JPH02176370A - ターボ冷凍機の容量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ターボ冷凍機の容量制御装置に係り、特に１
例えば２段遠心圧縮機を用いた冷凍機の低容量時の圧縮
機の負荷動力を低減するのに好適なターボ冷凍機の容量
制御装置に関するものである。

［従来の技術］ 近年、地域冷暖房等に用いられるターボ冷凍機は大形化
、大容量化してきており、冷凍容量の制御が重要な課題
となっている。

従来の装置は、例えば特開昭６２−１７３６６９号公報
に記載されているように、冷凍機の容量制御を圧縮機の
２段目のベーンの開閉で行うものであった。

すなわち、当該公報記載の技術は、ターボ圧縮機の吸込
部の可動吸込ベーンとデイフユーザ部の可動デイフユー
ザベーンの両方を僅えるとともに、蒸発圧力、凝縮圧力
、冷凍機の負荷状態などの冷凍機の運転状態に応じて、
吸込ベーンとデイフユーザベーンをそれぞれ最適値に制
御する制御手段を設けたものであった。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術は、ベーンを最小開度の状態にした場合の
冷凍容量以下の領域の容量制御について配慮がされてお
らず、低容量域では、凝縮器と蒸発器との間に設置した
ホットガスバイパス装置などを併用する必要があった。

本発明は、上記従来技術における課題を解決するために
なされたもので、凝縮器と蒸発器との間にホットガスバ
イパス装置などを用いることなく、低冷凍容量域におい
て遠心２段圧縮機を用いた冷凍機の容量制御を行い、冷
凍機の負荷動力を低減し、運転コストを低減しうるター
ボ冷凍機の容量制御装置を提供することを、その目的と
するものである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明に係るターボ冷凍機
の容量制御装置の構成は、多段遠心圧縮機、凝縮器、蒸
発器、おまび冷媒配管系によってターボ冷凍機を構成し
、上記多段遠心圧縮機は、少なくとも１段目と２段目の
吸気通路内にそれぞれ冷媒の流量を制御するベーンを備
え、かつ、２段目の吸気通路と２段目の吐出通路とを結
ぶホットガスバイパス通路と、このバイパス通路を開閉
するホットガスバイパス弁とを備えるとともに、冷凍機
の運転状態に応じて、目標とする被冷却体の温度、冷媒
の蒸発圧力、および冷媒の凝縮圧力の検出結果により、
前記ベーンとホットガスバイパス弁の開度を独立に制御
する制御装置および制御回路を備えたものである。

より詳しくは、冷凍機の運転状態に応じたベーンとホッ
トガスバイパス弁の制御は、高冷凍容量時には、ホット
ガスバイパス弁を全閉状態にし、低冷凍容量時には、１
段ベーンおよび２段ベーンを最小開度に固定してホット
ガスバイパス弁を開閉制御するようにしたものである。

なお付記すると、上記目的は、遠心２段圧縮機の２段目
の吸気通路と２段目の吐出通路との間にホットガスバイ
パス通路を設けてホットガスバイパス弁を取り付け、上
記１段目のベーンと２段目のベーンと上記バイパス弁と
を、目標とする被冷却体の温度、冷媒の蒸発圧力と凝縮
圧力などの冷凍機の運転状態に応じて最適に制御するこ
とにより、低容量域におけるホットガスバイパスによる
動力損失が、インペラ１段分に低減されることにより、
達成される。

［作用］ 上記手段のように、目標とする被冷却体の温度。

冷媒の蒸発圧力と凝縮圧力などの冷凍機の運転状態に応
じて、ホットガスバイパスの必要ない領域では、圧縮機
の１段目と２段目の吸気通路に設けたベーンをそれぞれ
最も効率が高く、消費動力が少なくなる開度に制御し、
また、ホットガスバイパスの必要な領域においては、上
記ベーンを固定し、圧縮機の２段目の吸気通路と２段目
の吐出通路の間に設けたホットガスバイパス通路に取り
付けたホットガスバイパス弁を用いて容量を制御するこ
とにより、圧縮機軸動力が従来装置による場合よりも低
減される。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図および第２図を参照し
て説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係るターボ冷凍機の容量
制御装置の構成図、第２図は、圧縮機の性能曲線の一例
を示す特性図である。

第１図において、１は遠心２段圧縮機、２は圧縮機軸動
力置、３は凝縮器、４は中間冷却器、Ｓは蒸発器、６は
冷媒配管であり、これらで大容量のターボ冷凍機を構成
している。

７は、１段目の吸気通路内に装置され流量を制御するベ
ーンに係る容量制御用１段ベーン（以下１段ベーンとい
う）、８は、２段目の吸気通路内に装置され流量を制御
するベーンに係る容量制御用２段ベーン（以下２段ベー
ンという）、９は１段ベーン駆動用モータ、１０は２段
ベーン駆動用モータ、１１は、凝縮器３内に伝熱管部を
挿通する冷却水配管、１２は、蒸発器５内に伝熱管部を
挿通する冷水配管、１３は、冷水配管出口に設けた冷水
出口温度検出器、１４は、前記凝縮器３部に設けた凝縮
圧力検出器、１５は、前記蒸発器５部に設けた蒸発圧力
検出器、１６は容量制御装置である。

また、１７はホットガスバイパス通路で、このホットガ
スバイパス通路１７は２段目の吸気通路と２段目の吐出
通路とを接続している。１８は、前記バイパス通路１７
を開閉するホットガスバイパス弁、１９は、バイパス弁
駆動用モータである。

このような遠心２段圧縮機を用いたターボ冷凍機の容量
制御作用を説明する。

遠心２段圧縮機１は圧縮機駆動装置２によって駆動され
２段目の吐出通路から高温高圧の冷媒ガスを吐出する。

冷媒ガスは凝縮器３において冷却水配管１１の冷却水と
熱交換して凝縮液化する。

液冷媒は中間冷却器４を経て蒸発器５に流入し、ここで
冷水配管１２の冷水と熱交換し被冷却体である冷水から
蒸発潜熱を奪い目標とする温度の冷水をユーザに供給す
る。一方、冷媒は蒸発して低温低圧のガス冷媒となり遠
心２段圧縮機１の１段目吸気通路に吸入される。

その容量制御にあたっては、冷水出口温度検出器１３で
検出した冷水出口温度が常に規定の温度になるように、
容量制御袋ｆａ１６では、冷水出口温度と、凝縮圧力検
出器１４により検出した凝縮圧力と、蒸発圧力検出器１
５により検出した蒸発圧力の各検出値を用いて必要な演
算を行う。そして、１段ベーン駆動用モータ９．２段ベ
ーン駆動用モータ１０、およびバイパス弁駆動用モータ
１９へ開または閉の信号を出し、１段ベーン７．２段ベ
ーン８．およびホットガスバイパス弁１８を開閉する。

第２図は、横軸に冷凍容量、縦軸に圧縮機軸動力をとっ
て、いずれもパーセント表示するものとし、従来の容量
制御による圧縮機軸動力を破線。

本実施例（本発明）の容量制御による圧縮機軸動力を実
線で示している。ホットガスバイパス弁非使用域すなわ
ち冷凍容量の高い範囲では、従来。

本実施例とも性能曲線は同じであるが、ホットガスバイ
パス弁使用域すなわち冷凍容量の低い範囲では、従来技
術と本実施例とで性能曲線に明らかに差があり、本実施
例の容量制御によれば従来にくらべ圧縮機軸動力が低い
。

本実施例の容量制御装置では、第２図に示すホットガス
バイパス弁非使用域においては、ホットガスバイパス弁
１８を全閉状態に固定して１段ベーン７と２段ベーン８
を開閉する。また、ホットガスバイパス弁使用域におい
ては、１段ベーン７および２段ベーン８をそれぞれの最
小開度に固定してバイパス弁を開閉することにより、遠
心２段圧縮機１を流れる冷媒ガス量が増減し、冷凍機の
冷凍能力が増減する。

このようにして、本実施例によれば、従来の容量制御の
場合にくらべ次の効果がある。

（１）圧縮機による容量制御範囲が広くなる。

（２）低冷凍容量域における部分負荷時の効率が高くな
り消費動力が減少する。

［発明の効果コ 以上述べたように、本発明によれば、従来のように凝縮
器と蒸発器との間にホットガスバイパス装置などを用い
ることなく、低冷凍容量域において遠心２段圧縮機を用
いた冷凍機の容量制御を行い、冷凍機の負荷動力を低減
し、運転コストを低減しうるターボ冷凍機の容量制御装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係るターボ冷凍機の容量
制御装置の構成図、第２図は、圧縮機の性能曲線の一例
を示す特性図である。 １・・・遠心２段圧縮機、３・・・凝縮器、５・・・蒸
発器、６・・・冷媒配管、７・・・１段ベーン、８・・
・２段ベーン、１２・・・冷水配管、１３・・・冷水出
口温度検出器、１４・・・凝縮圧力検出器、１５・・・
蒸発圧力検出器、１６・・・容量制御装置、１７・・・
ホットガスバイパス通路、１８・・・ホットガスバイパ
ス弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多段遠心圧縮機、凝縮器、蒸発器、および冷媒配管
   系によってターボ冷凍機を構成し、 上記多段遠心圧縮機は、少なくとも１段目と２段目の吸
   気通路内にそれぞれ冷媒の流量を制御するベーンを備え
   、かつ、２段目の吸気通路と２段目の吐出通路とを結ぶ
   ホットガスバイパス通路と、このバイパス通路を開閉す
   るホットガスバイパス弁とを備えるとともに、 冷凍機の運転状態に応じて、目標とする被冷却体の温度
   、冷媒の蒸発圧力、および冷媒の凝縮圧力の検出結果に
   より、前記ベーンとホットガスバイパス弁の開度を独立
   に制御する制御装置および制御回路を備えたことを特徴
   とするターボ冷凍機の容量制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、冷凍機
   の運転状態に応じたベーンとホットガスバイパス弁の制
   御は、高冷凍容量時には、ホットガスバイパス弁を全閉
   状態にし、低冷凍容量時には、１段ベーンおよび２段ベ
   ーンを最小開度に固定してホットガスバイパス弁を開閉
   制御するようにしたことを特徴とするターボ冷凍機の容
   量制御装置。