JP4353838B2 - 空調冷凍装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば店舗等において冷却貯蔵設備の庫内冷却を行うための空調冷凍装置に関する。

従来よりコンビニエンスストア等の店舗の店内（室内）は、空気調和機によって冷暖房空調されている。また、店内には商品を陳列販売する冷蔵或いは冷凍用のオープンショーケースや扉付きのショーケース（冷却貯蔵設備）が設置されており、これらは冷凍機によって庫内冷却が行われている（例えば、特許文献１）。
特開２００２−１７４４７０号公報

ところで、冷却貯蔵設備を冷却する冷凍機が故障すると、冷媒の流れが止まってしまい冷却貯蔵設備の冷却が完全に停止してしまうという問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、冷凍機が故障しても冷媒の流れが停止しないようにすることができる空調冷凍装置を提供することを目的としている。

上述課題を解決するため、本発明は、圧縮機、熱源側熱交換器及び利用側熱交換器を備えて該利用側熱交換器により室内空調を行う空調系統部と、直列に接続された冷凍増幅用圧縮機と冷蔵用圧縮機、凝縮器、冷蔵用蒸発器及び冷凍用蒸発器を備えて該蒸発器により冷却貯蔵設備の庫内冷却を行う冷凍系統部と、前記空調系統部の低圧側の空調用冷媒と前記冷凍系統部の高圧側の冷却用冷媒とが供給されるカスケード熱交換器を備えて熱的に連結する空調冷凍装置において、前記冷蔵用圧縮機が故障した場合に、前記蒸発器から出た冷却用冷媒を、故障した前記冷蔵用圧縮機及び前記凝縮器を経由せずに前記冷凍増幅用圧縮機を経由して前記カスケード熱交換器の入口に導くバイパス経路を形成するバイパス経路形成手段を有することを特徴とする。この構成によれば、冷却用圧縮機が故障しても冷却用冷媒の流れが停止するのを防止することができる。

上記構成において、前記バイパス経路形成手段は、前記冷凍増幅用圧縮機が故障した場合に、前記蒸発器から出た冷却用冷媒を、故障した前記冷凍増幅用圧縮機を経由せずに前記冷蔵用圧縮機及び前記凝縮器を経由して前記カスケード熱交換器の入口に導くバイパス経路を形成するようにしてもよい。上記構成において、前記バイパス経路形成手段は、前記冷凍増幅用圧縮機と冷蔵用圧縮機のいずれか一方が故障した場合に、前記冷凍用蒸発器の出口と前記冷凍増幅用圧縮機との間の冷媒通路と、前記冷蔵用蒸発器の出口側の冷媒通路とをつなぐ第１のバイパス経路と、前記冷凍増幅用圧縮機の吐出側の冷媒通路と、前記カスケード熱交換器の入口側の冷媒通路とをつなぐ第２のバイパス経路とを形成することが好ましい。

また、本発明は、圧縮機、熱源側熱交換器及び利用側熱交換器を備えて該利用側熱交換器により室内空調を行う空調系統部と、直列に接続された２台の冷凍増幅用圧縮機と冷蔵用圧縮機、凝縮器、冷蔵用蒸発器及び冷凍用蒸発器を備えて該蒸発器により冷却貯蔵設備の庫内冷却を行う冷凍系統部と、前記空調系統部の低圧側の空調用冷媒と前記冷凍系統部の高圧側の冷却用冷媒とが供給されるカスケード熱交換器を備えて熱的に連結する空調冷凍装置の制御方法において、前記冷蔵用圧縮機が故障した場合に、前記蒸発器から出た冷却用冷媒を、故障した前記冷蔵用圧縮機及び前記凝縮器を経由せずに前記冷凍増幅用圧縮機を経由して前記カスケード熱交換器の入口に導くバイパス経路を形成することを特徴とする。

本発明の空調冷凍装置は、冷却用圧縮機が故障しても冷却用冷媒の流れが停止するのを防止することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明の実施形態に係る空調冷凍装置１の冷媒回路を含むシステム構成を示す図である。この冷凍システム１は、例えばコンビニエンスストアの室内２（店内）の空調と、そこに設置されている冷却貯蔵設備としての冷蔵ケース３や冷凍ケース４の庫内冷却を実現するものである。

なお、冷蔵ケース３及び冷凍ケース４は前面や上面が開口するオープンショーケースの他、透明ガラス扉にて開口が開閉自在に閉塞されたショーケースであり、冷蔵ケース３の庫内は冷蔵温度（＋３℃〜＋１０℃）に冷却され、飲料やサンドイッチ等の冷蔵食品などが陳列されると共に、冷凍ケース４の庫内は冷凍温度（−２０℃〜−１０℃）に冷却され、冷凍食品や冷菓などが陳列されるものである。

この空調冷凍装置１は、室内２の空調を行う空気調和機（空調系統部）６と、室内２の冷蔵ケース３や冷凍ケース４（冷却貯蔵設備）の庫内冷却を行う冷却装置（冷却系統部）８とを有し、空気調和機６は、室内２の天井等に設置された複数の室内機１１と店外に設置された室外ユニット１２との間に渡って空調用冷媒回路７が配管構成されて構成されている。

この空調用冷媒回路７は、室外ユニット１２の外装ケース内に設置された二台の圧縮機（ロータリコンプレッサ）１３Ａ（インバータによる周波数制御運転）、１３Ｂ（定速運転）と、逆止弁５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄと、オイルセパレータ１０と、四方弁１４と、熱源側熱交換器１６と、膨張弁（電動膨張弁から成る減圧手段）１７、１８、１９と、カスケード熱交換器２１と、逆止弁２２、アキュムレータ２３等と、室内機１１側に設置された利用側熱交換器２７とから系統構成されている（空調系統）。

２６は温度や圧力に基づいて空気調和機６の室外ユニット１２側の機器を制御するための室外機コントローラ（運転制御手段を構成するコントローラであり、汎用のマイクロコンピュータにて構成される）であり、室外ユニット１２に設けられている。また、２４は熱源側熱交換器１６に外気を通風するための送風機であり、室外ユニット１２内の熱源側熱交換器１６に対応する位置に設けられている。２８は温度や圧力に基づいて空気調和機６の室内機１１側の機器を制御するための室内機コントローラ（運転制御手段を構成するコントローラであり、汎用のマイクロコンピュータで構成される）であり、室内機１１に設けられている。

ここで、室内２には、空気調和機６を操作するための遠隔操作装置（リモートコントロール（通称リモコン））２９が設置されている。この遠隔操作装置２９は、各種情報を表示する液晶パネルからなる表示部や各種操作子を備え、操作子の操作を介して使用者から室内２の設定温度などの指示を入力し、室内機コントローラ２８との間の通信により、使用者に入力された各種指示を室内機コントローラ２８に通知する共に、空気調和機６の動作情報（運転状態（冷房運転か暖房運転か等））等を表示部に表示する。また、１５は利用側熱交換器２７に室内２の空気（店内空気）を通風するための送風機であり、室内機１１内の利用側熱交換器２７に対応する位置に設けられている。

圧縮機１３Ａ及び１３Ｂは相互に並列接続されており、各圧縮機１３Ａ、１３Ｂの吐出側は逆止弁５Ａ、５Ｂをそれぞれ介して合流され、四方弁１４の一方の入口に接続されている（各逆止弁５Ａ、５Ｂは四方弁１４方向が順方向とされている）。また、四方弁１４の一方の出口は熱源側熱交換器１６の入口に接続されている。この熱源側熱交換器１６は多数の並列配管から成る流路抵抗の比較的小さい入口側１６Ａとこれらが少数の並列配管若しくは単数の配管に集約される出口側１６Ｂとで構成されている。そして、この熱源側熱交換器１６の出口側１６Ｂの出口は、並列接続された逆止弁５Ｃと膨張弁１７とを介して膨張弁（利用側熱交換器用減圧弁）１８の入口に接続され、膨張弁１８の出口は室内機１１に渡って分流し、利用側熱交換器２７の入口に接続されている。

利用側熱交換器２７の出口は室外ユニット１２に渡り、四方弁１４の他方の入口に接続され、四方弁１４の他方の出口は逆止弁５Ｄを介してアキュムレータ２３に接続されている。そして、このアキュムレータ２３の出口が圧縮機１３Ａ、１３Ｂの吸込側に接続されている。なお、逆止弁５Ｄはアキュムレータ２３側が順方向とされている。

また、膨張弁１７と１８の間の配管は膨張弁１９の入口に接続され、膨張弁１９の出口はカスケード熱交換器２１の空調側通路２１Ａの入口に接続されている。このカスケード熱交換器２１の空調側通路２１Ａの出口はアキュムレータ２３を介して圧縮機１３Ａ、１３Ｂの吸込側に接続されている。

一方、冷却装置８は室外ユニット１２と室内２（店内）に設置された冷蔵ケース３及び冷凍ケース４との間に渡って冷却貯蔵設備用冷媒回路９が配管構成されている。この冷却貯蔵設備用冷媒回路９は、室外ユニット１２の外装ケース内に設置された冷蔵用の圧縮機（スクロールコンプレッサ）３７と、凝縮器（熱交換器）３８と、四方弁３９、４１、４２（四方弁４２と冷凍機コントローラ３２によりバイパス経路形成手段が構成される。）と、オイルセパレータ３１と、レシーバータンク３６と、冷蔵ケース３の庫内を冷却する冷蔵用蒸発器４３、膨張弁（電動膨張弁）４４、電磁弁４６、４７と、冷凍ケース４の庫内を冷却する冷凍用蒸発器４９、膨張弁（電動膨張弁）５１、電磁弁５２、冷凍増幅用の圧縮機（ロータリコンプレッサ）５４、逆止弁３０、及びオイルセパレータ４５等から構成されている。

３２は温度や圧力に基づいて冷却装置８の室外ユニット１２側の機器を制御する冷凍機コントローラ（冷却系統部を構成するコントローラであり、汎用のマイクロコンピュータで構成される）であり、室外ユニット１２に設けられている。この冷凍機コントローラ３２は、圧縮機３７等の故障を検知する故障検知手段としても機能し、故障を検知した場合にその旨を後述する主コントローラ５６に通知する。

また、３５は凝縮器３８に外気を通風するための送風機であり、室外ユニット１２の凝縮器３８に対応する位置に設けられている。また、５０は温度や圧力に基づいて冷蔵ケース３側の機器を制御する冷蔵ケースコントローラ（冷却貯蔵設備系統制御手段を構成するコントローラであり、汎用のマイクロコンピュータで構成される）であり、冷蔵ケース３に設けられている。さらに、５５は温度や圧力に基づいて冷凍ケース４側の機器を制御する冷凍ケースコントローラ（冷却貯蔵設備系統制御手段を構成するコントローラであり、汎用のマイクロコンピュータで構成される）であり、冷凍ケース４に設けられている。

また、２０は冷蔵用蒸発器４３に冷蔵ケース３の庫内冷気を通風するための送風機であり、各冷蔵ケース３内の各冷蔵用蒸発器４３にそれぞれ対応する位置に設けられている。２５は冷凍用蒸発器４９に冷凍ケース４の庫内冷気を通風するための送風機であり、冷凍ケース４内の冷凍用蒸発器４９に対応する位置に設けられている。

圧縮機３７の吐出側はオイルセパレータ３１を介して四方弁３９の一方の入口に接続され、この四方弁３９の一方の出口が凝縮器３８の入口に接続されている。この凝縮器３８は多数の並列配管から成る流路抵抗の比較的小さい入口側３８Ａとこれらが少数の並列配管若しくは単数の配管に集約される出口側３８Ｂとで構成されている。そして、この凝縮器３８の出口側３８Ｂの出口はレシーバータンク３６の入口に接続され、このレシーバータンク３６の出口が四方弁４１の一方の入口に接続されている。すなわち、レシーバータンク３６は凝縮器３８の冷媒下流側に接続されている。

また、四方弁４１の一方の出口はカスケード熱交換器２１のケース側通路２１Ｂの入口に接続されている。尚、カスケード熱交換器２１は、内部に構成された空調側通路２１Ａとケース側通路２１Ｂをそれぞれ通過する冷媒を相互に熱交換させるものであり、これによって空調用冷媒回路７の低圧側と冷却貯蔵設備用冷媒回路９の高圧側とは熱的に連結される。

カスケード熱交換器２１のケース側通路２１Ｂの出口は、四方弁３９の他方の入口に接続されており、この四方弁３９の他方の出口は四方弁４１の他方の入口に接続されている。そして、この四方弁４１の他方の出口は室外ユニット１２から出て室内２（店内）に入り分岐する。分岐した一方の配管は電磁弁４６及び膨張弁４４を介して冷蔵用蒸発器４３の入口に接続されている。他方は電磁弁５２及び膨張弁５１を介して冷凍用蒸発器４９の入口に接続されている。

冷凍用蒸発器４９の出口は、逆止弁３０を介して圧縮機５４の吸込側に接続されている（逆止弁３０は圧縮機５４側が順方向）。この圧縮機５４は圧縮機３７よりも出力の小さい圧縮機であり、その吐出側は四方弁４２の一方の入口に接続され、四方弁４２の一方の出口は冷蔵用蒸発器４３の出口側に接続された後、オイルセパレータ４５を介して圧縮機３７の吸込側に接続されている。すなわち、圧縮機５４と圧縮機３７とは、冷媒回路上、直列に接続される。

また、四方弁４２の他方の入口は圧縮機５４の入口側の管路に合流され、四方弁４２の他方の出口は逆止弁６１を介してカスケード熱交換器２１のケース側通路２１Ｂの入口側の管路に合流されている。なお、逆止弁６１はカスケード熱交換器２１側が順方向とされている。以下、この四方弁４２とカスケード熱交換器２１のケース側通路２１Ｂの入口側までの管路を管路７０と表記する。そして、冷媒回路７、９内には例えばＲ−４１０Ａ、Ｒ−４０４Ａ等の冷媒が所定量封入される。

ここで、本実施形態に係る空調冷凍装置１においては、冷蔵用の蒸発器４３、４９から出た冷媒（冷却用冷媒）を冷却装置８の圧縮機３７、５４のいずれか一方の圧縮機を経由せずに他方の圧縮機を経由してカスケード熱交換器２１の入口に導くバイパス経路を形成可能に構成されている。すなわち、四方弁４２を切り換えることにより、図２に示すように、蒸発器４３の出口と圧縮機５４との間の冷媒通路と蒸発器４９の出口側とをつなぐ第１のバイパス経路７０と、圧縮機５４の吐出側の冷媒通路とカスケード熱交換器２１の入口側の冷媒通路とをつなぐ第２のバイパス経路８０とを形成するように構成されている。

このようにバイパス経路７０、８０を形成することにより、例えば、圧縮機３７が故障した場合は、蒸発器４３、４９から出た冷媒（冷却用冷媒）をバイパス経路７０で合流させた後、圧縮機５４等を経由してバイパス経路８０にて圧縮機３７を経由することなくカスケード熱交換器２１の入口に導くことができる（図２中矢印α参照）。また、例えば、圧縮機５４が故障した場合は、蒸発器４３、４９から出た冷媒（冷却用冷媒）をバイパス経路７０で合流させた後、圧縮機５４を経由することなく圧縮機３７等を経由してカスケード熱交換器２１の入口に導くことができる（図２中矢印β参照）。なお、バイパス経路８０には逆止弁６１が設けられ、これにより、四方弁４１を経てカスケード熱交換器２１に供給される冷媒のバイパス経路８０への逆流を防止するようになされている。

また、この空調冷凍装置１においては、冷却装置８の各構成部品のうち、冷凍増幅用の圧縮機５４を、その周辺構成部品と共に外装ケースで覆うことにより、室外ユニット１２とは別のユニット（冷凍増幅機という）９０として構成している。これにより、圧縮機５４周りの構成部品を、コンビニエンスストアの外壁や地面等の任意の位置に配置することを可能としている。

図３は室外ユニット１２の外観を示す斜視図であり、図４は室外ユニット１２の上面パネル１２Ａを取り外した状態での上面図である。室外ユニット１２は、空気調和機（空調系統部）６のうち室内機１１に設置される部品以外の空調系統側構成部品（圧縮機１３Ａ、１３Ｂ、アキュムレータ２３、オイルセパレータ１０、熱源側熱交換器１６、送風機２４、室外機コントローラ２６等）と、冷却装置（冷却系統部）８のうち、冷蔵ケース３及び冷凍ケース４側に配置される部品以外及び冷凍増幅器９０以外の冷却系統側構成部品（圧縮機３７、オイルセパレータ３１、レシーバータンク３６、凝縮器３８、送風機３５、冷凍機コントローラ３２等）とが配置されている。

より具体的には、この室外ユニット１２においては、図４に示すように、正面側から見て左側に送風機２４が配置され、この送風機２４の周囲に送風機２４以外の空調系統側構成部品が配置されると共に、正面側から見て右側に送風機３５が配置され、この送風機３５の周囲に送風機３５以外の冷却系統側構成部品が配置される。ここで、送風機２４と送風機３５との間の正面側の空間には、下方略左側に空調系統側の圧縮機１３Ａ、１３Ｂが配置され、下方右側に冷却系統側の圧縮機３７が設置されると共に、上方左側に室外機コントローラ２６、上方右側に冷凍機コントローラ３２が配置される。すなわち、室外ユニット１２には、空調系統側構成部品と冷却系統側構成部品とが左右に振り分けて配置されている。このように、空調系統側構成部品と冷却系統側構成部品とを左右に振り分けて配置することによって、空調系統側と冷却系統側の組み立てやメンテナンスを容易に行うことができ、また、空調系統側の配管長と冷却系統側の配管長を短くすることが可能となる。

以上の構成の下、この空調冷凍装置１の動作を説明する。なお、上記圧縮機３７と１３Ａとはインバータ制御され、圧縮機１３Ｂと圧縮機５４とは定速で運転されるものとする。また、空調冷凍装置１全体の動作は汎用マイクロコンピュータから構成された主コントローラ（主制御手段）５６により制御される。ここで、主コントローラ５６には、主コントローラ５６に各種指示を与えるための遠隔操作装置（リモートコントロール（通称リモコン））５７が設置されており、この遠隔操作装置５７は、各種情報を表示する液晶パネルからなる表示部や各種操作子を備え、操作子の操作を介して使用者からの各種指示を入力可能に構成されている。

この主コントローラ５６は室外機コントローラ２６、室内機コントローラ２８、冷凍機コントローラ３２、冷蔵ケースコントローラ５０、及び、冷凍ケースコントローラ５５とデータ通信可能に接続されており、各コントローラから現在の運転状態に関するデータを受信して収集する。そして、受信データに基づき、後述するその時点での最適な運転パターンを決定し、この最適運転パターンに関するデータ及び各機器の運転データを室外機コントローラ２６、室内機コントローラ２８、冷凍機コントローラ３２、冷蔵ケースコントローラ５０、及び、冷凍ケースコントローラ５５に送信する。そして、室外機コントローラ２６、室内機コントローラ２８、冷凍機コントローラ３２、冷蔵ケースコントローラ５０、及び、冷凍ケースコントローラ５５は主コントローラ５６から受信した最適運転パターンに関するデータ及び各機器の運転データに基づいて後述する制御動作を実行する。

（１）最適運転パターン１：空気調和機の冷房運転（図１）
まず、夏場等に主コントローラ５６が空気調和機６の冷房運転が最適であると判断した場合、最適運転パターン１に関するデータが室外機コントローラ２６、室内機コントローラ２８、冷凍機コントローラ３２、冷蔵ケースコントローラ５０、及び、冷凍ケースコントローラ５５に送信される。

この主コントローラ５６からの送信データに基づき、室外機コントローラ２６は四方弁１４の前記一方の入口を一方の出口に、他方の入口を他方の出口に連通させる。また、膨張弁１７は全開とする。そして、圧縮機１３Ａ、１３Ｂを運転する。尚、室外機コントローラ２６は圧縮機１３Ａの運転周波数を調整して能力制御するものとする。

圧縮機１３Ａ、１３Ｂが運転されると、圧縮機１３Ａ、１３Ｂの吐出側から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁１４を経て熱源側熱交換器１６の入口側１６Ａに入る。この熱源側熱交換器１６には送風機２４により外気が通風されており、冷媒はここで放熱し、凝縮液化する。すなわち、この場合、熱源側熱交換器１６は凝縮器として機能する。この液冷媒は熱源側熱交換器１６の入口側１６Ａから出口側１６Ｂを経て当該出口側１６Ｂから出る。そして、膨張弁１７を通過した後、分岐する。分岐した一方は膨張弁１８に至り、そこで絞られて低圧とされた後（減圧）、利用側熱交換器２７に流入し、そこで蒸発する。

この利用側熱交換器２７には送風機１５により室内２（店内）の空気が通風されており、冷媒の蒸発による吸熱作用で室内２の空気は冷却される。これにより、室内２（店内）の冷房が行われる。利用側熱交換器２７を出た低温のガス冷媒は、四方弁１４、逆止弁２２、アキュムレータ２３を順次経て圧縮機１３Ａ、１３Ｂの吸込側に吸い込まれる循環を繰り返す。

室内機コントローラ２８は利用側熱交換器２７の温度やこれら利用側熱交換器２７に吸い込まれる空気温度に基づき、室内２（店内）の温度を予め設定された設定温度とするよう利用側熱交換器２７に通風する送風機１５を制御する。室内機コントローラ２８からの情報は主コントローラ５６に送信されており、室外機コントローラ２６はこの情報に基づいて圧縮機１３Ａ、１３Ｂの運転を制御する。

逆止弁５Ｃを通過して分岐した冷媒の他方は膨張弁１９に至り、そこで絞られて低圧とされた後（減圧）、カスケード熱交換器２１の空調側通路２１Ａに流入し、そこで蒸発する。係る空調用冷媒回路７の冷媒の蒸発による吸熱作用でカスケード熱交換器２１は冷却され、低温となる。カスケード熱交換器２１を出た低温のガス冷媒はアキュムレータ２３を経て圧縮機１３Ａ、１３Ｂの吸込側に吸い込まれる循環を繰り返す。

室外機コントローラ２６は、室内２（店内）の温度が遠隔操作装置２９を用いて使用者により設定された設定温度となるように、室温、利用側熱交換器２７の出入口の冷媒温度、或いは、利用側熱交換器２７の温度に基づいて圧縮機１３Ａの運転周波数や膨張弁１８の開度を調整する。また、室外機コントローラ２６は、カスケード熱交換器２１のケース側通路２１Ｂの入口温度ＴＣ１と出口温度ＴＣ２の差が予め設定された設定温度差（例えば２０℃）となるように、膨張弁１９の弁開度を調整して過冷却制御を行う。

また、室内機コントローラ２８は、利用側熱交換器２７の温度や利用側熱交換器２７に吸い込まれる空気温度に基づき、室内２（店内）の温度を予め設定された設定温度とするよう利用側熱交換器２７に通風する送風機１５を制御する。

一方、冷凍機コントローラ３２は、冷却装置８の冷却貯蔵設備用冷媒回路９の四方弁３９の前記一方の入口を一方の出口に連通させ、他方の入口を他方の出口に連通させる。また、四方弁４１の前記一方の入口を一方の出口に連通させ、他方の入口を他方の出口に連通させる。そして、圧縮機３７及び圧縮機５４を運転する。圧縮機３７から吐出された高温高圧のガス冷媒は、オイルセパレータ３１にてオイルを分離された後、四方弁３９を経て凝縮器３８の入口側３８Ａに入る。この凝縮器３８にも送風機３５により外気が通風されており、凝縮器３８に流入した冷媒はそこで放熱し、凝縮していく。なお、電磁弁４７は全開とされる。

この凝縮器３８の入口側３８Ａを通過した冷媒は出口側３８Ｂに至り、そこから出ていく。凝縮器３８から出た冷媒はレシーバータンク３６の入口側から当該レシーバータンク３６内に入り、そこに一旦貯留されて気／液が分離される。分離された液冷媒はレシーバータンク３６の出口から出て四方弁４１を通過した後、カスケード熱交換器２１のケース側通路２１Ｂに入る。このケース側通路２１Ｂに入った冷却貯蔵設備用冷媒回路９の冷媒は、前述の如き空調用冷媒回路７の冷媒の蒸発によって低温となっているカスケード熱交換器２１によって冷却され、さらに過冷却状態が増す。より具体的には、上記したように室外機コントローラ２６により予め定めた設定温度差（例えば２０℃）だけ冷却される。なお、前述の如く凝縮器３８の直後にレシーバータンク３６を配置しているので、過冷却時の熱損失を無くすことができるようになると共に、冷媒量の調整も行うことができる。

このカスケード熱交換器２１にて過冷却された冷媒は四方弁３９、四方弁４１を順次通過した後に分岐し、一方は電磁弁４６を通過して膨張弁４４に至り、そこで絞られた後（減圧）、冷蔵用蒸発器４３に流入し、そこで蒸発する。冷蔵用蒸発器４３には送風機２０により冷蔵ケース３の庫内空気がそれぞれ通風・循環されており、冷媒の蒸発による吸熱作用で庫内空気は冷却される。これにより、冷蔵ケース３の庫内冷却が行われる。冷蔵用蒸発器４３を出た低温のガス冷媒は合流した後、圧縮機５４のオイルセパレータ４５の出口側に至る。

カスケード熱交換器２１を出て分岐した冷媒の他方は電磁弁５２を通過して膨張弁５１に至り、そこで絞られた後（減圧）、冷凍用蒸発器４９に流入し、そこで蒸発する。この冷凍用蒸発器４９にも送風機２５により冷凍ケース４の庫内空気が通風・循環されており、冷媒の蒸発による吸熱作用で庫内空気は冷却され、冷凍ケース４の庫内冷却が行われる。

冷凍用蒸発器４９を出た低温のガス冷媒は逆止弁３０を経て圧縮機５４に至り、そこで、圧縮されて冷蔵用蒸発器４３の出口側の圧力まで昇圧された後、圧縮機５４から吐出され、オイルセパレータ４５でオイルを分離された後、冷蔵用蒸発器４３からの冷媒と合流する。この合流した冷媒は圧縮機３７の吸込側に吸い込まれる循環を繰り返す。

冷蔵ケースコントローラ５０は、冷蔵ケース３の庫内温度若しくは冷蔵用蒸発器４３を経た吐出冷気温度或いは冷蔵用蒸発器４３への吸込冷気温度と、冷蔵用蒸発器４３の出口側の冷媒温度、或いは、冷蔵用蒸発器４３の温度とに基づいて各膨張弁４４の弁開度をそれぞれ制御する。これにより、冷蔵ケース３の庫内を前述した冷蔵温度に冷却維持しながら、適正な過熱度（過熱度一定）とする。

また、冷凍ケースコントローラ５５は、冷凍ケース４の庫内温度若しくは冷凍用蒸発器４９を経た吐出冷気温度或いは冷凍用蒸発器４９への吸込冷気温度と、冷凍用蒸発器４９の出口側の冷媒温度、或いは、冷凍用蒸発器４９の温度とに基づいて膨張弁５１の弁開度を制御する。これにより、冷凍ケース４の庫内を前述した冷凍温度に冷却維持しながら、適正な過熱度（過熱度一定）とする。

圧縮機３７の運転周波数は吸込側の圧力（冷却貯蔵設備用冷媒回路９の低圧圧力）に基づいて制御される。そして、各膨張弁４４、５１の全てが全閉となった場合には停止されると共に、何れかが開放されているときは運転される。

このように、カスケード熱交換器２１の空調側通路２１Ａを流れる空調用冷媒回路７の低圧側冷媒によって冷却貯蔵設備用冷媒回路９の高圧側冷媒を過冷却することができるので、冷蔵ケース３や冷凍ケース４の蒸発器４３、４９における冷却能力と冷却貯蔵設備用冷媒回路９の運転効率が改善される。なお、この場合、冷却貯蔵設備用冷媒回路９の高圧側の冷媒は、凝縮器３８を介してカスケード熱交換器２１のケース側通路２１Ｂに流すので、空調用冷媒回路７の過熱度も適正範囲に維持できる。

また、冷却貯蔵設備用冷媒回路９の冷凍用蒸発器４９から出た冷媒の圧力は、その蒸発温度が低くなることから冷蔵用蒸発器４３を出た冷媒より低くなるが、冷蔵用蒸発器４３から出た冷媒と合流させる以前に圧縮機５４により圧縮されて昇圧されるので、冷蔵ケース３と冷凍ケース４の庫内を各蒸発器４３、４９によりそれぞれ円滑に冷却しながら、冷却貯蔵設備用冷媒回路９の圧縮機３７に吸い込まれる冷媒の圧力を調整して支障無く運転を行うことができるようになる。

（２）最適運転パターン２：空気調和機の暖房運転
次に、冬場等の空気調和機６の暖房運転について図５を用いて説明する。主コントローラ５６が空気調和機６の暖房運転が最適であると判断した場合、最適運転パターン２に関するデータが室外機コントローラ２６、室内機コントローラ２８、冷凍機コントローラ３２、冷蔵ケースコントローラ５０、及び、冷凍ケースコントローラ５５に送信される。

この主コントローラ５６からの送信データに基づき、室外機コントローラ２６は四方弁１４の一方の入口を他方の出口に、他方の入口を一方の出口に連通させるように切り換える。また、膨張弁１７は全閉、膨張弁１８は全開とされる。そして、圧縮機１３Ａ、１３Ｂを運転する。圧縮機１３Ａ、１３Ｂが運転されると、圧縮機１３Ａ、１３Ｂの吐出側から吐出された高温高圧のガス冷媒は、オイルセパレータ１０から四方弁１４を経て利用側熱交換器２７に入る。この利用側熱交換器２７には前述の如く送風機１５により室内２（店内）の空気が通風されており、冷媒はここで放熱し、室内２の空気を加熱する一方自らは凝縮液化する。これにより、室内２（店内）の暖房が行われる。

利用側熱交換器２７で液化した冷媒は利用側熱交換器２７から出て膨張弁１８を通り、膨張弁１９に至り、そこで絞られて低圧とされた後（減圧）、カスケード熱交換器２１の空調側通路２１Ａに流入し、そこで蒸発して吸熱した後、アキュムレータ２３を経て圧縮機１３Ａ、１３Ｂの吸込側に吸い込まれる循環を繰り返す。

室外機コントローラ２６は、室内２（店内）の温度が遠隔操作装置２９を用いて使用者により設定された設定温度となるように、圧縮機１３Ａの運転周波数を制御すると共に、前述した冷房運転と同様に膨張弁１９の弁開度を調整して過冷却制御を行う。また、室内機コントローラ２８は、利用側熱交換器２７の温度や利用側熱交換器２７に吸い込まれる空気温度に基づき、室内２（店内）の温度を予め設定された設定温度とするよう利用側熱交換器２７に通風する送風機１５を制御する。

一方、冷凍機コントローラ３２は冷却装置８の冷却貯蔵設備用冷媒回路９の四方弁３９の前記一方の入口を他方の出口に、他方の入口を一方の出口に連通させるように切り換えると共に、四方弁４１の前記一方の入口を他方の出口に、他方の入口を一方の出口に連通させるように切り換える。尚、他の電磁弁等は前述した空気調和機６の冷房運転時と同様である。即ち、電磁弁４６、５２を開き、圧縮機３７及び５４を運転する。

これにより、圧縮機３７から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁３９、４１を順次通過して先ずカスケード熱交換器２１のケース側通路２１Ｂに入る。すなわち、圧縮機３７から吐出された高温高圧のガス冷媒は凝縮器３８に行く前に、直接カスケード熱交換器２１のケース側通路２１Ｂに供給される。このケース側通路２１Ｂに入った冷却貯蔵設備用冷媒回路９の冷媒は、カスケード熱交換器２１において放熱するので、前述の如く空調側通路２１Ａで蒸発する空調用冷媒回路７の冷媒によって冷却貯蔵設備用冷媒回路９の冷媒は冷却されると共に、空調用冷媒回路７の冷媒は冷却貯蔵設備用冷媒回路９の冷媒の廃熱を汲み上げることになる。

このカスケード熱交換器２１のケース側通路２１Ｂを通過した冷媒は、次に四方弁３９を経て凝縮器３８の入口側３８Ａに入る。この凝縮器３８にも送風機３５により外気が通風されており、凝縮器３８に流入した冷媒はそこで放熱し、凝縮していく。

この凝縮器３８の入口側３８Ａを通過した冷媒は出口側３８Ｂに至り、そこから出ていく。凝縮器３８から出た冷媒はレシーバータンク３６の入口側から当該レシーバータンク３６内に入り、そこに一旦貯留されて気／液が分離される。分離された液冷媒はレシーバータンク３６の出口から出て四方弁４１を通過した後に分岐し、前述同様に電磁弁４６、５２に向かうことになる。

このような運転により、空気調和機６の空調用冷媒回路７の暖房運転時には、カスケード熱交換器２１で冷却貯蔵設備用冷媒回路９の高圧側冷媒の廃熱を回収して空調用冷媒回路７の利用側熱交換器２７に搬送することができるようになる。これにより、空気調和機６の暖房能力の改善を図ることができるようになり、総じて、室内空調と冷蔵ケース３及び冷凍ケース４の庫内冷却を行う空調冷凍装置１の効率改善を図り、省エネ化を図ることが可能となる。

特にこの場合、冷却貯蔵設備用冷媒回路９の高圧側の冷媒を、凝縮器３８より先にカスケード熱交換器２１に流すので、冷却貯蔵設備用冷媒回路９の高圧側冷媒からの廃熱回収を効率的に行い、空調用冷媒回路７の利用側熱交換器２７、２７における暖房能力をより一層向上させることができるようになる。

ここで、店内２が比較的暖かいなど空気調和機６が軽負荷となると、室外機コントローラ２６は膨張弁１９の弁開度を絞って冷媒流量を低減させていくようになるので、カスケード熱交換器２１における冷却貯蔵設備用冷媒回路９の冷媒の放熱量が過剰となってくるが、本発明では冷却貯蔵設備用冷媒回路９の高圧側の冷媒をカスケード熱交換器２１に流した後、凝縮器３８に流すようにしているので、空調用冷媒回路７の暖房運転時において冷却貯蔵設備用冷媒回路９のカスケード熱交換器２１における冷媒の放熱量が過剰となった場合には、凝縮器３８にて当該過剰な熱量が放出される。これにより、安定した廃熱回収運転を実現することができる。

さらに、上述の如き空気調和機６の暖房運転時に、空気調和機６がカスケード熱交換器２１で冷却貯蔵設備用冷媒回路９の高圧側冷媒から回収する熱量が不足すると、室外機コントローラ２６は、膨張弁１９の弁開度を制御して廃熱回収を行うと共に、この廃熱回収に加え、必要熱量を維持するように膨張弁１７の弁開度を制御する（熱回収制御）。なお、この場合も、冷却装置８は冷媒をカスケード熱交換器２１に流して熱回収を効率的に行う。また、上述の如き空気調和機６の暖房運転時に、空気調和機６がカスケード熱交換器２１で冷却貯蔵設備用冷媒回路９の高圧側冷媒から回収する熱量が過多になると、室外機コントローラ２６は、膨張弁１９を全閉、膨張弁１８を全開とし、必要熱量を回収するように膨張弁１７の弁開度を制御する（熱回収制御）。また、冷却装置８は、冷媒をカスケード熱交換器２１に流し、回収熱量が過多となった場合には過冷却を増加させる。これにより、より安定した廃熱回収運転を実現することができるようになる。

また、上述した如く四方弁３９及び４１を用いて流路を切り換え、空調用冷媒回路７の冷房運転時と暖房運転時において、冷却貯蔵設備用冷媒回路９の凝縮器３８及びその出口に接続されたレシーバータンク３６に流れる冷媒の流通方向を同一としている。これにより、冷房運転時と暖房運転時とで凝縮器３８やレシーバータンク３６内の冷媒の流れが反対となる場合に比して冷却貯蔵設備用冷媒回路９内を流れる冷媒の圧力損失の発生を防止若しくは抑制することができるようになり、効率的な運転が可能となる。特に、二個の四方弁３９、４１にて流路を切り換えているので冷却貯蔵設備用冷媒回路９の構成を簡素化することができるようになる。

（３）故障検知時の最適運転パターン
次に、冷蔵系統（圧縮機３７）或いは冷凍系統（圧縮機５４）が故障した場合の制御（バックアップ運転）について説明する。

まず、圧縮機３７或いは圧縮機５４が故障した場合のシーケンスを図６を用いて説明する。圧縮機３７或いは圧縮機５４が故障した場合、冷凍機コントローラ３２がその故障を検知し（ステップＳ１）、その旨を主コントローラ５６に通知する（ステップＳ２）。主コントローラ５６は、圧縮機３７又は圧縮機５４の故障が通知されると、故障箇所に応じて最適な運転パターン（後述する最適運転パターン３、４、５、６）を決定し、この最適運転パターンに関するデータを室外機コントローラ２６、室内機コントローラ２８、冷凍機コントローラ３２、冷蔵ケースコントローラ５０、及び、冷凍ケースコントローラ５５に送信する（ステップＳ３）。

この主コントローラ５６からの送信データに基づき、室外機コントローラ２６、室内機コントローラ２８、冷凍機コントローラ３２、冷蔵ケースコントローラ５０、及び、冷凍ケースコントローラ５５は後述するバックアップ運転を開始する（ステップＳ５、Ｓ６、Ｓ７）。なお、故障した圧縮機３７或いは圧縮機５４は運転停止とされる。

また、主コントローラ５６は、所定の通信回線を介して故障箇所をサービス会社（温度監視センタ）の端末装置に通知する（ステップＳ４）。これにより、サービス会社から迅速に（約９０分以内）サービスマンが派遣されて修理等の故障対策が採られるようになっている。

（３．１） 最適運転パターン３（故障検知時の運転パターン）：空気調和機が冷房運転時に冷蔵系統（圧縮機３７）が故障した時の制御（図２）
上述のごとき冷房運転時に、冷蔵用の圧縮機３７が故障した場合の制御を図２を用いて説明する。なお、この場合の冷却装置８における冷媒（冷却用冷媒）の一部の流れは矢印αで示している。以下、上述の冷房運転と異なる部分を説明する。

室外機コントローラ２６は、主コントローラ５６からの送信データに基づき、まず、カスケード熱交換器２１のケース側通路２１Ｂの出口温度ＴＣ２を予め定めた故障時出口温度（例えば、−１０℃）とするように膨張弁１９の弁開度を調整して冷媒（空調冷媒）の供給量を制御する。ここで、故障時出口温度は、冷凍ケース４や冷蔵ケース３での冷凍・冷蔵を優先する温度であり、空気調和機６による冷却装置８の冷媒冷却能力に応じて定められる温度である。すなわち、冷却装置（冷却系統部）８側の凝縮温度を空気調和機６側で、冷凍ケース４や冷蔵ケース３での冷凍・冷蔵を優先する故障出口温度に制御する。

また、室外機コントローラ２６及び室内機コントローラ２８は、室内２の設定温度を、予め設定された故障時設定温度（例えば、２０℃）に設定し、この故障時設定温度とするように、圧縮機１３Ａ、１３Ｂの運転及び送風機１５を制御する。これにより、室内２の温度を下げて冷却装置８側の負荷（冷蔵負荷、冷凍負荷）を軽減することができる。なお、室外機コントローラ２６及び室内機コントローラ２８は、室内機１１の蒸発温度による凍結保護制御の条件を通常のＨｚ下降温度条件（例えば２℃以下）から、より低い温度（例えば、−１２℃）に変更して凍結保護制御を変更するようにもなされている。

一方、冷凍機コントローラ３２は、主コントローラ５６からの送信データに基づき、四方弁４２を切り換えて、図２に示すように蒸発器４３の出口側と蒸発器４９の出口側とをつなぐと共に、圧縮機５４の吐出側とカスケード熱交換器２１の入口側とをつなぐ（四方弁４２及び冷凍機コントローラ３２がバイパス経路形成手段として機能する）。また、故障した圧縮機３７は運転停止とされ、電磁弁４７は全閉とされる。この場合、蒸発器４３から出た冷媒はバイパス経路７０を経由して蒸発器４９の冷媒と合流され、圧縮機５４を経由した後、バイパス経路８０を経由してカスケード熱交換器２１のケース側通路２１Ｂに入る。すなわち、蒸発器４３、４９から出た冷媒は圧縮機３７を経由することなくカスケード熱交換器２１に入り、前述の如き空調用冷媒回路７の冷媒の蒸発によって低温となっているカスケード熱交換器２１によって冷却される。より具体的には、冷却貯蔵設備用冷媒回路９の冷媒は、上述の如く室外機コントローラ２６によりカスケード熱交換器２１の出口で故障時設定温度（−１０℃）となるまで冷却される。

このカスケード熱交換器２１にて過冷却された冷媒は、四方弁３９、四方弁４１を順次通過した後に分岐し、一方は電磁弁４６を通過して膨張弁４４に至り、そこで絞られた後（減圧）、冷蔵用蒸発器４３に流入し、そこで蒸発する。これにより、冷蔵ケース３の庫内冷却が行われる。また、カスケード熱交換器２１を出て分岐した冷媒の他方は電磁弁５２を通過して膨張弁５１に至り、そこで絞られた後（減圧）、冷凍用蒸発器４９に流入し、そこで蒸発する。これにより、冷凍ケース４の庫内冷却が行われる。

このように、圧縮機３７が故障した場合は、蒸発器４３、４９から出た冷媒を圧縮機３７を経由することなくカスケード熱交換器２１に流入させるので、圧縮機５４によって冷却貯蔵設備用冷媒回路９に冷媒を循環させることができ、かつ、カスケード熱交換器２１の空調側通路２１Ａを流れる空調用冷媒回路７の低圧側冷媒によって冷却貯蔵設備用冷媒回路９の冷媒を所定の温度（故障時設定温度）まで過冷却するので、冷蔵ケース３と冷凍ケース４の庫内冷却を継続することができる。さらに、空気調和機６の室内２の設定温度を予め設定された故障時設定温度に変更するので、室内２の温度を下げて冷却装置８の冷蔵・冷凍負荷を軽減することができる。これらにより、冷蔵ケース３や冷凍ケース４内の商品が傷むのを大幅に遅らせることができ、サービスマンが来て修理されるまでの間に商品が傷んでしまうのをほぼ確実に回避することが可能となる。

なお、上記の場合、冷凍ケース４の庫内冷却を優先させてもよい。具体的には、膨張弁４４を全閉にして冷蔵用蒸発器４３への冷媒の供給を遮断し、冷媒（冷却用冷媒）を全て冷凍用蒸発器４９に供給するようにしてもよい。

（３．２） 最適運転パターン４（故障検知時の運転パターン）：空気調和機が冷房運転時に冷凍系統（圧縮機５４）が故障した時の制御（図２）
上述のごとき冷房運転時に、冷蔵用の圧縮機５４が故障した場合の制御を図２を用いて説明する。なお、この場合の冷却装置８における冷媒（冷却用冷媒）の一部の流れは矢印βで示している。以下、上述の冷房運転と異なる部分を説明する。

室外機コントローラ２６は、主コントローラ５６からの送信データに基づき、上述の最適運転パターン３の場合と同様に、カスケード熱交換器２１のケース側通路２１Ｂの出口温度ＴＣ２を予め定めた故障時出口温度（例えば、−１０℃）とするように膨張弁１９の弁開度を調整すると共に、室外機コントローラ２６及び室内機コントローラ２８は、室内２の設定温度を故障時設定温度（例えば、２０℃）に設定し、この故障時設定温度とするように圧縮機１３Ａ、１３Ｂの運転及び送風機１５を制御する。

一方、冷凍機コントローラ３２は、主コントローラ５６からの送信データに基づき、上述の最適運転パターン３の場合と同様に、四方弁４２を切り換えて、図２に示すように蒸発器４３の出口側と蒸発器４９の出口側とをつなぐと共に、圧縮機５４の吐出側とカスケード熱交換器２１の入口側とをつなぐ。また、故障した圧縮機５４は運転停止とされる。この場合、蒸発器４９から出た冷媒はバイパス経路７０を経由して蒸発器４３の冷媒と合流され、圧縮機３７を経由した後、カスケード熱交換器２１のケース側通路２１Ｂに入る。すなわち、蒸発器４３、４９から出た冷媒は圧縮機５４を経由することなく圧縮機３７に供給され、前述の如き空調用冷媒回路７の冷媒の蒸発によって低温となっているカスケード熱交換器２１によって冷却される。これにより、カスケード熱交換器２１にて過冷却された冷媒は、四方弁３９、四方弁４１を順次通過した後に分岐し、一方は電磁弁４６及び膨張弁４４を介して冷蔵用蒸発器４３に流入して冷蔵ケース３の庫内冷却に用いられ、他方は電磁弁５２及び膨張弁５１を介して冷凍用蒸発器４９に流入し、冷凍ケース４の庫内冷却に用いられる。

このように、圧縮機５４が故障した場合は、蒸発器４３、４９から出た冷媒を圧縮機５４を経由することなくカスケード熱交換器２１に流入させるので、圧縮機３７によって冷却貯蔵設備用冷媒回路９に冷媒を循環させることができ、かつ、カスケード熱交換器２１によって冷却貯蔵設備用冷媒回路９の冷媒を所定の温度（故障時設定温度）まで過冷却するので、冷蔵ケース３と冷凍ケース４の庫内冷却を継続することができる。さらに、空気調和機６の室内２の設定温度を予め設定された故障時設定温度（２０℃）に変更するので、室内２の温度を下げて冷却装置８の冷蔵・冷凍負荷を軽減することができる。これらにより、圧縮機３７が故障した場合と同様に、冷蔵ケース３や冷凍ケース４内の商品が傷むのを大幅に遅らせることができ、サービスマンが来て修理されるまでの間に商品が傷んでしまうのをほぼ確実に回避することが可能となる。

（３．３） 最適運転パターン５（故障検知時の運転パターン）：空気調和機が暖房運転時に冷蔵系統（圧縮機３７）が故障した時の制御（図７）
上述のごとき暖房運転時に、冷蔵用の圧縮機３７が故障した場合の制御を図７を用いて説明する。なお、この場合の冷却装置８における冷媒（冷却用冷媒）の一部の流れは矢印γで示している。以下、上述の暖房運転と異なる部分を説明する。

室外機コントローラ２６は、主コントローラ５６からの送信データに基づき、上述の最適運転パターン３、４の場合と同様に、カスケード熱交換器２１のケース側通路２１Ｂの出口温度ＴＣ２を予め定めた故障時出口温度（例えば、−１０℃）とするように膨張弁１９の弁開度を調整すると共に、室外機コントローラ２６及び室内機コントローラ２８は、室内２の設定温度を故障時設定温度（例えば、１６℃）に設定し、この故障時設定温度とするように圧縮機１３Ａ、１３Ｂの運転及び送風機１５を制御する。

一方、冷凍機コントローラ３２は、主コントローラ５６からの送信データに基づき、上述の最適運転パターン３、４の場合と同様に、四方弁４２を切り換えて、図７に示すように蒸発器４３の出口側と蒸発器４９の出口側とをつなぐと共に、圧縮機５４の吐出側とカスケード熱交換器２１の入口側とをつなぐ。また、故障した圧縮機３７は運転停止とされ、電磁弁４７は全閉とされる。この場合、上述の最適運転パターン３の場合と同様に、蒸発器４３から出た冷媒はバイパス経路７０を経由して蒸発器４９の冷媒と合流され、圧縮機５４を経由した後、バイパス経路８０を経由してカスケード熱交換器２１のケース側通路２１Ｂに入る。すなわち、蒸発器４３、４９から出た冷媒は圧縮機３７を経由することなくカスケード熱交換器２１に入り、前述の如き空調用冷媒回路７の冷媒の蒸発によって低温となっているカスケード熱交換器２１によって冷却される。より具体的には、冷却貯蔵設備用冷媒回路９の冷媒は、上述の如く室外機コントローラ２６によりカスケード熱交換器２１の出口で故障時設定温度（−１０℃）となるまで冷却される。これにより、カスケード熱交換器２１にて過冷却された冷媒は、四方弁３９、四方弁４１を順次通過した後に分岐し、一方は電磁弁４６及び膨張弁４４を介して冷蔵用蒸発器４３に流入して冷蔵ケース３の庫内冷却に用いられ、他方は電磁弁５２及び膨張弁５１を介して冷凍用蒸発器４９に流入し、冷凍ケース４の庫内冷却に用いられる。

このように、暖房運転時に圧縮機３７が故障した場合でも、上述の最適運転パターン３の場合と同様に、蒸発器４３、４９から出た冷媒を圧縮機３７を経由することなくカスケード熱交換器２１に流入させるので、圧縮機５４によって冷却貯蔵設備用冷媒回路９に冷媒を循環させることができ、かつ、カスケード熱交換器２１によって冷却貯蔵設備用冷媒回路９の冷媒を所定の温度（故障時設定温度）まで過冷却するので、冷蔵ケース３と冷凍ケース４の庫内冷却を継続することができる。さらに、空気調和機６の室内２の設定温度を予め設定された故障時設定温度（１６℃）に変更するので、室内２の温度を下げて冷却装置８の冷蔵・冷凍負荷を軽減することができる。これらにより、冷蔵ケース３や冷凍ケース４内の商品が傷むのを大幅に遅らせることができ、サービスマンが来て修理されるまでの間に商品が傷んでしまうのをほぼ確実に回避することが可能となる。

（３．４） 最適運転パターン６（故障検知時の運転パターン）：空気調和機が暖房運転時に冷凍系統（圧縮機５４）が故障した時の制御（図７）
上述のごとき暖房運転時に、冷蔵用の圧縮機３７が故障した場合の制御を図７を用いて説明する。なお、この場合の冷却装置８における冷媒（冷却用冷媒）の一部の流れは矢印δで示している。以下、上述の暖房運転と異なる部分を説明する。

室外機コントローラ２６は、主コントローラ５６からの送信データに基づき、上述の最適運転パターン３、４の場合と同様に、カスケード熱交換器２１のケース側通路２１Ｂの出口温度ＴＣ２を予め定めた故障時出口温度（例えば、−１０℃）とするように膨張弁１９の弁開度を調整すると共に、室外機コントローラ２６及び室内機コントローラ２８は、室内２の設定温度を故障時設定温度（例えば、１６℃）に設定し、この故障時設定温度とするように圧縮機１３Ａ、１３Ｂの運転及び送風機１５を制御する。

一方、冷凍機コントローラ３２は、主コントローラ５６からの冷凍機コントローラ３２は、主コントローラ５６からの送信データに基づき、上述の最適運転パターン３、４の場合と同様に、四方弁４２を切り換えて、図７に示すように蒸発器４３の出口側と蒸発器４９の出口側とをつなぐと共に、圧縮機５４の吐出側とカスケード熱交換器２１の入口側とをつなぐ。また、故障した圧縮機３７は運転停止とされ、電磁弁４７は全閉とされる。この場合、上述の最適運転パターン４の場合と同様に、蒸発器４９から出た冷媒はバイパス経路７０を経由して蒸発器４３の冷媒と合流され、圧縮機３７を経由した後、カスケード熱交換器２１のケース側通路２１Ｂに入る。すなわち、蒸発器４３、４９から出た冷媒は圧縮機５４を経由することなく圧縮機３７に供給され、前述の如き空調用冷媒回路７の冷媒の蒸発によって低温となっているカスケード熱交換器２１によって冷却される。より具体的には、上記したように室外機コントローラ２６によりカスケード熱交換器２１の出口で故障時設定温度（−１０℃）となるまで冷却される。これにより、カスケード熱交換器２１にて過冷却された冷媒は、四方弁３９、四方弁４１を順次通過した後に分岐し、一方は電磁弁４６及び膨張弁４４を介して冷蔵用蒸発器４３に流入して冷蔵ケース３の庫内冷却に用いられ、他方は電磁弁５２及び膨張弁５１を介して冷凍用蒸発器４９に流入し、冷凍ケース４の庫内冷却に用いられる。

このように、暖房運転時に圧縮機５４が故障した場合は、上述の最適運転パターン４の場合と同様に、蒸発器４３、４９から出た冷媒を圧縮機５４を経由することなくカスケード熱交換器２１に流入させるので、圧縮機３７によって冷却貯蔵設備用冷媒回路９に冷媒を循環させることができ、かつ、カスケード熱交換器２１によって冷却貯蔵設備用冷媒回路９の冷媒を所定の温度（故障時設定温度）まで過冷却するので、冷蔵ケース３と冷凍ケース４の庫内冷却を継続することができる。さらに、空気調和機６の室内２の設定温度を予め設定された故障時設定温度（１６℃）に変更するので、室内２の温度を下げて冷却装置８の冷蔵・冷凍負荷を軽減することができる。これらにより、冷蔵ケース３や冷凍ケース４内の商品が傷むのを大幅に遅らせることができ、サービスマンが来て修理されるまでの間に商品が傷んでしまうのをほぼ確実に回避することが可能となる。

以上説明したように、本実施形態の空調冷凍装置１は、冷蔵系統（圧縮機３７）或いは冷凍系統（圧縮機５４）が故障した場合に、蒸発器４３、４９から出た冷媒を故障した圧縮機３７（又は５４）を経由せずに他方の圧縮機５４（又は３７）を経由してカスケード熱交換器の入口に導くバイバス経路を形成することにより、カスケード熱交換器２１にて冷却貯蔵設備用冷媒回路９の冷媒を冷却して蒸発器４３、４９に供給し続けることができる。これにより、冷却装置８の圧縮機３７、５４が故障しても冷媒の流れが止まることがなく、しかも、冷蔵ケース３や冷凍ケース４の庫内冷却を継続することができ、冷蔵ケース３や冷凍ケース４内の商品が傷むのを大幅に遅らせることが可能となる。

さらに、本実施形態では、冷蔵系統（圧縮機３７）或いは冷凍系統（圧縮機５４）が故障した場合は、カスケード熱交換器２１のケース側通路２１Ｂの出口温度ＴＣ２を故障時出口温度（例えば、−１０℃）とするように制御を変更することによって、冷却貯蔵設備用冷媒回路９の冷媒を、冷蔵ケース３や冷凍ケース４内の商品の傷みを確実に遅らせることが可能な温度に制御でき、冷蔵ケース３や冷凍ケース４内の商品の傷みを十分な時間（サービスマンが来るまでに十分な時間）遅らせることが可能となる。

また、本実施形態では、冷蔵系統（圧縮機３７）或いは冷凍系統（圧縮機５４）が故障した場合は、空気調和機６の室内２の設定温度を、冷蔵、冷凍優先の故障時設定温度に変更するので、これによっても冷蔵ケース３や冷凍ケース４内の商品が傷むのを遅らせることができる。

なお、上記実施例ではコンビニエンスストアを例にあげて本発明を説明したが、それに限らず、室内の空調と冷却貯蔵設備の冷却を行う種々の空調冷凍装置に本発明は有効である。さらに、実施例で示した各設定値や配管構成はそれに限定されるものでは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。また、上記実施例では、圧縮機３７，５４が故障した場合に、蒸発器４３、４９から出た冷媒を故障した圧縮機３７（又は５４）を経由せずにカスケード熱交換器の入口に導くバイバス経路を形成すると共に、カスケード熱交換器２１のケース側通路２１Ｂの出口温度ＴＣ２を故障時出口温度（例えば、−１０℃）とするように制御を変更する場合について述べたが、本発明は故障時に少なくともバイパス経路を形成して冷媒（冷却要冷媒）を冷却できるようにすればよく、カスケード熱交換器２１の制御は変更しないようにしてもよい。

空調冷凍装置の冷媒回路を含むシステム構成を説明する図である（空気調和機の冷房運転時）。 空調冷凍装置の空気調和機が冷房運転時に冷却装置の圧縮機が故障した場合の運転を説明する図である。 空調冷凍装置の室外ユニットの外観を示す斜視図である。 室外ユニットの上面パネルを取り外した状態での上面図である。 空調冷凍装置の空気調和機の暖房運転を説明する図である。 冷却装置の圧縮機が故障した場合のシーケンスを説明する図である。 空調冷凍装置の空気調和機が暖房運転時に冷却装置の圧縮機が故障した場合の運転を説明する図である。

符号の説明

１ 空調冷凍装置
３ 冷蔵ケース
４ 冷凍ケース
６ 空気調和機
７ 空調用冷媒回路
８ 冷却装置
９ 冷却貯蔵設備用冷媒回路
１３Ａ、１３Ｂ、３７、５４ 圧縮機
１４、３６、４１、４２ 四方弁
１６ 熱源側熱交換器
２１ カスケード熱交換器
２８ 利用側熱交換器
２９、５７ 遠隔操作装置
３８ 凝縮器
４３ 冷蔵用蒸発器
４９ 冷凍用蒸発器

Claims (3)

1. 圧縮機、熱源側熱交換器及び利用側熱交換器を備えて該利用側熱交換器により室内空調を行う空調系統部と、直列に接続された冷凍増幅用圧縮機と冷蔵用圧縮機、凝縮器、冷蔵用蒸発器及び冷凍用蒸発器を備えて該蒸発器により冷却貯蔵設備の庫内冷却を行う冷凍系統部と、前記空調系統部の低圧側の空調用冷媒と前記冷凍系統部の高圧側の冷却用冷媒とが供給されるカスケード熱交換器を備えて熱的に連結する空調冷凍装置において、
   前記冷蔵用圧縮機が故障した場合に、前記蒸発器から出た冷却用冷媒を、故障した前記冷蔵用圧縮機及び前記凝縮器を経由せずに前記冷凍増幅用圧縮機を経由して前記カスケード熱交換器の入口に導くバイパス経路を形成するバイパス経路形成手段を有することを特徴とする空調冷凍装置。
2. 前記バイパス経路形成手段は、前記冷凍増幅用圧縮機が故障した場合に、前記蒸発器から出た冷却用冷媒を、故障した前記冷凍増幅用圧縮機を経由せずに前記冷蔵用圧縮機及び前記凝縮器を経由して前記カスケード熱交換器の入口に導くバイパス経路を形成することを特徴とする請求項１に記載の空調冷凍装置。
3. 前記バイパス経路形成手段は、
   前記冷凍増幅用圧縮機と冷蔵用圧縮機のいずれか一方が故障した場合に、前記冷凍用蒸発器の出口と前記冷凍増幅用圧縮機との間の冷媒通路と、前記冷蔵用蒸発器の出口側の冷媒通路とをつなぐ第１のバイパス経路と、
   前記冷凍増幅用圧縮機の吐出側の冷媒通路と、前記カスケード熱交換器の入口側の冷媒通路とをつなぐ第２のバイパス経路とを形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の空調冷凍装置。

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