JPH0763427A

JPH0763427A - 冷凍装置

Info

Publication number: JPH0763427A
Application number: JP21384393A
Authority: JP
Inventors: Takashi Matsuura; 隆松浦
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1993-08-30
Filing date: 1993-08-30
Publication date: 1995-03-10

Abstract

(57)【要約】【目的】外部熱源を設けることなく、液分離器内に溜
まった冷媒液をガス化させて、液バックを生じることな
く圧縮機に戻すことを可能とした冷凍装置を提供する。【構成】油冷式容積型圧縮機１１，油分離回収器１，
第１四方切換弁１３，空気熱交換器１４，第２四方切換
弁１５，受液器１６，膨張弁１７，第２四方切換弁１
５，水熱交換器１８，第１四方切換弁１３、および液分
離器２を含む閉じた冷媒流路２０と、圧縮機１１内のロ
ータ室，軸受，軸封部等の注油箇所に、油冷却器２２で
冷却された油を供給し、この油を循環させる油供給流路
２４とを設けるとともに、油分離回収器１と液分離器２
とを、それぞれの内部の油Ｏと冷媒液Ｃとが隔壁３を介
して熱交換可能に隣接させて形成してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油冷式圧縮機を備えた
冷凍装置（本明細書では、ヒートポンプも含む）に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、図５に示すヒートポンプが公知で
あり、例えば油冷式スクリュ圧縮機のような油冷式容積
型圧縮機１１，油分離回収器１２，第１四方切換弁１
３，空気熱交換器１４，第２四方切換弁１５，受液器１
６，膨張弁１７，第２四方切換弁１５，水熱交換器１
８，第１四方切換弁１３、および液分離器１９を含む閉
じた冷媒流路２０を備えている。また、油分離回収器１
２の下部は、油溜まり部２１となっており、この油溜ま
り部２１から油冷却器２２，油ポンプ２３を経て、圧縮
機１１内の図示しないロータ室，軸受，軸封部等に至る
油供給流路２４が設けてある。図示する第１四方切換弁
１３は、油分離回収器１２を空気熱交換器１４に、水熱
交換器１８を液分離器１９に連通させ、第２四方切換弁
１５は、空気熱交換器１４を受液器１６に、膨張弁１７
を水熱交換器１８に連通させて冷房運転状態にあり、空
気熱交換器１４は凝縮器として、また水熱交換器１８は
蒸発器として働いている。

【０００３】そして、圧縮機１１に吸込まれた冷媒ガス
は、油供給流路２４から油注入を受けつつ圧縮され、油
とともに油分離回収器１２に送られる。この圧縮機１１
の吐出側は、一般的に圧力１５〜２０Ｋ，温度７０°〜
９０°Ｃの高温高圧状態となっている。油分離回収器１
２では、圧縮された冷媒ガスと油とが分離され、油は一
旦油溜まり部２１に溜められ、冷媒ガスは、第１四方切
換弁１３を介して空気熱交換器１４に至り、ここで周囲
から熱を奪われ、冷媒ガス自身は温度を下げ、凝縮を始
める。凝縮した冷媒液は受液器１６に、一旦溜められ
る。

【０００４】さらに、この冷媒液は膨張弁１７に断熱膨
張するとともに水熱交換器１８にて、水熱交換器１８の
胴体側を流れる冷水から熱を奪って、ほぼ完全に蒸発す
る。そして、未蒸発の冷媒液は液分離器１９にて冷媒ガ
スと分離され、冷媒ガスは圧縮機１１に吸い込まれ、以
後上記同様閉じた冷媒流路２０を循環する。このよう
に、未蒸発の冷媒液を液分離器１９で分離することによ
り、圧縮機１１には冷媒ガスのみを戻し、液バックによ
る圧縮機１１の破損を防止している。また、圧縮機１１
の吸込側は、一般的に、圧力０〜５Ｋ，温度−４０°〜
５°Ｃの低圧低温状態になっている。

【０００５】一方、油溜まり部２１内の油は、油冷却器
２２で冷却後，油ポンプ２３で加圧されて圧縮機１１内
の図示しないロータ室，軸受，軸封部等に供給され、圧
縮機１１内の図示しない吐出口を経て油分離回収器１２
に導かれ、以後、上記同様の循環する。図６は、図５に
示す装置における液分離器１９の詳細を示し、上部に空
気熱交換器１８に通じる冷媒入口２５が形成してあり、
液分離器１９内の上部に開口し、液分離器１９の下部の
液溜まり部２６の箇所から出て圧縮機１１の図示しない
吸込口に接続しているＬ形管２７が設けてある。このＬ
形管２７の角部には液戻し孔２８が形成してある。

【０００６】そして、冷媒入口２５から流入して来たほ
ぼ蒸発しきった冷媒を気液分離して、冷媒ガスは、Ｌ形
管２７により圧縮機１１に送り、冷媒液は下部の液溜ま
り部２６の一旦溜まるようになっている。この冷媒液に
は油分離回収器１２で分離されなかった油も含まれる。
また、この液溜まり部２６に液が滞留したままとなるの
を防止するため、液溜まり部２６の液を液戻し孔２８か
ら少しずつスクリュ圧縮機１１に戻すようにしてある。
なお、この液溜まり部２６内の冷媒液を圧縮機１１に戻
すために、この冷媒液をヒータにより加熱して、ガス化
することもある。また、この他に蒸発器から冷媒と油が
混在した液を、油分離器に導いて、この油分離器とは胴
板を介して隣接した凝縮器からの熱、ヒータ等の第２の
熱源を利用して、油分離器内で冷媒のみを蒸発させて油
を分離するようにした装置が公知である(特開平４−３
５９７５８号公報)。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の装置では、
液溜まり部２６の冷媒液を、少量ずつではあるが、Ｌ形
管２７の液戻し孔２８から圧縮機１１に戻している。こ
のため、圧縮機１１内での液圧縮により、騒音，振動が
発生したり、軸受寿命が低下するという問題が生じてい
る。圧縮機１１の吸込側は、上述したように低温状態に
なり、液分離器１９内が−２０°Ｃ以下になると、冷媒
液中に混入した油の粘度が増大して、液戻し孔２８から
の冷媒液の戻りが悪くなるという問題が生じる。

【０００８】さらに、液溜まり部２６の冷媒液を、ガス
化させるために加熱する場合、スチーム管，ニクロム線
等の外部熱源が必要になり、液分離器１９の構造が複雑
になるという問題が生じる。また、上記公報に記載の装
置の場合、冷媒に混入する油は軸封部から少しずつガス
側に漏れ出た油であって、冷媒に油が混入したままにし
ておくと、この油は蒸発器に溜まる一方で、蒸発器の能
力が低下する。これを防止するために付属品的に凝縮器
に隣接させて、油分離器を設けて、冷媒液を蒸発させ
て、残った油を油タンクの戻すようにしたものである。
ただし、凝縮器からの熱だけでは不十分であるため第２
の熱源として、吐出冷媒ガスの熱、軸受等を潤滑する潤
滑油の熱、或は電気ヒータの熱等を利用するようにして
ある。

【０００９】この装置（前者）を、例えば油冷式スクリ
ュ圧縮機（後者）と比較すると、後者の場合、圧縮機か
ら吐出された冷媒ガスに重量比で約３０％の油が混入し
ており、油分離回収器は装置に不可欠な構成要素であ
り、油の量、油が有する熱量は前者の場合に比べて後者
の場合の方がはるかに大きいという問題がある。さら
に、後者の場合には液バックは問題にはならず、液分離
器も備えていない。本発明は、斯る従来の問題点を課題
としてなされたもので、外部熱源を設けることなく、液
分離器内に溜まった冷媒液をガス化させて、液バックを
生じることなく圧縮機に戻すことを可能とした冷凍装置
を提供しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、少なくとも油冷式容積型圧縮機，油分離
回収器，空気熱交換器，受液器，膨張弁，水熱交換器、
および液分離器を含む閉じた冷媒流路と、上記圧縮機内
のロータ室，軸受，軸封部等の注油箇所に、油冷却器で
冷却された油を供給し、この油を循環させる油供給流路
とを設けた冷凍装置において、上記油分離回収器と上記
液分離器とを、それぞれの内部の液体同志が熱交換可能
に隣接させて形成した。

【００１１】

【作用】上記発明のように構成することにより、液分離
器内の冷媒液を蒸発させ、油の粘度を低下させるのに油
分離回収器内の熱を利用できるようになる。

【００１２】

【実施例】次に、本発明の一実施例を図面にしたがって
説明する。図１は、本発明の第１実施例に係る冷凍装置
を示し、図５に示す装置とは、油分離回収器１２に代え
て油分離回収器１、液分離器１９に代えて液分離器２を
用いた点を除き、その他は実質的に同一であり、互いに
対応する部分については、同一番号を付して説明を省略
する。本実施例では、油分離回収器１と液分離器２と
を、それぞれの内部の油Ｏと冷媒液Ｃとが隔壁３を介し
て熱交換できるように、一体的に隣接させて形成してあ
る。なお、図２において、４は圧縮機１１から吐出され
た冷媒ガス，油の流入口、５は油分離エレメント、６は
冷媒ガスの流出口、７は水熱交換器１８からの冷媒ガス
の流入口、８は圧縮機１１への冷媒ガスの流出口を示し
ている。

【００１３】この装置の油分離回収器１内の温度は７０
°〜９０°Ｃ程度の高温で、液分離器１９内は−４０°
〜５°Ｃ程度の低温になっているので、この両者間の温
度差による熱移動のために液分離器２内の冷媒液Ｃは加
熱され、蒸発して、圧縮機１１に戻る。また、液分離器
２内で蒸発せずに残った油Ｏは、粘度が低下して圧縮機
１１に戻り易くなる。さらに、油分離回収器１内の高温
の油Ｏは、冷媒液Ｃの蒸発熱により冷却されるので、油
冷却器２２における冷却のための負荷は軽減され、冷却
水を節減できる。このように、上記構成からなる装置で
は、外部熱源を使用することなく、圧縮機１１への液バ
ックを防止し、液分離器２内の油Ｏの圧縮機１１への戻
りを促進し、かつ油冷却器２２での油冷却のための負荷
軽減がなされるようになっている。

【００１４】なお、本実施例は、図３に示すように暖房
運転状態に切換可能に形成してあり、この場合には第１
四方切換弁１３は、油分離回収器１を水熱交換器１８
に、空気熱交換器１４を液分離器１９に連通させ、第２
四方切換弁１５は、水熱交換器１８を受液器１６に、膨
張弁１７を空気熱交換器１４に連通させる状態となって
いる。そして、水熱交換器１８が凝縮器、空気熱交換器
１４が蒸発器として働くようになっており、水熱交換器
１８で冷水の冷却に代えて、温水を加熱するようになっ
ている。

【００１５】図４は、本発明の第２実施例に係る冷凍装
置における油分離回収器１と液分離器２のみを示し、図
１に示す装置とは、隔壁３に代えて隔壁９を用いた点を
除き、他は実質的に同一であり、互いに対応する部分に
ついては、同一番号を付して説明を省略する。本実施例
では、隔壁９は冷媒液Ｃ内に突き出したＵ字管１０を備
えている。そして、このＵ字管１０を設けることによ
り、油Ｏと冷媒液Ｃとの間の伝熱面積を増やして、Ｕ字
管１０の内外の油Ｏの自然対流を通じて、油Ｏから冷媒
液Ｃへの熱移動を促進している。なお、上記各実施例で
は、油分離回収器１，液分離器２は、横型のものを示し
たが、縦型の油分離回収器，液分離器であってもよい。

【００１６】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
によれば、少なくとも油冷式容積型圧縮機，油分離回収
器，空気熱交換器，受液器，膨張弁，水熱交換器、およ
び液分離器を含む閉じた冷媒流路と、上記圧縮機内のロ
ータ室，軸受，軸封部等の注油箇所に、油冷却器で冷却
された油を供給し、この油を循環させる油供給流路とを
設けた冷凍装置において、上記油分離回収器と上記液分
離器とを、それぞれの内部の液体同志が熱交換可能に隣
接させて形成してある。

【００１７】このため、外部熱源を使用することなく、
圧縮機への液バックを防止し、液分離器内の油の圧縮機
への戻りを促進し、かつ油冷却器での油冷却のための負
荷軽減が可能となる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る冷凍装置の冷房運
転時の状態を示す全体構成図である。

【図２】図１に示す装置における油分離回収器および
液分離器の断面図である。

【図３】本発明の第１実施例に係る冷凍装置の暖房運
転時の状態を示す全体構成図である。

【図４】本発明の第２実施例に係る冷凍装置における
油分離回収器および液分離器の断面図である。

【図５】従来の冷凍装置の全体構成図である。

【図６】図５に示す装置における液分離器の断面図で
ある。

【符号の説明】

１油分離回収器２液分離器３，９隔壁１１油冷式容積型圧
縮機１４空気熱交換器１６受液器１７膨張弁１８水熱交換器１９液分離器２０冷媒流路２２油冷却器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも油冷式容積型圧縮機，油分離
回収器，空気熱交換器，受液器，膨張弁，水熱交換器、
および液分離器を含む閉じた冷媒流路と、上記圧縮機内
のロータ室，軸受，軸封部等の注油箇所に、油冷却器で
冷却された油を供給し、この油を循環させる油供給流路
とを設けた冷凍装置において、上記油分離回収器と上記
液分離器とを、それぞれの内部の液体同志が熱交換可能
に隣接させて形成したことを特徴とする冷凍装置。