JPH0593550A

JPH0593550A - 冷凍システム

Info

Publication number: JPH0593550A
Application number: JP3105094A
Authority: JP
Inventors: Susumu Sakaida; 進堺田
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1991-04-11
Filing date: 1991-04-11
Publication date: 1993-04-16

Abstract

(57)【要約】【目的】部分負荷時においても省エネルギー効果の高
い冷凍システムをうる。【構成】複数の冷凍機を組み合わせて一台の冷凍機と
同一の機能を有するように構成した冷凍システムにおい
て、複数の冷凍機の夫々の蒸発器Ｅ₁，Ｅ₂，Ｅ₃には
冷水２を直列に通水し、また、夫々の凝縮器Ｃ₁，
Ｃ₂，Ｃ₃には冷却水１を前記蒸発器への冷水の通水順
序と同一順序で直列に通水するように構成したものであ
り、また、上記各冷凍機を圧縮式とし、圧縮機Ａ₁，Ａ
₂，Ａ₃の性能に差を設け、負荷の大きさ等に応じて選
択して運転台数を制御できるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷凍システムに係り、
特に複数の冷凍機を組み合わせて一台の冷凍機と同一の
機能を有するように構成した冷凍システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】昨今、地域冷暖房の有効性が認識され、
それに応じた大型冷凍機の需要が増大している。機械１
台の最大能力には限界があって、それ以上の能力を求め
られる場合には、冷凍システム全体の経済性を考慮し
て、複数の冷凍機を組み合わせたり、複数の冷凍機を結
合してあたかも１台の冷凍機を構成させることが行われ
て来ており、これは既知の技術となっている。此等の既
知の事例の一つは図３のごとき圧縮式冷凍機があり、冷
媒系を共通とし、同一性能の圧縮機を並列配置したもの
で、単に一台の圧縮機の冷凍機と対比して図の場合３倍
の能力を有するだけのものである。此れに対し複数の圧
縮機を有する場合の省エネルギー性を考慮して図２のよ
うに蒸発器、凝縮器に通水する冷水、冷却水を直列と
し、その直列通水方法を逆方向にすることが提案され、
例えば特開昭５６−２３６７１号、特開昭５５−１３４
２５４号公報などに示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の冷凍
システムの問題点を解決し、更に省エネルギー化した冷
凍システムを提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、複数の冷凍機を組み合わせて一台の冷
凍機と同一の機能を有するように構成した冷凍システム
において、複数の冷凍機の夫々の蒸発器には冷水を直列
に通水し、また、夫々の凝縮器には冷却水を前記蒸発器
への冷水の通水順序と同一順序で直列に通水するように
構成したことを特徴とする冷凍システムとしたものであ
る。上記冷凍システムにおいて、冷凍システムを構成す
る各々の冷凍機は圧縮式であり、その圧縮機の性能、特
に圧縮比に有為的な差を設けるのがよく、また、負荷の
大きさ、冷水及び冷却水温度に応じて選択して運転台数
を制御できるように構成することにより、冷凍システム
を部分負荷状態でも高効率で使用できる。

【０００５】

【作用】本発明の概略説明図である図１と従来例の概略
説明図である図２及び図３を対比して説明する。図２は
直列通水逆方向、図１は本発明になる直列通水順方向を
対比して示しているが、本発明の特長を生かすべく単に
通水を順方向にするだけでなく、部分負荷時の台数制御
についても省エネルギー手法を加味しようとしている。
図３のシステムと図２のシステムを比較した時は図２の
システムが省エネルギー的に優れていることは、図３及
び図２に付した温度関係図である図８〜図１２で明瞭で
ある。此等の温度関係図は理解に便なるよう概略で示し
たものであり、細かくは詳細な伝熱理論で説明しても近
似した結果が得られるものである。図３仕様の温度条件
を、図１１及び図１２に示す。１００％負荷運転時は、
（凝縮温度−蒸発温度）＝温度ヘッドと表現した場合、
図１１のように３台の圧縮機が温度ヘッド３４℃で運転
されているから、この単機の所要エネルギーを１とする
と合計では１×３＝３のエネルギーを消費する。冷却水
温が２８℃に降下した状態で２／３の大きさの負荷に対
しては、１台の圧縮機を停止するとして、温度ヘッドは
図１２のように２８℃と考えると此の時必要なエネルギ
ーは28／34×２＝１．６５となっている。

【０００６】図２は、冷水、冷却水を直列通水して逆方
向に流しているが此の場合の仕様の温度条件を図８〜図
１０に示す。１００％負荷運転時は図８のように温度ヘ
ッド３０℃であるから、30／34×３＝２．６５であり、
図３に比して１２％もの省エネルギーとなっている。此
処でも所要エネルギーは説明を判り易くするために単に
温度ヘッドにのみ左右されるとして示している。冷却水
温が２８℃に降下した状態で２／３の大きさの負荷に対
しては１台の圧縮機を停止して図９の温度条件になると
考えると、所要エネルギーは26／34×２＝１．５３とな
り、図３に比して約７％の省エネルギーとなっている。
本発明になる図１は、１００％負荷時では図５のように
必要なエネルギーは26／34＋30／34＋34／34＝２．６５
であり、また、冷却水温２８℃の２／３負荷時では図６
のように24／34＋28／34＝１．５３であり、更には冷却
水温２０℃の１／３負荷時では図７のように18／34＝
０．５３であり、これは所要動力が見掛け上図２のもの
と全く同一となっていて、本発明の図１のごとき直列順
方向通水が基本的には省エネルギーに向いていることが
判る。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を実施例で具体的に説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。実施例１図１に本発明の冷凍システムの概略説明図を示す。図１
において、冷凍機は、圧縮機Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃と蒸発器
Ｅ₁，Ｅ₂，Ｅ₃及び凝縮器Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃からなっ
ており、ここでは冷凍機は３台、すなわちＡ₁，Ｅ₁，
Ｃ₁とＡ₂，Ｅ₂，Ｃ₂及びＡ₃，Ｅ₃，Ｃ₃からなる
冷凍機が設けられて冷凍システムを構成している。そし
て、冷却水１は凝縮器中をＣ₁，Ｃ₂，Ｃ₃の順に流
れ、また冷水２は蒸発器中をＥ₁，Ｅ₂，Ｅ₃の順に流
れている。冷却水１は当初３２℃であるが、凝縮器の温
度、Ｃ₁で３５℃、Ｃ₂で３７℃、Ｃ₃で３９℃で温め
られて、Ｃ₁では３２℃→３４℃へ、Ｃ₂では３４℃→
３６℃へ、Ｃ₃では３６℃→３８℃となり、最終的には
３８℃でＣ₃から流出する。一方、冷水２は当初１３℃
であるが、蒸発器で蒸発熱を奪われて冷却され、それぞ
れＥ₁では１３℃→１１℃になり、Ｅ₂では１１℃→９
℃になり、Ｅ₃では９℃→７℃になって冷房負荷に使用
される。

【０００８】その温度変化を示した図が、図５〜図７で
ある。図５が１００％負荷時、図６が２／３負荷時、図
７が１／３負荷時の場合の温度変化図である。次に圧縮
機の運転についてみると、圧縮機は概して定格設計点又
はその近傍で最高効率が得られ、仕様点を外れるに従っ
て効率が低下するものでありその様子は図４に示すごと
くである。本発明になる図１のシステムに於いては図５
に示す温度ヘッドで設計された圧縮機（夫々の設計点が
Ａ点となるように設計する。）を図６、図７で運転する
と表１のようになる。

【０００９】

【表１】

【００１０】これを従来例の図２のシステムと比較する
と、図２において図８で示す１００％負荷時の設計点を
図４のＡ点とすると、図９では圧縮比２６／３０＝８７
％のＢ点にあり、図１０では圧縮比１８／３０＝６０％
のＣ点にあって、図８に対比して、図９、図１０は温度
ヘッドは小さくなっているとは云え、効率の低い運転点
で、実際上での動力低減がやゝ小さ目と云うことになっ
ている。したがって、図１のシステムの方が設計点から
の逸脱が小さく、高効率を得ることができる。また、図
１のシステムの長所は、夫々の圧縮機の温度ヘッドに差
があることである。仮に冷却水温度３２℃のまゝ負荷の
大きさが１／３に低下した時の温度ヘッドは３０℃であ
り、２６℃の温度ヘッドしか持たないＡ₁では運転が困
難である。此のような場合はＡ₂又はＡ₃を選択すれば
良いのであるが、通常の使用では負荷の低減は冷却水温
度の低下を伴って生じるためＡ₃，Ａ₂，Ａ₁の順序で
台数制御するのが省エネルギーの道理に合っている。

【００１１】負荷の大きさ、冷温水及び冷却水温度に応
じての台数制御法の事例としては（１）基本台数制御順序はＡ₃→Ａ₂→Ａ₁の順で台数
を減らしていく。冷水出口温度は７℃に制御する。（２）温度条件でＡ₁の運転が難しい場合はＡ₂、Ａ₂
の運転が難しい場合はＡ₃へと移行させていく。運転が
難しいか否かは例えばターボ圧縮機であればサージング
検出装置などで判断可能であり、レシプロ、スクリュー
等の容積式圧縮機では高低圧差圧スイッチ等の信号が使
用出来る。

【００１２】

【発明の効果】本発明によれば有為的に差のある圧縮機
を組み合わせた冷凍システムであるから、夜間とか、中
間期とかのように冷却水温度が低下する状態に対して、
（上流機）、（中流機）を選択して使用することによっ
て大きな省エネルギー効果を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷凍システムの概略説明図である。

【図２】公知の冷凍システムの概略説明図である。

【図３】公知の冷凍システムの概略説明図である。

【図４】圧縮機の特性を示すグラフである。

【図５】図１のシステムの１００％負荷時の温度変化図
である。

【図６】図１のシステムの２／３負荷時の温度変化図で
ある。

【図７】図１のシステムの１／３負荷時の温度変化図で
ある。

【図８】図２のシステムの１００％負荷時の温度変化図
である。

【図９】図２のシステムの２／３負荷時の温度変化図で
ある。

【図１０】図２のシステムの１／３負荷時の温度変化図
である。

【図１１】図３のシステムの１００％負荷時の温度変化
図である。

【図１２】図３のシステムの２／３負荷時の温度変化図
である。

【符号の説明】

Ａ₁：上流機の圧縮機、Ａ₂：中流機の圧縮機、Ａ₃：
下流機の圧縮機、Ｃ，Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃：凝縮器、Ｅ，
Ｅ₁，Ｅ₂，Ｅ₃：蒸発器、１：冷却水、２：冷水

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の冷凍機を組み合わせて一台の冷凍
機と同一の機能を有するように構成した冷凍システムに
おいて、複数の冷凍機の夫々の蒸発器には冷水を直列に
通水し、また、夫々の凝縮器には冷却水を前記蒸発器へ
の冷水の通水順序と同一順序で直列に通水するように構
成したことを特徴とする冷凍システム。
【請求項２】冷凍システムを構成する各々の冷凍機が
圧縮式であり、その圧縮機の性能に差を設けていること
を特徴とする請求項１記載の冷凍システム。
【請求項３】冷凍システムを構成する各々の冷凍機
は、負荷の大きさ、冷水及び冷却水温度に応じて選択し
て運転台数を制御できるように構成したことを特徴とす
る請求項１又は２記載の冷凍システム。