(57)【要約】      （修正有）【課題】高精度で高価な温度センサや圧力センサ等の計測機器を必要とせず、汎用されている安価で簡易な計測機器を用いることができ、蒸発器において冷凍負荷あるいは、運転点(冷凍負荷及び蒸発器と凝縮器間の差圧により定まる点)に応じて最適な冷媒保有量を確保することができる圧縮式冷凍機を提供する。【解決手段】蒸発器３とエコノマイザ４を接続する配管に設置された第１流量制御手段６と、エコノマイザ４と凝縮器２を接続する配管に設置された第２流量制御手段７と、第１流量制御手段６および／または第２流量制御手段７の開閉制御を行う制御装置１０と、圧縮式冷凍機の運転中の冷凍負荷率を算出する冷凍負荷率算出手段とを備え、制御装置１０は、冷凍負荷率算出手段で算出した冷凍負荷率算出値を予め設定された冷凍負荷率設定値と比較し、比較結果に基づいて第１流量制御手段６および／または第２流量制御手段７により蒸発器３の冷媒保有量を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発器、圧縮機、凝縮器、エコノマイザを備えた圧縮式冷凍機において、
前記蒸発器と前記エコノマイザを接続する配管に設置された第１流量制御手段と、
前記エコノマイザと前記凝縮器を接続する配管に設置された第２流量制御手段と、
前記第１流量制御手段および／または前記第２流量制御手段の開閉制御を行う制御装置と、
前記圧縮式冷凍機の運転中の冷凍負荷率を算出する冷凍負荷率算出手段とを備え、
前記制御装置は、前記冷凍負荷率算出手段で算出した冷凍負荷率算出値を予め設定された冷凍負荷率設定値と比較し、比較結果に基づいて前記第１流量制御手段および／または前記第２流量制御手段により前記蒸発器の冷媒保有量を制御することを特徴とする圧縮式冷凍機。
【請求項２】
所定の定格冷却水入口温度における前記圧縮式冷凍機に充填される冷媒充填量として、定格負荷率において蒸発器のＬＴＤが最も小さくなる第１冷媒充填量と、所定の低負荷率において蒸発器の許容ＬＴＤを満たす第２冷媒充填量の２つを設定し、前記２つの冷媒充填量における、定格冷却水入口温度での冷凍負荷率とＬＴＤとの関係を表わすグラフを求め、
前記冷凍負荷率設定値は、前記２つの冷媒充填量における、蒸発器の低負荷率から定格負荷率までの蒸発器のＬＴＤのグラフの交点における冷凍負荷率であることを特徴とする請求項１記載の圧縮式冷凍機。
【請求項３】
所定の低冷却水入口温度において前記２つの冷媒充填量における、蒸発器の低負荷率から定格負荷率までのＬＴＤのグラフの交点における冷凍負荷率、またはグラフが交差しない場合は、前記第２冷媒充填量における所定の定格冷凍負荷率（１００％）を低温側冷凍負荷率として求め、
前記第２冷媒充填量における所定の定格冷却水入口温度と所定の低冷却水入口温度のそれぞれについて、冷凍負荷率と、蒸発器と凝縮器との差圧との関係を表わすグラフを求め、
前記定格冷却水入口温度について求められたグラフ上の前記冷凍負荷率設定値に対応する点Ａを決定し、
前記低冷却水入口温度について求められたグラフ上の前記低温側冷凍負荷率に対応する点Ｂを決定し、
前記点Ａと前記点Ｂとを結んだ直線または該直線に近似する近似曲線により仕切られる第１設定運転範囲と第２設定運転範囲を求め、前記冷凍負荷率算出値および前記蒸発器と前記凝縮器間の差圧により定まる運転点が前記第１設定運転範囲または前記第２設定運転範囲のいずれかにあるかに応じて、前記第１流量制御手段および／または前記第２流量制御手段により前記蒸発器の冷媒保有量を制御することを特徴とする請求項２記載の圧縮式冷凍機。
【請求項４】
前記点Ａと前記点Ｂを結んだ直線または近似曲線を延長した線が、許容される全運転範囲と交差する点Ａ’及び点Ｂ’を求め、該点Ａ’及び点Ｂ’に基づいて前記第１設定運転範囲及び前記第２設定運転範囲を補正することを特徴とする請求項３記載の圧縮式冷凍機。
【請求項５】
前記第１流量制御手段および／または前記第２流量制御手段の上流側に設けられた冷媒液を貯留可能な空間に設けられた液面検出手段と、
前記液面検出手段には、所定の上側液位及び下側液位が設定され、
前記冷凍負荷率算出手段で算出した冷凍負荷率算出値が前記冷凍負荷率設定値よりも大きい場合は、前記空間内の冷媒液の液面が前記上側液位となるよう前記第１流量制御手段および／または前記第２流量制御手段を制御し、
前記冷凍負荷率算出手段で算出した冷凍負荷率算出値が前記冷凍負荷率設定値よりも小さい場合は、前記空間内の冷媒液の液面が前記下側液位となるよう前記第１流量制御手段および／または前記第２流量制御手段を制御することを特徴とする請求項１記載の圧縮式冷凍機。
【請求項６】
前記凝縮器は、下部に前記蒸発器の冷媒保有量を制御することが可能な所定量の冷媒液を貯留可能な空間を有し、前記第２流量制御手段のみにより前記蒸発器の冷媒保有量を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の圧縮式冷凍機。
【請求項７】
前記エコノマイザは、下部に前記蒸発器の冷媒保有量を制御することが可能な所定量の冷媒液を貯留可能な空間を有し、前記第１流量制御手段のみにより前記蒸発器の冷媒保有量を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の圧縮式冷凍機。
【請求項８】
前記蒸発器の冷媒保有量を制御することが可能な所定量の冷媒液を貯留可能な貯留容器を前記蒸発器と前記エコノマイザを接続する配管に設け、前記第１流量制御手段により前記蒸発器の冷媒保有量を制御するか、または前記貯留容器を前記エコノマイザと前記凝縮器を接続する配管に設け、前記第２流量制御手段により前記蒸発器の冷媒保有量を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の圧縮式冷凍機。
【請求項９】
前記凝縮器の下部に、前記蒸発器の冷媒保有量を制御することが可能な所定量の冷媒液を貯留可能なサブクーラを備え、前記第２流量制御手段のみにより前記蒸発器の冷媒保有量を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の圧縮式冷凍機。
【請求項１０】
前記凝縮器、前記エコノマイザ、および前記蒸発器と前記エコノマイザを接続する配管または前記エコノマイザと前記凝縮器を接続する配管に設けられた貯留容器における複数の貯留空間の組み合わせを利用して前記蒸発器の冷媒保有量を制御することが可能な所定量の冷媒液を貯留し、前記第１流量制御手段および／または前記第２流量制御手段により前記蒸発器の冷媒保有量を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の圧縮式冷凍機。
【請求項１１】
蒸発器、圧縮機、凝縮器を備えた圧縮式冷凍機において、
前記蒸発器と前記凝縮器を接続する配管に設置された流量制御手段と、
前記流量制御手段の開閉制御を行う制御装置と、
前記圧縮式冷凍機の運転中の冷凍負荷率を算出する冷凍負荷率算出手段とを備え、
前記制御装置は、前記冷凍負荷率算出手段で算出した冷凍負荷率算出値を予め設定された冷凍負荷率設定値と比較し、比較結果に基づいて前記流量制御手段により前記蒸発器の冷媒保有量を制御することを特徴とする圧縮式冷凍機。
【請求項１２】
前記蒸発器の水室を流れる冷水の入口温度と出口温度を測定する温度測定手段と、
前記冷水の流量を測定する流量測定手段とを備え、
前記冷凍負荷率算出手段は、前記温度測定手段と前記流量測定手段で得られた測定値に基づいて冷凍負荷率を算出することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の圧縮式冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸発器、圧縮機、凝縮器を備えた圧縮式冷凍機に係り、特にシェル内部に伝熱管群を配置し、伝熱管内に冷水を通水して、シェルに液冷媒を満たす満液式蒸発器を備えた圧縮式冷凍機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷凍空調装置などに利用される圧縮式冷凍機は、冷媒を封入したクローズドシステムで構成され、冷水（被冷却流体）から熱を奪って冷媒が蒸発して冷凍効果を発揮する蒸発器と、前記蒸発器で蒸発した冷媒ガスを圧縮して高圧の冷媒ガスにする圧縮機と、高圧の冷媒ガスを冷却水（冷却流体）で冷却して凝縮させる凝縮器と、前記凝縮した冷媒を減圧して膨張させる膨張弁（膨張機構）とを、冷媒配管によって連結して構成されている。
上記圧縮式冷凍機は、シェルの内部に伝熱管群を配置し、伝熱管内に冷水を通水して、シェルに液冷媒を満たす満液式蒸発器を用いることが多い。
上述した満液式蒸発器では、伝熱の効率が冷凍機のＣＯＰ（成績係数）に影響を与える。伝熱管群が冷媒に浸漬する高さで沸騰伝熱特性が変化するので、従来は、蒸発器の冷媒液位を制御することによって蒸発器における伝熱の効率が下がらないようにしていた。
【０００３】
蒸発器の冷媒液位の制御に関しては、特開２０１４−８５０４８号公報（特許文献１）において、冷水出口温度と蒸発器冷媒温度の温度差として定義される蒸発器ＬＴＤと冷凍能力との相関関係を利用して蒸発器への冷媒配管に設置された制御弁を制御することにより、蒸発器に流入する冷媒の流量を制御して蒸発器の冷媒液位を制御する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−８５０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に提案されているように、蒸発器のＬＴＤと冷凍能力(負荷)との相関関係を利用して蒸発器に流入する冷媒の流量を制御する場合、下記のような問題点がある。
（１）高負荷時と低負荷時のＬＴＤの差は小さく、厳密に制御しようとすると、高精度(高価)な温度センサまたは圧力センサが必要となり、製品コストが高くなる。
（２）冷凍負荷あるいは冷却水温度の変動幅が大きく、変動の頻度が高い場合、制御弁の実開閉動作の遅延により、冷媒の流量制御が困難な場合がある。
（３）実運用上、伝熱管が汚れた場合、目標ＬＴＤに近づけることが困難である。
【０００６】
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、高精度で高価な温度センサや圧力センサ等の計測機器を必要とせず、汎用されている安価で簡易な計測機器を用いることができ、蒸発器において冷凍負荷あるいは、運転点(冷凍負荷及び蒸発器と凝縮器間の差圧により定まる点)に応じて最適な冷媒保有量を確保することができる圧縮式冷凍機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するため、蒸発器、圧縮機、凝縮器、エコノマイザを備えた圧縮式冷凍機において、前記蒸発器と前記エコノマイザを接続する配管に設置された第１流量制御手段と、前記エコノマイザと前記凝縮器を接続する配管に設置された第２流量制御手段と、前記第１流量制御手段および／または前記第２流量制御手段の開閉制御を行う制御装置と、前記圧縮式冷凍機の運転中の冷凍負荷率を算出する冷凍負荷率算出手段とを備え、前記制御装置は、前記冷凍負荷率算出手段で算出した冷凍負荷率算出値を予め設定された冷凍負荷率設定値と比較し、比較結果に基づいて前記第１流量制御手段および／または前記第２流量制御手段により前記蒸発器の冷媒保有量を制御することを特徴とする。
【０００８】
本発明の好ましい態様によれば、所定の定格冷却水入口温度における前記圧縮式冷凍機に充填される冷媒充填量として、定格負荷率において蒸発器のＬＴＤが最も小さくなる第１冷媒充填量と、所定の低負荷率において蒸発器の許容ＬＴＤを満たす第２冷媒充填量の２つを設定し、前記２つの冷媒充填量における、定格冷却水入口温度での冷凍負荷率とＬＴＤとの関係を表わすグラフを求め、前記冷凍負荷率設定値は、前記２つの冷媒充填量における、蒸発器の低負荷率から定格負荷率までの蒸発器のＬＴＤのグラフの交点における冷凍負荷率であることを特徴とする。
本発明によれば、高負荷から低負荷の範囲全体において、１点の交点のみで簡易的に定格負荷側（高負荷側）と低負荷側のそれぞれに最適な蒸発器のＬＴＤを得ることができる。
【０００９】
本発明の好ましい態様によれば、所定の低冷却水入口温度において前記２つの冷媒充填量における、蒸発器の低負荷率から定格負荷率までのＬＴＤのグラフの交点における冷凍負荷率、またはグラフが交差しない場合は、前記第２冷媒充填量における所定の定格冷凍負荷率（１００％）を低温側冷凍負荷率として求め、前記第２冷媒充填量における所定の定格冷却水入口温度と所定の低冷却水入口温度のそれぞれについて、冷凍負荷率と、蒸発器と凝縮器との差圧との関係を表わすグラフを求め、前記定格冷却水入口温度について求められたグラフ上の前記冷凍負荷率設定値に対応する点Ａを決定し、前記低冷却水入口温度について求められたグラフ上の前記低温側冷凍負荷率に対応する点Ｂを決定し、前記点Ａと前記点Ｂとを結んだ直線または該直線に近似する近似曲線により仕切られる第１設定運転範囲と第２設定運転範囲を求め、前記冷凍負荷率算出値および前記蒸発器と前記凝縮器間の差圧により定まる運転点が前記第１設定運転範囲または前記第２設定運転範囲のいずれかにあるかに応じて、前記第１流量制御手段および／または前記第２流量制御手段により前記蒸発器の冷媒保有量を制御することを特徴とする。
本発明によれば、所定の定格冷却水温度から低冷却水温度における、高負荷から低負荷の運転範囲において、前記運転点に応じて、最適な蒸発器のＬＴＤを得ることができる。
【００１０】
本発明の好ましい態様によれば、前記点Ａと前記点Ｂを結んだ直線または近似曲線を延長した線が、許容される全運転範囲と交差する点Ａ’及び点Ｂ’を求め、該点Ａ’及び点Ｂ’に基づいて前記第１設定運転範囲及び前記第２設定運転範囲を補正することを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記第１流量制御手段および／または前記第２流量制御手段の上流側に設けられた冷媒液を貯留可能な空間に設けられた液面検出手段と、前記液面検出手段には、所定の上側液位及び下側液位が設定され、前記冷凍負荷率算出手段で算出した冷凍負荷率算出値が前記冷凍負荷率設定値よりも大きい場合は、前記空間内の冷媒液の液面が前記上側液位となるよう前記第１流量制御手段および／または前記第２流量制御手段を制御し、前記冷凍負荷率算出手段で算出した冷凍負荷率算出値が前記冷凍負荷率設定値よりも小さい場合は、前記空間内の冷媒液の液面が前記下側液位となるよう前記第１流量制御手段および／または前記第２流量制御手段を制御することを特徴とする。
【００１１】
本発明の好ましい態様によれば、前記凝縮器は、下部に前記蒸発器の冷媒保有量を制御することが可能な所定量の冷媒液を貯留可能な空間を有し、前記第２流量制御手段のみにより前記蒸発器の冷媒保有量を制御することを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記エコノマイザは、下部に前記蒸発器の冷媒保有量を制御することが可能な所定量の冷媒液を貯留可能な空間を有し、前記第１流量制御手段のみにより前記蒸発器の冷媒保有量を制御することを特徴とする。
【００１２】
本発明の好ましい態様によれば、前記蒸発器の冷媒保有量を制御することが可能な所定量の冷媒液を貯留可能な貯留容器を前記蒸発器と前記エコノマイザを接続する配管に設け、前記第１流量制御手段により前記蒸発器の冷媒保有量を制御するか、または前記貯留容器を前記エコノマイザと前記凝縮器を接続する配管に設け、前記第２流量制御手段により前記蒸発器の冷媒保有量を制御することを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記凝縮器の下部に、前記蒸発器の冷媒保有量を制御することが可能な所定量の冷媒液を貯留可能なサブクーラを備え、前記第２流量制御手段のみにより前記蒸発器の冷媒保有量を制御することを特徴とする。
【００１３】
本発明の好ましい態様によれば、前記凝縮器、前記エコノマイザ、および前記蒸発器と前記エコノマイザを接続する配管または前記エコノマイザと前記凝縮器を接続する配管に設けられた貯留容器における複数の貯留空間の組み合わせを利用して前記蒸発器の冷媒保有量を制御することが可能な所定量の冷媒液を貯留し、前記第１流量制御手段および／または前記第２流量制御手段により前記蒸発器の冷媒保有量を制御することを特徴とする。
【００１４】
本発明の他の態様は、蒸発器、圧縮機、凝縮器を備えた圧縮式冷凍機において、前記蒸発器と前記凝縮器を接続する配管に設置された流量制御手段と、前記流量制御手段の開閉制御を行う制御装置と、前記圧縮式冷凍機の運転中の冷凍負荷率を算出する冷凍負荷率算出手段とを備え、前記制御装置は、前記冷凍負荷率算出手段で算出した冷凍負荷率算出値を予め設定された冷凍負荷率設定値と比較し、比較結果に基づいて前記流量制御手段により前記蒸発器の冷媒保有量を制御することを特徴とする。
この態様は、エコノマイザを備えない圧縮式冷凍機において適用可能である。
【００１５】
本発明の好ましい態様によれば、前記蒸発器の水室を流れる冷水の入口温度と出口温度を測定する温度測定手段と、前記冷水の流量を測定する流量測定手段とを備え、前記冷凍負荷率算出手段は、前記温度測定手段と前記流量測定手段で得られた測定値に基づいて冷凍負荷率を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、以下に列挙する効果を奏する。
（１）高精度で高価な温度センサや圧力センサ等の計測機器を必要とせず、汎用されている簡易な計測機器を用いることができる。
（２）冷凍負荷あるいは冷却水温度の変動幅が大きく、変動の頻度が高い場合であっても、蒸発器において冷凍負荷に応じて最適な冷媒保有量を確保することができる。
（３）伝熱管の汚れの状態にかかわらず、蒸発器において冷凍負荷に応じて最適な冷媒保有量を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明に係る圧縮式冷凍機の一実施形態を示す模式図である。
【図２】図２（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、冷凍負荷と蒸発器の冷媒保有量との関係を示す模式図である。
【図３】図３は、上記試験結果を示すグラフであり、冷凍負荷率（％）と、冷水出口温度と蒸発器冷媒温度の温度差として定義される蒸発器ＬＴＤ（℃）との関係を示すグラフである。
【図４】図４は、上記試験結果を示すグラフであり、冷凍負荷率（％）と、冷水出口温度と蒸発器冷媒温度の温度差として定義される蒸発器ＬＴＤ（℃）との関係を示すグラフである。
【図５】図５は、冷凍負荷率（％）と、蒸発器と凝縮器の差圧（ｋＰａ）との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、定格運転条件における冷媒量（ｋｇ）と蒸発器のＬＴＤとの関係を示すグラフである。
【図７】図７は、前記蒸発器の冷媒保有量の差分の全量を貯留する貯留容器を設けた実施形態を示す模式図である。
【図８】図８は、前記蒸発器の冷媒保有量の差分の一部を貯留する貯留容器を設けた実施形態を示す模式図である。
【図９】図９は、前記蒸発器の冷媒保有量の差分の一部を貯留する貯留容器を設けた別の実施形態を示す模式図である。
【図１０】図１０は、エコノマイザを備えない圧縮式冷凍機において、前記蒸発器の冷媒保有量の差分の一部を貯留する貯留容器を設けた別の実施形態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る圧縮式冷凍機の実施形態を図１乃至図１０を参照して説明する。図１乃至図１０において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図１は、本発明に係る圧縮式冷凍機の一実施形態を示す模式図である。図１に示すように、圧縮式冷凍機は、冷媒を圧縮する圧縮機１と、圧縮された冷媒ガスを冷却水（冷却流体）で冷却して凝縮させる凝縮器２と、冷水（被冷却流体）から熱を奪って冷媒が蒸発し冷凍効果を発揮する蒸発器３と、凝縮器２と蒸発器３との間に配置される中間冷却器であるエコノマイザ４とを備え、これら各機器を冷媒が循環する冷媒配管５によって連結して構成されている。
【００１９】
図１に示す実施形態においては、圧縮機１は、多段ターボ圧縮機から構成されている。多段ターボ圧縮機は、冷媒配管５によってエコノマイザ４と接続されており、エコノマイザ４で分離された冷媒ガスは多段ターボ圧縮機の多段の圧縮段の中間部分に導入されるようになっている。
【００２０】
図１に示すように、蒸発器３とエコノマイザ４とを接続する冷媒配管５には、電動式の制御弁６が設けられている。制御弁６は、エコノマイザ４から蒸発器３に流れる冷媒の流量を制御する第１流量制御手段を構成している。第１流量制御手段は、電動式の制御弁とオリフィスとを直列又は並列に組み合わせた構成でもよい。
また、エコノマイザ４と凝縮器２とを接続する冷媒配管５には、電動式の制御弁７が設けられている。制御弁７は、凝縮器２からエコノマイザ４に流れる冷媒の流量を制御する第２流量制御手段を構成している。第２流量制御手段は、電動式の制御弁とオリフィスとを直列又は並列に組み合わせた構成でもよい。
【００２１】
エコノマイザ４には、エコノマイザ４内に貯留された冷媒液の液面を検出する液面計またはリミットスイッチまたはフロートスイッチ等からなる液面検出手段８が設けられている。また、凝縮器２には、凝縮器２内に貯留された冷媒液の液面を検出する液面計またはリミットスイッチまたはフロートスイッチ等からなる液面検出手段９が設けられている。制御弁６、制御弁７、液面検出手段８および液面検出手段９は、それぞれ制御装置１０に接続されている。
【００２２】
図１に示すように、蒸発器３には、冷水入口温度を測定する温度センサＴ１と、冷水出口温度を測定する温度センサＴ２とが設置されている。すなわち、温度センサＴ１により蒸発器３内の冷媒と熱交換する冷水の入口温度を測定し、温度センサＴ２により蒸発器３内の冷媒と熱交換した後の冷水の出口温度を測定するようになっている。温度センサＴ１および温度センサＴ２は、それぞれ制御装置１０に接続されている。また、冷水入口または出口配管に冷水流量を計測する流量センサＦＥが設置されている。流量センサＦＥは制御装置１０に接続されている。制御装置１０は冷凍負荷率算出手段を備えており、冷凍負荷率算出手段は、温度センサＴ１で測定した冷水入口温度と温度センサＴ２で測定した冷水出口温度との温度差と、流量センサＦＥで計測した冷水流量から冷凍負荷率を算出するようになっている。
なお、図１に示すように、冷水入口配管と冷水出口配管との間に差圧計ΔＰｅを設けて蒸発器３の冷水出入口での圧力差を計測し、冷凍負荷率算出手段により、圧力差から蒸発器３を流れる冷水流量を推算し、推算した冷水流量と、冷水入口温度と冷水出口温度との温度差から冷凍負荷率を算出してもよい。
【００２３】
制御装置１０は、前記冷凍負荷率算出手段で算出した冷凍負荷率算出値を予め設定された冷凍負荷率設定値（後述する）と比較し、比較結果に基づいて制御弁６からなる第１流量制御手段および／または制御弁７からなる第２流量制御手段により蒸発器３の冷媒保有量を制御するように構成されている。すなわち、制御装置１０は、冷凍負荷率によって蒸発器３の冷媒保有量を制御するように構成されている。
【００２４】
図２（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、冷凍負荷と蒸発器３の冷媒保有量との関係を示す模式図である。図２（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）において、蒸発器３内の略逆台形状の実線は伝熱管群３ａを示し、点線は平均沸騰液面ＡＬを示す。
図２（ａ），（ｂ）は、低負荷時において冷媒保有量が少ない場合（図２（ａ））と多い場合（図２（ｂ））との比較を示す図である。
図２（ａ）に示すように、冷媒保有量が少ない場合には、露出される伝熱管が多くなり、伝熱面積が小さくなり、ＬＴＤが大きくなる。
図２（ｂ）に示すように、冷媒保有量が多い場合には、露出される伝熱管が少なくなり、伝熱面積が大きくなり、ＬＴＤが小さくなる。
図２（ａ），（ｂ）に示すように、低負荷時、沸騰状態は穏やかで、平均沸騰液面は低い。伝熱に寄与できる伝熱面積の大小で、ＬＴＤが異なる。ＬＴＤを小さくするため、冷媒量を追加し続けると、ＬＴＤはある程度小さくなるが、更に、冷媒量を増やしていくと、下記、高負荷時と同じく、あるところから、サブマージ（液ヘッド）の影響により、ＬＴＤが大きくなる。
【００２５】
図２（ｃ），（ｄ）は、高負荷時おいて冷媒保有量が少ない場合（図２（ｃ））と多い場合（図２（ｄ））との比較を示す図である。図２（ｃ），（ｄ）において、二点鎖線は、それぞれ同一冷媒保有量での低負荷時での平均沸騰液面を示す。
図２（ｃ），（ｄ）に示すように、高負荷時、沸騰状態は激しく、同一冷媒保有量において、高負荷時の平均沸騰液面ＡＬは低負荷時の平均沸騰液面（二点鎖線で示す）より上昇する。この状態で、更に冷媒量を増やしていくと、平均沸騰液面が更に高くなり、あるところから、サブマージ(液ヘッド)の影響を受け始め、ＬＴＤが大きくなる傾向になる。平均沸騰液面の高さ増加により、伝熱管群３ａの下部での沸騰が抑えられてしまう。これとは逆に、冷媒量を減らしていくと、あるところから、伝熱面積不足により、ＬＴＤが大きくなり始める。つまり、冷凍負荷に応じて最適液面が存在する。
【００２６】
次に、図２に示す冷凍負荷に応じて最適液面が存在することを前提とし、図１に示す圧縮式冷凍機によって行った試験結果について説明する。
冷凍機に充填される総冷媒充填量として、第１冷媒充填量Ｗ１と第２冷媒充填量Ｗ２の異なる冷媒充填量で試験運転を行った。第１冷媒充填量Ｗ１と第２冷媒充填量Ｗ２との関係は、Ｗ１＜Ｗ２である。各試験は、凝縮器２とエコノマイザ４に必要最低限の冷媒量を貯留させて行った。冷媒充填量Ｗ１および冷媒充填量Ｗ２でそれぞれ冷凍機を運転した場合、運転中に異なる点は、蒸発器３の冷媒保有量（Ｗ２−Ｗ１）である。すなわち、第２冷媒充填量Ｗ２で冷凍機を運転した場合に、蒸発器３の冷媒保有量は、第１冷媒充填量Ｗ１のときより（Ｗ２−Ｗ１）だけ増加させる。
【００２７】
図３および図４は、上記試験結果を示すグラフであり、冷凍負荷率（％）と、冷水出口温度と蒸発器冷媒温度の温度差として定義される蒸発器ＬＴＤ（℃）との関係を示すグラフである。図３では凝縮器２の冷却水入口温度を３２℃とし、図４では凝縮器２の冷却水入口温度を１２℃としたものである。
図３に示す試験結果から、ある中間冷凍能力（冷凍負荷率Ａ点）にて、第１冷媒充填量Ｗ１のグラフ（太い実線で示す）と第２冷媒充填量Ｗ２のグラフ（太い破線で示す）が交差する現象が現れた。冷凍負荷率Ａ点より大きい定格負荷率側において第１冷媒充填量Ｗ１の場合のＬＴＤは第２冷媒充填量Ｗ２の場合のＬＴＤよりも小さく、冷凍負荷率Ａ点より小さい低負荷率側において第２冷媒充填量Ｗ２の場合のＬＴＤは第１冷媒充填量Ｗ１の場合のＬＴＤよりも小さくなっている。すなわち、冷凍負荷率Ａ点より大きい定格負荷率側において第１冷媒充填量Ｗ１の場合に蒸発器のＬＴＤが最も小さくなっており、冷凍負荷率Ａ点より小さい低負荷率側において第２冷媒充填量Ｗ２の場合に蒸発器のＬＴＤが小さくなっている。
図４に示す試験結果では、第１冷媒充填量Ｗ１のグラフ（太い実線で示す）と第２冷媒充填量Ｗ２のグラフ（太い破線で示す）は、１００％の負荷率（冷凍負荷率Ｂ点）で互いに最も近づくが、交差しなかった。
【００２８】
第１冷媒充填量Ｗ１のグラフと第２冷媒充填量Ｗ２のグラフが交差する現象が現れた図３から分かるように、冷凍機に第２冷媒充填量Ｗ２の冷媒を充填し、交点Ａの冷凍負荷率を分岐点として、下記の（１）（２）のように、蒸発器ＬＴＤが極力小さくなるような蒸発器３の冷媒保有量とすることにより、冷凍負荷に応じて最適液面を確保することができ、蒸発器の伝熱性能を向上させることができる。
（１）冷凍機の運転中の冷凍負荷率が交点Ａの冷凍負荷率より大きい場合、上述の第１冷媒充填量Ｗ１のときの蒸発器３の冷媒保有量になるように、凝縮器２および／またはエコノマイザ４に（Ｗ２−Ｗ１）の冷媒量を一時的に貯留する。なお、貯留容器を別途設置した場合（後述する）には、凝縮器２、エコノマイザ４および貯留容器のうち、少なくとも１つに（Ｗ２−Ｗ１）の冷媒量を一時的に貯留すればよい。
（２）冷凍機の運転中の冷凍負荷率が交点Ａの冷凍負荷率以下である場合、上述の第２冷媒充填量Ｗ２のときの蒸発器３の冷媒保有量になるように、凝縮器２および／またはエコノマイザ４に一時的に貯留していた冷媒量を蒸発器３に送る。なお、貯留容器を別途設置した場合には、凝縮器２、エコノマイザ４および貯留容器のうちの少なくとも１つに一時的に貯留していた冷媒量を蒸発器３に送る。
図３において、細線は、上記（１）（２）の制御をまとめた制御線ＣＬであり、細線は第１冷媒充填量Ｗ１のグラフまたは第２冷媒充填量Ｗ２のグラフと重なって表示されるべきものであるが、図示の便宜上、第１冷媒充填量Ｗ１のグラフまたは第２冷媒充填量Ｗ２のグラフのやや下に表示している。
【００２９】
図３に示す試験結果から、冷却水入口温度３２℃を一般化して「所定の定格冷却水入口温度」と表現すれば、制御装置１０に予め設定された冷凍負荷率設定値は、以下のように定義できる。
所定の定格冷却水入口温度における前記圧縮式冷凍機に充填される冷媒充填量として、定格負荷率において蒸発器３のＬＴＤが最も小さくなる第１冷媒充填量Ｗ１と、所定の低負荷率において蒸発器３の許容ＬＴＤを満たす第２冷媒充填量Ｗ２の２つを設定し、前記２つの冷媒充填量Ｗ１，Ｗ２における、定格冷却水入口温度での冷凍負荷率とＬＴＤとの関係を表わすグラフを求め、前記冷凍負荷率設定値は、前記２つの冷媒充填量Ｗ１，Ｗ２における、蒸発器３の低負荷率から定格負荷率までの蒸発器３のＬＴＤのグラフの交点（すなわち図３に示す交点Ａ）における冷凍負荷率である。
【００３０】
なお、上述の説明においては、交点Ａを分岐点として蒸発器３の冷媒保有量を制御する方法について述べたが、一つ又は複数の冷媒充填量について試験により得られた図３のグラフの波形の特性に応じて、低負荷率から定格負荷率までの蒸発器３のＬＴＤが総じて小さくなる、あるいは一定の効果が得られる任意の１点を冷凍負荷率設定値として定め、冷凍機の運転中の冷凍負荷率を冷凍負荷率設定値と比較し、比較結果に基づいて蒸発器３の冷媒保有量を制御してもよい。
【００３１】
図５は、冷凍負荷率（％）と、蒸発器３と凝縮器２の差圧（ｋＰａ）との関係を示すグラフである。冷凍機に第２冷媒充填量Ｗ２の冷媒を充填し、冷凍機運転中における冷凍負荷率（％）と蒸発器−凝縮器間の差圧から図５の相関グラフを求めたものである。
図６は、定格運転条件における冷媒量（ｋｇ）と蒸発器のＬＴＤとの関係を示すグラフである。
【００３２】
図５および図６の関係について、図３および図４の関係を考慮しつつ更に説明する。
まず、図６から説明すると、図６に示す定格運転条件における冷媒量（ｋｇ）と蒸発器３のＬＴＤとの関係は、凝縮器２の冷却水入口温度が３２℃、冷凍負荷率が１００％の定格負荷率で求めたものである。
（１）図６に示すように、蒸発器のＬＴＤが最も小さくなる冷媒量は、３５０ｋｇである。したがって、前記第１冷媒充填量Ｗ１を３５０ｋｇとする。
（２）上記（１）と同様に、定格冷却水温度（例えば、３２℃）、あるいは低冷却水温度（例えば、１２℃）における、低冷凍能力（例えば、冷凍負荷率２０％）時に、蒸発器のＬＴＤが許容されるＬＴＤ以下となる最も少ない冷媒充填量を決定する。冷媒充填量が最も少ないことにより安価である。図６では、定格運転条件（冷凍負荷率１００％）における冷媒量と蒸発器３のＬＴＤとの関係を図示しているが、低冷凍能力（例えば、冷凍負荷率２０％）時におけるグラフは図６と同様であるため図示を省略するが、蒸発器３のＬＴＤが許容されるＬＴＤ以下となる最も少ない充填量は４００ｋｇである。したがって、前記第２冷媒充填量Ｗ２を４００ｋｇとする。この第２冷媒充填量Ｗ２＝４００ｋｇが実際に冷凍機に充填される冷媒充填量となる。
上記（１）と（２）の両充填量を決める際、エコノマイザ４と凝縮器２、あるいは貯留容器には、運転可能な同量の必要最低限の冷媒量を貯留するか、ある一定の冷媒量を貯留する。
第１冷媒充填量Ｗ１＝３５０ｋｇ、第２冷媒充填量Ｗ２＝４００ｋｇの場合、同じ運転条件下では、蒸発器３に貯留される冷媒量は（４００ｋｇ−３５０ｋｇ）＝５０ｋｇの違いがある。
【００３３】
（３）図３に示すように、上記（１）と（２）の両充填量にて、定格冷却水温度（例：３２℃）での、定格冷凍能力(例：負荷率１００％)から低冷凍能力(例：負荷率２０％)までの部分冷凍能力の性能試験を行い、各冷凍能力におけるＬＴＤとの相関関係を求める。つまり、定格冷却水温度時の蒸発器３に貯留される５０ｋｇの冷媒量の違いによるＬＴＤの変化傾向の確認を行う。
（４）図４に示すように、上記（３）と同じく、低冷却水温度(例：１２℃)での、定格冷凍能力(例：負荷率１００％)から低冷凍能力(例：負荷率２０％)までの部分冷凍能力の性能試験を行い、各冷凍能力におけるＬＴＤとの相関関係を求める。つまり、低冷却水温度時の蒸発器３に貯留される５０ｋｇの冷媒量の違いによるＬＴＤの変化傾向の確認を行う。
上記（３）と（４）での定格/低冷却水温度、定格/低冷凍能力とは、自社設定あるいは客先指定の冷却水温度、冷凍能力の仕様条件等の運転範囲（１）のことを言う（運転範囲（１）は図５に図示）。
上記（３）と（４）の試験時、エコノマイザ４と凝縮器２、あるいは貯留容器には、運転可能な同量の必要最低限の冷媒量を貯留するか、ある一定の冷媒量を貯留する。
【００３４】
（５）図５に示すように、実際に充填される充填量(例：Ｗ２＝４００ｋｇ)における、定格冷却水温度(例：３２℃)と低冷却水温度(１２℃)での、上記（３）と（４）の試験結果から、各々の冷凍能力と蒸発器−凝縮器間の差圧の関係を表す、曲線あるいは直線グラフ１およびグラフ２を作成する。すなわち、図５において上側の点線がグラフ１であり、下側の点線がグラフ２である。そして、図３において、３５０ｋｇ（Ｗ１）と４００ｋｇ（Ｗ２）のグラフの交点（Ａ点）における冷凍能力を求め、図５のグラフ１上で対応する点Ａを求める。同様に、図４において、今回の実験結果においては、定格冷凍能力まで交点が現れなかったことから、図５のグラフ２上で４００ｋｇにおける定格冷凍能力(例：負荷率１００％)の点をＢ点とする。図４において３５０ｋｇ（Ｗ１）と４００ｋｇ（Ｗ２）のグラフが交差する場合は、３５０ｋｇと４００ｋｇのグラフの交点をＢ点とし、その時の冷凍能力を求め、図５のグラフ２上で対応する点をＢ点とする。このようにして定まる点Ｂでの冷凍負荷率は、低温側冷凍負荷率と定義される。
（６）更に、図５において、冷凍機として実際運転可能な、冷凍能力の範囲と差圧範囲のグラフを作成する。図５において上側の実線がグラフ３であり、下側の実線がグラフ４である。これらグラフ３とグラフ４は、冷凍機のサージングライン、保護動作、故障回避動作、制限動作等を加味して適宜定めればよい。
グラフ３とグラフ４の両端を、上方に伸びる細線で表される直線、あるいは曲線(冷却水温度パターンが多い場合)で結ぶことで、２本の実線と２本の細線で囲まれた運転可能な全領域としての運転範囲（２）が定まる。つまり、冷凍機として、運転範囲（２）以外で運転することはできないので、伝熱管が汚れた場合でも蒸発器冷媒保有量制御が可能である。
【００３５】
（７）次に、図５において、Ａ点とＢ点を直線（冷却水温度が２点の場合)または近似曲線（複数冷却水温度で試験を行った場合）にて結び、Ｂ→Ａの延長線とグラフ３の交点をグラフ３から求め、その点をＡ’とする。点Ａ’は、Ｂ→Ａの延長線とグラフ３の交点を中心とした設定許容範囲内で決定されてもよい。同じく、Ａ→Ｂの延長線とグラフ４の交点をグラフ４から求め、その点をＢ’とする。点Ｂ’は、Ｂ→Ａの延長線とグラフ４の交点を中心とした設定許容範囲内で決定されてもよい。こうして求めたＢ’−Ｂ−Ａ−Ａ’の線より、運転範囲（２）を第１設定運転範囲Ｉと第２設定運転範囲IIに分ける。そうすることで、図５が完成され、図５のデータを制御装置１０のメモリに記憶しておく。負荷変動、冷却水温度変動等により、分岐線[Ｂ’−Ｂ−Ａ−Ａ’]を中心に、頻繁に左右に振れる場合に備え、分岐線[Ｂ’−Ｂ−Ａ−Ａ’]に対して、左右に不感帯(０〜数％)を設けるか、あるいは、一定時間内では蒸発器３の冷媒保有量制御を行わないとすることで、制御弁のハンチングを防ぐことができる。
（８）実施例として、運転点（冷凍負荷率算出値、および蒸発器３と凝縮器２間の差圧から決まる）が図５の第１設定運転範囲Ｉの領域に入った際、４００ｋｇ−３５０ｋｇ＝５０ｋｇの冷媒量を、エコノマイザ４、凝縮器２、あるいは貯留容器の一つあるいは複数の組み合わせに一時的に貯留する。また、運転点が第２設定運転範囲IIの領域に入った際、エコノマイザ４、凝縮器２、あるいは貯留容器の一つあるいは複数の組み合わせに一時的に貯留していた冷媒[４００ｋｇ−３５０ｋｇ＝５０ｋｇ]を蒸発器３に戻す。
【００３６】
図５に示す相関グラフから、冷却水入口温度１２℃を一般化して「所定の低冷却水入口温度」と表現し、冷却水入口温度３２℃を一般化して「所定の定格冷却水入口温度」と表現すれば、制御装置１０による制御は、以下のように定義できる。
所定の低冷却水入口温度において前記２つの冷媒充填量Ｗ１，Ｗ２における、蒸発器３の低負荷率から定格負荷率までのＬＴＤのグラフの交点における冷凍負荷率、またはグラフが交差しない場合は、前記第２冷媒充填量Ｗ２における所定の定格冷凍負荷率（１００％）を低温側冷凍負荷率（図４の点Ｂの冷凍負荷率）として求め、前記第２冷媒充填量Ｗ２における所定の定格冷却水入口温度と所定の低冷却水入口温度のそれぞれについて、冷凍負荷率と、蒸発器３と凝縮器２との差圧との関係を表わすグラフ１，２を求め、前記定格冷却水入口温度について求められたグラフ１上の前記冷凍負荷率設定値に対応する点Ａ（図５参照）を決定し、前記低冷却水入口温度について求められたグラフ２上の前記低温側冷凍負荷率に対応する点Ｂ（図５参照）を決定し、前記点Ａと前記点Ｂとを結んだ直線または該直線に近似する近似曲線により仕切られる第１設定運転範囲Ｉと第２設定運転範囲IIを求め、前記冷凍負荷率算出値および蒸発器３と凝縮器２間の差圧により定まる運転点が前記第１設定運転範囲Ｉまたは前記第２設定運転範囲IIのいずれかにあるかに応じて、制御弁６からなる第１流量制御手段および／または制御弁７からなる第２流量制御手段により蒸発器３の冷媒保有量を制御する。
前記点Ａと前記点Ｂを直線で結んだ場合は、制御を簡易的に行うことができ、前記点Ａと前記点Ｂを近似曲線にて結ぶ場合は、各冷却水温度における低負荷率から定格負荷率までの蒸発器と凝縮器との差圧の関係を複数取得し、前記点Ａと前記点Ｂ間で直線近似を行い曲線を作成することでより正確な設定運転範囲を求めることができる。さらに、点線の定格設定運転範囲に対し、点Ａと点Ｂを結んだ直線または近似曲線を延長した線が、許容される全運転範囲（実線で示す）に交差する点Ａ’及び点Ｂ’を求め、点Ａ’及び点Ｂ’に基づいて第１設定運転範囲Ｉ及び第２設定運転範囲IIを補正してもよい。
【００３７】
次に、冷媒貯留の制御方法すなわち蒸発器の冷媒保有量の制御方法について説明する。
蒸発器３の２種類の冷媒保有量の差分を一時的に貯留する部分には、制御対象となる下位液面と上位液面の検出が可能な液面検出手段を設け、貯留部分の下流側には、流量制御手段を設け、貯留部分の液面を制御する。その制御対象となる上位液面と下位液面による差分が、蒸発器３の前記２種類の冷媒保有量の差分になるように、予め、設計および実験により上位液面位置および下位液面位置を定めておく。
ｉ)貯留する部分：凝縮器２または エコノマイザ４または貯留容器である。
ii)液面検出手段：液面計、リミットスイッチ、フロートスイッチ等である。
iii)流量制御手段：電動弁または電動弁とオリフィスの組み合わせ等である。
蒸発器３の冷媒保有量を図３に示すＡ点のみで制御する場合は、以下のように制御する。
運転中の冷凍負荷率＞Ａ点の冷凍負荷率の場合には、貯留部分の下流側の流量制御手段により、貯留部分の液面が上位液面位置になるように、流量制御を行う。
運転中の冷凍負荷率≦Ａ点の冷凍負荷率の場合には、貯留部分の下流側の流量制御手段により、貯留部分の液面が下位液面位置になるように、流量制御を行う。
なお、Ａ点付近で連続負荷変動等により、制御対象液面が上位と下位との間で頻繁に切り替わる場合の対策として、下記の方法等が考えられる。
ｉ)所定時間による制御方法：制御対象液面が切り替わってから一定の時間内では、制御対象液面の切替を行わない。
ii)不感帯による制御方法：Ａ点の冷凍負荷率を中心に、上下に、不感帯を設けて制御する。
【００３８】
上記冷媒貯留の制御方法すなわち蒸発器の冷媒保有量の制御方法を整理すると、以下のように定義できる。
第１流量制御手段および／または前記第２流量制御手段の上流側に設けられた冷媒液を貯留可能な空間に設けられた液面検出手段と、前記液面検出手段には、所定の上側液位及び下側液位が設定され、前記冷凍負荷率算出手段で算出した冷凍負荷率算出値が前記冷凍負荷率設定値（図３に示すＡ点での冷凍負荷率）よりも大きい場合は、前記空間内の冷媒液の液面が前記上側液位となるよう前記第１流量制御手段および／または前記第２流量制御手段を制御し、前記冷凍負荷率算出手段で算出した冷凍負荷率算出値が前記冷凍負荷率設定値よりも小さい場合は、前記空間内の冷媒液の液面が前記下側液位となるよう前記第１流量制御手段および／または前記第２流量制御手段を制御する。
【００３９】
次に、蒸発器の冷媒保有量の差分の全量又は差分の一部を貯留する貯留容器を設けた実施形態を図７乃至図１０を参照して説明する。
図７は、前記蒸発器の冷媒保有量の差分の全量を貯留する貯留容器を設けた実施形態を示す模式図である。図７に示すように、エコノマイザ４と蒸発器３との間に第１貯留容器１１が設置され、凝縮器２とエコノマイザ４との間に第２貯留容器１２が設置されている。第１貯留容器１１と蒸発器３とを接続する冷媒配管５には、第１流量制御手段を構成する制御弁６が設けられている。また、第２貯留容器１２とエコノマイザ４とを接続する冷媒配管５には、第２流量制御手段を構成する制御弁７が設けられている。
【００４０】
第１貯留容器１１には、第１貯留容器１１内に貯留された冷媒液の液面を検出する液面計またはリミットスイッチまたはフロートスイッチ等からなる液面検出手段１３が設けられている。また、第２貯留容器１２には、第２貯留容器１２内に貯留された冷媒液の液面を検出する液面計またはリミットスイッチまたはフロートスイッチ等からなる液面検出手段１４が設けられている。制御弁６、制御弁７、液面検出手段１３および液面検出手段１４は、それぞれ制御装置１０に接続されている。
【００４１】
図７に示すように構成された圧縮式冷凍機によれば、第１貯留容器１１と第２貯留容器１２に蒸発器３の冷媒保有量の差分の全量を貯留することにより、エコノマイザ４と凝縮器２とをコンパクトにすることができる。なお、第１貯留容器１１と第２貯留容器１２に蒸発器３の冷媒保有量の差分の一部を貯留し、凝縮器２やエコノマイザ４に残部を貯留することもできる。
【００４２】
図８は、前記蒸発器の冷媒保有量の差分の一部を貯留する貯留容器を設けた実施形態を示す模式図である。図８に示すように、凝縮器２とエコノマイザ４との間に貯留容器１５が設置されている。エコノマイザ４と蒸発器３とを接続する冷媒配管５には、第１流量制御手段を構成する制御弁６が設けられている。また、貯留容器１５とエコノマイザ４とを接続する冷媒配管５には、第２流量制御手段を構成する制御弁７が設けられている。
貯留容器１５には、貯留容器１５内に貯留された冷媒液の液面を検出する液面計またはリミットスイッチまたはフロートスイッチ等からなる液面検出手段１６が設けられている。制御弁６、制御弁７、液面検出手段１６は、それぞれ制御装置１０に接続されている。
【００４３】
図８に示すように構成された圧縮式冷凍機によれば、蒸発器３の冷媒保有量の差分を貯留容器１５とエコノマイザ４に分けて貯留することにより、凝縮器２をコンパクトにすることができる。この場合、エコノマイザ４の液面制御が必要となり、エコノマイザ４に液面検出手段（点線で図示）を設ける。また、図８に示す構成において、蒸発器３の冷媒保有量の差分を貯留容器１５のみに貯留することもできる。その場合には、エコノマイザ４に液面検出手段を設けなくてもよい。
【００４４】
図９は、前記蒸発器の冷媒保有量の差分の一部を貯留する貯留容器を設けた別の実施形態を示す模式図である。図９に示すように、エコノマイザ４と蒸発器３との間に貯留容器１７が設置されている。貯留容器１７と蒸発器３とを接続する冷媒配管５には、第１流量制御手段を構成する制御弁６が設けられている。また、凝縮器２とエコノマイザ４とを接続する冷媒配管５には、第２流量制御手段を構成する制御弁７が設けられている。
貯留容器１７には、貯留容器１７内に貯留された冷媒液の液面を検出する液面計またはリミットスイッチまたはフロートスイッチ等からなる液面検出手段１８が設けられている。制御弁６、制御弁７、液面検出手段１８は、それぞれ制御装置１０に接続されている。
【００４５】
図９に示すように構成された圧縮式冷凍機によれば、蒸発器３の冷媒保有量の差分を貯留容器１７と凝縮器２に分けて貯留することにより、エコノマイザ４をコンパクトにすることができる。この場合、凝縮器２の液面制御が必要となり、凝縮器２に液面検出手段（点線で図示）を設ける。また、図９に示す構成において、蒸発器３の冷媒保有量の差分を貯留容器１７のみに貯留することもできる。その場合には、凝縮器２に液面検出手段を設けなくてもよい。
【００４６】
図１０は、エコノマイザを備えない圧縮式冷凍機において、前記蒸発器の冷媒保有量の差分を貯留する貯留容器を設けた別の実施形態を示す模式図である。図１０に示すように、凝縮器２と蒸発器３との間に貯留容器２０が設置されている。貯留容器２０と蒸発器３とを接続する冷媒配管５には、第３流量制御手段を構成する制御弁２１が設けられている。
貯留容器２０には、貯留容器２０内に貯留された冷媒液の液面を検出する液面計またはリミットスイッチまたはフロートスイッチ等からなる液面検出手段２２が設けられている。制御弁２１、液面検出手段２２は、それぞれ制御装置１０に接続されている。
【００４７】
図１０に示すように構成された圧縮式冷凍機によれば、蒸発器３の冷媒保有量の差分の全量を貯留容器２０に貯留することにより、凝縮器２をコンパクトにすることができる。また、図１０に示す構成から貯留容器２０を削除し、蒸発器３の冷媒保有量の差分を凝縮器２のみに貯留することもできる。その場合には、凝縮器２に液面検出手段を設ける必要がある。
なお、本実施例では、エコノマイザを備えない圧縮式冷凍機において第３流量制御手段により蒸発器３の冷媒保有量を制御する方法について説明したが、上述したエコノマイザを備えた圧縮式冷凍機における他の実施例において、前記第１流量制御手段および／または前記第２流量制御手段による冷媒移送に時間を要する場合、第３流量制御手段によりエコノマイザを経由することなく冷媒を短時間で移送すること構成を用いる事も可能である。
【００４８】
図１、図７乃至図１０に示すように構成された各実施形態の圧縮式冷凍機における蒸発器３の冷媒保有量の制御方法を整理すると、以下の態様になる。
１）凝縮器２は、下部に蒸発器３の冷媒保有量を制御することが可能な所定量の冷媒液を貯留可能な空間を有し、第２流量制御手段のみにより蒸発器３の冷媒保有量を制御する（図１に示す実施形態）。
２）エコノマイザ４は、下部に蒸発器３の冷媒保有量を制御することが可能な所定量の冷媒液を貯留可能な空間を有し、第１流量制御手段のみにより蒸発器３の冷媒保有量を制御する（図１に示す実施形態）。
３）蒸発器３の冷媒保有量を制御することが可能な所定量の冷媒液を貯留可能な貯留容器１７を蒸発器３とエコノマイザ４を接続する配管に設け、第１流量制御手段により蒸発器３の冷媒保有量を制御するか（図９に示す実施形態）、または貯留容器１５をエコノマイザ４と凝縮器２を接続する配管に設け、第２流量制御手段により蒸発器３の冷媒保有量を制御する（図８に示す実施形態）。
４）凝縮器２の下部に、蒸発器３の冷媒保有量を制御することが可能な所定量の冷媒液を貯留可能なサブクーラを備え、第２流量制御手段のみにより蒸発器３の冷媒保有量を制御する（図１に示す実施形態において、凝縮器２の下部にサブクーラを備えた実施形態（図示せず））。
５）凝縮器２、エコノマイザ４、および蒸発器３とエコノマイザ４を接続する配管に設けられた第１貯留容器１１またはエコノマイザ４と凝縮器２を接続する配管に設けられた第２貯留容器１２における複数の貯留空間の組み合わせを利用して蒸発器３の冷媒保有量を制御することが可能な所定量の冷媒液を貯留し、第１流量制御手段および／または第２流量制御手段により蒸発器３の冷媒保有量を制御する（図７に示す実施形態）。
６）凝縮器２または凝縮器２の下流側に別途設けられた貯留容器２０に蒸発器３の冷媒保有量の差分の冷媒液を貯留し、凝縮器２および貯留容器２０のいずれかの貯留部から蒸発器３に直接接続される配管に第３流量制御手段を設け、貯留液を蒸発器３に送る際には、第３流量制御手段により直接送る（図１０に示す実施形態）。
【００４９】
これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。
【符号の説明】
【００５０】
１  圧縮機
２  凝縮器
３  蒸発器
４  エコノマイザ
５  冷媒配管
６，７，２１  制御弁
８，９，１３，１４，１６，１８，２２  液面検出手段
１０  制御装置
１１  第１貯留容器
１２  第２貯留容器
１５，１７，２０  貯留容器
ＦＥ  流量センサ
Ｔ１，Ｔ２  温度センサ
Ｗ１  第１冷媒充填量
Ｗ２  第２冷媒充填量
【図１】
2019019997.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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