JP2010002116A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異蒸発温度の冷却運転を行う冷凍装置において、蒸発温度の低い方の利用側熱交換器へ供給する冷媒の温度を必要に応じて低下させることができるように構成する。
【解決手段】異蒸発温度の冷却運転において、減圧手段（67）を通過後の注入冷媒の圧力である注入側中間圧が第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）の内圧よりも高くなるように減圧手段（67）を制御する通常動作と、第１利用側熱交換器（64）における冷却能力を増大させるために通常動作時よりも注入側中間圧を強制的に低下させて第１利用側熱交換器（64）への供給冷媒の温度を低下させる能力増大動作とを行う制御手段（110）を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、２つの利用側熱交換器において冷媒の蒸発温度が互いに異なる冷凍サイクルを行う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媒回路を備える冷凍装置が知られている。この種の冷凍装置は、食品等を貯蔵する冷蔵庫や冷凍庫等の冷却機を始め、室内を冷暖房する空調機などに広く利用されている。

特許文献１には、室内ユニットと冷蔵ユニットとが設けられた冷凍装置が開示されている。この冷凍装置では、室内ユニットの室内熱交換器及び冷蔵ユニットの冷蔵熱交換器を共に蒸発器として動作させる第１冷房冷凍運転及び第２冷房冷凍運転が行われる。その際、インバータ圧縮機は、冷蔵熱交換器で蒸発した冷媒を吸入する。第１ノンインバータ圧縮機は、第１冷房冷凍運転では冷蔵熱交換器で蒸発した冷媒を吸入し、第２冷房冷凍運転では室内熱交換器で蒸発した冷媒を吸入する。第２ノンインバータ圧縮機は、室内熱交換器で蒸発した冷媒を吸入する。第１冷房冷凍運転及び第２冷房冷凍運転では、冷蔵熱交換器における冷媒の蒸発温度が室内熱交換器における冷媒の蒸発温度よりも低くなる。

また、特許文献２には、３台の圧縮機の中間圧の圧縮室の各々にインジェクション管が接続されている冷凍装置が開示されている。各インジェクション管は、１本の配管が分岐したものである。各圧縮機の中間圧の圧縮室は、インジェクション管を通じて互いに連通している。各インジェクション管には、油分離器から延びる油戻し管が接続されている。この冷凍装置では、各圧縮機の中間圧の圧縮室にインジェクション管を通じて、中間圧に減圧された冷媒が注入される。また、この冷凍装置には、庫内熱交換器へ供給する冷媒を冷却するための過冷却熱交換器が設けられている。過冷却熱交換器では、庫内熱交換器へ供給される冷媒が、各圧縮機の中間圧の圧縮室に注入する中間圧の冷媒によって冷却される。
特開２００７−７８３３８号公報 特開２００７−１７８０５２号公報

ところで、２つの利用側熱交換器の間で冷媒の蒸発温度が互いに相違する異蒸発温度の冷却運転を行う特許文献１のような冷凍装置でも、特許文献２のように、各圧縮機の中間圧の圧縮室にインジェクション通路を接続し、インジェクション通路における中間圧の冷媒によって、少なくとも蒸発温度の低い方の利用側熱交換器へ供給する冷媒を冷却することが考えられる。

ここで、異蒸発温度の冷却運転を行う冷凍装置では、蒸発温度（蒸発圧力）が低い方の利用側熱交換器で蒸発した冷媒を吸入する第１圧縮機よりも、蒸発温度（蒸発圧力）が高い方の利用側熱交換器で蒸発した冷媒を吸入する第２圧縮機の方が、インジェクション通路が開口する中間圧の圧縮室の内圧が高くなるのが通常である。このような冷凍装置では、第１圧縮機と第２圧縮機の両方にインジェクション通路を通じて中間圧の冷媒が注入されるように、インジェクション通路における中間圧の冷媒の圧力が、第２圧縮機の中間圧の圧縮室の内圧よりも高い値に調節される。

しかし、インジェクション通路における中間圧の冷媒の圧力を第２圧縮機の中間圧の圧縮室の内圧よりも高い値に調節すると、インジェクション通路における中間圧の冷媒の温度がそれほど低い温度にならない。このため、蒸発温度の低い方の利用側熱交換器へ供給する冷媒をそれほど低い温度に冷却することができない。

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、異蒸発温度の冷却運転を行う冷凍装置において、蒸発温度の低い方の利用側熱交換器へ供給する冷媒の温度を必要に応じて低下させることができるように構成することにある。

第１の発明は、第１圧縮機（14a）及び第２圧縮機（14b）を有する圧縮機構（40）、熱源側熱交換器（15）、第１利用側熱交換器（64）、及び第２利用側熱交換器（54）が設けられて、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（4）を備え、上記冷媒回路（4）には、上記第１圧縮機（14a）の中間圧の圧縮室（73）及び上記第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）に注入する注入冷媒を減圧する減圧手段（67）が設けられて、該第１圧縮機（14a）の中間圧の圧縮室（73）及び該第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）に接続されたインジェクション通路（30）と、上記減圧手段（67）を通過後の注入冷媒によって上記第１利用側熱交換器（64）へ供給される供給冷媒を冷却する冷却手段（17,47）とが設けられ、上記第１利用側熱交換器（64）における冷媒の蒸発温度が上記第２利用側熱交換器（54）における冷媒の蒸発温度よりも低い温度に設定されて、上記第１利用側熱交換器（64）で蒸発した冷媒を上記第１圧縮機（14a）が吸入して、上記第２利用側熱交換器（54）で蒸発した冷媒を上記第２圧縮機（14b）が吸入する冷却運転が行われる冷凍装置を対象とする。そして、この冷凍装置は、上記冷却運転において、上記減圧手段（67）を通過後の注入冷媒の圧力である注入側中間圧が上記第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）の内圧よりも高くなるように該減圧手段（67）を制御する通常動作と、上記第１利用側熱交換器（64）における冷却能力を増大させるために上記通常動作時よりも上記注入側中間圧を強制的に低下させて上記供給冷媒の温度を低下させる能力増大動作とを行う制御手段（110）を備えている。

第１の発明では、制御手段（110）が通常動作と能力増大動作とを行う。制御手段（110）は、第１利用側熱交換器（64）における冷却能力を増大させる場合に、能力増大動作を行う。能力増大動作中は、注入側中間圧が通常動作時よりも低い値に強制的に調節される。能力増大動作中は、例えば、通常動作時と同様に第１圧縮機（14a）と第２圧縮機（14b）の両方にインジェクション通路（30）を通じて中間圧の冷媒を注入する場合には、第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）の内圧を通常動作時よりも低下させて、注入側中間圧が、その低下後の第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）の内圧よりも高い値で且つ通常動作時よりも低い値に調節される。また、例えば、第１圧縮機（14a）と第２圧縮機（14b）のうち第１圧縮機（14a）のみにインジェクション通路（30）を通じて中間圧の冷媒を注入する場合には、注入側中間圧が第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）の内圧よりも低い値に調節される。そして、注入側中間圧が低下すると、中間圧の注入冷媒の温度が低下するので、冷却手段（17,47）において中間圧の注入冷媒によって冷却される供給冷媒の温度が低下する。このように、この第１の発明では、第１利用側熱交換器（64）における冷却能力を増大させる場合に、制御手段（110）が注入側中間圧を通常動作時よりも強制的に低下させる能力増大動作を行うことによって、第１利用側熱交換器（64）へ供給される供給冷媒の温度を低下させることが可能である。なお、本願明細書において、「中間圧の圧縮室（73）」とは、インジェクション通路（30）に連通する圧縮室を意味する。「中間圧の圧縮室（73）」の内圧は、冷凍サイクルにおける高圧と低圧の間の中間圧になっている。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記制御手段（110）が、上記能力増大動作の一部として、上記第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）の内圧を上記通常動作時よりも低下させる内圧調節動作を行うことによって、上記注入側中間圧を該第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）の内圧よりも高い値に保つ。

第２の発明では、能力増大動作の一部として内圧調節動作が行われ、第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）の内圧が通常動作時よりも低い値に調節される。従って、第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）の内圧よりも注入側中間圧を高い値に保持したまま、注入側中間圧を通常動作時よりも低下させることが可能である。

第３の発明は、上記第１又は第２の発明において、上記制御手段（110）が、上記冷却運転中に、上記第２圧縮機（14b）に吸入される冷媒の圧力が所定の基準値を超えた場合に上記能力増大動作を行う。

第３の発明では、第２圧縮機（14b）に吸入される冷媒の圧力が所定の基準値を超えた場合に、能力増大動作が行われる。ここで、第２圧縮機（14b）に吸入される冷媒の圧力が高くなるほど、第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）の内圧が高くなる。このため、制御手段（110）が通常動作中であれば、注入側中間圧が比較的高い値になり、冷却手段（17,47）において供給冷媒をそれほど低い温度に冷却することができない。この第３の発明では、制御手段（110）が通常動作を行っても、冷却手段（17,47）において供給冷媒をそれほど低い温度に冷却することができない場合に、能力増大動作が行われる。

第４の発明は、上記第１乃至第３の何れか１つ発明において、上記圧縮機構（40）が、上記第１圧縮機（14a）を含む１又は複数の圧縮機で構成されて上記冷却運転時に上記第１利用側熱交換器（64）で蒸発した冷媒を吸入する第１圧縮部（34）と、上記第２圧縮機（14b）を含む１又は複数の圧縮機で構成されて上記冷却運転時に上記第２利用側熱交換器（54）で蒸発した冷媒を吸入する第２圧縮部（35）とを備える一方、上記制御手段（110）が、上記冷却運転中に、上記第１圧縮部（34）の運転容量が所定の上限値に到達した場合に上記能力増大動作を行う。

第４の発明では、冷却運転中に、第１圧縮部（34）の運転容量が所定の上限値に到達した場合に、制御手段（110）が能力増大動作を行う。例えば上限値が第１圧縮部（34）の運転容量の最大値である場合には、能力増大動作は第１圧縮部（34）の運転容量が最大値に到達した場合に行われる。例えば上限値が第１圧縮部（34）の運転容量が最大値に到達する手前の値である場合には、能力増大動作は第１圧縮部（34）の運転容量が最大値に到達する直前に行われる。つまり、第１圧縮部（34）によって第１利用側熱交換器（64）を通過する冷媒の流量を増大させて第１利用側熱交換器（64）の冷却能力を増大させることができない場合、又は第１圧縮部（34）によって第１利用側熱交換器（64）の冷却能力を増大させることができなくなる直前に、能力増大動作が行われる。

第５の発明は、上記第１乃至第３の何れか１つ発明において、上記第１利用側熱交換器（64）に対しては、該第１利用側熱交換器（64）に付着した氷を融解させる氷融解動作が実行になっており、上記制御手段（110）は、上記第１利用側熱交換器（64）に対する上記氷融解動作の直後の上記冷却運転時に、上記能力増大動作を行う。

第５の発明では、第１利用側熱交換器（64）に対する氷融解動作の直後の冷却運転時に、能力増大動作が行われる。第１利用側熱交換器（64）に対する氷融解動作の直後の冷却運転では、第１利用側熱交換器（64）における冷却負荷が増大する。この第５の発明では、第１利用側熱交換器（64）の冷却負荷が増大する氷融解動作の直後に、能力増大動作が行われる。

第６の発明は、上記第２の発明において、上記冷媒回路（4）では、上記第２利用側熱交換器（54）を通過した冷媒の過熱度が目標過熱度になるように該第２利用側熱交換器（54）を通過する冷媒の流量が調節される一方、上記制御手段（110）は、上記内圧調節動作として、上記目標過熱度を上記通常動作時よりも大きな値に設定する動作を行う。

第６の発明では、能力増大動作における内圧調節動作によって、目標過熱度が通常動作時よりも大きな値に設定される。目標過熱度が大きな値に設定されると、第２利用側熱交換器（54）を通過した冷媒の圧力、つまり第２圧縮機（14b）に吸入される冷媒の圧力が低下して、第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）の内圧が低下する。この第６の発明では、内圧調節動作による第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）の内圧の調節が、目標過熱度の変更によって行われる。

本発明では、第１利用側熱交換器（64）における冷却能力を増大させる場合に、制御手段（110）が注入側中間圧を通常動作時よりも強制的に低下させる能力増大動作を行うことによって、第１利用側熱交換器（64）へ供給される供給冷媒の温度を低下させることが可能である。本発明によれば、例えば、冷却運転において注入側中間圧の制約となる第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）の内圧を低下させるのに伴って注入側中間圧を低下させたり、注入側中間圧を第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）の内圧によって制約する状態を解除して注入側中間圧を低下させたりすることで、蒸発温度の低い方の第１利用側熱交換器（64）へ供給する供給冷媒の温度を低下させることが可能である。従って、必要に応じて能力増大動作を行うことによって、第１利用側熱交換器（64）への供給冷媒の温度を必要に応じて低下させることが可能になる。

また、上記第２の発明では、能力増大動作において、第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）の内圧を通常動作時よりも低下させるので、第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）の内圧よりも注入側中間圧を高い値に保持したまま、注入側中間圧を通常動作時よりも低下させることが可能である。従って、第１圧縮機（14a）と第２圧縮機（14b）の両方にインジェクション通路（30）を通じて中間圧の冷媒を注入する状態を保持したまま、供給冷媒の温度を低下させることができる。

また、上記第３の発明では、制御手段（110）が通常動作を行っても、冷却手段（17,47）において第１利用側熱交換器（64）へ供給される供給冷媒をそれほど低い温度に冷却することができない場合に、制御手段（110）が能力増大動作を行うことによって、供給冷媒が比較的低い温度に冷却されるようにしている。従って、冷却手段（17,47）において供給冷媒をそれほど低い温度に冷却することができない状態を回避することができる。

また、上記第４の発明では、第１圧縮部（34）によって第１利用側熱交換器（64）を通過する冷媒の流量を増大させて第１利用側熱交換器（64）の冷却能力を増大させることができない場合、又は第１圧縮部（34）によって第１利用側熱交換器（64）の冷却能力を増大させることができなくなる直前に、能力増大動作が行われる。能力増大動作では、供給冷媒の温度が低下するので、第１利用側熱交換器（64）を通過する冷媒の流量が増加しなくても、第１利用側熱交換器（64）の冷却能力が増大する。従って、このような場合に能力増大動作を行うことで、第１圧縮部（34）によって調節可能な第１利用側熱交換器（64）の冷却能力の上限値よりも大きな値に、第１利用側熱交換器（64）の冷却能力を調節することができる。

また、上記第５の発明では、第１利用側熱交換器（64）の冷却負荷が増大する氷融解動作の直後に、能力増大動作が行われる。従って、氷融解動作直後に、第１利用側熱交換器（64）の冷却負荷を速やかに低下させる、つまり第１利用側熱交換器（64）が冷却する空間の温度を速やかに所定の温度に調節することができる。

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。

本実施形態は、本発明に係る冷凍装置（1）である。冷凍装置（1）は、例えばコンビニエンスストアに設けられる。冷凍装置（1）は、図１に示すように、室外に設置される室外ユニット（10）と、店内空間を空調する室内ユニット（50）と、庫内を冷却する２台の庫内ユニット（60a,60b）と、ブースタユニット（80）とを備えている。２台の庫内ユニット（60a,60b）は、冷蔵用の第１庫内ユニット（60a）と冷凍用の第２庫内ユニット（60b）とから構成されている。

室外ユニット（10）には室外回路（11）が、室内ユニット（50）には室内回路（52）が、第１庫内ユニット（60a）には第１庫内回路（61a）が、第２庫内ユニット（60b）には第２庫内回路（61b）が、ブースタユニット（80）にはブースタ回路（81）がそれぞれ設けられている。この冷凍装置（1）では、室外回路（11）、室内回路（52）、第１庫内回路（61a）、第２庫内回路（61b）、及びブースタ回路（81）を４本の連絡配管（2a,2b,3a,3b）で接続することによって、蒸気圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路（4）が構成されている。第１庫内回路（61a）と第２庫内回路（61b）は並列に接続されている。また、第２庫内回路（61b）とブースタ回路（81）は直列に接続されている。

４本の連絡配管（2a,2b,3a,3b）は、第１液側連絡配管（2a）、第２液側連絡配管（2b）、第１ガス側連絡配管（3a）、及び第２ガス側連絡配管（3b）から構成されている。第１液側連絡配管（2a）は、一端が室外回路（11）の第１液側閉鎖弁（111）に接続され、他端が室内回路（52）に接続されている。第２液側連絡配管（2b）は、一端が室外回路（11）の第２液側閉鎖弁（112）に接続され、他端が２手に分岐して第１庫内回路（61a）と第２庫内回路（61b）に接続されている。第１ガス側連絡配管（3a）は、一端が室外回路（11）の第１ガス側閉鎖弁（113）に接続され、他端が室内回路（52）に接続されている。第２ガス側連絡配管（3b）は、一端が室外回路（11）の第２ガス側閉鎖弁（114）に接続され、他端が２手に分岐して第１庫内回路（61a）と第２庫内回路（61b）に接続されている。なお、第２庫内回路（61b）とブースタ回路（81）との間は、接続ガス管（5）によって接続されている。

《室外ユニット》
室外回路（11）には、圧縮機構（40）、室外熱交換器（15）、及びレシーバ（16）が設けられている。圧縮機構（40）は、運転容量が可変の第１圧縮機（14a）と、運転容量が固定の第２圧縮機（14b）と、運転容量が固定の第３圧縮機（14c）とから構成されている。圧縮機構（40）では、これらの圧縮機（14a,14b,14c）の吐出側が互いに接続され、これらの圧縮機（14a,14b,14c）の吸入側が後述する第３四路切換弁（33）を介して互いに接続されている。

第１圧縮機（14a）には、インバータを介して電力が供給される。第１圧縮機（14a）は、インバータの出力周波数を変化させることによって、その運転容量を段階的に調節することができるように構成されている。一方、第２圧縮機（14b）及び第３圧縮機（14c）は、電動機が常に一定の回転速度で運転されるものであって、その運転容量が変更不能となっている。なお、第２圧縮機（14b）や第３圧縮機（14c）が運転容量が可変の圧縮機であってもよい。

第１圧縮機（14a）は、庫内ユニット（60a,60b）で蒸発した冷媒を吸入する庫内用圧縮機を構成している。第１圧縮機（14a）は、庫内専用の圧縮機である。第２圧縮機（14b）は、冷房運転時に室内ユニット（50）で蒸発した冷媒を吸入する室内用圧縮機を構成している。第２圧縮機（14b）は、室内専用の圧縮機である。また、第３圧縮機（14c）は、後述する第３四路切換弁（33）が第１状態のときに庫内用圧縮機を構成し、その第３四路切換弁（33）が第２状態のときに庫内用圧縮機を構成する。つまり、第３圧縮機（14c）は、庫内用圧縮機と庫内用圧縮機に兼用される。なお、本実施形態では、庫内用圧縮機が、後述する冷却冷房運転中に庫内ユニット（60）で蒸発した冷媒を吸入する第１圧縮部（34）を構成する。室内用圧縮機が、後述する冷却冷房運転中に室内ユニット（50）で蒸発した冷媒を吸入する第２圧縮部（35）を構成する。

第１圧縮機（14a）、第２圧縮機（14b）、及び第３圧縮機（14c）は、同じタイプの圧縮機である。各圧縮機（14）は、例えば全密閉の高圧ドーム型のスクロール圧縮機として構成されている。各圧縮機（14）は、図２に示すように、スクロール式の流体機械（82）を備えている。

この流体機械（82）では、固定スクロールのラップ（75）と可動スクロールのラップ（76）の間に複数の圧縮室（73）が形成されている。流体機械（82）では、吸入管（57）に連通する吸入ポート（98）から吸い込んだ冷媒が圧縮されて、圧縮された冷媒が吐出管（56）に連通する吐出ポート（93）から吐出される。また、この流体機械（82）には、後述する分岐注入管（30a,30b,30c）に連通する中間ポート（99）が形成されている。中間ポート（99）は、圧縮行程の冷媒が存在する中間圧の圧縮室（73）に開口している。また、図示しないが、各圧縮機（14）のケーシングの底部には、冷凍機油が貯留されている。冷凍機油は、流体機械（82）等の摺動部に供給され、その一部が冷媒と共に吐出管（56）から吐出される。

なお、この冷凍装置（1）では、庫内ユニット（60a,60b）で蒸発した冷媒の温度の方が、室内ユニット（50）で蒸発した冷媒の温度よりも低くなる。このため、蒸発温度（蒸発圧力）が低い方の庫内ユニット（60a,60b）で蒸発した冷媒を吸入する庫内用圧縮機（14）よりも、蒸発温度（蒸発圧力）が高い方の室内ユニット（50）で蒸発した冷媒を吸入する庫内用圧縮機（14）の方が、中間ポート（99）に臨む中間圧の圧縮室（73）の内圧が高くなる。

第１圧縮機（14a）の第１吐出管（56a）、第２圧縮機（14b）の第２吐出管（56b）及び第３圧縮機（14c）の第３吐出管（56c）は、１本の吐出合流管（21）に接続されている。吐出合流管（21）は、第１四路切換弁（31）に接続されている。吐出合流管（21）からは吐出分岐管（22）が分岐している。吐出分岐管（22）は、第２四路切換弁（32）に接続されている。

各吐出管（56）には、圧縮機（14）側から順に、油分離器（37a,37b,37c）と高圧圧力スイッチ（39a,39b,39c）と逆止弁（CV1,CV2,CV3）とが配置されている。各高圧圧力スイッチ（39）は、異常高圧時に圧縮機（14）を緊急停止させるように構成されている。各逆止弁（CV1,CV2,CV3）は、圧縮機（14）へ向かう冷媒の流れを禁止するように構成されている。

各油分離器（37）は、密閉容器状に構成され、圧縮機（14）から吐出された冷媒から冷凍機油を分離するように構成されている。なお、本実施形態では、各吐出管（56）に油分離器（37）を設けているが、各吐出管（56）に油分離器（37）を設けずに、吐出合流管（21）に油分離器（37）を設けてもよい。

第１吐出管（56a）の第１油分離器（37a）には第１油戻し分岐管（42）が接続され、第２吐出管（56b）の第２油分離器（37b）には第２油戻し分岐管（43）が接続され、第３吐出管（56c）の第３油分離器（37c）には第３油戻し分岐管（44）が接続されている。第１油戻し分岐管（42）、第２油戻し分岐管（43）及び第３油戻し分岐管（44）は、油分離器（37）とは逆側が、後述する主注入管（30d）に繋がる油戻し合流管（45）に接続されている。

各油戻し分岐管（42,43,44）には、油分離器（37）側から順番に、油分離器（37）側へ戻る冷凍機油の流れを禁止する逆止弁（CV12,CV13,CV14）と、高圧の冷凍機油を中間圧に減圧するキャピラリーチューブ（41a,41b,41c）とが設けられている。各油分離器（37）で分離された冷凍機油は、各油戻し分岐管（42,43,44）等を通じて圧縮機（14）の中間圧の圧縮室（73）に戻る。

第１圧縮機（14a）の第１吸入管（57a）は、第２ガス側閉鎖弁（114）に接続されている。第２圧縮機（14b）の第２吸入管（57b）は、第２四路切換弁（32）に接続されている。第３圧縮機（14c）の第３吸入管（57c）は、第３四路切換弁（33）に接続されている。第１吸入管（57a）からは、第１吸入分岐管（58a）が分岐している。第２吸入管（57b）からは、第２吸入分岐管（58b）が分岐している。第１吸入分岐管（58a）及び第２吸入分岐管（58b）は共に第３四路切換弁（33）に接続されている。また、第１吸入分岐管（58a）及び第２吸入分岐管（58b）には、第３四路切換弁（33）側からの冷媒の流れを禁止する逆止弁（CV7,CV8）がそれぞれ設けられている。

室外熱交換器（15）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り構成されている。室外熱交換器（15）は熱源側熱交換器を構成している。室外熱交換器（15）の近傍には、室外熱交換器（15）に室外空気を送る室外ファン（23）が設けられている。室外熱交換器（15）では、冷媒と室外空気との間で熱交換が行われる。

室外熱交換器（15）のガス側は、第１四路切換弁（31）に接続されている。室外熱交換器（15）の液側は、第１液管（24）を介してレシーバ（16）の頂部に接続されている。第１液管（24）には、室外熱交換器（15）へ向かう冷媒の流れを禁止する逆止弁（CV9）が設けられている。

レシーバ（16）は、縦長の密閉容器状に構成されている。レシーバ（16）では、室外熱交換器（15）等で凝縮した高圧冷媒が一時的に貯留される。レシーバ（16）の頂部には、第１液管（24）に加えて、開閉自在の第４電磁弁（SV4）が設けられたガス抜き管（48）が接続されている。また、レシーバ（16）の底部には、第２液管（25）の一端が接続されている。第２液管（25）の他端は、第１分岐管（26）と第２分岐管（27）とに分岐している。

第１分岐管（26）は、第１液側閉鎖弁（111）に接続されている。第１分岐管（26）は、第１液側連絡配管（2a）を介して室内回路（52）に連通している。第１分岐管（26）には、第２液管（25）へ向かう冷媒の流れを禁止する逆止弁（CV10）が設けられている。第１分岐管（26）からは、第１液管（24）における逆止弁（CV9）とレシーバ（16）の間に接続された第３分岐管（28）が分岐している。第３分岐管（28）には、第１分岐管（26）へ向かう冷媒の流れを禁止する逆止弁（CV11）が設けられている。

第２分岐管（27）は、第２液側閉鎖弁（112）に接続されている。第２分岐管（27）は、第２液側連絡配管（2b）を介して各庫内回路（61a,61b）に連通している。第２分岐管（27）には冷却熱交換器（17）が設けられている。第２分岐管（27）からは、第４分岐管（29）とインジェクション管（30）とが分岐している。

第４分岐管（29）は、冷却熱交換器（17）と第２液側閉鎖弁（112）の間から分岐している。第４分岐管（29）は、第２分岐管（27）に接続されている方とは逆端が第１液管（24）における室外熱交換器（15）と逆止弁（CV9）の間に接続されている。第４分岐管（29）には、開度可変の電子膨張弁により構成された第１室外膨張弁（66）が設けられている。

インジェクション管（30）は、第４分岐管（29）の分岐箇所と第２液側閉鎖弁（112）の間から分岐している。インジェクション管（30）はインジェクション通路を構成している。インジェクション管（30）は、第２分岐管（27）から延びる主注入管（30d）と、主注入管（30d）から分岐して第１圧縮機（14a）の中間圧の圧縮室（73）に接続された第１分岐注入管（30a）と、主注入管（30d）から分岐して第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）に接続された第２分岐注入管（30b）と、主注入管（30d）から分岐して第３圧縮機（14c）の中間圧の圧縮室（73）に接続された第３分岐注入管（30c）とを備えている。

主注入管（30d）には、第２分岐管（27）側から順番に、減圧手段を構成する第２室外膨張弁（67）と、冷却手段を構成する冷却熱交換器（17）とが設けられている。第２室外膨張弁（67）は開度可変の電子膨張弁により構成されている。第２室外膨張弁（67）では、第２分岐管（27）から主注入管（30d）に流入した冷媒が、冷凍サイクルにおける中間圧に減圧される。また、主注入管（30d）には、冷却熱交換器（17）の下流の位置にガス抜き管（48）が接続されている。

冷却熱交換器（17）は、主注入管（30d）と第２分岐管（27）とに跨るように設けられている。冷却熱交換器（17）は、第２分岐管（27）の高圧の冷媒が流通する第１流路（17a）と、主注入管（30d）の中間圧の冷媒が流通する第２流路（17b）とを備えている。冷却熱交換器（17）は、第１流路（17a）を流通する冷媒と第２流路（17b）を流通する冷媒とを熱交換させるように構成されている。冷却熱交換器（17）は、例えばプレート式の熱交換器により構成されている。冷却熱交換器（17）における熱交換では、第１流路（17a）を流通する高圧の冷媒が第２流路（17b）を流通する中間圧の冷媒によって冷却される。

各分岐注入管（30a,30b,30c）には、圧縮機（14a,14b,14c）側から順番に、逆止弁（CV4,CV5,CV6）と、電磁弁（SV1,SV2,SV3）とが設けられている。逆止弁（CV4,CV5,CV6）は、圧縮機（14a,14b,14c）側からの冷媒の流れを禁止する。また、電磁弁（SV1,SV2,SV3）は、その電磁弁（SV1,SV2,SV3）が設けられた分岐注入管（30a,30b,30c）が接続する圧縮機（14a,14b,14c）が停止されるときに、閉鎖される。

第１四路切換弁（31）は、第１ポート（P1）が吐出合流管（21）に、第２ポート（P2）が第２四路切換弁（32）の第４ポート（P4）に、第３ポート（P3）が室外熱交換器（15）に、第４ポート（P4）が第１ガス側閉鎖弁（113）にそれぞれ接続されている。また、第２四路切換弁（32）は、第１ポート（P1）が吐出分岐管（22）に、第２ポート（P2）が第２吸入管（57b）に、第４ポート（P4）が第１四路切換弁（31）の第２ポート（P2）にそれぞれ接続されている。第２四路切換弁（32）の第３ポート（P3）は閉塞された閉鎖ポートに構成されている。また、第３四路切換弁（33）は、第１ポート（P1）が吐出合流管（21）に接続された高圧管（120）に、第２ポート（P2）が第３吸入管（57c）に、第３ポート（P3）が第２吸入分岐管（58b）に、第４ポート（P4）が第１吸入分岐管（58a）にそれぞれ接続されている。

第１乃至第３の各四路切換弁（31,32,33）は、第１ポート（P1）と第３ポート（P3）が互いに連通して第２ポート（P2）と第４ポート（P4）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ポート（P1）と第４ポート（P4）が互いに連通して第２ポート（P2）と第３ポート（P3）が互いに連通する第２状態（図１に破線で示す状態）との間で切換自在に構成されている。

また、室外ユニット（10）には、各種のセンサが設けられている。具体的に、吐出合流管（21）には、吐出圧力センサ（18）が設けられている。各吐出管（56）には、吐出温度センサ（48a,48b,48c）が設けられている。第１吸入管（57a）には、第１吸入圧力センサ（19a）及び第１吸入温度センサ（20a）が設けられている。第２吸入管（57b）には、第２吸入圧力センサ（19b）及び第２吸入温度センサ（20b）が設けられている。第２分岐管（27）には、液温度センサ（72）が設けられている。インジェクション管（30）には中間圧圧力センサ（77）が設けられている。これらのセンサの検出値は、後述するコントローラ（110）に入力される。

《室内ユニット》
室内回路（52）では、その液側端からガス側端へ向かって順に、室内膨張弁（53）と室内熱交換器（54）とが設けられている。室内膨張弁（53）は、開度が調節可能な電子膨張弁により構成されている。また、室内熱交換器（54）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器により構成されている。室内熱交換器（54）は、第２利用側熱交換器を構成している。室内熱交換器（54）の近傍には、室内熱交換器（54）に室内空気を送る室内ファン（55）が設けられている。室内熱交換器（54）では、冷媒と室内空気との間で熱交換が行われる。

また、室内回路（52）では、室内熱交換器（54）の伝熱管に、蒸発温度センサ（121）が設けられている。また、室内回路（52）におけるガス側端の近傍に、ガス温度センサ（123）が設けられている。

なお、室内ユニット（50）では、所定の条件が成立する場合のみ室内熱交換器（54）に付着した霜を融解させるための氷融解動作が行われる。所定の条件は、例えば蒸発温度センサ（121）の検出値が所定値（例えば０℃）を下回るという条件である。氷融解動作では、室内膨張弁（53）が閉状態に設定されて、室内ファン（55）の運転が継続される。この室内ユニット（50）では、室内熱交換器（54）に霜が付着しないように室内膨張弁（53）の制御が行われるが、室内熱交換器（54）に霜が付着してしまった場合には、緊急時の動作として氷融解動作が行われる。

《庫内ユニット》
第１庫内回路（61a）及び第２庫内回路（61b）では、その液側端からガス側端へ向かって順に、庫内膨張弁（63a,63b）と庫内熱交換器（64a,64b）とがそれぞれ設けられている。各庫内膨張弁（63a,63b）は、開度が調節可能な電子膨張弁により構成されている。各庫内熱交換器（64a,64b）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り構成されている。第１庫内回路（61a）の庫内熱交換器（64a）は第１利用側熱交換器を構成している。各庫内熱交換器（64a,64b）の近傍には、庫内熱交換器（64a,64b）に庫内空気を送る庫内ファン（65a,65b）が設けられている。各庫内熱交換器（64a,64b）では、冷媒と庫内空気との間で熱交換が行われる。

また、各庫内回路（61a,61b）では、庫内熱交換器（64a,64b）の伝熱管に、蒸発温度センサ（122a,122b）が設けられている。また、庫内回路（61a,61b）におけるガス側端の近傍に、ガス温度センサ（124a,124b）が設けられている。

なお、第１庫内ユニット（60a）及び第２庫内ユニット（60b）では、庫内熱交換器（64）に付着した霜を融解させるための氷融解動作が定期的に（例えば３時間置きに）行われる。氷融解動作では、庫内膨張弁（63）が閉状態に設定されて、庫内ファン（65）の運転が継続される。なお、庫内熱交換器（64）に付着した氷の加熱に電気ヒータ等の加熱手段を用いてもよい。第１庫内ユニット（60a）及び第２庫内ユニット（60b）では、冷媒の蒸発温度が低いので、運転に伴って庫内熱交換器（64）に霜が付着してゆく。このため、氷融解動作が定期的に行われる。

《ブースタユニット》
ブースタ回路（81）には、運転容量が可変のブースタ圧縮機（86）が設けられている。ブースタ圧縮機（86）の吐出管（78）には、ブースタ圧縮機（86）側から順に、油分離器（87）、高圧圧力スイッチ（88）、逆止弁（CV15）が設けられている。油分離器（87）には、キャピラリーチューブ（91）が設けられた油戻し管（92）が接続されている。また、ブースタ回路（81）には、ブースタ圧縮機（86）をバイパスするバイパス管（95）が設けられている。バイパス管（95）には、逆止弁（CV16）が設けられている。

《コントローラ》
室外ユニット（10）には、圧縮機構（40）の運転容量や、四路切換弁（31〜33）等を制御することによって冷媒回路（4）の動作を制御するコントローラ（110）が、制御手段として設けられている。

まず、利用側熱交換器（54,64）で通過した冷媒の過熱度を制御する過熱度制御について説明する。以下では、庫内熱交換器（64a）で蒸発した冷媒を第１圧縮機（14a）が吸入して室内熱交換器（54）で蒸発した冷媒を第２圧縮機（14b）が吸入する冷却冷房運転時の過熱度制御について説明する。なお、冷却冷房運転は、本発明に係る冷却運転に相当する。

コントローラ（110）は、冷却冷房運転中に、室内熱交換器（54）を通過した冷媒の過熱度が目標過熱度になるように室内膨張弁（53）の開度を制御する。室内熱交換器（54）を通過した冷媒の過熱度としては、ガス温度センサ（123）の計測値と蒸発温度センサ（121）の計測値の差が用いられる。コントローラ（110）には、後述する通常動作時の室内熱交換器（54）を通過した冷媒の目標過熱度である第１目標値（例えば５℃）と、後述する能力増大動作時の室内熱交換器（54）を通過した冷媒の目標過熱度である第２目標値（例えば１０℃）とが予め設定されている。第２目標値は第１目標値よりも大きな値になっている。

また、コントローラ（110）は、冷却冷房運転中に、庫内熱交換器（64,64b）を通過した冷媒の過熱度が目標過熱度になるように庫内膨張弁（63a,63b）の開度を制御する。庫内熱交換器（64a,64b）を通過した冷媒の過熱度としては、ガス温度センサ（124）の計測値と蒸発温度センサ（122）の計測値の差が用いられる。庫内熱交換器（64a,64b）を通過した冷媒の目標過熱度は、常に固定の目標値（例えば５℃）に設定されている。

続いて、圧縮機構（40）の各圧縮機（14）の中間圧の圧縮室（73）へインジェクション管（30）を通じて中間圧の注入冷媒を注入するインジェクション動作の制御について説明する。

コントローラ（110）は、インジェクション動作を制御するための動作として、冷却冷房運転時に、通常動作と能力増大動作とを選択的に行うことができるように構成されている。能力増大動作は、インジェクション管（30）における中間圧の冷媒の圧力である注入側中間圧を通常動作時よりも強制的に低下させて、庫内熱交換器（64,64b）へ供給される供給冷媒の温度を低下させる動作である。能力増大動作は、庫内熱交換器（64,64b）における冷却能力を増大させるために行われる。

通常動作中のコントローラ（110）は、室内熱交換器（54）を通過した冷媒の目標過熱度を第１目標値に設定し、注入側中間圧が第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）の内圧よりも所定値だけ高くなるように、第２室外膨張弁（67）の開度を制御する。なお、注入側中間圧の値としては、中間圧圧力センサ（77）の計測値が用いられる。第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）の内圧は、第２吸入圧力センサ（19b）の計測値から推測される。通常動作中は、第１圧縮機（14a）と第２圧縮機（14b）の両方に中間圧の注入冷媒が注入されるように、注入側中間圧が第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）の内圧よりも高くなるように調節される。

一方、能力増大動作中のコントローラ（110）は、室内熱交換器（54）を通過した冷媒の目標過熱度を第２目標値に設定し、通常動作と同様に、注入側中間圧が第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）の内圧よりも所定値だけ高くなるように、第２室外膨張弁（67）の開度を制御する。ここで、目標過熱度が第１目標値から第２目標値へ変わると、つまり目標過熱度が大きな値に変化すると、室内膨張弁（53）の開度が小さくなって、室内熱交換器（54）を通過した冷媒の圧力が低下する。そして、第２圧縮機（14b）に吸入される冷媒の圧力が低下し、さらに第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）の内圧が低下する。この実施形態では、目標過熱度を大きな値に変更する動作が、第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）の内圧を通常動作時よりも低下させる内圧調節動作に相当する。なお、内圧調節動作は、室内ファン（55）の設定風量を通常動作時よりも増大させる動作であってもよい。

能力増大動作中は、内圧調節動作によって第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）の内圧が低下するので、その第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）の内圧よりも所定値だけ高くなるように調節される注入側中間圧が、通常動作時よりも低下する。そして、注入側中間圧が低下すると、中間圧の注入冷媒の温度が通常動作時よりも低下する。従って、冷却熱交換器（17）では、第２流路（17b）に流入する中間圧の冷媒の温度が低下し、第１流路（17a）を通過した冷媒の温度、つまり庫内熱交換器（64,64b）への供給冷媒の温度が低下する。

本実施形態では、能力増大動作でも第１圧縮機（14a）と第２圧縮機（14b）の両方に中間圧の注入冷媒が注入される状態を保持したまま、注入側中間圧を低下させることができるように、内圧調節動作によって第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）の内圧が強制的に低下させられる。

なお、コントローラ（110）は、冷却冷房運転中に、第１条件及び第２条件の少なくとも一方が成立する場合を除いては通常動作を行い、第１条件及び第２条件の少なくとも一方が成立する場合は能力増大動作を行うように構成されている。つまり、コントローラ（110）は、第１条件及び第２条件の少なくとも一方が成立する場合に、庫内熱交換器（64,64b）における冷却能力を増大させる必要があると判断している。

第１条件は、庫内用圧縮機（14）によって構成される第１圧縮部（34）の運転容量が所定の上限値に到達するという条件である。第１圧縮機（14a）と第３圧縮機（14c）が共に庫内圧縮機を構成する場合は、第１圧縮機（14a）の運転容量と第３圧縮機（14c）の運転容量の合計が第１圧縮部（34）の運転容量となる。また、上限値は、第１圧縮部（34）の運転容量の最大値、つまり第１圧縮機（14a）の運転容量の最大値と第３圧縮機（14c）の運転容量の合計である。第１条件は、庫内用圧縮機（14）によって両庫内熱交換器（64,64b）へ供給する冷媒の流量を増加させることができない場合に成立する。

具体的に、コントローラ（110）は、冷却冷房運転において第３圧縮機（14c）が庫内用圧縮機を構成しているときに、第１圧縮機（14a）の運転容量が最大値に到達した場合に、能力増大動作を行う。この冷凍装置（1）では、庫内熱交換器（64,64b）における冷却負荷がある程度大きくなった場合に、第１圧縮部（34）の運転容量が最大値に到達する。例えば、例えば第１庫内ユニット（60a）及び第２庫内ユニット（60b）の少なくとも一方で氷融解動作が行われた直後に、第１圧縮部（34）の運転容量が最大値に到達する。

なお、上限値が、第１圧縮部（34）の運転容量の最大値ではなく、最大値に到達する手前の値であってもよい。また、コントローラ（110）は、第１庫内ユニット（60a）及び第２庫内ユニット（60b）の少なくとも一方で氷融解動作が行われた直後の冷却冷房運転時に、第１圧縮部（34）の運転容量によらず、一定の時間に亘って能力増大動作を行うように構成されていてもよい。

また、第２条件は、第２圧縮機（14b）に吸入される冷媒の圧力が所定の基準値を超えるという条件である。第２圧縮機（14b）に吸入される冷媒の圧力としては、第２吸入圧力センサ（19b）の計測値が用いられる。コントローラ（110）には、第２条件が成立するか否かを判定するための基準値が予め設定されている。

ここで、第２圧縮機（14b）に吸入される冷媒の圧力が高くなるほど、第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）の内圧が高くなる。従って、第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）の内圧よりも高くなる注入側中間圧が、比較的高い値になり、中間圧の注入冷媒の温度がそれほど低い温度にならない。このため、冷却熱交換器（17）では、庫内熱交換器（64,64b）への供給冷媒をそれほど低い温度に冷却することができない。この実施形態では、庫内熱交換器（64,64b）への供給冷媒をそれほど低い温度に冷却することができない場合に、コントローラ（110）の動作が通常動作から能力増大動作に切り換わる。

−運転動作−
次に、冷凍装置（1）が行う運転動作について運転の種類毎に説明する。この冷凍装置（1）は、７種類の運転モードを設定可能に構成されている。具体的には、<i>室内ユニット（50）の冷房のみを行う冷房運転、<ii>室内ユニット（50）の暖房のみを行う暖房運転、<iii>第１庫内ユニット（60a）と第２庫内ユニット（60b）での庫内の冷却のみを行う冷蔵冷凍運転、<iv>第１庫内ユニット（60a）及び第２庫内ユニット（60b）での庫内の冷却と共に室内ユニット（50）での冷房を行う冷却冷房運転（冷却運転）、<v>室外熱交換器（15）を用いずに、第１庫内ユニット（60a）及び第２庫内ユニット（60b）での庫内の冷却と室内ユニット（50）での暖房とを行う第１冷却暖房運転、<vi>第１冷却暖房運転で室内ユニット（50）の暖房能力が余るときに行う第２冷却暖房運転、そして<vii>第１冷却暖房運転で室内ユニット（50）の暖房能力が不足するときに行う第３冷却暖房運転が選択可能に構成されている。

〈冷房運転〉
冷房運転では、図３に示すように、第１四路切換弁（31）及び第２四路切換弁（32）が共に第１状態に設定された状態で、第２圧縮機（14b）の運転が行われる。各庫内膨張弁（63）は閉状態に設定される。冷房運転では、室外熱交換器（15）が凝縮器となって室内熱交換器（54）が蒸発器となる蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。なお、冷房運転では、冷房能力が不足する場合に、第３圧縮機（14c）の運転も行われる。その際、第３四路切換弁（33）が第２状態に設定されて、第３圧縮機（14c）が室内用圧縮機を構成する。第１圧縮機（14a）は常に停止している。

具体的に、冷房運転では、第２圧縮機（14b）から吐出された冷媒が、室外熱交換器（15）で凝縮し、レシーバ（16）を経て室内回路（52）に流入する。室内回路（52）では、流入した冷媒が、室内膨張弁（53）で減圧された後に、室内熱交換器（54）で室内空気から吸熱して蒸発する。冷媒によって冷却された室内空気は店内空間へ供給される。室内熱交換器（54）で蒸発した冷媒は、第２圧縮機（14b）に吸入されて再び吐出される。なお、室内熱交換器（54）での冷媒の蒸発温度は、例えば５℃に設定される。

〈暖房運転〉
暖房運転では、図４に示すように、第１四路切換弁（31）が第２状態に設定されて第２四路切換弁（32）が第１状態に設定された状態で、第２圧縮機（14b）の運転が行われる。各庫内膨張弁（63）は閉状態に設定される。暖房運転では、室内熱交換器（54）が凝縮器となって室外熱交換器（15）が蒸発器となる蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。なお、暖房運転では、暖房能力が不足する場合には、第３圧縮機（14c）の運転も行われる。その際、第３四路切換弁（33）は第２状態に設定される。第１圧縮機（14a）は常に停止している。

具体的に、第２圧縮機（14b）から吐出された冷媒は、室内回路（52）に流入して、室内熱交換器（54）で室内空気に放熱して凝縮する。冷媒によって加熱された室内空気は店内空間へ供給される。室内熱交換器（54）で凝縮した冷媒は、第１室外膨張弁（66）で減圧された後に室外熱交換器（15）で蒸発し、第２圧縮機（14b）に吸入されて再び吐出される。

〈冷蔵冷凍運転〉
冷蔵冷凍運転では、図５に示すように、第１四路切換弁（31）が第１状態に設定された状態で、第１圧縮機（14a）の運転が行われる。室内膨張弁（53）は閉状態に設定される。冷蔵冷凍運転では、室外熱交換器（15）が凝縮器となって各庫内熱交換器（64）が蒸発器となる蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。なお、冷蔵冷凍運転では、庫内の冷却能力が不足する場合には、第３圧縮機（14c）の運転も行われる。その際、第３四路切換弁（33）が第１状態に設定されて、第３圧縮機（14c）が庫内用圧縮機を構成する。第２圧縮機（14b）は常に停止している。

具体的に、冷蔵冷凍運転では、第１圧縮機（14a）から吐出された冷媒が、室外熱交換器（15）で凝縮する。そして、室外熱交換器（15）で凝縮した冷媒は、レシーバ（16）を経て、第１庫内回路（61a）及び第２庫内回路（61b）にそれぞれ分配される。

第１庫内回路（61a）では、流入した冷媒が、庫内膨張弁（63a）で減圧された後に、庫内熱交換器（64a）で庫内空気から吸熱して蒸発する。冷媒によって冷却された庫内空気は、冷蔵ショーケースの庫内へ供給される。また、第２庫内回路（61b）では、流入した冷媒が、庫内膨張弁（63b）で減圧された後に、庫内熱交換器（64b）で庫内空気から吸熱して蒸発する。冷媒によって冷却された庫内空気は、冷凍ショーケースの庫内へ供給される。庫内熱交換器（64b）で蒸発した冷媒は、ブースタ圧縮機（86）によって圧縮される。そして、庫内熱交換器（64a）で蒸発した冷媒と、ブースタ圧縮機（86）によって圧縮された冷媒とは、合流後に第１圧縮機（14a）に吸入されて再び吐出される。

なお、冷蔵冷凍運転では、庫内熱交換器（64a）での冷媒の蒸発温度が例えば−５℃に設定され、庫内熱交換器（64b）での冷媒の蒸発温度が例えば−３０℃に設定される。

〈冷却冷房運転〉
冷却冷房運転では、第１四路切換弁（31）及び第２四路切換弁（32）が共に第１状態に設定された状態で、第１圧縮機（14a）及び第２圧縮機（14b）の運転が行われる。冷却冷房運転では、室外熱交換器（15）が凝縮器となって室内熱交換器（54）及び各庫内熱交換器（64）が蒸発器となる蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。

なお、冷却冷房運転では、室内ユニット（50）における冷房能力及び庫内ユニット（60）における冷却能力が足りている場合には、第３圧縮機（14c）の運転が停止される。また、庫内ユニット（60）における冷却能力が不足する場合には、図６に示すように、第３四路切換弁（33）が第１状態に設定されて第３圧縮機（14c）の運転が行われる。この場合、第３圧縮機（14c）は庫内用圧縮機となる。また、室内ユニット（50）における冷房能力が不足する場合には、図７に示すように、第３四路切換弁（33）が第２状態に設定されて第３圧縮機（14c）の運転が行われる。この場合、第３圧縮機（14c）は室内用圧縮機となる。

具体的に、冷却冷房運転では、第１圧縮機（14a）及び第２圧縮機（14b）から吐出された冷媒が、室外熱交換器（15）で凝縮する。そして、室外熱交換器（15）で凝縮した冷媒は、レシーバ（16）を経て、第１庫内回路（61a）、第２庫内回路（61b）、及び室内回路（52）に分配される。

第１庫内回路（61a）及び第２庫内回路（61b）に分配された冷媒は、冷蔵冷凍運転と同様の流れで流通し、第１圧縮機（14a）に吸入されて再び吐出される。室内回路（52）に分配された冷媒は、冷房運転と同様の流れで流通し、第２圧縮機（14b）に吸入されて再び吐出される。

なお、冷却冷房運転は、室内熱交換器（54）と庫内熱交換器（64a）とで冷媒の蒸発温度が互いに相違する異蒸発温度の冷却運転となる。冷却冷房運転では、室内熱交換器（54）での冷媒の蒸発温度が例えば５℃に設定され、庫内熱交換器（64a）での冷媒の蒸発温度が例えば−５℃に設定され、庫内熱交換器（64b）での冷媒の蒸発温度が例えば−３０℃に設定される。室内熱交換器（54）における冷媒の蒸発温度は、庫内熱交換器（64）における冷媒の蒸発温度よりも高い値に設定される。冷却冷房運転では、図８に示すように、冷蔵及び冷凍側の冷凍サイクルの低圧圧力が、冷房側の冷凍サイクルの低圧圧力よりも低くなる。冷蔵及び冷凍側の冷凍サイクルの中間圧の圧力が、冷房側の冷凍サイクルの中間圧の圧力よりも低くなる。

〈第１冷却暖房運転〉
第１冷却暖房運転では、図９に示すように、第１四路切換弁（31）が第２状態に設定されて第２四路切換弁（32）が第１状態に設定された状態で、第１圧縮機（14a）の運転が行われる。第１冷却暖房運転では、庫内の冷却能力が不足する場合に、第３圧縮機（14c）の運転も行われる。その際、第３四路切換弁（33）が第１状態に設定される。第１冷却暖房運転では、室内熱交換器（54）が凝縮器となって各庫内熱交換器（64）が蒸発器となる蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。第１冷却暖房運転中は、第１庫内ユニット（60a）と第２庫内ユニット（60b）との冷却能力（蒸発熱量）と、室内ユニット（50）の暖房能力（凝縮熱量）とがバランスし、１００％の熱回収が行われる。

具体的に、第１圧縮機（14a）から吐出された冷媒は、室内熱交換器（54）で室内空気に放熱して凝縮する。室内熱交換器（54）で凝縮した冷媒は、第１庫内回路（61a）及び第２庫内回路（61b）にそれぞれ分配される。第１庫内回路（61a）及び第２庫内回路（61b）に分配された冷媒は、冷蔵冷凍運転と同様の流れで流通し、第１圧縮機（14a）に吸入されて再び吐出される。

〈第２冷却暖房運転〉
第２冷却暖房運転は、第１冷却暖房運転の際に暖房能力が余っている場合に、図１０に示すように、第２四路切換弁（32）を第２状態に切り換えることによって行われる。第２冷却暖房運転では、室外熱交換器（15）が凝縮器として動作する。第２冷却暖房運転時の設定は、第２四路切換弁（32）以外は、基本的に第１冷却暖房運転と同じである。

第２冷却暖房運転では、第１圧縮機（14a）から吐出した冷媒の一部が、室外熱交換器（15）に流入する。室外熱交換器（15）では、流入した冷媒が室外空気に放熱して凝縮する。室外熱交換器（15）で凝縮した冷媒は、室内熱交換器（54）で凝縮した冷媒と合流して、第１庫内回路（61a）及び第２庫内回路（61b）にそれぞれ分配される。第２冷却暖房運転では、第１庫内ユニット（60a）と第２庫内ユニット（60b）との冷却能力（蒸発熱量）と、室内ユニット（50）の暖房能力（凝縮熱量）とはバランスせずに、余る凝縮熱が室外熱交換器（15）で放出される。

〈第３冷却暖房運転〉
第３冷却暖房運転は、第１冷却暖房運転の際に暖房能力が不足する場合に、図１１に示すように、第２四路切換弁（32）を第１状態に設定すると共に第１室外膨張弁（66）を開状態に設定した状態で、第２圧縮機（14b）の運転を行うことによって行われる。第３冷却暖房運転では、室内熱交換器（54）が凝縮器となって各庫内熱交換器（64）及び室外熱交換器（15）が蒸発器となる蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。

第３冷却暖房運転では、室内熱交換器（54）で凝縮した冷媒が、第１庫内回路（61a）及び第２庫内回路（61b）だけでなく、室外熱交換器（15）側へ分配される。室外熱交換器（15）に分配された冷媒は、第１室外膨張弁（66）で減圧された後に室外熱交換器（15）で蒸発して、第２圧縮機（14b）に吸入されて再び吐出される。第３冷却暖房運転では、第１庫内ユニット（60a）と第２庫内ユニット（60b）との冷却能力（蒸発熱量）と、室内ユニット（50）の暖房能力（凝縮熱量）とはバランスせずに、不足する蒸発熱が室外熱交換器（15）で吸熱される。

〈インジェクション動作〉
本実施形態では、運転中に圧縮機（14）の中間圧の圧縮室（73）に中間圧の冷媒を注入するインジェクション動作が行われる。以下では、冷却冷房運転中に第１圧縮機（14a）及び第３圧縮機（14c）が庫内用圧縮機を構成して第２圧縮機（14b）が室内用圧縮機を構成するときのインジェクション動作について説明する。

インジェクション動作では、第２室外膨張弁（67）が開状態に設定される。第２室外膨張弁（67）を開状態に設定すると、図６に示すように、第２液管（25）を流れる冷媒の一部が主注入管（30d）に流入する。主注入管（30d）では、流入した冷媒が第２室外膨張弁（67）で中間圧に減圧されることによって、その温度が低下する。第２室外膨張弁（67）で減圧された冷媒は、冷却熱交換器（17）において第２液管（25）を流れる冷媒と熱交換を行う。冷却熱交換器（17）では、主注入管（30d）の冷媒が加熱されて蒸発する一方で、第２液管（25）を流れる冷媒が冷却されて過冷却状態になる。そして、冷却熱交換器（17）で蒸発した冷媒は、各分岐注入管（30a,30b,30c）を通じて各圧縮機（14a,14b,14c）の中間圧の圧縮室（73）に注入される。

なお、この冷凍装置（1）では、例えば冷房運転中など室内用圧縮機（14b,14c）だけが運転しているときには、室内用圧縮機（14b,14c）の中間圧の圧縮室（73）に中間圧の冷媒を注入するインジェクション動作が行われる。また、例えば冷蔵冷凍運転中など庫内用圧縮機（14a,14b）だけが運転しているときには、庫内用圧縮機（14a,14b）の中間圧の圧縮室（73）に中間圧の冷媒を注入するインジェクション動作が行われる。

−実施形態の効果−
本実施形態では、庫内熱交換器（64）における冷却能力を増大させる場合に、コントローラ（110）が注入側中間圧を通常動作時よりも強制的に低下させる能力増大動作を行うことによって、庫内熱交換器（64）へ供給される供給冷媒の温度を低下させることが可能である。本実施形態によれば、冷却冷房運転において注入側中間圧の制約となる第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）の内圧を低下させるのに伴って注入側中間圧を低下させることで、庫内熱交換器（64）へ供給する供給冷媒の温度を低下させることが可能である。従って、必要に応じて能力増大動作を行うことによって、庫内熱交換器（64）への供給冷媒の温度を必要に応じて低下させることが可能になる。

また、本実施形態では、能力増大動作において、第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）の内圧を通常動作時よりも低下させるので、第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）の内圧よりも注入側中間圧を高い値に保持したまま、注入側中間圧を通常動作時よりも低下させることが可能である。従って、第１圧縮機（14a）と第２圧縮機（14b）の両方にインジェクション管（30）を通じて中間圧の冷媒を注入する状態を保持したまま、庫内熱交換器（64）への供給冷媒の温度を低下させることができる。

ここで、油分離器（37）で分離された冷凍機油を第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）へ戻す場合には、注入側中間圧が第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）の内圧よりも低い値になると、油分離器（37）から流出した冷凍機油が、第２圧縮機（14b）には戻らずに、インジェクション管（30）を通じて第１圧縮機（14a）へ戻ってしまい、第２圧縮機（14b）で冷凍機油が不足するおそれがある。本実施形態では、能力増大動作中に、注入側中間圧が第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）の内圧よりも高い値に保持される。従って、第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）へ冷凍機油が戻る状態を保持したまま、庫内熱交換器（64）への供給冷媒の温度を低下させることができる。

また、本実施形態では、コントローラ（110）が通常動作を行っても、庫内熱交換器（64）へ供給される供給冷媒をそれほど低い温度に冷却することができない場合に、コントローラ（110）が能力増大動作を行うことによって、庫内熱交換器（64）への供給冷媒が比較的低い温度に冷却されるようにしている。従って、庫内熱交換器（64）への供給冷媒がそれほど低い温度にならない状態を回避することができる。

また、本実施形態では、第１圧縮部（34）によって庫内熱交換器（64）の冷却能力を増大させることができない場合に、能力増大動作が行われる。能力増大動作では、供給冷媒の温度が低下するので、庫内熱交換器（64）を通過する冷媒の流量が増加しなくても、庫内熱交換器（64）の冷却能力が増大する。従って、このような場合に能力増大動作を行うことで、第１圧縮部（34）によって調節可能な庫内熱交換器（64）の冷却能力の上限値よりも大きな値に、庫内熱交換器（64）の冷却能力を調節することができる。

また、本実施形態では、庫内熱交換器（64）の冷却負荷が増大する氷融解動作の直後に、能力増大動作が行われる。従って、氷融解動作直後に、庫内熱交換器（64）の冷却負荷を速やかに低下させる、つまり庫内熱交換器（64）が冷却する庫内の温度を速やかに所定の温度に調節することができる。

−実施形態の変形例−
実施形態の変形例について説明する。この変形例では、冷却冷房運転中に冷却手段（17,47）が、庫内熱交換器（64）への供給冷媒だけでなく室内熱交換器（54）への供給冷媒も冷却するように構成されている。冷却手段（17,47）は、図１２に示すように、第１冷却熱交換器（17）と第２冷却熱交換器（47）とを備えている。

第１冷却熱交換器（17）は、上記実施形態１と同様の熱交換器である。第１冷却熱交換器（17）は、上記実施形態１と同様に、主注入管（30d）と第２分岐管（27）とに跨るように設けられている。第１冷却熱交換器（17）では、第１流路（17a）を流通する高圧の冷媒が第２流路（17b）を流通する中間圧の冷媒によって冷却される。

第２冷却熱交換器（47）は、第１流路を流通する冷媒と第２流路を流通する冷媒とを熱交換させるように構成されている。第２冷却熱交換器（47）は、例えば二重管式熱交換器により構成されている。第２冷却熱交換器（47）では、第１流路が第２液管（25）に接続され、第２流路が主注入管（30d）における第１冷却熱交換器（17）の上流に接続されている。第２冷却熱交換器（47）における熱交換では、第２液管（25）の高圧の冷媒が主注入管（30d）の中間圧の冷媒によって冷却される。

この変形例では、冷却冷房運転中に、室内熱交換器（54）及び庫内熱交換器（64）へ供給される冷媒が第２冷却熱交換器（47）で冷却されて、室内熱交換器（54）及び庫内熱交換器（64）に分配される。そして、庫内熱交換器（64）へ分配された冷媒だけが、第１冷却熱交換器（17）でさらに冷却される。このため、冷媒の蒸発温度が低い庫内熱交換器（64）へ供給する冷媒の温度が、室内熱交換器（54）へ供給する冷媒よりも低い温度に冷却される。

《その他の実施形態》
上記実施形態は、以下の変形例のように構成してもよい。

−第１変形例−
第１変形例では、圧縮機構（40）が、図１３に示すように、２台の圧縮機により構成されていてもよい。この場合、第３四路切換弁（33）は、冷蔵冷凍運転、第１冷却暖房運転及び第２冷却暖房運転では第１状態に設定され、冷房運転、暖房運転、冷却冷房運転及び第３冷却暖房運転では第２状態に設定される。

−第２変形例−
第２変形例では、能力増大動作中のコントローラ（110）が、注入側中間圧が室内用圧縮機（14）の中間圧の圧縮室（73）の内圧以下で且つ庫内用圧縮機（14）の中間圧の圧縮室（73）の内圧よりも高くなるように、第２室外膨張弁（67）の開度を制御するように構成されている。能力増大動作中のコントローラ（110）は、室内熱交換器（54）に対する目標過熱度を通常動作から変更しない。

なお、コントローラ（110）は、室内用圧縮機（14）の吐出冷媒の温度を低下させる必要がある場合に、庫内用圧縮機（14）だけでなく室内用圧縮機（14）にも中間圧の注入冷媒が注入されるように、通常動作を行う。また、コントローラ（110）は、室内用圧縮機（14）の吐出冷媒の温度を低下させる必要がない場合には能力増大動作を行う。

この第２変形例では、能力増大動作中に、注入側中間圧が庫内用圧縮機（14）の中間圧の圧縮室（73）の内圧よりも低くなるので、油分離器（37）で分離された冷凍機油を室内用圧縮機（14）の中間圧の圧縮室（73）へ戻すことができない。従って、図１４に示すように、室内用圧縮機（14）に対しては、油分離器（37）で分離された冷凍機油を室内用圧縮機（14）の吸入側へ戻すことができるようになっている。

なお、上記実施形態においても、室内用圧縮機（14）の吐出冷媒の温度を低下させる必要がなく、さらに室内用圧縮機（14）内に充分な量の冷凍機油が貯まっていると判断できる場合には、注入側中間圧を室内用圧縮機（14）の中間圧の圧縮室（73）の内圧によって制約する状態を解除して、注入側中間圧が室内用圧縮機（14）の中間圧の圧縮室（73）の内圧以下になるように第２室外膨張弁（67）の開度を制御する能力増大動作を一時的に行うことが可能である。

−第３変形例−
第３変形例では、圧縮機（14）がスクロール圧縮機以外の圧縮機（ロータリ式圧縮機、スイング圧縮機等）により構成されている。

−第４変形例−
第４変形例では、冷凍装置（1）が、冷凍サイクルの高圧が冷媒の臨界圧力よりも高い値に設定される超臨界サイクルを行うように構成されていてもよい。この場合、冷凍サイクルの高圧が冷媒の臨界圧力よりも低い値に設定される通常の冷凍サイクルでは凝縮器となる熱交換器が、ガスクーラとして動作する。

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、２つの利用側熱交換器において冷媒の蒸発温度が互いに異なる冷凍サイクルを行う冷凍装置について有用である。

図１は、本発明の実施形態に係る冷凍装置の冷媒回路図である。 図２は、実施形態の圧縮機の流体機械の横断面図である。 図３は、実施形態における冷房運転時の冷媒の流れを表す冷媒回路図である。 図４は、実施形態における暖房運転時の冷媒の流れを表す冷媒回路図である。 図５は、実施形態における冷蔵冷凍運転時の冷媒の流れを表す冷媒回路図である。 図６は、実施形態における冷却冷房運転時の冷媒の流れを表す冷媒回路図である。 図７は、実施形態における冷却冷房運転時の別の冷媒の流れを表す冷媒回路図である。 図８は、実施形態における冷却冷房運転時のｐ−ｈ線図である。 図９は、実施形態における第１冷却暖房運転時の冷媒の流れを表す冷媒回路図である。 図１０は、実施形態における第２冷却暖房運転時の冷媒の流れを表す冷媒回路図である。 図１１は、実施形態における第３冷却暖房運転時の冷媒の流れを表す冷媒回路図である。 図１２は、本発明の実施形態の変形例に係る冷凍装置の冷媒回路図である。 図１３は、その他の実施形態の第１変形例に係る冷凍装置の冷媒回路図である。 図１４は、その他の実施形態の第２変形例に係る冷凍装置の冷媒回路図である。

符号の説明

1 冷凍装置
4 冷媒回路
14a 第１圧縮機
14b 第２圧縮機
17 冷却熱交換器（冷却手段）
15 室外熱交換器（熱源側熱交換器）
30 インジェクション管（インジェクション通路）
40 圧縮機構
54 室内熱交換器（第２利用側熱交換器）
64 庫内熱交換器（第１利用側熱交換器）
67 第２庫外膨張弁（減圧手段）
110 コントローラ（制御手段）

Claims (6)

1. 第１圧縮機（14a）及び第２圧縮機（14b）を有する圧縮機構（40）、熱源側熱交換器（15）、第１利用側熱交換器（64）、及び第２利用側熱交換器（54）が設けられて、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（4）を備え、
   上記冷媒回路（4）には、上記第１圧縮機（14a）の中間圧の圧縮室（73）及び上記第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）に注入する注入冷媒を減圧する減圧手段（67）が設けられて、該第１圧縮機（14a）の中間圧の圧縮室（73）及び該第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）に接続されたインジェクション通路（30）と、上記減圧手段（67）を通過後の注入冷媒によって上記第１利用側熱交換器（64）へ供給される供給冷媒を冷却する冷却手段（17,47）とが設けられ、
   上記第１利用側熱交換器（64）における冷媒の蒸発温度が上記第２利用側熱交換器（54）における冷媒の蒸発温度よりも低い温度に設定されて、上記第１利用側熱交換器（64）で蒸発した冷媒を上記第１圧縮機（14a）が吸入して、上記第２利用側熱交換器（54）で蒸発した冷媒を上記第２圧縮機（14b）が吸入する冷却運転が行われる冷凍装置であって、
   上記冷却運転において、上記減圧手段（67）を通過後の注入冷媒の圧力である注入側中間圧が上記第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）の内圧よりも高くなるように該減圧手段（67）を制御する通常動作と、上記第１利用側熱交換器（64）における冷却能力を増大させるために上記通常動作時よりも上記注入側中間圧を強制的に低下させて上記供給冷媒の温度を低下させる能力増大動作とを行う制御手段（110）を備えていることを特徴とする冷凍装置。
2. 請求項１において、
   上記制御手段（110）は、上記能力増大動作の一部として、上記第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）の内圧を上記通常動作時よりも低下させる内圧調節動作を行うことによって、上記注入側中間圧を該第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）の内圧よりも高い値に保つことを特徴とする冷凍装置。
3. 請求項１又は２において、
   上記制御手段（110）は、上記冷却運転中に、上記第２圧縮機（14b）に吸入される冷媒の圧力が所定の基準値を超えた場合に上記能力増大動作を行うことを特徴とする冷凍装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１つにおいて、
   上記圧縮機構（40）は、上記第１圧縮機（14a）を含む１又は複数の圧縮機で構成されて上記冷却運転時に上記第１利用側熱交換器（64）で蒸発した冷媒を吸入する第１圧縮部（34）と、上記第２圧縮機（14b）を含む１又は複数の圧縮機で構成されて上記冷却運転時に上記第２利用側熱交換器（54）で蒸発した冷媒を吸入する第２圧縮部（35）とを備える一方、
   上記制御手段（110）は、上記冷却運転中に、上記第１圧縮部（34）の運転容量が所定の上限値に到達した場合に上記能力増大動作を行うことを特徴とする冷凍装置。
5. 請求項１乃至３の何れか１つにおいて、
   上記第１利用側熱交換器（64）に対しては、該第１利用側熱交換器（64）に付着した氷を融解させる氷融解動作が実行になっており、
   上記制御手段（110）は、上記第１利用側熱交換器（64）に対する上記氷融解動作の直後の上記冷却運転時に、上記能力増大動作を行うことを特徴とする冷凍装置。
6. 請求項２において、
   上記冷媒回路（4）では、上記第２利用側熱交換器（54）を通過した冷媒の過熱度が目標過熱度になるように該第２利用側熱交換器（54）を通過する冷媒の流量が調節される一方、
   上記制御手段（110）は、上記内圧調節動作として、上記目標過熱度を上記通常動作時よりも大きな値に設定する動作を行うことを特徴とする冷凍装置。

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