JP4061463B2 - 冷凍機を有する設備の試運転装置およびこれを用いた試運転方法、冷凍機を有する設備の運転方法 - Google Patents
冷凍機を有する設備の試運転装置およびこれを用いた試運転方法、冷凍機を有する設備の運転方法 Download PDFInfo
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【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、空調設備、各種生産設備、各種保管設備など、冷却を要する設備の構成要素としての冷凍機の能力検証方法に関する。さらに、冷凍機を設置した後に行う冷凍機の能力検証のための方法と装置に関する。より詳しくは、冷凍機自身から発生する温熱を利用して冷凍機の能力検証に資する新規な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種の熱を冷却し低温を維持するための冷凍機は、それぞれの用途の設備に向けて出荷されるが、それに先立ち納入前に製造業者の工場で一応の検査がされる。しかし、製作された個々の冷凍機についての能力検証は製造業者の自主検査に委ねられている。そして大型の冷凍機になると試験設備は大掛かりとなり、まして負荷が１００％である状態での運転ができるような設備を製造業者が備えることは現実的ではない。一方冷凍機が設置される各用途の設備では、熱負荷の変化状態や使用条件が一定でなく、設備が構築された後に種々の条件で実際に稼動させて予定された能力（冷却能力）が出るか否か、検証する必要がある。このように設備構築後に種々の状態で試運転し、不具合のあった場合にその対策をとることは設備の工事会社が実施することが一般である。
【０００３】
この試運転調整を経て冷凍機を使用者に引き渡すのであるが、ここでも諸条件をすべて満たすのが困難である。例えば冷房のための冷凍機を冬季（低負荷時）に試運転する場合や、生産装置の発熱を冷却するための冷凍機について、竣工時に生産装置の一部のみが設置され（低負荷）、市況その他をみて予定された残りの生産装置を設置するようにした場合（１００％負荷）などに前記困難が伴う。といってそのまま設備の引き渡しをすると、竣工引き渡し後に能力が出ないことが判明して施工責任を問われることにもなる。なお、先行技術文献としての特開平８−１３６０７９号では、吸収式冷凍機の試運転調整にさいし、蒸気−水熱交換器を試運転用の「模擬負荷熱交換器」として設置し、別途設けた蒸気発生器から蒸気を受け入れて冷水還水の温度を上げる発明が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
少なくとも竣工のさいの冷凍機試運転時には、１００％の冷凍機負荷を作って検証し冷凍機の使用者の確認を得ることが、近時注目されているコミッショニングの見地からも必要となっている。前記した特開平８−１３６０７９号では、小型で済むとはいうものの試運転専用熱交換器の設置と専用の配管敷設を要し省コストに反する。また適用できる冷凍機が限られるという問題がある。本発明の目的は、これらの技術的課題を解決することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、冷凍機の凝縮器から採熱した温熱を冷凍機の蒸発器に導かれる還り熱媒に与えることにより、冷凍機の能力を検証することを主な特徴とする。すなわち請求項１によれば、冷凍機と冷却塔と熱利用機器と熱交換器を備え、冷凍機の蒸発器と熱利用機器の間を熱媒管路で、冷凍機の凝縮器と冷却塔の間を冷却水管路でそれぞれ連結し、そして、前記熱交換器は前記熱媒と前記冷却水が熱交換するものであり、さらに、前記熱交換器には前記冷却水管路の往管と還管からそれぞれ分岐する枝冷却水管路が２組切り換えて連通可能に接続され、そのうちの一方は冷凍機の凝縮器から出た冷却水を冷却せずに熱交換器に導く管路であり、他方の枝冷却水管路は冷却塔からの冷却水の冷熱を前記熱媒管路の熱媒に伝えるフリークーリングに供され、前記一方の枝冷却水管路は、冷却水を前記冷却水管路の還管（冷却塔からみて還管）から冷却水を受け入れ前記熱交換器に導き前記冷却水管路の往管に戻すものであり、前記冷却水管路の往管に戻された前記冷却水が前記冷凍機の凝縮器に送られて循環するよう構成したことを特徴とする、試運転装置が提供される。
【０００６】
前記構成によれば、試運転にさいして冷却負荷が不足する場合であっても、冷凍機自身から発生する熱を利用してその不足分を補うことができる。かつ、改めて加熱用の装置を必要としない。本発明は冷凍機が設備の一部として据え付けられた後に限らず、設置場所に納入される前においても適用できる。すなわち大規模な設備を要しないため工場内で試運転するにも適用できる。
【０００８】
さらに、特別な試運転用の熱源を要せず、必要とする最大冷却負荷を賄うことができる。しかも、冷却負荷を増大させる状態を作り出すために大掛かりな設備の改変をする必要がない。かつ、試運転の工程の自由度が広がる。
【０００９】
本発明を用いて、前記冷凍機と冷却塔の間を循環する冷却水の少なくとも一部を、還り熱媒と熱交換するために振り分ける試運転方法もできる。例えば、本稼動時に冷凍機と冷却塔の間を循環する冷却水のうち、少なくとも一部のみ（０％以上１００％未満）を試運転時に冷凍機と冷却塔との間で循環させる。これは冷凍機において凝縮熱の方が蒸発熱よりも大きいためであり、放熱先として冷却塔を利用する。設備に温水槽を備える場合等、他に適当な放熱先があれば冷却塔は休止できる。このように構成すれば、冷却負荷製造のための熱源となる冷凍機自身から冷凍機入口に導かれる熱媒に温熱を付与するにあたり、熱媒の流通を本設の冷却塔に付属する配管系統を用いて実施することができる。すなわち冷却塔は設備稼動後には夏季などに冷凍機の凝縮器を冷却するほか、冬季など外気温度が低いときには気液接触により外気から冷熱を取得して熱負荷に伝えるよう構成される。このとき冷凍機は休止させ省エネルギを図る運転態様を採用することができる（フリークーリング）。このフリークーリング運転のための配管回路を利用することで、設備の改変を可及的に少なくして負荷１００％の試運転に貢献させる。試運転調整は原則、引き渡しのさいの検証として行われるため低コストで行う必要があるが、本発明はその点でこの必要を満たしている。
【００１１】
さらに前記構成によれば、試運転のために格別な熱源の設置を要しない、本稼動する設備の構成要素を巧みに利用して試運転のための設備を枝配管の付設のみに止め得る、枝配管の付設は設備の配管工事と併せて行えるため試運転用付設のための作業量が無視できる程度である、フリークーリング用の配管回路を試運転に有効に使う処方を提示し得る、などに作用する。
【００１２】
さらに本発明は、前記の構成に加え、前記冷却水管路の還管に流量調整弁を備え、冷却水の一部を冷却塔から散水させるよう構成してもよい。またそれら発明を用いる試運転方法として、試運転のさいには前記一方の枝冷却水管路を開放して前記他方の枝冷却水管路を閉じ、冷凍機を運転して冷凍機の凝縮器から出た冷却水を冷却水管路の還管（冷却塔からみて還管）→枝管路の往管→熱交換器→枝管路の還管→冷却水管路の往管→冷凍機凝縮器、の順に循環させるようにしたことを特徴とする、試運転方法を提案できる。この試運転方法はさらに、試運転のさいには前記一方の枝冷却水管路を開放して前記他方の枝冷却水管路を閉じ、冷凍機を運転して冷凍機の凝縮器から出た冷却水を冷却水管路の還管（冷却塔からみて還管）→枝管路の往管→熱交換器→枝管路の還管→冷却水管路の往管→冷凍機凝縮器、の順に循環させるようにしたものであってもよい。さらにまた、前記発明を用いた試運転の終了後に、設備が使用者に引き渡された後の運転は、試運転時と枝冷却水管路を切り換えて行い、試運転に使用した弁は流量調整弁を除き閉止されるように行ってもよい。
【００１３】
本発明の冷凍機は凝縮器と蒸発器を備えるものであればよく、容積圧縮型（往復動式、回転式を問わない）、遠心型、吸収型のいずれも本発明に適用できる。また本発明の熱負荷は、熱の需要部を指す。例えば空調用途では空調機などの二次側機器のほか、一次側（熱源側）と二次側（熱利用側）を分割する熱交換器であってもよい。さらに各種生産装置や食品その他物品の保管装置や保存装置、ウォータクーラなどであってもよい。機器の形をとっているもののほか例えば配管をコイル状に形成して冷却する構成である場合でもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態について図１によって説明する。図１に例示する装置は、蒸発器１ａと凝縮器１ｂを備えたターボ冷凍機１と、冷却塔２と、冷凍機１の凝縮器１ｂと冷却塔２を連結する冷却水管路４と、冷凍機の蒸発器１ａと熱負荷の間を連結する熱媒（冷水）管路５を有している。冷却水管路４と熱媒管路５は、それぞれ往管と還管を備えており、かつ冷凍機１に導かれる側（冷却水往管側、冷水還管側）にポンプが介装されている。これにより冷却水が冷凍機と冷却塔の間を、冷水が冷凍機と熱負荷（例えば冷熱を消費する空調機などの熱利用機器）との間を循環するようになっている。
【００１５】
そして、図１に例示する装置には、冷却塔フリークーリング運転のために熱交換器３と、冷却塔２と熱交換器３を連結する枝管路６と、熱交換器３と熱媒管路５を連結する枝管路７が設けられている。枝管路６と枝管路７はフリークーリングのための管路を構成しており、枝管路６は冷却水管路（本管）４に対する枝管となっている。そして枝管路６は往管と還管にバルブを備えている。また枝管路７には、熱負荷から戻る冷水還水が冷凍機１の蒸発器１ｂに直接流れるのを阻止し、熱交換器３に導かれるようにするためのバルブが取り付けられている。この構成により、例えば冬季に冷凍機１を休止させそれまで閉じていた枝管路６のバルブを開放し枝管路７のバルブを閉止することで、外気との気液接触により冷却された冷却水の冷熱が熱交換器３を介して熱媒管路５を流れる熱媒に伝達される。こうして、熱負荷からの還り熱媒としての冷水還水は、冷却塔で生成された冷熱を得て再び熱負荷に送られることとなる。なお、このフリークーリング運転については、本出願人の出願に係る特許第１１５４２３９号や特許第３２６０８９４号に詳述されており、本明細書に例示する実施態様のほか種々の実施態様が考えられる。
【００１６】
本実施の形態では以上の構成に加え、試運転時に冷凍機の凝縮器の温熱を冷凍機蒸発器に至る前の返り熱媒に付与して、熱負荷の発熱不足を補償する手段を備える。すなわち、例えば熱負荷が空調負荷である場合、冬季に設備の試運転をする場合には、室内の冷房負荷が少ないため循環する熱媒（冷水）は夏季に予定される最大熱負荷を得ることはできない。また、設備の用途が工場の生産装置の冷却であった場合には、将来工事として生産設置の一部が設置されていない場合など、竣工時に最大冷却負荷をかけて試運転する条件が整わない場合がある。本実施の態様では、このような条件の下で枝配管６を２組（６ａと６ｂ）設け、そのうちの枝配管６ｂとそれに取り付けられるバルブという簡単な設備の付加によって１００％負荷による試運転を実現する。
【００１７】
すなわち冷却水管路としての枝管路６ａと枝管路６ｂの往管と還管にそれぞれ開閉弁としてのバルブが取り付けられている。試運転のさいには枝管路６ａの冷却水流路を閉じ（バルブを閉じ）、枝管路６ｂの冷却水流路を開放する（バルブを開く）。一方冷凍機１は運転され、冷凍機蒸発器１ａから熱媒冷水が熱負荷としての熱利用機器に送水される。その後返水された冷水は、予定した熱量を消費していない。これを補償すべく冷凍機凝縮器１ｂにより温熱を付与された冷却水が、冷却水管路４の還管（冷却塔からみて還管）→枝管路６ｂの往管→熱交換器３→枝管路６ｂの還管→冷却水管路４の往管→冷凍機凝縮器１ｂ、の順に循環する。熱交換器３では前記冷却水から冷水還水に温熱を付与し設計された最大負荷（１００％負荷）を冷凍機蒸発器に付与する。こうして本発明によらなければ不可能であった、熱負荷不足の条件下での冷凍機フル運転とそのさいの能力検証が可能となる。
【００１８】
なお、符号９は試運転時用の流量調整弁である。すなわち本実施の形態では、冷凍機凝縮器１ｂから発生する熱は設計された最大負荷を賄って余りあるため、すべての冷却水を熱交換器３に流入させるのでなく、一部を冷却塔２から散水させて冷却している。このさいに冷却塔２のファンの運転は、例えば冷却水の温度や塔体の高さ等により運転可否、運転のさいの条件を決める。散水後の冷却水は前記した枝管路６ｂを戻ってきた冷却水と合流し冷凍機の凝縮器に至る。なお、流量調整弁９は自動弁である必要はなく、作業員による手動弁で充分である。
【００１９】
以上のように試運転調整が終了し設備が使用者に引き渡された後の運転は、通常運転は冷凍機凝縮器の熱を冷却塔で気液接触し低温となった冷却水で冷却し、外気温度の低いときに冷凍機を停止して冷却塔からの冷却水の冷熱を熱媒管路の熱媒に伝えるフリークーリング運転がなされる。そして試運転時に使用した弁は流量調整弁９を除き閉止される。なお符号１０は、設備の本稼動後に冷凍機凝縮器に所定温度の冷却水を供給するため、冷却塔での散水量を調整するバイパス管に取り付けられた制御弁、つまりブリードイン制御のための制御弁である。図１のバルブのなかではこのバルブを除きすべて手動の開閉弁でかまわない。
【００２０】
実施例として本実施の形態に係る装置の主要管路における温度を以下に示す。設計された設備は冷凍機蒸発器からエアハンドリングユニット、ファンコイルユニットなどの熱利用機器としての空調機器に７℃で送水され１２℃で戻されることが予定されている。しかし設備の完成が冬季であったため８℃で返水された。そこで冷凍機凝縮器１ｂから３７℃の冷却水の一部を熱交換器３に導く。すると７℃の冷水還水は予定どおり１２℃に昇温し冷凍機蒸発器１ａに供給することができる。一方熱交換器３で冷水還水と熱交換した後の冷却水は、冷却塔を経て冷却された残余の冷却水と合流し冷却水管路４から冷凍機凝縮器に戻る。
【００２１】
以上、本発明の実施の形態を例示したが、例えば次の改変も可能である。例えば枝管路６ａと枝管路６ｂにそれぞれ二方弁を用いているが、合流点に三方弁を用いてもよい。また、枝管路６ｂは開閉弁としているが吐出側に取り付けた逆止弁と中間ポンプの組み合わせでも流路の開放閉止は可能である。また冷凍機蒸発器への還水温度が設計された最大温度ちょうどになるようにするため、流量調整弁９による熱交換器３への供給水量の絞り制御に替えて、枝管路７のバルブを自動制御弁として、熱交換器３廻りの冷水還水のブリードイン制御をしてもよい。さらに試運転時に残余の凝縮熱の放熱先として冷却塔を運転させているが、例えば給湯のための温水槽が設備に存在すれば、多少の配管系を付設することで残排熱を補助熱源として利用しかつ、冷却塔の運転費を皆無にすることができる。さらに、負荷への冷熱供給の管路の切り換え（フリークーリング運転と冷凍機からの冷熱供給の切り換え）や、試運転と本稼動のさいの管路の切り換えを弁による切り換えとしているが、各管路適所にポンプを設けて不使用の管路のポンプを休止することでも管路の切り換えはできる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、試運転にさいして冷却負荷の不足分を加熱用の装置を別途設けることなく補うことができ、省コストかつ省スペースである。また、設備の改変・付加は最小限で済み、そのための盛り替え作業の労力・期間は取るに足りない程度である。かつ、盛り替えた部分は本設の設備に干渉とないため、あえて撤去する必要がなく撤去の手間もない。改めて加熱用の装置を必要としない。さらに施工者からみると、竣工前の試運転時の状況・条件如何にかかわらず試運転が実施でき、その結果設備の引き渡し時期がずれたり、竣工後に改めて再び試運転をするなどということもなく、いわゆる手離れのよい工程を得ることができる。設備の使用者からみても、従来所定の最大負荷が到来するまで冷凍機能力の検証がされていなかったのに比べ、設備引き渡し時点で性能検証に立ち会うことができ安心である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 冷凍機
１ａ 冷凍機の蒸発器
１ｂ 冷凍機の凝縮器
２ 冷却塔
３ 熱交換器
４ 冷却水管路
５ 熱媒管路（冷水管路）
６ 枝冷却水管路
６ｂ 冷凍機の凝縮器から出た冷却水を冷却せずに熱交換器に導く管路
【発明が属する技術分野】
本発明は、空調設備、各種生産設備、各種保管設備など、冷却を要する設備の構成要素としての冷凍機の能力検証方法に関する。さらに、冷凍機を設置した後に行う冷凍機の能力検証のための方法と装置に関する。より詳しくは、冷凍機自身から発生する温熱を利用して冷凍機の能力検証に資する新規な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種の熱を冷却し低温を維持するための冷凍機は、それぞれの用途の設備に向けて出荷されるが、それに先立ち納入前に製造業者の工場で一応の検査がされる。しかし、製作された個々の冷凍機についての能力検証は製造業者の自主検査に委ねられている。そして大型の冷凍機になると試験設備は大掛かりとなり、まして負荷が１００％である状態での運転ができるような設備を製造業者が備えることは現実的ではない。一方冷凍機が設置される各用途の設備では、熱負荷の変化状態や使用条件が一定でなく、設備が構築された後に種々の条件で実際に稼動させて予定された能力（冷却能力）が出るか否か、検証する必要がある。このように設備構築後に種々の状態で試運転し、不具合のあった場合にその対策をとることは設備の工事会社が実施することが一般である。
【０００３】
この試運転調整を経て冷凍機を使用者に引き渡すのであるが、ここでも諸条件をすべて満たすのが困難である。例えば冷房のための冷凍機を冬季（低負荷時）に試運転する場合や、生産装置の発熱を冷却するための冷凍機について、竣工時に生産装置の一部のみが設置され（低負荷）、市況その他をみて予定された残りの生産装置を設置するようにした場合（１００％負荷）などに前記困難が伴う。といってそのまま設備の引き渡しをすると、竣工引き渡し後に能力が出ないことが判明して施工責任を問われることにもなる。なお、先行技術文献としての特開平８−１３６０７９号では、吸収式冷凍機の試運転調整にさいし、蒸気−水熱交換器を試運転用の「模擬負荷熱交換器」として設置し、別途設けた蒸気発生器から蒸気を受け入れて冷水還水の温度を上げる発明が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
少なくとも竣工のさいの冷凍機試運転時には、１００％の冷凍機負荷を作って検証し冷凍機の使用者の確認を得ることが、近時注目されているコミッショニングの見地からも必要となっている。前記した特開平８−１３６０７９号では、小型で済むとはいうものの試運転専用熱交換器の設置と専用の配管敷設を要し省コストに反する。また適用できる冷凍機が限られるという問題がある。本発明の目的は、これらの技術的課題を解決することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、冷凍機の凝縮器から採熱した温熱を冷凍機の蒸発器に導かれる還り熱媒に与えることにより、冷凍機の能力を検証することを主な特徴とする。すなわち請求項１によれば、冷凍機と冷却塔と熱利用機器と熱交換器を備え、冷凍機の蒸発器と熱利用機器の間を熱媒管路で、冷凍機の凝縮器と冷却塔の間を冷却水管路でそれぞれ連結し、そして、前記熱交換器は前記熱媒と前記冷却水が熱交換するものであり、さらに、前記熱交換器には前記冷却水管路の往管と還管からそれぞれ分岐する枝冷却水管路が２組切り換えて連通可能に接続され、そのうちの一方は冷凍機の凝縮器から出た冷却水を冷却せずに熱交換器に導く管路であり、他方の枝冷却水管路は冷却塔からの冷却水の冷熱を前記熱媒管路の熱媒に伝えるフリークーリングに供され、前記一方の枝冷却水管路は、冷却水を前記冷却水管路の還管（冷却塔からみて還管）から冷却水を受け入れ前記熱交換器に導き前記冷却水管路の往管に戻すものであり、前記冷却水管路の往管に戻された前記冷却水が前記冷凍機の凝縮器に送られて循環するよう構成したことを特徴とする、試運転装置が提供される。
【０００６】
前記構成によれば、試運転にさいして冷却負荷が不足する場合であっても、冷凍機自身から発生する熱を利用してその不足分を補うことができる。かつ、改めて加熱用の装置を必要としない。本発明は冷凍機が設備の一部として据え付けられた後に限らず、設置場所に納入される前においても適用できる。すなわち大規模な設備を要しないため工場内で試運転するにも適用できる。
【０００８】
さらに、特別な試運転用の熱源を要せず、必要とする最大冷却負荷を賄うことができる。しかも、冷却負荷を増大させる状態を作り出すために大掛かりな設備の改変をする必要がない。かつ、試運転の工程の自由度が広がる。
【０００９】
本発明を用いて、前記冷凍機と冷却塔の間を循環する冷却水の少なくとも一部を、還り熱媒と熱交換するために振り分ける試運転方法もできる。例えば、本稼動時に冷凍機と冷却塔の間を循環する冷却水のうち、少なくとも一部のみ（０％以上１００％未満）を試運転時に冷凍機と冷却塔との間で循環させる。これは冷凍機において凝縮熱の方が蒸発熱よりも大きいためであり、放熱先として冷却塔を利用する。設備に温水槽を備える場合等、他に適当な放熱先があれば冷却塔は休止できる。このように構成すれば、冷却負荷製造のための熱源となる冷凍機自身から冷凍機入口に導かれる熱媒に温熱を付与するにあたり、熱媒の流通を本設の冷却塔に付属する配管系統を用いて実施することができる。すなわち冷却塔は設備稼動後には夏季などに冷凍機の凝縮器を冷却するほか、冬季など外気温度が低いときには気液接触により外気から冷熱を取得して熱負荷に伝えるよう構成される。このとき冷凍機は休止させ省エネルギを図る運転態様を採用することができる（フリークーリング）。このフリークーリング運転のための配管回路を利用することで、設備の改変を可及的に少なくして負荷１００％の試運転に貢献させる。試運転調整は原則、引き渡しのさいの検証として行われるため低コストで行う必要があるが、本発明はその点でこの必要を満たしている。
【００１１】
さらに前記構成によれば、試運転のために格別な熱源の設置を要しない、本稼動する設備の構成要素を巧みに利用して試運転のための設備を枝配管の付設のみに止め得る、枝配管の付設は設備の配管工事と併せて行えるため試運転用付設のための作業量が無視できる程度である、フリークーリング用の配管回路を試運転に有効に使う処方を提示し得る、などに作用する。
【００１２】
さらに本発明は、前記の構成に加え、前記冷却水管路の還管に流量調整弁を備え、冷却水の一部を冷却塔から散水させるよう構成してもよい。またそれら発明を用いる試運転方法として、試運転のさいには前記一方の枝冷却水管路を開放して前記他方の枝冷却水管路を閉じ、冷凍機を運転して冷凍機の凝縮器から出た冷却水を冷却水管路の還管（冷却塔からみて還管）→枝管路の往管→熱交換器→枝管路の還管→冷却水管路の往管→冷凍機凝縮器、の順に循環させるようにしたことを特徴とする、試運転方法を提案できる。この試運転方法はさらに、試運転のさいには前記一方の枝冷却水管路を開放して前記他方の枝冷却水管路を閉じ、冷凍機を運転して冷凍機の凝縮器から出た冷却水を冷却水管路の還管（冷却塔からみて還管）→枝管路の往管→熱交換器→枝管路の還管→冷却水管路の往管→冷凍機凝縮器、の順に循環させるようにしたものであってもよい。さらにまた、前記発明を用いた試運転の終了後に、設備が使用者に引き渡された後の運転は、試運転時と枝冷却水管路を切り換えて行い、試運転に使用した弁は流量調整弁を除き閉止されるように行ってもよい。
【００１３】
本発明の冷凍機は凝縮器と蒸発器を備えるものであればよく、容積圧縮型（往復動式、回転式を問わない）、遠心型、吸収型のいずれも本発明に適用できる。また本発明の熱負荷は、熱の需要部を指す。例えば空調用途では空調機などの二次側機器のほか、一次側（熱源側）と二次側（熱利用側）を分割する熱交換器であってもよい。さらに各種生産装置や食品その他物品の保管装置や保存装置、ウォータクーラなどであってもよい。機器の形をとっているもののほか例えば配管をコイル状に形成して冷却する構成である場合でもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態について図１によって説明する。図１に例示する装置は、蒸発器１ａと凝縮器１ｂを備えたターボ冷凍機１と、冷却塔２と、冷凍機１の凝縮器１ｂと冷却塔２を連結する冷却水管路４と、冷凍機の蒸発器１ａと熱負荷の間を連結する熱媒（冷水）管路５を有している。冷却水管路４と熱媒管路５は、それぞれ往管と還管を備えており、かつ冷凍機１に導かれる側（冷却水往管側、冷水還管側）にポンプが介装されている。これにより冷却水が冷凍機と冷却塔の間を、冷水が冷凍機と熱負荷（例えば冷熱を消費する空調機などの熱利用機器）との間を循環するようになっている。
【００１５】
そして、図１に例示する装置には、冷却塔フリークーリング運転のために熱交換器３と、冷却塔２と熱交換器３を連結する枝管路６と、熱交換器３と熱媒管路５を連結する枝管路７が設けられている。枝管路６と枝管路７はフリークーリングのための管路を構成しており、枝管路６は冷却水管路（本管）４に対する枝管となっている。そして枝管路６は往管と還管にバルブを備えている。また枝管路７には、熱負荷から戻る冷水還水が冷凍機１の蒸発器１ｂに直接流れるのを阻止し、熱交換器３に導かれるようにするためのバルブが取り付けられている。この構成により、例えば冬季に冷凍機１を休止させそれまで閉じていた枝管路６のバルブを開放し枝管路７のバルブを閉止することで、外気との気液接触により冷却された冷却水の冷熱が熱交換器３を介して熱媒管路５を流れる熱媒に伝達される。こうして、熱負荷からの還り熱媒としての冷水還水は、冷却塔で生成された冷熱を得て再び熱負荷に送られることとなる。なお、このフリークーリング運転については、本出願人の出願に係る特許第１１５４２３９号や特許第３２６０８９４号に詳述されており、本明細書に例示する実施態様のほか種々の実施態様が考えられる。
【００１６】
本実施の形態では以上の構成に加え、試運転時に冷凍機の凝縮器の温熱を冷凍機蒸発器に至る前の返り熱媒に付与して、熱負荷の発熱不足を補償する手段を備える。すなわち、例えば熱負荷が空調負荷である場合、冬季に設備の試運転をする場合には、室内の冷房負荷が少ないため循環する熱媒（冷水）は夏季に予定される最大熱負荷を得ることはできない。また、設備の用途が工場の生産装置の冷却であった場合には、将来工事として生産設置の一部が設置されていない場合など、竣工時に最大冷却負荷をかけて試運転する条件が整わない場合がある。本実施の態様では、このような条件の下で枝配管６を２組（６ａと６ｂ）設け、そのうちの枝配管６ｂとそれに取り付けられるバルブという簡単な設備の付加によって１００％負荷による試運転を実現する。
【００１７】
すなわち冷却水管路としての枝管路６ａと枝管路６ｂの往管と還管にそれぞれ開閉弁としてのバルブが取り付けられている。試運転のさいには枝管路６ａの冷却水流路を閉じ（バルブを閉じ）、枝管路６ｂの冷却水流路を開放する（バルブを開く）。一方冷凍機１は運転され、冷凍機蒸発器１ａから熱媒冷水が熱負荷としての熱利用機器に送水される。その後返水された冷水は、予定した熱量を消費していない。これを補償すべく冷凍機凝縮器１ｂにより温熱を付与された冷却水が、冷却水管路４の還管（冷却塔からみて還管）→枝管路６ｂの往管→熱交換器３→枝管路６ｂの還管→冷却水管路４の往管→冷凍機凝縮器１ｂ、の順に循環する。熱交換器３では前記冷却水から冷水還水に温熱を付与し設計された最大負荷（１００％負荷）を冷凍機蒸発器に付与する。こうして本発明によらなければ不可能であった、熱負荷不足の条件下での冷凍機フル運転とそのさいの能力検証が可能となる。
【００１８】
なお、符号９は試運転時用の流量調整弁である。すなわち本実施の形態では、冷凍機凝縮器１ｂから発生する熱は設計された最大負荷を賄って余りあるため、すべての冷却水を熱交換器３に流入させるのでなく、一部を冷却塔２から散水させて冷却している。このさいに冷却塔２のファンの運転は、例えば冷却水の温度や塔体の高さ等により運転可否、運転のさいの条件を決める。散水後の冷却水は前記した枝管路６ｂを戻ってきた冷却水と合流し冷凍機の凝縮器に至る。なお、流量調整弁９は自動弁である必要はなく、作業員による手動弁で充分である。
【００１９】
以上のように試運転調整が終了し設備が使用者に引き渡された後の運転は、通常運転は冷凍機凝縮器の熱を冷却塔で気液接触し低温となった冷却水で冷却し、外気温度の低いときに冷凍機を停止して冷却塔からの冷却水の冷熱を熱媒管路の熱媒に伝えるフリークーリング運転がなされる。そして試運転時に使用した弁は流量調整弁９を除き閉止される。なお符号１０は、設備の本稼動後に冷凍機凝縮器に所定温度の冷却水を供給するため、冷却塔での散水量を調整するバイパス管に取り付けられた制御弁、つまりブリードイン制御のための制御弁である。図１のバルブのなかではこのバルブを除きすべて手動の開閉弁でかまわない。
【００２０】
実施例として本実施の形態に係る装置の主要管路における温度を以下に示す。設計された設備は冷凍機蒸発器からエアハンドリングユニット、ファンコイルユニットなどの熱利用機器としての空調機器に７℃で送水され１２℃で戻されることが予定されている。しかし設備の完成が冬季であったため８℃で返水された。そこで冷凍機凝縮器１ｂから３７℃の冷却水の一部を熱交換器３に導く。すると７℃の冷水還水は予定どおり１２℃に昇温し冷凍機蒸発器１ａに供給することができる。一方熱交換器３で冷水還水と熱交換した後の冷却水は、冷却塔を経て冷却された残余の冷却水と合流し冷却水管路４から冷凍機凝縮器に戻る。
【００２１】
以上、本発明の実施の形態を例示したが、例えば次の改変も可能である。例えば枝管路６ａと枝管路６ｂにそれぞれ二方弁を用いているが、合流点に三方弁を用いてもよい。また、枝管路６ｂは開閉弁としているが吐出側に取り付けた逆止弁と中間ポンプの組み合わせでも流路の開放閉止は可能である。また冷凍機蒸発器への還水温度が設計された最大温度ちょうどになるようにするため、流量調整弁９による熱交換器３への供給水量の絞り制御に替えて、枝管路７のバルブを自動制御弁として、熱交換器３廻りの冷水還水のブリードイン制御をしてもよい。さらに試運転時に残余の凝縮熱の放熱先として冷却塔を運転させているが、例えば給湯のための温水槽が設備に存在すれば、多少の配管系を付設することで残排熱を補助熱源として利用しかつ、冷却塔の運転費を皆無にすることができる。さらに、負荷への冷熱供給の管路の切り換え（フリークーリング運転と冷凍機からの冷熱供給の切り換え）や、試運転と本稼動のさいの管路の切り換えを弁による切り換えとしているが、各管路適所にポンプを設けて不使用の管路のポンプを休止することでも管路の切り換えはできる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、試運転にさいして冷却負荷の不足分を加熱用の装置を別途設けることなく補うことができ、省コストかつ省スペースである。また、設備の改変・付加は最小限で済み、そのための盛り替え作業の労力・期間は取るに足りない程度である。かつ、盛り替えた部分は本設の設備に干渉とないため、あえて撤去する必要がなく撤去の手間もない。改めて加熱用の装置を必要としない。さらに施工者からみると、竣工前の試運転時の状況・条件如何にかかわらず試運転が実施でき、その結果設備の引き渡し時期がずれたり、竣工後に改めて再び試運転をするなどということもなく、いわゆる手離れのよい工程を得ることができる。設備の使用者からみても、従来所定の最大負荷が到来するまで冷凍機能力の検証がされていなかったのに比べ、設備引き渡し時点で性能検証に立ち会うことができ安心である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 冷凍機
１ａ 冷凍機の蒸発器
１ｂ 冷凍機の凝縮器
２ 冷却塔
３ 熱交換器
４ 冷却水管路
５ 熱媒管路（冷水管路）
６ 枝冷却水管路
６ｂ 冷凍機の凝縮器から出た冷却水を冷却せずに熱交換器に導く管路
Claims (5)
- 冷凍機と冷却塔と熱利用機器と熱交換器を備え、冷凍機の蒸発器と熱利用機器の間を熱媒管路で、冷凍機の凝縮器と冷却塔の間を冷却水管路でそれぞれ連結し、そして、前記熱交換器は前記熱媒と前記冷却水が熱交換するものであり、さらに、前記熱交換器には前記冷却水管路の往管と還管からそれぞれ分岐する枝冷却水管路が２組切り換えて連通可能に接続され、そのうちの一方は冷凍機の凝縮器から出た冷却水を冷却せずに熱交換器に導く管路であり、他方の枝冷却水管路は冷却塔からの冷却水の冷熱を前記熱媒管路の熱媒に伝えるフリークーリングに供され、前記一方の枝冷却水管路は、冷却水を前記冷却水管路の還管（冷却塔からみて還管）から冷却水を受け入れ前記熱交換器に導き前記冷却水管路の往管に戻すものであり、前記冷却水管路の往管に戻された前記冷却水が前記冷凍機の凝縮器に送られて循環するよう構成したことを特徴とする、試運転装置。
- さらに前記冷却水管路の還管に流量調整弁を備え、冷却水の一部を冷却塔から散水させるよう構成したことを特徴とする、請求項１に記載の試運転装置。
- 請求項 1 または２の試運転装置を用いた試運転方法であって、試運転のさいには前記一方の枝冷却水管路を開放して前記他方の枝冷却水管路を閉じ、冷凍機を運転して冷凍機の凝縮器から出た冷却水を冷却水管路の還管（冷却塔からみて還管）→枝管路の往管→熱交換器→枝管路の還管→冷却水管路の往管→冷凍機凝縮器、の順に循環させるようにしたことを特徴とする、試運転方法。
- 請求項２の試運転装置を用い、冷却塔から散水させた冷却水と前記一方の枝冷却水管路を戻った冷却水とを合流させて前記冷凍機の凝縮器に至らせるようにしたことを特徴とする、請求項３に記載の試運転方法。
- 請求項２の枝冷却水管路の切り換えの手段を弁とした試運転装置を用いて請求項３または４記載の試運転方法による試運転を行い、試運転の終了後に設備が使用者に引き渡された後の運転は、試運転時と枝冷却水管路を切り換えて行い、試運転に使用した弁は流量調整弁を除き閉止されることを特徴とする、冷凍機を有する設備の運転方法。
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