(57)【要約】【課題】ターボ冷凍機の冷凍効率を改善する技術を提供する。【解決手段】ターボ冷凍機は、ターボ圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、満液式蒸発器と、吸入過熱度が所定の目標過熱度Ｔｏｈａとなるように膨張弁の開度を制御する制御装置と、を備える。この制御装置は、ターボ圧縮機の冷媒蒸気吸入流量を増側に変更した場合は目標過熱度Ｔｏｈａを減側に、冷媒蒸気吸入流量を減側に変更した場合は目標過熱度Ｔｏｈａを増側に、変更する。また、膨張弁の開度の制御には、ＰＩ制御を採用する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒蒸気の吸入する流量としての冷媒蒸気吸入流量を制御可能であって、前記冷媒蒸気を吸入して圧縮するターボ圧縮機と、
前記ターボ圧縮機より吐出された冷媒蒸気を凝縮して液化する凝縮器と、
前記凝縮器からの冷媒液を減圧する、開度を制御可能な、膨張弁と、
前記膨張弁によって減圧された冷媒液を蒸発させる満液式蒸発器と、
前記ターボ圧縮機に吸入される前記冷媒蒸気の過熱度としての吸入過熱度が所定の目標過熱度となるように前記膨張弁の開度を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記冷媒蒸気吸入流量を増側に変更した場合は前記目標過熱度を減側に、前記冷媒蒸気吸入流量を減側に変更した場合は前記目標過熱度を増側に、変更する、
ことを特徴とするターボ冷凍機。
【請求項２】
請求項１に記載のターボ冷凍機であって、
前記制御装置は、前記冷媒蒸気吸入流量の増減に対して、前記目標過熱度をステップ状に変更する、
ことを特徴とするターボ冷凍機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のターボ冷凍機であって、
前記制御装置は、ＰＩ制御により、前記膨張弁の開度を制御する、
ことを特徴とするターボ冷凍機。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のターボ冷凍機であって、
前記ターボ冷凍機は、中間冷却器を更に備え、
前記制御装置は、ＰＩ制御により、前記膨張弁の開度を制御する、
ことを特徴とするターボ冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ冷凍機に関し、詳しくはターボ冷凍機の冷凍効率の改善を図る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術として、特許文献１は、中間冷却器（エコノマイザ）を備えた２段圧縮２段膨張のターボ冷凍機の制御装置を開示する。この特許文献１には、圧縮機の吸入冷媒の過熱度が過剰であったり過小であったりするとターボ冷凍機としての性能や信頼性に悪影響を及ぼすこと、また、適宜に冷凍機の能力を増減することで上記の過熱度を適正範囲内へと制御すること、などの一般的な技術的事項が記載されている（例えば、上記特許文献１の第１８頁第３１〜３２行目、同第２２頁第３０〜３９行目、同第２３頁第２０〜３８行目を参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２２５１４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、冷媒液を蒸発させる蒸発器として、いわゆる満液式蒸発器を採用するターボ冷凍機においては、以下のような問題点がある。ここで、図７を参照されたい。図７は、ターボ冷凍機の能力と、蒸発器等の液面と、の従前の関係を示すグラフである。
【０００５】
即ち、圧縮機の吸込側の冷媒の過熱度（以下、単に『吸入過熱度』とも称する。）が一定となるように膨張弁の開度を制御する制御方式を採用する場合、本図に示されるように、ターボ冷凍機の能力を上昇させるにつれて、満液式蒸発器内の冷媒液の液面が降下する傾向にある。この傾向は、ターボ冷凍機の能力が定格能力（称呼能力とも称される。）に近づいたとき、特に顕著となる。定格能力付近では、冷媒液のフォーミングが発生するからである。
【０００６】
また、系統内の冷媒液はその殆どが満液式蒸発器と凝縮器内に蓄えられる。このため、満液式蒸発器内の冷媒液の液面と、凝縮器内の冷媒液の液面と、は相反の関係にあり、本図に示されるように、ターボ冷凍機の能力を上昇させるにつれて、凝縮器内の冷媒液の液面は上昇する傾向にある。このように凝縮器内の冷媒液の液面が昇降すると、以下のような問題が発生する。第一に、凝縮器内の冷媒液の液面が上昇すると、熱交換用の伝熱管（チューブ）が冷媒液に浸漬し、凝縮器の伝熱効率が悪化してしまう虞がある。第二に、凝縮器内の冷媒液の液面が下降すると、冷媒液に混じったかたちで冷媒蒸気が膨張弁へ流入してしまい、膨張弁を通過する全冷媒中の液冷媒の比率が低下し、蒸発器中で液冷媒が蒸発することによる冷凍能力が低下する。上記の第一及び第二の問題点の如く、要するに、満液式蒸発器内の冷媒液の液面が昇降すると、ターボ冷凍機の冷凍効率が悪化してしまう。
【０００７】
上記の第一及び第二の問題点に対して、本願出願人は、従来、系統内の冷媒液の充填量を最適化することで解決を試みてきたが、この方法では、ターボ冷凍機の冷凍効率の飛躍的な改善として結実することはなかった。
【０００８】
本願発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、ターボ冷凍機の冷凍効率を一層改善することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、本願発明の発明者らは、鋭意研究の末、従来では固定していた吸入過熱度の目標値（以下、目標過熱度と称する。）をターボ冷凍機の能力に基づいて変化させると、満液式蒸発器内の冷媒液の液面が昇降するのを抑制できることを見出し、以下の発明を完成させた。
【００１０】
次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
【００１１】
第一の発明に係るターボ冷凍機は、以下のように構成される。即ち、ターボ冷凍機は、冷媒蒸気の吸入する流量としての冷媒蒸気吸入流量を制御可能であって、前記冷媒蒸気を吸入して圧縮するターボ圧縮機と、前記ターボ圧縮機より吐出された冷媒蒸気を凝縮して液化する凝縮器と、前記凝縮器からの冷媒液を減圧する、開度を制御可能な、膨張弁と、前記膨張弁によって減圧された冷媒液を蒸発させる満液式蒸発器と、前記ターボ圧縮機に吸入される前記冷媒蒸気の過熱度としての吸入過熱度が所定の目標過熱度となるように前記膨張弁の開度を制御する制御装置と、を備える。前記制御装置は、前記冷媒蒸気吸入流量を増側に変更した場合は前記目標過熱度を減側に、前記冷媒蒸気吸入流量を減側に変更した場合は前記目標過熱度を増側に、変更する。
【００１２】
以上の構成によれば、前記満液式蒸発器内の冷媒液の液面が昇降するのが抑制され、もって、前記ターボ冷凍機の冷凍効率が改善される。
【００１３】
第二の発明に係るターボ冷凍機は、第一の発明に係るターボ冷凍機において、更に、以下のように構成される。即ち、前記制御装置は、前記冷媒蒸気吸入流量の増減に対して、前記目標過熱度をステップ状に変更する。
【００１４】
以上の構成によれば、簡素な制御で、前記満液式蒸発器内の冷媒液の液面が昇降するのが抑制される。
【００１５】
第三の発明に係るターボ冷凍機は、第一又は第二の発明に係るターボ冷凍機において、更に、以下のように構成される。即ち、前記制御装置は、ＰＩ制御により、前記膨張弁の開度を制御する。
【００１６】
以上の構成によれば、前記吸入過熱度の応答性が改善される。前記冷媒蒸気吸入流量が小さい（即ち、前記ターボ冷凍機の能力が低い）ときは前記吸入過熱度の応答性が悪いので、上記のＰＩ制御を採用することは、とりわけ前記冷媒蒸気吸入流量が小さいときの前記吸入過熱度の応答性の改善に奏効する。
【００１７】
第四の発明に係るターボ冷凍機は、第一又は第二の発明に係るターボ冷凍機において、更に、以下のように構成される。即ち、前記ターボ冷凍機は、中間冷却器を更に備える。前記制御装置は、ＰＩ制御により、前記膨張弁の開度を制御する。
【００１８】
以上の構成によれば、前記吸入過熱度の応答性が改善される。前記冷媒蒸気吸入流量が小さい（即ち、前記ターボ冷凍機の能力が低い）ときは前記吸入過熱度の応答性が悪いので、上記のＰＩ制御を採用することは、とりわけ前記冷媒蒸気吸入流量が小さいときの前記吸入過熱度の応答性の改善に奏効する。
更に、このように上記の中間冷却器を更に備える構成では、この中間冷却器がいわゆるバッファとしての性質を呈するので、一層、前記吸入過熱度の応答性が悪くなる。従って、上記のＰＩ制御を採用することは、上記の中間冷却器を備える構成において、一層、前記吸入過熱度の応答性の改善に寄与する。
【発明の効果】
【００１９】
第一の発明によれば、前記満液式蒸発器内の冷媒液の液面が昇降するのが抑制され、もって、前記ターボ冷凍機の冷凍効率が改善される。
【００２０】
第二の発明によれば、簡素な制御で、前記満液式蒸発器内の冷媒液の液面が昇降するのが抑制される。
【００２１】
第三の発明によれば、前記吸入過熱度の応答性が改善される。前記冷媒蒸気吸入流量が小さい（即ち、前記ターボ冷凍機の能力が低い）ときは前記吸入過熱度の応答性が悪いので、上記のＰＩ制御を採用することは、とりわけ前記冷媒蒸気吸入流量が小さいときの前記吸入過熱度の応答性の改善に奏効する。
【００２２】
第四の発明によれば、前記吸入過熱度の応答性が改善される。前記冷媒蒸気吸入流量が小さい（即ち、前記ターボ冷凍機の能力が低い）ときは前記吸入過熱度の応答性が悪いので、上記のＰＩ制御を採用することは、とりわけ前記冷媒蒸気吸入流量が小さいときの前記吸入過熱度の応答性の改善に奏効する。
更に、このように上記の中間冷却器を更に備える構成では、この中間冷却器がいわゆるバッファとしての性質を呈するので、一層、前記吸入過熱度の応答性が悪くなる。従って、上記のＰＩ制御を採用することは、上記の中間冷却器を備える構成において、一層、前記吸入過熱度の応答性の改善に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しつつ、本願発明の第一実施形態を説明する。
【００２４】
先ず、図１を参照されたい。図１は、本願発明の第一実施形態に係るターボ冷凍機の全体概略図である。本図に示されるように本実施形態においてターボ冷凍機１は、単段圧縮式冷凍機として構成される。即ち、ターボ冷凍機１は、冷媒蒸気の吸入する流量としての冷媒蒸気吸入流量を制御可能であって、前記冷媒蒸気を吸入して圧縮するターボ圧縮機２と、前記ターボ圧縮機２より吐出された冷媒蒸気を凝縮して液化する凝縮器３と、前記凝縮器３からの冷媒液を減圧する、開度を制御可能な、膨張弁４と、前記膨張弁４によって減圧された冷媒液を蒸発させる満液式蒸発器５と、前記ターボ圧縮機２に吸入される前記冷媒蒸気の過熱度としての吸入過熱度が所定の目標過熱度となるように前記膨張弁４の開度を制御する制御装置６と、を備える。本実施形態において満液式蒸発器５は、いわゆるシェルアンドチューブ式に構成される。
【００２５】
ターボ圧縮機２と凝縮器３とは管路７を介して、凝縮器３と膨張弁４とは管路８を介して、膨張弁４と満液式蒸発器５とは管路９を介して、満液式蒸発器５とターボ圧縮機２とは管路１０を介して、夫々接続される。
【００２６】
以上の構成で、満液式蒸発器５の内部に配設されるチューブ１１内には、概ね１２℃の冷水が導入され、この冷水が満液式蒸発器５内の冷媒液の蒸発によって冷却されて概ね７℃に至るまで冷却された後、満液式蒸発器５の外部へ送出されるようになっている。
【００２７】
上記のターボ冷凍機１には、温度や圧力などを測定する各種のセンサが設けられる。即ち、上記の満液式蒸発器５には、冷水入側温度Ｔ０を測定するための温度センサ１２と、冷水出側温度Ｔ１を測定するための温度センサ１３と、が設けられる。また、ターボ圧縮機２には、冷媒蒸気入側温度Ｔ２を測定するための温度センサ１４と、冷媒蒸気入側圧力Ｐ２を測定するための圧力センサ１５と、が設けられる。これらのセンサ１２〜１５は、何れも上記の制御装置６へ接続される。
【００２８】
以下、ターボ冷凍機１の各構成要素を詳細に説明する。
【００２９】
ターボ圧縮機２は、略示の電動機１６によって羽根車を回転させることで、満液式蒸発器５から管路１０を介して冷媒蒸気を吸入して圧縮し、高温高圧となった冷媒蒸気を管路７を介して凝縮器３へ吐出するように構成される。本実施形態に係るターボ圧縮機２は、その能力制御方式として、いわゆるサクションガイドベーン制御方式を採用する。即ち、ターボ圧縮機２は、複数配置された扇形のベーン１７と、制御装置６に接続され、このベーン１７の開度を変更するための図略のアクチュエータと、を備えることで冷媒蒸気吸入流量を制御可能に構成される。この冷媒蒸気吸入流量は、ターボ冷凍機１の能力に相当する。上記のアクチュエータとしては、例えばモジュトロールモータや空気アクチュエータ、油圧などが挙げられる。
【００３０】
上記の凝縮器３にはチューブ１８が内設され、このチューブ１８内を冷却水が流通することで、ターボ圧縮機２から吐出され管路７を介して凝縮器３内へ導入された高温高圧の冷媒蒸気が冷却され、凝縮液化する。この結果生成される冷媒液は、凝縮器３の底部に溜められる。
【００３１】
上記の膨張弁４は、電子制御式膨張弁として構成される。即ち、膨張弁４は、制御装置６に接続され、この膨張弁４の開度を変更するための、図略のアクチュエータを備える。換言すれば、制御装置６は上記アクチュエータを介して膨張弁４の開度を変更する。このアクチュエータとしては、例えばモジュトロールモータやステップインモータなどが挙げられる。
【００３２】
上記の満液式蒸発器５は、シェルアンドチューブ式の満液式蒸発器として構成される。即ち、冷水が導入される前述のチューブ１１は、満液式蒸発器５内の冷媒液に浸漬される。そして、凝縮器３から膨張弁４を介して満液式蒸発器５内へ導入された低圧の冷媒液は、チューブ１１内を流通する冷水と熱交換することで蒸発し、これにより生成された冷媒蒸気は管路１０を介して上記のターボ圧縮機２へ吐出されるように構成される。
【００３３】
次に、図２〜６を参照されたい。図２は、第一実施形態に係るターボ冷凍機の制御装置のブロック図である。図３は、目標過熱度の制御例を示すグラフである。図４〜６は、第一実施形態に係るターボ冷凍機の制御フローである。本実施形態において制御装置６は、図略のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）とＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、Ａ／Ｄ変換器などを備えて構成される。そして、上記のＲＯＭには、図４〜６に示される制御フローを上記ＣＰＵに実行させるための制御プログラムが記憶され、この制御プログラムが上記ＣＰＵに適宜に読み込まれ、ＣＰＵ上で実行されることで、制御装置６は吸入過熱度が所定の目標過熱度となるように膨張弁４の開度を制御できるようになっている。また、上記のＲＡＭには、適宜の手段を介して制御装置６に入力された水温上限値Ｔｗｍａｘ、水温下限値Ｔｗｍｉｎ、目標過熱度Ｔｏｈａ、ベーン開度設定値Ｖｔ、が記憶され、各データは随時、読書可能となっている。
【００３４】
図２に示されるように、上記の制御装置６は、適宜のＡ／Ｄ変換器を介して、冷水出側温度Ｔ１や冷媒蒸気入側温度Ｔ２、冷媒蒸気入側圧力Ｐ２を取得し、図４〜６の制御フローに従って、ベーン１７や膨張弁４の開度を適宜に制御する。以下、図４〜６の制御フローを詳細に説明する。なお、図３には、これらの制御フローで具体的に実現される制御の内容を示したので下記の説明においては随時参照されたい。
【００３５】
＜図４の制御フロー＞
先ず、ＣＰＵは、温度センサ１３を介して冷水出側温度Ｔ１を取得し（Ｓ３１０）、この冷水出側温度Ｔ１を水温上限値Ｔｗｍａｘと比較する（Ｓ３２０）。冷水出側温度Ｔ１が水温上限値Ｔｗｍａｘ以上であれば（Ｓ３２０：Ｙ）、冷水の冷却不足であるから、ＣＰＵは、ベーン開度設定値Ｖｔを増側へ変更し（Ｓ３３０）、ベーン１７の開度が変更後のベーン開度設定値Ｖｔとなるようにベーン１７の開度を制御し（Ｓ３４０）、図５に示される制御フローへと移る（Ｓ３５０）。
【００３６】
一方、冷水出側温度Ｔ１が水温上限値Ｔｗｍａｘ未満であれば（Ｓ３２０：Ｎ）、ＣＰＵは、冷水出側温度Ｔ１を水温下限値Ｔｗｍｉｎと比較する（Ｓ３６０）。冷水出側温度Ｔ１が水温下限値Ｔｗｍｉｎ以下であれば（Ｓ３６０：Ｙ）、冷水の過冷却であるから、ＣＰＵは、ベーン開度設定値Ｖｔを減側へ変更し（Ｓ３７０）、ベーン１７の開度が変更後のベーン開度設定値Ｖｔとなるようにベーン１７の開度を制御し（Ｓ３８０）、図６に示される制御フローへと移る（Ｓ３９０）。
【００３７】
そして、図５の制御フローから図４の制御フローに復帰し、又は、図６の制御フローから図４の制御フローに復帰し、或いは、冷水出側温度Ｔ１が水温下限値Ｔｗｍｉｎよりも大きければ（Ｓ３６０：Ｎ）、ＣＰＵは、温度センサ１４及び圧力センサ１５を介して冷媒蒸気入側温度Ｔ２と冷媒蒸気入側圧力Ｐ２を取得し（Ｓ４００）、冷媒蒸気入側温度Ｔ２及び冷媒蒸気入側圧力Ｐ２と、ｐ−ｈ線図に基づいて吸入過熱度を算出する（Ｓ４１０）。次に、この吸入過熱度が目標過熱度Ｔｏｈａへと向かうように、ＣＰＵは、膨張弁４の開度を制御する（Ｓ４２０）。本実施形態では、この膨張弁４の開度の増減は、いわゆるＰＩ制御に基づいて行われる。そして、上記のＳ３１０〜Ｓ４２０で示す処理がターボ冷凍機１の運転中、所定の時間間隔で繰り返し実行される（Ｓ４３０）。
【００３８】
＜図５の制御フロー＞
図４のＳ３５０にて実行される制御フローでは、図５に示されるように、先ず、ＣＰＵは、変更後のベーン開度設定値Ｖｔを第一開度閾値（＝６０％）と比較し（Ｓ５１０）、ベーン開度設定値Ｖｔが第一開度閾値以上であれば（Ｓ５１０：Ｙ）、目標過熱度Ｔｏｈａを１℃へと変更し（Ｓ５２０）、図４の制御フローに復帰する（Ｓ５３０）。一方、ベーン開度設定値Ｖｔが第一開度閾値未満であれば（Ｓ５１０：Ｎ）、ＣＰＵは、ベーン開度設定値Ｖｔを第二開度閾値（＝２０％）と比較し（Ｓ５４０）、ベーン開度設定値Ｖｔが第二開度閾値以上であれば（Ｓ５４０：Ｙ）、目標過熱度Ｔｏｈａを２℃へと変更し（Ｓ５５０）、図４の制御フローに復帰する（Ｓ５６０）。一方、ベーン開度設定値Ｖｔが第二開度閾値未満であれば（Ｓ５４０：Ｎ）、目標過熱度Ｔｏｈａを３℃へと変更し（Ｓ５７０）、図４の制御フローに復帰する（Ｓ５８０）。
【００３９】
＜図６の制御フロー＞
図４のＳ３９０にて実行される制御フローでは、図６に示されるように、先ず、ＣＰＵは、変更後のベーン開度設定値Ｖｔを第三開度閾値（＝５０％）と比較し（Ｓ７１０）、ベーン開度設定値Ｖｔが第三開度閾値以上であれば（Ｓ７１０：Ｙ）、目標過熱度Ｔｏｈａを１℃へと変更し（Ｓ７２０）、図４の制御フローに復帰する（Ｓ７３０）。一方、ベーン開度設定値Ｖｔが第三開度閾値未満であれば（Ｓ７１０：Ｎ）、ＣＰＵは、ベーン開度設定値Ｖｔを第四開度閾値（＝１０％）と比較し（Ｓ７４０）、ベーン開度設定値Ｖｔが第四開度閾値以上であれば（Ｓ７４０：Ｙ）、目標過熱度Ｔｏｈａを２℃へと変更し（Ｓ７５０）、図４の制御フローに復帰する（Ｓ７６０）。一方、ベーン開度設定値Ｖｔが第四開度閾値未満であれば（Ｓ７４０：Ｎ）、目標過熱度Ｔｏｈａを３℃へと変更し（Ｓ７７０）、図４の制御フローに復帰する（Ｓ７８０）。
【００４０】
上記の図５及び図６の制御フローによれば、図３に示されるような、冷媒蒸気吸入流量を増側に変更した場合は目標過熱度Ｔｏｈａを減側に、冷媒蒸気吸入流量を減側に変更した場合は目標過熱度Ｔｏｈａを増側に、変更する制御装置６の制御が実現される。そして、上記の制御によれば、満液式蒸発器５内の冷媒液の液面は、以下のように挙動する。
【００４１】
ここで、図７と図８を比較参照されたい。図７は、ターボ冷凍機の能力と、蒸発器等の液面と、の従前の関係を示すグラフである。図８は、ターボ冷凍機の能力と、蒸発器等の液面と、の改善後の関係を示すグラフである。一般に、冷媒蒸気吸入流量を増側に変更してターボ冷凍機１の能力を上げると吸入過熱度が下がる。そこで、従来は、図７に示されるように、吸入過熱度を固定された所定の目標過熱度Ｔｏｈａとすべく膨張弁４の開度を減側へ変更したため、結果として、満液式蒸発器５内の冷媒液の液面が下降した。これに対し、本実施形態では、目標過熱度Ｔｏｈａを上述の通り積極的に変更することとした。この結果、冷媒蒸気吸入流量の増減幅に対する、膨張弁４の開度の増減幅や満液式蒸発器５内の冷媒液の液面の昇降幅が抑制されるようになっている。前述の通り、満液式蒸発器５内の冷媒液の液面の昇降と、凝縮器３内の冷媒液の液面の昇降と、は相反の関係にあることから、上記の制御フローによれば、凝縮器３内の冷媒液の液面の昇降が抑制される。凝縮器３内の冷媒液の液面の昇降が抑制されるので、凝縮器３内の冷媒液にチューブ１８が浸漬したり、ターボ圧縮機２から凝縮器３へ吐出された高温高圧の冷媒蒸気が、液化せずにそのまま凝縮器３から膨張弁４へ吐出されたり、といったターボ冷凍機１の冷凍効率を低下させる諸問題が解決される。
【００４２】
また、上記の図５及び図６の制御フローによれば、冷媒蒸気吸入流量の増減に対して目標過熱度Ｔｏｈａをステップ状に変更する、という簡素な制御装置６の制御が実現される。
【００４３】
以上に説明したように、本実施形態においてターボ冷凍機１は、以下のように構成される。即ち、ターボ冷凍機１は、ターボ圧縮機２と、凝縮器３と、膨張弁４と、満液式蒸発器５と、吸入過熱度が所定の目標過熱度Ｔｏｈａとなるように前記膨張弁４の開度を制御する制御装置６と、を備える。この制御装置６は、前記冷媒蒸気吸入流量を増側に変更した場合は目標過熱度Ｔｏｈａを減側に、前記冷媒蒸気吸入流量を減側に変更した場合は目標過熱度Ｔｏｈａを増側に、変更する。以上の構成によれば、満液式蒸発器５内の冷媒液の液面が昇降するのが抑制され、もって、ターボ冷凍機１の冷凍効率が改善される。
【００４４】
この効果を若干補足説明する。即ち、凝縮器３内の冷媒液の液面の昇降が抑制されて図８のように安定すると、（ｉ）ターボ圧縮機２から管路７を介して凝縮器３へ導入された高温高圧の冷媒蒸気が液化することなく管路８へ送出される問題、（ｉｉ）凝縮器３内のチューブ１８が冷媒液に浸漬し、凝縮器３の有効伝熱面積が減じて凝縮器３内の熱交換の効率が悪化する問題、の（ｉ）及び（ｉｉ）の問題が解決される。同様に、満液式蒸発器５内の冷媒液の液面の昇降が抑制されて図８のように安定すると、（ｉｉｉ）満液式蒸発器５内の冷媒が湿り蒸気のままターボ圧縮機２へ吸入されて、ターボ圧縮機２の信頼性に悪影響を与える問題、が解決される。更に、凝縮器３内の充填量をマージンを見込んで多めに設定する必要がなくなるので、コスト削減としても結実する。
【００４５】
また、上記のターボ冷凍機１は、更に、以下のように構成される。即ち、制御装置６は、冷媒蒸気吸入流量の増減に対して、目標過熱度Ｔｏｈａをステップ状に変更する。以上の構成によれば、簡素な制御で、満液式蒸発器５内の冷媒液の液面が昇降するのが抑制される。
【００４６】
また、上記のターボ冷凍機１は、更に、以下のように構成される。即ち、制御装置６は、ＰＩ制御により、膨張弁４の開度を制御する。以上の構成によれば、吸入過熱度の応答性が改善される。冷媒蒸気吸入流量が小さい（即ち、ターボ冷凍機１の能力が低い）ときは吸入過熱度の応答性が悪いので、上記のＰＩ制御を採用することは、とりわけ冷媒蒸気吸入流量が小さいときの吸入過熱度の応答性の改善に奏効する。
なお、上記の通り吸入過熱度の応答性が改善されると、凝縮器３や満液式蒸発器５内の冷媒液の液面の安定化が一層高いレベルで実現されることとなる。
【００４７】
次に、図９に基づいて、本願発明の第二実施形態を説明する。図９は、本願発明の第二実施形態に係るターボ冷凍機の全体概略図である。ここでは、本実施形態が上記の第一実施形態と相違する点を中心に説明し、重複する説明については適宜に割愛する。
【００４８】
上記第一実施形態に係るターボ冷凍機１は単段圧縮式冷凍機として構成されるのに対し、本実施形態に係るターボ冷凍機１は中間冷却器３０を備える２段圧縮式冷凍機として構成される。
【００４９】
即ち、図１の膨張弁４に代えて、高圧側膨張弁３１と、中間冷却器３０と、低圧側膨張弁３２と、がこの順で凝縮器３から満液式蒸発器５に向かって設けられる。
【００５０】
また、図１のターボ圧縮機２に代えて、低圧側ターボ圧縮機２ａと、高圧側ターボ圧縮機２ｂと、がこの順で満液式蒸発器５から凝縮器３に向かって設けられる。
【００５１】
そして、中間冷却器３０内の冷媒液が若干蒸発して生成する冷媒蒸気は、管路３３を介して、低圧側ターボ圧縮機２ａと高圧側ターボ圧縮機２ｂとを接続する管路３４へ導入されるようになっている。
【００５２】
次に、本実施形態に係る制御装置６の制御を説明する。本実施形態に係る制御フローは、図４〜６に示される上記第一実施形態に係る制御フローと略同一である。以下、本実施形態に係る制御フローが上記第一実施形態に係る制御フローと相違する点を中心に説明し、重複する点については説明を割愛する。
【００５３】
図４のＳ４２０で示される処理において「膨張弁の開度の制御」とあるのは、本実施形態において「高圧側膨張弁３１の開度の制御」に相当する。
【００５４】
以上説明したように上記実施形態において、ターボ冷凍機１は、更に、以下のように構成される。即ち、ターボ冷凍機１は、中間冷却器３０を更に備える。制御装置６は、ＰＩ制御により、膨張弁４の開度を制御する。以上の構成によれば、吸入過熱度の応答性が改善される。冷媒蒸気吸入流量が小さい（即ち、ターボ冷凍機１の能力が低い）ときは吸入過熱度の応答性が悪いので、上記のＰＩ制御を採用することは、とりわけ冷媒蒸気吸入流量が小さいときの吸入過熱度の応答性の改善に奏効する。更に、このように上記の中間冷却器３０を更に備える構成では、この中間冷却器３０がいわゆるバッファとしての性質を呈するので、一層、吸入過熱度の応答性が悪くなる。従って、上記のＰＩ制御を採用することは、上記の中間冷却器３０を備える構成において、一層、吸入過熱度の応答性の改善に寄与する。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本願発明を利用すれば、ターボ冷凍機の冷凍効率が改善される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本願発明の第一実施形態に係るターボ冷凍機の全体概略図
【図２】第一実施形態に係るターボ冷凍機の制御装置のブロック図
【図３】目標過熱度の制御例を示すグラフ
【図４】第一実施形態に係るターボ冷凍機の制御フロー
【図５】第一実施形態に係るターボ冷凍機の制御フロー
【図６】第一実施形態に係るターボ冷凍機の制御フロー
【図７】ターボ冷凍機の能力と、蒸発器等の液面と、の従前の関係を示すグラフ
【図８】ターボ冷凍機の能力と、蒸発器等の液面と、の改善後の関係を示すグラフ
【図９】本願発明の第二実施形態に係るターボ冷凍機の全体概略図
【符号の説明】
【００５７】
１  ターボ冷凍機
２  ターボ圧縮機
３  凝縮器
４  膨張弁
５  満液式蒸発器
Ｔｏｈａ  目標過熱度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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