(57)【要約】【課題】蒸発温度低下によるスクリュー圧縮機への油戻り不足を抑制し、スクリュー圧縮機の連続運転を可能にする。【解決手段】本発明の冷凍装置は、エコノマイザ下流側に位置する第１分岐点で分岐して減圧機構に流入する第１冷媒回路と、第１分岐点で分岐してエコノマイザに流入した冷媒と熱交換して過冷却した後スクリュー圧縮機の中間部に流入する第２冷媒回路と、第２冷媒回路においてエコノマイザに流入した冷媒と熱交換して過冷却した後第２分岐点で分岐してスクリュー圧縮機の吸入口に流入する第３冷媒回路と、第３冷媒回路には冷媒を流さず第２冷媒回路に冷媒を流すとともに負荷変動に基づきインバータを制御し、負荷変動が減少するとインバータにより冷凍能力を下げて追従し、その後負荷変動が減少すると容量制御機構により冷凍能力を下げて追従し、その後負荷変動が減少すると第３冷媒回路に冷媒を流入させる。【選択図】図１
2014214891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のスクリューロータ、前記スクリューロータを収納するケーシング、前記スクリューロータを駆動するモータ、前記モータの回転数を可変するインバータ装置、及び、容積比を可変する容量制御機構、を有するスクリュー圧縮機と、
前記スクリュー圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、
前記凝縮器から流出した冷媒を過冷却するエコノマイザと、
前記エコノマイザから流出した冷媒を減圧する減圧機構と、
前記減圧機構で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、
を冷媒回路で接続して構成され、
前記冷媒回路において、前記エコノマイザの下流側に位置する第１分岐点で分岐して、前記減圧機構に流入する第１冷媒回路と、
前記第１分岐点で分岐して、前記エコノマイザに流入した冷媒と熱交換して過冷却するとともに、その後、前記スクリュー圧縮機の中間部に流入する第２冷媒回路と、
前記第２冷媒回路において、前記エコノマイザに流入した冷媒と熱交換して過冷却した後の第２分岐点で分岐して、その後、前記スクリュー圧縮機の吸入口に流入する第３冷媒回路と、
前記第３冷媒回路には冷媒を流さず前記第２冷媒回路に冷媒を流すとともに、負荷変動に基づき前記インバータを制御し、
前記負荷変動が減少すると、前記インバータにより冷凍能力を下げて追従し、
その後更に前記負荷変動が減少すると、前記容量制御機構により冷凍能力を下げて追従し、
その後更に前記負荷変動が減少すると、前記第３冷媒回路に冷媒を流入させる
制御装置と、
を備える冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリュー圧縮機を備えた冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特許文献１に記載されたスクリュー圧縮機を備えた冷凍装置がある。特許文献１の冷凍装置に適用されるスクリュー圧縮機は、インバータによる回転数制御と容量制御弁による機械的容量制御手段を用いることにより、効率の良い運転を可能にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２８１２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
負荷変動が激しい産業用途においてスクリュー圧縮機を停止させない冷凍装置を提供することを課題とする。一般に、高粘度油を使用することにより油冷却器が不付になるが、蒸発温度低下によるスクリュー圧縮機への油戻り不足が懸念される。そこで、本発明においては、負荷追従範囲を広くすることにより吸入圧力の低下を防止し、スクリュー圧縮機の連続運転を可能にする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の冷凍装置は、一対のスクリューロータ、スクリューロータを収納するケーシング、スクリューロータを駆動するモータ、モータの回転数を可変するインバータ装置、及び、容積比を可変する容量制御機構、を有するスクリュー圧縮機と、スクリュー圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮器から流出した冷媒を過冷却するエコノマイザと、エコノマイザから流出した冷媒を減圧する減圧機構と、減圧機構で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、を冷媒回路で接続して構成され、冷媒回路において、エコノマイザの下流側に位置する第１分岐点で分岐して、減圧機構に流入する第１冷媒回路と、第１分岐点で分岐して、エコノマイザに流入した冷媒と熱交換して過冷却するとともに、その後、スクリュー圧縮機の中間部に流入する第２冷媒回路と、第２冷媒回路において、エコノマイザに流入した冷媒と熱交換して過冷却した後の第２分岐点で分岐して、その後、スクリュー圧縮機の吸入口に流入する第３冷媒回路と、第３冷媒回路には冷媒を流さず第２冷媒回路に冷媒を流すとともに、負荷変動に基づきインバータを制御し、負荷変動が減少すると、インバータにより冷凍能力を下げて追従し、その後更に負荷変動が減少すると、容量制御機構により冷凍能力を下げて追従し、その後更に負荷変動が減少すると、第３冷媒回路に冷媒を流入させる制御装置と、を備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、蒸発器における蒸発温度を維持することにより、蒸発器内の油の動粘度を一定に保ち、スクリュー圧縮機の吸入圧力低下を防止して、スクリュー圧縮機停止を防止する。従って、負荷変動の激しい産業用途のスクリュー圧縮機の連続運転を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】スクリュー圧縮機断面図及び冷凍サイクルを示す図
【図２】制御方法の例を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本実施例の冷凍装置は、一対のスクリューロータ、スクリューロータを収納するケーシング、スクリューロータを駆動するモータ、モータの回転数を可変するインバータ装置、及び、容積比を可変する容量制御機構、を有するスクリュー圧縮機と、スクリュー圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮器から流出した冷媒を過冷却するエコノマイザと、エコノマイザから流出した冷媒を減圧する減圧機構と、減圧機構で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、を冷媒回路で接続して構成され、冷媒回路において、エコノマイザの下流側に位置する第１分岐点で分岐して、減圧機構に流入する第１冷媒回路と、第１分岐点で分岐して、エコノマイザに流入した冷媒と熱交換して過冷却するとともに、その後、スクリュー圧縮機の中間部に流入する第２冷媒回路と、第２冷媒回路において、エコノマイザに流入した冷媒と熱交換して過冷却した後の第２分岐点で分岐して、その後、スクリュー圧縮機の吸入口に流入する第３冷媒回路と、第３冷媒回路には冷媒を流さず第２冷媒回路に冷媒を流すとともに、負荷変動に基づきインバータを制御し、負荷変動が減少すると、インバータにより冷凍能力を下げて追従し、その後更に負荷変動が減少すると、容量制御機構により冷凍能力を下げて追従し、その後更に負荷変動が減少すると、第３冷媒回路に冷媒を流入させる制御装置と、を備える。本実施例によれば、蒸発器における蒸発温度を維持することにより、蒸発器内の油の動粘度を一定に保ち、スクリュー圧縮機の吸入圧力低下を防止して、スクリュー圧縮機停止を防止する。従って、負荷変動の激しい産業用途のスクリュー圧縮機の連続運転を可能とすることができる。
【０００９】
以下、本発明の冷凍装置の実施例について図１、図２を用いて説明する。図１は本実施例のスクリュー圧縮機断面図及び冷凍サイクルである。図２は本実施例における制御方法の１例を示す図である。
【００１０】
本実施形態のスクリュー圧縮機は、圧縮機部３、モータ部４及び制御装置７から構成される。圧縮される冷媒ガスは、モータ部４を経て圧縮機部３へ流れ、圧縮機部３で圧縮された後にスクリュー圧縮機外に吐出される。容量制御を行うスクリュー圧縮機は、圧力が一定になるように回転数と容量制御弁の位置を変化させる運転を行うが、この制御圧力は任意の圧力に設定される。
【００１１】
制御装置７は、駆動用モータを回転数制御するためのインバータ１と、容量制御弁２の位置を制御するための弁制御部１０とを備える。
【００１２】
インバータ１はモータ部の回転周波数を負荷に応じて制御する。制御装置７には、電源、吸入圧力センサ８及び吐出圧力センサ９が接続される。吸入圧力センサ８は、スクリュー圧縮機の吸入側圧力（例えば吸入口６の圧力）を検出して制御装置７に入力する。吐出圧力センサ９は、スクリュー圧縮機の吐出側圧力（例えば吐出口５の圧力）を検出して制御装置７に入力する。
【００１３】
スクリュー圧縮機は、負荷に応じてインバータ１による回転数制御手段と容量制御弁２による機械的容量制御手段とを併用して制御する。
【００１４】
また、スクリュー圧縮機は、インバータ１による単独容量制御を行い、負荷減少時には、インバータ周波数を下げることにより冷凍能力も下げて、吸入圧力の低下を防止する。最低周波数に至るまでインバータ１のみで制御する。インバータ１の最低周波数よりもさらに負荷が減少した際は、インバータ１の周波数を最低周波数の状態のまま、スクリュー圧縮機の容量制御機構により、冷凍能力をさらに下げて吸入圧力の低下を防止する。
【００１５】
本冷凍サイクルは、図１に示すように、スクリュー圧縮機、凝縮器１１、エコノマイザ１２、減圧機構である膨張弁１３及び蒸発器１４が順次環状に接続されて構成される。そして、スクリュー圧縮機から吐出された高温高圧の冷媒は凝縮器１１で冷水配管１１ｂの水との熱交換によって凝縮され、低温高圧の液冷媒となる。
【００１６】
凝縮器１１から流出した低温高圧の液冷媒は、エコノマイザ１２にて冷却され過冷却液となって膨張弁１３に供給される。具体的には、エコノマイザ１２の下流側の第１分岐点で、冷媒回路は第１冷媒回路と第２冷媒回路に分岐する。凝縮器１１からエコノマイザ１２に流入した冷媒は、エコノマイザ１２の出口で分岐した第２冷媒回路を流れる第２冷媒と熱交換することにより、冷却されて過冷却液となる。この第２冷媒回路を流れる第２冷媒は、凝縮器１１から流出した冷媒を過冷却した後、スクリュー圧縮機の中間部へ供給され、冷凍機の冷凍能力を向上させる。尚、本実施例の冷凍装置は、第２冷媒回路において、エコノマイザ１２に流入した冷媒と熱交換して過冷却した後の第２分岐点で分岐して、その後、スクリュー圧縮機の吸入口に流入する第３冷媒回路を更に備える。
【００１７】
その後、エコノマイザ１２の出口で分岐した第１冷媒回路を流れる第１冷媒は、膨張弁で減圧されて低温低圧の液冷媒となり、蒸発器１４においてブラインと熱交換をして蒸発し、低圧の気体となってスクリュー圧縮機に戻る。ブライン配管１４ｂを流れる冷却されたブラインが冷房に用いられる。
【００１８】
蒸発器１４のブライン配管１４ｂには温度センサ１５が取り付けられ、温度センサ１５からの冷却水温を表す検出信号が制御装置７に入力される。制御装置７は、入力された検出信号に基づく冷却水温を負荷側の情報として、インバータ１及び容量制御機構である容量制御弁２を制御することにより、負荷に対する能力調整を行う。
【００１９】
エコノマイザ１２回路搭載の容量制御機構を備えたインバータスクリュー圧縮機において、吸入圧力センサ８からの信号と吐出圧力センサ９からの信号とを制御装置７に入力すると共に、温度センサ１５からの信号を制御装置７に入力し、これらの信号に基づいて、インバータ１による駆動用モータの回転数制御と、弁制御部１０による容量制御弁２の位置制御と、エコノマイザ１２からスクリュー圧縮機の中間部（第２冷媒回路）へ流れる戻りガスを吸入口（第３冷媒回路）へ導くことにより、負荷に対する能力調整が行われる。
【００２０】
この負荷に対する能力調整は、上述したように、インバータ１により最低周波数に至るまで単独容量制御で行われ、次に、スクリュー圧縮機の容量制御機構により容量制御が行われる。更に負荷が減少し冷凍機の容量を減らせない際は、スクリュー圧縮機の容量制御機構をミニロードとし、エコノマイザ１２からスクリュー圧縮機の中間部（第２冷媒回路）への戻りガスをスクリュー圧縮機の吸入口（第３冷媒回路）へ導き、吸入圧力低下を防止する。
【００２１】
具体的には、スクリュー圧縮機は、負荷に応じてインバータによる回転数制御手段と容量制御弁による機械的容量制御手段とを併用して制御するように構成される。また、スクリュー圧縮機は、インバータによる単独容量制御を行い、負荷減少時にはインバータ周波数を下げ冷凍能力も下げて吸入圧力低下を防止する。最低周波数に至るまでインバータのみで制御するように構成される。さらに負荷減少した際はスクリュー圧縮機の容量制御機構により、冷凍能力を下げて吸入圧力低下を防止するように構成される。更に負荷減少して冷凍機の容量を減らせない際は、スクリュー圧縮機の容量制御機構をミニロードとし、エコノマイザからスクリュー圧縮機の中間部（第２冷媒回路）への戻りガスをスクリュー圧縮機の吸入口（第３冷媒回路）へ導き、吸入圧力低下を防止する。
【符号の説明】
【００２２】
１・・・インバータ、２・・・容量制御弁、３・・・圧縮機部、４・・・モータ部、５・・・吐出口、６・・・吸入口、７・・・制御装置、８・・・吸入圧力センサ、９・・・吐出圧力センサ、１０・・・弁制御部、１１・・・凝縮器、１１ａ・・・冷媒配管、１１ｂ・・・冷水配管、１２・・・エコノマイザ、１３・・・膨張弁、１４・・・蒸発器、１４ａ・・・冷媒配管、１４ｂ・・・ブライン配管、１５・・・温度センサ
【図１】
2014214891.tif 000003
【図２】
2014214891.tif 000004