(57)【要約】【課題】二段圧縮式冷凍装置において、運転状態に応じた冷媒循環量の制御を安定的に行う。【解決手段】二段圧縮式冷凍装置（1）は、二段圧縮機（21）と、凝縮器（22）と、高段側膨張弁（23）と、気液二相冷媒から気液分離した冷媒ガスを二段圧縮機（21）の中間に導くエコノマイザ（24）と、低段側膨張弁（25）と、蒸発器（26）とが冷媒配管によって順次接続された冷媒回路（20）を備えている。高段側膨張弁（23）は、二段圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度が所定値となるように減圧量が調整される感温式自動膨張弁（29）で構成され、低段側膨張弁（25）は、エコノマイザ（24）内の冷媒液の液面高さが所定値となるように減圧量が調整されるフロート膨張弁（25）で構成されている。【選択図】図１
2009186033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二段圧縮機（21）と、凝縮器（22）と、高段側膨張弁（23）と、気液二相冷媒から気液分離した冷媒ガスを前記二段圧縮機（21）の中間に導くエコノマイザ（24）と、低段側膨張弁（25）と、蒸発器（26）とが冷媒配管によって順次接続された冷媒回路（20）を備えた二段圧縮式冷凍装置であって、
前記高段側膨張弁（23）は、二段圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度が所定値となるように減圧量が調整される弁で構成され、
前記低段側膨張弁（25）は、前記エコノマイザ（24）内の冷媒液の液面高さが所定値となるように減圧量が調整される弁で構成されている
ことを特徴とする二段圧縮式冷凍装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記高段側膨張弁（23）は、前記二段圧縮機（21）の吸入側の冷媒温度を感知する感温筒（29c）を備えた感温式自動膨張弁（29）である
ことを特徴とする二段圧縮式冷凍装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記高段側膨張弁（23）は電動膨張弁（30）であり、
二段圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度が所定値となるように前記電動膨張弁（30）の開度を制御する制御装置（27）をさらに備えている
ことを特徴とする二段圧縮式冷凍装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つにおいて、
前記低段側膨張弁（25）は、前記エコノマイザ（24）内に設けられたフロート（25b）と、前記エコノマイザ（24）内の液冷媒を導出する液出口部（24b）に取り付けられて前記フロート（25b）の高さ位置に応じて開度が調整される弁体（25a）とを有するフロート膨張弁（25）である
ことを特徴とする二段圧縮式冷凍装置。
。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二段圧縮式冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ビル内の空調や工場内の大型設備の冷却や空調等の用途に、二段圧縮式冷凍装置が用いられている（例えば、特許文献１、２、３参照）。特許文献１、２、３に記載された二段圧縮式冷凍装置は、高圧側圧縮機構と低圧側圧縮機構とが直列に配列された二段圧縮機と、凝縮器と、高段側膨張弁及び低段側膨張弁と、蒸発器とが順次接続された冷媒回路を備えている。また、上記二段圧縮式冷凍装置では、圧縮機効率の低下を防止するために、高段側膨張弁と低段側膨張弁との間に気液二相状態の冷媒を気液分離し、冷媒液を蒸発器側へ導き、冷媒ガスを二段圧縮機の中間に導くエコノマイザ（中間冷却器）が設けられている。
【０００３】
上記特許文献１、２、３では、高段側膨張弁及び低段側膨張弁として、それぞれオリフィス、電動弁、フロート弁が用いられている。
【特許文献１】特開平６−３２３６５４号公報
【特許文献２】特開平１１−３４４２６５号公報
【特許文献３】特開平１０−１３２３９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のようにオリフィスを用いた場合、蒸発器の熱負荷（冷水の温度変化）や二段圧縮機の出入口温度が変化しても、運転状態に応じて減圧量を調整することができないために冷媒循環量を制御できず、蒸発器内の冷媒液が圧縮機に吸入される液戻りを生じる虞があった。そのため、蒸発器の熱負荷に対応して冷媒循環量を調整するための手段を別途設けなければならないという問題があった。
【０００５】
また、上記特許文献２のように電動弁を用いた場合、運転状態に応じて冷媒循環量を調整することは可能であるが、その制御が複雑になる上コストがかかるという問題があった。また、高段側膨張弁の制御と低段側膨張弁の制御とが相互干渉して互いの制御量が目標値の上下に振動するハンチング現象が生じ、好適に冷媒循環量を調整できなくなる虞があった。
【０００６】
また、特許文献３のようにフロート弁を用いた場合、フロート弁が設けられた容器内の液冷媒の液面を一定に制御するに止まり、オリフィスを用いた場合と同様に、蒸発器の熱負荷や二段圧縮機の出入口温度等の変化に応じて減圧量を調整することができず、運転状態に合わせた冷媒循環量の制御ができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、二段圧縮式冷凍装置において、運転状態に応じた冷媒循環量の制御を安定的に行うことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、二段圧縮機（21）と、凝縮器（22）と、高段側膨張弁（23）と、気液二相冷媒から気液分離した冷媒ガスを前記二段圧縮機（21）の中間に導くエコノマイザ（24）と、低段側膨張弁（25）と、蒸発器（26）とが冷媒配管によって順次接続された冷媒回路（20）を備えた二段圧縮式冷凍装置であって、前記高段側膨張弁（23）は、二段圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度が所定値となるように減圧量が調整される弁で構成され、前記低段側膨張弁（25）は、前記エコノマイザ（24）内の冷媒液の液面高さが所定値となるように減圧量が調整される弁で構成されている。
【０００９】
本発明では、高段側膨張弁（23）により二段圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度が一定に制御される一方、低段側膨張弁（25）によりエコノマイザ（24）内の冷媒液の液面高さが確実に気液が分離されるように制御される。これにより、高段側膨張弁（23）によって蒸発器（26）の液面高さ及び凝縮器（22）の液面高さが制御される一方、低段側膨張弁（25）により、エコノマイザ（24）内の液面高さが制御されることとなる。
【００１０】
具体的には、高段側膨張弁（23）は、運転状態の変化に拘わらず、二段圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度を一定に制御するため、蒸発器（26）の液面高さはこれに応じて変化する。例えば、大容量時にはフォーミングによって本来ガス相の領域においても冷媒と冷水との間で熱交換が行われる。そのため、蒸発器（26）内の液面は低くなる。一方、蒸発後の冷媒の流速は大きくなるため、該蒸発後の冷媒と冷水と熱交換とする時間は短くなる。これにより、一定の過熱度を得るには熱交換量を増加させなければならず、高段側膨張弁（23）は、減圧量を増加させることで蒸発器（26）内の液面を下げるように制御する。また、蒸発器（26）に蓄えられた分以外の冷媒の大部分は凝縮器（22）に蓄えられるため、上記のように高段側膨張弁（23）によって蒸発器（26）の液面高さが決定されると、凝縮器（22）の液面高さも制御されることとなる。よって、高段側膨張弁（23）は、二段圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度を一定に制御する機能を有することで、蒸発器（26）及び凝縮器（22）の液面を制御する機能をも備えることとなる。
【００１１】
一方、低段側膨張弁（25）は、エコノマイザ（24）内の液面高さを冷媒循環量に応じて制御する機能を備えている。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、前記高段側膨張弁（23）は、前記二段圧縮機（21）の吸入側の冷媒温度を感知する感温筒（29c）を備えた感温式自動膨張弁（29）である。
【００１３】
第２の発明では、二段圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度が所定値となるように減圧量を調整可能な弁として感温式自動膨張弁（29）を用いているため、二段圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度制御が可能な高段側膨張弁（23）が容易に構成される。また、感温式自動膨張弁（29）は比較的安価であるため、二段圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度の調整を安価に行うことができる。
【００１４】
第３の発明は、第１の発明において、前記高段側膨張弁（23）は電動膨張弁（30）であり、二段圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度が所定値となるように前記電動膨張弁（30）の開度を制御する制御装置（27）をさらに備えている。
【００１５】
第３の発明では、二段圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度が所定値となるように減圧量を調整可能な弁として、制御装置（27）によって開度が制御される電動膨張弁（30）を用いているため、二段圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度がより正確に一定に保たれる。また、制御装置（27）によって制御される電動膨張弁（30）によれば、応答が迅速であるため、運転状態の急激な変化にも対応することができる。
【００１６】
第４の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記低段側膨張弁（25）は、前記エコノマイザ（24）内に設けられたフロート（25b）と、前記エコノマイザ（24）内の液冷媒を導出する液出口部（24b）に取り付けられて前記フロート（25b）の高さ位置に応じて開度が調整される弁体（25a）とを有するフロート膨張弁（25）である。
【００１７】
第４の発明では、エコノマイザ（24）内の冷媒液の液面高さが所定値となるように減圧量を調整可能な弁としてフロート膨張弁（25）を用いているため、エコノマイザ（24）内の冷媒液の液面制御が可能な低段側膨張弁（25）が容易に構成される。また、フロート膨張弁（25）は比較的安価であるため、エコノマイザ（24）内の冷媒液の液面制御を安価に行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によれば、高段側膨張弁（23）によって、運転状態の変化に拘わらず、二段圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度を一定に制御することができる。これにより、運転状態に応じて冷媒回路（20）内の冷媒循環量が好適に制御されるため、例えば、蒸発器（26）内の液冷媒の増大による二段圧縮機（21）への液戻り等を防止することができる。
【００１９】
また、本発明によれば、低段側膨張弁（25）によって、エコノマイザ（24）内の液冷媒の液面を制御することができる。これにより、エコノマイザ（24）内の液冷媒の増大による二段圧縮機（21）の中間への液戻りを防止することができる。
【００２０】
さらに、本発明では、高段側膨張弁（23）は、二段圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度を一定に制御する機能を有することで、蒸発器（26）及び凝縮器（22）の液面を制御する機能をも備える一方、低段側膨張弁（25）は、エコノマイザ（24）内の液面高さを制御して確実に気液を分離する機能を備えている。このように、本発明によれば、高段側膨張弁（23）と低段側膨張弁（25）とにおいて、両者に求められる機能を全く別のものとすることで、両者の直接の制御対象を変えることができる。そのため、互いの制御が干渉することを回避することができる。従って、互いの制御が干渉して生じるハンチング現象を防止することができ、互いの制御を安定的に行うことができる。
【００２１】
また、第２の発明によれば、二段圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度が所定値となるように減圧量を調整可能な弁として感温式自動膨張弁（29）を用いることにより、二段圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度制御が可能な高段側膨張弁（23）を容易に構成することができる。また、感温式自動膨張弁（29）は比較的安価であるため、二段圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度制御を安価に行うことができる。
【００２２】
また、第３の発明によれば、二段圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度が所定値となるように減圧量を調整可能な弁として、制御装置（27）によって開度が制御される電動膨張弁（30）を用いることにより、二段圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度をより正確に一定に保つことができる。また、制御装置（27）及び電動膨張弁（30）によれば、応答が迅速であるため、運転状態の急激な変化にも対応することができる。
【００２３】
また、第４の発明によれば、エコノマイザ（24）内の冷媒液の液面高さが所定値となるように減圧量を調整可能な弁としてフロート膨張弁（25）を用いることにより、エコノマイザ（24）内の冷媒液の液面制御が可能な低段側膨張弁（25）を容易に構成することができる。また、フロート膨張弁（25）は比較的安価であるため、エコノマイザ（24）内の冷媒液の液面制御を安価に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態では、本発明に係る二段圧縮式冷凍装置として、図１に示す二段ターボ圧縮機（21）を備えた二段ターボ冷凍機（1）が採用されている。
【００２５】
図１は、本発明の実施形態に係る二段ターボ冷凍機（1）の構成を模式的に示す配管系統図である。図１に示すように、二段ターボ冷凍機（1）は、二段ターボ圧縮機（21）と、凝縮器（22）と、高段側膨張弁（23）と、低段側膨張弁（25）と、蒸発器（26）とが順次冷媒配管によって順次接続された蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）を備えている。また、上記冷媒回路（20）の高段側膨張弁（23）と低段側膨張弁（25）との間には、本発明に係るエコノマイザ（24）が設けられている。
【００２６】
上記二段ターボ圧縮機（21）は、低段側の羽根車（21a）と高段側の羽根車（21b）とを備えている。低段側の羽根車（21a）と高段側の羽根車（21b）とは直列に接続されている。また、二段ターボ圧縮機（21）には、吸入容量を制御するための吸入容量制御機構（21c）と、吐出容量を制御するための吐出容量制御機構（21d）とが設けられている。低段側に吸入された低圧（PL）の冷媒は、低段側の羽根車（21a）によって中間圧（PM）まで圧縮され、高段側に吸入される。高段側に吸入された冷媒は、高段側の羽根車（21b）によって圧縮されて高圧（PH）のガス冷媒となる。
【００２７】
上記凝縮器（22）は、シェル（円筒銅）と、シェル内に配置された複数の冷却管とを備える所謂シェルアンドチューブ型の凝縮器によって構成されている。シェル内には、二段ターボ圧縮機（21）において圧縮された高圧（PL）の冷媒ガスが導入され、該冷媒ガスは、冷却管内を流れる冷却水によって冷却される。これにより、冷媒ガスは、冷却管の外側で凝縮し、液となってシェルの底部に溜まる。
【００２８】
上記高段側膨張弁（23）は、弁本体（29a）と、弁本体（29a）にキャピラリーチューブ（29b）を介して接続され、二段ターボ圧縮機（21）の吸入側の冷媒温度を感知する感温筒（29c）と、蒸発器（26）の出口側の低圧側配管と接続する細管（29d）とを備え、二段ターボ圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度を一定に制御する外部均圧式の感温式膨張弁によって構成されている。上記凝縮器（22）において凝縮した液冷媒とガス冷媒とは、高段側膨張弁（23）によって中間圧（PL）まで減圧され、エコノマイザ（24）に導入される。なお、高段側膨張弁（23）は、蒸発器（26）の出口側の温度及び圧力に応じてその減圧量が調整される。これにより、二段ターボ圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度が一定となるように冷媒循環量が制御される。
【００２９】
上記エコノマイザ（24）には、二段ターボ圧縮機（21）の中間に接続されたガス配管（28）が接続されている。エコノマイザ（24）は、凝縮器（22）からの冷媒を導入する導入口と、内部の液冷媒を蒸発器（26）に導くための液出口部（24b）と、ガス配管（28）が接続されるガス出口とが形成されたタンク（24a）を備えている。そして、該エコノマイザ（24）のタンク（24a）内では、気液二相状態の冷媒が気液分離される。そして、気液分離後のガス冷媒は、上記ガス配管（28）を介して上記二段ターボ圧縮機（21）の中間に導かれる一方、液冷媒は蒸発器（26）側へ導かれる。
【００３０】
上記低段側膨張弁（25）は、フロート式のフロート膨張弁（25）によって構成され、エコノマイザ（24）に内蔵されている。具体的には、エコノマイザ（24）のタンク（24a）に形成された液出口部（24b）に取り付けられている。フロート膨張弁（25）は、エコノマイザ（24）のタンクに形成された液出口部（24b）に取り付けられた弁体（25a）と、弁体（25a）に取り付けられたフロート（25b）とによって構成されている。フロート膨張弁（25）は、エコノマイザ（24）内の液冷媒の液面高さに応じてフロート（25b）が上下動し、これにより減圧量が調整されるように構成されている。具体的には、液面が上がると弁体（25a）の開度が大きくなって減圧量を低下させる一方、液面が下がると弁体（25a）の開度が小さくなって減圧量を増大させるように構成されている。このような構成により、エコノマイザ（24）で気液分離された液冷媒は、蒸発器（26）に向かって流出する際に、フロート膨張弁（25）によって減圧される。
【００３１】
上記蒸発器（26）は、満液式蒸発器によって構成され、本実施形態では、所謂シェルアンドチューブ型の蒸発器によって構成されている。蒸発器（26）には、エコノマイザ（24）で気液分離された液冷媒がフロート膨張弁（25）で減圧されて供給される。シェル内には伝熱管が配されており、伝熱管内には被冷却物としての水が流れている。シェル内に供給された液冷媒は、伝熱管内の水から吸熱して蒸発し、ガスとなって二段ターボ圧縮機（21）の吸入側に導かれる。
【００３２】
次に、二段ターボ冷凍機（1）の動作について説明する。まず、運転が開始されると、二段ターボ圧縮機（21）の低段側及び高段側の羽根車（21a,21b）が回転し、低段側から冷媒回路（20）内の低圧（PL）の冷媒が吸入される。このとき、吸入容量制御機構（21c）によって吸入される冷媒容量が調節される。そして、低段側に吸入された低圧（PL）の冷媒は、低段側の羽根車（21a）によって中間圧（PM）まで圧縮され、高段側に吸入される。高段側に吸入された冷媒は、高段側の羽根車（21b）によって圧縮されて高圧（PH）のガス冷媒となって冷媒回路（20）に吐出される。このとき、吐出容量制御機構（21d）によって吐出される冷媒容量が調節される。
【００３３】
そして、二段ターボ圧縮機（21）から冷媒回路（20）に吐出された高圧（PH）の冷媒は、凝縮器（22）において冷却されて凝縮する。そして、凝縮器（22）において凝縮した液冷媒とガス冷媒とは、高段側膨張弁（23）によって中間圧（PL）まで減圧され、エコノマイザ（24）に導入される。なお、高段側膨張弁（23）は、蒸発器（26）の出口側の温度及び圧力に応じてその減圧量が調整される。これにより、二段ターボ圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度が所定値となるように冷媒循環量が制御される。
【００３４】
エコノマイザ（24）のタンク（24a）内では、導入された気液二相状態の冷媒が気液分離される。そして、気液分離後のガス冷媒は、ガス配管（28）を介して二段ターボ圧縮機（21）の中間に導かれる一方、液冷媒は蒸発器（26）側へ導かれる。
【００３５】
二段ターボ圧縮機（21）の中間に導かれた中間圧（PM）のガス冷媒は、二段ターボ圧縮機（21）の低圧側で圧縮された中間圧（PM）と混合されて高段側に吸入されて圧縮される。
【００３６】
一方、蒸発器（26）へ導かれる液冷媒は、液出口部（24b）から蒸発器（26）に向かって流出する際に、液出口部（24b）に設けられたフロート膨張弁（25）によって低圧（PL）まで減圧されて、蒸発器（26）に供給される。なお、フロート膨張弁（25）は、エコノマイザ（24）内の液冷媒の液面高さに応じてフロート（25b）が上下動し、これにより減圧量が調整されるように構成されている。具体的には、液面が上がると弁体（25a）の開度が大きくなって減圧量を低下させる一方、液面が下がると弁体（25a）の開度が小さくなって減圧量を増大させるように構成されている。このような構成により、エコノマイザ（24）内の冷媒液の液面高さは、フロート膨張弁（25）によって所定値となるように制御される。
【００３７】
このようにしてフロート膨張弁（25）によって減圧されて蒸発器（26）に供給された低圧（PL）の冷媒は、伝熱管内の水から吸熱して蒸発し、ガスとなって二段ターボ圧縮機（21）の吸入側に導かれる。そして、該ガス冷媒は、二段ターボ圧縮機（21）に吸入されて圧縮される。
【００３８】
−実施形態の効果−
以上より、本実施形態では、高段側膨張弁（23）は、二段ターボ圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度が所定値となるように減圧量が調整される弁によって構成されている。そのため、高段側膨張弁（23）によって、運転状態の変化に拘わらず、二段ターボ圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度を一定に制御することができる。これにより、運転状態に応じて冷媒回路（20）内の冷媒循環量が好適に制御されるため、例えば、蒸発器（26）内の液冷媒の増大による二段ターボ圧縮機（21）への液戻り等を防止することができる。
【００３９】
また、本実施形態では、低段側膨張弁（25）は、エコノマイザ（24）内の冷媒液の液面高さが所定値となるように減圧量が調整される弁によって構成されている。そのため、低段側膨張弁（25）によって、エコノマイザ（24）内の液冷媒の液面を制御することができる。これにより、エコノマイザ（24）内の液冷媒の増大による二段ターボ圧縮機（21）の中間への液戻りあるいは蒸発器（26）へのガスバイパスを防止することができる。
【００４０】
さらに、本実施形態では、高段側膨張弁（23）によって蒸発器（26）の液面高さ及び凝縮器（22）の液面高さが制御される一方、低段側膨張弁（25）により、エコノマイザ（24）内の液面高さが制御されることとなる。
【００４１】
具体的には、高段側膨張弁（23）は、運転状態の変化に拘わらず、二段ターボ圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度を一定に制御するため、蒸発器（26）の液面高さはこれに応じて変化する。例えば、大容量時にはフォーミングによって本来ガス相の領域においても冷媒と冷水との間で熱交換が行われる。そのため、蒸発器（26）内の液面は低くなる。一方、蒸発後の冷媒の流速は大きくなるため、該蒸発後の冷媒と冷水と熱交換とする時間は短くなる。これにより、一定の過熱度を得るには熱交換量を増加させなければならず、高段側膨張弁（23）は、減圧量を増加させることで蒸発器（26）内の液面を下げるように制御する。また、蒸発器（26）に蓄えられた分以外の冷媒の大部分は凝縮器（22）に蓄えられるため、上記のように高段側膨張弁（23）によって蒸発器（26）の液面高さが決定されると、凝縮器（22）の液面高さも制御されることとなる。よって、高段側膨張弁（23）は、二段圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度を一定に制御する機能を有することで、蒸発器（26）及び凝縮器（22）の液面を制御する機能をも備えることとなる。
【００４２】
一方、低段側膨張弁（25）は、エコノマイザ（24）内の液面高さを一定に制御する機能を備えている。
【００４３】
このように、本実施形態によれば、高段側膨張弁（23）と低段側膨張弁（25）とにおいて、両者に求められる機能を全く別のものとすることで、両者の直接の制御対象を変えることができる。そのため、互いの制御が干渉することを回避することができる。従って、互いの制御が干渉して生じるハンチング現象を防止することができ、互いの制御を安定的に行うことができる。
【００４４】
また、本実施形態では、高段側膨張弁（23）は、二段ターボ圧縮機（21）の吸入側の冷媒温度を感知する感温筒（29c）を備えた感温式自動膨張弁（29）によって構成されている。そのため、二段ターボ圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度制御が可能な高段側膨張弁（23）を容易に構成することができる。また、感温式自動膨張弁（29）は比較的安価であるため、二段ターボ圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度制御を安価に行うことができる。
【００４５】
また、本実施形態では、低段側膨張弁（25）は、エコノマイザ（24）内に設けられたフロート（25b）と、フロート（25b）の高さ位置に応じて開度が調整される弁体（25a）とを有するフロート膨張弁（25）によって構成されている。そのため、エコノマイザ（24）内の冷媒液の液面制御が可能な低段側膨張弁（25）を容易に構成することができる。また、フロート膨張弁（25）は比較的安価であるため、エコノマイザ（24）内の冷媒液の液面制御を安価に行うことができる。
【００４６】
《変形例１》
上記実施形態では、高段側膨張弁（23）として、感温筒（29c）を備えた感温式自動膨張弁（29）が用いられていた。しかし、本発明に係る高段側膨張弁（23）はこれに限られない。二段ターボ圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度が所定値となるように減圧量が調整される弁であれば、いかなるものであってもよい。高段側膨張弁（23）は、例えば、図２に示すように、電動膨張弁（30）によって構成することとしてもよい。以下その構成について説明する。
【００４７】
高段側膨張弁（23）は電動膨張弁（30）によって構成されている。また、本変形例１では、電動膨張弁（30）の開度を制御する制御装置（27）が設けられ、電動膨張弁（30）は制御装置（27）に接続されている。さらに、本変形例１では、二段ターボ圧縮機（21）の吸入側の冷媒温度を検出する吸入温度センサ（30a）と、吸入側の冷媒圧力を検出する吸入圧力センサ（30b）とが設けられ、これらのセンサ（30a,30b）は制御装置（27）に接続されている。
【００４８】
このような構成により、制御装置（27）は、吸入温度センサ（30a）及び吸入圧力センサ（30b）の検出信号に基づき、二段ターボ圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度を導出すると共に、該二段ターボ圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度が所定値となるように電動膨張弁（30）の開度を制御する。具体的には、二段ターボ圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度が所定値よりも高い場合、電動膨張弁（30）の開度を大きくして冷媒回路（20）の冷媒循環量を増加させる。一方、二段ターボ圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度が所定値よりも低い場合、電動膨張弁（30）の開度を小さくして冷媒回路（20）の冷媒循環量を減少させる。
【００４９】
このような変形例１に係る二段圧縮式冷凍装置においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。また、高段側膨張弁（23）として制御装置（27）によって開度が制御される電動膨張弁（30）を用いることにより、二段ターボ圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度をより正確に一定に保つことができる。また、制御装置（27）及び電動膨張弁（30）によれば、応答が迅速であるため、運転状態の急激な変化にも対応することができる。
【００５０】
なお、本変形例１では、吸入温度センサ（30a）及び吸入圧力センサ（30b）を用いて二段ターボ圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度を導出していたが、二段ターボ圧縮機（21）の吸入側の冷媒過熱度を導出する手段としてはこれらに限られず、例えば、吐出温度センサ及び吐出圧力センサ等を用いてもよい。
【００５１】
《その他の実施形態》
上記実施形態では、二段ターボ冷凍機（1）について説明したが、本発明に係る二段圧縮式冷凍装置はこれに限られない。遠心式の二段ターボ圧縮機ではなく、例えばロータリ型やスクロール型の二段圧縮機を備えた冷凍装置であってもよい。
【００５２】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上説明したように、本発明は、ターボ冷凍機に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施形態に係るターボ冷凍機の構成を示す配管系統図である。
【図２】変形例１に係るターボ冷凍機の構成を示す配管系統図である。
【符号の説明】
【００５５】
１      二段ターボ冷凍機
２０      冷媒回路 
２１      二段ターボ圧縮機（二段圧縮機）
２２      凝縮器 
２３      高段側膨張弁 
２４      エコノマイザ 
２４ａ    タンク 
２４ｂ    液出口部 
２５      低段側膨張弁（フロート膨張弁）
２５ａ    弁体 
２５ｂ    フロート 
２６      蒸発器 
２７      制御装置 
２８      ガス配管 
２９      感温式自動膨張弁 
２９ａ    弁本体 
２９ｂ    キャピラリーチューブ 
２９ｃ    感温筒 
２９ｄ    細管 
３０      電動膨張弁 
３０ａ    吸入温度センサ 
３０ｂ    吸入圧力センサ 
【図１】
2009186033.tif 000003
【図２】
2009186033.tif 000004