JP2002081700A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】加熱タンク内を常に満液にして、空焚きを防止
する。 【解決手段】第１回路（50）では、冷却熱交換器（41）
及び第１蒸発器（23）で冷却された熱媒体を利用側に供
給する。第２回路（60）では、第２蒸発器（24）で冷却
された熱媒体を利用側に供給する。利用側に供給する熱
媒体を一旦貯溜する貯溜タンク（53,63）を備える。貯
溜タンク（53,63）には、所定量以上の熱媒体を貯溜す
る。熱媒体の加熱手段（59,69）を加熱タンク（57,67）
内にヒータ（52,62）を収納して構成する。加熱手段（5
9,69）を第１蒸発器（23）又は第２蒸発器（24）と貯溜
タンク（53,63）との間に、貯溜タンク（53,63）の液面
より下方に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍装置に関し、
特に安全対策に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、利用側との間で循環する熱媒
体（ブライン）の冷却を冷凍サイクルにより行う冷凍装
置が、いわゆるチリングユニットとして知られている。
例えば、特開平５−２８０８０９号公報には、冷却した
ブライン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でブラインを循環させ、
冷媒が蒸発器において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。そして、蒸発器の出口
におけるブラインの温度を検出し、この温度に基づいて
圧縮機の起動時期を制御することにより、ブラインの温
度を制御している。

【０００３】一方、ブラインの温度が所定温度以下まで
下がることがあるため、ブラインを貯溜するタンク内に
ヒータを設けることが一般的に行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、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
ことが多く、ブラインの温度管理が厳しく要求される
が、ブラインを貯溜するタンクの容量が大きく、タンク
内のブライン温度にばらつきが生じやすい。そこで、上
記タンクとは別に小容量の加熱タンクを設け、この加熱
タンク内のブラインを加熱する構成にすることにより、
温度の応答性を上げ、ブラインの温度管理に対する要求
に応える必要が生じる。

【０００５】しかしながら、ヒータを設ける加熱タンク
を小容量に構成すると、温度の応答性は良くなるが、加
熱タンク内を常にブラインで満液にしておかないと、空
焚き状態となって加熱タンクが瞬時に異常に昇温すると
いう問題があった。

【０００６】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、加熱タンク内を常に満液にすることにより、空
焚きを防止することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、加熱タンク
（57,67）を、冷媒を貯溜する貯溜タンク（53,63）の下
方に設けるようにしたものである。

【０００８】具体的に、第１の解決手段は、熱源側熱交
換器（23,24,41）で冷却された熱媒体を利用側に供給す
る冷凍装置を前提として、上記利用側に供給する熱媒体
を一旦貯溜する貯溜タンク（53,63）と、加熱タンク（5
7,67）内にヒータ（52,62）が収納されて構成されると
共に、上記熱源側熱交換器（23,24,41）と貯溜タンク
（53,63）との間に設けられ、該加熱タンク(57,67)が熱
媒体によって常時満たされるように構成された熱媒体の
加熱手段（59,69）とを備えている。

【０００９】また、第２の解決手段は、熱源側熱交換器
（23,24,41）で冷却された熱媒体を利用側に供給する冷
凍装置を前提として、上記利用側に供給する熱媒体を一
旦貯溜する貯溜タンク（53,63）と、該貯溜タンク（53,
63）に所定量の熱媒体を貯溜する液面保持手段（81）
と、加熱タンク（57,67）内にヒータ（52,62）が収納さ
れて構成されると共に、上記熱源側熱交換器（23,24,4
1）と貯溜タンク（53,63）との間に設けられ、上記貯溜
タンク（53,63）の液面より下方に配置されている熱媒
体の加熱手段（59,69）とを備えている。

【００１０】また、第３の解決手段は、上記第１又は第
２の解決手段において、第１設定温度に冷却された第１
の熱媒体を利用側に供給する高温側回路（50）と、該第
１設定温度より低温の第２設定温度に冷却された熱媒体
を利用側に供給する低温側回路（60）とを備え、熱源側
熱交換器は、第１の熱媒体と冷却水回路（40）の冷却水
とを熱交換する冷却熱交換器（41）と、第１の熱媒体と
冷媒とを熱交換する高温側蒸発器（23）と、第２の熱媒
体と冷媒とを熱交換する低温側蒸発器（24）とにより構
成される一方、上記高温側蒸発器（23）と低温側蒸発器
（24）とは、冷媒が循環する蒸気圧縮式冷凍サイクルの
冷媒回路（20）を構成すると共に、該高温側蒸発器（2
3）と低温側蒸発器（24）とは、冷媒が互いに並列に流
れるように構成されている。

【００１１】また、第４の解決手段は、上記第１から第
３の何れか１つの解決手段において、加熱手段（59,6
9）は、貯溜タンク（53,63）の下方に配置され、加熱タ
ンク（57,67）の出口が貯溜タンク（53,63）の最下部の
入口に接続されている。

【００１２】また、第５の解決手段は、上記第１から第
４の何れか１つの解決手段において、加熱手段（59,6
9）には、加熱タンク（57,67）内の熱媒体量が低下する
と加熱動作を停止するために加熱タンク（57,67）内の
液面を検出する液面検出手段（58,68）が設けられてい
る。

【００１３】また、第６の解決手段は、上記第１から第
５の何れか１つの解決手段において、加熱手段（59,6
9）には、加熱タンク（57,67）内の熱媒体量が低下する
と加熱動作を停止するために加熱タンク（57,67）内の
熱媒体の温度を検出する温度検出手段（T5,T6）が設け
られている。

【００１４】すなわち、上記第１の解決手段では、熱源
側熱交換器（23,24,41）において冷却された熱媒体が加
熱タンク（57,67）に流入する。その際、該加熱タンク
（57,67）内は、常時熱媒体により満たされているの
で、加熱手段（59,69）が空焚きを起こすことがない。
その後、ヒータ（52,62）が熱媒体を加熱タンク（57,6
7）において加熱し、貯溜タンク（53,63）に一旦貯溜し
た後、利用側に供給する。

【００１５】また、上記第２の解決手段では、熱源側熱
交換器第（23,24,41）において冷却された熱媒体が加熱
タンク（57,67）に流入する。液面保持手段（81）によ
り貯溜タンク（53,63）には所定量以上の熱媒体が貯溜
し、加熱タンク（57,67）が貯溜タンクの下方に配置さ
れているので、加熱タンク（57,67）は常時熱媒体によ
って満たされている。ヒータ（52,62）が熱媒体を加熱
タンク（57,67）において加熱し、貯溜タンク（53,63）
に一旦貯溜した後、利用側に供給する。

【００１６】また、上記第３の解決手段では、第１又は
第２の解決手段において、高温側回路（50）を循環する
第１の熱媒体は、冷却熱交換器(41)において冷却水の冷
熱を受け、冷媒回路（20）の高温側蒸発器（23）におい
て冷媒の冷熱を受け、加熱タンク(57)に流入する。第１
の熱媒体が第１設定温度より低温のときは、ヒータ（5
2）が、第１設定温度になるまで第１の熱媒体を加熱す
る。このとき、加熱タンク（57）は、常時第１の熱媒体
により満たされている。

【００１７】第１設定温度の第１の熱媒体を貯溜タンク
(53)に貯溜し、その後利用側に供給する。

【００１８】一方、低温側回路（60）を循環する第２の
熱媒体は、冷媒回路（20）の低温側蒸発器（24）におい
て冷媒の冷熱を受け、加熱タンク(67)に流入する。第２
の熱媒体が第２設定温度より低温のときは、ヒータ（6
2）が、第２設定温度になるまで第２の熱媒体を加熱す
る。このとき、加熱タンク（67）は、常時第２の熱媒体
により満たされている。

【００１９】第２設定温度の第２の熱媒体を貯溜タンク
(63)に貯溜し、その後利用側に供給する。

【００２０】また、上記第４の解決手段では、第１から
第３の何れか１つの解決手段において、加熱タンク（5
7,67）から流出した熱媒体が貯溜タンク（53,63）の最
下部に設けられる入口から、該貯溜タンク（53,63）に
流入する。

【００２１】また、上記第５解決手段では、上記第１か
ら第４の何れか１つの解決手段において、液面検出手段
（58,68）が加熱タンク（57,67）内の熱媒体の液面を検
出する。何らかの原因により、加熱タンク（57,67）内
の熱媒体量が低下すると、加熱タンク（57,67）内の液
面が下がるので、加熱動作を停止する。

【００２２】また、上記第６の解決手段では、上記第１
から第５の何れか１つの解決手段において、温度検出手
段（T5,T6）が加熱タンク（57,67）内の熱媒体の温度を
検出する。何らかの原因により、加熱タンク（57,67）
内の熱媒体量が低下すると、加熱タンク（57,67）内の
熱媒体の温度が上昇するので、加熱動作を停止する。

【００２３】

【発明の効果】従って、上記解決手段によれば、加熱タ
ンク（57,67）内を常に熱媒体により満液状態にするよ
うにしたために、ヒータ（52,62）よる空焚きを防止す
ることができ、加熱タンク（57）の異常加熱を未然に防
止することができる。

【００２４】また、上記第２の解決手段によれば、加熱
手段（59,69）を貯溜タンク（53,63）の液面より下方に
配置するようにしたために、加熱タンク（57,67）は確
実に熱媒体によって満たされることになり、確実にヒー
タ（52,62）による空焚きを防止することができる。

【００２５】また、上記第３の解決手段によれば、加熱
手段（59,69）が空焚きを起こすことなく、第１の熱媒
体を第１設定温度に、第２の熱媒体を第２設定温度に確
実に保持することができるので、利用側に安定した温度
の熱媒体を供給することができる。

【００２６】また、上記第５の解決手段によれば、液面
検出手段（58,68）が加熱タンク（57,67）内の熱媒体の
液面を検出するようにしたために、何らかの原因によ
り、加熱タンク（57,67）内の熱媒体量が低下すると、
加熱動作を停止することができ、安全対策に万全を期す
ことができる。

【００２７】また、上記第６の解決手段によれば、温度
検出手段（T5,T6）が加熱タンク（57,67）内の温度を検
出するようにしたために、何らかの原因により、加熱タ
ンク（57,67）内の熱媒体量が低下すると、加熱動作を
停止することができ、安全対策に万全を期すことができ
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）、高温側
回路である第１回路（50）、低温側回路である第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）、高温側蒸発器である第１蒸発器（23）、低温
側蒸発器である第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（2
0）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。
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（23）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（32
b）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。

【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）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。

【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、熱源側熱交換器
を構成し、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、熱源側熱交換器
を構成し、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、容量可変に構成されている。
つまり、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。

【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。液冷媒導入管（3
4）には、第３膨張弁（E3）が設けられている。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、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。ガ
ス冷媒導入管（35）には、第４膨張弁（E4）が設けられ
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。

【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、熱源側熱交換
器を構成し、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（41
b）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
の加熱手段（59）、及び貯溜タンクである第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。冷却熱交換器（41）と第１蒸発器
（23）とが熱源側熱交換器を構成している。つまり、第
１回路（50）では、第１ブラインは、冷却熱交換器（4
1）及び第１蒸発器（23）において冷却され、第１設定
温度となって利用側へ供給される。尚、第１ブラインと
して、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℃の範囲内の設定温度に設定され
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の加熱手段（5
9）を介して第１タンク（53）の最下部と配管接続され
ている。

【００４７】第１タンク（53）内には、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、低温側蒸発器であ
る第２蒸発器（24）、第２の加熱手段（69）、及び貯溜
タンクである第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。第２蒸発
器（24）が熱源側熱交換器を構成している。つまり、第
２回路（60）では、第２ブラインは、第２蒸発器（24）
において冷媒回路（20）の冷媒から冷熱を受け、第２設
定温度となって利用側へ供給される。尚、第２ブライン
として、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２設定温度は、
例えば−３０℃〜６０℃の範囲内の設定温度に設定され
る。ただし、第２ブラインの設定温度は、上記第１ブラ
インの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の加熱手段（69）を介して第２タンク（63）の最下
部と配管接続されている。

【００５０】第２タンク（63）内には、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）及び第２タンク（63）は、同様の形状に構成さ
れ、共に直方体形状の容器で構成されている。両タンク
（53,63）は、容量が１８リットル程度に構成されてい
る。第１タンク（53）には、第１の加熱手段（59）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設定温度の第１ブラインが貯留さ
れている。第２タンク（63）には、第２の加熱手段（6
9）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設定温度の第２ブライ
ンが貯留されている。

【００５２】上記両タンク（53,63）には、電極式の液
面センサ（56,66）が設けられている。上記液面センサ
（56,66）は、下限検知部（56a,66a）と、上限検知部
（56b,66b）とを備えている。下限検知部（56a,66a）
は、各タンク（53,63）における液面の下限位置に設け
られ、所定量の第１ブライン又は第２ブラインが貯溜す
るときの液面位置を検出する。上限検知部（56b,66b）
は、各タンク（53,63）における液面の上限位置に設け
られている。

【００５３】上記各液面センサ（56,66）は、各下限検
知部（56a,66a）が第１ブライン又は第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、各上
限検知部（56b,66b）が第１ブライン又は第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。

【００５４】上記両タンク（53,63）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、各タンク（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、各タンク（53,63）からブラインを抜き取る
際に用いられる。

【００５５】《第１の加熱手段、第２の加熱手段》上記
第１の加熱手段（59）は、第１加熱タンク（57）と第１
ブラインを加熱する第１ヒータ（52）とを備えている。
上記第１の加熱手段（59）は、第１蒸発器（23）と第１
タンク（53）との間に設けられ、第１タンク（53）の液
面より下方に配置されている。つまり、第１加熱タンク
（57）は、上端面の出口と第１タンク（53）の底面の入
口とが接続され、第１タンク（53）の下方に配置され、
第１加熱タンク（57）から流出した第１ブラインが第１
タンク（53）の最下部から該第１タンク（53）に流入す
るように構成されている。第１ヒータ（52）は、第１加
熱タンク（57）に設けられている。

【００５６】上記第１加熱タンク（57）は、図２に示す
ように、縦に細長い筒状の容器により構成されている。
この第１加熱タンク（57）は、容量が第１タンク（53）
のおよそ９分の１程度であり、第１タンク（53）に比
べ、かなり小さく構成されている。

【００５７】上記第１ヒータ(52)は、電極部（52a）が
接続しており、この電極部（52a）を経由して供給され
る電力により第１加熱タンク（57）内の第１ブラインを
加熱するように構成されている。

【００５８】上記第１加熱タンク（57）は、第１ヒータ
（52）と、液面検出手段である目視窓（58）とを備えて
いる。この目視窓（58）により、第１加熱タンク（57）
が満液状態にあるか否かを監視することができる。

【００５９】尚、第１タンク（53）における第１加熱タ
ンク（57）との接続部は、第１タンク（53）の最下部に
設けなくても、下限検知部（56a）によって検出される
液面より下方であれば、第１加熱タンク（57）は常に満
液状態となるため、下限検知部（56a）より下方であれ
ば、どこに設けてもよい。

【００６０】上記第２の加熱手段（69）は、第２加熱タ
ンク（67）と第２ブラインを加熱する第２ヒータ（62）
とを備えている。上記第２の加熱手段（69）は、第２蒸
発器（24）と第２タンク（63）との間に設けられ、第２
タンク（63）の液面より下方に配置されている。つま
り、第２加熱タンク（67）は、上端面の出口と第２タン
ク（63）の底面の入口とが接続され、第２タンク（63）
の下方に配置され、第２加熱タンク（63）から流出した
熱媒体が第２タンク（63）の最下部から該第２タンク
（63）に流入するように構成されている。第２ヒータ
（62）は、第２加熱タンク（67）に設けられている。

【００６１】上記第２加熱タンク（67）は、縦に細長い
筒状の容器により構成されている。第２加熱タンク（6
7）は、容量が第２タンク（63）のおよそ９分の１程度
であり、第２タンク（63）に比べ、かなり小さく構成さ
れている。

【００６２】上記第２ヒータ(62)は、上記第１ヒータと
同様に構成され、電極部（62a）が接続している。

【００６３】上記第２加熱タンク（67）は、上記第１加
熱タンク（57）と同様に構成され、第２ヒータ（62）
と、液面検出手段である目視窓（68）とを備えている。

【００６４】尚、第２タンク（63）における第２加熱タ
ンク（67）との接続部は、第２タンク（63）の最下部に
設けなくても、下限検知部（66a）によって検出される
液面より下方であれば、第２加熱タンク（67）は常に満
液状態となるため、下限検知部（66a）より下方であれ
ば、どこに設けてもよい。

【００６５】《各種センサ》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。

【００６６】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。

【００６７】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加熱タンク（57）の出口付近に設けら
れ、第１加熱タンク（57）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。

【００６８】上記第１加熱タンク（57）には、温度検出
手段である第１温度スイッチ（T5）が設けられている。
第１温度スイッチ（T5）は、第１加熱タンク（57）内の
温度を検出し、所定温度に達するとオフとなって、検出
信号を出力する。

【００６９】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加熱タン
ク（67）の出口付近に設けられ、第２加熱タンク（67）
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。

【００７０】上記第２加熱タンク（67）には、温度検出
手段である第２温度スイッチ（T6）が設けられている。
第２温度スイッチ（T6）は、第２加熱タンク（67）内の
温度を検出し、所定温度に達するとオフとなって検出信
号を出力する。

【００７１】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（5
6,66）、及び温度スイッチ（T5,T6）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、
第１，第２ブラインポンプ（54,64）の停止動作などを
行う。

【００７２】また、コントローラ（80）は、液面保持手
段である液面保持制御部（81）を備えている。該液面保
持制御部（81）は、第１タンク（53）の液面センサ（5
6,66）が下限信号を出力した場合に、第１ブラインポン
プ（54）を停止するように構成されている。従って、第
１タンク（53）には、下限検知部（56a）の位置以下に
は液面が下がらず、常に所定量以上の第１ブラインが貯
溜する。また、上記液面保持制御部（81）は、第２タン
ク（63）の液面センサ（66）が下限信号を出力した場合
に、第２ブラインポンプ（64）を停止するように構成さ
れている。従って、第２タンク（63）には、下限検知部
（66a）の位置以下には液面が下がらず、常に所定量以
上の第２ブラインが貯溜する。

【００７３】−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。

【００７４】《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。

【００７５】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。

【００７６】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。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】《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。

【００８３】第１蒸発器（23）から出た第１ブライン
は、第１加熱タンク（57）に導入される。このとき、第
１タンク（53）に流入する前の第１ブラインの温度が第
１設定温度未満のとき、第１ブラインは、第１ヒータ
（52）により、第１設定温度になるように加熱された
後、第１タンク（53）に流入して貯留される。

【００８４】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
（41）へ送り込まれる。

【００８５】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。

【００８６】第２蒸発器（24）から出た第２ブライン
は、第２加熱タンク（67）に導入される。このとき、第
２タンク（63）に流入する前の第２ブラインの温度が第
２設定温度未満のとき、第２ブラインは、第２ヒータ
（62）により、第２設定温度になるように加熱された
後、第２タンク（63）に流入して貯留される。

【００８７】第２タンク（63）に貯留された所定温度の
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。

【００８８】《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。

【００８９】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。

【００９０】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。

【００９１】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所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。

【００９２】上記液面保持制御部（81）は、第１ブライ
ンポンプ（54）と第２ブラインポンプ（64）の停止制御
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。

【００９３】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。しかし、第１タンク
（53）の液面センサ（56）が下限信号を出力した場合に
は、上記液面保持制御部（81）が第１ブラインポンプ
（54）を停止する。つまり、下限信号が出力された場
合、第１タンク（53）内の第１ブラインがなくなってし
まい、第１加熱タンク（57）が第１ブラインによって満
たされなくなってしまうおそれがあるので、第１ブライ
ンポンプ（54）の運転を停止する。そして、第１設定温
度の第１ブラインを補充することにより、第１タンク
（53）には、常に所定量以上の第１ブラインが貯溜する
ことになる。

【００９４】従って、第１加熱タンク（57）は、第１タ
ンク（53）内に貯溜する第１ブラインの液面位置が下限
検知部（56a）により検知されており、また、第１タン
ク（53）の最下部に接続されているため、第１ブライン
が常に満液状態にある。

【００９５】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）の検出温度が所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）の検出温度が所定温度となるように、
その出力が調節される。

【００９６】更に、上記コントローラ（80）は、各加熱
タンク（57,67）の温度を監視することにより、安全対
策に万全を期している。通常は、各下限検知部（56a,66
a）が、第１タンク（53）又は第２タンク（63）の液面
位置の下限を監視するため、第１加熱タンク（57）又は
第２加熱タンク（67）は、第１ブライン又は第２ブライ
ンが常に満たされるので、空焚きすることがない。しか
し、何らかの原因により、第１ブライン又は第２ブライ
ンが減り、各加熱タンク（57,67）の温度が所定温度に
達すると、各温度スイッチ（T5,T6）が作動し、各ヒー
タ（52,62）を停止する。この結果、確実に空焚きを防
止することができる。

【００９７】−実施形態の効果− 本実施形態によれば、各加熱タンク（57,67）内を常に
熱媒体により満液状態にするようにしたために、各ヒー
タ（52,62）よる空焚きを防止することができ、各加熱
タンク（57）の異常加熱を未然に防止することができ
る。

【００９８】また、各加熱手段（59,69）を各貯溜タン
ク（53,63）の液面より下方に配置するようにしたため
に、各加熱タンク（57,67）は確実に熱媒体によって満
たされることになり、確実に各ヒータ（52,62）による
空焚きを防止することができる。

【００９９】また、加熱手段（59,69）が空焚きを起こ
すことなく、第１ブラインを第１設定温度に、第２ブラ
インを第２設定温度に確実に保持することができるの
で、利用側に安定した温度の熱媒体を供給することがで
きる。

【０１００】また、目視窓（58,68）が各加熱タンク（5
7,67）内の熱媒体の液面を検出するようにしたために、
何らかの原因により、各加熱タンク（57,67）内の熱媒
体量が低下すると、加熱動作を停止することができ、安
全対策に万全を期すことができる。

【０１０１】また、各温度スイッチ（T5,T6）が各加熱
タンク（57,67）内の温度を検出するようにしたため
に、何らかの原因により、各加熱タンク（57,67）内の
熱媒体量が低下すると、加熱動作を停止することがで
き、安全対策に万全を期すことができる。

【０１０２】＜発明のその他の実施の形態＞本発明は、
上記実施形態について、以下のような構成としてもよ
い。

【０１０３】高温側回路(50)は、冷却熱交換器(41)のみ
が接続され、第１蒸発器（23）を省略する構成にしても
よい。

【０１０４】また、高温側回路（50）又は低温側回路
（60）のみ設ける構成にしてもよい。

【０１０５】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。

【０１０６】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。

【０１０７】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
器を用いて構成してもよい。

【０１０８】また、上記実施形態では、各タンク（53,6
3）は、直方体形状の容器より構成しているが、底に傾
斜を付け、底の最も低い位置に各加熱タンク（57,67）
との接続部を設けるようにしてもよい。

【０１０９】また、上記実施形態では、各加熱タンク
（57,67）の液面検出手段として、目視窓（58,68）を設
けているが、目視窓（58,68）に代えて、液面センサを
設けるようにしてもよい。

【０１１０】また、上記実施形態では、各加熱タンク
（53,63）には、目視窓（58,68）及び温度スイッチ（T
5,T6）を設けているが、目視窓（58,68）又は温度スイ
ッチ（T5,T6）のみを設ける構成にしてもよい。

【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】実施形態に係る第１タンク（第２タンク）及び
第１の加熱手段（第２の加熱手段）の概略斜視図であ
る。

【符号の説明】

（20） 冷媒回路 （23） 第１蒸発器 （24） 第２蒸発器 （41） 冷却熱交換器 （50） 第１回路 （52） 第１ヒータ （53） 第１タンク （56a） 下限検知部 （57） 第１加熱タンク （58） 目視窓 （59） 加熱手段 （60） 第２回路 （62） 第２ヒータ （63） 第２タンク （66a） 下限検知部 （67） 第２加熱タンク （68） 目視窓 （69） 加熱手段 （81） 液面保持制御部 （T5） 第１温度スイッチ （T6） 第２温度スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和田 光史 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） 3L054 BG01 BG08 BH05

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱源側熱交換器（23,24,41）で冷却され
   た熱媒体を利用側に供給する冷凍装置において、 上記利用側に供給する熱媒体を一旦貯溜する貯溜タンク
   （53,63）と、 加熱タンク（57,67）内にヒータ（52,62）が収納されて
   構成されると共に、上記熱源側熱交換器（23,24,41）と
   貯溜タンク（53,63）との間に設けられ、該加熱タンク
   (57,67)が熱媒体によって常時満たされるように構成さ
   れた熱媒体の加熱手段（59,69）とを備えていることを
   特徴とする冷凍装置。
2. 【請求項２】 熱源側熱交換器（23,24,41）で冷却され
   た熱媒体を利用側に供給する冷凍装置において、 上記利用側に供給する熱媒体を一旦貯溜する貯溜タンク
   （53,63）と、 該貯溜タンク（53,63）に所定量の熱媒体を貯溜する液
   面保持手段（81）と、 加熱タンク（57,67）内にヒータ（52,62）が収納されて
   構成されると共に、上記熱源側熱交換器（23,24,41）と
   貯溜タンク（53,63）との間に設けられ、上記貯溜タン
   ク（53,63）の液面より下方に配置されている熱媒体の
   加熱手段（59,69）とを備えていることを特徴とする冷
   凍装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、 第１設定温度に冷却された第１の熱媒体を利用側に供給
   する高温側回路（50）と、 該第１設定温度より低温の第２設定温度に冷却された熱
   媒体を利用側に供給する低温側回路（60）とを備え、 熱源側熱交換器は、第１の熱媒体と冷却水回路（40）の
   冷却水とを熱交換する冷却熱交換器（41）と、第１の熱
   媒体と冷媒とを熱交換する高温側蒸発器（23）と、第２
   の熱媒体と冷媒とを熱交換する低温側蒸発器（24）とに
   より構成される一方、 上記高温側蒸発器（23）と低温側蒸発器（24）とは、冷
   媒が循環する蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷媒回路（20）
   を構成すると共に、該高温側蒸発器（23）と低温側蒸発
   器（24）とは、冷媒が互いに並列に流れるように構成さ
   れていることを特徴とする冷凍装置。
4. 【請求項４】 請求項１から３の何れか１項において、 加熱手段（59,69）は、貯溜タンク（53,63）の下方に配
   置され、加熱タンク（57,67）の出口が貯溜タンク（53,
   63）の最下部の入口に接続されていることを特徴とする
   冷凍装置。
5. 【請求項５】 請求項１から４の何れか１項において、 加熱手段（59,69）には、加熱タンク（57,67）内の熱媒
   体量が低下すると加熱動作を停止するために加熱タンク
   （57,67）内の液面を検出する液面検出手段（58,68）が
   設けられていることを特徴とする冷凍装置。
6. 【請求項６】 請求項１から５の何れか１項において、 加熱手段（59,69）には、加熱タンク（57,67）内の熱媒
   体量が低下すると加熱動作を停止するために加熱タンク
   （57,67）内の熱媒体の温度を検出する温度検出手段（T
   5,T6）が設けられていることを特徴とする冷凍装置。