JPH10111048A - 冷凍装置の油分離器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】冷凍・空調サイクル内に含まれる水分は圧縮機
の軸受部の焼付事故の原因となっていた。また電子膨張
弁部，熱交換器部が水分により凍結して冷凍サイクルの
信頼性低下の原因となっていた。 【解決手段】冷凍・空調サイクルに組み込まれている油
分離器１、油分離器１の底部が油溜め構造となり、油溜
めの底部には水分を検出する電気式センサが組みこま
れ、油分離器１の外側には電源部が備えられ、油分離器
１の底から水抜きができる機構を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は冷凍装置の油分離器
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の油分離器として、特開昭
60−10651 号公報のような構造が良く知られており、図
１４に示したように、密閉容器５１の上部側面に冷媒ガ
ス55ａの入口管５２，密閉容器５１の側面に出口管５３
をそれぞれ接続され、密閉容器５１の内部に油を分離す
る円筒状分離板５４が垂直に取り付けられ冷媒ガス55ａ
は吸入管５２から入り、円筒５４内側上部から下部側に
流れ円筒状分離板５４の下側を通り冷媒ガス５５ａに含
まれているミスト状の油は、円筒状５４内側を通過して
いる時に油の自重により分離され油５６は下部に溜る密
閉容器５１の底には、油戻し管５５がある。そして、こ
の種の従来構造の油分離器は、マルチ冷凍サイクルの取
付け工事やサービス時に於いて、冷媒配管が複雑なた
め、水分は入りやすく運転時には冷凍サイクル内を循環
し、停止時には油分離器の底に油と一緒に溜る構造であ
る。油と一緒に溜っている水は、圧縮機運転時に油と一
緒に摺動部に供給される。水分を検出するセンサなど
は、付いていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図１４に示
す油分離器の従来技術では、油溜めに溜っている水分の
量は検出が出来ないので圧縮機が外部給油なため、運転
時に油と一緒に摺動部に供給され、摺動部の焼損事故の
原因の一つになっている。さらには、冷凍サイクル内
が、０℃以下となる電子膨張弁の後、熱交換器部のとこ
ろでは、水が凍って正常な運転制御が出来なくなるとい
う欠点があった。さらには、冷凍サイクル内の水分は、
熱交換器の性能低下をはじめ、電子膨張弁及び制御用弁
の動作不良の原因となり冷凍装置の信頼性が低下する。

【０００４】本発明の目的は、冷凍サイクル内に溜った
水量を油分離器内で容易に検知し、冷凍サイクルの外側
に容易に排出出来る機構を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の油分離機構内の
水分検知機構は、油分離器の内側の底部に電気式センサ
を備え、誘電率を測定し水分が多いか少ないかを測定す
ることにより、水分が冷凍サイクル内に混入しているこ
とを判別できる。誘電率と水分量を校正し、測定した値
から水分量を検知し、水分がある場合には油分離器の底
部に設けた弁を開閉し水を抜く機構により上記目的を達
成出来る。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１に
より説明する。図１は本発明の一実施例の冷凍サイクル
の系統図を示すものである。１は本発明の油分離器、２
は油分離するための分離素子、３は油分離器１の吐出
管、４，５および６は油戻し管、９，１０および１１は
圧縮機。１１は戻し配管、１２は吐出配管を示し、１４
は凝縮器で、１５は接続管を示し、１６，１８，２０，
２２および２４は膨張弁を示し、１７，１９，２１，２
３および２５は蒸発器を示す。１３は圧縮機への戻り配
管を示す。ここで示す矢印は、冷媒ガスの流れ方向を示
し、ａ矢印は油戻しの流れ方向を示す。次に、図１に示
した冷凍サイクルの動作と油分離器１から圧縮機への油
戻しと、油分離器１内に溜った水の検出法等について説
明する。３台の圧縮機９，１０、および１１は、要求に
応じて冷暖房運転する圧縮機と停止状態の圧縮機の運転
があるが、ここでは３台の圧縮器が同時に運転している
場合について説明する。３台の圧縮機が起動運転される
と、油を含んだ高圧ガスは吐出管１２から油分離器１上
部の側面から入り、分離素子部２で油は下部に落下し冷
媒ガスは分離素子３中心上部から外へ吐出される。分離
された油は、油分離器１下部から各々の圧縮機へ油戻し
管４，５、および６から供給される。一方、油分離器１
から吐出された高圧ガスは、凝縮器１４で疑縮されて高
圧の液冷媒となり、接続管１５から各室に備えられた室
内機に分配され電子膨張弁１６，１８，２０，２２およ
び２４を通過するさい冷媒液は低圧液となり各室内機の
熱交換器１７，１９，２１，２３、および２５で熱交換
され低圧ガスとなって圧縮機９，１０および１１へ戻る
冷凍サイクルである。圧縮機には油溜めはなく油分離器
１内の油溜めから必要な油を供給する給油機構である。
図１に示した冷凍サイクルの接続配管の長さは、設備工
事によって異なるが一般には数十メートルから数百メー
トルの長さになるために、設備工事の期間が長くなり配
管工事中に配管内に水分が入りやすい。また、冷凍サイ
クル内のメンテナンスをした際などにおいて配管内に水
分が入ると、運転後には水分は油分離器１内に油と共に
溜る。油分離器１内に分離された油と水分は、油と一緒
に圧縮機の軸受部に給油され、潤滑不良から軸受焼付け
事故の原因となっている。図２に本発明の油分離器１の
詳細構造を示す。

【０００７】次に、動作について説明する。３台の圧縮
機から吐出された冷媒ガスは、吸入配管１２から入り分
離素子２で衝突や拡散などの作用により油は分離され、
下部に落下する。分離され冷媒ガスだけが矢印のように
進み吐出管からサイクル側へ吐出される。

【０００８】下部に溜った油は、油供給管６，７および
８から各々の圧縮機へ供給される構造となっており、こ
の方式を一般に外部給油方式と呼んでいる。ａは油分離
器１内に溜っている油液面を示す。油分離器１の底に溜
っている水分は、比重が大きいため油ａの底下側に溜
り、水分量を検出する１ａはセンサ、１ｂは指示器、そ
して１ｃは電源線である。電源線１ｃから電圧をかける
とセンサ１ａ部の誘電率の変化により水分量の検出をす
る。水分がある場合は誘電率が大きく、水分がない場合
は誘電率が小さく変化する。誘電率変化の特性を利用し
て、油の下の水分量を検出する。センサ１ａ部の誘電率
が一定以上になった場合は、水分量があることが分か
る。センサ１ａ部の誘電率の変化の量と水分との関係を
先に校正し、水分量を判断する。水分がある場合には、
センサ１ａ部の誘電率をみながらチエック弁１ｄを開閉
し抜き取る。図３の２ａはチエック弁の略した簡単な構
造を示したもので、水を抜く場合はｐ部を上部に押して
いる状態で水を抜く、ｐ部を離すと閉じる構造である。
次に、油分離器内の水抜き法の応用例を図４に示す。３
ａは検出センサ部を示し、３ｂは検出センサ部３ａの出
力指示器を示し、３ｃは電源線を示し、３ｄは電気式電
磁弁を示し、３ｅは電気式電磁弁３ｄの電源線である。
センサ部３ａの水分検出は、図２に示した検出センサと
同じなので動作については省略する。電源線３ｃから規
定の電圧を加えると検出センサ３ａ部で水分を検出する
と出力指示器３ｂから電気式電磁弁３ｄに電圧加えられ
ると、電気式電磁弁３ｄは開き水を抜く、水がなくなる
と検出センサ３ａ部の誘電率が大きくなり出力指示器３
ｂから電気式電磁弁３ｄに電圧が加えられると閉じて止
まる。以上、示した機構により自動的に水分を抜くこと
ができる。

【０００９】次に、油分離器内の水抜きの応用例を図５
に示す。４ａは検出センサ部を示し、４ｂは検出センサ
部４ａの出力指示器を示し、４ｃは電源線を示し、４ｄ
は手動式弁を示す。電源線４ｃから規定の電圧を加える
と検出センサ４ａ部で水分を検出すると出力指示器４ｂ
に信号が表示され、出力指示器４ｂの表示をみながら手
動弁４ｄを開閉し水分を抜く法である。

【００１０】

【発明の効果】本発明によれば、これまで特に欠点とな
っていたマルチ冷凍サイクルの接続配管は数百メートル
と長配管となるので取付け工事に期間がかかる。したが
って、取付け工事中、あるいは油の追加作業，冷媒ガス
の追加作業などのメンテナンス時に水分がサイクル内に
入いる。冷暖房運転後には、油分離器に油と水分が一緒
に溜り、圧縮機起動時に軸受部に供給されるので供給不
良となり軸受焼損事故の原因となっている。今回、発明
した水分検出器，水抜き装置を備えることにより、工事
完了後さらにはメンテナンス後の試運転後に簡単に油分
離器内の水分量を検出できると共に、外部に水分のみを
容易に抜くことができる簡単な構造を備えているので安
価にできる。以上、水分量検出センサを備えることによ
り、これまで、欠点とされていた冷凍サイクル内の水分
管理が確実にできるので、大型マルチ冷凍サイクルの信
頼性が大幅に向上できる。事故対策費が不用となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る冷凍サイクルの系統
図。

【図２】本発明の油分離器の断面図。

【図３】チェック弁の説明図。

【図４】油分離器内の水抜き法の応用例の断面図。

【図５】油分離器内の水抜き法の応用例の断面図。

【図６】従来の全体構造の断面図。

【符号の説明】

１…油分離器、２…分離素子、３…吐出管、４，５，６
…油戻し管、７…弁、８…液面、１２…吐出管。

フロントページの続き (72)発明者 中山 進 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所内空調システム事業部内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷凍装置の圧縮機から吐出される高圧の冷
   媒ガス内に含まれるミスト状の油の油分離器で、上部が
   分離機構、下部は油溜めの組合せ構造で前記冷媒ガスは
   前記上部分離機構部に水平方向に進み、分離された油は
   下部に落下し、前記冷媒ガスは前記分離機構部の中心の
   上部から吐出される冷凍装置の油分離器において、油の
   底部に溜る水を電気式センサで検知し、水分の量を確認
   出来る機構、水抜き機構を備えていることを特徴とする
   冷凍装置の油分離器。
2. 【請求項２】請求項１において、前記底部に溜っている
   水分をセンサ信号が検知し、溜っている水分はバルブを
   介して抜く機構を備えている冷凍装置の油分離器。
3. 【請求項３】請求項１において、底部に溜っている水分
   の量をセンサが検知し、センサの電気信号とバルブの開
   閉が同期して、水を抜く機構を備えていることを特徴と
   する冷凍装置の油分離器。