JPH09280672A - 冷凍装置 - Google Patents

冷凍装置

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JPH09280672A
JPH09280672A JP8095065A JP9506596A JPH09280672A JP H09280672 A JPH09280672 A JP H09280672A JP 8095065 A JP8095065 A JP 8095065A JP 9506596 A JP9506596 A JP 9506596A JP H09280672 A JPH09280672 A JP H09280672A
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    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2341/00Details of ejectors not being used as compression device; Details of flow restrictors or expansion valves
    • F25B2341/001Ejectors not being used as compression device
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Abstract

(57)【要約】 【課題】2台の圧縮機を用いた冷凍装置において、各圧
縮機に蒸発器に洩れ出た油を回収し安定した運転ができ
る冷凍装置を提供する。 【解決手段】第2の圧縮機(4)の油タンクと第1の圧
縮機(3)の吸込側との間に圧力をバランスさせる配管
(13)を設けるとともに、第2の圧縮機(4)と蒸発
器(3)との間に第2の圧縮機(4)の油タンクの圧力
を蒸発器(1)の圧力にバランスさせるためのバランス
配管(17)を設け、凝縮器(2)と蒸発器(1)との
間に冷媒中の油を回収するための油回収装置(8)を設
け、この油回収装置(8)と第2の圧縮機(4)との間
に油配管(12)を接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、低温ブライン使用
の工業分野や、高温ヒートポンプの分野で使用するター
ボ式の冷凍装置に関する。
【0002】
【従来の技術】比較的容量の大きい低温ブラインを使用
するプラント向けの工業分野や、高温水取り出しのヒー
トポンプの分野では、蒸発器、凝縮器ならびに蒸発器で
発生した冷媒ガスを順次昇圧するために設けた複数の圧
縮機と、各圧縮機を駆動する駆動源からなるターボ式の
冷凍装置が用いられる。
【0003】この分野では、年間を通じて運転されるケ
ースが多く、圧縮機から冷凍サイクル内に洩れ出る油ミ
ストを回収し安定した運転の継続が重要となる。
【0004】従来、蒸発器内に洩れ込んだ油分を圧縮機
の油タンクに戻す手段として、バッチ式の油回収装置が
設けられている。これは、油回収装置内に加熱コイルを
設け蒸発器から油リッチの冷媒液を取り込み、加熱コイ
ル熱を通る圧縮機の吐出ガス温度で加熱し油と冷媒を分
離した後、バルブ切換えで凝縮器の圧力を油回収装置内
に加圧し油回収装置内よりも高い圧力を有する油タンク
へ油を戻すものがあり、例えば実開昭52−12308
5号公報に記載されている。
【0005】又、圧縮機吐出ガスをエゼクター内に通
し、のど部に発生する負圧を利用して油回収装置内から
油を油タンクへ戻すものがある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】複数台、例えば2台の
圧縮機をシリ−ズに接続して運転する冷凍装置では、初
段の圧縮機の吐出ガス圧が蒸発圧力に比べて十分高いた
め、次段圧縮機では、次段圧縮機の吸込圧力と油タンク
内圧力をバランスさせる構造により油タンク内圧力を引
き上げる。従って、このような構造の冷凍装置では、冷
媒系統に洩れ込んだ油を各圧縮機の油タンクに戻す手段
が課題とする。特に高圧冷媒(例えばHFC134a)を用い
た冷凍装置の場合には次段圧縮機の油タンク内圧力が高
くなり油回収の自動化を難しくさせる。 また、圧縮機
吐出ガスをエゼクター内に通し、のど部に発生する負圧
を利用して油回収装置内から油を油タンクへ戻す構造の
ものでは、この方法では油タンク内圧と蒸発圧力との差
圧が負圧の値に比べて少ない、という制約がある。
【0007】本発明は複数台の圧縮機を用いた冷凍装置
において、蒸発器に洩れでた油を回収し安定した運転が
できる冷凍装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的は、起動時に第
1の圧縮機に先行して起動し蒸発器で発生した冷媒ガス
を吸い込んで昇圧するとともに、起動後は前記第1の圧
縮機の吐出する冷媒ガスを吸い込んで更に昇圧する第2
の圧縮機と、この昇圧冷媒ガスを放熱液化して前記蒸発
器に環流する凝縮器と、前記第1及び第2の圧縮機を駆
動する駆動源から構成される冷凍装置において、前記第
2の圧縮機の油タンクと第1の圧縮機の吸込側との間に
圧力をバランスさせる配管を設けるとともに、前記第2
の圧縮機と蒸発器との間に第2の圧縮機の油タンクの圧
力を蒸発器の圧力にバランスさせるためのバランス配管
を設け、前記凝縮器と蒸発器との間に冷媒中の油を回収
するための油回収装置を設け、この油回収装置と前記第
2の圧縮機との間に油配管を接続し、前記第2の圧縮機
の油タンクの液相部から第1の圧縮機の油タンクに油を
導く配管を設ける、ことによって達成される。
【0009】第1及び第2の圧縮機の油タンクの圧力を
蒸発器の圧力程度まで下げ、第2の圧縮機の油タンクに
油回収装置で回収する油の全量を戻し、この第2の圧縮
機の油タンクの所定油面からオーバフローした油を取り
出し、第1の圧縮機の油タンクに導く構造にすることに
より、構造が簡単で確実に第1及び第2の圧縮機の油タ
ンクへの油の回収を行なうことができる。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図1に基づいて
説明する。
【0011】冷凍装置は蒸発器1、凝縮器2、第1の圧
縮機3、第2の圧縮機4、これら第1の圧縮機3、第2
の圧縮機4をそれぞれ駆動するモータ5,6と、蒸発器
1より第1の圧縮機3、第2の圧縮機4にそれぞれ接続
される配管23,25を備えている。又、蒸発器1の中
に洩れ込んだ油を配管21を介して冷媒液とともに取り
込み、凝縮器2から蒸発器1への戻り配管7と熱交換
し、冷媒液を蒸発させて油を濃縮するための油回収装置
8が凝縮器2と蒸発器1との間に設けられている。油回
収装置8内で蒸発した冷媒ガスを排出するためのバラン
ス配管9を第1の圧縮機3の吸い込み配管23側に接続
し、油回収装置8で濃縮された油を第2の圧縮機4の油
タンクに導くためのエゼクタ10を設け、作動流体に配
管11を流れる油ポンプからの吐出圧油を用いる。この
エゼクタ10ののど部の負圧発生部には油回収装置8か
らの油配管12を接続する。第2の圧縮機の油タンクに
その液相部の適性油面位置より油を取り出すための配管
13を設け、この配管13の途中には油面変動緩衝用タ
ンク14及び電磁弁25が介在してエゼクタ15ののど
部の負圧発生部に接続されている。このエゼクタ15の
作動流体としては第1の圧縮機の油ポンプの吐出側に接
続した配管16を流れる吐出圧油を用いる。又、第1の
圧縮機及び第2の圧縮機の油タンク内の圧力を蒸発器1
の圧力とバランスさせるためにバランス配管17、18
を差圧調整用のオリフィス19、20を介して設けてい
る。22は開閉弁、24は逆止弁である。更に、油回収
装置8の油取り出し部より、第2の圧縮機4のエゼクタ
10の一次側と油配管12Aで接続する。
【0012】次に上記冷凍装置の動作を説明する。
【0013】蒸発器1の管内にブラインを流し低温媒体
をつくるため、第2の圧縮機4,第1の圧縮機3を順次
起動する。先行して第2の圧縮機4を起動した後、これ
に続いて第1の圧縮機3を起動する。配管25には第1
の圧縮機3,第2の圧縮機4の2台を運転した時に冷媒
ガスが蒸発器1に逆流しないように逆止弁24が作用す
る。第1の圧縮機3で圧縮された冷媒ガスを更に第2の
圧縮機4で昇圧し凝縮器2に送る。一方、運転中には、
第1の圧縮機3,第2の圧縮機4の各油タンクの内圧を
蒸発器1にそれぞれバランスさせるため各油タンク内の
油ミストが、油セパレータ(図示せず)を一部通過し、
配管18,17を介して蒸発器1側に洩れこむ。
【0014】洩れ込んだ油は蒸発器1の冷媒液面付近に
集まりオイルリッチの状態にある。この位置付近より冷
媒液を取り出し油回収装置8に溜める。この油回収装置
8は二重管構造になっており、内側の配管には凝縮器2
の冷媒液を通し配管の表面より熱により冷媒を加熱し油
回収装置8内の油から冷媒を蒸発させて油を濃縮する。
蒸発した冷媒ガスは配管9を介して圧縮機3の吸い込み
配管23へ戻す。
【0015】一方、濃縮した油は配管12を介して、ま
ず第2の圧縮機4の油タンクに戻される。戻すための吸
い上げ力はエゼクタ10で発生する負圧を利用する。こ
れは、油ポンプの吐出圧油を一部バイパスしエゼクタ1
0流して得られる。
【0016】第2の圧縮機4の油タンクに戻された油は
蓄積される。第2の圧縮機4の油タンクには適性な油面
位置付近に油取り出し用の口を設け、配管11を取り付
けて油を取り出す。この配管11には油面変動を緩衝さ
せるために、前記油タンクの油面とほぼ同じレベルに油
面変動緩衝用タンク14を設けている。この油面変動緩
衝用タンク14より配管13で第1の圧縮機3油タンク
に油を送り、油面を保持する。第1の圧縮機の油タンク
への油の引き込み力はエゼクタ15ののど部で発生する
負圧を利用する。作動流体は第1の圧縮機3の油ポンプ
の吐出圧油16を一部バイパスし、エゼクター15に流
して得られる。
【0017】以上の動作は連続的に行われる。また、も
し第1の圧縮機3の油タンク内の油面が第2の圧縮機の
油タンク4に比べて低下が大きい事態が生じた場合(例
えば油ヒータの不具合等により油中に冷媒が多く混入し
た場合での起動時)、第1の圧縮機3の油タンクへ配管
17を介して油を供給し、油面を安定させてから通常の
前記の動作モードに戻す。この場合の応急処置として、
弁22を開け直接エゼクタ15で油回収装置8から一部
油を吸い上げ、第1の圧縮機3の油タンクに送る。適性
油面になると弁22を閉じる。
【0018】停止中では電磁弁25は閉まり油の流出を
防止する。第2の圧縮機4が起動しても第1の圧縮機3
が起動して立ち上がるまでは、この電磁弁25を閉じた
状態とし、第1の圧縮機3が起動してから電磁弁25を
開くようにする。
【0019】本実施例によれば、蒸発器に洩れでた油を
回収し安定した運転ができる冷凍装置を得ることがで
き、又、各圧縮機の油タンク内圧を蒸発器程度まで下げ
ることにより、圧縮機の油タンクへの油回収を容易に
し、油タンク室内で回転する内蔵歯車の歯車ディスクロ
スを低減化できる。
【0020】更に、油面変動を緩衝させ安定した油量を
供給できるため信頼性の向上を図ることができる。
【0021】更に又、冷凍装置に内蔵した作動流体を利
用して安価な動力源を得られるので、原価低減化が図れ
る。
【0022】図2は他の実施例を示す。
【0023】図1の実施例では、油回収装置8から、第
2の圧縮機4の油タンクへ油を戻す手段として、エゼク
タ10を用いているが、本実施例では、エゼクタ10の
代わりに油ポンプ26を用いている。
【0024】この実施例では、エゼクタでは油を戻しき
れない高圧部への雰囲気へ油を戻したい場合に有効な手
段である。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、蒸発器に洩れでた油を
回収し安定した運転ができる冷凍装置を得ることができ
る。
【0026】又、各圧縮機の油タンク内圧を蒸発器程度
まで下げることにより、圧縮機の油タンクへの油回収を
容易にし、油タンク室内で回転する内蔵歯車の歯車ディ
スクロスを低減化できる効果もある。
【0027】更に、油面変動を緩衝させ安定した油量を
供給できるため信頼性の向上を図ることができる。
【0028】更に又、冷凍装置に内蔵した作動流体を利
用して安価な動力源を得られるので、原価低減化が図れ
る。
【0029】更に又、油回収システムの信頼性の向上を
図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る冷凍装置の実施例の系統図。
【図2】本発明に係る冷凍装置の他の実施例の系統図。
【符号の説明】
1…蒸発器、 2…凝縮器、 3…第1の圧縮機、 4…第2の圧縮機、 5,6…モ−タ 7…戻り配管、 8…油回収装置、 9…バランス配管、 10,15…エゼクター、 11…油ポンプ吐出圧油配管、 12,12A…油配管、 13,21,23,25…配管、 14…油面変動緩衝用タンク、 16…油ポンプの吐出圧油配管、 17,18…バランス配管、 19,20…オリフィス、 22…弁、 24…逆止弁、 25…電磁弁、 26…油ポンプ。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】起動時に第1の圧縮機に先行して起動し蒸
    発器で発生した冷媒ガスを吸い込んで昇圧するととも
    に、起動後は前記第1の圧縮機の吐出する冷媒ガスを吸
    い込んで更に昇圧する第2の圧縮機と、この昇圧冷媒ガ
    スを放熱液化して前記蒸発器に環流する凝縮器と、前記
    第1及び第2の圧縮機を駆動する駆動源から構成される
    冷凍装置において、前記第2の圧縮機の油タンクと第1
    の圧縮機の吸込側との間に圧力をバランスさせる配管を
    設けるとともに、前記第2の圧縮機と蒸発器との間に第
    2の圧縮機の油タンクの圧力を蒸発器の圧力にバランス
    させるためのバランス配管を設け、前記凝縮器と蒸発器
    との間に冷媒中の油を回収するための油回収装置を設
    け、この油回収装置と前記第2の圧縮機との間に油配管
    を接続し、前記第2の圧縮機の油タンクの液相部から第
    1の圧縮機の油タンクに油を導く配管を設けることを特
    徴とする冷凍装置。
  2. 【請求項2】起動時に第1の圧縮機に先行して起動し蒸
    発器で発生した冷媒ガスを吸い込んで昇圧するととも
    に、起動後は前記第1の圧縮機の吐出する冷媒ガスを吸
    い込んで更に昇圧する第2の圧縮機と、この昇圧冷媒ガ
    スを放熱液化して前記蒸発器に環流する凝縮器と、前記
    第1及び第2の圧縮機を駆動する駆動源から構成される
    冷凍装置において、第2の圧縮機の油タンクの液相部に
    油面変動緩衝用タンクを接続し、この第2の圧縮機の油
    タンクの液相部と前記油面変動緩衝用タンクの上部ガス
    相部との間に圧力をバランスさせるバランス配管を設
    け、前記第2の圧縮機の油タンクの液相部より第2の圧
    縮機の油タンクに油を導くための配管を設けることを特
    徴とする冷凍装置。
  3. 【請求項3】請求項1もしくは2に記載の冷凍装置にお
    いて、第1の圧縮機の油ポンプの吐出側にエゼクタを接
    続して吐出圧油をこのエゼクタの作動流体とし、吐出圧
    油により生じる前記エゼクタののど部の負圧を利用して
    第2の圧縮機の油タンクから第1の圧縮機の油タンクへ
    油を導くことを特徴とする冷凍装置。
  4. 【請求項4】請求項3に記載の冷凍装置において、エゼ
    クタの作動流体として第1もしくは第2の圧縮縮機の吐
    出ガス圧を利用することを特徴とする冷凍装置。
  5. 【請求項5】請求項3に記載の冷凍装置において、エゼ
    クタの作動流体として凝縮器圧力を利用することを特徴
    とする冷凍装置。
  6. 【請求項6】請求項1もしくは2に記載の冷凍装置にお
    いて、油回収装置の出口側配管を分岐し、この分岐した
    配管を第1の圧縮機の油タンクに仕切り弁を介して接続
    することを特徴とする冷凍装置。
  7. 【請求項7】請求項1もしくは2に記載の冷凍装置にお
    いて、第2の圧縮機の油タンクから第1の圧縮機の油タ
    ンクに油を導く配管の途中に、第1もしくは第2の圧縮
    機が停止すると閉じ、運転中は開く電磁弁を設けること
    を特徴とする冷凍装置。
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