CN105765234B - 膨胀机一体型压缩机与冷冻机及冷冻机的运转方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于，能够降低在膨胀机一体型压缩机的壳体内部从压缩机侧漏出的流体移动至膨胀机的热，提高冷冻机的性能系数(COP)，膨胀机一体型压缩机包括：马达；压缩机，连接于马达的输出轴；膨胀机，连接于马达的输出轴；非接触型轴承，配置在压缩机与膨胀机之间；壳体；以及抽排管路，以与壳体的内部空间中的所述压缩机与所述膨胀机之间的区域连通的方式而设，用于将在壳体内部从压缩机侧朝向膨胀机侧的漏出流体从区域抽排至流体管路，所述流体管路连接于壳体外部的压缩机的吸入侧或喷出侧。壳体构成为，将区域从壳体的外部予以密闭，以使所述区域与壳体外部之间的流体的流动仅成为经由抽排管路的漏出流体的至少一部分的流动。

Description

膨胀机一体型压缩机与冷冻机及冷冻机的运转方法
技术领域
本发明涉及一种膨胀机一体型压缩机与冷冻机及冷冻机的运转方法。
背景技术
作为在冷冻机中用于进行冷冻循环(cycle)的压缩行程的压缩机，有的对驱动压缩机的马达(motor)的输出轴的轴承，使用磁轴承等非接触式轴承。非接触式轴承是以非接触的方式来支撑马达的输出轴等旋转轴。因此，与在跟旋转轴接触的状态下支撑旋转轴的滚动轴承相比，非接触式轴承没有与旋转轴之间的机械摩擦损失，而且，由于无磨损，因此耐久性优异。因此，在马达的转速变大的情况等下，使用对马达输出轴的轴承使用磁轴承等非接触式轴承的压缩机。
作为使用此种非接触式轴承的膨胀机一体型压缩机，专利文献1中公开了一种磁轴承式涡轮压缩机(turbine compressor)，其在轴(shaft)的一端安装涡轮叶片(turbineblade)，在另一端安装压缩机叶片，利用磁轴承来支承轴。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平7-91760
发明内容
[发明所要解决的问题]
若将专利文献1中记载的膨胀机一体型压缩机用于冷冻机，则可将利用膨胀机来使流体膨胀时产生的膨胀能量的一部分予以回收，被回收的膨胀能量可被用作用于驱动压缩机的马达旋转轴的旋转能量。因此，马达的动力将降低，冷冻机的性能系数(CoefficientOf Performance，COP)提高。
但是，今后期望进一步改善COP，以求更进一步的能效化。
本发明的至少一实施方式的目的在于，提供一种能够提高冷冻机的性能系数的膨胀机一体型压缩机与冷冻机及冷冻机的运转方法。
[解决问题的技术手段]
本发明的至少一实施方式的膨胀机一体型压缩机包括：
马达；
压缩机，以连接于所述马达的输出轴，由所述马达来驱动以压缩流体的方式而构成；
膨胀机，以连接于所述马达的所述输出轴，使所述流体膨胀以从所述流体回收所述输出轴的动力的方式而构成；
至少一个非接触型轴承，配置在所述压缩机与所述膨胀机之间，用于以非接触的方式来支撑所述输出轴；
壳体(casing)，收容所述马达、所述压缩机、所述膨胀机及所述至少一个非接触型轴承；以及
抽排管路，以连通于所述壳体内部空间中的所述压缩机与所述膨胀机之间的区域的方式而设，用于将在所述壳体内部从所述压缩机侧朝向所述膨胀机侧的漏出流体的至少一部分从所述区域抽排至流体管路，所述流体管路连接于所述壳体外部的所述压缩机的吸入侧或喷出侧，
所述壳体构成为，将所述区域从所述壳体的外部予以密闭，以使所述区域与所述壳体外部之间的流体的流动仅成为经由所述抽排管路的所述漏出流体的至少一部分的流动。
在膨胀机一体型压缩机中，壳体的内部空间中的膨胀机与压缩机之间的区域并非工作流体原本的流路。因此，压缩机与所述区域之间、及膨胀机与所述区域之间通常设有密封件，以免工作流体从压缩机或膨胀机漏出到所述区域。但是，即使设有此种密封件，也难以完全密封工作流体而不使其从压缩机侧漏出。
本发明人等经过专心研究，结果明确了：经压缩机压缩的工作流体的一部分通过密封件微小的间隙而从压缩机侧经由所述区域漏出到膨胀机侧，流入膨胀机侧的高温的漏出流体成为膨胀机隔热效率的下降原因。
所述实施方式的膨胀机一体型压缩机是基于本发明人等的所述见解而致力完成，以与壳体内部空间中的压缩机与膨胀机之间的区域连通的方式来设置抽排管路，以将在壳体内部从压缩机侧朝向膨胀机侧的漏出流体的至少一部分从所述区域抽排至与壳体外部的所述压缩机的吸入侧或喷出侧连接的流体管路。因此，流入膨胀机侧的高温的漏出流体得以减少，从高温的漏出流体朝向膨胀机的热移动得以降低，因此能够改善因来自压缩机侧的漏出流体引起的膨胀机的隔热效率下降。因此能够改善使用所述膨胀机一体型压缩机的冷冻机的COP。
而且，假设壳体未从外部予以密闭，则在允许从所述区域朝向流体管路的漏出流体以外的气体从壳体外部流入所述区域内的结构中，热可能从自壳体外部流入所述区域内的气体移动到低温的膨胀机侧。因此，作为对膨胀机侧的意外的热输入因素，不仅是漏出流体，还要考虑到从壳体外部流入所述区域内的气体，即使设置抽排管路，也难以有效地防止对膨胀机侧的意外的热输入因素。与此相对，所述实施方式的膨胀机一体型压缩机中，壳体将所述区域从所述壳体的外部予以密闭，以使所述区域与壳体外部之间的流体的流动仅成为经由所述抽排管路的所述漏出流体的至少一部分的流动。因此，对膨胀机侧的意外的热输入因素基本上只有漏出流体。因此，通过抽排管路来形成将在所述区域内从压缩机侧朝向膨胀机侧的漏出流体的至少一部分导向流体管路的工作流体的流动，由此能够有效地防止对膨胀机侧的意外热输入，从而能够明显改善COP。
在若干实施方式中，膨胀机一体型压缩机还包括：与所述压缩机不同的至少一个第二压缩机，所述第二压缩机连接于所述马达的所述输出轴。
在若干实施方式中，膨胀机一体型压缩机还包括：与所述压缩机不同的至少一个第二压缩机，所述第二压缩机连接于所述马达之外的第二输出轴。
本发明的至少一实施方式的冷冻机包括：
冷却部，用于通过与制冷剂的热交换来对冷却对象物进行冷却；
膨胀机一体型压缩机，由用于压缩所述制冷剂的压缩机及用于使所述制冷剂膨胀的膨胀机一体化而成；以及
制冷剂循环管路，以通过所述压缩机、所述膨胀机及所述冷却部来使所述制冷剂循环的方式而构成，其中
所述膨胀机一体型压缩机包括：
马达；
所述压缩机，以连接于所述马达的输出轴，由所述马达来驱动以压缩所述制冷剂的方式而构成；
所述膨胀机，以连接于所述马达的所述输出轴，使所述制冷剂膨胀以从所述制冷剂回收所述输出轴的动力的方式而构成；
至少一个非接触型轴承，配置在所述压缩机与所述膨胀机之间，用于以非接触的方式来支撑所述输出轴；
壳体，收容所述马达、所述压缩机、所述膨胀机及所述至少一个非接触型轴承；以及
抽排管路，以连通于所述壳体内部空间中的所述压缩机与所述膨胀机之间的区域的方式而设，用于将在所述壳体内部从所述压缩机侧朝向所述膨胀机侧的漏出制冷剂的至少一部分从所述区域抽排至制冷剂循环管路，所述制冷剂循环管路连接于所述壳体外部的所述压缩机的吸入侧或喷出侧，
所述壳体构成为，将所述区域从所述壳体的外部予以密闭，以使所述区域与所述壳体外部之间的流体的流动仅成为经由所述抽排管路的所述漏出流体的至少一部分的流动。
所述实施方式的冷冻机中，以与膨胀机一体型压缩机的壳体内部空间中的压缩机与膨胀机之间的区域连通的方式来设置抽排管路，以将在壳体内部从压缩机侧朝向膨胀机侧的漏出制冷剂的至少一部分从所述区域抽排至与壳体外部的所述压缩机的吸入侧或喷出侧连接的制冷剂循环管路。因此，流入膨胀机侧的高温的漏出制冷剂得以减少，从高温的漏出制冷剂朝向膨胀机的热移动得以降低，因此能够改善因来自压缩机侧的漏出制冷剂引起的膨胀机的隔热效率下降。因此能够改善使用所述膨胀机一体型压缩机的冷冻机的COP。
而且，假设壳体未从外部予以密闭，则在允许从所述区域朝向制冷剂循环管路的漏出制冷剂以外的气体从壳体外部流入所述区域内的结构中，热可能从自壳体外部流入所述区域内的气体移动到低温的膨胀机侧。因此，作为对膨胀机侧的意外的热输入因素，不仅是漏出制冷剂，还要考虑到从壳体外部流入所述区域内的气体，即使设置抽排管路，也难以有效地防止对膨胀机侧的意外的热输入因素。与此相对，所述实施方式的冷冻机中，膨胀机一体型压缩机的壳体将所述区域从所述壳体的外部予以密闭，以使所述区域与壳体外部之间的流体的流动仅成为经由所述抽排管路的所述漏出制冷剂的至少一部分的流动。因此，对膨胀机侧的意外的热输入因素基本上只有漏出制冷剂。因此，通过抽排管路来形成将在所述区域内从压缩机侧朝向膨胀机侧的漏出制冷剂的至少一部分导向制冷剂循环管路的工作流体的流动，由此能够有效地防止对膨胀机侧的意外热输入，从而能够明显改善COP。
若干实施方式中，所述膨胀机一体型压缩机还包括：抽排阀，被设置于所述抽排管路，用于调节所述漏出制冷剂的抽排量；以及控制器，用于控制所述抽排阀，所述控制器构成为，基于冷冻机的COP、及所述膨胀机的吸入侧与喷出侧的制冷剂温差中的至少一个，来控制所述抽排阀的开度。
另外，冷冻机COP例如是根据数式(1)消耗电力基准COP(COPb)及数式(2)压缩动力基准COP(COPc)等而求出。
[数式1]
[数式2]
(其中，在所述数式(1)及数式(2)中，G是在制冷剂循环管路内循环的制冷剂的质量流量[kg/s]，P是马达的动力(消耗电力)[W]，h1是压缩机入口焓(enthalpy)[J/kg]，h2是压缩机出口焓[J/kg]，h5是冷却部用热交换器入口焓[J/kg]，h6是冷却部用热交换器出口焓[J/kg]。)
将漏出制冷剂抽排至制冷剂循环管路的抽排量越多，则通过漏出制冷剂而流入至膨胀机侧的热越减少。另一方面，若使抽排量过多，则经压缩机压缩后，不在制冷剂循环管路内循环而无助于冷却对象物的冷却的漏出制冷剂将增加，从而导致用于压缩的马达动力的增加及压缩机效率的下降。因此，存在一使用膨胀机一体型压缩机的冷冻机的COP达到最大的抽排量(COP最大抽排量)。
所述实施方式的冷冻机中，鉴于此种状况，设置有控制器，所述控制器构成为：基于所述冷冻机COP、或膨胀机的吸入侧与喷出侧的制冷剂温差中的至少一个，来控制抽排阀的开度。因此，只要基于所述冷冻机COP、或膨胀机的吸入侧与喷出侧的制冷剂温差中的至少一个，并根据运转条件来将抽排量控制成为COP最大抽排量附近的值，便能够提高冷冻机的COP。
而且，在条件变化少的运转时，可通过手动阀来进行开度调整，也可为固定开度。
本发明的一实施方式的冷冻机的运转方法中，
所述冷冻机具备膨胀机一体型压缩机，所述膨胀机一体型压缩机包括：马达；压缩机，连接于所述马达的输出轴；膨胀机，连接于所述马达的所述输出轴；至少一个非接触型轴承，配置在所述压缩机与所述膨胀机之间，用于以非接触的方式来支撑所述输出轴；以及壳体，收容所述马达、所述压缩机、所述膨胀机及所述至少一个非接触型轴承，
所述壳体构成为，将所述区域从所述壳体的外部予以密闭，以使所述区域与所述壳体外部之间的流体的流动仅成为经由所述抽排管路的所述漏出流体的至少一部分的流动，所述冷冻机的运转方法包括：
压缩步骤，通过所述压缩机来压缩制冷剂；
膨胀步骤，通过所述膨胀机来使在所述压缩步骤中经压缩的所述制冷剂膨胀；
冷却步骤，通过与在所述膨胀步骤中经膨胀的所述制冷剂的热交换，来对冷却对象物进行冷却；以及
抽排步骤，通过以与所述壳体内部空间中的所述压缩机与所述膨胀机之间的区域连通的方式而设的抽排管路，将在所述壳体内部从所述压缩机侧朝向所述膨胀机侧的漏出制冷剂的至少一部分从所述壳体内部的所述区域抽排至制冷剂循环管路，所述制冷剂循环管路连接于所述壳体外部的所述压缩机的吸入侧或喷出侧。
根据所述实施方式的运转方法，在抽排步骤中，通过以与膨胀机一体型压缩机的壳体内部空间中的压缩机与膨胀机之间的区域连通的方式而设置的抽排管路，将在壳体内部从压缩机侧朝向膨胀机侧的漏出制冷剂的至少一部分从所述区域抽排至与壳体外部的所述压缩机的吸入侧或喷出侧连接的制冷剂循环管路。因此，流入膨胀机侧的高温的漏出制冷剂得以减少，从高温的漏出制冷剂朝向膨胀机的热移动得以降低，因此能够改善因来自压缩机侧的漏出制冷剂引起的膨胀机的隔热效率下降。因此能够改善使用膨胀机一体型压缩机的冷冻机的COP。
而且，假设壳体未从外部予以密闭，则在允许从所述区域朝向制冷剂循环管路的漏出制冷剂以外的气体从壳体外部流入所述区域内的结构中，热可能从自壳体外部流入所述区域内的气体移动到低温的膨胀机侧。因此，关于对膨胀机侧的意外的热输入因素，不仅是漏出制冷剂，还要考虑到从壳体外部流入所述区域内的气体，即使设置抽排管路，也难以有效地防止对膨胀机侧的意外的热输入因素。与此相对，所述实施方式的冷冻机的运转方法中，膨胀机一体型压缩机的壳体将所述区域从所述壳体的外部予以密闭，以使所述区域与壳体外部之间的流体的流动仅成为经由所述抽排管路的所述漏出制冷剂的至少一部分的流动。因此，对膨胀机侧的意外的热输入因素基本上只有漏出制冷剂。因此，通过抽排管路来形成将在所述区域内从压缩机侧朝向膨胀机侧的漏出制冷剂的至少一部分导向制冷剂循环管路的工作流体的流动，由此能够有效地防止对膨胀机侧的意外热输入，从而能够明显改善COP。
若干实施方式中，还包括：抽排量调节步骤，基于所述冷冻机的COP、或所述膨胀机的吸入侧与喷出侧的制冷剂温差中的至少一个，来调节从所述壳体内部的所述区域向所述压缩机吸入侧的抽排量。
此时，基于所述冷冻机COP、或膨胀机的吸入侧与喷出侧的制冷剂温差中的至少一个来调节抽排量，因此能够提高冷冻机的COP。
(发明的效果)
根据本发明的至少一实施方式，能够减少在膨胀机一体型压缩机的壳体内部从自压缩机侧漏出的流体移动到膨胀机的热，提高冷冻机的性能系数(COP)。
附图说明
图1是表示一实施方式的膨胀机一体型压缩机的结构的概略的图。
图2是表示一实施方式的冷冻机的结构概略的示意图。
图3是表示一实施方式的冷冻机的结构概略的示意图。
图4是表示一实施方式的冷冻机的结构概略的示意图。
图5是表示一实施方式的冷冻机与比较例的冷冻机的膨胀机隔热效率比的比较的图表。
图6是表示一实施方式的冷冻机与比较例的冷冻机的冷冻能力比的比较的图表。
图7是表示一实施方式的冷冻机与比较例的冷冻机的COP比的比较的图表。
[符号的说明]
1：膨胀机一体型压缩机
2：马达
3：输出轴
4：压缩机
5：区域
6：膨胀机
9：壳体
12：热交换器
14：冷热回收热交换器
16：冷却部
18：抽气压缩机
22：制冷剂循环管路
24：抽排管路
26：抽排阀
32：径向磁轴承
34：径向磁轴承
36：推力磁轴承
37：轴向转盘
70：控制器
71：动力计
72：温度计
73：温度计
74：流量计
100：冷冻机
具体实施方式
以下，依照附图来说明本发明的实施方式。但是，本实施方式中记载的构成零件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，不过是单纯的说明例，并不意图限定本发明的范围。
图1是表示一实施方式的膨胀机一体型压缩机的结构概略的图。如图1所示，膨胀机一体型压缩机1具备：马达2、压缩机4、膨胀机6、非接触型轴承32、非接触型轴承34、非接触型轴承36、壳体9以及抽排管路24。
压缩机4是以连接于马达2的输出轴3，由马达2予以驱动以压缩流体的方式而构成。另一方面，膨胀机6是以连接于马达2的输出轴3，使流体膨胀以从流体回收输出轴3的动力的方式而构成。马达2也可如图1所示，配置在压缩机4与膨胀机6之间。而且，其他实施方式中，马达2也可配置在压缩机4与膨胀机的外侧(即，例如也可在输出轴3的轴向上，依马达2、压缩机4、膨胀机6的顺序配置)。
马达2的输出轴3是由配置在压缩机4与膨胀机6之间的径向(radial)磁轴承32、径向磁轴承34及推力(thrust)磁轴承36(本说明中，有时统一称为非接触型轴承32、非接触型轴承34、非接触型轴承36或磁轴承32、磁轴承34、磁轴承36)来以非接触的方式予以支撑。径向磁轴承32、径向磁轴承34是在输出轴3的轴向上设置在马达2的两侧，通过磁力来使输出轴3悬浮，以承担输出轴3的径向负载。另一方面，推力磁轴承36是在输出轴3的轴向上设置在马达2的其中一侧(图1所示的实施方式中，为马达2与膨胀机6之间)，以与输出轴3上所设的轴向转盘37之间形成间隙的方式，通过磁力来承担输出轴3的推力负载。
壳体9收容马达2、压缩机4、膨胀机6、径向磁轴承32、径向磁轴承34及推力磁轴承36。
另外，推力磁轴承36及输出轴3上所设的轴向转盘37，也可设置在压缩机4与马达2之间。
在若干实施方式中，在膨胀机一体型压缩机1的壳体9内部，设置有密封(seal)部44，所述密封部44用于抑制工作流体从压缩机4泄漏到壳体9内部。而且，也可设置用于抑制工作流体从膨胀机6泄漏到壳体9内部的密封部64。密封部44、密封部64例如也可为迷宫式密封件(labyrinth seal)。此时，迷宫式密封件44、迷宫式密封件64也可如图1所示，分别设置在压缩机4的叶轮(impeller)42或膨胀器6的涡轮转子(turbine rotor)62的背面侧且叶轮42或涡轮转子62与壳体9之间、及输出轴3的周围且输出轴3与壳体9之间。
然而，即使设置抑制工作流体从压缩机4泄漏到壳体9内部的密封部44，也难以完全阻止工作流体从压缩机4泄漏到壳体9内部。即，在膨胀机一体型压缩机1的壳体9内部，经压缩机4压缩而成为高温的工作流体的一部分，通过用于对压缩机叶轮42的背面与区域5之间进行密封的密封部44的微小的间隙，而从压缩机4侧侵入所述区域5。从压缩机4侧侵入至区域5中的漏出流体在输出轴3与磁轴承32、磁轴承34、磁轴承36之间通过间隙，而漏出到工作温度比压缩机4低的膨胀机6侧。
因此，有可能会因来自压缩机4侧的高温的漏出流体而意外引起对膨胀机6的热输入，从而导致膨胀机6的隔热效率下降。
因此，若干实施方式中，为了将如此般在壳体9内部从压缩机4侧朝向膨胀机6侧的漏出流体的至少一部分从区域5抽排至流体管路，而设置抽排管路24，所述流体管路连接于壳体9外部的压缩机4的吸入侧或喷出侧。
抽排管路24是以与壳体9的内部空间中的压缩机4与膨胀机6之间的区域5连通的方式而设置。在一实施方式中，抽排管路24是以贯穿壳体9的方式而沿径向延伸。另外，设置抽排管路24的轴向位置并无特别限定，也可如图1所示，在与输出轴3上所设的轴向转盘37相同的轴向位置形成抽排管路24。
通过设置抽排管路24，流入膨胀机6侧的高温的漏出流体得以减少，从高温的漏出流体朝向膨胀机6的热移动得以降低。由此，能够改善因来自压缩机4侧的漏出流体引起的膨胀机6的隔热效率下降，因此能够改善使用膨胀机一体型压缩机1的冷冻机的COP。
若干实施方式中，壳体9是构成为，将所述区域5从壳体9的外部予以密闭，以使所述区域5与壳体9外部之间的流体的流动仅成为经由抽排管路24的所述漏出流体的至少一部分的流动。
假设壳体9未从外部予以密闭，则在允许从所述区域5朝向流体管路的漏出流体以外的气体从壳体9外部流入所述区域5内的结构中，热可能从自壳体9外部流入所述区域内的气体移动到低温的膨胀机6侧。因此，关于对膨胀机6侧的意外的热输入因素，不仅是漏出流体，还要考虑到从壳体9外部流入所述区域5内的气体，即使设置抽排管路24，也难以有效地防止对膨胀机6侧的意外的热输入因素。与此相对，本实施方式的膨胀机一体型压缩机1中，壳体24将所述区域5从所述壳体9的外部予以密闭，以使所述区域与壳体9外部之间的流体的流动仅成为经由所述抽排管路24的所述漏出流体的至少一部分的流动。因此，对膨胀机6侧的意外的热输入因素基本上只有漏出流体。因此，通过抽排管路24来形成将在所述区域5内从压缩机4侧朝向膨胀机6侧的漏出流体的至少一部分导向流体管路的工作流体的流动，由此能够有效地防止对膨胀机6侧的意外热输入，从而能够明显改善COP。
在若干实施方式中，膨胀机一体型压缩机还包括：与所述压缩机不同的至少一个第二压缩机，所述第二压缩机连接于所述马达的所述输出轴。
例如，也可以第二压缩机、压缩机4、马达2及膨胀机6依序配置的方式，将第二压缩机、压缩机4及膨胀机6连接于马达2的输出轴3。
而且，在若干实施方式中，膨胀机一体型压缩机1也可具备：2个以上与压缩机4不同的第二压缩机。
1个以上的第二压缩机，也可连接于马达2之外的马达的输出轴，由所述马达予以驱动。例如，也可采用下述结构：在马达2之外的马达的输出轴的两端各设置1个第二压缩机，从而作为膨胀机一体型压缩机整体，相对于1个膨胀机而具备3个压缩机。
接下来，使用图2～图4来说明实施方式的冷冻机。
图2～图4是分别为表示一实施方式的冷冻机的结构的示意图。
如图2～图4所示，冷冻机100具备：冷却部16，用于对冷却对象物进行冷却；膨胀机一体型压缩机1，由压缩机4及膨胀机6一体化而成；以及制冷剂循环管路22。图2～图4所示的冷冻机100中，作为膨胀机一体型压缩机1，使用图1所示的具备抽排管路24的膨胀机一体型压缩机1。
在若干实施方式中，如图2～图4所示，在制冷剂循环管路22上，依序设置有压缩机4、热交换器12、冷热回收热交换器14、膨胀机6以及冷却部16，制冷剂循环管路22以通过这些设备来使制冷剂循环的方式而构成。
压缩机4是以连接于马达2的输出轴3，由马达2予以驱动而使流体压缩的方式构成。而且，膨胀机6是以连接于马达2的输出轴3，使流体膨胀以从流体回收输出轴3的动力的方式构成。
热交换器12是为了通过与冷却水进行热交换来对制冷剂进行冷却而设，冷热回收热交换器14是为了回收制冷剂的冷热(cold heat)而设。
冷却部16是为了通过与制冷剂的热交换，来对冷却对象物进行冷却而设。
在制冷剂循环管路22中循环的制冷剂经压缩机4压缩而温度及压力上升后，在被设于下游侧的热交换器12中与冷却水进行热交换，从而受到冷却。随后，制冷剂经冷热回收热交换器14进一步冷却后，经膨胀机6膨胀而温度及压力下降，由此生成冷热。
从膨胀机6喷出的制冷剂在冷却部16中与冷却对象物进行热交换，由此来对冷却对象物进行冷却，并且因热负载而温度上升。
在冷却部16中经升温的制冷剂被导入冷热回收热交换器14，与通过了所述热交换器12的高温的压缩制冷剂进行热交换，从而使残余的冷热回收至压缩制冷剂。随后，制冷剂返回压缩机4，并再次如上所述般由压缩机4予以压缩。
在冷冻机100中，构成此种冷冻循环。
在若干实施例中，在冷却部16中通过与制冷剂的热交换而受到冷却的冷却对象物是：用于对超导电缆等超导设备进行冷却的液体氮。此时，为了使超导设备成为超导状态，需要以极低温进行冷却。此时，在冷冻机100的膨胀机6的喷出侧，制冷剂为极低温，因此在制冷剂循环管路22内，压缩机4侧的温度与膨胀机6侧的温度差大。例如，在一实施例中，制冷剂循环管路22的温度在压缩机4的吸入侧为约30℃～40℃，在喷出侧为约90℃～100℃，与此相对，在膨胀机6的吸入侧为约-190℃～-200℃，在喷出侧为约-210℃～-220℃。
这样，在压缩机4侧与膨胀机6侧的温差大，因此在壳体9内部，在压缩机4侧与膨胀机6侧也存在大的温差。因此，即使从压缩机4侧朝向膨胀机6侧的漏出制冷剂为少量，也会成为导致膨胀机的隔热效率下降的因素。因此，通过设置抽排管路来将高温的漏出制冷剂抽排至壳体9的外部，从而能够降低从膨胀机4侧流入压缩机6侧的热，这一做法尤其在处理此种极低温的区域中意义重大。
另外，作为在制冷剂循环管路中流动的制冷剂，能够根据冷却对象物的冷却目标温度等来进行适当选择，例如能够使用氦、氖、氢、氮、空气、烃等。
在若干实施方式中，如图2及图4所示，与膨胀机一体型压缩机1的壳体9内部空间中的压缩机4与膨胀机6之间的区域5连通的抽排管路24是连接于制冷剂循环管路22a，所述制冷剂循环管路22a连接于壳体9外部的压缩机4的吸入侧。而且，在抽排管路24上，设置有用于调整抽排量的抽排阀26。
通过设置抽排管路24，流入膨胀机6侧的高温的漏出流体得以减少，从高温的漏出流体朝向膨胀机6的热移动得以降低，由此，能够改善因来自压缩机4侧的漏出流体引起的膨胀机6的隔热效率下降。而且，由于使流入膨胀机6侧的高温的漏出流体经由抽排管路24而返回制冷剂循环管路22，因此能够使漏出流体有助于冷却对象物的冷却。因此能够改善冷冻机100的COP。
而且，由于在抽排管路24上设置有抽排阀26，因此在抽排管路24中，在抽排阀26的前后产生差压。即，在抽排管路24中的抽排阀26的上游侧(所述区域5侧)，经压缩机4压缩而成为高压的制冷剂作为漏出制冷剂而存在，且为相对较高压。与此相对，在抽排管路24中的抽排阀26的下游侧(制冷剂循环管路22a侧)，制冷剂为经压缩机4压缩之前的低压状态。因此，在抽排管路24中，在抽排阀26的前后产生差压，因此位于相对较高压侧的所述区域5侧的漏出制冷剂，将基于所述差压而自动流向相对较低压侧的制冷剂循环管路22a侧。因此，即使不追加动力，也能够容易地使位于所述区域5内的漏出制冷剂返回制冷剂循环管路22，因此在能量效率方面优异，COP提高。
而且，与压缩机4的吸入侧连接的制冷剂循环管路22a是制冷剂循环管路22中成为低温的制冷剂使用完冷热后返回的部位，在整个制冷剂循环管路22中是相对较高温的部分。因此，即便使位于壳体9内部的所述区域5中的高温的漏出制冷剂流入与压缩机4的吸入侧连接的制冷剂循环管路22a，也难以成为导致冷冻机100的性能下降的因素。
图3所示的冷冻机100中，与膨胀机一体型压缩机1的壳体9内部空间中的压缩机4与膨胀机6之间的区域5连通的抽排管路24是连接于制冷剂循环管路22b，所述制冷剂循环管路22b连接于壳体9外部的压缩机4的喷出侧。而且，在抽排管路24上，设置有抽气压缩机18，所述抽气压缩机18用于将在壳体9内部从压缩机4侧朝向膨胀机6侧的漏出制冷剂，从所述区域5压送到制冷剂循环管路22b。
通过设置抽排管路24，流入膨胀机6侧的高温的漏出流体得以减少，从高温的漏出流体朝向膨胀机6的热移动得以降低，由此，能够改善因来自压缩机4侧的漏出流体引起的膨胀机6的隔热效率下降。而且，由于使流入膨胀机6侧的高温的漏出流体经由抽排管路24而返回制冷剂循环管路22b，因此与抽排管路24连接于制冷剂循环管路22a的情况相比，能够降低马达2的动力。
而且，在抽排管路24上，设置有抽气压缩机18，所述抽气压缩机18用于将漏出制冷剂从所述区域5压送至制冷剂循环管路22b。由此，将漏出制冷剂压缩后压送至制冷剂循环管路22b，并使其与经压缩机4压缩后成为高压的制冷剂汇流，从而能够作为用于对冷却对象物进行冷却的制冷剂来使用。
此时，除了用于使膨胀机一体型压缩机1的马达2工作的动力以外，还需要用于使抽气压缩机18工作的动力，但相应地，比起流经制冷剂循环管路22b的制冷剂而压力稍高的制冷剂将从抽气压缩机18汇流至制冷剂循环管路22b，作为冷冻机100整体增加了抽气压缩机18的喷出流量，相应地，冷冻能力变高。因此，能够提高COP。
而且，与压缩机4的喷出侧连接的制冷剂循环管路22b是：制冷剂循环管路22中经压缩机4压缩而压力及温度上升的制冷剂所流入的部位，在整个制冷剂循环管路22中是高温的部分。因此，即便使位于壳体9内部的所述区域5中的高温的漏出制冷剂，流入与膨胀机4的喷出侧连接的制冷剂循环管路22b，也难以成为导致冷冻机100的性能下降的因素。
图4所示的例示性的实施方式中，膨胀机一体型压缩机1除了与图2所示的冷冻机同样的结构以外，还具备：用于控制抽排阀26的控制器70。
控制器70构成为，基于冷冻机COP、或膨胀机6的吸入侧与喷出侧的制冷剂温差中的至少一个，来控制抽排阀26的开度。
冷冻机COP例如能够计测并算出马达2的动力(消耗电力)。此时，由动力传感器71来进行动力计测，计测结果被发送给控制器70。
膨胀机6的吸入侧及喷出侧的温度计测是分别由温度传感器72及温度传感器73来进行，所述温度传感器72设置在制冷剂循环管路22的膨胀机6的吸入侧，所述温度传感器73设置在膨胀机6的喷出侧，计测结果被发送给控制器70。控制器70根据由温度传感器72及温度传感器73所计测的温度，来计算膨胀机6的吸入侧与喷出侧的制冷剂温差。
而且，通过设置在抽排管路24中的流量传感器74，对从所述区域5被抽排至与壳体9外部的压缩机4的吸入侧连接的制冷剂循环管路22a中的漏出制冷剂的抽排量进行计测，计测结果被发送给控制器70。
在若干实施方式中，控制器70构成为，基于抽排管路24中的漏出制冷剂的流量、马达2的动力、冷冻机100的COP或膨胀机6的吸入侧与喷出侧的制冷剂温差等的计测，来对从壳体9内部的区域5朝向压缩机4的吸入侧的抽排量进行调节。另外，冷冻机COP例如是根据数式(1)消耗电力基准COP(COPb)及数式(2)压缩动力基准COP(COPc)等而求出。此时，在数式(1)及数式(2)中，G是在制冷剂循环管路22内循环的制冷剂的质量流量[kg/s]，P是马达2的动力(消耗电力)[W]，h1是压缩机4入口焓[J/kg]，h2是压缩机4出口焓[J/kg]，h5是冷却部16用热交换器入口焓[J/kg]，h6是冷却部16用热交换器出口焓[J/kg]。
在一实施方式中，控制器70具备存储器，所述存储器存储有表示冷冻机100的运转条件的信息，所述信息包含设为目标的冷冻机COP(以下也称作“目标冷冻机COP”)、或膨胀机6的吸入侧与喷出侧的温差中的至少一个，基于由动力传感器71等所算出的冷冻机COP(以下也称作“测定冷冻机COP”)或温度传感器72、温度传感器73中的至少一个的检测结果，控制抽排阀26的开度来调节抽排量，以实现所述运转条件。另外，控制器70也可基于存储在存储器中的表示冷冻机100的运转条件的信息、与测定冷冻机COP或温度传感器72、温度传感器73中的至少一个的检测结果的偏差，来决定抽排阀26的开度指令值。此时，控制器70例如也可包含：比例控制器(Proportional controller)、比例-积分控制器(Proportional-Integral controller)、比例-积分-微分控制器(Proportional-Integral-Derivativecontroller)等，来作为用于决定抽排阀26的开度指令值的控制器。而且，COP达到最大的冷冻机100的运转条件，也可根据冷却部16中的冷却负载而变化。此时，控制器70也可基于测定冷冻机COP或温度传感器72、温度传感器73中的至少一个的检测结果来调节抽排量，以实现与冷却部16中的冷却负载相应的运转条件。
另外，焓h1、焓h2、焓h5及焓h6分别是根据各点(point)处的压力P1、压力P2、压力P5及压力P6、温度T1、温度T2、温度T5及温度T6的计测值而求出。因此，在若干实施方式的冷冻机100中，也可设置用于对在制冷剂循环管路22内循环的制冷剂的质量流量进行测定的流量计(未图示)、或者用于分别对压缩机4的入口及出口和冷却部16的入口及出口的温度及压力进行测定的温度传感器(未图示)及压力传感器(未图示)。
其他实施方式中，控制器70具备存储有信息的存储器，所述信息表示目标冷冻机COP或膨胀机6的吸入侧与喷出侧的温差的最大值中的至少一个，控制抽排阀26的开度来调节抽排量，以使测定冷冻机COP或温度传感器72、温度传感器73中的至少一个的检测结果接近目标冷冻机COP或膨胀机6的吸入侧与喷出侧的温差的最大值。另外，控制器70也可基于存储在存储器中的表示目标冷冻机COP或膨胀机6的吸入侧与喷出侧的温差的最大值的信息、与测定冷冻机COP或温度传感器72、温度传感器73中的至少一个的检测结果的偏差，来决定抽排阀26的开度指令值。此时，控制器70例如也可包含比例控制器、比例-积分控制器、比例-积分-微分控制器等，来作为用于决定抽排阀26的开度指令值的控制器。
在若干实施方式中，控制器70构成为，以不超过抽排量的上限值的方式，来调节从壳体9内部的区域5朝向压缩机4的吸入侧的抽排量，所述抽排量的上限值是以不超过推力磁轴承36的负载(推力负载)的允许值的方式来决定。
推力磁轴承36的磁力是通过下述方式来进行控制，即，进行电流控制，以克服施加至输出轴3的推力负载来维持输出轴3的悬浮位置。而且，推力磁轴承36存在负载的允许值(最大值)。
施加至输出轴3的推力负载是：由压缩机4侧的因压缩行程区间(叶轮42外周部)的压力引起的力、与膨胀机6侧的因膨胀行程区间(涡轮转子62外周部)的压力引起的力的差所决定。因此，在将抽排阀26关闭的状态下的冷冻机运转时，与施加至输出轴3的推力负载相应的负载施加至推力磁轴承36，进行电流控制，以克服所述负载来维持输出轴3的悬浮位置。
此处，若打开抽排阀26，则漏出制冷剂将通过抽排管路24而被抽排至外部，由此，壳体9的内部压力减少。此时，如图2所示，若压缩机4的叶轮42的直径大于膨胀机6的涡轮转子62的直径，则就叶轮42及涡轮转子62的表面与背面之间产生的力的差而言，叶轮42这一方较大。因此，若加大抽排阀26的开度，则伴随于此，从压缩机4侧朝向膨胀机6侧的推力负载将增加。因而，存在与推力磁轴承36可负担的推力负载的最大值对应的抽排量。
因此，如所述实施方式般，通过以抽排量不超过上限值的方式来进行抽排阀26的开度控制，从而能够在冷冻机的运转无障碍的适当范围内进行抽排量的控制，所述上限值是以推力磁轴承36的负载不超过允许值的方式来决定。
其他实施方式中，控制器70构成为，以推力磁轴承36所负担的推力负载不超过推力磁轴承36的耐负载的方式，来调节从壳体9内部的区域5朝向压缩机4的吸入侧的抽排量。
在一实施方式中，控制器70以实现下述抽排量的方式来进行抽排阀26的开度控制，所述抽排量是推力磁轴承36所负担的推力负载与将推力磁轴承36的耐负载乘以安全系数所得的允许推力负载一致的抽排量。
此时，也可在膨胀机一体型压缩机1中设置用于对推力磁轴承36的负载进行计测的负载传感器，将负载传感器的计测结果发送给控制器70。
接下来，使用图1及图2来说明实施方式的冷冻机的运转方法。
一实施方式的冷冻机的运转方法是具备图1所示的膨胀机一体型压缩机1的冷冻机的运转方法，包括：压缩步骤、膨胀步骤、冷却步骤及抽排步骤。
在压缩步骤中通过压缩机4对制冷剂进行压缩后，在膨胀步骤中，通过膨胀机6来使在压缩步骤中经压缩的制冷剂膨胀。随后，在冷却步骤中，通过与在膨胀步骤中经膨胀的制冷剂的热交换，来对冷却对象物进行冷却。在若干实施方式中，也可在压缩步骤之后且膨胀步骤之前，设置对在压缩步骤中经压缩的制冷剂进行冷却的步骤。
在抽排步骤中，通过以与壳体9的内部空间的压缩机4与膨胀机6之间的区域5连通的方式而设的抽排管路24，将在壳体9内部从压缩机4侧朝向膨胀机6侧的漏出制冷剂的至少一部分，从壳体9内部的区域5抽排至制冷剂循环管路22a，所述制冷剂循环管路连接于壳体9外部的压缩机4的吸入侧。
在抽排步骤中，将漏出制冷剂的至少一部分，从壳体9内部的所述区域5抽排至与壳体9外部的压缩机4的吸入侧连接的制冷剂循环管路22a。由此，流入膨胀机6侧的高温的漏出流体得以减少，从高温的漏出流体朝向膨胀机6的热移动得以降低，由此，能够改善因来自压缩机4侧的漏出流体引起的膨胀机6的隔热效率下降。而且，由于使流入膨胀机6侧的高温的漏出流体经由抽排管路24而返回制冷剂循环管路22，因此能够适当地处理漏出流体而不会对冷却能力造成影响。因此，能够改善冷冻机100的COP。
接下来，使用图1及图4来说明另一实施方式的冷冻机的运转方法。
实施方式的冷冻机的运转方法是具备图1所示的膨胀机一体型压缩机1的冷冻机的运转方法，包括：压缩步骤、膨胀步骤、冷却步骤、抽排步骤及抽排量调节步骤。
对于压缩步骤、膨胀步骤、冷却步骤及抽排步骤，与前述的实施方式的冷冻机的运转方法同样，因此省略说明。
在抽排量调节步骤中，基于冷冻机COP、或膨胀机6的吸入侧与喷出侧的制冷剂温差中的至少一个，来调节从壳体9内部的区域5朝向压缩机4的吸入侧的抽排量。
在若干实施方式中，用于算出冷冻机COP的马达2的动力计测是由用于对马达2的动力(消耗电力)进行计测的动力传感器71来进行，计测结果被发送给控制器70。
膨胀机6的吸入侧及喷出侧的温度计测是分别由温度传感器72及温度传感器73来进行，所述温度传感器72设置在制冷剂循环管路22的膨胀机6的吸入侧，所述温度传感器73设置在膨胀机6的喷出侧，计测结果被发送给控制器70。控制器70根据由温度传感器72及温度传感器73所计测的温度，来计算膨胀机6的吸入侧与喷出侧的制冷剂温差。
而且，通过设置在抽排管路24中的流量传感器74，对从所述区域5被抽排至与壳体9外部的压缩机4的吸入侧连接的制冷剂循环管路22a中的漏出制冷剂的抽排量进行计测，计测结果被发送给控制器70。
在若干实施方式中，控制器70构成为，基于抽排管路24中的漏出制冷剂的流量、马达2的动力、所述冷冻机100的COP或膨胀机6的吸入侧与喷出侧的制冷剂温差等的计测，来对从壳体9内部的区域5朝向压缩机4的吸入侧的抽排量进行调节。
在一实施方式中，控制器70具备存储器，所述存储器存储有表示冷冻机100的运转条件的信息，所述信息包含目标冷冻机COP、或膨胀机6的吸入侧与喷出侧的温差中的至少一个，基于由动力传感器71或温度传感器72、温度传感器73中的至少一个的检测结果，控制抽排阀26的开度来调节抽排量，以实现所述运转条件。另外，控制器70也可基于存储在存储器中的表示冷冻机100的运转条件的信息、与动力传感器71或温度传感器72、温度传感器73中的至少一个的检测结果的偏差，来决定抽排阀26的开度指令值。此时，控制器70例如也可包含比例控制器、比例-积分控制器、比例-积分-微分控制器等，来作为用于决定抽排阀26的开度指令值的控制器。而且，COP达到最大的冷冻机100的运转条件也可根据冷却部16中的冷却负载而变化。此时，控制器70也可基于动力传感器71或温度传感器72、温度传感器73中的至少一个的检测结果来调节抽排量，以实现与冷却部16中的冷却负载相应的运转条件。
其他实施方式中，控制器70具备存储有信息的存储器，所述信息表示目标冷冻机COP或膨胀机6的吸入侧与喷出侧的温差的最大值中的至少一个，控制抽排阀26的开度来调节抽排量，以使测定冷冻机COP或温度传感器72、温度传感器73中的至少一个的检测结果接近目标冷冻机COP或膨胀机6的吸入侧与喷出侧的温差的最大值。另外，控制器70也可基于存储在存储器中的表示目标冷冻机COP或膨胀机6的吸入侧与喷出侧的温差的最大值的信息、与动力传感器71或温度传感器72、温度传感器73中的至少一个的检测结果的偏差，来决定抽排阀26的开度指令值。此时，控制器70例如也可包含比例控制器、比例-积分控制器、比例-积分-微分控制器等，来作为用于决定抽排阀26的开度指令值的控制器。
其他实施方式中，控制器70构成为，以推力磁轴承36所负担的推力负载不超过推力磁轴承36的耐负载的方式，来调整从壳体9内部的区域5朝向压缩机4的吸入侧的抽排量。
在一实施方式中，控制器70以实现下述抽排量的方式来进行抽排阀26的开度控制，所述抽排量是推力磁轴承36所负担的推力负载与将推力磁轴承36的耐负载乘以安全系数所得的允许推力负载一致的抽排量。
此时，也可在膨胀机一体型压缩机1中，设置用于对推力磁轴承36的负载进行计测的负载传感器，将负载传感器的计测结果发送给控制器70。
而且，抽排量调节步骤中的抽排量的调节，也可不经由控制器而手动进行。
在若干实施方式中，基于抽排管路24中的漏出制冷剂的流量、马达2的动力、所述冷冻机100的COP或膨胀机6的吸入侧与喷出侧的制冷剂温差等的计测，来调节从壳体9内部的区域5朝向压缩机4的吸入侧的抽排量。
在一实施方式中，预先准备表示冷冻机100的运转条件的信息的记录，所述信息包含COP达到最大的目标冷冻机COP或膨胀机6的吸入侧与喷出侧的温差中的至少一个，基于所述记录及测定冷冻机COP或温度传感器72、温度传感器73中的至少一个的检测结果来控制抽排阀26的开度以调节抽排量，以实现所述运转条件。
而且，COP达到最大的冷冻机100的运转条件也可根据冷却部16中的冷却负载而变化。此时，也可基于测定冷冻机COP或温度传感器72、温度传感器73中的至少一个的检测结果来调节抽排量，以实现与冷却部16中的冷却负载相应的运转条件。
其他实施方式中，预先准备一信息的记录，所述信息表示目标冷冻机COP或膨胀机6的吸入侧与喷出侧的温差的最大值中的至少一个，控制抽排阀26的开度来调节抽排量，以使测定冷冻机COP或温度传感器72、温度传感器73中的至少一个的检测结果接近目标冷冻机COP或膨胀机6的吸入侧与喷出侧的温差的最大值。另外，也可基于所记录的表示目标冷冻机COP或膨胀机6的吸入侧与喷出侧的温差的最大值的信息、与测定冷冻机COP或温度传感器72、温度传感器73中的至少一个的检测结果的偏差，来决定抽排阀26的开度指令值。
其他实施方式中，以推力磁轴承36所负担的推力负载不超过推力磁轴承36的耐负载的方式，来调节从壳体9内部的区域5朝向压缩机4的吸入侧的抽排量。
在一实施方式中，以实现下述抽排量的方式来进行抽排阀26的开度控制，所述抽排量是推力磁轴承36所负担的推力负载与将推力磁轴承36的耐负载乘以安全系数所得的允许推力负载一致的抽排量。
接下来，对于一实施方式的冷冻机的COP改善效果，使用图5～图7来进行说明。
图5是表示一实施方式的冷冻机与比较例的冷冻机的膨胀机隔热效率比的比较的图表，图6是表示一实施方式的冷冻机与比较例的冷冻机的冷冻能力比的比较的图表，图7是表示一实施方式的冷冻机与比较例的冷冻机的COP比的比较的图表。
为了确认本发明的实施方式的冷冻机100对COP的改善效果，使用设有抽排管路24及抽排阀26的图2所示的冷冻机100来进行各种测定。另外，作为制冷剂，使用氖。
作为比较例的冷冻机，使用除了未设抽排管路24及抽排阀26以外均为与图2所示的冷冻机100为同样结构的冷冻机。
构建图2所示的冷冻机100及所述比较例的冷冻机，改变压缩机4的吸入侧压力，进行马达2的动力、膨胀机6的吸入侧及喷出侧温度等的测定，获取膨胀机隔热效率、冷冻能力、COP。分别将结果示于图5～图7。另外，图5～图7的膨胀机隔热效率比、冷冻能力比、COP比分别表示将在“无抽排”时测定所得的结果设为1时的比。而且，图5～图7的“压缩机入口压力(比率显示)”的基准压力(压缩机入口压力＝1)为120kPa。
如图5所示，冷冻机100(“有抽排”)中，在测定所得的压缩机4的吸入侧压力范围内，膨胀机隔热效率得到改善，以比较例的冷冻机(“无抽排”)的膨胀机隔热效率为基准，冷冻机100改善了约18％。而且，如图6所示，对于冷冻能力，以比较例为基准，冷冻机100改善了约28％。而且，如图7所示可知，对于COP(压缩动力基准)，以比较例为基准，冷冻机100也改善了约37％。
根据所述结果，与未设抽排管路24及抽排阀26的比较例的冷冻机相比较，设有抽排管路24及抽排阀26的冷冻机100显示了COP得到大幅改善。比较，设有抽排管路24及抽排阀26的冷冻机100显示了COP得到大幅改善。

Claims (6)

1.一种膨胀机一体型压缩机，其特征在于包括：
马达；
压缩机，以连接于所述马达的输出轴，由所述马达来驱动以压缩流体的方式而构成；
膨胀机，以连接于所述马达的所述输出轴，使所述流体膨胀以从所述流体回收所述输出轴的动力的方式而构成；
至少一个非接触型轴承，配置在所述压缩机与所述膨胀机之间，以非接触的方式来支撑所述输出轴；
壳体，收容所述马达、所述压缩机、所述膨胀机及所述至少一个非接触型轴承；以及
抽排管路，以连通于所述壳体的内部空间中的所述压缩机与所述膨胀机之间的区域的方式而设，将在所述壳体的内部、从所述压缩机的一侧朝向所述膨胀机的一侧的漏出流体的至少一部分从所述区域抽排至流体管路，所述流体管路连接于所述壳体的外部的所述压缩机的吸入侧或喷出侧；
抽排阀，被设置于所述抽排管路，调节所述漏出流体的抽排量；以及
控制器，控制所述抽排阀，
所述壳体构成为，将所述区域从所述壳体的外部予以密闭，以使所述区域与所述壳体的外部之间的流体的流动，仅成为经由所述抽排管路的所述漏出流体的至少一部分的流动。
2.根据权利要求1所述的膨胀机一体型压缩机，其特征在于还包括：
与所述压缩机不同的至少一个第二压缩机，
所述第二压缩机连接于所述马达的所述输出轴。
3.根据权利要求1所述的膨胀机一体型压缩机，其特征在于还包括：
与所述压缩机不同的至少一个第二压缩机，
所述第二压缩机连接于所述马达之外的第二输出轴。
4.一种冷冻机，其特征在于包括：
冷却部，用于通过与制冷剂的热交换来对冷却对象物进行冷却；
膨胀机一体型压缩机，由用于压缩所述制冷剂的压缩机及用于使所述制冷剂膨胀的膨胀机一体化而成；以及
制冷剂循环管路，以通过所述压缩机、所述膨胀机及所述冷却部来使所述制冷剂循环的方式而构成，其中
所述膨胀机一体型压缩机包括：
马达；
所述压缩机，以连接于所述马达的输出轴，由所述马达来驱动以压缩所述制冷剂的方式而构成；
所述膨胀机，以连接于所述马达的所述输出轴，使所述制冷剂膨胀以从所述制冷剂回收所述输出轴的动力的方式而构成；
至少一个非接触型轴承，配置在所述压缩机与所述膨胀机之间，以非接触的方式来支撑所述输出轴；
壳体，收容所述马达、所述压缩机、所述膨胀机及所述至少一个非接触型轴承；以及
抽排管路，以连通于所述壳体的内部空间中的所述压缩机与所述膨胀机之间的区域的方式而设，将在所述壳体的内部、从所述压缩机的一侧朝向所述膨胀机的一侧的漏出制冷剂的至少一部分从所述区域抽排至制冷剂循环管路，所述制冷剂循环管路连接于所述壳体的外部的所述压缩机的吸入侧或喷出侧；
抽排阀，被设置于所述抽排管路，调节所述漏出制冷剂的抽排量；以及
控制器，控制所述抽排阀，
所述壳体构成为，将所述区域从所述壳体的外部予以密闭，以使所述区域与所述壳体的外部之间的流体的流动，仅成为经由所述抽排管路的所述漏出制冷剂的至少一部分的流动。
5.根据权利要求4所述的冷冻机，其特征在于：
所述控制器构成为，基于所述冷冻机的性能系数、或所述膨胀机的吸入侧与喷出侧的制冷剂温差中的至少一个，来控制所述抽排阀的开度。
6.一种冷冻机的运转方法，其特征在于：
所述冷冻机具备膨胀机一体型压缩机，
所述膨胀机一体型压缩机包括：马达；压缩机，连接于所述马达的输出轴；膨胀机，连接于所述马达的所述输出轴；至少一个非接触型轴承，配置在所述压缩机与所述膨胀机之间，以非接触的方式来支撑所述输出轴；以及壳体，收容所述马达、所述压缩机、所述膨胀机及所述至少一个非接触型轴承，且
所述壳体构成为，以使所述壳体的内部空间中的所述压缩机与所述膨胀机之间的区域与所述壳体的外部之间的流体的流动，仅成为经由抽排管路的漏出流体的至少一部分的流动的方式，而将所述区域从所述壳体的外部予以密闭，并且
所述冷冻机的运转方法包括：
压缩步骤，通过所述压缩机来压缩制冷剂；
膨胀步骤，通过所述膨胀机来使在所述压缩步骤中经压缩的所述制冷剂膨胀；
冷却步骤，通过与在所述膨胀步骤中经膨胀的所述制冷剂的热交换，来对冷却对象物进行冷却；以及
抽排步骤，通过以与所述区域连通的方式而设的所述抽排管路，将在所述壳体的内部、从所述压缩机的一侧朝向所述膨胀机的一侧的所述漏出流体的至少一部分从所述壳体的内部的所述区域抽排至制冷剂循环管路，所述制冷剂循环管路连接于所述壳体的外部的所述压缩机的吸入侧或喷出侧；
抽排量调节步骤，基于所述冷冻机的性能系数、或所述膨胀机的吸入侧与喷出侧的制冷剂温差中的至少一个，来调节从所述壳体的内部的所述区域向所述压缩机的吸入侧的抽排量。
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