JPH0820137B2 - スクリュー冷凍装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、スクリュー冷凍装置、詳しくは、スライド
弁をもち、容量制御可能としたスクリュー圧縮機と、凝
縮器及び蒸発器とを備えたスクリュー冷凍装置に関す
る。

（従来の技術） この種スクリュー冷凍装置において、冷媒をスクリュ
ー圧縮機の吸入側ガスを閉じ込んだ後の圧縮過程途中に
注入して、エコノマイザーサイクルを形成するようにし
たものは、第５図に示したように、凝縮器（Ｂ）と蒸発
器（Ｃ）との間に中間膨張タンク（Ｄ）を設け、この膨
張タンク（Ｄ）を、中間膨張弁（Ｅ）を介して前記凝縮
器（Ｂ）に連通させると共に、前記膨張タンク（Ｄ）の
ガス域を、中間吸入管（Ｆ）を介して圧縮機（Ａ）の中
間吸入ポート（Ｇ）に接続したものが知られている。

所が、前記圧縮機（Ａ）を、例えばスライド弁を用い
該スライド弁の移動により容量制御可能とした冷凍装置
においては、前記スライド弁を移動して小容量運転に制
御する場合、前記中間吸入ポート（Ｇ）部の圧力が吸入
側圧力に近くなるため、エコノマイザーサイクルの中間
圧が低下し、前記膨張タンク（Ｄ）から蒸発器（Ｃ）へ
冷媒が流れなくなり、部分負荷時には制御が困難になる
問題が生ずるのである。

このような問題点を解決するため、遠心力によって液
圧を発生させこの液圧により膨張タンクから蒸発器へ過
冷却液を流通させ得るようにしたものが、例えば、特開
昭58−210446号に開示されているように提案されてい
る。この冷凍装置は、第６図に示したように、スクリュ
ー圧縮機（Ａ）の吐出側に接続する凝縮器（Ｂ）の出口
側に貯留タンク（Ｈ）を、更に該貯留タンク（Ｈ）の出
口側に膨張弁（Ｉ）を介して蒸発器（Ｃ）を接続して、
該蒸発器（Ｃ）を前記圧縮機（Ａ）の吸入側に接続する
一方、前記膨張弁（Ｉ）の出口側に三方弁（Ｊ）を設け
ると共に、前記圧縮機（Ａ）の先端部に、該圧縮機
（Ａ）で回転されるロータ（Ｋ）を内装するハウジング
（Ｌ）を設けて、前記膨張弁（Ｉ）から前記ハウジング
（Ｌ）に送られる液−ガス混合冷媒を遠心力により液と
ガスに分離し、分離したガス冷媒を導管（Ｍ）を介して
前記圧縮機（Ａ）の吸入圧と吐出圧の中間圧が存在する
部位に設けたポート（Ｎ）に送るようにしたエコノマイ
ザーサイクルを形成し、また、液冷媒を加圧して前記蒸
発器（Ｃ）に送るようにしたものである。尚、（Ｐ）は
前記圧縮機（Ａ）に接続したモータである。

（発明が解決しようとする課題） ところで、このスクリュー冷凍装置においては、中間
圧が吸入圧に近くなる小容量運転時前記ロータ（Ｋ）の
回転による遠心力により、前記ハウジング（Ｌ）に送ら
れた液冷媒が加圧されて、蒸発圧力より高圧にできるか
ら、この液圧により過冷却された液冷媒を前記蒸発器
（Ｃ）に流すことができるのであるが、前記三方弁
（Ｊ）や前記ロータ（Ｋ）及び該ロータ（Ｋ）を内装す
るハウジング（Ｌ）等を別に設ける必要が生じ、冷凍装
置全体の構造が複雑になるし、また、前記ロータ（Ｋ）
で液冷媒を撹拌するのであるから、抵抗が増大し、圧縮
機性能を低下させる問題もあった。

本発明は以上のような問題に鑑みてなしたもので、そ
の目的は、中間膨張タンクを用いてエコノマイザーサイ
クルを構成しながら、簡単な構成で、大容量運転時にお
けるエコノマイザー能力を低下させずに小容量運転時で
も中間膨張タンクから液冷媒を蒸発器に流せ、安定した
運転が行えるようにする点である。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は、スライド弁
（17）をもち、容量制御可能としたスクリュー圧縮機
（１）と、凝縮器（２）及び蒸発器（３）とを備えたス
クリュー冷凍装置において、前記凝縮器（２）の出口側
に、中間膨張弁（６）を介装した液管（５）を介して中
間膨張タンク（４）を接続し、該タンク（４）を低圧膨
張弁（８）を介して前記蒸発器（３）に接続すると共
に、前記タンク（４）のガス域に開口する中間吸入配管
（10）を前記圧縮機（１）のケーシング（11）に設ける
中間吸入通路（18）に接続する一方、前記スライド弁
（17）に、大容量運転時前記中間吸入通路（18）を前記
ケーシング（11）における圧縮室（15）に連通させる大
径通路（19）と、小容量運転時前記中間吸入通路（18）
を前記圧縮室（15）に連通させる小径通路（20）とを設
けたのである。

（作用） 小容量運転時において、前記スライド弁（17）に設け
た前記小径通路（20）を介して前記中間吸入配管（10）
を圧縮機（１）の圧縮室（15）に連通させることによ
り、前記小径通路（20）がガス冷媒の流通抵抗となり、
前記中間吸入通路（18）に連通する前記タンク（４）の
ガス域の圧力を前記圧縮機（１）の吸入圧より高くでき
る。この結果、この差圧を利用して前記タンク（４）に
おける液域の液冷媒を前記蒸発器（３）に流すことがで
きる。従って、前記圧縮機（１）の中間圧と吸入圧との
差圧がなくなる小容量運転時でも前記中間膨張タンク
（４）の液域から液冷媒を蒸発器（３）に流すことがで
き、大容量運転時は勿論、小容量運転時でもエコノマイ
ザーサイクルを利用しながら、前記蒸発器（３）におい
て液冷媒を蒸発させることができる。

（実施例） 第４図は、スクリュー冷凍装置における配管系統を概
略的に示したもので、スクリュー圧縮機（１）の吐出側
には凝縮器（２）を、また、吸入側には蒸発器（３）を
接続すると共に、前記凝縮器（２）と前記蒸発器（３）
との間に中間膨張タンク（４）を介装し、前記凝縮器
（２）と前記中間膨張タンク（４）とを接続する液管
（５）には中間膨張弁（６）を介装すると共に、前記中
間膨張タンク（４）と前記蒸発器（３）とを接続する液
管（７）には低圧膨張弁（８）を介装して、前記凝縮器
（２）で液化する冷媒を前記中間膨張タンク（４）を介
して前記蒸発器（３）に流入させ、該蒸発器（３）で蒸
発したガス冷媒を前記圧縮機（１）に戻るように循環さ
せている。又、前記中間膨張タンク（４）のガス域を、
前記圧縮機（１）の圧縮過程途中部位に設ける中間吸入
ポート（９）に連通の中間吸入通路（18）に、中間吸入
配管（10）を介して接続し、前記中間膨張タンク（４）
から中間吸入ガス冷媒を前記中間吸入配管（10）及び中
間吸入通路（18）を介して前記中間吸入ポート（９）に
注入するエコノマザーサイクルを形成する。

前記スクリュー圧縮機（１）は第１図に示したように
ケーシング（11）内にねじ（12）をもったスクリュー
（13）を回転可能に支持すると共に、該スクリュー（1
3）の両側には前記ねじ（12）と係合するゲートロータ
（14）（14）を回転可能に設けて、前記スクリュー（1
3）と各ゲートロータ（14）（14）との係合によりガス
冷媒を圧縮する圧縮室（15）を形成している。又前記ね
じ（12）の山頂を気密状に取り囲む前記ケーシング（1
1）の内面には、二つの摺動溝（16）（16）を設けて、
これら溝（16）（16）に摺動自在にスライド弁（17）を
配置し、該スライド弁（17）をロッドを介して制御装置
（図示しない）に連動し、この制御装置の動作により摺
動させて前記圧縮機（１）の容量制御運転が行えるよう
にしている。

また、前記ケーシング（11）の内面には前記中間吸入
ポート（９）を開口させると共に、前記中間吸入配管
（10）に連通する中間吸入通路（18）を前記スライド弁
（17）（17）の摺動溝（16）（16）を横断するように設
けて、前記中間吸入ポート（９）に連通させると共に、
前記スライド弁（17）に、第３図に示したように大径通
路（19）と小径通路（20）とを設け、大容量運転時には
第１図に示すように大径通路（19）を介して、また、例
えば70％容量以下の小容量運転時には第２図に示すよう
に小径通路（20）を介してそれぞれ前記中間吸入通路
（18）を前記中間吸入ポート（９）に連通できるように
構成するのである。

更に詳記すると、第３図に示すように、前記スライド
弁（17）における円弧状の摺動面側には、スライド方向
に延びる底の浅い入口側及び出口側の第１凹状溝（21）
と入口側及び出口側の第２凹状溝（22）とを設けて、第
１凹状溝（21）には前記中間吸入通路（18）とほゞ同じ
大きさの大径通路（19）を、また、第２凹状溝（22）に
は前記中間吸入通路（18）より小径で抵抗を発生させる
小径通路（20）をそれぞれ開口させ、容量制御のため前
記スライド弁（17）が何れの位置に摺動しても、前記中
間吸入通路（18）から供給される中間吸入ガスが、前記
入口側凹状溝（21,22）から、前記大径通路（19）又は
小径通路（20）を経て、前記出口側凹状溝（21,22）か
ら前記中間吸入ポート（９）を介して前記ケーシング
（11）内に形成される前記圧縮室（15）に注入できるよ
うに構成するのである。

次に以上のように構成した実施例のスクリュー冷凍装
置の作用を説明する。

先ず、前記凝縮器（２）から前記液管（５）を流れる
冷媒は、前記中間膨張弁（６）により一部気化し、ガス
−液混合冷媒となってフラッシュしながら前記タンク
（４）に流入する。そして、大容量運転時には第１図に
示すように前記スライド弁（17）に設けた前記大径通路
（19）が前記中間吸入通路（18）に連通し、該大径通路
（19）を介して前記中間吸入通路（18）が前記中間吸入
ポート（９）に連通するのであって、前記中間膨張タン
ク（４）のガス域からガス冷媒は前記中間吸入通路（1
8）及び大径通路（19）を介して前記中間吸入ポート
（９）から前記圧縮室（15）における圧縮過程途中に注
入される一方、前記タンク（４）の液冷媒は、該タンク
（４）の下部に接続した前記液管（７）を流れて前記低
圧膨張弁（８）で膨張し、そして前記蒸発器（３）にて
蒸発して前記圧縮機（１）に吸入される。

しかして、小容量運転時には第２図に示すように前記
スライド弁（17）に設けた前記小径通路（20）が前記中
間吸入通路（18）に連通し、この小径通路（20）を介し
て前記中間吸入通路（18）を前記中間吸入ポート（９）
に連通するのであって、前記中間膨張タンク（４）のガ
ス域からガス冷媒は前記中間吸入通路（18）及び小径通
路（20）を介して前記中間吸入ポート（９）から前記圧
縮室（15）における圧縮過程途中に注入され、エコノマ
イザーサイクルを利用できるのである。このとき、前記
小径通路（20）がガス冷媒の流通抵抗となるから該小径
通路（20）に前記中間吸入配管（10）を介して連通する
前記タンク（４）の圧力は前記圧縮機（１）の吸入圧、
換言すると、前記蒸発器（３）の蒸発圧力より高くな
り、前記タンク（４）の液域の液冷媒は、この圧力差に
よって該タンク（４）の下部に接続した前記液管（７）
から前記蒸発器（３）に流れるのである。

尚、以上の実施例では、前記スライド弁（17）に底の
浅い凹状溝（21）（22）を設けたが、前記スライド弁
（17）を摺動自在に支持する）前記各摺動溝（16）（1
6）に形成してもよいのである。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、スライド弁
（17）をもち、容量制御可能としたスクリュー圧縮機
（１）と、凝縮器（２）及び蒸発器（３）とを備えたス
クリュー冷凍装置において、前記凝縮器（２）の出口側
に、中間膨張弁（６）を介装した液管（５）を介して中
間膨張タンク（４）を接続し、該タンク（４）を低圧膨
張弁（８）を介して前記蒸発器（３）に接続すると共
に、前記タンク（４）のガス域に開口する中間吸入配管
（10）を前記圧縮機（１）のケーシング（11）に設ける
中間吸入通路（18）に接続する一方、前記スライド弁
（17）に、大容量運転時前記中間吸入通路（18）を前記
ケーシング（11）における圧縮室（15）に連通させる大
径通路（19）と、小容量運転時前記中間吸入通路（18）
を前記圧縮室（15）に連通させる小径通路（20）とを設
けたから、小容量運転時、前記スライド弁（17）に設け
た前記小径通路（20）を介して前記中間吸入通路（18）
を圧縮機（１）の圧縮室（15）に連通させることによ
り、前記小径通路（20）がガス冷媒の流通抵抗となり、
前記中間吸入通路（18）に連通する前記タンク（４）の
ガス域の圧力を前記圧縮機（１）の吸入圧より高くでき
る。この結果、この差圧を利用して前記タンク（４）に
おける液域の液冷媒を、前記蒸発器（３）に流し蒸発さ
せることができる。従って、安価な中間膨張タンクを用
いながら、しかも、簡単な構成の追加により前記圧縮機
（１）の中間圧と吸入圧との差圧がなくなる小容量運転
時でも前記中間膨張タンク（４）の液域から液冷媒を蒸
発器（３）に流し、安定した運転ができるのであり、ま
た大容量運転時に抵抗が生ずることはないので能力が低
下することもないのであって、大容量運転時は勿論、小
容量運転時でもエコノマイザーサイクルを利用した冷凍
運転が可能となるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のスクリュー冷凍装置の要部断面図、
第２図は同作動図、第３図はスライド弁の展開図、第４
図はスクリュー冷凍装置の概略配管系統図、第５図及び
第６図は従来例を示す説明図である。 （１）……スクリュー圧縮機 （２）……凝縮器 （３）……蒸発器 （４）……中間膨張タンク （５）……液管 （６）……中間膨張弁 （８）……低圧膨張弁 （10）……中間吸入配管 （11）……ケーシング （15）……圧縮室 （17）……スライド弁 （18）……中間吸入通路 （19）……大径通路 （20）……小径通路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スライド弁（17）をもち、容量制御可能と
   したスクリュー圧縮機（１）と、凝縮器（２）及び蒸発
   器（３）とを備えたスクリュー冷凍装置において、前記
   凝縮器（２）の出口側に、中央膨張弁（６）を介装した
   液管（５）を介して中間膨張タンク（４）を接続し、該
   タンク（４）を低圧膨張弁（８）を介して前記蒸発器
   （３）に接続すると共に、前記タンク（４）のガス域に
   開口する中間吸入配管（10）を前記圧縮機（１）のケー
   シング（11）に設ける中間吸入通路（18）に接続する一
   方、前記スライド弁（17）に、大容量運転時前記中間吸
   入通路（18）を前記ケーシング（11）における圧縮室
   （15）に連通させる大径通路（19）と、小容量運転時前
   記中間吸入通路（18）を前記圧縮室（15）に連通させる
   小径通路（20）とを設けたことを特徴とするスクリュー
   冷凍装置。