JP2009174769A - Chiller - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、水などの被冷却液を冷却するチラーに関するものである。たとえば、食品冷却や空調などのために、水の凍結を防止しつつ0℃付近(たとえば0.5℃)の冷水を得るためのチラーに関するものである。 The present invention relates to a chiller for cooling a liquid to be cooled such as water. For example, the present invention relates to a chiller for obtaining cold water around 0 ° C. (for example, 0.5 ° C.) while preventing freezing of water for food cooling or air conditioning.
従来、下記特許文献1に開示されるように、冷凍機(1)、熱交換器(2)および冷水タンク(3)により構成された冷水装置において、冷凍機(1)と熱交換器(2)との間を冷媒供給ライン(4)と冷媒還流ライン(5)で接続し、冷媒供給ライン(4)と冷媒還流ライン(5)とをバイパスライン(8)で接続し、このバイパスライン(8)に流量調節弁(9)を設けると共に、熱交換器(2)と冷水タンク(3)との間を冷水供給ライン(6)と冷水還流ライン(7)で接続し、この冷水還流ライン(7)に温度センサ(10)を設け、この温度センサ(10)の検出値に基づいて流量調節弁(9)を制御する冷水装置(チラー)が知られている。 Conventionally, as disclosed in Patent Document 1 below, in a chilled water apparatus constituted by a refrigerator (1), a heat exchanger (2), and a chilled water tank (3), the refrigerator (1) and the heat exchanger (2 ) Are connected by a refrigerant supply line (4) and a refrigerant reflux line (5), and the refrigerant supply line (4) and the refrigerant reflux line (5) are connected by a bypass line (8). 8) is provided with a flow control valve (9), and the heat exchanger (2) and the cold water tank (3) are connected by a cold water supply line (6) and a cold water reflux line (7). A chilled water device (chiller) is known in which a temperature sensor (10) is provided in (7) and the flow rate control valve (9) is controlled based on a detection value of the temperature sensor (10).
また、下記特許文献2に開示されるように、熱交換器(3)の一次側の冷媒温度を温度センサ(15)で検出し、この検出温度に基づき圧縮機(1)をオンオフ制御することで、熱交換器(3)に循環供給される水の凍結を防止するチラーが知られている。
チラーを用いて0℃付近まで水の冷却を図る場合には、蒸発器(熱交換器)内において水が凍結しないように、その対策が必要となる。しかしながら、前記特許文献1に記載の発明は、流量調節弁の開度調整により、冷凍機の凝縮器や膨張弁から蒸発器へ供給する冷媒の流量を調整して、水温調整するものであり、水の凍結防止については十分考慮されていない。 When cooling water to near 0 ° C. using a chiller, it is necessary to take measures to prevent water from freezing in the evaporator (heat exchanger). However, the invention described in Patent Document 1 is to adjust the water temperature by adjusting the flow rate of the refrigerant supplied to the evaporator from the condenser or expansion valve of the refrigerator by adjusting the opening degree of the flow control valve, Sufficient consideration is not given to water freeze prevention.
具体的には、冷媒の流量は調整可能であるものの、冷凍機の凝縮器を介した冷媒のみが蒸発器へ供給されるものである。また、冷凍機の起動前ではなく起動後に、冷媒温度ではなく水温に基づき、蒸発器へ供給する冷媒の流量を調整するものである。従って、外気温が低い状態で冷凍機を起動させると、起動直後に凝縮器から低温の冷媒が膨張弁を介して蒸発器へ入ることが避けられず、蒸発器内において水が凍結するおそれがある。 Specifically, although the flow rate of the refrigerant can be adjusted, only the refrigerant through the condenser of the refrigerator is supplied to the evaporator. In addition, the flow rate of the refrigerant supplied to the evaporator is adjusted based on the water temperature rather than the refrigerant temperature after the refrigerator is started, not before. Therefore, when the refrigerator is started in a state where the outside air temperature is low, it is inevitable that low-temperature refrigerant enters the evaporator through the expansion valve immediately after the start-up, and there is a risk that water will freeze in the evaporator. is there.
一方、前記特許文献2に記載の発明では、蒸発器の一次側の冷媒温度に基づき、圧縮機をオンオフ制御することで、水の凍結防止を図っているが、前記特許文献1に記載の発明と同様に、冷凍機の凝縮器を介した冷媒のみが蒸発器へ供給されるものである。また、その図2に示されるように、冷凍機の起動前ではなく起動後の制御であるから、前記特許文献1に記載の発明と同様に、外気温が低い状態で冷凍機を起動させると、起動直後に凝縮器から低温の冷媒が膨張弁を介して蒸発器へ入ることが避けられず、蒸発器内において水が凍結するおそれがある。
On the other hand, in the invention described in
このような不都合は、水を冷却するためのウォータチラーに限らず、被冷却液が凍結するおそれがある他のチラーの場合も同様である。また、前記各特許文献に記載の発明では、水が冷水タンクと蒸発器との間を循環される循環仕様とされるが、蒸発器を通過して得られる冷水を使い捨てる流水仕様など、他の仕様のチラーの場合も同様である。 Such an inconvenience is not limited to a water chiller for cooling water, but is also the case with other chillers in which the liquid to be cooled may be frozen. Further, in the inventions described in the above patent documents, the water is circulated between the chilled water tank and the evaporator. The same applies to the chiller with the specifications.
ところで、出願人は、先に、凝縮器の一次側と膨張弁の二次側とを接続するバイパス路を設けることで、凝縮器および膨張弁を介した冷媒の他、バイパス路を介して凝縮器一次側の冷媒を蒸発器へ供給可能に構成したチラーについて提案し、既に特許出願を済ませている(特願2007−178445)。この特許出願の発明によれば、外気温が低く、凝縮器および膨張弁を介した冷媒を用いると、蒸発器内において被冷却液が凍結するおそれがある場合には、バイパス路を介した冷媒を用いることで、蒸発器内における被冷却液の凍結を防止することができる。しかも、冷凍機の起動後ではなく起動前に、蒸発器への冷媒の供給ルートが決定されるので、起動直後に凝縮器および膨張弁を介した低温の冷媒が蒸発器へ入ることが防止され、蒸発器内での被冷却液の凍結を確実に防止することができる。 By the way, the applicant previously provided a bypass path that connects the primary side of the condenser and the secondary side of the expansion valve, thereby condensing through the bypass path in addition to the refrigerant via the condenser and the expansion valve. A chiller that can supply the refrigerant on the primary side of the evaporator to the evaporator has been proposed, and a patent application has already been filed (Japanese Patent Application No. 2007-178445). According to the invention of this patent application, when the outside air temperature is low and the coolant through the condenser and the expansion valve is used, there is a possibility that the liquid to be cooled will freeze in the evaporator. By using this, it is possible to prevent the liquid to be cooled in the evaporator from freezing. In addition, since the refrigerant supply route to the evaporator is determined before the start-up of the refrigerator, not after the start-up of the refrigerator, it is possible to prevent low-temperature refrigerant from entering the evaporator immediately after the start-up through the condenser and the expansion valve. The freezing of the liquid to be cooled in the evaporator can be reliably prevented.
しかしながら、このような構成を採用した場合、圧縮機からバイパス路を介して蒸発器へ供給される冷媒の温度よりも、その冷媒と熱交換させるために蒸発器へ供給される被冷却液の温度が低いと、蒸発器内において、バイパス路からのガス冷媒が被冷却液に熱を奪われて液化し、この液冷媒が圧縮機へ送り込まれて液バックを起こすおそれがある。特に、万一バイパス弁が故障して開いた状態に維持された場合には、アキュムレータを設けていても、液バックを防止できないおそれがある。 However, when such a configuration is adopted, the temperature of the liquid to be cooled supplied to the evaporator for heat exchange with the refrigerant rather than the temperature of the refrigerant supplied from the compressor to the evaporator via the bypass. If the temperature is low, the gas refrigerant from the bypass passage in the evaporator is deprived of heat by the liquid to be cooled and liquefies, and this liquid refrigerant may be sent to the compressor to cause liquid back. In particular, if the bypass valve fails and is kept open, there is a possibility that liquid back cannot be prevented even if an accumulator is provided.
この発明が解決しようとする課題は、凝縮器の一次側と膨張弁の二次側とをバイパス路で接続し、圧縮機からの冷媒を、凝縮器および膨張弁を介して蒸発器へ供給可能であると共に、バイパス路を介して蒸発器へ供給可能であるチラーにおいて、バイパス路を介して蒸発器へ冷媒を供給してサイクルの予熱を図る際に、液バックを防止することにある。具体的には、外気温が低く、凝縮器および膨張弁を介した冷媒を用いると、蒸発器内において被冷却液が凍結するおそれがある場合において、バイパス路を介した冷媒を用いることで、蒸発器内における被冷却液の凍結を防止する制御を行う際、バイパス路を介して蒸発器へ供給される比較的高温のガス冷媒が被冷却液により液化して、液バックを起こすことを防止することにある。 The problem to be solved by the present invention is that the primary side of the condenser and the secondary side of the expansion valve are connected by a bypass, and refrigerant from the compressor can be supplied to the evaporator via the condenser and the expansion valve. In addition, in the chiller that can be supplied to the evaporator via the bypass path, the liquid back is prevented when the refrigerant is supplied to the evaporator via the bypass path and the cycle is preheated. Specifically, when the outside air temperature is low and the refrigerant through the condenser and the expansion valve is used, in the case where the liquid to be cooled may freeze in the evaporator, by using the refrigerant through the bypass path, When performing control to prevent freezing of the liquid to be cooled in the evaporator, it prevents the relatively high-temperature gas refrigerant supplied to the evaporator via the bypass from being liquefied by the liquid to be cooled and causing liquid back. There is to do.
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器に冷媒を循環させて冷凍サイクルを実行する冷凍機と、前記蒸発器において冷媒と熱交換させる被冷却液を、前記蒸発器へ導入する導入路と、前記蒸発器において冷媒と熱交換させた被冷却液を、前記蒸発器から導出する導出路と、前記膨張弁の一次側に設けられる液電磁弁と、前記凝縮器の一次側と前記膨張弁の二次側とを接続するバイパス路と、このバイパス路に設けられる開度調整可能なバイパス弁と、前記液電磁弁の一次側の冷媒温度または冷媒圧力が設定値以下の場合、前記蒸発器への被冷却液の導入を停止または制限すると共に、前記液電磁弁を閉じた状態で前記バイパス弁を開いて前記冷凍機を起動する制御器とを備えることを特徴とするチラーである。 This invention was made in order to solve the said subject, The invention of Claim 1 is a refrigerator which performs a refrigerating cycle by circulating a refrigerant | coolant to a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator. An introduction path for introducing the liquid to be cooled to be exchanged with the refrigerant in the evaporator into the evaporator, and a lead-out path for deriving the liquid to be cooled having been exchanged with the refrigerant in the evaporator from the evaporator; A liquid electromagnetic valve provided on the primary side of the expansion valve, a bypass path connecting the primary side of the condenser and the secondary side of the expansion valve, and a bypass valve adjustable in opening degree provided in the bypass path; When the refrigerant temperature or refrigerant pressure on the primary side of the liquid electromagnetic valve is equal to or lower than a set value, the introduction of the liquid to be cooled into the evaporator is stopped or limited, and the bypass valve is closed with the liquid electromagnetic valve closed. Open the refrigerator by opening A chiller, characterized by comprising a control vessel.
請求項1に記載の発明によれば、蒸発器には、凝縮器および膨張弁を介した冷媒の他、これに代えてまたはこれに加えて、バイパス路を介して凝縮器一次側の冷媒が供給可能とされる。従って、外気温が低く、凝縮器および膨張弁を介した冷媒を用いると、蒸発器内において被冷却液が凍結するおそれがある場合には、バイパス路を介した冷媒を用いることで、蒸発器内における被冷却液の凍結を防止することができる。しかも、バイパス路を介した冷媒の流量調整は、開度調整可能なバイパス弁によりなされ、これにより所望の状態で冷凍機を運転することができる。また、このような凍結防止制御を行う際、バイパス路を介したガス冷媒よりも被冷却液が低温の場合、蒸発器内においてガス冷媒が液化するおそれがあるが、請求項1に記載の発明によれば、蒸発器への被冷却液の導入を停止または制限することで、そのような液化を防止することができる。従って、圧縮機への液バックを防止することができる。 According to the first aspect of the present invention, in the evaporator, in addition to the refrigerant via the condenser and the expansion valve, the refrigerant on the primary side of the condenser via the bypass path instead of or in addition to the refrigerant. It can be supplied. Therefore, when the outside air temperature is low and the refrigerant through the condenser and the expansion valve is used, the liquid to be cooled may freeze in the evaporator. Freezing of the liquid to be cooled can be prevented. Moreover, the flow rate adjustment of the refrigerant through the bypass passage is performed by a bypass valve whose opening degree can be adjusted, whereby the refrigerator can be operated in a desired state. Further, when performing such freeze prevention control, if the liquid to be cooled is lower in temperature than the gas refrigerant through the bypass, the gas refrigerant may be liquefied in the evaporator. Therefore, such liquefaction can be prevented by stopping or restricting the introduction of the liquid to be cooled into the evaporator. Accordingly, liquid back to the compressor can be prevented.
請求項2に記載の発明は、前記冷凍機の起動時、前記液電磁弁の一次側の冷媒温度または冷媒圧力に基づき、前記液電磁弁の一次側の冷媒温度または冷媒圧力が第一設定値を超える第一の場合には、前記蒸発器へ被冷却液を導入すると共に、前記バイパス弁を閉じた状態で前記液電磁弁を開いて前記冷凍機を起動する一方、前記液電磁弁の一次側の冷媒温度または冷媒圧力が第一設定値以下の第二の場合には、前記蒸発器へ被冷却液を導入しないか、前記第一の場合よりも制限して前記蒸発器へ被冷却液を導入すると共に、前記液電磁弁を閉じた状態で前記バイパス弁を開いて前記冷凍機を起動し、これにより前記蒸発器の一次側の冷媒温度または冷媒圧力が第二設定値以上になると、前記蒸発器への被冷却液の導入の停止または制限を解除すると共に、前記液電磁弁を開いた状態で前記バイパス弁の開度を調整することを特徴とする請求項1に記載のチラーである。 According to a second aspect of the present invention, when the refrigerator is started, the primary side refrigerant temperature or refrigerant pressure of the liquid electromagnetic valve is based on the primary side refrigerant temperature or refrigerant pressure of the liquid electromagnetic valve. In the first case, the liquid to be cooled is introduced into the evaporator, and the refrigerator is started by opening the liquid electromagnetic valve with the bypass valve closed, while the primary of the liquid electromagnetic valve In the second case where the refrigerant temperature or the refrigerant pressure on the side is equal to or lower than the first set value, the liquid to be cooled is not introduced into the evaporator, or the liquid to be cooled is supplied to the evaporator more restrictively than in the first case. And opening the bypass valve with the liquid electromagnetic valve closed, and starting the refrigerator, whereby when the refrigerant temperature or refrigerant pressure on the primary side of the evaporator becomes a second set value or more, Release or stop the introduction of the liquid to be cooled into the evaporator Rutotomoni a chiller of claim 1, characterized in that adjusting the opening of the bypass valve in an open state the liquid solenoid valve.
請求項2に記載の発明によれば、液電磁弁の一次側の冷媒温度または冷媒圧力が第一設定値以下の場合には、液電磁弁を閉じた状態でバイパス弁を開いて冷凍機を起動することで、許容温度以下の冷媒が蒸発器に供給されることがない。従って、外気温が低い場合においても、蒸発器内における被冷却液の凍結を防止することができる。また、そのような凍結防止制御の際、蒸発器への被冷却液の導入は、完全に停止されるか、冷媒の液化を抑制する流量に制限される。従って、圧縮機への液バックを防止することができる。そして、蒸発器の一次側の冷媒温度または冷媒圧力が第二設定値以上になると、蒸発器への被冷却液の導入の停止または制限を解除すると共に、液電磁弁を開いた状態でバイパス弁の開度を調整する。このようにして、冷凍機の起動時の被冷却液の凍結を防止すると共に、その凍結防止制御時の液バックを防止しつつ、チラーを運転することができる。たとえば、0℃付近まで水の冷却が可能なウォータチラーにおいて、蒸発器内における水の凍結を防止すると共に、その凍結防止制御時の液バックを防止しつつ、チラーを運転することができる。 According to the second aspect of the present invention, when the refrigerant temperature or the refrigerant pressure on the primary side of the liquid electromagnetic valve is equal to or lower than the first set value, the bypass valve is opened with the liquid electromagnetic valve closed, and the refrigerator is By starting, the refrigerant below the allowable temperature is not supplied to the evaporator. Therefore, even when the outside air temperature is low, freezing of the liquid to be cooled in the evaporator can be prevented. In addition, during such freeze prevention control, introduction of the liquid to be cooled into the evaporator is completely stopped or limited to a flow rate that suppresses liquefaction of the refrigerant. Accordingly, liquid back to the compressor can be prevented. When the refrigerant temperature or refrigerant pressure on the primary side of the evaporator becomes equal to or higher than the second set value, the introduction or stop of the introduction of the liquid to be cooled into the evaporator is released, and the bypass valve is opened with the liquid electromagnetic valve opened. Adjust the opening. In this way, it is possible to operate the chiller while preventing the liquid to be cooled at the time of starting the refrigerator from being frozen and preventing the liquid back at the time of the freeze prevention control. For example, in a water chiller capable of cooling water to around 0 ° C., it is possible to operate the chiller while preventing water freezing in the evaporator and preventing liquid back during the freeze prevention control.
さらに、請求項3に記載の発明は、前記導入路に設けられたポンプの作動の有無により、前記蒸発器への被冷却液の導入の有無を切り替えて制御することを特徴とする請求項2に記載のチラーである。
Further, the invention according to
請求項3に記載の発明によれば、凍結防止制御の際、被冷却液を蒸発器へ送り込むポンプを停止することにより、蒸発器内への被冷却液の導入を停止して、バイパス路からのガス冷媒の液化を防止することができる。このようにして、簡易な構成および制御で、液バックを防止することができる。 According to the third aspect of the present invention, during the freeze prevention control, by stopping the pump that feeds the liquid to be cooled to the evaporator, the introduction of the liquid to be cooled into the evaporator is stopped, and from the bypass path It is possible to prevent liquefaction of the gas refrigerant. Thus, liquid back can be prevented with a simple configuration and control.
この発明によれば、外気温が低く、凝縮器および膨張弁を介した冷媒を用いると、蒸発器内において被冷却液が凍結するおそれがある場合、バイパス路を介して凝縮器一次側の冷媒を蒸発器へ供給することで、蒸発器内における被冷却液の凍結を防止することができる。しかも、そのような凍結防止制御時に、比較的高温のガス冷媒が蒸発器において被冷却液で液化されることを防止して、液バックを防止することができる。 According to the present invention, when the outside air temperature is low and the refrigerant through the condenser and the expansion valve is used, there is a risk that the liquid to be cooled will freeze in the evaporator. Is supplied to the evaporator, so that the liquid to be cooled in the evaporator can be prevented from freezing. Moreover, at the time of such anti-freezing control, it is possible to prevent the liquid refrigerant from being liquefied by preventing the relatively high temperature gas refrigerant from being liquefied by the liquid to be cooled in the evaporator.
つぎに、この発明の実施の形態について説明する。
この発明のチラーは、冷凍機の蒸発器を、冷媒と被冷却液との熱交換器として用い、蒸発器における冷媒の気化熱で被冷却液の冷却を図る装置である。被冷却液は、典型的には水とされるが、凍結のおそれがある他の液体でもよい。チラーは、被冷却液が水の場合、ウォータチラーまたは冷水装置ということができる。
Next, an embodiment of the present invention will be described.
The chiller of the present invention is an apparatus that uses an evaporator of a refrigerator as a heat exchanger between a refrigerant and a liquid to be cooled, and cools the liquid to be cooled by heat of vaporization of the refrigerant in the evaporator. The liquid to be cooled is typically water, but may be another liquid that may freeze. When the liquid to be cooled is water, the chiller can be referred to as a water chiller or a cold water device.
本実施形態のチラーは、圧縮式冷凍機を備える。圧縮式冷凍機は、周知のとおり、圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器を備え、冷媒の圧縮、凝縮、膨張および蒸発の冷凍サイクルを実行する。 The chiller of this embodiment includes a compression refrigerator. As is well known, the compression type refrigerator includes a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator, and performs a refrigeration cycle of refrigerant compression, condensation, expansion, and evaporation.
圧縮機は、その形式を特に問わないが、たとえばスクロール圧縮機が用いられる。凝縮器は、典型的にはファンを備える空冷式の熱交換器である。このファンは、所定箇所の冷媒温度が設定温度以下の場合には、回転しないよう制御される。また、膨張弁は、キャピラリチューブなどから構成してもよい。さらに、蒸発器は、冷媒流路と被冷却液流路とを有し、冷媒と被冷却液とを混ぜることなく、間接的に熱交換させる熱交換器である。蒸発器は、典型的にはプレート式熱交換器とされるが、二重管式熱交換器などでもよい。 The format of the compressor is not particularly limited. For example, a scroll compressor is used. The condenser is an air-cooled heat exchanger that typically includes a fan. The fan is controlled not to rotate when the refrigerant temperature at a predetermined location is equal to or lower than the set temperature. Further, the expansion valve may be composed of a capillary tube or the like. Further, the evaporator is a heat exchanger that has a refrigerant flow path and a liquid flow path to be cooled, and indirectly exchanges heat without mixing the refrigerant and the liquid to be cooled. The evaporator is typically a plate heat exchanger, but may be a double tube heat exchanger or the like.
本実施形態のチラーに備えられる冷凍機では、膨張弁の一次側(入口側)に液電磁弁が設けられる。つまり、液電磁弁は、凝縮器と膨張弁との間に設けられ、膨張弁への冷媒供給の有無を切り替える。 In the refrigerator provided in the chiller of this embodiment, a liquid electromagnetic valve is provided on the primary side (inlet side) of the expansion valve. In other words, the liquid electromagnetic valve is provided between the condenser and the expansion valve, and switches whether the refrigerant is supplied to the expansion valve.
また、凝縮器の一次側(入口側)と膨張弁の二次側(出口側)とは、バイパス路で接続される。従って、圧縮機からの冷媒は、通常どおり凝縮器および膨張弁を介して蒸発器へ供給可能とされると共に、バイパス路を介して蒸発器へ供給可能とされる。 The primary side (inlet side) of the condenser and the secondary side (outlet side) of the expansion valve are connected by a bypass. Therefore, the refrigerant from the compressor can be supplied to the evaporator through the condenser and the expansion valve as usual, and can be supplied to the evaporator through the bypass.
バイパス路を介して蒸発器へ供給する冷媒の流量は、バイパス路に設けられるバイパス弁により調整可能とされる。バイパス弁は、開度調整可能な電動弁から構成されており、具体的にはモータバルブまたは比例制御弁から構成される。但し、バイパス路として管径の異なる複数の管路を並列して設け、それぞれの管路に設けた電磁弁を個別に開閉可能としてもよい。この場合、その複数の電磁弁がバイパス弁として機能し、バイパス路の開度を実質的に調整する。 The flow rate of the refrigerant supplied to the evaporator via the bypass path can be adjusted by a bypass valve provided in the bypass path. The bypass valve is composed of an electric valve whose opening degree can be adjusted. Specifically, the bypass valve is composed of a motor valve or a proportional control valve. However, a plurality of pipe lines having different pipe diameters may be provided in parallel as bypass paths, and the electromagnetic valves provided in the respective pipe lines may be individually opened and closed. In this case, the plurality of electromagnetic valves function as bypass valves, and substantially adjust the opening of the bypass passage.
蒸発器を構成する熱交換器は、前述したように、冷媒が通される冷媒流路と、被冷却液が通される被冷却液流路とを有する。蒸発器には、被冷却液を被冷却液流路へ導入する導入路と、被冷却液を被冷却液流路から導出する導出路とが設けられる。また、その導入路には、蒸発器へ被冷却液を送り込むためのポンプが設けられる。従って、ポンプを作動させることで、被冷却液は導入路から蒸発器を介して導出路へ流通し、蒸発器を通過する間に、冷媒の気化熱により冷却を図られる。 As described above, the heat exchanger constituting the evaporator has a refrigerant flow path through which the refrigerant passes and a liquid flow path to be cooled through which the liquid to be cooled passes. The evaporator is provided with an introduction path for introducing the liquid to be cooled into the liquid flow path to be cooled and an outlet path for deriving the liquid to be cooled from the liquid flow path to be cooled. The introduction path is provided with a pump for feeding the liquid to be cooled to the evaporator. Therefore, by operating the pump, the liquid to be cooled flows from the introduction path through the evaporator to the outlet path, and is cooled by the heat of vaporization of the refrigerant while passing through the evaporator.
被冷却液は、蒸発器を通される限り、その流路を特に問わない。また、蒸発器にて冷却を図られた被冷却液は、その用途を特に問わない。たとえば、被冷却液は、蒸発器を通されて冷却された後、負荷との熱交換(たとえば食材の冷却)に使用され、使い捨てられる(流水仕様)。また、被冷却液を貯留するタンクを備え、このタンクから導入路を介して蒸発器へ被冷却液を供給して、蒸発器にて冷却を図った後、導出路を介してタンクへ戻してもよい(循環仕様)。すなわち、蒸発器とタンクとの間で、導入路と導出路とを介して被冷却液を循環させてもよい。 The flow path of the liquid to be cooled is not particularly limited as long as it passes through the evaporator. Further, the use of the liquid to be cooled which is cooled by the evaporator is not particularly limited. For example, the liquid to be cooled is passed through an evaporator and cooled, and then used for heat exchange with a load (for example, cooling of food) and is disposable (flowing water specifications). In addition, a tank for storing the liquid to be cooled is provided, and the liquid to be cooled is supplied from the tank to the evaporator via the introduction path, cooled by the evaporator, and then returned to the tank via the outlet path. Also good (circulation specification). That is, the liquid to be cooled may be circulated between the evaporator and the tank via the introduction path and the outlet path.
循環仕様の場合、蒸発器からタンクへの導出路において負荷との熱交換を図ってもよいし、タンク内において負荷との熱交換を図ってもよい。たとえば、タンクを冷却槽として用い、パックされた食品を、タンク内の被冷却液に浸して冷却を図ることができる。また、蒸発器とタンクとの間で被冷却液の循環を図ってタンク内の被冷却液を冷却すると共に、その冷却された被冷却液を他の装置へ供給して利用してもよい。 In the case of the circulation specification, heat exchange with the load may be achieved in the lead-out path from the evaporator to the tank, or heat exchange with the load may be achieved in the tank. For example, using a tank as a cooling tank, the packed food can be immersed in a liquid to be cooled in the tank for cooling. Further, the liquid to be cooled may be circulated between the evaporator and the tank to cool the liquid to be cooled in the tank, and the cooled liquid to be cooled may be supplied to another device for use.
冷凍機(特に圧縮機、凝縮器のファン)と、それに付設された液電磁弁およびバイパス弁の他、ポンプなどは、制御器により制御される。この制御は、液電磁弁の一次側の冷媒温度または冷媒圧力、蒸発器の一次側の冷媒温度または冷媒圧力、および被冷却液の液温などに基づき行われる。そのために、液電磁弁の一次側および蒸発器の一次側には、それぞれ温度センサまたは圧力センサが設けられ、蒸発器からの被冷却液の導出路には、被冷却液の温度を検出する液温センサが設けられる。そして、制御器は、これらセンサの検出信号などに基づき、圧縮機の起動、凝縮器のファンの回転、液電磁弁の開閉、バイパス弁の開閉や開度調整などを実行する。 In addition to a refrigerator (particularly a compressor and a condenser fan), a liquid electromagnetic valve and a bypass valve attached thereto, a pump and the like are controlled by a controller. This control is performed based on the refrigerant temperature or refrigerant pressure on the primary side of the liquid electromagnetic valve, the refrigerant temperature or refrigerant pressure on the primary side of the evaporator, the liquid temperature of the liquid to be cooled, and the like. For this purpose, a temperature sensor or a pressure sensor is provided on the primary side of the liquid electromagnetic valve and the primary side of the evaporator, respectively, and a liquid for detecting the temperature of the liquid to be cooled is provided on the outlet path of the liquid to be cooled from the evaporator. A temperature sensor is provided. Based on the detection signals of these sensors, the controller executes activation of the compressor, rotation of the condenser fan, opening and closing of the liquid electromagnetic valve, opening and closing of the bypass valve, and adjustment of the opening degree.
寒冷地などで外気温が低い場合、凝縮器が冷やされることで、液電磁弁の一次側の冷媒温度または冷媒圧力が低く、そのような低温の冷媒が膨張弁を介して蒸発器へ供給されると、蒸発器内で被冷却液が凍結してしまうおそれがある。そこで、本実施形態のチラーでは、冷凍機の起動時(再起動時を含む)に、液電磁弁の一次側の冷媒温度または冷媒圧力が確認される。 When the outside air temperature is low in a cold district or the like, the condenser is cooled, so that the refrigerant temperature or refrigerant pressure on the primary side of the liquid electromagnetic valve is low, and such low-temperature refrigerant is supplied to the evaporator via the expansion valve. Then, the liquid to be cooled may be frozen in the evaporator. Therefore, in the chiller of the present embodiment, the refrigerant temperature or refrigerant pressure on the primary side of the liquid electromagnetic valve is confirmed when the refrigerator is started (including when it is restarted).
そして、液電磁弁の一次側の冷媒温度または冷媒圧力が第一設定値を超える場合(第一の場合)には、バイパス弁を閉じた状態で液電磁弁を開いて冷凍機を起動する。一方、液電磁弁の一次側の冷媒温度または冷媒圧力が第一設定値以下の場合(第二の場合)には、液電磁弁を閉じた状態でバイパス弁を開いて冷凍機を起動する。 When the refrigerant temperature or refrigerant pressure on the primary side of the liquid electromagnetic valve exceeds the first set value (first case), the liquid electromagnetic valve is opened with the bypass valve closed, and the refrigerator is started. On the other hand, when the refrigerant temperature or refrigerant pressure on the primary side of the liquid electromagnetic valve is equal to or lower than the first set value (second case), the bypass valve is opened with the liquid electromagnetic valve closed, and the refrigerator is started.
第一設定値は、それ以下の温度または圧力の冷媒が膨張弁を介して蒸発器へ供給されると、蒸発器において被冷却液を凍結させるおそれがあるか否かに基づき設定される。液電磁弁の一次側の冷媒温度または冷媒圧力が第一設定値以下である場合には、バイパス路を介した冷媒を用いることで、蒸発器内における被冷却液の凍結が防止される。一方、液電磁弁の一次側の冷媒温度または冷媒圧力が第一設定値を超える場合には、通常の冷凍サイクルを実行する。 The first set value is set based on whether or not there is a possibility of freezing the liquid to be cooled in the evaporator when a refrigerant having a temperature or pressure lower than that is supplied to the evaporator through the expansion valve. When the refrigerant temperature or refrigerant pressure on the primary side of the liquid electromagnetic valve is equal to or lower than the first set value, the refrigerant to be cooled in the evaporator is prevented from freezing by using the refrigerant via the bypass. On the other hand, when the refrigerant temperature or refrigerant pressure on the primary side of the liquid electromagnetic valve exceeds the first set value, a normal refrigeration cycle is executed.
液電磁弁を閉じた状態でバイパス弁を開いて冷凍機を起動すると、バイパス路を介した冷媒が蒸発器へ供給される。バイパス路を介した冷媒は比較的高温であるため、この冷媒よりも被冷却液の温度が低い場合には、蒸発器内において、バイパス路を介した冷媒が被冷却液に熱を奪われて液化し、この液冷媒が圧縮機へ送り込まれるおそれがある。このような圧縮機への液バックを防止するには、冷媒よりも被冷却液の温度が低いか、低いであろう場合には、蒸発器への被冷却液の導入を停止または制限すればよい。たとえば、バイパス路を介した冷媒のみが蒸発器へ供給される際、蒸発器への被冷却液の導入を停止または制限する。その手段として、次の四つの実施形態を挙げることができる。 When the bypass valve is opened and the refrigerator is started with the liquid electromagnetic valve closed, the refrigerant is supplied to the evaporator via the bypass path. Since the refrigerant passing through the bypass passage is relatively hot, when the temperature of the liquid to be cooled is lower than that of the refrigerant, the refrigerant passing through the bypass passage is deprived of heat by the liquid to be cooled in the evaporator. The liquid refrigerant may be liquefied and sent to the compressor. In order to prevent such liquid back into the compressor, introduction of the liquid to be cooled into the evaporator may be stopped or restricted when the temperature of the liquid to be cooled is lower or lower than the refrigerant. . For example, when only the refrigerant through the bypass is supplied to the evaporator, the introduction of the liquid to be cooled into the evaporator is stopped or restricted. As the means, the following four embodiments can be mentioned.
第一実施形態では、導入路に設けられたポンプをオンオフ制御する。そして、冷媒よりも被冷却液の温度が低いか、低いであろう場合、ポンプを停止することで、蒸発器への被冷却液の導入を停止する。従って、蒸発器内において、バイパス路を介した冷媒の液化を防止でき、圧縮機への液バックを防止できる。 In the first embodiment, the pump provided in the introduction path is on / off controlled. When the temperature of the liquid to be cooled is lower or lower than that of the refrigerant, the introduction of the liquid to be cooled to the evaporator is stopped by stopping the pump. Therefore, in the evaporator, liquefaction of the refrigerant through the bypass path can be prevented, and liquid back to the compressor can be prevented.
第二実施形態では、導入路に設けられたポンプをインバータ制御する。そして、冷媒よりも被冷却液の温度が低いか、低いであろう場合、ポンプをインバータ制御することで、前記第一の場合よりも蒸発器への被冷却液の導入を制限する。具体的には、蒸発器へ供給する被冷却液の流量を極端に減少させる。従って、蒸発器内において、バイパス路を介した冷媒の液化を抑制でき、圧縮機への液バックを防止できる。 In the second embodiment, inverter control is performed on a pump provided in the introduction path. When the temperature of the liquid to be cooled is lower or lower than that of the refrigerant, the pump is controlled by an inverter to limit the introduction of the liquid to be cooled into the evaporator as compared with the first case. Specifically, the flow rate of the liquid to be cooled supplied to the evaporator is extremely reduced. Therefore, liquefaction of the refrigerant through the bypass path can be suppressed in the evaporator, and liquid back to the compressor can be prevented.
第三実施形態では、導入路に設けられたポンプの二次側の給水調整弁により、蒸発器への被冷却液の導入の有無を切り替えるか、導入の制限とその解除を切り替えて制御する。具体的には、導入路のポンプ二次側に給水調整弁をさらに設け、冷媒よりも被冷却液の温度が低いか、低いであろう場合、給水調整弁を制御することで、蒸発器への被冷却液の導入を停止または制限する。給水調整弁は、開閉のみ可能な電磁弁、または、開度調整可能な電動弁から構成される。給水調整弁が電磁弁の場合、蒸発器への被冷却液の導入の有無を切り替えて制御する。そして、たとえば、バイパス路を介した冷媒のみが蒸発器へ供給される際、給水調整弁を閉じることで、蒸発器への被冷却液の導入を停止する。一方、給水調整弁が電動弁の場合、蒸発器への被冷却液の導入の制限とその解除を切り替えて制御する。そして、たとえば、バイパス路を介した冷媒のみが蒸発器へ供給される際、給水調整弁の開度を絞ることで、蒸発器への被冷却液の導入を制限する。このようにして給水調整弁を制御することで、蒸発器内において、バイパス路を介した冷媒の液化を防止または抑制でき、圧縮機への液バックを防止できる。 In the third embodiment, the presence or absence of introduction of the liquid to be cooled into the evaporator is switched by the secondary water supply adjustment valve of the pump provided in the introduction path, or the introduction restriction and the release thereof are switched and controlled. Specifically, a water supply adjustment valve is further provided on the pump secondary side of the introduction path, and when the temperature of the liquid to be cooled is lower or lower than the refrigerant, the supply water adjustment valve is controlled to control the supply to the evaporator. Stop or limit the introduction of the liquid to be cooled. The water supply adjustment valve is configured by an electromagnetic valve that can only be opened and closed, or an electric valve that can be adjusted in opening. When the water supply adjustment valve is an electromagnetic valve, the control is performed by switching whether or not the liquid to be cooled is introduced into the evaporator. For example, when only the refrigerant through the bypass passage is supplied to the evaporator, the introduction of the liquid to be cooled into the evaporator is stopped by closing the water supply adjustment valve. On the other hand, when the water supply adjustment valve is an electric valve, the control is performed by switching between the restriction of the introduction of the liquid to be cooled into the evaporator and the release thereof. For example, when only the refrigerant via the bypass passage is supplied to the evaporator, the introduction of the liquid to be cooled into the evaporator is limited by reducing the opening of the water supply adjustment valve. By controlling the water supply adjustment valve in this way, liquefaction of the refrigerant through the bypass path can be prevented or suppressed in the evaporator, and liquid back to the compressor can be prevented.
第四実施形態では、前述した循環仕様の場合において、ポンプから吐出される被冷却液の供給先を、蒸発器または導出路もしくはタンクへ択一的に切り替えて制御する。そして、冷媒よりも被冷却液の温度が低いか、低いであろう場合、ポンプを停止させることなく蒸発器への被冷却液の導入を防止する。具体的には、導入路のポンプ二次側と導出路との間に接続路を設けることで、ポンプからの被冷却液が蒸発器を介さずに導出路へ導かれるようにする。あるいは、導入路のポンプ二次側とタンクとの間に戻し路を設けることで、ポンプからの被冷却液をタンクへ直接に戻してもよい。いずれの場合も、蒸発器内において、バイパス路を介した冷媒の液化を防止でき、圧縮機への液バックを防止できる。 In the fourth embodiment, in the above-described circulation specification, the supply destination of the liquid to be cooled discharged from the pump is selectively switched to an evaporator, a lead-out path, or a tank. When the temperature of the liquid to be cooled is lower or lower than that of the refrigerant, the introduction of the liquid to be cooled to the evaporator is prevented without stopping the pump. Specifically, by providing a connection path between the pump secondary side of the introduction path and the outlet path, the liquid to be cooled from the pump is guided to the outlet path without passing through the evaporator. Alternatively, by providing a return path between the pump secondary side of the introduction path and the tank, the liquid to be cooled from the pump may be returned directly to the tank. In either case, the refrigerant can be prevented from being liquefied through the bypass in the evaporator, and liquid back to the compressor can be prevented.
液電磁弁を閉じた状態でバイパス弁を開いて冷凍機を起動後には、蒸発器の一次側の冷媒温度または冷媒圧力が上昇する。そして、蒸発器の一次側の冷媒温度または冷媒圧力が第二設定値以上になると、バイパス弁に加えて液電磁弁も開ける。これにより、バイパス路を介した高温冷媒(気相)と、凝縮器および膨張弁を介した低温冷媒(気液二相)とが、蒸発器へ供給されて冷凍機が運転される。 After the bypass valve is opened and the refrigerator is started with the liquid electromagnetic valve closed, the refrigerant temperature or refrigerant pressure on the primary side of the evaporator rises. When the refrigerant temperature or refrigerant pressure on the primary side of the evaporator becomes equal to or higher than the second set value, the liquid electromagnetic valve is opened in addition to the bypass valve. As a result, the high-temperature refrigerant (gas phase) via the bypass passage and the low-temperature refrigerant (gas-liquid two-phase) via the condenser and the expansion valve are supplied to the evaporator to operate the refrigerator.
この際、典型的には、蒸発器への被冷却液の導入の停止または制限が解除される。すなわち、蒸発器への被冷却液の導入が停止している場合には、蒸発器への被冷却液の導入が開始される。また、蒸発器への被冷却液の導入が制限されている場合には、流量の増大が図られる。蒸発器への被冷却液の導入制限を解除して所望の流量に戻す際、一気に戻してもよいし、徐々に戻してもよい。 At this time, typically, the stop or restriction of the introduction of the liquid to be cooled into the evaporator is released. That is, when the introduction of the liquid to be cooled to the evaporator is stopped, the introduction of the liquid to be cooled to the evaporator is started. In addition, when the introduction of the liquid to be cooled into the evaporator is restricted, the flow rate is increased. When the introduction restriction of the liquid to be cooled to the evaporator is released and the flow rate is returned to a desired flow rate, it may be returned at once or may be gradually returned.
また、蒸発器の一次側の冷媒温度または冷媒圧力が第二設定値以上になることで液電磁弁を開いた後には、バイパス弁の開度調整がなされる。バイパス路を介して冷媒を蒸発器へ供給中には、液電磁弁の一次側の冷媒温度または冷媒圧力を常時監視する。そして、その温度または圧力が第一設定値を超える場合には、蒸発器内での被冷却液の凍結のおそれはなくなったとして、バイパス弁を全閉する。 Further, the opening degree of the bypass valve is adjusted after the liquid electromagnetic valve is opened because the refrigerant temperature or refrigerant pressure on the primary side of the evaporator becomes equal to or higher than the second set value. During supply of the refrigerant to the evaporator via the bypass, the refrigerant temperature or refrigerant pressure on the primary side of the liquid electromagnetic valve is constantly monitored. When the temperature or pressure exceeds the first set value, it is determined that there is no risk of freezing of the liquid to be cooled in the evaporator, and the bypass valve is fully closed.
循環仕様のウォータチラーとして構成した場合、蒸発器にて得られる冷水は、たとえば、加熱調理後の食品の冷却に使用される。食品の安全性や食感および鮮度を保つためには、加熱調理後、速やかに5℃以下の低温に冷却するのが好ましい。そこで、たとえば、循環仕様のウォータチラーにおいて、循環水を数℃というレベルではなく、それ未満の0℃付近(通常0.5〜1.5℃)まで冷却する構成とするのがよい。この場合、水は、冷水タンクと蒸発器との間を循環されるが、その際、蒸発器にて冷却を図られる。冷媒温度に基づき冷凍機を制御すると共に、蒸発器への水の導入を制御することで、圧縮機への液バックおよび水の凍結を防止しつつ、蒸発器から冷水タンクへ戻される冷水の温度、または冷水タンク内の冷水の温度を、所望温度に保つことができる。 When configured as a circulating water chiller, the cold water obtained in the evaporator is used for cooling food after cooking, for example. In order to maintain food safety, texture, and freshness, it is preferable to quickly cool to a low temperature of 5 ° C. or less after cooking. Therefore, for example, in a water chiller with a circulation specification, it is preferable to cool the circulating water to a temperature around 0 ° C. (usually 0.5 to 1.5 ° C.) rather than a level of several degrees C. In this case, the water is circulated between the cold water tank and the evaporator, and at that time, the water is cooled by the evaporator. The temperature of the chilled water returned from the evaporator to the chilled water tank while preventing the liquid back to the compressor and water freezing by controlling the refrigerator based on the refrigerant temperature and controlling the introduction of water to the evaporator. Or the temperature of the cold water in the cold water tank can be kept at the desired temperature.
以下、この発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。ここでは、循環仕様のウォータチラーについて説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Here, a circulating water chiller will be described.
図1は、本発明のチラーの実施例1を示す概略構成図である。本実施例1のチラー1は冷凍機2を備えており、この冷凍機2は圧縮式冷凍機とされる。圧縮式冷凍機は、周知のとおり、圧縮機3、凝縮器4、膨張弁5および蒸発器6を備え、冷媒の圧縮、凝縮、膨張および蒸発の冷凍サイクルを実行する。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a chiller according to a first embodiment of the present invention. The chiller 1 according to the first embodiment includes a
圧縮機3は、冷媒を圧縮して高温高圧のガスにする。圧縮機3からのガスは、油分離器7を介して凝縮器4へ送られる。油分離器7により、圧縮機3からのガスに含まれる油の分離除去が図られる。圧縮機3は、その形式を特に問わないが、たとえばスクロール圧縮機が用いられる。この場合、凝縮器4の一次側には、KVR弁(高圧圧力調整弁)8を設けておくのが好ましい。
The
凝縮器4は、圧縮機3からのガスを凝縮液化する。本実施例の凝縮器4は、ファン9を備える空冷式の熱交換器である。このファン9は、モータ10により回転される。但し、所定箇所の冷媒温度が設定温度以下の場合には、回転しないよう制御される。凝縮器4からの冷媒は、受液器11および液電磁弁12を介して膨張弁5へ送られる。受液器11は、凝縮器4で液化された冷媒を一次的に貯蔵する。液電磁弁12は、凝縮器4および受液器11から膨張弁5への冷媒の供給の有無を切り替える。
The condenser 4 condenses and liquefies the gas from the
膨張弁5は、凝縮器4からの液化冷媒を通過させることで、冷媒の圧力と温度とを低下させる。そして、蒸発器6は、冷媒の蒸発により、周囲から熱を奪う熱交換器である。蒸発器6は、冷媒流路13と水流路14とを有し、冷媒と水とを混ぜることなく、冷媒と水とで熱交換させる熱交換器である。本実施例の蒸発器6は、プレート式熱交換器とされる。
The
蒸発器6にて気化された冷媒は、アキュムレータ15を介して圧縮機3へ戻される。蒸発器6とアキュムレータ15との間には、SPR弁(吸入圧力調整弁)16を設けるのが好ましい。冷凍機2は、以上のように構成されることで、冷凍サイクルを実行可能とされる。
The refrigerant evaporated in the
本実施例の冷凍機2は、さらに、凝縮器4の一次側と膨張弁5の二次側との間が、バイパス路17で接続される。バイパス路17に冷媒を通した場合に冷凍機2が異常とならないように、バイパス路17は、冷凍サイクルを構成する主管(油分離器7と凝縮器4とを接続する管など)と同等かそれ以上の口径から形成するのが好ましい。また、同じ目的で、前述したように、油分離器7の二次側には、KVR弁8を設けるのが好ましい。
In the
バイパス路17を前記主管から分岐して設けることで、圧縮機3からの冷媒は、通常どおり凝縮器4および膨張弁5を介して蒸発器6へ供給可能とされると共に、バイパス路17を介して蒸発器6へ供給可能とされる。バイパス路17には、開度調整可能なバイパス弁18が設けられる。本実施例のバイパス弁18は、モータバルブから構成される。モータバルブとは、モータを正転または逆転させて、開度調整が可能とされた弁である。
By providing the
本実施例の冷凍機2には、第一温度センサ19と第二温度センサ20とが設けられる。第一温度センサ19は、受液器11と液電磁弁12との間に設けられ、液電磁弁12の一次側の冷媒温度を検出する。また、第二温度センサ20は、膨張弁5と蒸発器6との間に設けられ、蒸発器6の一次側の冷媒温度を検出する。この際、膨張弁5と蒸発器6とを接続する主管と、バイパス路17との接続部よりも下流側に設けられる。これにより、液電磁弁12を介した冷媒の温度、バイパス弁18を介した冷媒の温度、およびこれらが混ざった状態の冷媒の温度を検出することができる。
The
蒸発器6を構成するプレート式熱交換器は、その冷媒流路13に、膨張弁5からの冷媒、および/または、バイパス路17からの冷媒が通される。一方、水流路14には、冷水タンク21からの水が給排水される。具体的には、蒸発器6の水流路14は、導入路22と導出路23とを介して、冷水タンク21に接続されている。そして、導入路22には、ポンプ24が設けられている。従って、このポンプ24を作動させることで、冷水タンク21からの水は、導入路22を介して蒸発器6へ供給され、蒸発器6内の水流路14を通った後、導出路23を介して冷水タンク21へ戻される。このようにして、冷水タンク21内の水は、冷水タンク21と蒸発器6との間を循環される。蒸発器6において冷媒が蒸発する際の気化熱を利用して、循環水の冷却を図ることができる。
In the plate heat exchanger constituting the
ところで、蒸発器6においては、冷媒流路13を流れる冷媒と、水流路14を流れる循環水とは、通常は対向流とされるが、場合により並行流とすることもできる。また、循環水の温度を検出するために、本実施例では、蒸発器6出口付近において導出路23に水温センサ25を設けている。
By the way, in the
本実施例のチラー1は、制御器26により制御される。そのため、制御器26は、冷凍機2およびポンプ24に接続されている。より具体的には、制御器26は、圧縮機3、凝縮器4のファン9のモータ10、液電磁弁12およびバイパス弁18の他、ポンプ24などに接続されている。さらに、制御器26は、第一温度センサ19、第二温度センサ20、および水温センサ25に接続されている。そして、制御器26は、これらセンサ19,20,25の検出信号などに基づき、圧縮機3、凝縮器4のファン9のモータ10、液電磁弁12およびバイパス弁18の他、ポンプ24などを制御する。なお、図示例では、制御器26は、二点鎖線で囲まれる冷凍機本体ユニット27を制御し、この冷凍機本体ユニット27が、圧縮機3と、凝縮器4のファン9のモータ10とを制御する構成としているが、制御器26が直接に、圧縮機3と、凝縮器4のファン9のモータ10とを制御する構成としてもよい。
The chiller 1 of this embodiment is controlled by the
チラー1の運転中、ポンプ24を作動させることで、蒸発器6と冷水タンク21との間で水の循環が可能とされる。本実施例のチラー1は、典型的には、導出路23を介して冷水タンク21へ戻される循環水の温度が0℃付近(たとえば0.5℃)となるように運転される。この際、冷凍機2の圧縮機3は、起動(再起動を含む)や停止がなされる場合があるが、起動時には、低温の冷媒で循環水が凍結することがないように制御される。
By operating the
すなわち、圧縮機3が停止して冷媒の循環がない状態では、外気温が低いと凝縮器4が冷やされることで、液電磁弁12の一次側の冷媒温度が低くなる。従って、そのような低温の冷媒が膨張弁5を介して蒸発器6へ供給されると、蒸発器6内で循環水が凍結してしまうおそれがある。そこで、本実施例のチラー1では、冷凍機2の起動時(圧縮機3の起動時ともいえる)に、図2および図3に基づき後述するような制御を行うことで、循環水の凍結の防止が図られる。
That is, in a state where the
図2は、冷凍機2の起動時、より具体的には圧縮機3の起動時(再起動時を含む)におけるチラー1の制御を示すフローチャートである。また、図3は、図2における凍結防止制御の詳細を示すフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing control of the chiller 1 when the
いま、チラー1が停止状態にあるとする。この状態では、圧縮機3は停止すると共に、液電磁弁12は閉鎖されており、バイパス弁18は全閉状態とされ、ポンプ24は停止状態とされている。その状態から、冷凍機2を起動しようとする場合、まず、第一温度センサ19に基づく液電磁弁12の一次側の冷媒温度が、凍結防止制御開始温度(第一設定値)以下か否かを確認する(S11)。液電磁弁12の一次側の冷媒温度が凍結防止制御開始温度以下である場合には、図3に示される凍結防止制御にて冷凍機2を起動する(S12)。一方、液電磁弁12の一次側の冷媒温度が凍結防止制御開始温度を超える場合には、通常どおり、液電磁弁12を開放して冷凍機2を起動すると共に、ポンプ24を作動させる(S13)。
Assume that the chiller 1 is in a stopped state. In this state, the
次に、図3に基づき、凍結防止制御について説明する。液電磁弁12の一次側の冷媒温度が凍結防止制御開始温度以下であることにより、凍結防止制御へ移行した場合、まずバイパス弁18を全開または設定開度まで開いて、冷凍機2を起動する(S21)。これにより、比較的高温の冷媒が、バイパス路17を介して蒸発器6へ供給されつつ、サイクルの予熱が図られる。ところで、凍結防止制御がなされる場合には、通常、冷媒温度が低いために、凝縮器4のファン9は停止している。
Next, freezing prevention control will be described based on FIG. When the primary side refrigerant temperature of the liquid
このようにして、液電磁弁12を閉じてバイパス弁18を開いた状態で圧縮機3を起動すると、第二温度センサ20が検出する冷媒温度は上昇していくことになる。第二温度センサ20に基づく蒸発器6の一次側の冷媒温度が、液電磁弁開放温度(第二設定値)以上となると、液電磁弁12を開けると共に、ポンプ24を作動させる(S22,S23)。液電磁弁12を開けることで、バイパス路17を介した高温冷媒(気相)と、凝縮器4および膨張弁5を介した低温冷媒(気液二相)とが、混合されて蒸発器6へ供給されつつ冷凍機2が運転される。また、ポンプ24を作動させることで、蒸発器6への循環水の導入が行われる。第二温度センサ20に基づく蒸発器6の一次側の冷媒温度は、液電磁弁12を開いた直後には一旦低下するが、その後は上昇していくことになる。
In this way, when the
第二温度センサ20に基づく蒸発器6の一次側の冷媒温度が、開度調整移行温度以上になるか、液電磁弁12の開放から設定時間経過すると、バイパス弁18を徐々に閉鎖し始める(S24,S25)。すなわち、バイパス弁18を所定速度で徐々に閉鎖するよう制御する。すると、バイパス弁18が全閉する前に、蒸発器6の一次側の冷媒温度が開度固定移行温度(第三設定値)に達する(S26)。
When the refrigerant temperature on the primary side of the
蒸発器6の一次側の冷媒温度が開度固定移行温度になれば、その時点における開度にバイパス弁18の開度を固定する(S27)。以後は、その状態で冷凍機2を運転するのであるが、万一、蒸発器6の一次側の冷媒温度が上昇して、開度再調整移行温度以上となれば、再びステップS25へ戻って、バイパス弁18の開度調整が実行される(S28)。
If the refrigerant temperature on the primary side of the
このようにして、最終的には、蒸発器6へ供給される冷媒の温度を、蒸発器6へ供給される水温以下で、且つ循環水が凍結しない所望温度で制御する。このような凍結防止制御中には、第一温度センサ19に基づき液電磁弁12の一次側冷媒温度が監視され、その温度が凍結防止制御開始温度を超えると、循環水の凍結のおそれはないので、バイパス弁18を全閉して、通常の冷凍サイクルで運転がなされる。
In this way, finally, the temperature of the refrigerant supplied to the
このような構成のチラー1は、蒸発器6から冷水タンク21への導出路23において、負荷との熱交換を図ってもよいし、冷水タンク21内において負荷との熱交換を図ってもよい。たとえば、冷水タンク21を冷却槽として用い、パックされた食品を、冷水タンク21内の冷水に浸して冷却を図ることができる。また、蒸発器6と冷水タンク21との間で、水の循環を図って冷水タンク21内の水を冷却すると共に、その冷却された水を、他の装置(たとえば蓄氷型冷水装置)へ供給して利用してもよい。
The chiller 1 having such a configuration may exchange heat with the load in the
本実施例のチラー1によれば、蒸発器6には、凝縮器4および膨張弁5を介した冷媒の他、これに代えてまたはこれに加えて、バイパス路17を介して凝縮器4の一次側の冷媒が供給可能とされる。そして、外気温が低く、凝縮器4および膨張弁5を介した冷媒を用いると、蒸発器6内において水が凍結するおそれがある場合には、バイパス路17を介した冷媒を用いることで、蒸発器6内における水の凍結を防止することができる。
According to the chiller 1 of the present embodiment, the
この際、バイパス路17を介した冷媒よりも循環水の温度が低い場合には、蒸発器6内において、バイパス路17を介した冷媒が循環水に熱を奪われて液化し、この液冷媒が圧縮機3へ送り込まれるおそれがある。すなわち、圧縮機3への液バックを起こすおそれがある。ところが、本実施例のチラー1によれば、バイパス路17を介した冷媒のみが蒸発器6へ供給されている間は、蒸発器6への循環水の導入が停止される。従って、バイパス路17を介した冷媒よりも循環水の温度が低い場合、蒸発器6内において、循環水による冷媒の液化を防止することができる。これにより、圧縮機3への液バックを防止することができる。
At this time, when the temperature of the circulating water is lower than that of the refrigerant passing through the
次に、本発明のチラーの実施例2について説明する。本実施例2のチラー1も、基本的には前記実施例1と同様の構成である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明する。 Next, a second embodiment of the chiller of the present invention will be described. The chiller 1 of the second embodiment is basically the same configuration as the first embodiment. Therefore, the following description will focus on the differences between the two.
前記実施例1では、ポンプ24をオンオフ制御したが、本実施例2では、ポンプ24をインバータ制御する。これにより、蒸発器6への循環水の導入の制限とその解除を切り替えることができる。
In the first embodiment, the
具体的には、液電磁弁12の一次側の冷媒温度が凍結防止制御開始温度以下の場合には、ポンプ24をインバータ制御して、蒸発器6への循環水の導入が通常よりも制限される。すなわち、バイパス路17を介した冷媒のみが蒸発器6へ供給されている間は、蒸発器6への循環水の流量を極端に減少させる。従って、バイパス路17を介した冷媒よりも循環水の温度が低い場合において、蒸発器6内における冷媒の循環水による液化を抑制することができ、圧縮機3への液バックを防止することができる。そして、蒸発器6の一次側の冷媒温度が液電磁弁開放温度以上となると、蒸発器6内において冷媒が液化しないと判断され、前述した制限が解除される。これにより、蒸発器6への循環水は、通常時の流量に戻される。その他の構成および制御は、前記実施例1と同様のため、説明は省略する。
Specifically, when the refrigerant temperature on the primary side of the liquid
図4は、本発明のチラーの実施例3を示す概略図であり、図1における循環水の流路の変形例である。本実施例3のチラー1も、基本的には前記実施例1と同様の構成である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。 FIG. 4 is a schematic diagram showing a third embodiment of the chiller according to the present invention, which is a modification of the flow path of the circulating water in FIG. The chiller 1 of the third embodiment is basically the same configuration as that of the first embodiment. Therefore, in the following description, differences between the two will be mainly described, and corresponding portions will be described with the same reference numerals.
前記実施例1では、ポンプ24をオンオフ制御したが、本実施例3では、ポンプ24の二次側に給水調整弁28を設け、この給水調整弁28の開度を制御する。給水調整弁28の開度を制御することで、蒸発器6への循環水の導入の制限とその解除を切り替えることができる。本実施例の給水調整弁28は、開度調整可能な電動弁であるモータバルブから構成される。
In the first embodiment, the
液電磁弁12の一次側の冷媒温度が凍結防止制御開始温度以下の場合には、ポンプ24を作動させた状態で給水調整弁28の開度が絞られることで、蒸発器6への循環水の導入が通常よりも制限される。すなわち、バイパス路17を介した冷媒のみが蒸発器6へ供給されている間は、給水調整弁28の開度を絞って、蒸発器6への循環水の流量を極端に減少させる。従って、バイパス路17を介した冷媒よりも循環水の温度が低い場合において、蒸発器6内における冷媒の循環水による液化を抑制することができ、圧縮機3への液バックを防止することができる。そして、蒸発器6の一次側の冷媒温度が液電磁弁開放温度以上となると、蒸発器6内において冷媒が液化しないと判断され、前述した制限が解除される。これにより、蒸発器6への循環水は、通常時の流量に戻される。その他の構成および制御は、前記実施例1と同様のため、説明は省略する。
When the refrigerant temperature on the primary side of the liquid
本実施例では、給水調整弁28をモータバルブから構成したが、開度調整可能な電動弁である比例制御弁から構成してもよい。また、本実施例の給水調整弁28は、モータバルブや比例制御弁のような電動弁ではなく、開閉のみ可能な電磁弁としてもよい。この場合、蒸発器6への循環水の導入の有無を切り替えることができる。給水調整弁28を閉じることで、バイパス路17を介した冷媒のみが蒸発器6へ供給されている間は、蒸発器6への循環水の導入が停止される。そして、蒸発器6内において、冷媒が液化しないと判断されると、給水調整弁28が開かれて、蒸発器6への循環水の導入が行われる。
In the present embodiment, the water
図5は、本発明のチラーの実施例4を示す概略図であり、図1における循環水の流路の変形例である。本実施例4のチラー1も、基本的には前記実施例1と同様の構成である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。 FIG. 5 is a schematic view showing Embodiment 4 of the chiller of the present invention, which is a modified example of the flow path of the circulating water in FIG. The chiller 1 of the fourth embodiment is basically the same configuration as that of the first embodiment. Therefore, in the following description, differences between the two will be mainly described, and corresponding portions will be described with the same reference numerals.
前記実施例1では、ポンプ24をオンオフ制御したが、本実施例4では、所望時に、ポンプ24からの循環水が蒸発器6を介さずに導出路23へ直接に導かれる構成とする。
In the first embodiment, the
すなわち、導入路22のポンプ24二次側と、導出路23の中途との間には、接続路29が設けられる。接続路29と導入路22との接続部、および、接続路29と導出路23との接続部には、それぞれ三方弁(三方切替用モータバルブ)30,30が設けられる。各三方弁30を制御することで、ポンプ24から吐出される水の供給先は、蒸発器6または導出路23へ択一的に切り替えられる。
That is, the
冷凍機2の起動時、液電磁弁12の一次側の冷媒温度が凍結防止制御開始温度以下の場合には、循環水の供給先が導出路23となるように各三方弁30が切り替えられる。これにより、バイパス路17を介した冷媒のみが蒸発器6へ供給されている間、冷水タンク21からの循環水は、導入路22から接続路29を介して導出路23へ流通し、冷水タンク21へ戻される。従って、バイパス路17を介した冷媒よりも循環水の温度が低い場合において、蒸発器6内における冷媒の循環水による液化を防止することができ、圧縮機3への液バックを防止することができる。そして、蒸発器6の一次側の冷媒温度が液電磁弁開放温度以上となると、蒸発器6内において冷媒が液化しないと判断され、循環水の供給先は、蒸発器6に切り替えられる。これにより、冷水タンク21からの循環水は、導入路22から蒸発器6へ導入され、蒸発器6にて冷却された後、導出路23を介して冷水タンク21へ戻される。
When the
ところで、図6は、本発明のチラーの実施例4の変形例を示す図である。この変形例では、所望時に、ポンプ24からの循環水が蒸発器6を介さずに冷水タンク21へ直接に戻される。
By the way, FIG. 6 is a figure which shows the modification of Example 4 of the chiller of this invention. In this modification, the circulating water from the
具体的には、導入路22のポンプ24二次側と、冷水タンク21との間に戻し路31が設けられ、この戻し路31と導入路22との接続部に三方弁32が設けられる。三方弁32を制御することで、ポンプ24から吐出される水の供給先は、蒸発器6または冷水タンク21へ択一的に切り替えられる。
Specifically, a
冷凍機2の起動時、液電磁弁12の一次側の冷媒温度が凍結防止制御開始温度以下の場合には、循環水の供給先が冷水タンク21となるように三方弁32が切り替えられる。これにより、バイパス路17を介した冷媒のみが蒸発器6へ供給されている間、冷水タンク21からの循環水は、導入路22から戻し路31を介して、冷水タンク21へ戻される。従って、バイパス路17を介した冷媒よりも循環水の温度が低い場合において、蒸発器6内における冷媒の循環水による液化を防止することができ、圧縮機3への液バックを防止することができる。そして、蒸発器6の一次側の冷媒温度が液電磁弁開放温度以上となると、蒸発器6内において冷媒が液化しないと判断され、循環水の供給先は、蒸発器6に切り替えられる。これにより、冷水タンク21からの循環水は、導入路22から蒸発器6へ導入され、蒸発器6にて冷却された後、導出路23を介して冷水タンク21へ戻される。
When the
本発明のチラーは、前記各実施例の構成に限らず、適宜変更可能である。たとえば、前記各実施例では、温度センサ19,20を用いて、冷媒の温度に基づき制御したが、圧力センサを用いて、冷媒の圧力に基づき制御してもよい。また、前記各実施例において、ステップS24は省略することもできる。
The chiller of the present invention is not limited to the configuration of each of the above embodiments, and can be changed as appropriate. For example, in each of the above embodiments, the
また、前記各実施例では、バイパス弁18はモータバルブから構成したが、モータバルブの代わりに比例制御弁を用いてもよい。この場合、図3におけるステップS25〜S28は、第二温度センサ(圧力センサ)20に基づき、蒸発器6の一次側の冷媒温度(冷媒圧力)が第三設定値になるように、バイパス弁18の開度を増減することで、より精密な制御を行うことができる。
Moreover, in each said Example, although the
また、前記各実施例において、バイパス路17として管径の異なる複数の管路を並列して設け、それぞれの管路に設けた電磁弁を個別に開閉可能とすることで、バイパス路17を介して蒸発器6へ供給する冷媒の流量を調整してもよい。この場合、その複数の電磁弁がバイパス弁18として機能する。また、前記各実施例において、液電磁弁12は、その名のとおり、通常は開閉のみ可能な電磁弁から構成されるが、場合によりモータバルブなどを用いて、開度調整可能としてもよい。
Further, in each of the above embodiments, a plurality of pipelines having different pipe diameters are provided in parallel as the
また、前記各実施例では、ウォータチラーについて説明したが、その他のチラーにも同様に適用可能である。すなわち、蒸発器6において冷媒との間で熱交換を図られる被冷却液は、水に限らず、凍結のおそれがあるその他の液体であってもよい。
In each of the above embodiments, the water chiller has been described. However, the present invention can be similarly applied to other chillers. In other words, the liquid to be cooled that exchanges heat with the refrigerant in the
また、前記各実施例では、タンク21と蒸発器6との間を被冷却液が循環される循環仕様としたが、蒸発器6へ供給した被冷却液を、負荷との熱交換(食材の冷却など)に使用後、使い捨てる流水仕様としてもよい。
Moreover, in each said Example, although it was set as the circulation specification by which a to-be-cooled liquid circulates between the
また、前記実施例2および前記実施例3では、蒸発器6への循環水の導入を制限した場合において、その制限の解除は、一気に行ってもよいし、徐々に行ってもよい。
Moreover, in the said Example 2 and the said Example 3, when introduction | transduction of the circulating water to the
さらに、前記各実施例では、バイパス路17を介した冷媒のみが蒸発器6へ供給されている間は、蒸発器6への水の導入を停止または制限する構成としたが、冷媒温度よりも水温が低い場合に蒸発器6内への水の供給を停止または制限すれば足り、これを達成する構成や制御は適宜に変更可能である。
Further, in each of the above embodiments, while only the refrigerant via the
1 チラー
2 冷凍機
3 圧縮機
4 凝縮器
5 膨張弁
6 蒸発器
12 液電磁弁
17 バイパス路
18 バイパス弁
22 導入路
23 導出路
24 ポンプ
26 制御器
28 給水調整弁
29 接続路
30 三方弁
31 戻し路
32 三方弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記蒸発器において冷媒と熱交換させる被冷却液を、前記蒸発器へ導入する導入路と、
前記蒸発器において冷媒と熱交換させた被冷却液を、前記蒸発器から導出する導出路と、
前記膨張弁の一次側に設けられる液電磁弁と、
前記凝縮器の一次側と前記膨張弁の二次側とを接続するバイパス路と、
このバイパス路に設けられる開度調整可能なバイパス弁と、
前記液電磁弁の一次側の冷媒温度または冷媒圧力が設定値以下の場合、前記蒸発器への被冷却液の導入を停止または制限すると共に、前記液電磁弁を閉じた状態で前記バイパス弁を開いて前記冷凍機を起動する制御器と
を備えることを特徴とするチラー。 A refrigerator that performs a refrigeration cycle by circulating refrigerant through a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator;
An introduction path for introducing a liquid to be cooled to be exchanged with a refrigerant in the evaporator to the evaporator;
A lead-out path for deriving the liquid to be cooled, heat-exchanged with the refrigerant in the evaporator, from the evaporator;
A liquid solenoid valve provided on the primary side of the expansion valve;
A bypass path connecting a primary side of the condenser and a secondary side of the expansion valve;
A bypass valve with an adjustable opening degree provided in the bypass passage;
When the refrigerant temperature or refrigerant pressure on the primary side of the liquid electromagnetic valve is equal to or lower than a set value, the introduction of the liquid to be cooled into the evaporator is stopped or restricted, and the bypass valve is closed with the liquid electromagnetic valve closed. And a controller for opening and starting the refrigerator.
前記液電磁弁の一次側の冷媒温度または冷媒圧力が第一設定値を超える第一の場合には、前記蒸発器へ被冷却液を導入すると共に、前記バイパス弁を閉じた状態で前記液電磁弁を開いて前記冷凍機を起動する一方、
前記液電磁弁の一次側の冷媒温度または冷媒圧力が第一設定値以下の第二の場合には、前記蒸発器へ被冷却液を導入しないか、前記第一の場合よりも制限して前記蒸発器へ被冷却液を導入すると共に、前記液電磁弁を閉じた状態で前記バイパス弁を開いて前記冷凍機を起動し、これにより前記蒸発器の一次側の冷媒温度または冷媒圧力が第二設定値以上になると、前記蒸発器への被冷却液の導入の停止または制限を解除すると共に、前記液電磁弁を開いた状態で前記バイパス弁の開度を調整する
ことを特徴とする請求項1に記載のチラー。 When starting the refrigerator, based on the refrigerant temperature or refrigerant pressure on the primary side of the liquid electromagnetic valve,
In the first case where the refrigerant temperature or refrigerant pressure on the primary side of the liquid electromagnetic valve exceeds a first set value, the liquid electromagnetic is introduced into the evaporator while the bypass valve is closed. While opening the valve to start the refrigerator,
In the second case where the refrigerant temperature or the refrigerant pressure on the primary side of the liquid electromagnetic valve is equal to or lower than the first set value, the liquid to be cooled is not introduced into the evaporator, or more limited than in the first case. The liquid to be cooled is introduced into the evaporator, and the bypass valve is opened with the liquid electromagnetic valve closed to start the refrigerator, whereby the refrigerant temperature or refrigerant pressure on the primary side of the evaporator is increased to the second level. When the value exceeds a set value, the stop or restriction of the introduction of the liquid to be cooled into the evaporator is released, and the opening degree of the bypass valve is adjusted with the liquid electromagnetic valve opened. The chiller according to 1.
ことを特徴とする請求項2に記載のチラー。 The chiller according to claim 2, wherein the presence or absence of introduction of the liquid to be cooled to the evaporator is switched and controlled depending on whether or not a pump provided in the introduction path is operated.
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