JP2009058183A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】室内の冷暖房を行う空調熱交換器と庫内の冷却を行う冷却熱交換器とが接続された冷媒回路を備えた冷凍装置において、ガスラインの本数を減らしながら、複数の運転を切り換えて実現可能とする。
【解決手段】冷凍装置の冷媒回路（11）には、主冷媒回路（11a）と副冷媒回路（15）とが設けられる。冷凍装置では、第１圧縮機（21）で圧縮された冷媒が熱源側熱交換器（22）で凝縮した後、空調熱交換器（42）と冷却熱交換器（52）とに分流し、空調熱交換器（42）で蒸発した冷媒と、冷却熱交換器（52）で異温度蒸発して第２圧縮機（53）で圧縮された冷媒とが合流して第１圧縮機（21）に戻る第１運転と、第１圧縮機（21）が停止した状態で第２圧縮機（53）で圧縮された冷媒が空調熱交換器（42）で凝縮した後、冷却熱交換器（52）で蒸発して第２圧縮機（53）に戻る第２運転とが切り換えて行われる。
【選択図】図５

Description

本発明は、室内の冷暖房を行う空調熱交換器と庫内の冷却を行う冷却熱交換器とが接続された冷媒回路を備えた冷凍装置に関するものである。

従来より、冷凍サイクルを行う冷凍装置が知られている。この種の冷凍装置として、室内の空調と庫内の冷却とを同時に行うものがある。この冷凍装置は、例えばコンビニエンスストア等に設置され、店内の冷房や暖房とショーケース内の冷却との双方を行うようにしている。

特許文献１には、この種の冷凍装置が開示されている。この冷凍装置では、室外に設置される室外ユニットと、室内に設置されて室内の空調を行う空調ユニットと、室内のショーケースに設置されて庫内を冷却する冷却ユニット（冷蔵ユニットや冷凍ユニット）を有し、各ユニットが複数の連絡配管を介して互いに連結されて冷媒回路が構成されている。

室外ユニットには、圧縮機や室外熱交換器（熱源側熱交換器）が設けられ、空調ユニットには空調熱交換器が設けられ、冷却ユニットには冷却熱交換器が設けられている。また、室外ユニットには、冷媒回路の冷媒の循環方向を切り換えるための四路切換弁（切換機構）が設けられている。

同文献の冷凍装置では、室内を冷房すると同時に庫内を冷却する運転（以下、第１運転という）が可能となっている。この第１運転では、室外ユニットの圧縮機で圧縮された冷媒が、室外熱交換器で凝縮し、第１の連絡配管を経由して空調ユニットや冷却ユニットへ送られる。空調ユニットでは、空調熱交換器で冷媒が蒸発し、室内空気が冷却される。空調ユニットを流出した冷媒は、第２の連絡配管を経由して室外ユニットへ送られ圧縮機に吸入される。また、冷却ユニットでは、冷却熱交換器で冷媒が蒸発し、庫内空気が冷却される。冷却ユニットを流出した冷媒は、第３の連絡配管を経由して室外ユニットへ送られ圧縮機に吸入される。

また、同文献の冷凍装置では、室内を暖房すると同時に庫内を冷却する運転（以下、第２運転という）が可能となっている。この第２運転は、室外熱交換器を休止状態とする一方、冷却熱交換器で回収した熱を空調熱交換器の暖房に利用する、いわゆる１００％の熱回収運転である。具体的に、第２運転では、冷媒の循環方向が上記第１運転とは逆になるように四路切換弁の設定が切り換えられる。圧縮機で圧縮された冷媒は、上述の第２の連絡配管を経由して空調ユニットへ送られる。空調ユニットでは、空調熱交換器で冷媒が凝縮し、室内空気が加熱される。空調ユニットを流出した冷媒は、冷却ユニットへ送られる。冷却ユニットでは、冷却熱交換器で冷媒が蒸発し、庫内空気が冷却される。冷却ユニットを流出した冷媒は、上述の第３の連絡配管を経由して室外ユニットへ送られ圧縮機に吸入される。
特開２００７−７８３３８号公報

ところで、特許文献１に開示されているように、上述の第１運転と第２運転とを切り換えて行う冷凍装置では、少なくとも３本の連絡配管が必要となる。具体的には、まず、上記第１運転では、熱源側熱交換器で凝縮した冷媒を、空調熱交換器及び冷却熱交換器へ送るための１本の液側の連絡配管と、これらの熱交換器で蒸発した冷媒を圧縮機へ戻すための少なくとも１本のガス側の連絡配管とを要する。一方、上述の第２運転では、圧縮機で圧縮した冷媒を空調熱交換器へ送るための１本のガス側の連絡配管と、冷却熱交換器で蒸発した冷媒を圧縮機へ戻すためのもう１本のガス側の連絡配管とを要する。

以上のように、第１運転と第２運転とを切り換えて行う従来の冷凍装置では、熱源側熱交換器と、空調熱交換器及び冷却熱交換器の間に１つの液ラインが必要となり、圧縮機と空調熱交換器との間、及び冷却熱交換器と圧縮機との間に１つずつガスラインが必要となってしまう。その結果、冷媒回路の複雑化、配管コストの増大、配管の施工の煩雑化を招いていた。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、室内の冷暖房を行う空調熱交換器と庫内の冷却を行う冷却熱交換器とが接続された冷媒回路を備えた冷凍装置おいて、連絡配管の本数を減らしながら、複数の運転を切り換えて実現可能とすることである。

第１の発明の冷凍装置は、第１圧縮機（21）と熱源側熱交換器（22）と空調熱交換器（42）とを有する主冷媒回路（11a）と、冷却熱交換器（52）及び第２圧縮機（53）を有して上記主冷媒回路（11a）に接続された副冷媒回路（15）とを備え、上記第１圧縮機（21）で圧縮された冷媒が熱源側熱交換器（22）で凝縮した後、空調熱交換器（42）と冷却熱交換器（52）とに分流し、空調熱交換器（42）で蒸発した冷媒と、冷却熱交換器（52）で異温度蒸発して第２圧縮機（53）で圧縮された冷媒とが合流して第１圧縮機（21）に戻る第１運転と、上記第１圧縮機（21）が停止した状態で第２圧縮機（53）で圧縮された冷媒が空調熱交換器（42）で凝縮した後、冷却熱交換器（52）で蒸発して第２圧縮機（53）に戻る第２運転とが切り換えて行われるように構成されていることを特徴とするものである。

第１の発明には、閉回路となる主冷媒回路（11a）に副冷媒回路（15）が接続されて冷媒回路が構成される。本発明の冷凍装置では、以下に説明する第１運転と第２運転とが切り換えて行われる。

第１運転では、第１圧縮機（21）及び第２圧縮機（53）を運転状態となる。第１運転では、空調熱交換器（42）で室内の冷房が行われると同時に冷却熱交換器（52）で庫内の冷却が行われる。

具体的に、第１圧縮機（21）で圧縮された冷媒は、熱源側熱交換器（22）で凝縮する。この冷媒は、一部が主冷媒回路（11a）をそのまま流れ、残りが副冷媒回路（15）へ分流する。主冷媒回路（11a）を流れる冷媒は、空調熱交換器（42）を流れる。空調熱交換器（42）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る。

一方、副冷媒回路（15）に分流した冷媒は、冷却熱交換器（52）を流れる。冷却熱交換器（52）では、冷媒が冷蔵庫等の庫内の空気から吸熱して蒸発する。その結果、庫内空気が冷却される。この際、冷却熱交換器（52）の蒸発温度は、上記空調熱交換器（42）の蒸発温度よりも低くなる。

冷却熱交換器（52）で蒸発した冷媒は、第２圧縮機（53）で圧縮された後、副冷媒回路（15）から主冷媒回路（11a）へ流出する。この冷媒は、空調熱交換器（42）で蒸発した冷媒と合流した後、第１圧縮機（21）に吸入されて圧縮される。

第２運転では、第１圧縮機（21）が停止状態となり、第２圧縮機（53）が運転状態となる。第２運転では、空調熱交換器（42）で室内の暖房を行うと同時に冷却熱交換器（52）で庫内を冷却する冷凍サイクルが行われる。また、この第２運転は、熱源側熱交換器（22）が休止状態となる一方、冷却熱交換器（52）で回収した熱が空調熱交換器（42）の暖房に利用される、いわゆる１００％の熱回収運転となる。

具体的に、第２運転では、第２圧縮機（53）で圧縮された冷媒が、主冷媒回路（11a）へ流出し、空調熱交換器（42）を流れる。空調熱交換器（42）では、冷媒が室内空気へ放熱して凝縮する。その結果、室内空気が加熱される。

空調熱交換器（42）で凝縮した冷媒は、副冷媒回路（15）へ流入して冷却熱交換器（52）を流れる。冷却熱交換器（52）では、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発する。その結果、庫内空気が冷却される。冷却熱交換器（52）で蒸発した冷媒は、第２圧縮機（53）へ吸入されて圧縮される。

以上のように、本発明では、空調熱交換器（42）で冷房を行うと同時に冷却熱交換器（52）で庫内を冷却する第１運転と、熱源側熱交換器（22）を休止状態として、空調熱交換器（42）で暖房を行うと同時に冷却熱交換器（52）で庫内を冷却する第２運転（１００％熱回収運転）とが切り換え可能となっている。

ここで、本発明の第２運転では、副冷媒回路（15）の第２圧縮機（53）で圧縮した冷媒を、空調熱交換器（42）、冷却熱交換器（52）の順に流して第２圧縮機（53）に戻すようにしているので、従来の冷凍装置のように、冷却熱交換器（52）と圧縮機（本発明の第１圧縮機に相当）とを繋ぐガスラインが不要となる。即ち、本発明では、熱源側熱交換器（22）と、空調熱交換器（42）及び冷却熱交換器（52）との間に１つの液ラインを設け、空調熱交換器（42）と第１圧縮機（21）との間に１つのガスラインを設けるだけで、第１運転と第２運転との両方が実現可能となる。

第２の発明は、第１の発明の冷凍装置において、上記第１圧縮機（21）が停止した状態で第２圧縮機（53）で圧縮された冷媒が第１圧縮機（21）の吸入側と空調熱交換器（42）とに分流し、該第１圧縮機（21）をバイパスして熱源側熱交換器（22）で凝縮した冷媒と空調熱交換器（42）で凝縮した冷媒とが合流して冷却熱交換器（52）で蒸発した後、第２圧縮機（53）に戻る第３運転が更に切り換えて行われるように構成されていることを特徴とするものである。

第２の発明の冷凍装置では、次に説明する第３運転も切り換えて行われる。第３運転では、第１圧縮機（21）及び第２圧縮機（53）が運転状態となる。第３運転では、空調熱交換器（42）で室内の暖房を行うと同時に冷却熱交換器（52）で庫内を冷却する冷凍サイクルが行われる。また、第３運転は、空調熱交換器（42）の暖房能力が過剰となる場合に、冷却熱交換器（52）で回収した熱の一部を熱源側熱交換器（22）から空気へ放出させる運転となる。

具体的に、第２圧縮機（53）で圧縮された冷媒は、副冷媒回路（15）から主冷媒回路（11a）へ流出する。主冷媒回路（11a）に流出した冷媒は、一部が第１圧縮機（21）の吸入側へ送られ、残りが空調熱交換器（42）側へ送られる。第１圧縮機（21）の吸入側へ送られた冷媒は、停止状態の第１圧縮機（21）をバイパスして熱源側熱交換器（22）を流れる。熱源側熱交換器（22）では、冷媒が空気へ放熱して凝縮する。

一方、空調熱交換器（42）側へ送られた冷媒は、空調熱交換器（42）を流れて凝縮する。その結果、室内空気が加熱される。空調熱交換器（42）で凝縮した冷媒は、熱源側熱交換器（22）で凝縮した冷媒と合流して、副冷媒回路（15）を流れる。この冷媒は、冷却熱交換器（52）で蒸発する。その結果、庫内の空気が冷却される。冷却熱交換器（52）で蒸発した冷媒は、第２圧縮機（53）に吸入されて圧縮される。

以上のように、第３運転では、冷却熱交換器（52）で回収された熱の一部が熱源側熱交換器（22）から放出される。その結果、空調熱交換器（42）の暖房能力がセーブされる。

ところで、特許文献１に開示の冷凍装置においても、本発明の第３運転と同様にして、熱源側熱交換器で冷媒を放熱させながら、空調熱交換器で暖房を行うと同時に冷却熱交換器で庫内を冷却する運転（第３運転）が可能となっている。この冷凍装置の第３運転では、圧縮機で圧縮された冷媒が、熱源側熱交換器と空調熱交換器とに分流し、各熱交換器で凝縮した後に再び合流する。合流後の冷媒は、冷却熱交換器で蒸発して圧縮機に再び吸入される。

一方、同文献の冷凍装置では、この第３運転と他の運転（例えば上記第１運転や第２運転）とを切り換えるために、少なくとも２つの四路切換弁が必要となる。具体的には、まず、この冷凍装置には、例えば第１運転や第２運転の切り換えを可能とするために、冷媒回路の循環方向を可逆とする第１の四路切換弁を要する。また、この冷凍装置では、第５運転時に圧縮機で圧縮した冷媒を熱源側熱交換器と空調熱交換器との双方へ分流させるので、圧縮機の吐出管から分岐する分岐管と、この分岐管と熱源側熱交換器との断続を切り換えるための第２の四路切換弁（三方弁）を要する。この第２四路切換弁は、例えば第１運転や第２運転時に分岐管と熱源側熱交換器とを遮断し、第５運転時に分岐管と熱源側熱交換器とを連通させるように設定が切り換えられる。

以上のように、特許文献１の冷凍装置では、各運転を切り換えるために２つ以上の四路切換弁を設けていたので、冷媒回路の構成の複雑化、配管コストの増大、四路切換弁の切換不良に伴う不具合等の問題が生じていた。

一方、本発明では、主冷媒回路の冷媒の循環方向の正逆を切り換えるだけで、上述の第１から第３までの運転の切り換えが可能となる。即ち、本発明では、冷媒回路に１つの四路切換弁を設けるだけで、上記第１から第３までの運転を切り換えて行うことができる。

第３の発明は、第１又は第２の発明の冷凍装置において、上記第１圧縮機（21）で圧縮された冷媒と上記第２圧縮機（53）で圧縮された冷媒とが合流して空調熱交換器（42）で凝縮した後、熱源側熱交換器（22）と冷却熱交換器（52）とに分流し、熱源側熱交換器（22）で蒸発した冷媒が第１圧縮機（21）に戻り、冷却熱交換器（52）で蒸発した冷媒が第２圧縮機（53）に戻る第４運転が更に切り換えて行われるように構成されていることを特徴とするものである。

第３の発明の冷凍装置では、次に説明するような第４運転も切り換えて行われる。第４運転では、第１圧縮機（21）及び第２圧縮機（53）が運転状態となる。第４運転では、空調熱交換器（42）で室内の暖房を行うと同時に冷却熱交換器（52）で庫内を冷却する冷凍サイクルが行われる。また、第４運転は、空調熱交換器（42）の暖房能力が不足する場合に、熱源側熱交換器（22）で空気から熱を回収する運転となる。

具体的に、第１圧縮機（21）で圧縮された冷媒は、空調熱交換器（42）側へ送られる。また、第２圧縮機（53）で圧縮された冷媒は、副冷媒回路（15）を流出し、第１圧縮機（21）で圧縮された冷媒と合流する。合流後の冷媒は、空調熱交換器（42）を流れる。空調熱交換器（42）では、冷媒が空気へ放熱して凝縮する。その結果、室内空気が加熱される。

空調熱交換器（42）で凝縮した冷媒は、一部が副冷媒回路（15）へ流入し、残りが主冷媒回路（11a）をそのまま流れる。副冷媒回路（15）に流入した冷媒は、冷却熱交換器（52）を流れる。冷却熱交換器（52）では、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発する。冷却熱交換器（52）で蒸発した冷媒は、第２圧縮機（53）に吸入されて圧縮される。

主冷媒回路（11a）を流れる残りの冷媒は、熱源側熱交換器（22）を流れる。熱源側熱交換器（22）では、冷媒が空気から吸熱して蒸発する。つまり、熱源側熱交換器（22）では、空調熱交換器（42）の暖房に利用される熱が回収される。熱源側熱交換器（22）で蒸発した冷媒は、第１圧縮機（21）に吸入されて圧縮される。

以上のように、第４運転では、冷却熱交換器（52）で回収された熱と熱源側熱交換器（22）で回収された熱との双方が、空調熱交換器（42）の暖房に利用される。その結果、空調熱交換器（42）の暖房能力不足が解消される。

第４の発明は、第１乃至第３のいずれか１つの発明の冷凍装置において、上記第２圧縮機（53）が停止した状態で第１圧縮機（21）で圧縮された冷媒が熱源側熱交換器（22）で凝縮した後、冷却熱交換器（52）で蒸発して第２圧縮機（53）をバイパスして第１圧縮機（21）に戻る第５運転が更に切り換えて行われるように構成されていることを特徴とするものである。

第４の発明では、次に説明するような第５運転も切り換えて行われる。第５運転では、第１圧縮機（21）が運転状態となり、第２圧縮機（53）が停止状態となる。第５運転では、空調熱交換器（42）を休止状態としながら冷却熱交換器（52）で庫内を冷却する冷凍サイクルが行われる。

具体的に、第１圧縮機（21）で圧縮された冷媒は、熱源側熱交換器（22）で凝縮する。この冷媒は副冷媒回路（15）へ流入し、冷却熱交換器（52）を流れる。冷却熱交換器（52）では、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発する。その結果、庫内空気が冷却される。

冷却熱交換器（52）で蒸発した冷媒は、第２圧縮機（53）の吸入側へ送られる。この冷媒は、停止状態の第２圧縮機（53）をバイパスして第１圧縮機（21）に吸入されて圧縮される。

第５の発明は、第１乃至第４のいずれか１つの発明の冷凍装置において、上記第２圧縮機（53）が停止した状態で第１圧縮機（21）で圧縮された冷媒が熱源側熱交換器（22）で凝縮した後、空調熱交換器（42）で蒸発して第１圧縮機（21）へ戻る第６運転が更に切り換えて行われるように構成されていることを特徴とするものである。

第５の発明では、次に説明するような第６運転も切り換えて行われる。第６運転では、第１圧縮機（21）が運転状態となり、第２圧縮機（53）が停止状態となる。第６運転では、空調熱交換器（42）で室内の冷房を行う一方、冷却熱交換器（52）を休止状態とする冷凍サイクルが行われる。

具体的に、第１圧縮機（21）で圧縮された冷媒は、熱源側熱交換器（22）で凝縮する。この冷媒は、主冷媒回路（11a）を流れて空調熱交換器（42）を流れる。空調熱交換器（42）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る。空調熱交換器（42）を流出した冷媒は、第１圧縮機（21）に吸入されて圧縮される。

本発明によれば、空調熱交換器（42）で室内の冷房を行うと同時に冷却熱交換器（52）で庫内を冷却する第１運転と、空調熱交換器（42）で室内の暖房を行うと同時に冷却熱交換器（52）で庫内を冷却し、且つ熱源側熱交換器（22）を休止状態とする第２運転とを切り換えて行うことができる。

ここで、本発明の冷媒回路の構成では、熱源側熱交換器（22）と、空調熱交換器（42）及び冷却熱交換器（52）との間に１つの液ラインを設け、空調熱交換器（42）と第１圧縮機（21）との間に１つのガスラインを設けるだけで、上記第１と第２の運転を実現可能となる。従って、冷媒回路の構成を簡素化でき、従来の冷凍装置よりも連絡配管の本数を削減できる。その結果、配管に要するコストを削減でき、配管の施工も容易となる。

また、第２の発明によれば、冷媒回路の液ライン及びガスラインをそれぞれ１つとしながら、空調熱交換器（42）で室内の暖房を行うと同時に冷却熱交換器（52）で庫内を冷却し、且つ熱源側熱交換器（22）から冷媒の熱を放出させる第３運転も可能となる。また、本発明の冷媒回路の構成では、冷媒の循環方向を切り換えるために１つの四路切換弁を設けるだけで、第１から第３までの運転を切り換えることができる。即ち、本発明によれば、従来の冷凍装置と比較して、四路切換弁等の切換機構の数量を減らすことができるので、冷媒回路を更に簡素化できる。また、四路切換弁の数量を減らすことで、四路切換弁の切換不良等に伴う不具合の発生頻度も少なくなる。

また、第３の発明によれば、冷媒回路の簡素化を図りながら、空調熱交換器（42）で室内の暖房を行うと同時に冷却熱交換器（52）で庫内を冷却し、且つ熱源側熱交換器（22）から空気の熱を回収する第４運転も可能となる。

また、第４の発明によれば、冷媒回路の簡素化を図りながら、空調熱交換器（42）を休止状態として冷却熱交換器（52）で庫内を冷却する第５運転も可能となる。

更に、第５の発明によれば、冷媒回路の簡素化を図りながら、冷却熱交換器（52）を休止状態として冷却熱交換器（52）で庫内を冷却する第６運転も可能となる。

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。

《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１に係る冷凍装置（10）は、コンビニエンスストア等の店舗に適用されて、室内の冷暖房を行うと同時に庫内の冷却を行う運転が可能に構成されている。この冷凍装置（10）は、冷媒が充填される冷媒回路（11）を備えている。冷媒回路（11）では、冷媒が循環することで蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。

図１に示すように、冷凍装置（10）は、室外ユニット（20）と空調ユニット（40）と冷蔵ユニット（50）とを備えている。室外ユニット（20）は、店舗の屋外に設置される室外側のユニットを構成し、空調ユニット（40）及び冷蔵ユニット（50）は、いずれも店舗内に設置される室内側のユニットを構成している。室外ユニット（20）には、熱源回路（12）が設けられ、空調ユニット（40）には空調回路（14）が設けられ、冷蔵ユニット（50）には冷蔵回路（15）が設けられている。室外ユニット（20）と、空調ユニット（40）及び冷蔵ユニット（50）（即ち室内側ユニット）とは、２本の連絡配管（18,19）を介して互いに連結されている。

冷媒回路（11）では、熱源回路（12）に対して空調回路（14）と冷蔵回路（15）とが並列に接続されている。具体的に、熱源回路（12）の一端には、第１連絡配管（18）の一端が接続されている。第１連絡配管（18）の他端側は、２手に分岐するようにして空調回路（14）及び冷蔵回路（15）と繋がっている。熱源回路（12）の他端には、第２連絡配管（19）の一端が接続されている。第２連絡配管（19）の他端側は、２手に分岐するようにして空調回路（14）及び冷蔵回路（15）と繋がっている。冷媒回路（11）では、熱源回路（12）と第１連絡配管（18）と空調回路（14）と第２連絡配管（19）とが順に繋がることで、閉回路となる主冷媒回路（11a）が構成されている。

室外ユニット（20）の熱源回路（12）には、第１圧縮機（21）と室外熱交換器（22）と四路切換弁（23）とが接続されている。第１圧縮機（21）は、スクロール式の圧縮機で構成されている。つまり、第１圧縮機（21）は、圧縮比が一定となる固定容量型の圧縮機で構成されている。第１圧縮機（21）には、インバータ回路を介して電力が供給される。つまり、第１圧縮機（21）は、インバータ回路の出力周波数が制御されることで回転数が可変な、いわゆるインバータ式の圧縮機で構成されている。第１圧縮機（21）には、その吐出側に第１吐出管（31）が接続され、その吸入側に第１吸入管（32）が接続されている。

室外熱交換器（22）は、室外に設置される熱源側熱交換器を構成している。室外熱交換器（22）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ている。室外熱交換器（22）の近傍には、室外ファン（24）が設置されている。室外熱交換器（22）では、室外ファン（24）によって送風される室外空気と、冷媒との間で熱交換が行われる。

四路切換弁（23）は、冷媒回路（11）の冷媒の流路を変更する切換機構を構成している。四路切換弁（23）は、第１から第４までのポートを有している。四路切換弁（23）では、第１ポートが第１吐出管（31）を介して第１圧縮機（21）の吐出側と繋がり、第２ポートが室外熱交換器（22）と繋がり、第３ポートが第１吸入管（32）を介して第１圧縮機（21）の吸入側と繋がり、第４ポートが第２連絡配管（19）と繋がっている。四路切換弁（23）は、第１ポートと第２ポートとを連通させると同時に第３ポートと第４ポートとを連通させる第１状態（図１の実線で示す状態）と、第１ポートと第４ポートとを連通させると同時に第２ポートと第３ポートとを連通させる第２状態（図１の破線で示す状態）とに設定が切り換えられる。上記主冷媒回路（11a）は、このような四路切換弁（23）の設定の切換えに応じて、冷媒の循環方向が可逆に構成されている。

また、熱源回路（12）には、第１バイパス通路を構成する第１バイパス管（33）が接続されている。第１バイパス管（33）は、一端が第１圧縮機（21）の第１吸入管（32）と接続し、他端が第１圧縮機（21）の第１吐出管（31）と接続している。第１バイパス管（33）には、開閉自在な開閉弁（34）が設けられている。

空調ユニット（40）は、店舗内の天井等に設けられており、室内の冷房及び暖房を行うものである。空調ユニット（40）の空調回路（14）は、一端が第１連絡配管（18）側と繋がり他端が第２連絡配管（19）側と繋がっている。空調回路（14）には、その一端側から他端側に向かって順に、第１膨張弁（41）と空調熱交換器（42）とが接続されている。

第１膨張弁（41）は、冷媒を減圧するための第１膨張機構を構成している。第１膨張弁（41）は、空調回路（14）の開度を調節自在な電子膨張弁で構成されている。

空調熱交換器（42）は、室内に設置される第１の利用側熱交換器を構成している。空調熱交換器（42）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ている。空調熱交換器（42）の近傍には、室内ファン（43）が設置されている。空調熱交換器（42）では、室内ファン（43）によって送風される室内空気と、冷媒との間で熱交換が行われる。

冷蔵ユニット（50）は、店舗内に設けられる冷蔵庫（冷蔵ショーケース等）の庫内に設けられており、庫内の空気を冷却するものである。冷蔵ユニット（50）の冷蔵回路（15）は、一端が室外熱交換器（22）と第１膨張弁（41）との間に繋がり他端が空調熱交換器（42）と四路切換弁（23）との間に繋がるように、主冷媒回路（11a）に接続されている。冷蔵回路（15）には、その一端側から他端側に向かって順に、第２膨張弁（51）と冷蔵熱交換器（52）と第２圧縮機（53）とが接続されている。冷蔵回路（15）は、冷媒循環が一方向（一端側から他端側への方向）に構成される副冷媒回路を構成している。

第２膨張弁（51）は、冷媒を減圧するための第２の膨張機構を構成している。第２膨張弁（51）は、冷蔵回路（15）の開度を調節自在な電子膨張弁で構成されている。冷蔵熱交換器（52）は、冷蔵庫内に設置される冷却熱交換器を構成している。冷蔵熱交換器（52）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ている。冷蔵熱交換器（52）の近傍には、冷蔵庫内ファン（54）が設置されている。冷蔵熱交換器（52）では、冷蔵庫内ファン（54）によって送風される庫内空気と、冷媒との間で熱交換が行われる。

第２圧縮機（53）は、圧縮機構の内部で円筒形のピストンが回転する回転式（ロータリ式）の圧縮機で構成されている。具体的に、第２圧縮機（53）は、圧縮機構の内部の圧縮室を高圧側と低圧側とに仕切るためのブレード（ベーン）とピストンとが一体的に連結された、いわゆるスイング式の圧縮機で構成されている。また、第２圧縮機（53）は、上述した第１圧縮機（21）と同様、回転数が可変なインバータ式の圧縮機で構成されている。第２圧縮機（53）には、その吐出側に第２吐出管（55）が接続され、その吸入側に第２吸入管（56）が接続されている。

第２圧縮機（53）は、圧縮機構の吸入側の圧力と該圧縮機構の吐出側の圧力との差圧に応じて圧縮比が増減するように構成されている。具体的に、第２圧縮機（53）では、圧縮機構の吐出口にリード弁から成る吐出弁が設けられている。この吐出弁は、圧縮機構の内圧と該圧縮機構の吐出側の圧力（高圧）との差圧が所定値以上になると、吐出口を開放させる。従って、例えば第２圧縮機（53）の吐出側の圧力が比較的高い場合には、圧縮機構の内圧が比較的高い圧力まで昇圧されてから吐出口が開放される。また、第２圧縮機（53）の吐出側の圧力が比較的小さい場合には、圧縮機構の内圧が比較的小さい圧力であっても吐出口が開放される。以上のように、第２圧縮機（53）では、圧縮機構の内圧（すなわち圧縮機構の吸入側の圧力）と、圧縮機構の吐出側の圧力との差圧に応じて、その圧縮比が自動的に変化する。

また、冷蔵回路（15）には、第２バイパス通路を構成する第２バイパス管（57）が接続されている。第２バイパス管（57）は、一端が第２吸入管（56）と接続し、第２吐出管（55）と接続している。

冷凍装置（10）の冷媒回路（11）には、第１から第４までの逆止弁が設けられている。具体的に、第１バイパス管（33）には第１逆止弁（CV-1）が設けられ、第２バイパス管（57）には第２逆止弁（CV-2）が設けられ、第１吐出管（31）には第３逆止弁（CV-3）が設けられ、第２吐出管（55）には第４逆止弁（CV-4）が設けられている。第１逆止弁（CV-1）は、第１バイパス管（33）の一端側（第１圧縮機（21）の吸入側）から他端側（第１圧縮機（21）の吐出側）への冷媒の流通のみを許容し、これとは逆方向の冷媒の流通を禁止している。第２逆止弁（CV-2）は、第２バイパス管（57）の一端側（第２圧縮機（53）の吸入側）から他端側（第２圧縮機（53）の吐出側）への冷媒の流通のみを許容し、これとは逆方向の冷媒の流通を禁止している。第３逆止弁（CV-3）は、第１圧縮機（21）の吐出側から上記四路切換弁（23）側への冷媒の流通のみを許容し、これとは逆方向の冷媒の流通を禁止している。第４逆止弁（CV-4）は、第２圧縮機（53）の吐出側から主冷媒回路（11a）側への冷媒の流通のみを許容し、これとは逆方向の冷媒の流通を禁止している。

−運転動作−
次に、冷凍装置（10）の運転動作について説明する。冷凍装置（10）では、冷房／冷蔵運転と冷房単独運転と冷蔵単独運転と暖房／冷蔵運転とが選択的に切換可能となっている。また、暖房／冷蔵運転では、３種類の運転が切換可能となっている。以下には、各運転動作について図２〜図７を参照しながら説明する。

〈冷房／冷蔵運転〉
冷房／冷蔵運転は、室内の冷房を行うと同時に冷蔵庫内の冷却を行う運転（本発明に係る第１運転）である。図２に示すように、冷房／冷蔵運転では、四路切換弁（23）が第１状態に、開閉弁（34）が閉鎖状態（同図に示す黒塗りの状態、以下同様とする）にそれぞれ設定され、第１膨張弁（41）及び第２膨張弁（51）の開度が適宜調節される。また、室外ファン（24）、室内ファン（43）、及び冷蔵庫内ファン（54）がそれぞれ運転状態となり、第１圧縮機（21）及び第２圧縮機（53）も運転状態となる。

冷房／冷蔵運転中の冷媒回路（11）では、室外熱交換器（22）で冷媒が放熱（凝縮）し、空調熱交換器（42）及び冷蔵熱交換器（52）で冷媒が蒸発する冷凍サイクルが行われる。つまり、この冷凍サイクルでは、室外熱交換器（22）が凝縮器（同図に示すドットを付した状態、以下同様とする）となり、空調熱交換器（42）及び冷蔵熱交換器（52）が蒸発器（同図に示すハッチングを付した状態、以下同様とする）となる。また、冷媒回路（11）では、空調熱交換器（42）と冷蔵熱交換器（52）とで冷媒の蒸発温度が異なる、いわゆる異温度蒸発（２温度蒸発）での冷凍サイクルが行われる。また、冷媒回路（11）では、冷蔵熱交換器（52）を流出した冷媒が第２圧縮機（53）で圧縮された後、更に第１圧縮機（21）で圧縮される、いわゆる二段圧縮式の冷凍サイクルが行われる。

具体的に、第１圧縮機（21）で圧縮された冷媒は、第１吐出管（31）へ吐出される。第１圧縮機（21）の吐出冷媒（高圧冷媒）は、四路切換弁（23）を通過して室外熱交換器（22）を流れる。室外熱交換器（22）では、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、室外ユニット（20）から第１連絡配管（18）へ流出する。

第１連絡配管（18）を流れる冷媒は、空調ユニット（40）と冷蔵ユニット（50）とに分流する。空調ユニット（40）の空調回路（14）を流れる冷媒は、第１膨張弁（41）を通過する。第１膨張弁（41）では、冷媒が所定圧力まで減圧される。第１膨張弁（41）で減圧された冷媒は、空調熱交換器（42）を流れる。空調熱交換器（42）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る。なお、空調熱交換器（42）では、冷媒の蒸発温度が例えば５℃に設定される。空調熱交換器（42）で蒸発した冷媒は、空調ユニット（40）を流出する。

一方、冷蔵ユニット（50）の冷蔵回路（15）を流れる冷媒は、第２膨張弁（51）を通過する。第２膨張弁（51）では、冷媒が所定圧力まで減圧される。ここで、第２膨張弁（51）の減圧後の冷媒は、上記第１膨張弁（41）の減圧後の冷媒よりも低い圧力となる。第２膨張弁（51）で減圧された冷媒は、冷蔵熱交換器（52）を流れる。冷蔵熱交換器（52）では、冷媒が冷蔵庫内の空気から吸熱して蒸発する。その結果、冷蔵庫内の空気が冷却される。なお、冷蔵熱交換器（52）では、冷媒の蒸発温度が例えば−１０℃に設定される。冷蔵熱交換器（52）で蒸発した冷媒は、第２圧縮機（53）で圧縮された後、冷蔵ユニット（50）を流出する。

空調ユニット（40）を流出した冷媒と、冷蔵ユニット（50）を流出した冷媒とは、第２連絡配管（19）で合流する。第２連絡配管（19）で合流した冷媒は、室外ユニット（20）へ流入する。この冷媒は、四路切換弁（23）を通過して第１圧縮機（21）に吸入されて再び圧縮される。

〈冷房単独運転〉
冷房単独運転は、室内の冷房を行う一方、冷蔵庫内の冷却は行わない運転（本発明に係る第６運転）である。図３に示すように、冷房単独運転では、四路切換弁（23）が第１状態に、開閉弁（34）及び第２膨張弁（51）が閉鎖状態にそれぞれ設定され、第１膨張弁（41）の開度が適宜調節される。また、室外ファン（24）及び室内ファン（43）がそれぞれ運転状態となり、第１圧縮機（21）が運転状態に、第２圧縮機（53）が停止状態となる。

冷房単独運転中の冷媒回路（11）では、室外熱交換器（22）で冷媒が放熱（凝縮）し、空調熱交換器（42）で冷媒が蒸発する一方、冷蔵熱交換器（52）を冷媒が流れない冷凍サイクルが行われる。つまり、この冷凍サイクルでは、室外熱交換器（22）が凝縮器となり、空調熱交換器（42）が蒸発器となり、冷蔵熱交換器（52）が休止状態となる。

具体的に、第１圧縮機（21）で圧縮された冷媒は、四路切換弁（23）を通過して室外熱交換器（22）を流れる。室外熱交換器（22）では、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、室外ユニット（20）から第１連絡配管（18）へ流出する。

第１連絡配管（18）を流れる冷媒は、空調ユニット（40）に流入し、第１膨張弁（41）を通過する際に減圧されて、空調熱交換器（42）を流れる。空調熱交換器（42）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る。空調熱交換器（42）で蒸発した冷媒は、空調ユニット（40）を流出する。

空調ユニット（40）を流出した冷媒は、第２連絡配管（19）を経由して室外ユニット（20）へ流入する。この冷媒は、四路切換弁（23）を通過して第１圧縮機（21）に吸入されて再び圧縮される。

〈冷蔵単独運転〉
冷蔵単独運転は、室内の空調（冷房や暖房）を行わずに冷蔵庫内の冷却を行う運転（本発明に係る第５運転）である。図４に示すように、冷蔵単独運転では、四路切換弁（23）が第１状態に、開閉弁（34）及び第１膨張弁（41）が閉鎖状態にそれぞれ設定され、第２膨張弁（51）の開度が適宜調節される。また、室外ファン（24）及び冷蔵庫内ファン（54）がそれぞれ運転状態となり、第１圧縮機（21）が運転状態に、第２圧縮機（53）が停止状態となる。

冷蔵単独運転中の冷媒回路（11）では、室外熱交換器（22）で冷媒が放熱（凝縮）し、冷蔵熱交換器（52）で冷媒が蒸発する一方、空調熱交換器（42）を冷媒が流れない冷凍サイクルが行われる。つまり、この冷凍サイクルでは、室外熱交換器（22）が凝縮器となり、空調熱交換器（42）が休止状態となり、冷蔵熱交換器（52）が蒸発器となる。また、冷媒回路（11）では、冷蔵熱交換器（52）を流出した冷媒が第１圧縮機（21）だけで圧縮される、いわゆる単段圧縮式の冷凍サイクルが行われる。

具体的に、第１圧縮機（21）で圧縮された冷媒は、四路切換弁（23）を通過して室外熱交換器（22）を流れる。室外熱交換器（22）では、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、室外ユニット（20）から第１連絡配管（18）へ流出する。

第１連絡配管（18）を流れる冷媒は、冷蔵ユニット（50）に流入し、第２膨張弁（51）を通過する際に減圧されて、冷蔵熱交換器（52）を流れる。冷蔵熱交換器（52）では、冷媒が冷蔵庫内の空気から吸熱して蒸発する。その結果、冷蔵庫内の空気が冷却される。冷蔵熱交換器（52）で蒸発した冷媒は、第２圧縮機（53）を流れずに第２バイパス管（57）を流れる。つまり、冷蔵単独運転では、冷蔵熱交換器（52）で蒸発した冷媒が、停止状態の第２圧縮機（53）をバイパスして冷蔵ユニット（50）を流出する。

冷蔵ユニット（50）を流出した冷媒は、第２連絡配管（19）を経由して室外ユニット（20）へ流入する。この冷媒は、四路切換弁（23）を通過して第１圧縮機（21）に吸入されて再び圧縮される。

〈暖房／冷蔵運転〉
暖房／冷蔵運転は、室内の暖房を行うと同時に冷蔵庫内の冷却を行う運転である。この暖房／冷蔵運転では、室外や室内の温度条件等に応じて、第１から第３までの暖房運転が切換可能となっている。

（第１暖房運転）
第１暖房運転は、室外熱交換器（22）を休止状態としながら、冷蔵熱交換器（52）による庫内の冷却時に回収した熱を空調熱交換器（42）の暖房に利用する、いわゆる１００％の熱回収運転（本発明に係る第２運転）である。図５に示すように、第１暖房運転では、四路切換弁（23）が第２状態に、開閉弁（34）が閉鎖状態に、第１膨張弁（41）が全開状態にそれぞれ設定され、第２膨張弁（51）の開度が適宜調節される。また、室内ファン（43）及び冷蔵庫内ファン（54）がそれぞれ運転状態となり、第１圧縮機（21）が停止状態に、第２圧縮機（53）が運転状態となる。第１暖房運転時には、空調熱交換器（42）で冷媒が放熱（凝縮）し、冷蔵熱交換器（52）で冷媒が蒸発する一方、室外熱交換器（22）を冷媒が流れない冷凍サイクルが行われる。つまり、この冷凍サイクルでは、室外熱交換器（22）が休止状態となり、空調熱交換器（42）が凝縮器となり、冷蔵熱交換器（52）が蒸発器となる。

具体的に、第２圧縮機（53）で圧縮された冷媒は、第２吐出管（55）へ吐出される。第２圧縮機（53）の吐出冷媒（高圧冷媒）は、冷蔵回路（15）から空調回路（14）（即ち、主冷媒回路（11a））へ流出し、空調熱交換器（42）を流れる。空調熱交換器（42）では、冷媒が室内空気へ放熱して凝縮する。その結果、室内空気が加熱される。なお、空調熱交換器（42）では、冷媒の凝縮温度が例えば５５℃に設定される。空調熱交換器（42）で凝縮した冷媒は、第１膨張弁（41）を通過して冷蔵回路（15）へ流入し、更に第２膨張弁（51）を通過する。第２膨張弁（51）では、冷媒が所定圧力まで減圧される。

第２膨張弁（51）で減圧された冷媒は、冷蔵熱交換器（52）を流れる。冷蔵熱交換器（52）では、冷媒が冷蔵庫内の空気から吸熱して蒸発する。その結果、冷蔵庫内の空気が冷却される。冷蔵熱交換器（52）で蒸発した冷媒は、第２圧縮機（53）に吸入されて再び圧縮される。

（第２暖房運転）
第２暖房運転は、上述の第１暖房運転では空調熱交換器（42）の暖房能力が過剰となる場合に、空調熱交換器（42）の暖房能力をセーブする運転（本発明に係る第３運転）である。図６に示すように、第２暖房運転では、四路切換弁（23）が第１状態に、開閉弁（34）が開放状態に、第１膨張弁（41）が全開状態にそれぞれ設定され、第２膨張弁（51）の開度が適宜調節される。また、室外ファン（24）、室内ファン（43）及び冷蔵庫内ファン（54）がそれぞれ運転状態となり、第１圧縮機（21）が停止状態に、第２圧縮機（53）が運転状態となる。第２暖房運転時には、室外熱交換器（22）及び空調熱交換器（42）が凝縮器となり、冷蔵熱交換器（52）が蒸発器となる。

具体的に、第２圧縮機（53）で圧縮された冷媒は、冷蔵回路（15）から空調回路（14）と第２連絡配管（19）とに分流する。

第２連絡配管（19）を流れる冷媒は、室外ユニット（20）へ流入し、四路切換弁（23）を通過する。この冷媒は、第１圧縮機（21）を流れずに第１バイパス管（33）を流れる。つまり、第２暖房運転では、第１吸入管（32）を流れる冷媒が、停止状態の第１圧縮機（21）をバイパスして第１吐出管（31）へ送られる。

第１圧縮機（21）をバイパスした冷媒は、四路切換弁（23）を通過して室外熱交換器（22）を流れる。室外熱交換器（22）では、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、室外ユニット（20）から第１連絡配管（18）へ流出する。

一方、空調回路（14）へ分流した冷媒は、空調熱交換器（42）を流れる。空調熱交換器（42）では、冷媒が室内空気へ放熱して凝縮する。その結果、室内空気が加熱される。空調熱交換器（42）で凝縮した冷媒は、第１膨張弁（41）を通過し、第１連絡配管（18）を流出した冷媒と合流する。合流後の冷媒は、冷蔵回路（15）へ流入して第２膨張弁（51）を通過する。第２膨張弁（51）では、冷媒が所定圧力まで減圧される。

第２膨張弁（51）で減圧された冷媒は、冷蔵熱交換器（52）を流れる。冷蔵熱交換器（52）では、冷媒が冷蔵庫内の空気から吸熱して蒸発する。その結果、冷蔵庫内の空気が冷却される。冷蔵熱交換器（52）で蒸発した冷媒は、第２圧縮機（53）に吸入されて再び圧縮される。

（第３暖房運転）
第３暖房運転は、上述の第１暖房運転では空調熱交換器（42）の暖房能力が不足する場合に、室外熱交換器（22）から室外空気の熱を回収して空調熱交換器（42）の暖房能力を向上させる運転（本発明に係る第４運転）である。図７に示すように、第３暖房運転では、四路切換弁（23）が第２状態に、開閉弁（34）が閉鎖状態に、第２膨張弁（51）が全開状態に設定され、第１膨張弁（41）の開度が適宜調節される。また、室外ファン（24）、室内ファン（43）及び冷蔵庫内ファン（54）がそれぞれ運転状態となり、第１圧縮機（21）及び第２圧縮機（53）が運転状態となる。第３暖房運転時には、空調熱交換器（42）が凝縮器となり、室外熱交換器（22）及び冷蔵熱交換器（52）が蒸発器となる。

具体的に、第１圧縮機（21）で圧縮された冷媒は、四路切換弁（23）を通過し、室外ユニット（20）から第２連絡配管（19）へ流出する。一方、第２圧縮機（53）で圧縮された冷媒は、第２吐出管（55）を通過し、第２連絡配管（19）へ流出した冷媒と合流する。

合流後の冷媒は、空調回路（14）の空調熱交換器（42）を流れる。空調熱交換器（42）では、冷媒が室内空気へ放熱して凝縮する。その結果、室内空気が加熱される。空調熱交換器（42）で凝縮した冷媒は、第１膨張弁（41）で減圧された後、冷蔵回路（15）と第１連絡配管（18）とに分流する。

冷蔵回路（15）へ流入した冷媒は、第２膨張弁（51）を通過して冷蔵熱交換器（52）を流れる。冷蔵熱交換器（52）では、冷媒が冷蔵庫内の空気から吸熱して蒸発する。その結果、冷蔵庫内の空気が冷却される。冷蔵熱交換器（52）で蒸発した冷媒は、第２圧縮機（53）に吸入されて再び圧縮される。

第１連絡配管（18）へ流出した冷媒は、室外ユニット（20）へ流入して室外熱交換器（22）を流れる。室外熱交換器（22）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（22）で蒸発した冷媒は、四路切換弁（23）を通過して第１圧縮機（21）に吸入されて再び圧縮される。

−実施形態１の効果−
上記実施形態１の冷凍装置（10）では、冷房／冷蔵運転、冷房単独運転、冷蔵単独運転、第１暖房運転、第２暖房運転、及び第３暖房運転を切り換えて行うことができる。従って、この冷凍装置（10）では、ユーザーの要求や運転条件等に併せて、各種の最適な運転を選択的に行うことができる。ここで、この冷凍装置（10）では、室外ユニット（20）と、空調ユニット（40）及び冷蔵ユニット（50）との間の連絡配管（18,19）を２本だけ設けながら、各種の運転を行うことができる。つまり、本実施形態の冷凍装置（10）では、従来例の冷凍装置よりも連絡配管の本数を減らすことができるので、冷媒回路（11）の簡素化、配管コストの削減、配管の施工の容易化を図ることができる。

更に、実施形態１の冷凍装置（10）では、冷媒回路（11）に１つの四路切換弁（23）を設けるだけで、上記各種の運転の切換が可能となる。つまり、本実施形態の冷凍装置（10）では、従来例の冷凍装置よりも四路切換弁の個数を減らすことができるので、冷媒回路（11）を更に簡素化できる。また、従来例のように、四路切換弁の個数が多くなると、その分だけ四路切換弁の切換不良や冷媒漏れ等の不具合を招きやすくなり、四路切換弁の制御も煩雑となる。これに対し、本実施形態の如く四路切換弁（23）を１個とすることで、このような不具合を回避でき、且つ四路切換弁（23）の切換制御も容易となる。

更に、上記実施形態１の第１暖房運転では、室内側のユニットとなる冷蔵ユニット（50）及び空調ユニット（40）だけで冷媒が循環する冷凍サイクルが行われる（図５参照）。つまり、第１暖房運転では、冷媒が各連絡配管（18,19）を介して室外ユニット（20）へ送られることがない。従って、第１暖房運転時には、冷媒が流れる経路が短くなるので、冷媒配管の圧力損失を小さくすることができ、高効率の運転を行うことができる。

また、上記実施形態１では、第２圧縮機（53）をロータリ式（スイング式）の圧縮機としている。従って、上述した冷房／冷蔵運転において、第２圧縮機（53）で冷媒を圧縮し過ぎることを回避できる。具体的に、例えば上述の冷房／冷蔵運転では、空調熱交換器（42）と冷蔵熱交換器（52）とで異温度蒸発をさせるが、空調側と冷蔵側とにおける圧力差はさほど大きくない。ここで、例えば第２圧縮機（53）をスクロール式の圧縮機（固定容量式の圧縮機）として、例えば上記第１暖房運転を基準にこの圧縮機の容量を設計すると、冷房／冷蔵運転時には、冷媒を圧縮し過ぎてしてしまい損失が大きくなる。一方、上記実施形態のように、第２圧縮機（53）をロータリ式とすると、冷房／冷蔵運転においては、圧縮比が小さくなるように吐出弁が開放されるので、冷媒を圧縮し過ぎることがない。従って、冷房／冷蔵運転時における圧縮効率の低下を回避することができる。

《発明の実施形態２》
実施形態２の冷凍装置（10）は、室内の冷暖房と冷蔵庫内の冷却と冷凍庫内の冷却とを同時に行う運転が可能に構成されている。即ち、実施形態２の冷凍装置（10）には、実施形態１の冷凍装置（10）に冷凍庫内の冷却を行うための冷凍ユニット（60）が付与されている。

冷凍ユニット（60）は、店舗内に設置される冷凍庫（冷凍ショーケース等）の庫内に設置されている。図８に示すように、冷凍ユニット（60）は、冷凍回路（16）を有している。実施形態２では、第１連絡配管（18）の他端側が３つに分岐するようにして、空調回路（14）、冷蔵回路（15）、及び冷凍回路（16）とそれぞれ繋がっている。冷凍回路（16）は、その一端が上記第１連絡配管（18）に接続し、その他端が冷蔵回路（15）における冷蔵熱交換器（52）と第２圧縮機（53）との間に接続している。冷凍回路（16）には、その一端側から他端側に向かって順に、第３膨張弁（61）と冷凍熱交換器（62）と第３圧縮機（63）とが接続されている。冷凍回路（16）は、冷媒循環が一方向（一端側から他端側への方向）に構成されている。

第３膨張弁（61）は、冷媒を減圧するための第３の膨張機構を構成している。第３膨張弁（61）は、冷凍回路（16）の開度を調節自在な電子膨張弁で構成されている。冷凍熱交換器（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ている。冷凍熱交換器（62）の近傍には、冷凍庫内ファン（64）が設置されている。冷凍熱交換器（62）では、冷凍庫内ファン（64）によって送風される庫内空気と、冷媒との間で熱交換が行われる。

第３圧縮機（63）は、第２圧縮機（53）と同様、圧縮機構の内部で円筒形のピストンが回転する回転式（ロータリ式）の圧縮機で構成されている。第３圧縮機（63）には、その吐出側に第３吐出管（65）が接続し、その吸入側に第３吸入管（66）が接続している。第３吐出管（65）には、第５逆止弁（CV-5）が設けられている。第５逆止弁（CV-5）は、第３圧縮機（63）の吐出側から冷蔵回路（15）側への冷媒の流通のみを許容し、これとは逆方向の冷媒の流通を禁止している。

−運転動作−
次に、実施形態２の冷凍装置（10）の運転動作について説明する。以下には、冷房／冷蔵／冷凍運転と、第１から第３までの暖房運転とを代表例として、図９〜図１２を参照しながら説明する。

〈冷房／冷蔵／冷凍運転〉
冷房／冷蔵／冷凍運転は、室内の冷房と冷蔵庫内の冷却と冷凍庫内の冷却とを同時に行う運転である。図９に示すように、冷房／冷蔵／冷凍運転では、四路切換弁（23）が第１状態に、開閉弁（34）が閉鎖状態にそれぞれ設定され、第１膨張弁（41）、第２膨張弁（51）、及び第３膨張弁（61）の開度が適宜調節される。また、室外ファン（24）、室内ファン（43）、冷蔵庫内ファン（54）、冷凍庫内ファン（64）がそれぞれ運転状態となり、第１圧縮機（21）、第２圧縮機（53）、及び第３圧縮機（63）も運転状態となる。

冷房／冷蔵／冷凍運転中の冷媒回路（11）では、室外熱交換器（22）で冷媒が放熱（凝縮）し、空調熱交換器（42）、冷蔵熱交換器（52）、及び冷凍熱交換器（62）で冷媒が蒸発する冷凍サイクルが行われる。また、冷媒回路（11）では、空調熱交換器（42）、冷蔵熱交換器（52）、及び冷凍熱交換器（62）で冷媒の蒸発温度がそれぞれ異なる、いわゆる異温度蒸発での冷凍サイクルが行われる。また、冷媒回路（11）では、冷凍熱交換器（62）を流出した冷媒が第３圧縮機（63）で圧縮された後に第２圧縮機（53）で圧縮され、更に第１圧縮機（21）で圧縮される、いわゆる三段圧縮式の冷凍サイクルが行われる。

具体的に、第１圧縮機（21）で圧縮された冷媒は、四路切換弁（23）を通過して室外熱交換器（22）を流れる。室外熱交換器（22）では、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、室外ユニット（20）から第１連絡配管（18）へ流出する。

第１連絡配管（18）を流れる冷媒は、空調ユニット（40）と冷蔵ユニット（50）と冷凍ユニット（60）とに分流する。冷凍ユニット（60）の冷凍回路（16）を流れる冷媒は、第３膨張弁（61）で減圧された後、冷凍熱交換器（62）を流れる。冷凍熱交換器（62）では、冷媒が冷凍庫内の空気から吸熱して蒸発する。その結果、冷凍庫内の空気が冷却される。なお、冷凍熱交換器（62）では、冷媒の蒸発温度が例えば−４０℃に設定される。冷凍熱交換器（62）で蒸発した冷媒は、第３圧縮機（63）で圧縮された後、冷凍ユニット（60）を流出する。

冷蔵ユニット（50）の冷蔵回路（15）を流れる冷媒は、第２膨張弁（51）で減圧された後、冷蔵熱交換器（52）を流れる。冷蔵熱交換器（52）では、冷媒が冷蔵庫内の空気から吸熱して蒸発する。その結果、冷蔵庫内の空気が冷却される。なお、冷蔵熱交換器（52）では、冷媒の蒸発温度が例えば−１０℃に設定される。冷蔵熱交換器（52）で蒸発した冷媒は、冷凍回路（16）から流出した冷媒と合流する。合流後の冷媒は、第２圧縮機（53）で圧縮された後、空調回路（14）側へ流出する。

空調ユニット（40）の空調回路（14）を流れる冷媒は、第１膨張弁（41）で減圧された後、空調熱交換器（42）を流れる。空調熱交換器（42）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る。なお、空調熱交換器（42）では、冷媒の蒸発温度が例えば５℃に設定される。空調熱交換器（42）で蒸発した冷媒は、空調ユニット（40）を流出する。

空調ユニット（40）を流出した冷媒と、冷蔵ユニット（50）を流出した冷媒とは、第２連絡配管（19）で合流する。第２連絡配管（19）で合流した冷媒は、室外ユニット（20）へ流入する。この冷媒は、四路切換弁（23）を通過して第１圧縮機（21）に吸入されて再び圧縮される。

なお、実施形態２の冷凍装置（10）についても、第１から第３までの膨張弁（41,51,61）を全閉としたり、第２圧縮機（53）や第３圧縮機（63）を停止状態とすることで、上記実施形態１と同様にして、各ユニット（40,50,60）の単独運転や、各ユニット（40,50,60）のうちのいずれか２つを動作させる運転が可能となっている。

〈第１暖房運転〉
実施形態２の第１暖房運転は、室外熱交換器（22）を休止状態としながら、冷蔵熱交換器（52）及び冷凍熱交換器（62）による庫内の冷却時に回収した熱を空調熱交換器（42）の暖房に利用する、いわゆる１００％の熱回収運転である。図１０に示すように、第１暖房運転では、四路切換弁（23）が第２状態に、開閉弁（34）が閉鎖状態に、第１膨張弁（41）が全開状態にそれぞれ設定され、第２膨張弁（51）及び第３膨張弁（61）の開度が適宜調節される。また、室内ファン（43）、冷蔵庫内ファン（54）、及び冷凍庫内ファン（64）がそれぞれ運転状態となり、第１圧縮機（21）が停止状態に、第２圧縮機（53）及び第３圧縮機（63）が運転状態となる。第１暖房運転時には、室外熱交換器（22）が休止状態となり、空調熱交換器（42）が凝縮器となり、冷蔵熱交換器（52）及び冷凍熱交換器（62）が蒸発器となる。

具体的に、第２圧縮機（53）で圧縮された冷媒は、冷蔵回路（15）から空調回路（14）へ流出し、空調熱交換器（42）を流れる。空調熱交換器（42）では、冷媒が室内空気へ放熱して凝縮する。その結果、室内空気が加熱される。空調熱交換器（42）で凝縮した冷媒は、第１膨張弁（41）を通過した後、冷蔵回路（15）及び冷凍回路（16）へ分流する。

冷凍回路（16）へ分流した冷媒は、第３膨張弁（61）で減圧された後、冷凍熱交換器（62）を流れる。冷凍熱交換器（62）では、冷媒が冷凍庫内の空気から吸熱して蒸発する。その結果、冷凍庫内の空気が冷却される。冷凍熱交換器（62）で蒸発した冷媒は、第３圧縮機（63）で圧縮された後、冷凍ユニット（60）を流出する。

冷蔵回路（15）へ分流した冷媒は、第２膨張弁（51）で減圧された後、冷蔵熱交換器（52）を流れる。冷蔵熱交換器（52）では、冷媒が冷蔵庫内の空気から吸熱して蒸発する。その結果、冷蔵庫内の空気が冷却される。冷蔵熱交換器（52）で蒸発した冷媒は、冷凍回路（16）から流出した冷媒と合流する。合流後の冷媒は、第２圧縮機（53）に吸入されて再び圧縮される。

〈第２暖房運転〉
第２暖房運転は、上述の第１暖房運転では空調熱交換器（42）の暖房能力が過剰となる場合に、空調熱交換器（42）の暖房能力をセーブする運転である。図１１に示すように、第２暖房運転では、四路切換弁（23）が第１状態に、開閉弁（34）が開放状態に、第１膨張弁（41）が全開状態にそれぞれ設定され、第２膨張弁（51）及び第３膨張弁（61）の開度が適宜調節される。また、室外ファン（24）、室内ファン（43）、冷蔵庫内ファン（54）、及び冷凍庫内ファン（64）がそれぞれ運転状態となり、第１圧縮機（21）が停止状態に、第２圧縮機（53）及び第３圧縮機（63）が運転状態となる。第２暖房運転時には、室外熱交換器（22）及び空調熱交換器（42）が凝縮器となり、冷蔵熱交換器（52）及び冷凍熱交換器（62）が蒸発器となる。

具体的に、第２圧縮機（53）で圧縮された冷媒は、冷蔵回路（15）から空調回路（14）と第２連絡配管（19）とに分流する。

第２連絡配管（19）を流れる冷媒は、室外ユニット（20）へ流入し、四路切換弁（23）を通過する。この冷媒は、第１圧縮機（21）を流れずに第１バイパス管（33）を流れる。つまり、第２暖房運転では、第１吸入管（32）を流れる冷媒が、停止状態の第１圧縮機（21）をバイパスして第１吐出管（31）へ送られる。

第１圧縮機（21）をバイパスした冷媒は、四路切換弁（23）を通過して室外熱交換器（22）を流れる。室外熱交換器（22）では、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、室外ユニット（20）から第１連絡配管（18）へ流出し、冷凍回路（16）や冷蔵回路（15）へ分流する。

一方、空調回路（14）へ分流した冷媒は、空調熱交換器（42）を流れる。空調熱交換器（42）では、冷媒が室内空気へ放熱して凝縮する。その結果、室内空気が加熱される。空調熱交換器（42）で凝縮した冷媒は、第１膨張弁（41）を通過した後、冷蔵回路（15）や冷凍回路（16）へ分流する。

冷凍回路（16）へ流入した冷媒は、第３膨張弁（61）で減圧された後、冷凍熱交換器（62）を流れる。冷凍熱交換器（62）では、冷媒が冷凍庫内の空気から吸熱して蒸発する。その結果、冷凍庫内の空気が冷却される。冷凍熱交換器（62）で蒸発した冷媒は、第３圧縮機（63）で圧縮された後、冷凍ユニット（60）を流出する。

冷蔵回路（15）へ流入した冷媒は、第２膨張弁（51）で減圧された後、冷蔵熱交換器（52）を流れる。冷蔵熱交換器（52）では、冷媒が冷蔵庫内の空気から吸熱して蒸発する。その結果、冷蔵庫内の空気が冷却される。冷蔵熱交換器（52）で蒸発した冷媒は、冷凍回路（16）から流出した冷媒と合流する。合流後の冷媒は、第２圧縮機（53）に吸入されて再び圧縮される。

〈第３暖房運転〉
第３暖房運転は、上述の第１暖房運転では空調熱交換器（42）の暖房能力が不足する場合に、室外熱交換器（22）から室外空気の熱を回収して空調熱交換器（42）の暖房能力を向上させる運転である。図１２に示すように、第３暖房運転では、四路切換弁（23）が第２状態に、開閉弁（34）が閉鎖状態に、第２膨張弁（51）が全開状態に設定され、第１膨張弁（41）及び第３膨張弁（61）の開度が適宜調節される。また、室外ファン（24）、室内ファン（43）、冷蔵庫内ファン（54）、及び冷凍庫内ファン（64）がそれぞれ運転状態となり、第１圧縮機（21）、第２圧縮機（53）、及び第３圧縮機（63）が運転状態となる。第３暖房運転時には、空調熱交換器（42）が凝縮器となり、室外熱交換器（22）、冷蔵熱交換器（52）、及び冷凍熱交換器（62）が蒸発器となる。

具体的に、第１圧縮機（21）で圧縮された冷媒は、四路切換弁（23）を通過し、室外ユニット（20）から第２連絡配管（19）へ流出する。一方、第２圧縮機（53）で圧縮された冷媒は、第２吐出管（55）を通過し、第２連絡配管（19）を流出した冷媒と合流する。

合流後の冷媒は、空調回路（14）の空調熱交換器（42）を流れる。空調熱交換器（42）では、冷媒が室内空気へ放熱して凝縮する。その結果、室内空気が加熱される。空調熱交換器（42）で凝縮した冷媒は、第１膨張弁（41）で減圧された後、冷蔵回路（15）、冷凍回路（16）、及び第１連絡配管（18）へ分流する。

冷凍回路（16）へ流入した冷媒は、第３膨張弁（61）で更に減圧された後、冷凍熱交換器（62）を流れる。冷凍熱交換器（62）では、冷媒が冷凍庫内の空気から吸熱して蒸発する。その結果、冷凍庫内の空気が冷却される。冷凍熱交換器（62）で蒸発した冷媒は、第３圧縮機（63）で圧縮された後、冷凍ユニット（60）を流出する。

冷蔵回路（15）へ流入した冷媒は、第２膨張弁（51）を通過して冷蔵熱交換器（52）を流れる。冷蔵熱交換器（52）では、冷媒が冷蔵庫内の空気から吸熱して蒸発する。その結果、冷蔵庫内の空気が冷却される。冷蔵熱交換器（52）で蒸発した冷媒は、冷凍回路（16）から流出した冷媒と合流する。合流後の冷媒は、第２圧縮機（53）に吸入されて再び圧縮される。

第１連絡配管（18）へ流出した冷媒は、室外ユニット（20）へ流入して室外熱交換器（22）を流れる。室外熱交換器（22）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（22）で蒸発した冷媒は、四路切換弁（23）を通過して第１圧縮機（21）に吸入されて再び圧縮される。

−実施形態２の効果−
上記実施形態２の冷凍装置（10）では、冷房／冷蔵／冷凍の同時運転や、これらの単独運転若しくは組み合わせ運転、更には第１暖房運転、第２暖房運転、及び第３暖房運転を切り換えて行うことができる。従って、この冷凍装置（10）では、ユーザーの要求や運転条件等に併せて、各種の最適な運転を選択的に行うことができる。ここで、実施形態２の冷凍装置（10）においても、室外ユニット（20）と、各ユニット（40,50,60）との間の連絡配管（18,19）を２本だけ設けながら、各種の運転を行うことができる。即ち、実施形態２の冷凍装置（10）においても、従来例の冷凍装置よりも連絡配管の本数を減らすことができ、冷媒回路（11）の簡素化、配管コストの削減、配管の施工の容易化を図ることができる。更に、実施形態２の冷凍装置（10）においても、冷媒回路（11）に１つの四路切換弁（23）を設けるだけで、上記各種の運転の切換が可能となる。従って、冷媒回路（11）の更なる簡素化、四路切換弁（23）の切換制御の容易化を図ることができる。

更に、上記実施形態２の第１暖房運転では、室内側のユニットとなる冷蔵ユニット（50）、空調ユニット（40）、及び冷凍ユニット（60）だけで冷媒が循環する冷凍サイクルが行われる（図１０参照）。つまり、実施形態２の第１暖房運転においても、冷媒が各連絡配管（18,19）を介して室外ユニット（20）へ送られることがない。従って、第１暖房運転時には、冷媒が流れる経路が短くなるので、冷媒配管の圧力損失を小さくすることができ、高効率の運転を行うことができる。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、室内の冷暖房を行う空調熱交換器と庫内の冷却を行う冷却熱交換器とが接続された冷媒回路を備えた冷凍装置について有用である。

図１は、実施形態１に係る冷凍装置の概略構成を示す配管系統図である。 図２は、冷房／冷蔵運転時の冷媒の流れを説明するための配管系統図である。 図３は、冷房単独運転時の冷媒の流れを説明するための配管系統図である。 図４は、冷蔵単独運転時の冷媒の流れを説明するための配管系統図である。 図５は、第１暖房運転時の冷媒の流れを説明するための配管系統図である。 図６は、第２暖房運転時の冷媒の流れを説明するための配管系統図である。 図７は、第３暖房運転時の冷媒の流れを説明するための配管系統図である。 図８は、実施形態２に係る冷凍装置の概略構成を示す配管系統図である。 図９は、冷房／冷蔵／冷凍運転時の冷媒の流れを説明するための配管系統図である。 図１０は、第１暖房運転時の冷媒の流れを説明するための配管系統図である。 図１１は、第２暖房運転時の冷媒の流れを説明するための配管系統図である。 図１２は、第３暖房運転時の冷媒の流れを説明するための配管系統図である。

符号の説明

10 冷凍装置
11a 主冷媒回路
15 冷蔵回路（副冷媒回路）
21 第１圧縮機
22 室外熱交換器（熱源側熱交換器）
42 空調熱交換器
52 冷蔵熱交換器（冷却熱交換器）
53 第２圧縮機

Claims (5)

1. 第１圧縮機（21）と熱源側熱交換器（22）と空調熱交換器（42）とを有する主冷媒回路（11a）と、
   冷却熱交換器（52）及び第２圧縮機（53）を有して上記主冷媒回路（11a）に接続された副冷媒回路（15）とを備え、
   上記第１圧縮機（21）で圧縮された冷媒が熱源側熱交換器（22）で凝縮した後、空調熱交換器（42）と冷却熱交換器（52）とに分流し、空調熱交換器（42）で蒸発した冷媒と、冷却熱交換器（52）で異温度蒸発して第２圧縮機（53）で圧縮された冷媒とが合流して第１圧縮機（21）に戻る第１運転と、
   上記第１圧縮機（21）が停止した状態で第２圧縮機（53）で圧縮された冷媒が空調熱交換器（42）で凝縮した後、冷却熱交換器（52）で蒸発して第２圧縮機（53）に戻る第２運転とが切り換えて行われるように構成されていることを特徴とする冷凍装置。
2. 請求項１において、
   上記第１圧縮機（21）が停止した状態で第２圧縮機（53）で圧縮された冷媒が第１圧縮機（21）の吸入側と空調熱交換器（42）とに分流し、該第１圧縮機（21）をバイパスして熱源側熱交換器（22）で凝縮した冷媒と空調熱交換器（42）で凝縮した冷媒とが合流して冷却熱交換器（52）で蒸発した後、第２圧縮機（53）に戻る第３運転が更に切り換えて行われるように構成されていることを特徴とする冷凍装置。
3. 請求項１又は２において、
   上記第１圧縮機（21）で圧縮された冷媒と上記第２圧縮機（53）で圧縮された冷媒とが合流して空調熱交換器（42）で凝縮した後、熱源側熱交換器（22）と冷却熱交換器（52）とに分流し、熱源側熱交換器（22）で蒸発した冷媒が第１圧縮機（21）に戻り、冷却熱交換器（52）で蒸発した冷媒が第２圧縮機（53）に戻る第４運転が更に切り換えて行われるように構成されていることを特徴とする冷凍装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１つにおいて、
   上記第２圧縮機（53）が停止した状態で第１圧縮機（21）で圧縮された冷媒が熱源側熱交換器（22）で凝縮した後、冷却熱交換器（52）で蒸発して第２圧縮機（53）をバイパスして第１圧縮機（21）に戻る第５運転が更に切り換えて行われるように構成されていることを特徴とする冷凍装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つにおいて、
   上記第２圧縮機（53）が停止した状態で第１圧縮機（21）で圧縮された冷媒が熱源側熱交換器（22）で凝縮した後、空調熱交換器（42）で蒸発して第１圧縮機（21）へ戻る第６運転が更に切り換えて行われるように構成されていることを特徴とする冷凍装置。

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