JPH0633909B2 - 複数の冷水系を備えたタ−ボ冷凍装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数の冷水系を備えたターボ冷凍装置に係
り、特に、それぞれの冷水系の発停時における安定した
切換えに好適な複数の冷水系を備えたターボ冷凍装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

まず、従来のターボ冷凍機、特に２系統の冷水系を備え
たターボ冷凍機について、第４図を参照して説明する。

第４図は、従来のターボ冷凍機の略示構成図である。

従来のターボ冷凍機は、第４図に示すように、２系統の
２点鎖線で示す冷水系１ａおよび１ｂを備え、これら冷
水系１ａ，１ｂとそれぞれ熱交換可能に配設された２組
の蒸発器２ａ，２ｂが仕切板４を介して同レベルに並設
されている。

これら蒸発器２ａ，２ｂの上部に、２点鎖線で示す冷却
水系６、温水系６′と熱交換可能に凝縮器５が配設され
ている。これら蒸発器２ａ，２ｂと凝縮器５とは一体セ
ル内に構成されている。

７はターボ圧縮機、８は、凝縮器５側に開口部をもつ冷
媒槽であり、この冷媒槽８と前記蒸発器２ａ，２ｂとを
接続する冷媒配管には自動弁１１ｃ，１１ｄが具備され
ている。蒸発器２ａ底部と蒸発器２ｂ上部とを結ぶ配管
には冷媒ポンプ９ａと自動弁１１ｂ、蒸発器２ｂ底部と
蒸発器２ａ上部とを結ぶ配管には冷媒ポンプ９ｂと自動
弁１１ａとがそれぞれ具備されている。１０ａおよび１
０ｂは、それぞれ蒸発器２ａ，２ｂの冷媒液面を検知す
る冷媒液面スイッチである。

図中、実線矢印は冷媒の流れの方向を示す。またダツシ
ユ付きの線は制御信号系を示す。

冷水系１ａおよび１ｂとも運転されているときは、凝縮
器５で液化した冷媒は、冷媒槽８に流下し、冷媒槽８か
ら自動弁１１ｃおよび１１ｄを経て蒸発器２ａおよび２
ｂに入り、ここでそれぞれの冷水系１ａおよび１ｂから
熱を奪つて蒸発し、圧縮機７へ吸込まれて冷媒サイクル
を繰返す。このとき、それぞれの蒸発器２ａおよび２ｂ
内の冷媒液面は１２ａおよび１２ｂに保持されているも
のである。

この状態で運転されているとき、負荷側からの指令で、
例えば冷水系１ａのみ運転を継続し、冷水系１ｂは停止
したいという信号が入つてくると、自動弁１１ｄが全
閉、自動弁１１ａが前開となり、冷媒ポンプ９ｂが運転
を開始して蒸発器２ｂ内の冷媒を蒸発器２ａに移動さ
せ、冷媒液面スイツチ１０ｂの作動により冷媒の移動が
完了し、自動弁１１ａ全閉、冷媒ポンプ９ｂが停止し、
冷水系１ａのみの運転が継続する。

上記冷媒の移動にともない、蒸発器２ａ内の冷媒液面は
レベル１２ａから１２ａ′に上昇し、このとき蒸発器２
ａ内の蒸発現象の変化がおこり、冷媒液滴が圧縮機７へ
吸込まれる可能性があつた。この現象がしばしば起ると
圧縮機７に悪影響を及ぼすことになる。

また、上記冷水系１ａのみの運転中に負荷側から、冷水
系１ｂも通水運転したいという指令が入つて来ると、上
記通水が確認されてのち、自動弁１１ｂおよび自動弁１
１ｄが全開、冷媒ポンプ９ａが運転を開始し、蒸発器２
ａ内の冷媒を蒸発器２ｂ内へ移動させ、冷媒液面スイツ
チ１０ａが作動すると、冷媒の移動が完了し、自動弁１
１ｂは全閉、冷媒ポンプ９ａは停止し、冷水系１ａおよ
び１ｂとも運転されている状態となる。

上記冷媒の移動時、それぞれの蒸発器２ａおよび２ｂ内
での冷媒の蒸発現象のちがい、そのときのそれぞれの負
荷の状態、冷媒の移動時間等の関係から蒸発器２ａおよ
び２ｂ内の蒸発圧力が急激に低下し冷凍機の運転を停止
させるような現象が起こる心配があり、安定した冷凍運
転ができない心配があつた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のように、従来、複数の冷水系の発停で、停止しよ
うとする冷水系の蒸発器内の冷媒液は、運転中の冷水系
の蒸発器内の側に移動させるため、液の増量によるミス
トアツプの危険性、運転中の冷水系の温度のハンチング
などのトラブルが生じやすかつた。また逆に、停止系の
再起動は、運転中の冷水系側の冷媒液を再起動しようと
する系側に冷媒液をもどすとき、運転中の冷水系側の冷
媒液面の急激な低下による蒸発圧力の低下、冷水温度の
上昇などのトラブルを生じやすかつた。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになさ
れたもので、複数の冷水系の発停を行う場合、冷凍機の
運転を停止させることなく、停止している系の蒸発器の
冷媒液を安全に別の冷媒槽へ移動させ、停止している系
の冷水の凍結による冷水管破裂事故を未然に防止すると
ともに、前記発停を安定した状態で行わせうる複数の冷
水系を備えたターボ冷凍装置を提供することを、その目
的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の複数の冷水系を備
えたターボ冷凍装置に係る第一の発明の構成は、少なく
とも冷却水系と熱交換可能に配設した凝縮器と、複数の
冷水系とそれぞれ熱交換可能に配設した複数の蒸発器と
を一体セル内に構成し、冷媒を貯溜する冷媒槽を有す
る、複数の冷水系をそなえたターボ冷凍装置において、
上記複数の蒸発器は、仕切りを介して同レベルに並設さ
れたものであり、上記冷媒槽は、上記凝縮器と前記複数
の蒸発器とを結ぶ配管系とは別に独立して、前記複数の
蒸発器の上部と底部に、それぞれ制御弁を具備した配管
系によって接続されるとともに、当該冷媒槽と前記複数
の蒸発器の底部とを結ぶ前記配管系のうち、少なくとも
冷媒流出側の配管系に冷媒ポンプを備えて、前記複数の
蒸発器の連立運転と各蒸発器の単独運転との切換え時
に、前記複数の蒸発器の停止側の蒸発器の冷媒を前記冷
媒槽に移動せしめて貯溜するように、上記冷水系、前記
冷媒ポンプの発停および前記各制御弁の開閉を行う制御
回路を構成したものである。

また、上記目的を達成するために、本発明の複数の冷水
系を備えたターボ冷凍装置に係る第二の発明の構成は、
少なくとも冷却水系と熱交換可能に配設した凝縮器と、
複数の冷水系とそれぞれ熱交換可能に配設した複数の蒸
発器とを一体セル内に構成し、前記凝縮器側に開口部を
有する冷媒槽を備えた、複数の冷水系を備えたターボ冷
凍装置において、上記複数の蒸発器は、仕切りを介して
同レベルに並設されたものであり、上記冷媒槽は、前記
複数の蒸発器の底部に、それぞれ制御弁を具備した配管
系によって接続されるとともに、当該冷媒槽と前記複数
の蒸発器の底部とを結ぶ前記配管系のうち、少なくとも
冷媒流出側の配管系に冷媒ポンプを備えて、前記複数の
蒸発器の連立運転と各蒸発器の単独運転との切換え時
に、前記複数の蒸発器の停止側の蒸発器の冷媒を前記冷
媒槽に移動せしめて貯溜するように、前記冷水系、前記
冷媒ポンプの発停および前記各制御弁の開閉を行う制御
回路を構成したものである。

〔作用〕

上記の技術的手段により、複数の蒸発器の連立運転と各
蒸発器の単独運転との切換え時に、運転しない蒸発器の
冷媒を別の冷媒槽へ移動させ、反対に、単独運転から連
立運転に戻るときは、その冷媒槽にあつた冷媒を、もと
の蒸発器に戻すことができる。したがつて、複数の冷水
系の発停時において、運転中の冷水系の蒸発器内の冷媒
液量（液面）を変化させることなく発停を行うことがで
き、従来の問題点を解決するものである。

〔実施例〕

以下、本発明の各実施例を第１図ないし第３図を参照し
て説明する。

先ず、第一の発明の実施例を説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係るターボ冷凍装置の略
示構成図である。図中、先の第４図と同一符号のもの
は、従来技術と同等部分であるから、その説明を省略す
る。

第１図において、１３は、２組の蒸発器２ａ，２ｂにそ
れぞれ接続されて制御弁（自動弁）を具備する配管系に
独立して配設された密閉容器からなる冷媒槽である。１
４は、前記冷媒槽１３と前記蒸発器２ａ，２ｂ底部とを
接続する冷媒配管に設けた冷媒ポンプである。１５ａは
蒸発器２ａ底部から冷媒槽１３への流出側冷媒配管に具
備された自動弁、１５ｂは、蒸発器２ｂ底部から冷媒槽
１３への流出側冷媒配管に具備された自動弁、１５ｃ
は、冷媒槽１３から蒸発器２ａへの流入側冷媒配管に具
備された自動弁、１５ｄは、冷媒槽１３から蒸発器２ｂ
への流入側冷媒配管に具備された自動弁、１５ｅは、凝
縮器５から蒸発器２ａへの流入側冷媒配管に具備された
自動弁、１５ｆは、凝縮器５から蒸発器２ｂへの流入側
冷媒配管に具備された自動弁、１５ｇは、冷媒槽１３と
蒸発器２ｂ上部とを接続する冷媒配管に具備された自動
弁、１５ｈは、冷媒槽１３と蒸発器２ａ上部とを接続す
る冷媒配管に具備された自動弁である。

図中、冷媒配管系は実線で示し、制御信号系はダツシユ
付きの線で示した。また、実線矢印は冷媒の流れの方向
を示している。

このような構成のターボ冷凍装置の作用を説明する。

複数（本実施例では２組）の冷水系１ａ，１ｂを備えた
ターボ冷凍装置では、負荷側の要求により冷水系１ａ，
ｂとも必要（以下連立運転という）、また冷水系１ａ，
１ｂのいずれか一方が必要（以下単独運転という）な場
合がある。

連立運転中は、圧縮機７で圧縮された高温高圧の冷媒ガ
スは凝縮器５で、例えば冷却水系６と熱交換して凝縮
し、その凝縮した冷媒液は自動弁１５ｅおよび１５ｆを
通つてそれぞれの蒸発器２ａおよび２ｂに入り、ここで
冷水１ａおよび１ｂから熱を奪つて蒸発し、圧縮機７へ
吸込まれ冷凍サイクルを構成し、以下これを繰り返す。
このとき冷媒槽１３内は空であり、冷媒ポンプ１４は停
止、自動弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｇ，
１５ｈは全閉となつている。

この状態で運転中に、負荷側から冷水系１ａの単独運転
指令が入ると、自動弁１５ｆは全閉、自動弁１５ｂと１
５ｈは全開となり、冷媒ポンプ１４が運転され、蒸発器
２ｂ内の冷媒はほとんど全量が密閉された冷媒槽１３に
移動することになる。蒸発器２ｂ内の冷媒液面レベル１
２ｂが徐々に低下し、冷媒液面スイツチ１０ｂが作動
し、冷媒ポンプ１４が停止、自動弁１５ｂおよび１５ｈ
がそれぞれ全閉となり、冷水系１ａ通水、自動弁１５ｅ
全開の状態で単独運転が継続される。

なお、冷媒槽１３の冷媒保有容量は、蒸発器２ｂ内の保
有冷媒量と同等あるいはそれ以上とする。

本実施例によれば、この連立運転から単独運転への切換
え時に、蒸発器２ａ内の冷媒液面レベル１２ａは変化す
ることなく単独運転に切換わることができ、また、切換
えが完了して単独運転中も、レベル１２ａはほとんど変
化することなく安定した運転を継続できる効果がある。

また、単独運転中に、負荷側から連立運転指令がだされ
ると、冷水系１ｂが通水、自動弁１５ｄ全開、また１５
ｇあるいは１５ｈ全開となり、冷媒槽１３内の冷媒全量
を位置のヘツド差により蒸発器２ｂ内に移動させ、数分
後タイマー等の信号で自動弁１５ｄおよび１５ｇまたは
１５ｈを全閉にし、これとほぼ同等に自動弁１５ｆを全
開にすることにより蒸発器２ａの冷媒液面レベル１２ａ
をほとんど変化させることなく安定した状態で連立運転
に切換えることができる。

次に、第１の発明の他の実施例を第２図を参照して説明
する。

第２図は、本発明の他の実施例に係るターボ冷凍装置の
略示構成図である。図中、先の第１図と同一符号のもの
は同等部分であるから、その説明を省略する。

第２図の実施例が、先の第１図の実施例と異なるところ
は、密閉容器からなる冷媒槽１３Ａが、蒸発器２ａ，２
ｂより下部に位置しており、単独運転から連立運転への
切換え時に冷媒を移動させるための冷媒ポンプ１６を設
けたことである。

すなわち、冷水系１ａの単独運転から、冷水系１ａ，１
ｂの連立運転に切換える場合、第１図の実施例では、冷
媒槽１３内の冷媒を位置のヘツド差で蒸発器２ｂ内へ移
動させたものを、第２図の実施例では冷媒ポンプ１６を
運転して行うものであり、各自動弁の開，閉は第１図の
実施例と同等である。

また、上記冷媒ポンプ１６のかわりに、自動弁１７を具
備する冷媒配管を、冷媒槽１３ａを凝縮器５とを結ぶよ
うに設けても同様の効果を得ることができる。すなわ
ち、この場合の動作としては、単独運転から連立運転へ
切換え時、冷媒槽１３Ａから冷媒を移動させるときに、
自動弁１５ｇおよび１５ｈは全閉とし、自動弁１７を全
開として、凝縮器５の冷媒ガス圧で冷媒ポンプ１６の作
用の代替を行うものである。

次に、第二の発明の実施例を第３図を参照して説明す
る。

第３図は、本発明のさらに他の実施例に係るターボ冷凍
装置の略示構成図である。図中、先の第４図と同一符号
のものは、従来技術と同等部分であるから、その説明を
省略する。

第３図の実施例が、第１，２図の実施例と異なるところ
は冷媒槽が独立した密閉容器１３，１３Ａではなく、第
４図の従来例と同様、凝縮器５側に開口部をもつ冷媒槽
８Ａを設けたものである。

第３図において、１８ａ，１８ｂは、蒸発器２ａ，２ｂ
に設けた液面コントローラである。

２０ａは、冷媒槽８Ａ底部から蒸発器２ａ底部への流入
側冷媒配管に具備された制御弁、２０ｂは、冷媒槽８Ａ
底部から蒸発器２ｂ底部への流入側冷媒配管に具備され
た制御弁、２１は、蒸発器２ａから冷媒槽８Ａへの流出
側冷媒配管に設けた冷媒ポンプ、２２ａは、蒸発器２ａ
底部から冷媒槽８Ａへの流出側冷媒配管に具備された自
動弁、２２ｂは、蒸発器２ｂ底部から冷媒槽８Ａへの流
出側冷媒配管に具備された自動弁である。

連立運転中には、凝縮器５からの冷媒液は冷媒槽８Ａに
流下し、この冷媒槽８Ａを経て制御弁２０ａ，２０ｂを
通り、蒸発器２ａ，２ｂに入つて冷水系１ａおよび１ｂ
と熱交換して必要な冷水を供給する。ここで、蒸発器内
の冷媒３の液面１２ａおよび１２ｂは、液面コントロー
ラ１８ａ，１８ｂおよび制御弁２０ａ，２０ｂによりほ
ぼ一定に保たれ、このとき冷媒槽８Ａ内の液面は１９ａ
で安定している。

この連立運転中に、負荷側から冷水系１ａの単独運転指
令が入ると、制御弁２０ｂが全閉、自動弁２２ｂが全開
となり冷媒ポンプ２１が運転され、蒸発器２ｂ内の冷媒
３のほぼ全量が冷媒槽８Ａに移動し、これにともなつて
冷媒槽８Ａ内の液面は１９ｂのレベルに上昇、また、冷
媒液面スイツチ１０ｂが作動し、自動弁２２ｂ全開、冷
媒ポンプ２１停止して単独運転が継続される。

上記運転の切換え時、および切換え完了後とも冷媒液面
コントローラ１８ａおよび制御弁２０ａの働きで、冷媒
液面１２ａはほぼ一定に保たれ、安定した運転を継続で
きる効果がある。

また、単独運転から連立運転への切換えにおいては、ま
ず冷水系１ｂの通水が確認されたのち、制御弁２０ｂが
開となり、蒸発器２ｂ内の冷媒液面が上昇し、レベル１
２ｂに達すると液面コントローラ１８ｂおよび制御弁２
０ｂとの働きで安定した連立運転を継続させる効果があ
る。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、複数の冷水系の発
停を行う場合、冷凍機の運転を停止させることなく、停
止している系の蒸発器の冷媒液を安全に別の冷媒槽へ移
動させ、低下している系の冷水の凍結による冷水管破裂
事故を未然に防止するとともに、前記発停を安定した状
態で行わせうる複数の冷水系をもつターボ冷凍装置を提
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装置の略
示構成図、第２図は、本発明の他の実施例に係るターボ
冷凍装置の略示構成図、第３図は、本発明のさらに他の
実施例に係るターボ冷凍装置の略示構成図、第４図は、
従来のターボ冷凍機の略示構成図である。 １ａ，１ｂ……冷水系、２ａ，２ｂ……蒸発器、５……
凝縮器、６……冷却水系、８Ａ，１３，１３Ａ……冷媒
槽、１４，１６，２１……冷媒ポンプ、１５ａ，１５
ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ，１７……自動
弁、２０ａ，２０ｂ……制御弁。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも冷却水系と熱交換可能に配設し
   た凝縮器と、複数の冷水系とそれぞれ熱交換可能に配設
   した複数の蒸発器とを一体セル内に構成し、冷媒を貯溜
   する冷媒槽を有する、複数の冷水系を備えたターボ冷凍
   装置において、 上記複数の蒸発器は、仕切りを介して同レベルに並設さ
   れたものであり、 上記冷媒槽は、上記凝縮器と前記複数の蒸発器とを結ぶ
   配管系とは別に独立して、前記複数の蒸発器の上部と底
   部に、それぞれ制御弁を具備した配管系によって接続さ
   れるとともに、 当該冷媒槽と前記複数の蒸発器の底部とを結ぶ前記配管
   系のうち、少なくとも冷媒流出側の配管系に冷媒ポンプ
   を備えて、 前記複数の蒸発器の連立運転と各蒸発器の単独運転との
   切換え時に、前記複数の蒸発器の停止側の蒸発器の冷媒
   を前記冷媒槽に移動せしめて貯溜するように、上記冷水
   系、前記冷媒ポンプの発停および前記各制御弁の開閉を
   行う制御回路を構成したことを特徴とする複数の冷水系
   を備えたターボ冷凍装置。
2. 【請求項２】少なくとも冷却水系と熱交換可能に配設し
   た凝縮器と、複数の冷水系とそれぞれ熱交換可能に配設
   した複数の蒸発器とを一体セル内に構成し、前記凝縮器
   側に開口部を有する冷媒槽を備えた、複数の冷水系を備
   えたターボ冷凍装置において、 上記複数の蒸発器は、仕切りを介して同レベルに並設さ
   れたものであり、 上記冷媒槽は、前記複数の蒸発器の底部に、それぞれ制
   御弁を具備した配管系によって接続されるとともに、当
   該冷媒槽と前記複数の蒸発器の底部とを結ぶ前記配管系
   のうち、少なくとも冷媒流出側の配管系に冷媒ポンプを
   備えて、 前記複数の蒸発器の連立運転と各蒸発器の単独運転との
   切換え時に、前記複数の蒸発器の停止側の蒸発器の冷媒
   を前記冷媒槽に移動せしめて貯溜するように、上記冷水
   系、前記冷媒ポンプの発停および前記各制御弁の開閉を
   行う制御回路を構成したことを特徴とする複数の冷水系
   を備えたターボ冷凍装置。