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JP7585010B2 - Refrigeration System - Google Patents
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Description

本開示は、ブレイトン冷凍サイクルを利用した冷凍システムに関する。 This disclosure relates to a refrigeration system that utilizes the Brayton refrigeration cycle.

冷凍サイクルとして、ブレイトン冷凍サイクルを利用した冷凍システムが知られている。ブレイトン冷凍サイクルは、断熱圧縮工程、等圧加熱工程、断熱膨張行程、及び、等圧冷却工程から構成される熱力学的サイクルであり、冷媒が循環する冷媒ライン上に各工程に対応する要素が配置されて構成される。冷凍サイクルを構成するこれらの要素は、冷凍機に要求される冷凍能力に応じて設計される。 A refrigeration system that uses the Brayton refrigeration cycle is known as a refrigeration cycle. The Brayton refrigeration cycle is a thermodynamic cycle consisting of an adiabatic compression process, an isobaric heating process, an adiabatic expansion process, and an isobaric cooling process, and is configured by arranging elements corresponding to each process on the refrigerant line through which the refrigerant circulates. These elements that make up the refrigeration cycle are designed according to the refrigeration capacity required of the refrigerator.

特許文献1には、ブレイトン冷凍サイクルを利用した冷凍システムの一例が開示されている。特許文献1では、断熱圧縮工程に対応する圧縮機ユニットとして、冷媒ライン上に直列接続された複数段の圧縮機を備えることで適切な圧縮比を実現し、要求される冷凍能力に対応している。また複数段の圧縮機の一部は、断熱膨張行程に対応する膨張機と共通の回転軸を有する膨張機一体型圧縮機として構成されることで、膨張機で発生する動力を圧縮機を駆動する動力の一部として利用し、効率向上が図られている。更に特許文献1では、圧縮機ユニットを構成する各圧縮機を並列化することで、冷凍サイクルを循環する冷媒量を増加し、冷凍能力を向上している。 Patent Document 1 discloses an example of a refrigeration system that uses the Brayton refrigeration cycle. In Patent Document 1, a compressor unit corresponding to an adiabatic compression process is provided with multiple compressor stages connected in series on a refrigerant line to achieve an appropriate compression ratio and meet the required refrigeration capacity. In addition, some of the multiple compressor stages are configured as an expander-compressor integrated with an expander that shares a common rotating shaft with an expander that corresponds to an adiabatic expansion process, and the power generated by the expander is used as part of the power that drives the compressor, improving efficiency. Furthermore, in Patent Document 1, the compressors that make up the compressor unit are arranged in parallel to increase the amount of refrigerant circulating in the refrigeration cycle, improving refrigeration capacity.

特開2014-219125号公報JP 2014-219125 A

この種の冷凍システムにおいて、冷凍能力が異なる製品仕様のバリエーションを展開しようとする場合、一般的に、冷凍システムの各構成要素を新規設計しており、開発に要する費用や時間の削減が課題となっている。例えば冷凍システムを構成する圧縮機や膨張機は、冷凍システムの製品仕様に応じて異なる型式を用意しておく必要があり、既存の型式で対応が難しい場合には、新たな型式を新規開発しなければならず、開発には多くの費用や時間がかかっていた。 When trying to develop variations in product specifications with different refrigeration capacities for this type of refrigeration system, each component of the refrigeration system is generally designed from scratch, and reducing the cost and time required for development is an issue. For example, the compressors and expanders that make up the refrigeration system must be prepared in different models depending on the product specifications of the refrigeration system, and if existing models are not sufficient, a new model must be developed, which requires a lot of cost and time for development.

このような新規開発に要する費用や時間を削減するための手法として、例えば既存の冷凍機より高い冷凍能力を有する冷凍機を開発する場合、前述の特許文献1のように、冷凍サイクルの既存構成を並列化することが考えられるが、必要な部品点数や専有面積の増加が避けられず、十分とは言えない。 As a method for reducing the cost and time required for such new development, for example when developing a refrigerator with a higher refrigeration capacity than existing refrigerators, it is possible to consider parallelizing the existing configuration of the refrigeration cycle, as in the above-mentioned Patent Document 1. However, this inevitably increases the number of parts required and the occupied floor space, and is not sufficient.

本開示の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、要求される冷凍能力に応じて開発に要する費用や時間、及び、設置時の専有面積を抑制しつつ柔軟な設計変更が可能な冷凍システムを提供することを目的とする。 At least one embodiment of the present disclosure has been made in consideration of the above circumstances, and aims to provide a refrigeration system that allows for flexible design changes while minimizing development costs and time, and the floor space required for installation, depending on the required refrigeration capacity.

本開示の少なくとも一実施形態に係る冷凍システムは、上記課題を解決するために、
冷媒経路上に配置された圧縮機ユニットによって圧縮された冷媒を用いて冷熱を発生させるブレイトンサイクルを利用した冷凍システムであって、
前記圧縮機ユニットは、
前記冷媒経路に対して互いに並列に配置された複数台の圧縮機と、
前記複数台の圧縮機をそれぞれ駆動するための複数の第1モータと、
前記圧縮機ユニットで圧縮された前記冷媒を膨張可能な膨張機と一体的に構成された膨張機一体型圧縮機と、
前記膨張機一体型圧縮機を駆動するための第2モータと、
を含み、
前記複数台の圧縮機は、前記膨張機一体型圧縮機より多い台数を有する。
In order to solve the above problems, a refrigeration system according to at least one embodiment of the present disclosure includes:
A refrigeration system using a Brayton cycle that generates cold heat using a refrigerant compressed by a compressor unit arranged on a refrigerant path,
The compressor unit includes:
A plurality of compressors arranged in parallel with each other with respect to the refrigerant path;
a plurality of first motors for driving the plurality of compressors, respectively;
an expander-integrated compressor that is integrated with an expander capable of expanding the refrigerant compressed by the compressor unit;
A second motor for driving the expander-compressor unit;
Including,
The number of the plurality of compressors is greater than the number of the expander-compressor units.

本開示の少なくとも一実施形態によれば、要求される冷凍能力に応じて開発に要する費用や時間、及び、設置時の専有面積を抑制しつつ柔軟な設計変更が可能な冷凍システムを提供できる。 At least one embodiment of the present disclosure provides a refrigeration system that allows for flexible design changes while minimizing development costs and time, and the space required for installation, depending on the required refrigeration capacity.

一実施形態に係る冷凍システムの全体構成を概略的に示す図である。1 is a diagram illustrating an overall configuration of a refrigeration system according to an embodiment of the present invention; 図1の同軸圧縮機の断面構造を概略的に示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a cross-sectional structure of the coaxial compressor of FIG. 1 . 図1の膨張機一体型圧縮機の断面構造を概略的に示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a cross-sectional structure of the expander-compressor unit of FIG. 1 . 図1の冷凍システムの起動方法を示すフローチャートである。2 is a flowchart showing a method for starting up the refrigeration system of FIG. 1 . 2台の同軸圧縮機及び1台の膨張機一体型圧縮機を備える冷凍システムの一態様を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of a refrigeration system including two coaxial compressors and one expander-compressor. 2台の同軸圧縮機及び1台の膨張機一体型圧縮機を備える冷凍システムの他の態様を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing another embodiment of a refrigeration system including two coaxial compressors and one expander-compressor. 3台の同軸圧縮機及び1台の膨張機一体型圧縮機を備える冷凍システムの一態様を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an embodiment of a refrigeration system including three coaxial compressors and one expander-compressor. 3台の同軸圧縮機及び1台の膨張機一体型圧縮機を備える冷凍システムの他の態様を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing another embodiment of a refrigeration system including three coaxial compressors and one expander-compressor. 3台の同軸圧縮機及び1台の膨張機一体型圧縮機を備える冷凍システムの他の態様を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing another embodiment of a refrigeration system including three coaxial compressors and one expander-compressor. 3台の同軸圧縮機及び2台の膨張機一体型圧縮機を備える冷凍システムの一態様を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an embodiment of a refrigeration system including three coaxial compressors and two expander-compressor combinations. 3台の同軸圧縮機及び2台の膨張機一体型圧縮機を備える冷凍システムの他の態様を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing another embodiment of a refrigeration system including three coaxial compressors and two expander-compressor combinations. 3台の同軸圧縮機及び2台の膨張機一体型圧縮機を備える冷凍システムの他の態様を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing another embodiment of a refrigeration system including three coaxial compressors and two expander-compressor combinations. 4台の同軸圧縮機及び2台の膨張機一体型圧縮機を備える冷凍システムの一態様を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an embodiment of a refrigeration system including four coaxial compressors and two expander-compressor combinations. 4台の同軸圧縮機及び2台の膨張機一体型圧縮機を備える冷凍システムの他の態様を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing another embodiment of a refrigeration system including four coaxial compressors and two expander-compressor combinations. 4台の同軸圧縮機及び2台の膨張機一体型圧縮機を備える冷凍システムの他の態様を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing another embodiment of a refrigeration system including four coaxial compressors and two expander-compressor combinations. 4台の同軸圧縮機及び2台の膨張機一体型圧縮機を備える冷凍システムの他の態様を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing another embodiment of a refrigeration system including four coaxial compressors and two expander-compressor combinations.

以下、図面を参照しながら、本開示の幾つかの実施形態に係る冷凍システムについて説明する。
ただし、これらの実施形態に記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状及びその相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Hereinafter, refrigeration systems according to several embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
However, the dimensions, materials, shapes and relative arrangements of the components described in these embodiments or shown in the drawings are merely illustrative examples and are not intended to limit the scope of the present invention.
For example, expressions expressing relative or absolute configuration, such as "in a certain direction,""along a certain direction,""parallel,""orthogonal,""center,""concentric," or "coaxial," not only strictly express such a configuration, but also express a state in which there is a relative displacement with a tolerance or an angle or distance to the extent that the same function is obtained.
For example, expressions indicating that things are in an equal state, such as "identical,""equal," and "homogeneous," not only indicate a state of strict equality, but also indicate a state in which there is a tolerance or a difference to the extent that the same function is obtained.
For example, expressions describing shapes such as a rectangular shape or a cylindrical shape do not only refer to rectangular shapes, cylindrical shapes, etc. in the strict geometric sense, but also refer to shapes that include uneven portions, chamfered portions, etc., to the extent that the same effect is obtained.
On the other hand, the expressions "comprise,""include,""have,""includes," or "have" of one element are not exclusive expressions excluding the presence of other elements.

まず図1を参照して一実施形態に係る冷凍システム100の全体構成について説明する。図1は一実施形態に係る冷凍システム100の全体構成を概略的に示す図である。 First, the overall configuration of a refrigeration system 100 according to one embodiment will be described with reference to FIG. 1. FIG. 1 is a diagram showing a schematic diagram of the overall configuration of a refrigeration system 100 according to one embodiment.

冷凍システム100は、冷媒が流れる冷媒経路101上に、冷媒を圧縮するための圧縮機ユニット102(110A,110B,110C)と、冷媒を膨張する膨張機103と、冷媒と冷却対象との熱交換を行うための熱交換器からなる冷却部104と、冷却部104を通過後の冷媒に残存する冷熱を回収するための冷熱回収熱交換器105とを順に備えることにより、定常循環流れの冷凍サイクルによる向流型熱交換器方式のブレイトンサイクルが形成されている。 The refrigeration system 100 is provided with a compressor unit 102 (110A, 110B, 110C) for compressing the refrigerant, an expander 103 for expanding the refrigerant, a cooling section 104 consisting of a heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and the object to be cooled, and a cold heat recovery heat exchanger 105 for recovering the cold remaining in the refrigerant after it has passed through the cooling section 104, in that order on a refrigerant path 101 through which the refrigerant flows, forming a counterflow type heat exchanger type Brayton cycle with a steady circulation flow refrigeration cycle.

冷凍システム100は、冷却対象として、極低温状態で超電導を発現可能な超電導体を利用した超電導機器106を有する。超電導機器106は、例えば超電導ケーブルである。冷凍システム100は、超電導機器106の極低温状態を維持するために冷却部104によって冷却された液体窒素が循環する冷媒経路107を有する。冷媒経路107は、冷却部104を介して冷凍システム100の冷媒経路101を流れる冷媒と熱交換可能に構成されており、液体窒素を循環させるためのポンプ108が設けられている。これにより、超電導機器106の熱負荷によって昇温された冷媒経路107を流れる液体窒素が、冷凍システム100によって冷却された冷媒経路101を流れる冷媒と熱交換することによって、冷却されるようになっている。 The refrigeration system 100 has a superconducting device 106 that uses a superconductor capable of exhibiting superconductivity at a cryogenic temperature as a cooling target. The superconducting device 106 is, for example, a superconducting cable. The refrigeration system 100 has a refrigerant path 107 through which liquid nitrogen cooled by a cooling unit 104 circulates in order to maintain the cryogenic state of the superconducting device 106. The refrigerant path 107 is configured to be able to exchange heat with the refrigerant flowing through the refrigerant path 101 of the refrigeration system 100 via the cooling unit 104, and is provided with a pump 108 for circulating the liquid nitrogen. As a result, the liquid nitrogen flowing through the refrigerant path 107 that has been heated by the thermal load of the superconducting device 106 is cooled by heat exchange with the refrigerant flowing through the refrigerant path 101 that has been cooled by the refrigeration system 100.

尚、冷凍システム100の冷媒経路101には冷媒としてネオンなどが用いられるが、これに限られるものではなく、冷却温度などに応じて適宜、ガスの種類を変更可能である。 Note that, although neon or the like is used as a refrigerant in the refrigeration system 100 refrigeration path 101, this is not limited thereto, and the type of gas can be changed as appropriate depending on the cooling temperature, etc.

冷凍システム100では、比較的低温な冷媒が流れる膨張機103、冷却部104及び冷熱回収熱交換器105は、外部と断熱可能なコールドボックス109内に収容される。
コールドボックス109は、例えば内外表面間に真空の断熱層を有することにより、外部からの熱侵入を防止し、コールドボックス109内に収容される膨張機103、冷却部104及び冷熱回収熱交換器105における熱損失を低減する。一方で、冷凍システム100のうち圧縮機ユニット102は、比較的高温な冷媒が流れるため、上述のコールドボックス109の外部に配置されている。
In the refrigeration system 100, an expander 103 through which a relatively low-temperature refrigerant flows, a cooling section 104, and a cold heat recovery heat exchanger 105 are housed in a cold box 109 that can be insulated from the outside.
The cold box 109 has, for example, a vacuum insulation layer between the inner and outer surfaces, thereby preventing heat from entering from the outside and reducing heat loss in the expander 103, the cooling section 104, and the cold heat recovery heat exchanger 105 housed in the cold box 109. On the other hand, the compressor unit 102 of the refrigeration system 100 is disposed outside the above-mentioned cold box 109 because a relatively high-temperature refrigerant flows through the compressor unit 102.

コールドボックス109は、圧縮機ユニット102に比べて冷却対象である超電導機器106に近い位置に配置される。これにより、コールドボックス109で発生させた冷熱を、少ない損失で冷却対象に供給することができ、良好な冷凍効率を達成することができる。圧縮機ユニット102はコールドボックス109と別体として構成されているため、レイアウトの自由度が上がり,例えばコールドボックス上に配置することによって冷凍システムの設置スペースを削減することができる。 The cold box 109 is placed closer to the superconducting equipment 106, which is the object to be cooled, than the compressor unit 102. This allows the cold generated in the cold box 109 to be supplied to the object to be cooled with little loss, achieving good refrigeration efficiency. Because the compressor unit 102 is configured separately from the cold box 109, there is more freedom in layout, and for example, by placing it above the cold box, the installation space for the refrigeration system can be reduced.

圧縮機ユニット102は、冷媒経路101に対して互いに直列に接続された複数の圧縮機110を含む。本実施形態では、圧縮機ユニット102は、冷媒経路101に対して互いに直列に接続された、流体を圧縮可能な低段圧縮機110Aと、低段圧縮機110Aで圧縮された流体を更に圧縮可能な中段圧縮機110Bと、中段圧縮機110Bで圧縮された流体を更に圧縮可能な高段圧縮機110Cとを含むことで、3段階にわたって多段圧縮可能に構成される。
尚、圧縮機ユニット102における圧縮段数は任意でもよい。
The compressor unit 102 includes a plurality of compressors 110 connected in series to the refrigerant path 101. In the present embodiment, the compressor unit 102 includes a low-stage compressor 110A capable of compressing a fluid, a middle-stage compressor 110B capable of further compressing the fluid compressed by the low-stage compressor 110A, and a high-stage compressor 110C capable of further compressing the fluid compressed by the middle-stage compressor 110B, all of which are connected in series to the refrigerant path 101, and is configured to be capable of multi-stage compression over three stages.
The compressor unit 102 may have any number of compression stages.

また圧縮機ユニット102のうち、複数の圧縮機110の各々の下流側には、断熱圧縮によって昇温した冷媒を、冷却水との間で熱交換することにより冷却するための熱交換器112が設けられる。具体的には、低段圧縮機110Aの下流側には熱交換器112Aが配置され、中段圧縮機110Bの下流側には熱交換器112Bが配置され、高段圧縮機110Cの下流側には熱交換器112Cが配置されている。 In addition, downstream of each of the multiple compressors 110 in the compressor unit 102, a heat exchanger 112 is provided to cool the refrigerant heated by adiabatic compression by exchanging heat with cooling water. Specifically, heat exchanger 112A is disposed downstream of low-stage compressor 110A, heat exchanger 112B is disposed downstream of middle-stage compressor 110B, and heat exchanger 112C is disposed downstream of high-stage compressor 110C.

冷媒経路101を流れる冷媒は、まず最上流側にある低段圧縮機110Aによって断熱圧縮されて温度が上昇した後、下流側に設けられた熱交換器112Aにおいて冷却水と熱交換することにより冷却される。その後、冷媒は再び中段圧縮機110Bによって断熱圧縮されて温度が上昇した後、下流側に設けられた熱交換器112Bにおいて冷却水と熱交換することにより冷却される。そして更に、冷媒は再度、高段圧縮機110Cによって断熱圧縮されて温度が上昇した後、下流側に設けられた熱交換器112Cにおいて冷却水と熱交換することにより冷却される。 The refrigerant flowing through the refrigerant path 101 is first adiabatically compressed by the low-stage compressor 110A located at the most upstream side, causing the temperature to rise, and then cooled by heat exchange with cooling water in the heat exchanger 112A located downstream. The refrigerant is then adiabatically compressed again by the middle-stage compressor 110B, causing the temperature to rise, and then cooled by heat exchange with cooling water in the heat exchanger 112B located downstream. The refrigerant is then adiabatically compressed again by the high-stage compressor 110C, causing the temperature to rise, and then cooled by heat exchange with cooling water in the heat exchanger 112C located downstream.

このように圧縮機ユニット102では、複数段に亘って圧縮機110による断熱圧縮と、熱交換器112による冷却とを繰り返すことによって効率向上が図られている。すなわち、断熱圧縮と冷却との繰り返しを複数段に亘って行うことで、ブレイトンサイクルの圧縮工程を理想的な等温圧縮に近づけている。この段数は多い程、等温圧縮に近似することになるが、段数が増えることによる圧縮比の選択、装置構成の複雑化、運用の簡易性などを考慮して段数を決定するとよい。 In this way, the compressor unit 102 improves efficiency by repeating adiabatic compression by the compressor 110 and cooling by the heat exchanger 112 over multiple stages. In other words, by repeating adiabatic compression and cooling over multiple stages, the compression process of the Brayton cycle approaches ideal isothermal compression. The more stages there are, the closer it is to isothermal compression, but the number of stages should be determined taking into consideration factors such as the selection of compression ratio that comes with an increased number of stages, the complexity of the device configuration, and ease of operation.

圧縮機ユニット102で圧縮された冷媒は、冷熱回収熱交換器105によって冷却された後、膨張機103によって断熱膨張され、冷熱を生成する。膨張機103から排出された冷媒は、冷却部104において、冷却対象側の冷媒経路107を流れる液体窒素と熱交換され、熱負荷によって温度が上昇する。 The refrigerant compressed by the compressor unit 102 is cooled by the cold heat recovery heat exchanger 105, and then adiabatically expanded by the expander 103 to generate cold. The refrigerant discharged from the expander 103 is heat exchanged with liquid nitrogen flowing through the refrigerant path 107 on the side to be cooled in the cooling section 104, and the temperature rises due to the thermal load.

冷却部104で昇温された冷媒は、冷熱回収熱交換器105に導入され、圧縮機ユニット102内の熱交換器112Cを通った高温の圧縮冷媒と熱交換することにより、残存する冷熱が回収される。これにより、膨張機103に導入される冷媒の温度が低下して、より低温の冷熱を得ることができる。 The refrigerant heated in the cooling section 104 is introduced into the cold heat recovery heat exchanger 105, where it exchanges heat with the high-temperature compressed refrigerant that has passed through the heat exchanger 112C in the compressor unit 102, recovering the remaining cold. This reduces the temperature of the refrigerant introduced into the expander 103, making it possible to obtain cold at a lower temperature.

このように冷凍システム100では、圧縮機ユニット102に含まれる複数の圧縮機110や膨張機103のような複数の回転機を用いてブレイトンサイクルが構成されている。ここで低段圧縮機110A及び高段圧縮機110Cは、共通の動力源である第1モータ114Aの出力軸116A(図2を参照)の両端にそれぞれ連結された同軸圧縮機118として構成されることで、部品点数の削減、並びに、少ない設置スペースへの敷設が可能になっている。中段圧縮機110B及び膨張機103もまた、共通の動力源である第2モータ114Bの出力軸116B(図3を参照)の両端にそれぞれ連結された膨張機一体型圧縮機120として構成されることで、部品点数の削減、並びに、少ない設置スペースへの敷設が可能になり、更に、膨張機103で発生した動力が中段圧縮機110Bの圧縮動力に寄与することによって、効率化が図られている。 In this way, in the refrigeration system 100, a Brayton cycle is configured using multiple rotating machines such as multiple compressors 110 and expanders 103 included in the compressor unit 102. Here, the low-stage compressor 110A and the high-stage compressor 110C are configured as coaxial compressors 118 connected to both ends of the output shaft 116A (see FIG. 2) of the first motor 114A, which is a common power source, thereby reducing the number of parts and making it possible to install them in a small installation space. The middle-stage compressor 110B and the expander 103 are also configured as an expander-integrated compressor 120 connected to both ends of the output shaft 116B (see FIG. 3) of the second motor 114B, which is a common power source, thereby reducing the number of parts and making it possible to install them in a small installation space. Furthermore, the power generated by the expander 103 contributes to the compression power of the middle-stage compressor 110B, thereby improving efficiency.

尚、圧縮機ユニット102に含まれる複数の圧縮機110のうち、どれを同軸圧縮機118として構成し、またどれを膨張機一体型圧縮機120として構成するかは任意に変更可能である。 In addition, which of the multiple compressors 110 included in the compressor unit 102 are configured as coaxial compressors 118 and which are configured as expander-integrated compressors 120 can be arbitrarily changed.

ここで同軸圧縮機118及び膨張機一体型圧縮機120の構成について、図2及び図3を参照して説明する。図2は図1の同軸圧縮機118の断面構造を概略的に示す図であり、図3は図1の膨張機一体型圧縮機120の断面構造を概略的に示す図である。 Here, the configurations of the coaxial compressor 118 and the expander-integrated compressor 120 will be described with reference to Figures 2 and 3. Figure 2 is a diagram that shows a schematic cross-sectional structure of the coaxial compressor 118 in Figure 1, and Figure 3 is a diagram that shows a schematic cross-sectional structure of the expander-integrated compressor 120 in Figure 1.

図2に示すように、同軸圧縮機118は、第1モータ114Aの出力軸116Aの両側に低段圧縮機110A及び高段圧縮機110Cが連結されて構成される。本実施形態では第1モータ114Aは、低段圧縮機110A及び高段圧縮機110Cの間に配置されているが、他の実施形態では、低段圧縮機110A及び高段圧縮機110Cの外側に配置されていてもよい(例えば、出力軸116Aの軸方向において、第1モータ114A、低段圧縮機110A、高段圧縮機110Cの順に配置されていてもよい)。 As shown in FIG. 2, the coaxial compressor 118 is configured by connecting the low-stage compressor 110A and the high-stage compressor 110C to both sides of the output shaft 116A of the first motor 114A. In this embodiment, the first motor 114A is disposed between the low-stage compressor 110A and the high-stage compressor 110C, but in other embodiments, it may be disposed outside the low-stage compressor 110A and the high-stage compressor 110C (for example, the first motor 114A, the low-stage compressor 110A, and the high-stage compressor 110C may be disposed in this order in the axial direction of the output shaft 116A).

第1モータ114Aの出力軸116Aは、低段圧縮機110A及び高段圧縮機110Cの間に配置されたラジアル磁気軸受122-1及びスラスト磁気軸受126-1によって、モータケーシング130-1に対して非接触で回転可能に支持される。ラジアル磁気軸受122-1は、出力軸116Aの軸方向において第1モータ114Aの両側に設けられ、磁力によって出力軸116Aを浮上させてラジアル荷重を負担する。スラスト磁気軸受126-1は、出力軸116Aの軸方向において第1モータ114Aの一方の側(図2に示す実施形態では第1モータ114A及び低段圧縮機110Aとの間)に設けられ、出力軸116Aに設けられたアキシャルロータディスク127-1との間にギャップが形成されるように磁力によって出力軸116Aのスラスト荷重を負担する。
尚、スラスト磁気軸受126-1及びアキシャルロータディスク127-1は、高段圧縮機110C及び第1モータ114Aの間に設けられてもよい。また本実施形態では、アキシャルロータディスク127-1は主に流体摩擦損失を抑制するために第1モータ114Aの一方の側に設けられているが、第1モータ114Aの出力軸116Aの外径が大きい場合には、組み立て上の理由等により、両側に設けられていてもよい。
The output shaft 116A of the first motor 114A is supported rotatably without contact with the motor casing 130-1 by radial magnetic bearings 122-1 and thrust magnetic bearings 126-1 arranged between the low-stage compressor 110A and the high-stage compressor 110C. The radial magnetic bearings 122-1 are provided on both sides of the first motor 114A in the axial direction of the output shaft 116A, and bear the radial load by floating the output shaft 116A by magnetic force. The thrust magnetic bearing 126-1 is provided on one side of the first motor 114A in the axial direction of the output shaft 116A (between the first motor 114A and the low-stage compressor 110A in the embodiment shown in FIG. 2), and bears the thrust load of the output shaft 116A by magnetic force so that a gap is formed between the axial rotor disk 127-1 provided on the output shaft 116A.
The thrust magnetic bearing 126-1 and the axial rotor disk 127-1 may be provided between the high-stage compressor 110C and the first motor 114A. In this embodiment, the axial rotor disk 127-1 is provided on one side of the first motor 114A mainly to suppress fluid friction loss, but if the outer diameter of the output shaft 116A of the first motor 114A is large, the axial rotor disk 127-1 may be provided on both sides for assembly reasons or the like.

同軸圧縮機118のケーシング128-1は、出力軸116Aの軸方向に沿って、モータケーシング130-1と、低段圧縮機用インペラケーシング132-1と、高段圧縮機用インペラケーシング132-3とが互いに連結されて構成される。モータケーシング130-1は、第1モータ114Aの外殻を規定するケーシングであり、内部に出力軸116Aと一体的に構成されたロータ136Aと、ロータ136Aの周りに配置されたステータ138Aとを収容する(ロータ136Aは出力軸116Aと一体的に構成されている)。低段圧縮機用インペラケーシング132-1は、出力軸116Aの一端側に取り付けられ低段圧縮機110Aのインペラ140Aを収容する。高段圧縮機用インペラケーシング132-3は、出力軸116Aの他端側に取り付けられた高段圧縮機110Cのインペラ140Cを収容する。 The casing 128-1 of the coaxial compressor 118 is configured by connecting a motor casing 130-1, a low-stage compressor impeller casing 132-1, and a high-stage compressor impeller casing 132-3 to each other along the axial direction of the output shaft 116A. The motor casing 130-1 is a casing that defines the outer shell of the first motor 114A, and houses a rotor 136A that is integrally configured with the output shaft 116A inside, and a stator 138A that is arranged around the rotor 136A (the rotor 136A is integrally configured with the output shaft 116A). The low-stage compressor impeller casing 132-1 is attached to one end side of the output shaft 116A and houses the impeller 140A of the low-stage compressor 110A. The high-stage compressor impeller casing 132-3 houses the impeller 140C of the high-stage compressor 110C, which is attached to the other end of the output shaft 116A.

図3に示すように、膨張機一体型圧縮機120は、第2モータ114Bの出力軸116Bの両側に中段圧縮機110B及び膨張機103が連結されて構成される。本実施形態では第2モータ114Bは中段圧縮機110B及び膨張機103の間に配置されているが、他の実施形態では、中段圧縮機110B及び膨張機103の外側に配置されていてもよい(例えば、出力軸116Bの軸方向において、第2モータ114B、中段圧縮機110B、膨張機103の順に配置されていてもよい)。 As shown in FIG. 3, the expander-integrated compressor 120 is configured by connecting the middle stage compressor 110B and the expander 103 to both sides of the output shaft 116B of the second motor 114B. In this embodiment, the second motor 114B is disposed between the middle stage compressor 110B and the expander 103, but in other embodiments, it may be disposed outside the middle stage compressor 110B and the expander 103 (for example, the second motor 114B, the middle stage compressor 110B, and the expander 103 may be disposed in this order in the axial direction of the output shaft 116B).

第2モータ114Bの出力軸116Bは、中段圧縮機110B及び膨張機103の間に配置されたラジアル磁気軸受122-2及びスラスト磁気軸受126-2によって、モータケーシング130-2に対して非接触で回転可能に支持される。ラジアル磁気軸受122-2は、出力軸116Bの軸方向において第2モータ114Bの両側に設けられ、磁力によって出力軸116Bを浮上させてラジアル荷重を負担する。スラスト磁気軸受126-2は、出力軸116Bの軸方向において第2モータ114Bの一方の側(図3に示す実施形態では第2モータ114B及び中段圧縮機110Bとの間)に設けられ、出力軸116Bに設けられたアキシャルロータディスク127-2との間にギャップが形成されるように磁力によって出力軸116Bのスラスト荷重を負担する。
尚、スラスト磁気軸受126-2及びアキシャルロータディスク127-2は、膨張機103及び第2モータ114Bの間に設けられてもよい。また本実施形態では、アキシャルロータディスク127-2は主に流体摩擦損失を抑制するために第2モータ114Bの一方の側に設けられているが、第2モータ114Bの出力軸116Bの外径が大きい場合には、組み立て上の理由等により、両側に設けられていてもよい。
The output shaft 116B of the second motor 114B is supported rotatably without contact with the motor casing 130-2 by radial magnetic bearings 122-2 and thrust magnetic bearings 126-2 arranged between the middle stage compressor 110B and the expander 103. The radial magnetic bearings 122-2 are provided on both sides of the second motor 114B in the axial direction of the output shaft 116B, and bear the radial load by floating the output shaft 116B by magnetic force. The thrust magnetic bearing 126-2 is provided on one side of the second motor 114B in the axial direction of the output shaft 116B (between the second motor 114B and the middle stage compressor 110B in the embodiment shown in FIG. 3), and bears the thrust load of the output shaft 116B by magnetic force so that a gap is formed between the axial rotor disk 127-2 provided on the output shaft 116B.
The thrust magnetic bearing 126-2 and the axial rotor disk 127-2 may be provided between the expander 103 and the second motor 114B. In this embodiment, the axial rotor disk 127-2 is provided on one side of the second motor 114B mainly to suppress fluid friction loss, but if the outer diameter of the output shaft 116B of the second motor 114B is large, the axial rotor disk 127-2 may be provided on both sides for assembly reasons or the like.

膨張機一体型圧縮機120のケーシング128-2は、出力軸116Bの軸方向に沿って、モータケーシング130-2と、中段圧縮機用インペラケーシング132-2と、膨張機用インペラケーシング134-1とが互いに連結されて構成される。モータケーシング130-2は、第2モータ114Bの外殻を規定するケーシングであり、内部に出力軸116Bと一体的に構成されたロータ136B(ロータ136Bは出力軸116Bと一体的に形成される)と、ロータ136Bの周りに配置されたステータ138Bとを収容する。中段圧縮機用インペラケーシング132-2は、出力軸116Bの一端側に取り付けられた中段圧縮機110Bのインペラ140Bを収容する。膨張機用インペラケーシング134-1は、出力軸116Bの他端側に取り付けられた膨張機103のインペラ142を収容する。 The casing 128-2 of the expander-integrated compressor 120 is configured by connecting the motor casing 130-2, the intermediate compressor impeller casing 132-2, and the expander impeller casing 134-1 together along the axial direction of the output shaft 116B. The motor casing 130-2 is a casing that defines the outer shell of the second motor 114B, and houses the rotor 136B (the rotor 136B is formed integrally with the output shaft 116B) and the stator 138B arranged around the rotor 136B. The intermediate compressor impeller casing 132-2 houses the impeller 140B of the intermediate compressor 110B attached to one end of the output shaft 116B. The expander impeller casing 134-1 houses the impeller 142 of the expander 103 attached to the other end of the output shaft 116B.

図1に戻って、圧縮機ユニット102は、冷媒経路101に対して互いに並列に配置された複数台の同軸圧縮機118を含む。圧縮機ユニット102に含まれる同軸圧縮機118はそれぞれ共通(同一仕様)であり、その台数は、圧縮機ユニット102に含まれる膨張機一体型圧縮機120より多く、且つ、冷凍システム100に要求される冷凍能力に応じて設定される。本実施形態では、圧縮機ユニット102は、1台の膨張機一体型圧縮機120に対して、2台の同軸圧縮機118A及び118Bを備えているが、3台以上の同軸圧縮機118を備えることで、更に大きな冷凍能力に対応することも可能である。更に、膨張機一体型圧縮機120が2台ある場合には、3台以上の同軸圧縮機118を備えることもできる。 Returning to FIG. 1, the compressor unit 102 includes a plurality of coaxial compressors 118 arranged in parallel with each other in the refrigerant path 101. The coaxial compressors 118 included in the compressor unit 102 are common (same specifications), and the number of them is greater than the expander-integrated compressor 120 included in the compressor unit 102, and is set according to the refrigeration capacity required for the refrigeration system 100. In this embodiment, the compressor unit 102 includes two coaxial compressors 118A and 118B for one expander-integrated compressor 120, but it is also possible to accommodate even greater refrigeration capacity by including three or more coaxial compressors 118. Furthermore, when there are two expander-integrated compressors 120, three or more coaxial compressors 118 can also be included.

圧縮機ユニット102に含まれる同軸圧縮機118の台数は、冷凍システム100に要求される冷凍能力に応じて設定される。例えば、冷凍システム100に要求される冷凍能力が大きくなると、冷媒経路101を流れる冷媒の流量が多くなるため、同軸圧縮機118の台数を多くすることで対応可能である。そのため冷凍システム100は、圧縮機ユニット102に含まれる同軸圧縮機118の台数を調整することで、異なる冷凍能力を有する仕様を少ない開発負担で実現できる。膨張機一体型圧縮機120は中段圧縮機110Bのインペラ140B及び膨張機インペラ142と関連する部品(インペラケーシング132-2及び134-1)のみの設計変更で対応可能であるため、冷凍システム100に必要な部品の種類、冷凍能力に応じた同軸圧縮機の開発期間やコストを効果的に抑えることができる。また冷凍システム100を複数台並列に配置して要求される冷凍能力に対応する場合に比べて、専有面積を小さくすることができる。 The number of coaxial compressors 118 included in the compressor unit 102 is set according to the refrigeration capacity required for the refrigeration system 100. For example, when the refrigeration capacity required for the refrigeration system 100 is increased, the flow rate of the refrigerant flowing through the refrigerant path 101 increases, so this can be accommodated by increasing the number of coaxial compressors 118. Therefore, the refrigeration system 100 can realize specifications with different refrigeration capacities with little development burden by adjusting the number of coaxial compressors 118 included in the compressor unit 102. Since the expansion machine-integrated compressor 120 can be accommodated by changing the design of only the impeller 140B of the middle stage compressor 110B and the parts related to the expansion machine impeller 142 (impeller casings 132-2 and 134-1), the development period and cost of the coaxial compressor according to the type of parts required for the refrigeration system 100 and the refrigeration capacity can be effectively reduced. In addition, the dedicated area can be reduced compared to the case where multiple refrigeration systems 100 are arranged in parallel to accommodate the required refrigeration capacity.

また冷凍システム100では、同軸圧縮機118が有する第1モータ114Aと、膨張機一体型圧縮機120が有する第2モータ114Bとが共通である。このように同軸圧縮機118と膨張機一体型圧縮機120との間においても、駆動用のモータを共通仕様にすることにより、異なる冷凍能力を有する冷凍システム100を開発負担を軽減しながら実現することができる。 In addition, in the refrigeration system 100, the first motor 114A of the coaxial compressor 118 and the second motor 114B of the expander-integrated compressor 120 are common. In this way, by making the drive motor common specifications between the coaxial compressor 118 and the expander-integrated compressor 120, it is possible to realize refrigeration systems 100 with different refrigeration capacities while reducing the development burden.

尚、複数の第1モータと第2モータとが「共通」であるとは、両者の仕様の少なくとも一部が共通していることを意味する。仕様の少なくとも一部が共通するとは、例えば、モータの出力、回転数、寸法などの少なくとも一部が同じであることを意味してもよいし、互いに代替可能であることを意味してもよいし、モータ以外の部品の組み立てに影響しない程度に設計が同じであることを意味してもよい。 When multiple first motors and second motors are "common," this means that they have at least some of the same specifications. Having at least some of the same specifications may mean, for example, that at least some of the motors' output, rotation speed, dimensions, etc. are the same, that they are interchangeable, or that their designs are the same to the extent that they do not affect the assembly of parts other than the motors.

一例を交えて説明すると、例えば冷凍システム100に要求される冷凍能力が5kWである場合、同軸圧縮機118に用いられる第1モータに対する要求出力は45kWであり、膨張機一体型圧縮機120に用いられる第2モータに対する要求出力は15kWであると仮定する。このような前提条件をベースに、冷凍能力が倍である10kWの冷凍システム100を開発する場合、冷媒経路101を流れる冷媒量が倍増することから、第1モータに対する要求出力は90kW(=45kW×2)であり、第2モータに対する要求出力は30kW(=15kW×2)となる。本実施形態の冷凍システム100では、このような要求に対して、図1に示すように、ベース設計と同一仕様の出力が45kWの第1モータを有する2台の同軸圧縮機118を冷媒経路101に対して並列に設けることで、同軸圧縮機の新規設計を要することなく対応可能である。このとき、膨張機一体型圧縮機120では第2モータ114Bとして、第1モータ114Aと同様に45kWの出力仕様を採用することで、要求出力である30kWを賄うことができる。 To explain with an example, for example, if the refrigeration capacity required for the refrigeration system 100 is 5 kW, the required output for the first motor used in the coaxial compressor 118 is assumed to be 45 kW, and the required output for the second motor used in the expander-integrated compressor 120 is assumed to be 15 kW. Based on such preconditions, if a refrigeration system 100 with double the refrigeration capacity of 10 kW is developed, the amount of refrigerant flowing through the refrigerant path 101 will double, so the required output for the first motor will be 90 kW (= 45 kW x 2), and the required output for the second motor will be 30 kW (= 15 kW x 2). In the refrigeration system 100 of this embodiment, such a requirement can be met without the need for a new design of the coaxial compressor by providing two coaxial compressors 118 having a first motor with an output of 45 kW, which is the same specification as the base design, in parallel with the refrigerant path 101, as shown in FIG. In this case, the expander-compressor 120 can meet the required output of 30 kW by using an output specification of 45 kW for the second motor 114B, similar to the first motor 114A.

このように第1モータ114A及び第2モータ114Bとして共通(同一仕様)のものを採用することにより、第1モータ114A及び第2モータ114Bの周辺構成の共通化も進めることができる。例えば、第1モータ114A及び第2モータ114Bが共通(同一仕様)となることで、出力軸116A及び出力軸116Bが同一軸径となり、その結果、同軸圧縮機118で出力軸116Aを支持する軸受(ラジアル磁気軸受122-1、スラスト磁気軸受126-1)、及び、膨張機一体型圧縮機120で出力軸116Bを支持する軸受(ラジアル磁気軸受122-2、スラスト磁気軸受126-2)を共通(同一仕様)にすることができる。また第1モータ114Aのモータケーシング130-1、及び、第2モータ114Bのモータケーシング130-2もまた共通(同一仕様)にすることができる。 By adopting a common (same specification) motor as the first motor 114A and the second motor 114B in this way, it is possible to promote commonality of the peripheral configuration of the first motor 114A and the second motor 114B. For example, by making the first motor 114A and the second motor 114B common (same specification), the output shaft 116A and the output shaft 116B have the same shaft diameter, and as a result, the bearings (radial magnetic bearing 122-1, thrust magnetic bearing 126-1) that support the output shaft 116A in the coaxial compressor 118 and the bearings (radial magnetic bearing 122-2, thrust magnetic bearing 126-2) that support the output shaft 116B in the expander-integrated compressor 120 can be made common (same specification). In addition, the motor casing 130-1 of the first motor 114A and the motor casing 130-2 of the second motor 114B can also be made common (same specification).

尚、これらの軸受やモータケーシングが「共通」であるとは、両者の仕様の少なくとも一部が共通していることを意味する。仕様の少なくとも一部が共通するとは、互いに代替可能であることを意味してもよいし、モータ以外の部品の組み立てに影響しない程度に設計が同じであることを意味してもよい。 The bearings and motor casing are "common" to each other, meaning that they share at least some of their specifications. "Shared specifications" may mean that they are substitutable for each other, or that their designs are the same to the extent that they do not affect the assembly of parts other than the motor.

尚、第1モータ114Aの低段圧縮機用インペラケーシング132-1及び高段圧縮機用インペラケーシング132-3と、第2モータ114Bの中段圧縮機用インペラケーシング132-2及び膨張機用インペラケーシング134-1とは、各々に収容されるインペラの形状に応じて異なる設計にしてもよい。 The low-stage compressor impeller casing 132-1 and high-stage compressor impeller casing 132-3 of the first motor 114A and the middle-stage compressor impeller casing 132-2 and expander impeller casing 134-1 of the second motor 114B may be designed differently depending on the shape of the impellers housed in each.

このように冷凍システム100では圧縮機ユニット102に含まれる第1モータ114A及び第2モータ114B、及び、それらの周辺構成を共通(同一仕様)にすることで、冷凍システム100に要求される冷凍能力が変化した場合でも、少ない開発負担で効率的に設計することができる。 In this way, in the refrigeration system 100, the first motor 114A and the second motor 114B included in the compressor unit 102, and their peripheral configurations, are made common (with the same specifications), so that even if the refrigeration capacity required for the refrigeration system 100 changes, it can be designed efficiently with little development burden.

図1では、圧縮機ユニット102に2台の同軸圧縮機118が含まれる場合が例示されている。2台の同軸圧縮機118は、冷媒経路101に対して互いに並列に設けられている。冷媒経路101は、冷熱回収熱交換器105から圧縮機ユニット102に冷媒が供給される第1ライン144と、第1ライン144の下流側から2台の同軸圧縮機118の低段圧縮機110Aに対してそれぞれ分岐する第2ライン146A,146Bと、2台の低段圧縮機110Aで圧縮された冷媒がそれぞれ流れる第3ライン148A、148Bと、第3ライン148A、148Bが下流側で合流して中段圧縮機110Bに接続される第4ライン150と、中段圧縮機110Bで圧縮された冷媒が流れる第5ライン152と、第5ライン152の下流側から2台の同軸圧縮機118の高段圧縮機110Cに対してそれぞれ分岐する第6ライン154A,154Bと、高段圧縮機110Cで圧縮された冷媒がそれぞれ流れる第7ライン156A、156Bと、第7ライン156A、156Bが下流側で合流して、コールドボックス109側の冷熱回収熱交換器105に接続される第8ライン158とを含む。 1 illustrates an example in which the compressor unit 102 includes two coaxial compressors 118. The two coaxial compressors 118 are arranged in parallel with each other in the refrigerant path 101. The refrigerant path 101 includes a first line 144 through which a refrigerant is supplied from the cold heat recovery heat exchanger 105 to the compressor unit 102, second lines 146A and 146B that branch off from the downstream side of the first line 144 to the low-stage compressors 110A of the two coaxial compressors 118, third lines 148A and 148B through which the refrigerants compressed by the two low-stage compressors 110A flow, and a fourth line 150 through which the third lines 148A and 148B join downstream and are connected to the middle-stage compressor 110B. , a fifth line 152 through which the refrigerant compressed by the intermediate stage compressor 110B flows, sixth lines 154A, 154B that branch off from the downstream side of the fifth line 152 to the high stage compressors 110C of the two coaxial compressors 118, seventh lines 156A, 156B through which the refrigerant compressed by the high stage compressors 110C flows, and an eighth line 158 where the seventh lines 156A, 156B join downstream and are connected to the cold heat recovery heat exchanger 105 on the cold box 109 side.

第2ライン146A、146Bの一方(図1では、第2ライン146B)には、第1バルブ160が設けられることにより、2台の同軸圧縮機118の低段圧縮機110Aに対する冷媒の分配比率が調整可能に構成されている。また2台の低段圧縮機110Aで圧縮された冷媒が流れる第3ライン148A、148Bの一方(図1では第3ライン148B)には、第2バルブ162が設けられることにより、2台の低段圧縮機110Aからの冷媒の排出比率が調整可能に構成されている。
尚、第3ライン148A、148Bには、それぞれ前述の熱交換器112Aが設けられる。
A first valve 160 is provided in one of the second lines 146A, 146B (the second line 146B in FIG. 1), thereby making it possible to adjust the distribution ratio of the refrigerant to the low-stage compressor 110A of the two coaxial compressors 118. In addition, a second valve 162 is provided in one of the third lines 148A, 148B (the third line 148B in FIG. 1), through which the refrigerant compressed by the two low-stage compressors 110A flows, thereby making it possible to adjust the discharge ratio of the refrigerant from the two low-stage compressors 110A.
The third lines 148A and 148B are each provided with the above-mentioned heat exchanger 112A.

第7ライン156A、156Bの一方(図1では、第7ライン156B)には、第3バルブ164が設けられることにより、2台の同軸圧縮機118の高段圧縮機110Cからの冷媒の排出比率が調整可能に構成されている。
尚、第7ライン156A,156Bには、それぞれ前述の熱交換器112Cが設けられる。
A third valve 164 is provided in one of the seventh lines 156A, 156B (in FIG. 1, the seventh line 156B), so that the discharge ratio of the refrigerant from the high-stage compressor 110C of the two coaxial compressors 118 can be adjusted.
The seventh lines 156A and 156B are each provided with the above-mentioned heat exchanger 112C.

また冷凍システム100では、2台の同軸圧縮機118の低段圧縮機110Aの上流側と下流側とを連通する第1バイパスライン166が設けられる。第1バイパスライン166上には第1バイパスバルブ168が設けられている。また中段圧縮機110Bの上流側と下流側とを連通する第2バイパスライン170が設けられる。第2バイパスライン170上には第2バイパスバルブ172が設けられている。また2台の同軸圧縮機118の高段圧縮機110Cの上流側と下流側とを連通する第3バイパスライン174が設けられる。第3バイパスライン174上には第3バイパスバルブ176が設けられている。 The refrigeration system 100 also includes a first bypass line 166 that connects the upstream and downstream sides of the low-stage compressor 110A of the two coaxial compressors 118. A first bypass valve 168 is provided on the first bypass line 166. A second bypass line 170 that connects the upstream and downstream sides of the middle-stage compressor 110B is provided. A second bypass valve 172 is provided on the second bypass line 170. A third bypass line 174 that connects the upstream and downstream sides of the high-stage compressor 110C of the two coaxial compressors 118 is provided. A third bypass valve 176 is provided on the third bypass line 174.

また冷媒経路101のうち高段圧縮機110Cの下流側と冷熱回収熱交換器105との間の高圧冷媒ライン178と、冷熱回収熱交換器105と低段圧縮機110Aとの間の低圧冷媒ライン180との間を連通する第4バイパスライン182が設けられる。第4バイパスライン182上には、冷媒を貯留可能なバッファタンク184と、バッファタンク184の上流側及び下流側にそれぞれ設けられた第4バルブ186及び第5バルブ188が配置される。 A fourth bypass line 182 is provided to communicate between a high-pressure refrigerant line 178 between the downstream side of the high-stage compressor 110C and the cold heat recovery heat exchanger 105 in the refrigerant path 101 and a low-pressure refrigerant line 180 between the cold heat recovery heat exchanger 105 and the low-stage compressor 110A. A buffer tank 184 capable of storing refrigerant, and a fourth valve 186 and a fifth valve 188 provided on the upstream and downstream sides of the buffer tank 184, respectively, are arranged on the fourth bypass line 182.

これらのバルブ類は、冷凍システム100のコントロールユニットである制御装置200からの制御信号に基づいて開度が制御されることにより、冷媒経路101における冷媒の流路を適宜切替可能に構成される。制御装置200は、例えばコンピュータ等の電子演算装置からなるハードウェア構成に対して、所定の制御が実行するためのプログラムがインストールされることによって構成される。 These valves are configured so that the opening degree is controlled based on a control signal from the control device 200, which is the control unit of the refrigeration system 100, so that the flow path of the refrigerant in the refrigerant path 101 can be appropriately switched. The control device 200 is configured by installing a program for executing a predetermined control on a hardware configuration consisting of an electronic computing device such as a computer.

尚、前述した冷凍システム100における各バルブ及びバイパスバルブの配置は、同等の制御が実現可能な範囲において適宜変更可能である。 The arrangement of each valve and bypass valve in the refrigeration system 100 described above can be changed as appropriate within the range in which equivalent control can be achieved.

続いて上記構成を有する冷凍システム100の起動方法について説明する。図4は図1の冷凍システム100の起動方法を示すフローチャートである。 Next, a method for starting up the refrigeration system 100 having the above configuration will be described. Figure 4 is a flowchart showing a method for starting up the refrigeration system 100 of Figure 1.

まず冷凍システム100の初期状態として、膨張機103の入口における冷媒温度が常温(約300K)である場合を想定する。停止状態にあった冷凍システム100では、冷媒経路101に残存している冷媒の温度が、常温近傍(約300K)まで上昇することによって、冷媒経路101内で冷媒の圧力が高くなっている。この状態では、冷媒経路101のうち高段圧縮機110Cから膨張機103までの高圧冷媒ライン178と、膨張機103から低段圧縮機110Aまでの低圧冷媒ライン180との冷媒の圧力が均衡(高低圧が均圧)する。このような状態は、低圧冷媒ライン180側の圧力が通常運転時よりも高く、この冷媒圧力が高くなった状態で冷凍システム100を起動運転すると、高圧冷媒ライン178側の圧力が過大に上昇しやすく、特にモータ駆動の膨張機一体型圧縮機120を備えて構成されていることにより、モータ負荷が高くなるおそれがある。 First, assume that the refrigerant temperature at the inlet of the expander 103 is at room temperature (approximately 300K) as the initial state of the refrigeration system 100. In the refrigeration system 100 that was in a stopped state, the temperature of the refrigerant remaining in the refrigerant path 101 rises to near room temperature (approximately 300K), causing the refrigerant pressure to increase in the refrigerant path 101. In this state, the refrigerant pressure in the high-pressure refrigerant line 178 from the high-stage compressor 110C to the expander 103 and the low-pressure refrigerant line 180 from the expander 103 to the low-stage compressor 110A in the refrigerant path 101 is balanced (high and low pressures are equalized). In this state, the pressure on the low-pressure refrigerant line 180 side is higher than during normal operation, and if the refrigeration system 100 is started up in this high refrigerant pressure state, the pressure on the high-pressure refrigerant line 178 side is likely to rise excessively, and there is a risk of a high motor load, especially since the refrigeration system 100 is configured with a motor-driven expander-integrated compressor 120.

そこで制御装置200は、高圧冷媒ライン178の圧力と、バッファタンク184の内部の圧力との圧力差ΔPが所定の閾値ΔP1(例えば10kPa)を超える場合(ステップS1:YES)に、第4バルブ186を開制御し(ステップS2)、冷媒経路101を流れる冷媒の一部をバッファタンク184に回収する(ステップS3)。これにより、圧力差ΔPが減少し、高圧冷媒ライン178の圧力が過大に上昇することを防止し、その結果、過大なモータ負荷が生じることを好適に回避できる。その後、制御装置200は、圧力差ΔPが閾値ΔP1以下になった場合(ステップS4:YES)、第4バルブ186を閉制御する(ステップS5)。
尚、圧力差ΔPが閾値ΔP1より大きい場合には(ステップS4:NO)、制御装置200は制御をステップS2に戻す。
Therefore, when the pressure difference ΔP between the pressure of the high-pressure refrigerant line 178 and the pressure inside the buffer tank 184 exceeds a predetermined threshold ΔP1 (e.g., 10 kPa) (step S1: YES), the control device 200 controls the fourth valve 186 to open (step S2) and recovers a part of the refrigerant flowing through the refrigerant path 101 to the buffer tank 184 (step S3). This reduces the pressure difference ΔP, preventing the pressure of the high-pressure refrigerant line 178 from increasing excessively, and as a result, it is possible to preferably avoid the occurrence of an excessive motor load. After that, when the pressure difference ΔP becomes equal to or less than the threshold ΔP1 (step S4: YES), the control device 200 controls the fourth valve 186 to close (step S5).
When the pressure difference ΔP is greater than the threshold value ΔP1 (step S4: NO), the control device 200 returns the control to step S2.

尚、圧力差ΔPは、例えば、高圧冷媒ライン178に設けられた圧力センサと、バッファタンク184内に設置された圧力センサとの検出値の差分により取得可能である。 The pressure difference ΔP can be obtained, for example, from the difference between the detection values of a pressure sensor installed in the high-pressure refrigerant line 178 and a pressure sensor installed in the buffer tank 184.

ここで冷媒経路101には、定格運転条件で最も密度が高くなる膨張機103入口付近の流路に最小断面が存在する。予冷時には膨張機103の吸入温度が定格条件に比べて高くなる(冷媒密度が低い)ため、当該箇所における冷媒流量が少なくなる膨張機103のチョーク現象によって圧縮機のサージングが発生するおそれがある。続くステップS6では、このような課題を解決するために、圧縮機ユニット102に含まれる2台の同軸圧縮機118のうち一方(同軸圧縮機118A)のみを膨張機一体型圧縮機120とともに起動する(すなわち2台の同軸圧縮機118のうち一方のみを膨張機一体型圧縮機120とともに運転する、いわゆる台数制御運転を開始する)。これにより、膨張機103における冷媒の流量を少なくした状態で起動が可能となるため、圧縮機におけるサージング発生を効果的に防止できる。 Here, the refrigerant path 101 has a minimum cross section in the flow path near the inlet of the expander 103, where the density is highest under rated operating conditions. During pre-cooling, the suction temperature of the expander 103 is higher than that under rated conditions (the refrigerant density is low), so there is a risk of compressor surging occurring due to the choke phenomenon of the expander 103, which reduces the refrigerant flow rate at that location. In the following step S6, in order to solve this problem, only one of the two coaxial compressors 118 included in the compressor unit 102 (coaxial compressor 118A) is started together with the expander-integrated compressor 120 (i.e., only one of the two coaxial compressors 118 is operated together with the expander-integrated compressor 120, so-called number control operation is started). This allows the expander 103 to be started with a reduced flow rate of refrigerant, effectively preventing surging in the compressor.

続いて制御装置200は、第2バイパスバルブ172の開度を、膨張機103の入口における冷媒の温度Tinに基づいて制御する(ステップS7)。ステップS7では、第2バイパスバルブ172の開度が、膨張機103の入口における冷媒の温度Tinに基づいて制御されることにより、冷媒経路101を流れる冷媒の一部が第2バイパスライン170を介して中段圧縮機110Bをバイパスされる。その結果、中段圧縮機110Bに供給される冷媒の流量が増加し、上述のような圧縮機におけるサージングをより効果的に防止できる。 Next, the control device 200 controls the opening degree of the second bypass valve 172 based on the refrigerant temperature Tin at the inlet of the expander 103 (step S7). In step S7, the opening degree of the second bypass valve 172 is controlled based on the refrigerant temperature Tin at the inlet of the expander 103, so that a portion of the refrigerant flowing through the refrigerant path 101 bypasses the middle stage compressor 110B via the second bypass line 170. As a result, the flow rate of the refrigerant supplied to the middle stage compressor 110B increases, and surging in the compressor as described above can be more effectively prevented.

またステップS7における第2バイパスバルブ172の開度制御は、膨張機103の入口における冷媒の温度Tinに基づいて連続的に行われてもよいし、段階的(ステップ状)に行われてもよい。このとき、冷熱回収熱交換器105における冷媒の冷却速度が略一定(例えば60K/h)になるように、ステップS6で起動した一方の同軸圧縮機118又は膨張機一体型圧縮機120の少なくとも一方の回転数を協調制御してもよい。 Furthermore, the control of the opening degree of the second bypass valve 172 in step S7 may be performed continuously or stepwise (in a stepped manner) based on the refrigerant temperature Tin at the inlet of the expander 103. At this time, the rotation speed of at least one of the coaxial compressor 118 and the expander-integrated compressor 120 started in step S6 may be coordinated and controlled so that the cooling rate of the refrigerant in the cold heat recovery heat exchanger 105 becomes approximately constant (for example, 60 K/h).

尚、膨張機103の入口における冷媒の温度Tinは、膨張機103の入口に設置された温度センサ(不図示)により取得可能である。 The temperature T in of the refrigerant at the inlet of the expander 103 can be obtained by a temperature sensor (not shown) installed at the inlet of the expander 103 .

尚、ステップS7において、第1バルブ160、第2バルブ162及び第3バルブ164、第1バイパスバルブ168及び第3バイパスバルブ176は閉状態に制御される。 In addition, in step S7, the first valve 160, the second valve 162, the third valve 164, the first bypass valve 168, and the third bypass valve 176 are controlled to be in a closed state.

続いて膨張機103の入口における温度Tinが第1目標値T1(例えば180~200K)以下になると(ステップS8:YES)、制御装置200は第1バイパスバルブ168、第3バイパスバルブ176及び第1バルブ160を開制御する(ステップS9)。 Subsequently, when the temperature T in at the inlet of the expander 103 becomes equal to or lower than the first target value T1 (e.g., 180 to 200 K) (step S8: YES), the control device 200 controls the first bypass valve 168, the third bypass valve 176 and the first valve 160 to open (step S9).

続いて制御装置200は、サージングの有無を判定する(ステップS10)サージングが有ると判定された場合(ステップS10:YES)、ステップS6で起動した一方の同軸圧縮機118Aの回転数を減少するように制御する(ステップS11)。ステップS11で制御される一方の同軸圧縮機118Aの回転数は、仮に圧縮機ユニット102に含まれる2台の同軸圧縮機118を両方起動させた場合に、各圧縮機でサージングが発生しない回転数まで減少するように制御される。
尚、ステップS11では一方の同軸圧縮機118Aの回転数を減少した結果、一時的に停止状態にしてもよい。またサージングが無いと判定された場合には(ステップS10:NO)、ステップS11における回転数の減少制御は実施されない。例えば、回転数が比較的低い場合(例えば、熱交換器の冷却速度などの制限によって予冷時の回転数が低い場合)にはサージングが発生しにくい傾向があるため、運転条件によっては、ステップS11のような回転数の減少制御は不要とすることができる。
Next, the control device 200 determines whether or not surging occurs (step S10). If it is determined that surging occurs (step S10: YES), the control device 200 controls the one coaxial compressor 118A started in step S6 to reduce its rotation speed (step S11). The rotation speed of the one coaxial compressor 118A controlled in step S11 is controlled to reduce to a rotation speed at which surging does not occur in each compressor if both of the two coaxial compressors 118 included in the compressor unit 102 are started.
In step S11, the rotation speed of one of the coaxial compressors 118A may be reduced and then temporarily stopped. If it is determined that there is no surging (step S10: NO), the rotation speed reduction control in step S11 is not performed. For example, when the rotation speed is relatively low (for example, when the rotation speed during pre-cooling is low due to restrictions such as the cooling speed of the heat exchanger), surging tends not to occur easily, so depending on the operating conditions, the rotation speed reduction control in step S11 may not be necessary.

続いて制御装置200は、第1バイパスバルブ168及び第3バイパスバルブ176を開制御し(ステップS12)、圧縮機ユニット102に含まれる他方の同軸圧縮機118Bを起動する(ステップS13)。このとき、他方の同軸圧縮機118Bの回転数は、ステップS6で回転数が減少された一方の同軸圧縮機118Aに等しくなるように制御される。そして、制御装置は2台の同軸圧縮機118の圧力条件が同等になった場合(ステップS14:YES)、第1バイパスバルブ168及び第3バイパスバルブ176を閉制御する(ステップS15)。 Then, the control device 200 controls the first bypass valve 168 and the third bypass valve 176 to open (step S12), and starts the other coaxial compressor 118B included in the compressor unit 102 (step S13). At this time, the rotation speed of the other coaxial compressor 118B is controlled to be equal to that of the one coaxial compressor 118A whose rotation speed has been reduced in step S6. Then, when the pressure conditions of the two coaxial compressors 118 become equal (step S14: YES), the control device controls the first bypass valve 168 and the third bypass valve 176 to close (step S15).

続いて制御装置200は、第2バルブ162及び第3バルブ164を開制御することで、冷媒経路101に対して他方の同軸圧縮機118Bの接続を完了させる(ステップS16)。このようにして、ステップS3で先に起動された一方の同軸圧縮機118Aの回転数を一旦減少させた状態で、他方の同軸圧縮機118Bを起動させることで、各圧縮機にサージングが発生することを防止しながら、1台の同軸圧縮機118Aによる片側運転から、2台の同軸圧縮機118A,118Bによる両側運転にスムーズに移行することができる。 Then, the control device 200 controls the second valve 162 and the third valve 164 to open, thereby completing the connection of the other coaxial compressor 118B to the refrigerant path 101 (step S16). In this way, by temporarily reducing the rotation speed of one of the coaxial compressors 118A that was started earlier in step S3, and then starting the other coaxial compressor 118B, it is possible to smoothly transition from one-sided operation with one coaxial compressor 118A to two-sided operation with two coaxial compressors 118A and 118B while preventing surging in each compressor.

制御装置200は、引き続き膨張機103の入口における冷媒の温度Tinや冷熱回収熱交換器105における冷媒の冷却速度に基づいて第2バイパスバルブ172の開度及び同軸圧縮機118又は膨張機一体型圧縮機120の少なくとも一方の回転数を制御しながら予冷運転を進める。そして制御装置200は、膨張機103の入口における温度Tinが第2目標温度T2(例えば100~120K)以下になると(ステップS17:YES)、第2バイパスバルブ172を閉制御し(ステップS18)、予冷を完了して通常運転に移行することで、一連の冷凍システム100の起動制御が終了する(ステップS19)。 The control device 200 continues to proceed with the pre-cooling operation while controlling the opening degree of the second bypass valve 172 and the rotation speed of at least one of the coaxial compressor 118 and the expander-integrated compressor 120 based on the refrigerant temperature Tin at the inlet of the expander 103 and the cooling rate of the refrigerant in the cold heat recovery heat exchanger 105. Then, when the temperature Tin at the inlet of the expander 103 becomes equal to or lower than the second target temperature T2 (e.g., 100 to 120 K) (step S17: YES), the control device 200 controls to close the second bypass valve 172 (step S18), completes the pre-cooling and transitions to normal operation, thereby completing the series of startup control of the refrigeration system 100 (step S19).

尚、冷凍システム100が3台以上の同軸圧縮機118を備える場合には、上記制御に倣って、起動状態にある同軸圧縮機118の数を順に増やすように制御することで、温度Tinを所望の値にすることができる。 In addition, when the refrigeration system 100 includes three or more coaxial compressors 118, the temperature T in can be set to a desired value by controlling the number of coaxial compressors 118 in an activated state to increase in sequence in accordance with the above control.

以上説明したように、冷凍システム100の起動方法では、起動初期段階では、圧縮機ユニット102に含まれる一部の同軸圧縮機118を起動し、予冷が進行するに従って(膨張機103の入口における温度Tinが低下するに従って)同軸圧縮機118の起動台数が増加するように制御される。各段階における同軸圧縮機118の起動台数は、例えば、膨張機103の入口における温度Tinに応じて、以下のように制御してもよい。 As described above, in the start-up method of the refrigeration system 100, in the initial start-up stage, some of the coaxial compressors 118 included in the compressor unit 102 are started, and as pre-cooling progresses (as the temperature Tin at the inlet of the expander 103 decreases), the number of coaxial compressors 118 to be started is controlled to increase. The number of coaxial compressors 118 to be started in each stage may be controlled as follows, for example, according to the temperature Tin at the inlet of the expander 103.

音速とマッハ数,断熱流れの関係より,膨張機103を通過する冷媒の質量流量Gは、以下のように膨張機103の入口における冷媒の温度Tinの関数として表される(ここでは、膨張機103を通過する冷媒が臨界状態にない、すなわち膨張機103のノズル出口流速が音速に達しておらず、且つ、冷媒が理想気体であると仮定する)。

Figure 0007585010000001
ここで、Aは膨張機103のノズルスロート面積でありPin,Pexはそれぞれ膨張機103の入口及び出口における圧力であり、κは冷媒の比熱比であり、Rは理想気体のガス定数である。式(1)より、膨張機103の入口における温度Tinに対する冷媒流量Gを概算することができる。そのため、同軸圧縮機118の1台当たりの吐出流量をRとすると、起動すべき同軸圧縮機118の台数Dは次式により得られる(端数は切り上げ)。
D=G/R (2) From the relationship between the speed of sound, Mach number, and adiabatic flow, the mass flow rate G of the refrigerant passing through the expander 103 is expressed as a function of the refrigerant temperature Tin at the inlet of the expander 103 as follows (here, it is assumed that the refrigerant passing through the expander 103 is not in a critical state, i.e., the nozzle outlet flow velocity of the expander 103 does not reach the speed of sound, and the refrigerant is an ideal gas).
Figure 0007585010000001
Here, A is the nozzle throat area of the expander 103, P in and P ex are the pressures at the inlet and outlet of the expander 103, respectively, κ is the specific heat ratio of the refrigerant, and R is the gas constant of an ideal gas. From equation (1), it is possible to roughly calculate the refrigerant flow rate G for the temperature T in at the inlet of the expander 103. Therefore, if the discharge flow rate per coaxial compressor 118 is R, the number D of coaxial compressors 118 to be started can be obtained by the following equation (fractions are rounded up).
D = G / R (2)

図1のように圧縮機ユニット102に2台の同軸圧縮機118が含まれる場合、膨張機103の入口における温度Tinが第1目標値T1(例えば180~200K)になるまでは、一方の同軸圧縮機118のみを起動することで効率よく予冷ができるが、第2目標値T2(例えば120~200K)では効率が低下してしまうため、他方の同軸圧縮機118を起動して2台での運転をすることが好ましい。このように温度領域に応じて同軸圧縮機118の運転台数を変化させる場合には、サージングの発生が懸念される運転条件において上述のように起動済の同軸圧縮機1の回転数を一旦減少させることで、サージングの発生を防止しながらスムーズな運転台数の移行が可能となる。 1, when the compressor unit 102 includes two coaxial compressors 118, efficient pre-cooling can be achieved by starting only one of the coaxial compressors 118 until the temperature T in at the inlet of the expander 103 reaches a first target value T1 (e.g., 180 to 200 K), but since the efficiency decreases at a second target value T2 (e.g., 120 to 200 K), it is preferable to start the other coaxial compressor 118 and operate the two compressors together. In this way, when the number of operating coaxial compressors 118 is changed according to the temperature range, the rotation speed of the started coaxial compressor 1 is temporarily reduced as described above under operating conditions where surging is a concern, so that the number of operating compressors can be smoothly shifted while preventing surging.

上記実施形態では、1台の膨張機一体型圧縮機に対して2台の同軸圧縮機118を備える冷凍システム100について説明したが、冷凍システム100が備える膨張機一体型圧縮機120及び同軸圧縮機118の台数は任意でもよい。以下、冷凍システム100の幾つかのバリエーションについて図5~図8を参照して具体的に説明する。
尚、図5~図8では冷凍システム100のうち同軸圧縮機118、膨張機一体型圧縮機120、第1モータ114A、第2モータ114Bが抽出して簡易的に示されており、その他の構成については上記実施形態に倣うものとして詳述は省略する。
In the above embodiment, the refrigeration system 100 is described that includes one expander-integrated compressor and two coaxial compressors 118, but the number of expander-integrated compressors 120 and coaxial compressors 118 included in the refrigeration system 100 may be any number. Below, several variations of the refrigeration system 100 will be specifically described with reference to Figures 5 to 8.
In addition, in Figures 5 to 8, the coaxial compressor 118, the expander-integrated compressor 120, the first motor 114A, and the second motor 114B of the refrigeration system 100 are extracted and shown in a simplified manner, and detailed description of the other configurations is omitted as they follow the above embodiment.

図5A~図5Bは2台の同軸圧縮機118A、118B及び1台の膨張機一体型圧縮機120を備える冷凍システム100A-1~100A-2を示す模式図である。図5Aに示す冷凍システム100A-1では、前述の実施形態と同様に、同軸圧縮機118Aを駆動するための第1モータ114A-1、同軸圧縮機118Bを駆動するための第1モータ114A-2、及び、膨張機一体型圧縮機120を駆動するための第2モータ114Bが全て共通である。この場合、全ての第1モータ114A及び第2モータ114Bを共通にすることで、冷凍システム100Aに用いられるモータの種類を最小限にでき、開発に要する費用や時間を効果的に削減できる。 Figures 5A and 5B are schematic diagrams showing refrigeration systems 100A-1 and 100A-2 equipped with two coaxial compressors 118A and 118B and one expander-integrated compressor 120. In the refrigeration system 100A-1 shown in Figure 5A, as in the above-mentioned embodiment, the first motor 114A-1 for driving the coaxial compressor 118A, the first motor 114A-2 for driving the coaxial compressor 118B, and the second motor 114B for driving the expander-integrated compressor 120 are all common. In this case, by making all the first motors 114A and second motors 114B common, the types of motors used in the refrigeration system 100A can be minimized, and the cost and time required for development can be effectively reduced.

図5Bに示す冷凍システム100A-2では、同軸圧縮機118Aを駆動するための第1モータ114A-1、及び、膨張機一体型圧縮機120を駆動するための第2モータ114Bが共通である一方で、同軸圧縮機118Bを駆動するための第1モータ114A-2が異なる(別仕様である)。このように冷凍システム100に用いられる第1モータ114A、第2モータ114Bの共通化を極力進めつつ、一部のモータのみを別仕様とすることで、冷凍システム100に要求される仕様に対して柔軟に対応することもできる。 In the refrigeration system 100A-2 shown in FIG. 5B, the first motor 114A-1 for driving the coaxial compressor 118A and the second motor 114B for driving the expander-integrated compressor 120 are common, but the first motor 114A-2 for driving the coaxial compressor 118B is different (has different specifications). In this way, by standardizing the first motor 114A and the second motor 114B used in the refrigeration system 100 as much as possible while making only some of the motors different specifications, it is possible to flexibly respond to the specifications required for the refrigeration system 100.

続いて図6A~図6Cは、3台の同軸圧縮機118A、118B、118C及び1台の膨張機一体型圧縮機120を備える冷凍システム100B-1~100B-3を示す模式図である。図6Aに示す冷凍システム100B-1では、同軸圧縮機118Aを駆動するための第1モータ114A-1、同軸圧縮機118Bを駆動するための第1モータ114A-2、同軸圧縮機118Cを駆動するための第1モータ114A-3、及び、膨張機一体型圧縮機120を駆動するための第2モータ114Bが全て共通である。この場合、全ての第1モータ114A及び第2モータ114Bを共通にすることで、冷凍システム100Aに用いられるモータの種類を最小限にでき、開発に要する費用や時間を効果的に削減できる。 Next, Figs. 6A to 6C are schematic diagrams showing refrigeration systems 100B-1 to 100B-3 equipped with three coaxial compressors 118A, 118B, and 118C and one expander-integrated compressor 120. In the refrigeration system 100B-1 shown in Fig. 6A, the first motor 114A-1 for driving the coaxial compressor 118A, the first motor 114A-2 for driving the coaxial compressor 118B, the first motor 114A-3 for driving the coaxial compressor 118C, and the second motor 114B for driving the expander-integrated compressor 120 are all common. In this case, by making all the first motors 114A and second motors 114B common, the types of motors used in the refrigeration system 100A can be minimized, and the cost and time required for development can be effectively reduced.

図6Bに示す冷凍システム100B-2では、同軸圧縮機118Aを駆動するための第1モータ114A-1、同軸圧縮機118Bを駆動するための第1モータ114A-2、及び、膨張機一体型圧縮機120を駆動するための第2モータ114Bが共通である一方で、同軸圧縮機118Cを駆動するための第1モータ114A-3が異なる(別仕様である)。このように冷凍システム100に用いられる第1モータ114A、第2モータ114Bの共通化を極力進めつつ、一部のモータのみを別仕様とすることで、冷凍システム100に要求される仕様に対して柔軟に対応することもできる。 In the refrigeration system 100B-2 shown in FIG. 6B, the first motor 114A-1 for driving the coaxial compressor 118A, the first motor 114A-2 for driving the coaxial compressor 118B, and the second motor 114B for driving the expander-integrated compressor 120 are common, while the first motor 114A-3 for driving the coaxial compressor 118C is different (has a different specification). In this way, by standardizing the first motor 114A and the second motor 114B used in the refrigeration system 100 as much as possible while making only some of the motors different specifications, it is possible to flexibly respond to the specifications required for the refrigeration system 100.

図6Cに示す冷凍システム100B-3では、同軸圧縮機118Aを駆動するための第1モータ114A-1、及び、膨張機一体型圧縮機120を駆動するための第2モータ114Bが互いに共通である一方で、同軸圧縮機118Bを駆動するための第1モータ114A-2、及び、同軸圧縮機118Cを駆動するための第1モータ114A-3が互いに共通である。このように冷凍システム100に用いられる各モータについて、互いに異なる複数の仕様についてそれぞれ共通化を進めることによっても、冷凍システム100に要求される仕様に対して柔軟に対応することもできる。 In the refrigeration system 100B-3 shown in FIG. 6C, the first motor 114A-1 for driving the coaxial compressor 118A and the second motor 114B for driving the expander-integrated compressor 120 are common to each other, while the first motor 114A-2 for driving the coaxial compressor 118B and the first motor 114A-3 for driving the coaxial compressor 118C are common to each other. In this way, by standardizing the multiple different specifications of each motor used in the refrigeration system 100, it is possible to flexibly respond to the specifications required for the refrigeration system 100.

続いて図7A~図7Cは、3台の同軸圧縮機118A、118B、118C及び2台の膨張機一体型圧縮機120A、120Bを備える冷凍システム100C-1~100C-3を示す模式図である。図7Aに示す冷凍システム100C-1では、同軸圧縮機118Aを駆動するための第1モータ114A-1、同軸圧縮機118Bを駆動するための第1モータ114A-2、同軸圧縮機118Cを駆動するための第1モータ114A-3、膨張機一体型圧縮機120Aを駆動するための第2モータ114B-1、及び、膨張機一体型圧縮機120Bを駆動するための第2モータ114B-2が全て共通である。この場合、全ての第1モータ114A及び第2モータ114Bを共通にすることで、冷凍システム100Aに用いられるモータの種類を最小限にでき、開発に要する費用や時間を効果的に削減できる。 7A to 7C are schematic diagrams showing refrigeration systems 100C-1 to 100C-3 equipped with three coaxial compressors 118A, 118B, and 118C and two expander-integrated compressors 120A and 120B. In the refrigeration system 100C-1 shown in FIG. 7A, the first motor 114A-1 for driving the coaxial compressor 118A, the first motor 114A-2 for driving the coaxial compressor 118B, the first motor 114A-3 for driving the coaxial compressor 118C, the second motor 114B-1 for driving the expander-integrated compressor 120A, and the second motor 114B-2 for driving the expander-integrated compressor 120B are all common. In this case, by making all of the first motors 114A and second motors 114B common, the types of motors used in the refrigeration system 100A can be minimized, effectively reducing the cost and time required for development.

図7Bに示す冷凍システム100C-2では、同軸圧縮機118Aを駆動するための第1モータ114A-1、同軸圧縮機118Bを駆動するための第1モータ114A-2、膨張機一体型圧縮機120Aを駆動するための第2モータ114B-1、及び、
膨張機一体型圧縮機120Bを駆動するための第2モータ114B-2が共通である一方で、同軸圧縮機118Cを駆動するための第1モータ114A-3が異なる(別仕様である)。このように冷凍システム100に用いられる第1モータ114A、第2モータ114Bの共通化を極力進めつつ、一部のモータのみを別仕様とすることで、冷凍システム100に要求される仕様に対して柔軟に対応することもできる。
In the refrigeration system 100C-2 shown in FIG. 7B, a first motor 114A-1 for driving the coaxial compressor 118A, a first motor 114A-2 for driving the coaxial compressor 118B, a second motor 114B-1 for driving the expander-compressor 120A, and
While the second motor 114B-2 for driving the expander-integrated compressor 120B is common, the first motor 114A-3 for driving the coaxial compressor 118C is different (has different specifications). In this way, by standardizing the first motor 114A and the second motor 114B used in the refrigeration system 100 as much as possible while making only some of the motors different specifications, it is possible to flexibly respond to the specifications required for the refrigeration system 100.

図7Cに示す冷凍システム100C-3では、同軸圧縮機118Aを駆動するための第1モータ114A-1、膨張機一体型圧縮機120Aを駆動するための第2モータ114B-1、及び、膨張機一体型圧縮機120Bを駆動するための第2モータ114B-2が互いに共通である一方で、同軸圧縮機118Bを駆動するための第1モータ114A-2、及び、同軸圧縮機118Cを駆動するための第1モータ114A-3が互いに共通である。このように冷凍システム100に用いられる各モータについて、互いに異なる複数の仕様についてそれぞれ共通化を進めることによっても、冷凍システム100に要求される仕様に対して柔軟に対応することもできる。 In the refrigeration system 100C-3 shown in FIG. 7C, the first motor 114A-1 for driving the coaxial compressor 118A, the second motor 114B-1 for driving the expander-integrated compressor 120A, and the second motor 114B-2 for driving the expander-integrated compressor 120B are common to each other, while the first motor 114A-2 for driving the coaxial compressor 118B and the first motor 114A-3 for driving the coaxial compressor 118C are common to each other. In this way, by standardizing the multiple different specifications of each motor used in the refrigeration system 100, it is also possible to flexibly respond to the specifications required for the refrigeration system 100.

図8A~図8Dは、4台の同軸圧縮機118A、118B、118C、118D及び2台の膨張機一体型圧縮機120A、120Bを備える冷凍システム100D-1~100D-4を示す模式図である。図8Aに示す冷凍システム100D-1では、同軸圧縮機118Aを駆動するための第1モータ114A-1、同軸圧縮機118Bを駆動するための第1モータ114A-2、同軸圧縮機118Cを駆動するための第1モータ114A-3、同軸圧縮機118Dを駆動するための第1モータ114A-4、膨張機一体型圧縮機120Aを駆動するための第2モータ114B-1、及び、膨張機一体型圧縮機120Bを駆動するための第2モータ114B-2が全て共通である。この場合、全ての第1モータ114A及び第2モータ114Bを共通にすることで、冷凍システム100Aに用いられるモータの種類を最小限にでき、開発に要する費用や時間を効果的に削減できる。 Figures 8A to 8D are schematic diagrams showing refrigeration systems 100D-1 to 100D-4 equipped with four coaxial compressors 118A, 118B, 118C, and 118D and two expander-integrated compressors 120A and 120B. In the refrigeration system 100D-1 shown in Figure 8A, the first motor 114A-1 for driving the coaxial compressor 118A, the first motor 114A-2 for driving the coaxial compressor 118B, the first motor 114A-3 for driving the coaxial compressor 118C, the first motor 114A-4 for driving the coaxial compressor 118D, the second motor 114B-1 for driving the expander-integrated compressor 120A, and the second motor 114B-2 for driving the expander-integrated compressor 120B are all common. In this case, by making all of the first motors 114A and second motors 114B common, the types of motors used in the refrigeration system 100A can be minimized, effectively reducing the cost and time required for development.

図8Bに示す冷凍システム100D-2では、同軸圧縮機118Aを駆動するための第1モータ114A-1、同軸圧縮機118Bを駆動するための第1モータ114A-2、同軸圧縮機118Cを駆動するための第1モータ114A-3、膨張機一体型圧縮機120Aを駆動するための第2モータ114B-1、及び、膨張機一体型圧縮機120Bを駆動するための第2モータ114B-2が共通である一方で、同軸圧縮機118Dを駆動するための第1モータ114A-4が異なる(別仕様である)。このように冷凍システム100に用いられる第1モータ114A、第2モータ114Bの共通化を極力進めつつ、一部のモータのみを別仕様とすることで、冷凍システム100に要求される仕様に対して柔軟に対応することもできる。 In the refrigeration system 100D-2 shown in FIG. 8B, the first motor 114A-1 for driving the coaxial compressor 118A, the first motor 114A-2 for driving the coaxial compressor 118B, the first motor 114A-3 for driving the coaxial compressor 118C, the second motor 114B-1 for driving the expander-integrated compressor 120A, and the second motor 114B-2 for driving the expander-integrated compressor 120B are common, while the first motor 114A-4 for driving the coaxial compressor 118D is different (has a different specification). In this way, by making the first motor 114A and the second motor 114B used in the refrigeration system 100 as common as possible while making only some of the motors different specifications, it is possible to flexibly respond to the specifications required for the refrigeration system 100.

図8Cに示す冷凍システム100D-3では、同軸圧縮機118Aを駆動するための第1モータ114A-1、同軸圧縮機118Bを駆動するための第1モータ114A-2、膨張機一体型圧縮機120Aを駆動するための第2モータ114B-1、及び、膨張機一体型圧縮機120Bを駆動するための第2モータ114B-2が互いに共通である一方で、同軸圧縮機118Cを駆動するための第1モータ114A-3、及び、同軸圧縮機118Dを駆動するための第1モータ114A-4が互いに共通である。このように冷凍システム100に用いられる各モータについて、互いに異なる複数の仕様についてそれぞれ共通化を進めることによっても、冷凍システム100に要求される仕様に対して柔軟に対応することもできる。 In the refrigeration system 100D-3 shown in FIG. 8C, the first motor 114A-1 for driving the coaxial compressor 118A, the first motor 114A-2 for driving the coaxial compressor 118B, the second motor 114B-1 for driving the expander-integrated compressor 120A, and the second motor 114B-2 for driving the expander-integrated compressor 120B are common to each other, while the first motor 114A-3 for driving the coaxial compressor 118C and the first motor 114A-4 for driving the coaxial compressor 118D are common to each other. In this way, by promoting commonality of the multiple different specifications of each motor used in the refrigeration system 100, it is also possible to flexibly respond to the specifications required for the refrigeration system 100.

図8Dに示す冷凍システム100D-4では、同軸圧縮機118Aを駆動するための第1モータ114A-1、膨張機一体型圧縮機120Aを駆動するための第2モータ114B-1、及び、膨張機一体型圧縮機120Bを駆動するための第2モータ114B-2が互いに共通である一方で、同軸圧縮機118Bを駆動するための第1モータ114A-2、同軸圧縮機118Cを駆動するための第1モータ114A-3、及び、同軸圧縮機118Dを駆動するための第1モータ114A-4が互いに共通である。このように冷凍システム100に用いられる各モータについて、互いに異なる複数の仕様についてそれぞれ共通化を進めることによっても、冷凍システム100に要求される仕様に対して柔軟に対応することもできる。 In the refrigeration system 100D-4 shown in FIG. 8D, the first motor 114A-1 for driving the coaxial compressor 118A, the second motor 114B-1 for driving the expander-integrated compressor 120A, and the second motor 114B-2 for driving the expander-integrated compressor 120B are common to each other, while the first motor 114A-2 for driving the coaxial compressor 118B, the first motor 114A-3 for driving the coaxial compressor 118C, and the first motor 114A-4 for driving the coaxial compressor 118D are common to each other. In this way, by promoting commonality of the multiple different specifications of each motor used in the refrigeration system 100, it is also possible to flexibly respond to the specifications required for the refrigeration system 100.

上述の実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。 The contents described in the above embodiment can be understood, for example, as follows:

(1)一態様に係る冷凍システムは、
冷媒経路(例えば上記実施形態の冷媒経路101)上に配置された圧縮機ユニット(例えば上記実施形態の圧縮機ユニット102)によって圧縮された冷媒を用いて冷熱を発生させるブレイトンサイクルを利用した冷凍システム(例えば上記実施形態の冷凍システム100)であって、
前記圧縮機ユニットは、
前記冷媒経路に対して互いに並列に配置された複数台の圧縮機(例えば上記実施形態の複数の同軸圧縮機118)と、
前記複数台の圧縮機をそれぞれ駆動するための複数の第1モータ(例えば上記実施形態の複数の第1モータ114A)と、
前記圧縮機ユニットで圧縮された前記冷媒を膨張可能な膨張機(例えば上記実施形態の膨張機103)と一体的に構成された膨張機一体型圧縮機(例えば上記実施形態の膨張機一体型圧縮機120)と、
前記膨張機一体型圧縮機を駆動するための第2モータ(例えば上記実施形態の第2モータ114B)と、
を含み、
前記複数台の圧縮機は、前記膨張機一体型圧縮機より多い台数を有する。
(1) A refrigeration system according to one aspect includes:
A refrigeration system (e.g., the refrigeration system 100 of the above embodiment) using a Brayton cycle to generate cold heat using a refrigerant compressed by a compressor unit (e.g., the compressor unit 102 of the above embodiment) arranged on a refrigerant path (e.g., the refrigerant path 101 of the above embodiment),
The compressor unit includes:
A plurality of compressors (e.g., the plurality of coaxial compressors 118 in the above embodiment) arranged in parallel with each other with respect to the refrigerant path;
A plurality of first motors (e.g., the plurality of first motors 114A in the above embodiment) for driving the plurality of compressors, respectively;
An expander-integrated compressor (e.g., the expander 103 in the above embodiment) that is integrated with an expander capable of expanding the refrigerant compressed by the compressor unit (e.g., the expander-integrated compressor 120 in the above embodiment);
A second motor (for example, the second motor 114B in the above embodiment) for driving the expander-compressor unit;
Including,
The number of the plurality of compressors is greater than the number of the expander-compressor units.

上記(1)の態様によれば、異なる冷凍能力を有する冷凍システムを開発する場合においても、圧縮機ユニットの一部構成である圧縮機の台数を変更することで対応可能であるため、設計変更に伴う部品点数や専有面積の増加を良好に抑えることができる。 According to the above aspect (1), even when developing a refrigeration system with a different refrigeration capacity, it is possible to respond by changing the number of compressors, which are part of the compressor unit, and therefore it is possible to effectively prevent an increase in the number of parts and the occupied floor space due to design changes.

(2)他の態様では、上記(1)の態様において、
前記複数の第1モータ及び前記第2モータは共通である。
(2) In another embodiment, in the above embodiment (1),
The plurality of first motors and the second motor are common.

上記(2)の態様によれば、圧縮機ユニットに含まれる複数の圧縮機をそれぞれ駆動するための複数の第1モータと、膨張機一体型圧縮機を駆動するための第2モータとが共通となる。これにより、冷凍システムに用いられるモータの種類を削減し、開発に要する費用や時間を効果的に削減できる。 According to the above aspect (2), the first motors for driving the compressors included in the compressor unit and the second motor for driving the expander-compressor are common. This reduces the number of types of motors used in the refrigeration system, and effectively reduces the cost and time required for development.

尚、本明細書において複数の第1モータと第2モータとが「共通」であるとは、複数の第1モータと、第2モータとはそれぞれ別体のモータであり、仕様の少なくとも一部が共通していることを意味する。仕様が共通するとは、例えば、モータの出力、回転数、寸法の少なくとも一部が同じであることを意味してもよいし、互いに代替可能であることを意味してもよいし、モータ以外の部品の組み立てに影響しない程度に設計が同じであることを意味してもよい。 In this specification, when multiple first motors and second motors are "common," it means that the multiple first motors and second motors are separate motors and have at least some of their specifications in common. For example, having common specifications may mean that at least some of the motors' output, rotation speed, and dimensions are the same, that they are interchangeable, or that their designs are the same to the extent that they do not affect the assembly of parts other than the motors.

(3)他の態様では、上記(1)又は(2)の態様において、
前記複数台の圧縮機を制御するための制御装置(例えば上記実施形態の制御装置200)を備え、
前記制御装置は、前記冷凍システムの起動時に、前記膨張機の入口における前記冷媒の温度に基づいて、前記複数台の圧縮機の一部を動作するように、前記複数台の圧縮機を制御する。
(3) In another aspect, in the above (1) or (2),
A control device (e.g., the control device 200 of the above embodiment) for controlling the plurality of compressors,
The control device controls the plurality of compressors so as to operate some of the plurality of compressors based on the temperature of the refrigerant at the inlet of the expander when the refrigeration system is started up.

上記(3)の態様によれば、冷凍システムの起動時に複数台の圧縮機の一部を動作することで、同軸圧縮機におけるサージング発生を効果的に防止できる。 According to the above aspect (3), by operating some of the multiple compressors when the refrigeration system is started, it is possible to effectively prevent surging from occurring in the coaxial compressor.

(4)他の態様では、上記(3)の態様において、
前記制御装置は、起動状態にある前記圧縮機の回転数を減少するように制御した後、前記複数台の圧縮機の起動台数を変更するように制御する。
(4) In another embodiment, in the above embodiment (3),
The control device controls the rotation speed of the compressor in an activated state to be reduced, and then controls the number of activated compressors of the plurality of compressors to be changed.

上記(4)の態様によれば、複数台の圧縮機の起動台数を変更する場合には、先に起動された圧縮機の回転数を減少させることで、各圧縮機にサージングが発生することを防止しながら、スムーズに起動台数を変更できる。 According to the above aspect (4), when changing the number of compressors to be started, the rotation speed of the compressor that was started first is reduced, so that the number of compressors to be started can be changed smoothly while preventing surging in each compressor.

(5)他の態様では、上記(1)から(4)のいずれか一態様において、
前記冷媒経路は、前記膨張機一体型圧縮機が有する圧縮機(例えば上記実施形態の中段圧縮機110B)の上流側及び下流側をバイパスするように構成されたバイパスライン(例えば上記実施形態の第2バイパスライン170)と、
前記バイパスライン上に設けられたバイパスバルブ(例えば上記実施形態の第2バイパスバルブ172)と
を備える。
(5) In another aspect, in any one of the above (1) to (4),
The refrigerant path includes a bypass line (e.g., the second bypass line 170 in the above embodiment) configured to bypass the upstream side and downstream side of a compressor (e.g., the middle stage compressor 110B in the above embodiment) of the expander-integrated compressor;
and a bypass valve (for example, the second bypass valve 172 in the above embodiment) provided on the bypass line.

上記(5)の態様によれば、バイパスラインに設けられたバイパスバルブの開度を調整することで、各圧縮機におけるサージングを効果的に防止できる。 According to the above aspect (5), surging in each compressor can be effectively prevented by adjusting the opening of the bypass valve provided in the bypass line.

(6)他の態様では、上記(5)の態様において、
前記バイパスバルブは、前記膨張機の入口における前記冷媒の温度に基づいて、前記膨張機一体側圧縮機が有する圧縮機における前記冷媒の流量が所定値以上になるように制御される。
(6) In another embodiment, in the above embodiment (5),
The bypass valve is controlled based on the temperature of the refrigerant at the inlet of the expander so that the flow rate of the refrigerant in the compressor of the expander-integrated compressor becomes equal to or greater than a predetermined value.

上記(6)の態様によれば、膨張機の入口における冷媒の温度が上昇することでサージングが発生するおそれがある場合には、バイパスバルブの開度を制御し、膨張機一体型圧縮機が有する圧縮機における冷媒流量を所定値以上に確保することでサージング発生を防止できる。 According to the above aspect (6), when there is a risk of surging occurring due to an increase in the refrigerant temperature at the inlet of the expander, the opening of the bypass valve is controlled to ensure that the refrigerant flow rate in the compressor of the expander-integrated compressor is equal to or greater than a predetermined value, thereby preventing surging from occurring.

(7)他の態様では、上記(6)の態様において、
前記冷媒の冷却速度が略一定になるように、前記圧縮機又は前記膨張機一体型圧縮機の回転数が前記バイパスバルブの開度と協調制御される。
(7) In another embodiment, in the above embodiment (6),
The rotation speed of the compressor or the expander-compressor combination is controlled in coordination with the opening of the bypass valve so that the cooling rate of the refrigerant becomes approximately constant.

上記(7)の態様によれば、バイパスバルブの開度制御とともに圧縮機又は膨張機一体型圧縮機の回転数を協調制御することで、冷媒経路を流れる冷媒の冷却速度が略一定にされる。これにより、起動時から通常運転時までの予冷期間において、冷却速度を調整/修正し、冷媒温度を精度よく制御することが可能となる。 According to the above aspect (7), the cooling speed of the refrigerant flowing through the refrigerant path is kept substantially constant by controlling the opening of the bypass valve and the rotation speed of the compressor or the compressor with an integrated expander in a coordinated manner. This makes it possible to adjust/correct the cooling speed during the pre-cooling period from start-up to normal operation, and to precisely control the refrigerant temperature.

(8)他の態様では、上記(1)から(7)のいずれか一態様において、
前記複数台の圧縮機の各々は、前記冷媒経路に対して直列接続された複数の圧縮機を含む同軸圧縮機(例えば上記実施形態の同軸圧縮機118)である。
(8) In another aspect, in any one of the above (1) to (7),
Each of the plurality of compressors is a coaxial compressor (for example, the coaxial compressor 118 in the above embodiment) including a plurality of compressors connected in series to the refrigerant path.

上記(8)の態様によれば、複数台の圧縮機として同軸圧縮機(多段圧縮機)を用いることで、単段圧縮機に比べて大きな圧縮比を得るとともに、高効率化を図ることができる。 According to the above aspect (8), by using coaxial compressors (multi-stage compressors) as multiple compressors, it is possible to obtain a larger compression ratio and achieve higher efficiency compared to single-stage compressors.

100 冷凍システム
101 冷媒経路
102 圧縮機ユニット(110A,110B,110C)
103 膨張機
104 冷却部
105 冷熱回収熱交換器
106 超電導機器
107 冷媒経路
108 ポンプ
109 コールドボックス
110 圧縮機
110A 低段圧縮機
110B 中段圧縮機
110C 高段圧縮機
112(112A,112B,112C) 熱交換器
114A 第1モータ
114B 第2モータ
116A,116B 出力軸
118(118A,118B) 同軸圧縮機
120 膨張機一体型圧縮機
122-1,122-2 ラジアル磁気軸受
126 スラスト磁気軸受
127-1,127-2 アキシャルロータディスク
128 ケーシング
130 モータケーシング
132-1 低段圧縮機用インペラケーシング
132-2 中段圧縮機用インペラケーシング
132-3 高段圧縮機用インペラケーシング
134-1 膨張機用インペラケーシング
136A,136B ロータ
138A,138B ステータ
140A,140B,140C,142 インペラ
144 第1ライン
146A,146B 第2ライン
148A,148B 第3ライン
150 第4ライン
152 第5ライン
154A,154B 第6ライン
156A,156B 第7ライン
158 第8ライン
160 第1バルブ
162 第2バルブ
164 第3バルブ
166 第1バイパスライン
168 第1バイパスバルブ
170 第2バイパスライン
172 第2バイパスバルブ
174 第3バイパスライン
176 第3バイパスバルブ
178 高圧冷媒ライン
180 低圧冷媒ライン
182 第4バイパスライン
184 バッファタンク
186 第4バルブ
188 第5バルブ
200 制御装置
100 Refrigeration system 101 Refrigerant path 102 Compressor unit (110A, 110B, 110C)
103 Expander 104 Cooling section 105 Cold heat recovery heat exchanger 106 Superconducting device 107 Refrigerant path 108 Pump 109 Cold box 110 Compressor 110A Low stage compressor 110B Middle stage compressor 110C High stage compressor 112 (112A, 112B, 112C) Heat exchanger 114A First motor 114B Second motor 116A, 116B Output shaft 118 (118A, 118B) Coaxial compressor 120 Expander-integrated compressor 122-1, 122-2 Radial magnetic bearing 126 Thrust magnetic bearing 127-1, 127-2 Axial rotor disk 128 Casing 130 Motor casing 132-1 Low stage compressor impeller casing 132-2 Intermediate stage compressor impeller casing 132-3 High stage compressor impeller casing 134-1 Expander impeller casing 136A, 136B Rotor 138A, 138B Stator 140A, 140B, 140C, 142 Impeller 144 First line 146A, 146B Second line 148A, 148B Third line 150 Fourth line 152 Fifth line 154A, 154B Sixth line 156A, 156B Seventh line 158 Eighth line 160 First valve 162 Second valve 164 Third valve 166 First bypass line 168 First bypass valve 170 Second bypass line 172 Second bypass valve 174 Third bypass line 176 Third bypass valve 178 High pressure refrigerant line 180 Low pressure refrigerant line 182 Fourth bypass line 184 Buffer tank 186 Fourth valve 188 Fifth valve 200 Control device

Claims (8)

冷媒経路上に配置された圧縮機ユニットによって圧縮された冷媒を用いて冷熱を発生させるブレイトンサイクルを利用した冷凍システムであって、
前記圧縮機ユニットは、
前記冷媒経路に対して互いに並列に配置された複数台の圧縮機と、
前記複数台の圧縮機をそれぞれ駆動するための複数の第1モータと、
前記圧縮機ユニットで圧縮された前記冷媒を膨張可能な膨張機と一体的に構成された膨張機一体型圧縮機と、
前記膨張機一体型圧縮機を駆動するための第2モータと、
を含み、
前記複数台の圧縮機は、前記膨張機一体型圧縮機より多い台数を有し、
前記複数台の圧縮機を制御するための制御装置を備え、
前記制御装置は、前記冷凍システムの起動時に、前記膨張機の入口における前記冷媒の温度に基づいて、前記複数台の圧縮機の一部を動作するように、前記複数台の圧縮機を制御する、冷凍システム。
A refrigeration system using a Brayton cycle that generates cold heat using a refrigerant compressed by a compressor unit arranged on a refrigerant path,
The compressor unit includes:
A plurality of compressors arranged in parallel with each other with respect to the refrigerant path;
a plurality of first motors for driving the plurality of compressors, respectively;
an expander-integrated compressor that is integrated with an expander capable of expanding the refrigerant compressed by the compressor unit;
A second motor for driving the expander-compressor unit;
Including,
The number of the compressors is greater than the number of the expander-compressor integrated units,
A control device for controlling the plurality of compressors,
The control device controls the plurality of compressors to operate some of the plurality of compressors based on the temperature of the refrigerant at the inlet of the expander when the refrigeration system is started .
前記複数の第1モータ及び前記第2モータは共通である請求項1に記載の冷凍システム。 The refrigeration system of claim 1, wherein the first motors and the second motor are common. 前記制御装置は、起動状態にある前記圧縮機の回転数を減少するように制御した後、前記複数台の圧縮機の起動台数を変更するように制御する、請求項1又は2に記載の冷凍システム。 The refrigeration system according to claim 1 or 2 , wherein the control device controls the number of activated compressors of the plurality of compressors to be changed after controlling the number of rotations of the compressor in an activated state to be reduced. 前記冷媒経路は、前記膨張機一体型圧縮機が有する圧縮機の上流側及び下流側をバイパスするように構成されたバイパスラインと、
前記バイパスライン上に設けられたバイパスバルブと
を備える、請求項1からのいずれか一項に記載の冷凍システム。
The refrigerant path includes a bypass line configured to bypass an upstream side and a downstream side of a compressor of the expander-compressor unit;
The refrigeration system according to claim 1 , further comprising a bypass valve provided on the bypass line.
前記バイパスバルブは、前記膨張機の入口における前記冷媒の温度に基づいて、膨張機一体側圧縮機が有する圧縮機における前記冷媒の流量が所定値以上になる、請求項に記載の冷凍システム。 The refrigeration system according to claim 4 , wherein the bypass valve controls a flow rate of the refrigerant in the compressor of the expander-integrated compressor to be equal to or greater than a predetermined value based on a temperature of the refrigerant at an inlet of the expander. 前記冷媒の冷却速度が略一定になるように、前記圧縮機又は前記膨張機一体型圧縮機の回転数が前記バイパスバルブの開度と協調制御される、請求項に記載の冷凍システム。 The refrigeration system according to claim 5 , wherein a rotation speed of the compressor or the expander-compressor combination is controlled in coordination with an opening degree of the bypass valve so that a cooling rate of the refrigerant becomes approximately constant. 前記複数台の圧縮機の各々は、前記冷媒経路に対して直列接続された複数の圧縮機を含む同軸圧縮機である、請求項1からのいずれか一項に記載の冷凍システム。 The refrigeration system according to claim 1 , wherein each of the plurality of compressors is a coaxial compressor including a plurality of compressors connected in series to the refrigerant path. 冷媒経路上に配置された圧縮機ユニットによって圧縮された冷媒を用いて冷熱を発生させるブレイトンサイクルを利用した冷凍システムであって、A refrigeration system using a Brayton cycle that generates cold heat using a refrigerant compressed by a compressor unit arranged on a refrigerant path,
前記圧縮機ユニットは、The compressor unit includes:
前記冷媒経路に対して互いに並列に配置された複数台の圧縮機と、A plurality of compressors arranged in parallel with each other with respect to the refrigerant path;
前記複数台の圧縮機をそれぞれ駆動するための複数の第1モータと、a plurality of first motors for driving the plurality of compressors, respectively;
前記圧縮機ユニットで圧縮された前記冷媒を膨張可能な膨張機と一体的に構成された膨張機一体型圧縮機と、an expander-integrated compressor that is integrated with an expander capable of expanding the refrigerant compressed by the compressor unit;
前記膨張機一体型圧縮機を駆動するための第2モータと、A second motor for driving the expander-compressor unit;
を含み、Including,
前記複数台の圧縮機は、前記膨張機一体型圧縮機より多い台数を有し、The number of the compressors is greater than the number of the expander-compressor integrated units,
前記冷媒経路は、前記膨張機一体型圧縮機が有する圧縮機の上流側及び下流側をバイパスするように構成されたバイパスラインと、The refrigerant path includes a bypass line configured to bypass an upstream side and a downstream side of a compressor of the expander-compressor unit;
前記バイパスライン上に設けられたバイパスバルブとa bypass valve provided on the bypass line;
を備え、Equipped with
前記冷媒の冷却速度が略一定になるように、前記圧縮機又は前記膨張機一体型圧縮機の回転数が前記バイパスバルブの開度と協調制御される、冷凍システム。A refrigeration system, wherein a rotation speed of the compressor or the expander-compressor integrated compressor is controlled in coordination with an opening degree of the bypass valve so that a cooling rate of the refrigerant becomes approximately constant.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12510210B2 (en) * 2023-09-11 2025-12-30 Fisher Controls International Llc Control system for reduced emissions
US20260022702A1 (en) * 2024-07-18 2026-01-22 Garrett Transportation I Inc. Hybrid compressor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100071391A1 (en) 2006-12-26 2010-03-25 Carrier Corporation Co2 refrigerant system with tandem compressors, expander and economizer
WO2010143343A1 (en) 2009-06-12 2010-12-16 パナソニック株式会社 Refrigeration cycle device
WO2011135805A1 (en) 2010-04-28 2011-11-03 パナソニック株式会社 Refrigeration cycle device
JP2014219125A (en) 2013-05-02 2014-11-20 株式会社前川製作所 Refrigeration system

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007218460A (en) * 2006-02-15 2007-08-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd Refrigeration cycle equipment and cold storage
CN107035773A (en) * 2011-12-06 2017-08-11 特灵国际有限公司 The rolling bearing of oil-free fluid cooler
JP2017531156A (en) * 2015-06-16 2017-10-19 クワントン メイヂー コンプレッサー カンパニー リミテッド Refrigeration cycle equipment
MX2019009959A (en) * 2017-02-22 2019-11-05 Stackpole Int Engineered Products Ltd Pump assembly having a controller including a circuit board and 3d rotary sensor for detecting rotation of its pump.
EP3444448A1 (en) * 2017-08-18 2019-02-20 General Electric Technology GmbH System and method for converting electric energy into thermal energy and for storing thermal energy
JP7080789B2 (en) * 2018-10-11 2022-06-06 大陽日酸株式会社 Multi-stage compression turbine cooling system and multi-stage compression turbine cooling method
US11473592B2 (en) * 2019-08-13 2022-10-18 Emerson Climate Technologies, Inc. Systems and methods for manufacturing a shrouded impeller

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100071391A1 (en) 2006-12-26 2010-03-25 Carrier Corporation Co2 refrigerant system with tandem compressors, expander and economizer
WO2010143343A1 (en) 2009-06-12 2010-12-16 パナソニック株式会社 Refrigeration cycle device
WO2011135805A1 (en) 2010-04-28 2011-11-03 パナソニック株式会社 Refrigeration cycle device
JP2014219125A (en) 2013-05-02 2014-11-20 株式会社前川製作所 Refrigeration system

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