JP2005127554A - 冷凍機 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒ガスと油の分離を可能とする油回収機構を備えた冷凍機を提供する。
【解決手段】冷媒液に溶け込む油を回収する油回収機構６において、凝縮器３と中間冷却器３１を接続する冷媒液配管６ａ，蒸発器４より流入する冷媒と油の混合液が溜まる部屋６１、圧縮機１の吐出ガスが流入する部屋６２から構成される３重構造を採用する。その結果、低冷却水温度運転時においても、混合液中の油を回収することが可能となる冷凍機が実現できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は冷凍機に係り、特に、冷凍サイクル中を流れる冷媒液中の油を回収する油回収機構を備えた冷凍機に関する。

一般に、圧縮機を用いた大型の冷凍機などは、圧縮機の内部を冷却あるいは潤滑するために多量の油を必要とすることから、圧縮機での油不足による冷凍機の故障を防止するため、冷凍サイクルを流れる油混じりの冷媒から油を分離回収して圧縮機に戻すための油回収構造を備えている。

従来の油回収構造は、例えば特許文献１に記載されている。これは、冷媒配管中を流れる冷媒ガスを旋回流にして、冷媒ガスと油とを分離し、冷媒配管に設けた油抜き穴から分離した油を、２重管の（冷媒配管の外側に設けた）油溜め部に回収する構成のものである。その他に冷媒の熱交換により冷媒ガスと油を分離する構造のものもある。

特開平６−３２３６９７号公報

ところで、熱交換により分離する油回収機構も２重構造である。まず１層目は高温の冷媒液が流れる。２層目は低温の冷媒ガスと油の混合液が流れる。これら２層が熱交換することにより、混合液は冷媒と油に分離される。効率良く油と冷媒を分離するためには、冷媒液の温度を高くする必要がある。

上述したように従来技術の熱交換による油回収機構は、冷媒液と混合液との熱交換により冷媒ガスと油を分離する。例えば、冬場など外気温が低い場合、冷却水温度が下がり冷凍機を運転すると、凝縮器中を流れる冷媒液の温度も低下する。そのため、冷媒ガスと油を十分に分離できない。その後、圧縮機中の油不足を招き冷凍機の故障を引き起こす場合がある。

本発明は、上記従来技術に対して冷凍機の低冷却水温度運転時においても、冷媒ガスと油の分離を可能とする油回収機構を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の構成の特徴は次の通りである。

冷凍機における冷媒液に溶け込む油を回収する冷凍機の油回収機構において、冷媒液の流れる冷媒配管を囲むように、蒸発器から冷媒と油の混合液を流す分離室を形成し、前記分離室を囲むように圧縮器からの冷媒ガスを流す補助加熱室を設けた３重構造とした。

また、補助加熱室に圧縮機の吐出ガスと吐出ガスを供給する配管を設け、前記配管に電磁弁を設けて凝縮器に供給する冷却水の温度に応じて開閉する構成とした。

さらに、補助加熱室で冷却され液化した冷媒ガスを中間冷却器に送る配管構成とした。

これまで冷凍機の低冷却水温度運転時においては、冷媒と油の分離が困難であり、その結果圧縮機中の油不足を招き冷凍機の故障を引き起こす場合があった。本発明によれば、低冷却水温度運転条件のもとにおいても、冷媒と油の分離を行うことができる油回収機構を実現した。

本発明の実施例を図１と図２を用いて説明する。

図１は、本発明の油回収機構を備えた冷凍機の全体構成を示したものである。

図１において、本発明の冷凍機は、圧縮機１と、凝縮器３と、蒸発器４と油回収機構６とからなる。なお凝縮器３には中間冷却３１が設けてある。

圧縮機１で圧縮された冷媒吐出ガスが吐出側配管１ａより凝縮器３に送られる。ここでは、冷却水を流す冷却水配管７に前記冷媒ガスを導入することで、冷媒ガスは冷やされて冷媒液となる。この冷媒液は冷媒液配管６ａにより油回収機構６および中間冷却器３１を経由して蒸発器４に送られる。なお、中間冷却器３１と蒸発器４とを繋ぐ配管の途中には膨張弁９が設けてある。蒸発器４に送られた冷媒は、蒸発器４と圧縮機１を結ぶ吸い込み配管１ｂにより圧縮機に送られる。

また、圧縮機１と凝縮器３を結ぶ吐出側配管１ａの途中から冷媒ガスを油回収機構６へ送るバイパス配管６ｅが設けてある。このバイパス配管６ｅには電磁弁８が設けてあり、冷却水配管７の冷水の温度を検出する温度検出器７１の検出結果で電磁弁８の開閉を制御している。なお、バイパス配管６ｅは後述するように油回収機構６の最外周の管路に接続されている。

図２は本発明の油回収機構の概略図である。本実施例は図１に示す冷凍機の蒸発器４からの油回収に適用するものである。なお、図１と図２と同一部分には同一番号を付してある。

図１で述べたように、圧縮機１より吐出された冷媒ガスは、凝縮器３において冷却水配管内を流れる冷水により冷やされ、凝縮され冷媒液となる。その後、冷媒液配管６ａを通り中間冷却器３１に流入する。冷媒液配管６ａの途中には油回収機構６があり、それには冷媒と油の混合液の分離部屋６１が設けてある。分離部屋６１へは、蒸発器４より冷媒と油の混合液が配管６ｂを通り流入してくる。さらに、分離部屋６１の外側に圧縮機１から吐出した高温の冷媒ガスが流入する補助加熱部屋６２を設けている。すなわち、本油回収機構は冷媒液配管６ａの周囲に冷媒と油の混合した溶液から油と冷媒とを分離する分離部屋６１が設けられ、さらに分離部屋６１の外周側に高温の冷媒ガスを流すための補助加熱室６２を備えた三重管構成としたものである。

通常、冷媒液配管６ａを流れる高温の冷媒液と、配管６ｂより流入し分離部屋６１に溜まった低温の混合液が熱交換を行い、冷媒と油に分離される。その分離された冷媒は配管６ｃを通り圧縮機１の吸込口配管１ｂへ、油は配管６ｄを通り圧縮機１へと戻る。

ところで、冬場など外気温度が低下することに起因して冷却水７の温度が低下すると、配管６ａを流れる冷媒液の温度が低下し、分離部屋６１内の混合液を分離することができず、圧縮機１中の油不足を招き冷凍機の故障を引き起こす。そこで、圧縮機１の吐出側配管１ａの途中に設けたバイパス配管６ｅの電磁弁８を開放すること吐出冷媒ガス配管を補助加熱室６２に接続することにより、高温の冷媒ガスを補助加熱室６２に流入させる。バイパス配管６ｅから送られる吐出冷媒ガスは、冷媒液配管６ａを流れる冷媒液よりも高温なため、冷媒液の温度が低下しても、補助加熱室６２の温度により分離部屋６１で冷媒と油を分離することが可能となる。

その後、熱交換を行い液化した補助加熱室６２内の冷媒液は、配管６ｆを通り中間冷却器３１へと流れる。

しかしながら、バイパス配管６ｅを流れる吐出冷媒ガスが凝縮器３内を通らずに熱交換を行い冷媒液となることは、本来の冷凍機のサイクルを外れており、常時バイパス配管６ｅから吐出冷媒ガスが油回収機構６へ流れると効率の低下を招く恐れがある。そこで、バイパス配管６ｅの途中には電磁弁８を設けてあり、通常はこの電磁弁８を閉の状態にしている。すなわち、この電磁弁８は冷却水７の温度状態を測定する測定器７１とリンクしており、冷却水温度が低下し過ぎた場合のみ開動作を行う。その他、冷却水温度が高い場合には閉じている状態を保持する。このことから、本来の冷凍サイクルの場合は効率を低下させることなく冷凍機を運転でき、冷却水温度が低下した場合にも安全に運転することが可能である。

本発明の冷凍機実施例の系統図。 本発明における油回収機構の概念図。

符号の説明

１…圧縮機、１ａ…圧縮機吐出側配管、１b…圧縮機吸込側配管、３…凝縮器、４…蒸発器、３１…中間冷却器、６…油回収機構、６ａ…凝縮器と中間冷却器を接続する冷媒液配管、６ｂ…蒸発器と接続される混合液配管、６ｃ…圧縮機吸込部と接続される冷媒ガス配管、６ｄ…圧縮機と接続される油戻り配管、６ｅ…圧縮機吐出部と接続される冷媒ガス配管、６ｆ…中間冷却器と接続される冷媒液配管、６１…冷媒と油の混合液の部屋、６２…圧縮機吐出冷媒ガス流入の部屋、７…冷却水、７１…温度測定器、８…電磁弁、９…膨張弁、１０…制御盤、６…油回収機構、６ａ…凝縮器と中間冷却器を接続する冷媒液配管、６ｂ…蒸発器と接続される混合液配管、６ｃ…圧縮機吸込部と接続される冷媒ガス配管、６ｄ…圧縮機と接続される油戻り配管、６ｅ…圧縮機吐出部と接続される冷媒ガス配管、６ｆ…中間冷却器と接続される冷媒液配管、６１…冷媒と油の混合液の部屋、６２…圧縮機吐出冷媒ガス流入の部屋。

Claims (5)

1. 圧縮機と、凝縮器と、中間冷却器と、蒸発器と、前記凝縮器と前記中間冷却器との間に油回収機構を備え、それぞれの機器を結ぶ配管系からなる冷凍機において、
   前記油回収機構が凝縮器から中間冷却器に冷媒液を流す冷媒液配管の途中の外周側に前記蒸発器からの冷媒と油の混合液を分離するための分離部屋を設け、前記分離部屋の外周側に前記圧縮機の吐出冷媒ガスを供給するための補助加熱室を設けたことを特徴とする冷凍機。
2. 請求項１記載の冷凍機において、
   前記圧縮器から前記補助加熱室に冷媒ガスを供給する配管に電磁弁を設け、前記電磁弁の開閉を前記凝縮器へ流す冷水の温度に応じて制御する構成としたことを特徴とする冷凍機。
3. 請求項１記載の冷凍機において、
   前記補助加熱室に供給された冷媒ガスが熱交換することで冷媒液になったものを、前記中間冷却器に送出する配管を設けたことを特徴とする冷凍機。
4. 請求項１記載の冷凍機において、
   前記圧縮機の吐出冷媒ガスを補助過熱室に供給する配管は、前記圧縮機の吐出ガスを前記凝縮に供給する配管の途中から分岐したことを特徴とする冷凍機。
5. 請求項１記載の冷凍機において、
   前記油回収機構で分離した油は前記圧縮機への戻り配管にて圧縮機に、冷媒は前記蒸発器から圧縮機への冷媒供給配管に供給する構成としたことを特徴とする冷凍機。

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