JPH11132581A - 冷凍機 - Google Patents

冷凍機

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JPH11132581A
JPH11132581A JP31455797A JP31455797A JPH11132581A JP H11132581 A JPH11132581 A JP H11132581A JP 31455797 A JP31455797 A JP 31455797A JP 31455797 A JP31455797 A JP 31455797A JP H11132581 A JPH11132581 A JP H11132581A
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JP
Japan
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rotor
stator
refrigerant
gas refrigerant
liquid refrigerant
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Withdrawn
Application number
JP31455797A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Ueda
憲治 上田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP31455797A priority Critical patent/JPH11132581A/ja
Publication of JPH11132581A publication Critical patent/JPH11132581A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/13Economisers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/23Separators

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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動機2により駆動される多段圧縮機1と、
この多段圧縮機1から吐出されたガス冷媒を凝縮液化さ
せる凝縮器6と、この凝縮器6で凝縮した液冷媒を減圧
することによって冷却する中間冷却器7と、この中間冷
却器7から流出した液冷媒を蒸発させる蒸発器5とを具
備する冷凍機において、その効率を低下させることなく
電動機2を効果的に冷却する。 【解決手段】 電動機2のケーシング34内をステータ3
を収容するステータ室41とロータ4を収容するロータ室
42とに仕切り、蒸発器5から抽出され液冷媒ポンプ44に
より昇圧された過冷却液冷媒をステータ室41に供給して
ステータ3を冷却した後、中間冷却器7の下流側の冷媒
回路に戻し、かつ、中間冷却器7で蒸発したガス冷媒を
ロータ室42に供給してロータ4を冷却した後、多段圧縮
機1の中間吸込口23又は第1段吸込口22に戻す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は冷凍機に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の冷凍機の1例が図4に示されてい
る。冷凍機を運転すると、多段ターボ圧縮機1の吐出口
21から吐出された高圧のガス冷媒は吐出管10を経て凝縮
器6に入り、ここで伝熱管18内を流過する冷却水等の冷
却媒体に放熱することによって凝縮液化する。
【0003】この液冷媒は液溜め14から抽出されて中間
冷却器7に入り、その高圧側絞り機構24で中間圧力まで
絞られることにより液冷媒の一部が蒸発し、蒸発した蒸
気はエリミネータ26で液滴を分離した後、中間吸込管11
及びこれに介装された中間吸込弁8を経て多段ターボ圧
縮機1にその中間吸込口23から吸い込まれて第2段羽根
車28によって圧縮される。
【0004】中間冷却器7で蒸発しなかった残部の液冷
媒は蒸発潜熱によって冷却された後、低圧側絞り機構25
により絞られることによって流量が調整されると同時に
断熱膨張して低圧の気液二相となる。
【0005】この冷媒は蒸発器5に入りここで伝熱管16
内を流過するブライン、冷水等の被冷却媒体から吸熱す
ることによって蒸発気化して低圧のガス冷媒となり、吸
込管9を経て多段ターボ圧縮機1にその第1段吸込口22
から吸い込まれ、入口ベーン15を経て第1段羽根車27及
び第2段羽根車28によって圧縮される。
【0006】多段ターボ圧縮機1の羽根車27及び28は回
転軸29に固着されて密閉ハウジング30の内部に収納され
ている。この回転軸29は歯車31、32を介して電動機2の
回転軸33に連動連結され、電動機2のロータ4及びステ
ータ3はケーシング34内に収容されている。
【0007】凝縮器6の液溜め14から抽出された液冷媒
が供給管12を経て電動機2のステータ3の外周に供給さ
れてその外周面を冷却する。次いで、この液冷媒の一部
はステータ3の外周面から内周面に向かう通路を通って
ステータ3の内周面とロータ4の外周面との間に形成さ
れるエアギャップに流入してこれらを冷却する過程で蒸
発気化した後、戻り管13を通って蒸発器5に吸入され
る。
【0008】この冷凍サイクルのモリエル線図が図5に
示されている。冷媒ガスは多段ターボ圧縮機1の第1段
羽根車27で圧縮されることによりAからBの状態にな
り、Cの状態で第2段羽根車28に吸い込まれて圧縮され
ることによりDの状態となる。
【0009】このガス冷媒は凝縮器6で冷却されること
によりEの状態になり、次いで、凝縮することによりF
の状態の飽和液冷媒となる。この飽和液冷媒は中間冷却
器7の高圧側絞り機構24によって絞られることによりG
の状態となる。そして、その一部は蒸発してHの状態と
なり、次いで、中間吸込弁8で減圧されてIの状態とな
りCの状態で第2段羽根車28に吸い込まれる。
【0010】残部の液冷媒は冷却されることによりJの
状態となり、低圧側絞り機構25によって絞られることに
よりKの状態となる。この冷媒は蒸発器5で蒸発するこ
とによってLの状態となって多段ターボ圧縮機1に吸い
込まれ、入口ベーン15で減圧されてAの状態となる。
【0011】凝縮器6の液溜め14から抽出された液冷媒
は電動機2を冷却することによって破線で示す系路を経
てMの状態となって蒸発器5に吸入される。なお、Nは
飽和液線、Oは飽和蒸気線である。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の冷凍機にお
いては、液冷媒がステータ3の内周面とロータ4の外周
面との間に形成されるエアギャップ内で蒸発して気液二
相となるので、ロータ4の回転抵抗が増大して電動機2
の機械損失が大きくなるとともに多量の液冷媒を要する
ので冷凍機の効率が悪化するという問題があった。
【0013】更に、凝縮器6の伝熱管18内を流過する冷
却媒体の温度及び蒸発器5の伝熱管16内を流過する被冷
却媒体の温度によって電動機2に供給される液冷媒の圧
力が変化するので、電動機2の冷却に必要な冷媒量が確
保できない場合があった。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために発明されたものであって、第1の発明の要旨
とするところは、電動機により駆動される多段圧縮機
と、この多段圧縮機から吐出されたガス冷媒を凝縮液化
させる凝縮器と、この凝縮器で凝縮した液冷媒を減圧す
ることによって冷却する中間冷却器と、この中間冷却器
から流出した液冷媒を蒸発させる蒸発器とを具備し、上
記電動機のケーシング内をステータを収容するステータ
室とロータを収容するロータ室とに仕切り、上記蒸発器
から抽出され液冷媒ポンプにより昇温された過冷却液冷
媒を上記ステータ室に供給して上記ステータを冷却した
後、上記中間冷却器の下流側の冷媒回路に戻し、上記中
間冷却器で蒸発したガス冷媒を上記ロータ室に供給して
上記ロータを冷却した後、上記多段圧縮機の中間吸込口
又は第1段吸込口に戻すことを特徴とする冷凍機にあ
る。
【0015】他の特徴とするところは、上記ロータ室か
ら流出したガス冷媒を上記多段圧縮機の中間吸込口又は
第1段吸込口に切り換えて流入させる手段を設けたこと
にある。
【0016】更に他の特徴とするところは、上記ロータ
室から流出したガス冷媒の圧力を制御する圧力制御弁を
設けたことにある。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態が図1に示され
ている。電動機2のケーシング34の内部はステータ3を
収容するステータ室41とロータ4を収容するロータ室42
とに仕切られている。
【0018】蒸発器5の下部には液溜め43が形成され、
この液溜め43から抽出された液冷媒は液冷媒ポンプ44に
より付勢されてヘッドタンク45に流入することにより図
2に示すモリエル線図上のWの状態となる。
【0019】次いで、この液冷媒はXの状態でステータ
室41内に供給され、ステータ3を冷却することによって
図2のYの状態となって中間冷却器7の後流側の冷媒回
路に入り、ここで中間冷却器7から流出した冷媒と合流
して蒸発器5に入る。
【0020】一方、中間冷却器7で蒸発したガス冷媒は
エリミネータ26を経てPの状態でロータ室42内に入り、
ここでロータ4を冷却することによってQの状態とな
る。このガス冷媒は圧力制御弁46及び開閉弁47を経てC
の状態で多段ターボ圧縮機1の中間吸込口23に吸い込ま
れる。
【0021】この際、圧力制御弁47によりガス冷媒の圧
力を制御してロータ4を冷却するのに十分なガス冷媒の
流量を安定的に確保する。
【0022】冷凍機の運転条件の変化によって中間冷却
器7の圧力が所定値以上となったとき又は電動機2の温
度が所定値以上になったとき、開閉弁47が閉じると同時
に開閉弁48が開く。すると、ロータ室42から流出したガ
ス冷媒は圧力制御弁46及び開閉弁48を経て吸込管9に入
り、ここで蒸発器5から流出したガス冷媒と合流して多
段ターボ圧縮機1にその第1段吸込口22から吸い込まれ
る。
【0023】この際、圧力制御弁47によりガス冷媒の圧
力を制御して中間冷却器7の圧力を所定値以下に、電動
機2の温度を所定値以下に維持すると同時に必要以上に
多量のガス冷媒がロータ室42内を流過するのを防止す
る。
【0024】ガス冷媒を第1段吸込口22に戻す場合のモ
リエル線図が図3に示され、ガス冷媒はロータ4を冷却
することによってSの状態からTの状態となり、次い
で、圧力制御弁47で絞られることによってUの状態とな
る。他の構成、作用は図4及び図5に示す従来のものと
同様であり、対応する部材に同じ符号を付してその説明
を省略する。
【0025】しかして、系内で最も低温の液冷媒を蒸発
器5から抽出し、これを液冷媒ポンプ44で昇圧すること
によって過冷却液冷媒とし、この過冷却液冷媒により電
動機2のステータ3を冷却しているので、ステータ3を
効果的に冷却することができ、従って、ステータ3を冷
却するための液冷媒の量及びロータ4を冷却するための
ガス冷媒の量を最小限に抑制することができる。
【0026】また、ロータ4はロータ室42に供給された
最小限の量のガス冷媒によって冷却され、しかも、ステ
ータ3とロータ4との間に形成されるエアギャップ内を
気液二相の冷媒が流過しないので、ロータ4の回転抵抗
を低減することができ、従って、電動機2の機械効率ひ
いては冷凍機の効率を向上しうる。
【0027】冷凍機の運転条件が変化したとき、ロータ
室42から流出したガス冷媒を圧縮機1の第1段吸込口22
に切り換えて流入させることによってロータ4を冷却す
るのに充分なガス冷媒の量を得ることができる。この
際、ロータ室42から流出したガス冷媒の圧力を圧力制御
弁46により制御すれば、必要以上に多量のガス冷媒がロ
ータ室42を流過するのを防止できる。
【0028】
【発明の効果】本発明においては、電動機のケーシング
内をステータを収容するステータ室とロータを収容する
ロータ室とに仕切り、蒸発器から抽出され液冷媒ポンプ
により昇圧された過冷却液冷媒をステータ室に供給して
ステータを冷却しているため、ステータを効果的に冷却
することができ、従って、ステータを冷却するのに要す
る液冷媒の量及びロータを冷却するのに要するガス冷媒
の量を最小限に抑制できる。
【0029】そして、中間冷却器で蒸発したガス冷媒を
ロータ室に供給してロータを冷却しているため、ロータ
の回転抵抗が少なくなり、従って、電動機の機械効率ひ
いては冷凍機の効率を向上できる。
【0030】ロータ室から流出したガス冷媒を多段圧縮
機の中間吸込口又は第1段吸込口に切り換えて流入させ
る手段を設ければ、冷凍機の運転状態の如何に拘らずロ
ータを冷却するのに充分な量のガス冷媒をロータ室に供
給できる。
【0031】更に、ロータ室から流出したガス冷媒の圧
力を圧力制御弁によって制御すれば、ロータを冷却する
のに必要なガス冷媒の量を安定的に確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す冷凍機の系統図であ
る。
【図2】上記実施形態のガス冷媒を中間吸込口に戻す場
合のモリエル線図である。
【図3】上記実施形態のガス冷媒を第1段吸込口に戻す
場合のモリエル線図である。
【図4】従来の冷凍機の系統図である。
【図5】従来の冷凍機のモリエル線図である。
【符号の説明】
2 電動機 33 回転軸 34 ケーシング 3 ステータ 4 ロータ 41 ステータ室 42 ロータ室 1 多段ターボ圧縮機 21 吐出口 22 第1段吸込口 23 中間吸込口 27、28 羽根車 29 回転軸 30 ハウジング 15 入口ベーン 31、32 歯車 6 凝縮器 18 伝熱管 14 液溜め 7 中間冷却器 24 高圧側絞り機構 25 低圧側絞り機構 26 エリミネータ 5 蒸発器 16 伝熱管 43 液溜め 9 吸入管 10 吐出管 44 液冷媒ポンプ 45 ヘッドタンク 46 圧力制御弁 47、48 開閉弁

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電動機により駆動される多段圧縮機と、
    この多段圧縮機から吐出されたガス冷媒を凝縮液化させ
    る凝縮器と、この凝縮器で凝縮した液冷媒を減圧するこ
    とによって冷却する中間冷却器と、この中間冷却器から
    流出した液冷媒を蒸発させる蒸発器とを具備し、上記電
    動機のケーシング内をステータを収容するステータ室と
    ロータを収容するロータ室とに仕切り、上記蒸発器から
    抽出され液冷媒ポンプにより昇温された過冷却液冷媒を
    上記ステータ室に供給して上記ステータを冷却した後、
    上記中間冷却器の下流側の冷媒回路に戻し、上記中間冷
    却器で蒸発したガス冷媒を上記ロータ室に供給して上記
    ロータを冷却した後、上記多段圧縮機の中間吸込口又は
    第1段吸込口に戻すことを特徴とする冷凍機。
  2. 【請求項2】 上記ロータ室から流出したガス冷媒を上
    記多段圧縮機の中間吸込口又は第1段吸込口に切り換え
    て流入させる手段を設けたことを特徴とする請求項1記
    載の冷凍機。
  3. 【請求項3】 上記ロータ室から流出したガス冷媒の圧
    力を制御する圧力制御弁を設けたことを特徴とする請求
    項1記載の冷凍機。
JP31455797A 1997-10-31 1997-10-31 冷凍機 Withdrawn JPH11132581A (ja)

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Effective date: 20050104