(57)【要約】【課題】多段圧縮機のサージングを回避し且つ多段圧縮機の動力の削減することができるターボ冷凍機及びそのホットガスバイパス方法を提供する。【解決手段】例えば、開度調整可能な２台の第１段用ホットガスバイパス弁４４と第２段用ホットガスバイパス弁４５とを介して、第２段圧縮機２３の吐出側と、２段の圧縮機２２，２３の吸気側とを連通してなる構成とし、コントローラ５５では、第１段圧縮機２２及び第２段圧縮機２３のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が第１段圧縮機２２及び第２段圧縮機２３のそれぞれの必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、冷凍機能力が前記必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、第２段用ホットガスバイパス弁と第１段用ホットガスバイパス弁を順次開けて、第２段圧縮機から順にガス冷媒を流入させることにより、圧縮機ごとに必要最低流量を確保するように制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発器で蒸発したガス冷媒を複数段の圧縮機で順次圧縮する多段圧縮機と、この多段圧縮機で圧縮されたガス冷媒を凝縮させる凝縮器と、この凝縮器で凝縮した液冷媒を膨張させる膨張弁と、この膨張弁で膨張した液冷媒を蒸発させる前記蒸発器とを有するターボ冷凍機において、
前記多段圧縮機から吐出されたガス冷媒の一部を、前記蒸発器をバイパスして、前記複数段の圧縮機のそれぞれに流入させることが可能なホットガスバイパス手段を有することを特徴とするターボ冷凍機。
【請求項２】
請求項１に記載のターボ冷凍機において、
前記ホットガスバイパス手段は、開度調整可能な複数のホットガスバイパス弁を介して、前記複数段の圧縮機のうちの最後段の圧縮機の吐出側と、前記複数段の圧縮機の吸気側のそれぞれとを連通してなる構成であることを特徴とするターボ冷凍機。
【請求項３】
請求項１に記載のターボ冷凍機において、
前記膨張弁は高段膨張弁と低段膨張弁とからなるとともに、これらの高段膨張弁と低段膨張弁の間に設置されて冷媒を気液分離する気液分離器を有し、
前記ホットガスバイパス手段は、
前記多段圧縮機が２段の圧縮機からなる場合には、開度調整可能なホットガスバイパス弁を介して、前記２段の圧縮機のうちの後段の圧縮機の吐出側と、前記２段の圧縮機のうちの前段の圧縮機の吸気側とを連通し、且つ、開度調整可能な他のホットガスバイパス弁を介して、前記気液分離器と、前記後段の圧縮機の吸気側とを連通してなる構成であり、
前記多段圧縮機が３段以上の圧縮機からなる場合には、開度調整可能なホットガスバイパス弁を介して、前記３段以上の圧縮機のうちの最後段の圧縮機の吐出側と、前記３段以上の圧縮機のうちの最前段の圧縮機の吸気側とを連通し、且つ、他の複数の開度調整可能なホットガスバイパス弁を介して、前記気液分離器と、前記３段以上の圧縮機のうちの前記最前段以外の圧縮機の吸気側のそれぞれとを連通してなる構成である、
ことを特徴とするターボ冷凍機。
【請求項４】
請求項１に記載のターボ冷凍機において、
前記多段圧縮機は２段の圧縮機からなるものであり、
前記ホットガスバイパス手段は、開度調節可能なホットガスバイパス三方弁を介して、前記２段の圧縮機のうちの後段の圧縮機の吐出側と、前記２段の圧縮機の吸気側のそれぞれとを連通してなる構成であることを特徴とするターボ冷凍機。
【請求項５】
請求項１に記載のターボ冷凍機において、
前記膨張弁は高段膨張弁と低段膨張弁とからなるとともに、これらの高段膨張弁と低段膨張弁の間に設置されて冷媒を気液分離する気液分離器を有し、且つ、前記多段圧縮機が２段の圧縮機からなる場合には前記気液分離器で分離したガス冷媒を前記２段の圧縮機のうちの後段の圧縮機の吸気側に流入されるオリフィスを有し、前記多段圧縮機が３段以上の圧縮機からなる場合には前記気液分離器で分離したガス冷媒を前記３段以上の圧縮機のうちの最前段以外の圧縮機の吸気側にそれぞれ流入される複数のオリフィスを有し、
前記ホットガスバイパス手段は、
前記多段圧縮機が２段の圧縮機からなる場合には、開度調整可能なホットガスバイパス弁を介して、前記２段の圧縮機のうちの後段の圧縮機の吐出側と、前記２段の圧縮機のうちの前段の圧縮機の吸気側とを連通し、且つ、前記オリフィスと並列に設置されたＯＮ／ＯＦＦ式のホットガスバイパス弁を介して、前記気液分離器と、前記後段の圧縮機の吸気側とを連通してなる構成であり、
前記多段圧縮機が３段以上の圧縮機からなる場合には、開度調整可能なホットガスバイパス弁を介して、前記３段以上の圧縮機のうちの最後段の圧縮機の吐出側と、前記３段以上の圧縮機のうちの最前段の圧縮機の吸気側とを連通し、且つ、前記複数のオリフィスのそれぞれと並列に設置された複数のＯＮ／ＯＦＦ式のホットガスバイパス弁を介して、前記気液分離器と、前記３段以上の圧縮機のうちの前記最前段以外の圧縮機の吸気側のそれぞれとを連通してなる構成である、
ことを特徴とするターボ冷凍機。
【請求項６】
請求項５に記載のターボ冷凍機において、
前記ＯＮ／ＯＦＦ式のホットガスバイパス弁は、前記オリフィスに対して並列に複数台設置されていることを特徴とするターボ冷凍機。
【請求項７】
請求項１に記載のターボ冷凍機において、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量を、前段側の圧縮機ほど小さな値に設定し、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記ホットガスバイパス手段によって、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることにより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保する、
ホットガスバイパス制御手段を有することを特徴とするターボ冷凍機。
【請求項８】
請求項２に記載のターボ冷凍機において、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量を、前段側の圧縮機ほど小さな値に設定し、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記開度調整可能なホットガスバイパス弁を順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることにより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保する、
ホットガスバイパス制御手段を有することを特徴とするターボ冷凍機。
【請求項９】
請求項３に記載のターボ冷凍機において、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量を、前段側の圧縮機ほど小さな値に設定し、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記開度調整可能なホットガスバイパス弁を順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保する、
ホットガスバイパス制御手段を有することを特徴とするターボ冷凍機。
【請求項１０】
請求項４に記載のターボ冷凍機において、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量を、前段側の圧縮機ほど小さな値に設定し、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記開度調整可能なホットガスバイパス三方弁の流出口を順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることにより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保する、
ホットガスバイパス制御手段を有することを特徴とするターボ冷凍機。
【請求項１１】
請求項５に記載のターボ冷凍機において、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量を、前段側の圧縮機ほど小さな値に設定し、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記ＯＮ／ＯＦＦ式のホットガスバイパス弁と前記開度調整可能なホットガスバイパス弁とを順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることにより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保する、
ホットガスバイパス制御手段を有することを特徴とするターボ冷凍機。
【請求項１２】
請求項６に記載のターボ冷凍機において、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量を、前段側の圧縮機ほど小さな値に設定し、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記ＯＮ／ＯＦＦ式のホットガスバイパス弁と前記開度調整可能なホットガスバイパス弁とを順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入することにより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保する、
ホットガスバイパス制御手段を有することを特徴とするターボ冷凍機。
【請求項１３】
請求項１に記載のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法であって、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量は、前段側の圧縮機ほど小さな値であり、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記ホットガスバイパス手段により、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保することを特徴とするターボ冷凍機のホットガスバイパス方法。
【請求項１４】
請求項２に記載のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法であって、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量は、前段側の圧縮機ほど小さな値であり、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記開度調整可能なホットガスバイパス弁を順次開けることにより、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保することを特徴とするターボ冷凍機のホットガスバイパス方法。
【請求項１５】
請求項３に記載のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法であって、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量は、前段側の圧縮機ほど小さな値であり、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記開度調整可能なホットガスバイパス弁を順次開けることにより、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保することを特徴とするターボ冷凍機のホットガスバイパス方法。
【請求項１６】
請求項４に記載のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法であって、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量は、前段側の圧縮機ほど小さな値であり、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記開度調整可能なホットガスバイパス三方弁の流出口を順次開けることにより、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保することを特徴とするターボ冷凍機のホットガスバイパス方法。
【請求項１７】
請求項５に記載のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法であって、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量は、前段側の圧縮機ほど小さな値であり、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記ＯＮ／ＯＦＦ式のホットガスバイパス弁と前記開度調整可能なホットガスバイパス弁とを順次開けることにより、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保することを特徴とするターボ冷凍機のホットガスバイパス方法。
【請求項１８】
請求項６に記載のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法において、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量は、前段側の圧縮機ほど小さな値であり、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記ＯＮ／ＯＦＦ式のホットガスバイパス弁と前記開度調整可能なホットガスバイパス弁とを順次開けることにより、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保することを特徴とするターボ冷凍機のホットガスバイパス方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は室内の冷房用などとして用いられるターボ冷凍機及びそのホットガスバイパス方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２１は従来のターボ冷凍機のシステム構成図、図２２は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機ガス冷媒流量との関係を示す説明図、図２３は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力とホットガスバイパス弁開度との関係を示す説明図、図２４は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機必要動力との関係を示す説明図である。
【０００３】
図２１に示す従来のターボ冷凍機は室内の冷房用として用いられるものであり、蒸発器１で蒸発したガス冷媒を第１段圧縮機２と第２段圧縮機３とで圧縮する遠心式の多段圧縮機４（図示例は２段圧縮機）と、この多段圧縮機４で圧縮されたガス冷媒を凝縮させる凝縮器５と、この凝縮器５で凝縮した液冷媒を膨張させる高段膨張弁６及び低段膨張弁７と、これらの高段膨張弁６と低段膨張弁７の間に設置されて冷媒を気液分離する気液分離器としての中間冷却器８と、この中間冷却器８で分離されたガス冷媒を、蒸発器２１をバイパスして多段圧縮機４の第２段圧縮機３へ流入させるオリフィス１４と、膨張弁６，７で膨張した冷媒を蒸発させる前記蒸発器１とを有している。多段圧縮機４は電動機１３によって回転駆動される。なお、図２１ではガス冷媒の流れる配管等の冷媒流路を点線で示し、液冷媒の流れる配管等の冷媒流路を実線で示している。
【０００４】
そして、本ターボ冷凍機には多段圧縮機４の第１段圧縮機２及び第２段圧縮機３のサージングを回避するためにホットガスバイパス弁９が設けられている。このホットガスバイパス弁９はバイパス冷媒流路１２に設けられており、このバイパス冷媒流路１２は多段圧縮機４の第２段圧縮機２から吐出された冷媒を凝縮器５へと導く冷媒流路１０と、蒸発器１から排出された冷媒を多段圧縮機４の第１段圧縮機４へと導く冷媒流路１１とを連通している。
【０００５】
本ターボ冷凍機では、外気温度の低下等により冷房負荷が低下すると、これに応じて図示しない容量制御手段により（例えば多段圧縮機４の吸気側のベーンを絞ることにより）ターボ冷凍機の冷凍機能力を下げるため、図２２に示すように圧縮機ガス冷媒流量（第１段圧縮機２のガス冷媒流量及び第２段圧縮機３のガス冷媒流量）が減少する。そして、この圧縮機ガス冷媒流量が、多段圧縮機４のサージングを回避するための必要最低流量に達すると、ホットガスバイパス弁９を開けて、ガス冷媒を第１段圧縮機２に流入させることにより、前記必要最低流量を確保する。
【０００６】
従って、圧縮機ガス冷媒流量が必要最低流量に達するまでは、冷凍機能力の低下に応じて圧縮機ガス冷媒流量も減少するため、図２４に示すように多段圧縮機４の必要動力も低下するが、圧縮機ガス冷媒流量が必要最低流量に達した後には、ホットガスバイパス弁９を開けて前記必要ガス冷媒流量を確保するため、冷凍機能力は低下しても（蒸発器１の冷媒流量などは低下しても）、多段圧縮機４の必要動力は図２４に示すようにほとんど低下しなくなる。
【０００７】
なお、ターボ冷凍機のサージングを回避する技術について開示された先行技術文献としては例えば次のものがある。
【特許文献１】特開２００５−１８０２６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のような従来のホットガスバイパス方法では第１段圧縮機２及び第２段圧縮機３のサージングを回避することはできるが、多段圧縮機４の必要動力を極力低減するという観点からは不十分である。即ち、冷房負荷の低下に応じて圧縮機ガス冷媒流量が徐々に減少する場合、第１段圧縮機２と第２段圧縮機３とが同時にサージング領域に達するのではなく、両者の吐出圧力の違いなどから第２段圧縮機３が先にサージング領域に達し、その後に第１段圧縮機２もサージング領域に達する。従って、第１段圧縮機２のサージングを回避するための必要最低流量は、第２段圧縮機３のサージングを回避するための必要最低流量よりも少なくてよい。
【０００９】
ところが、上記従来のホットガスバイパス方法では、第１段圧縮機２の必要最低流量と第２段圧縮機３の必要最低流量と区別しておらず、単に圧縮機ガス冷媒流量が必要最低流量（第２段圧縮機の必要最低流量に相当）に達した時点でホットガスバイパス弁９を開けて第１段圧縮機２にガス冷媒を流入させるだけであるため、第２段圧縮機３に対しては第１段圧縮機の必要最低流量を確保することになるものの、第１段圧縮機２に対しては第１段圧縮機２の必要最低流量よりも過剰なガス冷媒流量を流すことになり、その分、多段圧縮機４（電動機１３）では無駄な動力を消費していた。
【００１０】
従って本発明は上記の事情に鑑み、多段圧縮機のサージングを回避し且つ多段圧縮機の動力の削減することができるターボ冷凍機及びそのホットガスバイパス方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決する第１発明のターボ冷凍機は、蒸発器で蒸発したガス冷媒を複数段の圧縮機で順次圧縮する多段圧縮機と、この多段圧縮機で圧縮されたガス冷媒を凝縮させる凝縮器と、この凝縮器で凝縮した液冷媒を膨張させる膨張弁と、この膨張弁で膨張した液冷媒を蒸発させる前記蒸発器とを有するターボ冷凍機において、
前記多段圧縮機から吐出されたガス冷媒の一部を、前記蒸発器をバイパスして、前記複数段の圧縮機のそれぞれに流入させることが可能なホットガスバイパス手段を有することを特徴とする。
【００１２】
また、第２発明のターボ冷凍機は、第１発明のターボ冷凍機において、
前記ホットガスバイパス手段は、開度調整可能な複数のホットガスバイパス弁を介して、前記複数段の圧縮機のうちの最後段の圧縮機の吐出側と、前記複数段の圧縮機の吸気側のそれぞれとを連通してなる構成であることを特徴とする。
【００１３】
また、第３発明のターボ冷凍機は、第１発明のターボ冷凍機において、
前記膨張弁は高段膨張弁と低段膨張弁とからなるとともに、これらの高段膨張弁と低段膨張弁の間に設置されて冷媒を気液分離する気液分離器を有し、
前記ホットガスバイパス手段は、
前記多段圧縮機が２段の圧縮機からなる場合には、開度調整可能なホットガスバイパス弁を介して、前記２段の圧縮機のうちの後段の圧縮機の吐出側と、前記２段の圧縮機のうちの前段の圧縮機の吸気側とを連通し、且つ、開度調整可能な他のホットガスバイパス弁を介して、前記気液分離器と、前記後段の圧縮機の吸気側とを連通してなる構成であり、
前記多段圧縮機が３段以上の圧縮機からなる場合には、開度調整可能なホットガスバイパス弁を介して、前記３段以上の圧縮機のうちの最後段の圧縮機の吐出側と、前記３段以上の圧縮機のうちの最前段の圧縮機の吸気側とを連通し、且つ、他の複数の開度調整可能なホットガスバイパス弁を介して、前記気液分離器と、前記３段以上の圧縮機のうちの前記最前段以外の圧縮機の吸気側のそれぞれとを連通してなる構成である、
ことを特徴とする。
【００１４】
また、第４発明のターボ冷凍機は、第１発明のターボ冷凍機において、
前記多段圧縮機は２段の圧縮機からなるものであり、
前記ホットガスバイパス手段は、開度調節可能なホットガスバイパス三方弁を介して、前記２段の圧縮機のうちの後段の圧縮機の吐出側と、前記２段の圧縮機の吸気側のそれぞれとを連通してなる構成であることを特徴とする。
【００１５】
また、第５発明のターボ冷凍機は、第１発明のターボ冷凍機において、
前記膨張弁は高段膨張弁と低段膨張弁とからなるとともに、これらの高段膨張弁と低段膨張弁の間に設置されて冷媒を気液分離する気液分離器を有し、且つ、前記多段圧縮機が２段の圧縮機からなる場合には前記気液分離器で分離したガス冷媒を前記２段の圧縮機のうちの後段の圧縮機の吸気側に流入されるオリフィスを有し、前記多段圧縮機が３段以上の圧縮機からなる場合には前記気液分離器で分離したガス冷媒を前記３段以上の圧縮機のうちの最前段以外の圧縮機の吸気側にそれぞれ流入される複数のオリフィスを有し、
前記ホットガスバイパス手段は、
前記多段圧縮機が２段の圧縮機からなる場合には、開度調整可能なホットガスバイパス弁を介して、前記２段の圧縮機のうちの後段の圧縮機の吐出側と、前記２段の圧縮機のうちの前段の圧縮機の吸気側とを連通し、且つ、前記オリフィスと並列に設置されたＯＮ／ＯＦＦ式のホットガスバイパス弁を介して、前記気液分離器と、前記後段の圧縮機の吸気側とを連通してなる構成とし、
前記多段圧縮機が３段以上の圧縮機からなる場合には、開度調整可能なホットガスバイパス弁を介して、前記３段以上の圧縮機のうちの最後段の圧縮機の吐出側と、前記３段以上の圧縮機のうちの最前段の圧縮機の吸気側とを連通し、且つ、前記複数のオリフィスのそれぞれと並列に設置された複数のＯＮ／ＯＦＦ式のホットガスバイパス弁を介して、前記気液分離器と、前記３段以上の圧縮機のうちの前記最前段以外の圧縮機の吸気側のそれぞれとを連通してなる構成である、
ことを特徴とする。
【００１６】
また、第６発明のターボ冷凍機は、第５発明のターボ冷凍機において、
前記ＯＮ／ＯＦＦ式のホットガスバイパス弁は、前記オリフィスに対して並列に複数台設置されていることを特徴とする。
【００１７】
また、第７発明のターボ冷凍機は、第１発明のターボ冷凍機において、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量を、前段側の圧縮機ほど小さな値に設定し、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記ホットガスバイパス手段によって、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることにより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保する、
ホットガスバイパス制御手段を有することを特徴とする。
【００１８】
また、第８発明のターボ冷凍機は、第２発明のターボ冷凍機において、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量を、前段側の圧縮機ほど小さな値に設定し、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記開度調整可能なホットガスバイパス弁を順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることにより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保する、
ホットガスバイパス制御手段を有することを特徴とする。
【００１９】
また、第９発明のターボ冷凍機は、第３発明のターボ冷凍機において、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量を、前段側の圧縮機ほど小さな値に設定し、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記開度調整可能なホットガスバイパス弁を順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保する、
ホットガスバイパス制御手段を有することを特徴とする。
【００２０】
また、第１０発明のターボ冷凍機は、第４発明のターボ冷凍機において、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量を、前段側の圧縮機ほど小さな値に設定し、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記開度調整可能なホットガスバイパス三方弁の流出口を順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることにより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保する、
ホットガスバイパス制御手段を有することを特徴とする。
【００２１】
また、第１１発明のターボ冷凍機は、第５発明のターボ冷凍機において、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量を、前段側の圧縮機ほど小さな値に設定し、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記ＯＮ／ＯＦＦ式のホットガスバイパス弁と前記開度調整可能なホットガスバイパス弁とを順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることにより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保する、
ホットガスバイパス制御手段を有することを特徴とする。
【００２２】
また、第１２発明のターボ冷凍機は、第６発明のターボ冷凍機において、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量を、前段側の圧縮機ほど小さな値に設定し、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記ＯＮ／ＯＦＦ式のホットガスバイパス弁と前記開度調整可能なホットガスバイパス弁とを順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入することにより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保する、
ホットガスバイパス制御手段を有することを特徴とする。
【００２３】
また、第１３発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法は、第１発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法であって、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量は、前段側の圧縮機ほど小さな値であり、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記ホットガスバイパス手段により、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保することを特徴とする。
【００２４】
また、第１４発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法は、第２発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法であって、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量は、前段側の圧縮機ほど小さな値であり、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記開度調整可能なホットガスバイパス弁を順次開けることにより、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保することを特徴とする。
【００２５】
また、第１５発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法は、第３発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法であって、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量は、前段側の圧縮機ほど小さな値であり、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記開度調整可能なホットガスバイパス弁を順次開けることにより、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保することを特徴とする。
【００２６】
また、第１６発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法は、第４発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法であって、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量は、前段側の圧縮機ほど小さな値であり、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記開度調整可能なホットガスバイパス三方弁の流出口を順次開けることにより、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保することを特徴とする。
【００２７】
また、第１７発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法は、第５発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法であって、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量は、前段側の圧縮機ほど小さな値であり、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記ＯＮ／ＯＦＦ式のホットガスバイパス弁と前記開度調整可能なホットガスバイパス弁とを順次開けることにより、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保することを特徴とする。
【００２８】
また、第１８発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法は、第６発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法において、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量は、前段側の圧縮機ほど小さな値であり、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記ＯＮ／ＯＦＦ式のホットガスバイパス弁と前記開度調整可能なホットガスバイパス弁とを順次開けることにより、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
第１発明のターボ冷凍機によれば、前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量が、前段側の圧縮機ほど小さな値であっても、前記ホットガスバイパス手段によって前記複数段の圧縮機のそれぞれにガス冷媒を流入させることができるため、前記複数段の圧縮機に対してそれぞれ必要最低流量のガス冷媒を流すことができる。このため、前記複数段の圧縮機の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機の動力を削減することができる。
【００３０】
第２発明のターボ冷凍機によれば、複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量が、前段側の圧縮機ほど小さな値であっても、前記ホットガスバイパス弁によって前記複数段の圧縮機のそれぞれにガス冷媒を流入させることができるため、前記複数段の圧縮機に対してそれぞれ必要最低流量のガス冷媒を流すことができる。従って、前記複数段の圧縮機の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機の動力を削減することができる。
【００３１】
第３発明のターボ冷凍機によれば、複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量が、前段側の圧縮機ほど小さな値であっても、前記ホットガスバイパス弁によって前記複数段の圧縮機のそれぞれにガス冷媒を流入させることができるため、前記複数段の圧縮機に対してそれぞれ必要最低流量のガス冷媒を流すことができる。従って、前記複数段の圧縮機の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機の動力を削減することができる。しかも、新たなバイパス冷媒流路を設けることなく、従来からの既設の系統（バイパス冷媒流路）を利用してホットガスバイパス弁を設けることができるため、新たな系統（バイパス冷媒流路）を設ける場合に比べて系統構成の簡素化を図ることができる。
【００３２】
第４発明のターボ冷凍機によれば、複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量が、前段側の圧縮機ほど小さな値であっても、前記ホットガスバイパス三方弁によって前記複数段の圧縮機のそれぞれにガス冷媒を流入させることができるため、前記複数段の圧縮機に対してそれぞれ必要最低流量のガス冷媒を流すことができる。従って、前記複数段の圧縮機の何れに対してもサージングを回避することができ、しかも、従来に比べて多段圧縮機の動力を削減することができる。しかも、１つのホットガスバイパス三方弁を用いているため、２つのホットガスバイパス弁を用いる場合に比べて系統構成の簡素化や設備費用増加の低減を図ることができる。
【００３３】
第５発明のターボ冷凍機によれば、複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量が、前段側の圧縮機ほど小さな値であっても、前記ホットガスバイパス弁によって前記複数段の圧縮機のそれぞれにガス冷媒を流入させることができるため、前記複数段の圧縮機に対してそれぞれ必要最低流量のガス冷媒を流すことができる。従って、前記複数段の圧縮機の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機の動力を削減することができる。しかも、ＯＮ／ＯＦＦ式のホットガスバイパス弁を用いているため、開度調整可能なホットガスバイパス弁を用いる場合に比べて、弁を開けたときのガス冷媒流量の変動は大きいが、設備費用増加の低減を図ることができる。
【００３４】
第６発明のターボ冷凍機によれば、上記第５発明のターボ冷凍機の効果と同様の効果が得られ、しかも、オリフィスに対して複数台のＯＮ／ＯＦＦ式のホットガスバイパス弁が並列に設置されているため、オリフィスに対して１台のＯＮ／ＯＦＦ式のホットガスバイパス弁を並列に設置する場合に比べて、設備費用増加の低減を図る効果は下がるが、弁を開けたときのガス冷媒流量の変動を低減することができ、多段圧縮機の動力を削減する効果も大きい。
【００３５】
第７発明のターボ冷凍機によれば、前記ホットガスバイパス制御手段では、前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記ホットガスバイパス手段によって、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることにより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保するように制御するため、前記複数段の圧縮機の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機の動力を削減することができる。
【００３６】
第８発明のターボ冷凍機によれば、前記ホットガスバイパス制御手段では、前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記開度調整可能なホットガスバイパス弁を順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることにより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保するように制御するため、前記複数段の圧縮機の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機の動力を削減することができる。
【００３７】
第９発明のターボ冷凍機によれば、前記ホットガスバイパス制御手段では、前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記開度調整可能なホットガスバイパス弁を順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保するように制御するため、前記複数段の圧縮機の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機の動力を削減することができる。
【００３８】
第１０発明のターボ冷凍機によれば、前記ホットガスバイパス制御手段では、前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記開度調整可能なホットガスバイパス三方弁の流出口を順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることにより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保するように制御するため、前記複数段の圧縮機の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機の動力を削減することができる。
【００３９】
第１１発明のターボ冷凍機によれば、前記ホットガスバイパス制御手段では、前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記ＯＮ／ＯＦＦ式のホットガスバイパス弁と前記開度調整可能なホットガスバイパス弁とを順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることにより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保するように制御するため、前記複数段の圧縮機の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機の動力を削減することができる。
【００４０】
第１２発明のターボ冷凍機によれば、前記ホットガスバイパス制御手段では、前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記ＯＮ／ＯＦＦ式のホットガスバイパス弁と前記開度調整可能なホットガスバイパス弁とを順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入することにより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保するように制御するため、前記複数段の圧縮機の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機の動力を削減することができる。
【００４１】
第１３発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法によれば、前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記ホットガスバイパス手段により、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保するため、前記複数段の圧縮機の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機の動力を削減することができる。
【００４２】
第１４発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法によれば、前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記開度調整可能なホットガスバイパス弁を順次開けることにより、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保するため、前記複数段の圧縮機の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機の動力を削減することができる。
【００４３】
第１５発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法によれば、前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記開度調整可能なホットガスバイパス弁を順次開けることにより、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保するため、前記複数段の圧縮機の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機の動力を削減することができる。
【００４４】
第１６発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法によれば、前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記開度調整可能なホットガスバイパス三方弁の流出口を順次開けることにより、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保するため、前記複数段の圧縮機の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機の動力を削減することができる。
【００４５】
第１７発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法によれば、前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記ＯＮ／ＯＦＦ式のホットガスバイパス弁と前記開度調整可能なホットガスバイパス弁とを順次開けることにより、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保するため、前記複数段の圧縮機の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機の動力を削減することができる。
【００４６】
第１８発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法によれば、前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記ＯＮ／ＯＦＦ式のホットガスバイパス弁と前記開度調整可能なホットガスバイパス弁とを順次開けることにより、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保するため、前記複数段の圧縮機の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機の動力を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００４８】
＜実施の形態例１＞
図１は本発明の実施の形態例１に係るターボ冷凍機のシステム構成図、図２は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機ガス冷媒流量との関係を示す説明図、図３は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力とホットガスバイパス弁開度との関係を示す説明図、図４は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機必要動力との関係を示す説明図である。
【００４９】
図１に示す本実施の形態例１のターボ冷凍機は室内の冷房用として用いられるものであり、蒸発器２１で蒸発したガス冷媒を第１段圧縮機２２と第２段圧縮機２３とで圧縮する遠心式の多段圧縮機２４（図示例は２段圧縮機）と、この多段圧縮機２４で圧縮されたガス冷媒を凝縮させる凝縮器２５と、この凝縮器２５で凝縮した液冷媒を膨張させる高段膨張弁２６及び低段膨張弁２７と、これらの高段膨張弁２６と低段膨張弁２７の間に設置されて冷媒を気液分離する気液分離器としての中間冷却器２８と、この中間冷却器２８で分離されたガス冷媒を、蒸発器２１をバイパスして多段圧縮機２４の第２段圧縮機２３へ流入させるオリフィス２９と、膨張弁２６，２７で膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器２１とを有している。多段圧縮機２４は電動機４６によって回転駆動される。なお、図１ではガス冷媒の流れる配管等の冷媒流路３０，３１，３５，４１，４２，４３は点線で示し、液冷媒が流れる配管等の冷媒流路３３は実線で示している。
【００５０】
詳述すると、電動機４６の回転軸４７に設けられたギア４８と、多段圧縮機２４の回転軸４９に設けられたギア５０とが噛合しており、これらのギア４８，５０を介して第１段圧縮機２２及び第２段圧縮機２３が、電動機４６により回転駆動される。このとき多段圧縮機２４では、前段（低圧段）の第１段圧縮機２２で圧縮したガス冷媒を、冷媒流路３０を介して後段（高圧段）の第２段圧縮機２３へ導入し、この第２段圧縮機２３で更に圧縮して、冷媒流路３１へ吐出する。
【００５１】
冷媒流路３１では第２段圧縮機２３から吐出されたガス冷媒を凝縮器２５へと導く。凝縮器２５では、その容器５６内に冷媒流路３１を介して導入されるガス冷媒を、図示しない外部のクーリングタワーで冷却されて容器５６内の伝熱管群３２を流れる冷却水によって冷却することにより凝縮（液化）させ、この凝縮した液冷媒を容器５６内の底部から冷媒流路３３へ排出する。冷媒流路３３には冷媒流通方向の上流側から下流側に向かって順に高段膨張弁２６、中間冷却器２８及び低段膨張弁２７が設けられている。高段膨張弁２６及び低段膨張弁２７は電動弁などの開度調整可能な弁である。
【００５２】
この高段膨張弁２６の開度を調節して、凝縮器２５の容器５６内の底部に液冷媒が溜まるようにすることにより、容器５６内にはある程度の高さの冷媒液面２４が確保されている。これは冷媒流路３３に未凝縮のガス冷媒が吸い込まれることなく、液冷媒だけを排出することができるようにするためである。高段膨張弁２６では凝縮器２６の容器５６から排出された液冷媒を減圧して膨張させる。このとき液冷媒の一部がガス冷媒となることがあり、このガス冷媒が蒸発器２１に供給されるのを防止するため、中間冷却器２８では、冷媒を気液分離して、分離した液冷媒のみを低段膨張弁２７側に排出する一方、分離したガス冷媒はバイパス冷媒流路３５へ排出する。
【００５３】
バイパス冷媒流路３５は中間冷却器２８と冷媒流路３０とを連通しており、途中にオリフィス２９が設けられている。従って、中間冷却器２８からバイパス冷媒流路３５へ排出されたガス冷媒は、蒸発器２１をバイパスし、オリフィス２９を介して第２段圧縮機２３の吸気側に戻されて第２段圧縮機２３に吸気される。
【００５４】
蒸発器２１の容器５７内には伝熱管群３６が設けられ、且つ、容器５７内では冷媒液面３７が伝熱管群３６よりも上方に位置するように調節されている。伝熱管群３６には配管等の冷水流路３８が接続されており、冷水流路３８には冷水を循環させるポンプ３９と、ケース内にファンとコイルを備えたファンコイルユニット４０とが設けされている。従って、蒸発器２１では、液冷媒が、ポンプ３９により送給されて伝熱管群３６を流れる冷水との熱交換により、当該冷水を冷却するとともに自らは蒸発してガス冷媒となる一方、ファンコイルユニット４０では、ファンによって送風される室内の空気を、ポンプ３９により送給されてコイルを流れる冷水によって冷却することにより、前記室内の冷房を行う。蒸発器２１で気化したガス冷媒は冷媒流路４１へ排出され、この冷媒流路４１を介して第１段圧縮機２２の吸気側へ戻されて第１段圧縮機２２に吸気される。
【００５５】
そして、本ターボ冷凍機には多段圧縮機２４の第１段圧縮機２２及び第２段圧縮機２３のサージングを回避するためのホットガスバイパス手段として、第１段用ホットガスバイパス弁４４と、第２段用ホットガスバイパス弁４５とが設けられている。
【００５６】
第１段用ホットガスバイパス弁４４は電動弁などの開度調整可能な弁であり、冷媒流路３１と冷媒流路４１とを連通するバイパス冷媒流路４２に設けられている。第２段用ホットガスバイパス弁４５は電動弁などの開度調整可能な弁であり、冷媒流路３１と冷媒流路３０とを連通するバイパス冷媒流路４３に設けられている。従って、第１段用ホットガスバイパス弁４４を開けると、多段圧縮機２４（第２段圧縮機２３）から吐出されたガス冷媒の一部が、第１段用ホットガスバイパス弁４４を介して（即ち凝縮器２１をバイパスして）、第１段圧縮機２２に吸気される。第２段用ホットガスバイパス弁４５を開けると、多段圧縮機２４（第２段圧縮機２３）から吐出されたガス冷媒の一部が、第２段用ホットガスバイパス弁４５を介して（即ち蒸発器２１をバイパスして）、第２段圧縮機２３に吸気される。
【００５７】
ホットガスバイパス制御手段としてのコントローラ５５では、ガス冷媒流量の計測結果或いは冷凍機能力（冷凍能力）の演算結果に基づいてホットガスバイパス制御を行う。
【００５８】
まず、ガス冷媒流量の計測結果に基づいてホットガスバイパス制御を行う場合について説明する。この場合には冷媒流路３０に第１段圧縮機２２のガス冷媒流量を計測するための流量計５２を設けられ、冷媒流路３１に第２段圧縮機２３のガス冷媒流量を計測するための流量計５４を設けられる。これらの流量計５２，５４の流量計測信号は何れも、コントローラ５５に入力される。
【００５９】
コントローラ５５には、予め第１段圧縮機２２の必要最低流量（第１圧縮機２２のサージングを回避するために必要な最低限のガス冷媒流量）と第２段圧縮機２３の必要最低流量（第２段圧縮機２３のサージングを回避するために必要な最低限のガス冷媒流量）とが設定されている。本ターボ冷凍機では圧縮機ガス冷媒流量（第１段圧縮機２２のガス冷媒流量と第２段圧縮機２３のガス冷媒流量）が減少したとき、第２段圧縮機２３が先にサージング領域（図２のサージング領域Ｉ）に達し、その後に第１段圧縮機２２がサージング領域（図２のサージング領域ＩＩ）に達するため、第１段圧縮機２２の必要最低流量は第２段圧縮機２３の必要最低流量に比べて小さな値である。これらの必要最低流量は多段圧縮機２４の設計や多段圧縮機２４の運転試験などにおいて設定することができる。
【００６０】
そして、コントローラ５５では、これらの必要最低流量と流量計５２，５４の流量計測信号とに基づいて、第１段圧縮機２２のガス冷媒流量及び第２段圧縮機２３のガス冷媒流量がそれぞれ第１段圧縮機２２の必要最低流量及び第２段圧縮機２３の必要最低流量に達したか否かの判断と、第１段圧縮機２２の必要最低流量及び第２段圧縮機２３の必要最低流量を確保するための第１段用ホットガスバイパス弁４４の開閉制御及び第２段用ホットガスバイパス弁４５の開閉制御とを行う。
【００６１】
以下、この場合のコントローラ５５の制御を図１〜図４を参照して更に詳細に説明する。なお、図２では説明の便宜上、通常運転時の圧縮機ガス冷媒流量（第１段圧縮機２２のガス冷媒流量と第２段圧縮機２３のガス冷媒流量）を１本のグラフで表しているが、実際には通常運転時にも中間冷却器２８からのガス冷媒が第２段圧縮機２３にのみ流入するため、第１段圧縮機２２のガス冷媒流量と第２段圧縮機２３のガス冷媒流量は多少異なる。この点は図６、図１０、図１４及び図１８においても同様である。
【００６２】
本ターボ冷凍機では、外気温度の低下等により冷房負荷が低下すると、これに応じて図示しない容量制御手段により（例えば多段圧縮機４の吸気側のベーンを絞ることにより）ターボ冷凍機の冷凍機能力を下げるため、図２に示すように圧縮機ガス冷媒流量（第１段圧縮機２２のガス冷媒流量及び第２段圧縮機２３のガス冷媒流量）が減少する。
【００６３】
そして、流量計５４による第２段圧縮機２３のガス冷媒流量の計測値が、第２段圧縮機２３の必要最低流量（第２段圧縮機２３のサージング領域Ｉ）に達したと判断すると、図３に示すように第２段用ホットガスバイパス弁４５を開けて、第２段圧縮機２３にのみガス冷媒を流入させることにより、第２段圧縮機２３の必要最低流量を確保してサージングを回避する。即ち、図３のように第２段用ホットガスバイパス弁４５の開度が徐々に増加されることにより、蒸発器２１の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下しても、第２段用ホットガスバイパス弁４５を介して第２段圧縮機２３に流入されるガス冷媒の流量が徐々に増えるため、第２段圧縮機２３では必要最低流量が確保されてサージングが回避される。
【００６４】
その後、更に圧縮機ガス冷媒流量（第１段圧縮機２２のガス冷媒流量）が低下し、流量計５２による第１段圧縮機２２のガス冷媒流量の計測値が、第１段圧縮機２２の必要最低流量（第１段圧縮機２２のサージング領域ＩＩ）に達したと判断すると、図３に示すように第１段用ホットガスバイパス弁４４も開けて、第１段圧縮機２２にもガス冷媒を流入させることにより、第１段圧縮機２２の必要最低流量を確保してサージングを回避する。即ち、図３のように第１段用ホットガスバイパス弁４４の開度が徐々に増加されることにより、蒸発器２１の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下しても、第１段用ホットガスバイパス弁４４を介して第１段圧縮機２２に流入されるガス冷媒の流量が徐々に増えるため、第１段圧縮機２２でも必要最低流量が確保されてサージングが回避される。なお、第１段用ホットガスバイパス弁４４を開けたときには第１段圧縮機２２のガス冷媒流量だけでなく第２段圧縮機２３のガス冷媒流量も増えることになるため、第２段用ホットガスバイパス弁４５では、第１段用ホットガスバイパス弁４４による第２段圧縮機２３のガス冷媒流量増加の不足分を補って、第２段圧縮機２３の必要最低流量を確保する。
【００６５】
そして、上記の如く第２段圧縮機２３のガス冷媒流量が第２段圧縮機２３の必要最低流量（サージング領域Ｉ）に達してから第１段圧縮機２２のガス冷媒流量が第１段圧縮機２２の必要最低流量（サージング領域ＩＩ）に達するまでの間は、第２段圧縮機２３のガス冷媒流量のみが第２段圧縮機２３の必要最低流量に確保され、第１段圧縮機２３のガス冷媒流量は徐々に減少するため、その分、図４に示すように多段圧縮機２４（電動機４６）の必要動力も徐々に低下する。このため、本ターボ冷凍機では多段圧縮機２４の必要動力を、図４に一点鎖線で示す従来の多段圧縮機の必要動力よりも低減することができる。なお、第１段圧縮機２２のガス冷媒流量が第１段圧縮機２２の必要最低流量（サージング領域ＩＩ）に達した後には、第１段圧縮機２２のガス冷媒流量も第１段圧縮機２２の必要最低流量に確保されるため、図４に示すように多段圧縮機２４の必要動力もほとんど低下しなくなる。
【００６６】
次に、冷凍機能力の演算結果に基づいてホットガスバイパス制御を行う場合について説明する。図２に例示するように圧縮機ガス冷媒流量と冷凍機能力との間には相関があるため、圧縮機ガス冷媒流量は、上記のように直接計測しなくても、冷凍機能力から推定することができる。そこで、この場合には冷凍機能力を求めるために冷水流路３８に蒸発器２１（伝熱管群３６）に流入する冷水の温度を計測するための温度計９３と、蒸発器２１（伝熱管群３６）から流出する冷水の温度を計測するための温度計９４と、冷水の流量を計測するための流量計９５とを設ける。これらの温度計９３，９４の温度計測信号及び流量計９５の流量計測信号は何れも、コントローラ５５に入力される。
【００６７】
コントローラ５５では、温度計９３による冷水の温度計測値Ｔ１と温度計９４による冷水の温度計測値Ｔ２との差である冷水温度差ΔＴ（＝Ｔ１−Ｔ２）を演算し、この冷水温度差ΔＴと流量計９５による冷水の流量計測値Ｆとの積である冷凍機能力Ｃ（＝ΔＴ×Ｆ）を演算する。かくして、本ターボ冷凍機の冷却能力である冷凍機能力Ｃが求められる。なお、一般に冷水流量は一定にしているため、冷水の流量計測値Ｆに代えて冷水流量の一定値を冷凍機能力Ｃの演算に用いてもよい。
【００６８】
また、コントローラ５５には、第１段圧縮機２２の必要最低流量（第１圧縮機２２のサージングを回避するために必要な最低限のガス冷媒流量）と第２段圧縮機２３の必要最低流量（第２段圧縮機２３のサージングを回避するために必要な最低限のガス冷媒流量）とをそれぞれ確保すべく、冷凍機能力に応じて第１段用ホットガスバイパス弁４４と第２段用ホットガスバイパス弁４５とをそれぞれ開けるため、予め、図３に例示するような冷凍機能力と第１段用ホットガスバイパス弁４４の開度との関係を表すデータ（テーブルデータや関係式など）、及び、冷凍機能力と第２段用ホットガスバイパス弁４５の開度との関係を表すデータ（テーブルデータや関係式など）が設定されている。前述のとおり、本ターボ冷凍機では圧縮機ガス冷媒流量（第１段圧縮機２２のガス冷媒流量と第２段圧縮機２３のガス冷媒流量）が減少したとき、第２段圧縮機２３が先にサージング領域（図２のサージング領域Ｉ）に達し、その後に第１段圧縮機２２がサージング領域（図２のサージング領域ＩＩ）に達するため、第１段圧縮機２２の必要最低流量は第２段圧縮機２３の必要最低流量に比べて小さな値である。
【００６９】
従って、図３に例示するように第２段用ホットガスバイパス４５を開け始めるときの冷凍機能力よりも、第１段用ホットガスバイパス弁４４を開き始めるときの冷凍機能力のほうが低くなるように、前記冷凍能力と第１段用ホットガスバイパス弁４４の開度との関係を表すデータと、前記冷凍能力と第２段用ホットガスバイパス弁４５の開度との関係を表すデータとが、それぞれ設定されている。なお、このような第１段圧縮機２２の必要最低流量と第２段圧縮機２３の必要最低流量とをそれぞれ確保するための前記冷凍機能力と第１段用ホットガスバイパス弁４４の開度との関係を表すデータ、及び、前記冷凍機能力と第２段用ホットガスバイパス弁４５の開度との関係を表すデータは、ターボ冷凍機の設計や運転試験などにおいて設定することができる。
【００７０】
そして、コントローラ５５では、前記冷凍機能力と第１段用ホットガスバイパス弁４４の開度との関係を表すデータ、及び、前記冷凍機能力と第２段用ホットガスバイパス弁４５の開度との関係を表すデータと、前記冷凍機能力Ｃの演算結果とに基づいて、第１段圧縮機２２のガス冷媒流量及び第２段圧縮機２３のガス冷媒流量がそれぞれ第１段圧縮機２２の必要最低流量及び第２段圧縮機２３の必要最低流量に達したか否かの判断と、第１段圧縮機２２の必要最低流量及び第２段圧縮機２３の必要最低流量を確保するための第１段用ホットガスバイパス弁４４の開閉制御及び第２段用ホットガスバイパス弁４５の開閉制御とを行う。
【００７１】
以下、この場合のコントローラ５５の制御を図１〜図４を参照して更に詳細に説明する。本ターボ冷凍機では、外気温度の低下等により冷房負荷が低下すると、これに応じて図示しない容量制御手段により（例えば多段圧縮機４の吸気側のベーンを絞ることにより）ターボ冷凍機の冷凍機能力を下げるため、図２に示すように圧縮機ガス冷媒流量（第１段圧縮機２２のガス冷媒流量及び第２段圧縮機２３のガス冷媒流量）が減少する。このときには、蒸発器２１に流入する冷水の温度と蒸発器２１から流出する冷水の温度の差も低下するため、温度計９３，９４による冷水の温度計測値Ｔ１，Ｔ２と流量計９５による冷水の流量計測値Ｆ（又は一定値）から演算される冷凍機能力Ｃも、低下していく。
【００７２】
そして、冷凍機能力Ｃが、第１の所定値（前記冷凍機能力と第２段用ホットガスバイパス弁４５の開度との関係を表すデータにおける第２段用ホットガスバイパス弁４５が開き始めるときの冷凍機能力の値）に達して第２段圧縮機２３のガス冷媒流量が第２段圧縮機２３の必要最低流量（第２段圧縮機２３のサージング領域Ｉ）に達したと判断すると、前記冷凍機能力と第２段用ホットガスバイパス弁４５の開度との関係を表すデータと、冷凍機能力Ｃの演算結果とに基づいて図３に示すように第２段用ホットガスバイパス弁４５を開けて、第２段圧縮機２３にのみガス冷媒を流入させることにより、第２段圧縮機２３の必要最低流量を確保してサージングを回避する。即ち、図３のように第２段用ホットガスバイパス弁４５の開度が徐々に増加されることにより、蒸発器２１の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下しても、第２段用ホットガスバイパス弁４５を介して第２段圧縮機２３に流入されるガス冷媒の流量が徐々に増えるため、第２段圧縮機２３では必要最低流量が確保されてサージングが回避される。
【００７３】
その後、更に冷凍機能力Ｃが低下し前記第１の所定値よりも低い第２の所定値（前記冷凍機能力と第１段用ホットガスバイパス弁４４の開度との関係を表すデータにおける第１段用ホットガスバイパス弁４４が開き始めるときの冷凍機能力の値）に達して第１段圧縮機２２のガス冷媒流量が第１段圧縮機２２の必要最低流量（第１段圧縮機２２のサージング領域ＩＩ）に達したと判断すると、前記冷凍機能力と第１段用ホットガスバイパス弁４４の開度との関係を表すデータと、冷凍機能力Ｃの演算結果とに基づいて図３に示すように第１段用ホットガスバイパス弁４４も開けて、第１段圧縮機２２にもガス冷媒を流入させることにより、第１段圧縮機２２の必要最低流量を確保してサージングを回避する。即ち、図３のように第１段用ホットガスバイパス弁４４の開度が徐々に増加されることにより、蒸発器２１の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下しても、第１段用ホットガスバイパス弁４４を介して第１段圧縮機２２に流入されるガス冷媒の流量が徐々に増えるため、第１段圧縮機２２でも必要最低流量が確保されてサージングが回避される。なお、第１段用ホットガスバイパス弁４４を開けたときには第１段圧縮機２２のガス冷媒流量だけでなく第２段圧縮機２３のガス冷媒流量も増えることになるため、第２段用ホットガスバイパス弁４５では、第１段用ホットガスバイパス弁４４による第２段圧縮機２３のガス冷媒流量増加の不足分を補って、第２段圧縮機２３の必要最低流量を確保する。
【００７４】
そして、上記の如く冷凍機能力Ｃが第１の所定値に達してから（即ち第２段圧縮機２３のガス冷媒流量が第２段圧縮機２３の必要最低流量（サージング領域Ｉ）に達してから）、冷凍機能力Ｃが第２の所定値に達するまでの間（即ち第１段圧縮機２２のガス冷媒流量が第１段圧縮機２２の必要最低流量（サージング領域ＩＩ）に達するまでの間）は、第２段圧縮機２３のガス冷媒流量のみが第２段圧縮機２３の必要最低流量に確保され、第１段圧縮機２３のガス冷媒流量は徐々に減少するため、その分、図４に示すように多段圧縮機２４（電動機４６）の必要動力も徐々に低下する。このため、本ターボ冷凍機では多段圧縮機２４の必要動力を、図４に一点鎖線で示す従来の多段圧縮機の必要動力よりも低減することができる。なお、冷凍機能力Ｃが第２の所定値に達した後（即ち第１段圧縮機２２のガス冷媒流量が第１段圧縮機２２の必要最低流量（サージング領域ＩＩ）に達した後）には、第１段圧縮機２２のガス冷媒流量も第１段圧縮機２２の必要最低流量に確保されるため、図４に示すように多段圧縮機２４の必要動力もほとんど低下しなくなる。
【００７５】
以上のように、本実施の形態例１のターボ冷凍機によれば、開度調整可能な２台の第１段用ホットガスバイパス弁４４と第２段用ホットガスバイパス弁４５とを介して、２段の圧縮機２２，２３のうちの後段の圧縮機である第２段圧縮機２３の吐出側と、２段の圧縮機２２，２３の吸気側のそれぞれとを連通してなる構成としたことにより、第１段圧縮機２２のサージングを回避するための必要最低流量が、第２段圧縮機２３のサージングを回避するための必要最低流量より小さな値であっても、第１段用ホットガスバイパス弁４４と第２段用ホットガスバイパス弁４５とによって第１段圧縮機２２と第２段圧縮機２３のそれぞれにガス冷媒を流入させることができるため、第１段圧縮機２２と第２段圧縮機２３に対してそれぞれ必要最低流量のガス冷媒を流すことができる。従って、２段の圧縮機２２，２３の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機２４の動力を削減することができる。
【００７６】
また、本実施の形態１のターボ冷凍機はコントローラ５５を有しており、このコントローラ５５では、第１段圧縮機２２及び第２段圧縮機２３のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、前記冷凍機能力Ｃが低下して前記必要最低流量に対応した前記第１の所定値及び第２の所定値に達したと判断するごとに、開度調整可能な第２段用ホットガスバイパス弁４５と第１段用ホットガスバイパス弁４４とを順次開けて、先に前記必要最低流量に達する第２段圧縮機２３から順にガス冷媒を流入させることにより、２段の圧縮機２２，２３ごとに前記必要最低流量を確保するように制御するため、２段の圧縮機２２，２３の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機２４の動力を削減することができる。
【００７７】
なお、上記では多段圧縮機２４が２段圧縮機である場合について説明したが、これに限定するものではなく、本発明は３段以上の圧縮機からなる多段圧縮機を備えたターボ冷凍機にも適用することができる。即ち、本発明のターボ冷凍機は、開度調整可能な複数のホットガスバイパス弁を介して、多段圧縮機を構成する複数段の圧縮機のうちの最後段の圧縮機（図１のような２段圧縮機の場合には第２段圧縮機２３）の吐出側と、前記複数段の圧縮機（図１のような２段圧縮機の場合には第１段圧縮機２２及び第２段圧縮機２３）の吸気側のそれぞれとを連通してなる構成とすればよい。また、この場合、コントローラでは、前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量を、前段側の圧縮機ほど小さな値に設定し、前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、前記冷凍機能力Ｃが低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記開度調整可能なホットガスバイパス弁を順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることにより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保するように制御すればよい。
【００７８】
＜実施の形態例２＞
図５は本発明の実施の形態例２に係るターボ冷凍機のシステム構成図、図６は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機ガス冷媒流量との関係を示す説明図、図７は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力とホットガスバイパス弁開度との関係を示す説明図、図８は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機必要動力との関係を示す説明図である。
【００７９】
なお、図５に示すシステム構成において上記実施の形態例１（図１）のシステム構成と同様の部分については、同一の符号を付し、ここでの詳細な説明は省略する。
【００８０】
図５に示すように、本実施の形態例２のターボ冷凍機では、中間冷却器２８と冷媒流路３０とを連通するバイパス冷媒流路３５にホットガスバイパス手段としての第２段用ホットガスバイパス弁６１が設けられている。即ち、本実施の形態例２のターボ冷凍機では上記実施の形態例１（図１）におけるオリフィス２９、冷媒流路４３及び第２段用ホットガスバイパス弁４５は設けられておらず、これらの代わりに電動弁などの開度調整可能な弁である第２段用ホットガスバイパス弁６１が設けられている。従って、この第２段用ホットガスバイパス弁６１はサージング回避だけでなく、オリフィス２９の代用としても機能する。即ち、通常運転時（比較的冷房負荷が高くて冷凍機能力の高い時）には第２段用ホットガスバイパス弁６１を一定開度にしておき、この第２段用ホットガスバイパス弁６１を介してガス冷媒が中間冷却器２８から第２段圧縮機２３の吸気側へ戻される。
【００８１】
本実施の形態例２においても、コントローラ５５では、ガス冷媒流量の計測結果或いは冷凍機能力（冷凍能力）の演算結果に基づいてホットガスバイパス制御を行う。
【００８２】
まず、ガス冷媒流量の計測結果に基づいてホットガスバイパス制御を行う場合について説明すると、この場合には前述のとおり、冷媒流路３０に第１段圧縮機２２のガス冷媒流量を計測するための流量計５２が設けられ、冷媒流路３１に第２段圧縮機２３のガス冷媒流量を計測するための流量計５４が設けられて、これらの流量計５２，５４の流量計測信号が何れも、コントローラ５５に入力される。
【００８３】
コントローラ５５には、前述のとおり、予め第１段圧縮機２２の必要最低流量と第２段圧縮機２３の必要最低流量とが設定されている。そして、コントローラ５５では、これらの必要最低流量と流量計５２，５４の流量計測信号とに基づいて、第１段圧縮機２２のガス冷媒流量及び第２段圧縮機２３のガス冷媒流量がそれぞれ第１段圧縮機２２の必要最低流量及び第２段圧縮機２３の必要最低流量に達したか否かの判断と、第１段圧縮機２２の必要最低流量及び第２段圧縮機２３の必要最低流量を確保するための第１段用ホットガスバイパス弁４４の開閉制御、第２段用ホットガスバイパス弁４５の開閉制御及び高段膨張弁２６の開閉制御とを行う。
【００８４】
以下、この場合のコントローラ５５の制御を図５〜図８を参照して更に詳細に説明する。本ターボ冷凍機では、外気温度の低下等により冷房負荷が低下すると、これに応じて図示しない容量制御手段により（例えば多段圧縮機４の吸気側のベーンを絞ることにより）ターボ冷凍機の冷凍機能力を下げるため、図６に示すように圧縮機ガス冷媒流量（第１段圧縮機２２のガス冷媒流量及び第２段圧縮機２３のガス冷媒流量）が減少する。
【００８５】
そして、流量計５４による第２段圧縮機２３のガス冷媒流量の計測値が、第２段圧縮機２３の必要最低流量（第２段圧縮機２３のサージング領域Ｉ）に達したと判断すると、高段膨張弁２６の開度を増加させて、図５に示すように凝縮器２５の容器５６内の冷媒液面３４を下げることより（即ち冷媒液面３４をなくす或いは非常に低くすることにより）、容器５６の底部から凝縮した液冷媒とともに未凝縮のガス冷媒も流出させ（冷媒流路３３に吸い込ませ）、且つ、図７に示すように第２段用ホットガスバイパス弁６１を開けて（開度を増加させて）、第２段圧縮機２３にのみガス冷媒を流入させることにより、第２段圧縮機２３の必要最低流量を確保してサージングを回避する。即ち、図７のように第２段用ホットガスバイパス弁６１の開度が徐々に増加されることにより、蒸発器２１の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下しても、第２段用ホットガスバイパス弁６１を介して第２段圧縮機２３に流入されるガス冷媒の流量が徐々に増えるため、第２段圧縮機２３では必要最低流量が確保されてサージングが回避される。
【００８６】
その後、更に圧縮機ガス冷媒流量（第１段圧縮機２２のガス冷媒流量）が低下し、流量計５２による第１段圧縮機２２のガス冷媒流量の計測値が、第１段圧縮機２２の必要最低流量（サージング領域ＩＩ）に達したと判断すると、図７に示すように第１段用ホットガスバイパス弁４４も開けて、第１段圧縮機２２にもガス冷媒を流入させることにより、第１段圧縮機２２の必要最低流量を確保してサージングを回避する。即ち、図７のように第１段用ホットガスバイパス弁４４の開度が徐々に増加されることにより、蒸発器２１の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下しても、第１段用ホットガスバイパス弁４４を介して第１段圧縮機２２に流入されるガス冷媒の流量が徐々に増えるため、第１段圧縮機２２でも必要最低流量が確保されてサージングが回避される。なお、第１段用ホットガスバイパス弁４４を開けたときには第１段圧縮機２２のガス冷媒流量だけでなく第２段圧縮機２３のガス冷媒流量も増えることになるため、第２段用ホットガスバイパス弁４５では第１段用ホットガスバイパス弁４４による第２段圧縮機２３のガス冷媒流量増加の不足分を補って、第２段圧縮機２３の必要最低流量を確保する。
【００８７】
そして、上記の如く第２段圧縮機２３のガス冷媒流量が第２段圧縮機２３の必要最低流量（サージング領域Ｉ）に達してから第１段圧縮機２２のガス冷媒流量が第１段圧縮機２２の必要最低流量（サージング領域ＩＩ）に達するまでの間は、第２段圧縮機２３のガス冷媒流量のみが第２段圧縮機２３の必要最低流量に確保され、第１段圧縮機２３のガス冷媒流量は徐々に減少するため、その分、図８に示すように多段圧縮機２４（電動機４６）の必要動力も徐々に低下する。このため、本ターボ冷凍機では多段圧縮機２４の必要動力を、図８に一点鎖線で示す従来の多段圧縮機の必要動力よりも低減することができる。なお、第１段圧縮機２２のガス冷媒流量が第１段圧縮機２２の必要最低流量（サージング領域ＩＩ）に達した後には、第１段圧縮機２２のガス冷媒流量も第１段圧縮機２２の必要最低流量に維持されるため、図８に示すように多段圧縮機２４の必要動力もほとんど低下しなくなる。
【００８８】
次に、冷凍機能力の演算結果に基づいてホットガスバイパス制御を行う場合について説明する。図６に例示するように圧縮機ガス冷媒流量と冷凍機能力との間には相関があるため、圧縮機ガス冷媒流量は、上記のように直接計測しなくても、冷凍機能力から推定することができる。そこで、この場合には前述のとおり、冷凍機能力を求めるために冷水流路３８に蒸発器２１（伝熱管群３６）に流入する冷水の温度を計測するための温度計９３と、蒸発器２１（伝熱管群３６）から流出する冷水の温度を計測するための温度計９４と、冷水の流量を計測するための流量計９５とが設けられ、これらの温度計９３，９４の温度計測信号及び流量計９５の流量計測信号が何れも、コントローラ５５に入力される。
【００８９】
コントローラ５５では、温度計９３による冷水の温度計測値Ｔ１と温度計９４による冷水の温度計測値Ｔ２との差である冷水温度差ΔＴ（＝Ｔ１−Ｔ２）を演算し、この冷水温度差ΔＴと流量計９５による冷水の流量計測値Ｆとの積である冷凍機能力Ｃ（＝ΔＴ×Ｆ）を演算する。かくして、本ターボ冷凍機の冷却能力である冷凍機能力Ｃが求められる。なお、一般に冷水流量は一定にしているため、冷水の流量計測値Ｆに代えて冷水流量の一定値を冷凍機能力Ｃの演算に用いてもよい。
【００９０】
また、コントローラ５５には、第１段圧縮機２２の必要最低流量（第１圧縮機２２のサージングを回避するために必要な最低限のガス冷媒流量）と第２段圧縮機２３の必要最低流量（第２段圧縮機２３のサージングを回避するために必要な最低限のガス冷媒流量）とをそれぞれ確保すべく、冷凍機能力に応じて第１段用ホットガスバイパス弁４４と第２段用ホットガスバイパス弁６１とをそれぞれ開けるため、予め、図７に例示するような冷凍機能力と第１段用ホットガスバイパス弁４４の開度との関係を表すデータ（テーブルデータや関係式など）、及び、冷凍機能力と第２段用ホットガスバイパス弁６１の開度との関係を表すデータ（テーブルデータや関係式など）が設定されている。
【００９１】
本ターボ冷凍機では圧縮機ガス冷媒流量（第１段圧縮機２２のガス冷媒流量と第２段圧縮機２３のガス冷媒流量）が減少したとき、第２段圧縮機２３が先にサージング領域（図６のサージング領域Ｉ）に達し、その後に第１段圧縮機２２がサージング領域（図６のサージング領域ＩＩ）に達するため、図７に例示するように第２段用ホットガスバイパス６１を開け始めるときの冷凍機能力よりも、第１段用ホットガスバイパス弁４４を開き始めるときの冷凍機能力のほうが低くなるように、前記冷凍能力と第１段用ホットガスバイパス弁４４の開度との関係を表すデータと、前記冷凍能力と第２段用ホットガスバイパス弁６１の開度との関係を表すデータとが、それぞれ設定されている。なお、このような第１段圧縮機２２の必要最低流量と第２段圧縮機２３の必要最低流量とをそれぞれ確保するための前記冷凍機能力と第１段用ホットガスバイパス弁４４の開度との関係を表すデータ、及び、前記冷凍機能力と第２段用ホットガスバイパス弁６１の開度との関係を表すデータは、ターボ冷凍機の設計や運転試験などにおいて設定することができる。
【００９２】
そして、コントローラ５５では、前記冷凍機能力と第１段用ホットガスバイパス弁４４の開度との関係を表すデータ、及び、前記冷凍機能力と第２段用ホットガスバイパス弁６１の開度との関係を表すデータと、前記冷凍機能力Ｃの演算結果とに基づいて、第１段圧縮機２２のガス冷媒流量及び第２段圧縮機２３のガス冷媒流量がそれぞれ第１段圧縮機２２の必要最低流量及び第２段圧縮機２３の必要最低流量に達したか否かの判断と、第１段圧縮機２２の必要最低流量及び第２段圧縮機２３の必要最低流量を確保するための第１段用ホットガスバイパス弁４４の開閉制御、第２段用ホットガスバイパス弁４５の開閉制御及び高段膨張弁２６の開閉制御とを行う。
【００９３】
以下、この場合のコントローラ５５の制御を図５〜図８を参照して更に詳細に説明する。本ターボ冷凍機では、外気温度の低下等により冷房負荷が低下すると、これに応じて図示しない容量制御手段により（例えば多段圧縮機４の吸気側のベーンを絞ることにより）ターボ冷凍機の冷凍機能力を下げるため、図６に示すように圧縮機ガス冷媒流量（第１段圧縮機２２のガス冷媒流量及び第２段圧縮機２３のガス冷媒流量）が減少する。このときには、蒸発器２１に流入する冷水の温度と蒸発器２１から流出する冷水の温度の差も低下するため、温度計９３，９４による冷水の温度計測値Ｔ１，Ｔ２と流量計９５による冷水の流量計測値Ｆ（又は一定値）から演算される冷凍機能力Ｃも、低下していく。
【００９４】
そして、冷凍機能力Ｃが第１の所定値（前記冷凍機能力と第２段用ホットガスバイパス弁６１の開度との関係を表すデータにおける第２段用ホットガスバイパス弁６１の開度が増加し始めるときの冷凍機能力の値）に達して第２段圧縮機２３のガス冷媒流量が第２段圧縮機２３の必要最低流量（第２段圧縮機２３のサージング領域Ｉ）に達したと判断すると、高段膨張弁２６の開度を増加させて、図５に示すように凝縮器２５の容器５６内の冷媒液面３４を下げることより（即ち冷媒液面３４をなくす或いは非常に低くすることにより）、容器５６の底部から凝縮した液冷媒とともに未凝縮のガス冷媒も流出させ（冷媒流路３３に吸い込ませ）、且つ、前記冷凍機能力と第２段用ホットガスバイパス弁６１の開度との関係を表すデータと、冷凍機能力Ｃの演算結果とに基づいて図７に示すように第２段用ホットガスバイパス弁６１を開けて、第２段圧縮機２３にのみガス冷媒を流入させることにより、第２段圧縮機２３の必要最低流量を確保してサージングを回避する。即ち、図７のように第２段用ホットガスバイパス弁６１の開度が徐々に増加されることにより、蒸発器２１の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下しても、第２段用ホットガスバイパス弁６１を介して第２段圧縮機２３に流入されるガス冷媒の流量が徐々に増えるため、第２段圧縮機２３では必要最低流量が確保されてサージングが回避される。
【００９５】
その後、更に冷凍機能力Ｃが低下し前記第１の所定値よりも低い第２の所定値（前記冷凍機能力と第１段用ホットガスバイパス弁４４の開度との関係を表すデータにおける第１段用ホットガスバイパス弁４４が開き始めるときの冷凍機能力の値）に達して第１段圧縮機２２のガス冷媒流量が第１段圧縮機２２の必要最低流量（第１段圧縮機２２のサージング領域ＩＩ）に達したと判断すると、前記冷凍機能力と第１段用ホットガスバイパス弁４４の開度との関係を表すデータと、冷凍機能力Ｃの演算結果とに基づいて図７に示すように第１段用ホットガスバイパス弁４４も開けて、第１段圧縮機２２にもガス冷媒を流入させることにより、第１段圧縮機２２の必要最低流量を確保してサージングを回避する。即ち、図７のように第１段用ホットガスバイパス弁４４の開度が徐々に増加されることにより、蒸発器２１の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下しても、第１段用ホットガスバイパス弁４４を介して第１段圧縮機２２に流入されるガス冷媒の流量が徐々に増えるため、第１段圧縮機２２でも必要最低流量が確保されてサージングが回避される。なお、第１段用ホットガスバイパス弁４４を開けたときには第１段圧縮機２２のガス冷媒流量だけでなく第２段圧縮機２３のガス冷媒流量も増えることになるため、第２段用ホットガスバイパス弁６１では、第１段用ホットガスバイパス弁４４による第２段圧縮機２３のガス冷媒流量増加の不足分を補って、第２段圧縮機２３の必要最低流量を確保する。
【００９６】
そして、上記の如く冷凍機能力Ｃが第１の所定値に達してから（即ち第２段圧縮機２３のガス冷媒流量が第２段圧縮機２３の必要最低流量（サージング領域Ｉ）に達してから）、冷凍機能力Ｃが第２の所定値に達するまでの間（即ち第１段圧縮機２２のガス冷媒流量が第１段圧縮機２２の必要最低流量（サージング領域ＩＩ）に達するまでの間）は、第２段圧縮機２３のガス冷媒流量のみが第２段圧縮機２３の必要最低流量に確保され、第１段圧縮機２３のガス冷媒流量は徐々に減少するため、その分、図８に示すように多段圧縮機２４（電動機４６）の必要動力も徐々に低下する。このため、本ターボ冷凍機では多段圧縮機２４の必要動力を、図８に一点鎖線で示す従来の多段圧縮機の必要動力よりも低減することができる。なお、冷凍機能力Ｃが第２の所定値に達した後（即ち第１段圧縮機２２のガス冷媒流量が第１段圧縮機２２の必要最低流量（サージング領域ＩＩ）に達した後）には、第１段圧縮機２２のガス冷媒流量も第１段圧縮機２２の必要最低流量に確保されるため、図８に示すように多段圧縮機２４の必要動力もほとんど低下しなくなる。
【００９７】
以上のように、本実施の形態例２のターボ冷凍機によれば、開度調整可能な第１段用ホットガスバイパス弁４４を介して、２段の圧縮機２２，２３のうちの後段の圧縮機である第２段圧縮機２３の吐出側と、２段の圧縮機２２，２３のうちの前段の圧縮機である第１段圧縮機２２の吸気側とを連通し、且つ、開度調整可能な第２段用ホットガスバイパス弁６１を介して、中間冷却器２８と、第２段圧縮機２３の吸気側とを連通してなる構成としたことにより、第１段圧縮機２２のサージングを回避するための必要最低流量が、第２段圧縮機２３のサージングを回避するための必要最低流量より小さな値であっても、第１段用ホットガスバイパス弁４４と第２段用ホットガスバイパス弁６１とによって第１段圧縮機２２と第２段圧縮機２３のそれぞれにガス冷媒を流入させることができるため、第１段圧縮機２２と第２段圧縮機２３に対してそれぞれ必要最低流量のガス冷媒を流すことができる。従って、２段の圧縮機２２，２３の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機２４の動力を削減することができる。しかも、新たなバイパス冷媒流路を設けることなく、従来からの既設の系統（バイパス冷媒流路）を利用してホットガスバイパス弁を設けることができるため、新たな系統（バイパス冷媒流路）を設ける場合に比べて系統構成の簡素化を図ることができる。
【００９８】
また、本実施の形態２のターボ冷凍機はコントローラ５５を有しており、このコントローラ５５では、第１段圧縮機２２及び第２段圧縮機２３のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、前記冷凍機能力Ｃが低下して前記必要最低流量に対応した前記第１の所定値及び第２の所定値に達したと判断するごとに、開度調整可能な第２段用ホットガスバイパス弁６１と第１段用ホットガスバイパス弁４４を順次開けて、先に前記必要最低流量に達する第２段圧縮機２３から順にガス冷媒を流入させることにより、２段の圧縮機２２，２３ごとに前記必要最低流量を確保するように制御するため、２段の圧縮機２２，２３の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機２４の動力を削減することができる。
【００９９】
なお、上記では多段圧縮機２４が２段圧縮機である場合について説明したが、これに限定するものではなく、本発明は３段以上の圧縮機からなる多段圧縮機を備えたターボ冷凍機にも適用することができる。即ち、この場合には、本発明のターボ冷凍機は、開度調整可能なホットガスバイパス弁を介して、前記３段以上の圧縮機のうちの最後段の圧縮機の吐出側と、前記３段以上の圧縮機のうちの最前段の圧縮機の吸気側とを連通し、且つ、他の複数の開度調整可能なホットガスバイパス弁を介して、前記気液分離器と、前記３段以上の圧縮機のうちの前記最前段以外の圧縮機の吸気側のそれぞれとを連通してなる構成とすればよい。また、この場合、コントローラでは、前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量を、前段側の圧縮機ほど小さな値に設定し、前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、前記冷凍機能力Ｃが低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記開度調整可能なホットガスバイパス弁を順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保するように制御すればよい。
【０１００】
＜実施の形態例３＞
図９は本発明の実施の形態例３に係るターボ冷凍機のシステム構成図、図１０は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機ガス冷媒流量との関係を示す説明図、図１１は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力とホットガスバイパス弁開度との関係を示す説明図、図１２は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機必要動力との関係を示す説明図である。
【０１０１】
なお、図９に示すシステム構成において上記実施の形態例１（図１）のシステム構成と同様の部分については、同一の符号を付し、ここでの詳細な説明は省略する。
【０１０２】
図９に示すように、本実施の形態例３のターボ冷凍機では、冷媒流路３１と冷媒流路４１とを連通するバイパス冷媒流路４２にホットガスバイパス手段としてのホットガスバイパス三方弁７１が設けられている。即ち、本実施の形態例３のターボ冷凍機では上記実施の形態例１（図１）における第１段用ホットガスバイパス弁４４、冷媒流路４３及び第２段用ホットガスバイパス弁４５は設けられておらず、これらの代わりに電動弁などの開度調整可能な弁であるホットガスバイパス三方弁７１が設けられている。
【０１０３】
ホットガスバイパス三方弁７１の流入口７２は冷媒流路４３を介して冷媒流路３１（第２段圧縮機２３の吐出側）に連通され、ホットガスバイパス三方弁７１の一方の流出口７３は冷媒流路４３を介して冷媒流路４１（第１段圧縮機２２の吸気側）に連通されている。そして、ホットガスバイパス三方弁７１の他方の流出口７４は配管等のバイパス冷媒流路７５を介してバイパス冷媒流路３５に連通されている。即ち、ホットガスバイパス三方弁７１の流出口７４は、冷媒流路７５，３５，３０を介して第２段圧縮機２３の吸気側に連通されている。
【０１０４】
本実施の形態例３においても、コントローラ５５では、ガス冷媒流量の計測結果或いは冷凍機能力（冷凍能力）の演算結果に基づいてホットガスバイパス制御を行う。
【０１０５】
まず、ガス冷媒流量の計測結果に基づいてホットガスバイパス制御を行う場合について説明すると、この場合には前述のとおり、冷媒流路３０に第１段圧縮機２２のガス冷媒流量を計測するための流量計５２が設けられ、冷媒流路３１に第２段圧縮機２３のガス冷媒流量を計測するための流量計５４が設けられて、これらの流量計５２，５４の流量計測信号が何れも、コントローラ５５に入力される。
【０１０６】
コントローラ５５には、前述のとおり、予め第１段圧縮機２２の必要最低流量と第２段圧縮機２３の必要最低流量とが設定されている。そして、コントローラ５５では、これらの必要最低流量と流量計５２，５４の流量計測信号に基づいて、第１段圧縮機２２のガス冷媒流量及び第２段圧縮機２３のガス冷媒流量がそれぞれ第１段圧縮機２２の必要最低流量及び第２段圧縮機２３の必要最低流量に達したか否かの判断と、第１段圧縮機２２の必要最低流量及び第２段圧縮機２３の必要最低流量を確保するためのホットガスバイパス三方弁７１の開閉制御とを行う。
【０１０７】
以下、この場合のコントローラ５５の制御を図９〜図１２を参照して更に詳細に説明する。本ターボ冷凍機では、外気温度の低下等により冷房負荷が低下すると、これに応じて図示しない容量制御手段により（例えば多段圧縮機４の吸気側のベーンを絞ることにより）ターボ冷凍機の冷凍機能力を下げるため、図１０に示すように圧縮機ガス冷媒流量（第１段圧縮機２２のガス冷媒流量及び第２段圧縮機２３のガス冷媒流量）が減少する。
【０１０８】
そして、流量計５４による第２段圧縮機２３のガス冷媒流量の計測値が、第２段圧縮機２３の必要最低流量（第２段圧縮機２３のサージング領域Ｉ）に達したと判断すると、図１１に示すようにホットガスバイパス三方弁７１の一方の流出口７４のみ開けて、第２段圧縮機２３にのみガス冷媒を流入させることにより、第２段圧縮機２３の必要最低流量を確保してサージングを回避する。即ち、図１１のようにホットガスバイパス三方弁７１の流出口７４の開度が徐々に増加されることにより、蒸発器２１の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下しても、このホットガスバイパス三方弁７１を介して第２段圧縮機２３に流入されるガス冷媒の流量が徐々に増えるため、第２段圧縮機２３では必要最低流量が確保されてサージングが回避される。
【０１０９】
その後、更に圧縮機ガス冷媒流量（第１段圧縮機２２のガス冷媒流量）が低下し、流量計５２による第１段圧縮機２２のガス冷媒流量の計測値が、第１段圧縮機２２の必要最低流量（サージング領域ＩＩ）に達したと判断すると、図１１に示すようにホットガスバイパス三方弁７１の他方の流出口７３も開けて、第１段圧縮機２２にもガス冷媒を流入させることにより、第１段圧縮機２２の必要最低流量を確保してサージングを回避する。即ち、図１１のようにホットガスバイパス三方弁７１の流出口７３の開度が徐々に増加されることにより、蒸発器２１の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下しても、ホットガスバイパス三方弁７１を介して第１段圧縮機２２に流入するガス冷媒の流量が徐々に増えるため、第１段圧縮機２２でも必要最低流量が確保されてサージングが回避される。なお、ホットガスバイパス三方弁７１の流出口７３を開けたときには第１段圧縮機２２のガス冷媒流量だけでなく第２段圧縮機２３のガス冷媒流量も増えることになるため、ホットガスバイパス三方弁７１の流出口７４ではホットガスバイパス三方弁７１の流出口７３による第２段圧縮機２３のガス冷媒流量増加の不足分を補って、第２段圧縮機２３の必要最低流量を確保する。
【０１１０】
そして、上記の如く第２段圧縮機２３のガス冷媒流量が第２段圧縮機２３の必要最低流量（サージング領域Ｉ）に達してから第１段圧縮機２２のガス冷媒流量が第１段圧縮機の必要最低流量（サージング領域ＩＩ）に達するまでの間は、第２段圧縮機２３のガス冷媒流量のみが必要最低流量に確保され、第１段圧縮機２３のガス冷媒流量は徐々に減少するため、その分、図１２に示すように多段圧縮機２４（電動機４６）の必要動力も徐々に低下する。このため、本ターボ冷凍機では多段圧縮機２４の必要動力を、図１２に一点鎖線で示す従来の多段圧縮機の必要動力よりも低減することができる。なお、第１段圧縮機２２のガス冷媒流量が第１段圧縮機２２の必要最低流量（サージング領域ＩＩ）に達した後には、第１段圧縮機２２のガス冷媒流量も第１段圧縮機２２の必要最低流量に確保されるため、図１２に示すように多段圧縮機２４の必要動力もほとんど低下しなくなる。
【０１１１】
次に、冷凍機能力の演算結果に基づいてホットガスバイパス制御を行う場合について説明する。図１０に例示するように圧縮機ガス冷媒流量と冷凍機能力との間には相関があるため、圧縮機ガス冷媒流量は、上記のように直接計測しなくても、冷凍機能力から推定することができる。そこで、この場合には冷凍機能力を求めるために冷水流路３８に蒸発器２１（伝熱管群３６）に流入する冷水の温度を計測するための温度計９３と、蒸発器２１（伝熱管群３６）から流出する冷水の温度を計測するための温度計９４と、冷水の流量を計測するための流量計９５とを設ける。これらの温度計９３，９４の温度計測信号及び流量計９５の流量計測信号は何れも、コントローラ５５に入力される。
【０１１２】
コントローラ５５では、温度計９３による冷水の温度計測値Ｔ１と温度計９４による冷水の温度計測値Ｔ２との差である冷水温度差ΔＴ（＝Ｔ１−Ｔ２）を演算し、この冷水温度差ΔＴと流量計９５による冷水の流量計測値Ｆとの積である冷凍機能力Ｃ（＝ΔＴ×Ｆ）を演算する。かくして、本ターボ冷凍機の冷却能力である冷凍機能力Ｃが求められる。なお、一般に冷水流量は一定にしているため、冷水の流量計測値Ｆに代えて冷水流量の一定値を冷凍機能力Ｃの演算に用いてもよい。
【０１１３】
また、コントローラ５５には、第１段圧縮機２２の必要最低流量（第１圧縮機２２のサージングを回避するために必要な最低限のガス冷媒流量）と第２段圧縮機２３の必要最低流量（第２段圧縮機２３のサージングを回避するために必要な最低限のガス冷媒流量）とをそれぞれ確保すべく、冷凍機能力に応じてホットガスバイパス三方弁７１の流出口７３と流出口７４とをそれぞれ開けるため、予め、図１１に例示するような冷凍機能力とホットガスバイパス三方弁７１の一方の流出口７３の開度との関係を表すデータ（テーブルデータや関係式など）、及び、冷凍機能力とホットガスバイパス三方弁７１の他方の流出口７４の開度との関係を表すデータ（テーブルデータや関係式など）が設定されている。前述のとおり、本ターボ冷凍機では圧縮機ガス冷媒流量（第１段圧縮機２２のガス冷媒流量と第２段圧縮機２３のガス冷媒流量）が減少したとき、第２段圧縮機２３が先にサージング領域（図１０のサージング領域Ｉ）に達し、その後に第１段圧縮機２２がサージング領域（図１０のサージング領域ＩＩ）に達するため、第１段圧縮機２２の必要最低流量は第２段圧縮機２３の必要最低流量に比べて小さな値である。
【０１１４】
従って、図１１に例示するようにホットガスバイパス三方弁７１の流出口７４を開け始めるときの冷凍機能力よりも、ホットガスバイパス三方弁７１の流出口７３を開き始めるときの冷凍機能力のほうが低くなるように、前記冷凍能力とホットガスバイパス三方弁７１の流出口７３の開度との関係を表すデータと、前記冷凍能力とホットガスバイパス三方弁７１の流出口７４の開度との関係を表すデータとが、それぞれ設定されている。なお、このような第１段圧縮機２２の必要最低流量と第２段圧縮機２３の必要最低流量とをそれぞれ確保するための前記冷凍機能力とホットガスバイパス三方弁７１の流出口７３の開度との関係を表すデータ、及び、前記冷凍機能力とホットガスバイパス三方弁７１の流出口７４の開度との関係を表すデータは、ターボ冷凍機の設計や運転試験などにおいて設定することができる。
【０１１５】
そして、コントローラ５５では、前記冷凍機能力とホットガスバイパス三方弁７１の流出口７３の開度との関係を表すデータ、及び、前記冷凍機能力とホットガスバイパス三方弁７１の流出口７４の開度との関係を表すデータと、前記冷凍機能力Ｃの演算結果とに基づいて、第１段圧縮機２２のガス冷媒流量及び第２段圧縮機２３のガス冷媒流量がそれぞれ第１段圧縮機２２の必要最低流量及び第２段圧縮機２３の必要最低流量に達したか否かの判断と、第１段圧縮機２２の必要最低流量及び第２段圧縮機２３の必要最低流量を確保するためのホットガスバイパス三方弁７１の開閉制御とを行う。
【０１１６】
以下、この場合のコントローラ５５の制御を図９〜図１２を参照して更に詳細に説明する。本ターボ冷凍機では、外気温度の低下等により冷房負荷が低下すると、これに応じて図示しない容量制御手段により（例えば多段圧縮機４の吸気側のベーンを絞ることにより）ターボ冷凍機の冷凍機能力を下げるため、図１０に示すように圧縮機ガス冷媒流量（第１段圧縮機２２のガス冷媒流量及び第２段圧縮機２３のガス冷媒流量）が減少する。このときには、蒸発器２１に流入する冷水の温度と蒸発器２１から流出する冷水の温度の差も低下するため、温度計９３，９４による冷水の温度計測値Ｔ１，Ｔ２と流量計９５による冷水の流量計測値Ｆ（又は一定値）から演算される冷凍機能力Ｃも、低下していく。
【０１１７】
そして、冷凍機能力Ｃが、第１の所定値（前記冷凍機能力とホットガスバイパス三方弁７１の流出口７４の開度との関係を表すデータにおけるホットガスバイパス三方弁７１の流出口７４が開き始めるときの冷凍機能力の値）に達して第２段圧縮機２３のガス冷媒流量が第２段圧縮機２３の必要最低流量（第２段圧縮機２３のサージング領域Ｉ）に達したと判断すると、前記冷凍機能力とホットガスバイパス三方弁７１の流出口７４の開度との関係を表すデータと、冷凍機能力Ｃの演算結果とに基づいて図１１に示すようにホットガスバイパス三方弁７１の流出口７４のみを開けて、第２段圧縮機２３にのみガス冷媒を流入させることにより、第２段圧縮機２３の必要最低流量を確保してサージングを回避する。即ち、図１１のようにホットガスバイパス三方弁７１の流出口７４の開度が徐々に増加されることにより、蒸発器２１の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下しても、ホットガスバイパス三方弁７１の流出口７４を介して第２段圧縮機２３に流入されるガス冷媒の流量が徐々に増えるため、第２段圧縮機２３では必要最低流量が確保されてサージングが回避される。
【０１１８】
その後、更に冷凍機能力Ｃが低下し前記第１の所定値よりも低い第２の所定値（前記冷凍機能力とホットガスバイパス三方弁７１の流出口７３の開度との関係を表すデータにおけるホットガスバイパス三方弁７１の流出口７３が開き始めるときの冷凍機能力の値）に達して第１段圧縮機２２のガス冷媒流量が第１段圧縮機２２の必要最低流量（第１段圧縮機２２のサージング領域ＩＩ）に達したと判断すると、前記冷凍機能力とホットガスバイパス三方弁７１の流出口７３の開度との関係を表すデータと、冷凍機能力Ｃの演算結果とに基づいて図１１に示すようにホットガスバイパス三方弁７１の流出口７３も開けて、第１段圧縮機２２にもガス冷媒を流入させることにより、第１段圧縮機２２の必要最低流量を確保してサージングを回避する。即ち、図１１のようにホットガスバイパス三方弁７１の流出口７３の開度が徐々に増加されることにより、蒸発器２１の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下しても、ホットガスバイパス三方弁７１の流出口７３を介して第１段圧縮機２２に流入されるガス冷媒の流量が徐々に増えるため、第１段圧縮機２２でも必要最低流量が確保されてサージングが回避される。なお、ホットガスバイパス三方弁７１の流出口７３を開けたときには第１段圧縮機２２のガス冷媒流量だけでなく第２段圧縮機２３のガス冷媒流量も増えることになるため、ホットガスバイパス三方弁７１の流出口７４では、ホットガスバイパス三方弁７１の流出口７３による第２段圧縮機２３のガス冷媒流量増加の不足分を補って、第２段圧縮機２３の必要最低流量を確保する。
【０１１９】
そして、上記の如く冷凍機能力Ｃが第１の所定値に達してから（即ち第２段圧縮機２３のガス冷媒流量が第２段圧縮機２３の必要最低流量（サージング領域Ｉ）に達してから）、冷凍機能力Ｃが第２の所定値に達するまでの間（即ち第１段圧縮機２２のガス冷媒流量が第１段圧縮機２２の必要最低流量（サージング領域ＩＩ）に達するまでの間）は、第２段圧縮機２３のガス冷媒流量のみが第２段圧縮機２３の必要最低流量に確保され、第１段圧縮機２３のガス冷媒流量は徐々に減少するため、その分、図１２に示すように多段圧縮機２４（電動機４６）の必要動力も徐々に低下する。このため、本ターボ冷凍機では多段圧縮機２４の必要動力を、図１２に一点鎖線で示す従来の多段圧縮機の必要動力よりも低減することができる。なお、冷凍機能力Ｃが第２の所定値に達した後（即ち第１段圧縮機２２のガス冷媒流量が第１段圧縮機２２の必要最低流量（サージング領域ＩＩ）に達した後）には、第１段圧縮機２２のガス冷媒流量も第１段圧縮機２２の必要最低流量に確保されるため、図１２に示すように多段圧縮機２４の必要動力もほとんど低下しなくなる。
【０１２０】
以上のように、本実施の形態例３のターボ冷凍機によれば、開度調節可能なホットガスバイパス三方弁７１を介して、２段の圧縮機２２，２３のうちの後段の圧縮機である第２段圧縮機２３の吐出側と、２段の圧縮機２２，２３の吸気側のそれぞれとを連通してなる構成としたことにより、第１段圧縮機２２のサージングを回避するための必要最低流量が、第２段圧縮機２３のサージングを回避するための必要最低流量より小さな値であっても、ホットガスバイパス三方弁７１によって第１段圧縮機２２と第２段圧縮機２３のそれぞれにガス冷媒を流入させることができるため、２段の圧縮機２２，２３に対してそれぞれ必要最低流量のガス冷媒を流すことができる。従って、２段の圧縮機２２，２３の何れに対してもサージングを回避することができ、しかも、従来に比べて多段圧縮機２４の動力を削減することができる。しかも、１つのホットガスバイパス三方弁７１を用いているため、２つのホットガスバイパス弁を用いる場合に比べて系統構成の簡素化や設備費用増加の低減を図ることができる。
【０１２１】
また、本実施の形態３のターボ冷凍機はコントローラ５５を有しており、このコントローラ５５では、第１段圧縮機２２及び第２段圧縮機２３のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、前記冷凍機能力Ｃが低下して前記必要最低流量に対応した前記第１の所定値及び第２の所定値に達したと判断するごとに、開度調整可能なホットガスバイパス三方弁７１の流出口７４，７３を順次開けて、先に前記必要最低流量に達する第２段圧縮機２３から順にガス冷媒を流入させることにより、２段の圧縮機２２，２３ごとに前記必要最低流量を確保するように制御するため、２段の圧縮機２２，２３の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機２４の動力を削減することができる。
【０１２２】
＜実施の形態例４＞
図１３は本発明の実施の形態例４に係るターボ冷凍機のシステム構成図、図１４は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機ガス冷媒流量との関係を示す説明図、図１５は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力とホットガスバイパス弁開度との関係を示す説明図、図１６は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機必要動力との関係を示す説明図である。
【０１２３】
なお、図１３に示すシステム構成において上記実施の形態例１（図１）のシステム構成と同様の部分については、同一の符号を付し、ここでの詳細な説明は省略する。
【０１２４】
図１３に示すように、本実施の形態例４のターボ冷凍機では、中間冷却器２８と冷媒流路３０とを連通するバイパス冷媒流路３５にホットガスバイパス手段としての第２段用ホットガスバイパス弁８１が設けられている。即ち、本実施の形態例４のターボ冷凍機では上記実施の形態例１（図１）における冷媒流路４３及び第２段用ホットガスバイパス弁４５は設けられておらず、これらの代わりに第２段用ホットガスバイパス弁８１が設けられている。第２段用ホットガスバイパス弁８１は電磁弁などのＯＮ／ＯＦＦ式の弁（開度調整可能なものではなく、全開と全閉の切り換えのみが可能な弁）であり、オリフィス２９と並列に設置されている。
【０１２５】
本実施の形態例４においても、コントローラ５５では、ガス冷媒流量の計測結果或いは冷凍機能力（冷凍能力）の演算結果に基づいてホットガスバイパス制御を行う。
【０１２６】
まず、ガス冷媒流量の計測結果に基づいてホットガスバイパス制御を行う場合について説明すると、この場合には前述のとおり、冷媒流路３０に第１段圧縮機２２のガス冷媒流量を計測するための流量計５２が設けられ、冷媒流路３１に第２段圧縮機２３のガス冷媒流量を計測するための流量計５４が設けられて、これらの流量計５２，５４の流量計測信号が何れも、コントローラ５５に入力される。
【０１２７】
コントローラ５５には、前述のとおり、予め第１段圧縮機２２の必要最低流量と第２段圧縮機２３の必要最低流量とが設定されている。そして、コントローラ５５では、これらの必要最低流量と流量計５２，５４の流量計測信号に基づいて、第１段圧縮機２２のガス冷媒流量及び第２段圧縮機２３のガス冷媒流量がそれぞれ第１段圧縮機２２の必要最低流量及び第２段圧縮機２３の必要最低流量に達したか否かの判断と、第１段圧縮機２２の必要最低流量及び第２段圧縮機２３の必要最低流量を確保するための第１段用ホットガスバイパス弁４４の開閉制御、第２段用ホットガスバイパス弁８１の開閉制御及び高段膨張弁２６の開閉制御とを行う。
【０１２８】
以下、この場合のコントローラ５５の制御を図１３〜図１６を参照して更に詳細に説明する。本ターボ冷凍機では、外気温度の低下等により冷房負荷が低下すると、これに応じて図示しない容量制御手段により（例えば多段圧縮機４の吸気側のベーンを絞ることにより）ターボ冷凍機の冷凍機能力を下げるため、図１４に示すように圧縮機ガス冷媒流量（第１段圧縮機２２のガス冷媒流量及び第２段圧縮機２３のガス冷媒流量）が減少する。
【０１２９】
そして、流量計５４による第２段圧縮機２３のガス冷媒流量の計測値が、第２段圧縮機２３の必要最低流量（第２段圧縮機２３のサージング領域Ｉ）に達したと判断すると、高段膨張弁２６の開度を増加させて、図１３に示すように凝縮器２５の容器５６内の冷媒液面３４を下げることより（即ち冷媒液面３４をなくす或いは非常に低くすることにより）、容器５６の底部から凝縮した液冷媒とともに未凝縮のガス冷媒も流出させ（冷媒流路３３に吸い込ませ）、且つ、図１５に示すように第２段用ホットガスバイパス弁８１を開く。
【０１３０】
その結果、この第２段用ホットガスバイパス弁８１を介して第２段圧縮機２３にのみガス冷媒が流入するため、図１４に示すように第２段圧縮機２３のガス冷媒流量のみが増加する。このため、その後、更に蒸発器２１の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下し、これにともなって第２段圧縮機２３のガス冷媒流量が低下しても、第２段圧縮機２３のガス冷媒流量は必要最低流量以上に確保される。即ち、ターボ冷凍機の容量制御範囲の最低冷房負荷になっても、第２段圧縮機２３の必要最低流量が確保されてサージングが回避される。換言すれば、このときに第２段圧縮機２３の必要最低流量が確保されるように第２段用ホットガスバイパス弁８１の容量が設定されている。
【０１３１】
その後、更に圧縮機ガス冷媒流量（第１段圧縮機２２のガス冷媒流量）が低下し、流量計５２による第１段圧縮機２２のガス冷媒流量の計測値が、第１段圧縮機２２の必要最低流量（サージング領域ＩＩ）に達したと判断すると、図１５に示すように第１段用ホットガスバイパス弁４４も開けて、第１段圧縮機２２にもガス冷媒を流入させることにより、第１段圧縮機２２の必要最低流量を確保してサージングを回避する。即ち、図１５のように第１段用ホットガスバイパス弁４４の開度が徐々に増加されることにより、蒸発器２１の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下しても、第１段用ホットガスバイパス弁４４を介して第１段圧縮機２２に流入するガス冷媒の流量が徐々に増えるため、第１段圧縮機２２でも必要最低流量が確保されてサージングが回避される。
【０１３２】
そして、上記の如く第２段圧縮機２３のガス冷媒流量が第２段圧縮機２３の必要最低流量（サージング領域Ｉ）に達してから第１段圧縮機２２のガス冷媒流量が第１段圧縮機２２の必要最低流量（サージング領域ＩＩ）に達するまでの間は、第２段圧縮機２３のガス冷媒流量のみが必要最低流量以上に確保され、第１段圧縮機２３のガス冷媒流量は徐々に減少するため、その分、図１６に示すように多段圧縮機２４（電動機４６）の必要動力も徐々に低下する。このため、本ターボ冷凍機では多段圧縮機２４の必要動力を、図１６に一点鎖線で示す従来の多段圧縮機の必要動力よりも低減することができる。なお、第１段圧縮機２２のガス冷媒流量が第１段圧縮機２２の必要最低流量（サージング領域ＩＩ）に達した後には、第１段圧縮機２２のガス冷媒流量も第１段圧縮機２２の必要最低流量に確保されるため、図１６に示すように多段圧縮機２４の必要動力もほとんど低下しなくなる。
【０１３３】
次に、冷凍機能力の演算結果に基づいてホットガスバイパス制御を行う場合について説明する。図１４に例示するように圧縮機ガス冷媒流量と冷凍機能力との間には相関があるため、圧縮機ガス冷媒流量は、上記のように直接計測しなくても、冷凍機能力から推定することができる。そこで、この場合には前述のとおり、冷凍機能力を求めるために冷水流路３８に蒸発器２１（伝熱管群３６）に流入する冷水の温度を計測するための温度計９３と、蒸発器２１（伝熱管群３６）から流出する冷水の温度を計測するための温度計９４と、冷水の流量を計測するための流量計９５とが設けられ、これらの温度計９３，９４の温度計測信号及び流量計９５の流量計測信号が何れも、コントローラ５５に入力される。
【０１３４】
コントローラ５５では、温度計９３による冷水の温度計測値Ｔ１と温度計９４による冷水の温度計測値Ｔ２との差である冷水温度差ΔＴ（＝Ｔ１−Ｔ２）を演算し、この冷水温度差ΔＴと流量計９５による冷水の流量計測値Ｆとの積である冷凍機能力Ｃ（＝ΔＴ×Ｆ）を演算する。かくして、本ターボ冷凍機の冷却能力である冷凍機能力Ｃが求められる。なお、一般に冷水流量は一定にしているため、冷水の流量計測値Ｆに代えて冷水流量の一定値を冷凍機能力Ｃの演算に用いてもよい。
【０１３５】
また、コントローラ５５には、第１段圧縮機２２の必要最低流量（第１圧縮機２２のサージングを回避するために必要な最低限のガス冷媒流量）と第２段圧縮機２３の必要最低流量（第２段圧縮機２３のサージングを回避するために必要な最低限のガス冷媒流量）とをそれぞれ確保すべく、冷凍機能力に応じて第１段用ホットガスバイパス弁４４と第２段用ホットガスバイパス弁８１とをそれぞれ開けるため、予め、図１５に例示するような冷凍機能力と第１段用ホットガスバイパス弁４４の開度との関係を表すデータ（テーブルデータや関係式など）、及び、ＯＮ／ＯＦＦ式の弁である第２段用ホットガスバイパス弁８１を開けるときの冷凍機能力の値（第１の所定値）が設定されている。
【０１３６】
本ターボ冷凍機では圧縮機ガス冷媒流量（第１段圧縮機２２のガス冷媒流量と第２段圧縮機２３のガス冷媒流量）が減少したとき、第２段圧縮機２３が先にサージング領域（図１４のサージング領域Ｉ）に達し、その後に第１段圧縮機２２がサージング領域（図１４のサージング領域ＩＩ）に達するため、図１５に例示するように第２段用ホットガスバイパス８１を開けるときの冷凍機能力よりも、第１段用ホットガスバイパス弁４４を開き始めるときの冷凍機能力のほうが低くなるように、前記冷凍能力と第１段用ホットガスバイパス弁４４の開度との関係を表すデータと、第２段用ホットガスバイパス弁８１を開けるときの冷凍機能力の値とが、それぞれ設定されている。なお、このような第１段圧縮機２２の必要最低流量と第２段圧縮機２３の必要最低流量とをそれぞれ確保するための前記冷凍機能力と第１段用ホットガスバイパス弁４４の開度との関係を表すデータ、及び、第２段用ホットガスバイパス弁８１を開けるときの冷凍機能力の値は、ターボ冷凍機の設計や運転試験などにおいて設定することができる。
【０１３７】
そして、コントローラ５５では、前記冷凍機能力と第１段用ホットガスバイパス弁４４の開度との関係を表すデータ、及び、第２段用ホットガスバイパス弁８１を開けるときの冷凍機能力の値と、前記冷凍機能力Ｃの演算結果とに基づいて、第１段圧縮機２２のガス冷媒流量及び第２段圧縮機２３のガス冷媒流量がそれぞれ第１段圧縮機２２の必要最低流量及び第２段圧縮機２３の必要最低流量に達したか否かの判断と、第１段圧縮機２２の必要最低流量及び第２段圧縮機２３の必要最低流量を確保するための第１段用ホットガスバイパス弁４４の開閉制御、第２段用ホットガスバイパス弁４５の開閉制御及び高段膨張弁２６の開閉制御とを行う。
【０１３８】
以下、この場合のコントローラ５５の制御を図１３〜図１６を参照して更に詳細に説明する。本ターボ冷凍機では、外気温度の低下等により冷房負荷が低下すると、これに応じて図示しない容量制御手段により（例えば多段圧縮機４の吸気側のベーンを絞ることにより）ターボ冷凍機の冷凍機能力を下げるため、図１４に示すように圧縮機ガス冷媒流量（第１段圧縮機２２のガス冷媒流量及び第２段圧縮機２３のガス冷媒流量）が減少する。このときには、蒸発器２１に流入する冷水の温度と蒸発器２１から流出する冷水の温度の差も低下するため、温度計９３，９４による冷水の温度計測値Ｔ１，Ｔ２と流量計９５による冷水の流量計測値Ｆ（又は一定値）から演算される冷凍機能力Ｃも、低下していく。
【０１３９】
そして、冷凍機能力Ｃが、第１の所定値に達して第２段圧縮機２３のガス冷媒流量が第２段圧縮機２３の必要最低流量（第２段圧縮機２３のサージング領域Ｉ）に達したと判断すると、高段膨張弁２６の開度を増加させて、図１３に示すように凝縮器２５の容器５６内の冷媒液面３４を下げることより（即ち冷媒液面３４をなくす或いは非常に低くすることにより）、容器５６の底部から凝縮した液冷媒とともに未凝縮のガス冷媒も流出させ（冷媒流路３３に吸い込ませ）、且つ、図１５に示すように第２段用ホットガスバイパス弁８１を開く。
【０１４０】
その結果、この第２段用ホットガスバイパス弁８１を介して第２段圧縮機２３にのみガス冷媒が流入するため、図１４に示すように第２段圧縮機２３のガス冷媒流量のみが増加する。このため、その後、更に蒸発器２１の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下し、これにともなって第２段圧縮機２３のガス冷媒流量が低下しても、第２段圧縮機２３のガス冷媒流量は必要最低流量以上に確保される。即ち、ターボ冷凍機の容量制御範囲の最低冷房負荷になっても、第２段圧縮機２３の必要最低流量が確保されてサージングが回避される。換言すれば、このときに第２段圧縮機２３の必要最低流量が確保されるように第２段用ホットガスバイパス弁８１の容量が設定されている。
【０１４１】
その後、更に冷凍機能力Ｃが低下し前記第１の所定値よりも低い第２の所定値（前記冷凍機能力と第１段ホットガスバイパス弁４４の開度との関係を表すデータにおける第１段ホットガスバイパス弁４４が開き始めるときの冷凍機能力の値）に達して第１段圧縮機２２のガス冷媒流量が第１段圧縮機２２の必要最低流量（第１段圧縮機２２のサージング領域ＩＩ）に達したと判断すると、前記冷凍機能力と第１段用ホットガスバイパス弁４４の開度との関係を表すデータと、冷凍機能力Ｃの演算結果とに基づいて図１５に示すように第１段用ホットガスバイパス弁４４も開けて、第１段圧縮機２２にもガス冷媒を流入させることにより、第１段圧縮機２２の必要最低流量を確保してサージングを回避する。即ち、図１５のように第１段用ホットガスバイパス弁４４の開度が徐々に増加されることにより、蒸発器２１の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下しても、第１段用ホットガスバイパス弁４４を介して第１段圧縮機２２に流入されるガス冷媒の流量が徐々に増えるため、第１段圧縮機２２でも必要最低流量が確保されてサージングが回避される。
【０１４２】
そして、上記の如く冷凍機能力Ｃが第１の所定値に達してから（即ち第２段圧縮機２３のガス冷媒流量が第２段圧縮機２３の必要最低流量（サージング領域Ｉ）に達してから）、冷凍機能力Ｃが第２の所定値に達するまでの間（即ち第１段圧縮機２２のガス冷媒流量が第１段圧縮機２２の必要最低流量（サージング領域ＩＩ）に達するまでの間）は、第２段圧縮機２３のガス冷媒流量のみが第２段圧縮機２３の必要最低流量に確保され、第１段圧縮機２３のガス冷媒流量は徐々に減少するため、その分、図１６に示すように多段圧縮機２４（電動機４６）の必要動力も徐々に低下する。このため、本ターボ冷凍機では多段圧縮機２４の必要動力を、図１６に一点鎖線で示す従来の多段圧縮機の必要動力よりも低減することができる。なお、冷凍機能力Ｃが第２の所定値に達した後（即ち第１段圧縮機２２のガス冷媒流量が第１段圧縮機２２の必要最低流量（サージング領域ＩＩ）に達した後）には、第１段圧縮機２２のガス冷媒流量も第１段圧縮機２２の必要最低流量に確保されるため、図１６に示すように多段圧縮機２４の必要動力もほとんど低下しなくなる。
【０１４３】
以上のように、本実施の形態例４のターボ冷凍機によれば、開度調整可能な第１段用ホットガスバイパス弁４４を介して、２段の圧縮機２２，２３のうちの後段の圧縮機である第２段圧縮機２３の吐出側と、２段の圧縮機２２，２３のうちの前段の圧縮機である第１段圧縮機２２の吸気側とを連通し、且つ、オリフィス２９と並列に設置されたＯＮ／ＯＦＦ式の第２段用ホットガスバイパス弁８１を介して、中間冷却器２８と、第２段圧縮機２３の吸気側とを連通してなる構成としたことにより、第１段圧縮機２２のサージングを回避するための必要最低流量が、第２段圧縮機２３のサージングを回避するための必要最低流量より小さな値であっても、第１段用ホットガスバイパス弁４４と第２段用ホットガスバイパス弁８１とによって第１段圧縮機２２と第２段圧縮機２３のそれぞれにガス冷媒を流入させることができるため、第１段圧縮機２２と第２段圧縮機２３に対してそれぞれ必要最低流量のガス冷媒を流すことができる。従って、２段の圧縮機２２，２３の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機２４の動力を削減することができる。しかも、ＯＮ／ＯＦＦ式の第２段用ホットガスバイパス弁８１を用いているため、開度調整可能なホットガスバイパス弁を用いる場合に比べて、弁を開けたときのガス冷媒流量の変動は大きいが、設備費用増加の低減を図ることができる。
【０１４４】
また、本実施の形態４のターボ冷凍機はコントローラ５５を有しており、このコントローラ５５では、第１段圧縮機２２及び第２段圧縮機２３のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、前記冷凍機能力Ｃが低下して或いは、前記冷凍機能力Ｃが低下して前記必要最低流量に対応した前記第１の所定値及び第２の所定値に達したと判断するごとに、前記第１の所定値及び第２の所定値に達したと判断するごとに、ＯＮ／ＯＦＦ式の第２段用ホットガスバイパス弁８１と開度調整可能な第１段用ホットガスバイパス弁４４を順次開けて、先に前記必要最低流量に達する第２段圧縮機２３から順にガス冷媒を流入させることにより、２段の圧縮機２２，２３ごとに前記必要最低流量を確保するように制御するため、２段の圧縮機２２，２３の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機２４の動力を削減することができる。
【０１４５】
なお、上記では多段圧縮機２４が２段圧縮機である場合について説明したが、これに限定するものではなく、本発明は３段以上の圧縮機からなる多段圧縮機を備えたターボ冷凍機にも適用することができる。即ち、この場合には、本発明のターボ冷凍機は、開度調整可能なホットガスバイパス弁を介して、前記３段以上の圧縮機のうちの最後段の圧縮機の吐出側と、前記３段以上の圧縮機のうちの最前段の圧縮機の吸気側とを連通し、且つ、前記複数のオリフィスのそれぞれと並列に設置された複数のＯＮ／ＯＦＦ式のホットガスバイパス弁を介して、前記気液分離器と、前記３段以上の圧縮機のうちの前記最前段以外の圧縮機の吸気側のそれぞれとを連通してなる構成とすればよい。また、この場合、コントローラでは、前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量を、前段側の圧縮機ほど小さな値に設定し、前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、前記冷凍機能力Ｃが低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記ＯＮ／ＯＦＦ式のホットガスバイパス弁と前記開度調整可能なホットガスバイパス弁とを順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることにより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保するように制御すればよい。
【０１４６】
＜実施の形態例５＞
図１７は本発明の実施の形態例５に係るターボ冷凍機のシステム構成図、図１８は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機ガス冷媒流量との関係を示す説明図、図１９は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力とホットガスバイパス弁開度との関係を示す説明図、図２０は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機必要動力との関係を示す説明図である。
【０１４７】
なお、図１７に示すシステム構成において上記実施の形態例１（図１）のシステム構成と同様の部分については、同一の符号を付し、ここでの詳細な説明は省略する。
【０１４８】
図１７に示すように、本実施の形態例５のターボ冷凍機では、中間冷却器２８と冷媒流路３０とを連通するバイパス冷媒流路３５にホットガスバイパス手段としての第１の第２段用ホットガスバイパス弁９１と、第２の第２段用ホットガスバイパス弁９２とが設けられている。即ち、本実施の形態例５のターボ冷凍機では上記実施の形態例１（図１）における冷媒流路４３及び第２段用ホットガスバイパス弁４５は設けられておらず、これらの代わりに第１及び第２の第２段用ホットガスバイパス弁９１，９２が設けられている。第１及び第２の第２段用ホットガスバイパス弁９１，９２は電磁弁などのＯＮ／ＯＦＦ式の弁（開度調整可能なものではなく、全開と全閉の切り換えのみが可能な弁）であり、何れもオリフィス２９と並列に設置されている。
【０１４９】
本実施の形態例４においても、コントローラ５５では、ガス冷媒流量の計測結果或いは冷凍機能力（冷凍能力）の演算結果に基づいてホットガスバイパス制御を行う。
【０１５０】
まず、ガス冷媒流量の計測結果に基づいてホットガスバイパス制御を行う場合について説明すると、この場合には前述のとおり、冷媒流路３０に第１段圧縮機２２のガス冷媒流量を計測するための流量計５２が設けられ、冷媒流路３１に第２段圧縮機２３のガス冷媒流量を計測するための流量計５４が設けられて、これらの流量計５２，５４の流量計測信号が何れも、コントローラ５５に入力される。
【０１５１】
コントローラ５５には、前述のとおり、予め第１段圧縮機２２の必要最低流量と第２段圧縮機２３の必要最低流量とが設定されている。そして、コントローラ５５では、これらの必要最低流量と流量計５２，５４の流量計測信号に基づいて、第１段圧縮機２２のガス冷媒流量及び第２段圧縮機２３のガス冷媒流量がそれぞれ第１段圧縮機２２の必要最低流量及び第２段圧縮機２３の必要最低流量に達したか否かの判断と、第１段圧縮機２２の必要最低流量及び第２段圧縮機２３の必要最低流量を確保するための第１段用ホットガスバイパス弁４４の開閉制御、第１及び第２の第２段用ホットガスバイパス弁９１，９２の開閉制御及び高段膨張弁２６の開閉制御とを行う。
【０１５２】
以下、この場合のコントローラ５５の制御を図１７〜図２０を参照して更に詳細に説明する。本ターボ冷凍機では、外気温度の低下等により冷房負荷が低下すると、これに応じて図示しない容量制御手段により（例えば多段圧縮機４の吸気側のベーンを絞ることにより）ターボ冷凍機の冷凍機能力を下げるため、図１８に示すように圧縮機ガス冷媒流量（第１段圧縮機２２のガス冷媒流量及び第２段圧縮機２３のガス冷媒流量）が減少する。
【０１５３】
そして、流量計５４による第２段圧縮機２３のガス冷媒流量の計測値が、第２段圧縮機２３の必要最低流量（第２段圧縮機２３のサージング領域Ｉ）に達したと判断すると、高段膨張弁２６の開度を増加させて、図１７に示すように凝縮器２５の容器５６内の冷媒液面３４を下げることより（即ち冷媒液面３４をなくす或いは非常に低くすることにより）、容器５６の底部から凝縮した液冷媒とともに未凝縮のガス冷媒も流出させ（冷媒流路３３に吸い込ませ）、且つ、図１９に示すように先に第１の第２段用ホットガスバイパス弁９１を開く。
【０１５４】
その結果、この第１の第２段用ホットガスバイパス弁９１を介して第２段圧縮機２３にのみガス冷媒が流入するため、図１８に示すように第２段圧縮機２３のガス冷媒流量のみが増加する。このため、その後、更に蒸発器２１の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下し、これにともなって第２段圧縮機２３のガス冷媒流量が低下しても、しばらくの間は第２段圧縮機２３のガス冷媒流量を必要最低流量以上に維持することができる。
【０１５５】
そして、再度、流量計５４による第２段圧縮機２３のガス冷媒流量の計測値が、第２段圧縮機２３の必要最低流量（第２段圧縮機２３のサージング領域Ｉ）に達したと判断すると、図１９に示すように今度は第２の第２段用ホットガスバイパス弁９２を開く。
【０１５６】
その結果、第２の第２段用ホットガスバイパス弁９２を介しても、第２段圧縮機２３にのみガス冷媒が流入するため、図１８に示すように第２段圧縮機２３のガス冷媒流量のみが、再度、増加する。このため、その後、更に蒸発器２１の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下し、これにともなって第２段圧縮機２３のガス冷媒流量が低下しても、第２段圧縮機２３のガス冷媒流量を必要最低流量以上に維持することができる。即ち、ターボ冷凍機の容量制御範囲の最低冷房負荷になっても、第２段圧縮機２３の必要最低流量が確保されてサージングが回避される。換言すれば、このときに第２段圧縮機２３の必要最低流量が確保されるように第１及び第２の第２段用ホットガスバイパス弁９１，９２の容量が設定されている。
【０１５７】
その後、更に圧縮機ガス冷媒流量（第１段圧縮機２２のガス冷媒流量）が低下し、流量計５２による第１段圧縮機２２のガス冷媒流量の計測値が、第１段圧縮機２２の必要最低流量（サージング領域ＩＩ）に達したと判断すると、図１９に示すように第１段用ホットガスバイパス弁４４も開けて、第１段圧縮機２２にもガス冷媒を流入させることにより、第１段圧縮機２２の必要最低流量を確保してサージングを回避する。即ち、図１９のように第１段用ホットガスバイパス弁４４の開度が徐々に増加されることにより、蒸発器２１の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下しても、第１段用ホットガスバイパス弁４４を介して第１段圧縮機２２に流入するガス冷媒の流量が徐々に増えるため、第１段圧縮機２２でも必要最低流量が確保されてサージングが回避される。
【０１５８】
そして、上記の如く第２段圧縮機２３のガス冷媒流量が必要最低流量（サージング領域Ｉ）に達してから第１段圧縮機２２のガス冷媒流量が必要最低流量（サージング領域ＩＩ）に達するまでの間は、第２段圧縮機２３のガス冷媒流量のみが必要最低流量以上に確保され、第１段圧縮機２３のガス冷媒流量は徐々に減少するため、その分、図２０に示すように多段圧縮機２４（電動機４６）の必要動力も徐々に低下する。このため、本ターボ冷凍機では多段圧縮機２４の必要動力を、図２０に一点鎖線で示す従来の多段圧縮機の必要動力よりも低減することができる。なお、第１段圧縮機２２のガス冷媒流量が必要最低流量（サージング領域ＩＩ）に達した後には、第１段圧縮機２２のガス冷媒流量も第１段圧縮機２の必要ガス冷媒流量に確保されるため、図２０に示すように多段圧縮機２４の必要動力もほとんど低下しなくなる。
【０１５９】
次に、冷凍機能力の演算結果に基づいてホットガスバイパス制御を行う場合について説明する。図１８に例示するように圧縮機ガス冷媒流量と冷凍機能力との間には相関があるため、圧縮機ガス冷媒流量は、上記のように直接計測しなくても、冷凍機能力から推定することができる。そこで、この場合には前述のとおり、冷凍機能力を求めるために冷水流路３８に蒸発器２１（伝熱管群３６）に流入する冷水の温度を計測するための温度計９３と、蒸発器２１（伝熱管群３６）から流出する冷水の温度を計測するための温度計９４と、冷水の流量を計測するための流量計９５とが設けられ、これらの温度計９３，９４の温度計測信号及び流量計９５の流量計測信号が何れも、コントローラ５５に入力される。
【０１６０】
コントローラ５５では、温度計９３による冷水の温度計測値Ｔ１と温度計９４による冷水の温度計測値Ｔ２との差である冷水温度差ΔＴ（＝Ｔ１−Ｔ２）を演算し、この冷水温度差ΔＴと流量計９５による冷水の流量計測値Ｆとの積である冷凍機能力Ｃ（＝ΔＴ×Ｆ）を演算する。かくして、本ターボ冷凍機の冷却能力である冷凍機能力Ｃが求められる。なお、一般に冷水流量は一定にしているため、冷水の流量計測値Ｆに代えて冷水流量の一定値を冷凍機能力Ｃの演算に用いてもよい。
【０１６１】
また、コントローラ５５には、第１段圧縮機２２の必要最低流量（第１圧縮機２２のサージングを回避するために必要な最低限のガス冷媒流量）と第２段圧縮機２３の必要最低流量（第２段圧縮機２３のサージングを回避するために必要な最低限のガス冷媒流量）とをそれぞれ確保すべく、冷凍機能力に応じて第１段用ホットガスバイパス弁４４と第２段用ホットガスバイパス弁９１，９２とをそれぞれ開けるため、予め、図１９に例示するような冷凍機能力と第１段用ホットガスバイパス弁４４の開度との関係を表すデータ（テーブルデータや関係式など）、及び、ＯＮ／ＯＦＦ式の弁である第２段用ホットガスバイパス弁９１，９２を開けるときの冷凍機能力の値（第１の所定値及び第２の所定値）が設定されている。
【０１６２】
本ターボ冷凍機では圧縮機ガス冷媒流量（第１段圧縮機２２のガス冷媒流量と第２段圧縮機２３のガス冷媒流量）が減少したとき、第２段圧縮機２３が先にサージング領域（図１８のサージング領域Ｉ）に達し、その後に第１段圧縮機２２がサージング領域（図１８のサージング領域ＩＩ）に達するため、図１９に例示するように第２段用ホットガスバイパス９１，９２を開けるときの冷凍機能力よりも、第１段用ホットガスバイパス弁４４を開き始めるときの冷凍機能力のほうが低くなるように、前記冷凍能力と第１段用ホットガスバイパス弁４４の開度との関係を表すデータと、第２段用ホットガスバイパス弁９１，９２を開けるときの冷凍機能力の値とが、それぞれ設定されている。なお、このような第１段圧縮機２２の必要最低流量と第２段圧縮機２３の必要最低流量とをそれぞれ確保するための前記冷凍機能力と第１段用ホットガスバイパス弁４４の開度との関係を表すデータ、及び、第２段用ホットガスバイパス弁９１，９２を開けるときの冷凍機能力の値は、ターボ冷凍機の設計や運転試験などにおいて設定することができる。
【０１６３】
そして、コントローラ５５では、前記冷凍機能力と第１段用ホットガスバイパス弁４４の開度との関係を表すデータ、及び、第２段用ホットガスバイパス弁９１，９２を開けるときの冷凍機能力の値と、前記冷凍機能力Ｃの演算結果とに基づいて、第１段圧縮機２２のガス冷媒流量及び第２段圧縮機２３のガス冷媒流量がそれぞれ第１段圧縮機２２の必要最低流量及び第２段圧縮機２３の必要最低流量に達したか否かの判断と、第１段圧縮機２２の必要最低流量及び第２段圧縮機２３の必要最低流量を確保するための第１段用ホットガスバイパス弁４４の開閉制御、第１及び第２の第２段用ホットガスバイパス弁４５の開閉制御及び高段膨張弁２６の開閉制御とを行う。
【０１６４】
以下、この場合のコントローラ５５の制御を図１７〜図２０を参照して更に詳細に説明する。本ターボ冷凍機では、外気温度の低下等により冷房負荷が低下すると、これに応じて図示しない容量制御手段により（例えば多段圧縮機４の吸気側のベーンを絞ることにより）ターボ冷凍機の冷凍機能力を下げるため、図１８に示すように圧縮機ガス冷媒流量（第１段圧縮機２２のガス冷媒流量及び第２段圧縮機２３のガス冷媒流量）が減少する。このときには、蒸発器２１に流入する冷水の温度と蒸発器２１から流出する冷水の温度の差も低下するため、温度計９３，９４による冷水の温度計測値Ｔ１，Ｔ２と流量計９５による冷水の流量計測値Ｆ（又は一定値）から演算される冷凍機能力Ｃも、低下していく。
【０１６５】
そして、冷凍機能力Ｃが、第１の所定値に達して第２段圧縮機２３のガス冷媒流量が第２段圧縮機２３の必要最低流量（第２段圧縮機２３のサージング領域Ｉ）に達したと判断すると、高段膨張弁２６の開度を増加させて、図１７に示すように凝縮器２５の容器５６内の冷媒液面３４を下げることより（即ち冷媒液面３４をなくす或いは非常に低くすることにより）、容器５６の底部から凝縮した液冷媒とともに未凝縮のガス冷媒も流出させ（冷媒流路３３に吸い込ませ）、且つ、図１９に示すように先に第１の第２段用ホットガスバイパス弁９１を開く。
【０１６６】
その結果、この第１の第２段用ホットガスバイパス弁８１を介して第２段圧縮機２３にのみガス冷媒が流入するため、図１８に示すように第２段圧縮機２３のガス冷媒流量のみが増加する。このため、その後、更に蒸発器２１の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下し、これにともなって第２段圧縮機２３のガス冷媒流量が低下しても、しばらくの間は第２段圧縮機２３のガス冷媒流量は必要最低流量以上に確保される。
【０１６７】
その後、冷凍機能力Ｃが、第２の所定値に達して第２段圧縮機２３のガス冷媒流量が、再度、第２段圧縮機２３の必要最低流量（第２段圧縮機２３のサージング領域Ｉ）に達したと判断すると、図１９に示すように今度は第２の第２段用ホットガスバイパス弁９２を開く。
【０１６８】
その結果、第２の第２段用ホットガスバイパス弁９２を介しても、第２段圧縮機２３にのみガス冷媒が流入するため、図１８に示すように第２段圧縮機２３のガス冷媒流量のみが、再度、増加する。このため、その後、更に蒸発器２１の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下し、これにともなって第２段圧縮機２３のガス冷媒流量が低下しても、第２段圧縮機２３のガス冷媒流量を必要最低流量以上に維持することができる。即ち、ターボ冷凍機の容量制御範囲の最低冷房負荷になっても、第２段圧縮機２３の必要最低流量が確保されてサージングが回避される。換言すれば、このときに第２段圧縮機２３の必要最低流量が確保されるように第１及び第２の第２段用ホットガスバイパス弁９１，９２の容量が設定されている。
【０１６９】
その後、更に冷凍機能力Ｃが低下し前記第１及び第２の所定値よりも低い第３の所定値（前記冷凍機能力と第１段ホットガスバイパス弁４４の開度との関係を表すデータにおける第１段ホットガスバイパス弁４４が開き始めるときの冷凍機能力の値）に達して第１段圧縮機２２のガス冷媒流量が第１段圧縮機２２の必要最低流量（第１段圧縮機２２のサージング領域ＩＩ）に達したと判断すると、前記冷凍機能力と第１段用ホットガスバイパス弁４４の開度との関係を表すデータと、冷凍機能力Ｃの演算結果とに基づいて図１９に示すように第１段用ホットガスバイパス弁４４も開けて、第１段圧縮機２２にもガス冷媒を流入させることにより、第１段圧縮機２２の必要最低流量を確保してサージングを回避する。即ち、図１９のように第１段用ホットガスバイパス弁４４の開度が徐々に増加されることにより、蒸発器２１の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下しても、第１段用ホットガスバイパス弁４４を介して第１段圧縮機２２に流入されるガス冷媒の流量が徐々に増えるため、第１段圧縮機２２でも必要最低流量が確保されてサージングが回避される。
【０１７０】
そして、上記の如く冷凍機能力Ｃが第１の所定値に達してから（即ち第２段圧縮機２３のガス冷媒流量が第２段圧縮機２３の必要最低流量（サージング領域Ｉ）に達してから）、冷凍機能力Ｃが第２の所定値に達するまでの間（即ち第１段圧縮機２２のガス冷媒流量が第１段圧縮機２２の必要最低流量（サージング領域ＩＩ）に達するまでの間）は、第２段圧縮機２３のガス冷媒流量のみが第２段圧縮機２３の必要最低流量に確保され、第１段圧縮機２３のガス冷媒流量は徐々に減少するため、その分、図２０に示すように多段圧縮機２４（電動機４６）の必要動力も徐々に低下する。このため、本ターボ冷凍機では多段圧縮機２４の必要動力を、図２０に一点鎖線で示す従来の多段圧縮機の必要動力よりも低減することができる。なお、冷凍機能力Ｃが第３の所定値に達した後（即ち第１段圧縮機２２のガス冷媒流量が第１段圧縮機２２の必要最低流量（サージング領域ＩＩ）に達した後）には、第１段圧縮機２２のガス冷媒流量も第１段圧縮機２２の必要最低流量に確保されるため、図２０に示すように多段圧縮機２４の必要動力もほとんど低下しなくなる。
【０１７１】
以上のように、本実施の形態例５のターボ冷凍機によれば、開度調整可能な第１段用ホットガスバイパス弁４４を介して、２段の圧縮機２２，２３のうちの後段の圧縮機である第２段圧縮機２３の吐出側と、２段の圧縮機２２，２３のうちの前段の圧縮機である第１段圧縮機２２の吸気側とを連通し、且つ、オリフィス２９と並列に設置されたＯＮ／ＯＦＦ式の第２段用ホットガスバイパス弁９１，９２を介して、中間冷却器２８と、第２段圧縮機２３の吸気側とを連通してなる構成としたことにより、上記実施の形態例４のターボ冷凍機と同様の効果が得られ、しかも、オリフィス２９に対して２台のＯＮ／ＯＦＦ式の第２段用ホットガスバイパス弁９１，９２が並列に設置されているため、オリフィスに対して１台のＯＮ／ＯＦＦ式のホットガスバイパス弁を並列に設置する場合に比べて、設備費用増加の低減を図る効果は下がるが、弁を開けたときのガス冷媒流量の変動を低減することができ、多段圧縮機２４の動力を削減する効果も大きい。なお、オリフィス２９に対して並列に設置するＯＮ／ＯＦＦ式のホットガスバイパス弁の台数は３台以上であってもよい。
【０１７２】
また、本実施の形態４のターボ冷凍機はコントローラ５５を有しており、このコントローラ５５では、第１段圧縮機２２及び第２段圧縮機２３のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、前記冷凍機能力Ｃが低下して前記必要最低流量に対応した前記第１の所定値，第２の所定値及び第２の所定値に達したと判断するごとに、ＯＮ／ＯＦＦ式の第２段用ホットガスバイパス弁９１，９２と開度調整可能な第１段用ホットガスバイパス弁４４を順次開けて、先に前記必要最低流量に達する第２段圧縮機２３から順にガス冷媒を流入させることにより、２段の圧縮機２２，２３ごとに前記必要最低流量を確保するように制御するため、２段の圧縮機２２，２３の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機２４の動力を削減することができる。
【０１７３】
なお、上記では多段圧縮機２４が２段圧縮機である場合について説明したが、これに限定するものではなく、本発明は３段以上の圧縮機からなる多段圧縮機を備えたターボ冷凍機にも適用することができることは上記実施の形態例４の場合と同様である。また、この場合のコントローラの制御も上記実施の形態例４の場合と同様である。
【産業上の利用可能性】
【０１７４】
本発明は室内の冷房用などとして用いられるターボ冷凍機及びそのホットガスバイパス方法に関するものであり、ターボ冷凍機の圧縮機として、複数段の圧縮機からなる多段圧縮機を用いる場合に適用して有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【０１７５】
【図１】本発明の実施の形態例１に係るターボ冷凍機のシステム構成図である。
【図２】前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機ガス冷媒流量との関係を示す説明図である。
【図３】前記ターボ冷凍機における冷凍機能力とホットガスバイパス弁開度との関係を示す説明図である。
【図４】前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機必要動力との関係を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態例２に係るターボ冷凍機のシステム構成図である。
【図６】前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機ガス冷媒流量との関係を示す説明図である。
【図７】前記ターボ冷凍機における冷凍機能力とホットガスバイパス弁開度との関係を示す説明図である。
【図８】前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機必要動力との関係を示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態例３に係るターボ冷凍機のシステム構成図である。
【図１０】前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機ガス冷媒流量との関係を示す説明図である。
【図１１】前記ターボ冷凍機における冷凍機能力とホットガスバイパス弁開度との関係を示す説明図である。
【図１２】前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機必要動力との関係を示す説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態例４に係るターボ冷凍機のシステム構成図である。
【図１４】前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機ガス冷媒流量との関係を示す説明図である。
【図１５】前記ターボ冷凍機における冷凍機能力とホットガスバイパス弁開度との関係を示す説明図である。
【図１６】前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機必要動力との関係を示す説明図である。
【図１７】本発明の実施の形態例５に係るターボ冷凍機のシステム構成図である。
【図１８】前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機ガス冷媒流量との関係を示す説明図である。
【図１９】前記ターボ冷凍機における冷凍機能力とホットガスバイパス弁開度との関係を示す説明図である。
【図２０】前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機必要動力との関係を示す説明図である。
【図２１】従来のターボ冷凍機のシステム構成図である。
【図２２】前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機ガス冷媒流量との関係を示す説明図である。
【図２３】前記ターボ冷凍機における冷凍機能力とホットガスバイパス弁開度との関係を示す説明図である。
【図２４】前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機必要動力との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１７６】
２１  蒸発器
２２  第１段圧縮機
２３  第２段圧縮機
２４  多段圧縮機
２５  凝縮器
２６  高段膨張弁
２７  低段膨張弁
２８  中間冷却器
２９  オリフィス
３０，３１  冷媒流路
３２  伝熱管群
３３  冷媒流路
３４  冷媒液面
３５  バイパス冷媒流路
３６  伝熱管群
３７  冷媒液面
３８  冷水流路
３９  ポンプ
４０  ファンコイルユニット
４１  冷媒流路
４２，４３  バイパス冷媒流路
４４  第１段用ホットガスバイパス弁
４５  第２段用ホットガスバイパス弁
４６  電動機
４７  回転軸
４８  ギア
４９  回転軸
５０  ギア
５２，５４  流量計
５５  コントローラ
５６，５７  容器
６１  第２段用ホットガスバイパス弁
７１  ホットガスバイパス三方弁
７２  流入口
７３，７４  流出口
７５  バイパス冷媒流路
８１  第２段用ホットガスバイパス弁
９１  第１の第２段用ホットガスバイパス弁
９２  第２の第２段用ホットガスバイパス弁
９３，９４  温度計
９５  流量計
【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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