JPH0781762B2 - 冷凍機の不凝縮ガス抽気方法及び装置 - Google Patents

冷凍機の不凝縮ガス抽気方法及び装置

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JPH0781762B2
JPH0781762B2 JP60220801A JP22080185A JPH0781762B2 JP H0781762 B2 JPH0781762 B2 JP H0781762B2 JP 60220801 A JP60220801 A JP 60220801A JP 22080185 A JP22080185 A JP 22080185A JP H0781762 B2 JPH0781762 B2 JP H0781762B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はターボ冷凍機内に混入した空気等の不凝縮ガス
を自動的に抽気させるに好適な不凝縮ガス抽気方法及び
装置に関する。
〔発明の背景〕
従来、ターボ冷凍機内に混入した空気等の不凝縮ガスを
抽出して排気させるものとして、特開昭50-73253号公報
に開示されたものが知られている。この種の装置は、凝
縮器内の不凝縮ガスを含む冷媒ガスを導入する抽気タン
クを有し、この抽気タンクを2重タンクとして外周空間
内に凝縮冷媒を導入して蒸発させることにより抽気タン
クを冷却させるようにしている。そして、抽気タンクで
の不凝縮ガス量が増大して内圧が凝縮器内圧に近づいた
ときに抽気タンクを開放して不凝縮ガスを排出させる構
造のものである。
しかしながら、従来の方式では、凝縮器と抽気装置との
間に圧力差が確実に生じるような構造及び配管施工を行
わなければならない。また、凝縮器と抽気タンク間の差
圧が大きい段階で抽気タンク開放をなすと冷媒ガスも排
出してしまうので、両者の差圧ができるだけ小さいこと
が必要であり、このため微差圧(0.3kg/cm2)を検知す
るような高価な差圧スイッチを設けなければならない等
の問題があった。このため、装置全体として大型化、構
造の複雑化、高コスト化を招く不都合があったものであ
る。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記従来の問題点に着目し、構造簡易
にして小型・低コスト化を実現し、確実に不凝縮ガスの
抽出を自動的に行わせることができる冷凍機の不凝縮ガ
ス抽気方法及び装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明者は、従来装置の問題点を検討した結果、不凝縮
ガスの抽出制御方式が差圧検知方式を採用していること
に原因があるとの結論に達したものである。そこで、不
凝縮ガスと冷媒ガスを判別するのに、両者の飽和蒸気特
性の相違、特に同一圧力条件での飽和温度の相違に着目
し、検出容易な温度による温度検知方式を採用できると
の知見を得たのである。
上記観点から、本発明に係る冷凍機の不凝縮ガス抽出方
法は、蒸発器にて蒸発された冷媒ガス雰囲気中に凝縮器
上部に立設され凝縮器内の不凝縮ガスを含む冷媒ガスが
導入される抽出筒を置き、前記冷媒ガス雰囲気温度と抽
気筒内温度とを検出し、この検出温度差が設定温度差以
下になったときに前記抽気筒内の排気をなさしめるよう
にしたものである。この場合、前記冷媒ガス雰囲気温度
としては固定値として予め設定しておいてもよい。
また、上記方法を実施するために、冷凍機の不凝縮ガス
抽気装置を、冷凍機の蒸発冷媒ガス通路内に設置される
とともに凝縮器内上部と連通される抽気筒と、この抽気
筒内温度と蒸発器内温度とを各々検出する温度検出器
と、前記温度検出器からの検出値を取込み両温度差を検
出し設定値との比較をなすコントローラと、前記抽気筒
に設けた排気通路に介在され前記コントローラによる検
出置度差が設定値より小のときに出力される信号により
開動作される電磁弁とを具備した構成としたものであ
る。
上記構成により、抽気筒は蒸発器にて発生した冷媒ガス
にて過冷却状態となり、凝縮器から導入された冷媒ガス
は盛んに凝縮されるものの、同時に導入された不凝縮ガ
スは飽和温度の違いから凝縮されることなく抽気筒外周
囲の温度によって冷却されつつ抽気筒内に充満される。
不凝縮ガスが充満状態になると抽気筒内外の温度差が小
さくなるので、この温度差を検出して一定の温度差以内
になったとき抽気筒を開放させれば不凝縮ガスの排出が
できるのである。このように、本発明は温度検知方式に
よって不凝縮ガス抽気が可能となるので、凝縮器と抽気
装置との圧力差を強制的に生じさせるような構造を採る
必要がなく、簡易な温度検出器を用いた制御方式で対処
できる。
〔発明の実施例〕
以下に本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。
第1、2図は実施例に係る不凝縮ガス抽気装置を備えた
ターボ冷凍機の要部を示す図である。ターボ冷凍機の蒸
発器10の上面部には蒸発器10内で発生した冷媒ガスの圧
縮機12への流通路となるサクションダクト14が設けられ
ている。このサクションダクト14は、また、蒸発器10に
隣接した凝縮器16の上面部も覆って形成されている。こ
のようなサクションダクト14の内部には、凝縮器16との
仕切板18上に位置して抽気筒20が立設されている。抽気
筒20はサクションダクト14内の冷媒ガス雰囲気中に置か
れ、当該蒸発冷媒ガスによって冷却されるようになって
いる。
上記抽気筒20はその内部が凝縮器16の上部空間と連通さ
れており、このために抽気筒20の略中央高さ位置に達す
る両端開口ガス導入管22を抽気筒20内の仕切板18上に立
設し、ガス導入管22の下部開口位置の仕切板18に穿設し
た小孔24を介して連通している。更に、前記抽気筒20内
には前記ガス導入管22に隣接して短管26を立設し、やは
り仕切板18の穿設した小孔28を介して凝縮器16の内部と
連通を図っている。この短管26は抽気筒20内での凝縮液
を凝縮器16内に戻すためのものであり、このため短管長
さは前記ガス導入管22よりも小さくされている。また、
抽気筒20の上層部には不凝縮ガスのみを分離上昇させる
べくバッファ30が適宜枚数取付けられている。このよう
な抽気筒20の上端部分にはサクションダクト14の側壁を
貫通する排気管32が設けられ、これには電磁弁34を介装
させている。
前記抽気筒20は電磁弁34の動作によって排気管32が開閉
されるが、抽気筒20内に不凝縮ガスが充満したときに排
出可能に電磁弁34を作動させるべく、抽気筒20内の温度
と蒸発冷媒ガスの温度を検出するようにしている。この
ため、抽気筒20と蒸発器10の上部位置には温度検出器た
るサーミスタ36、38を取付けて各温度を検出させてい
る。
前記サーミスタ36、38からの検出温度を取込んで電磁弁
34を駆動するコントローラの回路構成を第3図に示す。
この回路はサーミスタ36、38の検出信号を取込む減算回
路40を有し、この減算回路40にてサーミスタ36により検
出された抽気筒内温度TPおよびサーミスタ38により検出
された蒸発器内温度TEから(TP−TE)の演算処理を行う
ようにしている。また減算回路40の出力信号を入力する
比較回路42が接続され、この比較回路42には減算回路40
での演算結果と比較対象となる温度差基準値を他方の入
力信号として取込むようにしている。温度差基準値は前
記電磁弁34を開放させるに充分な温度差として設定する
もので、このため基準値設定回路44によって設定信号を
比較回路42に出力するものとしている。比較回路42では
減算回路40からの信号と基準値設定回路44からの信号と
の大小を比較し、前者が大であるときにHレベル信号を
出力し、後者が大であるときにLレベル信号を出力す
る。このような比較回路42には増幅回路46が接続され、
Hレベル信号出力に基づいてスイッチング素子をONさ
せ、Lレベル信号出力に基づいてOFFさせるようにして
いる。増幅回路46には電磁弁34の駆動用リレー48が接続
され、当該リレー48のON,OFF動作に基づいて電磁弁34を
開閉させるのである。
ところで、抽気操作時の安全性確保の見地からインタロ
ック機構が設けられており、電磁弁34の起動回路に介装
されている。第4図はこの装置回路であって、抽気操作
スイッチ50、冷凍機が運転されていると投入される接点
52、およびタイマリレー54を直列に介装した閉回路が設
けられており、スイッチ50と接点52の両者が投入される
ことによって一定時間経過後にタイマリレー54を働か
せ、その接点54Aを投入させるようにしている。これは
冷凍機起動直後の不凝縮ガス収集機能の不安定状態を回
避させるためのものである。また、前記タイマリレー接
点54Aは前記タイマリレー54を含む回路と並列にされた
電磁弁34の起動回路中に介装されている。この回路には
上記タイマリレー接点54A、電磁弁34の他に、前記コン
トローラで作動される駆動用リレー48の接点48Aが直列
に介装されており、更に、上記両接点54A、48Aの投入に
より機能するタイマリレー56の接点56Aも介装してい
る。タイマリレー56はコントローラからの閉弁指令によ
って接点48Aが閉じ、電磁弁34が開かれるが、電磁弁34
の閉弁指令が出力されても動作しない場合や、弁開でも
抽気筒内温度が何らかの原因で上昇しないことによって
閉弁指令が出力されない場合に、抽気筒内の冷媒ガスが
多量に放出されてしまうことを防止するためのものであ
る。したがって、電磁弁34が開放した後、タイマリレー
56を働かせ、一定時経過後(例えば3秒後)にタイマリ
レー56の接点56Aを働かせ、強制的に電磁弁34を閉弁さ
せることができる。時間設定は電磁弁34の開放により抽
気筒内ガスが新たな冷媒ガスと入替るに必要な最小限の
時間を選定すればよい。
またインタロック機構として、抽気筒20内の圧力を大気
圧以上に保持させ、弁開時に大気が筒内に逆流すること
を防止する必要があるが、これは抽気筒20内圧力リレー
を装備し、あるいは電磁弁34と直列に逆止弁を設けるこ
とで容易に対処できる。
このような装置構成で行われる不凝縮ガスの抽気方法は
次のようになる。冷凍機の運転中、機内に大気から漏入
したガスは、冷媒ガスとともに圧縮機12に吹込まれ、圧
縮されて凝縮器16内に吐出されるが、冷媒ガスとの飽和
蒸気圧の違いから凝縮することなく凝縮器16内に不凝縮
ガスとして蓄積される。この不凝縮ガスは冷媒ガスより
比重が小さいので、凝縮器16の最上部に存在する。
凝縮器16内の不凝縮ガスは仕切板18に設けた小孔24、ガ
ス導入管22を通じて冷媒ガスとともに抽気筒20内に導か
れる。抽気筒20はサクションダクト14内に立設され、蒸
発冷媒ガスの雰囲気中におかれているため、常に過冷却
された状態にあり、抽気筒20に導入されたガスの内、冷
媒ガスは盛んに凝縮液化し、液ヘッドによって短管26、
小孔28を通じて凝縮器16の内部に戻され、新たに冷媒ガ
スおよび不凝縮ガスが抽気筒20に導入される。この繰り
返しにより、抽気筒20内には不凝縮ガスが蓄積される。
抽気筒20に不凝縮ガスが蓄積され充満したとき、これを
機外に放出させるが、これは温度検知方式によって行
う。すなわち、抽気筒20内の温度TPと、蒸発器10内の温
度TEとをサーミスタ36、38で検出するようにしている。
ここで、抽気筒20内の不凝縮ガスが存在しない状態で
は、その内部温度TPは冷凍機の凝縮温度TCに近いレベル
まで上昇している。そして、不凝縮ガスが導入して、そ
の割合が増してくると、筒内温度TPは周囲の冷媒ガス雰
囲気温度TEによる冷却作用により徐々に低下し、筒内外
の温度差(TP−TE)が小さくなっていく。したがって、
前記サーミスタ36、38により、温度差を検出し、抽気筒
20内での冷媒ガスが凝縮しない状態、換言すれば不凝縮
ガスが充満していると判断するに充分な温度差を設定し
ておき、この設定温度差と前記検出温度差との比較を行
わせることで不凝縮ガスの充満状態を判別するのであ
る。これらはコントローラ減算回路40、比較回路42によ
って行えばよい。そして、検出温度差が設定温度差より
小さくなったとき、電磁弁34の開弁指令を出力させ、抽
気筒20内から不凝縮ガスを排出させるのである。
抽気筒20からの不凝縮ガスの抽出動作による各部の温度
特性を第5図に示す。この図は横軸に時間t、縦軸に温
度Tをとっており、凝縮器16内の温度TC、抽気筒20内の
温度TP、蒸発器10内の温度TEを示し、凝縮器内温度TC
蒸発器内温度TEを一定に示している。また、下部鎖線は
電磁弁34の駆動用リレー48を開動作させる設定温度TL
上部鎖線は同じくリレー48を開動作させる設定温度TH
ある。
ここで、ある一定の時間t1で強制的に機内に不凝縮ガス
を封入すると、時間t1以前には不凝縮ガスは存在しない
ため抽気筒内温度TPは凝縮器内温度TCに近い値を示して
いる。不凝縮ガスの封入により、抽気筒20内の冷媒ガス
割合が徐々に少なくなり、不凝縮ガスは周囲の蒸発冷媒
ガスにより冷却され、筒内温度TPが低下し始める。この
温度TPが下部設定温度TLに達し、電磁弁34が開放され、
筒内不凝縮ガスが外部に排出される。この不凝縮ガスの
放出により、抽気筒20内には新たに不凝縮ガス混入の冷
媒ガスが流入し、筒内温度TPが上昇し始め、上部設定温
度THに達することにより、タイマリレー56がリセットさ
れ、次回の開弁時に備える。筒内温度TPはある程度まで
上昇した後、再度低下し始め、これらを繰り返し、下部
設定温度TLに達した後電磁弁34を開放させるのである。
この動作経過において、機内の不凝縮ガスの量が減少す
るため、筒内温度TPの低下する勾配が緩やかになり、最
終的には不凝縮ガスを封入する以前の温度に復帰し、抽
気動作の最終的な完了となるのである。
なお、上述の実施例においては蒸発器内温度TEを検出
し、抽気筒内温度TPとの温度差を検出しているが、一般
に冷凍機は蒸発器10内を通る冷水の出口温度を一定に制
御するため、蒸発器内温度TEを略一定と考え(第5図に
対応)、これを基準にして抽気筒内温度TPのみを検出す
るようにしてもよい。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、不凝縮ガスの抽
気筒を蒸発冷媒ガス中に置いて過冷却状態となし、導入
された不凝縮ガスと冷媒ガスの飽和温度の違いによって
冷媒ガスを凝縮して戻し、抽気筒内に不凝縮ガスを充満
させるようにしているため、不凝縮ガスを充満させる装
置構成は極めてコンパクトになる。そして、不凝縮ガス
と冷媒ガスの飽和蒸気特性、特に飽和温度の違いに着目
し、抽気筒内で不凝縮ガスの充満状態を温度差によって
判別する温度検知方式によってガス放出を行わせる構成
としたため、信頼性の高い温度検出器を用いた簡易構造
を採用することができ、構造の簡素化、低コスト化を実
現するとともに信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例の不凝縮ガス抽気装置を備えた冷凍機の
断面図、第2図は同要部断面側面図、第3図はコントロ
ーラの回路構成図、第4図はインタロック回路の構成
図、第5図は抽気動作時の温度特性線図である。 10……蒸発器、12……圧縮機 14……サクションダクト、16……凝縮器 20……抽気筒、22……ガス導入管 34……電磁弁、36,38……サーミスタ 40……減算回路、42……比較回路 44……基準値設定回路、46……増幅回路 48……電磁弁駆動用リレー

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】蒸発器にて蒸発された冷媒ガス雰囲気中に
    凝縮器上部に立設され凝縮器内の不凝縮ガスを含む冷媒
    ガスが導入される抽気筒を置き、前記冷媒ガス雰囲気温
    度と抽気筒内温度とを検出し、この検出温度差が設定温
    度差以下になったときに前記抽気筒内の排気をなさしめ
    ることを特徴とする冷凍機の不凝縮ガス抽気方法。
  2. 【請求項2】前記冷媒ガス雰囲気温度の検出値を固定値
    として予め設定していることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の冷凍機の不凝縮ガス抽気方法。
  3. 【請求項3】冷凍機の蒸発冷媒ガス通路内に設置される
    とともに凝縮器内上部と連通される抽気筒と、この抽気
    筒内温度と蒸発器内温度とを各々検出する温度検出器
    と、前記温度検出器からの検出値を取込み両温度差を検
    出し設定値との比較をなすコントローラと、前記抽気筒
    に設けた排気通路に介在され前記コントローラによる検
    出温度差が設定値より小のときに出力される信号により
    開動作される電磁弁とを具備してなる冷凍機の不凝縮ガ
    ス抽気装置。
JP60220801A 1985-10-03 1985-10-03 冷凍機の不凝縮ガス抽気方法及び装置 Expired - Fee Related JPH0781762B2 (ja)

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