JP3889213B2 - 密閉型冷凍装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉型冷凍装置に関し、特に密閉型冷凍装置の部分負荷における性能を改善した可変速スクリュー型圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水冷式の冷蔵設備に使用されるスクリュー型圧縮機は、油を浸す型式（ｏｉｌｆｌｏｏｄｅｄ ｔｙｐｅ）の圧縮機である。油によって、圧縮過程においてトラップされた隣接する気体と気体の間のシールが得られ、油分離器によって、圧縮過程の下流側における高温の圧縮された気体から油が取り除かれる。高速運転においては、ロータ、ハウジング、インタローブ（ローブの噛み合い）の間から洩れる気体の割合は、吸入する流量に比較すると少ない。これは一つには、ロータとハウジングの間に油膜が形成されるからである。さらに、抵抗による損失を低減するために、注入する油の量は最低限に抑えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
スクリュー型圧縮機においては、負荷量すなわち流量は、速度に正比例する。しかしながら、低速運転においては、チップやインタローブの間のシールが不十分であり、圧縮機の容積効率が低下する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
低速における不十分なシールを補うために、低負荷における油の流量を増やすことにより、低速における容積効率を改善する。冷却器すなわち蒸発器からの油を、シールのためにロータの入口に注入する。冷却器の上部において油に富んだ層が形成する傾向があり、冷却器の上部表面から油を抜き出すために、エゼクタを使用する。エゼクタのための駆動流体すなわち作動流体は、吐出圧力を使用することも可能であるが、好ましくは、最後の密閉ローブから取り出す。吐出圧力は装置条件により決まるが、一方、最後の密閉ローブの圧力は圧縮機の運転により決まるので、最後の密閉ローブの圧力が好ましい。注入する油の量は、全負荷運転に対して、適切な大きさのエゼクタを選択することにより、最適化する。低負荷においては、容積効率を改善するために油の供給量を増やす必要があるので、油の補助供給装置を設ける。１つの方法は、モータの速度に応答する電磁弁により制御する、エゼクタから並列する供給通路を設けることである。別の方法は、第２のエゼクタと、モータの速度に応答する電磁弁を備える、ロータに続く第２の供給通路を設けることである。
【０００５】
本発明の目的は、可変速スクリュー型圧縮機の部分負荷における性能を改善することである。
【０００６】
本発明の別の目的は、低速におけるロータへの油の流量を増やすことにより、低速における容積効率を改善することである。これらの目的と他の目的は、以下に明らかになるように、本発明により実現される。
【０００７】
基本的に、可変速スクリュー型圧縮機のロータへの潤滑剤の供給を、全負荷に対して最適化し、かつ、低速運転において開く補助供給通路を設ける。
【０００８】
本発明をより十分に理解するために、添付図面と併せて以下の実施の形態が参照されるであろう。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１において、参照番号１０は、概ね密閉型冷凍装置あるいは空調装置を示す。従来のように、閉回路は、直列に、圧縮機１２、吐出口に結合した吐出ライン１４、凝縮器１６、膨張装置２０を備えるライン１８、蒸発器すなわち冷却器２２、吸入口に続く吸入ライン２４、を備える。圧縮機１２は、複式ロータ密閉型のスクリュー型圧縮機である。圧縮機１２は、マイクロプロセッサあるいは制御装置３０を通してインバータ２８によって制御される電気式のモータ２６により駆動する。
【００１０】
油に富んだ層が冷却器２２の上層を形成するが、この油に富んだ層を、ロータ１２−１、１２−２を潤滑し、シールするために、使用する。この潤滑剤は、冷却器２２から抜き出し、ライン４０を介して、必要とされる潤滑剤の最大量を供給するのに適した大きさのエゼクタ５０に供給する。ライン５１によって、最後の密閉ローブの圧力における冷媒ガスをエゼクタ５０に供給することにより、冷媒と油の混合物中の油を、冷却器２２からライン４０を介して抜き出し、ロータ１２−１、１２−２を潤滑し、シールするために、圧縮機１２に供給する。ライン５２は、エゼクタ５０の下流において、ライン５２−１、５２−２に分岐する。ライン５２−１は、全負荷条件においてロータ１２−１、１２−２に適切な潤滑剤の流れを供給するように大きさを合わせた、制限装置６０を備える。ライン５２−２は、通常は閉まっている電磁弁６２を備え、インバータ２８の出力を介してモータ２６の速度に応答するマイクロプロセッサあるいは制御装置３４により制御する。制御装置３０は、冷却された水の出口の温度を検出する温度検出器３２から温度入力を受け取り、この温度入力に応じてインバータ２８を制御し、それによって圧縮機１２を制御する。モータ２６の速度が十分に遅くなると、制御装置３４により電磁弁６２が開いて、ロータ１２−１、１２−２に、潤滑し、シールするために、より多量の油が供給される。通常、電磁弁が開かれる時には、モータ２６の速度は、全負荷における速度の５０〜６０％になっている。
【００１１】
さて、図２を参照すると、密閉型冷凍装置あるいは空調装置１０’は、ライン４０が分かれており、かつ、エゼクタ５０を並列する２つのより小さなエゼクタ５０−１、５０−２で置き換えている点が、前述した密閉型冷凍装置あるいは空調装置１０と異なる。詳細には、ライン４０は、ライン４０−１、４０−２に分かれており、それぞれ、エゼクタ５０−１、５０−２に接続している。ライン５１は、ライン５２−１、５２−２に分かれており、それぞれ、最後の密閉ローブの圧力における冷媒ガスをエゼクタ５０−１、５０−２に供給した後で、再び結合してライン５２になる。エゼクタ５０−１は、冷却器２２からライン４０−１を介して抜き出した冷媒と油の混合物が、全負荷においてロータ１２−１、１２−２をシールし、潤滑するのに適した量になるような大きさにする。ライン５２−２は、エゼクタ５０−２に加えて、通常閉まっている電磁弁６２を備える。モータ２６の速度が、制御装置３０の制御によってインバータ２８により十分に遅くなると、制御装置３４により電磁弁６２が開いて、ロータ１２−１、１２−２に、シールし、潤滑するために、より多量の油が供給される。通常、電磁弁が開かれる時には、モータ２６の速度は、全負荷における速度の５０〜６０％になっている。
【００１２】
本発明の好ましい実施態様を図示し説明したが、当業者にはその他の変更が可能であろう。従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定されるものとされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を備える密閉型冷凍装置あるいは空調装置の概略図。
【図２】本発明の変型実施態様を備える密閉型冷凍装置あるいは空調装置の概略図。
【符号の説明】
１０…密閉型冷凍装置あるいは空調装置
１２…圧縮機
１２−１…ロータ
１２−２…ロータ
１４…吐出ライン
１８…ライン
２０…膨張装置
２４…吸入ライン
４０…ライン
５０…エゼクタ
５１…ライン
５２…ライン
５２−１…ライン
５２−２…ライン
６０…制限装置
６２…電磁弁

Claims (4)

1. 冷媒と油を備える密閉型冷凍装置であって、前記冷凍装置は、直列に、可変速スクリュー型圧縮機、吐出ライン、凝縮器、膨張装置、冷却器、吸入ラインを備え、前記圧縮機は、複数のロータ、吸入口、吐出口を備え、モータにより駆動され、前記吐出ラインは、前記吐出口から前記凝縮器に延びており、前記吸入ラインは、前記吸入口に接続しており、さらに前記冷凍装置は、
   ポンプ手段と、
   油に富んだ混合物を、前記冷却器から前記ポンプ手段に供給する手段と、
   前記ロータのシールおよび潤滑のために前記の油に富んだ混合物を供給するように、前記ポンプ手段と前記圧縮機とを接続し、かつ圧縮機の全負荷運転時に適合した流量に設定されてなる第１の潤滑剤分配経路と、
   前記の油に富んだ混合物を前記圧縮機に追加するように前記ポンプ手段と前記圧縮機とを接続し、かつ圧縮機が部分負荷運転のときに制御装置によって選択的に開く第２の潤滑剤分配経路と、
   を備えることを特徴とする密閉型冷凍装置。
2. 前記ポンプ手段は、エゼクタポンプであり、最後の密閉ローブの圧力における高圧冷媒が前記エゼクタポンプに供給されることを特徴とする請求項１記載の密閉型冷凍装置。
3. 前記ポンプ手段は、前記第１の潤滑剤分配経路用の第１のエゼクタポンプと、前記第２の潤滑剤分配経路用の第２のエゼクタポンプと、を含み、最後の密閉ローブの圧力における高圧冷媒が各々のエゼクタポンプに供給されることを特徴とする請求項１記載の密閉型冷凍装置。
4. 前記第２の潤滑剤分配経路は、前記圧縮機が６０％未満の負荷であるときに開くことを特徴とする請求項１記載の密閉型冷凍装置。

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