(57)【要約】【課題】室内空調や冷却貯蔵設備の庫内冷却が行われる店舗等において、冷凍システムの効率的運転を可能とする。【解決手段】冷凍システム１は、圧縮機１３、熱源側熱交換器１６及び利用側熱交換器２８等から構成され、この利用側熱交換器２８により室内空調を行う空調用冷媒回路７と、圧縮機３７、凝縮器３８及び蒸発器４３、４９等から構成され、この蒸発器４３、４９により冷却貯蔵設備の庫内冷却を行う冷却貯蔵設備用冷媒回路９とを備え、空調用冷媒回路７の低圧側と冷却貯蔵設備用冷媒回路９の高圧側とを熱交換させるカスケード熱交換器１８を設けた。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、熱源側熱交換器及び利用側熱交換器等から構成され、該利用側熱交換器により室内空調を行う空調用冷媒回路と、
圧縮機、凝縮器及び蒸発器等から構成され、該蒸発器により冷却貯蔵設備の庫内冷却を行う冷却貯蔵設備用冷媒回路とを備え、
前記空調用冷媒回路の低圧側と前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側とを熱交換させるカスケード熱交換器を設けたことを特徴とする冷凍システム。
【請求項２】
前記冷却貯蔵設備用冷媒回路は、冷蔵ケース及び冷凍ケースの庫内をそれぞれ冷却するための冷蔵用蒸発器及び冷凍用蒸発器を備え、
前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の圧縮機から吐出され、前記カスケード熱交換器を経た冷媒を前記各蒸発器に分流して供給し、前記冷凍用蒸発器を出た冷媒と前記冷蔵用蒸発器から出た冷媒とを合流させて前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の圧縮機に吸い込ませると共に、前記冷凍用蒸発器から出た冷媒を、前記冷蔵用蒸発器から出た冷媒と合流させる以前に昇圧させるブースタ手段を備えることを特徴とする請求項１の冷凍システム。
【請求項３】
前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の圧縮機の故障時、前記ブースタ手段により、前記カスケード熱交換器と前記冷凍用蒸発器の間で冷媒を循環させることを特徴とする請求項２の冷凍システム。
【請求項４】
前記空調用冷媒回路の冷房運転時に、前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側の冷媒を、前記凝縮器を介して前記カスケード熱交換器に流すと共に、前記空調用冷媒回路の暖房運転時には、前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側の冷媒を、前記凝縮器を介すること無く前記カスケード熱交換器に流すことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３の冷凍システム。
【請求項５】
前記空調用冷媒回路の暖房運転時に、前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の前記カスケード熱交換器における冷媒の放熱量が過大となる場合には、前記空調用冷媒回路の高圧側の冷媒の一部を前記熱源側熱交換器に流すことを特徴とする請求項４の冷凍システム。
【請求項６】
前記空調用冷媒回路の暖房運転時に、前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の前記カスケード熱交換器における冷媒の放熱量が過大となる場合には、前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側の冷媒の一部を前記凝縮器に流すことを特徴とする請求項４の冷凍システム。
【請求項７】
前記空調用冷媒回路の暖房運転時に、前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の前記カスケード熱交換器における冷媒の放熱量が不足する場合には、前記空調用冷媒回路の低圧側の冷媒の一部を前記熱源側熱交換器に流すことを特徴とする請求項４、請求項５又は請求項６の冷凍システム。
【請求項８】
冷蔵ケースと、冷凍ケースと、圧縮機、凝縮器及び前記各ケースの庫内をそれぞれ冷却するための冷蔵用蒸発器、冷凍用蒸発器等から構成された冷却貯蔵設備用冷媒回路とを備え、
前記冷凍用蒸発器の霜取り時、前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側の冷媒を前記冷凍用蒸発器に流した後、減圧して前記冷蔵用蒸発器に供給することを特徴とする冷凍システム。
【請求項９】
前記冷凍用蒸発器の霜取り時、前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側の冷媒を、前記凝縮器に流した後、前記冷凍用蒸発器に流すことを特徴とする請求項８の冷凍システム。
【請求項１０】
前記冷凍用蒸発器の霜取り時、前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側の冷媒を、前記凝縮器を介すること無く前記冷凍用蒸発器に流すことを特徴とする請求項８の冷凍システム。
【請求項１１】
圧縮機、熱源側熱交換器及び利用側熱交換器等から構成され、該利用側熱交換器により室内空調を行う空調用冷媒回路と、該空調用冷媒回路の低圧側と前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側とを熱交換させるカスケード熱交換器を備え、
前記冷凍用蒸発器の霜取りを行う際、前記空調用冷媒回路の冷媒を前記カスケード熱交換器に流さないことを特徴とする請求項８、請求項９又は請求項１０の冷凍システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば店舗等において室内空調や冷却貯蔵設備の庫内冷却を行うための冷凍システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりコンビニエンスストア等の店舗の店内（室内）は、空気調和機によって冷暖房空調されている。また、店内には商品を陳列販売する冷蔵或いは冷凍用のオープンショーケースや扉付きのショーケース（冷却貯蔵設備）が設置されており、これらは冷凍機によって庫内冷却が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来これら空気調和機や冷凍機の冷媒回路は、それぞれ独立して構成され、独自に運転が行われていた。そのため、空調と冷却貯蔵設備の運転を総合した省エネを図ることが困難な状況であった。一方で、店舗の空調と冷蔵設備の冷媒回路を一つの回路として構成したものも提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１７４４７０号公報
【０００５】
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、室内空調や冷却貯蔵設備の庫内冷却が行われる店舗等において、冷凍システムの効率的運転を可能とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の冷凍システムは、圧縮機、熱源側熱交換器及び利用側熱交換器等から構成され、この利用側熱交換器により室内空調を行う空調用冷媒回路と、圧縮機、凝縮器及び蒸発器等から構成され、この蒸発器により冷却貯蔵設備の庫内冷却を行う冷却貯蔵設備用冷媒回路とを備え、空調用冷媒回路の低圧側と冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側とを熱交換させるカスケード熱交換器を設けたものである。
【０００７】
請求項１の発明によれば、圧縮機、熱源側熱交換器及び利用側熱交換器等から構成され、この利用側熱交換器により室内空調を行う空調用冷媒回路と、圧縮機、凝縮器及び蒸発器等から構成され、この蒸発器により冷却貯蔵設備の庫内冷却を行う冷却貯蔵設備用冷媒回路とを備え、空調用冷媒回路の低圧側と冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側とを熱交換させるカスケード熱交換器を設けたので、空調用冷媒回路の低圧側冷媒によって冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側冷媒の過冷却を図り、冷却貯蔵設備用冷媒回路の運転効率と能力改善を図ることが可能となる。
【０００８】
また、空調用冷媒回路の冷房運転時には、利用側熱交換器の冷媒の蒸発温度が高くなることから空調用冷媒回路の運転効率の改善を図ることができると共に、空調用冷媒回路の暖房運転時には、カスケード熱交換器で冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側冷媒の廃熱を回収して空調用冷媒回路の利用側熱交換器に搬送することができるので、暖房能力の改善も図ることができるようになる。総じて、室内空調と冷却貯蔵設備の庫内冷却を行う冷凍システムの効率改善を図り、省エネ化を図ることが可能となるものである。
【０００９】
請求項２の発明の冷凍システムは、上記において冷却貯蔵設備用冷媒回路は、冷蔵ケース及び冷凍ケースの庫内をそれぞれ冷却するための冷蔵用蒸発器及び冷凍用蒸発器を備え、冷却貯蔵設備用冷媒回路の圧縮機から吐出され、カスケード熱交換器を経た冷媒を各蒸発器に分流して供給し、冷凍用蒸発器を出た冷媒と冷蔵用蒸発器から出た冷媒とを合流させて冷却貯蔵設備用冷媒回路の圧縮機に吸い込ませると共に、冷凍用蒸発器から出た冷媒を、冷蔵用蒸発器から出た冷媒と合流させる以前に昇圧させるブースタ手段を備えるものである。
【００１０】
請求項２の発明によれば、上記に加えて冷却貯蔵設備用冷媒回路は、冷蔵ケース及び冷凍ケースの庫内をそれぞれ冷却するための冷蔵用蒸発器及び冷凍用蒸発器を備え、冷却貯蔵設備用冷媒回路の圧縮機から吐出され、カスケード熱交換器を経た冷媒を各蒸発器に分流して供給し、冷凍用蒸発器を出た冷媒と冷蔵用蒸発器から出た冷媒とを合流させて冷却貯蔵設備用冷媒回路の圧縮機に吸い込ませると共に、冷凍用蒸発器から出た冷媒を、冷蔵用蒸発器から出た冷媒と合流させる以前に昇圧させるブースタ手段を備えているので、冷蔵ケースと冷凍ケースの庫内を各蒸発器によりそれぞれ円滑に冷却しながら、冷却貯蔵設備用冷媒回路の圧縮機に吸い込まれる冷媒の圧力を調整して支障無く運転を行うことができるようになるものである。
【００１１】
請求項３の発明の冷凍システムは、上記において冷却貯蔵設備用冷媒回路の圧縮機の故障時、ブースタ手段により、カスケード熱交換器と冷凍用蒸発器の間で冷媒を循環させるものである。
【００１２】
請求項３の発明によれば、上記に加えて冷却貯蔵設備用冷媒回路の圧縮機の故障時、ブースタ手段により、カスケード熱交換器と冷凍用蒸発器の間で冷媒を循環させるようにしたので、冷却貯蔵設備用冷媒回路の圧縮機が故障した場合でも、ブースタ手段によりカスケード熱交換器と冷凍用蒸発器の間で冷媒を循環させ、カスケード熱交換器で冷媒を凝縮させて冷凍用蒸発器で冷媒を蒸発させることができるようになる。これにより、係る異常時にも少なくとも冷凍ケースの冷却を確保し、商品の損害を防止若しくは最小限に抑えること可能となるものである。
【００１３】
請求項４の発明の冷凍システムは、請求項１、請求項２又は請求項３の発明において、空調用冷媒回路の冷房運転時に、冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側の冷媒を、凝縮器を介してカスケード熱交換器に流すと共に、空調用冷媒回路の暖房運転時には、冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側の冷媒を、凝縮器を介すること無くカスケード熱交換器に流すものである。
【００１４】
請求項４の発明によれば、請求項１、請求項２又は請求項３の発明に加えて、空調用冷媒回路の冷房運転時に、冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側の冷媒を、凝縮器を介してカスケード熱交換器に流すので、空調用冷媒回路の過熱度を適正範囲に維持することができると共に、空調用冷媒回路の暖房運転時には、冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側の冷媒を、凝縮器を介すること無くカスケード熱交換器に流すので、冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側冷媒からの廃熱回収を効率的に行い、空調用冷媒回路の利用側熱交換器における暖房能力をより一層向上させることができるようになるものである。
【００１５】
請求項５の発明の冷凍システムは、上記において空調用冷媒回路の暖房運転時に、冷却貯蔵設備用冷媒回路のカスケード熱交換器における冷媒の放熱量が過大となる場合には、空調用冷媒回路の高圧側の冷媒の一部を熱源側熱交換器に流すものである。
【００１６】
請求項５の発明によれば、上記に加えて空調用冷媒回路の暖房運転時に、冷却貯蔵設備用冷媒回路のカスケード熱交換器における冷媒の放熱量が過大となる場合には、空調用冷媒回路の高圧側の冷媒の一部を熱源側熱交換器に流すようにしたので、カスケード熱交換器で空調用冷媒回路の冷媒に汲み上げられた過剰な熱量を熱源側熱交換器で放出させ、過剰な暖房能力を調節することができるようになるものである。
【００１７】
請求項６の発明の冷凍システムは、請求項４の発明において空調用冷媒回路の暖房運転時に、冷却貯蔵設備用冷媒回路のカスケード熱交換器における冷媒の放熱量が過大となる場合には、冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側の冷媒の一部を凝縮器に流すものである。
【００１８】
請求項６の発明によれば、請求項４の発明に加えて空調用冷媒回路の暖房運転時に、冷却貯蔵設備用冷媒回路のカスケード熱交換器における冷媒の放熱量が過大となる場合には、冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側の冷媒の一部を凝縮器に流すようにしたので、冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側の冷媒の一部を凝縮器にて放熱させ、カスケード熱交換器で冷却貯蔵設備用冷媒回路の冷媒から放出される熱量を低下させて空調用冷媒回路の過剰な暖房能力を調節することができるようになる。特に、この場合には空調用冷媒回路内の冷媒循環を変更することがないので、空調用冷媒回路の暖房運転も安定的なものとなる。
【００１９】
請求項７の発明の冷凍システムは、請求項４、請求項５又は請求項６の発明において空調用冷媒回路の暖房運転時に、冷却貯蔵設備用冷媒回路のカスケード熱交換器における冷媒の放熱量が不足する場合には、空調用冷媒回路の低圧側の冷媒の一部を熱源側熱交換器に流すものである。
【００２０】
請求項７の発明によれば、請求項４、請求項５又は請求項６の発明において空調用冷媒回路の暖房運転時に、冷却貯蔵設備用冷媒回路のカスケード熱交換器における冷媒の放熱量が不足する場合には、空調用冷媒回路の低圧側の冷媒の一部を熱源側熱交換器に流すようにしたので、熱源側熱交換器にて外気からも熱を汲み上げ、利用側熱交換器に搬送することができるようになる。これにより、冷却貯蔵設備用冷媒回路のカスケード熱交換器における冷媒の放熱量が不足する場合にも、空調用冷媒回路の利用側熱交換器における暖房能力を確保することができるようになるものである。
【００２１】
請求項８の発明の冷凍システムは、冷蔵ケースと、冷凍ケースと、圧縮機、凝縮器及び各ケースの庫内をそれぞれ冷却するための冷蔵用蒸発器、冷凍用蒸発器等から構成された冷却貯蔵設備用冷媒回路とを備え、冷凍用蒸発器の霜取り時、冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側の冷媒を冷凍用蒸発器に流した後、減圧して冷蔵用蒸発器に供給するものである。
【００２２】
請求項８の発明によれば、冷蔵ケースと、冷凍ケースと、圧縮機、凝縮器及び各ケースの庫内をそれぞれ冷却するための冷蔵用蒸発器、冷凍用蒸発器等から構成された冷却貯蔵設備用冷媒回路とを備え、冷凍用蒸発器の霜取り時、冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側の冷媒を冷凍用蒸発器に流した後、減圧して冷蔵用蒸発器に供給するので、冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側冷媒の廃熱で冷凍ケースの冷凍用蒸発器の霜取りを行いながら、そこで凝縮した冷媒を用いて冷蔵用蒸発器により冷蔵ケースの冷却を行うことができるようになり、効率的な運転を実現して省エネ化を図ることができるようになるものである。
【００２３】
請求項９の発明の冷凍システムは、上記において冷凍用蒸発器の霜取り時、冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側の冷媒を、凝縮器に流した後、冷凍用蒸発器に流すものである。
【００２４】
請求項９の発明によれば、上記に加えて冷凍用蒸発器の霜取り時、冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側の冷媒を、凝縮器に流した後、冷凍用蒸発器に流すので、凝縮器で凝縮した液冷媒を冷凍用蒸発器に流して過冷却し、冷蔵用蒸発器における冷却能力を改善することができるようになるものである。
【００２５】
請求項１０の発明の冷凍システムは、請求項８の発明において冷凍用蒸発器の霜取り時、冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側の冷媒を、凝縮器を介すること無く冷凍用蒸発器に流すものである。
【００２６】
請求項１０の発明によれば、請求項８の発明に加えて冷凍用蒸発器の霜取り時、冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側の冷媒を、凝縮器を介すること無く冷凍用蒸発器に流すので、圧縮機から吐出された高温のガス冷媒を冷凍用蒸発器に供給して迅速な霜取りを実現することができるようになるものである。
【００２７】
請求項１１の発明の冷凍システムは、請求項８、請求項９又は請求項１０の発明において圧縮機、熱源側熱交換器及び利用側熱交換器等から構成され、この利用側熱交換器により室内空調を行う空調用冷媒回路と、この空調用冷媒回路の低圧側と冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側とを熱交換させるカスケード熱交換器を備え、冷凍用蒸発器の霜取りを行う際、空調用冷媒回路の冷媒をカスケード熱交換器に流さないものである。
【００２８】
請求項１１の発明の冷凍システムは、請求項８、請求項９又は請求項１０の発明に加えて、圧縮機、熱源側熱交換器及び利用側熱交換器等から構成され、この利用側熱交換器により室内空調を行う空調用冷媒回路と、この空調用冷媒回路の低圧側と冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側とを熱交換させるカスケード熱交換器を備えているので、空調用冷媒回路の低圧側冷媒によって冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側冷媒の過冷却を図り、冷却貯蔵設備用冷媒回路の運転効率と能力改善を図ることが可能となる。
【００２９】
また、空調用冷媒回路の冷房運転時には、利用側熱交換器の冷媒の蒸発温度が高くなることから空調用冷媒回路の運転効率の改善を図ることができると共に、空調用冷媒回路の暖房運転時には、カスケード熱交換器で冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側冷媒の廃熱を回収して空調用冷媒回路の利用側熱交換器に搬送することができるので、暖房能力の改善も図ることができるようになる。これらにより、総じて室内空調と冷却貯蔵設備の庫内冷却を行う冷凍システムの効率改善を図り、省エネ化を図ることが可能となる。
【００３０】
特にこの場合、冷凍用蒸発器の霜取りを行う際には、空調用冷媒回路の冷媒をカスケード熱交換器に流さないので、冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側冷媒の熱がカスケード熱交換器において空調用冷媒回路側に奪われることが無くなり、冷凍用蒸発器の霜取りを円滑に行うことができるようになるものである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明の冷凍システム１の冷媒回路を含むシステム構成を説明する図である。実施例の冷凍システム１は、例えばコンビニエンスストアの室内２（店内）の空調とそこに設置されている冷却貯蔵設備としての冷蔵ケース３や冷凍ケース４の庫内冷却を実現するものである。
【００３２】
尚、これら冷蔵ケース３、冷凍ケース４は前面や上面が開口するオープンショーケースの他、透明ガラス扉にて開口が開閉自在に閉塞されたショーケースであり、冷蔵ケース３の庫内は冷蔵温度（＋３℃〜＋１０℃）に冷却され、飲料やサンドイッチなどの冷蔵食品が陳列されると共に、冷凍ケース４の庫内は冷凍温度（−１０℃〜ー２０℃）に冷却され、冷凍食品やアイスクリームなどの冷菓が陳列されるものである。
【００３３】
この図において、６は空調用冷媒回路７を備える空気調和機（空調機）であり、８は前記冷蔵ケース３や冷凍ケース４の庫内を冷却するための冷却貯蔵設備用冷媒回路９を備えた冷却装置である。空気調和機６は、室内２の天井などに設置された室内機１１と、店外に設置された室外機１２とから構成され、これらの間に渡って空調用冷媒回路７が配管構成されている。
【００３４】
この空調用冷媒回路７は、室外機１２側に設置された圧縮機（コンプレッサ）１３、四方弁１４、熱源側熱交換器（室外側熱交換器）１６、膨張弁（減圧手段）１７、カスケード熱交換器１８、電磁弁（流路制御手段）１９、２１、２２、２３、及び、逆止弁２４、２６、２７等と、室内機１１側に設置された利用側熱交換器（室内側熱交換器）２８、膨張弁（減圧手段）２９、及び、電磁弁３１、３２等から系統構成されている（空調系統）。
【００３５】
圧縮機１３の吐出側１３Ｄは四方弁１４の一方の入口に接続され、四方弁１４の一方の出口は電磁弁２２を介して熱源側熱交換器１６の入口に接続されている。熱源側熱交換器１６の出口は逆止弁２４及び電磁弁３１を順次介して膨張弁２９の入口に接続され、膨張弁２９の出口は利用側熱交換器２８の入口に接続されている。尚、逆止弁２４は膨張弁２９（電磁弁３１）側が順方向とされている。
また、電磁弁３２は電磁弁３１及び膨張弁２９の直列回路に対して並列に接続されている。
【００３６】
利用側熱交換器２８の出口は四方弁１４の他方の入口に接続され、四方弁１４の他方の出口は逆止弁２６を介して圧縮機１３の吸込側１３Ｓに接続されている。尚、逆止弁２６は圧縮機１３側が順方向とされている。また、熱源側熱交換器１６の入口と四方弁１４の他方の入口の間には逆止弁２７と電磁弁２３の直列回路が接続され、逆止弁２７は熱源側熱交換器１６（電磁弁２３）側が順方向とされている。
【００３７】
また、膨張弁１７の入口は逆止弁２４と逆止弁３１の間に接続され、膨張弁１７の出口は電磁弁２１を介してカスケード熱交換器１８の空調側通路１８Ａの入口に接続されている。このカスケード熱交換器１８の空調側通路１８Ａの出口は圧縮機１３の吸込側１３Ｓに接続されている。尚、膨張弁１７の出口は更に電磁弁１９を介して熱源側熱交換器１６の出口と逆止弁２４の間に接続されている。
【００３８】
一方、冷却装置８は店外に設置された冷凍機３６を備え、この冷凍機３６と店内設置された冷蔵ケース３及び冷凍ケース４との間に渡って冷却貯蔵設備用冷媒回路９が配管構成されている。この冷却貯蔵設備用冷媒回路９は、冷凍機３６側に設置された圧縮機（コンプレッサ）３７、凝縮器３８、電磁弁（流路制御手段）３９、４１、４２等と、冷蔵ケース３内に設置されて冷蔵ケース３の庫内を冷却する冷蔵用蒸発器４３、膨張弁４４、電磁弁４６、４７、逆止弁４８（冷蔵系統）と、冷凍ケース４内に設置されて冷凍ケース４の庫内を冷却する冷凍用蒸発器４９、膨張弁５１、電磁弁５２、５３、ブースタ手段としてのブースタユニット５４（冷凍系統）等から構成されている。
【００３９】
圧縮機３７の吐出側３７Ｄは電磁弁３９を介して凝縮器３８の入口に接続され、凝縮器３８の出口は空気調和機６の室外機１２内に入り、室外機１２内に設けられたカスケード熱交換器１８のケース側通路１８Ｂの入口に接続されている。
尚、電磁弁４２は圧縮機３７と電磁弁３９の間と凝縮器３８を出た配管の間に接続されている。また、カスケード熱交換器１８は内部に構成された空調側通路１８Ａとケース側通路１８Ｂをそれぞれ通過する冷媒を相互に熱交換させるものである。
【００４０】
カスケード熱交換器１８のケース側通路１８Ｂの出口は、室外機１２から出て再び冷凍機３６に戻り、そこから更に店内に入って分岐する。分岐した一方の配管は、電磁弁４７、４６を順次介して膨張弁４４の入口に接続され、膨張弁４４の出口は冷蔵用蒸発器４３の入口に接続されている。分岐した他方の配管は、電磁弁５２を介して膨張弁５１の入口に接続され、膨張弁５１の出口は冷凍用蒸発器４９の入口に接続されている。尚、電磁弁５３は電磁弁５２と膨張弁５１の直列回路に並列に接続されている。
【００４１】
冷凍用蒸発器４９の出口は、ブースタユニット５４の入口に接続されている。
このブースタユニット５４は圧縮機（コンプレッサ）を備え、入口に至った冷媒を圧縮して圧力上昇させた後、出口から吐出する装置であり、このブースタユニット５４の出口は圧縮機３７の吸込側３７Ｓに接続されている。尚、冷蔵用蒸発器４３の出口はブースタユニット５４の出口側に接続されている。また、逆止弁４８はブースタユニット５４の入口側と電磁弁４６、４７間に接続され、電磁弁４６、４７方向が順方向とされている。更に、電磁弁４１は圧縮機３７の吸込側３７Ｓと凝縮器３８を出た配管の間に接続されている。そして、冷媒回路７、９内には例えばＲ−４１０、Ｒ−４０４Ａ等の冷媒が所定量封入される。
【００４２】
以上の構成で本発明の冷凍システム１の動作を説明する。尚、前記各圧縮機１３及び３７とブースタユニット５４内の圧縮機の排除容積比は以後の運転を適正に行うのに適した値に設定されているものとする。また、図１の左上に示すモリエル線図は、冷凍システム１内の前記空調系統、冷蔵系統及び冷凍系統内の冷媒の状態を示すものである。そして、冷凍システム１の各機器の動作は汎用マイクロコンピュータから構成されたコントローラ５６により制御される。
【００４３】
（１）空気調和機の冷房運転
先ず、夏場等に空気調和機６が冷房運転される場合、コントローラ５６は四方弁１４の第１の流通口を第２の流通口に、第３の流通口を第４の流通口に連通させる。また、電磁弁２１、２２及び３１を開き、電磁弁１９、２３及び３２は閉じる。そして、圧縮機１３を運転する。尚、コントローラ５６は圧縮機１３の運転周波数を調整して能力制御可能とされているものとする。
【００４４】
圧縮機１３が運転されると、圧縮機１３の吐出側１３Ｄから吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁１４を経て電磁弁２２を通り、熱源側熱交換器１６に入る。この熱源側熱交換器１６には図示しない送風機により外気が通風されており、冷媒はここで放熱し、凝縮液化する。この液冷媒は熱源側熱交換器１６から出て逆止弁２４を通り、分岐する。分岐した一方は電磁弁３１を経て膨張弁２９に至り、そこで絞られて低圧とされた後（減圧）、利用側熱交換器２８に流入し、そこで蒸発する。
【００４５】
この利用側熱交換器２８には図示しない送風機により室内２（店内）の空気が通風されており、冷媒の蒸発による吸熱作用で室内空気は冷却される。これにより、室内２（店内）の冷房が行われる。利用側熱交換器２８を出た低温のガス冷媒は四方弁１４の第４の流通口から第３の流通口へと通過し、逆止弁２６を経て圧縮機１３の吸込側１３Ｓに吸い込まれる循環を繰り返す。コントローラ５６は利用側熱交換器２８の温度やそこに吸い込まれる空気温度に基づき、室内（店内）温度を設定温度とするよう利用側熱交換器２８に通風する送風機及び圧縮機１３の運転周波数を制御する。
【００４６】
逆止弁２４を通過して分岐した冷媒の他方は膨張弁１７に至り、そこで絞られて低圧とされた後（減圧）、カスケード熱交換器１８の空調側通路１８Ａに流入し、そこで蒸発する。係る空調用冷媒回路７の冷媒の蒸発による吸熱作用でカスケード熱交換器１８は冷却され、低温となる。カスケード熱交換器１８を出た低温のガス冷媒は圧縮機１３の吸込側１３Ｓに吸い込まれる循環を繰り返す。
【００４７】
コントローラ５６は利用側熱交換器２８の出口側の冷媒温度、或いは、利用側熱交換器２８の温度と、カスケード熱交換器１８の出口側の冷媒温度、或いは、カスケード熱交換器１８の温度に基づいて適正な過熱度となるように膨張弁２９及び１７の弁開度を調整する。
【００４８】
一方、コントローラ５６は冷却装置８の冷却貯蔵設備用冷媒回路９の電磁弁３９、５２、４６及び４７を開き、電磁弁４１、４２、５３は閉じる。そして、圧縮機３７及びブースタユニット５４を運転する。圧縮機３７から吐出された高温高圧のガス冷媒は、電磁弁３９を経て凝縮器３８に入る。この凝縮器３８にも図示しない送風機により外気が通風されており、凝縮器３８に流入した冷媒はそこで放熱し、凝縮していく。
【００４９】
この凝縮器３８を出た冷媒は次にカスケード熱交換器１８のケース側通路１８Ｂに入る。このケース側通路１８Ｂに入った冷却貯蔵設備用冷媒回路９の冷媒は、前述の如き空調用冷媒回路７の冷媒の蒸発によって低温となっているカスケード熱交換器１８によって冷却され、更に凝縮液化が進んで過冷却状態となる。
【００５０】
このカスケード熱交換器１８にて過冷却された冷媒は次に分岐し、一方は電磁弁４７、４６を順次通過して膨張弁４４に至り、そこで絞られた後（減圧）、冷蔵用蒸発器４３に流入し、そこで蒸発する。この冷蔵用蒸発器４３には図示しない送風機により冷蔵ケース３の庫内空気が通風・循環されており、冷媒の蒸発による吸熱作用で庫内空気は冷却される。これにより、冷蔵ケース３の庫内冷却が行われる。冷蔵用蒸発器４３を出た低温のガス冷媒はブースタユニット５４の出口側に至る。
【００５１】
このカスケード熱交換器１８を出て分岐した冷媒の他方は電磁弁５２を通過して膨張弁５１に至り、そこで絞られた後（減圧）、冷凍用蒸発器４９に流入し、そこで蒸発する。この冷凍用蒸発器４９にも図示しない送風機により冷凍ケース４の庫内空気が通風・循環されており、冷媒の蒸発による吸熱作用で庫内空気は冷却される。これにより、冷凍ケース４の庫内冷却が行われる。
【００５２】
冷凍用蒸発器４９を出た低温のガス冷媒はブースタユニット５４に至り、そこで、圧縮されて冷蔵用蒸発器４３の出口側の圧力（冷蔵系統の低圧側圧力）まで昇圧された後、ブースタユニット５４から出て冷蔵用蒸発器４３からの冷媒と合流する。この合流した冷媒は圧縮機３７の吸込側３７Ｓに吸い込まれる循環を繰り返す。
【００５３】
コントローラ５６は冷蔵ケース３の庫内温度若しくは冷蔵用蒸発器４３を経た吐出冷気温度或いは冷蔵用蒸発器４３への吸込冷気温度に基づいて電磁弁４６を開閉制御する。これにより、冷蔵ケース３の庫内を前述した冷蔵温度に冷却維持する。また、コントローラ５６は冷凍ケース４の庫内温度若しくは冷凍用蒸発器４９を経た吐出冷気温度或いは冷凍用蒸発器４９への吸込冷気温度に基づいて電磁弁５２を開閉制御する。これにより、冷凍ケース４の庫内を前述した冷凍温度に冷却維持する。
【００５４】
コントローラ５６は冷蔵用蒸発器４３の出口側の冷媒温度、或いは、冷蔵用蒸発器４３の温度に基づいて適正な過熱度となるように膨張弁４４の弁開度を調整する。また、コントローラ５６は冷凍用蒸発器４９の出口側の冷媒温度、或いは、冷凍用蒸発器４９の温度に基づいて適正な過熱度となるように膨張弁５１の弁開度を調整する。圧縮機３７は吸込側３７Ｓの圧力（低圧圧力）に基づいて制御され、電磁弁４６、５２の双方が閉じられた場合には停止され、何れかが開放されているときは運転される。
【００５５】
このように、カスケード熱交換器１８の空調側通路１８Ａを流れる空調用冷媒回路７の低圧側冷媒によって冷却貯蔵設備用冷媒回路９の高圧側冷媒を過冷却することができるので、冷蔵ケース３や冷凍ケース４の蒸発器４３、４９における冷却能力と冷却貯蔵設備用冷媒回路９の運転効率が改善される。また、空気調和機６の空調用冷媒回路７の利用側熱交換器２８の冷媒の蒸発温度が高くなることから空調用冷媒回路７の運転効率の改善も図ることができる。尚、この場合、冷却貯蔵設備用冷媒回路９の高圧側の冷媒は、凝縮器３８を介してカスケード熱交換器１８のケース側通路１８Ｂに流すので、空調用冷媒回路７の過熱度も適正範囲に維持できる。
【００５６】
また、冷却貯蔵設備用冷媒回路９の冷凍用蒸発器４９から出た冷媒の圧力は、その蒸発温度が低くなることから冷蔵用蒸発器４３を出た冷媒より低くなるが、冷蔵用蒸発器４３から出た冷媒と合流させる以前にブースタユニット５４により昇圧させるので、冷蔵ケース３と冷凍ケース４の庫内を各蒸発器４３、４９によりそれぞれ円滑に冷却しながら、冷却貯蔵設備用冷媒回路９の圧縮機３７に吸い込まれる冷媒の圧力を調整して支障無く運転を行うことができるようになる。
【００５７】
（２）空気調和機の暖房運転
次に、冬場等の空気調和機６の暖房運転について図２を用いて説明する。空気調和機６が暖房運転される場合、コントローラ５６は四方弁１４の第１の流通口を第４の流通口に、第２の流通口を第３の流通口に連通させるように切り換える。また、電磁弁２１及び３２を開き、電磁弁１９、２２、２３及び３１は閉じる。そして、圧縮機１３を運転する。
【００５８】
圧縮機１３が運転されると、圧縮機１３の吐出側１３Ｄから吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁１４を経て利用側熱交換器２８に入る。この利用側熱交換器２８には前述の如く図示しない送風機により室内（店内）空気が通風されており、冷媒はここで放熱し、室内空気を加熱する一方自らは凝縮液化する。これにより、室内２（店内）の暖房が行われる。
【００５９】
利用側熱交換器２８で液化した冷媒は利用側熱交換器２８から出て電磁弁３２を通り、膨張弁１７に至り、そこで絞られて低圧とされた後（減圧）、カスケード熱交換器１８の空調側通路１８Ａに流入し、そこで蒸発して吸熱した後、圧縮機１３の吸込側１３Ｓに吸い込まれる循環を繰り返す。
【００６０】
コントローラ５６は、カスケード熱交換器１８の出口側の冷媒温度、或いは、カスケード熱交換器１８の温度に基づいて適正な過熱度となるように膨張弁１７の弁開度を調整する。また、コントローラ５６は利用側熱交換器２８の温度やそこに吸い込まれる空気温度に基づき、室内（店内）温度を設定温度とするよう利用側熱交換器２８に通風する送風機及び圧縮機１３の運転周波数を制御する。
【００６１】
一方、コントローラ５６は冷却装置８の冷却貯蔵設備用冷媒回路９の電磁弁３９を閉じ、電磁弁４２を開く。尚、他の電磁弁は前述した冷房運転時と同様である。即ち、電磁弁４２、４６、４７、５２を開き、電磁弁３９、４１、５３は閉じ、圧縮機３７及びブースタユニット５４を運転する。
【００６２】
これにより、圧縮機３７から吐出された高温高圧のガス冷媒は、電磁弁４２を経てカスケード熱交換器１８のケース側通路１８Ｂに入る。即ち、圧縮機３７から吐出された高温高圧のガス冷媒は凝縮器３８を介すること無く、直接カスケード熱交換器１８のケース側通路１８Ｂに供給される。このケース側通路１８Ｂに入った冷却貯蔵設備用冷媒回路９の冷媒は、カスケード熱交換器１８において放熱するので、前述の如く空調側通路１８Ａで蒸発する空調用冷媒回路７の冷媒によって冷却され、熱量を受け渡す。これにより、空調用冷媒回路７の冷媒は冷却貯蔵設備用冷媒回路９の冷媒の廃熱を汲み上げることになる。冷却貯蔵設備用冷媒回路９は以後、前述と同様の冷媒循環が行われる。
【００６３】
このような運転により、空気調和機６の空調用冷媒回路７の暖房運転時には、カスケード熱交換器１８で冷却貯蔵設備用冷媒回路９の高圧側冷媒の廃熱を回収して空調用冷媒回路７の利用側熱交換器２８に搬送することができるようになる。これにより、空気調和機６の暖房能力の改善を図ることができるようになり、総じて、室内空調と冷蔵ケース３、冷凍ケース４の庫内冷却を行う冷凍システム１の効率改善を図り、省エネ化を図ることが可能となる。
【００６４】
特に、空調用冷媒回路７の暖房運転時には、冷却貯蔵設備用冷媒回路９の高圧側の冷媒を、凝縮器３８を介すること無くカスケード熱交換器１８のケース側通路１８Ｂに流すので、冷却貯蔵設備用冷媒回路９の高圧側冷媒からの廃熱回収を効率的に行い、空調用冷媒回路７の利用側熱交換器２８における暖房能力をより一層向上させることができるようになる。
【００６５】
（３）空気調和機の暖房運転時：冷却装置の放熱過剰時の制御（その１）
ここで、上述の如き空気調和機６の暖房運転時に、室内（店内）空気の負荷が小さく、暖房能力が過大となると、コントローラ５６は室内温度に基づいて圧縮機１３の運転周波数を低下させ、暖房能力を低下させていく。一方、このような制御を行っても、冷却装置８の冷却貯蔵設備用冷媒回路９のカスケード熱交換器１８における放熱量（廃熱）が必要以上に大きい場合には、空気調和機６の暖房能力が過剰となる。
【００６６】
係る場合には、コントローラ５６は図２から図３の状態に流路を切り換える。
即ち、この場合コントローラ５６は電磁弁２３を開く。他の運転状態は図２と同様である。電磁弁２３が開放されると、圧縮機１３から吐出された高温高圧のガス冷媒の一部が四方弁１４を出た後、利用側熱交換器２８に向かうものから分流し、逆止弁２７、電磁弁２３を経て熱源側熱交換器１６に流入するようになる。
即ち、空調用冷媒回路７の高圧側の冷媒の一部は熱源側熱交換器１６にて放熱した後、利用側熱交換器２８に向かうこと無く、逆止弁２４を経て膨張弁１７に至ることになる。
【００６７】
このように、空調用冷媒回路７の暖房運転時に、冷却貯蔵設備用冷媒回路９のカスケード熱交換器１８における冷媒の放熱量が過大となる場合には、空調用冷媒回路７の高圧側の冷媒の一部を熱源側熱交換器１６に流せば、カスケード熱交換器１８で空調用冷媒回路７の冷媒に汲み上げられた冷却貯蔵設備用冷媒回路９からの過剰な熱量を熱源側熱交換器１６で放出させることが可能となり、これによって、空気調和機６の過剰な暖房能力を調節することができるようになる。尚、カスケード熱交換器１８における冷却貯蔵設備用冷媒回路９の放熱量が空調用冷媒回路７にとって過剰でなくなれば、コントローラ５６は各電磁弁を図２の状態に復帰させる。
【００６８】
（４）空気調和機の暖房運転時：冷却装置の放熱過剰時の制御（その２）
次に、図４は上述の如く冷却装置８の冷却貯蔵設備用冷媒回路９のカスケード熱交換器１８における放熱量（廃熱）が必要以上に大きい場合の、空気調和機６の暖房運転時のもう一つの制御を示している。
【００６９】
この場合、コントローラ５６は図２から図４の状態に流路を切り換える。即ち、空気調和機６の空調用冷媒回路７は図２の暖房運転時のままであるが、冷却装置８の冷却貯蔵設備用冷媒回路９の電磁弁３９を開く。他の運転状態は図２と同様である。電磁弁３９が開放されると、圧縮機３７から吐出された高温高圧のガス冷媒の一部が電磁弁４２からカスケード熱交換器１８に向かうものから一部分流し、電磁弁３９を経て凝縮器３８に流入するようになる。即ち、冷却貯蔵設備用冷媒回路９の高圧側の冷媒の一部は凝縮器３８にて放熱した後、カスケード熱交換器１８に至ることになる。尚、電磁弁３９を電動膨張弁としてコントローラ５６により開度調整してもよい。
【００７０】
このように、空調用冷媒回路７の暖房運転時に、冷却貯蔵設備用冷媒回路９のカスケード熱交換器１８における冷媒の放熱量が過大となる場合には、冷却貯蔵設備用冷媒回路９の高圧側の冷媒の一部を凝縮器３８に流せば、冷却貯蔵設備用冷媒回路９の高圧側の冷媒の一部を凝縮器３８にて放熱させ、カスケード熱交換器１８で冷却貯蔵設備用冷媒回路９の冷媒から放出される熱量を低下させて空調用冷媒回路７の過剰な暖房能力を調節することができるようになる。特に、この場合には空調用冷媒回路７における冷媒循環を通常の暖房運転時から変更する必要がないので、空調用冷媒回路７の暖房運転も安定的なものとなる。尚、カスケード熱交換器１８における冷却貯蔵設備用冷媒回路９の放熱量が空調用冷媒回路７にとって過剰でなくなれば、コントローラ５６は各電磁弁を図２の状態に復帰させる。
【００７１】
（５）空気調和機の暖房運転時：冷却装置の放熱不足時の制御
一方、図２に示す如き空気調和機６の暖房運転時に、室内（店内）空気の負荷が大きくなると、コントローラ５６は室内温度に基づいて圧縮機１３の運転周波数を上昇させ、暖房能力を増大させていく。しかしながら、このような制御を行っても、冷却装置８の冷却貯蔵設備用冷媒回路９のカスケード熱交換器１８における放熱量（廃熱）が不足する場合には、空気調和機６の暖房能力は不足するようになる。
【００７２】
係る場合には、コントローラ５６は図２から図５の状態に流路を切り換える。
即ち、この場合コントローラ５６は電磁弁１９及び電磁弁２２を開く。他の運転状態は図２と同様である。電磁弁１９及び電磁弁２２が開放されると、膨張弁１７を経て絞られ、低圧となった冷媒の一部が電磁弁２１及びカスケード熱交換器１８に向かうものから分流し、電磁弁１９を経て熱源側熱交換器１６に流入するようになる。即ち、空調用冷媒回路７の低圧側の冷媒の一部は熱源側熱交換器１６にて蒸発し、外気から吸熱した後、電磁弁２２を経て四方弁１４の第２の流路口から第３の流路口を通過し、逆止弁２６を経て圧縮機１３の吸込側１３Ｓに戻ることになる。
【００７３】
このように、空調用冷媒回路７の暖房運転時に、冷却貯蔵設備用冷媒回路９のカスケード熱交換器１８における冷媒の放熱量が不足する場合には、空調用冷媒回路７の低圧側の冷媒の一部を熱源側熱交換器１６に流すようにしたので、熱源側熱交換器１６にて外気からも熱を汲み上げることができるようになる。外気から汲み上げられた熱量は、圧縮機１３により、カスケード熱交換器１８に汲み上げられた冷却貯蔵設備用冷媒回路９からの熱量と共に利用側熱交換器２８に搬送されることになる。
【００７４】
これにより、冷却貯蔵設備用冷媒回路９のカスケード熱交換器１８における冷媒の放熱量が不足する場合にも、空調用冷媒回路７の利用側熱交換器２８における暖房能力を確保することができるようになる。
【００７５】
（６）冷凍ケースの霜取り運転（その１）
ここで、冷凍ケース４の冷凍用蒸発器４９は凍結温度で運転され、着霜が生じるため、コントローラ５６は例えば定期的に冷凍用蒸発器４９の霜取りを行う。
この霜取り運転では、コントローラ５６は先ず空気調和機６が冷房運転している場合、図１の状態から空調用冷媒回路７の電磁弁２１を閉じる（図６）。また、暖房運転している場合には、図２の状態から電磁弁２１を閉じ、電磁弁１９、２２を開く。空調用冷媒回路７の他の電磁弁は図１或いは図２と同様とする。これにより、カスケード熱交換器１８の空調側通路１８Ａには冷媒が流れなくなる
【００７６】
一方、コントローラ５６は空調用冷媒回路７の暖房運転時であっても、図６の如く冷却装置８の冷却貯蔵設備用冷媒回路９の電磁弁４２を閉じ、電磁弁３９を開く。また、電磁弁５２、４７を閉じ、電磁弁５３を開く。尚、ブースタユニット５４は運転を停止する。
【００７７】
これにより、圧縮機３７から吐出された高温高圧のガス冷媒の全てが電磁弁３９を経て凝縮器３８に至り、そこで放熱して液化した後、カスケード熱交換器１８を経て（このときには空調用冷媒回路７からの熱の授受は無い）、分流すること無く、電磁弁５３を通り、冷凍用蒸発器４９に入ることになる。係る比較的温度の高い液冷媒によって冷凍用蒸発器４９は加熱されて着霜が融解される。
【００７８】
他方、冷媒はここで凝縮されて過冷却される。そして、冷凍用蒸発器４９を出た後、今度は逆止弁４８、電磁弁４６を経て膨張弁４４に至る。この膨張弁４４で冷媒は絞られた後（減圧）、冷蔵用蒸発器４３に流入し、そこで蒸発する。この冷蔵用蒸発器４３を出た低温のガス冷媒はブースタユニット５４の出口側に至り、更に圧縮機３７の吸込側３７Ｓに吸い込まれる循環を繰り返すようになる。
【００７９】
このように、冷凍用蒸発器４９の霜取り時、冷却貯蔵設備用冷媒回路９の高圧側の冷媒を冷凍用蒸発器４９に流した後、減圧して冷蔵用蒸発器４３に供給するので、冷却貯蔵設備用冷媒回路９の高圧側冷媒の廃熱で冷凍ケース４の冷凍用蒸発器４９の霜取りを行いながら、そこで凝縮した冷媒を用いて冷蔵用蒸発器４３により冷蔵ケース３の冷却を行うことができるようになり、効率的な運転を実現して省エネ化を図ることができるようになる。
【００８０】
特に、この場合には冷却貯蔵設備用冷媒回路９の高圧側の冷媒を、凝縮器３８に流した後、冷凍用蒸発器４９に流すので、凝縮器３８で凝縮した液冷媒を冷凍用蒸発器４９に流して過冷却し、冷蔵用蒸発器４３における冷却能力を改善することができるようになる。尚、コントローラ５６は冷凍用蒸発器４９の温度に基づき、所定の霜取り終了温度まで上昇した時点で、各電磁弁の状態を図１或いは図２の状態に復帰させるものである。
【００８１】
また、冷凍用蒸発器４９の霜取りを行う際には、空調用冷媒回路７の冷媒をカスケード熱交換器１８に流さないので、冷却貯蔵設備用冷媒回路９の高圧側冷媒の熱がカスケード熱交換器１８において空調用冷媒回路７側に奪われることが無くなり、冷凍用蒸発器４９の霜取りを円滑に行うことができるようになる。
【００８２】
（７）冷凍ケースの霜取り運転（その２）
次に、図７はもう一つの冷凍用蒸発器４９の霜取り運転を示している。この場合、空調用冷媒回路７の状態は図６と同様である。即ち、空調用冷媒回路７の冷媒はカスケード熱交換器１８には流れなくなる。一方、コントローラ５６は空調用冷媒回路７の冷房運転時であっても、図７の如く冷却装置８の冷却貯蔵設備用冷媒回路９の電磁弁３９を閉じ、電磁弁４２を開く。また、図６同様電磁弁５２、４７を閉じ、電磁弁５３を開く。尚、ブースタユニット５４は運転を停止する。
【００８３】
これにより、圧縮機３７から吐出された高温高圧のガス冷媒の全てが電磁弁４２を経てカスケード熱交換器１８を通過し（このときには空調用冷媒回路７からの熱の授受は無い）、分流すること無く、電磁弁５３を通り、冷凍用蒸発器４９に入ることになる。即ち、冷凍用蒸発器４９には高温のガス冷媒が流入することにより、冷凍用蒸発器４９は強力に加熱されて着霜が迅速に融解されていく。
【００８４】
他方、冷媒はここで凝縮される。そして、前述同様冷凍用蒸発器４９を出た後、逆止弁４８、電磁弁４６を経て膨張弁４４に至る。この膨張弁４４で冷媒は絞られた後（減圧）、冷蔵用蒸発器４３に流入し、そこで蒸発する。この冷蔵用蒸発器４３を出た低温のガス冷媒は同様にブースタユニット５４の出口側に至り、更に圧縮機３７の吸込側３７Ｓに吸い込まれる循環を繰り返すようになる。
【００８５】
このように、この場合にも冷凍用蒸発器４９の霜取り時、冷却貯蔵設備用冷媒回路９の高圧側の冷媒を冷凍用蒸発器４９に流した後、減圧して冷蔵用蒸発器４３に供給するので、冷却貯蔵設備用冷媒回路９の高圧側冷媒の廃熱で冷凍ケース４の冷凍用蒸発器４９の霜取りを行いながら、そこで凝縮した冷媒を用いて冷蔵用蒸発器４３により冷蔵ケース３の冷却を行うことができるようになり、効率的な運転を実現して省エネ化を図ることができるようになる。
【００８６】
特に、この場合には冷却貯蔵設備用冷媒回路９の高圧側の冷媒を、凝縮器３８に介すること無く冷凍用蒸発器４９に流すので、圧縮機３７から吐出された高温のガス冷媒を冷凍用蒸発器４９に供給して迅速な霜取りを実現することができるようになる。
【００８７】
また、同様に冷凍用蒸発器４９の霜取りを行う際には、空調用冷媒回路７の冷媒をカスケード熱交換器１８に流さないので、冷却貯蔵設備用冷媒回路９の高圧側冷媒の熱がカスケード熱交換器１８において空調用冷媒回路７側に奪われることが無くなり、冷凍用蒸発器４９の霜取りを円滑に行うことができるようになる。
【００８８】
（８）冷却装置の圧縮機故障時の運転
ここで、冷却装置８の冷却貯蔵設備用冷媒回路９の圧縮機３７が故障し、運転不能状態に陥った場合、コントローラ５６は図８に示す如く冷却貯蔵設備用冷媒回路９の電磁弁３９、４２、４６、４７及び５３を閉じ、電磁弁４１、５２を開く。そして、ブースタユニット５４を運転する。尚、空調用冷媒回路７側は図１及び図２と同様である。
【００８９】
冷却貯蔵設備用冷媒回路９の各電磁弁が図８の状態となることにより、冷媒はブースタユニット５４とカスケード熱交換器１８及び冷凍用蒸発器４９の間で循環されるようになる。即ち、ブースタユニット５４の圧縮機で圧縮された冷媒は、電磁弁４１を経てカスケード熱交換器１８のケース側通路１８Ｂに至り、そこで空調用冷媒回路７の冷媒の蒸発によって冷却され、凝縮される。
【００９０】
凝縮された液冷媒は電磁弁５２を経て膨張弁５１に至り、そこで絞られて低圧となり、冷凍用蒸発器４９に流入して蒸発する。これにより、冷凍ケース４の庫内は前述の如く冷却されることになる。この冷凍用蒸発器４９を出た冷媒は再びブースタユニット５４に吸い込まれ、カスケード熱交換器１８に向けて吐出される循環を繰り返す。
【００９１】
このように、冷却貯蔵設備用冷媒回路９の圧縮機３７の故障時、ブースタユニット５４により、カスケード熱交換器１８と冷凍用蒸発器４９の間で冷媒を循環させることにより、冷却貯蔵設備用冷媒回路９の圧縮機３７が故障した場合でも、カスケード熱交換器１８で冷媒を凝縮させて冷凍用蒸発器４９で冷媒を蒸発させることができるようになる。これにより、係る異常時にも少なくとも冷凍ケース４の冷却を確保し、温度上昇で変質し易いアイスクリームや冷凍食品などの商品の損害を防止若しくは最小限に抑えること可能となる。
【００９２】
尚、実施例では空調用冷媒回路７と冷却貯蔵設備用冷媒回路９の組み合わせで冷凍システム１を構成したが、請求項８乃至請求項９の発明ではそれに限らず、冷却貯蔵設備用冷媒回路９のみであっても有効である。また、実施例で示した各設定値や配管構成はそれに限定されるものでは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。特に、各図では空気調和機６の室外機１２と冷却装置８の冷凍機３６を別体で示したが、それに限らず、室外機１２の機能と冷凍機３６の機能を同一のケース内に集約して単一のユニットとしてもよい。更に、実施例ではコンビニエンスストアを例にあげて本発明を説明したが、それに限らず、室内の空調と冷却貯蔵設備の冷却を行う種々の冷凍システムに本発明は有効である。更に、実施例で示した各設定値や配管構成はそれに限定されるものでは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００９３】
【発明の効果】
以上詳述した如く請求項１の発明によれば、圧縮機、熱源側熱交換器及び利用側熱交換器等から構成され、この利用側熱交換器により室内空調を行う空調用冷媒回路と、圧縮機、凝縮器及び蒸発器等から構成され、この蒸発器により冷却貯蔵設備の庫内冷却を行う冷却貯蔵設備用冷媒回路とを備え、空調用冷媒回路の低圧側と冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側とを熱交換させるカスケード熱交換器を設けたので、空調用冷媒回路の低圧側冷媒によって冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側冷媒の過冷却を図り、冷却貯蔵設備用冷媒回路の運転効率と能力改善を図ることが可能となる。
【００９４】
また、空調用冷媒回路の冷房運転時には、利用側熱交換器の冷媒の蒸発温度が高くなることから空調用冷媒回路の運転効率の改善を図ることができると共に、空調用冷媒回路の暖房運転時には、カスケード熱交換器で冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側冷媒の廃熱を回収して空調用冷媒回路の利用側熱交換器に搬送することができるので、暖房能力の改善も図ることができるようになる。総じて、室内空調と冷却貯蔵設備の庫内冷却を行う冷凍システムの効率改善を図り、省エネ化を図ることが可能となるものである。
【００９５】
また、請求項２の発明によれば、上記に加えて冷却貯蔵設備用冷媒回路は、冷蔵ケース及び冷凍ケースの庫内をそれぞれ冷却するための冷蔵用蒸発器及び冷凍用蒸発器を備え、冷却貯蔵設備用冷媒回路の圧縮機から吐出され、カスケード熱交換器を経た冷媒を各蒸発器に分流して供給し、冷凍用蒸発器を出た冷媒と冷蔵用蒸発器から出た冷媒とを合流させて冷却貯蔵設備用冷媒回路の圧縮機に吸い込ませると共に、冷凍用蒸発器から出た冷媒を、冷蔵用蒸発器から出た冷媒と合流させる以前に昇圧させるブースタ手段を備えているので、冷蔵ケースと冷凍ケースの庫内を各蒸発器によりそれぞれ円滑に冷却しながら、冷却貯蔵設備用冷媒回路の圧縮機に吸い込まれる冷媒の圧力を調整して支障無く運転を行うことができるようになるものである。
【００９６】
また、請求項３の発明によれば、上記に加えて冷却貯蔵設備用冷媒回路の圧縮機の故障時、ブースタ手段により、カスケード熱交換器と冷凍用蒸発器の間で冷媒を循環させるようにしたので、冷却貯蔵設備用冷媒回路の圧縮機が故障した場合でも、ブースタ手段によりカスケード熱交換器と冷凍用蒸発器の間で冷媒を循環させ、カスケード熱交換器で冷媒を凝縮させて冷凍用蒸発器で冷媒を蒸発させることができるようになる。これにより、係る異常時にも少なくとも冷凍ケースの冷却を確保し、商品の損害を防止若しくは最小限に抑えること可能となるものである。
【００９７】
また、請求項４の発明によれば、請求項１、請求項２又は請求項３の発明に加えて、空調用冷媒回路の冷房運転時に、冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側の冷媒を、凝縮器を介してカスケード熱交換器に流すので、空調用冷媒回路の過熱度を適正範囲に維持することができると共に、空調用冷媒回路の暖房運転時には、冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側の冷媒を、凝縮器を介すること無くカスケード熱交換器に流すので、冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側冷媒からの廃熱回収を効率的に行い、空調用冷媒回路の利用側熱交換器における暖房能力をより一層向上させることができるようになるものである。
【００９８】
また、請求項５の発明によれば、上記に加えて空調用冷媒回路の暖房運転時に、冷却貯蔵設備用冷媒回路のカスケード熱交換器における冷媒の放熱量が過大となる場合には、空調用冷媒回路の高圧側の冷媒の一部を熱源側熱交換器に流すようにしたので、カスケード熱交換器で空調用冷媒回路の冷媒に汲み上げられた過剰な熱量を熱源側熱交換器で放出させ、過剰な暖房能力を調節することができるようになるものである。
【００９９】
また、請求項６の発明によれば、請求項４の発明に加えて空調用冷媒回路の暖房運転時に、冷却貯蔵設備用冷媒回路のカスケード熱交換器における冷媒の放熱量が過大となる場合には、冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側の冷媒の一部を凝縮器に流すようにしたので、冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側の冷媒の一部を凝縮器にて放熱させ、カスケード熱交換器で冷却貯蔵設備用冷媒回路の冷媒から放出される熱量を低下させて空調用冷媒回路の過剰な暖房能力を調節することができるようになる。特に、この場合には空調用冷媒回路内の冷媒循環を変更することがないので、空調用冷媒回路の暖房運転も安定的なものとなる。
【０１００】
また、請求項７の発明によれば、請求項４、請求項５又は請求項６の発明において空調用冷媒回路の暖房運転時に、冷却貯蔵設備用冷媒回路のカスケード熱交換器における冷媒の放熱量が不足する場合には、空調用冷媒回路の低圧側の冷媒の一部を熱源側熱交換器に流すようにしたので、熱源側熱交換器にて外気からも熱を汲み上げ、利用側熱交換器に搬送することができるようになる。これにより、冷却貯蔵設備用冷媒回路のカスケード熱交換器における冷媒の放熱量が不足する場合にも、空調用冷媒回路の利用側熱交換器における暖房能力を確保することができるようになるものである。
【０１０１】
請求項８の発明によれば、冷蔵ケースと、冷凍ケースと、圧縮機、凝縮器及び各ケースの庫内をそれぞれ冷却するための冷蔵用蒸発器、冷凍用蒸発器等から構成された冷却貯蔵設備用冷媒回路とを備え、冷凍用蒸発器の霜取り時、冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側の冷媒を冷凍用蒸発器に流した後、減圧して冷蔵用蒸発器に供給するので、冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側冷媒の廃熱で冷凍ケースの冷凍用蒸発器の霜取りを行いながら、そこで凝縮した冷媒を用いて冷蔵用蒸発器により冷蔵ケースの冷却を行うことができるようになり、効率的な運転を実現して省エネ化を図ることができるようになるものである。
【０１０２】
また、請求項９の発明によれば、上記に加えて冷凍用蒸発器の霜取り時、冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側の冷媒を、凝縮器に流した後、冷凍用蒸発器に流すので、凝縮器で凝縮した液冷媒を冷凍用蒸発器に流して過冷却し、冷蔵用蒸発器における冷却能力を改善することができるようになるものである。
【０１０３】
請求項１０の発明によれば、請求項８の発明に加えて冷凍用蒸発器の霜取り時、冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側の冷媒を、凝縮器を介すること無く冷凍用蒸発器に流すので、圧縮機から吐出された高温のガス冷媒を冷凍用蒸発器に供給して迅速な霜取りを実現することができるようになるものである。
【０１０４】
請求項１１の発明の冷凍システムは、請求項８、請求項９又は請求項１０の発明に加えて、圧縮機、熱源側熱交換器及び利用側熱交換器等から構成され、この利用側熱交換器により室内空調を行う空調用冷媒回路と、この空調用冷媒回路の低圧側と冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側とを熱交換させるカスケード熱交換器を備えているので、空調用冷媒回路の低圧側冷媒によって冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側冷媒の過冷却を図り、冷却貯蔵設備用冷媒回路の運転効率と能力改善を図ることが可能となる。
【０１０５】
また、空調用冷媒回路の冷房運転時には、利用側熱交換器の冷媒の蒸発温度が高くなることから空調用冷媒回路の運転効率の改善を図ることができると共に、空調用冷媒回路の暖房運転時には、カスケード熱交換器で冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側冷媒の廃熱を回収して空調用冷媒回路の利用側熱交換器に搬送することができるので、暖房能力の改善も図ることができるようになる。これらにより、総じて室内空調と冷却貯蔵設備の庫内冷却を行う冷凍システムの効率改善を図り、省エネ化を図ることが可能となる。
【０１０６】
特にこの場合、冷凍用蒸発器の霜取りを行う際には、空調用冷媒回路の冷媒をカスケード熱交換器に流さないので、冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側冷媒の熱がカスケード熱交換器において空調用冷媒回路側に奪われることが無くなり、冷凍用蒸発器の霜取りを円滑に行うことができるようになるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷凍システムの冷媒回路を含むシステム構成を説明する図である（空気調和機の冷房運転時）。
【図２】本発明の冷凍システムの空気調和機の暖房運転を説明する図である。
【図３】本発明の冷凍システムの空気調和機の暖房運転時に冷却装置のカスケード熱交換器における放熱量が過大となった場合の動作を説明する図である。
【図４】図３の場合の他の実施例を説明する図である。
【図５】本発明の冷凍システムの空気調和機の暖房運転時に冷却装置のカスケード熱交換器における放熱量が不足する場合の動作を説明する図である。
【図６】本発明の冷凍システムの冷凍ケースの霜取り運転を説明する図である（空気調和機は冷房運転）。
【図７】図６の場合の他の実施例を説明する図である。
【図８】本発明の冷凍システムの冷却装置の圧縮機故障時の動作を説明する図である（空気調和機は冷房運転）。
【符号の説明】
１  冷凍システム
３  冷蔵ケース
４  冷凍ケース
６  空気調和機
７  空調用冷媒回路
８  冷却装置
９  冷却貯蔵設備用冷媒回路
１３、３７  圧縮機
１４  四方弁
１６  熱源側熱交換器
１７、２９、４４、５１  膨張弁
１８  カスケード熱交換器
１９、２１、２２、２３、３１、３２  電磁弁
２４、２６、２７、４８  逆止弁
２８  利用側熱交換器
３８  凝縮器
３９、４１、４６、４７、５２、５３  電磁弁
４３  冷蔵用蒸発器
４９  冷凍用蒸発器
５４  ブースタユニット（ブースタ手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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