JP2024022594A - 冷凍システム - Google Patents

Abstract

【課題】 ２台の圧縮機を備える冷凍システムの設置面積を縮小する。【解決手段】 冷凍システム１が、低段側圧縮機１１、高段側圧縮機１２、油分離器１３、凝縮器１４、及び蒸発器１６を備える。高段側圧縮機１２が、低段側圧縮機１１の下側に配置される。油分離器１３が、高段側圧縮機１２の長手方向の一方側に配置される、蒸発器１６が、油分離器１３の上側に、且つ低段側圧縮機１１の長手方向の一方側に配置される。高段側圧縮機１２、油分離器１３、凝縮器１４、及び蒸発器１６が、低段側圧縮機１１の幅に収まるように配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、冷凍システムに関する。

冷凍システムは、冷凍サイクルの圧縮工程の実行のため、圧縮機を備える。例えば、特許文献１は、冷凍システムに適用可能な圧縮機の一例として、第１圧縮機及び第２圧縮機の２台の圧縮機によって構成されるスクリュ圧縮機を開示している。第１圧縮機と第２圧縮機とは、流体的には直列に接続される一方、レイアウト的には横並びに配置されている。

特開２０１７－１８０４２０号公報

２台の圧縮機を備えた冷凍システムに関しては、設置面積について改善の余地がある。

本発明は、２台の圧縮機を備える冷凍システムの設置面積を縮小することを課題とする。

本発明の一態様は、冷媒を圧縮する低段側圧縮機と、前記低段側圧縮機で圧縮された前記冷媒を更に圧縮する高段側圧縮機と、前記高段側圧縮機で圧縮された前記冷媒からオイルを分離する油分離器と、前記油分離器で前記オイルと分離された前記冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器で凝縮された前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、を備え、前記高段側圧縮機が、前記低段側圧縮機の下側に配置され、前記油分離器が、前記高段側圧縮機の長手方向の一方側に配置され、前記蒸発器が、前記油分離器の上側に、且つ前記低段側圧縮機の長手方向の一方側に配置され、前記高段側圧縮機、前記油分離器、前記凝縮器、及び前記蒸発器が、前記低段側圧縮機の幅に収まるように配置されている、冷凍システムを提供する。

上記構成によれば、低段側圧縮機及び高段側圧縮機の２台の圧縮機が、縦並びで配置されている。そのうえで、冷凍システムを構成する主要なデバイス、すなわち油分離器、凝縮器及び蒸発器が、高段側圧縮機と共に、低段側圧縮機の幅内に収まるように配置される。したがって、冷凍システムの設置面積の縮小を実現できる。

前記凝縮器が、前記高段側圧縮機の下側に、前記高段側圧縮機の前記長手方向において前記高段側圧縮機と前記油分離器との間に配置されていてもよい。

上記構成によれば、凝縮器が、油分離器に対して高段側圧縮機と反対側に配置される場合と対比して、圧縮機の長手方向に設置面積を縮小できる。

前記冷凍システムが、前記低段側圧縮機に設けられて前記冷媒を吐出する低段側吐出口を、前記高段側圧縮機に設けられて前記冷媒を吸い込む高段側吸込口に接続する圧縮機中間配管を更に備え、前記低段側吐出口が、前記低段側圧縮機の下部に設けられ、前記高段側吸込口が、前記高段側圧縮機の上部に設けられていてもよい。

上記構成によれば、２台の圧縮機同士を繋ぐ配管（圧縮機中間配管）を短縮できる。

前記低段側圧縮機及び前記高段側圧縮機の少なくともいずれか一方が、雄ロータ及び雌ロータを有するスクリュ圧縮機であり、前記スクリュ圧縮機において、前記雄ロータと前記雌ロータとが鉛直方向に並べられていてもよい。

上記構成によれば、スクリュ圧縮機の適用時において、圧縮機の幅が小さくなり、ひいては冷凍システムの設置面積を幅方向において縮小できる。

前記高段側圧縮機が、前記低段側圧縮機よりも幅狭であり、前記高段側圧縮機の軸芯が、幅方向の一方側において前記高段側圧縮機の外周位置が前記低段側圧縮機の外周位置と近づくように、前記低段側圧縮機の軸芯に対して前記幅方向にオフセットされていてもよい。

上記構成によれば、低段側圧縮機の下側且つ高段側圧縮機の幅方向の他方側にスペースが生まれる。当該スペースを活用して、冷凍システムを構成するデバイス又は配管を配置できる。

本発明によれば、２台の圧縮機を備える冷凍システムの設置面積を縮小できる。

実施形態に係る冷凍システムの回路図。 実施形態に係る冷凍システムの側面図。 実施形態に係る冷凍システムの正面図。 実施形態に係る冷凍システムの平面図。 変形例に係る冷凍システムの正面図。

以下、図面を参照して実施形態について説明する。なお、同一の又は対応する要素には全図を通じて同一の符号を付し、詳細な説明の重複を省略する。

図１を参照して、実施形態に係る冷凍システム１は、いわゆる単元型である。冷凍システム１は、冷媒回路１０及びオイル循環回路３０を備える。冷媒は、特に限定されない。一例として、冷媒には、Ｒ２３（ＣＨＦ３）や、Ｒ３２（ＣＨ２Ｆ２）を好適に使用できる。

冷媒回路１０は、低段側圧縮機１１、高段側圧縮機１２、油分離器１３、凝縮器１４、膨張弁１５、及び蒸発器１６を有する。冷媒は、冷媒回路１０内でこの順番で循環していく。

低段側圧縮機１１は、気体の冷媒を段階的に圧縮していく。高段側圧縮機１２は、低段側圧縮機で圧縮された気体の冷媒を更に段階的に圧縮していく。油分離器１３は、高段側圧縮機１２で圧縮された高温高圧の気体の冷媒から、オイルを分離する。凝縮器１４は、油分離器１３でオイルと分離された高温高圧の気体の冷媒を凝縮する。膨張弁１５は、凝縮器１４で凝縮された中温高圧の液体の冷媒を膨張させる。蒸発器１６は、膨張弁１５で膨張された低温低圧の液体の冷媒を蒸発させる。蒸発器１６で得られた低温低圧の気体の冷媒は、低段側圧縮機１１に戻される。

冷媒回路１０は、冷媒を循環させるため、冷媒回路１０を構成する機器（デバイス）同士を接続する複数の配管部材を有する。配管部材には、例えば、圧縮機吸込配管２１、圧縮機中間配管２２、圧縮機吐出配管２３、凝縮器供給配管２４、及び液相配管２５が含まれる。

圧縮機吸込配管２１は、蒸発器１６の冷媒出口１６Ｂを低段側圧縮機１１の吸込口１１Ａに接続する。圧縮機中間配管２２は、低段側圧縮機１１の吐出口１１Ｂを高段側圧縮機１２の吸込口１２Ａに接続し、これにより、低段側圧縮機１１と高段側圧縮機１２とが直列に接続される。圧縮機吐出配管２３は、高段側圧縮機１２の吐出口１２Ｂを油分離器１３の冷媒入口１３Ａに接続する。凝縮器供給配管２４は、油分離器１３の冷媒出口１３Ｂを凝縮器１４の冷媒入口１４Ａに接続する。液相配管２５は、凝縮器１４の冷媒出口１４Ｂを蒸発器１６の冷媒入口１６Ａに接続する。膨張弁１５は、液相配管２５上に介在する。

より具体的に言えば、低段側圧縮機１１及び高段側圧縮機１２は、２段式且つ油冷式のスクリュ圧縮機である。低段側圧縮機１１は、第１段圧縮部１１ａ及び第２段圧縮部１１ｂを有する。高段側圧縮部１２は、第１段圧縮部１２ａ及び第２段圧縮部１２ｂを有する。各圧縮部１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂは、雌雄一対のロータ（図３を参照）によって構成される。

低段側圧縮機１１と高段側圧縮機１２とは、それぞれ別のモータ１１ｃ，１２ｃで駆動される。低段側圧縮機１１のモータ１１ｃは、第１段圧縮部１１ａおよび第２段圧縮部１１ｂを駆動する。高段側圧縮機１２のモータ１２ｃは、モータ１１ｃとは別体であり、第１段圧縮部１２ａおよび第２段圧縮部１２ｂを駆動する。モータ１１ｃ，１２ｃは、交流モータであり、互いに独立して作動可能である。低段側圧縮機１１及び高段側圧縮機１２の回転数は、互いに独立して制御される。また、低段側圧縮機１１および高段側圧縮機１２は、第１圧縮部１１ａ，１２ａと第２圧縮部１１ｂ，１２ｂとが直列に収容され、奥行方向に細長い外観を有している。このような圧縮機を用いることにより、冷凍システムの設置面積の縮小を実現しつつ、超低温（例えば、ブラインの温度を－８０℃程度にできる）冷凍機を構成することができる。

低段側圧縮機１１には、圧縮機吸込配管２１から低段側圧縮機１１内へ冷媒を吸い込む吸込口１１Ａと、低段側圧縮機１１内から圧縮機中間配管２２へ冷媒を吐出する吐出口１１Ｂとが設けられている。高段側圧縮機１２には、圧縮機中間配管２２から高段側圧縮機１２内へ冷媒を吸い込む吸込口１２Ａと、高段側圧縮機１２内から圧縮機吐出配管２３へ冷媒を吐出する吐出口１２Ｂとが設けられている。

蒸発器１６からの冷媒は、圧縮機吸込配管２１及び吸込口１１Ａを介して低段側圧縮機１１に吸い込まれ、第１段圧縮部１１ａ及び第２段圧縮部１１ｂをこの順番で通過する過程で順次に圧縮され、低段側圧縮機１１から吐出口１１Ｂを介して吐出される。吐出された冷媒は、圧縮機中間配管２２及び吸込口１２Ａを介して高段側圧縮機１２に吸い込まれ、第１段圧縮部１２ａ及び第２段圧縮部１２ｂをこの順番で通過する過程で順次に圧縮され、高段側圧縮機１２から吐出口１２Ｂを介して吐出される。吐出される冷媒には、圧縮機１１，１２に供給された潤滑用及び冷却用のオイルが混入する。

油分離器１３は、縦長のケーシング１３ａを有する。ケーシング１３ａには、冷媒を流入させる冷媒入口１３Ａ、オイルと分離された冷媒を流出させる冷媒出口１３Ｂ、及び冷媒から分離されたオイルを流出させるオイル出口１３Ｃが設けられている。冷媒入口１３Ａは、ケーシング１３ａの側部に設けられる。冷媒出口１３Ｂは、ケーシング１３ａの頂部に設けられる。オイル出口１３Ｃは、ケーシング１３ａの底部に設けられる。

高段側圧縮機１２からの冷媒は、圧縮機吐出配管２３及び冷媒入口１３Ａを介して油分離器１３に流入し、ケーシング１３ａ内でオイルと分離される。オイルは、ケーシング１３ａの底部に貯留される。オイルと分離された冷媒は、油分離器１３から冷媒出口１３Ｂを介して流出する。

凝縮器１４は、冷媒が通流する冷媒通路１４ａ、及び冷却液が通流する冷却液通路１４ｂを有する。冷媒通路１４ａの一端が冷媒入口１４Ａであり、冷媒通路１４ａの他端が冷媒出口１４Ｂである。膨張弁１５は、その開度を調整可能に構成されている。蒸発器１６は、冷媒が通流する冷媒通路１６ａ、及びブラインが通流するブライン通路１６ｂを有する。冷媒通路１６ａの一端が冷媒入口１６Ａであり、冷媒通路１６ａの他端が冷媒出口１６Ｂである。

油分離器１３からの冷媒は、凝縮器供給配管２４及び冷媒入口１４Ａを介して冷媒通路１４ａに流入し、凝縮器１４において冷媒通路１４ａを通流する過程で冷却液との熱交換によって冷却され且つ凝縮し、凝縮器１４から冷媒出口１４Ｂを介して流出する。凝縮器１４からの冷媒は、液相配管２５を通流する過程で膨張弁１５の作用で膨張及び降温し、冷媒入口を介して蒸発器に流入し、蒸発器１６において冷媒通路１６ａを通流する過程でブラインとの熱交換によって加熱され且つ蒸発し、蒸発器１６から冷媒出口１６Ｂを介して流出する。蒸発器１６は、冷媒の冷熱によってブラインを冷却するクーラとしての役割を果たす。例えば、クーラとしての蒸発器１６は、ブラインの温度を－８０℃の超低温とすることができる。ブラインは、冷却対象物（図示せず）の冷却に使用される。

なお、オイル循環回路３０は、油分離器１３、オイル戻しライン３１、及びオイルクーラ３２を有する。オイル戻しライン３１は、オイル出口１３Ｃを圧縮機１１，１２に接続し、油分離器１３で分離されたオイルを圧縮機１１，１２に供給する。オイルクーラ３２は、オイル戻しライン３１上に介在し、オイルを圧縮機１１，１２に供給する前に冷却する。

次に、図２～図４を参照して、冷凍システム１の構成要素の形状及び配置について説明する。

冷凍システム１は、例えば工場内に確保された用地Ｓに設置される。用地Ｓは、一例として細長い長方形状であり、相対的に長い奥行き方向の要求寸法Ｘと、相対的に短い幅方向の要求寸法Ｙとを有する。「要求」とは、冷凍システム１の利用者から冷凍システム１の提供者への要求を指し、冷凍システム１は、用地Ｓに収まるように設計されることを要求される。説明の便宜上、用地Ｓは水平であるものとするが、以下に説明する方向は、用地Ｓの勾配に応じて適宜変更され得る。

低段側圧縮機１１は、半密閉型の圧縮機である。詳しくは、低段側圧縮機１１は、軸方向に長寸のケーシング４１を有している。ケーシング４１は、概略的に言えば段付きの円筒状である。ケーシング４１は、長手方向（軸方向）の一方側（図２及び図４紙面左側）において比較的に小径である一方、長手方向の他方側（図２及び図４紙面右側）において比較的に大径である。図２～図４においては詳細図示を省略するが、モータ１１ｃ（図１を参照）、第１段圧縮部１１ａ（図１を参照）、及び第２段圧縮部１１ｂ（図１を参照）は、長手方向において他方側から一方側に向かってこの順番で、ケーシング４１に収容されている。

ケーシング４１は、長手方向の他端部に、モータ１１ｃを収容するモータ収容部４１ａを有している。モータ収容部４１ａは、ケーシング４１のなかでも最大の径を有する。低段側圧縮機１１は、長手方向又は軸方向を水平に向けるように且つ用地Ｓの奥行き方向に向けるようにして、用地Ｓに設置されている。このことから、ケーシング４１のモータ収容部４１ａの直径が、ケーシング４１の最大幅Ｗ１１に相当する。

高段側圧縮機１２は、低段側圧縮機１１と同様の構造を有している。高段側圧縮機１２のケーシング５１も、その長手方向の他端部に、モータ１２ｃ（図１を参照）を収容するモータ収容部５１ａを有する。

高段側圧縮機１２は、低段側圧縮機１１よりも小型である。高段側圧縮機１２の最大幅Ｗ１２は、低段側圧縮機１１の最大幅Ｗ１１よりも小さい。高段側圧縮機１２の長さＬ１２は、低段側圧縮機１１の長さＬ１１よりも短い。

低段側圧縮機１１と高段側圧縮機１２とは、縦並びに配置されている。高段側圧縮機１２は、低段側圧縮機１１の下方に配置されている。高段側圧縮機１２は、図示しない架台を介し、用地Ｓの地面から上方に浮いた状態で用地Ｓに支持される。低段側圧縮機１１も、図示しない架台を介し、高段側圧縮機１２の上方に配置され且つ用地Ｓに支持される。低段側圧縮機１１においても高段側圧縮機１２においても、軸方向は水平に向けられている。低段側圧縮機１１の軸芯Ｃ１１は、高段側圧縮機１２の軸芯Ｃ１２の上方に位置する。平面視において軸芯Ｃ１１と軸芯Ｃ１２とは完全に重なる。換言すれば、軸芯Ｃ１１と軸芯Ｃ１２とは、（用地Ｓの）幅方向において同じ位置にある。

低段側圧縮機１１のケーシング４１は、圧縮部１１ａ，１１ｂを収容する圧縮部収容部４１ｂを有する。圧縮部収容部４１ｂは、瓢箪状であり、各圧縮部１１ａ，１１ｂを構成している雄ロータ４２及び雌ロータ４３が噛合状態で収容される。雄ロータ４２は、モータ１１ｃと同軸である。すなわち、第１圧縮部１１ａを構成している雄ロータ４２と、第２圧縮部１１ｂを構成している雄ロータ４２と、モータ１１ｃのモータ軸とは同軸である。低段側圧縮機１１の軸芯Ｃ１１は、モータ１１ｃ及び雄ロータ４２の共通軸線に相当する。雌ロータ４３の中心軸Ａ４３は、雄ロータ４２の中心軸Ａ４２（軸芯Ｃ１１）と平行である。本実施形態では、雌ロータ４３の中心軸Ａ４３が雄ロータ４２の中心軸Ａ４２の真下にあり、雄ロータ４２及び雌ロータ４３が鉛直方向に並べられている。高段側圧縮機１２においても、これと同様である。ケーシング５１が、各圧縮部１２ａ，１２ｂを構成する雄ロータ５２及び雌ロータ５３を噛合状態で収容する圧縮部収容部５１ｂを有する。雄ロータ５２及び雌ロータ５３は鉛直方向に並べられ、雌ロータ５３の中心軸Ａ５３は雄ロータ５２の中心軸Ａ５２（高段側圧縮機１２の軸芯Ｃ１２）の真下にある。また、雄ロータ５２は、モータ１２ｃと同軸である。すなわち、第１圧縮部１２ａを構成している雄ロータ５２と、第２圧縮部１２ｂを構成している雄ロータ５２と、モータ１２ｃのモータ軸とは同軸である。

低段側圧縮機１１と高段側圧縮機１２とは、用地Ｓの奥行き方向の他方側（図２及び図４紙面右側）に寄せて配置される。モータ収容部４１ａ，５１ａは、用地Ｓの奥行き方向の他端部に配置され、上下方向に並べられている。

これに対し、油分離器１３、凝縮器１４、膨張弁１５、及び蒸発器１６は、用地Ｓの奥行き方向の一方側（図２及び図４紙面左側）に固まって配置される。別の言い方では、油分離器１３、凝縮器１４、膨張弁１５、及び蒸発器１６は、低段側圧縮機１１の長手方向の一方側（図２及び図４紙面左側）、あるいは高段側圧縮機１２の長手方向の一方側（図２及び図４紙面左側）に配置されている。

油分離器１３は、高段側圧縮機１２と同様にして用地Ｓの地面近くに配置され、油分離器１３は、高段側圧縮機１２の長手方向の一方側に配置されている。油分離器１３のケーシング１３ａは、軸方向を鉛直方向に向けるようにして、用地Ｓに支持されている。油分離器１３の軸寸、すなわち高さＨ１３は、油分離器１３の直径φ１３よりも相当に大きい。油分離器１３の下端は、高段側圧縮機１２の下端よりも下方に位置する。油分離器１３の上端は、高段側圧縮機１２の上端よりも上方に位置する一方、低段側圧縮機１１の下端よりも下方に位置する。

蒸発器１６は、直方体状であり、平面視で正方形状、側面視及び正面視で長方形状であり、側面及び正面の長辺が高さ方向に向けられる。蒸発器１６の冷媒通路１６ａ及びブライン通路１６ｂは、鉛直方向に向けられている。蒸発器１６は、油分離器１３の上方に配置されている。蒸発器１６は、低段側圧縮機１１と同様にして用地Ｓの地面から上方に離れて配置され、低段側圧縮機１１の長手方向の一方側に配置されている。

凝縮器１４は、低背のパネル状であり、平面視で矩形状である。凝縮器１４は、高段側圧縮機１２の下方に配置される。また、凝縮器１４は、高段側圧縮機１２の長手方向の一方側に配置されている一方、油分離器１３に対し、高段側圧縮機１２の長手方向の他方側に配置されている。凝縮器１４の他端部は、用地Ｓの地面と低段側圧縮機１１の下端との間に形成されたスペースに進入している。換言すれば、平面視において、凝縮器１４は、部分的に低段側圧縮機１１とオーバーラップしている。

低段側圧縮機１１の吸込口１１Ａは、ケーシング４１の上部に設けられ、上方に向けられている。低段側圧縮機１１の吐出口１１Ｂは、ケーシング４１の下部に設けられ、下方に向けられている。高段側圧縮機１２の吸込口１２Ａは、ケーシング５１の上部に設けられ、上方に向けられている。高段側圧縮機１２の吐出口１２Ｂは、ケーシング５１の下部に設けられ、下方に向けられている。

吸込口１１Ａ，１２Ａは、対応するケーシング４１，５１の長手方向の中央部に設けられている。吐出口１１Ｂ，１２Ｂは、対応するケーシング４１，５１の長手方向の一端部に設けられている。高段側圧縮機１２の吸込口１２Ａは、低段側圧縮機１１の吐出口１１Ｂに対し、下側に配置され且つ長手方向の他方側に配置されている。

圧縮機中間配管２２は、このような低段側圧縮機１１の吐出口１１Ｂを高段側圧縮機１２の吸込口１２Ａに接続している。圧縮機中間配管２２は、吐出口１１Ｂから下方に僅かに延び、長手方向の他方側に向けて直角に曲げられ、更に下方に向けて直角に曲げられ、吸込口１２Ａに至る。

油分離器１３の冷媒入口１３Ａは、水平に向けられ、高段側圧縮機１２と対向している。圧縮機吐出配管２３は、高段側圧縮機１２の吐出口１１Ｂから下方に僅かに延び、長手方向の一方側に向けて直角に曲げられ、上方に向けて直角に曲げられ、更に長手方向の一方側に向けて直角に曲げられ、冷媒入口１３Ａに至る。

油分離器１３の冷媒出口１３Ｂは、油分離器１３の上端に設けられ、上方に向けられている。凝縮器１４の冷媒入口１４Ａは、凝縮器１４の上面側に設けられ、上方に向けられている。冷媒入口１４Ａは、油分離器１３の冷媒出口１３Ｂよりも下方に位置する。また、平面視において冷媒入口１４Ａは、高段側圧縮機１２で上から覆われておらず、用地Ｓの奥行き方向において油分離器１３と高段側圧縮機１２との間に位置する。

凝縮器供給配管２４は、このような油分離器１３の冷媒出口１３Ｂを凝縮器１４の冷媒入口１４Ａに接続している。凝縮器供給配管２４は、油分離器１３の冷媒出口１３Ｂから上方に僅かに延び、長手方向他方側に向けて直角に曲げられ、更に下方に向けて直角に曲げられ、冷媒入口１４Ａに至る。

凝縮器１４の冷媒出口１４Ｂは、凝縮器１４の下面側に設けられ、下方に向けられている。蒸発器１６の冷媒入口１６Ａは、蒸発器１６の下端部に設けられ、水平に向けられ、低段側圧縮機１１と対向している。蒸発器１６の冷媒入口１６Ａは、凝縮器１４の冷媒出口１４Ｂに対して上方に配置され、且つ用地Ｓの奥行き方向の一方側に配置されている。

液相配管２５は、このような凝縮器１４の冷媒出口１４Ｂを蒸発器１６の冷媒入口１６Ａに接続している。液相配管２５は、冷媒出口１４Ｂから下方に僅かに延び、長手方向の一方側に向けて直角に延び、上方に向けて直角に延び、更に長手方向の一方側に向けて直角に曲げられ、蒸発器１６の冷媒入口１６Ａに至る。液相配管２５の鉛直方向に延在する部分は、用地Ｓの奥行き方向において油分離器１３と凝縮器１４との間に位置する。膨張弁１５は、液相配管２５の当該部分に介在している。

蒸発器１６の冷媒出口１６Ｂは、蒸発器１６の上端部に設けられ、水平に向けられ、低段側圧縮機１１と対向している。低段側圧縮機１１の吸込口１１Ａの配置は前述したとおりである。冷媒出口１６Ｂは、吸込口１１Ａよりも上方に位置する。圧縮機吸込配管２１は、蒸発器１６の冷媒出口１６Ｂから長手方向の他方側に延び、下方に向けて直角に曲げられ、吸込口１１Ａに至る。

前述したとおり、低段側圧縮機１１の最大幅Ｗ１１は、高段側圧縮機１２の最大幅Ｗ１２よりも大きい。また、低段側圧縮機１１の最大幅Ｗ１１は、油分離器１３の直径φ１３よりも大きく、凝縮器１４の幅Ｗ１４よりも大きく、蒸発器１６の幅Ｗ１６よりも大きい。高段側圧縮器１２、油分離器１３、凝縮器１４、及び蒸発器１６は、低段側圧縮機１１の幅に収まるように配置されている。「高段側圧縮機１２が低段側圧縮機１１の幅に収まる」とは、平面視において、高段側圧縮機１２が、低段側圧縮機１１の幅方向両端の間に完全に入っている状態をいう。油分離器１３、凝縮器１４、及び蒸発器１６についても、高段側圧縮機１２と同様である。

そのうえで、低段側圧縮機１１の最大幅Ｗ１１は、用地Ｓの幅方向の要求寸法Ｙ未満である（Ｙ＞Ｗ１１）。そのため、冷凍システム１が、全体として、幅方向において用地Ｓ内に収まる。

また、低段側圧縮機１１と蒸発器１６とは、低段側圧縮機１１の長手方向、すなわち用地Ｓの奥行き方向に並べられている。低段側圧縮機１１の長さＬ１１と蒸発器１６の長さＬ１６の和は、用地Ｓの奥行き方向の要求寸法Ｘ未満である（Ｘ＞Ｌ１１＋Ｌ１６）。高段側圧縮機１２と油分離器１３とは、高段側圧縮機１２の長手方向、すなわち用地Ｓの奥行き方向に並べられている。高段側圧縮機１２の長さＬ１２と油分離器１３の直径φ１３との和は、用地Ｓの奥行き方向の要求寸法Ｘ未満である（Ｘ＞Ｌ１２＋φ１３）。そのため、冷凍システム１が、全体として、奥行き方向において用地Ｓ内に収まる。

このように、本実施形態によれば、低段側圧縮機１１及び高段側圧縮機１２の２台の圧縮機が、縦並びで配置されている。そのうえで、冷凍システム１を構成する主要なデバイス、すなわち油分離器１３、凝縮器１４及び蒸発器１６が、高段側圧縮機１２と共に、低段側圧縮機１１の幅内に収まるように配置される。したがって、冷凍システム１の設置面積の縮小を実現でき、冷凍システム１を狭い用地Ｓに設置できる。

凝縮器１４が、高段側圧縮機１２の下側に、且つ高段側圧縮機１２の長手方向において高段側圧縮機１２と油分離器１３との間に配置されている。凝縮器１４が、油分離器１３に対して高段側圧縮機１２と反対側に配置される場合と対比して、圧縮機１１，１２の長手方向において冷凍システム１の設置面積を縮小できる。

低段側圧縮機１１の吐出口１１Ｂが、低段側圧縮機の下部に設けられ、高段側圧縮機１２の吸込口１１Ａが、高段側圧縮機１２の上部に設けられている、これにより、２台の圧縮機１１，１２を繋ぐ圧縮機中間配管２２を短縮できる。

また、本実施形態においては、圧縮機吸込配管２１、圧縮機中間配管２２、圧縮機吐出配管２３、凝縮器供給配管２４、及び液相配管２５のいずれも、１回以上直角に折り曲げられている。配管部材の熱膨張を抑止できる点で有益である。

スクリュ圧縮機としての低段側圧縮機１１及び高段側圧縮機１２において、各雄ロータ４２，５２と、これに対応する雌ロータ４３，５３とが、鉛直方向に並べられている。圧縮機１１，１２の幅が小さくなり、ひいては冷凍システム１の設置面積を幅方向において縮小できる。

図５は、変形例に係る冷凍システム１を示す。変形例においては、高段側圧縮機１２の軸芯Ｃ１２が、低段側圧縮機１１の軸芯Ｃ１１に対して幅方向の一方側（図５紙面左側）にオフセットされている。幅方向の一方側において、高段側圧縮機１２の外周位置が、低段側圧縮機１１の外周位置に近づけられている。

高段側圧縮機１２は、低段側圧縮機１１よりも小型であり、幅狭である。そのため、高段側圧縮機１２の幅方向他方側には、低段側圧縮機１１の幅方向他方側と比べて、大きなスペースＳ１が確保される。このスペースＳ１を活用して、冷凍システム１のその他のデバイスを配置できる。例えば、冷凍システム１が、凝縮器１４と膨張弁１５との間にエコノマイザを備えていてもよい。その場合、当該スペースＳ１をエコノマイザの配置に活用できる。

これまで、実施形態について説明したが、上記構成は、本発明の範囲内で適宜変更可能である。例えば、高段側圧縮機１２は、長手方向において逆向きに配置されてもよい。すなわち、高段側圧縮機１２の長手方向の一方側に、モータ１２ｃ（図１を参照）を収容するモータ収容部５１ａが配置され、高段側圧縮機１２の長手方向の他方側に、圧縮部収容部５２ｂが配置されるように、すなわち、図２において左右反転させるように、高段側圧縮機１２を配置されてもよい。

本開示は、以下の態様を含み得る。
（態様１）
冷媒を圧縮する低段側圧縮機と、
前記低段側圧縮機で圧縮された前記冷媒を更に圧縮する高段側圧縮機と、
前記高段側圧縮機で圧縮された前記冷媒からオイルを分離する油分離器と、
前記油分離器で前記オイルと分離された前記冷媒を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器で凝縮された前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、
を備え、
前記高段側圧縮機が、前記低段側圧縮機の下側に配置され、
前記油分離器が、前記高段側圧縮機の長手方向の一方側に配置され、
前記蒸発器が、前記油分離器の上側に、且つ前記低段側圧縮機の長手方向の一方側に配置され、
前記高段側圧縮機、前記油分離器、前記凝縮器、及び前記蒸発器が、前記低段側圧縮機の幅に収まるように配置されている、
冷凍システム。
（態様２）
前記凝縮器が、前記高段側圧縮機の下側に、且つ前記高段側圧縮機の前記長手方向において前記高段側圧縮機と前記油分離器との間に配置されている、
態様１に記載の冷凍システム。
（態様３）
前記低段側圧縮機に設けられて前記冷媒を吐出する低段側吐出口を、前記高段側圧縮機に設けられて前記冷媒を吸い込む高段側吸込口に接続する圧縮機中間配管を更に備え、
前記低段側吐出口が、前記低段側圧縮機の下部に設けられ、前記高段側吸込口が、前記高段側圧縮機の上部に設けられている、
態様１又は２に記載の冷凍システム。
（態様４）
前記低段側圧縮機及び前記高段側圧縮機の少なくともいずれか一方が、雄ロータ及び雌ロータを有するスクリュ圧縮機であり、
前記スクリュ圧縮機において、前記雄ロータと前記雌ロータとが鉛直方向に並べられている、
態様１から３のいずれかに記載の冷凍システム。
（態様５）
前記高段側圧縮機が、前記低段側圧縮機よりも幅狭であり、
前記高段側圧縮機の軸心が、幅方向の一方側において前記高段側圧縮機の外周位置が前記低段側圧縮機の外周位置と近づくように、前記低段側圧縮機の軸心に対して前記幅方向にオフセットされている、
態様１から４のいずれかに記載の冷凍システム。

１ 冷凍システム
１０ 冷媒回路
１１ 低段側圧縮機
１２ 高段側圧縮機
１１Ａ，１２Ａ 吸込口
１１Ｂ，１２Ｂ 吐出口
１１ａ，１２ａ 第１段圧縮部
１１ｂ，１２ｂ 第２段圧縮部
１１ｃ，１２ｃ モータ
１３ 油分離器
１３Ａ 冷媒入口
１３Ｂ 冷媒出口
１３Ｃ オイル出口
１３ａ ケーシング
１４ 凝縮器
１４Ａ 冷媒入口
１４Ｂ 冷媒出口
１４ａ 冷媒通路
１４ｂ 冷却液通路
１５ 膨張弁
１６ 蒸発器
１６Ａ 冷媒入口
１６Ｂ 冷媒出口
１６ａ 冷媒通路
１６ｂ ブライン通路
２１ 圧縮機吸込配管
２２ 圧縮機中間配管
２３ 圧縮機吐出配管
２４ 凝縮器供給配管
２５ 液相配管
３０ オイル循環回路
３１ オイル戻しライン
３２ オイルクーラ
４１，５１ ケーシング
４１ａ，５１ａ モータ収容部
４１ｂ，５１ｂ 圧縮部収容部
４２，５２ 雄ロータ
４３，５３ 雌ロータ
Ｓ 用地
Ｓ１ スペース
Ｘ 奥行き方向の要求寸法
Ｙ 幅方向の要求寸法
Ａ４２，Ａ５２ 雄ロータの中心軸
Ａ４３，Ａ５３ 雌ロータの中心軸
Ｃ１１ 低段側圧縮機の軸芯
Ｃ１２ 高段側圧縮機の軸芯
Ｈ１３ 油分離器の高さ
Ｌ１１ 低段側圧縮機の長さ
Ｌ１２ 高段側圧縮機の長さ
Ｌ１６ 蒸発器の長さ
Ｗ１１ 低段側圧縮機の最大幅
Ｗ１２ 高段側圧縮機の最大幅
Ｗ１４ 凝縮器の幅
Ｗ１６ 蒸発器の幅
φ１３ 油分離器の直径

Claims (5)

1. 冷媒を圧縮する低段側圧縮機と、
   前記低段側圧縮機で圧縮された前記冷媒を更に圧縮する高段側圧縮機と、
   前記高段側圧縮機で圧縮された前記冷媒からオイルを分離する油分離器と、
   前記油分離器で前記オイルと分離された前記冷媒を凝縮させる凝縮器と、
   前記凝縮器で凝縮された前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、
   を備え、
   前記高段側圧縮機が、前記低段側圧縮機の下側に配置され、
   前記油分離器が、前記高段側圧縮機の長手方向の一方側に配置され、
   前記蒸発器が、前記油分離器の上側に、且つ前記低段側圧縮機の長手方向の一方側に配置され、
   前記高段側圧縮機、前記油分離器、前記凝縮器、及び前記蒸発器が、前記低段側圧縮機の幅に収まるように配置されている、
   冷凍システム。
2. 前記凝縮器が、前記高段側圧縮機の下側に、且つ前記高段側圧縮機の前記長手方向において前記高段側圧縮機と前記油分離器との間に配置されている、
   請求項１に記載の冷凍システム。
3. 前記低段側圧縮機に設けられて前記冷媒を吐出する低段側吐出口を、前記高段側圧縮機に設けられて前記冷媒を吸い込む高段側吸込口に接続する圧縮機中間配管を更に備え、
   前記低段側吐出口が、前記低段側圧縮機の下部に設けられ、前記高段側吸込口が、前記高段側圧縮機の上部に設けられている、
   請求項１又は２に記載の冷凍システム。
4. 前記低段側圧縮機及び前記高段側圧縮機の少なくともいずれか一方が、雄ロータ及び雌ロータを有するスクリュ圧縮機であり、
   前記スクリュ圧縮機において、前記雄ロータと前記雌ロータとが鉛直方向に並べられている、
   請求項１又は２に記載の冷凍システム。
5. 前記高段側圧縮機が、前記低段側圧縮機よりも幅狭であり、
   前記高段側圧縮機の軸芯が、幅方向の一方側において前記高段側圧縮機の外周位置が前記低段側圧縮機の外周位置と近づくように、前記低段側圧縮機の軸芯に対して前記幅方向にオフセットされている、
   請求項１又は２に記載の冷凍システム。

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