JP2008196731A

JP2008196731A - 冷凍装置

Info

Publication number: JP2008196731A
Application number: JP2007030016A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Marumoto; 一彦丸本; Kazuo Nakatani; 和生中谷
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-02-09
Filing date: 2007-02-09
Publication date: 2008-08-28

Abstract

【課題】本発明は、油分離器２内に溜まった潤滑油を、潤滑油の自重で圧縮機１内に戻すことで、フロート弁を用いずに潤滑油を圧縮機１へ返油するものであり、油分離器２の外形を小さくして冷凍装置のコンパクト化を図るとともに、圧縮機１の長期使用においても能力低下を招かない冷凍装置を提供するものである。
【解決手段】油分離器２内の圧力と密閉容器６内の圧力とを略同一とする均圧配管１７と、油分離器２で分離した潤滑油を密閉容器６内へと戻す油送配管１６とを用いて密閉容器６と油分離器２とを連結するというものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、油分離器を用いて冷媒と潤滑油とを分離するもので、この油分離器から圧縮機へと潤滑油を戻す返油構造に特徴をもつ冷凍装置に関するものである。

従来のこの種の冷凍装置について、図２を用いて説明する。

図２に示した冷凍装置の主要な構成要素は、圧縮機１、油分離器２、放熱器３、減圧手段４、及び蒸発器５から成り、これらの構成要素を各配管１１〜１４にて接続している。

なお、１５は油戻し管である。

まず、圧縮機１の吐出口８は、吐出配管１１を介して油分離器２に接続している。

そして、油分離器２は、配管１２を介して放熱器３の入口に接続している。

放熱器３の出口には、配管１３が接続してあり、減圧手段４を介して蒸発器５の入口に接続している。

さらに、蒸発器５の出口は、吸入配管１４を介して圧縮機１の吸入口９に接続している。

なお、油分離器２の戻し口２ｂは、図に示すように、油戻し管１５を介して吸入配管１４に接続している。

また、圧縮機１内の底部には、シリンダの摩擦面や軸受部（図示せず）の損傷を防止することを目的として、潤滑油１ａが封入してある。

以下に、前述の冷凍装置の動作について説明する。

まず、圧縮機１の吐出口８から吐出された冷媒は、吐出配管１１を介して油分離器２に流入する。

油分離器２内には油分離部２ａが設けてあり、油分離器２に流入した冷媒は、この油分離部２ａを通過するときに冷媒と潤滑油とに分離される。

冷媒から取り除かれた潤滑油は、油分離器２の底部に溜められる。

そして、一定量以上の潤滑油が蓄積されると、図示省略のフロート弁が開放され、戻し口２ｂに取り付けた油戻し管１５を通じて吸入配管１４を経由して、潤滑油は圧縮機１へと戻される。

一方、油分離器２を通った高温高圧の冷媒は、放熱器３で放熱して低温高圧の冷媒となり、配管１３を介して減圧手段４に達する。

その後、冷媒は、減圧手段４で減圧され、低温低圧の冷媒となって蒸発器５へと流入する。

蒸発器５に流入した冷媒は、この蒸発器５を通過する過程で蒸発し、蒸発潜熱を空気等の外部流体から奪うことで、周辺部に存在する空気等の冷却を行う。

蒸発器５を経た冷媒は、吸入配管１４から吸入口９を経由して圧縮機１に吸入され、再び圧縮される。

このように、従来の冷凍装置によれば、油分離器２において、圧縮機１より吐出した冷媒から、効果的に潤滑油を取り除くことができるので、圧縮機１内部に潤滑油を封入した場合でも、この潤滑油が油分離器２よりも下流側の配管１２、１３及び放熱器３、減圧手段４，蒸発器５等の構成要素の内面に付着するようなことはなく、この付着を原因とした圧力損失の問題を回避している（例えば特許文献１参照）。
特開２０００−５５４８８号公報

しかしながら、上記従来の構成では、油分離器２に溜まった潤滑油を圧縮機１に戻す際に、油分離器２内に設置されたフロート弁（図示せず）を必要とするため、油分離器２の外形寸法が大きくなるという課題を有していた。

また、圧縮機１の長期使用により発生したスラッジが、フロート弁の弁体に付着するため、フロート弁が全閉できなくなり、油分離器２に潤滑油が溜まっていない場合でも高圧側の冷媒が低圧側へ漏れるという現象を引き起こしていた。

その結果、冷凍装置内の冷媒循環量が低下することになり、冷凍装置の能力低下を招くという課題があった。

本発明は、油分離器内に溜まった潤滑油を、潤滑油の自重により圧縮機内に戻すことで、フロート弁を用いることなく潤滑油を圧縮機へ返油するものであり、油分離器２の外形を小さくして冷凍装置のコンパクト化を図るとともに、圧縮機の長期使用においても能力低下を招くことのない冷凍装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために本発明の冷凍装置は、潤滑油を封入した密閉容器内の圧縮機構部で圧縮した冷媒を、密閉容器に設けた吐出口から密閉容器外へと吐出する圧縮機と、吐出口から吐出された冷媒から、この冷媒とともに吐出した潤滑油を分離する油分離器と、冷媒を放熱させる放熱器と、冷媒を減圧させる減圧手段と、冷媒を蒸発させる蒸発器とを環状に連接し、油分離器内の圧力と密閉容器内の圧力とを略同一とする均圧配管と、油分離器で分離した潤滑油を密閉容器内へと戻す油送配管とを用いて密閉容器と油分離器とを連結するというものである。

このような構成とすることにより、油分離器内に溜まった潤滑油を、潤滑油の自重で圧縮機内に戻すことができる。

本発明の冷凍装置は、上述した構成により、油分離器内に溜まった潤滑油を、潤滑油の自重で圧縮機内に戻すことができるので、フロート弁を用いることなく、潤滑油を圧縮機へと返油することが可能となる。

その結果、油分離器の外形を小さくすることが可能となり、冷凍装置のコンパクト化を図ることができるとともに、この圧縮機を長期使用する場合に生じていたスラッジ発生に起因する冷媒能力の低下を招かない冷凍装置を提供することができる。

第１の発明は、潤滑油を封入した密閉容器内の圧縮機構部で圧縮した冷媒を、密閉容器に設けた吐出口から密閉容器外へと吐出する圧縮機と、吐出口から吐出された冷媒から、この冷媒とともに吐出した潤滑油を分離する油分離器と、冷媒を放熱させる放熱器と、冷媒を減圧させる減圧手段と、冷媒を蒸発させる蒸発器とを環状に連接し、油分離器内の圧力と密閉容器内の圧力とを略同一とする均圧配管と、油分離器で分離した潤滑油を密閉容器内へと戻す油送配管とを用いて密閉容器と油分離器とを連結するというものである。

本構成により、油分離器内に溜まった潤滑油を、潤滑油の自重で圧縮機内に戻すことが可能となり、フロート弁を用いずに潤滑油の圧縮機への返油を行うことができる。

第２の発明は、上記発明に加え、特に、油分離器を、圧縮機内に封入した潤滑油の油面高さより高い位置に設置するというものである。

本構成により、油分離器内に溜まった潤滑油を、潤滑油の自重で圧縮機内に戻すことがより効率的に行えるようになる。

その結果、フロート弁を用いずに潤滑油の圧縮機への返油を行うことができる。

第３の発明は、特に第１、２の発明で、油送配管は、一方の連絡口が圧縮機内に封入した潤滑油の油面高さより高い位置にて密閉容器に接続するとともに、他方の連絡口が一方の連絡口よりも高い位置にて油分離器に接続するというものである。

本構成により、油送配管と圧縮機との連結時に、圧縮機から潤滑油が漏れ出ることがなくなる。

その結果、油送配管の取り付け作業が簡易化できる。

第４の発明は、特に第３の発明で、油送配管は、前記油分離器の底部に設置油送管は油分離器の底部に設置したというものである。

第５の発明は、特に第１〜４の発明に用いる冷媒として、臨界圧力以上に昇圧された冷媒を用いるというものである。

これにより、放熱器を流れる冷媒は、圧縮機で臨界圧力以上に加圧されているので、放熱器で熱を奪われて温度低下しても凝縮することがない。

従って、放熱器全域で冷媒と被加熱流体とに温度差を形成しやすくなり、熱交換効率を高くできる。
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における冷凍装置について、図面を用いて説明する。

まず、図１は、本発明の実施の形態１に示す冷凍装置の回路図である。

なお、従来の技術と同様の機能を果たすものについては、同一の符号を付し、その説明を援用する。

図１に示すように、圧縮機１、油分離器２、放熱器３、減圧手段４、及び蒸発器５を各配管１１〜１４にて接続する。

そして、冷媒として高圧側の圧力が臨界圧以上となる、例えば炭酸ガス（ＣＯ_２）を冷媒として使用している。

圧縮機１の吐出口８は、吐出配管１１を介して油分離器２に接続している。

なお、油分離器２の戻し口２ｂは、図に示すように、油送配管１６を介して圧縮機１の返油口１０に接続している。このとき、油分離器２の戻し口２ｂは、油送配管１６の一方の連絡口にあたり、返油口１０は、油送配管１６の他方の連絡口にあたる。

ここで、油分離器２は、圧縮機１底部の潤滑油溜め１ｂに溜まった潤滑油面の位置よりも高い位置に設置されており、油分離器２の底部に設けた戻し口２ｂは、油送配管１６を介して前述の潤滑油面より高い位置に設けた返油口１０に接続している。

また、戻し口２ｂは、返油口１０に比べて高い位置に設置されている。

さらに、油分離器２内の気相部と圧縮機１内の気相部とを均圧配管１７で連結しており、圧縮機１は密閉容器６内に圧縮機構部７を備えている。

以下に前述の冷凍装置の動作について説明する。

圧縮機１内部の圧縮機構部７で圧縮された冷媒は、一旦、密閉容器６内に吐出され、吐出口８から吐出配管１１を介して油分離器２へと流れ出る。

そして、冷媒は、油分離器２内の油分離部２ａを通過するときに冷媒と潤滑油とに分離される。

この時、密閉容器６内の圧力と油分離器２内の圧力とは、均圧配管１７から流入した冷媒により、ほぼ同じ圧力となる。

従って、油送配管１６内に、冷媒の流れは殆どない。

また、油分離器２は、圧縮機１内の潤滑油面位置より高い位置に設置している。

その結果、油分離器２内にて冷媒から取り除かれた潤滑油は、自重で油分離器２内や油分離器２の内壁を伝って落下して行き、やがて油分離器２の底部に達する。

さらに、密閉容器６内の圧力と油分離器２内の圧力とはほぼ同じ圧力のため、油分離器２底部に達した潤滑油は、戻し口２ｂより油送配管１６を通って自重で返油口１０を介して潤滑油溜め１ｂへと達する。

一方、油分離器２を通った高温高圧の冷媒は、放熱器３で放熱することで、水や空気等の外部流体を加熱する。

その後、放熱器３から低温高圧の冷媒として流出し、配管１３を介して減圧手段４へと達する。

減圧手段４では減圧され、低温低圧の冷媒となって蒸発器５に流入する。

減圧された冷媒は、この蒸発器５を通過する過程で蒸発し、蒸発潜熱を空気等の外部流体から奪うことで、周囲の空気等を冷却する。

そして、蒸発器５から流出した冷媒は、吸入配管１４から吸入口９を介して圧縮機１に吸入され、再び圧縮される。

以上の説明から明らかなように、油分離器２内に溜まった潤滑油を、潤滑油の自重で圧縮機１内に戻すことにより、フロート弁を用いずに潤滑油の圧縮機１への返油を行うことができる。

従って、油分離器２の外形を小さくして冷凍装置のコンパクト化を図ることが可能となり、圧縮機を長期使用した場合においても能力低下を招かない冷凍装置を提供することができる。

本発明の冷凍装置は、住宅用空調装置、ビル用空調装置や車両用の空調装置、或いはヒートポンプ給湯機の冷凍機として利用できる他、冷凍冷蔵庫、ショーケースや自動販売機などの冷凍機としても利用可能である。

本発明の実施の形態における冷凍装置の回路図従来の冷凍装置の回路図

符号の説明

１圧縮機
２油分離器
２ａ油分離部
３放熱器
４減圧手段
５蒸発器
６密閉容器
７圧縮機構部
１１吐出配管
１６油送配管
１７均圧配管

Claims

潤滑油を封入した密閉容器内の圧縮機構部で圧縮した冷媒を、前記密閉容器に設けた吐出口から前記密閉容器外へと吐出する圧縮機と、前記吐出口から吐出された冷媒から、この冷媒とともに吐出した前記潤滑油を分離する油分離器と、前記冷媒を放熱させる放熱器と、前記冷媒を減圧させる減圧手段と、前記冷媒を蒸発させる蒸発器とを環状に連接し、前記油分離器内の圧力と前記密閉容器内の圧力とを略同一とする均圧配管と、前記油分離器で分離した前記潤滑油を前記密閉容器内へと戻す油送配管とを用いて前記密閉容器と前記油分離器とを連結することを特徴とする冷凍装置。
前記油分離器を、前記圧縮機内に封入した前記潤滑油の油面高さより高い位置に設置することを特徴する請求項１に記載の冷凍装置。
前記油送配管は、一方の連絡口が前記圧縮機内に封入した前記潤滑油の油面高さより高い位置にて前記密閉容器に接続するとともに、他方の連絡口が前記一方の連絡口よりも高い位置にて前記油分離器に接続することを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍装置。
前記油送配管は、前記油分離器の底部に設置していることを特徴とする請求項３に記載の冷凍装置。
前記冷媒は、臨界圧力以上で用いられる冷媒を使用したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷凍装置。