(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリュロータと共通の軸を有し、かつこのスクリュロータを収容するケーシングと一体的に形成されたモーターケーシングを有するハーメチックモータを駆動部とし、吸込口が上記モーターケーシング内の空間と連通している半密閉構造の圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器とを含むとともに、この蒸発器を通過した冷媒を上記空間内に導き、上記ハーメチックモータのステータとロータの部分を通過させて、上記吸込口に至らせる冷媒の閉じた循環流路を備えたスクリュ式冷凍機において、
上記膨張弁の一次側にて上記循環流路から分岐し、開閉弁を介して上記蒸発器の出口部から上記モーターケーシング内の空間の内の上記スクリュロータとは反対側の部分までのいずれかの部分に至る冷媒用分岐流路と、
上記圧縮機と上記凝縮器との間の冷媒の圧力を検出し、この検出圧力が設定値を超えた場合には上記開閉弁を開状態とし、その他の場合には上記開閉弁を閉状態にする圧力スイッチとを
設けたことを特徴とするスクリュ式冷凍機。
【請求項２】
スクリュロータと共通の軸を有し、かつこのスクリュロータを収容するケーシングと一体的に形成されたモーターケーシングを有するハーメチックモータを駆動部とし、吸込口が上記モーターケーシング内の空間と連通している半密閉構造の圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器とを含むとともに、この蒸発器を通過した冷媒を上記空間内に導き、上記ハーメチックモータのステータとロータの部分を通過させて上記吸込口に至らせる冷媒の閉じた循環流路を備えたスクリュ式冷凍機において、
上記膨張弁の一次側にて上記循環流路から分岐し、開閉弁を介して上記蒸発器の出口部から上記モーターケーシング内の空間の内の上記スクリュロータとは反対側の部分までのいずれかの部分に至る冷媒用分岐流路と、
上記圧縮機の吸込圧力と吐出圧力との差を検出し、この検出差圧が設定値を超えた場合には上記開閉弁を開状態とし、その他の場合には上記開閉弁を閉状態にする差圧スイッチとを
設けたことを特徴とするスクリュ式冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハーメチックモータを駆動部とする半密閉構造のスクリュ圧縮機を用いたスクリュ式冷凍機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図６に示すスクリュ圧縮機２１が公知であり、この圧縮機２１では、スクリュロータ２２の駆動部であるモータ２３がスクリュロータ２２と共通の軸２４を有し、スクリュロータ２２を収容したケーシング２５とモータ２３のモーターケーシング２６とが一体的に形成されている（特開昭６０−１８４９８４号公報）。そして、図６においてモーターケーシング２６の左方端面に穿設した流入口２７から油とともに吸込まれたガスは、モータ２３のステータとロータとの間の空隙部を通過して、スクリュロータ２２により圧縮され、油分離エレメント２８を経て、油と分離され、図６においてケーシング２５の右方上部に設けられた吐出口２９から吐出されるようになっている。
【０００３】
図７は、図６に示す圧縮機２１を適用した場合に考えられるスクリュ式冷凍機を示し、圧縮機２１、油分離回収器３０、凝縮器３１、膨張弁３２および蒸発器３３を含む冷媒の閉じた循環流路Ｘと、蒸発器３３の二次側の冷媒の過熱度を検出して、この過熱度が予め定めた許容範囲内の数値になるように膨張弁３２の開度を調節する感温筒３４とからなっている。そして、この冷凍機では、蒸発器３３を出た冷媒の全量がガス状態で流入口２７より流入し、モータ２３内を通過して、モータ２３を冷却した後、スクリュロータ２２に吸込まれるようになっている。
なお、油分離回収器３０では圧縮機２１から吐出された冷媒ガスと油とが分離され、冷媒ガスは凝縮器３１へと流れ、分離された油は図中※印で示すように油分離回収器３０から流出し、図中＊印で示すように圧縮機２１内のガス圧縮空間、軸受・軸封部等の注油箇所に導かれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した圧縮機２１を適用した図７に示す冷凍機の場合、Ｒ２２に代わる冷媒としてＲ４０７Ｃ，Ｒ４１０Ａをそのまま使用すると、圧縮機２１の吐出圧力が許容上限値を超えて、モータ２３の負荷が過大となる。一方、この冷凍機の場合、蒸発器３３を出た冷媒ガスの全量がモータ２３内を通過し、モータ２３の冷却が行われるようになっているが、この冷媒ガスのみによりモータ２３を冷却しているため、モータ２３の負荷が過大になった場合に冷却能力が不十分になり、そのモーターコイル温度が許容上限値を超える場合があるという問題がある。換言すれば、この冷凍機の場合、この許容上限値以下にモーターコイル温度を保つ必要があるため、圧縮機２１の吐出圧力の許容上限値が低くなってしまうという問題がある。
本発明は、斯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、圧縮機駆動用モータの容量を変えることなく、この圧縮機の吐出圧力の許容上限値を高めることを可能としたスクリュ式冷凍機を提供しようとするものである。
【０００５】
【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、スクリュロータと共通の軸を有し、かつこのスクリュロータを収容するケーシングと一体的に形成されたモーターケーシングを有するハーメチックモータを駆動部とし、吸込口が上記モーターケーシング内の空間と連通している半密閉構造の圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器とを含むとともに、この蒸発器を通過した冷媒を上記空間内に導き、上記ハーメチックモータのステータとロータの部分を通過させて、上記吸込口に至らせる冷媒の閉じた循環流路を備えたスクリュ式冷凍機において、上記膨張弁の一次側にて上記循環流路から分岐し、開閉弁を介して上記蒸発器の出口部から上記モーターケーシング内の空間の内の上記スクリュロータとは反対側の部分までのいずれかの部分に至る冷媒用分岐流路と、上記圧縮機と上記凝縮器との間の冷媒の圧力を検出し、この検出圧力が設定値を超えた場合には上記開閉弁を開状態とし、その他の場合には上記開閉弁を閉状態にする圧力スイッチとを設けた構成とした。
【０００６】
また、第２発明は、スクリュロータと共通の軸を有し、かつこのスクリュロータを収容するケーシングと一体的に形成されたモーターケーシングを有するハーメチックモータを駆動部とし、吸込口が上記モーターケーシング内の空間と連通している半密閉構造の圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器とを含むとともに、この蒸発器を通過した冷媒を上記空間内に導き、上記ハーメチックモータのステータとロータの部分を通過させて上記吸込口に至らせる冷媒の閉じた循環流路を備えたスクリュ式冷凍機において、上記膨張弁の一次側にて上記循環流路から分岐し、開閉弁を介して上記蒸発器の出口部から上記モーターケーシング内の空間の内の上記スクリュロータとは反対側の部分までのいずれかの部分に至る冷媒用分岐流路と、上記圧縮機の吸込圧力と吐出圧力との差を検出し、この検出差圧が設定値を超えた場合には上記開閉弁を開状態とし、その他の場合には上記開閉弁を閉状態にする差圧スイッチとを設けた構成とした。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の一形態を図面にしたがって説明する。
図１，２は、第１発明に係るスクリュ式冷凍機を示し、図中、上述した各圧縮機、冷凍機と実質的に共通する部分については、同一番号を付してある。
この冷凍機では、圧縮機１、凝縮器３１、膨張弁３２および蒸発器３３を含む冷媒の閉じた循環流路Ｘと、膨張弁３２の一次側にて循環流路Ｘから分岐し、開閉弁２を介して蒸発器３３と圧縮機１との間の循環流路Ｘの部分に合流する冷媒用分岐流路Ｙが形成されている。また、圧縮機１と凝縮器３１との間の循環流路Ｘの部分には、この部分の冷媒の圧力、即ち吐出圧力を検出し、この検出圧力が設定値を超えた場合には開閉弁２を開状態とし、その他の場合には開閉弁２を閉状態にする圧力スイッチ３が設けてある。
【０００８】
圧縮機１は、スクリュロータ２２を収容したケーシング２５と一体的に形成されたモーターケーシング２６を有するハーメチックモータ４を駆動部とし、このハーメチックモータ４側に、モーターケーシング２６内の空間と連通する吸込口５と、この吸込口５とは反対側に吐出口２９とを有している。また、スクリュロータ２２とハーメチックモータ４のロータとは軸２４を共有している。
蒸発器３３の二次側の循環流路Ｘの部分は、スクリュロータ２２とは反対側のモーターケーシング２６の端部に形成した流入口２７に至っている。即ち、この二次側の循環流路Ｘの部分は、モーターケーシング２６内の空間の内のスクリュロータ２２とは反対側の部分に通じている。
【０００９】
そして、蒸発器３３を出た冷媒ガス、および圧縮機１の吐出圧力が設定値を超えて開閉弁２が開状態となった場合における分岐流路Ｙからの冷媒液が流入口２７を介して、モーターケーシング２６内に導かれ、ハーメチックモータ２のロータとステータの部分を通過して、モータ冷却するようになっている。この空隙部を通過した冷媒はガス状態になっており、吸込口５から吸込まれ、圧縮されて吐出口２９から吐出される。
【００１０】
図３は、圧縮機１の吸込圧力が一定の場合における吐出圧力とモーターコイル温度との関係を示したもので、曲線Ｉは分岐流路Ｙからモーターケーシング２６への冷媒液の噴射を一切考えない場合、曲線ＩＩは上述した実施形態のように分岐流路Ｙから冷媒液がモーターケーシング２６内に噴射される場合を示している。分岐流路Ｙから冷媒液が一切噴射されない場合、曲線Ｉで示されるように、吐出圧力の上昇とともにモーターコイル温度も上昇し、吐出圧力がＰ０（例：２０ａｔａ）に達するとモーターコイル温度が許容上限値ＴＵ（例：１１０℃）に達する。そして、吐出圧力がさらに上昇するとモーターコイル温度は許容上限値ＴＵを超え、ハーメチックモータ４は、そのモータープロテクタが働くことにより非常停止することになる。これに対して、上述した実施形態の場合は、曲線ＩＩで示されるように、吐出圧力がＰ０以下の設定値に達すると開閉弁２が圧力スイッチ３からの信号により開状態となり、この結果、分岐流路Ｙからモーターケーシング２６内に冷媒液が噴射され、吐出圧力がＰ０を超えて上昇してもモーターコイル温度はＴＵを超えず、モータープロテクタが働くことなく、圧縮機１の作動状態は維持されるようになっている。即ち、この冷凍機の場合は、分岐流路Ｙを設けることにより圧縮機１の吐出圧力の許容上限値を高めることができるようになっている。
【００１１】
図４は、第２発明に係るスクリュ式冷凍機を示し、図１，２に示すスクリュ式冷凍機とは、圧力スイッチ３に代えて、差圧スイッチ７を設けた点を除き、他は実質的に同一であり、互いに対応する部分については、同一番号を付して説明を省略する。
この冷凍機では、差圧スイッチ７により圧縮機１の吸込圧力（Ｐｓ）と吐出圧力（Ｐｄ）との差圧ΔＰを検出し、この差圧ΔＰが設定値を超えた場合には、開閉弁２を開状態とし、その他の場合には開閉弁２を閉状態とするようになっている。
図５は、この冷凍機において、吐出圧力とともに吸込圧力も変化する場合における上記差圧の許容上限値（ΔＰＵ）を示したもので、曲線ＩＩＩの下方が圧縮機１の運転可能領域で、上方が運転不可能領域を示している。なお、この許容上限値は、厳密には蒸発温度（吸込圧力）が変わると変化するが、略一定であることが実機テストの結果判明している。従って、現実にはこの許容上限値を一定（例：ΔＰＵ＝１６．０ａｔａ）として扱うことができる。
【００１２】
そして、上述した実施形態の場合、このΔＰＵよりも小さい値を設定値とし、差圧ΔＰが曲線ＩＩＩの上方領域の値にまで増大しようとする傾向にある場合に、差圧スイッチ７により検出差圧が設定値に達したのを検出し、運転不可能になる前に開閉弁２を開状態にするようになっている。この結果、差圧ΔＰは小さくなり、即ち曲線ＩＩＩの下方領域に維持され、圧縮機１の運転を停止しなければならない事態が回避される。
【００１３】
なお、上述した各実施形態では、圧縮機１として無給油式のものとして説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、圧縮機１として油冷式のものを用いた冷凍機をも含むものである。この場合、圧縮機１と凝縮器３１との間に油分離回収器を介設して、ここで冷媒ガスと油を分離し、冷媒ガスは凝縮器３１に送り、分離された油は少なくとも油冷却器を設けた油供給流路により圧縮機１内のガス圧縮空間、軸受・軸封部等の注油箇所に送られる。
また、分岐流路Ｙは、蒸発器３３の出口部からモーターケーシング２６内の空間の内のスクリュロータ２２と反対側の部分までのいずれかに至るように形成すればよい。
【００１４】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、ハーメチックモータを駆動部とする半密閉構造のスクリュ圧縮機を用いたスクリュ式冷凍機において、圧縮機の吐出圧力が設定値を超えた場合、或いは、吸込圧力と吐出圧力との差圧が設定値を超えた場合には、膨張弁の一次側にて循環流路から分岐した冷媒用分岐流路により冷媒液が上記圧縮機の吸込口に連通するモーターケーシング内に噴射されるようになっている。
このため、圧縮機駆動用モータの容量を変えることなく、この圧縮機の吐出圧力の許容上限値を高めることが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願第１発明に係るスクリュ式冷凍機の全体構成を示す図である。
【図２】図１に示す冷凍機の圧縮機の断面図である。
【図３】図２に示す圧縮機において吸込圧力が一定の場合の吐出圧力とモーターコイル温度との関係を示す図である。
【図４】本願第２発明に係るスクリュ式冷凍機の全体構成を示す図である。
【図５】図４に示す冷凍機の圧縮機において吐出圧力とともに吸込圧力も変化する場合の差圧の許容上限値を示す図である。
【図６】従来のスクリュ圧縮機の断面図である。
【図７】図６に示す圧縮機を適用した冷凍機の全体構成を示す図である。
【符号の説明】
１  圧縮機                      ２  開閉弁
３  圧力スイッチ                ４  ハーメチックモータ
５  吸込口                      ７  差圧スイッチ
３１  凝縮器                    ３２  膨張弁
３３  蒸発器                    Ｘ  循環流路
Ｙ  分岐流路
【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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【図７】
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