(57)【要約】【課題】冷凍機の負荷がほぼゼロの状態でも冷媒ポンプのキャビテーションを回避することにより、電動機の冷却が可能となり、冷凍機の安定運転を継続することができるターボ冷凍機を提供する。【解決手段】被冷却流体から熱を奪って冷媒が蒸発し冷凍効果を発揮する蒸発器３と、羽根車と羽根車への冷媒ガスの吸込流量を調整する開度可変のベーン１４を有し冷媒ガスを羽根車によって圧縮するターボ圧縮機１と、ターボ圧縮機１を駆動する電動機１３と、圧縮された冷媒ガスを冷却流体で冷却して凝縮させる凝縮器２とを備えたターボ冷凍機１において、凝縮器２の冷媒を電動機１３に圧送する冷媒ポンプ７と、蒸発器３の冷媒を凝縮器２に圧送する補助冷媒ポンプ２８と、補助冷媒ポンプ２８の運転制御を行う制御装置３０とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被冷却流体から熱を奪って冷媒が蒸発し冷凍効果を発揮する蒸発器と、羽根車と該羽根車への冷媒ガスの吸込流量を調整する開度可変のベーンを有し冷媒ガスを羽根車によって圧縮するターボ圧縮機と、ターボ圧縮機を駆動する電動機と、圧縮された冷媒ガスを冷却流体で冷却して凝縮させる凝縮器とを備えたターボ冷凍機において、
前記凝縮器の冷媒を前記電動機に圧送する冷媒ポンプと、
前記蒸発器の冷媒を前記凝縮器に圧送する補助冷媒ポンプと、
前記補助冷媒ポンプの運転制御を行う制御装置とを備えたことを特徴とするターボ冷凍機。
【請求項２】
前記冷媒ポンプから圧送された冷媒は、前記ターボ圧縮機内で使用される油を冷却するためのオイルクーラーにも供給されることを特徴とする請求項１に記載のターボ冷凍機。
【請求項３】
前記補助冷媒ポンプの吐出配管に、前記凝縮器から前記蒸発器への冷媒の逆流を防ぐ逆止弁を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のターボ冷凍機。
【請求項４】
前記補助冷媒ポンプの吐出配管に、前記凝縮器から前記蒸発器への冷媒の逆流を防ぐ自動弁を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のターボ冷凍機。
【請求項５】
前記凝縮器の冷媒液面高さを検出する液面センサーを備え、
前記制御装置は、前記液面センサーの検出信号に基づいて前記補助冷媒ポンプの運転制御を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のターボ冷凍機。
【請求項６】
前記凝縮器の冷媒液面高さによってＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する液面スイッチを備え、
前記制御装置は、前記液面スイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいて前記補助冷媒ポンプの運転制御を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のターボ冷凍機。
【請求項７】
前記冷媒ポンプの吐出配管に冷媒フロースイッチを設け、
前記制御装置は、前記冷媒フロースイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいて前記補助冷媒ポンプの運転制御を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のターボ冷凍機。
【請求項８】
前記制御装置は、前記冷媒フロースイッチがＯＦＦ信号を出力した後も、前記補助冷媒ポンプの運転を所定時間保持することを特徴とする請求項７に記載のターボ冷凍機。
【請求項９】
被冷却流体から熱を奪って冷媒が蒸発し冷凍効果を発揮する蒸発器と、羽根車と該羽根車への冷媒ガスの吸込流量を調整する開度可変のベーンを有し冷媒ガスを羽根車によって圧縮するターボ圧縮機と、ターボ圧縮機を駆動する電動機と、圧縮された冷媒ガスを冷却流体で冷却して凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器の冷媒を前記電動機に圧送する冷媒ポンプと、前記蒸発器の冷媒を前記凝縮器に圧送する補助冷媒ポンプとを備えたターボ冷凍機の制御方法であって、
前記凝縮器の冷媒液面高さが所定値まで低下したときに、前記補助冷媒ポンプを運転して蒸発器の冷媒を凝縮器に圧送することを特徴とするターボ冷凍機の制御方法。
【請求項１０】
被冷却流体から熱を奪って冷媒が蒸発し冷凍効果を発揮する蒸発器と、羽根車と該羽根車への冷媒ガスの吸込流量を調整する開度可変のベーンを有し冷媒ガスを羽根車によって圧縮するターボ圧縮機と、ターボ圧縮機を駆動する電動機と、圧縮された冷媒ガスを冷却流体で冷却して凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器の冷媒を前記電動機に圧送する冷媒ポンプと、前記蒸発器の冷媒を前記凝縮器に圧送する補助冷媒ポンプとを備えたターボ冷凍機の制御方法であって、
前記冷媒ポンプの送液状態からキャビテーションを検知し、このキャビテーションを検知したときに、前記補助冷媒ポンプを運転して蒸発器の冷媒を凝縮器に圧送することを特徴とするターボ冷凍機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凝縮器の冷媒を電動機に圧送する冷媒ポンプを備えたターボ冷凍機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、熱源設備で冷水，温水などの熱媒体をつくり、配管を通して一定地域内の複数の建物に供給して冷暖房を行う地域冷暖房が普及している。この地域冷暖房は、熱源設備の集中化による運転効率の向上がもたらす省エネルギー効果をはじめ、大気汚染防止、地球温暖化防止等の環境保全にも大きな役割を果たしている。地域冷暖房の熱源設備にはターボ冷凍機が多く使用されている。
【０００３】
ターボ冷凍機は、冷媒を封入したクローズドシステムで構成され、冷水（被冷却流体）から熱を奪って冷媒が蒸発して冷凍効果を発揮する蒸発器と、前記蒸発器で蒸発した冷媒ガスを圧縮して高圧の冷媒ガスにする圧縮機と、高圧の冷媒ガスを冷却水（冷却流体）で冷却して凝縮させる凝縮器と、前記凝縮した冷媒を減圧して膨張させる膨張弁（膨張機構）とを、冷媒配管によって連結して構成されている。
【０００４】
上述した地域冷暖房供給設備等では、需要家への冷水（温水）の供給温度を一定に保つことが重要であるため、熱源設備の一つであるターボ冷凍機の過度な発停（起動・停止）を回避する要求が多くなりつつある。よって、中間期などの、ほぼ冷凍機の負荷が無い場合でも、供給設定温度（例えば７℃）に対して、おおよそ±０．３℃以内の冷水出口温度を維持しなければならない。
【０００５】
そのため、ターボ冷凍機では、容量制御機構の一つである圧縮機サクションベーンを、ほぼ全閉にして圧縮機吸込風量を絞ることにより、冷凍能力が、ほぼゼロの状態でも運転を継続することが望まれている。ターボ圧縮機は、吸込み風量を絞るとサージングと呼ばれる固有の不安定な運転状態が生じる。そのため、ホットガスバイパス弁を設けて、冷凍能力に寄与しない圧縮機吸込み風量を確保することでサージングを回避しつつ、冷凍能力をほぼゼロまで絞ることができる。
【０００６】
一方、圧縮機の駆動源である電動機は、半密閉型が多く、電動機の冷却には冷凍サイクル中の冷媒を用いる場合が多い。この場合、凝縮器から冷媒ポンプにより、冷却冷媒を電動機に圧送し、電動機を冷却して蒸発した冷媒ガス及び余剰に供給された冷媒液は、凝縮器に戻される。
また、圧縮機の軸受やギアを潤滑する潤滑油の冷却にも、冷媒ポンプの吐出側から分岐された冷媒が用いられている。すなわち、冷媒ポンプから供給された冷媒はオイルクーラーに供給されて潤滑油を冷却した後に、凝縮器に戻る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公平５−７９８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、冷凍機の負荷がほぼゼロになり、冷凍機の冷凍能力をほぼゼロに絞るということは、冷凍サイクルを循環する冷媒量が少なくなり、蒸発器と凝縮器に保有する冷媒量が不均一になるという問題がある。
【０００９】
図７（ａ），（ｂ）は、定格負荷条件にある凝縮器と蒸発器をそれぞれ示す模式的断面図である。図７（ａ）に示すように、凝縮器２は、円筒形の缶胴４１内に凝縮器チューブ群４２が配置されて構成されている。凝縮器２の冷媒液面は凝縮器チューブ群４２の直下にあって適正液面になっている。図７（ｂ）に示すように、蒸発器３は、円筒形の缶胴５１内に蒸発器チューブ群５２が配置されて構成されている。蒸発器３の冷媒液面は蒸発器チューブ群５２の中段よりやや上方にあって適正液面になっている。
【００１０】
図８（ａ），（ｂ）は、冷凍機の負荷がほぼゼロ等の超低負荷条件にある凝縮器と蒸発器をそれぞれ示す模式的断面図である。図８（ａ）に示すように、凝縮器２の冷媒は缶胴４１の底部にわずかに残っているだけであり、冷媒液面低下が生じている。図８（ｂ）に示すように、蒸発器３の冷媒液面は蒸発器チューブ群５２の上端近傍まで上昇しており、冷媒液面上昇が生じている。
【００１１】
すなわち、定格負荷条件では、図７（ａ），（ｂ）に示すように、蒸発器と凝縮器の冷媒液面が適正な位置でバランスするが、超低負荷条件では、図８（ａ），（ｂ）に示すように、凝縮器の冷媒液面が極端に低下する場合がある。その結果、冷媒ポンプにキャビテーションが生じることで、電動機とオイルクーラーに冷却冷媒を圧送することができなくなり、電動機や軸受の温度が上昇してターボ冷凍機の運転が継続できなくなるという課題が生じていた。
【００１２】
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、冷凍機の負荷がほぼゼロの状態でも冷媒ポンプのキャビテーションを回避することにより、電動機の冷却が可能となり、冷凍機の安定運転を継続することができるターボ冷凍機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】
【００１３】
上述の目的を達成するため、本発明のターボ冷凍機は、被冷却流体から熱を奪って冷媒が蒸発し冷凍効果を発揮する蒸発器と、羽根車と該羽根車への冷媒ガスの吸込流量を調整する開度可変のベーンを有し冷媒ガスを羽根車によって圧縮するターボ圧縮機と、ターボ圧縮機を駆動する電動機と、圧縮された冷媒ガスを冷却流体で冷却して凝縮させる凝縮器とを備えたターボ冷凍機において、前記凝縮器の冷媒を前記電動機に圧送する冷媒ポンプと、前記蒸発器の冷媒を前記凝縮器に圧送する補助冷媒ポンプと、前記補助冷媒ポンプの運転制御を行う制御装置とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
冷凍機の負荷がほぼゼロの状態では、冷凍機内の冷媒は、そのほとんどが蒸発器に滞留するようになる。そのため、本発明によれば、制御装置は、補助冷媒ポンプを起動し、補助冷媒ポンプにより冷媒液を蒸発器から凝縮器へ圧送することで、凝縮器の冷媒液面を適正位置まで回復することが可能となる。これにより、冷媒ポンプのキャビテーションを回避して、ターボ冷凍機の安定運転を継続することができる。凝縮器の冷媒液面の適正位置は、冷媒ポンプの必要ＮＰＳＨ（有効吸込ヘッド）で決められる。
【００１５】
本発明の好ましい態様によれば、前記冷媒ポンプから圧送された冷媒は、前記ターボ圧縮機内で使用される油を冷却するためのオイルクーラーにも供給されることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記補助冷媒ポンプの吐出配管に、前記凝縮器から前記蒸発器への冷媒の逆流を防ぐ逆止弁を設けたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の好ましい態様によれば、前記補助冷媒ポンプの吐出配管に、前記凝縮器から前記蒸発器への冷媒の逆流を防ぐ自動弁を設けたことを特徴とする。
本発明によれば、制御装置は、補助冷媒ポンプの運転時に自動弁を開き、補助冷媒ポンプの停止時に自動弁を閉じるように制御する。これにより、圧力差により生じる凝縮器から蒸発器への冷媒の逆流を防ぐことができる。
【００１７】
本発明の好ましい態様によれば、前記凝縮器の冷媒液面高さを検出する液面センサーを備え、前記制御装置は、前記液面センサーの検出信号に基づいて前記補助冷媒ポンプの運転制御を行うことを特徴とする。
本発明によれば、冷凍機の負荷がほぼゼロになり、凝縮器の液面が所定値まで低下したことを液面センサーが検出した場合、補助冷媒ポンプを運転し、蒸発器から凝縮器へ冷媒液を圧送する。ここでいう補助冷媒ポンプを運転させる条件である液面の所定値は、例えば、冷媒ポンプの必要ＮＰＳＨから決められる。補助冷媒ポンプを運転して凝縮器の液面が所定値まで上昇したら、補助冷媒ポンプを停止させる。補助冷媒ポンプを停止させる条件は、例えば、凝縮器の最下段の伝熱管が冷媒液に浸らない液面位置である。
【００１８】
本発明の好ましい態様によれば、前記凝縮器の冷媒液面高さによってＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する液面スイッチを備え、前記制御装置は、前記液面スイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいて前記補助冷媒ポンプの運転制御を行うことを特徴とする。
本発明によれば、液面スイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号によって補助冷媒ポンプの発停制御（起動・停止制御）を行う。液面スイッチは、連続出力型の液面センサーに比べて安価であり、コスト低減を図ることができる。
【００１９】
本発明の好ましい態様によれば、前記冷媒ポンプの吐出配管に冷媒フロースイッチを設け、前記制御装置は、前記冷媒フロースイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいて前記補助冷媒ポンプの運転制御を行うことを特徴とする。
本発明によれば、冷媒フロースイッチにより、冷媒ポンプの送液状態を検知することにより、キャビテーションを検知し、補助冷媒ポンプの発停制御（起動・停止制御）を行うことができる。
【００２０】
本発明の好ましい態様によれば、前記制御装置は、前記冷媒フロースイッチがＯＦＦ信号を出力した後も、前記補助冷媒ポンプの運転を所定時間保持することを特徴とする。
本発明によれば、凝縮器の液位が所定値より上昇し、キャビテーションが解消して冷媒ポンプの送液状態が安定すると、冷媒フロースイッチがＯＦＦになるが、補助冷媒ポンプは運転を所定時間保持することにより、凝縮器の液位の回復を図ることができる。
【００２１】
本発明の第一の態様のターボ冷凍機の制御方法は、被冷却流体から熱を奪って冷媒が蒸発し冷凍効果を発揮する蒸発器と、羽根車と該羽根車への冷媒ガスの吸込流量を調整する開度可変のベーンを有し冷媒ガスを羽根車によって圧縮するターボ圧縮機と、ターボ圧縮機を駆動する電動機と、圧縮された冷媒ガスを冷却流体で冷却して凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器の冷媒を前記電動機に圧送する冷媒ポンプと、前記蒸発器の冷媒を前記凝縮器に圧送する補助冷媒ポンプとを備えたターボ冷凍機の制御方法であって、前記凝縮器の冷媒液面高さが所定値まで低下したときに、前記補助冷媒ポンプを運転して蒸発器の冷媒を凝縮器に圧送することを特徴とする。
【００２２】
本発明の第二の態様のターボ冷凍機の制御方法は、被冷却流体から熱を奪って冷媒が蒸発し冷凍効果を発揮する蒸発器と、羽根車と該羽根車への冷媒ガスの吸込流量を調整する開度可変のベーンを有し冷媒ガスを羽根車によって圧縮するターボ圧縮機と、ターボ圧縮機を駆動する電動機と、圧縮された冷媒ガスを冷却流体で冷却して凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器の冷媒を前記電動機に圧送する冷媒ポンプと、前記蒸発器の冷媒を前記凝縮器に圧送する補助冷媒ポンプとを備えたターボ冷凍機の制御方法であって、前記冷媒ポンプの送液状態からキャビテーションを検知し、このキャビテーションを検知したときに、前記補助冷媒ポンプを運転して蒸発器の冷媒を凝縮器に圧送することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、以下に列挙する効果を奏する。
（１）冷凍機の負荷によらず、凝縮器の冷媒液面レベルを所定の範囲内に収めることができる。
（２）冷凍機の負荷がほぼゼロの状態でも冷媒ポンプのキャビテーションを回避することにより、電動機とオイルクーラーの冷却が可能となり、ターボ冷凍機の安定運転を継続することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明に係るターボ冷凍機の第１の実施形態を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明に係るターボ冷凍機の第２の実施形態を示す模式図である。
【図３】図３は、本発明に係るターボ冷凍機の第３の実施形態を示す模式図である。
【図４】図４は、凝縮器を示す模式的断面図である。
【図５】図５は、本発明に係るターボ冷凍機の第４の実施形態を示す模式図である。
【図６】図６は、冷媒フロースイッチと補助冷媒ポンプの動作例との関係を示す図である。
【図７】図７（ａ），（ｂ）は、定格負荷条件にある凝縮器と蒸発器をそれぞれ示す模式的断面図である。
【図８】図８（ａ），（ｂ）は、超低負荷条件にある凝縮器と蒸発器をそれぞれ示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係るターボ冷凍機の実施形態を図１乃至図６を参照して説明する。図１乃至図６において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図１は、本発明に係るターボ冷凍機の第１の実施形態を示す模式図である。図１に示すように、ターボ冷凍機は、冷媒を圧縮するターボ圧縮機１と、圧縮された冷媒ガスを冷却水（冷却流体）で冷却して凝縮させる凝縮器２と、冷水（被冷却流体）から熱を奪って冷媒が蒸発し冷凍効果を発揮する蒸発器３と、凝縮器２と蒸発器３との間に配置される中間冷却器であるエコノマイザ４とを備え、これら各機器を冷媒が循環する冷媒配管５によって連結して構成されている。
【００２６】
図１に示す実施形態においては、ターボ圧縮機１は、多段ターボ圧縮機から構成されており、電動機１３によって駆動されるようになっている。ターボ圧縮機１は、電動機１３が圧縮機とともに分割型のケーシングに密閉状態で収容されている半密閉型ターボ圧縮機である。ターボ圧縮機１は、流路８によってエコノマイザ４と接続されており、エコノマイザ４で分離された冷媒ガスはターボ圧縮機１の多段の圧縮段（この例では２段）の中間部分（この例では一段目と二段目の間の部分）に導入されるようになっている。
【００２７】
図１に示すように構成されたターボ冷凍機の冷凍サイクルでは、ターボ圧縮機１と凝縮器２と蒸発器３とエコノマイザ４とを冷媒が循環し、蒸発器３で得られる冷熱源で冷水が製造されて負荷に対応し、冷凍サイクル内に取り込まれた蒸発器３からの熱量および電動機１３から供給されるターボ圧縮機１の仕事に相当する熱量が凝縮器２に供給される冷却水に放出される。一方、エコノマイザ４にて分離された冷媒ガスはターボ圧縮機１の多段圧縮段の中間部分に導入され、一段目圧縮機からの冷媒ガスと合流して二段目圧縮機により圧縮される。２段圧縮単段エコノマイザサイクルによれば、エコノマイザ４による冷凍効果部分が付加されるので、その分だけ冷凍効果が増加し、エコノマイザ４を設置しない場合に比べて冷凍効果の高効率化を図ることができる。
【００２８】
図１に示すように、凝縮器２の底部と電動機１３とを接続する冷媒供給配管６が設けられ、冷媒供給配管６には冷媒ポンプ７が設置されており、冷媒ポンプ７によって凝縮器２の冷媒が電動機１３に圧送されるようになっている。電動機１３に圧送された冷媒は、電動機１３のケーシング１３ｃ内を流れる間に蒸発し、このときの蒸発潜熱を利用して電動機１３の熱を奪い電動機１３を冷却するようになっている。電動機１３を冷却した後の冷媒は凝縮器２に戻される。また、冷媒供給配管６から分岐して、冷媒をオイルクーラー２０に導いた後に凝縮器２に戻す冷媒供給バイパス管６ＢＰが設置されている。ターボ圧縮機１の油タンク１６内にはオイル循環ポンプ２２が設置されており、オイル循環ポンプ２２には、オイル循環ライン（オイル循環配管）２３が接続されている。オイル循環ライン２３は、オイルクーラー２０内を通って延び、ギヤケーシング１５の上部に接続されている。したがって、油タンク１６内の潤滑油は、オイル循環ポンプ２２によってオイル循環ライン２３を介してオイルクーラー２０内を流れ、そしてギヤケーシング１５内に戻される。
【００２９】
オイルクーラー２０内では、冷媒供給バイパス管６ＢＰを流れる冷媒液とオイル循環ライン２３を流れる潤滑油との間で熱交換が行われ、潤滑油が冷却される。冷却された潤滑油は、オイル循環ライン２３を通ってギヤケーシング１５内の軸受およびギアに供給され、これら軸受およびギアを潤滑し、冷却する。
【００３０】
図１に示すように、ターボ圧縮機１の一段目羽根車１１の吸込側には、冷媒ガスの羽根車１１，１２への吸込流量を調整するサクションベーン１４が設けられている。また、凝縮器２と蒸発器３とを接続するホットガスバイパス配管２５が設けられており、ホットガスバイパス配管２５にはホットガスバイパス弁２６が設けられている。ホットガスバイパス弁２６は制御装置３０に接続されている。ホットガスバイパス弁２６は、その開度が調整可能に構成されており、例えば開度可変な電動弁から構成されている。通常の冷凍運転では、ホットガスバイパス弁２６は閉じられている。ホットガスバイパス弁２６を開くと、ターボ圧縮機１によって圧縮された冷媒ガスは、凝縮器２からエコノマイザ４を通らずに蒸発器３にバイパスされる。
【００３１】
また、蒸発器３の底部と凝縮器２の底部とを接続する冷媒供給配管２７が設けられており、冷媒供給配管２７には補助冷媒ポンプ２８が設けられている。補助冷媒ポンプ２８は制御装置３０に接続されている。補助冷媒ポンプ２８の吐出側には、圧力差により生じる凝縮器２から蒸発器３への冷媒の逆流を防ぐための逆止弁２９が設けられている。
【００３２】
図１に示すように構成されたターボ冷凍機において、冷凍機の負荷が低下した場合、制御装置３０はサクションベーン１４を閉動作させ、ターボ圧縮機１の吸込み風量を低下させる。さらに冷凍機の負荷が低下してほぼゼロになると、サクションベーン１４をほぼ全閉にして圧縮機の吸込風量を絞る。このとき、制御装置３０はホットガスバイパス弁２６を開いてホットガスバイパス回路を作動させ、凝縮器２のホットガス（冷媒ガス）をホットガスバイパス配管２５を介して蒸発器３に戻す。これにより、ターボ圧縮機１から吐出された冷媒ガスをターボ圧縮機１の吸込みにバイパスさせることで、冷凍に関与しない冷媒を循環させることにより圧縮機のサージング領域突入を回避することができると伴に、冷凍機の負荷がほぼゼロの状態まで冷凍能力を絞ることができる。
【００３３】
しかしながら、冷凍機の負荷がほぼゼロの状態では、図８（ａ），（ｂ）に示すように、冷凍機内の冷媒は、そのほとんどが蒸発器３に滞留するようになる。そのため、制御装置３０は、補助冷媒ポンプ２８を起動し、補助冷媒ポンプ２８により冷媒液を蒸発器３から凝縮器２へ圧送することで、凝縮器２の冷媒液面を適正位置まで回復することが可能となる。これにより、冷媒ポンプ７のキャビテーションを回避して、ターボ冷凍機の安定運転を継続することができる。凝縮器２の冷媒液面の適正位置は、冷媒ポンプ７の必要ＮＰＳＨ（有効吸込ヘッド）で決められる。
【００３４】
図２は、本発明に係るターボ冷凍機の第２の実施形態を示す模式図である。図２に示すように、本実施形態においては、逆止弁２９の代わりに、電動弁や電磁弁等の自動弁３１を使用しており、制御装置３０は、補助冷媒ポンプ２８の運転時に自動弁３１を開き、補助冷媒ポンプ２８の停止時に自動弁３１を閉じるように制御する。その他の構成は、図１に示すターボ冷凍機と同様である。
【００３５】
図３は、本発明に係るターボ冷凍機の第３の実施形態を示す模式図である。図３に示すように、本実施形態においては、凝縮器２に、冷媒液面高さを連続で検出できる液面センサー３２を設けている。その他の構成は、図１に示すターボ冷凍機と同様である。
図４は、凝縮器２を示す模式的断面図である。冷凍機の負荷がほぼゼロになり、凝縮器２の液面が所定値Ｌ１まで低下したことを液面センサー３２が検出した場合、補助冷媒ポンプ２８を運転し、蒸発器３から凝縮器２へ冷媒液を圧送する。ここでいう補助冷媒ポンプ２８を運転させる条件である液面の所定値Ｌ１は、冷媒ポンプ７の必要ＮＰＳＨから決められる。
【００３６】
補助冷媒ポンプ２８を運転して凝縮器２の液面が所定値Ｌ２まで上昇したら、補助冷媒ポンプ２８を停止させる。補助冷媒ポンプ２８を停止させる条件は、凝縮器２の最下段の伝熱管が冷媒液に浸らない液面位置である。
なお、連続出力型の液面センサー３２の代りに、図４に示すように決められた補助冷媒ポンプ２８の運転位置及び停止位置で作動する液面スイッチを設け、液面スイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号によって補助冷媒ポンプ２８の発停制御（起動・停止制御）を行っても良い。液面スイッチは、連続出力型の液面センサーに比べて安価であり、コスト低減を図ることができる。
【００３７】
図５は、本発明に係るターボ冷凍機の第４の実施形態を示す模式図である。図５に示すように、本実施形態においては、冷媒ポンプ７の吐出側に冷媒フロースイッチ３３を設けている。冷媒フロースイッチ３３により、冷媒ポンプ７の送液状態を検知することにより、キャビテーションを検知し、補助冷媒ポンプ２８の発停制御（起動・停止制御）を行うことができる。その他の構成は、図１に示すターボ冷凍機と同様である。
【００３８】
図６は、図５に示す冷媒フロースイッチ３３と補助冷媒ポンプ２８の動作例との関係を示す図である。冷媒フロースイッチ３３がＯＮになって補助冷媒ポンプ２８が運転開始するときの凝縮器２の液面は図４に示す所定値Ｌ１である。凝縮器２の液位が所定値Ｌ１より上昇し、キャビテーションが解消して冷媒ポンプ７の送液状態が安定すると、冷媒フロースイッチ３３がＯＦＦになるが、補助冷媒ポンプ２８は運転を保持する。図６に示すように、冷媒フロースイッチ３３がＯＦＦになった後の補助冷媒ポンプ２８の運転保持時間（設定値）は、凝縮器２の適正液面レベルから換算される冷媒量と、補助冷媒ポンプの吐出流量から決定される。補助冷媒ポンプ２８の運転保持時間は、補助冷媒ポンプ２８が停止したときに凝縮器２の液面が図４に示す所定値Ｌ２に達するように設定される。
【００３９】
これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。
【符号の説明】
【００４０】
１  ターボ圧縮機
２  凝縮器
３  蒸発器
４  エコノマイザ
５  冷媒配管
６  冷媒供給配管
６ＢＰ  冷媒供給配管
７  冷媒ポンプ
８  流路
１３  電動機
１２  オイルクーラー
１３ｃ  ケーシング
１４  サクションベーン
１５  ギヤケーシング
１６  油タンク
１９  冷却冷媒ライン
２０  オイルクーラー
２２  オイル循環ポンプ
２３  オイル循環ライン（オイル循環配管）
２５  ホットガスバイパス配管
２６  ホットガスバイパス弁
２７  冷媒供給配管
２８  補助冷媒ポンプ
２９  逆止弁
３０  制御装置
３１  自動弁
３３  冷媒フロースイッチ
４１  缶胴
４２  凝縮器チューブ群
５１  缶胴
５２  蒸発器チューブ群
【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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