JP6140065B2 - ターボ冷凍機 - Google Patents
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Description
一方、サブクーラーは、シェルアンドチューブ式の凝縮器に内蔵するものと、凝縮器とは別体の外置のもの(プレート熱交換器など)に分類される。冷却水の水質により、性能の経年劣化は回避できないが、前者の内蔵型はチューブ清掃を行うことで性能の回復が期待できる。
しかしながら、凝縮器の液面を検出する液面センサは、連続比例出力型を用いる必要があるため、非常に高価で冷凍機コストアップの要因になっていた。
本発明によれば、凝縮器内の圧力を測定し、冷媒飽和蒸気圧曲線データから凝縮温度を算出することができる。
本発明によれば、エコノマイザで分離された冷媒ガスは多段ターボ圧縮機の多段の圧縮段の中間部分に導入されるため、エコノマイザによる冷凍効果部分が付加されるので、その分だけ冷凍効果が増加して高効率化を図ることができる。
(1)凝縮器の冷媒液面レベルを適正位置に制御することによりサブクーラーの伝熱性能の効率を向上させることで、冷凍機の効率改善が可能となる。
(2)凝縮器の冷媒液面を検出するための連続比例出力型の液面センサを設置する必要がないため、冷凍機コストを低減できる。
図1は、本発明に係るターボ冷凍機の第1の実施形態を示す模式図である。図1に示すように、ターボ冷凍機は、冷媒を圧縮するターボ圧縮機1と、圧縮された冷媒ガスを冷却水(冷却流体)で冷却して凝縮させる凝縮器2と、冷水(被冷却流体)から熱を奪って冷媒が蒸発し冷凍効果を発揮する蒸発器3と、凝縮器2と蒸発器3との間に配置される中間冷却器であるエコノマイザ4とを備え、これら各機器を冷媒が循環する冷媒配管5によって連結して構成されている。
ただし、過剰に制御弁6を閉じると、冷媒循環不良となり、クーラー低圧(圧縮機の吸込み低圧)を引き起こし、冷凍機の運転を継続できなくなる。よって、制御弁6には最低開度を設定しておき、冷媒循環不良を回避できるようにする。ここで最低開度とは、冷凍機で保証する低冷却水温度条件(おおよそ15℃程度)で必要冷媒循環量を確保するCv値となる弁開度である。
本実施形態によれば、圧力センサP1により凝縮器2内の圧力を測定し、測定信号を制御装置10に逐次送り、制御装置10において冷媒飽和蒸気圧曲線データから凝縮温度を算出する。凝縮温度を算出した以降においては、制御装置10は、第1の実施形態のターボ冷凍機と同様の制御を行う。すなわち、制御装置10は、算出した凝縮温度とサブクーラー出口温度との温度差から過冷却度を演算し、演算した過冷却度が所定の温度になるように前記制御弁6を開閉制御する。
本実施形態によれば、温度センサT1により凝縮器2で凝縮する冷媒の凝縮温度を測定し、温度センサT2によりサブクーラーSCで過冷却された冷媒の温度を測定する。そして、制御装置10において、凝縮温度とサブクーラー出口温度との温度差から過冷却度を演算し、演算した過冷却度が所定の温度になるように前記制御弁6を開閉制御する。
これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。
2 凝縮器
3 蒸発器
4 エコノマイザ
5 冷媒配管
6 制御弁
8 流路
10 制御装置
11 電動機
21 缶胴
22 凝縮器チューブ群
23 サブクーラーチューブ群
LTD 凝縮器
P1 圧力センサ
SC サブクーラー
T1,T2,T3 温度センサ
Claims (4)
- 被冷却流体から熱を奪って冷媒が蒸発し冷凍効果を発揮する蒸発器と、冷媒を羽根車によって圧縮するターボ圧縮機と、圧縮された冷媒ガスを冷却流体で冷却して凝縮させる凝縮器とを備えたターボ冷凍機において、
前記凝縮器で凝縮した冷媒を過冷却するサブクーラーと、
前記サブクーラー側から前記蒸発器側に向けて冷媒を導く冷媒配管に設置された制御弁と、
前記凝縮器で凝縮する冷媒の凝縮温度を測定する手段と、
前記サブクーラー出口の冷媒温度を測定する手段と、
前記制御弁を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記凝縮温度と前記サブクーラー出口の冷媒温度の温度差に基づいて前記制御弁の開度を制御することにより、前記サブクーラー側から前記蒸発器側に供給される冷媒流量を制御し、
前記制御装置は、前記凝縮温度と前記サブクーラー出口の冷媒温度の温度差が所定温度になるように前記制御弁の開度を制御し、
前記凝縮器内の冷媒と熱交換した後の冷却水の出口温度を測定する手段を備え、前記制御装置は、前記凝縮温度と前記冷却水の出口温度の温度差が所定温度になるように前記制御弁の開度を制御することを特徴とするターボ冷凍機。 - 前記サブクーラーは、前記凝縮器に内蔵された内蔵型サブクーラーまたは前記凝縮器とは別体の外置サブクーラーであることを特徴とする請求項1に記載のターボ冷凍機。
- 前記凝縮温度を前記凝縮器内の圧力から求めることを特徴とする請求項1または2に記載のターボ冷凍機。
- 前記ターボ圧縮機は多段ターボ圧縮機からなり、多段ターボ圧縮機の多段の圧縮段の中間部分に冷媒ガスを供給するエコノマイザを備えたことを特徴とする請求項1に記載のターボ冷凍機。
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