JP6829664B2 - 圧縮式冷凍機 - Google Patents
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Description
特許文献1には、蒸発器に異なる高さに配置された複数の油回収ポート(液流出部)を設け、蒸発器の冷媒の液面位置を液面センサや液面スイッチで検出することにより、冷媒の液面の直下に位置する油回収ポートのみを開き、より多くの潤滑油を含む冷媒液を回収するようにしたターボ冷凍機が開示されている。
本発明によれば、蒸発器の液流出部(油回収ポート)の付近に存在する冷媒中に多量の冷媒ガスが含まれている場合でも、気液分離容器は蒸発器から回収された冷媒を、冷媒ガスと、潤滑油を含む冷媒液とに気液分離することができ、気液分離容器から吸引装置に繋がる排出配管において冷媒ガスによって冷媒液の流れが阻害されることがない。
本発明によれば、冷凍機の運転状態にかかわらず、常に上限液面設定値まで気液分離容器内に冷媒を保有することができ、気液分離容器より適正に冷媒を排出することができる。
本発明によれば、開状態となっている油回収バルブに連通している蒸発器の液流出部のやや下方の位置を上限液面設定値とすることで、上部側の液流出部(下部の液流出部より上の液流出部)より冷媒を回収する場合における気液分離容器に保有する冷媒量を増やすことにより、排出バルブの開閉回数を減らすことができ、バルブの高寿命に寄与する。
本発明の好ましい態様によれば、前記排出バルブの開閉を制御する制御装置を備え、前記液面検出手段は液面検出センサにより構成され、前記液面検出センサの液面検出信号を前記制御装置に入力し、前記制御装置は、入力された前記液面検出信号に基づき、前記排出バルブを開閉することを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記制御装置は、前記液面検出信号に示される液面値が、所定の期間の間上限値以上または下限値以下である場合、または、上限値から下限値、若しくは下限値から上限値に変化するまでに所定の時間が経過した場合アラーム状態と判別することを特徴とする。
本発明によれば、油タンクに潤滑油を含む冷媒を排出することができ、アラーム状態として、サービス員に状況を知らせつつ圧縮機の運転を継続することができる。補足として、例えば排出バルブが閉で故障した場合は、油タンクに潤滑油を含む冷媒が供給されなくなるため、軸受温度高などの他のアラームが発生し、その場合は冷凍機を停止する。
(1)蒸発器の液流出部(油回収ポート)の付近に存在する冷媒中に多量の冷媒ガスが含まれている場合でも、気液分離容器は蒸発器から回収された冷媒を、冷媒ガスと、潤滑油を含む冷媒液とに気液分離することができ、気液分離容器から吸引装置に繋がる排出配管において冷媒ガスによって冷媒液の流れが阻害されることがない。したがって、潤滑油を含んだ冷媒液を効率的に回収することが可能となる。
(2)潤滑油を含んだ冷媒液の回収が正常に行われているかを常時監視することができ、冷媒液の回収不能又は回収異常が起こりそうな場合に予知警報制御を行うことで、致命的な潤滑油不足、伝熱性能低下に至る前に、予知警報を発し、対処することが可能となる。
図1は、本発明に係る圧縮式冷凍機の実施形態を示す模式図である。図1においては、圧縮式冷凍機としてターボ冷凍機を示す。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2に示すように、気液分離容器30の底部は、設計及び各種運転条件における試験結果により得られる冷凍機運転中の蒸発器3内の最低液面LL(点線で示す)よりも低い位置になるように気液分離容器30を設置する。蒸発器3の液流出部L1〜L3と気液分離容器30とを接続する液冷媒回収配管P1〜P3における気液分離容器側の接続位置は、冷凍機運転中の蒸発器3内の最低液面LLよりも低い位置とする。この場合、どの程度低い位置とするかについては、当該配管の配管圧損分を充当できるだけの落差として算出される。蒸発器3の液流出部L1〜L3と気液分離容器30とを接続する液冷媒回収配管P1〜P3における蒸発器側の配管は、水平又は下向き勾配となるように取付ける。気液分離容器30の気相部と蒸発器3の気相部を接続する気相部接続配管33は、設計及び各種運転条件における試験結果により得られる気液分離容器30及び蒸発器3が各種運転条件において気相となる接続位置とする。
前記アラームの要因としては、液面検出不良、回収口配管系統不良、蒸発器沸騰状況の変化等がある。
図5(a)に示す例においては、円筒形状の蒸発器3の下部側面に形成されるデッドスペースDSを利用して円筒形状の気液分離容器30を配置している。このように配置することで、圧縮式冷凍機の高さ寸法を大きくすることなく気液分離容器30を配置することができる。
図5(b)に示す例においては、円筒形状の蒸発器3の下部側面に形成されるデッドスペースDSを利用して略直方体形状の気液分離容器30を配置している。気液分離容器30の一側面を蒸発器3の側面に沿うように円弧状に湾曲して形成することにより、デッドスペースDSを有効に利用することができる。このように配置することで、圧縮式冷凍機の高さ寸法及び幅寸法を大きくすることなく気液分離容器30を配置することができる。
図5(c)に示す例においては、円筒形状の蒸発器3の下方に形成されるデッドスペースDSを利用して円筒形状の気液分離容器30を配置している。図5(c)に示す例は、冷凍機を支持するベースと該ベースの上方に配置された蒸発器3との間にデッドスペースDSが形成される場合に有効である。このように配置することで、圧縮式冷凍機の幅寸法大きくすることなく気液分離容器30を配置することができる。
図5(a),(b),(c)に示すように、蒸発器から回収された冷媒を、冷媒ガスと、潤滑油を含む冷媒液とに気液分離するのに必要な容積の気液分離容器30が、圧縮式冷凍機の正面、側面、上面から見た投影面積が最も小さくなる位置に設置されている。
2 凝縮器
3 蒸発器
4 エコノマイザ
5 冷媒配管
5BP 冷媒供給配管
10 制御装置
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
17 均圧管
20 エジェクタ
21 冷媒戻り配管
23 液面センサ
25 伝熱管群
30 気液分離容器
31 排出配管
32 液面検出センサ
33 気相部接続配管
L1〜L3 液流出部
P1〜P3 液冷媒回収配管
V1〜V3 油回収バルブ
Vd 排出バルブ
FV フロート弁
DS デッドスペース
LL 冷凍機運転中の蒸発器内最低液面
H1 排出配管31の取出口の高さ
H2 下限液面設定値に相当する液面高さ
H3 上限液面設定値に相当する液面高さ
Claims (6)
- 蒸発器、圧縮機、凝縮器を備えた圧縮式冷凍機において、
前記蒸発器から冷媒を回収して冷媒ガスと潤滑油を含む冷媒液とに気液分離する気液分離容器と、
前記蒸発器の液流出部と前記気液分離容器の液流入部とを接続する液冷媒回収配管と、
前記気液分離容器から潤滑油を含む冷媒液を吸引装置に排出する排出配管と、
前記気液分離容器内の液面高さを検出する液面検出手段と、
前記排出配管に設置され、前記気液分離容器内の液面高さに応じて開閉する排出バルブと、
前記気液分離容器の気相部と前記蒸発器の気相部とを接続する気相部接続配管を備え、
前記液面検出手段は、上限液面設定値と下限液面設定値とを有し、
前記上限液面設定値は、前記蒸発器の液流出部の高さよりも下であり、
前記液冷媒回収配管は、異なる高さに配置された複数本の液冷媒回収配管からなり、該複数本の液冷媒回収配管の各々は油回収バルブを備え、
前記上限液面設定値は、前記複数の油回収バルブの開閉状態に応じて異なることを特徴とする圧縮式冷凍機。 - 前記気液分離容器は、圧縮式冷凍機の正面、側面、上面から見た投影面積が最も小さくなる位置に設置されていることを特徴とする請求項1記載の圧縮式冷凍機。
- 前記液面検出手段と前記排出バルブは、フロート弁により構成されていることを特徴とする請求項1または2記載の圧縮式冷凍機。
- 前記排出バルブの開閉を制御する制御装置を備え、
前記液面検出手段は液面検出センサにより構成され、前記液面検出センサの液面検出信号を前記制御装置に入力し、
前記制御装置は、入力された前記液面検出信号に基づき、前記排出バルブを開閉することを特徴とする請求項1または2に記載の圧縮式冷凍機。 - 前記制御装置は、前記液面検出信号に示される液面値が、所定の期間の間上限値以上または下限値以下である場合、または、上限値から下限値、若しくは下限値から上限値に変化するまでに所定の時間が経過した場合アラーム状態と判別することを特徴とする請求項4記載の圧縮式冷凍機。
- 前記液冷媒回収配管は、異なる高さに配置された複数本の液冷媒回収配管からなり、該複数本の液冷媒回収配管の各々は油回収バルブを備え、
前記制御装置は、前記アラーム状態を判別した場合、最も低位にある前記油回収バルブ、および前記排出バルブを開にすることを特徴とする請求項5記載の圧縮式冷凍機。
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