JP2002318014A - 冷凍機における膨張弁の制御方法及び制御装置 - Google Patents

冷凍機における膨張弁の制御方法及び制御装置

Info

Publication number
JP2002318014A
JP2002318014A JP2001117690A JP2001117690A JP2002318014A JP 2002318014 A JP2002318014 A JP 2002318014A JP 2001117690 A JP2001117690 A JP 2001117690A JP 2001117690 A JP2001117690 A JP 2001117690A JP 2002318014 A JP2002318014 A JP 2002318014A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
expansion valve
temperature
outflow
refrigerator
refrigerant
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
JP2001117690A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4690574B2 (ja
Inventor
Kenji Ueda
憲治 上田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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 Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2001117690A priority Critical patent/JP4690574B2/ja
Publication of JP2002318014A publication Critical patent/JP2002318014A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4690574B2 publication Critical patent/JP4690574B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 凝縮器で凝縮しない冷媒ガスが循環すること
を防止し、冷凍機効率の低下を防止し得る冷凍機におけ
る膨張弁の制御装置を提供する。 【解決手段】 蒸発器1に対する流入温度Ti と、流出
温度To との差に基づく演算により当該冷凍機の冷媒の
循環量を媒介として第1の開度指令生成部17で求めた
膨張弁4の第1の開度指令と、上記流入温度Ti と当該
冷凍機の設定温度Ts との差に基づく演算により当該冷
凍機の冷媒の循環量を媒介として第2の開度指令生成部
18で求めた膨張弁4の第2の開度指令とのうち、大き
い開度指令を開度指令部19で選択し、この選択した開
度指令で膨張弁4の開度を制御するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は冷凍機における膨張
弁の制御方法及び制御装置に関し、特に各種の物理量に
基づき循環冷媒量を演算し、この循環冷媒量に対応する
最適な開度指令を生成して膨張弁を制御する場合に適用
して有用なものである。 【0002】 【従来の技術】図3はターボ冷凍機を示すブロック図で
ある。同図に示すように、当該ターボ冷凍機では、蒸発
器1において負荷に供給する冷水により吸熱されて気化
した冷媒を、ターボ圧縮機2で圧縮して高温・高圧の冷
媒ガスとする。この高温・高圧の冷媒ガスは、凝縮器3
で冷却水により冷却されて凝縮し、液化して冷媒液とな
る。その後、この冷媒液は、膨張弁4に至り、この膨張
弁4で膨張されて低圧となり蒸発器1に至る。蒸発器1
では、冷媒液が冷水と熱交換することにより蒸発して上
述の如き冷凍サイクルが繰り返される。 【0003】ここで、当該ターボ冷凍機においては、負
荷に供給する冷水の温度、すなわち冷水出口温度が設定
値になるようにその温度制御を行う必要がある。かかる
冷水の温度制御は、一般に、ターボ圧縮機2のベーン2
aの開度を電動機2bで調整し、吸入冷媒量を制御する
ことにより行っている。 【0004】一方、膨張弁4の開度も冷媒の循環量に応
じて適切に制御する必要がある。そこで、ターボ冷凍機
等の大型冷凍機では、膨張弁4の上流側(凝縮器、中間
冷却器、受液器)の冷媒液の液面を一定に保つ液面制御
により膨張弁4の弁開度制御を実施している。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】上述の如き冷媒液の液
面制御による膨張弁4の弁開度制御において、制御対象
となる膨張弁4は、電動機4aの回転で弁開度を制御す
る電動機駆動の電磁制御弁が通常用いられている。この
ため、冷水温度を設定値に保持すべく行うターボ圧縮機
2の吸入冷媒量の制御に対して膨張弁4の弁開度制御の
遅れを生起する。冷媒液の液面の変動に対して電動機駆
動による膨張弁4の開閉を追従させることができないか
らである。かかる制御遅れは、膨張弁4の上流側の冷媒
液の液面の上昇及び蒸発器1内の圧力の異常低下の原因
等となって冷凍機の運転を不安定なものとする。 【0006】そこで、かかる不安定要素を除去すべく、
従来の冷凍機においては、膨張弁4の弁開度制御の精度
を落としていた。すなわち、当該弁開度制御のパラメー
タを厳密なものとせず、膨張弁4の弁開度がその最適値
よりも若干開き気味になるような制御を行っている。と
ころが、これは負荷が変動した場合(ターボ圧縮機2で
吸入冷媒量の制御を行う場合)に膨張弁4を介して蒸発
器1内に冷媒ガスが流入するのを許容することともな
る。ところが、蒸発器1内に混入した冷媒ガスは冷水の
冷却には寄与しない。したがって、蒸発器1内に冷媒ガ
スが混入した場合には、混入した分、当該ターボ冷凍機
の運転効率が低下する。すなわち、冷媒ガスが1%混入
すれば、当該冷凍機の運転効率も1%低下する。 【0007】一方、冷水温度制御に伴うターボ圧縮機2
の吸入冷媒量の制御に対する膨張弁4の弁開度制御の遅
れの低減は、この膨張弁4を動作速度が速い空気圧駆動
又は油圧駆動のシリンダー駆動弁で形成することにより
ある程度緩和し得る。ところが、このシリンダー駆動弁
は大嵩であるばかりでなく高価であり、コストの高騰を
招来するという問題がある。 【0008】なお、上述の如き問題は、ターボ冷凍機に
固有のものではなく、圧縮機が異なる他の種類の冷凍機
でも、一般に発生する。 【0009】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、
通常の電動制御弁を膨張弁とする場合でも、上流側に冷
媒液の液面を常に作り、凝縮器で凝縮しない冷媒ガスが
循環することを防止し、冷凍機効率の低下を防止し得る
冷凍機における膨張弁の制御方法及び制御装置を提供す
ることを目的とする。 【0010】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は次の点を特徴とする。 【0011】1) 凝縮器から蒸発器に至る管路の途中
に配設されて冷媒を膨張させるための膨張弁の制御方法
において、蒸発器における流入冷水又は流入ブラインの
温度と、流出冷水又は流出ブラインの温度との差に基づ
いて演算により得る当該冷凍機の第1の冷凍能力を媒介
として、当該冷凍機における冷媒の第1の循環量を演算
し、さらにこの第1の循環量と、膨張弁の上流側の圧力
及び下流側の圧力とに基づく演算により膨張弁の開度を
制御するための第1の開度指令を形成する一方、前記蒸
発器における流入冷水又は流入ブラインの温度と、流出
冷水又は流出ブラインの設定温度に基づいて予め設定し
た設定温度との差に基づいて演算により得る当該冷凍機
の第2の冷凍能力を媒介として、当該冷凍機における冷
媒の第2の循環量を演算し、さらにこの第2の循環量
と、膨張弁の上流側の圧力及び下流側の圧力とに基づく
演算により膨張弁の開度を制御するための第2の開度指
令を形成し、前記第1の開度指令及び第2の開度指令の
うち、大きい開度指令を選択し、このようにして選択し
た第1の開度指令又は第2の開度指令で膨張弁の開度を
制御するようにしたこと。 【0012】2) 上記1)に記載する冷凍機における
膨張弁の制御方法において、流出冷水又は流出ブライン
の設定温度に基づいて予め設定する設定温度は、圧縮機
の吸入冷媒量又は吐出冷媒量を調整して制御する当該冷
凍機の前記流出冷水又は流出ブラインの設定温度とした
こと。 【0013】3) 凝縮器から蒸発器に至る管路の途中
に配設されて冷媒を膨張させるための膨張弁の制御装置
において、流入温度検出手段が検出する、蒸発器におけ
る流入冷水又は流入ブラインの流入温度と、出口温度検
出手段が検出する、前記流出冷水又は流出ブラインの流
出温度とに基づき両者の温度差を演算するとともに、こ
の温度差に基づき当該冷凍機の第1の冷凍能力を演算
し、さらにこの第1の冷凍能力を媒介として当該冷凍機
における冷媒の第1の循環量を演算するとともに、前記
第1の循環量と、膨張弁の上流側の圧力及び下流側の圧
力とに基づく演算により膨張弁の開度を制御するための
第1の開度指令を形成する第1の開度指令生成手段と、
前記入口温度検出手段が検出する前記入口温度と、前記
流出冷水又は流出ブラインの設定温度に基づいて予め設
定した設定温度との温度差を演算するとともに、この温
度差に基づき当該冷凍機の第2の冷凍能力を演算し、さ
らにこの第2の冷凍能力を媒介として当該冷凍機におけ
る冷媒の第2の循環量を演算するとともに、前記第2の
循環量と、膨張弁の上流側の圧力及び下流側の圧力とに
基づく演算により膨張弁の開度を制御するための第2の
開度指令を形成する第2の開度指令生成手段と、前記第
1の開度指令及び第2の開度指令のうち、大きい開度指
令を選択し、このようにして選択した第1の開度指令又
は第2の開度指令で膨張弁の開度を制御する開度指令手
段とを有すること。 【0014】4) 上記3)に記載する冷凍機における
膨張弁の制御装置において、流出冷水又は流出ブライン
の設定温度に基づいて予め設定する設定温度は、圧縮機
の吸入冷媒量又は吐出冷媒量を調整して制御する当該冷
凍機の前記流出冷水又は流出ブラインの設定温度とした
こと。 【0015】5) 上記3)又は4)に記載する冷凍機
における膨張弁の制御装置において、膨張弁は、ターボ
圧縮機のベーンの開度を調整して吸入冷媒量を調整する
ことにより流出冷水又は流出ブラインの温度が設定温度
になるように制御するターボ冷凍機の膨張弁であるこ
と。 【0016】6) 上記3)乃至5)の何れか一つに記
載する冷凍機における膨張弁の制御装置において、膨張
弁は、凝縮器から蒸発器に至る管路の途中であって、且
つ凝縮器から中間冷却器に至る管路の途中に配設されて
おり、中間冷却器に流入する冷媒を膨張させる多段圧縮
冷凍機の膨張弁であること。 【0017】7) 上記3)乃至5)の何れか一つに記
載する冷凍機における膨張弁の制御装置において、膨張
弁は、凝縮器から蒸発器に至る管路の途中であって、凝
縮器から流出する冷媒を過冷却するサブクーラと中間冷
却器との間に配設されており、サブクーラで過冷却さ
れ、且つ中間冷却器に流入する冷媒を膨張させる多段圧
縮冷凍機の膨張弁であること。 【0018】8) 上記3)乃至5)の何れか一つに記
載する冷凍機における膨張弁の制御装置において、膨張
弁は、凝縮器から蒸発器に至る管路の途中であって、凝
縮器から流出する冷媒を過冷却するサブクーラの下流側
に配設されており、サブクーラで過冷却され、蒸発器に
流入する冷媒を膨張させる冷凍機の膨張弁であること。 【0019】 【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。 【0020】近年、冷凍機、特に大型のターボ冷凍機の
中には、マイクロ・コンピュータ制御盤(以下、マイコ
ン制御盤と称す。)を具備し、各種の物理量を取り込ん
で所定の演算を行う演算機能を有するものが開発され、
実用に供されている。本形態も、かかるマイコン制御盤
を具備する冷凍機に適用するものである。すなわち、本
形態に係る膨張弁の制御装置は、上述の如きマイコン制
御盤を利用することにより好適に構成することができ
る。だだ、これに限るものではない。また、本形態に係
る制御装置は、図3に示すターボ冷凍機に適用するもの
として説明する。そこで、図3と同一部分には同一番号
を付し、重複する説明は省略する。 【0021】図1は本実施の形態に係る制御装置を、こ
れを適用するターボ冷凍機とともに示すブロック線図で
ある。同図において、一点鎖線で囲んだ部分が本形態に
係る制御装置であり、上述の如く、これはマイコン制御
盤で実現している。同図に示すように、流入温度検出器
11は、蒸発器1内に流入して冷媒と熱交換を行うこと
により冷却される流入冷水(又は流入ブライン;以下同
じ。)の流入温度Tiを検出してこれを表す入口温度信
号S1を送出する。流出温度検出器12は、蒸発器1内
で冷却されてこの蒸発器1から流出する流出冷水(又は
流出ブライン;以下同じ。)の流出温度To を検出して
これを表す出口温度信号S2を送出する。この流出冷水
が負荷に供給される。したがって、当該ターボ冷凍機の
運転の際の設定温度Ts とは、流出冷水の設定温度をい
う。また、当該ターボ冷凍機は、そのターボ圧縮機2の
ベーン2aの開度を電動機2bで調整することにより吸
入冷媒量を調整し、前記流出冷水が設定温度Ts になる
ように制御するものとする。さらに詳言すると、電動機
2bはベーン開度制御部13の出力信号である開度指令
信号S3で駆動制御され、さらにこのベーン開度制御部
13は、出口温度信号S2と、流出冷水の設定温度Ts
を表す設定温度信号S4とに基づき両者の偏差を演算
し、この偏差に応じてベーン2aの最適開度を指示す
る。設定温度Tsは負荷側の要求に応じた温度で、温度
設定部14に予め設定してある。 【0022】上流側圧力検出器15は膨張弁4の上流側
の圧力、例えば凝縮器3内の圧力を検出してこれを表す
上流側圧力信号S5を送出する。下流側圧力検出器16
は膨張弁4の下流側の圧力、例えば蒸発器1内の圧力を
検出してこれを表す下流側圧力信号S4を送出する。 【0023】第1の開度指令生成部17は、先ず上記流
入温度信号S1及び出口温度信号S2に基づき流入冷水
と流出冷水との温度差を演算するとともに、この温度差
に基づき当該ターボ冷凍機の第1の冷凍能力Q1 を演算
する。ここで、第1の冷凍能力Q1 は、次式(1)で与
えられる。 Q1 =(Ti −To )・g・γ・K ・・・・・(1) ここで、Ti は流入温度、To は流出温度、gは冷水流
量、γは冷水の比重、Kは冷水の比熱である。 【0024】次に、第1の開度指令生成部17は、第1
の冷凍能力Q1 を媒介として当該ターボ冷凍機における
冷媒の第1の循環量GR1 を演算する。具体的には、冷
媒の循環量が当該ターボ冷凍機の冷凍能力と比例関係に
ある点を利用して求める。すなわち、第1の冷凍能力Q
1 と第1の循環量GR1 とは比例関係にあるので、第1
の冷凍能力Q1 に所定のパラメータを乗じて第1の循環
量GR1 を演算する。このときの第1の循環量GR
1 は、現時点の流入冷水の温度Ti と現時点の流出冷水
の温度To との温度差を反映したものとなっている。換
言すれば、流入冷水と流出冷水の現時点の温度差を維持
するための冷媒量を表している。 【0025】最後に、第1の開度指令生成部17は、上
流側圧力検出器15が検出する膨張弁4の上流側圧力P
1 及び下流側圧力検出部16が検出する膨張弁4の下流
側圧力P2 と、上記第1の循環量GR1 に基づき膨張弁
4の開度を演算し、その演算結果を第1の開度指令とす
る。この第1の開度指令の演算は、第1の循環量G
1 、上流側圧力P1 及び下流側圧力P2 に、冷水流量
g、冷水の比重γ、冷水の比熱K及び膨張弁4の口径等
のパラメータを乗じて演算する。この場合の演算は、厳
密なパラメータを用いて行う。すなわち、負荷に応じた
最適の冷媒循環量とするための膨張弁4の最適開度を開
度指令とする。このように、パラメータを厳密に設定す
ることにより、負荷の変動があっても膨張弁4における
冷媒ガスの漏れを可及的に低減し得る。この結果、第1
の指令信号S7を得る。 【0026】第2の開度指令部18は、流出温度To
代わりに設定温度Ts を用いる点が異なるだけで第1の
開度指令部17と全く同様の演算を行う。すなわち、次
式(2)に基づき第2の冷凍能力Q2 を演算する。 Q2 =(Ti −Ts )・g・γ・K ・・・・・(2) ここで、Ti は流入温度、Ts は設定温度、gは冷水流
量、γは冷水の比重、Kは冷水の比熱である。 【0027】次に、第2の冷凍能力Q2 を媒介として当
該ターボ冷凍機における冷媒の第2の循環量GR2 を演
算する。このときの第2の循環量GR2 は、現時点の流
入冷水の温度Ti と設定温度Ts との温度差を反映した
ものとなっている。換言すれば、流入冷水を冷却して設
定温度Ts の流出冷水とするのに必要な冷媒量を表して
いる。 【0028】最後に、第2の開度指令部18は、第1の
循環量GR1 と上流側圧力P1 及び下流側圧力P2 と、
に基づき膨張弁4の開度を演算し、その演算結果を第2
の開度指令とする。この第2の開度指令の演算は、第1
の開度指令生成部17における第1の循環量GR1 の代
わりに第2の循環量GR2 を用いるだけで、第1の開度
指令生成部17における演算と同様の手法により行う。
したがって、この演算も、第1の開度指令生成部17に
おけるのと同様の厳密なパラメータを用いて行う。すな
わち、負荷に応じた最適の冷媒循環量とすべるための膨
張弁4の最適開度を確保するための開度指令とする。か
くして、第2の指令信号S8を得る。 【0029】なお、上記第2の開度指令生成部18にお
ける演算に用いる設定温度は、負荷に供給する流出流水
の設定温度Ts としたが、この設定温度Ts に基づく温
度であれば、これに限るものではない。すなわち、設定
温度Ts よりも高い温度を設定温度とすることも、また
低い温度を設定温度とすることも可能である。 【0030】開度指令部19は、第1の開度指令信号S
7及び第2の開度指令信号S8のうち、大きい開度指令
を選択し、このようにして選択した第1の開度指令信号
S7又は第2の開度指令信号S8で膨張弁4の開度を制
御するようその電動機4aを駆動制御する。かくして、
膨張弁4は、何れも厳密な制御パラメータを用いて演算
した2種類の開度指令のうち、大きい開度指令に応じて
その開度が決定される。この点の制御的な意味を図2に
基づき詳細に説明する。 【0031】図2は上述の如き制御装置による膨張弁4
の制御の態様を説明するための温度特性図で、(a)は
流入冷水の流入温度Ti が高温側に急変した場合、
(b)は低温側に急変した場合である。 【0032】先ず、高温側に急変した場合について説明
する。図2(a)に示すように、流出温度To が設定温
度Ts となっており、且つ流入温度Ti (例えば11°
C)と流出温度To (例えば7°C)との温度差(Ti
−To )が一定で安定している定常状態(このときター
ボ圧縮機2のベーン2aの開度及び膨張弁4の開度は一
定)で、ある時刻t1 において流入温度Ti が急変した
場合(例えば12°Cに変化した場合)、温度差(Ti
−To )に基づく第1の開度指令よりも温度差(Ti
s )に基づく第2の開度指令の方が大きい。したがっ
て、この場合は、第2の指令信号S8で膨張弁4の開度
が制御される。すなわち、膨張弁4の開度は、冷水温度
の急変により増加させるべき冷媒の循環量を先取りして
制御される。 【0033】ちなみに、本形態と同様の厳密な制御パラ
メータ及び温度差(Ti −To )を用いて一種類の開度
指令(第1の開度指令)のみで、当該開度制御を行う場
合には、冷水温度が急変しても温度差(Ti −To )は
変化しないので、膨張弁4の開度も変化しない。膨張弁
4は現時点の循環量の冷媒を流すべく制御されるからで
ある。一方、ターボ圧縮機2は、上昇した流出温度To
を設定温度Ts に戻すべく、そのベーン2aの開度が制
御される。この場合には開く方向に制御される。したが
って、膨張弁4の下流側で冷媒が不足し、蒸発器1内の
液面が低下するが、この異常低下が検出されて始めて膨
張弁4の開度を開く制御が行なわれる。すなわち、この
場合には、流入温度Ti の急変時刻t1 から点線で示す
ような温度変化を経て設定温度Ts に落ちつくが、その
間当該ターボ冷凍機の運転が不安定になる。したがっ
て、温度差(Ti −To )を用いて一種類の開度指令
(第1の開度指令)のみで膨張弁4の開度制御を行う場
合には、制御パラメータを厳密に設定することができ
ず、循環冷媒量に対する最適開度よりも若干開き気味の
制御を行う必要がある。このため、定常状態における冷
媒ガスの蒸発器1側への若干の漏れは許容せざるを得な
いような制御となっている。 【0034】これに対して、本形態では、流入温度Ti
の急変によりこれから必要になる冷媒の循環量を予測し
て膨張弁4の開度を制御しているので、厳密な制御パラ
メータを設定した場合でも、十分良好な追従制御を行う
ことができる。 【0035】次に、流入温度Ti が低温側に急変した場
合について説明する。図2(b)に示すように、図2
(a)に示す場合と同様の定常状態で、ある時刻t1
おいて流入温度Ti が急変した場合(例えば11°Cか
ら10°Cに変化した場合)、温度差(Ti −Ts )に
基づく第1の開度指令の方が温度差(Ti −Ts )に基
づく第2の開度指令よりも大きい。したがって、この場
合は、第1の指令信号S7で膨張弁4の開度が制御され
る。すなわち、膨張弁4の開度は、冷水温度の急変によ
っても変化せず、現時点の開度が保持されるように制御
される。 【0036】ちなみに、本形態と同様の厳密な制御パラ
メータ及び温度差(Ti −Ts )を用いて一種類の開度
指令(第2の開度指令)のみで、当該開度制御を行う場
合には、冷水温度が急変して温度差(Ti −Ts )が縮
小した場合、膨張弁4の開度は閉じる方向に制御され
る。すなわち、図中に点線で示す設定温度Ts との差に
応じた循環冷媒量とするべく膨張弁4を閉じる。一方、
ターボ圧縮機2は、低下する流出温度To を設定温度T
s に戻すべく、そのベーン2aの開度が制御され、この
場合には閉じる方向に制御される。ただ、このベーン2
aの開度制御により当該ターボ冷凍機の系統が落ちつく
迄には一定の時間を要する。したがって、このように膨
張弁4の開度を先行して閉じた場合には、膨張弁4の下
流側で冷媒が不足する等、当該ターボ冷凍機の不安定な
運転の原因となる。 【0037】これに対して、本形態では、温度差(Ti
−To )に応じて膨張弁4の開度をそのまま維持してい
るので、厳密な制御パラメータを設定した場合でも、流
出温度To は、一旦、設定温度Ts に対して低温側にオ
ーバシュートしても当該ターボ冷凍機の運転を不安定に
することはなく、ターボ圧縮機2のベーン2aの開度制
御により設定温度Ts に戻すことができる。 【0038】なお、上記実施の形態における膨張弁4
は、ターボ冷凍機における膨張弁4について説明した
が、この場合の冷凍機の種類には特別な限定はない。た
だ、負荷に応じて変化する冷水の温度制御を圧縮機の吸
入冷媒量又は吐出冷媒量を調整することにより制御する
冷凍機に適用して好適なものとなる。 【0039】また、膨張弁4は単段の冷凍機に適用する
ものとして説明したが、当然これに限るものでもない。
冷凍機の中には、凝縮器と蒸発器との間に中間冷却器を
有し、この中間冷却器から一部の冷媒を圧縮機の2段目
以降に戻してやる多段圧縮機を有する多段冷凍機がある
が、これにも適用し得る。この場合、膨張弁4は、凝縮
器から蒸発器に至る管路の途中であって、且つ凝縮器か
ら中間冷却器に至る管路の途中に配設されて中間冷却器
に流入する冷媒を膨張させるように構成される。また、
さらに凝縮器から流出する冷媒を過冷却するサブクーラ
を有する冷凍機もあるが、これにも適用し得る。この場
合、膨張弁4は、凝縮器から蒸発器に至る管路の途中で
あって、凝縮器から流出する冷媒を過冷却するサブクー
ラと中間冷却器との間に配設され、サブクーラで過冷却
され、且つ中間冷却器に流入する冷媒を膨張させるよう
に構成される。さらに、サブクーラのみを有する単段の
冷凍機にも適用し得る。この場合、膨張弁4は、凝縮器
から蒸発器に至る管路の途中であって、凝縮器から流出
する冷媒を過冷却するサブクーラの下流側に配設され、
サブクーラで過冷却され、蒸発器に流入する冷媒を膨張
させるように構成される。 【0040】 【発明の効果】以上実施の形態とともに具体的に説明し
た通り、〔請求項1〕に記載する発明は、凝縮器から蒸
発器に至る管路の途中に配設されて冷媒を膨張させるた
めの膨張弁の制御方法において、蒸発器における流入冷
水又は流入ブラインの温度と、流出冷水又は流出ブライ
ンの温度との差に基づいて演算により得る当該冷凍機の
第1の冷凍能力を媒介として、当該冷凍機における冷媒
の第1の循環量を演算し、さらにこの第1の循環量と、
膨張弁の上流側の圧力及び下流側の圧力とに基づく演算
により膨張弁の開度を制御するための第1の開度指令を
形成する一方、前記蒸発器における流入冷水又は流入ブ
ラインの温度と、流出冷水又は流出ブラインの設定温度
に基づいて予め設定した設定温度との差に基づいて演算
により得る当該冷凍機の第2の冷凍能力を媒介として、
当該冷凍機における冷媒の第2の循環量を演算し、さら
にこの第2の循環量と、膨張弁の上流側の圧力及び下流
側の圧力とに基づく演算により膨張弁の開度を制御する
ための第2の開度指令を形成し、前記第1の開度指令及
び第2の開度指令のうち、大きい開度指令を選択し、こ
のようにして選択した第1の開度指令又は第2の開度指
令で膨張弁の開度を制御するようにしたので、流入冷水
の流入温度が高温側に急変した場合には、第2の循環量
に基づく第2の開度指令により、この急変により必要に
なる冷媒量を予測して膨張弁の開度を制御することがで
きる。また、流入冷水の流入温度が低温側に急変した場
合には、第1の循環量に基づく第1の開度指令により、
現時点の冷媒循環量を維持すべく膨張弁の開度を制御す
ることができる。すなわち、第2の開度指令で、当該冷
凍系統の冷水温度制御に先行して膨張弁を閉じることは
ない。この結果、厳密な制御パラメータを設定して膨張
弁の最適開度制御を行っても当該冷凍機の運転を不安定
にすることはない。したがって、蒸発器側への冷媒ガス
の漏れを可及的に低減して高効率で当該冷凍機の運転を
行うことができる。さらに、当該冷凍機の起動時に冷媒
液の液面が上昇する方向にオーバシュートすることな
く、最適な液面に落ちつくため、起動から冷水温度制御
が安定する迄の時間が最短となる。また、制御の追従性
に起因する低圧トリップを最小限に抑えることもでき
る。 【0041】〔請求項2〕に記載する発明は、〔請求項
1〕に記載する冷凍機における膨張弁の制御方法におい
て、流出冷水又は流出ブラインの設定温度に基づいて予
め設定する設定温度は、圧縮機の吸入冷媒量又は吐出冷
媒量を調整して制御する当該冷凍機の前記流出冷水又は
流出ブラインの設定温度としたので、負荷に供給する流
出冷水の設定温度を基準として〔請求項1〕に記載する
発明と同様の制御を行うことができ、同様の作用・効果
を得る。 【0042】〔請求項3〕に記載する発明は、凝縮器か
ら蒸発器に至る管路の途中に配設されて冷媒を膨張させ
るための膨張弁の制御装置において、流入温度検出手段
が検出する、蒸発器における流入冷水又は流入ブライン
の流入温度と、出口温度検出手段が検出する、前記流出
冷水又は流出ブラインの流出温度とに基づき両者の温度
差を演算するとともに、この温度差に基づき当該冷凍機
の第1の冷凍能力を演算し、さらにこの第1の冷凍能力
を媒介として当該冷凍機における冷媒の第1の循環量を
演算するとともに、前記第1の循環量と、膨張弁の上流
側の圧力及び下流側の圧力とに基づく演算により膨張弁
の開度を制御するための第1の開度指令を形成する第1
の開度指令生成手段と、前記入口温度検出手段が検出す
る前記入口温度と、前記流出冷水又は流出ブラインの設
定温度に基づいて予め設定した設定温度との温度差を演
算するとともに、この温度差に基づき当該冷凍機の第2
の冷凍能力を演算し、さらにこの第2の冷凍能力を媒介
として当該冷凍機における冷媒の第2の循環量を演算す
るとともに、前記第2の循環量と、膨張弁の上流側の圧
力及び下流側の圧力とに基づく演算により膨張弁の開度
を制御するための第2の開度指令を形成する第2の開度
指令生成手段と、前記第1の開度指令及び第2の開度指
令のうち、大きい開度指令を選択し、このようにして選
択した第1の開度指令又は第2の開度指令で膨張弁の開
度を制御する開度指令手段とを有するので、流入冷水の
流入温度が高温側に急変した場合には、第2の循環量に
基づく第2の開度指令により、この急変により必要にな
る冷媒量を予測して膨張弁の開度を制御することができ
る。また、流入冷水の流入温度が低温側に急変した場合
には、第1の循環量に基づく第1の開度指令により、現
時点の冷媒循環量を維持すべく膨張弁の開度を制御する
ことができる。すなわち、第2の開度指令で、当該冷凍
系統の冷水温度制御に先行して膨張弁を閉じることはな
い。この結果、厳密な制御パラメータを設定して膨張弁
の最適開度制御を行っても当該冷凍機の運転を不安定に
することはない。したがって、蒸発器側への冷媒ガスの
漏れを可及的に低減して高効率で当該冷凍機の運転を行
うことができる。さらに、当該冷凍機の起動時に冷媒液
の液面が上昇する方向にオーバシュートすることなく、
最適な液面に落ちつくため、起動から冷水温度制御が安
定する迄の時間が最短となる。また、制御の追従性に起
因する低圧トリップを最小限に抑えることもできる。 【0043】〔請求項4〕に記載する発明は、〔請求項
3〕に記載する冷凍機における膨張弁の制御装置におい
て、流出冷水又は流出ブラインの設定温度に基づいて予
め設定する設定温度は、圧縮機の吸入冷媒量又は吐出冷
媒量を調整して制御する当該冷凍機の前記流出冷水又は
流出ブラインの設定温度としたので、負荷に供給する流
出冷水の設定温度を基準として〔請求項3〕に記載する
発明と同様の制御を行うことができ、同様の作用・効果
を得る。 【0044】〔請求項5〕に記載する発明は、〔請求項
3〕又は〔請求項4〕に記載する冷凍機における膨張弁
の制御装置において、膨張弁は、ターボ圧縮機のベーン
の開度を調整して吸入冷媒量を調整することにより流出
冷水又は流出ブラインの温度が設定温度になるように制
御するターボ冷凍機の膨張弁であるので、〔請求項3〕
及び〔請求項4〕に記載する発明と同様の作用・効果を
ターボ冷凍機で得ることができる。 【0045】〔請求項6〕に記載する発明は、〔請求項
3〕乃至〔請求項5〕の何れか一つに記載する冷凍機に
おける膨張弁の制御装置において、膨張弁は、凝縮器か
ら蒸発器に至る管路の途中であって、且つ凝縮器から中
間冷却器に至る管路の途中に配設されており、中間冷却
器に流入する冷媒を膨張させる多段圧縮冷凍機の膨張弁
であるので、〔請求項3〕乃至〔請求項5〕に記載する
発明と同様の作用・効果を多段冷凍機で得ることができ
る。 【0046】〔請求項7〕に記載する発明は、〔請求項
3〕乃至〔請求項5〕の何れか一つに記載する冷凍機に
おける膨張弁の制御装置において、膨張弁は、凝縮器か
ら蒸発器に至る管路の途中であって、凝縮器から流出す
る冷媒を過冷却するサブクーラと中間冷却器との間に配
設されており、サブクーラで過冷却され、且つ中間冷却
器に流入する冷媒を膨張させる多段圧縮冷凍機の膨張弁
であるので、〔請求項3〕乃至〔請求項5〕に記載する
発明と同様の作用・効果をサブクーラを有する多段冷凍
機で得ることができる。 【0047】〔請求項8〕に記載する発明は、〔請求項
3〕乃至〔請求項5〕の何れか一つに記載する冷凍機に
おける膨張弁の制御装置において、膨張弁は、凝縮器か
ら蒸発器に至る管路の途中であって、凝縮器から流出す
る冷媒を過冷却するサブクーラの下流側に配設されてお
り、サブクーラで過冷却され、蒸発器に流入する冷媒を
膨張させる冷凍機の膨張弁であるので、〔請求項3〕乃
至〔請求項5〕に記載する発明と同様の作用・効果をサ
ブクーラを有する冷凍機で得ることができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施の形態に係る制御装置を、これを
適用するターボ冷凍機とともに示すブロック線図であ
る。 【図2】図1に示す制御装置による膨張弁の制御の態様
を説明するための温度特性図である。 【図3】従来技術に係る一般的なターボ冷凍機を示すブ
ロック線図である。 【符号の説明】 1 蒸発器 2 ターボ圧縮機 2a ベーン 3 凝縮器 4 膨張弁 11 流入温度検出器 12 流出温度検出器 14 温度設定部 15 上流側圧力検出器 16 下流側圧力検出器 17 第1の指令生成部 18 第2の指令生成部 19 開度指令部 Ti 流入温度 To 流出温度

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 凝縮器から蒸発器に至る管路の途中に配
    設されて冷媒を膨張させるための膨張弁の制御方法にお
    いて、 蒸発器における流入冷水又は流入ブラインの温度と、流
    出冷水又は流出ブラインの温度との差に基づいて演算に
    より得る当該冷凍機の第1の冷凍能力を媒介として、当
    該冷凍機における冷媒の第1の循環量を演算し、さらに
    この第1の循環量と、膨張弁の上流側の圧力及び下流側
    の圧力とに基づく演算により膨張弁の開度を制御するた
    めの第1の開度指令を形成する一方、 前記蒸発器における流入冷水又は流入ブラインの温度
    と、流出冷水又は流出ブラインの設定温度に基づいて予
    め設定した設定温度との差に基づいて演算により得る当
    該冷凍機の第2の冷凍能力を媒介として、当該冷凍機に
    おける冷媒の第2の循環量を演算し、さらにこの第2の
    循環量と、膨張弁の上流側の圧力及び下流側の圧力とに
    基づく演算により膨張弁の開度を制御するための第2の
    開度指令を形成し、 前記第1の開度指令及び第2の開度指令のうち、大きい
    開度指令を選択し、このようにして選択した第1の開度
    指令又は第2の開度指令で膨張弁の開度を制御するよう
    にしたことを特徴とする冷凍機における膨張弁の制御方
    法。 【請求項2】 〔請求項1〕に記載する冷凍機における
    膨張弁の制御方法において、 流出冷水又は流出ブラインの設定温度に基づいて予め設
    定する設定温度は、圧縮機の吸入冷媒量又は吐出冷媒量
    を調整して制御する当該冷凍機の前記流出冷水又は流出
    ブラインの設定温度としたことを特徴とする冷凍機にお
    ける膨張弁の制御方法。 【請求項3】 凝縮器から蒸発器に至る管路の途中に配
    設されて冷媒を膨張させるための膨張弁の制御装置にお
    いて、 流入温度検出手段が検出する、蒸発器における流入冷水
    又は流入ブラインの流入温度と、出口温度検出手段が検
    出する、前記流出冷水又は流出ブラインの流出温度とに
    基づき両者の温度差を演算するとともに、この温度差に
    基づき当該冷凍機の第1の冷凍能力を演算し、さらにこ
    の第1の冷凍能力を媒介として当該冷凍機における冷媒
    の第1の循環量を演算するとともに、前記第1の循環量
    と、膨張弁の上流側の圧力及び下流側の圧力とに基づく
    演算により膨張弁の開度を制御するための第1の開度指
    令を形成する第1の開度指令生成手段と、 前記入口温度検出手段が検出する前記入口温度と、前記
    流出冷水又は流出ブラインの設定温度に基づいて予め設
    定した設定温度との温度差を演算するとともに、この温
    度差に基づき当該冷凍機の第2の冷凍能力を演算し、さ
    らにこの第2の冷凍能力を媒介として当該冷凍機におけ
    る冷媒の第2の循環量を演算するとともに、前記第2の
    循環量と、膨張弁の上流側の圧力及び下流側の圧力とに
    基づく演算により膨張弁の開度を制御するための第2の
    開度指令を形成する第2の開度指令生成手段と、 前記第1の開度指令及び第2の開度指令のうち、大きい
    開度指令を選択し、このようにして選択した第1の開度
    指令又は第2の開度指令で膨張弁の開度を制御する開度
    指令手段とを有することを特徴とする冷凍機における膨
    張弁の制御装置。 【請求項4】 〔請求項3〕に記載する冷凍機における
    膨張弁の制御装置において、 流出冷水又は流出ブラインの設定温度に基づいて予め設
    定する設定温度は、圧縮機の吸入冷媒量又は吐出冷媒量
    を調整して制御する当該冷凍機の前記流出冷水又は流出
    ブラインの設定温度としたことを特徴とする冷凍機にお
    ける膨張弁の制御装置。 【請求項5】 〔請求項3〕又は〔請求項4〕に記載す
    る冷凍機における膨張弁の制御装置において、 膨張弁は、ターボ圧縮機のベーンの開度を調整して吸入
    冷媒量を調整することにより流出冷水又は流出ブライン
    の温度が設定温度になるように制御するターボ冷凍機の
    膨張弁であることを特徴とする冷凍機における膨張弁の
    制御装置。 【請求項6】 〔請求項3〕乃至〔請求項5〕の何れか
    一つに記載する冷凍機における膨張弁の制御装置におい
    て、 膨張弁は、凝縮器から蒸発器に至る管路の途中であっ
    て、且つ凝縮器から中間冷却器に至る管路の途中に配設
    されており、中間冷却器に流入する冷媒を膨張させる多
    段圧縮冷凍機の膨張弁であることを特徴とする冷凍機に
    おける膨張弁の制御装置。 【請求項7】 〔請求項3〕乃至〔請求項5〕の何れか
    一つに記載する冷凍機における膨張弁の制御装置におい
    て、 膨張弁は、凝縮器から蒸発器に至る管路の途中であっ
    て、凝縮器から流出する冷媒を過冷却するサブクーラと
    中間冷却器との間に配設されており、サブクーラで過冷
    却され、且つ中間冷却器に流入する冷媒を膨張させる多
    段圧縮冷凍機の膨張弁であることを特徴とする冷凍機に
    おける膨張弁の制御装置。 【請求項8】 〔請求項3〕乃至〔請求項5〕の何れか
    一つに記載する冷凍機における膨張弁の制御装置におい
    て、 膨張弁は、凝縮器から蒸発器に至る管路の途中であっ
    て、凝縮器から流出する冷媒を過冷却するサブクーラの
    下流側に配設されており、サブクーラで過冷却され、蒸
    発器に流入する冷媒を膨張させる冷凍機の膨張弁である
    ことを特徴とする冷凍機における膨張弁の制御装置。
JP2001117690A 2001-04-17 2001-04-17 冷凍機における膨張弁の制御方法及び制御装置 Expired - Fee Related JP4690574B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001117690A JP4690574B2 (ja) 2001-04-17 2001-04-17 冷凍機における膨張弁の制御方法及び制御装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001117690A JP4690574B2 (ja) 2001-04-17 2001-04-17 冷凍機における膨張弁の制御方法及び制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002318014A true JP2002318014A (ja) 2002-10-31
JP4690574B2 JP4690574B2 (ja) 2011-06-01

Family

ID=18968193

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001117690A Expired - Fee Related JP4690574B2 (ja) 2001-04-17 2001-04-17 冷凍機における膨張弁の制御方法及び制御装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4690574B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101254306B1 (ko) * 2011-09-27 2013-04-12 유니셈(주) 칠러의 고장 여부 판정방법
CN107300277A (zh) * 2017-06-13 2017-10-27 珠海格力电器股份有限公司 一种防结冰控制方法、装置及发生器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6291167U (ja) * 1985-11-29 1987-06-11
JPH0275841A (ja) * 1988-09-09 1990-03-15 Mitsubishi Electric Corp 多室形空気調和装置
JPH0599517A (ja) * 1991-10-09 1993-04-20 Sharp Corp 空気調和機
JPH06323639A (ja) * 1993-05-10 1994-11-25 Hitachi Ltd 冷水供給装置の制御方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6291167U (ja) * 1985-11-29 1987-06-11
JPH0275841A (ja) * 1988-09-09 1990-03-15 Mitsubishi Electric Corp 多室形空気調和装置
JPH0599517A (ja) * 1991-10-09 1993-04-20 Sharp Corp 空気調和機
JPH06323639A (ja) * 1993-05-10 1994-11-25 Hitachi Ltd 冷水供給装置の制御方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101254306B1 (ko) * 2011-09-27 2013-04-12 유니셈(주) 칠러의 고장 여부 판정방법
CN107300277A (zh) * 2017-06-13 2017-10-27 珠海格力电器股份有限公司 一种防结冰控制方法、装置及发生器
CN107300277B (zh) * 2017-06-13 2020-02-04 珠海格力电器股份有限公司 一种防结冰控制方法、装置及发生器

Also Published As

Publication number Publication date
JP4690574B2 (ja) 2011-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7412841B2 (en) Turbo chiller, compressor therefor, and control method therefor
JP3574447B2 (ja) 空気調和機の起動制御システム及びその制御方法
US9453668B2 (en) Refrigeration cycle apparatus and refrigerant circulating method
JP5495499B2 (ja) ターボ冷凍機および冷凍システムならびにこれらの制御方法
JP5981180B2 (ja) ターボ冷凍機及びその制御方法
US8336324B2 (en) Turbo chiller and control method therefor
JP5010364B2 (ja) 熱源機およびその制御方法、並びに、熱源システムおよびその運転方法
JP2011017455A (ja) ターボ冷凍機
JP2016191548A (ja) 冷凍装置及び冷凍サイクル装置
JP4082435B2 (ja) 冷凍装置
JP2003004316A (ja) 冷凍装置の制御方法
JP6548890B2 (ja) 冷凍サイクルの制御装置、冷凍サイクル、及び冷凍サイクルの制御方法
JP2014119187A (ja) 冷凍装置及び冷凍サイクル装置
JP2005274039A (ja) 除霜機能付き空気調和機
JP2008096072A (ja) 冷凍サイクル装置
JP2012242053A (ja) 冷凍空気調和システム
JP2004286266A (ja) 冷凍装置及びヒートポンプ式冷温水機
JP2002318014A (ja) 冷凍機における膨張弁の制御方法及び制御装置
JP5713570B2 (ja) 冷凍機ユニットおよびその制御方法
JP6554903B2 (ja) 空気調和装置
RU2488750C2 (ru) Холодильник с регулированием задаваемых установок
JP7080801B2 (ja) ターボ冷凍機
JP3661014B2 (ja) 冷凍装置
JP2000213819A (ja) 冷凍サイクル
JPH0828975A (ja) ターボ冷凍機

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080408

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100812

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101026

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101222

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110125

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110218

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4690574

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140225

Year of fee payment: 3

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees