JP2010065855A - アンモニア冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ室に侵入したアンモニア冷媒が液化せず、耐食性、電気的絶縁性に優れたアンモニア冷凍装置を提供する。
【解決手段】圧縮機本体３のモータ室内の圧力を検出する圧力検出手段３９と、圧縮機本体３のモータ室内の温度を検出する温度検出手段３８と、圧力検出手段３９及び温度検出手段３８で検出された圧力と温度に基づいて、モータ室内のアンモニアガスが液化する状態であるか否かを判別し、アンモニアガスが液化する状態であればモータ室内の温度を上昇する温度調節手段２５とを設けた。
【選択図】図１

Description

本発明はアンモニアを冷媒とする冷凍サイクルからなるアンモニア冷凍装置に関する。

従来、冷凍装置の冷媒としてフロンが用いられてきたが、オゾン層破壊や地球温暖化を防止し地球環境を保護するため、フロンの代替品としてアンモニアが見直されている。

しかし、アンモニアは、腐食性、吸湿性があるため、冷凍装置の圧縮機を駆動するモータが収容されたモータ室に侵入して、モータの固定子及び回転子の巻線の被覆を溶解し又は剥離して、巻線の短絡、焼損、断線を引き起こすことがある。

図４に示すアンモニア冷凍装置は、電源１に接続されたモータ２により駆動される２段スクリュ圧縮機本体３、油分離回収器４、凝縮器５、膨張弁６、蒸発器７を有する冷凍サイクルの循環流路８からなり、圧縮機本体３の吸込み側と吐出側にそれぞれ逆止弁９，１０を、凝縮器５と膨張弁６の間に電磁弁１１を設け、油分離回収器４から油冷却器１２を有する油流路１３を介して圧縮機本体３の油給油箇所に給油する。

このアンモニア冷凍装置の運転時には、圧縮機本体３の吐出口から膨張弁６までは、例えば１．５ＭＰａ（相当飽和温度４０℃）の高圧状態にあり、膨張弁６から圧縮機本体３の吸込み口までは、例えば０．１ＭＰａ（相当飽和温度−３３℃）の低圧状態にある。圧縮機本体３が停止すると、圧縮機本体３の吐出口から吐出側逆止弁１０までの高圧のアンモニアガスが吸込み側逆止弁９まで逆流する。この結果、吸込み側逆止弁９から吐出側逆止弁１０までの間は、例えば０．７ＭＰａ（相当飽和温度１４℃）の中間圧力状態となる。この中間圧力状態で、周囲温度が相当飽和温度の１４℃以下となると、圧縮器本体３のモータ室内のアンモニアガスが液化し、モータ２の固定子巻線と接触し、腐食させることになる。

そこで、特許文献１では、モータ室の下部に液溜部又は液溜器を設けて、固定子の巻線をアンモニア冷媒の気相域に配置し、液相域と接触しないようにすることが提案されている。
特開平６−１７３５４号公報

しかし、引用文献１の従来技術でも、気相域のアンモニアガスが液化するときに液化したアンモニア液が固定子巻線と接触し、前述の問題を引き起こすことがあった。

そこで、本発明は、モータ室に侵入したアンモニア冷媒が液化せず、耐食性、電気的絶縁性に優れたアンモニア冷凍装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、第１の手段は、モータで駆動する圧縮機本体、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を有し、アンモニアを冷媒とする冷凍サイクルからなり、前記圧縮機本体の吸込み側と吐出側にそれぞれ逆止弁を設けた冷凍装置において、
前記圧縮機本体のモータ室内の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧縮機本体のモータ室内の温度を検出する温度検出手段と、
前記圧力検出手段及び前記温度検出手段で検出された圧力と温度に基づいて、前記モータ室内のアンモニアガスが液化する状態であるか否かを判別し、アンモニアガスが液化する状態であれば前記モータ室内の温度を上昇する温度調節手段とを設ける。

前記構成の第１の手段では、圧縮機本体の運転の停止時に、モータ室内がアンモニアガスが液化する状態であれば、温度調節手段によりモータ室内の温度が上昇するので、モータ室内のアンモニアガスは液化しない。これにより、モータ室内のアンモニアガスが液化して固定子の巻線に接触することがなくなる。

第２の手段は、第１の手段において、前記温度調節手段が、モータ室を囲むジャケットと、前記ジャケットに加熱流体を供給する手段とからなる。この構成によれば、既存のジャケットを利用して、簡単な構造で、アンモニアガスの液化を防止することができる。

第１の手段の発明によれば、圧縮機本体の運転の停止時に、温度調節手段によりモータ室内の温度を上昇させることができるので、モータ室内のアンモニアガスが液化して固定子の巻線に接触することがなくなり、耐食性、電気的絶縁性が向上する。

第２の手段の発明によれば、モータ室を囲むジャケットにより、モータ室内のアンモニアガスの温度を調節することができるので、簡単な構造で、アンモニアガスの液化を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。

図１は、本発明の第１実施形態によるアンモニア冷凍装置を示す。このアンモニア冷凍装置は、モータケーシング２０に温度センサ３８、圧力センサ３９を設け、これらのセンサ３８，３９からの検出温度、検出圧力に基づいて、制御装置１７が運転停止時にジャケット２５に加熱流体を供給するようにした以外は、図４に示す従来のアンモニア冷凍装置と実質的に同一であり、対応する部分には同一符号を附して説明を省略する。

加熱流体は、温水源４０からポンプ４１を介してジャケット２５に供給される。加熱流体は、温水に限らず、蒸発器５を出たアンモニア冷媒等を用いることができる。

図２は、アンモニア冷凍装置の圧縮機本体３の詳細な断面図を示す。圧縮機本体３は、モータ２、第１段圧縮部１８、第２段圧縮部１９により構成され、これらはケーシング２０，２１，２２内に収容されている。

モータ２は、回転子２３と固定子２４からなり、そのモータケーシング２０には、その外面を囲むようにジャケット２５が形成されている。ジャケット２５には、圧縮機本体３の運転時に冷却用の水又は冷媒液が供給される。

第１段圧縮部１８は、回転可能に支持された互いに噛み合う雌雄１対のスクリュ形ロータ２６，２７からなっている。雄ロータ２６は、一端のロータ軸２８がモータ２の出力軸と一体に形成され、モータ２により駆動される。第１段圧縮部１８のケーシング２１のモータ側には、蒸発器５に連通する第１段吸込み口２９が形成され、反対側には第１段吐出口３０が形成されている。第１段吸込み口２９には吸込み側逆止弁９が設けられている。

第２段圧縮部１９は、回転可能に支持された互いに噛み合う雌雄１対のスクリュ形ロータ３１，３２からなっている。雄ロータ３１は、一端のロータ軸３３が第１段圧縮部１８の雄ロータ２６の吐出側のロータ軸３４とカップリング３５を介して一体回転可能に連結されている。第２段圧縮部１９の雄ロータ３１及び雌ロータ３２の第１段圧縮部１８側には、第１段吐出口３０に連通する第２吸込み口３６が形成され、反対側には油分離回収器４に通じる第２段吐出口３７が形成されている。

前記構成からなるアンモニア冷凍機の動作を説明する。運転時、電磁弁１１が開き、モータ２により第１段圧縮部１８と第２段圧縮部１９が駆動される。吸込み口２９から吸い込まれたアンモニア冷媒は第１段圧縮部１８と第２段圧縮部１９で圧縮され、吐出口３７から油分離回収器４に吐出される。油分離回収器４では、圧縮されたアンモニアガス中に含まれる潤滑油が分離され、下方に貯溜する。油分離回収器４で分離されたアンモニアガスは吐出側逆止弁１０を通って凝縮器５に至り、ここで凝縮する。凝縮したアンモニア冷媒は電磁弁１１を通過し、膨張弁８で減圧されて、蒸発器７に至り、ここで蒸発し、吸込み逆止弁９を介して圧縮機本体３の吸込み口２９に戻る。油分離回収器４で分離された潤滑油は油流路１３を介して圧縮機本体３の閉じ込み空間や軸受等に供給される。

圧縮機本体３の停止時には、電磁弁１１が閉じる。これにより、圧縮機本体２の吐出口３７から吐出側逆止弁１０までの高圧のアンモニアガスが吸込み側逆止弁９まで逆流し、吸込み側逆止弁９から吐出側逆止弁１０までの間は、例えば０．７ＭＰａ（相当飽和温度１４℃）の中間圧力状態となる。ここで、制御装置１７は、温度センサ３８及び圧力センサ３９からの検出温度及び検出圧力を監視する。図３は、モータケーシング２０内の温度と圧力の関係を示し、図３中の曲線の上方の状態になればアンモニアガスが液化する。

そこで、温度センサ３８及び圧力センサ３９で検出された検出温度及び検出圧力に基づき、制御装置１７は、モータケーシング２０内のアンモニアガスが相当飽和温度以下になって液化する状態であるか否かを判別し、モータケーシング２０内のアンモニアガスが液化する状態になれば、ポンプ４１を起動して、温水源４０の温水をジャケット２５内に供給する。これにより、モータケーシング２５内が相当飽和温度以上に維持されるので、モータケーシング２０の内部のアンモニアガスは液化することはない。このため、モータ２の固定子２４の巻線がアンモニア液と接触することがなく、耐食性が増加する。

本発明の第１実施形態によるアンモニア冷凍装置の全体構成図。 図２のアンモニア冷凍装置の圧縮機本体の断面図。 モータケーシング内の温度と圧力の関係を示す図。 従来のアンモニア冷凍装置の全体構成図。

符号の説明

２ モータ
３ 圧縮機本体
５ 凝縮器
６ 膨張弁
７ 蒸発器
９ 吸込み側逆止弁
１０ 吐出側逆止弁
１１ 電磁弁
１７ 制御装置
２３ 回転子
２４ 固定子
２５ ジャケット
３８ 温度センサ
３９ 圧力センサ
４０ 温水源
４１ ポンプ

Claims (2)

1. モータで駆動する圧縮機本体、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を有し、アンモニアを冷媒とする冷凍サイクルからなり、前記圧縮機本体の吸込み側と吐出側にそれぞれ逆止弁を設けた冷凍装置において、
   前記圧縮機本体のモータ室内の圧力を検出する圧力検出手段と、
   前記圧縮機本体のモータ室内の温度を検出する温度検出手段と、
   前記圧力検出手段及び前記温度検出手段で検出された圧力と温度に基づいて、前記モータ室内のアンモニアガスが液化する状態であるか否かを判別し、アンモニアガスが液化する状態であれば前記モータ室内の温度を上昇する温度調節手段とを設けたことを特徴とするアンモニア冷凍装置。
2. 前記温度調節手段が、モータ室を囲むジャケットと、前記ジャケットに加熱流体を供給する手段とからなることを特徴とする請求項１に記載のアンモニア冷凍装置。

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