JP5854882B2 - チリングユニット - Google Patents

Description

本発明は、チリングユニットに関し、特に、チリングユニットに供給される熱媒体の凍結抑制に関するものである。

従来のチリングユニットには、１台の圧縮機に対して冷凍サイクルを１つ形成する冷媒回路を、利用側で発生する冷却負荷に応じて複数設けたものが提案されている（たとえば、非特許文献１参照）。
非特許文献１に記載の技術は、利用側である水回路（熱媒体回路）が、チリングユニットの冷媒回路数に関わらず１回路である。すなわち、非特許文献１に記載の技術は、水回路を複数分岐させて構成し、当該分岐させた水回路の水（熱媒体）と、複数の冷媒回路のうちの１つの冷媒とを熱交換させるようにしている。

たとえば、チリングユニットが圧縮機を２台（第１圧縮機及び第２圧縮機）有している構成の場合には、冷媒回路数が２回路（第１冷媒回路及び第２冷媒回路）となり、水回路は１回路となる。利用側からチリングユニットに供給された水は、チリングユニット内部で２手に分岐され、一方の水が第１冷媒回路の冷媒と熱交換するとともに他方の水が第２冷媒回路の冷媒と熱交換する。当該熱交換した水は、チリングユニット内で再び合流させられて利用側に供給される。
そして、非特許文献１に記載の技術は、利用側で発生する冷却負荷が低減した場合には、２つの冷媒回路のうちの一方である第１冷媒回路に対応する第１圧縮機の運転を停止させて、冷媒から水に供給される冷熱量を低減し、水の温度調整をしている。

三菱電機冷熱ハンドブック２０１１ 空調産業編（たとえば、２の３５１頁）。

非特許文献１に記載の技術は、第１圧縮機が停止している第１冷媒回路の冷媒へ流入する水は熱交換しないため水温は変化せず、第２圧縮機が運転している第２冷媒回路側へ流入する水は熱交換して水温が低下する。このように、非特許文献１に記載の技術は、温度に差が生じた水を合流させることで所定の水温となるようにしている。このため、水温制御の精度安定性が低くなり、また、電力効率が低減をしてしまう可能性があった。

水温制御の精度安定性及び電力効率向上をするためには、第１及び第２冷媒回路に対して水回路を分岐させるのではなく、第１及び第２冷媒回路に対して水回路を直列とする方法が考えられる。なお、上記第１冷媒回路を上流側として、第２冷媒回路を下流側とする。

ここで、利用側で発生する冷却負荷が低減したとき、第２圧縮機を停止させて水の温度調整を行う場合には、第１冷媒回路を通過して冷却された水が、第２冷媒回路を通過して若干温度が上昇してしまい、所定の温度の水を得ることができない場合がある。すなわち、たとえば夏場などのようにチリングユニット周囲の外気温度が高い場合には、第２冷媒回路を通過する間に温度が若干上昇し、所定の温度の水を得ることができない場合があるということである。しかし、チリングユニットから排出される水の温度が若干上昇することを見越して、第１圧縮機の回転数を上昇させると、水が冷却されすぎて凍結してしまう可能性がある。

水が冷却されすぎて凍結してしまうことを防止するために、停止する圧縮機を、下流側の第１圧縮機に固定する方法が考えられる。しかし、利用側の冷却対象が樹脂成型の金型などである場合には、近年樹脂成型品の多種多様化によって利用側の負荷の変動する頻度が高くなることが想定される。このように、利用側で発生する冷却負荷が変動する頻度が上昇すると、第１圧縮機の運転時間が増大、すなわち、第１圧縮機の運転時間と第２圧縮機の運転時間とに差が生じて、チリングユニットの寿命に影響を与える可能性がある。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、熱媒体温度制御の精度安定性、電力効率向上、及び長寿命化を図りながら、熱媒体の凍結抑制を実現するチリングユニットを提供することを目的としている。

本発明に係るチリングユニットは、圧縮機、空気熱交換器、絞り装置、及び熱媒体熱交換器を冷媒配管で接続して構成した冷凍サイクルを複数有し、熱媒体が流れる配管が熱媒体熱交換器に対して直列に接続されたチリングユニットにおいて、熱媒体熱交換器のうち最下流側の熱媒体熱交換器から流出する熱媒体の第１熱媒体温度に基づいて複数の冷凍サイクルの圧縮機を制御する制御装置を有し、制御装置は、予め外気温度と対応して設定された第１熱媒体温度の設定温度が第１の閾値温度未満であり、第１熱媒体温度が設定温度未満であり、複数の冷凍サイクルの圧縮機の全てが最低周波数で運転している場合には、最下流側より上流側の冷凍サイクルの圧縮機を停止させ、最下流側の冷凍サイクルの圧縮機の周波数を最低周波数に維持するものである。

本発明に係るチリングユニットによれば、第１温度が設定温度未満であり、複数の圧縮機の全てが最低周波数で運転している場合には、上流側の熱媒体熱交換器に対応する圧縮機から停止させるので、熱媒体温度制御の精度安定性、電力効率向上、及び長寿命化を図りながら、熱媒体の凍結抑制を実現することができる。

本発明の実施の形態１に係るチリングユニットの概要構成例図である。 図１に示すチリングユニットの制御フローチャートの一例である。 制御領域の説明図である。 本発明の実施の形態２に係るチリングユニットの概要構成例図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るチリングユニットの概要構成例図である。
チリングユニット１は、チリングユニット１に供給される熱媒体が凍結することを抑制するように、圧縮機の運転を制御する改良が加えられたものである。
なお、以下の説明において、チリングユニット１に供給される熱媒体が水である場合を例に説明する。

［構成説明］
チリングユニット１は、第１圧縮機１０１などが設けられ、第１冷媒が循環する第１冷凍サイクルＡを有する第１ユニット１Ａと、第２圧縮機２０１などが設けられ、第２冷媒が循環する第２冷凍サイクルＢを有する第２ユニット１Ｂとを有している。
また、チリングユニット１は、利用側から供給される水が流れる配管３Ａ、第１ユニット１Ａから第２ユニット１Ｂに水が流れる配管３Ｃ、及び第２ユニット１Ｂから流出する水が流れる配管３Ｅを有している。
さらに、チリングユニット１は、水の温度を検出する熱媒体温度センサー１０５、外気温度を検出する外気温度センサー１０５Ｂ、及び熱媒体温度センサー１０５及び外気温度センサー１０５Ｂの検出結果に基づいて各種機器を制御する制御装置１０６を有している。

（第１ユニット１Ａ及び第２ユニット１Ｂ）
第１ユニット１Ａは、チリングユニット１に供給される水を冷却可能なものである。第１ユニット１Ａには、利用側から供給される水が流れる配管３Ａ、及び第１ユニット１Ａから第２ユニット１Ｂに供給される水が流れる配管３Ｃに接続されている。
この第１ユニット１Ａは、第１冷媒を圧縮して吐出する第１圧縮機１０１と、凝縮器（放熱器）として機能する第１空気熱交換器１０２と、第１冷媒を減圧させる第１絞り装置１０３と、チリングユニット１に供給される水と第１冷媒とを熱交換させる第１水側熱交換器１０４と、第１空気熱交換器１０２に空気を供給する第１送風機１０７とを搭載している。

第２ユニット１Ｂは、第１ユニット１Ａで冷却された水をさらに冷却可能なものである。第２ユニット１Ｂには、第１ユニット１Ａから第２ユニット１Ｂに供給される水が流れる配管３Ｃ、及び第２ユニット１Ｂから流出する水が流れる配管３Ｅが接続されている。
この第２ユニット１Ｂも、第１ユニット１Ａが搭載する各種構成と同様のものを搭載している。すなわち、第２ユニット１Ｂは、第２冷媒を圧縮して吐出する第２圧縮機２０１と、凝縮器（放熱器）として機能する第２空気熱交換器２０２と、第２冷媒を減圧させる第２絞り装置２０３と、第１水側熱交換器１０４から流出した水と第２冷媒とを熱交換させる第２水側熱交換器２０４と、第２空気熱交換器２０２に空気を供給する第２送風機２０７とを搭載している。

（第１圧縮機１０１及び第２圧縮機２０１）
第１圧縮機１０１は、第１冷媒を吸入し、その第１冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にして吐出するものである。第１圧縮機１０１は、第１冷媒の吐出側が第１空気熱交換器１０２に接続され、吸入側が第１水側熱交換器１０４に接続されている。
第２圧縮機２０１も、第１圧縮機１０１と同様の機能を有するものである。すなわち、第２圧縮機２０１は、第２冷媒を吸入し、その第２冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にして吐出するものである。第２圧縮機２０１は、第２冷媒の吐出側が第２空気熱交換器２０２に接続され、吸入側が第２水側熱交換器２０４に接続されている。

（第１空気熱交換器１０２及び第２空気熱交換器２０２）
第１空気熱交換器１０２は、第１送風機１０７によって第１ユニット１Ａに取り込まれる空気と第１冷媒との間で熱交換を行わせ、第１冷媒を凝縮液化させるものである。
第２空気熱交換器２０２も、第１空気熱交換器１０２と同様の機能を有するものである。すなわち、第２空気熱交換器２０２は、第２送風機２０７によって第２ユニット１Ｂに取り込まれる空気と第２冷媒との間で熱交換を行わせ、第２冷媒を凝縮液化させるものである。
なお、第１空気熱交換器１０２及び第２空気熱交換器２０２は、たとえば、フィンを通過する空気と、第１冷媒及び第２冷媒との間で熱交換ができるようなプレートフィンチューブ熱交換器で構成するとよい。

（第１絞り装置１０３及び第２絞り装置２０３）
第１絞り装置１０３は、第１冷媒を膨張させるためのものである。第１絞り装置１０３は、一方が第１空気熱交換器１０２に接続され、他方が第１水側熱交換器１０４に接続されている。
第２絞り装置２０３も、第１絞り装置１０３と同様の機能を有するものである。すなわち、第２絞り装置２０３は、第２冷媒を膨張させるためのものである。第２絞り装置２０３は、一方が第２空気熱交換器２０２に接続され、他方が第２水側熱交換器２０４に接続されている。
なお、第１絞り装置１０３及び第２絞り装置２０３は、たとえば開度が可変である電子膨張弁や、キャピラリーチューブなどで構成するとよい。

（第１水側熱交換器１０４及び第２水側熱交換器２０４）
第１水側熱交換器１０４は、利用側から第１ユニット１Ａに供給された水と第１冷媒との間で熱交換を行わせるものである。第１水側熱交換器１０４は、第１冷媒が流れる冷媒流路と、配管３Ａから供給された水が流れる熱媒体流路３Ｂとを有している。そして、第１冷媒が冷媒流路を流れ、水が熱媒体流路３Ｂを流れる過程で、第１冷媒と水が熱交換して、水が冷却される。
第２水側熱交換器２０４も、第１水側熱交換器１０４と同様の機能を有するものである。すなわち、第２水側熱交換器２０４は、第１ユニット１Ａから配管３Ｃを介して供給された水と第２冷媒との間で熱交換を行わせるものである。第２水側熱交換器２０４は、第２冷媒が流れる冷媒流路と、配管３Ｃから供給された水が流れる熱媒体流路３Ｄとを有している。そして、第２冷媒が冷媒流路を流れ、水が熱媒体流路３Ｄを流れる過程で、第１冷媒と水が熱交換して、水が冷却される。
なお、第１水側熱交換器１０４及び第２水側熱交換器２０４は、水と、第１冷媒及び第２冷媒との間で熱交換ができるようなプレートフィンチューブ熱交換器で構成するとよい。

（第１送風機１０７及び第２送風機２０７）
第１送風機１０７は、第１空気熱交換器１０２に外気を供給するものである。この第１送風機１０７は、第１空気熱交換器１０２に付設されている。
第２送風機２０７も、第１送風機１０７と同様に機能を有するものである。すなわち、第２送風機２０７は、第２空気熱交換器２０２に外気を供給するものである。この第２送風機２０７は、第２空気熱交換器２０２に付設されているものである。
第１送風機１０７及び第２送風機２０７は、たとえば、シャフトに取り付けられたプロペラファンと、永久磁石などを有するローター及び巻線などを有するステーターなどから構成される電動機とから構成されるものである。

（配管３Ａ、３Ｃ、３Ｅ）
配管３Ａは、利用側からチリングユニット１に水を供給するための配管である。配管３Ａは、一方が利用側に接続され、他方が第１水側熱交換器１０４の熱媒体流路３Ｂに接続されている。
配管３Ｃは、第１ユニット１Ａから第２ユニット１Ｂに水を供給するための配管である。配管３Ｃは、一方が第１水側熱交換器１０４の熱媒体流路３Ｂに接続され、他方が第２水側熱交換器２０４の熱媒体流路３Ｄに接続されている。
配管３Ｅは、チリングユニット１で冷却した水を利用側に供給するための配管である。配管３Ｅは、一方が第２水側熱交換器２０４の熱媒体流路３Ｂに接続され、他方が利用側に接続されている。

（熱媒体温度センサー１０５及び外気温度センサー１０５Ｂ）
熱媒体温度センサー１０５は、配管３Ｅを流れる水の温度を検出することが可能なように、配管３Ｅに設けられているものである。
外気温度センサー１０５Ｂは、外気温度を検出するものである。なお、外気温度センサー１０５Ｂの設置位置は、特に限定されるものではない。
熱媒体温度センサー１０５及び外気温度センサー１０５Ｂは、たとえばサーミスタなどで構成するとよい。

（制御装置１０６）
制御装置１０６は、熱媒体温度センサー１０５、外気温度センサー１０５Ｂの検出結果、及び第１圧縮機１０１及び第２圧縮機２０１の総運転時間などに基づいて、第１圧縮機１０１及び第２圧縮機２０１の周波数（運転／停止含む）、第１送風機１０７及び第２送風機２０７の回転数（運転／停止含む）、第１絞り装置１０３及び第２絞り装置２０３の開度などを制御するものである。この制御装置１０６は、たとえばマイコンなどで構成されるものである。

［チリングユニット１の冷媒動作について］
図１を参照しながら、同図で示される第１冷凍サイクルＡを流れる第１冷媒の動作について説明する。図１の破線矢印は、第１冷媒及び第２冷媒の流れを説明しており、図１の実線矢印は、水の流れを説明している。
なお、第１ユニット１Ａと第２ユニット１Ｂとに設けられた冷凍サイクルを構成する各種構成は同様であるため、第２冷凍サイクルＢを流れる第２冷媒の動作については説明を省略する。

第１圧縮機１０１によって圧縮され吐出された気体の第１冷媒は、第１空気熱交換器１０２へ流入する。この第１空気熱交換器１０２に流入した気体の第１冷媒は、第１送風機１０７から供給される外気と熱交換を実施して凝縮し、第１空気熱交換器１０２から流出する。この第１空気熱交換器１０２から流出した第１冷媒は、第１絞り装置１０３に流入し、この第１絞り装置１０３によって膨張され減圧される。減圧された第１冷媒は、第１水側熱交換器１０４に流入し、熱媒体流路３Ｂを流れる水と熱交換して気化し、第１水側熱交換器１０４から流出する。この第１水側熱交換器１０４から流出した気体の第１冷媒は、圧縮機１０１に吸引される。

［水の凍結抑制制御について］
図２は、図１に示すチリングユニット１の制御フローチャートの一例である。図２に基づいて、制御装置１０６が実行する水の凍結抑制制御方法について説明する。
制御装置１０６は、図２のフローチャートに示すように、熱媒体温度センサー１０５の検出結果（ステップＳ１、Ｓ３参照）、設定水温及び外気温度センサー１０５Ｂ（ステップＳ７参照）、第１圧縮機１０１及び第２圧縮機２０１の周波数（ステップＳ５参照）、第１圧縮機１０１及び第２圧縮機２０１の総運転時間（ステップＳ９参照）に基づいて、第１圧縮機１０１及び第２圧縮機２０１の周波数（運転／停止含む）を制御するものである。なお、図２の説明におけるステップＳ７の「制御領域（第１の所定の範囲）」については、図３で詳細に説明する。

（ステップＳ０）
制御装置１０６により水温制御を開始する。

（ステップＳ１）
制御装置１０６は、熱媒体温度センサー１０５の検出結果が設定水温であるか否かを判定する。
制御装置１０６は、熱媒体温度センサー１０５の検出結果が設定水温であると判定した場合に、ステップＳ２に移行する。
制御装置１０６は、熱媒体温度センサー１０５の検出結果が設定水温でないと判定した場合に、ステップＳ３に移行する。
ステップＳ１では、熱媒体温度センサー１０５の検出結果が「設定水温」であるか否かを判定している場合を例に説明したがそれに限定されるものではない。すなわち、ステップＳ１において、制御装置１０６は、熱媒体温度センサー１０５の検出結果が「所定の範囲内」であるか否かを判定するようにしてもよい。この場合においては、後述のステップＳ３において、制御装置１０６は、熱媒体温度センサー１０５の検出結果が「所定の範囲」の下限値より小さいか、「所定の範囲」の上限値より大きいか否かを判定するようにすればよい。

（ステップＳ２）
制御装置１０６は、第１圧縮機１０１の現在の周波数及び第２圧縮機２０１の現在の周波数を維持する。その後、制御装置１０６は、ステップＳ０に移行する。
ステップＳ２では、制御装置１０６が水の温度が設定水温となっていると判定したため、第１圧縮機１０１の周波数及び第２圧縮機２０１の周波数を変化させないようにし、利用側に供給される水温が変化しないようにしている。

（ステップＳ３）
制御装置１０６は、熱媒体温度センサー１０５の検出結果が設定水温より小さいか否かを判定する。
制御装置１０６は、熱媒体温度センサー１０５の検出結果が設定水温より小さいと判定した場合に、ステップＳ５に移行する。
制御装置１０６は、熱媒体温度センサー１０５の検出結果が設定水温以上と判定した場合に、ステップＳ４に移行する。

（ステップＳ４）
制御装置１０６は、第１圧縮機１０１の現在の周波数及び第２圧縮機２０１の現在の周波数を上昇させる。その後、制御装置１０６は、ステップＳ０に移行する。
ステップＳ４では、制御装置１０６が設定温度より水の温度が高いと判定したため、第１圧縮機１０１の周波数及び第２圧縮機２０１の周波数のいずれか一方、又は両方を上昇させて、水の冷却能力を上昇させている。

（ステップＳ５）
制御装置１０６は、第１圧縮機１０１の周波数が最低周波数であるかを判定するとともに、第２圧縮機２０１の周波数が最低周波数であるか否かを判定する。
制御装置１０６は、第１圧縮機１０１の周波数及び第２圧縮機２０１の周波数の両方ともに最低周波数であると判定した場合に、ステップＳ７に移行する。
制御装置１０６は、第１圧縮機１０１の周波数及び第２圧縮機２０１の周波数の少なくとも一方が最低周波数でないと判定した場合に、ステップＳ６に移行する。

（ステップＳ６）
制御装置１０６は、第１圧縮機１０１の現在の周波数及び第２圧縮機２０１の現在の周波数のうちの少なくとも一方が最低周波数でないときに、最低周波数でない圧縮機の周波数を低下させる。すなわち、第１圧縮機１０１及び第２圧縮機２０１のうち、両方とも最低周波数でない際には、第１圧縮機１０１の周波数及び第２圧縮機２０１のいずれか一方、又は両方を低下させる。また、第１圧縮機１０１及び第２圧縮機２０１のうち、いずれか一方が最低周波数である際には、その最低周波数の圧縮機については周波数を維持し、他方の圧縮機については周波数を低下させるものとする。その後、制御装置１０６は、ステップＳ０に移行する。
図２の（１）に示すステップＳ５、Ｓ６では、制御装置１０６が設定温度より水の温度が低いと判定したため、第１圧縮機１０１及び第２圧縮機２０１の少なくとも一方の周波数を低下させて、水の冷却能力を低下させている。

（ステップＳ７）
制御装置１０６は、設定水温及び外気温度センサー１０５Ｂの検出結果が「制御領域」内であるか否かを判定する。
制御装置１０６は、設定水温及び外気温度センサー１０５Ｂの検出結果が「制御領域」内であると判定した場合に、ステップＳ８に移行する。
制御装置１０６は、設定水温及び外気温度センサー１０５Ｂの検出結果が「制御領域」内でないと判定した場合に、ステップＳ９に移行する。

（ステップＳ８）
制御装置１０６は、第１圧縮機１０１の運転を停止する。その後、制御装置１０６は、ステップＳ０に移行する。
図２の（２）に示すステップＳ７、Ｓ８では、制御装置１０６が、設定水温及び外気温度が制御領域内であると判定したため、第１圧縮機１０１を停止させることで水の冷却能力を低下させるとともに、水の凍結を抑制している。

（ステップＳ９）
制御装置１０６は、第１圧縮機１０１の総運転時間が第２圧縮機２０１の総運転時間より長いか否かを判定する。
制御装置１０６は、第１圧縮機１０１の総運転時間の方が長いと判定した場合に、ステップＳ１０に移行する。
制御装置１０６は、第２圧縮機２０１の総運転時間の方が長いと判定した場合に、ステップＳ１１に移行する。

（ステップＳ１０）
制御装置１０６は、第１圧縮機１０１の運転を停止する。その後、制御装置１０６は、ステップＳ０に移行する。

（ステップＳ１１）
制御装置１０６は、第２圧縮機２０１の運転を停止する。その後、制御装置１０６は、ステップＳ０に移行する。
図２の（３）に示すステップＳ９〜Ｓ１１では、制御装置１０６が、設定水温及び外気温度が制御領域外であると判定しているため、第１圧縮機１０１及び第２圧縮機２０１のうち総運転時間の長い方の圧縮機を停止させて、水の冷却能力を低下させるとともに、チリングユニット１の長寿命化を図っている。

図３は、制御領域の説明図である。図３を参照して、図２のステップＳ７の「制御領域」について説明する。
「制御領域」は、図３に示すように、設定水温及び外気温度が所定の範囲内となる領域である。すなわち、任意の外気温度に対する設定水温が、所定の値（第１の閾値）より低い場合には、設定水温及び外気温度が「制御領域」内となる。なお、所定の値（第１の閾値）は、図３に示すように、外気温度の上昇とともにゆるやかに上昇している。たとえば、水の設定水温が３度程度と低く、外気温度が３５度程度と高いような場合において、制御装置１０６は、設定水温及び外気温度が「制御領域」内であると判定するように設定されている。
そして、制御装置１０６は、設定水温及び外気温度が「制御領域」内であると判定すると、第１圧縮機１０１の運転を停止するようになっている。これにより、利用側で発生する負荷が低減した場合でも、水の凍結を抑制することが可能となっている。詳細は以下の通りである。

第１圧縮機１０１及び第２圧縮機２０１の両方ともに最低周波数で運転している場合において、利用側で発生する負荷が減少したとすると、いずれかの圧縮機を停止して水の冷却を抑制することになる。
ここで、仮に、第２圧縮機２０１を停止させて水の冷却を抑制すると、第１水側熱交換器１０４を通過して冷却された水が、配管３Ｃ、熱媒体流路３Ｄ及び配管３Ｅを流れる過程で上昇してしまい、設定水温の水を得ることができない場合がある。これを受けて、予め水温が上昇することを見越し、第１圧縮機１０１の周波数を高めに設定し、第１水側熱交換器１０４で水を２．５度程度まで冷却する方法が考えられる。しかし、この場合には、第１冷媒の温度がたとえば−１０度程度まで低下するため、水が凍結してしまう可能性がある。すなわち、水温を２．５度程度まで冷却する場合においても、第１冷媒の温度がたとえば−１０度程度まで低下しており、水と冷媒の境界面では水も温度低下するために凍結してしまう可能性がある。
そこで、本実施の形態１では、第１圧縮機１０１及び第２圧縮機２０１の両方ともに最低周波数で運転している場合において、利用側で発生する負荷が減少し、かつ外気温度と設定水温から制御範囲内と判定した場合には、第１圧縮機１０１を停止させる。これにより、利用側で発生する負荷が低減した場合でも、水の凍結を抑制することができる。

なお、この「制御領域」は、外気温度と設定水温だけでなく、チリングユニット１内での配管３Ａ、３Ｃ、３Ｅの取り回しにも影響されるため、チリングユニット１の機種毎にこの関係のグラフを設定するとよい。
また、実施の形態１では、制御装置１０６が設定水温及び外気温度を参照して「制御領域」内であるか否かを判定するものとしているが、それに限定されるものではない。たとえば、制御装置１０６が、６〜９月（夏場）の日中（９時〜１８時）であるかに基づいて「制御領域」内にあるか否かを判定するものでもよい。

また、実施の形態１では、冷凍サイクルが２つ設けられた場合を例に説明したがそれに限定されるものではない。たとえば、３以上の冷凍サイクルを有する場合においても、以下のように制御することでチリングユニット１と同様の機能を具備させることができる。
すなわち、制御装置１０６は、熱媒体温度センサー１０５の検出結果が設定水温未満であり（ステップＳ１でＮｏ、ステップＳ３でＹｅｓ）、複数の圧縮機の全てが最低周波数で運転させている（ステップＳ５でＹｅｓ）場合かつ、外気温度と設定温度から制御範囲内であると判定した（ステップＳ７でＹｅｓ）場合には、上流側の熱媒体熱交換器に対応する圧縮機から停止させるようにすればよい。
たとえば、チリングユニット１が３つの冷凍サイクルを有する場合において、圧縮機を１つ停止させる場合には、制御装置１０６が一番上流側の水側熱交換器に対応する圧縮機を停止するようにする。また、圧縮機を２つ停止させる場合には、制御装置１０６が一番上流側とその次に上流側の水側熱交換器に対応する圧縮機を停止するようにする。

［実施の形態１に係るチリングユニット１の有する効果］
本実施の形態１に係るチリングユニット１は、第１圧縮機１０１及び第２圧縮機２０１の両方が最低周波数であって設定水温及び外気温度が制御領域内である時に、利用側で発生する負荷が低下した場合には、第１圧縮機１０１を停止するようにしたので、水の凍結抑制をしながら、利用側に供給する水温を満足させることができる。
本実施の形態１に係るチリングユニット１は、水の凍結抑制をすることができるため、凍結した水によって第１水側熱交換器１０４が押し潰されて第１冷媒が漏れる不具合に繋がることを防止するとともに、利用側で要求される水温の水を確実に供給することができる。

本実施の形態１に係るチリングユニット１は、第１圧縮機１０１及び第２圧縮機２０１の両方が最低周波数であって、設定水温及び外気温度が制御領域外である場合には、総運転時間の長い方の圧縮機を停止するようにしている。このように、チリングユニット１は、第１圧縮機１０１と第２圧縮機２０１の総運転時間を均一化するようにしているので、チリングユニット１の長寿命化（信頼性向上）を図ることができる。

本実施の形態１に係るチリングユニット１は、配管３Ａ、３Ｃ、３Ｅを分岐させることなく直列に構成したので、水温制御の精度安定性、第１圧縮機１０１及び第２圧縮機２０１の消費電力の抑制を図ることができる。

本実施の形態１に係るチリングユニット１は、第１圧縮機１０１及び第２圧縮機２０１の両方が最低周波数である時に利用側で発生する負荷が低下した場合には、第１圧縮機１０１及び第２圧縮機２０１を間欠的に運転するものではない。すなわち、第１圧縮機１０１及び第２圧縮機２０１の両方を停止させ、所定時間が経過したら運転を開始する方法を採用していない。これにより、利用側で発生する負荷変動に対して、チリングユニット１の能力変動幅が小さくなることを抑制し、温度安定性を向上させることができる。

実施の形態２．
図４は、実施の形態２に係るチリングユニット３００の概要構成例図である。なお、実施の形態２では、実施の形態１に対する相違点を中心に説明するものとする。実施の形態１では、設定水温及び外気温度に基づいて設定される「制御領域」を設けて水の凍結抑制をしていたが、実施の形態２ではこの「制御領域」を設けず、第１水側熱交換器１０４から流出する水の温度を検出して水の凍結抑制をするものである。
実施の形態２に係るチリングユニット３００は、実施の形態１の外気温度センサー１０５Ｂの代わりに、配管３Ｃを流れる水の温度を検出する熱媒体温度センサー１０５Ｃが設けられている。この熱媒体温度センサー１０５Ｃは、配管３Ｃを流れる水の温度を検出することが可能なように、配管３Ｅに設けられている。実施の形態２は、実施の形態１の図２のステップＳ７が異なっており、その他は同様である。そこで、実施の形態２におけるステップＳ７について説明する。

（ステップＳ７）
制御装置１０６は、熱媒体温度センサー１０５Ｃの検出結果が所定値以下（第２の閾値以下）であるか否かを判定する。
制御装置１０６は、熱媒体温度センサー１０５Ｃの検出結果が所定値以下（第２の閾値以下）であると判定した場合に、ステップＳ８に移行する。
制御装置１０６は、熱媒体温度センサー１０５Ｃの検出結果が所定値（第２の閾値以下）より大きいと判定した場合に、ステップＳ９に移行する。

なお、上記の所定値は、たとえば、０度に設定するとよい。但し、第１水側熱交換器１０４に供給される第１冷媒の温度が０度以下であると、第１水側熱交換器１０４の出口側の温度である熱媒体温度センサー１０５Ｃの検出結果が０度以上であっても、第１水側熱交換器１０４内の熱媒体流路３Ｂで水が凍結する可能性がある。
そこで、熱媒体流路３Ｂ内の水の凍結開始温度と、第１水側熱交換器１０４の出口側の温度との関係を予め確認し、制御装置１０６に当該関係を記憶させておいてもよい。これにより、制御装置１０６は、確実に水の凍結を抑制することができる。

本実施の形態２に係るチリングユニット３００も、実施の形態１に係るチリングユニット１と同様の効果を奏する。

１ チリングユニット、１Ａ 第１ユニット、１Ｂ 第２ユニット、３Ａ、３Ｃ、３Ｅ 配管、３Ｂ、３Ｄ 熱媒体流路、１０１ 第１圧縮機、１０２ 第１空気熱交換器、１０３ 第１絞り装置、１０４ 第１水側熱交換器（熱媒体熱交換器）、１０５ 熱媒体温度センサー、１０５Ｂ 外気温度センサー、１０５Ｃ 熱媒体温度センサー、１０６ 制御装置、１０７ 第１送風機、２０１ 第２圧縮機、２０２ 第２空気熱交換器、２０３ 第２絞り装置、２０４ 第２水側熱交換器（熱媒体熱交換器）、２０７ 第２送風機、３００ チリングユニット、Ａ 第１冷凍サイクル、Ｂ 第２冷凍サイクル。

Claims (5)

1. 圧縮機、空気熱交換器、絞り装置、及び熱媒体熱交換器を冷媒配管で接続して構成した冷凍サイクルを複数有し、熱媒体が流れる配管が前記熱媒体熱交換器に対して直列に接続されたチリングユニットにおいて、
   前記熱媒体熱交換器のうち最下流側の前記熱媒体熱交換器から流出する熱媒体の第１熱媒体温度に基づいて複数の前記冷凍サイクルの前記圧縮機を制御する制御装置を有し、
   前記制御装置は、
   予め外気温度と対応して設定された前記第１熱媒体温度の設定温度が第１の閾値温度未満であり、前記第１熱媒体温度が設定温度未満であり、複数の前記冷凍サイクルの前記圧縮機の全てが最低周波数で運転している場合には、
   最下流側より上流側の前記冷凍サイクルの前記圧縮機を停止させ、
   最下流側の前記冷凍サイクルの前記圧縮機の周波数を前記最低周波数に維持する
   ことを特徴とするチリングユニット。
2. 圧縮機、空気熱交換器、絞り装置、及び熱媒体熱交換器を冷媒配管で接続して構成した冷凍サイクルを複数有し、熱媒体が流れる配管が前記熱媒体熱交換器に対して直列に接続されたチリングユニットにおいて、
   前記熱媒体熱交換器のうち最下流側の前記熱媒体熱交換器から流出する熱媒体の第１熱媒体温度に基づいて複数の前記冷凍サイクルの前記圧縮機を制御する制御装置を有し、
   前記制御装置は、
   予め外気温度と対応して設定された前記第１熱媒体温度の設定温度が第１の閾値温度未満であり、前記第１熱媒体温度が設定温度未満であり、複数の前記冷凍サイクルの前記圧縮機の全てが最低周波数で運転している場合には、
   最下流側より上流側の前記冷凍サイクルの前記圧縮機を停止させ、
   前記設定温度が前記第１の閾値温度以上であり、前記第１熱媒体温度が設定温度未満であり、複数の前記冷凍サイクルの前記圧縮機の全てが最低周波数で運転している場合には、
   複数の前記冷凍サイクルの前記圧縮機のうち、総運転時間の長い前記圧縮機を停止させる
   ことを特徴とするチリングユニット。
3. 前記制御装置は、
   前記第１熱媒体温度が設定温度未満であり、
   複数の前記冷凍サイクルの前記圧縮機の少なくとも１つが最低周波数より高い周波数で運転している場合には、
   最低周波数より高い周波数で運転している前記圧縮機の周波数を低下させる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のチリングユニット。
4. 圧縮機、空気熱交換器、絞り装置、及び熱媒体熱交換器を冷媒配管で接続して構成した冷凍サイクルを２組有し、熱媒体が流れる配管が前記熱媒体熱交換器に対して直列に接続されたチリングユニットにおいて、
   下流側の前記冷凍サイクルの熱媒体熱交換器から流出する熱媒体の第１熱媒体温度、及び上流側の前記冷凍サイクルの熱媒体熱交換器と下流側の前記冷凍サイクルの熱媒体熱交換器との間を流れる熱媒体の第２熱媒体温度に基づいて２組の前記冷凍サイクルの圧縮機を制御する制御装置を有し、
   前記制御装置は、
   前記第１熱媒体温度が設定温度未満であり、前記第２熱媒体温度が第２の閾値温度未満であり、２組の前記冷凍サイクルの前記圧縮機の全てが最低周波数で運転している場合には、
   上流側の前記冷凍サイクルの前記圧縮機を停止させ、
   下流側の前記冷凍サイクルの前記圧縮機の周波数を前記最低周波数に維持する
   ことを特徴とするチリングユニット。
5. 圧縮機、空気熱交換器、絞り装置、及び熱媒体熱交換器を冷媒配管で接続して構成した冷凍サイクルを２組有し、熱媒体が流れる配管が前記熱媒体熱交換器に対して直列に接続されたチリングユニットにおいて、
   下流側の前記冷凍サイクルの熱媒体熱交換器から流出する熱媒体の第１熱媒体温度、及び上流側の前記冷凍サイクルの熱媒体熱交換器と下流側の前記冷凍サイクルの熱媒体熱交換器との間を流れる熱媒体の第２熱媒体温度に基づいて２組の前記冷凍サイクルの圧縮機を制御する制御装置を有し、
   前記制御装置は、
   前記第１熱媒体温度が設定温度未満であり、前記第２熱媒体温度が第２の閾値温度未満であり、２組の前記冷凍サイクルの前記圧縮機の全てが最低周波数で運転している場合には、
   上流側の前記冷凍サイクルの前記圧縮機を停止させ、
   前記第１熱媒体温度が設定温度未満であり、前記第２熱媒体温度が第２の閾値温度以上であり、２組の前記冷凍サイクルの前記圧縮機の全てが最低周波数で運転している場合には、
   ２組の前記冷凍サイクルの圧縮機のうち、総運転時間の長い前記圧縮機を停止させる
   ことを特徴とするチリングユニット。

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