(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリュロータを駆動するモータのモーターケーシングと一体的に形成したローターケーシングに上記スクリュロータを収容し、上記スクリュロータの上記モーターケーシング側の端部に形成された吸込口がこの吸込口の上記モーターケーシング側の開口部を介して上記モーターケーシング内の空隙部に連通し、この空隙部からの冷媒ガスを吸込み、圧縮する半密閉型スクリュ圧縮機の他に、少なくとも凝縮器、膨張弁および蒸発器を含む閉じた冷媒循環流路を備えるとともに、この冷媒循環流路の内の上記凝縮器と上記膨張弁との間の部分から分岐させた冷媒液を上記ローターケーシングとは反対側の上記モーターケーシングの端面に形成した液インジェクションホールから上記モーターケーシング内に導く液インジェクション流路を備えたスクリュ式冷凍装置において、上記液インジェクションホールを、上記モータにおけるロータの軸心に対して上記開口部が位置する側とは反対側に位置するように形成したことを特徴とするスクリュ式冷凍装置。
【請求項２】
スクリュロータを駆動するモータのモーターケーシングと一体的に形成したローターケーシングに上記スクリュロータを収容し、上記スクリュロータの上記モーターケーシング側の端部に形成された吸込口がこの吸込口の上記モーターケーシング側の開口部を介して上記モーターケーシング内の空隙部に連通し、この空隙部からの冷媒ガスを吸込み、圧縮する半密閉型スクリュ圧縮機の他に、少なくとも凝縮器、エコノマイザ、第１膨張弁および蒸発器を含む閉じた冷媒循環流路を備えるとともに、この冷媒循環流路の内の上記エコノマイザと上記第１膨張弁との間の部分から分岐し、第２膨張弁を経て、上記冷媒循環流路のエコノマイザ内の部分とは別個に、かつ熱交換可能にこのエコノマイザを通り抜け、上記スクリュ圧縮機の圧縮機本体内の冷媒ガス圧縮空間部に至るエコノマイザ流路と、上記第２膨張弁の一次側或いは二次側にて分岐させた冷媒液を上記ローターケーシングとは反対側の上記モーターケーシングの端面に形成した液インジェクションホールから上記モーターケーシング内に導く液インジェクション流路とを備えたスクリュ式冷凍装置において、上記液インジェクションホールを、上記モータにおけるロータの軸心に対して上記開口部が位置する側とは反対側に位置するように形成したことを特徴とするスクリュ式冷凍装置。
【請求項３】
上記空隙部の内、上記モーターケーシングとステータとの間における空隙部の断面を、上記軸心に対して上記開口部が位置する側よりも上記液インジェクションホールが位置する側の方が大きくなるように形成したことを特徴とする請求項１または２に記載のスクリュ式冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、循環する冷媒を吸込む前にスクリュロータ駆動用モータ内に導き、モータを冷却する半密閉型スクリュ圧縮機を用いたスクリュ式冷凍装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図５および６に示す半密閉型スクリュ圧縮機を用いたスクリュ式冷凍装置が公知である。この冷凍装置は、このスクリュ圧縮機２１の他に、少なくとも図示しない凝縮器、膨張弁および蒸発器を含む閉じた冷媒循環流路を備え、周知のように上記凝縮器で温熱を発生する一方、上記蒸発器で冷熱を発生する。
上記スクリュ圧縮機２１は、圧縮機本体２２の一方の側にモータ２３、他方の側に油分離回収部２４を配置し、圧縮機本体２２の互いに噛み合う雌雄一対のスクリュロータ２５を収容したローターケーシング２６、モータ２３のモーターケーシング２７および油分離回収部２４のケーシング２８を一体的に形成したものである。また、対をなすスクリュロータ２５の内の一方は、モータ２３のロータ２９と軸を共有している。
【０００３】
モーターケーシング２７の一方の側における端面３０には上記蒸発器からの冷媒ガスを流入させる流入口３１が形成してあり、この冷媒ガスを実線の矢印で示すように流入口３１からフィルタ３２を介してモーターケーシング２７内に流入させるとともに、モーターケーシング２７内の空隙部、即ちモーターケーシング２７とステータ３３との間の空隙部３４Ａおよびステータ３３とロータ２９との間の空隙部３４Ｂを介して、この空隙部３４Ａ，３４Ｂに連通する吸込口３５に導くようになっている。さらに詳しくは、この吸込口３５のモーターケーシング２７側の開口部３５Ａを介して空隙部３４Ａ，３４Ｂから冷媒ガスが吸込口３５に導かれる。
また、端面３０の流入口３１の側方には、上記凝縮器と上記膨張弁との間における冷媒循環流路の部分から分岐させた冷媒液をモータ２３内に導く液インジェクションホール３６が形成してあり、この冷媒液を二点鎖線の矢印で示すように液インジェクションホール３６から噴霧して空隙部３４Ａ，３４Ｂに導くようになっている。
【０００４】
そして、空隙部３４Ａ，３４Ｂを通過する流入口３１からの冷媒ガスとともに、液インジェクションホール３６からの冷媒液の気化熱を利用することによりモータ２３、なかでも過熱し易いモーターコイルを含んだステータ３３の冷却を行っている。なお、液インジェクションホール３６からの冷媒液は、空隙部３４Ａ，３４Ｂを通過する過程で冷媒ガスとなり、流入口３１からの冷媒ガスとともに、吸込口３５から吸込まれる。
ところで、油分離回収部２４の下部は油溜まり部３７になっており、図示しない油供給流路により油溜まり部３７の油を圧縮機本体２２内の軸受・軸封部、ロータ室等の給油箇所に導くようになっている。
【０００５】
圧縮機本体２２では、吸込口３５から吸込まれた冷媒ガスが油注入を受けつつ圧縮され、吐出口３８から油を伴って吐出される。この油を伴った冷媒ガスは、油分離回収部２４内の油分離エレメント３９にて気液分離され、油は油溜まり部３７に一旦溜められた後、上記油供給流路に流入してゆく。一方、油を分離された圧縮された冷媒ガスは、油分離エレメント３９から延びた吐出管４０によりスクリュ圧縮機２１から送り出されて上記凝縮器に導かれ、上記冷媒循環流路を循環する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のスクリュ式冷凍装置の場合、吸込口３５の開口部３５Ａはロータ２９の軸心に対して下方に位置し、液インジェクションホール３６は流入口３１の近傍で、かつその側方に位置している。このため、液インジェクションホール３６から噴霧した冷媒液の多くが矢印で示すように下方に流れてしまう。また、モーターケーシング２７とステータ３３との間の空隙部３４Ａはステータ３３の外周部に、全周にわたって等しい角度間隔で、かつ等しい断面積を有するように配設されている。
【０００７】
このため、液インジェクションホール３６から流入した冷媒液の殆どが、ロータ２９の軸心よりも上方の空隙部３４Ａには流れず、下方の空隙部３４Ａに流れる。
この結果、モータ２３の負荷が大きい場合、モータ２３の下部は冷却されるが、上部での過熱度を下げることができないという問題が生じる。通常、この過熱度が上昇すると、モータープロテクタが作動し、スクリュ圧縮機２１が非常停止するように形成されている。したがって、上述した装置の場合、高負荷での運転範囲が制限されるという問題を抱えている。
本発明は、斯かる従来の問題をなくすことを課題としてなされたもので、モータの上部から下部まで一様に冷却可能とし、高負荷での運転範囲の拡大を可能としたスクリュ式冷凍装置を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第１発明は、スクリュロータを駆動するモータのモーターケーシングと一体的に形成したローターケーシングに上記スクリュロータを収容し、上記スクリュロータの上記モーターケーシング側の端部に形成された吸込口がこの吸込口の上記モーターケーシング側の開口部を介して上記モーターケーシング内の空隙部に連通し、この空隙部からの冷媒ガスを吸込み、圧縮する半密閉型スクリュ圧縮機の他に、少なくとも凝縮器、膨張弁および蒸発器を含む閉じた冷媒循環流路を備えるとともに、この冷媒循環流路の内の上記凝縮器と上記膨張弁との間の部分から分岐させた冷媒液を上記ローターケーシングとは反対側の上記モーターケーシングの端面に形成した液インジェクションホールから上記モーターケーシング内に導く液インジェクション流路を備えたスクリュ式冷凍装置において、上記液インジェクションホールを、上記モータにおけるロータの軸心に対して上記開口部が位置する側とは反対側に位置するように形成した。
【０００９】
また、第２発明は、スクリュロータを駆動するモータのモーターケーシングと一体的に形成したローターケーシングに上記スクリュロータを収容し、上記スクリュロータの上記モーターケーシング側の端部に形成された吸込口がこの吸込口の上記モーターケーシング側の開口部を介して上記モーターケーシング内の空隙部に連通し、この空隙部からの冷媒ガスを吸込み、圧縮する半密閉型スクリュ圧縮機の他に、少なくとも凝縮器、エコノマイザ、第１膨張弁および蒸発器を含む閉じた冷媒循環流路を備えるとともに、この冷媒循環流路の内の上記エコノマイザと上記第１膨張弁との間の部分から分岐し、第２膨張弁を経て、上記冷媒循環流路のエコノマイザ内の部分とは別個に、かつ熱交換可能にこのエコノマイザを通り抜け、上記スクリュ圧縮機の圧縮機本体内の冷媒ガス圧縮空間部に至るエコノマイザ流路と、上記第２膨張弁の一次側或いは二次側にて分岐させた冷媒液を上記ローターケーシングとは反対側の上記モーターケーシングの端面に形成した液インジェクションホールから上記モーターケーシング内に導く液インジェクション流路とを備えたスクリュ式冷凍装置において、上記液インジェクションホールを、上記モータにおけるロータの軸心に対して上記開口部が位置する側とは反対側に位置するように形成した。
【００１０】
さらに、第３発明は、上記空隙部の内、上記モーターケーシングとステータとの間における空隙部の断面を、上記軸心に対して上記開口部が位置する側よりも上記液インジェクションホールが位置する側の方が大きくなるように形成した。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施形態を図面にしたがって説明する。
図１〜３は、本発明の第１実施形態に係るスクリュ式冷凍装置を示し、図５および６に示すスクリュ式冷凍装置と共通する部分については、互いに同一番号を付して説明を省略する。なお、図１において、※印同志、＊印同志は連続していることを表わしている。
このスクリュ式冷凍装置は、スクリュ圧縮機１、凝縮器２、第１膨張弁３および蒸発器４を含む閉じた冷媒循環流路Iと、凝縮器２と第１膨張弁３との間の冷媒循環流路Iの部分から分岐し、開閉弁５、例えば電磁式開閉弁を介してスクリュ圧縮機１に至る液インジェクション流路IIとを備えている。
【００１２】
スクリュ圧縮機１は、上述した液インジェクションホール３６に代えて、液インジェクションホール６を有するとともに、同じく上述した空隙部３４Ａに代えて空隙部７を有している。この液インジェクションホール６は、ロータ２９の軸心に対して吸込口３５の開口部３５Ａが位置する側とは反対側に位置するように形成したものである。
具体的には、図示する装置の場合、吸込口３５の開口部３５Ａが下方に位置している故、液インジェクションホール６は上方に位置している。そして、この液インジェクションホール６に液インジェクション流路IIが接続している。
【００１３】
空隙部７は、液インジェクションホール６を上方に設けたことに伴い、その断面が下部よりも上部の方が大きくなるように形成してある。
また、スクリュ圧縮機１からは、油溜まり部３７の油を油冷却器８、油フィルタ９および油ポンプ１０を介して、圧縮機本体２２内の軸受・軸封部、ロータ室等の給油箇所に導く油供給流路IIIが延びている。なお、この種の油供給流路IIIは周知のものであり、その構成は種々のものが知られており、何等限定するものではない。
【００１４】
そして、圧縮機本体２２内に設けた図示しない温度センサ或いは圧力センサによる圧縮機本体２２内の冷媒流動部における検出温度或いは検出圧力が設定値以上の場合には、開閉弁５は開状態になるように制御され、液インジェクション流路IIにより冷媒液がオリフィスとして機能する液インジェクションホール６からモーターケーシング２７内に噴霧されるようになっている。上述したように、このスクリュ圧縮機１の場合、吸込口３５が下方に位置し、液インジェクションホール６が上方に位置しているため、液インジェクションホール６からの冷媒液は、モーターケーシング２７内の下部だけでなく、上部にも流れるようになっている。
【００１５】
また、図３に示すように、このスクリュ圧縮機１の場合、空隙部７の断面は、下部よりも上部の方が大きくなるように形成してあり、下部よりも上部の方がより冷媒が流れ易くなっている。このため、このスクリュ圧縮機１では、モーターケーシング２７とステータ３３との間における空隙部７およびステータ３３とロータ２９との間における空隙部３４Ｂのいずれについても、上部から下部にわたって万遍なく冷媒液が流入し、その気化熱でもってモータ２３、特にステータ３３が全体的に、かつ効率よく一様に冷却される。この結果、このスクリュ式冷凍装置の高負荷時での運転範囲の拡大する。
【００１６】
図４は、本発明の第２実施形態に係るスクリュ式冷凍装置を示し、上述した各スクリュ式冷凍装置と共通する部分については、互いに同一番号を付して説明を省略する。なお、上記同様図４においても、※印同志、＊印同志は連続していることを表わしている。
このスクリュ式冷凍装置では、凝縮器２と第１膨張弁３との間における冷媒循環流路Iの部分にエコノマイザ１１を設けるとともに、第１実施形態における液インジェクション流路IIに代えて、凝縮器２と第１膨張弁３との間の冷媒循環流路Iの部分から分岐して、第２膨張弁１２を経て、エコノマイザ１１内の冷媒循環流路Iの部分とは別個に、かつ熱交換可能にこのエコノマイザ１１を通り抜け、圧縮機本体２２内の冷媒ガス圧縮空間部に至るエコノマイザ流路IVと、上記第２膨張弁１２の二次側にて分岐させた冷媒液を開閉弁５を経て、オリフィスとして機能する液インジェクションホール３６からモーターケーシング２７内に噴霧する液インジェクション流路Vとが設けてある。
【００１７】
そして、エコノマイザ１１により冷媒循環流路I中の冷媒液を過冷却状態にし、本スクリュ式冷凍装置の成績係数を向上させるようになっている。なお、エコノマイザ１１自体は従来周知である。一方、開閉弁５は上記同様に制御され、第２膨張弁１２を出て温度および圧力降下した冷媒液が上記同様に液インジェクションホール３６からモーターケーシング２７内に導かれる。
なお、液インジェクション流路Vは、必ずしも第２膨張弁１２に二次側にて分岐させる必要はなく、図４において矢印Ｘで示すように第２膨張弁１２に一次側にて分岐させてもよい。
【００１８】
この第２実施形態においても、スクリュ圧縮機１は第１実施形態と共通である故、上述したように効率よくモータ２３の上部から下部まで全体的に一様に冷却が行われ、このスクリュ式冷凍装置の高負荷時での運転範囲が拡大されるようになっている。
なお、上述した各実施形態におけるスクリュ圧縮機はロータ２９の軸心の下方に吸込口３５の開口部３５Ａを有しているが、本発明はこれに限定するものではなく、吸込口３５の開口部３５Ａを上記軸心の上方に位置させてもよく、この場合には、液インジェクションホール６は、上記軸心の下方に位置させることになる。
また、スクリュ圧縮機２１は、単段のものに限らずスクリュロータを２段以上配置した多段形のものであってもよい。
【００１９】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、第１発明によれば、スクリュロータを駆動するモータのモーターケーシングと一体的に形成したローターケーシングに上記スクリュロータを収容し、上記スクリュロータの上記モーターケーシング側の端部に形成された吸込口がこの吸込口の上記モーターケーシング側の開口部を介して上記モーターケーシング内の空隙部に連通し、この空隙部からの冷媒ガスを吸込み、圧縮する半密閉型スクリュ圧縮機の他に、少なくとも凝縮器、膨張弁および蒸発器を含む閉じた冷媒循環流路を備えるとともに、この冷媒循環流路の内の上記凝縮器と上記膨張弁との間の部分から分岐させた冷媒液を上記ローターケーシングとは反対側の上記モーターケーシングの端面に形成した液インジェクションホールから上記モーターケーシング内に導く液インジェクション流路を備えたスクリュ式冷凍装置において、上記液インジェクションホールを、上記モータにおけるロータの軸心に対して上記開口部が位置する側とは反対側に位置するように形成してある。
【００２０】
また、第２発明によれば、スクリュロータを駆動するモータのモーターケーシングと一体的に形成したローターケーシングに上記スクリュロータを収容し、上記スクリュロータの上記モーターケーシング側の端部に形成された吸込口がこの吸込口の上記モーターケーシング側の開口部を介して上記モーターケーシング内の空隙部に連通し、この空隙部からの冷媒ガスを吸込み、圧縮する半密閉型スクリュ圧縮機の他に、少なくとも凝縮器、エコノマイザ、第１膨張弁および蒸発器を含む閉じた冷媒循環流路を備えるとともに、この冷媒循環流路の内の上記エコノマイザと上記第１膨張弁との間の部分から分岐し、第２膨張弁を経て、上記冷媒循環流路のエコノマイザ内の部分とは別個に、かつ熱交換可能にこのエコノマイザを通り抜け、上記スクリュ圧縮機の圧縮機本体内の冷媒ガス圧縮空間部に至るエコノマイザ流路と、上記第２膨張弁の一次側或いは二次側にて分岐させた冷媒液を上記ローターケーシングとは反対側の上記モーターケーシングの端面に形成した液インジェクションホールから上記モーターケーシング内に導く液インジェクション流路とを備えたスクリュ式冷凍装置において、上記液インジェクションホールを、上記モータにおけるロータの軸心に対して上記開口部が位置する側とは反対側に位置するように形成してある。
このため、モーターケーシング内に噴霧された冷媒液がモータの上部から下部までゆきわたり、モータを全体的、かつ一様に効率よく冷却することが可能となり、高負荷での運転範囲の拡大が可能になるという効果を奏する。
【００２１】
さらに、第３発明によれば、上記空隙部の内、上記モーターケーシングとステータとの間における空隙部の断面を、上記軸心に対して上記開口部が位置する側よりも上記液インジェクションホールが位置する側の方が大きくなるように形成してある。
このため、第１、第２発明による効果を一層顕著なものにするという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態に係るスクリュ式冷凍装置の全体構成を示す図である。
【図２】  図１に示す装置における半密閉型スクリュ圧縮機の断面図である。
【図３】  図２のIII−III線断面図である。
【図４】  本発明の第２実施形態に係るスクリュ式冷凍装置の全体構成を示す図である。
【図５】  従来のスクリュ式冷凍装置における半密閉型スクリュ圧縮機の断面図である。
【図６】  図５のVI−VI線断面図である。
【符号の説明】
１  スクリュ圧縮機              ６  液インジェクションホール
７  空隙部                      ２３  モータ
２５  スクリュロータ            ２６  ローターケーシング
２７  モーターケーシング        ２９  ロータ
３０  端面                      ３４Ｂ  空隙部
３５  吸込口
I  冷媒循環流路                 II  液インジェクション流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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