多级制冷系统

技术领域

本发明涉及具有供制冷剂循环的多个制冷循环的多级制冷系统。

背景技术

作为实现制冷机节能的方法，存在使用双重制冷循环的方法。如图6所示，双重制冷循环是指为了得到所希望的温度的被冷却液，而将通常的结构的单一制冷循环(虚线的循环)在被冷却液、冷却液各自的中温下分割为两个制冷循环的方法。这样，在低温侧循环中冷却液出口温度下降并且冷凝压力变小，在高温侧循环中被冷却液出口温度上升并且蒸发压力变大，结果所需的动力变小，从而能够实现节能化。各制冷循环是使用所谓的逆兰金循环的压缩式制冷循环、吸收式制冷循环。一般来说，由于压缩式制冷循环中的改善显著，因此双重制冷循环在压缩式的制冷机中经常使用。

另外，分割循环数量也可以为3以上，理论上分割循环数量越多节能效果越大。在本说明书中将两个以上的分割循环称为“多级制冷循环”。

虽然使用多级制冷循环的压缩式的制冷机至今已产品化，但需要将制冷循环分割为两个以上，即压缩机相当于两台以上的台数。例如，若为二级压缩循环，则使用两台二级压缩型的制冷机、或设置具有两个回路的二级压缩型压缩机的一台压缩机，因此无论如何成本都高，目前销售台数极少。因此，存在开发、设计所需的工时也相对变大，难以普及的实际情况。

虽然通过串联地连接两台以上普通的制冷机，也能够得到与多级制冷循环同等的效果，但作为该情况下的制冷机的控制，使上游机与下游机联动、使被冷却液出口温度等稳定在目标温度是很困难的。例如，如果想要将两台制冷机作为一台制冷机进行运转，只要使两台制冷机的调量阀开度相等、或者若为可变速型的压缩式电动制冷机，则使电动机的旋转速度(运转频率)相等，就能够使上游和下游的制冷机以大致相同的制冷负荷运转。然而，为此需要专门设计制冷机的控制装置等大规模的变更，若包含验证等，则开发、设计的负荷极大。

另外，虽然也能够对单个制冷机赋予目标温度进行运转，但如后述那样，在该情况下，除非制冷负荷大致恒定、或者使用变流量控制使被冷却液温度不变化，否则会给运转带来妨碍。

图7是表示在一台制冷机搭载有两台压缩机的情况下双重制冷循环的制冷机的以往例的示意图。本例的制冷机是在制冷机内具有两组蒸发器501、502、冷凝器503、504、压缩机505、506、膨胀阀507、508、温度传感器511、512的双重制冷循环。双重制冷循环的控制由一台控制部514进行。控制部514控制压缩机505、506的旋转速度、调量阀(吸入叶片等)，使制冷机的输出增减。一般来说，控制部514监视作为制冷机整体的被冷却液出口温度T1，若T1低于目标温度，则使制冷机的输出降低，若高于目标温度，则使制冷机的输出增加，从而将被冷却液出口温度T1保持为目标温度。

在该情况下，控制部514针对两个制冷循环，不单独地控制压缩机505、506的旋转速度、调量阀，一般是对两个制冷循环赋予相同的指令值(旋转速度、调量阀开度)进行运转。这是因为在双重制冷循环中，在两个制冷循环的负荷大致相等时成为最节能的运转，但由于两个制冷循环在数度的温度差的条件下运转，因此即使想单独地进行最佳控制，其效果也小。另外，为了单独控制还需要取得被冷却液的中间温度(T2’)。然而，因制冷机的构造，取得中间温度本身也困难较多，因此成本也不合理，因此进行这样的控制的必要性也较小。结果如上述那样，在考虑总成本的情况下，对两个制冷循环赋予相同的指令值进行运转是最恰当的。

另一方面，如上述的那样，由于双重制冷循环专用的制冷机销售数量少，因此难以回收开发所需的费用。特别是由于在控制系统的开发中验证花费大量的成本(特别是试验时的能源成本)，因此存在难以回收其费用，即使知道双重制冷循环的效果也难以进行开发的状况。

图8是表示连结两台制冷机而构成双重制冷循环的以往例的示意图。在该例中，上游侧和下游侧的两个制冷机被机械式连结。下游侧的制冷机的控制部514监视被冷却液出口温度T1，并控制压缩机505的旋转速度、调量阀开度，以使该被冷却液出口温度T1维持为目标温度。上游侧的制冷机的控制部515对上游侧制冷机的压缩机506赋予与对控制部514的压缩机505的指令值(旋转速度、调量阀开度)相同的指令值，从而能够得到与之前的例子同等的效果。

但实际上，这样的控制并不简单。其理由之一是，若将下游侧的控制部514的指令值保持不变地赋予上游侧的压缩机506，则由于温度条件等略有不同，有时会产生所谓的喘振等问题。另外，在指令值的传送所使用的数字通信中容易产生时滞，在压缩机的控制等中也很有可能成为不良情况的原因。另外，由于压力条件等条件与压缩机的控制复杂相关，因此也花费开发成本。由于存在以上理由，因此难以实际应用这样的控制。

为了避免这样的问题，存在一种单独地确定上游侧制冷机的出口温度的目标值和下游侧制冷机的出口温度的目标值，并基于这些目标值来控制各制冷机的方法。根据该方法，各制冷机只要进行与以往的一般的单一制冷循环的控制完全相同的控制即可，因此制冷机的风险被最小化，开发成本也能够极小化。但在该方法中，如下所述由于制冷负荷集中于下游侧的制冷机，因此设备的老化程度等不均，导致原本应由上下游的制冷机均等地分担制冷负荷的双重制冷循环的效果降低。

图9是表示连结三台制冷机而构成三重制冷循环的以往例的示意图。三个制冷机611、612、613各自的结构与参照图8说明的制冷机相同，因此省略其详细情况。被冷却液按照制冷机613、制冷机612、制冷机611的顺序被输送，成为所希望的温度T1，并被送往客户的设备。但是入口的温度T2是从客户的设备返回来的被冷却液的温度，一般根据客户的负荷不同而变动较大。

制冷机611、612、613分别以规定的温度作为目标值进行运转。例如，假设在额定的负荷下目标温度T1＝7℃，被冷却液的入口温度T2＝19℃，则额定运转下的制冷机613、612间的中间温度T2’为15℃，额定运转下的制冷机612、611间的中间温度T2”为11℃。因此，温度T2’、T2”、T1分别被设定为制冷机613、612、611的目标温度。假设制冷机611、612、613的制冷负荷是恒定的、或者使用所谓的被冷却液变流用控制以T2成为恒定的方式使制冷机611、612、613运转，则可以进行这样的运转控制。但实际上，大多情况下被冷却液入口温度T2变动较大。

例如，被冷却液入口温度T2降低到12℃。此时，由于被冷却液入口温度T2低于目标温度T2’＝15℃，因此制冷机613停止(轻负荷停止)。中间温度T2’保持为12℃。制冷机612由于其入口温度为12℃，因此为了冷却到作为目标温度的T2”＝11℃而进行运转，但成为以通常负荷的25％的运转。另一方面，制冷机611由于其入口温度为额定运转时的温度亦即11℃，因此几乎以100％的负荷进行运转。这样，若确定单个制冷机的目标温度，则负荷集中在后段的制冷机，运转时间等产生较大的差异，无法高效的运转。另外，通过减少运转台数来节能的效果当然也变小。

专利文献1：日本特开2007-183077号公报

这样，若连结多台制冷机而构成多级制冷循环，则其温度控制方法成为很大的课题。

发明内容

因此，本发明提供一种通过连结多台普通的制冷机而构成多级制冷循环，并且能够以简便的控制进行稳定的运转，将开发、设计的工时减小到极限，从而能够廉价地实现节能化的多级制冷系统。

在一个方式中，提供一种多级制冷系统，具有多个制冷机，所述多个制冷机分别具备：使液相的制冷剂蒸发而生成制冷剂气体的蒸发器、压缩制冷剂气体的压缩机、使压缩后的制冷剂气体冷凝而生成液相的制冷剂的冷凝器、对流入所述蒸发器的被冷却液的入口温度进行测定的入口温度传感器、对从所述蒸发器流出的所述被冷却液的出口温度进行测定的出口温度传感器、以及控制所述制冷剂的循环流量控制部，所述多个制冷机的蒸发器串联地连结，若将所述多个制冷机整体的所述被冷却液的目标出口温度设为Tout、将运转中的所述多个制冷机中的从最下游的制冷机开始数第N台制冷机的所述被冷却液的入口温度的测定值设为Tin(N)，则所述第N台制冷机的控制部构成为：

用算式T(N)＝Tin(N)－(Tin(N)－Tout)/N，来计算所述第N台制冷机的所述被冷却液的目标出口温度T(N)。

根据本发明，由于各制冷机的负荷被平衡化，因此能够使多级制冷循环的效果最大化。另外，各制冷机的运转时间也能够平衡化。此外根据本发明，由于在多个制冷机的运转中没有在制冷机之间的控制信号的收发，因此没有控制信号的延迟，能够以简便的控制进行稳定的运转。其结果，能够将开发、设计的工时减小到极限，能够实现廉价且可进行节能运转的多级制冷系统。

在一个方式中，所述控制部构成为：以比用于消除所述被冷却液当前的出口温度与所述目标出口温度T(N)之差的输出控制运算的周期长的周期并用所述算式，来计算所述目标出口温度T(N)。

根据本发明，基于被冷却液的当前的出口温度与目标出口温度T(N)之差的制冷能力的控制稳定，因此各制冷机的运转稳定。

在一个方式中，所述控制部构成为：使所述第N台制冷机的目标出口温度从比所述计算出的目标出口温度T(N)低的温度，逐渐上升到所述计算出的目标出口温度T(N)。

根据本发明，基于被冷却液的当前的出口温度与目标出口温度T(N)之差的制冷能力的控制稳定，因此各制冷机的运转稳定。

在一个方式中，多个所述控制部中的一个作为主机发挥功能，其他控制部作为子机发挥功能，所述主机构成为：在所述多个制冷机各自的制冷负荷低于规定的最小制冷负荷时，使所述多个制冷机中的至少一个的运转停止。

若各制冷机的制冷负荷低于最小制冷负荷，则制冷机的运转效率降低。根据本发明，在制冷负荷低于规定的最小制冷负荷时，至少一个制冷机的运转被停止，因此运转中的制冷机的制冷负荷上升并超过最小制冷负荷。其结果，各制冷机的运转效率提高。

在一个方式中，所述主机构成为：向所述第N台制冷机的子机发送表示该制冷机是运转中的所述制冷机中从最下游的制冷机开始数第N台制冷机的信号。

子机一旦接收表示自身的制冷机为第N台制冷机的信号，则不进行与主机的信号的收发，子机能够完全独立于主机，并用上述算式来计算被冷却液的目标出口温度T(N)。

根据本发明，由于各制冷机的负荷被平衡化，因此能够使多级制冷循环的效果最大化。另外，各制冷机的运转时间也能够平衡化。此外根据本发明，由于在多个制冷机的运转中没有在制冷机之间的控制信号的收发，因此没有控制信号的延迟，能够以简便的控制进行稳定的运转。其结果，能够将开发、设计的工时减小到极限，能够实现廉价且可进行节能运转的多级制冷系统。

附图说明

图1是表示串联地连结有三台制冷机的多级制冷系统的一个实施方式的示意图。

图2是表示多级制冷系统的另一个实施方式的示意图。

图3是表示多级制冷系统的又一个实施方式的示意图。

图4是表示多级制冷系统的又一个实施方式的示意图。

图5是表示控制部的一个实施方式的示意图。

图6是表示双重制冷循环的以往例的示意图。

图7是表示在一台制冷机搭载有两台压缩机的情况下双重制冷循环的制冷机的以往例的示意图。

图8是表示连结两台制冷机而构成双重制冷循环的以往例的示意图。

图9是表示连结三台制冷机而构成三重制冷循环的以往例的示意图。

附图标记说明：1、2、3...制冷机；11、21、31...蒸发器；12、22、32...压缩机；13、23、33...冷凝器；14、24、34...入口温度传感器；15、25、35...出口温度传感器；16、26、36...控制部；17、27、37...膨胀阀；41...被冷却液输送管线；42...冷却液输送管线；61...主控制电路；62...信号发生器；63...信号切换器。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是表示串联地连结三台制冷机的多级制冷系统的一个实施方式的示意图。如图1所示，多级制冷系统具备三台制冷机1、2、3。第一制冷机1具备：使液相的制冷剂蒸发而生成制冷剂气体的蒸发器11、压缩制冷剂气体的压缩机12、使压缩后的制冷剂气体冷凝而生成液相的制冷剂的冷凝器13、对流入蒸发器11的被冷却液的入口温度进行测定的入口温度传感器14、对从蒸发器11流出的被冷却液的出口温度进行测定的出口温度传感器15、以及控制制冷剂的循环流量的控制部16。

蒸发器11、压缩机12、以及冷凝器13通过用箭头描绘的制冷剂配管连结。制冷剂通过制冷剂配管在蒸发器11、压缩机12以及冷凝器13中循环。第一制冷机1还具备位于蒸发器11与冷凝器13之间的作为膨胀机构的膨胀阀17。膨胀阀17安装于在蒸发器11与冷凝器13之间延伸的制冷剂配管。从冷凝器13向蒸发器11流动的制冷剂通过膨胀阀17，从而制冷剂的压力和温度降低。通过膨胀阀17后的制冷剂流入蒸发器11。

第二制冷机2同样具备蒸发器21、压缩机22、冷凝器23、膨胀阀27、控制部26、入口温度传感器24、以及出口温度传感器25，第三制冷机3也具备蒸发器31、压缩机32、冷凝器33、膨胀阀37、控制部36、入口温度传感器34、以及出口温度传感器35。第二制冷机2以及第三制冷机3的上述构成要素的功能与第一制冷机1基本相同，因此省略它们的重复的说明。

多个制冷机1、2、3的多个蒸发器11、12、13通过被冷却液输送管线41串联地连结。即，第三制冷机3的蒸发器31的被冷却液出口与第二制冷机2的蒸发器21的被冷却液入口连结，第二制冷机2的蒸发器21的被冷却液出口与第一制冷机1的蒸发器11的被冷却液入口连结。多个制冷机1、2、3的多个冷凝器13、23、33通过冷却液输送管线42串联地连结。即，第一制冷机1的冷凝器13的冷却液出口与第二制冷机2的冷凝器23的冷却液入口连结，第二制冷机2的冷凝器23的冷却液出口与第三制冷机3的冷凝器33的冷却液入口连结。

被冷却液(例如冷水)通过被冷却液输送管线41，首先流入第三制冷机3的蒸发器31内。在蒸发器31内进行被冷却液与制冷剂液的热交换。该热交换的结果是被冷却液被冷却，另一方面，制冷剂液由被冷却液加热、蒸发而成为制冷剂气体。冷却后的被冷却液通过被冷却液输送管线41被送到第二制冷机2的蒸发器21，另一方面，制冷剂气体被送到压缩机32。压缩机32压缩制冷剂气体，并将压缩后的制冷剂气体送到冷凝器33。在冷凝器33中，制冷剂气体被通过冷却液输送管线42输送的冷却液冷却而冷凝，成为制冷剂液。在第二制冷机2以及第一制冷机1中，被冷却液也同样被冷却，最终从第一制冷机1的蒸发器11流出。另外，不言而喻制冷机1、2、3的各要素在整体上设计为满足需求方的使用即可。另外，所连结的制冷机的数量并不局限于三台，可以为两台或者也可以为四台以上。

存在一种为了降低运输动力而尽可能降低被冷却液的流量，增大被冷却液的出入温度差，从而实现节能的所谓的大温度差空调的思想。多级制冷循环的被冷却液的出入温度差越大其效果越大，因此多级制冷循环适合大温度差空调。另外，在大温度差空调中被冷却液的流量低，因此也存在脱离制冷机的标准的设计条件而不得不进行特殊设计的案例，但如图1那样通过串联地连接多个制冷机1、2、3，可将每一台制冷机的被冷却液的出入温度差抑制为较小，制冷机1、2、3能够在接近标准设计条件(一般为相差5℃)的条件下设计，因此也具有能够以标准规格对应的范围扩大的优点。

例如，在12℃的出入温度差的条件下设计一台制冷机时，与5℃的出入温度差的条件下的设计相比，成为42％左右的被冷却液的流量，在该状态下管内流速极端地降低。因此，需要增加所谓的路径数量等的对策。其结果存在制冷机的水室、传热管的构造变得复杂、传热效率恶化的情况。与此相对，如本实施方式那样，若串联地连接三台制冷机1、2、3，则每一台的被冷却液的出入温度差成为4℃，被冷却液流量是标准设计的1.25倍，变化不大，能够在保持标准设计不变的状态下使用制冷机。

另外，冷却液的入口温度由冷却塔和外部空气条件决定，冷却液的出口温度由流量决定，因此若冷却液的流量不变，则冷却液的出口温度因此而上升，所需动力反而变大。作为循环，理想的是通过增加冷却液的流量来维持出口温度，但由于存在冷却液泵所需的动力增加、差压极度增大的情况，因此存在供冷却液流动的冷凝器不是串联连接，而是并联连接的情况。图2是表示冷凝器13、23、33并联连接的一个实施方式的示意图。

在图1以及图2中，第三制冷机3的控制部36作为“主机”发挥功能。对多个制冷机1、2、3的运转指令是通过手动输入或来自远程的信号给予第三制冷机3的控制部36。第三制冷机3的控制部36根据负荷状态等进行判断，判断是否三台制冷机1、2、3分别进行运转，并对第二制冷机2的控制部26以及第一制冷机1的控制部16给予运转指令CMD2以及CMD1。关于以怎样的组合来运转哪个制冷机，存在各种方法。例如，在相同的形式的制冷机串联连接的情况下，最简单的方法是在增数时在该时刻启动运转时间最短的制冷机，在减数时在该时刻停止运转时间最长的制冷机。这样，能够使制冷机的运转时间均匀化，能够抑制仅特定的制冷机的运转时间变长而维护的次数增加等。

控制部16、26、36分别具备保存程序的存储装置、和按照程序中包含的命令来执行运算的运算装置。作为这些控制部16、26、36，一般多使用微型计算机、定序器等装入设备用的控制设备，但控制部16、26、36的具体的结构并不限定于这些例子。

在本实施方式中，为了使对运转中的制冷机负荷平衡化，运转中的多个制冷机中从最下游的制冷机开始数第N台制冷机的控制部构成为：用以下的算式T(N)，来计算第N台制冷机的被冷却液的目标出口温度T(N)。

算式T(N)＝Tin(N)－(Tin(N)－Tout)/N

在此，Tout为多个制冷机1、2、3整体的被冷却液的目标出口温度，Tin(N)为第N台制冷机的被冷却液的入口温度的测定值。上述算式保存于控制部16、26、36各自的存储装置内。

例如，在全部三台制冷机1、2、3处于运转中的情况下，第三制冷机3为从最下游起第三台制冷机，因此N为3。第三制冷机3的控制部36以如下方式计算目标出口温度T(3)。

T(3)＝Tin(3)－(Tin(3)－Tout)/3

Tin(3)由对流入第三制冷机3的蒸发器31的被冷却液的入口温度进行测定的入口温度传感器34测定。目标出口温度Tout是预先设定的温度。

同样，第二制冷机2的控制部26以如下方式计算目标出口温度T(2)。

T(2)＝Tin(2)－(Tin(2)－Tout)/2

Tin(2)由对流入第二制冷机2的蒸发器21的被冷却液的入口温度进行测定的入口温度传感器24测定。

若将上述条件带入到上述式，则由于Tin(3)＝12℃、Tout＝7℃，因此T(3)≈10.3℃、T(2)≈8.6℃，各制冷机1、2、3的负荷分别约为42％，负荷被平衡化。另外，由于3台制冷机1、2、3运转，因此制冷循环被分割成3个，节能效果被最大化。

使用上述算式的运算优选以比制冷机1、2、3的温度控制中的对温度的响应时间足够长的时间间隔执行，并更新各制冷机1、2、3的目标出口温度T(N)。具体而言，控制部16、26、36分别构成为，以比用于消除被冷却液的当前的出口温度与目标出口温度T(N)的差的输出控制运算的周期长的周期，使用上述算式来计算目标出口温度T(N)。被冷却液的当前的出口温度由出口温度传感器15、25、35测定。例如，由于用于消除被冷却液的当前的出口温度与目标出口温度T(N)的差的输出控制运算以1秒左右的周期进行，因此使用上述算式的目标出口温度T(N)的计算优选以比输出控制运算的周期足够长的，例如1分钟左右的周期进行。根据这样的动作，基于被冷却液的当前的出口温度与目标出口温度T(N)的差的制冷能力的控制稳定，因此各制冷机的运转稳定。

多个控制部16、26、36中的一个作为主机发挥功能，其他控制部作为子机发挥功能。在本实施方式中，第三制冷机3的控制部36作为主机发挥功能。主机构成为在多个制冷机1、2、3各自的制冷负荷低于规定的最小制冷负荷时，使多个制冷机1、2、3中的至少一个运转停止。通常，当各制冷机的制冷负荷低于最小制冷负荷时，制冷机的运转效率降低。根据本实施方式，在制冷负荷低于规定的最小制冷负荷时，至少一个制冷机的运转被停止，因此运转中的制冷机的制冷负荷上升，超过最小制冷负荷。其结果，各制冷机的运转效率提高。

在因制冷负荷的变动而增减运转台数时等，存在目标出口温度T(N)急剧变化的情况。因此，控制部16、26、36分别构成为使第N台制冷机的目标出口温度从低于计算出的目标出口温度T(N)的温度，逐渐上升至计算出的目标出口温度T(N)。更具体而言，控制部16、26、36分别使第N台制冷机的目标出口温度以规定的上升率(例如，一分钟1℃的上升率)从低于计算出的目标出口温度T(N)的温度，上升至计算出的目标出口温度T(N)。

例如，在3台制冷机1、2、3运转时，若第三制冷机3的被冷却液的入口温度Tin(3)为17℃，目标出口温度Tout为7℃，则第二制冷机2的被冷却液的入口温度为13.6℃。根据上述算式，第二制冷机2的目标出口温度T(2)被计算为10.3℃。若因制冷负荷的减少而停止第三制冷机3，则第二制冷机2的被冷却液的入口温度上升至17℃。其结果，第二制冷机2的目标出口温度T(2)被计算为12℃，目标温度上升1.7℃。若将该目标出口温度T(2)立即作为输出控制运算的目标值而应用于第二制冷机2的控制部26，则担心控制的不稳定化。

因此，第二制冷机2的控制部26使第二制冷机2的目标出口温度以规定的上升率从低于计算出的目标出口温度T(2)的温度，上升至计算出的目标出口温度T(2)。例如，第二制冷机2的控制部26首先使目标出口温度从10.3℃上升至11.3℃，在其1分钟后从11.3℃上升至12℃。通过这样的阶段性的上升，能够抑制第二制冷机2的控制部26的控制动作的不稳定化。实际的上升率、运算周期可以根据制冷机的特性来调整。

由上述算式可知，若各制冷机的控制部仅取得比自身靠下游运转中的台数N－1、和共同的目标出口温度Tout，则能够根据上述算式来计算目标出口温度T(N)。因此，不需要用于传送最上游的被冷却液的入口温度Tin(3)的模拟通信、另外运算制冷负荷率。即，作为各个制冷机的附属的功能，能够以完全相同的控制逻辑进行安装是本实施方式的大的优点。

为了计算目标出口温度T(N)，各制冷机需要取得比自身靠下游的运转台数N－1的信息。多个控制部16、26、36中的一个作为主机发挥功能，其他控制部作为子机发挥功能。主机构成为向第N台制冷机的子机发送表示运转中的制冷机中从最下游的制冷机开始数第N台制冷机的信号。子机一旦接收表示自身的制冷机为第N台制冷机的信号，就不进行与主机的信号的收发，子机能够完全独立于主机，并使用上述算式来计算被冷却液的目标出口温度T(N)。

在本实施方式中，将最上游的第三制冷机3的控制部36设为“主机”，通过共享从主机赋予子机(第二制冷机2的控制部26以及第一制冷机1的控制部16)的运转指令，子机能够取得比自身靠下游的运转台数N－1的信息。即，在从第三制冷机3的控制部36(主机)向子机发出运转指令的情况下，在想要使第二制冷机2运转时使运转指令CMD2有效，在想要使第一制冷机1运转时使运转指令CMD1有效。另外，所谓使运转指令有效，是指例如若为有电压信号(或源信号)则输出+5V等规定的电压，若为无电压信号(或同步信号)则将信号线连接到接地电位(0V)。但是只要是能够通过决定(协议)运转的指示和停止的指示来进行传送的运转指令，其形式就没有特别限定。

处于第三制冷机3与第一制冷机1之间的第二制冷机2的控制部26从第三制冷机3的控制部36(主机)接收运转指令CMD2的状态(有效或无效)，同时从第三制冷机3的控制部36(主机)接收运转指令CMD1的状态(有效或无效)。因此，第二制冷机2的控制部26在运转指令CMD2有效时，根据运转指令CMD1是有效或无效，能够得到第一制冷机1在下游是否运转的信息。

第二制冷机2的控制部26在运转指令CMD1有效的情况下按照上述的算式，计算目标出口温度T(2)，在运转指令CMD1为无效的情况下决定目标出口温度T(1)＝Tout。另外，第二制冷机2的控制部26也可以将第一制冷机1是否处于运转中的信息作为直接信号从第一制冷机1的控制部16接收。另外，作为主机的第三制冷机3的控制部36由自己决定运转停止，因此当然具有运转台数的信息。在第一制冷机1运转时，无论是在任何条件下，第一制冷机1的被冷却液的目标出口温度都是Tout。

通过以上那样，使用具有共同的程序的控制部，并且仅使用简单的信号线，各制冷机能够计算自身应运转的目标出口温度，能够以简便的工夫串联连接多台制冷机，进行运转。

根据本实施方式，由于各制冷机的负荷被平衡化，因此能够使多级制冷循环的效果最大化。另外，各制冷机的运转时间也能够平衡化。并且，根据本实施方式，由于在多个制冷机的运转中没有在制冷机间的控制信号的收发，因此没有控制信号的延迟，能够以简便的控制进行稳定的运转。其结果，能够将开发、设计的工时减小到极限，能够实现廉价且可进行节能运转的多级制冷系统。

图3是表示多级制冷系统的又一个实施方式的示意图。在本实施方式中，5台制冷机1～5连结。各制冷机的详细的结构与参照图1说明的实施方式相同，因此省略其详细的图示。在本实施方式中，制冷机1～5的控制部16～56由1根通信线(CMDx)连接。这就是所谓的总线连接，所有的控制部16～56接收被发送到各控制部的信号，各制冷机按照所赋予的指令而进行运转。在该情况下，与之前的实施方式同样，主机对子机发出运转指令。或者，也可以另外设置执行台数控制的运转指示装置(未图示)，由该运转指示装置进行指令。在该情况下，由运转指示装置对制冷机1～5赋予运转指令。此时，关于制冷机的运转台数、运转哪个制冷机，当然可以参照上述的运转时间等来决定。

在此，对图3所示的多级制冷系统的运转控制的一个例子进行说明。例如，在通过通信线CMDx向第三制冷机3的控制部36发送运转指令时，第一制冷机1～第5制冷机5各自的控制部16～56也同样接收向该第三制冷机3的运转指令。因此，第5制冷机5和第4制冷机4的控制部46、56能够识别在自身的下游运转的制冷机增加了1台。同样，通过对停止指令也进行相同的处理，各控制部能够始终识别在自己负责的制冷机的下游有几台制冷机运转。

在该实施方式中，若各控制部知道从被赋予运转指令的制冷机的最下游开始的设置顺序和自己的设置顺序，则仅通过这两者的简单的大小判断就能够知道运转台数的增减，仍然能够在各控制部中使用共同的程序进行适当的运转。因此，各制冷机的控制部能够以与上述实施方式相同的方式确定自身的目标出口温度。

由各控制部进行的运转台数的识别可以是在该控制部接收到运转指令时、或每隔一定时间确认其他制冷机是否运转的动作，也可以是从各控制部向上游的制冷机的控制部定期地通知处于运转中。另外，也可以在从运转指示装置(未图示)向某个制冷机的控制部赋予运转指令时，通知在比该制冷机靠下游运转的制冷机的数量。总之，通过这样的通信单元，各制冷机的控制部能够识别在比自身靠下游运转的制冷机的台数。另外，在存在发生故障的制冷机的情况下，例如，运转指示装置不对该制冷机赋予运转指令。通过不对发生故障的制冷机赋予运转指令，从而该制冷机不计入到运转台数，因此即使一部分的制冷机发生故障，也能够进行制冷系统的整体的运转。

另外，这样确认运转台数的周期与时刻变化的被冷却液的温度的测定周期相比，也可以非常少。即，与以往的技术中说明的压缩机的控制不同，即使使用数字通信也没有问题。因此，不需要如本实施方式那样频繁交换温度信息(模拟值)而导致减少通信线的负荷，这也是本实施方式的优点。

另外，连结的制冷机的台数在理论上越多，节能效果越高，但在实际上若将过多的制冷机串联连接，则每1台制冷机的出入温度差极端地变小，因此蒸发器的设计变得困难的情况较多。因此，在实际上连接的台数通常为2～3台，虽然取决于客户的温度条件(被冷却液的出入温度差大等)，但在实际业务上考虑到只要串联连接至5台左右就足够了。因此，也可以对连接台数设置规格上的上限。

图4是表示多级制冷系统的又一个实施方式的示意图。各制冷机的详细的结构与参照图1说明的实施方式相同，因此省略其详细的图示。本实施方式是连结最小的两台制冷机1、2而成的多级制冷系统。两台制冷机1、2的控制部16、26不存在主从关系，两台制冷机1、2分别按照直接指示或来自远程的指示而运转。

在本实施方式中，第一制冷机1的控制部16将表示第一制冷机1处于运转中的运转信号ACK1发送到第二制冷机2的控制部26。由此，第二制冷机2的控制部26识别第一制冷机1处于运转中，并且基于该运转信号将被冷却液的目标出口温度从Tout切换到T(2)。在该情况下，若利用控制部26所具有的被冷却液的目标出口温度的切换功能等，则仅通过对以往的控制部追加电路就能够安装这样的功能。

图5是表示图4所示的第二制冷机2的控制部26的构造的一个实施方式的示意图。控制部26具有主控制电路61、信号发生器62、亦即信号切换器63。信号切换器63连接到主控制电路61和信号发生器62。流入第二制冷机2的被冷却液的温度Tin(2)由入口温度传感器24(参照图1)测定。被冷却液的温度Tin(2)的测定值被输入到主控制电路61，进一步从主控制电路61输出。温度Tin(2)的测定值以由电信号构成的模拟信号的形态从主控制电路61输出。例如，模拟信号是与0～50℃对应的4～20mA的电信号。即，范围0～50℃内的温度值与范围4～20mA内的电信号一一对应。

从主控制电路61输出的温度Tin(2)的测定值(电信号)经由信号切换器63，再次输入到主控制电路61。主控制电路61具有将所输入的电信号转换为温度值的转换器(未图示)，该转换器以将4～20mA的电信号转换为3.5～28.5℃的温度值的方式进行预先调整。范围4～20mA内的电信号与范围3.5～28.5℃内的温度值一一对应。该温度值的范围3.5～28.5℃是通过使用以下的算式预先转换0～50℃的范围而得到的范围。

T(2)＝Tin(2)－(Tin(2)－Tout)/2

在此，Tout为7℃。

信号切换器63能够使用继电器(relay)。在运转信号ACK1有效的情况下，从主控制电路61输出的温度Tin(2)的测定值(电信号)经由信号切换器63，输入到主控制电路61。在运转信号ACK1无效的情况下，从信号发生器62发出的信号经由信号切换器63输入到主控制电路61。信号发生器62的信号是与Tout相当的模拟信号(电信号)。因此，在第一制冷机1未运转时，第二制冷机2将Tout作为目标出口温度而进行运转。根据本实施方式，第二制冷机2在第一制冷机1运转时在目标出口温度T(2)下运转，在第一制冷机1停止时在目标出口温度Tout下运转。

这些信号的功能作为标准的功能而设置于普通的制冷机的情况较多，在该情况下，仅将信号切换器63和信号发生器62追加到现有的制冷机即可，因此能够极其简便地将本实施方式的功能安装于制冷机。并且，在Tin(2)未输入到主控制电路61的情况下，若是具有自动地将被冷却液的目标出口温度作为Tout的功能(失效保护功能)的控制部，则也不需要信号发生器62。

通过以上那样，即使串联连接多台制冷机，运转台数变化，也能够使用标准化的(统一的)程序，以最小的通信(若台数少，则仅为简单的接点信号)进行适当的负荷分配，能够构成实现了节能化的多级制冷系统。

上述的实施方式是以具有本发明所属的技术领域中的常识的人员能够实施本发明为目的而记载的。本领域技术人员当然可以实现上述实施方式的各种的变形例，本发明的技术思想也可以应用于其他实施方式。因此，本发明并不限定于所记载的实施方式，可在基于由权利要求书定义的技术思想的最大的范围内进行解释。