JPS62200153A - 冷凍機の冷媒液面制御装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、冷凍機の冷媒液面制御装置に係り、特に１例
えばターボ冷凍機の蒸発器における冷媒液面、ｉｉ制御
に好適な冷凍機の冷媒液面制御装置に関するものである
。

〔従来の技術〕

従来１例えばターボ冷凍機の冷凍サイクルにおける、負
荷変動に対応する蒸発器への冷媒流入量の調節は、冷水
入口温度により負荷条件に見合った冷媒流入量を判断し
、冷媒管路に設けた制御弁の開度を調節して行っていた
。（特公ｆ＠５６−４８７７８号公報） 〔発明が解決しようとする問題点〕 前述の従来技術は、負荷変動時の冷媒蒸発量の減少によ
る蒸発器の熱通過率の低下について配慮されていなかっ
た。

すなわち、負荷変動時、特に低負荷となるときＫは、冷
媒の蒸発量は減少し、定常状態の冷媒液面高さく液位）
では、蒸発器上部の伝熱管が繻れにくくなり熱交換が行
われていないので、熱通過率が低下し、蒸発器の温度を
下げねば負荷に対応できなくなる。蒸発器の温度を下げ
ると圧縮機の揚程が大きくなり電動機の入力が増えて冷
凍機の効率低下を招く。

一方、負荷が上ってくると冷媒蒸発量が増加し。

蒸発器における冷媒液面が上昇するが、液面が過上昇す
ると蒸発器から圧縮機へ戻る低温冷媒ガスにミストが混
入する。いわゆるミストアップの現象が生じやすい。

そこで、本発明は、前述の従来技術の問題点を解決する
ためになされたもので、負荷変動に応じて蒸発器の冷媒
液位を最適に保つことにより、低負荷時の蒸発器の熱通
過率の低下を防止し、高負荷時の冷媒液位過上昇による
ミストアップを防止して、冷凍機の効率を向上させうる
冷凍機の冷媒液面制御装置を提供することを目的として
いる。

〔問題点を解決するだめの手段〕

前述の従来技術の問題点を解決するために１本発明に係
る冷凍機の冷媒液面制御装置置の構成は、圧縮機、１瑳
縮器、減圧手段、蒸発器、およびこれらを接続する冷媒
配管を備えた冷凍機における前記蒸発器に、この蒸発器
の伝熱管を浸す冷媒液面を検知して信号を出力する液面
検知手段と、負荷に応じた最適冷媒液位を指示する液位
指示手段と、前記液面検知手段の出力信号と前記液位指
示手段が指示する液位とを比較して、蒸発器入口側の冷
媒管路の開度を調整する液面制御手段とを設け。

前記冷凍機に対する負荷変動に応じて蒸発器の液面を最
適液位に制御するようにしたものである。

〔作用〕

次に、前述の構成による冷凍機の冷媒液面制御装置の作
用を、本発明を開発した考え方に合わせて説明する。

冷凍機の冷凍サイクルにおける負荷変動時、特に低負荷
時には、既に述べたように冷媒の蒸発量が減少し、蒸発
器における冷媒の液位が定常状態の液位では上部の伝熱
管が濡れにくくなるため。

蒸発器の伝熱性能が低下する。したがって、蒸発器にお
ける冷媒液の液位を、上部の伝熱管が濡れる位置になる
ように制御すれば、熱通過率は低下することはないと考
えられる。

そこで、負荷変動に応じ、低負荷時には蒸発器における
冷媒液位を上げ、高負荷時には蒸発器における冷媒液位
を下げるよう、基準となる液位を指示する液位指示手段
と、液面検知手段によって検知した液位とを比較して、
ｔＬ面制御手段を作動させ、蒸発器入口側の冷媒配管の
セ１ｊ＃弁の開度を調節すれば、蒸発器の冷媒液面は基
準となる液位すなわち適正な液位に近づくものである。

〔実施例〕　　　・・ζ・ 以下１本発明の各実施例を第１１および第２図を参照し
て説明する。

まず、第１図＜ａ）は、本発明の一実施例に係る冷媒液
面制御装置を備えたターボ冷凍機の構成図。

第１図（ｂ）は、その蒸発器部の略示断面図である。

第１図において、１はターボ圧縮機（以下単に圧縮機と
いう）、２は、その羽根車、３は、圧縮機１の吸込側の
吸入管１１に設けた入口ベーン。

４は、入口ベーン３の開度を制御するためのベーンコン
トロールモータ、４ａは、その開度指示器。

５は、圧縮機１を駆動する電動機、６は凝縮器。

７は蒸発器、８は、この蒸発器７内の伝熱管で。

伝熱管８には破線矢印で示す冷水が出入する。

９は、減圧手段に係るフラッシュダクト、１０は蒸発器
へ冷媒液を送る冷媒管路である。

１２は、蒸発器７の伝熱管８を浸す冷媒液面を検知して
信号を出力する液面検知手段に係る液面発信器で、この
液面発信器１２は蒸発器７に連通ずる連通管状の容器内
に、冷媒液面の液位に従って昇降するフロー）１２ａを
具備している。

１３は、負荷に応じた最適冷媒液位を指示するための液
位指示手段に係る液位指示器で、この液位指示器１３は
、蒸発器７の伝熱管８に出入する冷水の出入口＠度検知
手段に心気的に接続している。

１４は、蒸発器入口側の冷媒管路１０の開度を調整する
ための制御弁、１５は、前記液位指示手段３と前記制御
弁１４に心気的に接続された液面側両手段に係る液面コ
ントローラで、この液面コントローラ１５は、前記液面
発信器１２の出力信号と前記液位指示器１３が指示する
液位とを比較して、＠記制御弁１４の開度を調節するも
のである。

１６．１７は、前記伝熱管８に出入する冷水の出入口１
品度検出手段に係るセ／すで、１６は入口温度検知セン
サ、１７は出口１品度検知センサを示す。

次に作用を説明する。

第１図に示すターボ冷凍機では、電動機５で圧縮機１の
羽根車２を回転して冷媒を圧縮し、圧縮された高温、高
圧の冷媒ガスは凝縮器６内へ導かれ、破線矢印のように
流通する冷却水と熱交換して凝縮液化される。液化され
た冷媒は冷媒管路１０を経て蒸発５７内のフラッシュダ
クト９で減圧膨張し、破線矢印のように出入して伝熱管
８内を流通する冷水の熱を奪って気化し、吸入管１１を
経て再び圧縮機１に吸入され、以下この冷凍サイクルを
繰返す。なお、第１図（ａ）に示す冷凍サイクル中の実
線矢印は冷媒の流れを示したものである。

このようなターボ冷凍機の冷凍サイクルの負荷変動は、
蒸発器７の伝熱管８に出入する冷水の温度差として現わ
れる。

そこで、入口温度検知センナ１６、出口温度検知センサ
１７の各検知温度から冷水出入口温度差を知り、その冷
水出入口温度差から、液位指示器１３は、蒸発器７にお
ける、負荷に応じた基準となる冷媒液位を指示する。

一方、Ｑ面発信器１２は、蒸発器７と連通ずる容器内の
冷媒液面をフロート１２ａにより検知し。

その検知信号を出力する。

そこで、液面コントローラ１５は、液面発信器１２から
の出力信号による液位と、液位指示器１３が指示する基
準となる液位とを比較し、制御弁１４の開度を調節して
蒸発器７へ流入する冷媒液量を制御して、蒸発器７にお
ける冷媒液位が負荷に応じた基準となる最適液位になる
ように制御する。

蒸発器における冷媒液位は、第１図（ｂ）に負荷が０チ
のときと負荷が１００％のときとを一点鎖線で示してい
る。

液位指示器１３が指示する基準となる冷媒液位は、低負
荷時には蒸発器７における冷媒液位を上げ、高負荷時に
は蒸発器７における冷媒液位を下げるようになっており
、前述のように液面コントローラ１５によって制御され
るセ１ｊ御弁１４の開度調節により負荷Ｏチから１００
チの間を連続的に制御する。

本実施例によれば、低負荷時には、冷媒蒸発量が減少す
るため、蒸発器における冷媒液位を上げて上部の伝熱管
が濡れるようにするので、熱通過率が低下することなく
、冷凍機の効率向上を図ることができる。

また、負荷が上ってぐると冷媒蒸発量が増加するため、
蒸発器における冷媒液位を下げて、液面の過上昇による
ミストアップを防止できるという効果もある。

次に１本発明の他の実施例を第２図を参照して説明する
。

ここに第２図は、本発明の他の実施列に係る冷媒液面制
御装置を備えたターボ冷凍機の構成図であシ１図中、第
１図と同一符号のものは、前述の実施例と同等部分であ
るから、その説明を省略する。

第２図の実施列では、第１図の実施例の冷水出入口温度
差検知のかわシに、圧縮機１の吸入管１１側に設けた入
口ベーン３の開度により蒸発器７における冷媒液位を制
御するように構成されている。

液位指示器１３′は、前記入口ベーン３のベーンコント
ロールモータ４に装備されている開度指示器４ａに眠気
的に接続されている。そこで、入口ベーン３の開度に応
じて液位指示器１３′は。

蒸発器７における、負荷に応じた基準となる冷媒液位を
指示する。

液面コントローラ１５は、先に第１図の実施例で説明し
たと同様に、液面発信器１２からの出力信号による液位
と、液位指示器１３′が指示する基準となる液位とを比
較し、制御弁１４の開度を調節して、紫発器７へ流入す
る冷媒液量を制御して、蒸発６７における冷媒液位が負
荷に応じた基準となる最適液位になるように制御する。

第２図の実施例によれば、第１図の実施例で述べたと同
様の効果が期待される。

なお、前述の各実施列では１Ｍ、位指示手段として液位
指示器１３．１３’、ｉ面制御手段として液面コントロ
ーラ１５などの機器を用いているが、これら液位指示手
段、液面制御手段としてマイクロコンピュータなどの制
御手段を用いてもよいことはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上述べたように１本発明によれば、負荷変動に応じて
蒸発器の冷媒液位を最適に保つことにより、低負荷時の
蒸発器の熱通過率の低−Ｆを防止し、高負荷時の冷媒液
位過上件によるミストアップを防止して、冷凍機の効率
を向上させうる冷凍機の冷媒液面制御装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は１本発明の一実施例に係る冷媒液面制御
装置を備えたターボ冷凍機の構成図、第１図（ｂ）は、
その蒸発器部の略示断面図、ＷＪ２図は、本発明の他の
実施例に係る冷媒液面制御装置を備えたターボ冷凍機の
構成図である。 １・・・圧縮機、３・・・入口ベーン、４ａ・・・一度
指示器、６・・・凝縮器、７・・・蒸発器、８・・・伝
熱管、９・・・フラッシュダクト、１０・・・冷媒管路
、１１・・・吸入管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧縮機、凝縮器、減圧手段、蒸発器、およびこれら
   を接続する冷媒配管を備えた冷凍機における前記蒸発器
   に、この蒸発器の伝熱管を浸す冷媒液面を検知して信号
   を出力する液面検知手段と、負荷に応じた最適冷媒液位
   を指示する液位指示手段と、前記液面検知手段の出力信
   号と前記液位指示手段が指示する液位とを比較して、蒸
   発器入口側の冷媒管路の開度を調整する液面制御手段と
   を設け、前記冷凍機に対する負荷変動に応じて蒸発器の
   液面を最適液位に制御するように構成したことを特徴と
   する冷凍機の冷媒液面制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、液位指
   示手段は、蒸発器における伝熱管を流通する冷水の出入
   口温度検知手段に接続し、前記冷水の出入口温度差から
   前記蒸発器における冷媒液位を指示するように構成した
   ものである冷凍機の冷媒液面制御装置。 ３、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、液位指
   示手段は、圧縮機の吸入管側に設けた入口ベーンの開度
   を示す開度指示器に接続し、前記入口ベーンの開度に応
   じて蒸発器における冷媒液位を指示するように構成した
   ものである冷凍機の冷媒液面制御装置。 ４、特許請求の範囲第１項ないし第３項記載のもののい
   ずれかにおいて、液位指示手段は、低負荷時には蒸発器
   における冷媒液位を上げ、高負荷時には蒸発器における
   冷媒液位を下げるよう基準となる液位を指示するように
   構成したものである冷凍機の冷媒液面制御装置。