JP3421761B2 - 半密閉形圧縮機及び防爆形冷凍機ユニット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、石油・化学工業、ガス
会社、製薬会社等の引火爆発の危険のある危険性材料を
取扱う工場、事業所の冷却設備に使用される防爆形冷凍
機ユニット及びこの防爆形冷凍機ユニットに搭載される
防爆形圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術の防爆形冷凍機ユニットに搭載
する圧縮機は、実開昭５４−７８０１４号に記載の開放
形の往復動式圧縮機又は、実開昭５４−６７８４４号に
記載の開放形のスクリュー圧縮機で、駆動方式には安全
増防爆構造あるいは耐圧防爆構造の電動機をベルト掛又
は直結形として採用し、耐圧防爆構造検定品又は内圧防
爆構造の保護装置を具備したものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の防爆形冷凍
機ユニットに搭載する圧縮機は、圧縮要素の駆動方式に
防爆構造の電動機をベルト掛又は直結形として採用した
ものであり、次のような課題があった。

【０００４】ａ．圧縮機に軸封装置を装備しているた
め、定期的にメンテナンスが必要である、 ｂ．電動機との芯出し作業が必要である、 ｃ．電動機と組み合わせた状態での据付け面積が大き
い。

【０００５】圧縮要素と電動機を分解可能な同一のケー
シング内に内蔵して据付け面積の低減を図った半密閉形
圧縮機も知られているが、このような半密閉形圧縮機
は、周囲に存在する爆発性雰囲気が点火されることを技
術的手段によって防ぎ、その安全性は試験等によって確
認し、防爆性能を確立する必要がある。

【０００６】本発明の目的は、保守作業の手間を減ら
し、据付け面積が少なくて済む防爆形冷凍機ユニット及
び防爆形冷凍機ユニットに搭載する圧縮機を提供するに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、固定子及
び回転子を含んでなる電動機要素に、互いに噛み合って
回転するオス、メスのスクリューロータの圧縮要素を直
結して、分解可能な密閉ケーシング内に内蔵し、該ケー
シングに電動機用電源接続端子箱を装着してなる半密閉
形スクリュー圧縮機において、電動機用電源接続端子箱
を安全増防爆構造もしくは耐圧防爆構造とすることによ
り達成される。

【０００８】上記の課題はまた、固定子及び回転子を含
んでなる電動機要素に、互いに噛み合って回転するオ
ス、メスのスクリューロータの圧縮要素を直結して、分
解可能な密閉ケーシング内に内蔵し、該ケーシングに電
動機用電源接続端子箱を装着してなる半密閉形スクリュ
ー圧縮機と、吐出圧力が異常上昇又は異常低下した場合
に自動的に圧縮機の運転を停止する圧力スイッチと、温
度が異常上昇した場合に自動的に圧縮機の運転を停止す
る温度スイッチを具備してなる半密閉形スクリュー圧縮
機装置において、電動機用電源接続端子箱を安全増防爆
構造もしくは耐圧防爆構造とし、前記圧力スイッチ及び
温度スイッチを内圧防爆構造もしくは耐圧防爆構造とす
ることによって達成される。

【０００９】上記の課題はまた、電動機と、この電動機
に直結され該電動機に駆動されて回転するクランクシャ
フト及びこのクランクシャフトにコネクチングロッドを
介して結合されたピストンを内装するシリンダとを含ん
でなる圧縮要素とを分解可能な密閉ケーシングに内蔵
し、該ケーシングに電動機用電源接続端子箱を装着して
なる半密閉形往復動式圧縮機において、該電動機用電源
接続端子箱を安全増防爆構造もしくは耐圧防爆構造とす
ることにより達成される。

【００１０】上記の課題はまた、電動機とこの電動機に
直結され該電動機に駆動されて回転するクランクシャフ
ト及びこのクランクシャフトにコネクチングロッドを介
して結合されたピストンを内装するシリンダとを含んで
なる圧縮要素とを分解可能な密閉ケーシングに内蔵し、
該ケーシングに電動機用電源接続端子箱を装着してなる
半密閉形往復動式圧縮機と、吐出圧力が異常上昇又は異
常低下した場合に自動的に圧縮機の運転を停止する圧力
スイッチと、温度が異常上昇した場合に自動的に圧縮機
の運転を停止する温度スイッチとを具備してなる半密閉
形往復動式圧縮機装置において、電動機用電源接続端子
箱を安全増防爆構造もしくは耐圧防爆構造とし、前記圧
力スイッチ及び温度スイッチに内圧防爆構造もしくは耐
圧防爆構造を適用することによって達成される。

【００１１】上記の課題は、冷媒ガスを圧縮する半密閉
形圧縮機装置と、圧縮されて高温高圧になった冷媒ガス
を冷却凝縮して液冷媒を生成させる凝縮器と、この液冷
媒を内装した蒸発コイルで周囲の被冷却物から蒸発熱を
奪って冷却する蒸発器と、を含んで構成されている防爆
形冷凍機ユニットにおいて、前記半密閉形圧縮機装置と
して請求項２または４に記載の半密閉形圧縮機装置を用
いることによっても達成される。

【００１２】

【作用】電動機用電源接続端子箱は、安全増防爆構造も
しくは耐圧防爆構造とすることによって、外部の気体が
燃焼性の気体であっても該気体に着火することがなくな
る。安全増防爆構造は端子を内蔵する容器（端子箱）を
全閉構造とし、爆発性ガスの容器内への浸入を防止する
ものである。耐圧防爆構造は、爆発性ガスが容器内に浸
入し万一爆発しても容器は爆発圧力に耐え、かつ外部の
爆発性ガスに引火する恐れがないものである。

【００１３】圧力スイッチ及び温度スイッチは、それら
を内蔵する容器を内圧防爆構造もしくは耐圧防爆構造と
することによって、それらスイッチを内蔵する容器が燃
焼性の気体の中に配置されても、該気体に着火すること
がなくなる。内圧防爆構造は、圧力スイッチや温度スイ
ッチを容器内に配置するとともに、この容器に給気口と
排気口を設けて容器内に清浄な空気を送給し、容器内の
圧力が外気圧より高くなるようにして外部の爆発性ガス
が容器内に浸入しないようにしたものである。

【００１４】

【実施例】図１、図２、図３及び図４に、本発明の第１
の実施例である防爆形冷凍機ユニットの冷凍機用スクリ
ュー圧縮機と電動機用電源接続端子箱及び圧縮機の保護
装置系統図を示す。この防爆形冷凍機ユニットは、冷媒
ガスを圧縮する半密閉形スクリュー圧縮機と、圧縮され
て高温高圧になった冷媒ガスを冷却凝縮して液冷媒を生
成させる凝縮器と、この液冷媒を内装した蒸発コイルで
周囲の被冷却物から蒸発熱を奪って冷却する蒸発器と、
前記半密閉形スクリュー圧縮機に付設された各種スイッ
チからなる保護装置とを含んで構成されている。

【００１５】図１において半密閉形スクリュー圧縮機の
構成部品と冷媒ガスの流れについて説明する。図示の圧
縮機３１は、ロータ軸５に固着された低段側スクリュー
ロータ１と、該ロータ軸５にカップリング７で直結され
たロータ軸６に固着された高段側スクリューロータ２
と、ロータ軸６の高段側スクリューロータ２よりもロー
タ軸５に近い部分に固着された電動機の回転子４と、こ
の回転子４の周囲に該回転子４に対向して配置された固
定子３と、ロータ軸５を支持する軸受８Ａ，８Ｂと、ロ
ータ軸６を支持する軸受８Ｃ，８Ｄ，８Ｅと、これらの
構成要素を内装するとともに軸受８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８
Ｄ，８Ｅ及び固定子３をその内面に支持するケーシング
９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ，９Ｅ，９Ｆ及びカバー１０
Ａ，１０Ｂと、を含んで構成されている。ケーシング９
Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ，９Ｅ，９Ｆ及びカバー１０Ａ，
１０Ｂは、互いにボルト結合されて密閉容器を形成する
が、分解可能になっており、半密閉形構造である。本実
施例のケーシングは、ケーシングが分解可能であるとこ
ろから分解不可能な密閉形に対して半密閉形構造と称す
るが、完成状態（組み立てた状態）では密閉されて気密
であり、防爆構造となっている。

【００１６】電動機の固定子３はケーシング９Ｅに固定
され、回転子４はロータ軸６に固定されている。ケーシ
ング９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ，９Ｅ，９Ｆ及びケーシン
グ９Ａとカバー１０Ａ、ケーシング９Ｆとカバー１０Ｂ
はボルト１１により互いに機密に結合、固定される。

【００１７】固定子３のコイルエンド部１２のリード線
１３は電動機用電源接続端子箱１４の端子ボルト１５の
ケーシング側端部に接続されている。

【００１８】冷媒ガスはケーシング９Ｂに形成された吸
入口１６から吸入され、低段側スクリューロータ１によ
り圧縮され、固定子３、回転子４の周囲を通過して、高
段側スクリューロータ２により再圧縮されて、ケーシン
グ９Ｆに形成された吐出口１７から吐出管（図示せず）
を経て、凝縮器（図示せず）へ吐出される。

【００１９】図２、図３の電動機用電源接続端子箱１４
について説明する。図２は平面図、図３は断面図を示
す。

【００２０】電動機用電源接続端子箱１４は、底板１８
と、底板１８に直角をなして一方の辺が該底板１８に固
着された枠板１９Ａ，１９Ｂと、枠板１９Ａ，１９Ｂの
前記底板１８に固着された辺と反対側の辺に形成された
フランジ２０とで構成されている。フタ２１はフランジ
２０にシートパッキン２２を介してボルト２３Ａで締結
され、電動機用電源接続端子箱１４は全閉構造である。
ボルト２３Ａの他に錠締２３Ｂが２箇所に設けられてい
る。

【００２１】ケーシングには、該ケーシングから突出す
る形で台形状の端子台２７が形成されており、この端子
台２７に電動機用電源接続端子箱（以下、単に端子箱と
いう）１４の底板１８がシートパッキン２９を介してボ
ルト３０で締結されている。また、底板１８の端子台２
７に締結された部分には、底板１８を貫通して複数本の
端子ボルト１５が取り付けられており、該端子ボルト１
５の一端は端子箱１４内に、他端は端子台２７内、つま
りケーシング９内（圧縮機内部側）に位置している。端
子箱を構成する枠板１９Ｂには、耐圧パッキン式接手２
６用の接続口（開口）２５が設けられており、電源接続
導線２４はこの接続口２５に取り付けられた耐圧パッキ
ン式接手２６の中を通って外部から端子箱１４内に導か
れる。

【００２２】電源接続導線２４は耐圧パッキン式接手２
６を通して配設され、端子ボルト１５の端子箱内部側端
に結線される。圧縮機に内蔵された電動機固定子３のリ
ード線１３は、端子ボルト１５の圧縮機内部側に結線さ
れる。端子ボルト１５は端子台２７に絶縁材２８を介し
て固定されている。端子台２７と端子箱１４の底板１８
はシートパッキン２９を介してボルト３０で締結されて
いる。

【００２３】図示の端子箱１４は、全閉構造の安全増防
爆構造としてあり、爆発性の気体が端子箱１４内部に浸
入することがないようになっている。但し、端子ボルト
１５が端子箱１４の底板を貫通している部分は、完全な
気密になっていなくても、ケーシング内の冷媒ガスが浸
入するだけで引火の危険はない。安全増防爆構造に代え
て耐圧防爆構造としてもよいが、この場合は端子ボルト
１５が端子箱１４の底板を貫通している部分を完全な気
密構造とする。

【００２４】図４に示す圧縮機保護装置について説明す
る。

【００２５】圧縮機３１には、吸入配管３２と、吐出配
管３３と、給油配管３４とが接続され、さらに、導管３
５Ａで高圧圧力スイッチ３７が，導管３５Ｂで低圧圧力
スイッチ３８が，導管３５Ｃで油圧保護圧力スイッチ３
９が，それぞれ接続されている。また、吐出配管３３に
は感温筒３６Ｂが、給油配管３４には感温筒３６Ａが、
それぞれ装着され、この感温筒３６Ｂには導管３５Ｆを
介して吐出ガス温度スイッチ４１が、感温筒３６Ａには
導管３５Ｅを介して給油温度スイッチ４０が，それぞれ
接続されている。油圧保護圧力スイッチ３９はまた、導
管３５Ｄを介して導管３５Ａにも接続されている。

【００２６】高圧圧力スイッチ３７は、圧縮機の吐出圧
力が異常に上昇した場合、設定値の公差内で作動し、圧
縮機３１の運転を自動的に停止する。

【００２７】低圧圧力スイッチ３８は、圧縮機の吸入圧
力が異常に低下した場合、設定値の公差内で作動し、圧
縮機３１の運転を自動的に停止する。

【００２８】油圧保護圧力スイッチ３９は、潤滑油の給
油圧力が異常に低下した場合、設定値の公差内で作動
し、圧縮機３１の運転を自動的に停止する。

【００２９】給油温度スイッチ４０は、潤滑油の給油温
度が異常に上昇した場合、設定値の公差内で作動し、圧
縮機３１の運転を自動的に停止する。

【００３０】吐出ガス温度スイッチ４１は、圧縮機の吐
出ガス温度が異常に上昇した場合、設定値の公差内で作
動し、圧縮機３１の運転を自動的に停止する。

【００３１】これらの圧力スイッチや温度スイッチは、
いずれも耐圧防爆構造の容器に内蔵されているが、一部
あるいは全部のスイッチを内圧防爆構造の容器に内蔵す
るようにしてもよい。

【００３２】上記実施例によれば、圧縮機を圧縮要素と
電動機とを同一ケーシングに内蔵した防爆構造の半密閉
形圧縮機とし、保護装置（圧力スイッチ、温度スイッ
チ）を防爆構造の保護装置としたので、防爆形冷凍機ユ
ニットに搭載するのに必要な防爆性能を備えた特殊防爆
構造のスクリュー圧縮機装置を得ることができた。

【００３３】図５に本発明の第２の実施例である往復動
式半密閉形圧縮機を示す。図示の圧縮機は、ピストン４
２を内装したシリンダ４３と、コネクチングロッド４４
を介してピストン４２を駆動するクランクシャフト４６
と、クランクシャフト４６に固定された回転子４９及び
該回転子４９の外周に対向して配置された固定子４８を
含んでなる電動機と、クランクシャフト４６を支持する
軸受５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃと、クランクシャフト４６
の電動機と反対側の軸端に直結されたオイルポンプ４７
と、前記シリンダ４３のシリンダヘッドに形成された吐
出弁４５と、これらを内装するケーシング５１と、該ケ
ーシング５１のシリンダ４３の部分をカバーするヘッド
カバー５２と、ケーシング５１の電動機側端部をカバー
するカバー５３と、を含んで構成されている。回転子４
９及び固定子４８を含んで構成された電動機要素部分
と、シリンダ４３やクランクシャフト４６を含んでなる
圧縮要素部分の間には、軸封装置はなく、冷媒ガスが自
由に通過できるようになっている。

【００３４】ケーシング５１の固定子４８のコイルエン
ド部５５に対向する位置には、端子台が設けられ、図
２，３に示す構造の電動機用電源接続端子箱１４が気密
に締結されている。また、カバー５３には吸入口５７が
設けられ、ケーシング５１のオイルポンプ４７側端部に
は、吐出口５８が形成されている。ケーシング５１とヘ
ッドカバー５２，カバー５３及びオイルポンプ４７は、
ボルト５４で互いに気密に締結されて密閉容器を形成し
ているが、ボルト５４は取外し可能となっており、圧縮
機としては半密閉構造である。

【００３５】電動機の固定子４８はケーシング５１の内
面に固定され、固定子４８のコイルエンド部５５のリー
ド線５６は、電動機用電源接続端子箱１４の端子ボルト
１５のケーシング内部側端に接続されている。端子箱１
４は、前記第１の実施例のものと同様、全閉構造の安全
増防爆構造としてあり、爆発性の気体が端子箱１４内部
に浸入することがないようになっている。但し、端子ボ
ルト１５が端子箱１４の底板を貫通している部分は、完
全な気密になっていなくても、ケーシング内の冷媒ガス
が浸入するだけで引火の危険はない。安全増防爆構造に
代えて耐圧防爆構造としてもよいが、この場合は端子ボ
ルト１５が端子箱１４の底板を貫通している部分を完全
な気密構造とする。

【００３６】圧縮機の保護装置は、図４に記載されたと
同様の圧力スイッチ及び温度スイッチが装着されてい
る。但し、給油温度を検出する感温筒３６Ａはオイルポ
ンプ４７の入り側の潤滑油温度を検知する位置に装着さ
れ、導管３５Ｃはオイルポンプ４７の吐出側の潤滑油圧
力を検知する位置に接続されている。これらの圧力スイ
ッチや温度スイッチは、前記第１の実施例の場合と同
様、いずれも耐圧防爆構造の容器に内蔵されているが、
一部あるいは全部のスイッチを内圧防爆構造の容器に内
蔵するようにしてもよい。

【００３７】上記構成の圧縮機において、冷媒ガスは吸
入口５７からケーシング５１内に導入され、固定子４
８，回転子４９の周囲を通過してシリンダ４３に吸引さ
れる。シリンダ４３に吸引された冷媒ガスは次いでピス
トン４２に圧縮され、吐出弁４５，吐出口５８を経て図
示されていない吐出管に導かれ、該吐出管を経て凝縮器
（図示せず）に流入する。

【００３８】第２の実施例においても、圧縮機要素と電
動機要素を直結して半密閉構造のケーシングに内蔵し、
電動機用電源接続端子箱１４を全閉構造の安全増防爆構
造とするとともに、圧縮機保護装置の圧力スイッチ、温
度スイッチを耐圧防爆構造の容器に内蔵させたので、軸
封装置の保守が不要でかつ圧縮機の占有面積を小さく
し、さらに防爆形冷凍機ユニットに搭載するのに必要な
防爆性能を備えた特殊防爆構造の半密閉形往復動式圧縮
機を提供することができた。

【００３９】

【発明の効果】従来技術の開放形圧縮機を使用した防爆
形冷凍機ユニットと比較し、本発明の半密閉形圧縮機を
使用した場合、つぎに示す効果がある。

【００４０】１．電動機を内蔵した半密閉形構造のため （１）軸封装置がないので、交換が不要である。

【００４１】（２）電動機との芯出しが不要である。

【００４２】（３）据付面積が小さくなる。

【００４３】２．１項により、信頼性の向上とメンテナ
ンスの簡素化を図ることができる。

【００４４】３．低価格の製品を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例である、特殊防爆構造の
半密閉形スクリュー圧縮機を示す縦断面図である。

【図２】図１に示す実施例の安全増防爆構造の電動機用
電源接続端子箱を示す平面図である。

【図３】図２に示す電動機用電源接続端子箱の断面図で
ある。

【図４】図１に示す実施例における圧縮機保護装置の系
統図である。

【図５】本発明の第２の実施例である特殊防爆構造の半
密閉形往復動式圧縮機を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 低段側スクリューロータ ２ 高段側スク
リューロータ ３ 電動機の固定子 ４ 電動機の回
転子 ５，６ ロータ軸 ７ カップリン
グ ８Ａ〜８Ｅ 軸受 ９Ａ〜９Ｆ ケ
ーシング １０Ａ，１０Ｂ カバー １１ ボルト １２ コイルエンド部 １３ リード線 １４ 電動機用電源接続端子箱 １５ 端子ボル
ト １６ 吸入口 １７ 吐出口 １８ 底板 １９Ａ，１９Ｂ
枠板 ２０ フランジ ２１ フタ ２２ シートパッキン ２３Ａ ボルト ２３Ｂ 錠締 ２４ 電源接続
導線 ２５ 接続口 ２６ 耐圧パッ
キン式接手 ２７ 端子台 ２８ 絶縁材 ２９ シートパッキン ３０ ボルト ３１ 圧縮機 ３２ 吸入配管 ３３ 吐出配管 ３４ 給油配管 ３５Ａ〜３５Ｆ 導管 ３６Ａ，３６Ｂ
感温筒 ３７ 高圧圧力スイッチ ３８ 低圧圧力
スイッチ ３９ 油圧保護圧力スイッチ ４０ 給油温度
スイッチ ４１ 吐出ガス温度スイッチ ４２ ピストン ４３ シリンダ ４４ コネクチ
ングロッド ４５ 吐出弁 ４６ クランク
シャフト ４７ オイルポンプ ４８ 電動機の
固定子 ４９ 電動機の回転子 ５０Ａ，５０
Ｂ，５０Ｃ 軸受 ５１ ケーシング ５２ ヘッドカ
バー ５３ カバー ５４ ボルト ５５ コイルエンド部 ５６ リード線 ５７ 吸入口 ５８ 吐出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−25912（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−21194（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭50−93304（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04C 18/16 F04C 29/00 F04B 39/00 H05K 7/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定子及び回転子を含んでなる電動機要
   素に、互いに噛み合って回転するオス、メスのスクリュ
   ーロータの圧縮要素を直結して、分解可能な密閉ケーシ
   ング内に内蔵し、該ケーシングに電動機用電源接続端子
   箱を装着してなる半密閉形スクリュー圧縮機と、吐出圧
   力が異常上昇又は異常低下した場合に自動的に圧縮機の
   運転を停止する圧力スイッチと、温度が異常上昇した場
   合に自動的に圧縮機の運転を停止する温度スイッチを具
   備してなる半密閉形スクリュー圧縮機装置において、電
   動機用電源接続端子箱を安全増防爆構造もしくは耐圧防
   爆構造とし、給気口と排気口が設けられ内圧が外気圧よ
   りも高くなるようにされた容器内に前記圧力スイッチ及
   び温度スイッチを配置したことを特徴とする特殊防爆構
   造の半密閉形スクリュー圧縮機。
2. 【請求項２】 電動機とこの電動機に直結され該電動機
   に駆動されて回転するクランクシャフト及びこのクラン
   クシャフトにコネクチングロッドを介して結合されたピ
   ストンを内装するシリンダとを含んでなる圧縮要素とを
   分解可能な密閉ケーシングに内蔵し、該ケーシングに電
   動機用電源接続端子箱を装着してなる半密閉形往復動式
   圧縮機と、吐出圧力が異常上昇又は異常低下した場合に
   自動的に圧縮機の運転を停止する圧力スイッチと、温度
   が異常上昇した場合に自動的に圧縮機の運転を停止する
   温度スイッチとを具備してなる半密閉形往復動式圧縮機
   装置において、電動機用電源接続端子箱が安全増防爆構
   造もしくは耐圧防爆構造であり、給気口と排気口が設け
   られ内圧が外気圧よりも高くなるようにされた容器内に
   前記圧力スイッチ及び温度スイッチを配置したことを特
   徴とする特殊防爆構造の半密閉形往復動式圧縮機。
3. 【請求項３】 冷媒ガスを圧縮する半密閉形圧縮機装置
   と、圧縮されて高温高圧になった冷媒ガスを冷却凝縮し
   て液冷媒を生成させる凝縮器と、この液冷媒を内装した
   蒸発コイルで周囲の被冷却物から蒸発熱を奪って冷却す
   る蒸発器と、を含んで構成されている防爆形冷凍機ユニ
   ットにおいて、前記半密閉形圧縮機装置が請求項１また
   は２に記載の半密閉形圧縮機装置であることを特徴とす
   る防爆形冷凍機ユニット。