JPH0271057A - 多段圧縮冷凍機の膨張弁の制御方法 - Google Patents

多段圧縮冷凍機の膨張弁の制御方法

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JPH0271057A
JPH0271057A JP22432988A JP22432988A JPH0271057A JP H0271057 A JPH0271057 A JP H0271057A JP 22432988 A JP22432988 A JP 22432988A JP 22432988 A JP22432988 A JP 22432988A JP H0271057 A JPH0271057 A JP H0271057A
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JP
Japan
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expansion valve
evaporator
temperature
intermediate pressure
refrigerant
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JP22432988A
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Yuji Kataoka
片岡 裕司
Koji Hara
原 孝司
Masao Ochi
越智 昌夫
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Ulvac Inc
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Ulvac Inc
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/07Details of compressors or related parts
    • F25B2400/072Intercoolers therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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    • F25B2400/13Economisers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B2600/25Control of valves
    • F25B2600/2509Economiser valves

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  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)

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) この発明は、冷凍食品の冷蔵又は凍結、化学製品の製造
、医薬品の製造等の際に使用される多段圧縮冷凍機の膨
張弁の制御方法に関するものである。
(従来の技術) 従来の膨張弁の制御方法に用いられる多段圧縮冷凍機、
特に2段圧縮冷凍機は、第2図に示されるように高段圧
縮機1で凝縮圧力(例えば、18kgf/aJabs)
にまで加圧された高温高圧(例えば、70℃、18kg
 real abs)の冷媒蒸気を凝縮器2で液化して
から分流し、分流した冷媒の一方をそのまま中間冷却器
4に送り、分流した冷媒の他方を中間圧膨張弁3で中間
圧力まで減圧し、そして減圧による冷媒の一部の気化に
よって、冷媒自身の温度を中間圧力に相当する飽和温度
(例えば、−20℃)にまで下げている。その後、中間
圧膨張弁3で減圧された分流した冷媒の他方は中間冷却
器4に送られている。中間冷却器4では、中間圧膨張弁
3で減圧された分流した冷媒の他方によって、そのまま
中間冷却器4に送られてきた分流した冷媒の一方を冷却
(例えば、−10°C)している。中間冷却器4で冷却
された分流した冷媒の一方は主膨張弁5に送られ、そこ
で蒸発圧力(例えば、0.5kgf/ajabs)にま
で減圧され、冷媒の一部が気化することによって蒸発温
度(例えば、−60℃)にまで温度が下がるようになる
。減圧された冷媒はこの状態で蒸発器6に送られ、被冷
却物(図示せず)と熱交換しながら低温低圧(例えば、
0.5kgrlcdabs 、−60°C以下)で蒸発
するようになる。蒸発した冷媒蒸気は低段圧縮機7で中
間圧力(例えば、3 kgf/aIrabs )にまで
加圧している。加圧によって温度の上昇(例えば、40
℃)した冷媒蒸気を中間冷却器4に送り、そこで加圧さ
れた冷媒蒸気と、中間圧膨張弁3で減圧されてから送ら
れてきた冷媒の他方の他方とを混合し、混合した冷媒の
温度を高段圧縮機lの吸込温度に適した温度(例えば、
−10℃)してから、これを中間冷却器4より流出させ
て、高段圧縮機lに送り、そこで再び凝縮圧力にまで加
圧している。蒸発器6の入口又は本体には測温センサ8
が設けられ、蒸発器6での冷媒の蒸発温度が測定される
ようになっている。また、蒸発器6の出口にも測温セン
サ9が設けられている。測温センサ9によって測定され
る蒸発器6の出口温度と、測温センサ8によって測定さ
れる蒸発器6での冷媒の蒸発温度との差が蒸発器6の出
口における冷媒の過熱度になるが、各測温センサ8.9
からの温度信号は主膨張弁用コントローラlOに入力さ
れ、そこで演算されてから出力信号を主膨張弁5に送っ
ている。ここ出力信号により主膨張弁5の弁開度を制御
して、蒸発器6での冷媒の過熱度が一定になるようにし
ている。また、中間圧膨張弁3で減圧された後の分流し
た冷媒の他方の入る中間冷却器4の入口には測温センサ
11が設けられ、冷媒の中間圧力に相当する飽和温度が
測定されている。低段圧縮機7で加圧された冷媒蒸気と
、中間圧膨張弁3で減圧されてから送られてきた冷媒の
他方とを混合してから高段圧縮機1に送る中間冷却器4
の出口にも測温センサ12が設けられている。測温セン
サ12によって測定される中間冷却器4の出口温度と、
測温センサ11によって測定される中間冷却器4の入口
温度との差が中間冷却器4の出口における冷媒の過熱度
になるが、各測温センサ11.12からの温度信号は中
間圧膨張弁用コントローラ13に入力され、そこで演算
されてから出力信号を中間圧膨張弁3に送っている。
この出力信号により中間圧膨張弁3の弁開度を制御して
、中間冷却器4での冷媒の過熱度が一定になるようにし
ている。
(発明が解決しようとする課題) 従来の膨張弁の制御方法は、上記のように中間圧膨張弁
3と、主膨張弁5との弁開度をそれぞれ独立に制御して
、中間冷却器4と蒸発器6とにおける冷媒の過熱度が一
定になるようにしている。
しかしながら、主膨張弁5の弁開度の変動は中間冷却器
4における冷却熱量を変動させ、中間圧膨張弁3の弁開
度の制御に影響をあたえるようになる。また、中間圧膨
張弁3と、主膨張弁5とは共に同じ凝縮器2で液化され
た冷媒を流すため、中間圧膨張弁3の弁開度の変動は、
主膨張弁5の弁開度の制御に影響をあたえるようになる
。その場合、一方の弁の弁開度の変動は、他方の弁の弁
開度の制御に対し、時間的な遅れを伴って影響するため
、中間圧膨張弁3と、主膨張弁5とは、同一周期で位相
のずれの生じる周期的変動を繰り返す、いわゆるハンチ
ングを起こし易くなった。このハンチングは、特に蒸発
温度が低くなるにつれて、主膨張弁5に流れる冷媒流量
より中間圧膨張弁3に流れる冷媒流量の方が増加するか
ら、−60°C以下では必ずといってよいほど生じ、そ
の度合いも激しくなる。そのため、蒸発器6に適僅の冷
媒流量を流すことが困難となり、しかも蒸発温度が変動
]7て、蒸発器6での熱交換が適切に行われなくなり、
蒸発器6で被冷却物を効率的に冷却するうえにおいて悪
影響を与え、冷凍機の性能を下げると共に、過大な容量
の冷凍機を必要とする等の問題点をもっていた。
この発明は従来の方法のもつ問題点を解決して、ハンチ
ングを生じることなく、膨張弁の弁開度を制御すること
によって、蒸発器で被冷却物を効率的に冷却し、冷凍機
の性能を上げると共に、冷凍機を小型化することのでき
る多段圧縮冷凍機の膨張弁の制御方法を提供することを
目的としている。
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために、この発明の多段圧縮冷凍機
の膨張弁の制御方法は、主膨張弁の弁開度の制御につい
ては従来の方法と同様であるが、中間圧膨張弁の弁開度
の制御については従来の方法と異なり、中間圧膨張弁で
減圧された冷媒の入る中間冷却器の入口に設けた測温セ
ンサと、混合した冷媒を流出させる中間冷却器の出口に
設けた測温センサとからの温度信号を中間圧膨張弁用コ
ントローラに入力する代わりに、蒸発器の入口又は本体
に設けられた測温センサと、混合した冷媒を流出させる
中間冷却器の出口に設けた測温センサとからの温度信号
を中間圧膨張弁用コントローラに入力させ、そこで演算
してから出力信号を中間圧膨張弁に送って、中間圧膨張
弁の弁開度の制御を行うことを特徴としている。
(実施例) 以下、この発明の実施例について図面を参照しながら説
明する。
第1図はこの発明の実施例に用いられる2段圧縮冷凍機
を示している。この2段圧縮冷凍機の構成は、従来の方
法に用いられる2段圧縮冷凍機を示す第1図と同一符号
のものは同−又は相当部分を示しているため、その説明
を省略するが、従来の2段圧縮冷凍機と異なるところは
、中間圧膨張弁3で減圧された冷媒の入る中間冷却器4
の入口には測温センサが設けられておらず、蒸発器6の
入口に設けられた測温センサ8と、混合した冷媒を流出
させる中間冷却器4の出口に設けられた測温センサ12
とからの温度信号が中間圧膨張弁用コントローラ13に
入力されている点である。
したがって、この発明の実施例においては、主膨張弁5
の弁開度の制御は従来と同様であるが、中間圧膨張弁3
の弁開度の制御は、蒸発器6の入口に設けられた測温セ
ンサ8と、混合した冷媒を流出させる中間冷却器4の出
口に設けられた測温センサ12とからの温度信号を中間
圧膨張弁用コンントローラ13に入力させ、そこで演算
してから出力信号を中間圧膨張弁3に送って、中間圧膨
張弁3を作動させるものである。
なお、上記実施例に用いられる測温センサはサーミスタ
、白金、ニッケル等の測温抵抗体を用いてもよいし、ま
た熱電対等の温度センサを用いてもよい。また蒸発器の
入口に測温センサを設けて、蒸発器での冷媒の蒸発温度
を測定しているが、蒸発器の本体に測温センサを設けて
、蒸発器での冷、媒の蒸発温度を測定してもよい。更に
、上記実施例に用いられた冷凍機は2段圧縮を行うもの
であるが、これに限らず、3段圧縮以上を行う多段圧縮
冷凍機を用いてもよい。更にその上、上記実施例では、
主膨張弁用コントローラに温度信号を入力する蒸発器の
入口に設けられた測温センサと、中間圧膨張弁用コント
ローラに温度信号を入力する蒸発器の入口に設けられた
測温センサとは同じものを使用しているが、各測温セン
サが蒸発器の入口に設けられているならば、これらは異
なったものであってもよい。
ところで、上記実施例では測温センサによって温度を測
定しているが、冷媒の蒸発中、液と蒸気との状態は飽和
状態で共存し、冷媒の圧力と温度とが一定の関係を保つ
ため、温度を測定する代わりに、圧力センサで冷媒の蒸
発圧力を測定し、圧力センサからの圧力信号をコントロ
ーラに入力し、そこで温度に換算してから演算して、出
力信号を膨張弁に送って、膨張弁の弁開度を制御しても
よい。
(発明の効果) この発明は、上記のように蒸発器の入口又は本体に設け
られた測温センサと、混合した冷媒を流出させる中間冷
却器の出口に設けられた測温センサとからの各温度信号
を中間圧膨張弁用コントローラに入力させ、そこで演算
してから出力信号を中間圧膨張弁に送ることによって、
中間圧膨張弁の弁開度の制御を行っているので、ハンチ
ングを生じることなく、膨張弁の弁開度の制御ができ、
蒸発器で被冷却物を効率的に冷却して、冷凍機の性能を
上げると共に、冷凍機を小型化することが可能になる等
の効果を奏するようになる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例に用いられる2段圧縮冷凍機
を示す説明図である。第2図は従来の方法に用いられる
2段圧縮冷凍機を示す説明図である。 図中、 1・・・ 2・・・ 3・・・ 4・◆・ 5・・・ 6・・・ 7・・・ 8・・・ 9・・・ 10・・・ U・・・ 12・・・ 13・・・ なお、図中、 示す。 ・高段圧縮機 ・凝縮器 ・中間圧膨張弁 ・中間冷却器 ・主膨張弁 ・蒸発器 ・低段圧縮機 ・測温センサ ・測温センサ ・主膨張弁用コントローラ ・測温センサ ・測温センサ ・中間圧膨張弁用コントローラ 同一符号は同−又は相当部分を

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、液化した冷媒の一方をそのまま中間冷却器に送り、
    他方を中間圧膨張弁で減圧してから中間冷却器に送り、
    そのまま中間冷却器に送られてきた液化した冷媒の一方
    を中間冷却器で冷却してから主膨張弁に送り、主膨張弁
    で減圧してから蒸発器に送り被冷却物と熱交換しながら
    蒸発させ、そして蒸発した冷媒を低段圧縮機により中間
    圧まで加圧してから中間冷却器に送り、そこで加圧され
    た冷媒と、中間圧膨張弁で減圧されてから送られきた冷
    媒の他方とを混合し、混合した冷媒を中間冷却器より流
    出させて高段圧縮機に送り、高段圧縮機で凝縮圧力まで
    加圧してから凝縮器に送って液化させる多段圧縮冷凍機
    において、蒸発器の入口又は本体に設けられた測温セン
    サと、蒸発器の出口に設けられた測温センサとからの各
    温度信号を主膨張弁用コントローラに入力させ、そこで
    演算してから出力信号を主膨張弁に送って、その弁開度
    を制御すると共に、蒸発器の入口又は本体に設けられた
    測温センサと、混合した冷媒を流出させる中間冷却器の
    出口に設けられた測温センサとからの各温度信号を中間
    圧膨張弁用コントローラに入力させ、そこで演算してか
    ら出力信号を中間圧膨張弁に送って、その弁開度も制御
    することを特徴とする多段圧縮冷凍機の膨張弁の制御方
    法。 2、主膨張弁用コントローラに温度信号を入力する蒸発
    器の入口又は本体に設けられた測温センサと、中間圧膨
    張弁用コントローラに温度信号を入力する蒸発器の入口
    又は本体に設けられた測温センサとは同じものであるこ
    とを特徴とする請求項1記載の多段圧縮冷凍機の膨張弁
    の制御方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4127754A1 (de) * 1991-08-22 1993-02-25 Bitzer Kuehlmaschinenbau Gmbh Zwischenkuehlung
JP2008241125A (ja) * 2007-03-27 2008-10-09 Sanyo Electric Co Ltd 冷凍装置

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