JPH073247Y2 - ２軸２段冷凍装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、主としてスクリュー形圧縮機を並設使用した
２軸２段冷凍装置、詳しくは駆動装置をもった低段側圧
縮機と、同じく駆動装置をもった高段側圧縮機とを備
え、これら高，低段側圧縮機の両者を駆動する２段圧縮
運転と、前記高段側圧縮機のみを駆動する単段圧縮運転
とを切換可能とした２軸２段冷凍装置に関する。

（従来の技術） 従来、この種２軸２段冷凍装置として、低段側圧縮機と
高段側圧縮機との間に、中間冷却器で蒸発した中間圧の
ガス冷媒を戻すことにより、蒸発器へ送られる液冷媒を
過冷却させ、もって運転効率を高めるようにしたもの
は、例えば実公昭55-22442号公報の第１図において知ら
れている。

また、単段冷凍装置において、圧縮機の中間部位に、中
間冷却器で蒸発した中間圧のガス冷媒を供給することに
より、前述したものと同様の効果を得るようにしたもの
は、例えば実公昭59-42614号公報において知られてい
る。

ところで、以上のような高，低段側圧縮機を用い単段又
は２段圧縮運転を切換可能とした２軸２段冷凍装置にお
いて、これら各運転時における運転効率を高めるために
は、前記中間冷却器の出口側に、前記各圧縮機の中間に
至る第１中間圧ガス管と、前記高段側圧縮機の中間部位
に至る第２中間圧ガス管とをそれぞれ接続して、前記各
圧縮機の両者を用いた２段圧縮運転時と、前記高段側圧
縮機のみを用いた単段運転時とに、前記各中間圧ガス管
を選択的に開放させて、これら各中間圧ガス管から中間
圧のガス冷媒を供給することが考えられたのである。

即ち、第２図に示したごとく、駆動装置（２）をもった
低段側圧縮機（１）と、同じく駆動装置（４）をもった
高段側圧縮機（３）とを備え、前記低段側圧縮機（１）
の吸入口（1a）側に吸入管（５）を接続し、かつ前記低
段側圧縮機（１）の吐出口（1b）を前記高段側圧縮機
（３）の吸入口（3a）に連絡管（６）を介して接続する
と共に、前記吸入管（５）と連絡管（６）との間に、前
記低段側圧縮機（１）を側路するバイパス管（７）を接
続する一方、このバイパス管（７）に、単段運転時開き
２段運転時閉じる電磁弁（８）を介装させる。

又、前記高段側圧縮機（３）の吐出口（3b）側に、凝縮
器（10）と膨張弁（11）及び蒸発器（12）とを接続する
と共に、これら凝縮器（10）と蒸発器（12）との中間部
位に、中間冷却器（13）を介装させて、該中間冷却器
（13）の冷媒入口側を中間膨張弁（14）を介して凝縮器
（10）の出口部に接続し、また前記中間冷却器（13）の
冷媒出口側に、前記連絡管（６）に接続される第１中間
圧ガス管（16）と、前記高段側圧縮機（３）の中間部に
接続される第２中間圧ガス管（17）とを接続する一方、
これら各中間圧ガス管（16）（17）の中間部位に、それ
ぞれ第１及び第２電磁弁（V1）（V2）を介装させる。

斯くして、前記冷凍装置の負荷条件が高圧縮比の場合
で、前記高，低段側圧縮機（１）（３）の両者を駆動さ
せて、２段圧縮運転を行うときには、前記第１電磁弁
（８）を閉動作させることにより、同図の実線矢印で示
したごとく、前記吸入管（５）からの冷媒を、低段側圧
縮機（１）→連絡管（６）→高段側圧縮機（３）の経路
で移流させて、これら高，低段側圧縮機（１）（３）の
両者で前記冷媒の２段圧縮を行うのである。

また、以上のごとき２段圧縮運転時には、前記第２中間
圧ガス管（17）の第２電磁弁（V2）を閉鎖させ、かつ前
記第１中間圧ガス管（16）の第１電磁弁（V1）を開放さ
せることにより、前記中間冷却器（13）で蒸発した中間
圧のガス冷媒を、前記第１中間圧ガス管（16）を介して
前記連絡管（６）へ戻すのである。

更に、前記冷凍装置の負荷条件が低圧縮比の場合で、前
記高段側圧縮機（３）のみを駆動させて、単段圧縮運転
を行うときには、前記電磁弁（８）を開動作させること
により、同図の点線矢印で示したごとく、前記吸入管
（５）からの冷媒を、電磁弁（８）→バイパス管（７）
→連絡管（６）→高段側圧縮機（３）の経路で移流させ
て、この高段側圧縮機（３）のみで前記冷媒の圧縮を行
うのである。

また、以上のごとき単段圧縮運転時には、前記第１中間
圧ガス管（16）の第１電磁弁（V1）を閉鎖させ、かつ前
記第２中間圧ガス管（17）の第２電磁弁（V2）を開放さ
せることにより、前記中間冷却器（13）で蒸発した中間
圧のガス冷媒を、前記第２中間圧ガス管（17）を介して
前記高段側圧縮機（３）の中間部位へ戻すのである。

（考案が解決しようとする課題） ところで、以上のごとく、前記中間冷却器（13）の出口
側に第１及び第２中間圧ガス管（16）（17）をそれぞれ
接続して、これら各中間圧ガス管（16）（17）に、前記
第１及び第２電磁弁（V1）（V2）を介装させるときに
は、この各電磁弁（V1）（V2）を、それぞれ各別に開閉
制御するための電気回路を設ける必要があって、構造が
複雑となり、しかもコストが高くなるなど問題があっ
た。

本考案は、以上のような問題に鑑みてなしたものであ
り、その目的は、前記電磁弁の１つを逆止弁に変えるこ
とにより、構造簡単でコストを低減することができる２
軸２段冷凍装置を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本考案では、駆動装置
（２）をもった低段側圧縮機（１）と、駆動装置（４）
をもった高段側圧縮機（３）とを備え、前記低段側圧縮
機（１）の吸入口（1a）に吸入管（５）を接続し、前記
低段側圧縮機（１）の吐出口（1b）を前記高段側圧縮機
（３）の吸入口（3a）に連絡管（６）により接続すると
共に、中間冷却器（13）を備え、該中間冷却器（13）の
出口側に、前記連絡管（６）に接続する第１中間圧ガス
管（16）と、前記高段側圧縮機（３）の中間部に接続す
る第２中間圧ガス管（17）とを接続した２軸２段冷凍装
置において、前記第１中間圧ガス管（16）に開閉弁（1
8）を介装すると共に、前記第２中間圧ガス管（17）に
前記高段側圧縮機（３）の中間部への流れのみ許す逆止
弁（19）を設けたものである。

（作用） しかして以上のごとき２軸２段冷凍装置において、前記
高，低段側圧縮機（１）（３）の両者を用いた２段圧縮
運転と、前記高段側圧縮機（３）のみを用いた単段圧縮
運転とを行う場合には、前記中間冷却器（13）の出口側
から延びる第１中間圧ガス管（16）に介装した開閉弁
（18）が開閉操作され、また前記第２中間圧ガス管（1
7）に介装した逆止弁（19）が、前記吸入管（５）や連
絡管（６）などを移流する冷媒の圧力差に基づいて自動
的に開閉されるのであるが、詳しくは後で記述するの
で、以下は簡単に説明する。

先ず、前記冷凍装置の負荷条件が高圧縮比の場合で、前
記高，低段側圧縮機（１）（３）の両者を用いて２段圧
縮運転を行うときは、前記逆止弁（19）が閉動作され、
かつ前記開閉弁（18）が開動作されて、前記中間冷却器
（13）で蒸発した中間圧のガス冷媒が、前記第１中間圧
ガス管（16）を介して前記連絡管（６）へ戻される。

また、負荷条件が低圧縮比の場合で、前記高段側圧縮機
（３）のみを用いて単段圧縮運転を行うときには、前記
開閉弁（18）が閉動作され、かつ前記逆止弁（19）が自
動的に開動作されて、前記中間冷却器（13）で蒸発した
中間圧のガス冷媒が、前記第２中間圧ガス管（17）を介
して前記高段側圧縮機（３）の中間部位へのみ戻される
のである。

（実施例） 第１図は２軸２段冷凍装置の配管図を示しており、該図
において、（１）はモータから成る駆動装置（２）を備
えたスクリュー形の低段側圧縮機（１）、（３）は同じ
くモータから成る駆動装置（４）を備えたスクリュー形
の高段側圧縮機であって、前記低段側圧縮機（１）の吸
入口（1a）に吸入管（５）を接続し、かつ前記低段側圧
縮機（１）の吐出口（1b）を、前記高段側圧縮機（３）
の吸入口（3a）に連絡管（６）を介して接続すると共
に、前記吸入管（５）と前記連絡管（６）との間に前記
低段側圧縮機（１）を側路するバイパス管（７）を接続
する一方、前記連絡管（６）と前記バイパス管（７）と
に、前記吸入管（５）や連絡管（６）及びバイパス管
（７）などの圧力差によって自動的に開閉される第１及
び第２逆止弁（9a）（9b）を介装させている。

又、前記高段側圧縮機（３）の吐出口（3b）には、吐出
管（15）を介して、凝縮器（10）と膨張弁（11）及び蒸
発器（12）とをそれぞれ接続すると共に、これら凝縮器
（10）と蒸発器（12）との中間部には、中間冷却器（1
3）を介装させて、この中間冷却器（13）の冷媒入口側
と凝縮器（10）の出口とを、中間膨張弁（14）を設けた
流入管（14a）を介して接続し、前記凝縮器（10）で凝
縮される冷媒液の一部を前記中間冷却器（13）で冷却す
るごとくなす一方、この中間冷却器（13）の冷媒ガス出
口側には、前記連絡管（６）に接続される第１中間圧ガ
ス管（16）と、前記高段側圧縮機（３）の中間部に接続
される第２中間圧ガス管（17）とを接続するようにして
いる。

しかして以上のごとき２軸２段冷凍装置において、前記
第１中間圧ガス管（16）の中間部位に、主として電磁弁
から成る開閉弁（18）を介装させると共に、前記第２中
間圧ガス管（17）の中間部位に、ガス冷媒の圧力差によ
って、自動的に開閉される逆止弁（19）を介装させたの
である。

前記逆止弁（19）は、前記吸入管（５）や連絡管（６）
などを移流されるガス冷媒の圧力差に基づいて自動的に
開閉動作されるのであり、前記逆止弁（19）の切換動作
を説明するに先立って、第１図に示した各部の圧力符号
について説明する。

（P1）は前記吸入管（５）内を移流される冷媒の圧力、
（P2）は前記低段側圧縮機（１）の吐出口（1b）側から
吐出された吐出領域の冷媒の圧力、（P3）は前記第２中
間圧ガス管（17）における逆止弁（19）の冷媒流出側
で、前記高段側圧縮機（３）への接続部位における冷媒
圧力、（P4）は前記高段側圧縮機（３）の吐出口（3b）
から吐出された冷媒圧力、また（P5）は前記中間冷却器
（13）の出口側における冷媒圧力をそれぞれ示してい
る。

しかして前記冷凍装置の負荷条件が高圧縮比の場合で、
前記高，低段側圧縮機（１）（３）の両者を共に用いて
２段圧縮運転を行うときには、前記開閉弁（18）を開動
作させて行うのであるが、このとき前記各圧縮機（１）
（３）の駆動に伴って、この高段側圧縮機（３）の吐出
口（3b）側から吐出される冷媒の圧力（P4）が一番高く
なり、この吐出圧力（P4）に対して、前記第２中間圧ガ
ス管（16）の前記高段側圧縮機（３）への接続部位にお
ける冷媒の圧力（P3）が若干低くなり、これに続いて、
前記低段側圧縮機（１）の吐出口（1b）から吐出される
冷媒の圧力（P2）、並びに前記吸入管（５）内を移流さ
れる冷媒の圧力（P1）の順序で逐次低くなり、従って前
記各圧力（P1）（P2）（P3）（P4）の関係は、それぞれ
次式で示すように P4＞P3＞P2＞P1 となる。

また、前記中間冷却器（13）の出口側における冷媒圧力
（P5）は、前記開閉弁（18）が開放されているため、前
記低段側圧縮機（１）の吐出口（1b）から吐出される冷
媒圧力（P2）と等しくなり、これら各圧力（P2）（P5）
は、前記第２中間圧ガス管（16）の前記高段側圧縮機
（３）への接続部位における冷媒圧力（P3）に対して低
くなり、従って前記各圧力（P2）（P3）（P5）の関係
は、次式で示したように P3＞P2＝P5 となる。

以上のように、前記逆止弁（19）の冷媒流出側が、その
流入側に対して圧力が高いことから、前記逆止弁（19）
が自動的に閉動作されるのである。

従って、同図の矢印（イ）で示したように、前記中間冷
却器（13）で蒸発した中間圧のガス冷媒が、開放状態に
ある前記開閉弁（18）→第１中間圧ガス管（16）→連絡
管（６）の経路で高段側圧縮機（３）の入口部（3a）へ
供給され。

また、前記高段側圧縮機（３）のみを用いて単段圧縮運
転を行う場合には、前記開閉弁（18）を閉動作させるの
であるが、このとき前記逆止弁（19）が仮に閉動作され
ているときには、前記開閉弁（18）の閉動作に伴って、
前記中間冷却器（11）からの冷媒が前記第２中間圧ガス
管（16）を介して前記逆止弁（19）側に流入されること
から、この逆止弁（19）の冷媒流入側における圧力（P
5）が、その流出側の圧力（P3）よりも高くなって、 P5＞P3 となる。

従って、同図の矢印（ロ）で示したように、前記中間冷
却器（13）で蒸発したガス冷媒が、第２中間圧ガス管
（17）→逆止弁（19）→高段側圧縮機（３）の経路で供
給されるのである。

尚、以上のごとき各圧縮機（１）（３）を用いた２段圧
縮運転時には、前記第２図で示したものと同様に、前記
バイパス管（７）に介装させた前記第２逆止弁（9b）が
閉動作され、かつ前記吸入管（５）に介装させた前記逆
止弁（19）が開動作されて、第１図の実線矢印で示した
ごとく、前記吸入管（５）からの冷媒が、第１逆止弁
（9a）→低段側圧縮機（１）→連絡管（６）→高段側圧
縮機（３）の経路で移流されて、これら高，低段側圧縮
機（１）（３）の両者で前記冷媒の２段圧縮が行われる
のである。

また、前記高段側圧縮機（３）のみを駆動させて、単段
圧縮運転を行うときは、前記第１逆止弁（9a）が開動作
され、かつ前記第２逆止弁（9b）が閉動作されて、前記
吸入管（５）の冷媒が、同図に点線矢印で示したごと
く、第２逆止弁（9b）→バイパス管（７）→連絡管
（６）→高段側圧縮機（３）の経路で移流させて、この
高段側圧縮機（３）のみで前記冷媒の単段圧縮が行われ
るのである。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案の２軸２段冷凍装置では、
中間冷却器（13）の出口側に、高，低段側圧縮機（１）
（３）の中間部に至る第１中間圧ガス管（16）と、前記
高段側圧縮機（３）の中間部位に至る第２中間圧ガス管
（17）をそれぞれ接続して、前記第１中間圧ガス管（1
6）に開閉弁（18）を介装すると共に、前記第２中間圧
ガス管（17）に前記高段側圧縮機（３）の中間部への流
れのみ許す逆止弁（19）を設けたから、前記各中間圧ガ
ス管（16）（17）に、それぞれ電磁弁を介装させる場合
に比べて、構造簡単を簡単とすることができて、コスト
を低減できるに至ったのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の２軸２段冷凍装置を示す配管図、第２
図は本考案に至る過程を説明する配管図である。 （１）……低段側圧縮機 （1a）……吸入口 （1b）……吐出口 （２）……駆動装置 （３）……高段側圧縮機 （3a）……吸入口 （４）……駆動装置 （５）……吸入管 （６）……連絡管 （13）……中間冷却器 （16）……第１中間圧ガス管 （17）……第２中間圧ガス管 （18）……開閉弁 （19）……逆止弁

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動装置（２）をもった低段側圧縮機
   （１）と、駆動装置（４）をもった高段側圧縮機（３）
   とを備え、前記低段側圧縮機（１）の吸入口（1a）に吸
   入管（５）を接続し、前記低段側圧縮機（１）の吐出口
   （1b）を前記高段側圧縮機（３）の吸入口（3a）に連絡
   管（６）により接続すると共に、中間冷却器（13）を備
   え、該中間冷却器（13）の出口側に、前記連絡管（６）
   に接続する第１中間圧ガス管（16）と、前記高段側圧縮
   機（３）の中間部に接続する第２中間圧ガス管（17）と
   を接続した２軸２段冷凍装置において、前記第１中間圧
   ガス管（16）に開閉弁（18）を介装すると共に、前記第
   ２中間圧ガス管（17）に前記高段側圧縮機（３）の中間
   部への流れのみ許す逆止弁（19）を設けたことを特徴と
   する２軸２段冷凍装置。