JP2001349628A - Freezer machine - Google Patents
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- condenser
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
【0001 】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば大規模空調
システムに具備される冷凍機に関する。
【0002 】
【従来の技術】例えばビルのような大規模構造物におい
ては、冷凍機を使って冷却した冷水を構造物内に配設し
た配管を通じて構内を循環させ、居室の空気と熱交換さ
せて冷房を行うようになっている。
【0003 】冷凍機の一例を図3に示す。図に示す冷
凍機は、冷媒と冷水との間で熱交換を行わせて冷水を冷
却するとともに冷媒を蒸発、気化する蒸発器1と、蒸発
器1において気化された冷媒を圧縮する圧縮機2と、圧
縮機2において圧縮された冷媒と冷却水との間で熱交換
を行わせて冷媒を凝縮、液化する凝縮器3と、凝縮器3
において液化された冷媒を減圧する絞り弁4と、凝縮器
3において液化された冷媒を一時的に溜め置いて冷却す
る中間冷却器5と、凝縮器3において冷却された冷媒を
一部を利用して圧縮機2の潤滑油を冷却する油冷却器6
とを備えている。また、圧縮機2にはこれを駆動するモ
ータ7が連結されている。
【0004 】蒸発器1、圧縮機2、凝縮器3、絞り弁
4、および中間冷却器5は、主配管8によって接続され
て冷媒を循環させる閉じた系を構成している。
【0005 】圧縮機2には2段式の遠心圧縮機、いわ
ゆるターボ圧縮機が採用されており、第1段羽根車2a
でガス冷媒を圧縮し、その冷媒を第2段羽根車2bに導
入してさらに圧縮したのち凝縮器3に送出する。
【0006 】凝縮器3は主凝縮器3aとサブクーラと
呼ばれる補助凝縮器3bとからなり、主凝縮器3a、サ
ブクーラ3bの順に冷媒が導入されるが、主凝縮器3a
において冷却された冷媒の一部は、サブクーラ3bを経
ずに分岐配管8aを通じて油冷却器6に導入されて潤滑
油を冷却する。また、それとは別に主凝縮器3aにおい
て冷却された冷媒の一部は、サブクーラ3bを経ずに分
岐配管8bを通じてモータ7のケーシング内に導入さ
れ、ステータやコイル(詳細は図4参照)を冷却する。
【0007 】絞り弁4は凝縮器3と中間冷却器5との
間、中間冷却器5と蒸発器1との間にそれぞれ配設され
ており、凝縮器3において液化された冷媒を段階的に減
圧する。
【0008 】中間冷却器5の構造は中空の容器に等し
く、主凝縮器3a、サブクーラ3bにおいて冷却され、
絞り弁4において減圧された冷媒を一時的に溜め置いて
さらに冷却を進める。なお、中間冷却器5内の気相成分
は、蒸発器1を経ずにバイパス配管13を通じて圧縮機
2の第2段羽根車2bに導入される。
【0009 】モータ7の内部構造を図4に示す。図に
おいて符号7aはケーシング、9aはステータ、9bは
コイル、10はロータ、11は駆動軸であり、駆動軸1
1の出力端には圧縮機2を駆動するギヤ機構12が設け
られている。
【0010 】ステータ9aには凝縮器3から導入され
た冷媒をロータ10との境界に導く導入孔9cが形成さ
れており、導入孔9cを通過した冷媒はロータ10の回
転により霧散され、一部がコイル9bを冷却することと
なる。霧散した冷媒は、コイル9bの冷却に寄与したも
の、寄与しなかったものともにケーシング7aの底に溜
まり、分岐配管8cを通じて蒸発器1に導入される。
【0011 】
【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
た冷凍機においては、次のような問題がある。
1. 上記冷凍機では、冷凍効率の向上を図るため、凝縮
器3と中間冷却器5とによる2段冷凍サイクル、いわゆ
る2段エコノマイザサイクルを実現しているが、その分
構造が複雑になり、製造コストが高騰する一因となって
いる。
【0012 】2. 上記冷凍機では、モータ7に冷媒の
一部を導いてモータ7の冷却を行っているが、液化した
冷媒を霧散させてコイル9bを冷却する構造となってい
るため、コイル9bには接触せずにケーシング7aの底
に溜まる冷媒も多く、ケーシング7aに導入された冷媒
の大部分はステータ9aやコイル9bの冷却に寄与する
ことなく蒸発器1に流入してしまう。そのため、実際に
ステータ9aやコイル9bを冷却するのに必要な熱エネ
ルギー(冷熱)を有する量の数倍もの冷媒をケーシング
7aに余計に導入している。この冷媒は、そのほとんど
が中間冷却器5を経ずに蒸発器1に流入し、2段エコノ
マイザサイクルではなく実質的に単段冷凍サイクルで運
転されることになるので、冷凍効率の向上を図るうえで
問題となっている。
【0013 】本発明は上記の事情に鑑みてなされたも
のであり、2段エコノマイザサイクルを実現しつつ、安
価で冷凍効率の高い冷凍機を提供することを目的として
いる。
【0014 】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの手段として、次のような構成の冷凍機を採用する。
すなわち、請求項1記載の冷凍機は、冷媒を凝縮、液化
する凝縮器と、該凝縮器において液化された前記冷媒を
一時的に溜め置いて冷却する中間冷却器と、前記凝縮器
において液化された前記冷媒を減圧する絞り弁と、該絞
り弁において減圧された前記冷媒を蒸発、気化する蒸発
器と、前記中間冷却器において冷却された前記冷媒の気
相成分と前記蒸発器において気化された前記冷媒とを圧
縮する圧縮機と、該圧縮機を駆動するモータとを備える
冷凍機であって、前記モータが前記中間冷却器と一体化
されていることを特徴とする。
【0015 】この冷凍機においては、中間冷却器をモ
ータと一体化することにより、製造コストの削減と冷凍
効率の向上を実現できる。具体的には、中間冷却器は上
記のように中空の容器に等しい構造なので、これをモー
タの一部として構成し、部品数の削減を図ることで部品
の供給コストならびに両者の一体化による組立コストの
削減が可能となる。また、中間冷却器に一時的に溜め置
かれる冷媒を利用して、モータの駆動部(コイル、ステ
ータ等)の冷却を図ることで、従来のようにモータ冷却
用の冷媒を中間冷却器に経ずに蒸発器に導入する必要が
なくなり、実質的に実現されていた単段冷凍サイクルが
すべて2段エコノマイザサイクルに切り替わって、冷凍
効率の向上が図れる。
【0016 】請求項2記載の冷凍機は、請求項1記載
の冷凍機において、前記モータが、前記中間冷却器と一
体化されたケーシングと、該ケーシングに固定されたス
テータと、該ステータの中央に回転自在に軸支された回
転軸と、該回転軸に固定されたロータとを備え、前記ケ
ーシングには、該ケーシング内に存在する前記冷媒の気
相成分を前記圧縮機に導入するバイパス配管が設けられ
ていることを特徴とする。
【0017 】この冷凍機においては、中間冷却器と一
体化されたケーシング内に存在する冷媒の気相成分を、
バイパス配管を通じて蒸発器を経ずに圧縮機に導入す
る。これによって蒸発器には冷媒の気相成分が導入され
なくなり、蒸発器における冷媒がほとんど液相成分とな
って蒸発、気化の作用が促進されるので、冷凍効率の向
上が図れる。
【0018 】請求項3記載の冷凍機は、請求項1また
は2記載の冷凍機において、前記凝縮器と前記中間冷却
器を一体化された前記モータとの間に、前記凝縮器にお
いて液化された前記冷媒の一部を利用して前記圧縮機の
潤滑油を冷却する油冷却器が設けられていることを特徴
とする。
【0019 】この冷凍機においては、油冷却器を採用
した場合、潤滑油の冷却に寄与した冷媒についても単段
冷凍サイクルとすることなく中間冷却器に導入され、す
べての冷媒について2段エコノマイザサイクルが実現す
るので、冷凍効率の向上が図れる。
【0020 】
【発明の実施の形態】本発明に係る冷凍機の実施形態を
図1および図2に示して説明する。本実施形態における
冷凍機の構成を図1に示す。図に示す冷凍機は、冷媒と
冷水との間で熱交換を行わせて冷水を冷却するとともに
冷媒を蒸発、気化する蒸発器14と、蒸発器14におい
て気化された冷媒を圧縮する圧縮機15と、圧縮機15
において圧縮された冷媒と冷却水との間で熱交換を行わ
せて冷媒を凝縮、液化する凝縮器16と、凝縮器16に
おいて液化された冷媒を減圧する絞り弁17と、凝縮器
16において液化された冷媒を一時的に溜め置いて冷却
する中間冷却器18と、凝縮器16において冷却された
冷媒を一部を利用して圧縮機15の潤滑油を冷却する油
冷却器19とを備えている。また、圧縮機15にはこれ
を駆動するモータ20が連結されている。
【0021 】本実施形態においては、モータ20が中
間冷却器18と一体化されており、蒸発器14、圧縮機
15、凝縮器16、絞り弁17、および中間冷却器18
と一体化されたモータ20は、主配管21によって接続
されて冷媒を循環させる閉じた系を構成している。
【0022 】蒸発器14には空調に利用される冷熱源
としての冷水を導入する冷水配管22とが接続されてお
り、蒸発器14に導入された冷媒と冷水配管22を流通
する冷水との間で熱交換が行われて冷媒は蒸発、気化さ
れ、冷水は冷媒に熱エネルギーを与えて冷却される。
【0023 】圧縮機15には2段式の遠心圧縮機、い
わゆるターボ圧縮機が採用されており、第1段羽根車1
5aでガス冷媒を圧縮し、その冷媒を第2段羽根車15
bに導入してさらに圧縮したのち凝縮器16に送出す
る。
【0024 】凝縮器16は主凝縮器16aとサブクー
ラ16bとからなり、主配管20を通じて主凝縮器16
a、サブクーラ16bの順に冷媒が導入される。主凝縮
器16a、サブクーラ16bには図示しない供給源から
冷却水を導入する冷却水配管23が接続されており、主
凝縮器16a、サブクーラ16bに導入された冷媒と冷
却水との間で熱交換が行われて冷媒は凝縮、液化され、
冷却水は冷媒の熱エネルギーを与えられて昇温する。
【0025 】ところで、主凝縮器16aにおいて冷却
された冷媒の一部はサブクーラ16bを経ずに油冷却器
19に導入される。油冷却器19には、主凝縮器16a
とサブクーラ16bとの間から冷媒の一部を抽出しその
冷媒を油冷却器19を経て中間冷却器18すなわちモー
タ20に導入する分岐配管24と、圧縮機15の潤滑油
を抽出し循環させる油配管25とが接続されており、油
冷却器19に導入された冷媒と潤滑油との間で熱交換が
行われて潤滑油は冷却され、冷媒は潤滑油の熱エネルギ
ーを与えられて昇温する。
【0026 】絞り弁17はサブクーラ16bとモータ
20との間、モータ20と蒸発器14との間にそれぞれ
配設されており、凝縮器3において液化された冷媒を段
階的に減圧する。
【0027 】中間冷却器18と一体化されたモータ2
0の内部構造を図2に示す。図において符号20aはケ
ーシング、26aはステータ、26bはコイル、27は
ロータ、28は駆動軸であり、駆動軸28の出力端には
圧縮機15を駆動するギヤ機構29が設けられている。
【0028 】上記のように中間冷却器18の構造は中
空の容器に等しく、その機能はケーシング20aによっ
て代用される。そのため、モータ20に冷媒を導入する
主配管21はケーシング20aの上部に接続され、ケー
シング20aから蒸発器14に冷媒を導入する主配管2
1はケーシング20aの底部に接続されている。
【0029 】また、ケーシング20aと圧縮機15と
の間には、ケーシング20a内に存在する冷媒の気相成
分を圧縮機15に導入するバイパス配管30が設けられ
ている。バイパス配管30を通じて圧縮機15に導入さ
れた冷媒の気相成分は、第2段羽根車15bに導入され
る。
【0030 】上記のように構成された冷凍機における
冷媒の流れを順を追って説明する。まず、蒸発器14に
おいて蒸発、気化された低温低圧の冷媒(以下、ガス冷
媒とする)は、圧縮機15の第1段羽根車15aに導入
されて圧縮され、続いて第2段羽根車15bに導入され
てさらに圧縮される。
【0031 】圧縮機15において圧縮され、高温高圧
となったガス冷媒は、主凝縮器16aに導入され、冷却
水と熱交換して凝縮、液化され、続いてサブクーラ16
bに導入されてさらに凝縮、液化が促進されて高温高圧
の液冷媒となる。なお、主凝縮器16aを経た液冷媒の
一部はサブクーラ16aには導入されず、分岐配管24
を通じて油冷却器19に導入され、潤滑油を冷却したの
ちモータ20に導入される。
【0032 】凝縮器16において凝縮、液化された高
温高圧の液冷媒は、絞り弁17aによって減圧されて低
温低圧の液冷媒となる。なお、冷媒の減圧はこの絞り弁
17aとモータ20の後段に控えるもうひとつの絞り弁
17bとによって段階的に進められる。
【0033 】絞り弁17aにおいて減圧された低温低
圧の液冷媒は、モータ20のケーシング20a内に導入
され、分岐配管24を通じて潤滑油の冷却に寄与した冷
媒とともに一時的に溜め置かれて冷却されたのち、蒸発
器14に導入される。また、ケーシング20a内に存在
する冷媒の気相成分は、コイル26bの冷却に寄与した
のち、バイパス配管30を通じて圧縮機15の第2羽根
車15bに導入され、第1羽根車15aにおいて圧縮さ
れた冷媒と一緒になって圧縮される。
【0034 】蒸発器14に導入された低温低圧の液冷
媒は、冷水と熱交換して冷水を冷却し自らは蒸発、気化
され、その後は上記の冷凍サイクルを繰り返すことにな
る。
【0035 】上記のように構成された冷凍機において
は、中間冷却器18をモータ20と一体化することによ
り、両者を別個に製造する場合と比較して製造コストの
削減と冷凍効率の向上を実現できる。中間冷却器18は
上記のように中空の容器に等しい構造なので、これをモ
ータ20のケーシング20a一体に構成し、部品数の削
減を図ることで部品の供給コストならびに両者の一体化
による組立コストの削減が可能となるのである。また、
従来のモータでは、ケーシング内に導入した冷媒を霧散
させるべくステータに孔を設けていたが、本実施形態に
おいてステータ26aやコイル26b、ロータ27はケ
ーシング20a内で気化した冷媒に冷却されるので、ス
テータ26a自体に加工は必要なく、加工の手間もコス
トもかからない。
【0036 】また、ケーシング20aに一時的に溜め
置かれる冷媒を利用してステータ26aやコイル26
b、ロータ27の冷却を図ることで、従来のようにモー
タ冷却用の冷媒を中間冷却器に経ずに蒸発器に導入する
必要がなくなり、実質的に実現されていた単段冷凍サイ
クルがすべて2段エコノマイザサイクルに切り替わっ
て、冷凍効率の向上が図れる。
【0037 】なお、本実施形態においては凝縮器16
として主凝縮器16aとサブクーラ16bとを設けた
が、必要でなければサブクーラ16bは廃しても構わな
い。また、油冷却器19が必要でなければ分岐配管24
とともに廃しても構わない。
【0038 】さらに、モータ20の冷却に関しては、
上記のように気化した冷媒による方法以外に、絞り弁1
7aにより減圧された液冷媒をステータ26aの外周に
導いてこれを冷却し、その両端から流出する液冷媒でコ
イル26bを冷却する方法がある。
【0039 】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る請求
項1記載の冷凍機によれば、中間冷却器をモータと一体
化することにより、部品数が削減されるので、部品の供
給コストならびに両者の一体化による組立コストを削減
することができる。また、中間冷却器に一時的に溜め置
かれる冷媒を利用して、モータの駆動部の冷却を図るこ
とで、従来のようにモータ冷却用の冷媒を中間冷却器に
経ずに蒸発器に導入する必要がなくなり、すべての冷媒
について2段エコノマイザサイクルが実現されるので、
冷凍効率を向上させることができる。
【0040 】請求項2記載の冷凍機によれば、ケーシ
ング内に存在する冷媒の気相成分を圧縮機に導入するバ
イパス配管を設けることにより、蒸発器には冷媒の気相
成分が導入されなくなり、蒸発器における冷媒がほとん
ど液相成分となって蒸発、気化の作用が促進されるの
で、冷凍効率を向上させることができる。
【0041 】請求項3記載の冷凍機によれば、油冷却
器を採用した場合も、潤滑油の冷却に寄与した冷媒につ
いて単段冷凍サイクルとすることなく中間冷却器に導入
され、すべての冷媒について2段エコノマイザサイクル
が実現するので、冷凍効率を向上させることができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a refrigerator provided in, for example, a large-scale air conditioning system. 2. Description of the Related Art In a large-scale structure such as a building, for example, chilled water cooled by a refrigerator is circulated through a pipe provided in the structure to exchange heat with air in a living room. To perform cooling. FIG. 3 shows an example of a refrigerator. The refrigerator shown in the figure includes an evaporator 1 that exchanges heat between a refrigerant and cold water to cool the cold water and evaporates and vaporizes the refrigerant, and a compressor 2 that compresses the refrigerant vaporized in the evaporator 1. A condenser 3 for exchanging heat between the refrigerant and the cooling water compressed in the compressor 2 to condense and liquefy the refrigerant;
A throttle valve 4 for reducing the pressure of the liquefied refrigerant, an intercooler 5 for temporarily storing and cooling the liquefied refrigerant in the condenser 3, and a part of the refrigerant cooled in the condenser 3 Cooler 6 that cools the lubricating oil of compressor 2
And A motor 7 for driving the compressor 2 is connected to the compressor 2. [0004] The evaporator 1, the compressor 2, the condenser 3, the throttle valve 4, and the intercooler 5 are connected by a main pipe 8 to constitute a closed system for circulating a refrigerant. The compressor 2 employs a two-stage centrifugal compressor, a so-called turbo compressor, and has a first-stage impeller 2a.
And compresses the refrigerant into the second stage impeller 2 b, compresses the refrigerant, and sends out the refrigerant to the condenser 3. The condenser 3 comprises a main condenser 3a and an auxiliary condenser 3b called a subcooler. The refrigerant is introduced in the order of the main condenser 3a and the subcooler 3b.
A part of the refrigerant cooled in the above is introduced into the oil cooler 6 through the branch pipe 8a without passing through the subcooler 3b, and cools the lubricating oil. Apart from that, a part of the refrigerant cooled in the main condenser 3a is introduced into the casing of the motor 7 through the branch pipe 8b without passing through the subcooler 3b, and cools the stator and the coil (see FIG. 4 for details). I do. The throttle valve 4 is disposed between the condenser 3 and the intercooler 5 and between the intercooler 5 and the evaporator 1, respectively. Reduce pressure. [0008] The structure of the intercooler 5 is equal to that of a hollow container, and is cooled in the main condenser 3a and the subcooler 3b.
The refrigerant depressurized by the throttle valve 4 is temporarily stored and further cooled. The gas phase component in the intercooler 5 is introduced into the second stage impeller 2b of the compressor 2 through the bypass pipe 13 without passing through the evaporator 1. FIG. 4 shows the internal structure of the motor 7. In the figure, reference numeral 7a denotes a casing, 9a denotes a stator, 9b denotes a coil, 10 denotes a rotor, 11 denotes a drive shaft, and the drive shaft 1
A gear mechanism 12 for driving the compressor 2 is provided at an output end of the compressor 1. The stator 9a is formed with an introduction hole 9c for guiding the refrigerant introduced from the condenser 3 to the boundary with the rotor 10, and the refrigerant passing through the introduction hole 9c is scattered by the rotation of the rotor 10 and partially dispersed. Cools the coil 9b. Both the refrigerant that has been sprayed and the refrigerant that has not contributed to the cooling of the coil 9b accumulate at the bottom of the casing 7a and are introduced into the evaporator 1 through the branch pipe 8c. [0011] The refrigerator configured as described above has the following problems. 1. In the refrigerator described above, a two-stage refrigeration cycle including a condenser 3 and an intercooler 5, that is, a so-called two-stage economizer cycle is realized in order to improve the refrigeration efficiency. This has contributed to a rise in manufacturing costs. 2. In the refrigerator described above, a part of the refrigerant is guided to the motor 7 to cool the motor 7, but since the liquefied refrigerant is sprayed to cool the coil 9b, the coil 9b is cooled. A large amount of refrigerant stays at the bottom of the casing 7a without contacting the casing 9b, and most of the refrigerant introduced into the casing 7a flows into the evaporator 1 without contributing to cooling of the stator 9a and the coil 9b. For this reason, a refrigerant several times as much as the amount having the heat energy (cold heat) necessary to actually cool the stator 9a and the coil 9b is introduced into the casing 7a. Most of this refrigerant flows into the evaporator 1 without passing through the intercooler 5, and is operated in a substantially single-stage refrigeration cycle instead of a two-stage economizer cycle, thereby improving refrigeration efficiency. Is a problem. The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide an inexpensive refrigerator with high refrigeration efficiency while realizing a two-stage economizer cycle. As means for solving the above-mentioned problems, a refrigerator having the following configuration is employed.
That is, the refrigerator according to claim 1 is a condenser that condenses and liquefies a refrigerant, an intermediate cooler that temporarily stores and cools the refrigerant liquefied in the condenser, and is liquefied in the condenser. A throttle valve that decompresses the refrigerant, an evaporator that evaporates and evaporates the refrigerant that has been depressurized by the throttle valve, and a gas phase component of the refrigerant that is cooled in the intercooler and vaporized in the evaporator. A refrigerator comprising a compressor for compressing the refrigerant and a motor for driving the compressor, wherein the motor is integrated with the intercooler. In this refrigerator, the manufacturing cost can be reduced and the refrigeration efficiency can be improved by integrating the intercooler with the motor. Specifically, since the intercooler has the same structure as a hollow container as described above, it is configured as a part of a motor, and by reducing the number of parts, the supply cost of parts and assembling by integrating both are reduced. The cost can be reduced. In addition, by using the refrigerant temporarily stored in the intercooler to cool the motor drive unit (coils, stators, etc.), the motor cooling refrigerant passes through the intercooler as in the conventional case. Therefore, there is no need to introduce the single-stage refrigeration cycle into the evaporator, and all the realized single-stage refrigeration cycles are switched to two-stage economizer cycles, thereby improving refrigeration efficiency. According to a second aspect of the present invention, in the refrigerator of the first aspect, the motor includes a casing integrated with the intercooler, a stator fixed to the casing, and a center of the stator. A rotating shaft rotatably supported on the rotating shaft, and a rotor fixed to the rotating shaft, wherein the casing has a bypass pipe for introducing a gas phase component of the refrigerant present in the casing to the compressor. Is provided. In this refrigerator, the gas phase component of the refrigerant present in the casing integrated with the intercooler is
It is introduced into the compressor through the bypass pipe without passing through the evaporator. As a result, the vapor phase component of the refrigerant is not introduced into the evaporator, and the refrigerant in the evaporator becomes almost a liquid phase component, and the effects of evaporation and vaporization are promoted, so that the refrigeration efficiency can be improved. According to a third aspect of the present invention, in the refrigerator according to the first or second aspect, the condenser is liquefied between the condenser and the motor in which the intercooler is integrated. An oil cooler that cools lubricating oil of the compressor by using a part of the refrigerant is provided. In this refrigerator, when an oil cooler is employed, the refrigerant that has contributed to the cooling of the lubricating oil is also introduced into the intermediate cooler without using a single-stage refrigeration cycle. Is realized, so that the refrigeration efficiency can be improved. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a refrigerator according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows the configuration of the refrigerator in the present embodiment. The refrigerator shown in the figure includes an evaporator 14 that exchanges heat between a refrigerant and cold water to cool the cold water and evaporates and vaporizes the refrigerant, and a compressor 15 that compresses the refrigerant vaporized in the evaporator 14. And the compressor 15
A condenser 16 for exchanging heat between the refrigerant and the cooling water to condense and liquefy the refrigerant, a throttle valve 17 for reducing the pressure of the refrigerant liquefied in the condenser 16, and a liquefaction in the condenser 16 An intermediate cooler 18 for temporarily storing and cooling the cooled refrigerant, and an oil cooler 19 for cooling the lubricating oil of the compressor 15 by utilizing a part of the refrigerant cooled in the condenser 16. I have. A motor 20 for driving the compressor 15 is connected to the compressor 15. In this embodiment, the motor 20 is integrated with the intercooler 18, and the evaporator 14, the compressor 15, the condenser 16, the throttle valve 17, and the intercooler 18
The motor 20 integrated with the main pipe 21 is connected by a main pipe 21 to form a closed system for circulating the refrigerant. The evaporator 14 is connected to a chilled water pipe 22 for introducing chilled water as a chilled heat source used for air conditioning. The chilled water flows through the chilled water pipe 22 and the refrigerant introduced to the evaporator 14. The heat is exchanged in the refrigerant, and the refrigerant is evaporated and vaporized, and the cold water is cooled by giving heat energy to the refrigerant. The compressor 15 employs a two-stage centrifugal compressor, a so-called turbo compressor.
5a compresses the gas refrigerant and transfers the refrigerant to the second stage impeller 15
and then sent to the condenser 16 after being further compressed. The condenser 16 comprises a main condenser 16a and a subcooler 16b.
a, the refrigerant is introduced in the order of the subcooler 16b. A cooling water pipe 23 for introducing cooling water from a supply source (not shown) is connected to the main condenser 16a and the subcooler 16b, and heat exchange between the refrigerant introduced into the main condenser 16a and the subcooler 16b and the cooling water. The refrigerant is condensed and liquefied,
The cooling water is heated by the heat energy of the refrigerant. A part of the refrigerant cooled in the main condenser 16a is introduced into the oil cooler 19 without passing through the subcooler 16b. The oil cooler 19 includes a main condenser 16a.
And a branch pipe 24 for extracting a part of the refrigerant from between the oil cooler 16b and the subcooler 16b and introducing the refrigerant to the intercooler 18 or the motor 20 via the oil cooler 19; The pipe 25 is connected, heat exchange is performed between the refrigerant introduced into the oil cooler 19 and the lubricating oil, the lubricating oil is cooled, and the refrigerant is given the heat energy of the lubricating oil and heats up. I do. The throttle valve 17 is disposed between the subcooler 16b and the motor 20, and between the motor 20 and the evaporator 14, and decompresses the refrigerant liquefied in the condenser 3 in a stepwise manner. The motor 2 integrated with the intercooler 18
0 is shown in FIG. In the figure, reference numeral 20a is a casing, 26a is a stator, 26b is a coil, 27 is a rotor, 28 is a drive shaft, and a gear mechanism 29 for driving the compressor 15 is provided at an output end of the drive shaft 28. As described above, the structure of the intercooler 18 is equivalent to a hollow container, and its function is substituted by the casing 20a. Therefore, the main pipe 21 for introducing the refrigerant into the motor 20 is connected to the upper part of the casing 20a, and the main pipe 2 for introducing the refrigerant from the casing 20a to the evaporator 14.
1 is connected to the bottom of the casing 20a. A bypass pipe 30 is provided between the casing 20a and the compressor 15 for introducing the gas phase component of the refrigerant present in the casing 20a into the compressor 15. The gas phase component of the refrigerant introduced into the compressor 15 through the bypass pipe 30 is introduced into the second stage impeller 15b. The flow of the refrigerant in the refrigerator configured as described above will be described step by step. First, a low-temperature and low-pressure refrigerant (hereinafter, referred to as a gas refrigerant) evaporated and vaporized in the evaporator 14 is introduced into a first stage impeller 15a of a compressor 15 and compressed, and then is compressed into a second stage impeller 15b. And further compressed. The gas refrigerant which has been compressed in the compressor 15 and has become high temperature and high pressure is introduced into the main condenser 16a, where it is condensed and liquefied by exchanging heat with cooling water.
When introduced into b, condensation and liquefaction are further promoted to become a high-temperature and high-pressure liquid refrigerant. Note that part of the liquid refrigerant that has passed through the main condenser 16a is not introduced into the subcooler 16a, and
The lubricating oil is cooled and then introduced into the motor 20. The high-temperature and high-pressure liquid refrigerant condensed and liquefied in the condenser 16 is reduced in pressure by the throttle valve 17a to become a low-temperature and low-pressure liquid refrigerant. The decompression of the refrigerant is stepwisely advanced by the throttle valve 17a and another throttle valve 17b provided downstream of the motor 20. The low-temperature and low-pressure liquid refrigerant depressurized by the throttle valve 17a is introduced into the casing 20a of the motor 20, and is temporarily stored and cooled together with the refrigerant contributing to the cooling of the lubricating oil through the branch pipe 24. After that, it is introduced into the evaporator 14. Further, the gas phase component of the refrigerant present in the casing 20a contributes to the cooling of the coil 26b, and thereafter, is introduced into the second impeller 15b of the compressor 15 through the bypass pipe 30, and is compressed in the first impeller 15a. It is compressed together with the refrigerant. The low-temperature and low-pressure liquid refrigerant introduced into the evaporator 14 exchanges heat with the cold water to cool the cold water, evaporates and vaporizes itself, and thereafter repeats the above-described refrigeration cycle. In the refrigerator configured as described above, by integrating the intercooler 18 with the motor 20, the production cost can be reduced and the refrigeration efficiency can be improved as compared with the case where both are manufactured separately. realizable. Since the intercooler 18 has the same structure as a hollow container as described above, the intercooler 18 is integrally formed with the casing 20a of the motor 20 to reduce the number of parts, thereby reducing the supply cost of parts and the assembly cost due to the integration of both. The reduction is possible. Also,
In the conventional motor, a hole is provided in the stator to spray the refrigerant introduced into the casing, but in this embodiment, the stator 26a, the coil 26b, and the rotor 27 are cooled by the refrigerant vaporized in the casing 20a. No processing is required for the stator 26a itself, and processing time and cost are not required. Further, by utilizing the refrigerant temporarily stored in the casing 20a, the stator 26a and the coil 26 are used.
b. By cooling the rotor 27, it is no longer necessary to introduce the motor cooling refrigerant into the evaporator without passing through the intercooler as in the prior art, and the single-stage refrigeration cycle that has been substantially realized is completely eliminated. By switching to a two-stage economizer cycle, refrigeration efficiency can be improved. In this embodiment, the condenser 16
Although the main condenser 16a and the subcooler 16b are provided as an example, the subcooler 16b may be omitted if unnecessary. If the oil cooler 19 is not required, the branch piping 24
It may be abolished with. Further, regarding the cooling of the motor 20,
In addition to the method using the vaporized refrigerant as described above, the throttle valve 1
There is a method in which the liquid refrigerant decompressed by 7a is guided to the outer periphery of the stator 26a and cooled, and the coil 26b is cooled by the liquid refrigerant flowing out from both ends. As described above, according to the refrigerator of the first aspect of the present invention, the number of parts is reduced by integrating the intercooler with the motor. Supply cost as well as assembly costs due to the integration of the two. In addition, by using the refrigerant temporarily stored in the intercooler to cool the drive unit of the motor, refrigerant for cooling the motor is introduced into the evaporator without passing through the intercooler as in the past. Need to be performed, and a two-stage economizer cycle is realized for all refrigerants.
The refrigeration efficiency can be improved. According to the refrigerator of the second aspect, by providing the bypass pipe for introducing the gas phase component of the refrigerant present in the casing to the compressor, the gas phase component of the refrigerant is not introduced into the evaporator. Since the refrigerant in the evaporator almost becomes a liquid phase component and the action of evaporation and vaporization is promoted, the refrigeration efficiency can be improved. According to the third aspect of the present invention, even when an oil cooler is employed, the refrigerant contributing to the cooling of the lubricating oil is introduced into the intermediate cooler without forming a single-stage refrigeration cycle. Since a two-stage economizer cycle is realized, the refrigeration efficiency can be improved.
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る冷凍機の実施形態を示す概略構
成図である。
【図2】 本発明に係る冷凍機を構成する圧縮機を駆動
するモータの内部構造を示す断面図である。
【図3】 従来の冷凍機の一例を示す概略構成図であ
る。
【図4】 従来の冷凍機を構成する圧縮機を駆動するモ
ータの内部構造を示す断面図である。
【符号の説明】
14 蒸発器
15 圧縮機
16 凝縮器
17 絞り弁
18 中間冷却器
19 油冷却器
20 モータ
20a ケーシング
30 バイパス配管BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a refrigerator according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an internal structure of a motor that drives a compressor included in the refrigerator according to the present invention. FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a conventional refrigerator. FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating an internal structure of a motor that drives a compressor included in a conventional refrigerator. [Description of Signs] 14 Evaporator 15 Compressor 16 Condenser 17 Throttle valve 18 Intercooler 19 Oil cooler 20 Motor 20a Casing 30 Bypass piping
Claims (1)
いて冷却する中間冷却器と、 前記凝縮器において液化された前記冷媒を減圧する絞り
弁と、 該絞り弁において減圧された前記冷媒を蒸発、気化する
蒸発器と、 前記中間冷却器において冷却された前記冷媒の気相成分
と前記蒸発器において気化された前記冷媒とを圧縮する
圧縮機と、 該圧縮機を駆動するモータとを備える冷凍機であって、 前記モータが前記中間冷却器と一体化されていることを
特徴とする冷凍機。 【請求項2 】 前記モータが、前記中間冷却器と一体
化されたケーシングと、該ケーシングに固定されたステ
ータと、該ステータの中央に回転自在に軸支された回転
軸と、該回転軸に固定されたロータとを備え、 前記ケーシングには、該ケーシング内に存在する前記冷
媒の気相成分を前記圧縮機に導入するバイパス配管が設
けられていることを特徴とする請求項1記載の冷凍機。 【請求項3 】 前記凝縮器と前記中間冷却器を一体化
された前記モータとの間に、前記凝縮器において液化さ
れた前記冷媒の一部を利用して前記圧縮機の潤滑油を冷
却する油冷却器が設けられていることを特徴とする請求
項1または2記載の冷凍機。Claims: 1. A condenser for condensing and liquefying a refrigerant, an intercooler for temporarily storing and cooling the refrigerant liquefied in the condenser, and a refrigerant liquefied in the condenser. A throttle valve that decompresses the refrigerant, an evaporator that evaporates and vaporizes the refrigerant that is depressurized by the throttle valve, and a vapor phase component of the refrigerant that is cooled in the intercooler and vaporized in the evaporator. A refrigerator comprising: a compressor for compressing the refrigerant; and a motor for driving the compressor, wherein the motor is integrated with the intercooler. 2. A motor comprising: a casing integrated with the intercooler; a stator fixed to the casing; a rotating shaft rotatably supported at the center of the stator; The refrigeration system according to claim 1, further comprising a fixed rotor, wherein the casing is provided with a bypass pipe that introduces a gas phase component of the refrigerant present in the casing into the compressor. Machine. 3. The lubricant of the compressor is cooled by using a part of the refrigerant liquefied in the condenser between the condenser and the motor integrated with the intercooler. 3. The refrigerator according to claim 1, further comprising an oil cooler.
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