(57)【要約】【課題】１つの熱源側ユニットに対して、より多くの利用側ユニットが接続可能であることが好ましい場合がある。【解決手段】冷媒サイクルシステム１００は、第１冷媒回路１と、第２冷媒回路２と、第３冷媒回路３と、第１カスケード熱交換器２１ａと、第２カスケード熱交換器４１ａと、第１流量調整弁２２と、第２流量調整弁４２と、を備える。第１カスケード熱交換器２１ａは、第１冷媒と、第２冷媒と、の間で熱交換を行わせる。第２カスケード熱交換器４１ａは、第１冷媒と、第３冷媒と、の間で熱交換を行わせる。第１流量調整弁２２は、第１冷媒回路１において、第１カスケード熱交換器２１ａに入る第１冷媒の量を調整する。第２流量調整弁４２は、第１冷媒回路１において、第２カスケード熱交換器４１ａに入る第１冷媒の量を調整する。第１カスケード熱交換器２１ａと第２カスケード熱交換器４１ａとは、第１冷媒回路１において、並列に接続される。【選択図】図１
2020201008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気圧縮式冷凍サイクルである第１冷媒回路（１）と、
蒸気圧縮式冷凍サイクルである第２冷媒回路（２）と、
蒸気圧縮式冷凍サイクルである第３冷媒回路（３）と、
前記第１冷媒回路（１）を流れる冷媒である第１冷媒と、前記第２冷媒回路（２）を流れる冷媒である第２冷媒と、の間で熱交換を行わせる、第１カスケード熱交換器（２１ａ）と、
前記第１冷媒と、前記第３冷媒回路（３）を流れる冷媒である第３冷媒と、の間で熱交換を行わせる、第２カスケード熱交換器（４１ａ）と、
前記第１冷媒回路（１）において、前記第１カスケード熱交換器（２１ａ）に入る前記第１冷媒の量を調整する第１流量調整弁（２２）と、
前記第１冷媒回路（１）において、前記第２カスケード熱交換器（４１ａ）に入る前記第１冷媒の量を調整する第２流量調整弁（４２）と、
を備え、
前記第１冷媒回路（１）において、前記第１カスケード熱交換器（２１ａ）と前記第２カスケード熱交換器（４１ａ）とは、並列に接続される、
冷媒サイクルシステム（１００）。
【請求項２】
前記第１流量調整弁（２２）と前記第２流量調整弁（４２）の開度を調整する制御部（６０）、
をさらに備え、
前記第１冷媒回路（１）の前記第１カスケード熱交換器（２１ａ）が蒸発器となるとき、前記制御部（６０）は、前記第１カスケード熱交換器（２１ａ）から出る前記第１冷媒が過熱状態になるように前記第１流量調整弁（２２）の開度を調整し、
前記第１冷媒回路（１）の前記第２カスケード熱交換器（４１ａ）が蒸発器となるとき、前記制御部（６０）は、前記第２カスケード熱交換器（４１ａ）から出る前記第１冷媒が過熱状態になるように前記第２流量調整弁（４２）の開度を調整する、
請求項１に記載の冷媒サイクルシステム（１００）。
【請求項３】
前記第１冷媒回路（１）において、前記第１カスケード熱交換器（２１ａ）に入る前の前記第１冷媒と、前記第１カスケード熱交換器（２１ａ）から出た後の前記第１冷媒と、の間で熱交換を行う第１内部熱交換器（２１ｂ）、をさらに備える、
請求項１または２に記載の冷媒サイクルシステム（１００）。
【請求項４】
前記第１冷媒回路（１）は、第１バイパス回路（２５）、をさらに備え、
前記第１冷媒回路（１）において前記第１カスケード熱交換器（２１ａ）が凝縮器となるとき、前記第１カスケード熱交換器（２１ａ）を出た前記第１冷媒は、前記第１バイパス回路（２５）を介して前記第１内部熱交換器（２１ｂ）を迂回し、前記第１冷媒回路（１）が有する圧縮機（１１）に吸入される、
請求項３に記載の冷媒サイクルシステム（１００）。
【請求項５】
前記第１カスケード熱交換器（２１ａ）は、前記第１内部熱交換器（２１ｂ）よりも熱交換能力が大きい、
請求項３または４に記載の冷媒サイクルシステム（１００）。
【請求項６】
前記第１冷媒回路（１）において、前記第２カスケード熱交換器（４１ａ）に入る前の前記第１冷媒と、前記第２カスケード熱交換器（４１ａ）から出た後の前記第１冷媒と、の間で熱交換を行う第２内部熱交換器（４１ｂ）、をさらに備える、
請求項１から５のいずれかに記載の冷媒サイクルシステム（１００）。
【請求項７】
前記第１冷媒回路（１）は、第２バイパス回路（４５）、をさらに備え、
前記第１冷媒回路（１）において前記第２カスケード熱交換器（４１ａ）が凝縮器となるとき、前記第２カスケード熱交換器（４１ａ）を出た前記第２冷媒は、前記第２バイパス回路（４５）を介して前記第２内部熱交換器（４１ｂ）を迂回し、前記第１冷媒回路（１）が有する圧縮機（１１）に吸入される、
請求項６に記載の冷媒サイクルシステム（１００）。
【請求項８】
前記第２カスケード熱交換器（４１ａ）は、前記第２内部熱交換器（４１ｂ）よりも熱交換能力が大きい、
請求項６または７に記載の冷媒サイクルシステム（１００）。
【請求項９】
前記第１冷媒及び前記第２冷媒は、ＨＦＣ冷媒、ＨＦＯ冷媒、自然冷媒のいずれか１つ、あるいは、ＨＦＣ冷媒、ＨＦＯ冷媒、自然冷媒、ＣＦ３Ｉ、のうちのいずれか２つ以上を含む混合冷媒である、
請求項１から請求項８のいずれかに記載の冷媒サイクルシステム（１００）。
【請求項１０】
前記第１冷媒、及び、前記第２冷媒は、Ｒ３２である、
請求項１から請求項９のいずれかに記載の冷媒サイクルシステム（１００）。
【請求項１１】
前記第１冷媒は、Ｒ３２あって、
前記第２冷媒は、二酸化炭素である、
請求項１から請求項９のいずれかに記載の冷媒サイクルシステム（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、冷媒サイクルシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、２つの蒸気圧縮式冷凍サイクルをカスケード熱交換器を介して接続する二元冷凍サイクルが知られている。特許文献１（特開２００６−０５７８６９号公報）に示す二元冷凍サイクルには、熱源側ユニットとしての室外ユニットに対して、室内ユニット、冷蔵ユニット、及び、冷凍ユニット等の利用側ユニットが接続されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
１つの熱源側ユニットに対して、より多くの利用側ユニットが接続可能であることが好ましい場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１観点の冷媒サイクルシステムは、第１冷媒回路と、第２冷媒回路と、第３冷媒回路と、第１カスケード熱交換器と、第２カスケード熱交換器と、第１流量調整弁と、第２流量調整弁と、を備える。第１冷媒回路は、蒸気圧縮式冷凍サイクルである。第２冷媒回路は、蒸気圧縮式冷凍サイクルである。第３冷媒回路は、蒸気圧縮式冷凍サイクルである。第１カスケード熱交換器は、第１冷媒と、第２冷媒と、の間で熱交換を行わせる。第１冷媒は、第１冷媒回路を流れる冷媒である。第２冷媒は、第２冷媒回路を流れる冷媒である。第２カスケード熱交換器は、第１冷媒と、第３冷媒と、の間で熱交換を行わせる。第３冷媒は、第３冷媒回路を流れる冷媒である。第１流量調整弁は、第１冷媒回路において、第１カスケード熱交換器に入る第１冷媒の量を調整する。第２流量調整弁は、第１冷媒回路において、第２カスケード熱交換器に入る第１冷媒の量を調整する。第１カスケード熱交換器と第２カスケード熱交換器とは、第１冷媒回路において、並列に接続される。
【０００５】
これによって、１つの熱源側ユニットに対して、より多くの利用側ユニットを接続することが可能である。
【０００６】
第２観点の冷媒サイクルシステムは、第１観点のシステムであって、制御部をさらに備える。制御部は、第１流量調整弁と第２流量調整弁の開度を調整する。第１冷媒回路の第１カスケード熱交換器が蒸発器となるとき、制御部は、第１カスケード熱交換器から出る第１冷媒が過熱状態になるように第１流量調整弁の開度を調整する。第１冷媒回路の第２カスケード熱交換器が蒸発器となるとき、制御部は、第２カスケード熱交換器から出る第１冷媒が過熱状態になるように第２流量調整弁の開度を調整する。
【０００７】
これによって、第１冷媒の過熱度を制御する事が可能である。
【０００８】
第３観点の冷媒サイクルシステムは、第１観点又は第２観点のシステムであって、第１内部熱交換器、をさらに備える。第１内部熱交換器は、第１冷媒回路において、第１カスケード熱交換器に入る前の第１冷媒と、第１カスケード熱交換器から出た後の第１冷媒と、の間で熱交換を行う。
【０００９】
第１内部熱交換器は、第１冷媒の過熱度を制御ことによって第１カスケード熱交換器の熱交換能力が低下することを抑制する。
【００１０】
第４観点の冷媒サイクルシステムは、第３観点のシステムであって、第１冷媒回路は、第１バイパス回路、をさらに備える。第１冷媒回路において、第１カスケード熱交換器が凝縮器となるとき、第１スケード熱交換器を出た第１冷媒は、第１バイパス回路を介して、第１内部熱交換器を迂回する。第１内部熱交換器を迂回した第１冷媒は、第１冷媒回路が有する圧縮機に吸入される。
【００１１】
第１バイパス回路を備えることで、第１冷媒回路が暖房運転のとき、第１冷媒が第１内部熱交換器を迂回することが可能である。
【００１２】
第５観点の冷媒サイクルシステムは、第３観点または第４観点のシステムであって、第１カスケード熱交換器は、第１内部熱交換器よりも熱交換能力が大きい。
【００１３】
第１冷媒の過熱状態の制御は、第１内部熱交換器において行われる。これによって、第１メイン熱交換部の高い熱交換能力が損なわれることを抑制して第１冷媒の過熱状態の制御を行う事が可能である。
【００１４】
第６観点の冷媒サイクルシステムは、第１観点から第５観点のいずれかのシステムであって、第２内部熱交換器、をさらに備える。第２内部熱交換器は、第２冷媒回路において、第２カスケード熱交換器に入る前の第１冷媒と、第２カスケード熱交換器から出た後の第１冷媒と、の間で熱交換を行う。
【００１５】
第７観点の冷媒サイクルシステムは、第６観点のシステムであって、第１冷媒回路は、第２バイパス回路、をさらに備える。第１冷媒回路において、第２カスケード熱交換器が凝縮器となるとき、第２スケード熱交換器を出た第１冷媒は、第２バイパス回路を介して、第２内部熱交換器を迂回する。第２内部熱交換器を迂回した第１冷媒は、第１冷媒回路が有する圧縮機に吸入される。
【００１６】
第２バイパス回路を備えることで、第１冷媒回路が暖房運転のとき、第１冷媒が第２内部熱交換器を迂回することが可能である。
【００１７】
第８観点の冷媒サイクルシステムは、第６観点または第７観点のシステムであって、第２カスケード熱交換器は、第２内部熱交換器よりも熱交換能力が大きい。
【００１８】
第１冷媒の過熱状態の制御は、第２内部熱交換器において行われる。これによって、第１メイン熱交換部の高い熱交換能力が損なわれることを抑制して第１冷媒の過熱状態の制御を行う事が可能である。
【００１９】
第９観点の冷媒サイクルシステムは、第１観点から第８観点のいずれかのシステムであって、第１冷媒及び第２冷媒は、ＨＦＣ冷媒、ＨＦＯ冷媒、自然冷媒のいずれか１つである。あるいは、第１冷媒及び第２冷媒は、ＨＦＣ冷媒、ＨＦＯ冷媒、自然冷媒、ＣＦ３Ｉ、のうちのいずれか２つ以上を含む混合冷媒である。
【００２０】
第１０観点の冷媒サイクルシステムは、第１観点から第９観点のいずれかのシステムであって、第１冷媒、及び、第２冷媒は、Ｒ３２である。
【００２１】
これによって、既存の冷媒サイクルシステムを流用することが可能である。
【００２２】
第１１観点の冷媒サイクルシステムは、第１観点から第９観点のいずれかのシステムであって、第１冷媒はＲ３２である。第２冷媒は二酸化炭素である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】空気調和装置の冷媒回路を示す図である。
【図２】制御部の概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（１）全体構成
図１に示すように、冷媒サイクル装置の一実施形態としての空気調和装置１００は、蒸気圧縮式冷凍サイクルである第１冷媒回路１、第２冷媒回路２、第３冷媒回路３によって、ビル等の建物内の部屋の冷房や暖房を行う装置である。
【００２５】
空気調和装置１００は、主として、第１冷媒回路１に属する熱源側ユニット１０と、第２冷媒回路２に属する複数の利用側ユニット３０Ａ、３０Ｂ（本実施形態においては２つ）と、第３冷媒回路３に属する複数の利用側ユニット５０Ａ、５０Ｂ（本実施形態においては２つ）と、熱源側ユニット１０と利用側ユニット３０Ａ、３０Ｂとの間に配置される第１カスケードユニット２０と、熱源側ユニット１０と利用側ユニット５０Ａ、５０Ｂとの間に配置される第２カスケードユニット４０と、冷媒連絡管４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂと、制御部６０と、を有している。
【００２６】
第１カスケードユニット２０と第２カスケードユニット４０とは、第１冷媒回路１において、互いが並列に接続される。複数の利用側ユニット３０Ａ、３０Ｂは、第２冷媒回路２において、互いが並列に接続される。複数の利用側ユニット５０Ａ、５０Ｂは、第３冷媒回路３において、互いが並列に接続される。
【００２７】
制御部６０は、伝送線等を介して各ユニットの制御部と接続されている。制御部６０は、空気調和装置１００に含まれる各構成機器の制御と空気調和装置１００全体の制御を行う。
【００２８】
第１冷媒回路１、第２冷媒回路２、第３冷媒回路３には、それぞれ、第１冷媒、第２冷媒、第３冷媒としてＲ３２が充填されている。
【００２９】
（２）各ユニットの詳細構成
（２−１）利用側ユニット
利用側ユニット３０Ａ、３０Ｂ、５０Ａ、５０Ｂは、ビル等の室内に設置されている。
【００３０】
第２冷媒回路２の一部を構成する複数の利用側ユニット３０Ａ、３０Ｂは、冷媒連絡管としての液冷媒連絡管５ａとガス冷媒連絡管５ｂとを介して、第１カスケードユニット２０に接続されている。
【００３１】
また、第３冷媒回路３の一部を構成する複数の利用側ユニット５０Ａ、５０Ｂは、冷媒連絡管としての液冷媒連絡管６ａとガス冷媒連絡管６ｂとを介して、第２カスケードユニット４０に接続されている。
【００３２】
次に、利用側ユニット３０Ａの構成について説明する。なお、利用側ユニット３０Ａと、利用側ユニット３０Ｂ、５０Ａ、５０Ｂとは、同様の構成であるため、ここでは利用側ユニット３０Ａの構成のみ説明し、利用側ユニット３０Ｂ、５０Ａ、５０Ｂの構成については、説明を省略する。
【００３３】
利用側ユニット３０Ａは、主として、利用側熱交換器３１ａと、流量調整弁３２ａと、を有している。利用側ユニット３０Ａの各構成機器は、利用側制御部６４を介して制御部６０によって制御されている。
【００３４】
利用側熱交換器３１ａは、第２冷媒の蒸発器として機能して室内空気を冷却する、又は、第２冷媒の放熱器として機能して室内空気を加熱する熱交換器である。ここで、利用側ユニット３０Ａは、図示しない利用側ファンを有する。利用側ファンは、利用側熱交換器３１ａを流れる第２冷媒の冷却源又は加熱源としての室内空気を、利用側熱交換器３１ａに供給する。
【００３５】
流量調整弁３２ａは、第２冷媒を減圧しながら利用側熱交換器３１ａを流れる第２冷媒の流量を調整することが可能な電動膨張弁である。流量調整弁３２ａは、利用側制御部６４を介して、制御部６０によって開度を調整される。
【００３６】
利用側ユニット３０Ａには、図示しない各種のセンサが設けられている。各センサが検出した値は、利用側制御部６４を介して制御部６０に送られる。
【００３７】
（２−２）熱源側ユニット
第１冷媒回路１の一部を構成する熱源側ユニット１０は、ビル等の建物の室外、例えば屋上や地上に設置されている。熱源側ユニット１０は、液冷媒連絡管４ａとガス冷媒連絡管４ｂとを介して、第１カスケードユニット２０または第２カスケードユニット４０に接続されている。
【００３８】
熱源側ユニット１０は、主として、圧縮機１１と、熱源側熱交換器１２と、を有している。また、熱源側ユニット１０は、熱源側熱交換器１２を冷媒の放熱器として機能させる冷房運転状態と、熱源側熱交換器１２を冷媒の蒸発器として機能させる暖房運転状態と、を切り換える冷暖切換機構としての切換機構１３を有している。熱源側ユニット１０の各構成機器は、熱源側制御部６１を介して制御部６０によって制御されている。
【００３９】
圧縮機１１は、第１冷媒を圧縮するための機器であり、例えば、ロータリ式やスクロール式等の容積式の圧縮要素が圧縮機用モータによって回転駆動される、密閉式構造の圧縮機である。
【００４０】
熱源側熱交換器１２は、第１冷媒の放熱器として機能する、又は、第１冷媒の蒸発器として機能する熱交換器である。ここで、熱源側ユニット１０は、図示しない熱源側ファンを有している。熱源側ファンは、熱源側ユニット１０内に室外空気を吸入して、熱源側熱交換器１２において第１冷媒と熱交換させた後に、外部に排出する。
【００４１】
また、第１冷媒回路１には、熱源側熱交換器１２の液側端寄りに膨張弁１４が設けられている。膨張弁１４は、暖房運転状態において第１冷媒を減圧する電動膨張弁である。膨張弁１４は、熱源側制御部６１を介して、制御部６０によって開度を調整される。
【００４２】
熱源側ユニット１０には、図示しない各種のセンサが設けられている。各センサが検出した値は、熱源側制御部６１を介して制御部６０に送られる。
【００４３】
（２−３）カスケードユニット
第１カスケードユニット２０と第２カスケードユニット４０とは、例えば、ビル等の建物の部屋の天井裏の空間に設置されている。
【００４４】
第１カスケードユニット２０は、利用側ユニット３０Ａ、３０Ｂと熱源側ユニット１０との間に介在しており、第１冷媒回路１の一部と第２冷媒回路２の一部を構成している。
【００４５】
また、第２カスケードユニット４０は、利用側ユニット５０Ａ、５０Ｂと熱源側ユニット１０との間に介在しており、第１冷媒回路１の一部と第３冷媒回路３の一部を構成している。
【００４６】
次に、第１カスケードユニット２０の構成について説明する。なお、第１カスケードユニット２０と第２カスケードユニット４０とは同様の構成であるため、ここでは、第１カスケードユニット２０の構成のみ説明し、第２カスケードユニット４０の構成については、説明を省略する。
【００４７】
第１カスケードユニット２０は、主として、第１カスケード熱交換器２１ａと、第１内部熱交換器２１ｂと、第１流量調整弁２２と、第１バイパス回路２５と、第１バイパス弁２３と、圧縮機２６と、膨張弁２８と、を有している。また、第１カスケードユニット２０は、冷暖切換機構としての切換機構２７を有している。第１カスケードユニット２０の各構成機器は、第１カスケード制御部６２を介して制御部６０によって制御されている。
【００４８】
第１カスケード熱交換器２１ａは、第１冷媒回路１において第１冷媒の放熱器として機能するとき、第２冷媒回路２においては第２冷媒の蒸発器として機能する。また、第１カスケード熱交換器２１ａは、第１冷媒回路１において第１冷媒の蒸発器として機能するとき、第２冷媒回路２においては第２冷媒の放熱器として機能する。第１カスケード熱交換器２１ａは、第１冷媒回路１を流れる第１冷媒と、第２冷媒回路２を流れる第２冷媒と、の間で熱交換させる熱交換器である。
【００４９】
第１内部熱交換器２１ｂは、第１カスケード熱交換器２１ａを通過した第１冷媒を過熱状態にするためのものである。なお、過熱状態とは、第１冷媒に過熱度が与えられた状態であって、与えられる過熱度は限定されず、多少の過熱度が与えられていればよい。第１内部熱交換器２１ｂは、冷房運転状態において、第１カスケード熱交換器２１ａに入る前の第１冷媒と、第１カスケード熱交換器２１ａから出た後の第１冷媒と、の間で熱交換を行う。なお、暖房運転状態においては、後述する第１バイパス弁２３が全閉される。これによって、第１カスケード熱交換器２１ａから出た後の第１冷媒は、後述する第１バイパス回路２５を介して第１カスケードユニット２０から流出するため、第１内部熱交換器２１ｂは熱交換を行わない。
【００５０】
第１カスケード熱交換器２１ａは、第１内部熱交換器２１ｂよりも熱交換能力が大きい熱交換器である。例えば、第１カスケード熱交換器２１ａはプレート熱交換器であって、第１内部熱交換器２１ｂは、二重管である。
【００５１】
熱交換器の熱交換能力は、熱通過率等によって算出することが可能である。第１カスケード熱交換器２１ａとして用いられるプレート熱交換器の熱交換能力は、一般的に第１内部熱交換器２１ｂとして用いられる二重管の熱交換能力よりも大きい。
【００５２】
なお、熱交換器の熱交換能力を算出する算出方法は、特に限定されない。
【００５３】
第１冷媒回路１には、第１カスケード熱交換器２１ａの液側端寄りに第１流量調整弁２２が設けられている。第１流量調整弁２２は、冷房運転状態において第１冷媒を減圧する電動膨張弁である。第１流量調整弁２２は、第１内部熱交換器２１ｂから出る第１冷媒が過熱状態になるように、第１カスケード制御部６２を介して、制御部６０によって弁の開度を調整される。
【００５４】
第１バイパス回路２５は、例えば、キャピラリである。暖房運転状態の第１冷媒回路１において、第１カスケード熱交換器２１ａを出た第１冷媒は、第１バイパス回路２５を介して、第１内部熱交換器２１ｂを迂回する。第１内部熱交換器２１ｂを迂回した第１冷媒は、第１カスケードユニット２０から流出する。
【００５５】
また、暖房運転状態の第１冷媒回路１において、第１内部熱交換器２１ｂ上流側には第１バイパス弁２３が設けられている。第１バイパス弁２３は、暖房運転状態のとき全閉される。これによって、第１カスケード熱交換器２１ａから出た後の第１冷媒は、第１バイパス回路２５を介して第１カスケードユニット２０から流出し、第１内部熱交換器２１ｂは熱交換を行わない。第１バイパス弁２３は、電動膨張弁であって、第１カスケード制御部６２を介して、制御部６０によって弁の開度を調整される。
【００５６】
圧縮機２６は、第２冷媒を圧縮するための機器であり、例えば、ロータリ式やスクロール式等の容積式の圧縮要素が圧縮機用モータによって回転駆動される密閉式構造の圧縮機が使用される。
【００５７】
第２冷媒回路２には、第１カスケード熱交換器２１ａの液側端寄りに膨張弁２８が設けられている。膨張弁２８は、暖房運転状態のときに冷媒を減圧する電動膨張弁である。膨張弁２８は、第１カスケード制御部６２を介して、制御部６０によって開度を調整される。
【００５８】
さらに、第１カスケードユニット２０には、図１に示すように、入口温度センサ２４ａと、出口温度センサ２４ｂと、が設けられている。入口温度センサ２４ａは、第１冷媒回路１において、第１カスケード熱交換器２１ａの液側端における第１冷媒の温度（入口温度）を検出する。出口温度センサ２４ｂは、第１冷媒回路１において、第１内部熱交換器２１ｂのガス側端における第１冷媒の温度（出口温度）を検出する。入口温度センサ２４ａと出口温度センサ２４ｂとが、検出した値は、第１カスケード制御部６２を介して制御部６０に送られる。
【００５９】
第１カスケードユニット２０には、図示しないが、上記以外の各種のセンサも設けられている。
【００６０】
（２−４）制御部
制御部６０は、図２に示すように、熱源側制御部６１と、第１カスケード制御部６２、第２カスケード制御部６３、利用側制御部６４、６５、６６、６７と、を有している。各制御部６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７は、ＣＰＵ又はＧＰＵといったプロセッサと、メモリと等を含む。プロセッサは、メモリに記憶されているプログラムを読み出し、このプログラムに従って所定の処理を行う事が可能である。
【００６１】
熱源側制御部６１は、熱源側ユニット１０に配置されている。熱源側制御部６１は、熱源側ユニット１０全体と、膨張弁１４の開度とを制御する。第１カスケード制御部６２は、第１カスケードユニット２０に配置されている。第１カスケード制御部６２は、第１カスケードユニット２０全体と、第１流量調整弁２２、第１バイパス弁２３、及び膨張弁２８の開度と、を制御する。第２カスケード制御部６３は、第２カスケードユニット４０に配置されている。第２カスケード制御部６３は、第２カスケードユニット４０全体と、第２流量調整弁４２、第２バイパス弁４３、及び膨張弁４８の開度と、を制御する。利用側制御部６４は、利用側ユニット３０Ａに配置されている。利用側制御部６４は、利用側ユニット３０Ａ全体と、流量調整弁３２ａの開度とを制御する。利用側制御部６５は、利用側ユニット３０Ｂに配置されている。利用側制御部６５は、利用側ユニット３０Ｂ全体と、流量調整弁３２ｂの開度とを制御する。利用側制御部６６は、利用側ユニット５０Ａに配置されている。利用側制御部６６は、利用側ユニット５０Ａ全体と、流量調整弁５２ａの開度とを制御する。利用側制御部６７は、利用側ユニット５０Ｂに配置されている。利用側制御部６７は、利用側ユニット５０Ｂ全体と、流量調整弁５２ｂの開度とを制御する。
【００６２】
制御部６０及び各制御部６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７は、マイクロコンピュータやメモリ等の電装品が実装された制御基板を含んでおり、制御部６０は、各制御部６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７を介して空気調和装置１００全体の制御を行う。制御部６０は、各制御部６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７を介して、空気調和装置１００に設けられた各センサの検知した値を受けとり、各構成機器に制御信号等を送ることが可能である。
【００６３】
具体的には、例えば、制御部６０は、第１カスケード制御部６２を介して、第１カスケードユニット２０に設けられた入口温度センサ２４ａが検出した入口温度と、出口温度センサ２４ｂが検出した出口温度と、を受け取る。制御部６０には、第１流量調整弁２２の開度を調整するための開度調整アルゴリズムがあらかじめ具備されている。制御部６０は、この開度調整アルゴリズムを用いて、入口温度と出口温度とから、第１内部熱交換器２１ｂから出る第１冷媒を適切な過熱度にするための制御信号を生成する。第１流量調整弁２２は、この制御信号に基づいて第１流量調整弁２２の開度を調整することで、第１内部熱交換器２１ｂから出る第１冷媒を適切な過熱度にすることが可能である。
【００６４】
また、第２カスケードユニット４０の有する第２流量調整弁４２の開度の調整は、上記と同様である。制御部６０が、第２カスケード制御部６３を介して、第２カスケードユニット４０の入口温度センサ４４ａが検出した入口温度と、出口温度センサ４４ｂが検出した出口温度と、を受け取る。制御部６０は、開度調整アルゴリズムを用いて、第２流量調整弁４２の開度を調整する制御信号を第２流量調整弁４２に送る。第２流量調整弁４２は、制御信号に基づいての開度を調整する。
【００６５】
なお、制御部６０が、第１流量調整弁２２または第２流量調整弁４２の開度を調整する方法はこれに限られない。
【００６６】
（３）空気調和装置の基本動作
次に、空気調和装置１００の基本動作について説明する。空気調和装置１００の基本動作には、冷房運転及び暖房運転がある。なお、以下に説明する空気調和装置１００の基本動作は、空気調和装置１００（熱源側ユニット１０、利用側ユニット３０Ａ、３０Ｂ、５０Ａ、５０Ｂ、第１カスケードユニット２０及び第２カスケードユニット４０）の構成機器を制御する制御部６０によって行われる。
【００６７】
（３−１）冷房運転
例えば、利用側ユニット３０Ａ、３０Ｂ、５０Ａ、５０Ｂの全てが冷房運転（利用側熱交換器３１ａ、３１ｂ、５１ａ、５１ｂの全てが冷媒の蒸発器として機能し、かつ、熱源側熱交換器１２が冷媒の放熱器として機能する運転）を行う際には、切換機構１３、２７、４７が冷房運転状態（図１の実線で示された状態）に切り換えられる。
【００６８】
（３−１−１）第１冷媒回路
冷房運転の際、第１冷媒回路１において、圧縮機１１から吐出された高圧の第１冷媒は、切換機構１３を通じて熱源側熱交換器１２に送られる。熱源側熱交換器１２に送られた第１冷媒は、第１冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器１２において、熱源側ファンによって供給される室外空気と熱交換を行って冷却されることによって凝縮する。この第１冷媒は、膨張弁１４を通じて熱源側ユニット１０から流出する。
【００６９】
熱源側ユニット１０から流出した第１冷媒は、第１カスケードユニット２０および第２カスケードユニット４０に送られる。
【００７０】
第１カスケードユニット２０に流入した第１冷媒は、第１内部熱交換器２１ｂに入る。第１内部熱交換器２１ｂに入った第１冷媒は、第１カスケード熱交換器２１ａから出た第１冷媒と熱交換を行う。第１冷媒は、第１内部熱交換器２１ｂから出て、第１バイパス弁２３を通過する。次に第１冷媒は、制御部６０によって適切な開度に調整された第１流量調整弁２２に入り減圧される。減圧された第１冷媒は、第１カスケード熱交換器２１ａに入る。第１冷媒の蒸発器として機能する第１カスケード熱交換器２１ａにおいて、第２冷媒回路２を流れる第２冷媒と熱交換を行って加熱されることによって、蒸発する。第１内部熱交換器２１ｂから出た第１冷媒は、第１内部熱交換器２１ｂに入り、第１カスケード熱交換器２１ａに入る前の第１冷媒と熱交換を行う。ここで熱交換を行い、第１内部熱交換器２１ｂから出た第１冷媒は、適切な過熱度が付与されている。この第１冷媒は、第１カスケードユニット２０から流出し、第２カスケードユニット４０から流出した第１冷媒と合流した状態で圧縮機１１に吸入される。
【００７１】
また、第２カスケードユニット４０に流入した第１冷媒は、第２内部熱交換器４１ｂに入る。第２内部熱交換器４１ｂに入った第１冷媒は、第２カスケード熱交換器４１ａから出た第１冷媒と熱交換を行う。第１冷媒は、第２内部熱交換器４１ｂから出て、第２バイパス弁４３を通過する。次に第１冷媒は、制御部６０によって適切な開度に調整された第２流量調整弁４２に入り減圧される。減圧された第１冷媒は、第２熱交換器４１に入る。第２熱交換器４１に入った第１冷媒は、第１冷媒の蒸発器として機能する第２カスケード熱交換器４１ａにおいて、第３冷媒回路３を流れる第３冷媒と熱交換を行って加熱されることによって、蒸発する。第２内部熱交換器４１ｂから出た第１冷媒は、第２内部熱交換器４１ｂに入り、第２カスケード熱交換器４１ａに入る前の第１冷媒と熱交換を行う。ここで熱交換を行い、第２内部熱交換器４１ｂから出た第１冷媒は、適切な過熱度が付与されている。この第１冷媒は、第２カスケードユニット４０から流出し、第１カスケードユニット２０から流出した第１冷媒と合流した状態で圧縮機１１に吸入される。
【００７２】
（３−１−２）第２冷媒回路
第２冷媒回路２において、圧縮機２６から吐出された高圧の第２冷媒は、切換機構２７を通じて、第１カスケード熱交換器２１ａに送られる。第２冷媒の放熱器として機能する第１カスケード熱交換器２１ａにおいて、第１冷媒回路１を流れる第１冷媒と熱交換を行って冷却されることによって、凝縮する。この第２冷媒は、膨張弁２８を通じて第１カスケードユニット２０から流出する。第１カスケードユニット２０から流出した第２冷媒は、各利用側ユニット３０Ａ、３０Ｂに送られる。
【００７３】
利用側ユニット３０Ａに送られた第２冷媒は、流量調整弁３２ａによって適切な圧力まで減圧された後に、第２冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器３１ａにおいて、利用側ファンによって供給される室外空気と熱交換を行って、蒸発する。この第２冷媒は、利用側ユニット３０Ａから流出し、利用側ユニット３０Ｂから流出した第２冷媒と合流した状態で圧縮機２６に吸入される。
【００７４】
利用側ユニット３０Ｂに送られた第２冷媒は、流量調整弁３２ｂによって適切な圧力まで減圧された後に、第２冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器３１ｂにおいて、利用側ファンによって供給される室外空気と熱交換を行って、蒸発する。この第２冷媒は、利用側ユニット３０Ｂから流出し、利用側ユニット３０Ａから流出した第２冷媒と合流した状態で圧縮機２６に吸入される。
【００７５】
一方、利用側熱交換器３１ａ、３１ｂにおいて冷却された室内空気は、室内に送られ、これにより、室内の冷房が行われる。
【００７６】
（３−１−３）第３冷媒回路
第３冷媒回路３において、圧縮機４４から吐出された高圧の第３冷媒は、切換機構４７を通じて、第２カスケード熱交換器４１ａに送られる。第２カスケード熱交換器４１ａに送られた第３冷媒は、第３冷媒の放熱器として機能する第２カスケード熱交換器４１ａとにおいて、第１冷媒回路１を流れる第１冷媒と熱交換を行って冷却されることによって凝縮する。この第３冷媒は、膨張弁４６を通じて第２カスケードユニット４０から流出する。第２カスケードユニット４０から流出した第３冷媒は、各利用側ユニット５０Ａ、５０Ｂに送られる。
【００７７】
利用側ユニット５０Ａに送られた第３冷媒は、流量調整弁５２ａによって適切な圧力まで減圧された後に、第３冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器５１ａにおいて、利用側ファンによって供給される室外空気と熱交換を行って、蒸発する。この第３冷媒は、利用側ユニット５０Ａから流出し、利用側ユニット５０Ｂから流出した第３冷媒と合流した状態で圧縮機４４に吸入される。
【００７８】
利用側ユニット５０Ｂに送られた第３冷媒は、流量調整弁５２ｂによって適切な圧力まで減圧された後に、第３冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器５１ｂにおいて、利用側ファンによって供給される室外空気と熱交換を行って、蒸発する。この第３冷媒は、利用側ユニット５０Ａから流出し、利用側ユニット５０Ｂから流出した第３冷媒と合流した状態で圧縮機４４に吸入される。
【００７９】
一方、利用側熱交換器５１ａ、５１ｂにおいて冷却された室内空気は、室内に送られ、これにより、室内の冷房が行われる。
【００８０】
（３−２）暖房運転
例えば、利用側ユニット３０Ａ、３０Ｂ、５０Ａ、５０Ｂの全てが暖房運転（利用側熱交換器３１ａ、３１ｂ、５１ａ、５１ｂの全てが冷媒の放熱器として機能し、かつ、熱源側熱交換器１２が冷媒の蒸発器として機能する運転）を行う際には、切換機構１３、２７、４７が暖房運転状態（図１の破線で示された状態）に切り換えられる。
【００８１】
（３−２−１）第１冷媒回路
暖房運転の際、第１冷媒回路１において、圧縮機１１から吐出された高圧の第１冷媒は、切換機構１３を通じて熱源側ユニット１０から流出する。
【００８２】
熱源側ユニット１０から流出した第１冷媒は、第１カスケードユニット２０および第２カスケードユニット４０に送られる。
【００８３】
第１カスケードユニット２０に送られた第１冷媒は、第１内部熱交換器２１ｂを通過し、第１カスケード熱交換器２１ａに入る。このとき、第１冷媒は、第１内部熱交換器２１ｂにおいては熱交換を行わない。第１カスケード熱交換器２１ａに入った第１冷媒は、第２冷媒回路２を流れる第２冷媒と熱交換を行って冷却されることによって凝縮する。凝縮した第１冷媒は、第１流量調整弁２２を通過する。ここで、第１バイパス弁２３は、制御部６０によって開度を調整され、全閉の状態である。第１流量調整弁２２を通過した第１冷媒は、第１バイパス回路２５を介して第１内部熱交換器２１ｂを迂回する。第１冷媒は、第１カスケードユニット２０から流出する。第１カスケードユニット２０から流出した第１冷媒は、第２カスケードユニット４０から流出した第１冷媒と合流した状態で熱源側ユニット１０に送られる。
【００８４】
また、第２カスケードユニット４０に送られた第１冷媒は、第２内部熱交換器４１ｂを通過し、第２カスケード熱交換器４１ａに入る。このとき、第１冷媒は、第２内部熱交換器４１ｂにおいては熱交換を行わない。第２カスケード熱交換器４１ａに入った第１冷媒は、第３冷媒回路３を流れる第３冷媒と熱交換を行って冷却されることによって凝縮する。凝縮した第１冷媒は、第２流量調整弁４２を通過する。ここで、第２バイパス弁４３は、制御部６０によって開度を調整され、全閉の状態である。第２流量調整弁４２を通過した第１冷媒は、第２バイパス回路４５を介して第２内部熱交換器４１ｂを迂回する。第１冷媒は、第２カスケードユニット４０から流出する。第２カスケードユニット４０から流出した第１冷媒は、第１カスケードユニット２０から流出した第１冷媒と合流した状態で熱源側ユニット１０に送られる。
【００８５】
熱源側ユニット１０に送られた第１冷媒は、膨張弁１４に送られる。膨張弁１４に送られた第１冷媒は、制御部６０によって開度を調整された膨張弁１４によって減圧された後に、熱源側熱交換器１２に送られる。熱源側熱交換器１２に入った第１冷媒は、熱源側ファンによって供給される室外空気と熱交換を行って加熱されることによって、蒸発する。蒸発した第１冷媒は、切換機構１３を通じて圧縮機１１に吸入される。
【００８６】
（３−２−２）第２冷媒回路
第２冷媒回路２において、暖房運転の際、圧縮機２６から吐出された高圧の第２冷媒は、切換機構２７を通じて第１カスケードユニット２０から流出する。
【００８７】
第１カスケードユニット２０から流出した第２冷媒は、各利用側ユニット３０Ａ、３０Ｂに送られる。
【００８８】
利用側ユニット３０Ａに送られた第２冷媒は、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器３１ａにおいて、利用側ファンによって供給される室外空気と熱交換を行って、凝縮する。凝縮した第２冷媒は、流量調整弁３２ａを通過し、利用側ユニット３０Ａから流出する。利用側ユニット３０Ａから流出した第２冷媒は、利用側ユニット３０Ｂから流出した第２冷媒と合流した状態で第１カスケードユニット２０に送られる。
【００８９】
また、利用側ユニット３０Ｂに送られた第２冷媒は、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器３１ｂにおいて、利用側ファンによって供給される室外空気と熱交換を行って、凝縮する。凝縮した第２冷媒は、流量調整弁３２ｂを通過し、利用側ユニット３０Ｂから流出する。利用側ユニット３０Ｂから流出した第２冷媒は、利用側ユニット３０Ａから流出した第２冷媒と合流した状態で第１カスケードユニット２０に送られる。
【００９０】
一方、利用側熱交換器３１ａ、３１ｂにおいて加熱された室内空気は、室内に送られ、これにより、室内の暖房が行われる。
【００９１】
第１カスケードユニット２０に流入した第２冷媒は、膨張弁２８に流入する。膨張弁２８に流入した第２冷媒は、膨張弁２８によって減圧された後に、第１カスケード熱交換器２１ａに送られる。第２冷媒の蒸発器として機能する第１カスケード熱交換器２１ａにおいて、第１冷媒回路１を流れる第１冷媒と熱交換を行って加熱されることによって蒸発する。蒸発した第２冷媒は、切換機構２７を通じて圧縮機２６に吸入される。
【００９２】
（３−２−３）第３冷媒回路
第３冷媒回路３において、圧縮機４４から吐出された高圧の第３冷媒は、切換機構４７を通じて第２カスケードユニット４０から流出する。
【００９３】
第２カスケードユニット４０から流出した第３冷媒は、各利用側ユニット５０Ａ、５０Ｂに送られる。
【００９４】
利用側ユニット５０Ａに送られた第３冷媒は、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器５１ａにおいて、利用側ファンによって供給される室外空気と熱交換を行って、凝縮する。凝縮した第３冷媒は、流量調整弁５２ａを通過し、利用側ユニット５０Ａから流出する。利用側ユニット５０Ａから流出した第３冷媒は、利用側ユニット５０Ｂから流出した第３冷媒と合流した状態で第２カスケードユニット４０に送られる。
【００９５】
また、利用側ユニット５０Ｂに送られた第３冷媒は、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器５１ｂにおいて、利用側ファンによって供給される室外空気と熱交換を行って、凝縮する。凝縮した第３冷媒は、流量調整弁５２ｂを通過し、利用側ユニット５０Ｂから流出する。利用側ユニット５０Ｂから流出した第３冷媒は、利用側ユニット５０Ａから流出した第３冷媒と合流した状態で第２カスケードユニット４０に送られる。
【００９６】
一方、利用側熱交換器５１ａ、５１ｂにおいて加熱された室内空気は、室内に送られ、これにより、室内の暖房が行われる。
【００９７】
第２カスケードユニット４０に流入した第３冷媒は、膨張弁４６に送られる。膨張弁４６に流入した第３冷媒は、膨張弁４６によって減圧された後に、第２カスケード熱交換器４１ａに送られる。第２カスケード熱交換器４１ａに流入した第３冷媒は第３冷媒の蒸発器として機能する第２カスケード熱交換器４１ａにおいて、第１冷媒回路１を流れる第１冷媒と熱交換を行って加熱されることによって蒸発する。蒸発した第３冷媒は、切換機構４７を通じて圧縮機４４に吸入される。
【００９８】
（４）変形例
（４−１）
空気調和装置１００の第１カスケード熱交換器２１ａと第２カスケード熱交換器４１ａはプレート熱交換器であって、第１内部熱交換器２１ｂと第２内部熱交換器４１ｂとは、二重管である。各熱交換部はこれに限られない。
【００９９】
例えば、第１カスケード熱交換器２１ａと第２カスケード熱交換器４１ａは、複数の扁平管を積層した熱交換器であってもよいし、第１内部熱交換器２１ｂと第２内部熱交換器４１ｂとは、配管を接触させた構造の熱交換器であってもよい。
【０１００】
第１カスケード熱交換器２１ａは、第１内部熱交換器２１ｂよりも熱交換能力が大きい熱交換器であればよい。また、第２カスケード熱交換器４１ａは、第２内部熱交換器４１ｂよりも熱交換能力が大きい熱交換器であればよい。
【０１０１】
プレート熱交換器または複数の扁平管を積層した熱交換器の熱交換能力は、一般的に二重管または配管を接触させた構造の熱交換器の熱交換能力よりも大きい。
【０１０２】
（４−２）
空気調和装置１００の第１カスケードユニット２０には、図１に示すように、第１カスケード熱交換器２１ａの液側端に入口温度センサ２４ａが設けられ、第１内部熱交換器２１ｂのガス側端に出口温度センサ２４ｂと、が設けられている。しかし、入り口温度センサ、及び、出口温度センサの配置はこれに限られない。
【０１０３】
例えば、出口温度センサ２４ｂは、第１冷媒回路１が冷房運転のとき、第１カスケード熱交換器２１ａの出口に設けられていてもよい。
【０１０４】
（４−３）
空気調和装置１００の第１バイパス回路２５及び第２バイパス回路４５は、キャピラリである。しかし、第１バイパス回路２５及び第２バイパス回路４５の形態は、これに限られない。例えば、第１バイパス回路２５及び第２バイパス回路４５は、電動膨張弁、電動開閉弁、または、逆止弁であってもよい。
【０１０５】
第１バイパス弁２３及び第２バイパス弁４３は電動膨張弁である。しかし第１バイパス弁２３および第２バイパス弁４３の形態は、これに限られない。例えば第１バイパス弁２３及び第２バイパス弁４３は、電動開閉弁、または逆止弁であってもよい。
【０１０６】
（４−４）
空気調和装置１００の第１冷媒回路１、第２冷媒回路２、第３冷媒回路３には、それぞれ、第１冷媒、第２冷媒、第３冷媒として、冷媒の安定性が高いＲ３２が充填されている。しかし、本開示に示す冷媒サイクルシステムには、Ｒ３２以外の冷媒が充填されていてもよい。例えば、第１冷媒はＲ３２であって、第２冷媒及び第３冷媒は、二酸化炭素であることが好ましい。
【０１０７】
冷媒サイクルシステムに充填される前記第１冷媒、前記第２冷媒、及び、第３冷媒は、ＨＦＣ冷媒、ＨＦＯ冷媒、自然冷媒のいずれか１つであることが好ましい。あるいは、前記第１冷媒及び前記第２冷媒は、ＨＦＣ冷媒、ＨＦＯ冷媒、自然冷媒、ＣＦ３Ｉ、のうちのいずれか２つ以上を含む混合冷媒であることが好ましい。ＨＦＣ冷媒は、具体的には、Ｒ３２、Ｒ１２５、Ｒ１３４ａ、Ｒ１４３ａ、Ｒ２４５ｆａ等である。ＨＦＯ冷媒は、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｄ、Ｒ１１２３、Ｒ１１３２（Ｅ）等である。自然冷媒は、Ｒ７４４、Ｒ７１７、Ｒ２９０，Ｒ６００ａ、Ｒ１２７０等である。
【０１０８】
（４−５）
本開示に示す冷媒サイクルシステムは、冷媒サイクルシステムの具体例として空気調和装置１００を用いて説明を行っているが、冷媒サイクルシステムの形態はこれに限られない。例えば、冷媒サイクルシステムは、ヒートポンプ式の給湯機等であってもよい。
【０１０９】
（５）特徴
（５−１）
本開示に示す冷媒サイクルシステムとしての空気調和装置１００は、第１冷媒回路１と、第２冷媒回路２と、第３冷媒回路３と、第１カスケード熱交換器２１ａと、第２カスケード熱交換器４１ａと、第１流量調整弁２２と、第２流量調整弁４２と、を備える。第１冷媒回路１は、蒸気圧縮式冷凍サイクルである。第２冷媒回路２は、蒸気圧縮式冷凍サイクルである。第３冷媒回路３は、蒸気圧縮式冷凍サイクルである。第１カスケード熱交換器２１ａは、第１冷媒と、第２冷媒と、の間で熱交換を行わせる。第１冷媒は、第１冷媒回路１を流れる冷媒である。第２冷媒は、第２冷媒回路２を流れる冷媒である。第２カスケード熱交換器４１ａは、第１冷媒と、第３冷媒と、の間で熱交換を行わせる。第３冷媒は、第３冷媒回路３を流れる冷媒である。第１流量調整弁２２は、第１冷媒回路１において、第１カスケード熱交換器２１ａに入る第１冷媒の量を調整する。第２流量調整弁４２は、第１冷媒回路１において、第２カスケード熱交換器４１ａに入る第１冷媒の量を調整する。第１カスケード熱交換器２１ａと第２カスケード熱交換器４１ａとは、第１冷媒回路１において、並列に接続される。
【０１１０】
従来、蒸気圧縮式冷凍サイクルを、カスケード熱交換器を介して接続する二元冷凍サイクルが知られている。二元冷凍サイクルは、大型の商業施設や、ビル等の建物に空調機が施工される場合等において、１つの熱源ユニットに対して多数の利用側ユニットが接続可能であることが好ましい。これによって、空調機の設置に必要なスペースやコストを削減することが可能である。
【０１１１】
本実施形態に示す空気調和装置１００は、蒸気圧縮式冷凍サイクルである第１冷媒回路１に対し、第１カスケード熱交換器２１ａを有す第２冷媒回路２と、第２カスケード熱交換器４１ａを有す第３冷媒回路３と、を並列に接続している。これによって、１つの熱源ユニットに対してより多くの利用ユニットを接続することが可能である。
【０１１２】
（５−２）
空気調和装置１００は、制御部６０をさらに備える。制御部６０は、第１流量調整弁２２と第２流量調整弁４２の開度を調整する。第１冷媒回路１の第１カスケード熱交換器２１ａが蒸発器となるとき、制御部６０は、第１カスケード熱交換器２１ａから出る第１冷媒が過熱状態になるように第１流量調整弁２２の開度を調整する。第１冷媒回路１の第２カスケード熱交換器４１ａが蒸発器となるとき、制御部６０は、第２カスケード熱交換器４２ａから出る第１冷媒が過熱状態になるように第２流量調整弁４２の開度を調整する。
【０１１３】
制御部６０は、第１流量調整弁２２と第２流量調整弁４２の開度を調整することが可能である。これによって、制御部６０は、第１カスケード熱交換器２１ａまたは第２カスケード熱交換器４２ａから出る第１冷媒の過熱度を制御することが可能であり、空気調和装置１００を効率的に駆動させることが可能である。
【０１１４】
（５−３）
空気調和装置１００は、第１内部熱交換器２１ｂ、をさらに備える。第１内部熱交換器２１ｂは、第１冷媒回路１において、第１カスケード熱交換器２１ａに入る前の第１冷媒と、第１カスケード熱交換器２１ａから出た後の第１冷媒と、の間で熱交換を行う。
【０１１５】
また、空気調和装置１００の第１冷媒回路１は、第１バイパス回路２５、をさらに備える。第１冷媒回路１において、第１カスケード熱交換器２１ａが凝縮器となるとき、第１カスケード熱交換器２１ａを出た第１冷媒は、第１バイパス回路２５を介して、第１内部熱交換器２１ｂを迂回する。第１内部熱交換器２１ｂを迂回した第１冷媒は、第１冷媒回路１が有する圧縮機１１に吸入される。
【０１１６】
空気調和装置１００の第１カスケード熱交換器２１ａは、第１内部熱交換器２１ｂよりも熱交換能力が大きい。
【０１１７】
空気調和装置１００が、第１内部熱交換器２１ｂを有することで、第１冷媒の過熱度を制御することによって起こる、第１カスケード熱交換器２１ａの熱交換能力の低下を抑制することが可能である。また、空気調和装置１００が、第１バイパス回路２５を有することによって、第１冷媒回路１が暖房運転のとき、第１冷媒が第１内部熱交換器２１ｂを迂回することが可能である。なお、第１カスケード熱交換器２１ａは、熱交換能力の大きい高性能な熱交換器であることが好ましい。また、第１内部熱交換器２１ｂは、第１カスケード熱交換器２１ａの熱交換能力を損なわず、第１冷媒に過熱度を付与することが可能な熱交換器である。
【０１１８】
（５−４）
空気調和装置１００は、第２内部熱交換器４１ｂ、をさらに備える。第２内部熱交換器４１ｂは、第２冷媒回路２において、第２カスケード熱交換器４１ａに入る前の第１冷媒と、第２カスケード熱交換器４１ａから出た後の第１冷媒と、の間で熱交換を行う。
【０１１９】
空気調和装置１００は、第１冷媒回路１は、第２バイパス回路４５、をさらに備える。第１冷媒回路１において、第２カスケード熱交換器４１ａが凝縮器となるとき、第２カスケード熱交換器４１ａを出た第１冷媒は、第２バイパス回路４５を介して、第２内部熱交換器４１ｂを迂回する。第２内部熱交換器４１ｂを迂回した第１冷媒は、第１冷媒回路１が有する圧縮機１１に吸入される。
【０１２０】
また、空気調和装置１００の第２カスケード熱交換器４１ａは、第２内部熱交換器４１ｂよりも熱交換能力が大きい。
【０１２１】
これによって、第３冷媒回路３においても、第２冷媒回路２と同様の効果を得ることが可能である。
【０１２２】
（５−５）
空気調和装置１００の第１冷媒回路１、第２冷媒回路２、第３冷媒回路３には、それぞれ、第１冷媒、第２冷媒、第３冷媒として、冷媒の安定性が高いＲ３２が充填されている。しかし、本開示に示す冷媒サイクルシステムには、Ｒ３２以外の冷媒が充填されていてもよい。例えば、第１冷媒はＲ３２であって、第２冷媒及び第３冷媒は、二酸化炭素であることが好ましい。
【０１２３】
冷媒サイクルシステムに充填される前記第１冷媒、前記第２冷媒、及び、第３冷媒は、ＨＦＣ冷媒、ＨＦＯ冷媒、自然冷媒のいずれか１つであることが好ましい。あるいは、前記第１冷媒及び前記第２冷媒は、ＨＦＣ冷媒、ＨＦＯ冷媒、自然冷媒、ＣＦ３Ｉ、のうちのいずれか２つ以上を含む混合冷媒であることが好ましい。
【０１２４】
本実施形態の空気調和装置１００に充填される冷媒は、例えば、上記の冷媒が適用可能である。
【０１２５】
（６）
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及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。
【符号の説明】
【０１２６】
１      第１冷媒回路
２      第２冷媒回路
３      第３冷媒回路
１１    圧縮機
２１ａ  第１カスケード熱交換器
２１ｂ  第１内部熱交換器
２２    第１流量調整弁
２５    第１バイパス回路
４１ａ  第２カスケード熱交換器
４１ｂ  第２内部熱交換器
４２    第２流量調整弁
４５    第２バイパス回路
６０    制御部
１００  冷媒サイクルシステム
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２７】
【特許文献１】特開２００６−０５７８６９号公報
【図１】
2020201008.tif 000003
【図２】
2020201008.tif 000004