JPH10300290A - 冷凍機の油回収装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液に浮遊するフロートを利用して液面の変動
に追従し、一個の開口部で良好に液の最上層の油を回収
し得る冷凍機の油回収装置を提供する。 【解決手段】 冷凍機における満液式の蒸発器２内の冷
媒液１６に浮遊してこの冷媒液１６の液面１６ａの上下
動に伴い上下するフロート１５に、可撓性のあるチュー
ブ１７を固着するとともに、このチューブ１７の一方の
開口部を冷媒液１６の上層部に臨ませ、且つ他方の開口
部には負圧を作用させ、液面１６ａの変動に追従して冷
媒液１７に溶け込む潤滑油を回収するようにしたもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は冷凍機の油回収装置
に関し、特にターボ冷凍機の満液式の蒸発器に適用して
有用なものである。 【０００２】 【従来の技術】図２はターボ冷凍機の構成の一例を示す
系統図である。同図に示すように、圧縮機１は蒸発器２
にて蒸発した冷媒（例えばフルオロカーボン類等の有機
冷媒）ガスを吸入し、電動機３を駆動源として高速回転
する羽根車４により２段圧縮して凝縮器５に吐出するよ
うに構成してある。蒸発器２はその内部に充填した冷媒
液とその内部に取り込む冷水（ブライン）との間で熱交
換を行うことにより冷媒液を蒸発させるように構成した
満液式と呼称される方式のものである。凝縮器５は圧縮
機１より吐出された高温高圧の冷媒ガスをチューブ内を
流れる冷却水により冷却して凝縮液化させるものであ
る。中間冷却器６は凝縮器５と蒸発器２との間に一定の
圧力差を保持するとともに、冷媒の一部を蒸発させて蒸
発器２の潜熱の増大を図るものである。なお、図中の実
線が冷媒液の配管、点線が冷媒ガスの配管である。 【０００３】かかるターボ冷凍機において、蒸発器２の
チューブ内を流れる冷水は、チューブの周囲の冷媒より
温度が高いため、熱は冷水より冷媒に移行する。この結
果冷媒は、蒸発器２の内部の圧力に相当する温度で蒸発
し、圧縮機１に吸い込まれ高速回転する一段目の羽根車
４によって圧縮され中間冷却器６から冷媒ガスにより冷
却された後、二段目の羽根車４によってさらに圧縮され
て凝縮器５に送られる。凝縮器５内の高圧ガスは、チュ
ーブ内を流れる冷却水により冷却され、凝縮器５内の圧
力に相当する温度で凝縮する。 【０００４】凝縮器５で凝縮した冷媒液は凝縮器５に配
管接続された中間冷却器６に入り、一段目オリフィスで
中間圧力まで減圧されて膨張し、一部はガスとなる。こ
のガスは配管を介して二段目の羽根車４に吸い込まれ
る。一方、冷媒液の蒸発により冷却された残りの液は二
段目オリフィスでさらに減圧されて蒸発器２に入り蒸発
する。 【０００５】かかるターボ冷凍機は圧縮機１を有するた
め、潤滑系が必要になる。この潤滑系の配管を図中に一
点鎖線で示す。この場合の主潤滑点は、圧縮機１の回転
軸の軸受、電動機３の回転軸の軸受及び増速歯車等であ
り、圧縮機１のケーシング１ａ内の油タンク１ｂに内蔵
された油ポンプ７の駆動により潤滑される。 【０００６】この場合潤滑油には、通常冷媒に溶け込ま
せることがてきるものが使用されている。潤滑油が蒸発
器２の液面近傍以外の特定の場所に溜まるのを防止し、
冷媒とともに循環可能なようにするためである。潤滑油
は冷媒とケーシング１ａ内で接触するようになってお
り、冷媒中には潤滑油が混入するとともに、この状態の
冷媒が凝縮器５を経て蒸発器２に至る。したがって、蒸
発器２では冷媒は蒸発してガスとなり圧縮機へ吸入され
るが、潤滑油は蒸発しないので蒸発器２に残留し、比重
が冷媒よりも小さいので、蒸発器２内の冷媒液にはその
最上層に潤滑油の密度が高い層が形成される。 【０００７】ところが、満液式の蒸発器２を持つ冷凍機
ではある一定以上の量の油が冷媒中に溶け込むと冷媒の
伝熱特性の低下により蒸発器２内の圧力の異常な低下
や、これに伴う圧縮機１の動力の増加を招来する。この
ため油回収装置を設けている。 【０００８】図３は従来技術に係るこの種の油回収装置
を概念的に示す説明図である。同図に示すように、開口
部２ａ、２ｂ、２ｃは、潤滑油と冷媒液との混合液を回
収するよう蒸発器２の内部に臨んで開口するとともに、
蒸発器２の高さ方向に適宜分散させて管板２ｄに複数個
（図では３個）取り付けてある。各開口部２ａ〜２ｃは
弁８ａ、８ｂ、８ｃ、ドライヤ９、エダクタ１０及び弁
１１を介して油タンク１ｂに連通している。また、同様
に凝縮器５内に開口する開口部５ａも弁１２、エダクタ
１０及び弁１１を介して油タンク１ｂに連通している。 【０００９】この油回収装置において搬送動力を供給す
るのがエダクタ１０である。このエダクタ１０は油タン
ク１ｂ内の圧力が他の部分（蒸発器２及び凝縮器５）の
内部の圧力よりも低いことを利用するもので、油タンク
１ｂ内の潤滑油の油面が所定の下限位置まで低下した時
点で動作させて油戻しを開始するとともに、油面が所定
の位置まで回復した時点で止める。さらに詳言すると、
作動時には弁１１を全開にする。その後弁１２を開いて
冷媒ガスをエダクタ１０に供給する。この結果エダクタ
１０を介して油タンク１ｂに向かう高圧のガス流が形成
される。この状態で弁８ａ〜８ｃの何れか１つを開いて
冷媒と潤滑油との混合液をエダクタ１０に供給すること
によりこの混合液を高圧ガス流に乗せて油タンク１ｂに
搬送する。 【００１０】ここで開口部２ａ〜２ｃは３個設けている
が、これは当該ターボ冷凍機の負荷状態及び運転状態に
より蒸発器２内の冷媒液の液面が変動するからである。
すなわち、負荷が大きい時には冷媒液の液面が下がり、
負荷が小さいときには上がる。また凝縮器５の圧力が高
いと液面が上り、低いと液面が下がる。このため上位、
中位及び下位等複数種類の液面にそれぞれ対応するよう
にする必要がある。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】上述の如き従来技術に
係る油回収装置においては、蒸発器２内の冷媒液の液面
の変動を見込んで複数の高さ位置の開口部２ａ〜２ｃを
設けているので、この部分の製作コストが嵩むばかりで
なく、構造も複雑になるという欠点を有する。また、操
作すべき弁８ａ〜８ｃを間違えることにより冷媒ガスの
み、若しくは潤滑油を含まない冷媒液のみを油タンク１
ｂに戻すという不都合も生起していた。また、最適とな
る取り出し位置が弁８ａ〜８ｃの中間に位置する場合に
は非効率的な油回収となる。 【００１２】本発明は、上記従来技術に鑑み、液に浮遊
するフロートを利用して液面の変動に追従し、一個の開
口部で良好に液の最上層の油を回収し得る冷凍機の油回
収装置を提供することを目的とする。 【００１３】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成の特徴は次の通りである。 【００１４】１） 冷凍機における満液式の蒸発器内の
冷媒液の液面近傍で冷媒液に溶け込む油を回収する冷凍
機の油回収装置において、冷媒液に浮遊してこの冷媒液
の液面の上下動に伴い上下するフロートを設ける一方、
冷媒液中にチューブの一方の開口部が臨むようにフロー
トに固着するとともに、同チューブの他方の開口部には
油を吸引回収する回収手段を設けたことを特徴とする。 【００１５】２） 上記１）において、冷凍機はターボ
冷凍機とし、回収手段はこのターボ冷凍機が装備するエ
ダクタとして圧縮機及びこれを駆動する電動機の潤滑油
を回収するようにしたことを特徴とする。 【００１６】３） １）若しくは２）におけるフロート
は、中空の球形のフロートであって、その内部に冷媒を
注入して当該蒸発器内の圧力とフロート内の圧力とが同
程度になるように構成したものであることを特徴とす
る。 【００１７】 【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。 【００１８】図１は本願発明の実施の形態に係る油回収
装置の主要部を示す断面図である。本形態はターボ冷凍
機の蒸発器２からの油回収装置である。本形態は図２に
示すターボ冷凍機に適用するものである。そこで、図２
と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略す
る。同図に示すように、密閉容器となっている蒸発器２
のシェル２ｅの内周面にはブラケット１３が固着してあ
り、このブラケット１３にロッド状のアーム１４の基端
部が回動可能に取り付けてある。すなわち、この部分で
ヒンジ部を構成している。フロート１５は通常、アルミ
製の中空の球で冷媒液１６に浮遊するように構成してア
ーム１４の先端部に固着してある。この結果フロート１
５は冷媒液１６の液面１６ａの変動に追従して上下方向
に移動する。このときアーム１４はヒンジ部を回動中心
として回動することによりフロート１５の位置を規制し
つつもその上下動を保証する。 【００１９】チューブ１７は可撓性のチューブで、冷媒
液１６中にその開口部が臨むようにフロート１５に固着
するとともに、その他端部はシェル２ｅに固着した開口
部１８に接続してある。開口部１８は弁（図示せず）を
介して図２のエダクタ１０に連通しており、油タンク１
ｂに向かう負圧が作用するように構成してある。 【００２０】また、フロート１５には冷媒液１６と同種
の冷媒液が封入してある。その量は蒸発器２の停止時に
おけるその内部の温度（常温、通常２０度程度）でもフ
ロート１５中がガスで充満され、若干量の冷媒が液とし
て残存する程度の量とする。このとき冷媒液が少しでも
残存していれば同圧になるからであり、このことにより
フロート１５の内部と蒸発器２の内部との圧力を等しく
することができるからである。 【００２１】かかる実施の形態においては、蒸発器２内
の冷媒液１６の液面１６ａが当該ターボ冷凍機の負荷変
動に伴い変動してもフロート１５はこのときの液面１６
ａの変動に追従するので、チューブ１７の開口部もフロ
ート１５とともに液面１６ａの変動に追従して上下動す
る。この結果、チューブ１７の開口部は常に冷媒液１６
に溶け込んでいる油層に臨むこととなり、所望の潤滑油
を開口部１８に作用する負圧により良好に油タンク１ｂ
に回収することができる。このとき、フロート１５の内
圧は蒸発器２の内圧に等しくすることができるので、フ
ロート１５の破損を未然に防止することができる。ちな
みに、従来と同様にフロート１５の内部が真空のままで
あるある場合、蒸発器２内の高圧（３〜５ｋｇ／ｃｍ²
程度）がフロート１５の球殻に直接作用するため、この
球殻に真円に対する歪部分があると、その部分が強度的
に特に脆弱な部分となって小さな衝撃が作用しただけで
も破損する虞があり、フロートは強度確保のため肉厚大
となり、さらに重量増によるフロートの大型化が避けら
れない。 【００２２】上記実施の形態はターボ冷凍機の蒸発器２
の油回収装置に適用したものであるが、当然これに限定
するものではない。一般に液面の油を回収するする場合
に適用し得る。また、フロート１５もその適用範囲は蒸
発器２に限らない。特に高圧雰囲気、例えば中間冷却器
６で用いても同様に有用なものとなる。 【００２３】 【発明の効果】以上実施の形態とともに詳細に説明した
通り、本発明によれば冷媒液に浮遊するフロートに一体
的にチューブを固着し、このチューブの一方の開口部を
冷媒液の上層部に臨ませ、且つ他方の開口部に負圧を作
用させたので、冷媒液の液面が変動してもチューブはフ
ロートとともに一体的に上下動し、その一方の開口部は
常に冷媒液の上層部に臨んでこの上層部に溶け込む油を
負圧により吸い出して回収することができる。また、フ
ロートに同様の冷媒液を封入してフロート内を飽和圧力
に保つようにし、フロートの内外の圧力差をなくすよう
にしたので、このフロートに衝撃力が作用しても簡単に
破損することはない。このため、フロートの小型、軽量
化も図ることができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施の形態の主要部を抽出して示す部
分断面図。 【図２】ターボ冷凍機の構成の一例を示す系統図。 【図３】従来技術に係る油回収装置を概念的に示す説明
図。 【符号の説明】 １ 圧縮機 １ｂ 油タンク ２ 蒸発器 ３ 電動機 １０ エダクタ １５ フロート １６ 冷媒液 １６ａ 液面 １７ チューブ １８ 開口部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 冷凍機における満液式の蒸発器内の冷媒
   液の液面近傍で冷媒液に溶け込む油を回収する冷凍機の
   油回収装置において、 冷媒液に浮遊してこの冷媒液の液面の上下動に伴い上下
   するフロートを設ける一方、 冷媒液中にチューブの一方の開口部が臨むようにフロー
   トに固着するとともに、同チューブの他方の開口部には
   油を吸引回収する回収手段を設けたことを特徴とする冷
   凍機の油回収装置。 【請求項２】 〔請求項１〕において、冷凍機はターボ
   冷凍機とし、回収手段はこのターボ冷凍機が装備するエ
   ダクタとして圧縮機及びこれを駆動する電動機の潤滑油
   を回収するようにしたことを特徴とする油回収装置。 【請求項３】 〔請求項１〕若しくは〔請求項２〕にお
   けるフロートは、中空の球形のフロートであって、その
   内部に冷媒を注入して当該蒸発器内の圧力とフロート内
   の圧力とが同程度になるように構成したものであること
   を特徴とする冷凍機の油回収装置。