(57)【要約】【課題】冷却装置の蒸発器として作用する第２の熱交換器における凍結を防止すると共に、必要に応じて冷却能力を増加させることができ、また、冷水入口温度を一定に保持することができる冷却装置を提供する。【解決手段】圧縮機１と、凝縮器として作用する第１の熱交換器２と、減圧装置５と、蒸発器として作用し、被冷却流体を冷却するプレ−ト式の第２の熱交換器６とを順次冷媒配管７にて接続し、非共沸混合冷媒を使用した冷媒回路において、上記第２の熱交換器６に、上記非共沸混合冷媒と上記被冷却流体とをプレート内で同方向に並行させて流すことにより熱交換させるようにした構成とする。【選択図】        図１
2004286407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、凝縮器として作用する第１の熱交換器と、減圧装置と、蒸発器として作用し、被冷却流体を冷却するプレ−ト式の第２の熱交換器とを順次冷媒配管にて接続し、非共沸混合冷媒を使用した冷媒回路において、上記第２の熱交換器は、上記非共沸混合冷媒と上記被冷却流体とをプレート内で同方向に並行させて流すことにより熱交換させるようにしたことを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
圧縮機と、外気との熱交換により凝縮器として作用する第１の熱交換器と、減圧装置と、蒸発器として作用し、被冷却流体を冷却するプレ−ト式の第２の熱交換器とを順次冷媒配管にて接続し、非共沸混合冷媒を使用した冷媒回路において、上記減圧装置と並列に接続され、開閉弁と第２の減圧装置との直列接続体からなるバイパス回路及び上記外気の温度が低い場合における上記圧縮機の起動時に上記バイパス回路の開閉弁を開状態にする制御装置を備えたことを特徴とする冷却装置。
【請求項３】
周波数を可変させることにより冷媒の循環量を可変させることができる圧縮機と、外気との熱交換により凝縮器として作用する第１の熱交換器と、減圧装置と、蒸発器として作用し、被冷却流体を冷却するプレ−ト式の第２の熱交換器とを順次冷媒配管にて接続し、非共沸混合冷媒を使用した冷媒回路において、上記被冷却流体の温度が低い場合に低周波数で上記圧縮機を起動する制御装置を備えたことを特徴とする冷却装置。
【請求項４】
周波数を可変させることにより冷媒の循環量を可変させることができる圧縮機と、外気との熱交換により凝縮器として作用する第１の熱交換器と、減圧装置と、蒸発器として作用し、被冷却流体を冷却するプレ−ト式の第２の熱交換器とを順次冷媒配管にて接続し、非共沸混合冷媒を使用した冷媒回路において、負荷予測にもとづき予め冷却能力を増加させる場合に、所定の信号を受けて上記圧縮機を周波数が最大の状態で運転する制御装置を備えたことを特徴とする冷却装置。
【請求項５】
周波数を可変させることにより冷媒の循環量を可変させることができる圧縮機と、外気との熱交換により凝縮器として作用する第１の熱交換器と、減圧装置と、蒸発器として作用し、被冷却流体を冷却するプレート式の第２の熱交換器とを順次冷媒配管にて接続し、非共沸混合冷媒を使用した冷媒回路において、上記第２の熱交換器の上記被冷却流体入口温度と目標温度とを比較して上記被冷却流体の入口温度を一定に保持すべく上記圧縮機の周波数を制御し、上記第２の熱交換器の上記被冷却流体出口温度が所定の使用範囲下限を下回った場合は、上記圧縮機の周波数を低くすると共に、上記第２の熱交換器の上記被冷却流体出口温度が上記使用範囲下限を上回った場合は、再び上記第２の熱交換器の上記被冷却流体入口温度と目標温度との比較により上記圧縮機の周波数を制御することを特徴とする冷却装置。
【請求項６】
圧縮機と、凝縮器として作用する第１の熱交換器と、減圧装置と、蒸発器として作用し、被冷却流体を冷却するプレート式の第２の熱交換器とを順次冷媒配管にて接続し、非共沸混合冷媒を使用した冷媒回路において、上記第２の熱交換器の入口及び出口の冷媒温度並びに上記圧縮機の吐出冷媒温度を検出する温度検出手段及び／または上記圧縮機の吐出圧力を検出する圧力検出手段を備え、上記第２の熱交換器の出口冷媒温度が所定温度以下になった時あるいは上記圧力検出手段による検出圧力が所定値以下になった時、凍結異常出力を行なうと共に、上記第２の熱交換器の入口冷媒温度及び上記圧縮機の吐出冷媒温度及び／または上記圧縮機の吐出圧力をそれぞれ一定時間間隔で検出し、上記凍結異常が発生した時刻と上記凍結異常が発生する前の時刻における少なくとも１つ以上の時刻の温度または圧力を記憶し、上記記憶した温度または圧力と同じ変化あるいは上記記憶した温度または圧力に近傍の温度または圧力になった場合に、凍結異常出力を行なって上記圧縮機を停止させる制御装置を備えたことを特徴とする冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、冷却装置、例えばレーザー加工機等の産業用設備に使用される非共沸混合冷媒を媒体とした冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、従来の冷却装置の構成を示す冷媒回路図である。この図に示すように、商用の電源（５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚ）により、周波数一定で定速駆動され、非共沸混合冷媒であるＲ４０７Ｃを用いた圧縮機１、水と熱交換して凝縮する第１の熱交換器２、受液器３、過冷却用の第３の熱交換器４、減圧装置５、及び蒸発器として作用し、被冷却流体である水と熱交換するプレ−ト式の第２の熱交換器６を冷媒配管７によって順次接続して周知の冷媒回路を形成している。
【０００３】
このような構成において、圧縮機１にて吐出された高温高圧のガス冷媒は、第１の熱交換器２にて凝縮され、受液器３に流入する。受液器３を流出した冷媒は、第３の熱交換器４にて過冷却状態になり、減圧装置５にて膨張する。減圧装置５にて膨張し、低温低圧の二相状態となった冷媒は、第３の熱交換器４にて、受液器３を流出した冷媒と熱交換した後、第２の熱交換器６に流入する。第２の熱交換器６にて、冷媒はプレート内を下端から上端に向けて流れ、これに対向して上端から下端に向けて流れる被冷却流体である水を冷却して蒸発し、圧縮機１に吸入される。
【０００４】
図１２は、第２の熱交換器６のプレート上端の冷水入口温度を６℃、プレート下端の冷水出口温度を３℃、第２の熱交換器６のプレート下端の冷媒入口温度を冷媒圧力０．２９４ＭＰａの飽和液温度である−１０℃、プレート上端の冷媒出口温度を冷媒圧力０．２９４ＭＰａの飽和ガス温度である−４℃、水側熱伝達率に対する熱貫流率の比率を０．３６とした場合の、第２の熱交換器６のプレート下端からの高さに応じた同一水平断面内での冷媒の平均温度Ａ及び水の平均温度Ｂ並びに水と接するプレートの表面の平均温度Ｃの変化を示す図である。
従来の冷却装置においては、第２の熱交換器６にて水を冷却する際、上述のように、プレート内で水と冷媒を逆方向に対向させて流し、水と冷媒との温度差を確保することにより熱交換量を多くするようにしていた。（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−３６４９３６号公報（段落００１２−００１８、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の冷却装置は以上のように構成されており、冷媒が非共沸混合冷媒であるため、図１２に示すように、水温Ｂの最も低くなるプレート下端の水出口付近では、Ａで示すように、最も低い温度の冷媒と熱交換することになり、この部分の水と接するプレートの表面温度Ｃが最も低くなるため、凍結しやすくなるという問題点があった。
【０００７】
また、第１の熱交換器２は外気と熱交換する構成とされており、外気温が低い場合には熱交換機能が停止するため、第１の熱交換器２に温度の低い液冷媒が多量に存在し、この液冷媒が起動時に減圧装置５に流入して減圧されることによりさらに低温の冷媒となり、第２の熱交換器６に流入するため凍結しやすくなる。減圧装置５に流路抵抗の小さいキャピラリーチューブを選定すると、減圧装置５で大きく減圧されないため、低外気温時の起動に関しては、比較的高い温度の冷媒を第２の熱交換器６に流入させることができるが、逆に高外気温時には、圧縮機１の吸入冷媒の状態が液量の多い二相冷媒になり、圧縮機１の寿命が短くなるという問題点がある。また、減圧装置５に最大開度の状態で流路抵抗の小さい電子式膨張弁を選定し最大開度に保持すれば、減圧装置５で大きく減圧されないため、低外気温時の起動に関しては、比較的高い温度の冷媒を第２の熱交換器６に流入させることができるが、高外気温時の制御性に関してはキャピラリーチューブの場合と同様に悪くなるという問題点があった。
【０００８】
また、低水温時の起動においても、圧縮機は周波数が高い状態で定速とされるため、冷媒の循環量が多く、冷却能力が大きくなり、第２の熱交換器で凍結が生じ易いという問題点があった。さらに、圧縮機を定速で駆動する場合には、現在の水温に対して目標水温が低い場合においても、冷却能力を増加させる手段がなかった。また、周波数を可変させることにより冷媒の循環量を可変させることができる圧縮機を使用した場合、現在の水温と目標水温との差を検出して、現在の水温に対して目標水温が大きく低い場合には、圧縮機の周波数を増加させることにより冷却能力を増加させることが可能であるが、現在の水温に対して目標水温が近い場合には、負荷予測にもとづいて予め冷却能力を増加させようとしても冷却能力を増加させることが困難であった。
また、圧縮機を定速で駆動する場合、周波数が高い状態で一定に保持されるため、水温が目標水温以下になった場合には装置を停止させる必要があり、したがって、水温を一定に保つことが困難であった。
【０００９】
また、冷水入口温度を一定に保ちたい場合も同様に、水温が目標水温以下になった場合に装置を停止させる必要があったため、水温を一定に保つことは困難であった。また、周波数を可変させることにより冷媒の循環量を可変させることができる圧縮機を使用し、目標水温と冷水入口温度とを比較して冷水入口温度を一定に保つように圧縮機の周波数を可変させて運転する場合でも、水量が少ない場合等、装置の冷水出口温度が低くなり過ぎる場合がある。しかし、装置は凍結防止の目的で冷水出口温度を制限する必要があるため、冷水出口温度がその温度制限の下限以下になった場合には装置を停止せざるを得ないという問題点があった。
【００１０】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、第２の熱交換器の凍結を効果的に防止すると共に、必要に応じて冷却能力を増加させることができ、また、冷水入口温度を一定に保持することができる冷却装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る冷却装置は、圧縮機と、凝縮器として作用する第１の熱交換器と、減圧装置と、蒸発器として作用し、被冷却流体を冷却するプレ−ト式の第２の熱交換器とを順次冷媒配管にて接続し、非共沸混合冷媒を使用した冷媒回路において、上記第２の熱交換器は、上記非共沸混合冷媒と上記被冷却流体とをプレート内で同方向に並行させて流すことにより熱交換させるようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図にもとづいて説明する。図１は、実施の形態１による冷却装置の概略構成を示す冷媒回路図である。この図に示すように、実施の形態１の冷却装置は圧縮機１と、凝縮器として作用する第１の熱交換器２と、減圧装置５と、蒸発器として作用するプレ−ト式の第２の熱交換器６とを順次冷媒配管７にて接続した冷媒回路から構成されている。なお、冷媒としては非共沸混合冷媒であるＲ４０７Ｃが用いられている。
【００１３】
図２は、実施の形態１の要部を構成するプレート式の第２の熱交換器６の構成を示すもので、（ａ）は第２の熱交換器６の両端にそれぞれ設けられる端板のうち、一方の端板の構成を示す正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ線からの断面図で、実線及び破線はそれぞれプレートを示し、実線矢印は冷媒の流れる方向を示す。また、（ｃ）は（ａ）におけるＹ−Ｙ線からの断面図で、実線及び破線はそれぞれプレートを示し、破線矢印は被冷却水の流れる方向を示す。
【００１４】
図２（ａ）に示す端板６Ａには下端に冷媒の流入ポート６Ｂと被冷却水の流入ポート６Ｃが形成され、上端に冷媒の流出ポート６Ｄと被冷却水の流出ポート６Ｅがそれぞれ形成されている。なお、図示していない他方の端板には、冷媒及び被冷却水の流入ポート、流出ポートは形成されていない。
また、両端板間に設けられるプレートは、片面に冷媒の流通用の溝を屈曲させて形成し、溝の両端が上記冷媒の流入ポート６Ｂと流出ポート６Ｄに連通するようにされた冷媒用プレート６Ｆと、同じく片面に被冷却水の流通用の溝を屈曲させて形成し、溝の両端が上記被冷却水の流入ポート６Ｃと流出ポート６Ｅに連通するようにされた被冷却水用プレート６Ｇとを交互に積層する形で形成され、冷媒用プレート６Ｆは隣接する被冷却水用プレート６Ｇの背面と冷媒の流通用の溝とによって冷媒の流通路を形成し、被冷却水用プレート６Ｇは同様に、隣接する冷媒用プレート６Ｆの背面と被冷却水の流通用の溝とによって被冷却水の流通路を形成している。
【００１５】
なお、６Ｈは冷媒用プレート６Ｆの上端部と下端部に設けられた貫通孔で、下端では冷媒の流通用の溝の下端を冷媒の流入ポート６Ｂに連通すると共に、他の冷媒用プレートの冷媒の流通用の溝の下端を同様に冷媒の流入ポート６Ｂに連通し、また、上端では各冷媒用プレートの冷媒の流通用の溝の上端を冷媒の流出ポート６Ｄに連通させ、図２（ｂ）に実線矢印で示すように冷媒を流通させるようにしている。また、６Ｊは被冷却水用プレート６Ｇの上端部と下端部に設けられた貫通孔で、冷媒用プレート６Ｆと同様に、各被冷却水用プレート６Ｇの被冷却水用の溝の下端と上端とを被冷却水の流入ポート６Ｃ、流出ポート６Ｅにそれぞれ連通させ、図２（ｃ）に破線矢印で示すように被冷却水を流通させるようにしている。
【００１６】
図２の構成から明らかなように、冷媒、被冷却水ともに、第２の熱交換器６の下端に形成された流入ポート６Ｂ、６Ｃから流入し、プレート内に交互に形成された冷媒流通路、被冷却水流通路を並行して上昇しながら熱交換を行ない、上端に形成された流出ポート６Ｄ、６Ｅから流出するものである。
図３は、実施の形態１による冷却装置の第２の熱交換器６の同一水平面内における冷媒及び被冷却水並びに水と接するプレート表面の温度の分布を示すもので、Ｄは冷媒の平均温度を、Ｅは被冷却水の平均温度を、Ｆはプレート表面の温度をそれぞれ示している。この図から明らかなように、従来装置と同一の冷媒温度、被冷却水温度であっても被冷却水の出口、即ち第２の熱交換器６の下端からの距離が大きい部分においては、冷媒の温度が高くなり、従ってプレート表面の温度も高くなるために、凍結しにくくなるものである。
【００１７】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２を図にもとづいて説明する。図４は、実施の形態２による冷却装置の概略構成を示す冷媒回路図である。この図において、図１と同一または相当部分にはそれぞれ同一符号を付して説明を省略する。
なお、冷媒としては非共沸混合冷媒であるＲ４０７Ｃが用いられている。
図１と異なる点は、開閉弁８と第２の減圧装置９との直列接続体からなるバイパス回路を減圧装置５と並列に接続し、外気温度が低い場合の圧縮機の起動時に開閉弁８を開とするようにした点である。
【００１８】
次に、実施の形態２による冷却装置の動作について図５に示すフローチャートを用いて説明する。
ステップＳ１で制御装置（図示せず）及び冷却装置の電源を投入する。
次に、ステップＳ２で圧縮機の起動条件を満たしているかどうかをチェックする。満たしていればステップＳ３で圧縮機１を起動し、満たしていなければ再度チェックする。続いて、ステップＳ４で圧縮機起動時の外気温度が０℃以下であるかどうかをチェックする。外気温度が０℃以下の場合は、ステップＳ５で圧縮機の起動後１分が経過したかどうかを確認する。ステップＳ４で外気温度が０℃以下でない場合は、ステップＳ６で開閉弁８を閉じステップＳ２に戻る。ステップＳ５で１分が経過していない場合は、ステップＳ７で開閉弁８を開としステップＳ５に戻る。即ち、外気温度が低い場合には圧縮機の起動とともに、１分間開閉弁８を開けてバイパス回路の第２の減圧装置９を動作させることにより、冷媒の流量を増大させ、第２の熱交換器６の入口における冷媒圧力の低下を防止する。
その結果、第２の熱交換器６の入口における冷媒温度の低下が防止され、凍結しにくくなる。
【００１９】
実施の形態２は以上のように外気温度が０℃以下の場合に、減圧装置５とバイパス回路の第２の減圧装置９を共に動作させて冷媒の流量を増大させるようにしているが、これに限られるものではなく、減圧装置５と直列に別の開閉弁を設け、外気温度が０℃以下の場合には、減圧装置５側の別の開閉弁を閉じて減圧装置５を休止させると共に、バイパス回路の開閉弁８を１分間だけ開き、第２の減圧装置９の流量調整により圧縮機の起動後１分間だけバイパス回路の冷媒流量を減圧装置５のみの時よりも大きくし、１分経過後は再び減圧装置５側の別の開閉弁を開きバイパス回路の開閉弁８を閉じるようにしても同様な効果が期待できる。
【００２０】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３を図にもとづいて説明する。冷媒回路の構成は図１と同様であるため説明を省略するが、圧縮機１については周波数を可変させることにより冷媒の循環量を可変させることができるタイプのものを使用し、冷媒は非共沸混合冷媒であるＲ４０７Ｃを用いている。
【００２１】
以下、図６に示すフローチャートを用いて実施の形態３の動作を説明する。
まず、ステップＳ１１で制御装置（図示せず）及び冷却装置の電源を投入する。次に、ステップＳ１２で圧縮機の起動条件を満たしているかどうかをチェックする。満たしていればステップＳ１３で圧縮機１を起動し、満たしていなければ再度チェックする。続いて、ステップＳ１４で圧縮機起動時の第２の熱交換器６の入口水温が５℃以下であるかどうかをチェックする。入口水温が５℃以下の起動の場合には、ステップＳ１５で圧縮機の起動後１分が経過したかどうかを確認する。１分が経過していない場合は、ステップＳ１６で圧縮機の電源周波数を３０Ｈｚとし、ステップＳ１２に戻る。即ち、圧縮機１の起動後１分間は低速運転とし、１分経過後はステップＳ１７で現在の入口水温と目標とする設定水温との差に応じて周波数を決定し、それに対応した速度で運転するようにしている。
また、ステップＳ１４で圧縮機起動時の入口水温が５℃より高い場合は、ステップＳ１７に移行する。このような運転を行なうことにより、低水温時における起動時の冷媒循環量を少なくし、冷却能力を小さくして第２の熱交換器６における凍結を防止することができる。
【００２２】
実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４を図にもとづいて説明する。冷媒回路の構成は図１と同様であるため説明を省略するが、圧縮機１については実施の形態３と同様、周波数を可変させることにより冷媒の循環量を可変させることができるタイプのものを使用し、冷媒も非共沸混合冷媒であるＲ４０７Ｃを用いている。
この実施の形態は、負荷予測にもとづいて予め冷却能力を増加させたい場合の運転制御に有効である。
【００２３】
次に、図７に示すフローチャートを用いてこの実施の形態の動作について説明する。ステップＳ２１で圧縮機１の運転中に、上述のような予め冷却能力を増加させたいという要求にもとづいて急冷信号が発信されたかどうかをステップＳ２２でチェックする。急冷信号を受信中の場合はステップＳ２３で圧縮機１の周波数を最大限に増加させ、冷媒流量を増加させる。ステップＳ２２で急冷信号を受信中でない場合は、ステップＳ２４で出口水温が冷却装置の使用温度範囲の下限以下かどうかをチェックする。下限温度以下でない場合は、通常の運転としてステップＳ２５により、冷水入口温度と目標とする設定温度との差に応じて周波数を決定する。例えば＜冷水入口温度−目標温度＞が大きい場合には周波数を増加し、＜冷水入口温度−目標温度＞が小さい場合あるいはマイナスの場合には、周波数を減少させることにより冷水入口温度を一定に保つ。
【００２４】
また、ステップＳ２４で冷水出口温度が冷却装置の使用温度範囲の下限を下回っている場合には、ステップＳ２６で出口水温と下限水温との差にもとづいて周波数を低くし、ステップＳ２７で冷水出口温度が冷却装置の使用温度範囲の下限温度＋１℃を上回った場合にはステップＳ２２に戻り、再び冷水入口温度と目標水温との差に応じて周波数を可変させる通常運転に復帰するものである。
【００２５】
実施の形態５．
次に、この発明の実施の形態５を図にもとづいて説明する。冷媒回路の構成は図１と同様であるため説明を省略する。また、冷媒としては非共沸混合冷媒であるＲ４０７Ｃを用いる。
以下、図８に示すフローチャートを用いて実施の形態５の動作を説明する。
まず、ステップＳ３１で凍結異常検知を開始する。次に、ステップＳ３２で第２の熱交換器６の出口冷媒温度が所定の温度、例えば−５℃以下になったかどうかをチェックする。−５℃以下の場合には、ステップＳ３３で凍結回数をカウントし、１カウントアップする。次に、ステップＳ３４で凍結回数が５回未満かどうかをチェックし、５回未満の場合はステップＳ３５で圧縮機１の運転中、常時、所定間隔、例えば３０秒間隔で、第２の熱交換器６の入口冷媒温度Ｔｉｎと、圧縮機１から吐出された冷媒温度Ｔｄを検知し、後述する凍結異常出力と同時に、凍結異常出力時刻とその１つ前（３０秒前）の時刻における第２の熱交換器６入口の冷媒温度と圧縮機１から吐出された冷媒温度を記憶する。
【００２６】
次に、ステップＳ３６で凍結回数が５回になった場合には、ステップＳ３７で第２の熱交換器６入口の冷媒温度Ｔｉｎと圧縮機１から吐出された冷媒温度Ｔｄについて、各々５回の平均値をＴｉｎｍ、Ｔｄｍとして算出し、それぞれを基準の温度とする。ステップＳ３２で出口冷媒温度が−５℃以下でない場合には、ステップＳ３８で凍結回数が５回を上回っているかどうかを確認し、上回っている場合にはステップＳ３９で第２の熱交換器６入口の冷媒温度Ｔｉｎと圧縮機１から吐出された冷媒温度Ｔｄがそれぞれの基準値Ｔｉｎｍ、Ｔｄｍに対して±１℃の範囲であるかどうかをチェックし、その範囲である場合には、ステップＳ４０で冷媒温度の凍結異常出力を行なうと共に圧縮機１を停止するようにする。
その後、ステップＳ４１で凍結異常出力が解除された場合にはステップＳ３２に戻る。
【００２７】
図９は、実施の形態５において、冷水の流量が変動し低下した場合の、第２の熱交換器６の入口及び出口の冷媒温度と圧縮機１から吐出された冷媒温度の変化を示す図である。この図において、Ｇは第２の熱交換器６の出口冷媒温度、Ｈは同じく入口冷媒温度、Ｊは圧縮機１からの吐出冷媒温度をそれぞれ示す。
この図から分かるように、時刻Ａにおいて冷水流量の低下が発生し、それにより冷水出口温度が低下すると、第２の熱交換器６にて冷媒が蒸発できなくなり、第２の熱交換器６出口の冷媒状態は液冷媒とガス冷媒とが混在してＧで示すように温度が低くなる。また、第２の熱交換器６にて冷媒が蒸発できなくなるために、圧縮機１から吐出された冷媒温度はＪで示すように低下する。
【００２８】
この実施の形態では、減圧装置５を第２の熱交換器６の出口の冷媒の過熱度によってコントロールしているため、第２の熱交換器６にて冷媒が蒸発できなくなると、減圧装置５を流れる冷媒の流量を小さくする。その結果、減圧装置５の出口冷媒圧力が低下し、第２の熱交換器６の入口冷媒温度Ｈが低下する。
また、第２の熱交換器６の入口冷媒温度が低下し過ぎると、凍結が進行する。
実施の形態５では、上述のように、凍結回数が１回目から５回目までは、時刻Ｂにおいて第２の熱交換器６の出口冷媒温度Ｇが−５℃以下になった時、凍結異常出力を発すると共に、圧縮機１を停止させるようにしている。
【００２９】
図１０は、実施の形態５において、凍結の回数が１回目から５回目までの凍結異常出力時刻Ｂとその１つ前（３０秒前）の時刻Ｃの温度の第２の熱交換器６入口の冷媒温度Ｋと圧縮機１から吐出された冷媒温度Ｌの分布を示したものである。この図から分かるように、凍結異常出力時刻Ｂとその１つ前（３０秒前）の時刻Ｃにおける第２の熱交換器６入口の冷媒温度Ｋの５回の平均温度は−９℃であり、圧縮機１から吐出された冷媒温度Ｌの５回の平均温度は５０℃である。
この実施の形態では上述のように、凍結の回数が６回目以降の場合には上記の平均温度をそれぞれ基準とし、第２の熱交換器６入口の冷媒温度Ｔｉｎが−９℃±１℃、かつ圧縮機１から吐出された冷媒温度Ｔｄが５０℃±１℃の範囲であれば、凍結異常出力を発し、圧縮機１を停止させるものである。
【００３０】
なお、この実施の形態では、第２の熱交換器６の入口及び出口の冷媒温度並びに圧縮機の吐出冷媒温度にもとづいて凍結異常出力を発するようにしたが、これに限られるものではなく、圧縮機の吐出圧力を一定時間間隔で検出し、凍結異常が発生した時刻と、凍結異常が発生する前の時刻における少なくとも１つ以上の時刻の圧力を記憶し、記憶した圧力と同じ変化あるいは記憶した圧力と近傍の圧力になった時、凍結異常出力を行なって圧縮機１を停止させるようにしてもよい。
実施の形態５は以上のように構成されているため、冷水流量の低下という冷却装置特有の使用方法による凍結や冷却装置自身の部品の故障（例えば減圧装置５等の故障）による凍結、あるいはその他の使用方法による凍結をも含めて凍結を早く適切に検知することができ、第２の熱交換器の破壊等を防止することができる。
【００３１】
【発明の効果】
この発明に係る冷却装置は、圧縮機と、凝縮器として作用する第１の熱交換器と、減圧装置と、蒸発器として作用し、被冷却流体を冷却するプレ−ト式の第２の熱交換器とを順次冷媒配管にて接続し、非共沸混合冷媒を使用した冷媒回路において、上記第２の熱交換器は、上記非共沸混合冷媒と上記被冷却流体とをプレート内で同方向に並行させて流すことにより熱交換させるようにしたため、第２の熱交換器の被冷却水の温度が最も低い出口付近で、比較的温度の高いガス冷媒と熱交換させることができ、凍結を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による冷却装置の概略構成を示す冷媒回路図である。
【図２】実施の形態１の要部を構成するプレート式の第２の熱交換器の構成を示すもので、（ａ）は端板を示す正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ線からの断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＹ−Ｙ線からの断面図である。
【図３】実施の形態１の第２の熱交換器内の冷媒、被冷却水及びプレート表面の温度分布を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２による冷却装置の概略構成を示す冷媒回路図である。
【図５】実施の形態２の動作を説明するフローチャートである。
【図６】実施の形態３の動作を説明するフローチャートである。
【図７】実施の形態４の動作を説明するフローチャートである。
【図８】実施の形態５の動作を説明するフローチャートである。
【図９】実施の形態５における第２の熱交換器の入口及び出口の冷媒温度並びに圧縮機の吐出冷媒温度の変化を示す図である。
【図１０】実施の形態５の凍結異常出力時刻とその１つ前の時刻における圧縮機の吐出冷媒温度及び第２の熱交換器入口冷媒温度の分布を示す図である。
【図１１】従来の冷却装置の概略構成を示す冷媒回路図である。
【図１２】従来の冷却装置における第２の熱交換器の冷媒、被冷却水及びプレート表面の温度分布を示す図である。
【符号の説明】
１  圧縮機、      ２  第１の熱交換器、      ５  減圧装置、
６  第２の熱交換器、      ７  冷媒配管、      ８  開閉弁、
９  第２の減圧装置。
【図１】
2004286407.tif 000003
【図２】
2004286407.tif 000004
【図３】
2004286407.tif 000005
【図４】
2004286407.tif 000006
【図５】
2004286407.tif 000007
【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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