JP2020094781A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷凍装置の運転効率を向上させる。【解決手段】冷凍装置を構成するチラー装置に、制御器を設ける。制御器は、圧縮機へ吸入される冷媒の過熱度が目標過熱度となるように、膨張弁の開度を調節する。制御器は、目標調節動作を行う。目標調節動作において、制御器は、冷媒回路が行う冷凍サイクルの状態に応じて目標過熱度を調節する。圧縮機が湿り蒸気を吸入する液バック現象の可能性が高いことを示す第１条件が目標調節動作中に成立すると、制御器は、第１目標保持動作を行う。第１目標保持動作において、制御器は、目標過熱度を第１目標値に保つ。【選択図】図５

Description

本開示は、冷凍装置に関するものである。

特許文献１には、冷凍サイクルを行う冷凍装置の一種である空気調和機が開示されている。この特許文献１には、液バック現象に起因する圧縮機の損傷を防止するため、圧縮機へ吸入される冷媒の過熱度（以下では、「吸入過熱度」という）を、圧縮機の運転負荷に応じて調節することが開示されている。なお、液バック現象は、圧縮機が湿り蒸気を吸い込む現象である。

実開昭５９−８４３５８号公報

液バック現象を確実に防止するには、吸入過熱度が比較的大きな値となるように、膨張弁の開度を調節することが考えられる。しかし、吸入過熱度を大きくすると、蒸発器として機能する熱交換器のうち、ガス単相状態の冷媒が流通する領域が大きくなり、その熱交換器の冷却能力を充分に発揮させることができない。このため、従来の冷凍装置については、運転効率が低いという問題がある。

本開示の目的は、冷凍装置の運転効率を向上させることにある。

本開示の第１の態様は、圧縮機（31）と膨張弁（36,22a,22b）と熱交換器（15,21a,21b）とが設けられて冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）と、上記圧縮機（31）へ吸入される冷媒の過熱度が目標過熱度となるように、上記膨張弁（36,22a,22b）の開度を調節する制御器（90）とを備えた冷凍装置()を対象とする。そして、上記制御器（90）は、上記冷媒回路（11）が行う冷凍サイクルの状態に応じて上記目標過熱度を調節する目標調節動作と、上記目標調節動作中に、上記圧縮機（31）が湿り蒸気を吸入する液バック現象の可能性が高いことを示す第１条件が成立すると、上記目標過熱度を第１目標値に保つ第１目標保持動作とを行うものである。

第１の態様において、制御器（90）は、目標調節動作を行う。目標調節動作において、制御器（90）は、冷媒回路（11）が行う冷凍サイクルの状態に応じて目標過熱度を調節する。制御器（90）が目標調節動作で定めた目標過熱度に基づいて膨張弁（36,22a,22b）の開度を調節することによって、圧縮機（31）へ吸入される冷媒の過熱度（吸入過熱度）を、冷凍サイクルの状態に応じた適切な値にすることが可能となる。従って、この態様によれば、冷凍装置（1）の運転効率の向上を図ることが可能となる。

また、第１の態様において、制御器（90）は、目標調節動作中に第１条件が成立すると、その動作を目標調節動作から第１目標保持動作に切り換える。この制御器（90）は、液バック現象の可能性が高くなると、目標調節動作による目標過熱度の調節を停止し、目標過熱度を第１目標値に保持する。第１目標値を充分に大きな値に設定しておけば、圧縮機（31）へ吸入される冷媒をガス単相状態に保つことができる。従って、この態様によれば、液バック現象による圧縮機（31）の損傷を抑えて、冷凍装置（1）の信頼性を向上させることが可能となる。

本開示の第２の態様は、上記第１の態様において、上記目標調節動作において、上記制御器（90）は、最小目標値以上で最大目標値以下の範囲内で上記目標過熱度を調節し、上記第１目標保持動作において、上記制御器（90）は、上記最大目標値以上の値である上記第１目標値に上記目標過熱度を保つものである。

第２の態様の制御器（90）は、第１目標保持動作において、目標過熱度を第１目標値に保つ。第１目標値は、最大目標値以上の値である。この態様の第１目標保持動作では、目標過熱度が充分に大きな値に保持される。従って、この態様によれば、圧縮機（31）へ吸入される冷媒をガス単相状態に保つことができ、液バック現象による圧縮機（31）の損傷を抑えることができる。

本開示の第３の態様は、上記第１又は第２の態様において、上記第１条件は、第１吐出側低温条件、または上記冷凍サイクルの状態の変動が大きいことを示す変動条件が成立するという条件であり、上記第１吐出側低温条件は、上記圧縮機（31）から吐出された冷媒の過熱度が第１基準吐出過熱度以下であるという条件、または上記圧縮機（31）から吐出された冷媒の温度が第１基準吐出温度以下であるという条件であるものである。

ここで、圧縮機（31）へ吸入される冷媒の過熱度または温度が比較的低いときと、冷媒回路（11）が行う冷凍サイクルの状態の変動が大きいときには、液バック現象の可能性が高いと言える。そこで、第３の態様の制御器（90）は、第１吐出側低温条件または変動条件が成立するという条件を、第１条件とする。

本開示の第４の態様は、上記第１又は第２の態様において、上記目標調節動作において、上記制御器（90）は、上記液バック現象が生じていないことを示す第２条件が成立している場合に、上記目標過熱度を引き下げ、上記液バック現象の可能性が上記第２条件の成立中に比べて高いことを示す第３条件が成立している場合に、上記目標過熱度を引き上げるものである。

第４の態様において、制御器（90）は、第２条件が成立している場合に、目標過熱度を引き下げる。第２条件が成立する場合は、液バック現象が生じていないと判断できる。そこで、制御器（90）は、目標過熱度を引き下げ、冷凍装置（1）の運転効率の向上を図る。制御器（90）は、第３条件が成立している場合に、目標過熱度を引き上げる。第３条件が成立する場合は、第２条件の成立中に比べて、液バック現象の可能性が高い。そこで、制御器（90）は、目標過熱度を引き上げ、液バック現象の可能性を低下させる。

本開示の第５の態様は、上記第１又は第２の態様において、上記制御器（90）は、上記第１目標保持動作中に、上記液バック現象が生じていないことを示す第２条件が成立すると、上記目標調節動作を行うものである。

第５の態様において、制御器（90）は、第１目標保持動作中に第２条件が成立すると、その動作を第１目標保持動作から目標調節動作に切り換える。第２条件が成立する場合は、液バック現象が生じていないと判断できる。そこで、制御器（90）は、第１目標保持動作中に第２条件が成立すると、冷媒回路（11）が行う冷凍サイクルの状態に応じて目標過熱度を調節する。この態様によれば、液バック現象が生じていないと判断できる場合には、目標過熱度を調節することによって、冷凍装置（1）の運転効率の向上を図ることが可能となる。

本開示の第６の態様は、上記第４又は第５の態様において、上記第２条件は、吐出側適正条件と、上記冷凍サイクルの状態の変動が小さいことを示す安定条件との両方が成立するという条件であり、上記吐出側適正条件は、上記圧縮機（31）から吐出された冷媒の過熱度が第３基準吐出過熱度以上であるという条件、または上記圧縮機（31）から吐出された冷媒の温度が第３基準吐出温度以上であるという条件であるものである。

ここで、圧縮機（31）へ吸入される冷媒の過熱度または温度がある程度以上の値であり、冷媒回路（11）が行う冷凍サイクルの状態の変動が小さいときには、液バック現象が生じていないと言える。そこで、第６の態様の制御器（90）は、吐出側適正条件と安定条件の両方が成立するという条件を、第２条件とする。

本開示の第７の態様は、上記第６の態様において、上記熱交換器（21a,21b）へ空気を送るファン（5）を更に備える一方、上記安定条件は、第１圧縮機用時間における上記圧縮機（31）の回転速度の変化量が第１圧縮機用基準値以下であり、または第１ファン用時間における上記ファン（5）の回転速度の変化量が第１ファン用基準値以下であるという条件であるものである。

ここで、圧縮機（31）の回転速度が変化すると、冷媒回路（11）を循環する冷媒の流量が変化する。また、ファン（5）の回転速度が変化すると、熱交換器（21a,21b）における冷媒と空気の熱交換量が変化する。このように、圧縮機（31）とファン（5）の回転速度は、冷媒回路（11）が行う冷凍サイクルの状態に影響を及ぼす。そこで、第７の態様の制御器（90）は、圧縮機（31）又はファン（5）の回転速度の変化が小さいことを示す条件を、冷凍サイクルの状態の変動が小さいことを示す安定条件とする。

本開示の第８の態様は、上記第２の態様において、上記制御器（90）は、上記目標調節動作中に第４条件が成立すると、上記最小目標値以下の値である第２目標値に上記目標過熱度を保つ第２目標保持動作を行い、上記第４条件は、上記圧縮機（31）から吐出された冷媒の過熱度が第４基準吐出過熱度以上であるという条件、または上記圧縮機（31）から吐出された冷媒の温度が第４基準吐出温度以上であるという条件であるものである。

第８の態様において、制御器（90）は、目標調節動作中に第４条件が成立すると、その動作を目標調節動作から第２目標保持動作に切り換える。第４条件が成立する場合は、圧縮機（31）から吐出された冷媒の温度が比較的高いと判断できる。そこで、制御器は、目標調節動作中に第４条件が成立すると、第２目標保持動作を行う。第２目標保持動作において、制御器（90）は、目標過熱度を、最小目標値以下の値である第２目標値に保つ。圧縮機へ吸入される冷媒の過熱度が低くなると、圧縮機（31）から吐出された冷媒の温度が低くなる。従って、この態様によれば、圧縮機（31）から吐出された冷媒の過昇温を防いで圧縮機（31）の信頼性を確保できる。

本開示の第９の態様は、上記第８の態様において、上記制御器（90）は、上記第２目標保持動作中に、上記液バック現象の可能性が上記第１条件の成立中に比べて低いことを示す第３条件が成立すると、上記目標調節動作を行うものである。

第９の態様において、制御器（90）は、第２目標保持動作中に第３条件が成立すると、その動作を第２目標保持動作から目標調節動作に切り換える。第３条件の成立中は、液バック現象の可能性が第１条件の成立中に比べて低いと判断できる。そこで、制御器（90）は、第２目標保持動作中に第３条件が成立すると、冷媒回路（11）が行う冷凍サイクルの状態に応じて目標過熱度を調節する。

本開示の第１０の態様は、上記第４又は第９の態様において、上記第３条件は、第２吐出側低温条件が成立し、且つ上記冷凍サイクルの状態の変動が大きいことを示す変動条件が成立しないという条件であり、上記第２吐出側低温条件は、上記圧縮機（31）から吐出された冷媒の過熱度が第２基準吐出過熱度以下であるという条件、または上記圧縮機（31）から吐出された冷媒の温度が第２基準吐出温度以下であるという条件であるものである。

ここで、圧縮機（31）へ吸入される冷媒の過熱度または温度がある程度以下の値であるが、冷媒回路（11）が行う冷凍サイクルの状態の変動が大きくないときには、液バック現象の可能性はそれほど高くないと言える。そこで、第１０の態様の制御器（90）は、第２吐出側低温条件が成立し、且つ変動条件が成立しないという条件を、第３条件とする。

本開示の第１１の態様は、上記第３又は第１０の態様において、上記熱交換器（21a,21b）へ空気を送るファン（5）を更に備える一方、上記変動条件は、第２圧縮機用時間における上記圧縮機（31）の回転速度の変化量が第２圧縮機用基準値以上であり、または第２ファン用時間における上記ファン（5）の回転速度の変化量が第２ファン用基準値以上であるという条件であるものである。

ここで、圧縮機（31）の回転速度が変化すると、冷媒回路（11）を循環する冷媒の流量が変化する。また、ファン（5）の回転速度が変化すると、熱交換器（21a,21b）における冷媒と空気の熱交換量が変化する。このように、圧縮機（31）とファン（5）の回転速度は、冷媒回路（11）が行う冷凍サイクルの状態に影響を及ぼす。そこで、第１１の態様の制御器（90）は、圧縮機（31）又はファン（5）の回転速度の変化が大きいことを示す条件を、冷凍サイクルの状態の変動が大きいことを示す変動条件とする。

本開示の第１２の態様は、上記第８又は第９の態様において、上記制御器（90）は、上記第１目標保持動作中に上記第４条件が成立すると、上記第２目標保持動作を行うものである。

第１２の態様の制御器（90）は、第１目標保持動作中に第４条件が成立すると、その動作を第１目標保持動作から第２目標保持動作に切り換える。第２目標保持動作において、制御器（90）は、目標過熱度を、最小目標値以下の値である第２目標値に保つ。圧縮機（31）へ吸入される冷媒の過熱度が低くなると、圧縮機（31）から吐出された冷媒の温度が低くなる。従って、この態様によれば、圧縮機（31）から吐出された冷媒の過昇温を防いで圧縮機（31）の信頼性を確保できる。

本開示の第１３の態様は、上記第８又は第９の態様において、上記制御器（90）は、上記第２目標保持動作中に上記第１条件が成立すると、上記第１目標保持動作を行うものである。

第１３の態様の制御器（90）は、第２目標保持動作中に第１条件が成立すると、その動作を第２目標保持動作から第１目標保持動作に切り換える。第１目標保持動作において、制御器（90）は、目標過熱度を、最大目標値以上の値である第１目標値に保つ。この態様の第１目標保持動作では、目標過熱度が充分に大きな値に保持される。従って、この態様によれば、圧縮機（31）へ吸入される冷媒をガス単相状態に保つことができ、液バック現象による圧縮機（31）の損傷を抑えることができる。

図１は、実施形態のチラー装置の構成を示す冷媒回路図である。 図２は、冷却運転中の冷媒の流れを示すチラー装置の冷媒回路図である。 図３は、加熱運転中の冷媒の流れを示すチラー装置の冷媒回路図である。 図４は、実施形態のチラー装置の制御器の構成を示すブロック図である。 図５は、実施形態の制御器の目標過熱度設定部が行う動作を示す状態遷移図である。

本実施形態のチラー装置（1）は、冷凍サイクルを行う冷凍装置である。このチラー装置（1）は、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路を備え、冷媒によって熱媒水を冷却し又は加熱する。チラー装置（1）において冷却され又は加熱された熱媒水は、図外のファンコイルユニットへ供給され、室内空間の冷房または暖房に利用される。

図１に示すように、チラー装置（1）は、第１冷媒回路（11）と第２冷媒回路（12）とを備える。第１冷媒回路（11）と第２冷媒回路（12）は、一つの水熱交換器（15）を共用する。また、チラー装置（1）は、室外ファン（5）を、冷媒回路（11,12）毎に一つずつ備える。各室外ファン（5）は、対応する冷媒回路（11,12）の室外熱交換器（21a,21b）へ室外空気を送る。更に、チラー装置（1）は、制御器（90）を備える。

−冷媒回路−
第１冷媒回路（11）と第２冷媒回路（12）は、それぞれの構成が互いに同じである。図１は、第１冷媒回路（11）の具体構成を図示し、第２冷媒回路（12）の具体構成の図示を省略する。ここでは、第１冷媒回路（11）について説明する。

第１冷媒回路（11）は、圧縮機（31）と、四方切換弁（32）と、ブリッジ回路（40）と、受液器（33）と、過冷却用熱交換器（35）と、利用側膨張弁（36）とを、一つずつ備える。第１冷媒回路（11）には、水熱交換器（15）が接続される。第１冷媒回路（11）は、一方向管路（53）と、過冷却管路（54）と、機器冷却管路（55）と、吸入接続管路（60）と、ガス抜き管路（61）とを、一つずつ備える。また、第１冷媒回路（11）は、二つの分岐管路（20a,20b）を備える。各分岐管路（20a,20b）には、室外熱交換器（21a,21b）と熱源側膨張弁（22a,22b）とが一つずつ設けられる。

〈圧縮機〉
圧縮機（31）は、全密閉型のスクロール圧縮機である。また、圧縮機（31）は、運転容量が可変である。具体的に、圧縮機（31）の電動機には、図外のインバータから交流が供給される。インバータの出力周波数を変更すると、圧縮機（31）に設けられた電動機の回転速度が変化し、圧縮機（31）の運転容量が変化する。

圧縮機（31）の吸入管は、吸入配管（51）に接続する。圧縮機（31）の吐出管は、吐出配管（52）に接続する。圧縮機（31）の中間インジェクション管は、過冷却管路（54）に接続する。吐出配管（52）には、逆止弁（CV13）が設けられる。この逆止弁（CV13）は、圧縮機（31）から流出する向きの冷媒の流通を許容し、逆向きの冷媒の流通を阻止する。

〈四方切換弁〉
四方切換弁（32）は、四つのポートを有する切換弁である。四方切換弁（32）の第１のポートは、吐出配管（52）を介して圧縮機（31）に接続する。四方切換弁（32）の第２のポートは、吸入配管（51）を介して圧縮機（31）に接続する。四方切換弁の第３のポートは、各分岐管路（20a,20b）の一端に接続する。四方切換弁（32）の第４のポートは、水熱交換器（15）に接続する。

四方切換弁（32）は、図１に実線で示す第１状態と、図１に破線で示す第２状態とに切り換わる。第１状態の四方切換弁（32）では、第１のポートが第３のポートと連通し、第２のポートが第４のポートと連通する。第２状態の四方切換弁（32）では、第１のポートが第４のポートと連通し、第２のポートが第３のポートと連通する。

〈分岐管路〉
二つの分岐管路（20a,20b）は、互いに並列に接続される。各分岐管路（20a,20b）のガス側端は、四方切換弁（32）の第３のポートに接続する。各分岐管路（20a,20b）の液側端は、ブリッジ回路（40）に接続する。

第１分岐管路（20a）には、第１室外熱交換器（21a）と第１熱源側膨張弁（22a）とが直列に配置される。第２分岐管路（20b）には、第２室外熱交換器（21b）と第２熱源側膨張弁（22b）とが直列に配置される。各分岐管路（20a,20b）では、分岐管路（20a,20b）のガス側端寄りに室外熱交換器（21a,21b）が配置され、分岐管路（20a,20b）の液側端寄りに熱源側膨張弁（22a,22b）が配置される。

各室外熱交換器（21a,21b）は、冷媒を室外空気と熱交換させる熱源側熱交換器である。第１室外熱交換器（21a）の熱交換容量は、第２室外熱交換器（21b）の熱交換容量よりも大きい。各熱源側膨張弁（22a,22b）は、開度可変の電子膨張弁である。

第１冷媒回路（11）に対応する室外ファン（5）は、第１冷媒回路（11）の第１室外熱交換器（21a）と第２室外熱交換器（21b）の両方へ室外空気を送る。

〈ブリッジ回路〉
ブリッジ回路（40）は、四つの配管（41〜44）を備える。第１配管（41）には第１逆止弁（CV1）が、第２配管（42）には第２逆止弁（CV2）が、第３配管（43）には第３逆止弁（CV3）が、第４配管（44）には第４逆止弁（CV4）が、それぞれ設けられる。各逆止弁（CV1〜CV4）は、対応する配管（41〜44）の流入端から流出端に向かう方向の冷媒の流通を許容し、逆向きの冷媒の流通を阻止する。

第１配管（41）の流出端と第２配管（42）の流入端とは、分岐管路（20a,20b）の液側端に接続する。第２配管（42）の流出端と第３配管（43）の流出端とは、一方向管路（53）の一端に接続する。第３配管（43）の流入端と第４配管（44）の流出端とは、利用側膨張弁（36）の一端に接続する。第４配管（44）の流入端と第１配管（41）の流入端とは、一方向管路（53）の他端に接続する。

〈利用側膨張弁〉
利用側膨張弁（36）は、開度可変の電子膨張弁である。利用側膨張弁（36）の他端は、水熱交換器（15）に接続する。

〈水熱交換器〉
水熱交換器（15）は、利用側熱交換器である。水熱交換器（15）は、第１冷媒回路（11）及び第２冷媒回路（12）の冷媒を熱媒水と熱交換させる。

水熱交換器（15）には、水流路（16）と、第１冷媒流路（17）と、第２冷媒流路（18）とが形成される。水流路（16）には、熱媒水の循環回路が接続する。第１冷媒流路（17）には、第１冷媒回路（11）が接続する。第２冷媒流路（18）には、第２冷媒回路（12）が接続する。各冷媒流路（17,18）の一端は、対応する冷媒回路（11,12）の四方切換弁（32）の第４のポートに接続する。各冷媒流路（17,18）の他端は、対応する冷媒回路（11,12）の利用側膨張弁（36）の他端に接続する。

〈一方向管路、過冷却管路、過冷却熱交換器〉
一方向管路（53）には、一端から他端へ向かって順に、受液器（33）と過冷却用熱交換器（35）とが配置される。

過冷却管路（54）の一端は、一方向管路（53）における受液器（33）と過冷却用熱交換器（35）の間に接続する。過冷却管路（54）の他端は、圧縮機（31）の中間インジェクション管に接続する。過冷却管路（54）には、一端から他端へ向かって順に、過冷却用膨張弁（34）と過冷却用熱交換器（35）とが配置される。

過冷却用熱交換器（35）には、一次側流路（35a）と二次側流路（35b）とが形成される。一次側流路（35a）は、一方向管路に接続する。二次側流路（35b）は、過冷却管路に接続する。過冷却用熱交換器（35）は、一次側流路（35a）の冷媒を二次側流路（35b）の冷媒と熱交換させて冷却する。

〈機器冷却管路、機器冷却器〉
機器冷却管路（55）の一端は、第１分岐管路（20a）における第１室外熱交換器（21a）と第１熱源側膨張弁（22a）の間に接続する。機器冷却管路（55）の他端は、二つの分岐管路（20a,20b）の液側端とブリッジ回路（40）を繋ぐ配管に接続する。

機器冷却管路（55）には、一端から他端へ向かって順に、流量調節弁（57）と機器冷却器（56）とが配置される。流量調節弁（57）は、開度可変の電子膨張弁である。機器冷却器（56）は、チラー装置（1）の構成部品を冷却するための部材である。機器冷却器（56）によって冷却される構成部品の一例としては、例えばインバータのパワー素子などの発熱する電気部品が挙げられる。機器冷却器（56）は、冷却対象の構成部品に熱的に接続され、その構成部品において発生した熱を冷媒に吸収させる。

〈吸入接続管路〉
吸入接続管路（60）の一端は、過冷却管路（54）における過冷却用熱交換器（35）の下流側に接続する。吸入接続管路（60）の他端は、吸入配管（51）に接続する。

吸入接続管路（60）には、一端から他端へ向かって順に、電磁弁（SV1）と逆止弁（CV11）とが配置される。逆止弁（CV11）は、吸入接続管路（60）の一端から他端に向かう冷媒の流通を許容し、逆向きの冷媒の流通を阻止する。

〈ガス抜き管路〉
ガス抜き管路（61）の一端は、受液器（33）の頂部に接続する。ガス抜き管路（61）の他端は、吸入接続管路（60）における逆止弁（CV11）の下流側に接続する。

ガス抜き管路（61）には、一端から他端へ向かって順に、電磁弁（SV2）と、キャピラリチューブ（62）と、逆止弁（CV12）とが配置される。逆止弁（CV12）は、ガス抜き管路（61）の一端から他端に向かう冷媒の流通を許容し、逆向きの冷媒の流通を阻止する。

〈圧力センサ、温度センサ〉
第１冷媒回路（11）には、吸入圧力センサ（81）と、吐出圧力センサ（82）とが設けられる。吸入圧力センサ（81）は、吸入配管（51）に接続し、吸入配管（51）を通って圧縮機（31）へ吸入される冷媒の圧力を計測する。吐出圧力センサ（82）は、吐出配管（52）に接続し、圧縮機（31）から吐出されて吐出配管（52）を流れる冷媒の圧力を計測する。

第１冷媒回路（11）には、吸入温度センサ（83）と、吐出温度センサ（84）とが設けられる。吸入温度センサ（83）は、吸入配管（51）に取り付けられ、吸入配管（51）の温度を計測する。吸入温度センサ（83）の計測値は、実質的に、吸入配管（51）を通って圧縮機（31）へ吸入される冷媒の温度である。吐出温度センサ（84）は、吐出配管（52）に取り付けられ、吐出配管（52）の温度を計測する。吐出温度センサ（84）の計測値は、実質的に、圧縮機（31）から吐出されて吐出配管（52）を流れる冷媒の温度である。

また、第１冷媒回路（11）には、第１ガス側温度センサ（85a）と、第２ガス側温度センサ（85b）とが設けられる。第１ガス側温度センサ（85a）は、第１分岐管路（20a）のガス側端と第１室外熱交換器（21a）の間に取り付けられる。第２ガス側温度センサ（85b）は、第２分岐管路（20b）のガス側端と第２室外熱交換器（21b）の間に取り付けられる。各ガス側温度センサ（85a,85b）は、対応する分岐管路（20a,20b）の温度を計測する。各ガス側温度センサ（85a,85b）の計測値は、実質的に、対応する分岐管路（20a,20b）のうちガス側温度センサ（85a,85b）が取り付けられた箇所を流れる冷媒の温度である。なお、図１では図示を省略するが、第１冷媒回路（11）には、吸入温度センサ（83）、吐出温度センサ（84）、及びガス側温度センサ（85a,85b）以外にも多数の温度センサが設けられる。

−制御器−
図４に示すように、制御器（90）は、演算処理ユニット（91）と、メモリーユニット（92）とを備える。演算処理ユニット（91）は、例えば集積回路から成るマイクロプロセッサである。制御器（90）の演算処理ユニットは、圧縮機制御部（95）、ファン制御部（96）、膨張弁制御部（97）、及び目標過熱度設定部（98）として機能する。

メモリーユニット（92）は、例えば集積回路から成る半導体メモリーである。メモリーユニット（92）は、制御器（90）に所定の動作を実行させるためのプログラムと、制御器（90）の動作に必要なデータとを記憶する。

圧縮機制御部（95）は、後述する冷却運転と加熱運転のそれぞれにおいて、圧縮機（31）の回転速度を調節する。ファン制御部（96）は、後述する冷却運転と加熱運転のそれぞれにおいて、室外ファン（5）の回転速度を調節する。

膨張弁制御部（97）は、後述する冷却運転中は利用側膨張弁（36）の開度調節を行い、後述する加熱運転中は第１熱源側膨張弁（22a）及び第２熱源側膨張弁（22b）の開度調節を行う。この膨張弁制御部（97）は、目標過熱度設定部（98）が設定した目標過熱度を用いて、膨張弁（36,22a,22b）の開度を調節する。

目標過熱度設定部（98）は、膨張弁制御部（97）の動作において用いられる目標過熱度を設定する。目標過熱度設定部（98）は、設定した目標過熱度を、メモリーユニット（92）に記録する。この目標過熱度は、圧縮機（31）へ吸入される冷媒の過熱度（吸入過熱度）についての目標値である。

−チラー装置の運転動作−
チラー装置（1）は、冷却運転と加熱運転を行う。冷却運転は、水熱交換器（15）において熱媒水を冷却する運転である。加熱運転は、水熱交換器（15）において熱媒水を加熱する運転である。

〈冷却運転〉
冷却運転において、制御器（90）は、四方切換弁（32）を第１状態に設定し、第１熱源側膨張弁（22a）及び第２熱源側膨張弁（22b）と、利用側膨張弁（36）と、過冷却用膨張弁（34）と、流量調節弁（57）との開度を調節する。

図２に示すように、冷房運転において、圧縮機（31）から吐出された冷媒は、一部が第１分岐管路（20a）へ流入し、残りが第２分岐管路（20b）へ流入する。各分岐管路（20a,20b）へ流入した冷媒は、室外熱交換器（21a,21b）において室外空気へ放熱して凝縮し、続いて熱源側膨張弁（22a,22b）を通過してから合流する。また、第１分岐管路（20a）において第１室外熱交換器（21a）から流出した冷媒の一部は、流量調節弁（57）を通過後に機器冷却器（56）へ流入し、機器冷却器（56）において構成機器から吸熱し、ブリッジ回路（40）の上流側において、各分岐管路（20a,20b）の液側端から流出した冷媒と合流する。

続いて、冷媒は、ブリッジ回路（40）の第２配管（42）を通って一方向管路（53）へ流入し、その後に受液器（33）へ流入する。受液器（33）から流出した冷媒は、一部が過冷却管路（54）へ流入し、残りが過冷却用熱交換器（35）の一次側流路（35a）へ流入する。過冷却管路（54）へ流入した冷媒は、過冷却用膨張弁（34）を通過する際に中間圧にまで膨張し、続いて過冷却用熱交換器（35）の二次側流路（35b）へ流入して一次側流路（35a）の冷媒から吸熱し、その後に圧縮機（31）へ流入する。

過冷却用熱交換器（35）の一次側流路（35a）において冷却された冷媒は、ブリッジ回路（40）の第４配管（44）と利用側膨張弁（36）を順に通過する。利用側膨張弁（36）を通過する際に低圧にまで膨張した冷媒は、水熱交換器（15）の第１冷媒流路（17）へ流入し、水流路（16）の熱媒水から吸熱して蒸発する。水熱交換器（15）では、水流路（16）を流れる熱媒水が、冷媒によって冷却される。水熱交換器（15）から流出した冷媒は、圧縮機（31）へ吸入される。圧縮機（31）は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。

〈加熱運転〉
加熱運転において、制御器（90）は、四方切換弁（32）を第２状態に設定し、第１熱源側膨張弁（22a）及び第２熱源側膨張弁（22b）と、過冷却用膨張弁（34）と、流量調節弁（57）との開度を調節し、利用側膨張弁（36）の開度を実質的に全開に保持する。

図３に示すように、加熱運転において、圧縮機（31）から吐出された冷媒は、水熱交換器（15）の第１冷媒流路（17）へ流入し、水流路（16）の熱媒水へ放熱して凝縮する。水熱交換器（15）では、水流路（16）を流れる熱媒水が、冷媒によって加熱される。

水熱交換器（15）から流出した冷媒は、利用側膨張弁（36）とブリッジ回路（40）の第３配管（43）を順に通過し、その後に受液器（33）へ流入する。受液器（33）から流出した冷媒は、一部が過冷却管路（54）へ流入し、残りが過冷却用熱交換器（35）の一次側流路（35a）へ流入する。過冷却管路（54）へ流入した冷媒は、過冷却用膨張弁（34）を通過する際に中間圧にまで膨張し、その後に過冷却用熱交換器（35）の二次側流路（35b）へ流入して一次側流路（35a）の冷媒から吸熱し、その後に圧縮機（31）へ流入する。

過冷却用熱交換器（35）の一次側流路（35a）において冷却された冷媒は、ブリッジ回路（40）の第１配管（41）を通過する。その後、冷媒は、一部が機器冷却管路（55）へ流入し、残りが分岐管路（20a,20b）の液側端に向かって流れる。機器冷却管路（55）へ流入した冷媒は、機器冷却器（56）において構成機器から吸熱し、流量調節弁（57）を通過する際に低圧にまで膨張し、その後に第１分岐管路（20a）に流入する。

分岐管路（20a,20b）の液側端に向かって流れる冷媒は、一部が第１分岐管路（20a）へ流入し、残りが第２分岐管路（20b）へ流入する。各分岐管路（20a,20b）へ流入した冷媒は、熱源側膨張弁（22a,22b）を通過する際に低圧にまで膨張し、その後に室外熱交換器（21a,21b）へ流入する。その際、第１分岐管路（20a）において、第１熱源側膨張弁（22a）を通過した冷媒は、機器冷却管路（55）を通過した冷媒と合流後に第１室外熱交換器（21a）へ流入する。室外熱交換器（21a,21b）へ流入した冷媒は、室外空気から吸熱して蒸発し、その後に圧縮機（31）へ吸入される。圧縮機（31）は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。

−制御器の動作−
制御器（90）は、チラー装置（1）の構成機器の制御を行う。

〈圧縮機制御部〉
圧縮機制御部（95）は、圧縮機（31）の回転速度を調節する。具体的に、圧縮機制御部（95）は、圧縮機（31）の電動機へ電力を供給する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（31）の回転速度を調節する。

チラー装置（1）の冷却運転において、圧縮機制御部（95）は、吸入圧力センサ（81）の計測値を読み込む。圧縮機制御部（95）は、吸入圧力センサ（81）の計測値が目標吸入圧力範囲となるように、圧縮機（31）の回転速度を調節する。吸入圧力センサ（81）の計測値が目標吸入圧力範囲の下限値を下回ると、圧縮機制御部（95）は、圧縮機（31）の回転速度を引き下げる。一方、吸入圧力センサ（81）の計測値が目標吸入圧力範囲の上限値を上回ると、圧縮機制御部（95）は、圧縮機（31）の回転速度を引き上げる。

チラー装置（1）の加熱運転において、圧縮機制御部（95）は、吐出圧力センサ（82）の計測値を読み込む。圧縮機制御部（95）は、吐出圧力センサ（82）の計測値が目標吐出圧力範囲となるように、圧縮機（31）の回転速度を調節する。吐出圧力センサ（82）の計測値が目標吐出圧力範囲の下限値を下回ると、圧縮機制御部（95）は、圧縮機（31）の回転速度を引き上げる。一方、吐出圧力センサ（82）の計測値が目標吐出圧力範囲の上限値を上回ると、圧縮機制御部（95）は、圧縮機（31）の回転速度を引き下げる。

〈ファン制御部〉
ファン制御部（96）は、室外ファン（5）の回転速度を調節する。具体的に、ファン制御部（96）は、室外ファン（5）の電動機へ電力を供給するインバータの出力周波数を変更することによって、室外ファン（5）の回転速度を調節する。

チラー装置（1）の冷却運転において、ファン制御部（96）は、吐出圧力センサ（82）の計測値を読み込む。ファン制御部（96）は、吐出圧力センサ（82）の計測値が目標吐出圧力範囲となるように、室外ファン（5）の回転速度を調節する。吐出圧力センサ（82）の計測値が目標吐出圧力範囲の下限値を下回ると、ファン制御部（96）は、室外ファン（5）の回転速度を引き下げる。一方、吐出圧力センサ（82）の計測値が目標吐出圧力範囲の上限値を上回ると、ファン制御部（96）は、室外ファン（5）の回転速度を引き上げる。

チラー装置（1）の加熱運転において、ファン制御部（96）は、吸入圧力センサ（81）の計測値を読み込む。ファン制御部（96）は、吸入圧力センサ（81）の計測値が目標吸入圧力範囲となるように、室外ファン（5）の回転速度を調節する。吸入圧力センサ（81）の計測値が目標吸入圧力範囲の下限値を下回ると、ファン制御部（96）は、室外ファン（5）の回転速度を引き上げる。一方、吸入圧力センサ（81）の計測値が目標吸入圧力範囲の上限値を上回ると、ファン制御部（96）は、室外ファン（5）の回転速度を引き下げる。

〈膨張弁制御部〉
膨張弁制御部（97）は、圧縮機（31）へ吸入される冷媒の過熱度が目標過熱度となるように、膨張弁（36,22a,22b）の開度を調節する。

チラー装置（1）の冷却運転において、膨張弁制御部（97）は、吸入圧力センサ（81）の計測値と、吸入温度センサ（83）の計測値とを読み込む。膨張弁制御部（97）は、吸入圧力センサ（81）及び吸入温度センサ（83）の計測値を用いて、吸入配管（51）を流れる冷媒の過熱度ＳＨsを算出する。また、膨張弁制御部（97）は、メモリーユニット（92）に記録された目標過熱度ＳＨs_tgtを読み出す。膨張弁制御部（97）は、算出した過熱度ＳＨsを目標過熱度ＳＨs_tgtと比較する。

膨張弁制御部（97）は、算出した過熱度ＳＨsが目標過熱度範囲に入るように、利用側膨張弁（36）の開度を調節する。この目標過熱度範囲は、目標過熱度ＳＨs_tgtを含む数値範囲（例えば、ＳＨs_tgt±０．５℃の範囲）である。算出した過熱度ＳＨsが目標過熱度範囲の下限値（上記の例では、ＳＨs_tgt−０．５℃）を下回ると、膨張弁制御部（97）は、利用側膨張弁（36）の開度を縮小する。一方、算出した過熱度ＳＨsが目標過熱度範囲の上限値（上記の例では、ＳＨs_tgt＋０．５℃）を上回ると、膨張弁制御部（97）は、利用側膨張弁（36）の開度を拡大する。

チラー装置（1）の加熱運転において、膨張弁制御部（97）は、吸入圧力センサ（81）の計測値と、第１ガス側温度センサ（85a）の計測値と、第２ガス側温度センサ（85b）の計測値とを読み込む。膨張弁制御部（97）は、吸入圧力センサ（81）及び第１ガス側温度センサ（85a）の計測値を用いて、第１分岐管路（20a）において第１室外熱交換器（21a）から流出した冷媒の過熱度ＳＨs1を算出する。また、膨張弁制御部（97）は、吸入圧力センサ（81）及び第２ガス側温度センサ（85b）の計測値を用いて、第２分岐管路（20b）において第２室外熱交換器（21b）から流出した冷媒の過熱度ＳＨs2を算出する。更に、膨張弁制御部（97）は、メモリーユニット（92）に記録された目標過熱度ＳＨs_tgtを読み出す。膨張弁制御部（97）は、算出した過熱度ＳＨs1及び過熱度ＳＨs2のそれぞれを目標過熱度ＳＨs_tgtと比較する。

膨張弁制御部（97）は、算出した過熱度ＳＨs1と過熱度ＳＨs2のそれぞれが目標過熱度範囲に入るように、熱源側膨張弁（22a,22b）の開度を調節する。

算出した過熱度ＳＨs1が目標過熱度範囲の下限値（上記の例では、ＳＨs_tgt−０．５℃）を下回ると、膨張弁制御部（97）は、第１熱源側膨張弁（22a）の開度を縮小する。一方、算出した過熱度ＳＨs1が目標過熱度範囲の上限値（上記の例では、ＳＨs_tgt＋０．５℃）を上回ると、膨張弁制御部（97）は、第１熱源側膨張弁（22a）の開度を拡大する。

算出した過熱度ＳＨs2が目標過熱度範囲の下限値（上記の例では、ＳＨs_tgt−０．５℃）を下回ると、膨張弁制御部（97）は、第２熱源側膨張弁（22b）の開度を縮小する。一方、算出した過熱度ＳＨs2が目標過熱度範囲の上限値（上記の例では、ＳＨs_tgt＋０．５℃）を上回ると、膨張弁制御部（97）は、第２熱源側膨張弁（22b）の開度を拡大する。

−目標過熱度設定部の動作−
図５に示すように、目標過熱度設定部（98）は、目標調節動作と、第１目標保持動作と、第２目標保持動作とを行う。また、目標過熱度設定部（98）は、目標調節動作において、目標引き下げ動作と目標引き上げ動作とを行う。目標過熱度設定部（98）は、これらの動作を選択的に行うことによって、目標過熱度を設定する。上述したように、目標過熱度は、圧縮機（31）へ吸入される冷媒の過熱度についての目標値である。

目標過熱度設定部（98）は、後述する第１〜第４条件の成否を、所定の時間が経過する毎に判断する。目標過熱度設定部（98）は、第１〜第４条件の成否の判断結果に応じて、目標引き下げ動作と、目標引き上げ動作と、第１目標保持動作と、第２目標保持動作のうちの一つを実行する。

〈目標調節動作〉
目標調節動作において、目標過熱度設定部（98）は、第１冷媒回路（11）が行う冷凍サイクルの状態に応じて目標過熱度を調節する。目標過熱度設定部（98）は、目標引き下げ動作と目標引き上げ動作とを行うことによって、目標過熱度を調節する。

また、目標過熱度設定部（98）は、最小目標値Ｃ以上で最大目標値Ａ以下の範囲内において、目標過熱度を調節する。本実施形態において、最大目標値Ａは例えば５℃であり、最小目標値Ｃは例えば２℃である。

目標引き下げ動作において、目標過熱度設定部（98）は、目標過熱度を所定値Ｂだけ引き下げる。本実施形態において、所定値Ｂは、例えば０．５℃である。また、図５において、ＳＨs_tgtは更新後の目標過熱度であり、ＳＨs_tgt’は更新直前の目標過熱度である。

目標過熱度設定部（98）は、第２条件が成立すると、目標引き下げ動作を行う。第２条件は、圧縮機（31）が湿り蒸気を吸入する液バック現象が生じていないことを示す条件である。目標過熱度設定部（98）は、第２条件が成立したと判断する毎に目標引き下げ動作を実行し、目標過熱度を所定値Ｂずつ引き下げる。ただし、目標過熱度が最小目標値Ｃに達すると、目標過熱度設定部（98）は、それ以上の目標過熱度の引き下げは行わない。

第３条件が成立すると、目標過熱度設定部（98）は、目標引き上げ動作を行う。第３条件は、液バック現象の可能性が上記第２条件の成立中に比べて高いことを示す条件である。目標過熱度設定部（98）は、第３条件が成立したと判断する毎に目標引き上げ動作を実行し、目標過熱度を所定値Ｂずつ引き上げる。ただし、目標過熱度が最大目標値Ａに達すると、目標過熱度設定部（98）は、それ以上の目標過熱度の引き上げは行わない。

〈第１目標保持動作〉
第１目標保持動作において、目標過熱度設定部（98）は、目標過熱度を第１目標値に保持する。本実施形態において、第１目標値は、最大目標値Ａである。なお、第１目標値は、最大目標値Ａよりも大きな値であってもよい。

目標過熱度設定部（98）は、第１条件が成立すると、第１目標保持動作を行う。目標過熱度設定部（98）は、目標調節動作と第２目標保持動作のどちらの実行中においても、第１条件が成立すると、その動作を第１目標保持動作に切り換える。

第１条件は、液バック現象の可能性が高いことを示す条件である。そこで、目標過熱度設定部（98）は、第１条件が成立すると、目標過熱度を最大目標値Ａに設定する。この状態において、膨張弁制御部（97）は、圧縮機（31）へ吸入される冷媒の過熱度が最大目標値Ａとなるように、膨張弁（36,22a,22b）の開度を調節する。その結果、圧縮機（31）へ吸入される冷媒の過熱度が比較的大きくなり、液バック現象の可能性が低くなる。

第１目標保持動作中に第２条件が成立すると、目標過熱度設定部（98）は、第１目標保持動作を終了し、目標引き下げ動作を実行する。上述したように、第２条件は、液バック現象が生じていないことを示す条件である。そこで、目標過熱度設定部（98）は、第１目標保持動作中に第２条件が成立すると、目標引き下げ動作を行って目標過熱度を引き下げる。

〈第２目標保持動作〉
第２目標保持動作において、目標過熱度設定部（98）は、目標過熱度を第２目標値に保持する。第２目標値は、最小目標値Ｃである。本実施形態において、第２目標値は、最小目標値Ｃよりも小さな値であってもよい。

目標過熱度設定部（98）は、第４条件が成立すると、第２目標保持動作を行う。目標過熱度設定部（98）は、目標調節動作と第１目標保持動作のどちらの実行中においても、第４条件が成立すると、その動作を第２目標保持動作に切り換える。

第４条件は、圧縮機（31）から吐出された冷媒の温度が高すぎることを示す条件である。そこで、目標過熱度設定部（98）は、第４条件が成立すると、目標過熱度を最小目標値Ｃに設定する。この状態において、膨張弁制御部（97）は、圧縮機（31）へ吸入される冷媒の過熱度が最小目標値Ｃとなるように、膨張弁（36,22a,22b）の開度を調節する。その結果、圧縮機（31）へ吸入される冷媒の過熱度が比較的小さくなり、圧縮機（31）から吐出された冷媒の温度が低くなる。

第２目標保持動作中に第３条件が成立すると、目標過熱度設定部（98）は、第２目標保持動作を終了し、目標引き上げ動作を実行する。第３条件は、液バック現象の可能性が第２条件の成立中に比べて高いことを示す条件である。そこで、目標過熱度設定部（98）は、第２目標保持動作中に第３条件が成立すると、目標引き上げ動作を行って目標過熱度を引き上げる。

〈第１条件〉
第１条件は、第１吐出側低温条件または変動条件が成立するという条件である。この第１条件が成立すると、液バック現象の可能性が高いと判断できる。

〔第１吐出側低温条件〕
第１吐出側低温条件は、圧縮機（31）から吐出された冷媒の過熱度ＳＨdが第１基準吐出過熱度ＳＨd_r1以下であるという条件である（ＳＨd≦ＳＨd_r1）。本実施形態において、第１基準吐出過熱度ＳＨd_r1は、例えば１５℃である。また、過熱度ＳＨdは、吐出温度センサ（84）の計測値と、吐出圧力センサ（82）の計測値とを用いて算出される。第１吐出側低温条件が成立すると、液バック現象が生じている可能性が高いと判断できる。

なお、第１吐出側低温条件は、圧縮機（31）から吐出された冷媒の温度Ｔdが第１基準吐出温度Ｔd_r1以下であるという条件であってもよい（Ｔd≦Ｔd_r1）。この場合も、第１吐出側低温条件が成立すると、液バック現象が生じている可能性が高いと判断できる。

〔変動条件〕
変動条件は、圧縮機変動条件またはファン変動条件が成立するという条件である。この変動条件は、冷凍サイクルの状態の変動が大きいことを示す条件である。冷凍サイクルの状態の変動が大きい場合は、冷媒回路（11）内での冷媒の挙動が不安定となり、液バック現象が生じる可能性が高いと判断できる。

圧縮機変動条件は、第２圧縮機用基準時間（例えば１５秒）における圧縮機（31）の回転速度の変化量が第２圧縮機用基準値以上であるという条件である。この圧縮機変動条件において、圧縮機（31）の回転速度の変化量は、圧縮機（31）の回転速度の増加量または減少量の絶対値である。目標過熱度設定部（98）は、“圧縮機変動条件を判断する時点の圧縮機（31）の回転速度ＲＣ”から“その時点の第２圧縮機用基準時間前、（上記の例では、１５秒前）の圧縮機（31）の回転速度ＲＣ’”を減じた値（ＲＣ−ＲＣ’）の絶対値を、“圧縮機（31）の回転速度の変化量”とする。本実施形態において、第２圧縮機用基準値は、圧縮機変動条件を判断する時点における圧縮機（31）の回転速度の８％である。

ファン変動条件は、第２ファン用基準時間（例えば１５秒）における室外ファン（5）の回転速度の変化量が第２ファン用基準値以上であるという条件である。このファン変動条件において、室外ファン（5）の回転速度の変化量は、室外ファン（5）の回転速度の増加量または減少量の絶対値である。目標過熱度設定部（98）は、“ファン変動条件を判断する時点の室外ファン（5）の回転速度ＲＦ”から“その時点の第２ファン用基準時間前、（上記の例では、１５秒前）の室外ファン（5）の回転速度ＲＦ’”を減じた値（ＲＦ−ＲＦ’）の絶対値を、“室外ファン（5）の回転速度の変化量”とする。本実施形態において、第２ファン用基準値は、室外ファン（5）の回転速度の最大値の１０％である。

〈第２条件〉
第２条件は、吐出側適正条件と安定条件との両方が成立するという条件である。この第２条件が成立すると、液バック現象が生じていないと判断できる。

〔吐出側適正条件〕
吐出側適正条件は、圧縮機（31）から吐出された冷媒の過熱度ＳＨdが第３基準吐出過熱度ＳＨd_r3以上であるという条件である（ＳＨd≧ＳＨd_r3）。本実施形態において、第３基準吐出過熱度ＳＨd_r3は、例えば２０℃である。吐出側適正条件が成立すると、過熱度ＳＨdが充分に大きいため、液バック現象が生じていないと判断できる。

なお、吐出側適正条件は、圧縮機（31）から吐出された冷媒の温度Ｔdが第３基準吐出温度Ｔd_r3以上であるという条件であってもよい（Ｔd≧Ｔd_r3）。第３基準吐出温度Ｔd_r3は、第１基準吐出温度Ｔd_r1よりも高い値に設定される。この場合も、吐出側適正条件が成立すると、液バック現象が生じていないと判断できる。

〔安定条件〕
安定条件は、圧縮機安定条件またはファン安定条件が成立するという条件である。この安定条件は、冷凍サイクルの状態の変動が小さいことを示す条件である。冷凍サイクルの状態の変動が小さい場合は、冷媒回路（11）内での冷媒の挙動が安定となり、液バック現象が生じていないと判断できる。

圧縮機安定条件は、第１圧縮機用基準時間（例えば１２０秒）における圧縮機（31）の回転速度の変化量が第１圧縮機用基準値以下であるという条件である。この圧縮機安定条件において、圧縮機（31）の回転速度の変化量は、圧縮機（31）の回転速度の増加量または減少量の絶対値である。目標過熱度設定部（98）は、“圧縮機安定条件を判断する時点の圧縮機（31）の回転速度ＲＣ”から“その時点の第１圧縮機用基準時間前、（上記の例では、１２０秒前）の圧縮機（31）の回転速度ＲＣ’”を減じた値（ＲＣ−ＲＣ’）の絶対値を、“圧縮機（31）の回転速度の変化量”とする。本実施形態において、第１圧縮機用基準値は、圧縮機安定条件を判断する時点における圧縮機（31）の回転速度の８％である。

ファン安定条件は、第１ファン用基準時間（例えば１２０秒）における室外ファン（5）の回転速度の変化量が第１ファン用基準値以下であるという条件である。このファン安定条件において、室外ファン（5）の回転速度の変化量は、室外ファン（5）の回転速度の増加量または減少量の絶対値である。目標過熱度設定部（98）は、“ファン安定条件を判断する時点の室外ファン（5）の回転速度ＲＦ”から“その時点の第１ファン用基準時間前、（上記の例では、１２０秒前）の室外ファン（5）の回転速度ＲＦ’”を減じた値（ＲＦ−ＲＦ’）の絶対値を、“室外ファン（5）の回転速度の変化量”とする。本実施形態において、第１ファン用基準値は、室外ファン（5）の回転速度の最大値の１０％である。

〈第３条件〉
第３条件は、第２吐出側低温条件が成立し、且つ変動条件が成立しないという条件である。第３条件が成立すると、液バック現象の可能性が第１条件の成立中に比べて低いと判断できる。また、第３条件が成立すると、液バック現象の可能性が第２条件の成立中に比べて高いと判断できる。

〔第２吐出側低温条件〕
第２吐出側低温条件は、圧縮機（31）から吐出された冷媒の過熱度ＳＨdが第２基準吐出過熱度ＳＨd_r2以下であるという条件である（ＳＨd≦ＳＨd_r2）。本実施形態において、第２基準吐出過熱度ＳＨd_r2は、例えば１８℃である。第２吐出側低温条件が成立すると、液バック現象の可能性がやや高くなっていると判断できる。

なお、第２吐出側低温条件は、圧縮機（31）から吐出された冷媒の温度Ｔdが第２基準吐出温度Ｔd_r2以下であるという条件であってもよい（Ｔd≦Ｔd_r2）。第２基準吐出温度Ｔd_r2は、第１基準吐出温度Ｔd_r1よりも高く、第３基準吐出温度Ｔd_r3よりも低い値に設定される。この場合も、第２吐出側低温条件が成立すると、液バック現象の可能性がやや高くなっていると判断できる。

〈第４条件〉
第４条件は、圧縮機（31）から吐出された冷媒の温度Ｔdが第４基準吐出温度Ｔd_r4以上であるという条件である（Ｔd≧Ｔd_r4）。温度Ｔdは、吐出温度センサ（84）の計測値である。本実施形態において、第４基準吐出温度Ｔd_r4は、例えば１００℃である。第４条件が成立すると、圧縮機（31）から吐出された冷媒の温度が高過ぎ、圧縮機（31）の損傷に至る可能性が高いと判断できる。

なお、第４条件は、圧縮機（31）から吐出された冷媒の過熱度ＳＨdが第４基準吐出過熱度ＳＨd_r4以上であるという条件であってもよい（ＳＨd≧ＳＨd_r4）。一般的な冷凍サイクルでは、圧縮機（31）から吐出された冷媒の温度Ｔdが高い場合は、その冷媒の過熱度ＳＨdも高くなるのが通常である。そのため、過熱度ＳＨdが第４基準吐出過熱度ＳＨd_r4以上である場合も、圧縮機（31）から吐出された冷媒の温度が高過ぎ、圧縮機（31）の損傷に至る可能性が高いと判断できる。

−実施形態の特徴（１）−
本実施形態のチラー装置（1）は、冷媒回路（11）と、制御器（90）とを備える。冷媒回路（11）は、圧縮機（31）と膨張弁（36,22a,22b）と熱交換器（15,21a,21b）とを有し、冷凍サイクルを行う。制御器（90）は、圧縮機（31）へ吸入される冷媒の過熱度が目標過熱度となるように、膨張弁（36,22a,22b）の開度を調節する。制御器（90）は、目標調節動作を行う。目標調節動作において、制御器（90）は、冷媒回路（11）が行う冷凍サイクルの状態に応じて目標過熱度を調節する。目標調節動作中に第１条件が成立すると、制御器（90）は、第１目標保持動作を行う。第１条件は、圧縮機（31）が湿り蒸気を吸入する液バック現象の可能性が高いことを示す条件である。第１目標保持動作において、制御器（90）は、目標過熱度を第１目標値に保つ。

本実施形態のチラー装置（1）において、制御器（90）は、目標調節動作を行う。目標調節動作において、制御器（90）は、冷媒回路（11）が行う冷凍サイクルの状態に応じて目標過熱度を調節する。制御器（90）が目標調節動作で定めた目標過熱度に基づいて膨張弁（36,22a,22b）の開度を調節することによって、圧縮機（31）へ吸入される冷媒の過熱度（吸入過熱度）を、冷凍サイクルの状態に応じた適切な値にすることが可能となる。

吸入過熱度が適切な値になると、蒸発器として機能する熱交換器（15,21a,21b）の出口における冷媒の過熱度が適切な値（具体的には、大きすぎず、小さすぎない値）となり、蒸発器として機能する熱交換器（15,21a,21b）のうち飽和状態の冷媒が流れる領域を、充分に確保することができる。従って、本実施形態によれば、蒸発器として機能する熱交換器（15,21a,21b）の熱交換性能を充分に発揮させることができ、チラー装置（1）の運転効率の向上を図ることが可能となる。

また、本実施形態のチラー装置（1）において、制御器（90）は、目標調節動作中に第１条件が成立すると、その動作を目標調節動作から第１目標保持動作に切り換える。この制御器（90）は、液バック現象の可能性が高くなると、目標調節動作による目標過熱度の調節を停止し、目標過熱度を第１目標値に保持する。第１目標値を充分に大きな値に設定しておけば、圧縮機（31）へ吸入される冷媒をガス単相状態に保つことができる。従って、本実施形態によれば、液バック現象による圧縮機（31）の損傷を抑えて、チラー装置（1）の信頼性を向上させることが可能となる。

−実施形態の特徴（２）−
本実施形態のチラー装置（1）の制御器（90）は、目標調節動作において、最小目標値以上で最大目標値以下の範囲内で目標過熱度を調節する。また、この制御器（90）は、第１目標保持動作において、最大目標値以上の値である第１目標値に目標過熱度を保つ。

本実施形態のチラー装置（1）の制御器（90）は、第１目標保持動作において、目標過熱度を第１目標値に保つ。第１目標値は、最大目標値以上の値である。この第１目標保持動作では、目標過熱度が充分に大きな値に保持される。従って、本実施形態によれば、圧縮機（31）へ吸入される冷媒をガス単相状態に保つことができ、液バック現象による圧縮機（31）の損傷を抑えることができる。

−実施形態の特徴（３）−
本実施形態の制御器（90）において、第１条件は、第１吐出側低温条件または変動条件が成立するという条件である。変動条件は、冷凍サイクルの状態の変動が大きいことを示す条件である。第１吐出側低温条件は、圧縮機（31）から吐出された冷媒の過熱度が第１基準吐出過熱度以下であるという条件である。

ここで、圧縮機（31）へ吸入される冷媒の過熱度が比較的低いときと、冷媒回路（11）が行う冷凍サイクルの状態の変動が大きいときには、液バック現象の可能性が高いと言える。そこで、本実施形態の制御器（90）は、第１吐出側低温条件または変動条件が成立するという条件を、第１条件とする。

−実施形態の特徴（４）−
本実施形態の制御器（90）は、目標調節動作において、液バック現象が生じていないことを示す第２条件が成立している場合に、目標過熱度を引き下げ、液バック現象の可能性が第２条件の成立中に比べて高いことを示す第３条件が成立している場合に、目標過熱度を引き上げる。

本実施形態の制御器（90）は、第２条件が成立している場合に、目標過熱度を引き下げる。第２条件が成立する場合は、液バック現象が生じていないと判断できる。そこで、制御器（90）は、目標過熱度を引き下げ、チラー装置（1）の運転効率の向上を図る。制御器（90）は、第３条件が成立している場合に、目標過熱度を引き上げる。第３条件が成立する場合は、第２条件の成立中に比べて、液バック現象の可能性が高い。そこで、制御器（90）は、目標過熱度を引き上げ、液バック現象の可能性を低下させる。

−実施形態の特徴（５）−
本実施形態の制御器（90）は、第１目標保持動作中に、液バック現象が生じていないことを示す第２条件が成立すると、目標調節動作を行う。

本実施形態の制御器（90）は、第１目標保持動作中に第２条件が成立すると、その動作を第１目標保持動作から目標調節動作に切り換える。第２条件が成立する場合は、液バック現象が生じていないと判断できる。そこで、制御器（90）は、第１目標保持動作中に第２条件が成立すると、冷媒回路（11）が行う冷凍サイクルの状態に応じて目標過熱度を調節する。本実施形態によれば、液バック現象が生じていないと判断できる場合には、目標過熱度を調節することによって、チラー装置（1）の運転効率の向上を図ることが可能となる。

特に、本実施形態の制御器（90）は、第１目標保持動作中に第２条件が成立すると、目標調節動作の目標引き下げ動作を行う。具体的に、制御器（90）は、第１目標保持動作中に第２条件が成立すると、目標過熱度を、「第１目標値−所定値Ｂ」に変更する。上述したように、本実施形態において、第１目標値は、最大目標値Ａである。従って、本実施形態の制御器（90）は、液バック現象が生じていないことを示す第２条件が成立すると、目標過熱度を引き下げ、チラー装置（1）の運転効率の向上を図る。

−実施形態の特徴（６）−
本実施形態の制御器（90）において、第２条件は、吐出側適正条件と安定条件との両方が成立するという条件である。安定条件は、冷凍サイクルの状態の変動が小さいことを示す条件である。吐出側適正条件は、圧縮機（31）から吐出された冷媒の過熱度が第３基準吐出過熱度以上であるという条件である。

ここで、圧縮機（31）へ吸入される冷媒の過熱度がある程度以上の値であり、冷媒回路（11）が行う冷凍サイクルの状態の変動が小さいときには、液バック現象が生じていないと言える。そこで、本実施形態の制御器（90）は、吐出側適正条件と安定条件の両方が成立するという条件を、第２条件とする。

−実施形態の特徴（７）−
本実施形態のチラー装置（1）は、室外熱交換器（21a,21b）へ空気を送る室外ファン（5）を備える。本実施形態の制御器（90）において、安定条件は、“第１圧縮機用時間における圧縮機（31）の回転速度の変化量が第１圧縮機用基準値以下であり”、または“第１ファン用時間における上記ファン（5）の回転速度の変化量が第１ファン用基準値以下である”という条件である。

ここで、圧縮機（31）の回転速度が変化すると、冷媒回路（11）を循環する冷媒の流量が変化する。また、室外ファン（5）の回転速度が変化すると、熱交換器（21a,21b）における冷媒と空気の熱交換量が変化する。このように、圧縮機（31）と室外ファン（5）の回転速度は、冷媒回路（11）が行う冷凍サイクルの状態に影響を及ぼす。そこで、本実施形態の制御器（90）は、圧縮機（31）又は室外ファン（5）の回転速度の変化が小さいことを示す条件を、冷凍サイクルの状態の変動が小さいことを示す安定条件とする。

−実施形態の特徴（８）−
本実施形態の制御器（90）は、目標調節動作中に第４条件が成立すると、第２目標保持動作を行う。第４条件は、圧縮機（31）から吐出された冷媒の温度が第４基準吐出温度以上であるという条件である。第２目標保持動作は、最小目標値以下の値である第２目標値に目標過熱度を保つ動作である。

本実施形態の制御器（90）は、目標調節動作中に第４条件が成立すると、その動作を目標調節動作から第２目標保持動作に切り換える。第４条件が成立する場合は、圧縮機（31）から吐出された冷媒の温度が比較的高いと判断できる。そこで、制御器は、目標調節動作中に第４条件が成立すると、第２目標保持動作を行う。第２目標保持動作において、制御器（90）は、目標過熱度を、最小目標値以下の値である第２目標値に保つ。圧縮機へ吸入される冷媒の過熱度が低くなると、圧縮機（31）から吐出された冷媒の温度が低くなる。従って、本実施形態によれば、圧縮機（31）から吐出された冷媒の過昇温を防いで圧縮機（31）の信頼性を確保できる。

−実施形態の特徴（９）−
本実施形態の制御器（90）は、第２目標保持動作中に第３条件が成立すると、目標調節動作を行う。第３条件は、液バック現象の可能性が第１条件の成立中に比べて低いことを示す条件である。

本実施形態の制御器（90）は、第２目標保持動作中に第３条件が成立すると、その動作を第２目標保持動作から目標調節動作に切り換える。第３条件の成立中は、液バック現象の可能性が第１条件の成立中に比べて低いと判断できる。そこで、制御器（90）は、第２目標保持動作中に第３条件が成立すると、第１目標保持動作ではなく、目標調節動作の目標引き上げ動作を行う。具体的に、制御器（90）は、第２目標保持動作中に第３条件が成立すると、目標過熱度を、第２目標値（本実施形態では、最小目標値Ｃ）から、第１目標値（本実施形態では、最大目標値Ａ）ではなく、「第２目標値＋所定値Ｂ」に変更する。従って、本実施形態によれば、目標過熱度の上昇に起因するチラー装置（1）の運転効率の低下を抑えつつ、目標過熱度を上昇させて液バック現象の可能性を低減できる。

−実施形態の特徴（１０）−
本実施形態の制御器（90）において、第３条件は、第２吐出側低温条件が成立し、且つ変動条件が成立しないという条件である。変動条件は、冷凍サイクルの状態の変動が大きいことを示す条件である。第２吐出側低温条件は、圧縮機（31）から吐出された冷媒の過熱度が第２基準吐出過熱度以下であるという条件である。

ここで、圧縮機（31）へ吸入される冷媒の過熱度がある程度以下の値であるが、冷媒回路（11）が行う冷凍サイクルの状態の変動が大きくないときには、液バック現象の可能性はそれほど高くないと言える。そこで、本実施形態の制御器（90）は、第２吐出側低温条件が成立し、且つ変動条件が成立しないという条件を、第３条件とする。

−実施形態の特徴（１１）−
本実施形態のチラー装置（1）は、室外熱交換器（21a,21b）へ空気を送る室外ファン（5）を備える。本実施形態の制御器（90）において、変動条件は、“第２圧縮機用時間における圧縮機（31）の回転速度の変化量が第２圧縮機用基準値以上であり”、または“第２ファン用時間における室外ファン（5）の回転速度の変化量が第２ファン用基準値以上である”という条件である。

ここで、圧縮機（31）の回転速度が変化すると、冷媒回路（11）を循環する冷媒の流量が変化する。また、室外ファン（5）の回転速度が変化すると、熱交換器（21a,21b）における冷媒と空気の熱交換量が変化する。このように、圧縮機（31）と室外ファン（5）の回転速度は、冷媒回路（11）が行う冷凍サイクルの状態に影響を及ぼす。そこで、本実施形態の制御器（90）は、圧縮機（31）又は室外ファン（5）の回転速度の変化が大きいことを示す条件を、冷凍サイクルの状態の変動が大きいことを示す変動条件とする。

−実施形態の特徴（１２）−
本実施形態の制御器（90）は、第１目標保持動作中に第４条件が成立すると、第２目標保持動作を行う。

本実施形態の制御器（90）は、第１目標保持動作中に第４条件が成立すると、その動作を第１目標保持動作から第２目標保持動作に切り換える。第２目標保持動作において、制御器（90）は、目標過熱度を、最小目標値以下の値である第２目標値に保つ。圧縮機（31）へ吸入される冷媒の過熱度が低くなると、圧縮機（31）から吐出された冷媒の温度が低くなる。従って、本実施形態によれば、圧縮機（31）から吐出された冷媒の過昇温を防いで圧縮機（31）の信頼性を確保できる。

−実施形態の特徴（１３）−
本実施形態の制御器（90）は、第２目標保持動作中に第１条件が成立すると、第１目標保持動作を行う。

本実施形態の制御器（90）は、第２目標保持動作中に第１条件が成立すると、その動作を第２目標保持動作から第１目標保持動作に切り換える。第１目標保持動作において、制御器（90）は、目標過熱度を、最大目標値以上の値である第１目標値に保つ。本実施形態の第１目標保持動作では、目標過熱度が充分に大きな値に保持される。従って、本実施形態によれば、圧縮機（31）へ吸入される冷媒をガス単相状態に保つことができ、液バック現象による圧縮機（31）の損傷を抑えることができる。

−実施形態の変形例−
本実施形態のチラー装置（1）において、各冷媒回路（11,12）は、室外熱交換器と熱源側膨張弁を一つずつ備えていてもよい。また、各冷媒回路（11,12）は、室外熱交換器と熱源側膨張弁が一つずつ設けられた分岐管路を、三つ以上備えていてもよい。

本実施形態の冷凍装置の用途は、冷媒を熱媒水と熱交換させるチラー装置（1）に限定されない。本実施形態の冷凍装置は、例えば、いわゆる直膨式の空気調和機であってもよい。この場合、直膨式の空気調和機である冷凍装置は、冷媒回路を循環する冷媒を、空調対象の空間の空気と熱交換させる。

以上、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態および変形例は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。

以上説明したように、本開示は、冷凍装置について有用である。

1 チラー装置（冷凍装置）
5 室外ファン
11 冷媒回路
15 水熱交換器（熱交換器）
21a 第１室外熱交換器（熱交換器）
21b 第２室外熱交換器（熱交換器）
22a 第１熱源側膨張弁（膨張弁）
22b 第２熱源側膨張弁（膨張弁）
31 圧縮機
36 利用側膨張弁（膨張弁）
90 制御器

Claims (13)

1. 圧縮機（31）と膨張弁（36,22a,22b）と熱交換器（15,21a,21b）とが設けられて冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）と、
   上記圧縮機（31）へ吸入される冷媒の過熱度が目標過熱度となるように、上記膨張弁（36,22a,22b）の開度を調節する制御器（90）とを備えた冷凍装置であって、
   上記制御器（90）は、
   上記冷媒回路（11）が行う冷凍サイクルの状態に応じて上記目標過熱度を調節する目標調節動作と、
   上記目標調節動作中に、上記圧縮機（31）が湿り蒸気を吸入する液バック現象の可能性が高いことを示す第１条件が成立すると、上記目標過熱度を第１目標値に保つ第１目標保持動作とを行う
   ことを特徴とする冷凍装置。
2. 請求項１において、
   上記目標調節動作において、上記制御器（90）は、最小目標値以上で最大目標値以下の範囲内で上記目標過熱度を調節し、
   上記第１目標保持動作において、上記制御器（90）は、上記最大目標値以上の値である上記第１目標値に上記目標過熱度を保つ
   ことを特徴とする冷凍装置。
3. 請求項１又は２において、
   上記第１条件は、第１吐出側低温条件、または上記冷凍サイクルの状態の変動が大きいことを示す変動条件が成立するという条件であり、
   上記第１吐出側低温条件は、上記圧縮機（31）から吐出された冷媒の過熱度が第１基準吐出過熱度以下であるという条件、または上記圧縮機（31）から吐出された冷媒の温度が第１基準吐出温度以下であるという条件である
   ことを特徴とする冷凍装置。
4. 請求項１又は２において、
   上記目標調節動作において、上記制御器（90）は、
   上記液バック現象が生じていないことを示す第２条件が成立している場合に、上記目標過熱度を引き下げ、
   上記液バック現象の可能性が上記第２条件の成立中に比べて高いことを示す第３条件が成立している場合に、上記目標過熱度を引き上げる
   ことを特徴とする冷凍装置。
5. 請求項１又は２において、
   上記制御器（90）は、上記第１目標保持動作中に、上記液バック現象が生じていないことを示す第２条件が成立すると、上記目標調節動作を行う
   ことを特徴とする冷凍装置。
6. 請求項４又は５において、
   上記第２条件は、吐出側適正条件と、上記冷凍サイクルの状態の変動が小さいことを示す安定条件との両方が成立するという条件であり、
   上記吐出側適正条件は、上記圧縮機（31）から吐出された冷媒の過熱度が第３基準吐出過熱度以上であるという条件、または上記圧縮機（31）から吐出された冷媒の温度が第３基準吐出温度以上であるという条件である
   ことを特徴とする冷凍装置。
7. 請求項６において、
   上記熱交換器（21a,21b）へ空気を送るファン（5）を更に備える一方、
   上記安定条件は、第１圧縮機用時間における上記圧縮機（31）の回転速度の変化量が第１圧縮機用基準値以下であり、または第１ファン用時間における上記ファン（5）の回転速度の変化量が第１ファン用基準値以下であるという条件である
   ことを特徴とする冷凍装置。
8. 請求項２において、
   上記制御器（90）は、上記目標調節動作中に第４条件が成立すると、上記最小目標値以下の値である第２目標値に上記目標過熱度を保つ第２目標保持動作を行い、
   上記第４条件は、上記圧縮機（31）から吐出された冷媒の過熱度が第４基準吐出過熱度以上であるという条件、または上記圧縮機（31）から吐出された冷媒の温度が第４基準吐出温度以上であるという条件である
   ことを特徴とする冷凍装置。
9. 請求項８において、
   上記制御器（90）は、上記第２目標保持動作中に、上記液バック現象の可能性が上記第１条件の成立中に比べて低いことを示す第３条件が成立すると、上記目標調節動作を行う
   ことを特徴とする冷凍装置。
10. 請求項４又は９において、
    上記第３条件は、第２吐出側低温条件が成立し、且つ上記冷凍サイクルの状態の変動が大きいことを示す変動条件が成立しないという条件であり、
    上記第２吐出側低温条件は、上記圧縮機（31）から吐出された冷媒の過熱度が第２基準吐出過熱度以下であるという条件、または上記圧縮機（31）から吐出された冷媒の温度が第２基準吐出温度以下であるという条件である
    ことを特徴とする冷凍装置。
11. 請求項３又は１０において、
    上記熱交換器（21a,21b）へ空気を送るファン（5）を更に備える一方、
    上記変動条件は、第２圧縮機用時間における上記圧縮機（31）の回転速度の変化量が第２圧縮機用基準値以上であり、または第２ファン用時間における上記ファン（5）の回転速度の変化量が第２ファン用基準値以上であるという条件である
    ことを特徴とする冷凍装置。
12. 請求項８又は９において、
    上記制御器（90）は、上記第１目標保持動作中に上記第４条件が成立すると、上記第２目標保持動作を行う
    ことを特徴とする冷凍装置。
13. 請求項８又は９において、
    上記制御器（90）は、上記第２目標保持動作中に上記第１条件が成立すると、上記第１目標保持動作を行う
    ことを特徴とする冷凍装置。

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