JP6736357B2 - ターボ冷凍機及びその起動制御方法 - Google Patents
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Description
ターボ冷凍機は、一般に、ターボ圧縮機に供給する潤滑油が貯留された油タンクを備えている。油タンクはターボ冷凍機の低圧側(蒸発器側)と均圧しているため、低圧冷媒を用いた場合、油タンク内の圧力が大気圧以下になると、ガス体積が大きくなる。つまり、低圧冷媒を用いた冷凍機では、油タンク内の潤滑油に溶け込んでいた同質量の冷媒が圧力低下して蒸発した場合、高圧冷媒を用いた冷媒機と比較して、蒸発する冷媒の体積が大きくなり、油タンクの潤滑油に泡立ちが生じるフォーミングが発生しやすくなる。特に、低圧側の圧力低下速度が大きい起動時は、油タンク内の潤滑油にフォーミングが発生しやすい。
すなわち、本発明にかかるターボ冷凍機は、冷媒を圧縮するターボ圧縮機と、該ターボ圧縮機によって圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、該凝縮器から導かれた液冷媒を膨張させる膨張弁と、該膨張弁によって膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記ターボ圧縮機に供給する潤滑油を貯留する油タンクと、該油タンクと前記蒸発器とを接続する均圧管と、起動を制御する制御部とを備え、前記制御部は、起動時に、前記油タンク内の前記潤滑油に溶け込んだ冷媒が溶け出す冷媒溶け出し量を演算し、所定時間当たりの冷媒溶け出し量が所定値を超えた場合に、前記油タンク内の圧力低下速度を減少させることを特徴とする。
本発明では、起動時に、所定時間当たりの冷媒溶け出し量が所定値を超えた場合に、フォーミングが発生するおそれがあると判断し、油タンク内の圧力低下速度を減少させることとした。これにより、油タンク内のフォーミングを抑制して、油タンク内の油面低下を防ぎ、ターボ圧縮機の潤滑不良を回避することができる。また、油タンクの油面が低下することがないので、所定の油面を回復するために潤滑油を追加する必要がなく、コストの上昇を抑えることができる。
吸入冷媒制御手段としては、ターボ圧縮機の羽根車の上流側に設けられたインレットガイドベーン(IGV)が挙げられる。
なお、ターボ圧縮機の回転数を減少させるか、膨張弁の開度を開方向に制御することによって、圧力低下速度を減少させることもできる。
冷媒としては、HFO−1233zd(E)といった低圧冷媒が用いられている。
凝縮器5には、冷媒を冷却するための冷却水が供給されるようになっている。凝縮器5に導かれる冷却水は、図示しない冷却塔や空気熱交換器において外部へと排熱された後に、再び凝縮器5へと導かれるようになっている。
油タンク17内には、図示しない油ポンプが設けられており、これにより、所定の流量にて油供給配管19を介して潤滑油が供給される。ターボ圧縮機3内で潤滑を終えた潤滑油は、油返送配管21を介して油タンク17内へと戻される。
ターボ冷凍機1の起動前は、凝縮器5及び蒸発器9ともに環境温度近くの状態となっており、凝縮器5内の圧力と蒸発器9内の圧力は略同等となっている。この状態でターボ冷凍機1を起動すると、制御部の指令により、ターボ圧縮機3が回転し、IGV13を介して吸い込んだ冷媒がターボ圧縮機3から吐出される。ターボ圧縮機3から吐出された冷媒は、凝縮器5へと送られて、膨張弁7及び蒸発器9を通り再びターボ圧縮機3へと戻り循環する。ターボ圧縮機3は、制御部の指令によって徐々に昇速されていき、これに伴いIGV13も、全閉とされた状態から徐々に開方向に制御されていく。
ターボ冷凍機1の起動時に、所定時間当たりの冷媒溶け出し量が所定値を超えた場合に、フォーミングが発生するおそれがあると判断し、IGV13の開動作を制限することによって油タンク17内の圧力低下速度を減少させることとした。これにより、油タンク17内のフォーミングを抑制して、油タンク17内の油面低下を防ぎ、ターボ圧縮機3の潤滑不良を回避することができる。また、油タンク17の油面が低下することがないので、所定の油面を回復するために潤滑油を追加する必要がなく、コストの上昇を抑えることができる。
3 ターボ圧縮機
3a 羽根車
3b 回転軸
3c 軸受
5 凝縮器
7 膨張弁
9 蒸発器
11 電動機
13 IGV(インレットガイドベーン:吸入冷媒制御手段)
15 増速歯車
17 油タンク
19 油供給配管
21 油返送配管
23 均圧管
25 圧力センサ
27 温度センサ
Claims (4)
- 冷媒を圧縮するターボ圧縮機と、
該ターボ圧縮機によって圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、
該凝縮器から導かれた液冷媒を膨張させる膨張弁と、
該膨張弁によって膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記ターボ圧縮機に供給する潤滑油を貯留する油タンクと、
該油タンクと前記蒸発器とを接続する均圧管と、
起動を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、起動時に、前記油タンク内の前記潤滑油に溶け込んだ冷媒が溶け出す冷媒溶け出し量を演算し、所定時間当たりの冷媒溶け出し量が所定値を超えた場合に、前記油タンク内の圧力低下速度を減少させるターボ冷凍機であって、
前記油タンクは、温度センサ及び圧力センサを備え、
前記制御部には、温度及び圧力と前記潤滑油に対する冷媒溶解量との関係を示した冷媒溶解量情報が格納され、
前記制御部は、前記温度センサから得られた油タンク温度と、前記圧力センサから得られた油タンク圧力と、前記冷媒溶解量情報とに基づいて、前記冷媒溶け出し量を演算し、
前記冷媒溶け出し量は、圧力が低い領域ほど変化が大きく、かつ、同じ圧力で比較した場合、温度が高いほど小さいことを特徴とするターボ冷凍機。 - 前記ターボ圧縮機は、該ターボ圧縮機が吸入する冷媒流量を制御する吸入冷媒制御手段を備え、
前記制御部は、前記吸入冷媒制御手段によって吸入冷媒流量を減少させることによって、前記油タンク内の圧力低下速度を減少させることを特徴とする請求項1に記載のターボ冷凍機。 - 前記制御部は、前記所定時間当たりの冷媒溶け出し量が所定値以下となった場合に、前記油タンク内の圧力低下速度を増加させることを特徴とする請求項1又は2に記載のターボ冷凍機。
- 冷媒を圧縮するターボ圧縮機と、
該ターボ圧縮機によって圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、
該凝縮器から導かれた液冷媒を膨張させる膨張弁と、
該膨張弁によって膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記ターボ圧縮機に供給する潤滑油を貯留する油タンクと、
該油タンクと前記蒸発器とを接続する均圧管と、
起動を制御する制御部と、
を備え、
起動時に、前記油タンク内の前記潤滑油に溶け込んだ冷媒が溶け出す冷媒溶け出し量を演算し、所定時間当たりの冷媒溶け出し量が所定値を超えた場合に、前記油タンク内の圧力低下速度を減少させるターボ冷凍機の起動制御方法であって、
前記油タンクは、温度センサ及び圧力センサを備え、
前記制御部には、温度及び圧力と前記潤滑油に対する冷媒溶解量との関係を示した冷媒溶解量情報が格納され、
前記制御部は、前記温度センサから得られた油タンク温度と、前記圧力センサから得られた油タンク圧力と、前記冷媒溶解量情報とに基づいて、前記冷媒溶け出し量を演算し、
前記冷媒溶け出し量は、圧力が低い領域ほど変化が大きく、かつ、同じ圧力で比較した場合、温度が高いほど小さいことを特徴とするターボ冷凍機の起動制御方法。
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