(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する遠心圧縮機と、
第１非冷媒ポンプによって供給された第１非冷媒と熱交換して高圧ガス冷媒を凝縮する凝縮器と、
該凝縮器から導出された液冷媒を膨張する膨張弁と、
膨張した前記液冷媒が第２非冷媒ポンプによって供給された第２非冷媒と熱交換して蒸発する蒸発器と、
前記遠心圧縮機によって圧縮された前記高圧ガス冷媒の一部を前記遠心圧縮機の吸入口に注入するバイパス回路に設けられて、前記高圧ガス冷媒の流量を制御するバイパス回路用制御弁と、
前記高圧ガス冷媒の前記遠心圧縮機の吸入圧力を計測する圧縮機吸入口用圧力計測手段と、
前記第２非冷媒の前記蒸発器の出口温度を計測する第２非冷媒出口用温度計測手段と、
を備えたターボ冷凍装置を制御するターボ冷凍装置の制御装置であって、
ターボ冷凍装置を始動する際には、前記膨張弁を閉状態に制御して、前記第１非冷媒ポンプおよび前記第２非冷媒ポンプを運転状態にして前記遠心圧縮機を始動してから、該遠心圧縮機の吸入飽和温度が前記第２非冷媒の出口温度よりも所定温度以上低くなる場合に前記バイパス回路用制御弁の開度を制御することを特徴とするターボ冷凍装置の制御装置。
【請求項２】
ターボ冷凍装置を始動する際には、前記膨張弁を閉状態に制御して、前記第１非冷媒ポンプを運転状態にして前記遠心圧縮機を始動して前記バイパス回路用制御弁の開度を制御してから、前記第２非冷媒ポンプを運転状態にすることを特徴とする請求項１に記載のターボ冷凍装置の制御装置。
【請求項３】
前記液冷媒の一部を前記遠心圧縮機の吸入口に注入する注入回路に設けられて、前記液冷媒の流量を制御する液冷媒注入用制御弁と、
前記高圧ガス冷媒の前記遠心圧縮機の吐出口温度を計測する圧縮機吐出口用温度計測手段と、を備え、
前記液冷媒注入用制御弁は、前記遠心圧縮機の吐出口温度に基づいて開度が制御されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のターボ冷凍装置の制御装置。
【請求項４】
膨張することによって蒸発した中間圧冷媒と、前記凝縮器によって凝縮された前記液冷媒と熱交換するとともに、前記中間圧冷媒を前記遠心圧縮機の中間吸入口に注入する回路を備えたエコノマイザと、
前記第１非冷媒の前記凝縮器の流量を計測する第１非冷媒用流量計測手段と、
前記第２非冷媒の前記蒸発器の流量を計測する第２非冷媒用流量計測手段と、
前記第１非冷媒の前記凝縮器の入口温度を計測する第１非冷媒入口用温度計測手段と、
前記第２非冷媒の前記蒸発器の入口温度を計測する第２非冷媒入口用温度計測手段と、
前記第１非冷媒の前記凝縮器の出口温度を計測する第１非冷媒出口用温度計測手段と、
前記第２非冷媒の前記蒸発器の出口温度を計測する第２非冷媒出口用温度計測手段と、
前記中間圧冷媒と熱交換した前記液冷媒の前記エコノマイザの出口温度を計測するエコノマイザ出口用温度計測手段と、
前記凝縮器から導出された前記液冷媒の一部を膨張して前記中間圧冷媒にする第１膨張弁と、
前記中間圧冷媒と前記エコノマイザで熱交換した前記液冷媒を膨張する第２膨張弁と、を備えたターボ冷凍装置を制御するターボ冷凍装置の制御装置であって、
ターボ冷凍装置を始動した後に、前記エコノマイザの出口温度に基づいて前記第２膨張弁の開度を制御して、前記第１非冷媒と前記第２非冷媒の流量と、前記第１非冷媒および前記第２非冷媒の入口温度および出口温度と、前記遠心圧縮機の吸入圧力と、に基づいて前記第１膨張弁の開度を制御することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のターボ冷凍装置の制御装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の制御装置を備えることを特徴とするターボ冷凍装置。
【請求項６】
冷媒を圧縮する遠心圧縮機と、
第１非冷媒ポンプによって供給された第１非冷媒と熱交換して高圧ガス冷媒を凝縮する凝縮器と、
該凝縮器から導出された液冷媒を膨張する膨張弁と、
膨張した前記液冷媒が第２非冷媒ポンプによって供給された第２非冷媒と熱交換して蒸発する蒸発器と、
前記遠心圧縮機によって圧縮された前記高圧ガス冷媒の一部を前記遠心圧縮機の吸入口に注入するバイパス回路に設けられて、前記高圧ガス冷媒の流量を制御するバイパス回路用制御弁と、
前記高圧ガス冷媒の前記遠心圧縮機の吸入圧力を計測する圧縮機吸入口用圧力計測手段と、
前記第２非冷媒の前記蒸発器の出口温度を計測する第２非冷媒出口用温度計測手段と、
を備えたターボ冷凍装置の制御方法であって、
ターボ冷凍装置を始動する際には、前記膨張弁を閉状態に制御して、前記第１非冷媒ポンプおよび前記第２非冷媒ポンプを運転状態にして前記遠心圧縮機を始動してから、該遠心圧縮機の吸入飽和温度が前記第２非冷媒の出口温度よりも所定温度以上低くなる場合に前記バイパス回路用制御弁の開度を制御することを特徴とするターボ冷凍装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ冷凍装置、その制御装置及びその制御方法に関し、特に、ターボ冷凍装置を安定に運転し、循環する冷媒量の削減が可能なターボ冷凍装置の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１０に示すように、従来のターボ冷凍装置１００は、遠心圧縮機１０３と、この遠心圧縮機１０３によって圧縮された高圧ガス冷媒中の油分を分離する油ミスト分離タンク１０２と、油ミスト分離タンク１０２によって油分が分離された高圧ガス冷媒を凝縮する凝縮器１０５と、凝縮器１０５において凝縮した高圧液冷媒を膨張させる高段膨張弁１０７と、高段膨張弁１０７によって膨張した液冷媒を冷却する中間冷却器１０６と、中間冷却器１０６によって冷却された液冷媒を膨張させる低段膨張弁１０８と、低段膨張弁１０８によって膨張した低圧液冷媒を蒸発させる蒸発器１０９と、蒸発した冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する気液分離器１１０と、を備えている。
【０００３】
遠心圧縮機１０３は、電動機１１１によって歯車１０１を介して回転駆動されて冷媒を吸引して圧縮する。遠心圧縮機１０３によって圧縮された高圧ガス冷媒は、例えば約１００℃となって油ミスト分離タンク１０２に導かれる。油ミスト分離タンク１０２に導かれた高圧ガス冷媒は、遠心分離されて油分が分離される（例えば、特許文献１から特許文献４）。油分が分離された高圧ガス冷媒は、シェルアンドチューブ型の凝縮器１０５へと導かれて、例えば９０℃の温水と熱交換する。
【０００４】
凝縮器１０５において温水と熱交換することによって凝縮した高圧液冷媒は、凝縮器１０５の下流側に設けられている高段膨張弁１０７を通過することによって膨張される。高段膨張弁１０７によって膨張させられた液冷媒は、自己膨張型の中間冷却器１０６へと導かれる。
また、中間冷却器１０６に導かれた冷媒のうち気相部分が遠心圧縮機１０３の中間段へと導かれる。
【０００５】
中間冷却器１０６において自己膨張した液冷媒は、低段膨張弁１０８へと導かれて膨張される。膨張した低圧液冷媒は、シェルアンドチューブ型の蒸発器１０９へと導かれて、例えば４０℃の熱源水と熱交換して蒸発する。蒸発器１０９において蒸発した冷媒は、気液分離器１１０へと導かれて、気液分離器１１０内でガス冷媒と液冷媒とに分離される。気液分離器１１０内で分離されたガス冷媒は、遠心圧縮機１０３へと導かれて圧縮される。
【０００６】
また、油ミスト分離タンク１０２からは、油分が分離された高圧ガス冷媒の一部がホットガスバイパス弁１１２を経て気液分離器１１０へと導かれる。ホットガスバイパス弁１１２は、気液分離器１１０へと導かれる高圧ガス冷媒の流量を制御している。このホットガスバイパス弁１１２の下流には、中間冷却器１０６と低段膨張弁１０８との間から導かれた液冷媒が液インジェクション弁１１３を介して合流している。液インジェクション弁１１３は、液冷媒の流量を制御している。
【０００７】
ホットガスバイパス弁１１２を通過した高圧ガス冷媒と、液インジェクション弁１１３からの液冷媒とは、それぞれ気液分離器１１０内に噴射される。これにより、気液分離器１１０内では、例えば４０℃〜５０℃にまで温度の低下したガス冷媒と液冷媒とに分離される。このように、温度の低下したガス冷媒を遠心圧縮機１０３の入口に導くことによって、遠心圧縮機１０３の負荷が制御されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−３２９５５７号公報
【特許文献２】特開２００６−２３４３６３号公報
【特許文献３】特開２００７−１３８９１９号公報
【特許文献４】特開２００９−１３８９７３号公報
【特許文献５】特開２００９−９２３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、図１０のような構成では、ターボ冷凍装置１００内の内容積が大きいために必要となる冷媒充填量が多くなる。そのため、冷媒を回収する際に規定の圧力以下まで冷媒を減圧した場合であっても、回収不可能な冷媒が凝縮器１０５、蒸発器１０９、中間冷却器１０６や気液分離器１１０等内に残留してしまい、これらの機器内に残留した冷媒が最終的には大気に放出されることとなる。このような回収不可能な冷媒の削減や冷媒が漏れた際の漏れ量を最小限に抑えるために、ターボ冷凍装置１００に用いられる冷媒充填量を削減することが望まれている。
【００１０】
しかし、冷媒充填量を削減した場合には、ターボ冷凍装置１００内を循環する冷媒流れに偏りが生じて、蒸発器１０９等に冷媒が溜まり蒸発器１０９から液相状態の冷媒が吐出されることがある。蒸発器１０９から吐出された液相状態の冷媒が遠心圧縮機１０３に吸引された場合には、遠心圧縮機１０３が故障するという問題があった。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、安定した運転と共に冷媒量を削減することが可能なターボ冷凍装置、その制御装置及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明に係るターボ冷凍装置の制御装置によれば、冷媒を圧縮する遠心圧縮機と、第１非冷媒ポンプによって供給された第１非冷媒と熱交換して高圧ガス冷媒を凝縮する凝縮器と、該凝縮器から導出された液冷媒を膨張する膨張弁と、膨張した前記液冷媒が第２非冷媒ポンプによって供給された第２非冷媒と熱交換して蒸発する蒸発器と、前記遠心圧縮機によって圧縮された前記高圧ガス冷媒の一部を前記遠心圧縮機の吸入口に注入するバイパス回路に設けられて、前記高圧ガス冷媒の流量を制御するバイパス回路用制御弁と、前記高圧ガス冷媒の前記遠心圧縮機の吸入圧力を計測する圧縮機吸入口用圧力計測手段と、前記第２非冷媒の前記蒸発器の出口温度を計測する第２非冷媒出口用温度計測手段と、を備えたターボ冷凍装置を制御するターボ冷凍装置の制御装置であって、ターボ冷凍装置を始動する際には、前記膨張弁を閉状態に制御して、前記第１非冷媒ポンプおよび前記第２非冷媒ポンプを運転状態にして前記遠心圧縮機を始動してから、該遠心圧縮機の吸入飽和温度が前記第２非冷媒の出口温度よりも所定温度以上低くなる場合に前記バイパス回路用制御弁の開度を制御することを特徴とする。
【００１３】
遠心圧縮機を用いたターボ冷凍装置において、ターボ冷凍装置の始動の際には、蒸発器内部に蒸発せずに液状態のまま溜まっていた液冷媒が遠心圧縮機に吸い込まれることによってターボ冷凍装置の安定した継続運転が困難になるという問題があった。
【００１４】
そこで、本発明では、蒸発器内部に液冷媒が溜まっている場合に、液冷媒が蒸発して蒸発器内の気相冷媒占有率が増加し、第２非冷媒と液冷媒との接触が減少することにより第２非冷媒から冷媒に伝達される熱伝達が低下し、遠心圧縮機の吸入飽和温度と第２非冷媒の出口との温度差が大きくなることに着目した。すなわち、ターボ冷凍装置を始動する際に、制御装置が膨張弁の開度を閉状態にして、遠心圧縮機の吸入飽和温度と第２非冷媒の出口温度との温度差が所定温度差以下になるように遠心圧縮機から導出された圧縮された高圧ガス冷媒の一部を遠心圧縮機の吸入口に導くバイパス回路用制御弁の開度を制御することとした。これにより、蒸発器内部に溜まっていた液冷媒を減らすことができる。したがって、ターボ冷凍装置の始動の際に安定した運転を行うことができる。
なお、遠心圧縮機の吸入飽和温度は、遠心圧縮機の吸入圧力から換算することが可能である。
【００１５】
本発明に係るターボ冷凍装置の制御装置によれば、ターボ冷凍装置を始動する際には、前記膨張弁を閉状態に制御して、前記第１非冷媒ポンプを運転状態にして前記遠心圧縮機を始動して前記バイパス回路用制御弁の開度を制御してから、前記第２非冷媒ポンプを運転状態にすることを特徴とする。
【００１６】
ターボ冷凍装置を始動する際であって遠心圧縮機を始動する前に第２非冷媒ポンプの運転を開始した場合には、蒸発器から所定の出口温度よりも高温の第２非冷媒が出力されることがある。
【００１７】
そこで、本発明では、膨張弁の開度を閉状態にして、遠心圧縮機の吸入飽和温度が所定温度以下になってから第２非冷媒ポンプの運転を開始する制御装置を用いることとした。そのため、ターボ冷凍装置を始動した際に蒸発器から出力される第２非冷媒の温度を低下させることができる。したがって、蒸発器から所定出口温度の第２非冷媒を出力することが可能となる。
【００１８】
本発明に係るターボ冷凍装置の制御装置によれば、前記液冷媒の一部を前記遠心圧縮機の吸入口に注入する注入回路に設けられて、前記液冷媒の流量を制御する液冷媒注入用制御弁と、前記高圧ガス冷媒の前記遠心圧縮機の吐出口温度を計測する圧縮機吐出口用温度計測手段と、を備え、前記液冷媒注入用制御弁は、前記遠心圧縮機の吐出口温度に基づいて開度が制御されることを特徴とする。
【００１９】
液冷媒注入用制御弁の開度を遠心圧縮機の吐出口温度に基づいて制御する制御装置を用いることとした。これにより、温度の低い液冷媒をバイパス回路から導かれる高温の高圧ガス冷媒に注入して遠心圧縮機の吸入口に導くガス冷媒の温度を制御することができる。したがって、遠心圧縮機の吸入口に導かれる冷媒の温度を低下させることができる。
【００２０】
本発明に係るターボ冷凍装置の制御装置によれば、膨張することによって蒸発した中間圧冷媒と、前記凝縮器によって凝縮された前記液冷媒と熱交換するとともに、前記中間圧冷媒を前記遠心圧縮機の中間吸入口に注入する回路を備えたエコノマイザと、前記第１非冷媒の前記凝縮器の流量を計測する第１非冷媒用流量計測手段と、前記第２非冷媒の前記蒸発器の流量を計測する第２非冷媒用流量計測手段と、前記第１非冷媒の前記凝縮器の入口温度を計測する第１非冷媒入口用温度計測手段と、前記第２非冷媒の前記蒸発器の入口温度を計測する第２非冷媒入口用温度計測手段と、前記第１非冷媒の前記凝縮器の出口温度を計測する第１非冷媒出口用温度計測手段と、前記第２非冷媒の前記蒸発器の出口温度を計測する第２非冷媒出口用温度計測手段と、前記中間圧冷媒と熱交換した前記液冷媒の前記エコノマイザの出口温度を計測するエコノマイザ出口用温度計測手段と、前記凝縮器から導出された前記液冷媒の一部を膨張して前記中間圧冷媒にする第１膨張弁と、前記中間圧冷媒と前記エコノマイザで熱交換した前記液冷媒を膨張する第２膨張弁と、を備えたターボ冷凍装置を制御するターボ冷凍装置の制御装置であって、ターボ冷凍装置を始動した後に、前記エコノマイザの出口温度に基づいて前記第２膨張弁の開度を制御して、前記第１非冷媒と前記第２非冷媒の流量と、前記第１非冷媒および前記第２非冷媒の入口温度および出口温度と、前記遠心圧縮機の吸入圧力と、に基づいて前記第１膨張弁の開度を制御することを特徴とする。
【００２１】
ターボ冷凍装置の運転が行われる際には、エコノマイザの出口温度により第２膨張弁の開度を制御して、第１非冷媒および第２非冷媒の入口温度および出口温度と、遠心圧縮機の吸入圧力とに基づいて第１膨張弁の開度を制御する制御装置を用いることとした。そのため、蒸発器入口の熱量をターボ冷凍装置を循環する冷媒量に応じて制御することができる。これにより、蒸発器出口を過熱して蒸発器から液冷媒が吐出されることを防止することが可能となる。したがって、ターボ冷凍装置の安定した運転を行うことができる。
【００２２】
本発明に係るターボ冷凍装置によれば、上記のいずれかに記載の制御装置を備えることを特徴とする。
【００２３】
蒸発器内部に溜まっていた液冷媒を減らすことができる制御装置を用いることとした。したがって、ターボ冷凍装置の運転を安定して行うことができる。
【００２４】
また、従来、ターボ冷凍装置を循環する冷媒量を減らした際には、冷媒の偏りが生じるのを防止するために内容積の大きな凝縮器、エコノマイザ、蒸発器などの熱交換機器が用いられていた。また、遠心圧縮機に導かれる液冷媒を分離するために内容積の大きな気液分離器が遠心圧縮機の吸入口の上流側に設けられていた。
【００２５】
しかし、本発明では、第１非冷媒ポンプ、第２非冷媒ポンプ、バイパス回路用制御弁、遠心圧縮機および制御弁を制御する制御装置を用いることによって、遠心圧縮機の吸入飽和温度と第２非冷媒の出口温度との温度差を所定温度差以下になるようにすることができる。これにより、蒸発器内部に溜まっていた液冷媒を減らして、ターボ冷凍装置の始動の際に安定した運転を行うことができる。そのため、凝縮器、エコノマイザ、蒸発器等の内容積を小さくすることが可能となる。したがって、ターボ冷凍装置全体の内容積を小さくして、循環する冷媒量を低減しつつ、安定したターボ冷凍装置の運転を行うことができる。
また、凝縮器内部に溜まった液冷媒を遠心圧縮機の吸入口に導かないようにすることが可能となるので、気液分離器の内容積を小さくしたり、気液分離器を不要にすることができる。
【００２６】
本発明に係るターボ冷凍装置の制御方法によれば、冷媒を圧縮する遠心圧縮機と、第１非冷媒ポンプによって供給された第１非冷媒と熱交換して高圧ガス冷媒を凝縮する凝縮器と、該凝縮器から導出された液冷媒を膨張する膨張弁と、膨張した前記液冷媒が第２非冷媒ポンプによって供給された第２非冷媒と熱交換して蒸発する蒸発器と、前記遠心圧縮機によって圧縮された前記高圧ガス冷媒の一部を前記遠心圧縮機の吸入口に注入するバイパス回路に設けられて、前記高圧ガス冷媒の流量を制御するバイパス回路用制御弁と、前記高圧ガス冷媒の前記遠心圧縮機の吸入圧力を計測する圧縮機吸入口用圧力計測手段と、前記第２非冷媒の前記蒸発器の出口温度を計測する第２非冷媒出口用温度計測手段と、を備えたターボ冷凍装置の制御方法であって、ターボ冷凍装置を始動する際には、前記膨張弁を閉状態に制御して、前記第１非冷媒ポンプおよび前記第２非冷媒ポンプを運転状態にして前記遠心圧縮機を始動してから、該遠心圧縮機の吸入飽和温度が前記第２非冷媒の出口温度よりも所定温度以上低くなる場合に前記バイパス回路用制御弁の開度を制御することを特徴とする。
【００２７】
ターボ冷凍装置を始動する際には、遠心圧縮機の吸入飽和温度と第２非冷媒の出口温度との温度差を所定温度差以下になるようにターボ冷凍装置を制御することとした。これにより、蒸発器内部に溜まっていた液冷媒を減らすことができる。したがって、ターボ冷凍装置内の冷媒充填量を減らした場合であっても冷媒ターボ冷凍装置を安定して運転することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係るターボ冷凍装置の制御装置によれば、蒸発器内部に液冷媒が溜まっている場合に、液冷媒が蒸発して蒸発器内の気相冷媒占有率が増加し、第２非冷媒と液冷媒との接触が減少することにより第２非冷媒から冷媒に伝達される熱伝達が低下し、遠心圧縮機の吸入飽和温度と第２非冷媒の出口との温度差が大きくなることに着目した。すなわち、ターボ冷凍装置を始動する際に、制御装置が膨張弁の開度を閉状態にして、遠心圧縮機の吸入飽和温度と第２非冷媒の出口温度との温度差が所定温度差以下になるように遠心圧縮機から導出された圧縮された高圧ガス冷媒の一部を遠心圧縮機の吸入口に導くバイパス回路用制御弁の開度を制御することとした。これにより、蒸発器内部に溜まっていた液冷媒を減らすことができる。したがって、ターボ冷凍装置の始動の際に安定した運転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るターボ冷凍装置の冷凍サイクル図である。
【図２】図１に示すターボ冷凍装置の始動時の前半部のフローチャートである。
【図３】図１に示すターボ冷凍装置の始動時の後半部のフローチャートである。
【図４】本発明のターボ冷凍装置のサイクルと従来サイクルとのＰ−ｈ線図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るターボ冷凍装置の始動時の前半部のフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態に係るターボ冷凍装置の始動時の後半部のフローチャートである。
【図７】本発明の第３実施形態に係るターボ冷凍装置の通常運転時の副膨張弁自動制御のフローチャートである。
【図８】本発明の第３実施形態に係るターボ冷凍装置の通常運転時の主膨張弁自動制御のフローチャートである。
【図９】図７に示す熱量Ｈｃの算出式と冷凍サイクルのＰ−ｈ線図である。
【図１０】従来のターボ冷凍装置の冷凍サイクル図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態について、図１から図４を用いて説明する。
図１には、本発明の第１実施形態に係るターボ冷凍装置の冷凍サイクル図が示されており、図２および図３には、図１に示すターボ冷凍装置の始動時のフローチャートが示されている。
ターボ冷凍装置１は、２段ターボ圧縮機（遠心圧縮機）２と、凝縮器３と、エコノマイザ４と、主膨張弁（第２膨張弁）５と、蒸発器７と、を順次接続する閉回路と、制御装置（図示せず）とを備えている。
【００３１】
２段ターボ圧縮機２は、インバータモータ９により駆動される多段遠心圧縮機であり、吸入口２Ａおよび吐出口２Ｂの他に、図示省略の第１羽根車と第２羽根車との間に設けられる中間吸入口２Ｃを備え、吸入口２Ａから吸い込んだ低圧ガス冷媒を第１羽根車および第２羽根車の回転により順次遠心圧縮し、圧縮した高圧ガス冷媒を吐出口２Ｂから吐き出すように構成されている。
【００３２】
２段ターボ圧縮機２の吐出口２Ｂから吐き出された高圧ガス冷媒は、油ミスト分離タンク１０へと導かれて、油ミスト分離タンク１０内で遠心分離される。油分が遠心分離された高圧冷却ガスは、油ミスト分離タンク１０から凝縮器３へと導かれる。
【００３３】
凝縮器３は、プレート式熱交換器であり、２段ターボ圧縮機２から油ミスト分離タンク１０を経て供給される高圧ガス冷媒と温水回路１１を介して循環される温水（第１非冷媒）とを熱交換させることにより、高圧冷却ガスを凝縮液化するものである。なお、温水ポンプ（第１非冷媒ポンプ）１２によって供給される温水の流れと高圧ガス冷媒の流れとは、向流となるようにすることが望ましい。
【００３４】
エコノマイザ４は、冷凍サイクル８の主回路中を流れる液冷媒と、主回路から分流されて副膨張弁（第１膨張弁）１３により減圧された冷媒とを熱交換させ、冷媒の蒸発潜熱により主回路中を流れる液冷媒を過冷却するプレート式の冷媒／冷媒熱交換器である。また、エコノマイザ４は、液冷媒を過冷却することにより蒸発されたガス冷媒（中間圧冷媒）を２段ターボ圧縮機２の中間吸入口２Ｃから中間圧の圧縮冷媒中に注入するためのガス回路１４を備え、これによって、中間冷却器方式のエコノマイザサイクルを構成している。
【００３５】
エコノマイザ４を経て過冷却された冷媒は、主膨張弁５を通過することにより膨張して蒸発器７に供給される。蒸発器７は、プレート式熱交換器であり、主膨張弁５から導かれた冷媒と熱源水回路１５を介して循環される熱源水（第２非冷媒）とを熱交換させることにより、冷媒を蒸発させ、その蒸発潜熱により熱源水を冷却するものである。なお、熱源水ポンプ（第２非冷媒ポンプ）１６によって供給される熱源水の流れと冷媒の流れとは、向流となるようにすることが望ましい。
【００３６】
また、冷凍サイクル８は、油ミスト分離タンク１０によって油分が分離された高圧ガス冷媒の一部を凝縮器３と２段ターボ圧縮機２との間からバイパスするバイパス回路１７を備えている。このバイパス回路１７上には、バイパス回路１７から２段ターボ圧縮機２へと導かれる高圧ガス冷媒の流量を調整するホットガスバイパス弁（バイパス回路用制御弁）１８が設けられている。
【００３７】
さらに、ホットガスバイパス弁１８の下流側のバイパス回路１７には、エコノマイザ４と主膨張弁５との間から過冷却された冷媒の一部を導く液冷媒注入回路１９が合流している。このように、バイパス回路１７に液冷媒注入回路１９からの温度の低い冷媒を合流させることによって、液冷媒注入回路１９が合流したバイパス回路１７の下流側に導かれる高圧ガス冷媒を冷却することができる。
【００３８】
バイパス回路１７に合流する液冷媒注入回路１９上には、液冷媒注入回路１９から導かれた過冷却された冷媒の流量を調整する液インジェクション弁（液冷媒注入用制御弁）２０が設けられている。
【００３９】
また、冷媒、温水および熱源水の温度や圧力を測定する測定手段として、２段ターボ圧縮機２の吸入口２Ａ、吐出口２Ｂ、中間吸入口２Ｃには、圧力計（圧力測定手段）４１、４２、４３および温度計（温度測定手段）３１、３２、３３が設けられ、温水回路１１の入口および出口、熱源水回路１５の入口および出口には、各々温度計３５、３６、３７、３８が設けられ、主膨張弁５の入口には、温度計３４が設けられている。
【００４０】
次に、ターボ冷凍装置１の始動の際のフローチャートについて、図２および図３を参照して説明する。
図２に示すように、ステップ１においてターボ冷凍装置１を始動する運転指令が与えられることによって、凝縮器３の温水回路１１の入口および出口に設けられている温度計３５、３６によって計測される温水入口温度および温水出口温度との間に温度差が生じているか、温水出口温度が所定温度以上かを判定する（ステップ２）。温水入口温度および温水出口温度との間に温度差があり、かつ、温水出口温度が所定温度以下である場合には、負荷があると判断してステップ３へと進み、負荷がないと判断した場合、すなわち温水出口温度が所定温度以上の場合には、ステップ２を繰り返す。
【００４１】
ステップ２において負荷があると判断した場合には、ターボ冷凍装置１に設けられている各圧力計４１、４２、４３および各温度計３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８が正常に作動しているか、各圧力計４１、４２、４３および各温度計３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８から送信される数値が正常値であるか、各圧力計４１、４２、４３および各温度計３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８から送信される数値が想定範囲内であるかについて判定する(ステップ３)。ステップ３において、各圧力計４１、４２、４３および各温度計３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８が正常に作動していない、または、数値が異常である、または、想定範囲外である場合には、ターボ冷凍装置１の状態が正常ではないと判断して、ステップ３が繰り返される。
【００４２】
ステップ３において、ターボ冷凍装置１に設けられている各圧力計４１、４２、４３および各温度計３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８が正常であると判定された場合には、ターボ冷凍装置１の状態が正常であると判断して、温水ポンプ１２および熱源水ポンプ１６の運転を開始する（ステップ４）。また、主膨張弁５および副膨張弁１３の開度が全閉状態であることを確認する（ステップ５）。さらに、ホットガスバイパス弁１８の開度が全開状態であることを確認する（ステップ６）。
【００４３】
ステップ４からステップ６の全てを確認した後、２段ターボ圧縮機２を始動する（ステップ７）。
【００４４】
その後、ホットガスバイパス弁１８の開度を漸次閉じていく（ステップ８）。また、液インジェクション弁２０の開度は、遠心圧縮機２の吐出口２Ｂに設けられている温度計３２によって計測される圧縮機吐出口温度により制御される。このように、バイパス回路１７に液冷媒注入回路１９から過冷却された冷媒を合流させて、温度の低下したガス冷媒を遠心圧縮機２の吸入口２Ａに導くことによって、圧縮機吐出口温度を抑制してターボ冷凍装置１の冷凍能力を漸次上昇することができる（ステップ９）。
【００４５】
冷凍能力が漸次上昇してきたら、ホットガスバイパス弁１８の開度が第１設定開度に閉じられるまで、ステップ８およびステップ９を繰り返す（ステップ１０）。
【００４６】
発明者らによると、蒸発器７内部に液冷媒が多量に残っている場合には、２段ターボ圧縮機２の吸入飽和温度と熱源水出口温度との間の温度差が２℃になると、蒸発器７内部に溜まっていた液冷媒が蒸発し始めることがわかった。
【００４７】
そこで、ホットガスバイパス弁１８の開度が第１設定開度まで閉じられた後、図３に示すように、蒸発器７の熱源水回路１５の出口に設けられている温度計３８によって計測される熱源水出口温度から２℃引いた温度（所定温度差）よりも、２段ターボ圧縮機２の吸入口２Ａの吸入飽和温度が低くなっているかについて判定する（ステップ１１）。
【００４８】
このように、２段ターボ圧縮機２の吸入飽和温度が熱源水回路１５の熱源水出口温度から２℃引いた温度以下になることによって、蒸発器７内部に溜まっていた液冷媒が蒸発を始める。一方、２段ターボ圧縮機２の吸入飽和温度が熱源水出口温度から２℃引いた温度よりも高い場合には、ステップ１１が繰り返される。
なお、２段ターボ圧縮機２の吸入飽和温度は、２段ターボ圧縮機２の吸入口２Ａに設けられている圧力計４１によって計測される吸入圧力から換算される飽和温度である。
【００４９】
ステップ１１において、吸入飽和温度が熱源水出口温度から２℃引いた温度よりも低くなっていると判定された場合には、ホットガスバイパス弁１８の開度が更に漸次閉じられ（ステップ１２）、冷凍能力が更に漸次上昇する（ステップ１３）。
【００５０】
発明者らによると、蒸発器７内部に液冷媒が多量に残っている場合には、２段ターボ圧縮機２の吸入飽和温度と熱源水出口温度との間に大きな差は生じないが、２段ターボ圧縮機２の吸入飽和温度が熱源水出口温度から４℃引いた温度（所定温度差）よりも低くなっている場合には、蒸発器７内部に溜まっていた液冷媒のほとんどが蒸発していることがわかった。
【００５１】
そこで、ステップ１３の後、熱源水出口温度から４℃引いた温度よりも２段ターボ圧縮機２の吸入飽和温度が低くなっているか、または、ターボ冷凍装置１の始動を開始してから３００秒経過したかを判定する（ステップ１４）。
【００５２】
ステップ１４において、２段ターボ圧縮機２の吸入飽和温度が熱源水出口温度から４℃引いた温度より低くなっている場合、または、ターボ冷凍装置１の始動を開始してから３００秒経過している場合には、蒸発器７内部に溜まっていた液冷媒のほとんどが蒸発しており、主膨張弁５および副膨張弁１３を開状態にしても２段ターボ圧縮機２に液冷媒が吸い込まれる恐れがなくなる。
【００５３】
そのために、ホットガスバイパス弁１８の自動制御（ステップ１５）、主膨張弁５および副膨張弁１３の初期開度が設定される（ステップ１６）こととなる。初期開度が設定された主膨張弁５および副膨張弁１３は、その後各々自動制御が開始される（ステップ１７）。
【００５４】
一方、ステップ１４において、２段ターボ圧縮機２の吸入飽和温度が熱源水出口温度から４℃引いた温度よりも高い、または、ターボ冷凍装置１の始動を開始してから経過時間が３００秒以下であると判定された場合には、蒸発器７内に溜まっている液冷媒の蒸発が十分ではないと判断されて、ステップ１８へと進む。ステップ１８では、ホットガスバイパス弁１８の開度が第２設定開度になるまで更に閉じられる。
【００５５】
ホットガスバイパス弁１８の開度が第２設定開度になった場合には、ステップ１４へと進み、ホットガスバイパス弁１８の開度が第２設定開度になっていない場合は、ステップ１２からステップ１４が繰り返される。
【００５６】
以上のように、蒸発器７内に溜まっていた液冷媒を蒸発させてから主膨張弁５および副膨張弁１３を開くことによって、ターボ冷凍装置１を始動する際に２段ターボ圧縮機２が液冷媒を吸い込まないようにすることとした。そのため、２段ターボ冷却器２の故障を抑制して安定してターボ冷凍装置１の制御を行うことができる。
なお、ステップ１４においてターボ冷凍装置１を始動してからの経過時間を本実施形態では３００秒として説明したが、この経過時間は、ターボ冷凍装置１に設けられている蒸発器７の内容積によって変化するものであって良い。
【００５７】
次に、本実施形態のＰ−ｈ線図について、図４を参照して説明する。
図４において、破線は従来の場合を示し、実線は、本実施形態の場合を示している。
本実施形態のターボ冷凍装置１の冷凍サイクル８は、２段ターボ圧縮機２の吸入口２Ａに吸入された低温低圧のガス冷媒（Ａ点）が第１羽根車によりＢ点まで圧縮され、中間吸入口２Ｃから注入された中間圧のガス冷媒と混合されてＣ点の状態となった後、第２羽根車に吸い込まれてＤ点まで圧縮される。
【００５８】
この状態で２段ターボ圧縮機２から吐き出された高圧ガス冷媒は、凝縮器３で冷却されることにより凝縮液化してＥ点の高圧液冷媒となる。このＥ点の液冷媒は、一部が分流され、副膨張弁１３によりＦ点まで減圧されてエコノマイザ４に流入する。
【００５９】
この中間圧冷媒は、エコノマイザ４でターボ冷凍装置１の主回路中を流れるＥ点の液冷媒と熱交換され、液冷媒（Ｅ）から吸熱して蒸発した後、ガス回路１４を介して２段ターボ圧縮機２の中間吸入口２Ｃから圧縮途中の中間圧ガス冷媒中に注入される。
【００６０】
一方、エコノマイザ４において、Ｆ点の冷媒と熱交換された主回路中の液冷媒（Ｅ）は、Ｇ点まで過冷却されてエコノマイザ４の出口に至る。エコノマイザ４を出た液冷媒は、主膨張弁５によりＨ点まで減圧されて蒸発器７に流入する。
【００６１】
エコノマイザ４を出た液冷媒（Ｅ）の一部は、液冷媒注入回路１９に分流されてバイパス回路１７を介して蒸発器７と２段ターボ圧縮機２との間に戻されることにより、蒸発器７の出口冷媒（Ａ）と合流される。
【００６２】
蒸発器７に供給された液単相状態の冷媒は、熱源水回路１５を介して循環される熱源水と熱交換されて蒸発する。これによって、熱源水回路１５を介して循環される熱源水が冷やされる。熱源水回路１５を介して熱交換した冷媒は、低圧ガス冷媒（Ａ）となりハイパス回路１７から導かれた温度の低下したガス冷媒と合流された後、再び２段ターボ圧縮機２に吸入され、以下同様の作用を繰り返す。
【００６３】
以上述べたように、本実施形態に係るターボ冷凍装置１、その制御装置及びその制御方法によれば、以下の効果を奏する。
ターボ冷凍装置１を始動する際に、制御装置（図示せず）が主膨張弁（膨張弁）５および副膨張弁（膨張弁）１３の開度を閉状態にして、２段ターボ圧縮機（遠心圧縮機）２の吸入飽和温度と熱源水（第２非冷媒）の出口温度との温度差が−２℃（所定温度差）および−４℃（所定温度差）以下になるように２段ターボ圧縮機２から導出された圧縮された高圧ガス冷媒の一部を２段ターボ圧縮機２の吸入口２Ａに導くホットガスバイパス弁（バイパス回路用制御弁）１８の開度を制御することとした。これにより、蒸発器７内部に溜まっていた液冷媒を減らすことができる。したがって、ターボ冷凍装置１の始動の際に安定した運転を行うことができる。
【００６４】
液インジェクション弁（液冷媒注入用制御弁）２０の開度を２段ターボ圧縮機２の吐出口温度に基づいて制御する制御装置を用いることとした。これにより、温度の低い液冷媒をバイパス回路１７から導かれる高温の高圧ガス冷媒に注入して２段ターボ圧縮機２の吸入口２Ａに導くガス冷媒の温度を制御することができる。したがって、２段ターボ圧縮機２の吸入口２Ａに導かれる冷媒の温度を低下させることができる。
【００６５】
温水ポンプ（第１非冷媒ポンプ）１２、熱源水ポンプ（第２非冷媒ポンプ）１６、ホットガスバイパス弁（バイパス回路用制御弁）１８、２段ターボ圧縮機２、主膨張弁５および副膨張弁１３を制御する制御装置を用いることによって、２段ターボ圧縮機２の吸入飽和温度と熱源水の出口温度との温度差を−２℃および−４℃以下になるようにすることができる。これにより、蒸発器７内部に溜まっていた液冷媒を減らして、ターボ冷凍装置１の始動の際に安定した運転を行うことができる。そのため、凝縮器３、エコノマイザ４、蒸発器７等の内容積を小さくすることが可能となる。したがって、ターボ冷凍装置１全体の内容積を小さくして、循環する冷媒量を例えば従来よりも３から４割削減しつつ、安定したターボ冷凍装置１の運転を行うことができる。
また、凝縮器７内部に溜まった液冷媒を２段ターボ圧縮機２の吸入口２Ａに導かないようにすることが可能となるので、従来は必要だった気液分離器（図示せず）を不要にすることができる。
【００６６】
ターボ冷凍装置１を始動する際には、２段ターボ圧縮機２の吸入飽和温度と熱源水の出口温度との温度差を−２℃および−４℃以下になるようにしてターボ冷凍装置１を制御することとした。これにより、蒸発器７内部に溜まっていた液冷媒を減らすことができる。したがって、ターボ冷凍装置１内の冷媒充填量を減らした場合であっても冷媒ターボ冷凍装置１を安定して運転することができる。
【００６７】
〔第２実施形態〕
本実施形態のターボ冷凍装置、その制御装置及びその制御方法は、ターボ冷凍装置を始動する際に、熱源水の温度を所定の温度に下げてから熱源水を出力する点で、第１実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成および流れについては、同一の符号を付してその説明を省略する。
以下、本発明の第２実施形態について、図５および図６を用いて説明する。
図５に示すように、ターボ冷凍装置を始動する運転指令が与えられる（ステップ２１）。
ステップ２１において運転指令が与えられた後、凝縮器の温水回路の入口および出口に設けられている温度計によって計測される温水（第１非冷媒）の温水入口温度および温水出口温度との間に温度差が生じているか、温水出口温度が所定温度以上かを判定する（ステップ２２）。温水入口温度および温水出口温度との間に温度差があり、かつ、温水出口温度が所定温度以下である場合には、負荷があると判断してステップ２３へと進み、負荷がないと判断した場合、すなわち、温水出口温度が所定温度以上の場合には、ステップ２２を繰り返す。
【００６８】
ステップ２２において負荷があると判断された場合には、ターボ冷凍装置に設けられている各圧力計（圧力計測手段）および各温度計（温度計測手段）が正常に作動しているか、各圧力計および各温度計から送信される数値が正常値であるか、各圧力計および各温度計から送信される数値が想定範囲内であるかについて判定する(ステップ２３)。ステップ２３において、各圧力計および各温度計が正常に作動していない、または、数値が異常である、または、想定範囲外である場合には、ターボ冷凍装置の状態が正常ではないと判定されて、ステップ２３が繰り返される。
【００６９】
ステップ２３において、ターボ冷凍装置に設けられている各圧力計および各温度計が正常であると判定された場合には、ターボ冷凍装置の状態が正常であると判断されて、温水ポンプ（第１非冷媒ポンプ）の運転を開始する（ステップ２４）。また、主膨張弁（膨張弁）および副膨張弁（膨張弁）の開度が全閉状態であることを確認する（ステップ２５）。さらに、ホットガスバイパス弁（バイパス回路用制御弁）の開度が全開状態であることを確認する（ステップ２６）。
【００７０】
ステップ２４からステップ２６の全てを確認した後、２段ターボ圧縮機（遠心圧縮機）を始動する（ステップ２７）。なお、液インジェクション弁（液冷媒注入用制御弁）の開度は、２段ターボ圧縮機の吐出口に設けられている温度計によって計測された圧縮機吐出口温度により制御される。
【００７１】
その後、２段ターボ圧縮機の吸入口の吸入飽和温度が客先設定熱源水温度（所定温度）よりも低いかについて判定する（ステップ２８）。ステップ２８において、２段ターボ圧縮機の吸入口の吸入飽和温度が客先設定熱源水温度よりも低くなっている場合には、熱源水ポンプ（第２非冷媒ポンプ）の運転を開始する（ステップ２９）。ステップ２８において、２段ターボ圧縮機の吸入口の吸入飽和温度が客先設定熱源水温度よりも高い場合には、ステップ３２へと進む。
【００７２】
また、ステップ２７の後に、ホットガスバイパス弁の開度を漸次閉じていく（ステップ３０）。このように、バイパス回路に液冷媒注入回路から導かれた過冷却された冷媒を合流させて温度の低下したガス冷媒を遠心圧縮機の吸入口に導くことによって、ターボ冷凍装置内の冷媒が蒸発を始めて冷凍能力が漸次上昇する（ステップ３１）。
【００７３】
ホットガスバイパス弁の開度が所定の第１設定開度になるまでステップ２８、２９、３０および３１を繰り返す（ステップ３２）。
その後、図６に示すように、ホットガスバイパス弁の開度が第１設定開度まで閉じられた後、熱源水ポンプの運転状態を判定する（ステップ３３）。熱源水ポンプが運転中の場合には、ステップ３６へと進み、熱源水ポンプが停止中の場合には、２段ターボ圧縮機の吸入口の吸入飽和温度が客先設定熱源水温度より低くなっているかについて判定する（ステップ３４）。ステップ３４において、吸入口飽和温度が客先設定熱源水温度よりも高い場合には、ステップ３６へと進み、吸入口飽和温度が客先設定熱源水温度よりも低くなっている場合には、熱源水ポンプの運転を開始する（ステップ３５）。
【００７４】
ステップ３３、３４および３５の後に、熱源水出口の温度から２℃引いた温度（所定温度差）が２段ターボ圧縮機の吸入口の吸入飽和温度よりも低くなっているかについて判定する（ステップ３６）。ステップ３６では、熱源水出口の温度から２℃引いた温度が２段ターボ圧縮機の吸入口の吸入飽和温度よりも低くなることによって、蒸発器内部に溜まっていた冷媒が蒸発し始める条件としている。
【００７５】
２段ターボ圧縮機の吸入口の吸入飽和温度が熱源水出口の温度から２℃引いた温度よりも高い場合には、ステップ３３からステップ３６が繰り返される。
【００７６】
ステップ３６において、２段ターボ圧縮機の吸入口の吸入飽和温度が熱源水出口の温度から２℃引いた温度よりも低くなっている場合には、ホットガスバイパス弁の開度が更に漸次閉じられ（ステップ３７）、冷凍能力が更に漸次上昇する（ステップ３８）。
【００７７】
ステップ３８の後、熱源水出口の温度から４℃引いた温度（所定温度差）よりも２段ターボ圧縮機の吸入口の吸入飽和温度が低くなっているか、または、ターボ冷凍装置の始動を開始してから３００秒経過したかを判定する（ステップ３９）。
【００７８】
ステップ３９において、２段ターボ圧縮機の吸入口の吸入飽和温度が熱源水出口の温度から４℃引いた温度より低くなっている場合には、ホットガスバイパス弁の自動制御（ステップ４０）が開始され、主膨張弁および副膨張弁の初期開度が設定される（ステップ４１）。ステップ４１において初期開度が設定された主膨張弁および副膨張弁は、自動制御が開始される（ステップ４２）。
【００７９】
一方、ステップ３９において、２段ターボ圧縮機の吸入口の吸入飽和温度が熱源水出口の温度から４℃引いた温度よりも高いと判定された場合、または、ターボ冷凍装置の始動を開始してからの経過時間が３００秒以下であると判定された場合には、ステップ４３へと進む。
【００８０】
ステップ４３では、ホットガスバイパス弁の開度を第２設定開度になるまで閉じる。ホットガスバイパス弁の開度が第２設定開度になった場合には、ステップ３９へと進み、ホットガスバイパス弁の開度が第２設定開度になっていない場合は、ステップ３７からステップ３９が繰り返される。
【００８１】
以上述べたように、本実施形態に係るターボ冷凍装置、その制御装置及びその制御方法によれば、以下の効果を奏する。
主膨張弁（膨張弁）および副膨張弁（膨張弁）の開度を閉状態にして、２段ターボ圧縮機（遠心圧縮機）を作動させてホットガスバイパス弁（バイパス回路用制御弁）の開度を制御してから熱源水ポンプ（第２非冷媒ポンプ）の運転を開始する制御装置を用いることとした。そのため、ターボ冷凍装置を始動した際に蒸発器から出力される熱源水（第２非冷媒）の温度を低下させることができる。したがって、蒸発器から客先設定熱源水温度（所定温度）の熱源水を出力することが可能となる。
【００８２】
〔第３実施形態〕
本実施形態のターボ冷凍装置、その制御装置及びその制御方法は、ターボ冷凍装置を始動した後の主膨張弁および副膨張弁による自動制御である点で、第１実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成および流れについては、同一の符号を付してその説明を省略する。
以下、本発明の第３実施形態について、図７から図９を用いて説明する。
ターボ冷凍装置を始動した後には、ターボ冷凍装置内に冷媒が偏ることを防いで安定運転を行う必要がある。そこで、本実施形態では、凝縮器出口のエンタルピの状態によって主膨張弁（膨張弁）および副膨張弁（膨張弁）を制御する。
【００８３】
副膨張弁の自動制御の流れについて図７のフローチャートを用いて説明し、主膨張弁の自動制御の流れについて図８のフローチャートを用いて説明する。
まず、副膨張弁の自動制御について図７を用いて説明する。
ステップ５１において、副膨張弁の自動制御が開始された場合には、凝縮器出口のエンタルピＨｃを計算する（ステップ５２）。なお、凝縮器出口のエンタルピＨｃの算出方法は、図９中の式を用いて行う。
【００８４】
凝縮器出口のエンタルピＨｃを算出した後、設定凝縮器出口冷却液エンタルピＨｃｓｅｔを算出する（ステップ５３）。ここで、設定凝縮器出口冷却液エンタルピＨｃｓｅｔは、２段ターボ圧縮機（遠心圧縮機）の吐出圧力から得られる圧縮機吐出圧力飽和温度ＣＴと補正値αとから求められる冷媒の液温度を、液エンタルピを算出する関数に適用して得ることができる。
【００８５】
ステップ５３中の補正値αは、２段ターボ圧縮機の吐出圧力から得られる圧縮機吐出圧力飽和温度ＣＴと２段ターボ圧縮機の吸入圧力から得られる圧縮機吸入圧力飽和温度（２段ターボ圧縮機の吸入口の吸入飽和温度）ＥＴとの差と、凝縮器交換熱量Ｑｃｏｎとから得られる値である。
【００８６】
その後、凝縮器出口のエンタルピＨｃと設定凝縮器出口過冷却液エンタルピＨｃｓｅｔとを比較する（ステップ５４）。ステップ５４において、凝縮器出口のエンタルピＨｃが設定凝縮器出口過冷却液エンタルピＨｃｓｅｔよりも小さい場合には、副膨張弁の開度を漸次開状態にする（ステップ５５）。
【００８７】
一方、ステップ５４において、凝縮器出口のエンタルピＨｃが設定凝縮器出口過冷却液エンタルピＨｃｓｅｔより大きい場合には、ステップ５６へと進んで、凝縮器出口のエンタルピＨｃと設定凝縮器出口過冷却液エンタルピＨｃｓｅｔとを再度比較する。
【００８８】
ステップ５６において、設定凝縮器出口過冷却液エンタルピＨｃｓｅｔが凝縮器出口のエンタルピＨｃがよりも小さい場合には、副膨張弁の開度を漸次閉状態にする（ステップ５７）。
【００８９】
ステップ５５において副膨張弁の開度を漸次開状態にしたり、ステップ５７において副膨張弁の開度を漸次閉状態にしたり、ステップ５６において設定凝縮器出口過冷却液エンタルピＨｃｓｅｔが凝縮器出口のエンタルピＨｃよりも大きい場合には、ステップ５２へと戻ってステップ５２からステップ５４が繰り返される。
【００９０】
このように、凝縮器出口のエンタルピＨｃを制御することによって、凝縮器へと導かれる冷媒の重量流量を調整することができる。
【００９１】
次に、主膨張弁の自動制御について図８を用いて説明する。
ステップ６１において、主膨張弁の自動制御が開始された場合には、主回路側の設定エコノマイザ高圧出口温度Ｔｅｃｏｈｓｅｔを算出する（ステップ６２）。設定エコノマイザ高圧出口温度Ｔｅｃｏｈｓｅｔは、２段ターボ圧縮機の中間吸入口における吸入圧力（中間吸入圧力）から求められる圧縮機中間吸入圧力飽和温度ＭＴと補正値βとから得ることができる。
【００９２】
ここで、ステップ６２中の補正値βは、２段ターボ圧縮機の吐出口の圧力から得られる圧縮機吐出圧力飽和温度ＣＴと、２段ターボ圧縮機の吸入口の圧力から得られる圧縮機吸入圧力飽和温度ＥＴと、凝縮器交換熱量Ｑｃｏｎとから得られる値である。
【００９３】
その後、主回路側のエコノマイザ高圧出口温度Ｔｅｃｏｈと設定エコノマイザ高圧出口温度Ｔｅｃｏｈｓｅｔとを比較する（ステップ６３）。ステップ６３において、エコノマイザ高圧出口温度Ｔｅｃｏｈが設定エコノマイザ高圧出口温度Ｔｅｃｏｈｓｅｔよりも小さい場合には、主膨張弁の開度を漸次開状態にする（ステップ６４）。
【００９４】
一方、ステップ６３において、エコノマイザ高圧出口温度Ｔｅｃｏｈが設定エコノマイザ高圧出口温度Ｔｅｃｏｈｓｅｔよりも大きい場合には、ステップ６５へと進んで、エコノマイザ高圧出口温度Ｔｅｃｏｈとエコノマイザ高圧出口温度Ｔｅｃｏｈｓｅｔとを再度比較する。
【００９５】
ステップ６５において、設定エコノマイザ高圧出口温度Ｔｅｃｏｈｓｅｔがエコノマイザ高圧出口温度Ｔｅｃｏｈよりも小さい場合には、主膨張弁の開度を漸次閉状態にする（ステップ６６）。
【００９６】
ステップ６４において主膨張弁の開度を漸次開状態にしたり、ステップ６６において主膨張弁の開度を漸次閉状態にしたり、ステップ６５において、設定エコノマイザ高圧出口温度Ｔｅｃｏｈｓｅｔがエコノマイザ高圧出口温度Ｔｅｃｏｈよりも大きい場合には、ステップ６２へと進んでステップ６２からステップ６３が繰り返される。
【００９７】
このように、凝縮器出口のエンタルピＨｃおよびエコノマイザ高圧出口温度Ｔｅｃｏｈに応じて、主膨張弁および副膨張弁を制御することによって、蒸発器入口の熱量をターボ冷凍装置を循環する冷媒量に応じて制御することができる。
【００９８】
以上述べたように、本実施形態に係るターボ冷凍装置、その制御装置及びその制御方法によれば、以下の効果を奏する。
ターボ冷凍装置の運転が行われる際には、エコノマイザの主回路側のエコノマイザ高圧出口温度（出口温度）Ｔｅｃｏｈにより副膨張弁（第２膨張弁）の開度を制御して、温水（第１非冷媒）および熱源水（第２非冷媒）の入口温度および出口温度と、２段ターボ圧縮機（遠心圧縮機）の吸入圧力、中間吸入圧力、吐出圧力とにより主膨張弁（第１膨張弁）の開度を制御する制御装置を用いることとした。そのため、蒸発器入口の熱量をターボ冷凍装置を循環する冷媒量に応じて制御することができる。これにより、蒸発器出口を過熱して蒸発器から液相の冷媒が吐出されることを防止可能となる。したがって、ターボ冷凍装置の安定した運転を行うことができる。
【００９９】
なお、本実施形態の副膨張弁および主膨張弁の自動制御は、ＰＩＤ制御であっても良い。
【符号の説明】
【０１００】
１  ターボ冷凍装置
２  ２段ターボ圧縮機（遠心圧縮機）
２Ａ  吸入口
２Ｂ  吐出口
３  凝縮器
５  主膨張弁（膨張弁）
７  蒸発器
１２  温水ポンプ（第１非冷媒ポンプ）
１６  熱源水ポンプ（第２非冷媒ポンプ）
１７  バイパス回路
１８  ホットガスバイパス弁（バイパス回路用制御弁）
【図１】
0005881282.tif 000002
【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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【図１０】
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