JP3918865B1 - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２段圧縮冷凍サイクルを行い庫内を冷却する冷凍装置において、利用側熱交換器の除霜に要する時間を削減すると共に、この冷凍装置のデフロスト運転時の消費電力を削減する。
【解決手段】冷媒回路（20）には、低段側圧縮機（101,102,121,122）、高段側圧縮機（41,42,43）、室外熱交換器（44）、及び利用側熱交換器（83,93）が設けられる。この冷凍装置（10）のデフロスト運転時には、高段側圧縮機（41,42,43）が運転される。高段側圧縮機（41,42,43）の吐出冷媒は、利用側熱交換器（83,93）に導入されて霜を内側から加熱する。その後、冷媒は室外熱交換器（44）で蒸発して高段側圧縮機（41,42,43）で圧縮され、再び利用側熱交換器（83,93）へ送られる。
【選択図】図３

Description

本発明は、２段圧縮冷凍サイクルを行う冷凍装置に関し、特に冷凍庫等の庫内空気を冷却する利用側熱交換器のデフロスト技術に係るものである。

従来より、冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた冷凍装置が知られており、食品等を貯蔵する冷蔵庫や冷凍庫等の冷却機として広く利用されている。

例えば、特許文献１には、コンビニエンスストア等の冷凍庫内の空気を冷却するため冷凍装置が開示されている。この冷凍装置の冷媒回路には、低段側圧縮機、高段側圧縮機、室外熱交換器（熱源側熱交換器）、及び冷却熱交換器（利用側熱交換器）が接続されている。この冷凍装置では、上記冷却熱交換器を蒸発器とし、上記熱源側熱交換器を凝縮器とすると共に、上記低段側圧縮機及び高段側圧縮機を運転して冷媒を２段階に圧縮する、いわゆる２段圧縮冷凍サイクルが行われる。

上記冷凍装置では、冷却熱交換器における冷媒の蒸発温度が比較的低く設定されている。したがって、冷却熱交換器に空気中の水分が付着して凍結し、付着した霜によって庫内空気の冷却が阻害されるという問題が生じる。このため、このような冷凍装置では、冷却熱交換器に付着した霜を融かす運転、即ち冷却熱交換器のデフロスト運転を要する。

上記デフロスト運転は、例えば特許文献２に開示されているように、電気ヒータを用いて行われるのが一般的である。このデフロスト運転では、電気ヒータで加熱した空気を冷却熱交換器へ供給し、冷却熱交換器に付着した霜を空気で暖めて融かすようにしている。
特開２００２−２２８２９７号公報 特開平０９−３２４９７８号公報

ところが、上述の特許文献２のデフロスト運転では、電気ヒータで加熱した空気を冷却熱交換器へ供給して霜を融かすため、加熱された空気が冷凍庫内へ流入してしまい、庫内温度の上昇を招くおそれがある。また、冷却熱交換器に付着した霜を空気によって外側表面から暖めなければならず、冷却熱交換器の除霜に長時間（例えば４０分以上）を要するため、消費電力が嵩み、冷凍装置のランニングコストの上昇を招くという問題もある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、２段圧縮冷凍サイクルを行う冷凍装置において、利用側熱交換器の除霜に要する時間を削減すると共に、この冷凍装置のデフロスト運転時の消費電力を削減することにある。

第１の発明は、低段側圧縮機（101,102,121,122）と、高段側圧縮機（41,42,43）と、熱源側熱交換器（44）と、利用側熱交換器（83,93）とが接続された冷媒回路（20）を備え、熱源側熱交換器（44）が凝縮器となって利用側熱交換器（83,93）が蒸発器となる冷却運転中に、上記低段側圧縮機（101,102,121,122）及び高段側圧縮機（41,42,43）を運転して二段圧縮冷凍サイクルを行う冷凍装置を前提としている。そして、この冷凍装置は、上記利用側熱交換器（83,93）を除霜するためのデフロスト運転が上記冷却運転と切り換え可能になっており、上記デフロスト運転中には、高段側圧縮機（41,42,43）の吐出冷媒を上記低段側圧縮機（101,102,121,122）で更に圧縮すると共に、利用側熱交換器（83,93）が凝縮器となって熱源側熱交換器（44）が蒸発器となる冷凍サイクルを行うことを特徴とするものである。

第１の発明の冷却運転時には、冷媒回路（20）において２段圧縮冷凍サイクルが行われ、蒸発器となる利用側熱交換器（83,93）によって冷凍庫内等の空気の冷却が行われる。具体的に、高段側圧縮機（41,42,43）で圧縮された冷媒は、熱源側熱交換器（44）で凝縮した後、例えば膨張弁等で減圧される。この冷媒は利用側熱交換器（83,93）で蒸発する一方、庫内の空気は冷媒に蒸発熱を奪われて冷却される。利用側熱交換器（83,93）で蒸発した冷媒は、低段側圧縮機（101,102,121,122）で圧縮される。この低段側圧縮機（101,102,121,122）の吐出冷媒は、高段側圧縮機（41,42,43）に吸入されて更に圧縮され、再び熱源側熱交換器（44）に送られる。

本発明のデフロスト運転時には、高段側圧縮機（41,42,43）が運転状態となり、利用側熱交換器（83,93）の除霜が行われる。具体的に、高段側圧縮機（41,42,43）で圧縮された冷媒は、高温高圧の状態で利用側熱交換器（83,93）に導入される。利用側熱交換器（83,93）では、その表面に付着した霜が内側から加熱されて融解する。一方、冷媒は、この霜に融解熱を奪われて凝縮する。利用側熱交換器（83,93）で凝縮した冷媒は、例えば膨張弁等で減圧された後、熱源側熱交換器（44）を流れる。熱源側熱交換器（44）では、冷媒が空気から吸熱して蒸発する。熱源側熱交換器（44）で蒸発した冷媒は、再び高段側圧縮機（41,42,43）で圧縮される。

本発明のデフロスト運転中には、高段側圧縮機（41,42,43）と低段側圧縮機（101,102,121,122）の双方が運転状態となる。即ち、高段側圧縮機（41,42,43）で圧縮された冷媒は、低段側圧縮機（101,102,121,122）で更に圧縮されて利用側熱交換器（83,93）に送られ、利用側熱交換器（83,93）の除霜に利用される。以上のように、本発明のデフロスト運転時には、高段側圧縮機（41,42,43）と低段側圧縮機（101,102,121,122）との双方で冷媒が圧縮されるため、デフロスト運転時に冷媒に付与される熱量が増大する。

第２の発明は、第１の発明において、上記デフロスト運転中には、高段側圧縮機（41,42,43）の吐出冷媒の一部を上記低段側圧縮機（101,102,121,122）で更に圧縮し、高段側圧縮機（41,42,43）の吐出側に戻すことを特徴とするものである。

第２の発明のデフロスト運転中には、高段側圧縮機（41,42,43）の一部が低段側圧縮機（101,102,121,22）に吸入されて更に圧縮される。低段側圧縮機（101,102,121,122）で圧縮された冷媒は、高段側圧縮機（41,42,43）の吐出冷媒と混合し、この冷媒は利用側熱交換器（83,93）へ送られ、利用側熱交換器（83,93）の除霜に利用される。以上のように、本発明のデフロスト運転時には、高段側圧縮機（41,42,43）の吐出冷媒の一部が低段側圧縮機（101,102,121,122）で圧縮されるため、デフロスト運転時に冷媒に付与される熱量が増大する。

第３の発明は、第２の発明において、上記デフロスト運転中には、利用側熱交換器（83,93）で凝縮した冷媒の一部を低段側圧縮機（101,102,121,122）の吸入側に戻すことを特徴とするものである。

第３の発明では、第２の発明のデフロスト運転時において、利用側熱交換器（83,93）で凝縮して液状態となった冷媒の一部が、低段側圧縮機（101,102,121,122）の吸入側に送られる。つまり、本発明のデフロスト運転時には、低段側圧縮機（101,102,121,122）に対して、いわゆる液インジェクションが行われる。その結果、低段側圧縮機（101,102,121,122）の吸入冷媒が冷却される。

第４の発明は、低段側圧縮機（101,102,121,122）と、高段側圧縮機（41,42,43）と、熱源側熱交換器（44）と、利用側熱交換器（83,93）とが接続された冷媒回路（20）を備え、熱源側熱交換器（44）が凝縮器となって利用側熱交換器（83,93）が蒸発器となる冷却運転中に、上記低段側圧縮機（101,102,121,122）及び高段側圧縮機（41,42,43）を運転して二段圧縮冷凍サイクルを行う冷凍装置を前提としている。そして、この冷凍装置は、上記利用側熱交換器（83,93）を除霜するためのデフロスト運転が上記冷却運転と切り換え可能になっており、上記デフロスト運転中には、高段側圧縮機（41,42,43）を運転し、該利用側熱交換器（83,93）が凝縮器となって熱源側熱交換器（44）が蒸発器となる冷凍サイクルを行うように構成され、上記低段側圧縮機（101,102,121,122）の吸入側と吐出側とを繋ぐ液戻し管（141,142）を備え、上記デフロスト運転の終了後には、高段側圧縮機（41,42,43）のみを運転し、利用側熱交換器（83,93）内に溜まった冷媒を上記液戻し管（141,142）を介して高段側圧縮機（41,42,43）に吸入させる冷媒回収動作を行うことを特徴とするものである。

第４の発明の冷媒回路（20）には、低段側圧縮機（101,102,121,122）の吸入側と吐出側とを繋ぐ液戻し管（141,142）が設けられる。そして、本発明の冷凍装置では、デフロスト運転の終了後、再び冷却運転を行う際に、低段側圧縮機（101,102,121,122）に液冷媒が吸入されてしまうのを防ぐための冷媒回収動作が行われる。

即ち、上述のデフロスト運転を行うと、利用側熱交換器（83,93）では、冷媒が除霜のための融解熱を放出して徐々に凝縮していく。従って、デフロスト運転の終了後には、利用側熱交換器（83,93）内に液冷媒が溜まり込んでしまうことがある。この状態から低段側圧縮機（101,102,121,122）及び高段側圧縮機（41,42,43）を運転して上述の冷却運転を行うと、利用側熱交換器（83,93）内に溜まった液冷媒が低段側圧縮機（101,102,121,122）に吸入されてしまい、いわゆる液圧縮現象（液バック現象）により、低段側圧縮機（101,102,121,122）の故障を招く虞がある。

そこで、本発明では、デフロスト運転の終了後に以下の冷媒回収動作を行うようにしている。この冷媒回収動作では、高段側圧縮機（41,42,43）のみが運転され、低段側圧縮機（101,102,121,122）は停止状態となる。高段側圧縮機（41,42,43）の運転によって利用側熱交換器（83,93）に送り込まれた冷媒は、利用側熱交換器（83,93）内に溜まった液冷媒と共に該利用側熱交換器（83,93）の外部へ流出する。この冷媒は、停止状態の低段側圧縮機（101,102,121,122）をバイパスするように液戻し管（141,142）を流れ、高段側圧縮機（41,42,43）に吸入される。

以上のように、本発明では、デフロスト運転の終了後に、利用側熱交換器（83,93）内に溜まった液冷媒を液戻し管（141,142）を介して高段側圧縮機（41,42,43）に吸入させている。このため、その後に冷却運転を再開した後に、低段側圧縮機（101,102,121,122）で液圧縮現象が生じてしまうのを確実に回避できる。

また、このような冷媒回収動作を行うと、利用側熱交換器（83,93）から排出された液冷媒は、液戻し管（141,142）や他の連絡配管等を経由して高段側圧縮機（41,42,43）に吸入されるので、これらの配管を流れる際に、液冷媒が配管の周囲空気から吸熱して蒸発し易くなる。従って、冷媒回収動作時において、高段側圧縮機（41,42,43）に液冷媒が吸入されてしまうのも回避できる。

第５の発明は、第４の発明において、上記低段側圧縮機（101,102,121,122）の吐出側に設けられる油分離器（143,144）と、該油分離器（143,144）で回収した冷凍機油を低段側圧縮機（101,102,121,122）の吸入側に送る油戻し管（141,142）とを備え、該油戻し管（141,142）が、上記冷媒回収動作時の上記液戻し管を兼ねていることを特徴とするものである。

第５の発明では、低段側圧縮機（101,102,121,122）の吐出側に油分離器（143,144）が設けられる。上述の冷却運転時に低段側圧縮機（101,102,121,122）の吐出冷媒が油分離器（143,144）に流入すると、油分離器（143,144）では冷媒中から油が分離されて回収される。分離後の冷媒は、高段側圧縮機（41,42,43）へ送られて更に圧縮される一方、回収後の油は、油戻し管（141,142）を経由して低段側圧縮機（101,102,121,122）の吸入側に送られ、再び低段側圧縮機（101,102,121,122）の各摺動部の潤滑に利用される。

ここで、本発明では、上記油戻し管（141,142）が第４の発明の油戻し管を兼ねている。つまり、上述した冷媒回収動作では、利用側熱交換器（83,93）から排出された液冷媒が、油戻し管（141,142）及び油分離器（143,144）を経由して高段側圧縮機（41,42,43）へ送られる。

第６の発明は、第５の発明において、上記冷媒回収動作時の油分離器（143,144）は、液戻し管（141,142）から流入した冷媒からガス冷媒を分離して高段側圧縮機（41,42,43）の吸入側に送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６の発明では、上記冷媒回収動作時において、油分離器（143,144）が気液分離器として機能する。即ち、本発明の冷媒回収動作において、利用側熱交換器（83,93）に溜まった液冷媒を含む冷媒が、油戻し管（141,142）を経由して油分離器（143,144）に流入すると、油分離器（143,144）内で冷媒がガス冷媒と液冷媒とに分離する。そして、この冷媒回収動作では、油分離器（143,144）で分離されたガス冷媒だけが、高段側圧縮機（41,42,43）に送られる。従って、上記冷媒回収動作時における高段側圧縮機（41,42,43）での液圧縮現象を効果的に回避することができる。

本発明によれば、デフロスト運転時において、高段側圧縮機（41,42,43）の吐出冷媒を利用側熱交換器（83,93）に導入することで、利用側熱交換器（83,93）の表面に付着した霜を内側から加熱するようにしている。このため、利用側熱交換器（83,93）の除霜を効果的に行うことができ、利用側熱交換器（83,93）の除霜に要する時間を削減することができる。

また、本発明によれば、デフロスト運転時に熱源側熱交換器（44）を蒸発器とすることで、空気から冷媒へ付与された熱を利用側熱交換器（83,93）の除霜に利用することができる。つまり、本発明では、高段側圧縮機（41,42,43）で冷媒に付与された熱と、熱源側熱交換器（44）で冷媒に付与された熱との双方が、利用側熱交換器（83,93）の除霜に利用される。したがって、デフロスト時間を短縮でき、更には冷凍装置のデフロスト運転時の消費電力を削減することができる。

また、第１又は第２の発明では、上記デフロスト運転時において、高段側圧縮機（41,42,43）と低段側圧縮機（101,102,121,122）の双方で冷媒を圧縮するようにしている。このため、これらの発明によれば、デフロスト運転時に冷媒に付与される熱量が増大するので、利用側熱交換器（83,93）のデフロスト能力を向上させることができる。従って、例えば第２の発明のデフロスト運転では、デフロスト能力が不足する場合にも、本発明のデフロスト運転によって利用側熱交換器（83,93）を効果的に除霜することができる。

更に、第３の発明では、デフロスト運転中において、低段側圧縮機（101,102,121,122）の吸入側に液冷媒を戻すことで、低段側圧縮機（101,102,121,122）の吸入冷媒を冷却するようにしている。このため、第３の発明によれば、低段側圧縮機（101,102,121,122）の吐出冷媒温度が異常上昇してしまうことを未然に回避でき、低段側圧縮機（101,102,121,122）を確実に保護することができる。

第４の発明では、デフロスト運転の終了後に、利用側熱交換器（83,93）内に溜まった液冷媒を高段側圧縮機（141,142）に吸入させる冷媒回収動作を行うようにしている。このため、本発明によれば、デフロスト運転が終了して再び冷却運転を行う際、低段側圧縮機（101,102,121,122）で液圧縮現象が生じてしまうのを確実に回避することができる。一方、このように液冷媒を高段側圧縮機（41,42,43）側に送るようにすると、液冷媒を低段側圧縮機（101,102,121,122）側へ送る場合と比較して、液冷媒が流れる配管の長さを稼ぐことができる。このため、本発明では、利用側熱交換器（83,93）から排出された液冷媒が高段側圧縮機（141,142）に吸入されるまでの間に、配管の周囲の空気の熱を利用して液冷媒を蒸発させることができる。従って、本発明によれば、冷媒回収動作時における高段側圧縮機（141,142）での液圧縮現象を回避することができる。

第５の発明では、低段側圧縮機（101,102,121,122）の吐出側に油分離器（143,144）を設けている。このため、本発明によれば、冷却運転時に低段側圧縮機（101,102,121,122）から流出した油を確実に低段側圧縮機（101,102,121,122）に戻すことができ、低段側圧縮機（101,102,121,122）の冷凍機油不足を解消することができる。

ここで、本発明では、油分離器（143,144）で回収した油を低段側圧縮機（101,102,121,122）に戻すための油戻し管（141,142）を上記冷媒回収動作時の液戻し管としても用いるようにしている。従って、本発明によれば、冷媒回路（20）の簡素化を図ることができる。

第６の発明では、冷媒回収動作時において、利用側熱交換器（83,93）に溜まった液冷媒を油分離器（143,144）内に送り込み、この油分離器（143,144）内で分離したガス冷媒を高段側圧縮機（41,42,43）へ送るようにしている。このため、本発明によれば、冷媒回収動作時において、高段側圧縮機（41,42,43）での液圧縮現象を確実に回避することができる。ここで、本発明では、冷却運転時には油を分離するために用いる油分離器（143,144）を、冷媒回収動作時には気液分離器として用いるようにしている。このため、本発明によれば、新たに気液分離器を設けることなく、冷媒回収動作時における高段側圧縮機（41,42,43）での液圧縮現象を回避することができる。

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。

《参考形態》
本発明の前提となる参考形態の冷凍装置（10）は、コンビニエンスストア等に設置されて、複数の冷凍庫内の冷却を行うものである。

図１に示すように、参考形態の冷凍装置（10）は、室外ユニット（11）、第１冷凍ショーケース（12）、第２冷凍ショーケース（13）、第１ブースタユニット（14）、及び第２ブースタユニット（15）を備えている。室外ユニット（11）は、屋外に設置されている。一方、残りのユニット（12,13,14,15）は、何れもコンビニエンスストア等の店内に設置されている。

室外ユニット（11）には室外回路（40）が、第１冷凍ショーケース（12）には第１冷凍回路（80）が、第２冷凍ショーケース（13）には第２冷凍回路（90）が、第１ブースタユニット（14）には、第１ブースタ回路（100）が、第２ブースタユニット（15）には、第２ブースタ回路（120）がそれぞれ設けられている。この冷凍装置（10）では、これらの回路（40,80,90,100,120）を配管で接続することによって、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）が構成されている。

上記第１冷凍回路（80）及び第１ブースタ回路（100）は、互いに直列に接続されて第１冷却回路を構成している。上記第２冷凍回路（90）及び第２ブースタ回路（120）は、互いに直列に接続されて第２冷却回路を構成している。これら第１冷却回路及び第２冷却回路は、上記室外回路（40）に対してそれぞれ並列に接続されている。

具体的に、室外回路（40）の端部には第１閉鎖弁（21）及び第２閉鎖弁（22）が、第１ブースタ回路（100）の端部には第３閉鎖弁（23）が、第２ブースタ回路（120）の端部には第４閉鎖弁（24）がそれぞれ設けられている。上記第１閉鎖弁（21）には、液連絡配管（31）の一端が接続されている。この液連絡配管（31）の他端は２つに分岐しており、分岐した一方が第１冷凍回路（80）の端部に、他方が第２冷凍回路（90）の端部にそれぞれ接続されている。上記第２閉鎖弁（22）には、ガス連絡配管（32）の一端が接続されている。このガス連絡配管（32）の他端は２つに分岐しており、分岐した一方が上記第３閉鎖弁（23）に、他方が第４閉鎖弁（24）にそれぞれ接続されている。

《室外ユニット》
室外ユニット（11）の室外回路（40）には、第１可変容量圧縮機（41）、第１固定容量圧縮機（42）、第２固定容量圧縮機（43）、室外熱交換器（44）、レシーバ（45）、過冷却熱交換器（46）、第１室外膨張弁（47）、第２室外膨張弁（48）、及び四路切換弁（49）が設けられている。

上記第１可変容量圧縮機（41）、第１固定容量圧縮機（42）、及び第２固定容量圧縮機（43）は、何れも全密閉型で高圧ドーム型のスクロール圧縮機であり、冷媒回路（20）の高段側圧縮機を構成している。第１可変容量圧縮機（41）には、インバータを介して電力が供給される。この第１可変容量圧縮機（41）は、インバータの出力周波数を変化させて圧縮機モータの回転速度を変更することによって、その容量が変更可能となっている。一方、第１固定容量圧縮機（42）及び第２固定容量圧縮機（43）は、圧縮機モータが常に一定の回転速度で運転されるものであって、その容量が変更不能となっている。

第１可変容量圧縮機（41）の吸入側には第１吸入管（61）が、第１固定容量圧縮機（42）の吸入側には、第２吸入管（62）の一端が、第２固定容量圧縮機（43）の吸入側には、第３吸入管（63）の一端がそれぞれ接続されている。これらの吸入管（61,62,63）の他端は、高段側吸入管（64）を介して四路切換弁（49）に接続されている。

上記第１可変容量圧縮機（41）の吐出側には第１吐出管（65）が、第１固定容量圧縮機（42）の吐出側には、第２吐出管（66）が、第２固定容量圧縮機（43）の吐出側には、第３吐出管（67）がそれぞれ接続されている。これらの吐出管（65,66,67）の他端は、高段側吐出管（68）を介して上記四路切換弁（49）に接続されている。

上記室外熱交換器（44）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であって、熱源側熱交換器を構成している。室外熱交換器（44）の近傍には、室外ファン（50）が設けられている。この室外熱交換器（44）では、上記室外ファン（50）が送風する室外空気と冷媒との間で熱交換が行われる。室外熱交換器（44）の一端は、第５閉鎖弁（25）を介して四路切換弁（49）に接続されている。一方、室外熱交換器（44）の他端は、第１液管（71）を介してレシーバ（45）の頂部に接続されている。

上記過冷却熱交換器（46）は、高圧側流路（46a）と低圧側流路（46b）とを備え、各流路（46a,46b）を流れる冷媒同士を熱交換させるものである。この過冷却熱交換器（46）は、例えばプレート熱交換器により構成されている。

上記高圧側流路（46a）の流入端は、レシーバ（45）の底部に接続されている。また、上記高圧側流路（46a）の流出端は、第２液管（72）を介して上記第１閉鎖弁（21）に接続されている。一方、上記低圧側流路（46b）の流入端は、第１分岐管（73）を介して上記第２液管（72）の途中に接続されている。また、上記低圧側流路（46b）の流出端は、上記高段側吸入管（64）に接続されている。

上記第２液管（72）には、上記第１分岐管（73）の接続部と第１閉鎖弁（21）との間に第２分岐管（74）の一端が接続されている。この第２分岐管（74）の他端は、上記第１液管（71）における室外熱交換器（44）とレシーバ（45）との間に接続されている。

上記第１分岐管（73）には、上記第１室外膨張弁（47）が設けられている。この第１室外膨張弁（47）は、開度が調節可能な電子膨張弁で構成されている。また、第１分岐管（73）には、上記第１室外膨張弁（47）の上流側に第３分岐管（75）の一端が接続されている。この第３分岐管（75）の他端は、上記第１液管（71）における第２分岐管（74）の接続部と室外熱交換器（44）の間に接続されている。上記第３分岐管（75）には、上記第２室外膨張弁（48）が設けられている。この第２室外膨張弁（48）は、開度が調節可能な電子膨張弁であって、熱源側膨張弁を構成している。

上記四路切換弁（49）は、第１のポートが高段側吐出管（68）に、第２のポートが高段側吸入管（64）に、第３のポートが室外熱交換器（44）に、第４のポートが第２閉鎖弁（22）にそれぞれ接続されている。この四路切換弁（49）は、第１のポートと第３のポートが互いに連通して第２のポートと第４のポートが互いに連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１のポートと第４のポートが互いに連通して第２のポートと第３ポートが互いに連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とに切り換え可能となっている。

室外回路（40）には、各種のセンサや圧力スイッチも設けられている。具体的に、上記高段側吸入管（64）には第１吸入温度センサ（151）と第１吸入圧力センサ（152）が設けられている。上記第１吐出管（65）には、第１高圧圧力スイッチ（153）と第１吐出温度センサ（154）と第１吐出圧力センサ（155）が設けられている。上記第２吐出管（66）には、第２高圧圧力スイッチ（156）と第２吐出温度センサ（157）とが設けられている。上記第３吐出管（67）には、第３高圧圧力スイッチ（158）と第３吐出温度センサ（159）とが設けられている。上記室外熱交換器（44）の室外ファン（50）の近傍には、外気温度センサ（160）が設けられている。上記第２液管（72）には、液温度センサ（161）が設けられている。

また、室外回路（40）には、一方向の冷媒の流通を許容しつつ、この方向とは逆の冷媒の流通を禁止する複数の逆止弁も設けられている。具体的に、上記第１吐出管（65）には逆止弁（CV-1）が、上記第２吐出管（66）には逆止弁（CV-2）が、上記第３吐出管（67）には逆止弁（CV-3）がそれぞれ設けられている。また、上記第１液管（71）における第３分岐管（75）の接続部と第２分岐管（74）の接続部との間には、逆止弁（CV-4）が設けられている。上記第２液管（72）における第１分岐管（73）の接続部と第２分岐管（74）の接続部との間には、逆止弁（CV-5）が設けられている。上記第２分岐管（74）には、逆止弁（CV-6）が設けられている。なお、これらの逆止弁（CV-1,CV-2,…）は、図１の逆止弁を示す記号に付した矢印の方向への冷媒の流通だけを許容するように構成されている。

《冷凍ショーケース》
上記第１冷凍ショーケース（12）の第１冷凍回路（80）では、その液側端からガス側端へ向かって順に、第１ドレンパン加熱用配管（81）、第１室内膨張弁（82）、及び第１冷却熱交換器（83）が設けられている。

上記第１室内膨張弁（82）は、開度が調節可能な電子膨張弁であって、利用側膨張弁を構成している。また、上記第１冷却熱交換器（83）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であって、利用側熱交換器を構成している。この第１冷却熱交換器（83）の近傍には、第１庫内ファン（84）が設けられている。第１冷却熱交換器（83）では、第１庫内ファン（84）が送風する庫内空気と冷媒との間で熱交換が行われる。また、第１冷却熱交換器（83）の下方には、第１ドレンパン（85）が設けられている。この第１ドレンパン（85）は、第１冷却熱交換器（83）の表面から落下する霜や結露水を回収するものである。

上記第１ドレンパン加熱用配管（81）は、上記第１ドレンパン（85）の底面に沿うようにして配設された冷媒配管で構成されている。この第１ドレンパン加熱用配管（81）は、第１ドレンパン（85）に回収された霜や、第１ドレンパン（85）内の液滴が凍結して生成される氷塊を、冷媒の熱を利用して融解させるものである。

また、第１冷凍回路（80）には、３つの温度センサが設けられている。具体的に、第１冷却熱交換器（83）の伝熱管には、第１冷媒温度センサ（162）が設けられている。第１冷凍回路（80）におけるガス側端の近傍には、第１ガス温度センサ（163）が設けられている。第１庫内ファン（84）の近傍には、第１庫内温度センサ（164）が設けられている。

上記第２冷凍ショーケース（13）の第２冷凍回路（90）は、上記第１冷凍回路（80）と同様の構成となっている。即ち、第２冷凍回路（90）には、上記第１冷凍回路（80）と同様、第２ドレンパン加熱用配管（91）、第２室内膨張弁（92）、第２冷却熱交換器（93）、第２庫内ファン（94）、及び第２ドレンパン（95）が設けられている。また、第２冷凍回路（90）には、上記第１冷凍回路（80）と同様、第２冷媒温度センサ（165）、第２ガス温度センサ（166）、及び第２庫内温度センサ（167）が設けられている。

《ブースタユニット》
上記第１ブースタユニット（14）の第１ブースタ回路（100）は、第１ブースタ連絡管（33）を介して上記第１冷凍回路（80）のガス側端と接続されている。この第１ブースタ回路（100）には、第２可変容量圧縮機（101）及び第３固定容量圧縮機（102） が設けられている。

上記第２可変容量圧縮機（101）及び第３固定容量圧縮機（102）は、何れも全密閉型で高圧ドーム型のスクロール圧縮機であり、冷媒回路（20）の低段側圧縮機を構成している。第２可変容量圧縮機（101）には、インバータを介して電力が供給される。この第２可変容量圧縮機（101）は、インバータの出力周波数を変化させて圧縮機モータの回転速度を変更することによって、その容量が変更可能となっている。一方、第３固定容量圧縮機（102）は、圧縮機モータが常に一定の回転速度で運転されるものであって、その容量が変更不能となっている。

第２可変容量圧縮機（101）の吸入側には第４吸入管（111）の一端が、第３固定容量圧縮機（102）の吸入側には第５吸入管（112）の一端がそれぞれ接続されている。これらの吸入管（111,112）の他端は、第１低段側吸入管（113）を介して上記第１ブースタ連絡管（33）と接続されている。

第２可変容量圧縮機（101）の吐出側には第４吐出管（114）の一端が、第３固定容量圧縮機（102）の吐出側には第５吐出管（115）の一端がそれぞれ接続されている。これらの吐出管（114,115）の他端は、第１低段側吐出管（116）を介して上記第３閉鎖弁（23）と接続されている。

第１ブースタ回路（100）には、第１油排出管（117）、第１逃がし管（118）、及び第１バイパス管（119）も設けられている。

上記第１油排出管（117）は、一端が第２可変容量圧縮機（101）の油排出口に接続され、他端が上記第１低段側吐出管（116）に接続されている。第１油排出管（117）には、電磁弁（SV-1）が設けられている。この電磁弁（SV-1）は、第２可変容量圧縮機（101）内の冷凍機油が過剰となる場合に開状態となる。その結果、この冷凍機油は、上記第１油排出管（117）を介して室外回路（40）側へ流れ込み、上記第１可変容量圧縮機（41）や第１，第２固定容量圧縮機（42,43）に吸入される。

上記第１逃がし管（118）は、一端が第１低段側吸入管（113）に接続され、他端が第１低段側吐出管（116）に接続されている。この第１逃がし管（118）は、第２可変容量圧縮機（101）や第３固定容量圧縮機（102）の故障時等において、第１低段側吸入管（113）を流れる冷媒を第１低段側吐出管（116）を介して室外回路（40）側へ送り込み、上記第１可変容量圧縮機（41）や第１，第２固定容量圧縮機（42,43）に吸入させる。

上記第１バイパス管（119）は、一端が上記第１逃がし管（118）に接続され、他端が第１低段側吐出管（116）に接続されている。この第１バイパス管（119）には、電磁弁（SV-2）が設けられている。電磁弁（SV-2）は、この冷凍装置（10）の冷却運転時に開放され、デフロスト運転時に閉鎖される（デフロスト運転の詳細の運転動作は後述するものとする）。

また、第１ブースタ回路（100）には、各種のセンサや圧力スイッチも設けられている。具体的に、上記第１低段側吸入管（113）には第２吸入温度センサ（168）と第２吸入圧力センサ（169）が設けられている。上記第４吐出管（114）には、第４高圧圧力スイッチ（170）と第４吐出温度センサ（171）とが設けられている。上記第５吐出管（115）には、第５高圧圧力スイッチ（172）と第５吐出温度センサ（173）とが設けられている。上記第１低段側吐出管（116）には、第２吐出圧力センサ（174）が設けられている。

また、第１ブースタ回路（100）には、複数の逆止弁も設けられている。具体的に、上記第４吐出管（114）には逆止弁（CV-7）が、上記第５吐出管（115）には逆止弁（CV-8）が、上記第１逃がし管（118）には、逆止弁（CV-9）がそれぞれ設けられている。

上記第２ブースタユニット（15）の第２ブースタ回路（120）は、第２ブースタ連絡管（34）を介して上記第２冷凍回路（90）のガス側端と接続されている。この第２ブースタ回路（120）は、上記第１ブースタ回路（100）と同様の構成となっている。即ち、第２ブースタ回路（120）には、上記第１ブースタ回路（100）と同様にして、第３可変容量圧縮機（121）及び第４固定容量圧縮機（122）が設けられている。

また、第２ブースタ回路（120）には、上記第１ブースタ回路（100）と同様にして、第６吸入管（131）、第７吸入管（132）、第２低段側吸入管（133）、第６吐出管（134）、第７吐出管（135）、第２低段側吐出管（136）、第２油排出管（137）、第２逃がし管（138）、及び第２バイパス管（139）が設けられている。上記第２油排出管（137）には電磁弁（SV-3）が、第２バイパス管（139）には電磁弁（SV-4）がそれぞれ設けられている。

また、第２ブースタ回路（120）には、第１ブースタ回路（100）と同様にして、各種のセンサや圧力スイッチも設けられている。具体的に、上記第２低段側吸入管（133）には第３吸入温度センサ（175）と第３吸入圧力センサ（176）が設けられている。上記第６吐出管（134）には、第６高圧圧力スイッチ（177）と第６吐出温度センサ（178）とが設けられている。上記第７吐出管（135）には、第７高圧圧力スイッチ（179）と第７吐出温度センサ（180）とが設けられている。上記第２低段側吐出管（136）には、第３吐出圧力センサ（181）が設けられている。

また、第２ブースタ回路（120）には、複数の逆止弁も設けられている。具体的に、上記第６吐出管（134）には逆止弁（CV-10）が、上記第７吐出管（135）には逆止弁（CV-11）が、上記第２逃がし管（138）には、逆止弁（CV-12）がそれぞれ設けられている。

−運転動作−
以下に、参考形態の冷凍装置（10）の運転動作について説明する。

<冷却運転>
この冷凍装置（10）の冷却運転では、第１冷凍ショーケース（12）及び第２冷凍ショーケース（13）の庫内の冷却が行われる。

図２に示すように、冷却運転時の室外回路（40）では、四路切換弁（49）が第１状態に設定される。また、第２室外膨張弁（48）が全閉状態となる一方、第１室外膨張弁（47）の開度が適宜調節される。第１冷凍回路（80）では、第１室内膨張弁（82）の開度が適宜調節される。第２冷凍回路（90）では、第２室内膨張弁（92）の開度が適宜調節される。第１ブースタ回路（100）では、電磁弁（SV-1）及び電磁弁（SV-2）が閉の状態に設定される。第２ブースタ回路（120）では、電磁弁（SV-3）及び電磁弁（SV-4）が閉の状態に設定される。

冷却運転では、室外回路（40）の各圧縮機（41,42,43）、第１ブースタ回路（100）の各圧縮機（101,102）、及び第２ブースタ回路（120）の各圧縮機（121,122）がそれぞれ運転される。その結果、冷媒回路（20）では、室外熱交換器（44）が凝縮器となり、各冷却熱交換器（83,93）が蒸発器となって、２段圧縮冷凍サイクルが行われる。

第１可変容量圧縮機（41）及び第１，第２固定容量圧縮機（42,43）から吐出された冷媒は、高段側吐出管（68）から四路切換弁（49）を通過して室外熱交換器（44）を流れる。室外熱交換器（44）では、冷媒に室外空気の熱が付与され、この冷媒が凝縮する。

室外熱交換器（44）で凝縮した冷媒は、第１液管（71）、レシーバ（45）、及び過冷却熱交換器（46）の高圧側流路（46a）を通過し、第２液管（72）へ流入する。第２液管（72）を流れる冷媒は、一部が第１分岐管（73）へ分配され、残りが液連絡配管（31）へ流入する。

第１分岐管（73）を流れる冷媒は、第１室外膨張弁（47）を通過して減圧されてから、過冷却熱交換器（46）の低圧側流路（46b）を流通する。過冷却熱交換器（46）では、上記高圧側流路（46a）を流れる高圧冷媒と、低圧側流路（46b）を流れる低圧冷媒とが熱交換する。その結果、高圧側流路（46a）を流れる冷媒の熱が、低圧側流路（46b）を流れる冷媒の蒸発熱として奪われる。つまり、過冷却熱交換器（46）では、高圧側流路（46a）を流れる冷媒が過冷却される。過冷却熱交換器（46）の低圧側流路（46b）で蒸発した冷媒は、高段側吸入管（64）へ流入する。

一方、上記液連絡配管（31）へ流入した冷媒は、第１冷凍回路（80）と第２冷凍回路（90）とに分配される。

第１冷凍回路（80）へ流入した冷媒は、第１ドレンパン加熱用配管（81）を流通する。ここで、上記第１ドレンパン（85）には、第１冷却熱交換器（83）の表面から落ちた霜や、回収後の結露水が凍結して生成される氷塊が貯まっている。このため、第１ドレンパン加熱用配管（81）を流れる冷媒によって第１ドレンパン（85）の近傍が加熱されると、第１ドレンパン（85）内の霜や氷塊が融解する。以上のようにして液体となった水は、ドレン排水として第１ドレンパン（85）から排出される。

逆に、第１ドレンパン加熱用配管（81）を流れる冷媒は、第１ドレンパン（85）内の霜や氷塊に融解熱を奪われて冷却される。その結果、第１ドレンパン加熱用配管（81）を流れる冷媒は更に過冷却される。

第１ドレンパン加熱用配管（81）を流出した冷媒は、第１室内膨張弁（82）を通過して減圧されてから、第１冷却熱交換器（83）を流通する。第１冷却熱交換器（83）では、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発する。その結果、第１冷凍ショーケース（12）の庫内空気が冷却され、この庫内温度が例えば−２０℃に保たれる。

第１冷却熱交換器（83）で蒸発した冷媒は、第１ブースタ連絡管（33）を介して第１ブースタ回路（100）に流入し、第１低段側吸入管（113）を経由して第２可変容量圧縮機（101）及び第３固定容量圧縮機（102）に吸入される。各圧縮機（101,102）で圧縮された冷媒は、第１低段側吐出管（116）を経由してガス連絡配管（32）に流入する。

第２冷凍回路（90）へ流入した冷媒は、第２ドレンパン加熱用配管（91）を流通する。ここで、上記第２ドレンパン（95）には、第２冷却熱交換器（93）の表面から落ちた霜や、回収後の結露水が凍結して生成される氷塊が貯まっている。このため、第２ドレンパン加熱用配管（91）を流れる冷媒によって第２ドレンパン（95）の近傍が加熱されると、第２ドレンパン（95）内の霜や氷塊が融解する。以上のようにして液体となった水は、ドレン排水として第２ドレンパン（95）から排出される。

逆に、第２ドレンパン加熱用配管（91）を流れる冷媒は、第２ドレンパン（95）に回収された霜や氷塊に融解熱を奪われて冷却される。その結果、第２ドレンパン加熱用配管（91）を流れる冷媒は更に過冷却される。

第２ドレンパン加熱用配管（91）を流出した冷媒は、第２室内膨張弁（92）を通過して減圧されてから、第２冷却熱交換器（93）を流通する。第２冷却熱交換器（93）では、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発する。その結果、第２冷凍ショーケース（13）の庫内空気が冷却され、この庫内温度が例えば−２０℃に保たれる。

第２冷却熱交換器（93）で蒸発した冷媒は、第２ブースタ連絡管（34）を介して第２ブースタ回路（120）に流入し、第２低段側吸入管（133）を経由して第３可変容量圧縮機（121）及び第４固定容量圧縮機（122）に吸入される。各圧縮機（121,122）で圧縮された冷媒は、第２低段側吐出管（136）を経由してガス連絡配管（32）に流入する。

ガス連絡配管（32）で合流した冷媒は、四路切換弁（49）を通過して高段側吸入管（64）へ流入する。この冷媒は、上述の過冷却熱交換器（46）の低圧側流路（46b）で蒸発した冷媒と混合し、第１可変容量圧縮機（41）及び第１，第２固定容量圧縮機（42,43）に吸入される。

<デフロスト運転>
この冷凍装置（10）のデフロスト運転では、第１冷却熱交換器（83）及び第２冷却熱交換器（93）の除霜が同時に行われる。

図３に示すように、デフロスト運転時の室外回路（40）では、四路切換弁（49）が第２状態に設定される。また、第１室外膨張弁（47）が全閉状態となる一方、第２室外膨張弁（48）の開度が適宜調節される。第１冷凍回路（80）では、第１室内膨張弁（82）が全開状態となる。第２冷凍回路（90）では、第２室内膨張弁（92）が全開状態となる。第１ブースタ回路（100）では、電磁弁（SV-1）が閉の状態に設定され、電磁弁（SV-2）が開の状態に設定される。第２ブースタ回路（120）では、電磁弁（SV-3）が閉の状態に設定され、電磁弁（SV-4）が開の状態に設定される。

デフロスト運転では、室外回路（40）の各圧縮機（41,42,43）が運転される一方、第１ブースタ回路（100）の各圧縮機（101,102）、及び第２ブースタ回路（120）の各圧縮機（121,122）が停止状態となる。その結果、冷媒回路（20）では、室外熱交換器（44）が蒸発器となり、各冷却熱交換器（83,93）が凝縮器となって、冷凍サイクルが行われる。

第１可変容量圧縮機（41）及び第１，第２固定容量圧縮機（42,43）から吐出された冷媒は、高段側吐出管（68）から四路切換弁（49）を通ってガス連絡配管（32）へ流入する。上記ガス連絡配管（32）へ流入した冷媒は、第１ブースタ回路（100）と第２ブースタ回路（120）とに分配される。

第１ブースタ回路（100）へ流入した冷媒は、第１低段側吐出管（116）の途中から第１バイパス管（119）を経由して第１低段側吸入管（113）を通過し、第１冷凍回路（80）へ流入する。つまり、第１ブースタ回路（100）に流入した冷媒は、停止状態の第２可変容量圧縮機（101）及び第３固定容量圧縮機（102）をバイパスして第１ブースタ回路（100）を流出する。

第１冷凍回路（80）へ流入した冷媒は、第１冷却熱交換器（83）を流れる。第１冷却熱交換器（83）では、その表面の霜が内側から加熱されて融解する一方、冷媒はこの霜に融解熱を奪われて凝縮する。第１冷却熱交換器（83）で凝縮した冷媒は、全開状態の第１室内膨張弁（82）を通過した後、第１ドレンパン加熱用配管（81）を流れる。その結果、この冷媒によって第１ドレンパン（85）の近傍が加熱され、第１ドレンパン（85）内の霜や氷塊が融解する。逆に、第１ドレンパン加熱用配管（81）を流れる冷媒は、第１ドレンパン（85）内の霜や氷塊に融解熱を奪われる。その後、第１冷凍回路（80）を通過した冷媒は液連絡配管（31）へ流入する。

一方、第２ブースタ回路（120）へ流入した冷媒は、第２低段側吐出管（136）の途中から第２バイパス管（139）を経由して第２低段側吸入管（133）を通過し、第２冷凍回路（90）へ流入する。つまり、第２ブースタ回路（120）に流入した冷媒は、停止状態の第３可変容量圧縮機（121）及び第４固定容量圧縮機（122）をバイパスして第２ブースタ回路（120）を流出する。

第２冷凍回路（90）へ流入した冷媒は、第２冷却熱交換器（93）を流れる。第２冷却熱交換器（93）では、その表面の霜が内側から加熱されて融解する一方、冷媒はこの霜に融解熱を奪われて凝縮する。第２冷却熱交換器（93）で凝縮した冷媒は、全開状態の第２室内膨張弁（92）を通過した後、第２ドレンパン加熱用配管（91）を流れる。その結果、この冷媒によって第２ドレンパン（95）の近傍が加熱され、第２ドレンパン（95）内の霜や氷塊が融解する。逆に、第２ドレンパン加熱用配管（91）を流れる冷媒は、第２ドレンパン（95）内の霜や氷塊に融解熱を奪われる。その後、第２冷凍回路（90）を通過した冷媒は、液連絡配管（31）へ流入する。

液連絡配管（31）で合流した冷媒は、第２液管（72）の途中から第２分岐管（74）を経由し、レシーバ（45）、過冷却熱交換器（46）の高圧側流路（46a）を通過する。この冷媒は、第１分岐管（73）を経由して第３分岐管（75）の第２室外膨張弁（48）を通過して減圧されてから、室外熱交換器（44）を流れる。室外熱交換器（44）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（44）で蒸発した冷媒は、四路切換弁（49）を通過して高段側吸入管（64）へ流入し、第１可変容量圧縮機（41）及び第１，第２固定容量圧縮機（42,43）に吸入される。

−参考形態の効果−
上記参考形態によれば、デフロスト運転時において、高段側圧縮機（41,42,43）の吐出冷媒を利用側熱交換器（83,93）に導入することで、冷却熱交換器（83,93）の表面に付着した霜を内側から加熱するようにしている。このため、冷却熱交換器（83,93）の除霜を効果的に行うことができ、冷却熱交換器（83,93）の除霜に要する時間を削減することができる。

また、上記参考形態では、デフロスト運転時に室外熱交換器（44）を蒸発器とすることで、空気から冷媒へ付与された熱を利用側熱交換器（83,93）の除霜に利用するようにしている。つまり、上記参考形態では、高段側圧縮機（41,42,43）で冷媒に付与された熱と、室外熱交換器（44）で冷媒に付与された熱との双方が、冷却熱交換器（83,93）の除霜に利用される。したがって、デフロストに要する時間を削減することができ、更には冷凍装置（10）のデフロスト運転時の消費電力を削減することができる。

また、上記参考形態では、上記冷却運転時において、室外熱交換器（44）で凝縮した冷媒をドレンパン加熱用配管（81,91）に流通させるようにしている。このため、本参考形態によれば、冷媒の熱を利用してドレンパン（85,95）内の霜や氷塊を融解させることができ、融解した後の水をドレン水として速やかに排出することができる。またこの際には、ドレンパン加熱用配管（81,91）を流れる冷媒が、ドレンパン（85,95）内の霜や氷塊に融解熱を奪われて過冷却される。したがって、この冷却運転時において、利用側熱交換器（83,93）における空気と液冷媒とのエンタルピ差を多くとることができ、利用側熱交換器（83,93）による空気の冷却効果を増大させることができる。

更に、上記参考形態では、上記デフロスト運転時において、冷却熱交換器（83,93）の除霜に利用された冷媒を室内膨張弁（82,92）で減圧せずにドレンパン加熱用配管（81,91）に送るようにしている。このため、ドレンパン加熱用配管（81,91）を流れる冷媒の凝縮熱を利用してドレンパン（85,95）内の霜や氷塊を融解させることができる。

《実施形態１》
本発明に係る実施形態１の冷凍装置（10）は、上記参考形態と冷媒回路（20）の構成、及びデフロスト運転の動作が異なるものである。以下には、上記参考形態と異なる点について説明する。

図４に示すように、実施形態１の冷媒回路（20）には、２本の液インジェクション配管（190,192）が設けられている。第１液インジェクション配管（190）の一端は、第１冷凍回路（80）における第１冷却熱交換器（83）と第１室内膨張弁（82）の間に接続されている。一方、第１液インジェクション配管（190）の他端は、第１ブースタ回路（100）における第１低段側吸入管（113）に接続されている。この第１液インジェクション配管（190）には、第１液インジェクション弁（191）が設けられている。第１液インジェクション弁（191）は、開度が調節可能な電子膨張弁で構成されている。また、第２液インジェクション配管（192）の一端は、第２冷凍回路（90）における第２冷却熱交換器（93）と第２室内膨張弁（92）の間に接続されている。一方、第２液インジェクション配管（192）の他端は、第２ブースタ回路（120）における第２低段側吸入管（133）に接続されている。この第２液インジェクション配管（192）には、第２液インジェクション弁（193）が設けられている。第２液インジェクション弁（193）は、開度が調節可能な電子膨張弁で構成されている。

−運転動作−
実施形態１の冷凍装置（10）では、上述した参考形態のデフロスト運転（第１デフロスト運転）と、後述するデフロスト運転（第２デフロスト運転）とが切り換えて行われる。この２つのデフロスト運転は、第１冷却熱交換器（83）及び第２冷却熱交換器（93）にそれぞれ設けられた第１冷媒温度センサ（162）及び第２冷媒温度センサ（165）の検出温度に応じて切り換えられる。

具体的に、実施形態１の冷凍装置（10）で各冷却熱交換器（83,93）の除霜を行う場合には、上記参考形態と同様の第１デフロスト運転が行われる。即ち、この第１デフロスト運転では、室外回路（40）の各圧縮機（41,42,43）が運転される一方、第１ブースタ回路（100）の各圧縮機（101,102）、及び第２ブースタ回路（120）の各圧縮機（121,122）が停止状態となり、上述のようにして各冷却熱交換器（83,93）の除霜が行われる。

一方、このような第１デフロスト運転では各冷却熱交換器（83,93）の除霜能力が不足し、各冷却熱交換器（83,93）の除霜に要する時間が長くなってしまう場合には、次のようにして第２デフロスト運転が行われる。

具体的に、上記第１デフロスト運転において、第１冷媒温度センサ（162）や第２冷媒温度センサ（165）の検出温度がなかなか所定温度まで上がらない場合には、各冷却熱交換器（83,93）の除霜能力が不足していると判定される。その結果、第１デフロスト運転から第２デフロスト運転へ移行する。

この第２デフロスト運転では、第１デフロスト運転と同様、室外回路（40）の四路切換弁（49）が第２状態に設定される。また、第１室外膨張弁（47）が全閉状態となる一方、第２室外膨張弁（48）の開度が適宜調節される。第１冷凍回路（80）では、第１室内膨張弁（82）が全開状態となる。第２冷凍回路（90）では、第２室内膨張弁（92）が全開状態となる。第１ブースタ回路（100）では、電磁弁（SV-1）が閉の状態に設定され、電磁弁（SV-2）が開の状態に設定される。第２ブースタ回路（120）では、電磁弁（SV-3）が閉の状態に設定され、電磁弁（SV-4）が開の状態に設定される。

一方、第２デフロスト運転では、室外回路（40）の各圧縮機（41,42,43）が運転されると同時に、第１ブースタ回路（100）の各圧縮機（101,102）、及び第２ブースタ回路（120）の各圧縮機（121,122）が運転状態となる。その結果、冷媒回路（20）では、室外熱交換器（44）が蒸発器となり、各冷却熱交換器（83,93）が凝縮器となって、冷凍サイクルが行われる。

第１可変容量圧縮機（41）及び第１，第２固定容量圧縮機（42,43）から吐出された冷媒は、高段側吐出管（68）から四路切換弁（49）を通ってガス連絡配管（32）へ流入する。上記ガス連絡配管（32）へ流入した冷媒は、第１ブースタ回路（100）と第２ブースタ回路（120）とに分配される。

第１ブースタ回路（100）へ流入した冷媒は、第１低段側吐出管（116）の途中から第１バイパス管（119）を流れる。ここで、第１バイパス管（119）を流れる冷媒は、その一部が第１低段側吸入管（113）を介して第２可変容量圧縮機（101）及び第３固定容量圧縮機（102）に吸入される。これらの圧縮機（101,102）で圧縮された冷媒は、再び第１バイパス管（119）へ送られ、高段側の各圧縮機（41,42,43）の吐出冷媒と合流する。一方、第１バイパス管（119）を流れる冷媒の残りは、第１冷凍回路（80）へ流入する。つまり、第１ブースタ回路（100）では、冷媒の一部が第２可変容量圧縮機（101）や第３固定容量圧縮機（102）で圧縮されながら循環し、これらの圧縮機（101,102）の入力熱が冷媒に付与されることになる。

第１冷凍回路（80）へ流入した冷媒は、第１冷却熱交換器（83）を流れる。第１冷却熱交換器（83）では、その表面の霜が内側から加熱されて融解する一方、冷媒はこの霜に融解熱を奪われて凝縮する。第１冷却熱交換器（83）で凝縮した冷媒は、全開状態の第１室内膨張弁（82）を通過した後、第１ドレンパン加熱用配管（81）を流れる。その結果、この冷媒によって第１ドレンパン（85）の近傍が加熱され、第１ドレンパン（85）内の霜や氷塊が融解する。逆に、第１ドレンパン加熱用配管（81）を流れる冷媒は、第１ドレンパン（85）内の霜や氷塊に融解熱を奪われる。その後、第１冷凍回路（80）を通過した冷媒は液連絡配管（31）へ流入する。

一方、第２ブースタ回路（120）へ流入した冷媒は、第２低段側吐出管（136）の途中から第２バイパス管（139）を流れる。ここで、第２バイパス管（139）を流れる冷媒は、その一部が第２低段側吸入管（133）を介して第３可変容量圧縮機（121）及び第４固定容量圧縮機（122）に吸入される。これらの圧縮機（121,122）で圧縮された冷媒は、再び第２バイパス管（139）へ送られ、高段側の各圧縮機（41,42,43）の吐出冷媒と合流する。一方、第２バイパス管（139）を流れる冷媒の残りは、第２冷凍回路（90）へ流入する。つまり、第２ブースタ回路（120）では、冷媒の一部が第３可変容量圧縮機（121）や第４固定容量圧縮機（122）で圧縮されながら循環し、これらの圧縮機（101,102）の入力熱が冷媒に付与されることになる。

第２冷凍回路（90）へ流入した冷媒は、第２冷却熱交換器（93）を流れる。第２冷却熱交換器（93）では、その表面の霜が内側から加熱されて融解する一方、冷媒はこの霜に融解熱を奪われて凝縮する。第２冷却熱交換器（93）で凝縮した冷媒は、全開状態の第２室内膨張弁（92）を通過した後、第２ドレンパン加熱用配管（91）を流れる。その結果、この冷媒によって第２ドレンパン（95）の近傍が加熱され、第２ドレンパン（95）内の霜や氷塊が融解する。逆に、第２ドレンパン加熱用配管（91）を流れる冷媒は、第２ドレンパン（95）内の霜や氷塊に融解熱を奪われる。その後、第２冷凍回路（90）を通過した冷媒は、液連絡配管（31）へ流入する。

液連絡配管（31）で合流した冷媒は、第２液管（72）の途中から第２分岐管（74）を経由し、レシーバ（45）、過冷却熱交換器（46）の高圧側流路（46a）を通過する。この冷媒は、第１分岐管（73）を経由して第３分岐管（75）の第２室外膨張弁（48）を通過して減圧されてから、室外熱交換器（44）を流れる。室外熱交換器（44）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（44）で蒸発した冷媒は、四路切換弁（49）を通過して高段側吸入管（64）へ流入し、第１可変容量圧縮機（41）及び第１，第２固定容量圧縮機（42,43）に吸入される。

ところで、このような第２デフロスト運転では、室外回路（40）の高段側の圧縮機（41,42,43）で圧縮した冷媒の一部を各ブースタ回路（100,120）の低段側の圧縮機（101,102,121,122）で更に圧縮するため、このような運転を継続すると、低段側の圧縮機（101,102,121,122）の吐出冷媒の温度が著しく上昇し、これらの圧縮機（101,102,121,122）の故障を招く恐れがある。このため、実施形態１の冷凍装置（10）では、このような圧縮機（101,102,121,122）の故障を未然に回避するために、次のような液インジェクション動作を行うようにしている。

具体的に、第２デフロスト運転では、上記第１液インジェクション弁（191）の開度が、第２可変容量圧縮機（101）や第３固定容量圧縮機（102）に吸入される冷媒の過熱度に応じて調節される。なお、この冷媒の過熱度は、第２吸入温度センサ（168）及び第２吸入圧力センサ（169）の検出値に基づいて適宜算出される。そして、例えばこの過熱度が所定過熱度より高い場合、第１液インジェクション弁（191）の開度が大きくなる。その結果、第１冷却熱交換器（83）で凝縮した冷媒の一部が第１液インジェクション配管（190）を経由して第２可変容量圧縮機（101）及び第３固定容量圧縮機（102）の吸入側に送られる。このため、これらの圧縮機（101,102）に吸入される冷媒が冷却されるので、該圧縮機（101,102）の吐出冷媒温度が異常上昇してしまうのが未然に回避される。

同様にして、第２液インジェクション弁（193）の開度は、第３可変容量圧縮機（121）や第４固定容量圧縮機（122）に吸入される冷媒の過熱度に応じて適宜調節される。その結果、これらの圧縮機（121,122）の吐出冷媒温度が異常上昇してしまうのが未然に回避される。

−実施形態１の効果−
上記実施形態１では、上記参考形態と同様、デフロスト運転時において高段側圧縮機（41,42,43）の吐出冷媒を冷却熱交換器（83,93）に導入することで、冷却熱交換器（83,93）の表面に付着した霜を内側から加熱するようにしている。このため、冷却熱交換器（83,93）の除霜を効果的に行うことができ、冷却熱交換器（83,93）の除霜に要する時間を削減することができる。

更に、上記実施形態１では、第１デフロスト運転と第２デフロスト運転とが切換可能となっている。ここで、実施形態１では、第１デフロスト運転で冷却熱交換器（83,93）の除霜能力が不足する場合に、低段側圧縮機（101,102,121,122）も運転するようにしている。このため、実施形態１によれば、第２デフロスト運転によって冷媒に付与される熱量を増大させることができるので、冷却熱交換器（83,93）のデフロスト能力を向上させることができる。従って、この第２デフロスト運転によって冷却熱交換器（83,93）を効果的に除霜することができる。

また、上記実施形態１では、第２デフロスト運転中において、低段側圧縮機（101,102,121,122）の吸入側に液冷媒を戻すことで、低段側圧縮機（101,102,121,122）の吸入冷媒を冷却するようにしている。このため、低段側圧縮機（101,102,121,122）の吐出冷媒温度が異常上昇してしまうことを未然に回避でき、低段側圧縮機（101,102,121,122）を確実に保護することができる。

《実施形態２》
本発明に係る実施形態２の冷凍装置（10）は、上記参考形態及び実施形態１とブースタユニット（14,15）の構成が異なるものである。以下には、上記参考形態及び実施形態１と異なる点について説明する。

図６に示すように、第１ブースタユニット（14）の第１ブースタ回路（100）には、第２可変容量圧縮機（101）及び第３固定容量圧縮機（102）の吐出側に第１油分離器（143）が設けられている。同様に、第２ブースタユニット（15）の第２ブースタ回路（120）には、第３可変容量圧縮機（121）及び第４固定容量圧縮機（122）の吐出側に第２油分離器（144）が設けられている。

図７に示すように、各油分離器（143,144）は、いわゆるデミスタ式の油分離器で構成されている。各油分離器（143,144）は、密閉状の油回収容器（145）と、デミスタ（146）とをそれぞれ備えている。各油回収容器（145）は、中空の円筒状に形成されており、その上部側の空間がガス溜め部（147）を構成し、その下部側の空間が液溜め部（148）を構成している。各デミスタ（146）は、上記ガス溜め部（147）に設けられている。デミスタ（146）は、ガス冷媒中の油を補足することで、ガス冷媒から冷凍機油を分離するものである。

第１油分離器（143）には、第１油戻し管（141）と、第１低段側吐出管（116a）と、第１吐出連絡管（116b）とが接続されている。第２油分離器（144）には、第２油戻し管（142）と、第２低段側吐出管（136a）と、第２吐出連絡管（136b）とが接続されている。

各油戻し管（141,142）は、各油分離器（143,144）の各油回収容器（145）の底部に接続している。各油戻し管（141,142）の一端は、各油分離器（143,144）の各液溜め部（148）にそれぞれ開口している。各油戻し管（141,142）の他端は、各低段側吸入管（113,133）にそれぞれ接続している。また、各油戻し管（141,142）には、開閉自在な電磁弁（SV-5,SV-6）がそれぞれ設けられている。

上記各低段側吐出管（116a,136a）は、各油分離器（143,144）の各油回収容器（145）の周壁に接続している。各低段側吐出管（116a,136a）は、各油分離器（143,144）の各ガス溜め部（147）に開口している。上記各吐出連絡管（116b,136b）は、各油分離器（143,144）の各油回収容器（145）の頂部に接続している。各吐出連絡管（116b,136b）は、各油分離器（143,144）の各ガス溜め部（147）に開口している。

各ブースタ回路（100,120）には、上記参考形態及び実施形態１と同様のバイパス管（119,139）がそれぞれ接続されている。第１バイパス管（119）は、一端が第１低段側吸入管（113）と接続し、他端が第１油戻し管（141）の途中に接続している。第２バイパス管（139）は、一端が第２低段側吸入管（133）と接続し、他端が第２油戻し管（142）の途中に接続している。各バイパス管（119,139）には、上記参考形態及び実施形態１と同様に、開閉自在な電磁弁（SV-2,SV-4）がそれぞれ設けられている。

上記各油戻し管（141,142）は、冷媒回収動作時において、各冷却熱交換器（83,93）内に溜まった液冷媒を各低段側圧縮機（101,102,121,122）をバイパスさせて各高段側圧縮機（41,42,43）の吸入側へ送るための液戻し管を兼ねている。また、上記各油分離器（143,144）は、この際に油戻し管（141,142）から流入した冷媒中からガス冷媒を分離し、このガス冷媒だけを各高段側圧縮機（41,42,43）へ送るための気液分離器を構成している。
この冷媒回収動作についての詳細は後述するものとする。

−運転動作−
実施形態２の冷凍装置（10）では、参考形態と同様、冷却運転とデフロスト運転とが切り換えて行われる。また、実施形態２の冷凍装置（10）では、デフロスト運転の終了後に各冷却熱交換器（83,93）内に溜まった液冷媒を回収するための冷媒回収動作が行われる。

<冷却運転>
実施形態２に係る冷凍装置（10）の冷却運転では、上記参考形態及び実施形態１と同様、第１冷凍ショーケース（12）及び第２冷凍ショーケース（13）の庫内の冷却が行われる。

図８に示すように、冷却運転時の室外回路（40）では、四路切換弁（49）が第１状態に設定される。また、第２室外膨張弁（48）が全閉状態となる一方、第１室外膨張弁（47）の開度が適宜調節される。第１冷凍回路（80）では、第１室内膨張弁（82）の開度が適宜調節される。第２冷凍回路（90）では、第２室内膨張弁（92）の開度が適宜調節される。第１ブースタ回路（100）では、電磁弁（SV-1）及び電磁弁（SV-2）が閉の状態に設定される一方、電磁弁（SV-5）が適宜開閉する。第２ブースタ回路（120）では、電磁弁（SV-3）及び電磁弁（SV-4）が閉の状態に設定される一方、電磁弁（SV-6）が適宜開閉される。

冷却運転では、室外回路（40）の各圧縮機（41,42,43）、第１ブースタ回路（100）の各圧縮機（101,102）、及び第２ブースタ回路（120）の各圧縮機（121,122）がそれぞれ運転される。その結果、冷媒回路（20）では、室外熱交換器（44）が凝縮器となり、各冷却熱交換器（83,93）が蒸発器となって、２段圧縮冷凍サイクルが行われる。

第１可変容量圧縮機（41）及び第１，第２固定容量圧縮機（42,43）から吐出された冷媒は、高段側吐出管（68）から四路切換弁（49）を通過して室外熱交換器（44）を流れる。室外熱交換器（44）では、冷媒に室外空気の熱が付与され、この冷媒が凝縮する。

室外熱交換器（44）で凝縮した冷媒は、第１液管（71）、レシーバ（45）、及び過冷却熱交換器（46）の高圧側流路（46a）を通過し、第２液管（72）へ流入する。第２液管（72）を流れる冷媒は、一部が第１分岐管（73）へ分配され、残りが液連絡配管（31）へ流入する。過冷却熱交換器（46）では、上記参考形態と同様にして、高圧側流路（46a）を流れる冷媒が過冷却される。

一方、上記液連絡配管（31）へ流入した冷媒は、第１冷凍回路（80）と第２冷凍回路（90）とに分配される。

第１冷凍回路（80）へ流入した冷媒は、第１ドレンパン（85）の氷塊を融解させた後、第１室内膨張弁（82）で減圧され、第１冷却熱交換器（83）を流通する。第１冷却熱交換器（83）では、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発する。その結果、第１冷凍ショーケース（12）の庫内空気が冷却される。

第１冷却熱交換器（83）で蒸発した冷媒は、第１ブースタ連絡管（33）を介して第１ブースタ回路（100）に流入し、第１低段側吸入管（113）を経由して第２可変容量圧縮機（101）及び第３固定容量圧縮機（102）に吸入される。各圧縮機（101,102）で圧縮された冷媒は、第１低段側吐出管（116a）を通過して第１油分離器（143）内に流入する。

第１油分離器（143）では、油回収容器（145）内の冷媒がデミスタ（146）を通過しながら上方に流れる。冷媒がデミスタ（146）を通過すると、冷媒中の油がデミスタ（146）に補足される。デミスタ（146）に補足された油は、油回収容器（145）内の液溜め部（148）に回収される。一方、油が分離された後のガス冷媒は、第１吐出連絡管（116b）を介してガス連絡配管（32）に流入する。

第１油分離器（143）内に回収された油は、第２可変容量圧縮機（101）及び第３固定容量圧縮機（112）の吸入側に適宜返送される。つまり、第１油戻し管（141）の電磁弁（SV-5）は、タイマーの設定時間や、油回収容器（145）内に溜まった油の液面等に応じて適宜開放される。その結果、液溜め部（148）内に溜まった油は、第１油戻し管（141）を流れ、第１低段側吸入管（113）へ送られる。この油は、第２可変容量圧縮機（101）及び第３固定容量圧縮機（112）に吸入され、各圧縮機（101,112）の摺動部の潤滑に利用される。

第２冷凍回路（90）へ流入した冷媒は、第２ドレンパン（95）の氷塊を融解させた後、第２室内膨張弁（92）で減圧され、第２冷却熱交換器（93）を流通する。第２冷却熱交換器（93）では、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発する。その結果、第２冷凍ショーケース（13）の庫内空気が冷却される。

第２冷却熱交換器（93）で蒸発した冷媒は、第２ブースタ連絡管（34）を介して第２ブースタ回路（120）に流入し、第２低段側吸入管（133）を経由して第３可変容量圧縮機（121）及び第４固定容量圧縮機（122）に吸入される。各圧縮機（121,122）で圧縮された冷媒は、第２低段側吐出管（136a）を通過して第２油分離器（144）内に流入する。

第２油分離器（144）では、上記第１油分離器（143）と同様に、デミスタ（146）によってガス冷媒中の油が補足され、この油が液溜め部（148）に回収される。油が分離されたガス冷媒は、第２吐出連絡管（136b）を介してガス連絡配管（32）に流入する。また、第２油戻し管（142）の電磁弁（SV-6）が適宜開放されることで、第２油分離器（144）内の油が第３可変容量圧縮機（121）及び第４固定容量圧縮機（122）の吸入側に返送される。

ガス連絡配管（32）で合流した冷媒は、四路切換弁（49）を通過して高段側吸入管（64）へ流入する。この冷媒は、上述の過冷却熱交換器（46）の低圧側流路（46b）で蒸発した冷媒と混合し、第１可変容量圧縮機（41）及び第１，第２固定容量圧縮機（42,43）に吸入される。

<デフロスト運転>
実施形態２に係る冷凍装置のデフロスト運転では、上記参考形態及び実施形態１と同様、第１冷却熱交換器（83）及び第２冷却熱交換器（93）の除霜が同時に行われる。

図９に示すように、デフロスト運転中の室外回路（40）では、四路切換弁（49）が第２状態に設定される。また、第１室外膨張弁（47）が全閉状態となる一方、第２室外膨張弁（48）の開度が適宜調節される。第１冷凍回路（80）では、第１室内膨張弁（82）が全開状態となる。第２冷凍回路（90）では、第２室内膨張弁（92）が全開状態となる。第１ブースタ回路（100）では、電磁弁（SV-1）及び電磁弁（SV-5）が閉の状態に設定され、電磁弁（SV-2）が開の状態に設定される。第２ブースタ回路（120）では、電磁弁（SV-3）及び電磁弁（SV-6）が閉の状態に設定され、電磁弁（SV-4）が開の状態に設定される。

デフロスト運転では、室外回路（40）の各圧縮機（41,42,43）が運転される一方、第１ブースタ回路（100）の各圧縮機（101,102）、及び第２ブースタ回路（120）の各圧縮機（121,122）が停止状態となる。その結果、冷媒回路（20）では、室外熱交換器（44）が蒸発器となり、各冷却熱交換器（83,93）が凝縮器となって、冷凍サイクルが行われる。

第１可変容量圧縮機（41）及び第１，第２固定容量圧縮機（42,43）から吐出された冷媒は、高段側吐出管（68）から四路切換弁（49）を通ってガス連絡配管（32）へ流入する。上記ガス連絡配管（32）へ流入した冷媒は、第１ブースタ回路（100）と第２ブースタ回路（120）とに分配される。

第１ブースタ回路（100）へ流入した冷媒は、第１吐出連絡管（116b）を介して第１油分離器（143）内に流入する。第１油分離器（143）の油回収容器（145）内に流入したガス冷媒は、ガス溜め部（146）から液溜め部（148）側へ流れ、第１油戻し管（141）へ流出する。この際、液溜め部（148）に溜まった油や液冷媒は、ガス冷媒と共に第１油戻し管（141）へ流出する。第１油戻し管（141）に流出した冷媒は、第１バイパス管（119）を経由して第１低段側吸入管（113）を通過し、第１冷凍回路（80）へ流入する。

第２ブースタ回路（120）では、第１ブースタ回路（100）と同様に、ガス冷媒が第２油分離器（144）を通過し、その後に第２油戻し管（142）、第２バイパス管（139）、及び第２低段側吸入管（133）を経由して、第２冷凍回路（90）に流入する。

各冷凍回路（80,90）へ流入した冷媒は、上記参考形態と同様、各冷却熱交換器（83,93）の除霜や、各ドレンパン（85,95）内の氷塊の融解に利用される。

各冷凍回路（80,90）を流出した冷媒は、液連絡配管（31）で合流した後、第２液管（72）、第２分岐管（74）、レシーバ（45）、第１分岐管（73）を順に流れる。その後、冷媒は、第３分岐管（75）の第２室外膨張弁（48）を通過して減圧されてから、室外熱交換器（44）を流れる。室外熱交換器（44）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（44）で蒸発した冷媒は、四路切換弁（49）を通過して高段側吸入管（64）へ流入し、第１可変容量圧縮機（41）及び第１，第２固定容量圧縮機（42,43）に吸入される。

<デフロスト運転終了後の冷媒回収動作>
ところで、上述したデフロスト運転を行うと、各冷凍ショーケース（12,13）では、各冷却熱交換器（83,93）の除霜に凝縮した液冷媒が、各冷却熱交換器（83,93）の内部に溜まり込んでしまうことがある。このような状態で上述の冷却運転を再開すると、各冷却熱交換器（83,93）内に溜まった液冷媒が、各ブースタ回路（100,120）の各低段側圧縮機（101,102,121,122）に吸入されることになる。その結果、いわゆる液圧縮現象により、各低段側圧縮機（101,102,121,122）が故障してしまう虞がある。

そこで、実施形態２に係る冷凍装置では、デフロスト運転を終了させた後、上記冷却運転を再開する際に、このような低段側圧縮機（101,102,121,122）の液圧縮現象を回避すべく、デフロスト運転の終了後に次のような冷媒回収動作を行うようにしている。

図１０に示すように、冷媒回収動作では、上述の冷却運転と同様、四路切換弁（49）が第１状態に設定される。また、第２室外膨張弁（48）が全閉状態となる一方、第１室外膨張弁（47）の開度が適宜調節される。第１冷凍回路（80）では、第１室内膨張弁（82）の開度が適宜調節される。第２冷凍回路（90）では、第２室内膨張弁（92）の開度が適宜調節される。第１ブースタ回路（100）では、電磁弁（SV-1）及び電磁弁（SV-2）が閉の状態に設定される一方、電磁弁（SV-5）が開放状態となる。第２ブースタ回路（120）では、電磁弁（SV-3）及び電磁弁（SV-4）が閉の状態に設定される一方、電磁弁（SV-6）が適宜開閉される。

また、冷媒回収動作では、室外回路（40）側の各高段側圧縮機（41,42,43）が運転される一方、各ブースタ回路（100,120）側の各低段側圧縮機（101,102,121,122）が停止状態となる。

この冷媒回収動作の室外回路（40）では、各高段側圧縮機（41,42,43）で圧縮された冷媒が上述の冷却運転と同様の経路を流れる。つまり、室外回路（40）では、高圧冷媒が室外熱交換器（44）で凝縮して液連絡配管（31）に流入した後、各冷凍回路（80,90）に分流する。

第１冷凍回路（80）に流入した冷媒は、第１室内膨張弁（82）で減圧された後、第１冷却熱交換器（83）を流れる。第１冷却熱交換器（83）では、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発する。同時に、第１冷却熱交換器（83）内に溜まっていた液冷媒は、ガス冷媒に圧送されて第１冷却熱交換器（83）から排出される。

その後、冷媒は第１ブースタ回路（100）に流入する。この冷媒は、液戻し管としての第１油戻し管（141）を流れた後、第１油分離器（143）に流入する。第１油分離器（143）では、油回収容器（145）内において、冷媒が液冷媒とガス冷媒とに分離する。分離後の液冷媒は、油回収容器（145）内の液溜め部（148）に溜まり込む。一方、分離後のガス冷媒は、ガス溜め部（147）に溜まり込み、第１吐出連絡管（116b）より油回収容器（145）の外部へ流出する。

同様に、第２冷凍回路（90）に流入した冷媒は、第２冷却熱交換器（93）で蒸発すると共に、その内部に溜まっていた液冷媒を搬送しながら第２ブースタ回路（120）へ送られる。この冷媒は、液戻し管としての第２油戻し管（142）を介して第２油分離器（144）に流入する。第２油分離器（144）においても、冷媒はガス冷媒と液冷媒とに分離し、ガス冷媒のみが第２吐出連絡管（136b）より油回収容器（145）の外部へ流出する。

各ブースタ回路（100,120）を流出した冷媒は、ガス連絡配管（32）を流通する。ここで、ガス連絡配管（32）を流れる冷媒中に液冷媒が残存している場合、この液冷媒はガス連絡配管（32）の周囲の空気から吸熱して蒸発する。ガス連絡配管（32）を流出したガス冷媒は、室外回路（40）に流入し、各高段側圧縮機（41,42,43）に吸入される。

−実施形態２の効果−
上記実施形態２では、デフロスト運転の終了後に、各冷却熱交換器（83,93）内に溜まった液冷媒を高段側圧縮機（141,142）に吸入させる冷媒回収動作を行うようにしている。このため、上記実施形態２によれば、デフロスト運転をして再び冷却運転を行う際、各低段側圧縮機（101,102,121,122）で液圧縮現象が生じてしまうのを確実に回避することができる。一方、このように液冷媒を各高段側圧縮機（41,42,43）側に送るようにすると、液冷媒を低段側圧縮機（101,102,121,122）側へ送る場合と比較して、液冷媒が流れる配管の長さを稼ぐことができる。具体的に、上記実施形態２では、各冷却熱交換器（83,93）から排出された液冷媒が、各油戻し管（141,142）やガス連絡配管（32）等の各冷媒配管を介して高段側圧縮機（141,142）に吸入される。このため、上記実施形態２によれば、各冷媒配管の周囲の空気の熱を利用して冷媒中に残存する液冷媒を蒸発させることができる。従って、冷媒回収動作時において、高段側圧縮機（141,142）での液圧縮現象を回避することができる。

また、上記実施形態２では、各低段側圧縮機（101,102,121,122）の吐出側に油分離器（143,144）を設けている。このため、上記実施形態２の冷却運転時には、各低段側圧縮機（101,102,121,122）から流出した油を確実に各低段側圧縮機（101,102,121,122）に戻すことができ、各低段側圧縮機（101,102,121,122）の冷凍機油不足を解消することができる。

ここで、上記実施形態２では、各油分離器（143,144）で回収した油を低段側圧縮機（101,102,121,122）に戻すための油戻し管（141,142）を上記冷媒回収動作時の液戻し管としても用いるようにしている。従って、上記実施形態２によれば、冷媒回路（20）の簡素化を図ることができる。

更に、上記実施形態２の冷媒回収動作時には、各冷却熱交換器（83,93）に溜まった液冷媒を各油分離器（143,144）内に送り込み、各油分離器（143,144）内で分離したガス冷媒を高段側圧縮機（41,42,43）へ送るようにしている。このため、上記実施形態２によれば、冷媒回収動作時において、高段側圧縮機（41,42,43）での液圧縮現象を確実に回避することができる。ここで、上記実施形態２では、冷却運転時には油を分離するために用いる各油分離器（143,144）を、冷媒回収動作時には気液分離器として用いるようにしている。このため、上記実施形態２によれば、新たに気液分離器を設けることなく、冷媒回収動作時における各高段側圧縮機（41,42,43）での液圧縮現象を回避することができる。

<実施形態２の変形例>
上記実施形態２で説明した油分離器（143,144）や油戻し管（141,142）を上記参考形態及び実施形態１の冷凍装置（10）に適用し、実施形態２と同様の冷却運転、デフロスト運転、冷媒回収動作を行うようにしても良い。

また、例えば図９に示す実施形態２の各ブースタ回路（100,120）について、各バイパス管（119,139）の一端を各吐出連絡管（116b,136b）に接続し、他端を各低段側吸入管（113,133）にそれぞれ接続するようにしても良い。この構成では、デフロスト運転時において、高圧冷媒を各油分離器（143,144）内に送り込まず、各バイパス管（119,139）に直接導入して各冷却熱交換器（83,93）の除霜を行うことができる。

更に、例えば図１１に示すように、デフロスト運転時に利用する各バイパス管（119,139）を各油戻し管（141,142）が兼ねるように構成しても良い。つまり、この例では、冷却運転時に各油戻し管（141,142）の電磁弁（SV-5,SV-6）が適宜開閉されることで、各油分離器（143,144）内に回収された油が各油戻し管（141,142）を介して各低段側圧縮機（101,102,121,122）へ返送される。また、この例のデフロスト運転時には、電磁弁（SV-5,SV-6）が開放状態となることで、室外回路（40）側から送られた高圧冷媒が各油戻し管（141,142）を介して各冷凍回路（80,90）へ送られる。つまり、この例のデフロスト運転時には、各油戻し管（141,142）が、上述の各バイパス管として機能する。また、この例のデフロスト運転終了時の冷媒回収動作では、電磁弁（SV-5,SV-6）が開放状態となることで、各冷却熱交換器（83,93）内に溜まった液冷媒が各油戻し管（141,142）を介して各油分離器（143,144）に流入し、各油分離器（143,144）で分離されたガス冷媒が各高段側圧縮機（41,42,43）へ送られる。このように、図１１の例では、油戻し用の油戻し管（141,142）が、デフロスト運転時のバイパス管と、冷媒回収動作時の液戻し管との双方を兼ねてることになるので、冷媒回路（20）の構成を一層簡素化することができる。

《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

上記実施形態では、冷却運転時やデフロスト運転時に、各高段側圧縮機（41,42,43）を全て運転するようにしているが、これらの高段側圧縮機（41,42,43）のうちの１台又は２台を運転させるようにしてもよい。

また、上記実施形態１では、第２デフロスト運転時に、各ブースタ回路（100,120）で両方の低段側圧縮機（101,102,121,122）を運転するようにしているが、これらの低段側圧縮機（101,102,121,122）のうちの一方のみを運転させるようにしてもよい。

また、この第２デフロスト運転時には、各圧縮機（101,102,121,122）に吸入される冷媒の過熱度に応じて各液インジェクション弁（191,193）の開度が適宜調節されているが、この過熱度に代わって、各低段側圧縮機（101,102,121,122）の吐出冷媒温度に基づいて各インジェクション弁（191,193）の開度を適宜調節するようにしてもよい。この場合にも、各低段側圧縮機（101,102,121,122）の吐出冷媒温度が異常上昇してしまうのを未然に回避することができる。

更に、上記実施形態１では、液インジェクションを行うことで、各ブースタ回路（100,120）の各圧縮機（101,102,121,122）の吐出温度を低下させるようにしているが、この液インジェクションを行わない構成としてもよい。この場合においては、例えば第２可変容量圧縮機（101）や第３可変容量圧縮機（121）の運転周波数を低減させ、吐出冷媒温度を低下させるようにしてもよいし、各ブースタ回路（100,120）で、いずれか一方の低段側圧縮機（101,102,121,122）を停止させるようにしてもよい。

また、上記実施形態の冷凍装置（10）では、冷媒回路（20）に複数の冷却熱交換器（83,93）を設け、複数の冷凍ショーケース（12,13）の庫内を同時に冷却するようにしているが、冷媒回路（20）に一つの冷却熱交換器を設け、一つの冷凍ショーケースのみの庫内を冷却するようにしてもよい。

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段圧縮冷凍サイクルを行う冷凍装置に関し、特に冷凍庫等の庫内空気を冷却する利用側熱交換器のデフロスト技術について有用である。

本発明の前提となる参考形態の冷凍装置の概略構成を示す配管系統図である。 参考形態の冷凍装置の冷却運転動作を示す配管系統図である。 参考形態の冷凍装置のデフロスト運転動作を示す配管系統図である。 本発明に係る実施形態１の冷凍装置の概略構成を示す配管系統図である。 実施形態１の冷凍装置の第２デフロスト運転時の動作を示す配管系統図である。 実施形態２の冷凍装置の概略構成を示す配管系統図である。 実施形態２の冷凍装置の油分離器の周辺を拡大した概略構成図である。 実施形態２の冷凍装置の冷却運転動作を示す配管系統図である。 実施形態２の冷凍装置のデフロスト運転動作を示す配管系統図である。 実施形態２の冷凍装置の冷媒回収動作を示す配管系統図である。 実施形態２の変形例の冷凍装置の概略構成を示す配管系統図である。

符号の説明

10 冷凍装置
20 冷媒回路
41,42,43 高段側圧縮機
44 熱源側熱交換器（室外熱交換器）
48 熱源側膨張弁
81,91 ドレンパン加熱用配管
82,92 利用側膨張弁
83,93 利用側熱交換器（冷却熱交換器）
85,95 ドレンパン
101,102,121,122 低段側圧縮機
119,139 バイパス管
141,142 油戻し管（液戻し管）
143,144 油分離器

Claims (6)

1. 低段側圧縮機（101,102,121,122）と、高段側圧縮機（41,42,43）と、熱源側熱交換器（44）と、利用側熱交換器（83,93）とが接続された冷媒回路（20）を備え、
   熱源側熱交換器（44）が凝縮器となって利用側熱交換器（83,93）が蒸発器となる冷却運転中に、上記低段側圧縮機（101,102,121,122）及び高段側圧縮機（41,42,43）を運転して二段圧縮冷凍サイクルを行う冷凍装置であって、
   上記利用側熱交換器（83,93）を除霜するためのデフロスト運転が上記冷却運転と切り換え可能になっており、
   上記デフロスト運転中には、高段側圧縮機（41,42,43）の吐出冷媒を上記低段側圧縮機（101,102,121,122）で更に圧縮すると共に、利用側熱交換器（83,93）が凝縮器となって熱源側熱交換器（44）が蒸発器となる冷凍サイクルを行うことを特徴とする冷凍装置。
2. 請求項１において、
   上記デフロスト運転中には、高段側圧縮機（41,42,43）の吐出冷媒の一部を上記低段側圧縮機（101,102,121,122）で更に圧縮し、高段側圧縮機（41,42,43）の吐出側に戻すことを特徴とする冷凍装置。
3. 請求項２において、
   上記デフロスト運転中には、利用側熱交換器（83,93）で凝縮した冷媒の一部を低段側圧縮機（101,102,121,122）の吸入側に戻すことを特徴とする冷凍装置。
4. 低段側圧縮機（101,102,121,122）と、高段側圧縮機（41,42,43）と、熱源側熱交換器（44）と、利用側熱交換器（83,93）とが接続された冷媒回路（20）を備え、
   熱源側熱交換器（44）が凝縮器となって利用側熱交換器（83,93）が蒸発器となる冷却運転中に、上記低段側圧縮機（101,102,121,122）及び高段側圧縮機（41,42,43）を運転して二段圧縮冷凍サイクルを行う冷凍装置であって、
   上記利用側熱交換器（83,93）を除霜するためのデフロスト運転が上記冷却運転と切り換え可能になっており、上記デフロスト運転中には、高段側圧縮機（41,42,43）を運転し、該利用側熱交換器（83,93）が凝縮器となって熱源側熱交換器（44）が蒸発器となる冷凍サイクルを行うように構成され、
   上記低段側圧縮機（101,102,121,122）の吸入側と吐出側とを繋ぐ液戻し管（141,142）を備え、
   上記デフロスト運転の終了後には、高段側圧縮機（41,42,43）のみを運転し、利用側熱交換器（83,93）内に溜まった冷媒を上記液戻し管（141,142）を介して高段側圧縮機（41,42,43）に吸入させる冷媒回収動作を行うことを特徴とする冷凍装置。
5. 請求項４において、
   上記低段側圧縮機（101,102,121,122）の吐出側に設けられる油分離器（143,144）と、
   上記油分離器（143,144）で回収した冷凍機油を低段側圧縮機（101,102,121,122）の吸入側に送る油戻し管（141,142）とを備え、
   上記油戻し管（141,142）が、上記冷媒回収動作時の上記液戻し管を兼ねていることを特徴とする冷凍装置。
6. 請求項５において、
   上記油分離器（143,144）は、上記冷媒回収動作時に液戻し管（141,142）から流入した冷媒からガス冷媒を分離して高段側圧縮機（41,42,43）の吸入側に送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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