JP5629623B2 - 複合二元冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明の実施態様は、１つの筐体内に複数の二元冷凍サイクル装置を搭載する複合二元冷凍サイクル装置に関する。

高温側冷凍回路および低温側冷凍回路が、１つのカスケード熱交換器（中間熱交換器）を共用し、高温側冷凍回路に循環する冷媒と、低温側冷凍回路に循環する冷媒とを、カスケード熱交換器で熱交換させて高圧縮比を得る二元冷凍サイクル装置がある。

この種の二元冷凍サイクル装置において、高温側冷凍回路を構成する凝縮器として、たとえば冷媒と熱媒体である水を熱交換する水熱交換器を備え、ここに温水配管を介して水もしくは温水を導く。水熱交換器に導かれた水または温水は冷媒の凝縮熱を吸熱して高温の温水に変り、温水配管先の利用側へ供給される。したがって、寒冷地においても効率の良い給湯運転が可能である。

特開２０００−３２０９１４号公報

ところで、給湯の需要先によっては、単位時間当りに、より多量の高温水を求めることと、より高温の高温水を求める要望が大である。これに対して、二元冷凍サイクル装置を複数台備え、これらを温水配管に対して直列もしくは並列に接続すれば、要望を満たすことは可能であるが、当然ながら、コストとランニングコストの増大を招いてしまう。

このような事情から、より多量で、より高温の温水を得られる複合二元冷凍サイクル装置を、より低コストで提供でき、ランニングコストの低減化を得ることが望まれている。

本実施形態は、高温側圧縮機、高温側凝縮器、高温側膨張装置、カスケード熱交換器を冷媒配管を介して連通する高温側冷凍回路と、第１の低温側圧縮機、前記カスケード熱交換器、第１の低温側膨張装置、第１の蒸発器を冷媒配管を介して連通する第１の低温側冷凍回路と、第２の低温側圧縮機、前記カスケード熱交換器、第２の低温側膨張装置、第２の蒸発器を冷媒配管を介して連通する第２の低温側冷凍回路とを、同一筐体内に搭載した複合二元冷凍サイクル装置であり、前記カスケード熱交換器は、高温側冷凍回路に連通する高温冷媒流路と、第１の低温側冷凍回路に連通する第１の低温冷媒流路と、第２の低温側冷凍回路に連通する第２の低温冷媒流路を備えるとともに、前記高温冷媒流路の両面側に、互いに異なる低温冷媒流路を配置したプレート式熱交換器であり、前記カスケード熱交換器は、高温側冷凍回路に連通する高温冷媒流路と、第１の低温側冷凍回路に連通する第１の低温冷媒流路と、第２の低温側冷凍回路に連通する第２の低温冷媒流路を備えるとともに、前記高温冷媒流路の両面側に、互いに異なる低温冷媒流路を配置したプレート式熱交換器である。
そして、全ての前記高温側圧縮機および低温側圧縮機は、インバータ駆動により運転周波数が可変であるとともに、全ての前記低温側冷凍回路に四方切換え弁を備えて、冷凍サイクルの切換えを可能とし、前記低温側冷凍回路における蒸発器に対する除霜運転時に、その複合二元冷凍サイクル装置を構成する一方の低温側冷凍回路における一方の蒸発器に対する除霜運転をなすよう制御し、この除霜終了後に、他方の蒸発器の除霜運転をなし、これらの除霜運転中は、一方の低温側冷凍回路において前記カスケード熱交換器から吸熱する熱量よりも、他方の低温側冷凍回路がカスケード熱交換器へ放熱する熱量が大になるよう、低温側圧縮機の運転周波数を切換え制御し、かつ、これらの除霜運転中に、前記高温側圧縮機の運転周波数を低下させるように制御する制御手段を備えた。

第１の実施形態に係る、複合二元冷凍サイクル装置の冷凍サイクル構成図。 同実施形態で用いられるカスケード熱交換器の、第１の流路構成図。 同実施形態で用いられるカスケード熱交換器の、第２の流路構成図。 同実施形態で用いられるカスケード熱交換器が第１の流路を採用した場合の、一方の低温側冷凍回路が停止した場合と、他方の低温側冷凍回路が停止した場合の流路構成図。 同実施形態で用いられるカスケード熱交換器が第２の流路を採用した場合の、一方の低温側冷凍回路が停止した場合と、他方の低温側冷凍回路が停止した場合の流路構成図。 第２の実施形態に係る、複合二元冷凍サイクル装置の冷凍サイクル構成図。 第３の実施形態に係る、複合二元冷凍サイクル装置の冷凍サイクル構成図。 同実施形態で用いられる水熱交換器の、第１の流路構成図。 同実施形態で用いられる水熱交換器の、第２の流路構成図。

以下、本実施形態を図面にもとづいて説明する。
図１は、第１の実施の形態における、給湯システムとして用いられる複合二元冷凍サイクル装置Ｒの冷凍サイクル構成図である。

複合二元冷凍サイクル装置Ｒは、同一の筐体Ｋ内に搭載される高温側冷凍回路Ｒ１と、熱媒体である水を流通させる熱媒体配管である温水配管Ｈと、第１の低温側冷凍回路Ｒ２ａと、第２の低温側冷凍回路Ｒ２ｂおよび、制御部（制御手段）Ｓとから構成される。

高温側冷凍回路Ｒ１において、高温側圧縮機１の吐出部ａから、高温側凝縮器である水熱交換器２の１次側流路２ａ、高温側レシーバ３、高温側膨張装置４、カスケード熱交換器５の高温冷媒流路５ａ、高温側圧縮機１の吸込み部ｂに冷媒配管Ｐを介して順次、接続される。
なお、熱媒体は本実施態様では水として説明するが、水以外のものでも良い。また、高温側凝縮器は空気を加熱する空気熱交換器であってもよい。

ここで用いられる高温側圧縮機１は、インバータ装置を介して商用交流電源に電気的に接続され、運転周波数が可変のインバータ制御によって駆動される圧縮機であって、運転周波数が電源周波数に依存する一定速圧縮機とは相違する。

第１の低温側冷凍回路Ｒ２ａにおいて、第１の低温側圧縮機７の吐出部ａは四方切換え弁８の第１のポートｄ１に冷媒配管Ｐを介して接続される。四方切換え弁８の第２のポートｄ２はカスケード熱交換器５の第１の低温冷媒流路５ｂに、第３のポートｄ３は第１の蒸発器である第１の空気熱交換器９に、それぞれ冷媒配管Ｐを介して接続される。

四方切換え弁８の第４のポートｄ４は、アキュームレータ１０と第１の低温側圧縮機７の吸込み部ｂに冷媒配管Ｐを介して直列に接続される。一方、前記カスケード熱交換器５の第１の低温冷媒流路５ｂは、第１の低温側レシーバ１１と第１の低温側膨張装置１２を直列に備えた冷媒配管Ｐを介して前記空気熱交換器９に接続される。

前記空気熱交換器９に対向して送風ファンＦが配置される。前記第１の低温側圧縮機７は、インバータ装置を介して商用交流電源に電気的に接続される。したがって、第１の低温側圧縮機７は運転周波数が可変のインバータ制御によって駆動される圧縮機であって、運転周波数が電源周波数に依存する一定速圧縮機とは相違する。

第２の低温側冷凍回路Ｒ２ｂにおいて、第２の低温側圧縮機１３の吐出部ａは四方切換え弁１４の第１のポートｄ１に冷媒配管Ｐを介して接続される。四方切換え弁１４の第２のポートｄ２はカスケード熱交換器５の第２の低温冷媒流路５ｃに、第３のポートｄ３は第２の蒸発器である第２の空気熱交換器１５に、それぞれ冷媒配管Ｐを介して接続される。なお、第１および第２の蒸発器は、空気熱交換器に限定されるものではない。

四方切換え弁１４の第４のポートｄ４は、アキュームレータ１６と第２の低温側圧縮機１３の吸込み部ｂに冷媒配管Ｐを介して直列に接続される。一方、前記カスケード熱交換器５の第２の低温冷媒流路５ｃは、第２の低温側レシーバ１７と第２の低温側膨張装置１８を直列に備えた冷媒配管Ｐを介して前記空気熱交換器１５に接続される。

前記空気熱交換器１５に対向して送風ファンＦが配置される。前記第２の低温側圧縮機１３は、インバータ装置を介して商用交流電源に電気的に接続される。したがって、第２の低温側圧縮機１３は運転周波数が可変のインバータ制御によって駆動される圧縮機であって、運転周波数が電源周波数に依存する一定速圧縮機とは相違する。

前記温水配管Ｈは、一端部が給水源、貯湯タンクまたは復水側（戻り側）バッファタンクの吸込み部に接続され、他端部が貯湯タンク、給湯栓または往水側(利用側)バッファタンク（以上、いずれも図示しない）に接続される。
温水配管Ｈの水熱交換器２の上流側に、インバータ装置を介して商用交流電源に電気的に接続する水搬送用の循環ポンプ２０が設けられる。温水配管Ｈは、前記水熱交換器２内に設けられる２次側流路２ｂに接続していて、温水配管Ｈに導かれる水もしくは温水は２次側流路２ｂにおいて１次側流路２ａに導かれる冷媒と熱交換できる。

前記制御部Ｓは、高温側圧縮機１および第１、第２の低温側圧縮機７，１３の吐出部ａ側に設けられる温度センサおよび圧力センサと、高、低温側それぞれの圧縮機１，７，１３の吸込み部ｂ側に設けられる温度センサおよび圧力センサからの検知信号を所定時間毎に受ける。

さらに、温水配管Ｈにおける水熱交換器２の２次側流路２ｂ入口側に設けられる水温センサと、出口側に設けられる水温センサおよび流量センサからの検知信号を所定時間毎に受ける。カスケード熱交換器５に設けられる温度センサと、第１、第２の空気熱交換器９，１５に設けられる温度センサ（いずれも図示しない）からも検知信号を受ける。

制御部Ｓは、リモートコントローラ（リモコン）からの指示信号と、各センサ類からの検知信号を受け、記憶する基準値と比較する。そして、高温側圧縮機１と、第１、第２の低温側圧縮機７，１３の運転周波数を制御し、高温側膨張装置４と第１、第２の低温側膨張装置１２，１８の開閉と絞り量を制御し、循環ポンプ２０の運転周波数を制御する。

このようにして構成される複合二元冷凍サイクル装置Ｒであり、冷凍サイクル運転（加熱運転モード）開始の指示を受けた制御部Ｓは後述するように制御し、高温側冷凍回路Ｒ１と、第１の低温側冷凍回路Ｒ２ａおよび第２の低温側冷凍回路Ｒ２ｂに冷媒を導き循環させる。

高温側冷凍回路Ｒ１では冷媒を、高温側圧縮機１−水熱交換器２の１次側流路２ａ−高温側レシーバ３−高温側膨張装置４−カスケード熱交換器５の高温冷媒流路５ａ−高温側圧縮機１− の順に導き循環させる。水熱交換器２の１次側流路２ａが凝縮器として作用し、カスケード熱交換器５の高温冷媒流路５ａが蒸発器として作用する。

第１の低温側冷凍回路Ｒ２ａでは、第１の低温側圧縮機７から吐出される冷媒を、 −四方切換え弁８−カスケード熱交換器５における第１の低温冷媒流路５ｂ−第１の低温側レシーバ１１−第１の低温側膨張装置１２−第１の空気熱交換器９−四方切換え弁８−アキュームレータ１０−第１の低温側圧縮機７− の順に導き循環させる。

第２の低温側冷凍回路Ｒ２ｂでは、第２の低温側圧縮機１３から吐出される冷媒を、 −四方切換え弁１４−カスケード熱交換器５における第２の低温冷媒流路５ｃ−第２の低温側レシーバ１７−第２の低温側膨張装置１８−第２の空気熱交換器１５−四方切換え弁１４−アキュームレータ１６−低温側圧縮機１３− の順に導き循環させる。

カスケード熱交換器５における第１の低温冷媒流路５ｂと第２の低温冷媒流路５ｃが凝縮器として作用し、空気熱交換器９，１５が蒸発器として作用する。すなわち、第１、第２の低温冷媒流路５ｂ，５ｃで冷媒が凝縮して凝縮熱を放出し、その凝縮熱を高温冷媒流路５ａにおいて冷媒が吸熱しながら蒸発する。

各空気熱交換器９，１５での冷媒蒸発温度と、水熱交換器２での冷媒凝縮温度との差が極めて大となり、高圧縮比を得る。温水配管Ｈに導かれる水は水熱交換器２の２次側流路２ｂにおいて、高温側冷凍回路Ｒａで凝縮作用をなす水熱交換器２の１次側流路３ａから高温の凝縮熱を吸熱し、高温度（５５〜９５℃）に上昇する。

水熱交換器２の２次側流路２ｂにおいて高温化した温水は、水熱交換器２から貯湯タンクまたは往水側のバッファタンクに導かれ、再び水熱交換器２に導かれ加熱されて貯湯タンクまたは往水側のバッファタンクに循環する。もしくは、水熱交換器２から給湯栓に直接給湯される。

なお、通常の二元冷凍サイクル装置は、カスケード熱交換器を共用する１組ずつの高温側冷凍回路および低温側冷凍回路を備えるとともに、高温側冷凍回路に設けた水熱交換器において、高温側冷凍回路から導かれる冷媒と、温水配管から導かれる水または温水とを熱交換するようになっている。

より多量で、より高温化した温水を給湯するには、このような二元冷凍サイクル装置を複数備える必要がある。さらに、それぞれの二元冷凍サイクル装置に対して水熱交換器を備え、これら水熱交換器を用途に応じて直列もしくは並列に接続する配管構成が必要となる。

しかしながら、複数の二元冷凍サイクル装置をもって複合二元冷凍サイクル装置を構成すれば、複数の水熱交換器と、複数の高温側冷凍回路および同数の低温側冷凍回路を備えなければならず、配管系統が複雑化して、コストの増大と設置スペースの増大化を招いてしまう。

本実施形態では、１組の高温側冷凍回路Ｒ１に対して２組の低温側冷凍回路Ｒ２ａ，Ｒ２ｂと１台の水熱交換器２を備え、多量で高温化した温水を得る。２組の二元冷凍サイクル装置を備えたものと比較して、高温側冷凍回路と水熱交換器を１組分不要とし、配管系統が簡素化して、コストと設置スペースの低減化を図れる。

なお、ここで用いられる前記カスケード熱交換器５は、高温冷媒流路５ａと、第１の低温冷媒流路５ｂおよび第２の低温冷媒流路５ｃの、３つの流路５ａ〜５ｃが、複数の仕切り（プレート）で仕切られた空間部で形成されるプレート式熱交換器である。そして、３つの流路５ａ〜５ｃの流路構成は以下に述べるようになっている。

図２は、カスケード熱交換器５における、第１の流路構成図である。
カスケード熱交換器５を構成する器体３０の一側面に、高温冷媒導入口３１ａと高温冷媒導出口３１ｂが互いに離間した端部に設けられる。高温冷媒導入口３１ａには高温側膨張装置４に連通する冷媒配管Ｐが接続され、高温冷媒導出口３１ｂには高温側圧縮機１の吸込み部ｂに連通する冷媒配管Ｐが接続される。

器体３０内に、高温冷媒流路５ａ（実線で示す）が構成される。高温冷媒流路５ａは、高温冷媒導入口３１ａと高温冷媒導出口３１ｂに接続し、互いに平行で端部が閉塞される主流路３２ａと、これら主流路３２ａ間に亘って連通され、互いに所定間隔を存して平行な複数の高温冷媒分岐流路３２ｂとからなる。

器体３０の他側面には、第１の低温冷媒導入口３３ａと、第２の低温冷媒導入口３４ａとが、互いに隣接した位置に設けられる。さらに、器体３０の同じ側面で離間した位置に第１の低温冷媒導出口３３ｂと、第２の低温冷媒導出口３４ｂとが、互いに隣接した位置に設けられる。

第１の低温冷媒導入口３３ａには、第１の低温側冷凍回路Ｒ２ａにおける四方切換え弁８の第２のポートｄ２と連通する冷媒配管Ｐが接続される。第１の低温冷媒導出口３３ｂには、同冷凍回路Ｒ２ａにおける第１の低温側レシーバ１１と連通する冷媒配管Ｐが接続される。

第２の低温冷媒導入口３４ａには、第２の低温側冷凍回路Ｒ２ｂにおける四方切換え弁１４の第２のポートｄ２と連通する冷媒配管Ｐが接続される。第２の低温冷媒導出口３４ｂには、同冷凍回路Ｒ２ｂにおける第２の低温側レシーバ１７と連通する冷媒配管Ｐが接続される。

器体３０内において、第１の低温冷媒導入口３３ａと第１の低温冷媒導出口３３ｂに連通する、第１の低温冷媒流路５ｂ（一点鎖線で示す）が構成される。さらに、第２の低温冷媒導入口３４ａと第２の低温冷媒導出口３４ｂに連通する、第２の低温冷媒流路５ｃ（破線で示す）が構成される。

第１の低温冷媒流路５ｂは、第１の低温冷媒導入口３３ａと第１の低温冷媒導出口３３ｂに接続して互いに平行で端部が閉塞される主流路３５ａと、これら主流路３５ａ間に亘って連通され、互いに所定間隔を存して平行な複数の第１の低温冷媒分岐流路３５ｂとからなる。

第２の低温冷媒流路５ｃは、第２の低温冷媒導入口３４ａと第２の低温冷媒導出口３４ｂに接続して互いに平行で端部が閉塞される主流路３６ａと、これら主流路３６ａ間に亘って連通され、互いに所定間隔を存して平行な複数の第２の低温冷媒分岐流路３６ｂとからなる。

結局、器体３０内において、高温冷媒流路５ａを構成する高温冷媒分岐流路３２ｂと、第１の低温冷媒流路５ｂを構成する第１の低温冷媒分岐流路３５ｂおよび第２の低温冷媒流路５ｃを構成する第２の低温冷媒分岐流路３６ｂは、互いに所定間隔を存して平行に設けられる。

換言すれば、高温冷媒分岐流路３２ｂを挟んで、一面側に第１の低温冷媒分岐流路３５ｂが、他面側に第２の低温冷媒分岐流路３６ｂが設けられ、第１、第２の低温冷媒分岐流路３５ｂ、３６ｂが高温冷媒分岐流路３２ｂに対して交互に位置する。そして、器体３０の左右両側面に近接する部位には、高温冷媒分岐流路３２ｂが位置する。

このようにして構成されるカスケード熱交換器５であり、高温側冷凍回路Ｒ１において、高温冷媒導入口３１ａから高温冷媒流路５ａに導かれた高温冷媒は、一方の主流路３２ａから複数の高温冷媒分岐流路３２ｂに分流され、再び他方の主流路３２ａに集流されて高温冷媒導出口３１ｂから導出される。

第１の低温側冷凍回路Ｒ２ａでは、第１の低温冷媒導入口３３ａから第１の低温冷媒流路５ｂに導かれた低温冷媒は、一方の主流路３５ａから複数の第１の低温冷媒分岐流路３５ｂに分流され、再び他方の主流路３５ａに集流されて第１の低温冷媒導出口３３ｂから導出される。

第２の低温側冷凍回路Ｒ２ｂにおいて、第２の低温冷媒導入口３４ａから第２の低温冷媒流路５ｃに導かれた低温冷媒は、一方の主流路３６ａから複数の第２の低温冷媒分岐流路３６ｂに分流され、再び他方の主流路３６ａに集流されて第２の低温冷媒導出口３４ｂから導出される。

すなわち、カスケード熱交換器５において、平行な複数の高温冷媒分岐流路３２ｂに対して、第１の低温冷媒分岐流路３５ｂと第２の低温冷媒分岐流路３６ｂが交互に、かつ互いに仕切りを挟んで設けられることになる。

カスケード熱交換器５を構成する器体３０と、各流路５ａ〜５ｃを仕切る仕切りの素材は、熱伝導性に優れたものが用いられている。カスケード熱交換器５の以上説明した流路構成と、構成素材の選択により、高温冷媒と第１の低温冷媒および第２の低温冷媒は効率良く熱交換し、熱交換効率の向上を得られる。

なお、高温冷媒導入口３１ａ、高温冷媒導出口３１ｂ、第１の低温冷媒導入口３３ａ、第２の低温冷媒導入口３４ａ、第１の低温冷媒導出口３３ｂおよび第２の低温冷媒導出口３４ｂを器体３０の同一の側面に設けても良い。

図３は、カスケード熱交換器５における、第２の流路構成図である。
カスケード熱交換器５を構成する器体３０の一側面に、高温冷媒導入口３１ａと高温冷媒導出口３１ｂが設けられ、それぞれに高温側冷凍回路Ｒ１の冷媒配管Ｐが接続される。器体３０内において、高温冷媒導入口３１ａと高温冷媒導出口３１ｂとに連通する高温冷媒流路５ａが設けられる。

器体３０の他側面には、第１の低温冷媒導入口３３ａと第２の低温冷媒導入口３４ａが設けられ、器体３０の同じ側面で離間した位置に第１の低温冷媒導出口３３ｂと第２の低温冷媒導出口３４ｂとが設けられる。

器体３０内において、第１の低温冷媒導入口３３ａと第１の低温冷媒導出口３３ｂに連通する第１の低温冷媒流路５ｂが設けられる。そして、第２の低温冷媒導入口３４ａと第２の低温冷媒導出口３４ｂとに連通する第２の低温冷媒流路５ｃが設けられる。流路構成自体は、全て、先に図２で説明したものと全く同一であるので詳細な説明を省略する。

器体３０内において、高温冷媒分岐流路３２ｂと、第１の低温冷媒分岐流路３５ｂおよび第２の低温冷媒分岐流路３６ｂが、互いに所定間隔を存して平行であるとともに、高温冷媒分岐流路３２ｂを挟んで、この一面側に第１の低温冷媒分岐流路３５ｂが設けられ、他面側に第２の低温冷媒分岐流路３６ｂが設けられることも同様である。

ここでは器体３０の一方の側面（右側面）に近接する部位に、第１の低温冷媒分岐流路３５ｂが位置し、他方の側面（左側面）に近接する部位に、第２の低温冷媒分流流路３５ｂが位置することが、図２のものと相違する。作用的には、先に説明したものとほとんど変りがない。

なお、図２および図３に示したカスケード熱交換器５において、高温冷媒導入口３１ａと高温冷媒導出口３１ｂ、第１の低温冷媒導入口３３ａと第１の低温冷媒導出口３３ｂ、第２の低温冷媒導入口３４ａと第２の低温冷媒導出口３４ｂは、器体３０のいずれの側面に設けても良く、また、これら全てを器体３０の同一の側面に設けても良い。

ところで、複合二元冷凍サイクル装置Ｒにおいては、１組の高温側冷凍回路Ｒ１に対して２組の低温側冷凍回路Ｒ２ａ，Ｒ２ｂを備えている。故障もしくはメンテナンス等の、何らかの事情で、一方の低温側冷凍回路Ｒ２ａもしくはＲ２ｂの作用を停止せざるを得ない場合がある。

しかしながら、このような状況下でも、高温側冷凍回路Ｒ１における水熱交換器２の１次側流路２ａでは冷媒の凝縮作用を継続し、温水配管Ｈに導かれる水に対する加熱作用を継続して、給湯運転の停止は避けなければならない。

先に図２で説明した、カスケード熱交換器５における第１の流路構成において、第１の低温側冷凍回路Ｒ２ａの運転を継続し、第２の低温側冷凍回路Ｒ２ｂを停止した場合を図４（Ａ）に示す。また、第１の低温側冷凍回路Ｒ２ａを停止し、第２の低温側冷凍回路Ｒ２ｂの運転を継続した場合を図４（Ｂ）に示している。

図４（Ａ）から説明すると、カスケード熱交換器５において、高温側冷凍回路Ｒ１の運転を継続しているので高温冷媒流路５ａに高温冷媒が流通する。第１の低温側冷凍回路Ｒ２ａの運転を継続しているので、第１の低温冷媒流路５ｂに低温冷媒が流通するが、第２の低温冷媒流路５ｃには冷媒の流通が無いので、図示していない。

構成上、器体３０の右側面に近接する高温冷媒分岐流路３２ｂに対して、隣接する第２の低温冷媒分岐流路３６ｂに低温冷媒の流通が無いので、ここでは高温冷媒と低温冷媒との熱交換が無い。しかしながら、他の高温冷媒分岐流路３２ｂの片面に第１の低温冷媒流路５ｂが隣接し低温冷媒が流通しているので、これら相互の熱交換作用が継続する。

すなわち、第２の低温側冷凍回路Ｒ２ｂが停止しても、第１の低温側冷凍回路Ｒ２ａが継続して作用していれば、カスケード熱交換器５において最小限の熱交換作用が維持され、給湯運転の継続を図れる。

図４（Ｂ）は、カスケード熱交換器５において、高温冷媒流路５ａに高温冷媒が流通し、第２の低温冷媒流路５ｃに低温冷媒が流通する状態を示している。第１の低温冷媒流路５ｂには冷媒の流通が無いので、図示していない。

構成上、器体３０の左側面に近接する高温冷媒分岐流路３２ｂに対して、隣接する第１の低温冷媒分岐流路３５ｂに低温冷媒の流通が無いので、ここでは高温冷媒と低温冷媒との熱交換が無い。しかしながら、他の高温冷媒分岐流路３２ｂの片面に第２の低温冷媒流路３６ｂが隣接し低温冷媒が流通しているので、これら相互の熱交換作用が継続する。

すなわち、第１の低温側冷凍回路Ｒ２ａが停止しても、第２の低温側冷凍回路Ｒ２ｂが継続して作用していれば、カスケード熱交換器５において最小限の熱交換作用が維持され、給湯運転の継続を図れる。

図５（Ａ）では、カスケード熱交換器５において、高温冷媒流路５ａに高温冷媒が流通し、第１の低温冷媒流路５ｂに低温冷媒が流通する状態を示している。第２の低温冷媒流路５ｃには冷媒の流通が無いので、図示していない。

この場合は、構成上、全ての高温冷媒分岐流路３２ｂの片面に第１の低温冷媒分岐流路３５ｂが隣接し低温冷媒が流通しているので、これら相互の熱交換作用が継続する。
したがって、第２の低温側冷凍回路Ｒ２ｂが停止しても、第１の低温側冷凍回路Ｒ２ａが継続して作用していれば、カスケード熱交換器５において最小限の熱交換作用が維持され、給湯運転の継続を図れる。

図５（Ｂ）では、カスケード熱交換器５において、高温冷媒流路５ａに高温冷媒が流通し、第２の低温冷媒流路５ｃに低温冷媒が流通する状態を示している。第１の低温冷媒流路５ｂには冷媒の流通が無いので、図示していない。
この場合も、構成上、全ての高温冷媒分岐流路３２ｂの片面に第２の低温冷媒分岐流路３６ｂが隣接し低温冷媒が流通しているので、これら相互の熱交換作用が継続する。

したがって、第１の低温側冷凍回路Ｒ２ａが停止しても、第２の低温側冷凍回路Ｒ２ｂが継続して作用していれば、カスケード熱交換器５において最小限の熱交換作用が維持され、給湯運転の継続を図れる。

図６は、第２の実施形態における複合二元冷凍サイクル装置ＲＡの冷凍サイクル構成図である。先に図１で説明した第１の実施形態における複合二元冷凍サイクル装置Ｒと同一構成部品については、同番号を付して新たな説明を省略する。

第１の実施形態では、２組の低温側冷凍回路Ｒ２ａ，Ｒ２ｂにおいて、２台の低温側圧縮機７，１３を備えているにも係らず、高温側冷凍回路Ｒ１は１組であり、１台の高温側圧縮機１を備えて対応する構成とした。そのためには、高温側圧縮機１は極めて大型のものにならざるを得ない。

このような大型の圧縮機を入手できない場合は、図６に示すように、複数の高温側圧縮機１，１を並列に連結した高温側冷凍回路Ｒ１を構成してもよい。実質的に大型の高温側圧縮機を備えたことと同様となり、以上説明した作用を円滑になし、必要で充分な効果を得られる。なお、この場合は、複数の高温側圧縮機１，１間の潤滑油量を均等にする冷媒回路および制御を考慮する必要がある。

以上説明した実施形態では、各低温側冷凍回路Ｒ２ａ，Ｒ２ｂで空気熱交換器９，１５が冷媒の蒸発作用をなす。そのため、外気温が低温の状況下で冷凍サイクル運転を継続すると、各空気熱交換器９，１５で生成される凝縮水が凍結して霜となり付着する。時間の経過とともに霜が厚くなり、空気熱交換器９，１５の熱交換効率が低下してしまう。

制御部Ｓは、それぞれの空気熱交換器９，１５に取付けた温度センサからの検知信号を受けるとともに、その他のセンサ類からの検知信号を受けて、空気熱交換器９，１５に対する除霜運転の必要を判断する。その結果で除霜運転モードを選択するのだが、このとき制御部Ｓは以下に述べる制御をなす。

制御部Ｓは、先に、一方の低温側冷凍回路、たとえば第１の低温側冷凍回路Ｒ２ａにおける四方切換え弁８を、逆冷凍サイクルに切換え制御をなす。第１の低温側圧縮機７から吐出される高温高圧のガス冷媒は四方切換え弁８を介して直接、第１の空気熱交換器９に導かれ、ここで高熱を放出する。

第１の空気熱交換器９に付着していた霜が徐々に溶融し、ドレン水となって滴下し、時間の経過とともに霜の厚みが減少する。すなわち、第１の空気熱交換器９に対する除霜作用がなされる。

制御部Ｓは、第１の空気熱交換器９に取付けた温度センサと、他の温度センサからの検知信号で、第１の空気熱交換器９に対する除霜が完全に終了したことを確認する。そこで、第１の低温側冷凍回路Ｒ２ａを元の加熱運転モードに戻すよう、四方切換え弁８を切換え制御する。

そのうえで、今度は、他方である第２の低温側冷凍回路Ｒ２ｂにおける四方切換え弁１４を逆冷凍サイクルに切換え制御をなす。第２の低温側圧縮機１３から吐出される高温高圧のガス冷媒は四方切換え弁１４を介して直接、第２の空気熱交換器１５に導かれ、高熱を放出する。

第２の空気熱交換器１５に付着していた霜が徐々に溶融し、ドレン水となって滴下し、時間の経過とともに霜の厚みが減少する。したがって、第２の空気熱交換器１５に対する除霜作用がなされる。

第２の空気熱交換器１５に取付けた温度センサと、他の温度センサからの検知信号で、第２の空気熱交換器１５に対する除霜が完全に終了したことを制御部Ｓは確認する。そして、第２の低温側冷凍回路Ｒ２ｂを元の加熱運転モードに戻すよう、四方切換え弁１４を切換え制御する。

このようにして制御部Ｓは、第１、第２の空気熱交換器９，１５に対する除霜運転を開始するのに、第１、第２の低温側冷凍回路Ｒ２ａ，Ｒ２ｂを同時に除霜運転モードに切換えない。

上述したように、たとえば第１の低温側冷凍回路Ｒ２ａを先に除霜運転モードに切換え、第１の空気熱交換器９の除霜が完了したことを確認する。そして、第１の低温側冷凍回路Ｒ２ａを加熱運転モードに切換えてから、第２の低温側冷凍回路Ｒ２ｂを除霜運転モードに切換える。

この除霜運転モードへの切換え順序は、各冷凍回路Ｒ２ａ，Ｒ２ｂにおいて逆であっても支障は無い。以上の制御をなすことで、少なくとも、一方の低温側冷凍回路Ｒ２ａもしくはＲ２ｂでは加熱運転モードを継続しているので、カスケード熱交換器５における熱交換効率の低下幅を小さく抑えられる。

さらに制御部Ｓは、複合二元冷凍サイクル装置Ｒ、ＲＡに備えられる全ての圧縮機１，７，１３を以下のようにインバータ駆動制御をなす。
除霜運転モードに切換えた側の冷凍回路を、たとえば第１の低温側冷凍回路Ｒ２ａとし、冷凍サイクル運転（加熱運転モード）を継続する側の冷凍回路を、第２の低温側冷凍回路Ｒ２ｂとする。

第１の低温側冷凍回路Ｒ２ａがカスケード熱交換器５から吸熱する熱量よりも、第２の低温側冷凍回路Ｒ２ｂがカスケード熱交換器５へ放熱する熱量が大になるよう、第１の低温側圧縮機７と第２の低温側圧縮機１３の運転周波数を制御する。

このとき、高温側冷凍回路Ｒ１がカスケード熱交換器５から吸熱できる熱量が低減し、カスケード熱交換器５の高温冷媒流路５ａでの蒸発温度が低下する。このままでは、第２の低温側冷凍回路Ｒ２ｂの凝縮温度も低下し、第２の低温側圧縮機１３が低圧縮比運転となって、十分な潤滑ができず、信頼性が低下するおそれがある。

そのため、制御部Ｓは高温側冷凍回路Ｒ１に備えた高温側圧縮機１の運転周波数を低下する制御をなす。これにより、カスケード熱交換器５の高温冷媒流路５ａでの蒸発温度および第２の低温側冷凍回路Ｒ２ｂの凝縮温度が上昇し、第２の低温側冷凍回路Ｒ２ｂにおける第２の低温側圧縮機１３の運転周波数を、信頼性上問題のない所定の範囲内に収めることができる。

さらに制御部Ｓは、水熱交換器２の上流側に備えた水搬送用の循環ポンプ２０をインバータ制御する。
すなわち、制御部Ｓは、温水の設定温度と出口水温センサで検出される出口水温との差から判断し、循環ポンプ２０の運転周波数を低下させる。これにより、給湯先への給湯量の低減は認められるが、給湯温度を設定温度に維持することが可能となる。

このようにして、各空気熱交換器９，１５に対する除霜運転のために、第１、第２の低温側冷凍回路Ｒ２ａ，Ｒ２ｂに四方切換え弁８，１４は必要であるが、高温側冷凍回路Ｒ１においては四方切換え弁を備える必要が無く、アキュームレータも不要にでき、配管系統と制御系統が簡素化して、コストの低減と、装置のコンパクト化を図れる。

さらに、上述したように給湯運転を継続しているが、たとえば夜間から早朝にかけて給湯側の需要量が低下する場合がある。または、水を循環しながら加温して利用する場合、利用側の負荷が低下して、復水側（戻り側）バッファタンクから水熱交換器２への戻り水温（入口水温）が高くなり、水熱交換器２での必要加熱熱量が小さくなる場合がある。
詳しくは、前記水熱交換器２における負荷が低下して、要求能力が低下する。このとき制御部Ｓは、以下に述べる制御をなす。

制御部Ｓは、高温側冷凍回路Ｒ１における高温側圧縮機１と、第１の低温側冷凍回路Ｒ２ａにおける第１の低温側圧縮機７と、第２の低温側冷凍回路Ｒ２ｂにおける第２の低温側圧縮機１３の運転周波数を低下する制御をなす。したがって、水熱交換器２の１次側流路２ａと２次側流路２ｂとの熱交換量が低下し、要求に見合う状態となる。

条件によっては、さらに水熱交換器２における負荷が低下し、要求能力がさらに低下する場合がある。このとき制御部Ｓは、いずれか一方の低温側圧縮機７もしくは１３の運転を停止する。

したがって、高温側冷凍回路Ｒ１におけるカスケード熱交換器５での蒸発温度が低下し、水熱交換器２における熱交換量がさらに低下して、要求に見合う極めて広い要求範囲で制御が可能であり、ランニングコストの低減や、負荷追従性、出口水温の制御性（出口水温を一定化および出口水温の大幅な変動防止）に役立つ。

図７は、第３の実施形態における複合二元冷凍サイクル装置ＲＢの冷凍サイクル構成図である。
ここでは、後述する水熱交換器２Ａを共用して、先に図２で説明した第２の実施形態における複合二元冷凍サイクル装置ＲＡを、同一の筐体Ｋ内に２組搭載している。

なお説明すると、水熱交換器２Ａに接続される温水配管Ｈを境にして、図の下部側に第１の複合二元冷凍サイクル装置１００が備えられ、図の上部側に第２の複合二元冷凍サイクル装置２００が備えられる。

第１の複合二元冷凍サイクル装置１００は、第１の高温側冷凍回路Ｒ１と、第１の低温側冷凍回路Ｒ２ａおよび第２の低温側冷凍回路Ｒ２ｂとから構成されている。全て、図２で説明した構成部品と同じ構成部品で構成されているので、同番号を付して新たな説明を省略する。

第２の複合二元冷凍サイクル装置２００は、第２の高温側冷凍回路Ｒ２０と、第３の低温側冷凍回路Ｒ３０ａおよび第４の低温側冷凍回路Ｒ３０ｂとから構成される。それぞれの冷凍回路を構成する構成部品は、実際には、図２で説明した構成部品と同一のものであり、説明の便宜上、同じ構成部品の符号に、「Ａ」を付して新たな説明を省略する。

この複合二元冷凍サイクル装置ＲＢにおいて、冷凍サイクル運転（加熱運転モード）開始の指示を受けた制御部Ｓは、第１の複合二元冷凍サイクル装置１００における第１の高温側冷凍回路Ｒ１と、第１の低温側冷凍回路Ｒ２ａおよび第２の低温側冷凍回路Ｒ２ｂに対して上述したように制御し、冷媒を循環させる。

さらに制御部Ｓは、第２の複合二元冷凍サイクル装置２００における第２の高温側冷凍回路Ｒ２０と、第３の低温側冷凍回路Ｒ３０ａおよび第４の低温側冷凍回路Ｒ３０ｂに対し、第１の複合二元冷凍サイクル装置１００と同様に制御し、冷媒を循環させる。

水熱交換器２Ａに接続される温水配管Ｈに水が導かれ、ここに形成される水流路２Ａａを流通する。水熱交換器２Ａには、第１の高温側冷凍回路Ｒ１に連通する第１の冷媒流路２Ａｂと、第２の高温側冷凍回路Ｒ２０に連通する第２の冷媒流路２Ａｃが備えられ、それぞれに高温冷媒が流通する。

温水配管Ｈに導かれる水は、水熱交換器２Ａの水流路２Ａａにおいて、第１の冷媒流路２Ａｂと第２の冷媒流路２Ａｃから高温の凝縮熱を吸熱し、高温度に上昇する。ここで高温化した温水は、先に説明したように循環し、もしくは給湯される。

第１の実施の形態および第２の実施の形態で説明した複合二元冷凍サイクル装置Ｒ，ＲＡよりも、さらに高温の温水が得られるとともに、さらに多量の温水を給湯でき、給湯能力の増大化を図れる。

しかも、複数の低温側冷凍回路に対して、その半数の高温側冷凍回路と、１台の水熱交換器２Ａを備えればよい。全て、同数の高温側冷凍回路と、低温側冷凍回路および水熱交換器を備えた複合二元冷凍サイクル装置と比較して、構成部品の低減と、配管系統および圧縮機相互の均油構造が簡素化し、コストとランニングコストの低減化を図れる。

前記水熱交換器２Ａは、図８もしくは図９に示すように構成される。
図８の水熱交換器２Ａは、先に図２で説明したカスケード熱交換器５と同様の構造である。カスケード熱交換器５の高温冷媒流路５ａが、水熱交換器２Ａの水流路２Ａａ（実線）に相当する。第１の低温冷媒流路５ｂが、第１の冷媒流路２Ａｂ（一点鎖線）に相当し、第２の低温冷媒流路５ｃが、第２の冷媒流路２Ａｃ（破線）に相当する。

図９に示す水熱交換器２Ａも、先に図３で説明したカスケード熱交換器５と同様の構造となっている。カスケード熱交換器５の高温冷媒流路５ａが、水熱交換器２Ａの水流路２Ａａ（実線）に相当する。第１の低温冷媒流路５ｂが、第１の冷媒流路２Ａｂ（一点鎖線）に相当し、第２の低温冷媒流路５ｃが、第２の冷媒流路２Ａｃ（破線）に相当する。

図８の水熱交換器２Ａは、器体４０の左右側面に近接して水流路２Ａａの分岐流路が位置する。図９の水熱交換器２Ａは、器体４０の一方の側面に近接して第１の冷媒流路２Ａｂの分岐流路が位置し、他方の側面に近接して第２の冷媒流路２Ａｃの分岐流路が位置することが相違する。

いずれの水熱交換器２Ａも、水流路２Ａａの分岐流路を挟んで、一面側に第１の冷媒流路２Ａｂの分岐流路が位置し、他面側に第２の冷媒流路２Ａｃの分岐流路が位置する。したがって、第１、第２の冷媒流路２Ａｂ、２Ａｃそれぞれの分岐流路が水流路２Ａａの分岐流路に対して交互に位置することは、変りがない。

このように水熱交換器２Ａを構成する器体４０と、各水流路２Ａａ〜２Ａｃの分岐流路を仕切る仕切りの素材は、熱伝導性に優れたものが用いられている。水熱交換器２Ａの流路構成と素材の選択により、温水配管Ｈに導かれる水もしくは温水と、各高温側冷凍回路Ｒ１，Ｒ２０を循環する高温冷媒は効率良く熱交換し、熱交換効率の向上を得られる。

また、図８に示す水熱交換器２Ａの左右両側の水流路２Ａａは例外として、水流路２Ａａの分岐流路は、左右いずれか一方の面に第１の冷媒流路２Ａｂもしくは第２の冷媒流路２Ａｃそれぞれの分岐流路が仕切りを介して接する。
なお、各水流路２Ａａ〜２Ａｃの導入口および導出口は、器体４０のいずれの側面に設けても良い。

したがって、種々の事情により一方の複合二元冷凍サイクル装置１００もしくは２００の運転が停止せざるを得ない状況下において、他方の複合二元冷凍サイクル装置２００もしくは１００の運転を継続している限り、水熱交換器２Ａにおいて能力が半減した状態ではあるが給湯運転を継続できる。

つぎに、複合二元冷凍サイクル装置ＲＢに係る除霜運転について説明する。
第１、第２の複合二元冷凍サイクル装置１００、２００における高温側圧縮機１，１Ａ、第１の低温側圧縮機７，７Ａ、第２の低温側圧縮機１３，１３Ａの全ては、インバータ駆動により運転周波数が制御される。低温側冷凍回路Ｒ２ａ．Ｒ２ｂ，Ｒ３０ａ，Ｒ３０ｂに四方切換え弁８，１４，８Ａ，１４Ａを備え冷凍サイクルの切換えが可能である。

以上の前提要件を備えた複合二元冷凍サイクル装置ＲＢであり、第１の複合二元冷凍サイクル装置１００における空気熱交換器９，１５と、第２の複合二元冷凍サイクル装置２００における空気熱交換器９Ａ，１５Ａに霜が付着して除霜が必要になった場合は、制御部Ｓは以下に述べるように制御する。

いずれか一方、たとえば第１の複合二元冷凍サイクル装置１００における第１の低温側冷凍回路Ｒ２ａの四方切換え弁８を逆冷凍サイクルに切換えて、空気熱交換器９の除霜運転をなすよう制御する。この間、第２の低温側冷凍回路Ｒ２ｂは冷凍サイクル運転を継続し、高温側冷凍回路Ｒ１との熱交換作用を最小限継続する。
そして、第２の複合二元冷凍サイクル装置２００においても、そのまま冷凍サイクル運転を継続し、水熱交換器２Ａに導かれる水もしくは温水に対する加熱作用を継続する。

第１の低温側冷凍回路Ｒ２ａにおける空気熱交換器９の除霜が終了したら、元の冷凍サイクルに戻したうえで、第２の低温側冷凍回路Ｒ２ｂの四方切換え弁１４を逆冷凍サイクルに切換え、この空気熱交換器１５に対する除霜運転をなす。

この間においても第２の複合二元冷凍サイクル装置２００での冷凍サイクル運転を継続する。第１の複合二元冷凍サイクル装置１００の空気熱交換器９に対する除霜が終了した分、水熱交換器２Ａに導かれる水もしくは温水に対する加熱効率が向上する。

第１の複合二元冷凍サイクル装置１００の空気熱交換器１５に対する除霜が終了したら四方切換え弁１４を再び冷凍サイクルに戻し、第２の複合二元冷凍サイクル装置２００における一方の空気熱交換器、たとえば９Ａの除霜運転をなす。このとき、他方の低温側冷凍回路Ｒ３０ｂでは冷凍サイクル運転を継続する。

空気熱交換器９Ａの除霜が終了したら、低温側冷凍回路Ｒ３０ａを冷凍サイクル運転に戻し、他方の空気熱交換器１５Ａの除霜運転をなす。その間に、他方の低温側冷凍回路で冷凍サイクル運転を継続することは変りがない。このようにして、４組の低温側冷凍回路あるうちの、１組ずつの低温側冷凍回路を順次、逆冷凍サイクルに切換えて除霜をなす。

さらに制御部Ｓは、たとえば第１の複合二元冷凍サイクル装置１００における第１の低温側冷凍回路Ｒ２ａを逆冷凍サイクルにして空気熱交換器９に対する除霜を行っている間に、以下の制御を同時に行う。

すなわち、第１の低温側冷凍回路Ｒ２ａがカスケード熱交換器５から吸熱する熱量よりも、第２の低温側冷凍回路Ｒ２ｂがカスケード熱交換器５へ放熱する熱量の方が大きくなるように、第１の低温側圧縮機７と第２の低温側圧縮機１３の運転周波数を切換え制御する。

同様に、第２の複合二元冷凍サイクル装置２００における第３の低温側冷凍回路Ｒ３０ａを逆冷凍サイクルにして、空気熱交換器９Ａに対する除霜を行う際は、第３の低温側冷凍回路Ｒ３０ａがカスケード熱交換器５Ａから吸熱する熱量よりも、第４の低温側冷凍回路Ｒ３０ｂがカスケード熱交換器５Ａへ放熱する熱量の方が大きくなるように、第１の低温側圧縮機７Ａと第２の低温側圧縮機１３Ａの運転周波数を切換え制御をなす。

さらに制御部Ｓは、これら空気熱交換器たとえば９，１５に対する除霜運転中に、同じ複合二元冷凍サイクル装置１００における高温側圧縮機１の運転周波数を低下させるよう制御する。

これにより、同じ複合二元冷凍サイクル装置１００におけるカスケード熱交換器５における蒸発温度および凝縮温度を、高温側圧縮機１と低温側圧縮機７が信頼性を損なうことなしに運転可能な運転範囲（圧縮比や圧力制限、温度制限）内に収めることができる。それぞれの圧縮機１．７の吐出圧が極端に上昇することはなく、異常停止を防止できる。

その結果、第１の複合二元冷凍サイクル装置１００の水熱交換器２Ａに対する加熱能力が低下するので、制御部Ｓは、第２の複合二元冷凍サイクル装置２００の高温側圧縮機１Ａと第１、第２の低温側圧縮機７Ａ，１３Ａの運転周波数を増段する制御をなす。

複合二元冷凍サイクル装置ＲＢ全体としての給湯温度の低下を最小限に抑制しつつ、給湯運転の継続を得る。特に高温側冷凍回路Ｒ１，Ｒ２０を逆冷凍サイクルに切換える必要はなく、四方切換え弁およびアキュームレータが不要で、部品費を抑制でき、配管系統と制御が簡素化する。

なお、温水配管Ｈにおける水熱交換器２Ａの上流側に設けられる循環ポンプは、インバータ駆動されるものである。そこで制御部Ｓは、各空気熱交換器９，１５，９Ａ，１５Ａに対する除霜運転中に、水熱交換器２Ａの出口温度の低下に応じて循環ポンプ２０の運転周波数を低下させるように制御する。

すなわち、除霜運転にともなう給湯温度の低下は避けられないが、水熱交換器２Ａに導かれる水または温水の供給量を絞ることで、水熱交換器２Ａから給湯先に導かれる温水の温度を設定温度に維持することが可能となる。

さらに、上述したように給湯運転を継続した状態で、たとえば夜間から早朝にかけて給湯側の需要量が低下する場合がある。または、水を循環しながら加温して利用する場合、利用側の負荷が低下して、復水側（戻り側）バッファタンクから水熱交換器２への戻り水温（入口水温）が高くなり、水熱交換器２での必要加熱熱量が小さくなる場合がある。
詳しくは、前記水熱交換器２Ａにおける負荷が低下して、要求能力が低下するので、このとき制御部Ｓは以下に述べる制御をなす。

すなわち、制御部Ｓは、第１、第２の複式冷凍サイクル装置１００、２００における全ての高温側圧縮機１，１Ａと、全ての低温側圧縮機７，１３、７Ａ、１３Ａの運転周波数を低下する制御をなす。したがって、水熱交換器２Ａの水流路２Ａａと２次側流路２Ａｂとの熱交換量が低下し、要求に見合う状態となる。

条件によっては、さらに水熱交換器２Ａにおける負荷が低下し、給湯要求能力がさらに低下する場合がある。このとき制御部Ｓは、いずれか一方、たとえば第１の複式冷凍サイクル装置１００の、いずれか一方の低温側圧縮機７もしくは１３の運転を停止制御する。したがって、水熱交換器２Ａにおける熱交換量がさらに低下して、要求に見合う。

条件によっては、さらに水熱交換器２Ａにおける負荷が低下し、給湯要求能力がさらに低下する場合がある。そこで制御部Ｓは、同じ複合二元冷凍サイクル装置１００における他方の低温側圧縮機７もしくは１３および高温側圧縮機１の運転を停止制御する。したがって、水熱交換器２Ａにおける熱交換量がさらに低下して、要求に見合う。

条件によっては、さらに水熱交換器２Ａにおける負荷が低下し、給湯要求能力がさらに低下する場合がある。制御部Ｓは、第２の複式冷凍サイクル装置２００における第１の低温側圧縮機７Ａと第２の低温側圧縮機１３Ａのいずれか一方の運転を停止するとともに、高温側圧縮機１Ａを停止制御する。
このように、極めて広い要求範囲での制御が可能であり、ランニングコストの低減に役立つ。

以上、本実施形態を説明したが、上述の実施形態は、例として提示したものであり、実施形態の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…高温側圧縮機、２…水熱交換器（高温側凝縮器）、４…高温側膨張装置、５…カスケード熱交換器、Ｐ…冷媒配管、Ｒ１…高温側冷凍回路、７…第１の低温側圧縮機、１３…第２の低温側圧縮機、１２…第１の低温側膨張装置、９…第１の空気熱交換器（第１の蒸発器）、Ｒ２ａ…第１の低温側冷凍回路、１３…第２の低温側圧縮機、１８…第２の低温側膨張装置、１５…第２の空気熱交換器（第２の蒸発器）、Ｒ２ｂ…第２の低温側冷凍回路、Ｋ…筐体、Ｒ…複合二元冷凍サイクル装置、Ｈ…温水配管、５ａ…高温冷媒流路、５ｂ…第１の低温冷媒流路、５ｃ…第２の低温冷媒流路、Ｓ…制御部（制御手段）、２０…循環ポンプ。

Claims (4)

1. 高温側圧縮機、高温側凝縮器、高温側膨張装置、カスケード熱交換器を冷媒配管を介して連通する高温側冷凍回路と、第１の低温側圧縮機、前記カスケード熱交換器、第１の低温側膨張装置、第１の蒸発器を冷媒配管を介して連通する第１の低温側冷凍回路と、第２の低温側圧縮機、前記カスケード熱交換器、第２の低温側膨張装置、第２の蒸発器を冷媒配管を介して連通する第２の低温側冷凍回路とを、同一筐体内に搭載した複合二元冷凍サイクル装置であり、
   前記カスケード熱交換器は、高温側冷凍回路に連通する高温冷媒流路と、第１の低温側冷凍回路に連通する第１の低温冷媒流路と、第２の低温側冷凍回路に連通する第２の低温冷媒流路を備えるとともに、前記高温冷媒流路の両面側に、互いに異なる低温冷媒流路を配置したプレート式熱交換器であり、
   全ての前記高温側圧縮機および低温側圧縮機は、インバータ駆動により運転周波数が可変であるとともに、全ての前記低温側冷凍回路に四方切換え弁を備えて、冷凍サイクルの切換えを可能とし、
   前記低温側冷凍回路における蒸発器に対する除霜運転時に、
   その複合二元冷凍サイクル装置を構成する一方の低温側冷凍回路における一方の蒸発器に対する除霜運転をなすよう制御し、この除霜終了後に、他方の蒸発器の除霜運転をなし、
   これらの除霜運転中は、一方の低温側冷凍回路において前記カスケード熱交換器から吸熱する熱量よりも、他方の低温側冷凍回路がカスケード熱交換器へ放熱する熱量が大になるよう、低温側圧縮機の運転周波数を切換え制御し、
   かつ、これらの除霜運転中に、前記高温側圧縮機の運転周波数を低下させるように制御する制御手段を備えた
   ことを特徴とする複合二元冷凍サイクル装置。
2. 前記高温側凝縮器を共用して、前記請求項１記載の複合二元冷凍サイクル装置を２組備えた複合二元冷凍サイクル装置であり、
   前記高温側凝縮器は、
   熱媒体配管に接続され熱媒体を導く熱媒体流路と、第１の複合二元冷凍サイクル装置を構成する高温側冷凍回路に連通する第１の冷媒流路と、第２の複合二元冷凍サイクル装置を構成する高温側冷凍回路に連通する第２の冷媒流路とを備えるとともに、前記熱媒体流路の両面側に、互いに異なる冷媒流路を配置したプレート式熱交換器である
   ことを特徴とする請求項１記載の複合二元冷凍サイクル装置。
3. 前記高温側圧縮機と第１の低温側圧縮機および第２の低温側圧縮機は、インバータ駆動により運転周波数が可変であり、
   前記高温側凝縮器における負荷が低下し要求能力が低下したときに、高温側圧縮機と、第１の低温側圧縮機および第２の低温側圧縮機の運転周波数を低下する制御をなし、
   さらに負荷が低下し要求能力がさらに低下したときに、いずれか一方の低温側圧縮機の運転を停止するよう制御する制御手段を備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の複合二元冷凍サイクル装置。
4. 全ての前記高温側圧縮機および低温側圧縮機は、インバータ駆動により運転周波数が可変であり、
   前記高温側凝縮器における負荷が低下し要求能力が低下したときに、第１の複合二元冷凍サイクル装置および第２の複合二元冷凍サイクル装置における高温側圧縮機と、第１の低温側圧縮機および第２の低温側圧縮機の運転周波数を低下する制御をなし、
   さらに負荷が低下して要求能力がさらに低下したときに、いずれか一方の複合二元冷凍サイクル装置における第１の低温側圧縮機と、第２の低温側圧縮機のいずれか一方の運転を停止し、
   さらに負荷が低下して要求能力がさらに低下したときに、その複合二元冷凍サイクル装置における他方の低温側圧縮機の運転を停止するとともに高温側圧縮機の運転を停止し、
   さらに負荷が低下して要求能力がさらに低下したときに、他方の複式冷凍サイクル装置における第１の低温側圧縮機と、第２の低温側圧縮機のいずれか一方の運転を停止するとともに高温側圧縮機を停止するよう制御する制御手段を備えた
   ことを特徴とする請求項２記載の複合二元冷凍サイクル装置。

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