JP3684071B2 - スクリュ式冷凍装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、循環する冷媒を吸込む前にスクリュロータ駆動用モータ内に導き、モータを冷却する半密閉型スクリュ圧縮機を用いたスクリュ式冷凍装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、図5および6に示す半密閉型スクリュ圧縮機を用いたスクリュ式冷凍装置が公知である。この冷凍装置は、このスクリュ圧縮機21の他に、少なくとも図示しない凝縮器、膨張弁および蒸発器を含む閉じた冷媒循環流路を備え、周知のように上記凝縮器で温熱を発生する一方、上記蒸発器で冷熱を発生する。
上記スクリュ圧縮機21は、圧縮機本体22の一方の側にモータ23、他方の側に油分離回収部24を配置し、圧縮機本体22の互いに噛み合う雌雄一対のスクリュロータ25を収容したローターケーシング26、モータ23のモーターケーシング27および油分離回収部24のケーシング28を一体的に形成したものである。また、対をなすスクリュロータ25の内の一方は、モータ23のロータ29と軸を共有している。
【0003】
モーターケーシング27の一方の側における端面30には上記蒸発器からの冷媒ガスを流入させる流入口31が形成してあり、この冷媒ガスを実線の矢印で示すように流入口31からフィルタ32を介してモーターケーシング27内に流入させるとともに、モーターケーシング27内の空隙部、即ちモーターケーシング27とステータ33との間の空隙部34Aおよびステータ33とロータ29との間の空隙部34Bを介して、この空隙部34A,34Bに連通する吸込口35に導くようになっている。さらに詳しくは、この吸込口35のモーターケーシング27側の開口部35Aを介して空隙部34A,34Bから冷媒ガスが吸込口35に導かれる。
また、端面30の流入口31の側方には、上記凝縮器と上記膨張弁との間における冷媒循環流路の部分から分岐させた冷媒液をモータ23内に導く液インジェクションホール36が形成してあり、この冷媒液を二点鎖線の矢印で示すように液インジェクションホール36から噴霧して空隙部34A,34Bに導くようになっている。
【0004】
そして、空隙部34A,34Bを通過する流入口31からの冷媒ガスとともに、液インジェクションホール36からの冷媒液の気化熱を利用することによりモータ23、なかでも過熱し易いモーターコイルを含んだステータ33の冷却を行っている。なお、液インジェクションホール36からの冷媒液は、空隙部34A,34Bを通過する過程で冷媒ガスとなり、流入口31からの冷媒ガスとともに、吸込口35から吸込まれる。
ところで、油分離回収部24の下部は油溜まり部37になっており、図示しない油供給流路により油溜まり部37の油を圧縮機本体22内の軸受・軸封部、ロータ室等の給油箇所に導くようになっている。
【0005】
圧縮機本体22では、吸込口35から吸込まれた冷媒ガスが油注入を受けつつ圧縮され、吐出口38から油を伴って吐出される。この油を伴った冷媒ガスは、油分離回収部24内の油分離エレメント39にて気液分離され、油は油溜まり部37に一旦溜められた後、上記油供給流路に流入してゆく。一方、油を分離された圧縮された冷媒ガスは、油分離エレメント39から延びた吐出管40によりスクリュ圧縮機21から送り出されて上記凝縮器に導かれ、上記冷媒循環流路を循環する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のスクリュ式冷凍装置の場合、吸込口35の開口部35Aはロータ29の軸心に対して下方に位置し、液インジェクションホール36は流入口31の近傍で、かつその側方に位置している。このため、液インジェクションホール36から噴霧した冷媒液の多くが矢印で示すように下方に流れてしまう。また、モーターケーシング27とステータ33との間の空隙部34Aはステータ33の外周部に、全周にわたって等しい角度間隔で、かつ等しい断面積を有するように配設されている。
【0007】
このため、液インジェクションホール36から流入した冷媒液の殆どが、ロータ29の軸心よりも上方の空隙部34Aには流れず、下方の空隙部34Aに流れる。
この結果、モータ23の負荷が大きい場合、モータ23の下部は冷却されるが、上部での過熱度を下げることができないという問題が生じる。通常、この過熱度が上昇すると、モータープロテクタが作動し、スクリュ圧縮機21が非常停止するように形成されている。したがって、上述した装置の場合、高負荷での運転範囲が制限されるという問題を抱えている。
本発明は、斯かる従来の問題をなくすことを課題としてなされたもので、モータの上部から下部まで一様に冷却可能とし、高負荷での運転範囲の拡大を可能としたスクリュ式冷凍装置を提供しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第1発明は、スクリュロータを駆動するモータのモーターケーシングと一体的に形成したローターケーシングに上記スクリュロータを収容し、上記スクリュロータの上記モーターケーシング側の端部に形成された吸込口がこの吸込口の上記モーターケーシング側の開口部を介して上記モーターケーシング内の空隙部に連通し、この空隙部からの冷媒ガスを吸込み、圧縮する半密閉型スクリュ圧縮機の他に、少なくとも凝縮器、膨張弁および蒸発器を含む閉じた冷媒循環流路を備えるとともに、この冷媒循環流路の内の上記凝縮器と上記膨張弁との間の部分から分岐させた冷媒液を上記ローターケーシングとは反対側の上記モーターケーシングの端面に形成した液インジェクションホールから上記モーターケーシング内に導く液インジェクション流路を備えたスクリュ式冷凍装置において、上記液インジェクションホールを、上記モータにおけるロータの軸心に対して上記開口部が位置する側とは反対側に位置するように形成した。
【0009】
また、第2発明は、スクリュロータを駆動するモータのモーターケーシングと一体的に形成したローターケーシングに上記スクリュロータを収容し、上記スクリュロータの上記モーターケーシング側の端部に形成された吸込口がこの吸込口の上記モーターケーシング側の開口部を介して上記モーターケーシング内の空隙部に連通し、この空隙部からの冷媒ガスを吸込み、圧縮する半密閉型スクリュ圧縮機の他に、少なくとも凝縮器、エコノマイザ、第1膨張弁および蒸発器を含む閉じた冷媒循環流路を備えるとともに、この冷媒循環流路の内の上記エコノマイザと上記第1膨張弁との間の部分から分岐し、第2膨張弁を経て、上記冷媒循環流路のエコノマイザ内の部分とは別個に、かつ熱交換可能にこのエコノマイザを通り抜け、上記スクリュ圧縮機の圧縮機本体内の冷媒ガス圧縮空間部に至るエコノマイザ流路と、上記第2膨張弁の一次側或いは二次側にて分岐させた冷媒液を上記ローターケーシングとは反対側の上記モーターケーシングの端面に形成した液インジェクションホールから上記モーターケーシング内に導く液インジェクション流路とを備えたスクリュ式冷凍装置において、上記液インジェクションホールを、上記モータにおけるロータの軸心に対して上記開口部が位置する側とは反対側に位置するように形成した。
【0010】
さらに、第3発明は、上記空隙部の内、上記モーターケーシングとステータとの間における空隙部の断面を、上記軸心に対して上記開口部が位置する側よりも上記液インジェクションホールが位置する側の方が大きくなるように形成した。
【0011】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施形態を図面にしたがって説明する。
図1〜3は、本発明の第1実施形態に係るスクリュ式冷凍装置を示し、図5および6に示すスクリュ式冷凍装置と共通する部分については、互いに同一番号を付して説明を省略する。なお、図1において、※印同志、*印同志は連続していることを表わしている。
このスクリュ式冷凍装置は、スクリュ圧縮機1、凝縮器2、第1膨張弁3および蒸発器4を含む閉じた冷媒循環流路Iと、凝縮器2と第1膨張弁3との間の冷媒循環流路Iの部分から分岐し、開閉弁5、例えば電磁式開閉弁を介してスクリュ圧縮機1に至る液インジェクション流路IIとを備えている。
【0012】
スクリュ圧縮機1は、上述した液インジェクションホール36に代えて、液インジェクションホール6を有するとともに、同じく上述した空隙部34Aに代えて空隙部7を有している。この液インジェクションホール6は、ロータ29の軸心に対して吸込口35の開口部35Aが位置する側とは反対側に位置するように形成したものである。
具体的には、図示する装置の場合、吸込口35の開口部35Aが下方に位置している故、液インジェクションホール6は上方に位置している。そして、この液インジェクションホール6に液インジェクション流路IIが接続している。
【0013】
空隙部7は、液インジェクションホール6を上方に設けたことに伴い、その断面が下部よりも上部の方が大きくなるように形成してある。
また、スクリュ圧縮機1からは、油溜まり部37の油を油冷却器8、油フィルタ9および油ポンプ10を介して、圧縮機本体22内の軸受・軸封部、ロータ室等の給油箇所に導く油供給流路IIIが延びている。なお、この種の油供給流路IIIは周知のものであり、その構成は種々のものが知られており、何等限定するものではない。
【0014】
そして、圧縮機本体22内に設けた図示しない温度センサ或いは圧力センサによる圧縮機本体22内の冷媒流動部における検出温度或いは検出圧力が設定値以上の場合には、開閉弁5は開状態になるように制御され、液インジェクション流路IIにより冷媒液がオリフィスとして機能する液インジェクションホール6からモーターケーシング27内に噴霧されるようになっている。上述したように、このスクリュ圧縮機1の場合、吸込口35が下方に位置し、液インジェクションホール6が上方に位置しているため、液インジェクションホール6からの冷媒液は、モーターケーシング27内の下部だけでなく、上部にも流れるようになっている。
【0015】
また、図3に示すように、このスクリュ圧縮機1の場合、空隙部7の断面は、下部よりも上部の方が大きくなるように形成してあり、下部よりも上部の方がより冷媒が流れ易くなっている。このため、このスクリュ圧縮機1では、モーターケーシング27とステータ33との間における空隙部7およびステータ33とロータ29との間における空隙部34Bのいずれについても、上部から下部にわたって万遍なく冷媒液が流入し、その気化熱でもってモータ23、特にステータ33が全体的に、かつ効率よく一様に冷却される。この結果、このスクリュ式冷凍装置の高負荷時での運転範囲の拡大する。
【0016】
図4は、本発明の第2実施形態に係るスクリュ式冷凍装置を示し、上述した各スクリュ式冷凍装置と共通する部分については、互いに同一番号を付して説明を省略する。なお、上記同様図4においても、※印同志、*印同志は連続していることを表わしている。
このスクリュ式冷凍装置では、凝縮器2と第1膨張弁3との間における冷媒循環流路Iの部分にエコノマイザ11を設けるとともに、第1実施形態における液インジェクション流路IIに代えて、凝縮器2と第1膨張弁3との間の冷媒循環流路Iの部分から分岐して、第2膨張弁12を経て、エコノマイザ11内の冷媒循環流路Iの部分とは別個に、かつ熱交換可能にこのエコノマイザ11を通り抜け、圧縮機本体22内の冷媒ガス圧縮空間部に至るエコノマイザ流路IVと、上記第2膨張弁12の二次側にて分岐させた冷媒液を開閉弁5を経て、オリフィスとして機能する液インジェクションホール36からモーターケーシング27内に噴霧する液インジェクション流路Vとが設けてある。
【0017】
そして、エコノマイザ11により冷媒循環流路I中の冷媒液を過冷却状態にし、本スクリュ式冷凍装置の成績係数を向上させるようになっている。なお、エコノマイザ11自体は従来周知である。一方、開閉弁5は上記同様に制御され、第2膨張弁12を出て温度および圧力降下した冷媒液が上記同様に液インジェクションホール36からモーターケーシング27内に導かれる。
なお、液インジェクション流路Vは、必ずしも第2膨張弁12に二次側にて分岐させる必要はなく、図4において矢印Xで示すように第2膨張弁12に一次側にて分岐させてもよい。
【0018】
この第2実施形態においても、スクリュ圧縮機1は第1実施形態と共通である故、上述したように効率よくモータ23の上部から下部まで全体的に一様に冷却が行われ、このスクリュ式冷凍装置の高負荷時での運転範囲が拡大されるようになっている。
なお、上述した各実施形態におけるスクリュ圧縮機はロータ29の軸心の下方に吸込口35の開口部35Aを有しているが、本発明はこれに限定するものではなく、吸込口35の開口部35Aを上記軸心の上方に位置させてもよく、この場合には、液インジェクションホール6は、上記軸心の下方に位置させることになる。
また、スクリュ圧縮機21は、単段のものに限らずスクリュロータを2段以上配置した多段形のものであってもよい。
【0019】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、第1発明によれば、スクリュロータを駆動するモータのモーターケーシングと一体的に形成したローターケーシングに上記スクリュロータを収容し、上記スクリュロータの上記モーターケーシング側の端部に形成された吸込口がこの吸込口の上記モーターケーシング側の開口部を介して上記モーターケーシング内の空隙部に連通し、この空隙部からの冷媒ガスを吸込み、圧縮する半密閉型スクリュ圧縮機の他に、少なくとも凝縮器、膨張弁および蒸発器を含む閉じた冷媒循環流路を備えるとともに、この冷媒循環流路の内の上記凝縮器と上記膨張弁との間の部分から分岐させた冷媒液を上記ローターケーシングとは反対側の上記モーターケーシングの端面に形成した液インジェクションホールから上記モーターケーシング内に導く液インジェクション流路を備えたスクリュ式冷凍装置において、上記液インジェクションホールを、上記モータにおけるロータの軸心に対して上記開口部が位置する側とは反対側に位置するように形成してある。
【0020】
また、第2発明によれば、スクリュロータを駆動するモータのモーターケーシングと一体的に形成したローターケーシングに上記スクリュロータを収容し、上記スクリュロータの上記モーターケーシング側の端部に形成された吸込口がこの吸込口の上記モーターケーシング側の開口部を介して上記モーターケーシング内の空隙部に連通し、この空隙部からの冷媒ガスを吸込み、圧縮する半密閉型スクリュ圧縮機の他に、少なくとも凝縮器、エコノマイザ、第1膨張弁および蒸発器を含む閉じた冷媒循環流路を備えるとともに、この冷媒循環流路の内の上記エコノマイザと上記第1膨張弁との間の部分から分岐し、第2膨張弁を経て、上記冷媒循環流路のエコノマイザ内の部分とは別個に、かつ熱交換可能にこのエコノマイザを通り抜け、上記スクリュ圧縮機の圧縮機本体内の冷媒ガス圧縮空間部に至るエコノマイザ流路と、上記第2膨張弁の一次側或いは二次側にて分岐させた冷媒液を上記ローターケーシングとは反対側の上記モーターケーシングの端面に形成した液インジェクションホールから上記モーターケーシング内に導く液インジェクション流路とを備えたスクリュ式冷凍装置において、上記液インジェクションホールを、上記モータにおけるロータの軸心に対して上記開口部が位置する側とは反対側に位置するように形成してある。
このため、モーターケーシング内に噴霧された冷媒液がモータの上部から下部までゆきわたり、モータを全体的、かつ一様に効率よく冷却することが可能となり、高負荷での運転範囲の拡大が可能になるという効果を奏する。
【0021】
さらに、第3発明によれば、上記空隙部の内、上記モーターケーシングとステータとの間における空隙部の断面を、上記軸心に対して上記開口部が位置する側よりも上記液インジェクションホールが位置する側の方が大きくなるように形成してある。
このため、第1、第2発明による効果を一層顕著なものにするという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態に係るスクリュ式冷凍装置の全体構成を示す図である。
【図2】 図1に示す装置における半密閉型スクリュ圧縮機の断面図である。
【図3】 図2のIII−III線断面図である。
【図4】 本発明の第2実施形態に係るスクリュ式冷凍装置の全体構成を示す図である。
【図5】 従来のスクリュ式冷凍装置における半密閉型スクリュ圧縮機の断面図である。
【図6】 図5のVI−VI線断面図である。
【符号の説明】
1 スクリュ圧縮機 6 液インジェクションホール
7 空隙部 23 モータ
25 スクリュロータ 26 ローターケーシング
27 モーターケーシング 29 ロータ
30 端面 34B 空隙部
35 吸込口
I 冷媒循環流路 II 液インジェクション流路
Claims (3)
- スクリュロータを駆動するモータのモーターケーシングと一体的に形成したローターケーシングに上記スクリュロータを収容し、上記スクリュロータの上記モーターケーシング側の端部に形成された吸込口がこの吸込口の上記モーターケーシング側の開口部を介して上記モーターケーシング内の空隙部に連通し、この空隙部からの冷媒ガスを吸込み、圧縮する半密閉型スクリュ圧縮機の他に、少なくとも凝縮器、膨張弁および蒸発器を含む閉じた冷媒循環流路を備えるとともに、この冷媒循環流路の内の上記凝縮器と上記膨張弁との間の部分から分岐させた冷媒液を上記ローターケーシングとは反対側の上記モーターケーシングの端面に形成した液インジェクションホールから上記モーターケーシング内に導く液インジェクション流路を備えたスクリュ式冷凍装置において、上記液インジェクションホールを、上記モータにおけるロータの軸心に対して上記開口部が位置する側とは反対側に位置するように形成したことを特徴とするスクリュ式冷凍装置。
- スクリュロータを駆動するモータのモーターケーシングと一体的に形成したローターケーシングに上記スクリュロータを収容し、上記スクリュロータの上記モーターケーシング側の端部に形成された吸込口がこの吸込口の上記モーターケーシング側の開口部を介して上記モーターケーシング内の空隙部に連通し、この空隙部からの冷媒ガスを吸込み、圧縮する半密閉型スクリュ圧縮機の他に、少なくとも凝縮器、エコノマイザ、第1膨張弁および蒸発器を含む閉じた冷媒循環流路を備えるとともに、この冷媒循環流路の内の上記エコノマイザと上記第1膨張弁との間の部分から分岐し、第2膨張弁を経て、上記冷媒循環流路のエコノマイザ内の部分とは別個に、かつ熱交換可能にこのエコノマイザを通り抜け、上記スクリュ圧縮機の圧縮機本体内の冷媒ガス圧縮空間部に至るエコノマイザ流路と、上記第2膨張弁の一次側或いは二次側にて分岐させた冷媒液を上記ローターケーシングとは反対側の上記モーターケーシングの端面に形成した液インジェクションホールから上記モーターケーシング内に導く液インジェクション流路とを備えたスクリュ式冷凍装置において、上記液インジェクションホールを、上記モータにおけるロータの軸心に対して上記開口部が位置する側とは反対側に位置するように形成したことを特徴とするスクリュ式冷凍装置。
- 上記空隙部の内、上記モーターケーシングとステータとの間における空隙部の断面を、上記軸心に対して上記開口部が位置する側よりも上記液インジェクションホールが位置する側の方が大きくなるように形成したことを特徴とする請求項1または2に記載のスクリュ式冷凍装置。
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