JP5971377B1

JP5971377B1 - 冷凍装置

Info

Publication number: JP5971377B1
Application number: JP2015092150A
Authority: JP
Inventors: 竹上　雅章; 雅章竹上; 東近藤
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2015-04-28
Filing date: 2015-04-28
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2035-04-28
Also published as: ES2879920T3; EP3290825A1; JP2016205792A; EP3290825A4; EP3290825B1; WO2016174822A1

Abstract

【課題】圧縮機を高温異常から保護しつつインジェクション配管の氷結を抑制する。【解決手段】制御部（13）は、冷却運転において第１および第２開度調節動作を行う。第１開度調節動作では、制御部（13）は、圧縮機（31a,31b,31c）から吐出される冷媒の温度（Td）が吐出高温閾値（Tdth）を下回るように中間膨張弁（36a,36b,36c）の開度を調節する。第２開度調節動作では、制御部（13）は、インジェクション配管（54）において過冷却熱交換器（34）と中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度が氷結温度閾値（Tfth）を上回るように過冷却膨張弁（35）の開度を調節する。【選択図】図１

Description

この発明は、冷凍装置に関する。

従来、冷凍サイクルを利用して冷凍装置が知られている。このような冷凍装置は、冷蔵庫や冷凍庫の庫内の冷却や、室内の空調などに広く利用されている。例えば、特許文献１には、冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる冷媒回路を備えた冷凍装置が開示されている。冷媒回路は、圧縮機と熱源側熱交換器と膨張弁と利用側熱交換器とを有している。利用側熱交換器は、冷凍庫の庫内に設けられる。そして、特許文献１の冷凍装置では、冷却運転が行われる。冷却運転では、利用側熱交換器において冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発することにより、冷凍庫内の空気が冷却される。また、冷媒回路には、過冷却熱交換器および過冷却膨張弁が設けられている。

特開２００９−２８７８００号公報

特許文献１の冷凍装置では、冷媒回路に、熱源側熱交換器の液端と利用側熱交換器の液端とが接続される液冷媒配管と、液冷媒配管の中途部と圧縮機の中間ポートとを接続するインジェクション配管とが設けられている。過冷却熱交換器は、液冷媒配管とインジェクション配管とに接続され、液冷媒配管を流れる冷媒とインジェクション配管を流れる冷媒とを熱交換させるように構成されている。過冷却膨張弁は、インジェクション配管において液冷媒配管の中途部と過冷却熱交換器との間に設けられている。

そして、冷却運転では、過冷却熱交換器において、熱源側熱交換器から液冷媒配管を経由して過冷却熱交換器に流入した冷媒（高圧冷媒）が、過冷却膨張弁からインジェクション配管を経由して過冷却熱交換器に流入した冷媒（中間圧冷媒）に吸熱されて過冷却されるので、利用側熱交換器の冷却能力を向上させることができる。また、過冷却熱交換器からインジェクション配管を経由して圧縮機の中間ポートに冷媒（中間圧冷媒）が供給されるので、圧縮機内の冷媒温度（具体的には、中間圧の圧縮室内の温度）を低下させて圧縮機の吐出冷媒温度を低下させることができる。これにより、圧縮機を高温異常から保護することができる。

しかしながら、特許文献１の冷凍装置では、インジェクション配管において過冷却膨張弁から過冷却熱交換器に流入する冷媒（中間圧冷媒）の圧力が低下して過冷却熱交換器における冷媒（中間圧冷媒）の蒸発温度が低下すると、インジェクション配管において過冷却熱交換器から圧縮機の中間ポートへ向かう冷媒の温度が低下してインジェクション配管が氷結するおそれがある。そして、インジェクション配管の氷結が進行すると、インジェクション配管に付着した氷によってインジェクション配管に座屈が発生したり、インジェクション配管に付着した氷が冷凍装置の他の構成部品（例えば、ケーシングなど）と接触して振動や騒音が発生したりするおそれがある。

そこで、この発明は、圧縮機を高温異常から保護しつつインジェクション配管の氷結を抑制することが可能な冷凍装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、圧縮機（31a,31b,31c）と、熱源側熱交換器（33）と、利用側熱交換器（61）と、該熱源側熱交換器（33）の液端と該利用側熱交換器（61）の液端とが接続される液冷媒配管（50）と、該液冷媒配管（50）の中途部（P1）と該圧縮機（31a,31b,31c）の中間ポートとを接続するインジェクション配管（54）と、該液冷媒配管（50）と該インジェクション配管（54）とに接続されて該液冷媒配管（50）を流れる冷媒と該インジェクション配管（54）を流れる冷媒とを熱交換させる過冷却熱交換器（34）と、該インジェクション配管（54）において該液冷媒配管（50）の中途部（P1）と該過冷却熱交換器（34）との間に設けられる過冷却膨張弁（35）と、該インジェクション配管（54）において該過冷却熱交換器（34）と該圧縮機（31a,31b,31c）の中間ポートとの間に設けられる中間膨張弁（36a,36b,36c）とを有する冷媒回路（20）と、上記冷媒回路（20）において上記熱源側熱交換器（33）が凝縮器となり上記過冷却熱交換器（34）が過冷却器となり上記利用側熱交換器（61）が蒸発器となる冷凍サイクルが行われる冷却運転において、上記圧縮機（31a,31b,31c）から吐出される冷媒の温度（Td）が予め定められた吐出高温閾値（Tdth）を下回るように上記中間膨張弁（36a,36b,36c）の開度を調節する第１開度調節動作と、上記インジェクション配管（54）において該過冷却熱交換器（34）と該中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度が予め定められた氷結温度閾値（Tfth）を上回るように上記過冷却膨張弁（35）の開度を調節する第２開度調節動作とを行う制御部（13）とを備えていることを特徴とする冷凍装置である。

上記第１の発明では、第１開度調節動作において中間膨張弁（36a,36b,36c）の開度を調節することにより、圧縮機（31a,31b,31c）の中間ポートに流入する冷媒の流量（インジェクション量）を調節することができ、その結果、圧縮機（31a,31b,31c）内における冷媒の温度低下量を調節することができる。これにより、圧縮機（31a,31b,31c）から吐出される冷媒の温度（Td）を調節することができる。また、第２開度調節動作において過冷却膨張弁（35）の開度を調節することにより、インジェクション配管（54）において過冷却膨張弁（35）から過冷却熱交換器（34）に流入する冷媒の圧力を調節することができる。これにより、インジェクション配管（54）において過冷却熱交換器（34）と中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度を調節することができる。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記制御部（13）は、上記圧縮機（31a,31b,31c）から吐出される冷媒の温度（Td）が上記吐出高温閾値（Tdth）を下回る場合に、上記第２開度調節動作を行い、該圧縮機（31a,31b,31c）から吐出される冷媒の温度（Td）が該吐出高温閾値（Tdth）を下回らない場合に、上記過冷却膨張弁（35）の開度を増加させることを特徴とする冷凍装置である。

上記第２の発明では、過冷却膨張弁（35）の開度を増加させることにより、インジェクション配管（54）において過冷却膨張弁（35）から過冷却熱交換器（34）に流入する冷媒の流量を増加することができ、その結果、過冷却熱交換器（34）から中間膨張弁（36a,36b,36c）を通過して圧縮機（31a,31b,31c）の中間ポートに流入する冷媒の流量（インジェクション量）を増加させることができる。これにより、圧縮機（31a,31b,31c）内における冷媒の温度低下量を増加させることができ、圧縮機（31a,31b,31c）から吐出される冷媒の温度（Td）を低下させることができる。また、過冷却膨張弁（35）の開度を増加させることにより、インジェクション配管（54）において過冷却膨張弁（35）から過冷却熱交換器（34）に流入する冷媒の圧力を上昇させることができる。これにより、インジェクション配管（54）において過冷却熱交換器（34）と中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度を上昇させることができる。

第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記制御部（13）は、上記第１開度調節動作では、上記圧縮機（31a,31b,31c）から吐出される冷媒の温度（Td）が上記吐出高温閾値（Tdth）を下回る場合に、該圧縮機（31a,31b,31c）から吐出される冷媒の過熱度が予め定められた目標過熱度となるように上記中間膨張弁（36a,36b,36c）の開度を調節し、該圧縮機（31a,31b,31c）から吐出される冷媒の温度（Td）が該吐出高温閾値（Tdth）を下回らない場合に、該中間膨張弁（36a,36b,36c）の開度を増加させることを特徴とする冷凍装置である。

上記第３の発明では、中間膨張弁（36a,36b,36c）の開度を増加させることにより、圧縮機（31a,31b,31c）の中間ポートに流入する冷媒の流量（インジェクション量）を増加させることができる。これにより、圧縮機（31a,31b,31c）内における冷媒の温度低下量を増加させることができ、圧縮機（31a,31b,31c）から吐出される冷媒の温度（Td）を低下させることができる。

第４の発明は、上記第１〜第３の発明のいずれか１つにおいて、上記制御部（13）は、上記第２開度調節動作では、上記インジェクション配管（54）において上記過冷却熱交換器（34）と上記中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度が上記氷結温度閾値（Tfth）を上回る場合に、上記過冷却膨張弁（35）の開度を減少させ、該インジェクション配管（54）において該過冷却熱交換器（34）と該中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度が該氷結温度閾値（Tfth）を上回らない場合に、該過冷却膨張弁（35）の開度を増加させることを特徴とする冷凍装置である。

上記第４の発明では、過冷却膨張弁（35）の開度を減少させることにより、インジェクション配管（54）において過冷却膨張弁（35）から過冷却熱交換器（34）に流入する冷媒の圧力を低下させることができる。これにより、過冷却熱交換器（34）における冷媒の過冷却度を増加させることができる。一方、過冷却膨張弁（35）の開度を増加させることにより、インジェクション配管（54）において過冷却膨張弁（35）から過冷却熱交換器（34）に流入する冷媒の圧力を上昇させることができる。これにより、インジェクション配管（54）において過冷却熱交換器（34）と中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度を上昇させることができる。

第５の発明は、上記第１〜第４の発明のいずれか１つにおいて、上記冷媒回路（20）は、上記圧縮機（31a,31b,31c）から吐出された冷媒から冷凍機油を分離する油分離器（41）と、一端が上記油分離器（41）に接続され他端が上記インジェクション配管（54）の上記過冷却熱交換器（34）と上記中間膨張弁（36a,36b,36c）との間の中途部に接続される油戻し配管（57）と、該油戻し配管（57）に設けられる油戻し膨張弁（42）とを有し、上記制御部（13）は、上記冷却運転において、上記インジェクション配管（54）において上記油戻し配管（57）との接続部（P6）と上記中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度が上記氷結温度閾値（Tfth）を上回るように上記油戻し膨張弁（42）の開度を調節する第３開度調節動作を行うことを特徴とする冷凍装置である。

上記第５の発明では、第３開度調節動作において油戻し膨張弁（42）の開度を調節することにより、油分離器（41）から油戻し配管（57）を通過してインジェクション配管（54）に流入する冷凍機油（比較的高温の冷凍機油）の流量を調節することができる。これにより、インジェクション配管（54）において油戻し配管（57）との接続部（P6）と中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度を調節することができる。

第６の発明は、上記第５の発明において、上記制御部（13）は、上記第３開度調節動作では、上記インジェクション配管（54）において上記油戻し配管（57）との接続部（P6）と上記中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度が上記氷結温度閾値（Tfth）を上回る場合に、所定の単位時間内において上記油戻し配管（57）を通過する冷凍機油の流量が所定の流量となるように上記油戻し膨張弁（42）を間欠的に開状態に設定し、該インジェクション配管（54）において該油戻し配管（57）との接続部（P6）と該中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度が該氷結温度閾値（Tfth）を上回らない場合に、該所定の単位時間内において該油戻し配管（57）を通過する冷凍機油の流量が増加するように該油戻し膨張弁（42）を間欠的に開状態に設定することを特徴とする冷凍装置である。

上記第６の発明では、所定の単位時間内において油戻し配管（57）を通過する冷凍機油（比較的高温の冷凍機油）の流量を増加させることにより、インジェクション配管（54）において油戻し配管（57）との接続部（P6）と中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度を上昇させることができる。

第１の発明によれば、第１開度調節動作において中間膨張弁（36a,36b,36c）の開度を調節することにより、吐出高温閾値（Tdth）を下回るように圧縮機（31a,31b,31c）から吐出される冷媒の温度（Td）を調節することができるので、圧縮機（31a,31b,31c）を高温異常から保護することができる。また、第２開度調節動作において過冷却膨張弁（35）の開度を調節することにより、氷結温度閾値（Tfth）を上回るようにインジェクション配管（54）において過冷却熱交換器（34）と中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度を調節することができるので、インジェクション配管（54）の氷結を抑制することができる。

第２の発明によれば、圧縮機（31a,31b,31c）から吐出される冷媒の温度（Td）が吐出高温閾値（Tdth）を下回らない場合に過冷却膨張弁（35）の開度を増加させることにより、圧縮機（31a,31b,31c）から吐出される冷媒の温度（Td）を低下させることができるとともに、インジェクション配管（54）において過冷却熱交換器（34）と中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度を上昇させることができるので、圧縮機（31a,31b,31c）を高温異常から保護しつつインジェクション配管（54）の氷結を抑制することができる。

第３の発明によれば、第１開度調節動作において、圧縮機（31a,31b,31c）から吐出される冷媒の温度（Td）が吐出高温閾値（Tdth）を下回らない場合に、中間膨張弁（36a,36b,36c）の開度を増加させることにより、圧縮機（31a,31b,31c）から吐出される冷媒の温度を低下させることができるので、圧縮機（31a,31b,31c）を高温異常から保護することができる。

第４の発明によれば、第２開度調節動作において、インジェクション配管（54）において過冷却熱交換器（34）と中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度が氷結温度閾値（Tfth）を上回る場合に、過冷却膨張弁（35）の開度を減少させることにより、過冷却熱交換器（34）における冷媒の過冷却度を増加させることができるので、利用側熱交換器（61）の冷却能力を向上させることができる。一方、インジェクション配管（54）において過冷却熱交換器（34）と中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度が氷結温度閾値（Tfth）を上回らない場合に、過冷却膨張弁（35）の開度を増加させることにより、インジェクション配管（54）において過冷却熱交換器（34）と中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度を上昇させることができるので、インジェクション配管（54）の氷結を抑制することができる。

第５の発明によれば、第３開度調節動作において油戻し膨張弁（42）の開度を調節することにより、氷結温度閾値（Tfth）を上回るようにインジェクション配管（54）において油戻し配管（57）との接続部（P6）と中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度を調節することができるので、インジェクション配管（54）の氷結を抑制することができる。

第６の発明によれば、第３開度調節動作において、インジェクション配管（54）において油戻し配管（57）との接続部（P6）と中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度が氷結温度閾値（Tfth）を上回らない場合に、所定の単位時間内において油戻し配管（57）を通過する冷凍機油（比較的高温の冷凍機油）の流量を増加させることにより、インジェクション配管（54）において油戻し配管（57）との接続部（P6）と中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度を上昇させることができるので、インジェクション配管（54）の氷結を抑制することができる。

実施形態による冷凍装置の構成例を示す配管系統図。冷却運転について説明するための配管系統図。デフロスト運転について説明するための配管系統図。中間膨張弁の開度調節について説明するためのフローチャート。過冷却膨張弁の開度調節について説明するためのフローチャート。油戻し膨張弁の開度調節について説明するためのフローチャート。

以下、実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一の符号を付しその説明は繰り返さない。

（冷凍装置）
図１は、実施形態による冷凍装置（10）の構成例を示している。冷凍装置（10）は、熱源側ユニット（11）と、熱源側ユニット（11）に対して並列に接続された複数（この例では、２つ）の利用側ユニット（12）と、コントローラ（13）とを備えている。例えば、熱源側ユニット（11）は、庫外に設けられ、利用側ユニット（12）は、庫内に設けられている。

熱源側ユニット（11）には、熱源側回路（21）と熱源側ファン（22）とが設けられ、各利用側ユニット（12）には、利用側回路（23）と利用側ファン（24）とドレンパン（25）とが設けられている。この冷凍装置（10）では、熱源側ユニット（11）の熱源側回路（21）と各利用側ユニット（12）の利用側回路（23）とが液側連絡配管（14）およびガス側連絡配管（15）によって接続されて、冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる冷媒回路（20）が構成されている。

具体的には、熱源側回路（21）の液端およびガス端には、液閉鎖弁（V1）およびガス閉鎖弁（V2）がそれぞれ設けられている。液閉鎖弁（V1）およびガス閉鎖弁（V2）には、液側連絡配管（14）の一端およびガス側連絡配管（15）の一端がそれぞれ接続されている。液側連絡配管（14）およびガス側連絡配管（15）には、各利用側回路（23）の液端およびガス端がそれぞれ接続されている。

〈熱源側回路〉
熱源側回路（21）は、第１〜第３圧縮機（31a〜31c）と、四方切換弁（32）と、熱源側熱交換器（33）と、過冷却熱交換器（34）と、過冷却膨張弁（35）と、第１〜第３中間膨張弁（36a〜36c）と、レシーバ（37）と、熱源側膨張弁（38）と、第１〜第３逆止弁（CV1〜CV3）と、油分離器（41）と、油戻し膨張弁（42）とを有している。また、熱源側回路（21）には、吐出冷媒配管（51）と、吸入冷媒配管（52）と、熱源側液冷媒配管（53）と、インジェクション配管（54）と、第１接続配管（55）と、第２接続配管（56）と、油戻し配管（57）とが設けられている。以下の説明では、第１〜第３圧縮機（31a〜31c）の総称を「圧縮機（31a,31b,31c）」と記載し、第１〜第３中間膨張弁（36a〜36c）の総称を「中間膨張弁（36a,36b,36c）」と記載する。

《圧縮機》
圧縮機（31a,31b,31c）は、吸入した冷媒を圧縮して吐出するように構成されている。また、圧縮機（31a,31b,31c）には、吸入ポートと、中間ポートと、吐出ポートとが設けられている。吸入ポートは、圧縮機（31a,31b,31c）の吸入行程において圧縮室（すなわち、低圧の圧縮室）と連通するように形成されている。中間ポートは、圧縮機（31a,31b,31c）の圧縮行程の途中において圧縮室（すなわち、中間圧の圧縮室）と連通するように形成されている。吐出ポートは、圧縮機（31a,31b,31c）の吐出行程において圧縮室（すなわち、高圧の圧縮室）と連通するように構成されている。例えば、圧縮機（31a,31b,31c）は、互いに歯合する固定スクロールおよび可動スクロールの間に圧縮室が構成されるスクロール式の圧縮機によって構成されている。

なお、この例では、第１圧縮機（31a）は、その容量が可変に構成されている。すなわち、第１圧縮機（31a）は、インバータ（図示を省略）の出力周波数を変化させることで、その内部に設けられた電動機の回転数が変化し、その容量が変化するように構成されている。第２および第３圧縮機（31b,31c）は、その容量が固定されている。すなわち、第２および第３圧縮機（31b,31c）は、その内部に設けられた電動機の回転数が一定であり、その容量が一定となっている。

《四方切換弁》
四方切換弁（32）は、第１ポートと第３ポートとが連通し且つ第２ポートと第４ポートとが連通する第１状態（図１の実線で示された状態）と、第１ポートと第４ポートとが連通し且つ第２ポートと第３ポートとが連通する第２状態（図１の破線で示された状態）とに切り換え可能に構成されている。

四方切換弁（32）の第１ポートは、吐出冷媒配管（51）によって圧縮機（31a,31b,31c）の吐出ポートに接続され、四方切換弁（32）の第２ポートは、吸入冷媒配管（52）によって圧縮機（31a,31b,31c）の吸入ポートに接続されている。四方切換弁（32）の第３ポートは、熱源側熱交換器（33）のガス端に接続され、四方切換弁（32）の第４ポートは、ガス閉鎖弁（V2）に接続されている。

《吐出冷媒配管，吸入冷媒配管》
この例では、吐出冷媒配管（51）は、一端が第１，第２，第３圧縮機（31a,31b,31c）の吐出ポートに接続される第１，第２，第３吐出管（51a,51b,51c）と、第１，第２，第３吐出管（51a,51b,51c）の他端と四方切換弁（32）の第１ポートとを接続する吐出合流管（51d）とによって構成されている。また、吸入冷媒配管（52）は、一端が第１，第２，第３圧縮機（31a,31b,31c）の吸入ポートにそれぞれ接続される第１，第２，第３吸入管（52a,52b,52c）と、第１，第２，第３吸入管（52a,52b,52c）の他端と四方切換弁（32）の第２ポートとを接続する吸入主管（52d）とによって構成されている。

《熱源側熱交換器》
熱源側熱交換器（33）は、その液端が熱源側液冷媒配管（53）の一端に接続され、そのガス端が四方切換弁（32）の第３ポートに接続されている。また、熱源側熱交換器（33）の近傍には、熱源側ファン（22）が配置されている。そして、熱源側熱交換器（33）は、冷媒と熱源側ファン（22）によって搬送された熱源側空気（例えば、庫外空気）とを熱交換させるように構成されている。例えば、熱源側熱交換器（33）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器によって構成されている。

《熱源側液冷媒配管》
熱源側液冷媒配管（53）は、その一端が熱源側熱交換器（33）に接続され、その他端が液閉鎖弁（V1）に接続されている。この例では、熱源側液冷媒配管（53）は、熱源側熱交換器（33）の液端とレシーバ（37）とを接続する第１熱源側液管（53a）と、レシーバ（37）と過冷却熱交換器（34）とを接続する第２熱源側液管（53b）と、過冷却熱交換器（34）と液閉鎖弁（V1）とを接続する第３熱源側液管（53c）とによって構成されている。

《インジェクション配管》
インジェクション配管（54）は、熱源側液冷媒配管（53）の第１中途部（P1）と圧縮機（31a,31b,31c）の中間ポートとを接続している。この例では、インジェクション配管（54）は、熱源側液冷媒配管（53）の第１中途部（P1）と過冷却熱交換器（34）とを接続する第１インジェクション主管（54m）と、一端が過冷却熱交換器（34）に接続される第２インジェクション主管（54n）と、第２インジェクション主管（54n）の他端と第１，第２，第３圧縮機（31a,31b,31c）の中間ポートとをそれぞれ接続する第１，第２，第３インジェクション分岐管（54a,54b,54c）とによって構成されている。以下の説明では、第１，第２，第３インジェクション分岐管（54a,54b,54c）の総称を「インジェクション分岐管（54a,54b,54c）」と記載する。

《過冷却熱交換器》
過冷却熱交換器（34）は、熱源側液冷媒配管（53）とインジェクション配管（54）とに接続され、熱源側液冷媒配管（53）を流れる冷媒とインジェクション配管（54）を流れる冷媒とを熱交換させるように構成されている。この例では、過冷却熱交換器（34）は、第２熱源側液管（53b）と第３熱源側液管（53c）との間に接続される第１流路（34a）と、第１インジェクション主管（54m）と第２インジェクション主管（54n）との間に接続される第２流路（34b）とを有し、第１流路（34a）を流れる冷媒と第２流路（34b）を流れる冷媒とを熱交換させるように構成されている。例えば、過冷却熱交換器（34）は、プレート型熱交換器によって構成されている。

《過冷却膨張弁》
過冷却膨張弁（35）は、インジェクション配管（54）において熱源側液冷媒配管（53）の第１中途部（P1）と過冷却熱交換器（34）との間（この例では、第１インジェクション主管（54m））に設けられている。また、過冷却膨張弁（35）は、その開度を調節可能に構成されている。例えば、過冷却膨張弁（35）は、電子膨張弁（電動弁）によって構成されている。

《中間膨張弁》
中間膨張弁（36a,36b,36c）は、インジェクション配管（54）において過冷却熱交換器（34）と圧縮機（31a,31b,31c）の中間ポートとの間に設けられている。この例では、第１，第２，第３中間膨張弁（36a,36b,36c）は、それぞれ、第１，第２，第３圧縮機（31a,31b,31c）に対応し、第１，第２，第３インジェクション分岐管（54a,54b,54c）に設けられている。また、中間膨張弁（36a,36b,36c）は、その開度を調節可能に構成されている。例えば、中間膨張弁（36a,36b,36c）は、電子膨張弁（電動弁）によって構成されている。

《レシーバ》
レシーバ（37）は、熱源側液冷媒配管（53）において熱源側熱交換器（33）と過冷却熱交換器（34）との間に接続され、凝縮器（具体的には、熱源側熱交換器（33）または利用側熱交換器（61））において凝縮した冷媒を一時的に貯留することができるように構成されている。この例では、レシーバ（37）は、その頂部に第１熱源側液管（53a）が接続され、その底部に第２熱源側液管（53b）が接続されている。

《接続配管》
第１接続配管（55）は、熱源側液冷媒配管（53）の第２中途部（P2）と第３中途部（P3）とを接続している。第２中途部（P2）は、熱源側液冷媒配管（53）において第１中途部（P1）と液閉鎖弁（V1）との間に位置し、第３中途部（P3）は、熱源側液冷媒配管（53）において熱源側熱交換器（33）の液端とレシーバ（37）との間に位置する。

第２接続配管（56）は、熱源側液冷媒配管（53）の第４中途部（P4）と第５中途部（P5）とを接続している。第４中途部（P4）は、熱源側液冷媒配管（53）において過冷却熱交換器（34）と第１中途部（P1）との間に位置し、第５中途部（P5）は、熱源側液冷媒配管（53）において熱源側熱交換器（33）の液端と第３中途部（P3）との間に位置する。

《熱源側膨張弁》
熱源側膨張弁（38）は、第２接続配管（56）に設けられている。また、熱源側膨張弁（38）は、その開度を調節可能に構成されている。例えば、熱源側膨張弁（38）は、電子膨張弁（電動弁）によって構成されている。

《逆止弁》
第１逆止弁（CV1）は、熱源側液冷媒配管（53）の第３中途部（P3）と第５中途部（P5）との間に設けられ、第５中途部（P5）から第３中途部（P3）へ向かう冷媒の流れのみを許容するように構成されている。第２逆止弁（CV2）は、熱源側液冷媒配管（53）の第１中途部（P1）と第２中途部（P2）との間に設けられ、第１中途部（P1）から第２中途部（P2）へ向かう冷媒の流れのみを許容するように構成されている。第３逆止弁（CV3）は、第１接続配管（55）に設けられ、熱源側液冷媒配管（53）の第２中途部（P2）から第３中途部（P3）へ向かう冷媒の流れのみを許容するように構成されている。

《油分離器》
油分離器（41）は、吐出冷媒配管（51）（この例では、吐出合流管（51d））に設けられ、圧縮機（31a,31b,31c）から吐出された冷媒から冷凍機油を分離して内部に貯留することができるように構成されている。

《油戻し配管》
油戻し配管（57）は、油分離器（41）に貯留された冷凍機油（比較的高温の冷凍機油）をインジェクション配管（54）に供給するための配管であり、その一端が油分離器（41）に接続され、その他端がインジェクション配管（54）における過冷却熱交換器（34）と中間膨張弁（36a,36b,36c）との間の中途部（この例では、第２インジェクション主管（54n）の中途部）に接続されている。

《油戻し膨張弁》
油戻し膨張弁（42）は、油戻し配管（57）に設けられている。また、油戻し膨張弁（42）は、その開度を調節可能に構成されている。例えば、油戻し膨張弁（42）は、電子膨張弁（電動弁）によって構成されている。

〈利用側回路〉
利用側回路（23）は、利用側熱交換器（61）と、利用側開閉弁（62）と、利用側膨張弁（63）とを有している。また、利用側回路（23）には、利用側液冷媒配管（71）と、利用側ガス冷媒配管（72）とが設けられている。

《利用側熱交換器》
利用側熱交換器（61）は、その液端が利用側液冷媒配管（71）によって液側連絡配管（14）に接続され、そのガス端が利用側ガス冷媒配管（72）によってガス側連絡配管（15）に接続されている。また、利用側熱交換器（61）の近傍には、利用側ファン（24）が配置されている。そして、利用側熱交換器（61）は、冷媒と利用側ファン（24）によって搬送された利用側空気（例えば、庫内空気）とを熱交換させるように構成されている。例えば、利用側熱交換器（61）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器によって構成されている。

《利用側液冷媒配管，利用側ガス冷媒配管》
利用側液冷媒配管（71）は、その一端が液側連絡配管（14）に接続され、その他端が利用側熱交換器（61）の液端に接続されている。この例では、利用側液冷媒配管（71）は、一端が液側連絡配管（14）に接続される第１利用側液管（71a）と、一端が第１利用側液管（71a）の他端に接続されるドレンパン配管（71b）と、ドレンパン配管（71b）の他端と利用側熱交換器（61）の液端とを接続する第２利用側液管（71c）とによって構成されている。利用側ガス冷媒配管（72）は、その一端が利用側熱交換器（61）のガス端に接続され、その他端がガス側連絡配管（15）に接続されている。

《利用側開閉弁，利用側膨張弁》
利用側開閉弁（62）および利用側膨張弁（63）は、利用側液冷媒配管（71）（この例では、第２利用側液管（71c））に直列に設けられている。

利用側開閉弁（62）は、その開閉を切り換え可能に構成されている。例えば、利用側開閉弁（62）は、電磁弁によって構成されている。利用側膨張弁（63）は、その開度を調節可能に構成されている。この例では、利用側膨張弁（63）は、外部均圧形温度自動膨張弁によって構成されている。具体的には、利用側膨張弁（63）は、利用側ガス冷媒配管（72）に設けられる感温筒（63a）と、利用側ガス冷媒配管（72）の中途部に接続される均圧管（63b）とを有し、感温筒（63a）の温度と均圧管（63b）の冷媒圧力とに応じて開度が調節される。

〈ドレンパン〉
ドレンパン（25）は、利用側熱交換器（61）の下側に設置され、利用側熱交換器（61）の表面から落下する霜や結露水を回収するように構成されている。また、ドレンパン（25）の内部には、利用側液冷媒配管（71）の一部であるドレンパン配管（71b）が配設されている。

〈液冷媒配管〉
なお、この冷媒回路（20）では、熱源側液冷媒配管（53）と液側連絡配管（14）とによって液冷媒配管（50）が構成されている。すなわち、熱源側熱交換器（33）の液端は、液冷媒配管（50）に接続されている。利用側液冷媒配管（71）は、利用側熱交換器（61）の液端と液冷媒配管（50）とを接続している。インジェクション配管（54）は、液冷媒配管（50）の中途部（第１中途部（P1））と圧縮機（31a,31b,31c）の中間ポートとを接続している。過冷却熱交換器（34）は、液冷媒配管（50）とインジェクション配管（54）とに接続され、液冷媒配管（50）を流れる冷媒とインジェクション配管（54）を流れる冷媒とを熱交換させるように構成されている。

《各種センサ》
また、この冷凍装置（10）には、第１〜第３吐出冷媒温度センサ（81a〜81c）やインジェクション冷媒温度センサ（82）などの各種センサが設けられている。なお、以下の説明では、第１〜第３吐出冷媒温度センサ（81a〜81c）の総称を「吐出冷媒温度センサ（81a,81b,81c）」と記載する。

吐出冷媒温度センサ（81a,81b,81c）は、圧縮機（31a,31b,31c）から吐出された冷媒の温度（以下では、吐出冷媒温度（Td）と記載）を検出するように構成されている。この例では、第１，第２，第３吐出冷媒温度センサ（81a,81b,81c）は、それぞれ、第１，第２，第３中間膨張弁（36a,36b,36c）に対応し、第１，第２，第３圧縮機（31a,31b,31c）の吐出ポートの近傍に設置され、設置場所における冷媒の温度を吐出冷媒温度（Td）として検出する。

インジェクション冷媒温度センサ（82）は、インジェクション配管（54）において過冷却熱交換器（34）と中間膨張弁（36a,36b,36c）との間（好ましくは、インジェクション配管（54）と油戻し配管（57）との接続部（P6）と中間膨張弁（36a,36b,36c）との間）を流れる冷媒の温度を検出するように構成されている。この例では、インジェクション冷媒温度センサ（82）は、第２インジェクション主管（54n）において接続部（P6）と中間膨張弁（36a,36b,36c）との間に設置され、設置場所における冷媒の温度を第２インジェクション主管（54n）において接続部（P6）と中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度（以下では、インジェクション冷媒温度（Tinj）と記載）として検出する。

〈コントローラ（制御部）〉
コントローラ（13）は、冷凍装置（10）の各部を制御して冷凍装置（10）の運転動作を制御する。具体的には、コントローラ（13）は、各種センサ（吐出冷媒温度センサ（81a,81b,81c）やインジェクション冷媒温度センサ（82）など）の検出値に基づいて、圧縮機（31a,31b,31c）と各種ファン（熱源側ファン（22），利用側ファン（24））と各種弁（四方切換弁（32），過冷却膨張弁（35），中間膨張弁（36a,36b,36c），熱源側膨張弁（38），油戻し膨張弁（42），利用側開閉弁（62））とを制御する。なお、この冷凍装置（10）では、庫内を冷却する冷却運転と、利用側熱交換器（61）を除霜するデフロスト運転とが行われる。

〈冷却運転〉
次に、図２を参照して、冷却運転について説明する。冷却運転では、冷媒回路（20）において熱源側熱交換器（33）が凝縮器となり過冷却熱交換器（34）が過冷却器となり利用側熱交換器（61）が蒸発器となる冷凍サイクルが行われる。

具体的には、四方切換弁（32）が第１状態に設定される。これにより、圧縮機（31a,31b,31c）の吐出ポートと熱源側熱交換器（33）のガス端とが連通し、圧縮機（31a,31b,31c）の吸入ポートとガス側連絡配管（15）とが連通する。また、圧縮機（31a,31b,31c）と熱源側ファン（22）と利用側ファン（24）とが駆動状態に設定される。さらに、過冷却膨張弁（35）の開度が調節され、中間膨張弁（36a,36b,36c）の開度が調節され、熱源側膨張弁（38）が全閉状態に設定され、油戻し膨張弁（42）が間欠的に開状態に設定される。また、各利用側ユニット（12）では、庫内の冷却負荷に応じて利用側開閉弁（62）が開状態および閉状態のいずれか一方に設定され、利用側熱交換器（61）の出口における冷媒の過熱度が所定の過熱度となるように、感温筒（63a）の温度および均圧管（63b）の冷媒圧力に応じて利用側膨張弁（63）に開度が調節される。なお、図２では、全ての利用側ユニット（12）において利用側開閉弁（62）が開状態に設定されている場合を示している。

圧縮機（31a,31b,31c）から吐出された冷媒は、吐出冷媒配管（51）において油分離器（41）を通過した後に、四方切換弁（32）を通過して熱源側熱交換器（33）に流入し、熱源側熱交換器（33）において熱源側空気（例えば、庫外空気）に放熱して凝縮する。熱源側熱交換器（33）から流出した冷媒（高圧冷媒）は、第１熱源側液管（53a）において第１逆止弁（CV1）を通過した後に、レシーバ（37）と第２熱源側液管（53b）と順に通過して過冷却熱交換器（34）の第１流路（34a）に流入し、過冷却熱交換器（34）の第２流路（34b）を流れる冷媒（中間圧冷媒）に吸熱されて過冷却される。過冷却熱交換器（34）の第１流路（34a）から流出した冷媒は、第３熱源側液管（53c）に流入する。第３熱源側液管（53c）に流入した冷媒は、その一部が第１インジェクション主管（54m）に流入し、その残部が第３熱源側液管（53c）において第２逆止弁（CV2）を通過した後に液閉鎖弁（V1）を通過して液側連絡配管（14）に流入する。

第１インジェクション主管（54m）に流入した冷媒は、過冷却膨張弁（35）において減圧されて過冷却熱交換器（34）の第２流路（34b）に流入し、過冷却熱交換器（34）の第１流路（34a）を流れる冷媒（高圧冷媒）から吸熱する。過冷却熱交換器（34）の第２流路（34b）から流出した冷媒は、第２インジェクション主管（54n）を通過してインジェクション分岐管（54a,54b,54c）に流入する。インジェクション分岐管（54a,54b,54c）に流入した冷媒は、中間膨張弁（36a,36b,36c）において減圧されて圧縮機（31a,31b,31c）の中間ポートに流入する。中間ポートを通過して圧縮機（31a,31b,31c）内に流入した冷媒は、圧縮機（31a,31b,31c）内の冷媒（具体的には、圧縮室内の冷媒）と混合される。すなわち、圧縮機（31a,31b,31c）内の冷媒が冷却されながら圧縮される。

一方、液側連絡配管（14）に流入した冷媒は、利用側開閉弁（62）が開状態に設定されている利用側ユニット（12）の第１利用側液管（71a）に流入する。利用側開閉弁（62）が開状態に設定されている利用側ユニット（12）では、第１利用側液管（71a）に流入した冷媒は、ドレンパン配管（71b）を通過して第２利用側液管（71c）に流入する。第２利用側液管（71c）に流入した冷媒は、開状態の利用側開閉弁（62）を通過した後に、利用側膨張弁（63）において減圧されて利用側熱交換器（61）に流入し、利用側熱交換器（61）において利用側空気（例えば、庫内空気）から吸熱して蒸発する。これにより、利用側空気が冷却される。利用側熱交換器（61）から流出した冷媒は、利用側ガス冷媒配管（72）とガス側連絡配管（15）とガス閉鎖弁（V2）と四方切換弁（32）と吸入冷媒配管（52）とを順に通過して圧縮機（31a,31b,31c）の吸入ポートに吸入される。

また、油分離器（41）では、冷媒（すなわち、圧縮機（31a,31b,31c）から吐出された冷媒）から冷凍機油が分離され、その冷凍機油が油分離器（41）に貯留される。そして、油戻し膨張弁（42）が開状態に設定されると、油分離器（41）に貯留された冷凍機油（比較的高温の冷凍機油）が油戻し配管（57）を通過して第２インジェクション主管（54n）に流入する。第２インジェクション主管（54n）に流入した冷凍機油は、第２インジェクション主管（54n）を流れる冷媒と合流した後に、インジェクション分岐管（54a,54b,54c）において中間膨張弁（36a,36b,36c）を通過して圧縮機（31a,31b,31c）の中間ポートに流入する。

なお、冷却運転では、中間膨張弁（36a,36b,36c）の開度を調節することにより、圧縮機（31a,31b,31c）の中間ポートに流入する冷媒の流量（インジェクション量）を調節することができる。これにより、圧縮機（31a,31b,31c）内における冷媒の温度低下量を調節することができ、その結果、圧縮機（31a,31b,31c）から吐出される冷媒の温度（すなわち、吐出冷媒温度（Td））を調節することができる。冷却運転における中間膨張弁（36a,36b,36c）の開度調節については、後で詳しく説明する。

また、冷却運転では、過冷却膨張弁（35）の開度を調節することにより、インジェクション配管（54）において過冷却膨張弁（35）から過冷却熱交換器（34）の第２流路（34b）に流入する冷媒の圧力を調節することができる。これにより、過冷却熱交換器（34）における冷媒の過冷却度（具体的には、過冷却熱交換器（34）の第１流路（34a）から流出する冷媒の過冷却度）や、インジェクション配管（54）において過冷却熱交換器（34）と中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度を調節することができる。また、過冷却膨張弁（35）の開度を調節することにより、インジェクション配管（54）において過冷却膨張弁（35）から過冷却熱交換器（34）の第２流路（34b）に流入する冷媒の流量を調節することができる。これにより、過冷却熱交換器（34）の第２流路（34b）から中間膨張弁（36a,36b,36c）を通過して圧縮機（31a,31b,31c）の中間ポートに流入する冷媒の流量（インジェクション量）を調節することができる。冷却運転における過冷却膨張弁（35）の開度調節については、後で詳しく説明する。

また、冷却運転では、油戻し膨張弁（42）を間欠的に開状態に設定することにより、油分離器（41）に貯留された冷凍機油を油戻し配管（57）に間欠的に流すことができる。これにより、圧縮機（31a,31b,31c）内に冷凍機油を効果的に戻すことができる。冷却運転における油戻し膨張弁（42）の開度調節については、後で詳しく説明する。

〈デフロスト運転〉
次に、図３を参照して、デフロスト運転について説明する。デフロスト運転では、冷媒回路（20）において利用側熱交換器（61）が凝縮器となり熱源側熱交換器（33）が蒸発器となる冷凍サイクルが行われる。

具体的には、四方切換弁（32）が第２状態に設定される。これにより、圧縮機（31a,31b,31c）の吐出ポートとガス側連絡配管（15）とが連通し、圧縮機（31a,31b,31c）の吸入ポートと熱源側熱交換器（33）のガス端とが連通する。また、圧縮機（31a,31b,31c）と熱源側ファン（22）と利用側ファン（24）とが駆動状態に設定される。さらに、過冷却膨張弁（35）が全閉状態に設定され、中間膨張弁（36a,36b,36c）が全閉状態に設定され、熱源側熱交換器（33）の出口における冷媒の過熱度が予め定められた目標過熱度となるように熱源側膨張弁（38）の開度が調節され、油戻し膨張弁（42）が全閉状態に設定される。また、各利用側ユニット（12）では、利用側開閉弁（62）が開状態に設定され、利用側膨張弁（63）が全開状態となる。

圧縮機（31a,31b,31c）から吐出された冷媒は、吐出冷媒配管（51）において油分離器（41）を通過した後に、四方切換弁（32）とガス閉鎖弁（V2）とを順に通過してガス側連絡配管（15）に流入する。ガス側連絡配管（15）に流入した冷媒は、各利用側ユニット（12）の利用側ガス冷媒配管（72）に流入する。各利用側ユニット（12）では、利用側ガス冷媒配管（72）に流入した冷媒は、利用側熱交換器（61）に流入し、利用側熱交換器（61）において利用側空気（例えば、庫内空気）に放熱して凝縮する。これにより、利用側熱交換器（61）に付着した霜が加熱されて融解する。利用側熱交換器（61）から流出した冷媒は、第２利用側液管（71c）に流入して全開状態の利用側膨張弁（63）と開状態の利用側開閉弁（62）とを順に通過した後に、ドレンパン配管（71b）と第１利用側液管（71a）とを順に通過して液側連絡配管（14）に流入する。

液側連絡配管（14）に流入した冷媒は、液閉鎖弁（V1）を通過して第３熱源側液管（53c）に流入する。第３熱源側液管（53c）に流入した冷媒は、第１接続配管（55）に流入し、第１接続配管（55）において第２逆止弁（CV2）を通過して第１熱源側液管（53a）に流入する。第１熱源側液管（53a）に流入した冷媒は、レシーバ（37）と第２熱源側液管（53b）と過冷却熱交換器（34）の第１流路（34a）とを順に通過して第３熱源側液管（53c）に流入する。第３熱源側液管（53c）に流入した冷媒は、第２接続配管（56）に流入する。第２接続配管（56）に流入した冷媒は、熱源側膨張弁（38）において減圧されて第１熱源側液管（53a）に流入する。第１熱源側液管（53a）に流入した冷媒は、熱源側熱交換器（33）に流入し、熱源側熱交換器（33）において熱源側空気（例えば、庫外空気）から吸熱して蒸発する。熱源側熱交換器（33）から流出した冷媒は、四方切換弁（32）と吸入冷媒配管（52）とを順に通過して圧縮機（31a,31b,31c）の吸入ポートに吸入される。

なお、デフロスト運転では、凝縮器となっている利用側熱交換器（61）から流出した冷媒（高温冷媒）がドレンパン配管（71b）を流れる。これにより、ドレンパン配管（71b）を流れる冷媒によってドレンパン（25）内の残留フロスト（すなわち、ドレンパン（25）内に回収された霜や結露水が凍結して生成される氷塊）を加熱して融解させることができる。なお、残留フロストの融解によって発生した水は、排水配管（図示を省略）を通じて排出される。

〔中間膨張弁の開度調節〕
次に、図４を参照して、冷却運転における中間膨張弁（36a,36b,36c）の開度調節について説明する。コントローラ（13）は、冷却運転において予め定められた動作時間が経過する毎に、第１開度調節動作（ステップ（ST11〜ST13））を行う。第１開度調節動作では、コントローラ（13）は、吐出冷媒温度（Td）が予め定められた吐出高温閾値（Tdth）を下回るように中間膨張弁（36a,36b,36c）の開度を調節する。この例では、コントローラ（13）は、第１〜第３中間膨張弁（36a〜36c）の各々に対して第１開度調節動作を行う。例えば、コントローラ（13）は、第１吐出冷媒温度センサ（81a）の検出値に基づいて、第１圧縮機（31a）に対応する第１中間膨張弁（36a）に対して第１開度調節動作を調節する。なお、第１開度調節動作では、以下のような処理が行われる。

〈ステップ（ST11）〉
まず、コントローラ（13）は、吐出冷媒温度（Td）が吐出高温閾値（Tdth）を下回っているか否かを判定する（ステップ（ST11））。例えば、吐出高温閾値（Tdth）は、圧縮機（31a,31b,31c）に高温異常が発生しないとみなせる吐出冷媒温度（Td）の限界値（最高値、例えば１０５℃）に設定されている。吐出冷媒温度（Td）が吐出高温閾値（Tdth）を下回っている場合には、ステップ（ST12）へ進み、そうでない場合には、ステップ（ST13）へ進む。

〈ステップ（ST12）：吐出過熱度制御〉
吐出冷媒温度（Td）が吐出高温閾値（Tdth）を下回っている場合、コントローラ（13）は、圧縮機（31a,31b,31c）から吐出される冷媒の過熱度（以下では、吐出過熱度と記載）が予め定められた目標過熱度（例えば１５℃）となるように中間膨張弁（36a,36b,36c）の開度を調節する。

具体的には、コントローラ（13）は、吐出過熱度が目標過熱度を上回る場合に、中間膨張弁（36a,36b,36c）の開度を増加させる。これにより、圧縮機（31a,31b,31c）の中間ポートに流入する冷媒の流量（インジェクション量）を増加させて圧縮機（31a,31b,31c）内における冷媒の温度低下量を増加させることができる。その結果、圧縮機（31a,31b,31c）から吐出される冷媒の温度（すなわち、吐出冷媒温度（Td））を低下させることができ、吐出過熱度を低下させることができる。

一方、コントローラ（13）は、吐出過熱度が目標過熱度を下回る場合に、中間膨張弁（36a,36b,36c）の開度を減少させる。これにより、圧縮機（31a,31b,31c）の中間ポートに流入する冷媒の流量（インジェクション量）を減少させて圧縮機（31a,31b,31c）内における冷媒の温度低下量を減少させることができる。その結果、圧縮機（31a,31b,31c）から吐出される冷媒の温度（すなわち、吐出冷媒温度（Td））を上昇させることができ、吐出過熱度を上昇させることができる。

このように、圧縮機（31a,31b,31c）から吐出される冷媒の過熱度が予め定められた目標過熱度となるように中間膨張弁（36a,36b,36c）の開度を調節することにより、圧縮機（31a,31b,31c）の中間ポートに流入する冷媒の流量（インジェクション量）を適切に調節することができる。

〈ステップ（ST13）〉
また、吐出冷媒温度（Td）が吐出高温閾値（Tdth）を下回っていない場合（ステップ（ST11）のNO）、コントローラ（13）は、中間膨張弁（36a,36b,36c）の開度を予め定められた増加量だけ増加させる。これにより、圧縮機（31a,31b,31c）の中間ポートに流入する冷媒の流量（インジェクション量）を増加させて圧縮機（31a,31b,31c）内における冷媒の温度低下量を増加させることができる。その結果、圧縮機（31a,31b,31c）から吐出される冷媒の温度（すなわち、吐出冷媒温度（Td））を低下させることができる。

なお、コントローラ（13）は、ステップ（ST13）において中間膨張弁（36a,36b,36c）の開度が最大開度（例えば、全開状態）となっている場合、中間膨張弁（36a,36b,36c）の開度を最大開度のまま維持する。

〔過冷却膨張弁の開度調節〕
次に、図５を参照して、冷却運転における過冷却膨張弁（35）の開度調節について説明する。コントローラ（13）は、冷却運転において予め定められた動作時間が経過する毎に、図５に示した処理（ステップ（ST20〜ST24））を行う。

〈ステップ（ST20）〉
まず、コントローラ（13）は、吐出冷媒温度（Td）が吐出高温閾値（Tdth）を下回っているか否かを判定する。吐出冷媒温度（Td）が吐出高温閾値（Tdth）を下回っている場合には、ステップ（ST21）へ進み、そうでない場合には、ステップ（ST24）へ進む。

〈ステップ（ST21〜ST23）：第２開度調節動作〉
吐出冷媒温度（Td）が吐出高温閾値（Tdth）を下回っている場合、コントローラ（13）は、第２開度調節動作を行う。第２開度調節動作では、コントローラ（13）は、インジェクション配管（54）において過冷却熱交換器（34）と中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度（この例では、インジェクション冷媒温度（Tinj））が予め定められた氷結温度閾値（Tfth）を上回るように、過冷却膨張弁（35）の開度を調節する。例えば、氷結温度閾値（Tfth）は、インジェクション配管（54）が氷結しないとみなせるインジェクション冷媒温度（Tinj）の限界値（最低値、例えば０℃）に設定されている。なお、第２開度調節動作では、以下のような処理が行われる。

《ステップ（ST21）》
具体的には、コントローラ（13）は、インジェクション冷媒温度（Tinj）が氷結温度閾値（Tfth）を上回っているか否かを判定する。インジェクション冷媒温度（Tinj）が氷結温度閾値（Tfth）を上回っている場合には、ステップ（ST22）へ進み、そうでない場合には、ステップ（ST23）へ進む。

《ステップ（ST22）》
インジェクション冷媒温度（Tinj）が氷結温度閾値（Tfth）を上回っている場合、コントローラ（13）は、過冷却膨張弁（35）の開度を予め定められた減少量だけ減少させる（ステップ（ST22））。これにより、インジェクション配管（54）において過冷却膨張弁（35）から過冷却熱交換器（34）の第２流路（34b）に流入する冷媒の圧力を低下させることができる。その結果、過冷却熱交換器（34）における冷媒の過冷却度を増加させることができる。

《ステップ（ST23）》
一方、インジェクション冷媒温度（Tinj）が氷結温度閾値（Tfth）を上回っていない場合、コントローラ（13）は、過冷却膨張弁（35）の開度を予め定められた増加量だけ増加させる（ステップ（ST23））。これにより、インジェクション配管（54）において過冷却膨張弁（35）から過冷却熱交換器（34）の第２流路（34b）に流入する冷媒の圧力を上昇させることができる。その結果、インジェクション配管（54）において過冷却熱交換器（34）と中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度（この例では、インジェクション冷媒温度（Tinj））を上昇させることができる。

〈ステップ（ST24）〉
また、吐出冷媒温度（Td）が吐出高温閾値（Tdth）を上回っていない場合（ステップ（ST20）のNO）、コントローラ（13）は、第２開度調節動作（ステップ（ST21〜ST23））を行うことなく、過冷却膨張弁（35）の開度を予め定められた増加量だけ増加させる。これにより、インジェクション配管（54）において過冷却膨張弁（35）から過冷却熱交換器（34）の第２流路（34b）に流入する冷媒の流量を増加させることができ、中間膨張弁（36a,36b,36c）を通過して圧縮機（31a,31b,31c）の中間ポートに流入する冷媒の流量（インジェクション量）を増加させることができる。その結果、圧縮機（31a,31b,31c）内における冷媒の温度低下量を増加させることができ、圧縮機（31a,31b,31c）から吐出される冷媒の温度（すなわち、吐出冷媒温度（Td））を低下させることができる。また、過冷却膨張弁（35）の開度を増加させることにより、インジェクション配管（54）において過冷却膨張弁（35）から過冷却熱交換器（34）の第２流路（34b）に流入する冷媒の圧力を上昇させることができる。その結果、インジェクション配管（54）において過冷却熱交換器（34）と中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度（この例では、インジェクション冷媒温度（Tinj））を上昇させることができる。

なお、コントローラ（13）は、ステップ（ST22）において過冷却膨張弁（35）の開度が最小開度（例えば、全閉状態）となっている場合、過冷却膨張弁（35）の開度を最小開度のまま維持する。また、コントローラ（13）は、ステップ（ST23,ST24）において過冷却膨張弁（35）の開度が最大開度（例えば、全開状態）となっている場合、過冷却膨張弁（35）の開度を最大開度のまま維持する。

〔油戻し膨張弁の開度調節〕
次に、図６を参照して、冷却運転における油戻し膨張弁（42）の開度調節について説明する。コントローラ（13）は、冷却運転において予め定められた動作時間が経過する毎に、第３開度調節動作（ステップ（ST31〜ST33））を行う。第３開度調節動作では、コントローラ（13）は、インジェクション配管（54）において油戻し配管（57）との接続部（P6）と中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度（この例では、インジェクション冷媒温度（Tinj））が氷結温度閾値（Tfth）を上回るように油戻し膨張弁（42）の開度を調節する。第３開度調節動作では、以下のような処理が行われる。

〈ステップ（ST31）〉
まず、コントローラ（13）は、インジェクション冷媒温度（Tinj）が氷結温度閾値（Tfth）を上回っているか否かを判定する。インジェクション冷媒温度（Tinj）が氷結温度閾値（Tfth）を上回っている場合には、ステップ（ST32）へ進み、そうでない場合には、ステップ（ST33）へ進む。

〈ステップ（ST32）〉
インジェクション冷媒温度（Tinj）が氷結温度閾値（Tfth）を上回っている場合、コントローラ（13）は、所定の単位時間内において油戻し配管（57）を通過する冷凍機油の流量（すなわち、油戻し量）が所定の流量（通常流量）となるように、油戻し膨張弁（42）を間欠的に開状態に設定する。具体的には、コントローラ（13）は、所定の単位時間内において油戻し膨張弁（42）が開状態に設定されている開状態時間の長さが所定の時間長さ（通常時間長さ）となるように、油戻し膨張弁（42）が間欠的に開状態に設定する。または、コントローラ（13）は、油戻し膨張弁（42）の開状態のときの開度を所定の開度（通常開度）に設定する。

〈ステップ（ST33）〉
一方、インジェクション冷媒温度（Tinj）が氷結温度閾値（Tfth）を上回っていない場合、コントローラ（13）は、所定の単位時間内において油戻し配管（57）を通過する冷凍機油の流量（すなわち、油戻し量）が予め定められた増加量だけ増加するように、油戻し膨張弁（42）を間欠的に開状態に設定する（ステップ（ST33））。具体的には、コントローラ（13）は、所定の単位時間内において油戻し膨張弁（42）が開状態に設定されている開状態時間が長くなるように、油戻し膨張弁（42）が間欠的に開状態に設定する。または、コントローラ（13）は、油戻し膨張弁（42）の開状態のときの開度を増加させる。このように、所定の単位時間内において油戻し配管（57）を通過する冷凍機油（比較的高温の冷凍機油）の流量を増加させることにより、インジェクション配管（54）において油戻し配管（57）との接続部（P6）と中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度（この例では、インジェクション冷媒温度（Tinj））を上昇させることができる。

なお、コントローラ（13）は、ステップ（ST33）において所定の単位時間内において油戻し配管（57）を通過する冷凍機油の流量（すなわち、油戻し量）が最大流量となっている場合、油戻し量が最大流量のまま維持されるように油戻し膨張弁（42）の開閉を制御する。具体的には、コントローラ（13）は、所定の単位時間内において油戻し膨張弁（42）が開状態に設定されている開状態時間の長さが最大時間長さ（例えば、単位時間と同一の長さ）となっている場合、開状態時間の長さが最大時間長さのまま維持されるように油戻し膨張弁（42）の開閉を制御する。または、コントローラ（13）は、油戻し膨張弁（42）の開状態のときの開度が最大開度（例えば、全開状態）となっている場合、油戻し膨張弁（42）の開状態のときの開度が最大開度のまま維持されるように油戻し膨張弁（42）の開閉を制御する。

〔実施形態による効果〕
以上のように、第１開度調節動作において中間膨張弁（36a,36b,36c）の開度を調節することにより、吐出高温閾値（Tdth）を下回るように圧縮機（31a,31b,31c）から吐出される冷媒の温度（Td）を調節することができる。これにより、圧縮機（31a,31b,31c）を高温異常から保護することができる。また、第２開度調節動作において過冷却膨張弁（35）の開度を調節することにより、氷結温度閾値（Tfth）を上回るようにインジェクション配管（54）において過冷却熱交換器（34）と中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度を調節することができる。これにより、インジェクション配管（54）の氷結（具体的には、氷結の進行）を抑制することができる。

また、圧縮機（31a,31b,31c）から吐出される冷媒の温度（Td）が吐出高温閾値（Tdth）を下回らない場合に、過冷却膨張弁（35）の開度を増加させることにより、圧縮機（31a,31b,31c）から吐出される冷媒の温度を低下させることができるとともに、インジェクション配管（54）において過冷却熱交換器（34）と中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度を上昇させることができる。これにより、圧縮機（31a,31b,31c）を高温異常から保護しつつインジェクション配管（54）の氷結を抑制することができる。

また、第１開度調節動作において、圧縮機（31a,31b,31c）から吐出される冷媒の温度（Td）が吐出高温閾値（Tdth）を下回らない場合に、中間膨張弁（36a,36b,36c）の開度を増加させることにより、圧縮機（31a,31b,31c）から吐出される冷媒の温度を低下させることができる。これにより、圧縮機（31a,31b,31c）を高温異常から保護することができる。

また、第２開度調節動作において、インジェクション配管（54）において過冷却熱交換器（34）と中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度が氷結温度閾値（Tfth）を上回る場合に、過冷却膨張弁（35）の開度を減少させることにより、過冷却熱交換器（34）における冷媒の過冷却度を増加させることができる。これにより、利用側熱交換器（61）の冷却能力を向上させることができる。一方、インジェクション配管（54）において過冷却熱交換器（34）と中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度が氷結温度閾値（Tfth）を上回らない場合に、過冷却膨張弁（35）の開度を増加させることにより、インジェクション配管（54）において過冷却熱交換器（34）と中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度を上昇させることができる。これにより、インジェクション配管（54）の氷結を抑制することができる。

また、第３開度調節動作において油戻し膨張弁（42）の開度を調節することにより、油分離器（41）から油戻し配管（57）を通過してインジェクション配管（54）に流入する冷凍機油（比較的高温の冷凍機油）の流量を調節することができる。これにより、インジェクション配管（54）において油戻し配管（57）との接続部（P6）と中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度を調節することができる。

また、第３開度調節動作において、インジェクション配管（54）において油戻し配管（57）との接続部（P6）と中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度が氷結温度閾値（Tfth）を上回らない場合に、所定の単位時間内において油戻し配管（57）を通過する冷凍機油（比較的高温の冷凍機油）の流量を増加させることにより、インジェクション配管（54）において油戻し配管（57）との接続部（P6）と中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度を上昇させることができる。これにより、インジェクション配管（54）の氷結を抑制することができる。

（その他の実施形態）
以上の説明では、冷凍装置（10）が２つの利用側ユニット（12）を備えている場合を例に挙げたが、利用側ユニット（12）の台数は、１台であってもよいし、３台以上であってもよい。

また、冷媒回路（20）に３つの圧縮機（第１〜第３圧縮機（31a〜31c））が設けられている場合を例に挙げたが、圧縮機の台数は、１台であってもよいし、２台であってもよいし、４台以上であってもよい。

以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、この発明、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、上述の冷凍装置は、庫内などを冷却する冷凍装置として有用である。

１０冷凍装置
１１熱源側ユニット
１２利用側ユニット
１３コントローラ（制御部）
２０冷媒回路
２１熱源側回路
２２熱源側ファン
２３利用側回路
２４利用側ファン
２５ドレンパン
３１ａ第１圧縮機
３１ｂ第２圧縮機
３１ｃ第３圧縮機
３２四方切換弁
３３熱源側熱交換器
３４過冷却熱交換器
３５過冷却膨張弁
３６ａ第１中間膨張弁
３６ｂ第２中間膨張弁
３６ｃ第３中間膨張弁
３７レシーバ
３８熱源側膨張弁
４１油分離器
４２油戻し膨張弁
５０液冷媒配管
５１吐出冷媒配管
５２吸入冷媒配管
５３熱源側液冷媒配管
５４インジェクション配管
５５第１接続配管
５６第２接続配管
５７油戻し配管
６１利用側熱交換器
６２利用側開閉弁
６３利用側膨張弁
７１利用側液冷媒配管
７２利用側ガス冷媒配管

Claims

圧縮機（31a,31b,31c）と、熱源側熱交換器（33）と、利用側熱交換器（61）と、該熱源側熱交換器（33）の液端と該利用側熱交換器（61）の液端とが接続される液冷媒配管（50）と、該液冷媒配管（50）の中途部（P1）と該圧縮機（31a,31b,31c）の中間ポートとを接続するインジェクション配管（54）と、該液冷媒配管（50）と該インジェクション配管（54）とに接続されて該液冷媒配管（50）を流れる冷媒と該インジェクション配管（54）を流れる冷媒とを熱交換させる過冷却熱交換器（34）と、該インジェクション配管（54）において該液冷媒配管（50）の中途部（P1）と該過冷却熱交換器（34）との間に設けられる過冷却膨張弁（35）と、該インジェクション配管（54）において該過冷却熱交換器（34）と該圧縮機（31a,31b,31c）の中間ポートとの間に設けられる中間膨張弁（36a,36b,36c）とを有する冷媒回路（20）と、
上記冷媒回路（20）において上記熱源側熱交換器（33）が凝縮器となり上記過冷却熱交換器（34）が過冷却器となり上記利用側熱交換器（61）が蒸発器となる冷凍サイクルが行われる冷却運転において、上記圧縮機（31a,31b,31c）から吐出される冷媒の温度（Td）が予め定められた吐出高温閾値（Tdth）を下回るように上記中間膨張弁（36a,36b,36c）の開度を調節する第１開度調節動作と、上記インジェクション配管（54）において該過冷却熱交換器（34）と該中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度が予め定められた氷結温度閾値（Tfth）を上回るように上記過冷却膨張弁（35）の開度を調節する第２開度調節動作とを行う制御部（13）とを備えている
ことを特徴とする冷凍装置。
請求項１において、
上記制御部（13）は、上記圧縮機（31a,31b,31c）から吐出される冷媒の温度（Td）が上記吐出高温閾値（Tdth）を下回る場合に、上記第２開度調節動作を行い、該圧縮機（31a,31b,31c）から吐出される冷媒の温度（Td）が該吐出高温閾値（Tdth）を下回らない場合に、上記過冷却膨張弁（35）の開度を増加させる
ことを特徴とする冷凍装置。
請求項１または２において、
上記制御部（13）は、上記第１開度調節動作では、上記圧縮機（31a,31b,31c）から吐出される冷媒の温度（Td）が上記吐出高温閾値（Tdth）を下回る場合に、該圧縮機（31a,31b,31c）から吐出される冷媒の過熱度が予め定められた目標過熱度となるように上記中間膨張弁（36a,36b,36c）の開度を調節し、該圧縮機（31a,31b,31c）から吐出される冷媒の温度（Td）が該吐出高温閾値（Tdth）を下回らない場合に、該中間膨張弁（36a,36b,36c）の開度を増加させる
ことを特徴とする冷凍装置。
請求項１〜３のいずれか１項において、
上記制御部（13）は、上記第２開度調節動作では、上記インジェクション配管（54）において上記過冷却熱交換器（34）と上記中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度が上記氷結温度閾値（Tfth）を上回る場合に、上記過冷却膨張弁（35）の開度を減少させ、該インジェクション配管（54）において該過冷却熱交換器（34）と該中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度が該氷結温度閾値（Tfth）を上回らない場合に、該過冷却膨張弁（35）の開度を増加させる
ことを特徴とする冷凍装置。
請求項１〜４のいずれか１項において、
上記冷媒回路（20）は、上記圧縮機（31a,31b,31c）から吐出された冷媒から冷凍機油を分離する油分離器（41）と、一端が上記油分離器（41）に接続され他端が上記インジェクション配管（54）の上記過冷却熱交換器（34）と上記中間膨張弁（36a,36b,36c）との間の中途部に接続される油戻し配管（57）と、該油戻し配管（57）に設けられる油戻し膨張弁（42）とを有し、
上記制御部（13）は、上記冷却運転において、上記インジェクション配管（54）において上記油戻し配管（57）との接続部（P6）と上記中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度が上記氷結温度閾値（Tfth）を上回るように上記油戻し膨張弁（42）の開度を調節する第３開度調節動作を行う
ことを特徴とする冷凍装置。
請求項５において、
上記制御部（13）は、上記第３開度調節動作では、上記インジェクション配管（54）において上記油戻し配管（57）との接続部（P6）と上記中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度が上記氷結温度閾値（Tfth）を上回る場合に、所定の単位時間内において上記油戻し配管（57）を通過する冷凍機油の流量が所定の流量となるように上記油戻し膨張弁（42）を間欠的に開状態に設定し、該インジェクション配管（54）において該油戻し配管（57）との接続部（P6）と該中間膨張弁（36a,36b,36c）との間を流れる冷媒の温度が該氷結温度閾値（Tfth）を上回らない場合に、該所定の単位時間内において該油戻し配管（57）を通過する冷凍機油の流量が増加するように該油戻し膨張弁（42）を間欠的に開状態に設定する
ことを特徴とする冷凍装置。