JPH026985B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、冷凍方法とこれを実施するための冷
凍装置に係り、特に冷媒ガスの冷却流体温度が低
い条件において省エネルギー効果が大きく、した
がつて外気温度差の大きな地域での使用に好適な
冷凍方法と冷凍装置に関する。

第１図に従来の水冷ターボ冷凍装置を示す。こ
の第１図に示される従来の水冷ターボ冷凍装置で
は、圧縮機１で圧縮された高圧の冷媒ガスはシエ
ルアンドチユーブ型凝縮器（以下凝縮器という）
２内に導入される。該凝縮器２は、その内部に多
数個配列された伝熱管２ａ内を流通する冷却流体
により該伝熱管２ａの外側の冷媒ガスを冷却して
凝縮、液化する。このとき、凝縮器２において有
効な凝縮作用を行なわせるために、高圧ガスは凝
縮器２の上部から流入され、凝縮液化された凝縮
液は底部より流出するように構成されている。

冷媒ガスの凝縮液は、絞り（減圧装置）３を経
て蒸発器４に流入し、その伝熱管４ａ内を流通す
る流体と熱交換して蒸発ガスとなり、再び圧縮機
１に吸入される。

また、冷媒によりモータ６およびオイルクーラ
７を冷却するため、凝縮器２内の冷媒液を、冷媒
ポンプ５を介してモータ６およびオイルクーラ７
へ供給して熱交換させ、この熱交換により蒸発し
た冷媒ガスを蒸発器４に戻すように構成されてい
る。そして、前記モータ６およびオイルクーラ７
に供給される冷媒量は、凝縮圧力と蒸発圧力の圧
力差によつて決定されるので、凝縮圧力が極度に
低い条件で使用するときには十分な冷媒量が供給
されないため、モータ６の加熱および潤滑油の温
度上昇などの障害を生じて運転不能になる。した
がつて、極度に低い凝縮圧力、すなわち冷却流体
温度が仕様温度よりも極端に低い場合には前記し
たように、冷媒ポンプ５を設けて必要量の冷媒液
を圧送する手段が採用されている。

さらに、ギア・ピニオンなどを内蔵しているギ
アボツクス１０からモータ室１１などの冷媒系統
へ潤滑油が漏洩するのを防止するため、ガスシー
ル配管８，９が設けられている。このガスシール
能力は、供給ガス量、すなわち、供給する元圧と
なる凝縮圧力によつて左右されるので、極度に低
い凝縮圧力のときは十分なガスシール機能が得ら
れず、潤滑油が冷媒系統へ漏洩する不都合を生ず
る恐れがある。

一方、従来の空冷ターボ冷凍装置では、外気温
度が低いときには空冷コンデンサのフアンの台数
制御により凝縮圧力を規定値に保つようにしてい
るが、省エネルギーの点からは無駄が多い。

本発明は、前述の実情にかんがみ、冷媒ガスの
冷却流体温度が変化し、凝縮圧力が規定値より変
化した場合、適正な凝縮圧力を保持して正常かつ
省エネルギーなる冷凍運転を行なうことが可能な
冷凍方法とこれを実施するための冷凍装置を提供
することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の冷凍方法
においては、凝縮器内の液位と凝縮圧力とを検出
し、凝縮圧力が規定値より低い場合、凝縮圧力の
検出値に基づき、凝縮器の凝縮液流出配管に設け
られた自動弁を絞つて凝縮器内の液だまり量の液
位を上昇させ、かつ凝縮圧力が規定値より高い場
合、凝縮器の液位の検出値に基づき、前記自動弁
を解放して凝縮器内の液だまり量の液位を適正位
置まで下降させ、冷却流体により冷媒ガスを凝縮
するのに有効な伝熱面積を減増して凝縮圧力を適
正値になるように制御するものである。

また、上記目的を達成するために、本発明の冷
凍装置においては、凝縮器、蒸発器及び圧縮機か
らなる冷凍装置において、前記凝縮器に液位検出
器と、凝縮圧力検出器と、該凝縮器の凝縮液流出
配管に自動弁を備え、かつ前記液位検出器と前記
凝縮圧力検出器と、前記自動弁とに接続し、凝縮
圧力が規定値より低い場合、上記凝縮圧力検出器
から送入される凝縮圧力の検出信号を取り出し、
該検出信号に基づき、凝縮圧力が規定値になるよ
うに上記自動弁を絞つて凝縮器内の液だまり量の
液位を上昇させ、かつ凝縮圧力が規定値より高い
場合、上記液位検出器から送入される液位の検出
信号を取り出し、該検出信号に基づき、上記凝縮
器の液だまり量の液位が規定値になるように上記
自動弁を開いて上記凝縮器内の液だまり量の液位
を下降させ、冷却液体により冷媒ガスを凝縮する
のに有効な伝熱面積を減増させる制御器を備えた
ものである。

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明方法を実施する装置の一例を示
すもので、水冷ターボ冷凍装置に適用した場合を
示す。

この第２図に示される実施例のものは、凝縮器
２の凝縮液流出配管である凝縮器２と蒸発器４と
を結ぶ配管１２に自動弁１３が設けられている。

また、凝縮器２には液位検出器１４と凝縮圧力
検出器１５とが取り付けられ、前記液位検出器１
４と凝縮圧力検出器１５には検出値を信号に変換
する変換器１６，１７が接続されている。

さらに、制御器１８が設置され、該制御器１８
には前記変換器１６，１７を介して液位検出器１
４と凝縮圧力検出器１４，１５とが接続され、か
つ前記自動弁１３が接続されている。そして、前
記制御器１８は液位検出器１４と変換器１６とを
通じて凝縮器２内の液位信号を取り込むととも
に、凝縮圧力検出器１５と変換器１７とを通じて
凝縮器２内の凝縮圧力信号を取り込み、これらの
信号中から冷媒ガスの冷却流体温度または凝縮圧
力が規定値よりも高い場合には液位検出信号を取
り出し、凝縮器２の液だまり量が規定値となるよ
うに自動弁１３を制御し、また冷媒ガスの冷却流
体温度または凝縮圧力が規定値よりも低い場合に
は、凝縮圧力検出信号を取り出し、凝縮圧力が規
定値となるように、自動弁１３を制御するように
なつている。

次に、前記実施例の冷凍装置の作用とともに、
冷凍方法を説明する。

液位検出器１４により凝縮器２内の液位が検出
され、その検出値は変換器１６により信号に変換
されて制御器１８に送入され、また凝縮圧力検出
器１５により凝縮圧力が検出され、その検出値は
変換器１７により信号に変換され、これも制御器
１８に送入される。

そして、冷媒ガスの冷却流体温度が高く、凝縮
圧力が規定値より高い場合には、制御器１８では
前記液位の検出信号と凝縮圧力の検出信号の中か
ら、液位の検出信号を取り出し、該液位の検出信
号に基づいて自動弁１３に凝縮器２の液だまり量
が規定値になるように制御信号が送られる。その
結果、自動弁１３を通じて液面制御が行なわれ
る。すなわち、凝縮器２の液だまり量の液位によ
り浸漬する伝熱管２ａの本数が変化し、これにに
よつて凝縮に有効な伝熱面積が変化するので、凝
縮圧力が規定値に低下するように液位が規定値に
維持される。

ついで、冷却流体温度が極端に低下し、凝縮圧
力が低下した場合には、制御器１８から凝縮圧力
の検出信号に基づいて自動弁１３に凝縮圧力が規
定値になるように制御信号が送られる。これによ
り、自動弁１３を通じて圧力制御が行なわれ、凝
縮圧力が規定値となるように冷媒液位が適正な値
まで上昇され、その液位に保持される。

前記制御により、冷却流体温度が極度に低い場
合には、凝縮器２の下部の伝熱管２ａが冷媒液中
に浸漬して浸漬された伝熱管２ａ内を冷却流体が
流れなくなり、これによつて凝縮作用を行なわな
いため、凝縮に有効な伝熱面積が減少するので、
凝縮圧力を規定値すなわち適正値に上昇させるこ
とができる。また、このとき、凝縮圧力が高くな
るために圧縮ヘツドが増加するが、過冷却効果に
よりサイクル効率はほとんど変化しない。したが
つて、省エネルギー冷凍運転が可能となる。

なお、第２図に示される本発明の実施例におけ
る他の構成、作用は、第１図について説明したと
ころと同様である。

さらに、この実施例において、減圧装置３を取
り除き、減圧装置の作用を自動弁１３に兼用させ
ることもできる。

次に、第３図は本発明を空冷ターボ冷凍装置に
適用した一実施例を示す。

この空冷ターボ冷凍装置では、一般にコイル型
凝縮器（以下凝縮器という）としての空冷コンデ
ンサ２０、高圧レシーバ２１およびバランス配管
２２とを備えている。前記空冷コンデンサ２０
は、冷媒ガスを凝縮させる伝熱管２０ａと送風フ
アン２０ｂとを有している。

そして、伝熱管２０ａの出口端部と高圧レシー
バ２１とを結ぶ凝縮液流出配管２３に自動弁１３
が設けられ、伝熱管２０ａの入口端部と出口端部
間に液位検出器１４が取り付けられ、伝熱管２０
ａの入口端部に凝縮圧力検出器１５が取り付けら
れている外は、前記第２図に示される水冷ターボ
冷凍装置について説明したところと同様であり、
自動弁１３、液位検出器１４と変換器１６、凝縮
圧力検出器１５と変換器１７、制御器１８の作用
も、前記第２図について説明したところと同様で
ある。

本発明は、以上説明した構成、作用のもので、
本発明方法によれば、冷媒ガスの冷却流体温度が
低く、凝縮圧力が低い場合には、凝縮圧力の検出
値に基づき、該凝縮圧力が規定値となるように自
動弁を圧力制御することにより、下段の伝熱管を
凝縮液中に浸漬させて凝縮作用を行なわせないよ
うにし、これにより凝縮圧力を規定値に上昇させ
ることができるので、冷却流体温度が仕様温度よ
りも極度に低下した場合でも正常な冷凍運転を行
ないうる効果があり、この場合に冷媒液を過冷却
するので、サイクル効率がほとんど変化しなの
で、省エネルギー冷凍運転を行ないうる効果もあ
る。

また、本発明装置によれば、凝縮液流出配管に
設けられた自動弁と、凝縮器に取り付けられた液
位検出器および凝縮圧力検出器と、これらの検出
信号を受けかつ自動弁に制御信号を送る制御器と
の協働により、少なくとも冷却体温度が低く、凝
縮圧力が低い場合には、自動弁を通じて凝縮圧力
を規定値となるように圧力制御を行なうように構
成しているので、前記冷凍方法を適確に実施しう
る効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の水冷ターボ冷凍装置の系統図、
第２図は本発明方法を実施するための装置であつ
て、水冷ターボ冷凍装置に適用した本発明の一実
施例を示す系統図、第３図は空冷ターボ冷凍装置
に適用した本発明の他の実施例を示す系統図であ
る。 ２，２０……凝縮器、１２，２３……凝縮液流
出配管、１３……自動弁、１４……液位検出器、
１５……凝縮圧力検出器、１６，１７……変換
器、１８……制御器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 凝縮器内の液位と凝縮圧力とを検出し、凝縮
   圧力が規定値より低い場合、凝縮圧力の検出値に
   基づき、凝縮器の凝縮液流出配管に設けられた自
   動弁を絞つて凝縮器内の液だまり量の液位を上昇
   させ、かつ凝縮圧力が規定値より高い場合、凝縮
   器の液位の検出値に基づき、前記自動弁を解放し
   て凝縮器内の液だまり量の液位を適正位置まで下
   降させ、冷却流体により冷媒ガスを凝縮するのに
   有効な伝熱面積を減増して凝縮圧力と適正値にな
   るように制御することを特徴とする冷凍方法。 ２ 凝縮器、蒸発器及び圧縮機からなる冷凍装置
   において、前記凝縮器に液位検出器と、凝縮圧力
   検出器と、該凝縮器の凝縮液流出配管に自動弁を
   備え、かつ前記液位検出器と前記凝縮圧力検出器
   と、前記自動弁とに接続し、凝縮圧力が規定値よ
   り低い場合、上記凝縮圧力検出器から送入される
   凝縮圧力の検出信号を取り出し、該検出信号に基
   づき、凝縮圧力が規定値になるように上記自動弁
   を絞つて凝縮器内の液だまり量の液位を上昇さ
   せ、かつ凝縮圧力が規定値より高い場合、上記液
   位検出器から送入される液位の検出信号を取り出
   し、該検出信号に基づき、上記凝縮器の液だまり
   量の液位が規定値になるように上記自動弁を開い
   て上記凝縮器内の液だまり量の液位を下降させ、
   冷却液体により冷媒ガスを凝縮するのに有効な伝
   熱面積を減増させる制御器を備えたことを特徴と
   する冷凍装置。