(57)【要約】【課題】消費電力の低減効果を向上することのできる冷却装置を得る。【解決手段】冷却装置は、順次冷媒配管１ａ，２ａで接続された圧縮機１０，２０、凝縮器１１，２１、膨張弁１２，２２、蒸発器１３と、前記膨張弁をバイパスする膨張弁バイパス回路１ｂ，２ｂと、この膨張弁バイパス回路に設けられた冷媒循環用ポンプ１４，２４と、前記圧縮機をバイパスする圧縮機バイパス回路１ｃ，ｃと、この圧縮機バイパス回路に設けられた開閉弁１５，２５を備え、前記圧縮機を駆動すると共に前記開閉弁を閉として冷凍サイクルの運転を行う圧縮機運転サイクルと、前記冷媒循環用ポンプを駆動し、前記開閉弁を開として運転を行うポンプ運転サイクルとを切り替えて運転可能な冷凍サイクルを複数設けている。また、これら複数の冷凍サイクルにおける前記蒸発器は共有して使用されるように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
順次冷媒配管で接続された圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器と、
前記膨張弁をバイパスする膨張弁バイパス回路と、
この膨張弁バイパス回路に設けられた冷媒循環用ポンプと、
前記圧縮機をバイパスする圧縮機バイパス回路と、
この圧縮機バイパス回路に設けられた開閉弁を備え、
前記圧縮機を駆動すると共に前記開閉弁を閉として冷凍サイクルの運転を行う圧縮機運転サイクルと、
前記冷媒循環用ポンプを駆動し、前記開閉弁を開として運転を行うポンプ運転サイクルとを切り替えて運転可能な冷凍サイクルを複数設け、
これら複数の冷凍サイクルにおける前記蒸発器は共有して使用されるように構成されていることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載の冷却装置において、前記蒸発器は冷却媒体を冷却するものであって、該蒸発器の冷却媒体出口側の温度を検出する出口温度センサと、外気温度を検出する外気温度センサとを備え、
前記外気温度センサで検出された外気温度が、前記蒸発器の冷却媒体出口側の目標温度よりも低い場合、
前記出口温度センサで検出された蒸発器の冷却媒体出口側温度と前記目標温度との温度差に応じて、前記複数の冷凍サイクルの圧縮機運転サイクルとポンプ運転サイクルの運転を制御することを特徴とする冷却装置。
【請求項３】
請求項２に記載の冷却装置において、前記蒸発器の冷却媒体入口側の温度を検出する入口温度センサを設け、該入口温度センサで検出された冷却媒体入口温度と前記出口温度センサで検出された冷却媒体出口側温度との温度差に応じて、前記複数の冷凍サイクルの圧縮機運転サイクルとポンプ運転サイクルの運転を制御することを特徴とする冷却装置。
【請求項４】
順次冷媒配管で接続された圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器と、
前記膨張弁をバイパスする膨張弁バイパス回路と、
この膨張弁バイパス回路に設けられた冷媒循環用ポンプと、
前記圧縮機をバイパスする圧縮機バイパス回路と、
この圧縮機バイパス回路に設けられた開閉弁を備え、
前記圧縮機を駆動すると共に前記開閉弁を閉として運転する圧縮機運転サイクルと、
前記冷媒循環用ポンプを駆動し、前記開閉弁を開として運転するポンプ運転サイクルとを切り替えて運転可能な冷凍サイクルを複数設け、
この複数の冷凍サイクルを、冷却媒体の流れ方向の上流側と下流側に配設し、
前記冷却媒体は、上流側に配設した前記冷凍サイクルの蒸発器に流入して冷却された後、下流側に配設した前記冷凍サイクルの蒸発器に流入して冷却されるように構成していることを特徴とする冷却装置。
【請求項５】
請求項４に記載の冷却装置において、外気温度を検出する外気温度センサと、上流側の前記蒸発器出口と下流側の前記蒸発器入口との間を流れる前記冷却媒体の温度を検出する中間温度センサと、下流側の前記蒸発器の冷却媒体出口側温度を検出する出口温度センサを備え、
前記外気温度センサで検出された外気温度が前記蒸発器出口における目標温度よりも低い場合、
前記中間温度センサで検出された冷却媒体中間温度と前記目標温度との温度差に応じて、前記上流側冷凍サイクルの圧縮機運転サイクルとポンプ運転サイクルの運転を制御し、
前記出口温度センサで検出された冷却媒体出口側温度と前記目標温度との温度差に応じて、前記下流側冷凍サイクルの圧縮機運転サイクルとポンプ運転サイクルの運転を制御することを特徴とする冷却装置。
【請求項６】
請求項５に記載の冷却装置において、前記上流側冷凍サイクルでのポンプ運転サイクルの割合が、前記下流側冷凍サイクルでのポンプ運転サイクルの割合よりも大きくなるように、前記上流側冷凍サイクルでのポンプ運転サイクルの運転を決定するための前記冷却媒体中間温度と前記目標温度との温度差の設定範囲を、前記下流側冷凍サイクルでのポンプ運転サイクルの運転を決定するための前記冷却媒体出口側温度と前記目標温度との温度差の設定範囲よりも大きくしていることを特徴とする冷却装置。
【請求項７】
請求項５に記載の冷却装置において、前記上流側冷凍サイクルの蒸発器の冷却媒体入口側の温度を検出する入口温度センサを設け、該入口温度センサで検出された冷却媒体入口温度と前記冷却媒体中間温度との温度差に応じて、前記上流側冷凍サイクルの圧縮機運転サイクルとポンプ運転サイクルの運転を制御し、
前記冷却媒体中間温度と、前記冷却媒体出口側温度との温度差に応じて、前記下流側冷凍サイクルの圧縮機運転サイクルとポンプ運転サイクルの運転を制御することを特徴とする冷却装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかに記載の冷却装置において、前記圧縮機の吸入側と吐出側に、それぞれ該圧縮機への液冷媒の流入を防止するための弁を設けていることを特徴とする冷却装置。
【請求項９】
請求項８に記載の冷却装置において、前記圧縮機の吸入側に設ける弁は電磁弁であり、前記圧縮機の吐出側に設ける弁は逆止弁であることを特徴とする冷却装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の冷却装置において、圧縮機の吸入側に設けた前記電磁弁は、前記ポンプ運転サイクルで運転される場合には閉に、前記圧縮機運転サイクルで運転される場合には開に制御されることを特徴とする冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷水などを製造する冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷水などを製造する冷却装置としては、圧縮機を用いた冷凍サイクルにより冷水を製造する水冷却装置（チラーユニット）などがある。  
また、特許文献１（特開２０１４−７０７５３号公報）に記載されているように、圧縮機を用いた圧縮機サイクル運転と、冷媒循環用ポンプを用いたポンプサイクル運転との双方を行う空気調和装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−７０７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１のものでは、室内空気温度と外気温度を比較し、圧縮機を用いた圧縮機サイクル運転と、冷媒循環用ポンプを用いたポンプサイクル運転との何れか運転に使い分け、室内空気温度を制御している。
【０００５】
しかし、この特許文献１のものは、室内空気温度を制御する空気調和装置であり、冷水などを製造する冷却装置については考慮されていない。冷水などを製造する冷却装置においては、水やブラインなどを１０℃以下（例えば５〜１０℃）に冷やすことが求められるため、冷媒循環用ポンプを用いたポンプサイクル運転として水などを冷却する場合、凝縮器側温度（外気温度）が蒸発器側温度（冷水温度）よりも低い場合で、且つ凝縮器側温度と蒸発器側温度との温度差がある程度大きい場合にのみ運転が可能になる。即ち、凝縮器側温度と蒸発器側温度との間にある程度大きな温度差がないと、水などを目標温度まで冷却できないか、或いは冷却するのに長い時間を要するためである。
【０００６】
このため、冷水などを製造する冷却装置では使用できる条件が非常に限定され、冷却装置の消費電力を十分に低減することはできないという課題がある。
【０００７】
本発明の目的は、消費電力の低減効果を向上することのできる冷却装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、順次冷媒配管で接続された圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器と、前記膨張弁をバイパスする膨張弁バイパス回路と、この膨張弁バイパス回路に設けられた冷媒循環用ポンプと、前記圧縮機をバイパスする圧縮機バイパス回路と、この圧縮機バイパス回路に設けられた開閉弁を備え、前記圧縮機を駆動すると共に前記開閉弁を閉として冷凍サイクルの運転を行う圧縮機運転サイクルと、前記冷媒循環用ポンプを駆動し、前記開閉弁を開として運転を行うポンプ運転サイクルとを切り替えて運転可能な冷凍サイクルを複数設け、これら複数の冷凍サイクルにおける前記蒸発器は共有して使用されるように構成されていることを特徴とする冷却装置にある。
【０００９】
本発明の他の特徴は、順次冷媒配管で接続された圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器と、前記膨張弁をバイパスする膨張弁バイパス回路と、この膨張弁バイパス回路に設けられた冷媒循環用ポンプと、前記圧縮機をバイパスする圧縮機バイパス回路と、この圧縮機バイパス回路に設けられた開閉弁を備え、前記圧縮機を駆動すると共に前記開閉弁を閉として運転する圧縮機運転サイクルと、前記冷媒循環用ポンプを駆動し、前記開閉弁を開として運転するポンプ運転サイクルとを切り替えて運転可能な冷凍サイクルを複数設け、この複数の冷凍サイクルを、冷却媒体の流れ方向の上流側と下流側に配設し、前記冷却媒体は、上流側に配設した前記冷凍サイクルの蒸発器に流入して冷却された後、下流側に配設した前記冷凍サイクルの蒸発器に流入して冷却されるように構成している冷却装置にある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、消費電力の低減効果を向上することのできる冷却装置を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の冷却装置の実施例１を示す冷凍サイクル構成図である。
【図２】図１に示す冷却装置の制御フローを説明するフローチャートである。
【図３】本発明の冷却装置の実施例２を示す冷凍サイクル構成図である。
【図４】図３に示す冷却装置の制御フローを説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の冷却装置の具体的実施例を、図面を用いて説明する。各図において、同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。
【実施例１】
【００１３】
本発明の冷却装置の実施例１を、図１及び図２を用いて説明する。図１は本実施例１の冷却装置を示す冷凍サイクル構成図、図２は図１に示す冷却装置の制御フローを説明するフローチャートである。
【００１４】
まず、図１を用いて、本実施例の冷却装置の構成を説明する。本実施例の冷却装置は、順次冷媒配管で接続された圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器を備える冷凍サイクルを２つ（複数）備え、前記２つの冷凍サイクルはそれぞれの蒸発器として１つの蒸発器を共有して使用するように構成しているものである。
【００１５】
また、本実施例は、前記２つの冷凍サイクルのそれぞれに冷媒循環用ポンプを備え、前記圧縮機により冷凍サイクルの運転を行う圧縮機運転サイクルと、前記冷媒循環用ポンプにより運転を行うポンプ運転サイクルの何れでも運転可能に構成され、外気温度や負荷に応じて、前記圧縮機運転サイクルと前記ポンプ運転サイクルを切り替えて運転できるようになっている。
【００１６】
以下、図１を用いて詳細に説明する。本実施例の冷却装置は２つの冷凍サイクル１及び２を備えている。  
冷凍サイクル１は、圧縮機１０、凝縮器１１、膨張弁１２、蒸発器１３が順次冷媒配管１ａで接続され、前記圧縮機１０を駆動することにより、冷凍サイクルの運転が可能に構成されている。また、冷凍サイクル２も同様に、圧縮機２０、凝縮器２１、膨張弁２２、前記蒸発器１３が順次冷媒配管２ａで接続され、前記圧縮機２０を駆動することにより、冷凍サイクルの運転が可能に構成されている。前記蒸発器１３は冷凍サイクル１と冷凍サイクル２で共有されている。
【００１７】
また、各冷凍サイクル１，２には、それぞれ、前記各膨張弁１２，２２をバイパスする膨張弁バイパス回路１ｂ，２ｂと、この膨張弁バイパス回路１ｂ，２ｂに設けられた冷媒循環用ポンプ１４，２４と、前記各圧縮機１０，２０をバイパスする圧縮機バイパス回路１ｃ，２ｃと、この圧縮機バイパス回路１ｃ，２ｃに設けられた開閉弁１５，２５が備えられている。前記圧縮機バイパス回路１ｃ，２ｃの前記開閉弁１５，２５として、本実施例では電磁弁を用いている。
【００１８】
更に、前記各圧縮機１０，２０の吸入側と吐出側には、それぞれ該圧縮機１０，２０への液冷媒の流入を阻止し、圧縮機起動時における液圧縮を防止するための弁を設けている。この実施例では、前記圧縮機１０，２０の吸入側に設ける弁１６，２６は電磁弁で構成し、前記圧縮機１０，２０の吐出側に設ける弁１７，２７は逆止弁で構成している。
【００１９】
従って、前記電磁弁１６，２６は圧縮機１０，２０の吸入側と前記バイパス回路１ｃ，２ｃへの分岐部との間に設けられ、前記逆止弁１７，２７は圧縮機１０，２０の吐出側と前記バイパス回路１ｃ，２ｃとの合流部との間に設けられている。なお、前記逆止弁１７，２７については電磁弁としても良いが、逆止弁とすることにより開閉制御が不要となり構成をより簡単にできる。
【００２０】
１８は冷凍サイクル１の前記凝縮器１１に外気を送風するための送風機、２８は冷凍サイクル２の前記凝縮器２１に外気を送風するための送風機である。  
前記蒸発器１３は水やブラインなどの冷却媒体（水またはブラインなど蒸発器で冷却されるものを総称して以下冷却媒体という）を冷却するものであって、該蒸発器１３の冷却媒体入口部１３ａには蒸発器１３への冷却媒体入口側温度を検出する入口温度センサ３０が設けられ、また前記蒸発器１３の冷却媒体出口部１３ｂには蒸発器１３から流出する冷却媒体出口側温度を検出する出口温度センサ３１が設けられている。更に、本実施例では、冷凍サイクル１における前記凝縮器１１の吸込側に外気温度を検出するための外気温度センサ１９が設けられている。この外気温度センサ１９は外気温度を測定できれば良いので、冷凍サイクル２側など外気温度を測定できる場所であればどこでも良い。
【００２１】
なお、前記膨張弁バイパス回路１ｂ，２ｂにおける前記冷媒循環用ポンプ１４，２４の入口側にも電磁弁を設け、圧縮機１０，２０を駆動して冷凍サイクルの運転を行う圧縮機運転サイクル時に、前記膨張弁バイパス回路１ｂ，２ｂの前記電磁弁を閉とすることにより、冷媒が前記冷媒循環用ポンプ１４，２４側に漏れるのを防止することができる。
【００２２】
また、前記圧縮機１０，２０をインバータにより回転数制御に構成し、前記膨張弁１２，２２を開度制御可能な電子膨張弁で構成すれば、負荷（図示せず）の大きさに応じてきめ細かな制御が可能となる。
【００２３】
次に、図１に示す冷却装置の動作を説明する。まず、前記圧縮機１０，２０を駆動して冷凍サイクルの運転を行う圧縮機運転サイクルを行う場合には、前記圧縮機バイパス回路１ｃ，２ｃの前記開閉弁１５，２５を閉とし、前記圧縮機１０，２０の吸入側に設けた前記電磁弁１６，２６を開とした後、前記圧縮機１０，２０を駆動することにより、前記圧縮機１０，２０から吐出された高温高圧の冷媒ガスは前記凝縮器１１，２１に流入して、前記送風機１８，２８により吸引された外気と熱交換することで凝縮する。
【００２４】
この凝縮した液冷媒は前記膨張弁１２，２２により減圧膨張され、低温低圧の気液二相の冷媒となって前記蒸発器１３に流入する。一方、負荷（図示せず）を冷却して温度上昇した冷却媒体は冷却媒体入口部１３ａから蒸発器１３に流入し、前記冷媒と熱交換して目標温度になるように冷却され、冷却媒体出口部１３ｂから出て、再び前記負荷に供給される。前記蒸発器１３で冷却媒体から熱を奪って蒸発した冷媒ガスは前記圧縮機１０，２０に吸入されて再び圧縮されるという冷凍サイクル運転を繰り返す。なお、負荷に小さい場合には、２組ある冷凍サイクルの内の一方のみを運転するようにしても良い。
【００２５】
本実施例の冷却装置は、前記冷媒循環用ポンプ１４，２４を駆動して冷却サイクル運転を行うポンプ運転サイクルも実施できるように構成されている。このポンプ運転サイクルは、前記外気温度センサ１９で検出された外気温度が、前記蒸発器１３から流出する冷却媒体出口側温度の目標温度よりも低い場合にのみ運転が可能となる。この条件を満たし、ポンプ運転サイクルを行う場合には、前記圧縮機１０，２０を停止させ、圧縮機上流側の前記電磁弁１６，２６を閉とする。これにより、ポンプ運転サイクルが実施されても圧縮機への液冷媒の流入を防止することができ、圧縮機運転サイクルを実施する際に液圧縮を防止してスムーズな起動を行わせることができる。
【００２６】
また、前記圧縮機バイパス回路１ｃ，２ｃの開閉弁１５，２５を開とした後、前記冷媒循環用ポンプ１４，２４を駆動する。これにより、前記凝縮器１１，２１で外気により冷却された液冷媒は前記冷媒循環用ポンプ１４，２４により蒸発器１３に送られ、負荷を冷却して温度上昇し、冷却媒体入口部１３ａから蒸発器１３に流入した冷却媒体と熱交換する。これにより、前記冷却媒体は前記冷媒と熱交換して目標温度になるように冷却され、冷却媒体出口部１３ｂから出て、再び前記負荷に供給される。
【００２７】
前記蒸発器１３で冷却媒体から熱を奪って温度上昇した冷媒は前記蒸発器１３を出た後、圧縮機バイパス回路１ｃ，２ｃを通って、前記凝縮器１１，２１に流入し、再び外気により冷却されて前記冷媒循環用ポンプ１４，２４に流れるという冷却サイクルを繰り返す。
【００２８】
前記圧縮機運転サイクルと前記ポンプ運転サイクルとは、外気温度や負荷の大きさに応じて適宜切り替えられて使用される。  
即ち、前記外気温度センサ１９で検出された外気温度が、前記蒸発器１３の冷却媒体出口側の目標温度よりも低い場合、前記出口温度センサ３１で検出された蒸発器の冷却媒体出口側温度と予め定めた目標温度との温度差に応じて、前記複数の冷凍サイクル１，２の圧縮機運転サイクルとポンプ運転サイクルの運転が制御される。より具体的に説明すると、前記外気温度が前記目標温度よりも高い場合には、圧縮機運転サイクルが使用される。
【００２９】
また、前記外気温度が前記目標温度よりも低い場合には、蒸発器１３の冷却媒体出口側温度と予め定めた目標温度との温度差が小さければ、できるだけポンプ運転サイクルを使用することで、消費電力を低減することができる。前記温度差が大きければ、圧縮機運転サイクルを使用し、中間的な温度差の場合には、一方をポンプ運転サイクルとし、他方を圧縮機運転サイクルとするなど、外気温度と前記温度差に応じて、前記圧縮機運転サイクルと前記ポンプ運転サイクルを切り替えて使用することにより、冷却媒体を目標温度にでき、消費電力も低減できる。
【００３０】
本実施例では、前記蒸発器１３の冷却媒体入口側の温度を検出する前記入口温度センサ３０を設けているので、この入口温度センサ３０で検出された冷却媒体入口温度と前記目標温度との温度差に応じて、前記複数組の冷凍サイクル１，２の圧縮機運転サイクルとポンプ運転サイクルの運転を切り替え制御することもできる。即ち、前記冷却媒体入口温度と前記目標温度との温度差は負荷の大きさに相当するので、負荷の大きさも考慮して前記圧縮機運転サイクルとポンプ運転サイクルの運転を制御することで、冷却媒体の温度をより迅速に目標温度に近づけることが可能となる。しかも、負荷が小さい場合には、できるだけポンプ運転サイクルを使用することで、消費電力も低減できる。
【００３１】
次に、図に示すフローチャートを用いて、図１に示す本実施例の冷却装置における制御フローの例を説明する。  
まず、ステップＳ１で、蒸発器１３における冷却媒体の出口側の目標温度（Ｔｓｅｔ）を設定する。ステップＳ２では、前記外気温度センサ１９により外気温度（Ｔａ）を、前記出口温度センサ３１により冷却媒体の出口温度（Ｔｗｏｕｔ）をそれぞれ検出する。ステップＳ３では、前記出口温度（Ｔｗｏｕｔ）と前記目標温度（Ｔｓｅｔ）との差を演算し、この温度差がマイナスの場合（ＹＥＳの場合）には、冷却媒体温度が目標温度より低い温度まで冷却されていることを意味するので、ステップＳ４に移る。即ち、本実施例の冷却装置は、冷却媒体を目標温度まで冷却するものであるため、出口温度センサ３１で検出された冷却媒体温度が目標温度より低い温度まで冷却されると、両冷凍サイクル１，２の圧縮機１０，２０及び冷媒循環ポンプ１４，２４の運転は停止される。その後、前記ステップＳ２に戻る。
【００３２】
前記ステップＳ３で、冷却媒体の出口温度（Ｔｗｏｕｔ）が前記目標温度（Ｔｓｅｔ）以上の場合（ＮＯの場合）にはステップＳ５に移る。このステップＳ５では
「０℃ ≦ Ｔｗｏｕｔ−Ｔｓｅｔ ＜２℃」
の条件を満たすかどうかを演算する。この演算結果でＹＥＳの場合は、冷却媒体出口温度が目標温度に近い状態にあることを意味するので、ステップＳ６で外気温度（Ｔａ）が目標温度（Ｔｓｅｔ）より低いか否かを比較し、低い場合（ＹＥＳの場合）は、ポンプ運転サイクルの使用が可能であるので、ステップＳ７に移り、ポンプ運転サイクルを行う冷凍サイクルを決定する。例えば、前記ステップＳ５での温度差が小さければ１つの冷凍サイクル１または２だけを運転し、前記温度差が大きければ両方の冷凍サイクル１，２を運転するというように、前記温度差に応じて運転台数を決定すると良い。
【００３３】
次にステップＳ８に移り、ポンプ運転サイクルを行う側の冷凍サイクルの圧縮機吸入側の電磁弁１６，２６を閉、圧縮機バイパス回路１ｃ，２ｃの開閉弁１５，２５を開とする。その後、運転を決定した冷凍サイクル１，２の冷媒循環用ポンプ１４，２４を運転し、ポンプ運転サイクルを実施後、前記ステップＳ２に戻る。
【００３４】
前記ステップＳ６でＮＯの場合には、ステップＳ１０に移り、圧縮機運転サイクルを行う冷凍サイクルを決定する。この場合、前記ステップＳ５での温度差は２℃未満（温度差小）であるから、圧縮機運転サイクルを行う冷凍サイクルの運転台数は基本的には１台とするのが良い。次にステップＳ１１に移り、圧縮機運転サイクルを行う側の冷凍サイクルの圧縮機吸入側の電磁弁１６，２６を開、圧縮機バイパス回路１ｃ，２ｃの開閉弁１５，２５を閉とする。その後、運転を決定した冷凍サイクル１，２の圧縮機１０，２０を運転し、圧縮機運転サイクルを実施後、前記ステップＳ２に戻る。
【００３５】
前記ステップＳ５でＮＯの場合には、ステップＳ１３に移り、
「２℃ ≦ Ｔｗｏｕｔ−Ｔｓｅｔ ＜４℃」
の条件を満たすかどうかを演算する。この演算結果でＹＥＳの場合は、冷却媒体出口温度と目標温度との差が２℃以上４℃未満で、中間的な温度差にあることを意味する。この場合、ステップＳ１４に移り、外気温度（Ｔａ）が目標温度（Ｔｓｅｔ）より低いか否かを比較する。高い場合（ＮＯの場合）には、上述したステップＳ１０〜Ｓ１２を実施後、前記ステップＳ２に戻る。但し、この場合は前記温度差が２℃以上４℃未満（温度差中）であるので、前記ステップＳ１０での圧縮機運転サイクルを行う冷凍サイクルの運転台数は、温度差に応じて１〜２台とするのが良い。
【００３６】
前記ステップＳ１４で、外気温度（Ｔａ）が目標温度（Ｔｓｅｔ）より低い場合（ＹＥＳの場合）は、ポンプ運転サイクルの使用が可能であるので、ステップＳ１５に移る。この場合は、温度差が中程度であるため、ポンプ運転サイクルのみでは、前記冷却媒体出口温度を目標温度にするには時間が掛かることも予想されるため、圧縮機運転サイクルも併用すると良い。即ち、２つの冷凍サイクル１，２のうち、ポンプ運転サイクルを実施するもの、圧縮機運転サイクルを実施するものを決定する。例えば、前記ステップＳ１３での温度差が小さければ（２℃に近ければ）１つまたは２つの冷凍サイクル１，２のポンプ運転サイクルを実施する。また、前記温度差が大きい場合（４℃に近い温度差の場合）、一方の冷凍サイクルを圧縮機運転サイクルするように決定する。
【００３７】
次にステップＳ１６に移り、ポンプ運転サイクルを行う冷凍サイクルの圧縮機吸入側の電磁弁１６，２６を閉、圧縮機バイパス回路１ｃ，２ｃの開閉弁１５，２５を開とする。また、圧縮機運転サイクルを行う冷凍サイクルの圧縮機吸入側の電磁弁１６，２６を開、圧縮機バイパス回路１ｃ，２ｃの開閉弁１５，２５を閉とする。その後ステップＳ１７に移り、ポンプ運転サイクルを決定した冷凍サイクル１，２の側では冷媒循環用ポンプ１４，２４の運転を実施し、圧縮機運転サイクルを決定した冷凍サイクル１，２の側では圧縮機１０，２０の運転を実施して、前記ステップＳ２に戻る。
【００３８】
前記ステップＳ１３でＮＯの場合には、ステップＳ１８に移り、
「４℃ ≦ Ｔｗｏｕｔ−Ｔｓｅｔ ＜６℃」
の条件を満たすかどうかを演算する。この演算結果でＹＥＳの場合は、冷却媒体出口温度と目標温度との差が４℃以上６℃未満であり、温度差が大きいことを意味する。この場合、ステップＳ１９に移り、外気温度（Ｔａ）が目標温度（Ｔｓｅｔ）より低いか否かを比較する。低い場合（ＹＥＳの場合）には、ポンプ運転サイクルの使用が可能であるので、上述したステップＳ１５〜Ｓ１７を実施後、前記ステップＳ２に戻る。但し、この場合は前記温度差が４℃以上６℃未満（温度差大）であるので、前記ステップＳ１５でのポンプ運転サイクルを行う冷凍サイクルの運転台数は基本的には１台とし、他方の冷凍サイクルについては圧縮機運転サイクルを実施すると良い。
【００３９】
前記ステップＳ１９で、外気温度（Ｔａ）が目標温度（Ｔｓｅｔ）より高い場合（ＮＯの場合）には、ポンプ運転サイクルを行うことができないので、２台とも圧縮機運転サイクルを実施する。従って、ステップＳ２０で両冷凍サイクル１，２の圧縮機吸入側電磁弁１６，２６を開とし、バイパス回路１ｃ，２ｃの開閉弁１５，２５を閉とし、両冷凍サイクル１，２の圧縮機運転サイクルを実施し（ステップＳ２１）、その後前記ステップＳ２に戻る。
【００４０】
前記ステップＳ１８での温度差が６℃以上の場合（ＮＯの場合）には温度差が非常に大きいことを意味するので、この場合には外気温度にかかわらずポンプ運転サイクルを実施せず、２台とも圧縮機運転サイクルを実施する。従って、上述したステップＳ２０を実施後、両冷凍サイクル１，２の圧縮機運転サイクルを実施し（ステップＳ２１）、その後前記ステップＳ２に戻る。
【００４１】
以上説明したように、本実施例１によれば、前記圧縮機を駆動すると共に前記開閉弁を閉として冷凍サイクルの運転を行う圧縮機運転サイクルと、前記冷媒循環用ポンプを駆動し、前記開閉弁を開として運転を行うポンプ運転サイクルとを切り替えて運転可能な冷凍サイクルを複数（この例では２つ）設け、これら複数の冷凍サイクルにおける前記蒸発器は共有して使用されるように構成しているので、外気温度が低い場合には、冷却媒体の出口温度とその目標温度に応じて、できる限り消費電力の小さいポンプ運転サイクルを実施することが可能となる。即ち、冷却媒体の出口温度とその目標温度との温度差が小さい場合には、ポンプ運転サイクルを実施し、前記温度差が大きくなれば圧縮機運転サイクルも併用することが可能となるので、消費電力の低減効果を向上しつつ、冷却媒体の出口温度を目標温度にすることも迅速に行える冷却装置を得ることができる。
【００４２】
なお、図１及び図２に示す本実施例１の構成や制御フローは１例を述べたものであり、図１及び図２に示すものに限定されるものではない。また、図２の制御フローにおいて、図１に示す蒸発器１３への入口温度センサ３０の使用については説明していないが、この入口温度センサ３０と前記出口温度センサ３１との温度差は負荷の大きさに相当するので、この温度差も利用して制御することにより、冷却媒体の温度をより迅速に目標温度に近づけることができる。
【実施例２】
【００４３】
本発明の冷却装置の実施例２を、図３及び図４を用いて説明する。図３は本実施例２を示す冷凍サイクル構成図、図４は図３に示す冷却装置の制御フローを説明するフローチャートである。
【００４４】
上述した実施例１では、複数の冷凍サイクル１，２を並列に設け、１つの蒸発器１３を共用して使用する冷却装置について説明したが、本実施例２は、複数の冷凍サイクルを、冷却媒体の流れ方向の上流側と下流側に直列に配設し、前記冷却媒体は、上流側に配設した前記冷凍サイクル１の蒸発器１３に流入して冷却された後、下流側に配設した前記冷凍サイクル２の蒸発器２３に流入して冷却されるように構成したものである。  
以下、本実施例２の構成を図３により詳しく説明するが、図１と同様の部分については、説明を省略或いは簡略化して説明する。
【００４５】
上流側に配置した冷凍サイクル１は、圧縮機１０、凝縮器１１、膨張弁１２、蒸発器１３が順次冷媒配管１ａで接続され、前記圧縮機１０を駆動することにより、冷凍サイクルの運転が可能に構成されている。また、下流側に配置した冷凍サイクル２も同様に、圧縮機２０、凝縮器２１、膨張弁２２、前記蒸発器２３が順次冷媒配管２ａで接続され、前記圧縮機２０を駆動することにより、冷凍サイクルの運転が可能に構成されている。
【００４６】
また、各冷凍サイクル１，２には、それぞれ、前記各膨張弁１２，２２をバイパスする膨張弁バイパス回路１ｂ，２ｂと、この膨張弁バイパス回路１ｂ，２ｂに設けられた冷媒循環用ポンプ１４，２４と、前記各圧縮機１０，２０をバイパスする圧縮機バイパス回路１ｃ，２ｃと、この圧縮機バイパス回路１ｃ，２ｃに設けられた開閉弁１５，２５が備えられている。
【００４７】
更に、前記各圧縮機１０，２０の吸入側と吐出側には、それぞれ該圧縮機１０，２０への冷媒流入を防止するための弁を設け、前記圧縮機の吸入側に設ける弁１６，２６は電磁弁で構成し、前記圧縮機の吐出側に設ける弁１７，２７は逆止弁で構成している。
【００４８】
上流側に配設した冷凍サイクル１における前記蒸発器１３には冷却媒体の入口部１３ａと出口部１３ｂが設けられており、また下流側に配設した冷凍サイクル２における前記蒸発器２３にも冷却媒体の入口部２３ａと出口部２３ｂが設けられている。本実施例では、前記上流側蒸発器１３の前記冷却媒体出口部１３ｂと前記下流側蒸発器２３の前記冷却媒体入口部２３ａとは冷却媒体を流通させるための冷却媒体流路（配管）３２で接続されている。
【００４９】
前記上流側蒸発器１３の前記冷却媒体入口部１３ａには蒸発器１３への冷却媒体入口側温度を検出する入口温度センサ３０が設けられ、また前記下流側蒸発器２３の冷却媒体出口部２３ｂには蒸発器２３から流出する冷却媒体出口側温度を検出する出口温度センサ３１が設けられている。更に、本実施例では、前記冷却媒体流路２３を流れる冷却媒体の温度（中間温度）を検出するための中間温度センサ３３が設けられており、この中間温度センサ３３により、前記上流側蒸発器１３から流出する冷却媒体出口側温度と、前記下流側蒸発器２３への冷却媒体入口側温度を検出することができる。また、冷凍サイクル１における前記凝縮器１１の吸込側に外気温度を検出するための外気温度センサ１９も設けられている。
【００５０】
本実施例２においても、上記実施例１と同様に、前記圧縮機１０，２０を駆動すると共に前記開閉弁１５，２５を閉として運転する圧縮機運転サイクルと、前記冷媒循環用ポンプ１４，２４を駆動し、前記開閉弁１５，２５を開として運転するポンプ運転サイクルとを切り替えて運転可能に構成されている。
【００５１】
本実施例２においては、負荷（図示せず）を冷却して温度が上昇した冷却媒体は、前記上流側蒸発器１３へ冷却媒体入口部１３ａから流入して、冷却された後、冷却媒体出口部１３ｂから流出し、前記冷却媒体流路３２を介して前記下流側蒸発器２３側へ流れる。この冷却媒体は、冷却媒体入口部２３ａから前記下流側蒸発器２３へ流入し、この下流側蒸発器２３で更に冷却された後、冷却媒体出口部２３ｂから流出して前記負荷側に再び供給され、負荷を冷却する。
【００５２】
また、外気温度が下流側蒸発器２３から流出する冷却媒体の目標温度よりも低い場合には、上記実施例１と同様に、できるだけポンプ運転サイクルを使用することで、消費電力を低減する。即ち、蒸発器２３の冷却媒体出口側温度と予め定めた目標温度との温度差が小さければ、上流側冷凍サイクル１及び下流側冷凍サイクル２の両方共、できるだけポンプ運転サイクルを使用する。前記温度差が大きければ、上流側の冷凍サイクル１についてはポンプ運転サイクルとし、下流側の冷凍サイクル２については圧縮機運転サイクルとして、ポンプ運転サイクルと圧縮機運転サイクルを併用することで、消費電力を低減しつつ、負荷が大きい場合でも冷却媒体を目標温度まで冷却することが可能となる。
【００５３】
また、本実施例では、前記上流側蒸発器１３への冷却媒体入口側温度を検出する前記入口温度センサ３０を設け、更に前記中間温度センサ３３も設けているので、前記入口温度センサ３０で検出された温度と中間温度センサ３３で検出された温度との温度差を考慮して、上流側冷凍サイクル１の運転を制御することもできる。更に、前記中間温度センサ３３で検出された温度と前記目標温度との温度差を考慮して、下流側冷凍サイクル２の運転を制御することもできる。  
他の構成、動作は上述した実施例１と同様である。
【００５４】
次に、図４のフローチャートを用いて図３に示す本実施例の冷却装置における制御フローの例を説明する。  
まず、ステップＳ１で、蒸発器１３における冷却媒体の出口側の目標温度（Ｔｓｅｔ）を設定する。ステップＳ２では、前記外気温度センサ１９により外気温度（Ｔａ）を、前記出口温度センサ３１により冷却媒体の出口温度（Ｔｗｏｕｔ）をそれぞれ検出する。また本実施例では前記中間温度センサ３３により冷却媒体の中間温度（Ｔｗｍ）も検出する。
【００５５】
ステップＳ３では、前記出口温度（Ｔｗｏｕｔ）と前記目標温度（Ｔｓｅｔ）との差を演算し、この温度差がマイナスの場合（ＹＥＳの場合）には、冷却媒体温度が目標温度より低い温度まで冷却されていることを意味するので、ステップＳ４に移り、両冷凍サイクル１，２の圧縮機１０，２０及び冷媒循環ポンプ１４，２４の運転は停止され、その後前記ステップＳ２に戻る。
【００５６】
前記ステップＳ３で、冷却媒体の出口温度（Ｔｗｏｕｔ）が前記目標温度（Ｔｓｅｔ）以上の場合（ＮＯの場合）には、ステップＳ３０〜Ｓ３５に示す上流側冷凍サイクル１の制御フローと、ステップＳ４０〜Ｓ４２に示す下流側冷凍サイクル２の制御フローに分かれてそれぞれ制御処理される。
【００５７】
ステップＳ３０では、
「０℃ ≦ Ｔｗｍ−Ｔｓｅｔ ＜２℃」
の条件を満たすかどうかを演算する。この演算結果でＹＥＳの場合は、冷却媒体中間温度が目標温度に近い状態にあることを意味するので、ステップＳ３１で外気温度（Ｔａ）が目標温度（Ｔｓｅｔ）より低いか否かを比較する。低い場合（ＹＥＳの場合）は、ポンプ運転サイクルの使用が可能であるので、ステップＳ３２に移り、上流側冷凍サイクル１の圧縮機吸入側の電磁弁１６を閉、圧縮機バイパス回路１ｃの開閉弁１５を開とする。その後、上流側冷凍サイクル１の冷媒循環用ポンプ１４を運転し、ポンプ運転サイクルを実施後、前記ステップＳ２に戻る。
【００５８】
前記ステップＳ３１でＮＯの場合には、ポンプ運転サイクルを実施できないので、ステップＳ３４に移り、上流側冷凍サイクル１の圧縮機吸入側電磁弁１６を開、バイパス回路１ｃの開閉弁１５を閉として、上流側冷凍サイクル１の圧縮機運転サイクルを実施し（ステップＳ３５）、その後前記ステップＳ２に戻る。
【００５９】
また、前記ステップＳ３０でＮＯの場合には、前記冷却媒体中間温度と前記目標温度との温度差が大きいので、外気温度にかかわらず前記上流側冷凍サイクル１の圧縮機運転サイクルを実施するため、上述したステップＳ３４及びＳ３５を実施し、その後前記ステップＳ２に戻る。
【００６０】
ステップＳ４０では、
「０℃ ≦ Ｔｗｏｕｔ−Ｔｓｅｔ ＜２℃」
の条件を満たすかどうかを演算する。この演算結果でＹＥＳの場合は、冷却媒体出口温度が目標温度に近い状態にあることを意味するので、ステップＳ４１で外気温度（Ｔａ）が目標温度（Ｔｓｅｔ）より低いか否かを比較し、低い場合（ＹＥＳの場合）は、ポンプ運転サイクルの使用が可能であるので、ステップＳ４２に移り、下流側冷凍サイクル２の圧縮機吸入側の電磁弁２６を閉、圧縮機バイパス回路２ｃの開閉弁２５を開とする。その後、下流側冷凍サイクル２の冷媒循環用ポンプ２４を運転し、ポンプ運転サイクルを実施後、前記ステップＳ２に戻る。
【００６１】
前記ステップＳ４１でＮＯの場合には、ポンプ運転サイクルを実施できないので、ステップＳ４４に移り、下流側冷凍サイクル２の圧縮機吸入側電磁弁２６を開、バイパス回路２ｃの開閉弁２５を閉として、下流側冷凍サイクル２の圧縮機運転サイクルを実施し（ステップＳ４５）、その後前記ステップＳ２に戻る。
【００６２】
また、前記ステップＳ４０でＮＯの場合には、前記冷却媒体出口温度と前記目標温度との温度差が大きいので、外気温度にかかわらず前記下流側冷凍サイクル２の圧縮機運転サイクルを実施するため、上述したステップＳ４４及びＳ４５を実施し、その後前記ステップＳ２に戻る。
【００６３】
なお、図４に示す制御フローでは、前記ステップＳ３０における温度差も、前記ステップＳ４０における温度差も、共に０℃以上２℃未満としているが、前記ステップＳ３０の温度差の範囲を０℃以上３℃未満など、前記ステップＳ４０側よりも温度差の範囲を大きくすることにより、上流側冷凍サイクル１でのポンプ運転サイクルの割合を大きくすることができ、消費電力をより低減できる。なお、下流側冷凍サイクル２では冷却媒体の温度を迅速に目標温度に近づけるため、前記ステップＳ４０における温度差は前記ステップＳ３０における温度差よりも小さくすることが好ましい。
【００６４】
以上説明したように、本実施例２によれば、圧縮機運転サイクルと、ポンプ運転サイクルとを切り替えて運転可能な冷凍サイクルを複数組設け、この複数の冷凍サイクルを、冷却媒体の流れ方向の上流側と下流側に配設し、前記冷却媒体は、上流側に配設した冷凍サイクルの蒸発器に流入して冷却された後、下流側に配設した冷凍サイクルの蒸発器に流入して更に冷却されるように構成しているので、外気温度が低い場合には、冷却媒体の前記中間温度と前記目標温度との温度差、及び冷却媒体の出口温度と前記目標温度との温度差に応じて、できる限り消費電力の小さいポンプ運転サイクルを実施することが可能となる。即ち、前記中間温度センサ３３により検出された冷却媒体中間温度と目標温度との温度差により上流側冷凍サイクル１を制御し、出口温度センサ３１により検出された冷却媒体出口側温度と前記目標温度との温度差により下流側冷凍サイクル２を制御するように構成しているので、消費電力の低減効果を向上しつつ、冷却媒体の出口温度を目標温度にすることも迅速に可能となる冷却装置を得ることができる。
【００６５】
なお、図３及び図４に示す本実施例２の構成や制御フローも１例を述べたものであり、図３及び図４に示すものに限定されるものではない。また、図４の制御フローにおいて、図３に示す蒸発器１３への入口温度センサ３０の使用については説明していないが、この入口温度センサ３０で検出された温度と、前記中間温度センサ３３や前記出口温度センサ３１で検出された温度との温度差も利用して制御することにより、冷却媒体の温度をより迅速に目標温度に近づけることも可能となる。
【００６６】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な実施例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明をわかり易く説明するために詳細説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。  
また、各機能を実現するプログラム、各判定値、各設定時間等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
【符号の説明】
【００６７】
１，２：冷凍サイクル、１ａ，２ａ：冷媒配管、
１ｂ，２ｂ：膨張弁バイパス回路、１ｃ，２ｃ：圧縮機バイパス回路、
１０，２０：圧縮機、１１，２１：凝縮器、１２，２２：膨張弁、
１３：蒸発器、１３ａ：冷却媒体入口部、１３ｂ：冷却媒体出口部、
１４，２４：冷媒循環用ポンプ、
２３：蒸発器、２３ａ：冷却媒体入口部、２３ｂ：冷却媒体出口部、
１５，２５：開閉弁（電磁弁）、
１６，１７，２６，２７：弁（１６，２６：電磁弁、１７，２７：逆止弁）、
１８，２８：送風機、
３０：入口温度センサ、３１：出口温度センサ、
３２：冷却媒体流路、３３：中間温度センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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