CO2冷媒を用いた低元冷凍サイクルと、前記低元冷凍サイクルの放熱を補助する高元冷凍サイクルとを備え、前記低元冷凍サイクル及び前記高元冷凍サイクルはそれぞれ圧縮機、凝縮器、減圧装置及び蒸発器を備えており、高元側蒸発器と低元側凝縮器とがカスケードコンデンサで熱交換し、前記カスケードコンデンサの前記低元冷凍サイクルにおける前段に補助放熱器が設置された構成を有し、更に、前記高元側凝縮器及び前記補助放熱器は一体化されて一体型放熱器を構成しており、前記一体型放熱器の全放熱量の10から20を前記補助放熱器の放熱量としたことを特徴とする二元冷凍装置。前記一体型放熱器の全伝熱面積の10から20を前記補助放熱器の伝熱面積としたことを特徴とする請求項1記載の二元冷凍装置。前記一体型放熱器は、上方部に前記補助放熱器を配置し、下方部に前記高元側凝縮器を配置した構成としたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の二元冷凍装置。前記一体型放熱器を、平板状フィンに伝熱管を貫通してなるプレートフィンチューブ型熱交換器とし、前記高元側凝縮器は、前記補助放熱器と伝熱フィンを共有することによって一体化されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の二元冷凍装置。前記高元冷凍サイクルに用いられる冷媒は、前記低元冷凍サイクルに用いられるCO2冷媒より運転効率が高いことを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の二元冷凍装置。特許文献1の二元冷凍装置では補助放熱器と高元側凝縮器が別体で構成されているため、装置が大型化する。このため、特許文献2のように補助放熱器と高元側凝縮器とを一体型とすれば、運転効率の向上と装置のコンパクト化を図った二元冷凍装置を構成できる。ところで、特許文献1の二元冷凍装置では、低元冷凍サイクルにおいて吐出冷媒を冷却する補助放熱器の放熱量を増大すれば、高元冷凍サイクルの能力を低減でき、運転効率を向上することができる。補助放熱器の放熱量をどの程度まで増大すればよいかは外気温度によって異なる。また、カスケードコンデンサにおいて低元側凝縮器と高元側蒸発器とが熱交換する二元冷凍装置では、運転効率を最大とするにあたり、補助放熱器の放熱量と高元凝縮器の放熱量との間に最適な放熱比が存在する。この放熱比は、装置のコンパクト化を図るために補助放熱器と高元側凝縮器とを一体型とした場合には、一体型放熱器全体の放熱量に対する補助放熱量の放熱量の割合に置き換えられる。この放熱量割合もまた外気温度によって変化する。二元冷凍装置に対しては、年間を通して高い運転効率での運転が望まれている。よって、補助放熱器と高元側凝縮器とを一体型とした二元冷凍装置では、年間を通した外気温度変化を踏まえた上で、高い運転効率が達成されるように放熱量割合を決定することが望まれる。しかし、特許文献1では、この点について検討されていない。本発明はこのような点に鑑みなされたもので、一体型放熱器における補助放熱器の放熱量割合を規定し、年間を通して省エネ効果を得ることが可能な二元冷凍装置を提供することを目的とする。本発明に係る二元冷凍装置は、CO2冷媒を用いた低元冷凍サイクルと、低元冷凍サイクルの放熱を補助する高元冷凍サイクルとを備え、低元冷凍サイクル及び高元冷凍サイクルはそれぞれ圧縮機、凝縮器、減圧装置及び蒸発器を備えており、高元側蒸発器と低元側凝縮器とがカスケードコンデンサで熱交換し、カスケードコンデンサの低元冷凍サイクルにおける前段に補助放熱器が設置された構成を有し、更に、高元側凝縮器及び補助放熱器は一体化されて一体型放熱器を構成しており、一体型放熱器の全放熱量の10から20を補助放熱器の放熱量としたものである。地球温暖化に対する影響が小さい自然冷媒として、運転効率の低いCO2冷媒を冷凍装置に使用した場合であっても、年間を通して大きな省エネ効果があり、コンパクトな二元冷凍装置を得ることができる。以下、本発明に係る二元冷凍装置の好適な実施の形態について添付図面を参照して説明する。実施の形態.図1は、本発明の一実施の形態に係る二元冷凍装置の冷媒回路図である。図1において、二元冷凍装置は、低元冷凍サイクル10と高元冷凍サイクル20とを備えている。低元冷凍サイクル10は、運転容量可変式の低元側圧縮機11、カスケードコンデンサC、減圧装置としての低元側膨張弁13、低元側蒸発器14及び補助放熱器15が順次接続されて構成されている。高元冷凍サイクル20は、運転容量可変式の高元側圧縮機21、高元側凝縮器22、減圧装置としての高元側膨張弁23及びカスケードコンデンサCが順次接続されて構成されている。本例の二元冷凍装置では、低元冷凍サイクル10には冷媒としてCO2冷媒を用い、高元冷凍サイクル20にはCO2冷媒よりも運転効率の高いHC系冷媒やHFC冷媒、HFO冷媒HFO-1234yf、HFO-1234ze等等を用いる。カスケードコンデンサCは高元側の高元側蒸発器24と低元側の低元側凝縮器12とを備え、互いに熱交換するように構成されている。また、一体型放熱器25は、補助放熱器15と高元側凝縮器22とを一体型として形成したもので、高元側凝縮器22は高元冷凍サイクル20を流れる冷媒を凝縮し、これと同時に、低元冷凍サイクル10においてカスケードコンデンサCの前段に配置された補助放熱器15は、低元冷凍サイクル10を流れるCO2ガスを冷却する。また、一体型放熱器25は一体型放熱器25内に外気を吸入して一体型放熱器25を通過する冷媒と熱交換させた後、熱交換後の外気を一体型放熱器25外に排気するための放熱器ファン16を備えている。図2は、図1の一体型放熱器の伝熱フィン部分の構成を示す概略図である。一体型放熱器25は、平板状の伝熱フィン25aに伝熱管25bを貫通してなるプレートフィンチューブ型熱交換器である。高元側凝縮器22及び補助放熱器15は、伝熱フィン25aを共有することによって一体化されていてもよいし、伝熱フィン25a部分が分割されていてもよい。一体化されていれば、熱交換器の構造上、製造が容易となる。また、高温となる補助放熱器15と高元側凝縮器22との間で伝熱フィン25aを分割した構成とした場合には熱絶縁効果が大きくなるため、補助放熱器15及び高元側凝縮器22の双方がより効率よく放熱可能となる。また、一体型放熱器25では、高温となる低元CO2冷媒の吐出ガスを冷却する補助放熱器15を熱交換器の上方部に配置し、高元側凝縮器22を下方部に配置する。これにより、補助放熱器15の放熱が高元側凝縮器22側に干渉することがなく、すなわち補助放熱器15で暖められた被熱伝達流体が高元側凝縮器22側に移動することがなく、補助放熱器15及び高元側凝縮器22の双方が効率よく放熱可能となる。本例では、図2に示したように、一体型放熱器25全体の放熱量に対する補助放熱器15の放熱量割合を10~20としたことに特徴を有するものであるが、その詳細については後述する。このように構成された二元冷凍装置において、低元冷凍サイクル10に用いる冷媒は、本例ではCO2としているが、これは以下の理由による。低元冷凍サイクル10は、室内の負荷装置、例えばスーパーマーケットのショーケースなどを接続対象としており、ショーケースの配置換えなどにより冷媒回路が開放され冷媒漏れが多い。よって、冷媒漏れを考慮し、地球温暖化に対する影響が小さいCO2を用いる。一方、高元冷凍サイクル20は冷媒回路が開放されることがないため、高元冷凍サイクル20に用いる冷媒は冷媒漏れ量も小さい。このため、高元冷凍サイクル20に用いる冷媒は従来の地球温暖化係数の高いHFC系冷媒でも問題ないが、地球温暖化に対する影響が小さい冷媒、即ちHFO冷媒、HC系冷媒、CO2、水などが望ましい。以上のように構成された二元冷凍装置について、以下にその動作を説明する。低元側圧縮機11で圧縮されて吐出されたCO2冷媒は、一体型放熱器25内の補助放熱器15で冷却された後、カスケードコンデンサCの低元側凝縮器12で高元側蒸発器24を流れるHFO冷媒と熱交換して更に冷却される。そして、カスケードコンデンサCで冷却されたCO2冷媒は低元側膨張弁13で減圧された後、低元側蒸発器14で蒸発し、吸入管を介して低元側圧縮機11へ還流する。また、高元側圧縮機21で圧縮されて吐出されたHFO冷媒は、一体型放熱器25内の高元側凝縮器22で放熱、凝縮された後、高元側膨張弁23で減圧されてカスケードコンデンサCの高元側蒸発器24に流入する。高元側蒸発器24に流入したHFO冷媒は低元側凝縮器12を流れるCO2冷媒と熱交換しながら蒸発し、高元側圧縮機21へ還流する。本実施の形態の二元冷凍装置では、高元側圧縮機21を駆動するモータの周波数を制御して高元側の冷却能力を制御することにより低元側高圧を調節する。この点について以下に詳述する。図3は、図1の二元冷凍装置におけるエンタルピと飽和温度との関係を示す図である。本例の二元冷凍装置では、低元側凝縮温度と高元側蒸発温度との温度差ΔTここでは例えば5°Cが生じる。よって、ある運転状態から高元側圧縮機21の運転周波数を上げて高元冷却能力を増大させると、高元側蒸発温度が低下し、その低下した高元側蒸発温度との温度差ΔTが生じて低元側凝縮温度低元側高圧も低下するという関係がある。逆に、高元冷却能力を低減すれば低元側高圧が上昇する。また、図3から明らかなように、高元側圧縮機21の運転周波数を上げて低元冷凍サイクル10の低元側高圧が低下すると、高元側圧縮機21の入力は大きくなるWH1<WH2のに対し、低元側圧縮機11の入力は小さくなるWL1>WL2。なお、冷凍能力Q=ΔHエンタルピ差×Gr冷媒流量であり、また、二元冷凍装置では、外気温度に応じて冷却負荷が変化し、冷却負荷に対して冷凍能力低元冷凍サイクル10側の蒸発能力に相当を決定しており、その決定した冷凍能力に一定に保つように低元側圧縮機11によりGrを制御している。ΔHが一定であれば、Grも一定となるように低元側圧縮機11を制御する。ところで、低元冷凍サイクル10に使用されるCO2冷媒は、高元冷凍サイクル20で用いられるHFO冷媒に比べて冷凍効果が小さく、大きな圧縮機動力が必要となるため、高元冷凍サイクル20で用いられるHFO冷媒に比べて運転効率が低い。そのため、高元側圧縮機21の容量を増大させ、低元側高圧を低下させることにより、低元冷凍サイクル10側の消費電力を抑える運転を行う。すなわち、運転効率が低いCO2冷媒を用いた低元冷凍サイクル10側の消費電力を小さくし、運転効率が高いHFO冷媒を用いた高元冷凍サイクル20側の消費電力を大きくして高元冷凍サイクル20側の仕事量を増やし、二元冷凍装置全体の運転効率を向上させる。更に言い換えれば、高効率な高元冷凍サイクル20の消費電力比率を大きくすることで、二元冷凍装置全体の運転効率を最適とする。よって、低元冷凍サイクル10の高圧は超臨界とならない運転が多くなり、高圧によって相変化が生じる飽和温度が決まっている。以上の関係を整理し、横軸を低元側凝縮温度、縦軸を二元冷凍装置全体の合計入力として、高元側圧縮機入力と低元側圧縮機入力とそれらの合計入力のそれぞれのグラフを作成すると、図4に示すようになる。図4に示すように、高元側と低元側のそれぞれの圧縮機入力が略同じになるとき合計入力が最も小さくなり、COP=冷凍能力/高元側圧縮機入力低元側圧縮機入力が最大となることがわかる。以上より、二元冷凍装置ではCOPが最大となるように高元側圧縮機入力と低元側圧縮機入力とを略同じとする運転制御を行っている。図3で説明すると、高元側圧縮機入力に相当するWH1×Grhと、低元側圧縮機入力に相当するWL1×Grlとを同じとする運転制御を行っている。なお、Grhは高元冷媒流量、Grlは低元冷媒流量である。ここで、図4を別の見方をすると、低元冷凍サイクル10の低元側凝縮温度がTcのとき合計入力が最小となり、COPが最大となる。よって、高元側圧縮機入力と低元側圧縮機入力とを略同じとする運転制御は、具体的には低元側凝縮温度を低元目標凝縮温度Tcに保つように低元冷凍サイクル10を制御することになる。このとき、高元側は低元目標凝縮温度TcよりもΔT°C低い温度を目標蒸発温度として一定に保つ制御を行うことになる。この制御により、COPを最大とすることができる。なお、外気温度に応じて二元冷凍装置に求められる冷凍能力は異なるため、COPを最大とする低元目標凝縮温度Tcも外気温度によって変化する。以上の内容を整理すると、外気温度に基づいて二元冷凍装置で必要な冷凍能力が決定し、冷凍能力が決定すると低元目標凝縮温度Tcが決定する。低元目標凝縮温度Tcが決定すると、低元冷凍サイクル10では、決定した冷凍能力に一定に保つように低元冷媒流量Grlを調整する制御が行われ、また、高元冷凍サイクル20では高元蒸発温度を低元目標凝縮温度TcΔT°Cに一定に保つ制御が行われる。これにより高元側圧縮機入力と低元側圧縮機入力とを略同じとする運転制御が実現され、COPを最大とすることができる。また、高元冷凍サイクル20は低元凝縮温度を直接検知して制御してもよい。さらに、高元冷凍サイクル20は高元入力と低元入力を直接検知して制御してもよい。なお、以上の説明において、低効率の低元冷凍サイクル10の消費電力を抑えるために低元側高圧低元側凝縮温度を低下させるとしたが、これは制御原理上の説明であって、実運転上において低元側高圧を低下させるという意味ではない。実運転上は上述したように低元目標凝縮温度Tcに一定に保つ制御を行うことになる。また、低元側高圧を低下させる制御原理について補足して説明すると、高元冷凍サイクル20で用いられるHFO冷媒は低元冷凍サイクル10で用いられるCO2冷媒に比べて高効率な冷媒である。このため、高元側圧縮機21の図3の線図上の傾きθhは低元側圧縮機11側の傾きθlより大きい。したがって、低元側凝縮温度を下げていっても、低元側凝縮温度が低元目標凝縮温度Tcに至るまでは高元側圧縮機21の入力が低元側圧縮機11の入力を超えることはなく、低元目標凝縮温度Tcで高元側圧縮機21の入力と低元側圧縮機11の入力とが等しくなるということになる。冷媒の運転効率について具体的に説明する。運転効率の指標であるCOP蒸発器のエンタルピ差/圧縮過程のエンタルピ差が高ければ、少ない圧縮動力で大きな蒸発潜熱を得られ、高効率な冷媒となる。外気温度32°Cで運転する一般の冷凍機の動作状態、すなわち蒸発温度-40°C、凝縮温度40°C超臨界のCO2高圧は8.8MPa、吸入過熱度5°C、液過冷却度5°Cの条件で各冷媒の理論上得られるCOPは、CO2:1.25、R404A:1.76、R410A:1.91、R134a:2.01、R32:1.98、プロパン:1.99、イソブタン:2.05、HFO-1234yf:1.83となる。CO2は、HFC冷媒やHC冷媒、HFO冷媒と比較しCOPが低く、低効率な冷媒である。ここで、本例では低元冷凍サイクル10においてCO2冷媒を使用しており、この場合、低元目標凝縮温度Tcは外気温度よりも低くなる。具体的には外気条件がJRA規格日本冷凍空調工業会に基づく高外気条件である32°Cのとき、低元目標凝縮温度Tcが約20°C、外気条件がJIS規格に基づく低外気条件である7°Cのとき、低元目標凝縮温度Tcが約0°Cとなる。上述したように低元側高圧低元側凝縮温度を下げると低元側圧縮機11の入力が下がるため、言い換えれば運転効率が悪い低元冷凍サイクル10側の圧縮機入力を下げることができるため、外気温度よりも低い温度領域内に低元目標凝縮温度Tcが位置することになる。低元側凝縮温度が外気温度よりも低い場合と高い場合の補助放熱器15の放熱量の違いについて次に、補助放熱器15の放熱量について考察する。本例の二元冷凍装置では、低元冷凍サイクル10に運転効率の低いCO2冷媒を使用している関係から低元目標凝縮温度Tcが外気温度よりも低くなる。補助放熱器15は外気に熱を放熱する放熱器であるため、低元側圧縮機11から吐出された冷媒は補助放熱器15で外気と熱交換しても、最大でも外気温度までしか下がらない。また、低元冷凍サイクル10の低元側凝縮温度が外気温度よりも低い場合と高い場合とでは吐出温度の冷媒を補助放熱器15で同じ外気温度まで下げるにあたっても、その放熱量は異なったものとなる。本例では、低元側凝縮温度を低元目標凝縮温度Tcに一定になるように制御するものであり、低元目標凝縮温度Tcは外気温度よりも低いため、低元側凝縮温度が外気温度よりも低い場合の補助放熱器15の放熱量について考察する。なお、比較のため、圧縮機、放熱器、膨張弁及び蒸発器を備えた一般的な冷媒回路において凝縮温度が外気温度よりも高い場合の凝縮器での放熱量についても考察する。図5は、低元側凝縮温度が外気温度よりも低い場合と高い場合の放熱量の説明図である。図51は、凝縮温度が外気温度よりも高い場合の一般的な冷凍サイクルにおけるモリエル線図、図52は、低元側凝縮温度が外気温度よりも低い場合の低元冷凍サイクル10のモリエル線図である。1低元側凝縮温度が外気温度よりも高い場合圧縮機の吐出冷媒の温度a点の温度が例えば80°C~90°Cであり、外気温度が20°Cで凝縮温度が25°Cの場合について考える。放熱器は外気に熱を放熱する放熱器であるため、図51に示すように、80°C~90°Cの冷媒点aが放熱器での外気との熱交換により、まず、ガス状態のまま凝縮温度である25°C点bまで下がる。そして、25°Cを保ちながら凝縮して液状態となるc点。外気温度は20°Cであるため冷媒は更に放熱可能であり、液状態で20°C点dまで下がる。このように凝縮温度が外気温度よりも高い場合は凝縮するため、相変化を伴う冷却を行うことができ、相変化を伴わない冷却を行う場合に比べて放熱量を大きくすることができる。2低元側凝縮温度が外気温度よりも低い場合低元側圧縮機11の吐出冷媒の温度a点の温度が例えば80°C~90°Cであり、外気温度が20°Cで低元側凝縮温度が10°Cの場合について考える。補助放熱器15は外気に熱を放熱する放熱器であるため、上述したように80°C~90°Cの冷媒は、補助放熱器15での外気との熱交換により最大でも外気温度の20°Cまでしか下がらない。つまり、図52に示すように、80°C~90°Cの冷媒点aは、補助放熱器15でガス状態のまま20°C点bとなる。20°Cまで下がった冷媒を凝縮させて更に10°C点cまで下げるための熱交換は低元側凝縮器12側で行われることになる。つまり、低元側凝縮温度が外気温度より低い場合は、補助放熱器15では相変化を伴う冷却を行えず、相変化を伴わないガス冷却を行うことになる。つまり、補助放熱器15はガス冷却域で使用されることになる。ここで、図52の点aから点bまでの放熱はガス状態での放熱であるため、同じ外気温度20°Cまで温度を下げるにしても、凝縮させて20°Cまで下げる上記1の場合に比べて補助放熱器15での放熱量を大きくできない。よって、低元側凝縮温度が外気温度よりも低い場合は、補助放熱器15の放熱器ファン16の風量を多くしたり、補助放熱器15として伝熱面積の大きな放熱器を採用したとしても、補助放熱器15の放熱量を増やすことはできず、最大でも吐出冷媒がガス状態のまま外気温度に低下するまでに放熱する放熱量となる。以上の内容を整理すると、本例の補助放熱器15はガス冷却域で使用され、その放熱量は最大でも吐出冷媒がガス状態のまま外気温度に低下するまでに放熱する放熱量となる。補助放熱器15の放熱量とCOPとの関係図6は、補助放熱器15の放熱量とCOPとの関係の説明図で、低元冷凍サイクル10のモリエル線図を示している。低元冷凍サイクル10を構成するにあたり、補助放熱器15での放熱量を図6のQsub1にした場合とQsub2にした場合とを比較すると、Qsub2にした場合の方が低元側凝縮器12の放熱量Qc2<Qc1を少なくできる。カスケードコンデンサCでは、常に高元側蒸発器24と低元側凝縮器12との熱交換量は等しくなる。よって、低元側凝縮器12での放熱量をQc2とした場合、高元冷凍サイクル20側では放熱量Qc2とのバランスを図れば良いため、補助放熱器15の放熱量をQsub1とした場合に比べて高元側圧縮機21の入力を小さくできる。二元冷凍装置では冷凍能力一定の制御が行われており、COP=冷凍能力/高元側圧縮機入力低元側圧縮機入力であるため、高元側の圧縮機入力を小さくできると、COPを大きくすることができる。以上の内容を整理すると、高元側圧縮機入力と低元側圧縮機入力とを略同じとする運転制御によりCOPを最大とすることができ、また、補助放熱器15の放熱量を多くするほど、COPの値を大きくすることができることになる。図7は、低元側凝縮温度と二元冷凍装置全体の運転効率変動率との関係を示す図である。図7は、外気温度7°Cで低元側凝縮温度を変化させたときの運転効率変動率を調べた計算結果であり、この例では、一体熱交換器全体の伝熱面積に対する補助放熱器15の伝熱面積の割合を10、20、30、40に構成した場合それぞれにおける計算結果を示している。なお、図7は補助放熱器無しつまり一体熱交換器全てが高元側凝縮器の構成のときの最大値を基準100とした運転効率変動率を示している。また、図7Aは、図7の運転効率最大値部分の拡大図である。図7及び図7Aには、伝熱面積の分割割合が何れであっても、外気温度よりも低いガス冷却域内の、ある低元側凝縮温度この例では0°C付近の温度であり、上記の低元目標凝縮温度Tcに相当するのときに二元冷凍装置の運転効率が最大となることが示されている。また、図7には、補助放熱器15の放熱量を増大させようとして低元側凝縮温度を外気温度よりも上げて補助放熱器15を凝縮域で使用するようにすると、低元冷凍サイクル10の消費電力割合が大きくなりすぎて全体としての運転効率が低下することが示されている。なお、図7には40までしか図示されていないが、仮に100としても、ガス冷却域における最大運転効率を超えることはない。ここで、本例の二元冷凍装置では、上述したように補助放熱器15はガス冷却域で使用されるため、補助放熱器15の伝熱面積の大きさ等の構造に関わらず、最大放熱できても吐出温度の冷媒を外気温度に下げるまでである。また、上述したように補助放熱器15の放熱量を多くするほど、COPを大きくできる。よって、補助放熱器15で吐出温度の冷媒を外気温度近くまで温度を下げられる程度に補助放熱器15の放熱量を確保する。この放熱量を以下では所要放熱量という。この所要放熱量を達成するには、例えば、放熱器ファン16の風量を制御したり、補助放熱器15自体の構造的な設計を行ったりすることになる。このように補助放熱器15の放熱量を所要放熱量とすることにより、所要放熱量よりも少ない放熱量とした場合に比べてCOPを大きくすることができる。ところで、所要放熱量は外気温度によって異なる。よって、年間を通じて大きなCOPを確保するには、低外気条件のときの所要放熱量と高外気条件のときの所要放熱量を把握しておく必要がある。本例の二元冷凍装置では、カスケードコンデンサCで高元側蒸発器24と低元側凝縮器12とが熱交換する構成であることや、低元冷凍サイクル10にCO2冷媒を用いていること、更にその他の以下に説明する内容を加味すると、補助放熱器15の所要放熱量と高元側凝縮器22の放熱量との間には、外気条件に応じた所定の放熱量比が存在する。本例では補助放熱器15と高元側凝縮器22とが一体型放熱器25で構成されているため、所定の放熱量比は、一体型放熱器25の全体放熱量に対する補助放熱器15の放熱量の割合に置き換えられる。したがって、低外気条件のときの放熱量割合と高外気条件のときの放熱量割合の範囲内に放熱量割合を設定することにより、年間を通じてCOPを大きくすることが可能な二元冷凍装置を構成できる。以下、低外気条件7°C及び高外気条件32°Cのときの放熱量割合の説明に先立って、一体型放熱器25全体の放熱量について説明する。一体型放熱器25の放熱量図8は、図1の一体型放熱器25の放熱量の説明図で、二元冷凍装置のモリエル線図を示している。一体型放熱器25の放熱量QALLは、次の1式のように高元側凝縮器22の放熱量QCHと補助放熱器15の放熱量Qsubを加算した量となる。QALL=QsubQCH1ここで高元側凝縮器22の放熱量QCHは、高元側圧縮機21の入力分WHと高元側蒸発器24の熱交換量QeHとを加算した値に相当するため、1式は次の2式に書き換えられる。QALL=QsubWHQeH2そして、本例では高元側圧縮機入力WHと低元側圧縮機入力WLとが略同じとなるように制御しており、また、高元側蒸発器24の熱交換量QeHと低元側凝縮器12の熱交換量QCLとは等しいため、これらを2式に代入すると、3式となる。QALL=QsubWLQCL3また、低元側圧縮機入力分WLは補助放熱器15の放熱量Qsubに略等しくなるため、これを3式に代入すると、4式が得られる。QALL=QsubQsubQC4ここで、熱交換量QWLと補助放熱器15の放熱量Qsubとが略等しくなるのは、本例の二元冷凍装置が以下の4点に示す運転を行っていることによる。1.低元冷凍サイクル10の過熱度を5°Cとしている。2.低元目標側凝縮温度Tcが外気温度より少し低い温度となっている。3.COPを最大とするために高元側と低元側の圧縮機入力を略同じとしている。4.CO2の飽和蒸気線lの傾きθが90 ゚に近い傾きを有している図6参照。一体型放熱器25における補助放熱器15の放熱量割合補助放熱器15の放熱量Qsubを所要放熱量とすると、この放熱量Qsubと一体型放熱器25全体の放熱量QALLとの間には、外気温度及びCO2冷媒の物性に応じた関係がある。この関係について以下に説明する。図9は、図1の一体型放熱器における補助放熱器の放熱量割合の説明図で、外気温度が32°Cのときの低元冷凍サイクルのモリエル線図を示している。図9中の点線は、外気温度が7°Cのときの低元冷凍サイクルのモリエル線図である。外気温度が32°C高外気条件のとき、本例の二元冷凍装置では低元目標凝縮温度Tcを約20°Cとすることは上述の通りである。そして、外気温度が32°Cのとき、図9の凝縮潜熱量A1と、a1点とc1点との間の放熱量B1との比が3:1になることがCO2冷媒の物性に基づき決まっている。また、外気温度が7°C低外気条件のとき、低元目標凝縮温度を約0°Cとしており、このとき、凝縮潜熱量A2と、a2点とc2点との間の放熱量B2との比が8:1になることがCO2冷媒の物性に基づき決まっている。ここで、高外気条件において外気温度の32°Cb1点まで下がった冷媒がガス領域のまま低元側凝縮温度20°Cまで低下する際の放熱量は、低元冷凍サイクル10の全放熱量に対して少ないため、凝縮潜熱量A1と放熱量B1との比は、5式に示すように所要放熱量Qsub1と低元側蒸発器14の放熱量QCL1の比に近似することができる。また、外気温度が7°Cの場合も同様に、6式に示すように近似できる。外気温度が32°Cの場合QCL1:Qsub1≒3:15外気温度が7°Cの場合QCL2:Qsub2≒8:16以上の5式及び6式のそれぞれを4式に代入すると、7式及び8式となる。外気温度が32°Cの場合QALL=QsubQsub3Qsub=5Qsub7外気温度が7°Cの場合QALL=QsubQsub8Qsub=10Qsub8以上より、二元冷凍装置をCOPが最大となる制御で運転し、ガス領域で使用される補助放熱器15で最大可能な放熱量を確保して高いCOPを得るための構成とするには、一体型放熱器25の全放熱量に対する補助放熱器15の放熱量割合を、外気温度が32°Cの場合は20とし、外気温度が7°Cの場合を10とすることが好ましい。そして、この二元冷凍装置は年間を通して使用されることを鑑みると、一体型放熱器25の全放熱量の10~20を補助放熱器15で放熱する構成とすることが望ましいということになる。放熱量割合をこのようにするための具体的な構成は任意の構成が採用でき、図1に示すように補助放熱器15と高元側凝縮器22とで共通のファンを備えた構成とする場合は、補助放熱器15の伝熱面積を一体型放熱器25の伝熱面積の10~20とする。また、補助放熱器15と高元側凝縮器22とでそれぞれ別々のファンを用いる場合には、ファンの回転数を変えて放熱量割合を制御するようにしてもよい。この場合、外気温度が7°Cの場合には放熱量割合が10、外気温度が32°Cのときは放熱量割合が20となるように、図示しない制御装置により外気温度に応じて各ファンを制御するようにしてもよい。ここで、本実施の形態の二元冷凍装置における定常運転中の具体的な熱収支の一例を図10に示す。低元冷凍サイクル10はCO2冷媒、高元冷凍サイクル20はHFC冷媒のR410Aを用い、低元側蒸発器14の蒸発温度-10°Cで冷却能力を25kW、外気温度を32°Cとした場合、低元側凝縮温度を10°Cとすれば二元冷凍装置全体の運転効率が最適となり、このとき補助放熱器15の放熱量6.3kW、高元側凝縮器22の放熱量31kWとなる。すなわち、補助放熱器15の放熱量は一体型放熱器25の全放熱量に対し、20となる。ここで改めて図7Aを参照する。図7Aに示されているように、一体型放熱器25全体の伝熱面積に対する補助放熱器15の伝熱面積の割合を10としたときに、最もCOPが高くなることが示されている。なお、図7Aはあくまでも伝熱面積の分割割合であって、放熱量割合ではない。補助放熱器15はガス冷却域で使用するため伝熱面積の増加に比例して放熱量が上昇するのは補助放熱器15の放熱量が所要放熱量に達するまでであり、それ以上に伝熱面積を大きくしても放熱量は上昇しない。また、補助放熱器15は高元側凝縮器22と一体であるため、補助放熱器15の分割割合を大きくすると、その分、高元側凝縮器22の伝熱面積が減ってしまい、高元側凝縮器22の凝縮能力が低下し運転効率が低下する。よって、図7に示されているように、補助放熱器15の伝熱面積の分割割合を多くするにつれて運転効率が下がっている。以上説明したように、本実施の形態によれば、補助放熱器15の放熱量を一体型放熱器25の全放熱量に対して10から20としたことにより、地球温暖化に対する影響が小さい自然冷媒として運転効率の低いCO2冷媒を二元冷凍装置に使用した場合であっても、二元冷凍装置全体の運転効率を向上でき、年間を通して大きな省エネ効果を得ることができる。言い換えれば、CO2冷媒を用いた二元冷凍装置に関して、年間を通した外気温度変化、負荷変動と、CO2の特性、高元と低元の消費電力比率を考慮しつつ、放熱量割合を選定したので、年間を通した省エネ効果を得ることができる。また、補助放熱器15と高元側凝縮器22とを一体型で形成することでコンパクトな二元冷凍装置を得ることができる。また、補助放熱器15の放熱量を一体型放熱器25の全放熱量に対して10から20にするにあたり、一体型放熱器25の補助放熱器15と高元側凝縮器22とで伝熱面積を分ける構成とすることにより、無駄なく一体型放熱器25を使用することができ、年間を通して大きな省エネ効果となるコンパクトな二元冷凍装置を得ることができる。また、本例の二元冷凍装置は、冷媒のノンフロン化やフロン冷媒の削減、機器の省エネルギー化が要求されるショーケースや業務用冷凍冷蔵庫、自動販売機等の冷蔵あるいは冷凍機器にも広く適用できる。