JP7325046B2 - 冷凍装置 - Google Patents

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Description

本発明は、冷凍装置に係り、特に、給湯により排熱回収を行うことのできる冷凍装置に関するものである。
従来から、例えば、スーパーマーケットなどの大型店舗においては、多くの冷凍ショーケースや冷蔵ショーケースが設置され、これらのショーケースを冷凍機で運転する冷凍装置が多く用いられている。
このような冷凍装置として、従来、例えば、インタークーラ、ガスクーラに水配管が並列に接続され、それぞれに供給された冷却水で、インタークーラでは低段側圧縮機構からの吐出冷媒との間で熱交換を行い、ガスクーラでは高段側圧縮機構からの吐出冷媒との間で熱交換を行う技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
特許第4947197号公報
しかしながら、前記従来の技術においては、給湯温度を高くするためには、インタークーラおよびガスクーラの水配管を流れる水の流量を減らす必要があった。そのため、水の流量を減らすことにより熱交換性能が低下し、インタークーラおよびガスクーラで冷媒の放熱不足が発生し、ガスクーラの出口側の冷媒温度が高くなり、その結果、冷凍装置の冷凍能力が不足してしまうという課題があった。
本発明は、前記した点に鑑みてなされたものであり、給湯温度を高くする場合でも、冷凍能力不足が発生せず、運転することができる冷凍装置を提供することを目的とするものである。
前記目的を達成するため、本発明は、冷媒と水との熱交換により冷媒を冷却し、冷媒を冷却する水の水流路が水配管で接続された冷凍装置であって、前記冷凍装置の入口を通じて低段吸込口から吸入された冷媒を圧縮して低段吐出口から吐出し、再度高段吸込口から吸入された冷媒を圧縮して高段吐出口から冷媒を吐出する圧縮機と、前記低段吐出口からの吐出冷媒を冷却するインタークーラと、前記高段吐出口からの吐出冷媒を冷却する主ガスクーラと、前記主ガスクーラ通過後の冷媒を冷却する補助ガスクーラと、を備え、前記水配管が、前記補助ガスクーラ、前記インタークーラ、前記主ガスクーラの順に順次直列に接続されていることを特徴とする。
これによれば、水配管の水を補助ガスクーラ、インタークーラ、主ガスクーラの順に流すことにより、補助ガスクーラに送られた水が、内部の冷媒温度の低い補助ガスクーラ、インタークーラ、主ガスクーラの順に供給されるため、冷媒と水との間の熱交換を高い効率で行うことができる。
本発明によれば、冷媒と水との間の熱交換を高い効率で行うことができるため、給湯温度を高くする場合でも、水の流量を減らす量を抑えて、給湯温度を高くすることができる。また、インタークーラおよびガスクーラにおいて、冷媒の十分な放熱が可能となるので、冷凍装置の出口側の冷媒温度も低くなり、冷凍装置の冷凍能力を維持することができる。
本発明の第1実施の形態における冷凍装置の冷媒回路図 第2実施の形態を示すガスクーラユニットの回路図 第3実施の形態を示すガスクーラユニットの回路図 第4実施の形態を示すガスクーラユニットの回路図 第5実施の形態を示すガスクーラユニットの回路図 第5実施の形態の動作を示すフローチャート 第6実施の形態を示すガスクーラユニットの回路図 第6実施の形態の冷凍装置の動作を示すフローチャート 第6実施の形態の冷凍能力制御Aの動作を示すフローチャート 第6実施の形態の給湯温度制御の動作を示すフローチャート 第6実施の形態の冷凍能力制御Bの動作を示すフローチャート 第7実施の形態を示すガスクーラユニットの回路図 第7実施の形態の冷凍装置の動作を示すフローチャート 第7実施の形態の冷凍能力制御Aの動作を示すフローチャート 第7実施の形態の給湯温度制御の動作を示すフローチャート 第7実施の形態の冷凍能力制御Bの動作を示すフローチャート 第8実施の形態を示すガスクーラユニットの回路図 第8実施の形態の冷凍装置の動作を示すフローチャート 第8実施の形態の冷凍能力制御Aの動作を示すフローチャート 第8実施の形態の給湯温度制御の動作を示すフローチャート 第8実施の形態の冷凍能力制御Bの動作を示すフローチャート
第1の発明は、冷媒と水との熱交換により冷媒を冷却し、冷媒を冷却する水の水流路が水配管で接続された冷凍装置であって、前記冷凍装置の入口を通じて低段吸込口から吸入された冷媒を圧縮して低段吐出口から吐出し、再度高段吸込口から吸入された冷媒を圧縮して高段吐出口から吐出する圧縮機と、前記低段吐出口からの吐出冷媒を冷却するインタークーラと、前記高段吐出口からの吐出冷媒を冷却する主ガスクーラと、前記主ガスクーラ通過後の冷媒を冷却する補助ガスクーラと、を備え、前記水配管が、前記補助ガスクーラ、前記インタークーラ、前記主ガスクーラの順に順次直列に接続されている。
これによれば、水配管の水を補助ガスクーラ、インタークーラ、主ガスクーラの順に流すことにより、補助ガスクーラに送られた水が、内部の冷媒温度の低い補助ガスクーラ、インタークーラ、主ガスクーラの順に供給されるため、冷媒と水との間の熱交換を高い効率で行うことができる。そのため、給湯温度を高くする場合でも、水の流量を減らす量を抑えて、給湯温度を高くすることができる。また、インタークーラおよびガスクーラにおいて、冷媒の十分な放熱が可能となるので、冷凍装置の出口側の冷媒温度も低くなり、冷凍装置の冷凍能力を維持することができる。
第2の発明は、前記インタークーラと前記主ガスクーラの間の前記水配管の中途部に分岐部を設け、前記補助ガスクーラより上流側の前記水配管に合流部を設け、前記分岐部で分岐し、前記主ガスクーラに水を供給する主流路と、前記分岐部で分岐し、前記主ガスクーラをバイパスして流れた水を外部放熱装置に通過させた後に前記合流部に合流させる主ガスクーラバイパス流路と、前記主流路と前記主ガスクーラバイパス流路を流れる水の流量を調整する流量調整機構とを備えている。
これによれば、流量調整機構によりインタークーラを通過した後の水の一部を主ガスクーラバイパス流路に流すことにより、主ガスクーラにおける冷媒と水との熱交換量を調整することができ、給湯温度を調整することができる。また、給湯温度を高くするために、主流路の水の流量の調整が必要な時も、余分な水は、流量調整機構を介して主ガスクーラバイパス流路を通り、外部放熱装置で放熱された水が補助ガスクーラの上流側の水配管に戻されるため、補助ガスクーラの上流側の水の温度も上昇せずに、補助ガスクーラにおいて、冷媒と水との十分な熱交換を行うことができる。その結果、冷媒の放熱不足が発生せず、冷凍装置の出口側の冷媒温度も低くなり、冷凍装置の冷凍能力を維持することができる。
第3の発明は、前記主ガスクーラより下流側の前記水配管に第2の分岐部を設け、前記主ガスクーラバイパス流路の前記外部放熱装置より上流側の前記主ガスクーラバイパス流路に第2の合流部を設け、前記第2の分岐部で分岐し、前記第2の合流部に合流する水を流す第1バイパス流路と、前記第2の分岐部で分岐し、給湯用の水を流す給湯流路と、前記第1バイパス流路上で前記第1バイパス流路を流れる水の流量を制御する第1バイパス制御弁と、前記給湯流路上で前記給湯流路を流れる水の流量を制御する給湯制御弁とを備えている。
これによれば、主ガスクーラバイパス流路および第1バイパス流路を流れる水の流量を調整することにより、水配管を流れる水を外部放熱装置を介して補助ガスクーラの上流側の水配管に戻す量を調整することができ、主ガスクーラを通過し、熱交換した後の水も外部放熱装置に送ることができるため、第2の発明よりも、冷媒と水との間の熱交換のための伝熱面積をより多く確保することができ、より高効率の冷凍装置の運転が可能となる。
また、冷凍装置の出口側の冷媒温度を低くすることができるため、給湯温度を高くする時も、冷凍装置の冷凍能力不足を発生させず、運転させることができる。
また、給湯温度が高くなり、給湯流路の水の流量の調整が必要な時も、第1バイパス流路を通じて水を流し、外部放熱装置で外部に放熱し続けることにより、冷凍装置の運転を継続し続けることができる。
第4の発明は、前記補助ガスクーラと前記インタークーラとの間の前記水配管に第3の分岐部を設け、前記主ガスクーラバイパス流路の前記外部放熱装置より上流側に第3の合流部を設け、前記第3の分岐部で分岐し、前記第3の合流部に合流する水を流す第2バイパス流路と、前記第2バイパス流路上で前記第2バイパス流路を流れる水の流量を制御する第2バイパス制御弁とを備えている。
これによれば、流量調整機構および第2バイパス制御弁の調整により、補助ガスクーラ、インタークーラ、主ガスクーラのそれぞれに流れる水の流量を個別に調整することができる。そのため、個別の水の流量調整によっても、冷凍サイクルの運転条件の調整を行うことができ、より高効率な冷凍装置の運転が可能となる。
また、冷凍装置の出口側の冷媒温度を低くすることができるため、給湯温度を高くする時も、冷凍装置の冷凍能力不足が発生せず、運転することができる。
また、給湯温度が高くなり、主流路の水の流量の調整が必要な時も、第2バイパス流路を通じて水を流し、外部放熱装置で外部に放熱し続けることにより、冷凍装置の運転を継続し続けることができる。
第5の発明は、前記補助ガスクーラと前記インタークーラとの間の前記水配管に第4の分岐部を設け、前記補助ガスクーラより上流側の前記水配管に前記第4の合流部を設け、前記第4の分岐部で分岐し、分岐して流れた水を外部放熱装置に通過させた後に前記第4の合流部に合流させる第4バイパス流路と、前記第4バイパス流路上で前記第4バイパス流路を流れる水の流量を制御する第4バイパス制御弁とを備えている。
これによれば、第4バイパス制御弁の制御により、補助ガスクーラに流れる水の流量とは別に、インタークーラ、主ガスクーラに流れる水の流量を個別に制御することが可能となる。そのため、補助ガスクーラを流れる水の流量を制御することで冷凍装置の冷凍能力を調整しつつ、主ガスクーラを流れる水の流量を制御することで給湯温度の調整を行うことができる。
第6の発明は、前記主ガスクーラの下流側に第5の分岐部を設け、前記第4バイパス流路の前記外部放熱装置より上流側の前記第4バイパス流路に第5の合流部を設け、前記第5の分岐部で分岐し、前記第5の合流部に合流する水を流す第5バイパス流路と、前記第5バイパス流路上で前記第5バイパス流路を流れる水の流量を制御する第5バイパス制御弁とを備えている。
これによれば、第5バイパス制御弁の開度を制御することにより、第5バイパス流路を流れる水の流量を制御することができる。そして、主ガスクーラの下流側において、水を外部放熱装置に戻すことにより、給湯に用いられない熱も外部放熱装置により放熱することができ、外部に熱を放熱し続けることにより冷凍装置の運転を継続することができる。
第7の発明は、前記補助ガスクーラと前記インタークーラとの間の前記水配管に第6の分岐部を設け、前記インタークーラと前記主ガスクーラとの間の前記水配管に第6の合流部を設け、前記第6の分岐部で分岐し、前記第6の合流部に合流する水を流す第6バイパス流路と、前記第6バイパス流路上で前記第6バイパス流路を流れる水の流量を制御する第6バイパス制御弁とを備えている。
これによれば、第6バイパス制御弁の開度を制御することにより、補助ガスクーラから第6バイパス流路に流れる水の流量を制御することができる。そして、インタークーラ、主ガスクーラ、補助ガスクーラをユニットとして備えたガスクーラユニットの水流路を流れる水の流量が多くなる場合には、インタークーラをバイパスして主ガスクーラに水を流すことにより、ガスクーラユニットの水流路での圧力損失を下げることができる。また、水流路での圧力損失を下げることができることにより、給水用ポンプの入力が小さい状態での運転を行うことができ、要求される給湯温度が変わり、水の流量が多くなる設定に変わった場合にも高効率での運転を行うことができる。
第8の発明は、前記補助ガスクーラと前記インタークーラとの間の前記水配管に第7の分岐部を設け、前記主ガスクーラの下流側の前記水配管に第7の合流部を設け、前記第7の分岐部で分岐し、前記第7の合流部に合流する水を流す第7バイパス流路と、前記第7バイパス流路上で前記第7バイパス流路を流れる水の流量を制御する第7バイパス制御弁とを備えている。
これによれば、第7バイパス制御弁の開度を制御することにより、補助ガスクーラから第7バイパス流路に流れる水の流量を制御することができる。そして、ガスクーラユニットの水流路を流れる水の流量が多くなる場合には、インタークーラをバイパスして主ガスクーラに水を流すことにより、ガスクーラユニットの水流路での圧力損失を下げることができる。また、水流路での圧力損失を下げることができることにより、給水用ポンプの入力が小さい状態での運転を行うことができ、要求される給湯温度が変わり、ガスクーラユニットを流れる水の流量が多くなる設定に変わった場合にも高効率な運転を行うことができる。
第9の発明は、前記主ガスクーラより下流側の前記水配管上に給湯用の水の温度を検知する給湯温度センサと、前記給湯温度センサにより検出される給湯温度に基づいて前記流量調整機構または、前記第1バイパス制御弁または、前記第4バイパス制御弁または、前記第5バイパス制御弁の少なくとも一つを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記給湯温度センサが検知した温度と、給湯の設定温度とに基づいて前記主ガスクーラを流れる水の流量を制御する。
これによれば、設定温度と実際の水の温度の差に基づいて、主ガスクーラを流れる水の流量を制御することができ、給湯温度の調整を行うことができる。また、インタークーラ、主ガスクーラおよび補助ガスクーラにおいて冷媒の放熱不足も発生せず、冷凍装置の出口側の冷媒温度も低くなり、冷凍装置の冷凍能力を維持した運転が可能となる。
第10の発明は、前記補助ガスクーラと前記インタークーラの間の前記水流路に給水用ポンプを備えている。
これによれば、給水用ポンプが補助ガスクーラの下流側の水流路にあるため、給水用ポンプで発生した熱により補助ガスクーラに入る水の温度が上がるのを防ぎ、補助ガスクーラの入水温度を下げることができ、より高い冷凍能力を得るとともに、給水用ポンプで発生した熱量を水の昇温に利用することができる。
第11の発明は、前記インタークーラと前記主ガスクーラの間の前記水流路に給水用ポンプを備えている。
これによれば、給水用ポンプが補助ガスクーラの下流側の水流路にあるため、給水用ポンプで発生した熱により補助ガスクーラに入る水の温度が上がるのを防ぎ、補助ガスクーラの入水温度を下げることができ、より高い冷凍能力を得ることができる。さらに、給水用ポンプがインタークーラの下流側にあるため、インタークーラの入水温度も下げることができ、インタークーラでもより低温での冷媒冷却が可能となり、より高効率の運転条件で運転させることができ、また、給水用ポンプで発生した熱量を水の昇温に利用することができる。
第12の発明は、冷媒として二酸化炭素冷媒を用いる。
これによれば、二酸化炭素冷媒の特性を活かして、高温給湯できる給湯モードと、冷凍機の効率を重視した冷凍モードを切り替えることで、より省エネ性および環境性を向上することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明に係る冷凍装置の第1実施の形態を示す冷凍サイクルの回路図である。
図1に示すように、冷凍装置1は、冷凍装置1から送られる冷媒により冷却される冷却機器(図示せず)に接続されるものであり、冷却機器は、例えば、コンビニエンスストアやスーパーマーケットなどの施設に設置され、陳列された冷蔵・冷凍商品を冷却するショーケースなどである。
また、本実施形態においては、冷凍装置1は、高圧側の冷媒圧力(高圧圧力)が臨界圧力以上(超臨界)となる二酸化炭素を冷媒として用いている。この二酸化炭素冷媒は、地球環境に優しく、可燃性および毒性などを考慮した自然冷媒である。
冷凍装置1は、圧縮機ユニット10と、ガスクーラユニット20とを備えている。
圧縮機ユニット10は、並列に配置された2台の圧縮機11を備えている。本実施形態において、圧縮機11は、2段の圧縮機構を備えた内部中間圧型2段圧縮式ロータリ圧縮機である。
圧縮機11には、1段目の圧縮機構における低段吸込口12および低段吐出口13が設けられており、2段目の圧縮機構における高段吸込口14および高段吐出口15が設けられている。
低段吸込口12には、冷却機器に接続される低圧冷媒配管30が接続されており、低圧冷媒配管30を介して冷却機器から送られる低圧冷媒を低段吸込口12から1段目の圧縮機構に送る。
圧縮機11の1段目の圧縮機構は、低段吸込口12から吸い込まれた低温低圧の冷媒を圧縮して中間圧まで昇圧して低段吐出口13から吐出する。2段目の圧縮機構は、1段目の圧縮機構により圧縮された中間圧の冷媒を高段吸込口14から吸い込んで、圧縮して高圧まで昇圧し、高段吐出口15から吐出するように構成されている。
各圧縮機11の低段吐出口13には、中間圧吐出配管31が接続されている。2つの圧縮機11の中間圧吐出配管31は、途中で合流して、ガスクーラユニット20に接続される。
ガスクーラユニット20は、インタークーラ23と、主ガスクーラ24と、補助ガスクーラ25を備えている。
各圧縮機11に接続された中間圧吐出配管31は、途中で合流してインタークーラ23の一方の流路の入口側23aに接続されている。
インタークーラ23の一方の流路の出口側23bには、中間圧吸込配管32が接続されており、中間圧吸込配管32は、各圧縮機11の高段吸込口14に接続されている。
また、各圧縮機11の高段吐出口15には、高圧吐出配管33が接続されており、高圧吐出配管33は、途中で合流して主ガスクーラ24の一方の流路の入口側24aに接続されている。
高圧吐出配管33の途中には、オイルセパレータ26が設けられている。オイルセパレータ26は、冷媒中のオイルを分離するものであり、オイルセパレータ26は、オイル管26aを介して圧縮機11の中間圧部に接続されている。オイル管26aの中途部には、三方弁からなるオイルサービスバルブ27およびオイル調整電動弁28が設けられている。
主ガスクーラ24の一方の流路の出口側24bには、冷媒配管34を介して補助ガスクーラ25の一方の流路の入口側25aに接続されている。補助ガスクーラ25の一方の流路の出口側25bには、冷媒配管34を介して中間冷却器16が接続されている。
補助ガスクーラ25、主ガスクーラ24およびインタークーラ23の他方の流路には、水配管40が接続されている。
水配管40は、補助ガスクーラ25の他方の流路の入口側25cに接続されており、補助ガスクーラ25の他方の流路の出口側25dからインタークーラ23の他方の流路の入口側23cに接続されている。インタークーラ23の他方の流路の出口側23dから主ガスクーラ24の他方の流路の入口側24cに接続され、主ガスクーラ24の他方の流路の出口側24dから給湯が行われる。
このように本実施の形態においては、補助ガスクーラ25と、インタークーラ23と、主ガスクーラ24とを直列に接続するように構成されている。補助ガスクーラ25の上流側には給水用の水入口があり、水入口から順に給水用逆止弁41、吸込みタンク42、給水用ポンプ43が設けられている。
ここで、給水用逆止弁41によっては水入口側への逆流を防ぎ、また給水用ポンプ43の上流側に吸込みタンク42を設置することにより、給水用ポンプ43が空気を吸込み、ポンプによる給水が不安定となることを防ぎ、水流路上に安定して水を流すことができる。
また、補助ガスクーラ25からの冷媒配管34の途中には、補助ガスクーラ25から送られる冷媒を減圧するための減圧電動弁17が設けられている。
中間冷却器16の出口側の冷媒配管34には、スプリット熱交換器50の入口側50aが接続されている。
スプリット熱交換器50の出口側50bの冷媒配管34には、この冷媒配管34から分岐する分岐配管51が接続されており、分岐配管51は、液戻し電動弁52を介してスプリット熱交換器50の他方の入口側50cに接続されている。冷媒配管34と分岐配管51とは、冷媒の流れる方向が対向流となるように配置されており、冷媒配管34を流れる冷媒と分岐配管51を流れる冷媒とを効率よく熱交換させることができるように構成されている。
中間冷却器16には、ガス戻し電動弁53を介して冷媒戻し配管54が接続されており、冷媒戻し配管54は、分岐配管51に接続されている。
スプリット熱交換器50の出口側50bの冷媒配管34は、冷却機器に接続されている。
スプリット熱交換器50の出口側50dの冷媒戻し配管54は、インタークーラ23の出口側に接続されている。
そして、液戻し電動弁52は、スプリット熱交換器50の出口側50bの高圧冷媒を減圧させて中間圧力レベルまで膨張させるものであり、スプリット熱交換器50により冷媒配管34を流れる高圧冷媒と分岐配管51を流れる減圧された冷媒とを熱交換させて高圧冷媒を冷却するように構成されている。
スプリット熱交換器50により熱交換した冷媒は、インタークーラ23の出口側の冷媒と合流して高段吸込口14から圧縮機11に送られ、圧縮機11から吐出される冷媒の温度の最適化を図るようになっている。
圧縮機ユニット1の冷媒配管34の入口側には、冷却機器から送られる冷媒温度を検出する冷凍機入口温度センサ66が設けられ、冷媒配管34の出口側には、冷却機器に送られる冷媒温度を検出する冷凍機出口温度センサ67が設けられている。
圧縮機11の吐出側には、冷媒の吐出温度を検出する吐出温度センサ68が設けられ、スプリット熱交換器50の出口側には、スプリット熱交換器50の出口における冷媒温度を検出するスプリット熱交換器出口温度センサ69が設けられている。
次に、第1実施の形態の動作について説明する。
まず、圧縮機11を動作させることにより、圧縮機11の低段吸込口12により冷却機器から送られる冷媒を吸込み、吸い込まれた冷媒は、1段目の圧縮機構により、中間圧力に圧縮されて低段吐出口13から吐出される。
また、圧縮機11の低段吐出口13から吐出された冷媒は、中間圧吐出配管31を介してインタークーラ23に流入する。流入した冷媒は、このインタークーラ23で水と熱交換して冷却され、圧縮機11の高段吸込口14に戻される。
インタークーラ23から戻された冷媒は、圧縮機11で2段目の圧縮機構により圧縮して高段吐出口15から吐出され、オイルセパレータ26を通過した後、主ガスクーラ24に送られる。
圧縮機11から送られた冷媒は、主ガスクーラ24で水と熱交換した後、補助ガスクーラ25で熱交換して、中間冷却器16に送られる。
この中間冷却器16で冷却された冷媒は、スプリット熱交換器50で冷媒配管34から分岐して液戻し電動弁52により減圧された冷媒と熱交換して冷却されて冷却機器に送られる。
そして、冷却機器に送られた冷媒は、絞り手段により所定の圧力に減圧され、蒸発器において熱交換して、庫内を所定温度に冷却する。
蒸発器から流出した冷媒は、低圧冷媒配管30を介して圧縮機11に戻される。
ここで、本実施の形態においては、水配管40は、補助ガスクーラ25、インタークーラ23および主ガスクーラ24の順に直列に接続されている。
そのため、水配管40を流れる水は、最初に補助ガスクーラ25に流れ、その後、インタークーラ23、主ガスクーラ24に順次流れる。
これにより、補助ガスクーラ25において、水配管40から送られた水は、冷媒と熱交換して温度上昇し、その後、インタークーラ23において、冷媒と熱交換して、さらに温度上昇する。最後に主ガスクーラ24において、さらに温度上昇させることができる。
一方で、圧縮機11の低段吐出口13から吐出された冷媒は、インタークーラ23で冷却され、再度圧縮機11に吸入、圧縮された後、高段吐出口15から吐出され、主ガスクーラ24を流れ、主ガスクーラ24において水で冷却された後、補助ガスクーラ25で再度水によりさらに冷却される。
このように水配管40の水が、冷媒温度の低い補助ガスクーラ25、インタークーラ23、主ガスクーラ24の順に供給されることにより、冷媒と水との間の熱交換を高い効率で行うことができる。
これにより、給湯温度を高くする場合でも、水の流量を減らす量を抑えて、給湯温度を高くすることができる。また、インタークーラ23およびガスクーラ24、25において、冷媒の十分な放熱が可能となるので、冷凍装置1の出口側の冷媒温度も低くなり、冷凍装置1の冷凍能力を維持することができる。
ここで、二酸化炭素冷媒を用いた場合、高温での給湯が可能であるが、給湯を高温で行う場合、水配管40の入口側の水温度と出口側の水温度との温度差を大きくする必要があり、従来は、補助ガスクーラ25、インタークーラ23および主ガスクーラ24に流す水の流量を少なくする必要がある。そのため、インタークーラ23および主ガスクーラ24において、冷媒の放熱が不足し、水配管40を流れる水と冷媒との十分な熱交換を行うことができなくなるおそれがある。
しかしながら、本実施の形態においては、水配管40から送られた水は、補助ガスクーラ25、インタークーラ23および主ガスクーラ24により、順次加熱されるので、水配管40を流れる水の流量を少なくすることなく、主ガスクーラ24および補助ガスクーラ25において、十分な熱交換を行うことができるとともに、高温での給湯が可能となる。
以上説明したように、第1実施の形態によれば、圧縮機11と、低段吐出口13からの吐出冷媒を冷却するインタークーラ23と、高段吐出口15からの吐出冷媒を冷却する主ガスクーラ24と、主ガスクーラ24通過後の冷媒を冷却する補助ガスクーラ25と、を備え、水配管40が、補助ガスクーラ25、インタークーラ23、主ガスクーラ24の順に順次直列に接続されている。
これによれば、水配管40の水が、冷媒温度の低い補助ガスクーラ25、インタークーラ23、主ガスクーラ24の順に供給されることにより、冷媒と水との間の熱交換を高い効率で行うことができる。そのため、給湯温度を高くする場合でも、水の流量を減らす量を抑えることができる。また、インタークーラ23およびガスクーラにおいて、冷媒の十分な放熱が可能となるので、冷凍装置1の出口側の冷媒温度も低くすることができ、冷凍装置1の冷凍能力を維持することができる。
また、本実施の形態においては、冷媒として二酸化炭素冷媒を用いる。
これによれば、二酸化炭素冷媒の特性を活かして、高温給湯できる給湯モードと、冷凍機の効率を重視した冷凍モードを切り替えることで、より省エネおよび環境性を向上することができる。
次に、本発明の第2実施の形態について説明する。
図2は、本発明の第2実施の形態を示すガスクーラユニット20の回路図である。
本実施の形態においては、インタークーラ23と主ガスクーラ24との間の水配管40の中途部には、分岐部60が設けられている。また、補助ガスクーラ25より上流側の水配管40には、合流部61が設けられている。
分岐部60は、インタークーラ23から主ガスクーラ24に水を供給する主流路63と、インタークーラ23から主ガスクーラ24をバイパスし、外部放熱装置62を通過した後、合流部61に合流させる主ガスクーラバイパス流路64と、に分岐している。
外部放熱装置62は、例えば、冷却水を空気で冷却する冷却塔や冷却水を別流路の冷却水で冷却する水冷式の熱交換器などである。
本実施の形態においては、分岐部60は、例えば、三方弁で構成されており、分岐部60は、主流路63と主ガスクーラバイパス流路64とを流れる水の流量を調整することができる流量調整機構65として機能するように構成されている。
ここで、流量調整機構65は、分岐部60に設置する必要はなく、主流路63と主ガスクーラバイパス流路64とのそれぞれに流量調節可能な制御弁を設置して流量調節してもよい。
その他の構成は、前記第1実施の形態と同様であるため、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
次に、第2実施の形態の作用について説明する。
本実施の形態においては、分岐部60の流量調整機構65により、インタークーラ23を通過した後の水の流量を調整し、主流路63または、主ガスクーラバイパス流路64にそれぞれ流れる水の流量が調整される。
インタークーラ23を通過した後の水の一部もしくは全部の水は主ガスクーラバイパス流路64を通じて外部放熱装置62を通過した後、補助ガスクーラ25の上流側の合流部61に戻される。
このように流量調整機構65によりインタークーラ23を通過した後の水の一部を主ガスクーラバイパス流路64に流すことにより、主ガスクーラ24における冷媒と水との熱交換量を調整することができ、給湯温度を調整することができる。
そして、給湯温度を高くするために、主流路63の水の流量の調整が必要な時も、余分な水は、流量調整機構65を介して主ガスクーラバイパス流路64を通じて外部放熱装置62に送られ、外部放熱装置62で放熱された水が補助ガスクーラ25の上流側の合流部61に戻されるため、補助ガスクーラ25において、冷媒と水との十分な熱交換を行うことができる。その結果、冷媒の放熱不足が発生せず、冷凍装置1の出口側の冷媒温度も低くなり、冷凍装置1の冷凍能力を維持することができる。
以上述べたように、第2実施の形態においては、インタークーラ23と主ガスクーラ24の間の水配管40の中途部に分岐部60を設け、補助ガスクーラ25より上流側の水配管40に合流部61を設け、分岐部60で分岐し、主ガスクーラ24に水を供給する主流路63と、分岐部60で分岐し、主ガスクーラ24をバイパスして流れた水を外部放熱装置62に通過させた後に合流部61に合流させる主ガスクーラバイパス流路64と、主流路63と主ガスクーラバイパス流路64を流れる水の流量を調整する流量調整機構65とを備えた。
これにより、流量調整機構65によりインタークーラ23を通過した後の水の一部を主ガスクーラバイパス流路64に流すことにより、主ガスクーラ24における冷媒と水との熱交換量を調整することができ、給湯温度を調整することができる。また、給湯温度を高くするために、主流路63の水の流量の調整が必要な時も、余分な水は、流量調整機構65を介して主ガスクーラバイパス流路64を通り、外部放熱装置62で放熱された水が補助ガスクーラ25の上流側の水配管40に戻されるため、補助ガスクーラ25において、冷媒と水との十分な熱交換を行うことができる。その結果、冷媒の放熱不足が発生せず、冷凍装置1の出口側の冷媒温度も低くなり、冷凍装置1の能力を維持することができる。
次に、本発明の第3実施の形態について説明する。
図3は、本発明の第3実施の形態を示すガスクーラユニット20の回路図である。
本実施の形態においては、主ガスクーラ24より下流側の水配管40には、第2の分岐部70が設けられている。また、主ガスクーラバイパス流路64の外部放熱装置62より上流側には、第2の合流部71が設けられている。
第2の分岐部70で分岐した一方の水配管40は、給湯用の水を流す給湯流路72となり、また、もう一方の水配管40は、第2の分岐部70で分岐、第2の合流部71に合流する水を流す第1バイパス流路73となる。
第1バイパス流路73の中途部には、第1バイパス流路73を流れる水の流量を制御する第1バイパス制御弁74が設けられている。
また、給湯流路72の中途部には、給湯流路72を流れる水の流量を制御する給湯制御弁75が設けられている。
また、主ガスクーラバイパス流路64上には、主ガスクーラバイパス流路用逆止弁44が設けられており、第1バイパス流路73上には、第1バイパス流路用逆止弁45が設けられている。
ここで、本実施の形態においては、第2の分岐部70は、水配管40を接続して構成しているが、第2の分岐部70に、第1バイパス流路73を流れる水の流量を制御する第1バイパス制御弁74として三方弁を設置し、三方弁により第1バイパス流路74を流れる水の流量の調整を行う構成としてもよい。
その他の構成は、前記第1実施の形態および第2実施の形態と同様であるため、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
次に、第3実施の形態の作用について説明する。
本実施の形態においても第2実施の形態と同様に、分岐部60の流量調整機構65により、インタークーラ23を通過した後の水の流量を調整し、主流路63または、主ガスクーラバイパス流路64にそれぞれ流れる水の流量が調整される。
これにより、インタークーラ23を通過した後の水の一部もしくは全部の水は主ガスクーラバイパス流路64を通じて外部放熱装置62を通過した後、補助ガスクーラ25の上流側の合流部61に戻される。
また、第1バイパス流路73を流れる水の流量は、第1バイパス制御弁74の開度および給湯制御弁75の開度制御することにより制御され、主ガスクーラ24を通過した後の水の一部もしくは全部の水が第1バイパス流路73を介して外部放熱装置62を通過した後、補助ガスクーラ25の上流側の合流部61に戻される。
これにより、第1バイパス流路73を流れる水の流量は、第1バイパス制御弁74の開度および給湯制御弁75の開度制御することにより制御され、主ガスクーラ24を通過した後の水の一部もしくは全部の水が第1バイパス流路73を介して外部放熱装置62を通過した後、補助ガスクーラ25の上流側の合流部61に戻される。
そして、主ガスクーラバイパス流路64および第1バイパス流路73を流れる水の流量を調整することにより、水配管40を流れる水の中で外部放熱装置62を介して補助ガスクーラ25の上流側の合流部61に戻す量を調整することができる。
このように主ガスクーラ24を通過し、熱交換した後の水も外部放熱装置62に送ることができるため、第2実施の形態よりも、冷媒と水との間の伝熱面積をより多く確保することができ、より高効率の冷凍装置1の運転が可能となる。
以上述べたように、第3実施の形態においては、主ガスクーラ24より下流側の水配管40に第2の分岐部70を設け、外部放熱装置62より上流側の主ガスクーラバイパス流路64に第2の合流部71を設け、第2の分岐部70で分岐し、第2の合流部71に合流する水を流す第1バイパス流路73と、第2の分岐部70で分岐し、給湯用の水を流す給湯流路72と、第1バイパス流路73上で第1バイパス流路73を流れる水の流量を制御する第1バイパス制御弁74と、給湯流路72上で給湯流路72を流れる水の流量を制御する給湯制御弁75とを備えた。
これにより、主ガスクーラバイパス流路64および第1バイパス流路73を流れる水の流量を調整することにより、水配管40を流れる水の中で外部放熱装置62を介して補助ガスクーラ25の上流側の合流部61に戻す量を調整することができるため、主ガスクーラ24を通過し、熱交換した後の水も外部放熱装置62に送ることができるため、第2実施の形態よりも、冷媒と水との間の伝熱面積をより多く確保することができ、より高効率の冷凍装置1の運転が可能となる。
また、冷凍装置1の出口側の冷媒温度を低くすることができるため、給湯温度を高くする時も、冷凍装置1の冷凍能力不足を発生させず、運転させることができる。
また、給湯温度が高くなり、給湯流路72の水の流量の調整が必要な時も、第1バイパス流路73を通じて水を流し、外部に放熱し続けることにより、冷凍装置1の運転を継続し続けることができる。
次に、本発明の第4実施の形態について説明する。
図4は、本発明の第4実施の形態を示すガスクーラユニット20の回路図である。
本実施の形態においては、補助ガスクーラ25とインタークーラ23との間の水配管40には、第3の分岐部80が設けられている。また、主ガスクーラバイパス流路64の外部放熱装置62より上流側には、第3の合流部81が設けられている。
第3の分岐部80には、第3の分岐部80で分岐し、第3の合流部81に合流する水を流す第2バイパス流路82が接続されており、第2バイパス流路82の中途部には、第2バイパス流路82を流れる水の流量を制御する第2バイパス制御弁83が設けられている。
また、第2バイパス流路83上には、第2バイパス流路用逆止弁46が設けられている。
ここで、本実施の形態においては、第3の分岐部80は、水配管40を接続して構成しているが、第3の分岐部80に、第2バイパス流路82を流れる水の流量を制御する第2バイパス制御弁83として三方弁を設置し、三方弁により第2バイパス流路82を流れる水の流量の調整を行う構成としてもよい。
その他の構成は、前記第1実施の形態および第2実施の形態と同様であるため、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
次に、第4実施の形態の作用について説明する。
本実施の形態においても第2実施の形態と同様に、分岐部60の流量調整機構65により、インタークーラ23を通過した後の水の流量を調整し、主流路63または、主ガスクーラバイパス流路64、それぞれに流れる水の流量を調整する。
これにより、インタークーラ23を通過した後の水の一部もしくは全部の水は主ガスクーラバイパス流路64を通じて外部放熱装置62を通過した後、補助ガスクーラ25の上流側の合流部61に戻される。
また、第2バイパス制御弁83の開度を制御することにより、補助ガスクーラ25の下流側の第3の分岐部80から第2バイパス流路82に流れる水の流量を制御することができ、補助ガスクーラ25を通過した後の水の一部が主ガスクーラバイパス流路64を通じて外部放熱装置62を通過した後、補助ガスクーラ25の上流側の合流部61に戻される。
これにより、流量調整機構65および第2バイパス制御弁83の調整により、補助ガスクーラ25、インタークーラ23、主ガスクーラ24のそれぞれに流れる水の流量を個別に調整することが可能となる。そのため、個別の水の流量調整によっても、冷凍サイクルの運転条件の調整を行うことができ、より高効率な冷凍装置1の運転が可能となる。
以上述べたように、第4実施の形態においては、補助ガスクーラ25とインタークーラ23との間の水配管40に第3の分岐部80を設け、主ガスクーラバイパス流路64の外部放熱装置62より上流側に第3の合流部81を設け、第3の分岐部80で分岐し、第3の合流部81に合流する水を流す第2バイパス流路82と、第2バイパス流路82上で第2バイパス流路82を流れる水の流量を制御する第2バイパス制御弁83とを備えた。
これにより、流量調整機構65および第2バイパス制御弁83の調整により、補助ガスクーラ25、インタークーラ23、主ガスクーラ24のそれぞれに流れる水の流量を個別に調整することが可能となる。そのため、個別の水の流量調整によっても、冷凍サイクルの運転条件の調整を行うことができ、より高効率な冷凍装置1の運転が可能となる。
また、冷凍装置1の出口側の冷媒温度を低くすることができるため、給湯温度を高くする時も、冷凍装置1の冷凍能力不足を発生させず、運転させることができる。
また、給湯温度が高くなり、主流路63の水の流量の調整が必要な時も、第2バイパス流路82を通じて水を流し、外部に放熱し続けることにより、冷凍装置1の運転を継続し続けることができる。
次に、本発明の第5実施の形態について説明する。
図5は、本発明の第5実施の形態を示すガスクーラユニット20の回路図である。
本実施の形態においては、ガスクーラユニット20の構成は、前記第2実施の形態と同様である。
本実施の形態においては、主ガスクーラ24より下流側の水配管40上に給湯用の水の温度を検知する給湯温度センサ90が設けられている。
ここで、給湯温度センサ90は、給湯用の水の温度が検知できれば、主ガスクーラ24より下流側の水配管40の内側でも外側でもどちらに設けてもよい。
また、本実施の形態においては、冷凍装置1は、各部を統括して制御する制御部91を備えている。この制御部91は、給湯温度センサ90が検知した温度と、給湯の設定温度とに基づいて主流路63を流れる水の流量を制御するように構成されている。
次に、第5実施の形態の作用について説明する。
図6は、第5実施の形態の動作を示すフローチャートである。
図6に示すように、制御部91は、給湯温度センサ90から送られる給湯温度Tw.outを取得する(ST1)。
制御部91は、給湯温度Tw.outが、給湯用設定温度T1-設定温度差ΔTの値以上であるか否かを判断する(ST2)。ここで、ΔTは、例えば、5K程度に設定される。
制御部91は、給湯温度Tw.outが、給湯用設定温度T1-設定温度差ΔTの値以上であると判断した場合は(ST2:YES)、制御部91は、この給湯温度Tw.outが、給湯用設定温度T1+設定温度差ΔTの値以下であるか否かを判断する(ST3)。
制御部91は、給湯温度Tw.outが、給湯用設定温度T1+設定温度差ΔTの値以下であると判断した場合は(ST3:YES)、制御部91は、停止信号が出力されたか否か判断し(ST4)、停止信号が出力されていない場合は(ST4:NO)、前述の動作を繰り返して行う。
また、制御部91は、停止信号が出力されたと判断した場合は(ST4:YES)、流量調整機構65の制御を終了する。
一方、制御部91は、給湯温度Tw.outが、給湯用設定温度T1-設定温度差ΔTの値以上でないと判断した場合は(ST2:NO)、制御部91は、流量調整機構65の主ガスクーラバイパス流路64側への調整量が上限であるか否かを判断する(ST5)。
ここで、調整量は、流量調整機構65により調整を行う弁開度もしくは流量等、流量調整機構65により調整する量を示す。
制御部91は、流量調整機構65の主ガスクーラバイパス流路64側への調整量が上限であると判断した場合は(ST5:YES)、制御部91は、停止信号が出力されたか否か判断し(ST4)、停止信号が出力されていない場合は(ST4:NO)、前述の動作を繰り返して行う。
また、制御部91は、停止信号が出力されたと判断した場合は(ST4:YES)、流量調整機構65の制御を終了する。
制御部91は、流量調整機構65の主ガスクーラバイパス流路64側への調整量が上限でないと判断した場合は(ST5:NO)、主ガスクーラバイパス流路64の流量を増加するよう流量調整機構65を制御する(ST6)。
その後、制御部91は、停止信号が出力されたか否か判断し(ST4)、停止信号が出力されていない場合は(ST4:NO)、前述の動作を繰り返して行う。
また、制御部91は、停止信号が出力されたと判断した場合は(ST4:YES)、流量調整機構65の制御を終了する。
一方、制御部91は,給湯温度Tw.outが、給湯用設定温度T1+設定温度差ΔTの値以下でないと判断した場合は(ST3:NO)、制御部91は、流量調整機構65の主ガスクーラバイパス流路64側への調整量が下限であるか否かを判断する(ST7)。
制御部91は、流量調整機構65の主ガスクーラバイパス流路64側への調整量が下限であると判断した場合は(ST7:YES)、制御部91は、停止信号が出力されたか否か判断し(ST4)、停止信号が出力されていない場合は(ST4:NO)、前述の動作を繰り返して行う。
また、制御部91は、停止信号が出力されたと判断した場合は(ST4:YES)、流量調整機構65の制御を終了する。
また、制御部91は、流量調整機構65の主ガスクーラバイパス流路64側への調整量が下限でないと判断した場合は(ST7:NO)、主ガスクーラバイパス流路64の流量を減少するよう流量調整機構65を制御する(ST8)。
その後、制御部91は、停止信号が出力されたか否か判断し(ST4)、停止信号が出力されていない場合は(ST4:NO)、前述の動作を繰り返して行う。
また、制御部91は、停止信号が出力されたと判断した場合は(ST4:YES)、流量調整機構65の制御を終了する。
このように制御することにより、給湯温度センサ90で給湯温度を検出し、設定温度よりも給湯温度が低い状態では、流量調整機構65を制御して主ガスクーラバイパス流路64に流す水の流量を増加させ、設定温度よりも給湯温度が高い状態では、流量調整機構65を制御して主ガスクーラバイパス流路64に流す水の流量を減少させることができる。
これにより、設定温度と実際の水の温度の差に基づいて、主流路63を流れる水の流量を制御することができ、給湯温度の調整を行うことができる。また、インタークーラ23、主ガスクーラ24および補助ガスクーラ25において冷媒の放熱不足も発生させず、冷凍装置1の出口側の冷媒温度も低くでき、冷凍装置1の能力を維持した運転が可能となる。
ここで、本実施の形態においては、ガスクーラユニット20に設けた給湯温度センサ90が検知した温度に基づいて、主流路63を流れる水の流量の制御を行ったが、圧縮機ユニット10に設けた冷凍機入口温度センサ66、冷凍機出口温度センサ67、吐出温度センサ68、スプリット熱交換器出口温度センサ69、もしくは圧力センサ等も用い、制御を行ってもよい。
以上述べたように、本実施の形態においては、主ガスクーラ24より下流側の水配管40上に給湯用の水の温度を検知する給湯温度センサ90と、給湯温度センサ90による給湯温度に基づいて流量調整機構65を制御する制御部91と、を備え、制御部91は、給湯温度センサ90が検知した温度と、給湯の設定温度とに基づいて主流路63を流れる水の流量を制御する。
これにより、設定温度と実際の水の温度の差に基づいて、主流路63を流れる水の流量を制御することができ、給湯温度の調整を行うことができる。また、インタークーラ23、主ガスクーラ24および補助ガスクーラ25において冷媒の放熱不足も発生させず、冷凍装置1の出口側の冷媒温度も低くでき、冷凍装置1の能力を維持した運転が可能となる。
次に、本発明の第6実施の形態について説明する。
図7は、本発明の第6実施の形態を示すガスクーラユニット20の回路図である。
本実施の形態においては、補助ガスクーラ25とインタークーラ23との間の水配管40には、第4の分岐部84が設けられている。また、補助ガスクーラ25より上流側の水配管40には、第4の合流部85が設けられている。
第4の分岐部84には、第4の分岐部84で分岐し、第4の合流部85に合流する水を流す第4バイパス流路86が接続されており、第4バイパス流路86の中途部には、第4バイパス流路86を流れる水の流量を制御する第4バイパス制御弁87が設けられている。
また、第4バイパス流路86上には、第4バイパス流路用逆止弁88が設けられている。
ここで、本実施の形態においては、第4の分岐部84は、水配管40を接続して構成しているが、第4の分岐部84に、第4バイパス流路86を流れる水の流量を制御する第4バイパス制御弁87として三方弁を設置し、三方弁により第4バイパス流路86を流れる水の流量の調整を行う構成としてもよい。
また、本実施の形態においては、主ガスクーラ24より下流側の水配管40には、第5の分岐部100が設けられている。第5の分岐部100には、第5の合流部101に接続される第5バイパス流路102が接続されている。
第5バイパス流路102の中途部には、第5バイパス流路102を流れる水の流量を制御する第5バイパス制御弁103が設けられている。
また、第5バイパス流路102上には、第5バイパス流路用逆止弁104が設けられている。
ここで、本実施の形態においては、第5の分岐部100は、水配管40を接続して構成しているが、第5の分岐部100に、第5バイパス流路102を流れる水の流量を制御する第5バイパス制御弁103として三方弁を設置し、三方弁により第5バイパス流路102を流れる水の流量の調整を行う構成としてもよい。
また、本実施の形態においては、補助ガスクーラ25とインタークーラ23との間の水流路には、吸込みタンク42、給水用ポンプ43が設けられている。
ここで、本実施の形態においても、給水用ポンプ43の上流側に吸込みタンク42を設置することにより、給水用ポンプ43の前の要素での圧力低下によるキャビテーションの発生により給水が不安定となることを防ぎ、水流路上に安定して水を流すことができる。
本実施の形態においては、主ガスクーラ24より下流側の水配管40上には、給湯用の水の温度を検出する給湯温度センサ90が設けられている。補助ガスクーラ25より上流側の水配管40には、補助ガスクーラ25への冷却水温度を検出する冷却水温度センサ92が設けられている。また、補助ガスクーラ25の出口側の冷媒温度を検出する冷媒出口温度センサ93が設けられている。
さらに、水配管40の補助ガスクーラ25を流れる冷却水の流量を検出する冷却水流量計94が設けられており、水配管40の主ガスクーラ24より下流側において給湯の流量を検出する給湯流量計95が設けられている。
また、本実施の形態においては、冷凍装置1は、各部を統括して制御する制御部91を備えている。この制御部91は、給湯温度センサ90、冷却水温度センサ92および冷媒出口温度センサ93による検出温度、冷却水流量計94および給湯流量計95による検出流量に基づいて、各制御弁の開度制御を行い、主ガスクーラ24を流れる水の流量を制御し、給湯温度の調整を行うように構成されている。
その他の構成は、前記各実施の形態と同様であるため、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
次に、第6実施の形態の作用について説明する。
図8は、第6実施の形態における冷凍装置の制御を示すフローチャートである。
図8に示すように、制御部91は、運転信号を取得したら(ST101)、冷却水流量計94による冷却水流量Vcおよび給湯流量計95による給湯流量Vhをそれぞれ取得し(ST102)、冷却水温度センサ92による冷却水入口温度Tw.inを取得する(ST103)。
その後、制御部91は、モード識別信号を取得し(ST104)、設定温度情報を取得し(ST105)、給湯モード信号が出力されているか否かを判断する(ST106)。
制御部91は、給湯モードであると判断した場合には(ST106:YES)、冷凍能力制御Aを行うとともに(ST107)、給湯温度制御を行う(ST108)。
制御部91は、給湯モードでないと判断した場合は(ST109)、冷凍機の効率を重視した冷凍モードであると判断し、冷凍能力制御Bを行う(ST1)。
これら冷凍能力制御A、給湯温度制御および冷凍能力制御Bは、停止信号が出力されるまで行う(ST110)。
図9は、第6実施の形態における冷凍能力制御Aの動作を示すフローチャートである。
図9に示すように、冷凍能力制御Aを行う場合、制御部91は、冷媒出口温度センサ93による補助ガスクーラ25の冷媒出口温度Tr.outを取得した後(ST121)、給湯制御弁75の開度が設定開度以上か否かを判断する(ST122)。
給湯制御弁75の開度が設定開度以上でないと判断した場合は(ST122:NO)、給湯制御弁75の開度をnパルス上げるように制御する(ST123)。そして、制御部91は、第5バイパス制御弁103の開度が下限であるか否かを判断し(ST124)、下限でないと判断した場合は(ST124:NO)、第5バイパス制御弁103の開度をnパルス下げるように制御する(ST125)。
制御部91は、給湯制御弁75の開度が設定開度以上であると判断した場合は(ST122:YES)、冷媒出口温度Tr.outと冷却水入口温度Tw.inとの差が冷却用設定温度T2-設定温度差ΔT2の値以上であるか否かを判断する(ST126)。
そして、Tr.out-Tw.inがT2-ΔT2の値以上でないと判断した場合は(ST126:NO)、給湯制御弁75の開度が下限か否かを判断し(ST127)、下限でないと判断した場合は(ST127:NO)、給湯制御弁75の開度をnパルス下げるように制御する(ST128)。下限であると判断した場合は(ST127:YES)、冷凍能力制御Aの制御を終了する。
制御部91は、Tr.out-Tw.inがT2-ΔT2の値以上であると判断した場合は(ST126:YES)、Tr.out-Tw.inがT2+ΔT2の値以上であるか否かを判断する(ST129)。
そして、Tr.out-Tw.inがT2+ΔT2の値以上でないと判断した場合は(ST129:NO)、給湯制御弁75の開度が上限か否かを判断し(ST1130)、上限でない場合は(ST130:NO)、給湯制御弁75の開度をnパルス上げるように制御する(ST131)。上限の場合は(ST130:YES)、冷凍能力制御Aの制御を終了する。
次に、給湯温度制御について説明する。
図10は第6実施の形態における給湯温度制御の動作を示すフローチャートである。
図10に示すように、制御部91は、給湯温度センサ90による給湯温度Tw.outを取得する(ST141)。
制御部91は、給湯温度Tw.outが、給湯用設定温度T1-設定温度差ΔTの値以上であるか否かを判断する(ST142)。
制御部91は、給湯温度Tw.outが、T1-ΔTの値以上でないと判断した場合は(ST142:NO)、第5バイパス制御弁103の開度が下限であるか否かを判断する(ST143)。
制御部91は、第5バイパス制御弁103の開度が下限でないと判断した場合は(ST143:NO)、第5バイパス制御弁103の開度をnパルス下げるように制御する(ST144)。その後、給湯温度制御を終了する。
制御部91は、第5バイパス制御弁103の開度が下限であると判断した場合は(ST143:YES)、第4バイパス制御弁87の開度が上限であるか否かを判断する(ST145)。
制御部91は、第4バイパス制御弁87の開度が上限でないと判断した場合は(ST145:NO)、第4バイパス制御弁87の開度をnパルス上げるように制御する(ST146)。
第4バイパス制御弁87の開度が上限であると判断した場合は(ST145:YES)、制御を終了する。
制御部91は、給湯温度Tw.outが、T1-ΔTの値以上であると判断した場合は(ST142:YES)、給湯温度Tw.outが、給湯用設定温度T1+設定温度差ΔTの値以下であるか否かを判断する(ST147)。
制御部91は、給湯温度Tw.outが、給湯用設定温度T1+設定温度差ΔTの値以下でないと判断した場合は(ST147:NO)、第4バイパス制御弁87の開度が下限であるか否かを判断する(ST148)。
制御部91は、第4バイパス制御弁87の開度が下限でないと判断した場合は(ST148:NO)、第4バイパス制御弁87の開度をnパルス下げるように制御する(ST149)。その後、給湯温度制御を終了する。
制御部91は、第4バイパス制御弁87の開度が下限であると判断した場合は(ST148:YES)、第5バイパス制御弁103の開度が上限であるか否かを判断する(ST150)。
制御部91は、第5バイパス制御弁103の開度が上限でないと判断した場合は(ST150:NO)、第5バイパス制御弁103の開度をnパルス上げるように制御する(ST151)。
第5バイパス制御弁103の開度が上限であると判断した場合は(ST150:YES)、給湯温度制御を終了する。
次に、冷凍能力制御Bについて説明する。
図11は、第6実施の形態における冷凍能力制御Bの動作を示すフローチャートである。
図11に示すように、冷凍能力制御Bを行う場合、制御部91は、冷媒出口温度センサ93による補助ガスクーラ25の冷媒出口温度Tr.outを取得し(ST161)、給湯制御弁75の開度が設定開度以上か否かを判断する(ST162)。
給湯制御弁75の開度が設定開度以上でないと判断した場合は(ST162:NO)、給湯制御弁75の開度をnパルス下げるように制御する(ST163)。そして、制御部91は、第5バイパス制御弁103の開度が上限であるか否かを判断し(ST164)、上限でないと判断した場合は(ST164:NO)、第5バイパス制御弁103の開度をnパルス上げるように制御する(ST165)。
制御部91は、給湯制御弁75の開度が設定開度以上であると判断した場合は(ST162:YES)、冷媒出口温度Tr.outと冷却水入口温度Tw.inとの差が給湯用設定温度T2-設定温度差ΔT2の値以上であるか否かを判断する(ST166)。
そして、制御部91は、Tr.out-Tw.inがT2-ΔT2の値以上でないと判断した場合は(ST166:NO)、第5バイパス制御弁103の開度が下限か否かを判断し(ST167)、下限でないと判断した場合は(ST167:NO)、第5バイパス制御弁103の開度をnパルス下げるように制御する(ST168)。
制御部91は、Tr.out-Tw.inがT2-ΔT2の値以上であると判断した場合は(ST166:YES)、Tr.out-Tw.inがT2+ΔT2の値以下であるか否かを判断する(ST169)。
そして、Tr.out-Tw.inがT2+ΔT2の値以下でないと判断した場合は(ST169:NO)、第5バイパス制御弁103の開度が上限か否かを判断し(ST170)、上限でない場合は(ST170:NO)、第5バイパス制御弁103の開度をnパルス上げるように制御する(ST171)。
続いて、制御部91は、給湯温度センサ90による給湯温度Tw.outを取得する(ST172)。
制御部91は、給湯温度Tw.outと冷却水入口温度Tw.inとの差が、放熱用設定温度T3-設定温度差ΔT3の値以上であるか否かを判断する(ST173)。
制御部91は、給湯温度Tw.outと冷却水入口温度Tw.inとの差が、T3-ΔT3の値以上でないと判断した場合は(ST173:NO)、第4バイパス制御弁87の開度が下限であるか否かを判断する(ST174)。
制御部91は、第4バイパス制御弁87の開度が下限でないと判断した場合は(ST174:NO)、第4バイパス制御弁87の開度をnパルス下げるように制御する(ST175)。その後、冷凍能力制御Bの制御を終了する。
一方、制御部91は、給湯温度Tw.outと冷却水入口温度Tw.inとの差が、T3-ΔT3の値以上であると判断した場合は(ST173:YES)、給湯温度Tw.outと冷却水入口温度Tw.inとの差が、放熱用設定温度T3+設定温度差ΔT3の値以下であるか否かを判断する(ST176)。
制御部91は、給湯温度Tw.outと冷却水入口温度Tw.inとの差が、T3+ΔT3の値以下でないと判断した場合は(ST176:NO)、第4バイパス制御弁87の開度が上限であるか否かを判断する(ST177)。そして、制御部91は、第4バイパス制御弁87の開度が上限でないと判断した場合は(ST177:NO)、第4バイパス制御弁87の開度をnパルス上げるように制御する(ST178)。第4バイパス制御弁87の開度が上限であると判断した場合は(ST177:YES)、冷凍能力制御Bの制御を終了する。
ここで、本実施の形態の制御フローにおいて、制御弁の開度制御時の開度をnパルスと任意の開度で表したが、複数の制御弁を制御する際には個々の制御弁で異なる開度設定としてもよいし、同じ開度設定としてもよい。
本実施の形態においては、第4バイパス制御弁87の開度を制御することにより、補助ガスクーラ25から第4バイパス流路86に流れる水の流量を制御することができ、補助ガスクーラ25を通過した後の水の一部が外部放熱装置62を通過した後、補助ガスクーラ25の上流の水流路に戻される。
これにより、第4バイパス制御弁87の制御により、補助ガスクーラ25に流れる水の流量とは別に、インタークーラ23、主ガスクーラ24に流れる水の流量を個別に制御することが可能となる。そのため、補助ガスクーラ25を流れる水の流量を制御することで冷凍装置1の冷凍能力を調整しつつ、主ガスクーラ24を流れる水の流量を制御することで給湯温度の調整を行うことができる。
また、第5バイパス制御弁103の開度を制御することにより、第5バイパス流路102を流れる水の流量を制御することができる。
これにより、主ガスクーラ24の下流側において、水を外部放熱装置62に戻すことにより、給湯に用いられない熱も外部放熱装置62により放熱することができ、外部に熱を放熱し続けることにより冷凍装置1の運転を継続することができる。
制御部91は、給湯温度センサ90の検出値に基づいて主ガスクーラ24を流れる水の流量の制御を行うことで、給湯温度の調整を行うことができ、これにより、冷凍装置1の冷却不足を発生させず、給湯温度を設定温度に近い温度に保ちつつ、冷凍装置1の運転を継続させることができる。
ここで、本実施の形態においては、ガスクーラユニット20に設けた給湯温度センサ90、冷却水温度センサ92、冷媒出口温度センサ93が検知した温度に基づいて、主ガスクーラ94を流れる水の流量の制御を行ったが、圧縮機ユニット10に設けた冷凍機入口温度センサ66、冷凍機出口温度センサ67、吐出温度センサ68、スプリット熱交換器出口温度センサ69、もしくは圧力センサ等も用い、制御を行ってもよい。
以上述べたように、第6実施の形態においては、補助ガスクーラ25とインタークーラ23との間の水配管40に第4の分岐部84を設け、補助ガスクーラ25より上流側の水配管40に第4の合流部85を設け、第4の分岐部84で分岐し、分岐して流れた水を外部放熱装置62に通過させた後に第4の合流部85に合流させる第4バイパス流路86と、第4バイパス流路86上で第4バイパス流路86を流れる水の流量を制御する第4バイパス制御弁87とを備えている。
これにより、第4バイパス制御弁87の制御により、補助ガスクーラ25に流れる水の流量とは別に、インタークーラ23、主ガスクーラ24に流れる水の流量を個別に制御することが可能となる。そのため、補助ガスクーラ25を流れる水の流量を制御することで冷凍装置1の冷凍能力を調整しつつ、主ガスクーラ24を流れる水の流量を制御することで給湯温度の調整を行うことができる。
また、本実施の形態においては、主ガスクーラ24の下流側に第5の分岐部100を設け、第4バイパス流路86の外部放熱装置62より上流側の第4バイパス流路86に第5の合流部101を設け、第5の分岐部100から外部放熱装置62を通過させた後に補助ガスクーラ25の上流側に戻す第5バイパス流路102を設け、第5バイパス流路102を流れる水の流量を制御する第5バイパス制御弁103を設けた。
これにより、主ガスクーラ24の下流側において、水を外部放熱装置62に戻すことにより、給湯に用いられない熱も外部放熱装置62により冷却することができ、外部に熱を放熱し続けることにより冷凍装置1の運転を継続することができる。
また、本実施の形態においては、補助ガスクーラ25とインタークーラ23の間の水流路に給水用ポンプ43を備えた。
これにより、給水用ポンプ43が補助ガスクーラ25の下流側にあるため、給水用ポンプで発生した熱により補助ガスクーラに入る水の温度が上がるのを防ぎ、補助ガスクーラ25の入水温度を下げることができ、より高い冷凍能力を得つつ、給水用ポンプ43で発生した熱量を水の昇温に利用することができる。
次に、本発明の第7実施の形態について説明する。
図12は、本発明の第7実施の形態を示すガスクーラユニット20の回路図である。
本実施の形態においては、補助ガスクーラ25とインタークーラ23との間の水配管40には、第6の分岐部110が設けられており、インタークーラ23と主ガスクーラ24との間の水配管40には、第6の合流部111が設けられている。
第6の分岐部110には、第6の分岐部110で分岐し、第6の合流部111に合流する水を流す第6バイパス流路112が接続されており、第6バイパス流路112の中途部には、第6バイパス流路112を流れる水の流量を制御する第6バイパス制御弁113が設けられている。
また、第6バイパス流路112上には、第6バイパス流路用逆止弁114が設けられており、インタークーラ23と第6の合流部111との間の水流路上にインタークーラ出口逆止弁115が設けられている。
ここで、本実施の形態においては、第6の分岐部110は、水配管40を接続して構成しているが、第6の分岐部110に、第6バイパス流路112を流れる水の流量を制御する第6バイパス制御弁113として三方弁を設置し、三方弁により第6バイパス流路112を流れる水の流量の調整を行う構成としてもよい。
また、本実施の形態においては、インタークーラ23と主ガスクーラ24との間の水流路には、吸込みタンク42、給水用ポンプ43が設けられている。
ここで、本実施の形態においても、給水用ポンプ43の上流側に吸込みタンク42を設置することにより、給水用ポンプ43の前の要素での圧力低下によるキャビテーションの発生により給水が不安定となることを防ぎ、水流路上に安定して水を流すことができる。
本実施の形態においても、制御部91により、給湯温度センサ90が検知した温度と、給湯の設定温度とに基づいて、主ガスクーラ24を流れる水の流量を制御し、給湯温度の調整を行うように構成されている。
その他の構成は、前記各実施の形態と同様であるため、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
次に、第7実施の形態の作用について説明する。
図13は、第7実施の形態における冷凍装置の制御を示すフローチャートである。
制御部91は、運転信号を取得したら(ST201)、冷却水流量計94による冷却水流量Vcおよび給湯流量計95による給湯流量Vhをそれぞれ取得するとともに(ST202)、冷却水温度センサ92による冷却水入口温度Tw.inを取得する(ST203)。
その後、制御部91は、モード識別信号を取得し(ST204)、設定温度情報を取得し(ST205)、T1-Tw.inの値に基づいて、第6バイパス制御弁113の設定開度P6setを設定する(ST206)。
制御部91は、給湯モード信号が出力されているか否かを判断し(ST207)、制御部91は、給湯モードであると判断した場合には(ST207:YES)、冷凍能力制御Aを行うとともに(ST208)、給湯温度制御を行う(ST209)。
制御部91は、給湯モードでないと判断した場合は(ST207:NO)、冷凍機の効率を重視した冷凍モードであると判断し、冷凍能力制御Bを行う(ST210)。
これら冷凍能力制御A、給湯温度制御および冷凍能力制御Bは、停止信号が出力されるまで行う(ST211)。
図14は、第7実施の形態における冷凍能力制御Aの動作を示すフローチャートである。
図14に示すように、冷凍能力制御Aを行う場合、制御部91は、冷媒出口温度センサ93による補助ガスクーラ25の冷媒出口温度Tr.outを取得し(ST221)、第6バイパス制御弁113の開度が設定開度と等しいか否かを判断する(ST222)。
制御部91は、第6バイパス制御弁113の開度が設定開度と等しくないと判断した場合は(ST222:NO)、第6バイパス制御弁113の開度P6が設定開度P6setより大きいか否かを判断する(ST223)。
制御部91は、第6バイパス制御弁113の開度P6が設定開度P6setより小さいと判断した場合は(ST223:NO)、第6バイパス制御弁113の開度をnパルス上げるように制御する(ST224)。
制御部91は、第6バイパス制御弁113の開度P6が設定開度P6setより大きいと判断した場合は(ST223:YES)、第6バイパス制御弁113の開度をnパルス下げるように制御する(ST225)。
制御部91は、第6バイパス制御弁113の開度が設定開度と等しいと判断した場合は(ST222:YES)、給湯制御弁75の開度が設定開度以上であるか否かを判断する(ST226)。
給湯制御弁75の開度が設定開度以上でないと判断した場合は(ST226:NO)、給湯制御弁75の開度をnパルス上げるように制御する(ST227)。そして、制御部91は、第5バイパス制御弁103の開度が下限であるか否かを判断し(ST228)、下限でないと判断した場合は(ST228:NO)、第5バイパス制御弁103の開度をnパルス下げるように制御する(ST229)。
給湯制御弁75の開度が設定開度以上であると判断した場合は(ST226:YES)、冷媒出口温度Tr.outと冷却水入口温度Tw.inとの差が給湯用設定温度T2-設定温度差ΔT2の値以上であるか否かを判断する(ST230)。
そして、制御部91は、Tr.out-Tw.inがT2-ΔT2の値以上でないと判断した場合は(ST230:NO)、給湯制御弁75の開度が下限か否かを判断し(ST231)、下限でないと判断した場合は(ST231:NO)、給湯制御弁75の開度をnパルス下げるように制御する(ST232)。下限の場合は、冷凍能力制御Aの制御を終了する。
また、制御部91は、Tr.out-Tw.inがT2-ΔT2の値以上であると判断した場合は(ST230:YES)、Tr.out-Tw.inがT2+ΔT2の値以上であるか否かを判断する(ST233)。
そして、Tr.out-Tw.inがT2+ΔT2の値以上でないと判断した場合は(ST233:NO)、給湯制御弁75の開度が上限か否かを判断し(ST234)、上限でない場合は(ST234:NO)、給湯制御弁75の開度をnパルス上げるように制御する(ST235)。給湯制御弁75の開度が上限であると判断した場合は、冷凍能力制御Aの制御を終了する。
次に、給湯温度制御について説明する。
図15は第7実施の形態における給湯温度制御の動作を示すフローチャートである。
図15に示すように、制御部91は、給湯温度センサ90による給湯温度Tw.outを取得する(ST241)。
制御部91は、給湯温度Tw.outが、給湯用設定温度T1-設定温度差ΔTの値以上であるか否かを判断する(ST242)。
制御部91は、給湯温度Tw.outが、T1-ΔTの値以上でないと判断した場合は(ST242:NO)、第1バイパス制御弁74の開度が下限であるか否かを判断する(ST243)。
制御部91は、第1バイパス制御弁74の開度が下限でないと判断した場合は(ST243:NO)、第1バイパス制御弁74の開度をnパルス下げるように制御する(ST244)。その後、給湯温度制御を終了する。
制御部91は、第1バイパス制御弁74の開度が下限であると判断した場合は(ST243:YES)、流量調整機構65の開度が上限であるか否かを判断する(ST245)。
制御部91は、流量調整機構65の開度が上限でないと判断した場合は(ST245:NO)、流量調整機構65の開度をnパルス上げるように制御する(ST246)。
流量調整機構65の開度が上限であると判断した場合は(ST245:YES)、制御を終了する。
制御部91は、給湯温度Tw.outが、T1-ΔTの値以上であると判断した場合は(ST242:YES)、給湯温度Tw.outが、給湯用設定温度T1+設定温度差ΔTの値以下であるか否かを判断する(ST247)。
制御部91は、給湯温度Tw.outが、給湯用設定温度T1+設定温度差ΔTの値以下でないと判断した場合は(ST247:NO)、流量調整機構65の開度が下限であるか否かを判断する(ST248)。
制御部91は、流量調整機構65の開度が下限でないと判断した場合は(ST248:NO)、流量調整機構65の開度をnパルス下げるように制御する(ST249)。その後、給湯温度制御を終了する。
制御部91は、第4バイパス制御弁87の開度が下限であると判断した場合は(ST248:YES)、第1バイパス制御弁74の開度が上限であるか否かを判断する(ST250)。
制御部91は、第1バイパス制御弁74の開度が上限でないと判断した場合は(ST250:NO)、第1バイパス制御弁74の開度をnパルス上げるように制御する(ST251)。
第1バイパス制御弁74の開度が上限であると判断した場合は(ST250:YES)、給湯温度制御を終了する。
次に、冷凍能力制御Bについて説明する。
図16は第7実施の形態における冷凍能力制御Bの動作を示すフローチャートである。
図16に示すように、冷凍能力制御Bを行う場合、制御部91は、冷媒出口温度センサ93による補助ガスクーラ25の冷媒出口温度Tr.outを取得し(ST261)、第6バイパス制御弁113の開度が設定開度と等しいか否かを判断する(ST262)。
第6バイパス制御弁113の開度が設定開度と等しくないと判断した場合は(ST262:NO)、第6バイパス制御弁113の開度P6が設定開度P6setより大きいか否かを判断する(ST263)。
制御部91は、第6バイパス制御弁113の開度P6が設定開度P6setより小さいと判断した場合は(ST263:NO)、第6バイパス制御弁113の開度をnパルス上げるように制御する(ST264)。
制御部91は、第6バイパス制御弁113の開度P6が設定開度P6setより大きいと判断した場合は(ST263:YES)、第6バイパス制御弁113の開度をnパルス下げるように制御する(ST265)。
制御部91は、第6バイパス制御弁113の開度が設定開度と等しいと判断した場合は(ST262:YES)、給湯制御弁75の開度が下限であるか否かを判断する(ST266)。
制御部91は、給湯制御弁75の開度が下限でないと判断した場合は(ST266:NO)、給湯制御弁75の開度をnパルス下げるように制御する(ST267)。そして、制御部91は、第1バイパス制御弁74の開度が下限であるか否かを判断し(ST268)、下限でないと判断した場合は(ST268:NO)、第1バイパス制御弁74の開度をnパルス下げるように制御する(ST269)。
制御部91は、給湯制御弁75の開度が下限であると判断した場合は(ST266:YES)、冷媒出口温度Tr.outと冷却水入口温度Tw.inとの差が冷却用設定温度T2-設定温度差ΔT2の値以上であるか否かを判断する(ST270)。
そして、Tr.out-Tw.inがT2-ΔT2の値以上でないと判断した場合は(ST270:NO)、第1バイパス制御弁74の開度が下限か否かを判断し(ST271)、下限でないと判断した場合は(ST271:NO)、第1バイパス制御弁74の開度をnパルス下げるように制御する(ST272)。
制御部91は、Tr.out-Tw.inがT2-ΔT2の値以上であると判断した場合は(ST270:YES)、Tr.out-Tw.inがT2+ΔT2の値以上であるか否かを判断する(ST273)。
そして、Tr.out-Tw.inがT2+ΔT2の値以上でないと判断した場合は(ST273:NO)、第1バイパス制御弁74の開度が上限か否かを判断し(ST274)、上限でない場合は(ST274:NO)、第1バイパス制御弁74の開度をnパルス上げるように制御する(ST275)。
続いて、制御部91は、給湯温度センサ90による給湯温度Tw.outを取得する(ST276)。
制御部91は、給湯温度Tw.outと冷却水入口温度Tw.inとの差が、放熱用設定温度T3-設定温度差ΔT3の値以上であるか否かを判断する(ST277)。
制御部91は、給湯温度Tw.outと冷却水入口温度Tw.inとの差が、T3-ΔT3の値以上でないと判断した場合は(ST277:NO)、流量調整機構65の開度が下限であるか否かを判断する(ST278)。
制御部91は、流量調整機構65の開度が下限でないと判断した場合は(ST278:NO)、流量調整機構65の開度をnパルス下げるように制御する(ST279)。その後、冷凍能力制御Bの制御を終了する。
一方、制御部91は、給湯温度Tw.outと冷却水入口温度Tw.inとの差が、T3-ΔT3の値以上であると判断した場合は(ST277:YES)、給湯温度Tw.outと冷却水入口温度Tw.inとの差が、給湯用設定温度T3+設定温度差ΔT3の値以下であるか否かを判断する(ST280)。
制御部91は、給湯温度Tw.outと冷却水入口温度Tw.inとの差が、T3+ΔT3の値以下でないと判断した場合は(ST280:NO)、流量調整機構65の開度が上限であるか否かを判断する(ST281)。そして、制御部91は、流量調整機構65の開度が上限でないと判断した場合は(ST281:NO)、流量調整機構弁65の開度をnパルス上げるように制御する(ST282)。流量調整機構65の開度が上限であると判断した場合は(ST281:YES)、冷凍能力制御Bの制御を終了する。
ここで、本実施の形態の制御フローにおいて、制御弁の開度制御時の開度をnパルスと任意の開度で表したが、複数の制御弁を制御する際、個々の制御弁で異なる開度設定としてもよいし、同じ開度設定としてもよい。
本実施の形態においては、第6バイパス制御弁113の開度を制御することにより、補助ガスクーラ25から第6バイパス流路112に流れる水の流量を制御することができる。
これにより、ガスクーラユニット20の水流路を流れる水の流量が多くなる場合には、インタークーラ23をバイパスして主ガスクーラ24に水を流すことにより、ガスクーラユニット20の水流路での圧力損失を下げることができる。また、水流路での圧力損失を下げることができることにより、給水用ポンプ43の入力が小さい状態での運転を行うことができ、要求される給湯温度が変わり、流量の設定が変わった場合にも高効率での運転を行うことができる。
また、制御部91は、給湯温度センサ90の検出値に基づいて主ガスクーラ24を流れる水の流量の制御を行い、給湯温度の調整を行うことができ、これにより、冷凍装置1の冷却不足を発生させず、給湯温度を設定温度に近い温度に保ちつつ、冷凍装置1の運転を継続させることができる。
ここで、本実施の形態においては、ガスクーラユニット20に設けた給湯温度センサ90、冷却水温度センサ92、冷媒出口温度センサ93が検知した温度に基づいて、主ガスクーラ94を流れる水の流量の制御を行ったが、圧縮機ユニット10に設けた冷凍機入口温度センサ66、冷凍機出口温度センサ67、吐出温度センサ68、スプリット熱交換器出口温度センサ69、もしくは圧力センサ等も用い、制御を行ってもよい。
以上述べたように、本実施の形態においては、補助ガスクーラ25とインタークーラ23との間の水配管40に第6の分岐部110を設け、インタークーラ23と主ガスクーラ24との間の水配管40に第6の合流部111を設け、第6の分岐部110で分岐し、第6の合流部111に合流する水を流す第6バイパス流路112と、第6バイパス流路112を流れる水の流量を制御する第6バイパス制御弁113とを備えた。
これにより、水配管40を流れる水の流量が多くなる場合には、インタークーラ23をバイパスして水を流すことにより、水流路全体の圧力損失を下げることができる。また、水流路での圧力損失を下げることができることにより、給水用ポンプ43の入力が小さい状態での運転を行うことができ、要求される給湯温度が変わり、流量の設定が変わった場合にも高効率での運転を行うことができる。
また、本実施の形態においては、インタークーラ23と主ガスクーラ24の間の水流路に給水用ポンプ43を備えている。
ここで、本実施の形態においても、給水用ポンプ43の上流側に吸込みタンク42を設置することにより、給水用ポンプ43の前の要素での圧力低下によるキャビテーションの発生により給水が不安定となることを防ぎ、水流路上に安定して水を流すことができる。
これにより、給水用ポンプ43が補助ガスクーラ25の下流側の水流路にあるため、給水用ポンプで発生した熱により補助ガスクーラに入る水の温度が上がるのを防ぎ、補助ガスクーラ25の入水温度を下げることができ、より高い冷凍能力を得ることができる。さらに、給水用ポンプ43がインタークーラ23の下流側にあるため、インタークーラ23の入水温度も下げることができ、インタークーラ23でもより低温での冷媒冷却が可能となり、より高効率の運転条件で運転させることができ、また、給水用ポンプ43で発生した熱量を水の昇温に利用することができる。
次に、本発明の第8実施の形態について説明する。
図17は、本発明の第8実施の形態を示すガスクーラユニット20の回路図である。
本実施の形態においては、第6実施の形態と同様に、補助ガスクーラ25とインタークーラ23との間の水配管40には、第4の分岐部84が設けられている。また、主ガスクーラバイパス流路64の外部放熱装置62より上流側には、第4の合流部85が設けられている。
第4の分岐部84には、第4の分岐部84で分岐し、第4の合流部85に合流する水を流す第4バイパス流路86が接続されており、第4バイパス流路86の中途部には、第4バイパス流路86を流れる水の流量を制御する第4バイパス制御弁87が設けられている。
補助ガスクーラ25とインタークーラ23との間の水配管40には、第7の分岐部120が設けられており、主ガスクーラ24の下流側には、第7の合流部121が設けられている。ここで、第4の分岐部84と第7の分岐部120に関しては図17に示すように共通としても良いし、個別に設けても良い。
第7の分岐部120には、第7の分岐部120で分岐し、第7の合流部121に合流する水を流す第7バイパス流路122が接続されており、第7バイパス流路122の中途部には、第7バイパス流路122を流れる水の流量を制御する第7バイパス制御弁123が設けられている。
また、第7バイパス流路122上には、第7バイパス流路用逆止弁124が設けられており、主ガスクーラ24と第7の合流部121との間の水流路上に主ガスクーラ出口逆止弁125が設けられている。
ここで、本実施の形態においては、第7の分岐部120は、水配管40を接続して構成しているが、第4の分岐部84と第7の分岐部170を別に設けた上で、第7の分岐部170に、第7バイパス流路122を流れる水の流量を制御する第7バイパス制御弁123として三方弁を設置し、三方弁により第7バイパス流路122を流れる水の流量の調整を行う構成としてもよい。
本実施の形態においては、主ガスクーラ24より下流側でかつ第7の合流部121の下流側の水配管40上に給湯用の水の温度を検出する給湯温度センサ90が設けられている。このように、主ガスクーラ24より下流側でかつ第7の合流部121の下流側の水配管40に給湯温度センサ90を設けることにより、第7バイパス流路122を流れて合流した水が混ざり、ガスクーラユニット20から出湯される水の温度を把握できる。
本実施の形態においても、制御部91により、給湯温度センサ90が検知した温度と、給湯の設定温度とに基づいて、主ガスクーラ24を流れる水の流量を制御し、給湯温度の調整を行うように構成されている。
その他の構成は、前記各実施の形態と同様であるため、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
次に、第8実施の形態の作用について説明する。
図18は、第8実施の形態における冷凍装置の制御を示すフローチャートである。
図18に示すように、制御部91は、運転信号を取得したら(ST301)、冷却水流量計94による冷却水流量Vcおよび給湯流量計95による給湯流量Vhをそれぞれ取得するとともに(ST302)、冷却水温度センサ92による冷却水入口温度Tw.inを取得する(ST303)。
その後、制御部91は、モード識別信号を取得し(ST304)、設定温度情報を取得し(ST305)、T1-Tw.inの値に基づいて、第7バイパス制御弁123の設定開度P7setを設定する(ST306)。
制御部91は、給湯モード信号が出力されているか否かを判断し(ST307)、制御部91は、給湯モードであると判断した場合には(ST307:YES)、冷凍能力制御Aを行うとともに(ST308)、給湯温度制御を行う(ST309)。
制御部91は、給湯モードでないと判断した場合は(ST307:NO)、冷凍機の効率を重視した冷凍モードであると判断し、冷凍能力制御Bを行う(ST310)。
これら冷凍能力制御A、給湯温度制御および冷凍能力制御Bは、停止信号が出力されるまで行う(ST311)。
図19は、第8実施の形態における冷凍能力制御Aの動作を示すフローチャートである。
図19に示すように、冷凍能力制御Aを行う場合、制御部91は、冷媒出口温度センサ93による補助ガスクーラ25の冷媒出口温度Tr.outを取得し(ST321)、第7バイパス制御弁123の開度が設定開度と等しいか否かを判断する(ST322)。
制御部91は、第7バイパス制御弁123の開度が設定開度と等しくないと判断した場合は(ST322:NO)、第7バイパス制御弁123の開度P7が設定開度P7setより大きいか否かを判断する(ST323)。
制御部91は、第7バイパス制御弁123の開度P7が設定開度P7setより小さいと判断した場合は(ST323:NO)、第7バイパス制御弁123の開度をnパルス上げるように制御する(ST324)。
制御部91は、第7バイパス制御弁123の開度P7が設定開度P7setより大きいと判断した場合は(ST323:YES)、第7バイパス制御弁123の開度をnパルス下げるように制御する(ST325)。
制御部91は、第7バイパス制御弁123の開度が設定開度と等しいと判断した場合は(ST322:YES)、給湯制御弁75の開度が設定開度以上であるか否かを判断する(ST326)。
給湯制御弁75の開度が設定開度以上でないと判断した場合は(ST326:NO)、給湯制御弁75の開度をnパルス上げるように制御する(ST327)。そして、制御部91は、第5バイパス制御弁103の開度が下限であるか否かを判断し(ST328)、下限でないと判断した場合は(ST328:NO)、第5バイパス制御弁103の開度をnパルス下げるように制御する(ST329)。
給湯制御弁75の開度が設定開度以上であると判断した場合は(ST326:YES)、冷媒出口温度Tr.outと冷却水入口温度Tw.inとの差が冷却用設定温度T2-設定温度差ΔT2の値以上であるか否かを判断する(ST330)。
そして、Tr.out-Tw.inがT2-ΔT2の値以上でないと判断した場合は(ST330:NO)、給湯制御弁75の開度が下限か否かを判断し(ST331)、下限でないと判断した場合は(ST331:NO)、給湯制御弁75の開度をnパルス下げるように制御する(ST332)。下限の場合は、冷凍能力制御Aの制御を終了する。
また、制御部91は、Tr.out-Tw.inがT2-ΔT2の値以上であると判断した場合は(ST330:YES)、Tr.out-Tw.inがT2+ΔT2の値以下であるか否かを判断する(ST333)。
そして、Tr.out-Tw.inがT2+ΔT2の値以下でないと判断した場合は(ST333:NO)、給湯制御弁75の開度が上限か否かを判断し(ST334)、上限でない場合は(ST334:NO)、給湯制御弁75の開度をnパルス上げるように制御する(ST335)。給湯制御弁75の開度が上限であると判断した場合は(ST334:YES)、冷凍能力制御Aの制御を終了する。
次に、給湯温度制御について説明する。
図20は第8実施の形態における給湯温度制御の動作を示すフローチャートである。
図20に示すように、制御部91は、給湯温度センサ90による給湯温度Tw.outを取得する(ST341)。
制御部91は、給湯温度Tw.outが、給湯用設定温度T1-設定温度差ΔTの値以上であるか否かを判断する(ST342)。
制御部91は、給湯温度Tw.outが、T1-ΔTの値以上でないと判断した場合は(ST342:NO)、第5バイパス制御弁103の開度が下限であるか否かを判断する(ST343)。
制御部91は、第5バイパス制御弁103の開度が下限でないと判断した場合は(ST343:NO)、第5バイパス制御弁103の開度をnパルス下げるように制御する(ST344)。その後、給湯温度制御を終了する。
制御部91は、第5バイパス制御弁103の開度が下限であると判断した場合は(ST343:YES)、第4バイパス制御弁87の開度が上限であるか否かを判断する(ST345)。
制御部91は、第4バイパス制御弁87の開度が上限でないと判断した場合は(ST345:NO)、第4バイパス制御弁87の開度をnパルス上げるように制御する(ST346)。
第4バイパス制御弁87の開度が上限であると判断した場合は(ST345:YES)、給湯温度制御を終了する。
制御部91は、給湯温度Tw.outが、T1-ΔTの値以上であると判断した場合は(ST342:YES)、給湯温度Tw.outが、給湯用設定温度T1+設定温度差ΔTの値以下であるか否かを判断する(ST347)。
制御部91は、給湯温度Tw.outが、給湯用設定温度T1+設定温度差ΔT1の値以下でないと判断した場合は(ST347:NO)、第4バイパス制御弁87の開度が下限であるか否かを判断する(ST348)。
制御部91は、第4バイパス制御弁87の開度が下限でないと判断した場合は(ST348:NO)、第4バイパス制御弁87の開度をnパルス下げるように制御する(ST349)。その後、給湯温度制御を終了する。
制御部91は、第4バイパス制御弁87の開度が下限であると判断した場合は(ST348:YES)、第5バイパス制御弁103の開度が上限であるか否かを判断する(ST350)。
制御部91は、第5バイパス制御弁103の開度が上限でないと判断した場合は(ST350:NO)、第5バイパス制御弁103の開度をnパルス上げるように制御する(ST351)。
第5バイパス制御弁103の開度が上限であると判断した場合は(ST350:YES)、給湯温度制御を終了する。
次に、冷凍能力制御Bについて説明する。
図21は第8実施の形態における冷凍能力制御Bの動作を示すフローチャートである。
図21に示すように、冷凍能力制御Bを行う場合、制御部91は、冷媒出口温度センサ93による補助ガスクーラ25の冷媒出口温度Tr.outを取得し(ST361)、第7バイパス制御弁123の開度が設定開度と等しいか否かを判断する(ST362)。
第7バイパス制御弁123の開度が設定開度と等しくないと判断した場合は(ST362:NO)、第6バイパス制御弁113の開度P7が設定開度P7setより大きいか否かを判断する(ST363)。
制御部91は、第7バイパス制御弁123の開度P7が設定開度P7setより小さいと判断した場合は(ST363:NO)、第7バイパス制御弁123の開度をnパルス上げるように制御する(ST364)。
制御部91は、第7バイパス制御弁123の開度P6が設定開度P6setより大きいと判断した場合は(ST363:YES)、第7バイパス制御弁123の開度をnパルス下げるように制御する(ST365)。
制御部91は、第6バイパス制御弁113の開度が設定開度と等しいと判断した場合は(ST362:YES)、給湯制御弁75の開度が下限であるか否かを判断する(ST366)。
制御部91は、給湯制御弁75の開度が下限でないと判断した場合は(ST366:NO)、給湯制御弁75の開度をnパルス下げるように制御する(ST367)。そして、制御部91は、第5バイパス制御弁103の開度が下限であるか否かを判断し(ST368)、下限でないと判断した場合は(ST368:NO)、第5バイパス制御弁103の開度をnパルス下げるように制御する(ST369)。
制御部91は、給湯制御弁75の開度が下限であると判断した場合は(ST366:YES)、冷媒出口温度Tr.outと冷却水入口温度Tw.inとの差が冷却用設定温度T2-設定温度差ΔT2の値以上であるか否かを判断する(ST370)。
そして、Tr.out-Tw.inがT2-ΔT2の値以上でないと判断した場合は(ST370:NO)、第5バイパス制御弁103の開度が下限か否かを判断し(ST371)、下限でないと判断した場合は(ST371:NO)、第5バイパス制御弁103の開度をnパルス下げるように制御する(ST372)。
制御部91は、Tr.out-Tw.inがT2-ΔT2の値以上であると判断した場合は(ST370:YES)、Tr.out-Tw.inがT2+ΔT2の値以下であるか否かを判断する(ST373)。
そして、Tr.out-Tw.inがT2+ΔT2の値以下でないと判断した場合は(ST373:NO)、第5バイパス制御弁103の開度が上限か否かを判断し(ST374)、上限でない場合は(ST374:NO)、第5バイパス制御弁103の開度をnパルス上げるように制御する(ST375)。
続いて、制御部91は、給湯温度センサ90による給湯温度Tw.outを取得する(ST376)。
制御部91は、給湯温度Tw.outと冷却水入口温度Tw.inとの差が、放熱用設定温度T3-設定温度差ΔT3の値以上であるか否かを判断する(ST377)。
制御部91は、給湯温度Tw.outと冷却水入口温度Tw.inとの差が、T3-ΔT3の値以上でないと判断した場合は(ST377:NO)、第4バイパス制御弁87の開度が下限であるか否かを判断する(ST378)。
制御部91は、第4バイパス制御弁87の開度が下限でないと判断した場合は(ST378:NO)、第4バイパス制御弁87の開度をnパルス下げるように制御する(ST379)。その後、冷凍能力制御Bの制御を終了する。
一方、制御部91は、給湯温度Tw.outと冷却水入口温度Tw.inとの差が、T3-ΔT3の値以上であると判断した場合は(ST377:YES)、給湯温度Tw.outと冷却水入口温度Tw.inとの差が、給湯用設定温度T3+設定温度差ΔT3の値以下であるか否かを判断する(ST380)。
制御部91は、給湯温度Tw.outと冷却水入口温度Tw.inとの差が、T3+ΔT3の値以下でないと判断した場合は(ST380:NO)、第4バイパス制御弁87の開度が上限であるか否かを判断する(ST381)。そして、制御部91は、第4バイパス制御弁87の開度が上限でないと判断した場合は(ST381:NO)、第4バイパス制御弁87の開度をnパルス上げるように制御する(ST382)。第4バイパス制御弁87の開度が上限であると判断した場合は(ST381:YES)、冷凍能力制御Bの制御を終了する。
ここで、本実施の形態の制御フローにおいて、制御弁の開度制御時の開度をnパルスと任意の開度で表したが、複数の制御弁を制御する際、個々の制御弁で異なる開度設定としてもよいし、同じ開度設定としてもよい。
本実施の形態においては、第4バイパス制御弁87の開度を制御することにより、補助ガスクーラ25から第4バイパス流路86に流れる水の流量を制御することができ、補助ガスクーラ25を通過した後の水の一部が外部放熱装置62を通過した後、補助ガスクーラ25の上流の水流路に戻される。
これにより、第4バイパス制御弁87の制御により、補助ガスクーラ25、インタークーラ23、主ガスクーラ24のそれぞれに流れる水の流量を個別に制御することが可能となる。そのため、補助ガスクーラ25を流れる水の流量を制御することで冷凍装置1の冷凍能力を調整しつつ、主ガスクーラ24を流れる水の流量を制御することで給湯温度の調整を行うことができる。
また、第7バイパス制御弁123の開度を制御することにより、補助ガスクーラ25から第7バイパス流路122に流れる水の流量を制御することができる。
これにより、水配管40を流れる水の流量が多くなる場合には、インタークーラ23をバイパスして主ガスクーラ24に水を流すことにより、ガスクーラユニットの水流路での圧力損失を下げることができる。また、水流路での圧力損失を下げることができることにより、給水用ポンプ43の入力が小さい状態での運転を行うことができ、要求される給湯温度が変わり、流量の設定が変わった場合にも高効率での運転を行うことができる。
また、制御部91は、給湯温度センサ90の検出値に基づいて主ガスクーラ24を流れる水の流量の制御を行い、給湯温度の調整を行うことができ、これにより、冷凍装置1の冷却不足を発生させず、給湯温度を設定温度に近い温度に保ちつつ、冷凍装置1の運転を継続させることができる。
ここで、本実施の形態においては、ガスクーラユニット20に設けた給湯温度センサ90、冷却水温度センサ92、冷媒出口温度センサ93が検知した温度に基づいて、主ガスクーラ94を流れる水の流量の制御を行ったが、圧縮機ユニット10に設けた冷凍機入口温度センサ66、冷凍機出口温度センサ67、吐出温度センサ68、スプリット熱交換器出口温度センサ69、もしくは圧力センサ等も用い、制御を行ってもよい。
以上述べたように、本実施の形態においては、補助ガスクーラ25とインタークーラ23との間の水配管40に第7の分岐部120を設け、主ガスクーラ24の下流側の水配管40に第7の合流部121を設け、第7の分岐部120で分岐し、第7の合流部121に合流する水を流す第7バイパス流路122と、第7バイパス流路122を流れる水の流量を制御する第7バイパス制御弁123とを備えている。
これにより、第7バイパス制御弁123の開度を制御することにより、補助ガスクーラ25から第7バイパス流路122に流れる水の流量を制御することができ、水配管40を流れる水の流量が多くなる場合には、インタークーラ23をバイパスして主ガスクーラ24に水を流すことにより、ガスクーラユニットの水流路での圧力損失を下げることができる。また、水流路での圧力損失を下げることができることにより、給水用ポンプ43の入力が小さい状態での運転を行うことができ、要求される給湯温度が変わり、ガスクーラユニットを流れる水の流量が多くなる設定に変わった場合にも高効率での運転を行うことができる。
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々変更が可能である。
以上のように、本発明に係る冷凍装置は、給湯温度を高くする場合でも、水の流量を減らす量を抑えることができ、インタークーラおよびガスクーラにおいて冷媒の十分な放熱が可能となるので、冷凍装置の出口側の冷媒温度も低くすることができ、冷凍装置の冷凍能力を維持することができる冷凍装置に、好適に利用可能である。さらに、本発明に係る冷凍装置は、冷媒と水との間で熱交換を行い、熱交換により発生したお湯を用いた給湯、温水暖房などの用途に用いる給湯、温水暖房機器にも好適に利用可能である。
1 冷凍装置
10 圧縮機ユニット
11 圧縮機
12 低段吸込口
13 低段吐出口
14 高段吸込口
15 高段吐出口
16 中間冷却器
17 減圧電動弁
20 ガスクーラユニット
23 インタークーラ
23a インタークーラの一方の流路の入口側
23b インタークーラの一方の流路の出口側
23c インタークーラの他方の流路の入口側
23d インタークーラの他方の流路の出口側
24 主ガスクーラ
24a 主ガスクーラの一方の流路の入口側
24b 主ガスクーラの一方の流路の出口側
24c 主ガスクーラの他方の流路の入口側
24d 主ガスクーラの他方の流路の出口側
25 補助ガスクーラ
25a 補助ガスクーラの一方の流路の入口側
25b補助ガスクーラの一方の流路の出口側
25c 補助ガスクーラの他方の流路の入口側
25d 補助ガスクーラの他方の流路の出口側
26 オイルセパレータ
26a オイル管
27 オイルサービスバルブ
28 オイル調整電動弁
30 低圧冷媒配管
31 中間圧吐出配管
32 中間圧吸込配管
33 高圧吐出配管
34 冷媒配管
40 水配管
41 給水用逆止弁
42 吸込みタンク
43 給水用ポンプ
44 主ガスクーラパイパス流路用逆止弁
45 第1バイパス流路用逆止弁
46 第2バイパス流路用逆止弁
50 スプリット熱交換器
50a スプリット熱交換器の一方の流路の入口側
50b スプリット熱交換器の一方の流路の出口側
50c スプリット熱交換器の他方の流路の入口側
50d スプリット熱交換器の他方の流路の出口側
51 分岐配管
52 液戻し電動弁
53 ガス戻し電動弁
54 冷媒戻し配管
60 分岐部
61 合流部
62 外部放熱装置
63 主流路
64 主ガスクーラバイパス流路
65 流量調整機構
66 冷凍機入口温度センサ
67 冷凍機出口温度センサ
68 吐出温度センサ
69 スプリット熱交換器出口温度センサ
70 第2の分岐部
71 第2の合流部
72 給湯流路
73 第1バイパス流路
74 第1バイパス制御弁
75 給湯制御弁
80 第3の分岐部
81 第3の合流部
82 第2バイパス流路
83 第2バイパス制御弁
84 第4の分岐部
85 第4の合流部
86 第4バイパス流路
87 第4バイパス制御弁
88 第4バイパス流路用逆止弁
90 給湯温度センサ
91 制御部
92 冷却水温度センサ
93 冷媒出口温度センサ
94 冷却水流量計
95 給湯流量計
100 第5の分岐部
101 第5の合流部
102 第5バイパス流路
103 第5バイパス制御弁
104 第5バイパス流路用逆止弁
110 第6の分岐部
111 第6の合流部
112 第6バイパス流路
113 第6バイパス制御弁
114 第6バイパス流路用逆止弁
115 インタークーラ出口逆止弁
120 第7の分岐部
121 第7の合流部
122 第7バイパス流路
123 第7バイパス制御弁
124 第7バイパス流路用逆止弁
125 主ガスクーラ出口逆止弁

Claims (12)

  1. 冷媒と水との熱交換により冷媒を冷却し、冷媒を冷却する水の水流路が水配管で接続された冷凍装置であって、
    前記冷凍装置の入口を通じて低段吸込口から吸入された冷媒を圧縮して低段吐出口から吐出し、再度高段吸込口から吸入された冷媒を圧縮して高段吐出口から吐出する圧縮機と、
    前記低段吐出口からの吐出冷媒を冷却するインタークーラと、
    前記高段吐出口からの吐出冷媒を冷却する主ガスクーラと、
    前記主ガスクーラ通過後の冷媒を冷却する補助ガスクーラと、を備え、
    前記水配管が、前記補助ガスクーラ、前記インタークーラ、前記主ガスクーラの順に順次直列に接続されていることを特徴とする冷凍装置。
  2. 前記インタークーラと前記主ガスクーラの間の前記水配管の中途部に分岐部を設け、前記補助ガスクーラより上流側の前記水配管に合流部を設け、
    前記分岐部で分岐し、前記主ガスクーラに水を供給する主流路と、
    前記分岐部で分岐し、前記主ガスクーラをバイパスして流れた水を外部放熱装置に通過させた後に前記合流部に合流させる主ガスクーラバイパス流路と、
    前記主流路と前記主ガスクーラバイパス流路を流れる水の流量を調整する流量調整機構とを備えていることを特徴とする請求項1に記載の冷凍装置。
  3. 前記主ガスクーラより下流側の前記水配管に第2の分岐部を設け、
    前記主ガスクーラバイパス流路の前記外部放熱装置より上流側の前記主ガスクーラバイパス流路に第2の合流部を設け、
    前記第2の分岐部で分岐し、前記第2の合流部に合流する水を流す第1バイパス流路と、
    前記第2の分岐部で分岐し、給湯用の水を流す給湯流路と、
    前記第1バイパス流路上で前記第1バイパス流路を流れる水の流量を制御する第1バイパス制御弁と、
    前記給湯流路上で前記給湯流路を流れる水の流量を制御する給湯制御弁とを備えていることを特徴とする請求項2に記載の冷凍装置。
  4. 前記補助ガスクーラと前記インタークーラとの間の前記水配管に第3の分岐部を設け、前記主ガスクーラバイパス流路の前記外部放熱装置より上流側に第3の合流部を設け、
    前記第3の分岐部で分岐し、前記第3の合流部に合流する水を流す第2バイパス流路と、
    前記第2バイパス流路上で前記第2バイパス流路を流れる水の流量を制御する第2バイパス制御弁とを備えていることを特徴とする請求項2に記載の冷凍装置。
  5. 前記補助ガスクーラと前記インタークーラとの間の前記水配管に第4の分岐部を設け、
    前記補助ガスクーラより上流側の前記水配管に第4の合流部を設け、
    前記第4の分岐部で分岐し、分岐して流れた水を外部放熱装置に通過させた後に前記第4の合流部に合流させる第4バイパス流路と、
    前記第4バイパス流路上で前記第4バイパス流路を流れる水の流量を制御する第4バイパス制御弁とを備えていることを特徴とする請求項1に記載の冷凍装置。
  6. 前記主ガスクーラの下流側に第5の分岐部を設け、前記第4バイパス流路の前記外部放熱装置より上流側の前記第4バイパス流路に第5の合流部を設け、
    前記第5の分岐部で分岐し、前記第5の合流部に合流する水を流す第5バイパス流路と、
    前記第5バイパス流路上で前記第5バイパス流路を流れる水の流量を制御する第5バイパス制御弁とを備えていることを特徴とする請求項5に記載の冷凍装置。
  7. 前記補助ガスクーラと前記インタークーラとの間の前記水配管に第6の分岐部を設け、前記インタークーラと前記主ガスクーラとの間の前記水配管に第6の合流部を設け、
    前記第6の分岐部で分岐し、前記第6の合流部に合流する水を流す第6バイパス流路と、
    前記第6バイパス流路上で前記第6バイパス流路を流れる水の流量を制御する第6バイパス制御弁とを備えていることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の冷凍装置。
  8. 前記補助ガスクーラと前記インタークーラとの間の前記水配管に第7の分岐部を設け、前記主ガスクーラの下流側の前記水配管に第7の合流部を設け、
    前記第7の分岐部で分岐し、前記第7の合流部に合流する水を流す第7バイパス流路と、
    前記第7バイパス流路上で前記第7バイパス流路を流れる水の流量を制御する第7バイパス制御弁とを備えていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の冷凍装置。
  9. 前記主ガスクーラより下流側の前記水配管上に給湯用の水の温度を検知する給湯温度センサと、前記給湯温度センサにより検出される給湯温度に基づいて前記流量調整機構または、前記第1バイパス制御弁または、前記第4バイパス制御弁または、前記第5バイパス制御弁の少なくとも一つを制御する制御部とを備え、
    前記制御部は、前記給湯温度センサが検知した温度と、給湯の温度とに基づいて前記主ガスクーラを流れる水の流量を制御することを特徴とする請求項2から請求項8のいずれか一項に記載の冷凍装置。
  10. 前記補助ガスクーラと前記インタークーラの間の前記水流路に給水用ポンプを備えていることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の冷凍装置。
  11. 前記インタークーラと前記主ガスクーラの間の前記水流路に給水用ポンプを備えていることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の冷凍装置。
  12. 前記冷媒として二酸化炭素冷媒を用いることを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の冷凍装置。
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