JPS59219664A

JPS59219664A - スクリユ−冷凍機

Info

Publication number: JPS59219664A
Application number: JP9455783A
Authority: JP
Inventors: 元　雅樹
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1983-05-27
Filing date: 1983-05-27
Publication date: 1984-12-11

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】本発明はスクリュー圧縮機と熱交換器などで構成される
冷凍装置の容量制御装置に関するものである。

第１図は従来例の冷凍機に用いられるスクリュー圧縮機
の制御図である。負荷の冷水またはブラインの配管／中
に備える温度センサーによ！ｌｌ負荷を検知し、源度詳
１節器３はＩＫ　Ｉｌ＋！Ｉ楼デの力性電流を導いて電
動機９の電流２８１Ｍ節する電流調節器ダ全介して容量
制御装置出力することにより油圧サーボシリンダ６を制御してそ
のピストンロンド端に’＋ｎＮえるスライド弁７を移動
させ吸込み冷媒用・金増沖させる。１Ｅ動機りにより駆
動される圧＃ｉ機は互に平行二軸を中心で回転し外周に
丸雌のねじが互にかみ合う雄両１：ロータをケーシング
中に’ｊ６ｉｊえるスクリュー圧縮機ｊである。

温度センサーにより検知にした温度が殻ず温度より高匹
徒き、温度調節器３は信号ｆ芥ｆｉｆ制御装置ｊに送り
、答月制御装置Ｓはスクリュー圧縮機ｇのサーボシリン
ダ基によりスライド弁７を左行させて吸込冷媒ガスｆ　
Ｊ９）加させる。温度センサーにより検知にした温度が
股、定温度よＶ俄いとき、温度調節器Ｊは各−１を制、
御装％ｉ　ｓに信号♀送り、サーボシリンダ基によりス
ライド弁７を右行させてスクリュー圧縮機ｔの吸込冷奸
−ガス？−減少させる。電流訓節器ｌＩは電動機９が過
負荷の場合は電動機９が甥負荷である信号を発して容量
制御装＃Ｊ′を優先して制御し、スライド弁りゲアンロ
ードの右方向に移動して１に動機負荷ケ下げる。

従来この柚の装置は上述したようにスクリュー圧縮機の
スライド弁を油圧ピストンにより連わ１；的に移動させ
よって負荷を制御していた。そのため以下の問題点があ
った。

（１）小番匍ヌクリュー圧縮機では０Ｎ−ＯＦＦ運転も
しくはθ％〜５０％〜ｉｏｏ％の段階切換で十分である
にもか＼わらず第１図で説明したような連続制御を行っ
ている。

（コ）　スクリュー圧縮機はスライド弁を圧縮機ケーシ
ング内に収納するため、構造が複雑になる。

（３）　　スクリュー圧縮機の＃進上移動するスライド
弁を円滑に作動させ効率低下をきたさないよう、スライ
ド弁、油圧ピストン及びそれを収部するケーシングなど
のｆｉ＃　ｑｔｒ加工をよぎなくされている。

（リ　スクリュー圧縮機の吐出す、１の連続ηｊＩＩ御
を行々うためのコントローラ＠　ｊｉｌＪ御弁、配管な
ど市価な制御機構が必要である。

（ｊ）　　これらの結果、小容開のスライド弁を（Ｉｆ
ｆｉえるスクリュー圧縮機自体を安価に供給小米ない。

本発明はスライド弁を備えないスクリュー圧縮機の容部
、制御を行い得る冷保装置を提供すること全目的とする
。

不発［ｌｌＪはスクリュー圧盤１１（陵、〜二召白［）
乞、蒸発暑汁などで冷凍サイクルヶ行うように佑成され
た冷凍装置において凝縮器と蒸発器間の冷媒配・１′中
に過冷却器を設け、凝輻した液冷媒ｆ；Ｉ：過冷却させ
ると共に液玲媒の一部を中間圧力で＃発きせ。

中間圧力で蒸発させた一部冷媒をスクリュー圧縮機の圧
縮空間に開口した中間口に尋人する一方、該中間口と圧
縮機吸入口を自動弁を介して連通ずる通路を設けたスク
リュー圧縮イ幾を用いた冷凍装置である。

以下０本発明の６実施例を図面に従って説明する。

第一図はスクリュー圧縮機の雌ロータを含む縦断面図で
ある。

ロータケーシング／ｌ内に平行に、かつ軸間距離がその
直径よりも小なる如く互に重なり合って設けられた二個
の円筒状ボアの中に、それぞれ前記ボア軸分中心に回転
可能に支えられて互に噛み合う雄ロータ（不図示）と雌
ロータ／４と’ｔ　（＋ｉｉｆえ、前記ロータケージジ
グ／ｌには前記ボアの両端に前記ボア軸に直角な吸入側
端壁１３及び吐出側端壁ジグを備え、咳吸入側端壁及び
吐出側端壁にはそれぞれ端壁吸入口／！ｒ及び端壁吐出
ロアロ％さらに前記雄Ｓ雌四−夕を支承する軸受／り（
ｋロータ用軸受は不図示）を嵌入した吸込ケーシング／
ｇと吐出ケーシング／９を固定して餉えた上、更に吐出
ケーシング／デには雌ロータ／ａの側から圧縮空間に通
ずる中間口コ／が設けてあり、更に吸込ケーシング／ｌ
には補助吸込ロー２が設けである。中間口２／と補助吸
込０．２．２は自ＩＮ）弁４３を介して；］ｊ＋じてい
る。そして中間口２１と自動弁、２３間の配管から後述
の過冷却器へ配管されている。

ｖ、３図は第２図に示すようなスクリュー圧縮機を用い
た冷凍機を示す爽施別の７０−シートである。第３図を
第１図のモリエル線図をも参照して説明する。先ず１０
０％狽荷状ｊルの場合についてのべる。自動弁コ３は閉
じている。第３図に示される電動機デによりなへ動され
るスクリュー圧縮機（符号ｉｏ）から圧縮して吐出口１
６から吐出された圧縮された冷媒は第り図ａに示され、
過熱状態である。該冷媒は油分ＦＪ器コ５で油を分離さ
れ、逆止弁ａ６を介して凝靴Ｉ？！、÷２７に送られ、
冷却水により冷却され、降温し、第グ図すにてｆ＠和蒸
気となり、更に冷却され第り図Ｃにて液化され、凝縮器
コアから送り出される。そして分岐管継手λｇにて一方
は配管コ９によりそのま＼過冷却型３θ中の熱交検器の
被冷却側へ送り込まれ、一部の冷媒液は配肯３／により
自動弁３コを介して膨張弁３３で、第亭図Ｃから第りレ
Ｉｄの如く０．Ｒ圧され、過冷却器３θに送り込まれる
。そして配管、２ｑより送られた犬？τｌ（分の冷媒液
を更に冷却して第１図ｄから第り図ｅの如く蒸発昇温す
る。そして配管Ｓコ９から過冷却器３０に入った冷媒液
は第り図Ｃから第弘図ｆに示すように過冷却され膨張弁
ＪＩＩにて膨張し、圧力Ｐを低下して第グ図ｆの状態か
ら第グ図ｇの状態となり蒸発器３ｊにて負荷の冷水又は
プラインを冷却して第ｑ図ｇから第１Ｉ　（’４　ｈの
ようにエンタルピ１（ｒ−増加させる。そして逆止弁Ｊ
Ａ’ｌＨ介してスクリュー圧縮機／。

の吸入口１５に吸込まれる。スクリュー圧イｒ白機／θ
では１吸入ｉｔ’ｌｌより吐出側に進むにつれて昇圧し
て冷媒ガスは圧ツバエンタルピを共に増加する。そして
配昔３／から過冷却器３０に入り蒸発昇温した第ｑ図ｅ
の冷媒ガスは逆止弁３７′ｆ介してスクリュー圧縮機の
中間口コ／に吸込まれる。そＬ７て１砂入口１５と中間
０．２／で吸込まれた冷媒ガスは共に圧縮され第ダ図ａ
で示される状！μとなり吐出される。

上述の冷凍機室における中［１４１Ｄ　、２　／の位（
？′ｔけスクリュー圧縮１（％１０の吸込圧力Ｐｓと吐
出圧力ＰＤの中間圧力ＰＭ　？生ずる位１１１であれば
理論的に０１能である。そして上１１−冷凍サイクルに
おいて中間圧力ｐＭ　が小さいときは冷凍りｊｒ牛は増
大１−るが、中間圧縮空１ｊ、ｉ　Ｖこ４１−人された
圧和１什手Ｎｉ′が増大・丈る。中間圧力ＰＭが太きい
ときは冷凍効果の増加がわずかで能力を増せな１ハ。実
Ｎ・ｉＫＪ：るＶＣ中間口２／における圧力がＰＭ＝、
％ｒＰ、ＸＰ、　　となる位置の近わｊに中間ロコ／を
１３ト１０するのが望ましい。然し過冷却して全１’ｉ
　？：工の場合と後述の部分負性で自動弁２３ケバイパ
スさ一欧る場合の中間圧力ＰＭの（ｉＥ＋を基量して中
間圧力１）Ｍは定める必要がある。

次に７ハ％負荷程度の運転についてのべる。

全負荷近傍を除く部分負荷の場合は自！ＩＩＩＪ弁３．
２は閉じている。７０％負荷の場合は自動弁２３は閉じ
ている。冷媒ガス性スクリュー圧４　杷ゾＯ→油分馴器
−３→逆止弁、２６→献籟１器コアと進み、第７図にお
いてＢ　−＋　ｂ−＋　（と状態変化１シ１、凝縮器、
２７において冷却きれて液化する。そして過冷却器で過
冷却されないまま膨張弁３グにより膨張して第ｔ（≧７
ＩＣから第ぐ図ｇ′の状態に移り圧力を下げ気化して温
度を下げる。そして蒸発器３ｊにて冷水もしくはプライ
ンから熱を奪って仕小を行ない、第ダ図ｇ′の状態から
、第７図りの過り、゛δ熱蒸気状態となる。蒸発昇温し
た冷媒ガスは連止ブｆ３／、を介してスクリュー圧縮機
１０Ｋ吸込まれ昇圧、昇温しで第７図りの状態から第グ
図ａの状態となる。

次にグθ％負荷程度の運転についてのべる。

この場合は、自Ｔ１１Ｊｌ弁コ３は開き、自動弁３ａは
閉じる。梃ってスクリュー圧縮４３３）　／　ｏの畝入
口／Ｓから中間目２／までは圧縮されないから吐出容ｉ
Ａ−は減少する。スクリュー圧縮機ＩＱを吐出きれた冷
媒ガスはスクリュー圧縮機、２ダ→油分離器コ５−＋　
％止弁コロ→凝縮器コアと進み、スクリュー圧納（θ１
０にて圧縮された冷媒ガスは第７図においてａ　−ｂ　
−ｃ　、！：ｇ化する。そして凝縮器、２７を出た冷媒
Ｍはル゛・・胆弁３グにて膨＋１１已して圧力を低下さ
せ湯度降下し、卯ダ図Ｃから第り図ｇ′の状態となる。

そしてか弁型３ｊにて冷水もしくはプラインを冷却し、
第ダ図ｇ′から第７図りの状態に移、！１１．スクリュ
ー圧縮機コｌの吸入口／ｊから吸込まれ、中間圧力まで
昇圧し７ｃ伶媒ガスリ：中間目λ／から吐出され自ｊ１
１．ｌｌ弁コ３全通して補助吸込口ココにて吸入ロア５
を流れる冷媒に合流する。スクリュー圧縮機１０中の中
間０．２／から吐出口／６まで昇圧昇温して叱参図りか
ら第を図ａの状態となる。

このグ０％部分負荷において吐出圧力ＰＤを第１図ａと
したが吐出圧力ＰＤ　　は１００％狛荷とか７０％負荷
のように自動弁λ３が閉じている状態と異なり冷媒ガス
は吐出餐、ｈ１：が少く７０％負荷と同様な冷凍サイク
ルを画くが冷媒循扇ｈ１は小さい。

ここで部分負荷時の中間圧力ＰＭが小さいときは差圧が
小さいため、バイパスガス−ひが（Ｔ、Ｖ、少しスクリ
ュー圧縮機ｌθに対する容＋ｊ！、’　ｆＵ！ｄ　ｊｌ
に也ｈ１テが満たされない。中間圧力ＰＭが太きいとき
は差圧が大き過ぎ、バイパス量が適正以上となりバイパ
スガスの再圧縮に要する動力が増大する。

かかる全１自行と部分負荷を行うと第亭図に示″ｊよう
に冷凍〃１果Δｉ　（Ｋｃ　ａ／／Ｋｇ　）は過冷却ケ
行った全負荷運転時はｇ−ｈ間で示されるΔｉ２であり
、過冷却を行わない冷凍サイクルではΔ１１である。Δ
１２／　Ｊ　ｉ　ｓ　＝　ｉ、　／−／　、　Ｑ程度で
ある。

各運転状態に対応する自動弁の状態を示すと次表のとお
りである。

ここで０％ロードのとき社起動時のスクリュー圧縮機ｌ
θの負荷を減少させるため４ｔ０％負荷と同じ状に−に
目脂１弁コ、７，３．２を置く。

このような自動弁コ３，３コの開閉は手動で斬１ない得
るが負荷の冷水又はブラインのＤ　Ｉｆｆ　（蒸発器に
対する入口温度も゛しくに出口温１ｊｊあるいは両者の
温度差）又は、負荷の冷水又はブラインの流搦（もしく
は負荷の冷水又はブラインの循環ケ行うモータ負荷、可
変ポンプの制徊１吊）又は圧縮機吸込圧力ｆ杵出して行
うように４１・ｉ成する。

尚中間口の形状は雌ロータの歯ｒｌＪ、＋：　ｒ）狭く
してこの圧縮借問が連通しない形状が良い。なんとなれ
ばロータケーシング外周に１；１１０した場合にはロー
タ歯先の巾はｏ、　ｓ　ｍｍ稈度でスリット中をいくら
狭＜　Ｌ、ても瞬９合う空間Ｋまたがって開口すること
になり、ガスバイパスによる１１１１常運転ｎ６の動力
ロスが太きいからである。そしてｌ３１１０面積を広く
とるため雌ロータの外周の６断面形状に合せた長穴がよ
い。

６自動弁は実施例では電磁弁を使用したが電動弁などア
クチュエータ付開閉弁でもよい。

本発明はスクリュー圧縮（渋の吸入口と吐出口の間にお
いて吸入圧、吐出圧の中間圧力となる部分に中間口を訴
けたスクリュー圧縮機Ｓ凝縮器、蒸発器などで（１４成
するスクリュー冷凍機として、αを縮型と然発器間の冷
媒配管中に過冷却器ｆ！−設け、凝だ）ｉ器出口から液
冷媒の一部を過冷却器用の自動弁を介して該過冷却器を
通じてスクリュー圧縮４穀の中間口に戻すようにすると
共に、スクリュー圧縮器の吸入口と中間ロケバイパス用
の自動弁を介して連結したから。

（１）最大ｙ段階の容邦、制御（負荷１００％、７０％
、ダθ％、θ％）ができる。

圧Ｊ４ｒｉ機単独でも最大ダ段階、袂数台の圧締機を使
用すれば、はぼ連続制御に近い制御特性がイ（１られる
。

（，２）制御系が簡略化される。

比し１１％積分などの動作機能をそなえた高価なコント
ローラと油圧を制御する制御弁などが不要となった。

（３）　　スライド弁及び油圧ピストンを省略して。

圧縮機のｆｌＩ、造をきめて簡易化でき、駆動部分が減
り圧縮機の信頼性を高めることができる。

−また駆動用油圧配管の省略を含めた圧縮椿の小型化簡
素化によＶ５部品点数が少くなり。

ケーシングの形状が簡単となＶ、生産性が増し、コスト
ダウンにもなる。

（＋）　　圧縮機中間口従来から実施されている中間吸込用ボートを利用し、吐
出ボートとして中間圧力ガスを低圧側にバイパスさせる
機能分兼ねさせることで多目的ボートとして利用できる
。

侶　し１而のｆｉｔｉ単な説明第１図は従来例のスクリュー圧縮機の制餌１装（ｈ“の
７０−シート、第一図は本発明のスクリュー圧縮機の実
施例の縦萌ｉｎｊ図、第３図は本発明のスクリュー冷凍
機の実施例の７０−シート。

第を図は本発明の作用をｉｉ５？明するモリエルん１図
である。

／・・・冷水配管又はブラインの耐層　コ・・・湖１朋
センザ　Ｊ・・・温度調節器　グ・・・奄流訓顛器　Ｓ
・・・容量制御装置Ｍ゛６・・・サーボシリンダ　７・
・・スライド弁　ざ・・・スクリュー圧縮書　９・・・
’＋！１’　１ｉｉｆｔ　懺ＩＯ・・・スクリュー圧棺
ト：フ／／・・・ロータケーシング　／コ・・・雌ロー
タ　／Ｊ、／’Ｉ・・・端壁／３・・・吸入口　１６・
・・吐出口　１７・・・軸受／ざ・・・吸込ケーシング
　／９・・・吐出ケーシング−／・・・中間口　、２コ
・・・補助吸込口　コ３・・・自１弁　　岬揮フｍポ巳
外　　　　　二°　　　　−５・・・油分離器２Ａ・・
・逆止ｆｐ　　２７・・・凝縮器　２ｇ・・・継手λデ
・・・配管　３０・・・過冷却器　３／・・・配管・・
・自動弁　３．３．３’ｌ・・・膨１ｆｔ、、弁　３ｓ
・・・蒸発器３６・・・逆止弁。

特韮山４ｒｊ人　抹式会社荏原参作加代理人豹井　−部

Claims

【特許請求の範囲】

ｌ　スクリュー圧縮機、凝縮器、蒸発器などで構成され
る冷凍イ幾において、スクリュー圧縮機は吸入口と吐出
口の中間に吸入圧力と吐出圧力の中間圧力を呈する中間
口會備え　１ｊｆｉ縮器と蒸発器間の冷媒配管中に過冷
却器ｆ設け、凝縮器出口から過冷却器へ弁を介して一部
冷媒を導いて中間圧力で蒸発させるように配管し、過冷
却器からスクリュー圧縮機の中間口へ配管する一方、ス
クリュー圧縮機の中間口と吸入口＊＊＊介して連通した
スクリュー冷凍機。