JP6881538B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

本開示は、冷凍装置に関するものである。

従来、室外に設置される熱源ユニットに利用ユニットが接続され、熱源ユニットに気液分離器（冷媒貯留器）が設けられた冷凍装置がある。この種の冷凍装置において、利用ユニットの動作を停止させるときに、冷媒回路の冷媒を熱源ユニットの冷媒貯留器や熱源熱交換器に回収するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１８−００９７６７号公報

冷媒回路の高圧圧力が冷媒の臨界圧力以上となる冷凍サイクルを行う装置では、冷媒に例えば二酸化炭素が用いられる。このような冷媒を用いる冷凍装置では、室外空気が高温になると、熱源ユニットにある冷媒が膨張することがある。その結果、運転停止モード時に冷媒を熱源ユニットに回収すると、熱源ユニットの冷媒貯留器や熱源熱交換器の圧力が異常に上昇し、これらの機器が損傷するおそれがある。

本開示の目的は、室外に設置される熱源ユニットに利用ユニットが接続され、冷媒の高圧圧力が臨界圧力以上となる冷凍サイクルを行う冷凍装置において、冷媒を熱源ユニットに回収する際に冷媒貯留器や熱源熱交換器が損傷するのを抑制することである。

本開示の第１の態様は、
室外に設置される熱源ユニット（10）と利用ユニット（50）とが接続され、高圧圧力が冷媒の臨界圧力以上となる冷凍サイクルを行う冷媒回路（6）を有する冷凍装置を前提とする。

第１の態様は、
上記冷媒回路（6）の動作を制御する制御器（100）を備え、
上記制御器（100）は、上記利用ユニット（50）の停止条件が満たされると上記利用ユニット（50）の冷媒の少なくとも一部を上記熱源ユニット（10）に回収する第１動作と、上記熱源ユニット（10）が有する放熱器（13）または冷媒貯留器（15）の圧力が冷媒の臨界圧力以上であることを示す第１条件が満たされると上記第１動作を禁止する第２動作と、を実行可能である
ことを特徴とする。

本開示の第２の態様は、
室外に設置される熱源ユニット（10）と利用ユニット（50）とが接続され、高圧圧力が冷媒の臨界圧力以上となる冷凍サイクルを行う冷媒回路（6）を有する冷凍装置において、
上記冷媒回路（6）の動作を制御する制御器（100）を備え、
上記制御器（100）は、上記利用ユニット（50）の停止条件が満たされると上記利用ユニット（50）の冷媒の少なくとも一部を上記熱源ユニット（10）に回収する第１動作と、上記熱源ユニット（10）の圧力が冷媒の臨界圧力以上であることを示す第１条件が満たされると上記第１動作を禁止する第２動作と、を実行可能であり、
上記熱源ユニット（10）が、放熱器（13）および冷媒貯留器（15）を備え、
上記制御器（100）は、上記第１条件として、上記冷媒貯留器（15）の圧力が冷媒の臨界圧力以上であるという所定条件を満たす場合に、上記第２動作を実行する
ことを特徴とする。

本開示の第３の態様は、
第１または第２の態様において、
上記制御器（100）は、外気温度が所定温度より高いと上記第１条件が満たされると判断する
ことを特徴とする。

本開示の第４の態様は、
第１または第２の態様において、
上記制御器（100）は、上記冷媒回路（6）の高圧圧力が所定値よりも高いと上記第１条件が満たされると判断する
ことを特徴とする。

第１から第４の態様では、例えば利用ユニット（50）が空調ユニットである場合に空調負荷が十分に小さくなり、停止条件が満たされると、利用ユニット（50）の冷媒の少なくとも一部を上記熱源ユニット（10）に回収する第１動作を行うことができる。この場合に、上記第１条件が満たされると熱源ユニット（10）（第２の態様では冷媒貯留器（15））の圧力が冷媒の臨界圧力以上であると判断され、第１動作を禁止する第２動作が実行されて冷媒が熱源ユニット（10）に回収されずに利用ユニット（50）の動作が停止する。

本開示の第５の態様は、
第１から第４の態様の何れか１つにおいて、
上記利用ユニット（50）に設けられる利用膨張機構（53）が開度調整可能であり、
上記制御器（100）は、第１動作を行うときに、上記利用膨張機構（53）を閉鎖する
ことを特徴とする。

第５の態様では、冷媒を熱源ユニット（10）に回収する第１動作が、利用膨張機構（53）を閉鎖した状態で行われる。このことにより、第１動作では、利用膨張機構（53）より下流側の利用熱交換器や連絡配管の冷媒が熱源ユニット（10）に回収される。

本開示の第６の態様は、
第１から第５の態様の何れか１つにおいて、
上記利用ユニット（50）に設けられる利用膨張機構（53）が開度調整可能であり、
上記制御器（100）は、第２動作を行うときに、上記利用膨張機構（53）を開放する
ことを特徴とする。

第６の態様では、第１動作を禁止する第２動作を行うときは、利用膨張機構（53）が開放される。このことにより、第２動作では、利用膨張機構が開放された状態で、冷媒が熱源ユニット（10）に回収されずに利用ユニット（50）の動作が停止する。

本開示の第７の態様は、
第２の態様において、
上記熱源ユニット（10）は、上記放熱器（13）と上記冷媒貯留器（15）との間の冷媒の経路に設けられて開度調整可能な熱源膨張機構（14）を備え、
上記制御器（100）は、上記第１動作が行われる状態では、上記冷媒貯留器（15）に溜まる冷媒の圧力が臨界圧力よりも低くなるように上記熱源膨張機構（14）の開度を調整する
ことを特徴とする。

本開示の第８の態様は、
第３から第６の態様の何れか１つにおいて、
上記熱源ユニット（10）は、放熱器（13）および冷媒貯留器（15）を備えるものであり、且つ、上記放熱器（13）と冷媒貯留器（15）との間の冷媒の経路に設けられて開度調整可能な熱源膨張機構（14）を備え、
上記制御器（100）は、上記第１動作が行われる状態では、上記冷媒貯留器（15）に溜まる冷媒の圧力が臨界圧力よりも低くなるように上記熱源膨張機構（14）の開度を調整する
ことを特徴とする。

第７，第８の態様では、冷媒を熱源ユニット（10）に回収する第１動作時は、冷媒貯留器（15）の圧力が臨界圧力より低くなるように、熱源膨張機構（14）の開度が調整される。このことにより、冷媒貯留器（15）の圧力が上昇しすぎるのが抑えられ、冷媒貯留器（15）への冷媒の流入が促進される。

本開示の第９の態様は、
第１から第８の態様の何れか１つにおいて、
上記熱源ユニット（10）は、低段圧縮要素（23）と該低段圧縮要素（23）で圧縮された冷媒をさらに圧縮する高段圧縮要素（21）とを有する圧縮部（20）と、上記低段圧縮要素（23）と上記高段圧縮要素（21）との間に設けられて冷媒と熱媒体とが熱交換可能な中間熱交換器（17）と、上記低段圧縮要素（23）の吸入管（23a）と吐出管（23b）とに該低段圧縮要素（23）をバイパスして接続されたバイパス通路（23c）と、を備え、
上記制御器（100）は、上記第２動作で第１動作を禁止した後の上記圧縮部（20）の起動時に、上記低段圧縮要素（23）を停止して高段圧縮要素（21）を運転し、上記中間熱交換器（17）を蒸発器とする第３動作を実施可能である
ことを特徴とする。

第１動作を禁止して利用側ユニットの動作を停止した状態では、利用膨張機構（53）の下流に冷媒（液冷媒）が残っていることがある。第９の態様では、この状態で圧縮部（20）を起動するときに、低段圧縮要素（23）を停止して高段圧縮要素（21）を運転する。そうすると、室外ユニットに回収される冷媒は、低段圧縮要素（23）に吸入されずに、バイパス通路（23c）を通って中間熱交換器（17）で蒸発してから高段側圧縮機に吸入される。よって、圧縮部（20）において液圧縮が生じるのが抑制される。

図１は、実施形態に係る冷凍装置の配管系統図である。 図２は、コントローラ、各種センサ、及び冷媒回路の構成機器の関係を示すブロック図である。 図３は、冷設運転の冷媒の流れを示した図１相当図である。 図４は、冷房運転の冷媒の流れを示した図１相当図である。 図５は、冷房/冷設運転の冷媒の流れを示した図１相当図である。 図６は、暖房運転の冷媒の流れを示した図１相当図である。 図７は、暖房/冷設運転の冷媒の流れを示した図１相当図である。 図８は、暖房/冷設熱回収運転の冷媒の流れを示した図１相当図である。 図９は、暖房/冷設余熱運転の冷媒の流れを示した図１相当図である。 図１０は、サーモオフ時の冷媒回路の制御を示すフローチャートである。 図１１は、サーモオンの制御を示すフローチャートである。

以下、本実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、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。

《実施形態》
〈全体構成〉
実施形態に係る冷凍装置（1）は、冷却対象の冷却と、室内の空調とを行う。ここでいう冷却対象は、冷蔵庫、冷凍庫、ショーケースなどの冷凍設備内の空気を含む。以下では、このような設備を冷設と称する。

図１に示すように、冷凍装置（1）は、室外に設置される室外ユニット（10）と、室内の空調を行う室内ユニット（50）と、庫内の空気を冷却する冷設ユニット（60）と、コントローラ（100）とを備える。図１では、１つの室内ユニット（50）を示しているが、冷凍装置（1）は、並列に接続される複数の室内ユニット（50）を有してもよい。図１では、１つの冷設ユニット（60）を示しているが、冷凍装置（1）は、並列に接続される複数の冷設ユニット（60）を有してもよい。この実施形態では、これらのユニット（10,50,60）が４本の連絡配管（2,3,4,5）によって接続されることで、冷媒回路（6）が構成される。

４本の連絡配管（2,3,4,5）は、第１液連絡配管（2）、第１ガス連絡配管（3）、第２液連絡配管（4）、及び第２ガス連絡配管（5）で構成される。第１液連絡配管（2）及び第１ガス連絡配管（3）は、室内ユニット（50）に対応する。第２液連絡配管（4）及び第２ガス連絡配管（5）は、冷設ユニット（60）に対応する。

冷媒回路（6）では、冷媒が循環することで冷凍サイクルが行われる。本実施形態の冷媒回路（6）の冷媒は、二酸化炭素である。冷媒回路（6）は、冷媒が臨界圧力以上となる冷凍サイクルを行うように構成される。

〈室外ユニット〉
室外ユニット（10）は、屋外に設置される熱源ユニットである。室外ユニット（10）は、室外ファン（12）と、室外回路（11）とを有する。室外回路（11）は、圧縮部（20）、流路切換機構（30）、室外熱交換器（13）、室外膨張弁（14）、気液分離器（15）、冷却熱交換器（16）、及び中間熱交換器（17）を有する。

〈圧縮部〉
圧縮部（20）は、冷媒を圧縮する。圧縮部（20）は、第１圧縮機（21）、第２圧縮機（22）、及び第３圧縮機（23）を有する。圧縮部（20）は、二段圧縮式に構成される。第２圧縮機（22）及び第３圧縮機（23）は、低段圧縮要素を構成する。第２圧縮機（22）及び第３圧縮機（23）は、互いに並列に接続される。第１圧縮機（21）は、低段圧縮要素で圧縮された冷媒をさらに圧縮する高段圧縮要素を構成する。第１圧縮機（21）及び第２圧縮機（22）は、直列に接続される。第１圧縮機（21）及び第３圧縮機（23）は、直列に接続される。第１圧縮機（21）、第２圧縮機（22）、及び第３圧縮機（23）は、モータによって圧縮機構が駆動される回転式圧縮機である。第１圧縮機（21）、第２圧縮機（22）、及び第３圧縮機（23）は、運転周波数、ないし回転数が調節可能な可変容量式に構成される。

第１圧縮機（21）には、第１吸入管（21a）及び第１吐出管（21b）が接続される。第２圧縮機（22）には、第２吸入管（22a）及び第２吐出管（22b）が接続される。第３圧縮機（23）には、第３吸入管（23a）及び第３吐出管（23b）が接続される。

第１吸入管（21a）と第１吐出管（21b）には、第１圧縮機（21）をバイパスする第１バイパス通路（21c）が接続される。第２吸入管（22a）と第２吐出管（22b）には、第２圧縮機（22）をバイパスする第２バイパス通路（22c）が接続される。第３吸入管（23a）と第３吐出管（23b）には、第３圧縮機（23）をバイパスする第３バイパス通路（23c）が接続される。

第２吸入管（22a）は、冷設ユニット（60）に連通する。第２圧縮機（22）は、冷設ユニット（60）に対応する冷設側圧縮機である。第３吸入管（23a）は、室内ユニット（50）に連通する。第３圧縮機（23）は、室内ユニット（50）に対応する室内側圧縮機である。

〈流路切換機構〉
流路切換機構（30）は、冷媒の流路を切り換える。流路切換機構（30）は、第１配管（31）、第２配管（32）、第３配管（33）、第４配管（34）、第１三方弁（TV1）、及び第２三方弁（TV2）を有する。第１配管（31）の流入端と、第２配管（32）の流入端とは、第１吐出管（21b）に接続する。第１配管（31）及び第２配管（32）は、圧縮部（20）の吐出圧が作用する配管である。第３配管（33）の流出端と、第４配管（34）の流出端とは、第３圧縮機（23）の第３吸入管（23a）に接続する。第３配管（33）及び第４配管（34）は、圧縮部（20）の吸入圧が作用する配管である。

第１三方弁（TV1）は、第１ポート（P1）、第２ポート（P2）、及び第３ポート（P3）を有する。第１三方弁（TV1）の第１ポート（P1）は、高圧流路である第１配管（31）の流出端に接続する。第１三方弁（TV1）の第２ポート（P2）は、低圧流路である第３配管（33）の流入端に接続する。第１三方弁（TV1）の第３ポート（P3）は、室内ガス側流路（35）に接続する。

第２三方弁（TV2）は、第１ポート（P1）、第２ポート（P2）、及び第３ポート（P3）を有する。第２三方弁（TV2）の第１ポート（P1）は、高圧流路である第２配管（32）の流出端に接続する。第２三方弁（TV2）の第２ポート（P2）は、低圧流路である第４配管（34）の流入端に接続する。第２三方弁（TV2）の第３ポート（P3）は、室外ガス側流路（36）に接続する。

第１三方弁（TV1）及び第２三方弁（TV2）は、電動式の三方弁である。各三方弁（TV1,TV2）は、第１状態（図１の実線で示す状態）と第２状態（図１の破線で示す状態）とにそれぞれ切り換わる。第１状態の各三方弁（TV1,TV2）では、第１ポート（P1）と第３ポート（P3）とが連通し、且つ第２ポート（P2）が閉鎖される。第２状態の各三方弁（TV1,TV2）では、第２ポート（P2）と第３ポート（P3）とが連通し、第１ポート（P1）が閉鎖される。

〈室外熱交換器〉
室外熱交換器（13）は、熱源熱交換器を構成している。室外熱交換器（13）は、フィン・アンド・チューブ型の空気熱交換器である。室外ファン（12）は、室外熱交換器（13）の近傍に配置される。室外ファン（12）は、室外空気を搬送する。室外熱交換器は、その内部を流れる冷媒と、室外ファン（12）が搬送する室外空気とを熱交換させる。

室外熱交換器（13）のガス端には、室外ガス側流路（36）が接続される。室外熱交換器（13）の液端には、室外流路（O）が接続される。

〈室外流路〉
室外流路（O）は、室外第１管（o1）、室外第２管（o2）、室外第３管（o3）、室外第４管（o4）、室外第５管（o5）、室外第６管（o6）、及び室外第７管（o7）を含む。室外第１管（o1）の一端は、室外熱交換器（13）の液端に接続される。室外第１管（o1）の他端には、室外第２管（o2）の一端、及び室外第３管（o3）の一端がそれぞれ接続される。室外第２管（o2）の他端は、気液分離器（15）の頂部に接続される。室外第４管（o4）の一端は、気液分離器（15）の底部に接続される。室外第４管（o4）の他端には、室外第５管（o5）の一端、及び室外第３管（o3）の他端がそれぞれ接続される。室外第５管（o5）の他端は、第２液連絡配管（4）に接続する。室外第６管（o6）の一端は、室外第５管（o5）の途中に接続する。室外第６管（o6）の他端は、第１液連絡配管（2）に接続する。室外第７管（o7）の一端は、室外第６管（o6）の途中に接続する。室外第7管（o7）の他端は、室外第２管（o2）の途中に接続する。

〈室外膨張弁〉
室外膨張弁（14）は、室外第１管（o1）に接続される。室外膨張弁（14）は、利用側の熱交換器（54，64）が蒸発器として機能するときに放熱器になる室外熱交換器（13）と気液分離器（15）との間の冷媒の経路に位置する。室外膨張弁（14）は、冷媒を減圧する減圧機構である。室外膨張弁（14）は、熱源膨張機構である。室外膨張弁（14）は、開度調整が可能な電子膨張弁である。

〈気液分離器〉
気液分離器（15）は、冷媒を貯留する容器（冷媒貯留器）を構成している。気液分離器（15）は、冷媒回路の放熱器（13，54）の下流側に位置する。気液分離器（15）では、冷媒がガス冷媒と液冷媒とに分離される。気液分離器（15）の頂部には、室外第２管（o2）の他端と、ガス抜き管（37）の一端が接続される。ガス抜き管（37）の他端は、インジェクション管（38）の途中に接続される。ガス抜き管（37）には、ガス抜き弁（39）が接続される。ガス抜き弁（39）は、開度が可変な電子膨張弁である。

〈冷却熱交換器〉
冷却熱交換器（16）は、気液分離器（15）で分離された冷媒（主として液冷媒）を冷却する。冷却熱交換器（16）は、第１冷媒流路（16a）と、第２冷媒流路（16b）とを有する。第１冷媒流路（16a）は、室外第４管（o4）の途中に接続される。第２冷媒流路（16b）は、インジェクション管（38）の途中に接続される。

インジェクション管（38）の一端は、室外第５管（o5）の途中に接続される。インジェクション管（38）の他端は、第１圧縮機（21）の第１吸入管（21a）に接続される。換言すると、インジェクション管（38）の他端は、圧縮部（20）の中間圧力部分に接続される。インジェクション管（38）には、第２冷媒流路（16b）よりも上流側に減圧弁（40）が設けられる。減圧弁（40）は、開度が可変な膨張弁である。

冷却熱交換器（16）では、第１冷媒流路（16a）を流れる冷媒と、第２冷媒流路（16b）を流れる冷媒とが熱交換する。第２冷媒流路（16b）は、減圧弁（40）で減圧された冷媒が流れる。従って、冷却熱交換器（16）では、第１冷媒流路（16a）を流れる冷媒が冷却される。

〈中間熱交換器〉
中間熱交換器（17）は、中間流路（41）に接続される。中間流路（41）の一端は、第２圧縮機（22）の第２吐出管（22b）、及び第３圧縮機（23）の第３吐出管（23b）に接続される。中間流路（41）の他端は、第１圧縮機（21）の第１吸入管（21a）に接続される。換言すると、中間流路（41）の他端は、圧縮部（20）の中間圧力部に接続される。

中間熱交換器（17）は、フィン・アンド・チューブ型の空気熱交換器である。中間熱交換器（17）の近傍には、冷却ファン（17a）が配置される。中間熱交換器（17）は、その内部を流れる冷媒と、冷却ファン（17a）が搬送する室外空気とを熱交換させる。

中間熱交換器（17）は、圧縮部（20）が二段圧縮を行う際に、低段圧縮要素（22，23）から吐出された冷媒を冷却して高段圧縮要素（21）に供給する冷却器として機能する。

〈油分離回路〉
室外回路（11）は、油分離回路（42）を含む。油分離回路（42）は、油分離器（43）と、第１油戻し管（44）と、第２油戻し管（45）と、第３油戻し管（46）とを有する。油分離器（43）は、第１圧縮機（21）の第１吐出管（21b）に接続される。油分離器（43）は、圧縮部（20）から吐出された冷媒中から油を分離する。第１油戻し管（44）の流入端は、油分離器（43）に連通する。第１油戻し管（44）の流出端は、第２圧縮機（22）の第２吸入管（22a）に接続される。第２油戻し管（45）の流入端は、油分離器（43）に連通する。第２油戻し管（45）の流出端は、中間流路（41）の流入端に接続する。第３油戻し管（46）は、主戻し管（46a）、冷設側分岐管（46b）、及び室内側分岐管（46c）を有する。主戻し管（46a）の流入端は、油分離器（43）に連通する。主戻し管（46a）の流出端には、冷設側分岐管（46b）の流入端と、室内側分岐管（46c）の流入端とが接続される。冷設側分岐管（46b）の流出端は、第２圧縮機（22）のケーシング内の油溜まりに連通する。室内側分岐管（46c）の流出端は、第３圧縮機（23）のケーシング内の油溜まりに連通する。

第１油戻し管（44）には、第１油量調節弁（47a）が接続される。第２油戻し管（45）には、第２油量調節弁（47b）が接続される。冷設側分岐管（46b）には、第３油量調節弁（47c）が接続される。室内側分岐管（46c）には、第４油量調節弁（47d）が接続される。

油分離器（43）で分離された油は、第１油戻し管（44）を介して第２圧縮機（22）に戻される。油分離器（43）で分離された油は、第２油戻し管（45）を介して第３圧縮機（23）に戻される。油分離器（43）で分離された油は、第３油戻し管（46）を介して、第２圧縮機（22）及び第３圧縮機（23）の各ケーシング内の油溜まりに戻される。

〈逆止弁〉
室外回路（11）は、第１逆止弁（CV1）、第２逆止弁（CV2）、第３逆止弁（CV3）、第４逆止弁（CV4）、第５逆止弁（CV5）、第６逆止弁（CV6）、第７逆止弁（CV7）、第８逆止弁（CV8）、第９逆止弁（CV9）、及び第１０逆止弁（CV10）を有する。第１逆止弁（CV1）は、第１吐出管（21b）に接続される。第２逆止弁（CV2）は、第２吐出管（22b）に接続される。第３逆止弁（CV3）は、第３吐出管（23b）に接続される。第４逆止弁（CV4）は、室外第２管（o2）に接続される。第５逆止弁（CV5）は、室外第３管（o3）に接続される。第６逆止弁（CV6）は、室外第６管（o6）に接続される。第７逆止弁（CV7）は、室外第７管（o7）に接続される。第８逆止弁（CV8）は、第１バイパス通路（21c）に接続される。第９逆止弁（CV9）は、第２バイパス通路（221c）に接続される。第１０逆止弁（CV10）は、第３バイパス通路（23c）に接続される。これらの逆止弁（CV1〜CV7）は、図１に示す矢印方向の冷媒の流れを許容し、この矢印と反対方向の冷媒の流れを禁止する。

〈室内ユニット〉
室内ユニット（50）は、屋内に設置される利用ユニットである。室内ユニット（50）は、室内ファン（52）と、室内回路（51）とを有する。室内回路（51）の液端には、第１液連絡配管（2）が接続される。室内回路（51）のガス端には、第１ガス連絡配管（3）が接続される。

室内回路（51）は、液端からガス端に向かって順に、室内膨張弁（53）及び室内熱交換器（54）を有する。室内膨張弁（53）は、第１利用膨張機構である。室内膨張弁（53）は、開度が可変な電子膨張弁である。

室内熱交換器（54）は、第１利用熱交換器である。室内熱交換器（54）は、フィン・アンド・チューブ型の空気熱交換器である。室内ファン（52）は、室内熱交換器（54）の近傍に配置される。室内ファン（52）は、室内空気を搬送する。室内熱交換器（54）は、その内部を流れる冷媒と、室内ファン（52）が搬送する室内空気とを熱交換させる。

〈冷設ユニット〉
冷設ユニット（60）は、冷凍設備の庫内を冷却する利用ユニットである。冷設ユニット（60）は、冷設ファン（62）と冷設回路（61）とを有する。冷設回路（61）の液端には、第２液連絡配管（4）が接続される。冷設回路（61）のガス端には、第２ガス連絡配管（5）が接続される。

冷設回路（61）は、液端からガス端に向かって順に、冷設膨張弁（63）及び冷設熱交換器（64）を有する。冷設膨張弁（63）は、第２利用膨張弁である。冷設膨張弁（63）は、開度が可変な電子膨張弁で構成される。

冷設熱交換器（64）は、第２利用熱交換器である。冷設熱交換器（64）は、フィン・アンド・チューブ型の空気熱交換器である。冷設ファン（62）は、冷設熱交換器（64）の近傍に配置される。冷設ファン（62）は、庫内空気を搬送する。冷設熱交換器（64）は、その内部を流れる冷媒と、冷設ファン（62）が搬送する庫内空気とを熱交換させる。

〈センサ〉
冷凍装置（1）は、各種のセンサを有する。各種のセンサは、高圧圧力センサ（71）、高圧温度センサ（72）、冷媒温度センサ（73）、室内温度センサ（74）を含む。高圧圧力センサ（71）は、第１圧縮機（21）の吐出冷媒の圧力（高圧冷媒の圧力（HP））を検出する。高圧温度センサ（72）は、第１圧縮機（21）の吐出冷媒の温度を検出する。冷媒温度センサ（73）は、放熱器となる状態の室内熱交換器（54）の出口冷媒の温度を検出する。室内温度センサ（74）は、室内ユニット（50）の対象空間（室内空間）の室内空気の温度を検出する。

各種のセンサは、さらに、中間圧力センサ（75）、中間圧冷媒温度センサ（76）、第１吸入圧力センサ（77）、第１吸入温度センサ（78）、第２吸入圧力センサ（79）、第２吸入温度センサ（80）、外気温度センサ（81）、液冷媒圧力センサ（81）、液冷媒温度センサ（82）を含む。中間圧力センサ（75）は、第１圧縮機（21）の吸入冷媒の圧力（中間圧冷媒の圧力（MP））を検出する。中間圧冷媒温度センサ（76）は、第１圧縮機（21）の吸入冷媒の温度（中間圧冷媒の温度（Ts1））を検出する。第１吸入圧力センサ（77）は、第２圧縮機（22）の吸入冷媒の圧力（LP1）を検出する。第１吸入温度センサ（78）は、第２圧縮機（22）の吸入冷媒の温度（Ts2）を検出する。第２吸入圧力センサ（79）は、第３圧縮機（23）の吸入冷媒の圧力（LP2）を検出する。第３吸入温度センサ（80）は、第３圧縮機（23）の吸入冷媒の温度（Ts3）を検出する。外気温度センサ（81）は、室外空気の温度（Ta）を検出する。液冷媒圧力センサ（82）は、気液分離器（15）から流出した液冷媒の圧力、言い換えると気液分離器（15）内の冷媒の実質的な圧力を検出する。液冷媒温度センサ（83）は、気液分離器（15）から流出した液冷媒の温度、言い換えると気液分離器（15）内の冷媒の実質的な温度を検出する。

冷凍装置（1）において、他のセンサ（図示省略）が検出する物理量として、高圧冷媒の温度、室外熱交換器（13）の冷媒の温度、冷設熱交換器（64）の冷媒の温度、庫内空気の温度などが挙げられる。

〈コントローラ〉
制御器であるコントローラ（100）は、制御基板上に搭載されたマイクロコンピュータと、該マイクロコンピュータを動作させるためのソフトウエアを格納するメモリディバイス（具体的には半導体メモリ）とを含む。コントローラ（100）は、運転指令やセンサの検出信号に基づいて、冷凍装置（1）の各機器を制御する。コントローラ（100）による各機器の制御により、冷凍装置（1）の運転が切り換えられる。図２に示すように、コントローラ（100）は、室外ユニット（10）に設けられた室外コントローラ（101）と、室内ユニット（50）に設けられた室内コントローラ（102）と、冷設ユニット（60）に設けられた冷設コントローラ（103）とを有する。室外コントローラ（101）と室内コントローラ（102）は通信可能に構成されている。室外コントローラ（101）と冷設コントローラ（103）は通信可能に構成されている。コントローラ（100）は、冷媒回路（6）の高圧冷媒の温度を検出する温度センサを含む各種センサと、通信線で接続されている。コントローラ（100）は、第１圧縮機（21），第２圧縮機（22），及び第３圧縮機（23）などを含む冷媒回路（6）の構成部品と通信線で接続されている。

コントローラ（100）は、冷媒回路（6）の動作を制御する。具体的には、室内ユニット（50）の停止条件が満たされると、室内コントローラ（102）からサーモオフ要求が送信される。冷設ユニット（60）の停止条件が満たされると、冷設コントローラ（103）からサーモオフ要求が送信される。以下では、室内コントローラ（102）からサーモオフ要求が送信された場合を例に挙げて説明する。室外コントローラ（101）が室内コントローラ（102）からサーモオフ要求を受信すると、室外コントローラ（101）は、室内ユニット（50）の冷媒（の少なくとも一部）を室外ユニット（10）に回収するポンプダウン動作（第１動作）を実行可能に構成される。室外コントローラ（101）は、熱源ユニット（10）の圧力が冷媒の臨界圧力以上であることを示すポンプダウン禁止条件（第１条件）が満たされると、ポンプダウン動作を禁止して、冷媒を室外ユニット（10）に回収せずに圧縮部（20）を停止するポンプダウン禁止動作（第２動作）を実行可能に構成される。具体的には、室外コントローラ（101）は、熱源ユニット（10）の気液分離器（15）の内部の圧力が冷媒の臨界圧力以上であることを示すポンプダウン禁止条件（第１条件）が満たされると、ポンプダウン動作を禁止して、冷媒を室外ユニット（10）に回収せずに圧縮部（20）を停止するポンプダウン禁止動作（第２動作）を実行可能に構成される。

室外コントローラ（101）は、外気温度センサ（81）で検出した外気温度（Ta）が所定温度より高いと、ポンプダウン禁止条件が満たされると判断する。また、室外コントローラ（101）は、冷媒回路（6）の高圧圧力（HP）が所定値よりも高いと、ポンプダウン禁止条件が満たされると判断する。この所定値は、気液分離器（15）の内部の圧力が冷媒の臨界圧力である場合に、高圧圧力センサ（71）と液冷媒圧力センサ（82）との間の差圧（冷媒の圧力損失に相当する圧力値）を臨界圧力の値に加えた値である。高圧圧力センサ（71）で検出される高圧圧力（HP）が気液分離器（15）の内部の圧力よりも圧力損失分だけ高いためである。

室外コントローラ（101）がポンプダウン動作を開始するとき、室外コントローラ（101）は、室内コントローラ（102）に室内膨張弁（53）を閉鎖する第１指示を送信する。室内コントローラ（102）が第１指示を受信したとき、室内コントローラ（102）は室内膨張弁（53）を閉鎖する。そのため、ポンプダウン運転時は、室内膨張弁（53）が閉鎖されて、室内膨張弁（53）より下流側の室内熱交換器（54）および第１ガス連絡配管（3）の冷媒が、室外ユニット（10）に回収される。

室外コントローラ（101）がポンプダウン禁止動作を行うとき、室外コントローラ（101）は、室内コントローラ（102）に室内膨張弁（53）を開放するまたは開状態を維持する第２指示を送信する。室内コントローラ（102）が第２指示を受信したとき、室内コントローラ（102）は室内膨張弁（53）を開放する。そのため、ポンプダウン禁止動作時は、室内膨張弁（53）を開放したままで圧縮部（20）が停止する。

室外コントローラ（101）は、ポンプダウン動作が行われる状態では、気液分離器（15）に溜まる冷媒の圧力が臨界圧力よりも低くなるように、室外膨張弁（14）の開度を調整する。言い換えると、気液分離器（15）の中の冷媒の圧力が臨界圧力に近づくと、室外膨張弁（14）の開度を開く方向に制御して、気液分離器（15）へ流入する冷媒の圧力を低下させる。

室外コントローラ（101）は、ポンプダウン禁止動作を実行した後の圧縮部（20）の起動時には、低段圧縮要素（22，23）を停止して高段圧縮要素（21）を運転する液圧縮回避動作（第３動作）を実施可能である。この液圧縮回避動作では、高段圧縮要素（21）のみを起動することにより、室内ユニット（50）から室外ユニットへ流入した冷媒は、第３バイパス通路（23c）を通って中間熱交換器（17）へ流入する。このとき、冷却ファン（17a）を回転させると、中間熱交換器では、冷媒が室外空気と熱交換して蒸発する。言い換えると、中間熱交換器（17）は冷媒を冷却する冷却器としては機能せずに、冷媒を加熱して蒸発させる蒸発器として機能する。中間熱交換器（17）で蒸発した冷媒は高段圧縮要素（21）に吸入されて圧縮され、室外熱交換器（13）及び気液分離器（15）に流入し、これらに貯留される。なお、冷設ユニット（60）からサーモオフ要求が送信された場合は、室外コントローラ（101）と冷設コントローラ（103）が室外ユニット（10）と冷設ユニット（60）を上記と同様に制御する。

−運転動作−
冷凍装置（1）の運転動作について詳細に説明する。冷凍装置（1）の運転は、冷設運転、冷房運転、冷房/冷設運転、暖房運転、暖房/冷設運転、暖房/冷設熱回収運転、暖房/冷設余熱運転、及びデフロスト運転を含む。冷凍装置（1）の運転は、さらに、利用ユニットである室内ユニット（50）を一時的に休止する、いわゆるサーモオフ時に行うポンプダウン動作（第１動作）及びポンプダウン禁止動作（第２動作）と、ポンプダウン禁止動作後の液圧縮回避動作（第３動作）を含む。

冷設運転では、冷設ユニット（60）が運転され、室内ユニット（50）は停止する。冷房運転では、冷設ユニット（60）が停止し、室内ユニット（50）が冷房を行う。冷房/冷設運転では、冷設ユニット（60）が運転され、室内ユニット（50）が冷房を行う。暖房運転では、冷設ユニット（60）が停止し、室内ユニット（50）が暖房を行う。暖房/冷設運転、暖房/冷設熱回収運転、及び暖房/冷設余熱運転のいずれにおいても、冷設ユニット（60）が運転され、室内ユニット（50）が暖房を行う。デフロスト運転では、冷設ユニット（60）が運転され、室外熱交換器（13）の表面の霜を融かす動作が行われる。

暖房/冷設運転は、室内ユニット（50）の必要な暖房能力が比較的大きい条件下で実行される。暖房/冷設余熱運転は、室内ユニット（50）の必要な暖房能力が比較的小さい条件下で実行される。暖房/冷設熱回収運転は、室内ユニット（50）の必要な暖房能力が、暖房/冷設運転の間である条件下（冷設と暖房がバランスする条件下）で実行される。

〈冷設運転〉
図３に示す冷設運転では、第１三方弁（TV1）が第２状態、第２三方弁（TV2）が第１状態となる。室外膨張弁（14）が所定開度で開放され、冷設膨張弁（63）の開度が過熱度制御により調節され、室内膨張弁（53）が全閉状態となり、減圧弁（40）の開度が適宜調節される。室外ファン（12）、冷却ファン（17a）、及び冷設ファン（62）が運転され、室内ファン（52）は停止する。第１圧縮機（21）及び第２圧縮機（22）が運転され、第３圧縮機（23）は停止する。冷設運転では、圧縮部（20）で圧縮された冷媒が、室外熱交換器（13）で放熱し、冷設熱交換器（64）で蒸発する冷凍サイクルが行われる。

図３に示すように、第２圧縮機（22）で圧縮された冷媒は、中間熱交換器（17）で冷却された後、第１圧縮機（21）に吸入される。第１圧縮機（21）で圧縮された冷媒は、室外熱交換器（13）で放熱し、気液分離器（15）を流れ、冷却熱交換器（16）で冷却される。冷却熱交換器（16）で冷却された冷媒は、冷設膨張弁（63）で減圧された後、冷設熱交換器（64）で蒸発する。この結果、庫内空気が冷却される。冷却熱交換器（16）で蒸発した冷媒は、第２圧縮機（22）に吸入され、再び圧縮される。

〈冷房運転〉
図４に示す冷房運転では、第１三方弁（TV1）が第２状態、第２三方弁（TV2）が第１状態となる。室外膨張弁（14）が所定開度で開放され、冷設膨張弁（63）が全閉状態となり、室内膨張弁（53）の開度が過熱度制御により調節され、減圧弁（40）の開度が適宜調節される。室外ファン（12）、冷却ファン（17a）、及び室内ファン（52）が運転され、冷設ファン（62）は停止する。第１圧縮機（21）及び第３圧縮機（23）が運転され、第２圧縮機（22）は停止する。冷房運転では、圧縮部（20）で圧縮された冷媒が、室外熱交換器（13）で放熱し、室内熱交換器（54）で蒸発する冷凍サイクルが行われる。

図４に示すように、第３圧縮機（23）で圧縮された冷媒は、中間熱交換器（17）で冷却された後、第１圧縮機（21）に吸入される。第１圧縮機（21）で圧縮された冷媒は、室外熱交換器（13）で放熱し、気液分離器（15）を流れ、冷却熱交換器（16）で冷却される。冷却熱交換器（16）で冷却された冷媒は、室内膨張弁（53）で減圧された後、室内熱交換器（54）で蒸発する。この結果、室内空気が冷却される。室内熱交換器（54）で蒸発した冷媒は、第３圧縮機（23）に吸入され、再び圧縮される。

〈冷房/冷設運転〉
図５に示す冷房/冷設運転では、第１三方弁（TV1）が第２状態、第２三方弁（TV2）が第１状態となる。室外膨張弁（14）が所定開度で開放され、冷設膨張弁（63）及び室内膨張弁（53）の各開度が過熱度制御により調節され、減圧弁（40）の開度が適宜調節される。室外ファン（12）、冷却ファン（17a）、冷設ファン（62）、及び室内ファン（52）が運転される。第１圧縮機（21）、第２圧縮機（22）、及び第３圧縮機（23）が運転される。冷房/冷設運転では、圧縮部（20）で圧縮された冷媒が、室外熱交換器（13）で放熱し、冷設熱交換器（64）及び室内熱交換器（54）で蒸発する冷凍サイクルが行われる。

図５に示すように、第２圧縮機（22）及び第３圧縮機（23）でそれぞれ圧縮された冷媒は、中間熱交換器（17）で冷却された後、第１圧縮機（21）に吸入される。第１圧縮機（21）で圧縮された冷媒は、室外熱交換器（13）で放熱し、気液分離器（15）を流れ、冷却熱交換器（16）で冷却される。冷却熱交換器（16）で冷却された冷媒は、冷設ユニット（60）と室内ユニット（50）とに分流する。冷設膨張弁（63）で減圧された冷媒は、冷設熱交換器（64）で蒸発する。冷設熱交換器（64）で蒸発した冷媒は、第２圧縮機（22）に吸入され、再び圧縮される。室内膨張弁（53）で減圧された冷媒は、室内熱交換器（54）で蒸発する。室内熱交換器（54）で蒸発した冷媒は、第３圧縮機（23）に吸入され、再び圧縮される。

〈暖房運転〉
図６に示す暖房運転では、第１三方弁（TV1）が第１状態、第２三方弁（TV2）が第２状態となる。室内膨張弁（53）が所定開度で開放され、冷設膨張弁（63）が全閉状態となり、室外膨張弁（14）の開度が過熱度制御により調節され、減圧弁（40）の開度が適宜調節される。室外ファン（12）、及び室内ファン（52）が運転され、冷却ファン（17a）及び冷設ファン（62）が停止する。第１圧縮機（21）及び第３圧縮機（23）が運転され、第２圧縮機（22）は停止する。暖房運転では、圧縮部（20）で圧縮された冷媒が、室内熱交換器（54）で放熱し、室外熱交換器（13）で蒸発する冷凍サイクルが行われる。

図６に示すように、第３圧縮機（23）で圧縮された冷媒は、中間熱交換器（17）を流れた後、第１圧縮機（21）に吸入される。第１圧縮機（21）で圧縮された冷媒は、室内熱交換器（54）で放熱する。この結果、室内空気が加熱される。室内熱交換器（54）で放熱した冷媒は、気液分離器（15）を流れ、冷却熱交換器（16）で冷却される。冷却熱交換器（16）で冷却された冷媒は、室外膨張弁（14）で減圧された後、室外熱交換器（13）で蒸発する。室外熱交換器（13）で蒸発した冷媒は、第３圧縮機（23）に吸入され、再び圧縮される。

〈暖房/冷設運転〉
図７に示す暖房/冷設運転では、第１三方弁（TV1）が第１状態、第２三方弁（TV2）が第２状態に設置される。室内膨張弁（53）が所定開度で開放され、冷設膨張弁（63）及び室外膨張弁（14）の開度が過熱度制御により調節され、減圧弁（40）の開度が適宜調節される。室外ファン（12）、冷設ファン（62）、及び室内ファン（52）が運転され、冷却ファン（17a）が停止する。第１圧縮機（21）、第２圧縮機（22）、及び第３圧縮機（23）が運転される。暖房/冷設運転では、圧縮部（20）で圧縮された冷媒が、室内熱交換器（54）で放熱し、冷設熱交換器（64）及び室外熱交換器（13）で蒸発する冷凍サイクル（第３冷凍サイクル）が行われる。

図７に示すように、第２圧縮機（22）及び第３圧縮機（23）でそれぞれ圧縮された冷媒は、中間熱交換器（17）を流れた後、第１圧縮機（21）に吸入される。第１圧縮機（21）で圧縮された冷媒は、室内熱交換器（54）で放熱する。この結果、室内空気が加熱される。室内熱交換器（54）で放熱した冷媒は、気液分離器（15）を流れ、冷却熱交換器（16）で冷却される。冷却熱交換器（16）で冷却された冷媒の一部は、室外膨張弁（14）で減圧された後、室外熱交換器（13）で蒸発する。室外熱交換器（13）で蒸発した冷媒は、第３圧縮機（23）に吸入され、再び圧縮される。

冷却熱交換器（16）で冷却された冷媒の残りは、冷設膨張弁（63）で減圧された後、冷設熱交換器（64）で蒸発する。この結果、庫内空気が冷却される。冷設熱交換器（64）で蒸発した冷媒は、第２圧縮機（22）に吸入され、再び圧縮される。

〈暖房/冷設熱回収運転〉
図８に示す暖房/冷設熱回収運転は、第１三方弁（TV1）が第１状態、第２三方弁（TV2）が第２状態となる。室内膨張弁（53）が所定開度で開放され、室外膨張弁（14）が全閉状態となり、冷設膨張弁（63）の開度が過熱度制御により調節され、減圧弁（40）の開度が適宜調節される。室内ファン（52）及び冷設ファン（62）が運転され、冷却ファン（17a）、及び室外ファン（12）が停止する。第１圧縮機（21）及び第２圧縮機（22）が運転され、第３圧縮機（23）は停止する。暖房/冷設熱回収運転では、圧縮部（20）で圧縮された冷媒が、室内熱交換器（54）で放熱し、冷設熱交換器（64）で蒸発し、室外熱交換器（13）が実質的に停止する冷凍サイクル（第１冷凍サイクル）が行われる。

図８に示すように、第２圧縮機（22）で圧縮された冷媒は、中間熱交換器（17）を流れた後、第１圧縮機（21）に吸入される。第１圧縮機（21）で圧縮された冷媒は、室内熱交換器（54）で放熱する。この結果、室内空気が加熱される。室内熱交換器（54）で放熱した冷媒は、気液分離器（15）を流れ、冷却熱交換器（16）で冷却される。冷却熱交換器（16）で冷却された冷媒は、冷設膨張弁（63）で減圧された後、冷設熱交換器（64）で蒸発する。冷設熱交換器（64）で蒸発した冷媒は、第２圧縮機（22）に吸入され、再び圧縮される。

〈暖房/冷設余熱運転〉
図９に示すように、暖房/冷設余熱運転では、第１三方弁（TV1）が第１状態、第２三方弁（TV2）が第１状態となる。室内膨張弁（53）及び室外膨張弁（14）が所定開度で開放され、冷設膨張弁（63）の開度が過熱度制御により調節され、減圧弁（40）の開度が適宜調節される。室外ファン（12）、冷設ファン（62）、及び室内ファン（52）が運転され、冷却ファン（17a）、が停止する。第１圧縮機（21）及び第２圧縮機（22）が運転され、第３圧縮機（23）は停止する。暖房/冷設余熱運転では、圧縮部（20）で圧縮された冷媒が、室内熱交換器（54）及び室外熱交換器（13）で放熱し、冷設熱交換器（64）で蒸発する冷凍サイクル（第２冷凍サイクル）が行われる。

図９に示すように、第２圧縮機（22）で圧縮された冷媒は、中間熱交換器（17）を流れた後、第１圧縮機（21）に吸入される。第１圧縮機（21）で圧縮された冷媒の一部は、室外熱交換器（13）で放熱する。第１圧縮機（21）で圧縮された冷媒の残りは、室内熱交換器（54）で放熱する。この結果、室内空気が加熱される。室外熱交換器（13）で放熱した冷媒と、室内熱交換器（54）で放熱した冷媒とは、合流した後、気液分離器（15）を流れ、冷却熱交換器（16）で冷却される。冷却熱交換器（16）で冷却された冷媒は、冷設膨張弁（63）で減圧された後、冷設熱交換器（64）で蒸発する。この結果、庫内空気が冷却される。冷設熱交換器（64）で蒸発した冷媒は、第２圧縮機（22）に吸入され、再び圧縮される。

〈デフロスト運転〉
デフロスト運転では、図４に示す冷房運転と同じ動作が行われる。デフロスト運転では、第２圧縮機（22）及び第１圧縮機（21）で圧縮された冷媒が、室外熱交換器（13）で放熱する。この結果、室外熱交換器（13）の表面の霜が内部から加熱される。室外熱交換器（13）の除霜に利用された冷媒は、室内熱交換器（54）で蒸発した後、第２圧縮機（22）に吸入され、再び圧縮される。

〈サーモオフ及びサーモオンの制御〉
室内ユニット（50）や冷設ユニット（60）がサーモオフ及びサーモオンになる時の動作について、図１０及び図１１のフローチャートを用いて説明する。この動作は、図３の冷設運転時、図４の冷房運転時、及び図５の冷房/冷設運転時に行われる。図１０では、これらの運転をまとめて「冷却運転」と示す。

〈冷房運転時のサーモオフ制御〉
図４の冷房運転時及び図５の冷房/冷設運転時に、室内ユニット（50）の停止条件が満たされると、図１０のステップST１で、室内コントローラ（102）は、室外コントローラ（101）にサーモオフ要求を送信する。

ステップST２では、室外コントローラ（101）は室内コントローラ（102）からサーモオフ要求を受信する。そうすると、室外コントローラ（101）は、ステップST３において、室外ユニット（10）（気液分離器（15））の内部の圧力が冷媒の臨界圧力以上であることを示すポンプダウン禁止条件が満たされているかどうかを判別する。ステップST３の判別の結果、ポンプダウン禁止条件が満たされていないとステップST４へ進んでポンプダウン動作が行われ、ポンプダウン禁止条件が満たされているとステップST５へ進んでポンプダウン禁止動作を行う。

ステップST４では、室外コントローラ（101）は、ポンプダウン動作を行う。具体的には、室外コントローラ（101）は、室内コントローラ（102）に室内膨張弁（53）を閉鎖する第１指示を送信する。室内コントローラ（102）が第１指示を受信したとき、室内コントローラ（102）は室内膨張弁（53）を閉鎖する。さらに、室外コントローラ（101）は、圧縮部（20）を継続して運転する。これにより、室内膨張弁（53）より下流側の室内熱交換器（54）と第１ガス連絡配管（3）に残存している冷媒が室外ユニット（10）に回収される。ポンプダウン動作により、室内膨張弁（53）より下流側の冷媒は、圧縮部（20）への吸入後に吐出され、室外熱交換器（13）及び気液分離器（15）に貯留される。ポンプダウン動作が行われるときは、気液分離器（15）に溜まる冷媒の圧力が臨界圧力よりも低くなるように、室外コントローラ（101）は、室外膨張弁（14）の開度を調整する。そのため、気液分離器（15）の冷媒の圧力が臨界圧力に近づくと、室外コントローラ（101）は、室外膨張弁（14）の開度を開く方向に制御する。その結果、気液分離器（15）へ流入する冷媒の圧力が低下する。よって、気液分離器（15）内の圧力上昇が抑えられる。また、ポンプダウン動作時には、室内膨張弁（53）が閉鎖されているため、室外ユニット（10）から室内ユニット（50）へ冷媒はほぼ流れて行かない。なお、ポンプダウン動作時に所定条件が満たされると、圧縮部（20）が停止する。この所定条件には、室内ユニット（50）からの冷媒の回収がほぼ完了していると判断される条件、例えば圧縮部（20）の吸入圧力が所定値以下になる条件がある。

ステップST３の判別の結果、ポンプダウン禁止条件が満たされていると、ステップST５において、室外コントローラ（101）は、ポンプダウン禁止動作を行う。具体的には、室外コントローラ（101）は、室内コントローラ（102）に、室内膨張弁（53）を開放するまたは開状態を維持する第２指示を送信する。室内コントローラ（102）が第２指示を受信したとき、室内コントローラ（102）は、室内膨張弁（53）を開放するまたは開状態を維持する。さらに、室外コントローラ（101）は、圧縮部（20）を停止する。このようにすると、冷媒は室外熱交換器（13）や気液分離器（15）へ流入しない。ポンプダウン禁止条件は、気液分離器（15）の内部の圧力が冷媒の臨界圧力以上であることを示す条件であるが、ポンプダウン禁止動作により冷媒は室外熱交換器（13）や気液分離器（15）へ流入しないので、室外熱交換器（13）や気液分離器（15）の圧力がそれ以上に上昇するのが抑えられる。

〈冷設運転時のサーモオフ制御〉
図３の冷設運転時及び図５の冷房/冷設運転時に、冷設ユニット（60）の停止条件が満たされると、ステップST１で、室内コントローラ（102）は、室外コントローラ（101）にサーモオフ要求を送信する。

ステップST２では、室外コントローラ（101）は冷設コントローラ（103）からサーモオフ要求を受信する。そうすると、室外コントローラ（101）は、ステップST３において、室外ユニット（10）（気液分離器（15））の内部の圧力が冷媒の臨界圧力以上であることを示すポンプダウン禁止条件が満たされているかどうかを判別する。ステップST３の判別の結果、ポンプダウン禁止条件が満たされていないとステップST４へ進んでポンプダウン動作が行われ、ポンプダウン禁止条件が満たされているとステップST５へ進んでポンプダウン禁止動作を行う。

ステップST４では、室外コントローラ（101）は、ポンプダウン動作を行う。具体的には、室外コントローラ（101）は、冷設コントローラ（103）に冷設膨張弁（63）を閉鎖する第１指示を送信する。冷設コントローラ（103）が第１指示を受信したとき、冷設コントローラ（103）は冷設膨張弁（63）を閉鎖する。さらに、室外コントローラ（101）は、圧縮部（20）を継続して運転する。これにより、冷設膨張弁（63）より下流側の冷媒が室外ユニット（10）に回収される。その他は室内ユニット（50）のポンプダウン動作と同様である。

ステップST３の判別の結果、冷設コントローラ（103）からサーモオフ要求があった場合にポンプダウン禁止条件が満たされていると、ステップST５において、室外コントローラ（101）は、ポンプダウン禁止動作を行う。具体的には、室外コントローラ（101）は、冷設コントローラ（103）に、冷設膨張弁（63）を開放するまたは開状態を維持する第２指示を送信する。冷設コントローラ（103）が第２指示を受信したとき、冷設コントローラ（103）は、冷設膨張弁（63）を開放するまたは開状態を維持する。さらに、室外コントローラ（101）は、圧縮部（20）を停止する。この場合も、冷媒は室外熱交換器（13）や気液分離器（15）へ流入しない。よって、室外熱交換器（13）や気液分離器（15）の圧力がそれ以上に上昇するのが抑えられる。

サーモオンの動作について、図１１のフローチャートを用いて説明する。このフローチャートの動作が行われるとき、室外コントローラ（101）は、ステップST１１で、圧縮部（20）の起動が、ポンプダウン禁止動作を実行した後の起動かどうかを判別する。ポンプダウン禁止動作後の起動でない場合は、通常の起動制御に戻る。ポンプダウン禁止動作を実行した後の圧縮部（20）の起動時には、ステップST１２へ進み、低段圧縮要素（22，23）を停止して高段圧縮要素（21）を運転する液圧縮回避動作を実行する。

ステップST１２では、室外コントローラ（101）は、液圧縮回避動作をおこなう。具体的には、室外コントローラ（101）は、高段圧縮要素（21）のみを起動する。これにより、室内ユニット（50）及び冷設ユニット（60）の一方または両方から室外ユニット（10）へ流入した冷媒は、第２バイパス通路（22c）及び第３バイパス通路（23c）の一方または両方を通って中間熱交換器（17）へ流入する。中間熱交換器（17）では、冷却ファン（17a）を回転させることにより、冷媒が室外空気と熱交換して蒸発する。このとき、中間熱交換器（17）は、冷媒を冷却する冷却器としては機能せずに、冷媒を加熱して蒸発させる蒸発器として機能する。中間熱交換器（17）で蒸発した冷媒は高段圧縮要素（21）に吸入されて圧縮される。よって、液圧縮が抑制される。高段圧縮要素（21）から吐出された冷媒は、室外熱交換器（13）及び気液分離器（15）に流入する。気液分離器（15）の冷媒は、室外ユニット（10）から流出していく。

液圧縮回避動作を継続すると、低段圧縮要素（22，23）の吸入側の液冷媒が減少する。ステップST１３では、室外コントローラ（101）は、圧縮部（20）の通常運転が可能であるかどうかを、各センサの検出値から判別する。例えば、このステップST１３において、低段圧縮要素（22，23）の吸入圧力センサ（77，79）と吸入温度センサ（78，80）から、低段圧縮要素（22，23）の吸入側の冷媒の過熱度が所定値以上になったかどうかが判別される。

ステップST１３で、上記冷媒の吸入過熱度が所定値以上の乾き状態になっていると判断されると、ステップST１４へ進む。ステップST１４では、室外コントローラ（101）は、高段圧縮要素（21）の運転を継続し、低段圧縮要素（22，23）を起動して二段圧縮動作を行う。以上により、ポンプダウン禁止後のサーモオンの制御が完了する。

−実施形態の効果−
この実施形態の冷凍装置（1）は、室外ユニット（10）と室内ユニット（50）とが接続され、高圧圧力が冷媒の臨界圧力以上となる冷凍サイクルを行う冷媒回路（6）が構成される。室外ユニット（10）は、冷媒回路（6）の放熱器となる室外熱交換器（13）の下流側に設けられた気液分離器（15）を備える。

本実施形態では、冷媒回路（6）の動作を制御する室外コントローラ（101）が、室内ユニット（50）の停止条件が満たされると室内ユニット（50）の冷媒の少なくとも一部を室外ユニット（10）に回収するポンプダウン動作と、気液分離器（15）の圧力が冷媒の臨界圧力以上であることを示すポンプダウン禁止条件が満たされるとポンプダウン動作を禁止するポンプダウン禁止動作とを実行可能である。

ここで、冷媒に例えば二酸化炭素を用い、冷媒回路の高圧圧力が冷媒の臨界圧力以上となる冷凍サイクルを行う従来の冷凍装置では、室外空気が高温になると、気液分離器の冷媒が膨張することがある。そのため、室内ユニットの動作を停止するときに冷媒を熱源ユニットに回収するポンプダウン動作を行うと、気液分離器や室外熱交換器の圧力が異常に上昇し、これらの機器が損傷するおそれがある。

これに対し、本実施形態の冷凍装置では、空調ユニットにおいて空調負荷が十分に小さくなり、停止条件が満たされると、サーモオフ要求が室内コントローラ（102）から室外コントローラ（101）へ送信される。サーモオフ要求を受けると、室外コントローラ（101）は、室内ユニット（50）の冷媒（の少なくとも一部）を室外ユニット（10）に回収するポンプダウン動作の制御を行うことができる。この場合に、ポンプダウン禁止条件が満たされると、気液分離器（15）の圧力が冷媒の臨界圧力以上であると判断されて、ポンプダウン動作を禁止するポンプダウン禁止動作が実行される。ポンプダウン禁止動作が実行されると、冷媒が室外ユニット（10）に回収されずに、室内ユニット（50）の動作が停止する。ポンプダウン禁止条件としては、気液分離器（15）の検出圧力が冷媒の臨界圧力以上である場合の他に、外気温度の検出値が所定温度より高くて気液分離器（15）内が上記臨界圧力以上になる場合や、冷媒回路（6）の高圧圧力の検出値が所定値よりも高くて気液分離器（15）内が上記臨界圧力以上になる場合が含まれる。

本実施形態によれば、ポンプダウン禁止条件が満たされるとポンプダウン動作を実行せずに室内ユニット（50）の動作を停止させるので、気液分離器や室外熱交換器の圧力が異常に上昇するのを抑制でき、ひいては気液分離器や室外熱交換器などの機器が損傷するのを抑制できる。

本実施形態では、ポンプダウン動作を行うときには、室内膨張弁（53）が閉鎖される。この構成では、冷媒を室外ユニット（10）に回収するポンプダウン動作が、室内膨張弁（53）を閉鎖した状態で行われる。このことにより、ポンプダウン動作では、室内膨張弁（53）より下流側の室内熱交換器（54）や連絡配管の冷媒が室外ユニット（10）に回収される。

本実施形態では、ポンプダウン禁止動作を行うときには、室内膨張弁（53）が開放される。このようにすれば、ポンプダウン禁止動作では、室内膨張弁（53）が開放された状態で、冷媒が室外ユニット（10）に回収されずに室内ユニット（50）の動作が停止する。

本実施形態では、ポンプダウン動作が行われる状態では、気液分離器（15）に溜まる冷媒の圧力が臨界圧力よりも低くなるように室外膨張弁（14）の開度が調整される。このようにすれば、ポンプダウン動作時に気液分離器（15）の圧力が上昇しすぎるのが抑えられ、気液分離器（15）への冷媒の流入が促進される。

本実施形態では、ポンプダウン禁止動作でポンプダウン動作を禁止した後の圧縮部（20）の起動時に、低段圧縮要素である第３圧縮機（23）を停止して、高段圧縮要素である第１圧縮機（21）を運転し、中間熱交換器（17）を蒸発器とする液圧縮回避動作を行うようにしている。

ここで、ポンプダウン動作を禁止して室内ユニット（50）の動作を停止した状態では、室内膨張弁（53）の下流に冷媒（液冷媒）が残っていることがある。本実施形態では、この状態で圧縮部（20）を起動するときに、低段圧縮要素である第３圧縮機（23）を停止して、高段圧縮要素である第１圧縮機（21）を運転する。そうすると、室外ユニットに回収される液冷媒は、第３圧縮機（23）に吸入されずに、バイパス通路（23c）を通って中間熱交換器（17）で蒸発してから、第１圧縮機（21）に吸入される。よって、圧縮部（20）において液圧縮が生じるのが抑制される。

《その他の実施形態》
上記実施形態は、以下のような構成としてもよい。

冷凍装置（1）は、１台の熱源ユニットと１台の利用ユニットから構成された装置であってもよい。利用ユニットは、空調用の室内ユニット（50）であってもよいし、庫内を冷却する冷設ユニット（60）であってもよい。

冷凍装置（1）は、１台の室外ユニット（10）に複数の室内ユニット（50）が並列に接続された装置であってもよいし、１台の室外ユニット（10）に複数の冷設ユニット（60）が並列に接続された装置であってもよい。言い換えると、冷凍装置（1）は、複数の利用ユニットから熱源ユニットの圧縮部へ冷媒を吸入する吸入配管が共通の配管である装置であってもよい。この冷凍装置（1）では、複数の利用ユニットの一部からサーモオフ要求があり、他の利用ユニットからサーモオフ要求がない場合、通常は圧縮部（20）を停止させずに運転を継続するが、気液分離器（15）の圧力が冷媒の臨界圧力以上になっているときは圧縮部（20）を停止させる。このとき、冷媒の圧力を臨界圧力より低下させるには、気液分離器（15）に接続されたガス抜き管（37）のガス抜き弁（39）を解放する。また、複数の利用ユニットのすべてからサーモオフ要求があった場合に、気液分離器（15）の圧力が臨界圧力以上になっていると、圧縮部（20）を停止させる。この場合も、ガス抜き弁（39）を解放し、冷媒の圧力を臨界圧力より低下させるとよい。

上記実施形態において、上記液圧縮回避動作は必ずしも行わなくてもよい。その場合、低段側圧縮機構である第２圧縮機（22）の第２バイパス通路（22c）及び第３圧縮機（23）の第３バイパス機構（23c）は設けなくてもよい。このようにする場合、圧縮部（20）は、冷媒を単段で圧縮する構成にしてもよい。

液圧縮回避動作を行わない構成では、低段圧縮要素（22，23）のみを停止させる運転を行わず、低段圧縮要素（22，23）と高段圧縮要素（21）を常に一体的に動作させることが考えられる。よって、その場合、圧縮部（20）は、モータと、該モータに連結する１本の駆動軸と、該駆動軸に連結される第１圧縮機構（第１圧縮部）と、第２圧縮機構（第２圧縮部）とを有する多段圧縮機であってもよい。

中間熱交換器（17）は、空気熱交換器に限らず、水などの熱媒体が冷媒と熱交換するプレート熱交換器など、他の種類の熱交換器でもよい。

上記実施形態において、室外コントローラ（101）が、ポンプダウン禁止条件の判別およびポンプダウン動作／ポンプダウン禁止動作の実行を行う例を説明したが、このような判別や動作の実行は、他のコントローラが行う構成にしてもよい。例えば、冷凍装置（1）の運転を制御する集中リモコンが接続されているシステムにおいては、集中リモコンの内部に備えられている集中コントローラが上記の制御を行う構成にしてもよい。

上記実施形態において、冷媒回路は、高圧圧力が冷媒の臨界圧力以上となる冷凍サイクルを行う冷媒回路であればよく、冷媒は二酸化炭素に限定されない。

以上、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態および変形例は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。以上に述べた「第１」、「第２」、「第３」…という記載は、これらの記載が付与された語句を区別するために用いられており、その語句の数や順序までも限定するものではない。

以上説明したように、本開示は、冷凍装置について有用である。

1 冷凍装置
6 冷媒回路
10 室外ユニット（熱源ユニット）
13 室外熱交換器（放熱器）
15 気液分離器（冷媒貯留器）
14 室外膨張弁（熱源膨張機構）
17 中間熱交換器
20 圧縮部
21 第１圧縮機（高段圧縮要素）
23 第３圧縮機（低段圧縮要素）
23a 第３吸入管
23b 第３吐出管
23c 第３バイパス通路
50 室内ユニット（利用ユニット）
53 室内膨張弁（利用膨張機構）
100 コントローラ（制御器）

Claims (8)

1. 室外に設置される熱源ユニット（10）と利用ユニット（50）とが接続され、高圧圧力が冷媒の臨界圧力以上となる冷凍サイクルを行う冷媒回路（6）を有する冷凍装置であって、
   上記冷媒回路（6）の動作を制御する制御器（100）を備え、
   上記制御器（100）は、上記利用ユニット（50）の停止条件が満たされると上記利用ユニット（50）の冷媒の少なくとも一部を上記熱源ユニット（10）に回収する第１動作と、上記熱源ユニット（10）の圧力が冷媒の臨界圧力以上であることを示す第１条件が満たされると上記第１動作を禁止する第２動作と、を実行可能であり、
   上記熱源ユニット（10）が、放熱器（13）および冷媒貯留器（15）を備え、
   上記制御器（100）は、上記第１条件として、上記冷媒貯留器（15）の圧力が冷媒の臨界圧力以上であるという所定条件を満たす場合に、上記第２動作を実行する
   ことを特徴とする冷凍装置。
2. 請求項１において、
   上記制御器（100）は、外気温度が所定温度より高いと上記第１条件が満たされると判断する
   ことを特徴とする冷凍装置。
3. 請求項１において、
   上記制御器（100）は、上記冷媒回路（6）の高圧圧力が所定値よりも高いと上記第１条件が満たされると判断する
   ことを特徴とする冷凍装置。
4. 請求項１から３の何れか１つにおいて、
   上記利用ユニット（50）に設けられる利用膨張機構（53）が開度調整可能であり、
   上記制御器（100）は、第１動作を行うときに、上記利用膨張機構（53）を閉鎖する
   ことを特徴とする冷凍装置。
5. 請求項１から４の何れか１つにおいて、
   上記利用ユニット（50）に設けられる利用膨張機構（53）が開度調整可能であり、
   上記制御器（100）は、第２動作を行うときに、上記利用膨張機構（53）を開放する
   ことを特徴とする冷凍装置。
6. 請求項１において、
   上記熱源ユニット（10）は、上記放熱器（13）と上記冷媒貯留器（15）との間の冷媒の経路に設けられて開度調整可能な熱源膨張機構（14）を備え、
   上記制御器（100）は、上記第１動作が行われる状態では、上記冷媒貯留器（15）に溜まる冷媒の圧力が臨界圧力よりも低くなるように上記熱源膨張機構（14）の開度を調整する
   ことを特徴とする冷凍装置。
7. 請求項２から５の何れか１つにおいて、
   上記熱源ユニット（10）は、放熱器（13）および冷媒貯留器（15）を備えるものであり、且つ、上記放熱器（13）と冷媒貯留器（15）との間の冷媒の経路に設けられて開度調整可能な熱源膨張機構（14）を備え、
   上記制御器（100）は、上記第１動作が行われる状態では、上記冷媒貯留器（15）に溜まる冷媒の圧力が臨界圧力よりも低くなるように上記熱源膨張機構（14）の開度を調整する
   ことを特徴とする冷凍装置。
8. 請求項１から７の何れか１つにおいて、
   上記熱源ユニット（10）は、低段圧縮要素（23）と該低段圧縮要素（23）で圧縮された冷媒をさらに圧縮する高段圧縮要素（21）とを有する圧縮部（20）と、上記低段圧縮要素（23）と上記高段圧縮要素（21）との間に設けられて冷媒と熱媒体とが熱交換可能な中間熱交換器（17）と、上記低段圧縮要素（23）の吸入管（23a）と吐出管（23b）とに該低段圧縮要素（23）をバイパスして接続されたバイパス通路（23c）と、を備え、
   上記制御器（100）は、上記第２動作で第１動作を禁止した後の上記圧縮部（20）の起動時に、上記低段圧縮要素（23）を停止して高段圧縮要素（21）を運転し、上記中間熱交換器（17）を蒸発器とする第３動作を実施可能である
   ことを特徴とする冷凍装置。

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