JP3721963B2

JP3721963B2 - Refrigeration equipment

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Publication number: JP3721963B2
Application number: JP2000254217A
Authority: JP
Inventors: 雅章竹上; 光史和田
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2000-08-24
Filing date: 2000-08-24
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2020-08-24
Also published as: JP2002071225A

Description

【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,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を対象としている。そして、上記冷媒回路（20）では、複数の蒸発器（23,24）が互いに並列接続されると共に、各蒸発器（23,24）の上流側に膨張弁（E1,E2）が１つずつ配置され、上記冷媒回路（20）には、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）とが設けられる一方、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）とを備えており、更に、上記制御手段（80）は、冷却負荷が無くなって上記各蒸発器（ 23,24 ）で熱媒体を冷却する必要がなくなったことにより上記各蒸発器（23,24）の上流側に配置された膨張弁（E1,E2）の全てが全閉された状態でも圧縮機（21）の運転を継続させるように構成されるものである。
【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】
−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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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（21）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。
【００１４】
また、この第１の解決手段において、制御手段（ 80 ）は、膨張弁（ E1,E2 ）が全閉となった状態でも圧縮機（21）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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
【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。
【００１９】
また、本発明によれば、吐出温度検出手段（T2）の検出温度に基づいて制御手段（80）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。
【００２０】
また、本発明では、膨張弁（ E1,E2 ）が全閉になった場合でも、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（23,24）への冷媒の流入を遮断する必要がある。そこで、本発明の制御手段（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。
【００２１】
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（21）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。
【００２２】
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。
【００２３】
【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。
【００２４】
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。
【００２５】
《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。
【００２６】
上記冷媒回路（20）において、圧縮機（21）の吐出側は、吐出ガス配管（31）を介して凝縮器（22）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（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（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。
【００２７】
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。
【００２８】
上記第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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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（E3）、及び第４膨張弁（E4）が設けられている。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
《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。
【００３７】
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（S1）を介して冷却熱交換器（41）における冷却水流路（41b）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。
【００３８】
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（43a）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（22b）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。
【００３９】
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。
【００４０】
《第１回路、第２回路》
上記第１回路（50）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。
【００４１】
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（23b）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。
【００４２】
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（53）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。
【００４３】
上記第２回路（60）は、第２蒸発器（24）、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℃〜６０℃の範囲内の所定値に設定される。ただし、第２設定温度は、上記第１設定温度よりも低い値に設定される。
【００４４】
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。
【００４５】
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（63）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。
【００４６】
《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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
上記第１タンク（53）及び第２タンク（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、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。
【００５１】
《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。
【００５２】
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（33）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（21）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。
【００５３】
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（Pt4）、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（51）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（50）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。
【００５４】
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（62）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。
【００５５】
《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。
【００５６】
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（21）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。
【００５７】
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（82）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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
《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。
【００６１】
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（SV2）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。
【００６２】
−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。
【００６３】
《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。
【００６４】
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（33）の第１分岐管（33a）に流入する。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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（41a）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。
【００６９】
一方、流入配管（42）の第２分岐管（42b）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。
【００７０】
流出配管（43）において、第１分岐管（43a）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。
【００７１】
《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。
【００７２】
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。
【００７３】
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（41）へ送り込まれる。
【００７４】
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（61）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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
《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（10）の運転制御を行う。ここでは、その内容について説明する。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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（Pt7）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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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（Pt4）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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
上記コントローラ（80）は、冷媒回路（20）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。
【００８７】
上記コントローラ（80）は、冷媒回路（20）の運転状態が異常な状態となっても、圧縮機（21）の運転を継続させつつ、圧縮機（21）を保護するための動作を行う。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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T₂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。
【００９３】
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。
【００９４】
一方、ステップST１で第２サーミスタ（T2）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（81）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。
【００９５】
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（E3）の開度を算出された所定開度に変更する。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
《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。
【０１０３】
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（72）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。
【０１０４】
−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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
【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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
また、上記実施形態では、第１蒸発器（23）、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）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a refrigeration apparatus for cooling a heat medium and supplying it to a user side.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a refrigeration apparatus having a refrigerant circuit to which a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator are connected, and performing a refrigeration cycle by circulating the refrigerant in the refrigerant circuit has been known. Has been used. For example, it is used not only for cooling indoor air to cool it but also for cooling production equipment such as machine tools in a factory. In this case, the object is often not directly cooled by the evaporator, but the heat medium (brine) is circulated between the use side and the heat medium cooled by the evaporator is supplied to the use side.
[0003]
In the refrigerant circuit of the refrigeration apparatus, the temperature of the refrigerant discharged from the compressor may become excessively high in some cases. For example, when the amount of refrigerant is insufficient due to refrigerant leakage, the discharged refrigerant temperature may be excessively increased. Even if there is no trouble such as refrigerant leakage, when the opening degree of the expansion valve is reduced in order to lower the evaporation temperature of the evaporator, the refrigerant circulation amount may decrease and the temperature of the discharged refrigerant may become too high.
[0004]
And if the temperature of this discharge refrigerant | coolant is too high, deterioration of refrigerating machine oil will progress and the reliability of a compressor will be impaired. Further, in the case of a hermetic compressor, the cooling of the compressor motor coil is insufficient, and this also impairs the reliability of the compressor. For this reason, conventionally, when the temperature of the discharged refrigerant exceeds a certain level, the compressor is stopped to avoid the damage.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the compressor is stopped in the refrigeration apparatus, the object is not cooled, and particularly when the production facility is cooled, the product to be cooled may be damaged. For this reason, even if the temperature of the discharged refrigerant is excessively increased, it is desirable to avoid the adverse effects caused by the increased discharged refrigerant temperature while continuing the operation of the compressor.
[0006]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to enable the temperature of the discharged refrigerant to be lowered while continuing the operation of the compressor, and to improve the reliability of the compressor while continuing the cooling operation. It is to ensure sex.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A first solution taken by the present invention is a refrigerant that has a compressor (21), a condenser (22), an expansion valve (E1, E2), and an evaporator (23, 24) and is filled with refrigerant. A refrigeration system that includes a circuit (20) and that cools the heat medium with an evaporator (23, 24) and supplies it to the user side is targeted. In the refrigerant circuit (20), a plurality of evaporators (23, 24) are connected in parallel to each other, and one expansion valve (E1, E2) is provided upstream of each evaporator (23, 24). Arranged in the refrigerant circuit (20), the liquid refrigerant introduction line (34) for introducing the liquid refrigerant from the condenser (22) to the suction side of the compressor (21), and the liquid refrigerant introduction Discharge temperature detection means (T2) for detecting the temperature of the refrigerant discharged from the compressor (21), while being provided with a liquid side control valve (E3) for adjusting the refrigerant flow rate in the pipe line (34) When at least the detected temperature of the discharge temperature detecting means (T2) exceeds a predetermined upper limit value, the closed liquid side control valve (E3) is opened and the liquid side control valve (E3) is detected. And a control means (80) configured to start an operation of adjusting the opening degree derived based on the temperature. (80) is lost cooling load above the evaporators (23, 24) above the evaporators by no longer necessary to cool the heat medium (23, 24) expansion valve disposed upstream of ( Even when all of E1 and E2) are fully closed, the compressor (21) is continuously operated.
[0008]
The second solving means adopted by the present invention is the control means in the first solving means, comprising superheat degree detecting means (90) for detecting the superheat degree of the refrigerant sucked by the compressor (21). (80) is a closed state when the detected temperature of the discharge temperature detecting means (T2) is not more than a predetermined upper limit value and the detected superheat degree of the superheat degree detecting means (90) exceeds a predetermined upper limit value. The liquid-side control valve (E3) is opened, and the operation for adjusting the liquid-side control valve (E3) to the opening degree derived based on the detected superheat degree is started.
[0009]
According to a third solving means of the present invention, in the second solving means, the control means (80) is configured such that the detected temperature of the discharge temperature detecting means (T2) is not more than a predetermined upper limit value and the degree of superheat is detected. When the detected superheat degree of the means (90) is less than a predetermined reference value, the liquid side control valve (E3) is closed and the operation of adjusting the opening of the liquid side control valve (E3) is ended. It is comprised as follows.
[0010]
-Action-
In the first solution, the refrigerant circulates while changing phase in the refrigerant circuit (20), and a vapor compression refrigeration cycle is performed. Specifically, the refrigerant discharged from the compressor (21) is condensed by the condenser (22), depressurized by the expansion valves (E1, E2), and then introduced into the evaporator (23, 24). In this evaporator (23, 24), the introduced refrigerant absorbs heat from the heat medium and evaporates. The heat medium is cooled by this heat absorption. The cooled heat medium is supplied to the use side and used for cooling the object.
[0011]
The refrigerant circuit (20) is provided with a liquid refrigerant introduction line (34) and a liquid side control valve (E3). When this liquid control valve (E3) is opened, all or part of the refrigerant condensed in the condenser (22) flows through the liquid refrigerant introduction pipe (34), and the expansion valves (E1, E2) and the evaporator (23 , 24) is bypassed and fed to the suction side of the compressor (21). At that time, the amount of refrigerant sent to the suction side of the compressor (21) through the liquid refrigerant introduction pipe (34) is adjusted by adjusting the opening of the liquid side control valve (E3). In the normal operation state, the liquid side control valve (E3) is closed, and the refrigerant is not supplied through the liquid refrigerant introduction pipe (34).
[0012]
In the first solution means, the discharge temperature detection means (T2) and the control means (80) are provided in the refrigeration apparatus. The discharge temperature detecting means (T2) is for detecting the temperature of the refrigerant discharged from the compressor (21). When the temperature detected by the discharge temperature detecting means (T2) exceeds a predetermined upper limit value, the control means (80) opens the liquid side control valve (E3) and starts a predetermined operation. That is, after opening the liquid side control valve (E3), the control means (80) opens the liquid side control valve (E3) based on the detected temperature of the discharge temperature detection means (T2). Perform the operation to adjust to the degree.
[0013]
When the liquid side control valve (E3) has a predetermined opening, a predetermined amount of refrigerant is introduced into the suction side of the compressor (21) through the liquid refrigerant introduction pipe (34). In this way, when the refrigerant from the condenser (22) is directly supplied to the suction side of the compressor (21), the temperature and enthalpy of the suction refrigerant of the compressor (21) are reduced by evaporation of the supplied refrigerant. To do. Therefore, the temperature of the refrigerant discharged from the compressor (21) also decreases.
[0014]
In the first solution means, the control means ( 80 ) continues to operate the compressor (21) even when the expansion valves ( E1, E2 ) are fully closed . Here, when the expansion valves (E1, E2) are closed, the inflow of the refrigerant to the evaporator (23, 24) is blocked, and the heat medium is not cooled in the evaporator (23, 24). When the expansion valves (E1, E2) are closed, the refrigerant circuit (20) is unable to circulate the refrigerant. If the compressor (21) is continuously operated in this state, the refrigerant circulation amount is insufficient. The temperature of the refrigerant discharged from the compressor (21) increases. When the temperature of the discharged refrigerant exceeds a predetermined upper limit value, the control means (80) opens the liquid side control valve (E3) and passes through the liquid refrigerant introduction line (34) to the suction side of the compressor (21). Feed the refrigerant. Therefore, even if the amount of refrigerant sucked by the compressor (21) is secured and the expansion valves (E1, E2) are closed, an increase in the refrigerant temperature discharged from the compressor (21) is suppressed.
[0015]
In the second solution means, a superheat degree detection means (90) is provided. The superheat degree detecting means (90) is for detecting the superheat degree of the refrigerant sucked by the compressor (21). In the present solution, the control means (80) is configured such that the detected superheat degree of the superheat degree detection means (90) has a predetermined upper limit value even if the detected temperature of the discharge temperature detecting means (T2) is not more than the predetermined upper limit value. When exceeded, the liquid side control valve (E3) is opened and a predetermined operation is started. That is, after opening the liquid side control valve (E3), the control means (80) derives the opening degree of the liquid side control valve (E3) based on the detected superheat degree of the superheat degree detection means (90). The operation to adjust the opening is performed.
[0016]
As described above, when the liquid side control valve (E3) is opened, the refrigerant condensed in the condenser (22) is directly supplied to the suction side of the compressor (21) through the liquid refrigerant introduction pipe (34). And the superheat degree of the suction | inhalation refrigerant | coolant of a compressor (21) falls because the supplied refrigerant | coolant evaporates.
[0017]
In the third solution means, when the detected temperature of the discharge temperature detecting means (T2) is not more than a predetermined upper limit value and the detected superheat degree of the superheat degree detecting means (90) is less than a predetermined reference value, The supply of refrigerant through the refrigerant introduction pipe (34) is shut off. Specifically, in this case, the control means (80) fully closes the liquid side control valve (E3) and ends the operation of adjusting the opening of the liquid side control valve (E3). That is, in such a case, it can be said that it is a normal operation state, so there is no need to supply the refrigerant through the liquid refrigerant introduction line (34), and therefore the control means (80) closes the liquid side control valve (E3). To do.
[0018]
【The invention's effect】
According to the present invention, the temperature of the refrigerant discharged from the compressor (21) can be lowered by supplying the refrigerant to the suction side of the compressor (21) through the liquid refrigerant introduction pipe (34). Therefore, even when the discharged refrigerant temperature becomes too high, it is possible to take measures to lower the discharged refrigerant temperature without stopping the compressor (21). For this reason, even when the discharged refrigerant temperature is excessively increased, the reliability of the compressor (21) can be ensured by decreasing the discharged refrigerant temperature while continuing the operation of the compressor (21).
[0019]
Further , according to the present invention , since the control means (80) operates the liquid side control valve (E3) based on the temperature detected by the discharge temperature detection means (T2), the refrigerant discharged from the compressor (21) can be reliably supplied. It can be made below a predetermined upper limit.
[0020]
In the present invention , the compressor (21) is continuously operated even when the expansion valves ( E1, E2 ) are fully closed . Here, for example, when there is no cooling load on the use side, it is no longer necessary to cool the evaporator (23, 24) heat medium, so the compressor (21) is usually stopped. However, for example, when cooling a production facility in a factory, a cooling load may be intermittently generated. In this case, even if the cooling load temporarily disappears, it is necessary to continue the operation of the compressor (21) so as to be able to quickly cope with the subsequent increase in the cooling load. In that case, in order to avoid that the temperature of the heat medium is too low, it is necessary to fully close the expansion valves (E1, E2) to block the flow of the refrigerant into the evaporator (23, 24). Thus, the control means (80) of the present invention performs the predetermined operation, thereby making it possible to meet the above requirements.
[0021]
In the second solution means, the control means (80) operates the liquid side control valve (E3) based on the detected superheat degree of the superheat degree detection means (90). Here, when the degree of superheat of the refrigerant sucked in the compressor (21) becomes higher, the temperature of the refrigerant discharged from the compressor (21) also increases accordingly. Therefore, the control means (80) controls the liquid side control valve (E3) based on the detected superheat degree, so that the discharge refrigerant temperature of the compressor (21) can be more reliably kept below the predetermined upper limit value. .
[0022]
Further, in the third solution means, the control means (80) fully closes the liquid side control valve (E3) in a predetermined state. For this reason, the refrigerant can be supplied through the liquid refrigerant introduction line (34) only when the temperature of the discharged refrigerant needs to be lowered, and the amount of refrigerant flowing into the evaporator (23, 24) in a normal operation state The cooling of the heat medium can be performed reliably.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present embodiment is a brine chilling unit constituted by a refrigeration apparatus according to the present invention.
[0024]
As shown in FIG. 1, the chilling unit (10) includes a refrigerant circuit (20), a cooling water circuit (40), a first circuit (50), a second circuit (60), and a controller (80). Yes. This chilling unit (10) is for supplying the first brine and the second brine having different temperature levels to the semiconductor production equipment on the use side in order to cool the silicon wafer in the semiconductor manufacturing process. It is.
[0025]
<Refrigerant circuit>
The refrigerant circuit (20) includes a compressor (21), a condenser (22), a first expansion valve (E1), a second expansion valve (E2), a first evaporator (23), and a second evaporator (24 ), And an accumulator (25). The first evaporator (23) and the second evaporator (24) are connected in parallel in the refrigerant circuit (20). The refrigerant circuit (20) is filled with R407C as a refrigerant. In the refrigerant circuit (20), the refrigerant circulates while undergoing phase change, and a refrigeration cycle is performed.
[0026]
In the refrigerant circuit (20), the discharge side of the compressor (21) is connected to the upper end of the refrigerant flow path (22a) in the condenser (22) via the discharge gas pipe (31). The condenser (22) will be described later. One end of the liquid pipe (32) is connected to the lower end of the refrigerant flow path (22a) in the condenser (22). The liquid pipe (32) is branched into two branch pipes on the other end side. The first branch pipe (32a) of the liquid pipe (32) is connected to the upper end of the primary flow path (23a) in the first evaporator (23) via the first expansion valve (E1). On the other hand, the second branch pipe (32b) of the liquid pipe (32) is connected to the upper end of the primary flow path (24a) in the second evaporator (24) via the second expansion valve (E2). Yes. The first evaporator (23) and the second evaporator (24) will be described later.
[0027]
The first evaporator (23) and the second evaporator (24) are connected to the suction side of the compressor (21) via the suction gas pipe (33). Specifically, the suction gas pipe (33) is branched into two branch pipes on one end side. The suction gas pipe (33) has a first branch pipe (33a) connected to the lower end of the primary flow path (23a) in the first evaporator (23), and a second branch pipe (33b) The second evaporator (24) is connected to the lower end of the primary side flow path (24a). The other end of the suction gas pipe (33) is connected to the suction side of the compressor (21) via the accumulator (25).
[0028]
As the first expansion valve (E1) and the second expansion valve (E2), so-called electronic expansion valves that are driven by a motor and configured to be able to change the opening degree are used.
[0029]
The condenser (22) is a so-called plate heat exchanger. In the condenser (22), a refrigerant channel (22a) and a cooling water channel (22b) are partitioned. The condenser (22) is for exchanging heat between the refrigerant in the refrigerant channel (22a) and the cooling water in the cooling water channel (22b), and condensing the refrigerant by this heat exchange.
[0030]
The first evaporator (23) is a so-called plate heat exchanger. The first evaporator (23) is partitioned into a primary channel (23a) and a secondary channel (23b). The first evaporator (23) is for exchanging heat between the refrigerant in the primary channel (23a) and the brine in the secondary channel (23b), and cooling the brine by this heat exchange. .
[0031]
The second evaporator (24) is a so-called plate heat exchanger. In the second evaporator (24), a primary channel (24a) and a secondary channel (24b) are partitioned. The second evaporator (24) heat-exchanges the refrigerant in the primary flow path (24a) and the brine in the secondary flow path (24b), and cools the brine by this heat exchange. .
[0032]
The compressor (21) is constituted by a hermetic scroll compressor (21). Electric power is supplied to the electric motor of the compressor (21) via an inverter (not shown). And the capacity | capacitance of a compressor (21) is changed by adjusting the output frequency of an inverter and changing the rotation speed of an electric motor. That is, the compressor (21) has a variable capacity.
[0033]
Further, the refrigerant circuit (20) is provided with a liquid refrigerant introduction pipe (34), a gas refrigerant introduction pipe (35), a third expansion valve (E3), and a fourth expansion valve (E4).
[0034]
One end of the liquid refrigerant introduction pipe (34) is connected to the upstream side of the first and second expansion valves (E1, E2) in the liquid pipe (32). The other end of the liquid refrigerant introduction pipe (34) is connected to the upstream side of the accumulator (25) in the suction gas pipe (33). The liquid refrigerant introduction pipe (34) constitutes a liquid refrigerant introduction pipe for introducing the refrigerant condensed in the condenser (22) to the suction side of the compressor (21). The liquid refrigerant introduction pipe (34) is provided with a third expansion valve (E3) as a liquid side adjustment valve. The third expansion valve (E3) is constituted by the above-described electronic expansion valve.
[0035]
One end of the gas refrigerant introduction pipe (35) is connected to the discharge gas pipe (31). The other end of the gas refrigerant introduction pipe (35) is connected to the upstream side of the accumulator (25) in the intake gas pipe (33). The liquid refrigerant introduction pipe (34) constitutes a gas refrigerant introduction pipe for introducing the gas refrigerant discharged from the compressor (21) to the suction side of the compressor (21). The gas refrigerant introduction pipe (35) is provided with a fourth expansion valve (E4) as a gas side control valve. The fourth expansion valve (E4) is configured by the above-described electronic expansion valve.
[0036]
<Cooling water circuit>
The cooling water circuit (40) includes an inflow pipe (42) and an outflow pipe (43). A cooling heat exchanger (41) is connected to the cooling water circuit (40). In the cooling water circuit (40), cooling water circulates between the condenser (22) and the cooling heat exchanger (41) and a cooling tower (not shown).
[0037]
One end of the inflow pipe (42) is connected to the cooling tower via a pump (not shown). The inflow pipe (42) is branched into two branch pipes on the other end side. The first branch pipe (42a) of the inflow pipe (42) is connected to the lower end of the cooling water flow path (41b) in the cooling heat exchanger (41) via the first electric valve (S1). On the other hand, the 2nd branch pipe (42b) of the inflow piping (42) is connected to the lower end of the cooling water flow path (22b) in a condenser (22) via the 2nd motor operated valve (S2). The cooling heat exchanger (41) will be described later.
[0038]
The cooling heat exchanger (41) and the condenser (22) are connected to the cooling tower via the outflow pipe (43). Specifically, the outflow pipe (43) is branched into two branch pipes at one end side thereof. The first branch pipe (43a) of the outflow pipe (43) is connected to the upper end of the cooling water flow path (41b) in the cooling heat exchanger (41). On the other hand, the second branch pipe (43b) of the inflow pipe (42) is connected to the upper end of the cooling water flow path (22b) in the condenser (22). The other end of the inflow pipe (42) is connected to a cooling tower (not shown).
[0039]
The cooling heat exchanger (41) is a so-called plate heat exchanger. A cooling water channel (41b) and a brine channel (41a) are defined in the cooling heat exchanger (41). The cooling heat exchanger (41) heat-exchanges the cooling water in the cooling water channel (41b) and the brine in the brine channel (41a), and cools the brine by this heat exchange.
[0040]
<< First Circuit, Second Circuit >>
The first circuit (50) is a closed circuit formed by connecting a cooling heat exchanger (41), a first evaporator (23), a first heater (52), and a first tank (53) in this order. It is. The first circuit (50) is filled with a first brine which is a first heat medium. In the first circuit (50), the first brine circulates between the cooling heat exchanger (41) and the first evaporator (23) and the use side, and the first brine set to the first set temperature is Supplied to the user side. As the first brine, Fluorinert (trademark) manufactured by 3M, which is a fluorine-based inert liquid, is used. Further, the first set temperature is set to a predetermined value within a range of 30 ° C. to 120 ° C., for example.
[0041]
In the first circuit (50), the brine return pipe (51) extending from the use side is connected to the lower end of the brine flow path (41a) in the cooling heat exchanger (41). The upper end of the brine flow path (41a) in the cooling heat exchanger (41) is connected to the lower end of the secondary flow path (23b) in the first evaporator (23) by piping. The upper end of the secondary side flow path (23b) in the first evaporator (23) is connected to the lower part of the first tank (53) via the first heater (52).
[0042]
A first brine pump (54) is installed at the bottom of the first tank (53). The first brine pump (54) is connected to a brine delivery pipe (55) extending to the use side. The first brine pump (54) sucks the first brine in the first tank (53) and sends it out to the user side through the delivery pipe (55). The delivery pipe (55) is provided with a first check valve (CV1). The first check valve (CV1) allows only the first brine to flow from the first tank (53) toward the user side.
[0043]
The second circuit (60) is a closed circuit configured by connecting a second evaporator (24), a second heater (62), and a second tank (63) in order. The second circuit (60) is filled with a second brine which is a second heat medium. In the second circuit (60), the second brine is circulated between the second evaporator (24) and the use side, and the second brine having the second set temperature is supplied to the use side. In addition, the said fluorinate is used as a 2nd brine. Further, the second set temperature is set to a predetermined value within a range of −30 ° C. to 60 ° C., for example. However, the second set temperature is set to a value lower than the first set temperature.
[0044]
In the second circuit (60), the brine return pipe (61) extending from the use side is connected to the lower end of the secondary flow path (24b) in the second evaporator (24). The upper end of the secondary side flow path (24b) in the second evaporator (24) is connected to the lower part of the second tank (63) through a second heater (62).
[0045]
A second brine pump (64) is installed at the bottom of the second tank (63). The second brine pump (64) is connected to a brine delivery pipe (65) extending to the use side. The second brine pump (64) sucks the second brine in the second tank (63) and sends it out to the user side through the delivery pipe (65). The delivery pipe (65) is provided with a second check valve (CV2). The second check valve (CV2) only allows the second brine to flow from the second tank (63) toward the user side.
[0046]
<< 1st tank, 2nd tank >>
The first tank (53) is a rectangular parallelepiped container. The size of the first tank (53) is approximately about one can. The first tank (53) stores the first brine that has passed through the first heater (52). In other words, the first tank having the first set temperature is stored in the first tank (53).
[0047]
The first tank (53) is provided with an electrode type liquid level sensor (56). The liquid level sensor (56) includes a lower limit detection unit (56a) and an upper limit detection unit (56b). The lower limit detector (56a) is provided at the lower limit position of the liquid level in the first tank (53). The lower limit position of the liquid level corresponds to the position of the suction port of the first brine pump (54) so that the first brine pump (54) provided in the first tank (53) does not suck air. It has been established. Moreover, the upper limit detection part (56b) is provided in the upper limit position of the liquid level in the 1st tank (53). The upper limit position of the liquid level is determined so that the first brine does not overflow from the first tank (53). The liquid level sensor (56) outputs a lower limit signal as a detection signal when the lower limit detection unit (56a) detects the liquid level of the first brine, and the upper limit detection unit (56b) detects the liquid level of the first brine. When detected, an upper limit signal is output as a detection signal.
[0048]
The second tank (63) is a rectangular parallelepiped container. The size of the second tank (63) is approximately about one can. The second tank (63) stores the second brine that has passed through the second heater (62). In other words, the second brine having the second set temperature is stored in the second tank (63).
[0049]
The second tank (63) is provided with an electrode type liquid level sensor (66). The liquid level sensor (66) includes a lower limit detection unit (66a) and an upper limit detection unit (66b). The lower limit detector (66a) is provided at the lower limit position of the liquid level in the second tank (63). The lower limit position of the liquid level corresponds to the position of the suction port of the second brine pump (64) so that the second brine pump (64) provided in the second tank (63) does not suck air. It has been established. Moreover, the upper limit detection part (66b) is provided in the upper limit position of the liquid level in the 2nd tank (63). The upper limit position of the liquid level is determined so that the second brine does not overflow from the second tank (63). The liquid level sensor (66) outputs a lower limit signal as a detection signal when the lower limit detection part (66a) detects the liquid level of the second brine, and the upper limit detection part (66b) detects the liquid level of the second brine. When detected, an upper limit signal is output as a detection signal.
[0050]
Each of the first tank (53) and the second tank (63) is provided with one drain port (71). The drain port (71) is connected to the bottom of the first and second tanks (53, 63). Each drain port (71) is provided with one drain valve (72). The drain port (71) is used when the brine is extracted from the first and second tanks (53, 63).
[0051]
<Sensors>
Various sensors are provided in the refrigerant circuit (20), the first circuit (50), and the second circuit (60).
[0052]
Specifically, the refrigerant circuit (20) includes a first pressure sensor (P1), a second pressure sensor (P2), a first thermistor (T1), a second thermistor (T2), and a third thermistor (T3). Is provided. The first pressure sensor (P1) is connected to the suction gas pipe (33) and detects the pressure of the refrigerant sucked by the compressor (21). The second pressure sensor (P2) is connected to the discharge gas pipe (31) and detects the pressure of the refrigerant discharged from the compressor (21). The first thermistor (T1) is attached to the suction gas pipe (33), and detects the temperature of the refrigerant sucked by the compressor (21) by detecting the temperature of the suction gas pipe (33). The second thermistor (T2) is attached to the discharge gas pipe (31), and detects the temperature of the refrigerant discharged from the compressor (21) by detecting the temperature of the discharge gas pipe (31). This second thermistor (T2) constitutes a discharge temperature detecting means. The third thermistor (T3) is provided in the second branch pipe (33b) of the suction gas pipe (33). By detecting the temperature of the second branch pipe (33b), the third thermistor (T3) is removed from the second evaporator (24). The temperature of the refrigerant that has flowed out is detected.
[0053]
The first circuit (50) is provided with a first platinum thermometer (Pt1), a second platinum thermometer (Pt2), a fourth platinum thermometer (Pt4), and a third pressure sensor (P3). . The first platinum thermometer (Pt1) is provided in the return pipe (51) of the first circuit (50) and detects the temperature of the first brine returned from the use side. The second platinum thermometer (Pt2) is provided near the outlet of the cooling heat exchanger (41) in the first circuit (50), and detects the temperature of the first brine flowing out of the cooling heat exchanger (41). The fourth platinum thermometer (Pt4) is provided near the outlet of the first heater (52) in the first circuit (50) and detects the temperature of the first brine flowing out from the first heater (52). The third pressure sensor (P3) is connected to the delivery pipe (55) of the first circuit (50), and detects the pressure of the first brine discharged from the first brine pump (54).
[0054]
The second circuit (60) is provided with a fifth platinum thermometer (Pt5), a seventh platinum thermometer (Pt7), and a fourth pressure sensor (P4). The fifth platinum thermometer (Pt5) is provided in the return pipe (61) of the second circuit (60), and detects the temperature of the second brine returned from the use side. The seventh platinum thermometer (Pt7) is provided near the outlet of the second heater (62) in the second circuit (60), and detects the temperature of the second brine flowing out of the second heater (62). The fourth pressure sensor (P4) is connected to the delivery pipe (65) of the second circuit (60), and detects the pressure of the second brine discharged from the second brine pump (64). Each platinum thermometer is a temperature sensor using a platinum resistance thermometer.
[0055]
"controller"
The controller (80) controls the operation of the chilling unit (10) and constitutes a control means. As shown in FIG. 2, the controller (80) is provided with a superheat degree deriving unit (81), a third expansion valve control unit (82), and first and second expansion valve control units (83). . The controller (80) receives detection signals from the thermistors (T1, ...), pressure sensors (P1, ...), platinum thermometers (Pt1, ...), and liquid level sensors (56,66). Yes.
[0056]
The detected pressure of the first pressure sensor (P1) and the detected temperature of the first thermistor (T1) are input to the superheat degree deriving unit (81). The superheat degree deriving unit (81) is configured to derive the superheat degree of the refrigerant sucked by the compressor (21) based on the input detected pressure and detected temperature. The superheat degree deriving unit (81) constitutes a superheat degree detecting means (90) together with the first pressure sensor (P1) and the first thermistor (T1).
[0057]
The temperature detected by the second thermistor (T2) is input to the third expansion valve controller (82). Further, the superheat degree derived by the superheat degree deriving section (81) constituting the superheat degree detecting means (90), that is, the detected superheat degree is inputted to the third expansion valve control section (82). The third expansion valve control unit (82) is configured to control the opening of the third expansion valve (E3) based on the input detected temperature and detected superheat degree.
[0058]
Specifically, the detected temperature of the fourth platinum thermometer (Pt4) and the detected temperature of the seventh platinum thermometer (Pt7) are input to the first and second expansion valve control units (83). The first and second expansion valve control units (83) are configured to perform opening control of the first expansion valve (E1) and the second expansion valve (E2) based on the input detected temperature. .
[0059]
The controller (80) adjusts the opening of the fourth expansion valve (E4), adjusts the opening of the first and second electric valves (S1, S2) based on the input signal, and compresses the compressor (21). Capacity adjustment and output adjustment of the first and second heaters (52, 62).
[0060]
《Nitrogen introduction tube》
A nitrogen introduction pipe (77) is connected to the first circuit (50) and the second circuit (60). The nitrogen inlet pipe (77) is provided with an on-off valve (79) at one end thereof. One end of the nitrogen introduction pipe (77) constitutes a connection port (78) to which a nitrogen cylinder is connected.
[0061]
The nitrogen introduction pipe (77) is branched into two branch pipes on the other end side. The first branch pipe (77a) of the nitrogen introduction pipe (77) is connected to the downstream side of the first check valve (CV1) in the delivery pipe (55) of the first circuit (50). The first branch pipe (77a) is provided with a first electromagnetic valve (SV1) and a third check valve (CV3) in order toward the delivery pipe (55). The third check valve (CV3) allows only the flow of nitrogen gas from the connection port (78) toward the delivery pipe (55). On the other hand, the second branch pipe (77b) of the nitrogen introduction pipe (77) is connected to the downstream side of the second check valve (CV2) in the delivery pipe (65) of the second circuit (60). The second branch pipe (77b) is provided with a second electromagnetic valve (SV2) and a fourth check valve (CV4) in order toward the delivery pipe (65). The fourth check valve (CV4) allows only the flow of nitrogen gas from the connection port (78) toward the delivery pipe (65).
[0062]
-Driving action-
The operation of the chilling unit (10) will be described.
[0063]
<< Operation in refrigerant circuit and cooling water circuit >>
When the compressor (21) is operated in the refrigerant circuit (20), the compressed gas refrigerant is discharged from the compressor (21). This gas refrigerant is introduced into the refrigerant flow path (22a) of the condenser (22) through the discharge gas pipe (31). In the refrigerant flow path (22a) of the condenser (22), the introduced refrigerant dissipates heat to the cooling water in the cooling water flow path (22b) and condenses. The condensed refrigerant exits the condenser (22) and flows through the liquid pipe (32). Thereafter, the refrigerant in the liquid pipe (32) is divided into two, one flowing into the first branch pipe (32a) and the other into the second branch pipe (32b).
[0064]
The refrigerant flowing into the first branch pipe (32a) of the liquid pipe (32) is decompressed by the first expansion valve (E1) and then introduced into the primary flow path (23a) of the first evaporator (23). Is done. In the primary channel (23a), the introduced refrigerant absorbs heat from the first brine in the secondary channel (23b) and evaporates. The evaporated refrigerant exits from the first evaporator (23) and flows into the first branch pipe (33a) of the suction gas pipe (33).
[0065]
On the other hand, the refrigerant flowing into the second branch pipe (32b) of the liquid pipe (32) is depressurized by the second expansion valve (E2), and then the primary flow path (24a) of the second evaporator (24). To be introduced. In the primary side flow path (24a), the introduced refrigerant absorbs heat from the second brine in the secondary side flow path (24b) and evaporates. The evaporated refrigerant exits from the second evaporator (24) and flows into the second branch pipe (33b) of the suction gas pipe (33).
[0066]
In the suction gas pipe (33), the refrigerant in the first branch pipe (33a) and the refrigerant in the second branch pipe (33b) merge. The combined refrigerant is sucked into the compressor (21) through the accumulator (25). The compressor (21) compresses the sucked refrigerant and discharges it again. In the refrigerant circuit (20), the refrigerant circulates as described above to perform a refrigeration cycle. In the normal operation state, the third expansion valve (E3) and the fourth expansion valve (E4) are closed.
[0067]
When the pump (not shown) is operated in the cooling water circuit (40), the cooling water cooled by the cooling tower (not shown) is sent through the inflow pipe (42). The cooling water flowing through the inflow pipe (42) is split into two, one flowing into the first branch pipe (42a) and the other into the second branch pipe (42b).
[0068]
The cooling water that has entered the first branch pipe (42a) of the inflow pipe (42) passes through the first motor-operated valve (S1) and is introduced into the cooling water flow path (41b) of the cooling heat exchanger (41). In the cooling heat exchanger (41), the introduced cooling water absorbs heat from the first brine in the brine flow path (41a). The cooling water after absorbing heat exits from the cooling heat exchanger (41) and flows through the first branch pipe (43a) of the outflow pipe (43).
[0069]
On the other hand, the cooling water that has entered the second branch pipe (42b) of the inflow pipe (42) passes through the second motor-operated valve (S2) and is introduced into the cooling water flow path (22b) of the condenser (22). In the condenser (22), the introduced cooling water absorbs heat from the refrigerant in the refrigerant flow path (22a). The cooling water after endotherm exits the condenser (22) and flows through the second branch pipe (43b) of the outflow pipe (43).
[0070]
In the outflow pipe (43), the cooling water of the first branch pipe (43a) and the cooling water of the second branch pipe (43b) merge. The combined cooling water is sent to the cooling tower (not shown), cooled, and sent again through the inflow pipe (42).
[0071]
<< Operation in the first circuit and the second circuit >>
When the first brine pump (54) is operated in the first circuit (50), the first brine circulates. The first brine that has absorbed heat from the object on the use side flows through the return pipe (51) and is introduced into the brine flow path (41a) of the cooling heat exchanger (41). In the cooling heat exchanger (41), the first brine in the brine channel (41a) exchanges heat with the cooling water in the cooling water channel (41b). By this heat exchange, the first brine is cooled by releasing heat to the cooling water. The first brine cooled by the cooling heat exchanger (41) is introduced into the secondary flow path (23b) of the first evaporator (23). In the first evaporator (23), the first brine in the secondary channel (23b) exchanges heat with the refrigerant in the primary channel (23a). By this heat exchange, the first brine is further cooled by releasing heat to the refrigerant.
[0072]
The 1st brine which came out of the 1st evaporator (23) is introduced into the 1st heater (52). The first heater (52) imparts an appropriate amount of heat to the first brine so that the temperature of the first brine becomes the first set temperature. In other words, when the temperature of the first brine is lower than the first set temperature at the outlet of the first evaporator (23), the temperature of the first brine is set to the first setting by heating with the first heater (52). Adjust to temperature.
[0073]
The 1st brine which became 1st preset temperature in the 1st heater (52) flows into the 1st tank (53), and is stored. The first brine of the first set temperature stored in the first tank (53) is sucked into the first brine pump (54) and sent out to the delivery pipe (55). The first brine supplied through the delivery pipe (55) is used for cooling the object on the use side. The first brine that has absorbed heat from the object on the use side is sent again to the cooling heat exchanger (41) through the return pipe (51).
[0074]
When the second brine pump (64) is operated in the second circuit (60), the second brine circulates. The second brine that has absorbed heat from the object on the use side flows through the return pipe (61) and is introduced into the secondary side flow path (24b) of the second evaporator (24). In the second evaporator (24), the second brine in the secondary channel (24b) exchanges heat with the refrigerant in the primary channel (24a). Through this heat exchange, the second brine is cooled by releasing heat to the refrigerant.
[0075]
The second brine exiting from the second evaporator (24) is introduced into the second heater (62). The second heater (62) imparts an appropriate amount of heat to the second brine so that the temperature of the second brine becomes the second set temperature. That is, when the temperature of the second brine is lower than the second set temperature at the outlet of the second evaporator (24), the temperature of the second brine is set to the second value by heating with the second heater (62). Adjust to temperature.
[0076]
The second brine that has reached the second set temperature in the second heater (62) flows into the second tank (63) and is stored. The second brine having the second set temperature stored in the second tank (63) is sucked into the second brine pump (64) and sent out to the delivery pipe (65). The second brine supplied through the delivery pipe (65) is used for cooling the object on the use side. The second brine that has absorbed heat from the object on the use side is sent again to the second evaporator (24) through the return pipe (61).
[0077]
<Control operation of controller>
As described above, the controller (80) controls the operation of the chilling unit (10). Here, the contents will be described.
[0078]
The controller (80) adjusts the amount of heat exchange in the cooling heat exchanger (41). That is, the amount of heat released from the first brine in the cooling heat exchanger (41) is adjusted by adjusting the opening of the first motor operated valve (S1) and changing the amount of cooling water supplied to the cooling heat exchanger (41). Adjust.
[0079]
The controller (80) adjusts the amount of heat exchange in the first evaporator (23) and the second evaporator (24). This operation is performed by the opening degree control operation of the first and second expansion valves (E1, E2) by the first and second expansion valve control units (83).
[0080]
That is, the first and second expansion valve controllers (83) adjust the opening of the first expansion valve (E1) based on the difference between the first set temperature and the temperature detected by the fourth platinum thermometer (Pt4). To do. By adjusting the opening, the amount of refrigerant supplied to the first evaporator (23) is changed, and the amount of heat released from the first brine in the first evaporator (23) is adjusted. The first and second expansion valve control units (83) adjust the opening of the second expansion valve (E2) based on the difference between the second set temperature and the temperature detected by the seventh platinum thermometer (Pt7). To do. By adjusting the opening, the amount of refrigerant supplied to the second evaporator (24) is changed, and the amount of heat released from the second brine in the second evaporator (24) is adjusted.
[0081]
Furthermore, the controller (80) adjusts the capacity of the compressor (21) as well as the opening degree control of the first and second expansion valves (E1, E2). That is, by changing the output frequency of the inverter (not shown) according to the excess or deficiency of the cooling capacity in the first and second evaporators (24) and changing the rotational speed of the motor in the compressor (21) Adjust the capacity of the machine (21).
[0082]
If the temperature of the first brine is already equal to or lower than the first set temperature at the outlet of the cooling heat exchanger (41), the cooling of the first brine in the first evaporator (23) is stopped. That is, in such a case, the controller (80) fully closes the first expansion valve (E1) and shuts off the supply of the refrigerant to the first evaporator (23).
[0083]
The controller (80) adjusts the output of the first heater (52) and the second heater (62). That is, the output of the first heater (52) is adjusted so that the detected temperature of the fourth platinum thermometer (Pt4) becomes the first set temperature. Further, the output of the second heater (62) is adjusted so that the detected temperature of the seventh platinum thermometer (Pt7) becomes the second set temperature. Depending on the operation state, the outputs of the first heater (52) and the second heater (62) may be set to zero, and the brine (52, 62) may not be heated.
[0084]
The controller (80) performs start / stop control of the first brine pump (54) and the second brine pump (64). Here, the case of the first brine pump (54) will be described as an example, but the same applies to the case of the second brine pump (64).
[0085]
In principle, the first brine pump (54) is operated at all times. However, when the liquid level sensor (56) of the first tank (53) outputs either the lower limit signal or the upper limit signal, the controller (80) urgently stops the first brine pump (54). That is, when the lower limit signal is output, the operation of the first brine pump (54) is stopped because there is a risk of damaging the cooling object on the use side if the operation is continued with the first brine being insufficient. To do. Further, when the upper limit signal is output, the first brine pump (54) is stopped because the first brine may overflow from the first tank (53).
[0086]
The controller (80) controls the low pressure in the refrigerant circuit (20). Specifically, the controller (80) adjusts the amount of cooling water supplied to the condenser (22) by adjusting the opening of the second motor operated valve (S2), and the amount of heat released from the refrigerant in the condenser (22). Adjust. And the low pressure of a refrigerant circuit (20) is adjusted by changing the pressure of the refrigerant in a condenser (22). At that time, the controller (80) reduces the power consumption in the compressor (21) by making the low pressure of the refrigerant circuit (20) as low as possible.
[0087]
The controller (80) performs an operation for protecting the compressor (21) while continuing the operation of the compressor (21) even when the operating state of the refrigerant circuit (20) becomes abnormal.
[0088]
When the suction refrigerant pressure of the compressor (21) is excessively decreased or when the suction refrigerant of the compressor (21) is in a wet state, the controller (80) opens the fourth expansion valve (E4), The refrigerant discharged from the compressor (21) is introduced to the suction side of the compressor (21) through the gas refrigerant introduction pipe (35). When the discharged refrigerant is introduced in this way, the suction refrigerant pressure of the compressor (21) increases and the wetness of the suction refrigerant also decreases, so that the operation can be continued while avoiding damage to the compressor (21).
[0089]
The operation for protecting the compressor (21) is also performed by operating the third expansion valve (E3). The operation of the third expansion valve (E3) is performed by the third expansion valve control unit (82) of the controller (80).
[0090]
When the discharge refrigerant temperature of the compressor (21) exceeds a predetermined upper limit value, the third expansion valve control unit (82) starts opening degree control for the third expansion valve (E3). The opening degree control for the third expansion valve (E3) is also started when the degree of superheat of the refrigerant sucked by the compressor (21) exceeds a predetermined upper limit value. On the other hand, when the discharge refrigerant temperature of the compressor (21) becomes equal to or lower than a predetermined upper limit value and the superheat degree of the intake refrigerant falls below a predetermined reference value, the third expansion valve control unit (82) The opening control for (E3) is terminated. Here, operation | movement of a 3rd expansion valve control part (82) is demonstrated in detail, referring the flowchart of FIG. The numerical values shown in the description of FIG. 3 are all examples.
[0091]
In step ST1, the detected temperature T ₂ of the second thermistor (T2) makes a determination of whether or not exceed 110 ° C.. That is, in the third expansion valve control unit (82), the upper limit value of the discharge refrigerant temperature of the compressor (21) is set to 110 ° C.
[0092]
In step ST1 if the detected temperature T ₂ of the second thermistor (T2) is greater than 110 ° C., the process proceeds to step ST5. In step ST5, the angle calculated by the third expansion valve the opening of (E3), substitutes the detected temperature T ₂ of the second thermistor (T2) to a predetermined function f _1. At that time, if the third expansion valve (E3) is closed at the time of moving to step ST5, the third expansion valve (E3) is opened and set to the calculated predetermined opening. If the third expansion valve (E3) is already open at the time of moving to step ST5, the opening of the third expansion valve (E3) is changed to the calculated predetermined opening.
[0093]
When the third expansion valve (E3) is opened, the refrigerant is introduced into the suction gas pipe (33) through the liquid refrigerant introduction pipe (34). By introducing this refrigerant, the temperature and enthalpy of the suction refrigerant of the compressor (21) are reduced, and the discharge refrigerant temperature of the compressor (21) is reduced. Further, since the opening of the third expansion valve (E3) is set to a predetermined opening and an appropriate amount of refrigerant is supplied, the compressor (21) is not damaged by the liquid back.
[0094]
On the other hand, if the detected temperature T ₂ of the second thermistor (T2) was a 110 ° C. or less at step ST1, moves to step ST2. In step ST2, it is determined whether or not the detected superheat degree SH derived by the superheat degree deriving unit (81) exceeds 8 ° C. That is, in the third expansion valve control unit (82), the upper limit value of the superheat degree of the refrigerant sucked in the compressor (21) is set to 8 ° C.
[0095]
When the detected superheat degree SH of the superheat degree deriving unit (81) exceeds 8 ° C. in step ST2, the process proceeds to step ST6. In step ST6, the third expansion valve opening degree of (E3), the angle calculated by substituting the detected degree of superheat SH of the superheat degree deriving unit (81) on a predetermined function f _2. At that time, if the third expansion valve (E3) is closed at the time of moving to step ST6, the third expansion valve (E3) is opened and set to the calculated predetermined opening degree. If the third expansion valve (E3) is already open at the time of moving to step ST6, the opening of the third expansion valve (E3) is changed to the calculated predetermined opening.
[0096]
When the third expansion valve (E3) is opened, the refrigerant is introduced into the suction gas pipe (33) through the liquid refrigerant introduction pipe (34). By introducing this refrigerant, the degree of heating of the refrigerant sucked in the compressor (21) can be reduced. Further, since the opening of the third expansion valve (E3) is set to a predetermined opening and an appropriate amount of refrigerant is supplied, the compressor (21) is not damaged by the liquid back.
[0097]
On the other hand, when the detected superheat degree SH of the superheat degree deriving unit (81) is 8 ° C. or less in step ST2, the process proceeds to step ST3. In step ST3, it is determined whether or not the detected superheat degree SH derived by the superheat degree deriving unit (81) is less than 5 ° C. That is, in the third expansion valve control unit (82), the reference value of the superheat degree of the refrigerant sucked in the compressor (21) is set to 5 ° C.
[0098]
If the detected superheat degree SH of the superheat degree deriving unit (81) is less than 5 ° C. in step ST3, the process proceeds to step ST7. In step ST7, the third expansion valve (E3) is closed, and the opening degree control for the third expansion valve (E3) is terminated. That is, if the degree of superheat of the refrigerant sucked in the compressor (21) is less than 5 ° C, it is considered that the compressor has returned to the normal operating state. Therefore, the third expansion valve (E3) is fully closed and the liquid refrigerant introduction pipe (34) Stop supplying refrigerant.
[0099]
On the other hand, if the detected superheat degree SH of the superheat degree deriving unit (81) is 5 ° C. or higher in step ST3, the process proceeds to step ST4 without performing any operation on the third expansion valve (E3). That is, in this case, the opening degree of the third expansion valve (E3) is maintained as it is, and therefore, when the third expansion valve (E3) is already fully closed, it is held fully closed. In step ST4, it waits for 1 minute to pass, and after 1 minute has passed, it returns to step ST1 and repeats the above operation again.
[0100]
Here, as described above, the chilling unit (10) supplies brine to a semiconductor production facility. Due to the characteristics on the use side, in the chilling unit (10), the state with the cooling load and the state without the cooling load are alternately repeated at relatively short time intervals. Therefore, even if the cooling load is eliminated and it is no longer necessary to cool the brine in the first and second evaporators (23, 24), the compressor (21 ) Must be continued. However, when the refrigerant is introduced into the first evaporator (23) or the second evaporator (24) even though the cooling of the brine is unnecessary, the temperature of the brine sent to the use side is the first and first. 2 Below the set temperature. Therefore, in such a state, the first and second expansion valve controllers (83) fully close the first expansion valve (E1) and the second expansion valve (E2).
[0101]
When the first and second expansion valves (E1, E2) are fully closed in this manner, the refrigerant cannot be circulated in the refrigerant circuit (20), and the refrigerant refrigerant overheated excessively decreases in the refrigerant pressure (21). It reaches a state such as an excessive rise and an excessive rise in the discharged refrigerant temperature. For this reason, the controller (80) eliminates the need for cooling the brine by the first and second evaporators (23, 24) in addition to the case where trouble such as refrigerant leakage occurs, and the first and second expansion valves. Even when (E1, E2) is fully closed, the degree of opening of the third expansion valve (E3) is controlled. By the operation of the controller (80), the refrigerant sucked in the compressor (21) is secured even when the first and second expansion valves (E1, E2) are fully closed without causing an excessive increase in the discharge refrigerant temperature. The operation of the compressor (21) can be continued.
[0102]
<Other operations>
When checking or repairing the chilling unit (10), it may be necessary to remove the brine from the first circuit (50) or the second circuit (60). In such a case, the operation of introducing nitrogen gas into the first and second circuits (50, 60) through the nitrogen introduction pipe (77) and recovering the brine to the first and second tanks (53, 63) is performed. Do. Here, this operation will be described by taking the case of the first circuit (50) as an example, but the same applies to the second circuit (60).
[0103]
Connect a nitrogen cylinder to the connection port (78) and open the open / close valve (79). Subsequently, when the first solenoid valve (SV1) is opened, nitrogen gas is sent from the nitrogen cylinder to the first circuit (50). At this time, nitrogen gas is introduced downstream of the first check valve (CV1) in the delivery pipe (55) of the first circuit (50). Therefore, the first brine between the first check valve (CV1) and the first heater (52) is introduced along the circulation direction of the first brine in the first circuit (50). It is swept away by nitrogen gas and collected in the first tank (53). Then, by opening the drain valve (72) of the first tank (53) and discharging the first brine from the first tank (53), the first brine is almost completely extracted from the first circuit (50).
[0104]
-Effect of the embodiment-
In the present embodiment, the liquid refrigerant introduction pipe (34) and the third expansion valve (E3) are provided in the refrigerant circuit (20), and the third expansion valve (82) of the controller (80) is controlled by the third expansion valve (82). E3) Opening control is performed. Therefore, even if the discharge refrigerant temperature of the compressor (21) is excessively increased during operation or the superheat of the suction refrigerant is excessively increased, the discharge refrigerant temperature is maintained while the operation of the compressor (21) is continued. It is possible to reduce the refrigerant or the superheat degree of the suction refrigerant. For this reason, by controlling the opening of the third expansion valve (E3), the compressor (21) continues to operate, while preventing the compressor oil from deteriorating and the motor coil from being damaged. This ensures the reliability of the compressor (21).
[0105]
Further, the third expansion valve control section (82) controls the opening degree of the third expansion valve (E3), so that cooling of the brine in the first and second evaporators (23, 24) is no longer necessary. However, the operation of the compressor (21) can be continued after the first and second expansion valves (E1, E2) are fully closed. Therefore, even when the cooling load on the usage side is intermittently generated as in this embodiment, the operation of the compressor (21) is continued regardless of the presence or absence of the cooling load, so that the predetermined set temperature can be maintained. Brine can be stably supplied to the user side.
[0106]
In the present embodiment, the cooling heat exchanger (41) is connected to the first circuit (50), and the first brine is cooled by heat exchange with the cooling water. Therefore, the energy required for cooling the first brine can be greatly reduced as compared with the case where the first brine is cooled using only the cold heat obtained by the refrigeration cycle. For this reason, the energy required for the operation of the chilling unit (10) can be reduced, and the power consumption of the chilling unit (10) can be reduced.
[0107]
In the present embodiment, the capacity of the compressor (21) is changed by changing the output frequency of the inverter. Here, conventionally, in this type of chilling unit (10), the capacity of the compressor (21) is adjusted by a so-called hot gas bypass in which the discharge gas of the compressor (21) is directly returned to the suction side. For this reason, even if the capacity | capacitance of the compressor (21) was changed, the power consumption of the compressor (21) did not fall, but there was a problem in the point of energy efficiency. On the other hand, if the capacity of the compressor (21) is adjusted by an inverter as in this embodiment, the power consumption is reduced if the capacity of the compressor (21) is reduced, so that the chilling unit is excellent in energy saving. (10) can be realized.
[0108]
Here, there is a case where the control cannot follow a sudden load fluctuation and the temperature of the first brine at the outlet of the first heater (52) deviates from the first set temperature. On the other hand, in the 1st circuit (50) which concerns on this embodiment, the 1st brine used as the 1st preset temperature is once stored in the 1st tank (53), and is sent to the utilization side after that. Therefore, even if the temperature of the first brine flowing into the first tank (53) temporarily disappears from the first set temperature, the temperature of the first brine sent from the first tank (53) to the user side is almost the same. The first set temperature is maintained without fluctuation. This also applies to the second circuit (60). For this reason, according to this embodiment, it becomes possible to hold | maintain the temperature of the brine supplied to a utilization side reliably to preset temperature.
[0109]
Other Embodiments of the Invention
In the above-described embodiment, the above-mentioned florinate is used as the first and second brine, but other substances can be used as the brine.
[0110]
Moreover, in the said embodiment, although the scroll type compressor (21) is used, you may use the compressor of another type, for example, a compressor of a rolling piston type.
[0111]
Moreover, in the said embodiment, although the 1st evaporator (23), the 2nd evaporator (24), the condenser (22), and the cooling heat exchanger (41) are comprised by the plate-type heat exchanger, Other types of heat exchangers, for example, double tube heat exchangers, may be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a piping system diagram showing an overall configuration of a chilling unit according to an embodiment.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a controller according to the embodiment.
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of a third expansion valve control unit in the controller.
[Explanation of symbols]
(20) Refrigerant circuit (21) Compressor (22) Condenser (23) First evaporator (evaporator)
(24) Second evaporator (evaporator)
(34) Liquid refrigerant introduction pipe (liquid refrigerant introduction pipe)
(80) Controller (control means)
(90) Superheat detection means (T2) Second thermistor (discharge temperature detection means)
(E1) First expansion valve (expansion valve)
(E2) Second expansion valve (expansion valve)
(E3) Third expansion valve (liquid side control valve)

Claims

A compressor (21), a condenser (22), an expansion valve (E1, E2), and an evaporator (23, 24) are provided with a refrigerant circuit (20) filled with refrigerant, and the evaporator (23, 24) a refrigeration system that cools the heat medium and supplies it to the user side.
In the refrigerant circuit (20), a plurality of evaporators (23, 24) are connected in parallel to each other, and one expansion valve (E1, E2) is arranged upstream of each evaporator (23, 24). ,
The refrigerant circuit (20) includes a liquid refrigerant introduction line (34) for introducing the liquid refrigerant from the condenser (22) to the suction side of the compressor (21), and the liquid refrigerant introduction line ( 34) with a liquid side control valve (E3) for adjusting the refrigerant flow rate in
A discharge temperature detecting means (T2) for detecting the temperature of the refrigerant discharged from the compressor (21);
When at least the detected temperature of the discharge temperature detecting means (T2) exceeds a predetermined upper limit value, the closed liquid side control valve (E3) is opened and the liquid side control valve (E3) is set to the detected temperature. Control means (80) configured to start the operation of adjusting the opening degree derived based on,
Further, the control means (80) is disposed upstream of the evaporators (23, 24) because there is no need to cool the heat medium by the evaporators ( 23, 24 ) because there is no cooling load. A refrigeration system configured to continue the operation of the compressor (21) even when all of the expansion valves (E1, E2) are fully closed.

The refrigeration apparatus according to claim 1, wherein
While comprising a superheat degree detection means (90) for detecting the superheat degree of the refrigerant sucked by the compressor (21),
When the detected temperature of the discharge temperature detecting means (T2) is not more than a predetermined upper limit value and the detected superheat degree of the superheat degree detecting means (90) exceeds a predetermined upper limit value, the control means (80) A refrigeration apparatus configured to start an operation of opening the liquid-side control valve (E3) in a closed state and adjusting the liquid-side control valve (E3) to an opening degree derived based on the detected superheat degree.

The refrigeration apparatus according to claim 2,
When the detected temperature of the discharge temperature detecting means (T2) is not more than a predetermined upper limit value and the detected superheat degree of the superheat degree detecting means (90) is less than a predetermined reference value, the control means (80) The refrigeration apparatus configured to close the liquid side control valve (E3) and end the operation of adjusting the opening of the liquid side control valve (E3).