JPS62769A

JPS62769A - 冷却システム

Info

Publication number: JPS62769A
Application number: JP713986A
Authority: JP
Inventors: ブラデイミイア　ゴールドステイン
Original assignee: SANUERU ENG CO Ltd
Current assignee: SANUERU ENG CO Ltd
Priority date: 1984-06-19
Filing date: 1986-01-16
Publication date: 1987-01-06
Also published as: CA1208027A

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）本発明は冷却システムに関するものである。

（従来の技術）冷却システムは、工場の選定領域を一様な温度に維持す
るため、業界で幅広く使用されている。従来のかかるシ
ステムはコンプレッサを有していて、冷媒を凝縮器に供
給し、熱を雰囲気に捨てている０ついで凝縮した冷媒は
膨張バルブで膨張し、蒸化器中を循環して相の変化によ
って外界から熱を吸収する。その後、冷媒の蒸気はコン
プレッサ中を再循環し、サイクルを繰返す。

（発明が解決しようとする問題点）このシステムは比較的効率が良く、一般的に受入れられ
ている。しかしながら％膨張バルブを使用しているため
１回路の熱廃棄ループと熱吸収ループとの間で大きな圧
力差を維持する必要がある。この大きな圧力差を維持す
る必要上、凝縮器の温度を相対的に一定に維持しなけれ
ばならず、従って周囲温度が変動するのに応じて、凝縮
器の熱廃棄効果を変える措置を講じなければならない０
高緯度等のある気象条件では、この結果、周囲温度が蒸
化器によって維持されている温度以下であっても、凝縮
器を外部空気からシールドすることになる０凝縮器の温
度を周囲温度とともに変えるようにすると、凝縮器の圧
力もまた変動し、蒸化器バルブの流量が好ましからざる
影響を受ける。

従って、上述した現用システムは１周囲温度の変動を利
用して冷却システムの電力消費を低減することができな
い０而して本発明の目的は、上記の欠点を除去ないし軽減し
たシステムを提供することにあるＯ（問題点を解決する
ための手段）本発明が提供する冷却システムを構成するものは、液相
または蒸気相での冷媒供給ｙＸ１ｒ：納めた第１相分離
装置、前記供給源から蒸気相の冷媒を取出して圧縮する
コンプレッサ、該コンプレッサが供給する冷媒を凝縮さ
せる凝縮手段。

該凝縮器から提供された冷媒の液相と蒸気相を分離する
第２相分離手段、液体冷媒を前記相分離手段から膨張手
段を通して前記第１相分離手段に運搬する液体ポンプ手
段、前記第２相分離手段から液体冷媒を受取る蒸化手段
、ならびに冷媒を前記蒸化器に循環させ、前記第１相分
離装置に返送するポンプ手段である◇ また本発明の第２発明が提供する冷却システムは、蒸気
相および液相での冷媒の供給を維持する第１相分離装置
と、該相分離装置に接続されているほか、前記第１相分
離装置から冷媒を取出して圧縮するコンプレッサを有す
る熱廃棄回路と、前記コンプレッサが提供した蒸気を凝
縮させる凝縮器と、膨張手段を有し、凝縮液を前記相分
離装置へ返送する返送導管と、前記相分離装置に接続さ
れているほか、前記第１相分離装置から液体冷媒を受取
って熱を運搬する蒸化器を含む熱吸収回路と、前記コン
プレッサの出力から前記蒸化器へと冷媒を運搬しその霜
とりを行う運搬手段とを具備している。

（作用）冷却装置の熱廃棄部に液体ポンプ手段を設けることによ
り、冷媒を所要の流量で循環させ、凝縮器内の圧力を周
囲温度の変化に応じて変えることができる。

さらに、コンプレッサの動作如何に拘らず蒸気を凝縮器
に直接送るバイパス手段を設けることにより、凝縮器を
周囲温度で動作させることができるので、周囲温度と蒸
化器が維持する温度との間に大きな温度差がある場合に
は、コンプレッサを切ることができる０（実施例）さて５本発明の実施例を述べる段であるが、例証と、し
て添付図面だけを用いることにする。

この添付図面は冷却システムの構成品目とこの構成品目
の相互接続を概略的に図示したものである。

同図面によれば１本冷却システムは熱廃棄ループ２０と
、熱吸収ループ２２とによって構成されている０この２
つのループは相分離装置２４で相互接続されている。相
分離装置２４はシステムの前記２つのルー°プ用の冷媒
供給源として機能する。冷媒は相分離装置２４に、液相
および蒸気相で貯えられている。蒸気相はコンプレッサ
供給ライン２６を介し、３つのコンプレッサ２Ｂ、５０
．５２のうちのひとつの入口へと引出される０供給ライ
ン２６と相分離装置２４との間にはドレイン・ライン５
４が設けられていて。

液体冷媒金相分離装置へ戻す・各コンプレッサ２Ｂ、５０．５２はそれぞれ、高圧出口
ライン５６．５Ｂ、４０を有している０各出ロラインは
油分離器４２を通っているが、この油分離器４２は油を
再循環ライン５５を介してコンプレッサへと戻す◇ 各油分離器４２は５分岐導管４６，４８．５０を介して
凝縮器５４の主供給ライン５２へと圧縮蒸気を送る＠各
分岐導管にはチェック・バルブ５６が設けられており、
導管４８はチェック・バルブ５６の下流にモータ駆動バ
ルブ５８を有している。

凝縮器５４は、冷媒が流れる熱交換器６０と。

この熱交換器に空気を送風するファン６２とによって構
成されている。凝縮器は、ＲＡＣＣ３３４Ｄ８等、公知
の構造である０・冷媒は、凝縮器５４を通過した後、凝縮液供給ライン
６４を通って第２相分離装置６６へと送られる。相分離
装置６６は、凝縮液の蒸気相と液相を分離し、液体冷媒
を導管６８を介して容積形成体ポンプ７２の入ロア０へ
と送るｏＭ縮液液供給ライン５２相分離装置６６の蒸気
側との間には圧力等化ライン７４が接続されていて、凝
縮器両端の圧力を一定に維持する。

液体ボ／ブ７２はギア・ポンプであって、１回転あたり
一定の容積を入ロア０と出ロア４間に提供する。人ロア
０と出ロア４との間にはバイパス・ライン８０が設けら
れており、″またバイパス・ライン８０にはモータ駆動
流量制御バルブ８２が置かれている。

ポンプ７２の出口は、ライン８４を介して。

相分離装置２４内の液体レベルより上へ接続されている
。ライン８４の装置２４への入口は膨張バルブとして働
き、冷媒が同装置２４内で膨張し、液相と蒸気相に分離
するようにする。ライン８４には制御バルブ８６があっ
て、同ラインの流量と調整する〇装置２４内の液体は蒸化器フィード・ライン９０内を移
動し、冷媒循環ポンプ９２を通過する。ポンプ９２の入
口１００と出口１０２との間には、チェック・バルブ９
６を含むバイパス・ライン９４が設けられている。出口
１０２は、分岐導管１０６，１０８を介して、一対の蒸
化器１０４゜１０５に接続されている。分岐導管１０６
，１０８のそれぞれには、チェック−バルブ１１０，１
１１が設けられていて、蒸化器内で冷媒が逆流しないよ
うにしている。蒸化器１０４，１０５の出力は返送ライ
ン１１２，１１４を通って、主返送ライン１１６に至り
、また相分離装置２４の内部に至る。

各返送ライン１１２，１１４には、それぞれ操作員運用
の圧力調整バルブ１１８．１２０が含まれていて、蒸化
器１０４，１０５内の圧力を制御する。

第２圧力調整器１２２　、１２５が、それぞれバイパス
０ライン１２４，１２５によって、圧力調整バルブ１　
ｆ８　、１２０と並列に接続されている。バイパス・ラ
イン１２５，１２５と対応圧力調整バルブ１１８　、１
２０との間には、モータ駆動制御バルブ１２６．１２７
が設けられていて、バイパス・ライン１２４，１２５の
流量を制御している。

コンプレッサ供給ライン２６と凝縮器供給ライン５２と
の間には、コンプレッサ・バイパス・ライン１５０が接
続されている。コンプレッサ・バイパス・ライン１３０
には、圧力調整バルブ１３２とチェック・バルブ１５４
が設けられている０チエツク・バルブ５６とモータ駆動
バルブ５８との間の分岐導管４６には、霜とりライン１
４０が接続されている。この霜とりライン１４０は、流
体を分岐２インｆ４２，１４４を介してそれぞれ導管１
０６　、１０８に運搬する。分岐ライン１４２゜１４４
には、それぞれモータ駆動バルブ１４６，１４８が設け
られているので、霜とりライン１４０を選定蒸化器１０
４または１０５と接続することができる０チエツクかバ
ルブ１１０，１１１と蒸化器１０４　、１０５との間の
導管１０６，１０８には、分岐導管１４２，１４４が接
続されている。このようにして、霜とりラインの冷媒が
他の蒸化器に循環することはない。

相分離装置２４内の液体冷媒レベルは、ポンプ７２の流
量を制御するフロート・バルブ１５０によって制御され
る。相分離装置２４内の冷媒レベルが所定レベルに達す
ると、制御バルブ８２および８６に制御信号が送られ、
ポンプ７２の出口と入口間で流体が再循環するように、
この制御バルブが調整される。

正常な動作状態では、コンプレッサ２Ｂ、３０゜３２は
コンプレッサ供給ライン２６を通る蒸気を受取シ、この
蒸気を油分離器４２を介して。

分岐導管４６，４８．５０に送る。そ−夕駆動バルブ５
８が開いて、バルブ１４６，１４８が閉じるため、霜と
りラインを蒸気が流れることはない。

チェツク・バルブ１３４のため、冷媒がバイパス・ライ
ン１３０を介して相分離装置２４に逆流することはない
。従って、コンプレッサの出力は供給ライン５２を介し
て凝縮器５４へ送られ、ここで熱交換器６０に７アン６
２で空気が通風されて、冷媒から熱が奪われる◎ついで
凝縮液は相分離装置６６へ送られ、こむで液体が収集さ
れて、ポンプ７２の入口に送られる。相分離装置２４内
の液体冷媒レベルが所望のレベルに維持されるように、
バルブ８２および８６が調整される＠冷媒が相分離装置
２４内へと送られると、低圧力に膨張し、蒸気相および
液相へと分離する。液体はポンプ９２によって蒸気器１
０４゜１０５へと送られ、ここで冷媒の相変化を介して
周辺から熱を吸収する。制御バルブ１２６，１２７が開
いて、圧力調整バルブ１１８　、１２０に流を通し、相
分離装置内に返送する◎冷媒の液相および蒸気相は再び
、装置内で分離する。かくして。

冷媒の循環により、凝縮器で熱が奪われ、蒸化器で熱が
吸収される。

周囲温度が変動すると、凝縮器内の圧力もまた変動する
。ただし、システムの熱廃棄ループ２０を通る冷媒の流
量はポンプ７２によって維持され、相分離装置２４への
冷媒の供給が維持される。周囲温度の低下とともに凝縮
器の温度が低下すると、性能が改善された熱交換器のた
め、システムの容量が増大し、また同時に、コンプレッ
サの電力消費が減少する０これにより、システムは少な
いコンプレッサで動作でき、ひとつ以上のコンプレッサ
を切ることができる。

必要な場合には、凝縮器の熱廃棄をファン６０の調整に
よって制御することができる。周囲温度が蒸化器の温度
よりかなシ低下し、例えば９℃等の温度になったとする
と、コンプレッサはすべて断となる◇このようになると
、相分離装置２４からの冷媒の流れはバイパス・ライン
１５０を通って凝縮器５４へ移動する。冷媒の循環はポ
ンプ７２によって維持される０圧力調整器１３２が流れ
に加える制限は最少であるが、その動作によって相分離
装置２４内の圧力を一定に維持する。このことは、熱吸
収ループにおいて蒸化温度を一定に維持するのに重要で
ある。

凝縮器圧の調整およびコンプレッサ動作の減少により、
年間を通じて実質的なエネルギーの節約が行われる◇冷
却用に周囲の温度を利用し、また蒸化器温度の制御を維
持することができる〇蒸化器ｊＱ、４，１０５で氷を作
るため、定期的に蒸化器の霜とりを行うことが必要であ
る。蒸化器の霜とりを行うため、バルブ５８を閉じ、ま
た霜とりをする蒸化器と組合わせたバルブ１４６゜１４
８の一方を開く。分岐導管４６の高温高圧蒸気が霜とり
ライン１４０を通って蒸化器に送られ、同蒸化器を熱し
、蒸化器にできた氷をとかす〇バルブ１２６が閉じ、流
れはバイパス導管１２４の圧力ｖＩ４ｇｋバルブ１２２
によって調整される◇氷がとけるまでの所定時間のあい
だ、高温蒸気は蒸化器１０４中を循環し続ける。

他の蒸化器１０５では、制御バルブ１４８を開くことに
よって、類似の霜と多動作を行うことができる・繕と多
動作が完了すると、制御バルブ１４８が閉じ、バルブ５
８が開いて、コンプレッサ２８の出力が常態どおシ凝縮
器を通る０霜とり動作時、他のコンプレッサによって、
冷媒の蒸化器および凝縮器を通る循環が維持できること
は明らかであろう。

もちろん、コンプレッサの数、ならびに蒸化器および凝
縮器の容蓋は、設置プラントおよびそのプラントの運用
要求条件によりて決定されよう◇しかしながら、一定の
基本的な設計上の事項も考慮すべきである０バイパス・
ライン１３０の圧力調整器は流れへの制限が最小となる
ように寸法を決めなければならない。けだし。

高い差圧は許容できないからである〇高圧蒸化器から低圧＃！縮器へと移行する蒸気冷媒につ
いては、摩擦損失、パイプ、バルブ、接手、屈曲部等に
よって圧力降下が生じないよ、うにしなければならない
。バイパス・ラインの寸法決めは圧力降下が小さいもの
となるようにし、パイプの寸法は最小のものとして、バ
ルブや接手の費用を低減すべきである０各種のパイプ径
について圧力降下を比較し、また各パイプ寸法について
対応資本費用を比較することによって、もっとも妥当な
パイプ・ナイスを決定することができる。

（発明の効果）冷却装置の熱廃棄部に液体ポンプ手段を設けることによ
り、冷媒を所要の流電で循環させ、凝縮器内の圧力を周
囲温度の変化に応じて変えることができる。

さらに、コンプレッサの動作如何に拘らず蒸気を凝縮器
に直接送るバイパス手段を設けることにより、凝縮器を
周囲温度で動作させることができるので１周囲温度と蒸
化器が維持する温度との間に大きな温度差がある場合に
は、コンプレッサを切ることができる０

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係るシステムの略伝図である。２４・・・第１相分離装置２８．３０，３２・・・コンプレッサ５４・・・凝縮器６６・・・第２相分離装置７２・・・液体ポンプ１０４．１０５−ｆｉ、化器

Claims

【特許請求の範囲】

（１）液相および蒸気相の冷媒供給源を納めた第１相分
離装置と、前記冷媒供給源から蒸気相の冷媒を取出して
圧縮するコンプレッサと、該コンプレッサが供給した冷
媒を凝縮させる凝縮手段と、該凝縮器から提供された液
相および蒸気相の冷媒を分離する第２相分離手段と、液
体冷媒を前記相分離手段から膨張手段を介して前記第１
相分離手段へ運搬する液体ポンプ手段と、前記第２相分
離手段から液体冷媒を受取る蒸化手段と、冷媒を該蒸化
器に循環させ、前記第１相分離装へと戻すポンプ手段と
を備えて成る冷却システム。
（２）特許請求の範囲第１項記載の冷却システムにおい
て、前記第１相分離装置と前記凝縮器との間にバイパス
・ラインを設け、前記コンプレッサの動作如何に拘らず
この両者間で冷媒を運搬する、冷却システム。
（３）特許請求の範囲第２項記載の冷却システムにおい
て、前記バイパス・ラインにチェック・バルブを設け、
前記コンプレッサの動作中にはバイパス・ラインに冷媒
を通さない、冷却システム。
（４）特許請求の範囲第２項記載の冷却システムにおい
て、前記バイパス・ラインに圧力調整手段を設け、前記
第１相分離装置の圧力を所定の値に維持する、冷却シス
テム。
（５）特許請求の範囲第４項記載の冷却システムにおい
て、前記バイパス・ラインに単一方向流れ制御手段を設
け、冷媒が前記コンプレッサから前記バイパス・ライン
を介して前記第１相分離装置へ流れないようにした、冷
却システム。
（６）特許請求の範囲第１項記載の冷却システムにおい
て、前記第１相分離装置に液体レベル検知手段を設け、
液体のレベルを監視し、また前記凝縮器から前記第１相
分離装置への冷媒の流れを制御する、冷却システム。
（７）特許請求の範囲第６項記載の冷却システムにおい
て、前記液体レベル検知手段によってバルブを調整し、
前記液体ポンプの出力の一部を同ポンプの入力に再循環
させる、冷却システム。
（８）特許請求の範囲第１項記載の冷却システムにおい
て、前記コンプレッサの出力からの冷媒を前記蒸化器に
転換し、同蒸化器の霜とりを行う手段を具備した、冷却
システム。
（９）特許請求の範囲第８項記載の冷却システムにおい
て、前記転換手段が冷媒導管を有し、第１バルブの動作
によって前記コンプレッサから前記凝縮器への流れを制
御し、また第２バルブの動作によって前記冷媒導管での
流れを制御するほか、前記バルブ手段の動作を制御する
制御手段の動作によって前記第１バルブを閉、前記第２
バルブを開とし、前記蒸化器の霜とりを行う、冷却シス
テム。
（１０）特許請求の範囲第９項記載の冷却システムにお
いて、複数の蒸化器が前記冷媒導管に接続され、また各
蒸化器には第２バルブが設けられているため、１基の蒸
化器の霜とりを他の蒸化器の動作から独立して行い得る
、冷却システム。
（１１）特許請求の範囲第１０項記載の冷却システムに
おいて、前記コンプレッサはそれぞれが前記凝縮器に接
続された複数のユニットを具備しており、前記第１バル
ブの動作によって選択前記ユニットの流れを転換する、
冷却システム。
（１２）特許請求の範囲第１０項記載の冷却システムに
おいて、各蒸化器には圧力調整バルブが組合わされてい
て前記蒸化器の動作時圧力を維持し、またバルブ手段が
設けられていて前記蒸化器の霜とり時には前記圧力調整
器を分離する、冷却システム。
（１３）特許請求の範囲第１２項記載の冷却システムに
おいて、前記第２バルブが開となったとき、前記バルブ
手段によって前記圧力調整器を分離する、冷却システム
。
（１４）特許請求の範囲第１３項記載の冷却システムに
おいて、各蒸化器には第２圧力調整器が組合わされてい
て、その動作により前記蒸化器の霜とり時に冷媒圧力を
制御する、冷却システム。
（１５）蒸気相および液相での冷媒の供給を維持する第
１相分離装置と、該相分離装置に接続されているほか、
前記第１相分離装置から冷媒を取出して圧縮するコンプ
レッサを有する熱廃棄回路と、前記コンプレッサによっ
て提供された蒸気を凝縮させる凝縮器と、膨張手段を含
み、凝縮液を前記相分離装置へ戻す返送導管と、前記相
分離装置に接続されているほか、前記第１相分離装置か
ら液体冷媒を受取って熱を運搬する蒸化器を有する熱吸
収回路と、前記コンプレッサの出力から前記蒸化器へ冷
媒を運搬し該蒸化器の霜とりを行う運搬手段と、前記第
１相分離装置と前記凝縮器との間に接続されてコンプレ
ッサの動作如何に拘らずこの両者間に冷媒を運搬するバ
イパス手段とを備えて成り、該バイパス手段は圧力調整
バルブを有していて前記第１相分離装置内の圧力を所定
のレベルに維持する、冷却システム。
（１６）特許請求の範囲第１５項記載の冷却システムに
おいて、前記凝縮器と前記膨張手段との間の前記返送導
管には第２相分離装置が設けられており、液体ポンプ手
段によって冷媒を前記第２相分離装置から前記膨張手段
に運搬する、冷却システム。
（１７）特許請求の範囲第１５項記載の冷却システムに
おいて、前記蒸化器は複数の蒸化ユニットを具備し、ま
た前記運搬手段の機能によって冷媒を選定された前記蒸
化ユニットへ運搬する、冷却システム。
（１８）特許請求の範囲第１５項記載の冷却システムに
おいて、各前記蒸化ユニットには圧力調整手段が組合わ
されていて、所定の圧力を維持する、冷却システム。