KR101460426B1 - 터보 냉동 장치, 그 제어 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

터보 냉동 장치, 그 제어 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101460426B1
KR101460426B1 KR1020127027965A KR20127027965A KR101460426B1 KR 101460426 B1 KR101460426 B1 KR 101460426B1 KR 1020127027965 A KR1020127027965 A KR 1020127027965A KR 20127027965 A KR20127027965 A KR 20127027965A KR 101460426 B1 KR101460426 B1 KR 101460426B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
refrigerant
temperature
centrifugal compressor
turbo
expansion valve
Prior art date
Application number
KR1020127027965A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130025388A (ko
Inventor
노리유키 마츠쿠라
겐지 우에다
세이이치 오쿠다
다츠루 나가이
Original Assignee
미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 filed Critical 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Publication of KR20130025388A publication Critical patent/KR20130025388A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101460426B1 publication Critical patent/KR101460426B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F25B1/04—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with compressor of rotary type
    • F25B1/053—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with compressor of rotary type of turbine type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • F25B41/24—Arrangement of shut-off valves for disconnecting a part of the refrigerant cycle, e.g. an outdoor part
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/04—Refrigeration circuit bypassing means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/13—Economisers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/26—Problems to be solved characterised by the startup of the refrigeration cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/28—Means for preventing liquid refrigerant entering into the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2501—Bypass valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2509—Economiser valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2513—Expansion valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/19—Pressures
    • F25B2700/193—Pressures of the compressor
    • F25B2700/1931—Discharge pressures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/19—Pressures
    • F25B2700/193—Pressures of the compressor
    • F25B2700/1933—Suction pressures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2103—Temperatures near a heat exchanger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2115—Temperatures of a compressor or the drive means therefor
    • F25B2700/21151—Temperatures of a compressor or the drive means therefor at the suction side of the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2115—Temperatures of a compressor or the drive means therefor
    • F25B2700/21152—Temperatures of a compressor or the drive means therefor at the discharge side of the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2116—Temperatures of a condenser
    • F25B2700/21161—Temperatures of a condenser of the fluid heated by the condenser
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2117—Temperatures of an evaporator
    • F25B2700/21171—Temperatures of an evaporator of the fluid cooled by the evaporator

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

안정된 운전과 함께 냉매량을 삭감하는 것이 가능한 터보 냉동 장치의 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 원심 압축기(2), 제 1 비냉매 공급용의 제 1 비냉매 펌프(12), 제 1 비냉매와 냉매가 열교환하는 응축기(3), 냉매를 팽창하는 팽창 밸브(5), 제 2 비냉매 공급용의 제 2 비냉매 펌프(16), 제 2 비냉매와 냉매가 열교환하는 증발기(7), 원심 압축기(2)의 토출구(2B)로부터 냉매의 일부를 원심 압축기(2)의 흡입구(2A)에 주입하는 바이패스 회로(17), 그 냉매의 유량을 제어하는 바이패스 회로용 제어 밸브(18)를 구비한 터보 냉동 장치(1)를 제어하는 제어 장치에 있어서, 터보 냉동 장치(1)를 시동할 때에, 팽창 밸브(5)를 폐쇄 상태로 제어하고 제 1 비냉매 펌프(12) 및 제 2 비냉매 펌프(16)를 운전 상태로 하여 원심 압축기(2)를 시동하고 나서, 원심 압축기(2)의 흡입 포화 온도와 제 2 비냉매의 출구 온도의 온도차가 소정 온도차 이하가 되도록 바이패스 회로용 제어 밸브(18)의 개도를 제어한다.

Description

터보 냉동 장치, 그 제어 장치 및 그 제어 방법{TURBO FREEZER DEVICE, CONTROL DEVICE THEREFOR, AND CONTROL METHOD THEREFOR}
본 발명은 터보 냉동 장치, 그 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이며, 특히, 터보 냉동 장치를 안정되게 운전하여, 순환하는 냉매량의 삭감이 가능한 터보 냉동 장치의 제어 장치에 관한 것이다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 종래의 터보 냉동 장치(100)는, 원심 압축기(103)와, 이 원심 압축기(103)에 의해서 압축된 고압 가스 냉매 중의 유분을 분리하는 오일 미스트 분리 탱크(102)와, 오일 미스트 분리 탱크(102)에 의해서 유분이 분리된 고압 가스 냉매를 응축하는 응축기(105)와, 응축기(105)에서 응축한 고압 액냉매를 팽창시키는 고단 팽창 밸브(107)와, 고단 팽창 밸브(107)에 의해서 팽창한 액냉매를 냉각하는 중간 냉각기(106)와, 중간 냉각기(106)에 의해서 냉각된 액냉매를 팽창시키는 저단 팽창 밸브(108)와, 저단 팽창 밸브(108)에 의해서 팽창한 저압 액냉매를 증발시키는 증발기(109)와, 증발한 냉매를 가스 냉매와 액냉매로 분리하는 기액 분리기(110)를 구비하고 있다.
원심 압축기(103)는, 전동기(111)에 의해서 치차(101)를 거쳐서 회전 구동되고 냉매를 흡인하여 압축한다. 원심 압축기(103)에 의해서 압축된 고압 가스 냉매는, 예를 들면 약 100℃가 되어 오일 미스트 분리 탱크(102)로 인도된다. 오일 미스트 분리 탱크(102)에 인도된 고압 가스 냉매는, 원심 분리되어 유분이 분리된다(예를 들면, 특허문헌 1 내지 특허문헌 4). 유분이 분리된 고압 가스 냉매는, 쉘 앤드 튜브형의 응축기(105)로 인도되어, 예를 들면 90℃의 온수와 열교환한다.
응축기(105)에 있어서 온수와 열교환하는 것에 의해서 응축한 고압 액냉매는, 응축기(105)의 하류측에 마련되어 있는 고단 팽창 밸브(107)를 통과하는 것에 의해서 팽창된다. 고단 팽창 밸브(107)에 의해서 팽창된 액냉매는, 자기 팽창형의 중간 냉각기(106)로 인도된다.
또한, 중간 냉각기(106)에 인도된 냉매 중 기상 부분이 원심 압축기(103)의 중간단으로 인도된다.
중간 냉각기(106)에서 자기 팽창한 액냉매는, 저단 팽창 밸브(108)로 인도되어 팽창된다. 팽창한 저압 액냉매는, 쉘 앤드 튜브형의 증발기(109)로 인도되어, 예를 들면 40℃의 열원수와 열교환하여 증발한다. 증발기(109)에서 증발한 냉매는, 기액 분리기(110)로 인도되어, 기액 분리기(110) 내에서 가스 냉매와 액냉매로 분리된다. 기액 분리기(110) 내에서 분리된 가스 냉매는, 원심 압축기(103)로 인도되어 압축된다.
또한, 오일 미스트 분리 탱크(102)로부터는, 유분이 분리된 고압 가스 냉매의 일부가 핫가스 바이패스 밸브(112)를 지나 기액 분리기(110)로 인도된다. 핫가스 바이패스 밸브(112)는, 기액 분리기(110)로 인도되는 고압 가스 냉매의 유량을 제어하고 있다. 이 핫가스 바이패스 밸브(112)의 하류에는, 중간 냉각기(106)와 저단 팽창 밸브(108) 사이로부터 인도된 액냉매가 액인젝션 밸브(113)를 거쳐서 합류하고 있다. 액인젝션 밸브(113)는, 액냉매의 유량을 제어하고 있다.
핫가스 바이패스 밸브(112)를 통과한 고압 가스 냉매와, 액인젝션 밸브(113)로부터의 액냉매는, 각각 기액 분리기(110) 내에 분사된다. 이것에 의해, 기액 분리기(110) 내에서는, 예를 들면 40℃ 내지 50℃까지 온도가 저하한 가스 냉매와 액냉매로 분리된다. 이와 같이, 온도가 저하한 가스 냉매를 원심 압축기(103)의 입구로 인도하는 것에 의해서, 원심 압축기(103)의 부하가 제어되고 있다.
일본 특허 공개 제 2006-329557 호 공보 일본 특허 공개 제 2006-234363 호 공보 일본 특허 공개 제 2007-138919 호 공보 일본 특허 공개 제 2009-138973 호 공보 일본 특허 공개 제 2009-92309 호 공보
그렇지만, 도 10과 같은 구성에서는, 터보 냉동 장치(100) 내의 내용적이 크기 때문에 필요한 냉매 충전량이 많아진다. 그 때문에, 냉매를 회수할 때에 규정의 압력 이하까지 냉매를 감압했을 경우라도, 회수 불가능한 냉매가 응축기(105), 증발기(109), 중간 냉각기(106)나 기액 분리기(110) 등 내에 잔류해 버려, 이들 기기 내에 잔류한 냉매가 최종적으로는 대기로 방출되게 된다. 이와 같은 회수 불가능한 냉매의 삭감이나 냉매가 누출했을 때의 누출량을 최소한으로 억제하기 위해서, 터보 냉동 장치(100)에 이용되는 냉매 충전량을 삭감하는 것이 소망되고 있다.
그러나, 냉매 충전량을 삭감했을 경우에는, 터보 냉동 장치(100) 내를 순환하는 냉매 흐름에 편향이 생겨, 증발기(109) 등에 냉매가 저류되어 증발기(109)로부터 액상 상태의 냉매가 토출되는 일이 있다. 증발기(109)로부터 토출된 액상 상태의 냉매가 원심 압축기(103)에 흡인되었을 경우에는, 원심 압축기(103)가 고장난다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 안정된 운전과 함께 냉매량을 삭감하는 것이 가능한 터보 냉동 장치, 그 제어 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 이하의 수단을 제공한다.
본 발명의 제 1 태양에 따른 터보 냉동 장치의 제어 장치에 의하면, 냉매를 압축하는 원심 압축기와, 제 1 비냉매 펌프에 의해서 공급된 제 1 비냉매와 열교환하여 고압 가스 냉매를 응축하는 응축기와, 해당 응축기로부터 도출된 액냉매를 팽창하는 팽창 밸브와, 팽창한 상기 액냉매가 제 2 비냉매 펌프에 의해서 공급된 제 2 비냉매와 열교환하여 증발하는 증발기와, 상기 원심 압축기에 의해서 압축된 상기 고압 가스 냉매의 일부를 상기 원심 압축기의 흡입구에 주입하는 바이패스 회로에 마련되어, 상기 고압 가스 냉매의 유량을 제어하는 바이패스 회로용 제어 밸브와, 상기 가스 냉매의 상기 원심 압축기의 흡입 압력을 계측하는 압축기 흡입구용 압력 계측 수단과, 상기 제 2 비냉매의 상기 증발기의 출구 온도를 계측하는 제 2 비냉매 출구용 온도 계측 수단을 구비한 터보 냉동 장치를 제어하는 터보 냉동 장치의 제어 장치에 있어서, 터보 냉동 장치를 시동하고 나서, 상기 팽창 밸브를 폐쇄 상태로 제어하고, 상기 제 1 비냉매 펌프 및 상기 제 2 비냉매 펌프를 운전 상태로 하여 상기 원심 압축기를 시동하고 나서, 해당 원심 압축기의 흡입 포화 온도와 상기 제 2 비냉매의 출구 온도의 온도차가 소정 온도차 이하가 되도록 상기 바이패스 회로용 제어 밸브의 개도를 제어한다.
원심 압축기를 이용한 터보 냉동 장치에 있어서, 터보 냉동 장치의 시동 시에는, 증발기 내부에 증발하지 않고 액 상태 그대로 저류되어 있던 액냉매가 원심 압축기에 흡입되는 것에 의해서 터보 냉동 장치가 안정된 계속 운전이 곤란하게 된다는 문제가 있었다.
그래서, 본 발명의 제 1 태양에서는, 증발기 내부에 액냉매가 저류되어 있는 경우에, 액냉매가 증발하고 증발기 내의 기상 냉매 점유율이 증가하여, 제 2 비냉매와 액냉매의 접촉이 감소하는 것에 의해 제 2 비냉매로부터 냉매에 전달되는 열 전달이 저하하고, 원심 압축기의 흡입 포화 온도와 제 2 비냉매의 출구와의 온도차가 커지는 것에 주목했다. 즉, 터보 냉동 장치를 시동할 때에, 제어 장치가 팽창 밸브의 개도를 폐쇄 상태로 하고, 원심 압축기의 흡입 포화 온도와 제 2 비냉매의 출구 온도의 온도차가 소정 온도차 이하가 되도록 원심 압축기로부터 도출된 압축된 고압 가스 냉매의 일부를 원심 압축기의 흡입구로 인도하는 바이패스 회로용 제어 밸브의 개도를 제어하는 것으로 했다. 이것에 의해, 증발기 내부에 저류되어 있던 액냉매를 줄일 수 있다. 따라서, 터보 냉동 장치의 시동 시에 안정된 운전을 실행할 수 있다.
또한, 원심 압축기의 흡입 포화 온도는, 원심 압축기의 흡입 압력으로 환산하는 것이 가능하다.
상기 태양에 따른 터보 냉동 장치의 제어 장치에 의하면, 터보 냉동 장치를 시동할 때에는, 상기 팽창 밸브를 폐쇄 상태로 제어하고, 상기 제 1 비냉매 펌프를 운전 상태로 하고 상기 원심 압축기를 시동하여 상기 바이패스 회로용 제어 밸브의 개도를 제어하고 나서, 상기 제 2 비냉매 펌프를 운전 상태로 한다.
터보 냉동 장치를 시동할 때에 있어서 원심 압축기를 시동하기 전에 제 2 비냉매 펌프의 운전을 개시했을 경우에는, 증발기로부터 소정의 출구 온도보다 고온인 제 2 비냉매가 출력되는 일이 있다.
그래서, 상기 태양에서는, 팽창 밸브의 개도를 폐쇄 상태로 하여, 원심 압축기의 흡입 포화 온도가 소정 온도 이하가 되고 나서 제 2 비냉매 펌프의 운전을 개시하는 제어 장치를 이용하는 것으로 했다. 그 때문에, 터보 냉동 장치를 시동했을 때에 증발기로부터 출력되는 제 2 비냉매의 온도를 저하시킬 수 있다. 따라서, 증발기로부터 소정 출구 온도의 제 2 비냉매를 출력하는 것이 가능해진다.
상기 형태에 따른 터보 냉동 장치의 제어 장치에 의하면, 상기 액냉매의 일부를 상기 원심 압축기의 흡입구에 주입하는 주입 회로에 마련되어, 상기 액냉매의 유량을 제어하는 액냉매 주입용 제어 밸브와, 상기 고압 가스 냉매의 상기 원심 압축기의 토출구 온도를 계측하는 압축기 토출구 온도 계측 수단을 구비하며, 상기 액냉매 주입용 제어 밸브는, 상기 원심 압축기의 토출구 온도에 근거하여 개도가 제어된다.
액냉매 주입용 제어 밸브의 개도를 원심 압축기의 토출구 온도에 근거하여 제어하는 제어 장치를 이용하는 것으로 했다. 이것에 의해, 온도가 낮은 액냉매를 바이패스 회로로부터 인도되는 고온의 고압 가스 냉매에 주입하여 원심 압축기의 흡입구로 인도하는 가스 냉매의 온도를 제어할 수 있다. 따라서, 원심 압축기의 흡입구에 인도하는 냉매의 온도를 저하시킬 수 있다.
상기 태양에 따른 터보 냉동 장치의 제어 장치에 의하면, 팽창하는 것에 의해서 증발한 중간압 냉매와, 상기 응축기에 의해서 응축된 상기 액냉매와 열교환하는 동시에, 상기 중간압 냉매를 상기 원심 압축기의 중간 흡입구에 주입하는 회로를 구비한 이코노마이저(economizer)와, 상기 제 1 비냉매의 상기 응축기의 유량을 계측하는 제 1 비냉매용 유량 계측 수단과, 상기 제 2 비냉매의 상기 증발기의 유량을 계측하는 제 2 비냉매용 유량 계측 수단과, 상기 제 1 비냉매의 상기 응축기의 입구 온도를 계측하는 제 1 비냉매 입구용 온도 계측 수단과, 상기 제 2 비냉매의 상기 증발기의 입구 온도를 계측하는 제 2 비냉매 입구용 온도 계측 수단과, 상기 제 1 비냉매의 상기 응축기의 출구 온도를 계측하는 제 1 비냉매 출구용 온도 계측 수단과, 상기 중간압 냉매와 열교환한 상기 액냉매의 상기 이코노마이저의 출구 온도를 계측하는 이코노마이저 출구용 온도 계측 수단과, 상기 응축기로부터 도출된 상기 액냉매의 일부를 팽창하여 상기 중간압 냉매로 하는 제 1 팽창 밸브와, 상기 중간압 냉매와 상기 이코노마이저로 열교환한 상기 액냉매를 팽창하는 제 2 팽창 밸브를 구비한 터보 냉동 장치를 제어하는 터보 냉동 장치의 제어 장치에 있어서, 터보 냉동 장치를 시동한 후에, 상기 이코노마이저의 출구 온도에 근거하여 상기 제 2 팽창 밸브의 개도를 제어하고, 상기 제 1 비냉매와 상기 제 2 비냉매의 유량과, 상기 제 1 비냉매 및 상기 제 2 비냉매의 입구 온도 및 출구 온도와, 상기 원심 압축기의 흡입 압력에 근거하여 상기 제 1 팽창 밸브의 개도를 제어한다.
터보 냉동 장치의 운전이 실행될 때에는, 이코노마이저의 출구 온도에 의해 제 2 팽창 밸브의 개도를 제어하고, 제 1 비냉매 및 제 2 비냉매의 입구 온도 및 출구 온도와 원심 압축기의 흡입 압력에 근거하여 제 1 팽창 밸브의 개도를 제어하는 제어 장치를 이용하는 것으로 했다. 그 때문에, 증발기 입구의 열량을 터보 냉동 장치를 순환하는 냉매량에 따라 제어할 수 있다. 이것에 의해, 증발기 출구를 과열하여 증발기로부터 액냉매가 토출되는 것을 방지하는 것이 가능해진다. 따라서, 터보 냉동 장치가 안정된 운전을 실행할 수 있다.
본 발명의 제 2 태양에 따른 터보 냉동 장치에 의하면, 상기 중 어느 하나에 기재된 제어 장치를 구비한다.
증발기 내부에 저류되어 있던 액냉매를 줄일 수 있는 제어 장치를 이용하는 것으로 했다. 따라서, 터보 냉동 장치의 운전을 안정되게 실행할 수 있다.
또한, 종래, 터보 냉동 장치를 순환하는 냉매량을 줄였을 때에는, 냉매의 편향이 생기는 것을 방지하기 위해서 내용적이 큰 응축기, 이코노마이저, 증발기 등의 열교환기가 이용되고 있었다. 또한, 원심 압축기에 인도되는 액냉매를 분리하기 위해서 내용적이 큰 기액 분리기가 원심 압축기의 흡입구의 상류측에 마련되어 있었다.
그러나, 본 발명의 제 2 태양에서는, 제 1 비냉매 펌프, 제 2 비냉매 펌프, 바이패스 회로용 제어 밸브, 원심 압축기 및 제어 밸브를 제어하는 제어 장치를 이용하는 것에 의해서, 원심 압축기의 흡입 포화 온도와 제 2 비냉매의 출구 온도의 온도차를 소정 온도차 이하가 되도록 할 수 있다. 이것에 의해, 증발기 내부에 저류되어 있던 액냉매를 줄여, 터보 냉동 장치의 시동 시에 안정된 운전을 실행할 수 있다. 그 때문에, 응축기, 이코노마이저, 증발기 등의 내용적을 작게 하는 것이 가능해진다. 따라서, 터보 냉동 장치 전체의 내용적을 작게 하고, 순환하는 냉매량을 저감하면서, 안정된 터보 냉동 장치의 운전을 실행할 수 있다.
또한, 응축기 내부에 저류된 액냉매를 원심 압축기의 흡입구로 인도되지 않게 하는 것이 가능해지므로, 기액 분리기의 내용적을 작게 하거나, 기액 분리기를 불필요하게 할 수 있다.
본 발명의 제 3 태양에 따른 터보 냉동 장치의 제어 방법에 의하면, 냉매를 압축하는 원심 압축기와, 제 1 비냉매 펌프에 의해서 공급된 제 1 비냉매와 열교환하여 고압 가스 냉매를 응축하는 응축기와, 해당 응축기로부터 도출된 액냉매를 팽창하는 팽창 밸브와, 팽창한 상기 액냉매가 제 2 비냉매 펌프에 의해서 공급된 제 2 비냉매와 열교환하여 증발하는 증발기와, 상기 원심 압축기에 의해서 압축된 상기 고압 가스 냉매의 일부를 상기 원심 압축기의 흡입구에 주입하는 바이패스 회로에 마련되어, 상기 고압 가스 냉매의 유량을 제어하는 바이패스 회로용 제어 밸브와, 상기 가스 냉매의 상기 원심 압축기의 흡입 압력을 계측하는 압축기 흡입구용 압력 계측 수단과, 상기 제 2 비냉매의 상기 증발기의 출구 온도를 계측하는 제 2 비냉매 출구용 온도 계측 수단을 구비한 터보 냉동 장치의 제어 방법에 있어서, 터보 냉동 장치를 시동할 때에는, 상기 팽창 밸브를 폐쇄 상태로 제어하고, 상기 제 1 비냉매 펌프 및 상기 제 2 비냉매 펌프를 운전 상태로 하여 상기 원심 압축기를 시동하고 나서, 해당 원심 압축기의 흡입 포화 온도와 상기 제 2 비냉매의 출구 온도의 온도차가 소정 온도차 이하가 되도록 상기 바이패스 회로용 제어 밸브의 개도를 제어한다.
터보 냉동 장치를 시동할 때에는, 원심 압축기의 흡입 포화 온도와 제 2 비냉매의 출구 온도의 온도차를 소정 온도차 이하가 되도록 터보 냉동 장치를 제어하는 것으로 했다. 이것에 의해, 증발기 내부에 저류되어 있던 액냉매를 줄일 수 있다. 따라서, 터보 냉동 장치 내의 냉매 충전량을 줄였을 경우라도 냉매 터보 냉동 장치를 안정되게 운전할 수 있다.
본 발명에 따른 터보 냉동 장치의 제어 장치에 의하면, 증발기 내부에 액냉매가 저류되어 있는 경우에, 액냉매가 증발하여 증발기 내의 기상 냉매 점유율이 증가하고, 제 2 비냉매와 액냉매의 접촉이 감소함으로써 제 2 비냉매로부터 냉매에 전달되는 열 전달이 저하하여, 원심 압축기의 흡입 포화 온도와 제 2 비냉매의 출구의 온도차가 커지는 것에 주목했다. 즉, 터보 냉동 장치를 시동할 때에, 제어 장치가 팽창 밸브의 개도를 폐쇄 상태로 하여, 원심 압축기의 흡입 포화 온도와 제 2 비냉매의 출구 온도의 온도차가 소정 온도차 이하가 되도록 원심 압축기로부터 도출된 압축된 고압 가스 냉매의 일부를 원심 압축기의 흡입구로 인도하는 바이패스 회로용 제어 밸브의 개도를 제어하는 것으로 했다. 이것에 의해, 증발기 내부에 저류되어 있던 액냉매를 줄일 수 있다. 따라서, 터보 냉동 장치의 시동 시에 안정된 운전을 실행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 터보 냉동 장치의 냉동 사이클 도면,
도 2는 도 1에 도시하는 터보 냉동 장치의 시동시의 전반부의 흐름도,
도 3은 도 1에 도시하는 터보 냉동 장치의 시동시의 후반부의 흐름도,
도 4는 본 발명의 터보 냉동 장치의 사이클과 종래 사이클의 P-h선 도면,
도 5는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 터보 냉동 장치의 시동시의 전반부의 흐름도,
도 6은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 터보 냉동 장치의 시동시의 후반부의 흐름도,
도 7은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 터보 냉동 장치의 통상 운전시의 부팽창 밸브 자동 제어의 흐름도,
도 8은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 터보 냉동 장치의 통상 운전시의 주팽창 밸브 자동 제어의 흐름도,
도 9는 도 7에 도시하는 열량 Hc의 산출식과 냉동 사이클의 P-h 선도면,
도 10은 종래의 터보 냉동 장치의 냉동 사이클 도면.
[제 1 실시형태]
이하, 본 발명의 제 1 실시형태에 대하여, 도 1 내지 도 4를 이용하여 설명한다.
도 1에는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 터보 냉동 장치의 냉동 사이클 도면이 도시되어 있으며, 도 2 및 도 3에는 도 1에 도시하는 터보 냉동 장치의 시동시의 흐름도가 나타나 있다.
터보 냉동 장치(1)는, 2단 터보 압축기(원심 압축기)(2)와, 응축기(3)와, 이코노마이저(4)와, 주팽창 밸브(제 2 팽창 밸브)(5)와, 증발기(7)를 순차 접속하는 폐쇄 회로와 제어 장치(도시하지 않음)를 구비하고 있다.
2단 터보 압축기(2)는, 인버터 모터(9)에 의해 구동되는 다단 원심 압축기로서, 흡입구(2A) 및 토출구(2B) 이외에, 도시 생략의 제 1 임펠러와 제 2 임펠러 사이에 마련되는 중간 흡입구(2C)를 구비하고, 흡입구(2A)로부터 흡입된 저압 가스 냉매를 제 1 임펠러 및 제 2 임펠러의 회전에 의해 순차 원심 압축하여, 압축한 고압 가스 냉매를 토출구(2B)로부터 토출하도록 구성되어 있다.
2단 터보 압축기(2)의 토출구(2B)로부터 토출된 고압 가스 냉매는, 오일 미스트 분리 탱크(10)로 인도되어, 오일 미스트 분리 탱크(10) 내에서 원심 분리된다. 유분이 원심 분리된 고압 냉각 가스는, 오일 미스트 분리 탱크(10)로부터 응축기(3)로 인도된다.
응축기(3)는, 플레이트식 열교환기이며, 2단 터보 압축기(2)로부터 오일 미스트 분리 탱크(10)를 지나 공급되는 고압 가스 냉매와 온수 회로(11)를 거쳐서 순환되는 온수(제 1 비냉매)를 열교환시키는 것에 의해, 고압 냉각 가스를 응축 액화하는 것이다. 또한, 온수 펌프(제 1 비냉매 펌프)(12)에 의해서 공급되는 온수의 흐름과 고압 가스 냉매의 흐름은, 향류 되도록 하는 것이 바람직하다.
이코노마이저(4)는, 냉동 사이클(8)의 주 회로 중을 흐르는 액냉매와 주 회로로부터 분류되어 부팽창 밸브(제 1 팽창 밸브)(13)에 의해 감압된 냉매를 열교환시켜, 냉매의 증발 잠열에 의해 주 회로 중을 흐르는 액냉매를 과냉각하는 플레이트식의 냉매/냉매 열교환기이다. 또한, 이코노마이저(4)는, 액냉매를 과냉각함으로써 증발된 가스 냉매(중간압 냉매)를 2단 터보 압축기(2)의 중간 흡입구(2C)로부터 중간압의 압축 냉매 중에 주입하기 위한 가스 회로(14)를 구비하고, 이것에 의해서, 중간 냉각기 방식의 이코노마이저 사이클을 구성하고 있다.
이코노마이저(4)를 지나 과냉각 된 냉매는, 주팽창 밸브(5)를 통과하는 것에 의해 팽창하여 증발기(7)에 공급된다. 증발기(7)는, 플레이트식 열교환기로서, 주팽창 밸브(5)로부터 인도된 냉매와 열원수 회로(15)를 거쳐서 순환되는 열원수(제 2 비냉매)를 열교환시키는 것에 의해, 냉매를 증발시켜, 그 증발 잠열에 의해 열원수를 냉각하는 것이다. 또한, 열원수 펌프(제 2 비냉매 펌프) (16)에 의해서 공급되는 열원수의 흐름과 냉매의 흐름은, 향류가 되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 냉동 사이클(8)은, 오일 미스트 분리 탱크(10)에 의해서 유분이 분리된 고압 가스 냉매의 일부를 응축기(3)와 2단 터보 압축기(2) 사이로부터 바이패스 하는 바이패스 회로(17)를 구비하고 있다. 이 바이패스 회로(17) 상에는, 바이패스 회로(17)로부터 2단 터보 압축기(2)로 인도되는 고압 가스 냉매의 유량을 조정하는 핫가스 바이패스 밸브(바이패스 회로용 제어 밸브)(18)가 마련되어 있다.
또한, 핫가스 바이패스 밸브(18)의 하류측의 바이패스 회로(17)에는, 이코노마이저(4)와 주팽창 밸브(5) 사이로부터 과냉각 된 냉매의 일부를 인도하는 액냉매 주입 회로(19)가 합류하고 있다. 이와 같이, 바이패스 회로(17)에 액냉매 주입 회로(19)로부터의 온도가 낮은 냉매를 합류시키는 것에 의해서, 액냉매주입 회로(19)가 합류한 바이패스 회로(17)의 하류측에 인도되는 고압 가스 냉매를 냉각할 수 있다.
바이패스 회로(17)에 합류하는 액냉매 주입 회로(19) 상에는, 액냉매 주입 회로(19)로부터 인도된 냉각된 냉매의 유량을 조정하는 액인젝션 밸브(액냉매 주입용 제어 밸브)(20)가 마련되어 있다.
또한, 냉매, 온수 및 열원수의 온도나 압력을 측정하는 측정 수단으로서, 2단 터보 압축기(2)의 흡입구(2A), 토출구(2B), 중간 흡입구(2C)에는, 압력계(압력 측정 수단)(41, 42, 43) 및 온도계(온도 측정 수단)(31, 32, 33)가 마련되고, 온수 회로(11)의 입구 및 출구, 열원수 회로(15)의 입구 및 출구에는, 각각 온도계(35, 36, 37, 38)가 마련되며, 주팽창 밸브(5)의 입구에는, 온도계(34)가 마련되어 있다.
다음, 터보 냉동 장치(1)의 시동시의 흐름도에 대하여, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 단계(1)에 있어서 터보 냉동 장치(1)를 시동하는 운전 지령이 부여되는 것에 의해서, 응축기(3)의 온수 회로(11)의 입구 및 출구에 마련되어 있는 온도계(35, 36)에 의해서 계측되는 온수 입구 온도 및 온수 출구 온도와의 사이에 온도차가 생기고 있는지, 온수 출구 온도가 소정 온도 이상인지를 판정한다(단계 2). 온수 입구 온도 및 온수 출구 온도와의 사이에 온도차가 있으며, 또한, 온수 출구 온도가 소정 온도 이하인 경우에는, 부하가 있다고 판단하여 단계(3)로 진행되며, 부하가 없다고 판단했을 경우, 즉 온수 출구 온도가 소정 온도 이상인 경우에는, 단계(2)를 반복한다.
단계(2)에 있어서 부하가 있다고 판단했을 경우에는, 터보 냉동 장치(1)에 마련되어 있는 각 압력계(41, 42, 43) 및 각 온도계(31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38)가 정상으로 작동하고 있는지, 각 압력계(41, 42, 43) 및 각 온도계(31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38)로부터 송신되는 수치가 정상값인지, 각 압력계(41, 42, 43) 및 각 온도계(31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38)로부터 송신되는 수치가 상정 범위 내인지에 대하여 판정한다(단계 3). 단계(3)에 있어서, 각 압력계(41, 42, 43) 및 각 온도계(31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38)가 정상적으로 작동하고 있지 않거나, 또는, 수치에 이상이 있거나, 또는, 상정 범위 이외인 경우에는, 터보 냉동 장치(1) 상태가 정상이 아니라고 판단하고, 단계(3)가 반복된다.
단계(3)에 있어서, 터보 냉동 장치(1)에 마련되어 있는 각 압력계(41, 42, 43) 및 각 온도계(31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38)가 정상이라고 판정되었을 경우에는, 터보 냉동 장치(1) 상태가 정상적이라고 판단하고, 온수 펌프(12) 및 열원수 펌프(16)의 운전을 개시한다(단계 4). 또한, 주팽창 밸브(5) 및 부팽창 밸브(13)의 개도가 완전 폐쇄 상태인 것을 확인한다[단계(5)]. 또한, 핫가스 바이패스 밸브(18)의 개도가 완전 개방 상태인 것을 확인한다[단계(6)].
단계(4)로부터 단계(6)의 전부를 확인한 후, 2단 터보 압축기(2)를 시동한다[단계(7)].
그 후, 핫가스 바이패스 밸브(18)의 개도를 점차 폐쇄한다[단계(8)]. 또한, 액인젝션 밸브(20)의 개도는, 원심 압축기(2)의 토출구(2B)에 마련되어 있는 온도계(32)에 의해서 계측되는 압축기 토출구 온도에 의해 제어된다. 이와 같이, 바이패스 회로(17)에 액냉매 주입 회로(19)로부터 과냉각 된 냉매를 합류시켜, 온도가 저하한 가스 냉매를 원심 압축기(2)의 흡입구(2A)로 인도하는 것에 의해서, 압축기 토출구 온도를 억제하여 터보 냉동 장치(1)의 냉동 능력을 점차 상승할 수 있다[단계(9)].
냉동 능력이 점차 상승하면, 핫가스 바이패스 밸브(18)의 개도가 제 1 설정 개도로 폐쇄될 때까지, 단계(8) 및 단계(9)를 반복한다[단계(10)].
발명자들에 의하면, 증발기(7) 내부에 액냉매가 다량으로 남아 있는 경우에는, 2단 터보 압축기(2)의 흡입 포화 온도와 열원수 출구 온도 사이의 온도차가 2℃가 되면, 증발기(7) 내부에 저류되어 있던 액냉매가 증발하기 시작하는 것을 알 수 있었다.
그래서, 핫가스 바이패스 밸브(18)의 개도가 제 1 설정 개도까지 폐쇄된 후, 도 3에 도시하는 바와 같이, 증발기(7)의 열원수 회로(15)의 출구에 마련되어 있는 온도계(38)에 의해서 계측되는 열원수 출구 온도에서 2℃ 뺀 온도(소정 온도차)보다도, 2단 터보 압축기(2)의 흡입구(2A)의 흡입 포화 온도가 낮아져 있는지에 대하여 판정한다[단계(11)].
이와 같이, 2단 터보 압축기(2)의 흡입 포화 온도가 열매수(熱媒水) 회로(15)의 열매수 출구 온도에서 2℃ 뺀 온도 보다 낮아지는 것에 의해서, 증발기(7) 내부에 저류되어 있던 액냉매가 증발을 시작한다. 한편, 2단 터보 압축기(2)의 흡입 포화 온도가 열원수 출구 온도에서 2℃ 뺀 온도 이상인 경우에는, 단계(11)가 반복된다.
또한, 2단 터보 압축기(2)의 흡입 포화 온도는, 2단 터보 압축기(2)의 흡입구(2A)에 마련되어 있는 압력계(41)에 의해서 계측되는 흡입 압력으로 환산되는 포화 온도이다.
단계(11)에 있어서, 흡입 포화 온도가 열원수 출구 온도에서 2℃ 뺀 온도보다 낮아져 있다고 판정되었을 경우에는, 핫가스 바이패스 밸브(18)의 개도가 점차 더욱 폐쇄되어[단계(12)], 냉동 능력이 점차 더욱 상승한다[단계(13)].
발명자들에 의하면, 증발기(7) 내부에 액 냉매가 다량으로 남아 있는 경우에는, 2단 터보 압축기(2)의 흡입 포화 온도와 열원수 출구 온도 사이에 큰 차이는 생기지 않지만, 2단 터보 압축기(2)의 흡입 포화 온도가 열원수 출구 온도에서 4℃ 뺀 온도(소정 온도차)보다 낮아져 있는 경우에는, 증발기(7) 내부에 저류되어 있던 액냉매의 대부분이 증발되어 있는 것을 알았다.
그래서, 단계(13) 후, 열원수 출구 온도에서 4℃ 뺀 온도보다 2단 터보 압축기(2)의 흡입 포화 온도가 낮아져 있는지, 또는, 터보 냉동 장치(1)의 시동을 개시하고 나서 300초 경과했는지를 판정한다[단계(14)].
단계(14)에 있어서, 2단 터보 압축기(2)의 흡입 포화 온도가 열원수 출구 온도에서 4℃ 뺀 온도보다 낮아져 있는 경우, 또는, 터보 냉동 장치(1)의 시동을 개시하고 나서 300초 경과되어 있는 경우에는, 증발기(7) 내부에 저류되어 있던 액냉매의 대부분이 증발되어 있어, 주팽창 밸브(5) 및 부팽창 밸브(13)를 개방 상태로 하여도 2단 터보 압축기(2)에 액냉매가 흡입될 우려가 없어진다.
그 때문에, 핫가스 바이패스 밸브(18)의 자동 제어[단계(15)], 주팽창 밸브(5) 및 부팽창 밸브(13)의 초기 개도가 설정되게[단계(16)] 된다. 초기 개도가 설정된 주팽창 밸브(5) 및 부팽창 밸브(13)는, 그 후 각각 자동 제어가 개시된다[단계(17)].
한편, 단계(14)에 있어서, 2단 터보 압축기(2)의 흡입 포화 온도가 열원수 출구 온도에서 4℃ 뺀 온도 이상, 또는, 터보 냉동 장치(1)의 시동을 개시하고 나서 경과 시간이 300초 미만이라고 판정되었을 경우에는, 증발기(7) 내에 저류되어 있는 액냉매의 증발이 충분하지 않다고 판단되며, 단계(18)로 진행된다. 단계(18)에서는, 핫가스 바이패스 밸브(18)의 개도가 제 2 설정 개도가 될 때까지 더욱 폐쇄된다.
핫가스 바이패스 밸브(18)의 개도가 제 2 설정 개도가 되었을 경우에는, 단계(14)로 진행되고, 핫가스 바이패스 밸브(18)의 개도가 제 2 설정 개도로 되어 있지 않은 경우는, 단계(12) 내지 단계(14)가 반복된다.
이상과 같이, 증발기(7) 내에 저류되어 있던 액냉매를 증발시키고 나서 주팽창 밸브(5) 및 부팽창 밸브(13)를 개방하는 것에 의해서, 터보 냉동 장치(1)를 시동할 때에 2단 터보 압축기(2)가 액냉매를 흡입되지 않도록 하는 것으로 했다. 그 때문에, 2단 터보 냉각기(2)의 고장을 억제하여 안정되게 터보 냉동 장치(1)의 제어를 실행할 수 있다.
또한, 단계(14)에 있어서 터보 냉동 장치(1)를 시동하고 나서의 경과 시간을 본 실시형태에서는 300초로 하여 설명했지만, 이 경과 시간은, 터보 냉동 장치(1)에 마련되어 있는 증발기(7)의 내용적에 의해서 변화하는 것이면 좋다.
다음, 본 실시형태의 P-h선도에 대하여, 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4에 있어서, 파선은 종래의 경우를 나타내고, 실선은, 본 실시형태의 경우를 나타내고 있다.
본 실시형태의 터보 냉동 장치(1)의 냉동 사이클(8)은, 2단 터보 압축기(2)의 흡입구(2A)에 흡입된 저온 저압의 가스 냉매(A점)가 제 1 임펠러에 의해 B점까지 압축되어, 중간 흡입구(2C)로부터 주입된 중간압의 가스 냉매와 혼합되어 C점 상태가 된 후, 제 2 임펠러에 흡입되어 D점까지 압축된다.
이 상태로 2단 터보 압축기(2)로부터 토출된 고압 가스 냉매는, 응축기(3)로 냉각되는 것에 의해 응축 액화하여 E점의 고압 액냉매가 된다. 이 E점의 액냉매는, 일부가 분류되고, 부팽창 밸브(13)에 의해 F점까지 감압되어, 이코노마이저(4)에 유입한다.
이 중간압 냉매는, 이코노마이저(4)에서 터보 냉동 장치(1)의 주 회로 중을 흐르는 E점의 액냉매와 열교환되어, 액냉매(E)로부터 흡열하여 증발한 후, 가스 회로(14)를 거쳐서 2단 터보 압축기(2)의 중간 흡입구(2C)로부터 압축 도중의 중간압 가스 냉매 중에 주입된다.
또한, 이코노마이저(4)에 있어서, F점의 냉매와 열교환된 주 회로 중의 액냉매(E)는, G점까지 과냉각 되어 이코노마이저(4)의 출구에 도달한다. 이코노마이저(4)를 나온 액냉매는, 주팽창 밸브(5)에 의해 H점까지 감압되어 증발기(7)에 유입한다.
이코노마이저(4)를 나온 액냉매(E)의 일부는, 액냉매 주입 회로(19)에 분류되어 바이패스 회로(17)를 거쳐서 증발기(7)와 2단 터보 압축기(2) 사이에 되돌려지는 것에 의해, 증발기(7)의 출구 냉매(A)와 합류된다.
증발기(7)에 공급된 액단상 상태의 냉매는, 열원수 회로(15)를 거쳐서 순환되는 열원수와 열교환되어 증발한다. 이것에 의해서, 열원수 회로(15)를 거쳐서 순환되는 열원수가 냉각된다. 열원수 회로(15)를 거쳐서 열교환한 냉매는, 저압 가스 냉매(A)가 되어 바이패스 회로(17)로부터 인도된 온도가 저하한 가스 냉매와 합류된 후, 다시 2단 터보 압축기(2)에 흡입되어 이하 같은 작용을 반복한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 터보 냉동 장치(1), 그 제어 장치 및 그 제어 방법에 의하면, 이하의 효과를 발휘한다.
터보 냉동 장치(1)를 시동할 때에, 제어 장치(도시하지 않음)가 주팽창 밸브(팽창 밸브)(5) 및 부팽창 밸브(팽창 밸브)(13)의 개도를 폐쇄 상태로 하고, 2단 터보 압축기(원심 압축기)(2)의 흡입 포화 온도와 열원수(제 2 비냉매)의 출구 온도의 온도차가 -2℃(소정 온도차) 및 -4℃(소정 온도차) 이하가 되도록 2단 터보 압축기(2)로부터 도출된 압축된 고압 가스 냉매의 일부를 2단 터보 압축기(2)의 흡입구(2A)로 인도하는 핫가스 바이패스 밸브(바이패스 회로용 제어 밸브)(18)의 개도를 제어하는 것으로 했다. 이것에 의해, 증발기(7) 내부에 저류되어 있던 액냉매를 줄일 수 있다. 따라서, 터보 냉동 장치(1)의 시동 시에 안정된 운전을 실행할 수 있다.
액인젝션 밸브(액냉매 주입용 제어 밸브)(20)의 개도를 2단 터보 압축기(2)의 토출구 온도에 근거하여 제어하는 제어 장치를 이용하는 것으로 했다. 이것에 의해, 온도가 낮은 액냉매를 바이패스 회로(17)로부터 인도되는 고온의 고압 가스 냉매에 주입하여 2단 터보 압축기(2)의 흡입구(2A)로 인도하는 가스 냉매의 온도를 제어할 수 있다. 따라서, 2단 터보 압축기(2)의 흡입구(2A)에 인도되는 냉매의 온도를 저하시킬 수 있다.
온수 펌프(제 1 비냉매 펌프)(12), 열원수 펌프(제 2 비냉매 펌프)(16), 핫가스 바이패스 밸브(바이패스 회로용 제어 밸브)(18), 2단 터보 압축기(2), 주팽창 밸브(5) 및 부팽창 밸브(13)를 제어하는 제어 장치를 이용하는 것에 의해서, 2단 터보 압축기(2)의 흡입 포화 온도와 열원수의 출구 온도의 온도차를 -2℃ 및 -4℃ 이하가 되도록 할 수 있다. 이것에 의해, 증발기(7) 내부에 저류되어 있던 액냉매를 줄여, 터보 냉동 장치(1)의 시동 시에 안정된 운전을 실행할 수 있다. 그 때문에, 응축기(3), 이코노마이저(4), 증발기(7) 등의 내용적을 작게 하는 것이 가능해진다. 따라서, 터보 냉동 장치(1) 전체의 내용적을 작게 하고, 순환하는 냉매량을 예를 들면 종래보다 3 내지 4할 삭감하면서, 안정된 터보 냉동 장치(1)의 운전을 실행할 수 있다.
또한, 응축기(7) 내부에 저류된 액냉매를 2단 터보 압축기(2)의 흡입구(2A)로 인도하지 않게 하는 것이 가능해지므로, 종래는 필요했던 기액 분리기(도시하지 않음)를 불필요하게 할 수 있다.
터보 냉동 장치(1)를 시동할 때에는, 2단 터보 압축기(2)의 흡입 포화 온도와 열원수의 출구 온도의 온도차를 -2℃ 및 -4℃ 이하가 되도록 하여 터보 냉동 장치(1)를 제어하는 것으로 했다. 이것에 의해, 증발기(7) 내부에 저류되어 있던 액냉매를 줄일 수 있다. 따라서, 터보 냉동 장치(1) 내의 냉매 충전량을 줄였을 경우라도 냉매 터보 냉동 장치(1)를 안정되게 운전할 수 있다.
[제 2 실시형태]
본 실시형태의 터보 냉동 장치, 그 제어 장치 및 그 제어 방법은, 터보 냉동 장치를 시동할 때에, 열원수의 온도를 소정의 온도로 낮추고 나서 열원수를 출력하는 점에서, 제 1 실시형태와 상위하며, 그 이외는 동일하다. 따라서, 동일한 구성 및 흐름에 대해서는, 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 제 2 실시형태에 대해서, 도 5 및 도 6을 이용하여 설명한다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 터보 냉동 장치를 시동하는 운전 지령이 부여된다[단계(21)].
단계(21)에 있어서 운전 지령이 부여된 후, 응축기의 온수 회로의 입구 및 출구에 마련되어 있는 온도계에 의해서 계측되는 온수(제 1 비냉매)의 온수 입구 온도 및 온수 출구 온도와의 사이에 온도차가 생기고 있는지, 온수 출구 온도가 소정 온도 이상인지를 판정한다[단계(22)]. 온수 입구 온도 및 온수 출구 온도와의 사이에 온도차가 있으며, 또한, 온수 출구 온도가 소정 온도 이하인 경우에는, 부하가 있다고 판단하여 단계(23)로 진행되고, 부하가 없다고 판단했을 경우, 즉, 온수 출구 온도가 소정 온도 이상인 경우에는, 단계(22)를 반복한다.
단계(22)에 있어서 부하가 있다고 판단되었을 경우에는, 터보 냉동 장치에 마련되어 있는 각 압력계(압력 계측 수단) 및 각 온도계(온도 계측 수단)가 정상적으로 작동하고 있는지, 각 압력계 및 각 온도계로부터 송신되는 수치가 정상값인지, 각 압력계 및 각 온도계로부터 송신되는 수치가 상정 범위 내인지에 대하여 판정한다[단계(23)]. 단계(23)에 있어서, 각 압력계 및 각 온도계가 정상적으로 작동하고 있지 않거나, 또는, 수치가 비정상이거나, 또한, 상정 범위 이외인 경우에는, 터보 냉동 장치 상태가 정상적이지 않다고 판정되며, 단계(23)가 반복된다.
단계(23)에 있어서, 터보 냉동 장치에 마련되어 있는 각 압력계 및 각 온도계가 정상적이라고 판정되었을 경우에는, 터보 냉동 장치 상태가 정상적이라고 판단되며, 온수 펌프(제 1 비냉매 펌프)의 운전을 개시한다[단계(24)]. 또한, 주팽창 밸브(팽창 밸브) 및 부팽창 밸브(팽창 밸브)의 개도가 완전 폐쇄 상태인 것을 확인한다[단계(25)]. 또한, 핫가스 바이패스 밸브(바이패스 회로용 제어 밸브)의 개도가 완전 개방 상태인 것을 확인한다[단계(26)].
단계(24)로부터 단계(26)의 전체를 확인한 후, 2단 터보 압축기(원심 압축기)를 시동한다[단계(27)]. 또한, 액인젝션 밸브(액냉매 주입용 제어 밸브)의 개도는, 2단 터보 압축기의 토출구에 마련되어 있는 온도계에 의해서 계측된 압축기 토출구 온도에 의해 제어된다.
그 후, 2단 터보 압축기의 흡입구의 흡입 포화 온도가 고객처 설정 열원수 온도(소정 온도)보다 낮은가에 대하여 판정한다[단계(28)]. 단계(28)에 있어서, 2단 터보 압축기의 흡입구의 흡입 포화 온도가 고객처 설정 열원수 온도보다 낮아져 있는 경우에는, 열원수 펌프(제 2 비냉매 펌프)의 운전을 개시한다(단계(29)). 단계(28)에 있어서, 2단 터보 압축기의 흡입구의 흡입 포화 온도가 고객처 설정 열원수 온도 이상인 경우에는, 단계(32)로 진행된다.
또한, 단계(27)의 후에, 핫가스 바이패스 밸브의 개도를 점차 폐쇄한다[단계(30)]. 이와 같이, 바이패스 회로에 액냉매 주입 회로로부터 인도된 과 냉각된 냉매를 합류시켜 온도가 저하한 가스 냉매를 원심 압축기의 흡입구로 인도하는 것에 의해서, 터보 냉동 장치 내의 냉매가 증발을 시작하여 냉동 능력이 점차 상승한다[단계(31)].
핫가스 바이패스 밸브의 개도가 소정의 제 1 설정 개도가 될 때까지 단계(28, 29, 30) 및 (31)을 반복한다[단계(32)].
그 후, 도 6에 도시하는 바와 같이, 핫가스 바이패스 밸브의 개도가 제 1 설정 개도까지 폐쇄된 후, 열원수 펌프의 운전 상태를 판정한다[단계(33)]. 열원수 펌프가 운전중인 경우에는, 단계(36)로 진행되고, 열원수 펌프가 정지중인 경우에는, 2단 터보 압축기의 흡입구의 흡입 포화 온도가 고객처 설정 열원수 온도보다 낮아져 있는지에 대하여 판정한다[단계(34)]. 단계(34)에 있어서, 흡입구 포화 온도가 고객처 설정 열원수 온도 이상인 경우에는, 단계(36)로 진행되며, 흡입구 포화 온도가 고객처 설정 열원수 온도보다 낮아져 있는 경우에는, 열원수 펌프의 운전을 개시한다[단계(35)].
단계(33, 34) 및 (35)의 후에, 열원수 출구의 온도에서 2℃ 뺀 온도(소정 온도차)보다 2단 터보 압축기의 흡입구의 흡입 포화 온도가 낮아져 있는지에 대하여 판정한다[단계(36)]. 단계(36)에서는, 열원수 출구의 온도에서 2℃ 뺀 온도보다 2단 터보 압축기의 흡입구의 흡입 포화 온도가 낮아지는 것에 의해서, 증발기 내부에 저류되어 있던 냉매가 증발하기 시작하는 조건으로 하고 있다.
2단 터보 압축기의 흡입구의 흡입 포화 온도가 열원수 출구의 온도에서 2℃ 뺀 온도 이상인 경우에는, 단계(33) 내지 단계(36)가 반복된다.
단계(36)에 있어서, 2단 터보 압축기의 흡입구의 흡입 포화 온도가 열원수 출구의 온도에서 2℃ 뺀 온도보다 낮아져 있는 경우에는, 핫가스 바이패스 밸브의 개도가 점차 더욱 폐쇄되어[단계(37)], 냉동 능력이 점차 상승한다[단계(38)].
단계(38) 후, 열원수 출구의 온도에서 4℃ 뺀 온도(소정 온도차)보다 2단 터보 압축기의 흡입구의 흡입 포화 온도가 낮아져 있는지, 또는, 터보 냉동 장치의 시동을 개시하고 나서 300초 경과했는지를 판정한다[단계(39)].
단계(39)에 있어서, 2단 터보 압축기의 흡입구의 흡입 포화 온도가 열원수 출구의 온도에서 4℃ 뺀 온도보다 낮아져 있는 경우에는, 핫가스 바이패스 밸브의 자동 제어[단계(40)]가 개시되어, 주팽창 밸브 및 부팽창 밸브의 초기 개도가 설정된다[단계(41)]. 단계(41)에 있어서 초기 개도가 설정된 주팽창 밸브 및 부팽창 밸브는, 자동 제어가 개시된다[단계(42)].
한편, 단계(39)에 있어서, 2단 터보 압축기의 흡입구의 흡입 포화 온도가 열원수 출구의 온도에서 4℃ 뺀 온도보다 높다고 판정되었을 경우, 또는, 터보 냉동 장치의 시동을 개시하고 나서의 경과 시간이 300초 이하라고 판정되었을 경우에는, 단계(43)로 진행된다.
단계(43)에서는, 핫가스 바이패스 밸브의 개도를 제 2 설정 개도가 될 때까지 폐쇄한다. 핫가스 바이패스 밸브의 개도가 제 2 설정 개도가 되었을 경우에는, 단계(39)로 진행되고, 핫가스 바이패스 밸브의 개도가 제 2 설정 개도로 되어 있지 않은 경우는, 단계(37) 내지 단계(39)가 반복된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 터보 냉동 장치, 그 제어 장치 및 그 제어 방법에 의하면, 이하의 효과를 발휘한다.
주팽창 밸브(팽창 밸브) 및 부팽창 밸브(팽창 밸브)의 개도를 폐쇄 상태로 하고, 2단 터보 압축기(원심 압축기)를 작동시켜 핫가스 바이패스 밸브(바이패스 회로용 제어 밸브)의 개도를 제어하고 나서 열원수 펌프(제 2 비냉매 펌프)의 운전을 개시하는 제어 장치를 이용하는 것으로 했다. 그 때문에, 터보 냉동 장치를 시동했을 때에 증발기로부터 출력되는 열원수(제 2 비냉매)의 온도를 저하시킬 수 있다. 따라서, 증발기로부터 고객처 설정 열원수 온도(소정 온도)의 열원수를 출력하는 것이 가능해진다.
〔제 3 실시형태〕
본 실시형태의 터보 냉동 장치, 그 제어 장치 및 그 제어 방법은, 터보 냉동 장치를 시동한 후의 주팽창 밸브 및 부팽창 밸브에 의한 자동 제어인 점에서, 제 1 실시형태와 상위하며, 그 이외는 동일하다. 따라서, 동일한 구성 및 흐름에 대해서는, 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 제 3 실시형태에 대하여, 도 7 내지 도 9를 이용하여 설명한다.
터보 냉동 장치를 시동한 후에는, 터보 냉동 장치 내에 냉매가 편향되는 것을 방지하고 안정 운전을 실행할 필요가 있다. 그래서, 본 실시형태에서는, 응축기 출구의 엔탈피(enthalpy) 상태에 따라 주팽창 밸브(팽창 밸브) 및 부팽창 밸브(팽창 밸브)를 제어한다.
부팽창 밸브의 자동 제어의 흐름에 대해 도 7의 흐름도를 이용하여 설명하고, 주팽창 밸브의 자동 제어의 흐름에 대해 도 8의 흐름도를 이용하여 설명한다.
우선, 부팽창 밸브의 자동 제어에 대해 도 7을 이용하여 설명한다.
단계(51)에 있어서, 부팽창 밸브의 자동 제어가 개시되었을 경우에는, 응축기 출구의 엔탈피(Hc)를 계산한다[단계(52)]. 또한, 응축기 출구의 엔탈피(Hc)의 산출 방법은, 도 9 중의 식을 이용하여 실행한다.
응축기 출구의 엔탈피(Hc)를 산출한 후, 설정 응축기 출구 냉각액 엔탈피(Hcset)를 산출한다[단계(53)]. 여기서, 설정 응축기 출구 냉각액 엔탈피(Hcset)는, 2단 터보 압축기(원심 압축기)의 토출 압력으로부터 얻어지는 압축기 토출 압력 포화 온도(CT)와 보정값(α)으로부터 구해지는 냉매의 액체의 온도를, 액엔탈피를 산출하는 함수에 적용하여 얻을 수 있다.
단계(53) 중의 보정값(α)은, 2단 터보 압축기의 토출 압력으로부터 얻어지는 압축기 토출 압력 포화 온도 CT와 2단 터보 압축기의 흡입 압력으로부터 얻어지는 압축기 흡입 압력 포화 온도(2단 터보 압축기의 흡입구의 흡입 포화 온도)(ET)와의 차이와 응축기 교환 열량(Qcon)으로부터 얻어지는 값이다.
그 후, 응축기 출구의 엔탈피(Hc)와 설정 응축기 출구 과냉각액 엔탈피(Hcset)를 비교한다[단계(54)]. 단계(54)에 있어서, 응축기 출구의 엔탈피(Hc)가 설정 응축기 출구 과냉각액 엔탈피(Hcset)보다 작은 경우에는, 부팽창 밸브의 개도를 점차 개방 상태로 한다[단계(55)].
한편, 단계(54)에 있어서, 응축기 출구의 엔탈피(Hc)가 설정 응축기 출구 과 냉각액 엔탈피(Hcset) 이상인 경우에는, 단계(56)로 진행되어, 응축기 출구의 엔탈피(Hc)와 설정 응축기 출구 과냉각액 엔탈피(Hcset)를 재차 비교한다.
단계(56)에 있어서, 설정 응축기 출구 과냉각액 엔탈피(Hcset)가 응축기 출구의 엔탈피(Hc) 보다 작은 경우에는, 부팽창 밸브의 개도를 점차 폐쇄 상태로 한다[단계(57)].
단계(55)에 있어서 부팽창 밸브의 개도를 점차 개방 상태로 하거나, 단계(57)에 있어서 부팽창 밸브의 개도를 점차 폐쇄 상태로 하거나, 단계(56)에 있어서 설정 응축기 출구 과냉각액 엔탈피(Hcset)가 응축기 출구의 엔탈피(Hc) 보다 큰 경우에는, 단계(52)로 되돌아와 단계(52) 내지 단계(54)가 반복된다.
이와 같이, 응축기 출구의 엔탈피(Hc)를 제어하는 것에 의해서, 응축기로 인도되는 냉매의 중량 유량을 조정할 수 있다.
다음에, 주팽창 밸브의 자동 제어에 대해 도 8을 이용하여 설명한다.
단계(61)에 있어서, 주팽창 밸브의 자동 제어가 개시되었을 경우에는, 주 회로측의 설정 이코노마이저 고압 출구 온도(Tecohset)를 산출한다[단계(62)]. 설정 이코노마이저 고압 출구 온도(Tecohset)는, 2단 터보 압축기의 중간 흡입구에 있어서의 흡입 압력(중간 흡입 압력)으로부터 구해지는 압축기 중간 흡입 압력 포화 온도(MT)와 보정값(β)을 얻을 수 있다.
여기서, 단계(62) 중의 보정값(β)은 2단 터보 압축기의 토출구의 압력으로부터 얻어지는 압축기 토출 압력 포화 온도(CT)와, 2단 터보 압축기의 흡입구의 압력으로부터 얻어지는 압축기 흡입 압력 포화 온도(ET)와, 응축기 교환 열량(Qcon)으로부터 얻어지는 값이다.
그 후, 주 회로측의 이코노마이저 고압 출구 온도(Tecoh)와 설정 이코노마이저 고압 출구 온도(Tecohset)를 비교한다[단계(63)]. 단계(63)에 있어서, 이코노마이저 고압 출구 온도(Tecoh)가 설정 이코노마이저 고압 출구 온도(Tecohset)보다 작은 경우에는, 주팽창 밸브의 개도를 점차 개방 상태로 한다[단계(64)].
한편, 단계(63)에 있어서, 이코노마이저 고압 출구 온도(Tecoh)가 설정 이코노마이저 고압 출구 온도(Tecohset) 이상인 경우에는, 단계(65)로 진행되어, 이코노마이저 고압 출구 온도(Tecoh)와 이코노마이저 고압 출구 온도(Tecohset)를 재차 비교한다.
단계(65)에 있어서, 설정 이코노마이저 고압 출구 온도(Tecohset)가 이코노마이저 고압 출구 온도(Tecoh)보다 작은 경우에는, 주팽창 밸브의 개도를 점차 폐쇄 상태로 한다[단계(66)].
단계(64)에 있어서 주팽창 밸브의 개도를 점차 개방 상태로 하거나 단계(66)에 있어서 주팽창 밸브의 개도를 점차 폐쇄 상태로 하거나, 단계(65)에 있어서, 설정 이코노마이저 고압 출구 온도(Tecohset)가 이코노마이저 고압 출구 온도(Tecoh)보다 큰 경우에는, 단계(62)로 진행되어 단계(62) 내지 단계(63)가 반복된다.
이와 같이, 응축기 출구의 엔탈피(Hc) 및 이코노마이저 고압 출구 온도(Tecoh)에 따라서, 주팽창 밸브 및 부팽창 밸브를 제어하는 것에 의해서, 증발기 입구의 열량을 터보 냉동 장치를 순환하는 냉매량에 따라서 제어할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 터보 냉동 장치, 그 제어 장치 및 그 제어 방법에 의하면, 이하의 효과를 발휘한다.
터보 냉동 장치의 운전이 실행될 때에는, 이코노마이저의 주 회로측의 이코노마이저 고압 출구 온도(출구 온도)(Tecoh)에 의해 부팽창 밸브(제 2 팽창 밸브)의 개도를 제어하고, 온수(제 1 비냉매) 및 열원수(제 2 비냉매)의 입구 온도 및 출구 온도와 2단 터보 압축기(원심 압축기)의 흡입 압력, 중간 흡입 압력, 토출 압력에 의해 주팽창 밸브(제 1 팽창 밸브)의 개도를 제어하는 제어 장치를 이용하는 것으로 했다. 그 때문에, 증발기 입구의 열량을 터보 냉동 장치를 순환하는 냉매량에 따라 제어할 수 있다. 이것에 의해, 증발기 출구를 과열하여 증발기로부터 액상의 냉매가 토출되는 것을 방지 가능하게 된다. 따라서, 터보 냉동 장치가 안정된 운전을 실행할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 부팽창 밸브 및 주팽창 밸브의 자동 제어는, PID 제어라도 좋다.
1 : 터보 냉동 장치 2 : 2단 터보 압축기(원심 압축기)
2A : 흡입구 2B : 토출구
3 : 응축기 5 : 주팽창 밸브(팽창 밸브)
7 : 증발기 12 : 온수 펌프(제 1 비냉매 펌프)
16 : 열원수 펌프(제 2 비냉매 펌프) 17 : 바이패스 회로
18 : 핫가스 바이패스 밸브(바이패스 회로용 제어 밸브)

Claims (6)

  1. 냉매를 압축하는 원심 압축기와,
    제 1 비냉매 펌프에 의해서 공급된 제 1 비냉매와 열교환하여 고압 가스 냉매를 응축하는 응축기와,
    상기 응축기로부터 도출된 액냉매를 팽창하는 팽창 밸브와,
    팽창한 상기 액냉매가 제 2 비냉매 펌프에 의해서 공급된 제 2 비냉매와 열교환하여 증발하는 증발기와,
    상기 원심 압축기에 의해서 압축된 상기 고압 가스 냉매의 일부를 상기 원심 압축기의 흡입구에 주입하는 바이패스 회로에 마련되어, 상기 고압 가스 냉매의 유량을 제어하는 바이패스 회로용 제어 밸브와,
    상기 가스 냉매의 상기 원심 압축기의 흡입 압력을 계측하는 압축기 흡입구용 압력 계측 수단과,
    상기 제 2 비냉매의 상기 증발기의 출구 온도를 계측하는 제 2 비냉매 출구용 온도 계측 수단을 구비한 터보 냉동 장치를 제어하는 터보 냉동 장치의 제어 장치에 있어서,
    터보 냉동 장치를 시동할 때에는, 상기 팽창 밸브를 폐쇄 상태로 제어하고, 상기 제 1 비냉매 펌프 및 상기 제 2 비냉매 펌프를 운전 상태로 하여 상기 원심 압축기를 시동하고 나서, 상기 원심 압축기의 흡입 포화 온도가 상기 제 2 비냉매의 출구 온도보다 소정 온도차 이상 낮아지도록 상기 바이패스 회로용 제어 밸브의 개도를 제어하는
    터보 냉동 장치의 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    터보 냉동 장치를 시동할 때에는, 상기 팽창 밸브를 폐쇄 상태로 제어하고, 상기 제 1 비냉매 펌프를 운전 상태로 하여 상기 원심 압축기를 시동하여서 상기 바이패스 회로용 제어 밸브의 개도를 제어하고 나서, 상기 제 2 비냉매 펌프를 운전 상태로 하는
    터보 냉동 장치의 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 액냉매의 일부를 상기 원심 압축기의 흡입구에 주입하는 주입 회로에 마련되어, 상기 액냉매의 유량을 제어하는 액냉매 주입용 제어 밸브와,
    상기 고압 가스 냉매의 상기 원심 압축기의 토출구 온도를 계측하는 압축기 토출구용 온도 계측 수단을 구비하고,
    상기 액냉매 주입용 제어 밸브는 상기 원심 압축기의 토출구 온도에 근거하여 개도가 제어되는
    터보 냉동 장치의 제어 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    팽창하는 것에 의해서 증발한 중간압 냉매와, 상기 응축기에 의해서 응축된 상기 액냉매와 열교환하는 동시에, 상기 중간압 냉매를 상기 원심 압축기의 중간 흡입구에 주입하는 회로를 구비한 이코노마이저와(economizer),
    상기 제 1 비냉매의 상기 응축기의 유량을 계측하는 제 1 비냉매용 유량 계측 수단과,
    상기 제 2 비냉매의 상기 증발기의 유량을 계측하는 제 2 비냉매용 유량 계측 수단과,
    상기 제 1 비냉매의 상기 응축기의 입구 온도를 계측하는 제 1 비냉매 입구용 온도 계측 수단과,
    상기 제 2 비냉매의 상기 증발기의 입구 온도를 계측하는 제 2 비냉매 입구용 온도 계측 수단과,
    상기 제 1 비냉매의 상기 응축기의 출구 온도를 계측하는 제 1 비냉매 출구용 온도 계측 수단과,
    상기 중간압 냉매와 열교환한 상기 액냉매의 상기 이코노마이저의 출구 온도를 계측하는 이코노마이저 출구용 온도 계측 수단과,
    상기 응축기로부터 도출된 상기 액냉매의 일부를 팽창하여 상기 중간압 냉매로 하는 제 1 팽창 밸브와,
    상기 중간압 냉매와 상기 이코노마이저에서 열교환한 상기 액냉매를 팽창하는 제 2 팽창 밸브를 구비한 터보 냉동 장치를 제어하는 터보 냉동 장치의 제어 장치이며,
    터보 냉동 장치를 시동한 후에, 상기 이코노마이저의 출구 온도에 근거하여 상기 제 2 팽창 밸브의 개도를 제어하고, 상기 제 1 비냉매와 상기 제 2 비냉매의 유량과, 상기 제 1 비냉매 및 상기 제 2 비냉매의 입구 온도 및 출구 온도와, 상기 원심 압축기의 흡입 압력에 근거하여 상기 제 1 팽창 밸브의 개도를 제어하는
    터보 냉동 장치의 제어 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 제어 장치를 구비하는
    터보 냉동 장치.
  6. 냉매를 압축하는 원심 압축기와,
    제 1 비냉매 펌프에 의해서 공급된 제 1 비냉매와 열교환하여 고압 가스 냉매를 응축하는 응축기와,
    상기 응축기로부터 도출된 액냉매를 팽창하는 팽창 밸브와,
    팽창한 상기 액냉매가 제 2 비냉매 펌프에 의해서 공급된 제 2 비냉매와 열교환하여 증발하는 증발기와,
    상기 원심 압축기에 의해서 압축된 상기 고압 가스 냉매의 일부를 상기 원심 압축기의 흡입구에 주입하는 바이패스 회로에 마련되어, 상기 고압 가스 냉매의 유량을 제어하는 바이패스 회로용 제어 밸브와,
    상기 가스 냉매의 상기 원심 압축기의 흡입 압력을 계측하는 압축기 흡입구용 압력 계측 수단과,
    상기 제 2 비냉매의 상기 증발기의 출구 온도를 계측하는 제 2 비냉매 출구용 온도 계측 수단을 구비한 터보 냉동 장치의 제어 방법에 있어서,
    터보 냉동 장치를 시동할 때에는, 상기 팽창 밸브를 폐쇄 상태로 제어하고, 상기 제 1 비냉매 펌프 및 상기 제 2 비냉매 펌프를 운전 상태로 하여 상기 원심 압축기를 시동하고 나서, 상기 원심 압축기의 흡입 포화 온도가 상기 제 2 비냉매의 출구 온도보다 소정 온도차 이상 낮아지도록 상기 바이패스 회로용 제어 밸브의 개도를 제어하는
    터보 냉동 장치의 제어 방법.
KR1020127027965A 2010-09-30 2011-09-16 터보 냉동 장치, 그 제어 장치 및 그 제어 방법 KR101460426B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2010-222501 2010-09-30
JP2010222501A JP5881282B2 (ja) 2010-09-30 2010-09-30 ターボ冷凍装置、その制御装置及びその制御方法
PCT/JP2011/071278 WO2012043283A1 (ja) 2010-09-30 2011-09-16 ターボ冷凍装置、その制御装置及びその制御方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130025388A KR20130025388A (ko) 2013-03-11
KR101460426B1 true KR101460426B1 (ko) 2014-11-10

Family

ID=45892750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127027965A KR101460426B1 (ko) 2010-09-30 2011-09-16 터보 냉동 장치, 그 제어 장치 및 그 제어 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9182161B2 (ko)
EP (1) EP2623890B1 (ko)
JP (1) JP5881282B2 (ko)
KR (1) KR101460426B1 (ko)
CN (1) CN103140726B (ko)
WO (1) WO2012043283A1 (ko)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9417638B2 (en) * 2012-12-20 2016-08-16 Automotive Research & Testing Center Intelligent thermostatic control method and device for an air conditioner blowing cold and hot air
JP6071741B2 (ja) * 2013-05-16 2017-02-01 株式会社神戸製鋼所 ヒートポンプシステム
JP2015105783A (ja) * 2013-11-29 2015-06-08 荏原冷熱システム株式会社 ターボ冷凍機
JP6140065B2 (ja) * 2013-12-04 2017-05-31 荏原冷熱システム株式会社 ターボ冷凍機
US10267539B2 (en) * 2014-02-17 2019-04-23 Carrier Corporation Hot gas bypass for two-stage compressor
WO2015132967A1 (ja) * 2014-03-07 2015-09-11 三菱電機株式会社 冷凍サイクル装置
JP6433709B2 (ja) * 2014-07-30 2018-12-05 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 ターボ冷凍機及びその制御装置並びにその制御方法
JP6380319B2 (ja) * 2015-09-29 2018-08-29 株式会社デンソー 電動圧縮機
WO2017062457A1 (en) * 2015-10-05 2017-04-13 Crowley Maritime Corporation Lng gasification systems and methods
JP6119895B1 (ja) * 2015-10-27 2017-04-26 富士電機株式会社 ヒートポンプ装置
JP2017133729A (ja) * 2016-01-26 2017-08-03 伸和コントロールズ株式会社 冷凍装置及び温度制御装置
JP6537986B2 (ja) 2016-01-26 2019-07-03 伸和コントロールズ株式会社 温度制御システム
JP2017146068A (ja) * 2016-02-19 2017-08-24 三菱重工業株式会社 冷凍機およびその制御方法
JP6615632B2 (ja) * 2016-02-19 2019-12-04 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 ターボ冷凍機及びその起動制御方法
JP2018059666A (ja) * 2016-10-05 2018-04-12 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 制御装置、冷媒回路システム及び制御方法
JP6820205B2 (ja) * 2017-01-24 2021-01-27 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 冷媒回路システム及び制御方法
CN109780745B (zh) * 2018-12-03 2024-05-03 珠海格力电器股份有限公司 空调
US11221165B2 (en) 2019-09-17 2022-01-11 Laird Thermal Systems, Inc. Temperature regulating refrigeration systems for varying loads
EP3798534B1 (en) * 2019-09-30 2023-06-07 Daikin Industries, Ltd. A heat pump
JP7360349B2 (ja) * 2020-03-25 2023-10-12 ヤンマーパワーテクノロジー株式会社 ヒートポンプ
CN112594955A (zh) * 2020-12-14 2021-04-02 广州兰石技术开发有限公司 可切换冷热源的系统
CN115143671B (zh) * 2022-06-26 2024-02-06 浙江国祥股份有限公司 一种螺杆冷水机组的电子膨胀阀耦合控制技术
JP2024011843A (ja) * 2022-07-15 2024-01-25 三菱重工業株式会社 ターボ冷凍機の起動シーケンス生成装置、起動シーケンス生成方法、及びプログラム

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0452466A (ja) * 1990-06-18 1992-02-20 Daikin Ind Ltd 冷凍装置及び冷凍装置の運転制御装置
JPH07190507A (ja) * 1993-12-27 1995-07-28 Kobe Steel Ltd ヒートポンプ
JPH0796973B2 (ja) * 1989-09-18 1995-10-18 ダイキン工業株式会社 エコノマイザ付冷凍装置及びその運転制御方法
JP7096973B2 (ja) * 2018-06-22 2022-07-07 トヨタ自動車株式会社 非水電解液二次電池の製造方法および製造システム

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0534023A (ja) 1991-07-25 1993-02-09 Mitsubishi Electric Corp 冷却装置
JP3291753B2 (ja) * 1992-04-08 2002-06-10 ダイキン工業株式会社 冷凍装置の冷媒充填量検知装置
US6202431B1 (en) * 1999-01-15 2001-03-20 York International Corporation Adaptive hot gas bypass control for centrifugal chillers
US6474087B1 (en) * 2001-10-03 2002-11-05 Carrier Corporation Method and apparatus for the control of economizer circuit flow for optimum performance
US6938432B2 (en) 2002-01-10 2005-09-06 Espec Corp. Cooling apparatus and a thermostat with the apparatus installed therein
JP3885035B2 (ja) * 2003-03-12 2007-02-21 東邦キャタリスト株式会社 オレフィン類重合用固体触媒成分の製造方法
JP4321095B2 (ja) 2003-04-09 2009-08-26 日立アプライアンス株式会社 冷凍サイクル装置
JP4727142B2 (ja) * 2003-12-18 2011-07-20 三菱重工業株式会社 ターボ冷凍機およびその圧縮機ならびにその制御方法
JP2006234363A (ja) 2005-02-28 2006-09-07 Kobe Steel Ltd スクリュ冷凍装置
JP2006329557A (ja) 2005-05-27 2006-12-07 Kobe Steel Ltd スクリュ冷凍装置
JP4927468B2 (ja) 2005-10-17 2012-05-09 株式会社神戸製鋼所 ２段スクリュ圧縮機及びそれを用いた２段圧縮冷凍機
JP5106819B2 (ja) * 2006-10-20 2012-12-26 三菱重工業株式会社 熱源機および熱源システムならびに熱源機の制御方法
US8151583B2 (en) * 2007-08-01 2012-04-10 Trane International Inc. Expansion valve control system and method for air conditioning apparatus
JP4750092B2 (ja) 2007-10-09 2011-08-17 株式会社神戸製鋼所 冷凍装置および冷凍装置の運転方法
JP2009138973A (ja) 2007-12-04 2009-06-25 Kobe Steel Ltd ヒートポンプ及びその運転方法
JP5237157B2 (ja) * 2009-03-10 2013-07-17 三菱重工業株式会社 空気熱源ターボヒートポンプ

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0796973B2 (ja) * 1989-09-18 1995-10-18 ダイキン工業株式会社 エコノマイザ付冷凍装置及びその運転制御方法
JPH0452466A (ja) * 1990-06-18 1992-02-20 Daikin Ind Ltd 冷凍装置及び冷凍装置の運転制御装置
JPH07190507A (ja) * 1993-12-27 1995-07-28 Kobe Steel Ltd ヒートポンプ
JP7096973B2 (ja) * 2018-06-22 2022-07-07 トヨタ自動車株式会社 非水電解液二次電池の製造方法および製造システム

Also Published As

Publication number Publication date
JP5881282B2 (ja) 2016-03-09
JP2012077971A (ja) 2012-04-19
WO2012043283A1 (ja) 2012-04-05
KR20130025388A (ko) 2013-03-11
US20130025306A1 (en) 2013-01-31
US9182161B2 (en) 2015-11-10
EP2623890A4 (en) 2016-09-07
CN103140726A (zh) 2013-06-05
EP2623890A1 (en) 2013-08-07
EP2623890B1 (en) 2017-11-15
CN103140726B (zh) 2016-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101460426B1 (ko) 터보 냉동 장치, 그 제어 장치 및 그 제어 방법
EP3128257A1 (en) Refrigeration cycle device
EP2693136A1 (en) Expansion valve control device, heat source machine, and expansion valve control method
EP3121532A1 (en) Refrigeration cycle apparatus
JP5502459B2 (ja) 冷凍装置
JP2009300008A (ja) 冷凍機
WO2014030198A1 (ja) 冷凍装置
US20120167604A1 (en) Refrigeration cycle apparatus
US20110005269A1 (en) Refrigeration apparatus
US11598559B2 (en) Heat source-side unit and refrigeration apparatus
JP6264688B2 (ja) 冷凍装置
JP5484890B2 (ja) 冷凍装置
JP2011133204A (ja) 冷凍装置
JP6080031B2 (ja) 冷凍装置
WO2014038028A1 (ja) 冷凍装置
JP2013155972A (ja) 冷凍装置
JP5502460B2 (ja) 冷凍装置
EP3410037A1 (en) Refrigeration unit, refrigeration system, and method of controlling refrigerant circuit
JP5279105B1 (ja) 二元冷凍装置の立ち上げ制御方法
JP2013164250A (ja) 冷凍装置
US11512876B2 (en) Refrigeration apparatus
JP5927553B2 (ja) 冷凍装置
KR102017405B1 (ko) 히트 펌프
JP2011133208A (ja) 冷凍装置
JP6554903B2 (ja) 空気調和装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171018

Year of fee payment: 4