JP2002071226A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 利用側回路（50，60）の熱媒体を冷媒回路
（20）の冷凍サイクルで冷却するチリングユニットなど
の冷凍装置（10）において、圧縮機（21）の運転を継続
しながら低圧圧力の異常低下を防止できるようにする。 【解決手段】 冷媒回路（20）に、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（35）と、ガス冷媒導入管路（3
5）の冷媒流量を調節するガス冷媒調節弁（E4）とを設
ける。そして、圧縮機（21）の吸入圧力が所定値よりも
低下するとガス冷媒導入管路（35）に冷媒を流してその
流量を漸増させる一方、圧縮機（21）の吸入圧力が所定
値よりも上昇するとガス冷媒導入管路（35）の冷媒流量
をゆっくりと漸減させるようにガス冷媒調節弁（E4）を
調節する。

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、熱媒体を
冷却する冷媒回路の冷凍サイクルにおける低圧圧力の制
御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、冷媒回路は、
圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器を冷媒配管で順に
接続することにより構成されている。そして、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、蒸発器で冷媒にブラインか
ら吸熱させてブラインを冷却している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の装置で
は、蒸発器の負荷が少ない場合などには、冷媒回路の低
圧圧力が異常に低下することがある。そして、このよう
な場合には、液冷媒が圧縮機に吸入される液バックが生
じ、液圧縮により圧縮機が損傷するおそれがある。この
ような場合に圧縮機の運転を停止できれば故障は未然に
回避できるが、工場の製造ライン等で工作機械やワーク
を冷却する冷凍装置ではすぐに圧縮機を止めてしまうの
は望ましくなく、可能な限り運転を継続しながら低圧圧
力を回復させる制御を行うことが望ましい。

【０００４】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、利用側回
路の熱媒体を冷媒回路の冷凍サイクルで冷却する冷凍装
置において、圧縮機の運転を継続しながら低圧圧力の異
常低下を防止できるようにすることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、冷媒回路の低
圧圧力が所定値よりも低下すると、圧縮機の吐出冷媒の
一部を吸入側に供給し、かつ、その供給量を徐々に増や
すようにしたものである。

【０００６】具体的に、本発明が講じた解決手段は、圧
縮機（21）、凝縮器（22）、膨張機構（E1，E2）、及び
蒸発器（23，24）を有して冷媒が循環する冷媒回路（2
0）と、上記蒸発器（23，24）に接続されて熱媒体が循
環する利用側回路（50，60）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、冷媒回路（20）
に、圧縮機（21）から吐出されたガス冷媒を該圧縮機
（21）の吸入側へ導入するためのガス冷媒導入管路（3
5）と、該ガス冷媒導入管路（35）の冷媒流量を調節す
るガス冷媒調節弁（E4）とを備えている。また、この冷
凍装置は、圧縮機（21）の吸入圧力が所定値よりも低下
すると、ガス冷媒導入管路（35）に冷媒を流し、かつ、
その流量を漸増させるようにガス冷媒調節弁（E4）を調
節する制御手段（80）を備えている。

【０００７】上記構成においては、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（50，6
0）では、充填された熱媒体が循環し、熱媒体が蒸発器
（23，24）で冷媒回路（20）の冷媒に放熱して設定温度
に冷却され、利用側へ送られる。

【０００８】また、蒸発器（23，24）の負荷が少ない場
合などに、冷媒回路（20）の低圧圧力（圧縮機（21）の
吸入冷媒圧力）が過度に低下すると、制御手段（80）に
よりガス冷媒調節弁（E4）が徐々に開かれて、圧縮機
（21）の吐出冷媒がガス冷媒導入管路（35）から圧縮機
（21）の吸入側へ導入される。このとき、ガス冷媒調節
弁（E4）は、ガス冷媒導入管路（35）の冷媒流量を漸増
させるように調節される。圧縮機（21）の吐出冷媒が吸
入側に導入されると、圧縮機（21）の吸入冷媒圧力が上
昇する。

【０００９】上記構成において、制御手段（80）は、圧
縮機（21）の吸入圧力が所定値よりも低下するとガス冷
媒導入管路（35）の冷媒流量を漸増させる一方、圧縮機
（21）の吸入圧力がその所定値よりも一定圧力以上上昇
すると、ガス冷媒導入管路（35）の冷媒流量を漸増させ
るときよりも遅い速度で漸減させるようにガス冷媒調節
弁（E4）を調節することが好ましい。

【００１０】このように構成すると、例えば冷媒回路
（20）の低圧圧力の低下後にガス冷媒調節弁（E4）を開
き、該低圧圧力が所定値まで復帰した後、低圧圧力がさ
らに一定圧力以上上昇すると、ガス冷媒導入管路（35）
を流れる冷媒の流量が緩やかに漸減するようにガス冷媒
調節弁（E4）が閉じられて行き、低圧圧力が過度に高く
ならないように調整される。また、このときにはガス冷
媒膨脹弁（E4）が低速で閉じられるため、低圧圧力の急
速な低下は回避される。

【００１１】また、上記構成において、ガス冷媒導入管
路（35）は、冷媒回路（20）の吐出ガス配管（31）と吸
入ガス配管（33）に接続することができ、ガス冷媒調節
弁（E4）は電子膨脹弁により構成することができる。

【００１２】また、上記構成において、制御手段（80）
は、膨張機構（E1，E2）が閉鎖したときに、ガス冷媒調
節弁（E4）を調節してガス冷媒導入管路（35）の冷媒流
量を調節するように構成するとよい。

【００１３】この構成において、蒸発器（23，24）の冷
却負荷がなくなって膨張機構（E1，E2）が閉鎖された場
合、圧縮機（21）の吐出ガスがガス冷媒導入管路（35）
から圧縮機（21）の吸入側に導入される。このことによ
り、膨張機構（E1，E2）を閉鎖したときでも、運転条件
によっては（容量可変の圧縮機（21）を低容量で運転す
る場合など）、圧縮機（21）の運転をたとえ過渡的にで
も継続できる。また、この場合、圧縮機（21）への液バ
ックを確実に防止するために、圧縮機（21）の吸入側に
アキュムレータを設けておくとよい。

【００１４】また、上記構成においては、冷媒回路（2
0）に、凝縮器（22）で凝縮した液冷媒を圧縮機（21）
の吸入側へ導入するための液冷媒導入管路（34）と、該
液冷媒導入管路（34）の冷媒流量を調節する液冷媒調節
弁（E3）とを設け、制御手段（80）を、膨張機構（E1，
E2）が閉鎖したときに、液冷媒調節弁（E3）を調節して
液冷媒導入管路（34）の冷媒流量を調節するように構成
することが好ましい。

【００１５】このように構成すると、膨張機構（E1，E
2）が閉鎖したときに液冷媒調節弁（E3）を開くこと
で、凝縮器（22）で液化した冷媒が液冷媒導入管路（3
4）を通って圧縮機（21）に導入される際に、ガス冷媒
導入管（35）を通じて圧縮機（21）に吸入されるガス冷
媒が混合される。この場合、液冷媒調節弁（E3）とガス
冷媒調節弁（E4）とを適宜調節すれば液バックを防止で
きる。また、この構成でも、圧縮機（21）の吸入側にア
キュムレータを設けておくことが好ましい。

【００１６】また、上記構成において、液冷媒導入管路
（34）は、冷媒回路（20）の液配管（32）における膨張
機構（E1，E2）の上流側と吸入ガス配管（33）に接続す
ることができ、液冷媒調節弁（E3）は電子膨脹弁により
構成することができる。

【００１７】

【発明の効果】したがって、上記構成によれば、蒸発器
（23，24）の負荷が少ない場合などに、冷媒回路（20）
の低圧圧力（圧縮機（21）の吸入冷媒圧力）が過度に低
下しても、圧縮機（21）の吐出冷媒を吸入側に導入する
ことで、圧縮機（21）の吸入冷媒圧力を上昇させること
ができる。このため、圧縮機（21）の破損を回避しつつ
運転を継続できる。

【００１８】また、低圧圧力の低下後にガス冷媒調節弁
（E4）を開いて該低圧圧力が所定値まで復帰すると、ガ
ス冷媒導入管路（35）を流れる冷媒の流量を低速で漸減
させることにより、低圧圧力が一定以上に高くならない
ように調整でき、同時に、低圧圧力の急速な低下を回避
できる。

【００１９】また、膨張機構（E1，E2）が閉鎖された場
合に圧縮機（21）の吐出ガスをガス冷媒導入管路（35）
から圧縮機（21）の吸入側に導入すると、蒸発器（23，
24）の冷却負荷がなくなったとき、たとえ過渡的にでも
圧縮機（21）の運転を継続できる。このことは、冷媒回
路（20）に液冷媒導入管路（34）と液冷媒調節弁（E3）
を設けて、膨張機構（E1，E2）の閉鎖時に液冷媒調節弁
（E3）を開くようにするとより確実に行うことができ
る。

【００２０】このため、チリングユニットのように、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ために、たとえ冷却負荷
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
装置において、圧縮機（21）を停止しなくて済み、効果
的である。

【００２１】また、ガス冷媒導入管路（35）を、冷媒回
路（20）の吐出ガス配管（31）と吸入ガス配管（33）に
接続し、ガス冷媒調節弁（E4）を電子膨脹弁により構成
したり、液冷媒導入管路（34）を、冷媒回路（20）の液
配管（32）における膨張機構（E1，E2）の上流側と吸入
ガス配管（33）に接続し、液冷媒調節弁（E3）を電子膨
脹弁により構成したりすると、低圧圧力の異常低下時に
圧縮機（21）の運転を継続できる構成を容易に実現でき
る。

【００２２】

【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。

【００２３】−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。

【００２４】《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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】上記圧縮機（21）は、高圧ドーム型のスク
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（2
1）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。

【００３２】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。

【００３３】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）が液冷
媒調節弁として設けられている。この第３膨張弁（E3）
は、上記第１，第２膨脹弁（E1，E2）と同様、上述の電
子膨張弁によって構成されている。

【００３４】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。
このガス冷媒導入管（35）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（3
5）には、第４膨張弁（E4）がガス冷媒調節弁として設
けられている。この第４膨張弁（E4）は、上記第１，第
２膨脹弁（E1，E2）と同様、上述の電子膨張弁によって
構成されている。

【００３５】《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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】《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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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
ている。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】《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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】《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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】《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
う。具体的な制御の内容については後述する。

【００５５】《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。

【００５６】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。

【００５７】−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。

【００５８】《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。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】《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。

【００６８】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。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】《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。

【００７４】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。

【００７５】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。

【００７６】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。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】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）の低圧圧力を調節する。その際、コントロ
ーラ（80）は、冷媒回路（20）の低圧圧力を可能な範囲
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。

【００８１】コントローラ（80）で上述の制御を行って
も、状況によっては運転状態が不安定になることがあ
る。そこで、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。

【００８２】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。

【００８３】一方、本実施形態の特徴として、コントロ
ーラ（80）は、圧縮機（21）の運転を継続しながら冷媒
回路の低圧圧力が過度に低下するのを防止するため、図
２のフローチャートに示すような制御を行う。

【００８４】まず、ステップST１では、第１圧力センサ
（P1）の出力信号から、低圧圧力（LP）が本実施形態の
所定値である0.5Kg/cm² よりも低くなっているかどうか
を判別し、低い場合はステップST２へ進んでガス冷媒導
入管（35）に冷媒を流し、かつ、その流量が漸増するよ
うに第４膨脹弁（E4）を開く。この場合の開度は、低圧
圧力（LP）の関数として求められる。また、このとき、
第４膨脹弁（E4）の開動作のスピードは、後述のステッ
プST４での閉動作のスピードよりも速く、例えば１秒間
に１０パルスのスピードで行われる。これは、第４膨脹
弁（E4）の動作スピードが遅いと低圧圧力の上昇が遅く
なってしまい、逆に一気に全開にすると圧縮機（２１）
を破損するおそれがあるためである。

【００８５】このステップST１とステップST２の動作
は、蒸発器の負荷が少なくなったり冷媒の量が不足した
りして圧縮機（21）の吸入冷媒圧力が過度に低下して、
圧縮機（21）の吸入冷媒が湿り状態となった場合に、第
４膨張弁（E4）を開くことで圧縮機（21）の吐出冷媒を
ガス冷媒導入管（35）を通じて圧縮機（21）の吸入側へ
素早く導入するために行われる。そして、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。また、ス
テップST２を実行すると、ステップST１へ戻り上記の判
別を繰り返す。

【００８６】ステップST１の判別結果が「Ｎｏ」である
場合は、ステップST３へ進み、低圧圧力（LP）が0.7Kg/
cm² よりも高いかどうかを判別する。そして、高い場合
はステップST４へ進んで、ガス冷媒導入管（35）を流れ
る冷媒の流量が漸減するように、第４膨脹弁（E4）を閉
じる動作を行う。このとき、第４膨脹弁（E4）を閉じる
動作のスピードは、ステップST２での動作スピードより
も遅く、例えば１秒間に５パルスのスピードで行われ
る。

【００８７】このように、低圧圧力が一旦0.5Kg/cm² よ
りも下がっても、その後にステップST２を実行すること
で0.7Kg/cm² まで回復した場合などは、低圧圧力（LP）
がそれ以上高くならないように第４膨脹弁（E4）を閉じ
る制御を行う。このステップST４での動作スピードをス
テップST２での動作スピードよりも遅くしているのは、
第４膨脹弁（E4）を開くときに低圧圧力（LP）が上昇す
る反応よりも、閉じるときに低圧圧力（LP）が低下する
反応の方が速いことから、第４膨脹弁（E4）を急激に閉
鎖すると低圧圧力が急速に低下してしまい、圧縮機（2
1）を損傷するおそれがあるのを回避するためである。

【００８８】次に、ステップST１とステップST３の判別
結果がいずれも「Ｎｏ」であった場合、低圧圧力（LP）
は0.5Kg/cm² から0.7Kg/cm² の間の所定範囲に含まれて
いる。この場合、ステップST５からステップST８では、
利用側回路（50，60）の冷却負荷に合わせて第３，第４
膨脹弁（E3，E4）を制御する。

【００８９】この点に関し、上記チリングユニット（1
0）は、上述したように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、たと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。その結果、第１膨張弁（E1）及び第２膨張弁（E
2）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。

【００９０】そこで、上記コントローラ（80）は、ステ
ップST５〜ステップST８の制御を行い、第１膨張弁（E
1）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（E
3）と第４膨張弁（E4）の開度調節を行う。

【００９１】ステップST５では、冷却負荷が無負荷であ
り、かつ圧縮機（21）の吸入冷媒の過熱度（SH）が５de
g よりも小さいかどうかを判別する。判別結果が「Ｙｅ
ｓ」であれば、冷却負荷がないため第１，第２膨脹弁
（E1，E2）が全閉となり、第３膨脹弁（E3）を開く（フ
ローチャートには示していない動作であり、その理由は
後述する）。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。そのままでは湿り運転とな
るため、ステップST６で上記過熱度（SH）に応じて第４
膨張弁（E4）を開き、圧縮機（21）から吐出されたガス
冷媒を、ガス冷媒導入管（35）を通じて吸入ガス配管
（33）に導入する。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）が全閉になっていても、圧
縮機（21）の運転が可能となる。

【００９２】ステップST5の判別結果が「Ｎｏ」の場合
は、ステップST７へ進み、冷却負荷があり、かつ圧縮機
の吸入冷媒の過熱度（SH）が７deg よりも大きいかどう
かを判別する。この判別結果が「Ｙｅｓ」であれば、湿
り運転のおそれがない状態であるので、ステップST８で
第４膨脹弁（E4）をゆっくりと閉鎖し、ステップST１へ
戻る。

【００９３】なお、ステップST５からステップST６で
は、第３膨脹弁（E3）を開くものとして説明したが、も
ともと圧縮機（21）の運転周波数がある程度高い場合な
どは、ステップST６で圧縮機周波数を徐々に垂下させな
がら、第３膨脹弁（E3）を操作せずに第４膨脹弁（E4）
のみで対応することも、過渡的な制御としてはあり得
る。このように、ステップST６では場合によっては第４
膨脹弁（E4）のみを操作することもあるので、フローチ
ャートでは第３膨脹弁（E3）の制御を省略している。

【００９４】《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。

【００９５】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。

【００９６】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。

【００９７】−実施形態の効果− 本実施形態によれば、冷媒回路（20）にガス冷媒導入管
（35）とガス冷媒調節弁である第４膨脹弁（E4）とを設
け、圧縮機（21）の吸入圧力が所定値（0.5Kg/cm² ）よ
りも低下すると第４膨脹弁（E4）を調節してガス冷媒導
入管（35）の冷媒流量を漸増させながら圧縮機（21）に
供給するようにしているので、圧縮機（21）の吐出冷媒
が吸入側に導入されることで低圧圧力が上昇する。した
がって、圧縮機（21）の破損を回避しつつ運転を継続で
きる。

【００９８】また、圧縮機（21）の吸入圧力が所定値
（0.7Kg/cm² ）よりも上昇すると第４膨脹弁（E4）を調
節してガス冷媒導入管（35）の冷媒流量を漸減させるよ
うにしているので、低圧圧力を所定範囲に維持できる。
このとき、第４膨脹弁（E4）の動作スピードを遅くして
いるので、急激な圧力低下による圧縮機の破損を防止で
きる。

【００９９】また、冷媒回路（20）に液冷媒導入管（3
4）と液冷媒調節弁である第３膨脹弁（E3）とを設け、
第１，第２膨脹弁（E1，E2）が閉鎖したときに第３，第
４膨脹弁（E3，E4）を調節するようにしているので、冷
却負荷がなくなっても圧縮機（20）を壊さずに運転を継
続できる。

【０１００】また、本実施形態によれば、冷媒回路（2
0）を１つだけ有するチリングユニット（10）によっ
て、第１設定温度の第１ブラインと、第２設定温度の第
２ブラインとの両方を利用側へ供給することが可能とな
る。つまり、本実施形態によれば、第１ブラインの冷却
を行う冷媒回路と第２ブラインの冷却を行う冷媒回路と
の両方を設ける必要はないので、チリングユニット（1
0）の構成を簡素化でき、構成機器の数、特に圧縮機（2
1）の台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。このため、チリングユニット（10）の信頼
性を向上させることができる。

【０１０１】また、従来のチリングユニットでは、急激
な負荷変動に制御が追従できず、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。

【０１０２】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。

【０１０３】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。

【０１０４】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。

【０１０５】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。

【０１０６】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。

【０１０７】

【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、利用側回路（50，60）は１系統としてもよく、
３系統以上としてもよい。

【０１０８】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。

【０１０９】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。

【０１１０】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。

【０１１１】さらに、図２のフローチャートにおいて、
ステップST１，ステップST３，ステップST５，及びステ
ップST７での判別の条件に用いている低圧圧力（LP）や
吸入冷媒の過熱度（SH）の値は一例であり、本発明を適
用する冷凍装置の構成に応じて適宜変更することが可能
である。

【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】冷媒回路の低圧制御動作を示すフローチャート
である。

【符号の説明】

（10） チリングユニット（冷凍装置） （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） （31） 吐出ガス配管 （32） 液配管 （33） 吸入ガス配管 （34） 液冷媒導入管 （液冷媒導入管路） （35） ガス冷媒導入管（ガス冷媒導入管路） （40） 冷却水回路 （41） 冷却熱交換器 （50） 第１回路（利用側回路） （60） 第２回路（利用側回路） （E1） 第１膨脹弁（膨張機構） （E2） 第２膨脹弁（膨張機構） （E3） 第３膨脹弁（液冷媒調節弁） （E4） 第４膨脹弁（ガス冷媒調節弁）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機（21）、凝縮器（22）、膨張機構
   （E1，E2）、及び蒸発器（23，24）を有して冷媒が循環
   する冷媒回路（20）と、上記蒸発器（23，24）に接続さ
   れて熱媒体が循環する利用側回路（50，60）とを備えた
   冷凍装置であって、 上記冷媒回路（20）に、圧縮機（21）から吐出されたガ
   ス冷媒を該圧縮機（21）の吸入側へ導入するためのガス
   冷媒導入管路（35）と、該ガス冷媒導入管路（35）の冷
   媒流量を調節するガス冷媒調節弁（E4）とを備え、 さらに、圧縮機（21）の吸入圧力が所定値よりも低下す
   ると、ガス冷媒導入管路（35）に冷媒を流してその流量
   を漸増させるようにガス冷媒調節弁（E4）を調節する制
   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、圧縮機（21）の吸入
   圧力が所定値よりも低下するとガス冷媒導入管路（35）
   の冷媒流量を漸増させる一方、圧縮機（21）の吸入圧力
   がその所定値よりも一定圧力以上上昇すると、ガス冷媒
   導入管路（35）の冷媒流量を漸増させるときよりも遅い
   速度で漸減させるようにガス冷媒調節弁（E4）を調節す
   る請求項１記載の冷凍装置。
3. 【請求項３】 ガス冷媒導入管路（35）は、冷媒回路
   （20）の吐出ガス配管（31）と吸入ガス配管（33）に接
   続されている請求項１または２記載の冷凍装置。
4. 【請求項４】 ガス冷媒調節弁（E4）が電子膨脹弁によ
   り構成されている請求項３記載の冷凍装置。
5. 【請求項５】 制御手段（80）は、膨張機構（E1，E2）
   が閉鎖したときに、ガス冷媒調節弁（E4）を調節してガ
   ス冷媒導入管路（35）の冷媒流量を調節するように構成
   されている請求項１ないし４の何れか１記載の冷凍装
   置。
6. 【請求項６】 冷媒回路（20）に、凝縮器（22）で凝縮
   した液冷媒を圧縮機（21）の吸入側へ導入するための液
   冷媒導入管路（34）と、該液冷媒導入管路（34）の冷媒
   流量を調節する液冷媒調節弁（E3）とを備え、 制御手段（80）は、膨張機構（E1，E2）が閉鎖したとき
   に、液冷媒調節弁（E3）を調節して液冷媒導入管路（3
   4）の冷媒流量を調節するように構成されている請求項
   ５記載の冷凍装置。
7. 【請求項７】 液冷媒導入管路（34）は、冷媒回路（2
   0）の液配管（32）における膨張機構（E1，E2）の上流
   側と吸入ガス配管（33）に接続されている請求項６記載
   の冷凍装置。
8. 【請求項８】 液冷媒調節弁（E3）が電子膨脹弁により
   構成されている請求項７記載の冷凍装置。