JP3966547B2 - 多段圧縮と単段圧縮に切り替え可能なスクリュー式多段圧縮機とそれを用いた冷凍・冷却システム - Google Patents
多段圧縮と単段圧縮に切り替え可能なスクリュー式多段圧縮機とそれを用いた冷凍・冷却システム Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同一芯を有する軸上に構成され１台の駆動機で駆動される所謂単機多段スクリュー圧縮機に関し、特に多段圧縮と単段圧縮とに切り替えることが可能な多段圧縮機と該多段圧縮機を使用した、冷熱蓄熱槽を備えた冷凍・冷却システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、食品などの生産工場に使用されている冷凍庫或は連続式凍結装置（フリーザ）に使用されている冷凍機は昼間の生産時のみ運転を行い、生産を行わない夜間は停止されているのが通常である。冷凍機を昼夜運転して、昼間は野菜類を真空冷却し、その際野菜類から蒸発した水分を槽に貯留しておき、夜間は前記冷凍機の運転により前記槽の水を冷却して野菜類の保冷を行うシステムが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、主圧縮要素と副圧縮要素を有する圧縮機において、容量制御運転（冷媒流量を少なくする運転）の際の圧縮機の断熱効率が低下する問題の解決策として、冷凍サイクルの負荷が小さく冷媒流量を減じるときは、前記副圧縮要素と主圧縮要素が直列に連結されるように二方弁と逆止弁を配設した容量制御冷凍サイクルが開示されている。（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特公昭６０―３６５４８号公報
【特許文献２】
特開昭５９―１５０９９１号公報
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１の開示は、冷凍機に関しては単に従来の冷凍機を昼夜運転することであり、前記特許文献２の開示では、冷凍サイクルの負荷が低いときに２つの圧縮要素を直列に連結して所謂２段圧縮機として運転するが、多段で圧縮して圧縮比を大きくするのが目的ではなく、容量制御することを目的としており、低圧段である副圧縮要素の理論押のけ量は高圧段である主圧縮要素の理論押のけ量の０．５〜１．５倍としている。したがって、通常の圧縮比を高めるための多段圧縮機ではない。
【０００６】
ところで、近年産業用プロセスの温度が著しく低下し、特に食品業界においては解凍時の脂肪の溶出防止その他の品質保持の面から要求される冷凍温度が−３０℃以下が殆んどであり、特にマグロ等の高価格食品においては冷凍保存温度は−５０℃〜−６０℃と大幅に低くなっている。そして、このような低い冷凍温度を得ようとすると１段圧縮機では圧縮機の効率が低くなるので２段圧縮機等の多段圧縮機が用いられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
食品工場における冷凍庫に使用される冷凍機は昼間の生産時のみ運転され、夜間は運転されずに静止している、つまり夜間は遊休施設となっている。冷凍温度が低いほど圧縮機の所要圧縮比は高くなる。夜間に冷凍機を運転して冷熱を冷熱蓄熱槽に蓄熱する場合、冷熱蓄熱槽の水を冷却するには前記した昼間の生産時に必要とされるほどの低温は必要ではない。昼間には高い圧縮比で強力な冷凍能力を発揮できる多段運転を行い、夜間には多い台数を低い圧縮比で運転して大量の冷熱を蓄熱槽に蓄熱することにより、昼夜運転によって冷凍機の稼働率を高めてランニングコストの節減を図るのに適する多段圧縮機を提供するのが本発明の目的の１つである。昼夜とも高い圧縮比で運転すると、圧縮機の寿命日数は短くなる。従来のように、昼間は所要の高い圧縮比の圧縮機を運転し、夜間は別の低い圧縮比の圧縮機を運転するように別々の圧縮機を用意することなく、本発明の多段圧縮機を用いて、昼間は２段圧縮の高圧縮比で強力な冷凍運転を行い、夜間には単段圧縮運転に切り替えて冷熱を製造して蓄熱し、該冷熱を昼間に必要とされる冷房や冷水製造に使用する、冷凍・冷却システムを提供することが本発明の他の目的である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、同一芯を有する軸上に雄・雌ロータ対からなる２つの圧縮段を設けたスクリュー式多段圧縮機において、低圧段の吐出口と高圧段の吸入口が切替弁を介して接続通路で接続され、該接続部で分岐する吸入通路の上流側に逆止弁を設けてなり、前記切替弁の切り替えにより２段圧縮機として或は各圧縮段が夫々独立の単段圧縮機として機能することを特徴とするスクリュー式多段圧縮機を提案する。
【０００９】
前記切替弁により、低圧段の吐出口を高圧段の吸入口に連通させた場合は、低圧段吸入口から吸入された流体は該低圧段で圧縮されてその吐出口から吐出され、高圧段の吸入口に進むが、高圧段吸入口には逆止弁が設けられていて吸入管側へは進めないので高圧段に吸入されて圧縮され、流体は２段圧縮される。前記切替弁により低圧段吐出口と高圧段吸入口との連通を遮断して、吸入管から低圧段に吸入された流体は低圧段で圧縮して外部へ吐出し、吸入管から高圧段に吸入された流体は高圧段で圧縮して外部へ吐出するようにすれば、低圧段と高圧段とはそれぞれ独立の２台の単段圧縮機として機能することになる。
【００１０】
また、２段圧縮機は、低圧段圧縮機と高圧段圧縮機を連結する中間ケーシングと、該中間ケーシング内で低圧段雄ロータ軸の吸入側軸端部と高圧段雄ロータ軸の吐出側軸端部とを軸方向はフリーで回転を伝えるカップリングと、前記低圧段雄ロータ軸の吸入側に設けられた低圧段主バランスピストンと、それよりも軸端側に設けられた前記主バランスピストンの外径よりも小径の副バランスピストンと、これら主、副バランスピストンの外周が微小間隙で嵌合する固定スリーブと、前記高圧段雄ロータ軸の吸入側に設けられた高圧段バランスピストンと、前記低圧段雄ロータ軸の大気開放側（即ち駆動側）に設けた軸封装置とを含み、高圧段圧縮機は軸封装置を備えない構成とするのがよい。
【００１１】
スクリュー圧縮機では、吸入圧力と吐出圧力との圧力差でロータの吐出側から吸入側へのスラスト力が発生し、該スラストはスラスト軸受けで支えるのであるが、該スラスト力を軽減してスラストベアリングの寿命の延長を図るために、バランスピストンを設けて油圧により吸入側から吐出側へのスラスト力を発生させることが行われる。前記吸入側方向へのスラスト力を発生させる流体差圧は、二段圧縮運転時と単段圧縮運転時で低圧段圧縮機において大きく異なる。二段圧縮運転時の差圧は低圧段圧縮機で約０．３Ｍｐａ、高圧段圧縮機で約１．２Ｍｐａであり、この場合低圧段圧縮機ではスラスト力は小さく、バランスピストンによりカウンタースラストを発生させるまでもなくスラスト軸受けで十分に支持することができる。単段圧縮運転時の差圧は約１．１Ｍｐａであり、スラスト軸受けの寿命を延ばすためにバランスピストンによるカウンタースラスト力が必要になる。
【００１２】
また、吐出側のケーシングカバーであるベアリングヘッドから外部に露出する雄ロータ軸の大気開放側即ち駆動側には軸封装置が設けられるのが通常である。本発明の多段圧縮機では、低圧段吸入側のケーシングカバーであるサクションカバーと高圧段吐出側のケーシングカバーであるベアリングヘッドが中間ケーシングで結合され、低圧段雄ロータ軸吸入側軸端部と高圧段雄ロータ軸吐出側軸端部とが回転のみを伝えるカップリングで連結され、高圧段雄ロータ軸の駆動側軸端部は前記中間ケーシング内にあるので、該高圧段雄ロータ軸駆動側には軸封装置を設けずに、その分全長の短縮を図っている。
【００１３】
前記の流体差圧から、請求項２に記載の多段圧縮機を２段圧縮機として機能させる場合は、高圧段バランスピストンには圧力油を供給し、低圧段主、副バランスピストン間には圧力油を供給しない構成とするのがよい。また、請求項２に記載の多段圧縮機を単段圧縮機として機能させる場合は、前記した差圧の実情から、高圧段、低圧段のバランスピストンに圧力油を供給するのがよい。
【００１４】
請求項２記載の構成の場合、夫々の圧縮段を単段圧縮機として機能させるように運転する場合は、高圧段圧縮機は従来の構成のバランスピストンにより吸入側から圧縮側へのスラスト力を発生させるが、低圧段圧縮機は、前記主バランスピストンと副バランスピストンの間の空間に油圧を供給して吸入側から吐出側へのスラスト力を発生させる。従来構成のバランスピストンは、バランスピストンと吸入側軸端部のカバーとの間に形成されるバランスピストン室に油圧が供給されるが、本発明の構成では、主バランスピストンと外径が該主バランスピストンよりも小さい副バランスピストンと両者の外径に微小間隙で嵌合する固定スリーブにより形成される空間がバランスピストン室として機能するものである。
【００１５】
また、前記多段圧縮機を２段圧縮機として機能させる場合は高圧段ロータ室には潤滑油の噴出を行わないように構成する。２段圧縮の場合は低圧段のロータ室に噴出された潤滑油は低圧段で圧縮された流体とともに高圧段に入って高圧段ロータの潤滑を行う。なお、各圧縮段を独立の単段圧縮機として機能させる場合は、低圧段、高圧段のロータ室共に潤滑油を噴出させる。
【００１６】
本発明による多段圧縮機を使用する冷凍・冷却システムは、圧縮機、油分離器、放熱器（凝縮器）、蒸発器からなる蒸気冷凍サイクルの回路の圧縮機に請求項１或は２に記載の多段圧縮機を用い、前記蒸発器は直列接続された第１の蒸発器と第２の蒸発器とからなり、冷媒を前記第１、第２の蒸発器のいずれか一方をバイパスさせる切替弁を設け、前記第１の蒸発器は冷熱蓄熱槽に配設して例えば前記多段圧縮機を単段の２台の圧縮機として運転して冷熱蓄熱を行い、第２の蒸発器は冷凍庫に配設して前記多段圧縮機を−３０℃以下の低温に対応する２段圧縮機として運転して所要の冷凍を行い、前記冷熱蓄熱槽の冷熱は所要の場所に供給する循環回路を設けた構成とする。
【００１７】
この様な構成により、低圧段吐出口と高圧段吸入口とを連通させて圧縮機を多段圧縮機として機能させて、放熱器（凝縮器）を出た冷媒を第１の蒸発器の蒸発器をバイパスさせて第２の蒸発器に導き、該第２の蒸発器は冷凍庫のエアクーラに配設して該冷凍庫を極低温（−３０〜−６０℃）に冷却し、或は低圧段吐出口と高圧段の吸入口との連通を遮断して各圧縮段を夫々単独の複数台の圧縮機として機能させて、放熱器（凝縮器）を出た冷媒を第１の蒸発器に導いて第１の蒸発器はバイパスさせ、前記第２の蒸発器は冷熱蓄熱槽に配設して槽内の冷却媒体、例えば水を冷却するように切り替えることができる。したがって、冷凍庫での冷凍負荷がない時間帯に冷熱蓄熱槽に冷熱を蓄熱しておき、槽内のシャーベット状の氷水を所要の時間帯に所要の個所に設けられたエアクーラ或は熱交換器に導いて冷熱を利用することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載される寸法、材質、形状、その相対位置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００１９】
図１は本発明の実施例に係わるスクリュー式２段圧縮機の１実施例の主要構成を示す縦断面図であり、図２は図１における低圧段のバランスピストン部の局部拡大図である。図３は本発明の実施例に係わるスクリュー式２段圧縮機の他の実施例の主要構成を示す縦断面である。図４は本発明の実施例に係わるスクリュー式２段圧縮機を用いた冷凍・冷却システムの実施例で、前記２段圧縮機を本来の２段圧縮機として機能させた場合の冷媒の流れを示すブロック図であり、図５は前記２段圧縮機の各段を夫々独立の圧縮機として機能させた場合の冷媒の流れを示す冷凍・冷却システムのブロック図である。
【００２０】
図１は本発明の実施例に係わるスクリュー式単機２段圧縮機の主要構成を示す縦断面図であり、スクリュー式圧縮機そのものはよく知られたものであるので、簡単な説明に留める。図１において、Ａは２段圧縮機の低圧段、Ｂは高圧段である。高圧段Ｂは、低圧段Ａで圧縮された流体をさらに圧縮するので低圧段Ａよりも押しのけ容量は小さくしてある。５１は低圧段Ａの雄ロータ、５２は高圧段Ｂの雄ロータ、５３は低圧段雄ロータの吸入側軸に設けられた主バランスピストン、５６は副バランスピストン、５７は固定スリーブ、５４は高圧段雄ロータ５２の吸入側軸に設けられたバランスピストンである。５５は両段の雄ロータ軸を同芯に連結し軸方向はフリーで回転力のみを伝えるカップリングである。６１は低圧段Ａのサクションカバーで図には現れない吸入口が設けられ、６２は低圧段のベアリングヘッドで吐出口６２ｂが設けられている。６３は高圧段Ｂのサクションカバーで吸入口６３ａが設けられている。６４は高圧段Ｂのベアリングヘッドで図には現れない吐出口が設けられている。該高圧段ベアリングヘッド６４は中間ケーシング７８を介して前記低圧段サクションカバー６１に結合されている。両雄ロータ５１、５２は低圧段雄ロータ５１の吐出側から図においては右方に延びた軸端側が図示しない駆動機に連結されて駆動される。
【００２１】
低圧段Ａの吐出管７３と高圧段Ｂの吸入分岐管７２は連結管７５で連結され低圧段Ａの吐出管７３との連結部に三方切替弁４が設けてある。図には現れていない低圧段Ａの吸入口には吸入分岐管７１が接続され、図には現れない高圧段Ｂの吐出口には吐出管７４が接続される。６は逆止弁である。前記三方切替弁４が低圧段Ａの吐出口６２ｂと高圧段Ｂの吸入口６３ａを連通する切替え位置の場合は、図中実線矢線で示すように、低圧段Ａで圧縮された流体は連結管７５を通って高圧段Ｂに吸入され、高圧段の吐出管７４に吐出される。その際、高圧段の吸入分岐管７２へは逆止弁６によって阻止されているので逆流しない。即ち、圧縮機は２段圧縮機として機能する。
【００２２】
各段を独立の圧縮機として機能させる場合は、前記三方切替弁４を切り替えると、図中破線矢線で示すように、低圧段Ａの吸入分岐管７１を通って吸入された流体は低圧段Ａで圧縮されて吐出管７３に吐出され、一方、高圧段Ｂの吸入分岐管７２から吸入された流体は高圧段Ｂで圧縮されて吐出管７４を通って吐出される。図１では切替弁４は三方弁としているが、連結管７５と低圧段吐出管７３にニ方弁を設けてもよい。
【００２３】
図２に拡大して示すように、低圧段Ａ雄ロータの吸入側軸５１ａに設けられた主バランスピストン５３と副バランスピストン５６の外周は夫々固定スリーブ５７の対応する内周に微小間隙で嵌合している。該固定スリーブ５７は前記低圧段サクションカバー６１に固定されている。前記主、副バランスピストンは軸５１ａに夫々キー止め５３ａ、５６ａされている。５２ａは高圧段Ｂ雄ロータ５２の吐出側軸である。軸５１ａ、５２ａの軸端部には外周にスプラインを設けたスペーサ５５ａ、５５ｂがキー止め５５ｃ、５５ｄされ、これらのスプラインにカップリング５５の内径スプラインが嵌合して両軸を連結する。５５ｅ，５５ｆはカッププリング５５の移動を止めるスナップリングである。低圧段のバランスピストン部はこのように構成されているので、主、副バランスピストン間の空間Ｓ２に圧力pの油を供給すると、該圧力ｐにより吐出側へ（π／４）×（Ｄ１ ２−Ｄ２ ２）×ｐのスラスト力が作用し、吐出側と吸入側との圧力差による吸入側へのスラスト力を軽減する。
【００２４】
２段圧縮機として機能させる場合は、低圧段圧縮機での吐出側と吸入側の流体差圧は小さく、スラスト軸受けで十分に支えることができるので、低圧段のバランス油室には圧力油を供給しないようにする。
【００２５】
図３は前記２段圧縮機を本来の２段圧縮機として機能させた場合の本発明に係わる冷凍・冷却システムにおける冷媒の流れを示すブロック図で、この場合の冷媒の流れは太線で示されている。同図において、１０は本発明の実施例に係わるスクリュー式２段圧縮機１を用いる冷凍装置であり、３０は冷凍庫３１、空調を要する作業空間３２、冷水を使用する作業空間３３等の作業場を示し、４０は冷熱の蓄熱部を示す。
【００２６】
前記スクリュー式２段圧縮機１は、同軸芯上に設けられた低圧段２と高圧段３からなり、モータ２５で駆動される。低圧段２の吐出口は、切替弁４を介して、高圧段３の吸入口へ連通するように、或は高圧段３との連通を遮断して油分離器１１に連通するように切り替えることができる。高圧段３の吐出口は油分離器１１に管路で接続されている。また、２段圧縮機１の吸入側の管路は低圧段２の吸入口と高圧段３の吸入口に分岐され、高圧段３の吸入側には逆止弁６が設けられている。
【００２７】
低圧段２に吸入された冷媒蒸気は該低圧段２で圧縮された後、前記切替弁４を通って高圧段３に吸入されてさらに圧縮されて油分離器１１に送出される。また、低圧段２で圧縮された冷媒が吸入される高圧段３の吸入口の圧力は低圧段２の吸入圧力よりも高いので、前記逆止弁６が閉鎖されて高圧段３吸入口から低圧段吸入口に冷媒が還流することはない。このようにして２段圧縮されて高圧段３から吐出された冷媒蒸気は、前記油分離器１１で潤滑油を分離され、放熱器（凝縮器）１２で冷却されて凝縮し膨張弁１３で絞られて圧力が低下して液状体とガス状体が併存する冷媒が三方弁２２を通って蒸発器（エアクーラ）１４に導かれ、冷媒はここの蒸発管内で蒸発してファン１４ａで吹き付けられる空気を冷却し、蒸発した冷媒は三方弁２３を通って低圧段２に吸入される。以上は２段圧縮機１が２段圧縮を行って、冷凍庫３１を−３０℃〜−６０℃にもなる極低温に冷却する場合である。
【００２８】
なお、前記放熱器１２には水ポンプによって冷却水が供給され、冷媒を冷却して凝縮させ、該放熱器１２を出た水は冷却塔１６に導かれて大気により冷却された後再び放熱器１２に供給される。前記油分離器１１で分離された潤滑油は、オイルクーラ１５で冷却され油ポンプ１８を介して圧縮機１の各部に給油２１される。給油個所は、ＭＳが低圧段のメカニカルシール給油、ＬＪが低圧段軸受け給油、ＬＩがインジェクション給油（ロータ室へ噴出）、ＢＰがバランスピストン室給油、ＨＪが高圧段軸受け給油、ＵＬが容量制御弁給油である。なお、２段圧縮機として機能させる場合には、高圧段ロータ室へのインジェクションは行わず、各段を単独の単段圧縮機として機能させる場合には、低圧段、高圧段ともにロータ室への潤滑油噴出を行う。さらに、図１の実施例の場合には、２段圧縮機として機能させる場合には低圧段のバランスピストン室即ち低圧段主、副バランスピストン間の空間には給油を行わない。前記オイルクーラ１５には前記放熱器１２に供給される冷却水が分岐されて供給され、潤滑油を冷却した水は冷却塔１６に送られて冷却される。三方弁１９は前記オイルクーラ１５をバイパスする潤滑油の流量を調節することによってオイルクーラを通る潤滑油の流量を調節し圧縮機に供給される潤滑油の温度を調節する。２０は圧縮機１に供給される潤滑油の流量を調節する可変絞り弁である。
【００２９】
図４は前記２段圧縮機の低圧段及び高圧段を夫々独立した圧縮機として機能させた場合の本発明に係わる冷凍・冷却システムにおける冷媒の流れを示すブロック図で、この場合の冷媒の流れは太線で示されている。同図における各機器の構成は図３における三方切替弁４の代わりにニ方弁５ａ，５ｂが設けられていること以外は図３と同様であるので、符号は説明に関係するもののみに限り他は省略する。なお、二方弁５ａ，５ｂは２個で図３における三方切替弁４と同じ機能を果たすものである。図４においては、二方弁５ａは閉鎖され、二方弁５ｂが開かれた状態である。したがって、低圧段２と高圧段３は夫々冷媒を吸入し、夫々の圧縮比で圧縮して前記油分離器１１に送る。
【００３０】
即ち、各圧縮段は夫々独立した圧縮機として機能する。両段から吐出された冷媒蒸気の圧力は油分離器１１で潤滑油が分離されて放熱器（凝縮器）１２に導かれて凝縮され、膨張弁１３での絞りにより圧力が低下して液状態とガス状態が併存する冷媒が三方弁２２で冷熱蓄熱槽４１内の蒸発管内で蒸発して該蓄熱槽４１内の水を冷却し冷熱が蓄熱される。前記蓄熱槽４１内の蒸発管を出た冷媒は三方弁２３を通って２段圧縮機１の低圧段２及び高圧段３に吸入される。
【００３１】
前記冷熱蓄熱槽４１で冷却された水は、必要に応じて（冷凍室３１を冷却中であっても）水ポンプ４２により工場空調用のエアクーラ３４や冷却プロセス用に所要とされる冷却媒体を冷却するための熱交換器３５に送られて所要の冷却を行い蓄熱槽４１に還流する。なお、蓄熱槽４１内の水はブライン等水以外の冷却媒体であってもよいことは勿論である。
【００３２】
前記冷熱蓄熱槽４１内の冷却媒体を冷却するためには、冷凍機の冷媒蒸発温度をそれほど低くする必要はないので、各圧縮段を夫々独立の単段の複数の圧縮機として機能するように切り替えて運転することによって、従来のように冷熱蓄熱用に別途大型の単段圧縮機を設ける必要がなくなる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記述されるような効果を奏する。
多段圧縮機を本来の多段圧縮機として高圧縮比が得られるように運転する場合と、各圧縮段を夫々単独の圧縮機として機能させる場合とに切り替えることができるので、１台の多段圧縮機で必要に応じて目的に合った運転を行うことができる。
【００３４】
低圧段雄ロータ吸入側軸と高圧段雄ロータ吐出側軸とを中間ケーシング内で連結し、高圧段雄ロータ吐出側軸には軸封装置を設けず、低圧段雄ロータ吸入側軸には主バランスピストンとともに副バランスピストンを設ける構成としたので、多段圧縮機の全長を短縮することができる。
【００３５】
昼間は本来の２段圧縮機として機能させて極低温の冷凍庫の負荷に応じた運転を行い、夜間は夫々の圧縮段を単段圧縮機として機能するように切り替えて冷熱蓄熱用に運転して、蓄熱された冷熱を昼間の所要個所に冷熱源として供給することができるので、冷凍設備の稼働率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例に係わるスクリュー式２段圧縮機の1実施例の主要構成を示す縦断面図である。
【図２】 図１における低圧段のバランスピストン部の局部拡大図である。
【図３】 本発明の実施例に係わるスクリュー式２段圧縮機を用いた冷凍・冷却システムの実施例で、前記２段圧縮機を本来の２段圧縮機として機能させた場合の冷媒の流れを示すブロック図である。
【図４】 前記２段圧縮機の各段を夫々独立の圧縮機として機能させた場合の冷媒の流れを示す冷凍・冷却システムのブロック図である。
【符号の説明】
１ スクリュー式２段圧縮機
２ 低圧段
３ 高圧段
４ 三方切替弁（切替弁）
５ａ，５ｂ ニ方弁
６ 逆止弁
１１ 油分離器
１２ 放熱器（凝縮器）
１３ 膨張弁
１４ 蒸発器（エアクーラ）
１５ オイルクーラ
１６ 冷却塔
１８ 油ポンプ
１９、２２、２３ 三方弁
（２０ 可変絞り弁）
３４ エアクーラ
３５ 熱交換器
４１ 冷熱蓄熱槽
４２ 水ポンプ
５１ 低圧段雄ロータ
５２ 高圧段雄ロータ
５３ 主バランスピストン
５４ バランスピストン
５５ カップリング
５６ 副バランスピストン
５７ 固定スリーブ
６１ 低圧段サクションカバー
６３ 高圧段サクションカバー
６２ 低圧段ベアリングヘッド
６４ 高圧段ベアリングヘッド
７１、７２ 吸入分岐管
７３、７４ 吐出管
７５ 連結管
７８ 中間ケーシング
【発明の属する技術分野】
本発明は、同一芯を有する軸上に構成され１台の駆動機で駆動される所謂単機多段スクリュー圧縮機に関し、特に多段圧縮と単段圧縮とに切り替えることが可能な多段圧縮機と該多段圧縮機を使用した、冷熱蓄熱槽を備えた冷凍・冷却システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、食品などの生産工場に使用されている冷凍庫或は連続式凍結装置（フリーザ）に使用されている冷凍機は昼間の生産時のみ運転を行い、生産を行わない夜間は停止されているのが通常である。冷凍機を昼夜運転して、昼間は野菜類を真空冷却し、その際野菜類から蒸発した水分を槽に貯留しておき、夜間は前記冷凍機の運転により前記槽の水を冷却して野菜類の保冷を行うシステムが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、主圧縮要素と副圧縮要素を有する圧縮機において、容量制御運転（冷媒流量を少なくする運転）の際の圧縮機の断熱効率が低下する問題の解決策として、冷凍サイクルの負荷が小さく冷媒流量を減じるときは、前記副圧縮要素と主圧縮要素が直列に連結されるように二方弁と逆止弁を配設した容量制御冷凍サイクルが開示されている。（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特公昭６０―３６５４８号公報
【特許文献２】
特開昭５９―１５０９９１号公報
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１の開示は、冷凍機に関しては単に従来の冷凍機を昼夜運転することであり、前記特許文献２の開示では、冷凍サイクルの負荷が低いときに２つの圧縮要素を直列に連結して所謂２段圧縮機として運転するが、多段で圧縮して圧縮比を大きくするのが目的ではなく、容量制御することを目的としており、低圧段である副圧縮要素の理論押のけ量は高圧段である主圧縮要素の理論押のけ量の０．５〜１．５倍としている。したがって、通常の圧縮比を高めるための多段圧縮機ではない。
【０００６】
ところで、近年産業用プロセスの温度が著しく低下し、特に食品業界においては解凍時の脂肪の溶出防止その他の品質保持の面から要求される冷凍温度が−３０℃以下が殆んどであり、特にマグロ等の高価格食品においては冷凍保存温度は−５０℃〜−６０℃と大幅に低くなっている。そして、このような低い冷凍温度を得ようとすると１段圧縮機では圧縮機の効率が低くなるので２段圧縮機等の多段圧縮機が用いられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
食品工場における冷凍庫に使用される冷凍機は昼間の生産時のみ運転され、夜間は運転されずに静止している、つまり夜間は遊休施設となっている。冷凍温度が低いほど圧縮機の所要圧縮比は高くなる。夜間に冷凍機を運転して冷熱を冷熱蓄熱槽に蓄熱する場合、冷熱蓄熱槽の水を冷却するには前記した昼間の生産時に必要とされるほどの低温は必要ではない。昼間には高い圧縮比で強力な冷凍能力を発揮できる多段運転を行い、夜間には多い台数を低い圧縮比で運転して大量の冷熱を蓄熱槽に蓄熱することにより、昼夜運転によって冷凍機の稼働率を高めてランニングコストの節減を図るのに適する多段圧縮機を提供するのが本発明の目的の１つである。昼夜とも高い圧縮比で運転すると、圧縮機の寿命日数は短くなる。従来のように、昼間は所要の高い圧縮比の圧縮機を運転し、夜間は別の低い圧縮比の圧縮機を運転するように別々の圧縮機を用意することなく、本発明の多段圧縮機を用いて、昼間は２段圧縮の高圧縮比で強力な冷凍運転を行い、夜間には単段圧縮運転に切り替えて冷熱を製造して蓄熱し、該冷熱を昼間に必要とされる冷房や冷水製造に使用する、冷凍・冷却システムを提供することが本発明の他の目的である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、同一芯を有する軸上に雄・雌ロータ対からなる２つの圧縮段を設けたスクリュー式多段圧縮機において、低圧段の吐出口と高圧段の吸入口が切替弁を介して接続通路で接続され、該接続部で分岐する吸入通路の上流側に逆止弁を設けてなり、前記切替弁の切り替えにより２段圧縮機として或は各圧縮段が夫々独立の単段圧縮機として機能することを特徴とするスクリュー式多段圧縮機を提案する。
【０００９】
前記切替弁により、低圧段の吐出口を高圧段の吸入口に連通させた場合は、低圧段吸入口から吸入された流体は該低圧段で圧縮されてその吐出口から吐出され、高圧段の吸入口に進むが、高圧段吸入口には逆止弁が設けられていて吸入管側へは進めないので高圧段に吸入されて圧縮され、流体は２段圧縮される。前記切替弁により低圧段吐出口と高圧段吸入口との連通を遮断して、吸入管から低圧段に吸入された流体は低圧段で圧縮して外部へ吐出し、吸入管から高圧段に吸入された流体は高圧段で圧縮して外部へ吐出するようにすれば、低圧段と高圧段とはそれぞれ独立の２台の単段圧縮機として機能することになる。
【００１０】
また、２段圧縮機は、低圧段圧縮機と高圧段圧縮機を連結する中間ケーシングと、該中間ケーシング内で低圧段雄ロータ軸の吸入側軸端部と高圧段雄ロータ軸の吐出側軸端部とを軸方向はフリーで回転を伝えるカップリングと、前記低圧段雄ロータ軸の吸入側に設けられた低圧段主バランスピストンと、それよりも軸端側に設けられた前記主バランスピストンの外径よりも小径の副バランスピストンと、これら主、副バランスピストンの外周が微小間隙で嵌合する固定スリーブと、前記高圧段雄ロータ軸の吸入側に設けられた高圧段バランスピストンと、前記低圧段雄ロータ軸の大気開放側（即ち駆動側）に設けた軸封装置とを含み、高圧段圧縮機は軸封装置を備えない構成とするのがよい。
【００１１】
スクリュー圧縮機では、吸入圧力と吐出圧力との圧力差でロータの吐出側から吸入側へのスラスト力が発生し、該スラストはスラスト軸受けで支えるのであるが、該スラスト力を軽減してスラストベアリングの寿命の延長を図るために、バランスピストンを設けて油圧により吸入側から吐出側へのスラスト力を発生させることが行われる。前記吸入側方向へのスラスト力を発生させる流体差圧は、二段圧縮運転時と単段圧縮運転時で低圧段圧縮機において大きく異なる。二段圧縮運転時の差圧は低圧段圧縮機で約０．３Ｍｐａ、高圧段圧縮機で約１．２Ｍｐａであり、この場合低圧段圧縮機ではスラスト力は小さく、バランスピストンによりカウンタースラストを発生させるまでもなくスラスト軸受けで十分に支持することができる。単段圧縮運転時の差圧は約１．１Ｍｐａであり、スラスト軸受けの寿命を延ばすためにバランスピストンによるカウンタースラスト力が必要になる。
【００１２】
また、吐出側のケーシングカバーであるベアリングヘッドから外部に露出する雄ロータ軸の大気開放側即ち駆動側には軸封装置が設けられるのが通常である。本発明の多段圧縮機では、低圧段吸入側のケーシングカバーであるサクションカバーと高圧段吐出側のケーシングカバーであるベアリングヘッドが中間ケーシングで結合され、低圧段雄ロータ軸吸入側軸端部と高圧段雄ロータ軸吐出側軸端部とが回転のみを伝えるカップリングで連結され、高圧段雄ロータ軸の駆動側軸端部は前記中間ケーシング内にあるので、該高圧段雄ロータ軸駆動側には軸封装置を設けずに、その分全長の短縮を図っている。
【００１３】
前記の流体差圧から、請求項２に記載の多段圧縮機を２段圧縮機として機能させる場合は、高圧段バランスピストンには圧力油を供給し、低圧段主、副バランスピストン間には圧力油を供給しない構成とするのがよい。また、請求項２に記載の多段圧縮機を単段圧縮機として機能させる場合は、前記した差圧の実情から、高圧段、低圧段のバランスピストンに圧力油を供給するのがよい。
【００１４】
請求項２記載の構成の場合、夫々の圧縮段を単段圧縮機として機能させるように運転する場合は、高圧段圧縮機は従来の構成のバランスピストンにより吸入側から圧縮側へのスラスト力を発生させるが、低圧段圧縮機は、前記主バランスピストンと副バランスピストンの間の空間に油圧を供給して吸入側から吐出側へのスラスト力を発生させる。従来構成のバランスピストンは、バランスピストンと吸入側軸端部のカバーとの間に形成されるバランスピストン室に油圧が供給されるが、本発明の構成では、主バランスピストンと外径が該主バランスピストンよりも小さい副バランスピストンと両者の外径に微小間隙で嵌合する固定スリーブにより形成される空間がバランスピストン室として機能するものである。
【００１５】
また、前記多段圧縮機を２段圧縮機として機能させる場合は高圧段ロータ室には潤滑油の噴出を行わないように構成する。２段圧縮の場合は低圧段のロータ室に噴出された潤滑油は低圧段で圧縮された流体とともに高圧段に入って高圧段ロータの潤滑を行う。なお、各圧縮段を独立の単段圧縮機として機能させる場合は、低圧段、高圧段のロータ室共に潤滑油を噴出させる。
【００１６】
本発明による多段圧縮機を使用する冷凍・冷却システムは、圧縮機、油分離器、放熱器（凝縮器）、蒸発器からなる蒸気冷凍サイクルの回路の圧縮機に請求項１或は２に記載の多段圧縮機を用い、前記蒸発器は直列接続された第１の蒸発器と第２の蒸発器とからなり、冷媒を前記第１、第２の蒸発器のいずれか一方をバイパスさせる切替弁を設け、前記第１の蒸発器は冷熱蓄熱槽に配設して例えば前記多段圧縮機を単段の２台の圧縮機として運転して冷熱蓄熱を行い、第２の蒸発器は冷凍庫に配設して前記多段圧縮機を−３０℃以下の低温に対応する２段圧縮機として運転して所要の冷凍を行い、前記冷熱蓄熱槽の冷熱は所要の場所に供給する循環回路を設けた構成とする。
【００１７】
この様な構成により、低圧段吐出口と高圧段吸入口とを連通させて圧縮機を多段圧縮機として機能させて、放熱器（凝縮器）を出た冷媒を第１の蒸発器の蒸発器をバイパスさせて第２の蒸発器に導き、該第２の蒸発器は冷凍庫のエアクーラに配設して該冷凍庫を極低温（−３０〜−６０℃）に冷却し、或は低圧段吐出口と高圧段の吸入口との連通を遮断して各圧縮段を夫々単独の複数台の圧縮機として機能させて、放熱器（凝縮器）を出た冷媒を第１の蒸発器に導いて第１の蒸発器はバイパスさせ、前記第２の蒸発器は冷熱蓄熱槽に配設して槽内の冷却媒体、例えば水を冷却するように切り替えることができる。したがって、冷凍庫での冷凍負荷がない時間帯に冷熱蓄熱槽に冷熱を蓄熱しておき、槽内のシャーベット状の氷水を所要の時間帯に所要の個所に設けられたエアクーラ或は熱交換器に導いて冷熱を利用することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載される寸法、材質、形状、その相対位置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００１９】
図１は本発明の実施例に係わるスクリュー式２段圧縮機の１実施例の主要構成を示す縦断面図であり、図２は図１における低圧段のバランスピストン部の局部拡大図である。図３は本発明の実施例に係わるスクリュー式２段圧縮機の他の実施例の主要構成を示す縦断面である。図４は本発明の実施例に係わるスクリュー式２段圧縮機を用いた冷凍・冷却システムの実施例で、前記２段圧縮機を本来の２段圧縮機として機能させた場合の冷媒の流れを示すブロック図であり、図５は前記２段圧縮機の各段を夫々独立の圧縮機として機能させた場合の冷媒の流れを示す冷凍・冷却システムのブロック図である。
【００２０】
図１は本発明の実施例に係わるスクリュー式単機２段圧縮機の主要構成を示す縦断面図であり、スクリュー式圧縮機そのものはよく知られたものであるので、簡単な説明に留める。図１において、Ａは２段圧縮機の低圧段、Ｂは高圧段である。高圧段Ｂは、低圧段Ａで圧縮された流体をさらに圧縮するので低圧段Ａよりも押しのけ容量は小さくしてある。５１は低圧段Ａの雄ロータ、５２は高圧段Ｂの雄ロータ、５３は低圧段雄ロータの吸入側軸に設けられた主バランスピストン、５６は副バランスピストン、５７は固定スリーブ、５４は高圧段雄ロータ５２の吸入側軸に設けられたバランスピストンである。５５は両段の雄ロータ軸を同芯に連結し軸方向はフリーで回転力のみを伝えるカップリングである。６１は低圧段Ａのサクションカバーで図には現れない吸入口が設けられ、６２は低圧段のベアリングヘッドで吐出口６２ｂが設けられている。６３は高圧段Ｂのサクションカバーで吸入口６３ａが設けられている。６４は高圧段Ｂのベアリングヘッドで図には現れない吐出口が設けられている。該高圧段ベアリングヘッド６４は中間ケーシング７８を介して前記低圧段サクションカバー６１に結合されている。両雄ロータ５１、５２は低圧段雄ロータ５１の吐出側から図においては右方に延びた軸端側が図示しない駆動機に連結されて駆動される。
【００２１】
低圧段Ａの吐出管７３と高圧段Ｂの吸入分岐管７２は連結管７５で連結され低圧段Ａの吐出管７３との連結部に三方切替弁４が設けてある。図には現れていない低圧段Ａの吸入口には吸入分岐管７１が接続され、図には現れない高圧段Ｂの吐出口には吐出管７４が接続される。６は逆止弁である。前記三方切替弁４が低圧段Ａの吐出口６２ｂと高圧段Ｂの吸入口６３ａを連通する切替え位置の場合は、図中実線矢線で示すように、低圧段Ａで圧縮された流体は連結管７５を通って高圧段Ｂに吸入され、高圧段の吐出管７４に吐出される。その際、高圧段の吸入分岐管７２へは逆止弁６によって阻止されているので逆流しない。即ち、圧縮機は２段圧縮機として機能する。
【００２２】
各段を独立の圧縮機として機能させる場合は、前記三方切替弁４を切り替えると、図中破線矢線で示すように、低圧段Ａの吸入分岐管７１を通って吸入された流体は低圧段Ａで圧縮されて吐出管７３に吐出され、一方、高圧段Ｂの吸入分岐管７２から吸入された流体は高圧段Ｂで圧縮されて吐出管７４を通って吐出される。図１では切替弁４は三方弁としているが、連結管７５と低圧段吐出管７３にニ方弁を設けてもよい。
【００２３】
図２に拡大して示すように、低圧段Ａ雄ロータの吸入側軸５１ａに設けられた主バランスピストン５３と副バランスピストン５６の外周は夫々固定スリーブ５７の対応する内周に微小間隙で嵌合している。該固定スリーブ５７は前記低圧段サクションカバー６１に固定されている。前記主、副バランスピストンは軸５１ａに夫々キー止め５３ａ、５６ａされている。５２ａは高圧段Ｂ雄ロータ５２の吐出側軸である。軸５１ａ、５２ａの軸端部には外周にスプラインを設けたスペーサ５５ａ、５５ｂがキー止め５５ｃ、５５ｄされ、これらのスプラインにカップリング５５の内径スプラインが嵌合して両軸を連結する。５５ｅ，５５ｆはカッププリング５５の移動を止めるスナップリングである。低圧段のバランスピストン部はこのように構成されているので、主、副バランスピストン間の空間Ｓ２に圧力pの油を供給すると、該圧力ｐにより吐出側へ（π／４）×（Ｄ１ ２−Ｄ２ ２）×ｐのスラスト力が作用し、吐出側と吸入側との圧力差による吸入側へのスラスト力を軽減する。
【００２４】
２段圧縮機として機能させる場合は、低圧段圧縮機での吐出側と吸入側の流体差圧は小さく、スラスト軸受けで十分に支えることができるので、低圧段のバランス油室には圧力油を供給しないようにする。
【００２５】
図３は前記２段圧縮機を本来の２段圧縮機として機能させた場合の本発明に係わる冷凍・冷却システムにおける冷媒の流れを示すブロック図で、この場合の冷媒の流れは太線で示されている。同図において、１０は本発明の実施例に係わるスクリュー式２段圧縮機１を用いる冷凍装置であり、３０は冷凍庫３１、空調を要する作業空間３２、冷水を使用する作業空間３３等の作業場を示し、４０は冷熱の蓄熱部を示す。
【００２６】
前記スクリュー式２段圧縮機１は、同軸芯上に設けられた低圧段２と高圧段３からなり、モータ２５で駆動される。低圧段２の吐出口は、切替弁４を介して、高圧段３の吸入口へ連通するように、或は高圧段３との連通を遮断して油分離器１１に連通するように切り替えることができる。高圧段３の吐出口は油分離器１１に管路で接続されている。また、２段圧縮機１の吸入側の管路は低圧段２の吸入口と高圧段３の吸入口に分岐され、高圧段３の吸入側には逆止弁６が設けられている。
【００２７】
低圧段２に吸入された冷媒蒸気は該低圧段２で圧縮された後、前記切替弁４を通って高圧段３に吸入されてさらに圧縮されて油分離器１１に送出される。また、低圧段２で圧縮された冷媒が吸入される高圧段３の吸入口の圧力は低圧段２の吸入圧力よりも高いので、前記逆止弁６が閉鎖されて高圧段３吸入口から低圧段吸入口に冷媒が還流することはない。このようにして２段圧縮されて高圧段３から吐出された冷媒蒸気は、前記油分離器１１で潤滑油を分離され、放熱器（凝縮器）１２で冷却されて凝縮し膨張弁１３で絞られて圧力が低下して液状体とガス状体が併存する冷媒が三方弁２２を通って蒸発器（エアクーラ）１４に導かれ、冷媒はここの蒸発管内で蒸発してファン１４ａで吹き付けられる空気を冷却し、蒸発した冷媒は三方弁２３を通って低圧段２に吸入される。以上は２段圧縮機１が２段圧縮を行って、冷凍庫３１を−３０℃〜−６０℃にもなる極低温に冷却する場合である。
【００２８】
なお、前記放熱器１２には水ポンプによって冷却水が供給され、冷媒を冷却して凝縮させ、該放熱器１２を出た水は冷却塔１６に導かれて大気により冷却された後再び放熱器１２に供給される。前記油分離器１１で分離された潤滑油は、オイルクーラ１５で冷却され油ポンプ１８を介して圧縮機１の各部に給油２１される。給油個所は、ＭＳが低圧段のメカニカルシール給油、ＬＪが低圧段軸受け給油、ＬＩがインジェクション給油（ロータ室へ噴出）、ＢＰがバランスピストン室給油、ＨＪが高圧段軸受け給油、ＵＬが容量制御弁給油である。なお、２段圧縮機として機能させる場合には、高圧段ロータ室へのインジェクションは行わず、各段を単独の単段圧縮機として機能させる場合には、低圧段、高圧段ともにロータ室への潤滑油噴出を行う。さらに、図１の実施例の場合には、２段圧縮機として機能させる場合には低圧段のバランスピストン室即ち低圧段主、副バランスピストン間の空間には給油を行わない。前記オイルクーラ１５には前記放熱器１２に供給される冷却水が分岐されて供給され、潤滑油を冷却した水は冷却塔１６に送られて冷却される。三方弁１９は前記オイルクーラ１５をバイパスする潤滑油の流量を調節することによってオイルクーラを通る潤滑油の流量を調節し圧縮機に供給される潤滑油の温度を調節する。２０は圧縮機１に供給される潤滑油の流量を調節する可変絞り弁である。
【００２９】
図４は前記２段圧縮機の低圧段及び高圧段を夫々独立した圧縮機として機能させた場合の本発明に係わる冷凍・冷却システムにおける冷媒の流れを示すブロック図で、この場合の冷媒の流れは太線で示されている。同図における各機器の構成は図３における三方切替弁４の代わりにニ方弁５ａ，５ｂが設けられていること以外は図３と同様であるので、符号は説明に関係するもののみに限り他は省略する。なお、二方弁５ａ，５ｂは２個で図３における三方切替弁４と同じ機能を果たすものである。図４においては、二方弁５ａは閉鎖され、二方弁５ｂが開かれた状態である。したがって、低圧段２と高圧段３は夫々冷媒を吸入し、夫々の圧縮比で圧縮して前記油分離器１１に送る。
【００３０】
即ち、各圧縮段は夫々独立した圧縮機として機能する。両段から吐出された冷媒蒸気の圧力は油分離器１１で潤滑油が分離されて放熱器（凝縮器）１２に導かれて凝縮され、膨張弁１３での絞りにより圧力が低下して液状態とガス状態が併存する冷媒が三方弁２２で冷熱蓄熱槽４１内の蒸発管内で蒸発して該蓄熱槽４１内の水を冷却し冷熱が蓄熱される。前記蓄熱槽４１内の蒸発管を出た冷媒は三方弁２３を通って２段圧縮機１の低圧段２及び高圧段３に吸入される。
【００３１】
前記冷熱蓄熱槽４１で冷却された水は、必要に応じて（冷凍室３１を冷却中であっても）水ポンプ４２により工場空調用のエアクーラ３４や冷却プロセス用に所要とされる冷却媒体を冷却するための熱交換器３５に送られて所要の冷却を行い蓄熱槽４１に還流する。なお、蓄熱槽４１内の水はブライン等水以外の冷却媒体であってもよいことは勿論である。
【００３２】
前記冷熱蓄熱槽４１内の冷却媒体を冷却するためには、冷凍機の冷媒蒸発温度をそれほど低くする必要はないので、各圧縮段を夫々独立の単段の複数の圧縮機として機能するように切り替えて運転することによって、従来のように冷熱蓄熱用に別途大型の単段圧縮機を設ける必要がなくなる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記述されるような効果を奏する。
多段圧縮機を本来の多段圧縮機として高圧縮比が得られるように運転する場合と、各圧縮段を夫々単独の圧縮機として機能させる場合とに切り替えることができるので、１台の多段圧縮機で必要に応じて目的に合った運転を行うことができる。
【００３４】
低圧段雄ロータ吸入側軸と高圧段雄ロータ吐出側軸とを中間ケーシング内で連結し、高圧段雄ロータ吐出側軸には軸封装置を設けず、低圧段雄ロータ吸入側軸には主バランスピストンとともに副バランスピストンを設ける構成としたので、多段圧縮機の全長を短縮することができる。
【００３５】
昼間は本来の２段圧縮機として機能させて極低温の冷凍庫の負荷に応じた運転を行い、夜間は夫々の圧縮段を単段圧縮機として機能するように切り替えて冷熱蓄熱用に運転して、蓄熱された冷熱を昼間の所要個所に冷熱源として供給することができるので、冷凍設備の稼働率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例に係わるスクリュー式２段圧縮機の1実施例の主要構成を示す縦断面図である。
【図２】 図１における低圧段のバランスピストン部の局部拡大図である。
【図３】 本発明の実施例に係わるスクリュー式２段圧縮機を用いた冷凍・冷却システムの実施例で、前記２段圧縮機を本来の２段圧縮機として機能させた場合の冷媒の流れを示すブロック図である。
【図４】 前記２段圧縮機の各段を夫々独立の圧縮機として機能させた場合の冷媒の流れを示す冷凍・冷却システムのブロック図である。
【符号の説明】
１ スクリュー式２段圧縮機
２ 低圧段
３ 高圧段
４ 三方切替弁（切替弁）
５ａ，５ｂ ニ方弁
６ 逆止弁
１１ 油分離器
１２ 放熱器（凝縮器）
１３ 膨張弁
１４ 蒸発器（エアクーラ）
１５ オイルクーラ
１６ 冷却塔
１８ 油ポンプ
１９、２２、２３ 三方弁
（２０ 可変絞り弁）
３４ エアクーラ
３５ 熱交換器
４１ 冷熱蓄熱槽
４２ 水ポンプ
５１ 低圧段雄ロータ
５２ 高圧段雄ロータ
５３ 主バランスピストン
５４ バランスピストン
５５ カップリング
５６ 副バランスピストン
５７ 固定スリーブ
６１ 低圧段サクションカバー
６３ 高圧段サクションカバー
６２ 低圧段ベアリングヘッド
６４ 高圧段ベアリングヘッド
７１、７２ 吸入分岐管
７３、７４ 吐出管
７５ 連結管
７８ 中間ケーシング
Claims (5)
- 同一芯を有する軸上に雄・雌ロータ対からなる２つの圧縮段を設けたスクリュー式多段圧縮機において、低圧段の吐出口と高圧段の吸入口が切替弁を介して接続通路で接続され、該接続部で分岐する吸入通路の上流側に逆止弁を設けてなり、前記切替弁の切り替えにより２段圧縮機として或は各圧縮段が夫々独立の単段圧縮機として機能することを特徴とするスクリュー式多段圧縮機。
- 低圧段圧縮機と高圧段圧縮機を連結する中間ケーシングと、該中間ケーシング内で低圧段雄ロータ軸の吸入側軸端部と高圧段雄ロータ軸の吐出側軸端部とを軸方向はフリーで回転を伝えるカップリングと、前記低圧段雄ロータ軸の吸入側に設けられた低圧段主バランスピストンと、それよりも軸端側に設けられた前記主バランスピストンの外径よりも小径の副バランスピストンと、これら主、副バランスピストンの外周が微小間隙で嵌合する固定スリーブと、前記高圧段雄ロータ軸の吸入側に設けられた高圧段バランスピストンと、前記低圧段雄ロータ軸の大気開放側（即ち駆動側）に設けた軸封装置とを含み、高圧段圧縮機は軸封装置を備えない構成としたことを特徴とする請求項１記載のスクリュー式多段圧縮機。
- 前記多段圧縮機を２段圧縮機として機能させる場合は低圧段主、副バランスピストン間には圧力油を供給しない構成としたことを特徴とする請求項２記載のスクリュー式多段圧縮機。
- 前記多段圧縮機を２段圧縮機として機能させる場合は高圧段ロータ室には潤滑油の噴出を行わない構成としたことを特徴とする請求項１記載のスクリュー式多段圧縮機。
- 圧縮機、油分離器、放熱器（凝縮器）、蒸発器からなる蒸気冷凍サイクルの回路の圧縮機に請求項１或は２に記載の多段圧縮機を用い、前記蒸発器は直列接続された第１の蒸発器と第２の蒸発器とからなり、冷媒を前記第１、第２の蒸発器のいずれか一方をバイパスさせる切替弁を設け、前記第１の蒸発器は冷熱蓄熱槽に配設し第２の蒸発器は冷凍庫に配設し、前記冷熱蓄熱槽の冷熱を所要の場所に供給する循環回路を設けてなることを特徴とする冷凍・冷却システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002318528A JP3966547B2 (ja) | 2002-10-31 | 2002-10-31 | 多段圧縮と単段圧縮に切り替え可能なスクリュー式多段圧縮機とそれを用いた冷凍・冷却システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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