JPS6358067A

JPS6358067A - タ−ボ冷凍機の制御方法

Info

Publication number: JPS6358067A
Application number: JP20051586A
Authority: JP
Inventors: 幸治中島; 洋藤本; 小西　芳文
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1986-08-27
Filing date: 1986-08-27
Publication date: 1988-03-12
Also published as: JPH0544583B2

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】技術分野本発明は、蒸発器からの冷媒をターボ圧縮代で圧縮して
凝縮器へ導くターボ冷凍機の制御方法に関する。

背景技術一般に、ターボ冷凍機の容量制御には、ターボ圧縮機の
回転速度制御と、ターボ圧縮機の吸込み弁制御とがあり
、前者は効率は高いが制御範囲力？狭く、後者は効率は
悪いが制御範囲が広いという特徴があり、両者の長所を
引上すべく、第３図のような複合制御が提案されてきて
いる。第３図において、曲線Ａ、Ｂは、回転速度１１に
おけるターボ冷凍機の凝縮圧力と負荷との関係を示し、
点Ａがサーソング開始点である。この回転速度を低下さ
せてゆくと、点Ａは、１、狐Ａ１からＡ３．Ａ２へと移
動する０回転速度ｎにおいて吸込み弁を絞ってつくと１
．−χＡがら点Ｃおよび；気［）へと移動士る。

このことから点Ｂ、Ａ、Ａ２．Ｂ２　　でＵ５まれな勤
作領域では、回転速度のみで容量制御を行なうことがで
きる。また点り、Ａ、Ａ２．Ｄ２　　の動作領域および
点Ｂ　２　、Ａ　２　、Ｃ２、Ｄ　２　　以下の動作領
域においては、吸込み弁の制御が必要となる。この際、
たとえばブライン温度一定の曲線ＰＱ上の点Ｅにおいて
は、そこを通るサーノ白＃１ｌＢ３．Ａ３．Ｄ３の回転
速度０１　　以上であれば、いかなる回転速度にしても
よいが、回転速度を下げて運転するほど、効率は上がる
。このような現象は従来がら知られており、これをもと
に省エネルギ化を図る技術が開発されてきた。

典型的な先行技術としては、たとえば特公昭４４−３９
３Ｇがある。この先行技術は、吸込み弁制御を必要とす
る負荷ｓ１　　で作動するリミットスイッチを設け、こ
れより右では吸込み弁を全開とし、回転速度制御をする
。この負荷３１　　より左では、負荷の減少とともに吸
込み弁を絞り、それと連動して回転速度を上げてゆき、
吸込み弁が最小開度になったとき、回転速度を最大にす
るように設定するのである。第４図（１）はこの吸込み
弁の開度を負荷にス・１応して示しており、第４　（２
１（２）はターボ圧縮機の回転速度を負荷に対応して示
している。

この先行技術では、次のような問題が発生する。

すなわちブライン温度は常に一定であるわけではなく、
ブライン温度、あるいは外気温度などが変わると、点Ｓ
はラインＡ、Ａ２上を移動するので、もしも負荷のみで
判定するとすれば、制ｍ範囲は極めて限定されたものに
なる。また吸込み弁の開度と回転速度の変更とを同時に
行ない、点ＰＱ上を滑らかに移動させることは極めて困
難であり、負荷が急変した場合、吸込み弁と回糠速度の
相互干渉によってサージングが発生する危険性が高い。

他の先行技術として、特公昭５２−１３９４２が存在す
る。この先行技術では、負荷調整を吸込み弁によって行
ない、回転速度制御をブライン温度の変化によって変更
する構成を有する。この先行技術では、ｆ：ｔｒＪ３図
における点Ａ　、　Ａ　２を結ぶラインよりも左の部分
で制御が行なわれることになり、回転速度で負荷制御を
行なう右の領域が達成されず、制御範囲が狭いという問
題がある。

発明が解決すべき問題点本発明の目的は、省エネルギ化を図り、しがも容量制御
範囲を拡大ｒることができるとともに、サージングな確
実に防ぐようにしたターボ冷凍機の制御方法を提供する
ことである。

問題点を３イ決するための手段本発明は、蒸発器からの冷媒をターボ圧縮機で圧縮して
凝縮器へ導き、凝縮圧力と負荷とを検出し、その両名の
検出結果に基づき、回転速度を制御する′：５１動作領
域と、ターボ圧縮機の吸込み口に設けた吸込み弁を制御
するＰｔ５２動作頌域とを設けたターボ冷凍機の制御方
法において、第２動作領域では、そのＰｔ５２動作領域
を回転速度に対応して複数の頭載部分に分け、各７域部
分毎に回転速度を設定し、ｒ５１およびｆ５２動作顕域間の移動にあたっては、ｔ
５２勤乍頌域では、回転１１度を各領域部分毎の回転速
度になるまで弁制御に外乱を及ぼさない程度にゆつくつ
と変更し、第１動作望域では、回転速度制御に悪影響を及ぼさない
程度にゆっくりと弁を全開となるまで開いてゆくことを
特徴とするターボ冷凍機の制御方法である。

作　　泪本発明に従えば、ターボ圧縮機の回に速度を制御可能な
動作領域であるときには、吸込み弁を全開としたままで
回転速度を制御し、これによって効率よく容量制御を行
なうことができる。

回転速度の＄１１御のみではサージングを生じて動作き
せることができない動作領域であるときには、回転速度
を可及的に低下した状態で、弁の紋りを制御する。した
がって省エネルギ化を図りつつ、容量制御範囲を拡大す
ることができる。

また本発明では、ｆｊＳｌ！ｅ作領域がらｆｊＳ２動作
頌域に移動する際には、回転速度をその第２！ＩＪＪ作
１ｉ域において分けられた複数の各領域部分毎の設定回
転速度になるまで、吸込み弁制御に外乱を及（ｒさない
程度にゆっくりと変更する。また、第２！ｒ、ｌＪ乍領
領域ら第１動乍領域に移動したときには、回板速度制御
に悪影響を及ぼさない程度にゆっくりと吸込み弁を全開
となるまで開いてゆく。このようにしてサーソングを確
実に防ぐことが可能となる。

実施例第１１２Ｉは、本発明の一実施例の系統図である。

このターボ冷凍機は、内燃機関などのような熱機関１に
よって回＊　Ｋ　Ｆ３ｈされるターボ圧縮法２を備える
。ターボ圧縮ｆｉ２の入口３には、蒸発器４からの冷媒
が供給される。ターボ圧ｊｌｌ１２の出口５からの冷媒
は、凝縮器６に送られ、膨張弁７を介して蒸発器４に戻
る。凝縮器６内の冷媒の圧力、すなわち凝縮圧力は、圧
力検出器８によって検出される。蒸発器４のブライン出
口の温度Ｔ１、およびブライン入口の温度Ｔ２は、温度
検出器９゜１０によってそれぞれ検出される。

熱機関１の回転速度は、速度検出器１１によって検出さ
れる。これらの検出器８，９．１０．　１１からの出力
は、制御回路１２に入力され、これによって制御回路１
２は、熱は閃１の回転速度を制御するための千ｆ２であ
るガバナ１３を制御するとともに、ターボ圧縮法２の吸
込み口に設けられた吸込み弁１４のベーンの角度を制御
して、その吸込み弁１４の開度を制御する。蒸発器４の
ブライン流量は一定である。

第２図は、本（″トターボ冷凍代の負荷／凝縮圧力の関
係を示すグラフである。点Ａ、Ｂを結ぶライン、点Ａ　
１．８１を結ぶライン、および点Ａ２．Ｂ２を結ぶライ
ンは、吸込み弁１４を全開としだ状態で、回転速度のみ
を変化したときの特性を示し、そのうち点Ａ、Ｉ３のラ
インは、熱機関１の最高回転速度時の状態を示し、点Ａ
２．Ｂ２のラインは、最小回転速度時の状態を示す。点
Ａ、Ａ２を結ぶラインは、各回転速度におけるサーノン
グ開始点を結んだ線である。こうして点Ｂ、Ａ、Ａ２．
Ｂ２で囲まれる第１動作頌域Ｚ１では、吸込み弁１　、
ｔを全開として回転速度のみによってターボ冷凍機を制
御することができ、高効率を達成することができる。

、ｆｉ　Ａ、Ａ２を結ぶラインよりも左では、吸込み弁
１４の開度を制御したときの特性を示し、点Ａ。

Ｃ，Ｄのラインは、最高回転速度時の状態を示し、点Δ
２　、Ｃ２、Ｄ　２のラインは最低回転速度時の状態を
示す。点Ｂ　２　、Ａ　２　、Ｃ２、Ｄ　２　　以下を
領域部分Ｚ２とし、点ＤＩ、Ｃ１，Ａ１．Ａ２．Ｃ２，
Ｄ２を領域部分Ｚ３とし、点り、Ｃ，Ａ、Ａ　１　、Ｃ
１、Ｄｌを領域部分ｚ４とし、これらの領域部分Ｚ２゜
Ｚ３．Ｚ４を第２動作望域と呼ぶことにする。この第２
動作領域では、吸込み弁１４のベーンによって開度が制
御される。制御回路１２では、点Ａ。

Ｂ；Ａ、Ａ２；Ａ２．Ｂ２；Ａ、Ｄ；Ａｌ、Ｄｉ；Ａ２
．Ｄ２などの各ラインをすべて記憶しておく。この制御
回路１２は、圧力検出器８によって検出された凝縮圧力
と、温度検出器９．１０によって検出されたブラインの
温度Ｔ１．Ｔ２とを受信し、実際の動作が第１動作頒域
Ｚ１および［２動作頒域の領域部分Ｚ　２　、Ｚ　３　
、Ｚ　４のどこで行なわれているかを判断する。ｔＰＪ
ｌ動作りＩＴ域Ｚ１におり１ては、吸込み弁１４を全開
とし、温度検出器９によるライン出口温度Ｔ１が予め定
めた一定値になるように、回転速度制御を行なう。

第２動作領域の領域部分Ｚ　２　、Ｚ　３　、Ｚ　４の
うち、領域部分Ｚ２では、回転速度をその領域部分ｚ２
における最大値口２　とし、ブライン出口温度Ｔ１が予
め定めた一定値になるように、吸込み弁制御を行なう。

残余の領域部分２３．Ｚ４もまたり１域部分Ｚ２と同様
な制御を行なうけれども、各領域部分Ｚ３＋７．４にお
ける回転速度はその領域部分Ｚ　３　、Ｚ　４における
最大値ｎ３＋ｎ４にそれぞれ設定される。

第１動作領域と＠２動作頒域とを相互に移動した瞬間に
は、吸込み弁の開度変化と、回転速度の変化とが同時に
発生し、制御を正常に打なうことができなくなる恐れが
ある。この開運を解決するために本発明では、吸込み弁
１４で負荷を制御する第２動作頌域の各領域部分Ｚ　２
　、Ｚ　３　、Ｚ　４にお（１ては、吸込み弁１４の制
御効果に影響が生じない程度に充分にゆっくりと回転速
度を変化させて目標の回転速度に達せしめる。また領域
部分ｚｌ）。

Ｚ３．Ｚ４がら成る１２動作領域から、第１動作ｆｉｉ
域Ｚ１に移動したときには、その第１動作頌域Ｚ１にお
いて回転ｊ！！度の制御効果に悪形ツが生じない程度に
ＶＤつくりと吸込み弁１４を開き、最終的には全開させ
る。このようにして円滑な動作を達成することができる
。

本発明の他の実施例としてハンチング動作を防止するた
めに、第１動作領域Ｚ１および第２動作頒域の領域部分
Ｚ　２　、Ｚ　３　、Ｚ　４を決定するための境界に、
いわばヒステリシスを設けてもよい、すなわち第１動作
領域Ｚ１から領域部分Ｚ３．Ｚ４に移るときには、点Ａ
、Ａ２のラインを境界とし、この逆のときには、ライン
！１を境界とする。また領域部分Ｚ２からＰｔ５１動作
領域Ｚ１または領域部分Ｚ３に移動する際には、境界を
点Ａ　２　、Ｂ　２　：Ａ２．Ｃ２，Ｄ２のラインとし
、領域部分Ｚ３から領域部分Ｚ４に移動する際には、点
Ａ　１　、Ｃ１、Ｄｌのラインとする。第１動作領域２
１および領域部分Ｚ３から領域部分Ｚ２に移る際には境
界をライン１２．ノ３に定め、また領域部分Ｚ４から領
域部分Ｚ３に移る際には、その境界をライン！４に定め
る。

第２動作領域は、前述の実施例では３つの領域部分Ｚ　
２　、Ｚ　３　、Ｚ　４に分けられたけれども、更に綱
かく分割して動作制御を竹なうようにしてもより１　。

上述の実施例では、ブラインの温度差（Ｔ２−ＴＩ）に
よって冷凍磯の負荷を検出するようにしたけれども、そ
の池の構成によって負荷を検出するようにしてもよい。

効　　果以上のように本発明によれば、回転速度を制御可能な動
作領域にあるときには、吸込み口に設けられたベーンを
全開としたままで、回転速度を制御し、これによって高
効率で容量制御を行なうことができる。また回転速度の
制御のみでは、動１ヤさせることができない動作領域で
あるときには、回転速度を可及的に低下した状態で、弁
の絞りを制御するようにしたので、省エネルギ化を達成
しつつ、広範囲でターボ圧縮はの動作を安定に行なうこ
とができる。

また本発明によれば、１１動作領域と！５２動作領域と
の相互の移動時における制御が円滑に行なわれ、サージ
ングなどを生じる恐れがなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は！：
ｔＳ１図に示されたターボ冷凍磯の動作を説明するため
のグラフ、第３図は先行技術の動作を説明するためのグ
ラフ、第４図は先行技術を説明するための吸込み弁開度
および回転速度と負荷との関係を示すグラフである。１・・・熱機関、２・・・ターボ圧縮機、３・・・吸込
み口、４・・・蒸発器、５・・・出口、６・・・凝縮器
、７・・・膨張弁、８・・・圧力検出器、９．１０・・
・温度検出器、１１・・・回転速度検出器、１２・・・
制御面路、１３・・・〃バナ、１・ｔ・・・吸込み弁代理人　　弁理士　西教　圭一部第　１　図第２図貝詞第　３　囚負荷

Claims

【特許請求の範囲】蒸発器からの冷媒をターボ圧縮機で圧縮して凝縮器へ導
き、凝縮圧力と負荷とを検出し、その両者の検出結果に
基づき、回転速度を制御する第１動作領域と、ターボ圧
縮機の吸込み口に設けた吸込み弁を制御する第２動作領
域とを設けたターボ冷凍機の制御方法において、第２動作領域では、その第２動作領域を回転速度に対応
して複数の領域部分に分け、各領域部分毎に回転速度を
設定し、第１および第２動作領域間の移動にあたつては、第２動
作領域では、回転速度を各領域部分毎の回転速度になる
まで弁制御に外乱を及ぼさない程度にゆつくりと変更し
、第１動作領域では、回転速度制御に悪影響を及ぼさない
程度にゆつくりと弁を全開となるまで開いてゆくことを
特徴とするターボ冷凍機の制御方法。