JP2001090684A - スクリュー圧縮機および冷凍装置 - Google Patents

スクリュー圧縮機および冷凍装置

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JP2001090684A JP26848099A JP26848099A JP2001090684A JP 2001090684 A JP2001090684 A JP 2001090684A JP 26848099 A JP26848099 A JP 26848099A JP 26848099 A JP26848099 A JP 26848099A JP 2001090684 A JP2001090684 A JP 2001090684A
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screw
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Kaname Otsuka
要 大塚
Hiroyuki Yoneda
浩之 米田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 部分負荷時の効率を高めることができるスク
リュー圧縮機および部分負荷領域でもエコノマイザー回
路の効果を発揮できる冷凍装置を提供すること。 【解決手段】 インバータ２２によってモータ２７の回
転速度を制御して、スクリュー圧縮機本体２１の容量制
御をする。スクリュー圧縮機本体２１には、スライドバ
ルブがないから、部分負荷時でも、圧縮室Ｃ１，Ｃ２が
密閉された状態で、その圧縮室Ｃ１，Ｃ２にエコノマイ
ザー通路から冷媒を噴出する。したがって、圧縮室Ｃ
１，Ｃ２に冷媒を噴出しても、吸い込み冷媒ガスの容量
が少なくなることがない。部分負荷時に、モータ２７、
スクリューロータ３３の回転数が少ないことと、圧縮室
Ｃ１，Ｃ２への吸い込み冷媒ガスの容量を減らさない
で、エコノマイザー通路から噴出された冷媒による冷却
効果が発揮できることとによって、部分負荷時の効率が
向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、冷媒ガス等を圧
縮するスクリュー圧縮機およびそのスクリュー圧縮機を
使用する冷凍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、スクリュー圧縮機は、シリンダ内
にスクリューロータを回転自在に嵌合してなる圧縮部
と、このスクリューロータを一定速度で回転駆動するモ
ータを備えている。そして、このスクリュー圧縮機は、
図３に示すように、スクリューロータ１によって圧縮を
開始する位置を、ピストン２によってバルブアーム３、
連結棒４，４を介して進退駆動されるスライドバルブ
５，５によって制御して、容量制御をするようにしてい
る。すなわち、部分負荷時には、上記モータの回転速度
を全負荷時と同じにした状態で、スライドバルブ５，５
を後退させて、スクリューロータ１の圧縮開始を送らせ
て、吐出容量を減ずるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のスクリュー圧縮機では、部分負荷時に、スライドバ
ルブ５，５で容量制御しており、一度圧縮したガスを吸
入側にバイパスさせる方式であったため、部分負荷効率
が悪いという問題があった。
【０００４】また、図示しないが、このようなスライド
バルブを有するスクリュー圧縮機を有する冷凍装置にお
いて、エコノマイザー回路を設ける場合がある。このエ
コノマイザー回路は、シリンダとスクリューロータとの
間に形成される圧縮室に、膨張弁の上流側から冷媒を噴
出し、蒸発器への液冷媒の温度を下げて液冷媒のエンタ
ルピーを下げることにより、冷凍能力を増加させるとと
もに冷凍サイクルの効率向上するものである。しかし、
このエコノマイザー回路は、全負荷時には効果がある
が、スライドバルブを後退させた部分負荷時には、圧縮
室が密閉される前に、その圧縮室に冷媒ガスを噴出する
ことになるから、スクリュー圧縮機の蒸発器側からの冷
媒ガスの吸入量が少なくなって、効率が悪くなる。すな
わち、スクリュー圧縮機をスライドバルブで容量制御す
る場合には、エコノマイザー回路を設けても、部分負荷
時には効率を上げることができないという問題がある。
【０００５】そこで、この発明の課題は、部分負荷時の
効率を高めることができるスクリュー圧縮機および部分
負荷領域でもエコノマイザー回路の効果を発揮できる冷
凍装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の発明のスクリュー圧縮機は、シリンダと
そのシリンダに回転自在に嵌合したスクリューロータと
を有する圧縮部と、上記スクリューロータを駆動するモ
ータと、上記圧縮部のシリンダとスクリューロータとの
間の圧縮室に冷媒ガスを噴出するエコノマイザー通路と
を備えて、スライドバルブを備えていないスクリュー圧
縮機本体と、上記モータの回転数を制御して圧縮部から
の吐出容量を制御するインバータとを備えることを特徴
としている。
【０００７】上記構成によれば、インバータによるモー
ターの回転制御により、スクリュー圧縮機本体の容量制
御を広い範囲に渡って、連続的に制御できる。つまり、
従来のバイパス方式の容量制御と比べ、圧縮機の押しの
け量を変化させる容量制御方式となるため、部分負荷時
の効率は向上する。
【０００８】しかも、上記スクリュー圧縮機本体には、
スライドバルブがないから、部分負荷時でも、圧縮室が
密閉された状態で、その圧縮室にエコノマイザー通路か
ら冷媒ガスあるいは２相状態の冷媒が噴出される。した
がって、エコノマイザー通路から圧縮室に冷媒を噴出し
ても、スクリュー圧縮機本体の吸い込み冷媒ガスの容量
が少なくなることがない。したがって、部分負荷時に、
モータ、スクリューロータの回転数が少ないことと、圧
縮室への吸い込み冷媒ガスの容量を減らさないで、エコ
ノマイザー通路から噴出された冷媒による冷却効果が発
揮できることとによって、部分負荷時の効率を極めて向
上できる。
【０００９】このように効率を向上できることと、イン
バータでモータを高速で回転できることとによって、ス
クリュー圧縮機本体を小型化でき、また、ひいては、ス
クリュー圧縮機の製造コストを低減できる。
【００１０】請求項２の発明の冷凍装置は、請求項１の
スクリュー圧縮機と、凝縮器と、膨張手段と、蒸発器と
をループ状に接続した主冷媒回路と、上記凝縮器の下流
側、かつ、蒸発器の上流側の主冷媒回路と上記エコノマ
イザー通路とを接続するエコノマイザー回路とを備える
ことを特徴としている。
【００１１】上記構成によれば、請求項１のスクリュー
圧縮機を備えるので、請求項１のスクリュー圧縮機の作
用効果を奏することができる。さらに、上記エコノマイ
ザー回路は、凝縮器で冷やされた冷媒をエコノマイザー
通路を通して圧縮室に噴出するので、圧縮室内の加圧さ
れた冷媒ガスを確実に冷却できる。
【００１２】請求項３の発明の冷凍装置は、請求項２に
記載の冷凍装置において、上記膨張手段は第１膨張手段
と第２膨張手段とからなり、上記エコノマイザー回路は
上記第１膨張手段と第２膨張手段との間の主冷媒回路と
エコノマイザー通路とを接続することを特徴としてい
る。
【００１３】上記構成によれば、エコノマイザー回路
は、凝縮器で液化された液冷媒を第１膨張手段で断熱膨
張させ、そのガス相のみをエコノマイザー通路を介して
圧縮室に噴出する。このとき、蒸発器に導かれる液冷媒
のエンタルピーは、第２膨張手段上流での飽和圧力相当
値まで低下し、結果、冷凍能力が増加し、さらには、冷
凍サイクルの効率が向上するのである。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。
【００１５】図１に示すように、このスクリュー圧縮機
２０は、スクリュー圧縮機本体２１とインバータ２２と
からなる。上記スクリュー圧縮機本体２１は、ケーシン
グ２５内に圧縮部２６とモータ２７とを設けている。
【００１６】上記圧縮部２６は、ケーシング２５と一体
に形成したシリンダ３１内に、主軸３２の一端に一体に
形成したスクリューロータ３３を回転自在に嵌合してい
る。この圧縮部２６には、スライドバルブを設けていな
くて、インバータ２２でモータ２７の回転数を制御し
て、容量制御をするようにしている。さらに、図示しな
いが、図１において、矢印Ｅ１に示す箇所よりも少し紙
面の裏側で、シリンダー３１とスクリューロータ３３と
の間の圧縮室Ｃ１に連通するエコノマイザー通路を設け
ると共に、矢印Ｅ２に示す箇所よりも少し紙面の表側
で、シリンダー３１とスクリューロータ３３との間の圧
縮室Ｃ２に連通するエコノマイザー通路を設けている。
上記エコノマイザー通路は、図２に示すエコノマイザー
回路７０に連通している。
【００１７】一方、上記主軸３２の他端には、モータ２
７のロータ３５を固定し、モータ２７のステータ３６は
ケーシング２５に固定している。このモータ２７はイン
バータ２２に接続している。
【００１８】図３は、上記スクリュー圧縮機２０を有す
る冷凍装置の回路図である。この冷凍装置は、スクリュ
ー圧縮機２０と、凝縮器４０と、第１膨張手段の一例と
しての第１膨張弁４５と、気液分離タンク５０と、第２
膨張手段の一例としての第２膨張弁５５と、蒸発器６０
とを順次ループ状に接続して、主冷媒回路６５を形成し
ている。上記気液分離タンク５０の気相の部分と上記ス
クリュー圧縮機２０のエコノマイザー通路とをエコノマ
イザー回路７０で接続している。
【００１９】上記構成のスクリュー圧縮機２０では、イ
ンバータ２２によって負荷に応じてモータ２７の回転速
度を制御して、スクリュー圧縮機本体２１の容量制御を
広い範囲にわたって行う。スクリュー圧縮機本体２１の
部分負荷時には、インバータ２２によってモータ２７の
回転速度を全負荷時の回転速度よりも小さくして、モー
タ２７、スクリューロータ３３は必要な数しか回転させ
ないので、部分負荷時の効率が向上する。
【００２０】また、上記スクリュー圧縮機本体２１は、
スライドバルブが設けられていなくて、部分負荷時でも
全負荷時と圧縮開始位置が同じで、スクリューロータ３
３の回転速度で容量制御をする。したがって、部分負荷
時でも、シリンダ３１とスクリューロータ３３との間の
圧縮室Ｃ１，Ｃ２が密閉された後に、その圧縮室Ｃ１，
Ｃ２にエコノマイザー通路から冷媒ガスが噴出される。
したがって、エコノマイザー通路から圧縮室Ｃ１，Ｃ２
に冷媒を噴出しても、スクリュー圧縮機本体２１の蒸発
器６０側からの吸い込み冷媒ガスの容量が少なくなるこ
とがない。したがって、部分負荷時に、モータ２７、ス
クリューロータ３３の回転数が少ないことと、圧縮室Ｃ
１，Ｃ２への吸い込み冷媒ガスの容量を減らさないで、
エコノマイザー通路から噴出された冷媒による冷却効果
が発揮できることとによって、部分負荷時の効率を極め
て向上できる。
【００２１】さらに、上記凝縮器４０で冷却され、さら
に、第１膨張弁４５で断熱膨張して温度が低下した冷媒
が気液分離タンク５０で液冷媒とガス冷媒に分離され、
このガス冷媒がエコノマイザー回路７０、エコノマイザ
ー通路を介して、圧縮室Ｃ１，Ｃ２に噴出される。この
とき、蒸発器に導かれる液冷媒のエンタルピーは、第２
膨張手段上流での飽和圧力相当値まで低下し、結果、冷
凍能力が増加し、さらには、冷凍サイクルの効率が向上
するのである。
【００２２】このように、スクリュー圧縮機本体２１に
スライドバルブを設けないで、モータ２７の回転速度を
インバータ２２で制御することによって、スクリュー圧
縮機本体２１の容量制御をすることと、凝縮器４０およ
び第１膨張弁４５の下流側の気液分離タンク５０から、
エコノマイザー回路７０、エコノマイザー通路を通して
低温の冷媒ガスを部分負荷時でも密閉した状態の圧縮室
Ｃ１，Ｃ２に噴出して、蒸発器６０側からの吸い込み冷
媒ガスの量を減らすことなくエコノマイザー効果を発揮
できることとが相俟って、全運転領域、特に、部分負荷
領域において効率を極めて向上できる。
【００２３】また、上記スクリュー圧縮機２０は、スラ
イドバルブおよびそのための駆動シリンダ等を有しない
ことと、スクリューロータ３３をインバータ２２によっ
てモータ２７で高速回転できることと、上述のようにエ
コノマイザー効果で効率が高いこととが相俟って、スク
リュー圧縮機２０および冷凍装置を小型化でき、かつ、
それらの製造コストを低減できる。
【００２４】なお、上記実施の形態では、スクリュー圧
縮機本体２１において圧縮室にオイルインジェクション
をしていないから、増速時の摺動部の粘性によるロスが
削減でき、効率がさらに、高くなっている。
【００２５】上記実施の形態では、第１、第２膨張弁４
５，４６を用いたが、第１膨張弁４５は取り除いてもよ
い。また、気液分離タンク５０も削除してもよい。ま
た、膨張手段としてキャピラリを用いてもよい。
【００２６】
【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１の発
明スクリュー圧縮機によれば、インバータによってモー
タの回転速度を制御して、容量制御して、モータ、スク
リューロータは必要な数しか回転しなようにしているの
で、部分負荷時の効率が向上し、しかも、スライドバル
ブがないから、部分負荷時でも、圧縮室が密閉された状
態で、その圧縮室にエコノマイザー通路から冷媒を噴出
するから、エコノマイザー通路から圧縮室に冷媒を噴出
しても、吸い込み冷媒ガスの容量が少なくなることがな
い。したがって、請求項１の発明によれば、部分負荷時
に、モータ、スクリューロータの回転数が少ないこと
と、圧縮室への吸い込み冷媒ガスの容量を減らさない
で、エコノマイザー通路から噴出された冷媒による冷却
効果が発揮できることとによって、部分負荷時の効率を
極めて向上できる。また、このように効率を向上できる
ことと、インバータでモータを高速で回転できること
と、スライドバルブおよびその駆動シリンダがないこと
とによって、スクリュー圧縮機を小型化でき、かつ、ス
クリュー圧縮機の製造コストを低減できる。
【００２７】また、請求項２の発明の冷凍装置によれ
ば、請求項１のスクリュー圧縮機を備えるので、請求項
１のスクリュー圧縮機の作用効果を奏することができ、
さらに、凝縮器で冷やされた冷媒をエコノマイザー回路
およびエコノマイザー通路を通して圧縮室に噴出するの
で、圧縮室内の加圧された冷媒ガスを確実に冷却でき
る。
【００２８】また、請求項３の発明の冷凍装置によれ
ば、凝縮器で液化された液冷媒を第１膨張手段で断熱膨
張させ、そのガス相のみをエコノマイザー通路を介して
圧縮室に噴出する。このとき、蒸発器に導かれる液冷媒
のエンタルピーは、第２膨張手段上流での飽和圧力相当
値まで低下し、結果、冷凍能力が増加し、さらには、冷
凍サイクルの効率が向上するのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態のスクリュー圧縮機の
要部の縦断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態の冷凍装置の回路図で
ある。
【図３】 従来のスクリュー圧縮機の要部の縦断面図で
ある。
【符号の説明】
２０ スクリュー圧縮機 ２１ スクリュー圧縮機本体 ２２ インバータ ２６ 圧縮部 ２７ モータ ３１ シリンダ ３３ スクリューロータ ４０ 凝縮器 ４５ 第１膨張弁 ５５ 第２膨張弁 ６０ 蒸発器 Ｃ１，Ｃ２ 圧縮室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H029 AA03 AA15 AB03 BB12 BB43 BB52 CC03 CC05 CC23 CC26 CC49 CC58 CC62

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シリンダ（３１）とそのシリンダ（３
    １）に回転自在に嵌合したスクリューロータ（３３）と
    を有する圧縮部（２６）と、上記スクリューロータ（３
    ３）を駆動するモータ（２７）と、上記圧縮部（２６）
    のシリンダ（３１）とスクリューロータ（３３）との間
    の圧縮室（Ｃ１，Ｃ２）に冷媒ガスを噴出するエコノマ
    イザー通路とを備えて、スライドバルブを備えていない
    スクリュー圧縮機本体（２１）と、 上記モータ（２７）の回転数を制御して圧縮部（２６）
    からの吐出容量を制御するインバータ（２２）とを備え
    ることを特徴とするスクリュー圧縮機。
  2. 【請求項２】 請求項１のスクリュー圧縮機（２０）
    と、凝縮器（４０）と、膨張手段（４５，５５）と、蒸
    発器（６０）とをループ状に接続した主冷媒回路（６
    ５）と、 上記凝縮器（４０）の下流側、かつ、蒸発器（６０）の
    上流側の主冷媒回路（６５）と上記エコノマイザー通路
    とを接続するエコノマイザー回路（７０）とを備えるこ
    とを特徴とする冷凍装置。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の冷凍装置において、上
    記膨張手段は第１膨張手段（４５）と第２膨張手段（５
    ５）とからなり、上記エコノマイザー回路（７０）は上
    記第１膨張手段（４５）と第２膨張手段（５５）との間
    の主冷媒回路（６５）とエコノマイザー通路とを接続す
    ることを特徴とする冷凍装置。
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