特許 7626953 冷凍サイクル装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-28

(45)【発行日】2025-02-05

(54)【発明の名称】冷凍サイクル装置

(51)【国際特許分類】

   F25B 7/00 20060101AFI20250129BHJP

【ＦＩ】

F25B7/00 E

F25B7/00 D

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2023168479

(22)【出願日】2023-09-28

【審査請求日】2024-06-03

(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】松田 浩彰

(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】東 翔太

【審査官】笹木 俊男

(56)【参考文献】

【文献】特開平０３－２６３５５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２３－０６６６３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２３－１１５２２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２２／１１８８４４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２５Ｂ １／００

Ｆ２５Ｂ ７／００

Ｆ２５Ｂ ２５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１圧縮機（１１）、第１熱交換器（１２）、第１膨張機構（１３）、及びカスケード熱交換器（３０）を含み、第１冷媒が循環する第１回路（１０）と、
第２圧縮機（２１）、第２熱交換器（２３）、前記カスケード熱交換器（３０）、第２膨張機構（２４）、及び第３熱交換器（２５）を含み、第２冷媒が循環する第２回路（２０）と、
前記第１回路の運転を停止する前に、前記第１熱交換器に前記第１冷媒を集める停止制御を行う制御部（６）と、
を備え、
前記第１回路は、冷房運転時における過冷却回路を構成し、前記第２回路の能力を補助するアシスト回路であり、
前記第１圧縮機は、前記第１冷媒を圧縮し、
前記第１熱交換器は、前記第１冷媒と室外空気との熱交換を行い、
前記第１膨張機構は、前記第１冷媒を減圧し、
前記カスケード熱交換器は、前記第１冷媒と、前記第２冷媒との熱交換を行い、
前記第２圧縮機は、前記第２冷媒を圧縮し、
前記第２熱交換器は、前記第２冷媒と室外空気との熱交換を行い、
前記第２膨張機構は、前記第２冷媒を減圧し、
前記第３熱交換器は、前記第２冷媒と室内空気との熱交換を行い、
前記制御部は、冷房運転時に、前記第１回路に先立って前記第２回路の運転を行う、冷凍サイクル装置（１）。

【請求項2】

第１圧縮機（１１）、第１熱交換器（１２）、第１膨張機構（１３）、及びカスケード熱交換器（３０）を含み、第１冷媒が循環する第１回路（１０）と、
第２圧縮機（２１）、第２熱交換器（２３）、前記カスケード熱交換器（３０）、第２膨張機構（２４）、及び第３熱交換器（２５）を含み、第２冷媒が循環する第２回路（２０）と、
前記第１回路の運転を停止する前に、前記第１熱交換器に前記第１冷媒を集める停止制御を行う制御部（６）と、
を備え、
前記第１回路は、冷房運転時における過冷却回路を構成し、前記第２回路の能力を補助するアシスト回路であり、
前記第１圧縮機は、前記第１冷媒を圧縮し、
前記第１熱交換器は、前記第１冷媒と室外空気との熱交換を行い、
前記第１膨張機構は、前記第１冷媒を減圧し、
前記カスケード熱交換器は、前記第１冷媒と、前記第２冷媒との熱交換を行い、
前記第２圧縮機は、前記第２冷媒を圧縮し、
前記第２熱交換器は、前記第２冷媒と室外空気との熱交換を行い、
前記第２膨張機構は、前記第２冷媒を減圧し、
前記第３熱交換器は、前記第２冷媒と室内空気との熱交換を行い、
前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器に室外空気を送るファン（４３）をさらに備える、冷凍サイクル装置（１）。

【請求項3】

第１圧縮機（１１）、第１熱交換器（１２）、第１膨張機構（１３）、及びカスケード熱交換器（３０）を含み、第１冷媒が循環する第１回路（１０）と、
第２圧縮機（２１）、第２熱交換器（２３）、前記カスケード熱交換器（３０）、第２膨張機構（２４）、及び第３熱交換器（２５）を含み、第２冷媒が循環する第２回路（２０）と、
前記第１回路の運転を停止する前に、前記第１熱交換器に前記第１冷媒を集める停止制御を行う制御部（６）と、
を備え、
前記第１回路は、冷房運転時における過冷却回路を構成し、前記第２回路の能力を補助するアシスト回路であり、
前記第１圧縮機は、前記第１冷媒を圧縮し、
前記第１熱交換器は、前記第１冷媒と室外空気との熱交換を行い、
前記第１膨張機構は、前記第１冷媒を減圧し、
前記カスケード熱交換器は、前記第１冷媒と、前記第２冷媒との熱交換を行い、
前記第２圧縮機は、前記第２冷媒を圧縮し、
前記第２熱交換器は、前記第２冷媒と室外空気との熱交換を行い、
前記第２膨張機構は、前記第２冷媒を減圧し、
前記第３熱交換器は、前記第２冷媒と室内空気との熱交換を行い、
前記制御部は、前記第２回路が運転中で、かつ前記第１回路が停止中に、前記第１膨張機構を全閉にする、冷凍サイクル装置（１）。

【請求項4】

第１圧縮機（１１）、第１熱交換器（１２）、第１膨張機構（１３）、及びカスケード熱交換器（３０）を含み、第１冷媒が循環する第１回路（１０）と、
第２圧縮機（２１）、第２熱交換器（２３）、前記カスケード熱交換器（３０）、第２膨張機構（２４）、及び第３熱交換器（２５）を含み、第２冷媒が循環する第２回路（２０）と、
前記第１回路の運転を停止する前に、前記第１熱交換器に前記第１冷媒を集める停止制御を行う制御部（６）と、
を備え、
前記第１回路は、冷房運転時における過冷却回路を構成し、前記第２回路の能力を補助するアシスト回路であり、
前記第１圧縮機は、前記第１冷媒を圧縮し、
前記第１熱交換器は、前記第１冷媒と室外空気との熱交換を行い、
前記第１膨張機構は、前記第１冷媒を減圧し、
前記カスケード熱交換器は、前記第１冷媒と、前記第２冷媒との熱交換を行い、
前記第２圧縮機は、前記第２冷媒を圧縮し、
前記第２熱交換器は、前記第２冷媒と室外空気との熱交換を行い、
前記第２膨張機構は、前記第２冷媒を減圧し、
前記第３熱交換器は、前記第２冷媒と室内空気との熱交換を行い、
前記制御部は、前記第２圧縮機を起動し、次に前記第２膨張機構の開度を大きくし、次に前記第１圧縮機を起動し、次に前記第１膨張機構の開度を大きくする、冷凍サイクル装置（１）。

【請求項5】

前記制御部は、前記第２回路における前記カスケード熱交換器の入口温度と出口温度との差が一定以下になると、前記第１回路の運転を開始する、
請求項１～４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記第２回路の運転開始から所定時間経過後に、前記第１回路の運転を開始する、
請求項１～４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記第１圧縮機の起動後に、前記第１膨張機構の開度を大きくする、
請求項１～３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項8】

前記制御部は、前記第１回路の運転と、前記第２回路の運転とを制御する、
請求項１～４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項9】

前記第１熱交換器は、扁平多穴管である、
請求項１～４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項10】

前記第１回路は、アキュムレータ（１４）をさらに含む、
請求項１～４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項11】

前記制御部は、暖房運転及び冷房運転を行う、
請求項１～４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項12】

前記第１冷媒は、可燃性を有する、毒性を有する、またはＧＷＰが５００を超える、
請求項１～４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

冷凍サイクル装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１（特許第５４３０６０４号）には、二酸化炭素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、を備える二元冷凍装置において、高元側冷凍サイクルの蒸発器と低元側冷凍サイクルの凝縮器とがカスケードコンデンサで熱交換することが開示されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

しかしながら、本発明者は、特許文献１の二元冷凍装置では、液冷媒が圧縮機に流入する恐れがあるという問題に着眼した。

【課題を解決するための手段】

【0004】

上記問題は、高元冷凍サイクルが停止した際に、カスケードコンデンサにおける高元冷凍サイクルの蒸発器が冷却されて、冷媒が液化することに起因することを、本発明者は見出した。この状態で、高元冷凍サイクルを運転させると、液化した冷媒が圧縮機に流入してしまう。

【0005】

そこで、第１観点の冷凍サイクル装置は、第１回路と、第２回路と、制御部と、を備える。第１回路は、第１圧縮機、第１熱交換器、第１膨張機構、及びカスケード熱交換器を含む。第１回路は、第１冷媒が循環する。第２回路は、第２圧縮機、第２熱交換器、カスケード熱交換器、第２膨張機構、及び第３熱交換器を含む。第２回路は、第２冷媒が循環する。制御部は、第１回路の運転を停止する前に、第１熱交換器に第１冷媒を集める停止制御を行う。

【0006】

第１観点の冷凍サイクル装置では、制御部によって、第１回路の運転を停止する前に、第１熱交換器に第１冷媒を集める停止制御を行うので、カスケード熱交換器に集められる第１冷媒を減らすことができる。このため、第１回路の停止中に、カスケード熱交換器内の第１冷媒が液化することを抑制できる。この状態で、第１回路の運転を行うので、液化した第１冷媒が第１圧縮機に流入することを抑制することができる。

【0007】

第２観点の冷凍サイクル装置は、第１観点の冷凍サイクル装置であって、制御部は、冷房運転時に、第１回路に先立って第２回路の運転を行う。

【0008】

第２観点の冷凍サイクル装置では、第１回路よりも先に第２回路を運転させることで、第２回路の第２熱交換器通過後の第２冷媒がカスケード熱交換器を通過する際に、カスケード熱交換器に集められている第１冷媒に熱を与えることができる。この熱によって、第１冷媒を加熱できるので、液化した第１冷媒が第１圧縮機に流入することをより抑制することができる。

【0009】

第３観点の冷凍サイクル装置は、第２観点の冷凍サイクル装置であって、第２回路におけるカスケード熱交換器の入口温度と出口温度との差が一定以下になると、第１回路の運転を開始する。

【0010】

第３観点の冷凍サイクル装置では、第２回路におけるカスケード熱交換器の入口温度と出口温度との差が一定以下になると、カスケード熱交換器において、第２冷媒の熱が第１冷媒に伝達されて、第１冷媒が気化したと判定する。この状態で、第１回路の運転を行うので、液化した第１冷媒が第１圧縮機に流入することをより抑制することができる。

【0011】

第４観点の冷凍サイクル装置は、第２観点の冷凍サイクル装置であって、制御部は、第２回路の運転開始から所定時間経過後に、第１回路の運転を開始する。

【0012】

第４観点の冷凍サイクル装置では、第２回路の運転から所定時間経過すると、カスケード熱交換器において、第２冷媒の熱が第１冷媒に伝達されて、第１冷媒が気化したと判定する。この状態で、第１回路の運転を行うので、液化した第１冷媒が第１圧縮機に流入することをより抑制することができる。

【0013】

第５観点の冷凍サイクル装置は、第１観点から第４観点のいずれかの冷凍サイクル装置であって、第１圧縮機の起動後に、第１膨張機構の開度を大きくする。

【0014】

第５観点の冷凍サイクル装置では、第１圧縮機の起動時には、第１膨張機構の開度を大きくしないので、第１回路の第１冷媒がそのまま第１圧縮機に流入することを抑制できる。このため、液化した第１冷媒が第１圧縮機に流入することをより抑制できる。

【0015】

第６観点の冷凍サイクル装置は、第５観点の冷凍サイクル装置であって、制御部は、第２圧縮機を起動し、次に第２膨張機構の開度を大きくし、次に第１圧縮機を起動し、次に第１膨張機構の開度を大きくする。

【0016】

第６観点の冷凍サイクル装置のように、第２圧縮機、第２膨張機構、第１圧縮機及び第１膨張機構の順に制御することによって、液化した第１冷媒が第１圧縮機に流入することを抑制した状態で、第１回路及び第２回路の運転を行うことができる。

【0017】

第７観点の冷凍サイクル装置は、第１観点から第６観点のいずれかの冷凍サイクル装置であって、制御部は、第１回路の運転と、第２回路の運転とを制御する。

【0018】

第７観点の冷凍サイクル装置のように、第２回路の制御部が、第１回路の制御を行ってもよい。

【0019】

第８観点の冷凍サイクル装置は、第１観点から第７観点のいずれかの冷凍サイクル装置であって、第１熱交換器は、扁平多穴管である。

【0020】

第８観点の冷凍サイクル装置では、第１熱交換器としての扁平多穴管は、その容積を小さくできるので、第１冷媒量を減らすことができる。このため、カスケード熱交換器に集められる第１冷媒を減らすことができる。

【0021】

第９観点の冷凍サイクル装置は、第１観点から第８観点のいずれかの冷凍サイクル装置であって、第１熱交換器及び第２熱交換器に室外空気を送るファンをさらに備える。

【0022】

第９観点の冷凍サイクル装置では、第１熱交換器及び第２熱交換器に室外空気を送るファンが共通であるので、第１回路が停止中であっても、第２回路が運転していると、第１熱交換器に室外空気が流れる。このため、第１熱交換器に集められた第１冷媒と、室外空気とが熱交換するので、第１熱交換器に液化した第１冷媒を集めやすくなる。これにより、液化した第１冷媒が第１圧縮機に流入することをより抑制できる。

【0023】

第１０観点の冷凍サイクル装置は、第１観点から第９観点のいずれかの冷凍サイクル装置であって、第１回路は、アキュムレータをさらに含む。

【0024】

第１０観点の冷凍サイクル装置では、アキュムレータに液化した第１冷媒を貯留させることができるので、液化した第１冷媒が第１圧縮機に流入することをより抑制できる。

【0025】

第１１観点の冷凍サイクル装置は、第１観点から第１０観点のいずれかの冷凍サイクル装置であって、制御部は、第２回路が運転中で、かつ第１回路が停止中に、第１膨張機構を全閉にする。

【0026】

第２回路が運転中で、第１回路が停止中には、カスケード熱交換器において第１冷媒が冷却されやすい。この場合、第１１観点の冷凍サイクル装置では、第１膨張機構を全閉にすることによって、カスケード熱交換器に流入する第１冷媒を減らすことができる。このため、液化した第１冷媒が第１圧縮機に流入することをより抑制できる。

【0027】

第１２観点の冷凍サイクル装置は、第１観点から第１１観点のいずれかの冷凍サイクル装置であって、制御部は、暖房運転及び冷房運転を行う。

【0028】

第１２観点の冷凍サイクル装置では、暖房運転時に第１回路の運転を停止させることで、カスケード熱交換器に集められた第１冷媒が液化しやすいので、液化した第１冷媒が第１圧縮機に流入するという課題が生じやすい。この課題が生じやすい場合であっても、停止制御を行うことで、液化した第１冷媒が第１圧縮機に流入することを抑制できる。

【0029】

第１３観点の冷凍サイクル装置は、第１観点から第１２観点のいずれかの冷凍サイクル装置であって、第１冷媒は、可燃性を有する、毒性を有する、またはＧＷＰ（地球温暖化係数）が５００を超える。

【0030】

第１３観点の冷凍サイクル装置のように、可燃性を有する、毒性を有する、またはＧＷＰが５００を超える第１冷媒を用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】本開示の一実施形態に係る冷凍サイクル装置の概略構成図である。

【図2】室外ユニットの断面模式図である。

【図3】第１熱交換器の概略斜視図である。

【図4】冷凍サイクル装置の制御ブロック図である。

【図5】冷凍サイクル装置の暖房運転における動作を示す図である。

【図6】冷凍サイクル装置の冷房運転における動作を示す図である。

【図7】停止制御のフローチャートである。

【図8】開始制御のフローチャートである。

【図9】変形例１の開始制御のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0032】

（１）全体構成
図１に示すように、本開示の一実施形態に係る冷凍サイクル装置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。

【0033】

冷凍サイクル装置１は、第１回路１０と、第２回路２０と、制御部６と、を備える。本実施形態の冷凍サイクル装置１は、蒸気圧縮式の第１回路１０と蒸気圧縮式の第２回路２０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。

【0034】

第１回路１０は、第１冷媒が循環する。第２回路２０は、第２冷媒が循環する。第１回路１０と第２回路２０とは、カスケード熱交換器３０を介して、熱的に接続されている。

【0035】

冷凍サイクル装置１は、室外ユニット２と、室内ユニット３と、を備えている。冷凍サイクル装置１は、室外ユニット２と、室内ユニット３と、が互いに連絡配管４、５を介して接続されて構成されている。

【0036】

制御部６は、第１回路１０の運転を停止する前に、第１熱交換器１２に第１冷媒を集める停止制御を行う。

【0037】

（２）詳細構成
（２－１）第１回路
第１回路１０を流れる第１冷媒は、特に限定されないが、ここでは、可燃性を有する、毒性を有する、またはＧＷＰが５００を超える。第１冷媒は、例えば、炭化水素系の冷媒、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅ、Ｒ３２などであり、本実施形態ではＲ２９０である。

【0038】

第１回路１０は、冷房運転時における過冷却回路を構成する。第１回路は、冷房運転時に、第２回路２０の能力を補助するアシスト回路である。

【0039】

第１回路１０は、第１圧縮機１１と、第１熱交換器１２と、第１膨張機構１３と、第１アキュムレータ１４と、カスケード熱交換器３０と、を含む。

【0040】

第１圧縮機１１は、第１冷媒を圧縮するための機器であり、例えば、圧縮機モータ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である。

【0041】

第１熱交換器１２は、第１冷媒と室外空気との熱交換を行うための機器である。第１熱交換器１２において、第１冷媒は、室外空気から冷熱または温熱を取得する。第１熱交換器１２は、例えば、図３に示すような扁平多穴管である。

【0042】

第１膨張機構１３は、第１冷媒を減圧する機器であり、例えば、電動膨張弁である。

【0043】

第１アキュムレータ１４は、カスケード熱交換器３０と第１圧縮機１１の吸入側とを接続する吸入流路の途中に設けられている。第１アキュムレータ１４は、流入した冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離し、ガス冷媒のみを第１圧縮機１１の吸入側へ流す。

【0044】

本実施形態の第１アキュムレータ１４は、通常のアキュムレータが省略されており、通常のアキュムレータに付随するサブアキュムレータである。具体的には、第１アキュムレータ１４の容積は、後述する第２回路２０の第２アキュムレータ２６の容積の半分以下である。

【0045】

カスケード熱交換器３０は、第１冷媒と、第２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３０は、例えば、プレート型熱交換器である。カスケード熱交換器３０は、第１回路１０に属する第１流路３１と、第２回路２０に属する第２流路３２と、を有している。第１流路３１は、そのガス側が、第１圧縮機１１に接続され、その液側が、第１膨張機構１３に接続されている。

【0046】

第１熱交換器１２を放熱器として用いるとともに、後述する第２回路２０の第２熱交換器２３を放熱器として用いたときに、カスケード熱交換器３０は、第２熱交換器２３で冷却された第２冷媒を過冷却することを目的としており、第２回路２０のアシストの役割を担う。

【0047】

（２－２）第２回路
第２回路２０を流れる第２冷媒は、特に限定されず、第１冷媒と同じであってもよく、第１冷媒と異なっていてもよい。ここでは、第２冷媒は、非可燃性を有する、毒性を有しない、またはＧＷＰが５００以下である。第２冷媒は、例えば、自然冷媒であり、本実施形態では、二酸化炭素である。

【0048】

第２回路２０は、第２冷媒によって室内空気を加熱または冷却するように構成されているメイン回路である。

【0049】

第２回路２０は、第２圧縮機２１と、切換機構２２と、第２熱交換器２３と、カスケード熱交換器３０と、第２膨張機構２４と、第３熱交換器２５と、第２アキュムレータ２６と、を含む。

【0050】

第２圧縮機２１は、第２冷媒を圧縮するための機器であり、例えば、圧縮機モータ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である。

【0051】

切換機構２２は、第２熱交換器２３を第２冷媒の放熱器として機能させ、かつ、第３熱交換器２５を第２冷媒の蒸発器として機能させる第１状態（図１の切換機構２２の実線を参照）と、第２熱交換器２３を第２冷媒の蒸発器として機能させ、かつ、第３熱交換器２５を第２冷媒の放熱器として機能させる第２状態（図１の切換機構２２の破線を参照）と、を切り換える機器である。切換機構２２は、例えば、四路切換弁である。そして、切換機構２２は、第１状態において、第２圧縮機２１の吐出側と第２熱交換器２３のガス側とを接続し、かつ、第２圧縮機２１の吸入側と第３熱交換器２５のガス側とを接続する。また、切換機構２２は、第２状態において、第２圧縮機２１の吐出側と第３熱交換器２５のガス側とを接続し、かつ、第２圧縮機２１の吸入側と第２熱交換器２３のガス側とを接続する。

【0052】

第２熱交換器２３は、第２冷媒と室外空気との熱交換を行うための機器である。第２熱交換器２３において、第２冷媒は、室外空気から冷熱または温熱を取得する。第２熱交換器２３は、例えば、クロスフィンチューブ式熱交換器である。

【0053】

第２回路２０は、カスケード熱交換器３０の第２流路３２を有する。第２流路３２は、第２状態において、そのガス側が、第２熱交換器２３に接続され、その液側が、第３熱交換器２５に接続されている。

【0054】

第２膨張機構２４は、第２冷媒を減圧する機器であり、例えば、電動膨張弁である。

【0055】

第３熱交換器２５は、第２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、フィン・アンド・チューブ型熱交換器である。

【0056】

第２アキュムレータ２６は、切換機構２２と第２圧縮機２１の吸入側とを接続する吸入流路の途中に設けられている。第２アキュムレータ２６は、流入した冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離し、ガス冷媒のみを第２圧縮機２１の吸入側へ流す。

【0057】

（２－３）室外ユニット
以下の説明において、「上」、「下」、「前」等の方向を示す表現を適宜用いているが、これらは、室外ユニット２が室外に取り付けられ、通常使用される状態での各方向を表す。本実施形態では、上下方向は、鉛直方向である。

【0058】

室外ユニット２は、室内ユニット３が配置された空間とは異なる空間に配置される。ここでは、室外ユニット２は、室外（建物の屋上や建物の外壁面近傍等）に設置されている。

【0059】

室外ユニット２は、上述の第１回路１０と、第２回路２０の一部と、ケーシング４１と、電装品ユニット４２と、ファン４３と、仕切板４４と、分離板４５と、各種のセンサと、を有している。具体的には、室外ユニット２は、図１に示す第１圧縮機１１と、第１熱交換器１２と、第１膨張機構１３と、第２圧縮機２１と、切換機構２２と、第２熱交換器２３と、第２膨張機構２４と、第２アキュムレータ２６と、カスケード熱交換器３０と、入口温度センサ４６と、出口温度センサ４７と、図２に示すケーシング４１と、電装品ユニット４２と、ファン４３と、仕切板４４と、分離板４５と、を有している。

【0060】

ケーシング４１は、第１圧縮機１１と、第１熱交換器１２と、第１膨張機構１３と、第２圧縮機２１と、切換機構２２と、第２熱交換器２３と、第２膨張機構２４と、第２アキュムレータ２６と、カスケード熱交換器３０と、電装品ユニット４２と、ファン４３と、仕切板４４と、分離板４５と、各種のセンサと、を収容する。

【0061】

図２に示すケーシング４１は、略直方体の形状を有している。具体的には、ケーシング４１は、前板４１１と、天板４１２と、底板４１３と、側板４１４とを含む。

【0062】

前板４１１は、ケーシング４１の前側の面を構成する板状部材である。前板４１１には、吹出口が形成されている。吹出口は、ケーシング４１の外部から内部に取り込まれた室外空気を、ケーシング４１の外部に吹き出すための開口である。

【0063】

天板４１２は、ケーシング４１の上側の面を構成する板状部材である。底板４１３は、ケーシング４１の下側の面を構成する板状部材である。天板４１２と底板４１３とは、対向する。

【0064】

側板４１４は、ケーシング４１の側面を構成する板状部材である。側板４１４の下部は、底板４１３に固定される。

【0065】

電装品ユニット４２は、基板に電装品が装着されたものである。電装品は、第１圧縮機１１、第２圧縮機２１、第１膨張機構１３、切換機構２２、第２膨張機構２４等の制御対象を制御する。

【0066】

ファン４３は、第１熱交換器１２及び第２熱交換器２３に空気を流す。本実施形態では、ファン４３は、第１熱交換器１２及び第２熱交換器２３の両方に、室外空気を流す。ここでは、ファン４３は、室外空気を第１熱交換器１２及び第２熱交換器２３に導いて、第１熱交換器１２内の第１冷媒と熱交換させた後、及び、第２熱交換器２３内の第２冷媒と熱交換させた後に、室外に排出させる、という空気流れを生じさせる。図２では、前面から見たときに、ファン４３は、第１熱交換器１２及び第２熱交換器２３に重なっている。ファン４３は、ファンモータによって駆動される。

【0067】

なお、第１熱交換器１２に空気を流すファンと、第２熱交換器２３に空気を流すファンとが、別々に設けられてもよい。

【0068】

仕切板４４は、上下方向に延びる板状部材である。仕切板４４の下部は、ケーシング４１の底板４１３に固定される。

【0069】

仕切板４４は、ケーシング４１内を、第１室Ｓ１と第２室Ｓ２とに仕切る。第１室Ｓ１及び第２室Ｓ２のそれぞれは、ケーシング４１の前板４１１、天板４１２、底板４１３及び側板４１４と、仕切板４４とで区画される空間である。

【0070】

ここでは、第１室Ｓ１は、送風室であり、室外ユニット２の吸込口から吸い込んだ空気が吹出口に流れる導風路である。本実施形態では、第１室Ｓ１には、第１熱交換器１２、第２熱交換器２３、ファン４３などが配置される。

【0071】

第２室Ｓ２は、機械室である。第２室Ｓ２には、第１圧縮機１１、第２圧縮機２１、切換機構２２、第１膨張機構１３、第２膨張機構２４、第２アキュムレータ２６、カスケード熱交換器３０、電装品ユニット４２などが配置される。

【0072】

分離板４５は、第２室Ｓ２を、第１回路１０を構成する第１機械室Ｓ２１と、第２回路２０を構成する第２機械室Ｓ２２とに区画する。分離板４５は、上下方向に延びる板状部材である。分離板４５の下部は、ケーシング４１の底板４１３に固定される。ここでは、前板４１１と天板４１２と底板４１３と側板４１４と分離板４５とで区画される第１機械室Ｓ２１には、第１圧縮機１１、第１膨張機構１３、カスケード熱交換器３０などが配置される。前板４１１と天板４１２と底板４１３と仕切板４４と分離板４５とで区画される第２機械室Ｓ２２には、第２圧縮機２１、切換機構２２、第２膨張機構２４、第２アキュムレータ２６、電装品ユニット４２などが配置される。

【0073】

入口温度センサ４６は、冷房運転時において、カスケード熱交換器３０に流入する前の第２冷媒の温度を検出する。出口温度センサ４７は、冷房運転時において、カスケード熱交換器３０を通った後の第２冷媒の温度を検出する。

【0074】

（２－４）室内ユニット
室内ユニット３は、室内（建物内）に設置されている。室内ユニット３は、上記のように、連絡配管４、５を介して室外ユニット２に接続されており、第２回路２０の一部を構成している。

【0075】

図１に示すように、室内ユニット３は、第３熱交換器２５を有している。ここでは、室内ユニット３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。

【0076】

（２－５）連絡配管
連絡配管４、５は、冷凍サイクル装置１を建物等の設置場所に設置する際に、現地にて施工される冷媒管である。液側の連絡配管４の一端は、室外ユニット２の液側の端部に接続され、連絡配管４の他端は、室内ユニット３の第３熱交換器２５の液側の端部に接続されている。ガス側の連絡配管５の一端は、室外ユニット２のガス側の端部に接続され、連絡配管５の他端は、室内ユニット３の第３熱交換器２５のガス側の端部に接続されている。

【0077】

（２－６）制御部
（２－６－１）概要
上記の室外ユニット２及び室内ユニット３の構成機器は、制御部６によって制御されるようになっている。制御部６は、室外ユニット２に設けられた電装品ユニット４２等や室内ユニット３に設けられた制御基板等（図示せず）が通信接続されることによって構成されている。

【0078】

図４に示すように制御部６は、冷凍サイクル装置１（ここでは、室外ユニット２及び室内ユニット３）の構成機器の制御を行う。換言すると、制御部６は、冷凍サイクル装置１全体の運転制御を行うようになっている。このため、本実施形態の制御部６は、第１回路１０の運転と、第２回路２０の運転とを制御する。ここでは、制御部６は、第２回路２０を構成するユニット（図２では第２機械室Ｓ２２）に設けられ、第２回路２０の運転開始に基づいて、第１回路１０の運転を開始する。

【0079】

制御部６はコンピュータにより実現されるものである。制御部６は、制御演算装置と記憶装置とを備える。制御演算装置には、ＣＰＵ又はＧＰＵといったプロセッサを使用できる。制御演算装置は、記憶装置に記憶されているプログラムを読み出し、このプログラムに従って所定の画像処理や演算処理を行う。さらに、制御演算装置は、プログラムに従って、演算結果を記憶装置に書き込んだり、記憶装置に記憶されている情報を読み出したりすることができる。

【0080】

（２－６－２）停止制御
制御部６は、第１回路１０の運転を停止する前に、第１熱交換器１２に第１冷媒を集める、停止制御を行う。停止制御は、制御部６が第１圧縮機１１を停止する指令を受けると、第１回路１０の第１冷媒を第１熱交換器１２に押し込むように第１圧縮機１１を動かした後に、第１圧縮機１１を停止する制御である。このため、制御部６は、第１圧縮機１１を停止する指令を受けても、すぐに第１圧縮機１１を停止するのではなく、第１冷媒を第１熱交換器１２に押し込むように第１圧縮機１１の運転を少し継続させた後に、第１圧縮機１１を停止する。

【0081】

なお、停止制御において第１圧縮機１１の運転を停止するタイミングは、例えば、第１回路１０の運転を停止する指令から所定時間経過後、高圧側の圧力または圧力相当温度が所定以上、もしくは低圧側の圧力または圧力相当温度が所定以下などである。

【0082】

また、本実施形態では、制御部６は、第２回路２０が暖房運転中で、かつ第１回路１０が停止中に、第１膨張機構１３を全閉にする。

【0083】

（２－６－３）開始制御
制御部６は、冷房運転時に、第１回路１０に先立って第２回路２０の運転を行う、開始制御を行う。開始制御は、制御部６が第１回路１０を起動する指令を受けると、第１圧縮機１１を起動する前に、第２圧縮機２１を起動する。

【0084】

具体的には、制御部６は、第２回路２０におけるカスケード熱交換器３０の入口温度と出口温度との差が一定以下になると、第１回路１０の運転を開始する。ここでは、制御部６は、入口温度センサ４６から、カスケード熱交換器３０に流入する前の第２冷媒の温度と、出口温度センサ４７から、カスケード熱交換器３０を流出した後の第２冷媒の温度とを、取得する。そして、制御部６は、取得したカスケード熱交換器３０における第２冷媒の入口温度と出口温度との温度差を算出して、温度差が一定以下であるか否かを判断する。温度差は、例えば５℃以下であり、好ましくは２℃以下である。制御部６は、算出した温度差が一定以下であると判断すると、第１圧縮機１１を起動する。一方、制御部６は、算出した温度差が一定以下でないと判断すると、第１圧縮機１１を起動しない。

【0085】

制御部６は、第１圧縮機１１の起動後に、第１膨張機構１３の開度を大きくする。ここでは、カスケード熱交換器３０の第１流路３１に溜まった第１冷媒が一気に流れて、液化した第１冷媒が第１圧縮機１１に入ることを防止するために、制御部６は、第１膨張機構１３を、冷房運転時よりも開度の小さい微開に留める。制御部６は、第１冷媒が循環し始めた後に、負荷に応じて、第１膨張機構１３の開度を制御する。

【0086】

本実施形態では、制御部６は、第２圧縮機２１を起動し、次に第２膨張機構２４の開度を大きくし、次に第１圧縮機１１を起動し、次に第１膨張機構１３の開度を大きくする。この際、第１膨張機構１３の開度は、第２膨張機構２４の開度よりも小さい。

【0087】

（３）動作
冷凍サイクル装置１の動作について、図１～図８を参照して説明する。冷凍サイクル装置１は、室内の空気調和のために、室内空気を加熱する暖房運転及び室内空気を冷却する冷房運転を行うことが可能である。暖房運転及び冷房運転において、冷凍サイクル装置１の動作は、制御部６によって制御される。

【0088】

（３－１）暖房運転
図５に示すように、暖房運転の際、第２熱交換器２３が第２冷媒の蒸発器として機能し、かつ第３熱交換器２５が第２冷媒の放熱器として機能するように、切換機構２２が第２状態（切換機構２２が破線の状態）に切り換えられる。また、暖房運転では、第１圧縮機１１を起動せずに、第１回路１０の第１冷媒を循環させない。ここでは、第１膨張機構１３を全閉にする。

【0089】

第２回路２０では、第２圧縮機２１から吐出された第２冷媒は、切換機構２２を通じて室外ユニット２から流出する。

【0090】

室外ユニット２から流出した冷媒は、ガス側の連絡配管５を経由して、室内ユニット３に流入する。室内ユニット３では、第２冷媒は、第３熱交換器２５に送られる。第３熱交換器２５に送られた第２冷媒は、室内空気と熱交換を行って冷却されることによって放熱する。第３熱交換器２５において放熱した第２冷媒は、室内ユニット３から流出する。

【0091】

室内ユニット３から流出した第２冷媒は、液側の連絡配管４を経由して、室外ユニット２に流入する。室外ユニット２では、第２冷媒は、第２膨張機構２４及びカスケード熱交換器３０の第２流路３２を通じて、第２熱交換器２３に送られる。第２熱交換器２３に送られた第２冷媒は、ファン４３によって供給される室外空気と熱交換を行って加熱されることによって蒸発する。第２熱交換器２３において蒸発した第２冷媒は、切換機構２２及び第２アキュムレータ２６を通じて、再び第２圧縮機２１に吸入される。

【0092】

（３－２）冷房運転
図６に示すように、冷房運転の際、第２熱交換器２３が第２冷媒の放熱器として機能し、かつ第３熱交換器２５が第２冷媒の蒸発器として機能するように、切換機構２２が第１状態（切換機構２２が実線の状態）に切り換えられる。

【0093】

第２回路２０では、第２圧縮機２１から吐出された第２冷媒は、切換機構２２を通じて第２熱交換器２３に送られる。第２熱交換器２３に送られた第２冷媒は、ファン４３によって供給される室外空気と熱交換を行って冷却されることによって放熱する。第２熱交換器２３において放熱した第２冷媒は、カスケード熱交換器３０の第２流路３２に送られる。第２流路３２に送られた第２冷媒は、カスケード熱交換器３０において、第１流路３１を流れる第１冷媒と熱交換を行ってさらに冷却される。カスケード熱交換器３０でさらに冷却された第２冷媒は、第２膨張機構２４によって減圧された後に、室外ユニット２から流出する。

【0094】

室外ユニット２から流出した第２冷媒は、液側の連絡配管４を経由して、室内ユニット３に流入する。室内ユニット３では、第２冷媒は、第３熱交換器２５に送られる。第３熱交換器２５に送られた第２冷媒は、室内空気と熱交換を行って加熱されることによって蒸発する。第３熱交換器２５において蒸発した第２冷媒は、室内ユニット３から流出する。

【0095】

室内ユニット３から流出した第２冷媒は、ガス側の連絡配管５を経由して、室外ユニット２に流入する。室外ユニット２では、第２冷媒は、切換機構２２及び第２アキュムレータ２６を通じて、再び第２圧縮機２１に吸入される。

【0096】

第１回路１０では、第１圧縮機１１から吐出された第１冷媒は、第１熱交換器１２に送られる。第１熱交換器１２に送られた第１冷媒は、ファン４３によって供給される室外空気と熱交換を行って冷却されることによって放熱する。第１熱交換器１２において放熱した第１冷媒は、第１膨張機構１３によって減圧された後に、カスケード熱交換器３０の第１流路３１に送られる。第１流路３１に送られた第１冷媒は、カスケード熱交換器３０において、第２流路３２を流れる第２冷媒と熱交換を行って加熱されることによって蒸発する。カスケード熱交換器３０で蒸発した第１冷媒は、第１アキュムレータ１４を通じて、再び第１圧縮機１１に吸入される。

【0097】

（３－３）第１回路の運転停止
リモコン等から、冷房運転を停止する指令があると、制御部６によって、第１回路１０の運転及び第２回路２０の運転を停止する。

【0098】

具体的には、指令を受けた制御部６によって、第２圧縮機２１を停止するが、図７に示すように、第１圧縮機１１の運転を継続する（ステップＳ１０１）。これにより、第１熱交換器１２に第１冷媒を集めることができる。

【0099】

また、制御部６によって、第１膨張機構１３の開度を小さくする（ステップＳ１０２）。ここでは、第１膨張機構１３を全閉にする。

【0100】

そして、制御部６によって、第１熱交換器１２に第１冷媒が集められたと判断されると、第１圧縮機１１を停止する（ステップＳ１０３）。これにより、第１回路１０の運転を停止できる。

【0101】

なお、第１圧縮機１１の停止後に、全閉状態の第１膨張機構１３の開度を微開にしてもよい。

【0102】

（３－４）第１回路の運転開始
リモコン等から、冷房運転を開始する指令があると、制御部６によって、第１回路１０に先立って、第２回路２０の運転を開始する。

【0103】

具体的には、指令を受けた制御部６によって、図８に示すように、第２圧縮機２１を起動する（ステップＳ１１１）。次に、第２膨張機構２４の開度を大きくする（ステップＳ１１２）。ステップＳ１１１及びＳ１１２によって、第２回路２０を第２冷媒が循環することで、カスケード熱交換器３０において、液化した第１冷媒を第２冷媒が加熱する。

【0104】

次に、制御部６によって、第２回路２０におけるカスケード熱交換器３０の入口温度と出口温度との差が一定以下になったか否かを判断する（ステップＳ１１３）。このステップＳ１０３では、入口温度センサ４６で検出される入口温度と、出口温度センサ４７で検出される出口温度との温度差で判断する。

【0105】

ステップＳ１１３において、温度差が一定以下でないと判断すると、カスケード熱交換器３０の第１冷媒が液化していると判定して、第１回路１０の運転を開始せずに、第２回路２０の運転を継続する。

【0106】

一方、ステップＳ１１３において、温度差が一定以下であると判断すると、カスケード熱交換器３０の第１冷媒がガス化していると判定して、第１回路１０の運転を開始する。第１回路１０の運転の開始として、ここでは、まず、制御部６によって、第１圧縮機１１を起動する（ステップＳ１１４）。次に、第１膨張機構１３の開度を大きくする（ステップＳ１１５）。

【0107】

（４）特徴
（４－１）
本実施形態に係る冷凍サイクル装置１は、第１回路１０と、第２回路２０と、制御部６と、を備える。第１回路１０は、第１圧縮機１１、第１熱交換器１２、第１膨張機構１３、及びカスケード熱交換器３０を含む。第１回路１０は、第１冷媒が循環する。第２回路２０は、第２圧縮機２１、第２熱交換器２３、カスケード熱交換器３０、第２膨張機構２４、及び第３熱交換器２５を含む。第２回路２０は、第２冷媒が循環する。制御部６は、第１回路１０の運転を停止する前に、第１熱交換器１２に第１冷媒を集める停止制御を行う。

【0108】

本実施形態の冷凍サイクル装置１では、制御部６によって、第１回路１０の運転を停止する前に、第１熱交換器１２に第１冷媒を集める停止制御を行うので、カスケード熱交換器３０に集められる第１冷媒を減らすことができる。このため、第１回路１０の停止中に、カスケード熱交換器３０内の第１冷媒が冷却されることによって、液化することを抑制できる。この状態で、第１回路１０の運転を行うので、液化した第１冷媒が第１圧縮機１１に流入することを抑制することができる。したがって、第１圧縮機１１が液化した第１冷媒を圧縮すること（液圧縮）を抑制できるので、第１圧縮機１１の故障を減らすことができる。

【0109】

（４－２）
本実施形態に係る冷凍サイクル装置１は、上記（４－１）の冷凍サイクル装置１であって、制御部６は、冷房運転時に、第１回路１０に先立って第２回路２０の運転を行う。

【0110】

ここでは、第１回路１０よりも先に第２回路２０を運転させることで、第２回路２０の第２熱交換器２３通過後の高圧の第２冷媒がカスケード熱交換器３０を通過する際に、カスケード熱交換器３０に集められている第１冷媒に熱を与えることができる。この熱によって、第１冷媒を加熱できるので、液化した第１冷媒を気化させることができる。したがって、液化した第１冷媒が第１圧縮機１１に流入することをより抑制することができる。

【0111】

特に、制御部６は、暖房運転後の最初の冷房運転時に、第１回路１０に先立って第２回路２０の運転を行うことが好ましい。その理由を説明する。

【0112】

暖房運転時に、第１回路１０の運転を行わずに第２回路２０の運転を行うと、カスケード熱交換器３０の第２回路２０に属する第２流路３２に冷却された第２冷媒が流れるので、カスケード熱交換器３０の第１回路１０に属する第１流路３１に第１冷媒が貯留していると、その第１冷媒は、冷却されて、液化する。この状態で、暖房運転後の最初の冷房運転時に、第１回路１０の運転を開始すると、カスケード熱交換器３０の第１流路３１の液化した第１冷媒が第１圧縮機１１に流入する。しかし、暖房運転後の最初の冷房運転時に、第１回路１０に先立って第２回路２０の運転を行うと、第２熱交換器２３を通過した高圧の第２冷媒がカスケード熱交換器３０の第２流路３２を通過する際に、カスケード熱交換器３０の第１流路３１の液化した第１冷媒を気化することができる。

【0113】

（４－３）
本実施形態に係る冷凍サイクル装置１は、上記（４－２）の冷凍サイクル装置１であって、第２回路２０におけるカスケード熱交換器３０の入口温度と出口温度との差が一定以下になると、第１回路１０の運転を開始する。

【0114】

ここでは、第２回路２０におけるカスケード熱交換器３０の入口温度と出口温度との差が一定以下になると、カスケード熱交換器３０において、第２冷媒の熱が第１冷媒に伝達されて、第１冷媒が気化したと判定する。この状態で、第１回路１０の運転を行うので、液化した第１冷媒が第１圧縮機１１に流入することをより抑制することができる。

【0115】

（４－４）
本実施形態に係る冷凍サイクル装置は、上記（４－１）から（４－３）のいずれかの冷凍サイクル装置であって、第１圧縮機１１の起動後に、第１膨張機構１３の開度を大きくする。

【0116】

ここでは、第１圧縮機１１の起動時には、第１膨張機構１３の開度が微開または全閉であるので、第１回路１０の第１冷媒がそのまま第１圧縮機１１に流入することを抑制できる。このため、液化した第１冷媒が第１圧縮機１１に流入することをより抑制できる。

【0117】

（４－５）
本実施形態に係る冷凍サイクル装置１は、上記（４－４）の冷凍サイクル装置１であって、制御部６は、第２圧縮機２１を起動し、次に第２膨張機構２４の開度を大きくし、次に第１圧縮機１１を起動し、次に第１膨張機構１３の開度を大きくする。

【0118】

このように、第２圧縮機２１、第２膨張機構２４、第１圧縮機１１及び第１膨張機構１３の順に制御することによって、液化した第１冷媒が第１圧縮機１１に流入することを抑制した状態で、第１回路１０及び第２回路２０の運転を行うことができる。

【0119】

（４－６）
本実施形態に係る冷凍サイクル装置１は、上記（４－１）から（４－５）のいずれかの冷凍サイクル装置１であって、制御部６は、第１回路１０の運転と、第２回路２０の運転とを制御する。

【0120】

このように、本開示の冷凍サイクル装置１において、第２回路２０の制御部が、第１回路１０の制御を行ってもよい。

【0121】

（４－７）
本実施形態に係る冷凍サイクル装置１は、上記（４－１）から（４－６）のいずれかの冷凍サイクル装置１であって、第１熱交換器１２は、扁平多穴管である。

【0122】

ここでは、第１熱交換器１２としての扁平多穴管は、その容積を小さくできるので、第１冷媒量を減らすことができる。このため、カスケード熱交換器３０に集められる第１冷媒を減らすことができる。

【0123】

（４－８）
本実施形態に係る冷凍サイクル装置１は、上記（４－１）点から（４－７）のいずれかの冷凍サイクル装置１であって、第１熱交換器１２及び第２熱交換器２３に室外空気を送るファン４３をさらに備える。

【0124】

ここでは、第１熱交換器１２及び第２熱交換器２３に室外空気を送るファン４３が共通であるので、第１回路１０が停止中であっても、第２回路２０が運転していると、第１熱交換器１２に室外空気が流れる。このため、第１熱交換器１２に集められた第１冷媒と、室外空気とが熱交換するので、第１熱交換器１２に液化した第１冷媒を集めやすくなる。これにより、液化した第１冷媒が第１圧縮機１１に流入することをより抑制できる。

【0125】

（４－９）
本実施形態に係る冷凍サイクル装置１は、上記（４－１）から（４－８）のいずれかの冷凍サイクル装置１であって、第１回路１０は、第１アキュムレータ１４をさらに含む。

【0126】

ここでは、第１アキュムレータ１４に液化した第１冷媒を貯留させることができるので、液化した第１冷媒が第１圧縮機１１に流入することをより抑制できる。

【0127】

なお、第１回路１０に第１アキュムレータ１４が設けられていても、第１圧縮機１１に液冷媒が流入することを完全に防止することはできないので、本実施形態の停止制御を行うことによる液圧縮を抑制する効果を有する。

【0128】

（４－１０）
本実施形態に係る冷凍サイクル装置１は、上記（４－１）から（４－９）のいずれかの冷凍サイクル装置１であって、制御部６は、第２回路２０が暖房運転中で、かつ第１回路１０が停止中に、第１膨張機構１３を全閉にする。

【0129】

第２回路２０が暖房運転中には、カスケード熱交換器３０の第２流路３２には、低圧の第２冷媒が通過する。このため、第２回路２０が暖房運転中で、第１回路１０が停止中には、カスケード熱交換器３０の第１流路３１に集められる第１冷媒が冷却されて、液化しやすい。この場合、ここでは、第１膨張機構１３を全閉にすることによって、カスケード熱交換器３０に流入して液化する第１冷媒を減らすことができる。このため、液化した第１冷媒が第１圧縮機１１に流入することをより抑制できる。

【0130】

（４－１１）
本実施形態に係る冷凍サイクル装置１は、上記（４－１）から（４－１０）のいずれかの冷凍サイクル装置１であって、制御部６は、暖房運転及び冷房運転を行う。

【0131】

ここでは、暖房運転時に第１回路１０の運転を停止させることで、カスケード熱交換器３０に集められた第１冷媒が液化しやすいので、液化した第１冷媒が第１圧縮機１１に流入するという課題が生じやすい。この課題が生じやすい場合であっても、停止制御を行うことで、液化した第１冷媒が第１圧縮機１１に流入することを抑制できる。

【0132】

（４－１２）
本実施形態に係る冷凍サイクル装置１は、上記（４－１）から（４－１１）のいずれかの冷凍サイクル装置１であって、第１冷媒は、可燃性を有する、毒性を有する、またはＧＷＰが５００を超える。

【0133】

このように、可燃性を有する、毒性を有する、またはＧＷＰが５００を超える第１冷媒を用いてもよい。

【0134】

（４－１３）
本実施形態に係る冷凍サイクル装置１は、上記（４－１２）の冷凍サイクル装置１であって、第１冷媒はＲ２９０であり、第２冷媒は二酸化炭素である。

【0135】

二酸化炭素冷媒は、ＧＷＰが低いので、地球温暖化への低減に寄与することができるが、高外気温での冷房運転時に能力を出しにくい。これに対して、本実施形態の冷凍サイクル装置１は、過冷却回路として、Ｒ２９０が循環する第１回路１０を備えているので、能力を高めることができる。

【0136】

（５）変形例
（５－１）変形例１
（５－１－１）開始制御
上記実施形態では、冷房運転時の開始制御として、制御部６は、第２回路２０におけるカスケード熱交換器３０の入口温度と出口温度との差が一定以下になると、第１回路１０の運転を開始することを例に挙げて説明したが、これに限定されない。本変形例では、制御部６は、第２回路２０の運転開始から所定時間経過後に、第１回路１０の運転を開始する。所定時間は、例えば、３分以上であり、１０分以上であることが好ましい。

【0137】

ここでは、図９に示すように、制御部６は、第２圧縮機２１が起動してから所定時間が経過しているか否かを判断する（ステップＳ１１６）。制御部６は、所定時間が経過したと判断すると、第１圧縮機１１を起動する（ステップＳ１１４）。一方、制御部６は、所定時間が経過していないと判断すると、第１圧縮機１１を起動しない。

【0138】

（５－１－２）特徴
本変形例に係る冷凍サイクル装置は、上記（４－２）の冷凍サイクル装置であって、制御部６は、第２回路２０の運転開始から所定時間経過後に、第１回路１０の運転を開始する。

【0139】

ここでは、第２回路２０の運転から所定時間経過すると、カスケード熱交換器３０において、第２冷媒の熱が第１冷媒に伝達されて、第１冷媒が気化したと判定する。この状態で、第１回路１０の運転を行うので、液化した第１冷媒が第１圧縮機１１に流入することをより抑制することができる。

【0140】

（５－２）変形例２
上記実施形態では、第２回路２０が暖房運転中で、かつ第１回路１０が停止中に、第１膨張機構１３を全閉にする制御を例に挙げて説明したが、これに限定されない。第２回路２０が冷房運転中のため第１回路１０が停止中においても、第１膨張機構１３を全閉にしてもよい。

【0141】

このように、本変形例では、制御部６は、第２回路２０が運転中で、かつ第１回路１０が停止中に、第１膨張機構１３を全閉にする。

【0142】

第２回路２０が運転中で、第１回路１０が停止中には、カスケード熱交換器３０において第１冷媒が冷却されやすい。この場合、本変形例の冷凍サイクル装置では、第１膨張機構１３を全閉にすることによって、カスケード熱交換器３０に流入する第１冷媒を減らすことができる。このため、液化した第１冷媒が第１圧縮機１１に流入することをより抑制できる。

【0143】

（５－３）変形例３
上記実施形態では、冷房運転の開始時及び停止時に開始制御及び停止制御を行うことを例に挙げて説明したが、開始制御及び停止制御は、冷房運転中に第１回路１０の運転を停止したり開始したりする際に適用されてもよい。

【0144】

具体的には、制御部６は、冷房運転時の負荷に応じて、第１回路１０の運転を行う制御を行ってもよい。具体的には、制御部６は、冷房運転において負荷が低い時には、第１回路１０の運転を行わず、冷房運転において負荷が高い時には、第１回路１０の運転を行う。この場合、冷房運転中に、負荷が高くなって、第１回路１０の運転を行う際には、制御部６は、上述した開始制御を行う。また、冷房運転中に、負荷が低くなって、第１回路１０の運転を停止する際には、制御部６は、上述した停止制御を行う。

【0145】

（５－４）変形例４
上記実施形態では、制御部６は、第２回路２０の第２機械室Ｓ２２に設けられ、第２回路２０の運転開始に基づいて、第１回路１０の運転を開始することを例に挙げて説明したが、これに限定されない。

【0146】

本変形例では、制御部は、第１回路１０の運転を制御する第１制御部と、第２回路２０の運転を制御する第２制御部とを含み、第１制御部は、第２制御部からの指示に基づいて第１回路１０の運転を開始する。

【0147】

（５－５）変形例５
上記実施形態では、第１回路１０は第１アキュムレータ１４を有しているが、これに限定されない。本開示の第１回路は、アキュムレータ及びサブアキュムレータを有してもよい。

【0148】

本変形例の第１回路は、アキュムレータ及びサブアキュムレータの両方を有していない。このため、第１回路１０に充填される第１冷媒の量をより低減することができる。したがって、Ｒ２９０のような強燃性（Ａ３）冷媒を用いる場合に、冷凍サイクル装置１は非常に有用である。

【0149】

（５－６）変形例６
上記実施形態では、共通のファン４３で、第１熱交換器１２及び第２熱交換器２３に室外空気を送ることを例に挙げて説明したが、これに限定されない。本変形例の冷凍サイクル装置は、第１熱交換器１２に室外空気を送る第１ファンと、第２熱交換器２３に室外空気を送る第２ファンとを有し、第１ファンと第２ファンとは異なる。

【0150】

（５－７）変形例７
上記実施形態では、１つの室外ユニット２に対して１つの室内ユニット３が接続された冷凍サイクル装置１を例に挙げて説明したが、これに限定されない。本変形例の冷凍サイクル装置は、１つの室外ユニットに対して、複数の室内ユニットが接続される。

【0151】

（５－８）変形例８
上記実施形態では、冷房運転及び暖房運転を行う冷凍サイクル装置１を例に挙げて説明したが、これに限定されない。本開示の冷凍サイクル装置は、除湿運転をさらに行ってもよい。除湿運転時には、上記実施形態の冷房運転時と同様に、停止制御及び開始制御を行う。また、本開示の冷凍サイクル装置は、冷房専用の空気調和装置であってもよい。

【0152】

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】

【0153】

１ ：冷凍サイクル装置
６ ：制御部
１０ ：第１回路
１１ ：第１圧縮機
１２ ：第１熱交換器
１３ ：第１膨張機構
１４ ：第１アキュムレータ（アキュムレータ）
２０ ：第２回路
２１ ：第２圧縮機
２３ ：第２熱交換器
２４ ：第２膨張機構
２５ ：第３熱交換器
３０ ：カスケード熱交換器
４３ ：ファン

【先行技術文献】

【特許文献】

【0154】

【文献】特許第５４３０６０４号

【要約】

【課題】液化した冷媒が圧縮機に流入することを抑制する。
【解決手段】冷凍サイクル装置（１）は、第１回路（１０）と、第２回路（２０）と、制御部（６）と、を備える。第１回路（１０）は、第１圧縮機（１１）、第１熱交換器（１２）、第１膨張機構（１３）、及びカスケード熱交換器（３０）を含む。第１回路（１０）は、第１冷媒が循環する。第２回路（２０）は、第２圧縮機（２１）、第２熱交換器（２３）、カスケード熱交換器（３０）、第２膨張機構（２４）、及び第３熱交換器（２５）を含む。第２回路（２０）は、第２冷媒が循環する。制御部（６）は、第１回路（１０）の運転を停止する前に、第１熱交換器（１２）に第１冷媒を集める停止制御を行う。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】