JP6958019B2 - 低温冷水装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮機、凝縮器（高温側熱交換器）、電子膨張弁、蒸発器（低温側熱交換器）を備えた低温冷水装置に関する。

一般に、冷媒の相変化を利用する冷却装置は、冷媒を吸入して圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒を凝縮して液化する凝縮器と、凝縮して液化された冷媒を膨張させる膨張弁と、膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器とを備えている。
従来の冷凍サイクルにおいては、圧縮機に吸入される冷媒の温度（「冷媒温度」ともいう）から、圧縮機に吸入される冷媒の圧力における飽和温度（「蒸発温度」ともいう）を減じた測定過熱度が、予め設定された所定の目標過熱度になるように、膨張弁を制御する過熱度一定制御が知られている（特許文献１参照）。

特開２００１−２４８９１９号公報

しかしながら、過熱度一定制御を行う場合、冷媒温度が変動すると蒸発温度が変動することとなる。例えば、冷媒温度は圧縮機の稼働率が高い場合には高くなり、圧縮機の稼働率が低い場合には低くなる。同様に、冷媒温度は外気温度が高い場合には、高くなり、外気温度が低い場合には、低くなる。そうすると、過熱度一定制御を行う場合、圧縮機の稼働率や外気温度等の要因によって蒸発温度が変動することとなり、安定した運転ができないという課題があった。
また、過熱度一定制御を行う場合、外気温度が低い場合には冷媒温度が低くなり、蒸発温度も低くなることにより、蒸発器内の蒸発温度が低くなり、蒸発器内で冷媒と熱交換する被冷却液（例えば水）が凍結する可能性があった。
このため、圧縮機の運転状況及び外気温度等の要因によって蒸発温度が変動しない安定した運転を可能とし、例えば蒸発器内で冷媒と熱交換する被冷却液（例えば水）が凍結を起こさない低温冷水装置が求められている。

本発明は、圧縮機、凝縮器（高温側熱交換器）、電子膨張弁、蒸発器（低温側熱交換器）を備えた低温冷水装置において、圧縮機の運転状況及び外気温度等の要因によって蒸発温度が変動しない安定した運転を可能とし、効率のよい安定した冷却能力を得るとともに、例えば蒸発器内で冷媒と熱交換する被冷却液（例えば水）が凍結を起こさない低温冷水装置を提供することを目的とする。

本発明は、冷媒を吸入して圧縮する圧縮機と、前記圧縮機により吐出された冷媒を凝縮液化する凝縮器と、前記凝縮器により凝縮液化された冷媒を減圧する電子膨張弁と、前記電子膨張弁によって減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器を通過した冷媒の温度を測定する冷媒温度測定部と、前記電子膨張弁の開度を制御する開度制御部と、を備えた低温冷水装置であって、前記開度制御部は、前記蒸発器を通過した冷媒の蒸発温度が、予め設定された所定の目標蒸発温度に一致するように前記電子膨張弁の開度を制御する、低温冷水装置に関する。

また、前記目標蒸発温度は、前記蒸発器の出口が冷媒の蒸発域となるように設定されることが好ましい。

また、前記目標蒸発温度は、前記圧縮機と、前記凝縮器と、を含む冷凍機の冷却能力が実質的に最大になる圧縮機吸入温度となるように設定されることが好ましい。

また、前記凝縮器により液化された冷媒と前記蒸発器にて気化された冷媒との間で熱交換する液ガス熱交換器を備え、前記電子膨張弁は、前記液ガス熱交換器を通過した冷媒を減圧することが好ましい。

前記蒸発器は二重管熱交換器であり、前記液ガス熱交換器はプレート式熱交換器としてもよい。

前記冷媒温度測定部は、前記圧縮機に吸入される冷媒の温度を測定する冷媒温度センサ部と、前記圧縮機に吸入される冷媒の圧力値を測定する冷媒圧力測定部と、を備え、前記冷媒圧力測定部により測定された冷媒圧力値における飽和温度を蒸発温度とする蒸発温度換算部を備えるようにしてもよい。

前記開度制御部は、前記圧縮機に吸入される冷媒の温度と前記蒸発温度とに基づいて算出される測定過熱度が、外気温度と前記蒸発器の熱負荷により決まる圧縮機の稼働率とにより設定される目標過熱度に等しくなるように、前記電子膨張弁の開度を制御するようにしてもよい。

本発明によれば、蒸発温度を予め設定された目標蒸発温度に一致するように電子膨張弁を制御することで、圧縮機の運転状況及び外気温度等の要因によって蒸発温度が変動しない安定した運転を可能とし、効率のよい安定した冷却能力を得るとともに、例えば蒸発器内で冷媒と熱交換する被冷却液（例えば水）が凍結を起こさない低温冷水装置を提供することができる。

本実施形態の低温冷水装置の概略を示す図である。 本実施形態の低温冷水装置における外気温度に応じて適正な目標過熱度を設定する例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図を参照しながら説明する。
図１は、本発明の低温冷水装置１００の一実施例を示す概略図である。本実施例の低温冷水装置１００は、蒸気圧縮式の低温冷水装置である。
低温冷水装置１００は、圧縮機１Ａ及び凝縮器１Ｂを有する冷凍機１と、液ガス熱交換器３と、電子膨張弁５と、蒸発器７（「低温側熱交換器」ともいう）と、冷凍機吸入ガス温度センサ１２と、冷凍機吸入ガス圧力センサ１４と、制御部３０と、を備える。
これらは、冷媒流路２１を介して、冷凍機１（圧縮機１Ａ、凝縮器１Ｂ）から液ガス熱交換器３を経由して電子膨張弁５、蒸発器７（「低温側熱交換器」ともいう）に接続され、ふたたび液ガス熱交換器３を経由して冷凍機１（圧縮機１Ａ、凝縮器１Ｂ）に戻るように、順次環状に接続されており、冷媒を循環させることで、冷媒の圧縮、凝縮、膨張及び蒸発の冷凍サイクルを実行する。
より具体的には、冷媒は、低温低圧の冷媒ガスの状態で圧縮機１Ａにおいて高温高圧に圧縮されて過熱蒸気の状態となり、高温高圧状態の冷媒ガスは、凝縮器１Ｂにおいて圧力一定の状態で放熱されて、高圧低温の過冷却液の状態の冷媒液となる。冷凍機１から吐出された高圧低温状態の冷媒液は、液ガス熱交換器３を通過することで、蒸発器７（低温側熱交換器）において被冷却液と熱交換し、冷凍機１に戻る冷媒との間で熱交換が行われ、より冷やされた状態となる。
液ガス熱交換器３を通過した高圧低温状態の冷媒液は、電子膨張弁５において急激に減圧されることで、低温低圧の冷媒液の状態（気液二層の状態）となり、蒸発器７（低温側熱交換器）に入る。冷温低圧の冷媒液の状態になった冷媒は、蒸発器７（低温側熱交換器）において、圧力一定の状態で、被冷却液（例えば水）との間で熱交換を行い気液二相の状態で蒸発器７（低温側熱交換器）から吐出される。
蒸発器７（低温側熱交換器）から吐出された気液二相の状態の冷媒ガスは、液ガス熱交換器３を通過することで、凝縮器１Ｂから吐出された高圧低温の過冷却液の状態の冷媒液との間で熱交換することで、完全ガス化され、低温低圧の冷媒ガスの状態で圧縮機１Ａに戻るように循環される。
次に、低温冷水装置１００の備える構成要素について詳細に説明する。

圧縮機１Ａは、低温低圧の冷媒ガスを断熱圧縮して高温高圧のガスにする。圧縮機１Ａにおいて高温高圧のガス状態となった冷媒は、好ましくは圧縮機１Ａからの冷媒に含まれる油を分離除去する油分離器（図示せず）を介して、凝縮器１Ｂへ送られる。圧縮機１Ａは、その形式を特に問わないが、例えばスクロール圧縮機が用いられてもよい。

凝縮器１Ｂは、圧縮機１Ａにおいて断熱圧縮されて高温高圧のガスとなった冷媒を凝縮液化して、高圧低温の冷媒液の状態にする。本実施例の凝縮器１Ｂは、例えばファン１１を備える空冷式の熱交換器である。なお、凝縮器１Ｂは、水冷式の熱交換器としてもよい。凝縮器１Ｂで高圧低温の冷媒液の状態となった冷媒は、液ガス熱交換器３へ送られる。

液ガス熱交換器３は、凝縮器１Ｂで液化された高圧低温の冷媒が凝縮器１Ｂから電子膨張弁５まで送られる冷媒流路、及び蒸発器７（低温側熱交換器）で気化された（正確には完全には気化されていない気液二層の状態の）冷媒が蒸発器７（低温側熱交換器）から冷凍機１（圧縮機１Ａ）に戻される冷媒流路において設けられ、凝縮器１Ｂで液化された高圧低温の冷媒と蒸発器７（低温側熱交換器）で気化された冷媒との間で熱交換をする。なお、液ガス熱交換器３はプレート式熱交換器が用いられてもよい。
より具体的には、液ガス熱交換器３において、蒸発器７（低温側熱交換器）で気化された冷媒（例えば０度近辺）は圧縮機１Ａに戻される途中で、凝縮器１Ｂで液化されて電子膨張弁５へ送られる途中の高圧低温の冷媒（例えば、３０度前後）との間で熱交換をする。そうすることで、凝縮器１Ｂで液化されて電子膨張弁５へ送られる途中の高圧低温の冷媒は、より冷やされて電子膨張弁５へ送ることができる。また、蒸発器７（低温側熱交換器）から圧縮機１Ａに戻る冷媒は完全にガス化して、冷媒ガス、すなわち低温低圧のガスの状態で圧縮機１Ａに戻ることができる。
これにより、蒸発器７（低温側熱交換器）内において熱交換される冷媒が完全に蒸発せずに、蒸発器７（低温側熱交換器）から気液２相の状態で吐出された場合であっても、液ガス熱交換器３において、凝縮器１Ｂで液化されて電子膨張弁５へ送られる途中の高圧低温の冷媒（例えば、３０度前後）との間で熱交換をすることで、完全にガス化された状態として、冷凍機１（圧縮機１Ａ）に吸入させることができる。

電子膨張弁５は、その開度を制御可能な電子弁であり、信号線を介して後述の制御部３０に電気的に接続されている。制御部３０により電子膨張弁５の開度を調整することにより、凝縮器１Ｂで液化された高圧低温の冷媒の圧力の減圧の度合いを調整することができる。すなわち、凝縮器１Ｂで液化された高圧低温の冷媒の圧力の減圧の度合いを大きくすることで、冷媒の当該圧力における飽和温度である蒸発温度をより低くすることができる。逆に、凝縮器１Ｂで液化された高圧低温の冷媒の圧力の減圧の度合いを小さくすることで、冷媒の蒸発温度をより高くすることができる。このようにすることで、冷媒の蒸発温度の制御を可能とする。
すなわち、電子膨張弁５の開度を制御部３０により制御することにより、凝縮器１Ｂで液化された高圧低温の冷媒の当該圧力における飽和温度である蒸発温度が予め設定された目標蒸発温度に一致するようにすることができる。
そうすることで、当該冷媒は電子膨張弁５において減圧された圧力を保ったまま、蒸発器７（低温側熱交換器）から吐出されるため、圧縮機１Ａに吸入される冷媒の蒸発温度が目標蒸発温度に一致するように制御できる。なお、電子膨張弁５の開度制御の詳細については後述する。
このように、電子膨張弁５は、凝縮器１Ｂで液化された高圧低温の冷媒の圧力と温度とを低下させて、低温低圧の（蒸発温度が目標蒸発温度に一致する）冷媒液の状態にして、蒸発器７（低温側熱交換器）に送る。
こうすることで、低温冷水装置１００の冷凍サイクルにおいて、冷凍機１に吸入される冷媒ガスの蒸発温度を予め設定された所定の目標蒸発温度に一致するように安定した運転を行うことができ、冷凍サイクル効率が向上する。特に、外気温度や熱負荷等の外的要因が変化する場合であっても、冷媒ガスの蒸発温度を一定の蒸発温度を保つように運転を行うことができる。また、被冷却液を水として冷水温度を３度以下に冷却する低温冷水装置では、蒸発器７（低温側熱交換器）内での冷媒の状態（温度、圧力）が安定することで水が凍結するリスクを軽減することができる。

蒸発器７（低温側熱交換器）は、電子膨張弁５を通過して冷温低圧の冷媒液の状態になった冷媒が圧力一定のまま吸熱され蒸発することにより、周囲から熱を奪う熱交換器である。蒸発器７（低温側熱交換器）は、例えば、冷媒と被冷却液（例えば水）との間で熱交換する熱交換器である。
蒸発器７（低温側熱交換器）は、冷媒流路（一次側流路）と被冷却液流路（二次側流路）とを有し、冷媒と被冷却液とを混ぜることなく、間接的に熱交換させる熱交換器であり、例えば二重管熱交換器としてもよい。
なお、蒸発器７（低温側熱交換器）において被冷却液と熱交換した冷媒は、完全には気化せず、気液二相の状態で蒸発器７（低温側熱交換器）を通過する可能性があるが、前述したように、圧縮機１Ａに戻る途中で、液ガス熱交換器１０を経由することで、凝縮器１Ｂで液化されて電子膨張弁５へ送られる途中の高圧低温の冷媒（例えば、３０度前後）との間で熱交換をすることで、完全にガス化して、すなわち低温低圧のガスの状態で圧縮機１Ａに吸入されることとなる。

低温冷水装置１００には、冷媒温度測定部としての冷凍機吸入ガス温度センサ１２と冷媒圧力測定部としての冷凍機吸入ガス圧力センサ１４が設けられる。
冷凍機吸入ガス温度センサ１２は、蒸発器７（低温側熱交換器）の出口から冷凍機１（圧縮機１Ａ）の入口に至る吸入配管（冷媒配管）までのいずれかの個所に設けられ、冷凍機１（圧縮機１Ａ）に吸入される冷媒の温度（以下「吸入ガス温度」ともいう）を測定する。なお、本実施形態のように液ガス熱交換器３を備える場合、冷凍機吸入ガス温度センサ１２は、液ガス熱交換器３の冷凍機側の出口から冷凍機１（圧縮機１Ａ）の入口に至る吸入配管（冷媒配管）までのいずれかの個所に設け、（気相状態の）冷媒の温度を測定するようにしてもよい。

冷凍機吸入ガス圧力センサ１４は、蒸発器７（低温側熱交換器）の出口から冷凍機１（圧縮機１Ａ）の入口に至る吸入配管（冷媒配管）までのいずれかの個所に設けられ、冷凍機１（圧縮機１Ａ）に吸入される冷媒の圧力（以下「吸入ガス圧力」ともいう）を測定する。なお、本実施形態のように液ガス熱交換器３を備える場合、冷凍機吸入ガス圧力センサ１４は、液ガス熱交換器３の冷凍機側の出口から冷凍機１（圧縮機１Ａ）の入口に至る吸入配管（冷媒配管）までのいずれかの個所に設け、（気相状態の）冷媒の圧力値を測定するようにしてもよい。
冷凍機吸入ガス圧力センサ１４により測定された冷媒圧力値に基づいて、当該冷媒圧力における飽和温度である蒸発温度を換算する。
このように、冷凍機１（圧縮機１Ａ）に吸入される（気相状態の）冷媒の圧力値を測定することで、冷凍機１（圧縮機１Ａ）に吸入される冷媒の圧力値における飽和温度（蒸発温度）が計測される。

なお、本実施例の低温冷水装置１００においては、冷凍機吸入ガス圧力センサ１４により測定された冷媒の圧力値に基づいて計測される冷媒の蒸発温度が、予め設定される所定の目標蒸発温度に一致するように、電子膨張弁５の開度がフィードバック制御される。詳細については後述する。

以上説明した低温冷水装置１００は、各種の用途に用いられるが、本実施例では例えば蒸発器７（低温側熱交換器）において水を冷却するウォータチラーとしてもよい。
この場合、蒸発器７（低温側熱交換器）における被冷却液は水とされ、蒸発器７（低温側熱交換器）は、冷媒流路２１と水流路２２とが形成された間接熱交換器とされる。そして、冷媒流路２１には、電子膨張弁５からの冷媒が通される一方、水流路２２には、冷水タンク（図示せず）からの循環水が通される。そのために、蒸発器７（低温側熱交換器）の水流路２２は、給水路２２Ａと戻し路２２Ｂとを介して、冷水タンクに接続される。
より具体的には、給水路２２Ａには、循環ポンプ２５が設けられ、循環ポンプ２５を作動させることで、冷水タンクからの水は、給水路２２Ａを介して蒸発器７（低温側熱交換器）へ供給され、蒸発器７（低温側熱交換器）内の水流路２２を通った後、戻し路２２Ｂを介して冷水タンクへ戻される。このようにして、冷水タンク内の水は、蒸発器７（低温側熱交換器）との間を循環可能となり、蒸発器７（低温側熱交換器）において冷媒が蒸発する際の気化熱を利用して、循環水の冷却を図ることができる。

また、蒸発器７（低温側熱交換器）にて冷却された被冷却液を、熱負荷との熱交換（例えば食材の冷却）に使用し、使い捨てる（流水仕様）ようにしてもよい。

低温冷水装置１００は、以上のように構成されることで、冷媒の圧縮、凝縮、膨張及び蒸発の冷凍サイクルを実行する。また、前述したように、低温冷水装置１００は、制御部３０により、蒸発器７（低温側熱交換器）を通過した冷媒の蒸発温度（冷凍機１（圧縮機１Ａ）に吸入される冷媒の蒸発温度）を所定の目標蒸発温度に一致するように電子膨張弁５を制御する。

図１に示すように、制御部３０は、蒸発温度換算部３１と、開度制御部３２と、を備える。
制御部３０は、冷凍機吸入ガス温度センサ１２及び冷凍機吸入ガス圧力センサ１４に接続されており、これらセンサの検出信号に基づいて、電子膨張弁５の開度を制御する。

［蒸発温度換算部３１について］
蒸発温度換算部３１は、冷凍機吸入ガス圧力センサ１４により測定された冷凍機１（圧縮機１Ａ）に吸入される冷媒の圧力値に基づいて、当該冷媒の圧力値における飽和温度（蒸発温度）を換算する。冷媒の圧力値における飽和温度の換算については、例えば、冷媒圧力値と当該圧力値における飽和温度との対照テーブルを予め設定し、対照テーブルに基づいて、冷凍機吸入ガス圧力センサ１４により測定された冷凍機１（圧縮機１Ａ）に吸入される冷媒の圧力値に対応する飽和温度を算出するようにしてもよい。また、冷媒圧力値を入力とし、当該圧力値における飽和温度を出力とする関数を予め設定し、冷凍機吸入ガス圧力センサ１４により測定された冷凍機１（圧縮機１Ａ）に吸入される冷媒の圧力値を当該関数に入力して、当該圧力値における飽和温度を算出するようにしてもよい。
なお、蒸発温度換算部３１は、これに限定されない。例えば、蒸発温度換算部３１相当の電子回路を予め作成しておくことで、電子回路により換算するようにしてもよい。

［開度制御部３２について］
開度制御部３２は、圧縮機１Ａに吸入される冷媒の蒸発温度が目標蒸発温度に一致するように電子膨張弁５の開度を制御する。
より具体的には、開度制御部３２は、蒸発温度換算部３１により換算された冷凍機１（圧縮機１Ａ）に吸入される冷媒の蒸発温度が目標蒸発温度に一致するように電子膨張弁５の開度を制御する。
冷凍機１の効率の良い運転は、蒸発温度によって決まることから、目標蒸発温度を冷凍機１の効率が良いとされる値に設定することで、冷凍機１の効率の良い運転を実現することができる。例えば、目標蒸発温度は、冷凍機１の冷却能力が実質的に最大になるように設定することができる。

次に、電子膨張弁５が圧縮機１Ａに吸入される冷媒の過熱度に基づいて制御するように構成されている場合の開度制御部３２の処理内容について説明する。ここで、冷媒の過熱度は、冷凍機１（圧縮機１Ａ）に吸入される冷媒の温度（吸入ガス温度）から冷凍機１（圧縮機１Ａ）に吸入される冷媒圧力値（吸入ガス圧力値）に対応する飽和温度（蒸発温度）を減算した温度に等しい。
したがって、冷媒の蒸発温度は、吸入ガス温度から冷媒の過熱度を減算した値に等しい。このため、電子膨張弁５が圧縮機１Ａに吸入される冷媒の過熱度に基づいて制御するように構成されている場合、開度制御部３２は、冷媒の過熱度が「吸入ガス温度−目標蒸発温度」に一致するように電子膨張弁５の開度を制御する。

図２に、目標蒸発温度を−８℃と設定した場合に、外気温度に応じて吸入ガス温度が変化したときに、冷媒の過熱度の目標値（「目標過熱度」という）を変更する例を表す。ここで、外気温度は例えば、凝縮器１Ｂがファン１１を備える空冷式の熱交換器を備える場合、凝縮器１Ｂの吸込み空気温度が想定される。
図２に示すように、外気温度が３０℃で吸入ガス温度が１８℃となる場合、目標過熱度を２６℃に設定して、開度制御部３２は、過熱度が目標過熱度２６℃に一致するように電子膨張弁５の開度を制御する。
また、外気温度が２５℃で吸入ガス温度が１３℃となる場合、目標過熱度を２１℃に設定して、開度制御部３２は、過熱度が目標過熱度２１℃に一致するように電子膨張弁５の開度を制御する。
同様に、外気温度が２０℃で吸入ガス温度が８℃となる場合、目標過熱度を１６℃に設定して、開度制御部３２は、過熱度が目標過熱度１６℃に一致するように電子膨張弁５の開度を制御する。
このようにすることで、外気温度の変化に伴い、吸入ガス温度が変化した場合であっても、冷凍機１（圧縮機１Ａ）に吸入される冷媒の蒸発温度が目標蒸発温度に一致するように制御することができる。
なお、吸入ガス温度は、外気温度の外、例えば、蒸発器７における熱負荷により決まる圧縮機１Ａの稼働率によって、変動する可能性がある。例えば、蒸発器７（低温側熱交換器）における熱負荷の変動要因として、冷水タンクから、給水路２２Ａを介して蒸発器７（低温側熱交換器）へ供給される入口水温、循環ポンプ２５を駆動するためのインバータ回転数又は電流値等の変動が想定される。
このような場合においても、例えば、圧縮機１Ａの運転状況、蒸発器７（低温側熱交換器）における熱負荷の変動等に対応して、適正な目標過熱度を設定することにより、冷凍機１（圧縮機１Ａ）に吸入される冷媒の蒸発温度が常に目標蒸発温度に一致するように制御することができる。

以上のように、本実施形態の低温冷水装置１００は、蒸発器７を通過した冷媒の蒸発温度が、予め設定された所定の目標蒸発温度に一致するように電子膨張弁５の開度を制御する開度制御部３２を備える。
これにより、冷凍機１の効率のよい運転を実現することができる。特に、外気温度や圧縮機１Ａの運転状況、蒸発器７における熱負荷の変動等の外的要因によって蒸発温度が変動しない安定した運転を可能とし、効率のよい安定した冷却能力を得るとともに、例えば蒸発器内で冷媒と熱交換する被冷却液（例えば水）が凍結を起こさないようにすることができる。
また、常に一定の蒸発温度となるように電子膨張弁５の開度を制御することで、低出力の圧縮機１Ａで高い冷却能力を得ることができる。

また、本実施形態の低温冷水装置１００は、目標蒸発温度は、蒸発器７の出口（端）が冷媒の蒸発域となるように設定される。
そうすることで、上記と同様の効果を奏することができる。

また、本実施形態の低温冷水装置１００において、目標蒸発温度は、圧縮機１Ａと、凝縮器１Ｂと、を含む冷凍機１の冷却能力が実質的に最大になるように設定することができる。

また、本実施形態の低温冷水装置１００は、凝縮器１Ｂにより液化された冷媒と蒸発器７にて気化された冷媒との間で熱交換する液ガス熱交換器３を備える。
これにより、蒸発器７内において熱交換される冷媒が完全に蒸発せずに、気液２相の状態で吐出された場合であっても、液ガス熱交換器３において、凝縮器１Ｂで液化された高圧低温の冷媒（例えば、３０度前後）との間で熱交換をすることで、完全にガス化された状態として、冷凍機１（圧縮機１Ａ）に吸入させることができる。

また、本実施形態の低温冷水装置１００の開度制御部３２は、圧縮機１Ａに吸入される冷媒の温度と蒸発温度とに基づいて算出される測定過熱度が、外気温度と蒸発器７の熱負荷とにより設定される目標過熱度に等しくなるように、電子膨張弁５の開度を制御する。
これにより、外気温度、蒸発器７の熱負荷ごとに適正な目標過熱度を設定し、冷媒の蒸発温度が常に一定の目標蒸発温度を保つように運転することができる。

なお、本発明は、前述の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において種々の変更を加えることが可能である。

［変形例１］
本実施形態において、低温冷水装置１００が冷凍機１を備えるようにしたが、これに限定されない。例えば、冷凍機１を別置きとしてもよい。

［変形例２］
本実施形態において、低温冷水装置１００は液ガス熱交換器３を備えるようにしたが、これに限定されない。低温冷水装置１００は液ガス熱交換器３を備えないようにしてもよい。

［変形例３］
本実施形態において、制御部３０が蒸発温度換算部３１及び開度制御部３２を備えるようにしたが、これに限定されない。
例えば、蒸発温度換算部３１に替えて、蒸発温度換算器（電子回路）を備えるようにしてもよい。同様に、開度制御部３２に替えて、開度制御器（電子回路）を備えるようにしてもよい。

１００ 低温冷水装置
１ 冷凍機
１Ａ 圧縮機
１Ｂ 凝縮器
３ 液ガス熱交換器
５ 電子膨張弁
７ 蒸発器
１１ ファン
１２ 冷凍機吸入ガス温度センサ
１４ 冷凍機吸入ガス圧力センサ
２１ 冷媒流路
２２ 水流路
２２Ａ 給水路
２２Ｂ 戻し路
２５ 循環ポンプ
３０ 制御部
３１ 蒸発温度換算部
３２ 開度制御部

Claims (7)

1. 冷媒を吸入して圧縮する圧縮機と、
   前記圧縮機により吐出された冷媒を凝縮液化する凝縮器と、
   前記凝縮器により凝縮液化された冷媒を減圧する電子膨張弁と、
   前記電子膨張弁によって減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、
   前記蒸発器を通過した冷媒の温度を測定する冷媒温度測定部と、
   前記電子膨張弁の開度を制御する開度制御部と、
   を備えた低温冷水装置であって、
   前記開度制御部は、
   前記蒸発器を通過した冷媒の蒸発温度が、予め設定された一定の目標蒸発温度に一致するように前記電子膨張弁の開度をフィードバック制御する、低温冷水装置。
2. 前記目標蒸発温度は、前記蒸発器の出口が冷媒の蒸発域となるように設定される、請求項１に記載の低温冷水装置。
3. 前記目標蒸発温度は、前記圧縮機と、前記凝縮器と、を含む冷凍機の冷却能力が実質的に最大になる圧縮機吸入温度となるように設定される、請求項１又は請求項２に記載の低温冷水装置。
4. 前記凝縮器により液化された冷媒と前記蒸発器にて気化された冷媒との間で熱交換する液ガス熱交換器を備え、
   前記電子膨張弁は、前記液ガス熱交換器を通過した冷媒を減圧する、請求項１から請求項３の何れか１項に記載の低温冷水装置。
5. 前記蒸発器は二重管熱交換器であり、
   前記液ガス熱交換器はプレート式熱交換器である請求項４に記載の低温冷水装置。
6. 前記冷媒温度測定部は、
   前記圧縮機に吸入される冷媒の温度を測定する冷媒温度センサ部と、
   前記圧縮機に吸入される冷媒の圧力値を測定する冷媒圧力測定部と、を備え、
   前記冷媒圧力測定部により測定された冷媒圧力値における飽和温度を蒸発温度とする蒸発温度換算部を備える、請求項１から請求項５の何れか１項に記載の低温冷水装置。
7. 前記開度制御部は、
   前記圧縮機に吸入される冷媒の温度と前記蒸発温度とに基づいて算出される測定過熱度が、外気温度と前記蒸発器の熱負荷により決まる圧縮機の稼働率とにより設定される目標過熱度に等しくなるように、前記電子膨張弁の開度を制御する、請求項１から請求項６の何れか１項に記載の低温冷水装置。

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