JP7299519B2 - カスケードユニット及び冷凍システム - Google Patents

Description

カスケードユニット及び冷凍システムに関する。

特許文献１（特開２０１２－１９３８６６号公報）には、高温側冷媒循環回路と低温側冷媒循環回路とをカスケードコンデンサを介してカスケード接続した冷凍装置が開示されている。特許文献１の冷凍装置は、隣接された高温側筐体と低温側筐体とで構成された室外ユニットを備えている。高温側サービスバルブは、高温側筐体の側壁のうち低温側筐体と隣接する側壁に対向する側壁近傍に配置されている。低温側サービスバルブは、低温側筐体の側壁のうち高温側筐体と隣接する側壁に対向する側壁近傍に配置している。

しかしながら、上記特許文献１の冷凍装置では、高温側筐体に配置された高温側サービスバルブと、低温側筐体に配置された低温側サービスバルブとが離れているため、低温側筐体の設置の自由度が低いという問題がある。

第１観点に係るカスケードユニットは、第１回路と、第２回路と、カスケード熱交換器と、を有する冷凍システムのカスケードユニットである。第１回路には、熱を搬送する熱媒体が流れる。第１回路は、第１熱交換器を有する。第１熱交換器は、熱源と熱媒体とを熱交換させる。第２回路は、第２圧縮機と、第２熱交換器と、を有する。第２圧縮機は、第２冷媒を圧縮する。第２熱交換器は、第２冷媒と室内空気との熱交換を行う。第２回路には、第２冷媒が循環する。カスケード熱交換器は、第１回路の熱媒体と第２回路の第２冷媒との熱交換を行う。カスケードユニットは、カスケード熱交換器と、第２圧縮機と、ケーシングと、を備える。ケーシングは、カスケード熱交換器及び第２圧縮機を収容する。第１回路は、第１接続部を有する。第１接続部は、第１熱交換器とカスケード熱交換器とを接続する第１配管及び第２配管のうち、カスケード熱交換器から延びる第１配管及び第２配管を、ケーシングの内部または外部において、第１熱交換器から延びる第１配管及び第２配管に接続する。第２回路は、第２接続部を有する。第２接続部は、第２熱交換器とカスケード熱交換器とを接続する液管及びガス管のうち、カスケード熱交換器から延びる液管及びガス管を、ケーシングの内部または外部において、第２熱交換器から延びる液管及びガス管に接続する。第１接続部と第２接続部とは、近傍に配置される。

第１観点に係るカスケードユニットでは、第１回路の第１配管及び第２配管の第１接続部と、第２回路の液管及びガス管の第２接続部とが、近傍に配置されている。このため、第１配管と、第２配管と、液管と、ガス管と、を、ケーシングの所定位置に、集めることができる。これにより、第１配管及び第２配管が、所定位置から、第１熱交換器を有する外部の第１ユニットに延びるとともに、液管及びガス管が、所定位置から、第２熱交換器を有する外部の第２ユニットに延びる。したがって、カスケードユニットの設置の自由度を高めることができる。

第２観点に係るカスケードユニットは、第１観点のカスケードユニットであって、ケーシングには、共通の開口が形成されている。開口には、第１配管及び第２配管と、液管及びガス管と、が位置する。

第２観点に係るカスケードユニットでは、ケーシングの開口に、第１配管と、第２配管と、液管と、ガス管と、を集めている。このため、開口から第１ユニットに向けて、第１配管及び第２配管が延びるとともに、開口から第２ユニットに向けて、液管及びガス管が延びる。したがって、設置の自由度を高めるカスケードユニットを容易に実現できる。

第３観点に係るカスケードユニットは、第１または第２観点のカスケードユニットであって、ケーシングは、側面を有する。側面は、上下に延びる第１方向と、第１方向と交差する第２方向と、に延びる。第１接続部及び第２接続部は、側面から見たときに、側面の第２方向の中央に対して一方側に位置する。

第３観点に係るカスケードユニットでは、側面から見たときに、第２方向中央に対して一方側に、第１配管と、第２配管と、液管と、ガス管と、を集めている。このため、カスケードユニットの設置の自由度をより高めることができる。

第４観点に係るカスケードユニットは、第１から第３観点のカスケードユニットであって、熱媒体は、第１冷媒である。第１冷媒は、ＨＦＣ系冷媒及びＨＦＯ系冷媒の少なくとも一方を含む。第２冷媒は、二酸化炭素である。液管の第２接続部とガス管の第２接続部との距離は、第１配管の第１接続部と第２配管の第１接続部との距離よりも大きい。

第４観点に係るカスケードユニットでは、第１回路には、ＨＦＣ系冷媒及びＨＦＯ系冷媒の少なくとも一方を含む第１冷媒が流れ、第２回路には、第２冷媒として、二酸化炭素冷媒が流れる。二酸化炭素冷媒が封入される配管の耐圧は、ＨＦＣ系冷媒及びＨＦＯ系冷媒が封入される配管の耐圧よりも高い。このため、二酸化炭素冷媒が封入される配管は、ＨＦＣ系冷媒及びＨＦＯ系冷媒が封入される配管よりも硬いので、曲げ加工が難しい。ここでは、二酸化炭素冷媒が封入される液管とガス管との間の距離を、ＨＦＣ系冷媒及びＨＦＯ系冷媒の少なくとも一方を含む第１冷媒が封入される第１配管と第２配管との距離よりも大きくしている。これにより、液管とガス管との間に、曲げ加工を行う代わりに継手部材などを取り付けるための工具が入る隙間を設けることができる。このように、二酸化炭素冷媒が封入される液管及びガス管の設置等の際に、工具を用いることができる。

第５観点に係るカスケードユニットは、第４観点のカスケードユニットであって、第２接続部は、第１閉鎖弁及び第２閉鎖弁である。第１閉鎖弁及び第２閉鎖弁は、ケーシングに収容される。第２熱交換器から延びる液管及びガス管は、継手部材を介して第１閉鎖弁及び第２閉鎖弁にそれぞれ接続される。

上述したように、二酸化炭素が封入される第２回路の液管及びガス管は、硬いので、曲げ加工が難しい。第５観点のカスケードユニットでは、第２回路の液管及びガス管の曲げ加工を行う代わりに、継手部材を用いている。このため、第２回路の液管及びガス管を、第１及び第２閉鎖弁から継手部材を用いてケーシングの外部に引き出すことができる。

第６観点に係るカスケードユニットは、第１から第５観点のカスケードユニットであって、第１接続部をケーシングに固定する固定部材をさらに備える。

第６観点のカスケードユニットでは、固定部材によって、第１接続部をケーシングに固定する。このため、カスケードユニットの輸送を安定して行うことができる。

第７観点に係るカスケードユニットは、第１から第６観点のカスケードユニットであって、ケーシングは、底面を構成する底板を有する。第１配管及び第２配管と、液管及びガス管とは、底板から１７ｍｍ以上高い位置に配置される。

第７観点のカスケードユニットでは、第１配管、第２配管、液管及びガス管と、底板との間隔が１７ｍｍ以上である。このため、底板にドレンパンが形成されていても、ドレンパンとの干渉を抑制することができる。

第８観点に係るカスケードユニットは、第１から第７観点のカスケードユニットであって、ケーシングは、上下方向に延びる側面を有する。上下方向の中央に対して下方側に、第１接続部及び第２接続部が位置する。

第８観点のカスケードユニットでは、ケーシング近傍の下方に、第１配管、第２配管、液管及びガス管を集めている。このため、カスケードユニットの設置の自由度をより高めることができる。

第９観点に係る冷凍システムは、第１から第８観点のカスケードユニットと、第１ユニットと、第２ユニットと、を備える。第１ユニットは、第１熱交換器を含む。第２ユニットは、第２熱交換器を含む。第１ユニットは、カスケードユニットの側方に並んで配置される、または、カスケードユニットの上方に配置される。

第９観点の冷凍システムでは、第１配管と、第２配管と、を、カスケードユニットのケーシングの所定位置に集めている。このため、第１配管及び第２配管を、カスケードユニットから、側方または上方に配置された第１ユニットに向けて容易に延ばすことができる。

第１０観点に係る冷凍システムは、第９観点の冷凍システムであって、カスケードユニット及び第１ユニットは、建物の屋上に配置される。

第１０観点の冷凍システムでは、第１ユニット及びカスケードユニットを建物の屋上に配置するので、第１回路に第１冷媒が封入されている場合に、第１冷媒が漏洩しても、室内に第１冷媒が流入することを抑制できる。

冷凍システムの概略構成図である。 冷凍システムの概略機能ブロック構成図である。 冷凍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。 冷凍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。 冷凍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。 冷凍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。 第１ユニットとカスケードユニットとが接続されている様子を示す概略図である。 カスケードユニットのケーシングを示す斜視図である。 カスケードユニットの内部を示す斜視図である。 カスケードユニットを前面から見たときの概略図である。 カスケードユニットのケーシングの配管口の概略図である。 カスケードユニットの閉鎖弁近傍の液管及びガス管の概略図である。 変形例において、第１ユニットとカスケードユニットとが接続されている様子を示す概略図である。

（１）冷凍システムの構成
図１及び図２に示す冷凍システム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。

冷凍システム１は、第１回路（一次側回路）５ａと、第２回路（二次側回路）１０と、カスケード熱交換器３５と、を有する。第１回路５ａは、第１熱交換器７４を有する。第２回路１０は、第２圧縮機２１と第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃを有する。本実施形態の冷凍システム１は、蒸気圧縮式の第１回路５ａと蒸気圧縮式の第２回路１０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。

第１回路５ａは、熱を搬送する熱媒体が循環する。ここでは、熱媒体は、第１冷媒である。第１冷媒は、例えば、ＨＦＣ系冷媒及びＨＦＯ系冷媒の少なくとも一方を含む。第２回路１０は、第２冷媒が循環する。第２冷媒は、例えば、二酸化炭素を含む。

第１回路５ａと第２回路１０とは、カスケード熱交換器３５を介して、熱的に接続されている。

第１回路５ａは、第１熱交換器７４と、カスケード熱交換器３５と、を接続する第１配管Ｐ１及び第２配管Ｐ２を有する。第１熱交換器７４は、第１回路５ａを循環する熱媒体と熱源との熱交換を行うものである。熱源は、第１回路５ａを循環する熱媒体の温熱源または冷熱源として機能する。ここでの熱源は、熱媒体としての第１冷媒と熱交換を行う室外空気である。

第２回路１０は、第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃと、カスケード熱交換器３５と、を接続する液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５を有する。本実施形態では、液管Ｐ３は１本であり、ガス管Ｐ４、Ｐ５は、２本である。

冷凍システム１は、第１ユニット５と、カスケードユニット２と、第２ユニット４ａ、４ｂ、４ｃと、を備えている。第１ユニット５は、第１熱交換器７４を含む。第２ユニット４ａ、４ｂ、４ｃは、第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃを含む。本実施形態では、第２ユニット４ａ、４ｂ、４ｃは、分岐ユニット６ａ、６ｂ、６ｃと、利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃと、を含む。

冷凍システム１は、第１ユニット５と、カスケードユニット２と、第２ユニット４ａ、４ｂ、４ｃと、が互いに配管を介して接続されて構成されている。第１ユニット５とカスケードユニット２とは、第１連絡配管１１２及び第２連絡配管１１１により接続されている。カスケードユニット２と複数の分岐ユニット６ａ、６ｂ、６ｃとは、第３連絡配管７と、第４連絡配管８と、第５連絡配管９との３つの連絡配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接続管１５ａ、１５ｂ、１５ｃ及び第２接続管１６ａ、１６ｂ、１６ｃにより接続されている。

第１ユニット５は、本実施形態では、１台である。カスケードユニット２は、本実施形態では、１台である。第２ユニット４ａ、４ｂ、４ｃは、本実施形態では、３台である。詳細には、第２ユニット４ａ、４ｂ、４ｃの複数の利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃ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。第２ユニット４ａ、４ｂ、４ｃの複数の分岐ユニット６ａ、６ｂ、６ｃ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。

そして、冷凍システム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、カスケードユニット２の熱負荷をバランスさせるように構成されている。

（２）第１回路
第１回路５ａは、第１圧縮機７１と、第１切換機構７２と、第１熱交換器７４と、第１膨張弁７６と、第１過冷却熱交換器１０３と、第１過冷却回路１０４と、第１過冷却膨張弁１０４ａと、第２閉鎖弁１０８と、第２膨張弁１０２と、第２回路１０と共有しているカスケード熱交換器３５と、第１閉鎖弁１０９と、第１アキュムレータ１０５と、第１配管Ｐ１と、第２配管Ｐ２と、を有している。また、第１回路５ａは、カスケード熱交換器３５の第１流路３５ｂを有している。

第１配管Ｐ１は、カスケード熱交換器３５の第１流路３５ｂのガス側から第１熱交換器７４まで延びた配管である。ここでは、第１配管Ｐ１は、ガス管である。なお、ガス管は、ガス状態、または気液二相状態の冷媒が流れる配管である。第１配管Ｐ１は、第１連絡配管１１２と、第１連絡配管１１２とカスケード熱交換器３５との間の第１冷媒配管１１３と、第１ユニット５内の配管と、を含む。

第２配管Ｐ２は、カスケード熱交換器３５の第１流路３５ｂの液側から第１熱交換器７４まで延びた配管である。ここでは、第２配管Ｐ２は、液管である。なお、液管は、液状態、気液二相状態、または超臨界状態の冷媒が流れる配管である。第２配管Ｐ２は、第２連絡配管１１１と、第２連絡配管１１１とカスケード熱交換器３５との間の第２冷媒配管１１４と、第１ユニット５内の配管と、含む。

第１回路５ａは、第１熱交換器７４とカスケード熱交換器３５とを接続する第１配管Ｐ１及び第２配管Ｐ２のうち、カスケード熱交換器３５から延びる第１配管Ｐ１及び第２配管Ｐ２を、カスケードケーシング２ｘの内部または外部において、第１熱交換器７４から延びる第１配管Ｐ１及び第２配管Ｐ２に接続するための第１接続部Ｃ１（図９参照）を有している。ここでは、第１回路５ａは、第１熱交換器７４とカスケード熱交換器３５とを接続する第１配管Ｐ１及び第２配管Ｐ２のうち、カスケード熱交換器３５から延びる第１冷媒配管１１３及び第２冷媒配管１１４を、カスケードケーシング２ｘの内部または外部において、第１連絡配管１１２及び第２連絡配管１１１に接続するための第１接続部Ｃ１１、Ｃ１２を有している。

第１圧縮機７１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。

第１アキュムレータ１０５は、第１切換機構７２と第１圧縮機７１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。

カスケード熱交換器３５を第１冷媒の蒸発器として機能させる場合には、第１切換機構７２は、第１圧縮機７１の吸入側とカスケード熱交換器３５の第１流路３５ｂのガス側とを接続する第５接続状態となる（図１の第１切換機構７２の実線を参照）。また、第１切換機構７２は、カスケード熱交換器３５を第１冷媒の放熱器として機能させる場合には、第１圧縮機７１の吐出側とカスケード熱交換器３５の第１流路３５ｂのガス側とを接続する第６接続状態となる（図１の第１切換機構７２の破線を参照）。このように、第１切換機構７２は、第１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、第１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を第１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。

カスケード熱交換器３５は、第１冷媒であるＲ３２等の冷媒と、第２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、第２回路１０に属する第２流路３５ａと、第１回路５ａに属する第１流路３５ｂと、を有している。第２流路３５ａは、そのガス側が第３熱源配管２５を介して第２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。第１流路３５ｂは、そのガス側が、第１配管Ｐ１（詳細には、第１冷媒配管１１３、第１連絡配管１１２、第１閉鎖弁１０９、第１切換機構７２）を介して第１圧縮機７１に接続され、その液側が、第２配管Ｐ２（詳細には、第２膨張弁１０２が設けられた第２冷媒配管１１４）に接続されている。

第１熱交換器７４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７４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７４のガス側は、第１切換機構７２から延びる第１配管Ｐ１に接続されている。第１熱交換器７４は、例えば、多数の伝熱管及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。

第１膨張弁７６は、第１熱交換器７４の液側から第１過冷却熱交換器１０３まで延びる第２配管Ｐ２に設けられている。第１膨張弁７６は、第１回路５ａの液側の部分を流れる第１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。

第１過冷却回路１０４は、第１膨張弁７６と第１過冷却熱交換器１０３との間から分岐し、吸入流路のうち第１切換機構７２と第１アキュムレータ１０５との間の部分に接続されている。第１過冷却膨張弁１０４ａは、第１過冷却回路１０４のうち、第１過冷却熱交換器１０３より上流側に設けられており、第１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。

第１過冷却熱交換器１０３は、第１膨張弁７６から第２閉鎖弁１０８に向けて流れる冷媒と、第１過冷却回路１０４において第１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。

第１連絡配管１１２は、第１ユニット５とカスケードユニット２とを接続する配管である。第２連絡配管１１１は、第１ユニット５とカスケードユニット２とを接続する配管である。

第２膨張弁１０２は、第２冷媒配管１１４に設けられている。第２膨張弁１０２は、カスケード熱交換器３５の第１流路３５ｂを流れる第１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。

第１閉鎖弁１０９は、第１連絡配管１１２と第１切換機構７２との間に設けられている。

第２閉鎖弁１０８は、第２連絡配管１１１と第１過冷却熱交換器１０３との間に設けられている。

（３）第２回路
（３－１）第２回路の概要
第２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、カスケードユニット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接続管１５ａ及び第２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接続管１５ｂ及び第２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接続管１５ｃ及び第２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、カスケードユニット２と、３つの連絡配管である第３連絡配管７と第４連絡配管８と第５連絡配管９とを介して接続されている。具体的には、カスケードユニット２から延び出した第３連絡配管７と第４連絡配管８と第５連絡配管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。

第３連絡配管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、第３連絡配管７には、運転状態に応じて超臨界状態の冷媒が流れる。第４連絡配管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、第４連絡配管８には、運転状態に応じて超臨界状態の冷媒が流れる。第５連絡配管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。

第２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。

（３－２）熱源回路
熱源回路１２は、主として、第２圧縮機２１と、第２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と、第３閉鎖弁３２と、第４閉鎖弁３３と、第５閉鎖弁３１と、第２アキュムレータ３０と、油分離器３４と、油戻し回路４０と、第２レシーバ４５と、バイパス回路４６と、バイパス膨張弁４６ａと、第２過冷却熱交換器４７と、第２過冷却回路４８と、第２過冷却膨張弁４８ａと、を有している。また、第２回路１０の熱源回路１２は、カスケード熱交換器３５の第２流路３５ａを有している。

第２圧縮機２１は、第２回路の熱源回路１２の第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、第２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。

第２切換機構２２は、第２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、第２切換機構２２は、吐出側連絡部２２ｘと、吸入側連絡部２２ｙと、第１切換弁２２ａと、第２切換弁２２ｂと、を有している。吐出側連絡部２２ｘには、吐出流路２４の第２圧縮機２１側とは反対側の端部とが接続されている。吸入側連絡部２２ｙには、吸入流路２３の第２圧縮機２１側とは反対側の端部とが接続されている。第１切換弁２２ａと第２切換弁２２ｂとは、第２圧縮機２１の吐出流路２４と吸入流路２３との間に互いに並列に設けられている。第１切換弁２２ａは、吐出側連絡部２２ｘの一端部と、吸入側連絡部２２ｙの一端部が接続されている。第２切換弁２２ｂは、吐出側連絡部２２ｘの他端部と、吸入側連絡部２２ｙの他端部が接続されている。本実施形態において、第１切換弁２２ａ及び第２切換弁２２ｂは、いずれも四路切換弁により構成されている。第１切換弁２２ａ及び第２切換弁２２ｂは、それぞれ第１接続ポート、第２接続ポート、第３接続ポート、第４接続ポートの４つの接続ポートを有している。本実施形態の第１切換弁２２ａ及び第２切換弁２２ｂでは、各第４ポートが閉塞されており、第２回路１０の流路接続されていない接続ポートである。第１切換弁２２ａは、第１接続ポートが吐出側連絡部２２ｘの一端部と接続され、第２接続ポートがカスケード熱交換器３５の第２流路３５ａから延びる第３熱源配管２５に接続され、第３接続ポートが吸入側連絡部２２ｙの一端部と接続されている。第１切換弁２２ａは、第１接続ポートと第２接続ポートが接続され、第３接続ポートと第４接続ポートが接続された切換状態と、第３接続ポートと第２接続ポートが接続され、第１接続ポートと第４接続ポートが接続された切換状態と、を切り換える。第２切換弁２２ｂは、第１接続ポートが吐出側連絡部２２ｘの他端部と接続され、第２接続ポートが第１熱源配管２８に接続され、第３接続ポートが吸入側連絡部２２ｙの他端部と接続されている。第２切換弁２２ｂは、第１接続ポートと第２接続ポートが接続され、第３接続ポートと第４接続ポートが接続された切換状態と、第３接続ポートと第２接続ポートが接続され、第１接続ポートと第４接続ポートが接続された切換状態と、を切り換える。

第２切換機構２２は、カスケード熱交換器３５を第２冷媒の放熱器として機能させつつ、第２圧縮機２１から吐出される第２冷媒が第４連絡配管８に送られることを抑制する場合には、第１切換弁２２ａにより吐出流路２４と第３熱源配管２５とが接続され、第２切換弁２２ｂにより第１熱源配管２８と吸入流路２３とが接続される第１接続状態に切り換えられる。第２切換機構２２の第１接続状態は、後述する冷房運転時に採用される接続状態である。また、第２切換機構２２は、カスケード熱交換器３５を第２冷媒の蒸発器として機能させる場合には、第２切換弁２２ｂにより吐出流路２４と第１熱源配管２８とが接続され、第１切換弁２２ａにより第３熱源配管２５と吸入流路２３とが接続される第２接続状態に切り換えられる。第２切換機構２２の第２接続状態は、後述する暖房運転時及び暖房主体運転時に採用される接続状態である。また、第２切換機構２２は、カスケード熱交換器３５を第２冷媒の放熱器として機能させつつ、第２圧縮機２１から吐出される第２冷媒を第４連絡配管８に送る場合には、第１切換弁２２ａにより吐出流路２４と第３熱源配管２５とが接続され、第２切換弁２２ｂにより吐出流路２４と第１熱源配管２８とが接続される第３接続状態に切り換えられる。第２切換機構２２の第３接続状態は、後述する冷房主体運転時に採用される接続状態である。

カスケード熱交換器３５は、上述の通り、第１回路５ａを流れる第１冷媒であるＲ３２等の冷媒と、第２回路１０を流れる第２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、第２回路１０の第２冷媒が流れる第２流路３５ａと、第１回路５ａの第１冷媒が流れる第１流路３５ｂと、を有することで、第１ユニット５とカスケードユニット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、図７に示すように、カスケードユニット２のカスケードケーシング２ｘの内部に配置されている。カスケード熱交換器３５の第１流路３５ｂのガス側は、第１冷媒配管１１３を経て、カスケードケーシング２ｘ外の第１連絡配管１１２まで延びている。カスケード熱交換器３５の第１流路３５ｂの液側は、第２膨張弁１０２が設けられた第２冷媒配管１１４を経て、カスケードケーシング２ｘ外の第２連絡配管１１１まで延びている。

熱源側膨張弁３６は、カスケード熱交換器３５を流れる第２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。

第３閉鎖弁３２、第４閉鎖弁３３及び第５閉鎖弁３１は、外部の機器・配管（具体的には、連絡配管７、８及び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３２は、カスケードユニット２から引き出される第４連絡配管８に接続されている。第４閉鎖弁３３は、カスケードユニット２から引き出される第５連絡配管９に接続されている。第５閉鎖弁３１は、カスケードユニット２から引き出される第３連絡配管７に接続されている。

第１熱源配管２８は、第３閉鎖弁３２と第２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３閉鎖弁３２と、第２切換機構２２のうちの第２切換弁２２ｂの第２接続ポートと、を接続している。

吸入流路２３は、第２切換機構２２と第２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、第２切換機構２２のうちの吸入側連絡部２２ｙと、第２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、第２アキュムレータ３０が設けられている。

第２熱源配管２９は、第４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、第２切換機構２２における吸入側連絡部２２ｙと、第２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。

吐出流路２４は、第２圧縮機２１の吐出側と第２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、第２圧縮機２１の吐出側と、第２切換機構２２のうちの吐出側連絡部２２ｘと、を接続している。

第３熱源配管２５は、第２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、第２切換機構２２のうちの第１切換弁２２ａの第２接続ポートと、カスケード熱交換器３５における第２流路３５ａのガス側端部とを接続している。

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、第２切換機構２２が設けられている側とは反対側）と、第２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における第２流路３５ａの液側端部（ガス側とは反対側の端部）と、第２レシーバ４５とを接続している。

第２レシーバ４５は、第２回路１０における余剰冷媒を貯留する冷媒容器である。第２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、が延び出している。

バイパス回路４６は、第２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のうち第２切換機構２２と第２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、開度調節により第２レシーバ４５内から第２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。

第５熱源配管２７は、第２レシーバ４５と第５閉鎖弁３１とを接続する冷媒配管である。

第２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、第２過冷却回路４８は、吸入流路２３のうち第２切換機構２２と第２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、第２過冷却回路４８は、第２レシーバ４５と第２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。

第２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、第２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、第２過冷却回路４８が分岐している箇所と、第５閉鎖弁３１と、の間に設けられている。第２過冷却膨張弁４８ａは、第２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、第２過冷却熱交換器４７と、の間に設けられている。第２過冷却膨張弁４８ａは、第２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。

第２アキュムレータ３０は、第２冷媒を溜めることが可能な容器であり、第２圧縮機２１の吸入側に設けられている。

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、第２冷媒に伴って第２圧縮機２１から吐出された冷凍機油を第２冷媒から分離して、第２圧縮機２１に戻すための機器である。

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のうち第２アキュムレータ３０と第２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、油戻し開閉弁４４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を通過して、第２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、第２回路１０において第２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てもよい。

（３－３）利用回路
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。

利用回路１３ａは、主として、第２熱交換器５２ａ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。

第２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、多数の伝熱管及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、複数の第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃは、第２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。

第２利用配管５６ａは、その一端が第１利用ユニット３ａの第２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。

利用側膨張弁５１ａは、第２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。

第１利用配管５７ａは、その一端が第１利用ユニット３ａの第２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、第２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接続管１５ａに接続されている。

（３－４）分岐回路
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。

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、バイパス管６９ａと、逆止弁６８ａと、第３分岐配管６１ａと、を有している。

合流配管６２ａは、その一端が第１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。

第１分岐配管６３ａは、合流配管６２側とは反対側が、第４連絡配管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。

第２分岐配管６４ａは、合流配管６２側とは反対側が、第５連絡配管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。

バイパス管６９ａは、第１分岐配管６３ａのうちの第１調節弁６６ａよりも第４連絡配管８側の部分と、第２分岐配管６４ａのうちの第２調節弁６７ａよりも第５連絡配管９側の部分と、を接続する冷媒配管である。このバイパス管６９ａの途中には、逆止弁６８ａが設けられている。逆止弁６８ａは、第２分岐配管６４ａ側から第１分岐配管６３ａ側に向かう冷媒流れのみを許容し、第１分岐配管６３ａ側から第２分岐配管６４ａ側に向かう冷媒流れは許容しない。

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

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を閉状態とし、第２調節弁６７ａを開状態にすることで、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、第３連絡配管７を通じて第３分岐配管６１ａに流入する冷媒を、第２接続管１６ａに送る。なお、第２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の第２熱交換器５２ａに送られる。そして、第２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接続管１５ａを流れる。第１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側には流れず、第２分岐配管６４ａ側に流れる。第２分岐配管６４ａを流れる冷媒は、第２調節弁６７ａを通過する。第２調節弁６７ａを通過した冷媒の一部は、第５連絡配管９に送られる。また、第２調節弁６７ａを通過した冷媒の残りの一部は、逆止弁６８ａが設けられたバイパス管６９ａに分岐するように流れ、第１分岐配管６３ａの一部を通過した後、第４連絡配管８に送られる。これにより、第２熱交換器５２ａで蒸発したガス状態の第２冷媒を第２圧縮機２１に送る際の合計の流路断面積を大きくすることができるため、圧力損失を低減させることができる。

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を閉状態にしつつ第２調節弁６７ａを開状態にすることで、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、第３連絡配管７を通じて第３分岐配管６１ａに流入する冷媒を、第２接続管１６ａに送る。なお、第２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の第２熱交換器５２ａに送られる。そして、第２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接続管１５ａを流れる。第１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、第５連絡配管９に送られる。

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を閉状態にし、かつ、第１調節弁６６ａを開状態にすることで、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、第４連絡配管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、第２熱交換器５２ａに送られる。そして、第２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、第３連絡配管７に送られる。

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とに、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、第４連絡配管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、第２熱交換器５２ａに送られる。そして、第２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、第３連絡配管７に送られる。

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、各第２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。

（３－５）液管及びガス管
上述したように、第２回路１０は、第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃとカスケード熱交換器３５とを接続する液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５を有する。本実施形態のガス管は、第１ガス管Ｐ４及び第２ガス管Ｐ５である。

液管Ｐ３は、カスケード熱交換器３５の第２流路３５ａの液側から第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃまで延びた配管である。なお、液管は、液状態、気液二相状態、または超臨界状態の冷媒が流れる配管である。

本実施形態の液管Ｐ３は、第５閉鎖弁３１に接続される。詳細には、液管Ｐ３は、第３連絡配管７、第４熱源配管２６、第５熱源配管２７、第２接続管１６ａ、１６ｂ、１６ｃ第２利用配管５６ａ、５６ｂ、５６ｃ及び第３分岐配管６１ａ、６１ｂ、６１ｃを含む。

ガス管Ｐ４、Ｐ５は、カスケード熱交換器３５の第２流路３５ａのガス側から第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃまで延びた配管である。なお、ガス管Ｐ４、Ｐ５は、ガス状態、または気液二相状態の冷媒が流れる配管である。

本実施形態の第１ガス管Ｐ４は、第３閉鎖弁３２に接続される。詳細には、第１ガス管Ｐ４は、第４連絡配管８、第３熱源配管２５、第１熱源配管２８、吸入流路２３、吐出流路２４、第１接続管１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、第１利用配管５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、合流配管６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、第１分岐配管６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、バイパス管６９ａ、６９ｂ、６９ｃを含む。

本実施形態の第２ガス管Ｐ５は、第４閉鎖弁３３に接続される。詳細には、第２ガス管Ｐ５は、第５連絡配管９、第３熱源配管２５、第２熱源配管２９、吐出流路２４、第１接続管１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、第１利用配管５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、合流配管６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、第２分岐配管６４ａ、６４ｂ、６４ｃを含む。

第２回路１０は、第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃとカスケード熱交換器３５とを接続する液管Ｐ３及びガス管Ｐ４のうち、カスケード熱交換器３５から延びる液管Ｐ３及びガス管Ｐ４を、カスケードケーシング２ｘの内部または外部において、第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃから延びる液管Ｐ３及びガス管Ｐ４に接続するための第２接続部Ｃ２（図９参照）を有している。

第２回路１０は、液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５のうち、カスケードケーシング２ｘ（図７及び図８参照）の内部または外部において、第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃから延びる液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５に接続するための第２接続部Ｃ２（図９参照）を有している。ここでは、第２回路１０は、液管Ｐ３を接続するための第２接続部Ｃ２１と、第１ガス管Ｐ４を接続するための第２接続部Ｃ２２と、第２ガス管Ｐ５を接続するための第２接続部Ｃ２３と、を有している。

（４）第１ユニット
第１ユニット５は、第２ユニット４ａ、４ｂ、４ｃ（詳細には、利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃ及び分岐ユニット６ａ、６ｂ、６ｃ）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、第１ユニット５は、建物の屋上に配置されている。

第１ユニット５は、上述の第１回路５ａの一部と、第１ファン７５と、各種センサと、第１制御部７０と、図７に示すような第１ケーシング５ｘと、を有している。

第１ユニット５は、第１回路５ａの一部として、第１圧縮機７１と、第１切換機構７２と、第１熱交換器７４と、第１膨張弁７６と、第１過冷却熱交換器１０３と、第１過冷却回路１０４と、第１過冷却膨張弁１０４ａと、第２閉鎖弁１０８と、第１閉鎖弁１０９と、第１アキュムレータ１０５と、第１配管Ｐ１の一部と、第２配管Ｐ２の一部と、を有している。さらに、第１ユニット５は、図７に示す第１ケーシング５ｘを有している。

第１ケーシング５ｘは、複数の面を有する直方体である。第１ケーシング５ｘは、第１圧縮機７１と、第１切換機構７２と、第１熱交換器７４と、第１膨張弁７６と、第１過冷却熱交換器１０３と、第１過冷却回路１０４と、第１過冷却膨張弁１０４ａと、第２閉鎖弁１０８と、第１閉鎖弁１０９と、第１アキュムレータ１０５と、を収容する。また、第１ケーシング５ｘは、第１配管Ｐ１の一部及び第２配管Ｐ２の一部を収容する。第１ケーシング５ｘからは、第１配管Ｐ１を構成する第１連絡配管１１２と、第２配管Ｐ２を構成する第２連絡配管１１１と、が延び出している。

第１ファン７５は、第１ユニット５内に設けられており、室外空気を第１熱交換器７４に導いて、第１熱交換器７４を流れる第１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。第１ファン７５は、第１ファンモータ７５ａによって駆動される。

また、第１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、第１熱交換器７４を通過する前の室外空気の温度を検出する外気温度センサ７７と、第１圧縮機７１から吐出された第１冷媒の圧力を検出する第１吐出圧力センサ７８と、第１圧縮機７１に吸入される第１冷媒の圧力を検出する第１吸入圧力センサ７９と、第１圧縮機７１に吸入される第１冷媒の温度を検出する第１吸入温度センサ８１と、第１熱交換器７４を流れる冷媒の温度を検出する第１熱交温度センサ８２と、が設けられている。

第１制御部７０は、第１ユニット５内に設けられている各部材７１（７１ａ）、７２、７５（７５ａ）、７６、１０４ａの動作を制御する。そして、第１制御部７０は、第１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、カスケードユニット２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。

（５）カスケードユニット
（５－１）概要
カスケードユニット２は、第２ユニット４ａ、４ｂ、４ｃ（詳細には、利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃ及び分岐ユニット６ａ、６ｂ、６ｃ）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、カスケードユニット２は、建物の屋上に配置されている。

カスケードユニット２は、連絡配管７、８、９を介して分岐ユニット６ａ、６ｂ、６ｃに接続されており、第２回路１０の一部を構成している。また、カスケードユニット２は、連絡配管１１１、１１２を介して、第１ユニット５と接続されており、第１回路５ａの一部を構成している。

カスケードユニット２は、上述した熱源回路１２と、各種センサと、熱源側制御部２０と、第１回路５ａを構成する第１配管Ｐ１の一部及び第２配管Ｐ２の一部と、第２膨張弁１０２と、図７及び図８に示すようなカスケードケーシング２ｘと、を有している。

カスケードユニット２には、第２圧縮機２１の吸入側における第２冷媒の圧力を検出する第２吸入圧力センサ３７と、第２圧縮機２１の吐出側における第２冷媒の圧力を検出する第２吐出圧力センサ３８と、第２圧縮機２１の吐出側における第２冷媒の温度を検出する第２吐出温度センサ３９と、第２圧縮機２１の吸入側における第２冷媒の温度を検出する第２吸入温度センサ８８と、カスケード熱交換器３５の第２流路３５ａと熱源側膨張弁３６との間を流れる第２冷媒の温度を検出するカスケード温度センサ８３と、第２レシーバ４５から第２過冷却熱交換器４７との間を流れる第２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の下流側を流れる第２冷媒の温度を検出するバイパス回路温度センサ８５と、第２過冷却熱交換器４７と第５閉鎖弁３１との間を流れる第２冷媒の温度を検出する過冷却出口温度センサ８６と、第２過冷却回路４８における第２過冷却熱交換器４７の出口を流れる第２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。

熱源側制御部２０は、カスケードユニット２のカスケードケーシング２ｘ内部に設けられた各部材２１（２１ａ）、２２、３６、４４、４６ａ、４８ａ、１０２の動作を制御する。熱源側制御部２０は、カスケードユニット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、第１ユニット５の第１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。

なお、このように、熱源側制御部２０は、第２回路１０の熱源回路１２を構成する各部材だけでなく、第１回路５ａの一部を構成する第２膨張弁１０２の制御を行うことができる。このため、熱源側制御部２０は、自身が制御する熱源回路１２の状況に基づいて、自ら第２膨張弁１０２の弁開度を制御することにより、熱源回路１２の状況を所望の状況に近づけることができる。具体的には、熱源回路１２におけるカスケード熱交換器３５の第２流路３５ａを流れる第２冷媒が、カスケード熱交換器３５の第１流路３５ｂを流れる第１冷媒から受ける熱量または当該第１冷媒に与える熱量を制御することが可能になる。

（５－２）特徴部分
（５－２－１）カスケードケーシング
カスケードケーシング２ｘは、図９に示す、第１回路５ａの一部及び第２回路１０の一部を収容する。本実施形態では、第１回路５ａの一部は、第２配管Ｐ２の一部である第２冷媒配管１１４と、第２膨張弁１０２と、カスケード熱交換器３５の第１流路３５ｂと、第１配管Ｐ１の一部である第１冷媒配管１１３と、である。第２回路１０の一部は、第２圧縮機２１と、第２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の第２流路３５ａと、熱源側膨張弁３６と、第５閉鎖弁３１と、第３閉鎖弁３２と、第４閉鎖弁３３と、第２アキュムレータ３０と、油分離器３４と、油戻し回路４０と、第２レシーバ４５と、バイパス回路４６と、バイパス膨張弁４６ａと、第２過冷却熱交換器４７と、第２過冷却回路４８と、第２過冷却膨張弁４８ａと、である。さらに、カスケードケーシング２ｘは、第２圧縮機２１を駆動する電装品９０を収容する。

カスケードケーシング２ｘからは、第２回路１０の一部である第３連絡配管７と、第４連絡配管８と、第５連絡配管９と、が延び出している。また、カスケードケーシング２ｘからは、第１回路５ａの一部である第２連絡配管１１１と、第１連絡配管１１２と、が延び出している。

図８に示すように、カスケードケーシング２ｘは、上面１２０ｅ、底面１２０ｆ及び側面を有する直方体である。上面１２０ｅと底面１２０ｆとは、対向する。カスケードケーシング２ｘは、４つの側面として、前面１２０ａ、後面１２０ｂ、左面１２０ｃ及び右面１２０ｄを有している。前面１２０ａと後面１２０ｂとは、対向する。左面１２０ｃと右面１２０ｄとは、対向する。

本実施形態では、カスケードケーシング２ｘは、前面１２０ａを構成する前板と、後面１２０ｂを構成する後板と、左面１２０ｃを構成する左板と、右面１２０ｄを構成する右板と、上面１２０ｅを構成する上板と、底面１２０ｆを構成する底板と、を含む。底板は、長方形の形状を有している。

底面１２０ｆを構成する底板上には、カスケード熱交換器３５が配置されている。図１０に示すように、前面１２０ａから見たときに、電装品９０とカスケード熱交換器３５とは、重なっていない。換言すると、側面としての前面１２０ａの長手方向（第２方向）において、カスケード熱交換器３５と、電装品９０とは、分離して配置されている。

また、図９に示すように、第１配管Ｐ１及び第２配管Ｐ２は、底面１２０ｆ近傍に配置される。

前面１２０ａは、上下に延びる第１方向と、この第１方向と交差する第２方向とに延びる。ここでは、前面１２０ａは、上下方向と、この上下方向と直交する左右方向とに延びる。この前面１２０ａには、開口Ｏが形成されている。開口Ｏは、配管口Ｏ１及び配線口Ｏ２を含む。

前面１２０ａは、上板１２０ａ１と、下板１２０ａ２と、第１固定板１２０ａ３と、第２固定板１２０ａ４と、で構成されている。上板１２０ａ１及び下板１２０ａ２は、着脱可能な板材である。上板１２０ａ１は、メンテナンス用の開口を塞ぐ。下板１２０ａ２は、上板１２０ａ１の下方に配置されている。第１固定板１２０ａ３及び第２固定板１２０ａ４は、底面１２０ｆを構成する底板に固定された板材である。

第１固定板１２０ａ３は、配管口Ｏ１を有している。配管口Ｏ１は、第１回路５ａの第１配管Ｐ１及び第２配管Ｐ２と、第２回路１０の液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５とを引き出すための開口である。このため、配管口Ｏ１には、第１配管Ｐ１、第２配管Ｐ２、液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５が通過する。詳細には、配管口Ｏ１には、第１冷媒配管１１３または第１連絡配管１１２と、第２冷媒配管１１４または第２連絡配管１１１と、第３連絡配管７またはカスケード熱交換器３５から延びる液冷媒管と、第４連絡配管８またはカスケード熱交換器３５から延びるガス冷媒管と、第５連絡配管９またはカスケード熱交換器３５から延びるガス冷媒管と、が位置している。配管口Ｏ１に近傍には、カスケード熱交換器３５が配置されている。

配管口Ｏ１は、第１配管Ｐ１及び第２配管Ｐ２と、液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５とが位置する、共通の開口である。ここでは、配管口Ｏ１において、第１配管Ｐ１、第２配管Ｐ２、液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５は、複数の異なる方向に並ぶ。換言すると、第１配管Ｐ１、第２配管Ｐ２、液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５は、一方向に並んでいない。図１１では、第１配管Ｐ１及び第２配管Ｐ２は左右方向に並び、液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５は上下方向に並ぶ。

第２固定板１２０ａ４は、配線口Ｏ２を有している。配線口Ｏ２は、電装品９０に接続される配線を引き出すための開口である。このため、配線口Ｏ２に、配線が通過する。

配管口Ｏ１は、前面１２０ａにおいて、第２方向の一端（図８では、左右方向の左端）から第２方向幅の１／３までの範囲に形成されている。配線口Ｏ２は、前面１２０ａにおいて、第１方向の他端（図８では、左右方向の右端）から第１方向幅の１／３までの範囲に形成されている。

配管口Ｏ１及び配線口Ｏ２が形成される前面１２０ａの第１方向（左右方向）は、前面１２０ａにおける長手方向である。

（５－２－２）第１接続部及び第２接続部
カスケードユニット２は、上述した第１接続部Ｃ１及び第２接続部Ｃ２を有する。第１接続部Ｃ１及び第２接続部Ｃ２は、カスケードケーシング２ｘの内部または外部において、カスケードケーシング２ｘ近傍に位置している。

第１接続部Ｃ１は、カスケード熱交換器３５から延びる第１配管Ｐ１及び第２配管Ｐ２において、第１熱交換器７４から延びる第１配管Ｐ１及び第２配管Ｐ２に接続される箇所である。図９では、第１接続部Ｃ１は、第１冷媒配管１１３の切りっぱなしの端部、及び第２冷媒配管１１４の切りっぱなしの端部である。

第２接続部Ｃ２は、カスケード熱交換器３５から延びる液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５において、第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃから延びる液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５に接続される箇所である。図９では、第２接続部Ｃ２は、カスケードケーシング２ｘに収容される第５閉鎖弁３１（Ｃ２１）、第３閉鎖弁３２（Ｃ２２）、及び第４閉鎖弁３３（Ｃ２３）である。詳細には、第５閉鎖弁３１は、液管Ｐ３の第２接続部Ｃ２１である。第３閉鎖弁３２は、第１ガス管Ｐ４の第２接続部Ｃ２２である。第４閉鎖弁３３は、第２ガス管Ｐ５の第２接続部Ｃ２３である。

第１接続部Ｃ１と第２接続部Ｃ２とは、近傍に配置される。近傍とは、カスケードケーシング２ｘの幅（長手方向の長さ）の０．５倍以下の距離であり、好ましくは１／３以下の距離である。詳細には、第１接続部Ｃ１と第２接続部Ｃ２とは、前面１２０ａの左右方向幅の０．５倍以下の距離の範囲内に位置する。

本実施形態では、カスケードケーシング２ｘにおいて、第１回路５ａの第１配管Ｐ１及び第２配管Ｐ２と、第２回路１０の液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５とが通過する部分（引き出し位置）は、互いに近傍に配置される。換言すると、カスケードケーシング２ｘにおいて、第１回路５ａの２本の第１配管Ｐ１及び第２配管Ｐ２と、第２回路１０の３本の液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５とは、互いに近傍に配置される。ここでは、上述したように、１つの開口である配管口Ｏ１に、第１回路５ａの２本の第１配管Ｐ１及び第２配管Ｐ２と、第２回路１０の３本の液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５とが集められる。

なお、第１接続部Ｃ１及び第２接続部Ｃ２は、カスケードケーシング２ｘ内に位置する場合と、カスケードケーシング２ｘ外に位置する場合とがある。このため、カスケードケーシング２ｘの所定位置（図８では配管口Ｏ１）には、連絡配管１１１、１１２が位置する（第１接続部Ｃ１がカスケードケーシング２ｘ内部にある）場合と、第１冷媒配管１１３及び第２冷媒配管１１４が位置する（第１接続部Ｃ１がケーシング外部にある）場合とがある。また、カスケードケーシング２ｘの所定位置（図８では配管口Ｏ１）には、連絡配管７、８、９が位置する（第２接続部Ｃ２がカスケードケーシング２ｘ内部にある）場合と、カスケード熱交換器３５から延びる液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５が位置する（第２接続部Ｃ２がカスケードケーシング２ｘ外部にある）場合とがある。

第１接続部Ｃ１及び第２接続部Ｃ２は、前面１２０ａから見たときに、前面１２０ａの左右方向の中央に対して一方側（図８では左側）に位置する。このように、本実施形態では、カスケードケーシング２ｘの左右方向中央部に対して、同じ側面側に、第１接続部Ｃ１及び第２接続部Ｃ２が位置している。

また、第１接続部Ｃ１及び第２接続部Ｃ２は、上下方向の中央に対して下方側に、位置する。ここでは、第１接続部Ｃ１は、第２接続部Ｃ２よりも下方側に、位置している。

二酸化炭素が封入される液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５は、互いに間隔を隔てて配置される。具体的には、図９に示すように、液管Ｐ３の第２接続部Ｃ２１と、ガス管Ｐ４、Ｐ５の第２接続部Ｃ２２、Ｃ２３との距離Ｌ２は、第１配管Ｐ１の第１接続部Ｃ１１と第２配管Ｐ２の第１接続部Ｃ１２との距離Ｌ１よりも大きい。液管Ｐ３の第２接続部Ｃ２１と、ガス管Ｐ４、Ｐ５の第２接続部Ｃ２２、Ｃ２３との距離Ｌ２は、第１ガス管Ｐ４及び第２ガス管Ｐ５において、液管Ｐ３に近い方向のガス管との距離である。

ここでは、液管Ｐ３の第２接続部Ｃ２１と、第１ガス管Ｐ４の第２接続部Ｃ２２との距離Ｌ２は、第１配管Ｐ１の第１接続部Ｃ１１と第２配管Ｐ２の第１接続部Ｃ１２との距離Ｌ１よりも大きい。液管Ｐ３の第２接続部Ｃ２１と、第２ガス管Ｐ５の第２接続部Ｃ２３との距離は、第１配管Ｐ１の第１接続部Ｃ１１と第２配管Ｐ２の第１接続部Ｃ１２との距離Ｌ１よりも大きい。第１ガス管Ｐ４の第２接続部Ｃ２２と、第２ガス管Ｐ５の第２接続部Ｃ２３との距離Ｌ２は、第１配管Ｐ１の第１接続部Ｃ１１と第２配管Ｐ２の第１接続部Ｃ１２との距離Ｌ１よりも大きい。

具体的には、図１１に示すように、カスケードケーシング２ｘの配管口Ｏ１において、液管Ｐ３と第１ガス管Ｐ４との距離Ｌ２は、第１配管Ｐ１と第２配管Ｐ２の第１接続部Ｃ１２との距離Ｌ１よりも大きい。また、カスケードケーシング２ｘの配管口Ｏ１において、第１ガス管Ｐ４と第２ガス管Ｐ５との距離Ｌ２は、第１配管Ｐ１と第２配管Ｐ２の第１接続部Ｃ１２との距離Ｌ１よりも大きい。

なお、液管Ｐ３の第２接続部Ｃ２１と、第１ガス管Ｐ４の第２接続部Ｃ２２との距離Ｌ２と、第１ガス管Ｐ４の第２接続部Ｃ２２と、第２ガス管Ｐ５の第２接続部Ｃ２３との距離Ｌ２とは、異なっていてもよいが、本実施形態では同じである。

また、図１２に示すように、第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃから延びる液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５は、継手部材Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３を介して第３閉鎖弁３２、第４閉鎖弁３３及び第５閉鎖弁３１にそれぞれ接続される。継手部材Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３は、例えば曲げ配管である。液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５は直線状に延びる配管であり、湾曲させる部分に継手部材Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３を用いて、接続されている。

また、第１接続部Ｃ１は、底面１２０ｆ近傍に配置される。第１接続部Ｃ１１、Ｃ１２は、固定部材（図示せず）によって、カスケードケーシング２ｘに固定される。具体的には、固定部材は、第１接続部Ｃ１１近傍の第１配管Ｐ１を、底面１２０ｆを構成する底板に固定するとともに、第１接続部Ｃ１２近傍の第２配管Ｐ２を、底面１２０ｆを構成する底板に固定する。固定部材は、１つであってもよく、配管ごとに複数であってもよい。

また、第１配管Ｐ１及び第２配管Ｐ２と、液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５とは、底板から１７ｍｍ以上高い位置に配置される。底板が凹凸形状を有している場合には、第１接続部Ｃ１及び第２接続部Ｃ２の位置（第１配管Ｐ１、第２配管Ｐ２、液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５の引き出し位置）は、底板の上面（凸部の上面）から１７ｍｍ以上の高さである。

（５－２－３）カスケードユニット及び第１ユニットとの関係
図７に示すように、本実施形態では、第１ユニット５は、カスケードユニット２の側方に並んで配置される。このため、カスケードユニット２及び第１ユニット５は、建物の屋上に並んで配置される。

ここでは、カスケードユニット２と第１ユニット５とを接続する連絡配管１１１、１１２は、カスケードケーシング２ｘの配管口Ｏ１から水平方向に沿って引き出されている。なお、カスケードユニット２と第２ユニット４ａ、４ｂ、４ｃとを接続する連絡配管７、８、９も、配管口Ｏ１から水平方向に沿って引き出されている。

（６）第２ユニット
第２ユニット４ａ、４ｂ、４ｃは、利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃと、分岐ユニット６ａ、６ｂ、６ｃと、第１接続管１５ａ、１５ｂ、１５ｃと、第２接続管１６ａ、１６ｂ、１６ｃと、を含む。

（６－１）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。

利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃは、連絡配管７、８、９を介してカスケードユニット２に接続されている。

利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃは、第２回路１０の一部を構成する利用回路１３ａ、１３ｂ、１３ｃを有している。

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及び第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及び第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。

第１利用ユニット３ａは、主として、上述の利用回路１３ａと、第２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、第２ファン５３ａは、第２ファンモータ５４ａを有している。

第２ファン５３ａは、利用ユニット３ａ内に室内空気を吸入して、第２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。第２ファン５３ａは、第２ファンモータ５４ａによって駆動される。

利用ユニット３ａには、第２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、第２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。

利用側制御部５０ａは、利用ユニット３ａを構成する各部材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、カスケードユニット２の熱源側制御部２０や分岐ユニット制御部６０ａ、６０ｂ、６０ｃや第１ユニット５の第１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。

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

（６－２）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。

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、連絡配管７、８、９を介してカスケードユニット２に接続されている。

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及び第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及び第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。

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。

分岐ユニット制御部６０ａは、分岐ユニット６ａを構成する各部材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、カスケードユニット２の熱源側制御部２０や利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃや第１ユニット５の第１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。

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。

（７）制御部
冷凍システム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、第１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等の検出情報及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、各部材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、１０４ａ等の動作を制御する。

（８）冷凍システムの動作
次に、冷凍システム１の動作について、図３～図６を用いて説明する。

冷凍システム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。

ここで、冷房運転は、第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃが第２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を第２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。

暖房運転は、第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃが第２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を第２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。

冷房主体運転は、第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃが第２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、第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃ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を処理するためにカスケード熱交換器３５を第２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。

暖房主体運転は、第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃ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、第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃ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を処理するためにカスケード熱交換器３５を第２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。

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

（８－１）冷房運転
冷房運転では、例えば、利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃの第２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が第２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、冷凍システム１の第１回路５ａ及び第２回路１０は、図３に示すように構成される。なお、図３の第１回路５ａに付された矢印及び第２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。

具体的には、第１ユニット５においては、第１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を第１冷媒の蒸発器として機能させるようになっている。なお、第１切換機構７２の第５接続状態は、図３の第１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、第１ユニット５では、第１圧縮機７１から吐出された第１冷媒は、第１切換機構７２を通過して、第１熱交換器７４において第１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。第１熱交換器７４において凝縮した第１冷媒は、全開状態に制御された第１膨張弁７６を通過し、一部の冷媒が、第１過冷却熱交換器１０３を通じて第２閉鎖弁１０８に向けて流れ、他の一部の冷媒が、第１過冷却回路１０４に分岐して流れる。第１過冷却回路１０４を流れる冷媒は、第１過冷却膨張弁１０４ａを通過する際に減圧される。第１膨張弁７６から第２閉鎖弁１０８に向けて流れる冷媒は、第１過冷却熱交換器１０３において、第１過冷却膨張弁１０４ａで減圧されて第１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、第２連絡配管１１１を通って第１冷媒は、第２膨張弁１０２を通過する際に減圧される。ここで、第２膨張弁１０２は、第１圧縮機７１に吸入される第１冷媒の過熱度が所定条件を満たすように弁開度が制御される。第２膨張弁１０２で減圧された第１冷媒は、カスケード熱交換器３５の第１流路３５ｂを流れる際に、第２流路３５ａを流れる第２冷媒と熱交換することで蒸発し、第１連絡配管１１２に向けて流れる。この第１冷媒は、第１連絡配管１１２と第１閉鎖弁１０９を通過した後、第１切換機構７２に至る。第１切換機構７２を通過した冷媒は、第１過冷却回路１０４を流れた冷媒と合流した後、第１アキュムレータ１０５を介して、第１圧縮機７１に吸入される。

また、カスケードユニット２においては、第２切換機構２２を第１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を第２冷媒の放熱器として機能させるようになっている。なお、第２切換機構２２の第１接続状態では、第１切換弁２２ａにより吐出流路２４と第３熱源配管２５とが接続され、第２切換弁２２ｂにより第１熱源配管２８と吸入流路２３とが接続される。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の第２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の第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃの全てとカスケードユニット２の第２圧縮機２１の吸入側とは、第１利用配管５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、第１接続管１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、合流配管６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、第２分岐配管６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、バイパス管６９ａ、６９ｂ、６９ｃ、第１分岐配管６３ａ、６３ｂ、６３ｃの一部、第４連絡配管８及び第５連絡配管９を介して接続された状態になっている。また、第２過冷却膨張弁４８ａは、第２過冷却熱交換器４７の出口を第３連絡配管７に向けて流れる第２冷媒の過冷却度が所定条件を満たす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。

このような第２回路１０において、第２圧縮機２１で圧縮され吐出された高圧の第２冷媒は、第２切換機構２２の第１切換弁２２ａを通じて、カスケード熱交換器３５の第２流路３５ａに送られる。カスケード熱交換器３５では、第２流路３５ａを流れる高圧の第２冷媒は放熱し、カスケード熱交換器３５の第１流路３５ｂを流れる第１冷媒は蒸発する。カスケード熱交換器３５において放熱した第２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、第２レシーバ４５に流入する。第２レシーバ４５から流出した第２冷媒の一部は、第２過冷却回路４８に分岐して流れ、第２過冷却膨張弁４８ａにおいて減圧された後に、吸入流路２３に合流する。第２過冷却熱交換器４７では、第２レシーバ４５から流出した冷媒の他の一部が、第２過冷却回路４８を流れる冷媒によって冷却された後、第５閉鎖弁３１を通じて、第３連絡配管７に送られる。

そして、第３連絡配管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。

そして、開度調節されている利用側膨張弁５１ａ、５１ｂ、５１ｃを通過した第２冷媒は、第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃにおいて、第２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、第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃを流れる第２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。第２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。

そして、合流配管６２ａ、６２ｂ、６２ｃに送られた低圧のガス冷媒は、第２分岐配管６４ａ、６４ｂ、６４ｃと、に流れる。第２分岐配管６４ａ、６４ｂ、６４ｃにおいて第２調節弁６７ａ、６７ｂ、６７ｃを通過した第２冷媒は、一部が、第５連絡配管９に送られる。第２調節弁６７ａ、６７ｂ、６７ｃを通過した残りの一部の冷媒は、バイパス管６９ａ、６９ｂ、６９ｃを通過して、第１分岐配管６３ａ、６３ｂ、６３ｃの一部を流れた後、第４連絡配管８に送られる。

そして、第４連絡配管８及び第５連絡配管９に送られた低圧のガス冷媒は、第３閉鎖弁３２、第４閉鎖弁３３、第１熱源配管２８、第２熱源配管２９、第２切換機構２２の第２切換弁２２ｂ、吸入流路２３及び第２アキュムレータ３０を通じて、第２圧縮機２１の吸入側に戻される。

なお、この冷房運転では、第２回路１０では、例えば、第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃにおける第２冷媒の蒸発温度が所定の蒸発目標温度となるように第２圧縮機２１の制御を行うことで、能力制御を行う。そして、第１回路５ａでは、例えば、カスケード熱交換器３５の第１流路３５ｂにおける第１冷媒の蒸発温度が所定の蒸発目標温度となるように第１圧縮機７１の制御を行うことで、能力制御を行う。ここで、蒸発目標温度は、二酸化炭素冷媒が臨界点を超える所定運転状況ではない場合には、カスケード熱交換器３５の第２流路３５ａを流れる二酸化炭素冷媒が臨界点を超えないように変更され、二酸化炭素冷媒が臨界点を超える所定運転状況である場合は、臨界点を所定量より大きく超えるように変更される。

このようにして、冷房運転における動作が行われる。

（８－２）暖房運転
暖房運転では、例えば、利用ユニット３ａ、３ｂ、３ｃの第２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が第２冷媒の蒸発器として機能する運転を行う。暖房運転では、冷凍システム１の第１回路５ａ及び第２回路１０は、図４に示すように構成される。図４の第１回路５ａに付された矢印及び第２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。

具体的には、第１ユニット５においては、第１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を第１冷媒の放熱器として機能させるようになっている。第１切換機構７２の第６運転状態は、図４の第１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、第１ユニット５では、第１圧縮機７１から吐出され、第１切換機構７２を通過した第１冷媒は、第１連絡配管１１２をさらに通過して、カスケード熱交換器３５の第１流路３５ｂに送られる。カスケード熱交換器３５の第１流路３５ｂを流れる冷媒は、第２流路３５ａを流れる第２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において凝縮した第１冷媒は、第２冷媒配管１１４を流れる際に、全開状態に制御された第２膨張弁１０２を通過する。第２膨張弁１０２を通過した冷媒は、第２連絡配管１１１、第２閉鎖弁１０８、第１過冷却熱交換器１０３の順に流れて、第１膨張弁７６において減圧される。なお、暖房運転時には、第１過冷却膨張弁１０４ａは閉状態に制御されることで、第１過冷却回路１０４には冷媒は流れないため、第１過冷却熱交換器１０３における熱交換も行われない。なお、第１膨張弁７６は、例えば、第１圧縮機７１に吸入される第１冷媒の過熱度が所定条件を満たすように弁開度が制御される。第１膨張弁７６において減圧された冷媒は、第１熱交換器７４において第１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、第１切換機構７２、第１アキュムレータ１０５を通過して、第１圧縮機７１に吸入される。

また、カスケードユニット２においては、第２切換機構２２を第２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を第２冷媒の蒸発器として機能させるようになっている。第２切換機構２２の第２接続状態では、第２切換弁２２ｂにより吐出流路２４と第１熱源配管２８とが接続され、第１切換弁２２ａにより第３熱源配管２５と吸入流路２３とが接続される。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の第２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の第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃとカスケードユニット２の第２圧縮機２１の吐出側とは、吐出流路２４、第１熱源配管２８、第４連絡配管８、第１分岐配管６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、合流配管６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、第１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、第２過冷却膨張弁４８ａ及びバイパス膨張弁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。

このような第２回路１０において、第２圧縮機２１で圧縮され吐出された高圧の第２冷媒は、第２切換機構２２の第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３閉鎖弁３２を通じて、第４連絡配管８に送られる。

そして、第４連絡配管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に送られた高圧の第２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接続管１５ａ、１５ｂ、１５ｃ及び第１利用配管５７ａ、５７ｂ、５７ｃを流れた冷媒が、第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃに送られる。

そして、第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃに送られた高圧の第２冷媒は、第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃにおいて、第２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、第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃを流れる第２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。第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃにおいて放熱した第２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。

そして、第３分岐配管６１ａ、６１ｂ、６１ｃに送られた第２冷媒は、第３連絡配管７に送られて合流する。

そして、第３連絡配管７に送られた第２冷媒は、第５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、第２流路３５ａを流れる第２冷媒は蒸発して低圧のガス冷媒となって第２切換機構２２に送られ、カスケード熱交換器３５の第１流路３５ｂを流れる第１冷媒は凝縮する。そして、第２切換機構２２の第１切換弁２２ａに送られた低圧のガス冷媒は、吸入流路２３及び第２アキュムレータ３０通じて、第２圧縮機２１の吸入側に戻される。

なお、この暖房運転では、第２回路１０では、例えば、第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃにおける負荷が処理されるように第２圧縮機２１の制御を行うことで、能力制御を行う。そして、第１回路５ａでは、例えば、カスケード熱交換器３５の第１流路３５ｂにおける第１冷媒の凝縮温度が所定の凝縮目標温度となるように第１圧縮機７１の制御を行うことで、能力制御を行う。

このようにして、暖房運転における動作が行われる。

（８－３）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の第２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の第２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、第２冷媒の放熱器として機能する。冷房主体運転では、冷凍システム１の第１回路５ａ及び第２回路１０は、図５に示されるように構成される。図５の第１回路５ａに付された矢印及び第２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。

具体的には、第１ユニット５においては、第１切換機構７２を第５接続状態（図５の第１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を第１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、第１ユニット５では、第１圧縮機７１から吐出された第１冷媒は、第１切換機構７２を通過して、第１熱交換器７４において第１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。第１熱交換器７４において凝縮した第１冷媒は、全開状態に制御された第１膨張弁７６を通過し、一部の冷媒が、第１過冷却熱交換器１０３を通じて第２閉鎖弁１０８に向けて流れ、他の一部の冷媒が、第１過冷却回路１０４に分岐して流れる。第１過冷却回路１０４を流れる冷媒は、第１過冷却膨張弁１０４ａを通過する際に減圧される。第１膨張弁７６から第２閉鎖弁１０８に向けて流れる冷媒は、第１過冷却熱交換器１０３において、第１過冷却膨張弁１０４ａで減圧されて第１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、第２連絡配管１１１を流れ、第２膨張弁１０２において減圧される。なお、この際、第２膨張弁１０２は、例えば、第１圧縮機７１に吸入される冷媒の過熱度が所定条件を満たすように弁開度が制御される。第２膨張弁１０２で減圧された第１冷媒は、カスケード熱交換器３５の第１流路３５ｂを流れる際に、第２流路３５ａを流れる第２冷媒と熱交換することで蒸発し、第１連絡配管１１２に向けて流れる。この第１冷媒は、第１連絡配管１１２と第１閉鎖弁１０９を通過した後、第１切換機構７２に至る。第１切換機構７２を通過した冷媒は、第１過冷却回路１０４を流れた冷媒と合流した後、第１アキュムレータ１０５を介して、第１圧縮機７１に吸入される。

また、カスケードユニット２においては、第２切換機構２２について、第１切換弁２２ａにより吐出流路２４と第３熱源配管２５とが接続され、第２切換弁２２ｂにより吐出流路２４と第１熱源配管２８とが接続される第３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を第２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、及び、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、及び、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の第２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の第２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の第２熱交換器５２ａ、５２ｂとカスケードユニット２の第２圧縮機２１の吸入側とが第５連絡配管９を介して接続された状態になり、かつ、利用ユニット３ｃの第２熱交換器５２ｃとカスケードユニット２の第２圧縮機２１の吐出側とが第４連絡配管８を介して接続された状態になっている。また、第２過冷却膨張弁４８ａは、第２過冷却熱交換器４７の出口を第３連絡配管７に向けて流れる第２冷媒の過冷却度が所定条件を満たす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。

このような第２回路１０において、第２圧縮機２１で圧縮され吐出された高圧の第２冷媒は、その一部が、第２切換機構２２の第２切換弁２２ｂ、第１熱源配管２８及び第３閉鎖弁３２を通じて、第４連絡配管８に送られ、残りが、第２切換機構２２の第１切換弁２２ａ及び第３熱源配管２５を通じて、カスケード熱交換器３５の第２流路３５ａに送られる。

そして、第４連絡配管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及び合流配管６２ｃを通じて、利用ユニット３ｃの第２熱交換器５２ｃに送られる。

そして、第２熱交換器５２ｃに送られた高圧冷媒は、第２熱交換器５２ｃにおいて、第２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、第２熱交換器５２ｃを流れる第２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。第２熱交換器５２ｃにおいて放熱した第２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接続管１６ｃを流れた第２冷媒は、分岐ユニット６ｃの第３分岐配管６１ｃに送られる。

そして、第３分岐配管６１ｃに送られた第２冷媒は、第３連絡配管７に送られる。

また、カスケード熱交換器３５の第２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、第１流路３５ｂを流れる第１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において放熱した第２冷媒は、熱源側膨張弁３６において流量調節された後、第２レシーバ４５に流入する。第２レシーバ４５から流出した第２冷媒の一部は、第２過冷却回路４８に分岐して流れ、第２過冷却膨張弁４８ａにおいて減圧された後に、吸入流路２３に合流する。第２過冷却熱交換器４７では、第２レシーバ４５から流出した冷媒の他の一部が、第２過冷却回路４８を流れる冷媒によって冷却された後、第５閉鎖弁３１を通じて、第３連絡配管７に送られて、第２熱交換器５２ｃにおいて放熱した冷媒と合流する。

そして、第３連絡配管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。

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、第２熱交換器５２ａ、５２ｂにおいて、第２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、第２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。第２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。

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及び第２分岐配管６４ａ、６４ｂを通じて、第５連絡配管９に送られて合流する。

そして、第５連絡配管９に送られた低圧のガス冷媒は、第４閉鎖弁３３、第２熱源配管２９、吸入流路２３及び第２アキュムレータ３０を通じて、第２圧縮機２１の吸入側に戻される。

なお、この冷房主体運転では、第２回路１０では、例えば、第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃのうち第２冷媒の蒸発器として機能する熱交換器における蒸発温度が所定の蒸発目標温度となるように第２圧縮機２１の制御を行うことで、能力制御を行う。そして、第１回路５ａでは、例えば、カスケード熱交換器３５の第１流路３５ｂにおける第１冷媒の蒸発温度が所定の蒸発目標温度となるように第１圧縮機７１の制御を行うことで、能力制御を行う。ここで、蒸発目標温度は、二酸化炭素冷媒が臨界点を超える所定運転状況ではない場合には、カスケード熱交換器３５の第２流路３５ａを流れる二酸化炭素冷媒が臨界点を超えないように変更され、二酸化炭素冷媒が臨界点を超える所定運転状況である場合は、臨界点を所定量より大きく超えるように変更される。

このようにして、冷房主体運転における動作が行われる。

（８－４）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の第２熱交換器５２ａ、５２ｂが冷媒の放熱器として機能し、かつ、第２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、第２冷媒の蒸発器として機能する。暖房主体運転では、冷凍システム１の第１回路５ａ及び第２回路１０は、図６に示すように構成される。図６の第１回路５ａに付された矢印及び第２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。

具体的には、第１ユニット５においては、第１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を第１冷媒の放熱器として機能させるようになっている。第１切換機構７２の第６運転状態は、図６の第１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、第１ユニット５では、第１圧縮機７１から吐出され、第１切換機構７２を通過して、第１閉鎖弁１０９を通過した第１冷媒は、第１連絡配管１１２を通過して、カスケード熱交換器３５の第１流路３５ｂに送られる。カスケード熱交換器３５の第１流路３５ｂを流れる冷媒は、第２流路３５ａを流れる第２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において凝縮した第１冷媒は、全開状態に制御された第２膨張弁１０２を通過した後、第２連絡配管１１１、第２閉鎖弁１０８、第１過冷却熱交換器１０３の順に流れて、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、第１過冷却膨張弁１０４ａは閉状態に制御されることで、第１過冷却回路１０４には冷媒は流れないため、第１過冷却熱交換器１０３における熱交換も行われない。なお、第１膨張弁７６は、例えば、第１圧縮機７１に吸入される冷媒の過熱度が所定条件を満たすように弁開度が制御される。第１膨張弁７６において減圧された冷媒は、第１熱交換器７４において第１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、第１切換機構７２、第１アキュムレータ１０５を通過して、第１圧縮機７１に吸入される。

カスケードユニット２においては、第２切換機構２２を第２接続状態に切り換える。第２切換機構２２の第２接続状態では、第２切換弁２２ｂにより吐出流路２４と第１熱源配管２８とが接続され、第１切換弁２２ａにより第３熱源配管２５と吸入流路２３とが接続される。これによって、カスケード熱交換器３５を第２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、及び、第２調節弁６７ｃが開状態に制御され、かつ、第１調節弁６６ｃ、及び、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の第２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の第２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の第２熱交換器５２ｃとカスケードユニット２の第２圧縮機２１の吸入側とは、第１利用配管５７ｃ、第１接続管１５ｃ、合流配管６２ｃ、第２分岐配管６４ｃ、及び第５連絡配管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の第２熱交換器５２ａ、５２ｂとカスケードユニット２の第２圧縮機２１の吐出側とは、吐出流路２４、第１熱源配管２８、第４連絡配管８、第１分岐配管６３ａ、６３ｂ、合流配管６２ａ、６２ｂ、第１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、第２過冷却膨張弁４８ａ及びバイパス膨張弁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。

このような第２回路１０において、第２圧縮機２１で圧縮され吐出された高圧の第２冷媒は、第２切換機構２２の第２切換弁２２ｂ、第１熱源配管２８及び第３閉鎖弁３２を通じて、第４連絡配管８に送られる。

そして、第４連絡配管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、及び第１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の第２熱交換器５２ａ、５２ｂに送られる。

そして、第２熱交換器５２ａ、５２ｂに送られた高圧の第２冷媒は、第２熱交換器５２ａ、５２ｂにおいて、第２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、第２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。第２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、第３連絡配管７に送られる。

そして、第３連絡配管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５閉鎖弁３１を通じて、熱源側膨張弁３６に送られる。

そして、第３分岐配管６１ｃに送られた冷媒は、第２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。

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、第２熱交換器５２ｃにおいて、第２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、第２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。第２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接続管１５ｃを通過し、合流配管６２ｃに送られる。

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及び第２分岐配管６４ｃを通じて、第５連絡配管９に送られる。

そして、第５連絡配管９に送られた低圧のガス冷媒は、第４閉鎖弁３３、第２熱源配管２９、吸入流路２３及び第２アキュムレータ３０を通じて、第２圧縮機２１の吸入側に戻される。

また、熱源側膨張弁３６に送られた第２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の第２流路３５ａにおいて、第１流路３５ｂを流れる第１冷媒と熱交換を行う。これにより、カスケード熱交換器３５の第２流路３５ａを流れる冷媒は、蒸発して低圧のガス冷媒になり、第２切換機構２２の第１切換弁２２ａに送られる。第２切換機構２２の第１切換弁２２ａに送られた低圧のガス冷媒は、吸入流路２３において第２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、第２アキュムレータ３０を介して、第２圧縮機２１の吸入側に戻される。

なお、この暖房主体運転では、第２回路１０では、例えば、第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃのうち第２冷媒の放熱器として機能する熱交換器における負荷が処理されるように第２圧縮機２１の制御を行うことで、能力制御を行う。そして、第１回路５ａでは、例えば、カスケード熱交換器３５の第１流路３５ｂにおける第１冷媒の凝縮温度が所定の凝縮目標温度となるように第１圧縮機７１の制御を行うことで、能力制御を行う。

このようにして、暖房主体運転における動作が行われる。

（９）特徴
（９－１）
本実施形態に係るカスケードユニット２は、第１回路５ａと、第２回路１０と、カスケード熱交換器３５と、を有する冷凍システム１のカスケードユニット２である。第１回路５ａには、熱を搬送する熱媒体が流れる。第１回路５ａは、第１熱交換器７４を有する。第１熱交換器７４は、熱源と、熱媒体とを熱交換させる。第２回路１０は、第２圧縮機２１と、第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃと、を有する。第２圧縮機２１は、第２冷媒を圧縮する。第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃは、第２冷媒と室内空気との熱交換を行う。第２回路１０には、第２冷媒が循環する。カスケード熱交換器３５は、第１回路５ａの熱媒体と第２回路１０の第２冷媒との熱交換を行う。カスケードユニット２は、カスケード熱交換器３５と、第２圧縮機２１と、カスケードケーシング２ｘと、を備える。カスケードケーシング２ｘは、カスケード熱交換器３５及び第２圧縮機２１を収容する。第１回路５ａは、第１接続部Ｃ１を有する。第１接続部Ｃ１は、第１熱交換器７４とカスケード熱交換器３５とを接続する第１配管Ｐ１及び第２配管Ｐ２のうち、カスケード熱交換器３５から延びる第１配管Ｐ１及び第２配管Ｐ２を、カスケードケーシング２ｘの内部または外部において、第１熱交換器７４から延びる第１配管Ｐ１及び第２配管Ｐ２に接続する。第２回路１０は、第２接続部Ｃ２を有する。第２接続部Ｃ２は、第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃとカスケード熱交換器３５とを接続する液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５のうち、カスケード熱交換器３５から延びる液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５を、カスケードケーシング２ｘの内部または外部において、第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃから延びる液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５に接続する。第１接続部Ｃ１と第２接続部Ｃ２とは、近傍に配置される。

本実施形態に係るカスケードユニット２によれば、第１回路５ａの第１配管Ｐ１及び第２配管Ｐ２の第１接続部Ｃ１と、第２回路１０の液管Ｐ３及びガス管Ｐ４，Ｐ５の第２接続部Ｃ２とが、近傍に配置されている。このため、第１配管Ｐ１と、第２配管Ｐ２と、液管Ｐ３と、ガス管Ｐ４、Ｐ５と、を、カスケードケーシング２ｘの所定位置に、集めることができる。これにより、第１配管Ｐ１及び第２配管Ｐ２が、所定位置から、第１熱交換器７４を有する外部の第１ユニット５に延びるとともに、液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５が、所定位置から、第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃを有する外部の第２ユニット４ａ、４ｂ、４ｃに延びる。したがって、カスケードユニット２の設置の自由度を高めることができる。

（９－２）
本実施形態に係るカスケードユニット２において好ましくは、カスケードケーシング２ｘには、共通の配管口Ｏ１が形成されている。配管口Ｏ１には、第１配管Ｐ１及び第２配管Ｐ２と、液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５と、が位置する。

ここでは、カスケードケーシング２ｘの配管口Ｏ１に、第１配管Ｐ１と、第２配管Ｐ２と、液管Ｐ３と、ガス管Ｐ４、Ｐ５と、を集めている。このため、配管口Ｏ１から第１ユニット５に向けて、第１配管Ｐ１及び第２配管Ｐ２が延びるとともに、配管口Ｏ１から第２ユニット４ａ、４ｂ、４ｃに向けて、液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５が延びる。したがって、設置の自由度を高めるカスケードユニット２を容易に実現できる。

（９－３）
本実施形態に係るカスケードユニット２において好ましくは、カスケードケーシング２ｘは、側面としての前面１２０ａを有する。側面としての前面１２０ａは、上下に延びる第１方向（図８では上下方向）と、第１方向と交差する第２方向（図８では左右方向）と、に延びる。第１接続部Ｃ１及び第２接続部Ｃ２は、前面１２０ａから見たときに、前面１２０ａの第２方向の中央に対して一方側（図８では左側）に位置する。

ここでは、前面１２０ａから見たときに、第２方向（図２では左右方向）中央に対して一方側（図８では左側）に、第１配管Ｐ１と、第２配管Ｐ２と、液管Ｐ３と、ガス管Ｐ４、Ｐ５と、を集めている。このため、カスケードユニット２の設置の自由度をより高めることができる。

（９－４）
本実施形態に係るカスケードユニット２において好ましくは、熱媒体は、第１冷媒である。第１冷媒は、ＨＦＣ系冷媒及びＨＦＯ系冷媒の少なくとも一方を含む。第２冷媒は、二酸化炭素である。液管Ｐ３の第２接続部Ｃ２（Ｃ２１）とガス管Ｐ４、Ｐ５の第２接続部Ｃ２（Ｃ２２、Ｃ２３）との距離Ｌ２は、第１配管Ｐ１の第１接続部Ｃ１（Ｃ１１）と第２配管Ｐ２の第１接続部Ｃ１（Ｃ１２）との距離Ｌ１よりも大きい。

ここでは、第１回路５ａには、ＨＦＣ系冷媒及びＨＦＯ系冷媒の少なくとも一方を含む第１冷媒が流れ、第２回路１０には、第２冷媒として、二酸化炭素冷媒が流れる。二酸化炭素冷媒が封入される配管の耐圧は、ＨＦＣ系冷媒及びＨＦＯ系冷媒が封入される配管の耐圧よりも高い。このため、二酸化炭素冷媒が封入される配管は、ＨＦＣ系冷媒及びＨＦＯ系冷媒が封入される配管よりも硬いので、曲げ加工が難しい。ここでは、二酸化炭素冷媒が封入される液管Ｐ３とガス管Ｐ４、Ｐ５との間の距離Ｌ２を、ＨＦＣ系冷媒及びＨＦＯ系冷媒の少なくとも一方を含む第１冷媒が封入される第１配管Ｐ１と第２配管Ｐ２との距離Ｌ１よりも大きくしている。これにより、液管Ｐ３とガス管Ｐ４、Ｐ５との間に、曲げ加工を行う代わりに継手部材Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３などを取り付けるための工具が入る隙間を設けることができる。このように、二酸化炭素冷媒が封入される液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５の設置等の際に、工具を用いることができる。

（９－５）
本実施形態に係るカスケードユニット２において好ましくは、第２接続部Ｃ２は、第３閉鎖弁３２、第４閉鎖弁３３及び第５閉鎖弁３１である。第３閉鎖弁３２、第４閉鎖弁３３及び第５閉鎖弁３１は、カスケードケーシング２ｘに収容される。第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃから延びる液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５は、継手部材Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３を介して第３閉鎖弁３２、第４閉鎖弁３３及び第５閉鎖弁３１にそれぞれ接続される。

上述したように、二酸化炭素が封入される第２回路１０の液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５は、硬いので、曲げ加工が難しい。ここでは、第２回路１０の液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５の曲げ加工を行う代わりに、継手部材Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３を用いている。このため、第２回路１０の液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５を、第３閉鎖弁３２、第４閉鎖弁３３及び第５閉鎖弁３１から継手部材Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３を用いてカスケードケーシング２ｘの外部に引き出すことができる。

（９－６）
本実施形態に係るカスケードユニット２において好ましくは、第１接続部Ｃ１をカスケードケーシング２ｘに固定する固定部材をさらに備える。

ここでは、固定部材によって、第１接続部Ｃ１をカスケードケーシング２ｘに固定する。このため、第１接続部Ｃ１の近傍の第１配管Ｐ１及び第２配管Ｐ２の切りっぱなしの配管が振動することを抑制できる。したがって、カスケードユニット２の輸送を安定して行うことができる。

（９－７）
本実施形態に係るカスケードユニット２において好ましくは、カスケードケーシング２ｘは、底面１２０ｆを構成する底板を有する。第１配管Ｐ１及び第２配管Ｐ２と、液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５とは、底板から１７ｍｍ以上高い位置に配置される。

ここでは、第１配管Ｐ１、第２配管Ｐ２、液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５と、底板との間隔が１７ｍｍ以上である。このため、底板にドレンパンが形成されていても、ドレンパンとの干渉を抑制することができる。

（９－８）
本実施形態に係るカスケードユニット２において好ましくは、カスケードケーシング２ｘは、上下方向に延びる側面（例えば前面１２０ａ）を有する。上下方向の中央に対して下方側に、第１接続部Ｃ１及び第２接続部Ｃ２が位置する。

ここでは、カスケードケーシング２ｘ近傍の下方に、第１配管Ｐ１、第２配管Ｐ２、液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５を集めている。このため、カスケードユニット２の設置の自由度をより高めることができる。

（９－９）
本実施形態に係る冷凍システム１は、第１ユニット５と、第２ユニット４ａ、４ｂ、４ｃと、を備える。第１ユニット５は、第１熱交換器７４を含む。第２ユニット４ａ、４ｂ、４ｃは、第２熱交換器５２ａ、５２ｂ、５２ｃを含む。第１ユニット５は、カスケードユニット２の側方に並んで配置される。

ここでは、第１配管Ｐ１と、第２配管Ｐ２と、を、カスケードユニット２のカスケードケーシング２ｘの所定位置に集めている。このため、第１配管Ｐ１及び第２配管Ｐ２を、カスケードユニット２から、側方に配置された第１ユニット５に向けて容易に延ばすことができる。

（９－１０）
本実施形態に係る冷凍システム１において好ましくは、カスケードユニット２及び第１ユニット５は、建物の屋上に配置される。

ここでは、第１ユニット５及びカスケードユニット２を建物の屋上に配置するので、第１回路５ａに第１冷媒が封入されている場合に、第１冷媒が漏洩しても、室内に第１冷媒が流入することを抑制できる。このため、第１冷媒として、可燃性の冷媒を用いることができる。

（１０）変形例
（１０－１）変形例１
上記実施形態では、第１ユニット５は、カスケードユニット２の側方に並んで配置されるが、これに限定されない。本変形例では、図１３に示すように、第１ユニット５は、カスケードユニット２の上方に配置される。

なお、カスケードユニット２の上に第１ユニット５を配置してもよいが、本変形例では、カスケードユニット２の上に、第１ユニットを配置するための載置台を設けている。

本変形例では、カスケードユニット２と第１ユニット５とを接続する連絡配管１１１、１１２は、カスケードケーシング２ｘの配管口Ｏ１から上方に沿って引き出されている。また、カスケードユニット２と第２ユニット４ａ、４ｂ、４ｃとを接続する連絡配管７、８、９は、配管口Ｏ１から水平方向に沿って引き出されている。

本変形例によれば、第１ユニット５は、カスケードユニット２の上方に配置される。本変形例でも、第１配管Ｐ１及び第２配管Ｐ２をカスケードケーシング２ｘの所定位置に集めているので、第１配管Ｐ１及び第２配管Ｐ２を、カスケードユニット２から、上方に配置された第１ユニット５に向けて容易に延ばすことができる。

（１０－２）変形例２
上記実施形態では、第２回路１０は、３つの第２接続部Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３を有しているが、本変形例では、２つの接続部を有している。この場合、第２回路において、第２熱交換器とカスケード熱交換器とを接続するガス管は１本である。本変形例は、例えば、複数の利用ユニット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でない構成、第２ユニットが１つの構成などに適用される。

（１０－３）変形例３
上記実施形態では、第１配管Ｐ１、第２配管Ｐ２、液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５をカスケードケーシング２ｘの１つの配管口Ｏ１から引き出しているが、これに限定されない。本変形例では、第１配管Ｐ１、第２配管Ｐ２、液管Ｐ３及びガス管Ｐ４、Ｐ５は、複数の配管口から引き出されている。

この場合、複数の配管口Ｏ１は、近傍に配置される。具体的には、前面１２０ａから見たときに、第２方向の一端（図８では、左右方向の左端）から第２方向幅の１／３までの範囲に形成されている。なお、複数の配管口Ｏ１は、前面１２０ａに限られず、後面１２０ｂを除き、底面１２０ｆ、上面１２０ｅ、左面１２０ｃ及び右面１２０ｄの複数の面に形成されてもよい。

（１０－４）変形例４
上記実施形態では、配管口Ｏ１は、カスケードケーシング２ｘの前面１２０ａに形成されているが、これに限定されない。配管口Ｏ１は、カスケードケーシング２ｘのどの面に形成されてもよいが、後面１２０ｂを除き、前面１２０ａ、底面１２０ｆ、上面１２０ｅ、左面１２０ｃ板及び右面１２０ｄの少なくとも１つの面に形成されることが好ましい。

（１０－５）変形例５
上記実施形態では、カスケードケーシング２ｘの１つの面に配管口Ｏ１及び配線口Ｏ２が形成されているが、これに限定されない。配管口Ｏ１と配線口Ｏ２とは、別の面に形成されてもよい。

（１０－６）変形例６
上記実施形態では、第１回路５ａにおいて用いられる冷媒としてＲ３２またはＲ４１０Ａを例示し、第２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が、これに限定されない。

第１回路５ａにおいて用いられる冷媒としては、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。

また、第２回路１０において用いられる冷媒としては、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。

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。

また、第１回路５ａと第２回路１０とでは、同じ冷媒が用いられていてもよく、異なる冷媒が用いられていてもよいが、第２回路１０で用いられる冷媒は、第１回路５ａで用いられる冷媒よりも、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が低いか、オゾン層破壊係数（ＯＤＰ）が低いか、燃焼性が低いか、毒性が低いか、の少なくともいずれかであることが好ましい。特に、第１回路５ａの総合内容容積よりも、第２回路１０の総合内容容積の方が大きい場合に、第２回路１０において地球温暖化係数（ＧＷＰ）とオゾン層破壊係数（ＯＤＰ）と燃焼性と毒性の少なくともいずれか第１回路５ａの冷媒よりも低い冷媒を用いることにより、漏洩が生じた場合の悪影響を小さく抑えることが可能になる。

（１０－７）変形例７
上記実施形態では、第１回路５ａには、熱媒体としての第１冷媒が循環することを例に挙げて説明したが、これに限定されない。第１回路５ａには、熱媒体として、冷媒以外の媒体を用いてもよい。本変形例では、第１冷媒が流れる第１回路５ａの代わりに、水やブラインなどの熱媒体が流れる熱媒体回路を用いる。この場合には、熱媒体回路としては、温熱源または冷熱源として機能する熱源と、熱媒体を循環させるためのポンプと、を有するものであってよい。この場合には、ポンプにより流量調節が可能になり、温熱源または冷熱源により熱量をコントロールすることが可能になる。

（１０－８）変形例８
上記実施形態では、第１ユニット５として、第１冷媒と熱交換する室外空気を第１熱交換器７４に供給するための第１ファン７５を有する室外ユニットを例に挙げて説明したが、これに限定されない。このように、本開示の熱源は、第１冷媒と熱交換を行う室外空気に限定されない。本変形例では、第１ユニットは、第１ファン７５を有しておらず、第１熱交換器７４において第１冷媒と、熱源としての水とを熱交換させる。

（１０－９）変形例９
上記実施形態では、１つの第１ユニット５に対して１つのカスケードユニット２が接続された冷凍システム１を例に挙げて説明したが、これに限定されない。本変形例の冷凍システム１は、１つの第１ユニット５に対して複数のカスケードユニット２が互いに並列に接続される。

（１０－１０）変形例１０
上記実施形態では、１つのカスケードユニット２に対して複数の第２ユニット４ａ、４ｂ、４ｃが接続された冷凍システム１を例に挙げて説明したが、これに限定されない。本変形例の冷凍システムは、１つのカスケードユニット２に対して１つの第２ユニットが接続される。

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。

１ ：冷凍システム
２ ：カスケードユニット
２ｘ ：カスケードケーシング（ケーシング）
４ａ，４ｂ，４ｃ ：第２ユニット
５ ：第１ユニット
５ａ ：第１回路
１０ ：第２回路
２１ ：第２圧縮機（圧縮機）
３５ ：カスケード熱交換器
５２ａ，５２ｂ，５２ｃ ：第２熱交換器
７４ ：第１熱交換器
Ｃ１，Ｃ１１，Ｃ１２ ：第１接続部
Ｃ２，Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ２３：第２接続部
Ｊ１，Ｊ１，Ｊ３ ：継手部材
Ｌ１，Ｌ２ ：距離
Ｏ１ ：配管口
Ｏ２ ：配線口
Ｐ１ ：第１配管
Ｐ２ ：第２配管
Ｐ３ ：液管
Ｐ４，Ｐ５ ：ガス管

特開２０１２－１９３８６６号公報

Claims (9)

1. 熱を搬送する熱媒体が流れ、熱源と前記熱媒体とを熱交換させる第１熱交換器（７４）を有する第１回路（５ａ）と、
   第２冷媒を圧縮する第２圧縮機（２１）と、前記第２冷媒と室内空気との熱交換を行う第２熱交換器（５２ａ）と、を有し、前記第２冷媒が循環する第２回路（１０）と、
   前記第１回路の前記熱媒体と前記第２回路の前記第２冷媒との熱交換を行うカスケード熱交換器（３５）と、
   を有する冷凍システム（１）のカスケードユニット（２）であって、
   前記カスケード熱交換器と、
   前記第２圧縮機と、
   前記カスケード熱交換器及び前記第２圧縮機を収容するケーシング（２ｘ）と、
   を備え、
   前記第１回路は、前記第１熱交換器と前記カスケード熱交換器とを接続する第１配管（Ｐ１）及び第２配管（Ｐ２）のうち、前記カスケード熱交換器から延びる前記第１配管及び前記第２配管を、前記ケーシングの内部または外部において、前記第１熱交換器から延びる前記第１配管及び前記第２配管に接続するための第１接続部（Ｃ１）を有し、
   前記第２回路は、前記第２熱交換器と前記カスケード熱交換器とを接続する液管（Ｐ３）及びガス管（Ｐ４）のうち、前記カスケード熱交換器から延びる前記液管及び前記ガス管を、前記ケーシングの内部または外部において、前記第２熱交換器から延びる前記液管及び前記ガス管に接続するための第２接続部（Ｃ２）を有し、
   前記第１接続部と前記第２接続部とは、近傍に配置され、
   前記ケーシングは、上下に延びる第１方向と、前記第１方向と交差する第２方向とに延びる側面（１２０ａ）を有し、
   前記第１接続部及び前記第２接続部は、前記側面から見たときに、前記側面の前記第２方向の中央に対して一方側に位置する、
   カスケードユニット。
2. 熱を搬送する熱媒体が流れ、熱源と前記熱媒体とを熱交換させる第１熱交換器（７４）を有する第１回路（５ａ）と、
   第２冷媒を圧縮する第２圧縮機（２１）と、前記第２冷媒と室内空気との熱交換を行う第２熱交換器（５２ａ）と、を有し、前記第２冷媒が循環する第２回路（１０）と、
   前記第１回路の前記熱媒体と前記第２回路の前記第２冷媒との熱交換を行うカスケード熱交換器（３５）と、
   を有する冷凍システム（１）のカスケードユニット（２）であって、
   前記カスケード熱交換器と、
   前記第２圧縮機と、
   前記カスケード熱交換器及び前記第２圧縮機を収容するケーシング（２ｘ）と、
   を備え、
   前記第１回路は、前記第１熱交換器と前記カスケード熱交換器とを接続する第１配管（Ｐ１）及び第２配管（Ｐ２）のうち、前記カスケード熱交換器から延びる前記第１配管及び前記第２配管を、前記ケーシングの内部または外部において、前記第１熱交換器から延びる前記第１配管及び前記第２配管に接続するための第１接続部（Ｃ１）を有し、
   前記第２回路は、前記第２熱交換器と前記カスケード熱交換器とを接続する液管（Ｐ３）及びガス管（Ｐ４）のうち、前記カスケード熱交換器から延びる前記液管及び前記ガス管を、前記ケーシングの内部または外部において、前記第２熱交換器から延びる前記液管及び前記ガス管に接続するための第２接続部（Ｃ２）を有し、
   前記第１接続部と前記第２接続部とは、近傍に配置され、
   前記熱媒体は、第１冷媒であり、前記第１冷媒は、ＨＦＣ系冷媒及びＨＦＯ系冷媒の少なくとも一方を含み、
   前記第２冷媒は、二酸化炭素であり、
   前記液管の前記第２接続部と前記ガス管の前記第２接続部との距離は、前記第１配管の前記第１接続部と前記第２配管の前記第１接続部との距離よりも大きい、
   カスケードユニット。
3. 前記第２接続部は、前記ケーシングに収容される第１閉鎖弁（３１）及び第２閉鎖弁（３２）であり、
   前記第２熱交換器から延びる前記液管及び前記ガス管は、継手部材（Ｊ１）を介して前記第１閉鎖弁及び前記第２閉鎖弁にそれぞれ接続される、
   請求項２に記載のカスケードユニット。
4. 前記ケーシングには、前記第１配管及び前記第２配管と、前記液管及び前記ガス管と、が位置する、共通の開口（Ｏ１）が形成されている、
   請求項１～３のいずれか１項に記載のカスケードユニット。
5. 前記第１接続部を前記ケーシングに固定する固定部材をさらに備える、
   請求項１～４のいずれか１項に記載のカスケードユニット。
6. 前記ケーシングは、底面（１２０ｆ）を構成する底板を有し、
   前記第１配管及び前記第２配管と、前記液管及び前記ガス管とは、前記底板から１７ｍｍ以上高い位置に配置される、
   請求項１～５のいずれか１項に記載のカスケードユニット。
7. 前記ケーシングは、上下方向に延びる側面（１２０ａ）を有し、
   前記上下方向の中央に対して下方側に、前記第１接続部及び前記第２接続部が位置する、
   請求項１～６のいずれか１項に記載のカスケードユニット。
8. 請求項１～７のいずれか１項に記載のカスケードユニットと、
   前記第１熱交換器を含む第１ユニット（５）と、
   前記第２熱交換器を含む第２ユニット（４ａ）と、
   を備え、
   前記第１ユニットは、前記カスケードユニットの側方に並んで配置される、または、前記カスケードユニットの上方に配置される、
   冷凍システム。
9. 前記カスケードユニット及び前記第１ユニットは、建物の屋上に配置される、
   請求項８に記載の冷凍システム。

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