JPH0252959A - 冷凍機 - 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、ビルの冷房等に利用される冷凍機に関するも
のである。

〔従来の技術〕

従来、冷凍機で冷却した水を媒体としてビル等の各室を
冷房する冷房設備においては、これを夜間にも運転して
低温冷水を製造し、この低温冷水を蓄熱槽に貯え、昼間
この貯えた低温冷水を利用して冷房を行なうようにした
所謂蓄熱設備を具備するものがあった。

この種の蓄熱設備を有する冷房設備においては、その蓄
熱する冷水の温度は５°Ｃ〜７°Ｃが限度であり、特に
冷凍機として満液式蒸発器を利用した冷凍機を用いた場
合は、その冷水を上記温度以下で使用すると、満液式蒸
発器が凍結するという問題があり、これを避けるために
冷水温度を上記以下にすることはできなかった。

即ちこの満液式蒸発器においては、その内部に配設した
伝熱管内を冷水が流れるため、この冷水の温度が低すぎ
ると該冷水が伝熱管内で凍結して膨張し、伝熱管を破裂
させる恐れがあるからである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで上記のように蓄熱する冷水温度を７°Ｃとし、
この冷水が１２°Ｃに上昇するまでの蓄熱温度分を負荷
に利用できるとすれば、蓄熱量は（１２℃−７℃）＝５
℃となる。これに対して例えば蓄熱できる冷水温度を１
°Ｃにまで下げられるならば、蓄熱量は（１２℃−１℃
）＝１１℃となり、上記７°Ｃの場合に比べ２．２倍に
なる。これは言い換えれば蓄熱槽の大きさが１／２．２
になることを意味し、設備コストの低減等においてメリ
ットがある。

また、蒸発器の中には上記満液式蒸発器以外に乾式蒸発
器があり、この乾式蒸発器は冷媒を伝熱管内に流し該伝
熱管の外側を冷水が流れる構造なので、これを冷凍機に
利用すれば該冷水が凍結しても伝熱管が破損することは
ないという特徴を有している。しかしながら満液式蒸発
器は、その点検・掃除等のメンテナンスが容易であり、
また伝熱効率も良い等の利点があるため、冷凍機にこの
満液式蒸発器を利用した方がよい場合が多い。

また、ビル等に取り付けられる既設のターボ冷凍機には
満液式蒸発器が使用されているものが多いため、このタ
ーボ冷凍機を構造変更して改良して、低温冷水による蓄
熱が可能な冷房設備とする方がより経済的である。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、蒸発器
として満液式蒸発器を用いた冷凍機で且つ蓄熱する冷水
の温度を凍結されることなく低くくできる冷凍機を提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため本発明は冷凍機を、圧縮機と
凝縮器と蒸発器の間を冷媒を導通する配管で連結して冷
凍サイクルを構成した冷凍機において、前記蒸発器を複
数個設けるとともに、該複数個の蒸発器には該複数個の
蒸発器へ通す水またはブラインを該複数個の蒸発器に並
列又は直列に切り替えて供給する切り替え手段を取り付
けて構°成した。

〔作用〕

上記の如く冷凍機を構成することにより、前記水または
ブラインをたとえ低温まで冷却しても、上記切り替え手
段によって水またはブラインを直列に切り替えられるの
で、該水またはブラインの流速をあまり減少させないよ
うにでき、該水またはブラインが凍結しにくい。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基ついて詳細に説明す
る。

第１図は本実施例にかかる冷凍機の構成を示す構成図で
ある。

同図に示すようにこの冷凍機は、圧縮機１と凝縮器２と
乾式蒸発器３と満液式蒸発器４とを具備し、これら機器
間を冷媒を通す配管１０，１１゜１２．１３，１４．１
５で接続して、その冷凍サイクル系を構成している。な
お、図中１６は凝縮器２内を通る冷却水配管である。

上記構成の冷？！ｉｉ機において、ターボ式の圧縮機１
で圧縮された冷媒は、凝縮器２に通水される冷却水配管
１６によって冷却・凝縮される。この凝縮された冷媒は
配管１０と配管１２．１１を通って乾式蒸発器３と満液
式蒸発器４とに供給される。また乾式蒸発器３内を通過
した冷媒は配管１３を通して満液式蒸発器４内に導かれ
る。そして満液式蒸発器４内を通過した冷媒は配管１４
を通って再び圧縮機１内に導かれる。

なお、配管１１．１２中に取り付けられる２２．２３は
それぞれ膨張弁である。

次に満液式蒸発器４には水配管１７が取り付けられてい
る。この水配管１７内を循環する水は満液式蒸発器４内
で冷媒によって冷却され、該冷却きれた水は熱交換器等
の負荷（図示せず）に送られ使用され、その後また満液
式蒸発器４に循環される。

また乾式蒸発器３には水配管１８が取り付けられている
。この水配管１８め乾式蒸発器３へ導入される側は２つ
の分岐管１８ａ、１８ｂとなっており、分岐管１８ａは
水配管１７の満液式蒸発器４への導入側に接続され、分
岐管１８ｂは水配管１７の満液式蒸発器４の排出側に接
続されている。また水配管１８の乾式蒸発器３から排出
される側の端は、水配管１７の分岐管１８ｂを接続した
部分の下流側に接続されている。

そして水配管１７から水配管１８を通って乾式蒸発器３
内に送られた水は乾式蒸発器３内の冷媒によって冷却き
れ、該冷却された水は再び水配管１７に送り返されるの
である。

なお分岐管１８ａには開閉弁１９が取り付けられており
、また分岐管１８ｂにも開閉弁２０が取り付けられてい
る。また水配管１７の分岐管１８ｂを接続した部分と、
水配管１８の下流側端部を接続した部分の間にも開閉弁
２１が取り付けられている。

また同図に示す２４は満液式蒸発器４出口部分の水配管
１７内の水温を検知し、その水温状態によって前記圧縮
機１の回転速度を制御する制御装置であり、２５は乾式
蒸発器３出口部分の水配管１８内の水温を検知し、その
水温状態によって前記圧縮機１の回転速度を制御する制
御装置である。この制御装置２４と制御装置２５とはス
イッチ２６によって切り換えできる。

次にこの冷凍機の作動状態を説明する。

まずこの冷凍機を作動させれば、上述のとおりに圧縮機
１と凝縮器２と乾式蒸発器３と満液式蒸発器４内を冷媒
が循環し、これによって乾式蒸発器３と満液式蒸発器４
内の冷媒が冷却される。

そしてまず昼間等にこの冷凍機を通常運転するときは、
この冷凍機のスイッチ２６を制御装置２４側に切り換え
るとともに、開閉弁１９と開閉弁２１を開とし、開閉弁
２０を閉としておく。

このようにしておけば、負荷から戻ってきた水は、水配
管１７と水配管１８によってそれぞれ満液式蒸発器４と
乾式蒸発器３に並列に供給され、両蒸発器によって効率
よく冷却される。

ここで制御装置２４は満液式蒸発器４出口の水配管１７
内の水の温度を検知しその温度に応じて前記圧縮機１の
回転速度を制御しており、これによってこの実施例では
該水の温度が７°Ｃ以下にならないように制御している
。

なおこのとき乾式蒸発器３側に並列に通水された水は、
前記満液式蒸発器４とほぼ同一の蒸発温度に保持されて
おり、このため乾式蒸発器３出口部分の水配管１８内の
水の温度もほぼ７°Ｃに保持される。ここで満液式蒸発
器４の出口の水配管１７内の水の温度を検知し制御する
ように構成したのは、万一乾式蒸発器３側の通水状況に
不具合があって乾式蒸発器３側に凍結が発生しても前記
満液式蒸発器４があるため直ちにトラブルとならないよ
うにするためである。

そしてこの冷凍機を負荷に応じて運転すると、水配管１
７内の水の温度を例えは満液式蒸発器４の入り口で１２
°Ｃとし、出口で７℃とし、水量をＷ　［Ｑ　／ｍｉｎ
　］、比熱と比重を１とすれば、その冷凍能力は（１２
−７）ＸＷＸ６０ＸＩＸ１［ｋｃａｌ／　Ｈ］となる。

次にこの冷凍機を夜間等の蓄熱運転に切り換えた場合に
ついて説明する。

この場合はまずスイッチ２６を制御装置２５（ｉｌｌに
切り換えるとともに、開閉弁１９．開閉弁２１を閉とし
、開閉弁２０を開とする。

このようにしておけば、負荷から戻ってきた水は、水配
管１７によってまず満液式蒸発器４に供給・冷却きれ、
該冷却された水はきらに水配管１８ｂ、１８によって乾
式蒸発器３に供給され、さらに冷却きれた水は再び負荷
に供給きれることとなる。つまり満液式蒸発器４と乾式
蒸発器３とは直列に接続され、しかも満液式蒸発器４は
上流側に、乾式蒸発器３はその下流側に配置きれること
となる。ここで制御装置２５は乾式蒸発器３出口の水配
管１８内の水の温度を検知しその温度に応じて前記圧縮
機１の回転速度を制御しており、これによってこの実施
例では原水の温度が１°Ｃ以下にならないように制御し
ている。

ところでこのように水の温度を１°Ｃまで冷却して蓄熱
するならば、運転能力が前記７°Ｃまで冷却する場合と
同一としても、その水量Ｗ’　　［ｌ　／ｍｉｎ］は、 Ｗ′ となる。

即ち、昼間運転時の半分以下の水量となり、実は低温冷
水運転では冷凍機の特性上その能力が減少することを考
慮すると、適正な水量は７°Ｃ運転なっている。

このように７°Ｃ運転時に比べて１℃運転時はその水量
が大幅に少なくてもよいため、前記満液式蒸発器４と乾
式蒸発器３を並列に接続したままでその水量を減少させ
ると、蒸発器内での水の速度が低下し、このため伝熱能
力が悪化したり、原水が凍結したりして不具合が生じる
こととなるが、本発明のように、２つの蒸発器を直列に
接続すれば、水の速度はそれほど低下せず、このため伝
熱能力は悪化せず、また原水が凍結することもない。

さらに上記実施例においては、満液式蒸発器４を上流側
、乾式蒸発器３を下流側に配置したが、このように蒸発
器を配置すると、低温に弱い満液式蒸発器４が上流（ｔ
ｉｌｌとなるため、たとえ乾式蒸発器３の水の出口温度
が１°Ｃとなっていても満液式蒸発器４における水の温
度は凍結温度からは煎れており、トラブルの恐れはない
こととなる。

第２図は水配管１７又は１８の所定部分の水の温度を示
す図であり、同図（ａ）は冷凍機の昼間運転時における
満液式蒸発器４への入口温度と出口温度とを示す図、同
図（ｂ）は冷凍機の夜間運転時における満液式蒸発器４
への入口温度と出口温度と乾式蒸発器３の出口温度とを
示す図である。

同図（ａ）の場合は満液式蒸発器４の出口温度が７°Ｃ
だから、該満液式蒸発器４が凍結することはない。

また同図（ｂ）の場合も乾式蒸発器３の出口温度は１°
Ｃであるが、満液式蒸発器４の出口温度は５°Ｃなので
、該満液式蒸発器４が凍結することはないのである。

以上本発明にかかる冷凍機を一実施例を用いて詳細に説
明したが、本発明はこれに限られず種々の変形が可能で
あり、例えば、蒸発器の数は２個のみでなく、３個以上
取り付けてもよく、また蒸発器の種類も種々の変更が可
能である。

また上記実施例においては、水配管１７．１８中に水を
供給したが、この流体は水に限られず、他のブラインを
用いてもよいことは言うまでもない。

、Ｐた上記実施例においては、水またはブラインの温度
を検知して前記満液式％＜発器への冷媒供給量を低めに
制限するように制御手段を構成したが、本発明はこれに
限られず、満液式蒸発器の凍結の恐れを検知する手段と
しては水またはブラインの温度を検知する手段の代わり
に、冷媒の蒸発温度や冷媒の蒸発圧力を検知する手段で
構成してもよい。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明に係る冷凍機によれ
ば、蒸発器を複数個設けるとともに、該複数個の蒸発器
へ通水する水またはブラインを該複数個の蒸発器に並列
又は直列に供給する切り替え手段を設けたので、原水ま
たはブラインを低温まで冷却しても、原水またはブライ
ンを蒸発器に直列に供給できその流速を減少させないよ
うにできるので、原水またはブラインが凍結しにくいと
いう優れた効果を有する。

また水またはブラインを複数の蒸発器に直列に供給した
ときに最も下流側となる蒸発器を乾式蒸発器とすれば、
その乾式蒸発器以外の蒸発器としてたとえ低温に弱い満
液式蒸発器を用いたとしても、該満液式蒸発器が凍結す
ることはないという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかる冷凍機の構成を示す
構成図、第２図（ａ）、（ｂ）は水配管１７．１８の所
定部分の水の温度を示す図である。 図中、１・・・圧縮機、２・・・凝縮器、３・・・乾式
蒸発器、４・・・満液式蒸発器、１０，１１，１２，１
３．１４．１５・・・配管、１７．１８・・・水配管、
である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機と凝縮器と蒸発器の間を冷媒を導通する配
   管で連結して冷凍サイクルを構成し、且つ該蒸発器に水
   又はブラインを通す冷凍機において、前記蒸発器を複数
   個設けるとともに、該複数個の蒸発器には該複数個の蒸
   発器へ通す水またはブラインを該複数個の蒸発器に並列
   又は直列に切り替えて供給する切り替え手段を取り付け
   たことを特徴とする冷凍機。
2. （２）前記複数個の蒸発器の内、水またはブラインを直
   列に供給した時に最後尾に位置することとなる蒸発器を
   乾式蒸発器としたことを特徴とする請求項（１）記載の
   冷凍機。
3. （３）前記複数個の蒸発器の内少なくとも１つが満液式
   蒸発器である請求項（１）又は（２）記載の冷凍機であ
   って、該冷凍機には水またはブラインの温度降下によっ
   て凍結の恐れが生じたことを冷媒の蒸発温度、又は水ま
   たはブラインの温度、又は冷媒の蒸発圧力で検知し、前
   記満液式蒸発器への冷媒供給量を低めに制限する制御手
   段を設けたことを特徴とする冷凍機。
4. （４）前記冷凍機には、水またはブラインを複数個の蒸
   発器に並列に供給するときの水またはブラインの蒸発器
   出口温度設定値よりも、複数個の蒸発器に直列に供給す
   るときの水またはブラインの蒸発器出口温度設定値を低
   く設定し、該水またはブラインの温度がそれぞれその設
   定値以下とならないように冷媒供給量を低めに制限する
   制御手段を設けたことを特徴とする請求項（１）又は（
   ２）記載の冷凍機。