JP2007232259A - Turbo refrigerating machine, and its hot gas bypassing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は室内の冷房用などとして用いられるターボ冷凍機及びそのホットガスバイパス方法に関する。 The present invention relates to a turbo chiller used for indoor cooling and a hot gas bypass method thereof.
図21は従来のターボ冷凍機のシステム構成図、図22は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機ガス冷媒流量との関係を示す説明図、図23は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力とホットガスバイパス弁開度との関係を示す説明図、図24は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機必要動力との関係を示す説明図である。 FIG. 21 is a system configuration diagram of a conventional centrifugal chiller, FIG. 22 is an explanatory diagram showing the relationship between the refrigeration functional force in the turbo chiller and the compressor gas refrigerant flow rate, and FIG. 23 is the refrigeration functional force in the turbo chiller. FIG. 24 is an explanatory view showing the relationship between the hot gas bypass valve opening and FIG. 24 is a view showing the relationship between the refrigeration function force and the compressor required power in the turbo refrigerator.
図21に示す従来のターボ冷凍機は室内の冷房用として用いられるものであり、蒸発器1で蒸発したガス冷媒を第1段圧縮機2と第2段圧縮機3とで圧縮する遠心式の多段圧縮機4(図示例は2段圧縮機)と、この多段圧縮機4で圧縮されたガス冷媒を凝縮させる凝縮器5と、この凝縮器5で凝縮した液冷媒を膨張させる高段膨張弁6及び低段膨張弁7と、これらの高段膨張弁6と低段膨張弁7の間に設置されて冷媒を気液分離する気液分離器としての中間冷却器8と、この中間冷却器8で分離されたガス冷媒を、蒸発器21をバイパスして多段圧縮機4の第2段圧縮機3へ流入させるオリフィス14と、膨張弁6,7で膨張した冷媒を蒸発させる前記蒸発器1とを有している。多段圧縮機4は電動機13によって回転駆動される。なお、図21ではガス冷媒の流れる配管等の冷媒流路を点線で示し、液冷媒の流れる配管等の冷媒流路を実線で示している。
The conventional turbo refrigerator shown in FIG. 21 is used for indoor cooling, and is a centrifugal type compressor that compresses the gas refrigerant evaporated in the
そして、本ターボ冷凍機には多段圧縮機4の第1段圧縮機2及び第2段圧縮機3のサージングを回避するためにホットガスバイパス弁9が設けられている。このホットガスバイパス弁9はバイパス冷媒流路12に設けられており、このバイパス冷媒流路12は多段圧縮機4の第2段圧縮機2から吐出された冷媒を凝縮器5へと導く冷媒流路10と、蒸発器1から排出された冷媒を多段圧縮機4の第1段圧縮機4へと導く冷媒流路11とを連通している。
The turbo chiller is provided with a hot
本ターボ冷凍機では、外気温度の低下等により冷房負荷が低下すると、これに応じて図示しない容量制御手段により(例えば多段圧縮機4の吸気側のベーンを絞ることにより)ターボ冷凍機の冷凍機能力を下げるため、図22に示すように圧縮機ガス冷媒流量(第1段圧縮機2のガス冷媒流量及び第2段圧縮機3のガス冷媒流量)が減少する。そして、この圧縮機ガス冷媒流量が、多段圧縮機4のサージングを回避するための必要最低流量に達すると、ホットガスバイパス弁9を開けて、ガス冷媒を第1段圧縮機2に流入させることにより、前記必要最低流量を確保する。
In this turbo chiller, when the cooling load decreases due to a decrease in the outside air temperature or the like, the refrigeration function of the turbo chiller is performed by capacity control means (not shown) according to this (for example, by narrowing the vane on the intake side of the multistage compressor 4). In order to reduce the force, the compressor gas refrigerant flow rate (the gas refrigerant flow rate of the first stage compressor 2 and the gas refrigerant flow rate of the second stage compressor 3) decreases as shown in FIG. And when this compressor gas refrigerant flow volume reaches the minimum required flow volume for avoiding the surging of the multistage compressor 4, the hot
従って、圧縮機ガス冷媒流量が必要最低流量に達するまでは、冷凍機能力の低下に応じて圧縮機ガス冷媒流量も減少するため、図24に示すように多段圧縮機4の必要動力も低下するが、圧縮機ガス冷媒流量が必要最低流量に達した後には、ホットガスバイパス弁9を開けて前記必要ガス冷媒流量を確保するため、冷凍機能力は低下しても(蒸発器1の冷媒流量などは低下しても)、多段圧縮機4の必要動力は図24に示すようにほとんど低下しなくなる。
Therefore, until the compressor gas refrigerant flow rate reaches the necessary minimum flow rate, the compressor gas refrigerant flow rate also decreases as the refrigeration function decreases, so that the required power of the multistage compressor 4 also decreases as shown in FIG. However, after the compressor gas refrigerant flow rate reaches the required minimum flow rate, the hot
なお、ターボ冷凍機のサージングを回避する技術について開示された先行技術文献としては例えば次のものがある。
上記のような従来のホットガスバイパス方法では第1段圧縮機2及び第2段圧縮機3のサージングを回避することはできるが、多段圧縮機4の必要動力を極力低減するという観点からは不十分である。即ち、冷房負荷の低下に応じて圧縮機ガス冷媒流量が徐々に減少する場合、第1段圧縮機2と第2段圧縮機3とが同時にサージング領域に達するのではなく、両者の吐出圧力の違いなどから第2段圧縮機3が先にサージング領域に達し、その後に第1段圧縮機2もサージング領域に達する。従って、第1段圧縮機2のサージングを回避するための必要最低流量は、第2段圧縮機3のサージングを回避するための必要最低流量よりも少なくてよい。
The conventional hot gas bypass method as described above can avoid surging of the first stage compressor 2 and the
ところが、上記従来のホットガスバイパス方法では、第1段圧縮機2の必要最低流量と第2段圧縮機3の必要最低流量と区別しておらず、単に圧縮機ガス冷媒流量が必要最低流量(第2段圧縮機の必要最低流量に相当)に達した時点でホットガスバイパス弁9を開けて第1段圧縮機2にガス冷媒を流入させるだけであるため、第2段圧縮機3に対しては第1段圧縮機の必要最低流量を確保することになるものの、第1段圧縮機2に対しては第1段圧縮機2の必要最低流量よりも過剰なガス冷媒流量を流すことになり、その分、多段圧縮機4(電動機13)では無駄な動力を消費していた。
However, in the above-described conventional hot gas bypass method, the minimum required flow rate of the first stage compressor 2 and the minimum required flow rate of the
従って本発明は上記の事情に鑑み、多段圧縮機のサージングを回避し且つ多段圧縮機の動力の削減することができるターボ冷凍機及びそのホットガスバイパス方法を提供することを課題とする。 Therefore, in view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a turbo chiller that can avoid surging of a multistage compressor and reduce the power of the multistage compressor, and a hot gas bypass method thereof.
上記課題を解決する第1発明のターボ冷凍機は、蒸発器で蒸発したガス冷媒を複数段の圧縮機で順次圧縮する多段圧縮機と、この多段圧縮機で圧縮されたガス冷媒を凝縮させる凝縮器と、この凝縮器で凝縮した液冷媒を膨張させる膨張弁と、この膨張弁で膨張した液冷媒を蒸発させる前記蒸発器とを有するターボ冷凍機において、
前記多段圧縮機から吐出されたガス冷媒の一部を、前記蒸発器をバイパスして、前記複数段の圧縮機のそれぞれに流入させることが可能なホットガスバイパス手段を有することを特徴とする。
A turbo chiller according to a first aspect of the present invention that solves the above problems includes a multi-stage compressor that sequentially compresses gas refrigerant evaporated by an evaporator using a plurality of compressors, and a condensation that condenses the gas refrigerant compressed by the multi-stage compressor. In a turbo chiller having a compressor, an expansion valve that expands the liquid refrigerant condensed by the condenser, and the evaporator that evaporates the liquid refrigerant expanded by the expansion valve,
It has a hot gas bypass means that can bypass a part of the gas refrigerant discharged from the multi-stage compressor and flow into each of the multi-stage compressors.
また、第2発明のターボ冷凍機は、第1発明のターボ冷凍機において、
前記ホットガスバイパス手段は、開度調整可能な複数のホットガスバイパス弁を介して、前記複数段の圧縮機のうちの最後段の圧縮機の吐出側と、前記複数段の圧縮機の吸気側のそれぞれとを連通してなる構成であることを特徴とする。
The turbo refrigerator of the second invention is the turbo refrigerator of the first invention,
The hot gas bypass means includes a discharge side of the last stage compressor and an intake side of the plurality of stage compressors through the plurality of hot gas bypass valves whose opening degree can be adjusted. It is the structure which connects each of these, It is characterized by the above-mentioned.
また、第3発明のターボ冷凍機は、第1発明のターボ冷凍機において、
前記膨張弁は高段膨張弁と低段膨張弁とからなるとともに、これらの高段膨張弁と低段膨張弁の間に設置されて冷媒を気液分離する気液分離器を有し、
前記ホットガスバイパス手段は、
前記多段圧縮機が2段の圧縮機からなる場合には、開度調整可能なホットガスバイパス弁を介して、前記2段の圧縮機のうちの後段の圧縮機の吐出側と、前記2段の圧縮機のうちの前段の圧縮機の吸気側とを連通し、且つ、開度調整可能な他のホットガスバイパス弁を介して、前記気液分離器と、前記後段の圧縮機の吸気側とを連通してなる構成であり、
前記多段圧縮機が3段以上の圧縮機からなる場合には、開度調整可能なホットガスバイパス弁を介して、前記3段以上の圧縮機のうちの最後段の圧縮機の吐出側と、前記3段以上の圧縮機のうちの最前段の圧縮機の吸気側とを連通し、且つ、他の複数の開度調整可能なホットガスバイパス弁を介して、前記気液分離器と、前記3段以上の圧縮機のうちの前記最前段以外の圧縮機の吸気側のそれぞれとを連通してなる構成である、
ことを特徴とする。
Moreover, the turbo refrigerator of the third invention is the turbo refrigerator of the first invention,
The expansion valve comprises a high-stage expansion valve and a low-stage expansion valve, and has a gas-liquid separator that is installed between the high-stage expansion valve and the low-stage expansion valve to separate the refrigerant from gas and liquid,
The hot gas bypass means includes
When the multistage compressor is composed of a two-stage compressor, the discharge side of the latter-stage compressor of the two-stage compressor and the two-stage compressor via a hot gas bypass valve whose opening degree can be adjusted. The other side of the compressor, and the other side of the compressor, and the intake side of the latter compressor through the other hot gas bypass valve whose opening degree can be adjusted. Is a configuration that communicates with
When the multistage compressor is composed of three or more stages of compressors, the discharge side of the last stage compressor among the three or more stages of compressors via a hot gas bypass valve whose opening degree can be adjusted, The gas-liquid separator, which communicates with the intake side of the compressor at the foremost stage of the three or more stage compressors, and through other hot gas bypass valves that can be adjusted in opening degree, Of the three or more stages of compressors, the compressor is configured to communicate with each of the intake sides of the compressors other than the frontmost stage.
It is characterized by that.
また、第4発明のターボ冷凍機は、第1発明のターボ冷凍機において、
前記多段圧縮機は2段の圧縮機からなるものであり、
前記ホットガスバイパス手段は、開度調節可能なホットガスバイパス三方弁を介して、前記2段の圧縮機のうちの後段の圧縮機の吐出側と、前記2段の圧縮機の吸気側のそれぞれとを連通してなる構成であることを特徴とする。
The turbo refrigerator of the fourth invention is the turbo refrigerator of the first invention,
The multi-stage compressor is composed of a two-stage compressor,
The hot gas bypass means has a hot gas bypass three-way valve whose opening degree can be adjusted, respectively, on the discharge side of the rear compressor of the two-stage compressor and on the intake side of the two-stage compressor. It is the structure formed by communicating with.
また、第5発明のターボ冷凍機は、第1発明のターボ冷凍機において、
前記膨張弁は高段膨張弁と低段膨張弁とからなるとともに、これらの高段膨張弁と低段膨張弁の間に設置されて冷媒を気液分離する気液分離器を有し、且つ、前記多段圧縮機が2段の圧縮機からなる場合には前記気液分離器で分離したガス冷媒を前記2段の圧縮機のうちの後段の圧縮機の吸気側に流入されるオリフィスを有し、前記多段圧縮機が3段以上の圧縮機からなる場合には前記気液分離器で分離したガス冷媒を前記3段以上の圧縮機のうちの最前段以外の圧縮機の吸気側にそれぞれ流入される複数のオリフィスを有し、
前記ホットガスバイパス手段は、
前記多段圧縮機が2段の圧縮機からなる場合には、開度調整可能なホットガスバイパス弁を介して、前記2段の圧縮機のうちの後段の圧縮機の吐出側と、前記2段の圧縮機のうちの前段の圧縮機の吸気側とを連通し、且つ、前記オリフィスと並列に設置されたON/OFF式のホットガスバイパス弁を介して、前記気液分離器と、前記後段の圧縮機の吸気側とを連通してなる構成とし、
前記多段圧縮機が3段以上の圧縮機からなる場合には、開度調整可能なホットガスバイパス弁を介して、前記3段以上の圧縮機のうちの最後段の圧縮機の吐出側と、前記3段以上の圧縮機のうちの最前段の圧縮機の吸気側とを連通し、且つ、前記複数のオリフィスのそれぞれと並列に設置された複数のON/OFF式のホットガスバイパス弁を介して、前記気液分離器と、前記3段以上の圧縮機のうちの前記最前段以外の圧縮機の吸気側のそれぞれとを連通してなる構成である、
ことを特徴とする。
The turbo chiller of the fifth invention is the turbo chiller of the first invention,
The expansion valve comprises a high-stage expansion valve and a low-stage expansion valve, and has a gas-liquid separator that is installed between the high-stage expansion valve and the low-stage expansion valve and separates the refrigerant into gas and liquid, and When the multi-stage compressor is composed of a two-stage compressor, the multi-stage compressor has an orifice through which the gas refrigerant separated by the gas-liquid separator flows into the intake side of the latter-stage compressor of the two-stage compressor. When the multi-stage compressor is composed of three or more stages of compressors, the gas refrigerant separated by the gas-liquid separator is respectively supplied to the intake side of the compressor other than the first stage among the three or more stages of compressors. Having a plurality of inflow orifices;
The hot gas bypass means includes
When the multistage compressor is composed of a two-stage compressor, the discharge side of the latter-stage compressor of the two-stage compressor and the two-stage compressor via a hot gas bypass valve whose opening degree can be adjusted. The gas-liquid separator, and the latter stage through an ON / OFF hot gas bypass valve that communicates with the intake side of the former stage compressor of the compressor and is installed in parallel with the orifice. The structure is made to communicate with the intake side of the compressor of
When the multistage compressor is composed of three or more stages of compressors, the discharge side of the last stage compressor among the three or more stages of compressors via a hot gas bypass valve whose opening degree can be adjusted, Via a plurality of ON / OFF type hot gas bypass valves that communicate with the intake side of the compressor at the foremost stage of the three or more stages of compressors and are installed in parallel with each of the plurality of orifices. The gas-liquid separator is configured to communicate with each of the intake sides of the compressors other than the front stage among the three or more stages of compressors.
It is characterized by that.
また、第6発明のターボ冷凍機は、第5発明のターボ冷凍機において、
前記ON/OFF式のホットガスバイパス弁は、前記オリフィスに対して並列に複数台設置されていることを特徴とする。
The turbo refrigerator of the sixth invention is the turbo refrigerator of the fifth invention,
A plurality of the ON / OFF hot gas bypass valves are installed in parallel to the orifice.
また、第7発明のターボ冷凍機は、第1発明のターボ冷凍機において、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量を、前段側の圧縮機ほど小さな値に設定し、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記ホットガスバイパス手段によって、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることにより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保する、
ホットガスバイパス制御手段を有することを特徴とする。
Moreover, the turbo refrigerator of the seventh invention is the turbo refrigerator of the first invention,
The minimum required flow rate for avoiding surging of the multiple-stage compressor is set to a smaller value as the front-stage compressor,
Every time it is judged that the gas refrigerant flow rate of the compressors of the plurality of stages has decreased and the measured value of the gas refrigerant flow rate has reached the necessary minimum flow rate, or the calculated refrigeration functional force is reduced, the plural Each time it is determined that each predetermined value corresponding to the required minimum flow rate of the stage compressor has been reached, the hot gas bypass means sequentially causes the gas refrigerant to flow in from the subsequent stage compressor that reaches the required minimum flow rate first. By ensuring the required minimum flow rate for each of the plurality of stages of compressors,
It has a hot gas bypass control means.
また、第8発明のターボ冷凍機は、第2発明のターボ冷凍機において、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量を、前段側の圧縮機ほど小さな値に設定し、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記開度調整可能なホットガスバイパス弁を順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることにより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保する、
ホットガスバイパス制御手段を有することを特徴とする。
Moreover, the turbo refrigerator of the eighth invention is the turbo refrigerator of the second invention,
The minimum required flow rate for avoiding surging of the multiple-stage compressor is set to a smaller value as the front-stage compressor,
Every time it is judged that the gas refrigerant flow rate of the compressors of the plurality of stages has decreased and the measured value of the gas refrigerant flow rate has reached the necessary minimum flow rate, or the calculated refrigeration functional force is reduced, the plural Each time it is judged that each predetermined value corresponding to the required minimum flow rate of the stage compressor has been reached, the opening-adjustable hot gas bypass valve is sequentially opened, and the subsequent stage side compression that reaches the required minimum flow rate first. The required minimum flow rate is ensured for each of the plurality of stages of compressors by flowing gas refrigerant in order from the machine.
It has a hot gas bypass control means.
また、第9発明のターボ冷凍機は、第3発明のターボ冷凍機において、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量を、前段側の圧縮機ほど小さな値に設定し、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記開度調整可能なホットガスバイパス弁を順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保する、
ホットガスバイパス制御手段を有することを特徴とする。
The turbo chiller of the ninth invention is the turbo chiller of the third invention,
The minimum required flow rate for avoiding surging of the multiple-stage compressor is set to a smaller value as the front-stage compressor,
Every time it is judged that the gas refrigerant flow rate of the compressors of the plurality of stages has decreased and the measured value of the gas refrigerant flow rate has reached the necessary minimum flow rate, or the calculated refrigeration functional force is reduced, the plural Each time it is judged that each predetermined value corresponding to the required minimum flow rate of the stage compressor has been reached, the opening-adjustable hot gas bypass valve is sequentially opened, and the subsequent stage side compression that reaches the required minimum flow rate first. Ensuring the required minimum flow rate for each of the multiple stages of compressors by flowing gas refrigerant in order from the machine,
It has a hot gas bypass control means.
また、第10発明のターボ冷凍機は、第4発明のターボ冷凍機において、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量を、前段側の圧縮機ほど小さな値に設定し、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記開度調整可能なホットガスバイパス三方弁の流出口を順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることにより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保する、
ホットガスバイパス制御手段を有することを特徴とする。
Moreover, the turbo refrigerator of the tenth invention is the turbo refrigerator of the fourth invention.
The minimum required flow rate for avoiding surging of the multiple-stage compressor is set to a smaller value as the front-stage compressor,
Every time it is judged that the gas refrigerant flow rate of the compressors of the plurality of stages has decreased and the measured value of the gas refrigerant flow rate has reached the necessary minimum flow rate, or the calculated refrigeration functional force is reduced, the plural Each time it is determined that each predetermined value corresponding to the required minimum flow rate of the compressor in the stage has been reached, the outlet of the hot gas bypass three-way valve whose opening degree can be adjusted is sequentially opened, and the required minimum flow rate is reached first. Ensuring the necessary minimum flow rate for each of the multiple-stage compressors by flowing gas refrigerant in order from the rear-stage compressor;
It has a hot gas bypass control means.
また、第11発明のターボ冷凍機は、第5発明のターボ冷凍機において、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量を、前段側の圧縮機ほど小さな値に設定し、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記ON/OFF式のホットガスバイパス弁と前記開度調整可能なホットガスバイパス弁とを順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることにより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保する、
ホットガスバイパス制御手段を有することを特徴とする。
Moreover, the turbo refrigerator of the eleventh invention is the turbo refrigerator of the fifth invention,
The minimum required flow rate for avoiding surging of the multiple-stage compressor is set to a smaller value as the front-stage compressor,
Every time it is judged that the gas refrigerant flow rate of the compressors of the plurality of stages has decreased and the measured value of the gas refrigerant flow rate has reached the necessary minimum flow rate, or the calculated refrigeration functional force is reduced, the plural Each time it is determined that each predetermined value corresponding to the required minimum flow rate of the stage compressor has been reached, the ON / OFF-type hot gas bypass valve and the hot gas bypass valve with adjustable opening are sequentially opened, Securing the necessary minimum flow rate for each of the plurality of stages of compressors by allowing the gas refrigerant to flow in order from the compressor on the rear stage that reaches the required minimum flow rate first.
It has a hot gas bypass control means.
また、第12発明のターボ冷凍機は、第6発明のターボ冷凍機において、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量を、前段側の圧縮機ほど小さな値に設定し、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記ON/OFF式のホットガスバイパス弁と前記開度調整可能なホットガスバイパス弁とを順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入することにより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保する、
ホットガスバイパス制御手段を有することを特徴とする。
The turbo chiller of the twelfth invention is the turbo chiller of the sixth invention,
The minimum required flow rate for avoiding surging of the multiple-stage compressor is set to a smaller value as the front-stage compressor,
Every time it is judged that the gas refrigerant flow rate of the compressors of the plurality of stages has decreased and the measured value of the gas refrigerant flow rate has reached the necessary minimum flow rate, or the calculated refrigeration functional force is reduced, the plural Each time it is determined that each predetermined value corresponding to the required minimum flow rate of the stage compressor has been reached, the ON / OFF-type hot gas bypass valve and the hot gas bypass valve with adjustable opening are sequentially opened, The required minimum flow rate is ensured for each of the multiple-stage compressors by flowing gas refrigerant in order from the subsequent-stage compressor that reaches the required minimum flow rate first.
It has a hot gas bypass control means.
また、第13発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法は、第1発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法であって、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量は、前段側の圧縮機ほど小さな値であり、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記ホットガスバイパス手段により、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保することを特徴とする。
Further, a hot gas bypass method for a turbo chiller according to a thirteenth invention is a hot gas bypass method for a turbo chiller according to the first invention,
The minimum required flow rate for avoiding surging of the multi-stage compressor is a smaller value as the front stage compressor,
When the gas refrigerant flow rate of the multi-stage compressor is decreased, the hot gas bypass means sequentially introduces the gas refrigerant from the rear-stage compressor that reaches the required minimum flow rate first, and then compresses the multi-stage compressor. The minimum flow rate is ensured for each machine.
また、第14発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法は、第2発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法であって、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量は、前段側の圧縮機ほど小さな値であり、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記開度調整可能なホットガスバイパス弁を順次開けることにより、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保することを特徴とする。
Further, a hot gas bypass method for a turbo chiller according to a fourteenth aspect of the invention is a hot gas bypass method for a turbo chiller according to the second aspect of the invention,
The minimum required flow rate for avoiding surging of the multi-stage compressor is a smaller value as the front stage compressor,
When the gas refrigerant flow rate of the multi-stage compressor is decreased, the hot gas bypass valve whose opening degree can be adjusted is sequentially opened in order from the rear-stage compressor that reaches the required minimum flow rate first. The minimum flow rate is ensured for each of the plurality of stages of compressors.
また、第15発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法は、第3発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法であって、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量は、前段側の圧縮機ほど小さな値であり、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記開度調整可能なホットガスバイパス弁を順次開けることにより、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保することを特徴とする。
Further, a hot gas bypass method for a turbo chiller according to a fifteenth aspect of the invention is the hot gas bypass method for a turbo chiller according to the third aspect of the invention,
The minimum required flow rate for avoiding surging of the multi-stage compressor is a smaller value as the front stage compressor,
When the gas refrigerant flow rate of the multi-stage compressor is decreased, the hot gas bypass valve whose opening degree can be adjusted is sequentially opened in order from the rear-stage compressor that reaches the required minimum flow rate first. The minimum flow rate is ensured for each of the plurality of stages of compressors.
また、第16発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法は、第4発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法であって、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量は、前段側の圧縮機ほど小さな値であり、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記開度調整可能なホットガスバイパス三方弁の流出口を順次開けることにより、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保することを特徴とする。
A hot gas bypass method for a turbo chiller according to a sixteenth invention is a hot gas bypass method for a turbo chiller according to the fourth invention,
The minimum required flow rate for avoiding surging of the multi-stage compressor is a smaller value as the front stage compressor,
By sequentially opening the outlet of the hot gas bypass three-way valve whose opening degree can be adjusted in order from the downstream compressor that reaches the required minimum flow rate first when the gas refrigerant flow rate of the multiple-stage compressors decreases. Then, a gas refrigerant is introduced to secure the necessary minimum flow rate for each of the plurality of stages of compressors.
また、第17発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法は、第5発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法であって、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量は、前段側の圧縮機ほど小さな値であり、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記ON/OFF式のホットガスバイパス弁と前記開度調整可能なホットガスバイパス弁とを順次開けることにより、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保することを特徴とする。
A hot gas bypass method for a turbo chiller according to a seventeenth invention is a hot gas bypass method for a turbo chiller according to a fifth invention,
The minimum required flow rate for avoiding surging of the multi-stage compressor is a smaller value as the front stage compressor,
The ON / OFF-type hot gas bypass valve and the opening-adjustable hot gas in order from the rear-stage compressor that reaches the required minimum flow rate first when the gas refrigerant flow rate of the multiple-stage compressors decreases. Gas refrigerant is introduced by sequentially opening the bypass valve, and the necessary minimum flow rate is ensured for each of the plurality of stages of compressors.
また、第18発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法は、第6発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法において、
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量は、前段側の圧縮機ほど小さな値であり、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記ON/OFF式のホットガスバイパス弁と前記開度調整可能なホットガスバイパス弁とを順次開けることにより、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保することを特徴とする。
Further, a hot gas bypass method for a turbo chiller according to an eighteenth aspect of the invention is the hot gas bypass method for a turbo chiller according to the sixth aspect of the invention,
The minimum required flow rate for avoiding surging of the multi-stage compressor is a smaller value as the front stage compressor,
The ON / OFF-type hot gas bypass valve and the opening-adjustable hot gas in order from the rear-stage compressor that reaches the required minimum flow rate first when the gas refrigerant flow rate of the multiple-stage compressors decreases. Gas refrigerant is introduced by sequentially opening the bypass valve, and the necessary minimum flow rate is ensured for each of the plurality of stages of compressors.
第1発明のターボ冷凍機によれば、前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量が、前段側の圧縮機ほど小さな値であっても、前記ホットガスバイパス手段によって前記複数段の圧縮機のそれぞれにガス冷媒を流入させることができるため、前記複数段の圧縮機に対してそれぞれ必要最低流量のガス冷媒を流すことができる。このため、前記複数段の圧縮機の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機の動力を削減することができる。 According to the turbo chiller of the first aspect of the present invention, even if the minimum required flow rate for avoiding the surging of the compressors of the plurality of stages is as small as that of the compressor at the front stage, the plurality of the plurality of compressors can be operated by the hot gas bypass means. Since the gas refrigerant can be caused to flow into each of the stage compressors, it is possible to cause the gas refrigerant having a necessary minimum flow rate to flow through the plurality of stage compressors. For this reason, surging can be avoided for any of the plurality of stages of compressors, and the power of the multistage compressor can be reduced as compared with the conventional one.
第2発明のターボ冷凍機によれば、複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量が、前段側の圧縮機ほど小さな値であっても、前記ホットガスバイパス弁によって前記複数段の圧縮機のそれぞれにガス冷媒を流入させることができるため、前記複数段の圧縮機に対してそれぞれ必要最低流量のガス冷媒を流すことができる。従って、前記複数段の圧縮機の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機の動力を削減することができる。 According to the turbo chiller of the second aspect of the present invention, even if the necessary minimum flow rate for avoiding the surging of the multiple-stage compressor is as small as the compressor on the front stage side, the multiple-stage compressor can Since the gas refrigerant can be caused to flow into each of the compressors, the necessary minimum flow rate of the gas refrigerant can be caused to flow through the plurality of compressors. Therefore, surging can be avoided for any of the multiple-stage compressors, and the power of the multi-stage compressor can be reduced as compared with the conventional one.
第3発明のターボ冷凍機によれば、複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量が、前段側の圧縮機ほど小さな値であっても、前記ホットガスバイパス弁によって前記複数段の圧縮機のそれぞれにガス冷媒を流入させることができるため、前記複数段の圧縮機に対してそれぞれ必要最低流量のガス冷媒を流すことができる。従って、前記複数段の圧縮機の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機の動力を削減することができる。しかも、新たなバイパス冷媒流路を設けることなく、従来からの既設の系統(バイパス冷媒流路)を利用してホットガスバイパス弁を設けることができるため、新たな系統(バイパス冷媒流路)を設ける場合に比べて系統構成の簡素化を図ることができる。 According to the turbo chiller of the third aspect of the present invention, even if the necessary minimum flow rate for avoiding the surging of the multi-stage compressor is as small as that of the front-stage compressor, the hot gas bypass valve causes the multi-stage compressor to Since the gas refrigerant can be caused to flow into each of the compressors, the necessary minimum flow rate of the gas refrigerant can be caused to flow through the plurality of compressors. Therefore, surging can be avoided for any of the multiple-stage compressors, and the power of the multi-stage compressor can be reduced as compared with the conventional one. Moreover, since a hot gas bypass valve can be provided using a conventional existing system (bypass refrigerant flow path) without providing a new bypass refrigerant flow path, a new system (bypass refrigerant flow path) can be provided. The system configuration can be simplified as compared with the case of providing.
第4発明のターボ冷凍機によれば、複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量が、前段側の圧縮機ほど小さな値であっても、前記ホットガスバイパス三方弁によって前記複数段の圧縮機のそれぞれにガス冷媒を流入させることができるため、前記複数段の圧縮機に対してそれぞれ必要最低流量のガス冷媒を流すことができる。従って、前記複数段の圧縮機の何れに対してもサージングを回避することができ、しかも、従来に比べて多段圧縮機の動力を削減することができる。しかも、1つのホットガスバイパス三方弁を用いているため、2つのホットガスバイパス弁を用いる場合に比べて系統構成の簡素化や設備費用増加の低減を図ることができる。 According to the turbo refrigerator of the fourth aspect of the present invention, even if the minimum required flow rate for avoiding the surging of the multiple-stage compressor is as small as the previous-stage compressor, the hot gas bypass three-way valve is used to Since the gas refrigerant can be caused to flow into each of the compressors in the stage, it is possible to flow a gas refrigerant having a necessary minimum flow rate to each of the compressors in the plurality of stages. Therefore, surging can be avoided for any of the multiple-stage compressors, and the power of the multi-stage compressor can be reduced as compared with the conventional one. Moreover, since one hot gas bypass three-way valve is used, the system configuration can be simplified and the increase in equipment cost can be reduced as compared with the case where two hot gas bypass valves are used.
第5発明のターボ冷凍機によれば、複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量が、前段側の圧縮機ほど小さな値であっても、前記ホットガスバイパス弁によって前記複数段の圧縮機のそれぞれにガス冷媒を流入させることができるため、前記複数段の圧縮機に対してそれぞれ必要最低流量のガス冷媒を流すことができる。従って、前記複数段の圧縮機の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機の動力を削減することができる。しかも、ON/OFF式のホットガスバイパス弁を用いているため、開度調整可能なホットガスバイパス弁を用いる場合に比べて、弁を開けたときのガス冷媒流量の変動は大きいが、設備費用増加の低減を図ることができる。 According to the turbo chiller of the fifth aspect of the present invention, even if the necessary minimum flow rate for avoiding the surging of the multi-stage compressor is as small as that of the front-stage compressor, the hot gas bypass valve causes the multi-stage compressor to Since the gas refrigerant can be caused to flow into each of the compressors, the necessary minimum flow rate of gas refrigerant can be caused to flow through the plurality of compressors. Therefore, surging can be avoided for any of the multiple-stage compressors, and the power of the multi-stage compressor can be reduced as compared with the conventional one. Moreover, since the ON / OFF type hot gas bypass valve is used, the flow rate of the gas refrigerant when the valve is opened is larger than when using a hot gas bypass valve whose opening degree can be adjusted. The increase can be reduced.
第6発明のターボ冷凍機によれば、上記第5発明のターボ冷凍機の効果と同様の効果が得られ、しかも、オリフィスに対して複数台のON/OFF式のホットガスバイパス弁が並列に設置されているため、オリフィスに対して1台のON/OFF式のホットガスバイパス弁を並列に設置する場合に比べて、設備費用増加の低減を図る効果は下がるが、弁を開けたときのガス冷媒流量の変動を低減することができ、多段圧縮機の動力を削減する効果も大きい。 According to the turbo chiller of the sixth invention, the same effect as the turbo chiller of the fifth invention can be obtained, and a plurality of ON / OFF hot gas bypass valves are arranged in parallel to the orifice. Because it is installed, the effect of reducing the increase in equipment cost is reduced compared to the case where one ON / OFF type hot gas bypass valve is installed in parallel to the orifice, but when the valve is opened The fluctuation of the gas refrigerant flow rate can be reduced, and the effect of reducing the power of the multistage compressor is great.
第7発明のターボ冷凍機によれば、前記ホットガスバイパス制御手段では、前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記ホットガスバイパス手段によって、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることにより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保するように制御するため、前記複数段の圧縮機の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機の動力を削減することができる。 According to the turbo refrigerator of the seventh aspect of the invention, in the hot gas bypass control means, the gas refrigerant flow rates of the compressors in the plurality of stages have decreased, and the measured values of these gas refrigerant flow rates have reached the required minimum flow rate. Every time it is determined that the calculated refrigeration functional force has decreased and has reached each predetermined value corresponding to the required minimum flow rate of the plurality of stages of compressors, the hot gas bypass means In order to control to ensure the necessary minimum flow rate for each of the plurality of compressors by sequentially injecting the gas refrigerant from the downstream compressor that reaches the necessary minimum flow rate to the In any case, surging can be avoided, and the power of the multistage compressor can be reduced as compared with the conventional case.
第8発明のターボ冷凍機によれば、前記ホットガスバイパス制御手段では、前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記開度調整可能なホットガスバイパス弁を順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることにより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保するように制御するため、前記複数段の圧縮機の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機の動力を削減することができる。 According to the turbo refrigerator of the eighth aspect of the invention, in the hot gas bypass control means, the gas refrigerant flow rates of the compressors in the plurality of stages have decreased, and the measured values of these gas refrigerant flow rates have reached the necessary minimum flow rate. Each time it is determined that the calculated refrigerating function force has decreased and each predetermined value corresponding to the required minimum flow rate of the plurality of stages of compressors has been reached, In order to control to ensure the required minimum flow rate for each of the multiple stages of compressors by sequentially opening the bypass valve and allowing the gas refrigerant to flow in order from the downstream compressor that reaches the required minimum flow rate first. Surging can be avoided for any of the multiple-stage compressors, and the power of the multi-stage compressor can be reduced compared to the conventional one.
第9発明のターボ冷凍機によれば、前記ホットガスバイパス制御手段では、前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記開度調整可能なホットガスバイパス弁を順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保するように制御するため、前記複数段の圧縮機の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機の動力を削減することができる。 According to the turbo refrigerator of the ninth aspect of the invention, in the hot gas bypass control means, the gas refrigerant flow rates of the compressors in the plurality of stages are reduced, and the measured values of these gas refrigerant flow rates have reached the necessary minimum flow rate. Each time it is determined that the calculated refrigerating function force has decreased and each predetermined value corresponding to the required minimum flow rate of the plurality of stages of compressors has been reached, In order to control to ensure the necessary minimum flow rate for each of the plurality of stages of compressors by sequentially opening the bypass valves and sequentially allowing the gas refrigerant to flow in from the downstream compressor that reaches the required minimum flow rate first. Surging can be avoided for any of the multiple-stage compressors, and the power of the multi-stage compressor can be reduced compared to the conventional one.
第10発明のターボ冷凍機によれば、前記ホットガスバイパス制御手段では、前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記開度調整可能なホットガスバイパス三方弁の流出口を順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることにより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保するように制御するため、前記複数段の圧縮機の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機の動力を削減することができる。 According to the turbo refrigerator of the tenth aspect of the invention, in the hot gas bypass control means, the gas refrigerant flow rates of the compressors in the plurality of stages are reduced, and the measured values of these gas refrigerant flow rates have reached the required minimum flow rate. Each time it is determined that the calculated refrigerating function force has decreased and each predetermined value corresponding to the required minimum flow rate of the plurality of stages of compressors has been reached, By sequentially opening the outlet of the bypass three-way valve and injecting the gas refrigerant in order from the latter stage side compressor that reaches the required minimum flow rate first, the required minimum flow rate is ensured for each of the multiple-stage compressors. Therefore, surging can be avoided for any of the multiple-stage compressors, and the power of the multi-stage compressor can be reduced as compared with the conventional one.
第11発明のターボ冷凍機によれば、前記ホットガスバイパス制御手段では、前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記ON/OFF式のホットガスバイパス弁と前記開度調整可能なホットガスバイパス弁とを順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることにより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保するように制御するため、前記複数段の圧縮機の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機の動力を削減することができる。 According to the turbo refrigerator of the eleventh aspect of the invention, in the hot gas bypass control means, the gas refrigerant flow rates of the compressors in the plurality of stages have decreased, and the measured values of these gas refrigerant flow rates have reached the necessary minimum flow rate. Each time, or every time it is determined that the calculated refrigeration function force has reached a predetermined value corresponding to the required minimum flow rate of the compressors of the plurality of stages, the ON / OFF hot gas By opening the bypass valve and the hot gas bypass valve whose opening degree can be adjusted sequentially, the gas refrigerant is introduced in order from the rear stage compressor that reaches the required minimum flow rate first, so that each of the multiple stage compressors. Since the control is performed to ensure the necessary minimum flow rate, surging can be avoided for any of the multiple-stage compressors, and the power of the multi-stage compressor can be reduced compared to the conventional one. .
第12発明のターボ冷凍機によれば、前記ホットガスバイパス制御手段では、前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記ON/OFF式のホットガスバイパス弁と前記開度調整可能なホットガスバイパス弁とを順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入することにより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保するように制御するため、前記複数段の圧縮機の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機の動力を削減することができる。 According to the turbo refrigerator of the twelfth aspect of the present invention, in the hot gas bypass control means, the gas refrigerant flow rates of the compressors in the plurality of stages have decreased, and the measured values of these gas refrigerant flow rates have reached the necessary minimum flow rate. Each time, or every time it is determined that the calculated refrigeration function force has reached a predetermined value corresponding to the required minimum flow rate of the compressors of the plurality of stages, the ON / OFF hot gas Open the bypass valve and the hot gas bypass valve whose opening degree can be adjusted in order, and flow the gas refrigerant in order from the rear side compressor that reaches the required minimum flow rate first, so that each of the multiple stage compressors. Since the control is performed so as to ensure the necessary minimum flow rate, surging can be avoided for any of the multiple-stage compressors, and the power of the multi-stage compressor can be reduced compared to the conventional one.
第13発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法によれば、前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記ホットガスバイパス手段により、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保するため、前記複数段の圧縮機の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機の動力を削減することができる。 According to the hot gas bypass method for a turbo chiller of the thirteenth aspect of the invention, the hot gas in order from the rear stage compressor that reaches the required minimum flow rate first when the gas refrigerant flow rate of the plurality of stage compressors decreases. In order to ensure the necessary minimum flow rate for each of the plurality of compressors by flowing gas refrigerant by the bypass means, surging can be avoided for any of the plurality of compressors, and The power of the multistage compressor can be reduced as compared with the prior art.
第14発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法によれば、前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記開度調整可能なホットガスバイパス弁を順次開けることにより、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保するため、前記複数段の圧縮機の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機の動力を削減することができる。 According to the hot gas bypass method for a turbo refrigerator of the fourteenth aspect of the present invention, when the gas refrigerant flow rate of the plurality of stages of compressors decreases, the opening degree in order from the rear stage compressor that reaches the required minimum flow rate first. Surging for any of the multiple stage compressors by sequentially opening the adjustable hot gas bypass valve to flow in gas refrigerant and ensure the required minimum flow rate for each of the multiple stage compressors Can be avoided, and the power of the multi-stage compressor can be reduced as compared with the prior art.
第15発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法によれば、前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記開度調整可能なホットガスバイパス弁を順次開けることにより、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保するため、前記複数段の圧縮機の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機の動力を削減することができる。 According to the hot gas bypass method for a turbo chiller of the fifteenth aspect of the present invention, when the gas refrigerant flow rate of the plurality of stage compressors decreases, the opening degree in order from the rear stage compressor that reaches the required minimum flow rate first. Surging for any of the multiple stage compressors by sequentially opening the adjustable hot gas bypass valve to flow in gas refrigerant and ensure the required minimum flow rate for each of the multiple stage compressors Can be avoided, and the power of the multi-stage compressor can be reduced as compared with the prior art.
第16発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法によれば、前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記開度調整可能なホットガスバイパス三方弁の流出口を順次開けることにより、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保するため、前記複数段の圧縮機の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機の動力を削減することができる。 According to the hot gas bypass method for a turbo refrigerator of the sixteenth aspect of the present invention, the opening degree in order from the rear stage compressor that reaches the required minimum flow rate first when the gas refrigerant flow rate of the plurality of stage compressors decreases. By sequentially opening the outlet of the adjustable hot gas bypass three-way valve, gas refrigerant flows in and the required minimum flow rate is ensured for each of the plurality of stages of compressors. In contrast, surging can be avoided and the power of the multi-stage compressor can be reduced as compared with the prior art.
第17発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法によれば、前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記ON/OFF式のホットガスバイパス弁と前記開度調整可能なホットガスバイパス弁とを順次開けることにより、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保するため、前記複数段の圧縮機の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機の動力を削減することができる。 According to the turbo gas refrigerator hot gas bypass method of the seventeenth aspect of the present invention, the ON / OFF is sequentially performed from the downstream compressor that reaches the required minimum flow rate first when the gas refrigerant flow rate of the plurality of compressors decreases. In order to ensure the necessary minimum flow rate for each of the plurality of stages of compressors, by sequentially opening an OFF-type hot gas bypass valve and the hot gas bypass valve with adjustable opening, inflow of gas refrigerant, Surging can be avoided for any of the multistage compressors, and the power of the multistage compressor can be reduced compared to the conventional one.
第18発明のターボ冷凍機のホットガスバイパス方法によれば、前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記ON/OFF式のホットガスバイパス弁と前記開度調整可能なホットガスバイパス弁とを順次開けることにより、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保するため、前記複数段の圧縮機の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機の動力を削減することができる。 According to the hot gas bypass method for a turbo chiller according to an eighteenth aspect of the present invention, when the gas refrigerant flow rate of the plurality of compressors decreases, the ON / In order to ensure the necessary minimum flow rate for each of the plurality of stages of compressors, by sequentially opening an OFF-type hot gas bypass valve and the hot gas bypass valve with adjustable opening, inflow of gas refrigerant, Surging can be avoided for any of the multistage compressors, and the power of the multistage compressor can be reduced compared to the conventional one.
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
<実施の形態例1>
図1は本発明の実施の形態例1に係るターボ冷凍機のシステム構成図、図2は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機ガス冷媒流量との関係を示す説明図、図3は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力とホットガスバイパス弁開度との関係を示す説明図、図4は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機必要動力との関係を示す説明図である。
<
FIG. 1 is a system configuration diagram of a turbo chiller according to
図1に示す本実施の形態例1のターボ冷凍機は室内の冷房用として用いられるものであり、蒸発器21で蒸発したガス冷媒を第1段圧縮機22と第2段圧縮機23とで圧縮する遠心式の多段圧縮機24(図示例は2段圧縮機)と、この多段圧縮機24で圧縮されたガス冷媒を凝縮させる凝縮器25と、この凝縮器25で凝縮した液冷媒を膨張させる高段膨張弁26及び低段膨張弁27と、これらの高段膨張弁26と低段膨張弁27の間に設置されて冷媒を気液分離する気液分離器としての中間冷却器28と、この中間冷却器28で分離されたガス冷媒を、蒸発器21をバイパスして多段圧縮機24の第2段圧縮機23へ流入させるオリフィス29と、膨張弁26,27で膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器21とを有している。多段圧縮機24は電動機46によって回転駆動される。なお、図1ではガス冷媒の流れる配管等の冷媒流路30,31,35,41,42,43は点線で示し、液冷媒が流れる配管等の冷媒流路33は実線で示している。
The turbo refrigerator of the first embodiment shown in FIG. 1 is used for indoor cooling, and the gas refrigerant evaporated in the
詳述すると、電動機46の回転軸47に設けられたギア48と、多段圧縮機24の回転軸49に設けられたギア50とが噛合しており、これらのギア48,50を介して第1段圧縮機22及び第2段圧縮機23が、電動機46により回転駆動される。このとき多段圧縮機24では、前段(低圧段)の第1段圧縮機22で圧縮したガス冷媒を、冷媒流路30を介して後段(高圧段)の第2段圧縮機23へ導入し、この第2段圧縮機23で更に圧縮して、冷媒流路31へ吐出する。
More specifically, the
冷媒流路31では第2段圧縮機23から吐出されたガス冷媒を凝縮器25へと導く。凝縮器25では、その容器56内に冷媒流路31を介して導入されるガス冷媒を、図示しない外部のクーリングタワーで冷却されて容器56内の伝熱管群32を流れる冷却水によって冷却することにより凝縮(液化)させ、この凝縮した液冷媒を容器56内の底部から冷媒流路33へ排出する。冷媒流路33には冷媒流通方向の上流側から下流側に向かって順に高段膨張弁26、中間冷却器28及び低段膨張弁27が設けられている。高段膨張弁26及び低段膨張弁27は電動弁などの開度調整可能な弁である。
In the
この高段膨張弁26の開度を調節して、凝縮器25の容器56内の底部に液冷媒が溜まるようにすることにより、容器56内にはある程度の高さの冷媒液面24が確保されている。これは冷媒流路33に未凝縮のガス冷媒が吸い込まれることなく、液冷媒だけを排出することができるようにするためである。高段膨張弁26では凝縮器26の容器56から排出された液冷媒を減圧して膨張させる。このとき液冷媒の一部がガス冷媒となることがあり、このガス冷媒が蒸発器21に供給されるのを防止するため、中間冷却器28では、冷媒を気液分離して、分離した液冷媒のみを低段膨張弁27側に排出する一方、分離したガス冷媒はバイパス冷媒流路35へ排出する。
By adjusting the opening degree of the high
バイパス冷媒流路35は中間冷却器28と冷媒流路30とを連通しており、途中にオリフィス29が設けられている。従って、中間冷却器28からバイパス冷媒流路35へ排出されたガス冷媒は、蒸発器21をバイパスし、オリフィス29を介して第2段圧縮機23の吸気側に戻されて第2段圧縮機23に吸気される。
The
蒸発器21の容器57内には伝熱管群36が設けられ、且つ、容器57内では冷媒液面37が伝熱管群36よりも上方に位置するように調節されている。伝熱管群36には配管等の冷水流路38が接続されており、冷水流路38には冷水を循環させるポンプ39と、ケース内にファンとコイルを備えたファンコイルユニット40とが設けされている。従って、蒸発器21では、液冷媒が、ポンプ39により送給されて伝熱管群36を流れる冷水との熱交換により、当該冷水を冷却するとともに自らは蒸発してガス冷媒となる一方、ファンコイルユニット40では、ファンによって送風される室内の空気を、ポンプ39により送給されてコイルを流れる冷水によって冷却することにより、前記室内の冷房を行う。蒸発器21で気化したガス冷媒は冷媒流路41へ排出され、この冷媒流路41を介して第1段圧縮機22の吸気側へ戻されて第1段圧縮機22に吸気される。
A heat
そして、本ターボ冷凍機には多段圧縮機24の第1段圧縮機22及び第2段圧縮機23のサージングを回避するためのホットガスバイパス手段として、第1段用ホットガスバイパス弁44と、第2段用ホットガスバイパス弁45とが設けられている。
The turbo chiller includes a first stage hot
第1段用ホットガスバイパス弁44は電動弁などの開度調整可能な弁であり、冷媒流路31と冷媒流路41とを連通するバイパス冷媒流路42に設けられている。第2段用ホットガスバイパス弁45は電動弁などの開度調整可能な弁であり、冷媒流路31と冷媒流路30とを連通するバイパス冷媒流路43に設けられている。従って、第1段用ホットガスバイパス弁44を開けると、多段圧縮機24(第2段圧縮機23)から吐出されたガス冷媒の一部が、第1段用ホットガスバイパス弁44を介して(即ち凝縮器21をバイパスして)、第1段圧縮機22に吸気される。第2段用ホットガスバイパス弁45を開けると、多段圧縮機24(第2段圧縮機23)から吐出されたガス冷媒の一部が、第2段用ホットガスバイパス弁45を介して(即ち蒸発器21をバイパスして)、第2段圧縮機23に吸気される。
The first stage hot
ホットガスバイパス制御手段としてのコントローラ55では、ガス冷媒流量の計測結果或いは冷凍機能力(冷凍能力)の演算結果に基づいてホットガスバイパス制御を行う。
The
まず、ガス冷媒流量の計測結果に基づいてホットガスバイパス制御を行う場合について説明する。この場合には冷媒流路30に第1段圧縮機22のガス冷媒流量を計測するための流量計52を設けられ、冷媒流路31に第2段圧縮機23のガス冷媒流量を計測するための流量計54を設けられる。これらの流量計52,54の流量計測信号は何れも、コントローラ55に入力される。
First, a case where hot gas bypass control is performed based on the measurement result of the gas refrigerant flow rate will be described. In this case, the
コントローラ55には、予め第1段圧縮機22の必要最低流量(第1圧縮機22のサージングを回避するために必要な最低限のガス冷媒流量)と第2段圧縮機23の必要最低流量(第2段圧縮機23のサージングを回避するために必要な最低限のガス冷媒流量)とが設定されている。本ターボ冷凍機では圧縮機ガス冷媒流量(第1段圧縮機22のガス冷媒流量と第2段圧縮機23のガス冷媒流量)が減少したとき、第2段圧縮機23が先にサージング領域(図2のサージング領域I)に達し、その後に第1段圧縮機22がサージング領域(図2のサージング領域II)に達するため、第1段圧縮機22の必要最低流量は第2段圧縮機23の必要最低流量に比べて小さな値である。これらの必要最低流量は多段圧縮機24の設計や多段圧縮機24の運転試験などにおいて設定することができる。
The
そして、コントローラ55では、これらの必要最低流量と流量計52,54の流量計測信号とに基づいて、第1段圧縮機22のガス冷媒流量及び第2段圧縮機23のガス冷媒流量がそれぞれ第1段圧縮機22の必要最低流量及び第2段圧縮機23の必要最低流量に達したか否かの判断と、第1段圧縮機22の必要最低流量及び第2段圧縮機23の必要最低流量を確保するための第1段用ホットガスバイパス弁44の開閉制御及び第2段用ホットガスバイパス弁45の開閉制御とを行う。
Then, in the
以下、この場合のコントローラ55の制御を図1〜図4を参照して更に詳細に説明する。なお、図2では説明の便宜上、通常運転時の圧縮機ガス冷媒流量(第1段圧縮機22のガス冷媒流量と第2段圧縮機23のガス冷媒流量)を1本のグラフで表しているが、実際には通常運転時にも中間冷却器28からのガス冷媒が第2段圧縮機23にのみ流入するため、第1段圧縮機22のガス冷媒流量と第2段圧縮機23のガス冷媒流量は多少異なる。この点は図6、図10、図14及び図18においても同様である。
Hereinafter, the control of the
本ターボ冷凍機では、外気温度の低下等により冷房負荷が低下すると、これに応じて図示しない容量制御手段により(例えば多段圧縮機4の吸気側のベーンを絞ることにより)ターボ冷凍機の冷凍機能力を下げるため、図2に示すように圧縮機ガス冷媒流量(第1段圧縮機22のガス冷媒流量及び第2段圧縮機23のガス冷媒流量)が減少する。
In this turbo chiller, when the cooling load decreases due to a decrease in the outside air temperature or the like, the refrigeration function of the turbo chiller is controlled by capacity control means (not shown) according to this (for example, by narrowing the vane on the intake side of the multistage compressor 4). In order to reduce the force, the compressor gas refrigerant flow rate (the gas refrigerant flow rate of the
そして、流量計54による第2段圧縮機23のガス冷媒流量の計測値が、第2段圧縮機23の必要最低流量(第2段圧縮機23のサージング領域I)に達したと判断すると、図3に示すように第2段用ホットガスバイパス弁45を開けて、第2段圧縮機23にのみガス冷媒を流入させることにより、第2段圧縮機23の必要最低流量を確保してサージングを回避する。即ち、図3のように第2段用ホットガスバイパス弁45の開度が徐々に増加されることにより、蒸発器21の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下しても、第2段用ホットガスバイパス弁45を介して第2段圧縮機23に流入されるガス冷媒の流量が徐々に増えるため、第2段圧縮機23では必要最低流量が確保されてサージングが回避される。
When it is determined that the measured value of the gas refrigerant flow rate of the
その後、更に圧縮機ガス冷媒流量(第1段圧縮機22のガス冷媒流量)が低下し、流量計52による第1段圧縮機22のガス冷媒流量の計測値が、第1段圧縮機22の必要最低流量(第1段圧縮機22のサージング領域II)に達したと判断すると、図3に示すように第1段用ホットガスバイパス弁44も開けて、第1段圧縮機22にもガス冷媒を流入させることにより、第1段圧縮機22の必要最低流量を確保してサージングを回避する。即ち、図3のように第1段用ホットガスバイパス弁44の開度が徐々に増加されることにより、蒸発器21の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下しても、第1段用ホットガスバイパス弁44を介して第1段圧縮機22に流入されるガス冷媒の流量が徐々に増えるため、第1段圧縮機22でも必要最低流量が確保されてサージングが回避される。なお、第1段用ホットガスバイパス弁44を開けたときには第1段圧縮機22のガス冷媒流量だけでなく第2段圧縮機23のガス冷媒流量も増えることになるため、第2段用ホットガスバイパス弁45では、第1段用ホットガスバイパス弁44による第2段圧縮機23のガス冷媒流量増加の不足分を補って、第2段圧縮機23の必要最低流量を確保する。
After that, the compressor gas refrigerant flow rate (the gas refrigerant flow rate of the first stage compressor 22) further decreases, and the measured value of the gas refrigerant flow rate of the
そして、上記の如く第2段圧縮機23のガス冷媒流量が第2段圧縮機23の必要最低流量(サージング領域I)に達してから第1段圧縮機22のガス冷媒流量が第1段圧縮機22の必要最低流量(サージング領域II)に達するまでの間は、第2段圧縮機23のガス冷媒流量のみが第2段圧縮機23の必要最低流量に確保され、第1段圧縮機23のガス冷媒流量は徐々に減少するため、その分、図4に示すように多段圧縮機24(電動機46)の必要動力も徐々に低下する。このため、本ターボ冷凍機では多段圧縮機24の必要動力を、図4に一点鎖線で示す従来の多段圧縮機の必要動力よりも低減することができる。なお、第1段圧縮機22のガス冷媒流量が第1段圧縮機22の必要最低流量(サージング領域II)に達した後には、第1段圧縮機22のガス冷媒流量も第1段圧縮機22の必要最低流量に確保されるため、図4に示すように多段圧縮機24の必要動力もほとんど低下しなくなる。
Then, as described above, after the gas refrigerant flow rate of the
次に、冷凍機能力の演算結果に基づいてホットガスバイパス制御を行う場合について説明する。図2に例示するように圧縮機ガス冷媒流量と冷凍機能力との間には相関があるため、圧縮機ガス冷媒流量は、上記のように直接計測しなくても、冷凍機能力から推定することができる。そこで、この場合には冷凍機能力を求めるために冷水流路38に蒸発器21(伝熱管群36)に流入する冷水の温度を計測するための温度計93と、蒸発器21(伝熱管群36)から流出する冷水の温度を計測するための温度計94と、冷水の流量を計測するための流量計95とを設ける。これらの温度計93,94の温度計測信号及び流量計95の流量計測信号は何れも、コントローラ55に入力される。
Next, the case where hot gas bypass control is performed based on the calculation result of the refrigeration functional force is described. Since there is a correlation between the compressor gas refrigerant flow rate and the refrigerating function force as illustrated in FIG. 2, the compressor gas refrigerant flow rate is estimated from the refrigerating function force without directly measuring as described above. be able to. Therefore, in this case, a
コントローラ55では、温度計93による冷水の温度計測値T1と温度計94による冷水の温度計測値T2との差である冷水温度差ΔT(=T1−T2)を演算し、この冷水温度差ΔTと流量計95による冷水の流量計測値Fとの積である冷凍機能力C(=ΔT×F)を演算する。かくして、本ターボ冷凍機の冷却能力である冷凍機能力Cが求められる。なお、一般に冷水流量は一定にしているため、冷水の流量計測値Fに代えて冷水流量の一定値を冷凍機能力Cの演算に用いてもよい。
The
また、コントローラ55には、第1段圧縮機22の必要最低流量(第1圧縮機22のサージングを回避するために必要な最低限のガス冷媒流量)と第2段圧縮機23の必要最低流量(第2段圧縮機23のサージングを回避するために必要な最低限のガス冷媒流量)とをそれぞれ確保すべく、冷凍機能力に応じて第1段用ホットガスバイパス弁44と第2段用ホットガスバイパス弁45とをそれぞれ開けるため、予め、図3に例示するような冷凍機能力と第1段用ホットガスバイパス弁44の開度との関係を表すデータ(テーブルデータや関係式など)、及び、冷凍機能力と第2段用ホットガスバイパス弁45の開度との関係を表すデータ(テーブルデータや関係式など)が設定されている。前述のとおり、本ターボ冷凍機では圧縮機ガス冷媒流量(第1段圧縮機22のガス冷媒流量と第2段圧縮機23のガス冷媒流量)が減少したとき、第2段圧縮機23が先にサージング領域(図2のサージング領域I)に達し、その後に第1段圧縮機22がサージング領域(図2のサージング領域II)に達するため、第1段圧縮機22の必要最低流量は第2段圧縮機23の必要最低流量に比べて小さな値である。
The
従って、図3に例示するように第2段用ホットガスバイパス45を開け始めるときの冷凍機能力よりも、第1段用ホットガスバイパス弁44を開き始めるときの冷凍機能力のほうが低くなるように、前記冷凍能力と第1段用ホットガスバイパス弁44の開度との関係を表すデータと、前記冷凍能力と第2段用ホットガスバイパス弁45の開度との関係を表すデータとが、それぞれ設定されている。なお、このような第1段圧縮機22の必要最低流量と第2段圧縮機23の必要最低流量とをそれぞれ確保するための前記冷凍機能力と第1段用ホットガスバイパス弁44の開度との関係を表すデータ、及び、前記冷凍機能力と第2段用ホットガスバイパス弁45の開度との関係を表すデータは、ターボ冷凍機の設計や運転試験などにおいて設定することができる。
Accordingly, as illustrated in FIG. 3, the refrigeration function force at the time of starting to open the first stage hot
そして、コントローラ55では、前記冷凍機能力と第1段用ホットガスバイパス弁44の開度との関係を表すデータ、及び、前記冷凍機能力と第2段用ホットガスバイパス弁45の開度との関係を表すデータと、前記冷凍機能力Cの演算結果とに基づいて、第1段圧縮機22のガス冷媒流量及び第2段圧縮機23のガス冷媒流量がそれぞれ第1段圧縮機22の必要最低流量及び第2段圧縮機23の必要最低流量に達したか否かの判断と、第1段圧縮機22の必要最低流量及び第2段圧縮機23の必要最低流量を確保するための第1段用ホットガスバイパス弁44の開閉制御及び第2段用ホットガスバイパス弁45の開閉制御とを行う。
In the
以下、この場合のコントローラ55の制御を図1〜図4を参照して更に詳細に説明する。本ターボ冷凍機では、外気温度の低下等により冷房負荷が低下すると、これに応じて図示しない容量制御手段により(例えば多段圧縮機4の吸気側のベーンを絞ることにより)ターボ冷凍機の冷凍機能力を下げるため、図2に示すように圧縮機ガス冷媒流量(第1段圧縮機22のガス冷媒流量及び第2段圧縮機23のガス冷媒流量)が減少する。このときには、蒸発器21に流入する冷水の温度と蒸発器21から流出する冷水の温度の差も低下するため、温度計93,94による冷水の温度計測値T1,T2と流量計95による冷水の流量計測値F(又は一定値)から演算される冷凍機能力Cも、低下していく。
Hereinafter, the control of the
そして、冷凍機能力Cが、第1の所定値(前記冷凍機能力と第2段用ホットガスバイパス弁45の開度との関係を表すデータにおける第2段用ホットガスバイパス弁45が開き始めるときの冷凍機能力の値)に達して第2段圧縮機23のガス冷媒流量が第2段圧縮機23の必要最低流量(第2段圧縮機23のサージング領域I)に達したと判断すると、前記冷凍機能力と第2段用ホットガスバイパス弁45の開度との関係を表すデータと、冷凍機能力Cの演算結果とに基づいて図3に示すように第2段用ホットガスバイパス弁45を開けて、第2段圧縮機23にのみガス冷媒を流入させることにより、第2段圧縮機23の必要最低流量を確保してサージングを回避する。即ち、図3のように第2段用ホットガスバイパス弁45の開度が徐々に増加されることにより、蒸発器21の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下しても、第2段用ホットガスバイパス弁45を介して第2段圧縮機23に流入されるガス冷媒の流量が徐々に増えるため、第2段圧縮機23では必要最低流量が確保されてサージングが回避される。
Then, the refrigeration functional force C is the first predetermined value (the second stage hot
その後、更に冷凍機能力Cが低下し前記第1の所定値よりも低い第2の所定値(前記冷凍機能力と第1段用ホットガスバイパス弁44の開度との関係を表すデータにおける第1段用ホットガスバイパス弁44が開き始めるときの冷凍機能力の値)に達して第1段圧縮機22のガス冷媒流量が第1段圧縮機22の必要最低流量(第1段圧縮機22のサージング領域II)に達したと判断すると、前記冷凍機能力と第1段用ホットガスバイパス弁44の開度との関係を表すデータと、冷凍機能力Cの演算結果とに基づいて図3に示すように第1段用ホットガスバイパス弁44も開けて、第1段圧縮機22にもガス冷媒を流入させることにより、第1段圧縮機22の必要最低流量を確保してサージングを回避する。即ち、図3のように第1段用ホットガスバイパス弁44の開度が徐々に増加されることにより、蒸発器21の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下しても、第1段用ホットガスバイパス弁44を介して第1段圧縮機22に流入されるガス冷媒の流量が徐々に増えるため、第1段圧縮機22でも必要最低流量が確保されてサージングが回避される。なお、第1段用ホットガスバイパス弁44を開けたときには第1段圧縮機22のガス冷媒流量だけでなく第2段圧縮機23のガス冷媒流量も増えることになるため、第2段用ホットガスバイパス弁45では、第1段用ホットガスバイパス弁44による第2段圧縮機23のガス冷媒流量増加の不足分を補って、第2段圧縮機23の必要最低流量を確保する。
Thereafter, the refrigeration functional force C further decreases and a second predetermined value lower than the first predetermined value (first data in the data representing the relationship between the refrigeration functional force and the opening degree of the first stage hot gas bypass valve 44). The value of the refrigeration function force when the first stage hot
そして、上記の如く冷凍機能力Cが第1の所定値に達してから(即ち第2段圧縮機23のガス冷媒流量が第2段圧縮機23の必要最低流量(サージング領域I)に達してから)、冷凍機能力Cが第2の所定値に達するまでの間(即ち第1段圧縮機22のガス冷媒流量が第1段圧縮機22の必要最低流量(サージング領域II)に達するまでの間)は、第2段圧縮機23のガス冷媒流量のみが第2段圧縮機23の必要最低流量に確保され、第1段圧縮機23のガス冷媒流量は徐々に減少するため、その分、図4に示すように多段圧縮機24(電動機46)の必要動力も徐々に低下する。このため、本ターボ冷凍機では多段圧縮機24の必要動力を、図4に一点鎖線で示す従来の多段圧縮機の必要動力よりも低減することができる。なお、冷凍機能力Cが第2の所定値に達した後(即ち第1段圧縮機22のガス冷媒流量が第1段圧縮機22の必要最低流量(サージング領域II)に達した後)には、第1段圧縮機22のガス冷媒流量も第1段圧縮機22の必要最低流量に確保されるため、図4に示すように多段圧縮機24の必要動力もほとんど低下しなくなる。
Then, as described above, after the refrigeration functional force C reaches the first predetermined value (that is, the gas refrigerant flow rate of the
以上のように、本実施の形態例1のターボ冷凍機によれば、開度調整可能な2台の第1段用ホットガスバイパス弁44と第2段用ホットガスバイパス弁45とを介して、2段の圧縮機22,23のうちの後段の圧縮機である第2段圧縮機23の吐出側と、2段の圧縮機22,23の吸気側のそれぞれとを連通してなる構成としたことにより、第1段圧縮機22のサージングを回避するための必要最低流量が、第2段圧縮機23のサージングを回避するための必要最低流量より小さな値であっても、第1段用ホットガスバイパス弁44と第2段用ホットガスバイパス弁45とによって第1段圧縮機22と第2段圧縮機23のそれぞれにガス冷媒を流入させることができるため、第1段圧縮機22と第2段圧縮機23に対してそれぞれ必要最低流量のガス冷媒を流すことができる。従って、2段の圧縮機22,23の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機24の動力を削減することができる。
As described above, according to the turbo chiller of
また、本実施の形態1のターボ冷凍機はコントローラ55を有しており、このコントローラ55では、第1段圧縮機22及び第2段圧縮機23のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、前記冷凍機能力Cが低下して前記必要最低流量に対応した前記第1の所定値及び第2の所定値に達したと判断するごとに、開度調整可能な第2段用ホットガスバイパス弁45と第1段用ホットガスバイパス弁44とを順次開けて、先に前記必要最低流量に達する第2段圧縮機23から順にガス冷媒を流入させることにより、2段の圧縮機22,23ごとに前記必要最低流量を確保するように制御するため、2段の圧縮機22,23の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機24の動力を削減することができる。
Further, the turbo refrigerator of the first embodiment has a
なお、上記では多段圧縮機24が2段圧縮機である場合について説明したが、これに限定するものではなく、本発明は3段以上の圧縮機からなる多段圧縮機を備えたターボ冷凍機にも適用することができる。即ち、本発明のターボ冷凍機は、開度調整可能な複数のホットガスバイパス弁を介して、多段圧縮機を構成する複数段の圧縮機のうちの最後段の圧縮機(図1のような2段圧縮機の場合には第2段圧縮機23)の吐出側と、前記複数段の圧縮機(図1のような2段圧縮機の場合には第1段圧縮機22及び第2段圧縮機23)の吸気側のそれぞれとを連通してなる構成とすればよい。また、この場合、コントローラでは、前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量を、前段側の圧縮機ほど小さな値に設定し、前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、前記冷凍機能力Cが低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記開度調整可能なホットガスバイパス弁を順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることにより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保するように制御すればよい。
In the above description, the case where the
<実施の形態例2>
図5は本発明の実施の形態例2に係るターボ冷凍機のシステム構成図、図6は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機ガス冷媒流量との関係を示す説明図、図7は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力とホットガスバイパス弁開度との関係を示す説明図、図8は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機必要動力との関係を示す説明図である。
<Embodiment 2>
FIG. 5 is a system configuration diagram of a turbo chiller according to Embodiment 2 of the present invention, FIG. 6 is an explanatory diagram showing the relationship between the refrigeration function force and the compressor gas refrigerant flow rate in the turbo chiller, and FIG. FIG. 8 is an explanatory diagram showing the relationship between the refrigeration functional force and the hot gas bypass valve opening in the turbo chiller, and FIG. 8 is an explanatory diagram showing the relationship between the refrigeration functional force and the compressor required power in the turbo chiller.
なお、図5に示すシステム構成において上記実施の形態例1(図1)のシステム構成と同様の部分については、同一の符号を付し、ここでの詳細な説明は省略する。 In the system configuration shown in FIG. 5, the same components as those in the system configuration of the first embodiment (FIG. 1) are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted here.
図5に示すように、本実施の形態例2のターボ冷凍機では、中間冷却器28と冷媒流路30とを連通するバイパス冷媒流路35にホットガスバイパス手段としての第2段用ホットガスバイパス弁61が設けられている。即ち、本実施の形態例2のターボ冷凍機では上記実施の形態例1(図1)におけるオリフィス29、冷媒流路43及び第2段用ホットガスバイパス弁45は設けられておらず、これらの代わりに電動弁などの開度調整可能な弁である第2段用ホットガスバイパス弁61が設けられている。従って、この第2段用ホットガスバイパス弁61はサージング回避だけでなく、オリフィス29の代用としても機能する。即ち、通常運転時(比較的冷房負荷が高くて冷凍機能力の高い時)には第2段用ホットガスバイパス弁61を一定開度にしておき、この第2段用ホットガスバイパス弁61を介してガス冷媒が中間冷却器28から第2段圧縮機23の吸気側へ戻される。
As shown in FIG. 5, in the turbo refrigerator of the second embodiment, the second stage hot gas as the hot gas bypass means is connected to the bypass
本実施の形態例2においても、コントローラ55では、ガス冷媒流量の計測結果或いは冷凍機能力(冷凍能力)の演算結果に基づいてホットガスバイパス制御を行う。
Also in the second embodiment, the
まず、ガス冷媒流量の計測結果に基づいてホットガスバイパス制御を行う場合について説明すると、この場合には前述のとおり、冷媒流路30に第1段圧縮機22のガス冷媒流量を計測するための流量計52が設けられ、冷媒流路31に第2段圧縮機23のガス冷媒流量を計測するための流量計54が設けられて、これらの流量計52,54の流量計測信号が何れも、コントローラ55に入力される。
First, the case where hot gas bypass control is performed based on the measurement result of the gas refrigerant flow rate will be described. A
コントローラ55には、前述のとおり、予め第1段圧縮機22の必要最低流量と第2段圧縮機23の必要最低流量とが設定されている。そして、コントローラ55では、これらの必要最低流量と流量計52,54の流量計測信号とに基づいて、第1段圧縮機22のガス冷媒流量及び第2段圧縮機23のガス冷媒流量がそれぞれ第1段圧縮機22の必要最低流量及び第2段圧縮機23の必要最低流量に達したか否かの判断と、第1段圧縮機22の必要最低流量及び第2段圧縮機23の必要最低流量を確保するための第1段用ホットガスバイパス弁44の開閉制御、第2段用ホットガスバイパス弁45の開閉制御及び高段膨張弁26の開閉制御とを行う。
As described above, the necessary minimum flow rate of the
以下、この場合のコントローラ55の制御を図5〜図8を参照して更に詳細に説明する。本ターボ冷凍機では、外気温度の低下等により冷房負荷が低下すると、これに応じて図示しない容量制御手段により(例えば多段圧縮機4の吸気側のベーンを絞ることにより)ターボ冷凍機の冷凍機能力を下げるため、図6に示すように圧縮機ガス冷媒流量(第1段圧縮機22のガス冷媒流量及び第2段圧縮機23のガス冷媒流量)が減少する。
Hereinafter, the control of the
そして、流量計54による第2段圧縮機23のガス冷媒流量の計測値が、第2段圧縮機23の必要最低流量(第2段圧縮機23のサージング領域I)に達したと判断すると、高段膨張弁26の開度を増加させて、図5に示すように凝縮器25の容器56内の冷媒液面34を下げることより(即ち冷媒液面34をなくす或いは非常に低くすることにより)、容器56の底部から凝縮した液冷媒とともに未凝縮のガス冷媒も流出させ(冷媒流路33に吸い込ませ)、且つ、図7に示すように第2段用ホットガスバイパス弁61を開けて(開度を増加させて)、第2段圧縮機23にのみガス冷媒を流入させることにより、第2段圧縮機23の必要最低流量を確保してサージングを回避する。即ち、図7のように第2段用ホットガスバイパス弁61の開度が徐々に増加されることにより、蒸発器21の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下しても、第2段用ホットガスバイパス弁61を介して第2段圧縮機23に流入されるガス冷媒の流量が徐々に増えるため、第2段圧縮機23では必要最低流量が確保されてサージングが回避される。
When it is determined that the measured value of the gas refrigerant flow rate of the
その後、更に圧縮機ガス冷媒流量(第1段圧縮機22のガス冷媒流量)が低下し、流量計52による第1段圧縮機22のガス冷媒流量の計測値が、第1段圧縮機22の必要最低流量(サージング領域II)に達したと判断すると、図7に示すように第1段用ホットガスバイパス弁44も開けて、第1段圧縮機22にもガス冷媒を流入させることにより、第1段圧縮機22の必要最低流量を確保してサージングを回避する。即ち、図7のように第1段用ホットガスバイパス弁44の開度が徐々に増加されることにより、蒸発器21の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下しても、第1段用ホットガスバイパス弁44を介して第1段圧縮機22に流入されるガス冷媒の流量が徐々に増えるため、第1段圧縮機22でも必要最低流量が確保されてサージングが回避される。なお、第1段用ホットガスバイパス弁44を開けたときには第1段圧縮機22のガス冷媒流量だけでなく第2段圧縮機23のガス冷媒流量も増えることになるため、第2段用ホットガスバイパス弁45では第1段用ホットガスバイパス弁44による第2段圧縮機23のガス冷媒流量増加の不足分を補って、第2段圧縮機23の必要最低流量を確保する。
After that, the compressor gas refrigerant flow rate (the gas refrigerant flow rate of the first stage compressor 22) further decreases, and the measured value of the gas refrigerant flow rate of the
そして、上記の如く第2段圧縮機23のガス冷媒流量が第2段圧縮機23の必要最低流量(サージング領域I)に達してから第1段圧縮機22のガス冷媒流量が第1段圧縮機22の必要最低流量(サージング領域II)に達するまでの間は、第2段圧縮機23のガス冷媒流量のみが第2段圧縮機23の必要最低流量に確保され、第1段圧縮機23のガス冷媒流量は徐々に減少するため、その分、図8に示すように多段圧縮機24(電動機46)の必要動力も徐々に低下する。このため、本ターボ冷凍機では多段圧縮機24の必要動力を、図8に一点鎖線で示す従来の多段圧縮機の必要動力よりも低減することができる。なお、第1段圧縮機22のガス冷媒流量が第1段圧縮機22の必要最低流量(サージング領域II)に達した後には、第1段圧縮機22のガス冷媒流量も第1段圧縮機22の必要最低流量に維持されるため、図8に示すように多段圧縮機24の必要動力もほとんど低下しなくなる。
Then, as described above, after the gas refrigerant flow rate of the
次に、冷凍機能力の演算結果に基づいてホットガスバイパス制御を行う場合について説明する。図6に例示するように圧縮機ガス冷媒流量と冷凍機能力との間には相関があるため、圧縮機ガス冷媒流量は、上記のように直接計測しなくても、冷凍機能力から推定することができる。そこで、この場合には前述のとおり、冷凍機能力を求めるために冷水流路38に蒸発器21(伝熱管群36)に流入する冷水の温度を計測するための温度計93と、蒸発器21(伝熱管群36)から流出する冷水の温度を計測するための温度計94と、冷水の流量を計測するための流量計95とが設けられ、これらの温度計93,94の温度計測信号及び流量計95の流量計測信号が何れも、コントローラ55に入力される。
Next, the case where hot gas bypass control is performed based on the calculation result of the refrigeration functional force is described. As illustrated in FIG. 6, since there is a correlation between the compressor gas refrigerant flow rate and the refrigeration functional force, the compressor gas refrigerant flow rate is estimated from the refrigeration functional force without directly measuring as described above. be able to. Therefore, in this case, as described above, the
コントローラ55では、温度計93による冷水の温度計測値T1と温度計94による冷水の温度計測値T2との差である冷水温度差ΔT(=T1−T2)を演算し、この冷水温度差ΔTと流量計95による冷水の流量計測値Fとの積である冷凍機能力C(=ΔT×F)を演算する。かくして、本ターボ冷凍機の冷却能力である冷凍機能力Cが求められる。なお、一般に冷水流量は一定にしているため、冷水の流量計測値Fに代えて冷水流量の一定値を冷凍機能力Cの演算に用いてもよい。
The
また、コントローラ55には、第1段圧縮機22の必要最低流量(第1圧縮機22のサージングを回避するために必要な最低限のガス冷媒流量)と第2段圧縮機23の必要最低流量(第2段圧縮機23のサージングを回避するために必要な最低限のガス冷媒流量)とをそれぞれ確保すべく、冷凍機能力に応じて第1段用ホットガスバイパス弁44と第2段用ホットガスバイパス弁61とをそれぞれ開けるため、予め、図7に例示するような冷凍機能力と第1段用ホットガスバイパス弁44の開度との関係を表すデータ(テーブルデータや関係式など)、及び、冷凍機能力と第2段用ホットガスバイパス弁61の開度との関係を表すデータ(テーブルデータや関係式など)が設定されている。
The
本ターボ冷凍機では圧縮機ガス冷媒流量(第1段圧縮機22のガス冷媒流量と第2段圧縮機23のガス冷媒流量)が減少したとき、第2段圧縮機23が先にサージング領域(図6のサージング領域I)に達し、その後に第1段圧縮機22がサージング領域(図6のサージング領域II)に達するため、図7に例示するように第2段用ホットガスバイパス61を開け始めるときの冷凍機能力よりも、第1段用ホットガスバイパス弁44を開き始めるときの冷凍機能力のほうが低くなるように、前記冷凍能力と第1段用ホットガスバイパス弁44の開度との関係を表すデータと、前記冷凍能力と第2段用ホットガスバイパス弁61の開度との関係を表すデータとが、それぞれ設定されている。なお、このような第1段圧縮機22の必要最低流量と第2段圧縮機23の必要最低流量とをそれぞれ確保するための前記冷凍機能力と第1段用ホットガスバイパス弁44の開度との関係を表すデータ、及び、前記冷凍機能力と第2段用ホットガスバイパス弁61の開度との関係を表すデータは、ターボ冷凍機の設計や運転試験などにおいて設定することができる。
In this turbo chiller, when the compressor gas refrigerant flow rate (the gas refrigerant flow rate of the
そして、コントローラ55では、前記冷凍機能力と第1段用ホットガスバイパス弁44の開度との関係を表すデータ、及び、前記冷凍機能力と第2段用ホットガスバイパス弁61の開度との関係を表すデータと、前記冷凍機能力Cの演算結果とに基づいて、第1段圧縮機22のガス冷媒流量及び第2段圧縮機23のガス冷媒流量がそれぞれ第1段圧縮機22の必要最低流量及び第2段圧縮機23の必要最低流量に達したか否かの判断と、第1段圧縮機22の必要最低流量及び第2段圧縮機23の必要最低流量を確保するための第1段用ホットガスバイパス弁44の開閉制御、第2段用ホットガスバイパス弁45の開閉制御及び高段膨張弁26の開閉制御とを行う。
In the
以下、この場合のコントローラ55の制御を図5〜図8を参照して更に詳細に説明する。本ターボ冷凍機では、外気温度の低下等により冷房負荷が低下すると、これに応じて図示しない容量制御手段により(例えば多段圧縮機4の吸気側のベーンを絞ることにより)ターボ冷凍機の冷凍機能力を下げるため、図6に示すように圧縮機ガス冷媒流量(第1段圧縮機22のガス冷媒流量及び第2段圧縮機23のガス冷媒流量)が減少する。このときには、蒸発器21に流入する冷水の温度と蒸発器21から流出する冷水の温度の差も低下するため、温度計93,94による冷水の温度計測値T1,T2と流量計95による冷水の流量計測値F(又は一定値)から演算される冷凍機能力Cも、低下していく。
Hereinafter, the control of the
そして、冷凍機能力Cが第1の所定値(前記冷凍機能力と第2段用ホットガスバイパス弁61の開度との関係を表すデータにおける第2段用ホットガスバイパス弁61の開度が増加し始めるときの冷凍機能力の値)に達して第2段圧縮機23のガス冷媒流量が第2段圧縮機23の必要最低流量(第2段圧縮機23のサージング領域I)に達したと判断すると、高段膨張弁26の開度を増加させて、図5に示すように凝縮器25の容器56内の冷媒液面34を下げることより(即ち冷媒液面34をなくす或いは非常に低くすることにより)、容器56の底部から凝縮した液冷媒とともに未凝縮のガス冷媒も流出させ(冷媒流路33に吸い込ませ)、且つ、前記冷凍機能力と第2段用ホットガスバイパス弁61の開度との関係を表すデータと、冷凍機能力Cの演算結果とに基づいて図7に示すように第2段用ホットガスバイパス弁61を開けて、第2段圧縮機23にのみガス冷媒を流入させることにより、第2段圧縮機23の必要最低流量を確保してサージングを回避する。即ち、図7のように第2段用ホットガスバイパス弁61の開度が徐々に増加されることにより、蒸発器21の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下しても、第2段用ホットガスバイパス弁61を介して第2段圧縮機23に流入されるガス冷媒の流量が徐々に増えるため、第2段圧縮機23では必要最低流量が確保されてサージングが回避される。
The refrigeration functional force C is a first predetermined value (the opening degree of the second stage hot
その後、更に冷凍機能力Cが低下し前記第1の所定値よりも低い第2の所定値(前記冷凍機能力と第1段用ホットガスバイパス弁44の開度との関係を表すデータにおける第1段用ホットガスバイパス弁44が開き始めるときの冷凍機能力の値)に達して第1段圧縮機22のガス冷媒流量が第1段圧縮機22の必要最低流量(第1段圧縮機22のサージング領域II)に達したと判断すると、前記冷凍機能力と第1段用ホットガスバイパス弁44の開度との関係を表すデータと、冷凍機能力Cの演算結果とに基づいて図7に示すように第1段用ホットガスバイパス弁44も開けて、第1段圧縮機22にもガス冷媒を流入させることにより、第1段圧縮機22の必要最低流量を確保してサージングを回避する。即ち、図7のように第1段用ホットガスバイパス弁44の開度が徐々に増加されることにより、蒸発器21の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下しても、第1段用ホットガスバイパス弁44を介して第1段圧縮機22に流入されるガス冷媒の流量が徐々に増えるため、第1段圧縮機22でも必要最低流量が確保されてサージングが回避される。なお、第1段用ホットガスバイパス弁44を開けたときには第1段圧縮機22のガス冷媒流量だけでなく第2段圧縮機23のガス冷媒流量も増えることになるため、第2段用ホットガスバイパス弁61では、第1段用ホットガスバイパス弁44による第2段圧縮機23のガス冷媒流量増加の不足分を補って、第2段圧縮機23の必要最低流量を確保する。
Thereafter, the refrigeration functional force C further decreases and a second predetermined value lower than the first predetermined value (first data in the data representing the relationship between the refrigeration functional force and the opening degree of the first stage hot gas bypass valve 44). The value of the refrigeration function force when the first stage hot
そして、上記の如く冷凍機能力Cが第1の所定値に達してから(即ち第2段圧縮機23のガス冷媒流量が第2段圧縮機23の必要最低流量(サージング領域I)に達してから)、冷凍機能力Cが第2の所定値に達するまでの間(即ち第1段圧縮機22のガス冷媒流量が第1段圧縮機22の必要最低流量(サージング領域II)に達するまでの間)は、第2段圧縮機23のガス冷媒流量のみが第2段圧縮機23の必要最低流量に確保され、第1段圧縮機23のガス冷媒流量は徐々に減少するため、その分、図8に示すように多段圧縮機24(電動機46)の必要動力も徐々に低下する。このため、本ターボ冷凍機では多段圧縮機24の必要動力を、図8に一点鎖線で示す従来の多段圧縮機の必要動力よりも低減することができる。なお、冷凍機能力Cが第2の所定値に達した後(即ち第1段圧縮機22のガス冷媒流量が第1段圧縮機22の必要最低流量(サージング領域II)に達した後)には、第1段圧縮機22のガス冷媒流量も第1段圧縮機22の必要最低流量に確保されるため、図8に示すように多段圧縮機24の必要動力もほとんど低下しなくなる。
Then, as described above, after the refrigeration functional force C reaches the first predetermined value (that is, the gas refrigerant flow rate of the
以上のように、本実施の形態例2のターボ冷凍機によれば、開度調整可能な第1段用ホットガスバイパス弁44を介して、2段の圧縮機22,23のうちの後段の圧縮機である第2段圧縮機23の吐出側と、2段の圧縮機22,23のうちの前段の圧縮機である第1段圧縮機22の吸気側とを連通し、且つ、開度調整可能な第2段用ホットガスバイパス弁61を介して、中間冷却器28と、第2段圧縮機23の吸気側とを連通してなる構成としたことにより、第1段圧縮機22のサージングを回避するための必要最低流量が、第2段圧縮機23のサージングを回避するための必要最低流量より小さな値であっても、第1段用ホットガスバイパス弁44と第2段用ホットガスバイパス弁61とによって第1段圧縮機22と第2段圧縮機23のそれぞれにガス冷媒を流入させることができるため、第1段圧縮機22と第2段圧縮機23に対してそれぞれ必要最低流量のガス冷媒を流すことができる。従って、2段の圧縮機22,23の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機24の動力を削減することができる。しかも、新たなバイパス冷媒流路を設けることなく、従来からの既設の系統(バイパス冷媒流路)を利用してホットガスバイパス弁を設けることができるため、新たな系統(バイパス冷媒流路)を設ける場合に比べて系統構成の簡素化を図ることができる。
As described above, according to the turbo refrigerator of the second embodiment, the rear stage of the two-
また、本実施の形態2のターボ冷凍機はコントローラ55を有しており、このコントローラ55では、第1段圧縮機22及び第2段圧縮機23のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、前記冷凍機能力Cが低下して前記必要最低流量に対応した前記第1の所定値及び第2の所定値に達したと判断するごとに、開度調整可能な第2段用ホットガスバイパス弁61と第1段用ホットガスバイパス弁44を順次開けて、先に前記必要最低流量に達する第2段圧縮機23から順にガス冷媒を流入させることにより、2段の圧縮機22,23ごとに前記必要最低流量を確保するように制御するため、2段の圧縮機22,23の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機24の動力を削減することができる。
Further, the turbo refrigerator of the second embodiment has a
なお、上記では多段圧縮機24が2段圧縮機である場合について説明したが、これに限定するものではなく、本発明は3段以上の圧縮機からなる多段圧縮機を備えたターボ冷凍機にも適用することができる。即ち、この場合には、本発明のターボ冷凍機は、開度調整可能なホットガスバイパス弁を介して、前記3段以上の圧縮機のうちの最後段の圧縮機の吐出側と、前記3段以上の圧縮機のうちの最前段の圧縮機の吸気側とを連通し、且つ、他の複数の開度調整可能なホットガスバイパス弁を介して、前記気液分離器と、前記3段以上の圧縮機のうちの前記最前段以外の圧縮機の吸気側のそれぞれとを連通してなる構成とすればよい。また、この場合、コントローラでは、前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量を、前段側の圧縮機ほど小さな値に設定し、前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、前記冷凍機能力Cが低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記開度調整可能なホットガスバイパス弁を順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保するように制御すればよい。
In the above description, the case where the
<実施の形態例3>
図9は本発明の実施の形態例3に係るターボ冷凍機のシステム構成図、図10は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機ガス冷媒流量との関係を示す説明図、図11は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力とホットガスバイパス弁開度との関係を示す説明図、図12は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機必要動力との関係を示す説明図である。
<
FIG. 9 is a system configuration diagram of a turbo chiller according to
なお、図9に示すシステム構成において上記実施の形態例1(図1)のシステム構成と同様の部分については、同一の符号を付し、ここでの詳細な説明は省略する。 In the system configuration shown in FIG. 9, the same parts as those in the system configuration of the first embodiment (FIG. 1) are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted here.
図9に示すように、本実施の形態例3のターボ冷凍機では、冷媒流路31と冷媒流路41とを連通するバイパス冷媒流路42にホットガスバイパス手段としてのホットガスバイパス三方弁71が設けられている。即ち、本実施の形態例3のターボ冷凍機では上記実施の形態例1(図1)における第1段用ホットガスバイパス弁44、冷媒流路43及び第2段用ホットガスバイパス弁45は設けられておらず、これらの代わりに電動弁などの開度調整可能な弁であるホットガスバイパス三方弁71が設けられている。
As shown in FIG. 9, in the turbo refrigerator of the third embodiment, a hot gas bypass three-way valve 71 as hot gas bypass means is provided in a bypass
ホットガスバイパス三方弁71の流入口72は冷媒流路43を介して冷媒流路31(第2段圧縮機23の吐出側)に連通され、ホットガスバイパス三方弁71の一方の流出口73は冷媒流路43を介して冷媒流路41(第1段圧縮機22の吸気側)に連通されている。そして、ホットガスバイパス三方弁71の他方の流出口74は配管等のバイパス冷媒流路75を介してバイパス冷媒流路35に連通されている。即ち、ホットガスバイパス三方弁71の流出口74は、冷媒流路75,35,30を介して第2段圧縮機23の吸気側に連通されている。
The
本実施の形態例3においても、コントローラ55では、ガス冷媒流量の計測結果或いは冷凍機能力(冷凍能力)の演算結果に基づいてホットガスバイパス制御を行う。
Also in the third embodiment, the
まず、ガス冷媒流量の計測結果に基づいてホットガスバイパス制御を行う場合について説明すると、この場合には前述のとおり、冷媒流路30に第1段圧縮機22のガス冷媒流量を計測するための流量計52が設けられ、冷媒流路31に第2段圧縮機23のガス冷媒流量を計測するための流量計54が設けられて、これらの流量計52,54の流量計測信号が何れも、コントローラ55に入力される。
First, the case where hot gas bypass control is performed based on the measurement result of the gas refrigerant flow rate will be described. A
コントローラ55には、前述のとおり、予め第1段圧縮機22の必要最低流量と第2段圧縮機23の必要最低流量とが設定されている。そして、コントローラ55では、これらの必要最低流量と流量計52,54の流量計測信号に基づいて、第1段圧縮機22のガス冷媒流量及び第2段圧縮機23のガス冷媒流量がそれぞれ第1段圧縮機22の必要最低流量及び第2段圧縮機23の必要最低流量に達したか否かの判断と、第1段圧縮機22の必要最低流量及び第2段圧縮機23の必要最低流量を確保するためのホットガスバイパス三方弁71の開閉制御とを行う。
As described above, the necessary minimum flow rate of the
以下、この場合のコントローラ55の制御を図9〜図12を参照して更に詳細に説明する。本ターボ冷凍機では、外気温度の低下等により冷房負荷が低下すると、これに応じて図示しない容量制御手段により(例えば多段圧縮機4の吸気側のベーンを絞ることにより)ターボ冷凍機の冷凍機能力を下げるため、図10に示すように圧縮機ガス冷媒流量(第1段圧縮機22のガス冷媒流量及び第2段圧縮機23のガス冷媒流量)が減少する。
Hereinafter, the control of the
そして、流量計54による第2段圧縮機23のガス冷媒流量の計測値が、第2段圧縮機23の必要最低流量(第2段圧縮機23のサージング領域I)に達したと判断すると、図11に示すようにホットガスバイパス三方弁71の一方の流出口74のみ開けて、第2段圧縮機23にのみガス冷媒を流入させることにより、第2段圧縮機23の必要最低流量を確保してサージングを回避する。即ち、図11のようにホットガスバイパス三方弁71の流出口74の開度が徐々に増加されることにより、蒸発器21の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下しても、このホットガスバイパス三方弁71を介して第2段圧縮機23に流入されるガス冷媒の流量が徐々に増えるため、第2段圧縮機23では必要最低流量が確保されてサージングが回避される。
Then, if it is determined that the measured value of the gas refrigerant flow rate of the
その後、更に圧縮機ガス冷媒流量(第1段圧縮機22のガス冷媒流量)が低下し、流量計52による第1段圧縮機22のガス冷媒流量の計測値が、第1段圧縮機22の必要最低流量(サージング領域II)に達したと判断すると、図11に示すようにホットガスバイパス三方弁71の他方の流出口73も開けて、第1段圧縮機22にもガス冷媒を流入させることにより、第1段圧縮機22の必要最低流量を確保してサージングを回避する。即ち、図11のようにホットガスバイパス三方弁71の流出口73の開度が徐々に増加されることにより、蒸発器21の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下しても、ホットガスバイパス三方弁71を介して第1段圧縮機22に流入するガス冷媒の流量が徐々に増えるため、第1段圧縮機22でも必要最低流量が確保されてサージングが回避される。なお、ホットガスバイパス三方弁71の流出口73を開けたときには第1段圧縮機22のガス冷媒流量だけでなく第2段圧縮機23のガス冷媒流量も増えることになるため、ホットガスバイパス三方弁71の流出口74ではホットガスバイパス三方弁71の流出口73による第2段圧縮機23のガス冷媒流量増加の不足分を補って、第2段圧縮機23の必要最低流量を確保する。
After that, the compressor gas refrigerant flow rate (the gas refrigerant flow rate of the first stage compressor 22) further decreases, and the measured value of the gas refrigerant flow rate of the
そして、上記の如く第2段圧縮機23のガス冷媒流量が第2段圧縮機23の必要最低流量(サージング領域I)に達してから第1段圧縮機22のガス冷媒流量が第1段圧縮機の必要最低流量(サージング領域II)に達するまでの間は、第2段圧縮機23のガス冷媒流量のみが必要最低流量に確保され、第1段圧縮機23のガス冷媒流量は徐々に減少するため、その分、図12に示すように多段圧縮機24(電動機46)の必要動力も徐々に低下する。このため、本ターボ冷凍機では多段圧縮機24の必要動力を、図12に一点鎖線で示す従来の多段圧縮機の必要動力よりも低減することができる。なお、第1段圧縮機22のガス冷媒流量が第1段圧縮機22の必要最低流量(サージング領域II)に達した後には、第1段圧縮機22のガス冷媒流量も第1段圧縮機22の必要最低流量に確保されるため、図12に示すように多段圧縮機24の必要動力もほとんど低下しなくなる。
Then, as described above, after the gas refrigerant flow rate of the
次に、冷凍機能力の演算結果に基づいてホットガスバイパス制御を行う場合について説明する。図10に例示するように圧縮機ガス冷媒流量と冷凍機能力との間には相関があるため、圧縮機ガス冷媒流量は、上記のように直接計測しなくても、冷凍機能力から推定することができる。そこで、この場合には冷凍機能力を求めるために冷水流路38に蒸発器21(伝熱管群36)に流入する冷水の温度を計測するための温度計93と、蒸発器21(伝熱管群36)から流出する冷水の温度を計測するための温度計94と、冷水の流量を計測するための流量計95とを設ける。これらの温度計93,94の温度計測信号及び流量計95の流量計測信号は何れも、コントローラ55に入力される。
Next, the case where hot gas bypass control is performed based on the calculation result of the refrigeration functional force is described. As illustrated in FIG. 10, since there is a correlation between the compressor gas refrigerant flow rate and the refrigeration function force, the compressor gas refrigerant flow rate is estimated from the refrigeration function force without directly measuring as described above. be able to. Therefore, in this case, a
コントローラ55では、温度計93による冷水の温度計測値T1と温度計94による冷水の温度計測値T2との差である冷水温度差ΔT(=T1−T2)を演算し、この冷水温度差ΔTと流量計95による冷水の流量計測値Fとの積である冷凍機能力C(=ΔT×F)を演算する。かくして、本ターボ冷凍機の冷却能力である冷凍機能力Cが求められる。なお、一般に冷水流量は一定にしているため、冷水の流量計測値Fに代えて冷水流量の一定値を冷凍機能力Cの演算に用いてもよい。
The
また、コントローラ55には、第1段圧縮機22の必要最低流量(第1圧縮機22のサージングを回避するために必要な最低限のガス冷媒流量)と第2段圧縮機23の必要最低流量(第2段圧縮機23のサージングを回避するために必要な最低限のガス冷媒流量)とをそれぞれ確保すべく、冷凍機能力に応じてホットガスバイパス三方弁71の流出口73と流出口74とをそれぞれ開けるため、予め、図11に例示するような冷凍機能力とホットガスバイパス三方弁71の一方の流出口73の開度との関係を表すデータ(テーブルデータや関係式など)、及び、冷凍機能力とホットガスバイパス三方弁71の他方の流出口74の開度との関係を表すデータ(テーブルデータや関係式など)が設定されている。前述のとおり、本ターボ冷凍機では圧縮機ガス冷媒流量(第1段圧縮機22のガス冷媒流量と第2段圧縮機23のガス冷媒流量)が減少したとき、第2段圧縮機23が先にサージング領域(図10のサージング領域I)に達し、その後に第1段圧縮機22がサージング領域(図10のサージング領域II)に達するため、第1段圧縮機22の必要最低流量は第2段圧縮機23の必要最低流量に比べて小さな値である。
The
従って、図11に例示するようにホットガスバイパス三方弁71の流出口74を開け始めるときの冷凍機能力よりも、ホットガスバイパス三方弁71の流出口73を開き始めるときの冷凍機能力のほうが低くなるように、前記冷凍能力とホットガスバイパス三方弁71の流出口73の開度との関係を表すデータと、前記冷凍能力とホットガスバイパス三方弁71の流出口74の開度との関係を表すデータとが、それぞれ設定されている。なお、このような第1段圧縮機22の必要最低流量と第2段圧縮機23の必要最低流量とをそれぞれ確保するための前記冷凍機能力とホットガスバイパス三方弁71の流出口73の開度との関係を表すデータ、及び、前記冷凍機能力とホットガスバイパス三方弁71の流出口74の開度との関係を表すデータは、ターボ冷凍機の設計や運転試験などにおいて設定することができる。
Therefore, as illustrated in FIG. 11, the refrigeration functional force at the start of opening the outlet 73 of the hot gas bypass three-way valve 71 is more than the refrigeration functional force at the start of opening the
そして、コントローラ55では、前記冷凍機能力とホットガスバイパス三方弁71の流出口73の開度との関係を表すデータ、及び、前記冷凍機能力とホットガスバイパス三方弁71の流出口74の開度との関係を表すデータと、前記冷凍機能力Cの演算結果とに基づいて、第1段圧縮機22のガス冷媒流量及び第2段圧縮機23のガス冷媒流量がそれぞれ第1段圧縮機22の必要最低流量及び第2段圧縮機23の必要最低流量に達したか否かの判断と、第1段圧縮機22の必要最低流量及び第2段圧縮機23の必要最低流量を確保するためのホットガスバイパス三方弁71の開閉制御とを行う。
In the
以下、この場合のコントローラ55の制御を図9〜図12を参照して更に詳細に説明する。本ターボ冷凍機では、外気温度の低下等により冷房負荷が低下すると、これに応じて図示しない容量制御手段により(例えば多段圧縮機4の吸気側のベーンを絞ることにより)ターボ冷凍機の冷凍機能力を下げるため、図10に示すように圧縮機ガス冷媒流量(第1段圧縮機22のガス冷媒流量及び第2段圧縮機23のガス冷媒流量)が減少する。このときには、蒸発器21に流入する冷水の温度と蒸発器21から流出する冷水の温度の差も低下するため、温度計93,94による冷水の温度計測値T1,T2と流量計95による冷水の流量計測値F(又は一定値)から演算される冷凍機能力Cも、低下していく。
Hereinafter, the control of the
そして、冷凍機能力Cが、第1の所定値(前記冷凍機能力とホットガスバイパス三方弁71の流出口74の開度との関係を表すデータにおけるホットガスバイパス三方弁71の流出口74が開き始めるときの冷凍機能力の値)に達して第2段圧縮機23のガス冷媒流量が第2段圧縮機23の必要最低流量(第2段圧縮機23のサージング領域I)に達したと判断すると、前記冷凍機能力とホットガスバイパス三方弁71の流出口74の開度との関係を表すデータと、冷凍機能力Cの演算結果とに基づいて図11に示すようにホットガスバイパス三方弁71の流出口74のみを開けて、第2段圧縮機23にのみガス冷媒を流入させることにより、第2段圧縮機23の必要最低流量を確保してサージングを回避する。即ち、図11のようにホットガスバイパス三方弁71の流出口74の開度が徐々に増加されることにより、蒸発器21の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下しても、ホットガスバイパス三方弁71の流出口74を介して第2段圧縮機23に流入されるガス冷媒の流量が徐々に増えるため、第2段圧縮機23では必要最低流量が確保されてサージングが回避される。
The refrigeration functional force C is a first predetermined value (the
その後、更に冷凍機能力Cが低下し前記第1の所定値よりも低い第2の所定値(前記冷凍機能力とホットガスバイパス三方弁71の流出口73の開度との関係を表すデータにおけるホットガスバイパス三方弁71の流出口73が開き始めるときの冷凍機能力の値)に達して第1段圧縮機22のガス冷媒流量が第1段圧縮機22の必要最低流量(第1段圧縮機22のサージング領域II)に達したと判断すると、前記冷凍機能力とホットガスバイパス三方弁71の流出口73の開度との関係を表すデータと、冷凍機能力Cの演算結果とに基づいて図11に示すようにホットガスバイパス三方弁71の流出口73も開けて、第1段圧縮機22にもガス冷媒を流入させることにより、第1段圧縮機22の必要最低流量を確保してサージングを回避する。即ち、図11のようにホットガスバイパス三方弁71の流出口73の開度が徐々に増加されることにより、蒸発器21の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下しても、ホットガスバイパス三方弁71の流出口73を介して第1段圧縮機22に流入されるガス冷媒の流量が徐々に増えるため、第1段圧縮機22でも必要最低流量が確保されてサージングが回避される。なお、ホットガスバイパス三方弁71の流出口73を開けたときには第1段圧縮機22のガス冷媒流量だけでなく第2段圧縮機23のガス冷媒流量も増えることになるため、ホットガスバイパス三方弁71の流出口74では、ホットガスバイパス三方弁71の流出口73による第2段圧縮機23のガス冷媒流量増加の不足分を補って、第2段圧縮機23の必要最低流量を確保する。
Thereafter, the refrigeration functional force C further decreases and a second predetermined value lower than the first predetermined value (in data representing the relationship between the refrigeration functional force and the opening degree of the outlet 73 of the hot gas bypass three-way valve 71). When the outlet 73 of the hot gas bypass three-way valve 71 starts to open, the flow rate of the gas refrigerant in the
そして、上記の如く冷凍機能力Cが第1の所定値に達してから(即ち第2段圧縮機23のガス冷媒流量が第2段圧縮機23の必要最低流量(サージング領域I)に達してから)、冷凍機能力Cが第2の所定値に達するまでの間(即ち第1段圧縮機22のガス冷媒流量が第1段圧縮機22の必要最低流量(サージング領域II)に達するまでの間)は、第2段圧縮機23のガス冷媒流量のみが第2段圧縮機23の必要最低流量に確保され、第1段圧縮機23のガス冷媒流量は徐々に減少するため、その分、図12に示すように多段圧縮機24(電動機46)の必要動力も徐々に低下する。このため、本ターボ冷凍機では多段圧縮機24の必要動力を、図12に一点鎖線で示す従来の多段圧縮機の必要動力よりも低減することができる。なお、冷凍機能力Cが第2の所定値に達した後(即ち第1段圧縮機22のガス冷媒流量が第1段圧縮機22の必要最低流量(サージング領域II)に達した後)には、第1段圧縮機22のガス冷媒流量も第1段圧縮機22の必要最低流量に確保されるため、図12に示すように多段圧縮機24の必要動力もほとんど低下しなくなる。
Then, as described above, after the refrigeration functional force C reaches the first predetermined value (that is, the gas refrigerant flow rate of the
以上のように、本実施の形態例3のターボ冷凍機によれば、開度調節可能なホットガスバイパス三方弁71を介して、2段の圧縮機22,23のうちの後段の圧縮機である第2段圧縮機23の吐出側と、2段の圧縮機22,23の吸気側のそれぞれとを連通してなる構成としたことにより、第1段圧縮機22のサージングを回避するための必要最低流量が、第2段圧縮機23のサージングを回避するための必要最低流量より小さな値であっても、ホットガスバイパス三方弁71によって第1段圧縮機22と第2段圧縮機23のそれぞれにガス冷媒を流入させることができるため、2段の圧縮機22,23に対してそれぞれ必要最低流量のガス冷媒を流すことができる。従って、2段の圧縮機22,23の何れに対してもサージングを回避することができ、しかも、従来に比べて多段圧縮機24の動力を削減することができる。しかも、1つのホットガスバイパス三方弁71を用いているため、2つのホットガスバイパス弁を用いる場合に比べて系統構成の簡素化や設備費用増加の低減を図ることができる。
As described above, according to the turbo chiller of the third embodiment, the rear compressor of the two-
また、本実施の形態3のターボ冷凍機はコントローラ55を有しており、このコントローラ55では、第1段圧縮機22及び第2段圧縮機23のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、前記冷凍機能力Cが低下して前記必要最低流量に対応した前記第1の所定値及び第2の所定値に達したと判断するごとに、開度調整可能なホットガスバイパス三方弁71の流出口74,73を順次開けて、先に前記必要最低流量に達する第2段圧縮機23から順にガス冷媒を流入させることにより、2段の圧縮機22,23ごとに前記必要最低流量を確保するように制御するため、2段の圧縮機22,23の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機24の動力を削減することができる。
Further, the turbo refrigerator of the third embodiment has a
<実施の形態例4>
図13は本発明の実施の形態例4に係るターボ冷凍機のシステム構成図、図14は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機ガス冷媒流量との関係を示す説明図、図15は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力とホットガスバイパス弁開度との関係を示す説明図、図16は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機必要動力との関係を示す説明図である。
<Embodiment 4>
FIG. 13 is a system configuration diagram of a turbo chiller according to Embodiment 4 of the present invention, FIG. 14 is an explanatory diagram showing the relationship between the refrigeration functional force and the compressor gas refrigerant flow rate in the turbo chiller, and FIG. FIG. 16 is an explanatory diagram showing the relationship between the refrigeration functional force and the hot gas bypass valve opening in the turbo chiller, and FIG. 16 is an explanatory diagram showing the relationship between the refrigeration functional force and the compressor required power in the turbo chiller.
なお、図13に示すシステム構成において上記実施の形態例1(図1)のシステム構成と同様の部分については、同一の符号を付し、ここでの詳細な説明は省略する。 In the system configuration shown in FIG. 13, the same parts as those in the system configuration of the first embodiment (FIG. 1) are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted here.
図13に示すように、本実施の形態例4のターボ冷凍機では、中間冷却器28と冷媒流路30とを連通するバイパス冷媒流路35にホットガスバイパス手段としての第2段用ホットガスバイパス弁81が設けられている。即ち、本実施の形態例4のターボ冷凍機では上記実施の形態例1(図1)における冷媒流路43及び第2段用ホットガスバイパス弁45は設けられておらず、これらの代わりに第2段用ホットガスバイパス弁81が設けられている。第2段用ホットガスバイパス弁81は電磁弁などのON/OFF式の弁(開度調整可能なものではなく、全開と全閉の切り換えのみが可能な弁)であり、オリフィス29と並列に設置されている。
As shown in FIG. 13, in the turbo refrigerator of the fourth embodiment, the second stage hot gas as the hot gas bypass means is connected to the bypass
本実施の形態例4においても、コントローラ55では、ガス冷媒流量の計測結果或いは冷凍機能力(冷凍能力)の演算結果に基づいてホットガスバイパス制御を行う。
Also in the fourth embodiment, the
まず、ガス冷媒流量の計測結果に基づいてホットガスバイパス制御を行う場合について説明すると、この場合には前述のとおり、冷媒流路30に第1段圧縮機22のガス冷媒流量を計測するための流量計52が設けられ、冷媒流路31に第2段圧縮機23のガス冷媒流量を計測するための流量計54が設けられて、これらの流量計52,54の流量計測信号が何れも、コントローラ55に入力される。
First, the case where hot gas bypass control is performed based on the measurement result of the gas refrigerant flow rate will be described. A
コントローラ55には、前述のとおり、予め第1段圧縮機22の必要最低流量と第2段圧縮機23の必要最低流量とが設定されている。そして、コントローラ55では、これらの必要最低流量と流量計52,54の流量計測信号に基づいて、第1段圧縮機22のガス冷媒流量及び第2段圧縮機23のガス冷媒流量がそれぞれ第1段圧縮機22の必要最低流量及び第2段圧縮機23の必要最低流量に達したか否かの判断と、第1段圧縮機22の必要最低流量及び第2段圧縮機23の必要最低流量を確保するための第1段用ホットガスバイパス弁44の開閉制御、第2段用ホットガスバイパス弁81の開閉制御及び高段膨張弁26の開閉制御とを行う。
As described above, the necessary minimum flow rate of the
以下、この場合のコントローラ55の制御を図13〜図16を参照して更に詳細に説明する。本ターボ冷凍機では、外気温度の低下等により冷房負荷が低下すると、これに応じて図示しない容量制御手段により(例えば多段圧縮機4の吸気側のベーンを絞ることにより)ターボ冷凍機の冷凍機能力を下げるため、図14に示すように圧縮機ガス冷媒流量(第1段圧縮機22のガス冷媒流量及び第2段圧縮機23のガス冷媒流量)が減少する。
Hereinafter, the control of the
そして、流量計54による第2段圧縮機23のガス冷媒流量の計測値が、第2段圧縮機23の必要最低流量(第2段圧縮機23のサージング領域I)に達したと判断すると、高段膨張弁26の開度を増加させて、図13に示すように凝縮器25の容器56内の冷媒液面34を下げることより(即ち冷媒液面34をなくす或いは非常に低くすることにより)、容器56の底部から凝縮した液冷媒とともに未凝縮のガス冷媒も流出させ(冷媒流路33に吸い込ませ)、且つ、図15に示すように第2段用ホットガスバイパス弁81を開く。
Then, if it is determined that the measured value of the gas refrigerant flow rate of the
その結果、この第2段用ホットガスバイパス弁81を介して第2段圧縮機23にのみガス冷媒が流入するため、図14に示すように第2段圧縮機23のガス冷媒流量のみが増加する。このため、その後、更に蒸発器21の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下し、これにともなって第2段圧縮機23のガス冷媒流量が低下しても、第2段圧縮機23のガス冷媒流量は必要最低流量以上に確保される。即ち、ターボ冷凍機の容量制御範囲の最低冷房負荷になっても、第2段圧縮機23の必要最低流量が確保されてサージングが回避される。換言すれば、このときに第2段圧縮機23の必要最低流量が確保されるように第2段用ホットガスバイパス弁81の容量が設定されている。
As a result, since the gas refrigerant flows only into the
その後、更に圧縮機ガス冷媒流量(第1段圧縮機22のガス冷媒流量)が低下し、流量計52による第1段圧縮機22のガス冷媒流量の計測値が、第1段圧縮機22の必要最低流量(サージング領域II)に達したと判断すると、図15に示すように第1段用ホットガスバイパス弁44も開けて、第1段圧縮機22にもガス冷媒を流入させることにより、第1段圧縮機22の必要最低流量を確保してサージングを回避する。即ち、図15のように第1段用ホットガスバイパス弁44の開度が徐々に増加されることにより、蒸発器21の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下しても、第1段用ホットガスバイパス弁44を介して第1段圧縮機22に流入するガス冷媒の流量が徐々に増えるため、第1段圧縮機22でも必要最低流量が確保されてサージングが回避される。
After that, the compressor gas refrigerant flow rate (the gas refrigerant flow rate of the first stage compressor 22) further decreases, and the measured value of the gas refrigerant flow rate of the
そして、上記の如く第2段圧縮機23のガス冷媒流量が第2段圧縮機23の必要最低流量(サージング領域I)に達してから第1段圧縮機22のガス冷媒流量が第1段圧縮機22の必要最低流量(サージング領域II)に達するまでの間は、第2段圧縮機23のガス冷媒流量のみが必要最低流量以上に確保され、第1段圧縮機23のガス冷媒流量は徐々に減少するため、その分、図16に示すように多段圧縮機24(電動機46)の必要動力も徐々に低下する。このため、本ターボ冷凍機では多段圧縮機24の必要動力を、図16に一点鎖線で示す従来の多段圧縮機の必要動力よりも低減することができる。なお、第1段圧縮機22のガス冷媒流量が第1段圧縮機22の必要最低流量(サージング領域II)に達した後には、第1段圧縮機22のガス冷媒流量も第1段圧縮機22の必要最低流量に確保されるため、図16に示すように多段圧縮機24の必要動力もほとんど低下しなくなる。
Then, as described above, after the gas refrigerant flow rate of the
次に、冷凍機能力の演算結果に基づいてホットガスバイパス制御を行う場合について説明する。図14に例示するように圧縮機ガス冷媒流量と冷凍機能力との間には相関があるため、圧縮機ガス冷媒流量は、上記のように直接計測しなくても、冷凍機能力から推定することができる。そこで、この場合には前述のとおり、冷凍機能力を求めるために冷水流路38に蒸発器21(伝熱管群36)に流入する冷水の温度を計測するための温度計93と、蒸発器21(伝熱管群36)から流出する冷水の温度を計測するための温度計94と、冷水の流量を計測するための流量計95とが設けられ、これらの温度計93,94の温度計測信号及び流量計95の流量計測信号が何れも、コントローラ55に入力される。
Next, the case where hot gas bypass control is performed based on the calculation result of the refrigeration functional force is described. Since there is a correlation between the compressor gas refrigerant flow rate and the refrigeration function force as illustrated in FIG. 14, the compressor gas refrigerant flow rate is estimated from the refrigeration function force without directly measuring as described above. be able to. Therefore, in this case, as described above, the
コントローラ55では、温度計93による冷水の温度計測値T1と温度計94による冷水の温度計測値T2との差である冷水温度差ΔT(=T1−T2)を演算し、この冷水温度差ΔTと流量計95による冷水の流量計測値Fとの積である冷凍機能力C(=ΔT×F)を演算する。かくして、本ターボ冷凍機の冷却能力である冷凍機能力Cが求められる。なお、一般に冷水流量は一定にしているため、冷水の流量計測値Fに代えて冷水流量の一定値を冷凍機能力Cの演算に用いてもよい。
The
また、コントローラ55には、第1段圧縮機22の必要最低流量(第1圧縮機22のサージングを回避するために必要な最低限のガス冷媒流量)と第2段圧縮機23の必要最低流量(第2段圧縮機23のサージングを回避するために必要な最低限のガス冷媒流量)とをそれぞれ確保すべく、冷凍機能力に応じて第1段用ホットガスバイパス弁44と第2段用ホットガスバイパス弁81とをそれぞれ開けるため、予め、図15に例示するような冷凍機能力と第1段用ホットガスバイパス弁44の開度との関係を表すデータ(テーブルデータや関係式など)、及び、ON/OFF式の弁である第2段用ホットガスバイパス弁81を開けるときの冷凍機能力の値(第1の所定値)が設定されている。
The
本ターボ冷凍機では圧縮機ガス冷媒流量(第1段圧縮機22のガス冷媒流量と第2段圧縮機23のガス冷媒流量)が減少したとき、第2段圧縮機23が先にサージング領域(図14のサージング領域I)に達し、その後に第1段圧縮機22がサージング領域(図14のサージング領域II)に達するため、図15に例示するように第2段用ホットガスバイパス81を開けるときの冷凍機能力よりも、第1段用ホットガスバイパス弁44を開き始めるときの冷凍機能力のほうが低くなるように、前記冷凍能力と第1段用ホットガスバイパス弁44の開度との関係を表すデータと、第2段用ホットガスバイパス弁81を開けるときの冷凍機能力の値とが、それぞれ設定されている。なお、このような第1段圧縮機22の必要最低流量と第2段圧縮機23の必要最低流量とをそれぞれ確保するための前記冷凍機能力と第1段用ホットガスバイパス弁44の開度との関係を表すデータ、及び、第2段用ホットガスバイパス弁81を開けるときの冷凍機能力の値は、ターボ冷凍機の設計や運転試験などにおいて設定することができる。
In this turbo chiller, when the compressor gas refrigerant flow rate (the gas refrigerant flow rate of the
そして、コントローラ55では、前記冷凍機能力と第1段用ホットガスバイパス弁44の開度との関係を表すデータ、及び、第2段用ホットガスバイパス弁81を開けるときの冷凍機能力の値と、前記冷凍機能力Cの演算結果とに基づいて、第1段圧縮機22のガス冷媒流量及び第2段圧縮機23のガス冷媒流量がそれぞれ第1段圧縮機22の必要最低流量及び第2段圧縮機23の必要最低流量に達したか否かの判断と、第1段圧縮機22の必要最低流量及び第2段圧縮機23の必要最低流量を確保するための第1段用ホットガスバイパス弁44の開閉制御、第2段用ホットガスバイパス弁45の開閉制御及び高段膨張弁26の開閉制御とを行う。
In the
以下、この場合のコントローラ55の制御を図13〜図16を参照して更に詳細に説明する。本ターボ冷凍機では、外気温度の低下等により冷房負荷が低下すると、これに応じて図示しない容量制御手段により(例えば多段圧縮機4の吸気側のベーンを絞ることにより)ターボ冷凍機の冷凍機能力を下げるため、図14に示すように圧縮機ガス冷媒流量(第1段圧縮機22のガス冷媒流量及び第2段圧縮機23のガス冷媒流量)が減少する。このときには、蒸発器21に流入する冷水の温度と蒸発器21から流出する冷水の温度の差も低下するため、温度計93,94による冷水の温度計測値T1,T2と流量計95による冷水の流量計測値F(又は一定値)から演算される冷凍機能力Cも、低下していく。
Hereinafter, the control of the
そして、冷凍機能力Cが、第1の所定値に達して第2段圧縮機23のガス冷媒流量が第2段圧縮機23の必要最低流量(第2段圧縮機23のサージング領域I)に達したと判断すると、高段膨張弁26の開度を増加させて、図13に示すように凝縮器25の容器56内の冷媒液面34を下げることより(即ち冷媒液面34をなくす或いは非常に低くすることにより)、容器56の底部から凝縮した液冷媒とともに未凝縮のガス冷媒も流出させ(冷媒流路33に吸い込ませ)、且つ、図15に示すように第2段用ホットガスバイパス弁81を開く。
Then, the refrigeration functional force C reaches the first predetermined value, and the gas refrigerant flow rate of the
その結果、この第2段用ホットガスバイパス弁81を介して第2段圧縮機23にのみガス冷媒が流入するため、図14に示すように第2段圧縮機23のガス冷媒流量のみが増加する。このため、その後、更に蒸発器21の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下し、これにともなって第2段圧縮機23のガス冷媒流量が低下しても、第2段圧縮機23のガス冷媒流量は必要最低流量以上に確保される。即ち、ターボ冷凍機の容量制御範囲の最低冷房負荷になっても、第2段圧縮機23の必要最低流量が確保されてサージングが回避される。換言すれば、このときに第2段圧縮機23の必要最低流量が確保されるように第2段用ホットガスバイパス弁81の容量が設定されている。
As a result, since the gas refrigerant flows only into the
その後、更に冷凍機能力Cが低下し前記第1の所定値よりも低い第2の所定値(前記冷凍機能力と第1段ホットガスバイパス弁44の開度との関係を表すデータにおける第1段ホットガスバイパス弁44が開き始めるときの冷凍機能力の値)に達して第1段圧縮機22のガス冷媒流量が第1段圧縮機22の必要最低流量(第1段圧縮機22のサージング領域II)に達したと判断すると、前記冷凍機能力と第1段用ホットガスバイパス弁44の開度との関係を表すデータと、冷凍機能力Cの演算結果とに基づいて図15に示すように第1段用ホットガスバイパス弁44も開けて、第1段圧縮機22にもガス冷媒を流入させることにより、第1段圧縮機22の必要最低流量を確保してサージングを回避する。即ち、図15のように第1段用ホットガスバイパス弁44の開度が徐々に増加されることにより、蒸発器21の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下しても、第1段用ホットガスバイパス弁44を介して第1段圧縮機22に流入されるガス冷媒の流量が徐々に増えるため、第1段圧縮機22でも必要最低流量が確保されてサージングが回避される。
Thereafter, the refrigeration functional force C further decreases and a second predetermined value lower than the first predetermined value (first data in the data representing the relationship between the refrigeration functional force and the opening degree of the first stage hot gas bypass valve 44). The value of the refrigeration function force when the stage hot
そして、上記の如く冷凍機能力Cが第1の所定値に達してから(即ち第2段圧縮機23のガス冷媒流量が第2段圧縮機23の必要最低流量(サージング領域I)に達してから)、冷凍機能力Cが第2の所定値に達するまでの間(即ち第1段圧縮機22のガス冷媒流量が第1段圧縮機22の必要最低流量(サージング領域II)に達するまでの間)は、第2段圧縮機23のガス冷媒流量のみが第2段圧縮機23の必要最低流量に確保され、第1段圧縮機23のガス冷媒流量は徐々に減少するため、その分、図16に示すように多段圧縮機24(電動機46)の必要動力も徐々に低下する。このため、本ターボ冷凍機では多段圧縮機24の必要動力を、図16に一点鎖線で示す従来の多段圧縮機の必要動力よりも低減することができる。なお、冷凍機能力Cが第2の所定値に達した後(即ち第1段圧縮機22のガス冷媒流量が第1段圧縮機22の必要最低流量(サージング領域II)に達した後)には、第1段圧縮機22のガス冷媒流量も第1段圧縮機22の必要最低流量に確保されるため、図16に示すように多段圧縮機24の必要動力もほとんど低下しなくなる。
Then, as described above, after the refrigeration functional force C reaches the first predetermined value (that is, the gas refrigerant flow rate of the
以上のように、本実施の形態例4のターボ冷凍機によれば、開度調整可能な第1段用ホットガスバイパス弁44を介して、2段の圧縮機22,23のうちの後段の圧縮機である第2段圧縮機23の吐出側と、2段の圧縮機22,23のうちの前段の圧縮機である第1段圧縮機22の吸気側とを連通し、且つ、オリフィス29と並列に設置されたON/OFF式の第2段用ホットガスバイパス弁81を介して、中間冷却器28と、第2段圧縮機23の吸気側とを連通してなる構成としたことにより、第1段圧縮機22のサージングを回避するための必要最低流量が、第2段圧縮機23のサージングを回避するための必要最低流量より小さな値であっても、第1段用ホットガスバイパス弁44と第2段用ホットガスバイパス弁81とによって第1段圧縮機22と第2段圧縮機23のそれぞれにガス冷媒を流入させることができるため、第1段圧縮機22と第2段圧縮機23に対してそれぞれ必要最低流量のガス冷媒を流すことができる。従って、2段の圧縮機22,23の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機24の動力を削減することができる。しかも、ON/OFF式の第2段用ホットガスバイパス弁81を用いているため、開度調整可能なホットガスバイパス弁を用いる場合に比べて、弁を開けたときのガス冷媒流量の変動は大きいが、設備費用増加の低減を図ることができる。
As described above, according to the turbo chiller of the fourth embodiment, the rear stage of the two
また、本実施の形態4のターボ冷凍機はコントローラ55を有しており、このコントローラ55では、第1段圧縮機22及び第2段圧縮機23のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、前記冷凍機能力Cが低下して或いは、前記冷凍機能力Cが低下して前記必要最低流量に対応した前記第1の所定値及び第2の所定値に達したと判断するごとに、前記第1の所定値及び第2の所定値に達したと判断するごとに、ON/OFF式の第2段用ホットガスバイパス弁81と開度調整可能な第1段用ホットガスバイパス弁44を順次開けて、先に前記必要最低流量に達する第2段圧縮機23から順にガス冷媒を流入させることにより、2段の圧縮機22,23ごとに前記必要最低流量を確保するように制御するため、2段の圧縮機22,23の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機24の動力を削減することができる。
Further, the turbo chiller of the fourth embodiment has a
なお、上記では多段圧縮機24が2段圧縮機である場合について説明したが、これに限定するものではなく、本発明は3段以上の圧縮機からなる多段圧縮機を備えたターボ冷凍機にも適用することができる。即ち、この場合には、本発明のターボ冷凍機は、開度調整可能なホットガスバイパス弁を介して、前記3段以上の圧縮機のうちの最後段の圧縮機の吐出側と、前記3段以上の圧縮機のうちの最前段の圧縮機の吸気側とを連通し、且つ、前記複数のオリフィスのそれぞれと並列に設置された複数のON/OFF式のホットガスバイパス弁を介して、前記気液分離器と、前記3段以上の圧縮機のうちの前記最前段以外の圧縮機の吸気側のそれぞれとを連通してなる構成とすればよい。また、この場合、コントローラでは、前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量を、前段側の圧縮機ほど小さな値に設定し、前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、前記冷凍機能力Cが低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記ON/OFF式のホットガスバイパス弁と前記開度調整可能なホットガスバイパス弁とを順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることにより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保するように制御すればよい。
In the above description, the case where the
<実施の形態例5>
図17は本発明の実施の形態例5に係るターボ冷凍機のシステム構成図、図18は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機ガス冷媒流量との関係を示す説明図、図19は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力とホットガスバイパス弁開度との関係を示す説明図、図20は前記ターボ冷凍機における冷凍機能力と圧縮機必要動力との関係を示す説明図である。
<
FIG. 17 is a system configuration diagram of a turbo chiller according to
なお、図17に示すシステム構成において上記実施の形態例1(図1)のシステム構成と同様の部分については、同一の符号を付し、ここでの詳細な説明は省略する。 In the system configuration shown in FIG. 17, the same components as those in the system configuration of the first embodiment (FIG. 1) are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted here.
図17に示すように、本実施の形態例5のターボ冷凍機では、中間冷却器28と冷媒流路30とを連通するバイパス冷媒流路35にホットガスバイパス手段としての第1の第2段用ホットガスバイパス弁91と、第2の第2段用ホットガスバイパス弁92とが設けられている。即ち、本実施の形態例5のターボ冷凍機では上記実施の形態例1(図1)における冷媒流路43及び第2段用ホットガスバイパス弁45は設けられておらず、これらの代わりに第1及び第2の第2段用ホットガスバイパス弁91,92が設けられている。第1及び第2の第2段用ホットガスバイパス弁91,92は電磁弁などのON/OFF式の弁(開度調整可能なものではなく、全開と全閉の切り換えのみが可能な弁)であり、何れもオリフィス29と並列に設置されている。
As shown in FIG. 17, in the turbo chiller of the fifth embodiment, the first second stage as the hot gas bypass means is provided in the bypass
本実施の形態例4においても、コントローラ55では、ガス冷媒流量の計測結果或いは冷凍機能力(冷凍能力)の演算結果に基づいてホットガスバイパス制御を行う。
Also in the fourth embodiment, the
まず、ガス冷媒流量の計測結果に基づいてホットガスバイパス制御を行う場合について説明すると、この場合には前述のとおり、冷媒流路30に第1段圧縮機22のガス冷媒流量を計測するための流量計52が設けられ、冷媒流路31に第2段圧縮機23のガス冷媒流量を計測するための流量計54が設けられて、これらの流量計52,54の流量計測信号が何れも、コントローラ55に入力される。
First, the case where hot gas bypass control is performed based on the measurement result of the gas refrigerant flow rate will be described. A
コントローラ55には、前述のとおり、予め第1段圧縮機22の必要最低流量と第2段圧縮機23の必要最低流量とが設定されている。そして、コントローラ55では、これらの必要最低流量と流量計52,54の流量計測信号に基づいて、第1段圧縮機22のガス冷媒流量及び第2段圧縮機23のガス冷媒流量がそれぞれ第1段圧縮機22の必要最低流量及び第2段圧縮機23の必要最低流量に達したか否かの判断と、第1段圧縮機22の必要最低流量及び第2段圧縮機23の必要最低流量を確保するための第1段用ホットガスバイパス弁44の開閉制御、第1及び第2の第2段用ホットガスバイパス弁91,92の開閉制御及び高段膨張弁26の開閉制御とを行う。
As described above, the necessary minimum flow rate of the
以下、この場合のコントローラ55の制御を図17〜図20を参照して更に詳細に説明する。本ターボ冷凍機では、外気温度の低下等により冷房負荷が低下すると、これに応じて図示しない容量制御手段により(例えば多段圧縮機4の吸気側のベーンを絞ることにより)ターボ冷凍機の冷凍機能力を下げるため、図18に示すように圧縮機ガス冷媒流量(第1段圧縮機22のガス冷媒流量及び第2段圧縮機23のガス冷媒流量)が減少する。
Hereinafter, the control of the
そして、流量計54による第2段圧縮機23のガス冷媒流量の計測値が、第2段圧縮機23の必要最低流量(第2段圧縮機23のサージング領域I)に達したと判断すると、高段膨張弁26の開度を増加させて、図17に示すように凝縮器25の容器56内の冷媒液面34を下げることより(即ち冷媒液面34をなくす或いは非常に低くすることにより)、容器56の底部から凝縮した液冷媒とともに未凝縮のガス冷媒も流出させ(冷媒流路33に吸い込ませ)、且つ、図19に示すように先に第1の第2段用ホットガスバイパス弁91を開く。
Then, if it is determined that the measured value of the gas refrigerant flow rate of the
その結果、この第1の第2段用ホットガスバイパス弁91を介して第2段圧縮機23にのみガス冷媒が流入するため、図18に示すように第2段圧縮機23のガス冷媒流量のみが増加する。このため、その後、更に蒸発器21の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下し、これにともなって第2段圧縮機23のガス冷媒流量が低下しても、しばらくの間は第2段圧縮機23のガス冷媒流量を必要最低流量以上に維持することができる。
As a result, since the gas refrigerant flows only into the
そして、再度、流量計54による第2段圧縮機23のガス冷媒流量の計測値が、第2段圧縮機23の必要最低流量(第2段圧縮機23のサージング領域I)に達したと判断すると、図19に示すように今度は第2の第2段用ホットガスバイパス弁92を開く。
Then, it is determined again that the measured value of the gas refrigerant flow rate of the
その結果、第2の第2段用ホットガスバイパス弁92を介しても、第2段圧縮機23にのみガス冷媒が流入するため、図18に示すように第2段圧縮機23のガス冷媒流量のみが、再度、増加する。このため、その後、更に蒸発器21の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下し、これにともなって第2段圧縮機23のガス冷媒流量が低下しても、第2段圧縮機23のガス冷媒流量を必要最低流量以上に維持することができる。即ち、ターボ冷凍機の容量制御範囲の最低冷房負荷になっても、第2段圧縮機23の必要最低流量が確保されてサージングが回避される。換言すれば、このときに第2段圧縮機23の必要最低流量が確保されるように第1及び第2の第2段用ホットガスバイパス弁91,92の容量が設定されている。
As a result, since the gas refrigerant flows only into the
その後、更に圧縮機ガス冷媒流量(第1段圧縮機22のガス冷媒流量)が低下し、流量計52による第1段圧縮機22のガス冷媒流量の計測値が、第1段圧縮機22の必要最低流量(サージング領域II)に達したと判断すると、図19に示すように第1段用ホットガスバイパス弁44も開けて、第1段圧縮機22にもガス冷媒を流入させることにより、第1段圧縮機22の必要最低流量を確保してサージングを回避する。即ち、図19のように第1段用ホットガスバイパス弁44の開度が徐々に増加されることにより、蒸発器21の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下しても、第1段用ホットガスバイパス弁44を介して第1段圧縮機22に流入するガス冷媒の流量が徐々に増えるため、第1段圧縮機22でも必要最低流量が確保されてサージングが回避される。
After that, the compressor gas refrigerant flow rate (the gas refrigerant flow rate of the first stage compressor 22) further decreases, and the measured value of the gas refrigerant flow rate of the
そして、上記の如く第2段圧縮機23のガス冷媒流量が必要最低流量(サージング領域I)に達してから第1段圧縮機22のガス冷媒流量が必要最低流量(サージング領域II)に達するまでの間は、第2段圧縮機23のガス冷媒流量のみが必要最低流量以上に確保され、第1段圧縮機23のガス冷媒流量は徐々に減少するため、その分、図20に示すように多段圧縮機24(電動機46)の必要動力も徐々に低下する。このため、本ターボ冷凍機では多段圧縮機24の必要動力を、図20に一点鎖線で示す従来の多段圧縮機の必要動力よりも低減することができる。なお、第1段圧縮機22のガス冷媒流量が必要最低流量(サージング領域II)に達した後には、第1段圧縮機22のガス冷媒流量も第1段圧縮機2の必要ガス冷媒流量に確保されるため、図20に示すように多段圧縮機24の必要動力もほとんど低下しなくなる。
Then, as described above, the gas refrigerant flow rate of the
次に、冷凍機能力の演算結果に基づいてホットガスバイパス制御を行う場合について説明する。図18に例示するように圧縮機ガス冷媒流量と冷凍機能力との間には相関があるため、圧縮機ガス冷媒流量は、上記のように直接計測しなくても、冷凍機能力から推定することができる。そこで、この場合には前述のとおり、冷凍機能力を求めるために冷水流路38に蒸発器21(伝熱管群36)に流入する冷水の温度を計測するための温度計93と、蒸発器21(伝熱管群36)から流出する冷水の温度を計測するための温度計94と、冷水の流量を計測するための流量計95とが設けられ、これらの温度計93,94の温度計測信号及び流量計95の流量計測信号が何れも、コントローラ55に入力される。
Next, the case where hot gas bypass control is performed based on the calculation result of the refrigeration functional force is described. Since there is a correlation between the compressor gas refrigerant flow rate and the refrigeration function force as illustrated in FIG. 18, the compressor gas refrigerant flow rate is estimated from the refrigeration function force without directly measuring as described above. be able to. Therefore, in this case, as described above, the
コントローラ55では、温度計93による冷水の温度計測値T1と温度計94による冷水の温度計測値T2との差である冷水温度差ΔT(=T1−T2)を演算し、この冷水温度差ΔTと流量計95による冷水の流量計測値Fとの積である冷凍機能力C(=ΔT×F)を演算する。かくして、本ターボ冷凍機の冷却能力である冷凍機能力Cが求められる。なお、一般に冷水流量は一定にしているため、冷水の流量計測値Fに代えて冷水流量の一定値を冷凍機能力Cの演算に用いてもよい。
The
また、コントローラ55には、第1段圧縮機22の必要最低流量(第1圧縮機22のサージングを回避するために必要な最低限のガス冷媒流量)と第2段圧縮機23の必要最低流量(第2段圧縮機23のサージングを回避するために必要な最低限のガス冷媒流量)とをそれぞれ確保すべく、冷凍機能力に応じて第1段用ホットガスバイパス弁44と第2段用ホットガスバイパス弁91,92とをそれぞれ開けるため、予め、図19に例示するような冷凍機能力と第1段用ホットガスバイパス弁44の開度との関係を表すデータ(テーブルデータや関係式など)、及び、ON/OFF式の弁である第2段用ホットガスバイパス弁91,92を開けるときの冷凍機能力の値(第1の所定値及び第2の所定値)が設定されている。
The
本ターボ冷凍機では圧縮機ガス冷媒流量(第1段圧縮機22のガス冷媒流量と第2段圧縮機23のガス冷媒流量)が減少したとき、第2段圧縮機23が先にサージング領域(図18のサージング領域I)に達し、その後に第1段圧縮機22がサージング領域(図18のサージング領域II)に達するため、図19に例示するように第2段用ホットガスバイパス91,92を開けるときの冷凍機能力よりも、第1段用ホットガスバイパス弁44を開き始めるときの冷凍機能力のほうが低くなるように、前記冷凍能力と第1段用ホットガスバイパス弁44の開度との関係を表すデータと、第2段用ホットガスバイパス弁91,92を開けるときの冷凍機能力の値とが、それぞれ設定されている。なお、このような第1段圧縮機22の必要最低流量と第2段圧縮機23の必要最低流量とをそれぞれ確保するための前記冷凍機能力と第1段用ホットガスバイパス弁44の開度との関係を表すデータ、及び、第2段用ホットガスバイパス弁91,92を開けるときの冷凍機能力の値は、ターボ冷凍機の設計や運転試験などにおいて設定することができる。
In this turbo chiller, when the compressor gas refrigerant flow rate (the gas refrigerant flow rate of the
そして、コントローラ55では、前記冷凍機能力と第1段用ホットガスバイパス弁44の開度との関係を表すデータ、及び、第2段用ホットガスバイパス弁91,92を開けるときの冷凍機能力の値と、前記冷凍機能力Cの演算結果とに基づいて、第1段圧縮機22のガス冷媒流量及び第2段圧縮機23のガス冷媒流量がそれぞれ第1段圧縮機22の必要最低流量及び第2段圧縮機23の必要最低流量に達したか否かの判断と、第1段圧縮機22の必要最低流量及び第2段圧縮機23の必要最低流量を確保するための第1段用ホットガスバイパス弁44の開閉制御、第1及び第2の第2段用ホットガスバイパス弁45の開閉制御及び高段膨張弁26の開閉制御とを行う。
In the
以下、この場合のコントローラ55の制御を図17〜図20を参照して更に詳細に説明する。本ターボ冷凍機では、外気温度の低下等により冷房負荷が低下すると、これに応じて図示しない容量制御手段により(例えば多段圧縮機4の吸気側のベーンを絞ることにより)ターボ冷凍機の冷凍機能力を下げるため、図18に示すように圧縮機ガス冷媒流量(第1段圧縮機22のガス冷媒流量及び第2段圧縮機23のガス冷媒流量)が減少する。このときには、蒸発器21に流入する冷水の温度と蒸発器21から流出する冷水の温度の差も低下するため、温度計93,94による冷水の温度計測値T1,T2と流量計95による冷水の流量計測値F(又は一定値)から演算される冷凍機能力Cも、低下していく。
Hereinafter, the control of the
そして、冷凍機能力Cが、第1の所定値に達して第2段圧縮機23のガス冷媒流量が第2段圧縮機23の必要最低流量(第2段圧縮機23のサージング領域I)に達したと判断すると、高段膨張弁26の開度を増加させて、図17に示すように凝縮器25の容器56内の冷媒液面34を下げることより(即ち冷媒液面34をなくす或いは非常に低くすることにより)、容器56の底部から凝縮した液冷媒とともに未凝縮のガス冷媒も流出させ(冷媒流路33に吸い込ませ)、且つ、図19に示すように先に第1の第2段用ホットガスバイパス弁91を開く。
Then, the refrigeration functional force C reaches the first predetermined value, and the gas refrigerant flow rate of the
その結果、この第1の第2段用ホットガスバイパス弁81を介して第2段圧縮機23にのみガス冷媒が流入するため、図18に示すように第2段圧縮機23のガス冷媒流量のみが増加する。このため、その後、更に蒸発器21の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下し、これにともなって第2段圧縮機23のガス冷媒流量が低下しても、しばらくの間は第2段圧縮機23のガス冷媒流量は必要最低流量以上に確保される。
As a result, since the gas refrigerant flows only into the
その後、冷凍機能力Cが、第2の所定値に達して第2段圧縮機23のガス冷媒流量が、再度、第2段圧縮機23の必要最低流量(第2段圧縮機23のサージング領域I)に達したと判断すると、図19に示すように今度は第2の第2段用ホットガスバイパス弁92を開く。
Thereafter, the refrigeration functional force C reaches the second predetermined value, and the gas refrigerant flow rate of the
その結果、第2の第2段用ホットガスバイパス弁92を介しても、第2段圧縮機23にのみガス冷媒が流入するため、図18に示すように第2段圧縮機23のガス冷媒流量のみが、再度、増加する。このため、その後、更に蒸発器21の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下し、これにともなって第2段圧縮機23のガス冷媒流量が低下しても、第2段圧縮機23のガス冷媒流量を必要最低流量以上に維持することができる。即ち、ターボ冷凍機の容量制御範囲の最低冷房負荷になっても、第2段圧縮機23の必要最低流量が確保されてサージングが回避される。換言すれば、このときに第2段圧縮機23の必要最低流量が確保されるように第1及び第2の第2段用ホットガスバイパス弁91,92の容量が設定されている。
As a result, since the gas refrigerant flows only into the
その後、更に冷凍機能力Cが低下し前記第1及び第2の所定値よりも低い第3の所定値(前記冷凍機能力と第1段ホットガスバイパス弁44の開度との関係を表すデータにおける第1段ホットガスバイパス弁44が開き始めるときの冷凍機能力の値)に達して第1段圧縮機22のガス冷媒流量が第1段圧縮機22の必要最低流量(第1段圧縮機22のサージング領域II)に達したと判断すると、前記冷凍機能力と第1段用ホットガスバイパス弁44の開度との関係を表すデータと、冷凍機能力Cの演算結果とに基づいて図19に示すように第1段用ホットガスバイパス弁44も開けて、第1段圧縮機22にもガス冷媒を流入させることにより、第1段圧縮機22の必要最低流量を確保してサージングを回避する。即ち、図19のように第1段用ホットガスバイパス弁44の開度が徐々に増加されることにより、蒸発器21の冷媒流量などが徐々に低下して冷凍機能力が徐々に低下しても、第1段用ホットガスバイパス弁44を介して第1段圧縮機22に流入されるガス冷媒の流量が徐々に増えるため、第1段圧縮機22でも必要最低流量が確保されてサージングが回避される。
After that, the refrigeration functional force C further decreases to a third predetermined value lower than the first and second predetermined values (data representing the relationship between the refrigeration functional force and the opening degree of the first stage hot gas bypass valve 44). The value of the refrigeration function force when the first stage hot
そして、上記の如く冷凍機能力Cが第1の所定値に達してから(即ち第2段圧縮機23のガス冷媒流量が第2段圧縮機23の必要最低流量(サージング領域I)に達してから)、冷凍機能力Cが第2の所定値に達するまでの間(即ち第1段圧縮機22のガス冷媒流量が第1段圧縮機22の必要最低流量(サージング領域II)に達するまでの間)は、第2段圧縮機23のガス冷媒流量のみが第2段圧縮機23の必要最低流量に確保され、第1段圧縮機23のガス冷媒流量は徐々に減少するため、その分、図20に示すように多段圧縮機24(電動機46)の必要動力も徐々に低下する。このため、本ターボ冷凍機では多段圧縮機24の必要動力を、図20に一点鎖線で示す従来の多段圧縮機の必要動力よりも低減することができる。なお、冷凍機能力Cが第3の所定値に達した後(即ち第1段圧縮機22のガス冷媒流量が第1段圧縮機22の必要最低流量(サージング領域II)に達した後)には、第1段圧縮機22のガス冷媒流量も第1段圧縮機22の必要最低流量に確保されるため、図20に示すように多段圧縮機24の必要動力もほとんど低下しなくなる。
Then, as described above, after the refrigeration functional force C reaches the first predetermined value (that is, the gas refrigerant flow rate of the
以上のように、本実施の形態例5のターボ冷凍機によれば、開度調整可能な第1段用ホットガスバイパス弁44を介して、2段の圧縮機22,23のうちの後段の圧縮機である第2段圧縮機23の吐出側と、2段の圧縮機22,23のうちの前段の圧縮機である第1段圧縮機22の吸気側とを連通し、且つ、オリフィス29と並列に設置されたON/OFF式の第2段用ホットガスバイパス弁91,92を介して、中間冷却器28と、第2段圧縮機23の吸気側とを連通してなる構成としたことにより、上記実施の形態例4のターボ冷凍機と同様の効果が得られ、しかも、オリフィス29に対して2台のON/OFF式の第2段用ホットガスバイパス弁91,92が並列に設置されているため、オリフィスに対して1台のON/OFF式のホットガスバイパス弁を並列に設置する場合に比べて、設備費用増加の低減を図る効果は下がるが、弁を開けたときのガス冷媒流量の変動を低減することができ、多段圧縮機24の動力を削減する効果も大きい。なお、オリフィス29に対して並列に設置するON/OFF式のホットガスバイパス弁の台数は3台以上であってもよい。
As described above, according to the turbo chiller of the fifth embodiment, the rear stage of the two-
また、本実施の形態4のターボ冷凍機はコントローラ55を有しており、このコントローラ55では、第1段圧縮機22及び第2段圧縮機23のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、前記冷凍機能力Cが低下して前記必要最低流量に対応した前記第1の所定値,第2の所定値及び第2の所定値に達したと判断するごとに、ON/OFF式の第2段用ホットガスバイパス弁91,92と開度調整可能な第1段用ホットガスバイパス弁44を順次開けて、先に前記必要最低流量に達する第2段圧縮機23から順にガス冷媒を流入させることにより、2段の圧縮機22,23ごとに前記必要最低流量を確保するように制御するため、2段の圧縮機22,23の何れに対してもサージングを回避することができ、且つ、従来に比べて多段圧縮機24の動力を削減することができる。
Further, the turbo chiller according to the fourth embodiment has a
なお、上記では多段圧縮機24が2段圧縮機である場合について説明したが、これに限定するものではなく、本発明は3段以上の圧縮機からなる多段圧縮機を備えたターボ冷凍機にも適用することができることは上記実施の形態例4の場合と同様である。また、この場合のコントローラの制御も上記実施の形態例4の場合と同様である。
In the above description, the case where the
本発明は室内の冷房用などとして用いられるターボ冷凍機及びそのホットガスバイパス方法に関するものであり、ターボ冷凍機の圧縮機として、複数段の圧縮機からなる多段圧縮機を用いる場合に適用して有用なものである。 The present invention relates to a turbo chiller used for indoor cooling and the like and a hot gas bypass method thereof, and is applied to a case where a multistage compressor including a plurality of compressors is used as a compressor of the turbo chiller. It is useful.
21 蒸発器
22 第1段圧縮機
23 第2段圧縮機
24 多段圧縮機
25 凝縮器
26 高段膨張弁
27 低段膨張弁
28 中間冷却器
29 オリフィス
30,31 冷媒流路
32 伝熱管群
33 冷媒流路
34 冷媒液面
35 バイパス冷媒流路
36 伝熱管群
37 冷媒液面
38 冷水流路
39 ポンプ
40 ファンコイルユニット
41 冷媒流路
42,43 バイパス冷媒流路
44 第1段用ホットガスバイパス弁
45 第2段用ホットガスバイパス弁
46 電動機
47 回転軸
48 ギア
49 回転軸
50 ギア
52,54 流量計
55 コントローラ
56,57 容器
61 第2段用ホットガスバイパス弁
71 ホットガスバイパス三方弁
72 流入口
73,74 流出口
75 バイパス冷媒流路
81 第2段用ホットガスバイパス弁
91 第1の第2段用ホットガスバイパス弁
92 第2の第2段用ホットガスバイパス弁
93,94 温度計
95 流量計
DESCRIPTION OF
Claims (18)
前記多段圧縮機から吐出されたガス冷媒の一部を、前記蒸発器をバイパスして、前記複数段の圧縮機のそれぞれに流入させることが可能なホットガスバイパス手段を有することを特徴とするターボ冷凍機。 A multi-stage compressor that sequentially compresses the gas refrigerant evaporated in the evaporator with a multi-stage compressor, a condenser that condenses the gas refrigerant compressed by the multi-stage compressor, and a liquid refrigerant that is condensed in the condenser is expanded. In a turbo refrigerator having an expansion valve and the evaporator for evaporating liquid refrigerant expanded by the expansion valve,
A turbo comprising hot gas bypass means capable of bypassing the evaporator and allowing a part of gas refrigerant discharged from the multistage compressor to flow into each of the multiple stages of compressors refrigerator.
前記ホットガスバイパス手段は、開度調整可能な複数のホットガスバイパス弁を介して、前記複数段の圧縮機のうちの最後段の圧縮機の吐出側と、前記複数段の圧縮機の吸気側のそれぞれとを連通してなる構成であることを特徴とするターボ冷凍機。 In the turbo refrigerator according to claim 1,
The hot gas bypass means includes a discharge side of the last stage compressor and an intake side of the plurality of stage compressors through the plurality of hot gas bypass valves whose opening degree can be adjusted. A turbo chiller characterized by having a configuration in which each of the above is communicated.
前記膨張弁は高段膨張弁と低段膨張弁とからなるとともに、これらの高段膨張弁と低段膨張弁の間に設置されて冷媒を気液分離する気液分離器を有し、
前記ホットガスバイパス手段は、
前記多段圧縮機が2段の圧縮機からなる場合には、開度調整可能なホットガスバイパス弁を介して、前記2段の圧縮機のうちの後段の圧縮機の吐出側と、前記2段の圧縮機のうちの前段の圧縮機の吸気側とを連通し、且つ、開度調整可能な他のホットガスバイパス弁を介して、前記気液分離器と、前記後段の圧縮機の吸気側とを連通してなる構成であり、
前記多段圧縮機が3段以上の圧縮機からなる場合には、開度調整可能なホットガスバイパス弁を介して、前記3段以上の圧縮機のうちの最後段の圧縮機の吐出側と、前記3段以上の圧縮機のうちの最前段の圧縮機の吸気側とを連通し、且つ、他の複数の開度調整可能なホットガスバイパス弁を介して、前記気液分離器と、前記3段以上の圧縮機のうちの前記最前段以外の圧縮機の吸気側のそれぞれとを連通してなる構成である、
ことを特徴とするターボ冷凍機。 In the turbo refrigerator according to claim 1,
The expansion valve comprises a high-stage expansion valve and a low-stage expansion valve, and has a gas-liquid separator that is installed between the high-stage expansion valve and the low-stage expansion valve to separate the refrigerant from gas and liquid,
The hot gas bypass means includes
When the multistage compressor is composed of a two-stage compressor, the discharge side of the latter-stage compressor of the two-stage compressor and the two-stage compressor via a hot gas bypass valve whose opening degree can be adjusted. The other side of the compressor, and the other side of the compressor, and the intake side of the latter compressor through the other hot gas bypass valve whose opening degree can be adjusted. Is a configuration that communicates with
When the multistage compressor is composed of three or more stages of compressors, the discharge side of the last stage compressor among the three or more stages of compressors via a hot gas bypass valve whose opening degree can be adjusted, The gas-liquid separator, which communicates with the intake side of the compressor at the foremost stage of the three or more stage compressors, and through other hot gas bypass valves that can be adjusted in opening degree, Of the three or more stages of compressors, the compressor is configured to communicate with each of the intake sides of the compressors other than the frontmost stage.
A turbo refrigerator characterized by that.
前記多段圧縮機は2段の圧縮機からなるものであり、
前記ホットガスバイパス手段は、開度調節可能なホットガスバイパス三方弁を介して、前記2段の圧縮機のうちの後段の圧縮機の吐出側と、前記2段の圧縮機の吸気側のそれぞれとを連通してなる構成であることを特徴とするターボ冷凍機。 In the turbo refrigerator according to claim 1,
The multi-stage compressor is composed of a two-stage compressor,
The hot gas bypass means has a hot gas bypass three-way valve whose opening degree can be adjusted, respectively, on the discharge side of the rear compressor of the two-stage compressor and on the intake side of the two-stage compressor. And a centrifugal chiller characterized by being configured to communicate with each other.
前記膨張弁は高段膨張弁と低段膨張弁とからなるとともに、これらの高段膨張弁と低段膨張弁の間に設置されて冷媒を気液分離する気液分離器を有し、且つ、前記多段圧縮機が2段の圧縮機からなる場合には前記気液分離器で分離したガス冷媒を前記2段の圧縮機のうちの後段の圧縮機の吸気側に流入されるオリフィスを有し、前記多段圧縮機が3段以上の圧縮機からなる場合には前記気液分離器で分離したガス冷媒を前記3段以上の圧縮機のうちの最前段以外の圧縮機の吸気側にそれぞれ流入される複数のオリフィスを有し、
前記ホットガスバイパス手段は、
前記多段圧縮機が2段の圧縮機からなる場合には、開度調整可能なホットガスバイパス弁を介して、前記2段の圧縮機のうちの後段の圧縮機の吐出側と、前記2段の圧縮機のうちの前段の圧縮機の吸気側とを連通し、且つ、前記オリフィスと並列に設置されたON/OFF式のホットガスバイパス弁を介して、前記気液分離器と、前記後段の圧縮機の吸気側とを連通してなる構成であり、
前記多段圧縮機が3段以上の圧縮機からなる場合には、開度調整可能なホットガスバイパス弁を介して、前記3段以上の圧縮機のうちの最後段の圧縮機の吐出側と、前記3段以上の圧縮機のうちの最前段の圧縮機の吸気側とを連通し、且つ、前記複数のオリフィスのそれぞれと並列に設置された複数のON/OFF式のホットガスバイパス弁を介して、前記気液分離器と、前記3段以上の圧縮機のうちの前記最前段以外の圧縮機の吸気側のそれぞれとを連通してなる構成である、
ことを特徴とするターボ冷凍機。 In the turbo refrigerator according to claim 1,
The expansion valve comprises a high-stage expansion valve and a low-stage expansion valve, and has a gas-liquid separator that is installed between the high-stage expansion valve and the low-stage expansion valve and separates the refrigerant into gas and liquid, and When the multi-stage compressor is composed of a two-stage compressor, the multi-stage compressor has an orifice through which the gas refrigerant separated by the gas-liquid separator flows into the intake side of the latter-stage compressor of the two-stage compressor. When the multi-stage compressor is composed of three or more stages of compressors, the gas refrigerant separated by the gas-liquid separator is respectively supplied to the intake side of the compressor other than the first stage among the three or more stages of compressors. Having a plurality of inflow orifices;
The hot gas bypass means includes
When the multistage compressor is composed of a two-stage compressor, the discharge side of the latter-stage compressor of the two-stage compressor and the two-stage compressor via a hot gas bypass valve whose opening degree can be adjusted. The gas-liquid separator, and the latter stage through an ON / OFF hot gas bypass valve that communicates with the intake side of the former stage compressor of the compressor and is installed in parallel with the orifice. Is configured to communicate with the intake side of the compressor of
When the multistage compressor is composed of three or more stages of compressors, the discharge side of the last stage compressor among the three or more stages of compressors via a hot gas bypass valve whose opening degree can be adjusted, Via a plurality of ON / OFF type hot gas bypass valves that communicate with the intake side of the compressor at the foremost stage of the three or more stages of compressors and are installed in parallel with each of the plurality of orifices. The gas-liquid separator is configured to communicate with each of the intake sides of the compressors other than the front stage among the three or more stages of compressors.
A turbo refrigerator characterized by that.
前記ON/OFF式のホットガスバイパス弁は、前記オリフィスに対して並列に複数台設置されていることを特徴とするターボ冷凍機。 The turbo refrigerator according to claim 5,
A plurality of the ON / OFF hot gas bypass valves are installed in parallel to the orifice.
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量を、前段側の圧縮機ほど小さな値に設定し、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記ホットガスバイパス手段によって、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることにより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保する、
ホットガスバイパス制御手段を有することを特徴とするターボ冷凍機。 In the turbo refrigerator according to claim 1,
The minimum required flow rate for avoiding surging of the multiple-stage compressor is set to a smaller value as the front-stage compressor,
Every time it is judged that the gas refrigerant flow rate of the compressors of the plurality of stages has decreased and the measured value of the gas refrigerant flow rate has reached the necessary minimum flow rate, or the calculated refrigeration functional force is reduced, the plural Each time it is determined that each predetermined value corresponding to the required minimum flow rate of the stage compressor has been reached, the hot gas bypass means sequentially causes the gas refrigerant to flow in from the subsequent stage compressor that reaches the required minimum flow rate first. By ensuring the required minimum flow rate for each of the plurality of stages of compressors,
A turbo refrigerator having hot gas bypass control means.
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量を、前段側の圧縮機ほど小さな値に設定し、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記開度調整可能なホットガスバイパス弁を順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることにより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保する、
ホットガスバイパス制御手段を有することを特徴とするターボ冷凍機。 In the turbo refrigerator according to claim 2,
The minimum required flow rate for avoiding surging of the multiple-stage compressor is set to a smaller value as the front-stage compressor,
Every time it is judged that the gas refrigerant flow rate of the compressors of the plurality of stages has decreased and the measured value of the gas refrigerant flow rate has reached the necessary minimum flow rate, or the calculated refrigeration functional force is reduced, the plural Each time it is judged that each predetermined value corresponding to the required minimum flow rate of the stage compressor has been reached, the opening-adjustable hot gas bypass valve is sequentially opened, and the subsequent stage side compression that reaches the required minimum flow rate first. The required minimum flow rate is ensured for each of the plurality of stages of compressors by flowing gas refrigerant in order from the machine.
A turbo refrigerator having hot gas bypass control means.
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量を、前段側の圧縮機ほど小さな値に設定し、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記開度調整可能なホットガスバイパス弁を順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保する、
ホットガスバイパス制御手段を有することを特徴とするターボ冷凍機。 In the turbo refrigerator according to claim 3,
The minimum required flow rate for avoiding surging of the multiple-stage compressor is set to a smaller value as the front-stage compressor,
Every time it is judged that the gas refrigerant flow rate of the compressors of the plurality of stages has decreased and the measured value of the gas refrigerant flow rate has reached the necessary minimum flow rate, or the calculated refrigeration functional force is reduced, the plural Each time it is judged that each predetermined value corresponding to the required minimum flow rate of the stage compressor has been reached, the opening-adjustable hot gas bypass valve is sequentially opened, and the subsequent stage side compression that reaches the required minimum flow rate first. Ensuring the required minimum flow rate for each of the multiple stages of compressors by flowing gas refrigerant in order from the machine,
A turbo refrigerator having hot gas bypass control means.
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量を、前段側の圧縮機ほど小さな値に設定し、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記開度調整可能なホットガスバイパス三方弁の流出口を順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることにより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保する、
ホットガスバイパス制御手段を有することを特徴とするターボ冷凍機。 The turbo refrigerator according to claim 4,
The minimum required flow rate for avoiding surging of the multiple-stage compressor is set to a smaller value as the front-stage compressor,
Every time it is judged that the gas refrigerant flow rate of the compressors of the plurality of stages has decreased and the measured value of the gas refrigerant flow rate has reached the necessary minimum flow rate, or the calculated refrigeration functional force is reduced, the plural Each time it is determined that each predetermined value corresponding to the required minimum flow rate of the compressor in the stage has been reached, the outlet of the hot gas bypass three-way valve whose opening degree can be adjusted is sequentially opened, and the required minimum flow rate is reached first. Ensuring the necessary minimum flow rate for each of the multiple-stage compressors by flowing gas refrigerant in order from the rear-stage compressor;
A turbo refrigerator having hot gas bypass control means.
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量を、前段側の圧縮機ほど小さな値に設定し、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記ON/OFF式のホットガスバイパス弁と前記開度調整可能なホットガスバイパス弁とを順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入させることにより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保する、
ホットガスバイパス制御手段を有することを特徴とするターボ冷凍機。 The turbo refrigerator according to claim 5,
The minimum required flow rate for avoiding surging of the multiple-stage compressor is set to a smaller value as the front-stage compressor,
Every time it is judged that the gas refrigerant flow rate of the compressors of the plurality of stages has decreased and the measured value of the gas refrigerant flow rate has reached the necessary minimum flow rate, or the calculated refrigeration functional force is reduced, the plural Each time it is determined that each predetermined value corresponding to the required minimum flow rate of the stage compressor has been reached, the ON / OFF-type hot gas bypass valve and the hot gas bypass valve with adjustable opening are sequentially opened, Securing the necessary minimum flow rate for each of the plurality of stages of compressors by allowing the gas refrigerant to flow in order from the compressor on the rear stage that reaches the required minimum flow rate first.
A turbo refrigerator having hot gas bypass control means.
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量を、前段側の圧縮機ほど小さな値に設定し、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少して、これらのガス冷媒流量の計測値が前記必要最低流量に達したと判断するごとに、或いは、演算した冷凍機能力が低下して前記複数段の圧縮機の必要最低流量に対応する各所定値に達したと判断するごとに、前記ON/OFF式のホットガスバイパス弁と前記開度調整可能なホットガスバイパス弁とを順次開けて、先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順にガス冷媒を流入することにより、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保する、
ホットガスバイパス制御手段を有することを特徴とするターボ冷凍機。 The turbo refrigerator according to claim 6, wherein
The minimum required flow rate for avoiding surging of the multiple-stage compressor is set to a smaller value as the front-stage compressor,
Every time it is judged that the gas refrigerant flow rate of the compressors of the plurality of stages has decreased and the measured value of the gas refrigerant flow rate has reached the necessary minimum flow rate, or the calculated refrigeration functional force is reduced, the plural Each time it is determined that each predetermined value corresponding to the required minimum flow rate of the stage compressor has been reached, the ON / OFF-type hot gas bypass valve and the hot gas bypass valve with adjustable opening are sequentially opened, The required minimum flow rate is ensured for each of the multiple-stage compressors by flowing gas refrigerant in order from the subsequent-stage compressor that reaches the required minimum flow rate first.
A turbo refrigerator having hot gas bypass control means.
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量は、前段側の圧縮機ほど小さな値であり、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記ホットガスバイパス手段により、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保することを特徴とするターボ冷凍機のホットガスバイパス方法。 A hot gas bypass method for a turbo refrigerator according to claim 1,
The minimum required flow rate for avoiding surging of the multi-stage compressor is a smaller value as the front stage compressor,
When the gas refrigerant flow rate of the multi-stage compressor is decreased, the hot gas bypass means sequentially introduces the gas refrigerant from the rear-stage compressor that reaches the required minimum flow rate first, and then compresses the multi-stage compressor. A hot gas bypass method for a turbo chiller, wherein the required minimum flow rate is ensured for each unit.
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量は、前段側の圧縮機ほど小さな値であり、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記開度調整可能なホットガスバイパス弁を順次開けることにより、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保することを特徴とするターボ冷凍機のホットガスバイパス方法。 A hot gas bypass method for a turbo refrigerator according to claim 2,
The minimum required flow rate for avoiding surging of the multi-stage compressor is a smaller value as the front stage compressor,
When the gas refrigerant flow rate of the multi-stage compressor is decreased, the hot gas bypass valve whose opening degree can be adjusted is sequentially opened in order from the rear-stage compressor that reaches the required minimum flow rate first. A hot gas bypass method for a turbo chiller, wherein the required minimum flow rate is ensured for each of the plurality of stages of compressors.
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量は、前段側の圧縮機ほど小さな値であり、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記開度調整可能なホットガスバイパス弁を順次開けることにより、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保することを特徴とするターボ冷凍機のホットガスバイパス方法。 A hot gas bypass method for a turbo refrigerator according to claim 3,
The minimum required flow rate for avoiding surging of the multi-stage compressor is a smaller value as the front stage compressor,
When the gas refrigerant flow rate of the multi-stage compressor is decreased, the hot gas bypass valve whose opening degree can be adjusted is sequentially opened in order from the rear-stage compressor that reaches the required minimum flow rate first. A hot gas bypass method for a turbo chiller, wherein the required minimum flow rate is ensured for each of the plurality of stages of compressors.
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量は、前段側の圧縮機ほど小さな値であり、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記開度調整可能なホットガスバイパス三方弁の流出口を順次開けることにより、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保することを特徴とするターボ冷凍機のホットガスバイパス方法。 A hot gas bypass method for a turbo refrigerator according to claim 4,
The minimum required flow rate for avoiding surging of the multi-stage compressor is a smaller value as the front stage compressor,
By sequentially opening the outlet of the hot gas bypass three-way valve whose opening degree can be adjusted in order from the downstream compressor that reaches the required minimum flow rate first when the gas refrigerant flow rate of the multiple-stage compressors decreases. A hot gas bypass method for a turbo refrigerator, wherein a gas refrigerant is introduced to secure the necessary minimum flow rate for each of the plurality of stages of compressors.
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量は、前段側の圧縮機ほど小さな値であり、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記ON/OFF式のホットガスバイパス弁と前記開度調整可能なホットガスバイパス弁とを順次開けることにより、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保することを特徴とするターボ冷凍機のホットガスバイパス方法。 A hot gas bypass method for a turbo refrigerator according to claim 5,
The minimum required flow rate for avoiding surging of the multi-stage compressor is a smaller value as the front stage compressor,
The ON / OFF-type hot gas bypass valve and the opening-adjustable hot gas in order from the rear-stage compressor that reaches the required minimum flow rate first when the gas refrigerant flow rate of the multiple-stage compressors decreases. A hot gas bypass method for a turbo chiller, wherein a gas refrigerant is introduced by sequentially opening a bypass valve to ensure the necessary minimum flow rate for each of the plurality of stages of compressors.
前記複数段の圧縮機のサージングを回避するための必要最低流量は、前段側の圧縮機ほど小さな値であり、
前記複数段の圧縮機のガス冷媒流量が減少したときに先に前記必要最低流量に達する後段側の圧縮機から順に、前記ON/OFF式のホットガスバイパス弁と前記開度調整可能なホットガスバイパス弁とを順次開けることにより、ガス冷媒を流入して、前記複数段の圧縮機ごとに前記必要最低流量を確保することを特徴とするターボ冷凍機のホットガスバイパス方法。 The hot gas bypass method for a turbo refrigerator according to claim 6,
The minimum required flow rate for avoiding surging of the multi-stage compressor is a smaller value as the front stage compressor,
The ON / OFF-type hot gas bypass valve and the opening-adjustable hot gas in order from the rear-stage compressor that reaches the required minimum flow rate first when the gas refrigerant flow rate of the multiple-stage compressors decreases. A hot gas bypass method for a turbo chiller, wherein a gas refrigerant is introduced by sequentially opening a bypass valve to ensure the necessary minimum flow rate for each of the plurality of stages of compressors.
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