(57)【要約】【課題】水和物スラリ空調設備を構成する冷凍機を有効に活用することができる冷凍機及びその運転方法に係る技術を提供すること。【解決手段】圧縮機１と凝縮器３と蒸発器との間を冷媒が流通する配管で連結する冷凍サイクルを構成する冷凍機であって、蒸発器は、水和物スラリを製造するための水和物スラリ製造用蒸発器５と、冷水を製造するための冷水製造用蒸発器４とが凝縮器３と圧縮機１との間に択一的に接続可能に構成されていることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と凝縮器と蒸発器との間を冷媒が流通する配管で連結する冷凍サイクルを構成する冷凍機であって、前記蒸発器は、水和物スラリを製造するための水和物スラリ製造用蒸発器と、冷水を製造するための冷水製造用蒸発器とが前記凝縮器と前記圧縮機との間に択一的に接続可能に構成されていることを特徴とする冷凍機。
【請求項２】
前記冷媒の蒸発温度が０℃以上であることを特徴とする請求項１に記載の冷凍機。
【請求項３】
前記水和物スラリ製造用蒸発器における冷媒蒸発温度と前記冷水製造用蒸発器における冷媒蒸発温度との差が３度未満であることを特徴とする請求項１又は２に記載の冷凍機。
【請求項４】
前記水和物スラリ製造用蒸発器が満液式蒸発器であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の冷凍機。
【請求項５】
前記水和物スラリ製造用蒸発器は、前記冷媒と接する外壁面と水和物のゲスト化合物の水溶液と接する内壁面を備える伝熱管を備え、前記内壁面に付着する前記水和物の一部が前記水溶液の流れの力により取り除かれ、その残部が前記内壁面を覆うように残る満液式蒸発器であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の冷凍機。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の冷凍機の運転方法であって、蓄熱運転の際に前記水和物スラリ製造用蒸発器により水和物スラリを製造する工程と、空調運転の際に前記冷水製造用蒸発器により冷水を製造する工程を有することを特徴とする冷凍機の運転方法。
【請求項７】
請求項５に記載の冷凍機の運転方法であって、水和物スラリ製造用蒸発器により水和物スラリを製造する際に、前記冷媒の蒸発温度をその変動が小さくなるように制御する工程を有することを特徴とする冷凍機の運転方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の冷凍機と、水和物スラリを蓄える蓄熱槽と、前記水和物製造用蒸発器において製造された水和物スラリを前記蓄熱槽に供給する第１の経路と、前記蓄熱槽に蓄えられた水和物スラリが有する熱エネルギーを熱利用側負荷に供給する第２の経路と、前記冷水製造用蒸発器において製造した冷水が有する熱エネルギーを熱利用側負荷に供給する第３の経路とを備えることを特徴とする空調設備。
【請求項９】
請求項８に記載の空調設備の運転方法であって、夜間、前記水和物製造用蒸発器において水和物スラリを製造し、前記第１の経路を通じて前記蓄熱槽に蓄える工程と、昼間、前記蓄熱槽に蓄えられた水和物スラリが有する熱エネルギーを前記第２の経路を通じて前記熱利用側負荷に供給する工程と有することを特徴とする空調設備の運転方法。
【請求項１０】
昼間、前記蓄熱槽に蓄えられた水和物スラリが有する熱エネルギーを前記熱利用側負荷に供給した後、前記冷水製造用蒸発器において製造した冷水が有する熱エネルギーを前記第３の経路を通じて前記熱利用側負荷に供給する工程を有することを特徴とする請求項９に記載の空調設備の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機と凝縮器と蒸発器とに冷媒を流通させる冷凍サイクルを備える冷凍機及びその運転方法に関し、より詳しくは、蓄熱式空調システムに用いる水和物スラリを製造する冷凍機及びその運転方法並びに冷凍機を備えた空調設備及びその運転方法に関する。
【０００２】
なお、本発明において、次に掲げる用語は、別段の説明がなされる場合を除き、以下のとおり解釈されるものとする。
（１）  「包接水和物」には、準包接水和物が含まれる。
（２）  「包接水和物」は「水和物」と略称される場合がある。
（３）  「スラリ」とは、液体中に固体粒子が分散又は懸濁した状態又はその状態にある物質をいう。沈降しがちな固体粒子を浮遊状態とするために界面活性剤を添加したり、機械的に攪拌したりすることもあるが、液体中に固体粒子が分散又は懸濁している限り、「スラリ」という。液体中に固体粒子が分散又は懸濁している限り、その分散又は懸濁が不均一なものであっても、「スラリ」という。
（４）  「包接水和物のスラリ」は「包接水和物スラリ」又は「水和物スラリ」と略称される場合がある。
（５）  「原料水溶液」とは、包接水和物のゲスト化合物を含む水溶液をいう。当該ゲスト化合物とは別の微量物質が添加されていても「原料水溶液」という。また、包接水和物が分散又は懸濁していても、即ち水和物スラリの様相を呈していても、包接水和物のゲスト化合物を含む水溶液であれば「原料水溶液」という。
（６）  「水和物生成温度」とは、原料水溶液を冷却したときに、包接水和物が生成すべき温度をいう。原料水溶液のゲスト化合物の濃度により包接化合物が生成すべき温度が変動する場合であっても、これを「水和物生成温度」という。なお、簡便のため、「水和物生成温度」を包接水和物又は水和物の「凝固点」という場合がある。
【背景技術】
【０００３】
水和物スラリ製造用蒸発器を備える冷凍機で原料水溶液を冷却してできる包接水和物のスラリを冷熱媒体として使用する空調設備（水和物スラリを熱利用系の熱交換器に直接供給する設備に限らない。以下「水和物スラリ空調設備」という場合がある）には、これを夜間に運転して水和物スラリを製造し、蓄熱槽に蓄え、昼間この蓄えられた水和物スラリを利用して空調を行うようにした蓄熱設備を具備するものがある（以下、この蓄熱設備を備える水和物スラリ空調設備を「水和物スラリ蓄熱空調設備」という場合がある）（特許文献１、特許文献２）。
【０００４】
このような水和物スラリ空調設備においては、水和物スラリ製造用蒸発器で原料水溶液が冷却されて水和物スラリが製造される。原料水溶液におけるゲスト化合物の濃度に対応した水和物生成温度が０℃以上であるが故に、水和物スラリを製造するための水和物スラリ製造用蒸発器における冷媒蒸発温度は０℃以上に設定される。そして、その冷媒との熱交換により製造される水和物スラリの温度（理想的に伝熱面積が無限大であれば水和物スラリ製造用蒸発器における冷媒蒸発温度と同義であるが、現実的には水和物スラリ製造用蒸発器の出口における水和物スラリの温度の意とする）は、空調のための蓄熱材としての用途から実用上４〜８℃程度に設定されることが多い。
【０００５】
例えば、臭化テトラｎブチルアンモニウム（以下「ＴＢＡＢ」という場合がある）をゲスト化合物とする包接水和物のスラリの場合、ＴＢＡＢの濃度が１１wt%の水溶液を冷却すると、水和物生成温度の約７℃になると当該水溶液の中に包接水和物が生成し始め、これが分散又は懸濁してスラリとなる。そして、５℃まで至ると水和物スラリが蓄積する熱量（顕熱相当の熱エネルギーと潜熱相当の熱エネルギーの総和としての熱量）は、単位体積あたり、冷水の約２倍となる。それ故、蓄熱量の増大という長所を活かすという実用上の要請からすれば、冷媒との熱交換により製造される水和物スラリの温度が４〜８℃程度に設定されてくるのは自然なことといえる。
【０００６】
一方、冷水製造用の蒸発器を備える冷凍機で冷却した水を冷熱媒体として使用する空調設備（以下「冷水空調設備」という場合がある）では、製造した冷水を蓄えて事後に利用する蓄熱設備を有すると否とに拘らず、冷媒の温度（正確には冷媒蒸発温度）を下げ過ぎると冷水を流通させる冷水管内の冷水が凍結し、蒸発器を損傷させたり、設備の健全な運転に支障を来たしたりするおそれがある（以下、これらの問題を「凍結問題」と総称する場合がある）。
このため、冷媒との熱交換により製造される冷水の温度（理想的に伝熱面積が無限大であれば冷水製造用蒸発器における冷媒蒸発温度と同義であるが、現実的には冷水製造用蒸発器の出口における冷水の温度の意）は４〜７℃が限度とされ（特許文献３、特許文献４）、実用上は４〜８℃程度に設定されることが多い。
【特許文献１】特開平１１−３５１７７５号公報
【特許文献２】特開２００４−９３０５２号公報
【特許文献３】特公平７−１２２５２４号公報
【特許文献４】特許３４６７４０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
水和物スラリ空調設備を構成する冷凍機が水和物スラリを製造し蓄熱するためだけに夜間しか使用されないのであれば、昼間不使用となる分だけ当該冷凍機は有効に活用されていない。従って設備費用や運転費用に対する効果を十分に発揮できていないことになる。
【０００８】
本発明は係る課題を解決するためになされたものであり、水和物スラリ空調設備を構成する冷凍機を有効に活用することができる冷凍機及びその運転方法並びに冷凍機を備えた空調設備及びその運転方法に係る技術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】
【０００９】
従来では、冷凍機は蓄熱するためだけに夜間しか使用されず、昼間不使用となる分だけ有効に活用されていない問題を解決するために、少なくとも昼間において当該冷凍機が別の目的のために使用されるように工夫を施すことは合理的であり、有益である。しかし、そのような工夫を行うにしても、水和物スラリの製造という本来の目的の達成に支障を与えるような工夫は避けるべきであり、また当該冷凍機やそれらの運転に大幅な変更が必要とされない工夫であるべきである。
【００１０】
一方、水和物スラリ空調設備は水和物スラリが蓄積する潜熱相当の熱エネルギーを使用する設備であり、冷水空調設備は冷水が蓄積する顕熱相当の熱エネルギーを使用する設備であるので、ある意味根本的部分が互いに異なる異種の空調設備といえる。同様のことはこれらの空調設備で採用されている水和物スラリ製造用蒸発器を備える冷凍サイクル（以下、「水和物スラリ製造用冷凍サイクル」という場合がある）と冷水製造用蒸発器を備える冷凍サイクル（以下、「冷水製造用冷凍サイクル」という場合がある）について当て嵌まり、ある意味根本的部分が互いに異なる異種の冷凍サイクルといえる。
【００１１】
しかし、水和物スラリ製造用冷凍サイクルと冷水製造用冷凍サイクルとはかなり類似している。両冷凍サイクルは、いずれも、圧縮機と凝縮器と蒸発器との間を冷媒が流通する配管で連結することで構成される冷凍サイクルであるが、類似点はそのような基本構造上の特徴だけにとどまらない。冷水空調設備において凍結問題を回避するために必要な冷媒の蒸発温度と水和物スラリを製造するための冷媒の蒸発温度は、いずれも０℃以上である。また、冷水製造用蒸発器により製造される冷水について設定される実用上の温度範囲と、水和物スラリ製造用蒸発器により製造される水和物スラリについて設定される実用上の温度範囲は、いずれも４〜８℃である。このため、水和物スラリ製造用蒸発器と冷水製造用蒸発器には、蒸発器又は熱交換器としての方式や構造に違いの有無に拘らず、蒸発器として要求される基本性能には互いに似通った部分が少なからず認められる（以下においては、これらの技術的事項を、単に、水和物スラリ製造用冷凍サイクルと冷水製造用冷凍サイクルの「類似性」と総称する場合がある）。
【００１２】
本発明は、この両冷凍サイクルの類似性に鑑みてなされたものであり、水和物スラリ空調設備または水和物スラリ製造用冷凍サイクルを構成する機器・装置を冷水製造用にも使用することができる冷凍機及びその運転方法に係る技術を見出してなされたものである。
【００１３】
本発明の第１の形態に係る冷凍機は、圧縮機と凝縮器と蒸発器との間を冷媒が流通する配管で連結する冷凍サイクルを構成する冷凍機であって、前記蒸発器は、水和物スラリを製造するための水和物スラリ製造用蒸発器と、冷水を製造するための冷水製造用蒸発器とが前記凝縮器と前記圧縮機との間に択一的に接続可能に構成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
なお、水和物スラリ製造用蒸発器と冷水製造用蒸発器とを単一の冷凍サイクルを構成する圧縮機と凝縮器との間に択一的に接続可能にするための手段は、配管の開閉手段（バルブ）、その開閉動作を可能にする駆動手段及びその駆動手段の動作を制御する駆動制御手段を備える。当該開閉手段の開閉動作が手動で行われる場合には、駆動手段と駆動制御手段は不要である。
【００１５】
本発明の第２の形態に係る冷凍機は、第１の形態に係る冷凍機であって、前記冷媒の蒸発温度が０℃以上であることを特徴とするものである。すなわち水和物スラリ製造用蒸発器における冷媒の蒸発温度と冷水製造用蒸発器における冷媒の蒸発温度とが０℃以上であることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の第３の形態に係る冷凍機は、第１又は第２の形態に係る冷凍機であって、前記水和物スラリ製造用蒸発器の出口における水和物スラリの温度と、前記冷水製造用蒸発器の出口における冷水の温度との差が３度未満（好ましくは２℃以下）であることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の第４の形態に係る冷凍機は、第１乃至第３のいずれかの形態に係る冷凍機であって、前記水和物スラリ製造用蒸発器が満液式蒸発器であることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の第５の形態に係る冷凍機は、第１乃至第３のいずれかの形態に係る冷凍機であって、前記水和物スラリ製造用蒸発器は、前記冷媒と接する外壁面と水和物のゲスト化合物の水溶液と接する内壁面を備える伝熱管を備え、前記内壁面に付着する前記水和物の一部が前記水溶液の流れの力により取り除かれ、その残部が前記内壁面を覆うように残る満液式蒸発器であることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明の第６の形態に係る冷凍機は、第４の形態に係る冷凍機であって、前記満液式蒸発器が、前記冷媒と接する外壁面と水和物のゲスト化合物の水溶液と接する内壁面とを備える伝熱管を複数個備え、前記内壁面に付着する前記水和物の一部が前記水溶液の流れの力により取り除かれ、その残部が前記内壁面を覆うように残る多管式熱交換器であることを特徴とするものである。
【００２０】
なお、本発明の第５及び第６の各形態における水和物スラリ製造用の満液式蒸発器には、伝熱管の内部を流通する水和物のゲスト化合物の水溶液の流速を任意に設定するための流速設定装置が付随していてもよい。
【００２１】
本発明の第７の形態に係る冷凍機の運転方法は、第１乃至第６の形態のいずれかに係る冷凍機の運転方法であって、蓄熱運転の際に前記水和物スラリ製造用蒸発器により水和物スラリを製造する工程と、空調運転の際に前記冷水製造用満液式蒸発器により冷水を製造する工程とを有することを特徴とするものである。
なお、後者の工程は、空調運転の際の追掛運転時に前記冷水製造用満液式蒸発器により冷水を製造する工程であってもよい。
【００２２】
本発明の第８の形態に係る冷凍機の運転方法は、第１乃至第６の形態のいずれかに係る冷凍機の運転方法であって、水和物スラリ製造用蒸発器により水和物スラリを製造する際に、前記冷媒の蒸発温度をその変動が小さくなるように制御する工程を有することを特徴とするものである。
【００２３】
本発明の第９の形態に係る冷凍機の運転方法は、第５又は第６の形態に係る運転方法であって、前記冷媒の蒸発温度の変動が小さくなるように前記圧縮機を制御する工程を有することを特徴とするものである。
【００２４】
本発明の第１０の形態に係る空調設備は、第１乃至第６の形態のいずれかに係る冷凍機と、水和物スラリを蓄える蓄熱槽と、前記水和物製造用蒸発器において製造された水和物スラリを前記蓄熱槽に供給する第１の経路と、前記蓄熱槽に蓄えられた水和物スラリが有する熱エネルギーを熱利用側負荷に供給する第２の経路と、前記冷水製造用蒸発器において製造した冷水が有する熱エネルギーを熱利用側負荷に供給する第３の経路とを備えることを特徴とするものである。
【００２５】
本発明の第１１の形態に係る空調設備の運転方法は、第１０の形態に係る空調設備の運転方法であって、夜間または蓄熱運転の際に、前記水和物製造用蒸発器において水和物スラリを製造し、前記第１の経路を通じて前記蓄熱槽に蓄える工程と、昼間または空調運転の際に、前記蓄熱槽に蓄えられた水和物スラリが有する熱エネルギーを前記第２の経路を通じて前記熱利用側負荷に供給する工程と有することを特徴とするものである。
【００２６】
本発明の第１２の形態に係る空調設備の運転方法は、第１１の形態に係る運転方法であって、昼間または空調運転の際に、前記蓄熱槽に蓄えられた水和物スラリが有する熱エネルギーを前記熱利用側負荷に供給した後、前記冷水製造用蒸発器において製造した冷水が有する熱エネルギーを前記第３の経路を通じて前記熱利用側負荷に供給する工程を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２７】
既述のとおり、水和物スラリ製造用冷凍サイクルと冷水製造用冷凍サイクルには類似性が認められる。それ故、水和物スラリ製造用蒸発器を備える冷凍サイクルにおいて当該水和物スラリ製造用蒸発器を冷水製造用満液式蒸発器で置換すれば、又は当該冷凍サイクルを構成する圧縮機、凝縮機及び冷媒が流通する配管の一部と冷水製造用蒸発器とを組み合わせれば、冷水製造用蒸発器を備える冷凍サイクルを構成することができる。
なお、逆の見方をすれば、冷水製造用蒸発器を備える冷凍サイクルにおいて当該冷水製造用蒸発器を水和物スラリ製造用蒸発器で置換すれば又は当該冷凍サイクルを構成する圧縮機、凝縮機及び冷媒が流通する配管の一部と水和物スラリ製造用蒸発器とを組み合わせれば、水和物スラリ製造用蒸発器を備える冷凍サイクルを構成することができるともいえる。
【００２８】
また、水和物スラリ製造用蒸発器も冷水製造用満液式蒸発器も概ね同じ冷媒蒸発温度で運転することができるので、水和物スラリ製造用蒸発器と冷水製造用満液式蒸発器との間の切り替えの前後で、水和物スラリ製造用蒸発器を備える冷凍サイクルと冷水製造用蒸発器を備える冷凍サイクルにおいて兼用されている圧縮機の運転の仕方を変更する又は大幅に変更する必要がない。
従って、圧縮機、凝縮機及び冷媒が流通する配管の一部を兼用し、水和物スラリ製造用蒸発器と冷水製造用蒸発器とを択一的に接続する又は切り替えることにより構成される冷凍サイクルにより、大掛かりな変更を施すことなく、水和物スラリ製造用冷凍サイクル及び冷水製造用冷凍サイクルを択一的に実現することができる。
【００２９】
しかして、本発明によれば、冷凍サイクルを構成する蒸発器として水和物スラリ製造用蒸発器と冷水製造用満液式蒸発器とが当該冷凍サイクルに択一的に接続されるので、水和物スラリ空調設備及び冷水空調設備のいずれにも適用可能な単一の冷凍機を実現することができる。また、このとき、当該冷凍サイクルに水和物スラリ製造用蒸発器が接続されてなる冷凍機と冷水製造用満液式蒸発器が接続されてなる冷凍機との間で圧縮機、凝縮機及び冷媒が流通する配管の一部が兼用されるので、両冷凍機を別々に用意し、択一的に切り替えて運転する場合に比べて設備費用を低減することができ、従って費用対効果（設備費用または運転費用に対して得られる効果の割合）を高めることができる。
【００３０】
本発明は、例えば水和物スラリ空調設備と冷水空調設備とを組み合わせることにより空調能力の維持又は増強を図ろうとする場合に特に有益である。このような組み合わせの設備においては、水和物スラリ製造用蒸発器における冷媒蒸発温度と水和物スラリの出口温度を、それぞれ、冷水製造用満液式蒸発器における冷媒蒸発温度と冷水の出口温度と概ね同じになるように設計する必要に迫られることがある。しかし、その場合であっても、本発明に係る冷凍機又はその運転方法を適用することにより、単一の冷凍機により、水和物スラリ空調設備及び冷水空調設備のそれぞれを構成することができ、しかも設備費用を相対的に低減し、費用対効果を相対的に高めることができる。
【００３１】
また、上記のような組み合わせの空調設備において水和物スラリを蓄えるための蓄熱槽を設け、比較的安価な夜間電力により、冷水よりも蓄熱量が多い水和物スラリを製造し、これを蓄熱槽に蓄えるとともに、昼間、この蓄熱槽に蓄えられている水和物スラリを利用し、蓄えられた水和物スラリだけでは不足する冷熱を補うために比較的高額な昼間電力により冷水を製造し、これを利用する運転（追掛運転）を行う場合には、昼間時の冷凍機の運転は負荷変動に応じた追従運転となり効率の悪い部分負荷運転となる。一方、夜間時の冷凍機の運転は効率の良い定格運転とすることができる。このような二つの運転の仕方が必要になる単一の空調設備であっても、本発明に係る冷凍機又はその運転方法を適用して、単一の冷凍機により、これを構成することができ、設備費用を相対的に低減し、費用対効果を相対的に高めることができる。
【００３２】
本発明の各形態が奏する作用効果は、以下のとおりである。
本発明の第１の形態によれば、水和物スラリ空調設備と冷水空調設備のいずれにも、また、水和物スラリを製造する蓄熱運転と冷水を製造する空調運転（特に追掛運転）を行う空調設備にも適用可能な単一の冷凍機を、相対的に低い設備費用により又は高い費用対効果により実現することができる。
【００３３】
本発明の第２の形態によれば、冷媒の蒸発温度が０℃以上であるので、冷凍サイクルを構成する蒸発器が水和物スラリ製造用蒸発器であっても水和物スラリを製造できることは勿論のこと、冷凍サイクルを構成する蒸発器が冷水製造用蒸発器であっても凍結問題を起こすことなく冷水を製造することができる冷凍機を実現することができる。
【００３４】
本発明は、水和物スラリ製造用冷凍サイクルと冷水製造用冷凍サイクルとの間の類似性を基礎とするものの、その類似性から多少逸脱しても、本発明が予定する作用効果を奏する。尤も、本発明に係る冷凍機としてより好ましい態様は、本発明の第３の形態である。即ち、水和物スラリ製造用蒸発器における冷媒蒸発温度と冷水製造用満液式蒸発器における冷媒蒸発温度との差が３度未満（好ましくは２度以下）であれば、水和物スラリ製造用蒸発器と冷水製造用満液式蒸発器との間の切り替えの前後で、水和物スラリ製造用冷凍サイクルと冷水製造用冷凍サイクルにおいて兼用されている圧縮機の運転の仕方を大幅に変更する必要がない。
【００３５】
水和物生成温度は原料水溶液の濃度により変動し、その濃度は原料水溶液から包接水和物が生成するに従って変動するので、水和物スラリ製造用蒸発器において冷媒の蒸発温度をその水和物生成温度以下に制御して、水和物スラリが製造される。ここで、水和物スラリ製造用蒸発器は、冷媒の温度（特に蒸発温度）の制御が容易で、その制御の精度が高いものであることが望まれる。この意味から、伝熱効率が高く、冷媒蒸発温度の局所的低下を防止でき、蒸発器内の冷媒蒸発温度を均一し易く、冷媒の温度（特に冷媒の蒸発温度）の制御の精度が高い満液式蒸発器は水和物スラリ製造用蒸発器として好適といえる。それ故、本発明の第４の形態によれば、水和物スラリ製造に好適な冷凍機を実現することができる。
【００３６】
本発明の第５の形態によれば、本発明に係る冷凍機の一態様を実現することができる。即ち、第１乃至第３のいずれかの形態に係る冷凍機において、水和物スラリ製造用蒸発器を満液式蒸発器とし、伝熱管の内壁面に付着する包接水和物の一部が水和物のゲスト化合物の水溶液（原料水溶液という）の流れの力により取り除かれ、その残部が当該内壁面を覆うように残るようにする。これにより、冷媒との熱交換の過程で伝熱管の内壁面に付着する包接水和物の量の増加が、その伝熱管の内部を流れる原料水溶液の流れの力により抑制されるようになるので、水和物スラリを長時間に亘り又は連続して、安定的に製造することができる冷凍機を実現することができる。
【００３７】
本発明の第６の形態によれば、本発明に係る冷凍機の他の態様を実現することができる。即ち、第４の形態に係る冷凍機において、満液式蒸発器を多管式熱交換器とし、各伝熱管の内壁面に付着する包接水和物の一部が原料水溶液の流れの力により取り除かれ、その残部が当該内壁面を覆うように残るようにする。これにより、冷媒との熱交換の過程で各伝熱管の内壁面に付着する包接水和物の量の増加が、その伝熱管の内部を流れる原料水溶液の流れの力により抑制されるようになるので、水和物スラリを長時間に亘り又は連続して、安定的に製造することができる冷凍機を実現することができる。
【００３８】
なお、第５及び第６の各形態における水和物スラリ製造用の満液式蒸発器に流速設定装置を設けると、冷媒との熱交換の過程で伝熱管の内壁面に付着する包接水和物の一部を原料水溶液の流れの力により取り除き、その残部を当該各伝熱管の内壁面を覆うように残すのにより適した原料水溶液の流速を設定することができ、故に水和物スラリを長時間に亘り又は連続して、安定的に製造することができる冷凍機の実現に資することができる。
【００３９】
本発明の第７の形態によれば、水和物スラリ製造用蒸発器と冷水製造用蒸発器とを択一的に切り替え可能な単一の冷凍サイクルを備える冷凍機を用いて、夜間には水和物スラリを製造し、昼間には冷水を製造することができる。
先述の例、即ち水和物スラリを蓄えるための蓄熱槽を備える水和物スラリ空調設備と冷水空調設備とを組み合わせた空調設備では、本発明の第７の形態に係る冷凍機の運転方法は特に有益である。第７の形態によれば、蓄熱運転時には水和物スラリを製造し、これを蓄熱槽に蓄えておき、空調運転時には、当該蓄熱槽に蓄えられている水和物スラリを冷熱媒体として利用するとともに、冷熱の不足分を補充するために冷水を製造する運転又は追掛運転を行うことができる。これにより、効率の良い空調を行うことができる。
【００４０】
冷水製造用蒸発器において冷水を製造する場合には、冷媒蒸発温度が０℃以上であれば氷は生成せず、蒸発器の伝熱面に付着することもないので、凍結問題が生じることはない。一方、水和物スラリ製造用蒸発器において水和物スラリを製造する場合には、冷媒蒸発温度が０℃以上であっても水和物生成温度以下であれば、包接水和物が生成し、蒸発器の伝熱面に付着する。
【００４１】
このとき、水和物の付着の程度次第では、原料水溶液が冷却され難くなる、管閉塞が起こる等の理由により水和物スラリ製造用蒸発器の健全な運転に支障が生じてくるので、水和物の付着の進行を抑制するような工夫が別途望まれてくる。
しかし、そのような工夫を施しても又は蒸発器の伝熱面への水和物の付着が避け難いものとしてこれを受け入れたとしても、冷媒蒸発温度が変動すると原料水溶液の冷却のされ方が変動し、蒸発器の伝熱面への包接水和物の付着状態が変動するため、水和物の生成が不安定になり、総じて水和物スラリの製造が安定しない。これに対し、本発明の第８の形態によれば、水和物スラリ製造用蒸発器により水和物スラリを製造する際、冷媒蒸発温度をその変動幅が小さなるように制御するので、水和物スラリを安定的に製造できる冷凍機の運転を実現することができる。
なお、冷媒蒸発温度をその変動幅が小さくなるように制御することには、結果として冷媒蒸発温度の変動幅が小さくなる限り、冷媒蒸発温度が一定、所定範囲内又は所定値以上になるように制御することが含まれる。
【００４２】
第５及び第６の各形態に係る冷凍機における水和物スラリ製造用蒸発器を用いて水和物スラリを連続的に製造する際には、伝熱管の内壁面にある程度の包接水和物を意図的に残したままにする。しかし、伝熱管の内壁面に付着したまま残される水和物の付着厚が変動すると、伝熱管の圧力損失が変動し、それに応じて水和物スラリ製造用蒸発器の運転状態が変動し、不安定になる。
これに対し、第９の形態によれば、水和物スラリ製造用蒸発器により水和物スラリを製造する際に、冷媒の蒸発温度の変動幅が小さくなるように圧縮機を制御するので、水和物スラリを長時間に亘り安定的に製造できる冷凍機の運転を実現することができる。
【００４３】
本発明の第１０の形態によれば、本発明に係る冷凍機を備える空調設備を実現することができる。この空調設備は、第１及び第２の経路による水和物スラリ蓄熱空調設備としての機能と、第３の経路による冷水空調設備としての機能とを兼ね備えたものとなる。水和物スラリ蓄熱空調設備としての機能は、第１及び第３の経路により実現され、冷水空調設備としての機能は第３の経路により実現される。第１の経路は、本発明に係る冷凍機における冷凍サイクルに水和物スラリ製造用蒸発器が接続されているときに構成され、第３の経路は当該冷凍サイクルに冷水製造用蒸発器が接続されているときに構成される。
【００４４】
本発明の第１１の形態によれば、第１０の形態に係る空調設備において、夜間または蓄熱運転の際に、第１の経路を通じて水和物スラリを蓄熱槽に蓄え、昼間または空調運転の際に、蓄熱槽に蓄えられた水和物スラリが有する熱エネルギーを第２の経路を通じて熱利用側負荷に供給することができる。
【００４５】
本発明の第１２の形態によれば、昼間または空調運転の際に、熱利用側負荷において必要とされる熱エネルギーを蓄熱槽に蓄えられた水和物スラリが有する熱エネルギーだけでは賄いきれない場合、冷水製造用蒸発器において冷水を製造し、その冷水が有する熱エネルギーを第３の経路を通じて熱利用側負荷に供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、図を参照しつつ本発明に係る冷凍機及びその運転方法の実施の形態について説明する。
[実施の形態１]
＜冷凍機の基本構成＞
図１は、本発明に係る冷凍機の一実施の形態の概略図である。図中、１は遠心式圧縮機、２は遠心式圧縮機１を駆動する電動機、３は凝縮器、４は冷水製造用満液式蒸発器、５は水和物スラリ製造用蒸発器、６は冷水製造用冷凍サイクルにおける膨張弁又はオリフィス、７は水和物スラリ製造用冷凍サイクルにおける膨張弁又はオリフィス、８は冷媒液遮断弁、９は冷媒ガス遮断弁である。８ａ及び８ｂはそれぞれ冷水製造用冷凍サイクル及び水和物スラリ製造用冷凍サイクルを構成する冷媒液遮断弁８、９ａ及び９ｂはそれぞれ冷水製造用冷凍サイクル及び水和物スラリ製造用冷凍サイクルを構成する冷媒ガス遮断弁９である。
【００４７】
図中の実線矢印は、冷水製造用蒸発器４を使用して冷水を製造しているときの冷媒の流れ方向を示し、点線矢印は、水和物スラリ製造用蒸発器５を使用して水和物スラリを製造しているときの冷媒の流れ方向を示す。冷媒としてはＲ１３４ａやＲ１２３が好適である。
冷水製造用冷凍サイクルは、遠心式圧縮機１、電動機２、凝縮器３、冷媒液遮断弁８ａ、膨張弁又はオリフィス６、冷水製造用満液式蒸発器４、冷媒ガス遮断弁９ａ及びこれらを接続する冷媒用配管を用い、遠心式圧縮機１、凝縮器３、冷媒液遮断弁８ａ、膨張弁又はオリフィス６、冷水製造用満液式蒸発器４、冷媒ガス遮断弁９ａ、遠心式圧縮機１、・・・の順に冷媒が循環することによって実現される。冷水製造用満液式蒸発器４では、送込まれてきた水が冷媒との熱交換により冷却され、冷水となって送出される。
【００４８】
水和物スラリ製造用冷凍サイクルは、遠心式圧縮機１、電動機２、凝縮器３、冷媒液遮断弁８ｂ、膨張弁又はオリフィス７、水和物スラリ製造用満液式蒸発器５、冷媒ガス遮断弁９ｂ及びこれらを接続する冷媒用配管を用い、遠心式圧縮機１、凝縮器３、冷媒液遮断弁８ｂ、膨張弁又はオリフィス７、水和物スラリ製造用蒸発器５、冷媒ガス遮断弁９ｂ、遠心式圧縮機１、・・・の順に冷媒が循環することによって実現される。水和物スラリ製造用蒸発器５では、送込まれてきた原料水溶液が冷媒との熱交換により冷却され、水和物スラリとなって送出される。
【００４９】
水和物スラリ製造用蒸発器５の型式は特に問わないが、満液式であることが好ましい。水和物生成温度は、原料水溶液の濃度により変動し、その濃度は原料水溶液から包接水和物が生成するに従って変動するので、水和物スラリ製造用蒸発器は、冷媒の温度（特に蒸発温度）の制御が容易で、その制御の精度が高いものであることが望まれる。この意味から、伝熱効率が高く、冷媒の温度（特に冷媒の蒸発温度）の制御の精度が高い満液式蒸発器は水和物スラリ製造用蒸発器として好適といえる。
【００５０】
両冷凍サイクルの切替手段は、膨張弁又はオリフィス６、７、冷媒液遮断弁８（８ａ、８ｂ）及び冷媒ガス遮断弁９（９ａ、９ｂ）並びにこれらを駆動する駆動装置（Ｋ１〜Ｋ４）及び該駆動装置を制御する制御装置ＣＴＬ（図示せず）から構成される。この切替手段により、水和物スラリ製造用蒸発器と冷水製造用満液式蒸発器とが冷凍サイクルに択一的に接続可能となり、水和物スラリ製造用冷凍サイクルと冷水製造用冷凍サイクルとの切り替えが可能になり、全体として単一の冷凍サイクルが構成されることになる。そして、当該単一の冷凍サイクルを構成する少なくとも遠心式圧縮機１及び凝縮器３、より詳しくは遠心式圧縮機１、電動機２、凝縮器３及びこれらを接続する冷媒用配管は、水和物スラリ製造用冷凍サイクルと冷水製造用冷凍サイクルとの間で兼用される。
【００５１】
＜冷凍機の動作及び運転方法＞
次に、図１に示す冷凍機の動作及び運転方法について説明する。冷媒液遮断弁（８ａ、８ｂ）及び冷媒ガス遮断弁（９ａ、９ｂ）は、冷媒の遮断のみを目的とする場合には、いずれか一方で足りるが、以下の説明においては、両遮断弁があるものとする。
（１）水和物スラリ製造用蒸発器５を使用して水和物スラリを製造する場合
まず、切替手段により、冷媒液遮断弁８ａ及び冷媒ガス遮断弁９ａの少なくとも一方を閉とし、膨張弁又はオリフィス６を閉（動作不能）の状態にするとともに、冷冷媒液遮断弁８ｂ及び冷媒ガス遮断弁９ｂを開とし、膨張弁又はオリフィス７を開（動作可能）の状態にする。これにより水和物スラリ製造用冷凍サイクルにおける冷媒の流通経路（図中の点線矢印に沿った経路）が構成される。
【００５２】
次に、遠心式圧縮機１を電動機２で駆動させ、冷媒ガスを圧縮する。遠心式圧縮機１で圧縮された冷媒ガスは、凝縮器３に送られて、そこで冷却水によって冷却される。この冷却により冷媒はほぼ飽和液になる。引き続き冷媒液は、膨張弁又はオリフィス７に送られ、減圧される。減圧された冷媒液は、水和物スラリ製造用満液式蒸発器５に送られ、当該水和物スラリ製造用蒸発器５内の伝熱管を流れる原料水溶液を冷却して包接水和物を生成させ、これが原料水溶液に分散又は顕濁してなる水和物スラリにし、自らは蒸発しガス化する。ガス化した冷媒は、再び遠心式圧縮機１に送られ、以後、以上の循環が繰り返される。それ故、冷媒は水和物スラリ製造用蒸発器５のみを流れる。
この結果、水和物スラリ製造用満液式蒸発器５において原料水溶液が冷却されて水和物スラリが製造される。
【００５３】
（２）冷水製造用満液式蒸発器４を使用して冷水を製造する場合
まず、切替手段により、冷媒液遮断弁８ｂ及び冷媒ガス遮断弁９ｂの少なくとも一つを閉とし、膨張弁又はオリフィス７を閉（動作不能）の状態とし、冷媒液遮断弁８ａ、冷媒ガス遮断弁９ａをすべて開とし、膨張弁又はオリフィス６を開（動作可能）の状態にする。これにより冷水製造用冷凍サイクルにおける冷媒の流通経路（図中の実線矢印に沿った経路）が構成される。
次に、遠心式圧縮機１を電動機２で駆動させ、冷媒ガスを圧縮する。遠心式圧縮機１で圧縮された冷媒ガスは、凝縮器３に送られて、そこで冷却水によって冷却される。この冷却により冷媒はほぼ飽和液になる。引き続き冷媒液は、膨張弁又はオリフィス６に送られ、減圧される。減圧された冷媒液は、冷水製造用満液式蒸発器４に送られ、当該蒸発器４内の伝熱管を流れる水を冷却して冷水にし、自らは蒸発しガス化する。ガス化した冷媒は、再び遠心式圧縮機１に送られ、以後、以上の循環が繰り返される。それ故、冷媒は冷水製造用満液式蒸発器４のみを流れる。
この結果、冷水製造用満液式蒸発器４において供給された水が冷却されて冷水が製造される。
【００５４】
（３）冷水及び水和物スラリの製造時の温度条件
（３−１）  冷水製造用満液式蒸発器４及び水和物スラリ製造用満液式蒸発器５においてそれぞれ製造される冷水及び水和物スラリの各温度（いずれも各蒸発器４、５における出口温度）は、４〜８℃程度に設定される。冷水空調設備の場合には、既述の凍結問題を回避する必要上４℃が下限となり、一方、上限は、冷房負荷側設備（空調機、ＡＨＵ、ＦＣＵなど）において要求される温度が一般的に７〜８℃であることから８℃程度となる。水和物スラリ空調設備の場合も、同様である。
【００５５】
（３−２）  図１に示す冷凍機の実施の形態において、冷水製造用満液式蒸発器４と水和物スラリ製造用蒸発器５の各冷媒蒸発温度が同じになるように設計すれば、遠心式圧縮機１の運転条件は、それが水和物スラリ製造用冷凍サイクルを構成している場合であれ、冷水製造用冷凍サイクルを構成している場合であれ、同じにすることができる。
例えば、冷水製造用満液式蒸発器４における冷媒蒸発温度及び冷水の出口温度をそれぞれ２℃及び５℃とし、水和物スラリ製造用蒸発器５における冷媒蒸発温度及び水和物スラリの出口温度をそれぞれ２℃及び５℃となるように設計すれば、両蒸発器４、５における冷媒蒸発温度はいずれも２℃なので、遠心式圧縮機１の運転条件は、それが水和物スラリ製造用冷凍サイクルを構成している場合であれ、冷水製造用冷凍サイクルを構成している場合であれ、同じになる。
それ故、上記のような設計を行えば、水和物スラリ製造用冷凍サイクルと冷水製造用冷凍サイクルとの間で圧縮機１が兼用されるだけでなく、いずれの冷凍サイクルに切り替わったとしても、それに応じて圧縮機１の運転条件を変更する必要がなくなる。
【００５６】
＜小  括＞
従って、図１に示す冷凍機の実施の形態においては、水和物スラリ製造用蒸発器と冷水製造用満液式蒸発器とは切替手段により単一の冷凍サイクルに択一的に接続可能となり、冷水製造用冷凍サイクルと水和物スラリ製造用冷凍サイクルとが択一的に切り替わる。それ故、水和物スラリ空調設備と冷水空調設備のいずれにも、また、水和物スラリを製造する夜間運転と冷水を製造する昼間運転（特に追掛運転）を行う空調設備にも適用可能な単一の冷凍機となる。そして、両冷凍サイクルにおいては、少なくとも遠心式圧縮機１及び凝縮器３が、より詳しくは遠心式圧縮機１、電動機２、凝縮器３及びこれらを接続する冷媒用配管が兼用される。それ故、相対的に低い設備費用又は高い費用対効果を実現することができる。
【００５７】
なお、図中の遠心式圧縮機１は単段式で描かれているが、多段式でもよい。そして単段式よりも多段式の方が高額になるので、圧縮機を兼用することにより奏する設備費用の相対的低減又は費用対効果の相対的増加という本発明の効果は単段式よりも多段式の圧縮機の方が顕著となる。
図１に示す冷凍機においては、二つの冷媒用遮断弁（８ａ、８ｂ）の機能をＰ点に配置した一つの三方弁により置き換えることができる。また、二つの冷媒ガス用遮断弁（９ａ、９ｂ）の機能をＱ点に配置した一つの三方弁により置き換えることができる。
なお、膨張弁又はオリフィス６及び７は、それぞれ、駆動装置（図示せず）を備え、制御装置ＣＲＬ（図示せず）により開度を制御可能になるようにしてもよい。これにより、各冷凍サイクルにおいてそれぞれ好適な運転条件になるように膨張弁又はオリフィス６又は７の開度を各冷凍サイクルに応じて調整することが可能になる。例えば、蒸発器出口の冷媒ガスの過熱度を検出し、過熱度が一定値になるように膨張弁又はオリフィス６又は７の開度を調整する。また、蒸発器に液面計を設け液面位置を検出し、液面位置が一定になるように膨張弁又はオリフィス６又は７の開度を調整する。
【００５８】
[実施の形態２]
＜冷凍機の基本構成＞
図２は、本発明に係る冷凍機の他の実施の形態の概略図である。
図中の１〜５、８（８ａ、８ｂ）及び９（９ａ、９ｂ）は、図１中の１〜５、８（８ａ、８ｂ）及び９（９ａ、９ｂ）と同じものを指示している。１０は、水和物製造用冷凍サイクルと冷水製造用冷凍サイクルとで兼用される膨張弁又はオリフィスである。冷媒としてはＲ１３４ａ又はＲ１２３が好適である。
【００５９】
冷水製造用冷凍サイクルは、遠心式圧縮機１、電動機２、凝縮器３、膨張弁又はオリフィス１０、冷媒液遮断弁８ａ、冷水製造用満液式蒸発器４、冷媒ガス遮断弁９ａ及びこれらを接続する冷媒用配管を用い、遠心式圧縮機１、凝縮器３、膨張弁又はオリフィス１０、冷媒液遮断弁８ａ、冷水製造用満液式蒸発器４、冷媒ガス遮断弁９ａ、遠心式圧縮機１、・・・の順に冷媒が循環することにより実現される（（図中の実線矢印に沿った経路参照）。
【００６０】
水和物スラリ製造用冷凍サイクルは、遠心式圧縮機１、電動機２、凝縮器３、膨張弁又はオリフィス１０、冷媒液遮断弁８ｂ、水和物スラリ製造用蒸発器５、冷媒ガス遮断弁９ｂ及びこれらを接続する冷媒用配管を用い、遠心式圧縮機１、凝縮器３、膨張弁又はオリフィス１０、冷媒液遮断弁８ｂ、水和物スラリ製造用蒸発器５、冷媒ガス遮断弁９ｂ、遠心式圧縮機１、・・・の順に冷媒が循環することによって実現される（（図中の点線矢印に沿った経路参照）。
【００６１】
水和物スラリ製造用蒸発器５の型式は特に問わないが、満液式であることが好ましい。水和物スラリ製造用蒸発器５は、冷媒の温度（特に蒸発温度）の制御が容易で、その制御の精度が高いものであることが望まれるので、伝熱効率が高く、冷媒の温度（特に冷媒の蒸発温度）の制御の精度が高い満液式蒸発器は水和物スラリ製造用蒸発器として好適といえる。
【００６２】
両冷凍サイクルの切替手段は、冷媒液遮断弁８（８ａ、８ｂ）及び冷媒ガス遮断弁９（９ａ、９ｂ）並びにこれらを駆動する駆動装置（Ｋ１〜Ｋ４）及び該駆動装置を制御する制御装置ＣＲＬ（図示せず）から構成される。この切替手段により、水和物スラリ製造用蒸発器と冷水製造用満液式蒸発器とが冷凍サイクルに択一的に接続可能となり、水和物スラリ製造用冷凍サイクルと冷水製造用冷凍サイクルとの切り替えが可能になり、全体として単一の冷凍サイクルが構成されることになる。
【００６３】
＜冷凍機の動作及び運転方法＞
次に、図２に示す冷凍機の動作及び運転方法について説明する。冷媒液遮断弁（８ａ、８ｂ）及び冷媒ガス遮断弁（９ａ、９ｂ）は、冷媒の遮断のみを目的とする場合には、いずれか一方で足りるが、以下の説明においては、両遮断弁があるものとする。
膨張弁１０は常時開（動作可能）の状態にしておく。
【００６４】
（１）水和物スラリ製造用蒸発器５を使用して水和物スラリを製造する場合
まず、切替手段により、冷媒液遮断弁８ａ及び冷媒ガス遮断弁９ａの少なくとも一方を閉とし、冷媒液遮断弁８ｂ及び冷媒ガス遮断弁９ｂをすべて開とする。これにより水和物スラリ製造用冷凍サイクルにおける冷媒の流通経路（図中の点線矢印に沿った経路）が構成される。
【００６５】
次に、遠心式圧縮機１を電動機２で駆動させ、冷媒ガスを圧縮する。遠心式圧縮機１で圧縮された冷媒ガスは、凝縮器３に送られて、そこで冷却水によって冷却される。この冷却により冷媒はほぼ飽和液になる。引き続き冷媒液は、膨張弁１０に送られ、減圧される。減圧された冷媒液は、水和物スラリ製造用蒸発器５に送られ、当該水和物スラリ製造用蒸発器５内の伝熱管を流れる原料水溶液を冷却して包接水和物を生成させ、これが原料水溶液に分散又は顕濁してなる水和物スラリにし、自らは蒸発しガス化する。ガス化した冷媒は、再び遠心式圧縮機１に送られ、以後、以上の循環が繰り返される。それ故、冷媒は水和物スラリ製造用蒸発器５のみを流れる。
この結果、水和物スラリ製造用満液式蒸発器５において原料水溶液が冷却されて水和物スラリが製造される。
【００６６】
（２）冷水製造用満液式蒸発器４を使用して冷水を製造する場合
まず、切替手段により、冷媒液遮断弁８ｂ及び冷媒ガス遮断弁９ｂの少なくとも一つを閉とし、冷媒液遮断弁８ａ、冷媒ガス遮断弁９ａをすべて開とする。これにより冷水製造用冷凍サイクルにおける冷媒の流通経路（図中の実線矢印に沿った経路）が構成される。
次に、遠心式圧縮機１を電動機２で駆動させ、冷媒ガスを圧縮する。遠心式圧縮機１で圧縮された冷媒ガスは、凝縮器３に送られて、そこで冷却水によって冷却される。この冷却により冷媒はほぼ飽和液になる。引き続き冷媒液は、膨張弁１０に送られ、減圧される。減圧された冷媒液は、冷水製造用満液式蒸発器４に送られ、当該蒸発器４内の伝熱管を流れる水を冷却して冷水にし、自らは蒸発しガス化する。ガス化した冷媒は、再び遠心式圧縮機１に送られ、以後、以上の循環が繰り返される。それ故、冷媒は冷水製造用満液式蒸発器４のみを流れる。
この結果、冷水製造用満液式蒸発器４において供給された水が冷却されて冷水が製造される。
【００６７】
（３）冷水及び水和物スラリの製造時の温度条件
図１に示す冷凍機についての上記（３−１）及び（３−２）で説明した事項は、図２に示す冷凍機にも当て嵌まる。
【００６８】
＜小  括＞
図２に示す冷凍機では、図１に示すものと同様に、水和物スラリ製造用蒸発器と冷水製造用満液式蒸発器とは切替手段により単一の冷凍サイクルに択一的に接続可能となり、冷水製造用冷凍サイクルと水和物スラリ製造用冷凍サイクルとが択一的に切り替わる。それ故、水和物スラリ空調設備と冷水空調設備のいずれにも、また、水和物スラリを製造する夜間運転と冷水を製造する昼間運転（特に追掛運転）を行う空調設備にも適用可能な単一の冷凍機となる。
そして、図１に示す実施形態と同様に、両冷凍サイクルにおいては、少なくとも遠心式圧縮機１及び凝縮器３が、より詳しくは遠心式圧縮機１、電動機２、凝縮器３及びこれらを接続する冷媒用配管が兼用される。それ故、相対的に低い設備費用又は高い費用対効果を実現することができる。
しかも、図２に示す冷凍機では、図１に示すものと異なり、膨張弁又はオリフィス１０も兼用される。それ故、図２に示す冷凍機の方が、図１に示すものよりも、相対的に低い設備費用又は高い費用対効果を実現することができる。
なお、膨張弁又はオリフィス１０は、兼用されるとはいえ、駆動装置（図示せず）を備え、制御装置（図示せず）により開度を制御可能になるようにしてもよい。これにより、各冷凍サイクルにおいてそれぞれ好適な運転条件になるように膨張弁又はオリフィス１０の開度を各冷凍サイクルに応じて調整することが可能になる。例えば、蒸発器出口の冷媒ガスの過熱度を検出し、過熱度が一定値になるように膨張弁又はオリフィス１０の開度を調整する。また、蒸発器に液面計を設け液面位置を検出し、液面位置が一定になるように膨張弁又はオリフィス１０の開度を調整する。
【００６９】
なお、図２中の遠心式圧縮機１は単段式で描かれているが、多段式でもよい。そして多段式の圧縮機の方が、単段式の圧縮機よりも高額であることから、圧縮機を兼用することにより奏する設備費用の相対的低減又は費用対効果の相対的増加という本発明の効果が顕著となる。
また、図２に示す冷凍機においては、二つの冷媒用遮断弁（８ａ、８ｂ）の機能をＰ点に配置した一つの三方弁により置き換えることができ、二つの冷媒ガス用遮断弁（９ａ、９ｂ）の機能をＱ点に配置した一つの三方弁により置き換えることができる。
【００７０】
[実施の形態３]
＜両蒸発器における冷媒蒸発温度の差について＞
本発明においては、水和物スラリ製造用蒸発器における冷媒蒸発温度と冷水製造用満液式蒸発器における冷媒蒸発温度との差が３度未満、好ましくは２度以下であることが望ましい（第３の形態）。以下にその理由を説明する。
（１）  圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器の順に冷媒が流れ、冷凍サイクルを構成するとき、圧縮機の性能は、一般に、吸込み冷媒流量と圧力比（圧縮機の吐出圧力／圧縮機の吸込圧力）で決まる。
ここで、圧縮機が一定回転数で運転されていれば、その圧縮機に吸い込まれる冷媒の体積流量は変わらないので、圧縮機の吸込みガスの比体積(m３/kg)が分かれば吸込み冷媒流量は求まる。冷媒蒸発温度がわかれば、Ｒ１３４ａ、Ｒ１２３等の冷媒の蒸気表（公知）に照らして圧縮機の吸込みガスの比体積が求まる。それ故、冷媒蒸発温度が分かれば、圧縮機の吸込み冷媒流量が求まる。
【００７１】
また、対象となる冷凍サイクルを理論サイクルとみなした場合、圧縮機の吐出圧力は冷媒凝縮圧力に等しく、圧縮機の吸込圧力は冷媒蒸発圧力に等しくなる。この場合、冷媒の凝縮及び蒸発は飽和状態であるため、冷媒凝縮温度と冷媒蒸発温度が分かれば、冷媒の蒸気表（公知）に照らして冷媒凝縮圧力と冷媒蒸発圧力が求まる。それ故、冷媒凝縮温度と冷媒蒸発温度が分かれば、圧縮機の吐出圧力と吸込圧力が、従い圧縮機の圧力比が求まる。
【００７２】
（２）  冷凍サイクルの性能を表す指標として成績係数（冷凍効果／圧縮仕事）がある。成績係数は投入エネルギーに対して何倍の冷凍能力が得られるかを示した数値で、高いほど効率が良い。
図３は、冷媒がＲ１３４ａである場合における圧力−比エンタルピ線図上に、一段圧縮理論サイクルを例示したものである。Ａ点は圧縮機出口（凝縮器入口）、Ｂ点は凝縮器出口（膨張弁入口）、Ｃ点は蒸発器入口（膨張弁出口）、Ｄ点は蒸発器出口（圧縮機入口）を示している。Ｄ→Ａが圧縮、Ａ→Ｂが凝縮、Ｂ→Ｃが膨張、Ｃ→Ｄが蒸発の各段階である。圧縮機の吐出圧力と吸込圧力が求まれば、Ａ〜Ｄの各点が求まり、横軸上に投影したＣ−Ｄ間の比エンタルピ差（冷凍効果）とＤ−Ａ間の比エンタルピ差（圧縮仕事）が、従い冷凍サイクルの成績係数が求まる。冷媒がＲ１２３である場合も同じ要領で成績係数が求まる。
【００７３】
（３）  上記（１）及び（２）に基づき、遠心式圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器の順に冷媒が流れることで構成される冷凍サイクルを備える冷凍機（遠心式冷凍機）における圧縮機の吸込圧力、圧力比及び吸込比体積並びに冷凍サイクルの成績係数（まとめて冷凍機の特性という）を計算した結果を表１〜４にまとめて示す。表１及び２は冷媒がＲ１３４aの場合、表３及び４は冷媒がＲ１２３の場合である。
【００７４】
【表１】
2008267775.tif 000003
【００７５】
【表２】
2008267775.tif 000004
【００７６】
【表３】
2008267775.tif 000005
【００７７】
【表４】
2008267775.tif 000006
【００７８】
各表に示す値は、一般的な凝縮器の入口における冷却水の温度条件が入口３２℃、出口３７℃であり、冷媒凝縮温度が概ね３８〜４２℃となることを考慮して、冷媒凝縮温度が３８℃（下限）と４２℃（上限）に対して、冷媒蒸発温度を８℃から０℃まで、１度づつ低下させて、その都度計算して得た値である。その計算の際、冷媒蒸発温度の上限を８℃としたのは、冷水製造用蒸発器で製造される冷水の出口温度及び水和物スラリ製造用蒸発器で製造される水和物スラリの出口温度が、実用上８℃程度が上限であることを考慮したものである。
【００７９】
一方、下限を０℃としたのは、０℃未満にすると冷水製造用蒸発器では凍結問題が起こるためである。また、水和物スラリ製造用蒸発器でも０℃未満にすると（特に氷と包接水和物のゲスト分子との共晶温度以下にすると）氷が発生するので、冷水製造用蒸発器と同様の凍結問題が生じることがあり得るためであり、また水和物スラリ空調設備において使用される水和物スラリを構成する包接水和物の水和物生成温度は０℃以上であるので、冷媒蒸発温度を０℃未満にする必要性に乏しいためである。
【００８０】
（４）  表１〜４に示した計算結果を更に整理して、二つの蒸発器があり、一方の蒸発器における冷媒蒸発温度と、他方の蒸発器における冷媒蒸発温度が異なったとき冷凍機の特性がどの程度増減するかを調べた。二つの蒸発器における冷媒蒸発温度が同一の場合における冷凍機の特性を基準として、一方の蒸発器における冷媒蒸発温度が８℃から０℃の範囲のある温度について、他方の蒸発器における冷媒蒸発温度を８℃から０℃に変動させたとき、冷凍機の特性がどの程度増減するかを変化率としてまとめた。
【００８１】
結果を図４〜図７に表し、図４及び図５は冷媒がＲ１３４aの場合、図６及び図７は冷媒がＲ１２３の場合である。図４及び図６が、冷媒凝縮温度が３８℃の場合、図５及び図７が、冷媒凝縮温度が４２℃の場合である。
また、各図中（ａ）乃至（ｄ）は、それぞれ順に、冷凍機の特性として圧縮機の吸込圧力、圧力比及び吸込比体積並びに冷凍サイクルの成績係数の変化率について纏めたものである。各図中の数値は、一方の蒸発器における冷媒蒸発温度が８℃から０℃の範囲のある温度のとき、一方の蒸発器における冷媒蒸発温度と他方の蒸発器における冷媒蒸発温度とが同じ場合を基準「１００」として、他方の蒸発器における冷媒蒸発温度を８℃から０℃に変動させたとき、冷凍機の各特性が増減した変化率の値である。
例えば、冷媒がＲ１３４ａであり、冷媒凝縮温度が３８℃のとき、冷媒蒸発温度が４℃のときの圧縮機の圧力比は「２．８５」である（表１参照）。また、冷媒蒸発温度が０℃であれば、圧縮機の圧力比は「３．２９」となる（表１参照）。一方の蒸発器における冷媒蒸発温度と他方の蒸発器における冷媒蒸発温度とが同じ４℃のときの圧縮機の圧力比「２．８５」を基準「１００」としたとき、一方の蒸発器における冷媒蒸発温度が４℃で他方の蒸発器における冷媒蒸発温度が０℃のときの圧縮機の圧力比「３．２９」は変化率「１１５（３．２９／２．８５）」に相当する（図４（ｂ）において、一方の蒸発器における冷媒蒸発温度「４℃」の行において他方の蒸発器における冷媒蒸発温度「０℃」の列の交点が「１１５」となる）。この操作を繰り返してできたものが、図４〜図７である。
【００８２】
図４〜図７において、太線で示した横長の枠は、変化率が「９０〜１１０」の範囲（両端を含まず）となる温度範囲を示す。圧縮機の吸込圧力、圧力比及び吸込比体積並びに冷凍システムの成績係数の各変化率の変動率（絶対値）が１０％以上であれば、圧縮機や冷凍サイクルの性能が明確に変わったといってよい。この横長の枠は、各変化率の変動率が１０％未満となる温度範囲である。
すると、上記の「９０〜１１０」の範囲（両端を含まず）の範囲は、二つの蒸発器における冷媒蒸発温度の差が３度未満の範囲、より狭くは２度以内の範囲であることが分かる。このことは、二つの蒸発器における冷媒蒸発温度の差を３度未満、好ましくは２度以内の範囲に設定すれば、上記の各変化率が１０％未満となり、圧縮機の性能が大幅には変わらないことを意味している。
【００８３】
（５）  従って、本発明に係る冷凍機の実用時（従って冷媒凝縮温度範囲が３８〜４２℃であるとき）において、水和物スラリ製造用蒸発器と冷水製造用蒸発器を択一的に冷凍サイクルに接続して冷水製造用冷凍サイクルと水和物スラリ製造用冷凍サイクルとを切り替えても、水和物スラリ製造用蒸発器における冷媒蒸発温度と冷水製造用蒸発器における冷媒蒸発温度との差を３度未満、好ましくは２度以内の範囲に設計されていれば、両冷凍サイクルの性能や両冷凍サイクルで兼用される圧縮機の性能を大幅に変えないで済むことになる。これにより、本発明に係る冷凍機を最適仕様で又はより好適な仕様で設計し易くなり、圧縮機の兼用の効用（設備費の低減効果や費用対効果の向上）もより高くなる。
【００８４】
（６）  図１に示す冷凍機であっても、また図２に示す冷凍機であっても、水和物スラリ製造用蒸発器における冷媒蒸発温度と冷水製造用満液式蒸発器における冷媒蒸発温度との差が３度未満、好ましくは２度以下であることが望ましい。
ただし、図２に示す冷凍機では、冷水製造用冷凍サイクルと水和物スラリ製造用冷凍サイクルで膨張弁又はオリフィス１０が兼用され、従って単一の膨張弁又はオリフィス１０により膨張させられた冷媒が異なる蒸発器（冷水製造用蒸発器４と水和物スラリ製造用蒸発器５）に択一的に供給される。それ故、図２に示す冷凍機では、図１に示すものより厳格に、冷水製造用蒸発器４における冷媒蒸発温度と水和物スラリ製造用蒸発器５における冷媒蒸発温度との差がより小さくなるように、即ちその差が３度未満、好ましくは２度以下、より好ましくはゼロ（従って同じ冷媒蒸発温度）になるように運転される。
【００８５】
＜冷媒蒸発温度の制御＞
冷媒蒸発温度が変動すると原料水溶液の冷却のされ方が変動し、蒸発器の伝熱面への包接水和物の付着状態が変動するため、水和物の生成が不安定になり、総じて水和物スラリの製造が安定しない。そこで、本発明においては、水和物スラリ製造用蒸発器により水和物スラリを製造する際、冷媒蒸発温度をその変動幅が小さくなるように制御する（第８の形態）。
【００８６】
上記の制御は、例えば次の手法により実現される。
（ａ）  まず、水和物スラリ製造用蒸発器５における冷媒蒸発温度を計測する手段を設ける。具体的には、水和物スラリ製造用蒸発器５の内部の温度を計測できる温度センサ（図７における温度センサ２５に相当するもの）を設置し、その温度センサにより冷媒蒸発温度相当の温度を計測し、監視する。冷媒蒸発温度は飽和温度であるため、温度センサの代わりに圧力センサであっても良い。圧力を計測し、飽和温度に換算する。
【００８７】
（ｂ）  上記温度センサの出力を設定値と比較して、偏差がゼロになるようにフィードバック制御を行う。例えば次のとおりである。
（ｂ―１）  上記温度センサの出力が設定値を上回った場合（即ち、冷媒蒸発温度が高すぎる場合）には、設定値との偏差がゼロになるように、電動機２の動作を制御して、圧縮機１の出力を上げ、最終的に冷媒蒸発温度が低下するようにする。上記温度センサの出力が設定値を下回った場合（即ち、冷媒蒸発温度が低すぎる場合）には、設定値との偏差がゼロになるように、電動機２の動作を制御して、圧縮機１の出力を下げ、最終的に冷媒蒸発温度が上昇するようにする。
【００８８】
なお、電動機２の制御は、多くの場合インバータ制御であるが、これに限定されない。また、圧縮機１の出力を制御する方法として圧縮機入口の設けられたインレットガイドベーンの開度を調整する方法がある。
【００８９】
（ｂ―２）  水和物スラリ製造用蒸発器５の内部に冷媒液又は冷媒ガスの温度を調整する冷媒温度調整装置（例えば、マット状のヒータ）を予め設置しておく。上記温度センサの出力が設定値を上回った場合には、設定値との偏差がゼロになるように、冷媒温度調整装置の動作を制御して最終的に冷媒蒸発温度が低下するようにする。上記温度センサの出力が設定値を下回った場合には、設定値との偏差がゼロになるように、冷媒温度調整装置の動作を制御して、最終的に冷媒蒸発温度が上昇するようにする。
なお、上記温度センサの出力が設定値を下回った場合にのみ、冷媒温度調整装置の動作を制御して、最終的に冷媒蒸発温度が増加するようにしてもよい。この場合、上記温度センサの出力が設定値を上回ったとき、上記（ｂ−１）の制御（即ち、設定値との偏差がゼロになるように、電動機２の動作を制御して、圧縮機１の出力を上げる制御）を行うようにしてもよい。
【００９０】
（ｃ）  上記の設定値は、過去の実測結果や経験的知見に基づき予め設定しておいた値であるが、段階的又は動的に変化する値であってもよい。上記（ｂ）のフィードバック制御を実質的に司る制御装置（演算装置、記憶装置を含む）やその制御を実行する際に常識的に必要になるその他の装置（電源装置、入出力デバイス等）は、言うまでもなく、別途用意する。
【００９１】
＜その他のパラメータによる制御＞
水和物スラリ空調設備では、水和物スラリを蓄える蓄熱槽の有無に拘らず、所定の温度又は温度範囲にある水和物スラリが製造されることが望まれるのが通常である。水和物スラリ製造用蒸発器において製造される水和物スラリを所定の温度又は温度範囲で製造するための制御は、例えば次の手法により実現される。
【００９２】
（ａ’）  まず、水和物スラリ製造用蒸発器５における水和物スラリの出口温度を計測する手段を設ける。具体的には、水和物スラリ製造用蒸発器５から水和物スラリの送出す配管の適当位置において、温度センサをその配管の内部に突出させて設置し、その温度センサにより、水和物スラリ製造用蒸発器５における水和物スラリの出口温度相当の温度を計測し、監視する。
【００９３】
（ｂ’）  上記温度センサの出力を設定値と比較して、偏差がゼロになるようにフィードバック制御を行う。例えば次のとおりである。
（ｂ’―１）  上記温度センサの出力が設定値を上回った場合（即ち、水和物スラリ製造用蒸発器５における水和物スラリの出口温度が高すぎる場合）には、設定値との偏差がゼロになるように、電動機２の動作を制御して、圧縮機１の出力を上げ、最終的に当該出口温度が低下するようにする。上記温度センサの出力が設定値を下回った場合（即ち、当該出口温度が低すぎる場合）には、設定値との偏差がゼロになるように、電動機２の動作を制御して、圧縮機１の出力を下げ、最終的に当該出口温度が上昇するようにする。
なお、電動機２の制御は、多くの場合インバータ制御であるが、これに限定されない。
【００９４】
（ｂ’―２）  水和物スラリ製造用蒸発器５の内部に冷媒液又は冷媒ガスの温度を調整する冷媒温度調整装置（例えば、マット状のヒータ）を予め設置しておく。上記温度センサの出力が設定値を上回った場合には、設定値との偏差がゼロになるように、冷媒温度調整装置の動作を制御して、最終的に冷水和物スラリ製造用蒸発器５における水和物スラリの出口温度が低下するようにする。上記温度センサの出力が設定値を下回った場合には、設定値との偏差がゼロになるように、冷媒温度調整装置の動作を制御して、最終的に当該出口温度が上昇するようにする。
なお、上記温度センサの出力が設定値を下回った場合にのみ、冷媒温度調整装置の動作を制御して、最終的に当該出口温度が上昇するようにしてもよい。この場合、上記温度センサの出力が設定値を上回ったとき、上記（ｂ’−１）の制御（即ち、設定値との偏差がゼロになるように、電動機２の動作を制御して、圧縮機１の出力を上げる制御）を行うようにしてもよい。
【００９５】
（ｃ’）  上記の設定値は、過去の実測結果や経験的知見に基づき予め設定しておいた値であるが、段階的又は動的に変化する値であってもよい。上記（ｂ）のフィードバック制御を実質的に司る制御装置（演算装置、記憶装置を含む）やその制御を実行する際に常識的に必要になるその他の装置（電源装置、入出力デバイス等）は、言うまでもなく、別途用意する。
【００９６】
[実施の形態４]
＜水和物スラリ製造用蒸発器の基本構成＞
図８は、本発明に係る冷凍機において採用される水和物スラリ製造用蒸発器５の一実施の形態である満液式蒸発器５０（第５及び第６の各形態）の基本構成の説明図であり、図８（ａ）は縦断面図、図８（ｂ）は横断面図である。いずれの図も、実際の寸法や寸法比では描かれていない。
【００９７】
この満液式蒸発器５０は、シェルアンドチューブ型熱交換器であり、外殻部５１と、外殻部５１に設けられた冷媒液入口管５２、冷媒ガス出口管５３、原料水溶液入口管５４及び水和物スラリ出口管５５と、外殻部５１内に設けられ、冷媒液入口管５２から外殻部５１内に供給された冷媒液に没するように配置される複数本の伝熱管５６（以下、各伝熱管を同じ「５６」で表記する場合がある）、外殻部５１内に設けられ、複数本の伝熱管５６と原料水溶液入口管５４との間に配置される水箱５７、外殻部５１内に設けられ、複数本の伝熱管５６と水和物スラリ出口管５５との間に配置される水箱５８、外殻部５１内に設けられ、冷媒液入口管５２から供給される冷媒液を外殻部５１内に均一に分配するための液分配板５９、外殻部５１内に設けられ、冷媒液が蒸発してできる冷媒ガスに混入した冷媒液が冷媒ガス出口管５３を経由して圧縮機１に入り込まないようにするためのデミスタ６０を備える。冷媒は、Ｒ１３４ａ、Ｒ１２３などである。
【００９８】
なお、図８に示す蒸発器は一台であるが、これを複数台並列又は直列に接続して全体として一台の水和物製造用蒸発器５を構成してもよい。また、図８に示す蒸発器の内部を複数の区画に分け、原料水溶液がその複数の区画を順に流れるようにすることで、原料水溶液の流路を長くする工夫を施してもよい。
【００９９】
＜蒸発器の動作＞
図８に示す蒸発器５０において、冷媒液は冷媒液入口管５２から液分配板５９を介して外殻部５１内に供給される。外殻部５１内の冷媒液は飽和液になっているので、冷媒液の温度は、概ねその飽和温度（蒸発温度）、即ち一定になる。この冷媒液に没している伝熱管５６は、一定温度に冷却される。このとき、原料水溶液入口管５４から水箱５７を介して伝熱管５６の内部に原料水溶液が供給されると、伝熱管５６内を流通し、水箱５８に到達するまでの間に、原料水溶液が伝熱管５６の内壁面を介して冷媒（液）により水和物生成温度以下に冷却される。この冷却により包接水和物が生成し、原料水溶液に分散又は懸濁することにより水和物スラリとなり、水箱５８を介して水和物スラリ出口管５５を通じて外郭部５１外へ送出される。他方、冷媒（液）は、原料水溶液を冷却することにより気化し、冷媒ガスとなる。冷媒ガスはデミスタ６０を介し冷媒ガス出口管５３を通じて外郭部５１外の圧縮機１（図示せず）に向けて送出される。
【０１００】
＜水和物スラリの製造及び冷媒蒸発温度の制御＞
（１）水和物スラリの製造
（１−１）  図９は、図８に示す蒸発器５０を用いる水和物スラリの製造において、その基礎となる現象、即ち伝熱管５６の内壁面で起こる包接水和物の生成・付着と剥離を描写した概念説明図である。
原料水溶液が伝熱管５６の内壁面を介して冷媒により水和物生成温度以下に冷却されると、その原料水溶液から包接水和物が生成する。包接水和物は、内壁面を広く覆うように付着し、徐々にその付着厚さを増加させる。このとき、原料水溶液の流速を一定以上にすると、その流れの力により、伝熱管５６の内壁面に付着した包接水和物の一部が剥離し、原料水溶液に分散又は懸濁して水和物スラリとなる。
以後、内壁面における包接水和物の付着と剥離が繰り返される。その結果、内壁面における包接水和物の付着と剥離が均衡した段階で、伝熱管５６の内壁面における包接水和物の付着厚さは頭打ち（一定）になり、伝熱管５６を流れる原料水溶液の圧力損失も頭打ち（一定）になり（下記（１−２）参照）、伝熱管５６の閉塞は回避される。その一方で、剥離した包接水和物から水和物スラリが連続的に製造されてゆく。
【０１０１】
（１−２）  図１０は、水和物スラリ製造用満液式蒸発器が備える伝熱管内を流れる原料水溶液の流速を１．５〜２．４ｍ／ｓの範囲で変えて実験を行い、伝熱管の圧力損失と伝熱管内の原料水溶液の流速との関係を調べて得た実験結果を示すグラフである。横軸は原料水溶液の流速であり、縦軸に伝熱管の圧力損失が定常となったときの圧力損失である。冷媒温度（冷媒蒸発温度）を２℃とし、原料水溶液は、濃度１４．４ｗｔ％のＴＢＡＢ水溶液とした。この原料水溶液の水和物生成開始温度は、約８℃である。
この図によれば、伝熱管を流れる原料水溶液の流速が一定値（この測定条件の下では約１．８ｍ／ｓ）以上であれば、当該伝熱管の圧力損失は低い値に維持されることが分かる。伝熱管の圧力損失は、伝熱管の内壁面への包接水和物の付着厚とともに増加するので、原料水溶液の流速が一定値以上であれば、包接水和物の付着厚さは概ね一定値以下になるといえる。
【０１０２】
（１−３）  内壁面に付着したまま残る包接水和物は、引き続く包接水和物の生成核として機能し、新たな包接水和物の生成を促す。新たに生成した包接水和物の少なくとも一部は原料水溶液の流れの力により剥離し、原料水溶液に分散又は懸濁して水和物スラリとなる。
原料水溶液に分散又は懸濁した包接水和物は、過冷却解除剤としても機能し、水和物スラリにおける固相割合の増加（即ち、蓄熱量の増加）を促進させる。
伝熱管５６の内壁面における包接水和物の付着と剥離との均衡が崩れ、包接水和物の付着量が剥離量を上回ると、伝熱管５６が徐々に閉塞してゆき、原料水溶液が流通し得る断面積が減少してゆく。しかし、その断面積の減少は原料水溶液の圧力を高め、包接水和物を剥離させる原料水溶液の流れの力を高めることになる。これにより、伝熱管５６の内壁面における包接水和物の付着と剥離との均衡が回復し、水和物スラリの連続製造が安定化し、長時間製造の実現に資することができる。
【０１０３】
包接水和物の熱伝導率は高いとはいえないので、包接水和物の付着厚がある程度大きくなると、伝熱管の内壁面の冷却効果が原料水溶液に及ばなくなり、包接水和物の生成が停滞してしまう。しかし、原料水溶液の流れの力により付着厚の増加が抑制されるので、伝熱管の内壁面の冷却効果は原料水溶液に及び続けることになる。これにより、水和物スラリの連続製造が安定化し、長時間製造に資することができる。
【０１０４】
（２）冷媒蒸発温度の制御
図８に記載の水和物スラリ製造用蒸発器５０（即ち、第５及び第６の形態に係る冷凍機における水和物スラリ製造用蒸発器）を用いて水和物スラリを連続的に製造する際には、上記（１）に記載のとおり、伝熱管の内壁面にある程度の包接水和物を意図的に残したままにする。しかし、伝熱管の内壁面に付着したまま残される水和物の付着厚が変動すると、伝熱管の圧力損失が変動し、それに応じて水和物スラリ製造用蒸発器の運転状態が変動し、不安定になる。そこで、本発明では、水和物スラリ製造用蒸発器５０により水和物スラリを製造する際に、冷媒の蒸発温度の変動幅が小さくなるように圧縮機を制御する（第９の形態）。これにより、水和物スラリを長時間に亘り安定的に製造できる冷凍機の運転を実現することができる。
上記の制御は、例えば、実施の形態３（６）＜冷媒蒸発温度の制御＞における（ａ）〜（ｃ）に記載の手法により実現することができる。
【０１０５】
[実施の形態５]
＜空調設備の基本構成＞
図１１は、本発明に係る冷凍機を組み込んだ空調設備の概略図である。この図では、本発明に係る冷凍機として図１に示すものを採用している。図１１中の１〜７、８（８ａ、８ｂ）及び９（９ａ、９ｂ）は、図１中の１〜７、８（８ａ、８ｂ）及び９（９ａ、９ｂ）と同じものを指示しているので説明を省略する。
また、図１に示す冷凍機自体の動作及び運転方法については既述のとおりである。
【０１０６】
図１１中、１１は冷却塔、１２は三方弁、１３はバッファタンク、１４は水和物スラリ蓄熱槽、１５は冷水／水和物スラリ熱交換器、１６は熱利用側負荷（例えば空調機）、１７〜２１はポンプ、特に１７は水和物スラリ再循環用ポンプ、１８は原料水溶液搬送用ポンプ、１９は水和物スラリ取り出し用ポンプ、２０は冷水搬送用ポンプ、２１は冷却水搬送用ポンプである。２２は流量計、２３〜２７及び３０〜３２は温度センサ、２８、２９は開閉バルブである。蓄熱槽１４には水和物スラリの収容量を検知するレベル計（図示せず）が設置される。
【０１０７】
この図に示す空調設備は、本発明に係る冷凍機、冷却塔１１と凝縮器３との間の冷却水／水の循環経路Ａ、冷水製造用蒸発器４と熱利用側負荷１６との間の冷水／水の循環経路Ｂ、水和物スラリ製造用熱交換器５と蓄熱槽１４との間の水和物スラリ／原料水溶液の循環経路Ｃ、水和物スラリ製造用蒸発器５とバッファタンク１３との間の水和物スラリの再循環経路Ｄ、蓄熱槽１４と冷水／水和物スラリ熱交換器１５との間の水和物スラリ／原料水溶液の循環経路Ｅ、冷水／水和物スラリ熱交換器１５と熱利用側負荷１６との間の冷水／水の循環経路Ｆを備える。
【０１０８】
経路Ａは１１、１２、２１、２３、３、Ｍ点、１１、・・・を、経路Ｂは４、２４、Ｓ点、１６、２０、Ｒ点、２９、４、・・・をそれぞれ辿り巡る配管の経路である。経路Ｃは５、１３、２６、１４、１８、Ｎ点、２２、５、３０、１３・・・を、経路Ｄは５、１３、１７、Ｎ点、２２、５、・・・をそれぞれ辿り巡る配管の経路である。経路Ｅは１４、１９、１５、１４、・・・を、経路Ｆは１５、２７、Ｓ点、１６、２０、Ｒ点、１５、・・・をそれぞれ辿り巡る配管の経路である。
経路Ａ、冷凍機及び経路Ｂにより冷水の製造とその冷水が有する熱エネルギーの熱利用側負荷における熱利用が行われ、経路Ａ、冷凍機、経路Ｃ及び経路Ｄにより水和物スラリの製造と蓄積が行われ、経路Ｅ及び経路Ｆにより、蓄積された水和物スラリが有する熱エネルギーの熱利用側負荷における熱利用が行われる。
【０１０９】
（１）  経路Ａについて
経路Ａにおいて、冷却塔１１から送出される冷却水は、ポンプ２１により搬送され、三方弁１２、ポンプ２１、温度センサ２３を通過して凝縮器３に供給され、凝縮器３において冷媒ガスを凝縮させるための熱交換に供され、その後水温が上がった水として冷却塔１１に戻る。以後この循環が繰り返される。
冷却水の温度制御は、凝縮器３に供給される冷却水の温度を計測する温度センサ２３の出力に基づき三方弁１２の動作により行う。即ち、冷却水の温度が目標値より低い場合には、その偏差に相応分の三方弁１２の駆動量をＴＩＣにおいて演算し、その演算値だけ三方弁１２を駆動させて、Ｍ点から相対的に高温の水を取り込んで冷却水に混ぜ、冷却水の温度を上昇させる。冷却水の温度が目標値より高い場合には、三方弁１２を動作させて、Ｍ点から相対的に高温の水を取り込まないようにして、冷却水の温度を低下させる。
【０１１０】
（２）経路Ｂについて
経路Ｂは、本発明に係る冷凍機が冷水製造用冷凍サイクルを構成している場合の経路であり、本発明の第１０の形態における冷水製造用蒸発器において製造した冷水が有する熱エネルギーを熱利用側負荷に供給する第３の経路に相当するものである。経路Ｂにおいて、蒸発器４から送出される冷水は、ポンプ２０により搬送され、熱利用側負荷１６において熱利用に供され、その後水温が上がった水としてポンプ２０、Ｒ点、開閉バルブ２９を通じて蒸発器４に戻る。以後この循環が繰り返される。
冷水の温度制御は、蒸発器４から送出される冷水の温度を計測する温度センサ２４の出力に基づき電動機２のインバータ制御を行い、圧縮機１の回転数を必要分だけ変化させることにより行う。即ち、冷水の温度が目標値よりも低く、温度センサ２４の出力が設定値に満たない場合には、その偏差に相応分の電動機２の出力変更量をＴＩＣにおいて演算し、その演算値だけ電動機２、従って圧縮機１の回転数を下げ、蒸発器４における冷媒蒸発温度を高め、冷水の出口温度が上昇するようにする。冷水の温度が目標値よりも高く、温度センサ２４の出力が設定値に満たない場合には、その偏差に相応分の電動機２の出力変更量をＴＩＣにおいて演算し、その演算値だけ電動機２、従って圧縮機１の回転数を上げ、蒸発器４における冷媒蒸発温度を下げ、冷水の出口温度が低下するようにする。以上の制御を、温度センサ２４の出力と設定値との偏差がゼロになるように行う。
【０１１１】
（３）経路Ｃ及び経路Ｄについて
経路Ｃ及び経路Ｄはいずれも、本発明に係る冷凍機が水和物スラリ製造用冷凍サイクルを構成している場合の経路である。経路Ｃは、本発明の第１０の形態における水和物製造用蒸発器において製造された水和物スラリを蓄熱槽に供給する第１の経路に相当するものである。経路Ｄは、水和物スラリ製造用蒸発器５に搬送する原料水溶液の流量を制御するために、バッファタンク１３に貯留されている水和物スラリを取り出して経路Ｃに合流させる経路である。
（３−１）  経路Ｃにおいて、蓄熱槽１４に予め蓄えられていた原料水溶液は、ポンプ１８により搬送され、Ｎ点においてポンプ１７によりバッファタンク１３から搬送される水和物スラリと合流した後、水和物スラリ製造用蒸発器５に到達し、水和物スラリ製造用蒸発器５において冷媒液との熱交換に供される。ここで、原料水溶液が冷却され、水和物スラリが製造される。即ち、冷却された原料水溶液から包接水和物が生成し、生成した水和物が原料水溶液に分散又は懸濁にすることにより水和物スラリとなる。この水和物スラリは水和物スラリ製造用蒸発器５から送出され、その一部はバッファタンク１３に蓄えられ、残部は蓄熱槽１４に送出されて、そこで蓄えられる。このような水和物スラリ製造用蒸発器５と蓄熱槽１４との間の原料水溶液／水和物スラリの循環が繰り返されることにより、バッファタンク１３及び蓄熱槽１４に蓄えられている水和物スラリの固相割合、従って蓄熱量は徐々に増加してゆく。
【０１１２】
水和物スラリの温度制御は、次の（ア）及び（イ）の手法のうち少なくとも一つにより行う。
（ア）  蓄熱槽１４に送出される水和物スラリの温度を計測する温度センサ２６の出力に基づき電動機２のインバータ制御を行い、圧縮機１の回転数を必要分だけ変化させる。即ち、水和物スラリの温度が目標値より低く、従って温度センサ２６の出力が設定値に満たない場合には、その偏差に相応分の電動機２の出力変更量をＴＩＣにおいて演算し、その演算値だけ電動機２、従って圧縮機１の回転数を下げ、水和物スラリ製造用蒸発器５における冷媒蒸発温度を高め、水和物スラリの出口温度、延いてはバッファタンク１３から蓄熱槽１４に向かう水和物スラリの温度が上昇するようにする。水和物スラリの温度が目標値よりも高く、温度センサ２６の出力が設定値に満たない場合には、その偏差に相応分の電動機２の出力変更量をＴＩＣにおいて演算し、その演算値だけ電動機２、従って圧縮機１の回転数を上げ、水和物スラリ製造用蒸発器５における冷媒蒸発温度を下げ、水和物スラリの出口温度、延いてはバッファタンク１３から蓄熱槽１４に向かう水和物スラリの温度が低下するようにする。以上の制御を、温度センサ２６の出力と設定値との偏差がゼロになるように行う。
【０１１３】
（イ）  温度センサ２６の出力に基づきポンプ１８のインバータ制御を行い、水和物スラリ製造用蒸発器５への原料水溶液（原料水溶液としての水和物スラリを含む）の供給量を必要分だけ変化させることにより行う。即ち、水和物スラリの温度が目標値よりも低く、温度センサ２６の出力が設定値に満たない場合には、その偏差に相応分のポンプ１８の出力変更量をＴＩＣにおいて演算し、その演算値だけポンプ１８の出力を上昇させ、水和物スラリ製造用蒸発器５への原料水溶液の供給量を高め、水和物スラリの出口温度が上昇するようにする。水和物スラリの温度が目標値よりも高く、温度センサ２６の出力が設定値に満たない場合には、その偏差に相応分のポンプ１８の出力変更量をＴＩＣにおいて演算し、その演算値だけポンプ１８の出力を低下させ、水和物スラリ製造用蒸発器５への原料水溶液の供給量を下げ、水和物スラリの出口温度が低下するようにする。以上の制御を、温度センサ２６の出力と設定値との偏差がゼロになるように行う。
【０１１４】
（３−２）  経路Ｄにおいて、水和物スラリ製造用蒸発器５から送出される水和物スラリのうち、バッファタンク１３に蓄えられるものは、ポンプ１７により搬送され、Ｎ点においてポンプ１８により搬送される原料水溶液（原料水溶液としての水和物スラリを含む）と合流した後、水和物スラリ製造用蒸発器５に到達し、水和物スラリ製造用蒸発器５において冷媒液との熱交換に供される。
ここで、原料水溶液が冷却され、水和物スラリが製造される。即ち、冷却された原料水溶液から包接水和物が生成し、生成した水和物が原料水溶液に分散又は懸濁することにより水和物スラリとなる。この水和物スラリは水和物スラリ製造用蒸発器５から送出され、その一部はバッファタンク１３に蓄えられ、残部は蓄熱槽１４に送出される。このような水和物スラリ製造用蒸発器５とバッファタンク１４との間の水和物スラリの循環が繰り返されることにより、バッファタンク１３及び蓄熱槽１４に蓄えられている水和物スラリの固相割合、従って蓄熱量は徐々に増加してゆく。
【０１１５】
水和物スラリ製造用蒸発器５が図８に示す満液式蒸発器５０である場合には、伝熱管の内壁面に付着する水和物の一部を原料水溶液（又は原料水溶液としての水和物スラリ）の流れの力により取り除き、その残部を当該伝熱管の内壁面を覆うように残すようにして水和物スラリを製造することが望ましい（実施の形態４＜水和物スラリの製造及び冷媒蒸発温度の制御＞（１−１）〜（１−３）参照）。
その際には、伝熱管の内部を流れる原料水溶液の流速を所定値以上の一定速度に制御するために、流量を制御する。水和物スラリ製造用蒸発器５に供給される原料水溶液（原料水溶液としての水和物スラリを含む）の流量制御は、水和物スラリ製造用蒸発器５に供給される原料水溶液の流量を計測する流量計２２の出力に基づきポンプ１７のインバータ制御を行い、バッファタンク１３からＮ点への水和物スラリの送出量を必要分だけ変化させることにより行う。即ち、原料水溶液の流量が目標値よりも低く、流量計２２の出力が設定値に満たない場合には、その偏差に相応分のポンプ１７の出力変更量をＦＩＣにおいて演算し、その演算値だけポンプ１７の出力を上昇させ、バッファタンク１３からＮ点への水和物スラリの送出量を増やし、Ｎ点から水和物スラリ製造用蒸発器５に向かう原料水溶液の流量が増加するようにする。原料水溶液の流量が目標値よりも高く、流量計２２の出力が設定値を超えている場合には、その偏差に相応分のポンプ１７の出力変更量をＦＩＣにおいて演算し、その演算値だけポンプ１７の出力を低下させ、バッファタンク１３からＮ点への水和物スラリの送出量を減らし、Ｎ点から水和物スラリ製造用蒸発器５に向かう原料水溶液の流量が減少するようにする。以上の制御を、流量計２２の出力と設定値との偏差がゼロになるように行う。
【０１１６】
（３−３）  水和物スラリ製造用蒸発器５における冷媒蒸発温度の制御は、その変動幅が小さくなるように行う（実施の形態３（６）＜冷媒蒸発温度の制御＞及び実施の形態４＜蒸発器の動作＞（２）参照＞。
具体的には、水和物スラリ製造用蒸発器５内の冷媒温度を計測する温度センサ２５の出力に基づき電動機２のインバータ制御を行い、圧縮機１の回転数を必要分だけ変化させる。即ち、冷媒蒸発温度が目標値より低く、従って温度センサ２５の出力が設定値に満たない場合には、その偏差に相応分の電動機２の出力変更量をＴＩＣにおいて演算し、その演算値だけ電動機２、従って圧縮機１の回転数を下げ、水和物スラリ製造用蒸発器５における冷媒蒸発温度を高める。
冷媒蒸発温度が目標値よりも高く、温度センサ２５の出力が設定値に満たない場合には、その偏差に相応分の電動機２の出力変更量をＴＩＣにおいて演算し、その演算値だけ電動機２、従って圧縮機１の回転数を上げ、水和物スラリ製造用蒸発器５における冷媒蒸発温度を下げる。
以上の制御を、温度センサ２５の出力と設定値との偏差がゼロになるように行う。なお、２５は温度センサでなく、冷媒ガスの圧力を計測する圧力センサであってもよい。上記の目標値及び設定値は複数個（例えば、上限値と下限値）であってもよい。
【０１１７】
（３−４）  水和物スラリの製造を行う場合には、まず、経路Ｄにおいてこれを開始する。水和物スラリの製造を開始する時、バッファタンク１３内には原料水溶液が貯留されており、ポンプ１７を起動して原料水溶液を水和物スラリ製造用蒸発器５へ送出し冷媒液と熱交換して冷却する。バッファタンク１３内に、別に製造した水和物スラリを添加することや冷却手段など原料水溶液の過冷却を解除する手段を設けることにより、過冷却解除され水和物が生成して水和物スラリが製造される。また、水和物スラリ製造用蒸発器５における水和物スラリの出口温度及びバッファタンク１３内の水和物スラリの温度をそれぞれ温度センサ３０及び３１により計測し、監視する。温度センサ３０又は３１の出力が所定値に達したら、作業員による手動操作により又は制御装置ＣＴＬからの制御信号（ｇ７）によりポンプ１８を起動し、経路Ｃを重畳する。
蓄熱槽１４に予め蓄えられていた原料水溶液は、ポンプ１８により搬送され、Ｎ点においてバッファタンク１３から搬送される水和物スラリと合流した後、水和物スラリ製造用蒸発器５に到達し、水和物スラリ製造用蒸発器５において冷媒液との熱交換に供され、原料水溶液が冷却され水和物スラリが製造される。この水和物スラリは水和物スラリ製造用蒸発器５から送出され、その一部はバッファタンク１３に蓄えられ、残部は蓄熱槽１４に送出されて、そこで蓄えられる。水和物スラリ製造用蒸発器５の伝熱管の内部を流れる原料水溶液の流速を所定値以上の一定速度に制御するために、流量計２２の出力に基づきポンプ１７のインバータ制御を行い、バッファタンク１３から水和物スラリ製造用蒸発器５への水和物スラリの送出流量を制御する。水和物スラリの製造を行う際、経路Ｄは水和物スラリ製造用蒸発器５へ搬送される原料水溶液の流量を制御するための水和物スラリの再循環経路となっている。また、蓄熱槽１４に送出される水和物スラリの温度を計測する温度センサ２６の出力が設定値になるようにポンプ１８が制御される（上記（３−１）（イ）参照）。
【０１１８】
（４）経路Ｅ及び経路Ｆについて
経路Ｅ及び経路Ｆは、蓄熱槽１４に蓄えられている水和物スラリが有する熱エネルギー（冷熱）を熱利用に供するための経路であり、本発明の第１０の形態における蓄熱槽に蓄えられた水和物スラリが有する熱エネルギーを熱利用側負荷に供給する第２の経路に相当するものである。
経路Ｅにおいて、蓄熱槽１４に蓄えられている水和物スラリは、ポンプ１９により搬送され、冷水／水和物スラリ熱交換器１５に供給され、冷水／水和物スラリ熱交換器１５において水を冷水にするための熱交換に供され、その後水溶液の状態で蓄熱槽１４に戻る。以後この循環が繰り返される。経路Ｆにおいて、冷水／水和物スラリ熱交換器１５における水和物スラリとの熱交換により製造された冷水は、ポンプ２０により搬送され、熱利用側負荷１６において熱利用に供され、その後水温が上がった水としてポンプ２０、Ｒ点、開閉バルブ２８を通じて冷水／水和物スラリ熱交換器１５に戻る。以後この循環が繰り返される。それ故、経路Ｅ及び経路Ｆは冷水／水和物スラリ熱交換器１５を介して互いに熱伝達的に繋がり、これにより水和物スラリが有する潜熱相当の熱エネルギーが、冷水が有する顕熱相当の熱エネルギーに変換され、熱利用側負荷１６に供給される。
【０１１９】
冷水／水和物スラリ熱交換器１５における冷水の出口温度の制御は、冷水／水和物スラリ熱交換器１５から送出される冷水の温度を計測する温度センサ２７の出力に基づきポンプ１９のインバータ制御を行い、冷水／水和物スラリ熱交換器１５への水和物スラリの供給量を必要分だけ変化させることにより行う。即ち、冷水の温度が目標値よりも低く、温度センサ２７の出力が設定値に満たない場合には、その偏差に相応分のポンプ１９の出力変更量をＴＩＣにおいて演算し、その演算値だけポンプ１９の出力を低下させ、冷水／水和物スラリ熱交換器１５への水和物スラリの供給量を下げ、冷水の出口温度が上昇するようにする。冷水の温度が目標値よりも高く、温度センサ２７の出力が設定値に満たない場合には、その偏差に相応分のポンプ１９の出力変更量をＴＩＣにおいて演算し、その演算値だけポンプ１９の出力を上昇させ、冷水／水和物スラリ熱交換器１５への水和物スラリの供給量を高め、冷水の出口温度が低下するようにする。以上の制御を、温度センサ２７の出力と設定値との偏差がゼロになるように行う。
【０１２０】
＜空調設備の動作及び運転モード＞
図１１に示す空調設備の全体動作は、本発明に係る冷凍機の動作を含め、制御装置ＣＴＬにより制御される。当該空調設備の運転方式には、少なくとも次の（Ｍ１）〜（Ｍ４）に掲げる運転モードがある。
【０１２１】
（Ｍ１）  熱利用側負荷１６に対し、冷水製造用蒸発器４において製造された冷水を供給する運転モード（即ち、冷凍機及び経路Ｂを使用する運転モード）
この運転モードにおいては、制御装置ＣＴＬが制御信号ｇ１〜ｇ４を発信し、冷媒用遮断弁８ａ、８ｂ及び冷媒ガス用遮断弁９ａ、９ｂの各駆動装置（Ｋ１〜Ｋ４）を作動させ、遮断弁８ａ、９ａを開き、遮断弁８ｂ、９ｂを閉じ、これにより冷凍機において冷水製造用冷凍サイクルを構成する。同時に、制御装置ＣＴＬが制御信号ｇ５、ｇ６を発信し、開閉バルブ２８、２９の各駆動装置（Ｋ５、Ｋ６）を作動させ、バルブ２８を閉じ、バルブ２９を開き、これにより熱利用側負荷１６を経路Ｂに接続し、経路Ｆに非接続とする。以上により、冷凍機と経路Ｂとが冷水製造用蒸発器４を介して接続し、蒸発器４において製造された冷水のみが熱利用側負荷１６に供給されるようになる。
【０１２２】
（Ｍ２）  蓄熱槽１４に対し、水和物スラリ製造用蒸発器５において製造された水和物スラリを供給する運転モード（即ち、冷凍機、経路Ｃ及び経路Ｄを使用する運転モード）
この運転モードにおいては、制御装置ＣＴＬが制御信号ｇ１〜ｇ４を発信し、各駆動装置（Ｋ１〜Ｋ４）を作動させ、遮断弁８ａ、９ａを閉じ、遮断弁８ｂ、９ｂを開き、冷凍機において水和物スラリ製造用冷凍サイクルを構成する。これにより、冷凍機と経路Ｃ及び経路Ｄとが水和物スラリ製造用蒸発器５を介して接続し、蒸発器４において製造された水和物スラリが蓄熱槽１４に供給されるようになる。
【０１２３】
（Ｍ３）  熱利用側負荷１６に対し、蓄熱槽１４に蓄えられている水和物スラリが有する熱エネルギーを供給する運転モード（即ち、経路Ｅ及び経路Ｆを使用する運転モード）
この運転モードにおいては、制御装置ＣＴＬが制御信号ｇ５、ｇ６を発信し、開閉バルブ２８、２９の各駆動装置（Ｋ５、Ｋ６）を作動させ、バルブ２８を開き、バルブ２９を閉じ、これにより熱利用側負荷１６を経路Ｂに非接続とし、経路Ｆに接続とする。これにより、熱利用側負荷１６と蓄熱槽１４とが経路Ｅ、冷水／水和物スラリ熱交換器１５及び経路Ｆを介して接続し、蓄熱槽１４に蓄えられた水和物スラリが有する潜熱相当の熱エネルギーが冷水／水和物スラリ熱交換器１５における水和物スラリと水との熱交換を通じて冷却された水が有する顕熱相当の熱エネルギーとして熱利用側負荷１６に供給されるようになる。
【０１２４】
（Ｍ４）  その他の運転モード：水和物スラリ製造用蒸発器５において製造された水和物スラリを蓄熱槽１４に十分蓄える前に、当該水和物スラリが有する熱エネルギーを熱利用側負荷１６に供給する運転モード（即ち、冷凍機、経路Ｃ及び経路Ｄと同時に経路Ｅ及び経路Ｆを使用する運転モード）
この運転モードにおいては、制御装置ＣＴＬが制御信号ｇ１〜ｇ４を発信し、各駆動装置（Ｋ１〜Ｋ４）を作動させ、遮断弁８ａ、９ａを閉じ、遮断弁８ｂ、９ｂを開き、冷凍機において水和物スラリ製造用冷凍サイクルを構成する。同時に、制御装置ＣＴＬが制御信号ｇ５、ｇ６を発信し、開閉バルブ２８、２９の各駆動装置（Ｋ５、Ｋ６）を作動させ、バルブ２８を開き、バルブ２９を閉じ、これにより熱利用側負荷１６を経路Ｂに非接続とし、経路Ｆに接続とする。
【０１２５】
以上により、冷凍機と経路Ｃ及び経路Ｄとが水和物スラリ製造用蒸発器５を介して接続し、蒸発器４において製造された水和物スラリが蓄熱槽１４に供給されるとともに、熱利用側負荷１６と蓄熱槽１４とが経路Ｅ、冷水／水和物スラリ熱交換器１５及び経路Ｆを介して接続し、蓄熱槽１４に蓄えられた水和物スラリが有する潜熱相当の熱エネルギーが冷水／水和物スラリ熱交換器１５における水和物スラリと水との熱交換を通じて冷却された水が有する顕熱相当の熱エネルギーとして熱利用側負荷１６に供給されるようになる。
【０１２６】
＜空調設備の運転方法の具体例＞
（１）  夜間の蓄熱運転
水和物スラリを製造し、これを蓄熱槽に蓄えておく運転、即ち蓄熱運転を夜間に行う。図１１に示す空調設備において蓄熱運転を行う場合には、まず、本発明に係る冷凍機において冷水製造用蒸発器４ではなく水和物スラリ製造用蒸発器５を冷凍システムに接続し、水和物製造用冷凍システムを構成し、上記（Ｍ２）の運転モードで当該空調設備を運転する。この場合、水和物スラリ製造用蒸発器５における冷媒蒸発温度の変動幅が小さくなるように制御する。具体的には、水和物スラリ製造用蒸発器５内の冷媒液温度を計測する温度センサ２５の出力と設定値との偏差がゼロになるように電動機２のインバータ制御を行い、圧縮機１の回転数を必要分だけ変化させる（本実施の形態＜空調設備の基本構成＞（３−３）参照）。
【０１２７】
水和物スラリ製造用蒸発器５が図８に示す満液式蒸発器５０である場合には、伝熱管の内壁面に付着する水和物の一部を原料水溶液（又は原料水溶液としての水和物スラリ）の流れの力により取り除き、その残部を当該伝熱管の内壁面を覆うように残すようにして水和物スラリを製造する。その際には、伝熱管５６の内部を流れる原料水溶液の流速を一定に制御するとともに、満液式蒸発器５０における冷媒蒸発温度を過度に低下させないことが重要である。そこで、Ｎ点から水和物スラリ製造用蒸発器５に向かう原料水溶液の流量が目標値になるように又は流量計２２の出力と設定値との偏差がゼロになるように水和物スラリを再循環させるポンプ１７のインバータ制御を行い、バッファタンク１３からＮ点への水和物スラリの送出量を必要分だけ変化させる（本実施の形態＜空調設備の基本構成＞（３−２）（３−４）参照）。同時に、水和物スラリ製造用蒸発器５内の冷媒液温度を計測する温度センサ２５の出力と設定値との偏差をゼロになるように電動機２のインバータ制御を行い、圧縮機１の回転数を必要分だけ変化させる（本実施の形態＜空調設備の基本構成＞（３−３）参照）。
【０１２８】
なお、上記の設定値の設定の仕方次第で、温度センサ２５の出力が所定値以下にならないように電動機２を制御し、圧縮機１の回転数を必要分だけ変化させることも可能であり、図１１に示す空調設備（水和物スラリ製造用蒸発器５が図８に示す満液式蒸発器５０であると否とを問わない）の蓄熱運転において採用することができる。
水和物スラリの製造を行う場合には、まず、経路Ｄにおいてこれを開始し、水和物スラリ製造用蒸発器５における水和物スラリの出口温度又はバッファタンク１３内の水和物スラリの温度が所定値になったとき、ポンプ１８を起動し、経路Ｃを重畳し、蓄熱槽１４における水和物スラリの入口温度が設定値になるようにポンプ１８が制御される（本実施の形態＜空調設備の基本構成＞（３−４）参照）。
蓄熱槽１４が水和物スラリで満たされたとき又は蓄熱時間が終了したとき、遠心式圧縮機１、電動機２を停止し、ポンプ１８、ポンプ１７の順に作業員の手動操作により又は制御装置ＣＴＬからの制御信号により停止する。
【０１２９】
蓄熱運転中に水和物スラリ製造用蒸発器５の伝熱管の内壁面に付着する水和物量が増大し堆積して、伝熱管内の圧力損失が増加して水和物スラリの製造に支障が生じることがある場合には、付着した水和物を融解して除去する融解運転が必要である。融解運転のため冷凍機の圧縮機１をバイパスして水和物スラリ製造用蒸発器５と凝縮器３とを連通するバイパス経路とバイパス経路を開閉するバイパス弁を設けてもよい。融解運転時には圧縮機１、電動機２を停止し、バイパス弁を開け水和物スラリ製造用蒸発器５と凝縮器３とを圧縮機１をバイパスして連通すると、凝縮器３内の高温高圧の冷媒がバイパス経路を介して水和物スラリ製造用蒸発器５内に流通し、凝縮器３内の高温高圧の冷媒が保有する温熱により伝熱管内に付着した水和物を融解して除去することができる。
【０１３０】
（２）  昼間の運転
（２−１）蓄熱利用運転
熱利用側負荷１６側を冷房する運転、即ち空調運転を、蓄熱槽１４内に蓄熱されている水和物スラリが有する熱エネルギー（冷熱）を利用して昼間に行う。図１１に示す空調設備において蓄熱利用運転を行う場合には、上記（Ｍ３）の運転モードで当該空調設備を運転する。この場合、冷水／水和物スラリ熱交換器１５における冷水の出口温度が目標値になるようにポンプ１９を制御する（本実施の形態＜空調設備の基本構成＞（４）参照）。
【０１３１】
（２−２）冷凍機追掛運転
熱利用側負荷１６側を冷房するために必要な冷熱を賄うためには、蓄熱槽１４内に蓄熱されている水和物スラリの冷熱だけでは不足分がある場合に、別途製造した冷水の冷熱により当該不足分を補填するための空調運転である。
例えば、本発明に係る冷凍機において水和物スラリ製造用蒸発器５（図８に示すものであれば蒸発器５０）ではなく冷水製造用蒸発器４を冷凍システムに接続し、冷水製造用冷凍システムを構成し、上記（Ｍ１）の運転モードで当該空調設備を運転する。このとき冷水製造用蒸発器４の出口側に設けられた温度センサ２４によって、冷水の出口温度を計測し、その出口温度が一定になるように遠心式圧縮機１の回転数を制御するようにする。そして、開閉弁２８を開とし、冷水／水和物スラリ熱交換器１５からの冷水と冷水製造用蒸発器４からの冷水とを熱利用側負荷１６に搬送する。これにより両冷水が有する冷熱エネルギーを熱利用側負荷１６に供給する。
別の例としては、まず、蓄熱槽１４に蓄えられた水和物スラリが有する冷熱エネルギーを冷水／水和物スラリ熱交換器１５により冷水に熱交換して当該冷水が有する冷熱エネルギーを熱利用側負荷１６に供給し、できるだけ使い切るようにする（使い切る必要はない）。その後、上記（Ｍ１）の運転モードで当該空調設備を運転し、冷水製造用蒸発器４において製造した冷水が有する冷熱エネルギーを熱利用側負荷１６に供給する。
上記の２例のいずれによっても追掛運転を実現できる。
【０１３２】
[実施の形態６]
図１２は、本発明に係る冷凍機を組み込んだ他の空調設備の概略図である。この図では、図１１における本発明に係る冷凍機を図２に示すものに置き換えている。冷凍機における膨張弁又はオリフィス１０は駆動装置Ｋ０を備え、制御装置ＣＲＬが発信する制御信号ｇ０により当該駆動装置Ｋ０を作動させることにより、各冷凍サイクルにおいてそれぞれ好適な運転条件になるように膨張弁又はオリフィス１０の開度を各冷凍サイクルに応じて調整することが可能になる。その他の点は、基本的に図１１に示す空調設備と同じであるので、説明を省略する。
なお、各冷凍サイクルに応じて調整する例としては、蒸発器出口の冷媒ガスの過熱度を検出し、過熱度が一定値になるように膨張弁又はオリフィス１０の開度を調整する場合が挙げられる。また、蒸発器に液面計を設け液面位置を検出し、液面位置が一定になるように膨張弁又はオリフィス１０の開度を調整するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る冷凍機の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の他の実施の形態に係る冷凍機の概略構成を示す図である。
【図３】冷媒がＲ１３４ａである場合における圧力−比エンタルピ線図上に、一段圧縮理論サイクルを例示したものである。
【図４】二つの蒸発器があり、二つの蒸発器における冷媒蒸発温度が同一の場合における冷凍機の特性を基準として、一方の蒸発器におけるある冷媒蒸発温度について、他方の蒸発器における冷媒蒸発温度の変化により各特性が増減する変化率をまとめた図である（冷媒：Ｒ１３４a、冷媒凝縮温度：３８℃）。
【図５】二つの蒸発器があり、二つの蒸発器における冷媒蒸発温度が同一の場合における冷凍機の特性を基準として、一方の蒸発器におけるある冷媒蒸発温度について、他方の蒸発器における冷媒蒸発温度の変化により各特性が増減する変化率をまとめた図である（冷媒：Ｒ１３４a、冷媒凝縮温度：４２℃）。
【図６】二つの蒸発器があり、二つの蒸発器における冷媒蒸発温度が同一の場合における冷凍機の特性を基準として、一方の蒸発器におけるある冷媒蒸発温度について、他方の蒸発器における冷媒蒸発温度の変化により各特性が増減する変化率をまとめた図である（冷媒：Ｒ１２３、冷媒凝縮温度：３８℃）。
【図７】二つの蒸発器があり、二つの蒸発器における冷媒蒸発温度が同一の場合における冷凍機の特性を基準として、一方の蒸発器におけるある冷媒蒸発温度について、他方の蒸発器における冷媒蒸発温度の変化により各特性が増減する変化率をまとめた図である（冷媒：Ｒ１２３、冷媒凝縮温度：４２℃）。
【図８】本発明に係る冷凍機において採用される水和物スラリ製造用蒸発器の一実施の形態である満液式蒸発器の基本構成の説明図である。
【図９】伝熱管の内壁面で起こる包接水和物の生成・付着と剥離を描写した概念説明図である。
【図１０】伝熱管の圧力損失と伝熱管内の原料水溶液の流速との関係を示す実験データをグラフ表示した図である。
【図１１】本発明に係る冷凍機を組み込んだ空調設備の概略構成を示す図である。
【図１２】本発明に係る冷凍機を組み込んだ他の空調設備の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１３４】
１  遠心式圧縮機
２  電動機
３  凝縮器
４  冷水製造用満液式蒸発器
５  水和物スラリ製造用蒸発器
６、７  膨張弁又はオリフィス
８  冷媒液遮断弁
９  冷媒ガス遮断弁
１０  膨張弁又はオリフィス
１１  冷却塔
１２  三方弁
１３  バッファタンク
１４  水和物スラリ蓄熱槽
１５  冷水／水和物スラリ熱交換器
１６  熱利用側負荷（例えば空調機）
１７〜２１  ポンプ
２２  流量計
２３〜２７及び３０〜３２  温度センサ
２８、２９  開閉バルブ
５０  満液式蒸発器
【図１】
2008267775.tif 000007
【図２】
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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３】
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