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公開番号2024055261
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-18
出願番号2022162041
出願日2022-10-07
発明の名称冷凍システム
出願人三菱重工業株式会社
代理人SSIP弁理士法人
主分類F25B 9/00 20060101AFI20240411BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】ターボ機械を備える冷凍システムの構造の複雑化を抑制しつつ、ターボ機械を冷却可能な冷凍システムを提供する。
【解決手段】冷凍システムは、回転シャフトと、回転シャフトに夫々取り付けられるコンプレッサインペラ、タービンホイール及び電動モータと、回転シャフト、コンプレッサインペラ、タービンホイール及び電動モータを収容するケーシングと、を含むターボ機械と、コンプレッサインペラにより圧縮された流体をタービンホイールに導くための圧縮流体ラインと、圧縮流体ラインに設けられ、圧縮流体ラインを流れる流体と冷却液との間で熱交換を行う冷却器と、冷却液を冷却するための冷却装置が設けられた冷却液循環ラインと、冷却液循環ラインから冷却液を抜き出してケーシングの内部に導入するための冷却液導入ラインと、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
回転シャフトと、
前記回転シャフトの一方側に取り付けられるコンプレッサインペラと、
前記回転シャフトの他方側に取り付けられるタービンホイールと、
前記コンプレッサインペラと前記タービンホイールの間において前記回転シャフトに取り付けられる電動モータであって、前記回転シャフトを回転させる回転力を発生させるように構成された電動モータと、
前記回転シャフト、前記コンプレッサインペラ、前記タービンホイール及び前記電動モータを収容可能に構成されたケーシングと、
を含むターボ機械と、
前記コンプレッサインペラにより圧縮された流体を前記タービンホイールに導くための圧縮流体ラインと、
前記圧縮流体ラインに設けられた冷却器であって、前記圧縮流体ラインを流れる前記流体と冷却液との間で熱交換を行うように構成された冷却器と、
前記冷却液を循環させるための冷却液循環ラインであって、前記冷却液を冷却するための冷却装置が設けられた冷却液循環ラインと、
前記冷却液循環ラインから前記冷却液を抜き出して前記ケーシングの内部に導入するための冷却液導入ラインと、を備える、
冷凍システム。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記ケーシングは、
前記電動モータを収容するモータ車室の外周側を覆う前記ケーシングの外壁の内部に形成されたモータ側内部空間、
前記コンプレッサインペラを収容するコンプレッサ側収容空間と前記モータ車室とを仕切るコンプレッサ側仕切り壁の内部に形成されたコンプレッサ側内部空間、又は、
前記タービンホイールを収容するタービン側収容空間と前記モータ車室とを仕切るタービン側仕切り壁の内部に形成されたタービン側内部空間、のうちの少なくとも１つが形成され、
前記冷却液導入ラインは、
前記モータ側内部空間、前記コンプレッサ側内部空間又は前記タービン側内部空間の何れかに接続された、
請求項１に記載の冷凍システム。
【請求項３】
前記ケーシングは、
前記モータ側内部空間、前記コンプレッサ側内部空間、及び、前記モータ側内部空間と前記コンプレッサ側内部空間と連通させる連通流路が形成され、
前記冷却液導入ラインは、
前記モータ側内部空間、又は、前記コンプレッサ側内部空間に接続された、
請求項２に記載の冷凍システム。
【請求項４】
前記ケーシングは、
前記タービン側内部空間が形成され、
前記ターボ機械は、
前記タービン側内部空間に配置された断熱材をさらに備える、
請求項２又は３に記載の冷凍システム。
【請求項５】
前記冷却液循環ラインは、
前記冷却装置から前記冷却器に前記冷却液を送るための冷却液供給ラインと、
前記冷却器から前記冷却装置に前記冷却液を送るための冷却液戻しラインと、を含み、
前記冷却液導入ラインは、前記冷却液供給ラインに接続された、
請求項１乃至３の何れか１項に記載の冷凍システム。
【請求項６】
前記流体は、ヘリウム、水素、ネオン、窒素、アルゴン、酸素、空気、炭化水素の中から選択された何れか１つ、又は２つ以上の混合物からなる、
請求項１乃至３の何れか１項に記載の冷凍システム。
【請求項７】
コンテナ本体と、
前記コンテナ本体の内部に設けられた吸込口を有し、前記吸込口を介して前記コンテナ本体の内部から吸引した気体を前記流体として、前記コンプレッサインペラに導くための気体吸引ラインと、
前記コンテナ本体の内部に設けられた吹出口を有し、前記吹出口を介して前記タービンホイールにより膨張した前記気体を、前記吸込口を介して前記コンテナ本体の内部に導くための膨張気体ラインと、をさらに備える、
請求項１乃至３の何れか１項に記載の冷凍システム。
【請求項８】
前記ケーシングは、前記電動モータを収容するモータ車室を含み、
前記圧縮流体ラインの前記冷却器よりも下流側に一端が接続され、前記圧縮流体ラインから前記流体を抜き出して、前記電動モータを冷却するための冷熱媒体として前記モータ車室の内部に供給するための冷熱媒体供給ラインと、
前記コンプレッサインペラに前記流体を導くための流体導入ラインに、前記冷熱媒体供給ラインを介して前記モータ車室に供給された前記流体を戻すための冷熱媒体戻しラインと、をさらに備える、
請求項１乃至３の何れか１項に記載の冷凍システム。
【請求項９】
前記冷熱媒体戻しラインにおける前記冷熱媒体が流れる流路の最小面積は、前記冷熱媒体供給ラインにおける前記冷熱媒体が流れる流路の最小面積よりも小さい、
請求項８に記載の冷凍システム。
【請求項１０】
前記冷熱媒体供給ラインは、前記冷熱媒体供給ラインから前記モータ車室の内部に前記冷熱媒体を流入させるための冷熱媒体流入口を有し、
前記冷熱媒体戻しラインは、前記モータ車室の内部に供給された前記冷熱媒体を前記冷熱媒体戻しラインに取り込むための冷熱媒体取込口を有し、
前記冷熱媒体取込口は、前記回転シャフトの軸方向において、前記冷熱媒体流入口よりも前記コンプレッサインペラが位置する側に形成された、
請求項８に記載の冷凍システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ターボ機械を備える冷凍システムに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来の冷凍機には、冷凍倉庫内の空気を空気冷媒冷凍装置の冷媒として取入れ、圧縮機において高圧高温になった空気を、冷却器で冷却後、膨張機で低圧低温とすることで、冷却能力を得るものがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第４２４１６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、外付けの冷却空気ラインによりモータ発熱分を冷却する空気冷媒冷凍装置が開示されている。外付けの冷却空気ラインを設けることで、ターボ機械を冷却できるが、ターボ機械を備える冷凍システムの構造の複雑化を招く虞がある。冷凍システムの構造が複雑であると、そのコンパクト化や軽量化が困難になる虞がある。
【０００５】
上述した事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、ターボ機械を備える冷凍システムの構造の複雑化を抑制しつつ、ターボ機械を冷却可能な冷凍システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一実施形態に係る冷凍システムは、
回転シャフトと、
前記回転シャフトの一方側に取り付けられるコンプレッサインペラと、
前記回転シャフトの他方側に取り付けられるタービンホイールと、
前記コンプレッサインペラと前記タービンホイールの間において前記回転シャフトに取り付けられる電動モータであって、前記回転シャフトを回転させる回転力を発生させるように構成された電動モータと、
前記回転シャフト、前記コンプレッサインペラ、前記タービンホイール及び前記電動モータを収容可能に構成されたケーシングと、
を含むターボ機械と、
前記コンプレッサインペラにより圧縮された流体を前記タービンホイールに導くための圧縮流体ラインと、
前記圧縮流体ラインに設けられた冷却器であって、前記圧縮流体ラインを流れる前記流体と冷却液との間で熱交換を行うように構成された冷却器と、
前記冷却液を循環させるための冷却液循環ラインであって、前記冷却液を冷却するための冷却装置が設けられた冷却液循環ラインと、
前記冷却液循環ラインから前記冷却液を抜き出して前記ケーシングの内部に導入するための冷却液導入ラインと、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の少なくとも一実施形態によれば、ターボ機械を備える冷凍システムの構造の複雑化を抑制しつつ、ターボ機械を冷却可能な冷凍システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示の一実施形態に係る冷凍システムを模式的に示す図である。
図１に示されるターボ機械の軸線に沿った概略断面図である。
図２に示されるターボ機械の変形例の軸線に沿った概略断面図である。
本開示の一実施形態に係る冷凍システムを模式的に示す図である。
図４に示されるターボ機械の軸線に沿った概略断面図である。
図５に示されるターボ機械の変形例の軸線に沿った概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として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、その相対的配置等は、本開示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。
【００１０】
（ターボ機械）
図１は、本開示の一実施形態に係る冷凍システム１を模式的に示す図である。図２は、図１に示されるターボ機械２の軸線ＬＡに沿った概略断面図である。図２では、ターボ機械２の回転シャフト３の軸線ＬＡを含む断面が示されている。冷凍システム１は、図１に示されるように、コンプレッサインペラ４及びタービンホイール５を少なくとも含むターボ機械２を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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