JP2016020783A - ターボ冷凍機の油回収装置 - Google Patents

Abstract

【課題】余計な量の潤滑油や冷媒を充填する必要がなく、エゼクタの駆動流体として高圧ガス冷媒を用いても確実に冷媒を分離して潤滑油を潤滑油系統に回収できるとともに、その油ポンプを小容量化できるターボ冷凍機の油回収装置を提供することを目的とする。
【解決手段】冷媒に混入して冷凍サイクル７側に流出した圧縮機２用の潤滑油１４が、高圧ガス冷媒を駆動流体とするエゼクタ２１を介して潤滑油系統１９の油タンク１５内に回収可能とされているターボ冷凍機１の油回収装置であって、エゼクタ２１の吐出側に、冷媒を含む潤滑油１４を加熱し、その潤滑油１４中から冷媒を分離する油回収装置２５が設けられ、該油回収装置２５で分離された冷媒ガスを冷凍サイクル７側に戻す冷媒戻し回路２７が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍サイクル側に流出した圧縮機用の潤滑油がエゼクタを介して潤滑油系統の油タンクに回収可能とされているターボ冷凍機の油回収装置に関するものである。

ターボ冷凍機においては、圧縮機（ターボ圧縮機）の回転軸（モータ軸および／または羽根車軸）を支持している軸受等を潤滑油で冷却・潤滑するようにしており、その潤滑油を圧縮機の冷却・潤滑部位に循環する潤滑油系統を備えている。この潤滑油系統は、一般に一定量の潤滑油を蓄える油タンクと、その潤滑油を圧縮機の冷却・潤滑部位に給油する油ポンプおよび給油系路と、圧縮機の冷却・潤滑部位から排出された油を油タンクに回収する排油系路とから構成され、必要に応じてオイルクーラを設けた構成としている。

一方、圧縮機の潤滑に用いられる潤滑油は、冷凍サイクル内に充填されている冷媒に対して相溶性を有しており、圧縮機内で冷媒と接触して溶け込むことにより冷凍サイクル側に流出する。冷凍サイクル側に流出した潤滑油は、蒸発器に達してその内部に残留することにより冷媒と被冷却媒体との熱交換を阻害し、蒸発性能を低下させ、サイクルの効率を低下する。このため、特許文献１，２に示されるように、冷凍サイクル側に流出した潤滑油を蒸発器からエゼクタを介して潤滑油系統の油タンクに回収するようにしている。

特許文献１には、凝縮器から抽出した高圧ガス冷媒を駆動流体とするエゼクタを介して蒸発器から潤滑油を吸入し、潤滑油系統の油タンクに回収するようにしたものが開示されている。また、特許文献２には、蒸発器から油回収器に潤滑油を回収し、そこでヒータにより潤滑油を加熱して冷媒を蒸発させ、冷凍サイクル側に戻すとともに、冷媒を分離した潤滑油を油ポンプからの吐出油を駆動流体とするエゼクタにより吸入し、油タンクに回収するようにしたものが開示されている。

特開平１０−３００２９０号公報 特許第２８２７８０１号公報

上記の如く、冷凍サイクル側に流出した潤滑油は、冷媒と共に蒸発器に至り、そのまま蒸発せずに蒸発器内に残留する。この潤滑油は冷媒よりも比重が小さいことから、液冷媒の上層に密度の高い潤滑油の層を形成して滞留するため、それをエゼクタで吸入し、油タンクに回収するようにしている。しかし、蒸発器から回収した潤滑油中には冷媒が含まれており、そのまま油タンクに回収すると、冷媒の混入により潤滑油の粘土が低下し、その量が増加すると、フォーミングの発生が懸念される等により、潤滑不良や給油差圧低下によるトリップ、油ポンプのキャビテーション発生等の要因となる。

そこで、特許文献２に示すように、油回収器に回収した潤滑油を加熱し、冷媒を分離した潤滑油をエゼクタにより吸入して油タンクに回収するようにしている。然るに、特許文献２に示すものは、エゼクタの吸入側に油回収器を設け、蒸発器から回収した潤滑油を加熱して冷媒を分離し、以降の過程で冷媒が混入しないように、エゼクタの駆動流体として油ポンプからの吐出油を用いており、エゼクタが駆動の有無に関係なく、油回収器内に一定量の潤滑油および冷媒が保持される構成とされているため、その分だけ余計に潤滑油や冷媒を充填しなければならず、しかも油ポンプの容量を圧縮機の冷却・潤滑部位に給油する油とエゼクタを駆動する油との合計油量を吐出する大きさのものに大容量化しなければならない等の課題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、余計な量の潤滑油や冷媒を充填する必要がなく、エゼクタの駆動流体として高圧ガス冷媒を用いても確実に冷媒を分離して潤滑油を潤滑油系統に回収できるとともに、潤滑油系統の油ポンプを小容量化できるターボ冷凍機の油回収装置を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明のターボ冷凍機の油回収装置は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるターボ冷凍機の油回収装置は、冷媒に混入して冷凍サイクル側に流出した圧縮機用の潤滑油が、高圧ガス冷媒を駆動流体とするエゼクタを介して潤滑油系統の油タンクに回収可能とされているターボ冷凍機の油回収装置であって、前記エゼクタの吐出側に、冷媒を含む前記潤滑油を加熱し、その潤滑油中から冷媒を分離する油回収装置が設けられ、前記油回収装置で分離された冷媒ガスを前記冷凍サイクル側に戻す冷媒戻し回路が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、冷凍サイクル側に流出した圧縮機用の潤滑油が、高圧ガス冷媒を駆動流体とするエゼクタを介して油タンクに回収可能とされているターボ冷凍機の油回収装置にあって、エゼクタの吐出側に冷媒を含む潤滑油を加熱し、その潤滑油中から冷媒を分離する油回収装置が設けられ、該油回収装置で分離された冷媒ガスを冷凍サイクル側に戻す冷媒戻し回路が設けられているため、高圧ガス冷媒を駆動流体とするエゼクタを介して冷凍サイクル側から冷媒を含む潤滑油を直接吸入する構成としても、エゼクタの吐出側に設けられている油回収装置で冷媒の混入割合の高い潤滑油を集中的に加熱して効率よく冷媒を分離し、冷媒の混入量を低減した潤滑油を油タンクに回収することができる一方、潤滑油中から分離された冷媒ガスを冷媒戻し回路により速やかに冷凍サイクル側に戻すことができる。従って、冷媒の混入量が増加し、潤滑油の粘土低下あるいはフォーミングが発生して潤滑不良やトリップ、油ポンプのキャビテーション発生等に至る懸念を解消することができる。また、エゼクタの吸入側に油回収器を設けたものに比べ、その油回収器にホールドされる潤滑油や冷媒に相当する分だけ、潤滑油や冷媒の充填量を低減することができるとともに、潤滑油系統の油ポンプを給油専用のものとすることによって小容量化、小動力化することができる。

さらに、本発明のターボ冷凍機の油回収装置は、上記のターボ冷凍機の油回収装置において、前記油回収装置は、前記冷凍サイクル側から前記エゼクタにより回収された前記潤滑油を加熱する加熱器と、その潤滑油中の冷媒を分離する分離器とが一体化または別体化された構成とされていることを特徴とする。

本発明によれば、油回収装置が、冷凍サイクル側からエゼクタにより回収された潤滑油を加熱する加熱器と、その潤滑油中の冷媒を分離する分離器とが一体化または別体化された構成とされているため、冷凍サイクル側から回収された潤滑油を加熱する機能と、その潤滑油中の冷媒を分離する機能との２機能を、加熱器の仕様、すなわち加熱源の種類やその構成に応じて、分離器と一体化または別体化したものとして油回収装置を構成することができ、いずれの場合にも、エゼクタの吐出側で冷凍サイクル側から回収された潤滑油を加熱して冷媒を分離し、分離された冷媒を冷凍サイクル側、潤滑油を潤滑油系統の油タンク内にそれぞれ回収することができる。従って、エゼクタの吐出側で冷媒の混入割合の高い潤滑油を加熱器で集中的に加熱し、分離器で効率よく冷媒を分離して、それぞれを確実に冷凍サイクル側および油タンク内に回収することができる。

さらに、本発明のターボ冷凍機の油回収装置は、上述のいずれかのターボ冷凍機の油回収装置において、前記油回収装置は、前記冷凍サイクル側から前記エゼクタを介して回収された前記潤滑油中に前記圧縮機の潤滑部位から排出される高温の油をミキシングして冷媒を含む潤滑油を加熱し、冷媒を分離する加熱・分離器により構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、油回収装置が、冷凍サイクル側からエゼクタを介して回収された潤滑油中に圧縮機の潤滑部位から排出される高温の油をミキシングして冷媒を含む潤滑油を加熱し、冷媒を分離する加熱・分離器により構成されているため、油回収装置として冷凍サイクル側から回収された冷媒を含む潤滑油に、圧縮機の潤滑部位から排出される高温の油をミキシングして加熱し、冷媒を分離する加熱・分離器を設けるだけでよく、従って、特別な加熱手段を準備する必要がなく、油回収装置の構成を簡素化することができるとともに、放熱ロスをなくすることができる。

さらに、本発明のターボ冷凍機の油回収装置は、上記のターボ冷凍機の油回収装置において、前記油回収装置は、電気ヒータもしくは前記圧縮機の潤滑部位から排出された高温の油あるいは前記冷凍サイクル側から抽出された高圧ガス冷媒または高圧液冷媒のいずれかが循環される伝熱管とされた前記加熱器が前記分離器内に設けられ、前記加熱器および分離器が一体化された構成とされていることを特徴とする。

本発明によれば、油回収装置が、電気ヒータもしくは圧縮機の潤滑部位から排出された高温の油あるいは冷凍サイクル側から抽出された高圧ガス冷媒または高圧液冷媒のいずれかが循環される伝熱管とされた加熱器が分離器内に設けられ、加熱器および分離器が一体化された構成とされているため、冷凍サイクル側から回収した潤滑油をエゼクタの吐出側に設けられている分離器内に導入し、それを内部に設けられている電気ヒータもしくは高温の油あるいは高圧ガス冷媒または高圧液冷媒のいずれかが循環される伝熱管とされた加熱器で加熱することにより、冷媒を一体化された加熱・分離器で効率よく分離し、冷媒および潤滑油をそれぞれ冷凍サイクル側および油タンクに戻すことができる。従って、エゼクタの吐出側で冷媒の混入割合の高い潤滑油を一体化した加熱・分離器内で集中的に加熱し、効率よく冷媒を分離して、それぞれを確実に冷凍サイクル側および油タンク内に回収することができる。

さらに、本発明のターボ冷凍機の油回収装置は、上記のターボ冷凍機の油回収装置において、前記油回収装置は、前記圧縮機の潤滑部位から排出された高温の油もしくは前記冷凍サイクルから抽出された高圧ガス冷媒または高圧液冷媒のいずれかと、前記冷凍サイクル側から前記エゼクタにより回収された前記潤滑油とを熱交換する二重管熱交換器とされた前記加熱器と、その下流側に設けられ、前記二重管熱交換器内で加熱された潤滑油中から冷媒を分離する前記分離器とからなり、前記加熱器および分離器が別体化された構成とされていることを特徴とする。

本発明によれば、油回収装置が、圧縮機の潤滑部位から排出された高温の油もしくは冷凍サイクルから抽出された高圧ガス冷媒または高圧液冷媒のいずれかと、冷凍サイクル側からエゼクタを介して回収された潤滑油とを熱交換させる二重管熱交換器とされた加熱器と、その下流側に設けられ、二重管熱交換器内で加熱された潤滑油中から冷媒を分離する分離器とからなり、加熱器および分離器が別体化された構成とされているため、冷凍サイクル側から回収した冷媒を含む潤滑油をエゼクタの吐出側に設けられている二重管熱交換器に導入し、その内部で潤滑部位から排出された高温の油もしくは高圧ガス冷媒または高圧液冷媒のいずれかと熱交換させて加熱した後、下流側に設けられている分離器内に導入することにより、潤滑油中から冷媒を分離し、冷媒および潤滑油をそれぞれ冷凍サイクル側および油タンクに戻すことができる。従って、エゼクタの吐出側で冷媒の混入割合の高い潤滑油を加熱器と分離器とを別体化した油回収装置で集中的に加熱し、効率よく冷媒を分離して、それぞれを確実に冷凍サイクル側および油タンク内に回収することができる。

また、本発明のターボ冷凍機の油回収装置は、上述のいずれかのターボ冷凍機の油回収装置において、前記分離器は、前記油タンクにより兼用化されていることを特徴とする。

本発明によれば、分離器が、油タンクにより兼用化されているため、冷凍サイクル側からエゼクタにより回収した潤滑油を、加熱器である二重管熱交換器等で潤滑部位から排出された高温の油もしくは高圧ガス冷媒または高圧液冷媒のいずれかと熱交換させて加熱した後、下流側の油タンクに導入することにより、潤滑油中から冷媒を分離し、潤滑油をそのまま油タンク内に回収できるとともに、分離された冷媒を冷凍サイクル側に戻すことができ、このように、油タンクを冷媒分離器として兼用化することにより、潤滑油中から冷媒を分離して回収する油回収装置の構成を簡素化し、低コスト化することができる。

さらに、本発明のターボ冷凍機の油回収装置は、上述のいずれかのターボ冷凍機の油回収装置において、前記エゼクタに前記駆動流体を供給する系路中に、前記エゼクタを作動・不作動とする制御弁が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、エゼクタに駆動流体を供給する系路中に、エゼクタを作動・不作動とする制御弁が設けられているため、運転状況に応じて制御弁を開閉制御し、エゼクタに駆動流体としての高圧ガス冷媒を供給または停止することにより、エゼクタを作動・不作動として油回収を簡易にオン・オフすることができ、この際、エゼクタの吐出側に設けられている油回収装置に冷凍サイクル側から潤滑油および冷媒が流入され、ホールドされることがなく、従って、各々の系内に充填する潤滑油や冷媒の量を低減することができる。

本発明によると、高圧ガス冷媒を駆動流体とするエゼクタを介して冷凍サイクル側から冷媒を含む潤滑油を直接吸入する構成としても、エゼクタの吐出側に設けられている油回収装置で冷媒の混入割合の高い潤滑油を集中的に加熱して効率よく冷媒を分離し、冷媒の混入量を低減した潤滑油を油タンクに回収することができる一方、潤滑油中から分離された冷媒ガスを冷媒戻し回路により速やかに冷凍サイクル側に戻すことができるため、冷媒の混入量が増加し、潤滑油の粘土低下あるいはフォーミングが発生して潤滑不良やトリップ、油ポンプのキャビテーション発生等に至る懸念を解消することができる。また、エゼクタの吸入側に油回収器を設けたものに比べ、その油回収器にホールドされる潤滑油や冷媒に相当する分だけ、潤滑油や冷媒の充填量を低減することができるとともに、潤滑油系統の油ポンプを給油専用のものとすることにより小容量化、小動力化することができる。

本発明の第１実施形態に係るターボ冷凍機の油回収装置の構成図である。 本発明の第２実施形態に係るターボ冷凍機の油回収装置の構成図である。 本発明の第３実施形態に係るターボ冷凍機の油回収装置の構成図である。 上記第３実施形態に係る油回収装置の変形例の構成図である。 本発明の第４実施形態に係るターボ冷凍機の油回収装置の構成図である。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１を用いて説明する。
図１には、本発明の第１実施形態に係るターボ冷凍機の油回収装置の概略構成図（系統図）が示されている。
ターボ冷凍機１は、ターボ圧縮機（圧縮機）２、凝縮器３、減圧装置４および蒸発器５を順次冷媒配管６を介して接続することにより構成される閉サイクルの冷凍サイクル７を備えている。この冷凍サイクル７は、よく知られたものであり、そのサイクル７内に所定量の冷媒が充填され、圧縮機２を介して循環されるようになっている。

一方、ターボ圧縮機（圧縮機）２は、羽根車８を備え、その羽根車８がモータ９によりモータ軸１０および／または羽根車軸１１（直結構造の圧縮機の場合、モータ軸と羽根車軸とが一体化された軸とされる）を介して回転駆動され、低圧の冷媒ガスを吸込み、それを遠心圧縮し、高温高圧の冷媒ガスとして吐出するものである。圧縮機２のモータ軸１０および／または羽根車軸１１は、ハウジング１２内に各々複数組の軸受（図示省略）を介して回転自在に支持されており、増速歯車列１３を介して動力が伝達されるように結合されている。

上記軸受および増速歯車列１３は、潤滑油１４を介して冷却・潤滑される構成とされている。潤滑油１４は、油タンク１５内に所定量蓄えられており、油ポンプ１６および給油系路１７を経て潤滑部位である軸受および増速歯車列１３に給油され、軸受および増速歯車列１３等を冷却・潤滑した後、そこから所定の排油系路１８を経て油タンク１５内に戻るように潤滑油系路（潤滑油系統）１９が形成されている。なお、油タンク１５は、別置きにされた例について説明したが、ターボ圧縮機２内に一体に設けてもよい。

潤滑油１４は、冷凍サイクル７内に充填されている冷媒に対して相溶性があり、圧縮機２内で冷媒と接触することにより冷媒に混入（溶け込み）し、冷凍サイクル７側に流出される。この潤滑油１４は、冷媒と共に凝縮器３、減圧装置４を経て蒸発器５に至り、蒸発しないことから蒸発器５内に残留し、比重が冷媒よりも小さいため、蒸発器５内で液冷媒の上層に密度の高い層を形成して滞留することになる。

蒸発器５内に潤滑油１４が滞留すると、冷媒と被冷却媒体との熱交換を阻害し、蒸発性能を低下させるだけでなく、冷凍サイクル７側に流出して滞留する油量に相当する分だけ潤滑油系路１９内の油量が減り、油不足になることを意味する。このため、冷凍サイクル７側に流出した潤滑油を潤滑油系路１９側に回収する必要があり、その機能を担う油回収系路２０が設けられている。

この油回収系路２０は、上記の如く、蒸発器５内の液冷媒の上層に滞留している潤滑油１４を吸入し、潤滑油系路１９の油タンク１５内へと回収するものであり、蒸発器５から潤滑油１４と共に吸入される冷媒を分離し、冷媒の混入量を低減した状態で油タンク１５内に回収できる構成とされている。油回収系路２０は、蒸発器５内に滞留している潤滑油１６を吸入するためのエゼクタ２１を備えている。

エゼクタ２１は、ノズル、ディフューザー、吸入室等を有し、ノズルから噴射される高圧の流体（駆動流体）の流れによってもたらされる駆動力を利用して吸入室内の吸入流体を同伴混合し、ディフューザーを経て吐出する機能を有する公知のものであり、その駆動流体として凝縮器３から抽出された高圧ガス冷媒が配管２２を介してノズルに導入可能とされているとともに、蒸発器５から潤滑油を吸入する配管２３が吸入室に対して接続されている。

エゼクタ２１の吐出側、すなわちディフューザーの下流側には、潤滑油１４中に混入している冷媒を加熱して分離し、冷媒の混入割合が低減された潤滑油を潤滑油系路１９側に回収するとともに、分離された冷媒を冷凍サイクル７側に戻すための油回収装置２５が吐出配管２４を介して接続されており、更に、その油回収装置２５に対して、冷媒が分離されてその混入量が低減された潤滑油１４を油タンク１５内に戻す油戻し配管２６と、分離された冷媒を冷凍サイクル７側に戻す冷媒戻し配管（冷媒戻し回路）２７が接続された構成とされている。

なお、冷媒戻し配管（冷媒戻し回路）２７の他端側は、蒸発器５もしくは蒸発器５から圧縮機２に至る冷媒吸入配管に接続されている。また、この冷媒戻し配管２７は、油タンク１５に接続され、油タンク１５内の圧力を低圧に維持するための均圧配管としての機能を兼ね備えたものとされている。

本実施形態の油回収装置２５は、図１に示されるように、冷凍サイクル７側である蒸発器５からエゼクタ２１を介して回収された冷媒を含む潤滑油中に、圧縮機２の潤滑部位から排油系路１８を経て排出される高温の油をミキシングすることにより、冷媒を含む潤滑油を加熱し、冷媒を分離する加熱・分離器２８で構成されており、ターボ圧縮機２の潤滑部位を冷却・潤滑することで温度上昇された高温の排油を熱源として冷媒を含む潤滑油を加熱し、冷媒を分離するものとされている。

以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
上記ターボ冷凍機１において、ターボ圧縮機２を起動して冷凍運転を開始すると、ターボ圧縮機２で圧縮された冷媒は、凝縮器３、減圧装置４、蒸発器５と順次冷凍サイクル７内を循環し、所要の冷却作用等をなす。一方、この冷媒に対して相溶性を有する潤滑油系路１９を循環する潤滑油１４は、ターボ圧縮機２内において冷媒に接触、混入し、冷凍サイクル７側に流出し、更にその潤滑油１４は、冷媒と共に冷凍サイクル７内を循環し、蒸発器５に至り、その内部において液冷媒の上層に密度の高い層を形成して滞留する。

油回収系路２０は、この蒸発器５内に滞留している潤滑油１４を凝縮器３から抽出された高圧ガス冷媒を駆動流体とするエゼクタ２１を介して吸入し、その吐出側に接続されている吐出配管２４を経て油回収装置２５を構成する加熱・分離器２８内に導入する。
この加熱・分離器２８には、油タンク１５から油ポンプ１６、給油系路１７を経てターボ圧縮機２の潤滑部位である軸受あるいは増速歯車列１３に給油され、軸受および増速歯車列１３等を冷却・潤滑した後、そこから所定の排油系路１８を経て油タンク１５内へとリターンされる高温の潤滑油１４が導入されるようになっている。

排油系路１８から排出される潤滑油１４は、ターボ圧縮機２の潤滑部位を冷却・潤滑することにより温度上昇されており、その潤滑油１４を油回収装置２５の加熱・分離器２８に導入し、冷凍サイクル７側から回収した冷媒を含む潤滑油１４中にミキシングすることにより、潤滑部位から排油された高温の潤滑油１４を加熱源として冷凍サイクル７側から回収した低温の潤滑油１４を加熱し、冷媒を蒸発、分離することができる。そして、分離された冷媒を冷媒戻し配管（冷媒戻し回路）２７を介して冷凍サイクル７（蒸発器５）側に戻すことができるとともに、冷媒の混入割合が低減された潤滑油を油戻し配管２６を介して潤滑油系路１９の油タンク１５に回収することができる。

斯くして、本実施形態の油回収系路２０によると、高圧ガス冷媒を駆動流体とするエゼクタ２１を介して冷凍サイクル７側から冷媒を含んでいる潤滑油１４を直接吸入する構成としても、エゼクタ２１の吐出側に設けられている油回収装置２５で冷媒の混入割合の高い潤滑油を集中的に加熱して効率よく冷媒を分離し、冷媒の混入量を低減した潤滑油を油タンク１５に回収することができる一方、潤滑油１４中から分離された冷媒ガスを冷媒戻し回路２７により速やかに冷凍サイクル７側に戻すことができるため、冷媒の混入量が増加し、潤滑油の粘土低下あるいはフォーミングが発生して潤滑不良やトリップ、油ポンプ１６のキャビテーション発生等に至る懸念を解消することができる。

また、エゼクタ２１の吸入側に油回収器を設けた従来のものに比べ、その油回収器内にホールドされる潤滑油１４や冷媒に相当する分だけ、潤滑油１４や冷媒の充填量を低減することができるとともに、潤滑油系路（潤滑油系統）１９の油ポンプ１６を給油専用のものとすることによって小容量化、小動力化することができる。

更に、本実施形態においては、油回収装置２５を、冷凍サイクル７側からエゼクタ２１により回収された潤滑油中にターボ圧縮機２の潤滑部位から排出される高温の油をミキシングして冷媒を含む潤滑油を加熱し、冷媒を分離する加熱・分離器２８によって構成しているため、油回収装置２５として、エゼクタ２１により冷凍サイクル７側から回収された冷媒を含む潤滑油１４を、ターボ圧縮機２の潤滑部位から排出される高温の油をミキシングして加熱し、冷媒を分離するする加熱・分離器２８を設けるだけでよく、従って、特別な加熱手段を準備する必要がなく、油回収装置２５の構成を簡素化することができるとともに、放熱ロスをなくすることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図２を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１実施形態に対して、油回収装置２５の構成が異なる。その他の点については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態の油回収装置２５は、冷凍サイクル側からエゼクタにより回収された潤滑油１４中の冷媒を分離する分離器３０内に、その潤滑油１４を加熱する加熱器２９を一体的に設け、加熱器２９と分離器３０とを一体化したものとされている。

上記加熱器２９は、電気ヒータとしてもよいし、ターボ圧縮機２の潤滑部位から排出される高温の油が流通される伝熱管あるいは冷凍サイクル７側から抽出された高圧ガス冷媒または高圧液冷媒が流通される伝熱管等により構成してもよく、これら電気ヒータもしくはターボ圧縮機２の潤滑部位から排出された高温の油あるいは冷凍サイクル７側から抽出された高圧ガス冷媒または高圧液冷媒のいずれかが循環される伝熱管とされた加熱器２９を分離器３０内に設けることにより、加熱器２９と分離器３０とを一体化した油回収装置２５を構成している。

かかる実施形態によっても、冷凍サイクル７側からエゼクタ２１により回収した冷媒を含む潤滑油１４を、エゼクタ２１の吐出側に設けられている分離器３０内に導入し、それを内部に設けられている電気ヒータもしくは高温の油あるいは高圧ガス冷媒または高圧液冷媒等が循環される伝熱管とされた加熱器２９で加熱することにより、冷媒を一体化された加熱・分離器２９，３０で効率よく分離し、冷媒および潤滑油をそれぞれ冷凍サイクル７側および油タンク１５内に戻すことができる。従って、エゼクタ２１の吐出側で冷媒の混入割合の高い潤滑油を一体化した加熱・分離器２９，３０内で集中的に加熱し、効率よく冷媒を分離して、それぞれを確実に冷凍サイクル７側および油タンク１５内に回収することができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について、図３および図４を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１および第２実施形態に対して、油回収装置２５の構成が異なる。その他の点については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態の油回収装置２５は、冷凍サイクル７側からエゼクタ２１により回収した冷媒を含む潤滑油１４を加熱する加熱器を、エゼクタ２１の吐出側に設けられた二重管熱交換器３１としている。

そして、この二重管熱交換器３１の外管に対し、図３に示されるように、冷媒抽出配管３２を介してターボ圧縮機２から吐出された高圧ガス冷媒の一部を導入するか、もしくは図４に示されるように、排油系路１８を経てターボ圧縮機２の潤滑部位から排出された高温の油を導入し、冷媒を含む潤滑油１４を加熱するための加熱源としている。また、この二重管熱交換器３１で加熱された冷媒を含む潤滑油１４を、冷媒を分離する分離器兼用の油タンク１５Ａに導入することにより冷媒を分離し、分離された冷媒を冷媒戻し配管（冷媒戻し回路）２７を介して冷凍サイクル７側に戻す構成としている。

なお、上記実施形態では、二重管熱交換器３１で冷媒を含む潤滑油１４を加熱する加熱源として、ターボ圧縮機２から吐出された高圧ガス冷媒もしくはターボ圧縮機２の潤滑部位から排出される高温の油を用いるようにしているが、凝縮器３で凝縮された高圧液冷媒を用いてもよく、これら高圧ガス冷媒または高圧液冷媒もしくは高温の排油は、二重管熱交換器３１から配管３３，３４を介して凝縮器３または油タンク１５に導くようにすればよい。また、上記実施形態では、分離器兼用油タンク１５Ａにより二重管熱交換器３１で加熱された冷媒を含む潤滑油１４から冷媒を分離するようにしているが、油タンク１５とは別に冷媒を分離する専用の分離器を設けた構成としてもよい。

このように、油回収装置２５において、冷凍サイクル７側から回収した冷媒を含む潤滑油１４を加熱する加熱器を二重管熱交換器３１とし、それとは別に冷媒を分離する分離器兼用油タンク１５Ａもしくは専用の分離器を設け、加熱器と分離器とを別体化した構成とすることによっても、冷凍サイクル７側から回収した冷媒を含む潤滑油１４を二重管熱交換器３１に導入し、その内部で高圧ガス冷媒または高圧液冷媒もしくは高温の排油のいずれかと熱交換させて加熱した後、下流に設けられている分離器兼用油タンク１５Ａ（または専用の分離器）に導入することにより、潤滑油中から冷媒を分離し、冷媒および潤滑油をそれぞれ冷凍サイクル７側および油タンク１５Ａ（１５）に戻すことができる。

従って、エゼクタ２１の吐出側で冷媒の混入割合の高い潤滑油１４を二重管熱交換器３１とした加熱器と、分離器兼用油タンク１５Ａもしくは専用の分離器とを別体化した油回収装置２５により集中的に加熱し、効率よく冷媒を分離して、それぞれを確実に冷凍サイクル７側および油タンク１５Ａ（１５）内に回収することができる。特に、二重管熱交換器３１により加熱した冷媒を含む潤滑油１４から冷媒を分離する機能を油タンク１５Ａに持たせ、油タンク１５Ａを分離器兼用としたことにより、潤滑油中から冷媒を分離して回収する油回収装置２５の構成を簡素化し、低コスト化することができる。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について、図５を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１ないし第３実施形態に対して、エゼクタ２１に対して駆動流体（高圧ガス冷媒）を導入する系路の構成が異なる。その他の点については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態では、図５に示されるように、凝縮器３から抽出された高圧ガス冷媒を駆動流体としてエゼクタ２１に導入する配管（系路）２２中に、エゼクタ２１を作動・不作動とする制御弁３５を設け、運転状況に応じて制御弁３５を開閉制御することにより、油回収運転をオン・オフ可能な構成としている。

このように、エゼクタ２１に駆動流体である高圧ガス冷媒を供給する配管（系路）２２中に、エゼクタ２１を作動・不作動とする制御弁３５を設けた構成とすることにより、運転状況に応じて制御弁３５を開閉制御し、エゼクタ２１に駆動流体としての高圧ガス冷媒を供給または停止することができる。これによって、エゼクタ２１を作動・不作動として油回収運転を簡易にオン・オフすることができ、この際、エゼクタ２１の吐出側に設けられている油回収装置２５に冷凍サイクル７側から潤滑油１４および冷媒が流入され、ホールドされることがなく、潤滑油系路１９および冷凍サイクル７内にそれぞれ充填する潤滑油１４や冷媒の量を低減することができる。

なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、エゼクタ２１により冷凍サイクル７側から回収した冷媒を含む潤滑油１４を加熱する加熱器（加熱・分離器２８、加熱器２９、二重管熱交換器３１等）の加熱源を、潤滑部位から排出される高温の油、電気ヒータ、冷凍サイクル７側から抽出される高圧ガス冷媒、高圧液冷媒等を用いているが、熱ロスの観点から潤滑部位から排出される高温の油の持つ排熱を利用することが好ましい。この場合、排熱が不足することもあり得るので、メインの加熱源として潤滑部位から排出される高温の油を用い、それを補足するサブの加熱源として他の冷媒あるいは電気ヒータを併用する構成としてもよい。

１ ターボ冷凍機
２ ターボ圧縮機（圧縮機）
７ 冷凍サイクル
１４ 潤滑油
１５ 油タンク
１５Ａ 分離器兼用油タンク
１９ 潤滑油系統
２０ 油回収系路
２１ エゼクタ
２２ 駆動流体を供給する配管（系路）
２５ 油回収装置
２７ 冷媒戻し配管（冷媒戻し回路）
２８ 加熱・分離器
２９ 加熱器（電気ヒータ、伝熱管）
３０ 分離器
３１ 二重管熱交換器（加熱器）
３５ 制御弁

Claims (7)

1. 冷媒に混入して冷凍サイクル側に流出した圧縮機用の潤滑油が、高圧ガス冷媒を駆動流体とするエゼクタを介して潤滑油系統の油タンクに回収可能とされているターボ冷凍機の油回収装置であって、
   前記エゼクタの吐出側に、冷媒を含む前記潤滑油を加熱し、その潤滑油中から冷媒を分離する油回収装置が設けられ、
   前記油回収装置で分離された冷媒ガスを前記冷凍サイクル側に戻す冷媒戻し回路が設けられていることを特徴とするターボ冷凍機の油回収装置。
2. 前記油回収装置は、前記冷凍サイクル側から前記エゼクタにより回収された前記潤滑油を加熱する加熱器と、その潤滑油中の冷媒を分離する分離器とが一体化または別体化された構成とされていることを特徴とする請求項１に記載のターボ冷凍機の油回収装置。
3. 前記油回収装置は、前記冷凍サイクル側から前記エゼクタを介して回収された前記潤滑油中に前記圧縮機の潤滑部位から排出される高温の油をミキシングして冷媒を含む潤滑油を加熱し、冷媒を分離する加熱・分離器により構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のターボ冷凍機の油回収装置。
4. 前記油回収装置は、電気ヒータもしくは前記圧縮機の潤滑部位から排出された高温の油あるいは前記冷凍サイクル側から抽出された高圧ガス冷媒または高圧液冷媒のいずれかが循環される伝熱管とされた前記加熱器が前記分離器内に設けられ、前記加熱器および分離器が一体化された構成とされていることを特徴とする請求項２に記載のターボ冷凍機の油回収装置。
5. 前記油回収装置は、前記圧縮機の潤滑部位から排出された高温の油もしくは前記冷凍サイクルから抽出された高圧ガス冷媒または高圧液冷媒のいずれかと、前記冷凍サイクル側から前記エゼクタにより回収された前記潤滑油とを熱交換する二重管熱交換器とされた前記加熱器と、その下流側に設けられ、前記二重管熱交換器内で加熱された潤滑油中から冷媒を分離する前記分離器とからなり、前記加熱器および分離器が別体化された構成とされていることを特徴とする請求項２に記載のターボ冷凍機の油回収装置。
6. 前記分離器は、前記油タンクにより兼用化されていることを特徴とする請求項２または５に記載のターボ冷凍機の油回収装置。
7. 前記エゼクタに前記駆動流体を供給する系路中に、前記エゼクタを作動・不作動とする制御弁が設けられていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のターボ冷凍機の油回収装置。
   

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