CN103307795A - 涡轮制冷机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

涡轮制冷机及其控制方法，在制冷机开始运转时防止产生从节能器向多级压缩机的中间级吸入制冷剂液滴。涡轮制冷机具备：蒸发器，从被冷却流体夺取热量将制冷剂蒸发而发挥制冷效果；多级涡轮压缩机，通过多级叶轮压缩制冷剂；冷凝器，利用冷却流体冷却压缩后的制冷剂气体以使其冷凝；中间冷却器亦即节能器，使冷凝后的制冷剂液的一部分蒸发并将蒸发后的制冷剂气体供给至多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分，该涡轮制冷机具备：控制阀，设置在将节能器与多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分连通的流路中来开闭流路，控制装置进行控制使得制冷机的运转开始时先关闭控制阀，运转开始后当冷凝器与蒸发器的压力差达到规定压力以上时，打开控制阀。

Description

涡轮制冷机及其控制方法

技术领域

本发明涉及具备节能器的涡轮制冷机，特别是涉及使用多级压缩节能器循环的涡轮制冷机及其控制方法。

背景技术

以往，制冷空调装置等中利用的涡轮制冷机，由封入有制冷剂的封闭系统构成，将从冷水（被冷却流体）夺取热量而使制冷剂蒸发从而发挥制冷效果的蒸发器、将由上述蒸发器蒸发了的制冷剂气体压缩，使其成为高压的制冷剂气体的压缩机、借助冷却水（冷却流体）对高压的制冷剂气体进行冷却而使其冷凝的冷凝器、对上述冷凝后的制冷剂进行减压而使其膨胀的膨胀阀（膨胀机构）通过制冷剂配管连结而构成。而且，在使用通过多级叶轮将制冷剂气体进行多级压缩的多级压缩机来作为压缩机的情况下，进行将由设置在冷凝器与蒸发器之间的制冷剂配管中的中间冷却器亦即节能器产生的制冷剂气体导入至压缩机的中间级（多级叶轮的中间部分）的动作（例如，专利文献1）。

专利文献1：日本特开2009-236430号公报

在具备上述节能器的涡轮制冷机中，利用节能器将液体制冷剂与制冷剂气体分离，并将分离后的制冷剂气体导入至多级压缩机的中间级（多级叶轮的中间部分），由此使作为制冷循环整体的制冷效果增加。在使具备节能器的涡轮制冷机运转的情况下，在额定运转附近，冷凝器与蒸发器之间的压力差是充分的，因此制冷剂从冷凝器经由节能器返回到蒸发器，不存在液体制冷剂滞留在节能器内的情况，从而有效地发挥节能器的气液分离功能。

然而，在制冷机的运转开始时，冷凝器与蒸发器之间的压力差未产生，因此制冷剂向蒸发器的返回情况不良，液体制冷剂会滞留在节能器内。

近年，将制冷机小型化而减小设置空间的要求越来越高，节能器也处于实现尽可能小型化的趋势。因此在制冷机开始运转时，还存在因节能器内滞留的液体制冷剂而造成除雾器的功能受损的情况，无法充分发挥节能器的气液分离功能，因此制冷剂液滴会被吸入到多级涡轮压缩机的中间级（多级叶轮的中间部分）。即，发生从节能器向多级涡轮压缩机的中间级的制冷剂液滴的转移（carry-over），因此制冷剂液滴会与高速旋转中的叶轮接触。起动停止的频度变高，若这样的情况长期持续则叶轮受到侵蚀，会降低压缩机的性能。另外还存在无法进行压缩机的稳定的运转的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的在于提供一种涡轮制冷机及其控制方法，当制冷机的运转开始时，能够防止产生从节能器向多级压缩机的中间级的制冷剂液滴的吸入。

为实现上述目的，本发明的涡轮制冷机的第一方式，是一种涡轮制冷机，具备：蒸发器，其从被冷却流体夺取热量而将制冷剂蒸发从而发挥制冷效果；多级涡轮压缩机，其通过多级叶轮将制冷剂压缩；冷凝器，其利用冷却流体对压缩后的制冷剂气体进行冷却以使其冷凝；中间冷却器亦即节能器，其使冷凝后的制冷剂液的一部分蒸发并将蒸发后的制冷剂气体供给至所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分，所述涡轮制冷机的特征在于，具备：控制阀，其设置在将所述节能器与所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分连通的流路中，对所述流路进行开闭；差压计测单元，其对所述冷凝器与所述蒸发器的压力差进行计测；控制装置，其根据由所述差压计测单元获得的压力差进行所述控制阀的开闭控制，所述控制装置进行控制使得在制冷机的运转开始时先关闭所述控制阀，在运转开始后当所述冷凝器与所述蒸发器的压力差达到规定压力以上时，打开所述控制阀。

根据本发明，在制冷机的运转开始时，通过将设置在连接节能器与多级涡轮压缩机的流路中的控制阀关闭，由此进行控制使得制冷剂液滴不会被吸入（转移）至多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分。而且，在运转开始后当冷凝器与蒸发器的压力差达到规定压力以上时，进行打开控制阀的控制。这是因为，在制冷机的运转开始后，冷凝器与蒸发器的压力差逐渐增加，因此液体制冷剂不会滞留在节能器内而是返回蒸发器，因此能够防止制冷剂液滴从节能器向多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分转移。

其中，所谓冷凝器与蒸发器的压力差（ΔP）为规定压力以上，例如，在使用R134a作为制冷剂的情况下，是指冷凝器与蒸发器的压力差（ΔP）为0.2MPa以上。上述规定压力虽然因制冷剂的种类而不同，但以正常运转状态（例如，蒸发温度6℃、冷凝温度38℃）下由制冷剂物理特性确定的冷凝压力与蒸发压力之差为基准，并考虑是运转开始时，通过与蒸发温度以及冷凝温度的温度差（例如，13℃）相对应地求出由制冷剂物理特性决定的冷凝压力与蒸发压力之差而确定的值。

根据本发明的优选方式，所述差压计测单元包括：设置于所述冷凝器的压力计、和设置于所述蒸发器的压力计。

根据本发明的优选方式，所述控制装置进行控制使得即使在制冷机的运转开始后所述冷凝器与所述蒸发器的压力差未达到规定压力以上的情况下，从运转开始起经过规定时间后，也打开所述控制阀。

通常，在涡轮制冷机的运转开始后，在短时间（1～几分钟）内冷凝器与蒸发器的压力差（ΔP）会达到规定压力（例如，0.2MPa）以上。然而，在冷却水的温度过低的情况等的例外的条件下，存在压力差（ΔP）未达到规定压力的情况。该情况下，即使打开控制阀使用节能器循环，由于制冷负荷即制冷剂循环量本身较少，因此制冷剂液滴从节能器被转移到多级涡轮压缩机的可能性极低。因此本发明中，在从制冷机的运转开始起经过了规定时间（例如，经过了30分钟）的情况下，打开控制阀，开始使用节能器循环。

根据本发明的优选方式，具备对所述节能器的液位进行计测的液位计测单元，所述控制装置进行控制使得在制冷机的运转开始时先关闭所述控制阀，在从运转开始起经过规定时间后所述节能器的液位为规定高度以下的情况下，打开所述控制阀。

根据本发明的优选方式，具备温度计测单元，其对从所述节能器供给至所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分的制冷剂的温度进行计测，所述控制装置进行控制使得在制冷机的运转过程中先打开所述控制阀，在运转过程中当由所述温度计测单元获得的计测值发生反复变动的波动时，关闭所述控制阀。

本发明的涡轮制冷机的第二方式，是一种涡轮制冷机，具备：蒸发器，其从被冷却流体夺取热量而将制冷剂蒸发从而发挥制冷效果；多级涡轮压缩机，其通过多级叶轮将制冷剂压缩；冷凝器，其利用冷却流体对压缩后的制冷剂气体进行冷却以使其冷凝；中间冷却器亦即节能器，其使冷凝后的制冷剂液的一部分蒸发并将蒸发后的制冷剂气体供给至所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分，所述涡轮制冷机的特征在于，具备：控制阀，其设置在将所述节能器与所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分连通的流路中，对所述流路进行开闭；液位计测单元，其对所述节能器的液位进行计测；控制装置，其根据由所述液位计测单元获得的液位进行所述控制阀的开闭控制，所述控制装置进行控制使得在制冷机的运转开始时先关闭所述控制阀，在从运转开始起经过规定时间后所述节能器的液位为规定高度以下的情况下，打开所述控制阀。

对于节能器而言，是在存积液体制冷剂的容器状的存积部的上部配置除雾器而构成，利用除雾器将制冷剂中所含的液滴分离，且液滴被回收到容器状的存积部。然而，在制冷机的运转开始时，由于液体制冷剂滞留在节能器中，因此液体制冷剂的液位到达除雾器的下端或者下端附近，因此存在有损除雾器的气液分离功能的情况。从制冷机的运转开始起经过规定时间后，节能器的液面水平线例如1～2分钟后达到正常的水平，因此在从运转开始起经过规定时间后，例如1～2分钟后开始计测液面水平线。若从节能器的液面水平线到除雾器的下端的距离为规定距离（例如，100mm）以上，则不存在制冷剂液滴的转移，因此打开控制阀，开始使用节能器循环。

其中，所谓节能器的液位为规定高度是指，从节能器的液面水平线到除雾器的下端的距离足够（例如，为100mm以上），不会发生制冷剂液滴从节能器向多级涡轮压缩机转移的液面高度。上述从节能器的液面水平线到除雾器的下端的距离（例如，100mm）是通过实验求出的数值。

根据本发明的优选方式，所述液位计测单元包括液面计。

根据本发明的优选方式，所述控制装置进行控制使得即使从制冷机的运转开始起经过规定时间后所述节能器的液位超过所述规定高度的情况下，若所述冷凝器与所述蒸发器的压力差为规定压力以上，则打开所述控制阀。

根据本发明，即使在从制冷机的运转开始起经过规定时间后节能器的液位超过规定高度的情况下，若冷凝器与蒸发器的压力差（ΔP）为规定压力以上，则不存在制冷剂液滴被转移至多级涡轮压缩机的担心，因此打开控制阀，开始使用节能器循环。上述规定压力，例如在使用R134a作为制冷剂的情况下为0.2MPa。

本发明的涡轮制冷机的第3方式，是一种涡轮制冷机，具备：蒸发器，其从被冷却流体夺取热量而将制冷剂蒸发从而发挥制冷效果；多级涡轮压缩机，其通过多级叶轮将制冷剂压缩；冷凝器，其利用冷却流体对压缩后的制冷剂气体进行冷却以使其冷凝；中间冷却器亦即节能器，其使冷凝后的制冷剂液的一部分蒸发并将蒸发后的制冷剂气体供给至所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分，所述涡轮制冷机的特征在于，具备：控制阀，其设置在将所述节能器与所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分连通的流路中，对所述流路进行开闭；温度计测单元，其对从所述节能器供给至所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分的制冷剂的温度进行计测；控制装置，其根据由所述温度计测单元获得的计测值进行所述控制阀的开闭控制，所述控制装置进行控制使得在制冷机的运转过程中先打开所述控制阀，在运转过程中当由所述温度计测单元获得的计测值发生反复变动的波动时，关闭所述控制阀。

根据本发明，若产生制冷剂液滴的转移而制冷剂液滴被吸入到多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分时，则制冷剂液滴会接触温度计测单元。这样一来，由于制冷剂液滴立即在温度计测单元的表面蒸发，因此检测温度降低。由于制冷剂液滴反复接触温度计测单元，因此温度计测值发生反复变动的所谓波动。因此在本发明中，当温度计测单元的计测值发生波动时，关闭控制阀。

根据本发明的优选方式，所述温度计测单元包括设置于所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分的温度传感器。

根据本发明的优选方式，所述控制装置进行控制使得在关闭所述控制阀之后，当所述冷凝器与所述蒸发器的压力差或所述节能器的液位满足规定条件时，打开所述控制阀。

根据本发明，在关闭控制阀之后，在冷凝器与蒸发器的压力差或者节能器的液位满足规定条件时，不存在制冷剂液滴的转移的担心，因此打开控制阀，开始节能器循环的使用。

其中，所谓冷凝器与上述蒸发器的压力差或者上述节能器的液位满足规定条件时是指下述情况：关闭控制阀时，测定冷凝器与蒸发器的压力差（ΔP），并且测定节能器的液位（H1），之后，在冷凝器与蒸发器的压力差（ΔP2）比关闭控制阀时的压力差（ΔP1）高出规定压力（例如，0.05MPa）以上的情况；或者节能器的液位（H2）与关闭控制阀时的节能器的液位（H1）相比低规定高度（例如，20mm）以上的情况。上述规定压力（例如，0.05MPa）以及上述规定高度（例如，20mm）是通过实验求出的数值。

本发明的涡轮制冷机的控制方法的第一方式，是一种涡轮制冷机的控制方法，该涡轮制冷机具备：具备：蒸发器，其从被冷却流体夺取热量而将制冷剂蒸发从而发挥制冷效果；多级涡轮压缩机，其通过多级叶轮将制冷剂压缩；冷凝器，其利用冷却流体对压缩后的制冷剂气体进行冷却以使其冷凝；中间冷却器亦即节能器，其使冷凝后的制冷剂液的一部分蒸发并将蒸发后的制冷剂气体供给至所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分；控制阀，其设置在将所述节能器与所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分连通的流路中，对所述流路进行开闭，所述涡轮制冷机的控制方法的特征在于，在制冷机的运转开始时先关闭所述控制阀，在运转开始后当所述冷凝器与所述蒸发器的压力差达到规定压力以上时，打开所述控制阀。

根据本发明的优选方式，所述冷凝器与所述蒸发器的压力差，由设置于所述冷凝器的压力计和设置于所述蒸发器的压力计进行计测。

根据本发明的优选方式，即使在制冷机的运转开始后所述冷凝器与所述蒸发器的压力差未达到规定压力以上的情况下，从运转开始起经过规定时间后，也打开所述控制阀。

根据本发明的优选方式，在制冷机的运转开始时先关闭所述控制阀，在从运转开始起经过规定时间后所述节能器的液位为规定高度以下的情况下，打开所述控制阀。

根据本发明的优选方式，在制冷机的运转过程中先打开所述控制阀，在运转过程中当从所述节能器供给至所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分的制冷剂的温度计测值发生反复变动的波动时，关闭所述控制阀。

本发明的涡轮制冷机的控制方法的第二方式，是一种涡轮制冷机的控制方法，该涡轮制冷机具备：具备：蒸发器，其从被冷却流体夺取热量而将制冷剂蒸发从而发挥制冷效果；多级涡轮压缩机，其通过多级叶轮将制冷剂压缩；冷凝器，其利用冷却流体对压缩后的制冷剂气体进行冷却以使其冷凝；中间冷却器亦即节能器，其使冷凝后的制冷剂液的一部分蒸发并将蒸发后的制冷剂气体供给至所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分；控制阀，其设置在将所述节能器与所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分连通的流路中，对所述流路进行开闭，所述涡轮制冷机的控制方法的特征在于，在制冷机的运转开始时先关闭所述控制阀，在从运转开始起经过规定时间后所述节能器的液位为规定高度以下的情况下，打开所述控制阀。

根据本发明的优选方式，所述节能器的液位由液面计进行计测。

根据本发明的优选方式，即使在从制冷机的运转开始起经过规定时间后所述节能器的液位超过所述规定高度的情况下，若所述冷凝器与所述蒸发器的压力差为规定压力以上，则打开所述控制阀。

本发明的涡轮制冷机的控制方法的第3方式，是一种涡轮制冷机的控制方法，该涡轮制冷机具备：具备：蒸发器，其从被冷却流体夺取热量而将制冷剂蒸发从而发挥制冷效果；多级涡轮压缩机，其通过多级叶轮将制冷剂压缩；冷凝器，其利用冷却流体对压缩后的制冷剂气体进行冷却以使其冷凝；中间冷却器亦即节能器，其使冷凝后的制冷剂液的一部分蒸发并将蒸发后的制冷剂气体供给至所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分；控制阀，其设置在将所述节能器与所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分连通的流路中，对所述流路进行开闭，所述涡轮制冷机的控制方法的特征在于，在制冷机的运转过程中先打开所述控制阀，在运转过程中当从所述节能器供给至所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分的制冷剂的温度计测值发生反复变动的波动时，关闭所述控制阀。

根据本发明的优选方式，从所述节能器供给至所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分的制冷剂的温度，由设置于所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分的温度传感器进行计测。

根据本发明的优选方式，在关闭所述控制阀后，当所述冷凝器与所述蒸发器的压力差或所述节能器的液位满足规定条件时，打开所述控制阀。

本发明起到以下列举的效果。

（1）在制冷机的运转开始时，制冷剂液滴不会从节能器被转移至多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分，能够避免由制冷剂液滴引起的叶轮的侵蚀。因此能够实现长期具有稳定性且可靠性高的制冷机的运转。

（2）在制冷机的运转过程中当产生了制冷剂液滴从节能器向多级涡轮压缩机转移的情况下，通过将节能器与压缩机之间的控制阀关闭，由此能够迅速停止制冷剂液滴的转移。

附图说明

图1是表示本发明的涡轮制冷机的一个实施方式的示意图。

图2（a）、（b）、（c）是表示在涡轮制冷机的运转开始时以及在运转过程中，根据本发明的控制方法通过控制装置而实施的控制顺序的流程图。

附图标记说明：1…第一级压缩机；2…第二级压缩机；3…压缩机马达；4…冷凝器；5…蒸发器；6…节能器；7…控制阀；8…膨胀机构；10、11…流路；20…控制装置；LV…液面计；P1、P2…压力传感器；T1…温度传感器；TC…多级涡轮压缩机。

具体实施方式

以下，参照图1以及图2对本发明的涡轮制冷机及其控制方法的实施方式进行说明。在图1以及图2中，对于相同或者相当的构成要素，标注相同的附图标记并省略重复的说明。

图1是表示本发明的涡轮制冷机的一个实施方式的示意图。在图1所示的实施方式中，对使用了二级压缩单级节能器循环的涡轮制冷机进行说明。如图1所示，涡轮制冷机具备：压缩制冷剂的多级涡轮压缩机TC;利用冷却水（冷却流体）对压缩后的制冷剂气体进行冷却以使其冷凝的冷凝器4；从冷水（被冷却流体）夺取热量而将制冷剂蒸发从而发挥制冷效果的蒸发器5；配置在冷凝器4和蒸发器5之间的中间冷却器亦即节能器6；设置在节能器6的前后并对冷凝制冷剂减压以使其膨胀的膨胀机构8、8，将上述各设备通过供制冷剂循环的制冷剂配管9连结而构成涡轮制冷机。

在图1所示的实施方式中，多级涡轮压缩机TC由二级涡轮压缩机构成，构成为包括：第一级压缩机1、第二级压缩机2、以及驱动上述压缩机1、2的压缩机马达3。第一级压缩机1的排出侧与第二级压缩机2的吸入侧通过流路10而连接。在多级涡轮压缩机TC中，从蒸发器5导入到第一级压缩机1的制冷剂气体通过第一级压缩机1而进行第一级压缩，接着通过流路10被导入到第二级压缩机2的制冷剂气体，通过第二级压缩机2进行第二级压缩，之后被送至冷凝器4。

另外，节能器6与上述流路10通过流路11而连接，被节能器6分离的制冷剂气体被导入到多级涡轮压缩机TC的多级压缩级（该例中为两级）的中间部分（该例中为第一级与第二级之间的部分）。在将节能器6与多级涡轮压缩机TC连接的流路11中，设置有电动式的控制阀7，该控制阀7能够对制冷剂气体从节能器6向多级涡轮压缩机TC的压缩级的供给以及供给停止进行控制。

在如图1所示构成的涡轮制冷机的制冷循环中，制冷剂在多级涡轮压缩机TC、冷凝器4、蒸发器5以及节能器6中循环，利用由蒸发器5得到的冷热源来制造冷水并与负荷相对应，被取入到制冷循环内的来自蒸发器5的热量以及与从压缩机马达3供给的多级涡轮压缩机TC的功相当的热量被释放到供给至冷凝器4的冷却水。另一方面，通过节能器6而被分离的制冷剂气体被导入到多级涡轮压缩机TC的多级压缩级的中间部分，与来自第一级压缩机1的制冷剂气体合流并被第二级压缩机2压缩。采用两级压缩单级节能器循环，由于附加有节能器6所实现的制冷效果部分，因此该部分相应地能够增加制冷效果，与不设置节能器6的情况相比，能够实现制冷效果的高效率化。

如上述那样，具备节能器6的涡轮制冷机能够构建高效率的制冷循环，但在制冷机的运转开始时，由于未产生冷凝器4与蒸发器5之间的压力差，因此制冷剂向蒸发器5返回的情况不良，液体制冷剂会滞留在节能器6内。因此存在因滞留在节能器6内的液体制冷剂导致除雾器的功能受损的情况，存在无法充分发挥节能器6的气液分离功能、制冷剂液滴被吸入多级涡轮压缩机TC的多级压缩级的中间部分的问题。

因此，在本发明中，在制冷机的运转开始时，将设置在连接节能器6与多级涡轮压缩机TC的流路11中的控制阀7关闭，由此进行控制使得不出现制冷剂液滴被吸入（转移）至多级涡轮压缩机TC的多级压缩级的中间部分。

接下来，对控制阀7的用于控制开闭的构成进行说明。

如图1所示，在冷凝器4以及蒸发器5分别设置有压力传感器P1、压力传感器P2。在多级涡轮压缩机TC的第二级压缩机2的入口部，设置有对第二级压缩机的入口制冷剂温度进行计测的温度传感器T1。在节能器6设置有液面计LV。压力传感器P1、压力传感器P2、温度传感器T1以及液面计LV分别与控制装置20连接。另外，控制阀7与控制装置20连接。

根据上述构成，来自压力传感器P1的压力信号S1、来自压力传感器P2的压力信号S2、以及来自液面计LV的液面水平线信号S3分别被输入至控制装置20，根据压力信号S1、S2来检测冷凝器4与蒸发器5之间的压力差（ΔP），根据液面水平线信号S3来检测节能器6内的液体制冷剂的液面水平线（L_H）。另外，来自温度传感器T1的温度信号S4被输入至控制装置20，检测第二级压缩机2的入口部制冷剂温度。

在本发明中，在制冷机的运转开始时，将设置在连接节能器6与多级涡轮压缩机TC的流路11的控制阀7关闭，由此进行控制使得不会出现制冷剂液滴被吸入（转移）至多级涡轮压缩机TC的多级压缩级的中间部分，但在运转开始后进行控制使得当满足制冷剂液滴不会被转移至多级涡轮压缩机TC侧的条件时，打开控制阀7，使节能器循环工作。

接下来，对为了在制冷机的运转开始后打开控制阀7而使用节能器循环的条件进行说明。该条件是根据实验求出的。

1）在冷凝器4与蒸发器5的压力差达到规定压力以上的情况下打开控制阀7。

假定标准的运转状态（正常运转状态），在使用R134a作为制冷剂的情况下，若蒸发器的蒸发温度为6℃，冷凝器的冷凝温度为38℃，则由于制冷剂物理特性，蒸发压力为0.362MPa，冷凝压力为0.963MPa。因此标准的运转状态（正常运转状态）下的冷凝器与蒸发器的压力差（ΔP）≈0.6MPa。

与此相对，考虑到是运转开始时，若蒸发温度与冷凝温度的温度差为13℃，蒸发器的蒸发温度为7℃，冷凝器的冷凝温度为20℃，则由于制冷剂物理特性，蒸发压力为0.375MPa，冷凝压力为0.572MPa。因此能够导出制冷机的运转开始时的冷凝器与蒸发器的压力差（ΔP）≈0.2MPa。即，如果冷凝器与蒸发器的压力差（ΔP）为0.2MPa以上，则考虑液体制冷剂不会滞留在节能器内而是返回至蒸发器。

因此，本发明的发明人们使用如图1所示构成的涡轮制冷机，一边确认冷凝器与蒸发器的压力差（ΔP）一边反复进行了起动/停止实验。此时，由设置于多级涡轮压缩机TC的第二级压缩机2的温度传感器T1来计测压缩机的入口制冷剂温度，并且从设置在连接节能器6与多级涡轮压缩机TC的流路11的窥视窗观测有无制冷剂液滴的转移。在该情况下，若产生制冷剂液滴的转移而制冷剂液滴被吸入到第二级压缩机2，则制冷剂液滴会与设置于第二级压缩机2的入口部的温度传感器T1接触。这样一来，制冷剂液滴会立即在温度传感器T1的表面蒸发，因此检测温度会降低。由于制冷剂液滴反复接触温度传感器T1，因此会引起温度计测值反复变动即所谓的波动（hunting）。该波动是指在短时间（例如，5分钟）内反复进行规定温度以上（例如，±0.5℃以上）的温度变化。即，能够根据温度传感器T1的计测值检测到制冷剂液滴的转移。

这样，通过进行基于温度传感器T1的压缩机的入口制冷剂温度的计测、以及从窥视窗观测制冷剂液滴有无转移，由此若冷凝器4与蒸发器5的压力差（ΔP）为0.2MPa以上，则能够确认不存在制冷剂液滴的转移。即，在制冷剂为R134a的情况下，在制冷机的运转开始后当冷凝器4与蒸发器5的压力差（ΔP）达到0.2MPa以上时，进行打开控制阀7的控制，由此能够防止制冷剂液滴从节能器6向多级涡轮压缩机TC的多级压缩级的中间部分转移。

2）在节能器6的液位为规定高度以下的情况下打开控制阀7。

对于节能器6而言，在存积液体制冷剂的容器状的存积部的上部配置除雾器12（参照图1）而构成，利用除雾器将制冷剂中所含的液滴分离，且液滴被回收至容器状的存积部。

然而，在制冷机的运转开始时，液体制冷剂滞留于节能器6中，因此液体制冷剂的液位到达除雾器的下端或者下端附近，而存在除雾器的气液分离功能受损的情况。

因此，本发明的发明人们使用如图1所示构成的涡轮制冷机并一边利用液面计LV对节能器6的液面水平线进行计测一边反复进行起动/停止实验。此时，由设置于多级涡轮压缩机TC的第二级压缩机2的温度传感器T1，对压缩机的入口制冷剂温度进行计测，并且从设置于连接节能器6与多级涡轮压缩机TC的流路11的窥视窗来观测制冷剂液滴有无转移。从制冷机的运转开始起经过规定时间后，节能器6的液面水平线例如在1～2分钟后达到正常的水平。因此在运转开始后1～2分钟后开始计测液面水平线。

这样，通过进行基于温度传感器T1的压缩机的入口制冷剂温度的计测、以及从窥视窗观测制冷剂液滴有无转移，由此若从节能器6的液面水平线到除雾器的下端的距离为100mm以上，则能够确认不存在制冷剂液滴的转移。即，若将从节能器6的液面水平线到除雾器的下端的距离为100mm时的节能器6的液位定义为上限液位，则若节能器6的液位为上限液位以下，则进行将控制阀7打开的控制，由此能够防止制冷剂液滴从节能器6向多级涡轮压缩机TC的多级压缩级的中间部分转移。

3）在制冷机的运转开始后打开控制阀7而使用二级压缩单级节能器循环的正常运转过程中，在温度传感器T1的计测值发生波动的情况下，将控制阀7关闭。

即使是在制冷机的运转开始后满足1）或者2）的条件，将控制阀7打开使节能器循环工作而进行正常运转时，仍存在因除雾器的不良等而无法充分发挥节能器6的气液分离功能、制冷剂液滴被转移到多级涡轮压缩机TC的中间级的情况。该情况下，设置于第二级压缩机2的入口部的温度传感器T1的计测值会发生波动，因此迅速将控制阀7关闭。

图2（a）、（b）、（c）是表示在涡轮制冷机的运转开始时以及在运转过程中根据上述1）～3）的控制方法通过控制装置20而实施的控制顺序的流程图。

图2（a）是表示使用了上述1）的控制方法的涡轮制冷机的运转开始时的控制顺序的流程图。如图2（a）所示，开始涡轮制冷机的运转，此后，判断冷凝器4与蒸发器5的压力差（ΔP）是否达到规定压力以上。在压力差（ΔP）为规定压力以上的情况下，打开控制阀7，开始使用节能器循环。该情况下，规定压力虽然因制冷剂的种类而不同，但在R134a的情况下为0.2MPa。在压力差（ΔP）小于规定压力的情况下，判断从运转开始起是否经过了规定时间。在从运转开始起经过了规定时间的情况下，打开控制阀7，开始使用节能器循环。其中，规定时间，例如是30分钟，是根据实验求出的时间。在从运转开始起未经过规定时间的情况下，返回压力差（ΔP）的判断步骤。

通常，在涡轮制冷机的运转开始后，在短时间（1～2分钟）内压力差（ΔP）会达到规定压力（0.2MPa）以上。然而，在冷却水的温度过低的情况等例外的条件下，存在压力差（ΔP）未达到规定压力的情况。该情况下，由于制冷负荷即制冷剂循环量本身较少，因此即使打开控制阀7使用节能器循环，制冷剂液滴从节能器6被转移到多级涡轮压缩机TC的可能性也极低。因此在从制冷机的运转开始起经过了规定时间（例如，经过了30分钟）的情况下，打开控制阀7，开始使用节能器循环。

图2（b）是表示使用了上述2）的控制方法的涡轮制冷机的运转开始时的控制顺序的流程图。如图2（b）所示，若从开始涡轮制冷机的运转经过了规定时间，则判断节能器6的液位是否为上述上限液位以下。在节能器6的液位为上限液位以下的情况下，打开控制阀7，开始使用节能器循环。在节能器6的液位超过上限液位的情况下，判断冷凝器4与蒸发器5的压力差（ΔP）是否达到规定压力以上。在压力差（ΔP）为规定压力以上的情况下，打开控制阀7，开始使用节能器循环。该情况下，规定压力虽然因制冷剂的种类而不同，但在R134a的情况下为0.2MPa。这是因为，即使在节能器6的液位高的情况下只要冷凝器4与蒸发器5的压力差充分，则不存在制冷剂液滴被转移至多级涡轮压缩机TC的担心。与此相对，在压力差（ΔP）小于规定压力的情况下，返回节能器6的液位判断的步骤。

图2（c）是表示使用了上述3）的控制方法的涡轮制冷机的运转过程中的控制顺序的流程图。在制冷机的运转开始后，即使在满足图2（a）或者图2（b）所示的条件、打开控制阀7使节能器循环工作而进行正常运转时，也存在因除雾器的不良等导致节能器6的气液分离功能无法充分发挥、制冷剂液滴被转移至多级涡轮压缩机TC的中间级的情况。因此，如图2（c）所示，在涡轮制冷机的运转过程中，对设置于多级涡轮压缩机TC的入口部的温度传感器T1的计测值是否发生波动进行判定，在发生了波动的情况下关闭控制阀7，迅速停止制冷剂液滴的转移。而且在关闭了控制阀7时，测定冷凝器4与蒸发器5的压力差（ΔP），并且测定节能器6的液位（H1）。此后，对冷凝器4与蒸发器5的压力差（ΔP）与关闭控制阀7时的压力差（ΔP1）相比是否高出规定压力（例如，0.05MPa）以上，或者节能器6的液位（H2）与关闭控制阀7时的节能器6的液位（H1）相比是否低规定高度（例如，20mm）以上进行判定。即，进行下式的判定。

ΔP2≥ΔP1+0.0.5Pa.....(1)

HZ≤H1-20mm.....(2)

在满足（1）式或者（2）式的情况下，不存在制冷剂液滴从节能器6向多级涡轮压缩机TC转移的担心，因此打开控制阀7。在（1）式以及（2）式的任一个均不满足的情况下，继续关闭控制阀。

至此对本发明的实施方式进行了说明，但当然本发明并不限定于上述实施方式，在其技术思想的范围内能够以各种不同的方式来实施。

Claims (22)

1.一种涡轮制冷机，具备：蒸发器，其从被冷却流体夺取热量而将制冷剂蒸发从而发挥制冷效果；多级涡轮压缩机，其通过多级叶轮将制冷剂压缩；冷凝器，其利用冷却流体对压缩后的制冷剂气体进行冷却以使其冷凝；中间冷却器亦即节能器，其使冷凝后的制冷剂液的一部分蒸发并将蒸发后的制冷剂气体供给至所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分，所述涡轮制冷机的特征在于，具备：

控制阀，其设置在将所述节能器与所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分连通的流路中，对所述流路进行开闭；

差压计测单元，其对所述冷凝器与所述蒸发器的压力差进行计测；

控制装置，其根据由所述差压计测单元获得的压力差进行所述控制阀的开闭控制，

所述控制装置进行控制使得在制冷机的运转开始时先关闭所述控制阀，在运转开始后当所述冷凝器与所述蒸发器的压力差达到规定压力以上时，打开所述控制阀。

2.如权利要求1所述的涡轮制冷机，其特征在于，

所述差压计测单元包括：设置于所述冷凝器的压力计、和设置于所述蒸发器的压力计。

3.如权利要求1所述的涡轮制冷机，其特征在于，

所述控制装置进行控制使得即使在制冷机的运转开始后所述冷凝器与所述蒸发器的压力差未达到规定压力以上的情况下，从运转开始起经过规定时间后，也打开所述控制阀。

4.如权利要求1所述的涡轮制冷机，其特征在于，

具备对所述节能器的液位进行计测的液位计测单元，

所述控制装置进行控制使得在制冷机的运转开始时先关闭所述控制阀，在从运转开始起经过规定时间后所述节能器的液位为规定高度以下的情况下，打开所述控制阀。

5.如权利要求1所述的涡轮制冷机，其特征在于，

具备温度计测单元，其对从所述节能器供给至所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分的制冷剂的温度进行计测，

所述控制装置进行控制使得在制冷机的运转过程中先打开所述控制阀，在运转过程中当由所述温度计测单元获得的计测值发生反复变动的波动时，关闭所述控制阀。

6.一种涡轮制冷机，具备：蒸发器，其从被冷却流体夺取热量而将制冷剂蒸发从而发挥制冷效果；多级涡轮压缩机，其通过多级叶轮将制冷剂压缩；冷凝器，其利用冷却流体对压缩后的制冷剂气体进行冷却以使其冷凝；中间冷却器亦即节能器，其使冷凝后的制冷剂液的一部分蒸发并将蒸发后的制冷剂气体供给至所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分，所述涡轮制冷机的特征在于，具备：

控制阀，其设置在将所述节能器与所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分连通的流路中，对所述流路进行开闭；

液位计测单元，其对所述节能器的液位进行计测；

控制装置，其根据由所述液位计测单元获得的液位进行所述控制阀的开闭控制，

所述控制装置进行控制使得在制冷机的运转开始时先关闭所述控制阀，在从运转开始起经过规定时间后所述节能器的液位为规定高度以下的情况下，打开所述控制阀。

7.如权利要求6所述的涡轮制冷机，其特征在于，

所述液位计测单元包括液面计。

8.如权利要求6所述的涡轮制冷机，其特征在于，

所述控制装置进行控制使得即使从制冷机的运转开始起经过规定时间后所述节能器的液位超过所述规定高度的情况下，若所述冷凝器与所述蒸发器的压力差为规定压力以上，则打开所述控制阀。

9.一种涡轮制冷机，具备：蒸发器，其从被冷却流体夺取热量而将制冷剂蒸发从而发挥制冷效果；多级涡轮压缩机，其通过多级叶轮将制冷剂压缩；冷凝器，其利用冷却流体对压缩后的制冷剂气体进行冷却以使其冷凝；中间冷却器亦即节能器，其使冷凝后的制冷剂液的一部分蒸发并将蒸发后的制冷剂气体供给至所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分，所述涡轮制冷机的特征在于，具备：

控制阀，其设置在将所述节能器与所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分连通的流路中，对所述流路进行开闭；

温度计测单元，其对从所述节能器供给至所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分的制冷剂的温度进行计测；

控制装置，其根据由所述温度计测单元获得的计测值进行所述控制阀的开闭控制，

所述控制装置进行控制使得在制冷机的运转过程中先打开所述控制阀，在运转过程中当由所述温度计测单元获得的计测值发生反复变动的波动时，关闭所述控制阀。

10.如权利要求9所述的涡轮制冷机，其特征在于，

所述温度计测单元包括设置于所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分的温度传感器。

11.如权利要求9所述的涡轮制冷机，其特征在于，

所述控制装置进行控制使得在关闭所述控制阀之后，当所述冷凝器与所述蒸发器的压力差或所述节能器的液位满足规定条件时，打开所述控制阀。

12.一种涡轮制冷机的控制方法，该涡轮制冷机具备：具备：蒸发器，其从被冷却流体夺取热量而将制冷剂蒸发从而发挥制冷效果；多级涡轮压缩机，其通过多级叶轮将制冷剂压缩；冷凝器，其利用冷却流体对压缩后的制冷剂气体进行冷却以使其冷凝；中间冷却器亦即节能器，其使冷凝后的制冷剂液的一部分蒸发并将蒸发后的制冷剂气体供给至所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分；控制阀，其设置在将所述节能器与所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分连通的流路中，对所述流路进行开闭，所述涡轮制冷机的控制方法的特征在于，

在制冷机的运转开始时先关闭所述控制阀，在运转开始后当所述冷凝器与所述蒸发器的压力差达到规定压力以上时，打开所述控制阀。

13.如权利要求12所述的涡轮制冷机的控制方法，其特征在于，

所述冷凝器与所述蒸发器的压力差，由设置于所述冷凝器的压力计和设置于所述蒸发器的压力计进行计测。

14.如权利要求12所述的涡轮制冷机的控制方法，其特征在于，

即使在制冷机的运转开始后所述冷凝器与所述蒸发器的压力差未达到规定压力以上的情况下，从运转开始起经过规定时间后，也打开所述控制阀。

15.如权利要求12所述的涡轮制冷机的控制方法，其特征在于，

在制冷机的运转开始时先关闭所述控制阀，在从运转开始起经过规定时间后所述节能器的液位为规定高度以下的情况下，打开所述控制阀。

16.如权利要求12所述的涡轮制冷机的控制方法，其特征在于，

在制冷机的运转过程中先打开所述控制阀，在运转过程中当从所述节能器供给至所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分的制冷剂的温度计测值发生反复变动的波动时，关闭所述控制阀。

17.一种涡轮制冷机的控制方法，该涡轮制冷机具备：具备：蒸发器，其从被冷却流体夺取热量而将制冷剂蒸发从而发挥制冷效果；多级涡轮压缩机，其通过多级叶轮将制冷剂压缩；冷凝器，其利用冷却流体对压缩后的制冷剂气体进行冷却以使其冷凝；中间冷却器亦即节能器，其使冷凝后的制冷剂液的一部分蒸发并将蒸发后的制冷剂气体供给至所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分；控制阀，其设置在将所述节能器与所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分连通的流路中，对所述流路进行开闭，所述涡轮制冷机的控制方法的特征在于，

在制冷机的运转开始时先关闭所述控制阀，在从运转开始起经过规定时间后所述节能器的液位为规定高度以下的情况下，打开所述控制阀。

18.如权利要求17所述的涡轮制冷机的控制方法，其特征在于，

所述节能器的液位由液面计进行计测。

19.如权利要求17所述的涡轮制冷机的控制方法，其特征在于，

即使在从制冷机的运转开始起经过规定时间后所述节能器的液位超过所述规定高度的情况下，若所述冷凝器与所述蒸发器的压力差为规定压力以上，则打开所述控制阀。

20.一种涡轮制冷机的控制方法，该涡轮制冷机具备：具备：蒸发器，其从被冷却流体夺取热量而将制冷剂蒸发从而发挥制冷效果；多级涡轮压缩机，其通过多级叶轮将制冷剂压缩；冷凝器，其利用冷却流体对压缩后的制冷剂气体进行冷却以使其冷凝；中间冷却器亦即节能器，其使冷凝后的制冷剂液的一部分蒸发并将蒸发后的制冷剂气体供给至所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分；控制阀，其设置在将所述节能器与所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分连通的流路中，对所述流路进行开闭，所述涡轮制冷机的控制方法的特征在于，

在制冷机的运转过程中先打开所述控制阀，在运转过程中当从所述节能器供给至所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分的制冷剂的温度计测值发生反复变动的波动时，关闭所述控制阀。

21.如权利要求20所述的涡轮制冷机的控制方法，其特征在于，

从所述节能器供给至所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分的制冷剂的温度，由设置于所述多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分的温度传感器进行计测。

22.如权利要求20所述的涡轮制冷机的控制方法，其特征在于，

在关闭所述控制阀后，当所述冷凝器与所述蒸发器的压力差或所述节能器的液位满足规定条件时，打开所述控制阀。

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