(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機、前記圧縮機により圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器、前記凝縮器によって凝縮された冷媒を減圧する第１の減圧装置、前記第１の減圧装置によって減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器が順次配管接続されて構成された主冷媒回路と、
前記凝縮器と前記第１の減圧装置との間と前記圧縮機内の圧縮室とを接続したインジェクション回路と、
前記インジェクション回路に設けられた第２の減圧装置と、
前記第２の減圧装置で減圧された冷媒と前記凝縮器と前記第１の減圧装置との間の冷媒とで熱交換する内部熱交換器と、
前記蒸発器において前記冷媒と熱交換する被冷却流体を前記蒸発器に送出する被冷却流体送出装置と、
前記被冷却流体と周囲空気との間で水分移動可能な第１の熱交換器と、
前記蒸発器、前記被冷却流体送出装置、前記第１の熱交換器が接続されて構成された主被冷却流体流路と、
前記主被冷却流体流路の前記第１の熱交換器と前記蒸発器との間の前記第１の熱交換器側から分岐され、前記主被冷却流体流路の前記第１の熱交換器と前記蒸発器との間の前記蒸発器側に接続されたバイパス被冷却流体流路と、
前記圧縮機と前記凝縮器との間の冷媒と前記バイパス被冷却流体流路を流れる前記被冷却流体とで熱交換し、前記被冷却流体と周囲空気との間で水分移動可能な第２の熱交換器と、
前記インジェクション回路を流れる冷媒と前記バイパス被冷却流体流路において前記第２の熱交換器で熱交換された前記被冷却流体とで熱交換する第３の熱交換器と、を備えた
ことを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記バイパス被冷却流体流路の分岐入口に前記主被冷却流体流路から前記バイパス被冷却流体流路に流入する被冷却流体の流量を制御する被冷却流体流量制御弁を設けた
ことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記圧縮機と前記凝縮器とをつなぐ配管の前記圧縮機側から分岐され、前記配管の前記凝縮器側に接続された第１のバイパス冷媒流路と、
前記第１のバイパス冷媒流路の分岐入口に設けられ、前記第１のバイパス冷媒流路に流入する冷媒の流量を制御する第１の冷媒流量制御弁と、を備え、
前記第２の熱交換器は、
前記第１のバイパス冷媒流路の前記圧縮機と前記凝縮器との間の冷媒と前記バイパス被冷却流体流路を流れる前記被冷却流体とが熱交換可能な位置に接続されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記インジェクション回路の前記内部熱交換器側から分岐され、前記インジェクション回路の前記圧縮機側に接続された第２のバイパス冷媒流路と、
前記第２のバイパス冷媒流路の分岐入口に設けられ、前記第２のバイパス冷媒流路に流入する冷媒の流量を制御する第２の冷媒流量制御弁と、を備え、
前記第３の熱交換器は、
前記第２のバイパス冷媒流路の前記インジェクション回路を流れる冷媒と前記バイパス被冷却流体流路において前記第２の熱交換器で熱交換された前記被冷却流体とが熱交換可能な位置に接続されている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記主被冷却流体流路に設けられ、被冷却流体の濃度を検出する被冷却流体濃度検出手段と、
前記被冷却流体濃度検出手段が検出した被冷却流体濃度の検出値に基づいて、前記バイパス被冷却流体流路へ流す被冷却流体の量を決定する計測制御部と、を備えた
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記計測制御部は、
前記被冷却流体流量制御弁の開度を制御することで、前記バイパス被冷却流体流路へ流す被冷却流体の量を決定している、
ことを特徴とする請求項２に従属する請求項５に記載の冷却装置。
【請求項７】
前記計測制御部は、
前記第１の冷媒流量制御弁の開度を制御することで、前記第１のバイパス冷媒流路へ流す冷媒の量を決定している、
ことを特徴とする請求項３に従属する請求項５に記載の冷却装置。
【請求項８】
前記計測制御部は、
前記第２の冷媒流量制御弁の開度を制御することで、前記第２のバイパス冷媒流路へ流す冷媒の量を決定している、
ことを特徴とする請求項４に従属する請求項５に記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体である被冷却流体を冷却する冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被冷却流体を冷却する冷却装置において、被冷却流体の凍結を防止することは冷却装置の信頼性を確保する上で重要な課題である。特に被冷却流体として凝固点を低下させる添加物を混ぜたブラインを使用する冷却装置においては、添加物の含有濃度が低下することでブラインが凍結する可能性がある。また、ブラインと周囲空気とを直接接触させることにより周囲空気を冷却する直接接触式の冷却装置においては、冷媒であるブラインと周囲空気が直接接触することになる。そのため、冷却された空気中の水分が凝縮してブライン中へ混入してしまうことは不可避である。
【０００３】
このようなことから、ブラインにおける添加物の含有濃度低下を防止する目的で、ブラインに混入した水分を除去又は分離することによりブラインを濃縮させる技術がいくつか提案されている。
【０００４】
従来技術として、直接接触式クーラに使用するブライン水溶液より水分を除去するブライン濃縮方法において、膜分離により１段目の濃縮を行い、得られた低濃度のブライン水溶液に対し２段目の濃縮を形成する凍結濃縮を行って２段階濃縮処理をなしたブライン濃縮方法とその装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
また別の従来技術として、ブラインクーラによって冷却されたブラインにより空気を冷却する空気冷却装置において、加熱ヒータによりブライン濃縮装置のブラインを加熱する、もしくは凝縮器と直列に接続された加熱器によりブライン濃縮装置のブライン又は流通外気を加熱するようにした空気冷却装置が提案されている（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−９２４４号公報（第３、４ページなど）
【特許文献２】実公昭５８−２５２５０号公報（第１、２ページなど）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような従来技術は、ブラインに混入した水分を除去又は分離することによりブラインを濃縮させることで、ブラインにおける添加物の含有濃度低下によるブラインの凍結を防止するようにしたものである。しかしながら、このような従来技術においては、膜分離モジュール等を備えたデバイスを別途追加設置する必要があるため、冷却装置としてコストがかかってしまうという課題があった。また、加熱による方法では、加熱投入熱量が大きく、またブライン加熱により戻りブラインが高くなり、戻りブラインの冷却負荷が大きくなるため、効率が悪くなってしまうという課題があった。
【０００８】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、被冷却流体として凝固点を低下させる添加物を混ぜたブラインを使用した場合において、ブライン加熱濃縮と、ブライン冷却負荷の軽減を同時に実現でき、安価でかつ高効率な冷却装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る冷却装置は、冷媒を圧縮する圧縮機、前記圧縮機により圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器、前記凝縮器によって凝縮された冷媒を減圧する第１の減圧装置、前記第１の減圧装置によって減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器が順次配管接続されて構成された主冷媒回路と、前記凝縮器と前記第１の減圧装置との間と前記圧縮機内の圧縮室とを接続したインジェクション回路と、前記インジェクション回路に設けられた第２の減圧装置と、前記第２の減圧装置で減圧された冷媒と前記凝縮器と前記第１の減圧装置との間の冷媒とで熱交換する内部熱交換器と、前記蒸発器において前記冷媒と熱交換する被冷却流体を前記蒸発器に送出する被冷却流体送出装置と、前記被冷却流体と周囲空気との間で水分移動可能な第１の熱交換器と、前記蒸発器、前記被冷却流体送出装置、前記第１の熱交換器が接続されて構成された主被冷却流体流路と、前記主被冷却流体流路の前記第１の熱交換器と前記蒸発器との間の前記第１の熱交換器側から分岐され、前記主被冷却流体流路の前記第１の熱交換器と前記蒸発器との間の前記蒸発器側に接続されたバイパス被冷却流体流路と、前記圧縮機と前記凝縮器との間の冷媒と前記バイパス被冷却流体流路を流れる前記被冷却流体とで熱交換し、前記被冷却流体と周囲空気との間で水分移動可能な第２の熱交換器と、前記インジェクション回路を流れる冷媒と前記バイパス被冷却流体流路において前記第２の熱交換器で熱交換された前記被冷却流体とで熱交換する第３の熱交換器と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、被冷却流体を濃縮することにより、空気中の水分混入による被冷却流体の添加物含有濃度の低下を防止して、濃度低下に起因する熱交換器内での被冷却流体の凍結を防止することが可能となり信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る冷却装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る冷却装置の冷媒の状態遷移を示すＰ−ｈ線図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る冷却装置のバイパス流量制御弁の制御処置の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、図１を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。さらに、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態に係る冷却装置１０００の構成図である。図１に基づいて冷却装置１０００の構成について説明する。冷却装置１０００は、熱源機１００と室内機２００とを配管接続して構成されている。熱源機１００と室内機２００とは、配管接続部において適宜分離することが可能な構成になっている。
【００１４】
《冷媒回路構成：熱源機１００》
熱源機１００は、圧縮機１、凝縮器２、第１の減圧装置３、蒸発器４、第２の減圧装置５、内部熱交換器６を有しており、これらを配管接続して構成された主冷媒回路Ａ及びインジェクション回路Ｂを冷媒回路として備えている。インジェクション回路Ｂは、主冷媒回路Ａにおける内部熱交換器６と第１の減圧装置３との間の冷媒をバイパスして圧縮機１へインジェクションするように設けられている。このインジェクション回路Ｂには、第２の減圧装置５と、内部熱交換器６が設置されている。
【００１５】
なお、主冷媒回路Ａの圧縮機１と凝縮器２との間にバイパス配管を接続して、圧縮機１と凝縮器２との間を流れる冷媒を一部バイパスする第１のバイパス冷媒流路Ｅと、インジェクション回路Ｂの内部熱交換器６と圧縮機１との間にバイパス配管を接続して、内部熱交換器６と圧縮機１の間を流れる冷媒を一部バイパスする第２のバイパス冷媒流路Ｆが設けられている。第１のバイパス冷媒流路Ｅ及び第２のバイパス冷媒流路Ｆについては、後段で室内機２００の構成と併せて説明する。
【００１６】
（圧縮機）
圧縮機１は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものである。圧縮機１は、運転容量（周波数）を可変することが可能な容積式圧縮機で構成されている。運転容量を可変させる制御方法は、例えば、インバータにより制御されるモータの駆動による方法やスライドバルブを用いた方法がある。また、圧縮機１内の圧縮室内（例えば、圧縮途中過程の中間圧縮室）にインジェクション回路Ｂから供給される冷媒をインジェクションすることが可能な構造となっている。なお、図１においては、圧縮機１は１台のみとなっているが、これに限定されず、２台以上の圧縮機が並列もしくは直列に接続されたものであってもよい。
【００１７】
（凝縮器）
凝縮器２は、圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒と外部からの熱源として供給される被熱交換媒体とが熱交換し、外部の熱源に放熱するものである。凝縮器２は、例えば、伝熱管と多数のフィンで構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器で構成するとよい。フィン・アンド・チューブ型熱交換器を用いる場合は、熱交換媒体は空気であり、媒体の送出装置はファン等の駆動手段（図示せず）を用いる。
【００１８】
ただし、凝縮器２は、フィン・アンド・チューブ型熱交換器に限定されず、間隔をおいて薄板を多数並べて、周縁部をシールし、各薄板間に形成された空間を交互に冷媒流路と水流路としてなるプレート式熱交換器で構成してもよい。プレート式熱交換器を用いる場合であって、被熱交換媒体が例えば水のような流体である場合、ポンプ等の送出装置（図示せず）を用いて被熱交換媒体を凝縮器２に供給すればよい。この被熱交換媒体は水に限定するものではなく、同様な作用を示す流体であれば、別の流体であってもよい。
【００１９】
なお、図１においては、凝縮器２が１台のみ搭載されている状態を例に示しているが、これに限定されず２台以上の凝縮器が並列又は直列に接続して搭載するようにしてもよい。さらに、凝縮器２は、ヒートパイプ式熱交換器、マイクロチャネル熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器、二重管式熱交換器等で構成してもよい。
【００２０】
（減圧装置）
第１の減圧装置３及び第２の減圧装置５は、冷媒を減圧して膨張させるものである。第１の減圧装置３は、主冷媒回路Ａ内を流れる冷媒の流量の調節等を行うもので、ステッピングモータ（図示せず）により絞りの開度を調整することが可能な電子膨張弁で構成するとよい。第２の減圧装置５は、インジェクション回路Ｂを流れる冷媒の流量の調整等を行うもので、ステッピングモータ（図示せず）により絞りの開度を調整することが可能な電子膨張弁で構成するとよい。なお、電子膨張弁以外にも、受圧部にダイアフラムを採用した機械式膨張弁、又は温度式膨張弁、キャピラリーチューブ等、同様な役割を成すものであれば、他の形式のものを用いてもよい。
【００２１】
（蒸発器）
蒸発器４は、第１の減圧装置３で減圧された低温低圧の冷媒と被冷熱流体とが熱交換するものである。蒸発器４は、例えば間隔をおいて薄板を多数並べて、周縁部をシールし、各薄板間に形成された空間を交互に冷媒流路と被冷却流体流路としてなるプレート式熱交換器で構成するとよい。
【００２２】
また、蒸発器４は、プレート式熱交換器に限定されず、冷媒と熱交換する熱交換媒体として液体の被冷却流体を用いることができるものであれば他の形式の熱交換器であってもよい。例えば、シェルアンドチューブ式熱交換器で蒸発器４を構成してもよい。
【００２３】
（内部熱交換器）
内部熱交換器６は、凝縮器２と第１の減圧装置３との間を流れる冷媒と、インジェクション回路Ｂにおける第２の減圧装置５と圧縮機１との間を流れる冷媒と、で熱交換するように配置されるものである。内部熱交換器６は、例えば間隔をおいて薄板を多数並べて、周縁部をシールし、各薄板間に形成された空間を交互に冷媒流路と被冷却流体流路としてなるプレート式熱交換器で構成するとよい。なお、内部熱交換器６は、プレート式熱交換器に限定されず、同様の役割を成すものであれば、他の形式の熱交換器であってもよい。
【００２４】
《被冷却流体流路構成：室内機２００》
室内機２００は、主冷媒回路Ａを循環する冷媒と熱交換する被冷却流体が循環する主被冷却流体流路Ｃを備えている。この主被冷却流体流路Ｃに、蒸発器４、被冷却流体を循環させるための被冷却流体送出装置７、周囲空気と主被冷却流体流路Ｃを流れる被冷却流体とを熱交換させる第１の熱交換器８が接続されている。そして、蒸発器４と第１の熱交換器８との間を被冷却流体が循環するように主被冷却流体流路Ｃが構成されている。
【００２５】
また、主被冷却流体流路Ｃの第１の熱交換器８から蒸発器４との間にバイパス配管を接続して、第１の熱交換器８から蒸発器４へと戻る被冷却流体の一部をバイパスするバイパス被冷却流体流路Ｄが設けられている。このバイパス被冷却流体流路Ｄには、被冷却流体流量制御弁１１、バイパスされた被冷却流体と圧縮機１より吐出された高温冷媒とで熱交換する第２の熱交換器９、バイパスされた被冷却流体とインジェクション回路Ｂの冷媒と熱交換する第３の熱交換器１０が設置されている。
【００２６】
第１のバイパス冷媒流路Ｅが設けられていることは上述したが、第２の熱交換器９において第１のバイパス冷媒流路Ｅを流れる冷媒と被冷却流体とが熱交換するように構成している。また、第２のバイパス冷媒流路Ｆが設けられていることは上述したが、第３の熱交換器１０において第２のバイパス冷媒流路Ｆを流れる冷媒と被冷却流体とが熱交換するように構成している。
【００２７】
そして、第１のバイパス冷媒流路Ｅには第１の冷媒流量制御弁１２、第２のバイパス冷媒流路Ｆには第２の冷媒流量制御弁１３を設置し、これらの冷媒流量制御弁の開度を制御することで各バイパス冷媒流路への冷媒の流入流量を制御するようにしている。なお、バイパス被冷却流体流路Ｄ、第１のバイパス冷媒流路Ｅ、第２のバイパス冷媒流路Ｆにおいては、それぞれ主流路への戻り出口に逆流防止のための逆止弁１４（逆止弁１４ａ〜１４ｃ）を設置している。
【００２８】
（被冷却流体）
主被冷却流体流路Ｃ及びバイパス被冷却流体流路Ｄを循環する被冷却流体には、水に凝固点を降下させる添加物を混ぜたブラインを用いる。被冷却流体の凍結温度（凝固点）は、添加物の含有濃度（以下、ブライン濃度という）によって異なるため、循環させる被冷却流体の温度よりも低い凝固点になるようにブライン濃度が調整されて使用される。例えば、被冷却流体の温度が−５℃であれば、凝固点が−１５℃となるようにブライン濃度を調整して使用される。添加物の含有濃度を高めてブライン濃度を高くするほど凝固点は低くなり、添加物の含有濃度を低くしてブライン濃度を低くするほど凝固点は高くなる。
【００２９】
（被冷却流体送出装置）
また、被冷却流体送出装置７は、主被冷却流体流路Ｃ及びバイパス被冷却流体流路Ｄにおいて前述のような被冷却流体を循環させるために用いるものであり、ポンプ等の流体送出装置で構成するとよい。ただし、被冷却流体送出装置７は、ポンプ等の流体送出装置に限定するものではなく、同様な役割を成すものであれば、他形式の送出装置であってもよい。
【００３０】
（第１の熱交換器）
第１の熱交換器８は、主被冷却流体流路Ｃを流れる被冷却流体と熱交換媒体として供給される周囲空気とを直接接触させて熱交換させる直接接触式のものである。ここでの熱交換媒体は空気であるため、媒体の送出装置はファン等の駆動手段（例えば、図１に示すようなファン８ａ）を用いる。
【００３１】
（第２の熱交換器）
第２の熱交換器９は、バイパス被冷却流体流路Ｄを流れる被冷却流体と第１のバイパス冷媒流路Ｅを流れる高温冷媒とを熱交換させるものである。第２の熱交換器９は、構成を特に限定するものではないが、被冷却流体を高温冷媒により加熱して蒸発させるため、被冷却流体の蒸気を外部へ放出できるような開放型の形式のもので構成するとよい。例えば、第２の熱交換器９は、貯湯タンクなどで構成するとよい。
【００３２】
（第３の熱交換器）
第３の熱交換器１０は、バイパス被冷却流体流路Ｄを流れる被冷却流体と第２のバイパス冷媒流路Ｆを流れる冷媒とを熱交換させるものである。第３の熱交換器１０は、構成を特に限定するものではないが、例えば二重管式熱交換器で構成するとよい。なお、第３の熱交換器１０は、二重管式熱交換器に限定するものではなく、同様の役割を成すものであれば、他の形式の熱交換器であってもよい。
【００３３】
（流量制御弁）
被冷却流体流量制御弁１１は、バイパス被冷却流体流路Ｄへの被冷却流体のバイパス流量を制御するものである。第１の冷媒流量制御弁１２は、第１のバイパス冷媒流路Ｅへの冷媒のバイパス流量を制御するものである。第２の冷媒流量制御弁１３は、第２のバイパス冷媒流路Ｆへの冷媒のバイパス流量を制御するものである。
【００３４】
（計測・制御系）
冷却装置１０００には、計測制御部２０が設置されている。計測制御部２０は、各種検出手段によって検出された検出値（圧力や温度などの計測情報）や、冷却装置１０００の使用者から指示される運転内容に基づいて、圧縮機１の運転方法、各減圧装置の開度、各流量制御弁の開度、ファン送風量などを制御する。計測制御部２０は、その機能を実現する回路デバイスのようなハードウェアで構成することもできるし、マイコンやＣＰＵのような演算装置と、その上で実行されるソフトウェアとにより構成することもできる。
【００３５】
主被冷却流体流路Ｃにおける第１の熱交換器８の出口側には被冷却流体濃度検出手段３０が設置されており、主被冷却流体流路Ｃを流れる被冷却流体（ブライン）の濃度を検出する。被冷却流体濃度検出手段３０としては、例えばブライン濃度計を用いるとよい。ブライン濃度計は、図１に示したように主被冷却流体流路Ｃの流路上に設置して実測してもよいし、ハンディータイプの濃度計を用いてもよい。なお、被冷却流体濃度検出手段３０は、ブライン濃度計の使用による方法に限定されず、ブライン濃度を検出可能な手段であれば、別の検出手段であってもよい。
【００３６】
（冷媒）
冷却装置１０００に用いられる冷媒には、例えばＲ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０４Ａ等のＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒、Ｒ２２、Ｒ１３４ａ等のＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）冷媒、もしくは炭化水素、ヘリウムのような自然冷媒等があるが、これに限定されず同様の冷媒作用をするものであれば、上記以外のものであってもよい。
【００３７】
《運転動作》
続いて、冷却装置１０００の運転動作について図１および図２に基づき説明する。図２は、冷却装置１０００の冷媒の状態遷移を示すＰ−ｈ線図である。
【００３８】
圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒（図２に示す点１）は凝縮器２へ至り、外部からの被熱交換媒体との熱交換作用により凝縮液化し、高圧低温の冷媒となる（図２に示す点２）。凝縮液化した高圧低温の冷媒は、内部熱交換器６で、インジェクション回路Ｂを流れる低温の冷媒と熱交換し、冷却される（図２に示す点３）。この冷媒は内部熱交換器６を出た後、一部の冷媒がインジェクション回路Ｂにバイパスされ、残りの冷媒が第１の減圧装置３にて減圧されて二相冷媒となって、蒸発器４に送られる（図２に示す点４）。蒸発器４に送られた二相冷媒は、被冷却流体送出装置７により供給される被冷却流体との熱交換作用により蒸発し、低圧のガス冷媒となり（図２に示す点５）、圧縮機１に吸入される。
【００３９】
一方、インジェクション回路Ｂにバイパスされた冷媒は、第２の減圧装置５で中間圧まで減圧されて低温の二相冷媒となり（図２に示す点６）、その後に内部熱交換器６で高圧冷媒と熱交換し加熱され（図２に示す点７）、圧縮機１にインジェクションされる。圧縮機１の内部では、吸入された冷媒（図２に示す点５）が中間圧まで圧縮、加熱された（図２に示す点８）後に、インジェクションされる冷媒と合流し、温度低下して（図２に示す点９）、再度高圧まで圧縮され吐出される（図２に示す点１）。
【００４０】
また、主被冷却流体流路Ｃでは、被冷却流体送出装置７によって被冷却流体が蒸発器４に供給され、主冷媒回路Ａの冷媒との熱交換作用により冷却された後、第１の熱交換器８に導かれる。第１の熱交換器８では、熱交換媒体として供給される周囲空気と被冷却流体とを直接接触させて熱交換させることで周囲空気を冷却する。その後、被冷却流体は、第１の熱交換器８から蒸発器４へ戻る。この時に、第１の熱交換器８から蒸発器４への被冷却流体戻り流路で、被冷却流体の一部をバイパスするバイパス被冷却流体流路Ｄへ被冷却流体を流入させて第２の熱交換器９へ送る。
【００４１】
第２の熱交換器９では、圧縮機１と凝縮器２の間を流れる冷媒を一部バイパスした高温高圧冷媒（図２に示す（１））との熱交換作用により、被冷却流体を加熱して水分を蒸発させる。第２の熱交換器９で加熱された被冷却流体は、第３の熱交換器１０へ流入し、第３の熱交換器１０でインジェクション回路Ｂを流れる中間圧冷媒（図２に示す（２））との熱交換作用により冷却される。冷却された後、被冷却流体は、主被冷却流体流路Ｃへ合流し、主被冷却流体流路Ｃを循環した被冷却流体とともに蒸発器４へ流入する。
【００４２】
ここで、第１の減圧装置３は、圧縮機１の吸入側の冷媒過熱度が所定値となるように開度調整され、蒸発器４を流れる冷媒の流量を制御する。このため、蒸発器４の出口のガス冷媒は所定の過熱度を有する状態にて圧縮機１へ戻る。
【００４３】
第２の減圧装置５は、インジェクション回路Ｂにおける内部熱交換器６の出口の冷媒過熱度、又は圧縮機１の吐出の冷媒過熱度が所定値となるように開度調整され、インジェクション回路Ｂを流れる冷媒の流量を制御する。
【００４４】
圧縮機１は、主被冷却流体流路Ｃを流れる被冷却流体の冷却負荷に応じ、かつ、被冷却流体が凍結しない範囲での流量の冷媒が蒸発器４に流れるように、運転容量が制御される。
【００４５】
《バイパス流量制御弁の動作方法》
次に、バイパス流量制御弁の動作方法について図３のフローチャートに基づいて説明する。図３は、冷却装置１０００のバイパス流量制御弁の制御処置の流れを示すフローチャートである。被冷却流体流量制御弁１１、第１の冷媒流量制御弁１２、第２の冷媒流量制御弁１３は、被冷却流体であるブラインの濃度状態に応じて開度が調整される。なお、被冷却流体流量制御弁１１、第１の冷媒流量制御弁１２、第２の冷媒流量制御弁１３の開度制御は、計測制御部２０が実行する。
【００４６】
計測制御部２０は、運転開始後、まず被冷却流体流量制御弁１１、第１の冷媒流量制御弁１２、第２の冷媒流量制御弁１３の開度を初期値に設定する（ステップＳ１）。この実施の形態では、被冷却流体流量制御弁１１、第１の冷媒流量制御弁１２、第２の冷媒流量制御弁１３の初期値をともに全閉開度とする。
【００４７】
次に、計測制御部２０は、被冷却流体濃度検出手段３０によりブライン初期濃度φ0 を検出して設定する（ステップＳ２）。続いて、計測制御部２０は、被冷却流体濃度検出手段３０により現在のブライン濃度φを検出する（ステップＳ３）。そして、計測制御部２０は、現在のブライン濃度φとブライン初期濃度φ0 とを比較する（ステップＳ４）。これにより、計測制御部２０は、バイパス被冷却流体流路Ｄへのバイパス流量を決定するようになっている。
【００４８】
現在のブライン濃度φがブライン初期濃度φ0 よりも等しいか或いは大きい場合（ステップＳ４；ＹＥＳ）には、被冷却流体流量制御弁１１、第１の冷媒流量制御弁１２、第２の冷媒流量制御弁１３の開度をそのまま維持する。一方、現在のブライン濃度φがブライン初期濃度φ0 よりも小さい場合（ステップＳ４；ＮＯ）には、ブライン濃度が低下しているので、被冷却流体流量制御弁１１、第１の冷媒流量制御弁１２、第２の冷媒流量制御弁１３の開度を大きくするように開度を変更する（ステップＳ５）。そして、ステップＳ３へ戻って、以後ステップＳ３以降の繰り返しの動作となる。
【００４９】
このように各流量制御弁の開度を大きくすることでバイパス流量が増加し、冷媒と被冷却流体の熱交換量が増大する。これにより、第２の熱交換器９ではブライン中に含まれる水分の蒸発量を増大させることができるため、ブラインが濃縮されてブライン濃度が高くなる。
【００５０】
また、第３の熱交換器１０ではブラインの冷却量が増大するため、バイパス被冷却流体流路Ｄから主被冷却流体流路Ｃに戻るブラインの温度が低くなる。これにより、主被冷却流体流路Ｃに合流する被冷却流体の温度が低くなり、蒸発器４でブラインを冷却する際の冷却負荷が軽減される。
【００５１】
このように冷媒や被冷却流体のバイパス流路にバイパス流量制御弁を設置して、各流量制御弁の開度を必要に応じて制御することで、ブライン濃度が低下していない場合等の冷媒や被冷却流体の不必要な熱交換を回避することができ、熱の有効利用をすることができる。
【００５２】
なお、ここでは、被冷却流体流量制御弁１１、第１の冷媒流量制御弁１２、第２の冷媒流量制御弁１３の３つの流量制御弁の初期開度を全閉開度とした場合について説明したが、別の動作方法として、被冷却流体流量制御弁１１の初期開度は全閉開度とし、第１の冷媒流量制御弁１２、第２の冷媒流量制御弁１３の３つの流量制御弁の初期開度は全開開度としてもよい。その場合は、図３のステップＳ５における開度変更は被冷却流体流量制御弁１１のみ行うこととする。このように被冷却流体流量制御弁１１のみ開度変更動作を行うことで、バイパス被冷却流体流路Ｄの被冷却流体と第１のバイパス冷媒流路Ｅ及び第２のバイパス冷媒流路Ｆの冷媒との熱交換量を制御することができる。
【００５３】
《冷却装置１０００の奏する作用効果》
冷却装置１０００は、被冷却流体を濃縮することにより、空気中の水分混入による被冷却流体の添加物含有濃度の低下を防止することができる。これにより、冷却装置１０００によれば、濃度低下に起因する熱交換器（蒸発器４）内での被冷却流体の凍結を防止することが可能となり信頼性が向上する。
【００５４】
また、冷却装置１０００によれば、被冷却流体中に混入した水分の蒸発に冷媒回路の排熱を利用するため、ヒータや膜分離モジュール等の追加デバイスを不要とし、安価に被冷却流体の加熱濃縮をすることができる。
【００５５】
さらに、冷却装置１０００によれば、被冷却流体中の水分を蒸発させるために加熱された被冷却流体を低温の中間圧冷媒により冷却して戻すことで、被冷却流体に対する冷却負荷を軽減することができ、高効率なものとなる。
【００５６】
またさらに、冷却装置１０００は、冷媒や被冷却流体のバイパス流路にバイパス流量制御弁を設置して、各流量制御弁の開度を必要に応じて制御するようにしている。そのため、冷却装置１０００によれば、冷媒と被冷却流体との熱交換を制御して、被冷却流体の添加物含有濃度が低下していない場合等の冷媒や被冷却流体の不必要な熱交換を回避することができ、熱の有効利用をすることができる。
【００５７】
《冷却装置の変形例》
なお、本実施の形態では熱源機１００と室内機２００とは配管接続部において適宜分離することが可能な構成となっているので、熱源機１００と同様に被冷却流体を冷却して供給する役割を成すものであれば、冷媒回路構成が異なるものを図１に示した熱源機１００の代わりに室内機２００に接続してもよい。
【００５８】
また、図１では熱源機１００、室内機２００の接続台数は各１台であるが、熱源機１００の冷却能力や冷却負荷に応じて、熱源機１００もしくは室内機２００を複数台にするなど接続台数を個別に変更してもよく、台数を限定するものではない。
【００５９】
さらに、熱源機１００と室内機２００とで冷却装置１０００を構成するとしたが、これに限定されず、熱源機１００の構成部分と室内機２００の構成部分とを一体化して冷却装置１０００を構成してもよい。
【００６０】
本発明の内容を各実施の形態において説明したが、例えば、冷媒の流路構成（配管接続）、被冷却流体の流路構成、圧縮機・熱交換器・減圧装置等の冷媒回路要素の構成、等の内容は、各実施の形態で説明した内容に限定されるものではなく、本発明の技術の範囲内で適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１  圧縮機、２  凝縮器、３  第１の減圧装置、４  蒸発器、５  第２の減圧装置、６  内部熱交換器、７  被冷却流体送出装置、８  第１の熱交換器、８ａ  ファン、９  第２の熱交換器、１０  第３の熱交換器、１１  被冷却流体流量制御弁、１２  第１の冷媒流量制御弁、１３  第２の冷媒流量制御弁、１４  逆止弁、１４ａ  逆止弁、１４ｂ  逆止弁、１４ｃ  逆止弁、２０  計測制御部、３０  被冷却流体濃度検出手段、１００  熱源機、２００  室内機、１０００  冷却装置、Ａ  主冷媒回路、Ｂ  インジェクション回路、Ｃ  主被冷却流体流路、Ｄ  バイパス被冷却流体流路、Ｅ  第１のバイパス冷媒流路、Ｆ  第２のバイパス冷媒流路。
【図１】
0005631365.tif 000002
【図２】
0005631365.tif 000003
【図３】
0005631365.tif 000004