JP2018004142A - Refrigeration machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷凍機に関するものである。 The present invention relates to a refrigerator.
ターボ冷凍機に設置されるターボ圧縮機は、圧縮機構、増速機構などから構成される。ターボ圧縮機が安定して運転するためには、圧縮機構の羽根車を支持する軸受や、増速機構の歯車などに対して潤滑油が適切に供給され続ける必要がある。潤滑油系統は、油タンク、油ポンプを備え、油タンクに貯蔵された潤滑油が、油ポンプによってターボ圧縮機の軸受や歯車などへ供給される。軸受や歯車へ供給された潤滑油は、油タンクへ戻され、潤滑油系統を繰り返し循環する。 A turbo compressor installed in a turbo refrigerator is composed of a compression mechanism, a speed increasing mechanism, and the like. In order for the turbo compressor to operate stably, it is necessary to continue to properly supply the lubricating oil to the bearings that support the impeller of the compression mechanism, the gears of the speed increasing mechanism, and the like. The lubricating oil system includes an oil tank and an oil pump, and the lubricating oil stored in the oil tank is supplied to the bearings and gears of the turbo compressor by the oil pump. The lubricating oil supplied to the bearings and gears is returned to the oil tank and repeatedly circulates through the lubricating oil system.
圧縮機構において、冷媒系統と潤滑油系統は完全に独立していないため、潤滑油の中に冷媒が溶け込んでいる。潤滑油は、冷媒が溶け込むと、粘度が低下することから、油タンクでの冷媒の溶け込み量を少なくするため、油タンク内は低圧で維持される。そのため、油タンクには、例えば冷媒系統の低圧部分(例えば蒸発器や圧縮機吸込み口)と連通する均圧管が接続される。 In the compression mechanism, since the refrigerant system and the lubricating oil system are not completely independent, the refrigerant is dissolved in the lubricating oil. Since the viscosity of the lubricating oil decreases when the refrigerant dissolves, the inside of the oil tank is maintained at a low pressure in order to reduce the amount of refrigerant dissolved in the oil tank. Therefore, for example, a pressure equalizing pipe that communicates with a low-pressure portion (for example, an evaporator or a compressor suction port) of the refrigerant system is connected to the oil tank.
下記の特許文献1では、ターボ冷凍機の起動時に、油タンク内の圧力が低下して、潤滑油に溶け込んだ冷媒がガス化してフォーミングすることから、起動時に、ターボ圧縮機を通過する冷媒の容量を制御する吸入容量制御部を目標開度にする技術が開示されている。また、下記の特許文献2では、一端が油タンクに接続される均圧管の他端を、蒸発器ではなく、エコノマイザに接続して、油タンク内圧とエコノマイザ内圧を均圧にする技術が開示されている。
In the following
冷媒系統と連通している油タンクは、冷媒系統の圧力が下がるターボ冷凍機の起動時や過渡時において、内部の圧力が低下する。ここで、過渡時とは、例えば、ターボ冷凍機の出力を下げる場合など運転状態を変更するときである。油タンク内部の圧力が低下するなど、潤滑油系統内の圧力が低下すると、潤滑油に溶け込んでいた冷媒が飽和状態を超えて溶けきれなくなり、冷媒ガスが発生して潤滑油が泡立つフォーミング現象が起きる。 In the oil tank communicating with the refrigerant system, the internal pressure is reduced when the turbo chiller is started or in a transient state where the pressure of the refrigerant system decreases. Here, the time of transition is when changing the operating state, for example, when lowering the output of the turbo chiller. When the pressure in the lubricating oil system decreases, such as when the pressure inside the oil tank decreases, the refrigerant that has melted into the lubricating oil cannot be melted beyond the saturation state, and a refrigerant gas is generated and the lubricating oil foams. Get up.
フォーミング現象が生じた油タンク内では、フォーミング現象が発生していない通常時に比べて、油面が上昇する。また、フォーミング現象が生じると、潤滑油系統において軸受や歯車などに対して供給可能な潤滑油の給油量が減少する。低圧冷媒(例えばR1233zdなど)の場合、高圧冷媒(例えばR134aなど)と比べて、冷媒ガス比容積が大きいため、フォーミング現象において発生するガス体積量も多い。そのため、低圧冷媒では、油面の上昇や給油量の減少について、通常時との差が一層大きくなる。 In the oil tank in which the forming phenomenon has occurred, the oil level rises compared to the normal time in which the forming phenomenon does not occur. In addition, when the forming phenomenon occurs, the amount of lubricating oil that can be supplied to bearings, gears, and the like in the lubricating oil system decreases. In the case of a low-pressure refrigerant (for example, R1233zd), since the specific volume of the refrigerant gas is larger than that of a high-pressure refrigerant (for example, R134a), the gas volume generated in the forming phenomenon is large. Therefore, in the low-pressure refrigerant, the difference from the normal time is further increased with respect to the increase in the oil level and the decrease in the amount of oil supply.
油タンクに接続される均圧管は、油タンクの上部に接続されるが、フォーミング時の油面上昇によって、均圧管内にフォーミングした潤滑油が流入し、潤滑油が、均圧管の接続先の蒸発器等へ流れてしまうおそれがある。そこで、従来、フォーミング時の油面上昇に対応するため、油タンクの高さを高くすることが行われている。 The pressure equalizing pipe connected to the oil tank is connected to the upper part of the oil tank. However, when the oil level rises during forming, the formed lubricating oil flows into the pressure equalizing pipe, and the lubricating oil is connected to the destination of the pressure equalizing pipe. There is a risk of flowing to an evaporator or the like. Therefore, conventionally, in order to cope with the oil level rise during forming, the height of the oil tank has been increased.
また、フォーミング時に油ポンプが冷媒ガスを吸い込まないように、油タンクの深さを深くしつつ、油ポンプを油タンクの底面に配置することによって、フォーミング発生時の油面と油ポンプの位置を離すことも行われている。 In addition, by arranging the oil pump on the bottom of the oil tank while increasing the depth of the oil tank so that the oil pump does not suck the refrigerant gas at the time of forming, the position of the oil surface and the oil pump at the time of forming is changed. They are also being released.
いずれの場合も、油タンクの高さ方向のサイズを大きくする必要があり、フォーミング現象に対応するために油タンクの容量を大きく設定しておかなければならない。 In either case, it is necessary to increase the size of the oil tank in the height direction, and the capacity of the oil tank must be set large in order to cope with the forming phenomenon.
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、フォーミング現象に対応しつつ、従来に比べて油タンクの容量を小さくすることが可能な冷凍機を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a situation, Comprising: It aims at providing the refrigerator which can make the capacity | capacitance of an oil tank small compared with the past, corresponding to a forming phenomenon. .
上記課題を解決するために、本発明の冷凍機は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係る冷凍機は、モータによって駆動する圧縮機構を有する電動圧縮機と、凝縮器と、蒸発器を備え、冷媒が循環する冷凍サイクルと、潤滑油が貯留された油タンクと、前記油タンクの内部に設置され、前記潤滑油を加熱するヒータと、前記油タンクに接続されて、前記油タンクから前記モータを収容するハウジング内部へ前記潤滑油を供給し、前記ハウジングから前記油タンクへ前記潤滑油を戻す油循環管と、前記油循環管とは別に一端が前記油タンクに接続されて、他端が前記冷凍サイクルと接続される均圧管と、前記均圧管に設置され、前記油タンクから流出する前記冷媒及び前記潤滑油を受け入れ、前記潤滑油を貯留するバッファタンクとを備える。
In order to solve the above problems, the refrigerator of the present invention employs the following means.
That is, the refrigerator according to the present invention includes an electric compressor having a compression mechanism driven by a motor, a condenser, an evaporator, a refrigeration cycle in which refrigerant circulates, an oil tank in which lubricating oil is stored, A heater installed in the oil tank for heating the lubricating oil; and connected to the oil tank for supplying the lubricating oil from the oil tank to a housing for housing the motor; An oil circulation pipe for returning the lubricating oil to the tank, and one end connected to the oil tank separately from the oil circulation pipe, the other end is installed in the pressure equalization pipe connected to the refrigeration cycle, and the pressure equalization pipe, A buffer tank for receiving the refrigerant and the lubricating oil flowing out from the oil tank and storing the lubricating oil.
この構成によれば、圧縮機構を駆動するモータがハウジングに収容されており、潤滑油が、油タンクからハウジングへ供給されることによって、潤滑油は、モータの回転軸を支持する軸受等を潤滑させることができる。また、油タンクには、均圧管の一端が接続され、均圧管の他端は、冷凍サイクルと接続されることから、冷凍サイクルとの接続部分の圧力と油タンク内の圧力がほぼ等しくなる。冷凍サイクルにおいて均圧管が接続される部分は、例えば蒸発器や圧縮機吸込口など冷凍サイクルにおいて圧力が低い部分である。
さらに、油タンクから流出した冷媒及び潤滑油は、均圧管を介して、バッファタンクへ供給され、バッファタンクに一時的に貯留される。これにより、油タンク内部でフォーミングが発生し、冷媒及び潤滑油が油タンクから流出したとしても、潤滑油がバッファタンクに貯留され、冷凍サイクルへは流れず、冷媒のみが冷凍サイクルへ向かう。
According to this configuration, the motor that drives the compression mechanism is housed in the housing, and the lubricating oil is supplied from the oil tank to the housing, so that the lubricating oil lubricates the bearings that support the rotating shaft of the motor. Can be made. In addition, one end of the pressure equalizing pipe is connected to the oil tank, and the other end of the pressure equalizing pipe is connected to the refrigeration cycle, so that the pressure at the connection portion with the refrigeration cycle is substantially equal to the pressure in the oil tank. The part to which the pressure equalizing pipe is connected in the refrigeration cycle is a part where the pressure is low in the refrigeration cycle such as an evaporator and a compressor suction port.
Furthermore, the refrigerant and lubricating oil that have flowed out of the oil tank are supplied to the buffer tank via the pressure equalizing pipe, and are temporarily stored in the buffer tank. Thereby, even if forming occurs inside the oil tank and the refrigerant and the lubricating oil flow out of the oil tank, the lubricating oil is stored in the buffer tank and does not flow to the refrigeration cycle, but only the refrigerant goes to the refrigeration cycle.
上記発明において、一端が前記バッファタンクに接続され、前記均圧管とは別に他端が前記油タンクに接続されて、前記バッファタンクに貯留された前記潤滑油を前記油タンクへ戻す戻し管を更に備えてもよい。 In the above invention, one end is connected to the buffer tank, and the other end is connected to the oil tank separately from the pressure equalizing pipe, and a return pipe for returning the lubricating oil stored in the buffer tank to the oil tank is further provided. You may prepare.
この構成によれば、バッファタンクには、戻し管の一端が接続され、戻し管の他端は、油タンクと接続されて、バッファタンクに貯留された潤滑油が、油タンクへ戻される。これにより、油タンクから流出してバッファタンクに溜まった潤滑油は、冷媒サイクルへ流れずに、油タンクへ戻される。 According to this configuration, one end of the return pipe is connected to the buffer tank, and the other end of the return pipe is connected to the oil tank, so that the lubricating oil stored in the buffer tank is returned to the oil tank. Thus, the lubricating oil that has flowed out of the oil tank and accumulated in the buffer tank is returned to the oil tank without flowing into the refrigerant cycle.
上記発明において、前記戻し管が前記油タンクと接続される位置は、前記油タンクにおいて前記油循環管が接続される位置に近い側でもよい。 In the above invention, the position where the return pipe is connected to the oil tank may be close to the position where the oil circulation pipe is connected in the oil tank.
この構成によれば、バッファタンクから戻される潤滑油は、油タンクにおいて、油循環管が接続される位置の近傍に戻されるため、バッファタンクから戻される潤滑油は、油タンク23内でフォーミングが発生した場合でも、フォーミングの影響を受けていない潤滑油と混合される。
According to this configuration, since the lubricating oil returned from the buffer tank is returned to the vicinity of the position where the oil circulation pipe is connected in the oil tank, the lubricating oil returned from the buffer tank is formed in the
上記発明において、前記油タンクは、仕切板によって仕切られて、前記ハウジングから戻される前記潤滑油が流入する分離領域と、前記ハウジングへ前記潤滑油が供給される排出領域に分けられてもよい。 In the above invention, the oil tank may be divided by a partition plate into a separation region where the lubricating oil returned from the housing flows and a discharge region where the lubricating oil is supplied to the housing.
この構成によれば、分離領域に冷媒が溶け込んだ潤滑油が供給され、分離領域において冷媒が溶け込んだ潤滑油が、潤滑油と冷媒とに分離される。そして、分離された潤滑油は、分離領域から排出領域へ供給されて、ハウジング内部へ供給される。分離領域と排出領域は、仕切板で仕切られていることから、分離領域において、油タンクへ流入した潤滑油が、潤滑油と冷媒の違いや閉鎖空間を利用して、効率的に分離される。また、分離領域でフォーミング現象が発生したとしても、排出領域へ泡立った潤滑油が流入することを防止できる。 According to this configuration, the lubricating oil in which the refrigerant is dissolved is supplied to the separation region, and the lubricating oil in which the refrigerant is dissolved in the separation region is separated into the lubricating oil and the refrigerant. Then, the separated lubricating oil is supplied from the separation region to the discharge region and is supplied into the housing. Since the separation region and the discharge region are partitioned by a partition plate, the lubricating oil flowing into the oil tank is efficiently separated in the separation region by utilizing the difference between the lubricating oil and the refrigerant and the closed space. . Further, even if the forming phenomenon occurs in the separation region, it is possible to prevent the foamed lubricating oil from flowing into the discharge region.
上記発明において、分離領域には、前記油タンクに貯留された前記潤滑油の流れを上部から下部、又は、下部から上部に向ける流れ形成板が設置されてもよい。 In the above invention, a flow forming plate that directs the flow of the lubricating oil stored in the oil tank from the upper part to the lower part or from the lower part to the upper part may be installed in the separation region.
この構成によれば、貯留された潤滑油内で上部から下部へ向かう流れや、反対に下部から上部へ向かう流れが形成される。 According to this configuration, a flow from the upper part to the lower part or a flow from the lower part to the upper part is formed in the stored lubricating oil.
上記発明において、前記仕切板は、前記油タンクの底面から離隔して設置されてもよい。 In the above invention, the partition plate may be installed separately from the bottom surface of the oil tank.
この構成によれば、冷媒が溶け込んだ潤滑油が分割領域内の底部に滞留することなく、下流側へ流れていく。 According to this configuration, the lubricating oil in which the refrigerant has melted flows downstream without staying at the bottom in the divided region.
本発明によれば、フォーミング現象に対応しつつ、従来に比べて油タンクの容量を小さくすることができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the capacity of the oil tank as compared with the conventional one while accommodating the forming phenomenon.
以下に、本発明の一実施形態に係るターボ冷凍機1について、図面を参照して説明する。
ターボ冷凍機1は、図1に示すように、冷媒を圧縮するターボ圧縮機2と、冷媒を冷却して凝縮させる凝縮器3と、凝縮器3において凝縮された冷媒を更に冷却して過冷却を付与するサブクーラ4と、高圧冷媒を中間圧に減圧する第1減圧弁5と、冷媒に過冷却を与える中間冷却器6と、冷媒を低圧に減圧する第2減圧弁7と、低圧冷媒を蒸発させる蒸発器8などを備える。
Below,
As shown in FIG. 1, the
ターボ圧縮機2、凝縮器3、サブクーラ4、第1減圧弁5、中間冷却器6、第2減圧弁7及び蒸発器8は、冷凍サイクルを構成し、冷媒が、ターボ圧縮機2、凝縮器3、サブクーラ4、第1減圧弁5、中間冷却器6、第2減圧弁7及び蒸発器8の順に循環する。また、冷媒は、中間冷却器6からターボ圧縮機2へ、蒸発器8を通過せずにバイパスして供給される。
The
ターボ圧縮機2は、モータハウジング31と、増速器ハウジング32と、圧縮機ハウジング33とを一体に結合して構成されるハウジング30を備えている。
モータハウジング31には、図2に示すように、インバータ装置によって可変速駆動されるモータ9が組み込まれる。このモータ9のモータ軸10の一端10aは、モータハウジング31から増速器ハウジング32に突出されている。モータ9は、ステータ20と、ロータ21などを備える。モータ軸10には、ロータ21が固定され、ロータ21は、ステータ20の内部で回転する。モータ軸10は、増速器ハウジング32側で、転がり軸受14によって支持される。転がり軸受14は、例えば複数のアンギュラ玉軸受からなる。転がり軸受14は、軸受箱(図示せず。)を介してモータハウジング31に設置される。
The
As shown in FIG. 2, the
圧縮機ハウジング33の内部には、第1段圧縮ステージと、第2段圧縮ステージを有する圧縮機構15が収容される。外部から第1段圧縮ステージに吸い込まれて、第1段圧縮ステージによって圧縮された冷媒は、第2段圧縮ステージに送られる。そして、第2段圧縮ステージに吸い込まれて、第2段圧縮ステージによって圧縮された冷媒は、外部へ吐出される。
Inside the
圧縮機ハウジング33内には、回転軸11が回転自在に設置され、この回転軸11の一端11a側には、第1段圧縮ステージ用の第1段羽根車12と、第2段圧縮ステージ用の第2段羽根車13とが設けられる。回転軸11は、増速器ハウジング32側で、転がり軸受14によって支持される。転がり軸受14は、例えば複数のアンギュラ玉軸受からなる。転がり軸受14は、軸受箱(図示せず。)を介して圧縮機ハウジング33に設置される。
A
転がり軸受14によって支持される回転軸11の他端11b側には、小径の歯車17が設けられる。この歯車17は、モータ軸10の一端10aに設けられる大径の歯車18と噛み合わされ、これらの歯車17,18によって、増速機構19が構成される。増速機構19は、増速器ハウジング32に収容される。
A small-
転がり軸受14や、歯車17,18には、それぞれの部品に対して潤滑油が供給される。
Lubricating oil is supplied to the rolling
潤滑油系統は、潤滑油供給ライン22と潤滑油排出ライン25によって構成される。
潤滑油供給ライン22は、油タンク23及びターボ圧縮機2を結ぶ配管である。潤滑油は、潤滑油供給ライン22に設けられた油ポンプ36によって、油タンク23からターボ圧縮機2のモータハウジング31や増速器ハウジング32へ供給される。モータ9及び増速機構19を通過した潤滑油は、潤滑油排出ライン25を介して油タンク23へ戻される。本実施形態に係る潤滑油供給ライン22や潤滑油排出ライン25には、オイルクーラ24が設置される。
The lubricating oil system includes a lubricating
The lubricating
モータハウジング31や増速器ハウジング32には、潤滑油供給ライン22と接続される潤滑油入口が形成され、潤滑油供給ライン22からターボ圧縮機2へ潤滑油が供給される。ターボ圧縮機2には、冷凍サイクルを構成している凝縮器3から抽出された冷媒が供給される。モータハウジング31や増速器ハウジング32には、冷媒供給ライン34と接続される液冷媒入口が形成され、冷媒供給ライン34から液冷媒が供給される。
The
ターボ圧縮機2のモータハウジング31内や増速器ハウジング32内を通過した潤滑油は、油タンク23へ排出される。モータハウジング31や増速器ハウジング32には、潤滑油排出ライン25と接続される潤滑油出口が形成され、潤滑油排出ライン25を介してモータハウジング31や増速器ハウジング32から油タンク23へ冷媒及び潤滑油が排出される。
The lubricating oil that has passed through the
油タンク23へ排出される潤滑油は、冷媒が溶け込み、冷媒によって希釈されている。油タンク23には、希釈された潤滑油の濃度を高めるため冷媒を蒸発させるヒータ27(図3参照)が設置されている。冷媒が蒸発することによって、潤滑油は、動粘度が希釈前の状態に戻り、歯車17,18や転がり軸受14を潤滑させる潤滑油として繰り返し用いることができる。
The lubricating oil discharged to the
油タンク23は、図3に示すように、潤滑油を収容可能な容器であり、油タンク23の内部の下部に潤滑油が貯留される。
油タンク23は、大きく分離領域41と、排出領域42に分けることができる。
As shown in FIG. 3, the
The
油タンク23には、潤滑油排出ライン25と接続された潤滑油・冷媒入口が形成される。ヒータ27は、例えば、油タンク23の分離領域41の下部に設置され、油タンク23内の冷媒及び潤滑油を加熱し、冷媒を蒸発させる。これにより、蒸発して生成された冷媒ガスは油タンク23の上方へ向かい、冷媒が蒸発した冷媒の含有量が低下した潤滑油は、油タンク23の下流側へ流れる。
The
油タンク23の下方には、潤滑油供給ライン22と接続された潤滑油出口が形成される。本実施形態では、潤滑油出口に油ポンプ36が設置される。潤滑油供給ライン22を介して油タンク23からターボ圧縮機2へ潤滑油が供給される。
A lubricating oil outlet connected to the lubricating
また、油タンク23の上方には、均圧管29と接続された冷媒ガス出口が形成され、均圧管29を介して油タンク23から蒸発器8へ冷媒ガスが供給される。これにより、凝縮器3やサブクーラ4からターボ圧縮機2へ供給された冷媒が冷凍サイクルへ戻される。
また、油タンク23には、均圧管29の一端が接続され、均圧管29の他端は、冷凍サイクルの蒸発器8と接続されることから、冷凍サイクルとの接続部分である蒸発器8の圧力と油タンク23内の圧力がほぼ等しくなる。なお、均圧管29の接続先は、蒸発器8に限られず、例えばターボ圧縮機2の吸込み口等でもよい。
A refrigerant gas outlet connected to the
Further, one end of a
油タンク23の内部に貯留されている潤滑油は、所定の温度範囲に維持されるように調節されることが好ましい。潤滑油の温度は、例えば、潤滑油によって潤滑されるターボ圧縮機2の歯車17,18や転がり軸受14において、適切な潤滑が発揮される温度に基づいて決定される。
It is preferable that the lubricating oil stored in the
油タンク23の内部に貯留されている潤滑油の温度は、例えば、ヒータ27による加熱によって調節される。ヒータ27による加熱は、油タンク23の下部に設置された温度検出部35で検出される温度に基づいて制御される。ヒータ27は、検出された温度に基づいてON/OFFが制御されて、冷媒や潤滑油に対する加熱を調整してもよいし、検出された温度に基づいてヒータ27の設定温度が調整されてもよい。
The temperature of the lubricating oil stored in the
油タンク23は、仕切板43によって仕切られて、分離領域41と、排出領域42に分けられている。仕切板43は、板状部材であって、側端部が油タンク23の内側面に接触する。これにより、油タンク23は、仕切板43を境界にして二つの領域に分けられる。仕切板43よりも潤滑油排出ライン25側は、ハウジング30から戻される潤滑油が流入する分離領域41である。また、仕切板43よりも潤滑油供給ライン22側は、ハウジング30へ潤滑油が供給される排出領域42である。
The
分離領域41には、潤滑油排出ライン25から、冷媒が溶け込んだ潤滑油が供給される。冷媒が溶け込んだ潤滑油は、冷媒単体や潤滑油単体に比べて比重が高く、分離領域41の底面で濃度が高い。そして、冷媒濃度の高い分離領域41の底面近くに配置されたヒータ27によって、冷媒が加熱されてガス化され、潤滑油と冷媒とに分離される。油タンク23内では、仕切板43によって潤滑油が貯留される空間が限定されるため、ヒータ27によって潤滑油を効率良く加熱できる。
The
分離領域41には、上述した仕切板43以外の複数枚の流れ形成板44が設けられてもよい。分離領域41に流れ形成板44が設置されることで、貯留された潤滑油内で、潤滑油が上部から下部へ向かう流れや、反対に下部から上部へ向かう流れを形成できる。これにより、ヒータ27へ潤滑油を効率良く接触させたり、分離してガス化した冷媒を上方へ上昇させりすることができる。
A plurality of
加熱されてガス化した冷媒は、油タンク23に貯留された潤滑油の上方へ上昇していく。フォーミング現象が生じる場合でも、泡立った潤滑油が仕切板43や流れ形成板44に沿って上昇し、その後、泡は液状の潤滑油上に浮いた状態となる。したがって、本実施形態では、仕切板43や流れ形成板44がない場合と異なり、冷媒ガスによる泡は、液状の潤滑油の内部で下流側へは流れにくい。その結果、油タンク23に泡が吸い込まれることを防止できる。
The heated and gasified refrigerant rises above the lubricating oil stored in the
油タンク23内に貯留した潤滑油は、油ポンプ36によって、一方向の流れ、すなわち、潤滑油・冷媒入口側から潤滑油出口側への流れが生じている。これにより、冷媒が分離されて冷媒濃度が低下した潤滑油は、潤滑油出口側へ向かって流れていく。また、フォーミング現象が生じている場合、潤滑油上に浮いた泡も、潤滑油の流れに沿って下流側に向かって流れる。
The lubricating oil stored in the
フォーミング現象によって、泡による油面が上昇していくと、均圧管29内を泡が通過していき、バッファタンク28内へ泡状の潤滑油が落下される。
When the oil level due to the foam rises due to the foaming phenomenon, the foam passes through the
なお、仕切板43又は流れ形成板44の下端部は、油タンク23の底面と接触してもよいし、底面から離隔してもよい。底面と接触している場合、潤滑油において下部から上部への流れが形成される。底面から離隔している場合、冷媒が溶け込んだ潤滑油が分離領域41内の底部に滞留することなく、下流側へ流れていく。このとき、冷媒が溶け込んだ潤滑油がヒータ27に沿って流れることで、冷媒を効率良くガス化させることができる。
Note that the lower end portion of the
また、図3に示す例では、1枚の仕切板43と、2枚の流れ形成板44が設置される場合について図示したが本発明はこの例に限定されない。例えば、図4に示すように、1枚の仕切板43と、1枚の流れ形成板44が設置されてもよい。
Further, in the example shown in FIG. 3, the case where one
排出領域42には、油ポンプ36が設置される。油ポンプ36は、例えば浸漬式ポンプであり、油タンク23の底面に設置される。油ポンプ36は、油タンク23の底部の潤滑油を吸い込んで、外部、すなわち、ハウジング30へ潤滑油を供給する。本実施形態では、フォーミング現象が生じた場合、分離領域41で泡が上昇するため、排出領域42に設置された油ポンプ36は冷媒ガスを吸い込みにくい。
An
なお、ヒータ27は、上流側の分離領域41のみに設置されてもよいし、図3に示すように、下流側の排出領域42にも設置されてもよい。なお、排出領域42にヒータ27が設置されることで、潤滑油から分離される冷媒の量を上昇させることができる。ただし、排出領域42でヒータ27による加熱によってフォーミング現象が生じる可能性がある場合は、排出領域42にヒータ27を設置しないほうがよい。
The
バッファタンク28は、均圧管29に設置される。バッファタンク28は、油タンク23から流出する泡状の潤滑油を貯留でき、下流側の均圧管29へ潤滑油を流れ出させない容量を有する。バッファタンク28の上部には、油タンク23と接続された均圧管29に接続された入口部が形成される。また、バッファタンク28の上部には、入口部とは別の部分に出口部が形成され、出口部は、蒸発器8と接続された均圧管29に接続される。
The
バッファタンク28には、油タンク23から流出した冷媒及び潤滑油が、均圧管29を介して供給される。そして、油タンク23から流出した潤滑油がバッファタンク28に一時的に貯留される。また、潤滑油に溶け込んでいたガス化した冷媒は、バッファタンク28から蒸発器8へ流れる。
The
これにより、油タンク23の内部でフォーミングが発生し、泡状の冷媒及び潤滑油が油タンク23から流出したとしても、潤滑油がバッファタンク28に貯留され、冷凍サイクルへは流れず、冷媒のみが冷凍サイクルへ向かう。
As a result, even if foaming occurs inside the
油タンク23の下方には、戻し管26が接続される。戻し管26は、一端が、例えばバッファタンク28の底面に接続され、他端が、油タンク23に接続される。戻し管26は、均圧管29とは別に設けられ、バッファタンク28に貯留された潤滑油を油タンク23へ戻す。これにより、油タンク23から流出してバッファタンク28に溜まった潤滑油は、冷媒サイクルへ流れずに、油タンク23へ戻される。
A
戻し管26が油タンク23と接続される位置は、油タンク23において潤滑油供給ライン22が接続される位置に近い側である。これにより、バッファタンク28から戻される潤滑油は、油タンク23において、潤滑油供給ライン22が接続される位置の近傍、例えば排出領域42に戻されるため、バッファタンク28から戻される潤滑油は、油タンク23内でフォーミングが発生した場合でも、フォーミングの影響を受けていない潤滑油と混合される。
The position where the
次に、本実施形態に係るターボ冷凍機1における潤滑油の供給方法や冷却方法について説明する。
Next, a lubricating oil supply method and a cooling method in the
潤滑油は、油タンク23に貯留されており、油ポンプ36によって油タンク23からターボ圧縮機2へ供給される。ターボ圧縮機2へ供給された潤滑油は、ターボ圧縮機2のモータハウジング31内部や増速器ハウジング32内部で歯車17,18や転がり軸受14へ供給される。
The lubricating oil is stored in the
歯車17,18や転がり軸受14へ供給された潤滑油は、歯車17,18や転がり軸受14を潤滑させつつ、摩擦損失によって温度上昇する。
The lubricating oil supplied to the
ターボ圧縮機2のモータハウジング31や増速器ハウジング32を通過した潤滑油は、オイルクーラ24を通過して冷却される。これにより、ターボ圧縮機2のモータハウジング31内や増速器ハウジング32内の歯車17,18や転がり軸受14を通過した潤滑油は、オイルクーラ24によって冷却される。
The lubricating oil that has passed through the
その後、オイルクーラ24で冷却された潤滑油と、潤滑油に溶け込んだ冷媒は、油タンク23へ排出される。
Thereafter, the lubricating oil cooled by the
油タンク23へ排出された潤滑油と冷媒は、分離領域41において下部へ流れ、油タンク23内の下部に設置されたヒータ27によって加熱され、冷媒が蒸発する。その結果、冷媒によって希釈されていた潤滑油の動粘度が回復する。
The lubricating oil and refrigerant discharged to the
冷媒が蒸発し冷媒の含有量が低下した潤滑油は、油タンク23の下流側へ流れていく。また、ヒータ27によって蒸発された冷媒ガスは、油タンク23の上方へ向かい、均圧管29を介して油タンク23から、均圧管29及びバッファタンク28を経て、蒸発器8へ冷媒ガスが供給される。
The lubricating oil whose refrigerant has evaporated and whose refrigerant content has decreased flows downstream of the
冷凍サイクルにおいて圧力が低下するなどの原因によって、油タンク23内の圧力が低下して、ガス化する冷媒によって潤滑油が泡立つフォーミング現象が生じた場合、冷媒及び潤滑油による泡は、仕切板43又は流れ形成板44に沿って上昇する。さらに、液状の潤滑油上に浮いた泡は、潤滑油の流れに沿って、下流側に向かって流れる。
When the pressure in the
フォーミング現象によって、泡による油面が上昇していくと、均圧管29内を泡が通過していき、バッファタンク28内へ冷媒及び潤滑油による泡が落下される。その結果、バッファタンク28内の下部には潤滑油が貯留され、ガス化した冷媒は、均圧管29を介して蒸発器8へ流れる。
When the oil level due to the foam rises due to the foaming phenomenon, the foam passes through the
以上、本実施形態によれば、油タンク23から流出した冷媒及び潤滑油は、均圧管29を介して、バッファタンク28へ供給され、潤滑油は、バッファタンク28に一時的に貯留される。これにより、油タンク23内部でフォーミングが発生し、冷媒及び潤滑油が油タンク23から流出したとしても、潤滑油がバッファタンク28に貯留され、冷凍サイクルへは流れず、冷媒のみが冷凍サイクルへ向かう。
As described above, according to the present embodiment, the refrigerant and the lubricating oil that have flowed out of the
また、油タンク23の分離領域41に冷媒が溶け込んだ潤滑油が供給され、分離領域41において冷媒が溶け込んだ潤滑油が、潤滑油と冷媒とに分離される。そして、分離された潤滑油は、分離領域41から排出領域42へ供給されて、ハウジング30内部へ供給される。分離領域41と排出領域42は、仕切板43で仕切られていることから、分離領域41において、油タンク23へ流入した潤滑油は、潤滑油と冷媒の比重の違いや狭い空間での潤滑油の温度上昇を利用して、効率的に分離される。また、仕切板43が設置されることによって、分離領域41でフォーミング現象が発生したとしても、排出領域42のほうへ泡立った潤滑油が流入することを防止できる。
Further, the lubricating oil in which the refrigerant is dissolved is supplied to the
以上より、蒸発器8等の冷凍サイクルへ流出する潤滑油の量を低減できる。また、油ポンプ36が吸い込む冷媒の量を減少させて、潤滑油系統を循環する潤滑油の量の低減を防止できる。
From the above, the amount of lubricating oil flowing out to the refrigeration cycle such as the evaporator 8 can be reduced. Further, the amount of refrigerant sucked by the
1 :ターボ冷凍機
2 :ターボ圧縮機
3 :凝縮器
4 :サブクーラ
5 :第1減圧弁
6 :中間冷却器
7 :第2減圧弁
8 :蒸発器
9 :モータ
10 :モータ軸
10a :一端
11 :回転軸
11a :一端
11b :他端
12 :第1段羽根車
13 :第2段羽根車
14 :転がり軸受
15 :圧縮機構
17 :歯車
18 :歯車
19 :増速機構
20 :ステータ
21 :ロータ
22 :潤滑油供給ライン
23 :油タンク
24 :オイルクーラ
25 :潤滑油排出ライン
26 :戻し管
27 :ヒータ
28 :バッファタンク
29 :均圧管
30 :ハウジング
31 :モータハウジング
32 :増速器ハウジング
33 :圧縮機ハウジング
34 :冷媒供給ライン
35 :温度検出部
36 :油ポンプ
41 :分離領域
42 :排出領域
43 :仕切板
44 :流れ形成板
1: Turbo refrigerator 2: Turbo compressor 3: Condenser 4: Subcooler 5: First pressure reducing valve 6: Intermediate cooler 7: Second pressure reducing valve 8: Evaporator 9: Motor 10:
Claims (6)
潤滑油が貯留された油タンクと、
前記油タンクの内部に設置され、前記潤滑油を加熱するヒータと、
前記油タンクに接続されて、前記油タンクから前記モータを収容するハウジング内部へ前記潤滑油を供給し、前記ハウジングから前記油タンクへ前記潤滑油を戻す油循環管と、
前記油循環管とは別に一端が前記油タンクに接続されて、他端が前記冷凍サイクルと接続される均圧管と、
前記均圧管に設置され、前記油タンクから流出する前記冷媒及び前記潤滑油を受け入れ、前記潤滑油を貯留するバッファタンクと、
を備える冷凍機。 An electric compressor having a compression mechanism driven by a motor, a condenser, an evaporator, and a refrigeration cycle in which refrigerant circulates;
An oil tank in which lubricating oil is stored;
A heater installed inside the oil tank for heating the lubricating oil;
An oil circulation pipe connected to the oil tank, supplying the lubricating oil from the oil tank to a housing containing the motor, and returning the lubricating oil from the housing to the oil tank;
Separate from the oil circulation pipe, one end is connected to the oil tank and the other end is connected to the refrigeration cycle.
A buffer tank that is installed in the pressure equalizing pipe, receives the refrigerant flowing out of the oil tank and the lubricating oil, and stores the lubricating oil;
A refrigerator equipped with.
The refrigerator according to claim 4, wherein the partition plate is installed separately from the bottom surface of the oil tank.
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