JP2006313044A - Screw refrigerating unit - Google Patents
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Description
本発明はスクリュ圧縮機を用いたスクリュ冷凍装置に関する。 The present invention relates to a screw refrigeration apparatus using a screw compressor.
従来、スクリュ圧縮機と、凝縮器、主膨張弁および蒸発器で循環流路を構成するスクリュ冷凍装置が公知である。 2. Description of the Related Art Conventionally, a screw refrigeration apparatus is known in which a circulation channel is configured by a screw compressor, a condenser, a main expansion valve, and an evaporator.
従来のスクリュ圧縮機は、ロータ間およびロータとロータ室の内壁面との間のシール、圧縮に伴う昇温部の冷却、潤滑などの目的でロータ室内に油を注入している。このため、スクリュ圧縮機の吐出ガスから油を分離して冷却し、再びロータ室に注入するための複雑な付属設備が必要であった。 In a conventional screw compressor, oil is injected into the rotor chamber for the purpose of sealing between the rotors and between the rotor and the inner wall surface of the rotor chamber, cooling of the temperature rising portion accompanying compression, and lubrication. For this reason, the complicated accessory equipment for separating and cooling oil from the discharge gas of a screw compressor, and inject | pouring into a rotor chamber again was required.
このような複雑な付属設備を必要としないスクリュ冷凍装置として、特許文献1には、図4に示すようなスクリュ冷凍装置21が開示されている。スクリュ冷凍装置21は、互いに噛み合う雌雄一対のスクリュロータを回転可能に収容した図示しないロータ室を有するスクリュ圧縮機22、凝縮器23、膨張弁24および蒸発器25が介設され、冷媒を循環させる循環流路IVと、凝縮器23と膨張弁24との間の循環流路IVから分岐し、絞り手段26を介してスクリュ圧縮機22に冷媒を導入するバイパス流路Vとを備える。
このスクリュ冷凍装置21において、バイパス流路Vに分岐した冷媒は、絞り手段26を通過する過程で部分的に気化し、気液混合状態となってスクリュ圧縮機22内のロータ室に導入される。そして、液状態の冷媒によってロータ間、ロータとロータ室の内壁面との間のシールおよび潤滑を行うとともに、液状態およびガス状態の冷媒によって、特に、液状態の冷媒が気化する際に周囲から気化熱を奪う作用によって、ロータ室内での冷媒の圧縮作業に伴う昇温部を冷却する。
In the
特許文献1には、スクリュ圧縮機22の軸受けの流体潤滑のために、バイパス流路Vから冷媒の一部を軸受け部分に導入してもよい旨が記載されている。さらに、特許文献1には、冷媒に、熱交換器の一種である凝縮器23および蒸発器25における熱伝達効率の低下を実用上無視し得る程度に止める範囲内の量の潤滑油を、すなわち、1〜3重量%程度の若干量の潤滑油を混入させてもよい旨が記載されている。
特許文献1に記載のスクリュ冷凍装置21は、装置全体の構造の単純化、小型化およびメンテナンスの負担軽減などが可能になるという効果を奏し、非常に有用なものである。冷媒中の潤滑油は、ロータ室の内壁、ロータ表面および軸受けに付着して潤滑油の皮膜を形成するので、シールおよび潤滑の効果を高められる。しかしながら、バイパス流路Vから導入される液状の冷媒は、軸受けに形成された潤滑油の皮膜を洗い流してしまう作用をも有する。従って、冷媒に若干量の潤滑油を混入しても、軸受けの寿命を十分に延長できないおそれがあった。
The
そこで本発明は、前記問題点に鑑みて、簡単な構造で、スクリュ圧縮機のシール、冷却および潤滑が十分に行えるスクリュ冷凍装置を提供することを課題とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a screw refrigeration apparatus that can sufficiently seal, cool, and lubricate a screw compressor with a simple structure.
前記課題を解決するために、本発明によるスクリュ冷凍装置は、スクリュ圧縮機、凝縮器、主膨張弁および蒸発器が介設され、潤滑油を含む冷媒を循環させる循環流路と、前記スクリュ圧縮機と前記凝縮器の間で前記循環流路から分岐し、前記スクリュ圧縮機内の軸受け部に前記冷媒を導入する潤滑流路と、前記凝縮器と前記主膨張弁の間で前記循環流路から分岐し、絞り手段を介して前記スクリュ圧縮機内のロータ室に前記冷媒を導入する冷却流路とを備えるものとする。 In order to solve the above problems, a screw refrigeration apparatus according to the present invention includes a screw compressor, a condenser, a main expansion valve, and an evaporator, and a circulation flow path for circulating a refrigerant containing lubricating oil, and the screw compression. A lubrication channel that branches from the circulation channel between the compressor and the condenser and introduces the refrigerant into a bearing portion in the screw compressor; and from the circulation channel between the condenser and the main expansion valve A cooling flow path is provided that branches and introduces the refrigerant into a rotor chamber in the screw compressor via a throttle means.
この構成によれば、冷却の必要性の低いスクリュ圧縮機内の軸受け部には、スクリュ圧縮機の吐出直後の気相の冷媒の一部を分岐して導入するので、冷媒ガス中の潤滑油が軸受けの表面に付着して形成する油膜によって軸受けを潤滑でき、液相の冷媒が導入されることがないので、一度形成した油膜が洗い流されることもない。また、冷却の必要性が高いロータ室には、凝縮器で冷却された液層の冷媒の一部を分岐して気液混合状態の冷媒を導入するので、冷媒の気化熱でスクリュ圧縮機を十分に冷却することができる。 According to this configuration, a part of the gas-phase refrigerant immediately after being discharged from the screw compressor is branched and introduced into the bearing portion in the screw compressor where cooling is not necessary, so that the lubricating oil in the refrigerant gas can be removed. The bearing can be lubricated by the oil film formed by adhering to the surface of the bearing, and since the liquid phase refrigerant is not introduced, the oil film once formed is not washed away. In addition, in the rotor chamber where the necessity of cooling is high, a part of the refrigerant in the liquid layer cooled by the condenser is branched to introduce the refrigerant in the gas-liquid mixed state. It can be cooled sufficiently.
また、本発明のスクリュ冷凍装置において、前記潤滑油の量は、前記凝縮器および前記蒸発器における前記冷媒の熱伝達効率の低下を実用上無視し得る程度に止める量であってもよい。 Further, in the screw refrigeration apparatus of the present invention, the amount of the lubricating oil may be an amount that stops a decrease in heat transfer efficiency of the refrigerant in the condenser and the evaporator so that it can be practically ignored.
熱交換器としての凝縮器および蒸発器の機能を阻害することなく、上述した、軸受けの潤滑を十分に行うことが可能であり、スクリュ圧縮機の冷却を十分に行うことも可能である。 The above-described bearing can be sufficiently lubricated without hindering the functions of the condenser and evaporator as the heat exchanger, and the screw compressor can be sufficiently cooled.
また、本発明のスクリュ冷凍装置において、前記絞り手段は、前記スクリュ圧縮機の吐出温度が設定した吐出圧力における前記冷媒の飽和温度(凝縮温度または蒸発温度)以上、且つ、前記飽和温度+10℃以下になるように、開度が制御されてもよい。 In the screw refrigeration apparatus of the present invention, the throttle means is not less than a saturation temperature (condensation temperature or evaporation temperature) of the refrigerant at a discharge pressure set by a discharge temperature of the screw compressor and not more than the saturation temperature + 10 ° C. The opening may be controlled so that
この構成によれば、スクリュ圧縮機の軸受け部に導入される冷媒が、液相を含まず、且つ、軸受けが過熱する危険性のない低い温度範囲に保たれる。 According to this configuration, the refrigerant introduced into the bearing portion of the screw compressor is kept in a low temperature range that does not include a liquid phase and has no risk of overheating of the bearing.
また、本発明のスクリュ冷凍装置において、前記潤滑流路は、分岐点に設けられた気液分離器にて前記冷媒から分離された潤滑油を前記冷媒に随伴させて前記軸受け部に導入する流路であってもよい。好ましくは、前記気液分離器は、前記冷媒から遠心力で前記潤滑油を分離するサイクロンセパレータであるとよい。 Further, in the screw refrigeration apparatus of the present invention, the lubricating flow path is a flow for introducing the lubricating oil separated from the refrigerant by the gas-liquid separator provided at the branching point into the bearing portion along with the refrigerant. It may be a road. Preferably, the gas-liquid separator is a cyclone separator that separates the lubricating oil from the refrigerant by centrifugal force.
この構成によれば、循環流路や冷却分岐路の冷媒よりも多くの潤滑油を含む冷媒をスクリュ圧縮機の軸受けに供給することができ、軸受けの潤滑が確実である。 According to this structure, the refrigerant | coolant containing more lubricating oil than the refrigerant | coolant of a circulation flow path or a cooling branch path can be supplied to the bearing of a screw compressor, and lubrication of a bearing is reliable.
本発明によれば、軸受けに潤滑油を含む気相の冷媒を導入して確実なスクリュ圧縮機の潤滑ができ、ロータ室に液相の冷媒を導入して確実なスクリュ圧縮機の冷却ができる。 According to the present invention, a gas-phase refrigerant containing lubricating oil can be introduced into the bearing to reliably lubricate the screw compressor, and a liquid-phase refrigerant can be introduced into the rotor chamber to reliably cool the screw compressor. .
これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の第1実施形態のスクリュ冷凍装置1のフローシートである。スクリュ冷凍装置1は、スクリュ圧縮機2と、凝縮器3と、主膨張弁4と、蒸発器5とを環状に接続した循環流路Iからなる。スクリュ圧縮機2は、雌雄1対のスクリュロータを備えるロータ室6と、スクリュロータを回転可能に支持する軸受けを収納した軸受け部7a,7bとを有し、スクリュロータを駆動するモータ8を有する。また、スクリュ冷凍装置1は、さらに、スクリュ圧縮機2と凝縮器3の間で循環流路Iから分岐して調節弁9を介して軸受け部7a,7bに接続する潤滑流路IIと、凝縮器3と主膨張弁4の間で循環流路Iから分岐して絞り弁10を介してロータ室6に接続する冷却流路IIIとを備える。また、スクリュ冷凍装置1は、スクリュ圧縮機2の吐出直後の循環流路Iに温度センサ11が設けられ、スクリュ圧縮機2から吐出される冷媒の温度が、吐出圧力における飽和温度以上で、飽和温度+10℃以下になるように絞り弁10の開度が調節される。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a flow sheet of a
続いて、以上の構成によるスクリュ冷凍装置1の作用を説明する。
スクリュ冷凍装置1は、スクリュ圧縮機2の吐出温度が上昇すると、絞り弁10の開度を大きくし、冷却流路IIIからロータ室6内に低温の冷媒を多く導入してロータ室6を冷却する。逆に、スクリュ圧縮機2の吐出温度が低下すると、絞り弁10の開度を小さくし、冷却流路IIIからロータ室6に導入する冷媒を少なくして冷却効果を抑制する。このため、スクリュ圧縮機2の吐出温度が飽和温度から飽和温度+10℃の間に制御されるので、潤滑流路IIに分岐される冷媒は、常に気相であるが、過剰に高温のガスにはならない。また、スクリュ冷却装置1に封入される冷媒は、熱交換器の一種である凝縮器3および蒸発器5における冷媒の熱伝達効率の低下を実用上無視し得る程度に止める範囲内の潤滑油、すなわち、冷媒に対しておよそ0.5〜3重量%の若干量、例えば2重量%の潤滑油を含んでいる。このため、潤滑流路IIに分流された気相の冷媒がスクリュ圧縮機2の軸受け部7a,7bに導入されると、冷媒中に含まれる潤滑油の油滴(ミスト)が軸受けに付着してゆき、軸受けを潤滑する潤滑膜(油膜)を形成する。軸受け部7a,7bに液相の冷媒が導入されると、一旦形成した潤滑膜を洗い流してしまうが、潤滑流路IIからは常に気相の冷媒が供給されるので、良好な潤滑膜が維持される。このため、軸受けは十分に潤滑され、長寿命である。また、潤滑流路IIから供給される冷媒は、飽和温度+10℃以下に制御されているので、軸受けが過熱して焼き付く心配もない。
Then, the effect | action of the
When the discharge temperature of the
一方、スクリュ圧縮機2のロータ室6は、潤滑やシールの必要があるとともに、冷媒の断熱圧縮による温度上昇によってスクリュロータやロータ室6が加熱しすぎないように冷却する必要性がある。冷却流路IIIからロータ室6に供給される冷媒は、凝縮器3で冷却された後で循環流路Iから分岐した液相の冷媒を絞り弁10で流量制御した気液混合状態冷媒である。液相の冷媒は、ロータ室6内の熱を吸収して気化することで多くの熱を奪いロータ室6を効率よく冷却することができる。ロータ室6においては、液相の冷媒もすぐに気化するので、冷媒中の潤滑油がロータ表面やロータ室6の内壁に潤滑膜を形成する。液相の冷媒が形成した潤滑膜を洗い流すこともあるが、軸受けほど潤滑に対する要求は厳しくないので潤滑不良による問題は発生しにくい。
On the other hand, the rotor chamber 6 of the
以上のように、本実施形態では、スクリュ圧縮機2の良好な冷却と良好な潤滑とが、簡単な構成で実現され、設備が安価で長寿命である。
As described above, in this embodiment, good cooling and good lubrication of the
続いて、図2に本発明の第2実施形態のスクリュ冷凍装置1’のフローシートを示す。
本実施形態は、循環流路Iと潤滑流路IIとの分岐点に、冷媒中のミスト状の潤滑油を分離する気液分離器の一種であり、遠心力を利用して潤滑油を分離するサイクロンセパレータ12が設けられている点が第1実施形態と異なっている。
Then, the flow sheet of screw refrigeration apparatus 1 'of 2nd Embodiment of this invention is shown in FIG.
This embodiment is a kind of a gas-liquid separator that separates mist-like lubricating oil in the refrigerant at the branch point between the circulation flow path I and the lubricating flow path II, and separates the lubricating oil using centrifugal force. This is different from the first embodiment in that a
図3にサイクロンセパレータ12の水平方向の断面を示して詳述する。サイクロンセパレータ12は、垂直に設置される例えば口径が150Aで長さ700mmのパイプからなり、両端が板で封止された外管12aと、例えば口径40Aのパイプからなり、一端が外管12aの内壁に沿って接線方向に外管12aの内部に開放する導入管12bと、外管12aの封止された上端を貫通して一端が外管12aの内部の中程に下向きに開口する外管12aと同心の例えば導入管12bと同じ口径のパイプからなる内管12cとからなり、導入管12bおよび内管12cの外側の端部にはそれぞれフランジ12dが設けられている。フランジ12dによって、導入管12bは、循環流路Iの上流側、つまり、スクリュ圧縮機2の吐出配管が接続され、内管12cは、循環流路Iの下流側、つまり、凝縮器3に接続した配管が接続される。そして、サイクロンセパレータ12の下端から分離した潤滑油を冷媒ガスと共に引き抜くドレン流路が、調節弁9を介してスクリュ圧縮機2の軸受け部7a,7bに接続された潤滑流路IIになっている。
FIG. 3 shows a horizontal section of the
スクリュ冷凍機1’内には、系全体として例えば0.5重量%程度の潤滑油を含む冷媒が封入される。スクリュ冷凍機1’では、サイクロンセパレータ12で潤滑油を分離するので、サイクロンセパレータ12のドレン流路である潤滑流路IIの冷媒は、第1実施形態と同様の2重量%以上の潤滑油を随伴する。この冷媒が軸受け部7a,7bに導入されることで、冷媒中の潤滑油によって軸受けに潤滑膜を形成して軸受けを潤滑する。循環流路II内に限っては、潤滑油による冷媒の熱的特性が損なわれてもスクリュ冷凍装置1’全体の能力に影響がないので、サイクロンセパレータ12の内管12cから出た冷媒は僅かな潤滑油しか含まないようにしながら、循環流路II内の冷媒はより多くの潤滑油を含むようにしてもよい。スクリュ冷凍機1’は、循環流路Iを循環する潤滑油量が少ないので、潤滑油によって冷媒の熱効率が低下する心配がなく、循環流路II内の冷媒が多くの潤滑油を含むので、管壁への潤滑油の付着などで軸受け部7a,7bにおける潤滑油が不足する危険も小さい。
In the
1 スクリュ冷凍装置
1’ スクリュ冷凍装置
2 スクリュ圧縮機
3 凝縮器
4 主膨張弁
5 蒸発器
6 ロータ室
7a 軸受け部
7b 軸受け部
8 モータ
9 調節弁
10 絞り弁(絞り手段)
11 温度センサ
12 サイクロンセパレータ(気液分離器)
I 循環流路
II 分岐流路
III 冷却流路
DESCRIPTION OF
11
I Circulation channel
II Branch channel
III Cooling channel
Claims (4)
前記スクリュ圧縮機と前記凝縮器の間で前記循環流路から分岐し、前記スクリュ圧縮機内の軸受け部に前記冷媒を導入する潤滑流路と、
前記凝縮器と前記主膨張弁の間で前記循環流路から分岐し、絞り手段を介して前記スクリュ圧縮機内のロータ室に前記冷媒を導入する冷却流路とを備えることを特徴とするスクリュ冷凍装置。 A circulation passage through which a screw compressor, a condenser, a main expansion valve and an evaporator are interposed to circulate a refrigerant containing lubricating oil;
A lubrication flow path that branches from the circulation flow path between the screw compressor and the condenser and introduces the refrigerant into a bearing portion in the screw compressor;
A screw refrigeration comprising: a cooling channel that branches from the circulation channel between the condenser and the main expansion valve and introduces the refrigerant into a rotor chamber in the screw compressor through a throttle means. apparatus.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005135853A JP2006313044A (en) | 2005-05-09 | 2005-05-09 | Screw refrigerating unit |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US11959484B2 (en) | 2019-05-20 | 2024-04-16 | Carrier Corporation | Direct drive refrigerant screw compressor with refrigerant lubricated bearings |
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2005
- 2005-05-09 JP JP2005135853A patent/JP2006313044A/en active Pending
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US11959484B2 (en) | 2019-05-20 | 2024-04-16 | Carrier Corporation | Direct drive refrigerant screw compressor with refrigerant lubricated bearings |
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