JP2001050601A - 冷凍機 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧縮機に対し冷媒液潤滑方式を採用する場合
において、冷媒潤滑系統の安定性を確保することができ
る冷凍機を提供すること。 【解決手段】 回転部分を冷媒液を作動流体とする軸受
７乃至８で支承するターボ圧縮機を有するターボ冷凍機
において、潤滑系統ＩＩＩは冷媒タンク２１に貯溜する
冷媒液を冷媒ポンプ２２の駆動により汲み上げて逆止弁
２３を介して軸受７乃至８に給油し、その後冷媒タンク
２１に戻すように構成した、主冷媒系統Ｉとは独立の閉
ループで形成してたものである。
において、冷媒潤滑系統の安定性を確保することができ
る冷凍機を提供すること。 【解決手段】 回転部分を冷媒液を作動流体とする軸受
７乃至８で支承するターボ圧縮機を有するターボ冷凍機
において、潤滑系統ＩＩＩは冷媒タンク２１に貯溜する
冷媒液を冷媒ポンプ２２の駆動により汲み上げて逆止弁
２３を介して軸受７乃至８に給油し、その後冷媒タンク
２１に戻すように構成した、主冷媒系統Ｉとは独立の閉
ループで形成してたものである。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は冷凍機に関し、特に
冷媒液潤滑方式を採用するターボ圧縮機及びスクリュー
圧縮機等のガス圧縮機を有する冷凍機に適用して有用な
ものである。 【０００２】 【従来の技術】ターボ冷凍機は、蒸発器で蒸発した冷媒
ガスを高温高圧の冷媒ガスに圧縮して凝縮器に供給する
ためのターボ圧縮機を有する。この種のターボ圧縮機
は、駆動モータ（通常は誘導電動機）で羽根車を回転す
ることにより冷媒ガスを圧縮するようにしたものであ
る。このときの羽根車の回転駆動に際し、所定の高速回
転を得るべく、従来、駆動モータの回転を増速機を介し
て羽根車に伝達する方式が一般に採用されていた。一
方、近年のパワーエレクトロニクス関連技術の進歩に伴
いインバータにより高周波数の電力を供給することが可
能になり、このインバータ制御による駆動モータの高速
運転が可能になった。この結果、増速機を用いなくても
駆動モータの所定の高速運転が可能になり、駆動モータ
で直接羽根車を回転するターボ圧縮機（以下、この種の
ターボ圧縮機を直結形のターボ圧縮機と称す。）が提案
された。 【０００３】ターボ圧縮機は回転部分を有しており、こ
の回転部分を支承するための軸受が必要になる。この場
合の軸受として液軸受が用いられている。そして、増速
機を有する従来のターボ冷凍機におけるこの種の液軸受
の潤滑には、充分な粘性を有する潤滑油を用いていた。
増速機のギヤの潤滑も同時に行う必要があるからであ
る。 【０００４】これに対し、上述の如き直結形のターボ圧
縮機では増速機のギヤの潤滑が必要なくなり、液体軸受
部分の潤滑だけを行えば良いので、潤滑油に較べて粘性
が小さく負荷負担能力が小さい冷媒液であっても充分当
該ターボ圧縮機の潤滑液として利用することができる。 【０００５】そこで、冷媒液をターボ圧縮機の潤滑液と
して用いるターボ冷凍機が提案されている。図６は、従
来技術にかかるこの種のターボ冷凍機を示す系統図であ
る。同図に示すように、ターボ圧縮機１の羽根車２はイ
ンバータモータである駆動モータ３の回転軸４に固着さ
れている。ターボ圧縮機１には吸込ベーン５が設けら
れ、この吸込ベーン５をモータ６で開閉することによっ
てターボ圧縮機１に吸入される冷媒ガスの量が調整され
る。回転軸４はラジアル軸受７ａ、７ｂ及びスラスト軸
受８ａ、８ｂによって支承されている。 【０００６】かくして、ターボ冷凍機の運転時、ターボ
圧縮機１から吐出された冷媒ガスは逆止弁９を経て凝縮
器１０内に入り、ここで伝熱管１１内を流通する冷却水
等の冷却媒体に放熱することにより凝縮液化する。この
ようにして液化した冷媒液は膨張弁１２に入り、ここで
断熱膨張されると同時にその流量が調整されて気液二相
となる。次いで、この冷媒は蒸発器１３内に入り、ここ
で伝熱管１４内を流通する冷水、ブライン等の被冷却媒
体を冷却することによって蒸発気化した後、ターボ圧縮
機１に吸入されて再び圧縮される。以上で主冷媒系統Ｉ
を形成している。 【０００７】一方、潤滑系統ＩＩは次のように機能す
る。すなわち、蒸発器１３の下部に形成された液溜り１
５内の飽和冷媒液はモータ１６によって駆動される冷媒
液ポンプ１７により抽出され、この冷媒ポンプ１７によ
り所定の圧力、すなわち過冷却状態になるように加圧さ
れた後、逆止弁１８を経てヘッダー１９内に入り、ここ
からラジアル軸受７ａ、７ｂ及びスラスト軸受８ａ、８
ｂ（以下、これらの軸受を総称して軸受７乃至８と称
す。）に供給されてこれらを潤滑する。そして、軸受７
乃至８を潤滑した後の冷媒液は液溜め２０に集まり、次
いで、その自重及び差圧によって蒸発器１３内に戻る。 【０００８】このように、従来技術に係る潤滑系統ＩＩ
は蒸発器１３の液溜り１５の冷媒液を冷媒ポンプ１７で
ポンプ・アップして利用しているが、これは次の理由に
よる。蒸発器１３を満液式のもので形成した場合、伝熱
管１４は冷媒液に浸漬されているため、常にその内部の
冷媒液の液位が高く、冷媒ポンプ１７の有効吸い込みヘ
ッド（ＮＰＳＨ）を確保し易いからである。また、冷媒
ポンプ１７による冷媒液の昇圧後の冷媒条件を過冷却域
にすることができるからである。ちなみに、冷媒液を過
冷却域にすることにより、所定の潤滑を行っても簡単に
はガス化せず非常に安定な冷媒液を潤滑液として冷媒ポ
ンプ１７だけの簡単な構成で軸受７乃至８に供給するこ
とができる。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】上述の如き、従来技術
に係るターボ冷凍機においても、これを定常的に運転す
る場合には、潤滑系統も安定した良好な運転を継続する
ことができ全く問題はない。ただ、負荷変動が激しい、
換言すれば伝熱管１４を流れる冷水の温度変動が激しい
場合に、当該潤滑系統の運転が不安定になる場合があ
る。さらに詳言すると、かかる負荷の急変時にはターボ
圧縮機１の吸込ベーン５の開度も急変する。この結果、
蒸発器１３の内部が減圧され、その冷媒液が泡立ち（フ
ラッシング）、これを冷媒ポンプ１７が吸い込んでポン
プダウン（ストール）を起こす場合がある。 【００１０】本願発明は、上記従来技術に鑑み、圧縮機
に対し冷媒液潤滑方式を採用する場合において、冷媒潤
滑系統の安定性を確保することができる冷凍機を提供す
ることを目的とする。 【００１１】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は次の点を特徴とする。 【００１２】１） 冷媒液を作動流体とする液軸受で回
転部分を支承するように構成した回転式の圧縮機を有
し、この圧縮機で圧縮した高温高圧の冷媒ガスを凝縮器
で凝縮し、その後膨張弁を介して蒸発器に供給すること
により蒸発させ、冷媒ガスとして圧縮機に戻すように構
成した主冷媒系統と、冷媒液を貯溜しておく冷媒タンク
及び冷媒ポンプを有し、冷媒ポンプで汲み上げた冷媒液
を圧縮機の軸受部分に給油して循環させるように構成し
た潤滑系統とを別個独立に設けたこと。本発明によれば
潤滑系統は、主冷媒系統の負荷変動に伴う系統内の圧力
変化の影響を受けることなく、潤滑系統として安定に軸
受部分に冷媒液を給油し続ける。 【００１３】２） 上記１）に記載する冷凍機におい
て、冷媒補給弁を介して凝縮器側から冷媒タンクに冷媒
液を補給するように構成したこと。本発明によれば、軸
受部分の給油に伴う冷媒液の漏れを凝縮器側から補うこ
とができる。 【００１４】３） 上記１）に記載する冷凍機におい
て、補給ポンプで汲み上げた蒸発器側の冷媒液を冷媒補
給弁を介して冷媒タンクに補給するように構成したこ
と。本発明によれば、軸受部分の給油に伴う冷媒液の漏
れを蒸発器側から補うことができる。 【００１５】４） 上記２）又は上記３）に記載する冷
凍機において、冷媒タンク内の冷媒ガスを連通弁を介し
て蒸発器に排出するように構成したこと。本発明によれ
ば、冷媒液の補給に伴って冷媒タンク内に発生するガス
を排除して常に一定の圧力で、冷媒液を循環させること
ができる。 【００１６】５） 上記４）に記載する冷凍機におい
て、冷媒補給弁及び連通弁は冷媒タンク内の冷媒液の液
面に応じて間欠動作の頻度を変化させて開動作を行うと
ともに、冷媒補給弁の開動作に若干遅れて連通弁を開く
一方、閉動作は同時になるように制御して冷媒液の補給
をするようにしたこと。本発明によれば、冷媒液の補給
の際の冷媒タンク内におけるガスの発生を可及的に低減
することができる。 【００１７】６） 上記１）乃至上記５）に記載する冷
凍機において、凝縮器側の冷媒液を断熱膨張させて冷媒
タンク内に配設する伝熱管に流通させることにより冷媒
タンク内を冷却して冷媒液に対する軸受部分での入熱を
除去するようにしたこと。本発明によれば、軸受部分の
給油に伴う入熱は冷媒タンク内で伝熱管を流通する冷媒
で冷却して排除される。 【００１８】７） 上記１）乃至上記５）に記載する冷
凍機において、潤滑系統の途中にサブクーラを介在さ
せ、凝縮器側の冷媒液を断熱膨張させて前記サブクーラ
の伝熱部に流通させることにより冷媒液に対する軸受部
分での入熱分を予め冷却しておくようにしたこと。本発
明によれば、軸受部分の給油に伴う入熱はサブクーラで
予め冷媒液を冷却しておくことによりキャンセルされ
る。 【００１９】８） 上記１）乃至上記５）に記載する冷
凍機において、蒸発器の負荷である冷水を冷媒タンク内
に配設する伝熱管に流通させることにより冷媒タンク内
を冷却して冷媒液に対する軸受部分での入熱を除去する
ようにしたこと。本発明によれば、軸受部分の給油に伴
う入熱は冷媒タンク内で伝熱管を流通する冷水で冷却し
て排除される。 【００２０】９） 上記１）乃至上記５）に記載する冷
凍機において、 潤滑系統の途中にサブクーラを介在さ
せ、蒸発器の負荷である冷水を前記サブクーラの伝熱部
に流通させることにより冷媒液に対する軸受部分での入
熱分を予め冷却しておくようにしたこと。本発明によれ
ば、軸受部分の給油に伴う入熱はサブクーラで予め冷媒
液を冷却しておくことによりキャンセルされる。 【００２１】１０）上記１）乃至上記９）に記載する冷
凍機において、 凝縮器の液溜りと潤滑系統とを逆止弁
及び弁を介して連通し、停電等、冷媒ポンプの停止が検
出された場合には弁を開いて、前記液溜りの冷媒液を潤
滑系統に継続して供給し、軸受部分の暫定的な給油を行
うように構成したこと。本発明によれば、冷媒ポンプが
停止してもなお暫くの間は、軸受部分に冷媒液を供給し
続けることができる。 【００２２】１１） 冷媒液を作動流体とする液軸受で
回転部分を支承するように構成した回転式の圧縮機を有
し、この圧縮機で圧縮した高温高圧の冷媒ガスを逆止弁
を介して凝縮器に供給して凝縮し、その後膨張弁を介し
て蒸発器に供給することにより蒸発させ、冷媒ガスとし
て圧縮機に戻すように構成した主冷媒系統と、凝縮器１
０の液溜りの冷媒液を冷媒ポンプで汲み上げて圧縮機の
軸受部分に給油し、その後凝縮器に戻して循環させるよ
うに構成した潤滑系統と、潤滑系統よりも高圧力の作用
の下に冷媒液を貯溜するとともに、停電等、冷凍ポンプ
の停止が検出された場合には弁を開き、且つ冷媒液に作
用する高圧力により冷媒液を押し出して軸受部分に供給
し、軸受部分の暫定的な給油を行うように構成したアキ
ュムレータとを有すること。本発明によれば、通常時に
は、冷媒ポンプで汲み上げる液溜りの冷媒液を循環させ
て軸受部分に給油する。この給油に伴う冷媒液に対する
入熱は凝縮器を流通する冷却水で冷却して除去する。か
かる通常時に当該ターボ冷凍機の負荷が変動しても、当
該ターボ冷凍機は逆止弁を有しているため、その負荷変
動により凝縮器内の圧力が急変してその冷媒液が泡立つ
ことは殆どない。また、停電時等により冷媒ポンプが停
止した場合には、アキュムレータ内のガスがその冷媒液
の液面を押し、弁を介して軸受部分に冷媒液を供給し、
なお一定の期間はアキュムレータにより軸受部分に対す
る給油が継続される。 【００２３】 【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。以下に詳説する第１乃至第３の
各実施の形態は何れも図６に示すターボ冷凍機の潤滑系
統を主冷媒系統Ｉ（圧縮機から凝縮器及び蒸発器を経て
圧縮機に戻る系統）に対して独立させたもので、このよ
うに潤滑系統を独立させることにより当該潤滑系統の冷
媒ポンプの安定的な運転を共通に確保するものである。
すなわち、主冷媒系統Ｉの構成は図６に示すターボ冷凍
機と同様である。そこで、図６と同一部分には同一番号
を付し、重複する説明は省略するとともに、各実施の形
態を示す図は、潤滑系統を中心に各ターボ冷凍機の主要
部を示し、主冷媒系統Ｉの一部は省略している。 【００２４】図１は本発明の第１の実施の形態に係るタ
ーボ冷凍機の主要部分を示す系統図である。同図に示す
ように、潤滑系統ＩＩＩは冷媒タンク２１に貯溜する冷
媒液を冷媒ポンプ２２の駆動により汲み上げて逆止弁２
３を介して軸受７乃至８に給油し、その後冷媒タンク２
１に戻すように構成した、主冷媒系統Ｉとは独立の閉ル
ープを形成してなる。なお、図中、当該潤滑系統ＩＩＩ
は太い実線で示している。 【００２５】かかる潤滑系統ＩＩＩにおいて、軸受７乃
至８に給油した場合、冷媒液には必ず漏れ分が存在し、
この漏れ分を補給してやる必要がある。軸受７乃至８の
潤滑に伴う冷媒液の漏れ分は当該ターボ冷凍機内で最も
圧力が低い蒸発器１３に戻しており、このように蒸発器
１３に戻すということは潤滑系統ＩＩＩの冷媒液を主冷
媒系統Ｉに戻すことになるので、その分の冷媒液を補給
してやらなければならないからである。このため、本形
態では蒸発器１３の液溜り２４と冷媒タンク２１との内
部を管路２５で連通し、この管路２５の途中に冷媒補給
弁２６を設けている。すなわち、この冷媒補給弁２６を
開いた場合には、液溜り２４内に貯留されている冷媒液
がこれに作用する圧力により冷媒タンク２１内に流入し
て補給される。また、冷媒補給弁２６の開閉制御は冷媒
タンク２１内の冷媒液の液面レベルを制御するためのレ
ベルコントローラ２７で行っているが、その詳細は後に
説明する。 【００２６】冷媒補給弁２６を開にして冷媒タンク２１
に冷媒液を補給する際には、冷媒タンク２１内には冷媒
液とともにこれが膨張した冷媒ガスも混入する。すなわ
ち、必ず冷媒ガスが発生して冷媒タンク２１内のガス圧
が上昇するので、これを抜く必要がある。このため本形
態においては、冷媒タンク２１と蒸発器１３との内部を
管路２８で連通し、この管路２８の途中に連通弁２９を
設けている。 【００２７】かくして、冷媒タンク２１内に冷媒液を補
給する際には、先ず冷媒補給弁２６を開き、若干遅れて
連通弁２９を開くことにより、冷媒液を補給するととも
に、これに伴い発生した冷媒ガスを連通弁２９を介して
蒸発器１３に排出することができる。つまり、ガス分離
を行いながら冷媒タンク２１内に冷媒液を補給すること
ができる。 【００２８】軸受７乃至８に給油された冷媒液には入熱
があるため一部ガス化する。これを放置すると冷媒タン
ク２１内に冷媒ガスが増加してその内圧を上昇させる。
これを避けるため、本実施の形態では、冷媒タンク２１
内の冷媒ガスを凝縮させている。具体的には冷媒タンク
２１内に伝熱管３０を設けておき、凝縮器１０からの冷
媒液を絞り３１を介して伝熱管３０に供給することによ
り冷媒液タンク２１内を冷却して軸受７乃至８における
入熱を除去している。この結果、冷媒タンク２１内の圧
力を一定に保持した状態で冷媒液を循環させることがで
きる。伝熱管２６を出た冷媒液は蒸発器１３に供給され
る。 【００２９】電磁弁３２は逆止弁３３を介して潤滑系統
ＩＩＩと凝縮器１０の液溜り２４とを連通する管路３４
の途中に設けてあり、停電時に開状態となる。すなわ
ち、停電時には冷媒ポンプ２２が停止し、この冷媒ポン
プ２２による冷媒液の循環を行うことができなくなるの
に対し、ターボ圧縮機１の回転部分はその慣性により、
冷媒ポンプ２２が停止した後も暫く回転しつづける。こ
のため、ターボ冷凍機１（図６参照。）の回転部分の慣
性回転時にも引き続き軸受７乃至８の潤滑を継続する必
要がある。本形態では、停電の発生を表す信号（又は停
電の発生を表す信号及び冷媒ポンプ２２の停止を表す信
号）により電磁弁３２を開き、この電磁弁３２及び逆止
弁３３を介して液溜り２４の冷媒液を潤滑系統ＩＩＩに
供給して停電により冷媒ポンプ２２が停止した後も暫く
は軸受７乃至８に冷媒液を給油し続けることができるよ
うにしてある。このときの冷媒液の供給は凝縮器１０と
潤滑系統ＩＩＩとの差圧により行われる。 【００３０】本形態においては、ターボ冷凍機１（図６
参照。）の駆動モータ３（図６参照。）の回転子３ａを
冷媒ガスで冷却している。さらに詳言すると、凝縮器１
０の液溜り２４から駆動モータ３のケーシングの内部に
冷媒を供給する管路３５が設けてあり、この管路３５の
途中に絞り３６が設けてある。かくして、液溜り２４か
ら流出した冷媒液は絞り３６で断熱膨張してミストを含
んだ飽和ガスとなり、回転子３ａの外周面に供給されて
この回転子３ａを冷却する。冷媒ガスは回転子３ａの冷
却により液化して冷媒液となり蒸発器１３に排出され
る。 【００３１】上述の如き本形態に係るターボ冷凍機にお
いて、潤滑系統ＩＩＩは、主冷媒系統Ｉから独立して設
けられているので、主冷媒系統Ｉの負荷の変動等による
影響を受けることなく、冷媒ポンプ２２の駆動により冷
媒液の循環を行わせて軸受７乃至８に冷媒液を給油する
ことができる。このとき、軸受７乃至８で入熱があった
冷媒液は伝熱管３０を流通する冷媒ガスで冷却され、入
熱分を除去されて、常に蒸発器１３内の圧力Ｐ1 よりも
所定圧力αだけ高い一定の圧力Ｐ2(＝Ｐ1 ＋α) に保持
され、この一定圧力の冷媒液を軸受７乃至８に給油し続
けることができる。 【００３２】レベルコントローラ２５は冷媒タンク２１
に貯溜する冷媒液の液面を検出しており、この液面が所
定値以下になろうとするとき冷媒補給弁２６を開いて冷
媒液を補給する。 【００３３】ここで、冷媒液の補給のための制御手順を
図２に基づき説明しておく。図２は冷媒液の補給系統の
制御のためのフローチャートである。同図に示すよう
に、通常は冷媒補給弁２６及び連通弁２９を閉じておく
（ステップＳ１）。かかる状態でＰ3 −Ｐ1 ＞Ｐr1（但
し；Ｐ3 ＝は凝縮器１０内の圧力、Ｐ1 ＝蒸発器１３内
の圧力、Ｐr1＝第１の設定圧力）の条件を判定し（ステ
ップＳ２）、この条件の成立を条件として冷媒タンク２
１の液面が通常のレベルに対して低い場合と、高い場合
とに分ける（ステップＳ３）。この結果、低い場合に
は、冷媒補給弁２６の間欠開動作の頻度を上げる（ステ
ップＳ４）。高い場合には、冷媒補給弁２６の間欠開動
作の頻度を下げる（ステップＳ５）。このように、本形
態では冷媒補給弁２６の開動作の頻度の上げ、下げによ
り冷媒タンク２１に対する冷媒液の流入量を調節して冷
媒タンク２１の液面の制御を行っている。かかる間欠制
御によれば、冷媒液の補給に伴う冷媒タンク２１内のガ
ス圧を可及的に抑制することができる。 【００３４】ステップＳ４及びステップＳ５の処理の結
果、Ｐ3 −Ｐ2 ＞Ｐr2（但し；Ｐ3＝は凝縮器１０内の
圧力、Ｐ2 ＝冷媒タンク２１内の圧力、Ｐr2＝第２の設
定圧力）の条件を判定し（ステップＳ６）、この条件が
成立した時点で冷媒補給弁２６と連通弁２９との連動開
動作を開始する（ステップＳ７）。ここで冷媒補給弁２
６と連通弁２９との閉動作は同時になるように制御す
る。 【００３５】当該ターボ冷凍機の運転中の停電及びその
他の原因で冷媒ポンプ２２が停止した場合には電磁弁３
２が開く。この結果、潤滑系統ＩＩＩが電磁弁３２及び
逆止弁３３を介して凝縮器１０の液溜り２４に連通され
凝縮器１０と潤滑系統ＩＩＩとの差圧で潤滑系統ＩＩＩ
は、暫くの間潤滑系統ＩＩＩにおける冷媒液の供給を継
続し、軸受７乃至８への冷媒液の給油を継続してこの軸
受７乃至８部分での焼付きを防止する。 【００３６】上記第１の実施の形態において、潤滑系統
ＩＩＩに対する冷媒液の補給は凝縮器１０側から行うよ
うな構成となっているが、これに限るものではない。別
途、補給ポンプが必要になるが、蒸発器１３側から補給
するようにしても良い。この場合には、蒸発器１３の下
部の液溜りに貯溜された冷媒液を補給ポンプで冷媒補給
弁２６を介して冷媒タンク２１に補給するように構成す
れば良い。 【００３７】図３は本発明の第２の実施の形態に係るタ
ーボ冷凍機の主要部分を示す系統図である。本形態は、
図１に示す第１の実施の形態に対し、軸受７乃至８部分
での入熱を冷媒液から除去する手段のみが異なる。そこ
で、図１と同一部分には同一番号を付し、重複する説明
は省略する。 【００３８】図３に示すように、本形態における潤滑系
統ＩＶの冷媒ポンプ２２の出口側には、サブクーラ３７
が配設してあり、このサブクーラ３７の冷媒として凝縮
器１０側の冷媒液を利用している。すなわち、凝縮器１
０側の冷媒液は絞り３１で断熱膨張させた後、サブクー
ラ３７の伝熱部３８に供給し、この伝熱部３８で熱交換
した後、蒸発器１３に排出するようになっている。この
場合のサブクーラ３７はプレート熱交換器で安価に形成
することができる。 【００３９】かかる実施の形態においては、冷媒ポンプ
２２から吐出し、当該潤滑系統ＩＶを循環する冷媒液を
サブクーラ３７で冷却して軸受７乃至８部分に給油して
いる。すなわち、軸受７乃至８部分における入熱を見込
んで潤滑系統ＩＶを循環する冷媒液を予め冷却する点
で、図１に示す第１の実施の形態とは異なるが、基本的
な機能及び作用は第１の実施の形態と同様である。ちな
みに、第１の実施の形態においては、軸受７乃至８の入
熱分を冷媒タンク２１の伝熱管３０を流通する冷媒で除
去する方式となっている。 【００４０】図４は本発明の第３の実施の形態に係るタ
ーボ冷凍機の主要部分を示す系統図である。本形態は、
図３に示す第２の実施の形態におけるサブクーラ３７の
冷媒として当該ターボ冷凍機の負荷となる蒸発器１３の
伝熱管１４に流れる冷水を利用するように潤滑系統Ｖを
形成したものである。すなわち、図４に示すように、伝
熱管１４に流入する冷水が通る往路の管路３９ａの途中
から管路４０ａを分岐させてサブクーラ３７の伝熱部３
８に冷水を供給するとともに、このサブクーラ３７で熱
交換した冷水を、伝熱管１４から流出する冷水が通る復
路の管路３９ａの途中に管路４０ｂを介して合流させる
ように構成してある。なお、図４中、図３と同一部分に
は同一番号を付し、重複する説明は省略する。 【００４１】なお、図３及び図４に示すサブクーラ３７
は、冷媒ポンプ２２の入口側に配設しても良い。また、
本形態における管路４０ａで分岐した冷水を図１に示す
冷媒タンク２１の伝熱管３０に供給し、当該冷媒タンク
２１を冷却した後、管路４０ｂで冷水系に戻すように構
成することもできる。すなわち、図１に示す、冷媒タン
ク２１内の冷却のための冷媒として当該第３の実施の形
態と同様の冷水を用いることもできる。 【００４２】図５は本発明の第４の実施の形態に係るタ
ーボ冷凍機の主要部分を示す系統図である。本形態は、
上記第１乃至第３の実施の形態の如く、潤滑系統ＩＩＩ
乃至Ｖを主冷媒系統Ｉに対して独立させたものではない
が、ターボ圧縮機１と凝縮器１０との間に逆止弁９を有
するものであれば、適用することができる。適用した場
合には、第１乃至第３の実施の形態と同様に潤滑系統Ｖ
の安定運転に資することができる。ちなみに、逆止弁９
は、当該ターボ冷凍機の停止時に、凝縮器１０からター
ボ圧縮機１に冷媒ガスが逆流して羽根車１を逆回転させ
る現象を防止するためのものであり、特に大形のターボ
冷凍機においては設けるのが普通である。 【００４３】図５に示すように、本形態に係る潤滑系統
ＶＩは凝縮器１０の液溜り２４に貯溜されている冷媒液
をサブクーラ４１で冷却した後冷媒ポンプ２２で汲み上
げ、逆止弁２３を介して軸受７乃至８に給油するととも
に、この軸受７乃至８の潤滑後に凝縮器１０に戻すよう
に構成してある。 【００４４】かかる潤滑系統ＶＩにおいては、当該ター
ボ冷凍機が逆止弁９を有するので、当該ターボ冷凍機の
負荷変動等を発生した場合でも凝縮器１０の内圧は原理
的には変化せず、したがって凝縮器１０内が減圧されて
冷媒液がガス化し、これを冷媒ポンプ２２が吸い込んで
ストールを生起するという有害な現象を回避し得る。た
だ、逆止弁９の動作特性等の性能によっては減圧膨張の
可能性が全くない訳ではなく、また他の原因によっても
ガスの気泡が冷媒液に混入することも考えられるので、
サブクーラ４１を設け、冷媒液をこのサブクーラ４１で
冷却することにより気泡を潰している。したがって、液
溜り２４にガスセパレータ等を設け、完全にガスを分離
する手段を別途設けた場合には、このサブクーラ４１は
必要なくなる。 【００４５】潤滑系統ＶＩにおいて冷媒液で軸受７乃至
８を潤滑することにより入熱があるが、この入熱は凝縮
器１０の伝熱管１１を流れる冷却水で冷却して除去す
る。このため、本形態に係る伝熱管１１にはこれに並列
に副伝熱管４５が設けてあり、この副伝熱管４５を液溜
り２４の冷媒液に浸漬してこれを冷却するようになって
いる。 【００４６】本実施の形態に係る潤滑系統ＶＩには凝縮
器１０の冷媒液を冷媒ポンプ２２を昇圧した冷媒液が循
環しており、当該ターボ冷凍機内で最大圧力系統となっ
ている。停電時等、冷媒ポンプ２２の停止時における軸
受７乃至８の潤滑を考える場合には、この点を考慮する
必要がある。本形態ではアキュムレータ４６を設けて停
電時等の回転子３ａの慣性回転時における暫定的な軸受
７乃至８の給油を行うようになっている。さらに詳言す
ると、アキュムレータ４６には潤滑系統ＶＩの途中から
逆止弁４７を介して冷媒液を取り込んで貯溜するように
なっており、この貯溜した冷媒液をヒータ４８で加熱す
るようになっている。この加熱の結果、アキュムレータ
４６内のガス圧が上昇し、このアキュムレータ４６内の
冷媒液を、潤滑系統ＶＩを循環する冷媒液よりも高い圧
力で押圧することとなる。この場合のガス圧は、温度セ
ンサ４９で設定温度を監視してヒータ４８の通電を制御
することにより一定に保持する。途中に電磁弁５０を介
在させた管路５１は、その一端をアキュムレータ４６内
の冷媒液に浸漬してあり、その他端を軸受７乃至８部分
に臨ませてある。 【００４７】かかる本形態において、通常時には、冷媒
ポンプ２２で汲み上げる液溜り２４の冷媒液を循環させ
て軸受７乃至８に給油する。この給油に伴う冷媒液に対
する入熱は凝縮器１０の副伝熱管４５を流通する冷却水
で冷却して除去する。かかる通常時に当該ターボ冷凍機
の負荷が変動しても、当該ターボ冷凍機は逆止弁９を有
しているため、その負荷変動により凝縮器１０内の圧力
が急変してその冷媒液が泡立つことは殆どない。また、
若干の気泡が発生しても、これはサブクーラ４１で冷却
することにより潰されてしまうので、冷媒ポンプ２２が
気泡を吸い込むことなく安定した運転を継続することが
できる。一方、この間、アキュムレータ４６ではその内
部に貯留する冷媒液をヒータ４８で加熱し、ガス化する
ことによりその内部圧力を当該潤滑系統ＶＩよりも高圧
力に保持しておく。 【００４８】停電時等の原因により冷媒ポンプ２２が停
止した場合には、電磁弁５０が開く。この結果、当該潤
滑系統ＶＩよりも高圧系統となっているアキュムレータ
４６内のガスがその冷媒液の液面を押し、電磁弁５０及
び管路５１を介して軸受７乃至８に冷媒液を供給する。
この結果、冷媒ポンプ２２の運転が停止し、これによる
冷媒液の循環が停止されても、なお一定の期間（回転子
３ａの慣性による回転中）はアキュムレータ４６により
軸受７乃至８には冷媒液が給油され続ける。 【００４９】 【発明の効果】以上実施の形態とともに詳細に説明した
通り、〔請求項１〕に記載する発明は、冷媒液を作動流
体とする液軸受で回転部分を支承するように構成した回
転式の圧縮機を有し、この圧縮機で圧縮した高温高圧の
冷媒ガスを凝縮器で凝縮し、その後膨張弁を介して蒸発
器に供給することにより蒸発させ、冷媒ガスとして圧縮
機に戻すように構成した主冷媒系統と、冷媒液を貯溜し
ておく冷媒タンク及び冷媒ポンプを有し、冷媒ポンプで
汲み上げた冷媒液を圧縮機の軸受部分に給油して循環さ
せるように構成した潤滑系統とを別個独立に設けたの
で、その潤滑系統は、主冷媒系統の負荷変動に伴う系統
内の圧力変化の影響を受けることなく、潤滑系統として
安定に軸受部分に冷媒液を給油し続ける。この結果、主
冷媒系統の圧力変動の影響を受けない安定した軸受部分
の潤滑を行うことができ、当該冷凍機の安定的な運転に
資することができる。 【００５０】〔請求項２〕に記載する発明は、〔請求項
１〕に記載する冷凍機において、冷媒補給弁を介して凝
縮器側から冷媒タンクに冷媒液を補給するように構成し
たので、軸受部分の給油に伴う冷媒液の漏れを凝縮器側
から補うことができる。この結果、常に一定量の冷媒液
を循環させることができ、このことにより充分な軸受部
分の給油を保証して当該冷凍機の安定的な運転に資する
ことができる。 【００５１】〔請求項３〕に記載する発明は、〔請求項
１〕に記載する冷凍機において、補給ポンプで汲み上げ
た蒸発器側の冷媒液を冷媒補給弁を介して冷媒タンクに
補給するように構成ので、軸受部分の給油に伴う冷媒液
の漏れを蒸発器側から補うことができる。この結果、常
に一定量の冷媒液を循環させることができ、このことに
より充分な軸受部分の給油を保証して当該冷凍機の安定
的な運転に資することができる。 【００５２】〔請求項４〕に記載する発明は、〔請求項
２〕又は〔請求項３〕に記載する冷凍機において、冷媒
タンク内の冷媒ガスを連通弁を介して蒸発器に排出する
ように構成したので、冷媒液の補給に伴って冷媒タンク
内に発生するガスを排除して常に一定の圧力で、冷媒液
を循環させることができる。この結果、常に一定圧力の
冷媒液を軸受部分に供給することができ、安定した給油
を行うことで当該冷凍機の安定的な運転に資することが
できる。 【００５３】〔請求項５〕に記載する発明は、〔請求項
４〕に記載する冷凍機において、冷媒補給弁及び連通弁
は冷媒タンク内の冷媒液の液面に応じて間欠動作の頻度
を変化させて開動作を行うとともに、冷媒補給弁の開動
作に若干遅れて連通弁を開く一方、閉動作は同時になる
ように制御して冷媒液の補給をするようにしたので、冷
媒液の補給の際の冷媒タンク内におけるガスの発生を可
及的に低減することができる。この結果、容易に冷媒タ
ンク内の圧力を一定に保持することができ、このことに
より安定した軸受部分の給油を保証して当該冷凍機の安
定的な運転に資することができる。 【００５４】〔請求項６〕に記載する発明は、〔請求項
１〕乃至〔請求項５〕に記載する冷凍機において、凝縮
器側の冷媒液を断熱膨張させて冷媒タンク内に配設する
伝熱管に流通させることにより冷媒タンク内を冷却して
冷媒液に対する軸受部分での入熱を除去するようにした
ので、軸受部分の給油に伴う入熱は冷媒タンク内で伝熱
管を流通する冷媒で冷却して排除される。この結果、常
に一定温度の冷媒液を循環させることができ、軸受部分
の安定的な給油を通じて当該冷凍機の安定的な運転に資
することができる。 【００５５】〔請求項７〕に記載する発明は、〔請求項
１〕乃至〔請求項５〕に記載する冷凍機において、潤滑
系統の途中にサブクーラを介在させ、凝縮器側の冷媒液
を断熱膨張させて前記サブクーラの伝熱部に流通させる
ことにより冷媒液に対する軸受部分での入熱分を予め冷
却しておくようにしたので、軸受部分の給油に伴う入熱
はサブクーラで予め冷媒液を冷却しておくことによりキ
ャンセルされる。この結果、常に一定温度の冷媒液を循
環させることができ、軸受部分の安定的な給油を通じて
当該冷凍機の安定的な運転に資することができる。 【００５６】〔請求項８〕に記載する発明は、〔請求項
１〕乃至〔請求項５〕に記載する冷凍機において、蒸発
器の負荷である冷水を冷媒タンク内に配設する伝熱管に
流通させることにより冷媒タンク内を冷却して冷媒液に
対する軸受部分での入熱を除去するようにしたので、軸
受部分の給油に伴う入熱は冷媒タンク内で伝熱管を流通
する冷水で冷却して排除される。この結果、常に一定温
度の冷媒液を循環させることができ、軸受部分の安定的
な給油を通じて当該冷凍機の安定的な運転に資すること
ができる。 【００５７】〔請求項９〕に記載する発明は、〔請求項
１〕乃至〔請求項５〕に記載する冷凍機において、 潤
滑系統の途中にサブクーラを介在させ、蒸発器の負荷で
ある冷水を前記サブクーラの伝熱部に流通させることに
より冷媒液に対する軸受部分での入熱分を予め冷却して
おくようにしたので、軸受部分の給油に伴う入熱はサブ
クーラで予め冷媒液を冷却しておくことによりキャンセ
ルされる。この結果、常に一定温度の冷媒液を循環させ
ることができ、軸受部分の安定的な給油を通じて当該冷
凍機の安定的な運転に資することができる。 【００５８】〔請求項１０〕に記載する発明は、〔請求
項１〕乃至〔請求項９〕に記載する冷凍機において、
凝縮器の液溜りと潤滑系統とを逆止弁及び弁を介して連
通し、停電等、冷媒ポンプの停止が検出された場合には
弁を開いて、前記液溜りの冷媒液を潤滑系統に継続して
供給し、軸受部分の暫定的な給油を行うように構成した
ので、冷媒ポンプが停止してもなお暫くの間は、軸受部
分に冷媒液を供給し続けることができる。この結果、冷
媒ポンプの停止時にも軸受部分の焼付きを防止して当該
冷凍機の安定的な運転に資することができる。 【００５９】〔請求項１１〕に記載する発明は、冷媒液
を作動流体とする液軸受で回転部分を支承するように構
成した回転式の圧縮機を有し、この圧縮機で圧縮した高
温高圧の冷媒ガスを逆止弁を介して凝縮器に供給して凝
縮し、その後膨張弁を介して蒸発器に供給することによ
り蒸発させ、冷媒ガスとして圧縮機に戻すように構成し
た主冷媒系統と、凝縮器１０の液溜りの冷媒液を冷媒ポ
ンプで汲み上げて圧縮機の軸受部分に給油し、その後凝
縮器に戻して循環させるように構成した潤滑系統と、潤
滑系統よりも高圧力の作用の下に冷媒液を貯溜するとと
もに、停電等、冷凍ポンプの停止が検出された場合には
弁を開き、且つ冷媒液に作用する高圧力により冷媒液を
押し出して軸受部分に供給し、軸受部分の暫定的な給油
を行うように構成したアキュムレータとを有するので、
通常時には、冷媒ポンプで汲み上げる液溜りの冷媒液を
循環させて軸受部分に給油する。また、この給油に伴う
冷媒液に対する入熱は凝縮器を流通する冷却水で冷却し
て除去する。さらに、通常時に当該ターボ冷凍機の負荷
が変動しても、当該ターボ冷凍機は逆止弁を有している
ため、その負荷変動により凝縮器内の圧力が急変してそ
の冷媒液が泡立つことは殆どない。また、停電時等によ
り冷媒ポンプが停止した場合には、アキュムレータ内の
ガスがその冷媒液の液面を押し、弁を介して軸受部分に
冷媒液を供給してなお一定の期間はアキュムレータによ
り軸受部分に対する給油が継続される。この結果、給油
により漏れ出る冷媒液を適宜補給しつつ、且つ給油によ
る入熱を除去しつつ一定圧力の一定量の冷媒液を、主冷
媒系統の負荷変動の影響を受けることなく安定して軸受
部分に供給することができる。また、冷媒ポンプの停止
時にも軸受部分の焼付きを防止することができる。かく
して、当該冷凍機の安定的な運転に資することができ
る。
冷媒液潤滑方式を採用するターボ圧縮機及びスクリュー
圧縮機等のガス圧縮機を有する冷凍機に適用して有用な
ものである。 【０００２】 【従来の技術】ターボ冷凍機は、蒸発器で蒸発した冷媒
ガスを高温高圧の冷媒ガスに圧縮して凝縮器に供給する
ためのターボ圧縮機を有する。この種のターボ圧縮機
は、駆動モータ（通常は誘導電動機）で羽根車を回転す
ることにより冷媒ガスを圧縮するようにしたものであ
る。このときの羽根車の回転駆動に際し、所定の高速回
転を得るべく、従来、駆動モータの回転を増速機を介し
て羽根車に伝達する方式が一般に採用されていた。一
方、近年のパワーエレクトロニクス関連技術の進歩に伴
いインバータにより高周波数の電力を供給することが可
能になり、このインバータ制御による駆動モータの高速
運転が可能になった。この結果、増速機を用いなくても
駆動モータの所定の高速運転が可能になり、駆動モータ
で直接羽根車を回転するターボ圧縮機（以下、この種の
ターボ圧縮機を直結形のターボ圧縮機と称す。）が提案
された。 【０００３】ターボ圧縮機は回転部分を有しており、こ
の回転部分を支承するための軸受が必要になる。この場
合の軸受として液軸受が用いられている。そして、増速
機を有する従来のターボ冷凍機におけるこの種の液軸受
の潤滑には、充分な粘性を有する潤滑油を用いていた。
増速機のギヤの潤滑も同時に行う必要があるからであ
る。 【０００４】これに対し、上述の如き直結形のターボ圧
縮機では増速機のギヤの潤滑が必要なくなり、液体軸受
部分の潤滑だけを行えば良いので、潤滑油に較べて粘性
が小さく負荷負担能力が小さい冷媒液であっても充分当
該ターボ圧縮機の潤滑液として利用することができる。 【０００５】そこで、冷媒液をターボ圧縮機の潤滑液と
して用いるターボ冷凍機が提案されている。図６は、従
来技術にかかるこの種のターボ冷凍機を示す系統図であ
る。同図に示すように、ターボ圧縮機１の羽根車２はイ
ンバータモータである駆動モータ３の回転軸４に固着さ
れている。ターボ圧縮機１には吸込ベーン５が設けら
れ、この吸込ベーン５をモータ６で開閉することによっ
てターボ圧縮機１に吸入される冷媒ガスの量が調整され
る。回転軸４はラジアル軸受７ａ、７ｂ及びスラスト軸
受８ａ、８ｂによって支承されている。 【０００６】かくして、ターボ冷凍機の運転時、ターボ
圧縮機１から吐出された冷媒ガスは逆止弁９を経て凝縮
器１０内に入り、ここで伝熱管１１内を流通する冷却水
等の冷却媒体に放熱することにより凝縮液化する。この
ようにして液化した冷媒液は膨張弁１２に入り、ここで
断熱膨張されると同時にその流量が調整されて気液二相
となる。次いで、この冷媒は蒸発器１３内に入り、ここ
で伝熱管１４内を流通する冷水、ブライン等の被冷却媒
体を冷却することによって蒸発気化した後、ターボ圧縮
機１に吸入されて再び圧縮される。以上で主冷媒系統Ｉ
を形成している。 【０００７】一方、潤滑系統ＩＩは次のように機能す
る。すなわち、蒸発器１３の下部に形成された液溜り１
５内の飽和冷媒液はモータ１６によって駆動される冷媒
液ポンプ１７により抽出され、この冷媒ポンプ１７によ
り所定の圧力、すなわち過冷却状態になるように加圧さ
れた後、逆止弁１８を経てヘッダー１９内に入り、ここ
からラジアル軸受７ａ、７ｂ及びスラスト軸受８ａ、８
ｂ（以下、これらの軸受を総称して軸受７乃至８と称
す。）に供給されてこれらを潤滑する。そして、軸受７
乃至８を潤滑した後の冷媒液は液溜め２０に集まり、次
いで、その自重及び差圧によって蒸発器１３内に戻る。 【０００８】このように、従来技術に係る潤滑系統ＩＩ
は蒸発器１３の液溜り１５の冷媒液を冷媒ポンプ１７で
ポンプ・アップして利用しているが、これは次の理由に
よる。蒸発器１３を満液式のもので形成した場合、伝熱
管１４は冷媒液に浸漬されているため、常にその内部の
冷媒液の液位が高く、冷媒ポンプ１７の有効吸い込みヘ
ッド（ＮＰＳＨ）を確保し易いからである。また、冷媒
ポンプ１７による冷媒液の昇圧後の冷媒条件を過冷却域
にすることができるからである。ちなみに、冷媒液を過
冷却域にすることにより、所定の潤滑を行っても簡単に
はガス化せず非常に安定な冷媒液を潤滑液として冷媒ポ
ンプ１７だけの簡単な構成で軸受７乃至８に供給するこ
とができる。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】上述の如き、従来技術
に係るターボ冷凍機においても、これを定常的に運転す
る場合には、潤滑系統も安定した良好な運転を継続する
ことができ全く問題はない。ただ、負荷変動が激しい、
換言すれば伝熱管１４を流れる冷水の温度変動が激しい
場合に、当該潤滑系統の運転が不安定になる場合があ
る。さらに詳言すると、かかる負荷の急変時にはターボ
圧縮機１の吸込ベーン５の開度も急変する。この結果、
蒸発器１３の内部が減圧され、その冷媒液が泡立ち（フ
ラッシング）、これを冷媒ポンプ１７が吸い込んでポン
プダウン（ストール）を起こす場合がある。 【００１０】本願発明は、上記従来技術に鑑み、圧縮機
に対し冷媒液潤滑方式を採用する場合において、冷媒潤
滑系統の安定性を確保することができる冷凍機を提供す
ることを目的とする。 【００１１】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は次の点を特徴とする。 【００１２】１） 冷媒液を作動流体とする液軸受で回
転部分を支承するように構成した回転式の圧縮機を有
し、この圧縮機で圧縮した高温高圧の冷媒ガスを凝縮器
で凝縮し、その後膨張弁を介して蒸発器に供給すること
により蒸発させ、冷媒ガスとして圧縮機に戻すように構
成した主冷媒系統と、冷媒液を貯溜しておく冷媒タンク
及び冷媒ポンプを有し、冷媒ポンプで汲み上げた冷媒液
を圧縮機の軸受部分に給油して循環させるように構成し
た潤滑系統とを別個独立に設けたこと。本発明によれば
潤滑系統は、主冷媒系統の負荷変動に伴う系統内の圧力
変化の影響を受けることなく、潤滑系統として安定に軸
受部分に冷媒液を給油し続ける。 【００１３】２） 上記１）に記載する冷凍機におい
て、冷媒補給弁を介して凝縮器側から冷媒タンクに冷媒
液を補給するように構成したこと。本発明によれば、軸
受部分の給油に伴う冷媒液の漏れを凝縮器側から補うこ
とができる。 【００１４】３） 上記１）に記載する冷凍機におい
て、補給ポンプで汲み上げた蒸発器側の冷媒液を冷媒補
給弁を介して冷媒タンクに補給するように構成したこ
と。本発明によれば、軸受部分の給油に伴う冷媒液の漏
れを蒸発器側から補うことができる。 【００１５】４） 上記２）又は上記３）に記載する冷
凍機において、冷媒タンク内の冷媒ガスを連通弁を介し
て蒸発器に排出するように構成したこと。本発明によれ
ば、冷媒液の補給に伴って冷媒タンク内に発生するガス
を排除して常に一定の圧力で、冷媒液を循環させること
ができる。 【００１６】５） 上記４）に記載する冷凍機におい
て、冷媒補給弁及び連通弁は冷媒タンク内の冷媒液の液
面に応じて間欠動作の頻度を変化させて開動作を行うと
ともに、冷媒補給弁の開動作に若干遅れて連通弁を開く
一方、閉動作は同時になるように制御して冷媒液の補給
をするようにしたこと。本発明によれば、冷媒液の補給
の際の冷媒タンク内におけるガスの発生を可及的に低減
することができる。 【００１７】６） 上記１）乃至上記５）に記載する冷
凍機において、凝縮器側の冷媒液を断熱膨張させて冷媒
タンク内に配設する伝熱管に流通させることにより冷媒
タンク内を冷却して冷媒液に対する軸受部分での入熱を
除去するようにしたこと。本発明によれば、軸受部分の
給油に伴う入熱は冷媒タンク内で伝熱管を流通する冷媒
で冷却して排除される。 【００１８】７） 上記１）乃至上記５）に記載する冷
凍機において、潤滑系統の途中にサブクーラを介在さ
せ、凝縮器側の冷媒液を断熱膨張させて前記サブクーラ
の伝熱部に流通させることにより冷媒液に対する軸受部
分での入熱分を予め冷却しておくようにしたこと。本発
明によれば、軸受部分の給油に伴う入熱はサブクーラで
予め冷媒液を冷却しておくことによりキャンセルされ
る。 【００１９】８） 上記１）乃至上記５）に記載する冷
凍機において、蒸発器の負荷である冷水を冷媒タンク内
に配設する伝熱管に流通させることにより冷媒タンク内
を冷却して冷媒液に対する軸受部分での入熱を除去する
ようにしたこと。本発明によれば、軸受部分の給油に伴
う入熱は冷媒タンク内で伝熱管を流通する冷水で冷却し
て排除される。 【００２０】９） 上記１）乃至上記５）に記載する冷
凍機において、 潤滑系統の途中にサブクーラを介在さ
せ、蒸発器の負荷である冷水を前記サブクーラの伝熱部
に流通させることにより冷媒液に対する軸受部分での入
熱分を予め冷却しておくようにしたこと。本発明によれ
ば、軸受部分の給油に伴う入熱はサブクーラで予め冷媒
液を冷却しておくことによりキャンセルされる。 【００２１】１０）上記１）乃至上記９）に記載する冷
凍機において、 凝縮器の液溜りと潤滑系統とを逆止弁
及び弁を介して連通し、停電等、冷媒ポンプの停止が検
出された場合には弁を開いて、前記液溜りの冷媒液を潤
滑系統に継続して供給し、軸受部分の暫定的な給油を行
うように構成したこと。本発明によれば、冷媒ポンプが
停止してもなお暫くの間は、軸受部分に冷媒液を供給し
続けることができる。 【００２２】１１） 冷媒液を作動流体とする液軸受で
回転部分を支承するように構成した回転式の圧縮機を有
し、この圧縮機で圧縮した高温高圧の冷媒ガスを逆止弁
を介して凝縮器に供給して凝縮し、その後膨張弁を介し
て蒸発器に供給することにより蒸発させ、冷媒ガスとし
て圧縮機に戻すように構成した主冷媒系統と、凝縮器１
０の液溜りの冷媒液を冷媒ポンプで汲み上げて圧縮機の
軸受部分に給油し、その後凝縮器に戻して循環させるよ
うに構成した潤滑系統と、潤滑系統よりも高圧力の作用
の下に冷媒液を貯溜するとともに、停電等、冷凍ポンプ
の停止が検出された場合には弁を開き、且つ冷媒液に作
用する高圧力により冷媒液を押し出して軸受部分に供給
し、軸受部分の暫定的な給油を行うように構成したアキ
ュムレータとを有すること。本発明によれば、通常時に
は、冷媒ポンプで汲み上げる液溜りの冷媒液を循環させ
て軸受部分に給油する。この給油に伴う冷媒液に対する
入熱は凝縮器を流通する冷却水で冷却して除去する。か
かる通常時に当該ターボ冷凍機の負荷が変動しても、当
該ターボ冷凍機は逆止弁を有しているため、その負荷変
動により凝縮器内の圧力が急変してその冷媒液が泡立つ
ことは殆どない。また、停電時等により冷媒ポンプが停
止した場合には、アキュムレータ内のガスがその冷媒液
の液面を押し、弁を介して軸受部分に冷媒液を供給し、
なお一定の期間はアキュムレータにより軸受部分に対す
る給油が継続される。 【００２３】 【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。以下に詳説する第１乃至第３の
各実施の形態は何れも図６に示すターボ冷凍機の潤滑系
統を主冷媒系統Ｉ（圧縮機から凝縮器及び蒸発器を経て
圧縮機に戻る系統）に対して独立させたもので、このよ
うに潤滑系統を独立させることにより当該潤滑系統の冷
媒ポンプの安定的な運転を共通に確保するものである。
すなわち、主冷媒系統Ｉの構成は図６に示すターボ冷凍
機と同様である。そこで、図６と同一部分には同一番号
を付し、重複する説明は省略するとともに、各実施の形
態を示す図は、潤滑系統を中心に各ターボ冷凍機の主要
部を示し、主冷媒系統Ｉの一部は省略している。 【００２４】図１は本発明の第１の実施の形態に係るタ
ーボ冷凍機の主要部分を示す系統図である。同図に示す
ように、潤滑系統ＩＩＩは冷媒タンク２１に貯溜する冷
媒液を冷媒ポンプ２２の駆動により汲み上げて逆止弁２
３を介して軸受７乃至８に給油し、その後冷媒タンク２
１に戻すように構成した、主冷媒系統Ｉとは独立の閉ル
ープを形成してなる。なお、図中、当該潤滑系統ＩＩＩ
は太い実線で示している。 【００２５】かかる潤滑系統ＩＩＩにおいて、軸受７乃
至８に給油した場合、冷媒液には必ず漏れ分が存在し、
この漏れ分を補給してやる必要がある。軸受７乃至８の
潤滑に伴う冷媒液の漏れ分は当該ターボ冷凍機内で最も
圧力が低い蒸発器１３に戻しており、このように蒸発器
１３に戻すということは潤滑系統ＩＩＩの冷媒液を主冷
媒系統Ｉに戻すことになるので、その分の冷媒液を補給
してやらなければならないからである。このため、本形
態では蒸発器１３の液溜り２４と冷媒タンク２１との内
部を管路２５で連通し、この管路２５の途中に冷媒補給
弁２６を設けている。すなわち、この冷媒補給弁２６を
開いた場合には、液溜り２４内に貯留されている冷媒液
がこれに作用する圧力により冷媒タンク２１内に流入し
て補給される。また、冷媒補給弁２６の開閉制御は冷媒
タンク２１内の冷媒液の液面レベルを制御するためのレ
ベルコントローラ２７で行っているが、その詳細は後に
説明する。 【００２６】冷媒補給弁２６を開にして冷媒タンク２１
に冷媒液を補給する際には、冷媒タンク２１内には冷媒
液とともにこれが膨張した冷媒ガスも混入する。すなわ
ち、必ず冷媒ガスが発生して冷媒タンク２１内のガス圧
が上昇するので、これを抜く必要がある。このため本形
態においては、冷媒タンク２１と蒸発器１３との内部を
管路２８で連通し、この管路２８の途中に連通弁２９を
設けている。 【００２７】かくして、冷媒タンク２１内に冷媒液を補
給する際には、先ず冷媒補給弁２６を開き、若干遅れて
連通弁２９を開くことにより、冷媒液を補給するととも
に、これに伴い発生した冷媒ガスを連通弁２９を介して
蒸発器１３に排出することができる。つまり、ガス分離
を行いながら冷媒タンク２１内に冷媒液を補給すること
ができる。 【００２８】軸受７乃至８に給油された冷媒液には入熱
があるため一部ガス化する。これを放置すると冷媒タン
ク２１内に冷媒ガスが増加してその内圧を上昇させる。
これを避けるため、本実施の形態では、冷媒タンク２１
内の冷媒ガスを凝縮させている。具体的には冷媒タンク
２１内に伝熱管３０を設けておき、凝縮器１０からの冷
媒液を絞り３１を介して伝熱管３０に供給することによ
り冷媒液タンク２１内を冷却して軸受７乃至８における
入熱を除去している。この結果、冷媒タンク２１内の圧
力を一定に保持した状態で冷媒液を循環させることがで
きる。伝熱管２６を出た冷媒液は蒸発器１３に供給され
る。 【００２９】電磁弁３２は逆止弁３３を介して潤滑系統
ＩＩＩと凝縮器１０の液溜り２４とを連通する管路３４
の途中に設けてあり、停電時に開状態となる。すなわ
ち、停電時には冷媒ポンプ２２が停止し、この冷媒ポン
プ２２による冷媒液の循環を行うことができなくなるの
に対し、ターボ圧縮機１の回転部分はその慣性により、
冷媒ポンプ２２が停止した後も暫く回転しつづける。こ
のため、ターボ冷凍機１（図６参照。）の回転部分の慣
性回転時にも引き続き軸受７乃至８の潤滑を継続する必
要がある。本形態では、停電の発生を表す信号（又は停
電の発生を表す信号及び冷媒ポンプ２２の停止を表す信
号）により電磁弁３２を開き、この電磁弁３２及び逆止
弁３３を介して液溜り２４の冷媒液を潤滑系統ＩＩＩに
供給して停電により冷媒ポンプ２２が停止した後も暫く
は軸受７乃至８に冷媒液を給油し続けることができるよ
うにしてある。このときの冷媒液の供給は凝縮器１０と
潤滑系統ＩＩＩとの差圧により行われる。 【００３０】本形態においては、ターボ冷凍機１（図６
参照。）の駆動モータ３（図６参照。）の回転子３ａを
冷媒ガスで冷却している。さらに詳言すると、凝縮器１
０の液溜り２４から駆動モータ３のケーシングの内部に
冷媒を供給する管路３５が設けてあり、この管路３５の
途中に絞り３６が設けてある。かくして、液溜り２４か
ら流出した冷媒液は絞り３６で断熱膨張してミストを含
んだ飽和ガスとなり、回転子３ａの外周面に供給されて
この回転子３ａを冷却する。冷媒ガスは回転子３ａの冷
却により液化して冷媒液となり蒸発器１３に排出され
る。 【００３１】上述の如き本形態に係るターボ冷凍機にお
いて、潤滑系統ＩＩＩは、主冷媒系統Ｉから独立して設
けられているので、主冷媒系統Ｉの負荷の変動等による
影響を受けることなく、冷媒ポンプ２２の駆動により冷
媒液の循環を行わせて軸受７乃至８に冷媒液を給油する
ことができる。このとき、軸受７乃至８で入熱があった
冷媒液は伝熱管３０を流通する冷媒ガスで冷却され、入
熱分を除去されて、常に蒸発器１３内の圧力Ｐ1 よりも
所定圧力αだけ高い一定の圧力Ｐ2(＝Ｐ1 ＋α) に保持
され、この一定圧力の冷媒液を軸受７乃至８に給油し続
けることができる。 【００３２】レベルコントローラ２５は冷媒タンク２１
に貯溜する冷媒液の液面を検出しており、この液面が所
定値以下になろうとするとき冷媒補給弁２６を開いて冷
媒液を補給する。 【００３３】ここで、冷媒液の補給のための制御手順を
図２に基づき説明しておく。図２は冷媒液の補給系統の
制御のためのフローチャートである。同図に示すよう
に、通常は冷媒補給弁２６及び連通弁２９を閉じておく
（ステップＳ１）。かかる状態でＰ3 −Ｐ1 ＞Ｐr1（但
し；Ｐ3 ＝は凝縮器１０内の圧力、Ｐ1 ＝蒸発器１３内
の圧力、Ｐr1＝第１の設定圧力）の条件を判定し（ステ
ップＳ２）、この条件の成立を条件として冷媒タンク２
１の液面が通常のレベルに対して低い場合と、高い場合
とに分ける（ステップＳ３）。この結果、低い場合に
は、冷媒補給弁２６の間欠開動作の頻度を上げる（ステ
ップＳ４）。高い場合には、冷媒補給弁２６の間欠開動
作の頻度を下げる（ステップＳ５）。このように、本形
態では冷媒補給弁２６の開動作の頻度の上げ、下げによ
り冷媒タンク２１に対する冷媒液の流入量を調節して冷
媒タンク２１の液面の制御を行っている。かかる間欠制
御によれば、冷媒液の補給に伴う冷媒タンク２１内のガ
ス圧を可及的に抑制することができる。 【００３４】ステップＳ４及びステップＳ５の処理の結
果、Ｐ3 −Ｐ2 ＞Ｐr2（但し；Ｐ3＝は凝縮器１０内の
圧力、Ｐ2 ＝冷媒タンク２１内の圧力、Ｐr2＝第２の設
定圧力）の条件を判定し（ステップＳ６）、この条件が
成立した時点で冷媒補給弁２６と連通弁２９との連動開
動作を開始する（ステップＳ７）。ここで冷媒補給弁２
６と連通弁２９との閉動作は同時になるように制御す
る。 【００３５】当該ターボ冷凍機の運転中の停電及びその
他の原因で冷媒ポンプ２２が停止した場合には電磁弁３
２が開く。この結果、潤滑系統ＩＩＩが電磁弁３２及び
逆止弁３３を介して凝縮器１０の液溜り２４に連通され
凝縮器１０と潤滑系統ＩＩＩとの差圧で潤滑系統ＩＩＩ
は、暫くの間潤滑系統ＩＩＩにおける冷媒液の供給を継
続し、軸受７乃至８への冷媒液の給油を継続してこの軸
受７乃至８部分での焼付きを防止する。 【００３６】上記第１の実施の形態において、潤滑系統
ＩＩＩに対する冷媒液の補給は凝縮器１０側から行うよ
うな構成となっているが、これに限るものではない。別
途、補給ポンプが必要になるが、蒸発器１３側から補給
するようにしても良い。この場合には、蒸発器１３の下
部の液溜りに貯溜された冷媒液を補給ポンプで冷媒補給
弁２６を介して冷媒タンク２１に補給するように構成す
れば良い。 【００３７】図３は本発明の第２の実施の形態に係るタ
ーボ冷凍機の主要部分を示す系統図である。本形態は、
図１に示す第１の実施の形態に対し、軸受７乃至８部分
での入熱を冷媒液から除去する手段のみが異なる。そこ
で、図１と同一部分には同一番号を付し、重複する説明
は省略する。 【００３８】図３に示すように、本形態における潤滑系
統ＩＶの冷媒ポンプ２２の出口側には、サブクーラ３７
が配設してあり、このサブクーラ３７の冷媒として凝縮
器１０側の冷媒液を利用している。すなわち、凝縮器１
０側の冷媒液は絞り３１で断熱膨張させた後、サブクー
ラ３７の伝熱部３８に供給し、この伝熱部３８で熱交換
した後、蒸発器１３に排出するようになっている。この
場合のサブクーラ３７はプレート熱交換器で安価に形成
することができる。 【００３９】かかる実施の形態においては、冷媒ポンプ
２２から吐出し、当該潤滑系統ＩＶを循環する冷媒液を
サブクーラ３７で冷却して軸受７乃至８部分に給油して
いる。すなわち、軸受７乃至８部分における入熱を見込
んで潤滑系統ＩＶを循環する冷媒液を予め冷却する点
で、図１に示す第１の実施の形態とは異なるが、基本的
な機能及び作用は第１の実施の形態と同様である。ちな
みに、第１の実施の形態においては、軸受７乃至８の入
熱分を冷媒タンク２１の伝熱管３０を流通する冷媒で除
去する方式となっている。 【００４０】図４は本発明の第３の実施の形態に係るタ
ーボ冷凍機の主要部分を示す系統図である。本形態は、
図３に示す第２の実施の形態におけるサブクーラ３７の
冷媒として当該ターボ冷凍機の負荷となる蒸発器１３の
伝熱管１４に流れる冷水を利用するように潤滑系統Ｖを
形成したものである。すなわち、図４に示すように、伝
熱管１４に流入する冷水が通る往路の管路３９ａの途中
から管路４０ａを分岐させてサブクーラ３７の伝熱部３
８に冷水を供給するとともに、このサブクーラ３７で熱
交換した冷水を、伝熱管１４から流出する冷水が通る復
路の管路３９ａの途中に管路４０ｂを介して合流させる
ように構成してある。なお、図４中、図３と同一部分に
は同一番号を付し、重複する説明は省略する。 【００４１】なお、図３及び図４に示すサブクーラ３７
は、冷媒ポンプ２２の入口側に配設しても良い。また、
本形態における管路４０ａで分岐した冷水を図１に示す
冷媒タンク２１の伝熱管３０に供給し、当該冷媒タンク
２１を冷却した後、管路４０ｂで冷水系に戻すように構
成することもできる。すなわち、図１に示す、冷媒タン
ク２１内の冷却のための冷媒として当該第３の実施の形
態と同様の冷水を用いることもできる。 【００４２】図５は本発明の第４の実施の形態に係るタ
ーボ冷凍機の主要部分を示す系統図である。本形態は、
上記第１乃至第３の実施の形態の如く、潤滑系統ＩＩＩ
乃至Ｖを主冷媒系統Ｉに対して独立させたものではない
が、ターボ圧縮機１と凝縮器１０との間に逆止弁９を有
するものであれば、適用することができる。適用した場
合には、第１乃至第３の実施の形態と同様に潤滑系統Ｖ
の安定運転に資することができる。ちなみに、逆止弁９
は、当該ターボ冷凍機の停止時に、凝縮器１０からター
ボ圧縮機１に冷媒ガスが逆流して羽根車１を逆回転させ
る現象を防止するためのものであり、特に大形のターボ
冷凍機においては設けるのが普通である。 【００４３】図５に示すように、本形態に係る潤滑系統
ＶＩは凝縮器１０の液溜り２４に貯溜されている冷媒液
をサブクーラ４１で冷却した後冷媒ポンプ２２で汲み上
げ、逆止弁２３を介して軸受７乃至８に給油するととも
に、この軸受７乃至８の潤滑後に凝縮器１０に戻すよう
に構成してある。 【００４４】かかる潤滑系統ＶＩにおいては、当該ター
ボ冷凍機が逆止弁９を有するので、当該ターボ冷凍機の
負荷変動等を発生した場合でも凝縮器１０の内圧は原理
的には変化せず、したがって凝縮器１０内が減圧されて
冷媒液がガス化し、これを冷媒ポンプ２２が吸い込んで
ストールを生起するという有害な現象を回避し得る。た
だ、逆止弁９の動作特性等の性能によっては減圧膨張の
可能性が全くない訳ではなく、また他の原因によっても
ガスの気泡が冷媒液に混入することも考えられるので、
サブクーラ４１を設け、冷媒液をこのサブクーラ４１で
冷却することにより気泡を潰している。したがって、液
溜り２４にガスセパレータ等を設け、完全にガスを分離
する手段を別途設けた場合には、このサブクーラ４１は
必要なくなる。 【００４５】潤滑系統ＶＩにおいて冷媒液で軸受７乃至
８を潤滑することにより入熱があるが、この入熱は凝縮
器１０の伝熱管１１を流れる冷却水で冷却して除去す
る。このため、本形態に係る伝熱管１１にはこれに並列
に副伝熱管４５が設けてあり、この副伝熱管４５を液溜
り２４の冷媒液に浸漬してこれを冷却するようになって
いる。 【００４６】本実施の形態に係る潤滑系統ＶＩには凝縮
器１０の冷媒液を冷媒ポンプ２２を昇圧した冷媒液が循
環しており、当該ターボ冷凍機内で最大圧力系統となっ
ている。停電時等、冷媒ポンプ２２の停止時における軸
受７乃至８の潤滑を考える場合には、この点を考慮する
必要がある。本形態ではアキュムレータ４６を設けて停
電時等の回転子３ａの慣性回転時における暫定的な軸受
７乃至８の給油を行うようになっている。さらに詳言す
ると、アキュムレータ４６には潤滑系統ＶＩの途中から
逆止弁４７を介して冷媒液を取り込んで貯溜するように
なっており、この貯溜した冷媒液をヒータ４８で加熱す
るようになっている。この加熱の結果、アキュムレータ
４６内のガス圧が上昇し、このアキュムレータ４６内の
冷媒液を、潤滑系統ＶＩを循環する冷媒液よりも高い圧
力で押圧することとなる。この場合のガス圧は、温度セ
ンサ４９で設定温度を監視してヒータ４８の通電を制御
することにより一定に保持する。途中に電磁弁５０を介
在させた管路５１は、その一端をアキュムレータ４６内
の冷媒液に浸漬してあり、その他端を軸受７乃至８部分
に臨ませてある。 【００４７】かかる本形態において、通常時には、冷媒
ポンプ２２で汲み上げる液溜り２４の冷媒液を循環させ
て軸受７乃至８に給油する。この給油に伴う冷媒液に対
する入熱は凝縮器１０の副伝熱管４５を流通する冷却水
で冷却して除去する。かかる通常時に当該ターボ冷凍機
の負荷が変動しても、当該ターボ冷凍機は逆止弁９を有
しているため、その負荷変動により凝縮器１０内の圧力
が急変してその冷媒液が泡立つことは殆どない。また、
若干の気泡が発生しても、これはサブクーラ４１で冷却
することにより潰されてしまうので、冷媒ポンプ２２が
気泡を吸い込むことなく安定した運転を継続することが
できる。一方、この間、アキュムレータ４６ではその内
部に貯留する冷媒液をヒータ４８で加熱し、ガス化する
ことによりその内部圧力を当該潤滑系統ＶＩよりも高圧
力に保持しておく。 【００４８】停電時等の原因により冷媒ポンプ２２が停
止した場合には、電磁弁５０が開く。この結果、当該潤
滑系統ＶＩよりも高圧系統となっているアキュムレータ
４６内のガスがその冷媒液の液面を押し、電磁弁５０及
び管路５１を介して軸受７乃至８に冷媒液を供給する。
この結果、冷媒ポンプ２２の運転が停止し、これによる
冷媒液の循環が停止されても、なお一定の期間（回転子
３ａの慣性による回転中）はアキュムレータ４６により
軸受７乃至８には冷媒液が給油され続ける。 【００４９】 【発明の効果】以上実施の形態とともに詳細に説明した
通り、〔請求項１〕に記載する発明は、冷媒液を作動流
体とする液軸受で回転部分を支承するように構成した回
転式の圧縮機を有し、この圧縮機で圧縮した高温高圧の
冷媒ガスを凝縮器で凝縮し、その後膨張弁を介して蒸発
器に供給することにより蒸発させ、冷媒ガスとして圧縮
機に戻すように構成した主冷媒系統と、冷媒液を貯溜し
ておく冷媒タンク及び冷媒ポンプを有し、冷媒ポンプで
汲み上げた冷媒液を圧縮機の軸受部分に給油して循環さ
せるように構成した潤滑系統とを別個独立に設けたの
で、その潤滑系統は、主冷媒系統の負荷変動に伴う系統
内の圧力変化の影響を受けることなく、潤滑系統として
安定に軸受部分に冷媒液を給油し続ける。この結果、主
冷媒系統の圧力変動の影響を受けない安定した軸受部分
の潤滑を行うことができ、当該冷凍機の安定的な運転に
資することができる。 【００５０】〔請求項２〕に記載する発明は、〔請求項
１〕に記載する冷凍機において、冷媒補給弁を介して凝
縮器側から冷媒タンクに冷媒液を補給するように構成し
たので、軸受部分の給油に伴う冷媒液の漏れを凝縮器側
から補うことができる。この結果、常に一定量の冷媒液
を循環させることができ、このことにより充分な軸受部
分の給油を保証して当該冷凍機の安定的な運転に資する
ことができる。 【００５１】〔請求項３〕に記載する発明は、〔請求項
１〕に記載する冷凍機において、補給ポンプで汲み上げ
た蒸発器側の冷媒液を冷媒補給弁を介して冷媒タンクに
補給するように構成ので、軸受部分の給油に伴う冷媒液
の漏れを蒸発器側から補うことができる。この結果、常
に一定量の冷媒液を循環させることができ、このことに
より充分な軸受部分の給油を保証して当該冷凍機の安定
的な運転に資することができる。 【００５２】〔請求項４〕に記載する発明は、〔請求項
２〕又は〔請求項３〕に記載する冷凍機において、冷媒
タンク内の冷媒ガスを連通弁を介して蒸発器に排出する
ように構成したので、冷媒液の補給に伴って冷媒タンク
内に発生するガスを排除して常に一定の圧力で、冷媒液
を循環させることができる。この結果、常に一定圧力の
冷媒液を軸受部分に供給することができ、安定した給油
を行うことで当該冷凍機の安定的な運転に資することが
できる。 【００５３】〔請求項５〕に記載する発明は、〔請求項
４〕に記載する冷凍機において、冷媒補給弁及び連通弁
は冷媒タンク内の冷媒液の液面に応じて間欠動作の頻度
を変化させて開動作を行うとともに、冷媒補給弁の開動
作に若干遅れて連通弁を開く一方、閉動作は同時になる
ように制御して冷媒液の補給をするようにしたので、冷
媒液の補給の際の冷媒タンク内におけるガスの発生を可
及的に低減することができる。この結果、容易に冷媒タ
ンク内の圧力を一定に保持することができ、このことに
より安定した軸受部分の給油を保証して当該冷凍機の安
定的な運転に資することができる。 【００５４】〔請求項６〕に記載する発明は、〔請求項
１〕乃至〔請求項５〕に記載する冷凍機において、凝縮
器側の冷媒液を断熱膨張させて冷媒タンク内に配設する
伝熱管に流通させることにより冷媒タンク内を冷却して
冷媒液に対する軸受部分での入熱を除去するようにした
ので、軸受部分の給油に伴う入熱は冷媒タンク内で伝熱
管を流通する冷媒で冷却して排除される。この結果、常
に一定温度の冷媒液を循環させることができ、軸受部分
の安定的な給油を通じて当該冷凍機の安定的な運転に資
することができる。 【００５５】〔請求項７〕に記載する発明は、〔請求項
１〕乃至〔請求項５〕に記載する冷凍機において、潤滑
系統の途中にサブクーラを介在させ、凝縮器側の冷媒液
を断熱膨張させて前記サブクーラの伝熱部に流通させる
ことにより冷媒液に対する軸受部分での入熱分を予め冷
却しておくようにしたので、軸受部分の給油に伴う入熱
はサブクーラで予め冷媒液を冷却しておくことによりキ
ャンセルされる。この結果、常に一定温度の冷媒液を循
環させることができ、軸受部分の安定的な給油を通じて
当該冷凍機の安定的な運転に資することができる。 【００５６】〔請求項８〕に記載する発明は、〔請求項
１〕乃至〔請求項５〕に記載する冷凍機において、蒸発
器の負荷である冷水を冷媒タンク内に配設する伝熱管に
流通させることにより冷媒タンク内を冷却して冷媒液に
対する軸受部分での入熱を除去するようにしたので、軸
受部分の給油に伴う入熱は冷媒タンク内で伝熱管を流通
する冷水で冷却して排除される。この結果、常に一定温
度の冷媒液を循環させることができ、軸受部分の安定的
な給油を通じて当該冷凍機の安定的な運転に資すること
ができる。 【００５７】〔請求項９〕に記載する発明は、〔請求項
１〕乃至〔請求項５〕に記載する冷凍機において、 潤
滑系統の途中にサブクーラを介在させ、蒸発器の負荷で
ある冷水を前記サブクーラの伝熱部に流通させることに
より冷媒液に対する軸受部分での入熱分を予め冷却して
おくようにしたので、軸受部分の給油に伴う入熱はサブ
クーラで予め冷媒液を冷却しておくことによりキャンセ
ルされる。この結果、常に一定温度の冷媒液を循環させ
ることができ、軸受部分の安定的な給油を通じて当該冷
凍機の安定的な運転に資することができる。 【００５８】〔請求項１０〕に記載する発明は、〔請求
項１〕乃至〔請求項９〕に記載する冷凍機において、
凝縮器の液溜りと潤滑系統とを逆止弁及び弁を介して連
通し、停電等、冷媒ポンプの停止が検出された場合には
弁を開いて、前記液溜りの冷媒液を潤滑系統に継続して
供給し、軸受部分の暫定的な給油を行うように構成した
ので、冷媒ポンプが停止してもなお暫くの間は、軸受部
分に冷媒液を供給し続けることができる。この結果、冷
媒ポンプの停止時にも軸受部分の焼付きを防止して当該
冷凍機の安定的な運転に資することができる。 【００５９】〔請求項１１〕に記載する発明は、冷媒液
を作動流体とする液軸受で回転部分を支承するように構
成した回転式の圧縮機を有し、この圧縮機で圧縮した高
温高圧の冷媒ガスを逆止弁を介して凝縮器に供給して凝
縮し、その後膨張弁を介して蒸発器に供給することによ
り蒸発させ、冷媒ガスとして圧縮機に戻すように構成し
た主冷媒系統と、凝縮器１０の液溜りの冷媒液を冷媒ポ
ンプで汲み上げて圧縮機の軸受部分に給油し、その後凝
縮器に戻して循環させるように構成した潤滑系統と、潤
滑系統よりも高圧力の作用の下に冷媒液を貯溜するとと
もに、停電等、冷凍ポンプの停止が検出された場合には
弁を開き、且つ冷媒液に作用する高圧力により冷媒液を
押し出して軸受部分に供給し、軸受部分の暫定的な給油
を行うように構成したアキュムレータとを有するので、
通常時には、冷媒ポンプで汲み上げる液溜りの冷媒液を
循環させて軸受部分に給油する。また、この給油に伴う
冷媒液に対する入熱は凝縮器を流通する冷却水で冷却し
て除去する。さらに、通常時に当該ターボ冷凍機の負荷
が変動しても、当該ターボ冷凍機は逆止弁を有している
ため、その負荷変動により凝縮器内の圧力が急変してそ
の冷媒液が泡立つことは殆どない。また、停電時等によ
り冷媒ポンプが停止した場合には、アキュムレータ内の
ガスがその冷媒液の液面を押し、弁を介して軸受部分に
冷媒液を供給してなお一定の期間はアキュムレータによ
り軸受部分に対する給油が継続される。この結果、給油
により漏れ出る冷媒液を適宜補給しつつ、且つ給油によ
る入熱を除去しつつ一定圧力の一定量の冷媒液を、主冷
媒系統の負荷変動の影響を受けることなく安定して軸受
部分に供給することができる。また、冷媒ポンプの停止
時にも軸受部分の焼付きを防止することができる。かく
して、当該冷凍機の安定的な運転に資することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るターボ冷凍機
の主要部分を示す系統図である。 【図２】図１における潤滑系統ＩＩＩに対して冷媒液を
補給する際の制御の一例を示すフローチャートである。 【図３】本発明の第２の実施の形態に係るターボ冷凍機
の主要部分を示す系統図である。 【図４】本発明の第３の実施の形態に係るターボ冷凍機
の主要部分を示す系統図である。 【図５】本発明の第４の実施の形態に係るターボ冷凍機
の主要部分を示す系統図である。 【図６】従来技術に係るターボ冷凍機の全体を示す系統
図である。 【符号の説明】 １ ターボ圧縮機 ３ 駆動モータ ７乃至８ 軸受 ９ 逆止弁 １０ 凝縮器 １１ 伝熱管 １２ 膨張弁 １３ 蒸発器 １４ 伝熱管 ２１ 冷媒タンク ２２ 冷媒ポンプ ２４ 液溜り ２６ 冷媒補給弁 ２９ 連通弁 ３０ 伝熱管 ３１ 絞り ３２ 電磁弁 ３３ 逆止弁 ３７ サブクーラ ３８ 伝熱部 ４０ａ、４０ｂ 管路 ４１ サブクーラ ４４ 伝熱部 ４６ アキュムレータ ５０ 電磁弁
の主要部分を示す系統図である。 【図２】図１における潤滑系統ＩＩＩに対して冷媒液を
補給する際の制御の一例を示すフローチャートである。 【図３】本発明の第２の実施の形態に係るターボ冷凍機
の主要部分を示す系統図である。 【図４】本発明の第３の実施の形態に係るターボ冷凍機
の主要部分を示す系統図である。 【図５】本発明の第４の実施の形態に係るターボ冷凍機
の主要部分を示す系統図である。 【図６】従来技術に係るターボ冷凍機の全体を示す系統
図である。 【符号の説明】 １ ターボ圧縮機 ３ 駆動モータ ７乃至８ 軸受 ９ 逆止弁 １０ 凝縮器 １１ 伝熱管 １２ 膨張弁 １３ 蒸発器 １４ 伝熱管 ２１ 冷媒タンク ２２ 冷媒ポンプ ２４ 液溜り ２６ 冷媒補給弁 ２９ 連通弁 ３０ 伝熱管 ３１ 絞り ３２ 電磁弁 ３３ 逆止弁 ３７ サブクーラ ３８ 伝熱部 ４０ａ、４０ｂ 管路 ４１ サブクーラ ４４ 伝熱部 ４６ アキュムレータ ５０ 電磁弁
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 冷媒液を作動流体とする液軸受で回転部
分を支承するように構成した回転式の圧縮機を有し、こ
の圧縮機で圧縮した高温高圧の冷媒ガスを凝縮器で凝縮
し、その後膨張弁を介して蒸発器に供給することにより
蒸発させ、冷媒ガスとして圧縮機に戻すように構成した
主冷媒系統と、 冷媒液を貯溜しておく冷媒タンク及び冷媒ポンプを有
し、冷媒ポンプで汲み上げた冷媒液を圧縮機の軸受部分
に給油して循環させるように構成した潤滑系統とを別個
独立に設けたことを特徴とする冷凍機。 【請求項２】 〔請求項１〕に記載する冷凍機におい
て、冷媒補給弁を介して凝縮器側から冷媒タンクに冷媒
液を補給するように構成したことを特徴とする冷凍機。 【請求項３】 〔請求項１〕に記載する冷凍機におい
て、補給ポンプで汲み上げた蒸発器側の冷媒液を冷媒補
給弁を介して冷媒タンクに補給するように構成したこと
を特徴とする冷凍機。 【請求項４】 〔請求項２〕又は〔請求項３〕に記載す
る冷凍機において、 冷媒タンク内の冷媒ガスを連通弁を介して蒸発器に排出
するように構成したことを特徴とする冷凍機。 【請求項５】 〔請求項４〕に記載する冷凍機におい
て、 冷媒補給弁及び連通弁は冷媒タンク内の冷媒液の液面に
応じて間欠動作の頻度を変化させて開動作を行うととも
に、冷媒補給弁の開動作に若干遅れて連通弁を開く一
方、閉動作は同時になるように制御して冷媒液の補給を
するようにしたことを特徴とする冷凍機。 【請求項６】 〔請求項１〕乃至〔請求項５〕に記載す
る冷凍機において、 凝縮器側の冷媒液を断熱膨張させて冷媒タンク内に配設
する伝熱管に流通させることにより冷媒タンク内を冷却
して冷媒液に対する軸受部分での入熱を除去するように
したことを特徴とする冷凍機。 【請求項７】 〔請求項１〕乃至〔請求項５〕に記載す
る冷凍機において、 潤滑系統の途中にサブクーラを介在させ、凝縮器側の冷
媒液を断熱膨張させて前記サブクーラの伝熱部に流通さ
せることにより冷媒液に対する軸受部分での入熱分を予
め冷却しておくようにしたことを特徴とする冷凍機。 【請求項８】 〔請求項１〕乃至〔請求項５〕に記載す
る冷凍機において、 蒸発器の負荷である冷水を冷媒タンク内に配設する伝熱
管に流通させることにより冷媒タンク内を冷却して冷媒
液に対する軸受部分での入熱を除去するようにしたこと
を特徴とする冷凍機。 【請求項９】 〔請求項１〕乃至〔請求項５〕に記載す
る冷凍機において、 潤滑系統の途中にサブクーラを介在させ、蒸発器の負荷
である冷水を前記サブクーラの伝熱部に流通させること
により冷媒液に対する軸受部分での入熱分を予め冷却し
ておくようにしたことを特徴とする冷凍機。 【請求項１０】〔請求項１〕乃至〔請求項９〕に記載す
る冷凍機において、 凝縮器の液溜りと潤滑系統とを逆止弁及び弁を介して連
通し、停電等、冷媒ポンプの停止が検出された場合には
弁を開いて、前記液溜りの冷媒液を潤滑系統に継続して
供給し、軸受部分の暫定的な給油を行うように構成した
ことを特徴とする冷凍機。 【請求項１１】 冷媒液を作動流体とする液軸受で回転
部分を支承するように構成した回転式の圧縮機を有し、
この圧縮機で圧縮した高温高圧の冷媒ガスを逆止弁を介
して凝縮器に供給して凝縮し、その後膨張弁を介して蒸
発器に供給することにより蒸発させ、冷媒ガスとして圧
縮機に戻すように構成した主冷媒系統と、 凝縮器１０の液溜りの冷媒液を冷媒ポンプで汲み上げて
圧縮機の軸受部分に給油し、その後凝縮器に戻して循環
させるように構成した潤滑系統と、 潤滑系統よりも高圧力の作用の下に冷媒液を貯溜すると
ともに、停電等、冷媒ポンプの停止が検出された場合に
は弁を開き、且つ冷媒液に作用する高圧力により冷媒液
を押し出して軸受部分に供給し、軸受部分の暫定的な給
油を行うように構成したアキュムレータとを有すること
を特徴とする冷凍機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11223901A JP2001050601A (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | 冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11223901A JP2001050601A (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | 冷凍機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001050601A true JP2001050601A (ja) | 2001-02-23 |
Family
ID=16805494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11223901A Withdrawn JP2001050601A (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | 冷凍機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001050601A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005098629A (ja) * | 2003-09-25 | 2005-04-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 空気調和装置 |
| JP2019045077A (ja) * | 2017-09-04 | 2019-03-22 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | 直接接触熱交換器を備えた冷媒システム |
| CN111981715A (zh) * | 2019-05-21 | 2020-11-24 | 开利公司 | 制冷设备 |
| CN112013557A (zh) * | 2019-05-29 | 2020-12-01 | 开利公司 | 制冷设备 |
-
1999
- 1999-08-06 JP JP11223901A patent/JP2001050601A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005098629A (ja) * | 2003-09-25 | 2005-04-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 空気調和装置 |
| JP2019045077A (ja) * | 2017-09-04 | 2019-03-22 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | 直接接触熱交換器を備えた冷媒システム |
| JP7025868B2 (ja) | 2017-09-04 | 2022-02-25 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | 直接接触熱交換器を備えた冷媒システム |
| CN111981715A (zh) * | 2019-05-21 | 2020-11-24 | 开利公司 | 制冷设备 |
| CN112013557A (zh) * | 2019-05-29 | 2020-12-01 | 开利公司 | 制冷设备 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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