JP2004353995A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】庫内冷却用の熱交換器を複数備える冷凍装置において、熱交換器の除霜に要する時間を削減すると共に、冷凍装置のランニングコストを低減する。
【解決手段】冷媒回路（２０）では、冷蔵庫内回路（１１０）及び冷凍回路（３０）が室外回路（４０）に対して並列接続される。冷凍回路（３０）では、冷凍庫内回路（１３０）及びブースタ回路（１４０）が直列接続される。ブースタ回路（１４０）には、ブースタ圧縮機（１４１）及び四路切換弁（１４２）が設けられる。冷凍熱交換器（１３１）で庫内空気を冷却する運転中は、冷凍熱交換器（１３１）で蒸発した冷媒がブースタ圧縮機（１４１）で圧縮されてから可変容量圧縮機（４１）へ吸入される。一方、冷凍熱交換器（１３１）の除霜中は、冷蔵熱交換器（１１１）で蒸発した冷媒がブースタ圧縮機（１４１）で圧縮されてから冷凍熱交換器（１３１）へ供給される。除霜中に冷凍熱交換器（１３１）で凝縮した冷媒は、冷蔵熱交換器（１１１）へ送り返される。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷蔵庫等の庫内を冷却するための熱交換器が複数設けられた冷凍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、冷凍サイクルを行う冷凍装置が知られており、食品等を貯蔵する冷蔵庫等の冷却機として広く利用されている。例えば、特許文献１には、冷蔵庫等の庫内を冷却するための熱交換器を複数備えた冷凍装置が開示されている。この冷凍装置では、１つの室外ユニットに対して、冷蔵庫内を冷却する冷蔵熱交換器と、冷凍庫内を冷却する冷凍熱交換器とが並列に接続されている。また、この冷凍装置では、室外ユニットの主圧縮機とは別に、冷凍熱交換器と室外ユニットの間に副圧縮機が設けられている。この冷凍装置では、冷蔵熱交換器を蒸発器とする単段冷凍サイクルと、冷凍熱交換器を蒸発器として副圧縮機を低段圧縮機とする２段圧縮冷凍サイクルとが、１つの冷媒回路において行われる。
【０００３】
上記冷凍装置では、副圧縮機に直列接続された冷凍熱交換器で冷媒の蒸発温度が比較的低く設定されている。従って、この冷凍熱交換器において、着霜の問題が特に深刻となる。つまり、冷凍熱交換器に空気中の水分が付着して凍結し、付着した霜によって庫内空気の冷却が阻害されるという問題が生じる。そこで、冷凍熱交換器に付着した霜を融かすこと、即ち冷凍熱交換器の除霜が必要となる。
【０００４】
このような冷凍熱交換器の除霜は、特許文献２に開示されているように、電気ヒータを用いて行われるのが一般的である。つまり、一般的な冷凍装置では、電気ヒータで加熱した空気を冷凍熱交換器へ供給し、冷凍熱交換器に付着した霜を空気で暖めて融かす除霜動作が行われる。
【０００５】
また、冷凍熱交換器の除霜は、特許文献３に開示されているように、いわゆるホットガスバイパスによって行われる場合もある。つまり、圧縮機と冷凍熱交換器の間だけで冷媒を循環させ、圧縮機から吐出された比較的高温のガス冷媒を冷凍熱交換器へ導入して霜を融かすことも提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２２８２９７号公報
【特許文献２】
特開平０９−３２４９７８号公報
【特許文献３】
特開２００１−１８３０３７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、上記冷凍装置では、冷凍熱交換器の除霜に電気ヒータを用いるのが一般的である。ところが、この場合には、電気ヒータで加熱した空気を冷凍熱交換器へ供給して霜を融かすため、加熱された空気が冷凍庫内へ流入してしまい、庫内温度の上昇を招くおそれがある。また、冷凍熱交換器に付着した霜を空気によって外側から暖めなけばならず、冷凍熱交換器の除霜に長時間（例えば４０分以上）を要するという問題もある。
【０００８】
一方、上述のような問題点は、ホットガスバイパスによって冷凍熱交換器の除霜を行うことで幾分改善される。つまり、ホットガスバイパスによる除霜では、冷凍熱交換器の伝熱管内に温度の高い冷媒が導入され、冷凍熱交換器に付着した霜は内側から暖められる。このため、冷凍熱交換器の除霜中における庫内温度の上昇幅は、電気ヒータを用いて除霜を行う場合に比べれば小さくなる。
【０００９】
しかしながら、ホットガスバイパスによる除霜中には、圧縮機と冷凍熱交換器の間だけで冷媒が循環するに過ぎず、霜を融かすために利用できる熱は、圧縮機で冷媒に付与された熱だけである。このため、依然として冷凍熱交換器の除霜に長時間を要するという問題がある。
【００１０】
また、冷凍熱交換器へ供給された冷媒は、単に再び圧縮機へ吸入されるだけであって、冷凍熱交換器の除霜以外には全く利用されない。つまり、冷凍熱交換器の除霜中において、圧縮機は冷凍熱交換器を除霜するためだけに運転されることになる。このため、電気ヒータを用いる場合と同様に、冷凍熱交換器の除霜に伴って消費される電力が嵩み、冷凍装置のランニングコストの上昇を招くという問題もある。
【００１１】
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、冷蔵庫等の庫内冷却用の熱交換器を複数備える冷凍装置において、庫内冷却用の熱交換器の除霜に要する時間を削減すると共に、冷凍装置の消費電力を削減してそのランニングコストを低減することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、庫内を冷却するための第１熱交換器（１１１，１２１）が設けられた第１冷却回路（１１０，１２０）と、庫内を冷却するための第２熱交換器（１３１）と副圧縮機（１４１）とが直列に設けられた第２冷却回路（３０）とを、熱源側熱交換器（４３）と主圧縮機（４１）とが設けられた熱源側回路（４０）に対して並列に接続して構成された冷媒回路（２０）を備え、上記冷媒回路（２０）で冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷凍装置を対象としている。そして、上記冷媒回路（２０）には、上記副圧縮機（１４１）が冷媒を第２熱交換器（１３１）から吸入して主圧縮機（４１）の吸入側へ吐出する第１動作と、上記副圧縮機（１４１）が冷媒を第１熱交換器（１１１，１２１）から吸入して第２熱交換器（１３１）へ吐出する第２動作とを切り換え可能にする切換機構（１４２）が設けられており、上記第２熱交換器（１３１）を除霜する除霜運転中には、上記冷媒回路（２０）で第２動作が行われると共に、第２熱交換器（１３１）から第１熱交換器（１１１，１２１）へ冷媒が送られるものである。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１に記載の冷凍装置において、第２冷却回路（３０）には、開度可変の膨張弁（１３２）が設けられており、除霜運転中に上記膨張弁（１３２）を全開状態に保持する制御手段（２０１）を備えるものである。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１に記載の冷凍装置において、冷媒回路（２０）には、副圧縮機（１４１）の停止中にだけ該副圧縮機（１４１）をバイパスして冷媒が流通するバイパス通路（１５０）が設けられており、除霜運転の終了により第２動作から第１動作へ切り換わる際に、上記副圧縮機（１４１）を一旦停止させて所定時間の経過後に該副圧縮機（１４１）を起動させる制御手段（２０２）を備えるものである。
【００１５】
−作用−
請求項１の発明では、冷凍装置（１０）に冷媒回路（２０）が設けられる。冷媒回路（２０）では、熱源側回路（４０）に対して第１冷却回路（１１０，１２０）と第２冷却回路（３０）とが並列に接続されている。また、冷媒回路（２０）には、切換機構（１４２）が設けられる。この冷媒回路（２０）では、切換機構（１４２）を操作することによって、第１動作と第２動作とが切換可能となっている。第１動作と第２動作の何れにおいても、熱源側回路（４０）から第１冷却回路（１１０，１２０）へ供給された冷媒は、第１熱交換器（１１１，１２１）で蒸発して主圧縮機（４１）に吸入される。第１動作において、熱源側回路（４０）から第２冷却回路（３０）へ供給された冷媒は、第２熱交換器（１３１）で蒸発して副圧縮機（１４１）へ吸入され、副圧縮機（１４１）で圧縮されてから主圧縮機（４１）に吸入される。
【００１６】
この発明において、冷凍装置（１０）では、除霜運転が行われる。この除霜運転は、第２熱交換器（１３１）を除霜するために行われる。除霜運転中には、冷媒回路（２０）で第２動作が行われる。第２動作において、副圧縮機（１４１）は、第１熱交換器（１１１，１２１）で蒸発した冷媒を吸入して圧縮し、圧縮した冷媒を第２熱交換器（１３１）へ供給する。第２熱交換器（１３１）では、付着した霜が副圧縮機（１４１）から供給された冷媒によって加熱されて融解する。従って、第２熱交換器（１３１）の除霜には、第１熱交換器（１１１，１２１）で冷媒が吸熱した熱と、副圧縮機（１４１）で冷媒に付与された熱とが利用される。第２熱交換器（１３１）で放熱して凝縮した冷媒は、第１熱交換器（１１１，１２１）へ送り返され、庫内を冷却するために再び利用される。つまり、副圧縮機（１４１）から第２熱交換器（１３１）へ除霜のために供給された冷媒は、第１熱交換器（１１１，１２１）へ戻されて庫内冷却にも利用される。
【００１７】
請求項２の発明では、第２冷却回路（３０）に開度可変の膨張弁（１３２）が設けられる。第１動作において、熱源側回路（４０）から第２冷却回路（３０）へ供給された冷媒は、この膨張弁（１３２）を通過して減圧された後に第２熱交換器（１３１）へ導入される。除霜運転中において、制御手段（２０１）は、第２冷却回路（３０）の膨張弁（１３２）を全開状態に保持する。この除霜運転中には第２動作が行われ、副圧縮機（１４１）から吐出された冷媒が第２熱交換器（１３１）へ供給される。そして、第２熱交換器（１３１）で放熱して凝縮した冷媒は、全開状態の膨張弁（１３２）を通過して第１熱交換器（１１１，１２１）へと送られる。
【００１８】
請求項３の発明では、冷媒回路（２０）にバイパス通路（１５０）が設けられる。除霜運転が終了すると、冷媒回路（２０）では第２運転から第１運転への切り換えが行われるが、その際には切換制御手段（２０２）が所定の動作を行う。具体的に、制御手段（２０２）は、第２運転中に運転されていた副圧縮機（１４１）を一旦停止させ、それから所定時間が経過した後に副圧縮機（１４１）を起動させる。
【００１９】
ここで、第２運転中には、副圧縮機（１４１）から第２熱交換器（１３１）へ冷媒が供給されている。第２熱交換器（１３１）で凝縮した冷媒は、その全てが第１熱交換器（１１１，１２１）へ送り出されるわけではなく、その一部が第２熱交換器（１３１）に留まる。このため、単に切換機構（１４２）を操作して第１動作へ切り換えるだけでは、第２熱交換器（１３１）に溜まった液冷媒が副圧縮機（１４１）へ吸入され、副圧縮機（１４１）の損傷を招く。
【００２０】
これに対し、請求項３の発明では、制御手段（２０２）が副圧縮機（１４１）を一時的に停止状態に保っている。このため、第２運転中に第２熱交換器（１３１）に溜まり込んだ液冷媒は、バイパス通路（１５０）へ流れ込み、停止中の副圧縮機（１４１）をバイパスして熱源側回路（４０）へ送り出される。そして、第２熱交換器（１３１）から全ての液冷媒が排出された後に副圧縮機（１４１）を起動するようにすれば、液冷媒を吸入して副圧縮機（１４１）が損傷することもなくなる。
【００２１】
【発明の実施の形態１】
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。本実施形態の冷凍装置（１０）は、コンビニエンスストア等に設置されて、店内の空気調和とショーケース内の冷却とを行うものである。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態の冷凍装置（１０）は、室外ユニット（１１）と、空調ユニット（１２）と、冷蔵庫としての冷蔵ショーケース（１３）と、冷凍庫としての冷凍ショーケース（１５）と、ブースタユニット（１６）とを備えている。室外ユニット（１１）は、屋外に設置されている。一方、残りの空調ユニット（１２）等は、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。
【００２３】
室外ユニット（１１）には室外回路（４０）が、空調ユニット（１２）には空調回路（１００）が、冷蔵ショーケース（１３）には冷蔵庫内回路（１１０）が、冷凍ショーケース（１５）には冷凍庫内回路（１３０）が、ブースタユニット（１６）にはブースタ回路（１４０）がそれぞれ設けられている。冷凍装置（１０）では、これらの回路（４０，１００，…）を配管で接続することによって冷媒回路（２０）が構成されている。
【００２４】
冷凍庫内回路（１３０）及びブースタ回路（１４０）は、互いに直列に接続されており、第２冷却回路である冷凍回路（３０）を構成している。この冷凍回路（３０）では、冷凍ショーケース（１５）側の端部に液側閉鎖弁（３１）が、ブースタユニット（１６）側の端部にガス側閉鎖弁（３２）がそれぞれ設けられている。一方、冷蔵庫内回路（１１０）は、単独で第１冷却回路を構成している。また、室外回路（４０）は、単独で熱源側回路を構成している。
【００２５】
冷媒回路（２０）では、冷蔵庫内回路（１１０）と冷凍回路（３０）とが室外回路（４０）に対して互いに並列接続されている。具体的に、冷蔵庫内回路（１１０）及び冷凍回路（３０）は、第１液側連絡配管（２１）及び第１ガス側連絡配管（２２）を介して、室外回路（４０）に接続されている。第１液側連絡配管（２１）は、その一端が室外回路（４０）に接続されるている。第１液側連絡配管（２１）の他端は、２つに分岐しており、分岐した一方が冷蔵庫内回路（１１０）の液側端に接続され、他方が液側閉鎖弁（３１）に接続されている。第１ガス側連絡配管（２２）は、その一端が室外回路（４０）に接続されるている。第１ガス側連絡配管（２２）の他端は、２つに分岐しており、分岐した一方が冷蔵庫内回路（１１０）のガス側端に接続され、他方がガス側閉鎖弁（３２）に接続されている。
【００２６】
また、冷媒回路（２０）では、空調回路（１００）が、第２液側連絡配管（２３）及び第２ガス側連絡配管（２４）を介して、室外回路（４０）に接続されている。第２液側連絡配管（２３）は、その一端が室外回路（４０）に接続され、他端が空調回路（１００）の液側端に接続されている。第２ガス側連絡配管（２４）は、その一端が室外回路（４０）に接続され、他端が空調回路（１００）のガス側端に接続されている。
【００２７】
《室外ユニット》
上述したように、室外ユニット（１１）は、室外回路（４０）を備えている。この室外回路（４０）には、可変容量圧縮機（４１）と、固定容量圧縮機（４２）と、室外熱交換器（４３）と、レシーバ（４４）と、室外膨張弁（４５）とが設けられている。また、室外回路（４０）には、四路切換弁（５１，５２）と、液側閉鎖弁（５３，５５）と、ガス側閉鎖弁（５４，５６）とが２つずつ設けられている。この室外回路（４０）において、第１液側閉鎖弁（５３）には第１液側連絡配管（２１）が、第１ガス側閉鎖弁（５４）には第１ガス側連絡配管（２２）が、第２液側閉鎖弁（５５）には第２液側連絡配管（２３）が、第２ガス側閉鎖弁（５６）には第２ガス側連絡配管（２４）がそれぞれ接続されている。
【００２８】
可変容量圧縮機（４１）及び固定容量圧縮機（４２）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る。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。可変容量圧縮機（４１）は、主圧縮機を構成している。一方、固定容量圧縮機（４２）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。
【００２９】
可変容量圧縮機（４１）の吸入側には、第１吸入管（６１）の一端が接続されている。第１吸入管（６１）の他端は、第１ガス側閉鎖弁（５４）に接続されている。一方、固定容量圧縮機（４２）の吸入側には、第２吸入管（６２）の一端が接続されている。第２吸入管（６２）の他端は、第２四路切換弁（５２）に接続されている。また、第１吸入管（６１）には吸入接続管（６３）の一端が接続され、第２吸入管（６２）には吸入接続管（６３）の他端が接続されている。この吸入接続管（６３）には、その一端から他端へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（ＣＶ−１）が設けられている。
【００３０】
可変容量圧縮機（４１）及び固定容量圧縮機（４２）には、吐出管（６４）が接続されている。吐出管（６４）の一端は、第１四路切換弁（５１）に接続されている。この吐出管（６４）は、他端側で第１分岐管（６４ａ）と第２分岐管（６４ｂ）とに分岐されている。そして、吐出管（６４）の第１分岐管（６４ａ）が可変容量圧縮機（４１）の吐出側に接続され、その第２分岐管（６４ｂ）が固定容量圧縮機（４２）の吐出側に接続されている。吐出管（６４）の第２分岐管（６４ｂ）には、固定容量圧縮機（４２）から第１四路切換弁（５１）へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（ＣＶ−３）が設けられている。また、吐出管（６４）には、吐出接続管（６５）の一端が接続されている。吐出接続管（６５）の他端は、第２四路切換弁（５２）に接続されている。
【００３１】
室外熱交換器（４３）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。この室外熱交換器（４３）では、冷媒と室外空気の間で熱交換が行われる。室外熱交換器（４３）の一端は、閉鎖弁（５７）を介して第１四路切換弁（５１）に接続されている。一方、室外熱交換器（４３）の他端は、第１液管（８１）を介してレシーバ（４４）の頂部に接続されている。この第１液管（８１）には、室外熱交換器（４３）からレシーバ（４４）へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（ＣＶ−４）が設けられている。
【００３２】
レシーバ（４４）の底部には、閉鎖弁（５８）を介して第２液管（８２）の一端が接続されている。この第２液管（８２）は、他端側で第１分岐管（８２ａ）と第２分岐管（８２ｂ）とに分岐されている。そして、第２液管（８２）の第１分岐管（８２ａ）が第１液側閉鎖弁（５３）に接続され、その第２分岐管（８２ｂ）が第２液側閉鎖弁（５５）に接続されている。第２液管（８２）の第２分岐管（８２ｂ）には、レシーバ（４４）から第２液側閉鎖弁（５５）へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（ＣＶ−５）が設けられている。
【００３３】
第２液管（８２）の第２分岐管（８２ｂ）において、逆止弁（ＣＶ−５）と第２液側閉鎖弁（５５）の間には、第３液管（８３）の一端が接続されている。第３液管（８３）の他端は、レシーバ（４４）の頂部に接続されている。また、第３液管（８３）には、その一端から他端へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（ＣＶ−６）が設けられている。
【００３４】
第２液管（８２）における閉鎖弁（５８）の下流には、第４液管（８４）の一端が接続されている。第４液管（８４）の他端は、第１液管（８１）における室外熱交換器（４３）と逆止弁（ＣＶ−４）の間に接続されている。また、第４液管（８４）には、室外膨張弁（４５）が設けられている。
【００３５】
第１四路切換弁（５１）は、第１のポートが吐出管（６４）に、第２のポートが第２四路切換弁（５２）に、第３のポートが室外熱交換器（４３）に、第４のポートが第２ガス側閉鎖弁（５６）にそれぞれ接続されている。この第１四路切換弁（５１）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。
【００３６】
第２四路切換弁（５２）は、第１のポートが吐出接続管（６５）に、第２のポートが第２吸入管（６２）に、第４のポートが第１四路切換弁（５１）の第２のポートにそれぞれ接続されている。また、第２四路切換弁（５２）は、その第３のポートが封止されている。この第２四路切換弁（５２）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。
【００３７】
室外回路（４０）には、油分離器（７０）、油戻し管（７１）、インジェクション管（８５）、及び連通管（８７）も設けられている。更に、室外回路（４０）には、均油管（７２，７３）と吸入側配管（６６，６７）とが２つずつ設けられている。
【００３８】
油分離器（７０）は、吐出管（６４）に設けられている。この油分離器（７０）は、圧縮機（４１，４２）の吐出ガスから冷凍機油を分離するためのものである。油分離器（７０）には、油戻し管（７１）の一端が接続されている。油戻し管（７１）の他端は、第１吸入管（６１）に接続されている。また、油戻し管（７１）には、電磁弁（ＳＶ−５）が設けられている。電磁弁（ＳＶ−５）を開くと、油分離器（７０）で分離された冷凍機油が、可変容量圧縮機（４１）の吸入側へ送り返される。
【００３９】
第１均油管（７２）は、その一端が可変容量圧縮機（４１）に接続され、他端が第２吸入管（６２）に接続されている。この第１均油管（７２）には、電磁弁（ＳＶ−１）が設けられている。一方、第２均油管（７３）は、その一端が固定容量圧縮機（４２）に接続され、他端が第１吸入管（６１）に接続されている。この第２均油管（７３）には、電磁弁（ＳＶ−２）が設けられている。これら電磁弁（ＳＶ−１，ＳＶ−２）を適宜開閉することにより、各圧縮機（４１，４２）における冷凍機油の貯留量が平均化される。
【００４０】
第１吸入側配管（６６）は、その一端が第２吸入管（６２）に接続され、その他端が第１吸入管（６１）に接続されている。第１吸入側配管（６６）には、その一端から他端へ向かって順に、電磁弁（ＳＶ−３）と逆止弁（ＣＶ−２）とが設けられている。この逆止弁（ＣＶ−２）は、第１吸入側配管（６６）の一端から他端へ向かう冷媒の流通だけを許容する。一方、第２吸入側配管（６７）は、第１吸入側配管（６６）における電磁弁（ＳＶ−３）の両側を繋ぐように接続されている。第２吸入側配管（６７）には、電磁弁（ＳＶ−４）が設けられている。
【００４１】
インジェクション管（８５）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。インジェクション管（８５）は、その一端が閉鎖弁（５９）を介して第４液管（８４）に接続され、他端が第１吸入管（６１）に接続されている。インジェクション管（８５）には、開度可変の流量調節弁（８６）が設けられている。インジェクション管（８５）における閉鎖弁（５９）と流量調節弁（８６）の間には、連通管（８７）の一端が接続されている。連通管（８７）の他端は、油戻し管（７１）における油分離器（７０）と電磁弁（ＳＶ−５）の間に接続されている。連通管（８７）には、その一端から他端へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（ＣＶ−７）が設けられている。
【００４２】
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、第１吸入管（６１）には、第１吸入温度センサ（９１）と第１吸入圧力センサ（９３）とが設けられている。第２吸入管（６２）には、第２吸入温度センサ（９２）と第２吸入圧力センサ（９４）とが設けられている。吐出管（６４）には、吐出温度センサ（９６）と吐出圧力センサ（９７）とが設けられている。吐出管（６４）の各分岐管（６４ａ，６４ｂ）には、高圧圧力スイッチ（９５）が１つずつ設けられている。
【００４３】
また、室外ユニット（１１）には、外気温センサ（９０）と室外ファン（４８）とが設けられている。室外熱交換器（４３）へは、この室外ファン（４８）によって室外空気が送られる。
【００４４】
《空調ユニット》
上述したように、空調ユニット（１２）は、空調回路（１００）を備えている。空調回路（１００）では、その液側端からガス側端へ向かって順に、空調膨張弁（１０２）と空調熱交換器（１０１）とが設けられている。空調熱交換器（１０１）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器によって構成されている。この空調熱交換器（１０１）では、冷媒と室内空気の間で熱交換が行われる。一方、空調膨張弁（１０２）は、電子膨張弁によって構成されている。
【００４５】
空調ユニット（１２）には、熱交換器温度センサ（１０３）と冷媒温度センサ（１０４）とが設けられている。熱交換器温度センサ（１０３）は、空調熱交換器（１０１）の伝熱管に取り付けられている。冷媒温度センサ（１０４）は、空調回路（１００）におけるガス側端の近傍に取り付けられている。また、空調ユニット（１２）には、内気温センサ（１０６）と空調ファン（１０５）とが設けられている。空調熱交換器（１０１）へは、この空調ファン（１０５）によって店内の室内空気が送られる。
【００４６】
《冷蔵ショーケース》
上述したように、冷蔵ショーケース（１３）は、冷蔵庫内回路（１１０）を備えている。冷蔵庫内回路（１１０）では、その液側端からガス側端へ向かって順に、冷蔵膨張弁（１１２）と冷蔵熱交換器（１１１）とが設けられている。冷蔵熱交換器（１１１）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、第１熱交換器を構成している。この冷蔵熱交換器（１１１）では、冷媒と庫内空気の間で熱交換が行われる。一方、冷蔵膨張弁（１１２）は、電子膨張弁によって構成されている。
【００４７】
冷蔵ショーケース（１３）には、熱交換器温度センサ（１１３）と冷媒温度センサ（１１４）とが設けられている。熱交換器温度センサ（１１３）は、冷蔵熱交換器（１１１）の伝熱管に取り付けられている。冷媒温度センサ（１１４）は、冷蔵庫内回路（１１０）におけるガス側端の近傍に取り付けられている。また、冷蔵ショーケース（１３）には、冷蔵庫内温度センサ（１１６）と冷蔵庫内ファン（１１５）とが設けられている。冷蔵熱交換器（１１１）へは、この冷蔵庫内ファン（１１５）によって冷蔵ショーケース（１３）の庫内空気が送られる。
【００４８】
《冷凍ショーケース》
上述したように、冷凍ショーケース（１５）は、冷凍庫内回路（１３０）を備えている。冷凍庫内回路（１３０）では、その液側端からガス側端へ向かって順に、冷凍膨張弁（１３２）と冷凍熱交換器（１３１）とが設けられている。冷凍熱交換器（１３１）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、第２熱交換器を構成している。この冷凍熱交換器（１３１）では、冷媒と庫内空気の間で熱交換が行われる。一方、冷凍膨張弁（１３２）は、電子膨張弁によって構成されている。この冷凍膨張弁（１３２）は、冷凍回路（３０）に設けられた開度可変の膨張弁である。
【００４９】
冷凍ショーケース（１５）には、熱交換器温度センサ（１３３）と冷媒温度センサ（１３４）とが設けられている。熱交換器温度センサ（１３３）は、冷凍熱交換器（１３１）の伝熱管に取り付けられている。冷媒温度センサ（１３４）は、冷凍庫内回路（１３０）におけるガス側端の近傍に取り付けられている。また、冷凍ショーケース（１５）には、冷凍庫内温度センサ（１３６）と冷凍庫内ファン（１３５）とが設けられている。冷凍熱交換器（１３１）へは、この冷凍庫内ファン（１３５）によって冷凍ショーケース（１５）の庫内空気が送られる。
【００５０】
《ブースタユニット》
上述したように、ブースタユニット（１６）は、ブースタ回路（１４０）を備えている。ブースタ回路（１４０）には、ブースタ圧縮機（１４１）と、四路切換弁（１４２）と、バイパス管（１５０）とが設けられている。
【００５１】
ブースタ圧縮機（１４１）は、全密閉型で高圧ドーム型のスクロール圧縮機である。ブースタ圧縮機（１４１）には、インバータを介して電力が供給される。このブースタ圧縮機（１４１）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。ブースタ圧縮機（１４１）は、副圧縮機を構成している。
【００５２】
ブースタ圧縮機（１４１）は、その吸入側に吸入管（１４３）の一端が接続され、その吐出側に吐出管（１４４）の一端が接続されている。吸入管（１４３）と吐出管（１４４）とは、それぞれの他端が四路切換弁（１４２）に接続されている。
【００５３】
四路切換弁（１４２）は、第１のポートに吐出管（１４４）が接続され、第２のポートに吸入管（１４３）が接続されている。また、四路切換弁（１４２）は、第３のポートが配管を介してガス側閉鎖弁（３２）に接続され、第４のポートが配管を介して冷凍庫内回路（１３０）のガス側端に接続されている。この四路切換弁（１４２）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。
【００５４】
四路切換弁（１４２）は、冷媒回路（２０）における第１動作と第２動作を相互に切り換え可能とするための切換機構を構成している。ブースタ圧縮機（１４１）が冷媒を冷凍熱交換器（１３１）から吸入して可変容量圧縮機（４１）の吸入側へ吐出する第１動作は、四路切換弁（１４２）が第１状態に設定された状態で行われる。一方、ブースタ圧縮機（１４１）が冷媒を冷蔵熱交換器（１１１）から吸入して冷凍熱交換器（１３１）へ吐出する第２動作は、四路切換弁（１４２）が第２状態に設定された状態で行われる。
【００５５】
吐出管（１４４）には、ブースタ圧縮機（１４１）から四路切換弁（１４２）へ向かって順に、油分離器（１４５）と、高圧圧力スイッチ（１４８）と、吐出側逆止弁（１４９）とが設けられている。吐出側逆止弁（１４９）は、ブースタ圧縮機（１４１）から四路切換弁（１４２）へ向かう冷媒の流通だけを許容する。
【００５６】
油分離器（１４５）は、ブースタ圧縮機（１４１）の吐出ガスから冷凍機油を分離するためのものである。油分離器（１４５）には、油戻し管（１４６）の一端が接続されている。油戻し管（１４６）の他端は、吸入管（１４３）に接続されている。油戻し管（１４６）には、キャピラリチューブ（１４７）が設けられている。油分離器（１４５）で分離された冷凍機油は、油戻し管（１４６）を通じてブースタ圧縮機（１４１）の吸入側へ送り返される。
【００５７】
バイパス管（１５０）の一端は、四路切換弁（１４２）と冷凍庫内回路（１３０）を繋ぐ配管に接続されている。バイパス管（１５０）の他端は、吐出管（６４）における油分離器（１４５）と吐出側逆止弁（１４９）の間に接続されている。また、バイパス管（１５０）には、その一端から他端へ向かう冷媒の流通だけを許容するバイパス逆止弁（１５１）が設けられている。バイパス配管は、ブースタ圧縮機（１４１）の停止中にだけブースタ圧縮機（１４１）をバイパスして冷媒が流れるバイパス通路を構成している。
【００５８】
《コントローラの構成》
本実施形態の冷凍装置（１０）は、コントローラ（２００）を備えている。このコントローラ（２００）には、開度制御部（２０１）と切換制御部（２０２）とが設けられている。開度制御部（２０１）は、冷凍膨張弁（１３２）に対する開度制御を行う制御手段を構成している。一方、切換制御部（２０２）は、冷媒回路（２０）で第２動作から第１動作への切り換えを行う際に、ブースタ圧縮機（１４１）に対する制御動作を行う制御手段を構成している。
【００５９】
−運転動作−
上記冷凍装置（１０）が行う運転動作のうち、主要なものについて説明する。
【００６０】
《冷房運転》
冷房運転は、冷蔵ショーケース（１３）及び冷凍ショーケース（１５）において庫内空気の冷却を行い、空調ユニット（１２）で室内空気の冷却を行って店内を冷房する運転である。
【００６１】
図２に示すように、室外回路（４０）では、第１四路切換弁（５１）及び第２四路切換弁（５２）が第１状態に設定される。ブースタ回路（１４０）では、四路切換弁（１４２）が第１状態に設定される。また、室外膨張弁（４５）が全閉される一方、空調膨張弁（１０２）、冷蔵膨張弁（１１２）、及び冷凍膨張弁（１３２）の開度が適宜調節される。この状態において、可変容量圧縮機（４１）、固定容量圧縮機（４２）、及びブースタ圧縮機（１４１）が運転される。そして、ブースタ回路（１４０）の四路切換弁（１４２）が第１状態に設定されているため、冷媒回路（２０）では第１動作が行われる。
【００６２】
可変容量圧縮機（４１）及び固定容量圧縮機（４２）から吐出された冷媒は、吐出管（６４）から第１四路切換弁（５１）を通って室外熱交換器（４３）へ送られる。室外熱交換器（４３）では、冷媒が室外空気へ放熱して凝縮する。室外熱交換器（４３）で凝縮した冷媒は、レシーバ（４４）を通過して第２液管（８２）へ流入し、第２液管（８２）の各分岐管（８２ａ，８２ｂ）へ分配される。
【００６３】
第２液管（８２）の第１分岐管（８２ａ）へ流入した冷媒は、第１液側連絡配管（２１）を通じて冷蔵庫内回路（１１０）と冷凍庫内回路（１３０）とに分配される。
【００６４】
冷蔵庫内回路（１１０）へ流入した冷媒は、冷蔵膨張弁（１１２）を通過する際に減圧されてから冷蔵熱交換器（１１１）へ導入される。冷蔵熱交換器（１１１）では、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発する。その際、冷蔵熱交換器（１１１）では、冷媒の蒸発温度が例えば−５℃程度に設定される。冷蔵熱交換器（１１１）で蒸発した冷媒は、第１ガス側連絡配管（２２）へ流入する。冷蔵ショーケース（１３）では、冷蔵熱交換器（１１１）で冷却された庫内空気が庫内へ供給され、庫内温度が例えば５℃程度に保たれる。
【００６５】
冷凍庫内回路（１３０）へ流入した冷媒は、冷凍膨張弁（１３２）を通過する際に減圧されてから冷凍熱交換器（１３１）へ導入される。冷凍熱交換器（１３１）では、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発する。その際、冷凍熱交換器（１３１）では、冷媒の蒸発温度が例えば−３０℃程度に設定される。冷凍ショーケース（１５）では、冷凍熱交換器（１３１）で冷却された庫内空気が庫内へ供給され、庫内温度が例えば−２０℃程度に保たれる。
【００６６】
冷凍熱交換器（１３１）で蒸発した冷媒は、ブースタ回路（１４０）へ流入し、四路切換弁（１４２）を通ってブースタ圧縮機（１４１）へ吸入される。ブースタ圧縮機（１４１）で圧縮された冷媒は、吐出管（１４４）から四路切換弁（１４２）を通って第１ガス側連絡配管（２２）へ流入する。
【００６７】
第１ガス側連絡配管（２２）では、冷蔵庫内回路（１１０）から送り込まれた冷媒と、ブースタ回路（１４０）から送り込まれた冷媒とが合流する。そして、これらの冷媒は、第１ガス側連絡配管（２２）から第１吸入管（６１）へ流入し、可変容量圧縮機（４１）に吸入される。可変容量圧縮機（４１）は、吸入した冷媒を圧縮して吐出管（６４）の第１分岐管（６４ａ）へ吐出する。
【００６８】
一方、第２液管（８２）の第２分岐管（８２ｂ）へ流入した冷媒は、第２液側連絡配管（２３）を通じて空調回路（１００）へ供給される。空調回路（１００）へ流入した冷媒は、空調膨張弁（１０２）を通過する際に減圧されてから空調熱交換器（１０１）へ導入される。空調熱交換器（１０１）では、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発する。空調ユニット（１２）では、空調熱交換器（１０１）で冷却された室内空気が店内へ供給される。空調熱交換器（１０１）で蒸発した冷媒は、第２ガス側連絡配管（２４）を通って室外回路（４０）へ流入し、第１四路切換弁（５１）と第２四路切換弁（５２）を順に通過した後に、第２吸入管（６２）を通って固定容量圧縮機（４２）に吸入される。固定容量圧縮機（４２）は、吸入した冷媒を圧縮して吐出管（６４）の第２分岐管（６４ｂ）へ吐出する。
【００６９】
《第１暖房運転》
第１暖房運転は、冷蔵ショーケース（１３）及び冷凍ショーケース（１５）において庫内空気の冷却を行い、空調ユニット（１２）で室内空気の加熱を行って店内を暖房する運転である。
【００７０】
図３に示すように、室外回路（４０）では、第１四路切換弁（５１）が第２状態に、第２四路切換弁（５２）が第１状態にそれぞれ設定される。ブースタ回路（１４０）では、四路切換弁（１４２）が第１状態に設定される。また、室外膨張弁（４５）が全閉される一方、空調膨張弁（１０２）、冷蔵膨張弁（１１２）、及び冷凍膨張弁（１３２）の開度が適宜調節される。この状態において、可変容量圧縮機（４１）及びブースタ圧縮機（１４１）が運転され、固定容量圧縮機（４２）が休止する。また、室外熱交換器（４３）は、冷媒が送り込まれずに休止状態となる。そして、ブースタ回路（１４０）の四路切換弁（１４２）が第１状態に設定されているため、冷媒回路（２０）では第１動作が行われる。
【００７１】
可変容量圧縮機（４１）から吐出された冷媒は、第２ガス側連絡配管（２４）を通って空調回路（１００）の空調熱交換器（１０１）へ導入され、室外空気へ放熱して凝縮する。空調ユニット（１２）では、空調熱交換器（１０１）で加熱された室内空気が店内へ供給される。空調熱交換器（１０１）で凝縮した冷媒は、第２液側連絡配管（２３）を通って室外回路（４０）へ送り返され、レシーバ（４４）を通過して第２液管（８２）へ流入する。
【００７２】
第２液管（８２）へ流入した冷媒は、第１液側連絡配管（２１）を通じて冷蔵庫内回路（１１０）と冷凍庫内回路（１３０）とに分配される。そして、冷蔵ショーケース（１３）及び冷凍ショーケース（１５）では、上記冷房運転時と同様に、庫内空気の冷却が行われる。冷蔵熱交換器（１１１）で蒸発した冷媒は、第１ガス側連絡配管（２２）を通って第１吸入管（６１）へ流入する。一方、冷凍熱交換器（１３１）で蒸発した冷媒は、ブースタ圧縮機（１４１）で圧縮された後に第１ガス側連絡配管（２２）を通って第１吸入管（６１）へ流入する。第１吸入管（６１）へ流入した冷媒は、可変容量圧縮機（４１）に吸入されて圧縮される。
【００７３】
このように、第１暖房運転では、冷蔵熱交換器（１１１）及び冷凍熱交換器（１３１）において冷媒が吸熱し、空調熱交換器（１０１）において冷媒が放熱する。そして、冷蔵熱交換器（１１１）及び冷凍熱交換器（１３１）で冷媒が庫内空気から吸熱した熱を利用して、店内の暖房が行われる。
【００７４】
尚、第１暖房運転では、固定容量圧縮機（４２）を運転してもよい。固定容量圧縮機（４２）を運転するか否かは、冷蔵ショーケース（１３）及び冷凍ショーケース（１５）における冷却負荷に応じて決定される。この場合、第１吸入管（６１）へ流入した冷媒は、その一部が吸入接続管（６３）及び第２吸入管（６２）を通って固定容量圧縮機（４２）へ吸入される。
【００７５】
《第２暖房運転》
第２暖房運転は、上記第１暖房運転と同様に店内の暖房を行う運転である。この第２暖房運転は、上記第１暖房運転では暖房能力が過剰となる場合に行われる。
【００７６】
図４に示すように、室外回路（４０）では、第１四路切換弁（５１）及び第２四路切換弁（５２）が第２状態に設定される。ブースタ回路（１４０）では、四路切換弁（１４２）が第１状態に設定される。また、室外膨張弁（４５）が全閉される一方、空調膨張弁（１０２）、冷蔵膨張弁（１１２）、及び冷凍膨張弁（１３２）の開度が適宜調節される。この状態において、可変容量圧縮機（４１）及びブースタ圧縮機（１４１）が運転され、固定容量圧縮機（４２）が休止する。そして、ブースタ回路（１４０）の四路切換弁（１４２）が第１状態に設定されているため、冷媒回路（２０）では第１動作が行われる。
【００７７】
可変容量圧縮機（４１）から吐出された冷媒は、その一部が第２ガス側連絡配管（２４）を通って空調回路（１００）の空調熱交換器（１０１）へ導入され、残りが吐出接続管（６５）を通って室外熱交換器（４３）へ導入される。空調熱交換器（１０１）へ導入された冷媒は、室内空気へ放熱して凝縮し、第２液側連絡配管（２３）と室外回路（４０）の第３液管（８３）とを通ってレシーバ（４４）へ流入する。室外熱交換器（４３）へ導入された冷媒は、室外空気へ放熱して凝縮し、第１液管（８１）を通ってレシーバ（４４）へ流入する。
【００７８】
レシーバ（４４）から第２液管（８２）へ流出した冷媒は、上記第１暖房運転時と同様に、第１液側連絡配管（２１）を通じて冷蔵庫内回路（１１０）と冷凍庫内回路（１３０）とに分配される。冷蔵ショーケース（１３）及び冷凍ショーケース（１５）では、庫内空気の冷却が行われる。冷蔵熱交換器（１１１）で蒸発した冷媒は、第１ガス側連絡配管（２２）を通って第１吸入管（６１）へ流入する。一方、冷凍熱交換器（１３１）で蒸発した冷媒は、ブースタ圧縮機（１４１）で圧縮された後に第１ガス側連絡配管（２２）を通って第１吸入管（６１）へ流入する。第１吸入管（６１）へ流入した冷媒は、可変容量圧縮機（４１）に吸入されて圧縮される。
【００７９】
このように、第１暖房運転では、冷蔵熱交換器（１１１）及び冷凍熱交換器（１３１）において冷媒が吸熱し、空調熱交換器（１０１）及び室外熱交換器（４３）において冷媒が放熱する。そして、冷蔵熱交換器（１１１）及び冷凍熱交換器（１３１）で冷媒が庫内空気から吸熱した熱は、その一部が店内の暖房に利用され、残りが室外空気へ放出される。
【００８０】
尚、第２暖房運転では、固定容量圧縮機（４２）を運転してもよい。固定容量圧縮機（４２）を運転するか否かは、冷蔵ショーケース（１３）及び冷凍ショーケース（１５）における冷却負荷に応じて決定される。この場合、第１吸入管（６１）へ流入した冷媒は、その一部が吸入接続管（６３）及び第２吸入管（６２）を通って固定容量圧縮機（４２）へ吸入される。
【００８１】
《第３暖房運転》
第３暖房運転は、上記第１暖房運転と同様に店内の暖房を行う運転である。この第３暖房運転は、上記第１暖房運転では暖房能力が不足する場合に行われる。
【００８２】
図５に示すように、室外回路（４０）では、第１四路切換弁（５１）が第２状態に、第２四路切換弁（５２）が第１状態にそれぞれ設定される。ブースタ回路（１４０）では、四路切換弁（１４２）が第１状態に設定される。また、室外膨張弁（４５）、空調膨張弁（１０２）、冷蔵膨張弁（１１２）、及び冷凍膨張弁（１３２）の開度が適宜調節される。この状態において、可変容量圧縮機（４１）、固定容量圧縮機（４２）、及びブースタ圧縮機（１４１）が運転される。そして、ブースタ回路（１４０）の四路切換弁（１４２）が第１状態に設定されているため、冷媒回路（２０）では第１動作が行われる。
【００８３】
可変容量圧縮機（４１）及び固定容量圧縮機（４２）から吐出された冷媒は、第２ガス側連絡配管（２４）を通って空調回路（１００）の空調熱交換器（１０１）へ導入され、室外空気へ放熱して凝縮する。空調ユニット（１２）では、空調熱交換器（１０１）で加熱された室内空気が店内へ供給される。空調熱交換器（１０１）で凝縮した冷媒は、第２液側連絡配管（２３）と第３液管（８３）とを通ってレシーバ（４４）へ流入する。レシーバ（４４）から第２液管（８２）へ流入した冷媒は、その一部が第１液側連絡配管（２１）へ流入し、残りが第４液管（８４）へ流入する。
【００８４】
第１液側連絡配管（２１）へ流入した冷媒は、冷蔵庫内回路（１１０）と冷凍庫内回路（１３０）とに分配される。そして、冷蔵ショーケース（１３）及び冷凍ショーケース（１５）では、上記第１暖房運転時と同様に、庫内空気の冷却が行われる。冷蔵熱交換器（１１１）で蒸発した冷媒は、第１ガス側連絡配管（２２）を通って第１吸入管（６１）へ流入する。一方、冷凍熱交換器（１３１）で蒸発した冷媒は、ブースタ圧縮機（１４１）で圧縮された後に第１ガス側連絡配管（２２）を通って第１吸入管（６１）へ流入する。第１吸入管（６１）へ流入した冷媒は、可変容量圧縮機（４１）に吸入されて圧縮される。
【００８５】
一方、第４液管（８４）へ流入した冷媒は、室外膨張弁（４５）を通過する際に減圧されてから室外熱交換器（４３）へ導入され、室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器（４３）で蒸発した冷媒は、第２吸入管（６２）へ流入し、固定容量圧縮機（４２）へ吸入されて圧縮される。
【００８６】
このように、第２暖房運転では、冷蔵熱交換器（１１１）、冷凍熱交換器（１３１）、及び室外熱交換器（４３）において冷媒が吸熱し、空調熱交換器（１０１）において冷媒が放熱する。そして、冷蔵熱交換器（１１１）及び冷凍熱交換器（１３１）で冷媒が庫内空気から吸熱した熱と、室外熱交換器（４３）で冷媒が室外空気から吸熱した熱とを利用して、店内の暖房が行われる。
【００８７】
《除霜運転》
上記冷凍装置（１０）では、除霜運転が行われる。この除霜運転は、冷凍ショーケース（１５）の冷凍熱交換器（１３１）に付着した霜を融かすために行われる。
【００８８】
冷凍熱交換器（１３１）で庫内空気を冷却する際には、庫内空気中の水分が霜となって冷凍熱交換器（１３１）に付着する。冷凍熱交換器（１３１）に付着した霜の量が多くなると、冷凍熱交換器（１３１）を通過する庫内空気の流量が減少し、庫内空気の冷却が不充分となる。そこで、上記冷凍装置（１０）は、例えば所定の時間間隔で除霜運転を行う。
【００８９】
この除霜運転は、上述した冷房運転や各暖房運転の最中に行われる。つまり、冷凍熱交換器（１３１）の除霜は、冷蔵ショーケース（１３）における庫内空気の冷却と並行して行われる。ここでは、除霜運転における冷凍装置（１０）の動作について、冷房運転や各暖房運転における動作と異なる点を説明する。
【００９０】
図６に示すように、ブースタ回路（１４０）では、四路切換弁（１４２）が第２状態に設定される。尚、図６は、冷房運転中に除霜運転が行われた場合における冷媒の流れを示している。四路切換弁（１４２）の操作は、ブースタ圧縮機（１４１）を運転したままで行われる。また、除霜運転中には、コントローラ（２００）の開度制御部（２０１）が冷凍膨張弁（１３２）を全開状態に保持する。そして、ブースタ回路（１４０）の四路切換弁（１４２）が第２状態に設定されているため、冷媒回路（２０）では第２動作が行われる。
【００９１】
ブースタ回路（１４０）へは、第１ガス側連絡配管（２２）を流れる冷媒の一部、即ち冷蔵熱交換器（１１１）で蒸発した冷媒の一部が取り込まれる。ブースタ回路（１４０）へ取り込まれた冷媒は、吸入管（１４３）へ流入し、ブースタ圧縮機（１４１）へ吸入されて圧縮される。ブースタ圧縮機（１４１）から吐出管（１４４）へ吐出された冷媒は、冷凍庫内回路（１３０）の冷凍熱交換器（１３１）へ供給される。冷凍熱交換器（１３１）では、供給された冷媒が放熱して凝縮する。冷凍熱交換器（１３１）に付着した霜は、冷媒の凝縮熱によって加熱されて融解する。
【００９２】
冷凍熱交換器（１３１）で凝縮した冷媒は、全開状態の冷凍膨張弁（１３２）を通過して第１液側連絡配管（２１）へ流入する。冷凍庫内回路（１３０）から第１液側連絡配管（２１）へ流入した冷媒は、室外回路（４０）から送り出された冷媒と共に冷蔵庫内回路（１１０）へ供給され、冷蔵膨張弁（１１２）を通過して冷蔵熱交換器（１１１）へ送り返される。
【００９３】
このように、上記冷凍装置（１０）の除霜運転では、冷蔵熱交換器（１１１）で庫内空気から吸熱した冷媒がブースタ圧縮機（１４１）へ吸入され、ブースタ圧縮機（１４１）で圧縮された冷媒が冷凍熱交換器（１３１）へ送り込まれる。従って、この除霜運転では、ブースタ圧縮機（１４１）において冷媒に付与された熱だけでなく、冷蔵ショーケース（１３）の庫内空気から冷媒が吸熱した熱についても、冷凍熱交換器（１３１）に付着した霜を融かすために利用される。
【００９４】
また、この除霜運転では、冷凍膨張弁（１３２）が全開状態に保持されており、冷凍熱交換器（１３１）で凝縮した冷媒が冷蔵熱交換器（１１１）へ送り返されている。従って、この除霜運転では、冷凍熱交換器（１３１）で放熱してエンタルピの低下した冷媒が冷蔵熱交換器（１１１）へ供給されることとなり、冷凍熱交換器（１３１）の除霜に利用された冷媒が冷蔵ショーケース（１３）における庫内空気の冷却に再度利用される。
【００９５】
上述のように、除霜運転中には、ブースタ圧縮機（１４１）から供給された冷媒が冷凍熱交換器（１３１）で凝縮し、この凝縮した冷媒が第１液側連絡配管（２１）へと送り出される。ところが、冷凍熱交換器（１３１）で凝縮した冷媒は、その全てが冷蔵熱交換器（１１１）へ送り出されるわけではなく、その一部が冷凍熱交換器（１３１）に留まる。このため、単純に四路切換弁（１４２）を第２状態から第１状態へ戻してしまうと、冷凍熱交換器（１３１）に溜まった液冷媒がブースタ圧縮機（１４１）へ吸入されてしまい、ブースタ圧縮機（１４１）が損傷してしまう。
【００９６】
そこで、上記冷凍装置（１０）では、除霜運転を終了する際にコントローラ（２００）の切換制御部（２０２）が所定の制御動作を行い、ブースタ圧縮機（１４１）の損傷を防止している。切換制御部（２０２）の制御動作について、図７を参照しながら説明する。尚、図７は、冷房運転中に除霜運転が終了する場合における冷媒の流れを示している。
【００９７】
除霜運転の終了条件が成立すると、切換制御部（２０２）は、四路切換弁（１４２）を第２状態（図６に示す状態）から第１状態（図７に示す状態）へと切り換え、その直後にブースタ圧縮機（１４１）を停止させる。その後、切換制御部（２０２）は、所定の設定時間（例えば１０分間程度）に亘り、ブースタ圧縮機（１４１）を停止状態に保持する。また、ブースタ圧縮機（１４１）の停止中には、冷凍膨張弁（１３２）が全閉状態に保持される。
【００９８】
この状態において、除霜運転中に冷凍熱交換器（１３１）へ溜まり込んだ液冷媒は、第１ガス側連絡配管（２２）へと吸い出される。つまり、冷凍熱交換器（１３１）の液冷媒は、ブースタ回路（１４０）のバイパス管（１５０）へ流入し、四路切換弁（１４２）を通過して第１ガス側連絡配管（２２）へ流入する。ブースタ回路（１４０）から第１ガス側連絡配管（２２）へ流入した液冷媒は、冷蔵熱交換器（１１１）から可変容量圧縮機（４１）へ向かって流れるガス冷媒と混合されて蒸発し、その後に可変容量圧縮機（４１）へ吸入される。
【００９９】
このように、切換制御部（２０２）がブースタ圧縮機（１４１）を停止状態に保持している間には、冷凍熱交換器（１３１）から液冷媒が排出されてゆく。切換制御部（２０２）がブースタ圧縮機（１４１）を停止状態に保持する時間（設定時間）は、冷凍熱交換器（１３１）から液冷媒が完全に排出されるのに要する時間を考慮して設定される。そして、この設定時間が経過すると、切換制御部（２０２）がブースタ圧縮機（１４１）を起動する。このため、除霜運転中に冷凍熱交換器（１３１）に溜まった液冷媒をブースタ圧縮機（１４１）が吸入するといった事態が回避され、ブースタ圧縮機（１４１）の損傷が防止される。
【０１００】
−実施形態１の効果−
本実施形態の冷凍装置（１０）によれば、除霜運転中に冷凍熱交換器（１３１）の霜を融かすための熱として、ブースタ圧縮機（１４１）で冷媒に付与された熱だけでなく、冷蔵熱交換器（１１１）で冷媒が庫内空気から吸熱した熱をも利用することができる。従って、本実施形態によれば、従来に比べて冷凍熱交換器（１３１）の除霜に利用できる熱量を多く確保することができ、冷凍熱交換器（１３１）の除霜に要する時間を大幅に短縮できる。
【０１０１】
また、本実施形態の冷凍装置（１０）では、除霜運転中に冷凍熱交換器（１３１）で凝縮した冷媒を冷蔵熱交換器（１１１）へ送り返し、この冷媒を冷蔵庫内の冷却に再度利用している。つまり、冷凍熱交換器（１３１）で放熱してエンタルピの低下した冷媒を、冷蔵熱交換器（１１１）へ送って冷蔵庫内を冷却するために利用できる。そして、除霜運転中におけるブースタ圧縮機（１４１）の運転によっても冷蔵熱交換器（１１１）における冷却能力が得られることとなり、この得られた冷却能力の分だけ可変容量圧縮機（４１）における消費電力を削減できる。従って、本実施形態によれば、可変容量圧縮機（４１）及びブースタ圧縮機（１４１）における消費電力を削減することができ、冷凍装置（１０）の消費電力を削減してそのランニングコストを低減することができる。
【０１０２】
また、本実施形態の冷凍装置（１０）では、除霜運転を終了する際に切換制御部（２０２）がブースタ圧縮機（１４１）を一時的に停止させ、ブースタ圧縮機（１４１）の停止中にバイパス管（１５０）を通じて冷凍熱交換器（１３１）から液冷媒を排出している。このため、除霜運転中に冷凍熱交換器（１３１）へ溜まり込んだ液冷媒がブースタ圧縮機（１４１）へ吸入されるといった事態を確実に回避することができ、ブースタ圧縮機（１４１）の損傷を確実に防止して冷凍装置（１０）の信頼性を向上させることができる。
【０１０３】
−実施形態１の変形例−
本実施形態の冷媒回路（２０）では、冷蔵庫内回路（１１０）が単独で第１冷却回路を構成しているが、冷凍装置（１０）にブースタユニットをもう１つ追加し、この追加したブースタユニットのブースタ回路と冷蔵庫内回路（１１０）とを直列に接続することによって第１冷却回路を構成してもよい。
【０１０４】
この変形例において冷蔵熱交換器（１１１）の除霜を行う場合には、追加されたブースタ回路の四路切換弁を切り換え、冷凍熱交換器（１３１）で蒸発した冷媒を追加されたブースタ回路のブースタ圧縮機で圧縮して冷蔵熱交換器（１１１）へ供給する。また、除霜中の冷蔵熱交換器（１１１）で凝縮した冷媒は、冷凍熱交換器（１３１）へ供給されて冷凍ショーケース（１５）の庫内冷却に利用される。
【０１０５】
【発明の実施の形態２】
本発明の実施形態２は、上記実施形態１の冷凍装置（１０）において、室外回路（４０）の構成を変更したものである。また、本実施形態の冷凍装置（１０）では、２つの冷蔵ショーケース（１３，１４）と１つの冷凍ショーケース（１５）が室外ユニット（１１）に接続されており、空調ユニット（１２）は省略されている。ここでは、本実施形態の冷凍装置（１０）について、上記実施形態１と異なる点を説明する。
【０１０６】
図８に示すように、可変容量圧縮機（４１）及び固定容量圧縮機（４２）に吸入管（６０）が接続されている。この吸入管（６０）は、その一端が第１ガス側閉鎖弁（５４）に接続されている。また、吸入管（６０）は、その他端側で２つの分岐管（６０ａ，６０ｂ）に分岐されており、その第１分岐管（６０ａ）が可変容量圧縮機（４１）の吸入側に、その第２分岐管（６０ｂ）が固定容量圧縮機（４２）の吸入側にそれぞれ接続されている。この吸入管（６０）には、吸入温度センサ（９８）と、吸入圧力センサ（９９）とが設けられている。
【０１０７】
本実施形態の室外回路（４０）では、第１四路切換弁（５１）及び第２四路切換弁（５２）が省略されており、吐出管（６４）が閉鎖弁（５７）を介して室外熱交換器（４３）の一端に接続されている。室外熱交換器（４３）の他端は、レシーバ（４４）及び閉鎖弁（５８）を介して、第１液側閉鎖弁（５３）に接続されている。この室外回路（４０）において、第２液側閉鎖弁（５５）及び第２ガス側閉鎖弁（５６）は省略されている。
【０１０８】
この室外回路（４０）において、インジェクション管（８５）は、その一端が閉鎖弁（５８）と第１液側閉鎖弁（５３）の間の配管に接続され、他端が吸入管（６０）に接続されている。また、油戻し管（７１）は、油分離器（７０）と吸入管（６０）とに接続されている。
【０１０９】
本実施形態において、第１冷蔵ショーケース（１３）は、上記実施形態１の冷蔵ショーケースと同様に構成されている。また、第２冷蔵ショーケース（１４）も、上記実施形態１の冷蔵ショーケースと同様に構成されている。つまり、第２冷蔵ショーケース（１４）の冷蔵庫内回路（１２０）には、冷蔵熱交換器（１２１）と冷蔵膨張弁（１２２）とが設けられている。また、第２冷蔵ショーケース（１４）には、熱交換器温度センサ（１２３）、冷媒温度センサ（１２４）、冷蔵庫内ファン（１２５）、及び冷蔵庫内温度センサ（１２６）が設けられている。
【０１１０】
本実施形態の冷媒回路（２０）において、第１液側連絡配管（２１）は、各冷蔵ショーケース（１３，１４）における冷蔵庫内回路（１１０，１２０）の液側端と、冷凍回路（３０）の液側閉鎖弁（３１）とに接続されている。一方、第１ガス側連絡配管（２２）は、各冷蔵ショーケース（１３，１４）における冷蔵庫内回路（１１０，１２０）のガス側端と、冷凍回路（３０）のガス側閉鎖弁（３２）とに接続されている。
【０１１１】
本実施形態の冷凍装置（１０）では、各冷蔵ショーケース（１３，１４）と冷凍ショーケース（１５）とにおいて庫内空気を冷却する運転が行われる。その際には、ブースタ回路（１４０）の四路切換弁（１４２）が第１状態（図８に示す状態）に設定される。
【０１１２】
この運転において、可変容量圧縮機（４１）及び固定容量圧縮機（４２）から吐出された冷媒は、室外熱交換器（４３）で室外空気へ放熱して凝縮し、その後に第１液側連絡配管（２１）へ流入して各冷蔵庫内回路（１１０，１２０）及び冷凍庫内回路（１３０）へ分配される。そして、各冷蔵熱交換器（１１１，１２１）で蒸発した冷媒は、第１ガス側連絡配管（２２）を通って室外回路（４０）の吸入管（６０）へ流入する。一方、冷蔵熱交換器（１１１，１２１）で蒸発した冷媒は、ブースタ圧縮機（１４１）で圧縮され、その後に第１ガス側連絡配管（２２）を通って室外回路（４０）の吸入管（６０）へ流入する。吸入管（６０）へ流入した冷媒は、可変容量圧縮機（４１）又は固定容量圧縮機（４２）へ吸入されて圧縮される。
【０１１３】
本実施形態の冷凍装置（１０）においても、冷凍熱交換器（１３１）を除霜するための除霜運転が行われる。除霜運転時には、図９に示すように、ブースタ回路（１４０）の四路切換弁（１４２）が第２状態に設定される。
【０１１４】
この状態において、ブースタ回路（１４０）へは、各冷蔵ショーケース（１３，１４）の冷蔵熱交換器（１１１，１２１）で蒸発した冷媒の一部が取り込まれる。ブースタ回路（１４０）へ取り込まれた冷媒は、ブースタ圧縮機（１４１）で圧縮された後に冷凍熱交換器（１３１）へ供給される。冷凍熱交換器（１３１）では、供給された冷媒が放熱して凝縮し、冷凍熱交換器（１３１）に付着した霜が加熱されて融解する。冷凍熱交換器（１３１）で凝縮した冷媒は、全開状態の冷凍膨張弁（１３２）を通過して第１液側連絡配管（２１）へ流入し、第１冷蔵ショーケース（１３）の冷蔵熱交換器（１１１）へ送り返される。
【０１１５】
【発明の効果】
本発明では、第２熱交換器（１３１）を除霜する除霜運転中に第２動作を行い、第１熱交換器（１１１，１２１）で蒸発した冷媒を副圧縮機（１４１）で圧縮して第２熱交換器（１３１）へ供給している。このため、第２熱交換器（１３１）の霜を融かすための熱として、第１熱交換器（１１１，１２１）で冷媒が吸熱した熱と、副圧縮機（１４１）で冷媒に付与された熱との両方を利用できる。従って、本発明によれば、従来に比べて第２熱交換器（１３１）の除霜に利用できる熱量を多く確保することができ、第２熱交換器（１３１）の除霜に要する時間を大幅に短縮できる。
【０１１６】
また、本発明では、除霜運転中に第２熱交換器（１３１）で凝縮した冷媒を第１熱交換器（１１１，１２１）へ送り返している。そして、第２熱交換器（１３１）で放熱してエンタルピの低下した冷媒を、第１熱交換器（１１１，１２１）での庫内冷却にも利用している。このため、除霜運転中における副圧縮機（１４１）の運転によっても第１熱交換器（１１１，１２１）における冷却能力を得ることができ、この得られた冷却能力の分だけ主圧縮機（４１）における消費電力を削減できる。従って、本発明によれば、主圧縮機（４１）及び副圧縮機（１４１）における消費電力を削減することができ、冷凍装置（１０）の消費電力を削減してそのランニングコストを低減することができる。
【０１１７】
請求項２の発明では、除霜運転中に制御手段（２０１）が第２冷却回路（３０）の膨張弁（１３２）を全開状態に保持している。従って、この発明によれば、除霜運転中に第２熱交換器（１３１）で凝縮した冷媒を確実に第１熱交換器（１１１，１２１）へ送り出すことができる。
【０１１８】
請求項３の発明では、除霜運転が終了する際に制御手段（２０２）が副圧縮機（１４１）を一時的に停止させ、副圧縮機（１４１）の停止中にバイパス通路（１５０）を通じて第２熱交換器（１３１）から液冷媒を排出している。このため、除霜運転中に第２熱交換器（１３１）へ溜まり込んだ液冷媒を副圧縮機（１４１）が吸入するといった事態を確実に回避できる。従って、この発明によれば、液冷媒を吸入することによる副圧縮機（１４１）の損傷を防止でき、冷凍装置（１０）の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１における冷凍装置の概略構成図である。
【図２】実施形態１における冷房運転中の冷媒の流れを示す冷凍装置の概略構成図である。
【図３】実施形態１における第１暖房運転中の冷媒の流れを示す冷凍装置の概略構成図である。
【図４】実施形態１における第２暖房運転中の冷媒の流れを示す冷凍装置の概略構成図である。
【図５】実施形態１における第３暖房運転中の冷媒の流れを示す冷凍装置の概略構成図である。
【図６】実施形態１における除霜運転中の冷媒の流れを示す冷凍装置の概略構成図である。
【図７】実施形態１において除霜運転を終了する際の冷媒の流れを示す冷凍装置の概略構成図である。
【図８】実施形態２における冷凍装置の概略構成図である。
【図９】実施形態２における除霜運転中の冷媒の流れを示す冷凍装置の概略構成図である。
【符号の説明】
（２０） 冷媒回路
（３０） 冷凍回路（第２冷却回路）
（４０） 室外回路（熱源側回路）
（４１） 可変容量圧縮機（主圧縮機）
（４３） 室外熱交換器（熱源側熱交換器）
（１１０） 冷蔵庫内回路（第１冷却回路）
（１１１） 冷蔵熱交換器（第１熱交換器）
（１２０） 冷蔵庫内回路（第１冷却回路）
（１２１） 冷蔵熱交換器（第１熱交換器）
（１３１） 冷凍熱交換器（第２熱交換器）
（１３２） 冷凍膨張弁（膨張弁）
（１４１） ブースタ圧縮機（副圧縮機）
（１４２） 四路切換弁（切換機構）
（１５０） バイパス管（バイパス通路）
（２０１） 開度制御部（制御手段）
（２０２） 切換制御部（制御手段）

Claims (3)

1. 庫内を冷却するための第１熱交換器（１１１，１２１）が設けられた第１冷却回路（１１０，１２０）と、庫内を冷却するための第２熱交換器（１３１）と副圧縮機（１４１）とが直列に設けられた第２冷却回路（３０）とを、熱源側熱交換器（４３）と主圧縮機（４１）とが設けられた熱源側回路（４０）に対して並列に接続して構成された冷媒回路（２０）を備え、
   上記冷媒回路（２０）で冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷凍装置であって、
   上記冷媒回路（２０）には、上記副圧縮機（１４１）が冷媒を第２熱交換器（１３１）から吸入して主圧縮機（４１）の吸入側へ吐出する第１動作と、上記副圧縮機（１４１）が冷媒を第１熱交換器（１１１，１２１）から吸入して第２熱交換器（１３１）へ吐出する第２動作とを切り換え可能にする切換機構（１４２）が設けられており、
   上記第２熱交換器（１３１）を除霜する除霜運転中には、上記冷媒回路（２０）で第２動作が行われると共に、第２熱交換器（１３１）から第１熱交換器（１１１，１２１）へ冷媒が送られる冷凍装置。
2. 請求項１に記載の冷凍装置において、
   第２冷却回路（３０）には、開度可変の膨張弁（１３２）が設けられており、
   除霜運転中に上記膨張弁（１３２）を全開状態に保持する制御手段（２０１）を備えている冷凍装置。
3. 請求項１に記載の冷凍装置において、
   冷媒回路（２０）には、副圧縮機（１４１）の停止中にだけ該副圧縮機（１４１）をバイパスして冷媒が流通するバイパス通路（１５０）が設けられており、
   除霜運転の終了により第２動作から第１動作へ切り換わる際に、上記副圧縮機（１４１）を一旦停止させて所定時間の経過後に該副圧縮機（１４１）を起動させる制御手段（２０２）を備えている冷凍装置。

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