JP7407026B2

JP7407026B2 - 遠心式冷凍機に使用される油タンク、および遠心式冷凍機

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Publication number: JP7407026B2
Application number: JP2020040183A
Authority: JP
Inventors: 宏幸山田; 卓寛仙田; 勝祥于; 景富李; 冰王
Original assignee: Ebara Refrigeration Equipment and Systems Co Ltd
Current assignee: Ebara Refrigeration Equipment and Systems Co Ltd
Priority date: 2019-04-26
Filing date: 2020-03-09
Publication date: 2023-12-28
Anticipated expiration: 2040-03-09
Also published as: JP2020183860A; CN111854231A

Description

本発明は、遠心式冷凍機に使用される油タンクに関し、特に圧縮機の軸受やギヤ等の摺動部に供給される潤滑油を貯留する油タンクに関する。また、本発明は、そのような油タンクを備えた遠心式冷凍機に関する。

遠心式冷凍機では、圧縮機の軸受やギヤ等の摺動部を潤滑させるために、潤滑油が使用される。潤滑油は、油タンクから摺動部に油ポンプで送られる。摺動部に供給された潤滑油は、油タンクへ戻る。一方、圧縮機内の潤滑油の一部は、冷媒流路内に漏れ、冷媒蒸気に混入する。潤滑油は冷媒蒸気と共に圧縮機から吐出され、凝縮器に入る。さらに、冷媒循環によって、潤滑油は蒸発器に溜まる。そこで、遠心式冷凍機の安定した運転を継続するために、潤滑油と冷媒液との混合流体は、蒸発器から油タンクに回収される。

油タンクは、蒸発器に均圧管で接続されており、油タンクの内圧は、蒸発器とほぼ同じ圧力になる。したがって、圧縮機吐出冷媒蒸気や凝縮器冷媒蒸気を駆動力とするエジェクターで回収された潤滑油と冷媒液の混合流体が油タンクに流入する時、冷媒液の一部が瞬間的に蒸発（フラッシュ）し、冷媒蒸気となる。潤滑油を含む冷媒蒸気の流速は大幅に増大し、油タンク内で混合流体の噴流を形成する。特に蒸発器内を流れる被冷却流体の温度が低く、蒸発器の内圧が低い時は、油タンクでの冷媒フラッシュ蒸発による流速の上昇が大きい。一方、圧縮機の摺動部から油タンクに戻る潤滑油は、冷媒含有量が少ないため、冷媒蒸発による流速増加が小さい。

油タンク内に流入した冷媒は蒸発し、油タンクの冷媒出口に接続された冷媒蒸気配管（均圧管）を通して、蒸発器（或いは圧縮機吸込み管）に送られる。冷媒から分離した潤滑油は、油タンク内に溜まる。油タンク内の潤滑油は、油ポンプによって油供給管を通じて圧縮機の摺動部に供給される。このようにして、潤滑油は油タンクに回収され、圧縮機の摺動部の潤滑に再度使用される。

特開２０１４－１９０６２７号公報

しかしながら、油タンク内に形成される混合流体の噴流は、圧縮機からの潤滑油と衝突し、この潤滑油をミスト状にする。このミスト状の潤滑油は、冷媒蒸気に運ばれて油タンクから排出されてしまい、油タンク内の油量が維持できない。これを回避するためには、油タンクのサイズを大きくする必要があった。また、冷媒蒸気の噴流が油タンク内の油面に衝突し、潤滑油が飛散する。飛散した潤滑油は、冷媒蒸気に運ばれて油タンクから排出されてしまう。さらに、油面が不安定になるため、油ポンプでキャビテーションが発生し、潤滑油の供給にも影響が出る。

そこで、本発明は、冷媒と潤滑油との混合流体の噴流が、圧縮機からの潤滑油に衝突することを防止し、潤滑油の回収率を増やすことができる油タンクを提供する。

一態様では、遠心式冷凍機に使用される圧縮機の摺動部を潤滑する潤滑油を貯留するための油タンクであって、潤滑油を内部に貯留するための貯留容器と、前記摺動部に供給された潤滑油を前記貯留容器内に戻すための油入口と、冷媒液と潤滑油との混合流体を前記貯留容器内に導入するための混合流体入口と、前記貯留容器内の冷媒蒸気を放出するための冷媒出口と、前記油入口から前記貯留容器内に流入した前記潤滑油と、前記混合流体入口から前記貯留容器内に流入した前記混合流体との衝突を防止する構造体を備えている油タンクが提供される。

本発明によれば、貯留容器内での潤滑油と混合流体との衝突が防止される。よって、衝突による潤滑油のミスト化が回避され、ミスト化した潤滑油が冷媒蒸気とともに油タンクから流出してしまうことを防止することができる。結果として、潤滑油の回収率が向上する。さらに、潤滑油のミスト化が回避できるので、油タンクのサイズを小さくできる。

一態様では、前記構造体は、前記貯留容器内に配置されたバッフル板であり、前記バッフル板の少なくとも一部は、前記油入口と前記混合流体入口との間に配置されている。
本発明によれば、貯留容器内での潤滑油と混合流体との衝突は、バッフル板によって回避される。

一態様では、前記バッフル板は、略水平に配置された第１壁と、前記第１壁から上方に延びる第２壁を備えており、前記混合流体入口は、前記第１壁の上面に向けて前記混合流体を流入させるように配置されており、前記第２壁は、前記冷媒出口と前記混合流体入口との間に位置している。
一態様では、前記油入口は、前記第１壁の下面を向いて配置されている。
一態様では、前記バッフル板は、前記第１壁から上方に延びる第３壁をさらに備えており、前記混合流体入口は、前記第２壁と前記第３壁との間に位置しており、前記第３壁は、前記混合流体入口と前記油入口との間に位置しており、前記油入口は、前記第３壁の外面を向いて配置されている。

混合流体が貯留容器内に流入するとき、混合流体に含まれる冷媒液が瞬間的に蒸発（フラッシュ）し、高速の混合流体を形成する。本発明によれば、流速が高い混合流体は第１壁に衝突し、貯留容器内の油面には衝突しない。したがって、潤滑油の飛散が抑制され、油面が安定し、潤滑油を圧縮機の摺動部に安定して供給することができる。また、本発明によれば、混合流体は第１壁に衝突したときに、混合流体に含まれる潤滑油が第１壁に付着し、潤滑油が冷媒から分離される。さらに、混合流体は、第１壁に衝突したときに、その進行方向が変えられ、貯留容器の内面に衝突する。混合流体に含まれる潤滑油は貯留容器の内面に付着し、潤滑油が冷媒から分離される。このように、混合流体に含まれる潤滑油は２段階で冷媒から分離されるので、潤滑油の回収率が向上する。

一態様では、前記混合流体入口は、前記貯留容器の一方の側壁に配置され、前記油入口は、前記貯留容器の反対側の側壁に配置されている。
本発明によれば、混合流体入口と油入口が離れているので、潤滑油は冷媒蒸気の流速が低い領域に導入される。したがって、潤滑油は冷媒蒸気によって撹拌されにくく、潤滑油のミスト化が防止される。結果として、潤滑油の回収率が向上する。

一態様では、前記混合流体入口および前記油入口は、前記冷媒出口を向いており、前記混合流体入口は、前記油入口と前記冷媒出口との間に位置している。
本発明によれば、貯留容器内の冷媒蒸気の流れ方向において、混合流体入口は下流側に位置し、油入口は上流側に位置する。このような配置では、潤滑油は冷媒蒸気の流速が低い領域に導入される。したがって、潤滑油は冷媒蒸気によって撹拌されにくく、潤滑油のミスト化が防止される。結果として、潤滑油の回収率が向上する。

一態様では、前記バッフル板は、略水平に配置された第１壁と、前記第１壁から上方に延びる第２壁を備えており、前記混合流体入口は、前記第１壁の上方に位置しており、かつ前記第２壁に向けて前記混合流体を流入させるように配置されており、前記第２壁は、前記冷媒出口と前記混合流体入口との間に位置している。
混合流体が貯留容器内に流入するとき、混合流体に含まれる冷媒液が瞬間的に蒸発（フラッシュ）し、高速の混合流体を形成する。本発明によれば、流速が高い混合流体は第２壁に衝突し、第１壁は混合流体が貯留容器内の油面に衝突することを防止する。したがって、潤滑油の飛散が抑制され、油面が安定し、潤滑油を圧縮機の摺動部に安定して供給することができる。また、本発明によれば、混合流体は第２壁に衝突したときに、混合流体に含まれる潤滑油が第２壁に付着し、潤滑油が冷媒から分離される。さらに、混合流体は、第２壁に衝突したときに、その進行方向が変えられ、貯留容器の内面に衝突する。混合流体に含まれる潤滑油は貯留容器の内面に付着し、潤滑油が冷媒から分離される。このように、混合流体に含まれる潤滑油は２段階で冷媒から分離されるので、潤滑油の回収率が向上する。

一態様では、前記油入口は、前記第１壁の下方に配置されている。
本発明によれば、潤滑油と流速が高い混合流体との衝突が第１壁によって防止される。
一態様では、前記油タンクは、前記冷媒出口を構成する配管内に配置されたデミスタをさらに備えている。
本発明によれば、デミスタは、冷媒蒸気に含まれるミスト状の潤滑油を捕捉し、潤滑油を冷媒蒸気から分離することができる。結果として、潤滑油の回収率を向上することができる。

一態様では、冷媒液を蒸発させて冷媒蒸気を生成する蒸発器と、前記冷媒蒸気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮された冷媒蒸気を凝縮させて前記冷媒液を生成する凝縮器と、前記圧縮機の摺動部を潤滑する潤滑油を貯留するための上記油タンクを備えている、遠心式冷凍機が提供される。
一態様では、前記油タンクの混合流体入口は、前記蒸発器から延びる混合流体回収ラインに接続されている。
一態様では、前記油タンクの混合流体入口は、前記圧縮機の油溜まり部から延びる油回収ラインに接続されている。

遠心式冷凍機の一実施形態を示す模式図である。油タンクの一実施形態を示す断面図である。図２に示すＡ－Ａ線断面図である。バッフル板の斜視図である。油タンクの他の実施形態を示す断面図である。油タンクのさらに他の実施形態を示す断面図である。油タンクのさらに他の実施形態を示す断面図である。図７に示すＢ－Ｂ線断面図である。油タンクのさらに他の実施形態を示す断面図である。油タンクのさらに他の実施形態を示す断面図である。油タンクのさらに他の実施形態を示す断面図である。遠心式冷凍機の他の実施形態を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、遠心式冷凍機の一実施形態を示す模式図である。図１に示すように、遠心式冷凍機は、冷媒液を蒸発させて冷媒蒸気を生成する蒸発器２と、冷媒蒸気を圧縮する圧縮機１と、圧縮された冷媒蒸気を凝縮させて冷媒液を生成する凝縮器３を備えている。圧縮機１の吸込口は、冷媒配管４Ａによって蒸発器２に連結されている。圧縮機１の排出口は、冷媒配管４Ｂによって凝縮器３に連結されている。

遠心式冷凍機は、凝縮器３と蒸発器２との間に配置されたエコノマイザ９をさらに備えている。凝縮器３は冷媒配管４Ｃによってエコノマイザ９に連結され、エコノマイザ９は冷媒配管４Ｄによって蒸発器２に連結されている。さらに、エコノマイザ９は、冷媒配管４Ｅによって圧縮機１に連結されている。エコノマイザ９は、凝縮器３と蒸発器２との間に配置された中間冷却器である。凝縮器３からエコノマイザ９に延びる冷媒配管４Ｃには膨張弁２１が取り付けられ、エコノマイザ９から蒸発器２に延びる冷媒配管４Ｄには膨張弁２２が取り付けられている。膨張弁２１，２２は、その開度が調整可能に構成されており、例えば開度可変な電動弁から構成されている。

蒸発器２は、被冷却流体（例えば冷水）から熱を奪って冷媒液が蒸発して冷凍効果を発揮する。圧縮機１は、蒸発器２で蒸発した冷媒蒸気を圧縮して高圧の冷媒蒸気を生成し、凝縮器３は、高圧の冷媒蒸気を冷却流体（例えば冷却水）で冷却して凝縮させることで、冷媒液を生成する。冷媒液は、膨張弁２１を通過することによって減圧される。減圧された冷媒液中に存在する冷媒蒸気はエコノマイザ９によって分離され、圧縮機１の一段目羽根車１１と二段目羽根車１２との間に設けた中間吸込口１７に送られる。エコノマイザ９を通過した冷媒液は、膨張弁２２を通過することによって減圧され、さらに冷媒配管４Ｄを通って蒸発器２に送られる。このように、遠心式冷凍機は、冷媒を封入したクローズドシステムとして構成される。エコノマイザ９は省略される場合もある。

本実施形態では、圧縮機１は、多段遠心式圧縮機１から構成されている。より具体的には、圧縮機１は二段遠心式圧縮機１からなり、一段目羽根車１１と、二段目羽根車１２と、これらの羽根車１１，１２を回転させる電動機１３とを備えている。圧縮機１は、羽根車１１，１２を電動機１３に連結するギヤ１８と、羽根車１１，１２が固定された回転軸を回転可能に支持する軸受１９と、電動機１３の軸を支持する軸受２３と、ギヤ１８および軸受１９を少なくとも含む摺動部が収容されたギヤケーシング２０をさらに備えている。

圧縮機１の吸込口には、冷媒蒸気の羽根車１１，１２への吸込流量を調整するガイドベーン１６が配置されている。ガイドベーン１６は一段目羽根車１１の吸込側に位置している。ガイドベーン１６は放射状に配置されており、各ガイドベーン１６が自身の軸心を中心として互いに同期して所定の角度だけ回転することにより、ガイドベーン１６の開度が変更される。蒸発器２から送られた冷媒蒸気は、ガイドベーン１６を通過し、その後、回転する羽根車１１，１２によって順次昇圧される。昇圧された冷媒蒸気は、冷媒配管４Ｂを通って凝縮器３に送られる。

遠心式冷凍機は、圧縮機１の摺動部を潤滑するための潤滑油を貯留する油タンク３０と、潤滑油を油タンク３０から圧縮機１に送るための油ポンプ３２を備えている。油ポンプ３２は油タンク３０に接続されている。油タンク３０は、油供給ライン３５および油戻りライン３６によって圧縮機１に連結されている。より具体的には、油供給ライン３５の一端はギヤケーシング２０に接続されており、油供給ライン３５の他端は油ポンプ３２に接続されている。油戻りライン３６の一端はギヤケーシング２０の下部に接続されており、油戻りライン３６の他端は油タンク３０に接続されている。

油ポンプ３２が作動すると、潤滑油は、油タンク３０から油供給ライン３５を通ってギヤケーシング２０内に供給される。潤滑油は、ギヤケーシング２０内のギヤ１８および軸受１９，２３などの摺動部に供給され、これら摺動部を潤滑する。摺動部を潤滑した潤滑油は、摺動部から自重により落下して、ギヤケーシング２０内に溜まる。ギヤケーシング２０内の潤滑油は、油戻りライン３６を通って油タンク３０内に流れる。油タンク３０内の潤滑油は、油ポンプ３２によって油供給ライン３５を通ってギヤケーシング２０に送られ、摺動部の潤滑に再度供される。このように、潤滑油は、油供給ライン３５および油戻りライン３６を通って油タンク３０とギヤケーシング２０との間を循環する。

圧縮機１内の潤滑油の一部は、冷媒流路内に漏れ、冷媒蒸気に混入する。潤滑油は冷媒蒸気と共に圧縮機１から吐出され、凝縮器３に入る。さらに、冷媒循環によって、潤滑油は蒸発器２に溜まる。蒸発器２内の潤滑油は冷媒液と混ざり、潤滑油と冷媒液の混合流体になる。遠心式冷凍機の安定した運転を継続するために、潤滑油と冷媒液との混合流体は、蒸発器２から混合流体回収ライン３８を通って油タンク３０に回収される。混合流体回収ライン３８の一端は蒸発器２に接続され、混合流体回収ライン３８の他端は油タンク３０に接続されている。

蒸発器２内の潤滑油が比較的多く存在する場所から、潤滑油と冷媒液の混合流体が回収される。混合流体の回収の駆動源には、冷媒蒸気を作動流体に利用したエジェクター４０が用いられる。混合流体回収ライン３８は、エジェクター４０を経由して油タンク３０に延びている。作動流体ライン４３は冷媒配管４Ｂから分岐して、エジェクター４０に接続されている。圧縮機１から凝縮器３に流れる冷媒蒸気の一部は、冷媒配管４Ｂから作動流体ライン４３を通ってエジェクター４０に注入され、エジェクター４０の作動流体として作用する。エジェクター４０は、潤滑油と冷媒液の混合流体を蒸発器２から吸い込み、その混合流体を油タンク３０に移送する。

混合流体に含まれる冷媒は、油タンク３０内で冷媒蒸気の状態で潤滑油から分離される。潤滑油は、油タンク３０内に溜まり、一方で冷媒蒸気は、冷媒戻りライン４７を通って蒸発器２に戻される。冷媒戻りライン４７の一端は油タンク３０に接続され、冷媒戻りライン４７の他端は蒸発器２に接続されている。

図２は、油タンク３０の一実施形態を示す断面図であり、図３は、図２に示すＡ－Ａ線断面図である。油タンク３０は、潤滑油を内部に貯留するための貯留容器５１と、圧縮機１の摺動部に供給された潤滑油を貯留容器５１内に戻すための油入口５４と、冷媒液と潤滑油との混合流体を貯留容器５１内に導入するための混合流体入口５６と、貯留容器５１内の冷媒蒸気を放出するための冷媒出口５８を備えている。油入口５４は、図１に示す油戻りライン３６に接続されている。混合流体入口５６は、図１に示す混合流体回収ライン３８に接続されている。冷媒出口５８は、図１に示す冷媒戻りライン４７に接続されている。

油タンク３０は、油入口５４から貯留容器５１内に流入した潤滑油と、混合流体入口５６から貯留容器５１内に流入した混合流体との衝突を防止する構造体としてのバッフル板６０を備えている。バッフル板６０は、貯留容器５１内に配置されている。バッフル板６０の少なくとも一部は、油入口５４と混合流体入口５６との間に配置されている。バッフル板６０は、貯留容器５１の上壁５１ａに接続されており、油入口５４は、貯留容器５１の側壁５１ｂに固定されている。混合流体入口５６は、貯留容器５１の上壁５１ａに固定され、かつバッフル板６０の上方に配置されている。油ポンプ３２は、側壁５１ｂに固定されている。一実施形態では、油ポンプ３２は、貯留容器５１の反対側の側壁である側壁５１ｃに固定されてもよい。

図４は、バッフル板６０の斜視図である。バッフル板６０は、略水平に配置された第１壁６０ａと、第１壁６０ａから上方に延びる第２壁６０ｂおよび第３壁６０ｃを備えている。第２壁６０ｂおよび第３壁６０ｃは、互いに平行に配置されている。混合流体入口５６は、第１壁６０ａの上方に位置しており、第１壁６０ａの上面に向けて混合流体を流入させるように配置されている。混合流体入口５６は、第２壁６０ｂと第３壁６０ｃとの間に位置しており、第３壁６０ｃは、混合流体入口５６と油入口５４との間に位置しており、油入口５４は、第３壁６０ｃの外面を向いて配置されている。

図２に示すように、第２壁６０ｂおよび第３壁６０ｃの上端は、貯留容器５１の上壁５１ａに接続されており、第２壁６０ｂおよび第３壁６０ｃの下端は、第１壁６０ａの両側の縁にそれぞれ接続されている。第２壁６０ｂは、冷媒出口５８と混合流体入口５６との間に位置している。第３壁６０ｃと、貯留容器５１の側壁５１ｂとの間には隙間が形成されている。

図１に示すように、油タンク３０は、蒸発器２に冷媒戻りライン（均圧管）４７で接続されているので、油タンク３０の内圧は、蒸発器２とほぼ同じ圧力になる。圧縮機１のギヤケーシング２０から戻された潤滑油は、油入口５４から貯留容器５１内に流れ込む。この潤滑油は、冷媒をほとんど含まないため、潤滑油が貯留容器５１内に流入したときに少量の冷媒液のみが蒸発し、実質的に噴流を形成しない。

一方、混合流体が混合流体入口５６から貯留容器５１内に流入するとき、混合流体に含まれる冷媒液が瞬間的に蒸発（フラッシュ）し、高速の混合流体を形成する。本実施形態によれば、バッフル板６０の第３壁６０ｃは、油入口５４と混合流体入口５６との間に配置されている。したがって、貯留容器５１内での潤滑油と混合流体との衝突は、バッフル板６０によって回避される。よって、衝突による潤滑油のミスト化が回避され、ミスト化した潤滑油が冷媒蒸気とともに油タンク３０から流出してしまうことを防止することができる。結果として、潤滑油の回収率が向上する。潤滑油のミスト化が回避できるので、油タンク３０のサイズを小さくできる。

また、本実施形態によれば、混合流体入口５６は、第１壁６０ａを向いて配置されているので、流速が高い混合流体は第１壁６０ａに衝突し、貯留容器５１内の油面には衝突しない。したがって、潤滑油の飛散が抑制され、油面が安定し、潤滑油を圧縮機１の摺動部に安定して供給することができる。

さらに、図３に示すように、混合流体は第１壁６０ａに衝突したときに、混合流体に含まれる潤滑油が第１壁６０ａに付着し、潤滑油が冷媒から分離される。潤滑油は、第１壁６０ａ上を流れ、貯留容器５１内に落下する。混合流体は、第１壁６０ａに衝突したときに、その進行方向が変えられ、貯留容器５１の内面に衝突する。混合流体に含まれる潤滑油は貯留容器５１の内面に付着し、潤滑油が冷媒から分離される。このように、混合流体に含まれる潤滑油は２段階で冷媒から分離されるので、潤滑油の回収率が向上する。

図２に示すように、冷媒出口５８を構成する配管５８ａ内にはデミスタ６５が配置されている。デミスタ６５は、冷媒蒸気に含まれるミスト状の潤滑油を捕捉し、潤滑油を冷媒蒸気から分離することができる。結果として、潤滑油の回収率を向上することができる。

図５は、油タンク３０の他の実施形態を示す断面図である。特に説明しない本実施形態の詳細は、図２乃至図４を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、油入口５４は、第１壁６０ａの下方に配置されており、かつ第１壁６０ａの下面を向いて配置されている。バッフル板６０の第１壁６０ａは、油入口５４と混合流体入口５６との間に配置されている。したがって、貯留容器５１内での潤滑油と混合流体との衝突は、バッフル板６０の第１壁６０ａによって回避される。

図６は、油タンク３０のさらに他の実施形態を示す断面図である。特に説明しない本実施形態の詳細は、図２乃至図４を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、油入口５４は、第１壁６０ａの下方に配置されており、かつ第１壁６０ａと平行に延びている。バッフル板６０の第１壁６０ａは、油入口５４と混合流体入口５６との間に配置されている。したがって、貯留容器５１内での潤滑油と混合流体との衝突は、バッフル板６０の第１壁６０ａによって回避される。

図７は、油タンク３０のさらに他の実施形態を示す断面図であり、図８は、図７に示すＢ－Ｂ線断面図である。特に説明しない本実施形態の詳細は、図２乃至図４を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、混合流体入口５６は、第３壁６０ｃに固定されており、かつ第２壁６０ｂの内面に向けて混合流体を流入させるように配置されている。混合流体入口５６は、貯留容器５１の側壁５１ｂを貫通して延びている。混合流体入口５６の先端は、第１壁６０ａの上方に位置しており、かつ第３壁６０ｃに接続されている。混合流体入口５６は、第２壁６０ｂの内面を向いている。

本実施形態によれば、流速が高い混合流体は第２壁６０ｂの内面に衝突し、第１壁６０ａは混合流体が貯留容器５１内の油面に衝突することを防止する。したがって、潤滑油の飛散が抑制され、油面が安定し、潤滑油を圧縮機１の摺動部に安定して供給することができる。また、図８に示すように、混合流体は、第２壁６０ｂに衝突したときに、混合流体に含まれる潤滑油が第２壁６０ｂに付着し、潤滑油が冷媒から分離される。潤滑油は、第２壁６０ｂ上を下方に流れ、さらに第１壁６０ａ上を流れ、貯留容器５１内に落下する。混合流体は、第２壁６０ｂに衝突したときに、その進行方向が変えられ、貯留容器５１の内面に衝突する。混合流体に含まれる潤滑油は貯留容器５１の内面に付着し、潤滑油が冷媒から分離される。このように、混合流体に含まれる潤滑油は２段階で冷媒から分離されるので、潤滑油の回収率が向上する。

図７に示す実施形態では、混合流体入口５６および油入口５４の両方は、冷媒出口５８を向いており、混合流体入口５６は、油入口５４と冷媒出口５８との間に位置している。貯留容器５１内の冷媒蒸気の流れ方向において、混合流体入口５６は下流側に位置し、油入口５４は上流側に位置する。このような配置では、潤滑油は冷媒蒸気の流速が低い領域に導入される。したがって、潤滑油は冷媒蒸気によって撹拌されにくく、潤滑油のミスト化が防止される。結果として、潤滑油の回収率が向上する。

図９は、油タンク３０のさらに他の実施形態を示す断面図である。特に説明しない本実施形態の詳細は、図７および図８を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、バッフル板６０は、第１壁６０ａおよび第２壁６０ｂを有しているが、第３壁６０ｃを有していない。第１壁６０ａは、貯留容器５１の側壁５１ｂに固定されている。第２壁６０ｂは、貯留容器５１の上壁５１ａから離れているが、上壁５１ａに固定されてもよい。

混合流体入口５６および油入口５４は、貯留容器５１の側壁５１ｂに固定されている。混合流体入口５６は、第２壁６０ｂの内面を向いている。油入口５４は、第１壁６０ａの下方に配置されており、かつ第１壁６０ａと平行に延びている。一実施形態では、図５に示す実施形態と同じように、油入口５４は、第１壁６０ａの下面を向いて配置されてもよい。

図９に示す実施形態によれば、図７および図８を参照して説明した実施形態と同じ効果が得られる。加えて、バッフル板６０の第１壁６０ａは、油入口５４と混合流体入口５６との間に配置されている。したがって、貯留容器５１内での潤滑油と混合流体との衝突は、バッフル板６０の第１壁６０ａによって回避される。

図１０は、油タンク３０のさらに他の実施形態を示す断面図である。特に説明しない本実施形態の詳細は、図９を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、混合流体入口５６は、貯留容器５１の一方の側壁５１ｂに配置され、油入口５４は、貯留容器５１の反対側の側壁５１ｃに配置されている。すなわち、混合流体入口５６および油入口５４は、貯留容器５１の両側に配置されている。

バッフル板６０の第１壁６０ａは貯留容器５１の側壁５１ｂに固定され、バッフル板６０の第２壁６０ｂは貯留容器５１の上壁５１ａから離れている。一実施形態では、第２壁６０ｂは、貯留容器５１の上壁５１ａに固定されてもよい。さらに、図１１に示すように、一実施形態では、バッフル板６０の第１壁６０ａは貯留容器５１の側壁５１ｂから離れ、バッフル板６０の第２壁６０ｂは貯留容器５１の上壁５１ａに固定されてもよい。

本実施形態によれば、混合流体入口５６と油入口５４が離れているので、潤滑油は冷媒蒸気の流速が低い領域に導入される。したがって、潤滑油は冷媒蒸気によって撹拌されにくく、潤滑油のミスト化が防止される。結果として、潤滑油の回収率が向上する。

上述した各実施形態に係る油タンク３０は、圧縮機１の外部に配置された外置き型の油タンクであるが、上述した構成と機能は全て、圧縮機１の内部に配置された内蔵型の油タンクにも適用でき、同じ効果が発揮できる。

さらに、上述した各実施形態に係る油タンク３０は、図１２に示す遠心式冷凍機の他の実施形態にも適用することができる。図１２に示す実施形態では、上述した混合流体回収ライン３８に加えて、油回収ライン７０が設けられている。油回収ライン７０は、圧縮機１からエジェクター７３を経由して油タンク３０まで延びている。より具体的には、油回収ライン７０の一端は圧縮機１の油溜まり部７２に接続され、油回収ライン７０の他端は油タンク３０の混合流体入口５６（図２等参照）に接続されている。油溜まり部７２は、圧縮機１の吸込口と、圧縮機１の一段目羽根車１１との間に位置している。蒸発器２から圧縮機１に移送される冷媒蒸気には、潤滑油が僅かながら混入している。圧縮機１内に流入した潤滑油は、油溜まり部７２に溜まり、油回収ライン７０を通じて油タンク３０に送られる。作動流体ライン７５は冷媒配管４Ｂから分岐して、エジェクター７３に接続されている。圧縮機１から凝縮器３に流れる冷媒蒸気の一部は、冷媒配管４Ｂから作動流体ライン７５を通ってエジェクター７３に注入され、エジェクター７３の作動流体として作用する。エジェクター７３は、油溜まり部７２に溜まった潤滑油を吸い込み、その潤滑油を油タンク３０に移送する。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

１圧縮機
２蒸発器
３凝縮器
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ冷媒配管
９エコノマイザ
１１一段目羽根車
１２二段目羽根車
１３電動機
１６ガイドベーン
１７中間吸込口
１８ギヤ
１９軸受
２０ギヤケーシング
２１，２２膨張弁
２３軸受
３０油タンク
３２油ポンプ
３５油供給ライン
３６油戻りライン
３８混合流体回収ライン
４０エジェクター
４３作動流体ライン
４７冷媒戻りライン
５１貯留容器
５４油入口
５６混合流体入口
５８冷媒出口
６０バッフル板
６０ａ第１壁
６０ｂ第２壁
６０ｃ第３壁
６５デミスタ
７０油回収ライン
７２油溜まり部

Claims

遠心式冷凍機に使用される圧縮機の摺動部を潤滑する潤滑油を貯留するための油タンクであって、
潤滑油を内部に貯留するための貯留容器と、
前記摺動部に供給された潤滑油を前記貯留容器内に戻すための油入口と、
冷媒液と潤滑油との混合流体を前記貯留容器内に導入するための混合流体入口と、
前記貯留容器内の冷媒蒸気を放出するための冷媒出口と、
前記油入口から前記貯留容器内に流入した前記潤滑油と、前記混合流体入口から前記貯留容器内に流入した前記混合流体との衝突を防止する構造体を備えており、
前記構造体は、前記貯留容器内に配置されたバッフル板であり、
前記バッフル板の少なくとも一部は、前記油入口と前記混合流体入口との間に配置されており、
前記バッフル板は、略水平に配置された第１壁と、前記第１壁から上方に延びる第２壁を備えており、
前記混合流体入口は、前記第１壁の上面に向けて前記混合流体を流入させるように配置されており、
前記第２壁は、前記冷媒出口と前記混合流体入口との間に位置しており、
前記油入口は、前記第１壁の下面を向いて配置されている、油タンク。
遠心式冷凍機に使用される圧縮機の摺動部を潤滑する潤滑油を貯留するための油タンクであって、
潤滑油を内部に貯留するための貯留容器と、
前記摺動部に供給された潤滑油を前記貯留容器内に戻すための油入口と、
冷媒液と潤滑油との混合流体を前記貯留容器内に導入するための混合流体入口と、
前記貯留容器内の冷媒蒸気を放出するための冷媒出口と、
前記油入口から前記貯留容器内に流入した前記潤滑油と、前記混合流体入口から前記貯留容器内に流入した前記混合流体との衝突を防止する構造体を備えており、
前記構造体は、前記貯留容器内に配置されたバッフル板であり、
前記バッフル板の少なくとも一部は、前記油入口と前記混合流体入口との間に配置されており、
前記バッフル板は、略水平に配置された第１壁と、前記第１壁から上方に延びる第２壁を備えており、
前記混合流体入口は、前記第１壁の上面に向けて前記混合流体を流入させるように配置されており、
前記第２壁は、前記冷媒出口と前記混合流体入口との間に位置しており、
前記バッフル板は、前記第１壁から上方に延びる第３壁をさらに備えており、
前記混合流体入口は、前記第２壁と前記第３壁との間に位置しており、
前記第３壁は、前記混合流体入口と前記油入口との間に位置しており、
前記油入口は、前記第３壁の外面を向いて配置されている、油タンク。
遠心式冷凍機に使用される圧縮機の摺動部を潤滑する潤滑油を貯留するための油タンクであって、
潤滑油を内部に貯留するための貯留容器と、
前記摺動部に供給された潤滑油を前記貯留容器内に戻すための油入口と、
冷媒液と潤滑油との混合流体を前記貯留容器内に導入するための混合流体入口と、
前記貯留容器内の冷媒蒸気を放出するための冷媒出口と、
前記油入口から前記貯留容器内に流入した前記潤滑油と、前記混合流体入口から前記貯留容器内に流入した前記混合流体との衝突を防止する構造体を備えており、
前記構造体は、前記貯留容器内に配置されたバッフル板であり、
前記バッフル板の少なくとも一部は、前記油入口と前記混合流体入口との間に配置されており、
前記混合流体入口および前記油入口は、前記冷媒出口を向いており、
前記混合流体入口は、前記油入口と前記冷媒出口との間に位置している、油タンク。
遠心式冷凍機に使用される圧縮機の摺動部を潤滑する潤滑油を貯留するための油タンクであって、
潤滑油を内部に貯留するための貯留容器と、
前記摺動部に供給された潤滑油を前記貯留容器内に戻すための油入口と、
冷媒液と潤滑油との混合流体を前記貯留容器内に導入するための混合流体入口と、
前記貯留容器内の冷媒蒸気を放出するための冷媒出口と、
前記油入口から前記貯留容器内に流入した前記潤滑油と、前記混合流体入口から前記貯留容器内に流入した前記混合流体との衝突を防止する構造体を備えており、
前記構造体は、前記貯留容器内に配置されたバッフル板であり、
前記バッフル板の少なくとも一部は、前記油入口と前記混合流体入口との間に配置されており、
前記バッフル板は、略水平に配置された第１壁と、前記第１壁から上方に延びる第２壁を備えており、
前記混合流体入口は、前記第１壁の上方に位置しており、かつ前記第２壁に向けて前記混合流体を流入させるように配置されており、
前記第２壁は、前記冷媒出口と前記混合流体入口との間に位置している、油タンク。
前記油入口は、前記第１壁の下方に配置されている、請求項４に記載の油タンク。
前記冷媒出口を構成する配管内に配置されたデミスタをさらに備えている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の油タンク。
冷媒液を蒸発させて冷媒蒸気を生成する蒸発器と、
前記冷媒蒸気を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮された冷媒蒸気を凝縮させて前記冷媒液を生成する凝縮器と、
前記圧縮機の摺動部を潤滑する潤滑油を貯留するための油タンクを備え、
前記油タンクは、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の油タンクである、遠心式冷凍機。
前記油タンクの混合流体入口は、前記蒸発器から延びる混合流体回収ラインに接続されている、請求項７に記載の遠心式冷凍機。
前記油タンクの混合流体入口は、前記圧縮機の油溜まり部から延びる油回収ラインに接続されている、請求項７に記載の遠心式冷凍機。