(57)【要約】【課題】  室外空気を熱源としたヒートポンプ空調では室外温度が低下すると暖房能力が低下し、それに伴う成績係数（ＣＯＰ）の低下や著しく室外気温が低下した場合には暖房機としての利用ができなくなる等の問題が発生している。【解決手段】  本発明によれば、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さずにカスケード熱交換器に流すため、冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側冷媒からの廃熱を効率よく回収することができる。特に、冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側冷媒をカスケード熱交換器を流した後に凝縮器を介さずに蒸発器に流すため、室外温度が低い場合に凝縮器において室外に排熱し過ぎてしまうことを防ぐことができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と熱源側熱交換器と減圧装置と利用側熱交換器からなる空調用冷媒回路と、
圧縮機と凝縮器と減圧装置と蒸発器からなる冷却貯蔵設備用冷媒回路と、
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備え、
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高圧側の冷媒を前記カスケード熱交換器に流した後、前記凝縮器を介さずに前記蒸発器に流すことを特徴とする冷凍システム。
【請求項２】
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高圧側の冷媒を前記カスケード熱交換器、前記凝縮器を介して前記蒸発器に流す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ことを特徴とする請求項１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ことを特徴とする請求項１の冷凍システム。
【請求項５】
前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の流路制御手段を、１個の三方弁と２個の四方弁にて構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項４の冷凍システム。
【請求項６】
前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の流路制御手段を、３個の四方弁にて構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項４の冷凍システム。
【請求項７】
前記凝縮器の下流にレシーバタンクを有し、該凝縮器と該レシーバタンク間を逆止弁を介して連通したことを特徴とする請求項１の冷凍システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
従来よりコンビニエンスストア等の店舗の店内は、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や冷凍用のオープンショーケースや扉付ショーケース（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。また、省エネを図るために、これらの空調機や冷凍機の冷媒回路を一つのシステムとして構成されたものが考案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−３６０９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、室外空気を熱源としたヒートポンプ空調では室外温度が低下すると暖房能力が低下し、それに伴う成績係数（ＣＯＰ）の低下や著しく室外気温が低下した場合には暖房機としての利用ができなくなる等の問題が発生している。
【０００４】
本発明の目的は、空調用冷媒回路と冷却貯蔵設備用冷媒回路との間で熱交換を行うことで、これらを組み合わせることにより、室外気温が低下しても高い暖房能力を発揮でき、高いＣＯＰを維持できる冷凍システムを構築することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために本発明の冷凍システムは、圧縮機と熱源側熱交換器と減圧装置と利用側熱交換器からなる空調用冷媒回路と、圧縮機と凝縮器と減圧装置と蒸発器からなる冷却貯蔵設備用冷媒回路と、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備え、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高圧側の冷媒を前記カスケード熱交換器に流した後、前記凝縮器を介さずに前記蒸発器に流すことを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明の冷凍システムは、請求項１の発明の冷凍システムにおいて、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高圧側の冷媒を前記カスケード熱交換器、前記凝縮器を介して前記蒸発器に流すことを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明の冷凍システムは、請求項１の発明の冷凍システムにおいて、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ことを特徴とする。
【０００８】
請求項４の発明の冷凍システムは、請求項１の発明の冷凍システムにおいて、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ことを特徴とする
【０００９】
請求項５の発明の冷凍システムは、請求項１乃至請求項４の発明の冷凍システムにおいて、前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の流路制御手段を、１個の三方弁と２個の四方弁にて構成したことを特徴とする。
【００１０】
請求項６の発明の冷凍システムは、請求項１乃至請求項４の発明の冷凍システムにおいて、前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の流路制御手段を、３個の四方弁にて構成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項７の発明の冷凍システムは、請求項１の発明の冷凍システムにおいて、前記凝縮器の下流にレシーバタンクを有し、該凝縮器と該レシーバタンク間を逆止弁を介して連通したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、圧縮機と熱源側熱交換器と減圧装置と利用側熱交換器からなる空調用冷媒回路と、圧縮機と凝縮器と減圧装置と蒸発器からなる冷却貯蔵設備用冷媒回路と、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備え、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高圧側の冷媒を前記カスケード熱交換器に流した後、前記凝縮器を介さずに前記蒸発器に流すため、冷却貯蔵設備用冷媒回路の冷媒が凝縮器において過剰に放熱することを防ぐことができる。そのため、著しく店外気温が低い場合に、冷却貯蔵設備用冷媒回路の冷媒から空調用冷媒回路の冷媒へ効率よく熱交換できるため、空気調和機の暖房能力向上と冷凍システム全体の運転効率改善を図ることができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の冷凍システムにおいて、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高圧側の冷媒を前記カスケード熱交換器、前記凝縮器を介して前記蒸発器に流すため、冷却貯蔵設備用冷媒回路の冷媒がカスケード熱交換器において放熱した後も過剰に熱を有する場合に、前記凝縮器においてこの過剰な熱を放出することができるので安定した廃熱回収運転ができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、請求項１の発明の冷凍システムにおいて、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ため、カスケード熱交換器における前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の冷媒の放熱量が過大な場合に、予め前記凝縮器において放熱することでカスケード熱交換器における過大な放熱を防ぐことができるので安定した運転ができる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、請求項１の発明の冷凍システムにおいて、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ため、前記空調用冷媒回路により前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側冷媒を過冷却できるので、冷却貯蔵設備用冷媒回路の運転効率及び能力の改善を図ることができる。
【００１６】
請求項５の発明によれば、請求項１乃至請求項４の発明の冷凍システムにおいて、前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の流路制御手段を、１個の三方弁と２個の四方弁にて構成することにより、請求項１乃至請求項４の発明のように複雑な冷媒回路の制御を単純な構成で実現することができる。
【００１７】
請求項６の発明によれば、請求項１乃至請求項４の発明の冷凍システムにおいて、３個の四方弁にて構成することにより、請求項１乃至請求項４の発明のように複雑な冷媒回路の制御を単純な構成で実現することができる。
【００１８】
請求項７の発明によれば、請求項１の発明の冷凍システムにおいて、前記凝縮器の下流にレシーバタンクを有し、該凝縮器と該レシーバタンク間を逆止弁を介して連通することにより、冷媒が前記凝縮器内に貯留することを回避し、前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の冷媒不足や前記凝縮器内の昇圧を防止することで、安定した運転ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面に基づき本発明の実施形態を説明する。図１は本発明を適用した冷凍システム１による冷媒回路を含む空調冷凍機全体を説明する図である。この冷凍システム１は、例えばコンビニエンスストアの店内２の空調と、この店内２に設置されている冷却貯蔵設備としての冷蔵ケース３１や冷凍ケース３４の庫内冷却を行うものである。
【００２０】
これらの冷蔵ケース３１や冷凍ケース３４は、前面や上面が開口しているオープンショーケースや、ガラス扉によって開閉が自由なクローズショーケース等である。例えば、冷蔵ケース３１の庫内は約＋３℃から約＋１０℃の冷蔵温度に冷却され、飲料や食料品等が陳列されると共に、冷凍ケース３４の庫内は約ー１０℃から約―２０℃の冷凍温度に冷却され、冷凍食品や氷菓等が陳列されるものである。
【００２１】
図１において、４は空調用冷媒回路５を備える空気調和機であり、６は冷蔵ケース３１や冷凍ケース３４の庫内を冷却するための冷却貯蔵設備用冷媒回路７を備えた冷却装置である。空気調和機４は、店内２の天井等に設置された図示しない室内機と、室外ユニット３とから構成され、これらの間に渡って前記空調用冷媒回路５が構成されている。
【００２２】
この空調用冷媒回路５は、室外ユニット３のケース内に設置されたアキュムレータ２０と、二台の圧縮機２１Ａ及び２１Ｂと、逆止弁２２Ａ及び２２Ｂと、オイルセパレータ２３と、四方弁２４と、熱源側熱交換器２５と、膨張弁２６、２７及び２８と、カスケード熱交換器１８と、逆止弁２９と、室内２に設置された利用側熱交換器３０等から構成されている。なお、圧縮機２１Ａはインバータによる周波数制御運転が可能であり、圧縮機２１Ｂは定速運転を行う圧縮機である。
【００２３】
圧縮機２１Ａ及び２１Ｂは相互に並列接続されており、各圧縮機２１Ａ及び２１Ｂの吐出側はそれぞれ逆止弁２２Ａ及び２２Ｂを介して合流され、オイルセパレータ２３の入口に接続されている。なお、逆止弁２２Ａ及び２２Ｂはオイルセパレータ２３方向が順方向とされている。オイルセパレータ２３の出口は四方弁２４の一方の入口に接続されており、一方の出口は熱源側熱交換器２５の入口に接続されている。この熱源側熱交換器２５は多数の並列配管から構成される流路抵抗の比較的小さい入口側２５Ａと、これらが少数の並列配管若しくは単数の配管に集約される出口側２５Ｂとで構成されている。そして、この熱源側熱交換器２５の出口側２５Ｂの出口は膨張弁２６を介して膨張弁２８の入口に接続され、膨張弁２８の出口は店内２に渡って利用側熱交換器３０Ａの入口に接続される。
【００２４】
利用側熱交換器３０Ａの出口は室外ユニット３に渡り、四方弁２４の他方の入口に接続され、四方弁２４の他方の出口は逆止弁２９を介してアキュムレータ２０の入口に接続されている。そして、このアキュムレータ２０の出口は圧縮機２１Ａ及び２１Ｂの吸込み側に接続されている。なお、逆止弁２９はアキュムレータ２０方向が順方向とされている。
【００２５】
また、膨張弁２６と２８の間の配管は膨張弁２７の入口に接続され、膨張弁２７の出口はカスケード熱交換器１８の空調側管路１８Ａの入口に接続されている。このカスケード熱交換器１８の空調側管路１８Ａの出口はアキュムレータ２０を介して圧縮機２１Ａ及び２１Ｂの吸込み側に接続されている。
【００２６】
一方、冷却装置６は室外ユニット３と店内２に設置された冷蔵ケース３１及び冷凍ケース３４との間に渡り冷却貯蔵設備用冷媒回路７が配管構成されている。この冷却貯蔵設備用冷媒回路７は、室外ユニット３のケース内に設置された第一の圧縮機１１と、凝縮器１４と、二つの四方弁１３及び１７と、逆止弁１５と、オイルセパレータ１２と、レシーバタンク１６と、カスケード熱交換器１８と、三方弁５０等と、店内２に設置された冷蔵ケース３１と、冷凍ケース３４と、膨張弁３２及び３５と、電磁弁３３及び３６と、逆止弁４０と、第二の圧縮機４１と、オイルセパレータ４２等によって構成されており、これらの間に渡って空調例冷媒回路７が配管構成される。
【００２７】
圧縮機１１の吐出側はオイルセパレータ１２を介して四方弁１３の一方の入口に接続され、この四方弁１３の一方の出口は凝縮器１４の入口に接続されている。この凝縮器１４は多数の並列配管から構成される流路抵抗の比較的小さい入口側１４Ａと、これらが少数の並列配管若しくは単数の配管に集約される出口側１４Ｂとで構成されている。そして、この凝縮器１４の出口側１４Ｂの出口は逆止弁１５を介してレシーバタンク１６の入口に接続され、このレシーバタンク１６の出口が四方弁１７の一方の入口に接続されている。
【００２８】
そして、四方弁１７の一方の出口はカスケード熱交換器１８のケース側管路１８Ｂの入口に接続されている。なお、カスケード熱交換器１８は、内部に構成された空調側管路１８Ａとケース側管路１８Ｂを対向に通過する冷媒を相互に熱交換させるものであり、これによって空調用冷媒回路５の低圧側と冷却貯蔵設備用冷媒回路７の高圧側とは熱的に結合されている。
【００２９】
カスケード熱交換器１８のケース側通路１８Ｂの出口は、三方弁５０の入口に接続されており、この三方弁５０の一方の出口は四方弁１３の他方の入口に接続されている。この四方弁１３の他方の出口は四方弁１７の他方の入口に接続され、この四方弁１７の他方の出口は室内ユニット３から出て、店内２に入り分岐する。
【００３０】
分岐した一方の配管は電磁弁３３、膨張弁３２を介して冷蔵用蒸発器３１Ａの入口に接続されている。分岐した他方の配管は電磁弁３６、膨張弁３５を介して冷凍用蒸発器３４Ａの入口に接続されている。
【００３１】
冷凍用蒸発器３４Ａの出口は逆止弁４０を介して圧縮機４１の吸込側に接続されている。なお、逆止弁４０は圧縮機４１方向が順方向とされている。この圧縮機４１は圧縮機１１よりも出力の小さい圧縮機であり、その吐出側はオイルセパレータ４２を介して圧縮機１１の吸込側に接続されている。即ち、圧縮機４１と圧縮機１１は冷媒回路上直列に接続される。また、冷蔵用蒸発器３１Ａの出口は圧縮機４１の吐出側のオイルセパレータ４２の出口側に接続されている。
【００３２】
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、圧縮機１１と圧縮機２１Ａはインバータにより周波数制御がなされ、圧縮機２１Ｂと圧縮機４１は定速運転される。
【実施例１】
【００３３】
（１）空気調和機の冷房運転
まず、夏場等に空気調和機４が冷房運転を行う際は、室外ユニット３において図１に示される冷媒回路を構成する。
【００３４】
空気調和機４を構成する空調用冷媒回路５において、四方弁２４はオイルセパレータ２３の出口と熱源側熱交換器２５の入口側Ａを連通させ、利用側熱交換器３０の出口と逆止弁２９の入口を連通させる。また、膨張弁２８を全開とする。そして、圧縮機２１Ａ及び２１Ｂを運転する。尚、冷房能力調整は圧縮機２１Ａの運転周波数を制御することにより行われる。
【００３５】
圧縮機２１Ａ及び２１Ｂが運転されると、圧縮機２１Ａ及び２１Ｂの吐出側から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁２４を介して熱源側熱交換器２５の入口側２５Ａに入る。この熱源側熱交換器２５において冷媒は放熱し、凝縮液化する。即ち、この熱源側熱交換器２５は凝縮器として機能する。この液冷媒は熱源側熱交換器２５の入口側２５Ａから出口側２５Ｂを経て膨張弁２６の入口に流れる。そして、膨張弁２６を通過した後に分岐する。分岐した一方は膨張弁２８によって減圧され、利用側熱交換器３０に流入し、そこで蒸発する。
【００３６】
この利用側熱交換器３０には送風機３０Ｂにより店内２の空気が通風されており、冷媒の蒸発による吸熱作用によって店内２の空気は冷却される。これにより、店内２の冷房が行われる。利用側熱交換器３０を出た低温の冷媒ガスは、四方弁２４の前記他方の入口から他方の出口へと通過し、逆止弁２９を介してアキュムレータ２０へ流入する。アキュムレータにて冷媒が気体と液体に分離された後、気体となった冷媒のみアキュムレータより圧縮機２１Ａ及び２１Ｂの吸込側に吸い込まれる。
【００３７】
膨張弁２６を通過して分岐した冷媒の他方は膨張弁２７によって減圧され、カスケード熱交換器１８の空調側管路１８Ａに流入し、ここで蒸発により吸熱を行う。よって、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の空調側管路１８Ａを出た低温のガス冷媒はアキュムレータ２０へ流入する。アキュムレータにて冷媒が気体と液体に分離された後、気体となった冷媒のみアキュムレータより圧縮機２１Ａ及び２１Ｂの吸込側に吸い込まれる。
【００３８】
ここで、利用側熱交換器３０の出入口の冷媒温度、利用側熱交換器３０自体の温度、カスケード熱交換器１８の空調側管路１８Ａの出入口の冷媒温度、カスケード熱交換器１８自体の温度に基づいて適正な過熱度となるように膨張弁２７及び２８の弁開度を調整する。
【００３９】
一方で、冷却装置６の冷却貯蔵設備用冷媒回路７において、四方弁１３はオイルセパレータ１２の出口と凝縮器１４の入口側１４Ａを連通させ、三方弁５０の一方の出口と四方弁１７の前記他方の入口を連通させる。さらに、四方弁１７はレシーバタンク１６の出口とカスケード熱交換器１８のケース側管路１８Ｂの入口を連通させ、四方弁１７の前記他方の出口は室内ユニット３から出て、店内２に入る。
【００４０】
そして、圧縮機１１及び４１を運転する。圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒はオイルセパレータ１２にてオイルと分離された後、四方弁１３を介して凝縮器１４の入口側１４Ａに入る。凝縮器１４に流入した冷媒は放熱し、凝縮液化する。
【００４１】
この凝縮器１４の入口側１４Ａを通過した冷媒は出口側１４Ｂに至り、そこからレシーバタンク１６に流入する。冷媒はさらにレシーバタンクからカスケード熱交換器１８のケース側管路１８Ｂに流入する。このケース側管路１８Ｂに流入した冷却貯蔵用冷媒回路７の冷媒は、前述のように空調用冷媒回路５の冷媒によって冷却され低温となったカスケード熱交換器１８によって冷却され、過冷却状態が進行する。
【００４２】
カスケード熱交換器１８によって冷却された冷媒は三方弁５０、四方弁１３及び四方弁１７を順次通過した後、店内２において分岐する。この分岐した冷媒の一方は電磁弁３３を通過した後、膨張弁３２に至り減圧され冷蔵用蒸発器３１Ａに流入し、そこで蒸発することで冷蔵ケース３１内を冷却する。冷蔵用蒸発器３１Ａを出た低温のガス冷媒は圧縮機１１の入口側に向かう。
【００４３】
一方、カスケード熱交換器１８を出て分岐された他方の冷媒は電磁弁３６を通過した後、膨張弁３５に至り減圧され冷凍用蒸発器３４Ａに流入し、冷凍ケース３４内を冷却する。冷凍用蒸発器３４Ａを出た低温ガス冷媒は逆止弁４０を経て圧縮機４１に至り、そこで冷蔵用蒸発器３１Ａの出口側の圧力まで昇圧され、圧縮機４１から吐出されオイルセパレータ４２でオイルを分離された後、冷蔵ケース３１からの冷媒と合流し、圧縮機１１の入口側に向かう。
【００４４】
このように、カスケード熱交換器１８の空調側管路１８Ａを流れる空調用冷媒回路５の低圧側冷媒によって冷却貯蔵設備用冷媒回路７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３１及び冷凍ケース３４の蒸発器３１Ａ及び３４Ａにおける冷却能力と冷却貯蔵設備用冷媒回路７の運転効率が改善される。なお、冷却貯蔵設備用冷媒回路７の高圧側冷媒は凝縮器１４を介してカスケード熱交換器１８のケース側管路１８Ｂに流されるため、空調用冷媒回路５の過熱度も適正範囲に維持することができる。
【００４５】
また、冷却貯蔵設備用冷媒回路７の冷凍用蒸発器３４Ａ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３１Ａから出た冷媒よりも低くなるが、冷蔵用蒸発器３１Ａから出た冷媒と合流させる以前に圧縮機４１により圧縮することで昇圧されるので、圧縮機１１の吸込み側圧力を調整することにより、冷蔵ケース３１と冷凍ケース３４の庫内を各蒸発器３１Ａ及び３４Ａによりそれぞれ円滑に冷却することができる。
【００４６】
（２）空気調和機の暖房運転
次に、冬場等に空気調和機４が暖房運転を行う際は、室外ユニット３において図２に示される冷媒回路を構成する。
【００４７】
空気調和機４を構成する空調用冷媒回路５において、四方弁２４はオイルセパレータ２３の出口と利用側熱交換器３０の入口を連通させ、熱源側熱交換器２５の入口側Ａと逆止弁２９の入口を連通させる。また、膨張弁２８を全開とする。そして、圧縮機２１Ａ及び２１Ｂを運転する。尚、冷房能力調整は圧縮機２１Ａの運転周波数を制御することにより行われる。
【００４８】
圧縮機２１Ａ及び２１Ｂより吐出された高温高圧のガス冷媒は、オイルセパレータ２３から四方弁２４を経て利用側熱交換器３０に入る。この利用側熱交換器３０には送風機３０Ｂにより店内２の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ことで凝縮液化する。
【００４９】
利用側熱交換機３０で液化した冷媒は利用側熱交換器３０から流出して膨張弁２８を通過し、膨張弁２７において減圧された後、カスケード熱交換器１８の空調側管路１８Ａに流入し、蒸発することで吸熱した後、アキュムレータ２０を経て圧縮機２１Ａ及び２１Ｂに吸引される。
【００５０】
カスケード熱交換器１８の空調側管路１８Ａの出入口の冷媒温度あるいは、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２７の弁開度を調整する。また、利用側熱交換器３０の温度やそこに通風される空気の温度に基づき、送風機３０Ｂの制御を行う。
【００５１】
一方、冷却装置６の冷却貯蔵設備用冷媒回路７の四方弁１３はオイルセパレータ１２の出口と四方弁１７の一方の入口を連通させ、三方弁５０の出口と凝縮器１４の入口側１４Ａを連通させる。また、四方弁１７は四方弁１３の一方の出口とカスケード熱交換器１８のケース側管路１８Ｂの入口を連通させ、レシーバタンク１６の出口と電磁弁３３及び３６を連通させる。尚、電磁弁の開閉及び圧縮機の動作は前記冷房運転時と同様である。
【００５２】
これにより、圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁１３及び１７を順次通過してカスケード熱交換器１８のケース側管路１８Ｂに入る。よって、圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒は凝縮器１４で放熱する前に直接カスケード熱交換器１８のケース側管路１８Ｂに供給される。このケース側管路１８Ｂに流入した冷却貯蔵設備用冷媒回路７の冷媒は、カスケード熱交換器１８において放熱するため、前記空調側管路１８Ａで蒸発する空調用冷媒回路５の冷媒によって冷却される。空調用冷媒回路５の冷媒は冷却貯蔵設備用冷媒回路７の廃熱を利用することができる。
【００５３】
このカスケード熱交換器１８のケース側管路１８Ｂを通過した冷媒は三方弁５０及び四方弁１３を通過して凝縮器１４の入口側１４Ａに入る。この凝縮器１４に流入した冷媒はそこで放熱し、凝縮液化する。
【００５４】
この凝縮器１４を通過した冷媒は逆止弁１５介してレシーバタンク１６内に入り、そこで気液分離が行われる。分離された液冷媒はレシーバタンク１６から流出し、四方弁１７を通過した後に分岐し、電磁弁３３及び３６の入口へと向かう。
【００５５】
このような運転により、空気調和機４の空調用冷媒回路５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７の高圧側冷媒の廃熱を回収して空調用冷媒回路５の利用側熱交換器３０に搬送することができる。これによって、空気調和機４の暖房能力の改善を図ることができ、店内空調と冷蔵ケース３１及び冷凍ケース３４の庫内冷却を行う冷凍システム１の効率改善及び省エネを図ることができる。
【００５６】
特に、冷却貯蔵設備用冷媒回路７の高圧側の冷媒を凝縮器１４よりも先にカスケード熱交換器１８に通すことで、冷却貯蔵設備用冷媒回路７の高圧側冷媒からの廃熱を効率よく回収し、空調用冷媒回路５の利用側熱交換器３０における暖房能力をより向上させることができる、
【００５７】
ここで、店内２が比較的暖かいなど空気調和機４の負荷が軽くなった場合、膨張弁２７の弁開度を絞って冷媒流量を低減させていくようになるので、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７の冷媒の放熱量が過剰となるが、本発明では冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側の冷媒をカスケード熱交換器１８を通した後に凝縮器１４に流すようにしているので、凝縮器１４において過剰な熱量を放出することができる。これによって、安定した廃熱回収運転が可能となる。
【００５８】
また、前記四方弁１３及び１７を用いて流路を切り換えることで、空調用冷媒回路５の冷房運転時と暖房運転時において、冷却貯蔵設備用冷媒回路における凝縮器１４及びレシーバタンク１６に流れる冷媒の流通方向を同一としている。これにより、冷房運転時と暖房運転時において冷却貯蔵設備用冷媒回路内を流れる冷媒の方向が異なる構成と比べて、この冷媒の圧力損失の発生を防止もしくは抑制することができ、効率的な運転が可能となる。
【００５９】
（３）カスケード熱交換器において熱交換をほとんど必要としない空気調和機の暖房運転
また、上述したような空気調和機４が暖房運転を行う際に、店内２における負荷が一層小さくなり暖房能力が過大となった場合には、室外ユニット３において図３に示される冷媒回路を構成する。
【００６０】
このような場合には、図２から図３へと四方弁１３及び１７を切り換える。即ち、四方弁１３はオイルセパレータ１２の出口と凝縮器１４の入口側１４Ａを連通させ、三方弁５０の一方の出口と四方弁１７の前記他方の入口を連通させる。さらに、四方弁１７はレシーバタンク１６の入口とカスケード熱交換器１８のケース側管路１８Ｂの入口を連通させ、四方弁１７の前記他方の出口は室内ユニット３から出て、店内２に入る。
【００６１】
これにより、圧縮機１１から吐出された高温高圧の冷媒は、図１の場合と同様に凝縮器１４を通過し放熱してからカスケード熱交換器１８に流れるようになるので、空調用冷媒回路５の冷媒がカスケード熱交換器１８を通過する際に過剰に過熱されることを防ぐことができる。
【００６２】
（４）店外温度が非常に低くなった状態における空気調和機の暖房運転
ここで、店外気温が著しく低下した場合には、空調用冷媒回路５において熱源側熱交換器２５で十分な熱をくみ上げることができないと共に、冷却貯蔵用冷媒回路７において凝縮器１４で冷却貯蔵設備用冷媒回路７内の冷媒が熱を放出し過ぎてしまい、カスケード熱交換器１８において十分な熱を空調用冷媒回路５に供給できなくなり、空気調和機４の暖房能力が低下してしまう問題がある。
【００６３】
このような場合には、図２から図４へと三方弁５０を切り換える。即ち、カスケード熱交換器１８のケース側管路１８Ｂの出口とレシーバタンク１６の入口とを連通させる。この時、レシーバタンク１６の入口と凝縮器１８の出口側１８Ｂの間には逆止弁１５が配置されているため、カスケード熱交換器１８のケース側管路１８Ｂの出口から流出した冷媒は凝縮器１４に流入することはない。
【００６４】
このような構成を取ることにより、圧縮機１１を吐出された高温高圧の冷媒はカスケード熱交換器１８において、空調用冷媒回路５の冷媒に熱を供給した後、凝縮器１４にて放熱することなく電磁弁３３及び３６に向かう。これによって、冷凍貯蔵設備用冷媒回路７の冷媒が凝縮器１４において過剰に放熱してしまうことを防止することができる
【００６５】
また、この構成において、凝縮器１４及び熱源側熱交換器２５における店外との熱交換は発生しないため、店内２に存在する熱量を効率的に利用することが可能となり、空気調和機４の暖房効率向上と冷凍システム１の省エネ化を図ることができる。
【実施例２】
【００６６】
冷却貯蔵設備用冷媒回路において、図１乃至図４における三方弁５０及び逆止弁１５の変わりに、図５乃至図８における四方弁５１を設けることによって図１と同様の冷媒回路構成を得ることができる。以下、図面に基づき詳細について説明する。
【００６７】
図５は本発明を適用した冷凍システム１による冷媒回路を含む空調冷凍機全体を説明する図である。この冷凍システム１は、実施例１と同様に例えばコンビニエンスストアの店内２の空調と、この店内２に設置されている冷却貯蔵設備としての冷蔵ケース３１や冷凍ケース３４の庫内冷却を行うものである。
【００６８】
図５において、４は空調用冷媒回路５を備える空気調和機であり、６は冷蔵ケース３１や冷凍ケース３４の庫内を冷却するための冷却貯蔵設備用冷媒回路７を備えた冷却装置である。空気調和機４は、店内２の天井等に設置された図示しない室内機と、室外ユニット３とから構成され、これらの間に渡って前記空調用冷媒回路５が構成されている。
【００６９】
この空調用冷媒回路５は、室外ユニット３のケース内に設置されたアキュムレータ２０と、二台の圧縮機２１Ａ及び２１Ｂと、逆止弁２２Ａ及び２２Ｂと、オイルセパレータ２３と、四方弁２４と、熱源側熱交換器２５と、膨張弁２６、２７及び２８と、カスケード熱交換器１８と、逆止弁２９と、室内２に設置された利用側熱交換器３０等から構成されている。なお、圧縮機２１Ａはインバータによる周波数制御運転が可能であり、圧縮機２１Ｂは定速運転を行う圧縮機である。
【００７０】
圧縮機２１Ａ及び２１Ｂは相互に並列接続されており、各圧縮機２１Ａ及び２１Ｂの吐出側はそれぞれ逆止弁２２Ａ及び２２Ｂを介して合流され、オイルセパレータ２３の入口に接続されている。なお、逆止弁２２Ａ及び２２Ｂはオイルセパレータ２３方向が順方向とされている。オイルセパレータ２３の出口は四方弁２４の一方の入口に接続されており、一方の出口は熱源側熱交換器２５の入口に接続されている。この熱源側熱交換器２５は多数の並列配管から構成される流路抵抗の比較的小さい入口側２５Ａと、これらが少数の並列配管若しくは単数の配管に集約される出口側２５Ｂとで構成されている。そして、この熱源側熱交換器２５の出口側２５Ｂの出口は膨張弁２６を介して膨張弁２８の入口に接続され、膨張弁２８の出口は店内２に渡って利用側熱交換器３０Ａの入口に接続される。
【００７１】
利用側熱交換器３０Ａの出口は室外ユニット３に渡り、四方弁２４の他方の入口に接続され、四方弁２４の他方の出口は逆止弁２９を介してアキュムレータ２０の入口に接続されている。そして、このアキュムレータ２０の出口は圧縮機２１Ａ及び２１Ｂの吸込み側に接続されている。なお、逆止弁２９はアキュムレータ２０方向が順方向とされている。
【００７２】
また、膨張弁２６と２８の間の配管は膨張弁２７の入口に接続され、膨張弁２７の出口はカスケード熱交換器１８の空調側管路１８Ａの入口に接続されている。このカスケード熱交換器１８の空調側管路１８Ａの出口はアキュムレータ２０を介して圧縮機２１Ａ及び２１Ｂの吸込み側に接続されている。
【００７３】
一方、冷却装置６は室外ユニット３と店内２に設置された冷蔵ケース３１及び冷凍ケース３４との間に渡り冷却貯蔵設備用冷媒回路７が配管構成されている。この冷却貯蔵設備用冷媒回路７は、室外ユニット３のケース内に設置された第一の圧縮機１１と、凝縮器１４と、三つの四方弁１３、１７及び５１と、オイルセパレータ１２と、レシーバタンク１６と、カスケード熱交換器１８と、逆止弁１９等と、店内２に設置された冷蔵ケース３１と、冷凍ケース３４と、膨張弁３２及び３５と、電磁弁３３及び３６と、逆止弁４０と、第二の圧縮機４１と、オイルセパレータ４２等によって構成されており、これらの間に渡って空調例冷媒回路７が配管構成される。
【００７４】
圧縮機１１の吐出側はオイルセパレータ１２を介して四方弁１３の一方の入口に接続され、この四方弁１３の一方の出口は四方弁５１の一方の入口に接続される。そして、この四方弁５１の一方の出口は凝縮器１４の入口に接続されている。この凝縮器１４は多数の並列配管から構成される流路抵抗の比較的小さい入口側１４Ａと、これらが少数の並列配管若しくは単数の配管に集約される出口側１４Ｂとで構成されている。そして、この凝縮器１４の出口側１４Ｂの出口は四方弁５１の他方の入口と接続され、この四方弁５１の他方の出口はレシーバタンク１６の入口に接続され、このレシーバタンク１６の出口は四方弁１７の一方の入口に接続されている。また、凝縮器１４の出口側１４Ｂは、上述した四方弁５１を介する経路とは別に逆止弁１９を介してレシーバタンク１６に連通している。なお、逆止弁１９はレシーバタンク１６方向を順方向としている。
【００７５】
そして、四方弁１７の一方の出口はカスケード熱交換器１８のケース側管路１８Ｂの入口に接続されている。なお、カスケード熱交換器１８は、内部に構成された空調側管路１８Ａとケース側管路１８Ｂを対向に通過する冷媒を相互に熱交換させるものであり、これによって空調用冷媒回路５の低圧側と冷却貯蔵設備用冷媒回路７の高圧側とは熱的に結合されている。
【００７６】
カスケード熱交換器１８のケース側通路１８Ｂの出口は四方弁１３の他方の入口に接続されている。この四方弁１３の他方の出口は四方弁１７の他方の入口に接続され、この四方弁１７の他方の出口は室内ユニット３から出て、店内２に入り分岐する。
【００７７】
分岐した一方の配管は電磁弁３３、膨張弁３２を介して冷蔵用蒸発器３１Ａの入口に接続されている。分岐した他方の配管は電磁弁３６、膨張弁３５を介して冷凍用蒸発器３４Ａの入口に接続されている。
【００７８】
冷凍用蒸発器３４Ａの出口は逆止弁４０を介して圧縮機４１の吸込側に接続されている。なお、逆止弁４０のは圧縮機４１方向が順方向とされている。この圧縮機４１は圧縮機１１よりも出力の小さい圧縮機であり、その吐出側はオイルセパレータ４２を介して圧縮機１１の吸込側に接続されている。即ち、圧縮機４１と圧縮機１１は冷媒回路上直列に接続される。また、冷蔵用蒸発器３１Ａの出口は圧縮機４１の吐出側のオイルセパレータ４２の出口側に接続されている。
【００７９】
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、圧縮機１１と圧縮機２１Ａはインバータにより周波数制御がなされ、圧縮機２１Ｂと圧縮機４１は定速運転される。
【００８０】
（５）空気調和機の冷房運転
まず、夏場等に空気調和機４が冷房運転を行う際は、室外ユニット３において図５に示される冷媒回路を構成する。
【００８１】
空気調和機４を構成する空調用冷媒回路５において、四方弁２４はオイルセパレータ２３の出口と熱源側熱交換器２５の入口側Ａを連通させ、利用側熱交換器３０の出口と逆止弁２９の入口を連通させる。また、膨張弁２８を全開とする。そして、圧縮機２１Ａ及び２１Ｂを運転する。尚、冷房能力調整は圧縮機２１Ａの運転周波数を制御することにより行われる。
【００８２】
圧縮機２１Ａ及び２１Ｂが運転されると、圧縮機２１Ａ及び２１Ｂの吐出側から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁２４を介して熱源側熱交換器２５の入口側２５Ａに入る。この熱源側熱交換器２５において冷媒は放熱し、凝縮液化する。即ち、この熱源側熱交換器２５は凝縮器として機能する。この液冷媒は熱源側熱交換器２５の入口側２５Ａから出口側２５Ｂを経て膨張弁２６の入口に流れる。そして、膨張弁２６を通過した後に分岐する。分岐した一方は膨張弁２８によって減圧され、利用側熱交換器３０に流入し、そこで蒸発する。
【００８３】
この利用側熱交換器３０には送風機３０Ｂにより店内２の空気が通風されており、冷媒の蒸発による吸熱作用によって店内２の空気は冷却される。これにより、店内２の冷房が行われる。利用側熱交換器３０を出た低温の冷媒ガスは、四方弁２４、逆止弁２９を介してアキュムレータ２０へ流入する。アキュムレータにて冷媒が気体と液体に分離された後、気体となった冷媒のみアキュムレータより圧縮機２１Ａ及び２１Ｂの吸込側に吸い込まれる。
【００８４】
膨張弁２６を通過して分岐した冷媒の他方は膨張弁２７によって減圧され、カスケード熱交換器１８の空調側管路１８Ａに流入し、ここで蒸発により吸熱を行う。よって、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の空調側管路１８Ａを出た低温のガス冷媒はアキュムレータ２０へ流入する。アキュムレータにて冷媒が気体と液体に分離された後、気体となった冷媒のみアキュムレータより圧縮機２１Ａ及び２１Ｂの吸込側に吸い込まれる。
【００８５】
ここで、利用側熱交換器３０の出入口の冷媒温度、利用側熱交換器３０自体の温度、カスケード熱交換器１８の空調側管路１８Ａの出入口の冷媒温度、カスケード熱交換器１８自体の温度に基づいて適正な過熱度となるように膨張弁２７及び２８の弁開度を調整する。
【００８６】
一方で、冷却装置６の冷却貯蔵設備用冷媒回路７において、四方弁１３はオイルセパレータ１２の出口と四方弁５１の前記一方の入口を連通させ、カスケード熱交換器１８のケース側管路１８Ｂの出口と四方弁１７の前記他方の入口を連通させる。四方弁１７はレシーバタンク１６の出口とカスケード熱交換器１８のケース側管路１８Ｂの入口を連通させ、四方弁１７の前記他方の出口は室内ユニット３から出て、店内２に入る。四方弁５１は四方弁１３の前記一方の出口と凝縮器１４の入口側１４Ａを連通させ、凝縮器１４の出口側１４Ｂとレシーバタンク１６の入口を連通させる。
【００８７】
そして、圧縮機１１及び４１を運転する。圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒はオイルセパレータ１２にてオイルと分離された後、四方弁１３、四方弁５１を介して凝縮器１４の入口側１４Ａに入る。凝縮器１４に流入した冷媒は放熱し、凝縮液化する。
【００８８】
この凝縮器１４の入口側１４Ａを通過した冷媒は出口側１４Ｂに至り、そこから四方弁５１を介してレシーバタンク１６に流入する。冷媒はさらにレシーバタンクからカスケード熱交換器１８のケース側管路１８Ｂに流入する。このケース側管路１８Ｂに流入した冷却貯蔵用冷媒回路７の冷媒は、前述のように空調用冷媒回路５の冷媒によって冷却され低温となったカスケード熱交換器１８によって冷却され、過冷却される。
【００８９】
カスケード熱交換器１８によって冷却された冷媒は四方弁１３、四方弁１７を介して、店内２において分岐する。この分岐した冷媒の一方は電磁弁３３を通過した後、膨張弁３２において減圧され冷蔵用蒸発器３１Ａに流入し、そこで蒸発することで冷蔵ケース３１内を冷却する。冷蔵用蒸発器３１Ａを出た低温のガス冷媒は圧縮機１１の入口側に向かう。
【００９０】
一方、カスケード熱交換器１８を出て分岐された他方の冷媒は電磁弁３６を通過した後、膨張弁３５に至り減圧され冷凍用蒸発器３４Ａに流入し、冷凍ケース３４内を冷却する。冷凍用蒸発器３４Ａを出た低温ガス冷媒は逆止弁４０を経て圧縮機４１に至り、そこで冷蔵用蒸発器３１Ａの出口側の圧力まで昇圧され、圧縮機４１から吐出されオイルセパレータ４２でオイルを分離された後、冷蔵ケース３１からの冷媒と合流し、圧縮機１１の入口側に向かう。
【００９１】
このように、カスケード熱交換器１８の空調側管路１８Ａを流れる空調用冷媒回路５の低圧側冷媒によって冷却貯蔵設備用冷媒回路７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３１や冷凍ケース３４の蒸発器３１Ａ及び３４Ａにおける冷却能力と冷却貯蔵設備用冷媒回路７の運転効率が改善される。なお、冷却貯蔵設備用冷媒回路７の高圧側冷媒は凝縮器１４を介してカスケード熱交換器１８のケース側管路１８Ｂに流すので、空調用冷媒回路５の過熱度も適正範囲に維持することができる。
【００９２】
また、冷却貯蔵設備用冷媒回路７の冷凍用蒸発器３４Ａ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３１Ａから出た冷媒よりも低くなるが、冷蔵用蒸発器３１Ａから出た冷媒と合流させる以前に圧縮機４１により圧縮することで昇圧されるので、圧縮機１１の吸込み側圧力を調整することにより、冷蔵ケース３１と冷凍ケース３４の庫内を各蒸発器３１Ａ及び３４Ａによりそれぞれ円滑に冷却することができる。
【００９３】
（６）空気調和機の暖房運転
次に、冬場等に空気調和機４が暖房運転を行う際は、室外ユニット３において図６に示される冷媒回路を構成する。
【００９４】
空気調和機４を構成する空調用冷媒回路５において、四方弁２４はオイルセパレータ２３の出口と利用側熱交換器３０の入口を連通させ、熱源側熱交換器２５の入口側Ａと逆止弁２９の入口を連通させる。また、膨張弁２８を全開とする。そして、圧縮機２１Ａ及び２１Ｂを運転する。尚、冷房能力調整は圧縮機２１Ａの運転周波数を制御することにより行われる。
【００９５】
圧縮機２１Ａ及び２１Ｂより吐出された高温高圧のガス冷媒は、オイルセパレータ２３、四方弁２４を介して利用側熱交換器３０に入る。この利用側熱交換器３０には送風機３０Ｂにより店内２の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ことで凝縮液化する。
【００９６】
利用側熱交換機３０で液化した冷媒は利用側熱交換器３０から流出して膨張弁２８を通過し、膨張弁２７において減圧された後、カスケード熱交換器１８の空調側管路１８Ａに流入し、蒸発することで吸熱した後、アキュムレータ２０を経て圧縮機２１Ａ及び２１Ｂに吸引される。
【００９７】
カスケード熱交換器１８の空調側管路１８Ａの出入口の冷媒温度あるいは、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２７の弁開度を調整する。また、利用側熱交換器３０の温度やそこに通風される空気の温度に基づき、送風機３０Ｂの制御を行う。
【００９８】
一方、冷却装置６の冷却貯蔵設備用冷媒回路７の四方弁１３はオイルセパレータ１２の出口と四方弁１７の一方の入口を連通させ、カスケード熱交換器１８のケース側管路１８Ｂの出口と四方弁５１の一方の入口を連通させる。四方弁１７は四方弁１３の一方の出口とカスケード熱交換器１８のケース側管路１８Ｂの入口を連通させ、レシーバタンク１６の出口と電磁弁３３及び３６を連通させる。四方弁５１は四方弁１３の前記一方の出口と凝縮器１４の入口側１４Ａを連通させ、凝縮器１４の出口側１４Ｂとレシーバタンク１６の入口を連通させる。尚、電磁弁の開閉及び圧縮機の動作は前記冷房運転時と同様である。
【００９９】
これにより、圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁１３、１７を介してカスケード熱交換器１８のケース側管路１８Ｂに入る。よって、圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒は凝縮器１４で放熱する前に直接カスケード熱交換器１８のケース側管路１８Ｂに供給される。このケース側管路１８Ｂに流入した冷却貯蔵設備用冷媒回路７の冷媒は、カスケード熱交換器１８において放熱し、前記空調側管路１８Ａで蒸発する空調用冷媒回路５の冷媒によって冷却される。空調用冷媒回路５の冷媒は冷却貯蔵設備用冷媒回路７の廃熱を利用することができる。
【０１００】
このカスケード熱交換器１８のケース側管路１８Ｂを通過した冷媒は四方弁１３及び５１を通過して凝縮器１４の入口側１４Ａに入る。この凝縮器１４に流入した冷媒はそこで放熱し、凝縮液化する。
【０１０１】
この凝縮器１４を通過した冷媒は四方弁５１を介してレシーバタンク１６内に入り、そこで気液分離が行われる。分離された液冷媒はレシーバタンク１６から流出し、四方弁１７を介して店内２へ流入した後に分岐し、電磁弁３３及び３６の入口へと向かう。
【０１０２】
このような運転により、空気調和機４の空調用冷媒回路５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７の高圧側冷媒の廃熱を回収して空調用冷媒回路５の利用側熱交換器３０に搬送することができる。これによって、空気調和機４の暖房能力の改善を図ることができ、店内空調と冷蔵ケース３１及び冷凍ケース３４の庫内冷却を行う冷凍システム１の効率改善及び省エネを図ることができる。
【０１０３】
特に、冷却貯蔵設備用冷媒回路７の高圧側の冷媒を凝縮器１４よりも先にカスケード熱交換器１８に通すことで、冷却貯蔵設備用冷媒回路７の高圧側冷媒からの廃熱を効率よく回収し、空調用冷媒回路５の利用側熱交換器３０における暖房能力をより向上させることができる、
【０１０４】
ここで、店内２が比較的暖かいなど空気調和機４の負荷が軽くなった場合、膨張弁２７の弁開度を絞って冷媒流量を低減させていくようになるので、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７の冷媒の放熱量が過剰となるが、本発明では冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側の冷媒をカスケード熱交換器１８を通した後に凝縮器１４に流すようにしているので、凝縮器１４において過剰な熱量を放出することができる。これによって、安定した廃熱回収運転が可能となる。
【０１０５】
また、前記四方弁１３及び１７を用いて流路を切り換えることで、空調用冷媒回路５の冷房運転時と暖房運転時において、冷却貯蔵設備用冷媒回路における凝縮器１４及びレシーバタンク１６に流れる冷媒の流通方向を同一としている。これにより、冷房運転時と暖房運転時において冷却貯蔵設備用冷媒回路内を流れる冷媒の方向が異なる構成と比べて、この冷媒の圧力損失の発生を防止もしくは抑制することができ、効率的な運転が可能となる。
【０１０６】
（７）カスケード熱交換器において熱交換をほとんど必要としない空気調和機の暖房運転
また、上述したような空気調和機４が暖房運転を行う際に、店内２における負荷が一層小さくなり暖房能力が過大となった場合には、室外ユニット３において図７に示される冷媒回路を構成する。
【０１０７】
このような場合には、図６から図７へと四方弁１３及び１７を切り換える。即ち、四方弁１３はオイルセパレータ１２の出口と四方弁５１の一方の入口を連通させ、カスケード熱交換器１８のケース側管路１８Ｂの出口と四方弁１７の前記他方の入口を連通させる。四方弁１７はレシーバタンク１６の出口とカスケード熱交換器１８のケース側管路１８Ｂの入口を連通させ、四方弁１７の前記他方の出口は室内ユニット３から出て、店内２に入る。四方弁５１は四方弁１３の前記一方の出口と凝縮器１４の入口側１４Ａを連通させ、凝縮器１４の出口側１４Ｂとレシーバタンク１６の入口を連通させる。
【０１０８】
これにより、圧縮機１１から吐出された高温高圧の冷媒は、図５の場合と同様に凝縮器１４を通過し放熱してからカスケード熱交換器１８のケース側管路１８Ｂに流れるようになるので、空調用冷媒回路５の冷媒がカスケード熱交換器１８を通過する際に過剰に過熱されることを防ぐことができる。
【０１０９】
（８）店外温度が非常に低くなった状態における空気調和機の暖房運転
ここで、店外気温が著しく低下した場合には、空調用冷媒回路５において熱源側熱交換器２５で十分な熱をくみ上げることができないと共に、冷却貯蔵用冷媒回路７において凝縮器１４で冷却貯蔵設備用冷媒回路７内の冷媒が熱を放出し過ぎてしまい、カスケード熱交換器１８において十分な熱を空調用冷媒回路５に供給できなくなり、空気調和機４の暖房能力が低下してしまう問題がある。
【０１１０】
このような場合には、図６から図８へと四方弁５１を切り換える。即ち、四方弁１３の一方の出口とレシーバタンク１６の入口を連通させ、凝縮器１４の入口側１４Ａと出口側１４Ｂを連通させる。
【０１１１】
この時、凝縮器１４は冷却貯蔵設備用冷媒回路７から独立した冷媒回路となり、冷媒が凝縮器１４内に貯留されてしまうため、冷却貯蔵設備用冷媒回路７を循環する冷媒が不足したり、凝縮器１４の内圧が上昇する問題がある。そのため、上述した四方弁５１を介する経路とは別に逆止弁１９を介して凝縮器１４とレシーバタンク１６を連通させることにより、凝縮器１４から冷却貯蔵設備用冷媒回路７へ冷媒が移動できるようにしている。
【０１１２】
このような構成を取ることにより、圧縮機１１を吐出された高温高圧の冷媒はカスケード熱交換器１８において、空調用冷媒回路５の冷媒に熱を供給した後、凝縮器１４にて放熱することなくレシーバタンク１６を介して電磁弁３３及び３６に向かう。これによって、冷凍貯蔵設備用冷媒回路７の冷媒が凝縮器１４において過剰に放熱してしまうことを防止することができる
【０１１３】
また、この構成において、凝縮器１４及び熱源側熱交換器２５における店外との熱交換は発生しないため、店内２に存在する熱量を効率的に再利用することが可能となり、空気調和機４の暖房効率向上と冷凍システム１の省エネ化を図ることができる。
【０１１４】
尚、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、店内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も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なく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明において三方弁１つと四方弁２つを用いた実施例の冷凍システムにおいて、空気調和機の冷房運転を説明する図である。
【図２】本発明において三方弁１つと四方弁２つを用いた実施例の冷凍システムにおいて、空気調和機の暖房運転を説明する図である。
【図３】本発明において三方弁１つと四方弁２つを用いた実施例の冷凍システムにおいて、カスケード熱交換器における熱交換を行わない空気調和機の暖房運転を説明する図である。
【図４】本発明において三方弁１つと四方弁２つを用いた実施例の冷凍システムにおいて、凝縮器による室外との熱交換を行わない空気調和機の暖房運転を説明する図である。
【図５】本発明において四方弁３つを用いた実施例の冷凍システムにおいて、空気調和機の冷房運転を説明する図である。
【図６】本発明において四方弁３つを用いた実施例の冷凍システムにおいて、空気調和機の暖房運転を説明する図である。
【図７】本発明において四方弁３つを用いた実施例の冷凍システムにおいて、カスケード熱交換器における熱交換を行わない空気調和機の暖房運転を説明する図である。
【図８】本発明において四方弁３つを用いた実施例の冷凍システムにおいて、凝縮器による室外との熱交換を行わない空気調和機の暖房運転を説明する図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１  冷凍システム
４  空気調和機
５  空調用冷媒回路
６  冷却装置
７  冷却貯蔵設備用冷媒回路
１１、２１Ａ、２１Ｂ、４１  圧縮機
１３、１７、２４、５１  四方弁
１４  凝縮器
１８  カスケード熱交換器
２５  熱源側熱交換器
３０  利用側熱交換器
３１  冷蔵用蒸発器
３４  冷凍用蒸発器
５０  三方弁
【図１】
2007100987.tif 000003
【図２】
2007100987.tif 000004
【図３】
2007100987.tif 000005
【図４】
2007100987.tif 000006
【図５】
2007100987.tif 000007
【図６】
2007100987.tif 000008
【図７】
2007100987.tif 000009
【図８】
2007100987.tif 000010