JP5469835B2 - Ammonia refrigeration equipment - Google Patents
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Description
本発明はアンモニアを冷媒とする冷凍サイクルからなるアンモニア冷凍装置に関する。 The present invention relates to an ammonia refrigeration apparatus comprising a refrigeration cycle using ammonia as a refrigerant.
従来、冷凍装置の冷媒としてフロンが用いられてきたが、オゾン層破壊や地球温暖化を防止し地球環境を保護するため、フロンの代替品としてアンモニアが見直されている。 Conventionally, chlorofluorocarbon has been used as a refrigerant in a refrigeration apparatus, but ammonia has been reviewed as a substitute for chlorofluorocarbon in order to prevent destruction of the ozone layer and global warming and protect the global environment.
しかし、アンモニアは、腐食性、吸湿性があるため、冷凍装置の圧縮機を駆動するモータが収容されたモータ室に侵入して、モータの固定子及び回転子の巻線の被覆を溶解し又は剥離して、巻線の短絡、焼損、断線を引き起こすことがある。 However, since ammonia is corrosive and hygroscopic, it enters the motor chamber in which the motor that drives the compressor of the refrigeration apparatus is housed, and dissolves the coating of the stator and rotor windings of the motor. It may cause peeling and cause short circuit, burnout, or disconnection of the winding.
図4に示すアンモニア冷凍装置は、電源1に接続されたモータ2により駆動される2段スクリュ圧縮機本体3、油分離回収器4、凝縮器5、膨張弁6、蒸発器7を有する冷凍サイクルの循環流路8からなり、圧縮機本体3の吸込み側と吐出側にそれぞれ逆止弁9,10を、凝縮器5と膨張弁6の間に電磁弁11を設け、油分離回収器4から油冷却器12を有する油流路13を介して圧縮機本体3の油給油箇所に給油する。
The ammonia refrigeration apparatus shown in FIG. 4 has a two-stage
このアンモニア冷凍装置の運転時には、圧縮機本体3の吐出口から膨張弁6までは、例えば1.5MPa(相当飽和温度40℃)の高圧状態にあり、膨張弁6から圧縮機本体3の吸込み口までは、例えば0.1MPa(相当飽和温度−33℃)の低圧状態にある。圧縮機本体3が停止すると、圧縮機本体3の吐出口から吐出側逆止弁10までの高圧のアンモニアガスが吸込み側逆止弁9まで逆流する。この結果、吸込み側逆止弁9から吐出側逆止弁10までの間は、例えば0.7MPa(相当飽和温度14℃)の中間圧力状態となる。この中間圧力状態で、周囲温度が相当飽和温度の14℃以下となると、圧縮器本体3のモータ室内のアンモニアガスが液化し、モータ2の固定子巻線と接触し、腐食させることになる。
During operation of the ammonia refrigeration apparatus, the discharge port of the
そこで、特許文献1では、モータ室の下部に液溜部又は液溜器を設けて、固定子の巻線をアンモニア冷媒の気相域に配置し、液相域と接触しないようにすることが提案されている。
しかし、引用文献1の従来技術でも、気相域のアンモニアガスが液化するときに液化したアンモニア液が固定子巻線と接触し、前述の問題を引き起こすことがあった。 However, even in the prior art of the cited document 1, when the ammonia gas in the gas phase region is liquefied, the liquefied ammonia liquid may come into contact with the stator windings and cause the above-mentioned problems.
そこで、本発明は、モータ室に侵入したアンモニア冷媒が液化せず、耐食性、電気的絶縁性に優れたアンモニア冷凍装置を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an ammonia refrigeration apparatus that is excellent in corrosion resistance and electrical insulation, because the ammonia refrigerant that has entered the motor chamber does not liquefy.
前記課題を解決するために、第1の手段は、
モータで駆動する圧縮機本体、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を有し、アンモニアを冷媒とする冷凍サイクルからなり、前記圧縮機本体の吸込み側と吐出側にそれぞれ逆止弁を設けた冷凍装置において、
前記凝縮器と前記膨張弁の間に設けられ、前記圧縮機本体の運転時には開かれ停止時には閉じられる電磁弁と、
前記圧縮機本体のモータ室内の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧縮機本体のモータ室内の温度を検出する温度検出手段と、
前記圧縮機本体の停止時に、前記圧力検出手段及び前記温度検出手段で検出された圧力と温度に基づいて、前記モータ室内のアンモニアガスが液化する状態であるか否かを判別し、アンモニアガスが液化する状態であれば前記モータ室内の温度を当該アンモニア冷媒の相当飽和温度以上に上昇する温度調節手段とを設ける。
In order to solve the above-mentioned problem, the first means is:
A refrigeration apparatus having a compressor body driven by a motor, a condenser, an expansion valve and an evaporator, comprising a refrigeration cycle using ammonia as a refrigerant, and provided with check valves on the suction side and the discharge side of the compressor body. In
An electromagnetic valve provided between the condenser and the expansion valve, which is opened when the compressor body is in operation and closed when the compressor is stopped;
Pressure detecting means for detecting the pressure in the motor chamber of the compressor body;
Temperature detecting means for detecting the temperature in the motor chamber of the compressor body;
Based on the pressure and temperature detected by the pressure detection means and the temperature detection means when the compressor body is stopped, it is determined whether the ammonia gas in the motor chamber is in a liquefied state or not. There is provided temperature adjusting means for raising the temperature in the motor chamber to a temperature equal to or higher than the saturated saturation temperature of the ammonia refrigerant when it is in a liquefied state.
前記構成の第1の手段では、圧縮機本体の運転の停止時に、モータ室内がアンモニアガスが液化する状態であれば、温度調節手段によりモータ室内の温度が上昇するので、モータ室内のアンモニアガスは液化しない。これにより、モータ室内のアンモニアガスが液化して固定子の巻線に接触することがなくなる。 In the first means configured as described above, if the ammonia gas is liquefied in the motor chamber when the operation of the compressor body is stopped, the temperature in the motor chamber is increased by the temperature adjusting means. Does not liquefy. As a result, ammonia gas in the motor chamber does not liquefy and come into contact with the stator windings.
第2の手段は、第1の手段において、前記温度調節手段が、モータ室を囲むジャケットと、前記ジャケットに加熱流体を供給する手段とからなる。この構成によれば、既存のジャケットを利用して、簡単な構造で、アンモニアガスの液化を防止することができる。 The second means is the first means, wherein the temperature adjusting means comprises a jacket surrounding the motor chamber and means for supplying a heating fluid to the jacket. According to this configuration, it is possible to prevent liquefaction of ammonia gas with a simple structure using an existing jacket.
第1の手段の発明によれば、圧縮機本体の運転の停止時に、温度調節手段によりモータ室内の温度を上昇させることができるので、モータ室内のアンモニアガスが液化して固定子の巻線に接触することがなくなり、耐食性、電気的絶縁性が向上する。 According to the invention of the first means, when the operation of the compressor body is stopped, the temperature in the motor chamber can be raised by the temperature adjusting means, so that the ammonia gas in the motor chamber is liquefied and becomes a winding of the stator. No contact, corrosion resistance and electrical insulation are improved.
第2の手段の発明によれば、モータ室を囲むジャケットにより、モータ室内のアンモニアガスの温度を調節することができるので、簡単な構造で、アンモニアガスの液化を防止することができる。 According to the invention of the second means, since the temperature of the ammonia gas in the motor chamber can be adjusted by the jacket surrounding the motor chamber, the liquefaction of the ammonia gas can be prevented with a simple structure.
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の第1実施形態によるアンモニア冷凍装置を示す。このアンモニア冷凍装置は、モータケーシング20に温度センサ38、圧力センサ39を設け、これらのセンサ38,39からの検出温度、検出圧力に基づいて、制御装置17が運転停止時にジャケット25に加熱流体を供給するようにした以外は、図4に示す従来のアンモニア冷凍装置と実質的に同一であり、対応する部分には同一符号を附して説明を省略する。
FIG. 1 shows an ammonia refrigerating apparatus according to a first embodiment of the present invention. In this ammonia refrigeration apparatus, a
加熱流体は、温水源40からポンプ41を介してジャケット25に供給される。加熱流体は、温水に限らず、蒸発器5を出たアンモニア冷媒等を用いることができる。
The heated fluid is supplied from the
図2は、アンモニア冷凍装置の圧縮機本体3の詳細な断面図を示す。圧縮機本体3は、モータ2、第1段圧縮部18、第2段圧縮部19により構成され、これらはケーシング20,21,22内に収容されている。
FIG. 2 shows a detailed sectional view of the
モータ2は、回転子23と固定子24からなり、そのモータケーシング20には、その外面を囲むようにジャケット25が形成されている。ジャケット25には、圧縮機本体3の運転時に冷却用の水又は冷媒液が供給される。
The
第1段圧縮部18は、回転可能に支持された互いに噛み合う雌雄1対のスクリュ形ロータ26,27からなっている。雄ロータ26は、一端のロータ軸28がモータ2の出力軸と一体に形成され、モータ2により駆動される。第1段圧縮部18のケーシング21のモータ側には、蒸発器5に連通する第1段吸込み口29が形成され、反対側には第1段吐出口30が形成されている。第1段吸込み口29には吸込み側逆止弁9が設けられている。
The first
第2段圧縮部19は、回転可能に支持された互いに噛み合う雌雄1対のスクリュ形ロータ31,32からなっている。雄ロータ31は、一端のロータ軸33が第1段圧縮部18の雄ロータ26の吐出側のロータ軸34とカップリング35を介して一体回転可能に連結されている。第2段圧縮部19の雄ロータ31及び雌ロータ32の第1段圧縮部18側には、第1段吐出口30に連通する第2吸込み口36が形成され、反対側には油分離回収器4に通じる第2段吐出口37が形成されている。
The second
前記構成からなるアンモニア冷凍機の動作を説明する。運転時、電磁弁11が開き、モータ2により第1段圧縮部18と第2段圧縮部19が駆動される。吸込み口29から吸い込まれたアンモニア冷媒は第1段圧縮部18と第2段圧縮部19で圧縮され、吐出口37から油分離回収器4に吐出される。油分離回収器4では、圧縮されたアンモニアガス中に含まれる潤滑油が分離され、下方に貯溜する。油分離回収器4で分離されたアンモニアガスは吐出側逆止弁10を通って凝縮器5に至り、ここで凝縮する。凝縮したアンモニア冷媒は電磁弁11を通過し、膨張弁8で減圧されて、蒸発器7に至り、ここで蒸発し、吸込み逆止弁9を介して圧縮機本体3の吸込み口29に戻る。油分離回収器4で分離された潤滑油は油流路13を介して圧縮機本体3の閉じ込み空間や軸受等に供給される。
The operation of the ammonia refrigerator having the above configuration will be described. During operation, the
圧縮機本体3の停止時には、電磁弁11が閉じる。これにより、圧縮機本体2の吐出口37から吐出側逆止弁10までの高圧のアンモニアガスが吸込み側逆止弁9まで逆流し、吸込み側逆止弁9から吐出側逆止弁10までの間は、例えば0.7MPa(相当飽和温度14℃)の中間圧力状態となる。ここで、制御装置17は、温度センサ38及び圧力センサ39からの検出温度及び検出圧力を監視する。図3は、モータケーシング20内の温度と圧力の関係を示し、図3中の曲線の上方の状態になればアンモニアガスが液化する。
When the
そこで、温度センサ38及び圧力センサ39で検出された検出温度及び検出圧力に基づき、制御装置17は、モータケーシング20内のアンモニアガスが相当飽和温度以下になって液化する状態であるか否かを判別し、モータケーシング20内のアンモニアガスが液化する状態になれば、ポンプ41を起動して、温水源40の温水をジャケット25内に供給する。これにより、モータケーシング25内が相当飽和温度以上に維持されるので、モータケーシング20の内部のアンモニアガスは液化することはない。このため、モータ2の固定子24の巻線がアンモニア液と接触することがなく、耐食性が増加する。
Therefore, based on the detected temperature and the detected pressure detected by the
2 モータ
3 圧縮機本体
5 凝縮器
6 膨張弁
7 蒸発器
9 吸込み側逆止弁
10 吐出側逆止弁
11 電磁弁
17 制御装置
23 回転子
24 固定子
25 ジャケット
38 温度センサ
39 圧力センサ
40 温水源
41 ポンプ
2
Claims (2)
前記凝縮器と前記膨張弁の間に設けられ、前記圧縮機本体の運転時には開かれ、停止時には閉じられる電磁弁と、
前記圧縮機本体のモータ室内の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧縮機本体のモータ室内の温度を検出する温度検出手段と、
前記圧縮機本体の停止時に、前記圧力検出手段及び前記温度検出手段で検出された圧力と温度に基づいて、前記モータ室内のアンモニアガスが液化する状態であるか否かを判別し、アンモニアガスが液化する状態であれば前記モータ室内の温度を当該アンモニア冷媒の相当飽和温度以上に上昇する温度調節手段とを設けたことを特徴とするアンモニア冷凍装置。 A refrigeration apparatus having a compressor body driven by a motor, a condenser, an expansion valve and an evaporator, comprising a refrigeration cycle using ammonia as a refrigerant, and provided with check valves on the suction side and the discharge side of the compressor body. In
An electromagnetic valve provided between the condenser and the expansion valve, opened when the compressor body is in operation , and closed when stopped;
Pressure detecting means for detecting the pressure in the motor chamber of the compressor body;
Temperature detecting means for detecting the temperature in the motor chamber of the compressor body;
Based on the pressure and temperature detected by the pressure detection means and the temperature detection means when the compressor body is stopped, it is determined whether the ammonia gas in the motor chamber is in a liquefied state or not. An ammonia refrigeration apparatus comprising temperature adjusting means for raising the temperature in the motor chamber to a temperature equal to or higher than a saturated saturation temperature of the ammonia refrigerant when in a liquefied state.
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