JP4045049B2 - 冷凍装置の油戻し機構 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は冷凍装置の油戻し機構に関し、より詳しくは冷凍機油よりも比重の小なる冷媒が用いられる蒸気圧縮式の冷凍装置の油戻し装置に関する。
【0002】
【従来の技術とその問題点】
蒸気圧縮式の冷凍装置においては、蒸発器と圧縮機との間の吸入管に、蒸発器内で気化しきれなかった液冷媒を溜めるアキュムレータを設けたものがあり、液冷媒がそのまま圧縮機に流れ込むことにより生じるいわゆる液バックによって圧縮機が損傷するのを防止している。
【0003】
従来から用いられているアキュムレータには例えば図4に示すような構造のものがあり、アキュムレータは蒸発器と圧縮機間の吸入管30の途中に設けられる。
蒸発器からの冷媒が冷媒入口管31によって缶体32内に導入され、冷媒中のガス冷媒は冷媒出口管33から吸入管を経て圧縮機へ送られるが、冷媒中の液冷媒34は缶体32内に一旦溜まり、缶体内で気化されてから圧縮機へ送られるようになっている。
【0004】
また、液冷媒34の一部は冷媒出口管33のU字状ベンド管部33a側面にあけたオリフィス35から冷媒出口管33内に流入し、圧縮機の吸入圧力で気化されてガス冷媒になり、圧縮機へ戻されるようになっている。
【0005】
ところで、冷媒中には圧縮機潤滑用の冷凍機油が含まれていて、冷媒がアンモニアである場合には、冷凍機油が冷媒たるアンモニアに不溶あるいは溶けにくく、冷凍機油の比重(0.8〜0.9)がアンモニア液の比重(0.6〜0.7)よりも大であるので、冷凍機油34が下層、液冷媒(アンモニア液)36が上層となる2層に分離して缶体内に溜まる。
【0006】
冷凍機油と液冷媒の界面37が前記オリフィス35の位置に達すると、冷凍機油は冷媒とともにオリフィス35から冷媒出口管内に流れ込み、圧縮機へ送られるガス冷媒の流れに乗せられて圧縮機へ戻される。
【0007】
したがって、圧縮機へ戻される冷凍機油の量は前記オリフィス35の径によって決まるのであるが、冷凍機油と冷媒とでは粘度が著しく異なるので、所望量の冷凍機油を圧縮機へ戻すためのオリフィス径の設定が困難である。
【0008】
すなわち、オリフィスの径を大にすると冷媒出口管33内に流れ込む冷媒の量が大となり、冷媒が液冷媒のまま圧縮機へ戻されて圧縮機を損傷するおそれがあり、逆にオリフィスの径を小にすると冷凍機油が圧縮機へ戻りにくくなって、圧縮機が焼け付きを起こすおそれがある。
【0009】
また、上述した問題点はアキュムレータに溜まる冷凍機油についてだけではなく、プレート形や満液形の蒸発器に溜まる冷凍機油についても同様の問題がある。
【0010】
【本発明の目的】
本発明はアキュムレータ内や蒸発器内に溜まる冷凍機油を圧縮機へ良好に戻し得る油戻し機構を提供することを目的としている。
【0011】
【本発明の構成】
上記目的を達成するために、本発明に係る油戻し装置は、冷媒入口管と冷媒出口管を有し、冷凍機油よりも比重の小なる冷媒が用いられる冷凍装置の冷媒と冷凍機油が導入され、液冷媒と冷凍機油とが上下2層に分離して溜められる容器の底部に、液冷媒と冷凍機油との界面の高さの変化に追従して上下動する浮子体を有し、通常は閉ざされているが、前記界面の高さが所定の値を超えると前記浮子体とともに弁体が上昇させられて弁体と弁坐間の隙間が開かれ、前記界面高さが前記所定の高さ以下になると閉ざされる開閉弁と、同開閉弁からの冷凍機油を前記圧縮機または圧縮機の吸入管に送る油戻し管を備え、前記冷媒出口管は容器内において垂直管部に続いてU字状のベンド管部を有し、同ベンド管部の先端が上向きに開口し、同ベンド管部の側面にオリフィスを設け、前記開閉弁は前記液冷媒と冷凍機油との界面がオリフィスよりも低い位置において開かれるように構成したものとしてある。
【0012】
また、前記開閉弁は、弁体を備える弁棒の上部に前記浮子体を設けた弁部材を備え、同弁部材の見かけ比重が前記液冷媒の比重よりも大であり、かつ前記冷凍機油の比重よりも小であるものとしてある。
【0013】
【実施例】
以下、本発明に係る油戻し機構の実施例を添付図1〜3に示す具体例に基づいて詳細に説明する。なお、本実施例においては油戻し機構をアキュムレータに設けた場合の具体例について説明する。
【0014】
アキュムレータ1は、液冷媒を溜める容器たる缶体2と、外端が冷凍装置の蒸発器3と圧縮機4間の吸入管5の途中に接続される冷媒入口管6および同出口管7を備え、冷媒入口管6と同出口管7の各内端は缶体2の頂部壁を貫通して缶体内に導入され、冷媒入口管6は缶体2内において下向きに開口し、冷媒出口管7は垂直管部7aに続いてU字状のベンド管部7bを有し、同ベンド管部の先端が上向きに開口していて、ベンド管部7bの最底部側面にはオリフィス8があけられている。
【0015】
しかして、缶体2の底部には本発明に係る油戻し機構9を設けてあって、この油戻し機構は、通常は閉ざされているが、缶体2内の冷凍機油の量が所定量を超えると開かれる開閉弁10と、同開閉弁に一端が接続され、他端が冷凍装置の圧縮機または圧縮機の吸入管の途中に接続された油戻し管11とを備えている。
【0016】
前記開閉弁10は例えば図2に拡大して示すように、浮子体12と、同浮子体の下部に上端が固定された弁棒13と、同弁棒に取り付けられた弁体14とよりなる弁部材15を備え、また、前記弁体14を受ける弁坐16および前記弁棒13を上下に摺動可能に支持するガイド17を備えていて、弁棒13はその下端に形成された拡径部13aにより抜け止めされている。
【0017】
前記浮子体12は例えば鉄やステンレス製の薄肉の中空球体で構成してあって、前記弁部材15全体の見かけ比重が冷凍機油18と液冷媒(アンモニア液)19の各比重の間となるようにしてあり、冷凍機油と液冷媒の界面20の上下の変化に伴って弁部材15が上下に変位するようになっている。
【0018】
具体的には、冷凍機油18の比重が0.8〜0.9であり、液冷媒19たるアンモニア液の比重が0.6〜0.7であるので、弁部材15全体の比重を0.7〜0.8とする。
【0019】
また、前記開閉弁10は、前記冷凍機油18と液冷媒19の界面20がオリフィス8よりも低い位置で開かれるよう、浮子体12と弁体14との上下方向の間隔を設定し、冷凍機油18がオリフィス8から冷媒出口管7内に流入しないようにする。
【0020】
次ぎに、上述のように構成した油戻し機構9を備えるアキュムレータ1の作用を説明する。
圧縮機4から凝縮器21、膨張弁22および蒸発器3を経た冷媒は冷媒入口管6からアキュムレータ1の缶体2内に入り、ガス冷媒は冷媒出口管7の開口端から同出口管内に入り、吸入管5によって圧縮機4へ戻される。
【0021】
また、冷媒中の液冷媒および冷凍機油は缶体2内に溜まり、液冷媒19と冷凍機油18は比重の違いによって、液冷媒19が上層、冷凍機油18が下層となる2層に分離して溜まる。
【0022】
液冷媒および冷凍機油が溜まると、上層の液冷媒19が冷媒出口管7の前記オリフィス8から冷媒出口管7内に流入し、圧縮機の吸入圧力で気化してガス冷媒となり、圧縮機4へ戻される。
【0023】
また、缶体2内に冷凍機油18が溜まると、冷凍機油18と液冷媒19の界面20が上昇して開閉弁10の弁部材15も上昇し、弁体14と弁坐16との間に隙間が生じてこの隙間から缶体内の下層に溜っている冷凍機油18が油戻し管11内に流れ込み、圧縮機4の吸入管5の途中に送り込まれ、吸入管内を流れるガス冷媒とともに圧縮機4へ戻される。
【0024】
冷凍機油18が油戻し管11から流出すると、前記界面20が下がり、したがって開閉弁10の弁部材15も界面20とともに下降し、弁体14と弁坐16間の隙間が塞がれて冷凍機油が流出しなくなる。
【0025】
なお、上述した実施例では油戻し管の出口側端部を圧縮機の吸入管の途中に接続してあるが、圧縮機の給油口に接続する場合もある。
【0026】
また、上述した実施例では油戻し機構を備えるアキュムレータについて説明したが、プレート形や満液形の蒸発器の容器底部に本発明の油戻し機構を適用する場合もあり、油分離器に適用する場合もある。
【0027】
【発明の効果】
本発明に係る油戻し機構によれば、冷媒中に含まれる冷凍機油を液冷媒から確実に分離でき、分離した冷凍機油を圧縮機へ良好に戻すことができて圧縮機の焼け付きを防止することができる。
【0028】
また、液冷媒を確実に分離することができるので、本発明の油戻し機構を備えるアキュムレータでは液バックを確実に防止でき、液バックによる圧縮機の損傷を防止することができる。
【0029】
さらに、本発明の油戻し機構は浮子体により開閉される開閉弁を用いた簡単な構造であり、メンテナンスが容易であり、しかも装置コストが安く済むというメリットもある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る油戻し機構を備えるアキュムレータの実施例を示す縦断面図。
【図2】油戻し機構の拡大縦断面図。
【図3】図1のアキュムレータを備える冷凍装置の一例を示す構成図。
【図4】従来のアキュムレータの一例を示す縦断面図。
【符号の説明】
1 アキュムレータ 2 缶体
3 蒸発器 4 圧縮機
5 吸入管 6 冷媒入口管
7 冷媒出口管 8 オリフィス
9 油戻し機構 10 開閉弁
11 油戻し管 12 浮子体
13 弁棒 14 弁体
15 弁部材 16 弁坐
17 ガイド 18 冷凍機油
19 液冷媒 20 界面
21 凝縮器 22 膨張弁
Claims (2)
- 冷媒入口管と冷媒出口管を有し、冷凍機油よりも比重の小なる冷媒が用いられる冷凍装置の冷媒と冷凍機油が導入され、液冷媒と冷凍機油とが上下2層に分離して溜められる容器の底部に、液冷媒と冷凍機油との界面の高さの変化に追従して上下動する浮子体を有し、通常は閉ざされているが、前記界面の高さが所定の値を超えると前記浮子体とともに弁体が上昇させられて弁体と弁坐間の隙間が開かれ、前記界面高さが前記所定の高さ以下になると閉ざされる開閉弁と、同開閉弁からの冷凍機油を前記圧縮機または圧縮機の吸入管に送る油戻し管を備え、前記冷媒出口管は容器内において垂直管部に続いてU字状のベンド管部を有し、同ベンド管部の先端が上向きに開口し、同ベンド管部の側面にオリフィスを設け、前記開閉弁は前記液冷媒と冷凍機油との界面がオリフィスよりも低い位置において開かれるように構成してなる冷凍装置の油戻し機構。
- 前記開閉弁は、弁体を備える弁棒の上部に前記浮子体を設けた弁部材を備え、同弁部材の見かけ比重が前記液冷媒の比重よりも大であり、かつ前記冷凍機油の比重よりも小である請求項1に記載の冷凍装置の油戻し機構。
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