WO2021059635A1

WO2021059635A1 - 冷凍装置

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Publication number: WO2021059635A1
Application number: PCT/JP2020/025183
Authority: WO
Inventors: 秀一田口; 竹上　雅章
Original assignee: ダイキン工業株式会社
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2020-06-26
Publication date: 2021-04-01
Also published as: JP6835176B1; JP2021055874A

Abstract

冷媒回路（6）は、第１冷凍サイクル及び前記第２冷凍サイクルにおいて、第１圧縮部（21）と第２圧縮部（22,23）の間の中間圧力部（21a）に冷媒を導入する中間流路（41）と、中間流路（41）を流れる冷媒を熱媒体により冷却する中間冷却器（17）とを有する。第１冷凍サイクルは、熱源熱交換器（13）を停止させ、第１利用熱交換器（54）を放熱器とし、第２利用熱交換器（64）を蒸発器とする冷凍サイクルであり、第２冷凍サイクルは、熱源熱交換器（13）及び第１利用熱交換器（54）を放熱器とし、第２利用熱交換器（64）を蒸発器とする冷凍サイクルである。制御器（100）は、第１冷凍サイクルにおいて、第１利用熱交換器（54）の加熱能力が過剰であることを示す条件が成立すると、中間冷却器（17）の冷却能力を増大させる。

Description

冷凍装置

　本開示は、冷凍装置に関する。

　特許文献１に開示の冷凍装置の冷媒回路には、圧縮要素、熱源熱交換器（室外熱交換器）、第１利用熱交換器（室内熱交換器）、第２利用熱交換器（冷却熱交換器）、流路切換機構が接続される。

　冷凍装置の暖房時には、流路切換機構により、第１冷凍サイクルと第２冷凍サイクルと第３冷凍サイクルとが行われる。第１冷凍サイクルは、熱源熱交換器を停止させ、第１利用熱交換器を放熱器とし、第２利用熱交換器を蒸発器とする冷凍サイクルである。第２冷凍サイクルは、熱源熱交換器及び第１利用熱交換器を放熱器とし、第２利用熱交換器を蒸発器とする冷凍サイクルである。第３冷凍サイクルは、第１利用熱交換器を放熱器とし、熱源熱交換器及び第２利用熱交換器を蒸発器とする冷凍サイクルである。

特開２００４－４４９２１号公報

　特許文献１の記載のような冷凍装置において、各冷凍サイクルを切り換える際には、流路切換機構により冷媒の流路を切り換える。具体的には、例えば第１冷凍サイクルにおいて暖房能力が過剰である場合、流路切換機構により冷媒の流路を切換、第１冷凍サイクルから第２冷凍サイクルに移行する。しかし、流路切換機構の切換頻度はできるだけ少ないのが好ましい。

　本開示の目的は、流路切換機構の切換頻度を低減することである。

　第１の態様は、直列に接続される第１圧縮部（21）及び第２圧縮部（22,23）を含む圧縮要素（C）と、熱源熱交換器（13）と、第１利用熱交換器（54）と、第２利用熱交換器（64）と、流路切換機構（30）とを有し、前記流路切換機構（30）の切換により少なくとも第１冷凍サイクルと第２冷凍サイクルを行うように構成された冷媒回路（6）と、制御器（100）とを備えた冷凍装置であって、前記冷媒回路（6）は、前記第１冷凍サイクル及び前記第２冷凍サイクルにおいて、前記第１圧縮部（21）と前記第２圧縮部（22,23）の間の中間圧力部（21a）に冷媒を導入する中間流路（41）と、前記中間流路（41）を流れる冷媒を熱媒体により冷却する中間冷却器（17）とを有し、前記第１冷凍サイクルは、前記熱源熱交換器（13）を停止させ、前記第１利用熱交換器（54）を放熱器とし、前記第２利用熱交換器（64）を蒸発器とする冷凍サイクルであり、前記第２冷凍サイクルは、前記熱源熱交換器（13）及び前記第１利用熱交換器（54）を放熱器とし、前記第２利用熱交換器（64）を蒸発器とする冷凍サイクルであり、前記制御器（100）は、前記第１冷凍サイクルにおいて、前記第１利用熱交換器（54）の加熱能力が過剰であることを示す条件が成立すると、前記中間冷却器（17）の冷却能力を増大させる。

　第１の態様では、第１冷凍サイクルにおいて、加熱能力が過剰であることを示す条件が成立すると、中間冷却器（17）の冷却能力が大きくなり、加熱能力が小さくなる。このため、第２冷凍サイクルに切り換えずとも、加熱能力を低減できる。

　第２の態様は、第１の態様において、前記制御器（100）は、前記第１冷凍サイクルにおいて、前記第１利用熱交換器（54）の加熱能力が過剰であることを示す条件と、前記中間冷却器（17）の冷却能力が所定値以上であることを示す条件との双方が成立すると、前記第２冷凍サイクルを行うように前記流路切換機構（30）を制御する。

　第２の態様では、第１冷凍サイクルにおいて、中間冷却器（17）の冷却能力が所定値以上になるまでは、第２冷凍サイクルに切り換わることを抑制できる。

　第３の態様は、第１又は第２の態様において、前記制御器（100）は、前記第２冷凍サイクル中に前記中間冷却器（17）が冷媒の冷却を行っているときに、前記第１利用熱交換器（54）の加熱能力が不足することを示す条件が成立すると、前記中間冷却器（17）の冷却能力を減少させる。

　第３の態様では、第２冷凍サイクルにおいて、加熱能力が不足することを示す条件が成立すると、中間冷却器（17）の冷却能力が小さくなり、加熱能力が大きくなる。このため、第１冷凍サイクルに切り換えずとも、加熱能力を増大できる。

　第４の態様は、第３の態様において、前記制御器（100）は、前記第２冷凍サイクルにおいて、前記第１利用熱交換器（54）の加熱能力が不足することを示す条件と、前記中間冷却器（17）の冷却能力が所定値以下であることを示す条件との双方が成立すると、前記第１冷凍サイクルを行うように前記流路切換機構（30）を制御する。

　第４の態様では、第２冷凍サイクルにおいて、中間冷却器（17）の冷却能力が所定値以下になるまでは、第１冷凍サイクルに切り換わることを抑制できる。

　第５の態様は、第１～第４のいずれか１つの態様において、前記冷媒回路（6）は、前記流路切換機構（30）の切換により、第３冷凍サイクルを行うように構成され、前記第３冷凍サイクルは、前記第１利用熱交換器（54）を放熱器とし、前記熱源熱交換器（13）及び前記第２利用熱交換器（64）を蒸発器とする冷凍サイクルであり、前記中間流路（41）は、前記第３冷凍サイクルにおいて、前記中間圧力部（21a）に冷媒を導入するように構成され、前記制御器（100）は、前記第１冷凍サイクル中に前記中間冷却器（17）が冷媒の冷却を行っているときに、前記第１利用熱交換器（54）の加熱能力が不足することを示す条件が成立すると、前記中間冷却器（17）の冷却能力を減少させる。

　第５の態様では、第１冷凍サイクルにおいて、加熱能力が不足することを示す条件が成立すると、中間冷却器（17）の冷却能力が小さくなり、加熱能力が大きくなる。このため、第３冷凍サイクルに切り換えずとも、加熱能力を増大できる。

　第６の態様は、第５の態様において、前記制御器（100）は、前記第１冷凍サイクルにおいて、前記第１利用熱交換器（54）の加熱能力が不足することを示す条件と、前記中間冷却器（17）の冷却能力が所定値以下である条件との双方が成立すると、前記第３冷凍サイクルを行うように前記流路切換機構（30）を制御する。

　第６の態様では、第１冷凍サイクルにおいて、中間冷却器（17）の冷却能力が所定値以下になるまでは、第３冷凍サイクルに切り換わることを抑制できる。

　第７の態様は、第５又は第６の態様において、前記制御器（100）は、前記第３冷凍サイクルにおいて、前記第１利用熱交換器（54）の加熱能力が過剰であることを示す条件が成立すると、前記中間冷却器（17）の冷却能力を増大させる。

　第７の態様では、第３冷凍サイクルにおいて、加熱能力が過剰であることを示す条件が成立すると、中間冷却器（17）の冷却能力が大きくなり、加熱能力が小さくなる。このため、第１冷凍サイクルに切り換えずとも、加熱能力を低減できる。

　第８の態様は、第７の態様において、制御器（100）は、前記第３冷凍サイクルにおいて、前記第１利用熱交換器（54）の加熱能力が過剰であることを示す条件と、前記中間冷却器（17）の冷却能力が所定値以上である条件との双方が成立すると、前記第１冷凍サイクルを行うように前記流路切換機構（30）を制御する。

　第８の態様では、第３冷凍サイクルにおいて、中間冷却器（17）の冷却能力が所定値以上になるまでは、第１冷凍サイクルに切り換わることを抑制できる。

　第９の態様は、第１～第８のいずれか１つの態様において、前記中間流路（41）を流れる冷媒を冷却する前記熱媒体としての空気を搬送する中間ファン（17a）をさらに備え、前記制御器（100）は、前記中間ファン（17a）の風量を調節することにより前記冷却能力を調節する。

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、冷設運転の冷媒の流れを示した図１相当図である。図３は、冷房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/冷設運転の冷媒の流れを示した図１相当図である。図５は、暖房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/冷設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/冷設熱回収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/冷設余熱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/冷設熱回収運転、暖房/冷設余熱運転、及び暖房/冷設運転の切換の制御、及び各運転における冷却ファンの風量の制御を説明するための状態遷移図である。

　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、室内の空調とを同時に行う。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、並列に接続される２つの室内ユニット（50）を図示している。冷凍装置（1）は、１つの室内ユニット（50）、又は並列に接続される３つ以上の室内ユニット（50）を有してもよい。図１では、１つの冷設ユニット（60）を図示している。冷凍装置（1）は、並列に接続される２つ以上の冷設ユニット（60）を有してもよい。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、圧縮要素（C）、流路切換機構（30）、室外熱交換器（13）、室外膨張弁（14）、レシーバ（15）、冷却熱交換器（16）、中間冷却器（17）、及び冷却ファン（17a）を有する。

　〈圧縮要素〉
　圧縮要素（C）は、冷媒を圧縮する。圧縮要素（C）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。圧縮要素（C）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、低段側圧縮機を構成する。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、高段側圧縮機を構成する。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）は第１圧縮部を構成し、第２圧縮機（22）及び第３圧縮機（23）は第２圧縮部を構成する。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）は、第１圧縮部（21）と第２圧縮部（22,23）との間の中間圧力部を構成する。

　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、圧縮要素（C）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、圧縮要素（C）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、レシーバ（15）の頂部に接続される。室外第４管（o4）の一端は、レシーバ（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、冷媒を減圧する減圧機構である。室外膨張弁（14）は、熱源膨張弁である。室外膨張弁（14）は、開度が可変な電子膨張弁である。

　〈レシーバ〉
　レシーバ（15）は、冷媒を貯留する容器を構成している。レシーバ（15）では、冷媒がガス冷媒と液冷媒とに分離される。レシーバ（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、レシーバ（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、圧縮要素（C）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。

　〈中間冷却器〉
　中間冷却器（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、圧縮要素（C）の中間圧力部に接続される。

　中間冷却器（17）は、フィン・アンド・チューブ型の空気熱交換器である。中間冷却器（17）の近傍には、中間ファンである冷却ファン（17a）が配置される。中間冷却器（17）は、中間流路（41）の冷媒を熱媒体により冷却する。冷却ファン（17a）は、中間流路（41）の冷媒を冷却する熱媒体としての空気を中間冷却器（17）に搬送する。具体的には、冷却ファン（17a）は、室外空気が中間冷却器（17）を通過するように該室外空気を搬送する。中間冷却器（17）では、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が熱交換する。

　〈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、圧縮要素（C）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）、及び第７逆止弁（CV7）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。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利用膨張弁である。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、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（高圧冷媒の温度（Td））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（Th2）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（室内温度（Ti））を検出する。

　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、低圧冷媒の温度／圧力、中間圧冷媒の温度／圧力、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、第２圧縮機（22）の吸入冷媒の過熱度、第３圧縮機（23）の吸入冷媒の過熱度、第１～第３圧縮機（C1,C2,C3）の吐出冷媒の過熱度、室外空気の温度、庫内空気の温度など挙げられる。

　〈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。

　コントローラ（100）は、暖房/冷設熱回収運転、暖房/冷設余熱運転、及び暖房/冷設運転において、中間冷却器（17）の冷却能力を調節する。具体的には、コントローラ（100）は、暖房/冷設熱回収運転、暖房/冷設余熱運転、及び暖房/冷設運転において、冷却ファン（17a）の風量を調節することにより、中間冷却器（17）の冷却能力を調節する。この制御の詳細は後述する。

　－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２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、圧縮要素（C）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２に示すように、第２圧縮機（22）で圧縮された冷媒は、中間冷却器（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、レシーバ（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３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、圧縮要素（C）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３に示すように、第３圧縮機（23）で圧縮された冷媒は、中間冷却器（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、レシーバ（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４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、圧縮要素（C）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４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、中間冷却器（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、レシーバ（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５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、圧縮要素（C）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５に示すように、第３圧縮機（23）で圧縮された冷媒は、中間冷却器（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、レシーバ（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６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、圧縮要素（C）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６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、中間冷却器（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、レシーバ（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７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、室外ファン（12）が停止する。冷却ファン（17a）は、暖房/冷設熱回収運転の開始時において、原則として運転される。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、圧縮要素（C）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。なお、冷却ファン（17a）は、暖房/冷設熱回収運転の開始時において、原則として停止させてもよい。

　図７に示すように、第２圧縮機（22）で圧縮された冷媒は、中間冷却器（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、レシーバ（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８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、圧縮要素（C）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８に示すように、第２圧縮機（22）で圧縮された冷媒は、中間冷却器（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、レシーバ（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３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。

　－流路切換機構の課題－
　第１運転は、暖房/冷設運転、暖房/熱回収運転、及び暖房/冷設余熱運転を含む。ここで、第１運転は、室内ユニット（50）で室内を暖房しながら、冷設ユニット（60）で庫内を冷却する運転である。従来例の冷凍装置の第１運転では、室内熱交換器の加熱能力（暖房能力）に応じて、暖房/冷設運転、暖房/熱回収運転、及び暖房/冷設余熱運転を切り換えていた。具体的には、暖房負荷に対して暖房能力が不足する場合には暖房/冷設運転を実行し、暖房負荷と暖房能力とがバランスする場合、暖房/熱回収運転を実行し、暖房負荷に対して暖房能力が余る場合、暖房/冷設余熱運転を実行していた。このような制御では、暖房能力の過不足に応じて、これらの３つの運転が比較的高頻度で切り換わる。このため、流路切換機構（流路切換機構（30））の切換頻度が多くなってしまう問題があった。

　流路切換機構（30）の切換頻度が多くなると、１）流路切換機構（30）の寿命が短くなってしまう、２）流路切換機構（30）の切換時に騒音が発生し易くなる、３）流路切換機構（30）の切換時に圧縮要素（C）を一時的に停止する必要がある、という問題が生じる。

　本実施形態の冷凍装置（1）は、このような課題を考慮し、流路切換機構（30）の切換頻度を少なくするように以下の制御を行う。

　－各運転の切換制御、及び冷却ファンの制御－
　暖房/冷設熱回収運転、暖房/冷設余熱運転、及び暖房/冷設運転の各運転の制御、及び冷却ファン（17a）の風量の制御について、図９を参照しながら説明する。ここでは、まず暖房/冷設熱回収運転を行っている状態を基準に説明する。

　暖房/冷設熱回収運転では、室内熱交換器（54）を放熱器とし、冷設熱交換器（64）を蒸発器とし、室外熱交換器（13）を停止する第１冷凍サイクルが行われる。暖房/冷設熱回収運転は、室内熱交換器（54）の暖房能力と暖房負荷とがバランスしている条件下で実行される。

　〈暖房/冷設熱回収運転の冷却ファンの制御〉
　暖房/冷設熱回収運転において、室内熱交換器（54）の暖房能力と暖房負荷とのバランスが崩れ、暖房能力が過剰であることを示す第１条件が成立すると、コントローラ（100）は、冷却ファン（17a）の風量を増大させる。なお、ここでいう冷却ファン（17a）の風量を増大させることは、冷却ファン（17a）が停止していた状態から冷却ファン（17a）を運転すること、及び運転状態の冷却ファン（17a）の風量が増大することを含む。

　第１条件は、ａ1）～a5）の条件を含む。ａ1）～a5）のいずれかの条件が成立すると、暖房能力が過剰であると判定される。この結果、冷却ファン（17a）の風量が増大する。本例の冷却ファン（17a）は、その風量（いわゆるファンタップ）が複数段階に変更される。a1）～a5）の条件について詳述する。

　a1）高圧圧力（HP）が所定値より高い。この所定値は、目標高圧圧力に所定値αを加算した値である。

　a2）全ての室内ユニット（50）の室内膨張弁（53）の開度が所定値以下である。この所定値は、例えば室内膨張弁（53）の全開開度の５０％のパルスに対応する開度である。

　a3）設定温度－室内温度（Ti）＜所定値である。この所定値は、例えば０．５℃である。設定温度は、対象空間（室内空間）の目標温度に相当する。

　a4）Th2－室内温度（Ti）≧所定値である。Th2は、放熱器の状態の室内熱交換器（54）の出口側の冷媒温度である。この所定値は、例えば１０℃である。

　a5）吐出温度（Td）とTh2の平均値≧所定値である。吐出温度（Td）と冷媒温度（Th2）の平均値は、放熱器の状態の室内熱交換器（54）の平均的な冷媒温度を示す。この所定値は、例えば４５℃、又は４５℃より数℃高い所定温度である。

　上記a1）～a5）のいずれかの条件が成立すると、暖房能力が過剰であると判定され、コントローラ（100）は、冷却ファン（17a）の風量を、第１条件成立前の風量よりも増大させる。これにより、中間冷却器（17）では、冷媒が室外空気へ放熱する放熱量が増大する。この結果、暖房/冷設熱回収運転を継続しながら、暖房能力が過剰となることを抑制できる。よって、暖房/冷設熱回収運転から暖房/冷設余熱運転に切り換わる頻度を低減できる。

　暖房/冷設熱回収運転において、冷却ファン（17a）の運転中に暖房能力が不足することを示す第２条件が成立すると、コントローラ（100）は、冷却ファン（17a）の風量を、第２条件成立前の風量よりも減少させる。第２条件は、b1）～b5）の条件を含む。b1）～b5）のいずれかの条件が成立すると、暖房能力が不足すると判定される。この結果、冷却ファン（17a）の風量が減少する。b1）～b5）の条件について詳述する。

　b1）高圧圧力（HP）が所定値より低い。この所定値は、目標高圧圧力から上記所定値αを減算した値である。

　b2）室内ユニット（50）の室内膨張弁（53）の開度が全開である。

　b3）設定温度－室内温度（Ti）＞所定値である。この所定値は、例えば０．５℃である。

　b4）Th2－室内温度（Ti）＜所定値である。Th2は、放熱器の状態の室内熱交換器（54）の出口側の冷媒温度である。この所定値は、例えば５℃である。

　b5）吐出温度（Td）とTh2の平均値＜所定値である。この所定値は、例えば４５℃、又は４５℃より数℃高い所定温度である。

　上記b1）～b5）のいずれかが成立すると、暖房能力が不足であると判定され、冷却ファン（17a）の風量が減少する。これにより、中間冷却器（17）では、冷媒が室外空気へ放熱する放熱量が減少する。この結果、暖房/冷設熱回収運転を継続しながら、暖房能力が不足することを抑制できる。よって、暖房/冷設熱回収運転から暖房/冷設運転に切り換わる頻度を低減できる。

　本実施形態の暖房/冷設熱回収運転では、暖房能力の過不足に応じて、最小風量から最大風量までの範囲で冷却ファン（17a）の風量が調節される。ここで、最小風量はゼロも含む。

　〈暖房/冷設熱回収運転から暖房/冷設余熱運転への切換制御〉
　暖房/冷設熱回収運転において、暖房能力が過剰であることを示す条件（第３条件）と、冷却ファン（17a）の風量が最大である条件との双方が成立すると、暖房/冷設熱回収運転から暖房/冷設余熱運転に切り換わる。換言すると、コントローラ（100）は、これらの少なくとも２つの条件が成立すると、第１冷凍サイクルから第２冷凍サイクルに切り換える。

　第３条件は、c1）～c3）の条件を含む。c1）～c3）のいずれかの条件が成立すると、暖房能力が過剰であると判定される。c1）～c3）の条件について詳述する。

　c1）高圧圧力（HP）が所定値より高い。この所定値は、目標高圧圧力に所定値βを加算した値である。ここで、βは、上記αよりも大きい。

　c2）全ての室内膨張弁の開度が所定値以下である。この所定値は、例えば室内膨張弁（53）の全開開度の４０％のパルスに対応する開度である。

　c3）Th2－室内温度（Ti）≧所定値である。この所定値は、例えば１５℃である。

　上記c1）～c3）のいずれかの条件が成立し、且つc4）冷却ファン（17a）の風量が最大であると、コントローラ（100）は、第１冷凍サイクルから第２冷凍サイクルに切り換えるように、流路切換機構（30）や他の弁を制御する。これにより、暖房/冷設余熱運転が実行される。

　加えて、暖房/冷設熱回収運転において、c5）全ての室内ユニット（50）が一時的に停止状態（いわゆるサーモオフ状態）であるときにも、暖房/冷設余熱運転に切り換わる。ここで、室内ユニット（50）のサーモオフ状態とは、室内温度（Ti）が設定温度に達することで、室内ユニット（50）が実質的に停止状態になることである。

　〈暖房/冷設余熱運転の冷却ファンの制御〉
　上記c1）～c3）のいずれかの条件が成立し、且つc4）冷却ファン（17a）の風量が最大である場合、またはc5）全ての室内ユニット（50）が一時的に停止状態（いわゆるサーモオフ状態）である場合、コントローラ（100）は、第１冷凍サイクルから第２冷凍サイクルに切り換える。第２冷凍サイクル、すなわち暖房/冷設余熱運転では、上述した通り、冷却ファン（17a）は運転を停止する。しかしながら、暖房/冷設余熱運転においても、暖房/冷設熱回収運転と同様にして、冷却ファン（17a）の風量を制御してもよい。

　具体的には、暖房能力が過剰であることを示す第１条件（a1）～a5）のいずれかの条件）が成立すると、コントローラ（100）は、冷却ファン（17a）の風量を、第１条件成立前の風量よりも増大させる。なお、ここでいう冷却ファン（17a）の風量を増大させることは、冷却ファン（17a）が停止していた状態から冷却ファン（17a）を運転すること、及び運転状態の冷却ファン（17a）の風量が増大することを含む。

　コントローラ（100）は、冷却ファン（17a）の運転中に暖房能力が不足することを示す第２条件（b1）～b5）のいずれかの条件）が成立すると、冷却ファン（17a）の風量を、第２条件成立前の風量よりも低減させる。

　このように、暖房/冷設余熱運転においても、暖房能力の過不足に応じて冷却ファン（17a）の風量が調節される。よって、暖房/冷設余熱運転から暖房/熱回収運転に切り換わる頻度を低減できる。

　本実施形態の暖房/冷設余熱運転では、暖房能力の過不足に応じて、最小風量から最大風量までの範囲で冷却ファン（17a）の風量が調節される。ここで、最小風量はゼロも含む。

　〈暖房/冷設熱余熱運転から暖房/冷設熱回収運転への切換制御〉
　暖房/冷設余熱運転において、暖房能力が不足することを示す条件（第４条件）と、冷却ファン（17a）の風量が最小である条件との双方が成立すると、暖房/冷設余熱運転から暖房/冷設熱回収運転に切り換わる。換言すると、コントローラ（100）は、これらの少なくとも２つの条件が成立すると、第２冷凍サイクルから第１冷凍サイクルに切り換える。

　第４条件は、d1）～d3）の条件を含む。d1）～d3）のいずれかの条件が成立すると、暖房能力が不足すると判定される。d1）～d3）の条件について詳述する。

　d1）高圧圧力（HP）が所定値より低い。この所定値は、目標高圧圧力から所定値αを減算した値である。

　d2）全ての室内膨張弁の開度が全開である。

　d3）設定温度－室内温度（Ti）＞所定値である。この所定値は、例えば３℃である。

　上記d1）～d3）のいずれかの条件が成立し、且つd4）冷却ファン（17a）の風量が最小であると、コントローラ（100）は、第２冷凍サイクルから第１冷凍サイクルに切り換えるように、流路切換機構（30）や他の弁を制御する。これにより、暖房/冷設熱回収運転が実行される。

　〈暖房/冷設熱回収運転から暖房/冷設運転への切換制御〉
　暖房/冷設熱回収運転において、暖房能力が不足することを示す条件（第５条件）と、冷却ファン（17a）の風量が最小である条件との双方が成立すると、暖房/冷設熱回収運転から暖房/冷設運転に切り換わる。換言すると、コントローラ（100）は、これらの少なくとも２つの条件が成立すると、第１冷凍サイクルから第３冷凍サイクルに切り換える。

　第５条件は、e1）～e5）の条件を含む。e1）～e5）のいずれかの条件が成立すると、暖房能力が不足すると判定される。e1）～e5）の条件について詳述する。

e1）高圧圧力（HP）が所定値より低い。この所定値は、目標高圧圧力から上記所定値αを減算した値である。

　e2）室内ユニット（50）の室内膨張弁（53）の開度が全開である。

　e3）設定温度－室内温度（Ti）＞所定値である。この所定値は、例えば０．５℃である。

　e4）Th2－室内温度（Ti）＜所定値である。Th2は、放熱器の状態の室内熱交換器（54）の出口側の冷媒温度である。この所定値は、例えば５℃である。

　e5）吐出温度（Td）とTh2の平均値＜所定値である。この所定値は、例えば４５℃、又は４５℃より数℃高い所定温度である。

　上記e1）～e5）のいずれかの条件が成立し、且つe6）冷却ファン（17a）の風量が最小であると、コントローラ（100）は、第１冷凍サイクルから第３冷凍サイクルに切り換えるように、流路切換機構（30）や他の弁を制御する。これにより、暖房/冷設運転が実行される。

　〈暖房/冷設運転の冷却ファンの制御〉
　上記e1）～e5）のいずれかの条件が成立し、且つe6）冷却ファン（17a）の風量が最小であると、コントローラ（100）は、第１冷凍サイクルから第３冷凍サイクルに切り換える。第３冷凍サイクル、すなわち暖房/冷設運転では、上述した通り、冷却ファン（17a）は運転を停止する。しかしながら、暖房/冷設運転においても、暖房/冷設熱回収運転と同様にして、冷却ファン（17a）の風量を制御してもよい。

　コントローラ（100）は、冷却ファン（17a）の運転中に暖房能力が不足することを示す第２条件（b1）～b5）のいずれかの条件）が成立すると、冷却ファン（17a）の風量を、第２条件成立前の風量よりも低減させる。このように、暖房/冷設運転においても、暖房能力の過不足に応じて冷却ファン（17a）の風量が調節される。このため、暖房/冷設運転から暖房/冷設熱回収運転に切り換わる頻度を低減できる。

　本実施形態の暖房/冷設運転では、暖房能力の過不足に応じて、最小風量から最大風量までの範囲で冷却ファン（17a）の風量が調節される。ここで、最小風量はゼロも含む。

　〈暖房/冷設運転から暖房/冷設熱回収運転への切換制御〉
　暖房/冷設運転において、暖房能力が過剰であることを示す条件（第６条件）と、冷却ファン（17a）の風量が最大である条件との双方が成立すると、暖房/冷設運転から暖房/冷設熱回収運転に切り換わる。換言すると、コントローラ（100）は、これらの少なくとも２つの条件が成立すると、第３冷凍サイクルから第１冷凍サイクルに切り換える。

　第６条件は、f1）～f5）の条件を含む。f1）～f5）のいずれかの条件が成立すると、暖房能力が過剰であると判定される。f1）～f5）の条件について詳述する。

　f1）高圧圧力（HP）が所定値以上である。この所定値は、目標高圧圧力から所定値αを減算した値である。

　f2）室内膨張弁の開度が全開でない。

f3）設定温度－室内温度（Ti）≦所定値である。この所定値は、例えば０．５℃である。

　f4）Th2－室内温度（Ti）≧所定値である。この所定値は、例えば５℃である。

　f5）吐出温度（Td）とTh2の平均値＜所定値である。この所定値は、例えば４５℃、又は４５℃より数℃高い所定温度である。

　上記f1）～f5）のいずれかの条件が成立し、且つf6）冷却ファン（17a）の風量が最大であると、コントローラ（100）は、第３冷凍サイクルから第１冷凍サイクルに切り換えるように、流路切換機構（30）や他の弁を制御する。これにより、暖房/冷設熱回収運転が実行される。

　加えて、暖房/冷設運転において、f7）全ての室内ユニット（50）が一時的に停止状態（いわゆるサーモオフ状態）であるときにも、暖房/冷設回収運転に切り換わる。

　－実施形態の効果－
　実施形態では、直列に接続される第１圧縮部（21）及び第２圧縮部（22,23）を含む圧縮要素（C）と、熱源熱交換器（13）と、第１利用熱交換器（54）と、第２利用熱交換器（64）と、流路切換機構（30）とを有し、前記流路切換機構（30）の切換により少なくとも第１冷凍サイクルと第２冷凍サイクルを行うように構成された冷媒回路（6）と、制御器（100）とを備えた冷凍装置であって、前記冷媒回路（6）は、前記第１冷凍サイクル及び前記第２冷凍サイクルにおいて、前記第１圧縮部（21）と前記第２圧縮部（22,23）の間の中間圧力部（21a）に冷媒を導入する中間流路（41）と、前記中間流路（41）を流れる冷媒を熱媒体により冷却する中間冷却器（17）とを有し、前記第１冷凍サイクルは、前記熱源熱交換器（13）を停止させ、前記第１利用熱交換器（54）を放熱器とし、前記第２利用熱交換器（64）を蒸発器とする冷凍サイクルであり、前記第２冷凍サイクルは、前記熱源熱交換器（13）及び前記第１利用熱交換器（54）を放熱器とし、前記第２利用熱交換器（64）を蒸発器とする冷凍サイクルであり、前記制御器（100）は、前記第１冷凍サイクルにおいて、前記第１利用熱交換器（54）の加熱能力が過剰であることを示す条件が成立すると、前記中間冷却器（17）の冷却能力を増大させる。

　この形態では、暖房能力が過剰である条件下において、暖房/冷設熱回収運転から暖房/冷設余熱運転に切り換わる頻度を低減できる。

　冷却ファン（17a）及び中間冷却器（17）は、中間圧の冷媒を冷却する機能と、暖房能力を調節する機能とを兼用する。このため、冷凍装置（1）の部品点数を削減できる。中間圧の冷媒を冷却することで、圧縮要素（C）から吐出される冷媒の温度を低減できる。

　実施形態では、制御器（100）（コントローラ）は、前記第１冷凍サイクルにおいて、前記第１利用熱交換器（54）（室内熱交換器）の加熱能力（暖房能力）が過剰であることを示す条件と、前記中間冷却器（17）の冷却能力が所定値以上である条件との双方が成立すると、前記第２冷凍サイクルを行うように前記流路切換機構（30）を制御する。

　この形態では、暖房/冷設熱回収運転において、室内熱交換器（54）の暖房能力が過剰であり、且つ冷却ファン（17a）の風量が所定値（最大）であると、暖房/冷設熱回収運転から暖房/冷設余熱運転に切り換わる。このため、冷却ファン（17a）の風量が最大に至るまでは、暖房/冷設余熱運転に切り換わることを回避できる。よって、暖房/冷設熱回収運転から暖房/冷設余熱運転へ切り換わる頻度を低減できる。

　実施形態では、前記制御器（100）（コントローラ）は、前記第２冷凍サイクル中に中間冷却器（17）が冷媒の冷却を行っているときに、前記第１利用熱交換器（54）（室内熱交換器）の加熱能力（暖房能力）が不足することを示す条件が成立すると、前記中間冷却器（17）の冷却能力を減少させる。

　この形態では、第２冷凍サイクルが行われる暖房/冷設余熱運転において、暖房能力が不足することを示す条件が成立すると、冷却ファン（17a）の風量を減少させる。このため、暖房能力が不足する条件下において、暖房/冷設余熱運転から暖房/冷設熱回収運転に切り換わる頻度を低減できる。

　実施形態では、前記制御器（100）（コントローラ）は、前記第２冷凍サイクルにおいて、前記第１利用熱交換器（54）（室内熱交換器）の加熱能力（暖房能力）が不足することを示す条件と、前記中間冷却器（17）の冷却能力が所定値以下である条件との双方が成立すると、前記第１冷凍サイクルを行うように前記流路切換機構（30）を制御する。

　この形態では、暖房/冷設余熱運転において、室内熱交換器（54）の暖房能力が不足し、且つ冷却ファン（17a）の風量が所定値（最小）であると、暖房/冷設余熱運転から暖房/冷設熱回収運転に切り換わる。このため、冷却ファン（17a）の風量が最小に至るまでは、暖房/冷設熱回収運転に切り換わることを回避できる。よって、暖房/冷設余熱運転から暖房/冷設熱回収運転へ切り換わる頻度を低減できる。

　実施形態では、前記冷媒回路（6）は、前記流路切換機構（30）の切換により、第３冷凍サイクルを行うように構成され、前記第３冷凍サイクルは、前記第１利用熱交換器（54）（室内熱交換器）を放熱器とし、前記熱源熱交換器（13）（室外熱交換器）及び前記第２利用熱交換器（64）（冷設熱交換器）を蒸発器とする冷凍サイクルであり、前記中間流路（41）は、前記第３冷凍サイクルにおいて、前記中間圧力部（21a）に冷媒を導入するように構成され、前記制御器（100）（コントローラ）は、前記第１冷凍サイクル中に中間冷却器（17）が冷媒の冷却を行っているときに、前記第１利用熱交換器（54）の加熱能力（暖房能力）が不足することを示す条件が成立すると、前記中間冷却器（17）の冷却能力を減少させる。

　この形態では、第１冷凍サイクルが行われる暖房/冷設熱回収運転において、暖房能力が不足することを示す条件が成立すると、冷却ファン（17a）の風量を減少させる。このため、暖房能力が不足する条件下において、暖房/冷設熱回収運転から暖房/冷設運転に切り換わる頻度を低減できる。

　実施形態では、前記制御器（100）は、前記第１冷凍サイクルにおいて、前記第１利用熱交換器（54）（室内熱交換器）の加熱能力（暖房能力）が不足することを示す条件と、前記中間冷却器（17）の冷却能力が所定値以下である条件との双方が成立すると、前記第３冷凍サイクルを行うように前記流路切換機構（30）を制御する。

　この形態では、暖房/冷設熱回収運転において、室内熱交換器（54）の暖房能力が不足し、且つ冷却ファン（17a）の風量が所定値（最小）であると、暖房/冷設熱回収運転から暖房/冷設運転に切り換わる。このため、冷却ファン（17a）の風量が最小に至るまでは、暖房/冷設運転に切り換わることを回避できる。よって、暖房/冷設熱回収運転から暖房/冷設運転へ切り換わる頻度を低減できる。

　実施形態では、前記制御器（100）（コントローラ）は、前記第３冷凍サイクルにおいて、前記第１利用熱交換器（54）（室内熱交換器）の加熱能力（暖房能力）が過剰であることを示す条件が成立すると、前記中間冷却器（17）の冷却能力を増大させる。

　この形態では、第３冷凍サイクルが行われる暖房/冷設運転において、暖房能力が過剰であることを示す条件が成立すると、冷却ファン（17a）の風量を増大させる。このため、暖房能力が過剰となる条件下において、暖房/冷設運転から暖房/冷設熱回収運転に切り換わる頻度を低減できる。

　実施形態では、前記制御器（100）（コントローラ）は、前記第３冷凍サイクルにおいて、前記第１利用熱交換器（54）（室内熱交換器）の加熱能力（暖房能力）が過剰であることを示す条件と、前記中間冷却器（17）の冷却能力が所定値以上である条件との双方が成立すると、前記第１冷凍サイクルを行うように前記流路切換機構（30）を制御する。

　この形態では、暖房/冷設運転において、室内熱交換器（54）の暖房能力が過剰であり、且つ冷却ファン（17a）の風量が所定値（最大）であると、暖房/冷設運転から暖房/冷設熱回収運転に切り換わる。このため、冷却ファン（17a）の風量が最大に至るまでは、暖房/冷設熱回収運転に切り換わることを回避できる。よって、暖房/冷設運転から暖房/冷設熱回収運転へ切り換わる頻度を低減できる。

　このようにして各運転の切換頻度を低減することで、流路切換機構（30）の機械的な寿命を延ばすことができる。流路切換機構（30）の切換に伴う騒音を低減できる。流路切換機構（30）の切換に伴い各圧縮機（21,22,23）を停止させる頻度も低減できる。

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

　中間冷却器（17）は、中間流路（41）の冷媒を中間ファン（17a）が搬送する空気により冷却する空冷式である。しかし、中間冷却器（17）は、中間流路（41）の冷媒を、空気以外の熱媒体により冷却する方式であってもよい。熱媒体としては、冷媒、ブライン、水などがあげられる。コントローラ（100）は、中間冷却器（17）の冷却能力を調節するように、これらの熱媒体の温度や流量を調節する制御を行う。

　圧縮要素（C）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。中間流路は、第１圧縮機構と第２圧縮機構との間の中間圧力部に冷媒を導入する。

　第１利用熱交換器（54）は、必ずしも室内熱交換器でなくてもよく、空気と冷媒とを熱交換させる空気熱交換器でなくてもよい。第１利用熱交換器（54）は、例えば冷媒によって水やブラインを加熱する加熱熱交換器であってもよい。

　第２利用熱交換器（64）は、必ずしも冷設熱交換器でなくてもよく、空気と冷媒とを熱交換させる空気熱交換器でなくてもよい。第２利用熱交換器（64）は、例えば冷媒によって水やブラインを冷却する冷却熱交換器であってもよい。

　図９に示す条件c4)、c6）では、冷却ファン（17a）の風量が最大であることを条件としている。しかし、これらの条件は、冷却ファン（17a）の風量が最大値より小さい所定値以上であることであってもよい。図９に示す条件d4）、e6）では、冷却ファン（17a）の風量が最小であることを条件としている。しかし、これらの条件は、冷却ファン（17a）の風量が最小値（ゼロも含む）より大きい所定値以下であることであってもよい。

　実施形態の流路切換機構（30）は、２つの三方弁（TV1,TV2）を含む。しかし、流路切換機構（30）は、２つの四方切換弁を含むものであってもよい。パイロット式の四方切換弁の切換時には、高低差圧に基づくスプール弁の移動に伴い大きな騒音が発生する。冷媒回路において、冷媒（例えば二酸化炭素）を臨界圧力以上まで圧縮する構成では、この騒音が特に大きくなる。これに対し、本実施形態では、上述したように流路切換機構（30）の切換頻度を低減できるため、このような騒音の発生頻度を低減できる。流路切換機構（30）は、複数の電磁弁や流量調節弁を組み合わせた構成であってもよい。

　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
　　　１３　　　室外熱交換器（熱源熱交換器）
　　　１７　　　中間冷却器
　　　１７ａ　　冷却ファン（中間ファン）
　　　２１　　　第１圧縮機（第１圧縮部）
　　　２１ａ　　中間圧力部
　　　２２　　　第２圧縮機（第２圧縮部）
　　　２３　　　第３圧縮機（第３圧縮部）
　　　３０　　　流路切換機構
　　　４１　　　中間流路
　　　５４　　　室内熱交換器（第１利用熱交換器）
　　　６４　　　冷設熱交換器（第２利用熱交換器）
　　１００　　　コントローラ（制御器）

Claims

　直列に接続される第１圧縮部（21）及び第２圧縮部（22,23）を含む圧縮要素（C）と、熱源熱交換器（13）と、第１利用熱交換器（54）と、第２利用熱交換器（64）と、流路切換機構（30）とを有し、前記流路切換機構（30）の切換により少なくとも第１冷凍サイクルと第２冷凍サイクルを行うように構成された冷媒回路（6）と、
　制御器（100）とを備えた冷凍装置であって、
　前記冷媒回路（6）は、
　　前記第１冷凍サイクル及び前記第２冷凍サイクルにおいて、前記第１圧縮部（21）と前記第２圧縮部（22,23）の間の中間圧力部（21a）に冷媒を導入する中間流路（41）と、
　前記中間流路（41）を流れる冷媒を熱媒体により冷却する中間冷却器（17）とを有し、
　前記第１冷凍サイクルは、前記熱源熱交換器（13）を停止させ、前記第１利用熱交換器（54）を放熱器とし、前記第２利用熱交換器（64）を蒸発器とする冷凍サイクルであり、
　前記第２冷凍サイクルは、前記熱源熱交換器（13）及び前記第１利用熱交換器（54）を放熱器とし、前記第２利用熱交換器（64）を蒸発器とする冷凍サイクルであり、
　前記制御器（100）は、前記第１冷凍サイクルにおいて、前記第１利用熱交換器（54）の加熱能力が過剰であることを示す条件が成立すると、前記中間冷却器（17）の冷却能力を増大させることを特徴とする冷凍装置。
　請求項１において、
　前記制御器（100）は、前記第１冷凍サイクルにおいて、前記第１利用熱交換器（54）の加熱能力が過剰であることを示す条件と、前記中間冷却器（17）の冷却能力が所定値以上であることを示す条件との双方が成立すると、前記第２冷凍サイクルを行うように前記流路切換機構（30）を制御することを特徴とする冷凍装置。
　請求項１又は２において、
　前記制御器（100）は、前記第２冷凍サイクル中に前記中間冷却器（17）が冷媒の冷却を行っているときに、前記第１利用熱交換器（54）の加熱能力が不足することを示す条件が成立すると、前記中間冷却器（17）の冷却能力を減少させることを特徴とする冷凍装置。
　請求項３において、
　前記制御器（100）は、前記第２冷凍サイクルにおいて、前記第１利用熱交換器（54）の加熱能力が不足することを示す条件と、前記中間冷却器（17）の冷却能力が所定値以下であることを示す条件との双方が成立すると、前記第１冷凍サイクルを行うように前記流路切換機構（30）を制御することを特徴とする冷凍装置。
　請求項１～４のいずれか１つにおいて、
　前記冷媒回路（6）は、前記流路切換機構（30）の切換により、第３冷凍サイクルを行うように構成され、
　前記第３冷凍サイクルは、前記第１利用熱交換器（54）を放熱器とし、前記熱源熱交換器（13）及び前記第２利用熱交換器（64）を蒸発器とする冷凍サイクルであり、
　前記中間流路（41）は、前記第３冷凍サイクルにおいて、前記中間圧力部（21a）に冷媒を導入するように構成され、
　前記制御器（100）は、前記第１冷凍サイクル中に前記中間冷却器（17）が冷媒の冷却を行っているときに、前記第１利用熱交換器（54）の加熱能力が不足することを示す条件が成立すると、前記中間冷却器（17）の冷却能力を減少させることを特徴とする冷凍装置。
　請求項５において、
　前記制御器（100）は、前記第１冷凍サイクルにおいて、前記第１利用熱交換器（54）の加熱能力が不足することを示す条件と、前記中間冷却器（17）の冷却能力が所定値以下である条件との双方が成立すると、前記第３冷凍サイクルを行うように前記流路切換機構（30）を制御することを特徴とする冷凍装置。
　請求項５又は６において、
　前記制御器（100）は、前記第３冷凍サイクルにおいて、前記第１利用熱交換器（54）の加熱能力が過剰であることを示す条件が成立すると、前記中間冷却器（17）の冷却能力を増大させることを特徴とする冷凍装置。
　請求項７において、
　前記制御器（100）は、前記第３冷凍サイクルにおいて、前記第１利用熱交換器（54）の加熱能力が過剰であることを示す条件と、前記中間冷却器（17）の冷却能力が所定値以上である条件との双方が成立すると、前記第１冷凍サイクルを行うように前記流路切換機構（30）を制御することを特徴とする冷凍装置。
　請求項１～８のいずれか１つにおいて、
　前記中間流路（41）を流れる冷媒を冷却する前記熱媒体としての空気を搬送する中間ファン（17a）をさらに備え、
　前記制御器（100）は、前記中間ファン（17a）の風量を調節することにより前記冷却能力を調節することを特徴とする冷凍装置。