JPH04506248A - 油分離器を設けた圧縮冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 油分離器を設けた圧縮冷却機械装置 この発明は請求項１の導入句に述べられた種類の圧縮冷凍システムに関する。こ の種の冷凍システムにおいて、ある量の油が循環冷凍剤によってシステム中をそ れから運ばれる圧縮器に潤滑油を供給することは必要である。潤滑剤を連続的に 供給することによって、かなりの量の油が冷凍剤の中に発生し、そのことが低減 された冷却容量という結果になり得る。したがって、システムの経済的な運転に とっては油および望ましくない材料の冷凍剤からの効果的な分離を維持すること は非常に重要である。

米国特許明細書第３．８５０．００９号は油分離器に設けられる圧縮冷凍システ ムを説明し、この油分離器は２つのステップで油を気体冷凍剤から分離する。こ れは液体冷凍剤から油を分離するほど効果的でないことが証明された。

米国特許明細書第２．２８５．１２３号は油が熱交換器の中を通過することによ って液体冷凍剤から分離される冷凍システムを説明し、この熱交換器はサーモス タットバルブによる複雑な方法で油がより容易に分離されるような方法で油と冷 凍剤との混合物の温度を制御する。

欧州特許明細書第００１６５０９号は気体相の冷凍剤からの油の分離のための器 具を説明し、その器具の中で、油分離器は圧縮器の圧力側と凝縮器との間の冷凍 システムに装着される。

ＤＫの印刷された明細書第１４８５４６Ｂ号は油分離器を使つたフリージングつ まり冷凍システムを説明し、このシステムは分離器が蒸発器の下に位置付けられ 、それゆえに複雑な構成であるにもかかわらず冷凍システムの一部のみを便利に し得るという点で特徴的である。

冷凍剤が液体状態にあり、かつシステムの正常な動作中にある間に経済的な方法 で精製される冷凍システムを提供することはこの発明の目的である。これはこの 発明に従って請求項１の導入句に述べられた種類の冷凍システムによって得られ 、このシステムは請求項１の特徴部分に述べられた詳細において特徴的である。

達成された冷凍システムのこの構成によって、油分離器は単純な方法でこのシス テムに適合され、油分離器の熱交換器容器で達成され、かつ油分離の間に油と冷 凍剤との混合物の冷凍剤の蒸発から生じる温度低下は、−決然交換器を通ってシ ステムの蒸発器に流れる液体冷凍剤を冷却するために使用される。

この発明に従う冷凍機械装置の有利な実施例は以下のように構成される、つまり 分離は幾つかのステップで行なわれ、第１のステップは１次容器で行なわれ、こ の容器は供給パイプによって液体冷凍剤のための凝縮器の出口に接続されるとと もに排出パイプによって冷凍剤受取器に接続されかつそのうえ挿入された遮断バ ルブのある油排出パイプによって油貯めパイプ接続部に接続され、油分離の最後 のステップは熱交換器の容器の中で行なわれるというものである。これによって 凝縮器に供給された潤滑油のほとんど完全な分離が入手され得る。

この発明に従う冷凍機械装置の他の実施例は、油分離器の熱交換器の容器が熱伝 導壁によって分離された２つの部分に分割されるという点で特徴的である。１次 熱交換器を含む第１の部分は油分離器として機能する一方で、空気および非凝縮 性気体分離器として機能する他の部分は２次熱交換器を含み、その一方の側は以 下の方法で１次熱交換器に接続される、つまり１次熱交換器から来る液体冷凍剤 は２次熱交換器を通過した後、システムの蒸発器へと進むというものである。他 方の側は冷凍剤受取器の油貯めと熱交換器の容器の第１の部分とに以下の方法で 接続される、つまり油と冷凍剤との液体混合物は２次熱交換器を介して油貯めか ら熱交換器容器の第１の部分へと通過し、熱交換器容器の第２の部分は供給パイ プおよび冷凍剤受取器への戻りパイプと共に大気へ向かう空気排出パイプとを有 するというものである。この発明に従う冷凍システムのこの実施例は、冷凍剤が 頻繁に満たされるまたは交換されるシステムで特に有利である、なぜなら空気と 非凝縮性気体を分離するための容器の中の冷凍剤と空気との２０−３０℃の熱い 混合物が、熱伝導壁を介して油と冷凍剤との混合物から分離される約−１θ℃の 冷たい冷凍剤から受取る冷却は、空気と非凝縮性気体との迅速な分離を引起こし 、それによさらに、油と冷凍剤との混合物の２次熱交換器を介しての運搬は、油 と冷凍剤との間の比重の差のために、迅速かつ効果的な分離に貢献する比較的大 きな自由落下を介して油分離器部分へと導入されることを引起こす。

この発明に従う冷凍システムの他の実施例は以下の点で特徴的である、つまり分 離は前に述べられた実施例のように幾つかのステップで行なわれ、分離器の熱交 換器容器は２つの部分に分割され、第１の部分は油分離器として機能しかつ第２ の部分は前に述べられた実施例の場合のように空気と非凝縮性気体のための分離 器として機能するという点においてである。これによって上に述べられた利点の 双方、つまり強化された油分離および空気と非凝縮性気体の迅速かつ効果的な分 離が達成される。請求の範囲に説明される他の実施例はすべて、この発明に従う 冷凍機械装置の構成の適当な詳細に関する。

この発明は図面に関連して以下にさらに説明され、図面において 図１は１つのステップを有する油分離器を持つこの発明に従う冷凍機械装置の実 施例を概略的に示し、図２は幾つかのステップを有する油分離器を持つこの発明 に従う冷凍機械装置の第２の実施例を概略的に示し、図３は結合された油および 空気分離器を有するこの発明に従う冷凍システムの第３の実施例を概略的に示し 、さらに 図４は幾つかのステップをもつ油分離器と、油と空気と非凝縮性気体との自動分 離のための装置を備えた油と空気のための結合された分離器とを有するこの発明 に従う冷凍システムの実施例を概略的に示す。

図１は凝縮器、冷凍剤受取器（１３）および油分離器（１）の間の接続部を有す るこの発明に従う冷凍機械装置の一部を概略的に示すとともに油分離器の垂直断 面を示す。

この図から油分離器は金属製外部ライニング（２０）の中に囲まれる熱絶縁材料 （１９）の層が設けられた容器（１）として構成されることが明らかであろう。

容器（１）は１次熱交換器（３）を含み、熱交換器はチューブを含み、１次パイ プ接続部（１１）を介して冷凍剤受取器から来て、２次パイプ接続部（１６’　 ）を介して続く液体冷凍剤が、それによってシステムの蒸発器のための供給パイ プ（６）へと流れる。

冷凍剤受取器（１３）は油貯め（１４）が設けられた底部分にあり、油貯めで冷 凍剤の油含有部分が集められ、そこから遮断バルブ（ｌｌａ）と磁石バルブ（ｌ ｌｂ）とを有する油貯めパイプ接続部を介して油分離器（１）の上部部分に導か れ、その機能は以下に説明される。容器を通り抜ける自由落下によりて、油と冷 凍剤とは分離され、油は容器の底に集められ、そこから排出バルブ（１２ａ）を 育する油排出パイプ（１２）を介して排出され得る。混合物の中の冷凍剤は蒸発 し、それによって容器の温度は約−１０°Ｃに下がる。この温度降下は１次熱交 換器（３）を通る蒸発器の方へ流れる冷凍剤を冷却するために使用される。

混合物から蒸発される冷凍剤は容器（１）から吸込バイブ接続（１５）を介して 凝縮器の吸込側へ伝えられ、このようにして解凍システムに戻る。

油分離器の容器（１）の中の油と冷凍剤との混合物のレベルを制御するために、 この容器には電気レベルレギュレータ（１７）が設けられ、これは環境に従う適 当な量が油分離器の容器（１）に供給されるような態様で油貯めバイブ接続（１ １）の磁石バルブ（ｌｌｂ）をリレーによって制御する。

図２に概略で示された冷凍システムにおいて、油分離器はこの発明に従って以下 のような態様で構成される、つまり分離は２つのステップで行なわれ、その第１ のステップは供給線（３４）を介して液体冷凍剤のための凝縮器（３９）の出口 に接続されるとともに、放出線（３５）を介して冷凍剤受取器（１３）に接続さ れる一次容器（３３）で行なわれるというものである。供給ｊ１１（３４）は１ 次容器を介して、かつ環境に従って底上の適当な距離をおいた点上に通され、一 方排出線（３５）はある高さのレベル、たとえば１次容器（３３）の上３分の１ のところに接続され、そのレベルはより少ない量の油を含む分離された冷凍剤が 溢れ出して冷凍剤受取器（１３）の底に導かれる前に油とめに十分である。

１次容器（３３）の底で集められた油は、挿入された遮断バルブ（３６ａ）と磁 石バルブ（ｌｌｃ）とを育する１次油排出線（３６）を介して油貯めパイプ接続 （１１）に導かれることが可能で、その態様は油分離の第２のステップが図１に 示されたこの発明に従う冷凍機械装置の実施例におけるのと同じ方法で熱交換器 容器（１）の中で起こり得るというものである。熱交換器容器（１）の中の油と 冷凍剤との混合物のレベルは電気レベルレギュレータ（１７）によって維持され 、それはタイムクロックによって１次油排出線（３６）と油貯めパイプ接続（１ １）の２つの磁石バルブ（１ｌｂ、１１ｃ）をそれぞれ以下の態様で制御する、 つまり冷凍剤受取器（１３）および１次容器（３３）からの混合物の排出は環境 に従って調整されるというものである。

図３はこの発明に従う冷凍システムの実施例を概略で示し、ここで油分離器の熱 交換器容器は熱伝導壁（１８）によって２つの分離した容器部分（ｌａ、２）に 分割され、その第１の部分（１ａ）は、１次熱交換器（３）を含んで油分離器と して機能する一方で、空気と非凝縮性気体のための分離器として機能する第２の 部分（２）は、２次および１次パイプ接続（１６’、１６）を介して１次熱交換 器（３）と冷凍剤受取器（１３）とに以下の態様で接続される２次熱交換器（４ ）を含む、つまり液体冷凍剤は冷凍剤受取器（１３）から１次熱交換器（３）と ２次熱交換器（４）とを介して、さらにシステムの蒸発器の供給バイブ（６）上 に通過するというものである。２次熱交換器の他の側は油貯めパイプ接続（１１ ）を介して冷凍剤受取器の油貯め（１４）に接続され、下向きパイプ接続（４ａ ）を介して熱交換器容器（Ｉａ）の第１の部分に接続され、その態様は油と冷凍 剤との液体混合物が油貯め（１４）から２次熱交換器（４）を介して通過し、か つ自由落下によって下向きバイブを通って熱交換器容器の第！の部分へ通過し、 そうでなければ図１に示された油分離器と同じ方法で機能するというものである 。

熱交換器容器（２）の第２の部分はその下位部分で、挿入された遮断バルブ（９ ａ）を有する線（９）を介して冷凍剤受取器（１３）の上位部分に接続され、さ らにその上位部分で、水フィルタ（７）を介して排出バルブ（８ａ）を育する空 気排出線（８）によって大気に接続される。下位部分はさらに戻りバイブ線（１ ０）によって冷凍剤受取器（１３）の下位部分に接続される。これによって空気 、非凝縮性気体およびもしあれば冷凍剤の混合物は冷凍剤受取器から空気分離器 部分へ通過し、そこで空気は２次熱交換器（４）からの冷却および２つの容器部 分（ｌａ、２）の間の熱伝導壁を介しての冷却のために分離される。冷凍剤は容 器部分（２）の底で集まり、冷凍剤受取器へ戻って導かれる一方で、空気と非凝 縮性気体とは上昇しかつ大気中に排出される。

図４に概略で示されたこの発明に従う冷凍システムの実施例は、図２および図３ で示された実施例の組合せである、なぜなら油分離は２つのステップで行なわれ 、熱交換器容器は油と非凝縮性気体の双方が分離されるように２つの部分（ｌａ 、２）に分割されるからである。この組合せにおいて、熱交換器容器（２）の第 ２の部分は冷凍剤受取器（１３）の上位部分に接続される代わりに、挿入された 遮断バルブ（９ａ’）を存する！　（９”）によって１次容器（３３）の上位部 分に接続されるが、他方この受取器は接続線（３７）によって１次容器（３３） の上位部分に接続される。それによって空気と冷凍剤との混合物は冷凍剤受取器 （１３）から１次容器（３３）へと通過し、空気とこの容器で集められた冷凍剤 との混合物と共に上に説明されたような機能を果たす空気分離器上へ通過する。

この実施例は、油および空気双方の非凝縮性気体との分離が自動的に行なわれる ような態様でさらに配置される。

自動油分離は、熱交換器容器の第１の部分（ｌａ）に２つの検出器（２２，２３ ）を育する差動サーモスタット（２１）と共に容器の液体のレベルを表示するた めの非絶縁スチールスタンドバイブ（４０）を設けることによって得られ、この ２つの検出器はスタンドバイブ中の液体の温度の認知できる差を同時に生み出す 油レベルの変動が、油排出バイブ（１２）の磁石バルブ（２４）の開閉を制御で きるようにスタンドパイプ上に取付けられる。

空気と非凝縮性気体との自動分離は、熱交換器容器の第２の部分（２）に熱交換 器容器の第２の部分（２）に取付けられた第１の検出器（２６）を有する差動サ ーモスタット（２５）を設けることによって達成されるが、第２の検出器（２７ ）は冷凍剤受取器（１３）と１次熱交換器（３）との間の１次バイブ接続（１６ ）に取付けられる。リレーによってこのサーモスタットは空気排出パイプ接続（ ８）に取付けられた第３の磁石バルブ（２８）によって制御され、その態様は空 気または非凝縮性気体が第１の検出器（２６）に作用するときにバルブが開くと ともに、空間が第２の検出器（２７）に作用する１次パイプ接続（１６）のより 温かい冷凍剤によって換気されるとき再び閉じるというものである。

図３および図４に示される実施例によって、システムが十分に換気されていると き、油分離器のみが１次容器（３３）と熱交換器容器の第２の部分（２）との間 のパイプ接続（９）および前記容器部分と冷凍剤受取器（１３）との間のパイプ 接続（ｌＯ）のそれぞれにおいて遮断バルブ（９ａ、１０ａ）を閉じることによ って機能していることを達成することは可能である。これによってシステムのよ り経済的な運転は、油と冷凍剤との混合物の中の冷凍剤の蒸発によって生み出さ れる冷却が、１次熱交換器を介してシステムの蒸発器の方へ流れる冷凍剤を冷や すために十分に利用されるときに達成され得る。

〜・２ ｒ＠弊憎太謔ル Ｆｉｇ、４ １原調量報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．凝縮器（３９）で凝縮され、冷凍剤受取器（１３）で集められ、それから冷 却されるべきシステムの部分におかれた蒸発器に通され、そのシステムはさらに 冷凍剤中の望ましくない材料を分離するための装置が設けられるモータによって 駆動されて冷凍剤を圧縮する圧縮器を備えた圧縮冷凍システムであって、１次熱 交換器（３）を含む熱交換器容器（１）のある油分離器を有し１次パイプ接続（ １６）を介してその供給側は冷凍剤受取器（１３）の液体冷凍剤のための出口に 接続され、その排出側はシステムの蒸発器の供給パイプ（６）に接続される一方 で、容器部分（１）は油貯めパイプ接続を介して冷凍剤受取器（１３）の底部分 の油貯め（１４）に接続されるとともに、吸込パイプ接続（１５）を介して圧縮 器の吸込側に接続され、その下位部分に油排出パイプ（１２）と油排出バルブ（ １２ａ）とを設けることを特徴とする、圧縮冷凍システム。 ２．油分離器は分離が幾つかのステップで行なわれるように構成され、その第１ のステップは１次容器（３３）の中で起こり、１次容器（３３）は供給線（３４ ）を介して凝縮器の液体冷凍剤のための出口に接続され、排出線（３５）を介し て冷凍剤受取器（１３）に接続されそのうえ挿入された遮断バルブ（３６ａ）を 有する油排出パイプ（３６）を介して油貯めパイプ接続（１１）に接続され、か つ油分離の最後のステップは熱交換器容器（１）の中で起こることを特徴とする 、請求項１に記載の冷凍システム。 ３．油分離器の熱交換器容器（１）は熱伝導壁によって分離された２つの容器部 分（１ａ、２）に分割され、１次熱交換器（３）を含むその第１の部分（１ａ） は油分離器として機能する一方で、空気と非凝縮性気体とのための分離器として 機能する第２の部分（２）は２次熱交換器（４）を含み、その一方の側はこの熱 交換器からくる冷凍剤がシステムの蒸発器へと進む前に第２の熱交換器（４）を 通過するような態様で１次熱交換器（３）に接続される一方で、２次熱交換器の 他方の側は、油と冷凍剤との液体混合物は２次熱交換器（４）を介して油貯め（ １４）から熱交換器容器の第１の部分（１ａ）に流れる一方で、熱交換器容器の 第２の部分（２）は下位部分の線（９）を介して冷凍剤受取器の上位部分に接続 され、その上位部分で空気排出栓を介して大気に接続され、戻りパイプ線（１０ ）を介して冷凍剤受取器（１３）に接続されるように油貯めパイプ接続（１１） を介して冷凍剤受取器の油貯め（１４）に接続されるとともに、下方向パイプ接 続（４ａ）を介して熱交換器容器の第１の部分に接続されることを特徴とする、 請求項１に記載の冷凍システム。 ４．油分離器は分離が幾つかのステップで行なわれるように構成され、その第１ のステップは１次容器（３３）の中で起こり、１次容器（３３）は線（３４）を 介して凝縮器からの液体冷凍剤のための出口へ接続され、排出線（３５）を介し て冷凍剤受取器（１３）へ接続され、さらに油と冷凍剤との分離された混合物の ための油と冷凍剤排出線（３６）を介して油貯めパイプ接続（１１）に接続され 、かつ油分離の最後のステップは油分離器の熱交換器容器（１ａ）の中で行なわ れることを特徴とする、請求項３に記載の冷凍システム。 ５．油分離器の１次容器（３３）は冷凍剤受取器（１３）上に置かれ、供給線（ ３４）は容器（３３）を通ってその下位部分へと通過し、容器の上位部分からの 排出線（３５）は冷凍剤受取器（１３）を通ってこの容器の下位部分へ通過し、 １次容器（３４）と冷凍剤受取器（１３）との上位部分は空気と非凝縮性気体と の分離のための線（３７）を介して接続され、熱交換器容器の第２の部分（２） は挿入されたバルブ（９ａ）を有する線（９）を介して１次容器（３３）の上位 部分に接続されることを特徴とする、請求項４に記載の冷凍システム。 ６．熱交換器容器（１）は金属製外部ライニング（２０）を有する熱絶縁材料（ １９）で絶縁されることを特徴とする、請求項１、２、３および４に記載の冷凍 システム。 ７．熱交換器容器（１）は容器の中の液体のレベルを示すための非絶縁スタンド パイプ（４０）を有することを特徴とする、請求項１、２、３および４に記載の 冷凍システム。 ８．油分離器の熱交換器容器の第１の部分（１ａ）には容器部分（１ａ）の以前 に定められた液体レベルを維持するために、油貯めパイプ線（１１）の磁石バル ブ（１１ｂ）をリレーによって制御する電気レベルレギュレータ（１７）が設け られることを特徴とする、請求項１および３に記載の冷凍システム。 ９．油分離器の熱交換器容器の第１の部分（１ａ）には容器部分（ｌａ）の以前 に定められた液体レベルを維持するためにフロートバルブが設けられることを特 徴とする、請求項１および３に記載の冷凍システム。 １０．油分離器の熱交換器容器の第１の部分（１ａ）は、タイムクロックによる リレーを介して、それぞれ油貯めパイプ接続（１１）と１次容器の油排出線（３ ６）とにおいて２つの磁石バルブ（１１ｂ、１１ｃ）を制御する電気レベルレギ ュレータ（１７）が備えられ、その結果容器部分（１ａ）の以前に定められた液 体レベルを維持するために、油と冷凍剤との混合物は油分離器の１次容器からお よび冷凍剤受取器の油貯め（１４）から交互に供給されることを特徴とする、請 求項２および４に記載の冷凍システム。 １１．油分離器の熱交換器容器（１ａ）には、容器の油レベルの表示のためのス タンドパイプ（４０）と、サーモスタットがリレーによるパイプの油レベルの変 動によって油排出パイプ（１２）の磁石バルブ（２４）の開閉を制御できるよう な態様でスタンドパイプ上に取付けられた第１の検出器（２２）と第２の検出器 （２３）とを有する差動サーモスタットとが設けられることを特徴とする、請求 項１、２、３および４に記載の冷凍システム。 １２．油分離器の熱交換器容器の第２の部分（２）には環境に従って定められた レベルで容器（２）の中に置かれた第１の検出器（２６）と、冷凍剤受取器（１ ３）と１次熱交換器（３）との間にサーモスタットがリレーによって熱排出パイ プ接続（８）に取付けられる磁石バルブ（２８）の開閉を制御できるような態様 で１次パイプ接続（１６）に取付けられた第２の検出器（２７）とを有する差動 サーモスタット（２５）が設けられることを特徴とする、請求項３、４および５ に記載の冷凍システム。