JPH0460348A - スクリュー冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、スクリュー圧縮機の圧縮過程に、中間冷却冷
媒を注入するエコノマイザサイクルを備えたスクリュー
冷凍装置に関する。

（従来の技術） 従来、エコノマイザサイクルを備えたスクリュー冷凍装
置としては、例えば実開昭５５−１０００７９号公報に
記載され、かつ、第５図に示したごとく、スクリューロ
ータ（ａ）と、このロータ（ａ）を駆動させるモータ（
ｂ）とをもったスクリュー圧縮機（Ａ）を備え、該圧縮
機（Ａ）の冷媒吐出側に、凝縮器（Ｂ）と中間冷却器（
Ｃ）及び蒸発器（Ｄ）をそれぞれ冷媒配管（Ｅ）を介し
て接続すると共に、この冷媒配管（Ｅ）における凝縮器
（Ｂ）の出口側に、膨張弁（Ｆ）と前記中間冷却器（Ｃ
）を経て前記ロータ（ａ）の圧縮過程途中に至る注入通
路（Ｇ）を設け、前記凝縮器（Ｂ）を通過して中間冷却
器（Ｃ）で熱交換された中間冷却冷媒の一部を、前記注
入通路（Ｇ）を介して前記圧縮要素（ａ）に注入するよ
うにしたものが提案されている。

（発明が解決しようとする課題） 所で、以上のスクリュー冷凍装置において、前記モータ
（ｂ）の冷却は前記蒸発器（Ｄ）からの吸入ガスによっ
て行われるのであるが、前記エコノマイザサイクルを使
用した運転時には、前記モータ（ｂ）の負荷が増大し、
モータ動力が増大するが、吸入ガス量は変わらないため
、前記モータ（ｂ）のコイル温度が上昇することになり
、この結果、運転条件によっては、前記モータ（ｂ）に
常設する保護用サーモ（Ｈ）が作動して、前記圧縮機（
Ａ）の運転が停止されてしまい、それだけ前記冷凍装置
の運転範囲が狭くなる問題があった。即ち、前記エコノ
マイザサイクルの使用時、前記凝縮器（Ｂ）での凝縮温
度（Ｔｃ）と、前記蒸発器（Ｄ）での蒸発温度（Ｔｅ）
との関係が、第４図に点線で示した運転条件を越えると
前記モータ（ｂ）のコイル温度が上昇することから、前
記サーモ（Ｈ）が作動し、前記圧縮機（Ａ）の運転が停
止されてしまい、エコノマイザサイクルを使用しない場
合に比較して、前記冷凍装置の運転範囲が狭くなるので
ある。

即ち、蒸発温度（Ｔｅ）、換言すると蒸発温度相当飽和
圧力が所定値において、凝縮温度（Ｔｃ）、換言すると
凝縮温度相当飽和圧力が高くなり、層低差圧が所定値を
越えるとモータ（ｂ）の負荷が増大してモータ動力が増
し、この結果、エコノマイザサイクルを使用することに
よりモータ動力が増大すること＼相俟って、エコノマイ
ザサイクルを使用しない場合の運転可能範囲に比較して
、より低い高低差圧条件での運転が不能となり、それだ
け運転限界が狭くなるのである。

本発明は、モータのコイル温度が、モータ保護用サーモ
の設定温度に近づいたとき、つまり、高低差圧が一定以
上の差圧になったとき、前記モータを冷却してフィル温
度を下げることにより、前記モータを継続して運転でき
ることに着目して発明したもので、目的は、中間冷却冷
媒を用いてモータ冷却を行う場合の能力ダウンを最小に
できながら、エコノマイザサイクルを用いる場合の運転
範囲を、エコノマイザサイクルを用いない場合と同様の
運転範囲に拡大できるスクリュー冷凍装置を提供する点
にある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明では、スクリュー圧
縮機（１）の圧縮過程に、中間冷却冷媒を注入するエコ
ノマイザサイクルを備えたスクリュー冷凍装置において
、前記中間冷却冷媒の注入通路（８）に、前記スクリュ
ー圧縮機（１）のモータ室（１ｃ）に開口する分岐路（
９）を設けると共に、この分岐路（９）の途中に、前記
圧縮機（１）の吸入側圧力と吐出側圧力との差圧が一定
以上の高差圧となったときに開くバイパス弁（１０）を
設けたことを特徴とするものである。

（作用） エコノマイザサイクルを使用した運転時に、前記圧縮機
（１）の吸入側圧力と吐出側圧力との差圧が一定以上の
高差圧となったとき、前記バイパス弁（１０）が開動作
され、前記注入通路（８）から圧縮機（１）の圧縮過程
途中に注入される液ガス混合状態の中間冷却冷媒一部が
、前記分岐路（９）を介して前記モータ室（１ｃ）へと
注入され、このモータ室（１ｃ）内のモータが冷却され
て、その保護用サーモが作動することなく、前記圧縮機
（１）の運転が継続され、冷凍装置の運転範囲が拡大さ
れる。即ち、エコノマイザサイクルを使用した運転時に
、前記モータ室（１ｃ）に中間冷却冷媒を常時注入する
場合は、前記冷凍装置の能力はダウンするのであるが、
前記モータ室（１ｃ）には、前記圧縮機（１）の吸入側
圧力と吐出側圧力との差圧が一定以上の高差圧となった
ときにのみ、前記中間冷却冷媒を注入するようにしたか
ら、冷凍Ｂｉｔの能力ダウンを最小限に抑えながら、エ
コノマイザサイクルを用いない場合と同じ運転範囲に拡
大できるのである。

（実施例） 第１図はスクリュー冷凍装置の配管系統図を示しており
、図中、（１）はスクリュー圧縮機であって、密閉ケー
シング（１ａ）内に、モータ（１ｂ）をもったモータ室
（１ｃ）と、前記モータ（ｌｂ）で回転駆動されるスク
リューロータ（ｌｄ）等をもった圧縮室（ｌｅ）と、該
圧縮室（１ｅ）の冷媒吐出側に設けられる油分離室（１
ｆ）とを形成しており、前記圧縮機（１）の冷媒吐出側
に、凝縮器（２）、中間冷却器（３）、膨張弁（４）及
び蒸発器（５）を冷媒配管（６）を介して接続し、前記
圧縮機（１）のスクリューロータ（１ｄ）で圧縮された
冷媒を、同図の実線矢印で示したような経路で循環させ
て、冷凍運転を行うようにしている。

また、前記冷凍装置には、次のように構成するエコノマ
イザサイクルを備えている。即ち、前記冷媒配管（６）
における凝縮器（２）の出口側に、中間膨張弁（７）と
前記中間冷却器（３）とを経てスクリューロータ（１ｄ
）の圧縮過程途中に至る注入通路（８）を設け、前記凝
縮器（２）を通過した液冷媒の一部を、第１図点線矢印
のように、前記中間冷却器（３）に導入して、該中間冷
却器（３）を通り、前記蒸発器（５）に供給する液冷媒
と熱交換して、該冷媒を過冷却し、また、前記中間冷却
器（３）で熱交換し、液ガス混合状態となった中間冷却
冷媒を、前記注入通路（８）を介して前記圧縮機（１）
における圧縮過程部に注入するようにし、冷凍装置の能
力を向上できるようにしたものである。尚、同図中、（
７ａ）は前記中間膨張弁（７）の感温筒、（７ｂ）は均
圧ラインで、吐出ガスの過熱度を例えば２５°Ｃに調整
するように設定している。又、（１ｇ）は前記モータ（
１ｂ）のコイル温度を検出して一定以上の温度に達した
とき前記圧縮機（１）の運転を停止させる保護用サーモ
である。

しかして以上のスクリュー冷凍装置において、前記注入
通路（８）に、該注入通路（８）から分岐して前記モー
タ室（ＩＣ）の対向部位に開口される２つの分岐路（９
）（９）を設けると共に、この各分岐路（９）の途中に
、前記圧縮機（１）の吸入側圧力と吐出側圧力との差圧
が一定以上の高差圧となったときに開く自己判断形のバ
イパス弁（１０）（１０）を介装させたのである。

具体的には、第２図で明らかにしたごとく、前記圧縮機
（１）におけるケーシング（１ａ）の壁部に、前記スク
リューロータ（１ｄ）の中間部位に前屈中間冷却冷媒を
注入させる中間注入ボート（１１）を形成して、該中間
注入ボー）（１１）に、前記ケーシング（１ａ）の壁部
を経て前記モータ（１ｂ）が内装されるモータ室（１ｃ
）へと至る前記分岐路（９）を設けると共に、この分岐
路（９）の途中で前記ケーシング（１ａ）の壁部に弁室
（１２）を形成して、該弁室（１２）内に高低差圧で作
動される環杖の連通溝（１０ａ）をもったスプール形式
のバイパス弁（１０）を摺動自由に配設する。また、前
記弁室（１２）におけるケーシング（１ａ）の外部側に
形成される低圧室（１２ａ）を、前記モータ室（１ｃ）
に第１通路（１３）を介して連通ずると共に、この低圧
室（１２ａ）に、前記バイパス弁（１０）を、後記する
高圧室（１２ｂ）の方向に付勢するばね（１５）を設け
て、このばね（１５）を、前記ケーシング（１ａ）の外
部側に螺着する調整体（１４）によりばね圧を調整可能
に構成する一方、前記弁室（１２）におけるケーシング
（１ａ）の内部側に高圧室（１２ｂ）を設け、この高圧
室（１２ｂ）に前記中間注入ポー）（１１）を迂回して
高圧ガス域例えば、前記油分離室（１ｆ）に連通ずる第
２通路（１６）を接続するのである。

前記バイパス弁（１０）は、前記バネ（１５）による付
勢力と、前記モータ室（１ｃ）から前記弁室（１２）の
低圧室（１２ａ）に導入される低圧側圧力（蒸発圧力）
と、前記高圧ガス域から高圧室（１２ｂ）に導入される
高圧側圧力（凝縮圧力）との差圧に基づき開閉制御させ
るのであって、前記高圧室（１２ｂ）の高圧側圧力と前
記低圧室（１２ａ）の低圧側圧力との差圧が所定差圧以
上になったとき、前記バイパス弁（１０）を開動作させ
、つまり、前記連通溝（１０ａ）を前記分岐路（９）に
連通させて、該分岐路（９）を開放させるのである。ま
た一方、前記低圧及び高圧室（１２ａ）（１２ｂ）に作
用する高低圧力の差圧が所定差圧以下の場合には、前記
バイパス弁（１０）を閉動作させ、つまり、その連通溝
（１０ａ）を前記分岐路（９）と非連通状として、該分
岐路（９）を閉鎖するのである。

また、前記バイパス弁（１０）を開閉制御する前記低圧
及び高圧室（１２ａ）（１２ｂ）に作用させ、前記バイ
パス弁（１０）を動作させる差圧は、前記バイパス弁（
１０）の受圧面積とばね圧とで設定するのであって、前
記エコノマイザサイクルを用いた運転時における運転限
界の最大差圧（第４図に示した（ハ）点）を基準として
設定するのである。

しかして、前記バイパス弁（１０）を動作させる動作差
圧は、前記バイパス弁（１０）を、前記した自己判断形
に構成する場合、運転条件が変わっても一定となるが、
自己判断形を用いないで、例えば、差圧検出器を用い、
この差圧検出器の検出結果で電磁弁を開閉制御する場合
でもほと一定に設定するのであって、この動作差圧ライ
ンを第４図に描くと、１点鎖線のようになる。尚、第４
図における横軸の蒸発温度の値に対し縦軸の凝縮温度の
値は、は炉１対４の関係にあり、このため、前記差圧ラ
インは、点線で示した従来例による運転限界ラインと不
平行となっているが、高低差圧は一定となっている。

しかして、前記バイパス弁（１ｏ）は、以上の如く設定
する動作差圧をもとに、前記高低差圧がこの動作差圧を
越えるとき開動作し、前記した中間冷却冷媒が前記モー
タ室（１ｃ）に注入され、モータ（１ｂ）の冷却が行わ
れるのである。

次に、以上の構成とした冷凍装置の作用について説明す
る。先ず、前記エコノマイザサイクルを用いた運転時で
、前記弁室（１２）の低圧及び高圧室（１２ａ）（１２
ｂ）に導入される低圧及び高圧側圧力の差圧が、運転限
界の最大差圧を基準として設定される前記動作差圧に達
していない場合には、第２図に示したように、前記バイ
パス弁（１０）が閉動作される。又、前記弁室（１２）
の低圧及び高圧室（１２ａ）（１２ｂ）に導入される低
圧及び高圧側圧力の差圧が、前記動作差圧に至ったとき
には、第３図で示したように、前記バイパス弁（１０）
が開動作され、前記注入通路（８）から中間注入ポート
（１１）を介して前記スクリューロータ（１ｄ）に注入
される液ガス混合状態の中間冷却冷媒一部が、前記分岐
路（９）を介して前記モータ室（１ｃ）へと注入され、
このモータ室（１ｃ）内のモータ（１ｄ）が冷却されて
、その保護用サーモ（１ｇ）を作動させることなく、前
記圧縮機（１）の運転が継続され、冷凍装置の運転範囲
が拡大される。

即ち、以上のエコノマイザサイクルを用いた運転時に常
時中間冷却冷媒を前記モータ室（１ｃ）に注入するので
なく、前記弁室（１２）の低圧及び高圧室（１２ａ）（
１２ｂ）に導入される低圧及び高圧側圧力の差圧が、前
記設定差圧に達したときにのみ、前記分岐路（９）から
中間冷却冷媒が注入されるため、前記モータ室（１ｃ）
に中間冷却冷媒を常時注入することによる冷凍装置の能
力ダウンを最小にできながら、前記中間冷却冷媒の注入
によるモータ（１ｂ）の冷却により運転範囲の拡大が可
能となるのである。

しかして、第４図において、点線斜線で囲まれる領域（
ロ）は、前述したように、前記保護用サーモ（１ｇ）の
作動で、前記圧縮機（１）の運転が停止されたのである
が、本発明では、前記圧縮機（１）の高低差圧が前記設
定差圧となったとき、前記バイパス弁（１０）の開動作
で、前記注入通路（８）から圧縮機（１）の圧縮過程途
中に注入される液ガス混合状態の中間冷却冷媒の一部が
、前記分岐路（９）を介して前記モータ室（ＩＣ）へと
注入され、このモータ室（１ｃ）内のモータ（１ｂ）が
冷却されて、前記サーモ（１ｇ）が作動することなく、
前記圧縮機（１）の運転が継続されるのであって、エコ
ノマイザサイクルを用いない場合と同様、前記領域（ロ
）を包含する同図実線で囲まれる広い領域（イ）での運
転が可能となるのである。

以上説明した実施例では、前記バイパス弁（ｌＯ）を自
己判断形として、前記圧縮機（１）のケーシング（１ａ
）に埋め込むように設けたが、前記ケーシング（１ａ）
とは別個に形成してもよいし、また、前記したように自
己判断形とする以外差圧検出器を用いこの差圧検出器の
検出結果で動作する電磁弁を用いてもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のスクリュー冷凍装置では
、スクリュー圧縮機（１）の圧縮過程に注入される中間
冷却冷媒の注入通路（８）に、前記圧縮機（１）のモー
タ室（１ｃ）に開口する分岐路（９）を設けると共に、
この分岐路（９）の途中に、前記圧縮機（１）の吸入側
圧力と吐出側圧力との差圧が一定以上の高差圧となった
ときに開くバイパス弁（１０）を設けたから、エコノマ
イザサイクルを使用する場合、簡単な構成で、モータの
冷却が行えると共に、中間冷却冷媒によるモータ冷却は
、高差圧時にのみ行い、モータ冷却による能力ダウンを
最小にできながらエコノマイザサイクルを用いない場合
と同じ運転範囲に拡大できるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるスクリュー冷凍装置の配管系統
図、第２図は同要部の拡大断面図、第３図は同作動状態
を示す断面図、第４図は冷凍装置の運転領域を示す図、
第５図は従来例を示す冷凍配管図である。 （１）Φ・・φ・スクリュー圧縮機 （１ｃ）　−・ （８）　・　−・ （９）　・　１ （１０）　・　・

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）スクリュー圧縮機（１）の圧縮過程に、中間冷却冷
   媒を注入するエコノマイザサイクルを備えたスクリュー
   冷凍装置において、前記中間冷却冷媒の注入通路（８）
   に、前記スクリュー圧縮機（１）のモータ室（１ｃ）に
   開口する分岐路（９）を設けると共に、この分岐路（９
   ）の途中に、前記圧縮機（１）の吸入側圧力と吐出側圧
   力との差圧が一定以上の高差圧となったとき開くバイパ
   ス弁（１０）を設けたことを特徴とするスクリュー冷凍
   装置。