JP2924269B2 - 極低温冷凍機の圧縮装置 - Google Patents

極低温冷凍機の圧縮装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、作動流体にヘリウムガ
スを用い、圧縮ガス温度や圧縮要素の内部温度の異常上
昇を抑制するため圧縮要素の油注入口に油を注入するよ
うにした極低温冷凍機の圧縮装置に関する。
【0002】
【従来技術】従来、圧縮要素の油注入口に油を注入する
ようにした圧縮装置は、実開昭56ー85087号公報
に開示されている。この従来の圧縮装置は、図2に示す
ように、ー対のスクロールA、B及び油注入口Cをもつ
圧縮要素Dの吐出ラインEに油分離器Fを設けて、該油
分離器Fと前記油注入口Cとの間に、減圧手段Gをもつ
ガス冷却用油インジェクション通路Hを接続し、高低差
圧を利用して前記油分離器F内の油を前記圧縮要素Dの
油注入口Cに注入し、この注入油でガス冷却を行い、吐
出ガスと共に前記吐出ラインEに流出される前記注入油
を前記油分離器Fで分離して、この分離した油を再び前
記油インジェクション通路Hから油注入口Cに注入する
ようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、底部に油溜を
備え、吸入ガスを開放する低圧ドーム形ケーシング内に
前記圧縮要素Dを配設した圧縮装置においては、圧縮要
素の油注入口Cに注入された油が、圧縮要素Dにおける
隙間からケーシング底部の油溜に洩れることになるか
ら、長時間運転後には、油注入口Cに注入される油の量
が減少してガス冷却が有効に行われなくなり、この結
果、圧縮ガス温度や圧縮要素の内部温度の異常上昇を招
き、圧縮装置の信頼性を損なうことになる問題がある
し、また、油注入口Cに注入された油の油溜への洩れに
より、該油溜に溜る油量が増えて油面上昇を来し、運転
時この油面が撹拌されて運転バランスが悪くなる問題が
あった。
【0004】本発明の目的は、油溜の油を利用してモー
タを冷却できて、しかも、圧縮要素の油注入口に注入さ
れたガス冷却用の油が油溜に洩れても、前記油注入口に
注入される油量の減少を防止できると共に、前記油溜の
油量の増大を防止できるようにする点にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】しかして、本発明では、
上記目的を達成するため、底部に油溜1aをもつ低圧ド
ーム形ケーシング1内に、油注入口2aをもつ圧縮要素
2と、該圧縮要素2を駆動するモータ3とを内装すると
共に、前記圧縮要素2の吐出ライン5に冷却器6と油分
離器7とを設け、該油分離器7の底部と前記油注入口2
aとの間にガス冷却用油インジェクション通路12を設
けた極低温冷凍機の圧縮装置であって、前記油溜1a
に、前記モータ3により駆動される油ポンプ20を設け
て、該油ポンプ20の吐出側に油冷却器22を設けると
共に、前記油ポンプ20の吐出側を、前記ケーシング1
に連通するモータ冷却用油通路23と、前記油インジェ
クション通路12に連通するインジェクション補充通路
24とに分流させたのである。
【0006】又、前記モータ冷却用油通路23とインジ
ェクション補充通路24とには減圧手段25、26を設
けるのが好ましい。
【0007】又、前記油分離器7の規定油面高さ位置に
は、前記モータ冷却用油通路23に連通する油戻し通路
27を設けるのが好ましい。
【0008】
【作用】油分離器7で分離された油は、油インジェクシ
ョン通路12を介して差圧により圧縮要素2の油注入口
2aに注入され、前記圧縮要素2により吐出する吐出ガ
スの冷却が行えると共に、油溜1aの油は油ポンプ20
により該油ポンプの吐出側に吐出されると共に、油冷却
器22により冷却されて、モータ冷却用油通路23とイ
ンジェクション補充通路24とに分流し、モータ冷却用
油通路23に流れた油がケーシング1内に供給されてモ
ータ3を冷却できるのであり、また、インジェクション
補充通路24に流れた油が油インジェクション通路12
に補充されて、この油インジェクション通路12の油量
が不足するのを解消できるのである。即ち、圧縮要素2
の油注入口2aに注入された油が、圧縮要素2における
隙間から前記油溜1aに洩れても、油注入口2aに注入
される油量の減少は防止でき、吐出ガス及び圧縮要素の
冷却を有効にでき、吐出ガス温度や圧縮要素2の内部温
度が異常上昇するのを防止できるのであり、また、油溜
1aの油の一部を前記油インジェクション通路12に補
充するから、油溜1aに溜る油量が増大して運転バラン
スが悪くなるのも防止できるのである。
【0009】又、前記モータ冷却用油通路23とインジ
ェクション補充通路24とに減圧手段25、26を設け
ることにより、前記各通路自体で分配量を決める場合に
比べて分配量の管理を容易にできるのである。
【0010】又、前記油分離器7の規定油面高さ位置
に、前記モータ冷却用油通路23に連通する油戻し通路
0を設けることにより、前記油分離器7内で油が溜り過
ぎるのを防止できると共に、前記油溜1aの油量の減少
を防止でき、前記油注入口2aに注入する油量と前記ケ
ーシング1内に入れる油量とをバランスさせることがで
きるのである。
【0011】
【実施例】図1において、100はヘリウムガスを圧縮
する圧縮機であり、この圧縮器100は、底部に油溜1
aをもつ低圧ドーム形ケーシング1内に、圧縮行程途中
の圧縮室に開口する油注入口2aをもつスクロ−ル形式
の圧縮要素2と、該圧縮要素2を駆動するモータ3を内
装している。
【0012】前記圧縮要素2は、クランク部3a及び駆
動軸3bを介して前記モータ3に連動しており、前記ケ
ーシング1に連通する吸入ライン4からケーシング1内
に取込む低圧ガスを圧縮して高圧とし、この高圧ガスを
吐出ライン5に吐出するようにしている。
【0013】この吐出ライン5には、ファン6aを付設
する空冷式冷却器6と、油分離器7と、サージアブソー
バ8及びヘリウム膨張機等の極低温冷却機器9とを接続
し、この冷却機器9のヒートステージに絶対温度数K〜
数十K程度の極低温を得るようにしている。そして、前
記油分離器7の底部と前記油注入口2aとの間に、フィ
ルタ10及びオリフィスで構成する減圧手段11をもつ
ガス冷却用油インジェクション通路12を設けると共
に、前記極低温冷却機器9に前記吸入ライン4を接続
し、この吸入ライン4に、サージボリウム13と吸入フ
ィルタ14とを設けている。また、前記冷却器6は、そ
のガス冷却コイル6bに吐出ガスを流通させて、該吐出
ガス及びこの吐出ガス中に含まれる油を冷却するように
している。
【0014】しかして、前記ケーシング1の油溜1aに
定容積式等の油ポンプ20を設けて、該油ポンプ20の
油吐出通路21に、前記冷却器6と兼用の油冷却器22
を設けると共に、前記油吐出通路21における油冷却器
22の出口側を、前記ケーシング1に連通するモータ冷
却用油通路23と前記油インジェクション通路12に連
通するインジェクション補充通路24とに分流させて、
前記モータ冷却用油通路23を前記吸入ライン4に連通
させ、前記油冷却器22で冷却した油を、前記吸入ライ
ン4の低圧ガスとともにケーシング1内に戻すようにし
ている。
【0015】また、前記モータ冷却用油通路23とイン
ジェクション補充通路24とには、何れもキャピラリー
チューブから成る減圧手段25、26を設けている。
尚、これら減圧手段25、26は必ずしも必要でない
が、減圧手段25、26を設けることにより、各通路の
全体を細径に形成して分配量を決める場合に比べて、分
配量の管理を容易にできるのである。また、前記減圧手
段25、26はオリフィスであってもよい。
【0016】また、前記油分離器7の規定油面高さ位置
には、前記モータ冷却用油通路23に連通する油戻し通
路27を設けて、前記油分離器7での油量が規定油面を
越えると、この過剰な油を、前記油戻し通路27とモー
タ冷却用油通路23及び吸入ライン4を介してケーシン
グ1内に戻せるようにしている。尚、前記戻し通路27
には、フィルタ28とオリフィスで構成する減圧手段2
9とを設けている。
【0017】本発明は以上の如く構成するもので、圧縮
要素2から吐出ライン5に吐出された高圧ガスは、冷却
器6により冷却された後、油分離器7内に供給されて高
圧ガスから油が分離され、この分離された油が、油分離
器7の底部から油インジェクション通路12を経て圧縮
要素2の油注入口2aに注入されるのであり、また、油
ポンプ20から油吐出通路21に吐出された油溜1aの
油は、油冷却器22により冷却された後、モータ冷却用
油通路23とインジェクション補充通路24とに分流
し、モータ冷却用油通路23に流れた油は、吸入ライン
4から低圧ガスとともにケーシング1内に入って前記モ
ータ3に掛けられるので、このモータ3を冷却できるの
である。また、インジェクション補充通路24に流れた
油は、油インジェクション通路12に補充されて油分離
器7からの油とともに油注入口2aに注入されるから、
ガス冷却用の油が圧縮要素2における隙間から前記油溜
1a側に洩れても、油注入口2aに注入される油量の減
少を補填でき、吐出ガス及び圧縮要素の冷却を有効にで
き、吐出ガス温度や圧縮要素2の内部温度が異常に上昇
するのを防止できるのである。また、油溜1aの油のー
部を、インジェクション補充通路24から油インジェク
ション通路12を経て油注入口2aに注入するから、前
記した洩れにより油溜1aに溜る油量が増大するのも防
止できるのである。
【0018】また、前記油分離器7での油量が規定油面
を越えた場合、この過剰な油は、前記油戻し通路27と
モータ冷却用油通路23及び吸入ライン4を介してケー
シング1内に入るから、前記油分離器7内で油が溜り過
ぎることはないのであり、前記油注入口2aに注入する
油量と前記油溜1aの油量とをバランスさせることがで
きるのである。
【0019】尚、以上説明した実施例では、油冷却器2
2を、ガス冷却用の冷却器6と兼用させたが、その他、
この油冷却器22は冷却器6と別個に設けてもよい。
【0020】また、以上の実施例では、モータ冷却用油
通路23を吸入ライン4に連通させ、前記吸入ライン4
を戻るヘリウムガスと合流してケーシング1に分散させ
るようにしたため、モータ冷却をより効果的にできるの
であるが、その他、直接ケーシング1に連通させてもよ
い。
【0021】
【発明の効果】以上のごとく本発明は、底部に油溜1a
をもつ低圧ドーム形ケーシング1の前記油溜1aに油ポ
ンプ20を設けて、該油ポンプ20の吐出側に油冷却器
22を設けると共に、前記油ポンプ20の吐出側を、前
記ケーシング1に連通するモータ冷却用油通路23と、
油インジェクション通路12に連通するインジェクショ
ン補充通路24とに分流させたから、前記油溜1aの油
を利用してモータ3を冷却できるし、しかも、圧縮要素
2の油注入口2aに注入されたガス冷却用の油が圧縮要
素2から前記油溜1aに洩れても、この洩れ量を前記イ
ンジェクション補充通路24から油インジェクション通
路12に補充できるから、前記油注入口2aに注入され
る油量が不足するのを防止でき、吐出ガス及び圧縮要素
の冷却を有効にでき、吐出ガス温度や圧縮要素の内部温
度が異常に上昇するのを防止できるのであって、その信
頼性を向上できるのである。また、油溜1aの油の一部
を前記油インジェクション通路12に供給するから、油
溜1aに溜る油量が増大するのも防止でき、増大による
圧縮機の運転バランスが悪くなるのを防止できるのであ
る。
【0022】又、前記モータ冷却用油通路23とインジ
ェクション補充通路24とに減圧手段25、26を設け
ることにより、前記各通路自体で分配量を決める場合に
比べて分配量の管理を容易にできるのである。
【0023】又、油分離器7の規定油面高さ位置に、前
記モータ冷却用油通路23に連通する油戻し通路27を
設けることにより、前記油分離器7内で油が溜り過ぎる
のを防止できると共に、前記油溜1aの油量の減少を防
止でき、前記油注入口2aに注入する油量と前記油溜1
aの油量とをバランスさせることができるのである。
【0024】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明圧縮装置の配管構成図である。
【図2】従来例の断面図である。
【符号の説明】
1 ケーシング 1a 油溜 2 圧縮要素 2a 油注入口 3 モータ 5 突出ライン 6 冷却器 7 油分離器 12 ガス冷却用油インジェクション通路 20 油ポンプ 21 油突出通路 22 油冷却器 23 モータ冷却用油通路 24 インジェクション補充通路 25 減圧手段 26 減圧手段 27 油戻し通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−147982(JP,A) 特開 昭61−112794(JP,A) 実開 昭56−85087(JP,U) 実開 昭64−44393(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F04C 18/02 311 F04C 29/04

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】底部に油溜1aをもつ低圧ドーム形ケーシ
    ング1内に、油注入口2aをもつ圧縮要素2と、該圧縮
    要素2を駆動するモータ3とを内装すると共に、前記圧
    縮要素2の吐出ライン5に冷却器6と油分離器7とを設
    け、該油分離器7の底部と前記油注入口2aとの間にガ
    ス冷却用油インジェクション通路12を設けた極低温冷
    凍機の圧縮装置であって、前記油溜1aに油ポンプ20
    を設けて、該油ポンプ20の吐出側に油冷却器22を設
    けると共に、前記油ポンプ20の吐出側を、前記ケーシ
    ング1に連通するモータ冷却用油通路23と、前記油イ
    ンジェクション通路12に連通するインジェクション補
    充通路24とに分流させたことを特徴とする極低温冷凍
    機の圧縮装置。
  2. 【請求項2】モータ冷却用油通路23とインジェクショ
    ン補充通路24とに減圧手段25、26を設けている請
    求項1記載の極低温冷凍機の圧縮装置。
  3. 【請求項3】油分離器7の規定油面高さ位置に、モータ
    冷却用油通路23に連通する油戻し通路27を設けてい
    る請求項1記載の極低温冷凍機の圧縮装置。
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CN104074752A (zh) * 2013-03-29 2014-10-01 珠海格力电器股份有限公司 一种涡旋压缩机
EP4010597A4 (en) * 2019-08-07 2024-02-28 Sumitomo (Shi) Cryogenics of America, Inc. UNMODIFIED SPIRAL COMPRESSOR HELIUM COMPRESSOR SYSTEM

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