JPS60207858A - タ−ボ冷凍機の容量制御方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明はターボ冷凍機の冷凍サイクルの冷媒循環量（容
量）の制御方法に関するものである。

〔発明の背景〕

従来、ターボ冷凍機では、蒸発器で発生した冷凍ガスを
圧縮機で圧縮して凝縮器へ供給し、ここで冷凍ガスを凝
縮、液化させて蒸発器に戻す冷凍サイクルが行われるこ
とは周知のとおりである。

上記冷凍サイクルにおける循環冷媒のサージング発生は
、ターボ冷凍機の良好な運転を阻害するため、吸込弁の
作動制御により冷媒循環量を制御している従来のターボ
冷凍機では、前記吸込弁の作動範囲を制限してサージン
グの発生を防止している。

また、一般に空調使用態様の一般基準に合致するように
、凝縮器における凝縮液化冷媒量を決定するため、凝縮
器の冷却流体入口の温度を仕様温度に決定している。

したがって、上記仕様温度でサージングの発生を防止す
るため、吸込弁の作動を制限するようにしているので、
吸込弁の作動特性は結果的に冷却流体の入口温度の仕様
温度で一意的に決定されている。

これと同一観点から圧縮機駆動用電動機の回転数制御を
考察した場合、回転数比の２乗で変化する急激な断熱ヘ
ッドの低下により、前記仕様温度の冷却流体の入口温度
条件では、はとんど回転数を低減させない時点でサージ
ングを発生する恐れがある。

このため、従来、ターボ冷凍機の容量制御には吸込弁制
御が採用されていたが、この吸込弁制御よりも効率が良
好で、かつランニングコストも安価な回転数制御は採用
されていないのが現状である。

〔発明の目的〕

本発明は上記欠点を解消し、広範囲に回転数を制御する
ことにより、吸込弁を制御するよりも大幅に省エネルギ
ー化をはかることができるターボ冷凍機の容量制御方法
を提供することを目的とするものである。

〔発明の概要〕

本発明は上記目的を達成するために、冷凍サイクル中の
ターボ冷凍機における凝縮器の冷却流体入口温度の変化
に、応じて、圧縮機駆動用電動機の回転数下限値を変化
設定させながら前記電動機の回転数制御を行い、前記回
転数下限値に達したときに、この下限値に前記電動機の
回転数を追従させながら、吸込弁の作動制御を行うこと
を特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施態様を図面について説明する。

第１図は本実施態様を適用したターボ冷凍機の系統図を
示したもので、冷水管路６を備える蒸発器２、可変速装
置１１により駆動される駆動用電動機８に連結され、か
つ吸入側にアクチュエータ９に接続された吸込弁１０を
設けた圧縮機３および冷却水管路７を備える凝縮器４は
、冷媒循環通路５を介して直列に接続されている。

上記蒸発器２の冷水管路６の冷水出口部１６および凝縮
器４の冷却水管路７の冷却水入口部１２には、温度セン
サ例えば測温抵抗体１７．１３がそれぞれ付設されてお
り、前記温度センサ１７゜１３はそれぞれ信号回路１８
．１５を介して温度調節装置１４に接続されている。

次に上記各装置１４．１１およびアクチュエータ９の各
作用について詳細する。

上記温度調節装置１４は、前記測温抵抗体１３により検
出された凝縮器４の冷却水入口部１２の冷却水温度に対
する電動機８の回転数下限値を演算すると共に、前記測
温抵抗体１７により検出した蒸発器２の冷水出口部１６
の冷水出口温度を一定に保つような回転数指令を電動機
８へ発信すると同時に、吸込弁１０へ開度指令を発信す
る。前記回転数下限値信号および回転数指令は信号回路
１９を介して可変装置１１に、前記吸込開度指令は信号
回路２０を介してアクチュエータ９にそれぞれ発信する
。

また、上記可変速装置１１は、前記冷水出口部１６の冷
水出口温度を一定にするような前記信号回路１９からの
回転数指令に応じた回転数で圧縮機３の電動機８を駆動
させ１回転数が前記回転数下限値まで低下したならば、
その回転数を前記回転数下限値に追従させて、この下限
値以下に低下させないようにしている。

また、アクチュエータ９の作動は、信号回路２０を経て
送信される温度調節装置１４からの信号により行われる
が、圧縮機３の駆動用電動機８の回転数が前記回転数下
限値以上の状態では、アクチュエータ９は吸込弁１０を
全開状態に保持するように作動する。前記電動機８の回
転数が前記回転数下値まで低下したならば、アクチュエ
ータ９は前記吸込弁開度指令に応じて、吸込弁１０を開
閉させるように作動し、この間に回転数は前記回転数下
限値に追従している。一方、電動機８の回転数が前記下
限値以上および以下の比較情報は、比較回路２１および
信号回路２２を介して温度調節装置１４へ送信される。

第２図は横軸に吸込ガス風圧Ｖを、縦軸に断熱ヘッドＨ
をとり、圧縮機３の回転数変化による性能変化を示した
ものである。同図では凝縮器４の冷却水入口温度ｔｃ　
（ｔｃｓ〜ｔｅ４）および圧縮機３の回転数Ｎ（Ｎｓ〜
Ｎ４）が有段的に示されている。また、破線２３はその
ときのサージングラインを表わす。この図から圧縮機３
の回転数の下限は、冷却水入口温度ｔｏの変化に応じて
点２４〜２７と変化することが容易に理解できる。

第３図は第２図に示した圧縮機性能を有するターボ冷凍
機に、上述の本実施態様を適用したときのターボ冷凍機
の特性を示したもので、横軸に冷凍容量Ｑを、縦軸に冷
却水入口温度ｔｏをそれぞれとったグラフである。

この第３図において、曲線３２．３６は圧縮機を回転数
Ｎｉで駆動し、吸込弁を全開したときの特性であり、２
点鎖線３３は圧縮機を回転数Ｎ１で駆動し、吸込弁を閉
じていったときのサージングライトである。また、圧縮
機の回転数がＮ２〜Ｎ４のときもＮ１の場合と同様であ
るから説明を省略する。

この場合、圧縮機の回転数下限値の決定に際しては、２
点鎖線３３の最低弁開度時において、サージング限界と
なる冷却水入口温度ｔｃ１′をめると、この温度ｔＣ１
′に対する回転数下限値はＮ、となる、また、回転数Ｎ
２〜Ｎ４についても同様である。

そして、圧縮機３の回転数Ｎ１の場合、吸込弁は曲線３
６上を全開で動作し、点２８を境界としてこれよりも低
冷凍容量領域では、吸込弁は容量制御線３４上を動作す
る。このような吸込弁の動作は、圧縮機の回転数がＮ２
〜Ｎ４の場合も同様であり、吸込弁が全開で動作できる
境界点は点２９〜３１となり、これらの点を連結した線
３５が境界線である。

上述したように本実施態様は、境界線３５よりも高い冷
凍容量時には、吸込弁を全開に保持して圧縮機の回転数
を制御することにより冷凍容量を制御し、境界線３５よ
りも低い冷凍容量時には、圧縮機の回転数を凝縮器の冷
却水入口温度に対する回転数下限値に追従させながら、
吸込弁の作動制御により冷凍容量を制御するようにした
ものである。

また、本実施態様では、蒸発器の冷水出口温度を一定温
度に制御するようにしたが、これに代り冷水入口温度を
一定温度に制御し、または冷水出入口温度差を制御する
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、ターボ冷凍機の容
量制御が凝縮器の冷却流体の仕様温度に特に拘束されず
に、圧縮機の回転数の制御範囲を拡大すると共に、吸込
弁の作動制御を併用することにより、制御範囲を低負荷
領域にまで拡大することができる。

また、本発明によれば、実負荷状態に対応した最小限の
能力で容量制御を行って運転を行うと共に、回転数制御
を行うことにより、従来例に比べて効率の向上およびラ
ニングコストの大幅な軽減をはかることができるから、
省エネルギー運転を行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の容量制御方法の一実施態様を適用した
ターボ冷凍機の系統図、第２図は第１図の圧縮機の性能
特性図、第３図は第１図のターボ冷凍機の性能特性図で
ある。 ２・・・蒸発器、３・・・圧縮機、４・・・凝縮器、７
・・・冷却水管路、８・・・電動機、１０・・・吸込弁
、１２・・・冷却水入口部。 第　１図 １５ ′ｊ！２　口 第　３［２］ ｆ：。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 蒸発器、圧縮機および凝縮器を備えるターボ冷凍機にお
   ける冷凍サイクル中の前記圧縮機により、吸込弁の作動
   制御と圧縮機駆動用電動機の回転数制御を行うようにし
   た容量制御方法において、前記凝縮器の冷却流体入口温
   度の変化に応じて、前記電動機の回転数下限値を変化設
   定させながらその回転数制御を行い、前記回転数下限値
   に達したときに、この下限値に前記電動機の回転数を追
   従させながら、前記吸込弁の作動制御を行うことを特徴
   とするターボ冷凍機の容量制御方法。