特許 7481658 冷凍サイクルシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-01

(45)【発行日】2024-05-13

(54)【発明の名称】冷凍サイクルシステム

(51)【国際特許分類】

   F25B 7/00 20060101AFI20240502BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20240502BHJP

【ＦＩ】

F25B7/00 D

F25B1/00 331E

F25B1/00 361A

F25B1/00 371B

F25B1/00 101E

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2022566938

(86)(22)【出願日】2021-11-30

(86)【国際出願番号】 JP2021043884

(87)【国際公開番号】W WO2022118844

(87)【国際公開日】2022-06-09

【審査請求日】2023-06-01

(31)【優先権主張番号】P 2020199796

(32)【優先日】2020-12-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000002853

【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】弁理士法人新樹グローバル・アイピー

(72)【発明者】

【氏名】井吉 悠太

(72)【発明者】

【氏名】山野井 喜記

(72)【発明者】

【氏名】佐伯 久美子

【審査官】森山 拓哉

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－１３９０１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／２０３６２４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許第０６１６１３９１（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２５Ｂ ７／００

Ｆ２５Ｂ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１冷媒が循環する回路であって、第１圧縮機（７１）と、カスケード熱交換器（３５）と、第１熱交換器（７４）と、を有する第１回路（５ａ）と、
第２冷媒が循環する回路であって、第２圧縮機（２１）と、前記カスケード熱交換器（３５）と、第２熱交換器（５２ａ、５２ｂ、５２ｃ）と、を有する第２回路（１０）と、
を備え、
前記第１回路は、前記カスケード熱交換器と前記第１熱交換器を接続する第１流路（１１５、１１１、１２６）と、前記第１圧縮機の吸入流路（１２５）と、前記第１流路と前記吸入流路を接続するバイパス回路（１０４、１３４、１４４）と、前記バイパス回路に設けられる制御弁（１０４ａ、１３４ａ、１４４ａ）と、を有しており、
前記カスケード熱交換器が前記第１冷媒の放熱器として機能し前記第２冷媒の蒸発器として機能している際に、前記カスケード熱交換器の出口における前記第１冷媒の過冷却度に関する指標が所定の第１条件を満たした場合に、前記制御弁を開き、
前記第１冷媒の温度圧力特性は、前記第２冷媒の温度圧力特性とは異なっており、
前記第１条件は、前記カスケード熱交換器における前記第１冷媒の圧力から把握される前記第１冷媒の温度と、前記カスケード熱交換器における前記第２冷媒の圧力から把握される前記第２冷媒の温度と、の温度差に基づいて判断される、
冷凍サイクルシステム（１）。

【請求項2】

第１冷媒が循環する回路であって、第１圧縮機（７１）と、カスケード熱交換器（３５）と、第１熱交換器（７４）と、を有する第１回路（５ａ）と、
第２冷媒が循環する回路であって、第２圧縮機（２１）と、前記カスケード熱交換器（３５）と、第２熱交換器（５２ａ、５２ｂ、５２ｃ）と、を有する第２回路（１０）と、
を備え、
前記第１回路は、前記カスケード熱交換器と前記第１熱交換器を接続する第１流路（１１５、１１１、１２６）と、前記第１圧縮機の吸入流路（１２５）と、前記第１流路と前記吸入流路を接続するバイパス回路（１０４、１３４、１４４）と、前記バイパス回路に設けられる制御弁（１０４ａ、１３４ａ、１４４ａ）と、を有しており、
前記カスケード熱交換器が前記第１冷媒の放熱器として機能し前記第２冷媒の蒸発器として機能している際に、前記カスケード熱交換器の出口における前記第１冷媒の過冷却度に関する指標が所定の第１条件を満たした場合に、前記制御弁を開き、
前記カスケード熱交換器から流出する前記第１冷媒の温度と、前記カスケード熱交換器に流入する前記第２冷媒の温度と、の差が所定値以下であること、
前記第２圧縮機が吸入する前記第２冷媒の過熱度が所定値以下であること、
前記第２回路が前記第２熱交換器と前記カスケード熱交換器との間に第２膨張弁（３６）を有しており、前記第２膨張弁は前記第２圧縮機に吸入される前記第２冷媒の過熱度に応じて弁開度が変化するものであり、前記第２膨張弁の開度が所定開度よりも小さいこと、
の少なくともいずれかを満たした場合に、前記第１条件が満たされる、
冷凍サイクルシステム（１）。

【請求項3】

第１冷媒が循環する回路であって、第１圧縮機（７１）と、カスケード熱交換器（３５）と、第１熱交換器（７４）と、を有する第１回路（５ａ）と、
第２冷媒が循環する回路であって、第２圧縮機（２１）と、前記カスケード熱交換器（３５）と、第２熱交換器（５２ａ、５２ｂ、５２ｃ）と、を有する第２回路（１０）と、
を備え、
前記第１回路は、前記カスケード熱交換器と前記第１熱交換器を接続する第１流路（１１５、１１１、１２６）と、前記第１圧縮機の吸入流路（１２５）と、前記第１流路と前記吸入流路を接続するバイパス回路（１０４、１３４、１４４）と、前記バイパス回路に設けられる制御弁（１０４ａ、１３４ａ、１４４ａ）と、を有しており、
前記カスケード熱交換器が前記第１冷媒の放熱器として機能し前記第２冷媒の蒸発器として機能している際に、前記カスケード熱交換器の出口における前記第１冷媒の過冷却度に関する指標が所定の第１条件を満たした場合に、前記制御弁を開き、
前記第１条件を満たした場合に、前記第２圧縮機の回転数を低下させる、
冷凍サイクルシステム（１）。

【請求項4】

前記第１回路における前記第１冷媒の凝縮温度から、前記カスケード熱交換器を流出した前記第１冷媒の温度を差し引いて得られる値が所定値以上であること、
前記第１回路における高圧冷媒の圧力から前記第２回路における低圧冷媒の圧力を差し引いて得られる値が所定値以上であること、
前記第１回路における前記第１冷媒の凝縮温度から前記第２回路における前記第２冷媒の蒸発温度を差し引いて得られる値が所定値以上であること、
前記第１回路における前記第１冷媒の凝縮温度から前記カスケード熱交換器に流入する前記第２冷媒の温度を差し引いて得られる値が所定値以上であること、
の少なくともいずれかを満たした場合に、前記第１条件が満たされる、
請求項３に記載の冷凍サイクルシステム。

【請求項5】

前記第１冷媒の温度圧力特性は、前記第２冷媒の温度圧力特性とは異なっており、
前記第１条件は、前記カスケード熱交換器における前記第１冷媒の圧力から把握される前記第１冷媒の温度と、前記カスケード熱交換器における前記第２冷媒の圧力から把握される前記第２冷媒の温度と、の温度差に基づいて判断される、
請求項４に記載の冷凍サイクルシステム。

【請求項6】

前記カスケード熱交換器から流出する前記第１冷媒の温度と、前記カスケード熱交換器に流入する前記第２冷媒の温度と、の差が所定値以下であること、
前記第２圧縮機が吸入する前記第２冷媒の過熱度が所定値以下であること、
前記第２回路が前記第２熱交換器と前記カスケード熱交換器との間に第２膨張弁（３６）を有しており、前記第２膨張弁は前記第２圧縮機に吸入される前記第２冷媒の過熱度に応じて弁開度が変化するものであり、前記第２膨張弁の開度が所定開度よりも小さいこと、
の少なくともいずれかを満たした場合に、前記第１条件が満たされる、
請求項３に記載の冷凍サイクルシステム。

【請求項7】

前記第１回路は、アキュムレータ（１０５）をさらに有しており、
前記吸入流路は、第１吸入配管（１２５ａ）と第２吸入配管（１２５ｂ）を含んでおり、
前記第１吸入配管と、前記アキュムレータと、前記第２吸入配管と、前記第１圧縮機とは、この順に接続されており、
前記バイパス回路は、前記第１吸入配管に接続されている、
請求項１から６のいずれか１項に記載の冷凍サイクルシステム。

【請求項8】

前記第１条件を満たした場合に、前記制御弁を全開にする、
請求項１から７のいずれか１項に記載の冷凍サイクルシステム。

【請求項9】

前記第１条件を満たした場合に、前記第２圧縮機の回転数を低下させる、
請求項１または２に記載の冷凍サイクルシステム。

【請求項10】

前記第１回路の制御を行う第１制御部（７０）と、
前記第２回路の制御を行う第２制御部（２０）と、
をさらに備えた、
請求項１から９のいずれか１項に記載の冷凍サイクルシステム。

【請求項11】

前記第１条件を満たしている場合には、前記第２制御部が前記制御弁の制御指示を出し、
前記第１条件を満たしていない場合には、前記第１制御部が前記制御弁に制御指示を出す、
請求項１０に記載の冷凍サイクルシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷凍サイクルシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、例えば、特許文献１（国際公開第２０１８／２３５８３２号）に記載の冷凍装置のように、一次側の冷媒回路と二次側の冷媒回路とをカスケード熱交換器を介して接続させた二元冷凍装置が知られている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

上述のような二元冷凍装置のカスケード熱交換器は、冷媒と空気との間で熱交換を行わせる空気熱交換器に比べ熱交換器容積が小さくなりがちである。このため、カスケード熱交換器において、蒸発器の負荷の変動により放熱器の冷媒の過冷却度が大きくなると、熱交換器容積全体に対して液冷媒が存在する領域が占める割合が大きくなり、カスケード熱交換器における冷媒同士の熱交換効率が下がるおそれがある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

第１観点に係る冷凍サイクルシステムは、第１回路と、第２回路と、を備えている。第１回路は、第１冷媒が循環する回路である。第１回路は、第１圧縮機と、カスケード熱交換器と、第１熱交換器と、を有する。第２回路は、第２冷媒が循環する回路である。第２回路は、第２圧縮機と、カスケード熱交換器と、第２熱交換器と、を有する。第１回路は、第１流路と、吸入流路と、バイパス回路と、制御弁と、を有している。第１流路は、カスケード熱交換器と第１熱交換器を接続する。吸入流路は、第１圧縮機の吸入側から延びる流路である。バイパス回路は、第１流路と吸入流路を接続する。制御弁は、バイパス回路に設けられている。カスケード熱交換器が第１冷媒の放熱器として機能し第２冷媒の蒸発器として機能している際に、カスケード熱交換器の出口における第１冷媒の過冷却度に関する指標が所定の第１条件を満たした場合に、制御弁を開く。

【0005】

ここで、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ものであってよい。

【0006】

また、制御弁は、開状態と閉状態の２つの状態が切り換えられる弁であってもよいし、弁開度を調節可能な弁であってもよい。

【0007】

この冷凍サイクルシステムでは、所定の第１条件を満たした際に制御弁が開くため、カスケード熱交換器において液状態の第１冷媒が存在する領域が占める割合が大きい状態を解消させやすい。これにより、カスケード熱交換器における熱交換効率の低下を抑制することができる。

【0008】

第２観点に係る冷凍サイクルシステムは、第１観点に係る冷凍サイクルシステムにおいて、（Ａ）第１回路における第１冷媒の凝縮温度から、カスケード熱交換器を流出した第１冷媒の温度を差し引いて得られる値が所定値以上であること、（Ｂ）第１回路における高圧冷媒の圧力から第２回路における低圧冷媒の圧力を差し引いて得られる値が所定値以上であること、（Ｃ）第１回路における第１冷媒の凝縮温度から第２回路における第２冷媒の蒸発温度を差し引いて得られる値が所定値以上であること、（Ｄ）第１回路における第１冷媒の凝縮温度からカスケード熱交換器に流入する第２冷媒の温度を差し引いて得られる値が所定値以上であること、の少なくともいずれかを満たした場合に、第１条件が満たされる。

【0009】

第３観点に係る冷凍サイクルシステムは、第２観点に係る冷凍サイクルシステムにおいて、第１冷媒の温度圧力特性は、第２冷媒の温度圧力特性とは異なっている。第１条件は、カスケード熱交換器における第１冷媒の圧力から把握される第１冷媒の温度と、カスケード熱交換器における第２冷媒の圧力から把握される第２冷媒の温度と、の温度差に基づいて判断される。

【0010】

この冷凍サイクルシステムでは、圧力を用いて第１条件を判断するのでは安定的な判断が困難となる場合であっても、圧力から換算される温度を用いて第１条件を判断することにより、カスケード熱交換器における熱交換効率が低下していることを、より精度よく判断することが可能になる。

【0011】

第４観点に係る冷凍サイクルシステムは、第１観点に係る冷凍サイクルシステムにおいて、（ａ）カスケード熱交換器から流出する第１冷媒の温度と、カスケード熱交換器に流入する第２冷媒の温度と、の差が所定値以下であること、（ｂ）第２圧縮機が吸入する第２冷媒の過熱度が所定値以下であること、（ｃ）第２膨張弁の開度が所定開度よりも小さいこと、の少なくともいずれかを満たした場合に、第１条件が満たされる。ここで、（ｃ）について、第２回路は、第２熱交換器とカスケード熱交換器との間に第２膨張弁を有しており、第２膨張弁は、第２圧縮機に吸入される第２冷媒の過熱度に応じて弁開度が変化するものである。

【0012】

第５観点に係る冷凍サイクルシステムは、第１観点から第４観点のいずれかに係る冷凍サイクルシステムにおいて、第１回路は、アキュムレータをさらに有している。吸入流路は、第１吸入流路と第２吸入流路を含んでいる。第１吸入流路と、アキュムレータと、第２吸入流路と、第１圧縮機とは、この順に接続されている。バイパス回路は、第１吸入流路に接続されている。

【0013】

この冷凍サイクルシステムでは、バイパス回路に第１冷媒を流す場合であっても、第１冷媒がアキュムレータを介して第１圧縮機へ吸入されるため、第１圧縮機が液状態の第１冷媒を吸入することを抑制することができる。

【0014】

第６観点に係る冷凍サイクルシステムは、第１観点から第５観点のいずれかに係る冷凍サイクルシステムにおいて、第１条件を満たした場合に、制御弁を全開にする。

【0015】

この冷凍サイクルシステムでは、カスケード熱交換器における熱交換効率を迅速に改善することが可能となる。

【0016】

第７観点に係る冷凍サイクルシステムは、第１観点から第６観点のいずれかに係る冷凍サイクルシステムにおいて、第１条件を満たした場合に、第２圧縮機の回転数を低下させる。

【0017】

この冷凍サイクルシステムでは、カスケード熱交換器における第１冷媒の凝縮が抑制され、カスケード熱交換器における液状態の第１冷媒が占める割合の増大を抑制させることが可能になる。

【0018】

第８観点に係る冷凍サイクルシステムは、第１観点から第７観点のいずれかに係る冷凍サイクルシステムにおいて、第１回路の制御を行う第１制御部と、第２回路の制御を行う第２制御部と、をさらに備えている。

【0019】

この冷凍サイクルシステムでは、第１制御部に第１回路を制御させ、第２制御部に第２回路を制御させることができる。

【0020】

第９観点に係る冷凍サイクルシステムは、第８観点に係る冷凍サイクルシステムにおいて、第１条件を満たしている場合には、第２制御部が制御弁の制御指示を出す。第１条件を満たしていない場合には、第１制御部が制御弁に制御指示を出す。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】冷凍サイクルシステムの概略構成図である。

【図2】冷凍サイクルシステムの概略機能ブロック構成図である。

【図3】冷凍サイクルシステムの冷房運転における動作（冷媒の流れ）を示す図である。

【図4】冷凍サイクルシステムの暖房運転における動作（冷媒の流れ）を示す図である。

【図5】冷凍サイクルシステムの冷暖同時運転（冷房主体）における動作（冷媒の流れ）を示す図である。

【図6】冷凍サイクルシステムの冷暖同時運転（暖房主体）における動作（冷媒の流れ）を示す図である。

【図7】余剰冷媒制御のフローチャートである。

【図8】冷凍サイクルシステムの余剰冷媒制御時の動作（冷媒の流れ）を示す図である。

【図9】他の実施形態Ａに係る冷凍サイクルシステムの概略構成図である。

【図10】他の実施形態Ｂに係る冷凍サイクルシステムの概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

（１）冷凍サイクルシステムの構成
図１は、冷凍サイクルシステム１の概略構成図である。図２は、冷凍サイクルシステム１の概略機能ブロック構成図である。

【0023】

冷凍サイクルシステム１は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、ビル等の室内の冷暖房に使用される装置である。

【0024】

冷凍サイクルシステム１は、蒸気圧縮式の一次側冷媒回路５ａ（第１回路に相当）と蒸気圧縮式の二次側冷媒回路１０（第２回路に相当）とからなる二元冷媒回路を有しており、二元冷凍サイクルを行う。一次側冷媒回路５ａには、冷媒として、例えば、Ｒ３２（第１冷媒に相当）等が封入されている。二次側冷媒回路１０には、冷媒として、例えば、二酸化炭素（第２冷媒に相当）が封入されている。一次側冷媒回路５ａと二次側冷媒回路１０とは、後述するカスケード熱交換器３５を介して、熱的に接続されている。

【0025】

冷凍サイクルシステム１は、一次側ユニット５と、熱源ユニット２と、複数の分岐ユニット６ａ、６ｂ、６ｃと、複数の利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃと、が互いに配管を介して接続されて構成されている。一次側ユニット５と熱源ユニット２とは、一次側第１連絡管１１１および一次側第２連絡管１１２により接続されている。熱源ユニット２と複数の分岐ユニット６ａ、６ｂ、６ｃとは、二次側第２連絡管９と二次側第１連絡管８と二次側第３連絡管７の３つの冷媒連絡管により接続されている。複数の分岐ユニット６ａ、６ｂ、６ｃと複数の利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃとは、第１分岐接続管１５ａ、１５ｂ、１５ｃおよび第２分岐接続管１６ａ、１６ｂ、１６ｃにより接続されている。一次側ユニット５は、本実施形態では、１台である。熱源ユニット２は、本実施形態では、１台である。複数の利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃは、本実施形態では、第１利用ユニット３ａと、第２利用ユニット３ｂと、第３利用ユニット３ｃと、の３台である。複数の分岐ユニット６ａ、６ｂ、６ｃは、本実施形態では、第１分岐ユニット６ａと、第２分岐ユニット６ｂと、第３分岐ユニット６ｃと、の３台である。

【0026】

そして、冷凍サイクルシステム１では、各利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃが個別に冷房運転または暖房運転を行うことが可能になっており、暖房運転を行う利用ユニットから冷房運転を行う利用ユニットに冷媒を送ることで利用ユニット間において熱回収を行うことが可能になるように構成されている。具体的には、本実施形態では、冷房運転と暖房運転とを同時に行う冷房主体運転や暖房主体運転を行うことで、熱回収が行われる。また、冷凍サイクルシステム１では、上記の熱回収（冷房主体運転や暖房主体運転）も考慮した複数の利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃ全体の熱負荷に応じて、熱源ユニット２の熱負荷をバランスさせるように構成されている。

【0027】

（２）一次側冷媒回路
一次側冷媒回路５ａは、一次側圧縮機７１（第１圧縮機に相当）と、一次側切換機構７２と、一次側熱交換器７４（第１熱交換器に相当）と、液接続配管１２６（第１流路の一部に相当）と、一次側第１膨張弁７６と、一次側過冷却熱交換器１０３と、一次側過冷却回路１０４（バイパス回路に相当）と、一次側過冷却膨張弁１０４ａ（制御弁に相当）と、第１液閉鎖弁１０８と、一次側第１連絡管１１１（第１流路の一部に相当）と、第２液閉鎖弁１０６と、第１接続配管１１５（第１流路の一部に相当）と、一次側第２膨張弁１０２と、二次側冷媒回路１０と共有しているカスケード熱交換器３５と、第２接続配管１１３と、第２ガス閉鎖弁１０７と、一次側第２連絡管１１２と、第１ガス閉鎖弁１０９と、一次側吸入流路１２５（吸入流路に相当）と、一次側アキュムレータ１０５（アキュムレータに相当）と、を有している。

【0028】

一次側圧縮機７１は、一次側の冷媒を圧縮するための機器であり、例えば、圧縮機モータ７１ａをインバータ制御することで運転容量を可変することが可能なスクロール型等の容積式圧縮機からなる。

【0029】

一次側アキュムレータ１０５は、一次側切換機構７２と一次側圧縮機７１の吸入側とを接続する一次側吸入流路１２５の途中に設けられている。

【0030】

一次側吸入流路１２５は、一次側切換機構７２と一次側アキュムレータ１０５を接続する第１吸入流路１２５ａと、一次側アキュムレータ１０５と一次側圧縮機７１の吸入側とを接続する第２吸入流路１２５ｂと、を有している。

【0031】

カスケード熱交換器３５を一次側の冷媒の蒸発器として機能させる場合には、一次側切換機構７２は、一次側圧縮機７１の吸入側とカスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂのガス側とを接続する第５接続状態となる（図１の一次側切換機構７２の実線を参照）。また、一次側切換機構７２は、カスケード熱交換器３５を一次側の冷媒の放熱器として機能させる場合には、一次側圧縮機７１の吐出側とカスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂのガス側とを接続する第６接続状態となる（図１の一次側切換機構７２の破線を参照）。このように、一次側切換機構７２は、一次側冷媒回路５ａ内における冷媒の流路を切り換えることが可能な機器であり、例えば、四路切換弁からなる。そして、一次側切換機構７２の切り換え状態を変更することによって、カスケード熱交換器３５を一次側の冷媒の蒸発器または放熱器として機能させることが可能になっている。

【0032】

カスケード熱交換器３５は、一次側の冷媒であるＲ３２等の冷媒と、二次側の冷媒である二酸化炭素等の冷媒と、の間で互いに混合させることなく熱交換を行わせるための機器である。カスケード熱交換器３５は、例えば、プレート型熱交換器からなる。カスケード熱交換器３５は、二次側冷媒回路１０に属する二次側流路３５ａと、一次側冷媒回路５ａに属する一次側流路３５ｂと、を有している。二次側流路３５ａは、そのガス側が第３熱源配管２５を介して二次側切換機構２２に接続され、その液側が第４熱源配管２６を介して熱源側膨張弁３６に接続されている。一次側流路３５ｂは、そのガス側が、第２接続配管１１３、第２ガス閉鎖弁１０７、一次側第２連絡管１１２、第１ガス閉鎖弁１０９、一次側切換機構７２、第１吸入流路１２５ａ、一次側アキュムレータ１０５、第２吸入流路１２５ｂを介して一次側圧縮機７１に接続され、その液側が、第１接続配管１１５に設けられた一次側第２膨張弁１０２に接続されている。

【0033】

一次側熱交換器７４は、一次側の冷媒と屋外空気との熱交換を行うための機器である。一次側熱交換器７４のガス側は、一次側切換機構７２から延びる配管に接続されている。一次側熱交換器７４の液側は、液接続配管１２６を通じて、第１液閉鎖弁１０８に接続されている。一次側熱交換器７４は、例えば、多数の伝熱管およびフィンによって構成されたフィン・アンド・チューブ型熱交換器からなる。

【0034】

液接続配管１２６は、一次側熱交換器７４の液側端部と第１液閉鎖弁１０８とを接続しており、第１液接続配管１２６ａと第２液接続配管１２６ｂを有している。第１液接続配管１２６ａは、一次側熱交換器７４の液側端部から一次側第１膨張弁７６まで延びている。第２液接続配管１２６ｂは、一次側第１膨張弁７６から一次側過冷却熱交換器１０３を経て第１液閉鎖弁１０８まで延びている。

【0035】

一次側第１膨張弁７６は、液接続配管１２６のうち、一次側熱交換器７４の液側と一次側過冷却熱交換器１０３との間の部分に設けられている。一次側第１膨張弁７６は、一次側冷媒回路５ａの液接続配管１２６を流れる一次側の冷媒の流量の調節等を行う、開度調節が可能な電動膨張弁である。

【0036】

一次側過冷却回路１０４は、液接続配管１２６のうち、一次側第１膨張弁７６と一次側過冷却熱交換器１０３との間から分岐し、一次側吸入流路１２５のうちの第１吸入流路１２５ａに接続されている。一次側過冷却膨張弁１０４ａは、一次側過冷却回路１０４のうち、一次側過冷却熱交換器１０３より上流側に設けられている。一次側過冷却膨張弁１０４ａは、一次側過冷却回路１０４を流れる一次側の冷媒の流量の調節等を行う、開度調節が可能な電動膨張弁である。

【0037】

一次側過冷却熱交換器１０３は、一次側第１膨張弁７６から第１液閉鎖弁１０８に向けて流れる冷媒と、一次側過冷却回路１０４において一次側過冷却膨張弁１０４ａにおいて減圧された冷媒と、を熱交換させる熱交換器である。

【0038】

一次側第１連絡管１１１は、第１液閉鎖弁１０８と第２液閉鎖弁１０６を接続する配管であり、一次側ユニット５と熱源ユニット２を接続している。

【0039】

一次側第２連絡管１１２は、第１ガス閉鎖弁１０９と第２ガス閉鎖弁１０７を接続する配管であり、一次側ユニット５と熱源ユニット２を接続している。

【0040】

第１接続配管１１５は、第２液閉鎖弁１０６とカスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂの液側とを接続する配管であり、熱源ユニット２に設けられている。

【0041】

一次側第２膨張弁１０２は、第１接続配管１１５に設けられており、第１接続配管１１５を流れる一次側の冷媒の流量の調節等を行う、開度調節が可能な電動膨張弁である。

【0042】

第２接続配管１１３は、カスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂのガス側と第２ガス閉鎖弁１０７とを接続する配管であり、熱源ユニット２に設けられている。

【0043】

第１ガス閉鎖弁１０９は、一次側第２連絡管１１２と一次側切換機構７２との間に設けられている。

【0044】

（３）二次側冷媒回路
二次側冷媒回路１０は、複数の利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃと、複数の分岐ユニット６ａ、６ｂ、６ｃと、熱源ユニット２と、が互いに接続されて構成されている。各利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃは、対応する分岐ユニット６ａ、６ｂ、６ｃと、１対１に接続されている。具体的には、利用ユニット３ａと分岐ユニット６ａとは第１分岐接続管１５ａおよび第２分岐接続管１６ａを介して接続され、利用ユニット３ｂと分岐ユニット６ｂとは第１分岐接続管１５ｂおよび第２分岐接続管１６ｂを介して接続され、利用ユニット３ｃと分岐ユニット６ｃとは第１分岐接続管１５ｃおよび第２分岐接続管１６ｃを介して接続されている。また、各分岐ユニット６ａ、６ｂ、６ｃは、熱源ユニット２と、３つの連絡管である二次側第３連絡管７と二次側第１連絡管８と二次側第２連絡管９とを介して接続されている。具体的には、熱源ユニット２から延び出した二次側第３連絡管７と二次側第１連絡管８と二次側第２連絡管９とは、それぞれ複数に分岐して、各分岐ユニット６ａ、６ｂ、６ｃに接続されている。

【0045】

二次側第１連絡管８には、運転状態に応じて、気液二相状態の冷媒とガス状態の冷媒とのいずれかの冷媒が流れる。なお、第２冷媒の種類によっては、二次側第１連絡管８には、運転状態に応じて超臨界状態の冷媒が流れる。二次側第２連絡管９には、運転状態に応じて、気液二相状態の冷媒とガス状態の冷媒とのいずれかの冷媒が流れる。二次側第３連絡管７には、運転状態に応じて、気液二相状態の冷媒と液状態の冷媒とのいずれかの冷媒が流れる。なお、第２冷媒の種類によっては、二次側第３連絡管７には、運転状態に応じて超臨界状態の冷媒が流れる。

【0046】

二次側冷媒回路１０は、熱源回路１２と、分岐回路１４ａ、１４ｂ、１４ｃと、利用回路１３ａ、１３ｂ、１３ｃと、が互いに接続されて構成されている。

【0047】

熱源回路１２は、主として、二次側圧縮機２１（第２圧縮機に相当）と、二次側切換機構２２と、第１熱源配管２８と、第２熱源配管２９と、吸入流路２３と、吐出流路２４と、第３熱源配管２５と、第４熱源配管２６と、第５熱源配管２７と、カスケード熱交換器３５と、熱源側膨張弁３６（第２膨張弁に相当）と、第３閉鎖弁３１と、第１閉鎖弁３２と、第２閉鎖弁３３と、二次側アキュムレータ３０と、油分離器３４と、油戻し回路４０と、二次側レシーバ４５と、バイパス回路４６と、バイパス膨張弁４６ａと、二次側過冷却熱交換器４７と、二次側過冷却回路４８と、二次側過冷却膨張弁４８ａと、を有している。

【0048】

二次側圧縮機２１は、二次側の冷媒を圧縮するための機器であり、例えば、圧縮機モータ２１ａをインバータ制御することで運転容量を可変することが可能なスクロール型等の容積式圧縮機からなる。なお、二次側圧縮機２１は、運転時の負荷に応じて、負荷が大きいほど運転容量が大きくなるように制御される。

【0049】

二次側切換機構２２は、二次側冷媒回路１０の接続状態、特に、熱源回路１２内における冷媒の流路を切り換えることが可能な機構である。本実施形態では、二次側切換機構２２は、環状の流路に二方弁である切換弁２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄが４つ並んで設けられて構成されている。なお、二次側切換機構２２としては、これに変えて、複数の三路切換弁を組合せたものを用いてもよい。二次側切換機構２２は、吐出流路２４と第３熱源配管２５とを接続する流路に設けられた第１切換弁２２ａと、吐出流路２４と第１熱源配管２８とを接続する流路に設けられた第２切換弁２２ｂと、吸入流路２３と第３熱源配管２５とを接続する流路に設けられた第３切換弁２２ｃと、吸入流路２３と第１熱源配管２８とを接続する流路に設けられた第４切換弁２２ｄと、を有している。本実施形態において、第１切換弁２２ａと、第２切換弁２２ｂと、第３切換弁２２ｃと、第４切換弁２２ｄと、はそれぞれ開状態と閉状態とが切り換えられる電磁弁である。

【0050】

二次側切換機構２２は、カスケード熱交換器３５を二次側の冷媒の放熱器として機能させる場合には、第１切換弁２２ａを開状態として二次側圧縮機２１の吐出側とカスケード熱交換器３５の二次側流路３５ａのガス側とを接続しつつ、第３切換弁２２ｃを閉状態とする第１接続状態とする。また、二次側切換機構２２は、カスケード熱交換器３５を二次側の冷媒の蒸発器として機能させる場合には、第３切換弁２２ｃを開状態として二次側圧縮機２１の吸入側とカスケード熱交換器３５の二次側流路３５ａのガス側とを接続しつつ、第１切換弁２２ａを閉状態とする第２接続状態とする。また、二次側切換機構２２は、二次側圧縮機２１から吐出される二次側の冷媒を二次側第１連絡管８に送る場合には、第２切換弁２２ｂを開状態として二次側圧縮機２１の吐出側と二次側第１連絡管８とを接続しつつ、第４切換弁２２ｄを閉状態とする第３接続状態とする。また、二次側切換機構２２は、二次側第１連絡管８を流れる冷媒を二次側圧縮機２１に吸入させる場合には、第４切換弁２２ｄを開状態として二次側第１連絡管８と二次側圧縮機２１の吸入側とを接続しつつ、第２切換弁２２ｂを閉状態とする第４接続状態とする。

【0051】

カスケード熱交換器３５は、上述の通り、一次側の冷媒であるＲ３２等の冷媒と、二次側の冷媒である二酸化炭素等の冷媒と、の間で互いに混合させることなく熱交換を行わせるための機器である。なお、カスケード熱交換器３５は、二次側冷媒回路１０の二次側の冷媒が流れる二次側流路３５ａと、一次側冷媒回路５ａの一次側の冷媒が流れる一次側流路３５ｂと、を有することで、一次側ユニット５と熱源ユニット２とで共有されている。なお、本実施形態では、カスケード熱交換器３５は、熱源ユニット２の熱源ケーシング２ｘの内部に配置されている。カスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂのガス側は、第２接続配管１１３と第２ガス閉鎖弁１０７を経て、熱源ケーシング２ｘ外の一次側第２連絡管１１２まで延びている。カスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂの液側は、一次側第２膨張弁１０２と第１接続配管１１５と第２液閉鎖弁１０６を経て、熱源ケーシング２ｘ外の一次側第１連絡管１１１まで延びている。

【0052】

熱源側膨張弁３６は、カスケード熱交換器３５を流れる二次側の冷媒の流量の調節等を行うために、カスケード熱交換器３５の液側に接続された開度調節が可能な電動膨張弁である。熱源側膨張弁３６は、第４熱源配管２６に設けられている。

【0053】

第３閉鎖弁３１、第１閉鎖弁３２および第２閉鎖弁３３は、外部の機器・配管（具体的には、連絡管７、８および９）との接続口に設けられた弁である。具体的には、第３閉鎖弁３１は、熱源ユニット２から引き出される二次側第３連絡管７に接続されている。第１閉鎖弁３２は、熱源ユニット２から引き出される二次側第１連絡管８に接続されている。第２閉鎖弁３３は、熱源ユニット２から引き出される二次側第２連絡管９に接続されている。

【0054】

第１熱源配管２８は、第１閉鎖弁３２と二次側切換機構２２とを接続する冷媒配管である。具体的には、第１熱源配管２８は、第１閉鎖弁３２と、二次側切換機構２２のうちの第２切換弁２２ｂと第４切換弁２２ｄとの間の部分と、を接続している。

【0055】

吸入流路２３は、二次側切換機構２２と二次側圧縮機２１の吸入側とを連絡する流路である。具体的には、吸入流路２３は、二次側切換機構２２のうちの第３切換弁２２ｃと第４切換弁２２ｄとの間の部分と、二次側圧縮機２１の吸入側と、を接続している。吸入流路２３の途中には、二次側アキュムレータ３０が設けられている。

【0056】

第２熱源配管２９は、第２閉鎖弁３３と吸入流路２３の途中とを接続する冷媒配管である。なお、本実施形態では、第２熱源配管２９は、吸入流路２３のうち、二次側切換機構２２における第２切換弁２２ｂと第４切換弁２２ｄの間の部分と、二次側アキュムレータ３０と、の間の部分である接続箇所において、吸入流路２３に接続されている。

【0057】

吐出流路２４は、二次側圧縮機２１の吐出側と二次側切換機構２２とを接続する冷媒配管である。具体的には、吐出流路２４は、二次側圧縮機２１の吐出側と、二次側切換機構２２のうちの第１切換弁２２ａと第２切換弁２２ｂとの間の部分と、を接続している。

【0058】

第３熱源配管２５は、二次側切換機構２２とカスケード熱交換器３５のガス側とを接続する冷媒配管である。具体的には、第３熱源配管２５は、二次側切換機構２２のうちの第１切換弁２２ａと第３切換弁２２ｃとの間の部分と、カスケード熱交換器３５における二次側流路３５ａのガス側端部とを接続している。

【0059】

第４熱源配管２６は、カスケード熱交換器３５の液側（ガス側とは反対側、二次側切換機構２２が設けられている側とは反対側）と、二次側レシーバ４５と、を接続する冷媒配管である。具体的には、第４熱源配管２６は、カスケード熱交換器３５における二次側流路３５ａの液側端部（ガス側とは反対側の端部）と、二次側レシーバ４５とを接続している。

【0060】

二次側レシーバ４５は、二次側冷媒回路１０における余剰冷媒を貯留する冷媒容器である。二次側レシーバ４５からは、第４熱源配管２６と、第５熱源配管２７と、バイパス回路４６と、が延びだしている。

【0061】

バイパス回路４６は、二次側レシーバ４５内部の上方の領域である気相領域と、吸入流路２３と、を接続する冷媒配管である。具体的には、バイパス回路４６は、吸入流路２３のうち二次側切換機構２２と二次側アキュムレータ３０との間に接続されている。バイパス回路４６には、バイパス膨張弁４６ａが設けられている。バイパス膨張弁４６ａは、開度調節により二次側レシーバ４５内から二次側圧縮機２１の吸入側に導く冷媒の量を調節可能な電動膨張弁である。

【0062】

第５熱源配管２７は、二次側レシーバ４５と第３閉鎖弁３１とを接続する冷媒配管である。

【0063】

二次側過冷却回路４８は、第５熱源配管２７の一部と、吸入流路２３と、を接続する冷媒配管である。具体的には、二次側過冷却回路４８は、吸入流路２３のうち二次側切換機構２２と二次側アキュムレータ３０との間に接続されている。なお、本実施形態においては、二次側過冷却回路４８は、二次側レシーバ４５と二次側過冷却熱交換器４７との間から分岐するように延びている。

【0064】

二次側過冷却熱交換器４７は、第５熱源配管２７に属する流路を流れる冷媒と、二次側過冷却回路４８に属する流路を流れる冷媒と、で熱交換を行わせる熱交換器である。本実施形態においては、第５熱源配管２７のうち、二次側過冷却回路４８が分岐している箇所と、第３閉鎖弁３１と、の間に設けられている。二次側過冷却膨張弁４８ａは、二次側過冷却回路４８における第５熱源配管２７からの分岐箇所と、二次側過冷却熱交換器４７と、の間に設けられている。二次側過冷却膨張弁４８ａは、二次側過冷却熱交換器４７に対して減圧された冷媒を供給するものであり、開度調節可能な電動膨張弁である。

【0065】

二次側アキュムレータ３０は、二次側の冷媒を溜めることが可能な容器であり、二次側圧縮機２１の吸入側に設けられている。

【0066】

油分離器３４は、吐出流路２４の途中に設けられている。油分離器３４は、二次側の冷媒に伴って二次側圧縮機２１から吐出された冷凍機油を二次側の冷媒から分離して、二次側圧縮機２１に戻すための機器である。

【0067】

油戻し回路４０は、油分離器３４と吸入流路２３とを接続するように設けられている。油戻し回路４０は、油分離器３４から延び出た流路が、吸入流路２３のうち二次側アキュムレータ３０と二次側圧縮機２１の吸入側との間の部分に合流するように延びた油戻し流路４１を有している。油戻し流路４１の途中には、油戻しキャピラリーチューブ４２と油戻し開閉弁４４とが設けられている。油戻し開閉弁４４が開状態に制御されることで、油分離器３４において分離された冷凍機油は、油戻し流路４１の油戻しキャピラリーチューブ４２を通過して、二次側圧縮機２１の吸入側に戻される。ここで、本実施形態では、油戻し開閉弁４４は、二次側冷媒回路１０において二次側圧縮機２１が運転状態の場合には、開状態を所定時間維持し閉状態を所定時間維持することを繰り返すことにより、油戻し回路４０を通じた冷凍機油の返油量が制御される。なお、油戻し開閉弁４４は、本実施形態では開閉制御される電磁弁であるが、開度調節が可能な電動膨張弁としつつ油戻しキャピラリーチューブ４２を省略した構成としてもよい。

【0068】

以下、利用回路１３ａ、１３ｂ、１３ｃについて説明するが、利用回路１３ｂ、１３ｃは利用回路１３ａと同様の構成であるため、利用回路１３ｂ、１３ｃについては、利用回路１３ａの各部を示す符号の添字「ａ」の代わりに、「ｂ」または「ｃ」の添字を付すものとして各部の説明を省略する。

【0069】

利用回路１３ａは、主として、利用側熱交換器５２ａ（第２熱交換器に相当）と、第１利用配管５７ａと、第２利用配管５６ａと、利用側膨張弁５１ａと、を有している。

【0070】

利用側熱交換器５２ａは、冷媒と室内空気との熱交換を行うための機器であり、例えば、多数の伝熱管およびフィンによって構成されたフィン・アンド・チューブ型熱交換器からなる。なお、複数の利用側熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃは、二次側切換機構２２と吸入流路２３とカスケード熱交換器３５に対して互いに並列に接続されている。

【0071】

第２利用配管５６ａは、その一端が第１利用ユニット３ａの利用側熱交換器５２ａの液側（ガス側とは反対側）に接続されている。第２利用配管５６ａの他端は、第２分岐接続管１６ａに接続されている。第２利用配管５６ａの途中には、上述した利用側膨張弁５１ａが設けられている。

【0072】

利用側膨張弁５１ａは、利用側熱交換器５２ａを流れる冷媒の流量の調節等を行う、開度調節が可能な電動膨張弁である。利用側膨張弁５１ａは、第２利用配管５６ａに設けられている。

【0073】

第１利用配管５７ａは、その一端が第１利用ユニット３ａの利用側熱交換器５２ａのガス側に接続されている。本実施形態では、第１利用配管５７ａは、利用側熱交換器５２ａの利用側膨張弁５１ａ側とは反対側に接続されている。第１利用配管５７ａは、その他端が、第１分岐接続管１５ａに接続されている。

【0074】

以下、分岐回路１４ａ、１４ｂ、１４ｃについて説明するが、分岐回路１４ｂ、１４ｃは分岐回路１４ａと同様の構成であるため、分岐回路１４ｂ、１４ｃについては、分岐回路１４ａの各部を示す符号の添字「ａ」の代わりに、「ｂ」または「ｃ」の添字を付すものとして各部の説明を省略する。

【0075】

分岐回路１４ａは、主として、合流配管６２ａと、第１分岐配管６３ａと、第２分岐配管６４ａと、第１調節弁６６ａと、第２調節弁６７ａと、第３分岐配管６１ａと、を有している。

【0076】

合流配管６２ａは、その一端が第１分岐接続管１５ａに接続されている。合流配管６２ａの他端には、第１分岐配管６３ａと第２分岐配管６４ａが分岐して接続されている。

【0077】

第１分岐配管６３ａは、合流配管６２側とは反対側が、二次側第１連絡管８に接続されている。第１分岐配管６３ａには、開閉可能な第１調節弁６６ａが設けられている。なお、ここでは、第１調節弁６６ａとして、開度調節が可能な電動膨張弁を採用しているが、開閉のみが可能な電磁弁等を採用してもよい。

【0078】

第２分岐配管６４ａは、合流配管６２側とは反対側が、二次側第２連絡管９に接続されている。第２分岐配管６４ａには、開閉可能な第２調節弁６７ａが設けられている。なお、ここでは、第２調節弁６７ａとして、開度調節が可能な電動膨張弁を採用しているが、開閉のみが可能な電磁弁等を採用してもよい。

【0079】

第３分岐配管６１ａは、その一端が第２分岐接続管１６ａに接続されている。第３分岐配管６１ａは、その他端が二次側第３連絡管７に接続されている。

【0080】

そして、第１分岐ユニット６ａは、後述の冷房運転を行う際には、第１調節弁６６ａおよび第２調節弁６７ａを開けた状態にすることで、以下のように機能することができる。第１分岐ユニット６ａは、二次側第３連絡管７を通じて第３分岐配管６１ａに流入する冷媒を、第２分岐接続管１６ａに送る。なお、第２分岐接続管１６ａを通じて第１利用ユニット３ａの第２利用配管５６ａを流れる冷媒は、利用側膨張弁５１ａを通じて、第１利用ユニット３ａの利用側熱交換器５２ａに送られる。そして、利用側熱交換器５２ａに送られた冷媒は、室内空気との熱交換によって蒸発した後、第１利用配管５７ａを介して、第１分岐接続管１５ａを流れる。第１分岐接続管１５ａを流れた冷媒は、第１分岐ユニット６ａの合流配管６２ａに送られる。合流配管６２ａを流れた冷媒は、第１分岐配管６３ａと第２分岐配管６４ａに分岐して流れる。第１分岐配管６３ａにおいて第１調節弁６６ａを通過した冷媒は、二次側第１連絡管８に送られる。第２分岐配管６４ａにおいて第２調節弁６７ａを通過した冷媒は、二次側第２連絡管９に送られる。

【0081】

また、第１分岐ユニット６ａは、後述の冷房主体運転を行う際と暖房主体運転を行う際に、第１利用ユニット３ａにおいて室内を冷房する場合には、第１調節弁６６ａを閉じた状態にしつつ第２調節弁６７ａを開けた状態にすることで、以下のように機能することができる。第１分岐ユニット６ａは、二次側第３連絡管７を通じて第３分岐配管６１ａに流入する冷媒を、第２分岐接続管１６ａに送る。なお、第２分岐接続管１６ａを通じて第１利用ユニット３ａの第２利用配管５６ａを流れる冷媒は、利用側膨張弁５１ａを通じて、第１利用ユニット３ａの利用側熱交換器５２ａに送られる。そして、利用側熱交換器５２ａに送られた冷媒は、室内空気との熱交換によって蒸発した後、第１利用配管５７ａを介して、第１分岐接続管１５ａを流れる。第１分岐接続管１５ａを流れた冷媒は、第１分岐ユニット６ａの合流配管６２ａに送られる。合流配管６２ａを流れた冷媒は、第２分岐配管６４ａに流れて第２調節弁６７ａを通過した後、二次側第２連絡管９に送られる。

【0082】

また、第１分岐ユニット６ａは、後述の暖房運転を行う際には、第２調節弁６７ａを後述するように運転状況に応じて開状態か閉状態にし、かつ、第１調節弁６６ａを開けた状態にすることで、次のように機能することができる。第１分岐ユニット６ａでは、二次側第１連絡管８を通じて第１分岐配管６３ａに流入する冷媒が、第１調節弁６６ａを通過して、合流配管６２ａに送られる。合流配管６２ａを流れた冷媒は、第１分岐接続管１５ａを介して、利用ユニット３ａの第１利用配管５７ａを流れて、利用側熱交換器５２ａに送られる。そして、利用側熱交換器５２ａに送られた冷媒は、室内空気との熱交換によって放熱した後、第２利用配管５６ａに設けられた利用側膨張弁５１ａを通過する。第２利用配管５６ａを通過した冷媒は、第２分岐接続管１６ａを介して、第１分岐ユニット６ａの第３分岐配管６１ａを流れた後、二次側第３連絡管７に送られる。

【0083】

また、第１分岐ユニット６ａは、後述の冷房主体運転を行う際と暖房主体運転を行う際に、第１利用ユニット３ａにおいて室内を暖房する場合には、第２調節弁６７ａを閉状態にし、かつ、第１調節弁６６ａを開けた状態にすることで、次のように機能することができる。第１分岐ユニット６ａでは、二次側第１連絡管８を通じて第１分岐配管６３ａに流入する冷媒が、第１調節弁６６ａを通過して、合流配管６２ａに送られる。合流配管６２ａを流れた冷媒は、第１分岐接続管１５ａを介して、利用ユニット３ａの第１利用配管５７ａを流れて、利用側熱交換器５２ａに送られる。そして、利用側熱交換器５２ａに送られた冷媒は、室内空気との熱交換によって放熱した後、第２利用配管５６ａに設けられた利用側膨張弁５１ａを通過する。第２利用配管５６ａを通過した冷媒は、第２分岐接続管１６ａを介して、第１分岐ユニット６ａの第３分岐配管６１ａを流れた後、二次側第３連絡管７に送られる。

【0084】

このような機能は、第１分岐ユニット６ａだけでなく、第２分岐ユニット６ｂ、第３分岐ユニット６ｃも同様に有している。このため、第１分岐ユニット６ａ、第２分岐ユニット６ｂ、第３分岐ユニット６ｃは、ぞれぞれ、各利用側熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃについて、冷媒の蒸発器として機能させるか、または、冷媒の放熱器として機能させるか、を個別に切り換えることが可能になっている。

【0085】

（４）一次側ユニット
一次側ユニット５は、利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃや分岐ユニット６ａ、６ｂ、６ｃが配置された空間とは異なる空間や屋上等に設置されている。

【0086】

一次側ユニット５は、上述の一次側冷媒回路５ａの一部と、一次側ファン７５と、各種センサと、一次側制御部７０（第１制御部に相当）と、を図示しない一次側ケーシング内に有して構成されている。

【0087】

一次側ユニット５は、一次側冷媒回路５ａの一部として、一次側圧縮機７１と、一次側切換機構７２と、一次側熱交換器７４と、一次側第１膨張弁７６と、一次側過冷却熱交換器１０３と、一次側過冷却回路１０４と、一次側過冷却膨張弁１０４ａと、第１液閉鎖弁１０８と、第１ガス閉鎖弁１０９と、一次側アキュムレータ１０５と、を有している。

【0088】

一次側ファン７５は、一次側ユニット５内に設けられており、屋外空気を一次側熱交換器７４に導いて、一次側熱交換器７４を流れる一次側の冷媒と熱交換させた後に、屋外に排出させる、という空気流れを生じさせる。一次側ファン７５は、一次側ファンモータ７５ａによって駆動される。

【0089】

また、一次側ユニット５には、各種のセンサが設けられている。具体的には、一次側熱交換器７４を通過する前の屋外空気の温度を検出する外気温度センサ７７と、一次側圧縮機７１から吐出された一次側の冷媒の圧力を検出する一次側吐出圧力センサ７８と、一次側圧縮機７１に吸入される一次側の冷媒の圧力を検出する一次側吸入圧力センサ７９と、一次側圧縮機７１に吸入される一次側の冷媒の温度を検出する一次側吸入温度センサ８１と、一次側熱交換器７４を流れる冷媒の温度を検出する一次側熱交温度センサ８２と、が設けられている。

【0090】

一次側制御部７０は、一次側ユニット５内に設けられている各部７１（７１ａ）、７２、７５（７５ａ）、７６、１０４ａの動作を制御する。そして、一次側制御部７０は、一次側ユニット５の制御を行うために設けられたＣＰＵやマイクロコンピュータ等のプロセッサとメモリを有しており、リモコン（図示せず）との間で制御信号等のやりとりを行うことや、二次側ユニット４の熱源側制御部２０や分岐ユニット制御部６０ａ、６０ｂ、６０ｃや利用側制御部５０ａ、５０ｂ、５０ｃとの間で制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。

【0091】

（５）熱源ユニット
熱源ユニット２は、利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃや分岐ユニット６ａ、６ｂ、６ｃが配置された空間とは異なる空間や屋上等に設置されている。

【0092】

熱源ユニット２は、連絡管７、８、９を介して分岐ユニット６ａ、６ｂ、６ｃに接続されており、二次側冷媒回路１０の一部を構成している。また、熱源ユニット２は、一次側第１連絡管１１１および一次側第２連絡管１１２を介して、一次側ユニット５と接続されており、一次側冷媒回路５ａの一部を構成している。

【0093】

熱源ユニット２は、主として、上述した熱源回路１２と、各種センサと、熱源側制御部２０（第２制御部に相当）と、一次側冷媒回路５ａの一部を構成する第２液閉鎖弁１０６、第１接続配管１１５、一次側第２膨張弁１０２、第２接続配管１１３、および、第２ガス閉鎖弁１０７とを、図示しない熱源ケーシング内に有して構成されている。

【0094】

熱源ユニット２には、二次側圧縮機２１の吸入側における二次側の冷媒の圧力を検出する二次側吸入圧力センサ３７と、二次側圧縮機２１の吐出側における二次側の冷媒の圧力を検出する二次側吐出圧力センサ３８と、二次側圧縮機２１の吐出側における二次側の冷媒の温度を検出する二次側吐出温度センサ３９と、二次側圧縮機２１の吸入側における二次側の冷媒の温度を検出する二次側吸入温度センサ８８と、カスケード熱交換器３５の二次側流路３５ａと熱源側膨張弁３６との間を流れる二次側の冷媒の温度を検出する二次側第１温度センサ８３と、カスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂと一次側第２膨張弁１０２との間を流れる一次側の冷媒の温度を検出する一次側第１温度センサ１２１と、カスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂと第２ガス閉鎖弁１０７との間の第２接続配管１１３を流れる一次側の冷媒の温度を検出する一次側第２温度センサ１２２と、二次側レシーバ４５から二次側過冷却熱交換器４７との間を流れる二次側の冷媒の温度を検出するレシーバ出口温度センサ８４と、バイパス回路４６におけるバイパス膨張弁４６ａの下流側を流れる二次側の冷媒の温度を検出するバイパス回路温度センサ８５と、二次側過冷却熱交換器４７と第３閉鎖弁３１との間を流れる二次側の冷媒の温度を検出する過冷却出口温度センサ８６と、二次側過冷却回路４８における二次側過冷却熱交換器４７の出口を流れる二次側の冷媒の温度を検出する過冷却回路温度センサ８７と、が設けられている。

【0095】

熱源側制御部２０は、熱源ユニット２に設けられた各部２１（２１ａ）、２２、３６、４４、４６ａ、４８ａ、１０２の動作を制御する。なお、熱源側制御部２０は、二次側冷媒回路１０ではなく一次側冷媒回路５ａの一部を構成する部品である一次側第２膨張弁１０２の弁開度を制御する。熱源側制御部２０は、熱源ユニット２の制御を行うために設けられたＣＰＵやマイクロコンピュータ等のプロセッサとメモリを有しており、一次側ユニット５の一次側制御部７０や利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃの利用側制御部５０ａ、５０ｂ、５０ｃや分岐ユニット制御部６０ａ、６０ｂ、６０ｃとの間で制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。

【0096】

（６）利用ユニット
利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃは、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げ等、または、室内の壁面に壁掛け等により設置されている。

【0097】

利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃは、連絡管７、８、９を介して熱源ユニット２に接続されている。

【0098】

利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃは、二次側冷媒回路１０の一部を構成する利用回路１３ａ、１３ｂ、１３ｃを有している。

【0099】

以下、利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃの構成について説明する。なお、第２利用ユニット３ｂおよび第３利用ユニット３ｃは、第１利用ユニット３ａと同様の構成であるため、ここでは、第１利用ユニット３ａの構成のみ説明し、第２利用ユニット３ｂおよび第３利用ユニット３ｃの構成については、それぞれ、第１利用ユニット３ａの各部を示す符号の添字「ａ」の代わりに、「ｂ」または「ｃ」の添字を付して、各部の説明を省略する。

【0100】

第１利用ユニット３ａは、主として、上述の利用回路１３ａと、室内ファン５３ａと、利用側制御部５０ａと、各種センサと、を有している。なお、室内ファン５３ａは、室内ファンモータ５４ａを有している。

【0101】

室内ファン５３ａは、ユニット内に室内空気を吸入して、利用側熱交換器５２ａを流れる冷媒と熱交換させた後に、供給空気として室内に供給する空気流れを生じさせる。室内ファン５３ａは、室内ファンモータ５４ａによって駆動される。

【0102】

利用ユニット３ａには、利用側熱交換器５２ａの液側における冷媒の温度を検出する液側温度センサ５８ａが設けられている。また、利用ユニット３ａには、室内から取り込まれた空気であって、利用側熱交換器５２ａを通過する前の空気の温度である室内温度を検出する室内温度センサ５５ａが設けられている。さらに、利用ユニット３ａには、利用側熱交換器５２ａを通過した空気の温度を検出する室内吹出温度センサ５９ａが設けられている。

【0103】

利用側制御部５０ａは、利用ユニット３ａを構成する各部５１ａ、５３ａ（５４ａ）の動作を制御する。そして、利用側制御部５０ａは、利用ユニット３ａの制御を行うために設けられたＣＰＵやマイクロコンピュータ等のプロセッサとメモリを有しており、リモコン（図示せず）との間で制御信号等のやりとりを行うことや、二次側ユニット４の熱源側制御部２０や分岐ユニット制御部６０ａ、６０ｂ、６０ｃや一次側ユニット５の一次側制御部７０との間で制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。

【0104】

なお、第２利用ユニット３ｂは、利用回路１３ｂ、室内ファン５３ｂ、利用側制御部５０ｂ、室内ファンモータ５４ｂを有している。第３利用ユニット３ｃは、利用回路１３ｃ、室内ファン５３ｃ、利用側制御部５０ｃ、室内ファンモータ５４ｃを有している。

【0105】

（７）分岐ユニット
分岐ユニット６ａ、６ｂ、６ｃは、ビル等の室内の天井裏の空間等に設置されている。

【0106】

分岐ユニット６ａ、６ｂ、６ｃは、利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃと１対１に対応しつつ接続されている。分岐ユニット６ａ、６ｂ、６ｃは、連絡管７、８、９を介して熱源ユニット２に接続されている。

【0107】

次に、分岐ユニット６ａ、６ｂ、６ｃの構成について説明する。なお、第２分岐ユニット６ｂおよび第３分岐ユニット６ｃは、第１分岐ユニット６ａと同様の構成であるため、ここでは、第１分岐ユニット６ａの構成のみ説明し、第２分岐ユニット６ｂおよび第３分岐ユニット６ｃの構成については、それぞれ、第１分岐ユニット６ａの各部を示す符号の添字「ａ」の代わりに、「ｂ」または「ｃ」の添字を付して、各部の説明を省略する。

【0108】

第１分岐ユニット６ａは、主として、上述の分岐回路１４ａと、分岐ユニット制御部６０ａと、を有している。

【0109】

分岐ユニット制御部６０ａは、分岐ユニット６ａを構成する各部６６ａ、６７ａの動作を制御する。そして、分岐ユニット制御部６０ａは、分岐ユニット６ａの制御を行うために設けられたＣＰＵやマイクロコンピュータ等のプロセッサとメモリを有しており、リモコン（図示せず）との間で制御信号等のやりとりを行うことや、二次側ユニット４の熱源側制御部２０や利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃや一次側ユニット５の一次側制御部７０との間で制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。

【0110】

なお、第２分岐ユニット６ｂは、分岐回路１４ｂと分岐ユニット制御部６０ｂを有している。第３分岐ユニット６ｃは、分岐回路１４ｃと分岐ユニット制御部６０ｃを有している。

【0111】

（８）制御部
冷凍サイクルシステム１では、上述の熱源側制御部２０、利用側制御部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、分岐ユニット制御部６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、一次側制御部７０が、有線または無線を介して相互に通信可能に接続されることで、制御部８０を構成している。したがって、この制御部８０は、各種センサ３７、３８、３９、８３、８４、８５、８６、８７、８８、７７、７８、７９、８１、８２、５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５９ａ、５９ｂ、５９ｃ、１２１、１２２等の検出情報および図示しないリモコン等から受け付けた指示情報等に基づいて、各部２１（２１ａ）、２２、３６、４４、４６ａ、４８ａ、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５３ａ、５３ｂ、５３ｃ（５４ａ、５４ｂ、５４ｃ）、６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６７ａ、６７ｂ、６７ｃ、７１（７１ａ）、７２、７５（７５ａ）、７６、１０２、１０４ａの動作を制御する。

【0112】

（９）冷凍サイクルシステムの動作
次に、冷凍サイクルシステム１の動作について、図３～図６を用いて説明する。

【0113】

冷凍サイクルシステム１の冷凍サイクル運転は、主として、冷房運転と、暖房運転と、冷房主体運転と、暖房主体運転と、に分けることができる。

【0114】

ここで、冷房運転は、利用側熱交換器が冷媒の蒸発器として機能する運転を行う利用ユニットだけが存在し、利用ユニット全体の蒸発負荷に対してカスケード熱交換器３５を二次側の冷媒の放熱器として機能させる冷凍サイクル運転である。

【0115】

暖房運転は、利用側熱交換器が冷媒の放熱器として機能する運転を行う利用ユニットだけが存在し、利用ユニット全体の放熱負荷に対してカスケード熱交換器３５を二次側の冷媒の蒸発器として機能させる冷凍サイクル運転である。

【0116】

冷房主体運転は、利用側熱交換器が冷媒の蒸発器として機能する運転を行う利用ユニットと、利用側熱交換器が冷媒の放熱器として機能する運転を行う利用ユニットと、を混在させる運転である。冷房主体運転は、利用ユニット全体の熱負荷のうち蒸発負荷が主体である場合に、この利用ユニット全体の蒸発負荷に対してカスケード熱交換器３５を二次側の冷媒の放熱器として機能させる冷凍サイクル運転である。

【0117】

暖房主体運転は、利用側熱交換器が冷媒の蒸発器として機能する運転を行う利用ユニットと、利用側熱交換器が冷媒の放熱器として機能する運転を行う利用ユニットと、を混在させる運転である。暖房主体運転は、利用ユニット全体の熱負荷のうち放熱負荷が主体である場合に、この利用ユニット全体の放熱負荷に対してカスケード熱交換器３５を二次側の冷媒の蒸発器として機能させる冷凍サイクル運転である。

【0118】

なお、これらの冷凍サイクル運転を含む冷凍サイクルシステム１の動作は、上記の制御部８０によって行われる。

【0119】

（９－１）冷房運転
冷房運転では、例えば、利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃの利用側熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃの全てが冷媒の蒸発器として機能する運転を行い、カスケード熱交換器３５が二次側の冷媒の放熱器として機能する運転を行う。この冷房運転では、冷凍サイクルシステム１の一次側冷媒回路５ａおよび二次側冷媒回路１０は、図３に示すように構成される。なお、図３の一次側冷媒回路５ａに付された矢印および二次側冷媒回路１０に付された矢印は、冷房運転時の冷媒の流れを示している。

【0120】

具体的には、一次側ユニット５においては、一次側切換機構７２を第５接続状態に切り換えることによって、カスケード熱交換器３５を一次側の冷媒の蒸発器として機能させるようになっている。なお、一次側切換機構７２の第５接続状態は、図３の一次側切換機構７２において実線で示す接続状態である。これにより、一次側ユニット５では、一次側圧縮機７１から吐出された一次側の冷媒は、一次側切換機構７２を通過して、一次側熱交換器７４において一次側ファン７５から供給される外気と熱交換を行うことで凝縮する。一次側熱交換器７４において凝縮した一次側の冷媒は、全開状態に制御された一次側第１膨張弁７６を通過し、一部の冷媒が、一次側過冷却熱交換器１０３を通じて第１液閉鎖弁１０８に向けて流れ、他の一部の冷媒が、一次側過冷却回路１０４に分岐して流れる。一次側過冷却回路１０４を流れる冷媒は、一次側過冷却膨張弁１０４ａを通過する際に減圧される。一次側第１膨張弁７６から第１液閉鎖弁１０８に向けて流れる冷媒は、一次側過冷却熱交換器１０３において、一次側過冷却膨張弁１０４ａで減圧されて一次側過冷却回路１０４を流れる冷媒との間で熱交換を行い、過冷却状態となるまで冷却される。過冷却状態となった冷媒は、一次側第１連絡管１１１、第２液閉鎖弁１０６、第１接続配管１１５の順に流れ、一次側第２膨張弁１０２において減圧される。一次側第２膨張弁１０２において減圧された冷媒は、カスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂを流れる際に、二次側流路３５ａを流れる二次側の冷媒と熱交換することで蒸発し、第２接続配管１１３を通じて第２ガス閉鎖弁１０７に向けて流れる。第２ガス閉鎖弁１０７を通過した冷媒は、一次側第２連絡管１１２と第１ガス閉鎖弁１０９を通過した後、一次側切換機構７２に至る。一次側切換機構７２を通過した冷媒は、第１吸入流路１２５ａにおいて一次側過冷却回路１０４を流れた冷媒と合流した後、一次側アキュムレータ１０５および第２吸入流路１２５ｂを介して、一次側圧縮機７１に吸入される。

【0121】

また、熱源ユニット２においては、二次側切換機構２２を第１接続状態でかつ第４接続状態に切り換えることによって、カスケード熱交換器３５を二次側の冷媒の放熱器として機能させるようになっている。なお、二次側切換機構２２の第１接続状態は、第１切換弁２２ａが開状態で第３切換弁２２ｃが閉状態となる接続状態である。二次側切換機構２２の第４接続状態は、第４切換弁２２ｄが開状態で第２切換弁２２ｂが閉状態となる接続状態である。ここで、熱源側膨張弁３６は、開度調節されている。第１～第３利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃにおいては、第１調節弁６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、および、第２調節弁６７ａ、６７ｂ、６７ｃは、開状態に制御される。これにより、利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃの利用側熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃの全てが、冷媒の蒸発器として機能する。また、利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃの利用側熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃの全てと熱源ユニット２の二次側圧縮機２１の吸入側とは、第１利用配管５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、第１分岐接続管１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、合流配管６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、第１分岐配管６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、第２分岐配管６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、二次側第１連絡管８および二次側第２連絡管９を介して接続された状態になっている。また、二次側過冷却膨張弁４８ａは、二次側過冷却熱交換器４７の出口を二次側第３連絡管７に向けて流れる二次側の冷媒の過冷却度が所定値になるように開度制御されている。バイパス膨張弁４６ａは、閉状態に制御される。利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃにおいては、利用側膨張弁５１ａ、５１ｂ、５１ｃは、開度調節されている。

【0122】

このような二次側冷媒回路１０において、二次側圧縮機２１で圧縮され吐出された二次側の高圧冷媒は、二次側切換機構２２を通じて、カスケード熱交換器３５の二次側流路３５ａに送られる。カスケード熱交換器３５では、二次側流路３５ａを流れる二次側の高圧冷媒は放熱し、カスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂを流れる一次側の冷媒は蒸発する。カスケード熱交換器３５において放熱した二次側の冷媒は、開度調節されている熱源側膨張弁３６を通過した後、二次側レシーバ４５に流入する。二次側レシーバ４５から流出した冷媒の一部は、二次側過冷却回路４８に分岐して流れ、二次側過冷却膨張弁４８ａにおいて減圧された後に、二次側吸入流路２３に合流する。二次側過冷却熱交換器４７では、二次側レシーバ４５から流出した冷媒の他の一部が、二次側過冷却回路４８を流れる冷媒によって冷却された後、第３閉鎖弁３１を通じて、二次側第３連絡管７に送られる。

【0123】

そして、二次側第３連絡管７に送られた冷媒は、３つに分岐されて、各第１～第３分岐ユニット６ａ、６ｂ、６ｃの第３分岐配管６１ａ、６１ｂ、６１ｃを通過する。その後、各第２分岐接続管１６ａ、１６ｂ、１６ｃを流れた冷媒は、各第１～第３利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃの第２利用配管５６ａ、５６ｂ、５６ｃに送られる。第２利用配管５６ａ、５６ｂ、５６ｃに送られた冷媒は、利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃの利用側膨張弁５１ａ、５１ｂ、５１ｃに送られる。

【0124】

そして、開度調節されている利用側膨張弁５１ａ、５１ｂ、５１ｃを通過した冷媒は、利用側熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃにおいて、室内ファン５３ａ、５３ｂ、５３ｃによって供給される室内空気と熱交換を行う。これにより、利用側熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃを流れる冷媒は、蒸発し、低圧のガス冷媒となる。室内空気は、冷却されて室内に供給される。これにより、室内空間が冷房される。利用側熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃにおいて蒸発した低圧のガス冷媒は、第１利用配管５７ａ、５７ｂ、５７ｃを流れ、第１分岐接続管１５ａ、１５ｂ、１５ｃを流れた後、第１～第３分岐ユニット６ａ、６ｂ、６ｃの合流配管６２ａ、６２ｂ、６２ｃに送られる。

【0125】

そして、合流配管６２ａ、６２ｂ、６２ｃに送られた低圧のガス冷媒は、第１分岐配管６３ａ、６３ｂ、６３ｃと、第２分岐配管６４ａ、６４ｂ、６４ｃと、に分岐して流れる。第１分岐配管６３ａ、６３ｂ、６３ｃにおいて第１調節弁６６ａ、６６ｂ、６６ｃを通過した冷媒は、二次側第１連絡管８に送られる。第２分岐配管６４ａ、６４ｂ、６４ｃにおいて第２調節弁６７ａ、６７ｂ、６７ｃを通過した冷媒は、二次側第２連絡管９に送られる。

【0126】

そして、二次側第１連絡管８および二次側第２連絡管９に送られた低圧のガス冷媒は、第１閉鎖弁３２、第２閉鎖弁３３、第１熱源配管２８、第２熱源配管２９、二次側切換機構２２、二次側吸入流路２３および二次側アキュムレータ３０を通じて、二次側圧縮機２１の吸入側に戻される。

【0127】

このようにして、冷房運転における動作が行われる。

【0128】

（９－２）暖房運転
暖房運転では、例えば、利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃの利用側熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃの全てが冷媒の放熱器として機能する運転を行う。また、暖房運転では、カスケード熱交換器３５が二次側の冷媒の蒸発器として機能する運転を行う。暖房運転では、冷凍サイクルシステム１の一次側冷媒回路５ａおよび二次側冷媒回路１０は、図４に示すように構成される。図４の一次側冷媒回路５ａに付された矢印および二次側冷媒回路１０に付された矢印は、暖房運転時の冷媒の流れを示している。

【0129】

具体的には、一次側ユニット５においては、一次側切換機構７２を第６運転状態に切り換えることによって、カスケード熱交換器３５を一次側の冷媒の放熱器として機能させるようになっている。一次側切換機構７２の第６運転状態は、図４の一次側切換機構７２において破線で示す接続状態である。これにより、一次側ユニット５では、一次側圧縮機７１から吐出され、一次側切換機構７２を通過して、第１ガス閉鎖弁１０９を通過した一次側の冷媒は、一次側第２連絡管１１２と第２ガス閉鎖弁１０７を通過して、カスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂに送られる。カスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂを流れる冷媒は、二次側流路３５ａを流れる二次側の冷媒と熱交換することで凝縮する。カスケード熱交換器３５において凝縮した一次側の冷媒は、第１接続配管１１５、全開状態に制御された一次側第２膨張弁１０２、第２液閉鎖弁１０６、一次側第１連絡管１１１、第１液閉鎖弁１０８、一次側過冷却熱交換器１０３の順に流れて、一次側第１膨張弁７６において減圧される。なお、暖房運転時には、一次側過冷却膨張弁１０４ａは閉状態に制御されることで、一次側過冷却回路１０４には冷媒は流れないため、一次側過冷却熱交換器１０３における熱交換も行われない。なお、一次側第１膨張弁７６は、例えば、一次側圧縮機７１に吸入される冷媒の過熱度が所定値となるように弁開度が制御される。一次側第１膨張弁７６において減圧された冷媒は、一次側熱交換器７４において一次側ファン７５から供給される外気と熱交換を行うことで蒸発し、一次側切換機構７２、一次側アキュムレータ１０５を通過して、一次側圧縮機７１に吸入される。

【0130】

また、熱源ユニット２においては、二次側切換機構２２を第２接続状態でかつ第３接続状態に切り換える。これにより、カスケード熱交換器３５を二次側の冷媒の蒸発器として機能させるようになっている。二次側切換機構２２の第２接続状態は、第１切換弁２２ａが閉状態で第３切換弁２２ｃが開状態の接続状態である。二次側切換機構２２の第３接続状態は、第２切換弁２２ｂが開状態で第４切換弁２２ｄが閉状態の接続状態である。また、熱源側膨張弁３６は、開度調節されている。第１～第３分岐ユニット６ａ、６ｂ、６ｃにおいては、第１調節弁６６ａ、６６ｂ、６６ｃが開状態に制御され、第２調節弁６７ａ、６７ｂ、６７ｃが閉状態に制御される。これにより、利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃの利用側熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃの全てが冷媒の放熱器として機能する。そして、利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃの利用側熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃと熱源ユニット２の二次側圧縮機２１の吐出側とは、吐出流路２４、第１熱源配管２８、二次側第１連絡管８、第１分岐配管６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、合流配管６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、第１分岐接続管１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、第１利用配管５７ａ、５７ｂ、５７ｃを介して接続された状態になっている。また、二次側過冷却膨張弁４８ａおよびバイパス膨張弁４６ａは、閉状態に制御される。利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃにおいては、利用側膨張弁５１ａ、５１ｂ、５１ｃは、開度調節されている。

【0131】

このような二次側冷媒回路１０において、二次側圧縮機２１で圧縮され吐出された高圧冷媒は、二次側切換機構２２において開状態に制御された第２切換弁２２ｂを通じて、第１熱源配管２８に送られる。第１熱源配管２８に送られた冷媒は、第１閉鎖弁３２を通じて、二次側第１連絡管８に送られる。

【0132】

そして、二次側第１連絡管８に送られた高圧冷媒は、３つに分岐されて、運転中の利用ユニットである各利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃの第１分岐配管６３ａ、６３ｂ、６３ｃに送られる。第１分岐配管６３ａ、６３ｂ、６３ｃに送られた高圧冷媒は、第１調節弁６６ａ、６６ｂ、６６ｃを通過し、合流配管６２ａ、６２ｂ、６２ｃを流れる。その後、第１分岐接続管１５ａ、１５ｂ、１５ｃおよび第１利用配管５７ａ、５７ｂ、５７ｃを流れた冷媒が、利用側熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃに送られる。

【0133】

そして、利用側熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃに送られた高圧冷媒は、利用側熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃにおいて、室内ファン５３ａ、５３ｂ、５３ｃによって供給される室内空気と熱交換を行う。これにより、利用側熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃを流れる冷媒は、放熱する。室内空気は、加熱されて室内に供給される。これにより、室内空間が暖房される。利用側熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃにおいて放熱した冷媒は、第２利用配管５６ａ、５６ｂ、５６ｃを流れて、開度調節されている利用側膨張弁５１ａ、５１ｂ、５１ｃを通過する。その後、第２分岐接続管１６ａ、１６ｂ、１６ｃを流れた冷媒は、各分岐ユニット６ａ、６ｂ、６ｃの第３分岐配管６１ａ、６１ｂ、６１ｃを流れる。

【0134】

そして、第３分岐配管６１ａ、６１ｂ、６１ｃに送られた冷媒は、二次側第３連絡管７に送られて合流する。

【0135】

そして、二次側第３連絡管７に送られた冷媒は、第３閉鎖弁３１を通じて、熱源側膨張弁３６に送られる。熱源側膨張弁３６に送られた冷媒は、熱源側膨張弁３６において流量調節された後、カスケード熱交換器３５に送られる。カスケード熱交換器３５では、二次側流路３５ａを流れる二次側の冷媒は蒸発して低圧のガス冷媒となって二次側切換機構２２に送られ、カスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂを流れる一次側の冷媒は凝縮する。そして、二次側切換機構２２に送られた二次側の低圧のガス冷媒は、二次側吸入流路２３および二次側アキュムレータ３０通じて、二次側圧縮機２１の吸入側に戻される。

【0136】

このようにして、暖房運転における動作が行われる。

【0137】

（９－３）冷房主体運転
冷房主体運転では、例えば、利用ユニット３ａ、３ｂの利用側熱交換器５２ａ、５２ｂが冷媒の蒸発器として機能し、かつ、利用ユニット３ｃの利用側熱交換器５２ｃが冷媒の放熱器として機能する運転を行う。冷房主体運転では、カスケード熱交換器３５は、二次側の冷媒の放熱器として機能する。冷房主体運転では、冷凍サイクルシステム１の一次側冷媒回路５ａおよび二次側冷媒回路１０は、図５に示されるように構成される。図５の一次側冷媒回路５ａに付された矢印および二次側冷媒回路１０に付された矢印は、冷房主体運転時の冷媒の流れを示している。

【0138】

具体的には、一次側ユニット５においては、一次側切換機構７２を第５接続状態（図５の一次側切換機構７２の実線で示された状態）に切り換えることによって、カスケード熱交換器３５を一次側の冷媒の蒸発器として機能させるようになっている。これにより、一次側ユニット５では、一次側圧縮機７１から吐出された一次側の冷媒は、一次側切換機構７２を通過して、一次側熱交換器７４において一次側ファン７５から供給される外気と熱交換を行うことで凝縮する。一次側熱交換器７４において凝縮した一次側の冷媒は、全開状態に制御された一次側第１膨張弁７６を通過し、一部の冷媒が、一次側過冷却熱交換器１０３を通じて第１液閉鎖弁１０８に向けて流れ、他の一部の冷媒が、一次側過冷却回路１０４に分岐して流れる。一次側過冷却回路１０４を流れる冷媒は、一次側過冷却膨張弁１０４ａを通過する際に減圧される。一次側第１膨張弁７６から第１液閉鎖弁１０８に向けて流れる冷媒は、一次側過冷却熱交換器１０３において、一次側過冷却膨張弁１０４ａで減圧されて一次側過冷却回路１０４を流れる冷媒との間で熱交換を行い、過冷却状態となるまで冷却される。過冷却状態となった冷媒は、一次側第１連絡管１１１、第２液閉鎖弁１０６、第１接続配管１１５の順に流れ、一次側第２膨張弁１０２において減圧される。一次側第２膨張弁１０２において減圧された冷媒は、カスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂを流れる際に、二次側流路３５ａを流れる二次側の冷媒と熱交換することで蒸発し、第２接続配管１１３を通じて第２ガス閉鎖弁１０７に向けて流れる。第２ガス閉鎖弁１０７を通過した冷媒は、一次側第２連絡管１１２と第１ガス閉鎖弁１０９を通過した後、一次側切換機構７２に至る。一次側切換機構７２を通過した冷媒は、第１吸入流路１２５ａにおいて一次側過冷却回路１０４を流れた冷媒と合流した後、一次側アキュムレータ１０５および第２吸入流路１２５ｂを介して、一次側圧縮機７１に吸入される。

【0139】

また、熱源ユニット２においては、二次側切換機構２２を第１接続状態（第１切換弁２２ａが開状態で第３切換弁２２ｃが閉状態）でかつ第３接続状態（第２切換弁２２ｂが開状態で第４切換弁２２ｄが閉状態）に切り換えることによって、カスケード熱交換器３５を二次側の冷媒の放熱器として機能させるようになっている。また、熱源側膨張弁３６は、開度調節されている。第１～第３分岐ユニット６ａ、６ｂ、６ｃにおいては、第１調節弁６６ｃ、および、第２調節弁６７ａ、６７ｂが開状態に制御され、かつ、第１調節弁６６ａ、６６ｂ、および、第２調節弁６７ｃが閉状態に制御される。これにより、利用ユニット３ａ、３ｂの利用側熱交換器５２ａ、５２ｂが冷媒の蒸発器として機能し、かつ、利用ユニット３ｃの利用側熱交換器５２ｃが冷媒の放熱器として機能する。また、利用ユニット３ａ、３ｂの利用側熱交換器５２ａ、５２ｂと熱源ユニット２の二次側圧縮機２１の吸入側とが二次側第２連絡管９を介して接続された状態になり、かつ、利用ユニット３ｃの利用側熱交換器５２ｃと熱源ユニット２の二次側圧縮機２１の吐出側とが二次側第１連絡管８を介して接続された状態になっている。また、二次側過冷却膨張弁４８ａは、二次側過冷却熱交換器４７の出口を二次側第３連絡管７に向けて流れる二次側の冷媒の過冷却度が所定値になるように開度制御されている。バイパス膨張弁４６ａは、閉状態に制御される。利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃにおいては、利用側膨張弁５１ａ、５１ｂ、５１ｃは、開度調節されている。

【0140】

このような二次側冷媒回路１０において、二次側圧縮機２１で圧縮され吐出された二次側の高圧冷媒は、その一部が、二次側切換機構２２、第１熱源配管２８および第１閉鎖弁３２を通じて、二次側第１連絡管８に送られ、残りが、二次側切換機構２２および第３熱源配管２５を通じて、カスケード熱交換器３５の二次側流路３５ａに送られる。

【0141】

そして、二次側第１連絡管８に送られた高圧冷媒は、第１分岐配管６３ｃに送られる。第１分岐配管６３ｃに送られた高圧冷媒は、第１調節弁６６ｃおよび合流配管６２ｃを通じて、利用ユニット３ｃの利用側熱交換器５２ｃに送られる。

【0142】

そして、利用側熱交換器５２ｃに送られた高圧冷媒は、利用側熱交換器５２ｃにおいて、室内ファン５３ｃによって供給される室内空気と熱交換を行う。これにより、利用側熱交換器５２ｃを流れる冷媒は、放熱する。室内空気は、加熱されて室内に供給されて、利用ユニット３ｃの暖房運転が行われる。利用側熱交換器５２ｃにおいて放熱した冷媒は、第２利用配管５６ｃを流れ、利用側膨張弁５１ｃにおいて流量調節される。その後、第２分岐接続管１６ｃを流れた冷媒は、分岐ユニット６ｃの第３分岐配管６１ｃに送られる。

【0143】

そして、第３分岐配管６１ｃに送られた冷媒は、二次側第３連絡管７に送られる。

【0144】

また、カスケード熱交換器３５の二次側流路３５ａに送られた高圧冷媒は、カスケード熱交換器３５において、一次側流路３５ｂを流れる一次側の冷媒と熱交換を行うことによって放熱する。カスケード熱交換器３５において放熱した二次側の冷媒は、熱源側膨張弁３６において流量調節された後、二次側レシーバ４５に流入する。二次側レシーバ４５から流出した冷媒の一部は、二次側過冷却回路４８に分岐して流れ、二次側過冷却膨張弁４８ａにおいて減圧された後に、二次側吸入流路２３に合流する。二次側過冷却熱交換器４７では、二次側レシーバ４５から流出した冷媒の他の一部が、二次側過冷却回路４８を流れる冷媒によって冷却された後、第３閉鎖弁３１を通じて、二次側第３連絡管７に送られて、利用側熱交換器５２ｃにおいて放熱した冷媒と合流する。

【0145】

そして、二次側第３連絡管７において合流した冷媒は、２つに分岐して、分岐ユニット６ａ、６ｂの各第３分岐配管６１ａ、６１ｂに送られる。その後、第２分岐接続管１６ａ、１６ｂを流れた冷媒は、各第１～第２利用ユニット３ａ、３ｂの第２利用配管５６ａ、５６ｂに送られる。第２利用配管５６ａ、５６ｂを流れる冷媒は、利用ユニット３ａ、３ｂの利用側膨張弁５１ａ、５１ｂを通過する。

【0146】

そして、開度調節されている利用側膨張弁５１ａ、５１ｂを通過した冷媒は、利用側熱交換器５２ａ、５２ｂにおいて、室内ファン５３ａ、５３ｂによって供給される室内空気と熱交換を行う。これにより、利用側熱交換器５２ａ、５２ｂを流れる冷媒は、蒸発し、低圧のガス冷媒となる。室内空気は、冷却されて室内に供給される。これにより、室内空間が冷房される。利用側熱交換器５２ａ、５２ｂにおいて蒸発した低圧のガス冷媒は、第１～第２分岐ユニット６ａ、６ｂの合流配管６２ａ、６２ｂに送られる。

【0147】

そして、合流配管６２ａ、６２ｂに送られた低圧のガス冷媒は、第２調節弁６７ａ、６７ｂおよび第２分岐配管６４ａ、６４ｂを通じて、二次側第２連絡管９に送られて合流する。

【0148】

そして、二次側第２連絡管９に送られた低圧のガス冷媒は、第２閉鎖弁３３、第２熱源配管２９、二次側吸入流路２３および二次側アキュムレータ３０を通じて、二次側圧縮機２１の吸入側に戻される。

【0149】

このようにして、冷房主体運転における動作が行われる。

【0150】

（９－４）暖房主体運転
暖房主体運転では、例えば、利用ユニット３ａ、３ｂの利用側熱交換器５２ａ、５２ｂが冷媒の放熱器として機能し、かつ、利用側熱交換器５２ｃが冷媒の蒸発器として機能する運転を行う。暖房主体運転では、カスケード熱交換器３５は、二次側の冷媒の蒸発器として機能する。暖房主体運転では、冷凍サイクルシステム１の一次側冷媒回路５ａおよび二次側冷媒回路１０は、図６に示すように構成される。図６の一次側冷媒回路５ａに付された矢印および二次側冷媒回路１０に付された矢印は、暖房主体運転時の冷媒の流れを示している。

【0151】

具体的には、一次側ユニット５においては、一次側切換機構７２を第６運転状態に切り換えることによって、カスケード熱交換器３５を一次側の冷媒の放熱器として機能させるようになっている。一次側切換機構７２の第６運転状態は、図６の一次側切換機構７２において破線で示された接続状態である。これにより、一次側ユニット５では、一次側圧縮機７１から吐出され、一次側切換機構７２を通過して、第１ガス閉鎖弁１０９を通過した一次側の冷媒は、一次側第２連絡管１１２と第２ガス閉鎖弁１０７を通過して、カスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂに送られる。カスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂを流れる冷媒は、二次側流路３５ａを流れる二次側の冷媒と熱交換することで凝縮する。カスケード熱交換器３５において凝縮した一次側の冷媒は、第１接続配管１１５、全開状態に制御された一次側第２膨張弁１０２、第２液閉鎖弁１０６、一次側第１連絡管１１１、第１液閉鎖弁１０８、一次側過冷却熱交換器１０３の順に流れて、一次側第１膨張弁７６において減圧される。なお、暖房主体運転時には、一次側過冷却膨張弁１０４ａは閉状態に制御されることで、一次側過冷却回路１０４には冷媒は流れないため、一次側過冷却熱交換器１０３における熱交換も行われない。なお、一次側第１膨張弁７６は、例えば、一次側圧縮機７１に吸入される冷媒の過熱度が所定値となるように弁開度が制御される。一次側第１膨張弁７６において減圧された冷媒は、一次側熱交換器７４において一次側ファン７５から供給される外気と熱交換を行うことで蒸発し、一次側切換機構７２、一次側アキュムレータ１０５を通過して、一次側圧縮機７１に吸入される。

【0152】

熱源ユニット２においては、二次側切換機構２２を第２接続状態でかつ第３接続状態に切り換える。二次側切換機構２２の第２接続状態は、第１切換弁２２ａが閉状態で第３切換弁２２ｃが開状態の接続状態である。二次側切換機構２２の第３接続状態は、第２切換弁２２ｂが開状態で第４切換弁２２ｄが閉状態の接続状態である。これによって、カスケード熱交換器３５を二次側の冷媒の蒸発器として機能させるようになっている。また、熱源側膨張弁３６は、開度調節されている。第１～第３分岐ユニット６ａ、６ｂ、６ｃにおいては、第１調節弁６６ａ、６６ｂ、および、第２調節弁６７ｃが開状態に制御され、かつ、第１調節弁６６ｃ、および、第２調節弁６７ａ、６７ｂが閉状態に制御される。これによって、利用ユニット３ａ、３ｂの利用側熱交換器５２ａ、５２ｂは冷媒の放熱器として機能し、利用ユニット３ｃの利用側熱交換器５２ｃは冷媒の蒸発器として機能する。そして、利用ユニット３ｃの利用側熱交換器５２ｃと熱源ユニット２の二次側圧縮機２１の吸入側とは、第１利用配管５７ｃ、第１分岐接続管１５ｃ、合流配管６２ｃ、第２分岐配管６４ｃ、および二次側第２連絡管９を介して接続された状態になる。また、利用ユニット３ａ、３ｂの利用側熱交換器５２ａ、５２ｂと熱源ユニット２の二次側圧縮機２１の吐出側とは、吐出流路２４、第１熱源配管２８、二次側第１連絡管８、第１分岐配管６３ａ、６３ｂ、合流配管６２ａ、６２ｂ、第１分岐接続管１５ａ、１５ｂ、第１利用配管５７ａ、５７ｂを介して接続された状態になっている。また、二次側過冷却膨張弁4８ａおよびバイパス膨張弁４６ａは、閉状態に制御される。利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃにおいては、利用側膨張弁５１ａ、５１ｂ、５１ｃは、開度調節されている。

【0153】

このような二次側冷媒回路１０において、二次側圧縮機２１で圧縮され吐出された二次側の高圧冷媒は、二次側切換機構２２、第１熱源配管２８および第１閉鎖弁３２を通じて、二次側第１連絡管８に送られる。

【0154】

そして、二次側第１連絡管８に送られた高圧冷媒は、２つに分岐されて、運転中の利用ユニットである各第１利用ユニット３ａと第２利用ユニット３ｂにそれぞれ接続されている第１分岐ユニット６ａと第２分岐ユニット６ｂの第１分岐配管６３ａ、６３ｂに送られる。第１分岐配管６３ａ、６３ｂに送られた高圧冷媒は、第１調節弁６６ａ、６６ｂ、合流配管６２ａ、６２ｂ、および第１分岐接続管１５ａ、１５ｂを通じて、第１利用ユニット３ａと第２利用ユニット３ｂの利用側熱交換器５２ａ、５２ｂに送られる。

【0155】

そして、利用側熱交換器５２ａ、５２ｂに送られた高圧冷媒は、利用側熱交換器５２ａ、５２ｂにおいて、室内ファン５３ａ、５３ｂによって供給される室内空気と熱交換を行う。これにより、利用側熱交換器５２ａ、５２ｂを流れる冷媒は、放熱する。室内空気は、加熱されて室内に供給される。これにより、室内空間が暖房される。利用側熱交換器５２ａ、５２ｂにおいて放熱した冷媒は、第２利用配管５６ａ、５６ｂを流れ、開度調節されている利用側膨張弁５１ａ、５１ｂを通過する。その後、第２分岐接続管１６ａ、１６ｂを流れた冷媒は、分岐ユニット６ａ、６ｂの第３分岐配管６１ａ、６１ｂを介して、二次側第３連絡管７に送られる。

【0156】

そして、二次側第３連絡管７に送られた冷媒は、その一部が、分岐ユニット６ｃの第３分岐配管６１ｃに送られ、残りが、第３閉鎖弁３１を通じて、熱源側膨張弁３６に送られる。

【0157】

そして、第３分岐配管６１ｃに送られた冷媒は、第２分岐接続管１６ｃを介して、利用ユニット３ｃの第２利用配管５６ｃを流れ、利用側膨張弁５１ｃに送られる。

【0158】

そして、開度調節されている利用側膨張弁５１ｃを通過した冷媒は、利用側熱交換器５２ｃにおいて、室内ファン５３ｃによって供給される室内空気と熱交換を行う。これにより、利用側熱交換器５２ｃを流れる冷媒は、蒸発し、低圧のガス冷媒となる。室内空気は、冷却されて室内に供給される。これにより、室内空間が冷房される。利用側熱交換器５２ｃにおいて蒸発した低圧のガス冷媒は、第１利用配管５７ｃと第１分岐接続管１５ｃを通過し、合流配管６２ｃに送られる。

【0159】

そして、合流配管６２ｃに送られた低圧のガス冷媒は、第２調節弁６７ｃおよび第２分岐配管６４ｃを通じて、二次側第２連絡管９に送られる。

【0160】

そして、二次側第２連絡管９に送られた低圧のガス冷媒は、第２閉鎖弁３３、第２熱源配管２９、二次側吸入流路２３および二次側アキュムレータ３０を通じて、二次側圧縮機２１の吸入側に戻される。

【0161】

また、熱源側膨張弁３６に送られた冷媒は、開度調節されている熱源側膨張弁３６を通過した後、カスケード熱交換器３５の二次側流路３５ａにおいて、一次側流路３５ｂを流れる一次側の冷媒と熱交換を行う。これにより、カスケード熱交換器３５の二次側流路３５ａを流れる冷媒は、蒸発して低圧のガス冷媒になり、二次側切換機構２２に送られる。二次側切換機構２２に送られた低圧のガス冷媒は、二次側吸入流路２３において利用側熱交換器５２ｃにおいて蒸発した低圧のガス冷媒と合流する。合流した冷媒は、二次側アキュムレータ３０を介して、二次側圧縮機２１の吸入側に戻される。

【0162】

このようにして、暖房主体運転における動作が行われる。

【0163】

（１０）余剰冷媒制御
図７に、余剰冷媒制御のフローチャートを示す。

【0164】

余剰冷媒制御は、カスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂにおいて液状態の一次側の冷媒が滞留することで生じるカスケード熱交換器３５における熱交換効率の低下を抑制させるための制御である。余剰冷媒制御は、本実施形態においては、暖房運転または暖房主体運転が行われている際に、所定開始条件を満たすことで行われる。

【0165】

なお、以下では、暖房運転時に所定条件を満たすことで行われる余剰冷媒制御を例に挙げて説明する。また、余剰冷媒制御中の冷凍サイクルシステム１における一次側の冷媒および二次側の冷媒が流れる様子を図８に示す。

【0166】

ステップＳ１では、制御部８０は、冷凍サイクルシステム１において暖房運転を行う。

【0167】

一次側冷媒回路５ａにおいては、制御部８０における一次側制御部７０が、一次側ユニット５の各部の制御を行う。ここで、一次側制御部７０は、カスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂにおいて凝縮する一次側の冷媒の凝縮温度が所定の凝縮温度目標値となるように、一次側圧縮機７１の回転数を制御する。具体的には、一次側制御部７０は、一次側吐出圧力センサ７８が検出する一次側の冷媒の圧力に相当する一次側の冷媒の飽和温度が、所定の凝縮温度目標値となるように、一次側圧縮機７１の回転数を制御する。また、一次側制御部７０は、一次側第２膨張弁１０２を全開状態に制御し、一次側過冷却膨張弁１０４ａを閉状態に制御する。さらに、一次側制御部７０は、一次側第１膨張弁７６の弁開度を、一次側圧縮機７１が吸入する一次側の冷媒の過熱度が所定値になるように制御する。具体的には、一次側制御部７０は、一次側吸入温度センサ８１が検出する一次側の冷媒の温度から、一次側吸入圧力センサ７９が検出する一次側の冷媒の圧力に相当する一次側の冷媒の飽和温度を差し引くことで得られる過熱度が、所定値になるように、一次側第１膨張弁７６を制御する。

【0168】

また、二次側冷媒回路１０においては、制御部８０における熱源側制御部２０が熱源ユニット２の各部を制御し、制御部８０における分岐ユニット制御部６０ａ、６０ｂ、６０ｃが分岐ユニット６ａ、６ｂ、６ｃの各部を制御し、制御部８０における利用側制御部５０ａ、５０ｂ、５０ｃが利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃの各部を制御する。ここで、熱源側制御部２０は、利用側熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃにおける放熱負荷に応じた回転数となるように、二次側圧縮機２１の回転数を制御する。また、熱源側制御部２０は、二次側過冷却膨張弁４８ａおよびバイパス膨張弁４６ａを閉状態に制御する。さらに、熱源側制御部２０は、熱源側膨張弁３６の弁開度を、二次側圧縮機２１が吸入する二次側の冷媒の過熱度が所定値になるように制御する。具体的には、熱源側制御部２０は、二次側吸入温度センサ８８が検出する二次側の冷媒の温度から、二次側吸入圧力センサ３７が検出する二次側の冷媒の圧力に相当する二次側の冷媒の飽和温度を差し引くことで得られる過熱度が、所定値になるように、熱源側膨張弁３６を制御する。また、分岐ユニット制御部６０ａ、６０ｂ、６０ｃは、第１調節弁６６ａ、６６ｂ、６６ｃを開状態とし、第２調節弁６７ａ、６７ｂ、６７ｃを閉状態に制御する。また、利用側制御部５０ａ、５０ｂ、５０ｃは、利用側膨張弁５１ａ、５１ｂ、５１ｃの開度を制御している。

【0169】

ステップＳ２では、制御部８０は、冷凍サイクルシステム１が所定開始条件を満たしているか否かを判断する。所定開始条件は、カスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂにおいて液状態の一次側の冷媒が滞留しているか否かを判断するものである。本実施形態では、カスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂの出口を流れる一次側の冷媒の過冷却度が所定値以上になっている場合に、所定開始条件を満たすと判断される。具体的には、制御部８０における熱源側制御部２０が、カスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂにおける一次側の冷媒の凝縮温度から、一次側第１温度センサ１２１によって検出される一次側の冷媒の温度を差し引くことで得られる過冷却度が、所定値以上になっているか否かを判断する。ここで、本実施形態においては、熱源側制御部２０は、一次側制御部７０から一次側吐出圧力センサ７８の検出圧力の情報を受け取ることにより、当該情報の圧力に相当する一次側の冷媒の飽和温度を、一次側の冷媒の凝縮温度として把握している。そして、所定開始条件を満たしていると判断された場合には、ステップＳ３に移行し、所定開始条件を満たしていないと判断された場合には、ステップＳ２を継続させる。

【0170】

ステップＳ３では、制御部８０は、余剰冷媒制御を開始する。余剰冷媒制御では、制御部８０において、熱源側制御部２０から送信される所定開始条件を満たした旨の情報を受け取った一次側制御部７０が、一次側過冷却膨張弁１０４ａの弁開度を閉状態から全開状態に制御する。

【0171】

ステップＳ４では、制御部８０は、冷凍サイクルシステム１が所定終了条件を満たしているか否かを判断する。所定終了条件は、カスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂにおいて液状態の一次側の冷媒の滞留が改善しているか否かを判断するものである。本実施形態では、カスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂの出口を流れる一次側の冷媒の過冷却度が所定値未満になっている場合に、所定終了条件を満たすと判断される。なお、所定終了条件における所定値は、所定開始条件における所定値よりも小さい値とすることができる。また、一次側流路３５ｂの出口を流れる一次側の冷媒の過冷却度の判定については、ステップＳ２と同様である。そして、所定終了条件を満たしていると判断された場合には、ステップＳ５に移行し、所定終了条件を満たしていないと判断された場合には、ステップＳ３を継続させる。

【0172】

ステップＳ５では、制御部８０は、余剰冷媒制御を終了する。具体的には、制御部８０における一次側制御部７０が、一次側過冷却膨張弁１０４ａの弁開度を閉状態に制御する。これにより、冷凍サイクルシステム１は、余剰冷媒制御が行われる前の運転状態に復帰する。

【0173】

（１１）実施形態の特徴
二元冷凍サイクルを行う冷凍サイクルシステムでは、一次側の冷媒と二次側の冷媒とをプレート熱交換器等で構成されたカスケード熱交換器において熱交換させる。ここで、例えば、利用側の負荷変動等によりカスケード熱交換器に流入する二次側の冷媒の温度が低下し、カスケード熱交換器において一次側の冷媒の過冷却度が増大すると、カスケード熱交換器における一次側流路の全体に占める液冷媒の領域が増大してしまう。このため、カスケード熱交換器において、二次側の冷媒との熱交換により一次側の冷媒を相変化させることが可能な領域が小さくなり、熱交換効率が低下する。そうすると、カスケード熱交換器の一次側流路に送られた一次側のガス冷媒が凝縮しにくくなり、一次側冷媒回路における高圧が上昇しがちになる。これにより、凝縮圧力を一定に維持する制御を行っている一次側圧縮機は、高圧の上昇を抑制させるために回転数が低下するように制御される。ここで、一次側冷媒回路における一次側の冷媒の循環量は低下してしまうが、二次側冷媒回路における二次側の冷媒の循環量は変わらないため、カスケード熱交換器の一次側流路を流れる一次側の冷媒は、二次側の冷媒によりさらに冷却される。したがって、カスケード熱交換器の一次側流路において液状態の一次側冷媒が占める割合がさらに増大してしまう状態になる。

【0174】

特に、二元冷凍サイクルを行う冷凍サイクルシステムにおいて、二次側冷媒回路における二次側の冷媒の循環量が、二次側冷媒回路の利用側熱交換器での負荷に応じて制御されている場合には、一次側冷媒回路における一次側の冷媒の循環量が低下したとしても、当該一次側の冷媒の循環量の低下に伴う二次側の冷媒の循環量の調節が困難であるため、カスケード熱交換器の一次側流路において液状態の一次側冷媒が占める割合が増大している状況を解消させることが困難になる。

【0175】

また、一次側冷媒回路において予め充填されている一次側の冷媒の充填量が多めである場合においては、上記状況が生じやすい。さらに、一次側冷媒回路の液冷媒の流路において余剰冷媒を貯留できるレシーバが設けられていない場合には、上記状況を解消させることが特に困難となる場合がある。

【0176】

これに対して、本実施形態の冷凍サイクルシステム１では、カスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂが一次側冷媒の凝縮器として機能する暖房運転および暖房主体運転時に、所定開始条件が満たされることでカスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂにおいて一次側の液冷媒の滞留が生じていることを把握する。本実施形態では、カスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂの一次側の液冷媒の過冷却度が所定値以上である場合に、滞留が生じていると判断している。これは、カスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂで一次側の液冷媒が滞留している場合には、一次側流路３５ｂにおいて凝縮した一次側の冷媒が一次側流路３５ｂから流出しにくくなり、二次側流路３５ａを流れる二次側の冷媒によって冷却される時間が長くなることにより、一次側流路３５ｂにおける一次側の液冷媒の過冷却度が増した状態となるからである。そして、本実施形態の冷凍サイクルシステム１では、このようにしてカスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂで一次側の液冷媒が滞留していることを把握すると、余剰冷媒制御を開始する。余剰冷媒制御では、一次側冷媒回路５ａにおいて液冷媒が流れている領域が一次側過冷却回路１０４を介して一次側圧縮機７１の吸入側に接続された状態となる。このため、滞留していた一次側の液冷媒が一次側圧縮機７１の吸入側に向けて流れ、一次側流路３５ｂにおける一次側の液冷媒の滞留を解消させることができる。これにより、カスケード熱交換器３５における一次側の冷媒と二次側の冷媒との熱交換効率が改善される。

【0177】

また、一次側冷媒回路５ａでは、一次側過冷却回路１０４が、一次側吸入流路１２５に設けられた一次側アキュムレータ１０５の上流側に接続されている。このため、余剰冷媒制御を行う場合においても、一次側アキュムレータ１０５において一次側の液冷媒を貯留することができるため、一次側圧縮機７１に液冷媒が供給されることを避けることができる。特に、余剰冷媒制御において、一次側過冷却膨張弁１０４ａを全開状態に制御することで、カスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂにおける液冷媒の滞留を迅速に解消させる場合においても、一次側圧縮機７１に液冷媒が供給されることが抑制される。

【0178】

さらに、以上の本実施形態の冷凍サイクルシステム１では、二次側冷媒回路１０において、冷媒として二酸化炭素の冷媒を用いた場合には、地球温暖化係数（ＧＷＰ）を低く抑えることができる。また、利用側において冷媒漏洩が生じたとしても、冷媒にフロンが含まれていないため、利用側においてフロンが流出することがない。

【0179】

また、以上の本実施形態の冷凍サイクルシステム１では、二元冷凍サイクルが採用されているため、二次側冷媒回路１０において十分な能力を出すことが可能となっている。

【0180】

（１２）他の実施形態
（１２－１）他の実施形態Ａ
上記実施形態では、余剰冷媒制御を行う際に一次側過冷却膨張弁１０４ａを開ける場合を例として挙げて説明した。

【0181】

これに対して、図９に示すように、上記実施形態の一次側冷媒回路５ａにおける一次側過冷却回路１０４と一次側過冷却膨張弁１０４ａおよび一次側過冷却熱交換器１０３の代わりに、または、これに加えて、一次側接続回路１３４（バイパス回路に相当）および一次側接続膨張弁１３４ａ（制御弁に相当）を備えていてもよい。

【0182】

一次側接続回路１３４は、液接続配管１２６のうちの第２液接続配管１２６ｂと、一次側吸入流路１２５のうちの第１吸入流路１２５ａと、を接続する回路である。一次側接続膨張弁１３４ａは、一次側接続回路１３４に設けられており、一次側接続回路１３４を通過する一次側の冷媒の量を調節するために開度調節可能な電動膨張弁である。

【0183】

そして、余剰冷媒制御を行う際に、一次側接続膨張弁１３４ａを開ける制御を行い、一次側接続回路１３４に一次側の冷媒を流すことにより、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。

【0184】

（１２―２）他の実施形態Ｂ
上記実施形態では、余剰冷媒制御を行う際に一次側過冷却膨張弁１０４ａを開ける場合を例として挙げて説明した。

【0185】

これに対して、図１０に示すように、上記実施形態の一次側冷媒回路５ａにおける一次側過冷却回路１０４と一次側過冷却膨張弁１０４ａおよび一次側過冷却熱交換器１０３の代わりに、または、これに加えて、一次側レシーバ１４５と、一次側バイパス回路１４４（バイパス回路に相当）と、一次側バイパス膨張弁１４４ａ（制御弁に相当）を備えていてもよい。

【0186】

一次側レシーバ１４５は、液接続配管１２６のうちの第２液接続配管１２６ｂに設けられた冷媒容器であり、一次側の冷媒を貯留することが可能である。一次側レシーバ１４５からは、第２液接続配管１２６ｂのうち一次側レシーバ１４５内と一次側第１膨張弁７６とを接続する配管と、第２液接続配管１２６ｂのうち一次側レシーバ１４５内と第１液閉鎖弁１０８とを接続する配管と、一次側バイパス回路１４４と、が延び出している。一次側バイパス回路１４４は、一次側レシーバ１４５の内部における気相領域から延び出しており、一次側吸入流路１２５のうちの第１吸入流路１２５ａに接続されている回路である。一次側バイパス膨張弁１４４ａは、一次側バイパス回路１４４に設けられており、一次側バイパス回路１４４を通過する一次側の冷媒の量を調節するために開度調節可能な電動膨張弁である。

【0187】

そして、余剰冷媒制御を行う際に、一次側バイパス膨張弁１４４ａを開ける制御を行い、一次側バイパス回路１４４に一次側の冷媒を流すことにより、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、一次側冷媒回路５ａが一次側レシーバ１４５を備えることにより、カスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂにおける液冷媒の滞留を発生しにくくさせることができる。

【0188】

（１２－３）他の実施形態Ｃ
上記実施形態では、余剰冷媒制御時に、一次側過冷却膨張弁１０４ａの弁開度を全開とする場合を例として挙げて説明した。

【0189】

これに対して、余剰冷媒制御において、上記実施形態の一次側過冷却膨張弁１０４ａや、上記他の実施形態Ａの一次側接続膨張弁１３４ａや、上記他の実施形態Ｂの一次側バイパス膨張弁１４４ａの弁開度について、全開とするのではなく、所定の開度に制御するようにしてもよい。

【0190】

例えば、余剰冷媒制御においては、一次側圧縮機７１の吸入する一次側の冷媒の過熱度が所定値となるように、一次側過冷却膨張弁１０４ａや一次側接続膨張弁１３４ａや一次側バイパス膨張弁１４４ａの弁開度を制御してもよい。

【0191】

また、例えば、余剰冷媒制御では、一次側過冷却膨張弁１０４ａや一次側接続膨張弁１３４ａや一次側バイパス膨張弁１４４ａの弁開度は、カスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂの出口を流れる一次側の冷媒の過冷却度に応じて制御してもよい。具体的には、ここで、カスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂの出口を流れる一次側の冷媒の過冷却度が大きくなるほど弁開度が大きくなるように、一次側過冷却膨張弁１０４ａや一次側接続膨張弁１３４ａや一次側バイパス膨張弁１４４ａを制御してもよい。

【0192】

（１２－４）他の実施形態Ｄ
上記実施形態では、余剰冷媒制御により一次側過冷却膨張弁１０４ａの弁開度を全開状態に制御する場合を例に挙げて説明した。

【0193】

これに対して、余剰冷媒制御では、一次側過冷却膨張弁１０４ａを制御するだけでなく、さらに、二次側圧縮機２１の回転数を制御するようにしてもよい。例えば、二次側圧縮機２１の回転数を、所定開始条件を満たした際の回転数よりも下げるように制御することにより、カスケード熱交換器３５における一次側の冷媒と二次側の冷媒との熱交換を抑制させ、一次側流路３５ｂの一次側の冷媒の過冷却度を小さく抑えることが可能になる。これにより、カスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂにおいて一次側の液冷媒が滞留する状態を抑制させることが可能になる。

【0194】

なお、余剰冷媒制御では、二次側圧縮機２１の回転数を低下させる制御よりも、一次側過冷却膨張弁１０４ａの弁開度の制御を優先させて行うことが好ましい。例えば、一次側過冷却膨張弁１０４ａの弁開度を増大させる制御または開度を全開にする制御を開始した後、所定時間経過しても所定開始条件を満たす状態が継続されてしまう場合もしくは所定時間経過しても所定終了条件を満たす状態とならない場合に、二次側圧縮機２１の回転数を低下させる制御を開始させるようにしてもよい。

【0195】

（１２－５）他の実施形態Ｅ
上記実施形態では、カスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂの出口を流れる一次側の冷媒の過冷却度が所定値未満になっている場合に余剰冷媒制御を終了させる場合を例に挙げて説明した。

【0196】

これに対して、余剰冷媒制御を終了させるための条件は、これに限られず、例えば、余剰冷媒制御を開始してから所定時間が経過した場合に、余剰冷媒制御を終了させるようにしてもよい。

【0197】

（１２－６）他の実施形態Ｆ
上記実施形態では、カスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂの出口を流れる一次側の冷媒の過冷却度が所定値以上になっている場合に余剰冷媒制御を開始させる場合を例に挙げて説明した。

【0198】

これに対して、余剰冷媒制御を開始させるための所定開始条件は、これに限られず、以下に示す他の条件としてもよい。

【0199】

例えば、所定開始条件は、一次側冷媒回路５ａにおける一次側の冷媒の高圧圧力から二次側冷媒回路１０における二次側の冷媒の低圧圧力を差し引いて得られる値が所定値以上であることであってもよい。この場合には、例えば、一次側制御部７０から一次側吐出圧力センサ７８の検出圧力の情報を受け取った熱源側制御部２０が、当該情報の圧力を一次側の冷媒の高圧圧力として把握してもよい。そして、熱源側制御部２０が、当該一次側の冷媒の高圧圧力から二次側吸入圧力センサ３７によって検出される二次側の冷媒の低圧圧力を差し引いた値が所定値以上になっているか否かを判断することで、所定開始条件を判断してもよい。

【0200】

また、所定開始条件は、例えば、一次側冷媒回路５ａにおける一次側の冷媒の凝縮温度から二次側冷媒回路１０における二次側の冷媒の蒸発温度を差し引いて得られる値が所定値以上であることであってもよい。この場合には、例えば、一次側制御部７０から一次側吐出圧力センサ７８の検出圧力の情報を受け取った熱源側制御部２０が、当該情報の圧力に相当する一次側の冷媒の飽和温度を、一次側の冷媒の凝縮温度として把握してもよい。また、熱源側制御部２０は、二次側吸入圧力センサ３７によって検出される二次側の冷媒の圧力に相当する飽和温度を、二次側の冷媒の蒸発温度として把握してもよい。そして、熱源側制御部２０が、当該一次側の冷媒の凝縮温度から当該二次側の冷媒の蒸発温度を差し引いた値が所定値以上になっているか否かを判断することで、所定開始条件を判断してもよい。なお、一次側の冷媒と二次側の冷媒とで、冷媒の温度圧力特性が異なる場合には、一次側の冷媒の高圧圧力と二次側の冷媒の低圧圧力との差により所定開始条件を判断するよりも、一次側の冷媒の高圧圧力に相当する一次側の冷媒温度と二次側の冷媒の低圧圧力に相当する二次側の冷媒温度との差により所定開始条件を判断するほうが好ましい。これは、カスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂにおいて一次側の液冷媒の滞留が生じていることをより正確に把握しやすいためである。また、プレート熱交換器等で構成されるカスケード熱交換器３５では、一次側流路３５ｂの中間位置の冷媒温度や二次側流路３５ａの中間位置の冷媒温度を検出するための温度センサの設置が困難である場合があるため、冷媒の圧力から換算した冷媒の温度を用いて判断することが好ましい。なお、二次側冷媒回路１０において暖房運転または暖房主体運転が行われている際には、熱源側制御部２０は、二次側圧縮機２１が吸入する二次側の冷媒の過熱度が所定値となるように、熱源側膨張弁３６の弁開度を制御している。ここで、カスケード熱交換器３５において、一次側流路３５ｂの一次側の液冷媒が滞留している状況になると、二次側流路３５ａを流れる二次側の冷媒を十分に蒸発させることが難しくなり、二次側の冷媒の過熱度が低下しがちになる。そうすると、熱源側制御部２０は、二次側の冷媒の過熱度の低下を抑制するために、熱源側膨張弁３６の弁開度を絞るように制御するため、二次側の冷媒の低圧圧力が低下し、二次側の冷媒の蒸発温度が低下する。したがって、一次側の冷媒の凝縮温度から二次側の冷媒の蒸発温度を差し引いて得られる値が増大した場合に、カスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂで一次側の液冷媒の滞留が生じていると推測することができる。

【0201】

また、所定開始条件は、例えば、一次側冷媒回路５ａにおける一次側の冷媒の凝縮温度からカスケード熱交換器３５の二次側流路３５ａに流入する二次側の冷媒の温度を差し引いて得られる値が所定値以上であることであってもよい。この場合には、例えば、一次側制御部７０から一次側吐出圧力センサ７８の検出圧力の情報を受け取った熱源側制御部２０が、当該情報の圧力に相当する一次側の冷媒の飽和温度を、一次側の冷媒の凝縮温度として把握してもよい。そして、熱源側制御部２０が、当該一次側の冷媒の凝縮温度から二次側第１温度センサ８３によって検出される二次側の冷媒の温度を差し引いた値が所定値以上になっているか否かを判断することで、所定開始条件を判断してもよい。なお、二次側流路３５ａに流入する二次側の冷媒の温度の低下は、二次側の冷媒の低圧圧力が低下および二次側の冷媒の蒸発温度の低下に対応して生じるものである。

【0202】

（１２－７）他の実施形態Ｇ
上記実施形態では、カスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂの出口を流れる一次側の冷媒の過冷却度が所定値以上になっている場合に余剰冷媒制御を開始させる場合を例に挙げて説明した。

【0203】

これに対して、余剰冷媒制御を開始させるための所定開始条件は、これに限られず、例えば、以下に示す他の条件のように、熱源ユニット２が備えるセンサのみから熱源側制御部２０が判断するようにしてもよい。すなわち、熱源側制御部２０が、一次側ユニット５の一次側制御部７０からの情報を得ること無く、所定開始条件を判断できるようにしてもよい。

【0204】

例えば、所定開始条件は、カスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂから流出する一次側の冷媒の温度と、カスケード熱交換器３５の二次側流路３５ａに流入する二次側の冷媒の温度と、の差が所定値以下であることであってもよい。この場合には、例えば、熱源側制御部２０は、一次側第１温度センサ１２１が検出する温度から二次側第１温度センサ８３が検出する温度を差し引いて得られる値が所定値以下であるか否かを判断することで、所定開始条件を判断してもよい。ここで、カスケード熱交換器３５において、一次側流路３５ｂから流出する一次側の冷媒と二次側流路３５ａに流入する二次側の冷媒との温度差が小さくなっている場合には、一次側流路３５ｂの一次側の冷媒が冷却されすぎた状態でカスケード熱交換器３５内に滞っている状態にあるものと推測することができる。

【0205】

また、所定開始条件は、例えば、二次側圧縮機２１が吸入する二次側の冷媒の過熱度が所定値以下であることであってもよい。この場合には、例えば、熱源側制御部２０は、二次側吸入圧力センサ３７により検出される二次側の冷媒圧力に相当する二次側の冷媒の飽和温度を把握することができる。そして、熱源側制御部２０は、当該飽和温度から二次側吸入温度センサ８８が検出する二次側の冷媒の温度を差し引いて得られる値が所定値以上であるか否かを判断することで、所定開始条件を判断してもよい。ここで、二次側圧縮機２１が吸入する二次側の冷媒の過熱度が小さくなっている場合には、カスケード熱交換器３５の二次側流路３５ａにおいて二次側の冷媒を一次側の冷媒により十分に加熱することができておらず、一次側流路３５ｂにおいて一次側の液冷媒が滞留している状態にあるものと推測することができる。

【0206】

また、所定開始条件は、例えば、熱源側膨張弁３６の弁開度が所定開度よりも小さいことであってもよい。この場合には、例えば、熱源側制御部２０は、熱源側膨張弁３６の制御開度が所定開度よりも小さいか否かを判断することで、所定開始条件を判断してもよい。ここで、二次側冷媒回路１０が暖房運転または暖房主体運転を行っている際には、熱源側膨張弁３６は、二次側圧縮機２１が吸入する二次側の冷媒の過熱度が所定値となるように制御されている。このため、カスケード熱交換器３５の二次側流路３５ａにおいて二次側の冷媒が一次側の冷媒と十分に熱交換されずに、二次側圧縮機２１が吸入する二次側の冷媒が湿り気味になる場合には、熱源側膨張弁３６の弁開度は小さく制御されることになる。これにより、熱源側膨張弁３６の弁開度が小さく制御されている場合においても、一次側流路３５ｂにおいて一次側の液冷媒が滞留している状態にあるものと推測することができる。

【0207】

以上の所定開始条件の判断によれば、熱源側制御部２０は、熱源ユニット２が備えるセンサの検出値のみを用いて所定開始条件の判断を行うことができる。このため、熱源側制御部２０は、一次側ユニット５が備えるセンサの情報に頼ることなく、所定開始条件の判断を行うことが可能になる。特に、一次側ユニット５の一次側制御部７０が、一次側ユニット５の備えるセンサの検出値を熱源ユニット２の熱源側制御部２０に送信しない設計となっている場合や、熱源ユニット２の熱源側制御部２０が一次側ユニット５の一次側制御部７０からの一次側ユニット５の備えるセンサの検出値の情報を受け取らない設計となっている場合においても、熱源側制御部２０が所定開始条件を満たすか否かを判断することが可能になる。

【0208】

なお、熱源側制御部２０が所定開始条件の判断を行う場合には、判断の正確性の観点から、上述の所定開始条件が優先されるものの、以下に挙げる所定開始条件であってもよい。具体的には、熱源側制御部２０は、二次側冷媒回路１０における低圧冷媒の圧力が所定値以下であること、二次側冷媒回路１０における二次側の冷媒の蒸発温度が所定値以下であること、カスケード熱交換器３５の二次側流路３５ａに流入する二次側の冷媒の温度が所定値以下であること、二次側冷媒回路１０における高圧冷媒の圧力が所定値以下であること、二次側冷媒回路１０における二次側の冷媒の凝縮温度が所定値以下であること、二次側圧縮機２１が吸入する二次側の冷媒の温度が所定値以下であること、利用側熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃを通過した空気の温度が所定値以下であること、のいずれかによって所定開始条件を判断するようにしてもよい。

【0209】

（１２－８）他の実施形態Ｈ
上記実施形態の余剰冷媒制御では、熱源側制御部２０から送信される所定開始条件を満たした旨の情報を受け取った一次側制御部７０が、一次側過冷却膨張弁１０４ａの弁開度を制御する場合を例に挙げて説明した。

【0210】

これに対して、余剰冷媒制御では、所定開始条件を満たしたことを判断した熱源側制御部２０が、一次側過冷却膨張弁１０４ａの弁開度を直接制御するようにしてもよい。ここでいう直接制御とは、熱源側制御部２０が、一次側制御部７０を介して一次側過冷却膨張弁１０４ａの弁開度を制御することである。具体的には、熱源側制御部２０が一次側制御部７０へ一次側過冷却膨張弁１０４ａの弁開度を制御する制御指示を送り、一次側制御部７０は、受信した制御指示に基づいて一次側過冷却膨張弁１０４ａに対して弁開度の制御指示を送ることになる。

【0211】

このようにして、一次側過冷却膨張弁１０４ａは、余剰冷媒制御時以外では一次側制御部７０によって開度が制御され、余剰冷媒制御時には熱源側制御部２０によって制御されてもよい。

【0212】

（１２－９）他の実施形態Ｉ
上記実施形態では、熱源側制御部２０から送信される所定開始条件を満たした旨の情報を受け取った一次側制御部７０が、一次側過冷却膨張弁１０４ａの弁開度を制御する場合を例に挙げて説明した。

【0213】

これに対して、冷凍サイクルシステム１としては、熱源側制御部２０が送信した所定開始条件を満たした旨の情報を一次側制御部７０が受け取ることができないシステム構成であってもよく、熱源側制御部２０が一次側過冷却膨張弁１０４ａの弁開度を直接制御できないシステム構成であってもよい。その代わりに、冷凍サイクルシステム１としては、所定開始条件を満たしたことを把握した熱源側制御部２０が、一次側制御部７０に対して、間接的な指示を行うことで、熱源側制御部２０が間接的に一次側過冷却膨張弁１０４ａの弁開度を制御可能なシステム構成とすることができる。

【0214】

このような冷凍サイクルシステム１としては、例えば、熱源側制御部２０が、一次側制御部７０に対して、一次側冷媒回路５ａにおける一次側の冷媒の凝縮温度目標値の制御指令を送信可能であり、一次側制御部７０が、熱源側制御部２０が送信した当該凝縮温度目標値の制御指令を受け取ることが可能であるシステム構成であってもよい。そして、一次側制御部７０は、一次側冷媒回路５ａにおける一次側の冷媒の高圧圧力が所定値以上になった場合に、一次側過冷却膨張弁１０４ａの弁開度を上げるまたは全開にする制御を行うように構成されていてよい。

【0215】

以上の構成によれば、所定開始条件を満たしたことを把握した熱源側制御部２０が、一次側制御部７０に対して、一次側冷媒回路５ａにおける一次側の冷媒の凝縮温度目標値を上昇させる制御指令を送信した場合には、一次側制御部７０は、上昇した凝縮温度目標値が実現されるように、一次側圧縮機７１の回転数を増大させることになる。しかし、所定開始条件を満たした状態のカスケード熱交換器３５では、一次側の冷媒と二次側の冷媒との熱交換の効率が低下している状態であるため、一次側の高圧冷媒がカスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂに供給されたとしても、一次側の冷媒は効率良く凝縮することができない。したがって、一次側冷媒回路５ａにおいては、一次側の冷媒の高圧圧力が上昇することになる。そして、このように一次側冷媒回路５ａにおける一次側の冷媒の高圧圧力が所定値以上に上昇した場合には、一次側制御部７０によって、一次側過冷却膨張弁１０４ａの弁開度を上げるまたは全開にする制御が開始される。これにより、カスケード熱交換器３５における一次側の冷媒と二次側の冷媒との熱交換効率を改善させることが可能になる。

【0216】

なお、例えば、一次側ユニット５が、冷凍サイクルシステム１のために特別に設計されたものではなく、利用側熱交換器を有する利用ユニットと熱源側熱交換器および圧縮機を有する熱源ユニットとが接続されて一元冷凍サイクルを行う冷凍装置での熱源ユニットを流用したものである場合には、熱源側制御部２０が送信した所定開始条件を満たした旨の情報を一次側制御部７０が受け取ることができず、一次側過冷却膨張弁１０４ａの弁開度を熱源側制御部２０によって直接制御させることができない場合がある。この場合であっても、一元冷凍サイクルを行う冷凍装置では、利用ユニットが有する利用側熱交換器での負荷に応じて、熱源ユニットが有する圧縮機の回転数が制御されるシステム構成が採用されている場合がある。当該システム構成では、利用ユニットが把握した負荷を熱源側に知らせるために、凝縮温度目標値等の制御目標値の制御指示が利用ユニットから熱源ユニットに送信されるシステム構成となっている。このような一元冷凍サイクルの冷凍装置の熱源ユニットを、上記一次側ユニット５として流用した場合には、一次側ユニット５の一次側制御部７０は、凝縮温度目標値等の制御目標値の制御指示を受け取ることが可能なものである。したがって、一次側ユニット５として、熱源側制御部２０からの所定開始条件を満たした旨の情報を受け取ることができず、熱源側制御部２０によって一次側過冷却膨張弁１０４ａの弁開度が直接制御できない、一元冷凍サイクルを行う冷凍装置での熱源ユニットの流用機を用いつつ、余剰冷媒制御を実現することが可能となる。

【0217】

特に、熱源ユニットに対して複数の利用ユニットが接続されて一元冷凍サイクルを行う冷凍装置では、熱源ユニットに予め充填される一次側の冷媒の量が多くなりがちであり、カスケード熱交換器３５の一次側流路３５ｂにおける一次側の液冷媒の滞留が生じがちである。このように、一元冷凍サイクルを行う冷凍装置の熱源ユニットを冷凍サイクルシステム１に流用することで、カスケード熱交換器３５において一次側の液冷媒の滞留が生じがちであっても、上述の余剰冷媒制御により、当該液冷媒の滞留を解消させことができる。

【0218】

（１２－１０）他の実施形態Ｊ
上記実施形態では、一次側冷媒回路５ａにおいて用いられる冷媒としてＲ３２を例示し、二次側冷媒回路１０において用いられる冷媒として二酸化炭素を例示した。

【0219】

これに対して、一次側冷媒回路５ａにおいて用いられる冷媒としては、特に限定されるものではなく、ＨＦＣ－３２、ＨＦＯ系冷媒、ＨＦＣ－３２とＨＦＯ系冷媒の混合冷媒、二酸化炭素、アンモニア、プロパン等を用いることができる。

【0220】

また、二次側冷媒回路１０において用いられる冷媒としては、特に限定されるものではなく、ＨＦＣ－３２、ＨＦＯ系冷媒、ＨＦＣ－３２とＨＦＯ系冷媒の混合冷媒、二酸化炭素、アンモニア、プロパン等を用いることができる。

【0221】

なお、ＨＦＯ系冷媒としては、例えば、ＨＦＯ－１２３４ｙｆやＨＦＯ－１２３４ｚｅ等を用いることができる。

【0222】

また、一次側冷媒回路５ａと二次側冷媒回路１０とでは、同じ冷媒が用いられていてもよいし、異なる冷媒が用いられていてもよい。

【0223】

（１２－１１）他の実施形態Ｋ
上記実施形態では、二次側冷媒回路１０として、二次側第１連絡管８と二次側第２連絡管９と二次側第３連絡管７を有する三管式の冷暖同時運転可能な冷媒回路を例に挙げて例示した。

【0224】

これに対して、二次側冷媒回路１０としては、冷暖同時運転可能な冷媒回路に限定されるものではなく、熱源ユニット２と利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃが２本の連絡配管を介して接続された回路であってもよい。

【0225】

（付記）
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】

【0226】

１ ：冷凍サイクルシステム
２ ：熱源ユニット
３ａ ：第１利用ユニット
３ｂ ：第２利用ユニット
３ｃ ：第３利用ユニット
４ ：二次側ユニット
５ ：一次側ユニット
５ａ ：一次側冷媒回路（第１回路）
７ ：二次側第３連絡管
８ ：二次側第１連絡管
９ ：二次側第２連絡管
１０ ：二次側冷媒回路（第２回路）
１１ ：熱源側膨張機構
１２ ：熱源回路
１３ａ－ｃ：利用回路
２０ ：熱源側制御部（第２制御部）
２１ ：二次側圧縮機（第２圧縮機）
２１ａ ：圧縮機モータ
２２ ：二次側切換機構
２３ ：二次側吸入流路
２４ ：吐出流路
２５ ：第３熱源配管
２６ ：第４熱源配管
２７ ：第５熱源配管
２８ ：第１熱源配管
２９ ：第２熱源配管
３０ ：二次側アキュムレータ
３４ ：油分離器
３５ ：カスケード熱交換器
３５ａ ：二次側流路
３５ｂ ：一次側流路
３６ ：熱源側膨張弁（第２膨張弁）
３７ ：二次側吸入圧力センサ
３８ ：二次側吐出圧力センサ
３９ ：二次側吐出温度センサ
４０ ：油戻し回路
４１ ：油戻し流路
４２ ：油戻しキャピラリーチューブ
４４ ：油戻し開閉弁
４５ ：二次側レシーバ
４６ ：バイパス回路
４６ａ ：バイパス膨張弁
４７ ：二次側過冷却熱交換器
４８ ：二次側過冷却回路
４８ａ ：二次側過冷却膨張弁
５０ａ－ｃ：利用側制御部
５１ａ－ｃ：利用側膨張弁
５２ａ－ｃ：利用側熱交換器（第２熱交換器）
５３ａ－ｃ：室内ファン
５６ａ、５６ｂ、５６ｃ：第２利用配管
５７ａ、５７ｂ、５７ｃ：第１利用配管
５８ａ、５８ｂ、５８ｃ：液側温度センサ
５９ａ、５９ｂ、５９ｃ：室内吹出温度センサ
６０ａ、６０ｂ、６０ｃ：分岐ユニット制御部
６１ａ、６１ｂ、６１ｃ：第３分岐配管
６２ａ、６２ｂ、６２ｃ：合流配管
６３ａ、６３ｂ、６３ｃ：第１分岐配管
６４ａ、６４ｂ、６４ｃ：第２分岐配管
６６ａ、６６ｂ、６６ｃ：第１調節弁
６７ａ、６７ｂ、６７ｃ：第２調節弁
７０ ：一次側制御部（第１制御部）
７１ ：一次側圧縮機（第１圧縮機）
７２ ：一次側切換機構
７４ ：一次側熱交換器（第１熱交換器）
７６ ：一次側第１膨張弁
７７ ：外気温度センサ
７８ ：一次側吐出圧力センサ
７９ ：一次側吸入圧力センサ
８１ ：一次側吸入温度センサ
８２ ：一次側熱交温度センサ
８３ ：二次側第１温度センサ
８４ ：レシーバ出口温度センサ
８５ ：バイパス回路温度センサ
８６ ：過冷却出口温度センサ
８７ ：過冷却回路温度センサ
８８ ：二次側吸入温度センサ
８０ ：制御部
１０２ ：一次側第２膨張弁
１０３ ：一次側過冷却熱交換器
１０４ ：一次側過冷却回路（バイパス回路）
１０４ａ ：一次側過冷却膨張弁（制御弁）
１０５ ：一次側アキュムレータ（アキュムレータ）
１１１ ：一次側第１連絡管（第１流路）
１１２ ：一次側第２連絡管
１１３ ：第２接続配管
１１５ ：第１接続配管（第１流路）
１２１ ：一次側第１温度センサ
１２２ ：一次側第２温度センサ
１２５ ：一次側吸入流路（吸入流路）
１２５ａ ：第１吸入流路（第１吸入配管）
１２５ｂ ：第２吸入流路（第２吸入配管）
１２６ ：液接続配管（第１流路）
１３４ ：一次側接続回路（バイパス回路）
１３４ａ ：一次側接続膨張弁（制御弁）
１４４ ：一次側バイパス回路（バイパス回路）
１４４ａ ：一次側バイパス膨張弁（制御弁）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0227】

【文献】国際公開第２０１８／２３５８３２号

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】