JP2018054171A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機の信頼性低下及び漏電を抑制する冷凍装置を提供する。【解決手段】冷凍装置１００は、利用側熱交換器４３と、利用側熱交換器４３のガス側出入口と接続されるガス側冷媒配管（ＧＬ）と、低段側圧縮機２１と、高段側圧縮機１１と、低段側圧縮機２１から冷媒を流出させる第１１配管Ｐ１１と、第１１配管Ｐ１１の他端側に配置される第１調整弁２４と、コントローラとを備える。ガス側冷媒流路ＧＬは、低段側圧縮機２１の吸入配管と連通する第１分岐管（ＧＬ１）と、高段側圧縮機１１側へ延びる第２分岐管（ＧＬ２）とを含む。コントローラは、利用側熱交換器４３が凝縮器として機能し低段側圧縮機２１が停止する逆サイクル運転時に、寝込み抑制制御を実行し、第１調整弁２４の開度を寝込み抑制開度（低段側圧縮機２１内の冷媒を他の部分へバイパスさせる際の第１調整弁２４を通過する冷媒流量に応じた開度）に制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍装置に関する。

従来、複数の圧縮機を有し、冷媒の圧縮を複数段階に分けて行う冷凍装置がある。例えば、特許文献１（特許３９１８８６５号公報）に開示される冷凍装置では、通常運転時の冷凍サイクルにおいては、利用側熱交換器において蒸発したガス冷媒を低段側圧縮機で圧縮し、低段側圧縮機から吐出される冷媒を高段側圧縮機でさらに圧縮することで、二段階の圧縮が行われるように構成されている。このような冷凍装置では、運転状況に応じて、低段側圧縮機が停止（休止）され、高段側圧縮機及び利用側熱交換器間で冷媒がバイパスされる。特許文献１の冷凍装置では、利用側熱交換器が冷媒の凝縮器として機能するデフロスト運転時には、低段側圧縮機が停止され、高段側圧縮機から吐出される冷媒が利用側熱交換器へバイパスされている。

上述のように従来の冷凍装置においては、運転状況に応じて低段側圧縮機が停止されるが、この際に低段側圧縮機内に冷媒が残存している場合、残存する冷媒が時間の経過とともに冷却され凝縮して低段側圧縮機内に液冷媒が溜まる寝込み現象が生じることが想定される。係る寝込み現象が生じると、低段側圧縮機の運転再開時に、液冷媒が圧縮される液圧縮現象が生じて低段側圧縮機が損傷することが想定され、信頼性が低下しうる。また、寝込み現象に伴い低段側圧縮機内において液冷媒が所定量に達すると、電力供給ラインの端子部分が液冷媒に接触して短絡されることで漏電が生じることが想定される。

そこで、本発明の課題は、圧縮機の信頼性低下及び漏電を抑制する冷凍装置を提供することである。

本発明の第１観点に係る冷凍装置は、冷媒の利用側熱交換器と、ガス側冷媒配管と、第１圧縮機と、第２圧縮機と、第１冷媒配管と、第１流量調整弁と、コントローラと、を備える。ガス側冷媒配管は、利用側熱交換器のガス側の出入口と接続される。第１圧縮機は、通常運転時に、利用側熱交換器において蒸発した冷媒を、吸入配管から吸入して圧縮し、吐出配管へ吐出する。通常運転時には、利用側熱交換器が冷媒の蒸発器として機能する。第２圧縮機は、通常運転時に、第１圧縮機において圧縮された冷媒をさらに圧縮する。第１冷媒配管は、一端が第１圧縮機に接続される。第１冷媒配管は、第１圧縮機から冷媒を流出させる。第１流量調整弁は、第１冷媒配管の他端側に配置される。第１流量調整弁は、開度に応じた流量の冷媒を通過させる。コントローラは、第１流量調整弁を含む各アクチュエータの動作を制御する。ガス側冷媒配管は、第１分岐管と、第２分岐管と、を含む。第１分岐管は、第１圧縮機の吸入配管と連通する。第２分岐管は、第２圧縮機側へ延びる。コントローラは、逆サイクル運転時に、寝込み抑制制御を実行する。逆サイクル運転時には、利用側熱交換器が冷媒の凝縮器として機能するとともに、第１圧縮機が停止する。寝込み抑制制御では、第１流量調整弁の開度を第１開度に制御する。第１開度は、第１圧縮機内の冷媒が第１冷媒配管及び第１流量調整弁を経て他の部分へバイパスされる際の、第１流量調整弁を通過する冷媒流量に応じた開度である。

本発明の第１観点に係る冷凍装置では、コントローラは、第１圧縮機が停止する逆サイクル運転時に寝込み抑制制御を実行する。これにより、逆サイクル運転時には、第１流量調整弁が第１開度（第１圧縮機内の冷媒が第１冷媒配管及び第１流量調整弁を経て他の部分へバイパスされる際の第１流量調整弁を通過する冷媒流量に応じた開度）に制御される。その結果、逆サイクル運転が行われる際に第１圧縮機内に冷媒が残存している場合であっても、残存する冷媒が第１冷媒配管を介して他の部分へバイパスされる。このため、逆サイクル運転が行われる際に、第１圧縮機内で残存する冷媒が凝縮して液冷媒が溜まる寝込み現象が生じることが抑制される。よって、第１圧縮機の運転再開時に、液冷媒が圧縮される液圧縮現象が生じて第１圧縮機が損傷することが抑制される。すなわち、第１圧縮機の信頼性低下が抑制される。また、寝込み現象に伴い第１圧縮機内において電力供給ラインの端子部分が液冷媒に接触して短絡されることで漏電が生じることが抑制される。

本発明の第２観点に係る冷凍装置は、第１観点に係る冷凍装置であって、第２冷媒配管と、第２流量調整弁と、をさらに備える。第２冷媒配管は、第１流量調整弁の、第１冷媒配管と接続される端部とは反対側の端部に、一端が接続される。第２流量調整弁は、第２冷媒配管の他端側に配置される。第２流量調整弁は、開度に応じた流量の冷媒を通過させる。コントローラは、寝込み抑制制御において、第２流量調整弁の開度を第２開度に制御する。第２開度は、第１圧縮機内の冷媒が第１冷媒配管及び第１流量調整弁を経て他の部分へバイパスされることを助長する開度である。

これにより、逆サイクル運転時に、第１圧縮機内の冷媒が第１冷媒配管及び第１流量調整弁を経て他の部分へバイパスされることが助長される。その結果、逆サイクル運転が行われる際に、第１圧縮機内で残存する冷媒が凝縮して液冷媒が溜まる寝込み現象が生じることがさらに抑制される。よって、第１圧縮機の信頼性低下及び漏電がさらに抑制される。

本発明の第３観点に係る冷凍装置は、第１観点又は第２観点に係る冷凍装置であって、温度センサをさらに備える。温度センサは、第１圧縮機内の冷媒の温度を検出する。コントローラは、温度センサの検出値に基づき第１圧縮機内における冷媒の寝込み現象が想定される場合に、寝込み抑制制御を実行する。

これにより、必要な場合に限って、寝込み抑制制御が実行される。その結果、不要な場合における冷媒のバイパスが抑制され、逆サイクル運転時のＣＯＰ低下が抑制される。

本発明の第４観点に係る冷凍装置は、第１観点から第３観点のいずれかに係る冷凍装置であって、第１センサと、第２センサと、をさらに備える。第１センサは、第２分岐管内の冷媒の圧力を検出するためのセンサである。第２センサは、第１圧縮機内の冷媒の圧力を検出するためのセンサである。コントローラは、第１センサ及び第２センサの検出値に基づき第１圧縮機内の冷媒の圧力が第２分岐管内の冷媒の圧力以下と想定される時に、寝込み抑制制御を実行する。

これにより、冷媒のバイパスが効果的に行われる場合（例えば、第２分岐管内の冷媒の圧力と第１圧縮機内の冷媒の圧力との差圧によって、第１圧縮機内の冷媒のバイパスが誘引される場合）に限って、寝込み抑制制御が実行される。その結果、不要な場合における冷媒のバイパスが抑制され、逆サイクル運転時のＣＯＰ低下が精度よく抑制される。

本発明の第５観点に係る冷凍装置は、第１観点から第４観点のいずれかに係る冷凍装置であって、液側冷媒配管をさらに備える。液側冷媒配管は、利用側熱交換器の液側の出入口に一端が接続される。液側冷媒配管は、バイパス流路と連通する。バイパス流路は、第１圧縮機からバイパスされる冷媒が流れる流路である。コントローラは、寝込み抑制制御において、第１開度を、液側冷媒配管内の冷媒の圧力と第１圧縮機内の冷媒の圧力との差圧によって第１圧縮機内の冷媒がバイパス流路を経て他の部分へバイパスされることを促進する開度、に決定する。

これにより、寝込み抑制制御において第１圧縮機内から液側冷媒配管への冷媒のバイパスが促進される。その結果、逆サイクル運転が行われる際に、第１圧縮機内で残存する冷媒が凝縮して液冷媒が溜まる寝込み現象が生じることがさらに抑制される。よって、第１圧縮機の信頼性低下及び漏電がさらに抑制される。

本発明の第６観点に係る冷凍装置は、第５観点に係る冷凍装置であって、膨張弁をさらに備える。膨張弁は、利用側熱交換器の液側の出入口側に配置される。膨張弁は、逆サイクル運転時に、液側冷媒配管から流出する冷媒を開度に応じて減圧する。コントローラは、寝込み抑制制御において、膨張弁の開度を第３開度に制御する。第３開度は、第１圧縮機内の冷媒が第１冷媒配管及び第１流量調整弁を介して他の部分へバイパスすることが促進される程度に、利用側熱交換器内で冷媒の圧力損失を生じさせる開度である。

これにより、寝込み抑制制御において第１圧縮機内から液側冷媒配管への冷媒のバイパスが特に促進される。その結果、逆サイクル運転が行われる際に、第１圧縮機内で残存する冷媒が凝縮して液冷媒が溜まる寝込み現象が生じることがさらに抑制される。よって、第１圧縮機の信頼性低下及び漏電がさらに抑制される。

本発明の第７観点に係る冷凍装置は、第１観点から第６観点のいずれかに係る冷凍装置であって、第１冷媒配管は、通常運転時に、インジェクション管として機能する。インジェクション管は、第１圧縮機において吸入される冷媒よりも圧力が大きく吐出される冷媒よりも圧力が小さい冷媒を、第１圧縮機に流入させる配管である。

これにより、通常運転時には、第１圧縮機の吐出冷媒温度を最適値に制御すべく、第１冷媒配管を介して中間圧冷媒を流入させることが可能となる。その結果、第１圧縮機において冷媒が過度に過熱状態となる過熱運転状態や過度に湿り状態となる湿り運転状態となることが抑制される。よって、圧縮機の信頼性低下がさらに抑制される。また、第１冷媒配管をインジェクション管と兼用することが可能となるため、コスト増大が抑制される。

本発明の第１観点に係る冷凍装置では、逆サイクル運転時には、第１流量調整弁が第１開度（第１圧縮機内の冷媒が第１冷媒配管及び第１流量調整弁を経て他の部分へバイパスされる際の第１流量調整弁を通過する冷媒流量に応じた開度）に制御される。その結果、逆サイクル運転が行われる際に第１圧縮機内に冷媒が残存している場合であっても、残存する冷媒が第１冷媒配管を介して他の部分へバイパスされる。このため、逆サイクル運転が行われる際に、第１圧縮機内で残存する冷媒が凝縮して液冷媒が溜まる寝込み現象が生じることが抑制される。よって、第１圧縮機の運転再開時に、液冷媒が圧縮される液圧縮現象が生じて第１圧縮機が損傷することが抑制される。すなわち、第１圧縮機の信頼性低下が抑制される。また、寝込み現象に伴い第１圧縮機内において電力供給ラインの端子部分が液冷媒に接触して短絡されることで漏電が生じることが抑制される。

本発明の第２観点に係る冷凍装置では、逆サイクル運転が行われる際に、寝込み現象が生じることがさらに抑制される。よって、第１圧縮機の信頼性低下及び漏電がさらに抑制される。

本発明の第３観点又は第４観点に係る冷凍装置では、逆サイクル運転時のＣＯＰ低下が抑制される。

本発明の第５観点又は第６観点に係る冷凍装置では、第１圧縮機の信頼性低下及び漏電がさらに抑制される。

本発明の第７観点に係る冷凍装置では、第１圧縮機において冷媒が過度に過熱状態となる過熱運転状態や過度に湿り状態となる湿り運転状態となることが抑制される。よって、圧縮機の信頼性低下がさらに抑制される。また、第１冷媒配管をインジェクション管と兼用することが可能となるため、コスト増大が抑制される。

本発明の一実施形態に係る冷凍装置の概略構成図。 コントローラの概略構成と、コントローラに接続される各部と、を模式的に示したブロック図。 コントローラによる運転時の処理の流れの一例について示したフローチャート。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る冷凍装置１００について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

（１）冷凍装置１００
図１は、本発明の一実施形態に係る冷凍装置１００の概略構成図である。冷凍装置１００は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルによって、例えば冷蔵倉庫や店舗のショーケースの庫内等の利用側空間の冷却を行う装置である。冷凍装置１００は、主として、熱源ユニット１０と、中間ユニット２０と、の利用ユニット４０と、冷凍装置１００の動作を制御するコントローラ５０と、を有している。

冷凍装置１００では、熱源ユニット１０、中間ユニット２０、及び利用ユニット４０が、冷媒連絡配管を介して接続されることで、冷媒回路ＲＣが構成されている。具体的に、熱源ユニット１０と、中間ユニット２０と、は第１ガス連絡配管Ｇ１及び第１液連絡配管Ｌ１を介して接続されている。また、中間ユニット２０と、利用ユニット４０と、は第２ガス連絡配管Ｇ２及び第２液連絡配管Ｌ２を介して接続されている。

冷媒回路ＲＣには、例えば、Ｒ３２やＲ４１０ＡのようなＨＦＣ冷媒が封入されている。なお、冷媒回路ＲＣにおいては、ＨＦＣ冷媒以外の冷媒が封入されていてもよい。

冷凍装置１００では、利用ユニット４０の設置空間における被冷却対象の冷却を行う冷却運転（通常運転）、及び利用ユニット４０に含まれる利用側熱交換器４３（後述）の除霜を行うデフロスト運転（逆サイクル運転）、を含む複数の運転が行われ、各運転に応じて冷凍サイクルが行われる。冷却運転時には、冷媒回路ＲＣ内の冷媒が、中間ユニット２０に流入して圧縮され、熱源ユニット１０に流入してさらに圧縮されてから凝縮（又は放熱）した後、利用ユニット４０に流入して減圧されてから蒸発し（又は加熱され）、その後、再び中間ユニット２０に流入する、という流れで冷凍サイクルが行われる。また、デフロスト運転時には、冷媒回路ＲＣ内の冷媒が、熱源ユニット１０に流入して圧縮され、利用ユニット４０に流入して凝縮（又は放熱）してから減圧され、その後、熱源ユニット１０に流入して蒸発し（又は加熱され）てから再び圧縮される、という流れで冷凍サイクルが行われる。すなわち、デフロスト運転時には、冷却運転時とは異なり、中間ユニット２０における冷媒の圧縮工程が省略される。

（１−１）熱源ユニット１０
（１−１−１）熱源ユニット１０に配置される回路要素
熱源ユニット１０は、第１ガス連絡配管Ｇ１及び第１液連絡配管Ｌ１を介して中間ユニット２０と接続されており、冷媒回路ＲＣの一部を構成している。熱源ユニット１０は、主として、冷媒回路ＲＣを構成する回路要素として、互いに並列に配置される複数（ここでは３台）の高段側圧縮機１１と、四路切換弁１３と、熱源側熱交換器１４と、レシーバ１５と、を有している。

各高段側圧縮機１１（特許請求の範囲記載の「第２圧縮機」に相当）は、駆動時に冷媒を吸入し圧縮して吐出する。具体的に、冷却運転時には、高段側圧縮機１１は、中間ユニット２０の低段側圧縮機２１（後述）から吐出された中間圧のガス冷媒を吸入してさらに圧縮し、高圧のガス冷媒として吐出する。また、高段側圧縮機１１は、デフロスト運転時には、熱源側熱交換器１４において蒸発した低圧のガス冷媒を吸入して圧縮し、高圧のガス冷媒として吐出する。高段側圧縮機１１は、例えばスクロール型式の圧縮機であり、ケーシング内において圧縮要素（図示省略）が圧縮機モータ（図示省略）によって回転駆動される密閉式構造を有している。本実施形態において、高段側圧縮機１１は、運転時に圧縮機モータの回転数がインバータによって適宜制御される運転容量可変の「容量可変圧縮機」、又は運転時における圧縮機モータの回転数が一定であり運転容量が一定の「容量一定圧縮機」である。なお、冷媒回路ＲＣにおいては、複数の高段側圧縮機１１に関して、容量可変型圧縮機である高段側圧縮機１１と、容量一定圧縮機である高段側圧縮機１１と、が混合されて配置されてもよい。

四路切換弁１３は、複数の冷媒の出入口（第１ポート、第２ポート、第３ポート、第４ポート）を有し、各出入口において、対応する冷媒配管に接続される。四路切換弁１３は、駆動電圧を供給されることで、第１ポートと第２ポートとが連通するとともに第３ポートと第４ポートとが連通する第１状態（図１の四路切換弁１３の実線で示す状態）と、第１ポートと第３ポートとが連通するとともに第２ポートと第４ポートとが連通する第２状態（図１の四路切換弁１３の破線で示す状態）と、を切換可能に構成されている。

熱源側熱交換器１４は、冷却運転時には冷媒の放熱器又は凝縮器として機能し、デフロスト運転時には冷媒の蒸発器として機能する熱交換器である。熱源側熱交換器１４は、冷媒が流れる伝熱管（図示省略）を含んでおり、伝熱管内の冷媒と熱源側ファン１７（後述）によって供給される空気流とが熱交換を行うように構成されている。

レシーバ１５は、熱源側熱交換器１４から流出した冷媒を一時的に溜める容器である。レシーバ１５の内部には、冷媒回路ＲＣに封入されている冷媒量に応じた容量の冷媒貯留空間が形成されている。

（１−１−２）熱源ユニット１０に配置される冷媒配管
熱源ユニット１０は、各回路要素を接続する複数の冷媒配管（具体的には、第１配管Ｐ１と、第２配管Ｐ２、第３配管Ｐ３及び第４配管Ｐ４、第５配管Ｐ５、及び第６配管Ｐ６）を有している。

第１配管Ｐ１は、第１ガス連絡配管Ｇ１の一端と、四路切換弁１３の第１ポートと、を接続する。

第２配管Ｐ２は、四路切換弁１３の第２ポートと、各高段側圧縮機１１の吸入ポートと、を接続する。第２配管Ｐ２は、高段側圧縮機１１の吸入配管として機能する。より詳細には、第２配管Ｐ２は、一端が四路切換弁１３の第２ポートに接続されている。第２配管Ｐ２は、他端側が、高段側圧縮機１１の台数に応じた数（ここでは３つ）に分岐しており、各高段側圧縮機１１の吸入ポートに個別に接続されている。

第３配管Ｐ３は、各高段側圧縮機１１の吐出ポートと、四路切換弁１３の第３ポートと、を接続する。第３配管Ｐ３は、高段側圧縮機１１の吐出配管として機能する。より詳細には、第３配管Ｐ３は、一端側が、高段側圧縮機１１の台数に応じた数（ここでは３つ）に分岐しており、各高段側圧縮機１１の吐出ポートに個別に接続されている。第３配管Ｐ３は、他端が四路切換弁１３の第３ポートに接続されている。

第４配管Ｐ４は、四路切換弁１３の第４ポートと、熱源側熱交換器１４のガス側出入口と、を接続する。

第５配管Ｐ５は、熱源側熱交換器１４の液側出入口と、レシーバ１５の高段側出入口と、を接続する。

第６配管Ｐ６は、レシーバ１５の低段側出入口と、第１液連絡配管Ｌ１の一端と、を接続する。

（１−１−３）熱源ユニット１０に配置される他の機器
熱源ユニット１０は、熱源ユニット１０外から熱源ユニット１０内に流入して熱源側熱交換器１４を通過した後に熱源ユニット１０外へ流出する空気流を生成する熱源側ファン１７を有している。熱源側ファン１７は、熱源側熱交換器１４を流れる冷媒の冷却源又は加熱源としての空気を熱源側熱交換器１４に供給するための送風機である。熱源側ファン１７は、例えばプロペラファンやシロッコファンであり、熱源側ファンモータ（図示省略）によって回転駆動される。

また、熱源ユニット１０は、高圧側圧力センサ１８を有している。高圧側圧力センサ１８は、第３配管Ｐ３（高段側圧縮機１１の吐出配管）に配置される。高圧側圧力センサ１８は、第３配管Ｐ３を通過する冷媒（すなわち、各高段側圧縮機１１の吐出側における高圧冷媒）の圧力である高圧側圧力ＨＰを検出する。

また、熱源ユニット１０は、高段側圧縮機１１から吐出される冷媒の温度を検出するための温度センサや外気温を検出する外気温センサ等、図示しない各種センサを有している。

また、熱源ユニット１０は、熱源ユニット１０内に含まれる各種アクチュエータの動作を直接的に制御する熱源ユニット制御部１０ａを有している。熱源ユニット制御部１０ａは、ＣＰＵやメモリ等を含むマイクロコンピュータを含む。熱源ユニット制御部１０ａは、熱源ユニット１０に含まれる各種アクチュエータ（１１、１３、１７等）、及び高圧側圧力センサ１８を含む各種センサと電気的に接続されている。熱源ユニット制御部１０ａは、後述の中間ユニット制御部２０ａ及び利用ユニット制御部４０ａと通信可能に接続されており、互いに信号の送受信を行う。熱源ユニット制御部１０ａは、中間ユニット制御部２０ａ及び利用ユニット制御部４０ａとともに、コントローラ５０を構成する。

（１−２）中間ユニット２０
（１−２−１）中間ユニット２０に配置される回路要素
中間ユニット２０は、第１ガス連絡配管Ｇ１及び第１液連絡配管Ｌ１を介して熱源ユニット１０と接続されるとともに、第２ガス連絡配管Ｇ２及び第２液連絡配管Ｌ２を介して利用ユニット４０と接続されており、冷媒回路ＲＣの一部を構成している。中間ユニット２０は、主として、冷媒回路ＲＣを構成する回路要素として、互いに並列に配置される複数（ここでは３台）の低段側圧縮機２１と、過冷却熱交換器２２と、低段側圧縮機２１と同数（ここでは３つ）の逆止弁２３及び第１調整弁２４と、第２調整弁２５と、第３調整弁２６と、第４調整弁２７と、を有している。

各低段側圧縮機２１（特許請求の範囲記載の「第１圧縮機」に相当）は、駆動時に冷媒を吸入し圧縮して吐出する。具体的に、低段側圧縮機２１は、冷却運転時に駆動され、低圧のガス冷媒を吸入して中間圧のガス冷媒として吐出する。低段側圧縮機２１は、例えばスクロール型式の圧縮機であり、ケーシング内において圧縮要素（図示省略）が圧縮機モータ（図示省略）によって回転駆動される密閉式構造を有している。本実施形態において、低段側圧縮機２１は、運転時に圧縮機モータの回転数がインバータによって適宜制御される運転容量可変の「容量可変圧縮機」、又は運転時における圧縮機モータの回転数が一定であり運転容量が一定の「容量一定圧縮機」である。なお、冷媒回路ＲＣにおいては、複数の低段側圧縮機２１に関して、容量可変型圧縮機である低段側圧縮機２１と、容量一定圧縮機である低段側圧縮機２１と、が混合されて配置されてもよい。

過冷却熱交換器２２は、例えば二重管熱交換器である。過冷却熱交換器２２は、２つの冷媒流路（第１流路２２１及び第２流路２２２）を形成されている。過冷却熱交換器２２は、第１流路２２１内の冷媒と、第２流路２２２内の冷媒と、が熱交換を行うように構成されている。

各逆止弁２３は、一端からの冷媒の流入を許容し他端からの冷媒の流入を遮断する弁である。各逆止弁２３は、いずれかの低段側圧縮機２１に１対１に対応し、対応する低段側圧縮機２１の吐出配管（後述の第１０配管Ｐ１０）に一端が接続されており、他端が他の冷媒配管（後述の第１２配管Ｐ１２）に接続されている。逆止弁２３は、一端から流入する冷媒を他端から流出させる。

各第１調整弁２４、第２調整弁２５、第３調整弁２６及び第４調整弁２７は、開度制御が可能な電動膨張弁であり、開度に応じて通過する冷媒を減圧する、若しくは通過する冷媒の流量を増減させる。

各第１調整弁２４（特許請求の範囲記載の「第１流量調整弁」に相当）は、いずれかの低段側圧縮機２１と１対１に対応し、一端が、対応する低段側圧縮機２１のインジェクション管若しくはバイパス管として機能する第１１配管Ｐ１１（後述）の他端に接続されている。すなわち、各第１調整弁２４は、第１１配管Ｐ１１の他端側に配置されている。各第１調整弁２４は、他端が、他の冷媒配管（後述の第１８配管Ｐ１８）と接続されている。

第２調整弁２５は、第１液連絡配管Ｌ１と連通する第１３配管Ｐ１３（後述）に一端が接続され、過冷却熱交換器２２の第１流路２２１に連通する第１４配管Ｐ１４（後述）に他端が接続されている。

第３調整弁２６（特許請求の範囲記載の「第２流量調整弁」に相当）は、第１８配管Ｐ１８（後述）の他端側に配置されている。より具体的には、第３調整弁２６は、第１液連絡配管Ｌ１と連通する第１３配管Ｐ１３（後述）に接続される第１６配管Ｐ１６（後述）に一端が接続され、第２流路２２２に連通する第１７配管Ｐ１７（後述）に他端が接続されている。

第４調整弁２７は、第１ガス連絡配管Ｇ１と連通する第７配管Ｐ７（後述）に一端が接続され、第２ガス連絡配管Ｇ２と連通する第８配管Ｐ８（後述）に他端が接続されている。

（１−２−２）中間ユニット２０に配置される冷媒配管
中間ユニット２０は、各回路要素を接続する複数の冷媒配管を有している。具体的には、中間ユニット２０は、第７配管Ｐ７と、第８配管Ｐ８と、低段側圧縮機２１の台数と同数の第９配管Ｐ９、第１０配管Ｐ１０及び第１１配管Ｐ１１と、第１２配管Ｐ１２と、第１３配管Ｐ１３と、第１４配管Ｐ１４と、第１５配管Ｐ１５と、第１６配管Ｐ１６と、第１７配管Ｐ１７と、及び第１８配管Ｐ１８と、を有している。

第７配管Ｐ７は、第１ガス連絡配管Ｇ１の他端と、第４調整弁２７の一端と、を接続する。

第８配管Ｐ８は、一端が第４調整弁２７の他端に接続されている。第８配管Ｐ８は、他端側が二手に分岐しており、二手に分岐した一方において第２ガス連絡配管Ｇ２の一端と接続され、他方において各第９配管Ｐ９に接続されている。

各第９配管Ｐ９は、いずれかの低段側圧縮機２１と１対１に対応しており、対応する低段側圧縮機２１の吸入配管として機能する。第９配管Ｐ９は、一端が第８配管Ｐ８に接続され、他端が対応する低段側圧縮機２１の吸入ポートに接続され、両者を連通させる。

各第１０配管Ｐ１０は、いずれかの低段側圧縮機２１と１対１に対応しており、対応する低段側圧縮機２１の吐出ポートに接続されて吐出配管として機能する。また、第１０配管Ｐ１０は、いずれかの逆止弁２３と１対１に対応しており、対応する逆止弁２３の一端に接続される。

各第１１配管Ｐ１１（特許請求の範囲記載の「第１冷媒配管」に相当）は、いずれかの低段側圧縮機２１と１対１に対応しており、対応する低段側圧縮機２１のインジェクションポートに一端が接続されている。第１１配管Ｐ１１は、冷却運転時には、対応する低段側圧縮機２１に所定圧力（インジェクション圧力）の冷媒を流入させるインジェクション管として機能する。また、第１１配管Ｐ１１は、デフロスト運転時には、対応する低段側圧縮機２１に残存する冷媒を流出させて他の部分へバイパスさせるバイパス管として機能する。各第１１配管Ｐ１１は、いずれかの第１調整弁２４と１対１に対応しており、第１調整弁２４の一端に接続されている。第１１配管Ｐ１１を通過する冷媒流量は、第１調整弁２４の開度等に応じて調整される。

第１２配管Ｐ１２は、各低段側圧縮機２１の吐出側と、第７配管Ｐ７と、を接続する。より詳細には、第１２配管Ｐ１２は、一端側が、低段側圧縮機２１の台数に応じた数（ここでは３つ）に分岐しており、各逆止弁２３の他端に個別に接続されている。また、第１２配管Ｐ１２は、第７配管Ｐ７において、第４調整弁２７と第７配管Ｐ７との接続部分よりも熱源ユニット１０側（すなわち、第１ガス連絡配管Ｇ１側）の部分に、他端が接続されている。

第１３配管Ｐ１３は、第１液連絡配管Ｌ１の他端と、第２調整弁２５の一端と、を接続する。

第１４配管Ｐ１４は、第２調整弁２５の他端と、過冷却熱交換器２２の第１流路２２１の一端と、を接続する。

第１５配管Ｐ１５は、過冷却熱交換器２２の第１流路２２１の他端と、第２液連絡配管Ｌ２の一端と、を接続する。

第１６配管Ｐ１６は、第１３配管Ｐ１３の両端間と、第３調整弁２６の一端と、を接続する。

第１７配管Ｐ１７は、第３調整弁２６の他端と、過冷却熱交換器２２の第２流路２２２の一端と、を接続する。

第１８配管Ｐ１８（特許請求の範囲記載の「第２冷媒配管」に相当）は、過冷却熱交換器２２の第２流路２２２の他端と、各第１調整弁２４の他端（すなわち、第１１配管Ｐ１１に接続される端部とは反対側の端部）と、を個別に接続する。より詳細には、第１８配管Ｐ１８は、一端側が、低段側圧縮機２１の台数に応じた数（ここでは３つ）に分岐しており、各第１調整弁２４の他端に個別に接続されている。第１８配管Ｐ１８は、他端が、過冷却熱交換器２２の第２流路２２２に接続されている。第１８配管Ｐ１８は、各第１調整弁２４の他端に接続され、各低段側圧縮機２１に流入する冷媒又は各低段側圧縮機２１から流出した冷媒が集合して流れる「集合管」として機能する。

（１−２−３）中間ユニット２０に配置される他の機器
中間ユニット２０は、低段側圧縮機２１の台数に応じた数（ここでは３つ）の低段側圧縮機温度センサ２８や、中間圧力センサ２９及び低圧側圧力センサ３０等の各種センサを有している。

低段側圧縮機温度センサ２８（特許請求の範囲記載の「温度センサ」に相当）は、いずれかの低段側圧縮機２１と１対１に対応しており、対応する低段側圧縮機２１内の冷媒の温度（低段側圧縮機冷媒温度ＭＴ）を検出する。低段側圧縮機温度センサ２８は、対応する低段側圧縮機２１に配置されて熱的に接続されている。

中間圧力センサ２９（特許請求の範囲記載の「第１センサ」に相当）は、第７配管Ｐ７（低段側圧縮機２１の吐出側の冷媒配管）に配置される。中間圧力センサ２９は、第７配管Ｐ７を通過する冷媒（すなわち、後述する第２ガス側冷媒流路ＧＬ２内の冷媒）の圧力である中間圧力ＭＰを検出する。

低圧側圧力センサ３０は、第８配管Ｐ８（すなわち、低段側圧縮機２１の吸入配管である各第９配管Ｐ９の冷媒流れ上流側に位置する冷媒配管）に配置される。低圧側圧力センサ３０は、第８配管Ｐ８を通過する冷媒（すなわち、各低段側圧縮機２１の吸入側における低圧冷媒）の圧力である低圧側圧力ＬＰを検出する。

また、中間ユニット２０は、中間ユニット２０内に含まれる各種アクチュエータの動作を直接的に制御する中間ユニット制御部２０ａを有している。中間ユニット２０は、ＣＰＵやメモリ等を含むマイクロコンピュータを含む。中間ユニット制御部２０ａは、中間ユニット２０に含まれる各種アクチュエータ（２１、２４―２７等）及び各種センサと電気的に接続されている。中間ユニット制御部２０ａは、熱源ユニット制御部１０ａ及び後述の利用ユニット制御部４０ａと通信可能に接続されており、互いに信号の送受信を行う。中間ユニット制御部２０ａは、熱源ユニット制御部１０ａ及び利用ユニット制御部４０ａとともに、コントローラ５０を構成する。

（１−３）利用ユニット４０
利用ユニット４０は、第２ガス連絡配管Ｇ２及び第２液連絡配管Ｌ２を介して中間ユニット２０と接続されており、冷媒回路ＲＣの一部を構成している。利用ユニット４０は、冷媒回路ＲＣを構成する回路要素として、利用側膨張弁４１と、利用側熱交換器４３と、を有している。

利用側膨張弁４１は、開度に応じて通過する冷媒を減圧する、若しくは通過する冷媒の流量を増減させる。利用側熱交換器４３は、一端が第１９配管Ｐ１９に接続され、他端が第２０配管Ｐ２０に接続されている。すなわち、利用側膨張弁４１は、利用側熱交換器４３の液側の出入口側（第２０配管Ｐ２０の他端側）に配置される。

利用側熱交換器４３は、冷却運転時には冷媒の蒸発器又は加熱器として機能し、デフロスト運転時には冷媒の凝縮器又は放熱器として機能する熱交換器である。利用側熱交換器４３は、冷媒が流れる伝熱管（図示省略）を含んでおり、伝熱管内の冷媒と利用側ファン４５（後述）によって供給される空気流とが熱交換を行うように構成されている。

また、利用ユニット４０は、各回路要素を接続する複数の冷媒配管（第１９配管Ｐ１９、第２０配管Ｐ２０及び第２１配管Ｐ２１）を有している。第１９配管Ｐ１９は、第２液連絡配管Ｌ２の他端と、利用側膨張弁４１の一端と、を接続する。第２０配管Ｐ２０は、利用側熱交換器４３の液側出入口と、利用側膨張弁４１の他端と、を接続する。第２１配管Ｐ２１は、利用側熱交換器４３のガス側出入口と、第２ガス連絡配管Ｇ２の他端と、を接続する。

また、利用ユニット４０は、利用ユニット４０外から利用ユニット４０内に流入して利用側熱交換器４３を通過した後に利用ユニット４０外（利用側空間）へ流出する空気流を生成する利用側ファン４５を有している。利用側ファン４５は、例えば遠心ファンやシロッコファンであり、利用側ファンモータ（図示省略）によって回転駆動される。

また、利用ユニット４０は、熱源ユニット１０内に含まれる各種アクチュエータ（４１、４５等）の動作を直接的に制御する利用ユニット制御部４０ａを有している。利用ユニット制御部４０ａは、ＣＰＵやメモリ等を含むマイクロコンピュータを含む。利用ユニット制御部４０ａは、利用ユニット４０に含まれる各種アクチュエータ及び各種センサと電気的に接続されている。利用ユニット制御部４０ａは、熱源ユニット制御部１０ａ及び中間ユニット制御部２０ａと通信可能に接続されており、信号の送受信を行う。利用ユニット制御部４０ａは、熱源ユニット制御部１０ａ及び中間ユニット制御部２０ａとともに、コントローラ５０を構成する。

（１−４）コントローラ５０
コントローラ５０は、冷凍装置１００に含まれる各アクチュエータの動作を制御することで、冷凍装置１００の運転状態を制御するコンピュータである。コントローラ５０は、熱源ユニット制御部１０ａ、中間ユニット制御部２０ａ、及び利用ユニット制御部４０ａが、通信可能に接続されることで構成される。コントローラ５０の詳細については後述する。

（２）冷媒回路ＲＣにおいて構成される冷媒流路
冷媒回路ＲＣにおいては、各要素が接続されることで複数の冷媒流路が構成されている。例えば、冷媒回路ＲＣにおいては、第２ガス連絡配管Ｇ２、第８配管Ｐ８、第４調整弁２７、第７配管Ｐ７、第１ガス連絡配管Ｇ１、第１配管Ｐ１、四路切換弁１３、第２配管Ｐ２、によって、ガス冷媒が流れるガス側冷媒流路ＧＬが構成されている。ここで、ガス側冷媒流路ＧＬを、一端が利用側熱交換器４３のガス側出入口に接続される一の冷媒流路（冷媒配管）と解釈した場合、ガス側冷媒流路ＧＬは特許請求の範囲記載の「ガス側冷媒配管」に対応する。

係るガス側冷媒流路ＧＬは、第１ガス側冷媒流路ＧＬ１と、第２ガス側冷媒流路ＧＬ２と、を含んでいる。第１ガス側冷媒流路ＧＬ１及び第２ガス側冷媒流路ＧＬ２は、第８配管Ｐ８において分岐している。

第１ガス側冷媒流路ＧＬ１は、低段側圧縮機２１側へ延びる流路である。具体的には、第１ガス側冷媒流路ＧＬ１は、第８配管Ｐ８で構成される流路であり、低段側圧縮機２１の吸入配管である第９配管Ｐ９と連通する流路である。ここで、第１ガス側冷媒流路ＧＬ１を低段側圧縮機２１側へ延びる一の冷媒流路（冷媒配管）と解釈した場合、第１ガス側冷媒流路ＧＬ１は特許請求の範囲記載の「第１分岐管」に対応する。

第２ガス側冷媒流路ＧＬ２は、高段側圧縮機１１側へ延びる流路である。具体的には、第２ガス側冷媒流路ＧＬ２は、第８配管Ｐ８、第４調整弁２７、第７配管Ｐ７、第１ガス連絡配管Ｇ１、第１配管Ｐ１、四路切換弁１３及び第２配管Ｐ２で構成される流路であり、高段側圧縮機１１の吸入配管である第２配管Ｐ２と連通する流路である。ここで、第２ガス側冷媒流路ＧＬ２を高段側圧縮機１１側へ延びる一の冷媒流路（冷媒配管）と解釈した場合、第２ガス側冷媒流路ＧＬ２は特許請求の範囲記載の「第２分岐管」に対応する。

また、冷媒回路ＲＣにおいては、第１６配管Ｐ１６、第３調整弁２６、第１７配管Ｐ１７、過冷却熱交換器２２の第２流路２２２、第１８配管Ｐ１８、各第１調整弁２４、及び各第１１配管Ｐ１１によって、バイパス流路ＢＬが構成されている。バイパス流路ＢＬは、冷却運転時には第１３配管Ｐ１３を流れる冷媒の一部を分岐して各低段側圧縮機２１に流入させる（インジェクションさせる）ための冷媒流路として機能する。また、バイパス流路ＢＬは、デフロスト運転時には低段側圧縮機２１内の冷媒を流出させて第１３配管Ｐ１３に送る（バイパスさせる）ための冷媒流路（すなわち、低段側圧縮機２１からバイパスされる冷媒が流れる冷媒流路）として機能する。

また、冷媒回路ＲＣにおいては、第１液連絡配管Ｌ１、第１３配管Ｐ１３、第１４配管Ｐ１４、過冷却熱交換器２２の第１流路２２１、第１５配管Ｐ１５、第２液連絡配管Ｌ２、第１９配管Ｐ１９、利用側膨張弁４１、第２０配管Ｐ２０によって、液冷媒又は気液二相冷媒が流れる液側冷媒流路ＬＬが構成されている。液側冷媒流路ＬＬは、第１３配管Ｐ１３においてバイパス流路ＢＬと連通している。ここで、液側冷媒流路ＬＬを、一端が利用側熱交換器４３の液側出入口に接続される一の冷媒流路（冷媒配管）と解釈した場合、液側冷媒流路ＬＬは特許請求の範囲記載の「液側冷媒配管」に対応する。

（３）冷媒回路ＲＣにおける冷媒の流れ
（３−１）冷却運転時
冷却運転時には、四路切換弁１３が第１状態（図１の実線で示される状態）に制御されるとともに、利用ユニット４０において要求される冷却負荷に応じて所定の高段側圧縮機１１及び低段側圧縮機２１が運転（定格運転／部分負荷運転）される。具体的には、低圧側圧力ＬＰ、高圧側圧力ＨＰ、及び／又は中間圧力ＭＰに関し、それぞれの目標値が利用ユニット４０で要求される冷却負荷に応じて設定され、設定された各目標値が実現されるように、高段側圧縮機１１及び低段側圧縮機２１の駆動台数及び／又は運転容量がリアルタイムに制御されるとともに、第１調整弁２４、第２調整弁２５、第３調整弁２６、第４調整弁２７、及び利用側膨張弁４１の開度がリアルタイムに個別に制御される。

これにより、冷媒回路ＲＣに充填された冷媒が、主として、駆動中の低段側圧縮機２１、四路切換弁１３、駆動中の高段側圧縮機１１、熱源側熱交換器１４、レシーバ１５、第２調整弁２５、過冷却熱交換器２２（第１流路２２１）、利用側膨張弁４１、利用側熱交換器４３の順で循環する冷凍サイクル（正サイクル）が行われる。

冷却運転中、冷媒が、第９配管Ｐ９（吸入配管）を介して、駆動中の低段側圧縮機２１に吸入されて圧縮された後、所定圧力（中間圧）のガス冷媒として吐出される。各低段側圧縮機２１から吐出された中間圧のガス冷媒は、対応する吐出配管（第１０配管Ｐ１０）及び逆止弁２３を経て、第１２配管Ｐ１２において他の低段側圧縮機２１から吐出された冷媒と合流して第７配管Ｐ７を流れて中間ユニット２０から流出する。中間ユニット２０から流出した冷媒は、第１ガス連絡配管Ｇ１を流れて熱源ユニット１０に流入する。

なお、冷却運転中、駆動中の低段側圧縮機２１においては、第１１配管Ｐ１１（インジェクション管）を介して圧縮室内に所定のインジェクション圧力（高圧冷媒よりも圧力が小さく低圧冷媒よりも圧力が大きい所定の圧力であって、第１調整弁２４や第３調整弁２６の開度等に応じて調整された圧力）の冷媒がインジェクションされ、吐出される中間圧の冷媒の温度が目標値となるように制御される。

熱源ユニット１０に流入した冷媒は、第１配管Ｐ１、四路切換弁１３、及び第２配管Ｐ２を経て、駆動中の高段側圧縮機１１の吸入ポートに流入する。高段側圧縮機１１に流入した冷媒は、圧縮されて高圧のガス冷媒となった後、吐出ポートから吐出される。各高段側圧縮機１１から吐出された冷媒は、第３配管Ｐ３（吐出配管）を流れ、他の高段側圧縮機１１から吐出された冷媒と合流し、四路切換弁１３及び第４配管Ｐ４を経て、熱源側熱交換器１４のガス側出入口に流入する。熱源側熱交換器１４に流入した冷媒は、熱源側ファン１７によって供給される空気と熱交換を行い凝縮（又は放熱）して高圧の液冷媒となった後、熱源側熱交換器１４の液側出入口から流出する。

熱源側熱交換器１４から流出した冷媒は、第５配管Ｐ５を経てレシーバ１５の高段側出入口に流入する。レシーバ１５に流入した冷媒は、レシーバ１５において飽和状態の液冷媒として一時的に溜められた後に、レシーバ１５の低段側出入口から流出する。レシーバ１５から流出した液冷媒は、第６配管Ｐ６を経て熱源ユニット１０から流出する。熱源ユニット１０から流出した冷媒は、第１液連絡配管Ｌ１を経て中間ユニット２０に流入する。

中間ユニット２０に流入した冷媒は、第１３配管Ｐ１３を流れる際に、二手に分岐する。第１３配管Ｐ１３において二手に分岐した冷媒のうち、一方はバイパス流路ＢＬに流入する。バイパス流路ＢＬに流入した冷媒は、第１６配管Ｐ１６を経て第３調整弁２６に流入する。第３調整弁２６に流入した冷媒は、第３調整弁２６の開度に応じて減圧され所定圧の液冷媒／気液二相冷媒となる。第３調整弁２６を通過した冷媒は、第１７配管Ｐ１７を経て過冷却熱交換器２２の第２流路２２２に流入する。なお、バイパス流路ＢＬを流れる冷媒流量は、主として、第３調整弁２６の開度や各第１調整弁２４の開度、又は駆動中の低段側圧縮機２１の周波数等に基づき変動する。

過冷却熱交換器２２の第２流路２２２に流入した液冷媒は、過冷却熱交換器２２において、第１流路２２１を流れる冷媒と熱交換を行って加熱され、気液二相冷媒／ガス冷媒となって過冷却熱交換器２２から流出する。過冷却熱交換器２２の第２流路２２２から流出した気液二相冷媒／ガス冷媒は、第１８配管Ｐ１８を流れる。第１８配管Ｐ１８を流れる冷媒は、３つに分岐して各第１調整弁２４に流入する。各第１調整弁２４に流入した冷媒は、第１調整弁２４の開度に応じて減圧／流量調整され、第１１配管Ｐ１１（インジェクション管）を経てインジェクション圧力の冷媒として低段側圧縮機２１の圧縮室内にインジェクションされる。係るインジェクションによって、低段側圧縮機２１において吸入される冷媒よりも圧力が大きく吐出される冷媒よりも圧力が小さいインジェクション圧力の冷媒が圧縮室内にバイパスされ、低段側圧縮機２１から吐出される冷媒の温度が目標値に制御される。

一方、第１３配管Ｐ１３において二手に分岐した冷媒のうち、他方は第２調整弁２５に流入する。第２調整弁２５に流入した冷媒は、第２調整弁２５の開度に応じて減圧／流量調整された後、第１４配管Ｐ１４を経て、過冷却熱交換器２２の第１流路２２１に流入する。第１流路２２１に流入した液冷媒は、第２流路２２２を流れる冷媒と熱交換を行ってさらに冷却され、過冷却状態の液冷媒となって過冷却熱交換器２２から流出する。過冷却熱交換器２２の第１流路２２１から流出した過冷却状態の液冷媒は、第１５配管Ｐ１５を経て中間ユニット２０から流出する。中間ユニット２０から流出した冷媒は、第２液連絡配管Ｌ２を経て、利用ユニット４０に流入する。

利用ユニット４０に流入した冷媒は、第１９配管Ｐ１９を流れて利用側膨張弁４１に流入する。利用側膨張弁４１に流入した冷媒は、利用側膨張弁４１の開度に応じて減圧／流量調整され、第２０配管Ｐ２０を経て利用側熱交換器４３の液側出入口に流入する。利用側熱交換器４３の液側出入口に流入した冷媒は、利用側熱交換器４３において、利用側ファン４５によって供給される空気と熱交換を行って蒸発し、低圧のガス冷媒となって利用側熱交換器４３のガス側出入口から流出する。これにより、利用ユニット４０の設置空間に冷却された空気が送られ、冷却対象が冷却がされる。

利用側熱交換器４３のガス側出入口から流出したガス冷媒は、第２１配管Ｐ２１を経て利用ユニット４０から流出する。利用ユニット４０から流出した冷媒は、第２ガス連絡配管Ｇ２を流れて中間ユニット２０に流入する。中間ユニット２０に流入した冷媒は、第８配管Ｐ８及び第９配管Ｐ９を経て、駆動中の低段側圧縮機２１に流入する。

（３−２）デフロスト運転時
デフロスト運転時には、四路切換弁１３が第２状態（図１の破線で示される状態）に制御されるとともに、所定の高段側圧縮機１１が状況に応じて運転（定格運転／部分負荷運転）される。デフロスト運転時には、低段側圧縮機２１及び利用側ファン４５は停止される。また、第１調整弁２４、第２調整弁２５、第３調整弁２６、第４調整弁２７、及び利用側膨張弁４１の開度が、リアルタイムに個別に制御される。

これにより、冷媒回路ＲＣに充填された冷媒が、主として、駆動中の高段側圧縮機１１、四路切換弁１３、第４調整弁２７、利用側熱交換器４３、利用側膨張弁４１、過冷却熱交換器２２（第１流路２２１）、第２調整弁２５、レシーバ１５、熱源側熱交換器１４、四路切換弁１３の順に循環する冷凍サイクル（逆サイクル）が行われる。

デフロスト運転中、冷媒が、第２配管Ｐ２（吸入配管）を介して、駆動中の高段側圧縮機１１に吸入されて圧縮された後、高圧のガス冷媒として吐出される。各高段側圧縮機１１から吐出された高圧のガス冷媒は、第３配管Ｐ３（吐出配管）、四路切換弁１３、第１配管Ｐ１を経て熱源ユニット１０から流出する。熱源ユニット１０から流出した冷媒は、第１ガス連絡配管Ｇ１を流れて中間ユニット２０に流入する。

中間ユニット２０に流入した冷媒は、第７配管Ｐ７、第４調整弁２７、及び第８配管Ｐ８を経て、中間ユニット２０から流出する。中間ユニット２０から流出した冷媒は、第２ガス連絡配管Ｇ２を流れて利用ユニット４０に流入する。

利用ユニット４０に流入した冷媒は、第２１配管Ｐ２１を経て、利用側熱交換器４３のガス側出入口に流入する。利用側熱交換器４３のガス側出入口に流入した冷媒は、利用側熱交換器４３に付着した霜と熱交換を行って凝縮（又は放熱）し、高圧の液冷媒／気液二相冷媒となって利用側熱交換器４３の液側出入口から流出する。この際、利用側熱交換器４３に付着した霜が融解する。

利用側熱交換器４３の液側出入口から流出した冷媒は、第２０配管Ｐ２０を流れて利用側膨張弁４１に流入し、利用側膨張弁４１の開度に応じて減圧／流量調整される。すなわち、利用側膨張弁４１は、デフロスト運転時に、第２０配管Ｐ２０から流出する冷媒を開度に応じて減圧する。利用側膨張弁４１を通過した冷媒は、第１９配管Ｐ１９を経て利用ユニット４０から流出する。

利用ユニット４０から流出した冷媒は、第２液連絡配管Ｌ２を流れて中間ユニット２０に流入する。中間ユニット２０に流入した冷媒は、第１５配管Ｐ１５、過冷却熱交換器２２の第１流路２２１、及び第１４配管Ｐ１４を経て、第２調整弁２５に流入する。第２調整弁２５に流入した冷媒は、第２調整弁２５の開度に応じて減圧／流量調整され、第１３配管Ｐ１３を経て中間ユニット２０から流出する。

中間ユニット２０から流出した冷媒は、第１液連絡配管Ｌ１を流れて熱源ユニット１０に流入する。熱源ユニット１０に流入した冷媒は、第６配管Ｐ６を流れてレシーバ１５の低段側出入口に流入する。レシーバ１５に流入した冷媒は、高段側出入口から流出し、第５配管Ｐ５を経て熱源側熱交換器１４の液側出入口に流入する。熱源側熱交換器１４に流入した冷媒は、熱源側ファン１７によって供給される空気と熱交換を行い蒸発して（又は加熱されて）低圧のガス冷媒となった後、熱源側熱交換器１４のガス側出入口から流出する。熱源側熱交換器１４のガス側出入口から流出した冷媒は、第４配管Ｐ４、四路切換弁１３、第２配管Ｐ２を経て、駆動中の高段側圧縮機１１に流入する。

ここで、デフロスト運転時においては、後述の寝込み抑制制御によって、所定条件を満たす場合に、第１調整弁２４が寝込み抑制開度（全閉状態よりも大きい所定開度）に制御される。これにより、係る第１調整弁２４に対応する低段側圧縮機２１内に残存する冷媒が、第１１配管Ｐ１１（バイパス管）を介して流出し、バイパス流路ＢＬを流れて第１３配管Ｐ１３（液側冷媒流路ＬＬ）へバイパスされる。

（４）コントローラ５０の詳細
図２は、コントローラ５０の概略構成と、コントローラ５０に接続される各部と、を模式的に示したブロック図である。

上述のように、冷凍装置１００では、熱源ユニット制御部１０ａと、中間ユニット制御部２０ａと、利用ユニット制御部４０ａと、が通信可能に接続されることでコントローラ５０が構成されている。コントローラ５０は、熱源ユニット１０に含まれる各アクチュエータ（各高段側圧縮機１１、四路切換弁１３、及び熱源側ファン１７等）と、高圧側圧力センサ１８を含む各種センサと、電気的に接続されている。また、コントローラ５０は、中間ユニット２０に含まれるアクチュエータ（各低段側圧縮機２１、各第１調整弁２４、第２調整弁２５、第３調整弁２６、及び第４調整弁２７等）と、各低段側圧縮機温度センサ２８、中間圧力センサ２９及び低圧側圧力センサ３０を含む各種センサと、電気的に接続されている。また、コントローラ５０は、利用ユニット４０に含まれるアクチュエータ（利用側ファン４５及び利用側膨張弁４１等）と、各種センサと、電気的に接続されている。

コントローラ５０は、主として、記憶部５１と、入力制御部５２と、駆動信号出力部５３と、運転切替制御部５４と、アクチュエータ制御部５５と、を有している。なお、コントローラ５０内におけるこれらの各部は、コントローラ５０を構成する各要素（ＣＰＵ、各種メモリ、通信モジュール、各種インターフェース、及び各種電気部品等）が有機的に機能することによって実現されている。

（４−１）記憶部５１
記憶部５１は、例えば、ROM、RAM、及び／又はフラッシュメモリ等の各種メモリで構成されており、複数の記憶領域を含む。例えば、記憶部５１には、コントローラ５０の各部における処理を定義した制御プログラムを記憶するためのプログラム記憶領域５１１が含まれている。

また、記憶部５１には、特性情報記憶領域５１２が含まれている。特性情報記憶領域５１２は、冷凍装置１００に含まれる各弁（具体的には、各第１調整弁２４、第２調整弁２５、第３調整弁２６、第４調整弁２７、及び利用側膨張弁４１等）のそれぞれの特性情報を個別に記憶するための記憶領域である。ここで、特性情報は、弁開度と、通過する冷媒の流量と、の相関関係を定義した情報であり、予め導出されている。

また、記憶部５１には、センサ値記憶領域５１３が含まれている。センサ値記憶領域５１３は、冷凍装置１００に含まれる各センサ（具体的には、高圧側圧力センサ１８、中間圧力センサ２９、低圧側圧力センサ３０、及び各低段側圧縮機温度センサ２８等）のそれぞれの検出値（すなわち、高圧側圧力ＨＰ、中間圧力ＭＰ、低圧側圧力ＬＰ、及び各低段側圧縮機冷媒温度ＭＴ等）を個別に記憶するための記憶領域である。

また、記憶部５１には、冷凍装置１００に含まれる各弁（具体的には、各第１調整弁２４、第２調整弁２５、第３調整弁２６、第４調整弁２７及び利用側膨張弁４１等）の開度の状態を判別するための複数のフラグが設けられている。例えば、記憶部５１には、第１フラグＦＬ１、第２フラグＦＬ２、第３フラグＦＬ３、第４フラグＦＬ４及び第５フラグＦＬ５が設けられている。各フラグは、所定数のビットを含み、対応する弁の開度の状態（例えばパルス数）に応じて立てられる。すなわち、各フラグの状態を参照することで、各弁の開度状態（現在開度）についてリアルタイムに判別可能となっている。本実施形態において、第１フラグＦＬ１は各第１調整弁２４に対応し、第２フラグＦＬ２は第２調整弁２５に対応し、第３フラグＦＬ３は第３調整弁２６に対応し、第４フラグＦＬ４は第４調整弁２７に対応し、第５フラグＦＬ５は利用側膨張弁４１に対応している。

また、記憶部５１には、デフロスト運転を実行することを示すフラグである第６フラグＦＬ６が設けられている。コントローラ５０に含まれる各機能部は、第６フラグＦＬ６が立てられることで、デフロスト運転が実行されるタイミングであることを把握可能である。

また、記憶部５１には、ユーザによって入力される各種コマンド（例えば利用ユニット４０の設定温度等）を判別可能なコマンド判別フラグ（図示省略）等が設けられている。

（４−２）入力制御部５２
入力制御部５２は、コントローラ５０に対して他の各部から出力された信号を取得して記憶部５１に当該信号を格納する。例えば、入力制御部５２は、各種センサ（１８、２８−３０等）から出力された検出結果に相当する信号を受け、所定の識別データを付加してセンサ値記憶領域５１３に個別に格納する。

（４−３）駆動信号出力部５３
駆動信号出力部５３は、アクチュエータ制御部５５の決定内容に応じて、各アクチュエータ（１１、１３、１７、１８、２１、２４−２８、４１、４５等）に対して所定の駆動信号（駆動電圧）を出力する。なお、駆動信号出力部５３は、複数のインバータ（図示省略）を含み、所定の高段側圧縮機１１及び低段側圧縮機２１、熱源側ファン１７、及び利用側ファン４５に対しては、対応するインバータを介して駆動信号を出力する。

（４−４）運転切替制御部５４
運転切替制御部５４は、運転中、所定条件を満たすことを契機として、運転（ここでは冷却運転及びデフロスト運転を含む各種運転）の種別を切り換える機能部である。

本実施形態において、運転切替制御部５４は、冷却運転中、冷却運転が開始されてから所定時間ｔ１が経過したことを契機として、運転種別をデフロスト運転に切り換える。具体的に、運転切替制御部５４は、第６フラグＦＬ６を立てることで所定の機能部（アクチュエータ制御部５５）においてデフロスト運転に対応する各種制御を行わせる。なお、所定時間ｔ１は、冷却運転が行われることで利用側熱交換器４３において着霜が進み除霜が必要となることが想定される時間であり、制御プログラムにおいて設定温度や冷却負荷に応じた値が定義されている。

運転切替制御部５４は、デフロスト運転中、デフロスト運転が開始されてから所定時間ｔ２が経過したことを契機として、運転種別を冷却運転に切り換える。具体的に、運転切替制御部５４は、第６フラグＦＬ６をクリアすることで所定の機能部（アクチュエータ制御部５５）において冷却運転に対応する各種制御を行わせる。なお、所定時間ｔ２は、デフロスト運転が行われることで利用側熱交換器４３において除霜が完了したことが想定される時間であり、制御プログラムにおいて設定温度や冷却負荷に応じた値が定義されている。

運転切替制御部５４は、時間（ｔ１及びｔ２）を計測可能なカウンタを有している。

（４−５）アクチュエータ制御部５５
アクチュエータ制御部５５は、制御プログラムに沿って、状況に応じて、各アクチュエータの動作を制御する。例えば、アクチュエータ制御部５５は、設定温度や各種センサの検出値等に応じて、所定の高段側圧縮機１１及び低段側圧縮機２１の回転数、熱源側ファン１７及び利用側ファン４５の回転数、各弁（第１調整弁２４、第２調整弁２５、第３調整弁２６、第４調整弁２７及び利用側膨張弁４１）の開度を、冷却運転及びデフロスト運転の種別、冷却負荷の大きさ、及び各センサ（１８、２８−３０）の検出値等に応じて決定し、決定内容に応じて駆動信号出力部５３に所定の駆動信号を出力させる。

アクチュエータ制御部５５には、冷却運転実行部５６、デフロスト運転実行部５７、及び寝込み抑制制御実行部５８が含まれている。

（４−５−１）冷却運転実行部５６
冷却運転実行部５６は、冷却運転時（すなわち、第６フラグＦＬ６が立てられていない時）に、各アクチュエータの動作を制御する機能部である。冷却運転実行部５６は、デフロスト運転中、四路切換弁１３を第１状態に制御するとともに、状況に応じて（例えば冷却負荷及び設定温度等に応じて）、各アクチュエータの動作をリアルタイムに制御する。

（４−５−２）デフロスト運転実行部５７
デフロスト運転実行部５７は、デフロスト運転時（すなわち、第６フラグＦＬ６が立てられている時）に、各アクチュエータの動作を制御する機能部である。デフロスト運転実行部５７は、デフロスト運転中、四路切換弁１３を第２状態に制御するとともに、各低段側圧縮機２１及び利用側ファン４５の動作を停止（休止）させる。デフロスト運転実行部５７は、デフロスト運転中、状況に応じて（例えば設定温度等に応じて）、各アクチュエータの動作（例えば高段側圧縮機１１及び熱源側ファン１７の回転数等）をリアルタイムに制御する。

（４−５−３）寝込み抑制制御実行部５８
寝込み抑制制御実行部５８は、デフロスト運転中に寝込み抑制制御を実行する機能部である。寝込み抑制制御は、デフロスト運転時に駆動停止する低段側圧縮機２１内において冷媒が寝込む寝込み現象が生じることを抑制するための制御である。

ここで、冷凍装置１００では、デフロスト運転時に各低段側圧縮機２１が停止されるが、この際に低段側圧縮機２１内に冷媒が残存している場合、残存する冷媒が時間の経過とともに冷却され凝縮して低段側圧縮機２１内に液冷媒が溜まる寝込み現象が生じることが想定される。係る寝込み現象が生じると、冷却運転の再開時（すなわち低段側圧縮機２１の復帰運転時）に、液冷媒が圧縮される液圧縮現象が生じて低段側圧縮機２１が損傷することが想定され、信頼性が低下しうる。また、寝込み現象に伴い低段側圧縮機２１内において液冷媒が所定量に達すると、電力供給ラインの端子部分が液冷媒に接触して短絡されることで漏電が生じることが想定される。係る事態が生じることを抑制すべく、冷凍装置１００では、各低段側圧縮機２１が停止するデフロスト運転時に寝込み抑制制御を実行する寝込み抑制制御実行部５８が設けられている。

具体的に、寝込み抑制制御実行部５８は、所定条件を満たす場合に寝込み抑制制御を実行する。本実施形態では、寝込み抑制制御実行部５８は、第６フラグＦＬ６が立てられている際（すなわち、デフロスト運転中）において、低段側圧縮機冷媒温度ＭＴが所定値以上又は所定値以下であることに基づき冷媒が残存すると推定される低段側圧縮機２１（冷媒残存低段側圧縮機２１）が存在する場合であって、冷媒残存低段側圧縮機２１の低段側圧縮機冷媒温度ＭＴの相当飽和圧力が中間圧力ＭＰ以下である時に、寝込み抑制制御を実行する。すなわち、寝込み抑制制御実行部５８は、デフロスト運転中、低段側圧縮機温度センサ２８の検出値（ＭＴ）に基づき所定の低段側圧縮機２１内における冷媒の寝込み現象が想定される場合であって、当該低段側圧縮機２１内の冷媒のバイパスを効果的に行える状況にある時（具体的には、当該低段側圧縮機２１内の冷媒の圧力が、低段側圧縮機温度センサ２８及び中間圧力センサ２９の検出値に基づき、第２ガス側冷媒流路ＧＬ２内の冷媒の圧力（ＭＰ）以下と想定される時）に、寝込み抑制制御を実行する。

寝込み抑制制御実行部５８は、寝込み抑制制御において、冷媒残存低段側圧縮機２１に対応する第１調整弁２４を寝込み抑制開度（特許請求の範囲記載の「第１開度」に相当）に制御する。寝込み抑制開度は、全閉状態よりも大きい開度（すなわち所定量の冷媒が通過可能な開度）であり、低段側圧縮機２１内の冷媒が対応する第１１配管Ｐ１１及び第１調整弁２４を経て他の部分（第１３配管Ｐ１３を含む液側冷媒流路ＬＬ）へバイパスされる際の、第１調整弁２４を通過する冷媒流量に応じた開度である。寝込み抑制制御実行部５８は、各種センサの検出値（例えば、低段側圧縮機冷媒温度ＭＴ、中間圧力ＭＰや低圧側圧力ＬＰ等）や第１調整弁２４の特性情報に基づき、寝込み抑制開度を、ガス側冷媒流路ＧＬ及び／又は液側冷媒流路ＬＬ内の冷媒の圧力と低段側圧縮機２１内の冷媒の圧力との差圧によって低段側圧縮機２１内の冷媒がバイパス流路ＢＬ（すなわち、第１１配管Ｐ１１、第１調整弁２４及び第１８配管Ｐ１８等を含む冷媒流路）を経て他の部分へバイパスすることが可能な開度、に決定する。すなわち、寝込み抑制開度は、低段側圧縮機２１内の冷媒が、差圧によって、低段側圧縮機２１から液側冷媒流路ＬＬ（第１３配管Ｐ１３）へバイパスされるように、バイパス流路ＢＬを流れる冷媒の圧力が液側冷媒流路ＬＬを流れる冷媒の圧力よりも大きくなる開度、及び／又は、バイパス流路ＢＬを流れる冷媒の圧力がガス側冷媒流路ＧＬを流れる冷媒の圧力よりも小さくなる開度に設定される。

なお、寝込み抑制開度については、各種センサの検出値及び第１調整弁２４の特性情報等に基づく算出式が制御プログラムにおいて定義されており、寝込み抑制制御実行部５８は、係る算出式や、記憶部５１内に格納されている所定のテーブル（図示省略）に基づき、寝込み抑制開度を決定する。

また、寝込み抑制制御実行部５８は、寝込み抑制制御において、第３調整弁２６をバイパス助長開度（特許請求の範囲記載の「第２開度」に相当）に制御する。バイパス助長開度は、全閉状態よりも大きい開度（すなわち所定量の冷媒が通過可能な開度）であり、低段側圧縮機２１内の冷媒がバイパス流路ＢＬを経て他の部分（第１３配管Ｐ１３を含む液側冷媒流路ＬＬ）へバイパスされることを助長する開度である。第３調整弁２６がバイパス助長開度に制御されることで、液側冷媒流路ＬＬにおける冷媒の圧力が、バイパス流路ＢＬを流れる冷媒の圧力以下となることが助長され、差圧によって、冷媒残存低段側圧縮機２１内の冷媒がバイパス流路ＢＬを経て液側冷媒流路ＬＬへバイパスされることが助長される。なお、バイパス助長開度については、各種センサの検出値及び第３調整弁２６の特性情報等に基づく算出式が制御プログラムにおいて定義されており、寝込み抑制制御実行部５８は、係る算出式や、記憶部５１内に格納されている所定のテーブル（図示省略）に基づき、バイパス助長開度を決定する。

また、寝込み抑制制御実行部５８は、寝込み抑制制御において、利用側膨張弁４１をバイパス促進開度（特許請求の範囲記載の「第３開度」に相当）に制御する。バイパス促進開度は、全閉状態よりも大きい開度（すなわち所定量の冷媒が通過可能な開度）であり、低段側圧縮機２１内の冷媒がバイパス流路ＢＬを経て他の部分（第１３配管Ｐ１３を含む液側冷媒流路ＬＬ）へバイパスされることが促進される程度に、利用側熱交換器４３及び液側冷媒流路ＬＬ内で冷媒の圧力損失を生じさせる開度である。利用側膨張弁４１がバイパス促進開度に制御されることで、液側冷媒流路ＬＬにおける冷媒の圧力が、バイパス流路ＢＬを流れる冷媒の圧力以下となることが促進され、差圧によって、冷媒残存低段側圧縮機２１内の冷媒がバイパス流路ＢＬを経て液側冷媒流路ＬＬへバイパスされることが促進される。なお、バイパス助長開度については、各種センサの検出値及び利用側膨張弁４１の特性情報等に基づく算出式が制御プログラムにおいて定義されており、寝込み抑制制御実行部５８は、係る算出式や、記憶部５１内に格納されている所定のテーブル（図示省略）に基づき、バイパス促進開度を決定する。

（５）コントローラ５０の処理の流れ
以下、コントローラ５０による制御の流れの一例について、図３を参照しながら説明する。図３は、コントローラ５０による運転時の処理の流れの一例について示したフローチャートである。図３では、特にステップＳ１０１−Ｓ１０４において冷却運転に係る処理が示されている。また、ステップＳ１０５−Ｓ１１２においてデフロスト運転に係る処理が示されており、特にステップＳ１０９−Ｓ１１１において寝込み抑制制御に係る処理が示されている。なお、図３に示される処理の流れは、一例であり、適宜変更可能である。例えば、矛盾のない範囲でステップの順序が変更されてもよいし、一部のステップが他のステップと並列に実行されてもよい。

コントローラ５０は、運転中、図３に示すステップＳ１０１からＳ１１２に示すような流れで処理を実行する。

ステップＳ１０１において、コントローラ５０は、冷却運転の開始を指示するコマンドが入力されたことに応じて、運転種別を冷却運転に切り換える。その後、ステップＳ１０２へ進む。

ステップＳ１０２において、コントローラ５０は、四路切換弁１３を第１状態（図１の四路切換弁１３の実線で示す状態）に制御する。その後、ステップＳ１０３へ進む。

ステップＳ１０３において、コントローラ５０は、冷却負荷や設定温度等に応じて、各アクチュエータ（１１、１７、２１、２４−２７、４１、４５等）の動作をリアルタイムに制御する。これにより、冷媒回路ＲＣ内において正サイクルで冷媒が循環し、利用ユニット４０の設置空間において冷却対象の冷却が行われる。その後、ステップＳ１０４へ進む。

ステップＳ１０４において、コントローラ５０は、冷却運転を開始してから所定時間ｔ１が経過しない場合（すなわち、ＮＯの場合）には、ステップＳ１０３に戻る。一方、冷却運転を開始してから所定時間ｔ１が経過した場合（すなわち、ＹＥＳの場合）には、ステップＳ１０５へ進む。

ステップＳ１０５において、コントローラ５０は、冷却運転を開始してから所定時間ｔ１が経過したことに応じて、運転種別をデフロスト運転に切り換える。その後、ステップＳ１０６へ進む。

ステップＳ１０６において、コントローラ５０は、低段側圧縮機２１及び利用側ファン４５の動作を停止（休止）させる。その後、ステップＳ１０７へ進む。

ステップＳ１０７において、コントローラ５０は、四路切換弁１３を第２状態（図１の四路切換弁１３の破線で示す状態）に制御する。その後、ステップＳ１０８へ進む。

ステップＳ１０８において、コントローラ５０は、着霜状態や設定温度等に応じて、各アクチュエータ（１１、１７、２７、４５等）の動作をリアルタイムに制御する。これにより、冷媒回路ＲＣ内において逆サイクルで冷媒が循環し、利用側熱交換器４３の除霜が行われる。その後、ステップＳ１０９へ進む。

ステップＳ１０９において、コントローラ５０は、冷媒残存低段側圧縮機２１（低段側圧縮機冷媒温度ＭＴが所定値以上又は所定値以下であることに基づき冷媒が残存すると推定される低段側圧縮機２１）が存在しない場合（すなわちＮＯの場合）には、ステップＳ１１２へ進む。一方、冷媒残存低段側圧縮機２１が存在する場合（すなわちＹＥＳの場合）には、ステップＳ１１０へ進む。

ステップＳ１１０において、コントローラ５０は、冷媒残存低段側圧縮機２１の低段側圧縮機冷媒温度ＭＴの相当飽和圧力が中間圧力ＭＰ以下でない場合（すなわちＮＯの場合）には、ステップＳ１１２へ進む。一方、冷媒残存低段側圧縮機２１の低段側圧縮機冷媒温度ＭＴの相当飽和圧力が中間圧力ＭＰ以下である場合（すなわちＹＥＳの場合）には、ステップＳ１１１へ進む。

ステップＳ１１１において、コントローラ５０は、冷媒残存低段側圧縮機２１に対応する第１調整弁２４を寝込み抑制開度に制御する。これにより、冷媒残存低段側圧縮機２１内の冷媒が、差圧によって、低段側圧縮機２１から液側冷媒流路ＬＬ（第１３配管Ｐ１３）へバイパスされる。また、コントローラ５０は、第３調整弁２６をバイパス助長開度に制御する。これにより、低段側圧縮機２１内の冷媒がバイパス流路ＢＬを経て他の部分（第１３配管Ｐ１３を含む液側冷媒流路ＬＬ）へバイパスされることが助長される。さらに、コントローラ５０は、利用側膨張弁４１をバイパス促進開度に制御する。これにより、低段側圧縮機２１内の冷媒がバイパス流路ＢＬを経て他の部分（液側冷媒流路ＬＬ）へバイパスされることが促進される。その後、ステップＳ１１２へ進む。

ステップＳ１１２において、コントローラ５０は、デフロスト運転を開始してから所定時間ｔ２が経過しない場合（すなわち、ＮＯの場合）には、ステップＳ１０８に戻る。一方、デフロスト運転を開始してから所定時間ｔ２が経過した場合（すなわち、ＹＥＳの場合）には、ステップＳ１０１に戻る。

（６）冷凍装置１００の特徴
（６−１）
上記実施形態に係る冷凍装置１００では、低段側圧縮機２１の信頼性低下及び漏電が抑制されている。

すなわち、運転状況に応じて低段側圧縮機の運転が停止（休止）され高段側圧縮機及び利用側熱交換器間で冷媒がバイパスされるような従来の冷凍装置では、低段側圧縮機の停止時に低段側圧縮機内に冷媒が残存している場合、残存する冷媒が時間の経過とともに冷却され凝縮して低段側圧縮機内に液冷媒が溜まる寝込み現象が生じることが想定される。係る寝込み現象が生じると、低段側圧縮機の運転再開時に、液冷媒が圧縮される液圧縮現象が生じて低段側圧縮機が損傷することが想定され、信頼性が低下しうる。また、寝込み現象に伴い低段側圧縮機内において液冷媒が所定量に達すると、電力供給ラインの端子部分が液冷媒に接触して短絡されることで漏電が生じることが想定される。

この点、上記実施形態の冷凍装置１００では、コントローラ５０は、低段側圧縮機２１が停止する逆サイクル運転時に寝込み抑制制御を実行している。これにより、逆サイクル運転時には、第１調整弁２４が寝込み抑制開度（冷媒残存低段側圧縮機２１内の冷媒が第１１配管Ｐ１１及び第１調整弁２４を経て他の部分へバイパスされる際の第１調整弁２４を通過する冷媒流量に応じた開度）に制御されるようになっている。その結果、逆サイクル運転が行われる際に低段側圧縮機２１内に冷媒が残存している場合であっても、残存する冷媒が第１１配管Ｐ１１を介して他の部分（第１３配管Ｐ１３を含む液側冷媒流路ＬＬ）へバイパスされるようになっている。このため、逆サイクル運転が行われる際に、低段側圧縮機２１内で残存する冷媒が凝縮して液冷媒が溜まる寝込み現象が生じることが抑制されるようになっている。よって、低段側圧縮機２１の運転再開時に、液冷媒が圧縮される液圧縮現象が生じて低段側圧縮機２１が損傷することが抑制されている。すなわち、低段側圧縮機２１の信頼性低下が抑制されている。また、寝込み現象に伴い低段側圧縮機２１内において電力供給ラインの端子部分が液冷媒に接触して短絡されることで漏電が生じることが抑制されている。

（６−２）
上記実施形態に係る冷凍装置１００では、コントローラ５０は、寝込み抑制制御において、第３調整弁２６の開度をバイパス助長開度（低段側圧縮機２１内の冷媒が第１１配管Ｐ１１及び第１調整弁２４を経て他の部分へバイパスされることを助長する開度）に制御している。これにより、逆サイクル運転時に、低段側圧縮機２１内の冷媒が第１１配管Ｐ１１及び第１調整弁２４を経て他の部分へバイパスされることが助長されるようになっている。その結果、逆サイクル運転が行われる際に、低段側圧縮機２１内で残存する冷媒が凝縮して液冷媒が溜まる寝込み現象が生じることが特に抑制されている。

（６−３）
上記実施形態に係る冷凍装置１００では、コントローラ５０は、低段側圧縮機２１内の冷媒の温度を検出する低段側圧縮機温度センサ２８の検出値に基づき、低段側圧縮機２１内における冷媒の寝込み現象が想定される場合に、寝込み抑制制御を実行している。これにより、必要な場合に限って、寝込み抑制制御が実行されるようになっている。その結果、不要な場合における冷媒のバイパスが抑制され、逆サイクル運転時のＣＯＰ低下が抑制されている。

（６−４）
上記実施形態に係る冷凍装置１００では、コントローラ５０は、第２ガス側冷媒流路ＧＬ２（第２分岐管）内の冷媒の圧力を検出するための中間圧力センサ２９及び低段側圧縮機２１内の冷媒の圧力を検出するための低段側圧縮機温度センサ２８の検出値に基づき低段側圧縮機２１内の冷媒の圧力（相当飽和圧力）が第２ガス側冷媒流路ＧＬ２（第２分岐管）内の冷媒の圧力以下と想定される時に、寝込み抑制制御を実行している。これにより、冷媒のバイパスが効果的に行われる場合（第２ガス側冷媒流路ＧＬ２内の冷媒の圧力と冷媒残存低段側圧縮機２１内の冷媒の圧力との差圧によって、冷媒残存低段側圧縮機２１内の冷媒のバイパスが誘引される場合）に限って、寝込み抑制制御が実行されるようになっている。その結果、不要な場合における冷媒のバイパスが抑制され、逆サイクル運転時のＣＯＰ低下が精度よく抑制されている。

（６−５）
上記実施形態に係る冷凍装置１００では、コントローラ５０は、寝込み抑制制御において、寝込み抑制開度を、液側冷媒流路ＬＬ（液側冷媒配管）内の冷媒の圧力と低段側圧縮機２１内の冷媒の圧力との差圧によって低段側圧縮機２１内の冷媒がバイパス流路ＢＬ（第１１配管Ｐ１１及び第１調整弁２４等）を経て他の部分（第１３配管Ｐ１３を含む液側冷媒流路ＬＬ）へバイパスされることを促進する開度、に決定している。これにより、寝込み抑制制御において低段側圧縮機２１内から液側冷媒流路ＬＬ（液側冷媒配管）への冷媒のバイパスが促進されるようになっている。その結果、逆サイクル運転が行われる際に、低段側圧縮機２１内で残存する冷媒が凝縮して液冷媒が溜まる寝込み現象が生じることが特に抑制されている。

（６−６）
上記実施形態に係る冷凍装置１００では、コントローラ５０は、寝込み抑制制御において、利用側膨張弁４１の開度をバイパス促進開度（低段側圧縮機２１内の冷媒が第１１配管Ｐ１１及び第１調整弁２４を介して他の部分へバイパスすることが促進される程度に、利用側熱交換器４３内で冷媒の圧力損失を生じさせる開度）に制御している。これにより、寝込み抑制制御において低段側圧縮機２１内から液側冷媒流路ＬＬ（液側冷媒配管）への冷媒のバイパスが特に促進される。その結果、逆サイクル運転が行われる際に、低段側圧縮機２１内で残存する冷媒が凝縮して液冷媒が溜まる寝込み現象が生じることが特に抑制されている。

（６−７）
上記実施形態に係る冷凍装置１００では、第１１配管Ｐ１１は、通常運転時に、低段側圧縮機２１において吸入される冷媒よりも圧力が大きく吐出される冷媒よりも圧力が小さいインジェクション圧力の冷媒を、低段側圧縮機２１に流入させるインジェクション管として機能している。

これにより、通常運転時には、低段側圧縮機２１の吐出冷媒温度を最適値に制御すべく、第１１配管Ｐ１１を介して中間圧冷媒を流入させることが可能となっている。その結果、低段側圧縮機２１において冷媒が過度に過熱状態となる過熱運転状態や過度に湿り状態となる湿り運転状態となることが抑制されている。よって、圧縮機の信頼性低下が特に抑制されている。また、第１１配管Ｐ１１をインジェクション管と兼用することが可能となるため、コスト増大についても抑制されている。

（７）変形例
上記実施形態は、以下の変形例に示すように適宜変形が可能である。なお、各変形例は、矛盾が生じない範囲で他の変形例と組み合わせて適用されてもよい。

（７−１）変形例Ａ
上記実施形態では、バイパス流路ＢＬは、第１６配管Ｐ１６、第３調整弁２６、第１７配管Ｐ１７、過冷却熱交換器２２の第２流路２２２、第１８配管Ｐ１８、各第１調整弁２４、及び各第１１配管Ｐ１１によって構成されていた。しかし、バイパス流路ＢＬの構成態様については必ずしもこれに限定されず、適宜変更が可能である。例えば、バイパス流路ＢＬを構成する一部の要素や機器（例えば過冷却熱交換器２２や一部の冷媒配管等）については適宜省略してバイパス流路ＢＬを構成してもよい。また、他の要素や機器を追加してバイパス流路ＢＬを構成してもよい。

（７−２）変形例Ｂ
上記実施形態では、第１１配管Ｐ１１は、通常運転時に、インジェクション圧力の冷媒を低段側圧縮機２１に流入させるインジェクション管として機能していた。しかし、第１１配管Ｐ１１において、係る機能は必ずしも必要ではなく、適宜省略が可能である。すなわち、第１１配管Ｐ１１は、低段側圧縮機２１から冷媒を流出させてバイパスさせるバイパス管としての機能を有していればよい。

なお、第１１配管Ｐ１１に関してインジェクション管としての機能を省略する場合、バイパス流路ＢＬは、必ずしも液側冷媒流路ＬＬを構成する第１３配管Ｐ１３に接続される必要はなく、他の部分に接続されてもよい。すなわち、バイパス流路ＢＬは、寝込み抑制制御において、冷媒残存低段側圧縮機２１内の冷媒が、第１３配管Ｐ１３以外の部分にバイパスされるように構成されてもよい。例えば、バイパス流路ＢＬは、第１４配管Ｐ１４若しくは第１５配管Ｐ１５に接続されてもよい。また、バイパス流路ＢＬは、寝込み抑制制御において、冷媒残存低段側圧縮機２１内の冷媒が、液側冷媒流路ＬＬ以外の部分にバイパスされるように構成されてもよい。例えば、バイパス流路ＢＬは、レシーバ１５に接続されてもよい。

（７−３）変形例Ｃ
上記実施形態では、コントローラ５０は、低段側圧縮機温度センサ２８の検出値（ＭＴ）に基づく相当飽和圧力の値が、第２ガス側冷媒流路ＧＬ２内の冷媒の圧力（ＭＰ）以下であることに応じて、寝込み抑制制御を実行していた。しかし、これに限定されず、各低段側圧縮機２１に、機器内の冷媒の圧力を直接的に検出する圧力センサを配置し、当該圧力センサの検出値が第２ガス側冷媒流路ＧＬ２内の冷媒の圧力（ＭＰ）以下であることに応じて、コントローラ５０が寝込み抑制制御を実行するように構成してもよい。係る場合、当該圧力センサは、特許請求の範囲記載の「第２センサ」に相当する。

（７−４）変形例Ｄ
上記実施形態では、コントローラ５０（寝込み抑制制御実行部５８）は、以下の（ａ）―（ｃ）の全てを満たすことを、寝込み抑制制御の実行条件としていた。
（ａ）デフロスト運転中であること
（ｂ）低段側圧縮機冷媒温度ＭＴが所定値以上又は所定値以下であることに基づき冷媒が残存すると推定される冷媒残存低段側圧縮機２１が存在すること
（ｃ）冷媒残存低段側圧縮機２１の低段側圧縮機冷媒温度ＭＴの相当飽和圧力が中間圧力ＭＰ以下であること

しかし、上記（ｂ）及び／又は（ｃ）の条件については必ずしも必要ではなく、適宜省略若しくは変更が可能である。例えば、上記（ａ）の条件を満たす場合（すなわち、デフロスト運転中）には、コントローラ５０が無条件に寝込み抑制制御を実行するように構成してもよい。

また、上記（ａ）の条件に関しては、デフロスト運転以外の運転時における寝込み抑制制御の実行を妨げるものではない。例えば、上記（ａ）の「デフロスト運転」を、低段側圧縮機２１が停止され逆サイクルで冷媒が循環する他の運転に置き換え、係る運転時に寝込み抑制制御が実行されるように構成してもよい。すなわち、特許請求の範囲記載の「逆サイクル運転」は必ずしもデフロスト運転には限定されず、低段側圧縮機２１が停止され逆サイクルで冷媒が循環する他の運転を含む。また、これと同様に、特許請求の範囲記載の「通常運転」は必ずしも冷却運転には限定されず、正サイクルで冷媒が循環する他の運転を含む。

（７−５）変形例Ｅ
上記実施形態では、コントローラ５０（寝込み抑制制御実行部５８）は、寝込み抑制制御において以下の（i）―（iii）の制御を行っていた。
（i）冷媒残存低段側圧縮機２１に対応する第１調整弁２４を寝込み抑制開度に制御
（ii）第３調整弁２６をバイパス助長開度に制御
（iii）利用側膨張弁４１をバイパス促進開度に制御
冷媒残存低段側圧縮機２１内の冷媒を液側冷媒流路ＬＬへより確実にバイパスさせる、という観点によれば、寝込み抑制制御において上記（i）―（iii）の全てが実行されることが望ましい。しかし、上記（ii）及び／又は（iii）の制御については必ずしも必要ではなく、適宜省略が可能である。すなわち、上記（i）のみによっても、冷媒残存低段側圧縮機２１に対応する第１調整弁２４が寝込み抑制開度に制御されるため、冷媒残存低段側圧縮機２１内の冷媒を、バイパス流路ＢＬを経て液側冷媒流路ＬＬへバイパスさせることが可能である。

（７−６）変形例Ｆ
上記実施形態では、コントローラ５０（運転切替制御部５４）は、冷却運転中には冷却運転が開始されてから所定時間ｔ１が経過したことを契機として運転種別をデフロスト運転に切り替え、デフロスト運転中にはデフロスト運転が開始されてから所定時間ｔ２が経過したことを契機として運転種別を冷却運転に切り替えていた。しかし、これに限定されず、コントローラ５０が、他の条件に基づいて運転の種別を切り換えるように構成してもよい。例えば、利用側熱交換器４３に温度センサを配置して、係る温度センサの検出値に基づき利用側熱交換器４３の着霜状態を判定し、判定結果に基づき運転種別の切り替え（通常運転からデフロスト運転への切替え、及び／又はデフロスト運転から冷却運転への切替え）が行われるようにしてもよい。

（７−７）変形例Ｇ
上記実施形態では、各低段側圧縮機２１は、中間ユニット２０内に配置された。しかし、各低段側圧縮機２１は、中間ユニット２０に配置される必要はなく、他のユニットに配置されてもよい。例えば、各低段側圧縮機２１は、熱源ユニット１０内に配置されてもよいし、利用ユニット４０内に配置されてもよい。係る場合、中間ユニット２０に含まれる低段側圧縮機２１以外の機器を他のユニットに配置させることで、中間ユニット２０については省略可能となる。

（７−８）変形例Ｈ
上記実施形態では、中間圧力センサ２９は、第７配管Ｐ７に配置されたが、他の部分に配置されてもよい。例えば、中間圧力センサ２９は、第１ガス連絡配管Ｇ１や、第８配管Ｐ８の分岐部分の第４調整弁２７側に配置されてもよい。

（７−９）変形例Ｉ
上記実施形態における冷媒回路ＲＣの構成態様及び冷凍装置１００に配置される機器については適宜変更が可能である。例えば、利用ユニット４０内には、複数の利用側熱交換器４３が並列／直列に配置されてもよい。また、例えば、高段側圧縮機１１及び／又は低段側圧縮機２１の台数については必ずしも３台に限定されず、３台未満（１台を含む）であってもよいし、４台以上であってもよい。

また、冷媒回路ＲＣの一部の回路要素や機器については適宜省略が可能である。例えば、熱源ユニット１０に配置されるレシーバ１５については必ずしも必要ではなく、適宜省略が可能である。また、冷媒回路ＲＣにおいては、各回路要素や各機器に代えて／とともに、他の回路要素や機器が含まれていてもよい。

（７−１０）変形例Ｊ
上記実施形態では、熱源ユニット制御部１０ａは熱源ユニット１０内に配置され、中間ユニット制御部２０ａは中間ユニット２０内に配置され、利用ユニット制御部４０ａは利用ユニット４０内に配置された。しかし、必ずしもこれに限定されず、熱源ユニット制御部１０ａ、中間ユニット制御部２０ａ、及び／又は利用ユニット制御部４０ａは、必ずしも対応するユニット内に配置される必要はなく、他のユニットや通信ネットワークで通信可能に接続された遠隔地に配置されてもよい。

（７−１１）変形例Ｋ
上記実施形態では、コントローラ５０は、熱源ユニット制御部１０ａ、中間ユニット制御部２０ａ、及び利用ユニット制御部４０ａが、通信可能に接続されることで構成されていた。しかし、コントローラ５０の構成態様については、必ずしもこれに限定されず、適宜変更が可能である。

例えば、熱源ユニット制御部１０ａ、中間ユニット制御部２０ａ、及び利用ユニット制御部４０ａの一部を省略してコントローラ５０を構成してもよい。また、熱源ユニット制御部１０ａ、中間ユニット制御部２０ａ、及び利用ユニット制御部４０ａの一部／全てに代えて新たな機能部（例えば管理サーバや集中リモコン等）を用いてコントローラ５０を構成してもよい。係る場合、新たな機能部は、通信ネットワークで通信可能に接続された遠隔地に配置されてもよい。

（７−１２）変形例Ｌ
上記実施形態では、１台の熱源ユニット１０と、１台の利用ユニット４０と、を有していた。しかし、冷凍装置１００に配置される熱源ユニット１０の台数については特に限定されず、２台以上であってもよい。また、冷凍装置１００が有する利用ユニット４０の台数については特に限定されず、２台であってもよい。

（７−１３）変形例Ｍ
上記実施形態では、本発明が冷蔵倉庫や店舗のショーケースの庫内の冷却を行う冷凍装置１００に適用されていた。しかし、これに限定されず、本発明は、他の冷凍装置にも適用可能である。例えば、本発明は、輸送コンテナ内の冷却を行う冷凍装置に適用されてもよい。また、例えば、本発明は、建物内の冷房等を行うことで空気調和を実現する空調システム（エアコン）や、給湯器やヒートポンプチラー等にも適用可能である。

本発明は、冷凍装置に利用可能である。

１０ ：熱源ユニット
１０ａ ：熱源ユニット制御部
１１ ：高段側圧縮機（第２圧縮機）
１３ ：四路切換弁
１４ ：熱源側熱交換器
１５ ：レシーバ
１７ ：熱源側ファン
１８ ：高圧側圧力センサ
２０ ：中間ユニット
２０ａ ：中間ユニット制御部
２１ ：低段側圧縮機（第１圧縮機）
２２ ：過冷却熱交換器
２３ ：逆止弁
２４ ：第１調整弁（第１流量調整弁）
２５ ：第２調整弁
２６ ：第３調整弁（第２流量調整弁）
２７ ：第４調整弁
２８ ：低段側圧縮機温度センサ（温度センサ、第２センサ）
２９ ：中間圧力センサ（第１センサ）
３０ ：低圧側圧力センサ
４０ ：利用ユニット
４０ａ ：利用ユニット制御部
４１ ：利用側膨張弁（膨張弁）
４３ ：利用側熱交換器
４５ ：利用側ファン
５０ ：コントローラ
５１ ：記憶部
５２ ：入力制御部
５３ ：駆動信号出力部
５４ ：運転切替制御部
５５ ：アクチュエータ制御部
５６ ：冷却運転実行部
５７ ：デフロスト運転実行部
５８ ：寝込み抑制制御実行部
１００ ：冷凍装置
２２１ ：第１流路
２２２ ：第２流路
ＢＬ ：バイパス流路
ＦＬ１−ＦＬ６ ：第１フラグ−第６フラグ
Ｇ１ ：第１ガス連絡配管
Ｇ２ ：第２ガス連絡配管
ＧＬ ：ガス側冷媒流路（ガス側冷媒配管）
ＧＬ１ ：第１ガス側冷媒流路（第１分岐管）
ＧＬ２ ：第２ガス側冷媒流路（第２分岐管）
Ｌ１ ：第１液連絡配管
Ｌ２ ：第２液連絡配管
ＬＬ ：液側冷媒流路（液側冷媒配管）
ＭＰ ：中間圧力
ＭＴ ：低段側圧縮機冷媒温度
Ｐ１−Ｐ１０ ：第１配管−第１０配管
Ｐ１１ ：第１１配管（第１冷媒配管）
Ｐ１２−Ｐ１７ ：第１２配管−第１７配管
Ｐ１８ ：第１８配管（第２冷媒配管）
Ｐ１９−Ｐ２１ ：第１９配管−第２１配管
ＲＣ ：冷媒回路

特許３９１８８６５号公報

Claims (7)

1. 冷媒の利用側熱交換器（４３）と、
   前記利用側熱交換器のガス側の出入口と接続されるガス側冷媒配管（ＧＬ）と、
   前記利用側熱交換器が冷媒の蒸発器として機能する通常運転時に、前記利用側熱交換器において蒸発した冷媒を吸入配管（Ｐ９）から吸入して圧縮し吐出配管（Ｐ１０）へ吐出する第１圧縮機（２１）と、
   前記通常運転時に、前記第１圧縮機において圧縮された冷媒をさらに圧縮する第２圧縮機（１１）と、
   一端が前記第１圧縮機に接続され、前記第１圧縮機から冷媒を流出させる第１冷媒配管（Ｐ１１）と、
   前記第１冷媒配管の他端側に配置され、開度に応じた流量の冷媒を通過させる第１流量調整弁（２４）と、
   前記第１流量調整弁を含む各アクチュエータの動作を制御するコントローラ（５０）と、
   を備え、
   前記ガス側冷媒配管（ＧＬ）は、前記第１圧縮機の前記吸入配管と連通する第１分岐管（ＧＬ１）と、前記第２圧縮機側へ延びる第２分岐管（ＧＬ２）と、を含み、
   前記コントローラは、前記利用側熱交換器が冷媒の凝縮器として機能するとともに前記第１圧縮機が停止する逆サイクル運転時に、前記第１流量調整弁の開度を第１開度に制御する寝込み抑制制御を実行し、
   前記第１開度は、前記第１圧縮機内の冷媒が前記第１冷媒配管及び前記第１流量調整弁を経て他の部分（ＬＬ）へバイパスされる際の前記第１流量調整弁を通過する冷媒流量に応じた開度である、
   冷凍装置（１００）。
2. 前記第１流量調整弁の、前記第１冷媒配管と接続される端部とは反対側の端部に、一端が接続される第２冷媒配管（Ｐ１８）と、
   前記第２冷媒配管の他端側に配置され、開度に応じた流量の冷媒を通過させる第２流量調整弁（２６）と、
   をさらに備え、
   前記コントローラは、前記寝込み抑制制御において、前記第２流量調整弁の開度を第２開度に制御し、
   前記第２開度は、前記第１圧縮機内の冷媒が前記第１冷媒配管及び前記第１流量調整弁を経て他の部分へバイパスされることを助長する開度である、
   請求項１に記載の冷凍装置（１００）。
3. 前記第１圧縮機内の冷媒の温度を検出する温度センサ（２８）をさらに備え、
   前記コントローラは、前記温度センサの検出値（ＭＴ）に基づき前記第１圧縮機内における冷媒の寝込み現象が想定される場合に、前記寝込み抑制制御を実行する、
   請求項１又は２に記載の冷凍装置（１００）。
4. 前記第２分岐管内の冷媒の圧力（ＭＰ）を検出するための第１センサ（２９）と、
   前記第１圧縮機内の冷媒の圧力を検出するための第２センサ（２８）と、
   をさらに備え、
   前記コントローラは、前記第１センサ及び前記第２センサの検出値に基づき前記第１圧縮機内の冷媒の圧力が前記第２分岐管内の冷媒の圧力以下と想定される時に、前記寝込み抑制制御を実行する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の冷凍装置（１００）。
5. 前記利用側熱交換器の液側の出入口に一端が接続され、前記第１圧縮機からバイパスされる冷媒が流れるバイパス流路（ＢＬ）と連通する液側冷媒配管（ＬＬ）をさらに備え、
   前記コントローラは、前記寝込み抑制制御において、前記第１開度を、前記液側冷媒配管内の冷媒の圧力と前記第１圧縮機内の冷媒の圧力との差圧によって前記第１圧縮機内の冷媒が前記第１冷媒配管及び前記第１流量調整弁を経て他の部分（ＬＬ）へバイパスされることを促進する開度に決定する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の冷凍装置（１００）。
6. 前記利用側熱交換器の液側の出入口側に配置され、前記逆サイクル運転時に前記液側冷媒配管から流出する冷媒を開度に応じて減圧する膨張弁（４１）をさらに備え、
   前記コントローラは、前記寝込み抑制制御において、前記膨張弁の開度を第３開度に制御し、
   前記第３開度は、前記第１圧縮機内の冷媒が前記第１冷媒配管及び前記第１流量調整弁を介して他の部分へバイパスすることが促進される程度に、前記利用側熱交換器内で冷媒の圧力損失を生じさせる開度である、
   請求項５に記載の冷凍装置（１００）。
7. 前記第１冷媒配管は、前記通常運転時に、前記第１圧縮機において吸入される冷媒よりも圧力が大きく吐出される冷媒よりも圧力が小さい冷媒を、前記第１圧縮機に流入させるインジェクション管として機能する、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の冷凍装置（１００）。

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