JP4033248B2 - Refrigeration equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明はスーパーマーケットのショーケース、冷蔵庫、冷凍庫等に用いられる冷凍装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図9は冷媒圧縮機を2台並列搭載した従来の冷凍装置を示す冷媒配管系統図、図10は従来の冷凍装置の気液分離器を示す断面図である。
各図において、1,2は並列に配備された2台の冷媒圧縮機、3は凝縮器、4は減圧装置、5は蒸発器、6は気液分離器である。気液分離器6の内部には、入口管36、油戻し孔31,32を設けたU字状吸入管29,30等が配備されており、吸入配管7,8に連通している。
【0003】
次に動作について説明する。冷媒圧縮機1,2でそれぞれ圧縮された高温高圧の冷媒は凝縮器8で凝縮されて液化する。液冷媒は冷媒配管(符号付けせず)を通り、減圧装置4で減圧されて気液二相の状態となり、蒸発器5で外気と熱交換し冷蔵庫や冷凍庫、スーパーマーケット等のショーケース内の負荷を冷却する。外気と熱交換した例場はガス化し、入口管36を経て気液分離器6へ流入する。この際、冷媒圧縮機1,2から吐出された高温高圧ガスに含まれる若干量の油も回路内を通り、気液分離器6内に溜まる。冷媒は気液分離器6内のU字状吸入管29,30先端の開口部29a,30aから吸われて、それぞれ吸入配管7,8を通って冷媒圧縮機1,2へ戻り、上記のようなサイクルを繰り返す。
一方、気液分離器6内に溜まった油は、下部の油戻し孔31,32から吸い上げられて、それぞれ吸入配管7,8を通り各冷媒圧縮機1,2へ戻されて溜まる。気液分離器6底部の油面は入口管36が下方向に向いていることと、冷媒・油の吹出しとに起因して乱れていることが多い。従って、気液分離器6内の油面の乱れ具合によっては、一方が油戻し孔以上で、他方が油戻し孔以下の油面高さとなる場合があり、油が油戻し孔以上まで浸った方の冷媒圧縮機内の油量は増加し、油が油戻し孔まで達していない方の冷媒圧縮機内の油量は低下する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来の冷凍装置において、各U字状吸入管の油戻し孔から吸い上げられる油量は油戻し孔位置と器内の油面の乱れ具合によってそれぞれ均等でなくなる場合がある。従って、吸い上げられる油量が少ない方の冷媒圧縮機内の油面は低下し、このような状態が長時間続くと、油枯渇により圧縮機故障にいたるおそれがある。
【0005】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、気液分離器内に溜まった油が油面の乱れに影響を受けることなくそれぞれの冷媒圧縮機に均一に戻され、かつ、圧縮機の油面低下による不具合を生じることのない冷凍装置の提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明に係る冷凍装置は、容量が異なり並列に設けられた複数の冷媒圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器、気液分離器等を順次回路状に配備するとともに、気液分離器の上部と複数の冷媒圧縮機の吸込側とをそれぞれ並列して接続する複数の吸入配管と、気液分離器の下部と複数の冷媒圧縮機の吸込側とをそれぞれ並列して接続する複数の油戻し配管とを備えた冷凍装置において、複数の油戻し配管毎に設けられた複数の電磁弁と、複数の冷媒圧縮機にそれぞれ設けられ圧縮機内油面が所定レベルを下回ったときに作動する複数の油面検知器と、各電磁弁を周期的に開閉させるとともに、各電磁弁が開放される周期的な時期と各電磁弁に関連する油面検知器が作動する時期のうち、早い時期に従って各電磁弁を開放する第七制御部とを具備して構成されているものである。
【0007】
また、複数の油戻し配管毎に設けられた複数の電磁弁と、各冷媒圧縮機の容量比に応じた開放時間となるように各電磁弁を開閉する第三制御部とを具備して構成されているものである。
【0008】
更に、気液分離器の下部から複数の油戻し配管への分岐位置に設けられ気液分離器からの油流路を各油戻し配管に対し連通可能に切換える三方弁と、各冷媒圧縮機の容量比に応じた連通時間となるように三方弁の油流路を各油戻し配管に向けて切換える第四制御部とを具備して構成されているものである。
【0009】
そして、複数の油戻し配管毎に設けられた複数の電磁弁と、複数の冷媒圧縮機にそれぞれ設けられ圧縮機内油面が所定レベルを下回ったときに作動する複数の油面検知器と、油面検知器が作動したとき当該油面検知器に関連する電磁弁を開放する第五制御部とを具備して構成されているものである。
【0010】
更に、気液分離器の下部から複数の油戻し配管への分岐位置に設けられ気液分離器からの油流路を各油戻し配管に対し連通可能に切換える三方弁と、複数の冷媒圧縮機にそれぞれ設けられ圧縮機内油面が所定レベルを下回ったときに作動する複数の油面検知器と、油面検知器が作動したとき当該油面検知器に関連する油戻し配管に向けて三方弁の油流路を切換える第六制御部とを具備して構成されているものである。
【0011】
容量が同じで並列に設けられた複数の冷媒圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器、気液分離器等を順次回路状に配備するとともに、気液分離器の上部と複数の冷媒圧縮機の吸込側とをそれぞれ並列して接続する複数の吸入配管と、気液分離器の下部と複数の冷媒圧縮機の吸込側とをそれぞれ並列して接続する複数の油戻し配管とを備えた冷凍装置において、複数の油戻し配管毎に設けられた複数の電磁弁と、複数の冷媒圧縮機にそれぞれ設けられ圧縮機内油面が所定レベルを下回ったときに作動する複数の油面検知器と、各電磁弁を周期的に開閉させるとともに、各電磁弁が開放される周期的な時期と各電磁弁に関連する油面検知器が作動する時期のうち、早い時期に従って各電磁弁を開放する第七制御部とを具備して構成されているものである。
【0012】
また、複数の油戻し配管毎に設けられた複数の電磁弁と、各電磁弁の開放時間をそれぞれ等しくするように各電磁弁を周期的に開閉する第一制御部とを具備して構成されているものである。そして、気液分離器の下部から複数の油戻し配管への分岐位置に設けられ気液分離器からの油流路を各油戻し配管に対し連通可能に切換える三方弁と、各油戻し配管への連通時間をそれぞれ等しくするように三方弁の油流路を周期的に各油戻し配管に向けて切換える第二制御部とを具備して構成されているものである。
【0020】
【発明の実施の形態】
引続き、この発明の参考例と実施の形態を図面に基づいて説明する。
参考例1.
図1はこの発明の参考例1による冷凍装置を示すもので、同じ容量の冷媒圧縮機を2台並列搭載した場合を示す。
図において、1は第一冷媒圧縮機、2は第一冷媒圧縮機1と容量が同じで並列に設けられた第二冷媒圧縮機、3は凝縮器、4は減圧装置、5は蒸発器、6は気液分離器、7は気液分離器6上部の出口部6cと第一冷媒圧縮機1の吸込側を接続する第一吸入配管、8は気液分離器6上部の出口部6bと第二冷媒圧縮機2の吸込側を接続する第二吸入配管、9は気液分離器6下部の油取り出し部6dから出て第一吸入配管7の接続部7aに接続する第一油戻し配管、10は気液分離器6下部の油取り出し部6dから出て第二吸入配管8の接続部8aに接続する第二油戻し配管である。
この場合、第一油戻し配管9と第二油戻し配管10は、それぞれの管内断面積および配管長が同一に設定されている。
【0021】
この参考例1による冷凍装置は上記のように構成されている。引続き、この冷凍装置の動作を説明する。
まず、第一冷媒圧縮機1、第二冷媒圧縮機2で圧縮された高温高圧の冷媒は凝縮器3で凝縮されて液化し、減圧装置4で減圧されて気液二相の状態となり、蒸発器5で外気と熱交換して冷蔵庫や冷凍庫、スーパーマーケット等のショーケース内の負荷を冷却する。ここでガス化した冷媒は入口部6aから気液分離器6に流入し、更に第一吸入配管7、第二吸入配管8を通って再び各冷媒圧縮機1,2へ戻り、上記のようなサイクルを繰り返す。
この際、第一冷媒圧縮機1、第二冷媒圧縮機2から吐出された高温高圧ガスに含まれる若干量の油は凝縮器3、減圧装置4、蒸発器5を通り、気液分離器6内に溜まる(図中の斜線部)。油は気液分離器6の油取り出し部6dより流出し、第一油戻し配管9、第二油戻し配管10を通って各冷媒圧縮機1,2に戻る。
ここで、各冷媒圧縮機1,2は容量が同一であり、また第一油戻し配管9と第二油戻し配管10の配管長を同一にすることにより、各油戻し配管9,10の圧力損失は同一となる。従って、気液分離器6から各冷媒圧縮機1,2に戻る油は均等に分配される。
以上のように、気液分離器6と各吸入配管7,8とを接続する各油戻し配管9,10を上記の構造にしたので、気液分離器6内部の油面の乱れ具合にかかわらず、油を確実かつ均等に各冷媒圧縮機1,2に戻すことができ、どちらかの冷媒圧縮機内の油面が低下して、油枯渇を生じるような不具合に至ることはない。
尚、第一油戻し配管9と第二油戻し配管10は、気液分離器6の下部と各冷媒圧縮機1,2の吸込側とをそれぞれ並列して直に接続する構成であっても構わない。
【0022】
参考例2.
この参考例2では参考例1の構成に加え、油をより確実に各冷媒圧縮機に戻す場合に示す。
ここで、気液分離器6の油取り出し部6dから第一油戻し配管9と第一吸入配管7の接続部7aまでの配管内の圧力損失をΔP1 とする。また、気液分離器6の油取り出し部6dと第一冷媒圧縮機1までの圧力損失、すなわち第一吸入配管7内の圧力損失をΔP2 とする。第二油戻し配管10、第二吸入配管8内の圧力損失を同様にΔP3 ,ΔP4 とする。
そこで、ΔP1 <ΔP2 、かつ、ΔP3 <ΔP4 となる範囲内において、各油戻し配管9,10内の圧力損失をできるだけ大きくして油戻りを良くするため、それぞれの配管長をできるだけ大きく設定する。
流体力学の一般式より、圧力損失と配管長の関係は次式で表される。
ΔP=(1/2)・λ・(L/d)・v2
単位は、ΔP:Pa、λ:無名数、L:m、d:m、V:m/sであり、以下同様となる。
ここで、ΔPは圧力損失、λは管摩擦係数、Lは配管長、dは管内径、vは流速である。
上式からも明らかなように、圧力損失ΔPと配管長Lは比例する。従って、配管長Lが長くなればなるほど、油戻し配管内の圧力損失ΔPが大きくなり、油戻り量を増加させることができる。
【0023】
参考例3.
この参考例3は、油戻し配管内の圧力損失をできるだけ大きくするように、各油戻し配管9,10をキャピラリチューブで構成した例である。
ΔP1 <ΔP2 、かつ、ΔP3 <ΔP4 となる条件を満たすためには、管内径dが0.8mm〜2mmとなるキャピラリチューブが好適である。上式にあてはめると、同一運転条件であれば、管内径dが小さくなればなるほど圧力損失ΔPは大きくなる。従って、このキャピラリチューブを用いた場合も油戻りが良くなる。
【0024】
参考例4.
この参考例4は、油戻し配管での圧力損失を大きくするように、油戻し配管内にオリフィスを配設した例である。
図2に示すように、オリフィス11は円盤状の金属板にいくつかの丸穴をあけたものである。丸穴の開口径および開口数は、ΔP1 <ΔP2 、かつ、ΔP3 <ΔP4 となる条件を満たすように予め設定されている。
そこで、図3に示すように、各油戻し配管9,10内にオリフィス11を装着すると、流れに対して大きな抵抗となる。従って、オリフィス11前後における圧力損失ΔPが、オリフィス11が無い場合と比べて大きくなり、油戻りが良くなる。
【0025】
参考例5.
この参考例5は容量の異なる2台の冷媒圧縮機を並列に搭載した例である。
図4に示すように、第三冷媒圧縮機12と第四冷媒圧縮機13のそれぞれの容量は、第三冷媒圧縮機12がX(kW)、第四冷媒圧縮機13がY(kW)とする。
先述したように、圧力損失は一般的に次式で表される。
ΔP=(1/2)・λ・(L/d)・v2 ・・・・ (1)
(1)式中、ΔPは圧力損失、λは管摩擦係数、Lは配管長、dは管内径、vは流速である。
また、管摩擦係数λは一般的に次の実験式で表される。
λ=0.3164・(v・d/ν)-0.25 ・・・・ (2)
単位は、ν:Pa・sであり、以下同様とする。
ここで、νは管内を流れる油の動粘度である。式(2)を式(1)に代入して変形すると、
ΔP=(1/2)・0.3164・
(v・d/ν)-0.25 ・(L/d)・v2
=(1/2)・0.3164・
(L/ν-0.25 )・(1/d1.25)・ν1.75 ・・(3)
になる。
また、管内を流れる油の流量をGとすれば、
G=(πd2 /4)・ν ・・・・(4)
となる。
単位は、G:Kg/sであり、以下同様とする。
【0026】
式(4)を式(3)に代入し、さらに変形すると、
ΔP=(1/2)・0.3164・(L/ν-0.25 )・
(1/d1.25)・v1.75
=(1/2)・0.3164・(L/ν-0.25 )・
(1/d1.25)・(G/(πd2 /4))1.75
=(1/2)・0.3164・(L/ν-0.25・d1.25)
・(1/(π/4))1.75・(G1.75/d3.5 ) ・・・(5)となる。
式(5)より、油の流量Gは配管長Lや管内径dに対し、以下のような関係にあることがわかる。(注)∝は比例をあらわす。
G ∝ d4.75/1.75 ・(1/L)1/1.75 ・・・(6)
【0027】
以下のことより、各油戻し配管9,10の配管長Lはそれぞれ同一とし、ΔP1 <ΔP2 、かつ、ΔP3 <ΔP4 となる範囲内において、第三冷媒圧縮機12と第四冷媒圧縮機13の容量比、すなわちX:Yに応じて各油戻し配置9,10の管内径dをそれぞれ決定するものである。
つまり、第三冷媒圧縮機12への第一油戻し配管9の管内径をd1 、第四冷媒圧縮機13への第二油戻し配管10の管内径をd2 とすれば、
X : Y = d1 4.75/1.75 : d2 4.75/1.75
となるように、それぞれの油戻し配管9,10の管内径d1 ,d2 が決定される。
ここで単位は、d1 :m,d2 :mであり、以下同様とする。
このような構造にすることによって、複数の冷媒圧縮機12,13の容量が異なっていたとしても、気液分離器6から各冷媒圧縮機12,13へ均等に油を戻すことができる。
【0028】
参考例6.
この参考例6は、容量の異なる2台の冷媒圧縮機を並列搭載する場合に、各油戻し配管の管内径を同一とし、それぞれの配管長を決定した例である。
つまり、各油戻し配管9,10の管内径dはそれぞれ同一とし、ΔP1 <ΔP2 、かつ、ΔP3 <ΔP4 となる範囲内において、第三冷媒圧縮機12と第四冷媒圧縮機13の容量比、すなわちX:Yに応じて各油戻し配管9,10の配管長Lをそれぞれ決定するものである。
第三冷媒圧縮機12への第一油戻り管9の配管長をL1 、第四冷媒圧縮機13への第二油戻り管10の配管長をL2 とすれば、式(6)の関係より、
X : Y = (1/L1 )1/1.75 : (1/L2 )1/1.75
となるように、それぞれの油戻し配管9,10の配管長L1 ,L2 が決定される。
ここで単位は、L1 :m,L2 :mであり、以下同様とする。
このような構造にすることによって、複数の冷媒圧縮機12,13の容量が異なっている場合でも、気液分離器6から各冷媒圧縮機12,13へ均等に油を戻すことができる。
【0029】
参考例7.
この参考例7は、容量の異なる2台の冷媒圧縮機を並列搭載する場合に、各油戻し配管の管内径と配管長をそれぞれ決定した例である。
つまり、ΔP1 <ΔP2 、かつ、ΔP3 <ΔP4 となる範囲内において、第三冷媒圧縮機12と第四冷媒圧縮機13の容量比、すなわちX:Yに応じて各油戻し配管9,10の配管長Lと管内径dを決定するものである。
式(6)の関係より、
X : Y = d1 4.75/1.75・(1/L1 )1/1.75
: d2 4.75/1.75 ・(1/L2 )1/1.75
となるように、それぞれの油戻し配管9,10の配管長Lと管内径dが決定される。
このような構造にすることによって、複数の冷媒圧縮機12,13の容量が異なっている場合でも、気液分離器6から各冷媒圧縮機12,13へ均等に油を戻すことができる。
【0030】
発明の実施の形態1.
図5はこの発明の実施の形態1による冷凍装置を示すもので、同じ容量の冷媒圧縮機を2台並列搭載した場合を示す。
図において、第一冷媒圧縮機1と第二冷媒圧縮機2は容量が同じで並列に設けられている。また、第一油戻し配管9、第二油戻し配管10の途中には、それぞれ第一電磁弁41、第二電磁弁42が設けられている。また、各電磁弁41,42を開閉制御する第一制御部43aが各電磁弁41,42に配線接続されている。第一制御部43aは例えば汎用の演算処理装置(MPU)、ならびに演算プログラムおよび制御データを記憶したメモリ(いずれも図示省略)などから構成されている。後述の実施の形態で例示する各制御部43b,43c,43d,43e,43f,43gも同様の構成である。
ここで、各冷媒圧縮機1,2は容量が同一であり、また第一制御部43aは、各電磁弁41,42の開放時間をそれぞれ等しくするように、各電磁弁41,42を周期的に開閉するようになっている。
従って、各電磁弁41,42が周期的に開放され、各電磁弁41,42の開放時間もそれぞれ同一にされるので、気液分離器6内部の油面の乱れ具合にかかわらず、油を確実かつ均等に各冷媒圧縮機1,2に戻すことができ、どちらかの冷媒圧縮機1または2内の油面が低下して、油枯渇を生じるような不具合に至ることはない。
尚、第一油戻し配管9と第二油戻し配管10は、気液分離器6の下部と各冷媒圧縮機1,2の吸込側とをそれぞれ並列して直に接続する構成であっても構わない。
【0031】
発明の実施の形態2.
図6はこの発明の実施の形態2による冷凍装置を示すもので、同じ容量の冷媒圧縮機を2台並列搭載した場合を示す。
図において、発明の実施の形態1と構成が異なる点は、各電磁弁41,42の代わりに三方弁44を用いたことと、三方弁44の流路を切換制御する第二制御部43bを用いたことである。すなわち、気液分離器6の下部から各油戻し配管9,10への分岐位置に、気液分離器6からの油流路を各油戻し配管9,10に対し連通可能に切換える三方弁44が設けられる。
ここで、各冷媒圧縮機1,2は容量が同一であり、また第二制御部43bは、各油戻し配管9,10への連通時間をそれぞれ等しくするように、三方弁44の油流路を周期的に各油戻し配管9,10に向けて切換えるようになっている。
従って、三方弁44の油流路が各油戻し配管9,10に向けて周期的に切換えられるとともに、各油戻し配管9,10への連通時間もそれぞれ等しくされるので、気液分離器6内部の油面の乱れ具合にかかわらず、油を確実かつ均等に各冷媒圧縮機1,2に戻すことができ、どちらかの冷媒圧縮機1または2内の油面が低下して、油枯渇を生じるような不具合に至ることはない。そのうえ、2台の電磁弁41,42を用いた場合(実施の形態1)と比べて装置を簡略化できる。
【0032】
発明の実施の形態3.
図5はこの発明の実施の形態3による冷凍装置を示すもので、異なる容量の冷媒圧縮機(括弧内符号)を2台並列搭載した場合を示す。
図において、発明の実施の形態3は発明の実施の形態1と比べて、第三冷媒圧縮機12と第四冷媒圧縮機13の容量が異なっている。また、各電磁弁41,42を開閉制御する第三制御部43c(括弧内符号)が各電磁弁41,42に配線接続されている。この第三制御部43cは各冷媒圧縮機の容量比に応じた開放時間となるように各電磁弁41,42を開閉するようになっている。
従って、各油戻し配管9,10の電磁弁41,42は各冷媒圧縮機12,13の容量比に応じた開放時間で開閉されるので、圧縮機容量が異なる場合であっても、気液分離器6内部の油面の乱れ具合にかかわらず、油を確実かつ均等に各冷媒圧縮機12,13に戻すことができ、どちらかの冷媒圧縮機12または13内の油面が低下して、油枯渇を生じるような不具合に至ることはない。
【0033】
発明の実施の形態4.
図6はこの発明の実施の形態4による冷凍装置を示すもので、異なる容量の冷媒圧縮機(括弧内符号)を2台並列搭載した場合を示す。
図において、発明の実施の形態4は発明の実施の形態2と比べて、第三冷媒圧縮機12と第四冷媒圧縮機13の容量が異なっている。また、三方弁44の流路を切換制御する第四制御部43d(括弧内符号)が三方弁44に配線接続されている。この第四制御部43dは各冷媒圧縮機12,13の容量比に応じた連通時間となるように、三方弁44の油流路を各油戻し配管9,10に向けて切換えるようになっている。
従って、三方弁44の油流路は各冷媒圧縮機12,13の容量比に応じた連通時間となるように各油戻し配管9,10に向けて切換えられるので、圧縮機容量が異なる場合であっても、気液分離器6内部の油面の乱れ具合にかかわらず、圧縮機容量比に応じた量の油を確実に各冷媒圧縮機12,13に戻すことができ、どちらかの冷媒圧縮機12または13内の油面が低下して、油枯渇を生じるような不具合に至ることはない。そのうえ、2台の電磁弁41,42を用いた場合(実施の形態3)と比べて装置を簡略化できる。
【0034】
発明の実施の形態5.
図7はこの発明の実施の形態5による冷凍装置を示すもので、異なる容量の冷媒圧縮機を2台並列搭載した場合を示す。
図において、この発明の実施の形態5が発明の実施の形態3と異なるのは、第三冷媒圧縮機12、第四冷媒圧縮機13に圧縮機内油面が所定レベル(例えば、油枯渇直前のレベル)を下回ったときに作動する第一油面検知器45、第二油面検知器46がそれぞれ設けられていることである。また、各電磁弁41,42を開閉制御する第五制御部43eは、各電磁弁41,42および各油面検知器45,46に配線接続されている。この第五制御部43eは、各油面検知器45,46が作動したとき当該油面検知器45または46に関連する第一電磁弁41または第二電磁弁42を開放して油を流通させるようになっている。すなわち、第一油面検知器45が作動すると、第一電磁弁41を通電してON(開)し、逆に第二油面検知器46が作動すると、第一電磁弁41をOFF(閉)し、第二電磁弁42を通電してON(開)するようになっている。
従って、冷媒圧縮機12または13内の油面が所定レベルを下回ったときには冷媒圧縮機12または13に関連する電磁弁41または42が開放されて油を流通させるので、気液分離器6内部の油面の乱れ具合にかかわらず、油を確実に各冷媒圧縮機12,13に戻すことができ、どちらかの冷媒圧縮機12または13内の油面が低下して、油枯渇を生じるような不具合に至ることはない。
【0035】
発明の実施の形態6.
図8はこの発明の実施の形態6による冷凍装置を示すもので、異なる容量の冷媒圧縮機を2台並列搭載した場合を示す。
図において、発明の実施の形態6が発明の実施の形態5と比べて、各電磁弁41,42の代わりに、前出の三方弁44を用いたことである。また、三方弁44の流路を切換制御する第六制御部43fは、三方弁44および各油面検知器45,46に配線接続されている。この第六制御部43fは、油面検知器45または46が作動したときその油面検知器45または46に関連する油戻し配管9または10に向けて三方弁44の油流路を切換えて油を流通させるようになっている。すなわち、第一油面検知器45が作動すると、三方弁44に通電して油流路を第一油戻し配管9側に切り換え、逆に第二油面検知器46が作動すると、油流路を第二油戻し配管10側に切換えるようになっている。
従って、冷媒圧縮機12または13内の油面が所定レベルを下回ったときには、その冷媒圧縮機12または13に関連する油戻し配管9または10に向けて三方弁44の油流路が切換えられて油を流通させるので、気液分離器6内部の油面の乱れ具合にかかわらず、油を確実に各冷媒圧縮機12,13に戻すことができ、どちらかの冷媒圧縮機12または13内の油面が低下して、油枯渇を生じるような不具合に至ることはない。そのうえ、2台の電磁弁41,42を用いた場合(実施の形態5)と比べて装置を簡略化できる。
【0036】
発明の実施の形態7.
図7はこの発明の実施の形態7による冷凍装置を示すもので、異なる容量の冷媒圧縮機を2台並列搭載した場合を示す。図において、この発明の実施の形態7が発明の実施の形態5と異なるのは、第五制御部43eに代えて、機能の異なる第七制御部43g(括弧内符号)を用いたことである。この第七制御部43gは、各電磁弁41,42を周期的に開閉させて各冷媒圧縮機12,13に油を流入させるようになっており、各油面検知器45,46の作動によっても各電磁弁41,42を開くようになっている。すなわち、第七制御部43gは、各電磁弁41,42が開放される周期的な時期と、各電磁弁41,42に関連する各油面検知器45,46が作動した時期のうち、早い時期に従って各電磁弁41,42を開放させる機能を有している。例えば、いずれかの電磁弁41または42が周期的に開放される次回の時期以前であっても、いずれかの油面検知器45または46が作動すれば、関連する冷媒圧縮機12または13の油枯渇を回避するために、第七制御部43gは対応する電磁弁41または42を強制的に開放する。これにより、気液分離器6内部の油面の乱れ具合にかかわらず、より一層確実に油を各冷媒圧縮機12,13に戻すことができ、どちらかの冷媒圧縮機1または2内の油面が低下して、油枯渇を生じるような不具合を回避できる。
【0037】
尚、上記した各実施の形態では、冷媒圧縮機、油戻し配管、吸入配管などを2系統設けた例を示したが、それに限定されるものではなく、例えば3系統以上設けた場合にも適用できるのはいうまでもない。
【0038】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
容量が異なる複数台の冷媒圧縮機を並列に備えた構成において、第七制御部によって、各電磁弁を周期的に開閉させる構成を前提とし、各電磁弁が開放される周期的な時期と各電磁弁に関連する油面検知器が作動する時期のうち、早い時期に従って各電磁弁を開放するようにしたので、気液分離器内部の油面の乱れ具合にかかわらず、より一層確実に油を各冷媒圧縮機に戻すことができる。
【0039】
また、容量が異なる複数台の冷媒圧縮機を並列に備えた構成において、第三制御部によって、各冷媒圧縮機の容量比に応じた開放時間となるように、油戻し配管に設けられた各電磁弁を開閉するようにしたので、気液分離器内部の油面の乱れ具合にかかわらず、圧縮機容量比に応じた量の油を確実に各冷媒圧縮機に戻すことができる。
【0040】
更に、容量が異なる複数台の冷媒圧縮機を並列に備えた構成において、第四制御部によって、各冷媒圧縮機の容量比に応じた連通時間となるように、三方弁の油流路を各油戻し配管に向けて切換えるようにしたので、気液分離器内部の油面の乱れ具合にかかわらず、圧縮機容量比に応じた量の油を確実に各冷媒圧縮機に戻すことができるうえ、電磁弁を用いる場合と比べて装置を簡略化できる。
【0041】
そして、容量が異なる複数台の冷媒圧縮機を並列に備えた構成において、第五制御部によって、冷媒圧縮機内の油面が所定レベルを下回ったときその冷媒圧縮機に関連する電磁弁を開放して油を流通させるようにしたので、気液分離器内部の油面の乱れ具合にかかわらず、油を確実に各冷媒圧縮機に戻すことができ、油枯渇を防止できる。
【0042】
更に、容量が異なる複数台の冷媒圧縮機を並列に備えた構成において、第六制御部によって、冷媒圧縮機内の油面が所定レベルを下回ったときその冷媒圧縮機に関連する油戻し配管に向け三方弁の油流路を切換えて油を流通させるようにしたので、気液分離器内部の油面の乱れ具合にかかわらず、油を確実に各冷媒圧縮機に戻すことができ、油枯渇を防止できる。
【0043】
容量が同じ複数台の冷媒圧縮機を並列に備えた構成において、第七制御部によって、各電磁弁を周期的に開閉させる構成を前提とし、各電磁弁が開放される周期的な時期と各電磁弁に関連する油面検知器が作動する時期のうち、早い時期に従って各電磁弁を開放するようにしたので、気液分離器内部の油面の乱れ具合にかかわらず、より一層確実に油を各冷媒圧縮機に戻すことができる。
【0044】
また、容量が同じ複数台の冷媒圧縮機を並列に備えた構成において、第一制御部によって、複数の電磁弁を周期的に開放するとともに、各電磁弁の開放時間をそれぞれ同一とするようにしたので、ある冷媒圧縮機に油が多く戻り、別の冷媒圧縮機には油が戻らないといった問題を解消することができ、気液分離器内の油をそれぞれの冷媒圧縮機に均等に戻すことができる。
【0045】
そして、容量が同じ複数台の冷媒圧縮機を並列に備えた構成において、第二制御部によって、三方弁の油流路を各油戻し配管に向けて周期的に切換えて、各油戻し配管への連通時間をそれぞれ等しくするようにしたので、ある冷媒圧縮機に油が多く戻り、別の冷媒圧縮機には油が戻らないといった問題を解消することができ、気液分離器内の油をそれぞれの冷媒圧縮機に均等に戻すことができるうえ、電磁弁を用いる場合と比べて装置を簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の参考例1〜3に係る冷凍装置を示す冷媒配管系統図である。
【図2】 この発明の参考例4に係るオリフィスの平面図である。
【図3】 この発明の参考例4に係る油戻し配管内にオリフィスを装着した状態を示す構成図である。
【図4】 この発明の参考例5〜7に係る冷凍装置を示す冷媒配管系統図である。
【図5】 この発明の実施の形態1または実施の形態3に係る冷凍装置を示す冷媒配管系統図である。
【図6】 この発明の実施の形態2または実施の形態4に係る冷凍装置を示す冷媒配管系統図である。
【図7】 この発明の実施の形態5または実施の形態7に係る冷凍装置を示す冷媒配管系統図である。
【図8】 この発明の実施の形態6に係る冷凍装置を示す冷媒配管系統図である。
【図9】 従来の冷凍装置を示す冷媒配管系統図である。
【図10】 従来の冷凍装置の気液分離器を示す断面図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a refrigeration apparatus used in a supermarket showcase, refrigerator, freezer, and the like.
[0002]
[Prior art]
FIG. 9 is a refrigerant piping diagram showing a conventional refrigeration apparatus in which two refrigerant compressors are mounted in parallel, and FIG. 10 is a cross-sectional view showing a gas-liquid separator of the conventional refrigeration apparatus.
In each figure, 1 and 2 are two refrigerant compressors arranged in parallel, 3 is a condenser, 4 is a decompression device, 5 is an evaporator, and 6 is a gas-liquid separator. Inside the gas-
[0003]
Next, the operation will be described. The high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the
On the other hand, the oil accumulated in the gas-
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional refrigeration apparatus, the amount of oil sucked up from the oil return hole of each U-shaped suction pipe may not be uniform depending on the position of the oil return hole and the oil level in the vessel. Therefore, the oil level in the refrigerant compressor having the smaller amount of oil sucked down decreases, and if such a state continues for a long time, there is a possibility that the compressor may be broken due to oil exhaustion.
[0005]
The present invention has been made to solve the above problems, and the oil accumulated in the gas-liquid separator is uniformly returned to each refrigerant compressor without being affected by the disturbance of the oil level. And it aims at provision of the freezing apparatus which does not produce the malfunction by the oil level fall of a compressor.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a refrigeration apparatus according to the present invention comprises:A plurality of refrigerant compressors, condensers, pressure reducing devices, evaporators, gas-liquid separators, etc., which are provided in parallel with different capacities are sequentially arranged in a circuit, and the upper part of the gas-liquid separator and a plurality of refrigerant compressors A refrigeration apparatus comprising a plurality of suction pipes that connect the suction side in parallel, and a plurality of oil return pipes that connect the lower part of the gas-liquid separator and the suction sides of the plurality of refrigerant compressors in parallel, respectively. A plurality of solenoid valves provided for each of a plurality of oil return pipes, a plurality of oil level detectors each provided in a plurality of refrigerant compressors and operating when the oil level in the compressor falls below a predetermined level, The seventh is to open and close each solenoid valve according to the earliest timing among the periodic timing when each solenoid valve is opened and the timing when the oil level detector associated with each solenoid valve is activated. And a control unit. .
[0007]
Also, comprising a plurality of solenoid valves provided for each of the plurality of oil return pipes, and a third control unit for opening and closing each solenoid valve so as to have an opening time according to the capacity ratio of each refrigerant compressor Is what.
[0008]
Further, a three-way valve provided at a branch position from the lower part of the gas-liquid separator to the plurality of oil return pipes for switching the oil flow path from the gas-liquid separator to be communicable with each oil return pipe, and each refrigerant compressor And a fourth control unit that switches the oil flow path of the three-way valve toward each oil return pipe so as to have a communication time according to the capacity ratio.
[0009]
And a plurality of solenoid valves provided for each of the plurality of oil return pipes, a plurality of oil level detectors respectively provided in the plurality of refrigerant compressors and operating when the oil level in the compressor falls below a predetermined level, And a fifth control unit that opens a solenoid valve related to the oil level detector when the surface detector is activated.
[0010]
Further, a three-way valve provided at a branch position from the lower part of the gas-liquid separator to the plurality of oil return pipes and switching the oil flow path from the gas-liquid separator to each oil return pipe, and a plurality of refrigerant compressors A plurality of oil level detectors that operate when the oil level in the compressor falls below a predetermined level, and a three-way valve toward the oil return pipe associated with the oil level detector when the oil level detector operates. And a sixth control section for switching the oil flow path.
[0011]
A plurality of refrigerant compressors, condensers, pressure reducing devices, evaporators, gas-liquid separators, etc., which have the same capacity and are arranged in parallel, are sequentially arranged in a circuit, and the upper part of the gas-liquid separator and a plurality of refrigerant compressors Refrigeration provided with a plurality of suction pipes connected in parallel with each other and a plurality of oil return pipes connected respectively in parallel with the lower part of the gas-liquid separator and the suction sides of the plurality of refrigerant compressors In the apparatus, a plurality of solenoid valves provided for each of a plurality of oil return pipes, a plurality of oil level detectors each provided in a plurality of refrigerant compressors and operating when the oil level in the compressor falls below a predetermined level, Each solenoid valve is opened and closed periodically, and each solenoid valve is opened according to the earlier timing among the periodic timing when each solenoid valve is opened and the timing when the oil level detector associated with each solenoid valve is activated. And a seventh control unit. .
[0012]
In addition, it comprises a plurality of solenoid valves provided for each of a plurality of oil return pipes, and a first control unit that periodically opens and closes each solenoid valve so as to equalize the open time of each solenoid valve. It is what. A three-way valve provided at a branch position from the lower part of the gas-liquid separator to the plurality of oil return pipes to switch the oil flow path from the gas-liquid separator to communicate with each oil return pipe, and to each oil return pipe And a second control unit that periodically switches the oil flow path of the three-way valve toward each oil return pipe so as to equalize the communication time.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Continuing with this inventionReference examples andEmbodiments will be described with reference to the drawings.
Reference example 1.
FIG. 1 illustrates the present invention.Reference example 1Shows a case where two refrigerant compressors having the same capacity are mounted in parallel.
In the figure, 1 is a first refrigerant compressor, 2 is a second refrigerant compressor having the same capacity as the
In this case, the first oil return pipe 9 and the second
[0021]
thisReference
First, the high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the
At this time, a small amount of oil contained in the high-temperature and high-pressure gas discharged from the first
Here, the
As described above, since the
The first oil return pipe 9 and the second
[0022]
Reference example 2.
thisReference example 2ThenReference example 1In addition to this configuration, the oil is more reliably returned to each refrigerant compressor.
Here, the pressure loss in the pipe from the oil take-out
Therefore, ΔP1<ΔP2And ΔPThree<ΔPFourIn order to improve the oil return by increasing the pressure loss in the
From the general formula of hydrodynamics, the relationship between pressure loss and pipe length is expressed by the following formula.
ΔP = (1/2) · λ · (L / d) · v2
The units are ΔP: Pa, λ: anonymous number, L: m, d: m, V: m / s, and so on.
Here, ΔP is a pressure loss, λ is a pipe friction coefficient, L is a pipe length, d is a pipe inner diameter, and v is a flow velocity.
As is clear from the above equation, the pressure loss ΔP and the pipe length L are proportional. Therefore, the longer the pipe length L, the larger the pressure loss ΔP in the oil return pipe, and the oil return amount can be increased.
[0023]
Reference example 3.
thisReference example 3Is an example in which each of the
ΔP1<ΔP2And ΔPThree<ΔPFourIn order to satisfy the following condition, a capillary tube having a tube inner diameter d of 0.8 mm to 2 mm is preferable. Applying the above equation, under the same operating conditions, the pressure loss ΔP increases as the pipe inner diameter d decreases. Therefore, oil return is improved even when this capillary tube is used.
[0024]
Reference example 4.
Reference Example 4 is an example in which an orifice is provided in the oil return pipe so as to increase the pressure loss in the oil return pipe.
As shown in FIG. 2, the
Therefore, as shown in FIG. 3, when the
[0025]
Reference Example 5.
thisReference Example 5Is an example in which two refrigerant compressors with different capacities are mounted in parallel.
As shown in FIG. 4, the third
As described above, the pressure loss is generally expressed by the following equation.
ΔP = (1/2) · λ · (L / d) · v2(1)
In the equation (1), ΔP is a pressure loss, λ is a pipe friction coefficient, L is a pipe length, d is a pipe inner diameter, and v is a flow velocity.
Further, the pipe friction coefficient λ is generally expressed by the following empirical formula.
λ = 0.3164 · (v · d / ν)-0.25 (2)
The unit is ν: Pa · s, and so on.
Where ν is the kinematic viscosity of the oil flowing in the pipe. Substituting Equation (2) into Equation (1) for transformation,
ΔP = (1/2) · 0.3164 ·
(V · d / ν)-0.25・ (L / d) ・ v2
= (1/2) .0.3164.
(L / ν-0.25) ・ (1 / d1.25) ・ Ν1.75 (3)
become.
If the flow rate of oil flowing through the pipe is G,
G = (πd2/ 4) ・ ν ・ ・ ・ ・ (4)
It becomes.
The unit is G: Kg / s, and so on.
[0026]
Substituting equation (4) into equation (3) and further transforming,
ΔP = (1/2) · 0.3164 · (L / ν-0.25) ・
(1 / d1.25) ・ V1.75
= (1/2) · 0.3164 · (L / ν-0.25) ・
(1 / d1.25) ・ (G / (πd2/ 4))1.75
= (1/2) · 0.3164 · (L / ν-0.25・ D1.25)
・ (1 / (π / 4))1.75・ (G1.75/ D3.5) (5)
From equation (5), it can be seen that the oil flow rate G has the following relationship with respect to the pipe length L and the pipe inner diameter d. (Note) ∝ represents proportionality.
G d d4.75 / 1.75・ (1 / L)1 / 1.75... (6)
[0027]
From the following, the
That is, the pipe inner diameter of the first oil return pipe 9 to the third
X: Y = d1 4.75 / 1.75: D2 4.75 / 1.75
The inner diameter d of each of the
Here, the unit is d1: M, d2: M, and so on.
By adopting such a structure, even if the capacities of the plurality of
[0028]
Reference Example 6.
thisReference Example 6Is an example in which, when two refrigerant compressors having different capacities are mounted in parallel, the pipe inner diameters of the oil return pipes are the same, and the pipe lengths thereof are determined.
That is, the
The pipe length of the first oil return pipe 9 to the third
X: Y = (1 / L1)1 / 1.75: (1 / L2)1 / 1.75
The pipe length L of each of the
Here, the unit is L1: M, L2: M, and so on.
By adopting such a structure, even when the capacities of the plurality of
[0029]
Reference Example 7.
thisReference Example 7Is an example in which the pipe inner diameter and the pipe length of each oil return pipe are respectively determined when two refrigerant compressors having different capacities are mounted in parallel.
That is, ΔP1<ΔP2And ΔPThree<ΔPFourIn this range, the pipe length L and the pipe inner diameter d of each of the
From the relationship of equation (6),
X: Y = d1 4.75 / 1.75・ (1 / L1)1 / 1.75
: D2 4.75 / 1.75・ (1 / L2)1 / 1.75
Thus, the pipe length L and the pipe inner diameter d of each of the
By adopting such a structure, even when the capacities of the plurality of
[0030]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION1.
FIG. 5 shows an embodiment of the present invention.1Shows a case where two refrigerant compressors having the same capacity are mounted in parallel.
In the figure, the first
Here, the
Accordingly, the
The first oil return pipe 9 and the second
[0031]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION2.
FIG. 6 shows an embodiment of the present invention.2Shows a case where two refrigerant compressors having the same capacity are mounted in parallel.
In the figure, the embodiment of the invention1The difference from the configuration is that a three-
Here, the
Accordingly, the oil flow path of the three-
[0032]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION3.
FIG. 5 shows an embodiment of the present invention.3Shows a case where two refrigerant compressors (in parentheses) having different capacities are mounted in parallel.
In the figure, the embodiment of the invention3Is an embodiment of the invention1Compared with the third
Accordingly, the
[0033]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION4.
FIG. 6 shows an embodiment of the present invention.4Shows a case where two refrigerant compressors (in parentheses) having different capacities are mounted in parallel.
In the figure, the embodiment of the invention4Is an embodiment of the invention2Compared with the third
Accordingly, the oil flow path of the three-
[0034]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION5.
FIG. 7 shows an embodiment of the present invention.5Shows a case where two refrigerant compressors with different capacities are mounted in parallel.
In the figure, an embodiment of the present invention5Is an embodiment of the invention3Is different from the first
Therefore, when the oil level in the
[0035]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION6.
FIG. 8 shows an embodiment of the present invention.6Shows a case where two refrigerant compressors with different capacities are mounted in parallel.
In the figure, the embodiment of the invention6Is an embodiment of the invention5As compared with the above, the above-described three-
Therefore, when the oil level in the
[0036]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION7.
FIG. 7 shows an embodiment of the present invention.7Shows a case where two refrigerant compressors with different capacities are mounted in parallel. In the figure, an embodiment of the present invention7Is an embodiment of the invention5Is different from the
[0037]
In each of the above-described embodiments, an example in which two systems such as a refrigerant compressor, an oil return pipe, and an intake pipe are provided has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is also applicable when, for example, three or more systems are provided. Needless to say, you can.
[0038]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
In a configuration including a plurality of refrigerant compressors having different capacities in parallel, assuming that the seventh control unit periodically opens and closes each solenoid valve, the periodic timing when each solenoid valve is opened and each Since each solenoid valve is opened according to the earlier of the timing when the oil level detector related to the solenoid valve operates, the oil level can be more reliably ensured regardless of the oil level disturbance inside the gas-liquid separator. Can be returned to each refrigerant compressor.
[0039]
Further, in a configuration including a plurality of refrigerant compressors having different capacities in parallel, the third control unit provides each oil return pipe with an open time corresponding to the capacity ratio of each refrigerant compressor. Since the solenoid valve is opened and closed, the amount of oil corresponding to the compressor capacity ratio can be reliably returned to each refrigerant compressor regardless of the turbulence of the oil level inside the gas-liquid separator.
[0040]
Further, in a configuration in which a plurality of refrigerant compressors having different capacities are provided in parallel, the oil flow path of the three-way valve is set by the fourth control unit so that the communication time according to the capacity ratio of each refrigerant compressor is obtained. Since switching to the oil return pipe is performed, the amount of oil corresponding to the compressor capacity ratio can be reliably returned to each refrigerant compressor regardless of the turbulence of the oil level inside the gas-liquid separator. The apparatus can be simplified as compared with the case of using a solenoid valve.
[0041]
In a configuration in which a plurality of refrigerant compressors having different capacities are provided in parallel, the fifth control unit opens an electromagnetic valve related to the refrigerant compressor when the oil level in the refrigerant compressor falls below a predetermined level. Therefore, the oil can be reliably returned to each refrigerant compressor regardless of the turbulence of the oil level inside the gas-liquid separator, and oil depletion can be prevented.
[0042]
Further, in a configuration in which a plurality of refrigerant compressors having different capacities are provided in parallel, when the oil level in the refrigerant compressor falls below a predetermined level by the sixth control unit, the oil return pipe related to the refrigerant compressor is directed to Since the oil flow is switched by switching the oil flow path of the three-way valve, the oil can be reliably returned to each refrigerant compressor regardless of the turbulence of the oil level inside the gas-liquid separator, and oil depletion can be prevented. Can be prevented.
[0043]
In a configuration in which a plurality of refrigerant compressors having the same capacity are provided in parallel, assuming that the seventh control unit periodically opens and closes each solenoid valve, the periodic timing when each solenoid valve is opened and each Since each solenoid valve is opened according to the earlier of the timing when the oil level detector related to the solenoid valve operates, the oil level can be more reliably ensured regardless of the oil level disturbance inside the gas-liquid separator. Can be returned to each refrigerant compressor.
[0044]
Further, in a configuration in which a plurality of refrigerant compressors having the same capacity are provided in parallel, the first control unit periodically opens the plurality of solenoid valves and sets the opening times of the respective solenoid valves to be the same. Therefore, it is possible to solve the problem that a large amount of oil returns to one refrigerant compressor and oil does not return to another refrigerant compressor, and the oil in the gas-liquid separator is returned to each refrigerant compressor evenly. be able to.
[0045]
And in the structure equipped with the several refrigerant | coolant compressor with the same capacity | capacitance in parallel, the oil flow path of a three-way valve is periodically switched toward each oil return pipe | tube by the 2nd control part, and to each oil return pipe | tube. The communication time of each is equalized, so that the problem that a lot of oil returns to one refrigerant compressor and the oil does not return to another refrigerant compressor can be solved, and the oil in the gas-liquid separator is removed. In addition to being able to return to the respective refrigerant compressors evenly, the apparatus can be simplified as compared with the case of using a solenoid valve.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 of the present inventionReference exampleIt is a refrigerant | coolant piping system diagram which shows the freezing apparatus concerning 1-3.
FIG. 2 of the present inventionReference example4 is a plan view of an orifice according to FIG.
FIG. 3 of the present inventionReference example4 is a configuration diagram showing a state where an orifice is mounted in the oil return pipe according to FIG.
FIG. 4 of the present inventionReference exampleIt is a refrigerant | coolant piping system diagram which shows the freezing apparatus concerning 5-7.
FIG. 5 shows an embodiment of the present invention.1Or embodiment3It is a refrigerant | coolant piping system diagram which shows the freezing apparatus which concerns on.
FIG. 6 shows an embodiment of the present invention.2Or embodiment4It is a refrigerant | coolant piping system diagram which shows the freezing apparatus which concerns on.
FIG. 7 shows an embodiment of the present invention.5Or embodiment7It is a refrigerant | coolant piping system diagram which shows the freezing apparatus which concerns on.
FIG. 8 is an embodiment of the present invention.6It is a refrigerant | coolant piping system diagram which shows the freezing apparatus which concerns on.
FIG. 9 is a refrigerant piping system diagram showing a conventional refrigeration apparatus.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a gas-liquid separator of a conventional refrigeration apparatus.
Claims (8)
Priority Applications (1)
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