JP2000291597A - 冷凍機用多段圧縮機における容量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 効率の低下が著しいホットガスバイパス装置
を取り付けることなく、高い省エネルギー性を有しなが
ら幅広い容量制御が可能な冷凍機用多段圧縮機における
容量制御装置を提供すること。 【解決手段】 電動機１０を中心にその両側にそれぞれ
１枚以上の羽根車２２、２３、３２を具備する低段側圧
縮ユニット２０と高段側圧縮ユニット３０を配置すると
共に、該両圧縮ユニット２０、３０の羽根車の回転軸は
該電動機の回転軸１４に直結した構造の冷凍機用多段圧
縮機における容量制御装置であって、低段側圧縮ユニッ
ト２０の吸込み口２１ａ及び高段側圧縮ユニット３０の
吸込み口３１ａにそれぞれサクションベーン２４、３３
を取り付け、サクションベーン２４、３３の開閉をコン
トロールモータ２７、３６を介して制御盤４４からの制
御信号で行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は冷凍機用多段圧縮機
における容量制御装置に関し、特に電動機を中心にその
両側に羽根車を具備する高段側圧縮ユニットと低段側圧
縮ユニットを配置した構造の冷凍機用多段圧縮機におけ
る容量制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、冷凍機用多段圧縮機の吸込みサク
ションベーンは、構造が複雑になるため、１段目のみに
取り付けるのが普通であった。そのため高段側に絞り機
構の無い羽根車では運転範囲が狭くなり多段圧縮機とし
てはサージング現象（吸込みガス量が小さいときに振動
や騒音等が発生する現象）が早く起こり、運転が不可能
になるという問題があった。

【０００３】また、従来、多段圧縮機を用いる冷凍機の
使用条件においては、圧縮機の容量を特に小容量まで絞
る必要がなく、絞る必要がある場合、ある程度であれ
ば、ホットガスバイパス装置を取り付けて対応してい
た。しかしながら、ホットガスバイパス装置を取り付け
た場合は、圧縮機で吐き出されたガスを再度吸込みまで
持ってくるため効率の低下が著しいという問題があっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みてなされたもので、効率の低下が著しいホットガスバ
イパス装置を取り付けることなく、小容量まで運転が可
能、即ち高い省エネルギー性を有しながら幅広い容量制
御が可能な冷凍機用多段圧縮機における容量制御装置を
提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１に記載の発明は、電動機を中心にその両側にそ
れぞれ１枚以上の羽根車を具備する低段側圧縮ユニット
と高段側圧縮ユニットを配置すると共に、該両圧縮ユニ
ットの羽根車の回転軸は該電動機の回転軸に直結した構
造の冷凍機用多段圧縮機における容量制御装置であっ
て、低段側圧縮ユニットの吸込み口及び高段側圧縮ユニ
ットの吸込み口にそれぞれサクションベーンを取り付
け、サクションベーンの開閉を制御する制御手段を設け
たことを特徴とする。

【０００６】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の冷凍機用多段圧縮機における容量制御装置にお
いて、制御手段はサクションベーンを開閉するコントロ
ールモータを具備することを特徴とする。

【０００７】また、請求項３に記載の発明は、請求項２
に記載の冷凍機用多段圧縮機における容量制御装置にお
いて、制御手段は制御盤を具備し、該制御盤により前記
コントロールモータを介してサクションベーンを開閉し
て冷凍機の容量を制御することを特徴とする。

【０００８】また、請求項４に記載の発明は、請求項１
乃至３のいずれか１項に記載の冷凍機用多段圧縮機にお
ける容量制御装置において、高段側圧縮ユニットのサク
ションベーンは低段側圧縮ユニットのサクションベーン
と連動するように構成されていることを特徴とする。

【０００９】上記のように低段側圧縮ユニットの吸込み
口及び高段側圧縮ユニットの吸込み口にそれぞれサクシ
ョンベーンを取り付け、サクションベーンを開閉して容
量を制御することにより、従来のように効率の低下が著
しいホットガスバイパス装置を取り付けることなく、高
い省エネルギー性を有しながら小容量までの幅広い容量
制御が可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図
面に基づいて説明する。図１は冷凍機用多段圧縮機の構
造例を示す断面図である。図示するように、本冷凍機用
多段圧縮機は電動機１０を中心にその両側にそれぞれ低
段側圧縮ユニット２０と高段側圧縮ユニット３０を配置
している。

【００１１】電動機１０はケーシング１１に固定子１２
が嵌合し、固定子１２の中央部に回転子１３が配置され
た構成である。また、低段側圧縮ユニット２０はケーシ
ング２１内に２枚の羽根車２２、２３が配置されてい
る。また、高段側圧縮ユニット３０にはケーシング３１
内に１枚の羽根車３２が配置されている。羽根車２２、
２３の回転軸と羽根車３２の回転軸は電動機１０の回転
軸１４に直結した構造である。回転軸１４は低段側の転
がり軸受４１、高段側の転がり軸受４２で回転自在に支
持されている。低段側の転がり軸受４１にはラジアル荷
重とスラスト荷重を受けることができる転がり軸受を使
用し、高段側の転がり軸受４２にはラジアル荷重を主に
受ける転がり軸受を使用する。

【００１２】低段側圧縮ユニット２０のケーシング２１
の吸込み口２１ａにはサクションベーン２４が設けら
れ、高段側圧縮ユニット３０のケーシング３１の吸込み
口３１ａにはサクションベーン３３が設けられている。
サクションベーン２４はコントロールモータ２７で開閉
され、サクションベーン３３はコントロールモータ３６
で開閉されるようになっている。低段側圧縮ユニット２
０の排出口２１ｂと高段側圧縮ユニット３０の吸込み口
３１ａは連通ダクト４３で接続されている。サクション
ベーン２４、３３は制御盤４４からの制御信号によりコ
ントロールモータ２７、３６を介して連動して開閉操作
されるようになっている。

【００１３】上記構造の冷凍機用多段圧縮機において、
電動機１０を駆動することにより、低段側圧縮ユニット
２０の羽根車２２、２３及び高段側圧縮ユニット３０の
羽根車３２が回転する。低段側圧縮ユニット２０の吸込
み口２１ａから吸込まれた気体は羽根車２２及び羽根車
２３で圧縮され、排出口２１ｂから連通ダクト４３を通
って高段側圧縮ユニット３０の吸込み口３１ａに送ら
れ、更に羽根車３２で圧縮され、高段側圧縮ユニット３
０の排出口３１ｂから冷凍機の凝縮器（図示せず）に送
られる。

【００１４】上記のように低段側圧縮ユニット２０の吸
込み口２１ａ及び高段側圧縮ユニット３０の吸込み口３
１ａのそれぞれ吸込み風量にあったサクションベーン２
４及びサクションベーン３３を設け、制御盤４４の制御
信号により、コントロールモータ２７及びコントロール
モータ３６を介してサクションベーン２４及びサクショ
ンベーン３３を連動して開閉制御することにより、図２
に示すように冷凍機の冷凍能力を従来の運転範囲に比較
し広くすることが可能となる。即ち、従来の冷凍機では
冷凍能力の４０％〜１００％程度の範囲でしか運転でき
なかったの対して、本発明では１０％〜１００％程度の
範囲で運転できることになる。

【００１５】図３は制御盤４４、低段側のコントロール
モータ２７及び高段側のコントロールモータ３６の構成
を示す図である。図示するように、制御盤４４は平衡調
整機構４４−２と温度コントローラ４４−１を具備す
る。また、コントロールモータ２７にはポテンショメー
タ２７ａが内蔵され、コントロールモータ２７によるサ
クションベーン２４の開度を検出できるようになってい
る。また、コントロールモータ３６にはポテンショメー
タ３６ａが内蔵され、コントロールモータ３６によるサ
クションベーン３３の開度を検出できるようになってい
る。

【００１６】温度コントローラは、温度検出端４５から
の検出温度により、低段側のコントロールモータ２７に
開閉信号Ｓを出力する。また、低段側のコントロールモ
ータ２７内のポテンショメータ２７ａは平衡調整機構４
４−２に開度信号を出力する。平衡調整機構４４−２は
低段側の開度信号と同じ開度となるように、高段側のコ
ントロールモータ３６へ開閉信号を出力する。高段側の
コントロールモータ３６内のポテンショメータ３６ａは
平衡調整機構４４−２に開度信号をフィードバックす
る。これにより、高段側のサクションベーン３３は低段
側のサクションベーン２４と連動する。

【００１７】上記構成の冷凍機用多段圧縮機において、
低段側圧縮ユニット２０の羽根車２２及び羽根車２３の
回転により回転軸１４に加わるスラスト力と高段側圧縮
ユニット３０の羽根車３２の回転により回転軸１４に加
わるスラスト力とは方向が反対であるから、互いに相殺
され、低段側の転がり軸受４１に加わる総合スラスト荷
重が軽減される。

【００１８】また、低段側圧縮ユニット２０の羽根車２
３の主板裏面にラビリンスによるシール部分２５を設け
ると共に、羽根車２３の裏面と転がり軸受４１の軸受室
の間にスラスト力を調整するためのスラスト力調整室２
６を設ける。また、高段側圧縮ユニット３０の羽根車３
２の主板裏面にラビリンスによるシール部分３４を設け
ると共に、羽根車３２の裏面と転がり軸受４１の軸受室
の間にスラスト力を調整するためのスラスト力調整室３
５を設ける。このシール部分２５、３４の位置とスラス
ト力調整室２６、３５の圧力を調整することにより、羽
根車２３、３２に加わるスラスト力を調整するようにな
っている。

【００１９】なお、上記例では低段側圧縮ユニット２０
の羽根車を２枚、高段側圧縮ユニット３０の羽根車を１
枚としているが、各圧縮ユニットの羽根車の枚数はこれ
に限定されるものではなく、スラスト力の大きいヒート
ポンプ等のモードや冷房条件のスラスト力等を考慮し
て、各圧縮ユニットのスラスト力を相殺し、転がり軸受
４１に作用する総合スラスト力が小さくなるように羽根
車の枚数を配分する。

【００２０】なお、上記例では転がり軸受４１をラジア
ル荷重とスラスト荷重を受けることができる構造とし、
転がり軸受４２をラジアル荷重を主に受ける構造とした
が、これに限定されるものではなく、例えば両者ともラ
ジアル荷重とスラスト荷重を受けることができる構造と
しても良い。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように各請求項に記載の発
明によれば、低段側圧縮ユニットの吸込み口及び高段側
圧縮ユニットの吸込み口にそれぞれサクションベーンを
取り付け、サクションベーンの開閉により冷凍機の容量
を制御するので、従来のように効率の低下が著しいホッ
トガスバイパス装置を取り付けることなく、高い省エネ
ルギー性を有しながら小容量までの幅広い容量制御が可
能で、冷凍機を幅広い冷凍能力範囲で運転することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る冷凍機用多段圧縮機の構造例を示
す断面図である。

【図２】冷凍機の運転範囲の比較例を示す図である。

【図３】本発明に係る冷凍機用多段圧縮機の制御盤及び
コントロールモータの構成を示す図である。

【符号の説明】

１０ 電動機 １１ ケーシング １２ 固定子 １３ 回転子 １４ 回転軸 ２０ 低段側圧縮ユニット ２１ ケーシング ２２ 羽根車 ２３ 羽根車 ２４ サクションベーン ２５ シール部分 ２６ スラスト力調整室 ２７ コントロールモータ ３０ 高段側圧縮ユニット ３１ ケーシング ３２ 羽根車 ３３ サクションベーン ３４ シール部分 ３５ スラスト力調整室 ３６ コントロールモータ ４１ 転がり軸受 ４２ 転がり軸受 ４３ 連通ダクト ４４ 制御盤 ４５ 温度検出端

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H021 AA02 BA06 BA10 BA12 CA05 CA06 DA11 DA18 DA27 EA05 EA07 EA16 3H034 AA02 AA18 BB03 BB06 BB17 CC03 DD07 DD26 EE15 EE18

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動機を中心にその両側にそれぞれ１枚
   以上の羽根車を具備する低段側圧縮ユニットと高段側圧
   縮ユニットを配置すると共に、該両圧縮ユニットの羽根
   車の回転軸は該電動機の回転軸に直結した構造の冷凍機
   用多段圧縮機における容量制御装置であって 前記低段側圧縮ユニットの吸込み口及び高段側圧縮ユニ
   ットの吸込み口にそれぞれサクションベーンを取り付
   け、 前記サクションベーンの開閉を制御する制御手段を設け
   たことを特徴とする冷凍機用多段圧縮機における容量制
   御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の冷凍機用多段圧縮機に
   おける容量制御装置において、 前記制御手段は前記サクションベーンを開閉するコント
   ロールモータを具備することを特徴とする冷凍機用多段
   圧縮機における容量制御装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の冷凍機用多段圧縮機に
   おける容量制御装置において、 前記制御手段は制御盤を具備し、該制御盤により前記コ
   ントロールモータを介して前記サクションベーンを開閉
   して冷凍機の容量を制御することを特徴とする冷凍機用
   多段圧縮機における容量制御装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
   冷凍機用多段圧縮機における容量制御装置において、 前記高段側圧縮ユニットのサクションベーンは低段側圧
   縮ユニットのサクションベーンと連動するように構成さ
   れていることを特徴とする冷凍機用多段圧縮機における
   容量制御装置。