JPH06300369A - 満液式冷却器をもった冷凍機の油戻し装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧縮機１側での油量に応じて満液式冷却器５
から圧縮機１側への油戻しを行って、冷凍能力の低下を
少なくしながら、冷却器５から圧縮機１側への油戻しを
行って、該圧縮機１側での油不足を解消する。 【構成】 満液式冷却器５と圧縮機１との間に油戻し管
６を設けて電磁弁７を介装させると共に、圧縮機１の油
回収器１ｅに油面高さ検出器８を設け、油回収器１ｅの
油面高さが一定高さ以下のとき電磁弁７を開いて、必要
なときにのみ油回収を行い、能力低下を抑制できなが
ら、油不足の問題を解消する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は満液式冷却器をもった冷
凍機の油戻し装置、詳しくは、油回収器をもつ圧縮機及
び満液式冷却器を備えた冷凍機において、前記冷却器か
ら前記圧縮機側に潤滑油を戻すための油戻し装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、冷凍機の大容量化に伴い、圧縮機
としてスクリュー式のものを使用し、かつ、冷却器とし
て満液式のものを用いることが行われているが、斯かる
冷凍機においては、前記スクリュー式圧縮機内部の潤滑
や、軸受等を潤滑するために多量の油が用いられてお
り、このため前記圧縮機の冷媒吐出側には、冷媒に混じ
って吐出され潤滑油をガス冷媒から分離して回収する油
回収器を設け、該油回収器で回収された潤滑油を前記圧
縮機側に戻すようにしている。所が、前記油回収器にお
いては、冷媒中に混じる潤滑油を完全には回収できない
ことから、多くの潤滑油が前記満液式冷却器に流出して
該冷却器に滞留し、このため、前記圧縮機側で油不足を
招いたりしたのである。

【０００３】そこで、従来では、例えば特開昭４８−１
０４１０８号公報に示されているように、前記満液式冷
却器にサージタンクを設けて、このサージタンクに加熱
機構をもった油ガス分離タンクを設け、前記サージタン
ク内の油混入液冷媒を前記油ガス分離タンクに導き、こ
のタンク内で加熱して油と冷媒とを分離し、分離した油
を一定時間毎に圧縮機に戻すようにしたり、また、図４
に示したように、スクリュー圧縮機Ａの吐出側に設ける
凝縮器Ｂのガス域に、満液式蒸発器Ｄを側路する高圧ガ
スのバイパス管Ｃを設けて、その先端側を前記圧縮機Ａ
の吸入管ａに接続し、このバイパス管Ｅに前記蒸発器器
Ｄの油リッチな液域に開口させた油戻し管Ｆを、エゼク
ターＧを介して接続し、このエゼクターＧによる吸引作
用で前記蒸発器Ｄの油リッチな液冷媒を吸引して前記圧
縮機Ａに連続的に回収するようにしたものが提案されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】所が以上のように、サ
ージタンクを用いて分離した油を一定時間毎に回収する
ものによれば、構造が複雑となってコスト高になる問題
があったし、また、図４に示したようにエゼクターＧを
用いて蒸発器Ｄから油リッチの冷媒を吸引して油を回収
する場合には、高圧ガス冷媒の一部が、前記冷却器Ｄに
送られることなく、該冷却器Ｄを側路して前記バイパス
管Ｃから前記圧縮機Ａ側へとバイパスされることから、
冷凍機の冷凍効率が悪くなって能力がダウンするのであ
る。特に、運転時に、常に前記バイパス管Ｅで前記凝縮
器Ｂから圧縮機Ａ側へと高圧ガス冷媒をバイパスさせ
て、該圧縮機Ａ側に前記冷却器Ｄ内の潤滑油を連続的に
戻すようにする場合には、この圧縮機Ａ内での油不足を
解決できるのであるが、斯くするときには、前記バイパ
ス管Ｃによる前記凝縮器Ｂから圧縮機Ａ側へのバイパス
冷媒量が多くなるため、冷凍機の冷凍能力低下が増大す
るのである。これに対して、前記バイパス管Ｃの途中に
開閉弁を介装させ、該開閉弁をタイマーなどで間歇的に
開閉させることも考えられるが、斯くするときには、運
転時に常に前記バイパス管Ｃから前記凝縮器Ｂ内の高圧
ガス冷媒を圧縮機Ａ側にバイパスさせる場合に較べ冷凍
能力の低下を少なくできるとしても、運転時に前記開閉
弁は、前記圧縮機側での油量とは関係なく前記タイマー
などで間歇的に開動作され、この開動作時に前記凝縮器
Ｂ内の高圧ガス冷媒が圧縮機Ａ側にバイパスされること
から、冷凍機の冷凍能力低下は避けられないのである。

【０００５】本発明の目的は、圧縮機側での油量に応じ
て満液式冷却器から圧縮機側への油戻しを行うことによ
り、冷凍能力の低下を少なくできながら、前記冷却器か
ら圧縮機側への油戻しを確実に行って、該圧縮機側での
油不足をなくすことができる冷凍機の油戻し装置を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、油回収器１ｅをもつ圧縮機１及び満液式冷却器５を
備えた冷凍機における前記冷却器５から圧縮機１へと潤
滑油を戻すための油戻し装置において、前記冷却器５か
ら圧縮機１に潤滑油を戻す油戻し管６に電磁弁７を介装
すると共に、前記油回収器１ｅに、該油回収器１ｅの油
面高さを検出する油面高さ検出器８を設け、前記油回収
器１ｅの油面高さが予め設定する一定高さ以下のとき前
記電磁弁７を開くようにしたのである。

【０００７】また、前記冷却器５から前記圧縮機１に潤
滑油を戻す油戻し管６を設けて、該油戻し管６に油戻し
量制御弁１０を介装すると共に、前記圧縮機１の吐出過
熱度を検出する吐出過熱度検出装置１１を設ける一方、
吐出過熱度に応じて前記油戻し量制御弁１０の開度を調
節するコントローラ１２を設けてもよい。

【０００８】さらに、前記冷却器５から前記圧縮機１に
潤滑油を戻す複数の油戻し管６を設けて、これら各油戻
し管６にそれぞれ電磁弁７を介装すると共に、前記圧縮
機１の吐出過熱度を検出する吐出過熱度検出装置１１を
設ける一方、吐出過熱度に応じて前記電磁弁７の開動作
個数を制御するコントローラ１２を設けてもよい。

【０００９】

【作用】前記油面高さ検出器８により前記圧縮機１に設
けた油回収器１ｅ内の油面高さを検出し、油面高さが予
め設定した一定高さ以下となったときに前記電磁弁７を
開動作させることにより、油不足が生ずる前に前記満液
式冷却器５内の潤滑油を液冷媒と共に圧縮機１側に回収
でき、油不足の問題を解消できるのである。即ち、前記
検出器８で検出される前記油回収器１ｅ内の油面が一定
高さ以上の場合には、前記電磁弁７が閉動作状態に保持
されて、前記油戻し管６による前記圧縮機１側への油戻
しは行われることなく、前記油回収器１ｅ内の油面が一
定高さ以下となったときにのみ、前記検出器８による検
出結果を下に前記電磁弁７が開動作され、前記油戻し管
６による前記圧縮機１側への油戻しが行われる。つま
り、前記油回収器１ｅ内の油面が一定高さ以下となった
ときにだけ、前記油戻し管６から潤滑油が液冷媒と共に
前記圧縮機１側に戻されて、該圧縮機１側での必要油量
が確保されるのである。従って、前記冷却器５内の液冷
媒を潤滑油と共に不必要に前記圧縮機１側に戻すことに
よる冷凍機の能力低下を少なくしながら、前記圧縮機１
側での油不足をなくすことができる。

【００１０】また、前記吐出過熱度検出装置１１で前記
圧縮機１の吐出過熱度を検出し、この吐出過熱度の検出
結果に対応して前記コントローラ１２により前記油戻し
量制御弁１０の開度を調節して油回収を行う場合も、前
記油回収器１ｅの油面高さを検出する場合と同様、前記
圧縮機１での油不足が生ずる前に油回収が可能となり油
不足の問題を解消できるのである。即ち、油回収器１ｅ
での油回収は、吐出過熱度による分離効率の変化に影響
を受け、吐出過熱度が大きい程ガス冷媒と油との分離効
率が増大して前記油回収器１ｅでの油回収が良好とな
り、その油量を確保できるのに対し、吐出過熱度が小さ
くなると分離効率が低下し、前記油回収器１ｅでの油回
収が不十分となり油不足が生ずることになるのであっ
て、前記吐出過熱度を検出し、この検出結果に基づき前
記油戻し量制御弁１０の開度を調節することにより、前
記圧縮機１が必要とする量の潤滑油を前記油戻し管６か
ら戻すことができて、前記圧縮機１側での必要油量を確
保できるのであり、このため、冷凍機の能力低下を招い
たりすることなく前記圧縮機１側での油不足を解消する
ことができる。

【００１１】さらに、前記油戻し量制御弁１０の代わり
に電磁弁７をもった複数の油戻し管６を設け、前記吐出
過熱度検出装置１１で検出する前記圧縮機１の吐出過熱
度に対応して前記各油戻し管６に介装された各電磁弁７
の開動作個数を制御することによっても、圧縮機１が必
要とする量の潤滑油を前記油戻し管６から戻すことがで
きる。従って、この場合も、電磁弁採用によるコストダ
ウンができながら冷凍機の能力低下を招いたりすること
なく前記圧縮機１側での油不足をなくすことができる。

【００１２】

【実施例】図１に示した冷凍機は、容量制御運転可能と
したスクリュー式圧縮機１の冷媒吐出側に、冷媒配管２
を介して凝縮器３と給液制御弁４及び満液式冷却器５を
接続しており、また、前記圧縮機１は、スライド弁１ａ
をもったスクリュー式圧縮機本体１ｂと、該圧縮機本体
１ｂを回転駆動させるモータ１ｃと、前記圧縮機本体１
ｂの冷媒吐出側に設けられ、吐出冷媒に混じる潤滑油を
分離するための油分離器１ｄと、この油分離器１ｄの下
部側に配設され、該油分離器１ｄから分離した潤滑油を
貯溜する油回収器１ｅとを備え、この油回収器１ｅ内に
回収した潤滑油を油管１ｆを介して前記圧縮機本体１ｂ
側に戻すようにしている。

【００１３】しかして、図１に示した実施例は、前記満
液式冷却器５から前記圧縮機１の吸入側に潤滑油を戻す
ための油戻し装置を、次のように構成したのである。即
ち、前記冷却器５の油リッチな冷媒液域と、該冷却器５
から前記圧縮機１の吸入側に至る冷媒配管２の途中との
間に油戻し管６を接続して、この油戻し管６に電磁弁７
を介装させると共に、前記圧縮機１に備えた油回収器１
ｅに、該油回収器１ｅの油面高さを検出する主としてレ
ベルスイッチから成る油面高さ検出器８を設けて、この
検出器８を前記電磁弁７を開閉動作させるコントローラ
９に接続して、前記検出器８で検出される前記油回収器
１ｅの油面高さが前記コントローラ９で設定する一定高
さ以下となったとき、該コントローラ９からの出力で前
記電磁弁７を開動作させるように構成したのである。

【００１４】また、前記冷却器５から前記圧縮機１側に
至る冷媒配管２には、その途中一部を概略Ｕ形状に屈曲
してトラップ２ａを形成し、このトラップ２ａの冷媒入
口側に前記電磁弁７をもつ油戻し管６を接続して、該油
戻し管６から戻される油混じりの液冷媒を前記トラップ
２ａに供給して貯溜させ、その通路面積を縮小すること
により、このトラップ２ａを通過する前記冷却器５から
のガス冷媒の流速を高め、該ガス冷媒で前記トラップ２
ａに供給される油リッチの液冷媒を前記圧縮機１の吸入
側に戻すようにしている。

【００１５】そして、前記冷凍機の運転時に、前記油面
高さ検出器８で前記油回収器１ｅ内の油面高さを検出
し、この油面高さが前記コントローラ９で設定された一
定高さ以下となったとき、該コントローラ９からの出力
により前記電磁弁７を開動作させ、これに伴い前記満液
式冷却器５内における油リッチな液冷媒を、前記油戻し
管６から前記冷媒配管２のトラップ２ａを経て圧縮機１
の吸入側へと戻すのである。即ち、前記検出器８で検出
される前記油回収器１ｅ内の油面が前記コントローラ９
で設定された一定高さ以上の場合には、前記電磁弁７を
閉動作状態に保持して、前記油戻し管６による前記圧縮
機１側への油戻しは行わないのであり、また、前記検出
器８で検出される前記油回収器１ｅ内の油面が一定高さ
以下となったときに、前記検出器８の検出結果に基づく
前記コントローラ９からの出力により前記電磁弁７を開
動作させて、前記油戻し管６から前記冷媒配管２のトラ
ップ２ａを経て圧縮機１側へと確実な油戻しを行うので
あり、つまり、前記油回収器１ｅ内の油面が一定高さ以
下となったときにだけ、前記油戻し管６から必要量の潤
滑油を液冷媒と共に前記圧縮機１側に戻して、該圧縮機
１側での必要油量を確保するようになすのである。斯く
することにより、前記冷却器５内の液冷媒を潤滑油と共
に不必要に前記圧縮機１側に戻したりして冷凍機の能力
低下を招いたりすることなく、前記圧縮機１側での油不
足をなくすことができるのである。

【００１６】また、以上のように油回収器１ｅ内の油面
高さをもとに油回収を行う代わりに吐出過熱度を検出し
て油回収を行うようにしても、前記した効果と同等の効
果を期待できる。即ち、図２に示したように、前記満液
式冷却器５における油リッチな冷媒液域と前記冷媒配管
２に設けるトラップ２ａの吸入側との間に油戻し管６を
接続して、この油戻し管６に開度を０％乃至１００％の
範囲で任意に調節可能とした油戻し量制御弁１０を介装
すると共に、前記圧縮機１の吐出過熱度を検出する吐出
過熱度検出装置１１を設け、該検出装置１１を前記油戻
し量制御弁１０の開度調整を行うコントローラ１２に接
続して、このコントローラ１２からの出力で前記検出装
置１１で検出される吐出過熱度に対応して前記油戻し量
制御弁１０の開度調整を行うように構成してもよい。

【００１７】更に詳記すると、前記吐出過熱度検出装置
１１で前記圧縮機１の吐出過熱度を検出するにあたって
は、前記圧縮機１の吐出側における吐出ガス冷媒の温度
と圧力とを検出してもよいが、図２に示した実施例で
は、前記凝縮器３内に配管される冷却水管３１の出口側
温度を測温することにより吐出過熱度を検出している。
即ち、冷却水管３１の出口側温度は前記凝縮器３に導入
される高圧ガス冷媒の圧力及び温度により左右されるの
であって、前記冷却水管３１を流れる冷却水の流量が一
定の場合、この冷却水の出口側温度をみることにより前
記高圧ガス冷媒の吐出過熱度を知ることができるのであ
る。

【００１８】又、図２に示した実施例では前記圧縮機１
におけるスライド弁１ａの開度を検出する開度検出器１
３を設け、前記スライド弁１ａの開度による吐出風量も
検出している。そして、前記吐出過熱度検出装置１１と
前記開度検出器１３とを前記コントロ−ラ１２の入力側
に接続し、出力側に接続する前記油戻し量制御弁１０の
開度を、吐出過熱度と吐出風量とにより制御するように
するのである。

【００１９】即ち、前記ガス冷媒の吐出風量が大きい場
合つまり、全容量運転を行う場合には風量が大きいこと
に起因して前記油分離器１ａでの分離効率は減少し、ま
た、吐出過熱度が小さい場合も分離効率が減少するので
あるから、吐出風量が所定以上で、かつ、吐出過熱度が
所定過熱度以下の場合、つまり図２に示した実施例では
前記冷却水の温度が所定温度以下の場合前記油戻し制御
弁１０を所定開度で開くのであって、この開動作により
前記油戻し管６からの油回収ができるので、前記油回収
器１ｅでの油回収が少なくなり油面高さも低くなって圧
縮機１での油不足が生ずることになるのを解消できるの
である。

【００２０】以上のように、冷凍機の運転時前記検出装
置１１で前記圧縮機１の吐出過熱度を検出すると共にス
ライド弁１ａの開度検出器１３でその開度を検出し、前
記コントローラ１２からの出力で前記圧縮機１の吐出過
熱度とスライド弁開度とに対応して前記油戻し量制御弁
１０の開度を調節することにより、前記油戻し管６から
前記冷媒配管２のトラップ２ａを介して前記圧縮機１が
必要とする量の潤滑油を確実に戻し、該圧縮機１側での
必要油量を確保できるのであり、このため、前記冷却器
５内の液冷媒を潤滑油と共に不必要に前記圧縮機１側に
戻し、冷凍機の能力低下を招いたりすることなく前記圧
縮機１側での油不足をなくすことができるのである。

【００２１】さらに、図３に示したように前記油戻し量
制御弁１０の代わりに、前記満液式冷却器５の油リッチ
な冷媒液域と前記冷媒配管２に設けるトラップ２ａの吸
入側との間に、例えば３本の第１〜第３油戻し管６１，
６２，６３を接続し、また、これら各油戻し管にそれぞ
れ第１〜第３電磁弁７１，７２，７３を介装してもよ
い。この場合は前記コントローラ１２からの出力で前記
検出装置１１で検出される吐出過熱度に対応して前記各
電磁弁７１〜７３の開動作個数を制御するように成すの
である。

【００２２】従って、冷凍機の運転時、前記検出装置１
１で前記圧縮機１の吐出過熱度を検出し、前記コントロ
ーラ１２からの出力で前記圧縮機１の吐出過熱度に対応
して前記第１〜第３油戻し管６１〜６３に介装された第
１〜第３電磁弁７１〜７３の開動作個数を制御すること
により、前記油戻し管６１〜６３から前記冷媒配管２の
トラップ２ａを経て前記圧縮機１が必要とする量の潤滑
油を確実に戻し、該圧縮機１側での必要油量を確保する
ことができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、油回収器１ｅをも
つ圧縮機１及び満液式冷却器５を備えた冷凍機における
前記冷却器５から圧縮機１へと潤滑油を戻すための油戻
し装置において、前記冷却器５から圧縮機１に潤滑油を
戻す油戻し管６に電磁弁７を介装すると共に、前記油回
収器１ｅに、該油回収器１ｅの油面高さを検出する油面
高さ検出器８を設け、前記油回収器１ｅの油面高さが予
め設定する一定高さ以下のとき前記電磁弁７を開くよう
にしたから、前記検出器８で検出される前記油回収器１
ｅ内の油面が一定高さ以下となったとき、前記電磁弁７
を開動作させて、前記油戻し管６で前記冷却器５内の潤
滑油を液冷媒と共に前記圧縮機１側へと戻し、つまり、
前記油回収器１ｅ内の油面が一定高さ以下となったとき
にだけ、前記油戻し管６から必要量の潤滑油を前記圧縮
機１側に戻して、該圧縮機１側での必要油量を確保でき
るのであり、従って、前記冷却器５内の液冷媒を潤滑油
と共に不必要に前記圧縮機１側に戻したりして冷凍機の
大幅な能力低下を招いたりすることなく、前記圧縮機１
側での油不足をなくすことができる。

【００２４】また、前記油戻し管６に油戻し量制御弁１
０を介装すると共に、前記圧縮機１の吐出過熱度を検出
する吐出過熱度検出装置１１を設け、吐出過熱度に応じ
て前記油戻し量制御弁１０の開度を調節して油回収を行
う場合にも、前記油回収器１ｅの油面高さを検出する場
合と同様、前記圧縮機１での油不足が生ずる前に油回収
が可能となり油不足の問題を解消できるのである。

【００２５】即ち、油回収器１ｅでの油回収は、吐出過
熱度による分離効率の変化に影響を受け、吐出過熱度が
大きい程ガス冷媒と油との分離効率が増大して前記油回
収器１ｅでの油回収が良好となり、その油量を確保でき
るのに対し、吐出過熱度が小さくなると分離効率が低下
し、前記油回収器１ｅでの油回収が不十分となり油不足
が生ずることになるのであって、前記吐出過熱度を検出
し、この検出結果に基づき前記油戻し量制御弁１０の開
度を調節することにより、前記圧縮機１が必要とする量
の潤滑油を前記油戻し管６から戻すことができて、前記
圧縮機１側での必要油量を確保できるのであり、このた
め、冷凍機の能力低下を招いたりすることなく前記圧縮
機１側での油不足をなくすことができる。

【００２６】さらに、前記油戻し量制御弁１０の代わり
に電磁弁７をもった複数の油戻し管６を設け、前記吐出
過熱度検出装置１１で検出する吐出過熱度に応じて前記
電磁弁７の開動作個数を制御することによっても前記圧
縮機１が必要とする量の潤滑油を前記油戻し管６から戻
すことができるのであり、従って、この場合も電磁弁採
用によるコストダウンができながら冷凍機の能力低下を
招いたりすることなく、前記圧縮機１側での油不足をな
くすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１発明の油戻し装置を備えた冷凍機の配管図
である。

【図２】第２発明の油戻し装置を備えた冷凍機の配管図
である。

【図３】第３発明の油戻し装置を備えた冷凍機の配管図
である。

【図４】従来例を示す配管図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機 １ｅ 油回収器 ５ 満液式冷却器 ６ 油戻し管 ７ 電磁弁 ８ 油面高さ検出器 １０ 油戻し量制御弁 １１ 吐出過熱度検出装置 １２ コントローラ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油回収器（１ｅ）をもった圧縮機（１）
   及び満液式冷却器（５）を備えた冷凍機において、前記
   冷却器（５）から前記圧縮機（１）に潤滑油を戻すため
   の油戻し装置であって、前記冷却器（５）から圧縮機
   （１）に潤滑油を戻す油戻し管（６）に電磁弁（７）を
   介装すると共に、前記油回収器（１ｅ）に、該油回収器
   （１ｅ）の油面高さを検出する油面高さ検出器（８）を
   設け、前記油回収器（１ｅ）の油面高さが予め設定する
   一定高さ以下のとき前記電磁弁（７）を開くようにして
   いることを特徴とする満液式冷却器をもった冷凍機の油
   戻し装置。
2. 【請求項２】 油回収器（１ｅ）をもった圧縮機（１）
   及び満液式冷却器（５）を備えた冷凍機において、前記
   冷却器（５）から前記圧縮機（１）に潤滑油を戻すため
   の油戻し装置であって、前記冷却器（５）から圧縮機
   （１）に潤滑油を戻す油戻し管（６）を設けて、該油戻
   し管（６）に油戻し量制御弁（１０）を介装すると共
   に、前記圧縮機（１）の吐出過熱度を検出する吐出過熱
   度検出装置（１１）を設ける一方、吐出過熱度に応じて
   前記油戻し量制御弁（１０）の開度を調節するコントロ
   ーラ（１２）を設けていることを特徴とする満液式冷却
   器をもった冷凍機の油戻し装置。
3. 【請求項３】 油回収器（１ｅ）をもった圧縮機（１）
   及び満液式冷却器（５）を備えた冷凍機において、前記
   冷却器（５）から前記圧縮機（１）に潤滑油を戻すため
   の油戻し装置であって、前記冷却器（５）から圧縮機
   （１）に潤滑油を戻す複数の油戻し管（６）を設けて、
   これら各油戻し管（６）にそれぞれ電磁弁（７）を介装
   すると共に、前記圧縮機（１）の吐出過熱度を検出する
   吐出過熱度検出装置（１１）を設ける一方、吐出過熱度
   に応じて前記電磁弁（７）の開動作個数を制御するコン
   トローラ（１２）を設けていることを特徴とする満液式
   冷却器をもった冷凍機の油戻し装置。