JPH06323636A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】冷凍サイクルでのガス欠運転を防止して効率良
い運転を行い、また、起動時、圧縮機１に潤滑油を速や
かに戻して焼付事故などを防止する。 【構成】アキュムレータ７を、その底部が受液器５より
も高位となるように配設して、これら両者間に、アキュ
ムレータ７内の液冷媒を受液器５に流下させる連絡管１
０を設ける。そして、連絡管１０に、停止時に開き運転
時に閉鎖する電磁弁１１を設ける。また、アキュムレー
タ７の底部に油戻し管１４を接続し、該油戻し管１４を
アキュムレータ７のガス冷媒出口管８１に接続させる。
運転停止中に、アキュムレータ７内を空の状態にし、受
液器５に液冷媒を貯溜しておく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は冷凍装置、詳しくは、圧
縮機と熱源側熱交換器及び利用側熱交換器を備え、前記
熱源側熱交換器と利用側熱交換器との間に受液器を、ま
た、前記圧縮機の吸入側にアキュムレータを配設した冷
凍装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、冷凍装置は、図５に示したよう
に、圧縮機Ａの冷媒吐出側に、油回収器Ｂ，四路切換弁
Ｃ，熱源側熱交換器Ｄ，受液器Ｅ，内部に冷温水取出管
Ｆ１が配管された利用側熱交換器Ｆ，アキュムレータＧ
をそれぞれ冷媒配管Ｈで接続して冷凍サイクルを形成し
ている。また、前記冷媒配管Ｈにおける前記受液器Ｅの
両側には、それぞれ膨張弁Ｉ，Ｉを介装させている。

【０００３】そして、以上の冷凍装置による冷房運転時
には、前記四路切換弁Ｃの切換操作で前記圧縮機Ａから
の吐出冷媒が、同図の実線矢印で示した経路で循環さ
れ、また、暖房運転時には、同じく、前記四路切換弁Ｃ
の切換操作で前記圧縮機Ａからの吐出冷媒が、同図の点
線矢印で示す経路で循環される。

【０００４】また、従来では、前記圧縮機Ａから吐出し
た冷媒ガスに混入した油を前記油回収器Ｂで分離回収し
て、前記圧縮機Ａに積極的に戻すようにしているのであ
るが、前記油回収器Ｂで分離しきれなかった油は、冷媒
に混じって冷凍サイクルを循環することになり、この油
を前記圧縮機Ａに積極的に戻すために、例えば実開昭６
４−９８７６号公報に記載された油戻し構造が提案され
ている。この油戻し構造は、図６で示したように、前記
アキュムレータＧの底部に管径の小さい油戻し管Ｊの一
端を開口させ、この油戻し管Ｊの他端側を、前記圧縮機
Ａの吸入側に接続する前記アキュムレータＧのガス冷媒
出口管Ｈ１途中に接続させると共に、前記油戻し管Ｊの
途中に、冷凍運転時に開き、運転停止時に閉鎖する開閉
弁Ｋを介装させて、前記アキュムレータＧ内に液冷媒を
溜める際、該液冷媒と共に、冷媒中に混入する油も溜ま
るので、冷凍運転時に前記開閉弁Ｋを開いて、前記アキ
ュムレータＧ内に貯溜する液冷媒と油とを、前記油戻し
管Ｊから前記ガス冷媒出口管Ｈ１へ流出する際に液冷媒
をガス化させながら油リッチなミスト状態で前記油戻し
管Ｊから前記ガス冷媒出口管Ｈ１へ送って前記圧縮機Ａ
に油を戻すようにしている。また、運転停止時には、前
記開閉弁Ｋを閉じて、前記アキュムレータＧ内の液冷媒
がそのまま前記油戻し管Ｊから前記圧縮機Ａに戻って起
動時に液圧縮が起こるのを阻止するようにしている。

【０００５】尚、前記油戻し管Ｊの管径を小径にしてい
るのは、管径を大きくした場合、前記アキュムレータＧ
内の液冷媒の前記圧縮機Ａへの戻り量が多くなり、液圧
縮を起こすことになるので、前記圧縮機Ａへの液バック
を防止すべく、前記油戻し管Ｊの管径は小径にしている
のである。

【０００６】また、図６中、Ｌは前記油戻し管Ｊに開閉
弁Ｋと共に介装されたフィルタ、また、図５中、Ｍは前
記膨張弁Ｉの開度を調整する過熱度検出器であって、こ
の検出器Ｍは、前記冷媒配管Ｈの冷，暖房運転時に前記
熱源側熱交換器Ｄの冷媒入口，出口側となる箇所に設け
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】所が、以上の冷凍装置
において冷房運転を行う場合、同図の実線矢印で示す経
路で冷媒を循環させるのであるが、運転停止中に多量の
液冷媒が低圧状態の前記アキュムレータＧに貯溜し易
く、前記受液器Ｅでの液冷媒の貯溜量が不足気味とな
り、前記受液器Ｅの液冷媒量が不足した状態で運転を開
始すると、前記アキュムレータＧから前記圧縮機Ａへ吸
入される冷媒量は決まっているので、該圧縮機Ａから前
記利用側熱交換器Ｆに、熱交換に必要な充分な量の液冷
媒量を送るのに時間がかかり、そのため、運転開始時の
前記利用側熱交換器Ｆでの液冷媒量が不足して熱交換効
率が悪くなり、ガス欠運転を招いたのである。

【０００８】また、冷房運転開始時に、前記アキュムレ
ータＧ内に多量の液冷媒が貯溜されていると、前記アキ
ュムレータＧ内に貯溜される油混じりの液冷媒は、停止
中に比重差によって油と液冷媒とが分離し、油が液冷媒
の上部に溜った状態となるので、前記油戻し管Ｊから
は、先ず、前記アキュムレータＧの下部側に溜る液冷媒
が前記圧縮機Ａへと戻され、この後、前記液冷媒の上部
に溜っていた油が前記圧縮機Ａへと戻されるのであり、
従って、前記圧縮機Ａに油を戻すために時間がかかって
油不足により焼付事故などを招き易かったのである。

【０００９】本発明の目的は、冷凍サイクルでのガス欠
運転を確実に防止して効率良い運転を行うことができ、
しかも、起動時などに圧縮機側に速やかに潤滑油を戻し
て焼付事故などを防止できる冷凍装置を提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、圧縮機１と熱源側熱交換器
４及び利用側熱交換器６を備え、前記熱源側熱交換器４
と利用側熱交換器６との間に受液器５を、また、前記圧
縮機１の吸入側にアキュムレータ７を配設した冷凍装置
において、前記アキュムレータ７を底部が前記受液器５
より上方に位置するごとく配設して、前記アキュムレー
タ７と受液器５との間に、前記アキュムレータ７内の液
冷媒を前記受液器５に流下させる連絡管１０を接続する
と共に、この連絡管１０に、冷凍装置の停止時に開き、
運転時に閉鎖する電磁弁１１を設けたのである。

【００１１】また、請求項２記載の発明は、前記アキュ
ムレータ７の底部に油戻し管１４を接続し、該油戻し管
１４を前記アキュムレータ７のガス冷媒出口管８１に接
続するようにしたのである。

【００１２】

【作用】請求項１記載の発明では、冷凍装置の運転停止
時には、前記連絡管１０に介装した電磁弁１１が開い
て、前記アキュムレータ７に貯溜する液冷媒のほとんど
が、該アキュムレータ７の下部側に配設された前記受液
器５に落下して貯溜され、この受液器５に多量の液冷媒
が貯溜される。従って、前記冷凍装置の運転開始時に、
前記受液器５から、冷房運転時には前記利用側熱交換器
６に、また、暖房運転時には前記熱源側熱交換器４に充
分な量の冷媒をすぐに供給させることができるのでガス
欠運転を防止でき、冷凍サイクルでの効率良い運転を行
うことができる。尚、前記冷凍装置の運転時には、前記
連絡管１０の電磁弁１１が閉じ、高圧の前記受液器５か
ら低圧の前記アキュムレータ７への高圧液冷媒の流入が
阻止されて、前記アキュムレータ７で冷凍サイクルを循
環する冷媒の気液分離が従来と同様に行われる。

【００１３】また、請求項２記載の発明では、前記アキ
ュムレータ７の底部に油戻し管１４を接続し、該油戻し
管１４を前記アキュムレータ７のガス冷媒出口管８１に
接続したから、前記冷凍装置の運転開始時に、前記アキ
ュムレータ７内を液冷媒がほとんど貯溜されていない状
態にできるので、運転開始により該アキュムレータ７内
に流入してきた液冷媒に混入した油を直ぐに前記油戻し
管１４からガス冷媒出口管８１を経て前記圧縮機１に速
やかに戻すことができるのであり、従って、起動時の該
圧縮機１での焼付事故などが確実に防止される。

【００１４】

【実施例】図１はスクリューヒートポンプ式の冷凍装置
を示しており、スクリュー圧縮機１の冷媒吐出側に、油
回収器２，四路切換弁３，熱源側熱交換器４，受液器
５，内部に冷温水取出管６１が配管された利用側熱交換
器６，アキュムレータ７をそれぞれ冷媒配管８で接続し
て冷凍サイクルを形成している。また、前記冷媒配管８
における前記受液器５の両側には、それぞれ膨張弁９，
９を介装させている。

【００１５】そして、以上の冷凍装置による冷房運転時
には、前記四路切換弁３の切換操作で前記圧縮機１から
の吐出冷媒が、同図の実線矢印で示したように、前記油
回収器２，四路切換弁３，熱源側熱交換器４，受液器
５，利用側熱交換器６，四路切換弁３，アキュムレータ
７，圧縮機１の経路で循環され、前記利用側熱交換器６
が蒸発器となり、該利用側熱交換６内で前記取出管６１
内の水が冷却されて、この冷却水で室内の冷房が行われ
る。一方、暖房運転時には、前記四路切換弁３の切換操
作で前記圧縮機１からの吐出冷媒が、同図の点線矢印で
示したように、前記油回収器２，四路切換弁３，利用側
熱交換器６、受液器５，熱源側熱交換器４，四路切換弁
３，アキュムレータ７，圧縮機１へと循環され、前記熱
源側熱交換器４が、暖房運転時に蒸発器となり、前記利
用側熱交換器６が凝縮器となって、該利用側熱交換器６
内で前記取出管６１内の水が加熱され、この加熱された
温水で室内の暖房が行われる。尚、以上の冷，暖房運転
時に、前記圧縮機１から吐出される吐出ガス冷媒は、前
記油回収器２を通過するとき潤滑油が回収され、この回
収された潤滑油は給油管２１を介して前記圧縮機１に戻
される。

【００１６】しかして、以上の冷凍装置において、図
１，図２で示したように、前記アキュムレータ７をその
底部が前記受液器５よりも高位となるように配設して、
前記アキュムレータ７の底部と前記受液器５の上部との
間に、前記アキュムレータ７内の液冷媒を前記受液器５
側に流下させる連絡管１０を接続すると共に、この連絡
管１０に、前記冷凍装置の停止時に開き、運転時に閉鎖
する電磁弁１１を介装させるのである。

【００１７】更に詳記すると、冷凍装置における室内機
を図３，図４に示すと、装置の上方位置に、前記利用側
熱交換器６として２つの水熱交換器６１，６２を上下段
状に設け、これら水熱交換器６１，６２の下部側に前記
受液器５を配設すると共に、前記利用側熱交換器６にほ
ぼ平行し、装置のほぼ中間高さ位置に、前記圧縮機１
と、該圧縮機１の駆動用モータ１ａとを設け、また、前
記圧縮機１の下方側に前記油回収器２を配設する一方、
これら圧縮機１と油回収器２の横方向一側に架台７１を
介して前記アキュムレータ７を、その底部が前記受液器
５よりも高位となるように設置して、該受液器５の上部
側と前記アキュムレータ７の底部との間に前記電磁弁１
１をもつ連絡管１０を設けるのである。

【００１８】そして、以上の冷凍装置による運転停止時
に、前記電磁弁１１を開くことにより、前記受液器５と
アキュムレータ７とが均圧状態となったとき、このアキ
ュムレータ７内に貯溜する液冷媒のほとんどを前記連絡
管１０から、該アキュムレータ７の下部側に配設した前
記受液器５へと落下させて貯溜させ、この受液器５に多
量の液冷媒を貯溜して、前記アキュムレータ７の内部を
ほぼ空の状態となすのである。斯くすることにより、前
記受液器５には多量の液冷媒が貯溜されているため、前
記冷凍装置の運転を開始するとき、前記受液器５から、
冷房運転時には前記利用側熱交換器６へ、また、暖房運
転時には前記熱源側熱交換器４へ充分な量の冷媒が直ぐ
に供給されて、起動時における冷凍装置のガス欠運転が
防止され、運転効率を向上できるのである。また、前記
冷凍装置の運転中には、前記電磁弁１１を閉鎖して、前
記連絡管１０による前記アキュムレータ７と受液器５と
の連通を遮断し、高圧の前記受液器５から低圧の前記ア
キュムレータ７への液冷媒の流入を阻止して、該アキュ
ムレータ７で冷凍サイクルを循環する冷媒の気液分離が
従来と同様に行われる。

【００１９】また、以上の冷凍装置においては、図１乃
至図３で示したように、前記アキュムレータ７の底部に
油戻し管１４を接続し、該油戻し管１４を前記アキュム
レータ７から前記圧縮機１へと延びるガス冷媒出口管８
１に接続し、前記油戻し管１４の途中には、冷凍運転時
に開き停止時に閉鎖する開閉弁１５と、フイルタ１６と
を介装させるようにしてもよい。

【００２０】以上の構成とするときには、前記冷凍装置
の運転停止時に、前記電磁弁１１の開動作で前記アキュ
ムレータ７内の液冷媒が前記受液器５に落下して貯溜さ
れて、前記アキュムレータ７内に液冷媒がほとんど貯溜
されていない状態で、前記冷凍装置の運転を開始できる
ので、該装置の運転開始に伴い冷凍サイクルを循環する
油混じりの液冷媒が前記アキュムレータ７の内部に流入
すると、この流入した油リッチの液冷媒を直ぐに前記油
戻し管１４からガス冷媒出口管８１を経て前記圧縮機１
に速やかに供給することができるのであり、従って、前
記圧縮機１へ起動後直ぐに油を戻すことができるから、
起動時の前記圧縮機１での焼付事故などを確実に防止で
きる。即ち、従来のように、運転を開始する時点で、前
記アキュムレータ７内に多量の液冷媒が貯溜されている
と、停止中に比重差で液冷媒と油とが分離し、液冷媒の
上部に溜った油が前記油戻し管１４から圧縮機１へと戻
るまでには、まず液冷媒を戻してからになるので戻すの
に時間がかかったのに対し、以上のように、前記アキュ
ムレータ７内に液冷媒がほとんど貯溜されていない状態
で運転を開始することにより起動後直ぐに油リッチな液
冷媒を前記圧縮機１に速やかに戻すことができるのであ
る。

【００２１】さらに、前記油戻し管１４の途中には、冷
凍運転時に開き停止時に閉鎖する開閉弁１５と、フイル
タ１６とを設けているが、斯くするときには、前記冷凍
装置の運転時にのみ、前記開閉弁１５を開いて前記アキ
ュムレータ７内に液冷媒と共に貯溜する油を、前記油戻
し管１４とガス冷媒出口管８１とを介して前記圧縮機１
に戻し、また、運転停止時には、前記アキュムレータ７
内に貯溜された液冷媒のほとんどが前記受液器５側に落
下して貯溜され、前記アキュムレータ７内には液冷媒が
ほとんど貯溜されないのであるが、該アキュムレータ７
内の液冷媒は、このアキュムレータ７と前記受液器５と
が均圧状態になって初めて落下することから、運転停止
により、前記開閉弁１５を閉鎖して前記アキュムレータ
７内の液冷媒が運転停止直後に前記圧縮機１に流入する
のを確実に阻止して、起動時の液圧縮をより確実に阻止
することができる。

【００２２】また、図５に示す従来の冷凍装置では、暖
房運転を行うときには、同図の点線矢印で示す経路で冷
媒を循環させており、このとき、蒸発器となる前記熱源
側熱交換器Ｄの冷媒出口側に設けられた前記過熱度検出
器Ｍで前記冷媒配管Ｈを通る冷媒の過熱度を検出し、そ
の検出結果に基づき前記膨張弁Ｉの開度を調整したり、
圧縮機Ａの容量を制御したりして、暖房運転を行ってい
るのであるが、特に、ビル空調機などにおいては、前記
熱源側熱交換器Ｄが室外に設置され、該熱源側熱交換器
Ｄと前記膨張弁Ｉとを接続する冷媒配管Ｈの長さが非常
に長くなることから、前記検出器Ｍによる検出結果を下
に前記膨張弁Ｉの開度調整を行うとき、膨張弁Ｉが作動
遅れを起こした状態になり、適確な過熱度調整が行えな
くなるので、このため、室外における前記冷媒配管Ｈ中
の冷媒量が多くなって、多量の液冷媒が前記アキュムレ
ータＧ内に貯溜されることがあり、また、暖房運転時に
デフロスト運転を行うときには、冷房運転時の場合と同
じく、同図の実線矢印で示したように、前記四路切換弁
Ｃを切換えて前記圧縮機Ａからの吐出冷媒を前記熱源側
熱交換器Ｄ側へと流すことにより、該熱源側熱交換器Ｄ
に付着する霜を除去するのであるが、以上のデフロスト
運転を終了して暖房運転を開始するとき、前記熱源側熱
交換器Ｄと前記受液器Ｅとを接続する冷媒配管Ｈの長さ
が非常に長いため、この冷媒配管Ｈ内に多量の高圧液冷
媒が貯溜されて、この液冷媒は、その全てが前記熱源側
熱交換器Ｄ側では蒸発され難いことから、前記冷媒配管
Ｈ内の液冷媒が前記アキュムレータＧに送られて、その
内部に多量の液冷媒が溜ったりすることがあり、このよ
うに前記アキュムレータ７に多量の液冷媒が貯溜される
と、気液混合の冷媒が前記圧縮機１に吸入されたりする
問題が生じるので、従来では、前記アキュムレータ７の
容積をかなり大きくとっており、装置全体が非常に大き
くなる問題もあったのである。

【００２３】そこで、前記連絡管１０の電磁弁１１を開
閉制御するにあたって、図２で示したように、超音波セ
ンサーなどを用いた液面検出器１２を前記アキュムレー
タ７の外側部に設けると共に、該検出器１２の検出結果
に基づき前記電磁弁１１を開閉制御するコントローラ１
３を設けて、前記検出器１２で検出される前記アキュム
レータ７内の液面が所定高さ以下のときには、前記電磁
弁１１を閉じ、また、前記アキュムレータ７内の液面高
さが所定高さ以上となったときには、前記検出器１２の
検出結果に基づく前記コントローラ１３からの出力で、
冷凍運転を停止し、この停止後、前記アキュムレータ７
と前記受液器５とがほぼ均圧状態となる所定時間経過し
た後に前記電磁弁１１を開いて、前記アキュムレータ７
内の液冷媒を前記受液器５に貯溜させるようにして制御
してもよいのである。

【００２４】以上の構成とするときには、異常運転など
が原因で、前記アキュムレータ７内に多量の液冷媒が流
入してくる場合には、このアキュムレータ７内に所定量
以上の液冷媒が貯溜されると、前記検出器１２の検出結
果に基づく前記コントローラ１３からの出力により、運
転を停止して、所定時間経過した後に前記電磁弁１１が
開いて前記アキュムレータ７内の液冷媒を前記受液器５
に貯溜させることができるので、前記アキュムレータ７
内に大量の液冷媒が溜ることなく、液冷媒を速やかに受
液器５に戻すことができ、前記アキュムレータ７を必要
以上に大型化することなく、該アキュムレータ７を小形
にできながら、前記圧縮機１の液圧縮機も防止できるの
であり、このため、装置全体の小型化が可能となる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、圧縮機１と熱源側熱交換器４及び利用側熱
交換器６を備え、前記熱源側熱交換器４と利用側熱交換
器６との間に受液器５を、また、前記圧縮機１の吸入側
にアキュムレータ７を配設した冷凍装置において、前記
アキュムレータ７を底部が前記受液器５より上方に位置
するごとく配設して、前記アキュムレータ７と受液器５
との間に、前記アキュムレータ７内の液冷媒を前記受液
器５に流下させる連絡管１０を接続すると共に、この連
絡管１０に、冷凍装置の停止時に開き、運転時に閉鎖す
る電磁弁１１を介装させたから、冷凍装置の運転停止時
には、前記連絡管１０に介装した電磁弁１１を開いて、
前記アキュムレータ７に貯溜する液冷媒のほとんどを、
該アキュムレータ７の下部側に配設された前記受液器５
に落下して貯溜し、この受液器５に多量の液冷媒を貯溜
できるのであり、従って、前記冷凍装置の運転開始時
に、前記受液器５から、冷房運転時には前記利用側熱交
換器６に、暖房運転時には前記熱源側熱交換器４に充分
な量の冷媒をすぐに供給させることができるのでガス欠
運転を防止でき、冷凍サイクルでの効率良い運転を行う
ことができる。尚、前記冷凍装置の運転時には、前記連
絡管１０の電磁弁１１を閉鎖して、高圧の前記受液器５
から低圧の前記アキュムレータ７への高圧液冷媒の流入
を阻止するので、前記アキュムレータ７で冷凍サイクル
を循環する冷媒の気液分離を従来と同様に行える。

【００２６】また、請求項２記載の発明によれば、前記
アキュムレータ７の底部に油戻し管１４を接続し、該油
戻し管１４を前記アキュムレータ７のガス冷媒出口管８
１に接続したから、前記冷凍装置の運転開始時に、前記
アキュムレータ７内を液冷媒がほとんど貯溜されていな
い状態にできるので、運転開始により該アキュムレータ
７内に流入してきた液冷媒に混入した油を直ぐに前記油
戻し管１４からガス冷媒出口管８１を経て前記圧縮機１
に速やかに戻すことができるのであり、従って、起動時
の該圧縮機１での焼付事故などが確実に防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる冷凍装置の配管図である。

【図２】その要部の拡大図である。

【図３】同冷凍装置の全体構造を示す正面図である。

【図４】同全体構造の側面図である。

【図５】従来の一般的な冷凍装置を示す配管図である。

【図６】従来の油戻し構造を示す図面である。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ４ 熱源側熱交換器 ５ 受液器 ６ 利用側熱交換器 ７ アキュムレータ １０ 連絡管 １１ 電磁弁 １４ 油戻し管 ８１ ガス冷媒出口管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ２５Ｂ 43/02 Ｈ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機（１）と熱源側熱交換器（４）及
   び利用側熱交換器（６）を有し、前記熱源側熱交換器
   （４）と利用側熱交換器（６）との間に受液器（５）
   を、また、前記圧縮機（１）の吸入側にアキュムレータ
   （７）を配設している冷凍装置において、前記アキュム
   レータ（７）を底部が前記受液器（５）より上方に位置
   するごとく配設して、前記アキュムレータ（７）と受液
   器（５）との間に、前記アキュムレータ（７）内の液冷
   媒を前記受液器（５）に流下させる連絡管（１０）を接
   続すると共に、この連絡管（１０）に、冷凍装置の停止
   時に開き、運転時に閉鎖する電磁弁（１１）を設けてい
   ることを特徴とする冷凍装置。
2. 【請求項２】 アキュムレータ（７）の底部に油戻し管
   （１４）を接続し、この油戻し管（１４）を前記アキュ
   ムレータ（７）のガス冷媒出口管（８１）に接続してい
   る請求項１記載の冷凍装置。