２吐出能力制御部が他方の圧縮機の冷媒吐出能力を決定している。故に、基準範囲を適切に設定するだけで、実質的に中間冷媒圧力を、高圧側冷媒圧力と低圧側冷媒圧力との相乗平均に相当する値に近づけることができる。
【００３８】
従って、高価な圧力検出手段を設ける必要のない簡素な構成で、かつ、極めて容易な制御で、二段昇圧式冷凍サイクル装置のＣＯＰを向上させることができる。
【００３９】
更に、それぞれの圧縮機１、２の冷媒吐出能力によらず、副膨張弁５（中間圧膨張弁）の絞り開度を決定することができる。故に、副膨張弁５から流出する冷媒を気相冷媒として、高段側圧縮機２の液圧縮の問題を回避できる。
【００４０】
以下、大能力運転モードについて説明する。図２のステップＳ２０１において、庫内温度と目標温度の温度偏差ΔＴの絶対値が比較的大きく、基準温度偏差ΔＫＴ以上であるときは、ステップＳ２０３において、低段側圧縮機１の冷媒吐出量を１段増大させる。このためには、定容量型の圧縮機の場合においては、回転数を上げる。可変容量型圧縮機の場合は容量増大信号により容量を１段増大させる。
【００４１】
次に、ステップＳ２０４において、吐出温度の制約条件、冷媒圧力の制約条件、電動圧縮機の駆動電流の制約条件のうち、いずれかの制約条件に入ったかどうかを判定する。例えば、吐出温度が限度より高くなると、吐出温度の制約条件に入ったと判断し、高圧冷媒の圧力が上限圧力を超えると冷媒圧力の制約条件に入ったと判断し、電動圧縮機の駆動電流が上限電流より大きくなると駆動電流の制約条件に入ったと判断する。これらの制約条件に入ると温度が高すぎて圧縮機のゴムパッキングが劣化したり、冷媒が漏れたり、電動圧縮機駆動用モータが損傷するため、制約条件から脱出する必要がある。
【００４２】
制約条件に入ったと判断すると、図３の１ａに進み、ステップＳ３０１において、吐出温度があらかじめ定めた所定温度より高いか否かを判定する。高くない（ＮＯ）と判定されると、冷媒圧力の制約条件又は駆動電流の制約条件に入った場合であるから、ステップＳ３０３に進んで、凝縮器３を冷却する凝縮器ファン３ｆの回転数が１段上げられる。つまり、高圧冷媒の圧力が上限圧力を超えて制約条件に入ったとき等には、凝縮器ファン３ｆの回転数を増速させて制約条件から逃れさせている。
【００４３】
次に、ステップＳ３０３から、図２のステップＳ２０４の上の部位IIに進む。そして、再びステップＳ２０４において吐出温度の制約条件、冷媒圧力の制約条件、電動圧縮機の駆動電流の制約条件のうち、いずれかの制約条件に入ったかどうかを判定することを繰り返す。
【００４４】
また、図３のステップＳ３０１において、吐出温度があらかじめ定めた所定温度より高いか否かを判定した結果、高いと判定されると、ステップＳ３０２に進む。このステップＳ３０２で、副膨張弁５の開度が最大（ＭＡＸ）か否かを判断し、最大（ＭＡＸ）であれば、ステップＳ３０３で凝縮器ファン３ｆの回転数を上げる。ステップＳ３０２で、副膨張弁５の開度が最大（ＭＡＸ）でなければ、ステップＳ３０４で副膨張弁５の開度を増加させ、図２のステップＳ２０４に戻る。
【００４５】
図３に示す制約条件から脱出する制御の結果、ステップＳ２０４において、制約条件に入っていない（ＮＯ）と判定されると、ステップＳ２０５に進む。このステップＳ２０５では、低段側圧縮機１による吐出流量増しが最大（ＭＡＸ）か否かを判定する。最大（ＭＡＸ）でなければ、ステップＳ２０３に戻り上記作動を繰り返す。
【００４６】
最大（ＭＡＸ）と判断されると、ステップＳ２０６に進む。ここでは、高段側圧縮機２の冷媒吐出量を１段増大させる。このためには、定容量型の圧縮機の場合は、回転数を上げる。可変容量型圧縮機の場合は、容量増大信号により容量を１段増大させる。
【００４７】
次に、ステップＳ２０７において、吐出温度の制約条件、冷媒圧力の制約条件、電動圧縮機の駆動電流の制約条件のうち、いずれかの制約条件に入ったかどうかを判定する。例えば、吐出温度が限度より高くなると、ステップＳ２０７において、吐出温度の制約条件に入ったと判断する。また、冷媒圧力が上限圧力より高くなると、冷媒圧力の制約条件に入ったと判断する。更に、高段側圧縮機２の駆動電流が上限電流より大きくなると、駆動電流の制約条件に入ったと判断する。
【００４８】
ステップＳ２０７で制約条件に入ったと判断すると、図４の１ｂに進み、ステップＳ４０１において、吐出温度があらかじめ定めた所定温度より高いか否かを判定する。高くない（ＮＯ）と判定されると、ステップＳ４０３に進んで凝縮器３を冷却する凝縮器ファン３ｆの回転数が１段上げられる。次に、ステップＳ４０３から、図２のステップＳ２０７の上の部位IIIに進み、再びステップＳ２０７において、いずれかの制約条件に入ったかどうかを判定することを繰り返す。
【００４９】
図４に示す制約条件から脱出する制御の結果、ステップＳ２０７において制約条件に入っていない（ＮＯ）と判定されると、ステップＳ２０８に進む。ここでは、高段側圧縮機２による吐出流量増が行われる。次に、ステップＳ２０９において、高段側圧縮機２の冷媒吐出量が最大（ＭＡＸ）かどうかを判定する。最大でなければ、ステップＳ２０６に戻り、作動を繰り返す。最大（ＭＡＸ）と判断されると、ステップＳ２１０において、運転終了指令が出ているか否かを判断し、運転終了ではない判定すると、ステップＳ２０１に戻る。運転終了の場合は運転を終了する。
【００５０】
図４のステップＳ４０１において吐出温度があらかじめ定めた所定温度より高いか否かを判定した結果、高いと判定されると、ステップＳ４０２に進む。そして、副膨張弁５の開度が最大（ＭＡＸ）か否かを判断する。最大（ＭＡＸであれば）ステップＳ４０３で凝縮器ファン３ｆの回転数を上げる。
【００５１】
ステップＳ４０２で、副膨張弁５の開度が最大（ＭＡＸ）かを判断した結果、最大（ＭＡＸ）でなければ、ステップＳ４０４に進んで副膨張弁５の開度を一段上げる。
【００５２】
次に図２のステップＳ２０７の上の部位IIIに進み、再びステップＳ２０７において、吐出温度の制約条件、冷媒圧力の制約条件、電動圧縮機の駆動電流の制約条件のうち、いずれかの制約条件に入ったかどうかを判定することを繰り返す。
【００５３】
このようにして高段側圧縮機の冷媒吐出量を上げていく。ステップＳ２０９で高段側圧縮機２の冷媒吐出量が最大（ＭＡＸ）と判定されると、ステップＳ２１０において、運転終了の指令が出されているかどうかを判定し、運転終了指示が出ている場合は、運転を終了する。
【００５４】
運転終了の指令が出されていない場合は、ステップＳ２０１に戻る。このように第１実施形態の制御は、庫内温度と目標温度の偏差ΔＴの絶対値が、予め定めた基準温度偏差ΔＫＴ以上のときは、早く庫内を冷やすために、大能力が必要と判断する。逆に、上記ΔＴがΔＫＴより小さいときは、庫内温度が設定温度に近づいた状態であり、効率優先、即ち、特許文献１によるＣＯＰ最適運転モードが選択される。
【００５５】
大能力運転モードが選択された場合は、低段側の冷媒吐出量から順番に増大させていく。その途中で制約条件に入ったら、制約条件脱出対応を取り、圧縮機冷媒吐出量が増大できるようにする。
【００５６】
この制約条件脱出対応とは、吐出温度の制約の場合は、副膨張弁５の開度を増す、若しくは凝縮器ファン３ｆを増速する。吐出圧力の制約の場合は、凝縮器ファン３ｆを増速する。圧縮機電流の制約の場合は、凝縮器ファン３ｆを増速している。
【００５７】
図５のモリエリ線図において、高段側圧縮機の圧縮量（Ｃ１−Ｄ間長さ）を大きくすると、低圧側圧縮機の圧縮量（Ｂ−Ｃ間長さ）が低下し、高段側圧縮機２が吸引する気相冷媒の温度が低くなる。また、中間熱交換器６を備えているので、副膨張弁５から流出した気相冷媒を中間熱交換器６で加熱して容易に気相冷媒とすることができる。
【００５８】
また、分岐部４にて分岐された他方の高圧冷媒が冷却されて、蒸発器１０入口側の冷媒のエンタルピと蒸発器１０出口側冷媒のエンタルピとのエンタルピの差Δｉｅを拡大して、蒸発器１０にて発揮される冷凍能力を増大する。その結果、一層二段昇圧式冷凍サイクル装置の冷凍能力を向上させることができる。
【００５９】
（第１実施形態の作用効果）
図６を用いて、上記第１実施形態の効果を説明する。図２のステップＳ２０２における特許文献１と同様のＣＯＰ向上運転モードに比べて、図２のステップＳ２０３からステップＳ２０９の大能力運転モードでの制御は、冷凍能力を約１５％増大することができる。
【００６０】
従来の特許文献１のような効率を重視した運転よりも冷凍能力を増大する（冷却が早くできる）ことを重視した運転が望まれることがある。これが望まれるのは、例えば、比較的庫内容積の大きい海上用コンテナから陸上用コンテナに荷物を移しかえた場合又はコンテナ内の荷物を出し入れしている場合である。この実施形態においては、このような冷却を早く行いたいというニーズに対応することができる。
【００６１】
上記第１実施形態において、副膨張弁５は、凝縮器３から流出した高圧冷媒の流れを分岐する分岐部４にて分岐された一方の高圧冷媒を減圧膨張させて中間熱交換器６に導く。主膨張弁９は、分岐部４にて分岐された他方の高圧冷媒を減圧膨張させる。更に、中間熱交換器６は、副膨張弁５にて減圧膨張された低圧冷媒を、分岐部４にて分岐された他方の高圧冷媒と熱交換させて、高段側圧縮機２の吸い込み側に流入させる。
【００６２】
これによれば、中間熱交換器６を備えているので、副膨張弁５から流出した中間圧冷媒を加熱して容易に気相冷媒として高段側圧縮機２の吸い込み側に流入させることができる。これにて液圧縮を回避することができる。その結果、二段昇圧式冷凍サイクル装置の信頼性を向上させることができる。また、分岐部４にて分岐された他方の高圧冷媒を副膨張弁５にて減圧膨張された低圧冷媒で冷却して、蒸発器１０の入口側における冷媒のエンタルピを低下させている。このことにより、蒸発器１０の入口側における冷媒のエンタルピと蒸発器１０の出口側における冷媒のエンタルピとのエンタルピの差を拡大できる。この結果、蒸発器１０にて発揮される冷凍能力を増大することができ、一層、二段昇圧式冷凍サイクル装置の冷凍能力を向上させることが容易である。
【００６３】
また、図２のように、制御装置７は、大能力運転モードにおいて、低段側圧縮機１及び高段側圧縮機２を制御し、低段側圧縮機１の冷媒吐出量を最大にしてから高段側圧縮機２の冷媒吐出量を増大させる。
【００６４】
これによれば、蒸発器１０に流れる冷媒の流量は、低段側圧縮機１の冷媒吐出量によって決定される。従って、低段側圧縮機１の吐出流量を最大（ＭＡＸ）にしてから高段側圧縮機２の吐出流量を増大させる。これにより、早急に蒸発器１０に流れる冷媒流量を増大させ冷凍能力向上のレスポンスを向上させることができ、素早く室内を冷却できる。
【００６５】
更に、制御装置７は、冷却対象空間となる室内の空気温度Ｔｆｒと室内の目標冷却温度Ｔｓｅｔとの温度偏差ΔＴの絶対値が、予め定めた基準温度偏差ΔＫＴより小さくなったか否かをステップＳ２０１で判定している。小さくなった場合に、ＣＯＰ向上運転モードで高段側圧縮機２と低段側圧縮機１とを運転している。一方、温度偏差ΔＴの絶対値が予め定めた基準温度偏差ΔＫＴ以上となったときに、大能力運転モードで、少なくとも高段側圧縮機２と低段側圧縮機１とを制御している。
【００６６】
これによれば、温度偏差ΔＴの絶対値が予め定めた基準温度偏差ΔＫＴより小さくなったときは、急速な冷却が不要である。そのため、大能力運転モードをやめ、ＣＯＰ向上運転モードで制御する。これにより、効率を高め、省エネルギ化を達成できる。かつ、急速な冷却が必要なときに、大能力運転モードで運転できる。
【００６７】
次に図３のように、複数の制約条件に入った状態が、高圧冷媒の温度が上限温度を超えた状態（ステップＳ３０１でＹＥＳの状態）では、制御装置７は、凝縮器ファン３ｆの回転数を増速させるか、又は副膨張弁５の開度を増大させている。
【００６８】
また、複数の制約条件に入った状態が、低段側圧縮機１又は高段側圧縮機２の駆動電流が上限電流を超えた状態（ステップＳＳ３０１でＮＯの状態）では、制御装置７は、凝縮器ファン３ｆを増速させている。これによれば、制約条件及びに入った場合に、凝縮器ファン３ｆ又は副膨張弁５を制御装置７で制御することで、制約条件から脱出させ、更に冷媒の吐出流量を増大させることができる。
【００６９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以降の各実施形態においては、上記した第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。なお、第２実施形態以下については、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明が援用される。
【００７０】
図７を用いて、本発明の第２実施形態における制御装置の制御の概要をまず説明する。まず上記のように、図２の第１実施形態においては、ステップＳ２０３で低段側圧縮機１の吐出流量を増大した後に、ステップＳ２０４で制約条件に入っているか否かの判定をしている。また、ステップＳ２０６で高段側圧縮機２の吐出流量を増大した後に、ステップＳ２０７で制約条件に入っているか否かの判定をしている。しかし、この第２実施形態においては、制約条件に入っているか否かの判定を図７のステップＳ７０３、ステップＳ７０７で先に行い、その後にステップＳ７０４、ステップＳ７０８で吐出流量を増大させている。制約条件に入っている場合に、制約条件から脱出するための制御は、図３及び図４と同様である。
【００７１】
第２実施形態においても、図１の二段昇圧式冷凍サイクル装置が用いられる。以下、第１実施形態の説明と重複する部分を極力避けて、図１、図７に基づいて第２実施形態の冷凍サイクル装置の構成について説明する。二段昇圧式冷凍サイクル装置の構成自体は特許文献１と変わりがない。
【００７２】
図１において、二段昇圧式冷凍サイクル装置は、冷凍機に適用されており、冷却対象空間である冷凍庫内へ送風される送風空気を−３０℃〜−１０℃程度の極低温となるまで冷却する機能を果たす。
【００７３】
まず、二段昇圧式冷凍サイクル装置は、図１に示すように、高段側圧縮機２及び低段側圧縮機１の２つの圧縮機を備えており、サイクルを循環する冷媒を多段階に昇圧するようになっている。なお、この冷媒としては、通常のフロン系冷媒（例えば、Ｒ４０４Ａ）を採用することができる。更に、冷媒には、低段側圧縮機１及び高段側圧縮機２内の摺動部位を潤滑するための冷凍機油（オイル）が混入されており、冷凍機油の一部は冷媒とともにサイクルを循環している。
【００７４】
まず、低段側圧縮機１は、低圧冷媒を中間圧冷媒となるまで圧縮して吐出する圧縮機及び、圧縮機を回転駆動する低段側電動モータ１ｍを有する電動圧縮機である。低段側圧縮機１は、その吐出容量Ｖ２が固定された固定容量型圧縮機構で構成されており、具体的には、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構、ローリングピストン型圧縮機構等の各種圧縮機構を採用できる。
【００７５】
低段側電動モータ１ｍは、低段側インバータから出力される交流電流によって、その作動（回転数）が制御される交流モータである。また、低段側インバータは、制御装置７から出力される制御信号に応じた周波数の交流電流を出力する。そして、この周波数制御によって低段側圧縮機１の冷媒吐出能力が変更される。
【００７６】
従って、第２実施形態では、低段側電動モータ１ｍが低段側圧縮機１の吐出能力変更手段を構成している。もちろん、低段側電動モータ１ｍとして、直流ブラシレスモータを採用し、制御装置７から出力される制御電圧によって、その回転数を制御するようにしてもよい。また、低段側圧縮機１の吐出口には、高段側圧縮機２の吸入口側が接続されている。
【００７７】
高段側圧縮機２の基本的構成は、低段側圧縮機１と同様である。従って、高段側圧縮機２は、低段側圧縮機１から吐出された中間圧冷媒を高圧冷媒となるまで圧縮して吐出する。
【００７８】
更に、高段側圧縮機２は、吐出容量Ｖ１が固定された固定容量型圧縮機構で構成され、高段側電動モータ２ｍは、高段側インバータから出力される交流電流によって回転数が制御される。また、本実施形態の高段側圧縮機２の圧縮比及び低段側圧縮機１の圧縮比は略同等となっている。
【００７９】
高段側圧縮機２の吐出口には、凝縮器３の冷媒入口側が接続されている。凝縮器３は、高段側圧縮機２から吐出された高圧冷媒と凝縮器ファン３ｆにより送風される庫外空気（室外空気）とを熱交換させることによって、高圧冷媒を放熱させて冷却する放熱用熱交換器である。
【００８０】
凝縮器ファン３ｆは、制御装置７から出力される制御電圧によって回転数（送風空気量）が制御される電動式送風機である。なお、この第２実施形態の二段昇圧式冷凍サイクル装置では、冷媒としてフロン系冷媒を採用し、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成しているので、凝縮器３は冷媒を凝縮させる放熱器として機能している。
【００８１】
凝縮器３の冷媒出口には、凝縮器３から流出した冷媒の流れを分岐する分岐部４が接続されている。分岐部４は、３つの流入出口を有する三方継手構造のもので、流入出口のうち１つを冷媒流入口とし、２つを冷媒流出口としたものである。このような分岐部４は、配管を接合して構成してもよいし、金属ブロックや樹脂ブロックに複数の冷媒通路を設けて構成してもよい。
【００８２】
分岐部４の一方の冷媒出口には、副膨張弁５の入口側が接続され、分岐部４の他方の冷媒出口には、中間熱交換器６の高圧冷媒流路の入口側が接続されている。副膨張弁５は、凝縮器３から流出した高圧冷媒を中間圧冷媒となるまで減圧膨張させる温度式膨張弁である。
【００８３】
より具体的には、副膨張弁５は、中間熱交換器６の中間圧冷媒流路出口側に配置された感温部を有する。副膨張弁５は、中間圧冷媒流路出口側冷媒の温度と圧力とに基づいて中間圧冷媒流路出口側冷媒の過熱度を検知する。そして、この過熱度が、予め設定された所定値となるように機械的機構により弁開度（冷媒流量）を調整する。また、副膨張弁５の出口側には、中間熱交換器６の入口側が接続されている。
【００８４】
中間熱交換器６は、中間圧冷媒流路を流通する副膨張弁５にて減圧膨張された中間圧冷媒と、高圧冷媒流路を流通する分岐部４にて分岐された他方の高圧冷媒との間で熱交換を行う。なお、高圧冷媒は減圧されることによって温度低下するので、中間熱交換器６では、中間圧冷媒流路を流通する中間圧冷媒が加熱され、高圧冷媒流路を流通する高圧冷媒が冷却される。
【００８５】
また、中間熱交換器６の具体的構成としては、板状の伝熱プレート部材を複数枚積層配置して各伝熱プレート部材間に中間圧冷媒流路及び高圧冷媒流路を交互に形成している。そして中間熱交換器６は、伝熱プレートを介して高圧冷媒と中間圧冷媒とを熱交換させるプレート式熱交換器を採用している。
【００８６】
また、高圧冷媒流路を形成する外側管の内側に中間圧冷媒流路を形成する内側管を配置する二重管方式の熱交換器構成を採用してもよい。もちろん、高圧冷媒流路を内側管として、中間圧冷媒流路を外側管としてもよい。更に、高圧冷媒流路と中間圧冷媒流路とを形成する冷媒配管同士を接合して熱交換させる構成等を採用してもよい。
【００８７】
なお、図１に示す中間熱交換器６では、高圧冷媒流路を流通する高圧冷媒の流れ方向と中間圧冷媒流路を流通する中間圧冷媒の流れ方向が同一となる並行流型の熱交換器を採用している。しかし、高圧冷媒流路を流通する高圧冷媒の流れ方向と中間圧冷媒流路を流通する中間圧冷媒の流れ方向が逆方向となる対交流型の中間熱交換器６を採用してもよい。
【００８８】
中間熱交換器６の中間圧冷媒流路の出口側には、図示しない逆止弁を介して、高段側圧縮機２の吸入口側が接続されている。従って、本実施形態の高段側圧縮機２では、中間圧冷媒流路から流出した中間圧冷媒と低段側圧縮機１から吐出された中間圧冷媒との混合冷媒を吸入する。
【００８９】
一方、中間熱交換器６の高圧冷媒流路の出口側には、主膨張弁９の入口側が接続されている。主膨張弁９は、凝縮器３から流出した高圧冷媒を低圧冷媒となるまで減圧膨張させる温度式膨張弁である。この主膨張弁９の基本的構成は、副膨張弁５と同様である。
【００９０】
より具体的には、副膨張弁５は、後述する蒸発器１０の冷媒流出口側に配置された感温部を有し、蒸発器１０出口側冷媒の温度と圧力とに基づいて蒸発器１０出口側冷媒の過熱度を検知する。そして、副膨張弁５は、この過熱度が予め設定された所定値となるように、機械的機構により弁開度（冷媒流量）が調整されるようになっている。
【００９１】
主膨張弁９の出口側には、蒸発器１０の冷媒流入口側が接続されている。蒸発器１０は、主膨張弁９にて減圧膨張された冷媒と、蒸発器ファン１０ｆによって冷凍庫内を循環送風される送風空気とを熱交換させ、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる吸熱用熱交換器である。蒸発器ファン１０ｆは、制御装置７から出力される制御電圧によって回転数（送風空気量）が制御される電動式送風機である。更に、蒸発器１０の冷媒流出口には、低段側圧縮機１の吸入口側が接続されている。
【００９２】
制御装置７は、制御処理や演算処理を行うＣＰＵ及びプログラムやデータ等を記憶するＲＯＭ及びＲＡＭ等の記憶回路を含む周知のマイクロコンピュータから構成されている。また、制御装置７は、各種制御対象機器への制御信号あるいは制御電圧を出力する出力回路、各種センサの検出信号が入力される入力回路、並びに、電源回路等から構成されている。
【００９３】
制御装置７の出力側には、制御対象機器として低段側電動モータ１ｍ駆動用の低段側インバータ、高段側電動モータ２ｍ駆動用の高段側インバータ、凝縮器ファン３ｆ、蒸発器ファン１０ｆ等が接続され、制御装置７は、これらの制御対象機器の作動を制御する。
【００９４】
従って、低段側電動モータ１ｍの回転数及び高段側電動モータ２ｍの回転数は、それぞれ制御装置７内の第１吐出能力制御部及び第２吐出能力制御部によって、互いに独立して制御できるようになっている。もちろん、第１、第２吐出能力制御部を、制御装置７に対してそれぞれ別体の制御装置として構成してもよい。
【００９５】
一方、制御装置７の入力側には、センサの検出信号が入力される。これらのセンサには、凝縮器３にて高圧冷媒と熱交換する庫外空気（室外空気）の外気温度Ｔａｍを検出する外気温度検出手段である外気温センサがある。また、これらのセンサには、蒸発器１０にて低圧冷媒と熱交換する送風空気の空気温度Ｔｆｒを検出する庫内温度検出手段である庫内温度センサがある。
【００９６】
更に、制御装置７の入力側には、操作パネル８が接続されている。この操作パネル８には、各種スイッチが設けられている。これらのスイッチには、冷凍機の作動要求信号あるいは停止要求信号を出力する要求信号出力手段としての作動スイッチ及び停止スイッチ、庫内温度（目標冷却温度）Ｔｓｅｔを設定する目標温度設定手段としての温度設定スイッチ等が存在する。更に、操作パネル８には作動スイッチ及び停止スイッチ、温度設定スイッチ、大能力指令スイッチ、設定温度及び庫内温度表示器等を備える。
【００９７】
制御装置７は、操作パネル８からの信号、各種センサ値、ドア開閉信号等より必要能力を算出し、それを基にインバータを制御して圧縮機冷媒吐出量や膨張弁開度、ファン風量を制御する。第２実施形態において、外気温度３８℃、庫内温度−１８℃におけるＣＯＰ向上運転モードと大能力運転モードとの比較は図６と同様である。
【００９８】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図８において、二段昇圧式冷凍サイクル装置は、蒸発器１０によって冷却される室内のドアの開閉を検出するドア開閉検出手段３１を備えている。そして、ドア開閉検出手段３１の信号が制御装置７に導かれている。
【００９９】
制御装置７は、図９のステップＳ９０１において、ドア開閉検出手段３１からの信号でドアが開かれたと判断した場合に、ステップＳ９０３からステップＳ９０９に基づいて、低段側圧縮機１及び高段側圧縮機２を大能力運転モードで制御する。
【０１００】
一方、制御装置７は、ドア開閉検出手段３１からの信号でドアが閉じられている判断した場合に、低段側圧縮機１及び高段側圧縮機２をステップＳ９０２においてＣＯＰ向上運転モードで制御する。
【０１０１】
これによれば、冷却対象空間を成す室内のドアが閉じられたときは、急速な冷却が不要であるため、大能力運転モードでの制御をやめ、ＣＯＰ向上運転モードで制御することにより、効率を高め、省エネルギ化を達成できる。
【０１０２】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。援用する図１において、大能力運転モードでの運転指令を指令する操作パネル８を備え、この操作パネル８には内部に押しボタンスイッチから成る大能力運転モードでの運転指令スイッチが設けられている。
【０１０３】
制御装置７は、上記押しボタンスイッチが押されて、操作パネル８から大能力運転モードでの運転指令が来た場合に、図１０のステップＳ１００１において大能力運転モードでの運転指令（大能力指令ともいう）が来たと判断する。この場合は、ステップＳ１００３からステップＳ１００９に基づいて、低段側圧縮機１及び高段側圧縮機２を大能力運転モードで制御する。
【０１０４】
制御装置７は、操作パネル８から大能力運転モードでの運転指令が来ていない場合に、ステップＳ１００２に基づいて、低段側圧縮機１及び高段側圧縮機２をＣＯＰ向上運転モードで制御する。
【０１０５】
これによれば、操作パネル８から大能力運転モードでの運転指令が来た場合以外は、急速な冷却が不要であるため、大能力運転モードでの制御をやめ、ＣＯＰ向上運転モードで制御している。これにより、効率を高め、省エネルギ化を達成できる。
【０１０６】
（他の実施形態）
上記の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、更に、特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。
【０１０７】
上記の実施形態では、中間熱交換器６を採用したサイクル構成について説明したが、本発明の二段昇圧式冷凍サイクル装置のサイクル構成は、これに限定されない。例えば、中間熱交換器６を廃止して、副膨張弁５から流出した冷媒の気液を分離する中間気液分離器を設けてもよい。
【０１０８】
そして、中間気液分離器にて分離された気相冷媒を高段側圧縮機２へ吸入させるようにしてもよい。この場合は、副（中間圧）膨張弁５を廃止して、代わりに、固定絞り又は固定絞りを通る冷媒通路を選択する電磁弁回路を採用してもよい。従って、本発明で副膨張弁５というときは、これらの代替手段を含む。
【０１０９】
更に、分岐部４を廃止して、中間気液分離器にて分離された液相冷媒を主膨張弁９へ流入させるようにして、特許文献１に言うエコノマイザ式冷凍サイクル装置として構成してもよい。
【０１１０】
このエコノマイザ式冷凍サイクル装置は、高段側圧縮機構から吐出された高圧冷媒を放熱させる放熱器（凝縮器）、放熱器から流出した高圧冷媒の一部を中間圧冷媒となるまで減圧膨張させる中間圧膨張弁（副膨張弁）を備えている。そして、中間圧膨張弁（副膨張弁）にて減圧された中間圧冷媒を高段側圧縮機構の吸入側へ導く冷凍サイクル装置である。
【０１１１】
また、上記の実施形態では、副膨張弁５及び主膨張弁９として、温度式膨張弁を採用した例を説明したが、副膨張弁５及び主膨張弁９として、電気式膨張弁を採用してもよい。
【０１１２】
上記の実施形態では、本発明の二段昇圧式冷凍サイクル装置を冷凍機に適用した例を説明したが、本発明の適用はこれに限定されない。例えば、空調装置、冷蔵庫等に適用してもよい。
【０１１３】
更に、図２等のステップＳ２０１では、温度偏差ΔＴの絶対値と基準温度偏差ΔＫＴとを比較することで、大能力が必要か否かを判定した例を説明したが、判定方法はこれに限定されない。
【０１１４】
例えば、作動スイッチが投入（ＯＮ）された後に、まず、空気温度Ｔｆｒと目標冷却温度Ｔｓｅｔとの差が縮小するように、双方の圧縮機１、２の回転数を決定する制御を行う。このような制御において、単位時間あたりの空気温度Ｔｆｒの温度変化量ΔＴｆｒが、予め定めた基準温度変化量ΔＫＴｆｒより大きいときは、冷凍機の起動直後であると判定する。一方、ΔＴｆｒが、予め定めた基準温度変化量ΔＫＴｆｒ以下となっているときは冷凍機が定常状態になっていると判定し、ＣＯＰ向上運転モードで制御してもよい。また、冷媒温度として、冷媒配管の表面温度を用いてもよい。
【０１１５】
上記の実施形態では、それぞれの圧縮機１、２に対して、別々の駆動手段を採用したが、１つの電動モータを駆動手段として、高段側圧縮機２及び低段側圧縮機１の双方を駆動してもよい。また、駆動手段としてエンジン（内燃機関）を採用してもよい。また電動圧縮機の圧縮機を回転させるモータは誘導電動機のほかに、効率を更に高めるために直流ブラシレスモータを使用しても良い。
【符号の説明】
【０１１６】
１  低段側圧縮機
２  高段側圧縮機
３  凝縮器
３ｆ  凝縮器ファン
５  副膨張弁
７  制御装置
９  主膨張弁
１０  蒸発器
１０ｆ  蒸発器ファン
【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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【図９】
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【図１０】
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