JP4036231B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍装置に関し、特に除霜運転に係るものである。

従来より、冷凍サイクルを行う冷凍装置が知られており、食品等を貯蔵する冷蔵庫や冷凍庫の冷却機として広く利用されている。例えば、特許文献１には、冷蔵庫等の庫内を冷却するための熱交換器を複数備えた冷凍装置が開示されている。この冷凍装置では、１つの室外ユニットに対して、冷蔵庫内を冷却する冷蔵熱交換器と、冷凍庫内を冷却する冷凍熱交換器とが並列に接続されている。また、この冷凍装置では、室外ユニットの圧縮機構（主圧縮機）とは別に、冷凍熱交換器と室外ユニットの間に副圧縮機が設けられている。この冷凍装置では、冷蔵熱交換器を蒸発器とする単段冷凍サイクルと、冷凍熱交換器を蒸発器として副圧縮機を低段圧縮機とする２段圧縮冷凍サイクルとが、１つの冷媒回路において行われる。

上記冷凍装置では、副圧縮機に直列接続された冷凍熱交換器で冷媒の蒸発温度が比較的低く設定されているため、この冷凍熱交換器において、着霜の問題が特に深刻となる。つまり、冷凍熱交換器に空気中の水分が付着して凍結し、付着した霜によって庫内空気の冷却が阻害されるという問題が生じる。したがって、冷凍熱交換器に付着した霜を融かすこと、すなわち冷凍熱交換器の除霜が必要となる。

そこで、特許文献１の冷凍装置では、副圧縮機、冷凍熱交換器、冷蔵熱交換器用の膨張弁および冷蔵熱交換器の順に冷媒を循環させる冷凍サイクルを行って冷凍熱交換器を除霜できるようにしている。つまり、上記冷凍装置の冷媒回路では、副圧縮機が冷媒を冷凍熱交換器から吸入して室外ユニットの圧縮機構の吸入側へ吐出する冷却運転用の第１動作と、副圧縮機が冷媒を冷蔵熱交換器から吸入して冷凍熱交換器へ吐出する除霜運転用の第２動作とに切り換えられる。

具体的に、上記除霜運転では、副圧縮機から吐出された冷媒が冷凍熱交換器で放熱して凝縮し、霜を溶かす。凝縮した冷媒は、膨張弁で減圧された後、冷蔵熱交換器で庫内空気から吸熱して蒸発し、副圧縮機へ吸入される。このように、上記冷凍装置では、冷媒が冷蔵庫内の空気から回収した熱を用いて冷凍熱交換器の除霜を行うようにしている。
特開２００４−３５３９９５号公報

しかしながら、上述した従来の冷凍装置では、冷蔵熱交換器を熱源として冷凍熱交換器の除霜を行うようにしているため、冷蔵庫の運転状態によって除霜能力に影響を及ぼすという問題があった。つまり、特に、冷蔵熱交換器が運転休止している場合、冷媒が除霜に必要な熱量を回収できないため、除霜能力が大きく低下するという問題があった。

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、副圧縮機の吐出冷媒を流して冷却熱交換器を除霜する冷凍装置において、その除霜対象以外の冷却熱交換器（利用熱交換器）の運転状態に影響を受けることなく、十分な除霜能力を確保することである。

第１の発明は、圧縮機（41,42,43）および熱源側熱交換器（44）を有する熱源系統に、第１利用側熱交換器（111）を有する第１利用系統と、第２利用熱交換器（121）および上記圧縮機（41,42,43）を高段側とする低段側の副圧縮機（131）を有する第２利用系統とが並列に接続されて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）を備えている冷凍装置を前提としている。そして、上記第２利用系統は、上記副圧縮機（131）が冷媒を第２利用側熱交換器（121）から吸入して圧縮機（41,42,43）の吸入側に吐出する第１動作と、上記副圧縮機（131）の吐出冷媒が第２利用側熱交換器（121）へ流れて副圧縮機（131）へ戻る循環経路が上記第２利用系統内に形成される第２動作とに切り換える切換手段（132）を備えているものである。一方、上記第２利用系統は、上記第２動作時の循環経路に設けられ、上記第２動作時に第２利用側熱交換器（121）からの冷媒を蒸発させる蒸発手段（150）を備えている。さらに、上記第２利用系統は、熱源系統から冷媒が第２利用側熱交換器（121）へ流れる第２液管（143）に設けられた開閉弁（144）と、第１動作時に副圧縮機（131）の吐出ラインとなるガス管（139）に設けられた開閉弁（SV-2）とを備えている。そして、本発明の冷凍装置は、上記第１動作時に上記第２液管（143）の開閉弁（144）および上記ガス管（139）の開閉弁（SV-2）を開状態とし、上記第２動作時に上記第２液管（143）の開閉弁（144）および上記ガス管（139）の開閉弁（SV-2）を閉状態とする制御手段（170）を備えている。一方、上記第２利用系統は、上記第２液管（143）における開閉弁（144）の下流側と上記ガス管（139）における開閉弁（SV-2）の上流側との間に接続され且つ途中に上記蒸発手段（150）が設けられ、第２動作時に第２利用側熱交換器（121）からの冷媒が副圧縮機（131）の吸入ラインへ流れるように構成された吸入用接続管（148）を備えているものである。

上記の発明では、例えば、第１利用側熱交換器（111）および第２利用側熱交換器（121）が庫内を冷却する冷却熱交換器として機能する場合を考える。第１動作と第２動作の何れにおいても、熱源系統から第１利用系統へ供給された冷媒は、第１利用側熱交換器（111）で蒸発して主圧縮機（41）に吸入される。一方、第１動作において、熱源系統から第２利用系統へ供給された冷媒は、第２利用側熱交換器（121）で蒸発して副圧縮機（131）へ吸入され、該副圧縮機（131）で圧縮されてから熱源系統の圧縮機（41,42,43）に吸入される。

この発明において、冷凍装置では除霜運転が行われる。この除霜運転は、第２利用側熱交換器（121）を除霜するために行われる。除霜運転中には、冷媒回路（20）で第２動作が行われる。この第２動作では、副圧縮機（141）と第２利用側熱交換器（121）と蒸発手段（150）とを有する閉回路である循環経路が第２利用系統内に形成される。循環経路においては、副圧縮機（131）の吐出冷媒が第２利用側熱交換器（121）で放熱して凝縮し、該第２利用側熱交換器（121）の除霜が行われる。第２利用側熱交換器（121）で凝縮した冷媒は、蒸発手段（150）で蒸発して副圧縮機（131）へ吸入される。つまり、この除霜運転では、副圧縮機（131）から吐出された冷媒が第２利用系統内で循環し、冷媒が蒸発手段（150）で回収した熱を用いて除霜を行っている。したがって、第１利用系統の運転状態に関係なく、第２利用側熱交換器（121）の除霜が行われる。

さらに、上記の発明では、第１動作時に、第２液管（143）の開閉弁（144）およびガス管（139）の開閉弁（SV-2）が開状態に設定される。この状態では、熱源系統の冷媒が第２液管（143）を通って第２利用側熱交換器（121）へ流れ、該第２利用側熱交換器（121）で吸熱して蒸発する。第２利用側熱交換器（121）で蒸発した冷媒は、副圧縮機（131）へ吸入された後ガス管（139）へ吐出されて、熱源系統の圧縮機（41,42,43）へ吸入される。

一方、第２動作時においては、第２液管（143）の開閉弁（144）およびガス管（139）の開閉弁（SV-2）が閉状態に設定される。この状態では、熱源系統の冷媒が第２液管（143）の開閉弁（144）で遮断されるので、第２利用側熱交換器（121）へ流入しない。そして、この第２動作時において、副圧縮機（131）の吐出冷媒が第２利用側熱交換器（121）で放熱して凝縮した後、吸入用接続管（148）へ流入する。この吸入用接続管（148）の冷媒は、蒸発手段（150）によって蒸発した後、副圧縮機（131）の吸入ラインへ導入される。つまり、蒸発手段（150）によって蒸発した冷媒は、吸入用接続管（148）からガス管（139）へ流入するが、該ガス管（139）の開閉弁（SV-2）が閉じているため、熱源系統の圧縮機（41,42,43）の吸入側へは流れない。よって、吸入用接続管（148）は、第２動作時に第２利用系統内に形成される循環経路の一部を構成している。

また、第２の発明は、上記第１の発明において、上記第２液管（143）は、熱源系統から冷媒が第１利用側熱交換器（111）へ向かって流入する第１液管（142）の途中から分岐している。そして、上記吸入用接続管（148）には、蒸発手段（150）の上流側に膨張弁（145）が設けられている。さらに、上記蒸発手段（150）は、第１液管（142）に接続される第１流路（151）と、吸入用接続管（148）に接続される第２流路（152）とを有し、上記第２流路（152）の冷媒が上記第１流路（151）の冷媒と熱交換して蒸発する熱交換器を構成しているものである。

上記の発明では、第１動作と第２動作の何れにおいても、熱源系統の冷媒が第１液管（142）へ流れる。そして、第１動作時では、第１液管（142）の冷媒は、一部が第２液管（143）へ分岐して第２利用側熱交換器（121）へ流れて蒸発し、残りが第１利用側熱交換器（111）へ流れて蒸発する。一方、第２動作時では、第１液管（142）の冷媒の全量が第１利用側熱交換器（111）へ流れて蒸発する。

また、第２動作時において、副圧縮機（131）の吐出冷媒が第２利用側熱交換器（121）で凝縮した後、吸入用接続管（148）へ流れる。この吸入用接続管（148）の冷媒は、膨張弁（145）で減圧された後、蒸発手段（150）の第２流路（152）へ流入する。この第２流路（152）の冷媒は、第１流路（151）の冷媒と熱交換して蒸発する。その際、第１流路（151）の冷媒が冷却される。したがって、第１利用側熱交換器（111）へ流れる冷媒が冷却されるので、第１利用側熱交換器（111）における冷却能力が増大する。

また、第３の発明は、上記第２の発明において、上記副圧縮機（131）が中間圧ポートを備えている。上記第２利用系統は、第１動作時に、第２液管（143）の冷媒の一部が第２利用側熱交換器（121）へ流れると共に残りが吸入用接続管（148）へ流入して蒸発手段（150）で蒸発するように構成されている。一方、上記第２利用系統は、第１動作時に、吸入用接続管（148）の蒸発手段（150）で蒸発した冷媒がガス管（139）へ流れる状態と、吸入用接続管（148）の蒸発手段（150）で蒸発した冷媒が上記副圧縮機（131）の中間圧ポートへ吸入される状態とに切り換える切換手段（153）を備えているものである。

上記の発明では、副圧縮機（131）が中間圧ポートを備えているものである。この中間圧ポートは、圧縮途中の圧縮室に連通しており、副圧縮機（131）の吸入圧力と吐出圧力との間の圧力状態となっている。本発明では、第１動作時において、第１液管（142）から第２液管（143）へ分岐した冷媒の一部が第２利用側熱交換器（121）へ流れ、残りが吸入用接続管（148）へ流れる。第２利用側熱交換器（121）へ流れた冷媒は、蒸発した後、副圧縮機（131）へ吸入されてガス管（139）へ吐出される。一方、吸入用接続管（148）へ流れた冷媒は、蒸発手段（150）で蒸発する。

そして、本発明では、切換手段（153）により、吸入用接続管（148）で蒸発した冷媒がガス管（139）へ流れる状態と、吸入用接続管（148）で蒸発した冷媒が副圧縮機（131）の中間圧ポートに吸入される状態とに切換可能となっている。具体的に、吸入用接続管（148）からガス管（139）へ流れた冷媒は、副圧縮機（131）の吐出冷媒と合流して、熱源系統の圧縮機（41,42,43）へ吸入される。また、吸入用接続管（148）から副圧縮機（131）の中間圧ポートへ流れた冷媒は、ガス管（139）へ吐出されて熱源系統の圧縮機（41,42,43）へ吸入される。この後者の場合は、前者の場合と比べて、第２利用系統から熱源系統の圧縮機（41,42,43）の吸入側へ流れる冷媒量が減少する。その減少した分、第１利用系統から熱源系統の圧縮機（41,42,43）の吸入側へ流れる冷媒量が増大する。したがって、第１利用側熱交換器（111）の冷媒循環量が増大するので、冷却能力が増大する。

また、第４の発明は、上記第１または第２の発明において、上記第２利用系統は、第２動作時に、副圧縮機（131）の吐出冷媒が第２利用側熱交換器（121）のガス側端へ流れる状態と、副圧縮機（131）の吐出冷媒が第２利用側熱交換器（121）の液側端へ流れる状態とに切り換える切換手段（160）を備えているものである。

上記の発明では、第２動作時において、第２利用側熱交換器（121）の冷媒流れ方向が切換可能となっている。ここで、第１動作時の第２利用側熱交換器（121）では、低温の液冷媒（二相冷媒）が液側端より流入し、蒸発して過熱状態となったガス冷媒がガス側端から流出する。したがって、第２利用側熱交換器（121）において、ガス側端より液側端が着霜の程度が高くなる。そこで、本発明では、第２動作時において、副圧縮機（131）の吐出冷媒を第２利用側熱交換器（121）の液側端より流入させてガス側端より流出させる冷媒流れ方向にすれば、つまり第１動作時と同じ冷媒流れ方向にすれば、着霜の程度が高い液側端において吐出冷媒の高温熱が有効に利用される。

また、第５の発明は、上記第２の発明において、上記第２利用系統は、吸入用接続管（148）における膨張弁（145）と蒸発手段（150）との間に設けられ、冷媒を空気と熱交換させる空気熱交換器（146）を備えているものである。

上記の発明では、第２動作時に、吸入用接続管（148）に流入した冷媒が膨張弁（145）で減圧された後、空気熱交換器（146）で空気と熱交換し、その後、蒸発手段（150）で第１液管（142）の冷媒と熱交換する。つまり、この場合、吸入用接続管（148）の冷媒が空気熱交換器（146）および蒸発手段（150）の双方で熱回収するので、除霜能力が増大する。

また、第６の発明は、上記第１または第２の発明において、上記制御手段（170）は、第２動作時に、第２利用系統の循環経路の循環冷媒量が不足すると、第２液管（143）の開閉弁（144）を一定時間開状態とするように構成されているものである。

上記の発明では、第２動作時に、万一、第２利用系統の循環経路の冷媒循環量が不足状態になると、第２液管（143）の開閉弁（144）が一定時間開く。そうすると、第１液管（142）の冷媒の一部が第２液管（143）を通って吸入用接続管（148）に流入する。つまり、第１液管（142）から冷媒が循環経路へ補充される。これにより、第２利用系統の循環経路の冷媒循環量が増大し、冷媒循環量の不足状態が解消される。

また、第７の発明は、上記第１または第２の発明において、上記制御手段（170）は、第２動作時に、第２利用系統の循環経路の循環冷媒量が過剰になると、ガス管（139）の開閉弁（SV-2）を一定時間開状態とするように構成されているものである。

上記の発明では、第２動作時に、万一、第２利用系統の循環経路の冷媒循環量が過剰状態になると、ガス管（139）の開閉弁（SV-2）が一定時間開く。そうすると、吸入用接続管（148）からガス管（139）へ流れた冷媒の一部が熱源系統の圧縮機（41,42,43）の吸入側に流れる。つまり、循環経路から冷媒が排出される。これにより、第２利用系統の循環経路の冷媒循環量が減少し、冷媒循環量の過剰状態が解消される。

したがって、本発明によれば、副圧縮機（131）、第２利用側熱交換器（121）および蒸発手段（150）を順に冷媒が循環する循環経路を第２利用系統内に形成し、その冷媒循環で第２利用側熱交換器（121）の除霜運転を行うようにしたので、第１利用系統の運転状態に関係なく除霜運転を確実に行うことができる。

第２の発明によれば、蒸発手段（150）を第２動作時の循環経路の冷媒と第１利用系統に流れる冷媒とを熱交換させる構成にしたので、除霜のための熱量を回収できると共に第１利用系統へ供給する冷媒を冷却することができる。したがって、除霜運転を行いながらも、第１利用系統の冷却能力を増大させることができる。

第３の発明によれば、第１動作において、蒸発手段（150）で蒸発して第１液管（142）の冷媒を冷却した冷媒を副圧縮機（131）の吐出ラインへ流す場合と、副圧縮機（131）の中間圧ポートへ流す場合とに切換可能とした。したがって、第１利用系統の冷却負荷が大きい場合、蒸発手段（150）で蒸発した冷媒を副圧縮機（131）の中間圧ポートへ流すことで、第１利用系統における冷媒循環量を減少させずにすむ。これにより、第１利用系統において必要な冷却能力を確保することができる。

第４の発明によれば、第２動作において、第２利用側熱交換器（121）の冷媒流れ方向を可逆に切換可能とした。したがって、例えば、副圧縮機（131）の吐出冷媒を第２利用側熱交換器（121）の液側端からガス側端へ向かって流すようにすれば、第２利用側熱交換器（121）において着霜度が高い液側端部に吐出冷媒の高温熱を有効に利用することができる。これにより、効果的な除霜運転を行うことができる。

第６の発明によれば、第２動作において、第２利用系統の循環経路の冷媒循環量が不足した場合、第２液管（143）の開閉弁（144）を開くようにし、また第７の発明によれば、第２動作において、第２利用系統の循環経路の冷媒循環量が過剰な場合、ガス管（139）の開閉弁（SV-2）を開くようにしたので、循環経路の冷媒循環量を適切に調節することができる。その結果、除霜能力を適宜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。

《発明の実施形態１》
本実施形態１の冷凍装置（10）は、コンビニエンスストア等に設置されて、店内の空気調和とショーケース内の冷却とを行うものである。図１に示すように、上記冷凍装置（10）には、室外ユニット（11）と、空調ユニット（12）と、冷蔵ショーケース（13）と、冷凍ショーケース（14）と、ブースタユニット（15）とが設けられている。そして、上記室外ユニット（11）が屋外に設置され、残りの空調ユニット（12）等がコンビニエンスストア等の店内に設置される。なお、上記ブースタユニット（15）は、屋外に設置するようにしてもよい。

上記室外ユニット（11）には室外回路（40）が、空調ユニット（12）には空調回路（100）が、冷蔵ショーケース（13）には冷蔵回路（110）が、冷凍ショーケース（14）には冷凍回路（120）が、ブースタユニット（15）にはブースタ回路（130）がそれぞれ設けられている。この冷凍装置（10）では、上述した各回路（40,100,…）を配管で接続することによって冷媒回路（20）が構成されている。この冷媒回路（20）は、冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルが行われるように構成されている。

また、この冷凍装置（10）において、室外回路（40）が熱源系統を、冷蔵回路（110）が第１利用系統を、冷凍回路（120）およびブースタ回路（130）が第２利用系統を、空調回路（100）が第３利用系統をそれぞれ構成している。そして、上記第１利用系統、第２利用系統および第３利用系統が、熱源系統に対して並列に接続されている。

上記冷媒回路（20）には、第１液側連絡配管（21）と、第２液側連絡配管（22）と、第１ガス側連絡配管（23）と、第２ガス側連絡配管（24）とが設けられている。

上記第１液側連絡配管（21）は、室外回路（40）とブースタ回路（130）との間に接続されている。上記第２液側連絡配管（22）は、一端が第１液側連絡配管（21）の途中に接続され、他端が空調回路（100）に接続されている。上記第１ガス側連絡配管（23）は、室外回路（40）と冷蔵回路（110）とに接続されている。上記第２ガス側連絡配管（24）は、室外回路（40）と空調回路（100）との間に接続されている。

〈室外ユニット〉
上記室外ユニット（11）は、冷凍装置（10）の熱源ユニットを構成している。この室外ユニット（11）の室外回路（40）には、可変容量圧縮機（41）と、第１固定容量圧縮機（42）と、第２固定容量圧縮機（43）と、室外熱交換器（44）と、レシーバ（45）と、室外膨張弁（46）とが設けられている。また、この室外回路（40）には、３つの吸入管（61,62,63）と、２つの吐出管（64,65）と、４つの液管（81,82,83,84）と、１つの高圧ガス管（66）とが設けられている。更に、この室外回路（40）には、３つの四路切換弁（51,52,53）と、１つの液側閉鎖弁（54）と、２つのガス側閉鎖弁（55,56）とが設けられている。

上記室外回路（40）において、液側閉鎖弁（54）には第１液側連絡配管（21）が、第１ガス側閉鎖弁（55）には第１ガス側連絡配管（23）が、第２ガス側閉鎖弁（56）には第２ガス側連絡配管（24）がそれぞれ接続されている。

上記可変容量圧縮機（41）、第１固定容量圧縮機（42）および第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る。上記可変容量圧縮機（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り、その容量が可変となっている。一方、上記２つの固定容量圧縮機（42,43）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り、その容量が変更不能となっている。上記３つの圧縮機（41,42,43）は、室外回路（40）における圧縮機構を構成している。

上記第１吸入管（61）は、一端が第１ガス側閉鎖弁（55）に接続されている。この第１吸入管（61）は、他端側で第１分岐管（61a）と第２分岐管（61b）とに分岐されており、第１分岐管（61a）が可変容量圧縮機（41）の吸入側に、第２分岐管（61b）が第３四路切換弁（53）にそれぞれ接続されている。上記第１吸入管（61）の第２分岐管（61b）には、第１ガス側閉鎖弁（55）から第３四路切換弁（53）へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-1）が設けられている。

上記第２吸入管（62）は、一端が第３四路切換弁（53）に、他端が第１固定容量圧縮機（42）の吸入側にそれぞれ接続されている。

上記第３吸入管（63）は、一端が第２四路切換弁（52）に接続されている。この第３吸入管（63）は、他端側で第１分岐管（63a）と第２分岐管（63b）とに分岐されており、第１分岐管（63a）が第２固定容量圧縮機（43）の吸入側に、第２分岐管（63b）が第３四路切換弁（53）にそれぞれ接続されている。上記第３吸入管（63）の第２分岐管（63b）には、第２四路切換弁（52）から第３四路切換弁（53）へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-2）が設けられている。

上記第１吐出管（64）は、一端側で第１分岐管（64a）と第２分岐管（64b）とに分岐されており、第１分岐管（64a）が可変容量圧縮機（41）の吐出側に、第２分岐管（64b）が第１固定容量圧縮機（42）の吐出側にそれぞれ接続されている。この第１吐出管（64）の他端は、第１四路切換弁（51）に接続されている。この第１吐出管（64）の第２分岐管（64b）には、第１固定容量圧縮機（42）から第１四路切換弁（51）へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-3）が設けられている。また、この第１吐出管（64）には、圧縮機（41,42）の吐出ガスから冷凍機油を分離するための油分離器（70）が設けられている。

上記第２吐出管（65）は、一端が第２固定容量圧縮機（43）の吐出側に、他端が第１吐出管（64）における油分離器（70）の下流側にそれぞれ接続されている。この第２吐出管（65）には、第２固定容量圧縮機（43）から第１四路切換弁（51）へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-4）が設けられている。

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り、熱源側熱交換器を構成している。この室外熱交換器（44）では、冷媒と室外空気の間で熱交換が行われる。この室外熱交換器（44）の一端は、第１四路切換弁（51）に接続されている。一方、上記室外熱交換器（44）の他端は、第１液管（81）を介してレシーバ（45）の頂部に接続されている。この第１液管（81）には、室外熱交換器（44）からレシーバ（45）へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-5）が設けられている。なお、上記室外熱交換器（44）の近傍には、外気温センサ（90）と室外ファン（47）とが設けられている。上記室外熱交換器（44）へは、室外ファン（47）によって室外空気が送られる。

上記レシーバ（45）の底部には、第２液管（82）の一端が接続されている。この第２液管（82）の他端は、液側閉鎖弁（54）に接続されている。この第２液管（82）には、レシーバ（45）から液側閉鎖弁（54）へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-6）が設けられている。

上記第２液管（82）における逆止弁（CV-6）と液側閉鎖弁（54）との間には、第３液管（83）の一端が接続されている。この第３液管（83）の他端は、第１液管（81）における逆止弁（CV-5）とレシーバ（45）との間に接続されている。この第３液管（83）には、第２液管（82）側から第１液管（81）側へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-7）が設けられている。

上記第２液管（82）におけるレシーバ（45）と逆止弁（CV-6）との間には、第４液管（84）の一端が接続されている。この第４液管（84）の他端は、第１液管（81）における室外熱交換器（44）と逆止弁（CV-5）との間に接続されている。この第４液管（84）には、第２液管（82）側から第１液管（81）側へ向かって順に、逆止弁（CV-8）および室外膨張弁（46）が設けられている。この逆止弁（CV-8）は、第２液管（82）側から第１液管（81）側へ向かう冷媒の流通だけを許容する。また、上記室外膨張弁（46）は、電子膨張弁により構成されている。

上記高圧ガス管（66）は、一端が第１吐出管（64）における油分離器（70）の下流側にに、他端が第３四路切換弁（53）にそれぞれ接続されている。

上記第１四路切換弁（51）は、第１のポートが第１吐出管（64）の終端に、第２のポートが第２四路切換弁（52）に、第３のポートが室外熱交換器（44）に、第４のポートが第２ガス側閉鎖弁（56）にそれぞれ接続されている。この第１四路切換弁（51）は、第１のポートと第３のポートが互いに連通し且つ第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且つ第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。

上記第２四路切換弁（52）は、第１のポートが第２吐出管（65）における逆止弁（CV-4）の下流側に、第２のポートが第３吸入管（63）の始端に、第４のポートが第１四路切換弁（51）の第２のポートにそれぞれ接続されている。この第２四路切換弁（52）は、第３のポートが封止されている。この第２四路切換弁（52）は、第１のポートと第３のポートが互いに連通し且つ第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且つ第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。

上記第３四路切換弁（53）は、第１のポートが高圧ガス管（66）の終端に、第２のポートが第２吸入管（62）の始端に、第３のポートが第１吸入管（61）の第２分岐管（61b）の終端に、第４のポートが第３吸入管（63）の第２分岐管（63b）の終端にそれぞれ接続されている。この第３四路切換弁（53）は、第１のポートと第３のポートが互いに連通し且つ第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且つ第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。

上記室外回路（40）には、各種のセンサや圧力スイッチが設けられている。具体的に、上記第１吸入管（61）には第１吸入温度センサ（91）が設けられ、上記第３吸入管（63）には第３吸入温度センサ（92）が設けられている。上記第１吐出管（64）には第１吐出温度センサ（94）が設けられ、上記第２吐出管（65）には第２吐出温度センサ（95）が設けられている。また、上記第１吐出管（64）の各分岐管（64a,64b）と第２吐出管（65）とには、高圧圧力スイッチ（93）が１つずつ設けられている。

〈空調ユニット〉
上記空調ユニット（12）は、利用ユニットを構成している。この空調ユニット（12）の空調回路（100）は、一端である液側端が第２液側連絡配管（22）に、他端であるガス側端が第２ガス側連絡配管（24）にそれぞれ接続されている。

上記空調回路（100）では、液側端からガス側端へ向かって順に、空調膨張弁（102）と空調熱交換器（101）とが設けられている。この空調熱交換器（101）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、冷凍装置（10）の第３利用側熱交換器を構成している。この空調熱交換器（101）では、冷媒と室内空気との間で熱交換が行われる。一方、上記空調膨張弁（102）は、電子膨張弁により構成されている。

上記空調ユニット（12）には、熱交換器温度センサ（103）と冷媒温度センサ（104）とが設けられている。この熱交換器温度センサ（103）は、空調熱交換器（101）の伝熱管に取り付けられている。上記冷媒温度センサ（104）は、空調回路（100）におけるガス側端の近傍に取り付けられている。また、上記空調ユニット（12）には、空調ファン（105）と内気温センサ（106）とが設けられている。上記空調熱交換器（101）へは、空調ファン（105）によって店内の室内空気が送られる。

〈冷蔵ショーケース〉
上記冷蔵ショーケース（13）は、利用ユニットを構成している。この冷蔵ショーケース（13）の冷蔵回路（110）は、一端である液側端がブースタ回路（130）に、他端であるガス側端が第１ガス側連絡配管（23）にそれぞれ接続されている。

上記冷蔵回路（110）では、液側端からガス側端へ向かって順に、冷蔵膨張弁（112）と冷蔵熱交換器（111）とが設けられている。この冷蔵熱交換器（111）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、冷凍装置（10）の第１利用側熱交換器を構成している。この冷蔵熱交換器（111）では、冷媒と冷蔵ショーケース（13）の庫内空気との間で熱交換が行われる。上記冷蔵膨張弁（112）は、電子膨張弁により構成されている。

上記冷蔵ショーケース（13）には、熱交換器温度センサ（113）と冷媒温度センサ（114）とが設けられている。この熱交換器温度センサ（113）は、冷蔵熱交換器（111）の伝熱管に取り付けられている。上記冷媒温度センサ（114）は、冷蔵回路（110）におけるガス側端の近傍に取り付けられている。また、上記冷蔵ショーケース（13）には、冷蔵庫内ファン（115）と冷蔵庫内温度センサ（116）とが設けられている。上記冷蔵熱交換器（111）へは、冷蔵庫内ファン（115）によって庫内空気が送られる。

〈冷凍ショーケース〉
上記冷凍ショーケース（14）は、利用ユニットを構成している。この冷凍ショーケース（14）の冷凍回路（120）は、一端である液側端および他端であるガス側端の何れもがブースタ回路（130）に接続されている。

上記冷凍回路（120）では、液側端からガス側端へ向かって順に、ドレンパンヒータ（127）と冷凍膨張弁（122）と冷凍熱交換器（121）とが設けられている。この冷凍熱交換器（121）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り、冷凍装置（10）の第２利用側熱交換器を構成している。この冷凍熱交換器（121）では、冷媒と冷凍ショーケース（14）の庫内空気との間で熱交換が行われる。上記冷凍膨張弁（122）は、電子膨張弁により構成されている。上記ドレンパンヒータ（127）は、高温の冷媒が流れることによって図示しないドレンパンを加熱するように構成されている。

上記冷凍ショーケース（14）には、熱交換器温度センサ（123）と冷媒温度センサ（124）とが設けられている。この熱交換器温度センサ（123）は、冷凍熱交換器（121）の伝熱管に取り付けられている。上記冷媒温度センサ（124）は、冷凍回路（120）におけるガス側端の近傍に取り付けられている。また、上記冷凍ショーケース（14）には、冷凍庫内ファン（125）と冷凍庫内温度センサ（126）とが設けられている。上記冷凍熱交換器（121）へは、冷凍庫内ファン（125）によって庫内空気が送られる。

〈ブースタユニット〉
上記ブースタユニット（15）のブースタ回路（130）には、ブースタ圧縮機（131）と四路切換弁（132）が設けられている。

上記ブースタ圧縮機（131）は、全密閉型で高圧ドーム型のスクロール圧縮機であり、室外回路（40）の圧縮機（41,42,43）を高段側とする低段側の副圧縮機を構成している。このブースタ圧縮機（131）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。

上記ブースタ圧縮機（131）の吐出側には、吐出管（133）の一端が接続され、吸入側には、吸入管（134）の一端が接続されている。これら吐出管（133）および吸入管（134）は、それぞれの他端が四路切換弁（132）に接続されている。

上記吐出管（133）には、ブースタ圧縮機（131）側から順に、高圧圧力スイッチ（135）、油分離器（136）および逆止弁（CV-11）が設けられている。上記油分離器（136）と吸入管（134）との間には、開閉弁である第１電磁弁（SV-1）を有する油戻し管（137）が接続されている。上記油分離器（136）で分離された冷凍機油は、油戻し管（137）を通じてブースタ圧縮機（131）の吸入側へ送り返される。上記逆止弁（CV-11）は、ブースタ圧縮機（131）から四路切換弁（132）へ向かう冷媒の流通だけを許容する。

上記四路切換弁（132）は、第１のポートに吐出管（133）が、第２のポートに吸入管（134）がそれぞれ接続されている。また、上記四路切換弁（132）の第３のポートには、第１ガス管（138）の一端が接続され、第４のポートには、第２ガス管（139）の一端が接続されている。上記第１ガス管（138）の他端は、冷凍回路（120）のガス側端に接続されている。上記第２ガス管（139）の他端は、第１ガス側連絡配管（23）の途中に接続されている。また、この第２ガス管（139）には、開閉弁である第２電磁弁（SV-2）が設けられている。上記四路切換弁（132）は、第１のポートと第４のポートが互いに連通し且つ第２のポートと第３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３のポートが互いに連通し且つ第２のポートと第４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。

さらに、上記ブースタ回路（130）には、予備熱交換器（146）と、過冷却熱交換器（150）と、２つの液管（142,143）と、吸入用接続管（148）とが設けられている。

上記２つの液管（142,143）は、第１液管（142）と第２液管（143）である。上記第１液管（142）は、流入端である一端が第１液側連絡配管（21）に接続され、流出端である他端が冷蔵回路（110）の液側端に接続されている。上記第２液管（143）は、一端が第１液管（142）の途中に接続され、他端が冷凍回路（120）の液側端に接続されている。この第２液管（143）には、全閉から全開に亘って開度調整可能な開閉弁である流量調整弁（144）が設けられている。

上記吸入用接続管（148）は、流入端である一端が第２液管（143）における流量調整弁（144）よりも下流側、即ち冷凍回路（120）側に接続されている。また、この吸入用接続管（148）は、流出端である他端が第２ガス管（139）における第２電磁弁（SV-2）よりも上流側、即ち四路切換弁（132）側に接続されている。

上記過冷却熱交換器（150）は、いわゆるプレート式熱交換器である。この過冷却熱交換器（150）には、第１流路（151）と第２流路（152）とが複数ずつ形成されている。この第１流路（211）は第１液管（142）に接続され、第２流路（152）は吸入用接続管（148）に接続されている。そして、この過冷却熱交換器（150）は、第１流路（151）を流れる第１液管（142）の冷媒と第２流路（152）を流れる吸入用接続管（148）の冷媒とを熱交換させ、第１液管（142）の冷媒を過冷却するように構成されている。つまり、この過冷却熱交換器（150）は、第２流路（152）の冷媒が第１流路（151）の冷媒と熱交換して蒸発する蒸発手段を構成している。

また、上記吸入用接続管（148）には、過冷却熱交換器（150）の第２流路（152）よりも上流側に過冷却用膨張弁（145）が設けられている。この過冷却用膨張弁（145）は、電子膨張弁により構成されている。

上記予備熱交換器（146）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る。この予備熱交換器（146）は、吸入用接続管（148）における過冷却用膨張弁（145）と過冷却熱交換器（150）の第２流路（152）との間に設けられている。そして、この予備熱交換器（146）は、冷媒が室内空気と熱交換する空気熱交換器を構成している。また、この予備熱交換器（146）の近傍には、室内空気を予備熱交換器（146）へ送るための予備ファン（147）が設けられている。この予備ファン（147）は、除霜運転時の除霜能力が不足した場合に運転され、除霜能力を増大させるためのものである。

上記ブースタ回路（130）において、四路切換弁（132）が第１状態に設定された場合、第１液管（142）から分岐した冷媒が冷凍熱交換器（121）へ流入し、該冷凍熱交換器（121）からブースタ圧縮機（131）へ吸入されて室外回路（40）の圧縮機（41,42,43）の吸入側へ吐出される第１動作が行われる。また、上記ブースタ回路（130）において、四路切換弁（132）が第２状態に設定された場合、ブースタ圧縮機（131）の吐出冷媒が冷凍熱交換器（121）へ流れてから吸入用接続管（148）へ流入し、過冷却熱交換器（150）を通ってブースタ圧縮機（131）へ吸入される第２動作が行われる。つまり、第２動作では、冷媒がブースタ圧縮機（131）、冷凍熱交換器（121）および過冷却熱交換器（150）を順に循環する循環経路（以下、除霜回路という。）が形成される。すなわち、この除霜回路は、閉回路を構成し、第２利用系統内に形成される。

このように、本実施形態において、吸入用接続管（148）は、少なくとも第２動作時に、除霜回路の一部を構成し、冷凍熱交換器（121）からの冷媒をブースタ圧縮機（131）の吸入ラインへ流すように形成されている。

また、上記ブースタ回路（130）には、３つのバイパス管（139a,140,141）が設けられている。

上記第１バイパス管（139a）は、第２ガス管（139）における吸入用接続管（148）の接続部よりも下流側であって、第２電磁弁（SV-2）をバイパスするように接続されている。この第１バイパス管（139a）には、開閉弁である第３電磁弁（SV-3）が設けられている。そして、上記第２電磁弁（SV-2）の口径は、第３電磁弁（SV-3）の口径よりも大きくなっている。

上記第２バイパス管（140）は、一端がブースタ圧縮機（131）のケーシング内に開口し、ケーシング内の高圧冷媒が流入するように構成されている。一方、上記第２バイパス管（140）の他端は、第２ガス管（139）における第１バイパス管（139a）よりも下流側に接続されている。この第２バイパス管（140）には、開閉弁である第４電磁弁（SV-4）が設けられている。

上記第３バイパス管（141）は、一端が吸入管（134）における油戻し管（137）の接続部よりも上流側に接続され、他端が第２ガス管（139）における第１バイパス管（139a）よりも下流側に接続されている。この第３バイパス管（141）には、吸入管（134）から第２ガス管（139）へ向かう冷媒の流通だけを許容する。上記第３バイパス管（141）は、ブースタ圧縮機（131）の停止中にだけ該ブースタ圧縮機（131）をバイパスして冷媒が流れるバイパス通路を構成している。

また、この冷凍装置（10）は、各種弁を制御するコントローラ（170）を備えている。ここでは、ブースタ回路（130）における各種弁の制御について説明する。

上記コントローラ（170）は、上述した第１動作時に、流量調整弁（144）を開状態に設定すると共に、第２電磁弁（SV-2）および第３電磁弁（SV-3）の少なくとも一方を開状態に設定するように構成されている。上記コントローラ（170）は、第２動作時に、流量調整弁（144）を閉状態に設定すると共に、第２電磁弁（SV-2）および第３電磁弁（SV-3）の両方を閉状態に設定するように構成されている。さらに、上記コントローラ（170）は、第２動作中に、除霜回路の冷媒循環量が不足すると、流量調整弁（144）を一定時間開状態にし、第２動作中に、除霜回路の冷媒循環量が過剰になると、第２電磁弁（SV-2）、第３電磁弁（SV-3）および第４電磁弁（SV-4）の少なくとも１つを開状態にするように構成されている。

−運転動作−
上記冷凍装置（10）が行う運転動作のうち、主要なものについて説明する。

〈冷房運転〉
この冷房運転は、冷蔵ショーケース（13）および冷凍ショーケース（14）において庫内空気の冷却を行い、空調ユニット（12）で室内空気の冷却を行って店内を冷房する運転である。

図２に示すように、冷房運転中は、第１四路切換弁（51）、第２四路切換弁（52）および第３四路切換弁（53）がそれぞれ第１状態に設定される。また、室外膨張弁（46）が全閉される一方、空調膨張弁（102）、冷蔵膨張弁（112）および冷凍膨張弁（122）の開度がそれぞれ適宜調節される。

また、上記ブースタ回路（130）では、四路切換弁（132）が第１状態に設定される。流量調整弁（144）が全開される一方、過冷却用膨張弁（145）が適宜調節される。第１電磁弁（SV-1）と第２電磁弁（SV-2）と第３電磁弁（SV-3）とが全開される一方、第４電磁弁（SV-4）が全閉される。つまり、この冷房運転は、ブースタ回路（130）で第１動作が行われる。なお、予備ファン（147）は休止する。

上記の状態において、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）およびブースタ圧縮機（131）が運転される。

上記可変容量圧縮機（41）、第１固定容量圧縮機（42）および第２固定容量圧縮機（43）から吐出された冷媒は、第１四路切換弁（51）を通過して室外熱交換器（44）へ送られる。この室外熱交換器（44）では、冷媒が室外空気へ放熱して凝縮する。この凝縮した冷媒は、第１液管（81）とレシーバ（45）と第２液管（82）とを順に通過して第１液側連絡配管（21）へ流入する。

上記第１液側連絡配管（21）へ流入した冷媒は、一部が第２液側連絡配管（22）を通って空調回路（100）へ流れ、残りがブースタ回路（130）へ流れる。

上記空調回路（100）へ流れた冷媒は、空調膨張弁（102）を通過する際に減圧されて空調熱交換器（101）へ導入される。この空調熱交換器（101）では、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発する。その際、この空調熱交換器（101）では、冷媒の蒸発温度が例えば５℃程度に設定される。上記空調ユニット（12）では、空調熱交換器（101）で冷却された室内空気が店内へ供給される。

上記空調熱交換器（101）で蒸発した冷媒は、第２ガス側連絡配管（24）を通って室外回路（40）へ流入し、その後、第１四路切換弁（51）および第２四路切換弁（52）を順に通過して第３吸入管（63）へ流入する。この第３吸入管（63）へ流入した冷媒は、一部が第１分岐管（63a）を通って第２固定容量圧縮機（43）に吸入され、残りが第２分岐管（63b）と第３四路切換弁（53）と第２吸入管（62）とを順に通過して第１固定容量圧縮機（42）に吸入される。

上記ブースタ回路（130）へ流れた冷媒は、第１液管（142）に流入する。この第１液管（142）の冷媒は、過冷却熱交換器（150）の第１流路（151）へ流入し、該第１流路（151）を通過する間に第２流路（152）の冷媒によって冷却される。この過冷却熱交換器（150）で冷却された過冷却状態の液冷媒は、第１液管（142）を通って、一部が冷蔵回路（110）へ流れ、残りが第２液管（143）へ流れる。

上記冷蔵回路（110）へ流れた冷媒は、冷蔵膨張弁（112）を通過する際に減圧されて冷蔵熱交換器（111）へ導入される。この冷蔵熱交換器（111）では、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発する。その際、この冷蔵熱交換器（111）では、冷媒の蒸発温度が例えば−５℃程度に設定される。この冷蔵熱交換器（111）で蒸発した冷媒は、第１ガス側連絡配管（23）へ流入する。上記冷蔵ショーケース（13）では、冷蔵熱交換器（111）で冷却された庫内空気が庫内へ供給され、庫内温度が例えば５℃程度に保たれる。

上記ブースタ回路（130）において、第２液管（143）に流入した冷媒は、一部が冷凍回路（120）へ流れ、残りが吸入用接続管（148）へ流れる。

上記冷凍回路（120）へ流れた冷媒は、ドレンパンヒータ（127）を通った後、冷凍膨張弁（122）を通過する際に減圧されて冷凍熱交換器（121）へ導入される。この冷凍熱交換器（121）では、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発する。その際、この冷凍熱交換器（121）では、冷媒の蒸発温度が例えば−３０℃程度に設定される。上記冷凍ショーケース（14）では、冷凍熱交換器（121）で冷却された庫内空気が庫内へ供給され、庫内温度が例えば−２０℃程度に保たれる。

上記冷凍熱交換器（121）で蒸発した冷媒は、再びブースタ回路（130）へ流れる。このブースタ回路（130）に流れた冷媒は、第１ガス管（138）、四路切換弁（132）および吸入管（134）を順に通ってブースタ圧縮機（131）へ吸入される。このブースタ圧縮機（131）で圧縮された冷媒は、吐出管（133）および四路切換弁（132）を順に通って第２ガス管（139）へ流れる。

一方、上記吸入用接続管（148）へ流れた冷媒は、過冷却用膨張弁（145）を通過する際に減圧されて、過冷却熱交換器（150）の第２流路（152）へ流入する。なお、予備熱交換器（146）では、予備ファン（147）が停止しているため、冷媒が吸熱および放熱を行わずに通過する。この第２流路（152）では、冷媒が第１流路（151）の冷媒から吸熱して蒸発する。この蒸発した冷媒は、吸入用接続管（148）を通って第２ガス管（139）および第１バイパス管（139a）へ流れ、ブースタ圧縮機（131）の吐出冷媒と合流する。この合流した冷媒は、第１ガス側連絡配管（23）へ流入し、冷蔵回路（110）から送り込まれた冷媒と合流して室外回路（40）へ流れる。この室外回路（40）の冷媒は、第１吸入管（61）および第１分岐管（61a）を順に通って可変容量圧縮機（41）に吸入される。

このように、冷房運転では、ブースタ回路（130）において、第１液管（142）から分岐して冷凍熱交換器（121）へ流入した冷媒をブースタ圧縮機（131）が吸入して室外回路（40）の可変容量圧縮機（41）の吸入側へ吐出する第１動作が行われる。これにより、冷蔵ショーケース（13）の冷蔵および冷凍ショーケース（14）の冷凍が行われる。さらに、過冷却熱交換器（150）で過冷却された冷媒が冷蔵回路（110）および冷凍回路（120）へ導入されるので、冷蔵能力および冷凍能力が増大する。

〈暖房運転〉
この暖房運転は、冷蔵ショーケース（13）および冷凍ショーケース（14）において庫内空気の冷却を行い、空調ユニット（12）で室内空気の加熱を行って店内を暖房する運転である。

図３に示すように、室外回路（40）では、第１四路切換弁（51）、第２四路切換弁（52）および第３四路切換弁（53）がそれぞれ第２状態に設定される。また、室外膨張弁（46）が全閉される一方、空調膨張弁（102）、冷蔵膨張弁（112）および冷凍膨張弁（122）の開度が適宜調節される。この状態において、可変容量圧縮機（41）、第１固定容量圧縮機（42）およびブースタ圧縮機（131）が運転され、第２固定容量圧縮機（43）が休止する。なお、ブースタ回路（130）では、四路切換弁（132）や流量調整弁（144）、各電磁弁（SV-1,・・・）等が上記冷房運転の状態と同様に設定される。つまり、この暖房運転においても、ブースタ回路（130）で第１動作が行われる。

上記可変容量圧縮機（41）および第１固定容量圧縮機（42）から吐出された冷媒は、一部が第１四路切換弁（51）および第２ガス側連絡配管（24）を順に通って空調回路（100）へ流れ、残りが第２四路切換弁（52）および第１四路切換弁（51）を順に通って室外熱交換器（44）へ流れる。

上記空調回路（100）へ流れた冷媒は、空調熱交換器（101）で室内空気へ放熱して凝縮する。上記空調ユニット（12）では、空調熱交換器（101）で加熱された室内空気が店内へ供給される。この空調熱交換器（101）で凝縮した冷媒は、第２液側連絡配管（22）を通って第１液側連絡配管（21）へ流れる。

一方、上記室外熱交換器（44）へ流入した冷媒は、室外空気へ放熱して凝縮する。この凝縮した冷媒は、第１液管（81）とレシーバ（45）と第２液管（82）とを順に通過して第１液側連絡配管（21）へ流入し、空調回路（100）から送り込まれた冷媒と合流する。この合流した冷媒は、ブースタ回路（130）へ流れる。このブースタ回路（130）では、上記冷房運転と同様に、冷媒が流れて冷蔵回路（110）および冷凍回路（120）へ流入する。

上記冷蔵ショーケース（13）および冷凍ショーケース（14）では、上記冷房運転時と同様に、庫内空気の冷却が行われる。上記冷蔵回路（110）へ流入した冷媒は、冷蔵熱交換器（111）で蒸発した後に第１ガス側連絡配管（23）へ流入する。一方、上記冷凍回路（120）へ流入した冷媒は、冷凍熱交換器（121）で蒸発した後、上記冷房運転と同様にブースタ回路（130）を通過して第１ガス側連絡配管（23）へ流入する。そして、この第１ガス側連絡配管（23）へ流入した冷媒は、室外回路（40）の第１吸入管（61）から第１分岐管（61a）と第２分岐管（61b）とに分岐してそれぞれ可変容量圧縮機（41）と第１固定容量圧縮機（42）とへ吸入される。

このように、暖房運転では、上記冷房運転の場合と同様に、ブースタ回路（130）において、第１液管（142）から分岐して冷凍熱交換器（121）へ流入した冷媒をブースタ圧縮機（131）が吸入して室外回路（40）の可変容量圧縮機（41）および第１固定容量圧縮機（42）の吸入側へ吐出する第１動作が行われる。これにより、冷蔵ショーケース（13）の冷蔵および冷凍ショーケース（14）の冷凍が行われる。さらに、過冷却熱交換器（150）で過冷却された冷媒が冷蔵回路（110）および冷凍回路（120）へ導入されるので、冷蔵能力および冷凍能力が増大する。

〈除霜運転〉
この除霜運転（デフロスト運転）は、冷蔵ショーケース（13）において庫内空気の冷却を行うと共に、空調ユニット（12）で室内の冷房または暖房を行いながら、冷凍ショーケース（14）において除霜を行う運転である。ここでは、代表して、空調ユニット（12）で暖房が行われている場合の除霜運転について説明する。

図４に示すように、この除霜運転では、冷凍回路（120）およびブースタ回路（130）の各種弁等の設定状態が、上記暖房運転の場合と異なる。具体的に、冷凍回路（120）では、冷凍膨張弁（122）が全開される。ブースタ回路（130）では、四路切換弁（132）が第２状態に設定される。また、流量調整弁（144）が全閉される一方、過冷却用膨張弁（145）が適宜調節される。さらに、第１電磁弁（SV-1）が全開される一方、第２電磁弁（SV-2）と第３電磁弁（SV-3）と第４電磁弁（SV-4）とが全閉される。つまり、この除霜運転は、ブースタ回路（130）で第２動作が行われる。なお、予備ファン（147）は休止する。

上記の状態において、可変容量圧縮機（41）、第１固定容量圧縮機（42）およびブースタ圧縮機（131）が運転され、第２固定容量圧縮機（43）が休止する。なお、ここでは、室外回路（40）、空調回路（100）および冷蔵回路（110）における冷媒流れが上記暖房運転と同様であるため、主として冷凍回路（120）およびブースタ回路（130）における冷媒流れについて説明する。

上記可変容量圧縮機（41）および第１固定容量圧縮機（42）から吐出された冷媒は、上記暖房運転と同様に、一部が空調回路（100）へ流れ、残りが室外熱交換器（44）へ流れる。上記空調回路（100）へ流れた冷媒は、空調熱交換器（101）で室内空気へ放熱して凝縮し、第１液側連絡配管（21）へ流れる。一方、上記室外熱交換器（44）へ流れた冷媒は、室外空気へ放熱して凝縮して第１液側連絡配管（21）へ流入し、空調回路（100）から送り込まれた冷媒と合流する。この合流した冷媒は、ブースタ回路（130）へ流れる。

上記ブースタ回路（130）へ流れた冷媒は、第１液管（142）に流入する。この第１液管（142）の冷媒は、過冷却熱交換器（150）の第１流路（151）へ流入し、該第１流路（151）を通過する間に第２流路（152）の冷媒によって冷却される。この過冷却熱交換器（150）で冷却された過冷却状態の液冷媒は、全量が第１液管（142）を通って冷蔵回路（110）へ流れる。

上記冷蔵回路（110）へ流れた冷媒は、冷蔵熱交換器（111）で庫内空気から吸熱して蒸発する。この蒸発した冷媒は、第１ガス側連絡配管（23）から室外回路（40）へ流れ、第１吸入管（61）および第１分岐管（61a）を順に通って可変容量圧縮機（41）へ吸入される。

また、上記ブースタ回路（130）では、ブースタ圧縮機（131）から吐出された冷媒が、吐出管（133）、四路切換弁（132）および第１ガス管（138）を順に通って、冷凍回路（120）へ流れる。

上記冷凍回路（120）へ流れた冷媒は、冷凍熱交換器（121）、冷凍膨張弁（122）およびドレンパンヒータ（127）を順に通って、再びブースタ回路（130）へ流れる。その際、高温の冷媒が熱冷凍熱交換器（121）およびドレンパンヒータ（127）へ放熱して凝縮し、冷凍熱交換器（121）およびドレンパンヒータ（127）が除霜される。

上記ブースタ回路（130）へ流れた冷媒は、第２液管（143）から吸入用接続管（148）へ流入する。この吸入用接続管（148）の冷媒は、過冷却用膨張弁（145）を通過する際に減圧されて、過冷却熱交換器（150）の第２流路（152）へ流入する。なお、予備熱交換器（146）では、予備ファン（147）が停止しているため、冷媒が吸熱および放熱を行わずに通過する。上記第２流路（152）では、冷媒が第１流路（151）の冷媒から吸熱して蒸発する。この蒸発した冷媒は、吸入用接続管（148）から第２ガス管（139）へ流れ、四路切換弁（132）および吸入管（134）を順に通ってブースタ圧縮機（131）へ吸入されて再び吐出される。

このように、除霜運転では、ブースタ回路（130）において、第１液管（142）の冷媒の全量を冷蔵回路（110）へ供給する一方、冷媒がブースタ圧縮機（131）から冷凍熱交換器（121）と過冷却熱交換器（150）とを順に通って再びブースタ圧縮機（131）へ戻る第２動作が行われる。つまり、この第２動作では、主としてブースタ圧縮機（131）、冷凍熱交換器（121）、過冷却用膨張弁（145）および過冷却熱交換器（150）で成る閉回路が形成され、該閉回路（以下、除霜回路という。）において冷媒が循環する。

したがって、冷蔵ショーケース（13）の運転状態に関係なく、冷凍ショーケース（14）の除霜が行われる。つまり、別個独立の除霜回路にて冷凍ショーケース（14）の除霜を行うので、冷蔵ショーケース（13）の運転が停止状態であっても、ブースタ圧縮機（131）を運転させることで除霜運転を行うことができる。また、この除霜運転において、上記冷房運転および暖房運転の場合と同様に、過冷却熱交換器（150）で過冷却された冷媒が冷蔵回路（110）へ導入されるので、冷蔵能力が増大する。

〈各種運転制御〉
また、本実施形態の除霜運転では、次のような各種制御が行われる。

上記除霜運転において、例えば、冷蔵回路（110）の冷蔵能力がそれ程必要でない場合、除霜能力が不足することがある。つまり、冷蔵回路（110）の冷蔵能力を低下させるため、可変容量圧縮機（41）を容量制御してブースタ回路（130）の第１液管（142）の冷媒量を減少させる。そうすると、除霜回路において、過冷却熱交換器（150）での冷媒の吸熱量が減少するので、冷凍熱交換器（121）での冷媒の放熱量が減少して除霜能力が低下する。その場合、上述した除霜運転の状態に加え、コントローラ（170）によって予備ファン（147）が運転される。

上記予備ファン（147）が運転されると、予備熱交換器（146）へ室内空気が送り込まれる。そうすると、過冷却用膨張弁（145）で減圧された冷媒は、予備熱交換器（146）で室内空気から吸熱した後、過冷却熱交換器（150）の第２流路（152）で第１流路（151）の冷媒から吸熱し、蒸発する。したがって、除霜回路において、予備熱交換器（146）で吸熱した分だけ、冷媒の吸熱量が増大する。これにより、冷凍熱交換器（121）における冷媒の放熱量が増大するので、除霜能力が増大する。

また、本実施形態では、除霜運転時の除霜回路における冷媒循環量がコントローラ（170）によって調節される。

例えば、上記除霜回路において冷媒循環量が不足した場合、図５に示すように、コントローラ（170）によってブースタ回路（130）の流量調整弁（144）が開状態に設定される。そうすると、第１液管（142）の冷媒の一部が第２液管（143）を介して吸入用接続管（148）へ流入する。これにより、除霜回路における冷媒循環量が増大し、冷媒循環量の不足状態が解消される。なお、流量調整弁（144）は、冷媒循環量の不足量に基づいて開度調節される。つまり、冷媒循環量の不足量が多くなるに従って、流量調整弁（144）の開度が大きく設定される。

一方、上記除霜回路において冷媒循環量が過剰となった場合、コントローラ（170）によってブースタ回路（130）の第２電磁弁（SV-2）や第３電磁弁（SV-3）等が制御される。具体的に、冷媒循環量が過剰となると、図６に示すように、第３電磁弁（SV-3）が開けられる。そうすると、吸入用接続管（148）から第２ガス管（139）へ流れた冷媒の一部は、第１バイパス管（139a）（第３電磁弁（SV-3））を通って第１ガス側連絡配管（23）へ排出される。つまり、除霜回路における循環冷媒の一部が冷蔵回路（110）の循環冷媒に加えられ、除霜回路の冷媒循環量が減少する。

上記の制御を行っても冷媒循環量の過剰状態が解消しない場合、図７に示すように、第３電磁弁（SV-3）が閉められ、第２電磁弁（SV-2）が開けられる。そうすると、除霜回路の循環冷媒の一部が第２ガス管（139）（第２電磁弁（SV-2））を通って第１ガス側連絡配管（23）へ排出される。この場合、第３電磁弁（SV-3）の口径よりも第２電磁弁（SV-2）の口径が大きいため、除霜回路から排出される冷媒量が多くなる。

上記の制御を行っても冷媒循環量の過剰状態が解消しない場合、図８に示すように、第３電磁弁（SV-3）が開けられる。つまり、第２電磁弁（SV-2）および第３電磁弁（SV-3）の両方が開状態となる。これにより、除霜回路から排出される冷媒量が一層多くなる。

上記の制御を行っても冷媒循環量の過剰状態が解消しない場合、図９に示すように、第２電磁弁（SV-2）および第３電磁弁（SV-3）が閉められ、第４電磁弁（SV-4）が開けられる。そうすると、ブースタ圧縮機（131）のケーシング内の冷媒が第２バイパス管（140）を通って第１ガス側連絡配管（23）へ排出される。ここで、上記のように第２電磁弁（SV-2）や第３電磁弁（SV-3）を開けた場合、第２ガス管（139）の圧力はブースタ圧縮機（131）の吸入圧力とほぼ同じである一方、第１ガス側連絡配管（23）の圧力は可変容量圧縮機（41）の吸入圧力とほぼ同じである。つまり、この場合、第２ガス管（139）と第１ガス側連絡配管（23）との圧力差はそれ程大きくない。ところが、上記のように第４電磁弁（SV-4）を開けた場合、第２バイパス管（140）の圧力はブースタ圧縮機（131）の吐出圧力とほぼ同じとなる。つまり、この場合、第２バイパス管（140）と第１ガス側連絡配管（23）との圧力差が大きいため、第２電磁弁（SV-2）等を開けた場合と比べて、除霜回路から第１ガス側連絡配管（23）へ排出させる冷媒量が多くなる。したがって、除霜回路における冷媒循環量が著しく過剰な場合でも、その過剰状態を解消することができる。

−実施形態１の効果−
以上説明したように、本実施形態によれば、ブースタ回路（130）内に過冷却熱交換器（150）を設け、ブースタ圧縮機（131）の吐出冷媒が冷凍熱交換器（121）および過冷却熱交換器（150）を順に流れて再びブースタ圧縮機（131）へ戻る冷媒循環で冷凍熱交換器（121）の除霜を行うようにした。つまり、第２利用系統内で除霜のための冷媒の循環経路を形成するようにした。したがって、冷蔵熱交換器（111）や空調熱交換器（101）の運転状態に関係なく、冷凍熱交換器（121）の除霜運転を行うことができる。

また、除霜運転において、冷凍熱交換器（121）で凝縮した冷媒を過冷却熱交換器（150）で第１液管（142）の冷媒と熱交換させて蒸発させるようにしたので、第１液管（142）の冷媒を冷却することができる。したがって、除霜のための熱量を回収しながらも、冷蔵熱交換器（111）における冷却能力を増大させることができる。

さらに、除霜運転において、除霜回路の冷媒循環量が不足すると、流量調整弁（144）を開くようにしたので、除霜回路内に冷媒を補充することができ、冷媒循環量の不足状態を解消することができる。また、除霜回路の冷媒循環量が過剰になると、第２電磁弁（SV-2）等を開くようにしたので、除霜回路から冷媒を排出させることができ、冷媒循環量の過剰状態を解消することができる。これらの結果、除霜能力を確実に確保することができる。

また、過冷却熱交換器（150）に加えて予備熱交換器（146）を設けるようにしたので、過冷却熱交換器（150）だけでは熱回収不足であっても、十分な熱量を回収することができる。これにより、必要な除霜能力を確実に確保することができる。

《発明の実施形態２》
本実施形態２の冷凍装置（10）は、図１０に示すように、上記実施形態１におけるブースタ回路（130）の構成を変更したものである。つまり、上記実施形態１におけるブースタ回路（130）の四路切換弁（132）とは別の新たな第２四路切換弁（153）を設けるようにしたものである。また、本実施形態のブースタ回路（130）は、油戻し管（137）の接続状態が変更されている。

具体的に、上記ブースタ回路（130）の油戻し管（137）は、油分離器（136）とブースタ回路（130）の中間圧ポート（図示せず）との間に接続されている。この中間圧ポートは、ブースタ圧縮機（131）における圧縮途中の圧縮室に連通している。つまり、油戻し管（137）の出口端は、ブースタ圧縮機（131）の吸入圧力と吐出圧力の中間の圧力状態にある圧縮室に連通している。

上記第２四路切換弁（153）は、吸入用接続管（148）における過冷却熱交換器（150）の下流側に設けられている。この第２四路切換弁（153）は、第１のポートに第４ガス管（154）の一端が、第２のポートに第５ガス管（155）の一端が、第３のポートに第６ガス管（156）の一端が、第４のポートに第７ガス管（157）の一端がそれぞれ接続されている。第４ガス管（154）の他端は、油戻し管（137）における第１電磁弁（SV-1）の下流側に接続されている。第５ガス管（155）の他端は、第２ガス管（139）における第１バイパス管（139a）の上流側に接続されている。第６ガス管（156）の他端は、過冷却熱交換器（150）の第２流路（152）に接続されている。第７ガス管（157）の他端は、第１液管（142）における過冷却熱交換器（150）と第２液管（143）の接続部との間に接続されている。なお、この第７ガス管（157）には、第２四路切換弁（153）から第１液管（142）へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-13）が設けられている。

そして、上記第２四路切換弁（153）は、第１のポートと第３のポートが互いに連通し且つ第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１０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且つ第２のポートと第３ポートが互いに連通する第２状態（図１０に破線で示す状態）とに切り換え可能となっている。

−運転動作−
次に、上記冷凍装置（10）が行う運転動作のうち、第１暖房運転と、第２暖房運転と、除霜運転とについて説明する。

〈第１暖房運転〉
この第１暖房運転は、上記実施形態１の暖房運転と同様に、冷蔵ショーケース（13）および冷凍ショーケース（14）において庫内空気の冷却を行い、空調ユニット（12）で室内空気の加熱を行って店内を暖房する運転である。また、この第１暖房運転は、冷蔵ショーケース（13）の冷蔵負荷が割と小さい場合に行う運転である。なお、ここでは、主として、上記実施形態１の暖房運転と異なるブースタ回路（130）の冷媒流れについて説明する。

図示しないが、上記ブースタ回路（130）では、第２四路切換弁（153）が第２状態に設定される。なお、ブースタ回路（130）において、第２四路切換弁（153）以外の各種弁等は実施形態１の暖房運転と同様に設定される。つまり、この第１暖房運転は、ブースタ回路（130）で第１動作が行われる。この状態において、可変容量圧縮機（41）、第１固定容量圧縮機（42）およびブースタ圧縮機（131）が運転され、第２固定容量圧縮機（43）が休止する。

上記第１液側連絡配管（21）からブースタ回路（130）の第１液管（142）に流入した冷媒は、過冷却熱交換器（150）で過冷却された後、一部が冷蔵回路（110）へ流れ、残りが第２液管（143）へ流れる。この第２液管（143）に流れた冷媒は、一部が冷凍回路（120）へ流れ、残りが吸入用接続管（148）へ流れる。この吸入用接続管（148）の冷媒は、過冷却熱交換器（150）で蒸発した後、第６ガス管（156）、第２四路切換弁（153）および第５ガス管（155）を順に通って第２ガス管（139）へ流入し、ブースタ圧縮機（131）の吐出冷媒と合流する。この合流した冷媒は、第１ガス側連絡配管（23）へ流入し、冷蔵回路（110）から送り込まれた冷媒と合流して室外回路（40）へ流れる。

〈第２暖房運転〉
この第２暖房運転は、上記実施形態１の暖房運転と同様に、冷蔵ショーケース（13）および冷凍ショーケース（14）において庫内空気の冷却を行い、空調ユニット（12）で室内空気の加熱を行って店内を暖房する運転である。また、この第２暖房運転は、冷蔵ショーケース（13）の冷蔵負荷が割と大きい場合に行う運転である。ここでは、主として、上記実施形態１の暖房運転と異なる冷媒流れについて説明する。

図１１に示すように、上記ブースタ回路（130）では、第２四路切換弁（153）が第１状態に設定され、それ以外の各種弁等は実施形態１の暖房運転と同様に設定される。つまり、この第１暖房運転においても、ブースタ回路（130）で第１動作が行われる。この状態において、可変容量圧縮機（41）、第１固定容量圧縮機（42）およびブースタ圧縮機（131）が運転され、第２固定容量圧縮機（43）が休止する。

上記第１液側連絡配管（21）からブースタ回路（130）の第１液管（142）に流入した冷媒は、過冷却熱交換器（150）で過冷却された後、一部が冷蔵回路（110）へ流れ、残りが第２液管（143）へ流れる。この第２液管（143）に流入した冷媒は、一部が冷凍回路（120）へ流れ、残りが吸入用接続管（148）へ流れる。

上記吸入用接続管（148）に流入した冷媒は、過冷却熱交換器（150）で蒸発した後、第６ガス管（156）、第２四路切換弁（153）および第４ガス管（154）を順に通って油戻し管（137）へ流れる。そして、この油戻し管（137）から冷媒がブースタ圧縮機（131）の中間圧ポートへ流入し、圧縮される。ブースタ圧縮機（131）から吐出された冷媒は、第２ガス管（139）を通って第１ガス側連絡配管（23）へ流入し、冷蔵回路（110）から送り込まれた冷媒と合流して室外回路（40）へ流れる。

このように、第２暖房運転では、過冷却熱交換器（150）で蒸発した冷媒が第１ガス側連絡配管（23）へ流れるのではなく、ブースタ圧縮機（131）へ吸入される。したがって、上記第１暖房運転の場合と比べて、ブースタ回路（130）から第１ガス側連絡配管（23）へ流れる冷媒量が減少する。これにより、可変容量圧縮機（41）および第１固定容量圧縮機（42）の吸入冷媒量は一定であることから、ブースタ回路（130）から第１ガス側連絡配管（23）への冷媒量が減少した分、冷蔵回路（110）から可変容量圧縮機（41）等へ流れる冷媒量が増大する。この結果、冷蔵回路（110）の循環冷媒量が増大するので、冷蔵能力を増大させることができる。

また、過冷却熱交換器（150）で蒸発した冷媒が吸入管（134）ではなくブースタ圧縮機（131）の中間圧ポートに流入するので、吸入管（134）を通じてブースタ圧縮機（131）へ吸入される冷媒量の減少を防止することができる。つまり、冷凍回路（120）からブースタ圧縮機（131）へ吸入される冷媒量の減少が防止される。これにより、冷凍回路（120）の循環冷媒量が増大するので、冷凍能力を増大させることができる。

〈除霜運転〉
この除霜運転は、上記実施形態１の除霜運転と同様に、冷蔵ショーケース（13）において庫内空気の冷却を行うと共に、空調ユニット（12）で室内の暖房を行いながら、冷凍ショーケース（14）において除霜を行う運転である。ここでは、主として、上記実施形態１の除霜運転と異なるブースタ回路（130）における冷媒流れについて説明する。

図１２に示すように、上記ブースタ回路（130）では、第２四路切換弁（153）が第２状態に設定され、それ以外の各種弁等は実施形態１の除霜運転と同様に設定される。つまり、この除霜運転は、ブースタ回路（130）で第２動作が行われる。この状態において、可変容量圧縮機（41）、第１固定容量圧縮機（42）およびブースタ圧縮機（131）が運転され、第２固定容量圧縮機（43）が休止する。

上記第１液側連絡配管（21）からブースタ回路（130）の第１液管（142）に流入した冷媒は、過冷却熱交換器（150）で過冷却された後、全量が冷蔵回路（110）へ流れる。一方、ブースタ回路（130）では、ブースタ圧縮機（131）から吐出された冷媒が、吐出管（133）、四路切換弁（132）および第１ガス管（138）を順に通って、冷凍回路（120）へ流れる。冷凍回路（120）へ流れた冷媒は、冷凍熱交換器（121）やドレンパンヒータ（127）で放熱して凝縮し、ブースタ回路（130）へ流れる。その際、冷凍熱交換器（121）およびドレンパンヒータ（127）が除霜される。

上記ブースタ回路（130）へ流れた冷媒は、吸入用接続管（148）へ流入し、過冷却熱交換器（150）で蒸発した後、第６ガス管（156）、第２四路切換弁（153）および第５ガス管（155）を順に通って第２ガス管（139）へ流れる。この第２ガス管（139）の冷媒は、吸入管（134）を通ってブースタ圧縮機（131）へ吸入される。

このように、本実施形態の除霜運転では、上記実施形態１と同様に、主としてブースタ圧縮機（131）、冷凍熱交換器（121）、過冷却用膨張弁（145）および過冷却熱交換器（150）で成る除霜回路において冷媒が循環する。つまり、吸入用接続管（148）と第６ガス管（156）と第２四路切換弁（153）と第５ガス管（155）とが、除霜回路の一部を構成している。また、暖房運転時に、第２四路切換弁（153）を第１状態と第２状態とに切り換えることにより、冷蔵回路（110）および冷凍回路（120）における循環冷媒量を増減させることかできる。これにより、冷蔵能力および冷凍能力を調節することができる。その他の構成、作用および効果は、実施形態１と同様である。

《発明の実施形態３》
本実施形態３の冷凍装置（10）は、図１３に示すように、上記実施形態１におけるブースタ回路（130）の構成を変更したものである。つまり、上記実施形態１におけるブースタ回路（130）の四路切換弁（132）とは別の新たな第２四路切換弁（160）を設けるようにしたものである。

具体的に、本実施形態のブースタ回路（130）では、上記実施形態１における第２液管（143）に代えて、第１接続管（161）が第１液管（142）より分岐している。なお、この第１接続管（161）には、上記実施形態１と同様に、流量調整弁（144）が設けられている。また、四路切換弁（132）の第３のポートには、上記実施形態１における第１ガス管（138）に代えて、第２接続管（162）が接続されている。

上記第２四路切換弁（160）は、第１のポートに第１接続管（161）の一端が、第２のポートに第２接続管（162）の一端が、第３のポートに第３接続管（163）の一端が、第４のポートに第４接続管（164）の一端がそれぞれ接続されている。つまり、第１接続管（161）は、第１液管（142）における過冷却熱交換器（150）の下流側と第２四路切換弁（160）との間に接続され、第２接続管（162）は、四路切換弁（132）と第２四路切換弁（160）との間に接続されている。第３接続管（163）の他端は、冷凍回路（120）の液側端に接続され、第４接続管（164）の他端は、冷凍回路（120）のガス側端に接続されている。なお、本実施形態では、吸入用接続管（148）の流入端である一端が、第１接続管（161）における流量調整弁（144）の下流側に接続されている。

そして、上記第２四路切換弁（160）は、第１のポートと第３のポートが互いに連通し且つ第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１３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且つ第２のポートと第３ポートが互いに連通する第２状態（図１３に破線で示す状態）とに切り換え可能となっている。

上記第２四路切換弁（160）は、除霜運転時に、冷凍回路（120）における冷媒の流れ方向を可逆に切り換える切換手段を構成している。つまり、除霜運転時に、第２四路切換弁（160）が第１状態に設定されると、冷媒が冷凍回路（120）においてガス側端から液側端へ向かって流れ（逆方向）、第２四路切換弁（160）が第２状態に設定されると、冷媒が冷凍回路（120）において液側端からガス側端へ向かって流れる（正方向）。

−運転動作−
次に、上記冷凍装置（10）が行う運転動作のうち、暖房運転と、第１除霜運転と、第２除霜運転とについて説明する。

〈暖房運転〉
この暖房運転は、上記実施形態１の暖房運転と同様に、冷蔵ショーケース（13）および冷凍ショーケース（14）において庫内空気の冷却を行い、空調ユニット（12）で室内空気の加熱を行って店内を暖房する運転である。なお、ここでは、主として、上記実施形態１の暖房運転と異なるブースタ回路（130）の冷媒流れについて説明する。

図１４に示すように、上記ブースタ回路（130）では、第２四路切換弁（160）が第１状態に設定され、それ以外の各種弁等は実施形態１の暖房運転と同様に設定される。つまり、この暖房運転は、ブースタ回路（130）で第１動作が行われる。この状態において、可変容量圧縮機（41）、第１固定容量圧縮機（42）およびブースタ圧縮機（131）が運転され、第２固定容量圧縮機（43）が休止する。

上記第１液側連絡配管（21）からブースタ回路（130）の第１液管（142）に流入した冷媒は、過冷却熱交換器（150）で過冷却された後、一部が冷蔵回路（110）へ流れ、残りが第１接続管（161）へ流れる。この第１接続管（161）に流れた冷媒は、一部が第２四路切換弁（160）および第３接続管（163）を順に介して冷凍回路（120）へ流れ、残りが吸入用接続管（148）へ流れる。この吸入用接続管（148）の冷媒は、過冷却熱交換器（150）で蒸発した後、第２ガス管（139）へ流入してブースタ圧縮機（131）の吐出冷媒と合流する。この合流した冷媒は、第１ガス側連絡配管（23）へ流入し、冷蔵回路（110）から送り込まれた冷媒と合流して室外回路（40）へ流れる。

〈第１除霜運転〉
この第１除霜運転は、上記実施形態１の除霜運転と同様に、冷蔵ショーケース（13）において庫内空気の冷却を行うと共に、空調ユニット（12）で室内の暖房を行いながら、冷凍ショーケース（14）において除霜を行う運転である。ここでは、主として、上記実施形態１の除霜運転と異なるブースタ回路（130）における冷媒流れについて説明する。

図１５に示すように、上記ブースタ回路（130）では、第２四路切換弁（160）が第１状態に設定され、それ以外の各種弁等は実施形態１の除霜運転と同様に設定される。つまり、この第１除霜運転は、ブースタ回路（130）で第２動作が行われる。この状態において、可変容量圧縮機（41）、第１固定容量圧縮機（42）およびブースタ圧縮機（131）が運転され、第２固定容量圧縮機（43）が休止する。

上記第１液側連絡配管（21）からブースタ回路（130）の第１液管（142）に流入した冷媒は、過冷却熱交換器（150）で過冷却された後、全量が冷蔵回路（110）へ流れる。一方、ブースタ回路（130）では、ブースタ圧縮機（131）から吐出された冷媒が、四路切換弁（132）、第２接続管（162）、第２四路切換弁（160）および第４接続管（164）を順に通って、冷凍回路（120）のガス側端へ流れる。この冷凍回路（120）では、冷媒が冷凍熱交換器（121）およびドレンパンヒータ（127）を順に通過する際に放熱して凝縮し、液側端からブースタ回路（130）へ流れる。その際、冷凍熱交換器（121）およびドレンパンヒータ（127）が除霜される。つまり、この第１除霜運転では、冷凍回路（120）における冷媒の流れ方向が上記暖房運転時の流れ方向と逆になる。

上記ブースタ回路（130）へ流れた冷媒は、第３接続管（163）、第２四路切換弁（160）および第１接続管（161）を順に通って、吸入用接続管（148）へ流入する。この吸入用接続管（148）の冷媒は、過冷却熱交換器（150）で蒸発した後、第２ガス管（139）へ流入し、四路切換弁（132）および吸入管（134）を順に通ってブースタ圧縮機（131）へ吸入される。

〈第２除霜運転〉
この第２除霜運転は、上記実施形態１の除霜運転と同様に、冷蔵ショーケース（13）において庫内空気の冷却を行うと共に、空調ユニット（12）で室内の暖房を行いながら、冷凍ショーケース（14）において除霜を行う運転である。ここでは、主として、上記実施形態１の除霜運転と異なるブースタ回路（130）における冷媒流れについて説明する。

図１６に示すように、上記ブースタ回路（130）では、第２四路切換弁（160）が第２状態に設定され、それ以外の各種弁等は実施形態１の除霜運転と同様に設定される。つまり、上述した第１除霜運転の場合において、第２四路切換弁（160）が第１状態から第２状態へ切り換えられるのみである。この状態において、可変容量圧縮機（41）、第１固定容量圧縮機（42）およびブースタ圧縮機（131）が運転され、第２固定容量圧縮機（43）が休止する。

上記第１液側連絡配管（21）からブースタ回路（130）の第１液管（142）に流入した冷媒は、過冷却熱交換器（150）で過冷却された後、全量が冷蔵回路（110）へ流れる。一方、ブースタ回路（130）では、ブースタ圧縮機（131）から吐出された冷媒が、四路切換弁（132）、第２接続管（162）、第２四路切換弁（160）および第３接続管（163）を順に通って、冷凍回路（120）の液側端へ流れる。上記冷凍回路（120）では、冷媒がドレンパンヒータ（127）および冷凍熱交換器（121）を順に通過する際に放熱して凝縮し、ガス側端からブースタ回路（130）へ流れる。その際、冷凍熱交換器（121）およびドレンパンヒータ（127）が除霜される。つまり、この第２除霜運転では、冷凍回路（120）における冷媒の流れ方向が上記暖房運転時の流れ方向と同じになる。

上記ブースタ回路（130）へ流れた冷媒は、第４接続管（164）、第２四路切換弁（160）および第１接続管（161）を順に通って、吸入用接続管（148）へ流入する。この吸入用接続管（148）の冷媒は、過冷却熱交換器（150）で蒸発した後、第２ガス管（139）へ流入し、四路切換弁（132）および吸入管（134）を順に通ってブースタ圧縮機（131）へ吸入される。

ここで、暖房運転時の冷凍回路（120）では、低温の液冷媒（二相冷媒）が液側端より流入し、蒸発して過熱状態となったガス冷媒がガス側端から流出する。つまり、冷凍回路（120）において、ガス側端の冷媒温度より液側端の冷媒温度が低い。したがって、冷凍回路（120）では、ガス側端より液側端が着霜の程度が高くなる。そこで、この第２除霜運転では、ブースタ圧縮機（131）から吐出された高温の冷媒が冷凍回路（120）の液側端へ流入するので、着霜の程度が高い液側端において冷媒の高温熱を有効に利用することができる。これにより、冷凍回路（120）において除霜能力を効果的に発揮させることができる。

以上のように、本実施形態の第１除霜運転および第２除霜運転の何れにおいても、上記実施形態１と同様に、主としてブースタ圧縮機（131）、冷凍熱交換器（121）、過冷却用膨張弁（145）および過冷却熱交換器（150）で成る除霜回路において冷媒が循環する。つまり、吸入用接続管（148）と、第２四路切換弁（160）と、４つの接続管（161,162,163,164）とが、除霜回路の一部を構成している。その他の構成、作用および効果は、実施形態１と同様である。

《その他の実施形態》
上記各実施形態では、利用系統として、空調回路（100）と冷蔵回路（110）と冷凍回路（120）とを設けるようにしたが、空調回路（100）または冷蔵回路（110）を省略するようにしてもよい。

また、利用系統として、複数の冷凍回路（120）を設け、そのうち１つの冷凍回路（120）にブースタ回路（130）が接続されている形態であってもよい。

また、各実施形態において、過冷却熱交換器（150）を蒸発手段として用いたが、これに限らず、電気ヒータを用いて吸入用接続管（148）の冷媒を蒸発させ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、ブースタ圧縮機を有する利用系統の他に少なくとも１つの利用系統を備える冷凍装置として有用である。

実施形態１に係る冷凍装置の構成を示す配管系統図である。 実施形態１に係る冷凍装置の冷房運転時の動作を示す配管系統図である。 実施形態１に係る冷凍装置の暖房運転時の動作を示す配管系統図である。 実施形態１に係る冷凍装置の除霜運転時の動作を示す配管系統図である。 除霜運転時における冷媒循環量の不足時の動作を示す配管系統図である。 除霜運転時における冷媒循環量の過剰時の動作を示す配管系統図である。 除霜運転時における冷媒循環量の過剰時の動作を示す配管系統図である。 除霜運転時における冷媒循環量の過剰時の動作を示す配管系統図である。 除霜運転時における冷媒循環量の過剰時の動作を示す配管系統図である。 実施形態２に係る冷凍装置の構成を示す配管系統図である。 実施形態２に係る冷凍装置の第２暖房運転時の動作を示す配管系統図である。 実施形態２に係る冷凍装置の除霜運転時の動作を示す配管系統図である。 実施形態３に係る冷凍装置の構成を示す配管系統図である。 実施形態３に係る冷凍装置の暖房運転時の動作を示す配管系統図である。 実施形態３に係る冷凍装置の第１除霜運転時の動作を示す配管系統図である。 実施形態３に係る冷凍装置の第２除霜運転時の動作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 可変容量圧縮機（圧縮機）
42,43 第１,第２固定容量圧縮機（圧縮機）
44 室外熱交換器（熱源側熱交換器）
111 冷蔵熱交換器（第１利用側熱交換器）
121 冷凍熱交換器（第２利用側熱交換器）
131 ブースタ圧縮機（副圧縮機）
132 四路切換弁（切換手段）
139 第２ガス管（ガス管）
142,143 第１,第２液管
144 流量調整弁（開閉弁）
145 過冷却用膨張弁（膨張弁）
146 予備熱交換器（空気熱交換器）
148 吸入用接続管
150 過冷却熱交換器（蒸発手段）
151,152 第１,第２流路
153 四路切換弁（切換手段）
160 四路切換弁（切換手段）
170 コントローラ（制御手段）
SV-2 第２電磁弁（開閉弁）

Claims (7)

1. 圧縮機（41,42,43）および熱源側熱交換器（44）を有する熱源系統に、第１利用側熱交換器（111）を有する第１利用系統と、第２利用熱交換器（121）および上記圧縮機（41,42,43）を高段側とする低段側の副圧縮機（131）を有する第２利用系統とが並列に接続されて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）を備えている冷凍装置であって、
   上記第２利用系統は、上記副圧縮機（131）が冷媒を第２利用側熱交換器（121）から吸入して圧縮機（41,42,43）の吸入側に吐出する第１動作と、上記副圧縮機（131）の吐出冷媒が第２利用側熱交換器（121）へ流れて副圧縮機（131）へ戻る循環経路が上記第２利用系統内に形成される第２動作とに切り換える切換手段（132）を備える一方、
   上記第２利用系統は、上記第２動作時の循環経路に設けられ、上記第２動作時に第２利用側熱交換器（121）からの冷媒を蒸発させる蒸発手段（150）を備え、
   上記第２利用系統は、熱源系統から冷媒が第２利用側熱交換器（121）へ流れる第２液管（143）に設けられた開閉弁（144）と、第１動作時に副圧縮機（131）の吐出ラインとなるガス管（139）に設けられた開閉弁（SV-2）とを備え、
   上記第１動作時に上記第２液管（143）の開閉弁（144）および上記ガス管（139）の開閉弁（SV-2）を開状態とし、上記第２動作時に上記第２液管（143）の開閉弁（144）および上記ガス管（139）の開閉弁（SV-2）を閉状態とする制御手段（170）を備える一方、
   上記第２利用系統は、上記第２液管（143）における開閉弁（144）の下流側と上記ガス管（139）における開閉弁（SV-2）の上流側との間に接続され且つ途中に上記蒸発手段（150）が設けられ、第２動作時に第２利用側熱交換器（121）からの冷媒が副圧縮機（131）の吸入ラインへ流れるように構成された吸入用接続管（148）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、
   上記第２液管（143）は、熱源系統から冷媒が第１利用側熱交換器（111）へ向かって流入する第１液管（142）の途中から分岐しており、
   上記吸入用接続管（148）には、蒸発手段（150）の上流側に膨張弁（145）が設けられ、
   上記蒸発手段（150）は、第１液管（142）に接続される第１流路（151）と、吸入用接続管（148）に接続される第２流路（152）とを有し、上記第２流路（152）の冷媒が上記第１流路（151）の冷媒と熱交換して蒸発する熱交換器を構成している
   ことを特徴とする冷凍装置。
3. 請求項２において、
   上記副圧縮機（131）は、中間圧ポートを備え、
   上記第２利用系統は、第１動作時に、第２液管（143）の冷媒の一部が第２利用側熱交換器（121）へ流れると共に残りが吸入用接続管（148）へ流入して蒸発手段（150）で蒸発するように構成される一方、
   上記第２利用系統は、第１動作時に、吸入用接続管（148）の蒸発手段（150）で蒸発した冷媒がガス管（139）へ流れる状態と、吸入用接続管（148）の蒸発手段（150）で蒸発した冷媒が上記副圧縮機（131）の中間圧ポートへ吸入される状態とに切り換える切換手段（153）を備えている
   ことを特徴とする冷凍装置。
4. 請求項１または２において、
   上記第２利用系統は、第２動作時に、副圧縮機（131）の吐出冷媒が第２利用側熱交換器（121）のガス側端へ流れる状態と、副圧縮機（131）の吐出冷媒が第２利用側熱交換器（121）の液側端へ流れる状態とに切り換える切換手段（160）を備えている
   ことを特徴とする冷凍装置。
5. 請求項２において、
   上記第２利用系統は、吸入用接続管（148）における膨張弁（145）と蒸発手段（150）との間に設けられ、冷媒を空気と熱交換させる空気熱交換器（146）を備えている
   ことを特徴とする冷凍装置。
6. 請求項１または２において、
   上記制御手段（170）は、第２動作時に、第２利用系統の循環経路の循環冷媒量が不足すると、第２液管（143）の開閉弁（144）を一定時間開状態とするように構成されている
   ことを特徴とする冷凍装置。
7. 請求項１または２において、
   上記制御手段（170）は、第２動作時に、第２利用系統の循環経路の循環冷媒量が過剰になると、ガス管（139）の開閉弁（SV-2）を一定時間開状態とす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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