JPH04165268A - ターボ冷凍機 - 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、２種類の冷媒を入れ替えることによって、そ
のいずれの冷媒でも運転できるターボ冷凍機に関するも
のである。

〔従来技術〕

ターボ冷凍機或いはヒートポンプ用冷媒としてフロンＲ
−１１が使用されていたが、このフロンＲ−１１は成層
圏に上昇する太陽光線により分解し、オゾン層を破壊す
るとのことで、その代替品としてフロンＲ−１２３を使
用できるようターボ冷凍機のモデルチェンジが行なわれ
つつある。しかし、冷媒メーカの事情でフロンＲ−１２
３は未だ充分な量が供給できないため、現在者メーカは
フロンＲ−１１でもフロンＲ−１２３でも運転できるタ
ーボ冷凍機の開発及び製造が計画されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のように、将来用にフロンＲ−１２３で使用できる
ように設計されたターボ冷凍機にフロンＲ−１１を使用
した場合、下記のような問題が生じる。

フロンＲ−１２３はフロンＲ−１１に比べて高沸点であ
り、冷媒能力当りの冷媒の体積流量が大きいため、ディ
フューザの冷媒流路の面積即ち幅をフロンＲ−１１の場
合より広く作る必要がある。

このような構造のターボ冷凍機にフロンＲ−１１を使用
する場合、ディフューザの流路面積が広過ぎてターボ冷
凍機の効率が低下する欠点があり、更にターボ冷凍機の
サージ現象が発生しやすくなるという欠点もある。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、上記問題点
を除去し、フロンＲ−１１にもフロンＲ−１２３にも更
にその他の冷媒でも運転できるターボ冷凍機を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため本発明は、ターボ圧縮機、コン
デンサ及びクーラを具備し、これらを冷媒通路管で接続
し、複数種類の冷媒を入れ替えることによっていずれの
冷媒でも運転できるターボ冷凍機において、ターボ冷凍
機に封入された冷媒の種別を検出する冷媒種別検出手段
と、該冷媒種別検出手段から得られる検出信号によって
ターボ圧縮機のディフューザの流路の面積を変化される
流路面積変更手段とを設けたことを特徴とする。

また、流路面積変更手段は、ディフューザの流路内に押
し後退されることより流路面積を変更する可動ディフュ
ーザ壁を具備し、冷媒種別検出手段により検出された冷
媒が低沸点冷媒の場合は可動ディフューザ壁を流路内に
押し出して流路面積を小キくシ、高沸点冷媒の場合は可
動ディフューザ壁を流路内から後退させ流路面積を大き
くすることを特徴とする。

また、冷媒種別検出手段は、差圧スイッチを具備し、該
差圧スイッチの一方の圧力検出端の内部に複数冷媒の内
の１つを気液混合状態で封入した密閉容器の該冷媒気相
圧力を導き、密閉容器はコンデンサとクーラの間に配置
され当該ターボ冷凍機に使用される冷媒が気液混合状態
で封入された密閉状貯液室の冷媒液相の中に浸すと共に
、該密閉状貯液室の冷媒気相圧力を差圧スイッチの他方
の圧力検出端の内部に導き、密閉容器内に封入され冷媒
の気相圧力と前記密閉貯液室内の冷媒の気相圧力の差よ
り当該ターボ冷凍機で使用されている冷媒の種別を検出
することを特徴とする。

〔作用〕

上記のように冷媒種別検出手段を設けたことにより、そ
れが検知した信号により冷媒の種類、例えばフロンＲ−
１２３かフロンＲ−１１かを識別し、それに応じそディ
フューザの流路面積を広く又は狭くすることにより、タ
ーボ冷凍機を効率よく運転できる。

また、冷媒種別検出手段は冷凍サイクルの途中に設けら
れ、ターボ冷凍機の中の冷媒と密閉容器の中の冷媒の圧
力差により差圧スイッチを作動きせることにより簡単に
当該ターボ冷凍機で使用している冷媒を検出できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第３図は本発明のターボ冷凍機の概略構成を示す図であ
る。本ターボ冷凍機は、フロンガスのような冷媒をター
ボ圧縮機１２、コンデンサ１３及びクーラ１１等を使用
して、圧縮、凝縮、減圧及び蒸発を連続して繰り返すこ
とにより冷凍サイクルを完成している。前記コンデンサ
１３は連絡管２４により、狭い通路であるオリフィス１
４に連通し、該オリフィス１４は密閉状貯液室２６の一
側に連通している。該密閉状貯液室２６の反対側は連絡
管２５により、クーラ１１に連通している。ターボ圧縮
機１２に前記クー２１１とコンデンサ１３が連結されて
いる。

前記オリフィス１４とクーラ１１との間に後述する冷媒
種別検出手段として作用する差圧スイッチ２７を設けて
いる。前記密閉状貯液室２６の中は本ターボ冷凍機中の
冷媒が液相２６ａと気相２６ｂとに分かれて存在する。

この液相冷の中に密閉容器１５が浸された状態で配置さ
れている。該密閉容器１５の上部、即ち気相２６ｂが差
圧スイッチ２７の一方の圧力検出端である室１９に連通
している。該差圧スイッチ２７はダイヤフラム１７によ
り、２個の室１９と室２０に仕切られ、該室２０は前記
密閉状貯液室２６の冷媒の気相２６ｂに連通している。

該ダイヤフラム１７に一端が固定され押し棒２８が他方
の検出端である室２０を貫通してスイッチ２１に枢着さ
れ、該スイッチ２１は接点２２．２３を具備している。

また、前記室１９の中でスプリング１８がダイヤフラム
１７を常に室２０側に押圧している。

上記構成の差圧スイッチ２７、即ち冷媒種別検出手段は
次のように動作する。前記密閉容器１５の中のフロンＲ
−１２３又はフロンＲ−１１のいずれか一方を気液混合
状態で封入し、該密閉容器１５の中の圧力を差圧スイッ
チ２７の一方の圧力検出端である室１９に導入する。密
閉容器１５の内の封入冷媒１６が高沸点系のフロンＲ−
１２３である場合について説明する。

ターボ冷凍機の中の封入冷媒が同一のフロンＲ−１２３
の場合には、前記密閉容器１５の封入冷媒フロンＲ−１
２３と同圧となり、スプリング１８の押圧力によりダイ
ヤフラム１７は第３図の右方向に押され、スイッチ２１
は閉じ、端子２２と端子２３が短絡状態となる。このこ
とにより、ターボ冷凍機に使用中の冷媒がフロンＲ−１
２３であることを検出できる。一方、ターボ冷凍機の中
の冷媒がフロンＲ−１１である場合は、密閉容器１５の
封入冷媒フロンＲ−１２３の方が低圧であるためダイヤ
フラム１７が左方に押され、スイッチ２１が開となり端
子２２と端子２３との間が開放状態となる。これにより
ターボ冷凍機に使用中の冷媒がフロンＲ−１１であるこ
とを検出できる。

第１図は冷媒種別検出手段とターボ圧縮機の関連を示す
概略図である。ターボ圧縮機１２はクーラ１１から蒸発
した冷媒ガスを吸入し、凝縮するに必要な圧力まで圧縮
し、冷媒回路中に高温高圧冷媒を送り出す冷凍装置の心
臓部である。羽根車軸１０に固定された羽根車７がケー
シング９の中で回転することにより、その遠心力により
矢印Ａ方向に冷媒ガスを吸入して圧縮する。この羽根車
７を出た冷媒ガスの流れはディフューザの流路３０によ
り減速させられて圧力に変えられ、渦巻ケーシング８に
流入する。前記ディフューザの流路面積の調節は可動デ
ィフューザ壁６が該流路内に突出したり引き込んだりす
ることにより行なわれる。即ち、前記可動ディフューザ
壁６に固定されたロッド５が第２図に示すようにカム４
のＣ方向の回転により矢印Ｂ方向に移動する。

前記カム４はカム軸２９に固定詐れ、且つ該カム軸２９
はアクチュエータモータ３の軸に連結されている。従っ
て、アクチュエータモータ３の回転によりカム軸２９及
びカム４が回転し、ロッド５を移動きせる。

前述の冷媒種別検出手段１（差圧スイッチ２７）により
検出された検出信号をコントローラ２に入れると、コン
トローラ２はアクチュエータモータ３を作動させ、カム
４を回転させて、可動ディフューザ壁６を移動させ、デ
ィフューザの流路３０の面積を広くしたり、狭くしたり
自動的に行なうことができる。

図中、３１は０リング等のシール機構、３２は軸受であ
る。

なお、このコントローラ２により自動に行なう代わりに
、冷媒種別検出手段１、即ち、差圧スイッチ２７により
、冷媒種別が検出した後、この検出を確認することによ
り、手動で操作して行なうこともできる。

前述のように、フロンＲ−１２３はフロンＲ−１１に比
べて高沸点で冷凍能力当りの冷媒の体積流量が大きいた
めディフューザの流路面積を広くし、逆にフロンＲ−１
１の場合は狭くする。

上記実施例では、フロンＲ−１１とフロンＲ−１２３の
２種類の冷媒を入れ換えて使用するターボ冷凍機につい
て説明したが、同様に複数種類の冷凍能力当９の冷媒の
体積流量が異なる冷媒を使用したターボ冷凍機において
も本発明は適用できることは当然である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ターボ冷凍機はそ
れに使用する冷媒の種類に応じて最適のディフューザの
通路面積が得られるので、下記のような優れた効果が得
られる。

（１）冷媒の種類が変わっても、ターボ冷凍機の効率の
低下が少なくなり、その結果省エネルギーになる。

（２）ターボ冷凍機のサージング現象が防止され、安定
動作範囲が広がり運転の信頼性が向止す第１図は本発明
のターボ冷凍機の作用を説明するための図、第２図は第
１図の要部の１１矢視図、第３図は本発明のターボ冷凍
機の概略構成を示す図である。

図中、１・・・・冷媒種別検出手段、２・・・・コント
ローラ、３・・・・アクチュエータモータ、４・・・・
カム、５・・・・ロッド、６・・・・可動ディフューザ
壁、７・・・・羽根車、８・・・・渦巻ケーシング、９
・・・・ケーシング、１０・・・・羽根車軸、１１・・
・・クーラ、１２・・・・ターボ圧縮機、１３・・・・
コンデンサ、１４・・・・オリフィス、１５・・・・密
閉容器、１６・・・・封入冷媒、１７・・・・ダイヤプ
ラム、１９゜２０・・・・室、２１・・・・スイッチ、
２２．２３・・・・端子、２４．２５・・・・連絡管、
２６・・・・密閉状貯液室、２７・・・・差圧スイッチ
、２Ｂ・・・・押し棒、２９・・・・カム軸、３０・・
・・ディフューザ流路。

特許出願人　株式会社荏原製作所 代理人　弁理士　熊　谷　隆（外１名）キ１衣５′１オ
匁４改 第１図 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ターボ圧縮機、コンデンサ及びクーラを具備し、
   これらを冷媒通路管で接続し、複数種類の冷媒を入れ替
   えることによっていずれの冷媒でも運転できるターボ冷
   凍機において、 前記ターボ冷凍機に封入された冷媒の種別を検出する冷
   媒種別検出手段と、 該冷媒種別検出手段から得られる検出信号によって前記
   ターボ圧縮機のディフューザの流路の面積を変化させる
   流路面積変更手段とを設けたことを特徴とするターボ冷
   凍機。
2. （２）前記流路面積変更手段は、ディフューザの流路内
   に押し該流路内から後退されることより流路面積を変更
   する可動ディフューザ壁を具備し、前記冷媒種別検出手
   段により検出された冷媒が低沸点冷媒の場合は前記可動
   ディフューザ壁を流路内に押し出して流路面積を小さく
   し、高沸点冷媒の場合は前記可動ディフューザ壁を流路
   内から後退させ流路面積を大きくすることを特徴とする
   請求項（１）記載のターボ冷凍機。
3. （３）前記冷媒種別検出手段は、差圧スイッチを具備し
   、 該差圧スイッチの一方の圧力検出端の内部に前記複数冷
   媒の内の１つを気液混合状態で封入した密閉容器の該冷
   媒気相圧力を導き、 前記密閉容器は前記コンデンサとクーラの間に配置され
   当該ターボ冷凍機に使用される冷媒が気液混合状態で封
   入された密閉状貯液室の冷媒液相の中に浸すと共に、該
   密閉状貯液室の冷媒気相圧力を前記差圧スイッチの他方
   の圧力検出端の内部に導き、 前記密閉容器内に封入され冷媒の気相圧力と前記密閉貯
   液室内の冷媒の気相圧力の差より当該ターボ冷凍機で使
   用されている冷媒の種別を検出することを特徴とする請
   求項（１）記載のターボ冷凍機。