JP2008051438A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低段側圧縮機構と高段側圧縮機構とを備えて冷媒を２段圧縮する冷凍装置において、高段側圧縮機構が高温になることを防止しながら、ＣＯＰの向上を図る。
【解決手段】冷凍装置（1）は、ブースタ圧縮機構（41）と高段側圧縮機構（11）と室外熱交換器（13）と冷凍膨張弁（32）と冷凍熱交換器（31）とがこの順に接続された蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷媒回路（10）を備えている。冷媒回路（10）におけるブースタ圧縮機構（41）と高段側圧縮機構（11）との間には、ブースタ圧縮機構（41）の吐出冷媒の熱を外気に放熱させる放熱用熱交換器（91）が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構とを備えて冷媒を２段圧縮する冷凍装置に関し、特にＣＯＰの向上対策に係るものである。

従来から、冷凍サイクルを行う冷凍装置には、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構とを備えて冷媒を２段圧縮するものが知られている（例えば、特許文献１）。

特許文献１の冷凍装置は、コンビニエンスストアなどの店舗に設置され、空調とショーケースの冷却とを行う冷凍装置である。上記冷凍装置は、室外熱交換器と高段側圧縮機構とを有する室外ユニットと、冷凍膨張弁と蒸発器である冷凍熱交換器と低段側圧縮機構であるブースタ圧縮機とを有して冷凍ショーケースの冷却を行う冷凍ユニットとを備えている。上記冷凍装置では、冷凍ショーケースの冷却を行う運転において、室外ユニットの高段側圧縮機構から吐出した冷媒が、室外熱交換器で外気に放熱して凝縮し、液冷媒となる。その後、液冷媒は、冷凍膨張弁で膨張した後に冷凍熱交換器で蒸発し、ブースタ圧縮機で圧縮された後、再び高段側圧縮機構で圧縮され、以後この循環を繰り返す。

また、上記冷凍装置は、室外熱交換器と冷凍膨張弁との間の液管を流れる液冷媒の一部を高段側圧縮機構の吸入側に供給する液インジェクション管を備えている。これにより、高段側圧縮機構の吸入側に液冷媒を供給して該高段側圧縮機構の吸入冷媒の温度を低下させることができるので、高段側圧縮機構の吐出冷媒の温度を低下させることができることから、該高段側圧縮機構が高温になることを防止することができる。
特開２００４−３５３９９６号公報

ところで、上記特許文献１の冷凍装置では、高段側圧縮機構から吐出した冷媒の一部が、冷凍ショーケースの冷却（冷凍熱交換器での蒸発）に利用されることなく、高段側圧縮機構の吸入側の液冷媒のインジェクションに利用されている。そして、この液冷媒のインジェクション量が多くなると、冷凍ショーケースの冷却に利用される冷媒量が少なくなるために、高段側圧縮機構の動力に対する蒸発器における冷凍能力が小さくなり、所望とする高ＣＯＰが得られないという問題点があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構とを備えて冷媒を２段圧縮する冷凍装置において、高段側圧縮機構が高温になることを防止しながらＣＯＰの向上を図ることを目的とする。

第１の発明は、低段側圧縮機構（41）と高段側圧縮機構（11）と凝縮器（13）と膨張機構（32）と蒸発器（31）とがこの順に接続され、上記低段側圧縮機構（41）と上記高段側圧縮機構（11）とが冷媒を２段圧縮する冷媒回路（10）を備えた冷凍装置であって、上記冷媒回路（10）における上記低段側圧縮機構（41）と上記高段側圧縮機構（11）との間には、該低段側圧縮機構（41）の吐出冷媒の熱を上記冷媒回路（10）の外部に放熱するための放熱手段（91,92）が設けられている。

この第１の発明では、上記低段側圧縮機構（41）の吐出冷媒が、上記放熱手段（91,92）を流れて冷媒回路（10）の外部に放熱することにより冷却される。つまり、高段側圧縮機構（11）の吸入冷媒が冷却されるので、高段側圧縮機構（11）が高温になることを防止する対策として高段側圧縮機構（11）の吸入側に液冷媒を供給するにあたり、この液冷媒の量が低減される。また、上記低段側圧縮機構（41）の吐出冷媒が上記放熱手段（91,92）により十分に冷却される場合は、高段側圧縮機構（11）の吸入側に液冷媒を供給する必要がない。

第２の発明は、第１の発明において、上記放熱手段（91,92）は、外気と冷媒とを熱交換させる放熱用熱交換器（91）で構成されている。

この第２の発明では、上記低段側圧縮機構（41）の吐出冷媒が、上記放熱用熱交換器（91）を流れて外気に放熱することにより冷却される。

第３の発明は、第１の発明において、上記放熱手段（91,92）は、給湯用水が流れる給湯回路（120）に接続されて該給湯用水を上記低段側圧縮機構（41）の吐出冷媒により加熱する給湯用熱交換器（92）で構成されている。

この第３の発明では、上記低段側圧縮機構（41）の吐出冷媒が、上記給湯用熱交換器（92）を流れて給湯用水に放熱することにより冷却される。また、給湯回路（120）では、給湯用水を加熱するための熱源を別途設ける必要がない。

第４の発明は、第１から第３の何れかの発明において、上記冷媒回路（10）には、上記放熱手段（91,92）の上流側と下流側とに接続されて該放熱手段（91,92）をバイパスするバイパス通路（100,101）が設けられている。

この第４の発明では、低段側圧縮機構（41）の吐出冷媒の温度がさほど大きくない場合、この吐出冷媒が上記放熱手段（91,92）で放熱すると湿り状態となるために、高段側圧縮機構（11）が、この湿り状態の冷媒を吸入して液圧縮する虞がある。そこで、上記低段側圧縮機構（41）の吐出冷媒の一部が、上記バイパス通路（100,101）を流れるようにし、冷媒回路（10）の外部に放熱しないようする。これにより、低段側圧縮機構（41）から吐出した冷媒は、一部が放熱手段（91,92）で冷却され、残りの一部がバイパス通路（100,101）を流れ、再び合流して適切に温度低下した状態となり、高段側圧縮機構（11）に吸入される。なお、上記低段側圧縮機構（41）の吐出冷媒の温度が低い場合など、一時的に低段側圧縮機構（41）の吐出冷媒の全量が上記バイパス通路（100,101）を流れるようにしてもよい。

第５の発明は、第４の発明において、上記バイパス通路（100,101）には、該バイパス通路（100,101）を流れる冷媒の流量を調整するための第１流量調整弁（96,SV-10）が設けられている。

この第５の発明では、上記高段側圧縮機構（11）の吸入冷媒が湿り状態になる傾向にあれば、上記バイパス通路（100,101）を流れる冷媒の流量が大きくなるように上記第１流量調整弁（96,SV-10）を調整する。これにより、低段側圧縮機構（41）の吐出冷媒のうち放熱手段（91,92）を流れる冷媒の流量が小さくなるので、該吐出冷媒の全体としての放熱量が小さくなる。一方、上記高段側圧縮機構（11）の吸入冷媒が高温になる傾向にあれば、上記バイパス通路（100,101）を流れる冷媒の流量が小さくなるように第１流量調整弁（96,SV-10）を調整する。これにより、低段側圧縮機構（41）の吐出冷媒のうち放熱手段（91,92）を流れる冷媒の流量が大きくなるので、該吐出冷媒の全体としての放熱量が大きくなる。

第６の発明は、第４又は第５の発明において、上記冷媒回路（10）には、上記放熱手段（91,92）の上流側のバイパス通路（100,101）の接続部と上記放熱手段（91,92）の下流側のバイパス通路（100,101）の接続部との間に上記放熱手段（91,92）を流れる冷媒の流量を調整するための第２流量調整弁（97,SV-11）が設けられている。

この第６の発明では、上記高段側圧縮機構（11）の吸入冷媒が湿り状態になる傾向にあれば、該放熱手段（91,92）を流れる吐出冷媒の流量が小さくなるように上記第２流量調整弁（97,SV-11）を調整し、該吐出冷媒の全体としての放熱量を小さくする。一方、上記高段側圧縮機構（11）の吸入冷媒が高温になる傾向にあれば、該放熱手段（91,92）を流れる吐出冷媒の流量が大きくなるように上記第２流量調整弁（97,SV-11）を調整し、該吐出冷媒の全体としての放熱量を大きくする。

上記第１の発明によれば、上記低段側圧縮機構（41）の吐出冷媒の熱を上記冷媒回路（10）の外部に放熱するための放熱手段（91,92）を設けたために、上記低段側圧縮機構（41）の吐出冷媒を冷却することができる。これにより、高段側圧縮機構（11）の吸入冷媒の温度が低下するので、該高段側圧縮機構（11）が高温になることを防止する対策として高段側圧縮機構（11）の吸入側に液冷媒を供給するにあたり、この液冷媒の量を低減することができる。その結果、蒸発器（31）で蒸発する冷媒の量が多くなるので、高段側圧縮機構（11）の動力に対する蒸発器（31）での冷凍能力を大きくすることができることから、冷凍装置（1）のＣＯＰを向上させることができる。

また、上記放熱手段（91,92）により上記低段側圧縮機構（41）の吐出冷媒を十分に冷却できる場合は、高段側圧縮機構（11）の吸入側に液冷媒をインジェクションする液インジェクション通路を設ける必要がないことから、冷媒回路（10）の配管構成の簡素化を図ることができる。

また、上記第２の発明によれば、上記放熱手段（91,92）を放熱用熱交換器（91）としたために、上記低段側圧縮機構（41）の吐出冷媒を外気に放熱させることにより確実に冷却することができる。

また、上記第３の発明によれば、上記放熱手段（91,92）を給湯回路（120）に接続される給湯用熱交換器（92）としたために、上記低段側圧縮機構（41）の吐出冷媒を給湯用水に放熱させることにより確実に冷却することができる。

また、上記給湯回路（120）の給湯用水を上記低段側圧縮機構（41）の吐出冷媒により加熱することができるので、該給湯用水を加熱するための熱源を別途設ける場合と比べて、省エネルギーを図ることができる。

また、上記第４の発明によれば、上記放熱手段（91,92）をバイパスするバイパス通路（100,101）を設けるようにしたために、上記低段側圧縮機構（41）の吐出冷媒の一部が放熱手段（91,92）を流れることなく、上記バイパス通路（100,101）を流れるようにして、高段側圧縮機構（11）の吸入冷媒を適切に温度低下したガス冷媒の状態にすることができる。これにより、高段側圧縮機構（11）が液冷媒を吸入して液圧縮することを防止することができるので、該高段側圧縮機構（11）の信頼性を向上させることができる。

また、上記第５の発明によれば、上記バイパス通路（100,101）を流れる冷媒の流量を調整するための第１流量調整弁（96,SV-10）を設けるようにしたために、上記高段側圧縮機構（11）の吸入冷媒が湿り状態になる傾向にあれば、上記バイパス通路（100,101）の冷媒流量を大きくして該高段側圧縮機構（11）の吸入冷媒が湿り状態となることを防止することができる一方、上記高段側圧縮機構（11）の吸入冷媒が高温になる傾向にあれば、上記バイパス通路（100,101）の冷媒流量を小さくして該高段側圧縮機構（11）の吸入冷媒が高温になることを防止することができる。つまり、高段側圧縮機構（11）の吸入冷媒を適切に冷却されたガス状態とすることができるので、高段側圧縮機構（11）が液冷媒を吸入して液圧縮することを防止することができると共に、高段側圧縮機構（11）が高温になることを防止することができるので、該高段側圧縮機構（11）の信頼性を向上させることができる。

また、上記第６の発明によれば、上記放熱手段（91,92）を流れる冷媒の流量を調整するための第２流量調整弁（97,SV-11）を設けるようにしたために、上記高段側圧縮機構（11）の吸入冷媒が湿り状態になる傾向にあれば、上記放熱手段（91,92）の冷媒流量を小さくして該高段側圧縮機構（11）の吸入冷媒が湿り状態となることを防止することができる一方、上記高段側圧縮機構（11）の吸入冷媒が高温になる傾向にあれば、上記放熱手段（91,92）の冷媒流量を大きくして該高段側圧縮機構（11）の吸入冷媒が高温になることを防止することができる。つまり、高段側圧縮機構（11）の吸入冷媒を適度に冷却されたガス状態とすることができるので、高段側圧縮機構（11）が液冷媒を吸入して液圧縮することを防止することができると共に、高段側圧縮機構（11）が高温になることを防止することができるので、該高段側圧縮機構（11）の信頼性を向上させることができる。

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》
本発明の実施形態１は、図１に示すように、冷却室の冷却運転を行う冷凍装置（1）であって、室外ユニット（2）と冷凍ユニット（3）とブースタユニット（4）と本発明の特徴である放熱ユニット（9）とを備えている。上記室外ユニット（2）と放熱ユニット（9）とは屋外に設置され、上記冷凍ユニット（3）とブースタユニット（4）は冷却室に配置されている。

上記冷凍装置（1）では、上記室外ユニット（2）に室外回路（20）が、上記冷凍ユニット（3）に冷凍回路（30）が、ブースタユニット（4）にブースタ回路（40）が、放熱ユニット（9）に放熱回路（90）がそれぞれ設けられている。上記冷凍装置（1）では、上記室外回路（20）と上記冷凍回路（30）とが、液連絡配管（21）を介して接続され、上記冷凍回路（30）と上記ブースタ回路（40）とが第１ガス連絡配管（22）を介して接続されている。また、上記ブースタ回路（40）と上記放熱回路（90）とが第２ガス連絡配管（23）を介して接続され、上記放熱回路（90）と上記室外回路（20）とが第３ガス連絡配管（24）を介して接続されている。このような構成により、上記冷凍装置（1）では、室外回路（20）と冷凍回路（30）とブースタ回路（40）と放熱回路（90）とがこの順に接続されて蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷媒回路（10）を構成している。

〈室外ユニット〉
上記室外ユニット（2）の室外回路（20）には、高段側圧縮機構（11）と室外熱交換器（13）とレシーバー（14）と冷媒熱交換器（50）と第１膨張弁（57）と第２膨張弁（58）と第３膨張弁（59）とが設けられている。また、室外回路（20）には、四路切換弁（12）と液側閉鎖弁（53）とガス側閉鎖弁（54）とが設けられている。上記室外回路（20）において、液側閉鎖弁（53）には液連絡配管（21）の一端が、ガス側閉鎖弁（54）には第３ガス連絡配管（24）の一端がそれぞれ接続されている。

上記高段側圧縮機構（11）は、互いに並列に接続される３台の圧縮機（11a,11b,11c）から構成されている。上記３台の圧縮機（11a,11b,11c）のそれぞれは、高圧ドーム型のスクロール圧縮機である。上記第１圧縮機（11a）は、インバータを介して電力が供給され、該インバータの出力周波数を変化させることにより、運転容量が可変に構成されている。また、第２圧縮機（11b）及び第３圧縮機（11c）は、運転容量が固定に構成されている。

上記高段側圧縮機構（11）の吸入側には、吸入主管（55）が接続されている。上記吸入主管（55）は、一端が四路切換弁（12）に接続され、他端が第３吸入管（61c）と吸入接続管（56）とに分岐され、該第３吸入管（61c）の他端が第３圧縮機（11c）の吸入側に接続されている。また、吸入接続管（56）は、第１吸入管（61a）と第２吸入管（61b）とに分岐され、該第１吸入管（61a）が上記第１圧縮機（11a）の吸入側に接続される一方、該第２吸入管（61b）が上記第２圧縮機（11b）の吸入側に接続されている。

上記高段側圧縮機構（11）の吐出側には、吐出主管（64）が接続されている。上記吐出主管（64）の一端は、四路切換弁（12）に接続される一方、他端は、第１吐出管（64a）と第２吐出管（64b）と第３吐出管（64c）とに分岐されている。上記第１吐出管（64a）が第１圧縮機（11a）の吐出側に、上記第２吐出管（64b）が第２圧縮機（11b）の吐出側に、上記第３吐出管（64c）が第３圧縮機（11c）の吐出側にそれぞれ接続されている。各吐出管（64a,64b,64c）には、上記各圧縮機（11a,11b,11c）から四路切換弁（12）へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-1,CV-2,CV-3）が、それぞれ設けられている。

室外熱交換器（13）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、冷媒と室外空気との間で熱交換を行うものであり、凝縮器に構成されている。室外熱交換器（13）は、一端が四路切換弁（12）に接続され、他端が第１液管（81）を介してレシーバー（14）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（13）からレシーバー（14）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。レシーバー（14）の底部には第２液管（82）の一端が接続されている。

上記冷媒熱交換器（50）は、プレート式熱交換器であって、冷媒と冷媒との間で熱交換を行うものであり、第１流路（50a）と第２流路（50b）とを備えている。上記冷媒熱交換器（50）の第１流路（50a）は、一端が上記第２液管（82）の他端に接続され、他端が第３液管（83）の一端に接続されている。第３液管（83）の他端は、液側閉鎖弁（53）を介して液連絡配管（21）の一端に接続されている。上記第３液管（83）には、第１流路（50a）の他端から液側閉鎖弁（53）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。

上記第３液管（83）には、上記逆止弁（CV-5）の上流側に第４液管（84）の一端が接続され、該第４液管（84）の他端は、上記冷媒熱交換器（50）の第２流路（50b）の一端に接続されている。また、上記第４液管（84）には、第２膨張弁（58）が設けられている。該第２膨張弁（58）は、開度調整自在な電子膨張弁で構成されている。

冷媒熱交換器（50）の第２流路（50b）の他端は、ガスインジェクション管（85）を介して上記吸入主管（55）の途中に接続されている。該ガスインジェクション管（85）は、上記第１から第３の各圧縮機（11a,11b,11c）の吸入側に、ガス冷媒をインジェクションするためのものである。

上記第３液管（83）において、逆止弁（CV-5）と液側閉鎖弁（53）との間には、第５液管（88）の一端が接続されている。第５液管（88）の他端は、第１液管（81）において、逆止弁（CV-4）とレシーバー（14）との間に接続されている。また、第５液管（88）には、その一端から他端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４液管（84）における一端と第２膨張弁（58）との間には、第６液管（89）の一端が接続され、該第６液管（89）の他端は、第１液管（81）における室外熱交換器（13）と逆止弁（CV-4）との間に接続されている。また、第６液管（89）には、第１膨張弁（57）が設けられている。該第１膨張弁（57）は開度調整自在な電子膨張弁で構成されている。

また、第１液管（81）における逆止弁（CV-4）と第５液管（88）の接続部との間には、連通管（78）の一端が接続され、該連通管（78）の他端は、吐出主管（64）に接続されている。上記連通管（78）には、第１液管（81）から吐出主管（64）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。

四路切換弁（12）は、第１ポートが吐出主管（64）に、第２ポートが吸入主管（55）に、第３ポートが室外熱交換器（13）の一端に、第４ポートがガス側閉鎖弁（54）に、それぞれ接続されている。上記四路切換弁（12）は、第１のポートと第３のポートとが互いに連通して第２のポートと第４のポートと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のポートとが互いに連通して第２のポートと第３ポートとが互いに連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とに切り換え可能に構成されている。

また、上記室外回路（20）には、油分離器（70）、第１液インジェクション通路（15）、第１から第３の３つの均油管（72a,72b,72c）及び、第１から第３の３つの油回収管（73a,73b,73c）が設けられている。

上記油分離器（70）は、吐出主管（64）に設けられ、各圧縮機（11a,11b,11c）の吐出冷媒から冷凍機油を分離するためのものである。該油分離器（70）には、油戻し管（71）の一端が接続され、該油戻し管（71）の他端は、吸入主管（55）におけるガスインジェクション管（85）の接続部の下流側に接続されている。上記油戻し管（71）には、開閉自在な第４電磁弁（SV-4）が設けられ、該第４電磁弁（SV-4）を開くと、油分離器（70）で分離された冷凍機油が、吸入主管（55）を介して各圧縮機（11a,11b,11c）に戻される。

上記第１液インジェクション通路（15）は、第１液インジェクション主管（16）と第１から第４の各液インジェクション分岐管（16a,16b,16c,16d）とを備えている。上記第１液インジェクション主管（16）は、一端が上記第４液管（84）における一端と第６液管（89）の接続部との間に接続され、他端に分流器（26）が設けられている。また、上記第１液インジェクション主管（16）の途中には、第３膨張弁（59）が設けられている。該第３膨張弁（59）は、開度調整自在な電子膨張弁で構成されている。そして、上記第１から第４の各液インジェクション分岐管（16a,16b,16c,16d）が、上記第１液インジェクション主管（16）の分流器（26）から分岐され、第１から第３の各液インジェクション分岐管（16a,16b,16c）が第１から第３の各吸入管（61a,61b,61c）の途中に、第４液インジェクション分岐管（16d）が、油戻し管（71）の第４電磁弁（SV-4）と他端との間にそれぞれ接続されている。また、第１から第４の各液インジェクション分岐管（16a,16b,16c,16d）には、それぞれ、途中にキャピラリーチューブ（17a,17b,17c,17d）が設けられている。

上記３つの均油管（72a,72b,72c）では、上記第１均油管（72a）が、第１圧縮機（11a）のドームと第４液インジェクション分岐管（16d）の途中とに接続され、途中に第１電磁弁（SV-1）を備えている。また、第２均油管（72b）は、第２圧縮機（11b）のドームと第１吸入管（61a）の途中とに接続され、第２電磁弁（SV-2）を備えている。また、第３均油管（72c）は、第３圧縮機（11c）のドームと吸入接続管（56）の途中とに接続され、第３電磁弁（SV-3）を備えている。上記冷凍装置（1）では、上記油戻し管（71）により吸入主管（55）に戻された冷凍機油が、第３圧縮機（11c）、第２圧縮機（11b）、第１圧縮機（11a）の順に多く戻るように構成されている。そして、上記各均油管（72a,72b,72c）により、第３圧縮機（11c）の冷凍機油が、第２圧縮機（11b）、第１圧縮機（11a）へと順に送られ、さらに第１圧縮機（11a）の冷凍機油の余剰分は油戻し管（71）に送られて、各圧縮機（11a,11b,11c）間で互いに均油し合うように構成されている。

また、３つの油回収管（73a,73b,73c）では、第１油回収管（73a）の一端が第１吸入管（61a）の途中に、上記第２油回収管（73b）の一端が第２吸入管（61b）の途中に、上記第３油回収管（73c）の一端が第３吸入管（61c）の途中にそれぞれ接続される一方、各油回収管（73a,73b,73c）の他端は、互いに合流されている。該油回収管（73a,73b,73c）は、冷凍装置（1）の運転中に負荷に応じて特定の圧縮機（11b,11c）が停止した際に、該圧縮機（11b,11c）の吸入管（61b、61c）に滞留した冷凍機油を、駆動している他の圧縮機（11a,11b）の吸入管（61a,61b）に送るためのものである。

上記室外回路（20）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、吸入圧力センサ（135）及び吸入温度センサ（136）が吸入主管（55）に設けられ、吐出圧力センサ（137）が吐出主管（64）に設けられ、各吐出温度センサ（138,139,140）が各吐出管（64a,64b,64c）に設けられている。また、第３液管（83）における冷媒熱交換器（50）の第１流路（50a）の接続部近傍には、温度センサ（141）が設けられている。また、圧力スイッチ（151,152,153,154）が、各吐出管（64a,64b,64c)とガス側閉鎖弁（54）と四路切換弁（12）との間の配管とに設けられている。

また、上記室外ユニット（2）には、外気温センサ（13a）と室外ファン（13f）とが設けられている。室外熱交換器（13）へは、この室外ファン（13f）によって室外空気が送られる。

〈冷凍ユニット〉
上記冷凍ユニット（3）の冷凍回路（30）においては、冷凍熱交換器（31）とドレンパンヒータ（36）と冷凍膨張弁（32）とが設けられている。

上記冷凍熱交換器（31）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、冷媒と冷却室内の空気との間で熱交換を行うものであり、蒸発器に構成されている。上記冷凍熱交換器（31）は、一端が冷凍膨張弁（32）を介してドレンパンヒータ（36）の一端に接続され、他端が上記第１ガス連絡配管（22）の一端に接続されている。

上記冷凍膨張弁（32）は、開度調整可能な電子膨張弁で構成されている。上記冷凍熱交換器（31）には、伝熱管に冷媒の蒸発温度を測定するための第１冷媒温度センサ（33）が設けられる一方、該冷凍熱交換器（31）の他端には、第２冷媒温度センサ（34）がそれぞれ設けられている。上記冷凍膨張弁（32）は、第２冷媒温度センサ（34）の測定温度が、第１冷媒温度センサ（33）で測定される冷媒の蒸発温度よりも所定温度（例えば５℃）高くなるように開度調整される、所謂スーパーヒート制御が行われる。

上記ドレンパンヒータ（36）は、図示しない冷凍熱交換器（31）のドレンパンに配置されて該ドレンパンを加温し、着霜や氷の生成を防止するものである。上記ドレンパンヒータ（36）の他端は、上記液連絡配管（21）の他端に接続されている。

また、上記冷凍ユニット（3）には、冷却室内温度センサ（35f）と、冷却室内ファン（35a）とが設けられている。上記冷凍熱交換器（31）へは、この冷却室内ファン（35a）によって、冷却室内の空気が送られる。

〈ブースタユニット〉
上記ブースタユニット（4）のブースタ回路（40）においては、低段側圧縮機構であるブースタ圧縮機構（41）と第４膨張弁（38）と第５膨張弁（39）とが設けられている。

上記ブースタ圧縮機構（41）は、互いに並列接続される第１から第３の各ブースタ圧縮機（41a,41b,41c）を備えている。該各ブースタ圧縮機（41a,41b,41c）は、高圧ドーム式のスクロール型圧縮機で構成されている。第１ブースタ圧縮機（41a）は、図示しない圧縮機モータにインバータを介して電力が供給され、該インバータの出力周波数を変化させることにより、運転容量が可変に構成されている。一方、第２ブースタ圧縮機（41b）及び第３ブースタ圧縮機（41c）は、運転容量が固定に構成されている。

上記ブースタ圧縮機構（41）の吸入側には、ブースタ吸入主管（42）が接続されている。上記吸入主管（42）は、一端が第１ガス連絡配管（22）の他端に接続され、他端が第３ブースタ吸入管（44c）とブースタ吸入接続管（43）とに分岐され、該第３ブースタ吸入管（44c）の他端が第３ブースタ圧縮機（41c）の吸入側に接続されている。また、ブースタ吸入接続管（43）は、第１ブースタ吸入管（44a）と第２ブースタ吸入管（44b）とに分岐され、該第１ブースタ吸入管（44a）が上記第１ブースタ圧縮機（41a）の吸入側に接続される一方、該第２ブースタ吸入管（44b）が上記第２ブースタ圧縮機（41b）の吸入側に接続されている。

上記ブースタ圧縮機構（41）の吐出側には、ブースタ吐出主管（45）が接続されている。上記ブースタ吐出主管（45）の一端は、閉鎖弁（51）を介して第２ガス連絡配管（23）の一端に接続される一方、他端は、第１ブースタ吐出管（45a）と第２ブースタ吐出管（45b）と第３ブースタ吐出管（45c）とに分岐されている。上記第１ブースタ吐出管（45a）は、第１ブースタ圧縮機（41a）の吐出側に接続され、上記第２ブースタ吐出管（45b）は、第２ブースタ圧縮機（41b）の吐出側に接続され、上記第３ブースタ吐出管（45c）は、第３ブースタ圧縮機（41c）の吐出側に接続されている。各ブースタ吐出管（45a,45b,45c）には、上記各ブースタ圧縮機（41a,41b,41c）からブースタ吐出主管（45）へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-8,CV-9,CV-10）が、それぞれ設けられている。

また、上記ブースタ回路（40）には、油分離器（46）、第２及び第３の２つの液インジェクション通路（27,29）、油送り管（76）、第４及び第５の２つの均油管（74a,74b）及び、第４から第６の３つの油回収管（75a,75b,75c）が設けられている。

上記油分離器（46）は、ブースタ吐出主管（45）に設けられており、第１から第３の各ブースタ圧縮機（41a,41b,41c）を吐出した冷媒から冷凍機油を分離するためのものである。該油分離器（46）には、第１ガス管（47）の一端が接続され、該第１ガス管（47）の他端は、上記ブースタ吸入主管（42）に接続されている。該第１ガス管（47）は、第５電磁弁（SV-5）を有し、上記冷凍装置（1）の除霜運転時に、高段側圧縮機構（11）から吐出した冷媒がブースタ圧縮機構（41）をバイパスするためのものである。また、第１ガス管（47）における第５電磁弁（SV-5）と一端との間には、油戻し管（48）の一端が接続され、該油戻し管（48）の他端は上記ブースタ吸入主管（42）の途中に接続されている。油戻し管（48）には、開閉自在な第６電磁弁（SV-6）が設けられており、該第６電磁弁（SV-6）を開くと、油分離器（46）の冷凍機油が、上記ブースタ吸入主管（42）を介して各ブースタ圧縮機（41a,41b,41c）に戻される。

上記第２液インジェクション通路（27）は、第２液インジェクション主管（28）と第５から第７の各液インジェクション分岐管（28a,28b,28c）とを備えている。上記第２液インジェクション通路（27）では、該第２液インジェクション主管（28）の一端が、液連絡配管（21）の途中に接続し、該第２液インジェクション主管（28）の他端が第５から第７の各液インジェクション分岐管（28a,28b,28c）に分岐され、該第５から第７の各液インジェクション分岐管（28a,28b,28c）が、第１から第３の各ブースタ吸入管（41a,41b,41c）にそれぞれ接続されている。また、第２液インジェクション主管（28）には、第４膨張弁（38）が設けられ、該第５から第７の各液インジェクション分岐管（28a,28b,28c）には、それぞれ途中にキャピラリーチューブ（37a,37b,37c）が設けられている。上記第３液インジェクション通路（29）は、一端が第２液インジェクション主管（28）の一端と第４膨張弁（38）との間に接続され、他端が上記ブースタ吐出主管（45）の油分離器（46）と閉鎖弁（51）との間に接続されている。該第３液インジェクション通路（29）には、第５膨張弁（39）が設けられている。第４及び第５の各膨張弁（38,39）は開度調整自在な電子膨張弁で構成されている。

上記油送り管（76）は、第１ブースタ圧縮機（41a）のドームとブースタ吐出主管（45）の途中とに接続され、途中に開閉自在な第７電磁弁（SV-7）と逆止弁（CV-11）とを備えている。また、２つの均油管（74a,74b）では、上記第４均油管（74a）が、第２ブースタ圧縮機（41b）のドームと第１ブースタ吸入管（44a）の途中とに接続され、途中に第８電磁弁（SV-8）を備えている。また、第５均油管（74b）は、第３ブースタ圧縮機（41c）のドームとブースタ吸入接続管（43）の途中とに接続され、第９電磁弁（SV-9）を備えている。上記冷凍装置（1）では、上記油戻し管（48）によりブースタ吸入主管（42）に戻された冷凍機油が、第３ブースタ圧縮機（41c）、第２ブースタ圧縮機（41b）、第１ブースタ圧縮機（41a）の順に多く戻るように構成されている。また、第３ブースタ圧縮機（41c）の冷凍機油は、第４及び第５の各均油管（74a,74b）により、第２ブースタ圧縮機（41b）、第１ブースタ圧縮機（41a）へと順に送られ、第１ブースタ圧縮機（41a）の冷凍機油の余剰分は油送り管（76）により室外回路（20）の各圧縮機（11a,11b,11c）に送られるように構成されている。

３つの油回収管（75a,75b,75c）は、第４油回収管（75a）の一端が第１ブースタ吸入管（44a）の途中に、第５油回収管（75b）の一端が第２ブースタ吸入管（44b）の途中に、第６油回収管（75c）の一端が第３ブースタ吸入管（44c）の途中にそれぞれ接続される一方、各油回収管（75a,75b,75c）の他端は、互いに合流されている。該油回収管（75a,75b,75c）は、冷凍装置（1）の運転中に負荷に応じて特定のブースタ圧縮機（41b,41c）が停止した際に、該ブースタ圧縮機（41b,41c）の吸入管（44b、44c）に貯留した冷凍機油を、駆動している他のブースタ圧縮機（41a,41b）のブースタ吸入管（44a,44b）に吸入させるためのものである。

さらに、ブースタ回路（40）には、ブースタ吸入主管（42）とブースタ吐出主管（45）とを接続する第２ガス管（49）が設けられている。該第２ガス管（49）は、ブースタ圧縮機構（41）の故障時などにおいて、ブースタ吸入主管（42）を流れる冷媒をブースタ圧縮機構（41）をバイパスさせてブースタ吐出主管（45）へ送るためのものであり、該ブースタ吸入主管（42）からブースタ吐出主管（45）へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-12）が設けられている。

上記ブースタ回路（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、ブースタ吸入圧力センサ（142）及びブースタ吸入温度センサ（143）がブースタ吸入主管（42）に設けられ、ブースタ吐出圧力センサ（144）及びブースタ吐出主温度センサ（145）がブースタ吐出主管（45）に設けられ、各ブースタ吐出副温度センサ（148,149,150）及び各圧力スイッチ（155,156,157）が各ブースタ吐出管（45a,45b,45c）に設けられている。

〈放熱ユニット〉
上記放熱ユニット（9）の放熱回路（90）においては、放熱手段である放熱用熱交換器（91）と第６膨張弁（96）と第７膨張弁（97）とが設けられている。

上記放熱用熱交換器（91）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、冷媒と室外空気との間で熱交換を行うものである。上記放熱用熱交換器（91）は、一端が第３ガス管（93）を介して第２ガス連絡配管（23）の他端に接続され、他端が第４ガス管（94）を介して第３ガス連絡配管（24）の他端に接続されている。第４ガス管（94）には、放熱圧力センサ（160）と放熱温度センサ（161）とが設けられている。

上記放熱ユニット（9）には、バイパス通路である第１バイパス管（100）と第２バイパス管（101）とが設けられている。第１バイパス管（100）は、一端が上記第３ガス管（93）の途中に接続され、他端が上記第４ガス管（94）の途中に接続されている。また、第１バイパス管（100）の途中には、第６膨張弁（96）が設けられており、該第６膨張弁（96）は、開度調整自在な電子膨張弁で構成されている。上記第２バイパス管（101）は、一端が上記第１バイパス管（100）における一端と第６膨張弁（96）との間に接続され、他端が第４ガス管（94）における放熱用熱交換器（91）と第１バイパス管（100）の接続部との間に接続されている。また、上記第２バイパス管（101）には、途中に開閉自在な第１０電磁弁（SV-10）が設けられている。上記第６膨張弁（96）と第１０電磁弁（SV-10）は、各バイパス管（100,101）を流れる冷媒の流量を調整するための第１流量調整弁に構成されている。

上記第３ガス管（93）には、第１バイパス管（100）の接続部と放熱用熱交換器（91）との間に開閉自在な第１１電磁弁（SV-11）が設けられている。また、上記第１バイパス管（100）における一端と第６膨張弁（96）との間には、第５ガス管（95）の一端が接続され、該第５ガス管（95）の他端は、第３ガス管（93）における第１１電磁弁（SV-11）と放熱用熱交換器（91）との間に接続されている。該第５ガス管（95）は、途中に第７膨張弁（97）を備え、該第７膨張弁（97）は、開度調整自在な電子膨張弁で構成されている。上記第１１電磁弁（SV-11）と第７膨張弁（97）とは、放熱用熱交換器（91）を流れる冷媒の流量を調整するため第２流量調整弁に構成されている。

上記放熱ユニット（9）には、外気温センサ（99a）と放熱ファン（99f）とが設けられている。放熱用熱交換器（91）へは、この放熱ファン（99f）によって室外空気が送られる。

〈コントローラ〉
上記冷凍装置（1）には、コントローラ（200）が設けられている。該コントローラ（200）は、上記冷媒回路（10）に設けられた各種の弁の切換や開度調整を行うと共に、各圧縮機（11a,11b,11c,41a,41b,41c）及びファン（13f,35f,92f）を駆動させ、該冷凍装置（1）の運転を制御するものである。

−運転動作−
次に、本実施形態の冷凍装置（1）の運転動作を図２に基づいて説明する。

上記冷凍装置（1）は、冷却室内を、例えば設定温度−１０℃に保つ冷却運転を行う。該冷却運転では、室外回路（20）の四路切換弁（12）が第１状態に設定される一方、第１膨張弁（57）が全閉状態に設定される。また、ブースタ回路（40）では、第５電磁弁（SV-5）が常時閉状態に設定される。この状態において、室外回路（20）の各圧縮機（11a,11b,11c）及びブースタ回路（40）の各圧縮機（41a,41b,41c）が駆動して冷媒が図２の矢印に示す方向に循環する。また、各ファン（13f,35f,92f）が駆動する。そして、冷凍膨張弁（32）及び第２から第５の各膨張弁（58,59,38,39）が適宜開度調整される。また、室外回路（20）の第１から第４の各電磁弁（SV-1,2,3,4）が間欠的に適宜開閉制御される一方、ブースタ回路（40）の第６から第９の各電磁弁（SV-6,7,8,9）が間欠的に適宜開閉制御される。また、上記放熱回路（90）では、 後述するように、第６及び第７の各膨張弁（96,97）が適宜開度調整されると共に、第１０及び第１１の各電磁弁（SV-10,11）が適宜開閉制御される。

室外回路（20）において、第１〜第３の各圧縮機（11a,11b,11c）から吐出した冷媒は、各吐出管（64a,64b,64c）から吐出主管（64）へ流れ、四路切換弁（12）を通って室外熱交換器（13）へ送られる。室外熱交換器（13）では、冷媒が室外空気へ放熱して凝縮液化する。液化した冷媒は、第１液管（81）を流れ、レシーバー（14）を通過して第２液管（82）を流れ、冷媒熱交換器（50）の第１流路（50a）に流入する。第１流路（50a）を流れた液冷媒は、第３液管（83）を流れ、液連絡配管（21）を介して冷凍回路（30）に導入される。また、第３液管（83）を流れた冷媒の一部は、第４液管（84）に分岐する。

第４液管（84）を流れた冷媒は、第２膨張弁（58）で減圧されて上記冷媒熱交換器（50）の第２流路（50b）に流入し、第１流路（50a）を流れる液冷媒と熱交換して蒸発し、第１流路（50a）を流れる液冷媒を、例えば５℃に冷却する。そして、第２流路（50b）で蒸発した冷媒は、ガスインジェクション管（85）を介して吸入主管（55）に供給される。

冷凍回路（30）に導入された液冷媒は、ドレンパンヒータ（36）を流れてドレンパンの着霜を防止すると共に、冷凍熱交換器（31）からドレンパンに落下した霜を融解する。ドレンパンヒータ（36）から流出した液冷媒は、冷凍膨張弁（32）を流れ、減圧されて膨張し、冷凍熱交換器（31）を流れる。上記冷凍熱交換器（31）では、冷媒が冷却室内の空気から吸熱して、例えば−２０℃程度の蒸発温度で蒸発する。これにより、冷凍ユニット（3）においては、冷凍熱交換器（31）で冷却された空気が冷却室内へ供給され、冷却室内の温度が設定温度の−１０℃に維持される。上記冷凍熱交換器（31）で蒸発したガス冷媒は、第１ガス連絡配管（22）を流れ、ブースタ回路（40）に導入される。

ブースタ回路（40）に導入されたガス冷媒は、ブースタ吸入主管（42）を流れ、第３ブースタ吸入管（44c）とブースタ吸入接続管（43）とに分岐し、該第３ブースタ吸入管（44c）を流れた冷媒が、第３ブースタ圧縮機（41c）に吸入されて圧縮される。一方、ブースタ吸入接続管（43）を流れた冷媒は、第１ブースタ吸入管（44a）と第２ブースタ吸入管（44b）とに分岐し、第１及び第２の各ブースタ圧縮機（41a,41b）に吸入されて圧縮される。ブースタ圧縮機構（41）の各圧縮機（41a,41b,41c）から吐出した冷媒は、各ブースタ吐出管（45a,45b,45c）を流れ、ブースタ吐出主管（45）で合流し、第２ガス連絡配管（23）を流れ、放熱回路（90）に導入される。

放熱回路（90）に導入されたブースタ圧縮機構（41）の吐出冷媒は、図２に示すように、第３ガス管（93）及び第５ガス管（95）を通過して放熱用熱交換器（91）を流れ、外気に放熱して冷却される。そして、冷却された吐出冷媒は、第４ガス管（94）を流れる。ここで、この冷媒は、後述するように、高段側圧縮機構（11）の各圧縮機（11a,11b,11c）に吸入されるため、該第４ガス管（94）を流れる冷媒が湿り状態となると、高段側圧縮機構（11）の各圧縮機（11a,11b,11c）が液圧縮する虞がある。そこで、第４ガス管（94）を流れる冷媒が湿り状態であったり、冷却されすぎていたりする場合には、放熱回路（90）に導入された冷媒の一部が、図２に示すように、第１バイパス管（100）と第２バイパス管（101）とを流れるようにして、放熱用熱交換器（91）をバイパスさせる。また、コントローラ（200）が、第６膨張弁（96）及び第７膨張弁（97）の開度と、第１０電磁弁（SV-10）及び第１１電磁弁（SV-11）の開閉とを適宜制御することにより、ブースタ圧縮機構（41）の吐出冷媒のうち放熱用熱交換器（91）を流れる冷媒と該放熱用熱交換器（91）をバイパスする冷媒とを適切に分配する。これにより、第４ガス管（94）では、放熱用熱交換器（91）を流れて冷却された冷媒と、バイパス管（100,101）を流れて上記ブースタ圧縮機構（41）から吐出された状態と略同じ状態の冷媒とが合流し、適切に冷却されたガス状態の冷媒となる。

室外回路（20）に導入された冷媒は、四路切換弁（12）を介して吸入主管（55）を流れる。吸入主管（55）を流れた冷媒は、第３吸入管（61c）と吸入接続管（56）とに分岐し、該第３吸入管（61c）を流れた冷媒が、第３圧縮機（11c）に吸入されて圧縮される。一方、吸入接続管（56）を流れた冷媒は、第１吸入管（61a）と第２吸入管（61b）とに分岐し、第１及び第２の各圧縮機（11a,11b）に吸入されて圧縮される。

なお、上記放熱回路（90）において、上記第６膨張弁（96）を全閉状態に、上記第１０電磁弁（SV-10）を閉状態にそれぞれ設定し、上記第７膨張弁（97）を全開状態に、上記第１１電磁弁（SV-11）を開状態にそれぞれ設定して、ブースタ圧縮機構（41）の吐出冷媒の全量が放熱用熱交換器（91）を流れるようにしても、該吐出冷媒の冷却が十分でない場合がある。そのような場合は、第３から第５の各膨張弁（59,38,39）の開度を全閉状態から開状態にして適宜開度調整を行い、各液インジェクション通路（15,27,29）を介して高段側圧縮機構（11）の吸入側やブースタ圧縮機構（41）の吸入側や吐出側に液冷媒を供給することにより、高段側圧縮機構（11）が高温になるのを防止するようにしてもよい。

また、上記冷凍装置（1）は、上記冷却運転を一時的に停止して、除霜運転を行うように構成されている。該除霜運転中の動作は、図示しないが、四路切換弁（12）が第２状態に設定され、室外回路（20）の第１膨張弁（57）が適宜開度調整される一方、第２膨張弁（58）が全閉状態となり、冷凍回路（30）の冷凍膨張弁（32）が全開状態となり、ブースタ回路（40）の第５電磁弁（SV-5）が開状態となる。また、放熱回路（90）では、第６膨張弁（96）が全開状態に、第１０電磁弁（SV-10）が開状態に、第７膨張弁（97）が全閉状態に、第１１電磁弁（SV-11）が閉状態にそれぞれ設定される。この状態において、各ブースタ圧縮機（41a,41b,41c）と高段側圧縮機構（11）の第３圧縮機（11c）は停止状態となり、高段側圧縮機構（11）の第１及び第２の各圧縮機（11a,11b）のみが駆動され、冷媒が上記冷却運転時と逆方向に循環する逆サイクルデフロストが行われる。

具体的に、第１及び第２の各圧縮機（11a,11b）で圧縮されて吐出した冷媒が、四路切換弁（12）を介して放熱回路（90）に導入され、第１及び第２バイパス管（100,101）を流れてブースタ回路（40）に導入される。ブースタ回路（40）では、冷媒が、ブースタ吐出主管（45）、第１ガス管（47）、ブースタ吸入主管（42）を順に流れて冷凍回路（30）に導入される。冷凍回路（30）では、冷媒が、冷凍熱交換器（31）及びドレンパンヒータ（36）を流れ、冷凍熱交換器（31）やドレンパンに付着した霜に放熱して凝縮液化する。そして、冷媒は、液連絡配管（21）を流れて室外回路（20）の第５液管（88）を流れ、レシーバー（14）、冷媒熱交換器（50）の第１流路（50a）を順に流れ、第４液管（84）を介して第６液管（89）を流れ、第１膨張弁（57）で膨張して室外熱交換器（13）で凝縮し、四路切換弁（12）を介して第１及び第２の各圧縮機（11a,11b）に吸入される。

−実施形態１の効果−
上記冷凍装置（1）では、上記ブースタ圧縮機構（41）と上記高段側圧縮機構（11）との間に放熱用熱交換器（91）を設けたために、上記ブースタ圧縮機構（41）の吐出冷媒を外気に放熱させることにより確実に冷却することができる。これにより、高段側圧縮機構（11）の吸入冷媒を確実に冷却することができるので、該高段側圧縮機構（11）が高温になることを防止する対策として高段側圧縮機構（11）の吸入側に液冷媒を供給するにあたり、この液冷媒の量を低減させることができる。その結果、冷凍熱交換器（31）を流れて冷却室の冷却に利用される冷媒の量が多くなるので、高段側圧縮機構（11）の動力に対する冷凍熱交換器（31）での冷凍能力を大きくすることができることから、冷凍装置（1）のＣＯＰを向上させることができる。

例えば、上記放熱ユニット（9）を設けない冷凍装置（1）では、ブースタ圧縮機構（41）の入力電力が１３．５〔kW〕、高段側圧縮機構（11）の入力電力が９〔kW〕で、冷凍熱交換器（31）の冷凍能力が２０〔kW〕となり、ＣＯＰは０．８９となったが、上記放熱ユニット（9）を設けた構成では、ブースタ圧縮機構（41）の入力電力が１３．５〔kW〕、高段側圧縮機構（11）の入力電力が６〔kW〕で、冷凍熱交換器（31）の冷凍能力が２０〔kW〕となり、ＣＯＰは１．０３と向上した。つまり、この例では、放熱ユニット（9）を設けることにより、ＣＯＰが約１６％改善された。

また、上記冷凍装置（1）では、第１及び第２のバイパス管（100,101）を備えると共に、該バイパス管（100,101）には、それぞれ、第６膨張弁（96）と第１０電磁弁（SV-10）を備えるようにしたために、上記放熱用熱交換器（91）をバイパスさせる冷媒量を適宜
調整することができる。また、第３ガス管（93）及び第５ガス管（95）は、上記放熱用熱交換器（91）を流れる冷媒の流量を調整するための第１１電磁弁（SV-11）と第７膨張弁（97）とを備えるようにしたために、上記バイパス管（100,101）を流れる冷媒と、上記放熱用熱交換器（91）を流れる冷媒とを適切に分配することができる。これにより、上記高段側圧縮機構（11）の吸入冷媒が湿り状態になる傾向にあれば、上記放熱用熱交換器（91）を流れる冷媒の流量が小さくなり、上記バイパス管（100,101）を流れる冷媒の流量が大きくなるようにして、上記高段側圧縮機構（11）の吸入冷媒が湿り状態となることを防止することができる一方、上記高段側圧縮機構（11）の吸入冷媒が高温になる傾向にあれば、上記放熱用熱交換器（91）の冷媒の流量が大きくなり、上記バイパス管（100,101）を流れる冷媒の流量が小さくなるようにして、上記高段側圧縮機構（11）の吸入冷媒が高温になることを確実に防止することができる。つまり、高段側圧縮機構（11）の吸入冷媒を適切に冷却されたガス状態とすることができるので、高段側圧縮機構（11）が液圧縮することと、該高段側圧縮機構（11）が高温になることとを確実に防止することができるので、該高段側圧縮機構（11）の信頼性を向上させることができる。

《発明の実施形態２》
実施形態２は、上記実施形態１が放熱手段として放熱用熱交換器（91）を備えるようにしたことに代わり、図３に示すように、給湯用熱交換器（92）を備えるようにしたものである。

具体的に、上記給湯用熱交換器（92）は、第１流路（92a）と第２流路（92b）とを備えている。第１流路（92a）は、一端が第３ガス管（93）に接続される一方、他端が第４ガス管（94）に接続されている。上記第２流路（92b）は、給湯回路（120）に接続されている。

上記給湯回路（120）は、貯湯タンク（121）と給水配管（122）と第１及び第２の加熱用配管（125,126）と給湯配管（127）とを備えている。上記貯湯タンク（121）は、縦長の略円筒状に形成されており、給湯用水を貯留するためのものである。上記給水配管（122）は、貯湯タンク（121）に給湯用水を供給するものであり、該貯湯タンク（121）の底部に接続されている。また、上記給水配管（122）には、給水ポンプ（123）が設けられている。また、上記第１加熱用配管（125）は、一端が上記貯湯タンク（121）の胴部における下部に接続されて他端が第２流路（92b）の一端に接続され、途中に送水ポンプ（124）を備えている。上記第２加熱用配管（126）は、一端が上記貯湯タンク（121）の胴部における上部に接続されて他端が第２流路（92b）の他端に接続されている。また、上記給湯配管（127）は、給湯用水を利用側に供給するものであり、上記貯湯タンク（121）の頂部に接続されている。

上記給湯回路（120）の給水ポンプ（123）が駆動すると、図３の矢印に示すように、給湯用水が給水配管（122）を流れて貯湯タンク（121）の下部に貯留される。そして、送水ポンプ（124）が駆動すると、該貯湯タンク（121）の下部に貯留した給湯用水は、第１加熱用配管（125）を流れて給湯用熱交換器（92）の第２流路（92b）を流れる。そして、冷凍装置（1）において、ブースタ圧縮機構（41）から吐出した冷媒は、上記第３ガス管（93）を流れて上記給湯用熱交換器（92）の第１流路（92a）を流れ、第２流路（92b）を流れる給湯用水に放熱し、給湯用水を加熱する。加熱された給湯用水は、第２加熱用配管（126）を流れて上記貯湯タンク（121）内に上部から流入する。そして、給湯の利用者などの求めに応じて、加熱された給湯用水が給湯配管（127）を介して利用側に供給される。

本実施形態では、上記ブースタ圧縮機構（41）の吐出冷媒を給湯用水に放熱させることにより確実に冷却することができる。また、上記給湯回路（120）の給湯用水を上記ブースタ圧縮機構（41）の吐出冷媒により加熱するので、該給湯用水を加熱するための熱源を別途設ける必要がない。

なお、上記実施形態１では、高段側圧縮機構（11）の吸入冷媒を適切に冷却するために、第６及び第７の各膨張弁（96,97）及び第１０及び第１１の各電磁弁（SV-10,11）の制御を行ったが、本実施形態では、これらの弁（96,97,SV-10,SV-11）を給湯回路（120）の給湯要求に応じて制御するようにしてもよい。例えば、給湯回路（120）における給湯用水の加熱要求が大きい場合は、高段側圧縮機構（11）の吸入冷媒が湿り状態とならない範囲内で上記給湯用熱交換器（92）の冷媒流量が大きく、バイパス管（100,101）の冷媒流量が小さくなるように、これらの弁（96,97,SV-10,SV-11）を適宜制御する。また、貯湯タンク（121）内に給湯用水が十分に貯留されていて、給湯回路（120）の加熱要求が小さい場合は、上記給湯用熱交換器（92）の冷媒流量が小さく、上記バイパス管（100,101）の冷媒流量が大きくなるように、これらの弁（96,97,SV-10,SV-11）を適宜制御する。そして、給湯回路（120）の加熱要求が小さい場合は、上記給湯用熱交換器（92）によって上記ブースタ圧縮機構（41）の吐出冷媒をあまり冷却することができないので、第１から第３の液インジェクション通路（15,27,29）を介して液冷媒をインジェクションすることにより、高段側圧縮機構（11）が高温になることを防止する。

《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。

上記実施形態の冷凍装置（1）は、各圧縮機構（11,41）を３台の圧縮機を並列に接続することにより構成したが、各圧縮機構（11,41）を１台の圧縮機で構成するようにしてもよい。

また、上記実施形態１では、第１から第３の液インジェクション通路（15,27,29）を設けたが、ブースタ圧縮機構（41）の吐出冷媒を上記放熱用熱交換器（91）で確実に冷却できる場合は、第１から第３の液インジェクション通路（15,27,29）を設けない構成であってもよい。

また、上記実施形態１の冷凍装置（1）は、放熱用熱交換器（91）を備え、上記実施形態２の冷凍装置（1）は、給湯用熱交換器（92）を備えるようしたが、放熱ユニット（9）に放熱用熱交換器（91）と給湯用熱交換器（92）とを共に設けるようにしてもよい。例えば、放熱用熱交換器（91）と給湯用熱交換器とを並列に接続して、冷媒が何れか一方の熱交換器（91,92）のみを流れる状態と、両方の熱交換器（91,92）を流れる状態とを切り換え自在に構成して、上記給湯回路（120）の加熱要求が大きい時には、ブースタ圧縮機構（41）の吐出冷媒が上記給湯用熱交換器（92）のみで放熱し、給湯回路（120）の加熱要求が中程度の時には、ブースタ圧縮機構（41）の吐出冷媒が放熱用と給湯用の両熱交換器（91,92）で放熱し、給湯回路（120）の加熱要求が小さい時には、ブースタ圧縮機構（41）の吐出冷媒が放熱用熱交換器（91）のみで放熱するようにしてもいい。

また、上記実施形態１の冷凍装置（1）では、放熱回路（90）に導入された冷媒の一部が、第３及び第５の２つのガス管（93,95）を流れて放熱用熱交換器（91）を流れ、第１及び第２の２つのバイパス管（100,101）を流れて該放熱用熱交換器（91）をバイパスするように構成されているが、放熱用熱交換器（91）に導入するための配管と放熱用熱交換器（91）をバイパスするバイパス管とは、それぞれ１つずつであってもよい。

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、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構とを備えて冷媒を２段圧縮する冷凍装置について有用である。

実施形態１に係る冷凍装置の冷媒回路の配管系統図である。 実施形態１に係る冷凍装置の冷却運転中の冷媒の流れを示す配管系統図である。 実施形態２に係る冷凍装置の放熱ユニットと給湯回路との構成を示す概略構成図である。

符号の説明

1 冷凍装置
10 冷媒回路
11 高段側圧縮機構
13 室外回路（凝縮器）
31 冷凍熱交換器（蒸発器）
32 冷凍膨張弁（膨張機構）
41 ブースタ圧縮機構（低段側圧縮機構）
91 放熱用熱交換器（放熱手段）
92 給湯用熱交換器（給湯回路）
97 第７膨張弁（流量調整弁）
98 第８膨張弁（流量調整弁）
100 第１バイパス通路
101 第２バイパス通路
120 給湯回路
SV-10 第１０電磁弁（第１流量調整弁）
SV-11 第１１電磁弁（第２流量調整弁）

Claims (6)

1. 低段側圧縮機構（41）と高段側圧縮機構（11）と凝縮器（13）と膨張機構（32）と蒸発器（31）とがこの順に接続され、上記低段側圧縮機構（41）と上記高段側圧縮機構（11）とが冷媒を２段圧縮する冷媒回路（10）を備えた冷凍装置であって、
   上記冷媒回路（10）における上記低段側圧縮機構（41）と上記高段側圧縮機構（11）との間には、該低段側圧縮機構（41）の吐出冷媒の熱を上記冷媒回路（10）の外部に放熱するための放熱手段（91,92）が設けられている
   ことを特徴とする冷凍装置。
2. 請求項１において、
   上記放熱手段（91,92）は、外気と冷媒とを熱交換させる放熱用熱交換器（91）で構成されている
   ことを特徴とする冷凍装置。
3. 請求項１において、
   上記放熱手段（91,92）は、給湯用水が流れる給湯回路（120）に接続されて該給湯用水を上記低段側圧縮機構（41）の吐出冷媒により加熱する給湯用熱交換器（92）で構成されている
   ことを特徴とする冷凍装置。
4. 請求項１〜３の何れか１項において、
   上記冷媒回路（10）には、上記放熱手段（91,92）の上流側と下流側とに接続されて該放熱手段（91,92）をバイパスするバイパス通路（100,101）が設けられている
   ことを特徴とする冷凍装置。
5. 請求項４において、
   上記バイパス通路（100,101）には、該バイパス通路（100,101）を流れる冷媒の流量を調整するための第１流量調整弁（96,SV-10）が設けられている
   ことを特徴とする冷凍装置。
6. 請求項４又は５において、
   上記冷媒回路（10）には、上記放熱手段（91,92）の上流側のバイパス通路（100,101）の接続部と上記放熱手段（91,92）の下流側のバイパス通路（100,101）の接続部との間に上記放熱手段（91,92）を流れる冷媒の流量を調整するための第２流量調整弁（97,SV-11）が設けられている
   ことを特徴とする冷凍装置。

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