JP5800994B2 - 冷凍装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の冷凍サイクル（冷媒循環回路）を備えた冷凍装置と、その制御方法に関するものである。

従来の冷凍装置として、例えば、高温側（高段側、一次側）の冷凍サイクル（以下、高温側サイクルという）と、低温側（低段側、二次側）の冷凍サイクル（以下、低温側サイクルという）と、を備えた冷凍装置がある（例えば、特許文献１参照）。
このような冷凍装置では、高温側サイクルの蒸発器と低温側サイクルの凝縮器とでカスケードコンデンサが構成される。
高温側サイクルの冷媒と低温側サイクルの冷媒とは、カスケードコンデンサにおいて熱交換する。
低温側サイクルの冷媒と冷凍室の室内空気等の冷却対象とは、低温側サイクルの蒸発器において熱交換する。

特開２０１２−１１２６１５号公報（段落［００１３］−［００５１］、図１−７）

このような冷凍装置では、低温側サイクルの冷凍負荷が小さくなると、制御部は、低温側サイクルの膨張弁を閉方向に動作させ、低温側サイクルの圧縮機の冷媒の吸入量を減少させる。
低温側サイクルの圧縮機の冷媒の吸入量が圧縮機の最小吸入量に達した状態で、低温側サイクルの冷凍負荷が更に小さくなると、制御部は、低温側サイクルの圧縮機の運転を停止して、つまり低温側サイクルの循環を停止状態にして、低温側サイクルの圧縮機の冷媒の吸入量が過剰となって低温側サイクルの低圧側圧力が低下することを防止する。
なお、このような制御は、低圧カット制御と呼ばれる。
また、低温側サイクルの圧縮機が故障する等の異常が発生した際にも、低圧カット制御と同様に、低温側サイクルの循環が停止状態になる。
また、低温側サイクルの蒸発器の霜取運転等においても、低圧カット制御と同様に、低温側サイクルの循環が停止状態になる場合がある。

そして、このような冷凍装置では、低温側サイクルの冷媒として、ＣＯ_２冷媒のような臨界温度の低い冷媒が使用される場合がある。
そのような冷凍装置が、冷媒の臨界温度と比較して外気の温度が高い環境で使用された場合には、上述のように低温側サイクルの循環が停止状態になった際に、低温側サイクルの冷媒が外気によって暖められて気相状態となり、低温側サイクルの圧力が上昇する。

そのため、従来の冷凍装置では、上述のような低温側サイクルの圧力の上昇に対応するべく、低温側サイクルを構成する各部材の構造が頑丈である必要があり（例えば、肉厚が厚い必要があり）、コスト及び重量等が増加してしまうという問題点があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、低温側サイクルの循環が停止状態となった際に生じる低温側サイクルの圧力の上昇が抑制された冷凍装置と、その制御方法を得るものである。

本発明に係る冷凍装置は、第１圧縮機、第１凝縮器、第１絞り装置、及び第１蒸発器が順次配管接続され、冷媒が循環する第１冷媒回路と、第２圧縮機、第２凝縮器、受液器、第２絞り装置、及び第２蒸発器が順次配管接続され、冷媒が循環する第２冷媒回路と、前記第１蒸発器と前記第２凝縮器とで構成され、前記第１蒸発器を流れる冷媒と前記第２凝縮器を流れる冷媒とが熱交換を行うカスケードコンデンサと、前記第１圧縮機及び前記第２圧縮機の運転を制御する制御部と、を備え、前記受液器は、前記カスケードコンデンサの下方に配置されており、前記制御部は、前記第２圧縮機の運転が停止している際に、前記第１圧縮機の運転を稼働させ、前記第２圧縮機の運転が停止し、且つ、前記第１圧縮機の運転が稼働している際に、前記第２冷媒回路の高圧側圧力に基づいて、前記第１圧縮機の周波数及び前記第１絞り装置の開度の少なくともいずれか一方を制御するものである。

本発明に係る冷凍装置は、カスケードコンデンサの下方に受液器が配置されることで、第２冷媒回路の循環が停止状態となった際に、第１冷媒回路の冷媒によって凝縮液化された第２冷媒回路の冷媒が、受液器に迅速に回収されるため、第２冷媒回路の圧力の上昇を抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の、構成を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の、斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の、制御部の動作のフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の、制御部の動作の変形例のフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の、カスケードコンデンサの変形例を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る冷凍装置の、構成を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る冷凍装置の、制御部の動作のフローチャートである。 本発明の実施の形態３に係る冷凍装置の、構成を示す図である。 本発明の実施の形態３に係る冷凍装置の、制御部の動作のフローチャートである。 本発明の実施の形態４に係る冷凍装置の、構成を示す図である。 本発明の実施の形態４に係る冷凍装置の、各部材の配置を示す図である。

本発明に係る冷凍装置について、図面を用いて説明する。
なお、以下では、２つの冷凍サイクルを備えた冷凍装置（二元冷凍装置）について説明するが、本発明に係る冷凍装置には、３つ以上の冷凍サイクルを備えた冷凍装置（多元冷凍装置）が含まれる。
また、細かい構造については、適宜図示を簡略化又は省略している。
また、重複する説明については、適宜簡略化又は省略している。

実施の形態１．
以下に、実施の形態１に係る冷凍装置を説明する。
なお、以下では、低圧カット制御によって低温側サイクルの循環が停止される場合について説明するが、本発明には、例えば、低温側サイクルの圧縮機の故障、低温側サイクルの蒸発器の霜取運転等、低圧カット制御以外によって低温側サイクルの循環が停止される場合が含まれる。
（冷凍装置の構成）
実施の形態１に係る冷凍装置の構成について説明する。
図１は、実施の形態１に係る冷凍装置の、構成を示す図である。
図１に示すように、冷凍装置１は、高温側サイクル１１と、低温側サイクル２１と、カスケードコンデンサ５１と、制御部６１と、を有する。
高温側サイクル１１は、本発明における「第１冷媒回路」に相当する。
低温側サイクル２１は、本発明における「第２冷媒回路」に相当する。

高温側サイクル１１は、高温側圧縮機１２と、高温側凝縮器１３と、高温側膨張弁１４と、高温側蒸発器１５と、を有する。
高温側圧縮機１２は、本発明における「第１圧縮機」に相当する。
高温側凝縮器１３は、本発明における「第１凝縮器」に相当する。
高温側膨張弁１４は、本発明における「第１絞り装置」に相当する。
高温側蒸発器１５は、本発明における「第１蒸発器」に相当する。
高温側圧縮機１２と高温側凝縮器１３と高温側膨張弁１４と高温側蒸発器１５とは、直列に接続される。

低温側サイクル２１は、低温側圧縮機２２と、中間冷却器２３と、低温側凝縮器２４と、受液器２５と、冷却ユニット４１と、アキュムレータ２６と、を有する。
低温側圧縮機２２は、本発明における「第２圧縮機」に相当する。
低温側凝縮器２４は、本発明における「第２凝縮器」に相当する。
低温側圧縮機２２と中間冷却器２３と低温側凝縮器２４と受液器２５と冷却ユニット４１とアキュムレータ２６とは、直列に接続される。
受液器２５の出口側と冷却ユニット４１の入口側との間には、サービスバルブ２７が設けられる。
冷却ユニット４１の出口側とアキュムレータ２６の入口側との間には、サービスバルブ２８が設けられる。
冷却ユニット４１は、サービスバルブ２７、２８によって冷凍装置１から分離可能である。
サービスバルブ２７、２８が設けられず、冷却ユニット４１が分離不能であってもよい。
なお、低温側サイクル２１に、冷媒の量又は状態を確認するためのサイトグラス（図示せず）、配管内の水分を吸収するドライヤ（図示せず）等が設けられてもよい。

高温側蒸発器１５と低温側凝縮器２４とは、カスケードコンデンサ５１を構成する。
高温側サイクル１１の冷媒と低温側サイクル２１の冷媒とは、カスケードコンデンサ５１において熱交換を行う。

図２は、実施の形態１に係る冷凍装置の、斜視図である。
図２に示すように、受液器２５は、カスケードコンデンサ５１の下方に配置される。
受液器２５と低温側凝縮器２４とは、例えば外径φ１５．８８ｍｍの配管２９で接続される。
なお、図２では、カスケードコンデンサ５１が、直列に接続された２台のプレート式熱交換器が横方向に並べられたものである場合を示す。
また、図２では、冷却ユニット４１が分離されている場合を示す。

冷却ユニット４１は、低温側第１電磁弁４２と、低温側膨張弁４３と、低温側蒸発器４４と、を有する。
低温側膨張弁４３は、本発明における「第２絞り装置」に相当する。
低温側蒸発器４４は、本発明における「第２蒸発器」に相当する。
低温側第１電磁弁４２と低温側膨張弁４３と低温側蒸発器４４とは、直列に接続される。
低温側蒸発器４４は、冷凍室に設けられる。
冷凍室には、例えば、スーパーマーケットに設置される冷凍庫のショーケース又は食品加工場に設置されるユニットクーラの冷凍室等が含まれる。
冷却ユニット４１には、既設の冷凍室に設けられた冷却ユニットが流用されてもよい。

高温側サイクル１１の冷媒として、例えば、ＨＦＣ冷媒（Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ３２、Ｒ４０７Ｃ）、ＨＦＯ冷媒、ＨＣ冷媒等が使用される。
低温側サイクル２１の冷媒として、例えば、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が１であるＣＯ_２冷媒が使用される。

制御部６１には、少なくとも、高温側圧縮機１２と、低温側圧縮機２２と、低温側膨張弁４３と、温度センサ６２と、低温側高圧圧力センサ６３と、低温側低圧圧力センサ６４と、が接続される。
温度センサ６２は、冷凍室の室内空気等の冷却対象の温度を検出する。
低温側高圧圧力センサ６３は、例えば、中間冷却器２３の出口側と低温側凝縮器２４の入口側との間に設けられ、低温側サイクル２１の高圧側圧力を検出する。
低温側高圧圧力センサ６３は、低温側圧縮機２２の出口側と低温側膨張弁４３の入口側との間であれば、何処に設けられてもよい。
低温側低圧圧力センサ６４は、例えば、サービスバルブ２８とアキュムレータ２６の入口側との間に設けられ、低温側サイクル２１の低圧側圧力を検出する。
低温側低圧圧力センサ６４は、低温側膨張弁４３の出口側と低温側圧縮機２２の入口側との間であれば、何処に設けられてもよい。

（冷凍装置の動作）
実施の形態１に係る冷凍装置の動作について説明する。
まず、高温側サイクル１１の動作について説明する。
高温側圧縮機１２から吐出された高温高圧で気相状態の冷媒は、高温側凝縮器１３へ流入する。
高温側凝縮器１３へ流入した冷媒は、外気との熱交換によって凝縮液化され、高圧で液相状態の冷媒となる。
この高圧で液相状態の冷媒は、高温側膨張弁１４で減圧され、低温低圧で気液二相状態の冷媒となる。
この低温低圧で気液二相状態の冷媒は、カスケードコンデンサ５１で低温側サイクル２１の冷媒によって加熱されて（低温側サイクル２１の冷媒を冷却して）蒸発し、低圧で気相状態の冷媒となる。
この低圧で気相状態の冷媒は、高温側圧縮機１２へ流入する。

次に、低温側サイクル２１の動作について説明する。
低温側圧縮機２２から吐出された高温高圧で気相状態の冷媒は、中間冷却器２３で冷却され、カスケードコンデンサ５１へ流入する。
カスケードコンデンサ５１へ流入した冷媒は、高温側サイクル１１の冷媒によって凝縮液化され、高圧で液相状態の冷媒となる。
この高圧で液相状態の冷媒は、受液器２５とサービスバルブ２７と低温側第１電磁弁４２とを通って、低温側膨張弁４３に流入する。
低温側膨張弁４３に流入した高圧で液相状態の冷媒は、減圧され、低温低圧で気液二相状態の冷媒となる。
この低温低圧で気液二相状態の冷媒は、低温側蒸発器４４で冷凍室の室内空気等によって加熱されて（冷凍室の室内空気等を冷却して）蒸発し、低圧で気相状態の冷媒となる。
この低圧で気相状態の冷媒は、サービスバルブ２８とアキュムレータ２６とを通って、低温側圧縮機２２へ流入する。

次に、制御部６１の動作について説明する。
なお、以下では、制御部６１の動作の一例について説明するが、本発明には、制御部６１の他の動作が含まれる。
図３は、実施の形態１に係る冷凍装置の、制御部の動作のフローチャートである。
ステップ３１において、制御部６１は、高温側圧縮機１２と低温側圧縮機２２とを稼働状態にし、温度センサ６２で検出された温度が目標温度に近い程開度が小さくなるように、低温側膨張弁４３の開度を制御する。

ステップ３２において、制御部６１は、低温側低圧圧力センサ６４で検出された圧力が予め設定された下限圧力（以下、第１の設定下限圧力という）以下であるか否かを判定する。
第１の設定下限圧力は、本発明における「第３の基準圧力」に相当する。
制御部６１は、Ｎｏの場合は、ステップ３１に進む。
制御部６１は、Ｙｅｓの場合は、ステップ３３に進む。

ステップ３３において、制御部６１は、低温側圧縮機２２の運転を停止状態にし、高温側圧縮機１２の運転を稼働状態にする。

ステップ３４において、制御部６１は、低温側低圧圧力センサ６４で検出された圧力が予め設定された下限圧力（以下、第２の設定下限圧力という）を超え、且つ、低温側高圧圧力センサ６３で検出された圧力が予め設定された上限圧力（以下、第１の設定上限圧力という）以下であるか否かを判定する。
第２の設定下限圧力は、本発明における「第１の基準圧力」に相当する。
第１の設定上限圧力は、本発明における「第２の基準圧力」に相当する。
制御部６１は、Ｎｏの場合は、ステップ３３に進む。
制御部６１は、Ｙｅｓの場合は、ステップ３１に進む。
ステップ３４における第２の設定下限圧力は、ステップ３２における第１の設定下限圧力と同一でもよく、また、異なってもよい。
第１の設定上限圧力は、例えば、６．９ＭＰａである。

なお、例えば、低温側圧縮機２２の故障、低温側蒸発器４４の霜取運転等、低圧カット制御以外によって低温側サイクル２１の循環が停止される場合には、上述のステップ３３以外のステップは行われない。

（冷凍装置の作用）
実施の形態１に係る冷凍装置の作用について説明する。
低温側サイクル２１の冷媒がＣＯ_２冷媒等のように臨界温度の低い冷媒であり、その臨界温度と比較して外気の温度が高い環境で冷凍装置１が使用される場合には、低温側サイクル２１の循環が停止すると、低温側サイクル２１の冷媒は外気によって暖められて気相状態となり、低温側サイクル２１の圧力が上昇する。
なお、ＣＯ_２冷媒の臨界温度は、約３１℃である。

実施の形態１に係る冷凍装置では、制御部６１が、低温側サイクル２１の循環が停止した状態で、高温側圧縮機１２を運転させて、高温側サイクル１１の循環を稼働状態にする。
そのため、低温側サイクル２１の気相状態の冷媒は、カスケードコンデンサ５１で高温側サイクル１１の冷媒によって凝縮液化され、液相状態の冷媒となる。
そして、受液器２５とカスケードコンデンサ５１が等しい圧力であるため、液相状態となった冷媒は、配管２９を通って、カスケードコンデンサ５１の下方に配置された受液器２５に、重力によって流下する。

このように、実施の形態１に係る冷凍装置では、カスケードコンデンサ５１の下方に受液器２５が配置されることで、低温側サイクル２１の循環が停止状態となった際に、高温側サイクル１１の冷媒によって凝縮液化された低温側サイクル２１の冷媒が、受液器２５に迅速に回収されるため、低温側サイクル２１の圧力の上昇を抑制することができる。
そのため、低温側サイクル２１を構成する各部材のコスト及び重量等が削減される。

（変形例）
実施の形態１に係る冷凍装置では、制御部６１が、低温側サイクル２１の循環が停止した状態で、高温側圧縮機１２を単に運転させる場合を説明している。
制御部６１が、低温側高圧圧力センサ６３で検出された圧力に基づいて、高温側圧縮機１２の周波数及び高温側膨張弁１４の開度の少なくともいずれか一方を制御しつつ、高温側圧縮機１２を運転させてもよい。

図４は、実施の形態１に係る冷凍装置の、制御部の動作の変形例のフローチャートである。
そのような場合には、図４に示すように、制御部６１は動作する。
ステップ４１、４２、４４は、図３におけるステップ３１、３２、３４と同様である。
ステップ４３において、制御部６１は、低温側圧縮機２２の運転を停止状態にし、低温側高圧圧力センサ６３で検出された圧力が高い程、高温側圧縮機１２の周波数が高く、また、高温側膨張弁１４の開度が小さくなるように制御しつつ、高温側圧縮機１２の運転を稼働状態にする。
高温側圧縮機１２の周波数及び高温側膨張弁１４の開度の少なくともいずれか一方が、低温側高圧圧力センサ６３で検出された圧力に応じて、連続的に変化されてもよく、また、階段状に変化されてもよい。

制御部６１は、ステップ３３又はステップ４３において、低温側高圧圧力センサ６３で検出された圧力が予め設定された上限圧力（以下、第２の設定上限圧力という）を超える場合のみ、高温側圧縮機１２の運転を稼働状態にしてもよい。
そのような場合における第２の設定上限圧力は、ステップ３４又はステップ４４における第１の設定上限圧力と同一でもよく、また、異なってもよい。

制御部６１は、ステップ３３又はステップ４３において、低温側サイクル２１の循環が停止してから予め設定された時間（以下、第１の設定時間という）が経過した場合のみ、高温側圧縮機１２の運転を稼働状態にしてもよい。
そのような場合には、制御部６１は、低温側サイクル２１の循環が停止してから第１の設定時間が経過した後に、高温側圧縮機１２の運転を連続的に稼働させてもよく、また、断続的に稼働させてもよい。

また、制御部６１は、ステップ３３又はステップ４３において、低温側高圧圧力センサ６３で検出された圧力に基づいて、低温側サイクル２１の圧力が低下しているか否か、つまり、受液器２５に冷媒が流下しているか否かを、監視してもよい。
そのような場合には、制御部６１は、受液器２５に冷媒が流下していないと判定すると、警報信号を発する。
なお、受液器２５に温度センサ（図示せず）が設けられ、制御部６１が、その温度センサで検出された温度に基づいて、受液器２５に冷媒が流下しているか否かを判定してもよい。

また、実施の形態１に係る冷凍装置では、図２に示すように、カスケードコンデンサ５１が、直列に接続された２台のプレート式熱交換器が横方向に並べられたものであるが、カスケードコンデンサ５１は、そのようなものに限定されない。
カスケードコンデンサ５１は、プレート式熱交換器に限定されず、シェルアンドチューブ式熱交換器でもよい。
カスケードコンデンサ５１は、１台の熱交換器でもよく、また、３台以上の熱交換器が並べられたものでもよい。
カスケードコンデンサ５１は、複数の熱交換器が並列に接続されたものでもよく、また、複数の熱交換器が縦方向に並べられたものでもよい。

図５は、実施の形態１に係る冷凍装置の、カスケードコンデンサの変形例を示す図である。
図５に示すように、直列に接続された複数の熱交換器が縦方向に並べられた場合には、高温側蒸発器１５によって凝縮液化された低温側サイクル２１の冷媒が、重力によって滞りなく流下することができ、低温側サイクル２１の圧力の上昇を更に抑制することが可能である。

実施の形態２．
以下、実施の形態２に係る冷凍装置について説明する。
なお、実施の形態１に係る冷凍装置と重複する説明については、適宜簡略化又は省略している。
（冷凍装置の構成）
実施の形態２に係る冷凍装置の構成について説明する。
図６は、実施の形態２に係る冷凍装置の、構成を示す図である。
図６に示すように、冷凍装置２は、高温側サイクル１１と、低温側サイクル３０と、カスケードコンデンサ５１と、制御部６５と、を有する。

低温側サイクル３０は、低温側圧縮機２２と、中間冷却器２３と、低温側凝縮器２４と、受液器２５と、冷却ユニット４１と、アキュムレータ２６と、を有する。
低温側凝縮器２４の出口側と受液器２５の入口側との間には、流量調整弁３１が設けられる。

制御部６５には、少なくとも、高温側圧縮機１２と、低温側圧縮機２２と、流量調整弁３１と、低温側膨張弁４３と、温度センサ６２と、低温側高圧圧力センサ６３と、低温側低圧圧力センサ６４と、が接続される。

（冷凍装置の動作）
実施の形態２に係る冷凍装置の動作について説明する。
図７は、実施の形態２に係る冷凍装置の、制御部の動作のフローチャートである。
図７に示すように、制御部６５は動作する。
ステップ７１、７２、７４は、図３におけるステップ３１、３２、３４と同様である。
ステップ７３において、制御部６５は、低温側圧縮機２２の運転を停止状態にし、流量調整弁３１を開きつつ、高温側圧縮機１２の運転を稼働状態にする。

制御部６５は、ステップ７３において、流量調整弁３１を、一定の開度で開いてもよい。
また、制御部６５は、ステップ７３において、流量調整弁３１を、低温側高圧圧力センサ６３で検出された圧力が高い程大きくなるような開度で開いてもよい。
そのような場合には、流量調整弁３１の開度は、低温側高圧圧力センサ６３で検出された圧力に応じて、連続的に変化されてもよく、また、階段状に変化されてもよい。

制御部６５は、ステップ７３において、低温側高圧圧力センサ６３で検出された圧力が予め設定された上限圧力（以下、第３の設定上限圧力という）を超える場合のみ、流量調整弁３１を、一定の開度で、又は、低温側高圧圧力センサ６３で検出された圧力に応じた開度で開いてもよい。
そのような場合における第３の設定上限圧力は、ステップ７４における第１の設定上限圧力と同一でもよく、また、異なってもよい。

制御部６５は、ステップ７３において、低温側サイクル３０の循環が停止してから予め設定された時間（以下、第２の設定時間という）が経過した場合のみ、流量調整弁３１を開いてもよい。
そのような場合には、制御部６５は、低温側サイクル３０の循環が停止してから第２の設定時間が経過した後に、流量調整弁３１を開き続けてもよく、また、流量調整弁３１を断続的に開いてもよい。

（冷凍装置の作用）
実施の形態２に係る冷凍装置の作用について説明する。
実施の形態２に係る冷凍装置では、制御部６５が、低温側サイクル３０の冷媒の循環が停止した状態で、流量調整弁３１を開きつつ高温側圧縮機１２を運転させる。
そのため、低温側凝縮器２４から受液器２５に冷媒が更に円滑に流下することができ、高温側サイクル１１の冷媒によって凝縮液化された冷媒が、更に迅速に受液器２５に回収されるため、低温側サイクル３０の圧力の上昇が更に抑制される。

（変形例）
実施の形態２に係る冷凍装置では、制御部６５が、流量調整弁３１の開閉を制御しているが、流量調整弁３１が手動で開閉されてもよい。

実施の形態２に係る冷凍装置では、制御部６５が、低温側サイクル３０の循環が停止した状態で、高温側圧縮機１２を単に運転させる場合を説明している。
制御部６５が、図４に示すように、低温側高圧圧力センサ６３で検出された圧力に基づいて、高温側圧縮機１２の周波数及び高温側膨張弁１４の開度の少なくともいずれか一方を制御しつつ、高温側圧縮機１２を運転させてもよい。

実施の形態３．
以下、実施の形態３に係る冷凍装置について説明する。
なお、実施の形態１及び実施の形態２に係る冷凍装置と重複する説明については、適宜簡略化又は省略している。
（冷凍装置の構成）
実施の形態３に係る冷凍装置の構成について説明する。
図８は、実施の形態３に係る冷凍装置の、構成を示す図である。
図８に示すように、冷凍装置３は、高温側サイクル１１と、低温側サイクル３２と、カスケードコンデンサ５１と、制御部６６と、を有する。

低温側サイクル３２は、低温側圧縮機２２と、中間冷却器２３と、低温側凝縮器２４と、受液器２５と、冷却ユニット４１と、アキュムレータ２６と、を有する。
受液器２５の上部と低温側凝縮器２４の入口側とが、バイパス管３３によって接続される。
バイパス管３３には、低温側第２電磁弁３４が設けられる。

制御部６６には、少なくとも、高温側圧縮機１２と、低温側圧縮機２２と、低温側第２電磁弁３４と、低温側膨張弁４３と、温度センサ６２と、低温側高圧圧力センサ６３と、低温側低圧圧力センサ６４と、が接続される。

（冷凍装置の動作）
実施の形態３に係る冷凍装置の動作について説明する。
図９は、実施の形態３に係る冷凍装置の、制御部の動作のフローチャートである。
図９に示すように、制御部６６は動作する。
ステップ９１、９２、９４は、図３におけるステップ３１、３２、３４と同様である。
ステップ９３において、制御部６６は、低温側圧縮機２２の運転を停止状態にし、低温側第２電磁弁３４を開きつつ、高温側圧縮機１２の運転を稼働状態にする。

制御部６６は、ステップ９３において、低温側高圧圧力センサ６３で検出された圧力が予め設定された上限圧力（以下、第４の設定上限圧力という）を超える場合のみ、低温側第２電磁弁３４を開いてもよい。
そのような場合における第４の設定上限圧力は、ステップ９４における第１の設定上限圧力と同一でもよく、また、異なってもよい。

制御部６６は、ステップ９３において、低温側サイクル３２の循環が停止してから予め設定された時間（以下、第３の設定時間という）が経過した場合のみ、低温側第２電磁弁３４を開いてもよい。
そのような場合には、制御部６６は、低温側サイクル３２の循環が停止してから第３の設定時間が経過した後に、低温側第２電磁弁３４を開き続けてもよく、また、低温側第２電磁弁３４を断続的に開いてもよい。

（冷凍装置の作用）
実施の形態３に係る冷凍装置の作用について説明する。
実施の形態３に係る冷凍装置では、制御部６６が、低温側サイクル３２の冷媒の循環が停止した状態で、低温側第２電磁弁３４を開きつつ高温側圧縮機１２を運転させる。
そのため、気相状態となった冷媒が、バイパス管３３を通って低温側凝縮器２４に導かれ、高温側サイクル１１の冷媒によって凝縮液化された冷媒が、低温側凝縮器２４から受液器２５に更に円滑に流下することができ、低温側サイクル３２の圧力の上昇が更に抑制される。

（変形例）
実施の形態３に係る冷凍装置では、制御部６６が、低温側第２電磁弁３４の開閉を制御しているが、バイパス管３３にバルブが設けられ、バルブが手動で開閉されてもよい。

実施の形態３に係る冷凍装置では、制御部６６が、低温側サイクル３２の循環が停止した状態で、高温側圧縮機１２を単に運転させる場合を説明している。
制御部６６が、図４に示すように、低温側高圧圧力センサ６３で検出された圧力に基づいて、高温側圧縮機１２の周波数及び高温側膨張弁１４の開度の少なくともいずれか一方を制御しつつ、高温側圧縮機１２を運転させてもよい。
また、実施の形態２に係る冷凍装置のように、低温側凝縮器２４の出口側と受液器２５の入口側との間に、流量調整弁３１が設けられてもよい。

実施の形態４．
以下、実施の形態４に係る冷凍装置について説明する。
なお、実施の形態１乃至実施の形態３に係る冷凍装置と重複する説明については、適宜簡略化又は省略している。
（冷凍装置の構成）
実施の形態４に係る冷凍装置の構成について説明する。
図１０は、実施の形態４に係る冷凍装置の、構成を示す図である。
図１０に示すように、冷凍装置４は、高温側サイクル１６と、低温側サイクル２１と、カスケードコンデンサ５１と、制御部６７と、を有する。

高温側サイクル１６は、高温側圧縮機１２と、高温側凝縮器１３と、高温側膨張弁１４と、高温側蒸発器１５と、を有する。
高温側膨張弁１４の出口側と高温側蒸発器１５の入口側との間には、サービスバルブ１７が設けられる。
高温側蒸発器１５の出口側と高温側圧縮機１２の入口側との間には、サービスバルブ１８が設けられる。
低温側サイクル２１とカスケードコンデンサ５１とは、サービスバルブ１７、１８によって冷凍装置４から分離可能である。
制御部６７は、高温側制御部６８と、低温側制御部６９と、を有する。

図１１は、実施の形態４に係る冷凍装置の、各部材の配置を示す図である。
図１１に示すように、冷凍装置４の各部材は、高温側筐体８１と低温側筐体８２とに分かれて配置される。
なお、図１１では、冷却ユニット４１が分離されている場合を示す。

高温側筐体８１には、高温側圧縮機１２と、高温側凝縮器１３と、高温側膨張弁１４と、高温側制御部６８と、が配置される。
低温側筐体８２には、低温側圧縮機２２と、中間冷却器２３と、受液器２５と、アキュムレータ２６と、カスケードコンデンサ５１と、低温側制御部６９と、が配置される。
高温側筐体８１と低温側筐体８２とは、架台８３に設置される。
高温側筐体８１と低温側筐体８２とが同一の筐体である場合には、部品が共通化され、装置のコストが削減される。

サービスバルブ１７、１８は、高温側筐体８１に配置される。
サービスバルブ１７、１８が低温側筐体８２から遠い側に配置される場合には、バルブの開閉動作の作業性が向上する。
サービスバルブ２７、２８は、低温側筐体８２に配置される。
サービスバルブ２７、２８が高温側筐体８１から遠い側に配置される場合には、バルブの開閉動作の作業性が向上する。
カスケードコンデンサ５１が高温側筐体８１に近い側に配置される場合には、高温側蒸発器１５とサービスバルブ１７、１８とを接続する配管を短くすることができる。

高温側制御部６８には、運転スイッチ７０が設けられる。
高温側制御部６８には、少なくとも、高温側圧縮機１２と、高温側凝縮器１３に外気を供給する送風機８４と、が接続される。
低温側制御部６９には、運転スイッチ７１が設けられる。
低温側制御部６９には、少なくとも、低温側圧縮機２２と、低温側膨張弁４３と、温度センサ６２と、低温側高圧圧力センサ６３と、低温側低圧圧力センサ６４と、中間冷却器２３に外気を供給する送風機８５と、が接続される。

（冷凍装置の作用）
実施の形態４に係る冷凍装置の作用について説明する。
実施の形態４に係る冷凍装置では、各部材が高温側筐体８１と低温側筐体８２とに分かれて配置される。
そのため、各部材が一つの筐体に配置される場合と比較して、個々の筐体の重量が削減され、冷凍装置４を運搬及び設置する際の作業性が向上する。

また、カスケードコンデンサ５１が、低温側筐体８２に配置される。
そのため、高温側筐体８１と同様に、圧縮機と凝縮器と膨張弁とを有する既設の冷凍装置に、例えば現地で、低温側筐体８２を後付けすることができ、既設の冷凍装置を多元冷凍装置に簡易に仕様変更することが可能である。

また、実施の形態４に係る冷凍装置では、高温側筐体８１と低温側筐体８２とに、高温側制御部６８と低温側制御部６９とが別々に設けられる。
そのため、例えば、高温側圧縮機１２が故障する、高温側サイクル１６の保守点検を行う等に際して、高温側サイクル１６の循環が停止した場合でも、使用者が低温側筐体８２に設けられた運転スイッチ７１をＯＮにすることで、冷凍室の室内空気等の冷却対象を冷却することが可能である。

（変形例）
実施の形態４に係る冷凍装置では、サービスバルブ１７が、高温側膨張弁１４の出口側と高温側蒸発器１５の入口側との間に設けられているが、サービスバルブ１７が、高温側凝縮器１３の出口側と高温側膨張弁１４の入口側との間に設けられ、高温側膨張弁１４が、低温側筐体８２に配置されてもよい。

実施の形態４に係る冷凍装置では、カスケードコンデンサ５１が、低温側筐体８２に配置されているが、サービスバルブ１７、１８が、低温側サイクル２１に設けられ、カスケードコンデンサ５１が、高温側筐体８１に配置されてもよい。

実施の形態４に係る冷凍装置では、高温側筐体８１の配管と低温側筐体８２の配管とが、サービスバルブ１７、１８によって接続されているが、サービスバルブ１７、１８ではなく、例えばろう付け等、他の手段によって接続されてもよい。

以上、実施の形態１乃至実施の形態４について説明したが、本発明は各実施の形態の説明に限定されない。
例えば、各実施の形態又は各変形例を組み合わせることも可能である。

１、２、３、４ 冷凍装置、１１、１６ 高温側サイクル、１２ 高温側圧縮機、１３ 高温側凝縮器、１４ 高温側膨張弁、１５ 高温側蒸発器、１７、１８、２７、２８ サービスバルブ、２１、３０、３２ 低温側サイクル、２２ 低温側圧縮機、２３ 中間冷却器、２４ 低温側凝縮器、２５ 受液器、２６ アキュムレータ、２９ 配管、３１ 流量調整弁、３３ バイパス管、３４ 低温側第２電磁弁、４１ 冷却ユニット、４２ 低温側第１電磁弁、４３ 低温側膨張弁、４４ 低温側蒸発器、５１ カスケードコンデンサ、６１、６５、６６、６７ 制御部、６２ 温度センサ、６３ 低温側高圧圧力センサ、６４ 低温側低圧圧力センサ、６８ 高温側制御部、６９ 低温側制御部、７０、７１ 運転スイッチ、８１ 高温側筐体、８２ 低温側筐体、８３ 架台、８４、８５ 送風機。

Claims (6)

1. 第１圧縮機、第１凝縮器、第１絞り装置、及び第１蒸発器が順次配管接続され、冷媒が循環する第１冷媒回路と、
   第２圧縮機、第２凝縮器、受液器、第２絞り装置、及び第２蒸発器が順次配管接続され、冷媒が循環する第２冷媒回路と、
   前記第１蒸発器と前記第２凝縮器とで構成され、前記第１蒸発器を流れる冷媒と前記第２凝縮器を流れる冷媒とが熱交換を行うカスケードコンデンサと、
   前記第１圧縮機及び前記第２圧縮機の運転を制御する制御部と、を備え、
   前記受液器は、前記カスケードコンデンサの下方に配置されており、
   前記制御部は、前記第２圧縮機の運転が停止している際に、前記第１圧縮機の運転を稼働させ、前記第２圧縮機の運転が停止し、且つ、前記第１圧縮機の運転が稼働している際に、前記第２冷媒回路の高圧側圧力に基づいて、前記第１圧縮機の周波数及び前記第１絞り装置の開度の少なくともいずれか一方を制御する、
   ことを特徴とする冷凍装置。
2. 前記第２凝縮器の出口側と前記受液器とを接続する配管に、流量調整弁が設けられ、
   前記制御部は、前記第２圧縮機の運転が停止し、且つ、前記第１圧縮機の運転が稼働している際に、前記流量調整弁を開く、
   ことを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
3. 前記受液器の上部と前記第２凝縮器の入口側とが、電磁弁を介してバイパス管で接続され、
   前記制御部は、前記第２圧縮機の運転が停止し、且つ、前記第１圧縮機の運転が稼働している際に、前記電磁弁を開く、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍装置。
4. 前記制御部は、前記第２冷媒回路の低圧側圧力が予め設定された第１の基準圧力を超え、前記第２冷媒回路の高圧側圧力が予め設定された第２の基準圧力以下である場合に、前記第１圧縮機及び前記第２圧縮機の運転を稼働させる、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷凍装置。
5. 前記制御部は、前記第２冷媒回路の低圧側圧力が予め設定された第３の基準圧力以下である場合に、前記第２圧縮機の運転を停止させる、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の冷凍装置。
6. 第１圧縮機、第１凝縮器、第１絞り装置、及び第１蒸発器が順次配管接続され、冷媒が循環する第１冷媒回路と、第２圧縮機、第２凝縮器、受液器、第２絞り装置、及び第２蒸発器が順次配管接続され、冷媒が循環する第２冷媒回路と、前記第１蒸発器と前記第２凝縮器とで構成され、前記第１蒸発器を流れる冷媒と前記第２凝縮器を流れる冷媒とが熱交換を行うカスケードコンデンサと、を備え、前記受液器は、前記カスケードコンデンサの下方に配置された冷凍装置の制御方法であって、
   前記第２圧縮機の運転が停止している際に、前記第１圧縮機の運転を稼働させ、前記第２圧縮機の運転が停止し、且つ、前記第１圧縮機の運転が稼働している際に、前記第２冷媒回路の高圧側圧力に基づいて、前記第１圧縮機の周波数及び前記第１絞り装置の開度の少なくともいずれか一方を制御するステップを有する、
   ことを特徴とする制御方法。

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