阅读说明：本技术 调温系统 (Temperature regulating system ) 是由 山胁正胜 上田祯一郎 小野茂彦 市山亮二 于 2019-03-01 设计创作，主要内容包括：调温系统具有：第1制冷机单元(10)；第2制冷机单元(40)；第1流体流通装置(20),其使由第1制冷机单元(10)冷却的第1流体流通；第2流体流通装置(60),其使由第2制冷机单元(40)冷却的第2流体流通；以及阀单元(80),其使第1流体或第2流体流出。第1制冷机单元(10)在中温侧制冷机中具有中温侧第1膨胀阀(203)和中温侧第2膨胀阀(223),通过与中温侧第2膨胀阀(223)对应的中温侧第2蒸发器(224)和低温侧制冷机的低温侧冷凝器(302)构成级联冷凝器。而且,第1流体在被与中温侧第1膨胀阀(203)对应的中温侧第1蒸发器(204)冷却之后,被低温侧制冷机的低温侧蒸发器(304)冷却。(The temperature control system comprises: a 1 st refrigerator unit (10); a 2 nd refrigerator unit (40); a 1 st fluid circulating device (20) for circulating the 1 st fluid cooled by the 1 st refrigerator unit (10); a 2 nd fluid circulating device (60) for circulating the 2 nd fluid cooled by the 2 nd refrigerator unit (40); and a valve unit (80) that discharges the 1 st fluid or the 2 nd fluid. The 1 st refrigerating machine unit (10) has a middle temperature side 1 st expansion valve (203) and a middle temperature side 2 nd expansion valve (223) in a middle temperature side refrigerating machine, and a cascade condenser is configured by a middle temperature side 2 nd evaporator (224) corresponding to the middle temperature side 2 nd expansion valve (223) and a low temperature side condenser (302) of a low temperature side refrigerating machine. The 1 st fluid is cooled by the intermediate-temperature-side 1 st evaporator (204) corresponding to the intermediate-temperature-side 1 st expansion valve (203), and then cooled by the low-temperature-side evaporator (304) of the low-temperature-side refrigerator.)

调温系统

技术领域

本发明的实施方式涉及通过热泵式的制冷装置对流体进行冷却，并通过冷却后的流体对温度控制对象进行温度控制的调温系统。

背景技术

JP2014-97156公开了三元制冷装置。

三元制冷装置具有高温侧制冷机、中温侧制冷机以及低温侧制冷机，该高温侧制冷机、该中温侧制冷机以及该低温侧制冷机分别具有压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器，高温侧制冷机使高温侧制冷剂循环，中温侧制冷机使中温侧制冷剂循环，低温侧制冷机使低温侧制冷剂循环。在这样的三元制冷装置中，使高温侧制冷剂与中温侧制冷剂进行热交换的高中侧级联冷凝器(cascade condenser)由高温侧制冷机的蒸发器和中温侧制冷机的冷凝器构成，使中温侧制冷剂与低温侧制冷剂进行热交换的中低侧级联冷凝器由中温侧制冷机的蒸发器和低温侧制冷机的冷凝器构成。而且，能够通过低温侧制冷机的蒸发器将温度控制对象的温度控制至极低的温度。

另外，以往，公知有如下的调温系统：该调温系统通过上述那样的三元制冷装置的低温侧制冷机的蒸发器对不冻液等流体进行冷却，通过冷却后的流体对温度控制对象进行温度控制。在半导体制造装置的温度控制中有时使用这样的调温系统。伴随着近年来的半导体的微细化，半导体制造装置用的调温系统存在强烈要求进一步提高温度控制精度的趋势。

发明内容

发明要解决的课题

三元制冷装置为了将温度控制对象稳定地冷却至目标冷却温度，有时在各制冷机中需要高性能的压缩机。特别是对于低温侧制冷机的压缩机，除了高性能之外，还会产生需要用于确保针对极低温的低温侧制冷剂的耐久性能(耐冷性能)的特殊构造的情况。因此，有时装置整体的尺寸会过度大型化，或者因难以购入压缩机而导致制造成本增加或产生工期延期。

另一方面，利用被三元制冷装置冷却后的流体进行温度控制的调温系统有时被要求实施如下的运转模式：使温度控制对象反复成为极低温的温度(-70℃)和比该极低温的温度高某种程度的温度(例如，-20℃～20℃)，并且迅速地进行温度控制。在该情况下，通过进行三元制冷装置的冷温侧制冷机的蒸发器的制冷能力的调整和加热器对流体的加热等，能够应对该需求。但是，迅速性欠佳。

本发明就是考虑了上述情况而完成的，其目的在于，提供能够容易且稳定地实现极低温的冷却，并且还能够迅速地实施包含极低温的温度区域的温度控制范围内的温差较大的温度控制的切换的调温系统。

用于解决课题的手段

本发明的一个实施方式是调温系统，其具有：

第1制冷机单元；

第2制冷机单元；

第1流体流通装置，其使由所述第1制冷机单元冷却的第1流体流通；

第2流体流通装置，其使由所述第2制冷机单元冷却的第2流体流通；以及

阀单元，其从所述第1流体流通装置接受所述第1流体，并且从所述第2流体流通装置接受所述第2流体，使所述第1流体和所述第2流体中的任意流体选择性地流出，

所述第1制冷机单元具有：

高温侧制冷机，其具有高温侧制冷回路，该高温侧制冷回路由高温侧压缩机、高温侧冷凝器、高温侧膨胀阀以及高温侧蒸发器按照该顺序以使高温侧制冷剂循环的方式连接而成；

中温侧制冷机，其具有中温侧制冷回路，并且具有级联用旁路回路，其中，该中温侧制冷回路由中温侧压缩机、中温侧冷凝器、中温侧第1膨胀阀以及中温侧第1蒸发器按照该顺序以使中温侧制冷剂循环的方式连接而成，该级联用旁路回路包含分支流路、中温侧第2膨胀阀以及中温侧第2蒸发器，该分支流路从所述中温侧制冷回路的所述中温侧冷凝器的下游侧且所述中温侧第1膨胀阀的上游侧的部分分支，与所述中温侧第1蒸发器的下游侧且所述中温侧压缩机的上游侧的部分连接，使从所述中温侧制冷回路分支的所述中温侧制冷剂流通，该中温侧第2膨胀阀设置于所述分支流路，该中温侧第2蒸发器在所述分支流路中设置于比所述中温侧第2膨胀阀靠下游侧的位置；以及

低温侧制冷机，其具有低温侧制冷回路，该低温侧制冷回路由低温侧压缩机、低温侧冷凝器、低温侧膨胀阀以及低温侧蒸发器按照该顺序以使低温侧制冷剂循环的方式连接而成，

所述高温侧制冷机的所述高温侧蒸发器和所述中温侧制冷机的所述中温侧冷凝器构成第1级联冷凝器，该第1级联冷凝器能够进行所述高温侧制冷剂与所述中温侧制冷剂的热交换，

所述中温侧制冷机的所述中温侧第2蒸发器和所述低温侧制冷机的所述低温侧冷凝器构成第2级联冷凝器，该第2级联冷凝器能够进行所述中温侧制冷剂与所述低温侧制冷剂的热交换，

所述第1制冷机单元在对所述第1流体进行冷却时，使所述中温侧第1膨胀阀和所述中温侧第2膨胀阀的双方为开状态，在通过所述中温侧制冷机的所述中温侧第1蒸发器对所述第1流体进行冷却之后，通过所述低温侧制冷机的所述低温侧蒸发器对所述第1流体进行冷却，

所述第2制冷机单元具有第2侧制冷回路，该第2侧制冷回路由第2侧压缩机、第2侧冷凝器、第2侧膨胀阀以及第2侧蒸发器按照该顺序以使第2侧制冷剂循环的方式连接而成，所述第2制冷机单元通过所述第2侧蒸发器对所述第2流体进行冷却，

所述低温侧制冷剂的沸点比所述第2侧制冷剂的沸点低。

在上述调温系统中，由第1流体流通装置流通的第1流体在被中温侧制冷机的中温侧第1蒸发器冷却(预冷却)之后，被能够输出比中温侧第1蒸发器更大的制冷能力的低温侧制冷机的低温侧蒸发器冷却。由此，在实现将温度控制对象物(第1流体)冷却至目标的期望温度时，与在低温侧制冷机中采用了高性能的压缩机的单纯的三元制冷装置相比，更容易制作第1制冷机单元，具体而言，特别是能够使低温侧制冷机的低温侧压缩机简单化，因此能够容易且稳定地实现将温度控制对象冷却至被设定为极低温的温度区域的期望温度。

另外，通过与第1制冷机单元不同的第2制冷机单元，将第2流体温度控制为比第1流体低的温度。而且，通过阀单元来选择性地切换分别被温度控制为不同温度的第1流体和第2流体并使其流出，从而能够迅速地实施包含极低温的温度区域的温度控制范围内的温差较大的温度控制的切换。

因此，能够容易且稳定地实现极低温的冷却，进而能够迅速地实施包含极低温的温度区域的温度控制范围内的温差较大的温度控制的切换。

在本发明的一个实施方式的调温系统中，也可以为，

该调温系统还具有使冷却水流通的冷却水流通装置，

所述冷却水流通装置具有从共同配管分支的第1冷却管和第2冷却管，

所述高温侧冷凝器通过从所述第1冷却管流出的所述冷却水对所述高温侧制冷剂进行冷却，

所述第2侧冷凝器通过从所述第2冷却管流出的所述冷却水对所述第2侧制冷剂进行冷却。

在该结构中，通过使针对高温侧冷凝器和第2侧冷凝器的冷却系统通用化，能够抑制调温系统的复杂化和高成本化。

在本发明的一个实施方式的调温系统中，也可以为，

该调温系统还具有：

第3制冷机单元；以及

第3流体流通装置，其使由所述第3制冷机单元冷却的第3流体流通，

所述第3制冷机单元具有第3侧制冷回路，该第3侧制冷回路由第3侧压缩机、第3侧冷凝器、第3侧膨胀阀以及第3侧蒸发器按照该顺序以使第3侧制冷剂循环的方式连接而成，所述第3制冷机单元通过所述第3侧蒸发器对所述第3流体进行冷却，

所述冷却水流通装置还具有从所述共同配管分支的第3冷却管，

所述第3侧冷凝器通过从所述第3冷却管流出的所述冷却水对所述第3侧制冷剂进行冷却。

在该结构中，能够通过第3流体流通装置来增加温度控制模式的变化，另一方面，通过使针对高温侧冷凝器、第2侧冷凝器以及第3侧冷凝器的冷却系统通用化，能够尽可能地抑制因设置第3流体流通装置造成的调温系统的复杂化和高成本化。

也可以为，所述阀单元具有：

第1提供流路，其使流入到第1流入口的所述第1流体流通并从第1流出口流出；

第1提供侧电磁切换阀，其通过开状态和闭状态的切换，对所述第1提供流路中的所述第1流体的流通和切断进行切换；

第1分支流路，其从所述第1提供流路的比所述第1提供侧电磁切换阀靠上游侧的部分分支，使从所述第1提供流路流入的所述第1流体流通；

第1分支侧电磁切换阀，其通过开状态和闭状态的切换，对所述第1分支流路中的所述第1流体的流通和切断进行切换；

第2提供流路，其使流入到第2流入口的所述第2流体流通并从第2流出口流出；

第2提供侧电磁切换阀，其通过开状态和闭状态的切换，对所述第2提供流路中的所述第2流体的流通和切断进行切换；

第2分支流路，其从所述第2提供流路的比所述第2提供侧电磁切换阀靠上游侧的部分分支，使从所述第2提供流路流入的所述第2流体流通；

第2分支侧电磁切换阀，其通过开状态和闭状态的切换，对所述第2分支流路中的所述第2流体的流通和切断进行切换；

接受流路，其接受从所述第1流出口流出并经由规定区域后返回的所述第1流体或从所述第2流出口流出并经由所述规定区域后返回的所述第2流体；

第1循环流路和第2循环流路，它们从所述接受流路分支为两支；

第1循环侧电磁切换阀，其对所述第1循环流路的开状态和闭状态进行切换；以及

第2循环侧电磁切换阀，其对所述第2循环流路的开状态和闭状态进行切换。

在该结构中，在从使第1流体流出的状态切换为使第2流体流出的状态时，或者进行相反的切换时，用于切换流体的流动的阀是电磁切换阀，因此通过电流的提供和切断，能够迅速地切换第1流体的提供和第2流体的提供。另外，用于切换流体的流动的阀是电磁切换阀，因此能够使阀座的口径比比例电磁阀大，从而能够适当地对大流量的液体进行开闭。另外，相比于使用比例电磁阀的情况，还能够抑制液体的泄漏。由此，能够迅速地切换并提供不同温度的流体(第1流体和第2流体)，并且能够抑制所提供的流体的温度变动。

在本发明的一个实施方式的调温系统中，也可以为，所述中温侧制冷剂与所述低温侧制冷剂是相同的制冷剂。

在本发明中，由于目的不在于利用被提供中温侧制冷剂的中温侧第1蒸发器和被提供低温侧制冷剂的低温侧蒸发器将第1流体温度控制为不同的温度，因此能够使中温侧制冷剂与低温侧制冷剂为相同的制冷剂，由此，能够迅速地将第1流体冷却至极低温。另一方面，在开始动作时，当第1流体例如为常温时，中温侧制冷剂和低温侧制冷剂的过热度过大，会对运转产生妨碍，但该问题能够通过如下方式解决：预先利用被第2制冷机单元冷却后的第2流体对温度控制对象进行冷却，使第1流体通过冷却后的温度控制对象而进行冷却。

也可以为，所述中温侧制冷机还具有级联冷却用回路，该级联冷却用回路具有：冷却用流路，其从所述中温侧制冷回路的所述中温侧冷凝器的下游侧且所述中温侧第1膨胀阀的上游侧的部分分支，与所述级联用旁路回路的所述中温侧第2蒸发器的下游侧的部分连接，使从所述中温侧制冷回路分支的所述中温侧制冷剂流通；以及中温侧第3膨胀阀，其设置于所述冷却用流路。

在该结构中，级联冷却用回路使被中温侧第3膨胀阀膨胀后的低温低压的中温侧制冷剂混入到从中温侧第2蒸发器流出的中温侧制冷剂中，通过对从中温侧第2蒸发器流出的中温侧制冷剂的温度进行调节，能够使从中温侧第1蒸发器流出的中温侧制冷剂的温度与从中温侧第2蒸发器流出的中温侧制冷剂的温度相等。在本实施方式中，中温侧第1蒸发器和中温侧第2蒸发器对相互不同的流体(第1流体和低温侧制冷剂)进行冷却，因此会产生从中温侧第1蒸发器流出的中温侧制冷剂的温度与从中温侧第2蒸发器流出的中温侧制冷剂的温度不同的状况。在产生这样的状况时，通过使从中温侧第1蒸发器流出的中温侧制冷剂的温度与从中温侧第2蒸发器流出的中温侧制冷剂的温度相等，能够减轻可能因存在温差的中温侧制冷剂混合而产生的对中温侧制冷机的负担，因此能够抑制中温侧制冷机的损伤。

在本发明的一个实施方式的调温系统中，也可以为，所述低温侧制冷回路的所述低温侧冷凝器的下游侧且所述低温侧膨胀阀的上游侧的部分和所述低温侧制冷回路的所述低温侧蒸发器的下游侧且所述低温侧压缩机的上游侧的部分构成内部热交换器，该内部热交换器能够进行通过各所述部分的所述低温侧制冷剂的热交换。

在该结构中，能够通过内部热交换器来降低可能在开始动作时产生的低温侧制冷剂的过热度的增大。

发明效果

根据本发明的调温系统，能够容易且稳定地实现极低温的冷却，并且还能够迅速地实施包含极低温的温度区域的温度控制范围内的温差较大的温度控制的切换。

附图说明

图1是一个实施方式的调温系统的概略图。

图2是构成图1的调温系统的中温侧制冷机和低温侧制冷机的放大图。

图3是构成图1的调温系统的低温侧制冷机的放大图。

图4是构成图1的调温系统的阀单元的概略图。

图5是对图1的调温系统的动作进行说明的图。

图6是对图1的调温系统的动作进行说明的图。

图7是可作为设置在图4的阀单元中的阀而使用的先导反冲(pilot-kick)式电磁阀的剖视图。

图8是示出阀单元的变形例的概略图。

图9是对具有图8所示的变形例的阀单元的调温系统的动作进行说明的图。

图10是对具有图8所示的变形例的阀单元的调温系统的动作进行说明的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的一个实施方式进行详细说明。

图1是本发明的一个实施方式的调温系统1的概略图。本实施方式的调温系统1具有：第1制冷机单元10；第2制冷机单元40；第3制冷机单元50；第1流体流通装置20，其使被第1制冷机单元10冷却的第1流体流通；第2流体流通装置60，其使被第2制冷机单元40冷却的第2流体流通；第3流体流通装置70，其使被第3制冷机单元50冷却的第3流体流通；阀单元80；以及控制装置90。

调温系统1通过第1制冷机单元10对由第1流体流通装置20流通的第1流体进行冷却，并将冷却后的第1流体从第1流体流通装置20向阀单元80提供。另外，调温系统1通过第2制冷机单元40对由第2流体流通装置60流通的第2流体进行冷却，并将冷却后的第2流体从第2流体流通装置60向阀单元80提供。这里，阀单元80从第1流体流通装置20接受第1流体，并且从第2流体流通装置60接受第2流体，从而选择性地使第1流体和第2流体中的任意流体流出。

将从阀单元80流出的第1流体或第2流体向温度控制对象Ta提供，在对温度控制对象Ta的一部分进行了温度控制之后，经由阀单元80返回到第1流体流通装置20或第2流体流通装置60。另外，调温系统1通过第3制冷机单元50对由第3流体流通装置70流通的第3流体进行冷却，并将冷却后的第3流体向温度控制对象Ta提供，从而对温度控制对象Ta的其他的一部分进行温度控制。之后，第3流体返回到第3流体流通装置70。

在本实施方式的调温系统1中，由第1流体流通装置20流通的第1流体在20℃至-70℃(优选-80℃)的范围内被温度控制，由第2流体流通装置60流通的第2流体在80℃至-10℃的范围内被温度控制，由第3流体流通装置70流通的第3流体在150℃～10℃的范围内被温度控制。但是，调温系统1的制冷能力和冷却流体的温度没有特别限定。

另外，控制装置90与各制冷机单元(10、40、50)、各流体流通装置(20、60、70)以及阀单元80电连接，对该各装置的动作进行控制。控制装置90可以是例如包含CPU、ROM、RAM等的计算机，也可以根据存储的计算机程序对各制冷机单元(10、40、50)、各流体流通装置(20、60、70)以及阀单元80的动作进行控制。以下，对构成调温系统1的各部分进行详细叙述。

＜第1制冷机单元＞

第1制冷机单元10是三元式制冷装置，具有分别作为热泵式的制冷机而构成的高温侧制冷机100、中温侧制冷机200以及低温侧制冷机300。

在高温侧制冷机100与中温侧制冷机200之间构成有第1级联冷凝器CC1，在中温侧制冷机200与低温侧制冷机300之间构成有第2级联冷凝器CC2。由此，第1制冷机单元10能够通过由高温侧制冷机100循环的高温侧制冷剂对由中温侧制冷机200循环的中温侧制冷剂进行冷却，并且能够通过冷却后的中温侧制冷剂对由低温侧制冷机300循环的低温侧制冷剂进行冷却。

(高温侧制冷机)

高温侧制冷机100具有：高温侧制冷回路110，其由高温侧压缩机101、高温侧冷凝器102、高温侧膨胀阀103以及高温侧蒸发器104按照该顺序以使高温侧制冷剂循环的方式通过配管部件(管)连接而成；高温侧热气回路120；以及冷却用旁路回路130。

在高温侧制冷回路110中，高温侧压缩机101对从高温侧蒸发器104流出的基本上为气体状态的高温侧制冷剂进行压缩，以升温升压后的状态向高温侧冷凝器102提供。高温侧冷凝器102通过冷却水对被高温侧压缩机101压缩后的高温侧制冷剂进行冷却，并且进行冷凝，使高温侧制冷剂为规定的温度的高压的液体状态，并且向高温侧膨胀阀103提供。

在本实施方式中，调温系统1还具有冷却水流通装置2，冷却水流通装置2具有从共同配管2A分支的第1冷却管2B、第2冷却管2C以及第3冷却管2D。其中，第1冷却管2B与高温侧冷凝器102连接，高温侧冷凝器102通过从第1冷却管2B流出的冷却水对高温侧制冷剂进行冷却。由冷却水流通装置2流通的冷却水可以是水，也可以使用其他的制冷剂。另外，第2冷却管2C与第2制冷机单元40的第2侧冷凝器42连接，第3冷却管2D与第3制冷机单元50的第3侧冷凝器52连接，在后面进行详细叙述。

高温侧膨胀阀103通过使从高温侧冷凝器102提供的高温侧制冷剂膨胀而使其减压，将与膨胀前相比降温和降压后的气液混合状态或液体状态的高温侧制冷剂向高温侧蒸发器104提供。高温侧蒸发器104与中温侧制冷机200的后述的中温侧冷凝器202一同构成第1级联冷凝器CC1，使所提供的高温侧制冷剂与由中温侧制冷机200循环的中温侧制冷剂进行热交换，从而对中温侧制冷剂进行冷却。与中温侧制冷剂热交换后的高温侧制冷剂升温，在理想的情况下为气体状态，从高温侧蒸发器104流出并再次被高温侧压缩机101压缩。

高温侧热气回路120具有：热气流路121，其从高温侧制冷回路110的高温侧压缩机101的下游侧且高温侧冷凝器102的上游侧的部分分支，与高温侧膨胀阀103的下游侧且高温侧蒸发器104的上游侧的部分连接；以及流量调节阀122，其设置于热气流路121。

高温侧热气回路120根据流量调节阀122的开闭和开度调节，使从高温侧压缩机101流出的高温侧制冷剂与由高温侧膨胀阀103膨胀后的高温侧制冷剂混合，从而对高温侧蒸发器104的制冷能力进行调节。即，为了高温侧蒸发器104的容量控制而设置高温侧热气回路120。在高温侧制冷机100中，通过设置高温侧热气回路120，能够迅速地对高温侧蒸发器104的制冷能力进行调节。

冷却用旁路回路130具有：冷却用流路131，其从高温侧制冷回路110的高温侧冷凝器102的下游侧且高温侧膨胀阀103的上游侧的部分分支，与高温侧压缩机101连接；以及冷却用膨胀阀132，其设置于冷却用流路131。冷却用旁路回路130使从高温侧冷凝器102流出的高温侧制冷剂膨胀，能够利用与膨胀前相比降温后的高温侧制冷剂对高温侧压缩机101进行冷却。

如以上那样，高温侧制冷机100所使用的高温侧制冷剂没有特别限定，根据对温度控制对象的目标冷却温度而适当决定。在本实施方式中，为了将由第1流体流通装置20流通的第1流体冷却至-70℃以下(优选-80℃以下)并通过冷却后的第1流体对温度控制对象进行冷却，使用R410A来作为高温侧制冷剂，但高温侧制冷剂的种类没有特别限定。也可以使用R32、R125、R134a、R407C、HFO系、CO₂以及氨等作为高温侧制冷剂。另外，高温侧制冷剂也可以是混合制冷剂。另外，也可以使用在R410A、R32、R125、R134a、R407C、混合制冷剂等中添加了正戊烷作为油载体而成的制冷剂。在添加了正戊烷的情况下，能够使高温侧压缩机101的润滑用的油与制冷剂一同适当地循环，从而能够使高温侧压缩机101稳定运转。另外，也可以添加丙烷来作为油载体。

(中温侧制冷机)

中温侧制冷机200具有：中温侧制冷回路210，其由中温侧压缩机201、中温侧冷凝器202、中温侧第1膨胀阀203以及中温侧第1蒸发器204按照该顺序以使中温侧制冷剂循环的方式通过配管部件(管)连接而成；级联用旁路回路220；中温侧热气回路230；以及级联冷却用回路240。

在中温侧制冷回路210中，中温侧压缩机201对从中温侧第1蒸发器204流出的基本上为气体状态的中温侧制冷剂进行压缩，以升温升压后的状态向中温侧冷凝器202提供。中温侧冷凝器202如上述那样与高温侧制冷机100的高温侧蒸发器104一同构成第1级联冷凝器CC1，在第1级联冷凝器CC1中通过高温侧制冷剂对所提供的中温侧制冷剂进行冷却，并且进行冷凝，使中温侧制冷剂为规定的温度的高压的液体状态并向中温侧第1膨胀阀203提供。

中温侧第1膨胀阀203通过使从中温侧冷凝器202提供的中温侧制冷剂膨胀而使其减压，将与膨胀前相比降温和降压后的气液混合状态或液体状态的中温侧制冷剂向中温侧第1蒸发器204提供。中温侧第1蒸发器204使所提供的中温侧制冷剂与由第1流体流通装置20流通的第1流体进行热交换而对该流体进行冷却。与由第1流体流通装置20流通的第1流体进行热交换后的中温侧制冷剂升温，在理想情况下为气体状态，从中温侧第1蒸发器204流出并再次被中温侧压缩机201压缩。

级联用旁路回路220具有：分支流路221，其从中温侧制冷回路210的中温侧冷凝器202的下游侧且中温侧第1膨胀阀203的上游侧的部分分支，与中温侧第1蒸发器204的下游侧且中温侧压缩机201的上游侧的部分连接，使从中温侧制冷回路210分支的中温侧制冷剂流通；中温侧第2膨胀阀223，其设置于分支流路221；以及中温侧第2蒸发器224，其在分支流路221上设置在比中温侧第2膨胀阀223靠下游侧的位置。

中温侧第2膨胀阀223通过使从中温侧制冷回路210分支的中温侧制冷剂膨胀而使其减压，将与膨胀前相比降温和降压后的气液混合状态或液体状态的中温侧制冷剂向中温侧第2蒸发器224提供。中温侧第2蒸发器224与低温侧制冷机300的后述的低温侧冷凝器302一同构成第2级联冷凝器CC2，使所提供的中温侧制冷剂与由低温侧制冷机300循环的低温侧制冷剂进行热交换，对低温侧制冷剂进行冷却。与低温侧制冷剂热交换后的中温侧制冷剂升温，在理想情况下为气体状态，从第2级联冷凝器CC2流出。而且，从第2级联冷凝器CC2(中温侧第2蒸发器224)流出的中温侧制冷剂与从中温侧第1蒸发器204流出的中温侧制冷剂合流而流入到中温侧压缩机201。

中温侧热气回路230具有：热气流路231，其从中温侧制冷回路210的中温侧压缩机201的下游侧且中温侧冷凝器202的上游侧的部分分支，与级联用旁路回路220的中温侧第2膨胀阀223的下游侧且中温侧第2蒸发器224的上游侧的部分连接；以及流量调节阀232，其设置于热气流路231。

中温侧热气回路230根据流量调节阀232的开闭和开度调节，使从中温侧压缩机201流出的中温侧制冷剂与由中温侧第2膨胀阀223膨胀的中温侧制冷剂混合，从而对第2级联冷凝器CC2(中温侧第2蒸发器224)的制冷能力进行调节。即，为了第2级联冷凝器CC2的容量控制而设置中温侧热气回路230。在中温侧制冷机200中，通过设置中温侧热气回路230，能够迅速地对第2级联冷凝器CC2的制冷能力进行调节。

另外，中温侧热气回路230具有将被中温侧压缩机201吸入的制冷剂的压力维持为恒定的功能。在本实施方式中，中温侧第1蒸发器204和中温侧第2蒸发器224对相互不同的流体(第1流体和低温侧制冷剂)进行冷却，因此会产生从中温侧第1蒸发器204流出的中温侧制冷剂的压力与从中温侧第2蒸发器224流出的中温侧制冷剂的压力不同的状况。在产生这样的状况时，在本实施方式中，中温侧热气回路230在中温侧第2膨胀阀223的下游侧使高温且高压的中温侧制冷剂混入到在中温侧第2蒸发器224的上游侧的部分流动的中温侧制冷剂中，从而能够对从中温侧第2蒸发器224流出的中温侧制冷剂的压力进行调节。由此，能够使从中温侧第1蒸发器204流出的中温侧制冷剂的压力与从中温侧第2蒸发器224流出的中温侧制冷剂的压力相等。在它们为相等的压力的情况下，抑制了中温侧制冷剂的状态在中温侧压缩机201的上游侧出现紊乱，从而抑制温度控制的精度降低。

另外，级联冷却用回路240具有：冷却用流路241，其从中温侧制冷回路210的中温侧冷凝器202的下游侧且中温侧第1膨胀阀203的上游侧的部分分支，与级联用旁路回路220的中温侧第2蒸发器224的下游侧的部分连接，使从中温侧制冷回路210分支的中温侧制冷剂流通；以及中温侧第3膨胀阀243，其设置于冷却用流路241。

级联冷却用回路240具有如下的功能：在从构成第2级联冷凝器CC2的中温侧第2蒸发器224流出的中温侧制冷剂的温度比从中温侧第1蒸发器204流出的中温侧制冷剂的温度高的情况下，使从构成第2级联冷凝器CC2的中温侧第2蒸发器224流出的中温侧制冷剂的温度下降。在本实施方式中，中温侧第1蒸发器204和中温侧第2蒸发器224对相互不同的流体(第1流体和低温侧制冷剂)进行冷却，因此会产生从中温侧第1蒸发器204流出的中温侧制冷剂的温度与从中温侧第2蒸发器224流出的中温侧制冷剂的温度不同的状况。在产生这样的状况时，在本实施方式中，级联冷却用回路240使在中温侧第3膨胀阀243中膨胀后的低温且低压的中温侧制冷剂混入到从中温侧第2蒸发器224流出的中温侧制冷剂中，从而能够对从中温侧第2蒸发器224流出的中温侧制冷剂的温度进行调节。由此，能够使从中温侧第1蒸发器204流出的中温侧制冷剂的温度与从中温侧第2蒸发器224流出的中温侧制冷剂的温度相等。在它们为相等的温度的情况下，减轻可能因混合温差较大的中温侧制冷剂而产生的对中温侧制冷机200的负担，抑制中温侧制冷机200的损伤。

如以上那样，中温侧制冷机200所使用的中温侧制冷剂没有特别限定，但与高温侧制冷剂的情况相同，能够根据对温度控制对象的目标冷却温度而适当决定。在本实施方式中，为了将由第1流体流通装置20流通的第1流体冷却至-70℃以下(优选-80℃以下)，使用R23来作为中温侧制冷剂，但中温侧制冷剂的种类没有特别限定。

(低温侧制冷机)

低温侧制冷机300具有：低温侧制冷回路310，其由低温侧压缩机301、低温侧冷凝器302、低温侧膨胀阀303以及低温侧蒸发器304按照该顺序以使低温侧制冷剂循环的方式通过配管部件(管)连接而成；以及低温侧热气回路320。

在低温侧制冷回路310中，低温侧压缩机301对从低温侧蒸发器304流出的基本上为气体状态的低温侧制冷剂进行压缩，以升温升压后的状态向低温侧冷凝器302提供。低温侧冷凝器302如上述那样，与中温侧制冷机200的中温侧第2蒸发器224一同构成第2级联冷凝器CC2，在第2级联冷凝器CC2中通过中温侧制冷剂对所提供的低温侧制冷剂进行冷却，并且进行冷凝，使低温侧制冷剂为规定的温度的高压的液体状态并向低温侧膨胀阀303提供。

低温侧膨胀阀303通过使从低温侧冷凝器302提供的低温侧制冷剂膨胀而进行减压，将与膨胀前相比降温降压后的气液混合状态或液体状态的低温侧制冷剂向低温侧蒸发器304提供。低温侧蒸发器304使所提供的低温侧制冷剂与由第1流体流通装置20流通的第1流体进行热交换而对该流体进行冷却。与由第1流体流通装置20流通的第1流体热交换后的低温侧制冷剂升温，在理想的情况下为气体状态，从低温侧蒸发器304流出并再次被低温侧压缩机301压缩。

低温侧热气回路320具有：热气流路321，其从低温侧制冷回路310的低温侧压缩机301的下游侧且低温侧冷凝器302的上游侧的部分分支，与低温侧膨胀阀303的下游侧且低温侧蒸发器304的上游侧的部分连接；以及流量调节阀322，其设置于热气流路321。

低温侧热气回路320根据流量调节阀322的开闭和开度调节，使从低温侧压缩机301流出的低温侧制冷剂与由低温侧膨胀阀303膨胀的低温侧制冷剂混合，从而对低温侧蒸发器304的制冷能力进行调节。即，为了低温侧蒸发器304的容量控制而设置低温侧热气回路320。在低温侧制冷机300中，通过设置低温侧热气回路320，能够迅速地对低温侧蒸发器304的制冷能力进行调节。

另外，在低温侧制冷机300中，低温侧制冷回路310的低温侧冷凝器302的下游侧且低温侧膨胀阀303的上游侧的第1部分311和低温侧制冷回路310的低温侧蒸发器304的下游侧且低温侧压缩机301的上游侧的第2部分312构成了能够使通过各部分311、312的低温侧制冷剂彼此进行热交换的内部热交换器IE。

在内部热交换器IE中，从低温侧冷凝器302流出而流入到低温侧膨胀阀303之前的低温侧制冷剂与从低温侧蒸发器304流出而流入到低温侧压缩机301之前的低温侧制冷剂相互进行热交换。由此，能够在流入低温侧膨胀阀303之前对从低温侧冷凝器302流出的低温侧制冷剂进行冷却，从而能够在流入低温侧压缩机301之前对从低温侧蒸发器304流出的低温侧制冷剂进行加热。其结果为，能够简单地提高低温侧蒸发器304的制冷能力，并且能够减轻针对低温侧压缩机301的耐久性能(耐冷性能)的确保的负担。

以上那样的低温侧制冷机300所使用的低温侧制冷剂没有特别限定，与高温侧制冷剂和中温侧制冷剂的情况相同，根据对温度控制对象的目标冷却温度而适当决定。在本实施方式中，为了将由第1流体流通装置20流通的第1流体冷却至-70℃以下(优选-80℃以下)，使用R23来作为低温侧制冷剂，但低温侧制冷剂的种类没有特别限定。

这里，本实施方式的中温侧制冷机200和低温侧制冷机300都使用R23，但也可以在中温侧制冷机200和低温侧制冷机300中使用相互不同的制冷剂。另外，在实现极低温的冷却的情况下，中温侧制冷机200和低温侧制冷机300中的至少一个也可以使用R1132a来代替R23。由于R1132a的沸点约为-83℃以下，能够降温至-70℃以下，因此在进行极低温的冷却时适合使用。而且，R1132a的全球变暖潜能值(GWP)极低，因此能够构成环保的装置。

另外，中温侧制冷机200和低温侧制冷机300中的至少一个也可以使用包含R23和其他制冷剂的混合制冷剂或包含R1132a和其他制冷剂的混合制冷剂。

例如，中温侧制冷机200和低温侧制冷机300中的至少一个也可以使用使R1132a与CO₂(R744)混合而成的混合制冷剂。在该情况下，能够实现极低温的冷却和全球变暖潜能值的抑制，并且能够容易地进行操作。

另外，中温侧制冷机200和低温侧制冷机300中的至少一个也可以使用使R1132a、R744以及R23混合而成的混合制冷剂。

另外，中温侧制冷机200和低温侧制冷机300中的至少一个例如也可以使用在包含R23、R1132a或R23和R1132a中的至少任意一种的混合制冷剂中添加正戊烷而成的制冷剂。正戊烷作为油载体而发挥功能，因此，在添加后的情况下，能够使压缩机201、301的润滑用的油与制冷剂一同适当地循环，从而能够使压缩机201、301稳定地运转。另外，也可以添加丙烷来作为油载体。

另外，以上说明的第1制冷机单元10如上述那样通过提供到中温侧第1蒸发器204的中温侧制冷剂而与由第1流体流通装置20流通的第1流体进行热交换，从而对该流体进行冷却，并且通过提供到低温侧蒸发器304的低温侧制冷剂而与第1流体进行热交换，从而对该流体进行冷却。此时，第1制冷机单元10使中温侧第1膨胀阀203和中温侧第2膨胀阀223的双方为开状态，在通过中温侧制冷机200的中温侧第1蒸发器204对第1流体进行冷却之后，通过低温侧制冷机300的低温侧蒸发器304进行冷却。此时的中温侧第1膨胀阀203和中温侧第2膨胀阀223的开度被设定为，使中温侧第1蒸发器204所输出的制冷能力为至少2kW以上，使低温侧蒸发器304所输出的制冷能力为至少2kW以上(在本例中为11kW以上)。

＜第2制冷机单元＞

第2制冷机单元40具有第2侧制冷回路45，该第2侧制冷回路45由第2侧压缩机41、第2侧冷凝器42、第2侧膨胀阀43以及第2侧蒸发器44按照该顺序以使第2侧制冷剂循环的方式连接而成，该第2制冷机单元40通过第2侧蒸发器44对由第2流体流通装置60流通的第2流体进行冷却。

在第2侧制冷回路45中，第2侧压缩机41对从第2侧蒸发器44流出的基本上为气体状态的第2侧制冷剂进行压缩，以升温升压后的状态向第2侧冷凝器42提供。第2侧冷凝器42通过冷却水对被第2侧压缩机41压缩后的第2侧制冷剂进行冷却，并且进行冷凝，使第2侧制冷剂为规定的温度的高压的液体状态并向第2侧膨胀阀43提供。这里，第2侧冷凝器42与冷却水流通装置2的第2冷却管2C连接，通过从第2冷却管2C流出的冷却水对第2侧制冷剂进行冷却。

第2侧膨胀阀43通过使从第2侧冷凝器42提供的第2侧制冷剂膨胀而进行减压，将与膨胀前相比降温和降压后的气液混合状态或液体状态的第2侧制冷剂向第2侧蒸发器44提供。第2侧蒸发器44使所提供的第2侧制冷剂与由第2流体流通装置60流通的第2流体进行热交换而对该流体进行冷却。与由第2流体流通装置60流通的第2流体热交换后的第2侧制冷剂升温，在理想情况下为气体状态，从第2侧蒸发器44流出并再次被第2侧压缩机41压缩。

以上那样的第2制冷机单元40的第2侧制冷回路45所使用的第2侧制冷剂没有特别限定，但从沸点比第1制冷机单元10的低温侧制冷机300所使用的低温侧制冷剂的沸点高的制冷剂中进行选择。另外，在选择第2侧制冷剂时，还考虑对温度控制对象的目标冷却温度。在本实施方式中，设想为将由第2流体流通装置60流通的第2流体冷却至-10℃，因此使用R410A来作为第2侧制冷剂，但第2侧制冷剂的种类没有特别限定。另外，R410A的沸点约为-52℃，R23的沸点约为-82℃。

＜第3制冷机单元＞

第3制冷机单元50具有第3侧制冷回路55，该第3侧制冷回路55由第3侧压缩机51、第3侧冷凝器52、第3侧膨胀阀53以及第3侧蒸发器54按照该顺序以使第3侧制冷剂循环的方式连接而成，该第3制冷机单元50通过第3侧蒸发器54对由第3流体流通装置70流通的第3流体进行冷却。

在第3侧制冷回路55中，第3侧压缩机51对从第3侧蒸发器54流出的基本上为气体状态的第3侧制冷剂进行压缩，以升温升压后的状态向第3侧冷凝器52提供。第3侧冷凝器52通过冷却水对被第3侧压缩机51压缩后的第3侧制冷剂进行冷却，并且进行冷凝，使第3侧制冷剂为规定的温度的高压的液体状态并向第3侧膨胀阀53提供。这里，第3侧冷凝器52与冷却水流通装置2的第3冷却管2D连接，通过从第3冷却管2D流出的冷却水对第3侧制冷剂进行冷却。

第3侧膨胀阀53通过使从第3侧冷凝器52提供的第3侧制冷剂膨胀而进行减压，将与膨胀前相比降温降压后的气液混合状态或液体状态的第3侧制冷剂向第3侧蒸发器54提供。第3侧蒸发器54使所提供的第3侧制冷剂与由第3流体流通装置70流通的第3流体进行热交换而对该流体进行冷却。与由第3流体流通装置70流通的第3流体热交换后的第3侧制冷剂升温，在理想情况下为气体状态，从第3侧蒸发器54流出并再次被第3侧压缩机51压缩。

以上那样的第3制冷机单元50的第3侧制冷回路55所使用的第3侧制冷剂没有特别限定，根据对温度控制对象的目标冷却温度而适当决定。在本实施方式中，使用R410A来作为第3侧制冷剂，但第3侧制冷剂的种类没有特别限定。

＜第1流体流通装置＞

接下来，第1流体流通装置20具有：第1侧流体流路21，其供第1流体流通；以及第1侧泵22，其赋予用于使第1流体在第1侧流体流路21中流通的驱动力。本实施方式的第1侧流体流路21使上游口21U与下游口21D之间的中间部分与中温侧制冷机200的中温侧第1蒸发器204连接，并且与低温侧制冷机300的低温侧蒸发器304连接，此外使上游口21U和下游口21D与阀单元80连接。

从第1侧泵22流出的第1流体在中温侧第1蒸发器204中被中温侧制冷剂冷却之后，在低温侧蒸发器304中被低温侧制冷剂冷却。之后，第1流体流入阀单元80。阀单元80对将接受的第1流体提供到温度控制对象Ta侧后返回到第1侧流体流路21的状态和不将第1流体提供到温度控制对象Ta侧便返回到第1侧流体流路21的状态进行切换。由第1流体流通装置20流通的第1流体没有特别限定，但在本实施方式中，使用超低温用的不冻液。

＜第2流体流通装置＞

第2流体流通装置60具有：第2侧流体流路61，其供第2流体流通；以及第2侧泵62，其赋予用于使第2流体在第2侧流体流路61中流通的驱动力。本实施方式的第2侧流体流路61使上游口61U与下游口61D之间的中间部分与第2制冷机单元40的第2侧蒸发器44连接，并且使上游口61U和下游口61D与阀单元80连接。

从第2侧泵62流出的第2流体在第2侧蒸发器44中被第2侧制冷剂冷却之后流入阀单元80。阀单元80对将接受的第2流体提供到温度控制对象Ta侧后返回到第2侧流体流路61的状态和不将第2流体提供到温度控制对象Ta侧便返回到第2侧流体流路61的状态进行切换。由第2流体流通装置60流通的第2流体没有特别限定，但在本实施方式中，使用与由第1流体流通装置20流通的第1流体相同的超低温用的不冻液。但是，如果混入到作为第1流体而使用的不冻液中也不会产生障碍，则作为第2流体而使用的不冻液也可以与构成第1流体的不冻液不同。

＜第3流体流通装置＞

第3流体流通装置70具有：第3侧流体流路71，其供第3流体流通；以及第3侧泵72，其赋予用于使第3流体在第3侧流体流路71中流通的驱动力。在本实施方式的第3侧流体流路71中，其中间部分与第3制冷机单元50的第3侧蒸发器54连接，其下游侧端部与温度控制对象Ta连接，并且其上游侧端部也与温度控制对象Ta连接。

从第3侧泵72流出的第3流体在第3侧蒸发器54中被第3侧制冷剂冷却之后流入到温度控制对象Ta，之后，返回第3侧流体流路71。由第3流体流通装置70流通的第3流体没有特别限定，但在本实施方式中，不使用超低温用的不冻液，而使用在150℃～10℃的范围内无障碍流动的不冻液。

＜阀单元＞

接下来，参照图4，对阀单元80进行说明。在图4中，示意性地示出第1流体流通装置20和第2流体流通装置60。

阀单元80与第1流体流通装置20的第1侧流体流路21的上游口21U和下游口21D流体连接，并且与第2流体流通装置60的第2侧流体流路61的上游口61U和下游口61D流体连接，从第1侧流体流路21的下游口21D提供第1流体，从第2侧流体流路61的下游口61D提供第2流体。而且，阀单元80构成为，对使第1流体向温度控制对象Ta流出之后返回到上游口21U并且不使第2流体向温度控制对象Ta流出而返回到上游口61U的状态和不使第1流体向温度控制对象Ta流出而返回到上游口21U并且使第2流体向温度控制对象Ta流出之后返回到上游口61U的状态进行切换。

阀单元80和温度控制对象Ta经由提供侧中继流路901和返回侧中继流路902而与阀单元80流体连接，在阀单元80将第1流体或第2流体向温度控制对象Ta提供的情况下，通过了温度控制对象Ta后的第1流体或第2流体经由返回侧中继流路902而返回到阀单元80。另一方面，在不将第1流体或第2流体向温度控制对象Ta提供的情况下，第1流体或第2流体在阀单元80内进行方向转换，返回到第1侧流体流路21或第2侧流体流路61。

阀单元80具有第1提供流路831、第1提供侧电磁切换阀841、第1分支流路851、第1分支侧电磁切换阀861、第2提供流路832、第2提供侧电磁切换阀842、第2分支流路852、第2分支侧电磁切换阀862、接受流路870、第1循环流路871、第2循环流路872、第1循环侧电磁切换阀881以及第2循环侧电磁切换阀882。另外，本说明书所使用的“切换阀”这一术语的意思是切换二向阀。

第1提供流路831具有第1流入口831A和第1流出口831B，构成为使流入到第1流入口831A的第1流体流通并从第1流出口831B流出。在本实施方式中，第1流入口831A与第1侧流体流路21的下游口21D直接连接。因此，第1流入口831A在连接第1侧流体流路21之前的状态下向外部开口。

第1提供侧电磁切换阀841设置于第1提供流路831，构成为通过开状态和闭状态的切换，对第1提供流路831中的第1流体的流通和切断进行切换。第1提供侧电磁切换阀841具有螺线管，通过对螺线管施加电流而对励磁和非励磁进行切换，从而进行开状态和闭状态的切换。

另外，在第1提供流路831中设置有第1止回阀891，该第1止回阀891配置在比第1提供侧电磁切换阀841靠下游侧的位置。第1止回阀891抑制第1流体的从第1流出口831B朝向第1提供侧电磁切换阀841的流通。

第1分支流路851从第1提供流路831的比第1提供侧电磁切换阀841靠上游侧的部分分支，构成为使从第1提供流路831流入的第1流体流通。

第1分支侧电磁切换阀861设置于第1分支流路851，构成为通过开状态和闭状态的切换，对第1分支流路851中的第1流体的流通和切断进行切换。第1分支侧电磁切换阀861具有螺线管，通过对螺线管施加电流而对励磁和非励磁进行切换，从而进行开状态和闭状态的切换。

第2提供流路832具有第2流入口832A和第2流出口832B，构成为使流入到第2流入口832A的第2流体流通并从第2流出口832B流出。在本实施方式中，第2流入口832A与第2侧流体流路61的下游口61D直接连接。因此，第2流入口832A在连接第2侧流体流路61之前的状态下向外部开口。

第2提供侧电磁切换阀842设置于第2提供流路832，构成为通过开状态和闭状态的切换，对第2提供流路832中的第2流体的流通和切断进行切换。第2提供侧电磁切换阀842具有螺线管，通过对螺线管施加电流而对励磁和非励磁进行切换，从而进行开状态和闭状态的切换。

另外，在第2提供流路832中设置有第2止回阀892，该第2止回阀892配置在比第2提供侧电磁切换阀842靠下游侧的位置。第2止回阀892抑制第2流体的从第2流出口832B朝向第2提供侧电磁切换阀842的流通。

这里，本实施方式的阀单元80还具有提供侧共同流路896，该提供侧共同流路896具有：连接口896A，其与第1提供流路831的第1流出口831B和第2提供流路832的第2流出口832B连接；以及端口896B，其与提供侧中继流路901直接连接。

提供侧共同流路896的端口896B在连接提供侧中继流路901之前的状态下向外部开口。在本实施方式中，通过设置提供侧共同流路896，来自第1侧流体流路21的第1流体或来自第2侧流体流路61的第2流体从作为通用出口的提供侧共同流路896的端口896B被提供到提供侧中继流路901。

第2分支流路852从第2提供流路832的比第2提供侧电磁切换阀842靠上游侧的部分分支，构成为使从第2提供流路832流入的第2流体流通。

第2分支侧电磁切换阀862设置于第2分支流路852，构成为通过开状态和闭状态的切换，对第2分支流路852中的第2流体的流通和切断进行切换。第2分支侧电磁切换阀862具有螺线管，通过对螺线管施加电流而对励磁和非励磁进行切换，从而进行开状态和闭状态的切换。

接受流路870构成为，经由返回侧中继流路902来接受从第1流出口831B流出并经由温度控制对象Ta后返回到阀单元80侧的第1流体或从第2流出口832B流出并经由温度控制对象Ta后返回到阀单元80侧的第2流体。接受流路870的上游口与返回侧中继流路902直接连接，在连接返回侧中继流路902之前的状态下向外部开口。

从接受流路870的下游口分支出第1循环流路871和第2循环流路872这两支，第1循环流路871和第2循环流路872能够使从接受流路870的下游口流出的流体流通。

第1循环侧电磁切换阀881设置于第1循环流路871，构成为对第1循环流路871的开状态和闭状态进行切换。第1循环侧电磁切换阀881具有螺线管，通过对螺线管施加电流而对励磁和非励磁进行切换，从而进行开状态和闭状态的切换。

第2循环侧电磁切换阀882设置于第2循环流路872，构成为对第2循环流路872的开状态和闭状态进行切换。第2循环侧电磁切换阀882具有螺线管，通过对螺线管施加电流而对励磁和非励磁进行切换，从而进行开状态和闭状态的切换。

这里，本实施方式的阀单元80还具有第1排出侧共同流路897，该第1排出侧共同流路897具有：连接口897A，其与第1分支流路851的下游口和第1循环流路871的下游口连接；以及端口897B，其与第1侧流体流路21的上游口21U直接连接。另外，阀单元80还具有第2排出侧共同流路898，该第2排出侧共同流路898具有：连接口898A，其与第2分支流路852的下游口和第2循环流路872的下游口连接；以及端口898B，其与第2侧流体流路61的上游口61U直接连接。

第1排出侧共同流路897的端口897B在连接第1侧流体流路21之前的状态下向外部开口，第2排出侧共同流路898的端口898B在连接第2侧流体流路61之前的状态下向外部开口。

另外，在上述那样的阀单元80中，第1提供侧电磁切换阀841、第2提供侧电磁切换阀842、第1分支侧电磁切换阀861、第2分支侧电磁切换阀862、第1循环侧电磁切换阀881以及第2循环侧电磁切换阀882分别由相同尺寸且相同构造的先导式电磁切换阀构成，更详细而言，由先导反冲式电磁切换阀构成。

图7是能够作为阀单元80的上述各阀而使用的先导反冲式电磁切换阀的剖视图。

图7所示的先导反冲式电磁切换阀具有：阀身10004，其具有流入端口1001、流出端口1002以及形成于该流入端口1001和该流出端口1002之间的阀座1003；阀体1005，其配置为能够与阀座1003分离；以及螺线管驱动部1010，其使阀体1005与阀座1003分离。

螺线管驱动部1010具有：轴状的可动铁芯1011；轴状的固定铁芯1012，其与可动铁芯1011在同轴上排列；线圈1013，其配置于可动铁芯1011和固定铁芯1012的周围；第1弹簧1014，其设置于可动铁芯1011与固定铁芯1012之间，对可动铁芯1011朝向阀座1003侧赋予弹力；以及第2弹簧1015，其使可动铁芯1011与阀体1005连结，对与阀座1003接触的状态的阀体1005朝向可动铁芯1011侧赋予弹力。在阀体1005中形成有开口1005A，在线圈1013为非励磁状态时，可动铁芯1011通过第1弹簧1014的弹力使开口1005A在其末端关闭。在向线圈1013提供电流而成为励磁状态时，可动铁芯1011向固定铁芯1012侧移动，使开口1005A打开。

在这样的先导反冲式电磁切换阀中，在从闭状态转移至开状态时，向线圈1013提供电流而成为励磁状态。此时，首先，流体从开口1005A向下游侧流动。之后，随着流体向下游侧流动，阀体1005远离阀座1003，流体从阀座1003向下游侧流动。先导反冲式电磁切换阀能够通过阶梯性的开动作来确保阀座1003的口径(流路面积)较大，因此适合例如对20L/min以上等的大流量的流体进行切换。

另外，只要能够在大流量时以流速不降低的方式向下游侧流动，则第1提供侧电磁切换阀841、第2提供侧电磁切换阀842、第1分支侧电磁切换阀861、第2分支侧电磁切换阀862、第1循环侧电磁切换阀881以及第2循环侧电磁切换阀882也可以由直动式的电磁切换阀构成。在流量不大的情况下，从成本方面考虑，优选使用直动式的电磁切换阀。另外，也可以采用不是先导反冲式的先导式电磁阀。

另外，在本实施方式中，第1提供侧电磁切换阀841、第2提供侧电磁切换阀842、第1分支侧电磁切换阀861、第2分支侧电磁切换阀862、第1循环侧电磁切换阀881以及第2循环侧电磁切换阀882是先导反冲式电磁切换阀。但是，也可以是，例如第1提供侧电磁切换阀841和第2提供侧电磁切换阀842是先导反冲式电磁切换阀，除此之外的阀是直动式的电磁切换阀。

另外，在本实施方式中，第1流体被温度控制为-70℃以下，因此各电磁阀的材料优选使用能够充分耐低温的材料。具体而言，阀身和阀体优选为由PTFE(聚四氟乙烯)形成。阀身也可以由黄铜形成。另外，也可以由不锈钢形成可动铁芯、固定铁芯以及弹簧等。

＜动作＞

接下来，对调温系统1的动作的一例进行说明。

在使调温系统1进行动作时，首先，按照控制装置90的指令，驱动第1制冷机单元10的高温侧制冷机100的高温侧压缩机101、中温侧制冷机200的中温侧压缩机201、低温侧制冷机300的低温侧压缩机301，驱动第2制冷机单元40的第2侧压缩机41，驱动第3制冷机单元50的第3侧压缩机51。另外，按照控制装置90的指令，驱动第1流体流通装置20的第1侧泵22、第2流体流通装置60的第2侧泵62以及第3流体流通装置70的第3侧泵72。

由此，高温侧制冷剂在高温侧制冷机100中循环，中温侧制冷剂在中温侧制冷机200中循环，低温侧制冷剂在低温侧制冷机300中循环。第2侧制冷剂在第2制冷机单元40中循环，第3侧制冷剂在第3制冷机单元50中循环。另外，第1液体在第1流体流通装置20中流通，第2流体在第2流体流通装置60中流通，第3流体在第3流体流通装置70中流通。

在冷却动作时，控制装置90能够对高温侧制冷机100的高温侧膨胀阀103、流量调节阀122和冷却用膨胀阀132、中温侧制冷机200的中温侧第1膨胀阀203、中温侧第2膨胀阀223、流量调节阀232和中温侧第3膨胀阀243以及低温侧制冷机300的低温侧膨胀阀303和流量调节阀322的开度进行适当调节。同样，也能够对第2侧膨胀阀43和第3侧膨胀阀53的开度进行调节。另外，在本实施方式中，上述各阀是能够根据外部信号对开度进行调节的电子膨胀阀。

在第1制冷机单元10中，在高温侧制冷机100中，由高温侧压缩机101压缩的高温侧制冷剂被高温侧冷凝器102冷凝，并向高温侧膨胀阀103提供。高温侧膨胀阀103使由高温侧冷凝器102冷凝的高温侧制冷剂膨胀而降温，并向高温侧蒸发器104提供。高温侧蒸发器104像上述那样与中温侧制冷机200的中温侧冷凝器202一同构成第1级联冷凝器CC1，使所提供的高温侧制冷剂与由中温侧制冷机200循环的中温侧制冷剂进行热交换而对中温侧制冷剂进行冷却。

在中温侧制冷机200中，由中温侧压缩机201压缩的中温侧制冷剂在第1级联冷凝器CC1中被冷凝，在图2所示的分支点BP处分支，如箭头所示，被输送到中温侧第1膨胀阀203和中温侧第2膨胀阀223。在将第1流体冷却至极低温时，中温侧第1膨胀阀203和中温侧第2膨胀阀223都打开。中温侧第1膨胀阀203使由第1级联冷凝器CC1冷凝的中温侧制冷剂膨胀而降温，并向中温侧第1蒸发器204提供。另一方面，中温侧第2膨胀阀223使由第1级联冷凝器CC1冷凝的中温侧制冷剂膨胀而降温，并向中温侧第2蒸发器224提供。

然后，中温侧第1蒸发器204通过中温侧制冷剂对由第1流体流通装置20流通的第1流体进行冷却。中温侧第2蒸发器224像上述那样与低温侧制冷机300的低温侧冷凝器302一同构成第2级联冷凝器CC2，使所提供的中温侧制冷剂与由低温侧制冷机300循环的低温侧制冷剂进行热交换而对低温侧制冷剂进行冷却。

在低温侧制冷机300中，由低温侧压缩机301压缩的低温侧制冷剂在第2级联冷凝器CC2中被冷凝，如图3所示的那样经由内部热交换器IE被输送至低温侧膨胀阀303。低温侧膨胀阀303使通过内部热交换器IE后的低温侧制冷剂膨胀而降温，并向低温侧蒸发器304提供。然后，低温侧蒸发器304通过低温侧制冷剂对由第1流体流通装置20流通的第1流体进行冷却。然后，被低温侧蒸发器304冷却后的第1流体在被中温侧第1蒸发器204冷却之后，流入到阀单元80。

另外，在内部热交换器IE中，使从低温侧冷凝器302流出而流入到低温侧膨胀阀303之前的低温侧制冷剂与从低温侧蒸发器304流出而流入到低温侧压缩机301之前的低温侧制冷剂相互进行热交换。由此，能够对从低温侧冷凝器302流出的低温侧制冷剂赋予过冷却度。

在第2制冷机单元40中，在第2侧制冷回路45中，由第2侧压缩机41压缩的第2侧制冷剂被第2侧冷凝器42冷凝，并向第2侧膨胀阀43提供。第2侧膨胀阀43使由第2侧冷凝器42冷凝的第2侧制冷剂膨胀而降温，并向第2侧蒸发器44提供。第2侧蒸发器44通过所提供的第2侧制冷剂对由第2流体流通装置60流通的第2流体进行冷却。然后，被第2侧蒸发器44冷却后的第2流体流入阀单元80。

另外，在第3制冷机单元50中，在第3侧制冷回路55中，由第3侧压缩机51压缩的第3侧制冷剂被第3侧冷凝器52冷凝，并向第3侧膨胀阀53提供。第3侧膨胀阀53使由第3侧冷凝器52冷凝的第3侧制冷剂膨胀而降温，并向第3侧蒸发器54提供。第3侧蒸发器54通过所提供的第3侧制冷剂对由第3流体流通装置70流通的第3流体进行冷却。然后，被第3侧蒸发器54冷却后的第3流体流入温度控制对象Ta，在对温度控制对象Ta进行温度控制之后，返回第3流体流通装置70。

另一方面，流入到阀单元80的第1流体和第2流体被选择性地向温度控制对象Ta提供。根据来自控制装置90的控制信号对阀单元80所包含的各阀的开闭进行控制。

在向温度控制对象Ta提供第1流体时，第1提供侧电磁切换阀841和第1循环侧电磁切换阀881为开状态，并且第1分支侧电磁切换阀861为闭状态。另外，第2提供侧电磁切换阀842和第2循环侧电磁切换阀882为闭状态，并且第2分支侧电磁切换阀862为开状态。

此时，如图5所示，从第1侧流体流路21流出的第1流体经由第1提供流路831向温度控制对象Ta流动。然后，从温度控制对象Ta流出的第1流体经由返回侧中继流路902向接受流路870流动。之后，第1流体经由第1循环流路871和第1排出侧共同流路897而返回到第1侧流体流路21。另外，从第2侧流体流路61流出的第2流体在由第2侧流体流路61、第2提供流路832的一部分、第2分支流路852以及第2排出侧共同流路898构成的闭回路中循环。

另外，在向温度控制对象Ta提供第2流体时，第2提供侧电磁切换阀842和第2循环侧电磁切换阀882为开状态，并且第2分支侧电磁切换阀862为闭状态。另外，第1提供侧电磁切换阀841和第1循环侧电磁切换阀881为闭状态，并且第1分支侧电磁切换阀861为开状态。

此时，如图6所示，从第2侧流体流路61流出的第2流体经由第2提供流路832向温度控制对象Ta流动。然后，从温度控制对象Ta流出的第2流体经由返回侧中继流路902向接受流路870流动。之后，第2流体经由第2循环流路872和第2排出侧共同流路898而返回到第2侧流体流路61。另外，从第1侧流体流路21流出的第1流体在由第1侧流体流路21、第1提供流路831的一部分、第1分支流路851以及第1排出侧共同流路897构成的闭回路中循环。

在以上说明的调温系统1中，由第1流体流通装置20流通的第1流体在被中温侧制冷机200的中温侧第1蒸发器204冷却(预冷却)之后，被能够输出比中温侧第1蒸发器204大的制冷能力的低温侧制冷机300的低温侧蒸发器304冷却。由此，在实现将温度控制对象冷却至目标期望温度时，与在低温侧制冷机300中采用了高性能的压缩机的单纯的三元制冷装置相比，更容易制作调温系统1，具体而言，特别是能够使低温侧制冷机300的低温侧压缩机301简单化，因此能够容易且稳定地实现将温度控制对象冷却至被设定为极低温的温度区域的期望温度。

另外，通过与第1制冷机单元10不同的第2制冷机单元40，将第2流体温度控制为比第1流体低的温度。而且，利用阀单元80来选择性地切换被温度控制为各个不同温度的第1流体和第2流体并使其流出，从而能够迅速地实施包含极低温的温度区域的温度控制范围内的温差较大的温度控制的切换。

因此，能够容易且稳定地实现极低温的冷却，进而能够迅速地实施包含极低温的温度区域的温度控制范围内的温差较大的温度控制的切换。

另外，在内部热交换器IE中，从低温侧冷凝器302流出而流入到低温侧膨胀阀303之前的低温侧制冷剂与从低温侧蒸发器304流出而流入到低温侧压缩机301之前的低温侧制冷剂相互进行热交换。由此，能够对从低温侧冷凝器302流出的低温侧制冷剂在流入到低温侧膨胀阀303之前进行冷却，从而能够对从低温侧蒸发器304流出的低温侧制冷剂在流入到低温侧压缩机301之前进行加热。其结果为，能够简单地提高低温侧蒸发器304的制冷能力，并且能够减轻针对低温侧压缩机301的耐久性能(耐冷性能)的确保的负担。因此，即便不使低温侧压缩机301的性能过高，也容易实现期望的冷却，因此能够提高制作容易性。

另外，在开始动作时，存在从低温侧蒸发器304流出的低温侧制冷剂的过热度会增加的问题，但通过内部热交换器IE，能够降低低温侧制冷剂的过热度。另外，在本实施方式中，在开始动作时，首先，通过被第2制冷机单元40冷却后的第2流体对温度控制对象Ta进行冷却，接着，使第1流体流通装置20运转。然后，使第1流体通过冷却后的温度控制对象Ta而对第1流体进行冷却。接着，使第1制冷机单元10运转，利用中温侧第1蒸发器204和低温侧蒸发器304对被冷却至某种程度的第1流体进行冷却，从而能够解决过热度的问题。

另外，在阀单元80中，在从向温度控制对象Ta提供第1流体的状态切换为向温度控制对象Ta提供第2流体的状态时，或在进行相反的切换时，用于切换流体的流动的阀是电磁切换阀(841、842、861、862、881、882)，因此通过电流的提供和切断来迅速地切换第1流体的提供和第2流体的提供。另外，用于切换流体的流动的阀是电磁切换阀，因此能够使阀座的口径比比例电磁阀大，从而能够适当地对大流量的液体进行开闭。另外，相比于使用比例电磁阀的情况，能够抑制液体泄漏。因此，能够迅速地切换并提供不同温度的流体(第1流体和第2流体)，并且能够抑制所提供的流体的温度变动。即，能够抑制第2流体的温度因第1流体而发生变动，或者抑制第1温度因第2流体而发生变动。

另外，在本实施方式中，在使第1流体从第1流出口831B流出时，第1提供侧电磁切换阀841和第1循环侧电磁切换阀881为开状态，并且第1分支侧电磁切换阀861为闭状态。另外，第2提供侧电磁切换阀842和第2循环侧电磁切换阀882为闭状态，并且第2分支侧电磁切换阀862为开状态。另一方面，在使第2流体从第2流出口832B流出时，第2提供侧电磁切换阀842和第2循环侧电磁切换阀882为开状态，并且第2分支侧电磁切换阀862为闭状态。另外，第1提供侧电磁切换阀841和第1循环侧电磁切换阀881为闭状态，并且第1分支侧电磁切换阀861为开状态。

如上述那样，在本实施方式中，使第1流体从第1流出口831B流出时的各电磁切换阀的状态和使第2流体从第2流出口832B流出时的各电磁切换阀的状态能够通过使针对各阀的控制信号反转而进行切换。因此，能够极其迅速且容易地切换并提供不同温度的流体。

另外，在第1提供流路831中设置有第1止回阀891，该第1止回阀891配置在比第1提供侧电磁切换阀841靠下游侧的位置，在第2提供流路832中设置有第2止回阀892，该第2止回阀892配置在比第2提供侧电磁切换阀842靠下游侧的位置。由此，在使第1流体从第1流出口831B流出时，抑制第1流体向第2侧流体流路61侧流动，在使第2流体从第2流出口832B流出时，抑制第2流体向第1侧流体流路21侧流动。由此，通过抑制第1流体或第2流体的非期望的泄漏和温度变动，能够高效地提供流体。

另外，本发明不限于上述实施方式，能够在上述实施方式中追加各种变更。

＜阀单元的变形例＞

以下，对阀单元80的变形例进行说明。有时对变形例的结构部分中的与上述实施方式相同的部分标注相同的标号并省略说明。

图8所示的变形例的阀单元80’具有第1提供流路831、第2提供流路832、提供侧流路切换三向阀931、第1分支流路851、第1分支侧电磁切换阀861、第2分支流路852、第2分支侧电磁切换阀862、循环侧流路切换三向阀932、第1循环流路871以及第2循环流路872。

第1提供流路831具有第1流入口831A和第1流出口831B，构成为使流入到第1流入口831A的第1流体流通，并从第1流出口831B流出。

第2提供流路832具有第2流入口832A和第2流出口832B，构成为使流入到第2流入口832A的第2流体流通，并从第2流出口832B流出。

提供侧流路切换三向阀931具有：第1流体流入端口931A，其与第1流出口831B连接，接受第1流体；第2流体流入端口931B，其与第2流出口832B连接，接受第2流体；以及提供侧流出端口931C，该提供侧流路切换三向阀931构成为对第1流体流入端口931A与提供侧流出端口931C的流体连接和第2流体流入端口931B与提供侧流出端口931C的流体连接进行切换。

第1分支流路851从第1提供流路831分支，使从第1提供流路831流入的第1流体流通。第1分支侧电磁切换阀861设置于第1分支流路851，构成为通过开状态和闭状态的切换，对第1分支流路851中的第1流体的流通和切断进行切换。

第2分支流路852从第2提供流路832分支，使从第2提供流路832流入的第2流体流通。第2分支侧电磁切换阀862设置于第2分支流路852，构成为通过开状态和闭状态的切换，对第2分支流路852中的第2流体的流通和切断进行切换。

循环侧流路切换三向阀932具有：循环侧流入端口932A，其接受从提供侧流出端口931C流出并经由温度控制对象Ta后返回到阀单元80’侧的第1流体或第2流体；第1流出端口932B以及第2流出端口932C，该循环侧流路切换三向阀932构成为对循环侧流入端口932A与第1流出端口932B的流体连接和循环侧流入端口932A与第2流出端口932C的流体连接进行切换。

循环侧流入端口932A与接受流路870连接。第1循环流路871与第1流出端口932B连接，第2循环流路872与第2流出端口932C连接。这里，本实施方式的阀单元80’还具有第1排出侧共同流路897，该第1排出侧共同流路897具有：连接口897A，其与第1分支流路851的下游口和第1循环流路871的下游口连接；以及端口897B，其与第1侧流体流路21直接连接。另外，阀单元80’还具有第2排出侧共同流路898，该第2排出侧共同流路898具有：连接口898A，其与第2分支流路852的下游口和第2循环流路872的下游口连接；以及端口898B，其与第2侧流体流路61直接连接。

参照图9和图10对阀单元80’的动作进行说明。在以下的说明中，与上述实施方式相同，根据控制装置90的控制使阀单元80’的各阀进行动作。在图9和图10中，以粗线示出的部分表示流体流动的部位。

在使第1流体从提供侧流出端口931C流出时，提供侧流路切换三向阀931使第1流体流入端口931A与提供侧流出端口931C流体连接，使第2流体流入端口931B与提供侧流出端口931C流体切断。另外，循环侧流路切换三向阀932使循环侧流入端口932A与第1流出端口932B流体连接，使循环侧流入端口932A与第2流出端口932C流体切断。另外，第1分支侧电磁切换阀861为闭状态，第2分支侧电磁切换阀862为开状态。

此时，如图9所示，第1流体从第1侧流体流路21经由第1提供流路831和提供侧流出端口931C向温度控制对象Ta流动。然后，从温度控制对象Ta流出的第1流体经由返回侧中继流路902向接受流路870流动。之后，第1流体经由第1流出端口932B、第1循环流路871以及第1排出侧共同流路897返回到第1侧流体流路21。另外，从第2侧流体流路61流出的第2流体在由第2侧流体流路61、第2提供流路832的一部分、第2分支流路852以及第2排出侧共同流路898构成的闭回路中循环。

另外，在使第2流体从提供侧流出端口931C流出时，提供侧流路切换三向阀931使第1流体流入端口931A与提供侧流出端口931C流体切断，使第2流体流入端口931B与提供侧流出端口931C流体连接。另外，循环侧流路切换三向阀932使循环侧流入端口932A与第1流出端口932B流体切断，使循环侧流入端口932A与第2流出端口932C流体连接。另外，第1分支侧电磁切换阀861为开状态，第2分支侧电磁切换阀862为闭状态。

此时，如图10所示，从第2侧流体流路61流出的第2流体从第2侧流体流路61经由第2提供流路832和提供侧流出端口931C向温度控制对象Ta流动。然后，从温度控制对象Ta流出的第2流体经由返回侧中继流路902向接受流路870流动。之后，第2流体经由第2流出端口932C、第2循环流路872以及第2排出侧共同流路898返回到第2侧流体流路61。另外，从第1侧流体流路21流出的第1流体在由第1侧流体流路21、第1提供流路831的一部分、第1分支流路851以及第1排出侧共同流路897构成的闭回路中循环。

在以上的变形例的阀单元80’中，相比于上述实施方式的阀单元80，能够减少所使用的阀的个数，因此在组装作业和成本方面是有利的。

标号说明

1：调温系统；2：冷却水流通装置；2A：共同配管；2B：第1冷却管；2C：第2冷却管；2D：第3冷却管；10：第1制冷机单元；20：第1流体流通装置；21：第1侧流体流路；21U：上游口；21D：下游口；22：第1侧泵；100：高温侧制冷机；101：高温侧压缩机；102：高温侧冷凝器；103：高温侧膨胀阀；104：高温侧蒸发器；110：高温侧制冷回路；120：高温侧热气回路；121：热气流路；122：流量调节阀；130：冷却用旁路回路；131：冷却用流路；132：冷却用膨胀阀；200：中温侧制冷机；201：中温侧压缩机；202：中温侧冷凝器；203：中温侧第1膨胀阀；204：中温侧第1蒸发器；210：中温侧制冷回路；220：级联用旁路回路；221：分支流路；223：中温侧第2膨胀阀；224：中温侧第2蒸发器；230：中温侧热气回路；231：热气流路；232：流量调节阀；240：级联冷却用回路；241：冷却用流路；243：中温侧第3膨胀阀；300：低温侧制冷机；301：低温侧压缩机；302：低温侧冷凝器；303：低温侧膨胀阀；304：低温侧蒸发器；310：低温侧制冷回路；311：第1部分；312：第2部分；320：低温侧热气回路；321：热气流路；322：流量调节阀；40：第2制冷机单元；41：第2侧压缩机；42：第2侧冷凝器；43：第2侧膨胀阀；44：第2侧蒸发器；45：第2侧制冷回路；50：第3制冷机单元；51：第3侧压缩机；52：第3侧冷凝器；53：第3侧膨胀阀；54：第3侧蒸发器；55：第3侧制冷回路；60：第2流体流通装置；61：第2侧流体流路；61U：上游口；61D：下游口；62：第2侧泵；70：第3流体流通装置；71：第3侧流体流路；72：第3侧泵；80：阀单元；831：第1提供流路；831A：第1流入口；831B：第1流出口；832：第2提供流路；832A：第2流入口；832B：第2流出口；841：第1提供侧电磁切换阀；842：第2提供侧电磁切换阀；851：第1分支流路；852：第2分支流路；861：第1分支侧电磁切换阀；862：第2分支侧电磁切换阀；870：接受流路；871：第1循环流路；872：第2循环流路；881：第1循环侧电磁切换阀；882：第2循环侧电磁切换阀；891：第1止回阀；892：第2止回阀；896：提供侧共同流路；896A：连接口；896B：端口；897：第1排出侧共同流路；897A：连接口；897B：端口；898：第2排出侧共同流路；898A：连接口；898B：端口；901：提供侧中继流路；902：返回侧中继流路；90：控制装置；CC1：第1级联冷凝器；CC2：第2级联冷凝器；IE：内部热交换器；Ta：温度控制对象。