JP2002071225A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮機の運転を続けながら吐出冷媒の温度を
下げることを可能とし、冷却運転を継続しつつ圧縮機の
信頼性を確保する。 【解決手段】 チリングユニット（10）には、冷媒回路
（20）、第１回路（50）、第２回路（60）、及びコント
ローラ（80）を設ける。冷媒回路（20）には、第１蒸発
器（23）及び第２蒸発器（24）を設ける。この冷媒回路
（20）において冷凍サイクルを行い、冷却した第１及び
第２ブラインを利用側へ供給する。また、冷媒回路（2
0）には、液冷媒導入管（34）及び第３膨張弁（E3）を
設ける。圧縮機（21）の吐出冷媒温度が１１０℃を超え
ると、コントローラ（80）が第３膨張弁（E3）を開き、
液冷媒導入管（34）を通じて圧縮機（21）の吸入側へ冷
媒を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱媒体を冷却して
利用側へ供給するための冷凍装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、圧縮機、凝縮器、膨張弁、及
び蒸発器が接続された冷媒回路を有し、この冷媒回路で
冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷凍装置が知られ
ており、広く様々な用途に利用されている。例えば、室
内空気を冷却して冷房を行うために利用される他、工場
において工作機械などの生産設備を冷却するためにも利
用されている。この場合には、蒸発器で直接対象物を冷
却するのではなく、利用側との間で熱媒体（ブライン）
を循環させ、蒸発器で冷却した熱媒体を利用側へ供給す
ることも多い。

【０００３】上記冷凍装置の冷媒回路において、場合に
よっては圧縮機が吐出する冷媒の温度が過剰に高くなる
場合がある。例えば、冷媒の漏洩により冷媒量が不足し
ているときは、吐出冷媒温度が過上昇するおそれがあ
る。また、冷媒漏洩といったトラブルが無くても、蒸発
器の蒸発温度を低くするために膨張弁の開度を絞った時
には、冷媒循環量が低下して吐出冷媒の温度が高くなり
すぎるおそれがある。

【０００４】そして、この吐出冷媒の温度が高すぎる
と、冷凍機油の劣化が進行して圧縮機の信頼性を損なう
こととなる。また、全密閉型圧縮機の場合には、圧縮機
モータのコイルの冷却が不充分となり、この点でも圧縮
機の信頼性を損なうこととなる。このため、従来、吐出
冷媒の温度がある程度以上となった場合は、圧縮機を停
止してその破損を回避している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、冷凍装
置において圧縮機を停止すると、対象物の冷却も行われ
ないこととなり、特に生産設備の冷却を行うような場合
には、冷却対象である生産物の損傷を招くおそれもあ
る。このため、吐出冷媒の温度が過上昇した場合であっ
ても、圧縮機の運転を継続しつつ、吐出冷媒温度の上昇
による弊害を回避することが望まれる。

【０００６】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、圧縮機の運転を続け
ながら吐出冷媒の温度を下げることを可能とし、冷却運
転を継続しつつ圧縮機の信頼性を確保することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明が講じた第１の解
決手段は、圧縮機（21）、凝縮器（22）、膨張弁（E1,E
2）、及び蒸発器（23,24）を有して冷媒が充填される冷
媒回路（20）を備え、蒸発器（23,24）で熱媒体を冷却
して利用側へ供給する冷凍装置を対象としている。そし
て、上記冷媒回路（20）は、凝縮器（22）から出た液冷
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（34）と、上記液冷媒導入管路（34）における冷媒
流量を調節するための液側調節弁（E3）と、上記圧縮機
（21）が吐出する冷媒の温度を検出するための吐出温度
検出手段（T2）と、少なくとも上記吐出温度検出手段
（T2）の検出温度が所定の上限値を超えた場合には、閉
鎖状態の液側調節弁（E3）を開き、該液側調節弁（E3）
を上記検出温度に基づいて導出した開度に調節する動作
を開始するように構成された制御手段（80）とを設ける
ものである。

【０００８】本発明が講じた第２の解決手段は、上記第
１の解決手段において、圧縮機（21）が吸入する冷媒の
過熱度を検出するための過熱度検出手段（90）を備える
一方、制御手段（80）は、吐出温度検出手段（T2）の検
出温度が所定の上限値以下であり且つ上記過熱度検出手
段（90）の検出過熱度が所定の上限値を超えた場合に
は、閉鎖状態の液側調節弁（E3）を開き、該液側調節弁
（E3）を上記検出過熱度に基づいて導出した開度に調節
する動作を開始するように構成されるものである。

【０００９】本発明が講じた第３の解決手段は、上記第
２の解決手段において、制御手段（80）は、吐出温度検
出手段（T2）の検出温度が所定の上限値以下であり且つ
上記過熱度検出手段（90）の検出過熱度が所定の基準値
未満となった場合には、液側調節弁（E3）を閉鎖し、該
液側調節弁（E3）の開度を調節する動作を終了するよう
に構成されるものである。

【００１０】本発明が講じた第４の解決手段は、上記第
１，第２又は第３の解決手段において、制御手段（80）
は、蒸発器（23,24）での熱媒体の冷却が不要となる
と、膨張弁（E1,E2）を全閉して圧縮機（21）の運転を
継続するように構成されるものである。

【００１１】本発明が講じた第５の解決手段は、上記第
１，第２又は第３の解決手段において、冷媒回路（20）
には、第１の熱媒体を冷却するための第１の蒸発器（2
3）と、第２の熱媒体を冷却するための第２の蒸発器（2
4）とが互いに並列に接続されると共に、第１の蒸発器
（23）の流入側に第１の膨張弁（E1）が配置され、第２
の蒸発器（24）の流入側に第２の膨張弁（E2）が配置さ
れるものである。

【００１２】−作用− 上記第１の解決手段では、冷媒回路（20）において冷媒
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。具体的に、圧縮機（21）から吐出された冷媒
は、凝縮器（22）で凝縮し、膨張弁（E1,E2）で減圧さ
れた後に、蒸発器（23,24）へ導入される。この蒸発器
（23,24）では、導入された冷媒が熱媒体から吸熱して
蒸発する。この吸熱によって、熱媒体が冷却される。冷
却された熱媒体は、利用側へ供給されて対象物の冷却な
どに利用される。

【００１３】また、冷媒回路（20）には、液冷媒導入管
路（34）と液側調節弁（E3）とが設けられる。この液側
調節弁（E3）を開くと、凝縮器（22）で凝縮した冷媒の
全部又は一部が液冷媒導入管路（34）を流れ、膨張弁
（E1,E2）及び蒸発器（23,24）をバイパスして圧縮機
（21）の吸入側に送り込まれる。その際、液側調節弁
（E3）の開度を調節することにより、液冷媒導入管路
（34）を通じて圧縮機（21）の吸入側へ送られる冷媒量
が調節される。尚、通常の運転状態において、液側調節
弁（E3）は閉鎖され、液冷媒導入管路（34）を通じた冷
媒の供給は行われない。

【００１４】この第１の解決手段では、吐出温度検出手
段（T2）と制御手段（80）とが冷凍装置に設けられる。
吐出温度検出手段（T2）は、圧縮機（21）から吐出され
る冷媒の温度を検出するためのものである。吐出温度検
出手段（T2）の検出した温度が所定の上限値を上回る
と、制御手段（80）は、液側調節弁（E3）を開くと共
に、所定の動作を開始する。即ち、液側調節弁（E3）を
開いた上で、制御手段（80）は、液側調節弁（E3）の開
度を上記吐出温度検出手段（T2）の検出温度に基づいて
導出した開度に調節する動作を行う。

【００１５】液側調節弁（E3）を所定開度とすると、所
定量の冷媒が液冷媒導入管路（34）を通じて圧縮機（2
1）の吸入側へ導入される。このように、凝縮器（22）
からの冷媒を圧縮機（21）の吸入側へ直接供給すると、
供給された冷媒が蒸発することにより、圧縮機（21）の
吸入冷媒の温度及びエンタルピが低下する。従って、圧
縮機（21）の吐出冷媒の温度も低下する。

【００１６】上記第２の解決手段では、過熱度検出手段
（90）が設けられる。この過熱度検出手段（90）は、圧
縮機（21）が吸入する冷媒の過熱度を検出するためのも
のである。本解決手段において、制御手段（80）は、吐
出温度検出手段（T2）の検出温度が所定の上限値以下で
あっても、過熱度検出手段（90）の検出過熱度が所定の
上限値を超えた時には、液側調節弁（E3）を開くと共に
所定の動作を開始する。即ち、液側調節弁（E3）を開い
た上で、制御手段（80）は、液側調節弁（E3）の開度を
上記過熱度検出手段（90）の検出過熱度に基づいて導出
した開度に調節する動作を行う。

【００１７】上述のように、液側調節弁（E3）を開く
と、液冷媒導入管路（34）を通じて、凝縮器（22）で凝
縮した冷媒が圧縮機（21）の吸入側へ直接供給される。
そして、供給された冷媒が蒸発することによって、圧縮
機（21）の吸入冷媒の過熱度が低下する。

【００１８】上記第３の解決手段では、吐出温度検出手
段（T2）の検出温度が所定の上限値以下となり、過熱度
検出手段（90）の検出過熱度が所定の基準値未満となっ
た場合に、液冷媒導入管路（34）を通じた冷媒の供給が
遮断される。具体的に、この場合において、制御手段
（80）は、液側調節弁（E3）を全閉とすると共に、液側
調節弁（E3）の開度を調節する動作を終了する。即ち、
このような場合には正常な運転状態と言えることから液
冷媒導入管路（34）を通じて冷媒を供給する必要はな
く、従って、制御手段（80）が液側調節弁（E3）を閉鎖
する。

【００１９】上記第４の解決手段では、蒸発器（23,2
4）における熱媒体の冷却が不要となった場合、例えば
利用側での冷却負荷が無くなった場合には、制御手段
（80）が膨張弁（E1,E2）を全閉とした上で圧縮機（2
1）の運転を継続する。ここで、膨張弁（E1,E2）を閉じ
ると、蒸発器（23,24）への冷媒の流入が遮断され、蒸
発器（23,24）における熱媒体の冷却は行われない。ま
た、膨張弁（E1,E2）を閉じると、冷媒回路（20）にお
いて冷媒が循環できない状態となり、この状態で圧縮機
（21）の運転を継続すると、冷媒循環量が不足した場合
と同様に、圧縮機（21）の吐出冷媒の温度が上昇する。
そして、この吐出冷媒の温度が所定の上限値を超える
と、制御手段（80）が液側調節弁（E3）を開き、液冷媒
導入管路（34）を通じて圧縮機（21）の吸入側へ冷媒を
送り込む。従って、圧縮機（21）の吸入冷媒量が確保さ
れ、膨張弁（E1,E2）を閉じた状態であっても、圧縮機
（21）の吐出冷媒温度の上昇が抑制される。

【００２０】上記第５の解決手段では、冷媒回路（20）
に２つの蒸発器（23,24）が設けられる。第１及び第２
の蒸発器（23,24）は、冷媒回路（20）において互いに
並列に接続されている。また、第１の蒸発器（23）の流
入側には第１の膨張弁（E1）が設けられ、第２の蒸発器
（24）の流入側には第２の膨張弁（E2）が設けられる。
つまり、冷媒回路（20）で循環する冷媒は、二手に分流
されて、一方が第１の膨張弁（E1）で減圧された後に第
１の蒸発器（23）へ導入され、他方が第２の膨張弁（E
2）で減圧された後に第２の蒸発器（24）へ導入され
る。

【００２１】第１の蒸発器（23）には、第１の熱媒体が
送り込まれる。この第１の蒸発器（23）では、導入され
た冷媒と熱媒体とが熱交換を行い、第１の熱媒体が冷却
される。冷却された第１の熱媒体は、利用側へ供給され
る。また、第２の蒸発器（24）には、第２の熱媒体が送
り込まれる。この第２の蒸発器（24）では、導入された
冷媒と熱媒体とが熱交換を行い、第２の熱媒体が冷却さ
れる。冷却された第２の熱媒体は、利用側へ供給され
る。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、液冷媒導入管路（34）
を通じて圧縮機（21）の吸入側に冷媒を供給することに
よって、圧縮機（21）の吐出冷媒の温度を低下させるこ
とができる。従って、吐出冷媒温度が高くなりすぎた場
合であっても、圧縮機（21）を停止させることなく、吐
出冷媒温度を下げるための措置をとることが可能とな
る。このため、吐出冷媒温度が過上昇した状態において
も、圧縮機（21）の運転を継続しつつ、吐出冷媒温度を
低下させて圧縮機（21）の信頼性を確保できる。

【００２３】特に、上記第１の解決手段によれば、吐出
温度検出手段（T2）の検出温度に基づいて制御手段（8
0）が液側調節弁（E3）を操作するため、圧縮機（21）
の吐出冷媒を確実に所定の上限値以下とすることができ
る。

【００２４】また、上記第２の解決手段では、過熱度検
出手段（90）の検出過熱度に基づいて制御手段（80）が
液側調節弁（E3）を操作している。ここで、圧縮機（2
1）の吸入冷媒の過熱度が高くなってくると、それにつ
れて圧縮機（21）の吐出冷媒の温度も上昇する。そこ
で、制御手段（80）が検出過熱度に基づいて液側調節弁
（E3）を制御することにより、圧縮機（21）の吐出冷媒
温度を一層確実に所定の上限値以下に保つことができ
る。

【００２５】更に、上記第３の解決手段では、所定の状
態において制御手段（80）が液側調節弁（E3）を全閉と
する。このため、吐出冷媒温度を下げる必要があるとき
にだけ液冷媒導入管路（34）を通じた冷媒の供給を行う
ことができ、正常な運転状態では蒸発器（23,24）への
冷媒流入量を確保して熱媒体の冷却を確実に行うことが
できる。

【００２６】上記第４の解決手段では、蒸発器（23,2
4）における熱媒体の冷却が不要となった場合でも、膨
張弁（E1,E2）を全閉とした上で圧縮機（21）の運転を
継続させている。ここで、例えば利用側における冷却負
荷が無くなった場合には、もはや蒸発器（23,24）熱媒
体を冷却する必要はないため、圧縮機（21）を停止する
のが通常である。ところが、例えば工場の生産設備を冷
却するようなときには、断続的に冷却負荷が生じる場合
もある。この場合には、一時的に冷却負荷が無くなった
としても、その後の冷却負荷の増大に速やかに対応でき
るよう、圧縮機（21）の運転を継続させておく必要が生
じる。その際には、熱媒体の温度が下がりすぎるのを回
避するため、膨張弁（E1,E2）を全閉して蒸発器（23,2
4）への冷媒の流入を遮断する必要がある。そこで、本
解決手段に係る制御手段（80）が所定の動作を行うこと
により、上述の要求に応えることが可能となる。

【００２７】上記第５の解決手段にでは、冷媒回路（2
0）に２つの蒸発器（23,24）を並列に接続し、各蒸発器
（23,24）において別々の熱媒体を冷却している。この
ため、本解決手段によれば、別個の熱媒体をそれぞれ冷
却して利用側へ供給することができる。

【００２８】

【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。

【００２９】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）、第１回
路（50）、第２回路（60）、及びコントローラ（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。

【００３０】《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。

【００３１】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。尚、第１蒸発
器（23）及び第２蒸発器（24）については、後述する。

【００３２】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。

【００３３】上記第１膨張弁（E1）及び第２膨張弁（E
2）としては、共に、モータで駆動されて開度が変更可
能に構成された、いわゆる電子膨張弁が用いられてい
る。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】《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。

【００４２】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。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。尚、冷却熱交換器（41）については、後述す
る。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】《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
て構成された閉回路である。この第１回路（50）には、
第１の熱媒体である第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。尚、第１ブラインとしては、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。

【００４６】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。

【００４７】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第１ブラインの流通のみを許容
する。

【００４８】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た閉回路である。この第２回路
（60）には、第２の熱媒体である第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。
尚、第２ブラインとしては、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℃〜６
０℃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。

【００４９】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。

【００５０】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第２ブラインの流通のみを許容
する。

【００５１】《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。

【００５２】上記第１タンク（53）には、電極式の液面
センサ（56）が設けられている。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（56b）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（53）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。

【００５３】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。

【００５４】上記第２タンク（63）には、電極式の液面
センサ（66）が設けられている。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（66b）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（63）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。

【００５５】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。

【００５６】《センサ類》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。

【００５７】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。この第２サーミ
スタ（T2）は、吐出温度検出手段を構成している。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。

【００５８】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。

【００５９】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。尚、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。

【００６０】《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
り、制御手段を構成している。図２に示すように、コン
トローラ（80）には、過熱度導出部（81）、第３膨張弁
制御部（82）、及び第１，第２膨張弁制御部（83）が設
けられている。また、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
されている。

【００６１】上記過熱度導出部（81）には、第１圧力セ
ンサ（P1）の検出圧力と、第１サーミスタ（T1）の検出
温度とが入力されている。この過熱度導出部（81）は、
入力された検出圧力及び検出温度に基づき、圧縮機（2
1）が吸入する冷媒の過熱度を導出するように構成され
ている。そして、過熱度導出部（81）は、第１圧力セン
サ（P1）及び第１サーミスタ（T1）と共に、過熱度検出
手段（90）を構成している。

【００６２】上記第３膨張弁制御部（82）には、第２サ
ーミスタ（T2）の検出温度が入力されている。また、第
３膨張弁制御部（82）には、過熱度検出手段（90）を構
成する過熱度導出部（81）で導出された過熱度、即ち検
出過熱度が入力されている。この第３膨張弁制御部（8
2）は、入力された検出温度や検出過熱度に基づき、第
３膨張弁（E3）の開度制御を行うように構成されてい
る。

【００６３】具体的に、上記第１，第２膨張弁制御部
（83）には、第４白金温度計（Pt4）の検出温度と第７
白金温度計（Pt7）の検出温度とが入力されている。こ
の第１，第２膨張弁制御部（83）は、入力された検出温
度に基づき、第１膨張弁（E1）と第２膨張弁（E2）の開
度制御を行うように構成されている。

【００６４】また、上記コントローラ（80）は、入力さ
れた信号に基づき、第４膨張弁（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）の出力調節をも
行うように構成されている。

【００６５】《窒素導入管》上記第１回路（50）と第２
回路（60）には、窒素導入管（77）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（77）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。

【００６６】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。

【００６７】−運転動作− 上記チリングユニット（10）の運転動作について説明す
る。

【００６８】《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。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】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。尚、通常の運転状態において、第３膨張弁（E3）
及び第４膨張弁（E4）は、閉鎖されている。

【００７２】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）を通じて送り込まれる。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（42a）に流入し、他方が第２分岐管（42b）に流
入する。

【００７３】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。

【００７４】一方、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。

【００７５】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）を通じて送り込まれる。

【００７６】《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。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】《コントローラの制御動作》上述のよう
に、上記コントローラ（80）は、チリングユニット（1
0）の運転制御を行う。ここでは、その内容について説
明する。

【００８３】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調節す
る。

【００８４】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。この動作は、第１，第２膨張弁制御部（83）によ
る第１，第２膨張弁（E1,E2）の開度制御動作によって
行われる。

【００８５】つまり、第１，第２膨張弁制御部（83）
は、第１設定温度と第４白金温度計（Pt4）の検出温度
との差に基づき、第１膨張弁（E1）の開度を調節する。
この開度調節により、第１蒸発器（23）に対する冷媒の
供給量が変更され、第１蒸発器（23）における第１ブラ
インからの放熱量が調節される。また、第１，第２膨張
弁制御部（83）は、第２設定温度と第７白金温度計（Pt
7）の検出温度との差に基づき、第２膨張弁（E2）の開
度を調節する。この開度調節により、第２蒸発器（24）
に対する冷媒の供給量が変更され、第２蒸発器（24）に
おける第２ブラインからの放熱量が調節される。

【００８６】更に、コントローラ（80）は、第１，第２
膨張弁（E1,E2）の開度制御と共に、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。

【００８７】尚、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遮断する。

【００８８】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。尚、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。

【００８９】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。

【００９０】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。

【００９１】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。

【００９２】上記コントローラ（80）は、冷媒回路（2
0）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。

【００９３】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（21）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。

【００９４】圧縮機（21）を保護するための動作は、第
３膨張弁（E3）の操作によっても行われる。この第３膨
張弁（E3）の操作は、コントローラ（80）の第３膨張弁
制御部（82）によって行われる。

【００９５】この第３膨張弁制御部（82）は、圧縮機
（21）の吐出冷媒温度が所定の上限値を超えると、第３
膨張弁（E3）に対する開度制御を開始する。また、圧縮
機（21）の吸入冷媒の過熱度が所定の上限値を超えたと
きにも、第３膨張弁（E3）に対する開度制御を開始す
る。一方、第３膨張弁制御部（82）は、圧縮機（21）の
吐出冷媒温度が所定の上限値以下となって吸入冷媒の過
熱度が所定の基準値を下回ったときには、第３膨張弁
（E3）に対する開度制御を終了する。ここでは、第３膨
張弁制御部（82）の動作について、図３のフロー図を参
照しながら詳細に説明する。尚、図３の説明で示した数
値は、全て例示である。

【００９６】ステップST１では、第２サーミスタ（T2）
の検出温度T₂が１１０℃を超えているか否かの判断を行
う。即ち、第３膨張弁制御部（82）において、圧縮機
（21）の吐出冷媒温度の上限値が１１０℃に設定されて
いる。

【００９７】ステップST１で第２サーミスタ（T2）の検
出温度T₂が１１０℃を超えている場合は、ステップST５
に移る。ステップST５では、第３膨張弁（E3）の開度
を、所定の関数ｆ₁に第２サーミスタ（T2）の検出温度T
₂を代入することによって算出された開度とする。その
際、ステップST５に移った時点で第３膨張弁（E3）が閉
鎖されていれば、第３膨張弁（E3）を開くと共に算出さ
れた所定開度に設定する。また、ステップST５に移った
時点で第３膨張弁（E3）が既に開いていれば、第３膨張
弁（E3）の開度を算出された所定開度に変更する。

【００９８】第３膨張弁（E3）を開くと、液冷媒導入管
（34）を通じて吸入ガス配管（33）に冷媒が導入され
る。この冷媒の導入により、圧縮機（21）の吸入冷媒の
温度及びエンタルピが低下し、圧縮機（21）の吐出冷媒
温度の低減が図られる。また、第３膨張弁（E3）の開度
を所定開度とし、適当な量の冷媒を供給するようにして
いるため、液バックによって圧縮機（21）が損傷するこ
ともない。

【００９９】一方、ステップST１で第２サーミスタ（T
2）の検出温度T₂が１１０℃以下であった場合は、ステ
ップST２に移る。ステップST２では、過熱度導出部（8
1）で導出された検出過熱度SHが８℃を超えているか否
かの判断を行う。即ち、第３膨張弁制御部（82）におい
て、圧縮機（21）の吸入冷媒の過熱度の上限値が８℃に
設定されている。

【０１００】ステップST２で過熱度導出部（81）の検出
過熱度SHが８℃を超えている場合は、ステップST６に移
る。ステップST６では、第３膨張弁（E3）の開度を、所
定の関数ｆ₂に過熱度導出部（81）の検出過熱度SHを代
入することによって算出された開度とする。その際、ス
テップST６に移った時点で第３膨張弁（E3）が閉鎖され
ていれば、第３膨張弁（E3）を開くと共に算出された所
定開度に設定する。また、ステップST６に移った時点で
第３膨張弁（E3）が既に開いていれば、第３膨張弁（E
3）の開度を算出された所定開度に変更する。

【０１０１】第３膨張弁（E3）を開くと、液冷媒導入管
（34）を通じて吸入ガス配管（33）に冷媒が導入され
る。この冷媒の導入により、圧縮機（21）の吸入冷媒の
加熱度の低減が図られる。また、第３膨張弁（E3）の開
度を所定開度とし、適当な量の冷媒を供給するようにし
ているため、液バックによって圧縮機（21）が損傷する
こともない。

【０１０２】一方、ステップST２で過熱度導出部（81）
の検出過熱度SHが８℃以下である場合は、ステップST３
に移る。ステップST３では、過熱度導出部（81）で導出
された検出過熱度SHが５℃未満か否かの判断を行う。即
ち、第３膨張弁制御部（82）において、圧縮機（21）の
吸入冷媒の過熱度の基準値が５℃に設定されている。

【０１０３】ステップST３で過熱度導出部（81）の検出
過熱度SHが５℃未満である場合は、ステップST７に移
る。ステップST７では、第３膨張弁（E3）を閉鎖し、第
３膨張弁（E3）に対する開度制御を終了する。即ち、圧
縮機（21）の吸入冷媒の過熱度が５℃未満であれば、正
常な運転状態に戻っていると考えられるため、第３膨張
弁（E3）を全閉として、液冷媒導入管（34）を通じた冷
媒の供給を停止する。

【０１０４】一方、ステップST３で過熱度導出部（81）
の検出過熱度SHが５℃以上である場合は、第３膨張弁
（E3）に対する操作を行うことなく、ステップST４に移
る。つまり、この場合、第３膨張弁（E3）の開度は現状
のまま保持され、従って、既に第３膨張弁（E3）が全閉
の場合は全閉ままに保持される。ステップST４では、１
分間が経過するのを待ち、１分経過後にステップST１に
戻って、再び上記の動作を繰り返す。

【０１０５】ここで、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、冷却負荷の有る状態と冷却
負荷の無い状態とが、比較的短い時間間隔で交互に繰り
返される。それ故、冷却負荷が無くなって第１及び第２
蒸発器（23,24）でブラインを冷却する必要がなくなっ
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、ブラインの冷却が不要であるにも拘わらず第１蒸
発器（23）や第２蒸発器（24）へ冷媒を導入したので
は、利用側へ送られるブラインの温度が上記第１，第２
設定温度を下回ってしまう。そこで、このような状態で
は、上記第１，第２膨張弁制御部（83）が第１膨張弁
（E1）及び第２膨張弁（E2）を全閉する。

【０１０６】このように第１及び第２膨張弁（E1,E2）
を全閉すると、冷媒回路（20）で冷媒が循環できなくな
り、圧縮機（21）の吸入冷媒圧力の過低下、吸入冷媒過
熱度の過上昇、吐出冷媒温度の過上昇といった状態に至
る。このため、上記コントローラ（80）は、冷媒漏洩な
どのトラブルが生じた場合の他、第１及び第２蒸発器
（23,24）でブラインを冷却する必要が無くなって第１
及び第２膨張弁（E1,E2）が全閉された場合において
も、第３膨張弁（E3）に対する開度制御を行う。このコ
ントローラ（80）の動作によって、第１及び第２膨張弁
（E1,E2）が全閉の状態においても圧縮機（21）の吸入
冷媒が確保され、吐出冷媒温度の過上昇を招くことなく
圧縮機（21）の運転を継続できることとなる。

【０１０７】《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。尚、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。

【０１０８】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。

【０１０９】−実施形態の効果− 本実施形態では、冷媒回路（20）に液冷媒導入管（34）
及び第３膨張弁（E3）を設けると共に、コントローラ
（80）の第３膨張弁制御部（82）によって第３膨張弁
（E3）の開度制御を行っている。従って、運転中に圧縮
機（21）の吐出冷媒温度が過上昇したり、吸入冷媒の過
熱度が過上昇した場合であっても、圧縮機（21）の運転
を継続しながら、吐出冷媒温度を下げ、あるいは吸入冷
媒過熱度を下げることが可能となる。このため、第３膨
張弁（E3）の開度制御を行うことにより、圧縮機（21）
の運転を継続しつつも、圧縮機（21）における冷凍機油
の劣化や電動機のコイルの損傷を防止して圧縮機（21）
の信頼性を確保できる。

【０１１０】更に、第３膨張弁制御部（82）が第３膨張
弁（E3）の開度制御を行うことにより、第１，第２蒸発
器（23,24）におけるブラインの冷却が不要となった状
態でも、第１，第２膨張弁（E1,E2）を全閉とした上で
圧縮機（21）の運転を継続できる。従って、本実施形態
のように利用側における冷却負荷が断続的に生じるよう
な場合においても、冷却負荷の有無に拘わらず圧縮機
（21）の運転を継続することにより、定められた設定温
度のブラインを利用側へ安定的に供給することができ
る。

【０１１１】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。

【０１１２】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）の容量を小さくすれば消費
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。

【０１１３】ここで、急激な負荷変動に制御が追従でき
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設定温度からずれてしまう場合もあり得る。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。このた
め、本実施形態によれば、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。

【０１１４】

【発明のその他の実施の形態】上記実施形態では、第
１，第２ブラインとして上記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。

【０１１５】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、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。

【０１１６】また、上記実施形態では、第１蒸発器（2
3）、第２蒸発器（24）、凝縮器（22）、及び冷却熱交
換器（41）をプレート式熱交換器により構成している
が、その他の形式の熱交換器、例えば二重管式の熱交換
器を用いてもよい。

【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】実施形態に係るコントローラの構成を示すブロ
ック図である。

【図３】コントローラにおける第３膨張弁制御部の動作
を示すフロー図である。

【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） （34） 液冷媒導入管（液冷媒導入管路） （80） コントローラ（制御手段） （90） 過熱度検出手段 （T2） 第２サーミスタ（吐出温度検出手段） （E1） 第１膨張弁（膨張弁） （E2） 第２膨張弁（膨張弁） （E3） 第３膨張弁（液側調節弁）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機（21）、凝縮器（22）、膨張弁
   （E1,E2）、及び蒸発器（23,24）を有して冷媒が充填さ
   れる冷媒回路（20）を備え、蒸発器（23,24）で熱媒体
   を冷却して利用側へ供給する冷凍装置であって、 上記冷媒回路（20）は、凝縮器（22）から出た液冷媒を
   圧縮機（21）の吸入側へ導入するための液冷媒導入管路
   （34）と、 上記液冷媒導入管路（34）における冷媒流量を調節する
   ための液側調節弁（E3）と、 上記圧縮機（21）が吐出する冷媒の温度を検出するため
   の吐出温度検出手段（T2）と、 少なくとも上記吐出温度検出手段（T2）の検出温度が所
   定の上限値を超えた場合には、閉鎖状態の液側調節弁
   （E3）を開き、該液側調節弁（E3）を上記検出温度に基
   づいて導出した開度に調節する動作を開始するように構
   成された制御手段（80）とを備えている冷凍装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の冷凍装置において、 圧縮機（21）が吸入する冷媒の過熱度を検出するための
   過熱度検出手段（90）を備える一方、 制御手段（80）は、吐出温度検出手段（T2）の検出温度
   が所定の上限値以下であり且つ上記過熱度検出手段（9
   0）の検出過熱度が所定の上限値を超えた場合には、閉
   鎖状態の液側調節弁（E3）を開き、該液側調節弁（E3）
   を上記検出過熱度に基づいて導出した開度に調節する動
   作を開始するように構成されている冷凍装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の冷凍装置において、 制御手段（80）は、吐出温度検出手段（T2）の検出温度
   が所定の上限値以下であり且つ上記過熱度検出手段（9
   0）の検出過熱度が所定の基準値未満となった場合に
   は、液側調節弁（E3）を閉鎖し、該液側調節弁（E3）の
   開度を調節する動作を終了するように構成されている冷
   凍装置。
4. 【請求項４】 請求項１，２又は３記載の冷凍装置にお
   いて、 制御手段（80）は、蒸発器（23,24）での熱媒体の冷却
   が不要となると、膨張弁（E1,E2）を全閉して圧縮機（2
   1）の運転を継続するように構成されている冷凍装置。
5. 【請求項５】 請求項１，２又は３記載の冷凍装置にお
   いて、 冷媒回路（20）には、 第１の熱媒体を冷却するための第１の蒸発器（23）と、
   第２の熱媒体を冷却するための第２の蒸発器（24）とが
   互いに並列に接続されると共に、 第１の蒸発器（23）の流入側に第１の膨張弁（E1）が配
   置され、第２の蒸発器（24）の流入側に第２の膨張弁
   （E2）が配置されている冷凍装置。