JP3467833B2 - 冷凍装置 - Google Patents

冷凍装置

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JP3467833B2
JP3467833B2 JP11149494A JP11149494A JP3467833B2 JP 3467833 B2 JP3467833 B2 JP 3467833B2 JP 11149494 A JP11149494 A JP 11149494A JP 11149494 A JP11149494 A JP 11149494A JP 3467833 B2 JP3467833 B2 JP 3467833B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高低差圧による給油回
路と、同じく高低差圧によるモータ冷却回路とを備えた
冷凍装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、圧縮機の吐出側に設ける油回収器
と、圧縮機における軸受部等の給油箇所との間に給油回
路を接続し、高低差圧により給油を行うようにしたもの
は、例えば特開平3−79959号公報等で多数知られ
いる。又、実開昭50−142511号公報に開示さ
れ、且つ、図5に示すように、圧縮機Pの駆動用モータ
Mに、凝縮器Cの出口側の高圧液域から延び、途中部に
絞り弁Kを介装したモータ冷却回路Bを接続して、液冷
媒の一部を高低差圧によりモータMに導き、該モータM
を冷却するようにしたものが知られている。尚、図5
中、Vは膨張機構、Eは蒸発器であり、圧縮機P、凝縮
器Cと共に主冷媒回路Aを構成している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】高低差圧による給油回
路は、簡易な構成で圧縮機の摺動部分等の摩耗や焼付き
を直接的に防止できるものであり、又、高低差圧による
モータ冷却回路は、モータの過熱を防止でき、製品の運
転限界範囲を拡大できるものであって、両者の併用は、
冷凍装置の信頼性の向上及び寿命の拡大に大いに貢献で
きるものと見込まれる。
【0004】しかし、起動開始当初は、高低差圧が一般
に小さい上に、モータ冷却回路を通じて液冷媒の一部が
モータ側に流れて、圧が逃げてしまうから、高低差圧が
なかなか高まらず、差圧給油が不十分となる問題が起こ
る。すなわち、起動開始当初は、凝縮温度と蒸発温度と
の差が小さく、つまり液冷式のものであれば、凝縮器側
の冷却水配管に流す冷却水の温度と、蒸発器側の冷水取
出管に取り出す冷水温度との差が小さく、高圧圧力と低
圧圧力との差がつき難いのであり、その上に、主冷媒回
路に流す冷媒の一部がモータ側にバイパスされてしま
い、その分だけ圧力の高まりが遅くなるのであるから、
高低差圧が差圧給油に必要な値までなかなか高まらない
のである。
【0005】特に、蒸発器に、容器内に膨張機構を通過
した後の低圧液冷媒を開放し、容器内に配管した冷水取
出用伝熱管と熱交換させる所謂満液式のものを用いる場
合には、この問題が顕著になる。すなわち、満液式でな
い通常の乾式蒸発器を用いる場合には、一般に、起動時
に、凝縮器から蒸発器に至る主冷媒回路の通路を閉鎖
し、圧縮機の液吸込を防止する所謂ポンプダウン運転を
行うことにより、蒸発圧力つまり低圧圧力が低下し、比
較的早期に高低差圧がつくのであるが、満液式蒸発器を
用いる場合には、主冷媒回路を閉鎖しても、蒸発器の容
器内に保有する冷媒量が多いため、蒸発圧力はそれほど
低下せず、結果として高低圧力差がつき難いのである。
【0006】本発明は、圧縮機の駆動用モータが一般に
その熱容量が大きく、起動開始当初はモータ冷却よりも
差圧給油を優先させてよいとの見地から発明したもので
あって、始動開始当初、早期に高低差圧を所定値まで高
めて、先ずは円滑な差圧給油を確保し、起動当初の潤滑
不良等の問題を解消すると共に、定常時には、差圧給油
とモータ冷却との併用により、運転範囲を拡大し、信頼
性及び寿命を高め得る冷凍装置を提供することを主目的
とする。
【0007】
【0008】
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
起動開始当初、高低差圧を一層迅速に高めることがで
き、上記主目的をより効果的に達成できるようにするた
め、図4に示すように、圧縮機1、凝縮器2、膨張機構
3及び蒸発器4をもつ主冷媒回路5と、圧縮機1の給油
箇所に高低差圧により油を供給する給油回路6と、圧縮
機1の駆動用モータ10に高低差圧により液冷媒を供給
するモータ冷却回路7とを備えた冷凍装置において、主
冷媒回路5に、起動開始当初、高低差圧が第一設定値以
下のとき通路を閉じ、第一設定値を越えるとき通路を開
く第一開閉手段8を主冷媒回路5の凝縮器2と蒸発器4
との間に設けると共に、モータ冷却回路7の凝縮器2と
駆動用モータ10との間に、起動開始当初、高低差圧が
第一設定値よりも低い第二設定値以下のとき通路を閉
じ、第二設定値を越えるとき通路を開く第二開閉手段9
0を設けた。
【0010】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、高低差圧を検出する間接的な検出手段の一
つとして、図2に示すように、圧縮機1の駆動用モータ
10の温度を検出する温度検出器100を設け、この温
度検出器100の検出温度により高低差圧の大小を検出
するものとした。
【0011】
【0012】
【0013】
【作用】請求項1記載の発明では、起動開始当初、高低
差圧が、第一設定値以下で且つ第二設定値以下のとき、
主冷媒回路5の凝縮器2と蒸発器4との間に設けられる
第一開閉手段8により主冷媒回路5の通路が閉じられる
と共に、モータ冷却回路7の凝縮器2と駆動用モータ1
0との間に設けられる第二開閉手段90によりモータ冷
却回路7の通路が閉じられる。こうして、主冷媒回路5
の通路の閉鎖により、圧縮機1の吐出圧力つまり高圧圧
力の上昇を促進することができると共に、圧縮機1の吸
入圧力つまり低圧圧力の低下を促進することができる。
又、モータ冷却回路7の通路の閉鎖により、圧縮機1か
ら吐出される冷媒の一部が圧縮機1のモータ10側に逃
げることはなく、圧力の上昇を促進することができる。
これらによって、高低差圧を早期に高めることができ、
給油回路6を通じた円滑な差圧給油を確保でき、起動開
始当初の潤滑不良等の問題を解消することができる。そ
して、高低差圧が高まり、この高低差圧が第二設定値を
越えると、第二開閉手段90によりモータ冷却回路7の
通路が開かれ、差圧給油と共にモータ冷却回路7を通じ
たモータ冷却が併用して行われるのであるし、更に、高
低差圧が第一設定値を越えると、第一開閉手段8により
主冷媒回路5の通路が開かれて通常運転に移行されるの
である。こうして、一層迅速な高低差圧の高まりによ
り、早期に運転を立ち上げることができるのである。し
かも、起動開始当初、高低差圧が、第一設定値以下であ
るが、第二設定値は越えるとき、第一開閉手段8により
主冷媒回路5の通路のみが閉じられ、モータ冷却回路7
の通路は当初から開かれるため、起動開始当初からモー
タの保護を確保できながら、高低差圧の高まりを促進す
ることもできるのである。尚、起動開始当初から、高低
差圧が第一設定値を越えるときは、当初から主冷媒回路
5及びモータ冷却回路7の各通路が開かれ、差圧給油及
びモータ冷却の双方を直ちに確保した状態で運転を立ち
上げることができるのである。
【0014】請求項2記載の発明では、温度検出器10
0で検出する圧縮機1の駆動用モータ10の温度が低い
場合は、前回の運転から今回の運転までの時間間隔が長
く、冷凍装置が冷えていて、高低差圧も小さいことが検
出できる。一方、温度検出器100で検出する圧縮機1
の駆動用モータ10の温度が高い場合は、前回の運転か
ら今回の運転までの時間間隔が短く、高低差圧が比較的
ついていることが検出できる。こうして、温度検出器1
00の検出値から、高低差圧を検出することができ、高
低差圧を直接的に検出する場合と同様に、上記請求項1
記載の発明について、所期の目的を良好に達成すること
ができる。又、圧縮機1の駆動用モータ10の温度を実
際に検出して制御を行うものであるから、モータ保護に
主眼をおいた制御が可能となり、この点から好ましいも
のとなる。
【0015】
【実施例】図1において、11は低圧の吸入ガスを開放
させる低圧ドーム式のケーシングであり、このケーシン
グ11の内部には、圧縮機1と、該圧縮機1をシャフト
を介して駆動する駆動用モータ10とを配設し、半密閉
形の圧縮ユニット12を構成している。圧縮ユニット1
2の吐出側には、ケーシング11内における低圧雰囲気
と区画する吐出チャンバー13を設けており、この吐出
チャンバー13の出口側の吐出口14と、圧縮機1の吸
入口15との間には、水冷式の凝縮器2、膨張弁から成
る膨張機構3、及び、満液式の蒸発器4を、順次、高圧
ガス管51、高圧液管52、低圧液管53、及び、低圧
ガス管54を介して接続しており、主冷媒回路5を形成
している。高圧チャンバー13の底部には、油回収タン
ク61を結合しており、このタンク61と圧縮機1の軸
受部等の給油箇所との間は、給油配管から成る給油回路
6を接続し、高低差圧によりシャフトの軸受部等に油を
供給するようにしている。又、凝縮器2の底部高圧液域
と駆動用モータ10との間には、液管から成るモータ冷
却回路7を接続しており、高低差圧により液冷媒を駆動
用モータ10に供給し、該モータ10を冷却するように
している。70はモータ冷却用液冷媒のドレン配管であ
り、ドレンを蒸発器4に開放するようにしている。
【0016】以上の構成で、モータ冷却回路7の途中部
に、起動開始当初、高低差圧が設定値以下のとき通路を
閉じ、設定値を越えるとき通路を開く電磁弁から成る開
閉手段9を設ける。この開閉手段9は、制御器900か
らの制御で開閉するものであり、高圧ガス管51に設け
る高圧圧力検出器901と、低圧ガス管54に設ける低
圧圧力検出器902とを制御器900に入力させ、各検
出器901,902から取り込む高圧圧力及び低圧圧力
の差に基づいて開閉するものである。開閉状態を切換え
るための設定値は、差圧給油を確保し得る最低差圧近旁
に定めるのであり、約1kg/cm2 程度が適当であ
る。温度換算で云うと、冷媒にR134を用いる場合は
約4℃、冷媒にR22を用いる場合には約2℃程度とな
る。
【0017】尚、以上のものでは、高低差圧を検出する
のに、高圧圧力検出器901と低圧圧力検出器902と
を各別に設けたが、高圧ガス管51と低圧ガス管54と
の間に、単独で高低差圧を検出する差圧検出器を介装し
てもよい。又、高圧圧力検出器901は、給油回路6の
供給側つまり油回収タンク61の上流側等に、低圧圧力
検出器902は、給油回路6の末端出口側等に設けて、
油差圧を検出するようにしてもよい。又、圧力検出の代
わりに、凝縮温度と蒸発温度あるいは圧縮機1の吐出ガ
ス温度と吸入ガス温度とを検出することにより高低差圧
を検出するようにしてもよいし、凝縮器2に配管する冷
却水配管に流す冷却水の温度と、蒸発器4に配管する冷
水取出管に取り出す冷水の温度との差から高低差圧を検
出するようにしてもよい。
【0018】更に、低圧圧力の変動は高圧圧力の変動に
対して比較的小さいことから、高圧圧力の単独検出、或
は、油の供給側圧力の単独検出により、高低差圧を検出
するようにしてもよい。同様に、凝縮器2側に投じる冷
却水の出入口温度差の単独検出、或は、同冷却水の入口
温度の単独検出、又は、同冷却水の出口温度の単独検出
によっても高低差圧を検出することができる。
【0019】更にまた、圧縮機1に、負荷の大きさによ
ってロード%を変更する容量制御機構を備えるもので
は、その容量制御値から高低差圧を検出するようにして
もよいし、又、容量制御値等との関連で変動する駆動用
モータ10の入力又は電流により高低差圧を検出するよ
うにしてもよい。
【0020】その上更に、図2に示すように、圧縮機1
の駆動用モータ10の温度を検出する温度検出器100
を設け、この温度検出器100の検出温度を制御器90
0に入力させ、モータ温度により高低差圧の大小を検出
するようにしてもよい。
【0021】ところで以上のものでは、起動開始当初に
高低差圧が設定値以下のとき、モータ冷却回路7の通路
が閉じ、高低差圧の高まりにより、やがては開かれるこ
とになるが、図3に示すように、制御器900に、起動
開始から例えば2分間程度の一定時間の経過後に、閉状
態にある開閉手段9を強制的に開く閉鎖解除手段91を
設け、通路の閉鎖時間に上限を設けてもよい。
【0022】図4は本発明に係る冷凍装置の一実施例を
示し、主冷媒回路5に介装した膨張機構3を用いて、起
動開始当初、高低差圧が例えば1.5kg/cm2 程度
とした第一設定値以下のとき第一制御器800から全閉
指令を与えて通路を閉じ、第一設定値を越えるとき通路
を開く第一開閉手段8を主冷媒回路5の凝縮器2と蒸発
器4との間に設けると共に、モータ冷却回路7の凝縮器
2と駆動用モータ10との間に、起動開始当初、高低差
圧が第一設定値よりも低い値であって上記同様に差圧給
油を最低確保し得る1Kg/cm2 程度とした第二設定
値以下のとき通路を閉じ、第二設定値を越えるとき通路
を開く第二開閉手段90を設け、主冷媒回路5の開閉と
モータ冷媒回路7の開閉とを併用して行う。そのほかの
構成とその作用は、前述の前提となる各構成と同一であ
る。
【0023】以上説明した各前提となる構成および実施
例では冷房専用機を示したが、主冷媒回路中に四路切換
弁を備え、この四路切換弁の切換えにより冷房と暖房と
を切換える所謂ヒートポンプ式のものにも同様に適用で
きる。又、凝縮器2及び蒸発器3に水冷式のものを用い
たが、空冷式のものを用いてもよい。更に、圧縮機1
は、ターボ式のものでも、スクロール式のものでも、ロ
ータリー式のものでも何れでもよく、圧縮機の型式は特
に限定されるものではない。
【0024】
【0025】
【0026】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、起動開始
当初、高低差圧が、第一設定値以下で且つ第二設定値以
下のとき、主冷媒回路5の凝縮器2と蒸発器4との間に
設けられる第一開閉手段8により主冷媒回路5の通路が
閉じられると共に、モータ冷却回路7の凝縮器2と駆動
用モータ10との間に設けられる第二開閉手段90によ
りモータ冷却回路7の通路が閉じられ、主冷媒回路5と
モータ冷却回路7との各通路の閉鎖により、高低差圧を
一層早期に高めることができ、起動開始当初の潤滑不良
等の問題を一層良好に解消できると共に、高低差圧の高
まりによって、モータ冷却回路7の通路が開かれてモー
タ冷却が確保できると共に、主冷媒回路5の通路が開か
れて通常運転に移行され、より一層早期に運転を立ち上
げることができる。
【0027】請求項2記載の発明によれば、温度検出器
100で検出する圧縮機1の駆動用モータ10の温度に
より、高低差圧を検出することができ、高低差圧を直接
的に検出する場合と同様に、所期の目的を良好に達成す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る冷凍装置の前提となる構成を示す
配管図。
【図2】本発明に係る冷凍装置の他の前提となる構成を
示す配管図。
【図3】本発明に係る冷凍装置のさらに他の前提となる
構成を示す配管図。
【図4】本発明に係る冷凍装置の一実施例を示す配管
図。
【図5】従来の冷凍装置を示す配管図。
【符号の説明】
1 圧縮機 10 駆動用モータ 2 凝縮器 3 膨張機構 4 蒸発器 5 主冷媒回路 6 給油回路 7 モータ冷却回路 8 第一開閉手段 9 開閉手段 90 第二開閉手段 91 閉鎖解除手段 100 温度検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25B 1/00 351 F25B 1/00 311 F25B 1/00 321

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮機(1)、凝縮器(2)、膨張機構
    (3)及び蒸発器(4)をもつ主冷媒回路(5)と、圧
    縮機(1)の給油箇所に高低差圧により油を供給する給
    油回路(6)と、圧縮機(1)の駆動用モータ(10)
    に高低差圧により液冷媒を供給するモータ冷却回路
    (7)とを備えた冷凍装置において、 主冷媒回路(5)に、起動開始当初、高低差圧が第一設
    定値以下のとき通路を閉じ、第一設定値を越えるとき通
    路を開く第一開閉手段(8)を主冷媒回路(5)の凝縮
    器(2)と蒸発器(4)との間に設けると共に、 モータ冷却回路(7)の凝縮器(2)と駆動用モータ
    (10)との間に、起動開始当初、高低差圧が第一設定
    値よりも低い第二設定値以下のとき通路を閉じ、第二設
    定値を越えるとき通路を開く第二開閉手段(90)を設
    けたことを特徴とする冷凍装置。
  2. 【請求項2】 圧縮機(1)の駆動用モータ(10)の
    温度を検出する温度検出器(100)を設け、この温度
    検出器(100)の検出温度により高低差圧の大小を検
    出する請求項1記載の冷凍装置。
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