(57)【要約】【課題】冷凍装置の圧縮機吸入部の温度制御を可能とする。【解決手段】圧縮機（１０１）、凝縮器（１０２）、蒸発器膨張弁（１０３）、蒸発器（１０４）が冷媒配管で接続された回路内を主流冷媒が循環する冷媒回路（１０）と、凝縮器（１０２）と蒸発器膨張弁（１０３）との間の分岐部（２０１）から前記圧縮機（１０１）の吸入側配管に設けられた吸入側接続部（２０９）へと接続される吸入側インジェクション配管（２０９）と、前記吸入側インジェクション配管（２０９）を通過する分流冷媒をガス化する分流冷媒ガス化機構（２０３）と、前記分流冷媒の流量を調節する流量調節機構（２０２）と、前記冷媒回路（１０）の前記圧縮機（１０１）の吸入側の配管に設けられる吸入側温度検出部（４０１）が検出した温度に基づいて前記流量調節機構（２０２）を制御する制御部（５０）と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機（１０１）、凝縮器（１０２）、蒸発器膨張弁（１０３）、蒸発器（１０４）が冷媒配管で接続された回路内を主流冷媒が循環する冷媒回路（１０）と、
前記冷媒回路（１０）の凝縮器（１０２）と蒸発器膨張弁（１０３）との間の分岐部（２０１）から前記圧縮機（１０１）の吸入側配管に設けられた接続部である吸入側接続部（２０９）へと接続される冷媒配管であって、前記分岐部（２０１）で前記主流冷媒から分岐される冷媒である分流冷媒が前記吸入側接続部（２０９）にインジェクションされる冷媒配管である吸入側インジェクション配管（２０）と、
前記分流冷媒をガス化する分流冷媒ガス化機構（２０３）と、
前記吸入側インジェクション配管（２０）における前記分流冷媒の流量を調節する流量調節機構（２０２）と、
前記冷媒回路（１０）の前記圧縮機（１０１）の吸入側の配管に設けられ、該配管を通過する前記主流冷媒温度を検出する吸入側温度検出部（４０１）と、
前記吸入側温度検出部（４０１）が検出した温度に基づいて前記流量調節機構（２０２）を制御する制御部（５０）と、を備える冷凍装置。
【請求項２】
前記流量調節機構（２０２）は、開度調節可能な膨張弁（２０２）である請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記分流冷媒ガス化機構は、前記冷媒回路（１０）における前記凝縮器（１０２）と前記蒸発器膨張弁（１０３）との間かつ前記吸入側インジェクション配管（２０）の途中となる位置に設けられ、前記分流冷媒と前記主流冷媒とを熱交換させる過冷却熱交換器（２０３）である請求項１又は２のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記分流冷媒ガス化機構は、前記冷媒回路（１０）における前記凝縮器（１０２）と前記蒸発器膨張弁（１０３）との間かつ前記分岐部となる位置に設けられ、該分流冷媒ガス化機構内部又はその上流に気液分離膨張弁（２０２）を備え該気液分離膨張弁（２０２）を通過した前記主流冷媒の液相冷媒のみを分離して前記蒸発器膨張弁（１０３）に送る気液分離器（２０３’）である請求項１又は２のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項５】
前記冷媒回路（１０）は、ＣＯＰを向上させるエコノマイザー（２０３、２０３’）を前記冷媒回路（１０）の凝縮器（１０２）と蒸発器膨張弁（１０３）との間にさらに備える冷媒回路（１０）であって、
前記エコノマイザー（２０３、２０３’）はさらに、前記吸入側インジェクション配管（２０）の途中又は前記分岐部に位置し、
前記分流冷媒ガス化機構は、前記エコノマイザー（２０３、２０３’）であり、
前記流量調節機構は、前記エコノマイザー（２０３、２０３’）へ流入する冷媒流量を調節する開度調節可能な膨張弁であるエコノマイザー制御弁（２０２）であり、
前記吸入側インジェクション配管（２１、２５、２６）から分岐され、前記圧縮機（１０１）の圧縮機構の途中に設けられた接続部である中間インジェクション部（３０９）に接続される冷媒配管であって、前記エコノマイザー（２０３、２０３’）の気相冷媒排出部から排出された気相冷媒が、前記中間インジェクション部（３０９）にインジェクションされる冷媒配管である中間インジェクション配管（３０）と、
吸入側インジェクション配管（２１〜２６）において前記中間インジェクション配管（３０）が分岐される分岐部（３０１）と前記吸入側接続部（２０９）との間の冷媒配管に設けられる第２の流量調節機構（２０４〜２０６）と、をさらに備え、
前記制御部（５１〜５４）は、前記吸入側温度検出部（４０２）が検出した温度に応じて、前記エコノマイザー制御弁（２０２）と前記第２の流量調節機構（２０４〜２０６）との少なくとも一方を制御する請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項６】
前記第２の流量調節機構は、流路開閉機構である吸入側インジェクション配管開閉機構（２０４）である請求項５に記載の冷凍装置。
【請求項７】
前記第２の流量調節機構は、開度調節可能な膨張弁である吸入側インジェクション制御弁（２０５）である請求項５に記載の冷凍装置。
【請求項８】
前記第２の流量調節機構は、キャピラリチューブ（２０６）である請求項５に記載の冷凍装置。
【請求項９】
前記第２の流量調節機構は、キャピラリチューブ（２０６）と、流路開閉機構である吸入側インジェクション配管開閉機構（２０４）と、を備える請求項５に記載の冷凍装置。
【請求項１０】
前記吸入側温度検出部（４０１）は、前記圧縮機（１０１）の吸入部（１０９）と前記吸入側接続部（２０９）との間に設けられ、
前記圧縮機（１０１）の吸入部（１０９）と前記吸入側接続部（２０９）との間の配管に設けられ、該配管内の冷媒の圧力を検出する低圧圧力検出部（４０３）をさらに備え、
前記制御部（５０）は、
前記吸入側温度検出部（４０１）の検出した温度が所定の閾値以上の場合は、前記分流冷媒の流量を増加させるように前記流量調節機構（２０２）を制御し、
前記温度検出部（４０１）の検出した温度が前記閾値よりも小さい場合は、前記温度検出部（４０１）の検出した温度と前記低圧圧力検出部（４０３）が検出した圧力とを用いて前記吸入部（１０９）の過熱度を算出し、該過熱度を所定の範囲内とするように前記流量調節機構（２０２）を制御する請求項１〜４のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項１１】
前記吸入側温度検出部が、前記圧縮機（１０１）の吸入部（１０９）と前記吸入側接続部（２０９）との間に設けられた第１温度検出部（４０１）と、前記吸入側接続部（２０９）と前記蒸発器（１０４）との間に設けられた第２温度検出部（４０２）と、からなり、
前記圧縮機（１０１）の吸入部（１０９）と前記吸入側接続部（２０９）との間の配管に設けられ、該配管内の冷媒の圧力を検出する低圧圧力検出部（４０３）と、
前記中間インジェクション部（３０９）に設けられ、該中間インジェクション部（３０９）の冷媒温度を検出する中間インジェクション部温度検出部（４０４）と、
前記中間インジェクション部（３０９）に設けられ、該中間インジェクション部（３０９）の冷媒圧力を検出する中間インジェクション部圧力検出部（４０５）と、をさらに備え、
前記制御部（５１）は、
前記第２温度検出部（４０２）の検出した温度が所定の第１の閾値以上の場合は、該温度が前記第１の閾値よりも小さい所定の第２の閾値未満となるまでは、前記吸入側インジェクション配管開閉機構（２０４）を開状態とし、前記第１温度検出部（４０１）の検出した温度と前記低圧圧力検出部（４０３）が検出した圧力とを用いて前記吸入部（１０９）の過熱度を算出し前記吸入部（１０９）の該過熱度を所定の範囲内とするように前記エコノマイザー制御弁（２０２）の開度を制御する吸入部過熱度制御を行い、
前記第２温度検出部（４０２）の検出した温度が前記第２の閾値未満の場合は、該温度が前記第１の閾値以上となるまでは、前記吸入側インジェクション配管開閉機構（２０４）を閉状態とし、前記中間インジェクション部温度検出部（４０４）の検出した温度と前記中間インジェクション部圧力検出部（４０５）が検出した圧力とを用いて前記中間インジェクション部（３０９）の過熱度を算出し前記中間インジェクション部（３０９）の該過熱度を所定の範囲内とするように前記エコノマイザー制御弁（２０２）の開度を制御する中間インジェクション部過熱度制御を行い、
前記第２温度検出部（４０２）の検出した温度が前記第２の閾値以上かつ前記第１の閾値未満の場合は、前記吸入側インジェクション配管開閉機構（２０４）が開状態のときは前記吸入部過熱度制御を行い、前記吸入側インジェクション配管開閉機構（２０４）が閉状態のときは前記中間インジェクション部過熱度制御を行う請求項６に記載の冷凍装置。
【請求項１２】
前記吸入側温度検出部（４０１）が、前記圧縮機（１０１）の吸入部（１０９）と前記吸入側接続部（２０９）との間に設けられ、
前記制御部（５２）は、
前記吸入側温度検出部（４０１）の検出した温度が所定の閾値以上の場合は、該温度が前記閾値未満となるまで、前記吸入側インジェクション制御弁（２０５）の開度を増加させ、
前記吸入側温度検出部（４０１）の検出した温度が前記閾値未満の場合は、該温度が前記閾値以上となるまでは、前記吸入側インジェクション制御弁（２０５）の開度を減少させる請求項７に記載の冷凍装置。
【請求項１３】
前記吸入側温度検出部（４０１）が、前記圧縮機（１０１）の吸入部（１０９）と前記吸入側接続部（２０９）との間に設けられ、
前記中間インジェクション部（３０９）に設けられ、該中間インジェクション部（３０９）の冷媒温度を検出する中間インジェクション部温度検出部（４０４）と、
前記中間インジェクション部（３０９）に設けられ、該中間インジェクション部（３０９）の冷媒圧力を検出する中間インジェクション部圧力検出部（４０５）と、をさらに備え、
前記制御部（５３）は、
前記吸入側温度検出部（４０１）の検出した温度が所定の閾値以上の場合は、該温度が前記第１の閾値未満となるまで、前記エコノマイザー制御弁の開度を増加させ、
前記吸入側温度検出部（４０１）の検出した温度が前記閾値未満の場合は、前記中間インジェクション部温度検出部（４０４）の検出した温度と前記中間インジェクション部圧力検出部（４０５）が検出した圧力とを用いて前記中間インジェクション部（３０９）の過熱度を算出し前記中間インジェクション部（３０９）の該過熱度を所定の範囲内とするように前記エコノマイザー制御弁（２０２）の開度を制御する請求項８に記載の冷凍装置。
【請求項１４】
前記吸入側温度検出部が、前記圧縮機（１０１）の吸入部（１０９）と前記吸入側接続部（２０９）との間に設けられた第１温度検出部（４０１）と、前記吸入側接続部（２０９）と前記蒸発器（１０４）との間に設けられた第２温度検出部（４０２）と、からなり、
前記中間インジェクション部（３０９）に設けられ、該中間インジェクション部（３０９）の冷媒温度を検出する中間インジェクション部温度検出部（４０４）と、
前記中間インジェクション部（３０９）に設けられ、該中間インジェクション部（３０９）の冷媒圧力を検出する中間インジェクション部圧力検出部（４０５）と、をさらに備え、
前記制御部（５４）は、
前記第２温度検出部（４０２）の検出した温度が所定の第１の閾値以上の場合は、該温度が前記第１の閾値よりも小さい所定の第２の閾値未満となるまでは、前記吸入側インジェクション配管開閉機構（２０４）を開状態とし、前記第１温度検出部（４０１）の検出した温度を用いて前記エコノマイザー制御弁（２０２）の開度を制御する吸入部温度制御を行い、
前記吸入側温度検出部（４０２）の検出した温度が前記第２の閾値未満の場合は、該温度が前記第１の閾値以上となるまでは、前記吸入側インジェクション配管開閉機構（２０４）を閉状態とし、前記中間インジェクション部温度検出部（４０４）の検出した温度と前記中間インジェクション部圧力検出部（４０５）が検出した圧力とを用いて前記中間インジェクション部（３０９）の過熱度を算出し前記中間インジェクション部（３０９）の該過熱度を所定の範囲内とするように前記エコノマイザー制御弁（２０２）の開度を制御する中間インジェクション部過熱度制御を行い、
前記吸入側温度検出部（４０２）の検出した温度が前記第２の閾値以上かつ前記第１の閾値未満の場合は、前記吸入側インジェクション配管開閉機構（２０４）が開状態のときは前記吸入部温度制御を行い、前記吸入側インジェクション配管開閉機構（２０４）が閉状態のときは前記中間インジェクション部過熱度制御を行う請求項９に記載の冷凍装置。
【請求項１５】
前記エコノマイザーは、前記冷媒回路（１０）における前記凝縮器（１０２）と前記蒸発器膨張弁（１０３）との間かつ前記吸入側インジェクション配管（２４）の途中となる位置に設けられ、前記分流冷媒と前記主流冷媒とを熱交換させる過冷却熱交換器（２０３）である請求項５〜１４のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項１６】
前記エコノマイザーは、前記冷媒回路（１０）における前記凝縮器（１０２）と前記蒸発器膨張弁（１０３）との間かつ前記分岐部となる位置に設けられ、該分流冷媒ガス化機構内部又はその上流に気液分離膨張弁（２０２）を備え該気液分離膨張弁（２０２）を通過した前記主流冷媒の液相冷媒のみを分離して前記蒸発器膨張弁（１０３）に送る気液分離器（２０３’）である請求項５、６、８、９のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項１７】
前記吸入側温度検出部（４０１）が、前記圧縮機（１０１）の吸入部（１０９）と前記吸入側接続部（２０９）との間に設けられ、
前記制御部（５１、５３、５４）は、
前記吸入側温度検出部（４０１）の検出した温度が所定の閾値以上の場合は、該温度が前記閾値未満となるまで、前記エコノマイザー制御弁（２０２）の開度を増加させ、
前記吸入側温度検出部（４０１）の検出した温度が前記閾値未満の場合は、該温度が前記閾値以上となるまでは、前記エコノマイザー制御弁（２０２）の開度を減少させる請求項１６に記載の冷凍装置。
【請求項１８】
前記エコノマイザーは、前記冷媒回路（１０）における前記凝縮器（１０２）と前記蒸発器膨張弁（１０３）との間かつ前記分岐部となる位置に設けられ、該分流冷媒ガス化機構内部又はその上流に気液分離膨張弁（２０２）を備え該気液分離膨張弁（２０２）を通過した前記主流冷媒の液相冷媒のみを分離して前記蒸発器膨張弁（１０３）に送る気液分離器（２０３’）である請求項７に記載の冷凍装置。
【請求項１９】
前記吸入側温度検出部（４０１）が、前記圧縮機（１０１）の吸入部（１０９）と前記吸入側接続部（２０９）との間に設けられ、
前記制御部（５２）は、
前記吸入側温度検出部（４０１）の検出した温度が所定の閾値以上の場合は、該温度が前記閾値未満となるまで、前記吸入側インジェクション制御弁（２０５）の開度を増加させ、
前記吸入側温度検出部（４０１）の検出した温度が前記閾値未満の場合は、該温度が前記閾値以上となるまでは、前記吸入側インジェクション制御弁（２０５）の開度を減少させる請求項１８に記載の冷凍装置。
【請求項２０】
前記冷媒回路（１０）とは別に設けられた回路であって、該回路内のブラインと前記冷媒回路（１０）内の前記主流冷媒とを前記蒸発器（１０４）で熱交換させることで該ブラインを冷却するブライン回路（６０）をさらに備える請求項１〜１９のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項２１】
前記圧縮機（１０１）と前記凝縮器（１０２）との間の冷媒配管に設けられた分岐部（７０１）から分岐され、前記吸入側接続部（２０９）および前記吸入側温度検出部（４０２）の上流側の前記蒸発器（１０４）までの間の冷媒配管へと接続される回路であるホットガスバイパス回路（７０）をさらに備える請求項１〜２０のいずれかに記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機の吸入部の温度制御がなされる冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷媒回路を構成する圧縮機の吐出ガス温度が過上昇すると、保護回路が作動して該圧縮機の運転が不安定になることがある。このような事態を防止するために、前記吐出ガス温度を抑制する手段として、液インジェクション方式が知られている（例えば特許文献１参照）。液インジェクション方式においては、冷媒回路の凝縮器と蒸発器膨張弁との間の冷媒配管から液インジェクション配管が分岐されている。液インジェクション配管は、圧縮機の吸入側の冷媒配管へと接続される。液インジェクション配管へ分岐された一部の液冷媒が、蒸発器を通過せず直接圧縮機に戻されることにより、該圧縮機が冷却され前記吐出ガス温度が抑制される。
【０００３】
図２４は、従来の液インジェクション方式の冷凍装置８を示す模式図である。冷凍装置８は、冷媒回路１０と液インジェクション配管２７とを備える。
【０００４】
冷媒回路１０は、圧縮機１０１、凝縮器１０２、蒸発器膨張弁１０３、蒸発器１０４が、この順に冷媒配管で接続されている。以下、冷媒回路１０を循環する冷媒を主流冷媒という。
【０００５】
液インジェクション配管２７は、凝縮器１０２と蒸発器膨張弁１０３との間の分岐部２０１から分岐され、圧縮機１０１の吸入側配管に設けられた液インジェクション部２０９’に接続されている。液インジェクション配管２７の途中には開度調節自在な膨張弁である液インジェクション制御弁２０２’が備えられている。液インジェクション配管２７へ分岐された分流冷媒は、圧縮機１０１の吸入側に設けられた液インジェクション部２０９’にインジェクションされることになる。インジェクションされる分流冷媒（以下、液インジェクション冷媒）の量は、液インジェクション制御弁２０２’の開度を増減することによって調節される。
【０００６】
図２５は、図２４に示した従来の液インジェクション方式の冷凍装置８における冷凍サイクルを示すモリエル線図（圧力−比エンタルピー線図、ｐ−ｈ線図）である。
【０００７】
過熱蒸気となっている主流冷媒は、液インジェクション部２０９’で、前記液インジェクション冷媒によって冷却される。このとき、主流冷媒のエンタルピ変化は図２５の点Ｊから点Ａ、液インジェクション冷媒のエンタルピ変化は図２５の点Ｉから点Ａとなる。
【０００８】
点Ｉにおける液インジェクション冷媒の乾き度（飽和冷媒における気相冷媒の重量比）Ｘは、Ｘ＝０．２程度の液リッチな状態にある。そのため、液インジェクション冷媒が、液インジェクション部２０９’で主流冷媒と混合された後に、液相が残るおそれがある。その場合、液圧縮によって圧縮機１０１に過剰な負荷がかかるおそれがある。
【０００９】
また、液インジェクション冷媒は上記のように大半が液相である。液インジェクション冷媒が液相のままで主流冷媒と分離した状態では冷却効果も得られない。したがって、両者を混合させるために液インジェクション部２０９’と圧縮機１０１との間の配管の距離をとる必要がある。
【００１０】
さらに、図２５に示すように、前記液インジェクション冷媒（点Ｉ）と前記主流冷媒（点Ｊ）とのエンタルピ差が大きいため、該液インジェクション冷媒による主流冷媒の冷却効果が大きすぎ、インジェクション量の制御が難しい。そのため、液インジェクション制御弁２０２’を通過する冷媒流量が不安定になって液インジェクション制御弁２０２’のハンチングが起こりやすい。
【特許文献１】特開平１１−９４３７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
一般の空調機器に用いられる冷凍装置においては、圧縮機の吸入部の冷媒温度は最高でも４５℃程度である。これらの冷凍装置には、吸入側の配管に耐熱性は要求されず、該吸入側の配管に耐熱温度の低い樹脂部品などが使用される場合がある。
【００１２】
ここで、例えば、半導体製造装置の冷却に用いられる冷凍装置（半導体チラー）のように、圧縮機の吸入部の冷媒温度が１００℃を超える冷凍装置も存在する。このような冷凍装置では、該吸入部の配管部品に耐熱温度の低い樹脂部品などが使用されている場合、該配管部品の耐熱温度を超える可能性がある。したがって、半導体チラーのように前記吸入部の温度が高温となる冷凍装置では、圧縮機の吐出部の冷媒温度のみならず、圧縮機の吸入部の冷媒温度も制御されることが望ましい。
【００１３】
しかしながら、従来の冷凍装置では、圧縮機の吸入部の温度制御はなされていない。しかも、従来の液インジェクション方式で吸入側の温度制御を行おうとする場合には上記の問題点がある。
【００１４】
本発明は、このような従来の技術的課題に鑑みてなされたものであり、従来の液インジェクション方式が有するインジェクション量の制御、圧縮機での液圧縮、吸入側接続部と圧縮機との間の配管長に係る問題点を解消し、かつ冷凍装置の圧縮機の吸入部の温度制御と、該温度制御による圧縮機の吸入部の過熱からの保護を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る冷凍装置は、基本構成として、圧縮機、凝縮器、蒸発器膨張弁、蒸発器が冷媒配管で接続された回路内を主流冷媒が循環する冷媒回路と、前記冷媒回路の凝縮器と蒸発器膨張弁との間の分岐部から前記圧縮機の吸入側配管に設けられた接続部である吸入側接続部へと接続される冷媒配管であって、前記分岐部で前記主流冷媒から分岐される冷媒である分流冷媒が前記吸入側接続部にインジェクションされる冷媒配管である吸入側インジェクション配管と、前記分流冷媒をガス化する分流冷媒ガス化機構と、前記吸入側インジェクション配管における前記分流冷媒の流量を調節する流量調節機構と、前記冷媒回路の前記圧縮機の吸入側の配管に設けられ、該配管を通過する前記主流冷媒温度を検出する吸入側温度検出部と、前記吸入側温度検出部が検出した温度に基づいて前記流量調節機構を制御する制御部と、を備える（請求項１）。
【００１６】
この態様によれば、前記分流冷媒は前記吸入側接続部にインジェクションされ、前記制御部は前記吸入側温度検出部が検出した温度に基づいて前記流量調節機構を制御する。したがって、従来の液インジェクション方式および中間インジェクション方式では行われていない圧縮機の吸入部の温度制御を行うことができるので、該吸入部の過熱を防止することができる。
【００１７】
また、この態様によれば、前記分流冷媒は、前記分流冷媒ガス化機構によってガス化されて、前記吸入側接続部にインジェクションされる。そのため、従来の液インジェクション方式でインジェクションされる液冷媒よりも比エンタルピの大きいガス冷媒が前記吸入側接続部にインジェクションされることになる。したがって、液インジェクション方式の場合と比較して主流冷媒とインジェクションされる分流冷媒とのエンタルピ差が小さくなって、インジェクション量の制御が容易となる。
【００１８】
さらに、この態様によれば、ガス化された分流冷媒が前記吸入側接続部にインジェクションされるので、前記圧縮機での液圧縮を防止できるとともに、主流冷媒と分流冷媒とを混合させるための吸入側接続部と圧縮機との間の配管の距離を短くすることができる。
【００１９】
前記流量調節機構は、開度調節可能な膨張弁であることが好ましい（請求項２）。この態様によれば、冷媒流量を容易に制御することができる。
【００２０】
前記分流冷媒ガス化機構として、前記冷媒回路における前記凝縮器と前記蒸発器膨張弁との間かつ前記吸入側インジェクション配管の途中となる位置に設けられ、前記分流冷媒と前記主流冷媒とを熱交換させる過冷却熱交換器を用いることができる（請求項３）。
【００２１】
また、前記分流冷媒ガス化機構として、前記冷媒回路における前記凝縮器と前記蒸発器膨張弁との間かつ前記分岐部となる位置に設けられ、該分流冷媒ガス化機構内部又はその上流に気液分離膨張弁を備え該気液分離膨張弁を通過した前記主流冷媒の液相冷媒のみを分離して前記蒸発器膨張弁に送る気液分離器を用いることができる（請求項４）。
【００２２】
これらの態様によれば、ヒータ等の加熱手段によって加熱することで冷媒をガス化する場合と比較して、高いエネルギー効率で冷媒をガス化することができる。
【００２３】
前記基本構成において、前記冷媒回路（１０）は、ＣＯＰを向上させるエコノマイザーを前記冷媒回路の凝縮器と蒸発器膨張弁との間にさらに備える冷媒回路であって、前記エコノマイザーはさらに、前記吸入側インジェクション配管の途中又は前記分岐部に位置し、前記分流冷媒ガス化機構は、前記エコノマイザーであり、前記流量調節機構は、前記エコノマイザーへ流入する冷媒流量を調節する開度調節可能な膨張弁であるエコノマイザー制御弁であり、前記吸入側インジェクション配管から分岐され、前記圧縮機の圧縮機構の途中に設けられた接続部である中間インジェクション部に接続される冷媒配管であって、前記エコノマイザーの気相冷媒排出部から排出された気相冷媒が、前記中間インジェクション部にインジェクションされる冷媒配管である中間インジェクション配管と、吸入側インジェクション配管において前記中間インジェクション配管が分岐される分岐部と前記吸入側接続部との間の冷媒配管に設けられる第２の流量調節機構と、をさらに備え、前記制御部は、前記吸入側温度検出部が検出した温度に応じて、前記エコノマイザー制御弁と前記第２の流量調節機構との少なくとも一方を制御することが好ましい（請求項５）。
【００２４】
この態様によれば、従来の中間インジェクション方式の冷凍装置に、吸入側インジェクション配管と該吸入側インジェクション配管の冷媒流量を調節する第２の流量調節機構とを追加するのみで、圧縮機の吸入部の温度制御が可能となる。したがって、圧縮機の吸入部の温度制御を行うことに伴うコストアップを少なくすることができる。
【００２５】
前記第２の流量調節機構として、流路開閉機構である吸入側インジェクション配管開閉機構を用いることができる（請求項６）。この態様によれば、圧縮機の吸入部の冷却が必要な場合にのみ、前記のガス化された冷媒を前記吸入側接続部へインジェクションすることができる。
【００２６】
また、前記第２の流量調節機構として、開度調節可能な膨張弁である吸入側インジェクション制御弁を用いることができる（請求項７）。この態様によれば、前記エコノマイザー制御弁の制御とは別に、前記吸入側接続部への冷媒のインジェクション量を制御することができるので、圧縮機の吸入部の温度制御をより精密に行うことができる。さらに、吸入側接続部と中間インジェクション部との両方にインジェクションを行うことで、ガス冷媒のインジェクション量を最小限に抑えて圧縮機を冷却することができる。したがって、液圧縮による前記圧縮機の破損をさらに確実に防止することができる。しかも、常時中間インジェクションがなされることになるので、エコノマイザーによるＣＯＰ向上効果が損なわれることがない。
【００２７】
また、前記第２の流量調節機構として、キャピラリチューブを用いることができる（請求項８）。この態様によれば、低コストで前記第２の流量調節機構を構成することができる。しかも、常時中間インジェクションがなされることになるので、エコノマイザーによるＣＯＰ向上効果が損なわれることがない。
【００２８】
また、前記第２の流量調節機構として、キャピラリチューブと流路開閉機構である吸入側インジェクション配管開閉機構とを備えるようにすることもできる（請求項９）。この態様によれば、圧縮機の吸入部の冷却が必要な場合にのみ前記のガス化された冷媒を前記吸入側接続部へインジェクションすることができる。しかも、常時中間インジェクションがなされることになるので、エコノマイザーによるＣＯＰ向上効果が損なわれることがない。
【００２９】
請求項１〜４のいずれかに記載の冷凍装置において、前記吸入側温度検出部は、前記圧縮機の吸入部と前記吸入側接続部との間に設けられ、前記圧縮機の吸入部と前記吸入側接続部との間の配管に設けられ、該配管内の冷媒の圧力を検出する低圧圧力検出部をさらに備え、前記制御部は、前記吸入側温度検出部の検出した温度が所定の閾値以上の場合は、前記分流冷媒の流量を増加させるように前記流量調節機構を制御し、前記温度検出部（の検出した温度が前記閾値よりも小さい場合は、前記温度検出部の検出した温度と前記低圧圧力検出部が検出した圧力とを用いて前記吸入部の過熱度を算出し、該過熱度を所定の範囲内とするように前記流量調節機構を制御することが好ましい（請求項１０）。
【００３０】
この態様によれば、前記圧縮機の前記吸入部の温度に加えて、該吸入部の過熱度も制御される。したがって、液圧縮による前記圧縮機の破損をさらに確実に防止することができる。
【００３１】
前記第２の流量調節機構として、流路開閉機構である吸入側インジェクション配管開閉機構を用いる冷凍装置において、前記吸入側温度検出部が、前記圧縮機の吸入部と前記吸入側接続部との間に設けられた第１温度検出部と、前記吸入側接続部と前記蒸発器との間に設けられた第２温度検出部と、からなり、前記圧縮機の吸入部と前記吸入側接続部との間の配管に設けられ、該配管内の冷媒の圧力を検出する低圧圧力検出部と、前記中間インジェクション部に設けられ、該中間インジェクション部の冷媒温度を検出する中間インジェクション部温度検出部と、前記中間インジェクション部に設けられ、該中間インジェクション部の冷媒圧力を検出する中間インジェクション部圧力検出部と、をさらに備え、前記制御部は、前記第２温度検出部の検出した温度が所定の第１の閾値以上の場合は、該温度が前記第１の閾値よりも小さい所定の第２の閾値未満となるまでは、前記吸入側インジェクション配管開閉機構を開状態とし、前記第１温度検出部の検出した温度と前記低圧圧力検出部が検出した圧力とを用いて前記吸入部の過熱度を算出し前記吸入部の該過熱度を所定の範囲内とするように前記エコノマイザー制御弁の開度を制御する吸入部過熱度制御を行い、前記第２温度検出部の検出した温度が前記第２の閾値未満の場合は、該温度が前記第１の閾値以上となるまでは、前記吸入側インジェクション配管開閉機構を閉状態とし、前記中間インジェクション部温度検出部の検出した温度と前記中間インジェクション部圧力検出部が検出した圧力とを用いて前記中間インジェクション部の過熱度を算出し前記中間インジェクション部の該過熱度を所定の範囲内とするように前記エコノマイザー制御弁の開度を制御する中間インジェクション部過熱度制御を行い、前記第２温度検出部の検出した温度が前記第２の閾値以上かつ前記第１の閾値未満の場合は、前記吸入側インジェクション配管開閉機構が開状態のときは前記吸入部過熱度制御を行い、前記吸入側インジェクション配管開閉機構が閉状態のときは前記中間インジェクション部過熱度制御を行うことが好ましい（請求項１１）。
【００３２】
この態様によれば、前記圧縮機の前記吸入部の温度に加えて、該吸入部および中間インジェクション部の過熱度も制御される。したがって、液圧縮による前記圧縮機の破損をさらに確実に防止することができる。
【００３３】
前記第２の流量調節機構として、開度調節可能な膨張弁である吸入側インジェクション制御弁を用いる冷凍装置において、前記吸入側温度検出部が、前記圧縮機の吸入部と前記吸入側接続部との間に設けられ、前記制御部は、前記吸入側温度検出部の検出した温度が所定の閾値以上の場合は、該温度が前記閾値未満となるまで、前記吸入側インジェクション制御弁の開度を増加させ、前記吸入側温度検出部の検出した温度が前記閾値未満の場合は、該温度が前記閾値以上となるまでは、前記吸入側インジェクション制御弁の開度を減少させることが好ましい（請求項１２）。
【００３４】
この態様によれば、前記吸入側温度検出部の検出した温度に応じて前記吸入側インジェクション制御弁が前記制御部によってフィードバック制御される。したがって前記圧縮機の前記吸入部の温度を前記閾値未満に確実に制御することができる。
【００３５】
前記第２の流量調節機構として、キャピラリチューブを用いる冷凍装置において、前記吸入側温度検出部が、前記圧縮機の吸入部と前記吸入側接続部との間に設けられ、前記中間インジェクション部に設けられ、該中間インジェクション部の冷媒温度を検出する中間インジェクション部温度検出部と、前記中間インジェクション部に設けられ、該中間インジェクション部の冷媒圧力を検出する中間インジェクション部圧力検出部と、をさらに備え、前記制御部は、前記吸入側温度検出部の検出した温度が所定の閾値以上の場合は、該温度が前記第１の閾値未満となるまで、前記エコノマイザー制御弁の開度を増加させ、前記吸入側温度検出部の検出した温度が前記閾値未満の場合は、前記中間インジェクション部温度検出部の検出した温度と前記中間インジェクション部圧力検出部が検出した圧力とを用いて前記中間インジェクション部の過熱度を算出し前記中間インジェクション部の該過熱度を所定の範囲内とするように前記エコノマイザー制御弁の開度を制御することが好ましい（請求項１３）。
【００３６】
この態様によれば、前記吸入側温度検出部の検出した温度に応じて前記エコノマイザー制御弁が前記制御部によってフィードバック制御される。したがって前記圧縮機の前記吸入部の温度を前記閾値未満に確実に制御することができる。しかも前記エコノマイザー制御弁は、前記圧縮機の前記吸入部の温度に関係なく前記中間インジェクション部の過熱度が所定の範囲内となるように制御される。したがって、液圧縮による前記圧縮機の破損も確実に防止することができる。
【００３７】
前記第２の流量調節機構として、キャピラリチューブと、流路開閉機構である吸入側インジェクション配管開閉機構と、を備える冷凍装置において、前記吸入側温度検出部が、前記圧縮機の吸入部と前記吸入側接続部との間に設けられた第１温度検出部と、前記吸入側接続部と前記蒸発器との間に設けられた第２温度検出部と、からなり、前記中間インジェクション部に設けられ、該中間インジェクション部の冷媒温度を検出する中間インジェクション部温度検出部と、前記中間インジェクション部に設けられ、該中間インジェクション部の冷媒圧力を検出する中間インジェクション部圧力検出部と、をさらに備え、前記制御部は、前記第２温度検出部の検出した温度が所定の第１の閾値以上の場合は、該温度が前記第１の閾値よりも小さい所定の第２の閾値未満となるまでは、前記吸入側インジェクション配管開閉機構を開状態とし、前記第１温度検出部の検出した温度を用いて前記エコノマイザー制御弁の開度を制御する吸入部温度制御を行い、前記吸入側温度検出部の検出した温度が前記第２の閾値未満の場合は、該温度が前記第１の閾値以上となるまでは、前記吸入側インジェクション配管開閉機構を閉状態とし、前記中間インジェクション部温度検出部の検出した温度と前記中間インジェクション部圧力検出部が検出した圧力とを用いて前記中間インジェクション部の過熱度を算出し前記中間インジェクション部の該過熱度を所定の範囲内とするように前記エコノマイザー制御弁の開度を制御する中間インジェクション部過熱度制御を行い、前記吸入側温度検出部の検出した温度が前記第２の閾値以上かつ前記第１の閾値未満の場合は、前記吸入側インジェクション配管開閉機構が開状態のときは前記吸入部温度制御を行い、前記吸入側インジェクション配管開閉機構が閉状態のときは前記中間インジェクション部過熱度制御を行うことが好ましい（請求項１４）。
【００３８】
この態様によれば、前記第１温度検出部の検出した温度に応じて前記エコノマイザー制御弁が前記制御部によってフィードバック制御される。したがって前記圧縮機の前記吸入部の温度を前記第１の閾値から前記第２の閾値の範囲に確実に制御することができる。しかも前記エコノマイザー制御弁は、前記圧縮機の前記吸入部の温度に関係なく前記中間インジェクション部の過熱度が所定の範囲内となるように制御される。したがって、液圧縮による前記圧縮機の破損も確実に防止することができる。
【００３９】
前記エコノマイザーとして、前記過冷却熱交換器を用いることができる（請求項１５）。
【００４０】
また、前記エコノマイザーとして、前記気液分離器を用いることもできる（請求項１６〜１９）。
【００４１】
前記冷媒回路とは別に設けられた回路であって、該回路内のブラインと前記冷媒回路内の前記主流冷媒とを前記蒸発器で熱交換させることで該ブラインを冷却するブライン回路をさらに備えるようにしてもよい（請求項２０）。
【００４２】
この態様によれば、冷凍サイクルを実行する冷媒回路に設けられる蒸発器ではなく、該冷媒回路とは別に設けられるブライン回路によって被冷却物が冷却される。したがって、冷媒回路の配管長が抑えられるので装置を小型化できるとともに、冷凍装置の設置場所の自由度を高くすることができる。
【００４３】
前記圧縮機と前記凝縮器との間の冷媒配管に設けられた分岐部から分岐され、前記吸入側接続部および前記吸入側温度検出部の上流側の前記蒸発器までの間の冷媒配管へと接続される回路であるホットガスバイパス回路をさらに備えるようにしてもよい（請求項２１）。
【００４４】
この態様によれば、前記圧縮機から吐出された冷媒が、前記圧縮機と前記凝縮器との間の冷媒配管に設けられた分岐部で前記ホットガスバイパス回路へとバイパスされる。したがって、前記ホットガスバイパス回路への前記主流冷媒のバイパス流量を増減することによって、前記冷媒回路における前記主流冷媒の循環量を増減させることができるので、該冷媒回路の冷凍能力を容易に変更することができる。
【発明の効果】
【００４５】
本発明の冷凍装置によれば、従来の液インジェクション方式の冷凍装置と比較した場合に、インジェクション量の制御が容易となる、圧縮機での液圧縮が発生しにくい、主流冷媒と分流冷媒とを混合させるための吸入側接続部と圧縮機との間の配管の距離を短くすることができる、という有利な効果を奏する。さらに本発明の冷凍装置によれば、従来の冷凍装置ではなされていない圧縮機の吸入部の温度制御がなされ、圧縮機の吸入部が過熱から保護される。したがって、圧縮機の吸入側の温度が高温となる冷凍装置の信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態につき詳細に説明する。
【００４７】
＜実施形態１＞
図１は本発明の一実施形態に係る冷凍装置１を示す模式図である。冷凍装置１は、例えば半導体製造装置の冷却に用いられる冷凍装置（半導体チラー）であり、冷媒回路１０、吸入側インジェクション配管２０、センサ群４０、コントローラ５０（制御部）、ブライン回路６０、ホットガスバイパス回路７０を備えている。
【００４８】
冷媒回路１０は、圧縮機１０１、凝縮器１０２、蒸発器膨張弁１０３、蒸発器１０４が、この順に冷媒配管で接続された回路である。冷媒回路１０内を冷媒が循環することで（以下、冷媒回路１０内を循環する冷媒を主流冷媒という）、冷凍サイクルが実行される。
【００４９】
圧縮機１０１は、例えばスクロール型の圧縮機構を備えるスクロール圧縮機である。圧縮機１０１は、蒸発器１０４から送られてきた低温・低圧の主流冷媒蒸気を圧縮して、高温・高圧の冷媒蒸気とする（図３（Ｂ）参照。点Ａから点Ｄ）。
【００５０】
凝縮器１０２は、例えば、プレート式熱交換器であり、主流冷媒と例えば冷却水とを熱交換させることによって、圧縮機１０１から吐出された高温・高圧の主流冷媒を冷却し、過冷却状態の高圧液冷媒とする（図３（Ｂ）参照。点Ｄから点Ｅ）。
【００５１】
凝縮器１０２において液化され高圧の液冷媒となった主流冷媒は過冷却熱交換器２０３を通過する。過冷却熱交換器２０３を通過した主流冷媒の一部は、吸入側インジェクション配管２０に分流される。過冷却熱交換器２０３および吸入側インジェクション配管２０については、後に詳しく説明する。
【００５２】
蒸発器膨張弁１０３は、例えば電子膨張弁であり、自在に開度を調節できる。高圧液冷媒状態の主流冷媒は、蒸発器膨張弁１０３での絞り膨張によって、低温・低圧の冷媒となり（図３（Ｂ）参照。点Ｆから点Ｉ）、蒸発器１０４に送られる。蒸発器膨張弁１０３の開度が調節されることで、蒸発器１０４への主流冷媒の流量が制御される。
【００５３】
蒸発器１０４は、例えばプレート式熱交換器であり、ブライン回路６０を流れるブラインと主流冷媒とを熱交換させる。その結果、主流冷媒はブラインから熱を奪って蒸発し、ブラインが冷却される。蒸発した主流冷媒は、飽和温度よりも過熱状態にある過熱蒸気となって（図３（Ｂ）参照。点Ｉから点Ｊ）圧縮機１０１へと向かう。
【００５４】
吸入側インジェクション配管２０は、凝縮器１０２と蒸発器膨張弁１０３との間の冷媒配管に設けられた分岐部２０１から分岐され、圧縮機１０１の吸入側配管に設けられた接続部である吸入側接続部２０９に接続される冷媒配管である。本実施形態では、過冷却熱交換器２０３と蒸発器膨張弁１０３との間に分岐部２０１は設けられているが（後分岐）、凝縮器１０２と過冷却熱交換器２０３との間に分岐部２０１を設けてもよい（前分岐）。
【００５５】
分岐部２０１で前記主流冷媒から分岐される冷媒（以下、分流冷媒という）は、吸入側インジェクション配管２０を通過して吸入側接続部２０９にインジェクションされることになる。吸入側接続部２０９にインジェクションされる分流冷媒を、以下、吸入側インジェクション冷媒という。吸入側インジェクション配管２０は、過冷却熱交換器制御弁２０２、過冷却熱交換器２０３を備える。
【００５６】
過冷却熱交換器制御弁２０２は、吸入側インジェクション配管２０の分岐部２０１と過冷却熱交換器２０３との間に設けられる。過冷却熱交換器制御弁２０２は、例えば電子膨張弁であり、自在に開度が調節できる。吸入側インジェクション配管２０に分流された分流冷媒は、過冷却熱交換器２０３に流入する前に過冷却熱交換器制御弁２０２によって絞り膨張され圧力と温度が低下し、乾き度Ｘ＝０．２程度の液リッチな状態となる。過冷却熱交換器制御弁２０２の開度が調節されることで、過冷却熱交換器２０３への分流冷媒の流量が制御される。
【００５７】
過冷却熱交換器２０３は、凝縮器１０２と蒸発器膨張弁１０３との間、かつ吸入側インジェクション配管２０の途中に設けられる。過冷却熱交換器２０３は、例えばプレート式の熱交換器であり、凝縮器１０２において高圧の液冷媒となった主流冷媒と過冷却熱交換器制御弁２０２による絞り膨張で温度が低下した前記分流冷媒との間で熱交換を行わせるその結果、前記分流冷媒が前記主流液冷媒から吸熱することによって、該主流冷媒の過冷却度が大きくなる（図３（Ｂ）参照。点Ｅから点Ｆ）。一方、前記主流液冷媒から吸熱した前記分流冷媒は、乾き度Ｘ＝０．８程度のガスリッチな状態となって過冷却熱交換器２０３の気相冷媒排出部から排出される。
【００５８】
なお、本実施形態では、プレート式の熱交換器である過冷却熱交換器２０３の内部を前記主流冷媒と前記分流冷媒とが互いに逆向きに流れている（対向流）が、前記主流冷媒と前記分流冷媒とが過冷却熱交換器２０３内部を同じ方向に流れる（並行流）ようにしてもよい。
【００５９】
センサ群４０は、吸入前低温温度センサ４０１（吸入側温度検出部）、低圧圧力センサ４０３（低圧圧力検出部）、を備えて構成される。
【００６０】
吸入前低温温度センサ４０１は、圧縮機吸入部１０９と吸入側接続部２０９との間の冷媒配管に設けられる温度センサである。吸入前低温温度センサ４０１は、蒸発器１０４を通過した主流冷媒と吸入側接続部２０９にインジェクションされた吸入側インジェクション冷媒とが混合された冷媒ガスの温度を検出する。
【００６１】
低圧圧力センサ４０３は、圧縮機吸入部１０９と吸入側接続部２０９との間の冷媒配管に設けられる圧力センサである。低圧圧力センサ４０３は、蒸発器１０４を通過した主流冷媒と吸入側接続部２０９にインジェクションされた吸入側インジェクション冷媒とが混合された冷媒ガスの圧力を検出する。
【００６２】
コントローラ５０は、圧縮機１０１の回転数制御や蒸発器膨張弁１０３の開度制御等の冷凍装置１の運転制御を行う。本実施形態ではさらに、センサ群４０の検出した温度と圧力に基づいて、圧縮機吸入部１０９を通過する冷媒の温度や過熱度の制御を行う。コントローラ５０の構成については、後に詳しく説明する。
【００６３】
ブライン回路６０は、蒸発器１０４に接続される。ブライン回路６０内のブラインと冷媒回路１０内の冷媒とが蒸発器１０４で熱交換されることで、被冷却物を冷却して吸熱、昇温したブライン回路６０内のブラインが冷却される。
【００６４】
冷凍サイクルを担う冷媒回路１０とは別に、被冷却物を冷却するためのブライン回路６０を設けることで、冷媒回路１０の配管長を抑えることができるので、冷凍装置１のユニットを小型化できるとともに、冷凍装置１の設置場所の自由度を高くすることができるという利点がある。
【００６５】
ホットガスバイパス回路７０は、圧縮機１０１から吐出された主流冷媒がバイパスされる回路であり、圧縮機１０１と凝縮器１０２との間の冷媒配管に設けられた分岐部７０１から分岐され、吸入側接続部２０９および吸入前低温温度センサ４０１の上流側かつ蒸発器１０４までの間の冷媒配管に設けられた接続部７０９へと接続される。ホットガスバイパス回路７０へバイパスされた冷媒は、蒸発器１０４を通過した主流冷媒と接続部７０９で合流して、吸入側接続部２０９へと向かう。
【００６６】
ホットガスバイパス回路７０は、膨張弁７０２を備える。膨張弁７０２は、例えば電子膨張弁であり、自在に開度が調節できる。ホットガスバイパス回路７０へバイパスされる冷媒の流量は、コントローラ５０によって膨張弁７０２の開度が増減されることで調節される。
【００６７】
ホットガスバイパス回路７０の機能について、図２および図３に基づいて説明する。図２はホットガスバイパス回路７０の機能を説明するための図であり、図２（Ａ）は冷凍装置１からホットガスバイパス回路７０を除いた構成の冷媒およびブラインの温度制御の一例を示す模式図であり、図２（Ｂ）は、ホットガスバイパス回路７０を備える冷凍装置１の冷媒およびブラインの温度制御の一例を示す模式図である。図３は、図２の例での冷凍サイクルを示すモリエル線図（圧力−比エンタルピ線図（ｐ−ｈ線図））であり、図３（Ａ）は、図２（Ａ）の例に対応し、図３（Ｂ）は、図２（Ｂ）の例に対応する。なお、図３（Ａ）および（Ｂ）のモリエル線図の点Ａ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｉを経過する過程については、図１に基づいて冷凍装置１の構成とともに既に説明しているので、ここでは説明を省略する。
【００６８】
例えば、半導体チラーのように、圧縮機吸入側の温度が１００℃を超える冷凍装置も存在する。図２（Ａ）のホットガスバイパス回路を有さない冷凍装置１’の例では、約１０５℃で蒸発器１０４に流入するブラインを１００℃へと約５℃冷却するように設定されている。
【００６９】
被冷却物、例えば半導体製造装置の一つであるエッチング装置を冷却して１０５℃に加熱されたブラインは、蒸発器１０４で前記主流冷媒と熱交換されて、制御目標温度の１００℃に冷却される。前記主流冷媒は逆に、約１００℃に加熱される（図３（Ａ）の点Ｉから点Ｊ）。
【００７０】
この約１００℃に加熱された主流冷媒は、吸入側接続部２０９で、吸入側インジェクション配管２０からインジェクションされる前記吸入側インジェクション冷媒（図３（Ａ）の点Ｌ）によって、この例では約４０℃に冷却される（図３（Ａ）の点Ｊから点Ａ）。
【００７１】
例えば、半導体チラーは、一般的な空調機器よりも高精度かつ迅速な温度制御が必要とされる。冷凍装置にホットガスバイパス回路を設けることは、この要求を満たすための有効な手段である。
【００７２】
ホットガスバイパス回路７０を設けることで、冷媒回路１０を循環する主流冷媒をバイパスさせることができる。図２（Ｂ）の例では、圧縮機１０１から吐出された約１００℃の冷媒は、分岐部７０１でホットガスバイパス回路７０へ分岐され、ホットガスバイパス回路７０の膨張弁７０２で絞り膨張されることで約８０℃に冷却され（図３（Ｂ）の点Ｄから点Ｋ）、接続部７０９で圧縮機１０１の吸入側に戻されている。
【００７３】
ホットガスバイパス回路７０から戻された冷媒（図３（Ｂ）の点Ｋ）は、蒸発器１０４からの冷媒（図３（Ｂ）の点Ｊ）と接続部７０９で合流した後、吸入側接続部２０９で前記吸入側インジェクション冷媒によって冷却されて圧縮機１０１の圧縮機吸入部１０９へと向かう。このとき、合流した冷媒のエンタルピ変化は図３（Ｂ）の点Ｋから点Ａ、吸入側インジェクション冷媒のエンタルピ変化は図３（Ｂ）の点Ｌから点Ａとなる。なお、合流した冷媒を示す点がＫであるのは、圧縮機１０１の吐出ガスの大部分がホットガスバイパス回路７０にバイパスされるため、接続部７０９で合流後の冷媒の比エンタルピも殆ど点Ｋに一致するためである。
【００７４】
ブライン回路６０の制御目標温度は、図２（Ｂ）の例では、約３１℃で蒸発器１０４に流入するブラインを３０℃に約１℃冷却するように設定されている。この場合、必要とされる冷却量は、半導体チラーの冷却能力と比較すると、かなり低い値となる。そのため、圧縮機１０１を断続運転することで主流冷媒量の循環量を減少させて冷凍能力を抑えようとすると、圧縮機１０１の運転の開始と停止に伴うタイムラグが生じて高精度な温度制御が難しくなる。
【００７５】
また、ブライン回路６０の制御目標温度を、この後、例えば、約１０５℃で蒸発器１０４に流入するブラインを１００℃へと約５℃冷却するように変更する場合、蒸発器１０４に流入する主流冷媒温度を約３０℃から約１００℃へと昇温させる必要があるため、ホットガスバイパス回路７０を有しない場合、迅速な温度制御も難しい。
【００７６】
冷凍装置１は、ホットガスバイパス回路７０を備えることで、１次冷媒がホットガスバイパス回路７０へバイパスされるので、圧縮機１０１を連続運転したまま冷媒回路１０を循環する主流冷媒量を減少させて冷凍能力を抑えることができる。また、蒸発器１０４に流入する主流冷媒温度を迅速に昇温させたい場合には、蒸発器膨張弁（１０４）を全閉にし、ホットガスバイパス回路７０の膨張弁７０２は開状態として、冷媒回路１０を循環していた冷媒をホットガスバイパス回路７０に導くことで、冷媒温度を迅速に昇温させる。このようにして冷媒温度を上昇させた後、蒸発器膨張弁（１０４）を開状態とすると、蒸発器１０４に、昇温された主流冷媒が流入することになる。
【００７７】
なお、蒸発器膨張弁（１０４）を全閉にした場合には、ホットガスバイパス回路７０から圧縮機１０１に高温（この例では８０℃）の冷媒が流入するため、圧縮機吸入部１０９及び圧縮機吐出部の温度が耐熱温度を超えるので、吸入側接続部２０９に分流冷媒をインジェクションすることで、圧縮機吸入部１０９および圧縮機１０１を冷却する。
【００７８】
図４は、コントローラ５０の機能的な構成を示すブロック図である。コントローラ５０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等からなるマイコンを備え、システム制御部５１０と演算部５２０とを具備するように機能する。
【００７９】
システム制御部５１０は、冷媒回路制御部５１１、ブライン回路制御部５１２、ホットガスバイパス回路制御部５１３、過冷却熱交換器制御弁制御部５１４を具備するように機能する。
【００８０】
冷媒回路制御部５１１は、圧縮機１０１の回転数や蒸発器膨張弁１０３の開度を制御することで、冷媒回路１０を循環する主流冷媒の流量を調節する。
【００８１】
ブライン回路制御部５１２は、ブライン回路６０を循環するブラインの温度制御や流量制御を行う。ブラインの温度制御は、ブライン回路６０の蒸発器１０４の出口部に設けられた図略の温度センサが検出したブラインの温度が目標値よりも低い場合には、ブライン回路６０に設けられる例えば図略の電気ヒータでブラインを加熱することで、ブラインを目標値まで昇温させることで行う。冷媒回路１０による冷凍サイクルではブラインを冷却することしかできないからである。ブラインの流量制御は、ブライン回路６０に設けられ該ブラインを貯留する図略のタンクに設置されるポンプの能力を制御することで行う。
【００８２】
ホットガスバイパス回路制御部５１３は、膨張弁７０２の開度を増減することで、圧縮機１０１から吐出された後に、ホットガスバイパス回路７０へバイパスされる冷媒の量を制御する。
【００８３】
過冷却熱交換器制御弁制御部５１４は、吸入前低温温度センサ４０１が検出した圧縮機吸入部１０９と吸入側接続部２０９との間を通過する冷媒ガスの温度Ｔｌｓが所定の閾値、例えば５０℃以上の場合は、Ｔｌｓが５０℃未満となるまで、過冷却熱交換器制御弁２０２の開度を増すことで、分流冷媒のインジェクション量を増加させてＴｌｓを下げる。
【００８４】
さらに、過冷却熱交換器制御弁制御部５１４は、Ｔｌｓが前記閾値である５０℃未満の場合は、過冷却熱交換器制御弁２０２の開度を制御して圧縮機吸入部１０９への分流冷媒のインジェクション量を制御することで、圧縮機吸入部１０９の過熱度ＬＳＨを所定の範囲内に制御する。
【００８５】
過冷却熱交換エコノマイザー２０３から排出される分流冷媒は、液インジェクション方式においてインジェクションされる乾き度が０．２程度の液リッチな冷媒と比較してガスリッチとはいえ、乾き度が０．８程度で液相冷媒を含む。そのため、圧縮機吸入部１０９で過熱度が負すなわち液相冷媒が残った状態となるおそれがある。その場合、圧縮機１０１で液圧縮が発生するおそれがある。
【００８６】
したがって、圧縮機吸入部１０９の過熱度ＬＳＨが負とならないようにＬＳＨを所定の範囲の正の値に制御する必要がある。過冷却熱交換器制御弁制御部５１４による過冷却熱交換器制御弁２０２の開度制御によって、吸入側接続部２０９へインジェクションされる吸入側インジェクション冷媒量が制御される、すなわちＬＳＨが所定の範囲に制御されることになる。なお、ＬＳＨは、例えば制御目標値が５℃、許容公差が±２℃である。
【００８７】
演算部５２０は、吸入前低温温度センサ４０１が検出した温度Ｔｌｓと低圧圧力センサ４０３が検出した圧力Ｐｌとを用いて圧縮機吸入部１０９の過熱度ＬＳＨを算出する。
【００８８】
過熱度とは、実際の吐出ガス温度と吐出ガスが飽和状態であるときの温度（飽和温度）との差であるから、ＬＳＨは次の式で定義される。
ＬＳＨ＝Ｔｌｓ−Ｔｐｌ
ここで、Ｔｐｌは圧縮機吸入部１０９を通過する冷媒ガスが圧力Ｐｌであるときの飽和温度である。
【００８９】
図５は、本発明の一実施形態に係る冷凍装置１における圧縮機吸入部１０９の温度制御および過熱度制御を説明するためのフローチャートである。
【００９０】
冷凍装置１が起動されると、コントローラ５０は吸入前低温温度センサ４０１が検出した圧縮機吸入部１０９と吸入側接続部２０９との間を通過する冷媒ガスの温度Ｔｌｓが前記閾値である５０℃以上であるか否かを判定する（ステップＳ１）。
【００９１】
Ｔｌｓが５０℃以上である場合は（ステップＳ１でＹＥＳ）、過冷却熱交換器制御弁制御部５１４は、Ｔｌｓを降下させるために、過冷却熱交換器制御弁２０２の開度を増すことで分流冷媒のインジェクション量を増加させる（ステップＳ２）。Ｔｌｓが５０℃未満となるまで、ステップＳ１とステップＳ２とが繰り返される。
【００９２】
Ｔｌｓが５０℃未満である場合（ステップＳ１でＮＯ）、過冷却熱交換器制御弁制御部５１４は、過冷却熱交換器制御弁２０２の開度を制御して吸入側接続部２０９への吸入側インジェクション冷媒量を制御することでＬＳＨを所定の範囲内に制御する。ここでは、ＬＳＨの制御目標値を５℃、許容公差を±２℃、すなわちＬＳＨが３℃から７℃の間に制御されるものとする。
【００９３】
まず演算部５２０は、吸入前低温温度センサ４０１が検出した温度Ｔｌｓと低圧圧力センサ４０３が検出した圧力Ｐｌとを用いて、ＬＳＨ＝Ｔｌｓ−Ｔｐｌの式によりＬＳＨを算出する。ＬＳＨが７℃よりも高い場合は（ステップＳ３でＹＥＳ）、過冷却熱交換器制御弁制御部５１４は、過冷却熱交換器制御弁２０２の開度を増して吸入側接続部２０９への分流冷媒のインジェクション量を増加させる（ステップＳ４）。
【００９４】
ＬＳＨが７℃以下の場合（ステップＳ３でＮＯ）、３℃≦ＬＳＨ≦７℃のときは（ステップＳ５でＹＥＳ）、ＬＳＨは制御目標の範囲内であるので、過冷却熱交換器制御弁制御部５１４は、過冷却熱交換器制御弁２０２の開度を維持して吸入側接続部２０９への分流冷媒のインジェクション量を維持させる（ステップＳ６）。
【００９５】
ＬＳＨが３℃未満の場合は（ステップＳ５でＮＯ）、過冷却熱交換器制御弁制御部５１４は、過冷却熱交換器制御弁２０２の開度を減じて吸入側接続部２０９への分流冷媒のインジェクション量を減少させる（ステップＳ７）。
【００９６】
ステップＳ４、ステップＳ６、ステップＳ７のいずれの場合も、ステップＳ１に戻り、Ｔｌｓの温度制御が行われる。このようにして、ステップＳ１〜ステップＳ７が繰り返される。
【００９７】
なお、説明は省略したが、当然のことながら本実施形態においても、従来の冷凍装置と同様に圧縮機１０１から吐出される冷媒ガスの温度が制御されている。
【００９８】
以上説明した実施形態１に係る冷凍装置１によれば、前記分流冷媒は、過冷却熱交換器２０３によってガス化され、吸入側接続部２０９とホットガスバイパス回路７０から冷媒ガスが戻される接続部７０９との間の温度が所定値（５０℃）を超えた場合に、該分流冷媒が吸入側接続部２０９にインジェクションされる。したがって、従来の冷凍装置では行われていない圧縮機吸入部１０９の温度制御を行うことができるので、圧縮機吸入部１０９の過熱を防止することができる。
【００９９】
また、実施形態１に係る冷凍装置１によれば、従来の液インジェクション方式でインジェクションされる液冷媒よりも比エンタルピの大きいガス冷媒が吸入側接続部２０９にインジェクションされることになるので、液インジェクション方式の場合と比較して主流冷媒とインジェクションされる分流冷媒とのエンタルピ差が小さくなって、インジェクション量の制御が容易となる。
【０１００】
また、実施形態１に係る冷凍装置１によれば、ガス化された分流冷媒が吸入側接続部２０９にインジェクションされるので、圧縮機１０１での液圧縮が防止できるとともに、主流冷媒と分流冷媒とを混合させるための吸入側接続部２０９と圧縮機１０１との間の配管の距離を短くすることができる。さらに、圧縮機吸入部１０９の過熱度も制御されているので、圧縮機１０１での液圧縮はさらに確実に防止されることになる。
【０１０１】
＜実施形態２＞
本実施形態に係る冷凍装置２は、実施形態１における圧縮機吸入部１０９の温度制御を、従来の中間インジェクション方式の冷凍装置に適用している。以下、図６〜図９に基づき本実施形態について説明する。なお、実施形態１と相違のない点については、必要がない限り説明を省略する。
【０１０２】
図６は実施形態２に係る冷凍装置２を示す模式図である。中間インジェクション方式であるため、冷凍装置２は、実施形態１の構成に加えて中間インジェクション配管３０を備え、圧縮機１０１は、圧縮機構の途中に設けられガス冷媒がインジェクションされる接続部である中間インジェクション部３０９を備える。そして、実施形態１における過冷却熱交換器２０３は、冷凍装置２のＣＯＰを向上させるエコノマイザーとして機能する。以下、過冷却熱交換器２０３を過冷却熱交換エコノマイザー２０３、過冷却熱交換器制御弁２０２をエコノマイザー制御弁２０２という。さらに、冷凍装置２の吸入側インジェクション配管２１は、実施形態１における吸入側インジェクション配管２０に加えて、吸入側インジェクション配管開閉機構２０４を備える。
【０１０３】
吸入側インジェクション配管開閉機構２０４は、吸入側インジェクション配管２１から中間インジェクション配管３０が分岐される分岐部３０１と吸入側接続部２０９との間に設けられる。吸入側インジェクション配管開閉機構２０４は、例えば電磁弁であり、通電時に開または閉のいずれかの状態をとる。
【０１０４】
吸入側インジェクション配管開閉機構２０４が閉状態となることで吸入側インジェクション配管２１は閉鎖され、前記分流冷媒は全て中間インジェクション配管３０へ流れることになる。逆に吸入側インジェクション配管開閉機構２０４が開状態の場合は、中間インジェクション配管３０の接続先である中間インジェクション部３０９よりも吸入側接続部２０９の方が圧力は低いので、前記分流冷媒はほぼ全量が吸入側インジェクション配管２１へ流れることになる。
【０１０５】
中間インジェクション配管３０は、吸入側インジェクション配管２１の過冷却熱交換エコノマイザー２０３と吸入側インジェクション配管開閉機構２０４との間の分岐部３０１から分岐され、中間インジェクション部３０９に接続される。
【０１０６】
冷凍装置２のセンサ群４１は、実施形態１のセンサ群４０の構成である吸入前低温温度センサ４０１（第１温度検出部）、低圧圧力センサ４０３（低圧圧力検出部）に加えて、インジェクション前低温温度センサ４０２（第２温度検出部）、中間インジェクション部温度センサ４０４（中間インジェクション部温度検出部）、中間圧圧力センサ４０５（中間インジェクション部圧力検出部）をさらに備えて構成される。
【０１０７】
インジェクション前低温温度センサ４０２は、吸入側接続部２０９と接続部７０９との間の冷媒配管に設けられる温度センサである。インジェクション前低温温度センサ４０２は、ホットガスバイパス回路７０へバイパスされて接続部７０９に戻される冷媒と、蒸発器１０４を通過した主流冷媒と、が接続部７０９で合流した後、この合流した冷媒が、吸入側接続部２０９で吸入側インジェクション冷媒によって冷却される前の温度を検出する。
【０１０８】
中間インジェクション部温度センサ４０４は、中間インジェクション部３０９に設けられる温度センサであり、中間インジェクション部３０９を通過する冷媒の温度を検出する。
【０１０９】
中間圧圧力センサ４０５は、中間インジェクション部３０９に設けられる圧力センサであり、中間インジェクション部３０９を通過する冷媒の圧力を検出する。
【０１１０】
図７は、冷凍装置２が備えるコントローラ５１の機能的な構成を示すブロック図である。実施形態１と同様に、コントローラ５１は、システム制御部５１０と演算部５２０とを具備するように機能する。
【０１１１】
システム制御部５１０は、冷媒回路制御部５１１、ブライン回路制御部５１２、ホットガスバイパス回路制御部５１３、エコノマイザー制御弁制御部５１４、開閉機構制御部５１５を具備するように機能する。
【０１１２】
エコノマイザー制御弁制御部５１４は、演算部５２０が算出した圧縮機吸入部１０９の過熱度ＬＳＨまたは中間インジェクション部３０９の過熱度ＭＳＨに応じて、ＬＳＨまたはＭＳＨが所定の範囲内になるようにエコノマイザー制御弁２０２の開度を制御する。
【０１１３】
吸入側インジェクション配管開閉機構２０４が閉状態の場合には、前述のように前記分流冷媒は全て中間インジェクション配管３０へ流入するので、中間インジェクション部３０９の過熱度ＭＳＨが負とならないようにＭＳＨを所定の範囲の正の値に制御する必要があり、吸入側インジェクション配管開閉機構２０４が開状態の場合は、同じく前述のように前記分流冷媒はほぼ全量が吸入側インジェクション配管２１へ流れるので、圧縮機吸入部１０９の過熱度ＬＳＨが負とならないようにＬＳＨを所定の範囲の正の値に制御する必要がある。なお、ＬＳＨは、例えば制御目標値が５℃、許容公差が±２℃であり、ＭＳＨは、例えば制御目標値が５℃、許容公差が±２℃である。
【０１１４】
開閉機構制御部５１５は、吸入側インジェクション配管開閉機構２０４の開閉を制御する。開閉機構制御部５１５は、インジェクション前低温温度センサ４０２が検出した温度Ｔｌｏが所定の第１の閾値、例えば５０℃以上の場合は、Ｔｌｏが前記第１の閾値よりも小さい所定の第２の閾値、例えば４０℃未満となるまでは、吸入側インジェクション配管開閉機構２０４を開状態とし、Ｔｌｏが４０℃未満になると吸入側インジェクション配管開閉機構２０４を閉状態とする。逆にＴｌｏが前記所定の第２の閾値である４０℃未満の場合は、前記第１の閾値である５０℃以上となるまでは、吸入側インジェクション配管開閉機構２０４を閉状態とする。
【０１１５】
なお、上記のように、第１の閾値を例えば５０℃、第２の閾値を例えば４０℃として閾値にディファレンシャルをもたせているのは、例えば電磁弁である吸入側インジェクション配管開閉機構２０４の開閉操作のチャタリングの発生を回避するためである。
【０１１６】
演算部５２０は、実施形態１のＬＳＨの算出に加えて、中間インジェクション部温度センサ４０４が検出した温度Ｔｍｓと中間圧圧力センサ４０５が検出した圧力Ｐｍとを用いて中間インジェクション部３０９の過熱度ＭＳＨを算出する。
【０１１７】
ＭＳＨは、次の式で定義される。
ＭＳＨ＝Ｔｍｓ−Ｔｐｍ
ここで、Ｔｐｍは中間インジェクション部３０９を通過する冷媒ガスが圧力Ｐｍであるときの飽和温度である。
【０１１８】
図８は、開閉機構制御部５１５による吸入側インジェクション配管開閉機構２０４の開閉制御と、エコノマイザー制御弁制御部５１４によるエコノマイザー制御弁２０２の開度制御、すなわちＬＳＨおよびＭＳＨの制御との関係を示す図である。
【０１１９】
開閉機構制御部５１５は、インジェクション前低温温度センサ４０２が検出した吸入側接続部２０９と接続部７０９との間を通過する冷媒ガスの温度Ｔｌｏが前記第１の閾値である５０℃以上の場合は、吸入側インジェクション配管開閉機構２０４を開状態とする。このとき、エコノマイザー制御弁制御部５１４は、エコノマイザー制御弁２０２の開度を制御して吸入側接続部２０９へインジェクションされる吸入側インジェクション冷媒量を制御する、すなわちＬＳＨを制御する（状態Ｂ）。
【０１２０】
吸入側インジェクション配管開閉機構２０４が開状態である状態Ｂにおいて、Ｔｌｏが低下して前記第２の閾値である４０℃未満となると、開閉機構制御部５１５は、吸入側インジェクション配管開閉機構２０４を閉状態とする。このとき、エコノマイザー制御弁制御部５１４は、エコノマイザー制御弁２０２の開度を制御して中間インジェクション部３０９へインジェクションされる中間インジェクション冷媒量を制御する、すなわちＭＳＨを所定の範囲内に制御する（状態Ａ）。
【０１２１】
吸入側インジェクション配管開閉機構２０４が閉状態である状態Ａにおいて、Ｔｌｏが５０℃以上となると、開閉機構制御部５１５は、吸入側インジェクション配管開閉機構２０４を開状態として上記の状態Ｂに移行する。このようにしてＴｌｏの温度変化に応じて状態Ａと状態Ｂとのいずれかの状態を冷凍装置２は取ることになる。
【０１２２】
図９は、実施形態２に係る冷凍装置２における圧縮機吸入部１０９の温度制御および過熱度制御ならびに中間インジェクション部３０９の過熱度制御を説明するためのフローチャートである。
【０１２３】
冷凍装置２が起動されると、コントローラ５１は、インジェクション前低温温度センサ４０２が検出した吸入側接続部２０９と接続部７０９との間を通過する冷媒ガスの温度Ｔｌｏが前記第２の閾値である４０℃以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。
【０１２４】
Ｔｌｏが４０℃以上である場合は（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、コントローラ５１はＴｌｏが前記第１の閾値である５０℃以上であるか否かをさらに判定する（ステップＳ１’）。Ｔｌｏが４０℃未満である場合は（ステップＳ１０１でＮＯ）、ステップＳ２０へと進む。Ｔｌｏが５０℃以上である場合は（ステップＳ１’でＹＥＳ）、開閉機構制御部５１５は吸入側インジェクション配管開閉機構２０４を開状態とする（ステップＳ２’、図８状態Ｂ）。Ｔｌｏが５０℃未満である場合（ステップＳ１’でＹＥＳ）は、ステップＳ２０へと進む。
【０１２５】
ステップＳ２’に進んだ場合、エコノマイザー制御弁制御部５１４は、エコノマイザー制御弁２０２の開度を制御することで、圧縮機吸入部１０９の過熱度ＬＳＨを制御する。ＬＳＨの制御は、実施形態１のステップＳ３〜ステップＳ７と同じである。
【０１２６】
ステップＳ４、ステップＳ６、ステップＳ７のいずれに進んだ場合も、コントローラ５１はＴｌｏが４０℃以上であるか否かを判定する（ステップＳ８）。Ｔｌｏが４０℃以上である場合（ステップＳ８でＹＥＳ）は、ステップＳ３に戻る。Ｔｌｏが４０℃未満である場合（ステップＳ８でＮＯ）は、ステップＳ２０に進む。
【０１２７】
ステップＳ１０１でＮＯ、ステップＳ１’でＮＯ、ステップＳ８でＮＯの場合には、いずれもステップＳ２０に進む。ステップＳ２０において、開閉機構制御部５１５は吸入側インジェクション配管開閉機構２０４を閉状態とする（図８状態Ａ）。
【０１２８】
ステップＳ２０に進んだ場合、エコノマイザー制御弁制御部５１４は、エコノマイザー制御弁２０２の開度を制御することで、中間インジェクション部３０９の過熱度ＭＳＨを制御する。ここでは、ＭＳＨの制御目標値を５℃、許容公差を±２℃、すなわちＭＳＨが３℃から７℃の間に制御されるものとする。まず演算部５２０は、中間インジェクション部温度センサ４０４が検出した温度Ｔｍｓと中間圧圧力センサ４０５が検出した圧力Ｐｍとを用いて、ＭＳＨ＝Ｔｍｓ−Ｔｐｍの式により中間インジェクション部３０９の過熱度ＭＳＨを算出する。ＭＳＨが７℃よりも高い場合は（ステップＳ２１でＹＥＳ）、エコノマイザー制御弁制御部５１４は、エコノマイザー制御弁２０２の開度を増して中間インジェクション部３０９への中間インジェクション冷媒のインジェクション量を増加させる（ステップＳ２２）。
【０１２９】
ＭＳＨが７℃以下の場合（ステップＳ２１でＮＯ）、３℃≦ＭＳＨ≦７℃のときは（ステップＳ２３でＹＥＳ）、ＭＳＨは制御目標の範囲内であるので、エコノマイザー制御弁制御部５１４は、エコノマイザー制御弁２０２の開度を維持させる（ステップＳ２４）。
【０１３０】
ＭＳＨが３℃未満の場合は（ステップＳ２３でＮＯ）、エコノマイザー制御弁制御部５１４は、エコノマイザー制御弁２０２の開度を減じて中間インジェクション部３０９への中間インジェクション冷媒のインジェクション量を減少させる（ステップＳ２５）。
【０１３１】
ステップＳ２２、ステップＳ２４、ステップＳ２５のいずれの場合も、ステップＳ１’に戻り、コントローラ５１はＴｌｏが５０℃以上であるか否かを判定する。このようにして、ステップＳ１’〜ステップＳ８、またはステップＳ２０〜ステップＳ２５が繰り返されることになる。
【０１３２】
以上説明した実施形態２に係る冷凍装置２は、従来の中間インジェクション方式の冷凍装置に、吸入側インジェクション配管２０と吸入側インジェクション配管開閉機構２０４とを追加しただけである。したがって、従来の中間インジェクション方式の冷凍装置の利点はそのままに、コストアップを抑えて圧縮機吸入部１０９の温度制御を行い、圧縮機吸入部１０９の過熱を防止することができる。その他の作用、効果については、実施形態１と同様である。
【０１３３】
＜実施形態３＞
本実施形態に係る冷凍装置３は、吸入側インジェクション配管開閉機構２０４が、開度調節可能な膨張弁である吸入側インジェクション制御弁２０５に置換されている点で実施形態２とは異なる。以下、図１０〜図１３に基づき本実施形態について説明する。なお、実施形態１および２と相違のない点については、必要がない限り説明を省略する。
【０１３４】
図１０は実施形態３に係る冷凍装置３を示す模式図であり、図１１は冷凍装置３における冷凍サイクルを示すモリエル線図である。前述の通り、冷凍装置３の吸入側インジェクション配管２２においては、実施形態２において吸入側インジェクション配管２１に設けられる吸入側インジェクション配管開閉機構２０４が、開度調節可能な膨張弁である吸入側インジェクション制御弁２０５に置換されている。この構成をとることよって、冷凍装置２は、エコノマイザー制御弁２０２と吸入側インジェクション制御弁２０５とが、それぞれ開度調節可能とされている。したがって、吸入側接続部２０９と中間インジェクション部３０９へ同時に分流冷媒をインジェクションすることが可能である。
【０１３５】
吸入側接続部２０９と中間インジェクション部３０９との両方にインジェクションがなされることで、最小限のガス冷媒が、吸入側接続部２０９と中間インジェクション部３０９とにインジェクションされて圧縮機が冷却される。したがって、吸入側接続部２０９と中間インジェクション部３０９とにインジェクションされる分流冷媒はいずれも乾き度がほぼ１となる（図１１の点Ｌ、Ｍ）。そのため、圧縮機１０１の圧縮機吸入部１０９および中間インジェクション部３０９に液相冷媒が残り、液圧縮によって圧縮機１０１が破損するおそれはないので、吸入側接続部２０９の過熱度ＬＳＨおよび中間インジェクション部３０９の過熱度ＭＳＨの制御は不要である。
【０１３６】
図１１に基づき、冷凍装置３における冷凍サイクルを、実施形態１とは異なる過程についてのみ以下に説明する。
【０１３７】
圧縮機構の低圧側で圧縮された冷媒は（図１１の点Ａから点Ｂ）、圧縮機構の高圧側で圧縮される前に、中間インジェクション部３０９で中間インジェクション冷媒によって冷却される。このとき、主流冷媒のエンタルピ変化は図８の点Ｂから点Ｃ、中間インジェクション冷媒のエンタルピ変化は図８の点Ｍから点Ｃとなる。中間インジェクション冷媒によって冷却された主流冷媒は、圧縮機構の高圧側でさらに圧縮されて（図１１の点Ｃから点Ｄ）圧縮機１０１から吐出される。
【０１３８】
冷凍装置３のセンサ群４１は、吸入前低温温度センサ４０１と、中間インジェクション部温度センサ４０４と、中間圧圧力センサ４０５を備えて構成される（図１０）。前述のとおり、吸入側接続部２０９の過熱度ＬＳＨの制御および中間インジェクション部３０９の過熱度ＭＳＨの制御は不要であるため、圧縮機吸入部１０９の温度制御のみを行えばよい。したがって、実施形態２のセンサ群を構成するセンサのうちで必須となるのは、吸入前低温温度センサ４０１のみとなる。
【０１３９】
図１２は、冷凍装置３が備えるコントローラ５２の機能的な構成を示すブロック図である。実施形態１および２と同様に、コントローラ５２は、システム制御部５１０と演算部５２０とを具備するように機能する。
【０１４０】
システム制御部５１０は、冷媒回路制御部５１１、ブライン回路制御部５１２、ホットガスバイパス回路制御部５１３、エコノマイザー制御弁制御部５１４、吸入側インジェクション制御弁制御部５１６を具備するように機能する。すなわち実施形態２に係る冷凍装置２における開閉機構制御部５１５が、吸入側インジェクション制御弁制御部５１６に置換される形となっている。
【０１４１】
エコノマイザー制御弁制御部５１４は、エコノマイザー制御弁２０２の開度を制御する。エコノマイザー制御弁制御部５１４が、圧縮機吸入部１０９の過熱度ＬＳＨおよび中間インジェクション部３０９の過熱度ＭＳＨを制御しない点で実施形態２に係る冷凍装置２とは異なる。
【０１４２】
吸入側インジェクション制御弁制御部５１６は、吸入側インジェクション制御弁２０５の開度を制御する。吸入側インジェクション制御弁制御部５１６は、吸入前低温温度センサ４０１が検出した温度Ｔｌｓが所定の閾値、例えば５０℃以上の場合は、吸入側インジェクション制御弁２０５の開度を増してＴｌｓが５０℃未満となるように吸入側接続部２０９への分岐冷媒のインジェクション量を増加させる。Ｔｌｓが前記閾値である５０℃未満の場合は、Ｔｌｓが５０℃以上となるまでは、吸入側インジェクション制御弁２０５の開度を減じて、吸入側接続部２０９への分岐冷媒のインジェクション量を減少させる。
【０１４３】
図１３は、実施形態２に係る冷凍装置２における圧縮機吸入部１０９の温度制御を説明するためのフローチャートである。
【０１４４】
冷凍装置１が起動されると、コントローラ５２は、吸入前低温温度センサ４０１が検出した吸入側接続部２０９と圧縮機吸入部１０９との間を通過する冷媒ガスの温度Ｔｌｓが前記閾値である５０℃以上であるか否かを判定する（ステップＳ１）。
【０１４５】
Ｔｌｓが５０℃以上である場合は（ステップＳ１でＹＥＳ）、吸入側インジェクション制御弁制御部５１６は、Ｔｌｓが５０℃未満となるように吸入側インジェクション制御弁２０５の開度を増して吸入側接続部２０９への吸入側インジェクション冷媒のインジェクション量を増加させる（ステップＳ１０２）。
【０１４６】
Ｔｌｓが５０℃未満である場合は（ステップＳ１でＮＯ）、吸入側インジェクション制御弁制御部５１６は、Ｔｌｓが５０℃以上となるまでは、吸入側インジェクション制御弁２０５の開度を減じて、吸入側接続部２０９への分岐冷媒のインジェクション量を減少させる（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０２、ステップＳ１０３のいずれの場合もステップＳ１に戻り、温度Ｔｌｓが前記閾値である５０℃以上であるか否かが判定される。このようにして、ステップＳ１〜ステップＳ１０３が繰り返される。
【０１４７】
以上説明した実施形態３に係る冷凍装置３によれば、エコノマイザー制御弁２０２の制御とは別に、吸入側接続部２０９への分流冷媒のインジェクション量を制御することができるので、圧縮機吸入部１０９の温度制御をより精密に行うことができる。しかも、常時中間インジェクションがなされることになるので、過冷却熱交換エコノマイザー２０３によるＣＯＰ向上効果が損なわれることがない。その他の作用、効果については、実施形態２と同様である。
【０１４８】
＜実施形態４＞
本実施形態に係る冷凍装置４は、実施形態２に係る冷凍装置２において、吸入側インジェクション配管開閉機構２０４が、キャピラリチューブ２０６に置換されている。以下、図１４〜図１６に基づき本実施形態について説明する。なお、実施形態１〜３と相違のない点については、必要がない限り説明を省略する。
【０１４９】
図１４は実施形態４に係る冷凍装置４を示す模式図である。前述の通り、冷凍装置４の吸入側インジェクション配管２３においては、実施形態２に係る冷凍装置２において吸入側インジェクション配管２１に設けられる吸入側インジェクション配管開閉機構２０４が、通過する冷媒に対して絞り膨張作用をもたらすキャピラリチューブ２０６に置換されている。キャピラリチューブ２０６は、例えば内径０．６〜２ｍｍの銅の細管である。キャピラリチューブ２０６内を通過する冷媒は、流体摩擦抵抗によって該冷媒の圧力が低下することで、膨張弁を通過する場合と同様に絞り膨張される。
【０１５０】
キャピラリチューブ２０６を通過してガス冷媒が吸入側接続部２０９にインジェクションされることで、最小限のガス冷媒が吸入側接続部２０９にインジェクションされて吸入側接続部２０９が冷却される。したがって、吸入側接続部２０９にインジェクションされる分流冷媒は乾き度がほぼ１となる。すなわち、圧縮機吸入部１０９に液相冷媒が残り液圧縮によって圧縮機１０１が破損するおそれはないので、吸入側接続部２０９の過熱度ＬＳＨの制御は不要である。
【０１５１】
また、実施形態３と同様に、前記分流冷媒は、吸入側接続部２０９と中間インジェクション部３０９との両方にインジェクションされるが、本実施形態では実施形態３とは異なり、キャピラリチューブ２０６を通過する冷媒流量は制御することはできない。すなわち、吸入側インジェクション冷媒量と中間インジェクション冷媒量とを独立して制御することはできない。したがって、中間インジェクション冷媒量は必ずしも最小限とは限らないので、本実施形態に係る冷凍装置４における冷凍サイクルを示すモリエル線図は、実施形態３とは異なり、中間インジェクション冷媒の乾き度は０．８程度、すなわち、中間インジェクション冷媒のエンタルピ変化の経路を示す図１１の直線ＱＭにおいて、Ｍ点が若干左方に移動することになる。
【０１５２】
中間インジェクション冷媒の乾き度は０．８程度であるから、中間インジェクション部３０９の過熱度ＭＳＨが必要となるので、冷凍装置４のセンサ群４３の構成は、実施形態３のセンサ群４２の構成に、中間インジェクション部温度センサ４０４と中間圧圧力センサ４０５とを加えた構成となる（図１４）。
【０１５３】
前述の通り、吸入側インジェクション冷媒量と中間インジェクション冷媒量とを独立して制御することはできない。すなわち、キャピラリチューブ２０６における冷媒流量は、エコノマイザー制御弁２０２の開度によって調整する必要があるので、冷凍装置４の制御は実施形態３に係る冷凍装置３の制御とは異なる。そのためコントローラ５３の機能的な構成も冷凍装置３のコントローラ５２とは異なる。
【０１５４】
図１５は、冷凍装置４が備えるコントローラ５３の機能的な構成を示すブロック図である。実施形態１〜３と同様に、コントローラ５３は、システム制御部５１０と演算部５２０とを具備するように機能する。
【０１５５】
システム制御部５１０は、冷媒回路制御部５１１、ブライン回路制御部５１２、ホットガスバイパス回路制御部５１３、エコノマイザー制御弁制御部５１４を具備するように機能する。すなわち実施形態２に係る冷凍装置２における開閉機構制御部５１５が省略される形となっている。
【０１５６】
エコノマイザー制御弁制御部５１４は、吸入前低温温度センサ４０１が検出した圧縮機吸入部１０９の温度Ｔｌｓ、または演算部５２０が算出した中間インジェクション部３０９の過熱度ＭＳＨに応じて、ＴｌｓまたはＭＳＨが所定の範囲内になるようにエコノマイザー制御弁２０２の開度を制御する。
【０１５７】
吸入前低温温度センサ４０１が検出した温度Ｔｌｓが所定の閾値、例えば５０℃以上の場合は、Ｔｌｓが５０℃未満となるように、エコノマイザー制御弁制御部５１４は、エコノマイザー制御弁２０２の開度を増して吸入側接続部２０９へインジェクションされる吸入側インジェクション冷媒量を増加させる。Ｔｌｓが前記の閾値である５０℃未満の場合は、Ｔｌｓが５０℃以上となるまでは、エコノマイザー制御弁制御部５１４は、エコノマイザー制御弁２０２の開度を減じて吸入側接続部２０９へインジェクションされる吸入側インジェクション冷媒量を減少させる。
【０１５８】
Ｔｌｓの値にかかわらず、エコノマイザー制御弁制御部５１４は、エコノマイザー制御弁２０２の開度を制御して中間インジェクション部３０９へインジェクションされる中間インジェクション冷媒量を制御する、すなわちＭＳＨを所定の範囲内に制御する。このＭＳＨの制御については、実施形態２において吸入側インジェクション配管開閉機構２０４が閉状態の場合と同様である。
【０１５９】
図１６は、実施形態４に係る冷凍装置４における圧縮機吸入部１０９の温度制御および中間インジェクション部３０９の過熱度制御を説明するためのフローチャートである。
【０１６０】
冷凍装置４が起動されると、コントローラ５３は、吸入前低温温度センサ４０１が検出した吸入側接続部２０９と圧縮機吸入部１０９との間を通過する冷媒ガスの温度Ｔｌｓが前記の閾値である５０℃以上であるか否かを判定する（ステップＳ１）。
【０１６１】
Ｔｌｓが５０℃以上である場合は（ステップＳ１でＹＥＳ）、Ｔｌｓが５０℃未満となるように、エコノマイザー制御弁制御部５１４は、エコノマイザー制御弁２０２の開度を増して吸入側接続部２０９へインジェクションされる吸入側インジェクション冷媒量を増加させる（ステップＳ２）。Ｔｌｓが５０℃未満となるまで、ステップＳ１とステップＳ２とが繰り返される。
【０１６２】
Ｔｌｓが５０℃未満である場合（ステップＳ１でＮＯ）、エコノマイザー制御弁制御部５１４は、エコノマイザー制御弁２０２の開度を制御して中間インジェクション部３０９へインジェクションされる中間インジェクション冷媒量を制御することでＭＳＨを所定の範囲内に制御する（ステップＳ２１以降）。このＭＳＨの制御については、実施形態２において吸入側インジェクション配管開閉機構２０４が閉状態の場合と同様である（ステップＳ２１〜ステップＳ２５）。ステップＳ２２、ステップＳ２４、ステップＳ２５のいずれの場合も、ステップＳ１に戻り、コントローラ５３はＴｌｓが５０℃以上であるか否かを判定する。このようにして、ステップＳ１〜ステップＳ２５が繰り返される。
【０１６３】
以上説明した実施形態４に係る冷凍装置４によれば、電磁弁等の機械的開閉機構が用いられる吸入側インジェクション配管開閉機構２０４を、キャピラリチューブ２０６に置換することで、低コストで吸入側インジェクション配管２２の流量調節を行い、圧縮機吸入部１０９の温度制御をすることができる。しかも、常時中間インジェクションがなされることになるので、過冷却熱交換エコノマイザー２０３によるＣＯＰ向上効果が損なわれることがない。その他の作用、効果については、実施形態２と同様である。
【０１６４】
＜実施形態５＞
本実施形態に係る冷凍装置５は、実施形態４に係る冷凍装置４における吸入側インジェクション配管２３が、さらに吸入側インジェクション配管開閉機構２０４を備える吸入側インジェクション配管２４に変更されている。以下、図１７〜図１９に基づき本実施形態について説明する。なお、実施形態１〜４と相違のない点については、必要がない限り説明を省略する。
【０１６５】
図１７は実施形態５に係る冷凍装置５を示す模式図である。前述の通り、冷凍装置５の吸入側インジェクション配管２４は、実施形態４に係る冷凍装置４における吸入側インジェクション配管２３のキャピラリチューブ２０６に加えて、開状態または閉状態のいずれかの状態を取る、例えば電磁弁である吸入側インジェクション配管開閉機構２０４を備える。図１７では、吸入側インジェクション配管開閉機構２０４がキャピラリチューブ２０６と吸入側接続部２０９との間に設けられているが、吸入側インジェクション配管開閉機構２０４を、中間インジェクション配管３０が吸入側インジェクション配管２４から分岐される分岐部３０１とキャピラリチューブ２０６との間に設けてもよい。
【０１６６】
分岐部２０１で分岐され過冷却熱交換エコノマイザー２０３を通過して吸入側接続部２０９へインジェクションされる分流冷媒が、キャピラリチューブ２０６を通過することに違いはないので、実施形態４と同様に、吸入側接続部２０９の過熱度ＬＳＨの制御は不要である。
【０１６７】
冷凍装置５のセンサ群４４は、吸入前低温温度センサ４０１（第１温度検出部）、インジェクション前低温温度センサ４０２（第２温度検出部）、中間インジェクション部温度センサ４０４（中間インジェクション部温度検出部）、中間圧圧力センサ４０５（中間インジェクション部圧力検出部）を備えて構成される。
【０１６８】
また、前記分流冷媒は、中間インジェクション部３０９には中間インジェクション冷媒として常時インジェクションされるので、本実施形態に係る冷凍装置５における冷凍サイクルを示すモリエル線図も実施形態４と同様になる。
【０１６９】
図１８は、冷凍装置５が備えるコントローラ５４の機能的な構成を示すブロック図である。実施形態１〜４と同様に、コントローラ５４は、システム制御部５１０と演算部５２０とを具備するように機能する。
【０１７０】
システム制御部５１０は、冷媒回路制御部５１１、ブライン回路制御部５１２、ホットガスバイパス回路制御部５１３、エコノマイザー制御弁制御部５１４、開閉機構制御部５１５を具備するように機能する。すなわち実施形態３に係る冷凍装置３における吸入側インジェクション制御弁制御部５１６が、開閉機構制御部５１５に置換される形となっている。
【０１７１】
エコノマイザー制御弁制御部５１４は、吸入前低温温度センサ４０１が検出した温度Ｔｌｓまたは演算部５２０が算出した中間インジェクション部３０９の過熱度ＭＳＨに応じて、ＴｌｓまたはＭＳＨが所定の範囲内になるようにエコノマイザー制御弁２０２の開度を制御する。
【０１７２】
すなわち、エコノマイザー制御弁制御部５１４は、エコノマイザー制御弁２０２の開度を増減させることで、吸入側インジェクション配管開閉機構２０４が開状態の時にはＴｌｓを所定の範囲内になるように制御し、吸入側インジェクション配管開閉機構２０４が閉状態の時にはＭＳＨを所定の範囲内になるように制御する。このＭＳＨの制御については、実施形態１において吸入側インジェクション配管開閉機構２０４が閉状態の場合と同様である。
【０１７３】
開閉機構制御部５１５は、吸入側インジェクション配管開閉機構２０４の開閉を制御する。開閉機構制御部５１５は、インジェクション前低温温度センサ４０２が検出した温度Ｔｌｏが所定の第１の閾値、例えば５０℃以上の場合は、Ｔｌｏが前記第１の閾値よりも小さい所定の第２の閾値、例えば４０℃未満となるまで、吸入側インジェクション配管開閉機構２０４を開状態とし、Ｔｌｏが４０℃未満になると吸入側インジェクション配管開閉機構２０４を閉状態とする。
【０１７４】
図１９は、実施形態５に係る冷凍装置５における圧縮機吸入部１０９の温度制御および中間インジェクション部３０９の過熱度制御を説明するためのフローチャートである。
【０１７５】
冷凍装置５が起動されると、コントローラ５４はインジェクション前低温温度センサ４０２が検出した吸入側接続部２０９と接続部７０９との間を通過する冷媒ガスの温度Ｔｌｏが前記第２の閾値である４０℃以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。
【０１７６】
Ｔｌｏが４０℃以上である場合は（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、コントローラ５４はＴｌｏが前記第１の閾値である５０℃以上であるか否かをさらに判定する（ステップＳ１’）。Ｔｌｏが４０℃未満である場合は（ステップＳ１０１でＮＯ）、ステップＳ２０へと進む。Ｔｌｏが５０℃以上である場合は（ステップＳ１’でＹＥＳ）、開閉機構制御部５１５は吸入側インジェクション配管開閉機構２０４を開状態とする（ステップＳ２’）。Ｔｌｏが５０℃未満である場合（ステップＳ１’でＮＯ）は、ステップＳ２０へと進む。
【０１７７】
ステップＳ２’に進んだ場合、コントローラ５４は、吸入前低温温度センサ４０１が検出した圧縮機吸入部１０９と吸入側接続部２０９との間を通過する冷媒ガスの温度Ｔｌｓが４０℃以上であるか否かを判定し（ステップＳ３’）、エコノマイザー制御弁制御部５１４は、エコノマイザー制御弁２０２の開度を制御することで、Ｔｌｓを制御する。Ｔｌｓが４０℃以上である場合は（ステップＳ３’でＹＥＳ）、エコノマイザー制御弁制御部５１４は、Ｔｌｓが４０℃未満となるようにエコノマイザー制御弁２０２の開度を増して吸入側接続部２０９への分岐冷媒のインジェクション量を増加させる（ステップＳ４）。
【０１７８】
Ｔｌｓが４０℃未満である場合（ステップＳ３’でＮＯ）、エコノマイザー制御弁制御部５１４は、Ｔｌｓが４０℃以上となるまでは、エコノマイザー制御弁２０２の開度を減じて吸入側接続部２０９への分岐冷媒のインジェクション量を減少させる（ステップＳ７）。
【０１７９】
ステップＳ４、ステップＳ７のいずれに進んだ場合も、コントローラ５４はＴｌｏが４０℃以上であるか否かを判定する（ステップＳ８）。
【０１８０】
Ｔｌｏが４０℃以上である場合は（ステップＳ８でＹＥＳ）、ステップＳ３’に戻ってコントローラ５４はＴｌｓが４０℃以上であるか否かを判定する。Ｔｌｏが４０℃未満である場合は（ステップＳ８でＮＯ）、ステップＳ２０へと進む。
【０１８１】
ステップＳ１０１でＮＯ、ステップＳ１’でＮＯ、ステップＳ８でＮＯのいずれかの場合には、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０において、開閉機構制御部５１５は吸入側インジェクション配管開閉機構２０４を閉状態とする。
【０１８２】
ステップＳ２０に進んだ場合、エコノマイザー制御弁制御部５１４は、エコノマイザー制御弁２０２の開度を制御することで、中間インジェクション部３０９の過熱度ＭＳＨを制御する。このＭＳＨの制御については、実施形態２において吸入側インジェクション配管開閉機構２０４が閉状態の場合と同様である（ステップＳ２１〜ステップＳ２５）。ステップＳ２２、ステップＳ２４、ステップＳ２５のいずれの場合も、ステップＳ１’に戻って、コントローラ５４はＴｌｏが５０℃以上であるか否かを判定する。このようにして、ステップＳ１’〜ステップＳ２５が繰り返されることになる。
【０１８３】
以上説明した実施形態５に係る冷凍装置５によれば、吸入側インジェクション配管開閉機構２０４を備えることによって圧縮機吸入部１０９の冷却が必要な場合にのみ前記分流冷媒を吸入側接続部２０９へインジェクションすることができる。しかも、常時中間インジェクションがなされることになるので、過冷却熱交換エコノマイザー２０３によるＣＯＰ向上効果が損なわれることがない。その他の作用、効果については、実施形態２と同様である。
【０１８４】
以上、本発明の実施形態１〜５に係る冷凍装置１〜５について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を取ることもできる。
【０１８５】
（１）上記実施形態２〜５では、エコノマイザーとして過冷却熱交換エコノマイザーを用いているが、これに換えて気液分離エコノマイザーを用いることができる。
【０１８６】
気液分離エコノマイザーは、冷媒回路において凝縮器と蒸発器膨張弁との間に設けられ、内部又はその上流に気液分離膨張弁を備え該気液分離膨張弁を通過した冷媒の液相冷媒のみを分離して前記蒸発器膨張弁へと送ることでＣＯＰを向上させるエコノマイザーである。
【０１８７】
実施形態２、３における過冷却熱交換エコノマイザー２０３を気液分離エコノマイザー２０３’に置換した例を、図２０、図２２にそれぞれ示す。気液分離エコノマイザー２０３’は、実施形態２、３における分岐部２０１に位置することになる。また、これらの例では、冷媒回路１０の凝縮器１０２と気液分離エコノマイザー２０３’との間の冷媒配管にエコノマイザー制御弁２０２が設けられ、エコノマイザー制御弁２０２が前記気液分離膨張弁として機能している。図２０に示す冷凍装置６での冷凍サイクルに対応するモリエル線図を図２１に、図２２に示す冷凍装置７での冷凍サイクルに対応するモリエル線図を図２３に示す。なお、図２１は吸入側インジェクション配管開閉機構２０４が開状態であるときのモリエル線図である。
【０１８８】
図２２および図２３に基づき、気液分離エコノマイザー２０３’がＣＯＰを向上させる
理由を説明する。
【０１８９】
凝縮器１０２を通過した高圧液冷媒は、エコノマイザー制御弁２０２で中間圧まで絞り膨張され、減圧される（図２３の点Ｅから点Ｇ）。この減圧によって発生した冷媒蒸気（図２３の点Ｐ）は、気液分離エコノマイザー２０３’の気相冷媒排出部から排出されて中間インジェクション部３０９へと向かう。残りの飽和液状態の主流冷媒（図２３の点Ｈ）のみが蒸発器膨張弁１０３で低圧まで絞り膨張されて蒸発器１０４へと向かう（図２３の点Ｈから点Ｉ）。
【０１９０】
圧縮機構の低圧側で圧縮された主流冷媒は（図２３の点Ａから点Ｂ）、圧縮機構の高圧側で圧縮される前に、中間インジェクション部３０９で中間インジェクション冷媒によって冷却される。このとき、主流冷媒のエンタルピ変化は図２３の点Ｂから点Ｃ、中間インジェクション冷媒のエンタルピ変化は図２３の点Ｐから点Ｃとなる。中間インジェクション冷媒によって冷却された主流冷媒は、圧縮機構の高圧側でさらに圧縮されて（図の点Ｃから点Ｄ）圧縮機１０１から吐出される。
【０１９１】
気液分離エコノマイザー２０３’がない場合、蒸発器１０４の入口におけるエンタルピは図２３の点Ｉ’となる。気液分離エコノマイザー２０３’を設けることによって、蒸発器１０４の出入口でのエンタルピ差が（Ｉ−Ｉ’）分増加するので、ＣＯＰが向上することになる。
【０１９２】
なお、図２１は吸入側インジェクション配管開閉機構２０４が開状態であるときのモリエル線図であるので、実施形態２において説明したように中間インジェクション部３０９へは冷媒が殆どインジェクションされない。したがって、図２３とは異なり、図２３の点Ｐから点Ｃで表される中間インジェクション冷媒のエンタルピ変化の経路を欠いたものとなる。
【０１９３】
過冷却熱交換エコノマイザー２０３を気液分離エコノマイザー２０３’に置換した場合は、吸入側接続部２０９および中間インジェクション部３０９にインジェクションされる冷媒は、いずれも気液分離された気相冷媒であるから乾き度が１である（図２１および図２３）。そのため、ＬＳＨおよびＭＳＨの制御を行う必要はなく、圧縮機吸入部１０９の温度制御のみを行えばよい。したがって、実施形態１〜５のセンサ群を構成するセンサのうちで必要となるのは、吸入前低温温度センサ４０１のみとなる。
【０１９４】
（２）上記実施形態１では、過冷却熱交換器２０３を用いているが、これに換えて気液分離器を用いることができる。
【０１９５】
（３）上記実施形態１〜５では、いずれもホットガスバイパス回路７０を設けているが、ブライン温度を急速に変動させる必要がない場合は、ホットガスバイパス回路７０を省くことができる。
【０１９６】
（４）上記実施形態においては、低圧圧力センサ４０３および中間圧圧力センサ４０５が検出した冷媒ガスの圧力に基づいて、該圧力に相当する飽和温度を演算部５２０が算出している。低圧圧力センサ４０３および中間圧圧力センサ４０５に換えて、蒸発器膨張弁１０３と蒸発器１０４との間、およびエコノマイザー制御弁２０２と過冷却熱交換エコノマイザー２０３との間にそれぞれ温度センサを設けて、該温度センサが検出した温度を、飽和温度としてもよい。
【０１９７】
（５）上記実施形態２および５の吸入側インジェクション配管開閉機構２０４に換えて、吸入側インジェクション配管２０から中間インジェクション配管３０が分岐する分岐部３０１に三方弁を設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１９８】
【図１】実施形態１に係る冷凍装置を示す模式図である。
【図２】ホットガスバイパス回路の機能を説明するための図であり、（Ａ）は実施形態１に係る冷凍装置からホットガスバイパス回路を除いた構成の冷媒およびブラインの温度制御の一例を示す模式図であり、（Ｂ）は、ホットガスバイパス回路を備える実施形態１に係る冷凍装置の冷媒およびブラインの温度制御の一例を示す模式図である。
【図３】吸入側インジェクション配管開閉機構が開状態であるときの図２の例での冷凍サイクルを示すモリエル線図であり、（Ａ）は、図２（Ａ）の例に対応し、（Ｂ）は、図２（Ｂ）の例に対応する。
【図４】実施形態１に係る冷凍装置が備えるコントローラの機能的な構成を示すブロック図である。
【図５】実施形態１に係る冷凍装置における圧縮機吸入部の温度制御および過熱度制御を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態２に係る冷凍装置を示す模式図である。
【図７】実施形態２に係る冷凍装置が備えるコントローラの機能的な構成を示すブロック図である。
【図８】開閉機構制御部による吸入側インジェクション配管開閉機構の開閉制御と、エコノマイザー制御弁制御部によるエコノマイザー制御弁の開度制御との関係を示す図である。
【図９】実施形態２に係る冷凍装置における圧縮機吸入部の温度制御および過熱度制御ならびに中間インジェクション部の過熱度制御を説明するためのフローチャートである。
【図１０】実施形態３に係る冷凍装置を示す模式図である。
【図１１】実施形態３に係る冷凍装置における冷凍サイクルを示すモリエル線図である。
【図１２】実施形態３に係る冷凍装置が備えるコントローラの機能的な構成を示すブロック図である。
【図１３】実施形態３に係る冷凍装置における圧縮機吸入部の温度制御を説明するためのフローチャートである。
【図１４】実施形態４に係る冷凍装置を示す模式図である。
【図１５】実施形態４に係る冷凍装置が備えるコントローラの機能的な構成を示すブロック図である。
【図１６】実施形態４に係る冷凍装置における圧縮機吸入部の温度制御および中間インジェクション部の過熱度制御を説明するためのフローチャートである。
【図１７】実施形態５に係る冷凍装置を示す模式図である。
【図１８】実施形態５に係る冷凍装置が備えるコントローラの機能的な構成を示すブロック図である。
【図１９】実施形態５に係る冷凍装置における圧縮機吸入部の温度制御および中間インジェクション部の過熱度制御を説明するためのフローチャートである。
【図２０】実施形態２における過冷却熱交換エコノマイザーを気液分離エコノマイザーに置換した冷凍装置の例を示す模式図である。
【図２１】図２０の冷凍装置に対応するモリエル線図である。
【図２２】実施形態３における過冷却熱交換エコノマイザーを気液分離エコノマイザーに置換した冷凍装置の例を示す模式図である。
【図２３】図２２の冷凍装置に対応するモリエル線図である。
【図２４】従来の液インジェクション方式の冷凍装置を示す模式図である。
【図２５】図２４に示した従来の液インジェクション方式の冷凍装置における冷凍サイクルを示すモリエル線図である。
【符号の説明】
【０１９９】
１〜８、１’  冷凍装置
１０      冷媒回路
１０１    圧縮機
１０２    凝縮器
１０３    蒸発器膨張弁
１０４    蒸発器
２０〜２６  吸入側インジェクション配管
２０１    分岐部
２０２    過冷却熱交換器制御弁（流量調節機構）
２０３    過冷却熱交換器
２０３’  気液分離エコノマイザー（気液分離器）
２０４    吸入側インジェクション配管開閉機構
２０５    吸入側インジェクション制御弁
２０６    キャピラリチューブ
２０９    吸入側接続部
３０      中間インジェクション配管
３０１    分岐部
３０９    中間インジェクション部
４０〜４３  センサ群
４０１    吸入前低温温度センサ（第１温度検出部）
４０２    インジェクション前低温温度センサ（第２温度検出部）
４０３    低圧圧力センサ（低圧圧力検出部）
４０４    中間インジェクション部温度センサ（中間インジェクション部温度検出部）
４０５    中間圧圧力センサ（中間インジェクション部圧力検出部）
５０〜５４  コントローラ（制御部）
５１０    システム制御部
５２０    演算部
５１１    冷媒回路制御部
５１２    ブライン回路制御部
５１３    ホットガスバイパス回路制御部
５１４    過冷却熱交換器制御弁制御部
５１５    開閉機構制御部
５１６    吸入側インジェクション制御弁制御部
６０      ブライン回路
７０      ホットガスバイパス回路
７０１    分岐部
【図１】
2010112655.tif 000003
【図２】
2010112655.tif 000004
【図３】
2010112655.tif 000005
【図４】
2010112655.tif 000006
【図５】
2010112655.tif 000007
【図６】
2010112655.tif 000008
【図７】
2010112655.tif 000009
【図８】
2010112655.tif 000010
【図９】
2010112655.tif 000011
【図１０】
2010112655.tif 000012
【図１１】
2010112655.tif 000013
【図１２】
2010112655.tif 000014
【図１３】
2010112655.tif 000015
【図１４】
2010112655.tif 000016
【図１５】
2010112655.tif 000017
【図１６】
2010112655.tif 000018
【図１７】
2010112655.tif 000019
【図１８】
2010112655.tif 000020
【図１９】
2010112655.tif 000021
【図２０】
2010112655.tif 000022
【図２１】
2010112655.tif 000023
【図２２】
2010112655.tif 000024
【図２３】
2010112655.tif 000025
【図２４】
2010112655.tif 000026
【図２５】
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