(57)【要約】【課題】消費電力の低減を図ると共に低負荷での安定した冷房運転を実現する冷凍機を提供する。【解決手段】高圧の冷媒を冷却する高圧熱交換器１１と、冷却された冷媒を減圧する第１減圧部２１と、減圧された冷媒を気体冷媒、冷媒液体に分離する気液分離器２２と、分離された液冷媒を更に減圧する第２減圧部２３と、減圧された冷媒を蒸発させる低圧熱交換器２４と、分離された気体冷媒及び蒸発した冷媒のいずれかを圧縮する第１圧縮部２６と、蒸発した冷媒を圧縮する第２圧縮部２７と、分離された気体冷媒及び蒸発した冷媒の一方を選択して第１圧縮機に吸入させる選択部２８，２９と、第１圧縮部２６のみを運転する低負荷制御，第２圧縮部２７のみを運転する中負荷制御、第１圧縮部２６に分離された気体冷媒を吸入させるインジェクション制御、並びに、第１圧縮部２６に蒸発した冷媒を吸入させる高負荷制御を行う制御部４０と、が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温側の熱を高温側に移動させる冷凍装置において、
高圧の冷媒を冷却する高圧熱交換器と、
前記高圧熱交換器にて冷却された高圧の冷媒を減圧する第１減圧部と、
前記第１減圧部にて減圧された低圧の冷媒を気体冷媒および冷媒液体に分離する気液分離器と、
前記気液分離器により分離された前記液冷媒を更に減圧する第２減圧部と、
前記第２減圧部にて減圧された冷媒を蒸発させる低圧熱交換器と、
前記気液分離器により分離された前記気体冷媒、および、前記低圧熱交換器から流出した冷媒の少なくとも一方を圧縮して前記第１圧縮部および前記高圧熱交換器の間に吐出する第１圧縮部と、
前記低圧熱交換器から流出した冷媒を圧縮して前記高圧熱交換器に向けて吐出する第２圧縮部と、
前記気液分離器により分離された前記気体冷媒、および、前記低圧熱交換器から流出した冷媒の一方を選択して前記第１圧縮機に吸入させる選択部と、
前記第１圧縮部および前記第２圧縮部の運転停止の制御、および、前記選択部による冷媒選択の制御を行うものであって、
前記第１圧縮部を運転するとともに前記第２圧縮部を停止する低負荷制御、前記第２圧縮部を運転するとともに前記第１圧縮部を停止する中負荷制御、前記第１圧縮部および前記第２圧縮部の両者を運転するとともに、前記第１圧縮部には前記気液分離器により分離された前記気体冷媒を吸入させるインジェクション制御、並びに、前記第１圧縮部および前記第２圧縮部の両者を運転するとともに、前記第１圧縮部には前記低圧熱交換器から流出した冷媒を吸入させる高負荷制御を少なくとも行う制御部と、
が設けられていることを特徴とする冷凍機。
【請求項２】
前記第１圧縮部は、前記第２圧縮部と比較して前記冷媒の圧縮容量が小さく、前記低負荷制御の際には前記第２圧縮部が停止され、前記第１圧縮部が運転されることを特徴とする請求項１記載の冷凍機。
【請求項３】
前記第２圧縮部は複数であり、
一部の前記第２圧縮部から吐出される前記冷媒の単位時間当たりの容量である吐出容量は固定、または前記制御部により可変制御されるものであり、
残りの前記第２圧縮部から吐出される前記吐出容量は前記制御部により可変制御されるものであることを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍機。
【請求項４】
前記制御部には、前記高負荷制御時に、
前記第１圧縮部から吐出される前記冷媒の単位時間当たりの容量である吐出容量を増やす第１制御を行った際、
前記第２圧縮部の吐出容量を増やす第２制御を行った際、並びに、
前記第１圧縮部の前記吐出容量および前記第２圧縮部の前記吐出容量を増やす第３制御を行った際における前記第１圧縮部の特性、および前記第２圧縮部の特性が記憶され、
前記高負荷制御時に、前記制御部が前記低圧熱交換器における熱交換能力を増やす場合には、前記第１制御、前記第２制御および前記第３制御の中から、前記第１圧縮部の特性および前記第２圧縮部の特性に基づいて消費電力が最も低い制御を選択することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の冷凍機。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１圧縮機および前記第２圧縮機の運転情報を取得し、
記憶されている前記第１制御、前記第２制御および前記第３制御における前記第１圧縮部の特性および前記第２圧縮部の特性を、取得した前記運転情報に基づいて、所定の間隔で、更新することを特徴とする請求項４記載の冷凍機。
【請求項６】
前記取得された前記第１圧縮機および前記第２圧縮機の運転情報は、前記制御部の記憶部に記憶されることを特徴とする請求項５記載の冷凍機。
【請求項７】
前記制御部は、前記低負荷制御時に前記低圧熱交換器における熱交換能力を増やす場合には、
前記第１圧縮部を運転した際の消費電力と、前記第２圧縮部を運転した際の消費電力とを比較し、消費電力が小さい圧縮部の運転を行うことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の冷凍機。
【請求項８】
前記制御部は、前記中負荷制御またはインジェクション制御において、前記低圧熱交換器における熱交換能力を減らす際に、前記第１圧縮部の最大周波数で冷房運転が可能と判断された場合、
前記第１圧縮部を運転した際の消費電力と、前記第２圧縮部を運転した際の消費電力とを比較し、消費電力が小さい圧縮部の運転を行うことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の冷凍機。
【請求項９】
前記制御部は、前記第１圧縮部の吸入側圧力と吐出側圧力との比である圧力比が所定の圧力比以上であると判定された場合には、前記インジェクション制御の実行を許可することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報技術装置（以下「ＩＴ装置」と表記する。）や情報通信技術装置（以下、「ＩＣＴ装置」と表記する。）を構成する多数のサーバやコンピュータなどの電子機器の冷却に用いられる冷凍機に関する。
【背景技術】
【０００２】
データセンタにはＩＴ装置やＩＣＴ装置を構成する多数のサーバやコンピュータなどの電子機器がフロア内に配置されており、これらの電子機器から発生する熱を処理する冷凍機や空調システム等が用いられている。
【０００３】
この空調システム等には、蒸気圧縮式冷凍サイクルを採用したものが多く利用されている。電子機器から発生する熱は多量であり、かつ、温度が上昇しすぎると電子機器の正常な動作が確保できなくなるおそれがある。そのため、空調システム等における設計時には、想定される最大の発熱負荷（設計想定冷房負荷ともいう。）に対応できる空調システムとして設計することが一般的である。
【０００４】
その一方で、空調システム等が運用される段階になると、空調システム等のかかる熱負荷は、設計想定冷房負荷よりも小さくなる。特に運用当初では、その傾向が強くなり空調システム等は低負荷で運用されることが多い。例えば、圧縮機を２台搭載している中容量や大容量の空調システムでは、低負荷での運用に対応するために１台の圧縮機を停止し、残りの１台の圧縮機のみを運転することにより対応している。
【０００５】
しかしながら圧縮機は定格冷房能力を発揮するように設計されており、定格冷房能力よりも大幅に負荷が小さい場合には、圧縮機の連続運転範囲外となり、安定した連続運転が困難、または不可能であった。このような部分負荷に対応するものとしてガスインジェクションサイクルを用いた空調システム等が提案されている（例えば特許文献１参照。）。このようなガスインジェクションサイクルを用いた空調システム等の場合には、圧縮機で圧縮する冷媒量を適正化することができるため、部分負荷への対応が容易になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１０６９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の圧縮機を２台搭載している中容量や大容量の空調システムでは、上述のように定格冷房能力に満たない部分負荷への対応に限度があり、圧縮機の運転および停止（以下、「圧縮機の発停」と表記する。）を繰り返しにより対応しなければならないという問題があった。圧縮機の発停により、空調システムの吹出し温度も変動し、室内温度が安定しないという問題があった。さらに、圧縮機の発停を行うため、冷房運転の効率が低下しやすく消費電力の低減を図ることが難しいという問題があった。
【０００８】
上述の特許文献１に記載のガスインジェクションサイクルを用いた空調システム等であっても、負荷が予め想定した範囲を超えて低下すると、圧縮機の発停により対応しなければならず低負荷での安定した冷房運転ができないという問題があった。また、圧縮機の発停により、冷房運転の効率が低下しやすく消費電力の低減を図ることが難しいという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、消費電力の低減を図ると共に低負荷での安定した冷房運転を実現することができる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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の冷凍機は、低温側の熱を高温側に移動させる冷凍装置において、高圧の冷媒を冷却する高圧熱交換器と、前記高圧熱交換器にて冷却された高圧の冷媒を減圧する第１減圧部と、前記第１減圧部にて減圧された低圧の冷媒を気体冷媒および冷媒液体に分離する気液分離器と、前記気液分離器により分離された前記液冷媒を更に減圧する第２減圧部と、前記第２減圧部にて減圧された冷媒を蒸発させる低圧熱交換器と、前記気液分離器により分離された前記気体冷媒、および、前記低圧熱交換器から流出した冷媒の少なくとも一方を圧縮して前記第１圧縮部および前記高圧熱交換器の間に吐出する第１圧縮部と、前記低圧熱交換器から流出した冷媒を圧縮して前記高圧熱交換器に向けて吐出する第２圧縮部と、前記気液分離器により分離された前記気体冷媒、および、前記低圧熱交換器から流出した冷媒の一方を選択して前記第１圧縮機に吸入させる選択部と、前記第１圧縮部および前記第２圧縮部の運転停止の制御、および、前記選択部による冷媒選択の制御を行うものであって、前記第１圧縮部を運転するとともに前記第２圧縮部を停止する低負荷制御、前記第２圧縮部を運転するとともに前記第１圧縮部を停止する中負荷制御、前記第１圧縮部および前記第２圧縮部の両者を運転するとともに、前記第１圧縮部には前記気液分離器により分離された前記気体冷媒を吸入させるインジェクション制御、並びに、前記第１圧縮部および前記第２圧縮部の両者を運転するとともに、前記第１圧縮部には前記低圧熱交換器から流出した冷媒を吸入させる高負荷制御を少なくとも行う制御部と、が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の冷凍機によれば、第１圧縮部はインジェクション制御時にインジェクションサイクルを実現する圧縮部として使用されるだけでなく、高負荷制御時には低圧熱交換器における熱交換に寄与する圧縮部としても使用される。このように第１圧縮部をインジェクションサイクルの実現に用いることで、低負荷においても本発明の冷凍機を安定して冷房運転することができる。さらに第１圧縮部を、本発明の冷凍機による冷房にも寄与するように使うため冷凍機の運転効率が向上し、消費電力の低減を図ることができる。
【００１２】
上記発明において前記第１圧縮部は、前記第２圧縮部と比較して前記冷媒の圧縮容量が小さく、前記低負荷制御の際には前記第２圧縮部が停止され、前記第１圧縮部が運転されることが好ましい。
【００１３】
このように第１圧縮部の圧縮容量を第２圧縮部の圧縮容量よりも小さくすることにより、冷凍機における消費電力の低減を更に図りやすくなるとともに、低負荷での安定した冷房運転を実現しやすくなる。一般に、圧縮部で消費される電力は、その圧縮容量が小さくなるに伴い減少する。そのため、低負荷制御で運転される第１圧縮部の圧縮容量を小さくすることにより、低負荷制御において消費される電力を低減しやすくなる。また、低負荷制御において冷凍機を連続運転した際の冷房能力がさらに小さくなるため、要求される冷房能力が小さい場合であっても冷凍機を発停させることなく連続して運転させやすくなる。なお、低負荷時制御が行われていない場合において第１圧縮部は、冷凍機の冷房能力に寄与しない冷媒（低圧熱交換器を流れない冷媒）を圧縮するものであるため、第２圧縮部と比較して圧縮容量を小さく設定することができる。
【００１４】
上記発明において前記第２圧縮部は複数であり、一部の前記第２圧縮部から吐出される前記冷媒の単位時間当たりの容量である吐出容量は固定、または前記制御部により可変制御されるものであり、残りの前記第２圧縮部から吐出される前記吐出容量は前記制御部により可変制御されるものであることが好ましい。
【００１５】
このように複数台の第２圧縮部を備えることにより、低圧熱交換器における熱交換量（熱負荷）を増やすことができ、より高い冷房能力を発揮させることができる。さらに第２圧縮部の一部について吐出容量は固定または可変とし、残りについて吐出容量を可変とすることにより、高負荷制御時においても安定した冷房運転を実現することができる。
【００１６】
上記発明において前記制御部には、前記高負荷制御時に、前記第１圧縮部から吐出される前記冷媒の単位時間当たりの容量である吐出容量を増やす第１制御を行った際、前記第２圧縮部の吐出容量を増やす第２制御を行った際、並びに、前記第１圧縮部の前記吐出容量および前記第２圧縮部の前記吐出容量を増やす第３制御を行った際における前記第１圧縮部の特性、および前記第２圧縮部の特性が記憶され、前記高負荷制御時に、前記制御部が前記低圧熱交換器における熱交換能力を増やす場合には、前記第１制御、前記第２制御および前記第３制御の中から、前記第１圧縮部の特性および前記第２圧縮部の特性に基づいて消費電力が最も低い制御を選択することが好ましい。
【００１７】
このように第１制御、第２制御および第３制御の中から、第１圧縮部の特性および第２圧縮部の特性に基づいて消費電力が最も低い制御を選択することにより、消費電力の削減を図ることができる。
【００１８】
上記発明において前記制御部は、前記第１圧縮機および前記第２圧縮機の運転情報を取得し、記憶されている前記第１制御、前記第２制御および前記第３制御における前記第１圧縮部の特性および前記第２圧縮部の特性を、取得した前記運転情報に基づいて、所定の間隔で、更新することが好ましい。
【００１９】
このように第１制御、第２制御および第３制御における第１圧縮部の運転情報および第２圧縮部の運転情報を、第１圧縮部および第２圧縮部の運転情報に基づいて更新することにより、消費電力が最も低い制御を選択する際の精度がより高くなる。
【００２０】
上記発明において前記取得された前記第１圧縮機および前記第２圧縮機の運転情報は、前記制御部の記憶部に記憶されることが好ましい。
このように第１圧縮部の運転情報および第２圧縮部の運転情報を記憶部に記憶させることにより、記憶させた運転情報を第１圧縮部および第２圧縮部などの制御に用いることができ、消費電力の削減を図りやすくなる。
【００２１】
上記発明において前記制御部は、前記低負荷制御時に前記低圧熱交換器における熱交換能力を増やす場合には、前記第１圧縮部を運転した際の消費電力と、前記第２圧縮部を運転した際の消費電力とを比較し、消費電力が小さい圧縮部の運転を行うことが好ましい。
【００２２】
このように第１圧縮部を運転した際の消費電力と、第２圧縮部を運転した際の消費電力とを比較し、消費電力が小さい圧縮部の運転を行うことにより、低負荷制御時に熱交換能力を増やす場合であっても、消費電力の削減を図ることができる。
【００２３】
上記発明において前記制御部は、前記中負荷制御またはインジェクション制御において、前記低圧熱交換器における熱交換能力を減らす際に、前記第１圧縮部の最大周波数で冷房運転が可能と判断された場合、前記第１圧縮部を運転した際の消費電力と、前記第２圧縮部を運転した際の消費電力とを比較し、消費電力が小さい圧縮部の運転を行うことが好ましい。
【００２４】
このように第１圧縮部を運転した際の消費電力と、第２圧縮部を運転した際の消費電力とを比較し、消費電力が小さい圧縮部の運転を行うことにより、低負荷制御時に熱交換能力を増やす場合であっても、消費電力の削減を図ることができる。
【００２５】
上記発明において前記制御部は、前記第１圧縮部の吸入側圧力と吐出側圧力との比である圧力比が所定の圧力比以上であると判定された場合には、前記インジェクション制御の実行を許可することが好ましい。
【００２６】
このように第１圧縮部の圧力比が所定の圧力比以上である場合にのみインジェクション制御を行うことにより、インジェクション制御を行っている間に、第１圧縮部を安定して運転することができる。なお、所定の圧力比としては、第１圧縮部を運転するために最低限な圧力比である最低許容圧力比を例示することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の冷凍機によれば、第１圧縮部をインジェクション制御時にインジェクションサイクルを実現する圧縮部として使用するだけでなく、高負荷制御時には低圧熱交換器における熱交換に寄与する圧縮部としても使用することができるため、消費電力の低減を図ると共に低負荷での安定した冷房運転を実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る空調システムの構成を説明する模式図である。
【図２】図１における制御部の構成を説明するブロック図である。
【図３】低負荷制御における運転状態を説明する模式図である。
【図４】中負荷制御における運転状態を説明する模式図である。
【図５】インジェクション制御における運転状態を説明する模式図である。
【図６】高負荷制御における運転状態を説明する模式図である。
【図７】室内温度が上昇した際に行われる判定処理を説明するフローチャートである。
【図８】室内温度が上昇した際に行われる判定処理を説明するフローチャートである。
【図９】室内温度が低下した際に行われる判定処理を説明するフローチャートである。
【図１０】室内温度が低下した際に行われる判定処理を説明するフローチャートである。
【図１１】室内温度が低下した際に行われる判定処理を説明するフローチャートである。
【図１２】高負荷制御時に第１制御が選択された場合における、負荷と圧縮機の回転数との関係を説明するグラフである。
【図１３】図１３（ａ）は、高負荷制御時に第２制御が選択された場合における、負荷と圧縮機の回転数との関係を説明するグラフであり、図１３（ｂ）は、高負荷制御時に第３制御が選択された場合における、負荷と圧縮機の回転数との関係を説明するグラフである。
【図１４】図８に示すフローチャートの第１変形例を説明するフローチャートである。
【図１５】図１０に示すフローチャートの第２変形例を説明するフローチャートである。
【図１６】第１の実施形態の第３変形例を説明する負荷と圧縮機の回転数との関係を説明するグラフであり、図１６（ａ）は、高負荷制御において第１制御が選択された場合のグラフであり、図１６（ｂ）は、高負荷制御において第２制御が選択された場合のグラフである。
【図１７】第３変形例であって、高負荷制御において第３制御が選択された場合のグラフである。
【図１８】第３変形例であって、高負荷制御において第３制御が選択された場合のグラフである。
【図１９】本発明の第２の実施形態に係る空調システムの構成を説明する模式図である。
【図２０】図１９における制御部の構成を説明するブロック図である。
【図２１】低負荷制御における運転状態を説明する模式図である。
【図２２】中負荷制御における運転状態を説明する模式図である。
【図２３】中負荷インジェクション制御における運転状態を説明する模式図である。
【図２４】高負荷制御における運転状態を説明する模式図である。
【図２５】高負荷インジェクション制御における運転状態を説明する模式図である。
【図２６】超負荷制御における運転状態を説明する模式図である。
【図２７】室内温度が上昇した際に行われる判定処理を説明するフローチャートである。
【図２８】室内温度が上昇した際に行われる判定処理を説明するフローチャートである。
【図２９】室内温度が上昇した際に行われる判定処理を説明するフローチャートである。
【図３０】室内温度が低下した際に行われる判定処理を説明するフローチャートである。
【図３１】室内温度が低下した際に行われる判定処理を説明するフローチャートである。
【図３２】室内温度が低下した際に行われる判定処理を説明するフローチャートである。
【図３３】高負荷制御時に第１制御が選択された場合における、負荷と圧縮機の回転数との関係を説明するグラフである。
【図３４】高負荷制御時に第２制御が選択された場合における、負荷と圧縮機の回転数との関係を説明するグラフである。
【図３５】高負荷制御時に第３制御が選択された場合における、負荷と圧縮機の回転数との関係を説明するグラフである。
【図３６】高負荷制御時に第１制御が選択された場合における、負荷と圧縮機の回転数との他の関係を説明するグラフである。
【図３７】高負荷制御時に第２制御が選択された場合における、負荷と圧縮機の回転数との他の関係を説明するグラフである。
【図３８】高負荷制御時に第３制御が選択された場合における、負荷と圧縮機の回転数との他の関係を説明するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る空調システム（冷凍機）１ついて図１から図１８を参照しながら説明する。本実施形態の空調システム１はデータセンタの空調に用いられるものであり、データセンタのフロアに配置されたサーバやコンピュータなどの電子機器から発生する大量の熱を処理するものである。
【００３０】
空調システム１の室外ユニット１０は、例えばデータセンタの屋上などの外気と接する屋外に配置され、室内ユニット２０は、サーバなどの電子機器が配置されたフロアに配置されるとともに、当該フロアの室内空気を冷却できるように配置されている。図１では、説明を容易にするために室外ユニット１０と、室内ユニット２０とが１台ずつ備えた例が記載されているが、１台の室外ユニット１０に対して複数台の室内ユニット２０が備えられていてもよいし、複数台の室外ユニット１０に対して複数台の室内ユニット２０が備えられていてもよく、特に台数を限定するものではない。
【００３１】
空調システム１は、図１に示すように、室外ユニット１０に配置された凝縮器（高圧熱交換器）１１と、室内ユニット２０に配置された第１膨張弁（第１減圧部）２１、第１気液分離器（気液分離器）２２、第２膨張弁（第２減圧部）２３、蒸発器（低圧熱交換器）２４、第２気液分離器２５、第１圧縮機（第１圧縮部）２６、第２圧縮機（第２圧縮部）２７、第１制御弁（選択部）２８および第２制御弁（選択部）２９と、制御部４０と、から主に構成されている。
【００３２】
凝縮器１１は、第１圧縮機２６および第２圧縮機２７の少なくとも一方から吐出された高温高圧の気体冷媒が流入する熱交換器であり、流入した冷媒の熱を外気に放出させて凝縮させるものである。凝縮器１１には、室外ユニット１０に設けられたファンなどの送風手段（図示せず）によって外気が導かれている。凝縮器１１としては公知の形式の熱交換器を用いることができ、特にその形式を限定するものではない。さらに、上述のように導かれた外気に熱を放出する空冷式の熱交換器であってもよいし、外部から供給される水に熱を放出する液冷式の熱交換器であってもよい。
【００３３】
第１膨張弁２１は、凝縮器１１と、第１気液分離器２２との間に配置されるものである。第１膨張弁２１は、凝縮器１１によって凝縮された冷媒を膨張させ、その圧力を減圧させるものであり、第１圧縮機２６の吸入側の圧力を制御するものでもある。
【００３４】
第２膨張弁２３は、第１気液分離器２２と蒸発器２４との間に配置されるものである。第２膨張弁２３は、第１気液分離器２２から供給される液冷媒を膨張させ、その圧力をさらに減圧させるものであり、蒸発器２４および第２圧縮機２７の吸入側の圧力を制御すものである。
【００３５】
第１膨張弁２１および第２膨張弁２３としては、公知の膨張弁または減圧機構を用いることができ、その形式などを特に限定するものではない。本実施形態では、第１膨張弁２１は、第１圧縮機２６の吸込み圧力（インジェクション圧力）を調整するものに適用して説明するともに、第２膨張弁２３は、蒸発器２４から流出した冷媒が、所望のスーパーヒートを有するように減圧の程度を調整する機構を備えるものに適用して説明する。
【００３６】
第１気液分離器２２は、第１膨張弁２１と、第２膨張弁２３および第１圧縮機２６との間に配置される容器であり、第１膨張弁２１により減圧された気液二層の冷媒が流入し、気体冷媒と液体冷媒とを分離させるものである。第１気液分離器２２から第２膨張弁２３につながる配管は、第１気液分離器２２の下側であって液体冷媒が貯留する領域に接続されている。その一方で、第１気液分離器２２から第１圧縮機２６につながる配管は、第１気液分離器２２の上側であって気体冷媒が存在する領域に接続されている。
【００３７】
蒸発器２４は、第２膨張弁２３と第２気液分離器２５との間に配置される熱交換器であり、第２膨張弁２３により減圧された冷媒と室内空気との間で熱交換を行うものである。蒸発器２４に流入した冷媒は、室内空気の熱を吸収することにより蒸発して気体冷媒となる。その一方で室内空気は冷媒に熱を奪われるため温度が低下する。
【００３８】
蒸発器２４には、室内ユニット２０に設けられた送風ファンなどの送風手段により室内空気が導かれている。そのため、ＩＣＴ装置などを構成する電子機器から発生した熱を吸収して温度が上昇した室内空気は、室内ユニット２０に吸い込まれて蒸発器２４により冷却される。冷却された室内空気は、室内ユニット２０から室内に吹き出される。
【００３９】
第２気液分離器２５は、蒸発器２４と、第１圧縮機２６および第２圧縮機２７との間に配置される容器であり、蒸発器２４から流出した気体冷媒または気液二相の冷媒が流入し、気体冷媒と液体冷媒とを分離させるものである。第２気液分離器２５から第１圧縮機２６や第２圧縮機２７につながる配管は、第２気液分離器２５の上側であって気体冷媒が存在する領域に接続されている。
【００４０】
第１圧縮機２６は、第１気液分離器２２および第２気液分離器２５と、凝縮器１１との間に配置される圧縮機である。さらに、第１気液分離器２２において分離された気体冷媒、および第２気液分離器２５において分離された気体冷媒の一方を吸入して圧縮し、高温高圧の冷媒を凝縮器１１に向けて吐出するものである。
【００４１】
第２圧縮機２７は、蒸発器２４と凝縮器１１との間に配置される圧縮機である。さらに、蒸発器２４から流出した気体冷媒を吸入して圧縮し、高温高圧の冷媒を凝縮器１１に向けて吐出するものである。第１圧縮機２６の冷媒を圧縮する圧縮容積は、第２圧縮機２７の圧縮容積と比較して小さくなっている。
【００４２】
第１圧縮機２６の吐出側には冷媒の逆流を防止する逆止弁２６Ａが配置され、第２圧縮機２７の吐出側には冷媒の逆流を防止する逆止弁２７Ａが配置されている。逆止弁２６Ａは、第１圧縮機２６が停止した場合に、第２圧縮機２７や凝縮器１１から冷媒が第１圧縮機２６に逆流することを防止するものである。同様に逆止弁２７Ａは、第２圧縮機２７が停止した場合に、第１圧縮機２６や凝縮器１１から冷媒が第２圧縮機２７に逆流することを防止するものである。
【００４３】
本実施形態では、第１圧縮機２６および第２圧縮機２７を、インバータ制御によって所定の範囲で回転数が制御される電動機によって駆動される固定容量の圧縮機である例に適用して説明する。第１圧縮機２６および第２圧縮機２７は後述する制御部４０から出力される制御信号に基づいて制御される。より具体的には、制御信号に基づくインバータ制御によって電動機を制御することにより第１圧縮機２６および第２圧縮機２７の運転が制御される。なお、第１圧縮機２６および第２圧縮機２７としては公知の形式のものを用いることができ、特に形式を限定するものではない。
【００４４】
第１制御弁２８は、第１気液分離器２２から第１圧縮機２６への冷媒の流入を制御するものであり、第１気液分離器２２と第１圧縮機２６の吸入部とをつなぐ配管に配置される開閉弁である。第２制御弁２９は、第２気液分離器２５から第１圧縮機２６への冷媒の流入を制御するものであり、第２気液分離器２５と第１圧縮機２６の吸入部とをつなぐ配管であって、第２圧縮機２７の吸入部へ延びる配管が分岐する分岐点と、第１制御弁２８が配置された配管との合流点と、の間に配置される開閉弁である。
【００４５】
本実施形態では第１制御弁２８および第２制御弁２９の開閉はそれぞれに設けられたサーボモータなどのアクチュエータ手段により制御されている例に適用して説明する。このアクチュエータ手段は後述する制御部４０から入力される制御信号に基づいて動作が制御されるものである。
【００４６】
制御部４０は空調システム１における運転状態を制御するものであり、ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェース等を有するマイクロコンピュータである。制御部４０が配置される場所は、例えば図１に示すように、室内ユニット２０内であってもよいし、室内ユニット２０以外の場所であってもよく、特に限定するものではない。
【００４７】
ＲＯＭ等に記憶されている制御プログラムは、図２の模式図に示すように、ＣＰＵを演算部４１として機能させるものであり、ＲＯＭ等を記憶部４２として機能させるものである。制御部４０による運転状態の制御は、従来の空調システムにおいて行われている室内空気の温度を設定温度とする制御や、本実施形態の特徴である低負荷時制御などを例示することができる。
【００４８】
制御部４０には、室内ユニット２０に吸い込まれる熱交換前の室内空気の温度を測定する吸込み温度センサ３２と、室内ユニット２０から吹出される熱交換後の室内空気の温度を測定する吹出温度センサ３３と、から測定した温度を示す測定信号が入力されている。さらに、第１圧縮機２６に吸入される冷媒の圧力を測定する第１吸入圧力センサ３４と、第１圧縮機２６から吐出された冷媒の圧力を測定する第１吐出圧力センサ３５と、第２圧縮機２７に吸入される冷媒の圧力を測定する第２吸入圧力センサ３６と、第２圧縮機２７から吐出された冷媒の圧力を測定する第２吐出圧力センサ３７と、から測定した圧力を示す測定信号が入力されている。
【００４９】
制御部４０からは、第１圧縮機２６および第２圧縮機２７の運転状態を制御する制御信号と、第１制御弁２８および第２制御弁２９の開閉を制御する制御信号と、が主に出力されている。なお、制御部４０からは、従来の空調システムにおいて行われる制御に関するその他の制御信号も出力されている。
【００５０】
次に、上記の構成からなる空調システム１における運転について図３から図６の回路図を参照しながら説明する。具体的には、空調システム１に対する熱負荷が最も低い低負荷の場合の制御（以下、「低負荷制御」と記載する。）、その次に熱負荷が少ない中負荷の場合の制御（以下、「中負荷制御」と記載する。）、中負荷の場合であってインジェクションサイクルでの運転が可能なインジェクションの場合の制御（以下、「インジェクション制御」と記載する。）、および、熱負荷が最も高い高負荷の場合の制御（以下、「高負荷制御」と記載する。）における運転について説明する。
【００５１】
まず、低負荷制御における運転について図３を参照しながら説明する。この場合、空調システム１の制御部４０は、第１制御弁２８に対して弁を閉じる制御信号を出力するとともに、第２制御弁２９に対して弁を開く制御信号を出力している。図において、黒塗りは弁が閉じられた状態を示し、白抜きは弁が開かれた状態を示している。
【００５２】
また、制御部４０は、第１圧縮機２６に対して運転を行う制御信号を出力するとともに、第２圧縮機２７に対して停止する制御信号を出力している。図において実線で表記された部分は冷媒が流れ、点線で表記された部分は冷媒が流れていない状態を示している。
【００５３】
第１圧縮機２６から吐出された高温高圧の気体冷媒は、凝縮器１１において外気と熱交換して熱を放出する。熱を放出した冷媒は、凝縮して液冷媒となり、凝縮器１１から流出して第１膨張弁２１に向かう。高圧の液冷媒は第１膨張弁２１において減圧されて気液二相の冷媒となる。
【００５４】
気液二相の冷媒は、第１気液分離器２２に流入して気体冷媒と液体冷媒とに分離される。液体冷媒は第１気液分離器２２から第２膨張弁２３により更に減圧されて蒸発器２４に流入する。なお、第１制御弁２８が閉じられているため、第１気液分離器２２の気体冷媒は第１圧縮機２６に吸入されていない。図では第１気液分離器２２と第１圧縮機２６とをつなぐ配管を点線で表すことにより冷媒が流れていないことを示している。
【００５５】
蒸発器２４では、冷媒が室内ファン部３１により導入された室内空気の熱を吸収する。吸収した熱により液体冷媒は蒸発して気体冷媒となる。その一方で、室内空気は熱を奪われることにより冷却され、室内ファン部３１によってフロアに吹き出される。
【００５６】
蒸発器２４を流出した冷媒は、第２気液分離器２５に流入して気体冷媒と液体冷媒とに分離される。気体冷媒は、第２制御弁２９を介して第１圧縮機２６に吸入されて圧縮され、所定の圧力まで昇圧された高温高圧の冷媒として凝縮器１１に向けて吐出される。
【００５７】
制御部４０は、入力された室内空気の設定温度と、吸込み温度センサ３２により測定された室内空気の温度とを比較し、室内空気の温度が設定温度となるように空調システム１の制御を行う。例えば、室内空気の温度が設定温度よりも高いと判定された場合には、空調システム１の冷房能力を高める制御を行う。具体的には、室内ファン部３１における室内ファンの回転周波数を増やして熱交換される室内空気の流量を増やす制御、第１圧縮機２６の運転周波数を増やして空調システム１を循環する冷媒の流量を増やす制御などが行われる。
【００５８】
また、室内空気の温度が設定温度よりも低いと判定された場合には、空調システム１の冷房能力を抑える制御を行う。具体的には、室内ファン部３１における室内ファンの回転周波数を減らして熱交換される室内空気の流量を減らす制御、第１圧縮機２６の運転周波数を減らして空調システム１を循環する冷媒の流量を減らす制御などが行われる。
【００５９】
次に、中負荷制御における運転について図４を参照しながら説明する。この場合、空調システム１の制御部４０は、第１制御弁２８および第２制御弁２９に対して弁を閉じる制御信号を出力している。また、第１圧縮機２６に対して停止する制御信号を出力するとともに、第２圧縮機２７に対して運転を行う制御信号を出力している。
【００６０】
第２圧縮機２７から吐出された冷媒は、凝縮器１１において凝縮して高圧の液冷媒となり、凝縮器１１から流出して第１膨張弁２１に向かう。高圧の液冷媒は第１膨張弁２１において減圧されて気液二相の冷媒となる。
【００６１】
気液二相の冷媒は、第１気液分離器２２において気体冷媒と液体冷媒とに分離され、液体冷媒は第２膨張弁２３により更に減圧されて蒸発器２４に流入する。なお、第１制御弁２８が閉じられているため、第１気液分離器２２の気体冷媒は第１圧縮機２６に吸入されていない。
【００６２】
蒸発器２４では液体冷媒は蒸発して気体冷媒となる。蒸発器２４を流出した冷媒は、第２気液分離器２５に流入して気体冷媒と液体冷媒とに分離される。気体冷媒は、第２圧縮機２７に吸入されて圧縮され、所定の圧力まで昇圧された高温高圧の冷媒として凝縮器１１に向けて吐出される。なお、第２制御弁２９が閉じられるとともに、第１圧縮機２６が運転されていないため、第２気液分離器２５の気体冷媒は第１圧縮機２６に吸入されていない。
【００６３】
次に、インジェクション制御における運転について図５を参照しながら説明する。この場合、空調システム１の制御部４０は、第１制御弁２８に対して弁を開く制御信号を出力するとともに、第２制御弁２９に対して弁を閉じる制御信号を出力している。また、第１圧縮機２６および第２圧縮機２７に対して運転を行う制御信号を出力している。
【００６４】
第１圧縮機２６および第２圧縮機２７から吐出された冷媒は、凝縮器１１において凝縮して高圧の液冷媒となり、凝縮器１１から流出して第１膨張弁２１に向かう。高圧の液冷媒は第１膨張弁２１において減圧されて気液二相の冷媒となる。
【００６５】
気液二相の冷媒は、第１気液分離器２２において気体冷媒と液体冷媒とに分離され、液体冷媒は第２膨張弁２３により更に減圧されて蒸発器２４に流入する。その一方で、気体冷媒は第１制御弁２８を介して第１圧縮機２６に吸入されて圧縮され、所定の圧力まで昇圧された高温高圧の冷媒として凝縮器１１に向けて吐出される。
【００６６】
蒸発器２４では液体冷媒は蒸発して気体冷媒となる。蒸発器２４を流出した冷媒は、第２気液分離器２５に流入して気体冷媒と液体冷媒とに分離される。気体冷媒は、第２圧縮機２７に吸入されて圧縮され、所定の圧力まで昇圧された高温高圧の冷媒として凝縮器１１に向けて吐出される。なお、第２制御弁２９が閉じられているため、第２気液分離器２５の気体冷媒は第１圧縮機２６に吸入されていない。
【００６７】
次に、高負荷制御における運転について図６を参照しながら説明する。この場合、空調システム１の制御部４０は、第１制御弁２８に対して弁を閉じる制御信号を出力するとともに、第２制御弁２９に対して弁を開く制御信号を出力している。また、第１圧縮機２６および第２圧縮機２７に対して運転を行う制御信号を出力している。
【００６８】
第１圧縮機２６および第２圧縮機２７から吐出された冷媒は、凝縮器１１において凝縮して高圧の液冷媒となり、凝縮器１１から流出して第１膨張弁２１に向かう。高圧の液冷媒は第１膨張弁２１において減圧されて気液二相の冷媒となる。
【００６９】
気液二相の冷媒は、第１気液分離器２２において気体冷媒と液体冷媒とに分離され、液体冷媒は第２膨張弁２３により更に減圧されて蒸発器２４に流入する。なお、第１制御弁２８が閉じられているため、第１気液分離器２２の気体冷媒は第１圧縮機２６に吸入されていない。
【００７０】
蒸発器２４では液体冷媒は蒸発して気体冷媒となる。蒸発器２４を流出した冷媒は、第２気液分離器２５に流入して気体冷媒と液体冷媒とに分離される。気体冷媒は、第１圧縮機２６および第２圧縮機２７に吸入されて圧縮され、所定の圧力まで昇圧された高温高圧の冷媒として凝縮器１１に向けて吐出される。
【００７１】
空調システム１が運転されている間、制御部４０は低負荷制御、中負荷制御、インジェクション制御、および、高負荷の場合の制御の何れを実行するか判定する処理を繰り返し行っている。この判定は、図７から図１０に示すフローチャートに従って行われている。まず、室内温度が上昇した際に行われる判定処理について図７および図８を参照しながら説明する。
【００７２】
まず制御部４０の演算部４１は、図７に示すように、室内ユニット２０から吹出された空気の温度の測定を行う（Ｓ１１）。具体的には、吹出温度センサ３３から出力される測定信号を取り込み、当該測定信号に基づいて室内ユニット２０から吹出された空気の温度を求める処理を行う。
【００７３】
その後、演算部４１は、吹出温度の測定値と、予め定められた吹出温度の設定値と、の温度差である吹出温度差を求める演算処理を行い（Ｓ１２）、吹出温度差が、予め定められた閾値以上であるか否かの判定処理を行う（Ｓ１３）。吹出温度差が閾値未満であると判定された場合（ＮＯの場合）には、演算部４１はＳ１１に戻り、上述の処理を繰り返し行う。
【００７４】
Ｓ１３の判定処理において、吹出温度差が閾値以上であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、演算部４１は、第１圧縮機２６が運転され、かつ、第２圧縮機２７が停止されているか（第１圧縮機２６のみが運転されているか）否かの判定処理を行う（Ｓ１４）。具体的には、低負荷制御が行われているか否か、図３に示す態様で冷媒が循環しているか否かの判定処理を行う。
【００７５】
第１圧縮機２６のみが運転されていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、演算部４１は、図８に示すように、第１圧縮機２６が最大周波数で運転されているか否かの判定処理を行う（Ｓ１５）。第１圧縮機２６が最大周波数で運転されていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、制御部４０は、第１圧縮機２６に対して運転周波数を上げる制御信号を出力する（Ｓ１６）。
【００７６】
Ｓ１５の判定処理において、第１圧縮機２６が最大周波数で運転されていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部４０は、第２圧縮機２７で冷房運転を行う制御処理を行う（Ｓ１７）。具体的には、中負荷制御を行い、図４に示す態様で冷媒を循環させる制御処理を行う。
【００７７】
その後、演算部４１は、第１圧縮機２６の圧力比が最低許容圧力比（所定の圧力比）以上であるか否かの判定処理を行う（Ｓ１８）。具体的には、第１吸入圧力センサ３４および第１吐出圧力センサ３５の測定信号に基づき、第１圧縮機２６の吸入圧力と吐出圧力との比である圧力比を求め、この圧力比が、第１圧縮機２６を運転するために最低限必要な圧力比である最低許容圧力比以上であるか否かを判定する。最低許容圧力比としては、例えば１．２などの値を挙げることができるが、この値に限定するものではない。
【００７８】
第１圧縮機２６の圧力比が最低許容圧力比以上であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部４０は、第１圧縮機２６でインジェクションを行い、かつ、第２圧縮機２７の運転を行う制御処理を行う（Ｓ１９）。具体的には、インジェクション制御を行い、図５に示す態様で冷媒を循環させる制御処理を行う。
【００７９】
Ｓ１８の判定において、第１圧縮機２６の圧力比が最低許容圧力比未満あると判定された場合（ＮＯの場合）には、制御部４０は、第２圧縮機２７のみで冷房運転を行う制御処理を行う（Ｓ２０）。具体的には、中負荷制御を行い、図４に示す態様で冷媒を循環させる制御処理を行う。
【００８０】
その一方、図７に示すＳ１４の判定において、第１圧縮機２６のみが運転されていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、演算部４１は、第２圧縮機２７のみが運転されているか（第１圧縮機２６が停止され、かつ、第２圧縮機２７が運転されているか）否かの判定処理を行う（Ｓ２１）。
【００８１】
第２圧縮機２７のみが運転されていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、演算部４１は、図８に示すように、第２圧縮機２７が最大周波数で運転されているか否かの判定処理を行う（Ｓ２２）。第２圧縮機２７が最大周波数で運転されていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、制御部４０は、第２圧縮機２７に対して運転周波数を上げる制御信号を出力する（Ｓ２３）。その後、演算部４１は上述のＳ１８以降の制御処理を行う。
【００８２】
Ｓ２２の判定処理において、第２圧縮機２７が最大周波数で運転されていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部４０は、第１圧縮機２６および第２圧縮機２７の運転を行う制御処理を行う（Ｓ２４）。具体的には、高負荷制御を行い、図６に示す態様で冷媒を循環させる制御処理を行う。
【００８３】
その後、演算部４１は、次の第１制御、第２制御および第３制御のいずれかを選択する処理を行う（Ｓ２５）。ここで、第１制御は第１圧縮機２６の運転周波数を上昇させる制御であり、第２制御は第２圧縮機２７の運転周波数を上昇させる制御であり、第３制御は第１圧縮機２６および第２圧縮機２７の運転周波数を上昇させる制御である。
【００８４】
演算部４１は、記憶部４２に記憶されている第１圧縮機２６の特性、および、第２圧縮機２７の特性に基づいて第１制御を行った場合の消費電力、第２制御を行った場合の消費電力、および、第３制御を行った場合の消費電力のうち、最も消費電力が少ない制御を選択する。第１圧縮機２６および第２圧縮機２７の特性としては、圧縮機における吸入圧力および吐出圧力や、運転周波数や、消費電力などのデータを例示することができる。この特性は、空調システム１の運転時に定期的に取得されるデータに基づいて更新される。
【００８５】
その一方、図７に示すようにＳ２１の判定において、第２圧縮機２７のみが運転されていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、演算部４１は、インジェクションサイクルで運転されているか否かの判定処理を行う（Ｓ２６）。
【００８６】
インジェクションサイクルで運転されていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、演算部４１は、Ｓ２２以降の一連の制御処理を行う。その一方で、インジェクションサイクルで運転されていると判定された場合（ＮＯの場合）には、制御部４０は、第１圧縮機２６の運転周波数を上昇させる制御信号を出力する（Ｓ２７）。
【００８７】
Ｓ１６，Ｓ１９，Ｓ２０，Ｓ２５，Ｓ２７の後、制御部４０は、第１圧縮機２６および第２圧縮機２７の特性を取得し、記憶部４２に記憶させて蓄積させる制御処理を行う（Ｓ２８）。特性を蓄積する処理が終わると、制御部４０は再びＳ１１に戻り、上述の処理を繰り返し行う。
【００８８】
次に、室内温度が低下した際に行われる判定処理について図９から図１１を参照しながら説明する。ここでは、制御部４０の演算部４１が、室内ユニット２０から吹出された空気の温度の測定を行うところ（Ｓ１１）から、第１圧縮機２６のみが運転されているか否かの判定処理を行うところ（Ｓ１４）までは、室内温度が上昇した際に行われる判定処理（図７参照）と同様であるため、図９にそのフローチャートを示して説明を省略する。
【００８９】
第１圧縮機２６のみが運転されていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、演算部４１は、図１０に示すように、第１圧縮機２６が最小周波数で運転されているか否かの判定処理を行う（Ｓ３１）。第１圧縮機２６が最小周波数で運転されていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、制御部４０は、第１圧縮機２６に対して運転周波数を下げる制御信号を出力する（Ｓ３２）。その一方で、第１圧縮機２６が最小周波数で運転されていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部４０は、第１圧縮機２６を停止する制御信号を出力する（Ｓ３３）。
【００９０】
その一方、図９に示すＳ１４の判定において、第１圧縮機２６のみが運転されていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、演算部４１は、第２圧縮機２７のみが運転されているか（第１圧縮機２６が停止され、かつ、第２圧縮機２７が運転されているか）否かの判定処理を行う（Ｓ２１）。
【００９１】
第２圧縮機２７のみが運転されていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、演算部４１は、図１０に示すように、第２圧縮機２７が最小周波数で運転されているか否かの判定処理を行う（Ｓ３４）。第２圧縮機２７が最小周波数で運転されていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部４０は、第１圧縮機２６を運転し、かつ、第２圧縮機２７と停止する制御信号を出力する（Ｓ３５）。具体的には低負荷制御を行い、図３に示す態様で冷媒を循環させる制御処理を行う。
【００９２】
第２圧縮機２７が最小周波数で運転されていないと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部４０は、第２圧縮機２７に対して運転周波数を下げる制御信号を出力する（Ｓ３６）。その後、演算部４１は、Ｓ１８と同様に、第１圧縮機２６の圧力比が最低許容圧力比以上であるか否かの判定処理を行う（Ｓ３７）。
【００９３】
第１圧縮機２６の圧力比が最低許容圧力比以上であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部４０は、第１圧縮機２６でインジェクションを行い、かつ、第２圧縮機２７の運転を行う制御処理を行う（Ｓ３８）。具体的には、インジェクション制御を行い、図５に示す態様で冷媒を循環させる制御処理を行う。
【００９４】
Ｓ３７の判定において、第１圧縮機２６の圧力比が最低許容圧力比未満あると判定された場合（ＮＯの場合）には、制御部４０は、第２圧縮機２７のみで冷房運転を行う制御処理を行う（Ｓ３９）。具体的には、中負荷制御を行い、図４に示す態様で冷媒を循環させる制御処理を行う。
【００９５】
その一方、図９に示すＳ２１の判定において、第２圧縮機２７のみが運転されていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、演算部４１は、インジェクションサイクルで運転されているか否かの判定処理を行う（Ｓ２６）。
【００９６】
インジェクションサイクルで運転されていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、演算部４１はその後、Ｓ３４以降の一連の制御処理を行う。その一方で、インジェクションサイクルで運転されていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、制御部４０は、上記のＳ２５において第１制御が選択されていたか否かの判定処理を行う（Ｓ４０）。第１制御が選択されていたと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部４０は、図１０に示すように、第１圧縮機２６が最小周波数で運転されているか否かの判定処理を行う（Ｓ４１）。
【００９７】
第１圧縮機２６が最小周波数で運転されていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部４０は、第１圧縮機２６を停止する制御信号を出力する（Ｓ４２）。その一方で、第１圧縮機２６が最小周波数で運転されていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、制御部４０は、第１圧縮機２６に対して運転周波数を下げる制御信号を出力する（Ｓ４３）。
【００９８】
Ｓ４０の判定において、第１制御が選択されていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、制御部４０は、上記のＳ２５において第２制御が選択されていたか否かの判定処理を行う（Ｓ４４）。第２制御が選択されていたと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部４０は、図１１に示すように、第２圧縮機２７が最小周波数で運転されているか否かの判定処理を行う（Ｓ４５）。ここで、第２圧縮機２７の最小周波数とは、高負荷制御において第２圧縮機２７が運転を開始した際の周波数のことである。
【００９９】
Ｓ４５の判定において、第２圧縮機２７が最低周波数で運転されていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部４０は、第１圧縮機２６を停止する制御信号を出力する（Ｓ４６）。その一方で、第２圧縮機２７が最低周波数で運転されていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、制御部４０は、第２圧縮機２７の運転周波数を低下させる制御信号を出力する（Ｓ４７）。
【０１００】
Ｓ４４の判定において、第２制御が選択されていないと判定された場合（ＮＯの場合）には）、第３制御が選択されていたことになり、制御部４０は、図１１に示すように、第１圧縮機２６および第２圧縮機２７が最小周波数で運転されているか否かの判定処理を行う（Ｓ４８）。ここで、第１圧縮機２６の最小周波数とは、高負荷制御において第１圧縮機２６が運転を開始した際の周波数のことであり、第２圧縮機２７の最小周波数についても同様である。
【０１０１】
Ｓ４８の判定において、第１圧縮機２６および第２圧縮機２７が最小周波数で運転されていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部４０は、第１圧縮機２６の運転を停止する制御信号を出力する（Ｓ４９）。その一方で、第１圧縮機２６および第２圧縮機２７が最小周波数で運転されていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、制御部４０は、第１圧縮機２６および第２圧縮機２７の運転周波数を低下させる制御信号を出力する（Ｓ５０）。
【０１０２】
Ｓ３２，Ｓ３３，Ｓ３５，Ｓ３８，Ｓ３９，Ｓ４２，Ｓ４３，Ｓ４６，Ｓ４７，Ｓ４９，Ｓ５０の後、図１０に示すように、制御部４０は、第１圧縮機２６および第２圧縮機２７の特性を取得し、記憶部４２に記憶させて蓄積させる制御処理を行う（Ｓ５１）。特性を蓄積する処理が終わると、制御部４０は再び図９のＳ１１に戻り、上述の処理を繰り返し行う。
【０１０３】
次に、低負荷制御、中負荷制御、インジェクション制御および高負荷制御における負荷と、圧縮機の回転数との関係を、図１２（ａ）および図１２（ｂ）のグラフを参照しながら説明する。ここでは、高負荷制御において第１制御が選択された例について説明する。図１２（ａ）および図１２（ｂ）のグラフでは、縦軸を圧縮機の回転数（運転周波数と同義）、横軸を空調システム１の負荷としている。
【０１０４】
さらに、グラフにおける負荷が低い領域（図の左側）から負荷が高い領域（図の右側）に向かって、低負荷制御の領域、中負荷制御またはインジェクション制御の領域、高負荷制御の領域となっている。グラフにおいて符号Ａが付された線は第１圧縮機２６を表し、符号Ｂが付された線は第２圧縮機２７を表している。
【０１０５】
まず、図１２（ａ）を参照しながら負荷が低負荷から高負荷に増加する場合について説明する。この場合、低負荷制御の領域では、第１圧縮機２６を運転し、第２圧縮機２７を停止しているため、第２圧縮機２７のみを運転し続ける場合（点線で示している場合）と比較して、空調システム１が対応できる負荷の最低値が低くなっている。
【０１０６】
中負荷制御またはインジェクション制御の領域では、第２圧縮機２７の回転数が負荷に応じて調整されるとともに、第１圧縮機２６の圧力比が最低許容圧力比以上で有る場合には、点線で示すように第１圧縮機２６がインジェクション量および圧力に応じて回転数が調整されている。高負荷制御領域では、第２圧縮機２７が負荷に関わらず最大回転数で運転され、第１圧縮機２６の回転数が負荷に応じて調整されている。
【０１０７】
次に、図１２（ｂ）を参照しながら負荷が高負荷から低負荷に減少する場合について説明する。この場合、圧縮機の回転数が負荷に応じて調整されている点においては図１２（ａ）の場合と同様である。図１２（ａ）と異なるのは、中負荷制御またはインジェクション制御の領域から、低負荷制御の領域に切り替わる負荷が異なる点である。
【０１０８】
つまり、第１圧縮機２６でも、第２圧縮機２７でも対応可能な負荷の領域において、負荷が増加する図１２（ａ）の場合には第１圧縮機２６の運転で対応しているのに対して、負荷が減少する図１２（ｂ）の場合には第２圧縮機２７の運転で対応している点が異なっている。
【０１０９】
なお、高負荷制御時に第２制御が選択された際については図１３（ａ）のグラフに、第３制御が選択された際については図１３（ｂ）のグラフに表されている。
【０１１０】
第２制御が選択された場合には、図１３（ａ）に示すように、高負荷制御領域の全体にわたって第１圧縮機２６が最大回転数で運転され、第２圧縮機２７の回転数は負荷に応じて制御されている。また、第３制御が選択された場合には、図１３（ｂ）に示すように、第１圧縮機２６および第２圧縮機２７の回転数は負荷に応じて制御されている。
【０１１１】
図１３（ｂ）では、第２圧縮機２７と比較して、負荷の変化に対する第１圧縮機２６の回転数の変化の割合が大きい例が示されている。なお、この変化の割合は、第２圧縮機２７の方が大きくてもよいし、同じであってもよく、特に限定するものではない。
【０１１２】
上記の構成の空調システム１によれば、第１圧縮機２６はインジェクション制御時にインジェクションサイクルを実現する圧縮機として使用されるだけでなく、高負荷制御時には蒸発器２４における熱交換に寄与する圧縮機としても使用される。このように第１圧縮機２６をインジェクションサイクルの実現に用いることで、低負荷においても空調システム１を安定して冷房運転することができる。さらに第１圧縮機２６を、空調システム１による冷房にも寄与するように使うため空調システム１の運転効率が向上し、消費電力の低減を図ることができる。
【０１１３】
第１圧縮機２６の圧縮容量を第２圧縮機２７の圧縮容量よりも小さくすることにより、空調システム１における消費電力の低減を更に図りやすくなるとともに、低負荷での安定した冷房運転を実現しやすくなる。一般に、圧縮機で消費される電力は、その圧縮容量が小さくなるに伴い減少する。また、負荷率が下がると効率も低下する。そのため、低負荷制御で運転される第１圧縮機２６の圧縮容量を小さくすることにより、低負荷制御において消費される電力を低減しやすくなる。また、低負荷制御において空調システム１を連続運転した際の冷房能力がさらに小さくなるため、要求される冷房能力が小さい場合であっても空調システム１を発停させることなく連続して運転させやすくなる。なお、低負荷時制御が行われていない場合において第１圧縮機２６は、空調システム１の冷房能力に寄与しない冷媒（蒸発器２４を流れない冷媒）を圧縮するものであるため、第２圧縮機２７と比較して圧縮容量を小さく設定することができる。
【０１１４】
第１制御、第２制御および第３制御の中から、第１圧縮機２６の特性および第２圧縮機２７の特性に基づいて消費電力が最も低い制御を選択することにより、消費電力の削減を図ることができる。
【０１１５】
さらに、第１制御、第２制御および第３制御における第１圧縮機２６の特性および第２圧縮機２７の特性を、第１圧縮機２６および第２圧縮機２７の運転情報に基づいて更新することにより、消費電力が最も低い制御を選択する際の精度がより高くなる。
【０１１６】
第１圧縮機２６の特性および第２圧縮機２７の特性を記憶部４２に記憶させることにより、記憶させた運転情報を第１圧縮機２６および第２圧縮機２７などの制御に用いることができ、消費電力の削減を図りやすくなる。
【０１１７】
なお、上述の実施形態では、図７や図９に示すように、室内ユニット２０から吹出された空気の温度と、予め定められた吹出温度の設定値との差である吹出温度差が、予め定められた閾値以上か否かを判定する（Ｓ１１からＳ１３）例に適用して説明しているが、室内ユニット２０に吸入される空気の温度と、予め定められた吸入温度の設定値との差である吸入温度差が、予め定められた閾値以上か否かを判定してもよく、特に限定するものではない。
【０１１８】
また、図８のＳ２５において第１制御、第２制御および第３制御を選択する際に、空調システム１の運転時に定期的に取得されるデータに基づいて更新された第１圧縮機２６の特性、および、第２圧縮機２７の特性に基づいて選択を行う例に適用して説明したが、第１圧縮機２６の特性、および、第２圧縮機２７の特性は、予め定められた特性のままであっても（更新されなくても）よく、特に限定するものではない。特性を更新しない場合には、Ｓ２８やＳ５１における特性の蓄積処理を行わなくてもよいし、行ってもよい。
【０１１９】
さらには、Ｓ２５において最初から第１制御を選択することとし、図９のＳ４０においても第１制御が選択されている場合（ＹＥＳの場合）のみが選択されることとしてもよい。このようにすることにより、制御部４０における演算処理量を減らすことができる。
【０１２０】
その他に、Ｓ２７において第１制御に相当する第１圧縮機２６の運転周波数を上昇させる制御処理が行われる例に適用して説明したが、第２制御に相当する制御処理や、第３制御に相当する制御処理が行われてもよく、特に限定するものではない。
【０１２１】
また、記憶部４２に記憶させた運転情報は、上述のように第１圧縮機２６の特性および第２圧縮機２７の特性の更新に用いてもよいし、吹出し空気の温度変化や、吸込み空気の温度変化に応じた第１圧縮機２６や第２圧縮機２７の運転周波数の変化幅の制御に利用してもよく、特に限定するものではない。この場合、記憶部４２に記憶される運転情報には、前回の記憶時から変化量である差分も記憶される。
【０１２２】
記憶部４２に運転情報の差分を記憶する場合、記憶した運転情報などを、吹出空気温度などの変化状況に応じた将来の制御状態の予測に用いることもでき、運転情報などの利用目的を特に限定するものではない。
【０１２３】
〔第１の実施形態の第１変形例〕
次に、本発明の第１の実施形態の第１変形例について図１４を参照しながら説明する。本変形例の空調システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、室内温度が上昇した際に行われる判定処理における第１圧縮機のみが運転されていると判定された以降（図７におけるＳ１４のＹＥＳ以降）の制御内容が異なっている。
【０１２４】
本変形例においては、図１４を用いて第１圧縮機のみが運転されていると判定された以降の制御内容についてのみを説明し、その他の制御内容等の説明を省略する。
本変形例の空調システム１において制御部４０の演算部４１は、第１圧縮機２６のみが運転されていると判定すると（図７におけるＳ１４のＹＥＳ）、図１４に示すように、第２圧縮機２７の最小周波数でも運転可能か否かの判定処理を行う（Ｓ６０）。つまり、第２圧縮機２７を最小周波数で運転した場合の冷房能力が、空調システム１に要求される負荷に対して過大になっていないか否かの判定処理を行う。
【０１２５】
第２圧縮機２７が最小周波数でも運転可能と判定された場合（ＹＥＳの場合）には、演算部４１は、第１圧縮機２６を運転した場合の消費電力と比較して、第２圧縮機２７を運転した場合の消費電力が小さいか否かの判定処理を行う（Ｓ６１）。つまり、第１圧縮機２６の運転でも、第２圧縮機２７の運転でも対応可能場合において、どちらの圧縮機を運転すると消費電力が小さくなるか判定する処理を行う。
【０１２６】
第２圧縮機２７を運転した場合の消費電力が小さいと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部４０は、第２圧縮機２７を運転して冷房運転を行う制御信号を出力する（Ｓ６２）。その後、演算部４１は、Ｓ１８と同様に、第１圧縮機２６の圧力比が最低許容圧力比以上であるか否かの判定処理を行う（Ｓ６３）。
【０１２７】
第１圧縮機２６の圧力比が最低許容圧力比以上であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部４０は、第１圧縮機２６でインジェクションを行い、かつ、第２圧縮機２７の運転を行う制御処理を行う（Ｓ６４）。その一方で、第１圧縮機２６の圧力比が最低許容圧力比未満あると判定された場合（ＮＯの場合）には、制御部４０は、第２圧縮機２７のみで冷房運転を行う制御処理を行う（Ｓ６５）。
【０１２８】
Ｓ６０の判定において、第２圧縮機２７の最小周波数では運転不可能と判定された場合（ＮＯの場合）、および、Ｓ６１の判定において、第２圧縮機２７を運転した場合の消費電力が小さくない（消費電力が大きい）と判定された場合（ＮＯの場合）には、制御部４０は、第１圧縮機２６に対して運転周波数を上げる制御信号を出力する（Ｓ６６）。
【０１２９】
Ｓ６４，Ｓ６５，Ｓ６６の後、制御部４０は、第１圧縮機２６および第２圧縮機２７の特性を取得し、記憶部４２に記憶させて蓄積させる制御処理を行う（Ｓ２８）。特性を蓄積する処理が終わると、制御部４０は再びＳ１１に戻り（図７参照）、上述の処理を繰り返し行う。
【０１３０】
本変形例の空調システム１によれば、室内温度が上昇した際に行われる判定処理において、第１圧縮機２６でも、第２圧縮機２７でも運転できる領域に対して、消費電力が小さくなる圧縮機を用いた運転を行うことができる。そのため、空調システム１の消費電力の更なる低減を図ることができる。
【０１３１】
〔第１の実施形態の第２変形例〕
次に、本発明の第１の実施形態の第２変形例について図１５を参照しながら説明する。本変形例の空調システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、室内温度が低下した際に行われる判定処理における第２圧縮機のみが運転されていると判定された以降（図９におけるＳ２１のＹＥＳ以降）、インジェクションサイクルでの運転が行われていると判定された以降（図９におけるＳ２６のＹＥＳ以降）の制御内容が異なっている。
【０１３２】
本変形例においては、図１５を用いて第２圧縮機２７のみが運転されていると判定された以降、インジェクションサイクルでの運転が行われていると判定された以降の制御内容についてのみを説明し、その他の制御内容等の説明を省略する。
【０１３３】
本変形例の空調システム１において制御部４０の演算部４１は、第２圧縮機２７のみが運転されていると判定すると（図９におけるＳ２１のＹＥＳ）、または、インジェクションサイクルで運転されていると判定すると（図９におけるＳ２６のＹＥＳ）、図１５に示すように、第１圧縮機２６の最大周波数でも運転可能か否かの判定処理を行う（Ｓ７０）。つまり、第１圧縮機２６を最大周波数で運転した場合の冷房能力が、空調システム１に要求される負荷を満たすか否かの判定処理を行う。
【０１３４】
第１圧縮機２６が最小周波数でも運転可能と判定された場合（ＹＥＳの場合）には、演算部４１は、第２圧縮機２７を運転した場合の消費電力と比較して、第１圧縮機２６を運転した場合の消費電力が小さいか否かの判定処理を行う（Ｓ７１）。つまり、第１圧縮機２６の運転でも、第２圧縮機２７の運転でも対応可能場合において、どちらの圧縮機を運転すると消費電力が小さくなるか判定する処理を行う。
【０１３５】
Ｓ７０の判定において、第１圧縮機２６の最大周波数では運転不可能と判定された場合（ＮＯの場合）、および、Ｓ７１の判定において、第１圧縮機２６を運転した場合の消費電力が小さくない（消費電力が大きい）と判定された場合（ＮＯの場合）には、制御部４０は、第２圧縮機２７に対して運転周波数を下げる制御信号を出力する（Ｓ７２）。
【０１３６】
その後、演算部４１は、Ｓ１８と同様に、第１圧縮機２６の圧力比が最低許容圧力比以上であるか否かの判定処理を行う（Ｓ７３）。第１圧縮機２６の圧力比が最低許容圧力比以上であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部４０は、第１圧縮機２６でインジェクションを行い、かつ、第２圧縮機２７の運転を行う制御処理を行う（Ｓ７４）。その一方で、第１圧縮機２６の圧力比が最低許容圧力比未満あると判定された場合（ＮＯの場合）には、制御部４０は、第２圧縮機２７のみで冷房運転を行う制御処理を行う（Ｓ７５）。
【０１３７】
その一方で、Ｓ７１の判定において、第１圧縮機２６を運転した場合の消費電力が小さいと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部４０は、第２圧縮機２７を停止し、第１圧縮機２６を運転する制御信号を出力する（Ｓ７６）。
【０１３８】
Ｓ７４，Ｓ７５，Ｓ７６の後、制御部４０は、第１圧縮機２６および第２圧縮機２７の特性を取得し、記憶部４２に記憶させて蓄積させる制御処理を行う（Ｓ５１）。特性を蓄積する処理が終わると、制御部４０は再びＳ１１に戻り（図９参照）、上述の処理を繰り返し行う。
【０１３９】
本変形例の空調システム１によれば、室内温度が低下した際に行われる判定処理において、第１圧縮機２６でも、第２圧縮機２７でも運転できる領域に対して、消費電力が小さくなる圧縮機を用いた運転を行うことができる。そのため、空調システム１の消費電力の更なる低減を図ることができる。
【０１４０】
〔第１の実施形態の第３変形例〕
次に、本発明の第１の実施形態の第３変形例について図１６から図１８を参照しながら説明する。本変形例の空調システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、高負荷制御における中負荷制御またはインジェクション制御との境界付近での第１圧縮機２６および第２圧縮機２７に対する制御内容が異なっている。
【０１４１】
まず、図１６（ａ）を参照しながら、高負荷制御において第１制御が選択された場合での第１圧縮機２６および第２圧縮機２７に対する回転数の制御について説明する。
本変形例の空調システム１において制御部４０は、中負荷制御またはインジェクション制御から高負荷制御に切り替わる際に、第２圧縮機２７の回転数を最大回転数から所定量だけ低下させると同時に、最小回転数にて第１圧縮機２６の運転を開始する。ここで、低下させる所定量としては、第２圧縮機２７から吐出される冷媒の流量が、第１圧縮機２６が最小回転数で運転された際に吐出される冷媒流量と等しい冷媒流量だけ減少する回転数の変化幅を例示することができる。
【０１４２】
その後、第２圧縮機２７の回転数が負荷の増加に応じて増加し、最大回転数になるまでの領域では、第１圧縮機２６は最小回転数で運転される。第２圧縮機２７の回転数が最大回転数に達した後は、第１圧縮機２６の回転数は負荷の増加に応じて増加する。
【０１４３】
負荷が減少する場合では、上述の説明を逆に辿ることになる。つまり、負荷が高い状態においては第１圧縮機２６の回転数が負荷の減少に応じて減少し、第２圧縮機２７は最大回転数で運転されている。第１圧縮機２６の回転数が最小回転数に達すると、第２圧縮機２７の回転数が、負荷の減少に応じて減少する。高負荷制御から中負荷制御またはインジェクション制御に切り替わると、第２圧縮機２７の回転数が最大回転数に上昇し、その後、負荷の減少に応じて第２圧縮機２７の回転数は減少する。
【０１４４】
このように第１圧縮機２６および第２圧縮機２７の回転数を制御することにより、空調システム１を循環する冷媒流量が、制御の切り替わりの際に大きく変動すること（ハンチングすること）が抑制され、安定した運転を行うことができる。
【０１４５】
次に、図１６（ｂ）を参照しながら、高負荷制御において第２制御が選択された場合での第１圧縮機２６および第２圧縮機２７に対する回転数の制御について説明する。
本変形例の空調システム１において制御部４０は、中負荷制御またはインジェクション制御から高負荷制御に切り替わる際に、第１圧縮機２６を最大回転数で運転するとともに、第２圧縮機２７の回転数を、第１の実施形態での運転開始時の回転数よりも所定量だけ低下した回転数で運転を行う。第２圧縮機２７の回転数は、第１の実施形態における回転数まで急速に増加し、その後は第１実施形態と同様に負荷の増加に応じて増加する。
【０１４６】
負荷が減少する場合では、上述の説明を逆に辿ることになる。
このように第２圧縮機２７の回転数を制御することにより、空調システム１を循環する冷媒流量が、制御の切り替わりの際に大きく変動すること（ハンチングすること）が抑制され、安定した運転を行うことができる。
【０１４７】
次に、図１７（ａ）から図１８を参照しながら、高負荷制御において第３制御が選択された場合での第１圧縮機２６および第２圧縮機２７に対する回転数の制御について説明する。
本変形例の空調システム１において制御部４０は、中負荷制御またはインジェクション制御から高負荷制御に切り替わる際に、次に説明する３つの制御のうちいずれかを行う。制御部４０はこの３つの制御のうちいずれかを予め選択して行ってもよいし、圧縮機の特性に基づいて選択してもよい。
【０１４８】
まず、図１７（ａ）に示すように、第１圧縮機２６の回転数を、第１の実施形態での運転開始時の回転数よりも所定量だけ低下した回転数で運転を行う。第２圧縮機２７の回転数については、第１の実施形態と同様に制御される。
【０１４９】
次に、図１７（ｂ）に示すように、第２圧縮機２７の回転数を、第１の実施形態での運転開始時の回転数よりも所定量だけ低下した回転数で運転を行う。第１圧縮機２６の回転数については、第１の実施形態と同様に制御される。
【０１５０】
最後に、図１８に示すように、第１圧縮機２６の回転数を、第１の実施形態での運転開始時の回転数よりも所定量だけ低下した回転数で運転を行うとともに、第２圧縮機２７の回転数を、第１の実施形態での運転開始時の回転数よりも所定量だけ低下した回転数で運転を行う。
【０１５１】
負荷が減少する場合では、上述の説明を逆に辿ることになる。
このように第１圧縮機２６および第２圧縮機２７の回転数を制御することにより、空調システム１を循環する冷媒流量が、制御の切り替わりの際に大きく変動すること（ハンチングすること）が抑制され、安定した運転を行うことができる。
【０１５２】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図１９から図３５を参照して説明する。本実施形態の空調システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは設けられている圧縮機の台数が異なっている。
【０１５３】
本実施形態の空調システム１０１には、図１９に示すように、凝縮器１１と、第１膨張弁２１、第１気液分離器２２、第２膨張弁２３、蒸発器２４、第２気液分離器２５、第１圧縮機２６、第２圧縮機２７、第３圧縮機（第２圧縮部）１２７、第１制御弁２８および第２制御弁２９と、制御部１４０と、から主に構成されている。
【０１５４】
第３圧縮機１２７は、第２圧縮機２７と同様に、蒸発器２４と凝縮器１１との間に配置される圧縮機であり、冷媒を圧縮する圧縮容積が第２圧縮機２７と等しいものである。第３圧縮機１２７と第２圧縮機２７とを比較すると、第２圧縮機２７はインバータ制御により運転周波数が可変制御されるのに対して、第３圧縮機１２７は運転周波数が固定されている点が異なっている。
【０１５５】
また、第３圧縮機１２７の吐出側には冷媒の逆流を防止する逆止弁１２７Ａが配置されている。逆止弁１２７Ａは、第３圧縮機１２７が停止した場合に、第１圧縮機２６や第２圧縮機２７や凝縮器１１から冷媒が第３圧縮機１２７に逆流することを防止するものである。
【０１５６】
制御部１４０は空調システム１０１における運転状態を制御するものであり、ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェース等を有するマイクロコンピュータである。制御部１４０が配置される場所は、例えば図１９に示すように、室内ユニット２０内であってもよいし、室内ユニット２０以外の場所であってもよく、特に限定するものではない。
【０１５７】
ＲＯＭ等に記憶されている制御プログラムは、図２０の模式図に示すように、ＣＰＵを演算部４１として機能させるものであり、ＲＯＭ等を記憶部４２として機能させるものである。制御部１４０による運転状態の制御は、従来の空調システムにおいて行われている室内空気の温度を設定温度とする制御や、本実施形態の特徴である低負荷時制御などを例示することができる。
【０１５８】
制御部１４０には、第１の実施形態の制御部４０と比較して、第３圧縮機１２７に吸入される冷媒の圧力を測定する第３吸入圧力センサ１３６と、第３圧縮機１２７から吐出された冷媒の圧力を測定する第３吐出圧力センサ１３７と、から測定した圧力を示す測定信号が更に入力されている点が異なっている。また、制御部４０からは、第１の実施形態の制御部４０と比較して、第３圧縮機１２７の運転状態を制御する制御信号が出力される点が異なっている。
【０１５９】
次に、上記の構成からなる空調システム１０１における運転について図２１から図２６の回路図を参照しながら説明する。具体的には、空調システム１０１に対する熱負荷が最も低い低負荷の場合の制御（以下、「低負荷制御」と記載する。）、その次に熱負荷が少ない中負荷の場合の制御（以下、「中負荷制御」と記載する。）、中負荷の場合であってインジェクションサイクルでの運転が可能なインジェクションの場合の制御（特許請求の範囲におけるインジェクション制御に相当し、以下「中負荷インジェクション制御」と記載する。）、熱負荷が高い高負荷の場合の制御（特許請求の範囲における中負荷制御に相当し、以下「高負荷制御」と記載する。）、高負荷の場合であってインジェクションサイクルでの運転が可能なインジェクションの場合の制御（特許請求の範囲におけるインジェクション制御に相当し、以下、「高負荷インジェクション制御」と記載する。）、および、熱負荷が最も高い高負荷の場合の制御（特許請求の範囲における高負荷制御に相当し、以下「超負荷制御」と記載する。）における運転について説明する。
【０１６０】
まず、低負荷制御における運転について図２１を参照しながら説明する。この場合、空調システム１０１の制御部１４０は、第１制御弁２８に対して弁を閉じる制御信号を出力するとともに、第２制御弁２９に対して弁を開く制御信号を出力している。
【０１６１】
また、制御部１４０は、第１圧縮機２６に対して運転を行う制御信号を出力し、第２圧縮機２７および第３圧縮機１２７に対して停止する制御信号を出力している。この場合における冷媒の流れは、第１の実施形態における低負荷制御の場合と同様であるため、その説明を省略する。
【０１６２】
次に、中負荷制御における運転について図２２を参照しながら説明する。この場合、空調システム１０１の制御部１４０は、第１制御弁２８および第２制御弁２９に対して弁を閉じる制御信号を出力している。また、第１圧縮機２６および第３圧縮機１２７に対して停止する制御信号を出力するとともに、第２圧縮機２７に対して運転を行う制御信号を出力している。この場合における冷媒の流れは、第１の実施形態における中負荷制御の場合と同様であるため、その説明を省略する。
【０１６３】
次に、中負荷インジェクション制御における運転について図２３を参照しながら説明する。この場合、空調システム１０１の制御部１４０は、第１制御弁２８に対して弁を開く制御信号を出力するとともに、第２制御弁２９に対して弁を閉じる制御信号を出力している。また、第１圧縮機２６および第２圧縮機２７に対して運転を行う制御信号を出力するとともに、第３圧縮機１２７に対して停止する制御信号を出力する。この場合における冷媒の流れは、第１の実施形態におけるインジェクション制御の場合と同様であるため、その説明を省略する。
【０１６４】
次に、高負荷制御における運転について図２４を参照しながら説明する。この場合、空調システム１０１の制御部１４０は、第１制御弁２８および第２制御弁２９に対して弁を閉じる制御信号を出力している。また、第１圧縮機２６に対して停止する制御信号を出力するとともに、第２圧縮機２７および第３圧縮機１２７に対して運転を行う制御信号を出力する。
【０１６５】
この場合における冷媒の流れは、第２圧縮機２７および第３圧縮機１２７が運転され、第１圧縮機２６が停止されている点を除き、第１の実施形態における高負荷制御の場合と同様であるため、その説明を省略する。
【０１６６】
次に、高負荷インジェクション制御における運転について図２５を参照しながら説明する。この場合、空調システム１０１の制御部１４０は、第１制御弁２８に対して弁を開く制御信号を出力するとともに、第２制御弁２９に対して弁を閉じる制御信号を出力している。また、第１圧縮機２６、第２圧縮機２７および第３圧縮機１２７に対して運転を行う制御信号を出力する。
【０１６７】
この場合における冷媒の流れは、第１圧縮機２６、第２圧縮機２７および第３圧縮機１２７が運転されている点を除き、第１の実施形態におけるインジェクション制御の場合と同様であるため、その説明を省略する。
【０１６８】
最後に、超負荷制御における運転について図２６を参照しながら説明する。この場合、空調システム１０１の制御部１４０は、第１制御弁２８に対して弁を閉じる制御信号を出力するとともに、第２制御弁２９に対して弁を開く制御信号を出力している。また、第１圧縮機２６、第２圧縮機２７および第３圧縮機１２７に対して運転を行う制御信号を出力する。
【０１６９】
この場合における冷媒の流れは、第１圧縮機２６、第２圧縮機２７および第３圧縮機１２７が運転されている点を除き、第１の実施形態における高負荷制御の場合と同様であるため、その説明を省略する。
【０１７０】
空調システム１０１が運転されている間、制御部１４０は低負荷制御、中負荷制御、中負荷インジェクション制御、高負荷制御、高負荷インジェクション制御、および、超負荷制御の何れを実行するか判定する処理を繰り返し行っている。この判定は、図２７から図３２に示すフローチャートに従って行われている。まず、室内温度が上昇した際に行われる判定処理について図２７から図２９を参照しながら説明する。
【０１７１】
制御部１４０の演算部４１が、室内ユニット２０から吹出された空気の温度の測定を行うところ（Ｓ１１）から、第２圧縮機２７に対して運転周波数を上げる制御信号を出力する（Ｓ２３）までは、第１の実施形態で行われる判定処理（図７および図８参照）と同様であるため、図２７および図２８にそのフローチャートを示して説明を省略する。
【０１７２】
Ｓ２２の判定処理において、第２圧縮機２７が最大周波数で運転されていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部１４０は、第２圧縮機２７および第３圧縮機１２７の運転を行う制御処理を行う（Ｓ１２４）。具体的には、高負荷制御を行い、図２４に示す態様で冷媒を循環させる制御処理を行う。
【０１７３】
その後、演算部４１は、Ｓ１８と同様に、第１圧縮機２６の圧力比が最低許容圧力比以上であるか否かの判定処理を行う（Ｓ１２５）。第１圧縮機２６の圧力比が最低許容圧力比以上であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部１４０は、第１圧縮機２６でインジェクションを行い、かつ、第２圧縮機２７および第３圧縮機１２７の運転を行う制御処理を行う（Ｓ１２６）。具体的には、高負荷インジェクション制御を行い、図２５に示す態様で冷媒を循環させる制御処理を行う。
【０１７４】
Ｓ１２５の判定において、第１圧縮機２６の圧力比が最低許容圧力比未満あると判定された場合（ＮＯの場合）には、制御部１４０は、第２圧縮機２７および第３圧縮機１２７のみで冷房運転を行う制御処理を行う（Ｓ１２７）。具体的には、高負荷制御を行い、図２４に示す態様で冷媒を循環させる制御処理を行う。
【０１７５】
その一方、図２７に示すＳ２１の判定において、第２圧縮機２７のみが運転されていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、演算部４１は、第１圧縮機２６がインジェクションサイクルで運転され、第２圧縮機２７が運転されているか否かの判定処理を行う（Ｓ１２８）。
【０１７６】
第１圧縮機２６がインジェクションサイクルで運転され、第２圧縮機２７が運転されていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、演算部４１は、Ｓ２２以降の一連の制御処理を行う。その一方で、第１圧縮機２６がインジェクションサイクルで運転され、第２圧縮機２７が運転されていると判定された場合（ＮＯの場合）には、演算部４１は、第２圧縮機２７および第３圧縮機１２７のみが運転されているか否かの判定処理を行う（Ｓ１２９）。
【０１７７】
第２圧縮機２７および第３圧縮機１２７のみが運転されていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、演算部４１は、図２９に示すように、第２圧縮機２７が最大周波数で運転されているか否かの判定処理を行う（Ｓ１３０）。第２圧縮機２７が最大周波数で運転されていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、制御部１４０は、第２圧縮機２７に対して運転周波数を上げる制御信号を出力する（Ｓ１３１）。その後、制御部１４０はＳ１２５以降の制御処理を行う。
【０１７８】
Ｓ１３０の判定において、第２圧縮機２７が最大周波数で運転されていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部１４０は、第１圧縮機２６、第２圧縮機２７および第３圧縮機１２７を運転する制御信号を出力する（Ｓ１３２）。具体的には、超負荷制御を行い、図６に示す態様で冷媒を循環させる制御処理を行う。その後演算部４１は、Ｓ２５と同様に、第１制御、第２制御および第３制御のいずれかを選択する処理を行う（Ｓ１３３）。
【０１７９】
その一方、図２７に示すようにＳ１２９の判定において、第２圧縮機２７および第３圧縮機１２７のみが運転されていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、演算部４１は、第１圧縮機２６がインジェクションサイクルで運転され、第２圧縮機２７および第３圧縮機１２７が運転されているか否かの判定処理を行う（Ｓ１３４）。
【０１８０】
第１圧縮機２６がインジェクションサイクルで運転され、第２圧縮機２７および第３圧縮機１２７が運転されていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、演算部４１は、Ｓ１３０以降の演算処理を行う。その一方で、第１圧縮機２６がインジェクションサイクルで運転され、第２圧縮機２７および第３圧縮機１２７が運転されてないと判定された場合（ＮＯの場合）には、制御部１４０は、第１圧縮機２６の運転周波数を上げる制御信号を出力する（Ｓ１３５）。
【０１８１】
Ｓ１６，Ｓ１９，Ｓ２０，Ｓ１２６，Ｓ１２７，Ｓ１３３，Ｓ１３５の後、制御部１４０は、第１圧縮機２６、第２圧縮機２７および第３圧縮機１２７の特性を取得し、記憶部４２に記憶させて蓄積させる制御処理を行う（Ｓ１３６）。特性を蓄積する処理が終わると、制御部１４０は再び図２７のＳ１１に戻り、上述の処理を繰り返し行う。
【０１８２】
次に、室内温度が低下した際に行われる判定処理について図３０から図３２を参照しながら説明する。ここでは、制御部１４０の演算部４１が、室内ユニット２０から吹出された空気の温度の測定を行うところ（Ｓ１１）から、制御部１４０が第２圧縮機２７のみで冷房運転を行う制御処理を行うところ（Ｓ３９）までは、第１の実施形態における制御（図９および図１０参照）と同様であるため、図３０および図３１にそのフローチャートを示して説明を省略する。
【０１８３】
図３０に示すＳ２１の判定において、第２圧縮機２７のみが運転されていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、演算部４１は、第１圧縮機２６でインジェクションサイクルが運転され、第２圧縮機２７で冷房運転がされているか否かの判定処理を行う（Ｓ１２８）。第１圧縮機２６でインジェクションサイクルが運転され、第２圧縮機２７で冷房運転がされていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、演算部４１はその後、Ｓ３４以降の一連の制御処理を行う。
【０１８４】
その一方で、第１圧縮機２６でインジェクションサイクルが運転され、第２圧縮機２７で冷房運転がされていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、演算部４１は、第１圧縮機２６および第２圧縮機２７のみが運転されているか否かの判定処理を行う（Ｓ１２９）。第１圧縮機２６および第２圧縮機２７のみが運転されていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、演算部４１は、図３１に示すように、第２圧縮機２７が最小周波数で運転されているか否かの判定処理を行う（Ｓ２３４）。
【０１８５】
第２圧縮機２７が最小周波数で運転されていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部１４０は第３圧縮機１２７を停止し、第２圧縮機２７を運転する制御信号を出力する（Ｓ２３５）。その後制御部１４０は、上述のＳ３７以降の制御処理を行う。
【０１８６】
Ｓ２３４の判定において、第２圧縮機２７が採用周波数で運転されていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、制御部１４０は第２圧縮機２７の運転周波数を低下させる制御信号を出力する（Ｓ２３６）。その後演算部４１は、Ｓ１８と同様に、第１圧縮機２６の圧力比が最低許容圧力比以上であるか否かの判定処理を行う（Ｓ２３７）。
【０１８７】
第１圧縮機２６の圧力比が最低許容圧力比以上であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、第１圧縮機２６でインジェクションを行い、かつ、第２圧縮機２７および第３圧縮機１２７の運転を行う制御処理を行う（Ｓ２３８）。具体的には、高負荷インジェクション制御を行い、図２５に示す態様で冷媒を循環させる制御処理を行う。
【０１８８】
Ｓ２３７の判定において、第１圧縮機２６の圧力比が最低許容圧力比未満あると判定された場合（ＮＯの場合）には、制御部１４０は、第２圧縮機２７および第３圧縮機１２７のみで冷房運転を行う制御処理を行う（Ｓ２３９）。具体的には、高負荷制御を行い、図２４に示す態様で冷媒を循環させる制御処理を行う。
【０１８９】
その一方、図３０に示すＳ１２９の判定において、第２圧縮機２７および第３圧縮機１２７のみが運転されていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、演算部４１は、第１圧縮機２６がインジェクションサイクルで運転され、第２圧縮機２７および第３圧縮機１２７が運転されているか否かの判定処理を行う（Ｓ１３４）。第１圧縮機２６がインジェクションサイクルで運転され、第２圧縮機２７および第３圧縮機１２７が運転されていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部１４０は上述のＳ２３４以降の制御処理を行う。
【０１９０】
第１圧縮機２６がインジェクションサイクルで運転され、第２圧縮機２７および第３圧縮機１２７が運転されていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、制御部１４０は、上記のＳ１３３において第１制御が選択されていたか否かの判定処理を行う（Ｓ２４０）。第１制御が選択されていたと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部１４０は、図３２に示すように、第１圧縮機２６が最小周波数で運転されているか否かの判定処理を行う（Ｓ２４１）。
【０１９１】
第１圧縮機２６が最小周波数で運転されていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部１４０は、第１圧縮機２６を停止する制御信号を出力する（Ｓ２４２）。その一方で、第１圧縮機２６が最小周波数で運転されていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、制御部１４０は、第１圧縮機２６に対して運転周波数を下げる制御信号を出力する（Ｓ２４３）。
【０１９２】
Ｓ２４０の判定において、第１制御が選択されていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、制御部１４０は、上記のＳ１３３において第２制御が選択されていたか否かの判定処理を行う（Ｓ２４４）。第２制御が選択されていたと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部１４０は、図３２に示すように、第２圧縮機２７が最小周波数で運転されているか否かの判定処理を行う（Ｓ２４５）。
【０１９３】
Ｓ２４５の判定において、第２圧縮機２７が最低周波数で運転されていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部１４０は、第１圧縮機２６を停止する制御信号を出力する（Ｓ２４６）。その一方で、第２圧縮機２７が最低周波数で運転されていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、制御部１４０は、第２圧縮機２７の運転周波数を低下させる制御信号を出力する（Ｓ２４７）。
【０１９４】
Ｓ２４４の判定において、第２制御が選択されていないと判定された場合（ＮＯの場合）には）、第３制御が選択されていたことになり、制御部１４０は、図３２に示すように、第１圧縮機２６および第２圧縮機２７が最小周波数で運転されているか否かの判定処理を行う（Ｓ２４８）。
【０１９５】
Ｓ２４８の判定において、第１圧縮機２６および第２圧縮機２７が最小周波数で運転されていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部１４０は、第１圧縮機２６の運転を停止する制御信号を出力する（Ｓ２４９）。その一方で、第１圧縮機２６および第２圧縮機２７が最小周波数で運転されていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、制御部１４０は、第１圧縮機２６および第２圧縮機２７の運転周波数を低下させる制御信号を出力する（Ｓ２５０）。
【０１９６】
Ｓ３２，Ｓ３３，Ｓ３５，Ｓ３８，Ｓ３９，Ｓ２３８，Ｓ２３９，Ｓ２４２，Ｓ２４３，Ｓ２４６，Ｓ２４７，Ｓ２４９，Ｓ２５０の後、図３１に示すように、制御部１４０は、第１圧縮機２６および第２圧縮機２７の特性を取得し、記憶部４２に記憶させて蓄積させる制御処理を行う（Ｓ５１）。特性を蓄積する処理が終わると、制御部１４０は再び図３０のＳ１１に戻り、上述の処理を繰り返し行う。
【０１９７】
次に、低負荷制御、中負荷制御、中負荷インジェクション制御、高負荷制御、高負荷インジェクション制御および超負荷制御における負荷と、圧縮機の回転数との関係を、図３３のグラフを参照しながら説明する。ここでは、超負荷制御において第１制御が選択された例について説明する。図３３のグラフでは、縦軸を圧縮機の回転数（運転周波数と同義）、横軸を空調システム１の負荷としている。
【０１９８】
低負荷制御、中負荷制御および中負荷インジェクション制御の領域における圧縮機の回転数との関係は、第１の実施形態と同様であるためその説明を省略する。高負荷制御および高負荷インジェクション制御の領域では、第３圧縮機１２７が一定の回転数で運転されるとともに、第２圧縮機２７の回転数が負荷に応じて調整される。また、第１圧縮機２６の圧力比が最低許容圧力比以上で有る場合には、点線で示すように第１圧縮機２６が負荷に応じて回転数が調整されている。超負荷制御では、第２圧縮機２７および第３圧縮機１２７が一定の回転数で運転されるとともに、第１圧縮機２６は負荷に応じて回転数が調整されている。
【０１９９】
なお、超負荷制御時に第２制御が選択された際については図３４のグラフに、第３制御が選択された際については図３５のグラフに表されている。第１の実施形態の場合と同様に、第２制御が選択された場合には、図３４に示すように、超負荷制御領域の全体にわたって第１圧縮機２６が最大回転数で運転され、第２圧縮機２７の回転数は負荷に応じて制御されている。また、第３制御が選択された場合には、図３５に示すように、第１圧縮機２６および第２圧縮機２７の回転数は負荷に応じて制御されている。
【０２００】
上記の構成の空調システム１０１によれば、第２圧縮機２７および第３圧縮機１２７を備えることにより、蒸発器２４における熱交換量（熱負荷）を増やすことができ、より高い冷房能力を発揮させることができる。さらに第３圧縮機１２７について吐出容量は固定とし、第２圧縮機２７について吐出容量を可変とすることにより、高負荷制御時や超負荷制御時においても安定した冷房運転を実現することができる。
【０２０１】
なお、上述の実施形態では第３圧縮機１２７が定速で回転駆動される吐出容量が固定された圧縮機である例に適用して説明したが、第２圧縮機２７などと同様にインバータ制御によって運転周波数が可変制御され吐出容量を制御できる圧縮機であってもよい。この場合、第１圧縮機２６、第２圧縮機２７および第３圧縮機１２７に対して、図３６から図３８に示すようなインバータ制御を行ってもよい。
【０２０２】
また、本実施形態に係る空調システム１０１については、第１の実施形態の場合と同様に、第１変形例から第３変形例などの適用が可能であり本実施形態にのみ限定するものではない。
【０２０３】
なお、本発明の技術範囲は上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において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記の実施の形態においては、空調システムとして代替フロンなどを利用した蒸気圧縮式冷凍サイクルを適用したものとして説明したが、二酸化炭素などを利用した超臨界サイクルを適用したものであってもよい。
【符号の説明】
【０２０４】
１，１０１…空調システム（冷凍機）、１１…凝縮器（高圧熱交換器）、２１…第１膨張弁（第１減圧部）、２２…第１気液分離器（気液分離器）、２３…第２膨張弁（第２減圧部）、２４…蒸発器（低圧熱交換器）、２６…第１圧縮機（第１圧縮部）、２７…第２圧縮機（第２圧縮部）、２８…第１制御弁（選択部）、２９…第２制御弁（選択部）、４０，１４０…制御部、１２７…第３圧縮機（第２圧縮部）
【図１】
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【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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