JP2002048381A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 利用側回路（50，60）の熱媒体（ブライン）
を冷却する冷凍装置（10）において、熱媒体の温度を正
確に制御できるようにする。 【解決手段】 冷却系統として冷媒回路（20）を用いる
場合、熱媒体の冷却負荷と流量とから求められる冷凍能
力に応じて圧縮機（21）の容量を制御し、冷却系統とし
て冷却水回路（40）を用いる場合、熱媒体の冷却負荷と
流量とから求められる冷凍能力に応じて冷却水量を制御
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、利用側回路を循環
する熱媒体を冷却する冷凍装置に関し、特に、熱媒体の
冷却温度を適温に制御する技術に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、いわゆるチリングユニットと
して、利用側回路を循環する熱媒体（ブライン）を冷媒
回路の冷凍サイクルにより冷却する冷凍装置が知られて
いる。例えば、特開平５−２８０８０９号公報には、冷
却した熱媒体で工作機械の冷却を行う冷凍装置が開示さ
れている。具体的に、上記冷凍装置では、冷媒回路の蒸
発器と利用側である工作機械との間に設けた利用側回路
でブラインを循環させ、蒸発器で冷媒がブラインから吸
熱することによってブラインの冷却を行っている。

【０００３】この種の冷凍装置は、工場の生産設備を冷
却するために設けられることが多い。そして、工場等で
は、異なる対象物を冷却する必要性から、異なる温度の
ブラインを供給しなければならない場合もある。このよ
うな場合、従来は、対象物ごとに冷凍装置を設け、各冷
凍装置において異なる温度のブラインを生成し、対応す
る対象物へ供給していた。例えば２種類の冷却温度に対
応して２系統の回路を設ける場合、低温側系統について
は冷媒回路の冷凍サイクルにより熱媒体を冷却し、高温
側系統については冷却水が循環する冷却水回路により熱
媒体を冷却したりしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の装置で
は、それぞれの利用側回路でブラインの温度を一定に保
つのは容易ではなく、特に、半導体の製造工程でシリコ
ンウェハーをブラインで冷却する場合などのようにブラ
インの温度制御に正確性が要求される場合には、その要
求に応えることは困難であった。

【０００５】本発明は、このような問題点に鑑みて創案
されたものであり、その目的とするところは、利用側の
装置に供給するブライン等の熱媒体の温度を正確に制御
できるようにすることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、利用側回路
（50，60）のブライン等の熱媒体を冷却する冷凍装置
（10）において、熱媒体の冷却負荷と流量とから求めら
れる冷凍能力に応じて、冷媒回路の圧縮機容量制御や冷
却水回路の冷却水流量制御を行うようにしたものであ
る。

【０００７】具体的に、本発明が講じた第１の解決手段
は、圧縮機（21）、凝縮器（22）、膨張機構（E2）、及
び蒸発器（24）を有して冷媒が循環する冷媒回路（20）
と、上記蒸発器（24）に接続されて熱媒体が循環する利
用側回路（60）とを備えた冷凍装置を前提としている。
そして、この冷凍装置は、圧縮機（21）の容量が可変に
構成され、さらに、上記熱媒体の冷却負荷と流量とから
求められる冷凍能力に応じて圧縮機（21）の容量を制御
する制御手段（80）を備えている。

【０００８】圧縮機（21）は、電動機で駆動する場合、
インバータを介して電動機に電力を供給し、インバータ
の周波数制御により電動機の回転数を変更して容量を変
更可能に構成することができる。

【０００９】この構成において、冷媒回路（20）では、
充填された冷媒が相変化しつつ循環し、蒸気圧縮式の冷
凍サイクルが行われる。また、利用側回路（60）では、
充填された熱媒体が循環する。そして、上記蒸発器（2
4）において冷媒が熱媒体から吸熱し、熱媒体が冷却さ
れて利用側へ送られる。

【００１０】この構成の冷凍装置（10）では、熱媒体の
冷却負荷と流量に応じて冷媒回路（20）の圧縮機（21）
の容量が制御される。したがって、どれだけの熱媒体を
何度冷やすかに合わせて圧縮機（21）が制御されるの
で、熱媒体は予め定められた設定温度に維持される。

【００１１】また、この構成において、制御手段（80）
は、熱媒体の温度が蒸発器（24）の出口側で設定温度と
なるように冷媒回路（20）の膨張機構（E2）を制御する
ように構成するとよい。

【００１２】このように構成すれば、蒸発器（24）への
冷媒の流入量が調整されることで、熱媒体の温度を微調
整することができる。また、従来は一般に感温式膨張弁
を用いており、蒸発器（24）の負荷の変化に合わせて過
熱度を所定の値にするように冷媒の流入量が調整される
ため、その開度は圧縮機（21）の周波数の変化に若干遅
れて調整されるが、この構成において電子膨張弁（E2）
を用いて圧縮機（21）の周波数の変化と同時に開度を調
整するようにすれば、熱媒体の温度をより正確に調整で
きる。この場合、熱媒体の流量との関係で圧縮機（21）
の周波数に応じた電子膨張弁（E2）の開度を予め設定し
ておき、圧縮機の運転周波数に応じて開度が調整され
る。

【００１３】また、上記構成において、制御手段（80）
は、冷媒回路（20）において蒸発器（24）の出口側の冷
媒の過熱度が所定値（例えば０℃）以下であり、かつ、
利用側回路（60）において蒸発器（24）の出口側の熱媒
体の温度が設定温度よりも高いときに、圧縮機（21）の
容量を大きくする制御を行うようにするとよい。

【００１４】このように構成すれば、蒸発器（24）の出
口の状態が湿っていて、蒸発器（24）を最適または好適
な状態で使用しているのに、熱媒体が設定温度まで冷却
されていないと、膨張弁（E2）を調整しても必要な能力
が得られないので、圧縮機（21）の運転周波数が高めら
れて熱媒体が設定温度まで冷却される。

【００１５】また、上記構成において、制御手段（80）
は、冷媒回路（20）において蒸発器（24）の出口側の冷
媒の過熱度が所定値（例えば７℃）以上であり、かつ、
利用側回路（60）において蒸発器（24）の出口側の熱媒
体の温度が設定温度よりも低いときに、圧縮機（21）の
容量を小さくする制御を行うようにするとよい。

【００１６】このように構成すれば、蒸発器（24）の出
口の状態が湿っていなくて、蒸発器（24）を最適な状態
で使用していないときに、熱媒体の温度が設定温度より
も低い温度に冷却されていると、能力が十分に足りてい
るので、圧縮機（21）の運転周波数を下げることで能力
の無駄が抑えられる。

【００１７】また、上記構成においては、利用側回路
（60）の熱媒体を加熱するヒータなどの加熱手段（62）
を設け、制御手段（80）を、蒸発器（24）の出口側の熱
媒体の温度が設定温度よりも低いときに加熱手段（62）
による熱媒体の加熱を行うようにするとよい。

【００１８】このようにすると、熱媒体が過剰に冷却さ
れて温度が下がりすぎたときなどに、上記加熱手段（6
2）により熱媒体を加熱して、熱媒体を設定温度に維持
することができる。つまり、利用側回路（60）を循環す
る熱媒体は、冷媒との熱交換によって冷却されるが、冷
却後の熱媒体の温度が設定温度を下回る場合もあり得
る。そこで、このような場合には加熱手段（62）で冷却
後の熱媒体を加熱することで、熱媒体の温度を設定温度
とした上で利用側へ供給することができる。

【００１９】また、本発明が講じた第２の解決手段は、
冷却水が循環する冷却水回路（40）と、熱媒体が循環す
る利用側回路（50）と、冷却水回路（40）と利用側回路
（50）とが接続された冷却熱交換器（41）とを備えた冷
凍装置を前提としている。そして、この冷凍装置は、上
記熱媒体の冷却負荷と流量とから求められる冷凍能力に
応じて冷却水量を制御する制御手段（80）を備えてい
る。

【００２０】この構成において、冷却水回路（40）では
冷却水が循環し、利用側回路（60）では充填された熱媒
体が循環する。そして、上記冷却熱交換器（41）におい
て冷却水が熱媒体から吸熱し、熱媒体が冷却されて利用
側へ送られる。

【００２１】この構成の冷凍装置（10）では、熱媒体の
冷却負荷と流量に応じて冷却水回路（40）における冷却
水の流量が制御される。つまり、どれだけの量の熱媒体
を何度冷やすかに合わせて冷却水回路（40）での冷却水
の流量が制御されるので、熱媒体は予め定められた設定
温度に維持される。

【００２２】また、この構成において、利用側回路（5
0）の熱媒体を加熱する加熱手段（52）を設け、制御手
段（80）を、熱媒体の温度が冷却熱交換器（41）の出口
側で設定温度よりも低いときに加熱手段（52）による熱
媒体の加熱を行うようにするとよい。

【００２３】このようにすれば、熱媒体が過剰に冷却さ
れて温度が下がりすぎたときなどに、上記加熱手段（5
2）により熱媒体を加熱して、熱媒体を設定温度に維持
することができる。つまり、利用側回路（50）を循環す
る熱媒体は、冷却水との熱交換によって冷却されるが、
冷却後の熱媒体の温度が設定温度を下回る場合もあり得
る。そこで、このような場合には加熱手段（52）で冷却
後の熱媒体を加熱することで、熱媒体の温度を設定温度
とした上で利用側へ供給することができる。

【００２４】また、本発明が講じた第３の解決手段は、
圧縮機（21）、凝縮器（22）、膨張機構（E1）、及び蒸
発器（23）を有して冷媒が循環する冷媒回路（20）と、
冷却水が循環する冷却水回路（40）と、上記蒸発器（2
3）に接続されて熱媒体が循環する利用側回路（50）
と、冷却水回路（40）と利用側回路（50）とを蒸発器
（23）の上流側で接続する冷却熱交換器（41）とを備え
た冷凍装置を前提としている。そして、この冷凍装置
は、上記熱媒体の冷却負荷と流量とから求められる冷凍
能力に応じて冷却水量を制御する制御手段（80）を備え
ている。

【００２５】この構成において、冷媒回路（20）では、
充填された冷媒が相変化しつつ循環し、蒸気圧縮式の冷
凍サイクルが行われる。また、冷却水回路（40）では冷
却水が循環し、利用側回路（60）では充填された熱媒体
が循環する。この構成では、冷却水回路（40）だけを使
って熱媒体を冷却したり、冷却水回路（40）と冷媒回路
（20）の両方を使って熱媒体を冷却したりすることが可
能となる。そして、冷却水回路（40）と冷媒回路（20）
の両方を使う場合は、上記冷却熱交換器（41）において
冷却水が熱媒体から吸熱し、さらに蒸発器（23）におい
て冷媒が熱媒体から吸熱する。以上により、熱媒体が冷
却されて利用側へ送られる。

【００２６】なお、熱媒体の冷却を冷却熱交換器（41）
及び蒸発器（23）の両方で常に行わなければならない訳
ではなく、例えば、冷却熱交換器（41）における冷却で
第１熱媒体の温度が設定温度に達する場合には、蒸発器
（23）による熱媒体の冷却は行う必要はない。つまり、
冷却熱交換器（41）の出口において、熱媒体の温度が既
に設定温度となっていれば、蒸発器（23）に対する冷媒
の供給を停止し、蒸発器（23）における冷却を行わない
ようにしてもよい。

【００２７】この構成の冷凍装置（10）では、冷却水回
路（40）だけを使う場合と、冷却水回路（40）と冷媒回
路（20）の両方を使う場合のいずれも、熱媒体の冷却負
荷と流量に応じて冷却水回路（40）における冷却水の流
量が制御される。したがって、どれだけの熱媒体を何度
冷やすかに合わせて冷却水回路（40）での熱媒体の吸熱
量が制御され、熱媒体は予め定められた設定温度に維持
される。

【００２８】この構成において、制御手段（80）は、冷
媒回路（20）を駆動するとともに、熱媒体の温度が蒸発
器（23）の出口側で設定温度となるように冷媒回路（2
0）の膨張機構（E1）を制御するように構成するとよ
い。

【００２９】このように構成すれば、冷却水回路（40）
と冷媒回路（20）を共に使用しているときに、蒸発器
（23）への冷媒の流入が調整されることで、熱媒体の温
度を微調整することができる。また、従来は一般に感温
式膨張弁を用いており、蒸発器（23）の負荷の変化に合
わせて過熱度を所定の値にするように冷媒の流入量が調
整されるため、圧縮機（21）の周波数の変化に若干遅れ
て開度が調整されるが、この構成において電子膨張弁
（E1）を用いて圧縮機（21）の周波数の変化と同時に開
度を調整するようにすれば、熱媒体の温度をより正確に
調整できる。この場合、熱媒体の流量との関係で圧縮機
（21）の周波数に応じた電子膨張弁（E1）の開度を予め
設定しておき、圧縮機の運転周波数に応じて開度が調整
される。

【００３０】また、上記構成において、利用側回路（5
0）の熱媒体を加熱する加熱手段（52）を設け、制御手
段（80）を、蒸発器（23）の出口側での熱媒体の温度が
設定温度よりも低いときに、加熱手段（52）による熱媒
体の加熱を行うようにするとよい。

【００３１】このようにすれば、熱媒体が過剰に冷却さ
れて温度が下がりすぎたときなどに、上記加熱手段（5
2）により熱媒体を加熱して、熱媒体を設定温度に維持
することができる。つまり、利用側回路（50）を循環す
る熱媒体は、冷却水及び冷媒との熱交換によって冷却さ
れるが、冷却後の熱媒体の温度が設定温度を下回る場合
もあり得る。そこで、このような場合には加熱手段（5
2）で冷却後の熱媒体を加熱することで、熱媒体の温度
を設定温度とした上で利用側へ供給することが可能とな
る。

【００３２】また、上記第１，第３の解決手段の各構成
において、冷媒回路（20）は、互いに並列に接続された
第１蒸発器（23）と第２蒸発器（24）とからなり、利用
側回路（50，60）は、第１蒸発器（23）に接続された第
１回路（50）と第２蒸発器（24）に接続された第２回路
（60）とからなるものとすることができる。

【００３３】そして、圧縮機（21）の容量制御により熱
媒体の温度を調節する上記第１の解決手段の各構成にお
いて、制御手段（80）は、第２回路（60）の熱媒体を第
１回路（50）の熱媒体よりも低い第２設定温度に制御す
るものとして用いるとよい。

【００３４】また、冷却水の流量制御により熱媒体の温
度を調節する上記第３の解決手段の各構成において、制
御手段（80）は、第１回路（50）の熱媒体を第２回路
（60）の熱媒体よりも高い第１設定温度に制御するもの
として用いるとよい。

【００３５】さらに、圧縮機（21）の容量制御により熱
媒体の温度を調節する上記第１の解決手段と、冷却水の
流量制御により熱媒体の温度を調節する上記第３の解決
手段の各構成において、制御手段（80）は、第１回路
（50）の熱媒体を第２回路（60）の熱媒体よりも高い第
１設定温度に制御し、第２回路（60）の熱媒体を第１回
路（50）の熱媒体よりも低い第２設定温度に制御するも
のとして用いるとよい。

【００３６】このように構成すれば、冷媒回路（20）で
循環する冷媒は、第１蒸発器（23）と第２蒸発器（24）
の両方に送られる。第１蒸発器（23）では、冷媒が第１
回路（50）の熱媒体から吸熱し、この熱媒体が冷却され
る。第２蒸発器（24）では、冷媒が第２回路（60）の熱
媒体から吸熱し、この熱媒体が冷却される。即ち、１つ
の冷媒回路（20）で循環する冷媒によって、第１回路
（50）と第２回路（60）の各熱媒体が冷却される。

【００３７】そして、第１回路（50）の熱媒体を第２回
路（60）の熱媒体よりも高い第１設定温度に制御するた
めに、冷却水回路（40）において冷却水の流量が制御さ
れ、また、第２回路（60）の熱媒体を第１回路（50）の
熱媒体よりも低い第２設定温度に制御するために、冷媒
回路（20）において圧縮機（21）の容量制御が行われ
る。以上により、各熱媒体が所定の設定温度に維持され
る。

【００３８】また、第１蒸発器（23）と第２蒸発器（2
4）とを用いる場合には、冷媒の膨張機構（E1,E2）は第
１膨張弁（E1）と第２膨張弁（E2）とによって構成する
とよい。その場合、第１膨張弁（E1）は、冷媒回路（2
0）における第１蒸発器（23）の流入側に設けられ、第
２膨張弁（E2）は、冷媒回路（20）における第２蒸発器
（24）の流入側に設けられる。そして、圧縮機（21）か
ら吐出され、凝縮器（22）で凝縮した冷媒は、二手に分
流して第１膨張弁（E1）と第２膨張弁（E2）とに向けて
流れる。第１膨張弁（E1）では流入した冷媒が減圧さ
れ、この第１膨張弁（E1）で減圧された冷媒が第１蒸発
器（23）へ導入される。第２膨張弁（E2）では流入した
冷媒が減圧され、この第２膨張弁（E2）で減圧された冷
媒が第２蒸発器（24）へ導入される。そして、第１蒸発
器（23）と第２蒸発器（24）に対する冷媒の分配割合
は、第１膨張弁（E1）及び第２膨張弁（E2）の開度を調
節することによって、適切な値に設定される。以上によ
り、第１回路（50）と第２回路（60）で、それぞれ熱媒
体が適温に冷却される。

【００３９】したがって、第１膨張弁（E1）及び第２膨
張弁（E2）の開度調節によって、第１蒸発器（23）に流
入する冷媒量と第２蒸発器（24）に流入する冷媒量との
割合、即ち第１蒸発器（23）と第２蒸発器（24）に対す
る冷媒の分配割合を任意に設定できる。このため、第１
蒸発器（23）で冷媒が第１熱媒体から吸熱する熱量と、
第２蒸発器（24）で冷媒が第２熱媒体から吸熱する熱量
とを適切な値に設定でき、利用側へ供給する第１熱媒体
及び第２熱媒体の温度調節を的確に行うことができる。

【００４０】また、上記第３の解決手段の冷却水回路
（40）においては、冷却熱交換器（41）と凝縮器（22）
とを並列に接続するとよい。そうすると、冷却水回路
（40）を流れる冷却水は、二手に分流されて、一方が冷
却熱交換器（41）に導入され、他方が凝縮器（22）に導
入される。冷却熱交換器（41）に導入された冷却水は、
第１回路（50）の熱媒体から吸熱し、凝縮器（22）に導
入された冷却水は、冷媒回路（20）の冷媒から吸熱す
る。そして、冷却熱交換器（41）で吸熱した冷却水と凝
縮器（22）で吸熱した冷却水は、例えば、合流後に冷却
塔に送られて冷却される。

【００４１】さらに、冷却水回路（40）には、第１調節
弁（S1）と第２調節弁（S2）とを設けるとよい。その場
合、第１調節弁（S1）は、冷却水回路（40）における冷
却熱交換器（41）の流入側に設けられ、第２調節弁（S
2）は、冷却水回路（40）における凝縮器（22）の流入
側に設けられる。冷却水回路（40）を流れる冷却水は、
二手に分流されて、一方が第１調節弁（S1）を通って冷
却熱交換器（41）へ導入され、他方が第２調節弁（S2）
を通って凝縮器（22）に導入される。したがって、冷却
熱交換器（41）と凝縮器（22）に対する冷却水の分配割
合は、第１調節弁（S1）及び第２調節弁（S2）の開度を
調節することによって、適切な値に設定され、各回路
（50，60）の熱媒体が適温に冷却される。

【００４２】

【発明の効果】本発明の各解決手段によれば、利用側回
路を流れる熱媒体の冷却負荷と流量とから求められる冷
凍能力に応じて、冷媒回路（20）の圧縮機（21）の容量
を制御したり、冷却水回路（40）を流れる冷却水の流量
を制御している。したがって、熱媒体の温度を常に設定
温度に維持することができる。

【００４３】従来のこの種のチリングユニット（10）に
おいて冷媒回路で熱媒体を冷却する場合には、圧縮機
（21）の吐出ガスをそのまま吸入側へ戻す、いわゆるホ
ットガスバイパスによって圧縮機（21）の容量を間接的
に調節していた。このため、熱媒体の温度を設定温度に
維持するのが困難なだけでなく、圧縮機（21）の容量は
変更されても圧縮機（21）の消費電力は低下せず、エネ
ルギ効率の点で問題があった。これに対し、例えばイン
バータの出力周波数を変更することによって圧縮機（2
1）の容量を直接調整すれば、圧縮機（21）の容量を小
さくしたときに消費電力も低下するため、省エネルギ性
に優れたチリングユニット（10）を実現できる。また、
圧縮機（21）を容量可変とすれば、冷媒回路（20）での
冷凍サイクルにより得られる冷却能力を調節でき、熱媒
体の冷却を適切に行うことができる。

【００４４】また、冷媒回路（20）を用いる場合に、熱
媒体の温度が蒸発器（24）の出口側で設定温度となるよ
うに冷媒回路（20）の膨張機構（E2）を制御したり、冷
媒回路（20）での蒸発器（24）の出口側の冷媒の過熱度
と利用側回路（60）での蒸発器（24）の出口側の熱媒体
の温度とから圧縮機（21）の容量を調整したり、加熱手
段（62）による熱媒体の加熱を行うようにしたりする
と、熱媒体をより正確に設定温度に冷却できる。また、
圧縮機（21）の能力を無駄にすることもない。

【００４５】また、冷却水回路（40）を用いる場合に
も、加熱手段（52）を設けて利用側回路（50）の熱媒体
を加熱する構成にすると、熱媒体の温度を正確に設定温
度とした上で利用側へ供給することができる。

【００４６】さらに、冷媒回路（20）と冷却水回路（4
0）の両方を用いて利用側回路（50）の熱媒体を冷却で
きるようにする場合でも、冷媒回路（20）の膨張機構
（E1）の開度を制御したり、加熱手段（52）を設けて利
用側回路（50）の熱媒体を加熱する構成にすると、熱媒
体の温度を正確に設定温度とした上で利用側へ供給する
ことができる。

【００４７】この場合、利用側回路（50）に冷却熱交換
器（41）と蒸発器（23）を接続し、冷媒との熱交換だけ
でなく、冷却水との熱交換によっても熱媒体が冷却され
る。つまり、先ず冷却水との熱交換で第１熱媒体が冷却
され、その後に冷媒との熱交換で第１熱媒体が更に冷却
される。したがって、蒸発器（23）に導入された冷媒
は、冷却熱交換器（41）で冷却水が吸熱しきれなかった
分の熱量を熱媒体から吸熱すればよいこととなる。この
ため、冷凍サイクルにより得られた冷熱のみを用いて熱
媒体を冷却する場合に比べ、熱媒体の冷却に要するエネ
ルギを大幅に低減できる。このため、冷凍装置（10）の
運転に要するエネルギを削減でき、消費電力を低減でき
る。

【００４８】また、上記各構成において、冷媒回路（2
0）を、互いに並列に接続された第１蒸発器（23）と第
２蒸発器（24）とから構成し、利用側回路（50，60）
を、第１蒸発器（23）に接続された第１回路（50）と第
２蒸発器（24）に接続された第２回路（60）とから構成
すると、１つの冷媒回路（20）で循環する冷媒によっ
て、第１回路（50）と第２回路（60）の各熱媒体を冷却
できる。

【００４９】この場合でも、第１回路（50）の熱媒体
は、冷媒回路（20）と共に冷却水回路（40）を用いて上
述の制御をすることにより第２回路（60）の熱媒体より
も高い設定温度に正確に冷却でき、第２回路（60）の熱
媒体は、冷媒回路（20）を用いて上述の制御をすること
により第１回路（50）の熱媒体よりも低い設定温度に正
確に冷却できる。

【００５０】この場合、第１熱媒体の冷却を行う冷媒回
路と第２熱媒体の冷却を行う冷媒回路とを別個に設ける
必要はなく、１つの冷媒回路（20）で冷媒を循環させる
ことによって、２系統の利用側回路（50，60）で熱媒体
を利用側へ供給できる。従って、冷凍装置の構成を簡素
化でき、構成機器の数を削減することによってトラブル
の可能性を低減できるため、信頼性の向上を図ることが
可能となる。また、冷媒回路（20）と共に冷却水回路
（40）を用いると、熱媒体の設定温度が高い第１回路
（50）では冷媒回路（20）を用いないことも可能とな
り、熱媒体の冷却に要するエネルギを低減できる。

【００５１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。本実施形態は、本発明に係る
冷凍装置により構成された、ブラインのチリングユニッ
トである。

【００５２】−回路構成− 図１に示すように、上記チリングユニット（10）は、冷
媒回路（20）、冷却水回路（40）、利用側回路である第
１回路（50）及び第２回路（60）、そして制御手段であ
るコントローラ（80）を備えている。このチリングユニ
ット（10）は、半導体の製造工程におけるシリコンウェ
ハーの冷却を行うために、温度レベルの異なる第１ブラ
インと第２ブラインとを、利用側である半導体の生産設
備に供給するためのものである。

【００５３】《冷媒回路》上記冷媒回路（20）は、圧縮
機（21）、凝縮器（22）、第１膨張弁（E1）、第２膨張
弁（E2）、第１蒸発器（23）、第２蒸発器（24）、及び
アキュームレータ（25）を配管接続して構成されてい
る。また、第１蒸発器（23）と第２蒸発器（24）とは、
冷媒回路（20）において並列接続されている。この冷媒
回路（20）には、Ｒ４０７Ｃが冷媒として充填されてい
る。冷媒回路（20）では、この冷媒が相変化しつつ循環
し、冷凍サイクルが行われる。

【００５４】上記冷媒回路（20）において、圧縮機（2
1）の吐出側は、吐出ガス配管（31）を介して凝縮器（2
2）における冷媒流路（22a）の上端に接続されている。
この凝縮器（22）については、後述する。凝縮器（22）
における冷媒流路（22a）の下端には、液配管（32）の
一端が接続されている。液配管（32）は、他端側で２つ
の分岐管に分岐されている。液配管（32）の第１分岐管
（32a）は、第１膨張弁（E1）を介して、第１蒸発器（2
3）における１次側流路（23a）の上端に接続されてい
る。一方、液配管（32）の第２分岐管（32b）は、第２
膨張弁（E2）を介して、第２蒸発器（24）における１次
側流路（24a）の上端に接続されている。なお、第１蒸
発器（23）及び第２蒸発器（24）については、後述す
る。

【００５５】第１蒸発器（23）と第２蒸発器（24）と
は、吸入ガス配管（33）を介して圧縮機（21）の吸入側
に接続されている。具体的に、吸入ガス配管（33）は、
一端側で２つの分岐管に分岐されている。そして、吸入
ガス配管（33）は、その第１分岐管（33a）が第１蒸発
器（23）における１次側流路（23a）の下端に接続さ
れ、その第２分岐管（33b）が第２蒸発器（24）におけ
る１次側流路（24a）の下端に接続されている。また、
吸入ガス配管（33）の他端は、アキュームレータ（25）
を介して圧縮機（21）の吸入側に接続されている。

【００５６】上記第１膨張弁（E1）及び第２膨張弁（E
2）は、冷媒の膨張機構を構成している。また、第１膨
張弁（E1）及び第２膨張弁（E2）としては、共に、モー
タで駆動されて開度が変更される、いわゆる電子膨張弁
が用いられている。

【００５７】上記凝縮器（22）は、いわゆるプレート式
熱交換器により構成されている。凝縮器（22）には、冷
媒流路（22a）と冷却水流路（22b）とが区画形成されて
いる。この凝縮器（22）は、冷媒流路（22a）の冷媒と
冷却水流路（22b）の冷却水とを熱交換させ、この熱交
換によって冷媒を凝縮させるためのものである。

【００５８】上記第１蒸発器（23）は、いわゆるプレー
ト式熱交換器により構成されている。第１蒸発器（23）
には、１次側流路（23a）と２次側流路（23b）とが区画
形成されている。この第１蒸発器（23）は、１次側流路
（23a）の冷媒と２次側流路（23b）のブラインとを熱交
換させ、この熱交換によってブラインを冷却するための
ものである。

【００５９】上記第２蒸発器（24）は、いわゆるプレー
ト式熱交換器により構成されている。第２蒸発器（24）
には、１次側流路（24a）と２次側流路（24b）とが区画
形成されている。この第２蒸発器（24）は、１次側流路
（24a）の冷媒と２次側流路（24b）のブラインとを熱交
換させ、この熱交換によってブラインを冷却するための
ものである。

【００６０】上記圧縮機（21）は、全密閉型のスクロー
ル圧縮機（21）によって構成されている。この圧縮機
（21）の電動機には、図外のインバータを介して電力が
供給される。そして、インバータの出力周波数を調節し
て電動機の回転数を変更することにより、圧縮機（21）
の容量が変更される。即ち、上記圧縮機（21）は、容量
可変に構成されている。

【００６１】更に、上記冷媒回路（20）には、液冷媒導
入管（34）、ガス冷媒導入管（35）、第３膨張弁（E
3）、及び第４膨張弁（E4）が設けられている。

【００６２】上記液冷媒導入管（34）の一端は、上記液
配管（32）における第１及び第２膨張弁（E1,E2）の上
流側に接続されている。また、液冷媒導入管（34）の他
端は、上記吸入ガス配管（33）におけるアキュームレー
タ（25）の上流側に接続されている。この液冷媒導入管
（34）は、凝縮器（22）で凝縮した冷媒を圧縮機（21）
の吸入側へ導入するための液冷媒導入管路を構成してい
る。液冷媒導入管（34）には、第３膨張弁（E3）が液側
調節弁として設けられている。この第３膨張弁（E3）
は、上述の電子膨張弁によって構成されている。

【００６３】上記ガス冷媒導入管（35）の一端は、上記
吐出ガス配管（31）に接続されている。また、ガス冷媒
導入管（35）の他端は、上記吸入ガス配管（33）におけ
るアキュームレータ（25）の上流側に接続されている。
この液冷媒導入管（34）は、圧縮機（21）から吐出され
たガス冷媒を圧縮機（21）の吸入側へ導入するためのガ
ス冷媒導入管路を構成している。ガス冷媒導入管（35）
には、第４膨張弁（E4）がガス側調節弁として設けられ
ている。この第４膨張弁（E4）は、上述の電子膨張弁に
よって構成されている。

【００６４】《冷却水回路》上記冷却水回路（40）は、
流入配管（42）及び流出配管（43）を備えている。ま
た、冷却水回路（40）には、冷却熱交換器（41）が接続
されている。この冷却水回路（40）では、上記凝縮器
（22）及び冷却熱交換器（41）と、図外の冷却塔との間
で冷却水が循環する。

【００６５】上記流入配管（42）の一端は、図外のポン
プを介して冷却塔に接続されている。また、流入配管
（42）は、他端側で２つの分岐管に分岐されている。流
入配管（42）の第１分岐管（42a）は、第１電動弁（S
1）を介して冷却熱交換器（41）における冷却水流路（4
1b）の下端に接続されている。この第１電動弁（S1）
は、第１調節弁を構成している。一方、流入配管（42）
の第２分岐管（42b）は、第２電動弁（S2）を介して凝
縮器（22）における冷却水流路（22b）の下端に接続さ
れている。この第２電動弁（S2）は、第２調節弁（S2）
を構成している。なお、冷却熱交換器（41）について
は、後述する。

【００６６】上記冷却熱交換器（41）と凝縮器（22）と
は、流出配管（43）を介して冷却塔に接続されている。
具体的に、流出配管（43）は、その一端側で２つの分岐
管に分岐されている。流出配管（43）の第１分岐管（43
a）は、冷却熱交換器（41）における冷却水流路（41b）
の上端に接続されている。一方、流入配管（42）の第２
分岐管（43b）は、凝縮器（22）における冷却水流路（2
2b）の上端に接続されている。また、流入配管（42）
は、その他端が図外の冷却塔に接続されている。

【００６７】上記冷却熱交換器（41）は、いわゆるプレ
ート式熱交換器により構成されている。冷却熱交換器
（41）には、冷却水流路（41b）とブライン流路（41a）
とが区画形成されている。この冷却熱交換器（41）は、
冷却水流路（41b）の冷却水とブライン流路（41a）のブ
ラインとを熱交換させ、この熱交換によってブラインを
冷却するためのものである。

【００６８】《第１回路、第２回路》上記第１回路（5
0）は、冷却熱交換器（41）、第１蒸発器（23）、第１
ヒータ（52）、及び第１タンク（53）を順に配管接続し
て構成されている。この第１回路（50）には、第１熱媒
体である第１ブラインが充填されている。そして、第１
回路（50）では、冷却熱交換器（41）及び第１蒸発器
（23）と利用側との間で第１ブラインが循環し、第１設
定温度とされた第１ブラインが利用側へ供給される。な
お、第１ブラインには、例えばフッ素系不活性液体であ
る３Ｍ社のフロリナート（商標）が用いられている。ま
た、第１設定温度は、例えば３０℃〜１２０℃の範囲内
の所定値に設定される。

【００６９】上記第１回路（50）において、利用側から
延びるブラインの戻り管（51）は、冷却熱交換器（41）
におけるブライン流路（41a）の下端に接続されてい
る。冷却熱交換器（41）におけるブライン流路（41a）
の上端は、第１蒸発器（23）における２次側流路（23
b）の下端と配管接続されている。第１蒸発器（23）に
おける２次側流路（23b）の上端は、第１ヒータ（52）
を介して第１タンク（53）の下部と配管接続されてい
る。

【００７０】第１タンク（53）には、その底部に第１ブ
ラインポンプ（54）が設置されている。この第１ブライ
ンポンプ（54）には、利用側へ延びるブラインの送出管
（55）が接続されている。第１ブラインポンプ（54）
は、第１タンク（53）内の第１ブラインを吸入し、送出
管（55）を通じて利用側へ送り出すためのものである。
また、送出管（55）には、第１逆止弁（CV1）が設けら
れている。この第１逆止弁（CV1）は、第１タンク（5
3）から利用側へ向かう方向へのみ第１ブラインの流通
を許容する。

【００７１】上記第２回路（60）は、第２蒸発器（2
4）、第２ヒータ（62）、及び第２タンク（63）を順に
配管接続して構成されている。この第２回路（60）に
は、第２熱媒体である第２ブラインが充填されている。
そして、第２回路（60）では、第２蒸発器（24）と利用
側との間で第２ブラインが循環し、第２設定温度とされ
た第２ブラインが利用側へ供給される。なお、第２ブラ
インには、第１ブラインと同様に上記フロリナートが用
いられている。また、第２設定温度は、例えば−３０℃
〜６０℃の範囲内の所定値に設定される。ただし、第２
設定温度は、上記第１設定温度よりも低い値に設定され
る。

【００７２】上記第２回路（60）において、利用側から
延びるブラインの戻り管（61）は、第２蒸発器（24）に
おける２次側流路（24b）の下端に接続されている。第
２蒸発器（24）における２次側流路（24b）の上端は、
第２ヒータ（62）を介して第２タンク（63）の下部と配
管接続されている。

【００７３】第２タンク（63）には、その底部に第２ブ
ラインポンプ（64）が設置されている。この第２ブライ
ンポンプ（64）には、利用側へ延びるブラインの送出管
（65）が接続されている。第２ブラインポンプ（64）
は、第２タンク（63）内の第２ブラインを吸入し、送出
管（65）を通じて利用側へ送り出すためのものである。
また、送出管（65）には、第２逆止弁（CV2）が設けら
れている。この第２逆止弁（CV2）は、第２タンク（6
3）から利用側へ向かう方向へのみ第２ブラインの流通
を許容する。

【００７４】《第１タンク、第２タンク》上記第１タン
ク（53）は、直方体形状の容器で構成されている。この
第１タンク（53）の大きさは、概ね一斗缶程度とされて
いる。第１タンク（53）には、第１ヒータ（52）を通過
した第１ブラインが貯留されている。つまり、第１タン
ク（53）には、第１設定温度とされた第１ブラインが貯
留されている。

【００７５】上記第１タンク（53）には、電極式の液面
センサ（56）が、第１液面検出手段として設けられてい
る。上記液面センサ（56）は、下限検知部（56a）と、
上限検知部（56b）とを備えている。下限検知部（56a）
は、第１タンク（53）における液面の下限位置に設けら
れている。この液面の下限位置は、第１タンク（53）内
に設けられた第１ブラインポンプ（54）が空気を吸い込
まないように、第１ブラインポンプ（54）の吸入口の位
置に対応して定められている。また、上限検知部（56
b）は、第１タンク（53）における液面の上限位置に設
けられている。この液面の上限位置は、第１タンク（5
3）から第１ブラインがオーバーフローしないように定
められている。そして、上記液面センサ（56）は、下限
検知部（56a）が第１ブラインの液面を検知すると検出
信号として下限信号を出力し、上限検知部（56b）が第
１ブラインの液面を検知すると検出信号として上限信号
を出力する。

【００７６】上記第２タンク（63）は、直方体形状の容
器で構成されている。この第２タンク（63）の大きさ
は、概ね一斗缶程度とされている。第２タンク（63）に
は、第２ヒータ（62）を通過した第２ブラインが貯留さ
れている。つまり、第２タンク（63）には、第２設定温
度とされた第２ブラインが貯留されている。

【００７７】上記第２タンク（63）には、電極式の液面
センサ（66）が、第２液面検出手段として設けられてい
る。上記液面センサ（66）は、下限検知部（66a）と、
上限検知部（66b）とを備えている。下限検知部（66a）
は、第２タンク（63）における液面の下限位置に設けら
れている。この液面の下限位置は、第２タンク（63）内
に設けられた第２ブラインポンプ（64）が空気を吸い込
まないように、第２ブラインポンプ（64）の吸入口の位
置に対応して定められている。また、上限検知部（66
b）は、第２タンク（63）における液面の上限位置に設
けられている。この液面の上限位置は、第２タンク（6
3）から第２ブラインがオーバーフローしないように定
められている。そして、上記液面センサ（66）は、下限
検知部（66a）が第２ブラインの液面を検知すると検出
信号として下限信号を出力し、上限検知部（66b）が第
２ブラインの液面を検知すると検出信号として上限信号
を出力する。

【００７８】上記第１タンク（53）及び第２タンク（6
3）には、それぞれドレンポート（71）が１つずつ設け
られている。このドレンポート（71）は、第１，第２タ
ンク（53,63）の底部に接続している。また、各ドレン
ポート（71）には、ドレン弁（72）が１つずつ設けられ
ている。このドレンポート（71）は、第１，第２タンク
（53,63）からブラインを抜き取る際に用いられる。

【００７９】《センサ》また、上記冷媒回路（20）、第
１回路（50）、及び第２回路（60）には、各種のセンサ
が設けられている。

【００８０】具体的に、上記冷媒回路（20）には、第１
圧力センサ（P1）、第２圧力センサ（P2）、第１サーミ
スタ（T1）、第２サーミスタ（T2）、及び第３サーミス
タ（T3）が設けられている。第１圧力センサ（P1）は、
吸入ガス配管（33）に接続され、圧縮機（21）が吸入す
る冷媒の圧力を検出する。第２圧力センサ（P2）は、吐
出ガス配管（31）に接続され、圧縮機（21）が吐出する
冷媒の圧力を検出する。第１サーミスタ（T1）は、吸入
ガス配管（33）に取り付けられ、この吸入ガス配管（3
3）の温度を検出することによって、圧縮機（21）が吸
入する冷媒の温度を検出する。第２サーミスタ（T2）
は、吐出ガス配管（31）に取り付けられ、この吐出ガス
配管（31）の温度を検出することによって、圧縮機（2
1）が吐出する冷媒の温度を検出する。第３サーミスタ
（T3）は、吸入ガス配管（33）の第２分岐管（33b）に
設けられ、この第２分岐管（33b）の温度を検出するこ
とによって、第２蒸発器（24）から流出した冷媒の温度
を検出する。

【００８１】上記第１回路（50）には、第１白金温度計
（Pt1）、第２白金温度計（Pt2）、第４白金温度計（Pt
4）、及び第３圧力センサ（P3）が設けられている。第
１白金温度計（Pt1）は、第１回路（50）の戻り管（5
1）に設けられ、利用側から戻ってきた第１ブラインの
温度を検出する。第２白金温度計（Pt2）は、第１回路
（50）における冷却熱交換器（41）の出口付近に設けら
れ、冷却熱交換器（41）から流出する第１ブラインの温
度を検出する。第４白金温度計（Pt4）は、第１回路（5
0）における第１ヒータ（52）の出口付近に設けられ、
第１ヒータ（52）から流出する第１ブラインの温度を検
出する。第３圧力センサ（P3）は、第１回路（50）の送
出管（55）に接続され、第１ブラインポンプ（54）から
吐出された第１ブラインの圧力を検出する。

【００８２】上記第２回路（60）には、第５白金温度計
（Pt5）、第７白金温度計（Pt7）、及び第４圧力センサ
（P4）が設けられている。第５白金温度計（Pt5）は、
第２回路（60）の戻り管（61）に設けられ、利用側から
戻ってきた第２ブラインの温度を検出する。第７白金温
度計（Pt7）は、第２回路（60）における第２ヒータ（6
2）の出口付近に設けられ、第２ヒータ（62）から流出
する第２ブラインの温度を検出する。第４圧力センサ
（P4）は、第２回路（60）の送出管（65）に接続され、
第２ブラインポンプ（64）から吐出された第２ブライン
の圧力を検出する。なお、上記の各白金温度計は、白金
測温抵抗体を用いた温度センサである。

【００８３】《コントローラ》上記コントローラ（80）
は、チリングユニット（10）の運転制御を行うものであ
る。このコントローラ（80）には、上記のサーミスタ
（T1,…）、圧力センサ（P1,…）、白金温度計（Pt1,
…）、液面センサ（56,66）の検出信号が入力される。
そして、コントローラ（80）は、入力された信号に基づ
き、第１〜第４膨張弁（E1〜E4）の開度調節、第１，第
２電動弁（S1,S2）の開度調節、圧縮機（21）の容量調
節、第１，第２ヒータ（52,62）の出力調節などを行っ
て、第１回路（50）と第２回路（60）のブラインを適温
に調節する制御を行う。具体的な制御の内容については
後述する。

【００８４】《その他の構成》上記第１回路（50）と第
２回路（60）には、ガス導入手段である窒素導入管（7
7）が接続されている。窒素導入管（77）は、その一端
に開閉弁（79）が設けられている。この窒素導入管（7
7）の一端は、窒素ボンベが接続する接続ポート（78）
を構成している。

【００８５】窒素導入管（77）は、他端側で２つの分岐
管に分岐されている。窒素導入管（77）の第１分岐管
（77a）は、第１回路（50）の送出管（55）における第
１逆止弁（CV1）の下流側に接続されている。この第１
分岐管（77a）には、該送出管（55）に向かって順に、
第１電磁弁（SV1）と第３逆止弁（CV3）とが設けられて
いる。第３逆止弁（CV3）は、接続ポート（78）から該
送出管（55）に向かう窒素ガスの流通のみを許容する。
一方、窒素導入管（77）の第２分岐管（77b）は、第２
回路（60）の送出管（65）における第２逆止弁（CV2）
の下流側に接続されている。この第２分岐管（77b）に
は、該送出管（65）に向かって順に、第２電磁弁（SV
2）と第４逆止弁（CV4）とが設けられている。第４逆止
弁（CV4）は、接続ポート（78）から該送出管（65）に
向かう窒素ガスの流通のみを許容する。

【００８６】−運転動作− 次に、上記チリングユニット（10）の運転動作について
説明する。

【００８７】《冷媒回路、冷却水回路における動作》冷
媒回路（20）において、圧縮機（21）を運転すると、圧
縮されたガス冷媒が圧縮機（21）から吐出される。この
ガス冷媒は、吐出ガス配管（31）を通って凝縮器（22）
の冷媒流路（22a）に導入される。凝縮器（22）の冷媒
流路（22a）では、導入された冷媒が冷却水流路（22b）
の冷却水に放熱して凝縮する。凝縮した冷媒は、凝縮器
（22）から出て液配管（32）を流れる。その後、液配管
（32）の冷媒は、二手に分流されて、一方が第１分岐管
（32a）に流入し、他方が第２分岐管（32b）に流入す
る。

【００８８】液配管（32）の第１分岐管（32a）に流入
した冷媒は、第１膨張弁（E1）で減圧された後に、第１
蒸発器（23）の１次側流路（23a）に導入される。この
１次側流路（23a）では、導入された冷媒が２次側流路
（23b）の第１ブラインから吸熱して蒸発する。蒸発し
た冷媒は、第１蒸発器（23）から出て吸入ガス配管（3
3）の第１分岐管（33a）に流入する。

【００８９】一方、液配管（32）の第２分岐管（32b）
に流入した冷媒は、第２膨張弁（E2）で減圧された後
に、第２蒸発器（24）の１次側流路（24a）に導入され
る。この１次側流路（24a）では、導入された冷媒が２
次側流路（24b）の第２ブラインから吸熱して蒸発す
る。蒸発した冷媒は、第２蒸発器（24）から出て吸入ガ
ス配管（33）の第２分岐管（33b）に流入する。

【００９０】吸入ガス配管（33）において、第１分岐管
（33a）の冷媒と第２分岐管（33b）の冷媒とが合流す
る。この合流後の冷媒は、アキュームレータ（25）を通
って圧縮機（21）に吸入される。圧縮機（21）は、吸入
した冷媒を圧縮して再び吐出する。冷媒回路（20）で
は、以上のように冷媒が循環して、冷凍サイクルが行わ
れる。

【００９１】なお、以上は、第１蒸発器（23）と第２蒸
発器（24）の両方へ冷媒を流すときの動作であり、蒸発
器（23，24）の一方への冷媒の流れを停止する場合、停
止側の膨張弁（E1，E2）は閉鎖される。

【００９２】一方、冷却水回路（40）において、ポンプ
（図外）を運転すると、冷却塔（図外）で冷却された冷
却水が、流入配管（42）を流れる。流入配管（42）を流
れる冷却水は、二手に分流され、一方が第１分岐管（42
a）に流入し、他方が第２分岐管（42b）に流入する。

【００９３】流入配管（42）の第１分岐管（42a）に入
った冷却水は、第１電動弁（S1）を通過して冷却熱交換
器（41）の冷却水流路（41b）に導入される。冷却熱交
換器（41）では、導入された冷却水がブライン流路（41
a）の第１ブラインから吸熱する。吸熱後の冷却水は、
冷却熱交換器（41）から出て流出配管（43）の第１分岐
管（43a）を流れる。

【００９４】また、流入配管（42）の第２分岐管（42
b）に入った冷却水は、第２電動弁（S2）を通過して凝
縮器（22）の冷却水流路（22b）に導入される。凝縮器
（22）では、導入された冷却水が冷媒流路（22a）の冷
媒から吸熱する。吸熱後の冷却水は、凝縮器（22）から
出て流出配管（43）の第２分岐管（43b）を流れる。

【００９５】流出配管（43）において、第１分岐管（43
a）の冷却水と第２分岐管（43b）の冷却水とが合流す
る。この合流後の冷却水は、冷却塔（図外）に送られて
冷却され、再び流入配管（42）を通じて冷却熱交換器
（41）及び凝縮器（22）に送り込まれる。

【００９６】《第１回路、第２回路における動作》第１
回路（50）において、第１ブラインポンプ（54）を運転
すると、第１ブラインが循環する。利用側で対象物から
吸熱した第１ブラインは、戻り管（51）を流れて冷却熱
交換器（41）のブライン流路（41a）に導入される。冷
却熱交換器（41）では、ブライン流路（41a）の第１ブ
ラインが冷却水流路（41b）の冷却水と熱交換する。こ
の熱交換により、第１ブラインは、冷却水に放熱して冷
却される。冷却熱交換器（41）で冷却された第１ブライ
ンは、第１蒸発器（23）の２次側流路（23b）に導入さ
れる。第１蒸発器（23）では、２次側流路（23b）の第
１ブラインが１次側流路（23a）の冷媒と熱交換する。
この熱交換により、第１ブラインは、冷媒に放熱して更
に冷却される。なお、１次側流路（23a）を冷媒が流通
していないとき、第１ブラインは単に２次側流路（23
b）を通過する。

【００９７】第１蒸発器（23）から出た第１ブライン
は、第１ヒータ（52）に導入される。第１ヒータ（52）
は、第１ブラインの温度が第１設定温度となるように、
第１ブラインに適当な熱量を付与する。つまり、第１蒸
発器（23）の出口において第１ブラインの温度が第１設
定温度よりも低くなった場合には、第１ヒータ（52）で
の加熱によって第１ブラインの温度を第１設定温度に合
わせる。また、加熱が不要の場合、第１ヒータ（52）は
作動しない。

【００９８】第１ヒータ（52）において第１設定温度と
なった第１ブラインは、第１タンク（53）に流入して貯
留される。第１タンク（53）に貯留された第１設定温度
の第１ブラインは、第１ブラインポンプ（54）に吸入さ
れ、送出管（55）に送り出される。送出管（55）を通じ
て供給された第１ブラインは、利用側において対象物の
冷却に利用される。利用側で対象物から吸熱した第１ブ
ラインは、戻り管（51）を通じて再び冷却熱交換器（4
1）へ送り込まれる。

【００９９】第２回路（60）において、第２ブラインポ
ンプ（64）を運転すると、第２ブラインが循環する。利
用側で対象物から吸熱した第２ブラインは、戻り管（6
1）を流れて第２蒸発器（24）の２次側流路（24b）に導
入される。第２蒸発器（24）では、２次側流路（24b）
の第２ブラインが１次側流路（24a）の冷媒と熱交換す
る。この熱交換により、第２ブラインは、冷媒に放熱し
て冷却される。

【０１００】第２蒸発器（24）から出た第２ブライン
は、第２ヒータ（62）に導入される。第２ヒータ（62）
は、第２ブラインの温度が第２設定温度となるように、
第２ブラインに適当な熱量を付与する。つまり、第２蒸
発器（24）の出口において第２ブラインの温度が第２設
定温度よりも低くなった場合には、第２ヒータ（62）で
の加熱によって第２ブラインの温度を第２設定温度に合
わせる。また、加熱が不要の場合、第２ヒータ（62）は
作動しない。

【０１０１】第２ヒータ（62）において第２設定温度と
なった第２ブラインは、第２タンク（63）に流入して貯
留される。第２タンク（63）に貯留された第２設定温度
の第２ブラインは、第２ブラインポンプ（64）に吸入さ
れ、送出管（65）に送り出される。送出管（65）を通じ
て供給された第２ブラインは、利用側において対象物の
冷却に利用される。利用側で対象物から吸熱した第２ブ
ラインは、戻り管（61）を通じて再び第２蒸発器（24）
へ送り込まれる。

【０１０２】《コントローラの制御動作の概要》上述の
ように、上記コントローラ（80）は、チリングユニット
（10）の運転制御を行う。ここでは、その内容について
説明する。

【０１０３】上記コントローラ（80）は、冷却熱交換器
（41）における熱交換量の調節を行う。つまり、第１電
動弁（S1）の開度を調節し、冷却熱交換器（41）に対す
る冷却水の供給量を変更することによって、冷却熱交換
器（41）における第１ブラインからの放熱量を該第１ブ
ラインの流量に応じて調節する。

【０１０４】また、上記コントローラ（80）は、第１蒸
発器（23）及び第２蒸発器（24）における熱交換量の調
節を行う。つまり、第１膨張弁（E1）の開度を調節し、
第１蒸発器（23）に対する冷媒の供給量を変更すること
によって、第１蒸発器（23）における第１ブラインから
の放熱量を調節する。また、第２膨張弁（E2）の開度を
調節し、第２蒸発器（24）に対する冷媒の供給量を変更
することによって、第２蒸発器（24）における第２ブラ
インからの放熱量を調節する。その際、コントローラ
（80）は、圧縮機（21）の容量調節も行う。つまり、第
１，第２蒸発器（24）における冷却能力の過不足に応じ
てインバータ（図外）の出力周波数を変更し、圧縮機
（21）における電動機の回転数を変更することによっ
て、圧縮機（21）の容量を調節する。

【０１０５】なお、冷却熱交換器（41）の出口におい
て、第１ブラインの温度が既に第１設定温度以下となっ
ている場合には、第１蒸発器（23）における第１ブライ
ンの冷却を停止する。つまり、このような場合には、上
記コントローラ（80）が第１膨張弁（E1）を全閉し、第
１蒸発器（23）に対する冷媒の供給を停止する。

【０１０６】上記コントローラ（80）は、第１ヒータ
（52）及び第２ヒータ（62）の出力調節を行う。つま
り、第１ヒータ（52）については、第４白金温度計（Pt
4）の検出温度が第１設定温度となるように、その出力
が調節される。また、第２ヒータ（62）については、第
７白金温度計（Pt7）の検出温度が第２設定温度となる
ように、その出力が調節される。なお、運転状態によっ
ては、第１ヒータ（52）や第２ヒータ（62）の出力をゼ
ロとし、これらヒータ（52,62）におけるブラインの加
熱を行わない場合もある。

【０１０７】また、上記コントローラ（80）は、第１ブ
ラインポンプ（54）と第２ブラインポンプ（64）の発停
制御を行う。ここでは第１ブラインポンプ（54）の場合
を例に説明するが、第２ブラインポンプ（64）の場合も
同様である。

【０１０８】この第１ブラインポンプ（54）は、原則と
して常時運転されるものである。ただし、第１タンク
（53）の液面センサ（56）が下限信号又は上限信号の何
れかを出力した場合には、上記コントローラ（80）が第
１ブラインポンプ（54）を緊急停止する。つまり、下限
信号が出力された場合、第１ブラインの流量が不足した
まま運転を継続すると、利用側の冷却対象物にダメージ
を与えるおそれがあるため、第１ブラインポンプ（54）
の運転を停止する。また、上限信号が出力された場合、
第１タンク（53）から第１ブラインが溢れ出すおそれが
あるため、第１ブラインポンプ（54）の運転を停止す
る。

【０１０９】上記コントローラ（80）は、冷媒回路（2
0）における低圧の制御を行う。具体的に、コントロー
ラ（80）は、第２電動弁（S2）の開度を調節して凝縮器
（22）に対する冷却水の供給量を調節し、凝縮器（22）
における冷媒からの放熱量を調節する。そして、凝縮器
（22）における冷媒の圧力を変更することによって、冷
媒回路（20）の低圧を調節する。その際、コントローラ
（80）は、冷媒回路（20）の低圧を可能な範囲で最も低
くなるようにして、圧縮機（21）における消費電力の低
減を図る。

【０１１０】また、上記コントローラ（80）は、冷媒回
路（20）の運転状態が異常な状態となっても、圧縮機
（21）の運転を継続させつつ、圧縮機（21）を保護する
ための動作を行う。

【０１１１】具体的に、圧縮機（21）の吐出冷媒温度が
過度に上昇した場合において、コントローラ（80）は、
第３膨張弁（E3）を開き、液冷媒導入管（34）を通じて
液冷媒を圧縮機（21）の吸入側へ導入する。このように
液冷媒を導入すると、圧縮機（21）の吸入冷媒温度が低
下してその吐出冷媒温度も低下するため、圧縮機（21）
の破損を回避しつつ運転を継続できる。

【０１１２】また、圧縮機（21）の吸入冷媒圧力が過度
に低下した場合、あるいは圧縮機（21）の吸入冷媒が湿
り状態となった場合において、コントローラ（80）は、
第４膨張弁（E4）を開き、ガス冷媒導入管（35）を通じ
て圧縮機（21）の吐出冷媒を圧縮機（21）の吸入側へ導
入する。このように吐出冷媒を導入すると、圧縮機（2
1）の吸入冷媒圧力が上昇し、その吸入冷媒の湿り度も
低下するため、圧縮機（21）の破損を回避しつつ運転を
継続できる。

【０１１３】一方、上述したように、上記チリングユニ
ット（10）は、半導体の生産設備にブラインを供給する
ものである。そして、この利用側の特性上、チリングユ
ニット（10）においては、冷却負荷のある状態と冷却負
荷のない状態とが、比較的短い時間間隔で交互に繰り返
される。このため、例え冷却負荷が無くなった状態であ
っても、次に冷却負荷が生じる場合に備えて、圧縮機
（21）の運転を継続させる必要がある。ところが、冷却
負荷のない状態では、第１蒸発器（23）や第２蒸発器
（24）においてブラインを冷却する必要がなくなる。こ
のため、第１膨張弁（E1）及び第２膨張弁（E2）が全閉
されてしまい、このままでは圧縮機（21）の運転を継続
できなくなる。

【０１１４】そこで、上記コントローラ（80）は、第１
膨張弁（E1）及び第２膨張弁（E2）の両方が全閉された
状態であっても、圧縮機（21）の運転を継続するための
動作を行う。具体的に、コントローラ（80）は、第３膨
張弁（E3）と第４膨張弁（E4）の開度調節を行う。第３
膨張弁（E3）を開くと、凝縮器（22）で凝縮した冷媒
が、液冷媒導入管（34）を通じて吸入ガス配管（33）に
導入される。また、第４膨張弁（E4）を開くと、圧縮機
（21）から吐出されたガス冷媒が、ガス冷媒導入管（3
5）を通じて吸入ガス配管（33）に導入される。そし
て、液冷媒導入管（34）を通じて送り込まれた冷媒と、
ガス冷媒導入管（35）を通じて送り込まれた冷媒とは、
共にアキュームレータ（25）へ流入し、その後に圧縮機
（21）に吸入される。その際、コントローラ（80）は、
液バックの問題が生じないように、第３膨張弁（E3）と
第４膨張弁（E4）の開度をそれぞれ適当に調節する。以
上の動作によって、第１膨張弁（E1）及び第２膨張弁
（E2）が全閉されていても、圧縮機（21）の運転が可能
となる。

【０１１５】《ブラインの温度制御の詳細》次に、本実
施形態の特徴とする制御動作について説明する。上記コ
ントローラ（80）は、第１回路（50）の第１ブラインと
第２回路（60）の第２ブラインとを適温に調節するた
め、以下のような制御を行う。

【０１１６】まず、第２回路（60）において第２ブライ
ンを適温に制御するための制御について図２のフローチ
ャートを参照して説明する。

【０１１７】コントローラ（80）は、ステップST１にお
いて、冷凍能力（Ｑ）に応じた圧縮機（21）の周波数
（Hz）と、その周波数（Hz）に応じた第２膨張弁（E2）
の開度を求めて、圧縮機（21）と第２膨張弁（E2）とを
制御する。つまり、第５白金温度計（Pt5）で測定した
第２蒸発器（24）の入口側でのブライン温度と第２設定
温度（Set）との差（第２ブラインの冷却負荷）と、第
２ブラインの流量（Fw）との関数として、必要な冷凍能
力（Ｑ）を求め（Ｑ＝ｆ(Pt5−Set，Fw)）、その能力
（Ｑ）に見合った容量が得られるように圧縮機（21）の
運転周波数（Hz）を算出する（Hz＝ｆ(Ｑ)）。また、こ
の周波数（Hz）に合わせて第２膨張弁（E2）の開度を制
御する（E2＝ｆ(Hz)）。つまり、感温式膨張弁では、蒸
発器（24）の負荷の変化に合わせて過熱度を所定の値に
するように冷媒の流入量が調整されるため、圧縮機（2
1）の周波数の変化に若干遅れて開度が調整されるが、
この実施形態では電子膨張弁（E2）を用いて圧縮機（2
1）の周波数の変化と同時に開度を調整するようにして
いる。なお、第２ブラインの流量（Fw）は、第４圧力セ
ンサ（P4）の圧力と、第２ブラインポンプ（64）の運転
周波数とから求められるが、流量計を設けてもよい。

【０１１８】次に、ステップST２において、第２膨張弁
（E2）を制御して能力の微調整を行う。つまり、第２蒸
発器（24）の出口側のブライン温度（Pt7）を第２設定
温度（Set）に近づけるように膨張弁（E2）を制御する
（E2＝ｆ(Pt7−Set)）。

【０１１９】以上の制御を行って能力が過剰になってい
るときには、圧縮機（21）の周波数（Hz）を垂下させ
る。具体的には、蒸発器出口の冷媒が湿り状態でなく、
蒸発器（24）を最適な状態で使用していないのに、第２
ブラインが十分に冷却されているときである。このと
き、ステップST３で、第２蒸発器（24）において冷媒の
過熱度（SH）が所定値（具体的には７℃）以上であり、
かつ、第２回路（60）において蒸発器（24）の出口側の
ブラインの温度（Pt7）が第２設定温度（Set）よりも低
いかどうかを判別することで、能力が過剰かどうかを検
出する。そして、判別結果が「Ｙｅｓ」である時に能力
が過剰であると判断し、ステップST４で圧縮機（21）の
周波数（Hz）を垂下させ、圧縮機（21）の容量を小さく
する制御を行う。

【０１２０】逆に能力が不足しているときは、圧縮機
（21）の周波数（Hz）を上昇させる。具体的には、蒸発
器出口の冷媒が湿り状態で、蒸発器を最適または好まし
い状態で使用しているのに、第２ブラインが十分に冷却
されていないときである。このとき、ステップST５で、
第２蒸発器（24）において冷媒の過熱度（SH）が所定値
（具体的には０℃）以下であり、かつ、第２回路（60）
において蒸発器（24）の出口側のブラインの温度（Pt
7）が第２設定温度（Set）よりも高いかどうかを判別す
ることで、能力が不足しているかどうかを検出する。そ
して、判別結果が「Ｙｅｓ」であるときに能力が不足し
ていると判断し、ステップST６で圧縮機（21）の周波数
（Hz）を上昇させて圧縮機（21）の容量を増やす制御を
行う。

【０１２１】また、ステップST７では、第７白金温度計
の測定値（Pt7）と第２設定温度（Set）との差に基づい
て、図２ではＨ２と表している第２ヒータ（62）を制御
する。このことにより、能力の微調整や、ブラインが設
定温度よりも低温に冷却されたときの温度調整を行う。

【０１２２】そして、以上のステップST１からステップ
ST７の動作を常時行うことにより、第２ブラインを第２
設定温度に維持するようにしている。

【０１２３】次に、第１回路（50）において第１ブライ
ンを適温に制御するための制御について図３，図４のフ
ローチャートを参照して説明する。

【０１２４】まず、第１回路（50）のみで第１ブライン
を循環させる状態で、冷媒回路（20）により第１ブライ
ンの温度を調節する場合の制御について図３を用いて説
明する。ステップST11では、冷凍能力（Ｑ）に応じた圧
縮機（21）の周波数（Hz）と、その周波数（Hz）に合わ
せた第１膨張弁（E1）の開度とを求め、圧縮機（21）と
第１膨張弁（E1）とを制御する。つまり、第２白金温度
計（Pt2）で測定した第１蒸発器（23）の入口側でのブ
ライン温度と第１設定温度（Set）との差（第１ブライ
ンの冷却負荷）と、第１ブラインの流量（Fw）との関数
として、必要な冷凍能力（Ｑ）を求め（Ｑ＝ｆ(Pt2−Se
t，Fw)）、その能力（Ｑ）に見合った圧縮機の周波数
（Hz）を算出する（Hz＝ｆ(Ｑ)）。また、圧縮機（21）
の周波数（Hz）に応じた第１膨張弁（E1）の開度を求
め、第１膨張弁（E1）をその開度に設定する。この場合
も、感温式膨張弁では蒸発器（23）の負荷の変化に合わ
せて過熱度を所定の値にするように冷媒の流入量が調整
されるため、圧縮機（21）の周波数の変化に若干遅れて
開度が調整されるが、この実施形態では電子膨張弁（E
1）を用いて圧縮機（21）の周波数の変化と同時に開度
を調整するようにしている。また、第１ブラインの流量
（Fw）は、第３圧力センサ（P3）の圧力と、第１ブライ
ンポンプ（54）の運転周波数とから求められるが、流量
計を設けてもよい。

【０１２５】次にステップST12において、第１膨張弁
（E1）を制御して能力の微調整を行う。つまり、第１蒸
発器（23）の出口側のブライン温度（Pt4）を第１設定
温度（Set）に近づけるように第１膨張弁（E1）を制御
する（E1＝ｆ(Pt4−Set)）。

【０１２６】以上の制御を行って能力が過剰になってい
るときには、圧縮機（21）の周波数（Hz）を垂下させ
る。具体的には、蒸発器出口の冷媒が湿り状態でなく、
蒸発器（23）を最適な状態で使用していないのに、第１
ブラインが十分に冷却されているときである。このと
き、ステップST13で、第１蒸発器（23）において冷媒の
過熱度（SH）が所定値（具体的には７℃）以上であり、
かつ、第１回路（50）において蒸発器（23）の出口側の
ブラインの温度（Pt4）が第１設定温度（Set）よりも低
いかどうかを判別することで、能力が過剰かどうかを検
出する。そして、判別結果が「Ｙｅｓ」である時に能力
が過剰であると判断し、ステップST14で圧縮機（21）の
周波数（Hz）を垂下させ、圧縮機（21）の容量を小さく
する制御を行う。

【０１２７】逆に能力が不足しているときは、圧縮機
（21）の周波数（Hz）を上昇させる。具体的には、蒸発
器出口の冷媒が湿り状態で、蒸発器を最適または好まし
い状態で使用しているのに、第１ブラインが十分に冷却
されていないときである。このとき、ステップST15で、
第１蒸発器（23）において冷媒の過熱度（SH）が所定値
（具体的には０℃）以下であり、かつ、第１回路（50）
において蒸発器（23）の出口側のブラインの温度（Pt
4）が第１設定温度（Set）よりも高いかどうかを判別す
ることで、能力が不足しているかどうかを検出する。そ
して、判別結果が「Ｙｅｓ」であるときに能力が不足し
ていると判断し、ステップST16で圧縮機（21）の周波数
（Hz）を上昇させて圧縮機（21）の容量を増やす制御を
行う。

【０１２８】また、ステップST17では、第４白金温度計
の測定値（Pt4）と第１設定温度（Set）との差に基づい
て、図３ではＨ１と表示している第１ヒータ（52）を制
御する。このことにより、能力の微調整や、ブラインが
設定温度よりも低温に冷却されたときの温度調整を行
う。

【０１２９】そして、以上のステップST11からステップ
ST17の動作を常時行うことにより、第１ブラインを第２
設定温度に維持する。

【０１３０】第１回路（50）の第１ブラインについて
は、第１蒸発器（23）の１次側流路（23a）に冷媒回路
（20）の冷媒を流しているかどうかに関わらず、冷却水
回路（40）における冷却水の流量を制御することで温度
を調整することができる。この場合の制御を図４に示し
ている。

【０１３１】このフローチャートのステップST21では、
冷凍能力（Ｑ）に応じた冷却水の水量を求め、冷却水回
路（40）の第１伝導弁（S1）を制御する。つまり、第１
白金温度計（Pt1）で測定した冷却熱交換器（41）の入
口側でのブライン温度と第１設定温度（Set）との差
（第１ブラインの冷却負荷）と、第１ブラインの流量
（Fw）とに基づいて、必要な冷凍能力（Ｑ）を求め（Ｑ
＝ｆ(Pt1−Set，Fw)）、その能力（Ｑ）に見合った冷却
水の水量を算出する（S1＝ｆ(Ｑ)）。

【０１３２】また、冷却水回路（40）と同時に冷媒回路
（20）も利用している場合には、ステップST22で、第１
膨張弁（E1）を制御して能力の微調整を行う。つまり、
第１蒸発器（23）の出口側のブライン温度（Pt4）を設
定温度（Set）に近づけるように、圧縮機（21）の周波
数に応じた第１膨張弁（E1）の開度を求め、第１膨張弁
（E1）を制御する（E1＝ｆ(Pt4−Set)）。

【０１３３】さらに、ステップST23では、第４白金温度
計の測定値（Pt4）と第１設定温度（Set）との差に基づ
いて、第１ヒータ（52）を制御する。このことにより、
能力の微調整や、ブラインが設定温度よりも低温に冷却
されたときの温度調整を行う。

【０１３４】なお、図４のフローチャートの制御は、第
１回路（50）と共に第２回路（60）でもブラインを冷却
する状態を想定しており、圧縮機（21）の運転周波数は
調整しないようにしている。これは、圧縮機（21）の周
波数を調整すると低温側である第２回路（60）で第２ブ
ラインの温度が変化することが考えられるためであり、
圧縮機（21）は主として低温側の第２回路（60）におい
て第２ブラインの温度制御をするために用いながら、高
温側の第１回路（50）では補助的に用いるようにしたも
のである。

【０１３５】《その他の動作》上記チリングユニット
（10）の点検や修理の際には、第１回路（50）や第２回
路（60）からブラインを抜き取らなければならない場合
もある。このような場合には、窒素導入管（77）を通じ
て第１，第２回路（50,60）に窒素ガスを導入し、ブラ
インを第１，第２タンク（53,63）に回収する動作を行
う。なお、ここでは、この動作について第１回路（50）
の場合を例に説明するが、第２回路（60）についても同
様である。

【０１３６】接続ポート（78）に窒素ボンベを接続し、
開閉弁（79）を開く。続いて第１電磁弁（SV1）を開放
すると、窒素ボンベから第１回路（50）へ窒素ガスが送
り込まれる。この時、窒素ガスは、第１回路（50）の送
出管（55）における第１逆止弁（CV1）の下流に導入さ
れる。このため、第１回路（50）における第１ブライン
の循環方向に沿って、この第１逆止弁（CV1）から第１
ヒータ（52）に至るまでの間の第１ブラインは、導入さ
れた窒素ガスによって押し流されて第１タンク（53）に
回収される。そして、第１タンク（53）のドレン弁（7
2）を開き、第１タンク（53）から第１ブラインを排出
することによって、第１回路（50）からほぼ完全に第１
ブラインが抜き取られる。

【０１３７】このように、本実施形態では、第１，第２
回路（50,60）からのブラインの抜き取りを容易に且つ
確実に行うことができる。このため、チリングユニット
（10）の保守作業に要する工数を抑えられる。また、第
１，第２タンク（53,63）からブラインを抜き出すこと
ができるため、抜き出したブライン（フロリナート）を
再使用することも可能となる。

【０１３８】−実施形態の効果− 本実施形態では、高温側の第１回路（50）と低温側の第
２回路（60）のいずれも、ブラインの温度を監視しなが
ら冷却負荷に基づいて必要な冷凍能力（Ｑ）を算出し、
その冷凍能力（Ｑ）が得られるように冷媒回路（20）や
冷却水回路（40）を制御している。したがって、ブライ
ンの温度を常に設定温度に維持することができる。

【０１３９】ここで、急激な負荷変動があった場合など
には、制御が追従できず、第１ヒータ（52）の出口にお
ける第１ブラインの温度が第１設定温度から若干ずれて
しまう場合も想定される。これに対し、本実施形態に係
る第１回路（50）では、第１設定温度となった第１ブラ
インを一旦第１タンク（53）に貯留し、その後に利用側
へ送るようにしている。従って、第１タンク（53）に流
入する第１ブラインの温度が一時的に第１設定温度でな
くなったとしても、第１タンク（53）から利用側へ送ら
れる第１ブラインの温度は、ほとんど変動することなく
第１設定温度に保たれる。この点は、第２回路（60）に
ついても同様である。したがって、このことによって
も、利用側へ供給するブラインの温度を確実に設定温度
に保持することが可能となる。

【０１４０】また、本実施形態では、インバータの出力
周波数を変更することによって、圧縮機（21）の容量を
変更している。ここで、従来、この種のチリングユニッ
ト（10）では、圧縮機（21）の吐出ガスをそのまま吸入
側へ戻す、いわゆるホットガスバイパスによって圧縮機
（21）の容量を調節していた。このため、圧縮機（21）
の容量は変更されても圧縮機（21）の消費電力は低下せ
ず、エネルギ効率の点で問題があった。これに対し、本
実施形態のようにインバータにより圧縮機（21）の容量
を調節すれば、圧縮機（21）の容量を小さくすることで
消費電力も低下するため、省エネルギ性に優れたチリン
グユニット（10）を実現できる。

【０１４１】また、本実施形態では、第１回路（50）に
冷却熱交換器（41）を接続し、冷却水との熱交換によっ
ても第１ブラインを冷却するようにしている。従って、
冷凍サイクルにより得られた冷熱のみを用いて第１ブラ
インを冷却する場合に比べ、第１ブラインの冷却に要す
るエネルギを大幅に低減できる。このため、チリングユ
ニット（10）の運転に要するエネルギを削減でき、チリ
ングユニット（10）の消費電力を低減できる。

【０１４２】また、本実施形態では、従来の装置におけ
る次のような問題も解消できる。この問題点について、
第１回路（50）における第１設定温度が３０℃程度であ
り、第２回路（60）における第２設定温度が−５℃程度
である場合を例に説明する。

【０１４３】この場合、第２ブラインを第２設定温度と
するためには、１年を通じて冷媒回路（20）における冷
凍サイクルを行う必要がある。一方、第１ブラインの冷
却については、夏期を除けば、冷却塔などで冷却した冷
却水により行うことも可能である。このように冷却水を
利用すれば、第１ブラインの冷却に要するエネルギを削
減できる。しかしながら、夏期においては、冷却水のみ
による冷却では、第１ブラインを第１設定温度とするこ
とができない。このため、従来の冷凍装置では、夏期に
おける第１ブラインの冷却だけのために専用の冷媒回路
（20）を設ける必要があった。つまり、１年を通じて運
転される第２ブライン用の冷媒回路に加え、１年のうち
夏期だけに運転される第１ブライン用の冷媒回路をも設
けなければならなかった。

【０１４４】これに対し、上記実施形態では、１つの冷
媒回路（20）での冷凍サイクルによって第１ブラインと
第２ブラインの両方を冷却し、更には第１ブラインを冷
却水によっても冷却する構成としている。従って、上記
の場合において、夏期以外には冷却水のみで第１ブライ
ンを冷却する一方、夏期には冷媒回路（20）で循環する
冷媒をも用いて第１ブラインの冷却できる。このため、
冷媒回路（20）を１つだけとして構成の簡素化を図りつ
つ、冷却水を利用することによって、第１ブラインの冷
却に要するエネルギを削減できる。

【０１４５】

【発明のその他の実施の形態】上記実施形態では、冷媒
回路（20）に２系統の利用側回路（50，60）を接続して
いるが、各利用側回路（50，60）は冷却系統が互いに独
立していてもよい。その場合でも、冷却水回路（40）を
メインとして冷媒回路（20）を補助的に用いる高温側の
利用側回路（第１回路）（50）では、冷却負荷に応じて
冷却水の流量を調整することによりブラインの温度を適
温に維持でき、冷媒回路（20）をブラインの冷却に用い
る低温側の利用側回路（第２回路）（60）では、冷却負
荷に応じて圧縮機（21）の容量を調整することによりブ
ラインの温度を適温に維持できる。

【０１４６】また、上記実施形態では、第１，第２ブラ
インとしてフロリナートを用いているが、これ以外の物
質をブラインとして用いることも可能である。

【０１４７】また、上記実施形態では、スクロール型の
圧縮機（21）を用いているが、容量可変の圧縮機であれ
ば、その他の形式の圧縮機、例えばローリングピストン
型の圧縮機を用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係るチリングユニットの全体構成を
示す配管系統図である。

【図２】第２回路のブライン温度制御を示すフローチャ
ートである。

【図３】第１回路のブライン温度制御を示すフローチャ
ートである。

【図４】第１回路の他のブライン温度制御を示すフロー
チャートである。

【符号の説明】

（20） 冷媒回路 （21） 圧縮機 （22） 凝縮器 （23） 第１蒸発器（蒸発器） （24） 第２蒸発器（蒸発器） （40） 冷却水回路 （41） 冷却熱交換器 （50） 第１回路（利用側回路） （52） 第１ヒータ（加熱手段） （60） 第２回路（利用側回路） （62） 第２ヒータ（加熱手段） （80） コントローラ（制御手段） （E1） 第１膨張弁（膨張機構） （E2） 第２膨張弁（膨張機構）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２５Ｂ 1/00 ３８１ Ｆ２５Ｂ 1/00 ３８１Ｈ 5/02 ５３０ 5/02 ５３０Ｚ (72)発明者 米森 強 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 Ｆターム(参考） 3L060 AA05 CC05 CC15 DD02 EE02 EE04

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機（21）、凝縮器（22）、膨張機構
   （E2）、及び蒸発器（24）を有して冷媒が循環する冷媒
   回路（20）と、上記蒸発器（24）に接続されて熱媒体が
   循環する利用側回路（60）とを備えた冷凍装置であっ
   て、 上記圧縮機（21）は容量可変に構成され、 上記熱媒体の冷却負荷と流量とから求められる冷凍能力
   に応じて圧縮機（21）の容量を制御する制御手段（80）
   を備えている冷凍装置。
2. 【請求項２】 制御手段（80）は、熱媒体の温度が蒸発
   器（24）の出口側で設定温度となるように冷媒回路（2
   0）の膨張機構（E2）を制御する請求項１記載の冷凍装
   置。
3. 【請求項３】 制御手段（80）は、冷媒回路（20）にお
   いて蒸発器（24）の出口側の冷媒の過熱度が所定値以下
   であり、かつ、利用側回路（60）において蒸発器（24）
   の出口側の熱媒体の温度が設定温度よりも高いときに、
   圧縮機（21）の容量を大きくする制御を行う請求項２記
   載の冷凍装置。
4. 【請求項４】 制御手段（80）は、冷媒回路（20）にお
   いて蒸発器（24）の出口側の冷媒の過熱度が所定値以上
   であり、かつ、利用側回路（60）において蒸発器（24）
   の出口側の熱媒体の温度が設定温度よりも低いときに、
   圧縮機（21）の容量を小さくする制御を行う請求項２記
   載の冷凍装置。
5. 【請求項５】 利用側回路（60）の熱媒体を加熱する加
   熱手段（62）を備え、 制御手段（80）は、蒸発器（24）の出口側の熱媒体の温
   度が設定温度よりも低いときに加熱手段（62）による熱
   媒体の加熱を行う請求項１ないし４の何れか１に記載の
   冷凍装置。
6. 【請求項６】 圧縮機（21）は、インバータの周波数制
   御により容量が調整されるものである請求項１乃至５の
   何れか１記載の冷凍装置。
7. 【請求項７】 冷却水が循環する冷却水回路（40）と、
   熱媒体が循環する利用側回路（50）と、冷却水回路（4
   0）と利用側回路（50）とが接続された冷却熱交換器（4
   1）とを備えた冷凍装置であって、 上記熱媒体の冷却負荷と流量とから求められる冷凍能力
   に応じて冷却水量を制御する制御手段（80）を備えてい
   る冷凍装置。
8. 【請求項８】 利用側回路（50）の熱媒体を加熱する加
   熱手段（52）を備え、 制御手段（80）は、冷却熱交換器（41）の出口側の熱媒
   体の温度が設定温度よりも低いときに加熱手段（52）に
   よる熱媒体の加熱を行う請求項７記載の冷凍装置。
9. 【請求項９】 圧縮機（21）、凝縮器（22）、膨張機構
   （E1）、及び蒸発器（23）を有して冷媒が循環する冷媒
   回路（20）と、冷却水が循環する冷却水回路（40）と、
   上記蒸発器（23）に接続されて熱媒体が循環する利用側
   回路（50）と、冷却水回路（40）と利用側回路（50）と
   を蒸発器（23）の上流側で接続する冷却熱交換器（41）
   とを備えた冷凍装置であって、 上記熱媒体の冷却負荷と流量とから求められる冷凍能力
   に応じて冷却水量を制御する制御手段（80）を備えてい
   る冷凍装置。
10. 【請求項１０】 制御手段（80）は、冷媒回路（20）を
    駆動するとともに、熱媒体の温度が蒸発器（23）の出口
    側で設定温度となるように冷媒回路（20）の膨張機構
    （E1）を制御する請求項９記載の冷凍装置。
11. 【請求項１１】 利用側回路（50）の熱媒体を加熱する
    加熱手段（52）を備え、 制御手段（80）は、蒸発器（23）の出口側の熱媒体の温
    度が設定温度よりも低いときに加熱手段（52）による熱
    媒体の加熱を行う請求項９または１０記載の冷凍装置。
12. 【請求項１２】 冷媒回路（20）は、互いに並列に接続
    された第１蒸発器（23）と第２蒸発器（24）とを有し、
    利用側回路（50，60）は、第１蒸発器（23）に接続され
    た第１回路（50）と第２蒸発器（24）に接続された第２
    回路（60）とからなり、 制御手段（80）は、第１回路（50）の熱媒体を第２回路
    （60）の熱媒体よりも高い第１設定温度に制御する請求
    項９ないし１１の何れか１記載の冷凍装置。
13. 【請求項１３】 冷媒回路（20）は、互いに並列に接続
    された第１蒸発器（23）と第２蒸発器（24）とを有し、
    利用側回路（50，60）は、第１蒸発器（23）に接続され
    た第１回路（50）と第２蒸発器（24）に接続された第２
    回路（60）とからなり、 制御手段（80）は、第２回路（60）の熱媒体を第１回路
    （50）の熱媒体よりも低い第２設定温度に制御する請求
    項１ないし６の何れか１記載の冷凍装置。
14. 【請求項１４】 冷媒回路（20）は、互いに並列に接続
    された第１蒸発器（23）と第２蒸発器（24）とからな
    り、利用側回路（50，60）は、第１蒸発器（23）に接続
    された第１回路（50）と第２蒸発器（24）に接続された
    第２回路（60）とからなり、 制御手段（80）は、第１回路（50）の熱媒体を第２回路
    （60）の熱媒体よりも高い第１設定温度に制御し、第２
    回路（60）の熱媒体を第１回路（50）の熱媒体よりも低
    い第２設定温度に制御する請求項１ないし１１の何れか
    １記載の冷凍装置。