JP6295121B2 - ターボ冷凍機 - Google Patents
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Description
また、圧縮機の軸受やギアを潤滑する潤滑油の冷却にも、冷媒ポンプの吐出側から分岐された冷媒が用いられている。すなわち、冷媒ポンプから供給された冷媒はオイルクーラーに供給されて潤滑油を冷却した後に、凝縮器に戻る。
本発明によれば、冷凍機の負荷がほぼゼロになり、凝縮器の液面が所定値まで低下したことを液面センサーが検出した場合、補助冷媒ポンプを運転し、蒸発器から凝縮器へ冷媒液を圧送する。ここでいう補助冷媒ポンプを運転させる条件である液面の所定値は、例えば、冷媒ポンプの必要NPSHから決められる。補助冷媒ポンプを運転して凝縮器の液面が所定値まで上昇したら、補助冷媒ポンプを停止させる。補助冷媒ポンプを停止させる条件は、例えば、凝縮器の最下段の伝熱管が冷媒液に浸らない液面位置である。
本発明の好ましい態様によれば、前記補助冷媒ポンプの吐出配管に、前記凝縮器から前記蒸発器への冷媒の逆流を防ぐ逆止弁を設けたことを特徴とする。
本発明によれば、制御装置は、補助冷媒ポンプの運転時に自動弁を開き、補助冷媒ポンプの停止時に自動弁を閉じるように制御する。これにより、圧力差により生じる凝縮器から蒸発器への冷媒の逆流を防ぐことができる。
本発明によれば、液面スイッチのON/OFF信号によって補助冷媒ポンプの発停制御(起動・停止制御)を行う。液面スイッチは、連続出力型の液面センサーに比べて安価であり、コスト低減を図ることができる。
本発明によれば、冷媒フロースイッチにより、冷媒ポンプの送液状態を検知することにより、キャビテーションを検知し、補助冷媒ポンプの発停制御(起動・停止制御)を行うことができる。
本発明によれば、凝縮器の液位が所定値より上昇し、キャビテーションが解消して冷媒ポンプの送液状態が安定すると、冷媒フロースイッチがOFFになるが、補助冷媒ポンプは運転を所定時間保持することにより、凝縮器の液位の回復を図ることができる。
(1)冷凍機の負荷によらず、凝縮器の冷媒液面レベルを所定の範囲内に収めることができる。
(2)冷凍機の負荷がほぼゼロの状態でも冷媒ポンプのキャビテーションを回避することにより、電動機とオイルクーラーの冷却が可能となり、ターボ冷凍機の安定運転を継続することが可能になる。
図1は、本発明に係るターボ冷凍機の第1の実施形態を示す模式図である。図1に示すように、ターボ冷凍機は、冷媒を圧縮するターボ圧縮機1と、圧縮された冷媒ガスを冷却水(冷却流体)で冷却して凝縮させる凝縮器2と、冷水(被冷却流体)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3と、凝縮器2と蒸発器3との間に配置される中間冷却器であるエコノマイザ4とを備え、これら各機器を冷媒が循環する冷媒配管5によって連結して構成されている。
図4は、凝縮器2を示す模式的断面図である。冷凍機の負荷がほぼゼロになり、凝縮器2の液面が所定値L1まで低下したことを液面センサー32が検出した場合、補助冷媒ポンプ28を運転し、蒸発器3から凝縮器2へ冷媒液を圧送する。ここでいう補助冷媒ポンプ28を運転させる条件である液面の所定値L1は、冷媒ポンプ7の必要NPSHから決められる。
なお、連続出力型の液面センサー32の代りに、図4に示すように決められた補助冷媒ポンプ28の運転位置及び停止位置で作動する液面スイッチを設け、液面スイッチのON/OFF信号によって補助冷媒ポンプ28の発停制御(起動・停止制御)を行っても良い。液面スイッチは、連続出力型の液面センサーに比べて安価であり、コスト低減を図ることができる。
2 凝縮器
3 蒸発器
4 エコノマイザ
5 冷媒配管
6 冷媒供給配管
6BP 冷媒供給配管
7 冷媒ポンプ
8 流路
13 電動機
12 オイルクーラー
13c ケーシング
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(オイル循環配管)
25 ホットガスバイパス配管
26 ホットガスバイパス弁
27 冷媒供給配管
28 補助冷媒ポンプ
29 逆止弁
30 制御装置
31 自動弁
33 冷媒フロースイッチ
41 缶胴
42 凝縮器チューブ群
51 缶胴
52 蒸発器チューブ群
Claims (11)
- 被冷却流体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、羽根車と該羽根車への冷媒ガスの吸込流量を調整する開度可変のベーンを有し冷媒ガスを羽根車によって圧縮するターボ圧縮機と、ターボ圧縮機を駆動する電動機と、圧縮された冷媒ガスを冷却流体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、
前記凝縮器の冷媒を前記電動機に圧送する冷媒ポンプと、
前記蒸発器の冷媒を前記凝縮器に圧送する補助冷媒ポンプと、
前記補助冷媒ポンプの運転制御を行う制御装置と、
前記凝縮器の冷媒液面高さを検出する液面センサーとを備え、
前記制御装置は、前記液面センサーの検出信号に基づいて前記補助冷媒ポンプの運転制
御を行うことを特徴とするターボ冷凍機。 - 被冷却流体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、羽根車と該羽根車への冷媒ガスの吸込流量を調整する開度可変のベーンを有し冷媒ガスを羽根車によって圧縮するターボ圧縮機と、ターボ圧縮機を駆動する電動機と、圧縮された冷媒ガスを冷却流体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、
前記凝縮器の冷媒を前記電動機に圧送する冷媒ポンプと、
前記蒸発器の冷媒を前記凝縮器に圧送する補助冷媒ポンプと、
前記補助冷媒ポンプの運転制御を行う制御装置と、
前記凝縮器の冷媒液面高さによってON/OFF信号を出力する液面スイッチとを備え、
前記制御装置は、前記液面スイッチのON/OFF信号に基づいて前記補助冷媒ポンプ
の運転制御を行うことを特徴とするターボ冷凍機。 - 被冷却流体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、羽根車と該羽根車への冷媒ガスの吸込流量を調整する開度可変のベーンを有し冷媒ガスを羽根車によって圧縮するターボ圧縮機と、ターボ圧縮機を駆動する電動機と、圧縮された冷媒ガスを冷却流体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、
前記凝縮器の冷媒を前記電動機に圧送する冷媒ポンプと、
前記蒸発器の冷媒を前記凝縮器に圧送する補助冷媒ポンプと、
前記補助冷媒ポンプの運転制御を行う制御装置とを備え、
前記冷媒ポンプの吐出配管に冷媒フロースイッチを設け、
前記制御装置は、前記冷媒フロースイッチのON/OFF信号に基づいて前記補助冷媒
ポンプの運転制御を行うことを特徴とするターボ冷凍機。 - 前記冷媒ポンプから圧送された冷媒は、前記ターボ圧縮機内で使用される油を冷却するためのオイルクーラーにも供給されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のターボ冷凍機。
- 前記補助冷媒ポンプの吐出配管に、前記凝縮器から前記蒸発器への冷媒の逆流を防ぐ逆止弁を設けたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のターボ冷凍機。
- 前記補助冷媒ポンプの吐出配管に、前記凝縮器から前記蒸発器への冷媒の逆流を防ぐ自
動弁を設けたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のターボ冷凍機。 - 前記制御装置は、前記冷媒フロースイッチがOFF信号を出力した後も、前記補助冷媒ポンプの運転を所定時間保持することを特徴とする請求項3に記載のターボ冷凍機。
- 被冷却流体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、羽根車と該羽根車への冷媒ガスの吸込流量を調整する開度可変のベーンを有し冷媒ガスを羽根車によって圧縮するターボ圧縮機と、ターボ圧縮機を駆動する電動機と、圧縮された冷媒ガスを冷却流体で冷却して凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器の冷媒を前記電動機に圧送する冷媒ポンプと、前記蒸発器の冷媒を前記凝縮器に圧送する補助冷媒ポンプとを備えたターボ冷凍機の制御方法であって、
前記凝縮器の冷媒液面高さが所定値まで低下したときに、前記補助冷媒ポンプを運転して蒸発器の冷媒を凝縮器に圧送することを特徴とするターボ冷凍機の制御方法。 - 被冷却流体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、羽根車と該羽根車への冷媒ガスの吸込流量を調整する開度可変のベーンを有し冷媒ガスを羽根車によって圧縮するターボ圧縮機と、ターボ圧縮機を駆動する電動機と、圧縮された冷媒ガスを冷却流体で冷却して凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器の冷媒を前記電動機に圧送する冷媒ポンプと、前記蒸発器の冷媒を前記凝縮器に圧送する補助冷媒ポンプとを備えたターボ冷凍機の制御方法であって、
前記冷媒ポンプの送液状態からキャビテーションを検知し、このキャビテーションを検知したときに、前記補助冷媒ポンプを運転して蒸発器の冷媒を凝縮器に圧送することを特徴とするターボ冷凍機の制御方法。 - 前記冷媒ポンプを運転させる条件である液面の所定値は、冷媒ポンプの必要NPSHから決められることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のターボ冷凍機。
- 前記補助冷媒ポンプを停止させる条件は、凝縮器の最下段の伝熱管が冷媒液に浸らない液面位置であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のターボ冷凍機。
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