JP2015169380A - ターボ冷凍機 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、潤滑油を冷却するためのオイルクーラーの冷却用冷媒としてサブクーラーの過冷却冷媒液を利用することにより、蒸発器でフラッシュして冷凍効果に寄与しない冷媒ガス量を低減することができ、またオイルクーラーの冷却冷媒配管でのフラッシュ回避による安定した電動機の冷却機能を確保できるターボ冷凍機を提供することを目的とする。
また、本発明によれば、サブクーラーの出口の過冷却冷媒液をオイルクーラーの冷却材として使用しているため、サブクーラーからの冷媒液は既に飽和温度以下に過冷却されているので、配管の圧力損失によるフラッシュのリスクが低くなり、安定したオイルクーラーの冷却機能を確保することが可能となる。
本発明によれば、冷媒温度測定器によって測定された冷媒の温度と冷媒の飽和温度との差、すなわち過熱度に基づいて流量調整弁の開度が積極的に制御される。したがって、オイルクーラーに供給される冷媒の流量を過熱度に基づいて最適化することができ、結果として、軸受および増速機を十分に冷却しつつ、冷凍機の効率低下を防止することができる。
本発明の好ましい態様は、前記所定の範囲の下限値は、0よりも大きいことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記オイルクーラーの冷媒出口の近傍に配置され、前記冷却冷媒ライン内の圧力を測定する圧力測定器をさらに備え、前記制御部は、前記圧力の測定値から前記飽和温度を決定することを特徴とする。
(1)潤滑油を冷却するためのオイルクーラーの冷却用冷媒としてサブクーラーの過冷却冷媒液を利用することにより、蒸発器でフラッシュして冷凍効果に寄与しない冷媒ガス量を低減することができるため、圧縮機の余剰動力を削減し、冷凍機の効率低下を回避できる。また、サブクーラーからの冷媒液は既に飽和温度以下に過冷却されているので、配管の圧力損失によるフラッシュのリスクが低くなり、オイルクーラーの冷却冷媒配管でのフラッシュ回避による安定したオイルクーラーの冷却機能を確保できる。
(2)冷媒温度測定器によって測定された冷媒の温度と冷媒の飽和温度との差、すなわち過熱度に基づいて流量調整弁の開度が積極的に制御される。したがって、オイルクーラーに供給される冷媒の流量を過熱度に基づいて最適化することができ、結果として、軸受および増速機を十分に冷却しつつ、冷凍機の効率低下を防止することができる。
また、以下に示す第3の実施形態から第5の実施形態に係るターボ冷凍機においても内蔵型のサブクーラーと外置サブクーラーの両方のタイプのサブクーラーを使用することができるが、内蔵型のサブクーラーを使用した場合のみを図示する。
すなわち、サブクーラーSCで過冷却された冷媒液をオイルクーラー20の冷却に利用した後、蒸発器3に戻った冷媒液はフラッシュして湿り蒸気となるが、凝縮器→オイルクーラー→蒸発器の冷却経路と比較して、乾き度(クオリティ)が低いため、蒸発器3でフラッシュして発生するガス量が減る。
過冷却冷媒液時のフラッシュガス量=(Δh1/Δh)×G
飽和冷媒液時のフラッシュガス量=(Δh2/Δh)×G
G:電動機への冷却冷媒供給量〔kg/s〕
このようにサブクーラーSCで過冷却された冷媒液をオイルクーラー20の冷却に利用する場合には、過冷却冷媒液時のフラッシュガス量が減少し、冷凍効果に寄与しない冷媒ガスを低減できるため、圧縮機の余剰動力を削減し、冷凍機の効率低下を回避できる。
しかし、本発明によれば、サブクーラーSCの出口の過冷却冷媒液をオイルクーラー20の冷却材として使用しているため、サブクーラーSCからの冷媒液は既に飽和温度以下に過冷却されているので、配管の圧力損失によるフラッシュのリスクが低くなり、安定したオイルクーラーの冷却機能を確保することが可能となる。
2 凝縮器
3 蒸発器
4 エコノマイザ
5 冷媒配管
8 流路
10 制御部
11 一段目羽根車
12 二段目羽根車
13 圧縮機モータ
14 サクションベーン
15 ギヤケーシング
16 油タンク
19 冷却冷媒ライン
20 オイルクーラー
22 オイル循環ポンプ
23 オイル循環ライン
24 流量調整弁
26 温度センサ(冷媒温度測定器)
27 圧力センサ(圧力測定器)
30 温度センサ(液相温度測定器)
SC サブクーラー
Claims (7)
- 冷水から熱を奪って冷媒が蒸発し冷凍効果を発揮する蒸発器と、冷媒を羽根車によって圧縮するターボ圧縮機と、圧縮された冷媒ガスを冷却水で冷却して凝縮させる凝縮器とを備えたターボ冷凍機において、
前記凝縮器で凝縮した冷媒を過冷却するサブクーラーと、
前記サブクーラー側の冷媒の一部を前記蒸発器に導く冷却冷媒ラインと、
前記冷却冷媒ラインを通る冷媒と前記ターボ圧縮機内で使用される油との間で熱交換を行うオイルクーラーとを備え、
前記サブクーラーによって過冷却された冷媒により前記油を冷却するようにしたことを特徴とするターボ冷凍機。 - 前記オイルクーラーに流入する前記冷媒の流量を調整する流量調整弁と、
前記オイルクーラーを出た前記冷媒の温度を測定する冷媒温度測定器と、
前記冷媒温度測定器によって測定された前記冷媒の温度と前記冷媒の飽和温度との差に基づいて前記流量調整弁の開度を制御する制御部とを備えたことを特徴とする請求項1に記載のターボ冷凍機。 - 前記制御部は、前記差が所定の範囲内に収まるように前記流量調整弁の開度を制御することを特徴とする請求項2に記載のターボ冷凍機。
- 前記所定の範囲の下限値は、0よりも大きいことを特徴とする請求項3に記載のターボ冷凍機。
- 前記蒸発器内の圧力を測定する圧力測定器をさらに備え、
前記制御部は、前記圧力の測定値から前記冷媒の飽和温度を決定することを特徴とする請求項2乃至4のいずれか一項に記載のターボ冷凍機。 - 前記オイルクーラーの冷媒出口の近傍に配置され、前記冷却冷媒ライン内の圧力を測定する圧力測定器をさらに備え、
前記制御部は、前記圧力の測定値から前記飽和温度を決定することを特徴とする請求項2乃至4のいずれか一項に記載のターボ冷凍機。 - 前記蒸発器内の液相状態の冷媒の温度を測定する液相温度測定器をさらに備え、
前記制御部は、前記液相温度測定器によって測定された前記液相状態の冷媒の温度を前記飽和温度として使用して前記差を算出することを特徴とする請求項2乃至4のいずれか一項に記載のターボ冷凍機。
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