JPH11132601A - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 塩素を含まない弗化炭素系冷媒を主成分とす
る冷媒と相互溶解性の良い冷凍機油あるいは相互溶解性
の悪い冷凍機油のいずれを組み合わせて使用しても、統
一した配管接続仕様の冷却装置を適用でき、しかも圧縮
機への冷媒戻りを抑制するとともに、相互溶解性の悪い
冷凍機油の戻りを良化する。 【解決手段】 塩素を含まない弗化炭素系冷媒を主成分
とする冷媒１１ａと、この冷媒１１ａと溶解し難い冷凍
機油１１ｂを使用した冷却装置１１において、アキュム
レータ１７の上部から圧縮機１２の吸入管１８を、下部
から蒸発器１６出口を配設したものである。したがっ
て、冷媒と相互溶解性の悪い冷凍機油１１ｂ、あるいは
相互溶解性の良い冷凍機油いずれを使用しても同じ配管
順路で対応でき、部品および溶接作業の標準化、また圧
縮機１２への冷媒１１ａ戻りの抑制と冷凍機油１１ｂ戻
しの良化ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＨＦＣ−１３４ａ
のような弗化炭素系冷媒を主成分とする冷媒と、この冷
媒と相互溶解性の悪い冷凍機油を使用した冷却装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の冷却装置としては、特開
平５−１５７３７９号公報に示されているものがあり図
面を参照しながら説明する。図５に示されるように、１
は冷媒ガスを圧縮する圧縮機、２は圧縮機１から吐出さ
れた高圧冷媒ガスを凝縮させる凝縮器、３は毛細管、４
は蒸発器、そして５は冷媒量調整機能を有する液冷媒溜
めアキュムレータである。６は圧縮機１内に貯留され圧
縮機１の摺動部の潤滑および圧縮室のシール機能をもつ
冷凍機油であり、この冷凍機油６としてＨＦＣ１３４ａ
と相互溶解性のないハードアルキルベンゼン油を用いて
いる。また前記アキュムレータ５の上部に蒸発器４出口
管を、下部に圧縮機１吸入管７を配設し、その吸入管７
は前記アキュムレータ５内に挿入し、しかも上方へ延長
させており、その側壁には油戻し孔８を設けている。ま
たその油戻し孔８は前記吸入管７の比較的上方に形成さ
れている。

【０００３】以上のような構成によると、ＨＦＣ１３４
ａとの相互溶解性がなく、かつ比重の小さいハードアル
キルベンゼン油は、アキュムレータ５内に溜まり液冷媒
の上方に集まり吸入管７の側壁に形成した油戻し孔８を
介して確実に圧縮機１に戻る。また油戻し孔８より下方
のアキュムレータ５内に冷媒が溜ることにより冷蔵庫等
の負荷変動に応ずる調整機能をもたせることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の構成では、アキュムレータ５の上部に蒸発器４出口
管を、下部に圧縮機１の吸入管７をそれぞれ配設する
が、この吸入管７は前記アキュムレータ５内上方に延長
させ、しかも比較的吸入管７の上方端部側壁に油戻し孔
８を形成させているので冷媒と相互溶解性の悪い冷凍機
油を用いる場合にも対応できるが、アキュムレータ５上
部に圧縮機１の吸入管７を、下部に蒸発器４の出口管を
配設することで、より効果的に冷却サイクルを繰り返す
ことができる。したがって、冷媒と使用する冷凍機油と
の相互溶解性の良し悪しによりそれぞれ使用目的に応じ
て使い分ける場合、アキュムレータ５の配管仕様が２種
類の冷却装置を必要とするため蒸発器４およびアキュム
レータ５の生産過程において、部品の組み合わせが煩雑
化するとともに生産部品の品目が増え、在庫管理面から
も支障をきたす虞もあった。

【０００５】またアキュムレータ５の下部に圧縮機１吸
入管７を配設し、その吸入管７を前記アキュムレータ５
内に挿入して上方に延長した構成では、冷凍装置の運転
条件によっては、例えば蒸発器４に付着した霜を溶かす
除霜運転条件ではアキュムレータ５内に挿入した吸入管
７を越える程液冷媒が溜まり、吸入管７を経由して冷媒
液が圧縮機１に戻り、圧縮機１摺動部の潤滑を損なうと
いう虞があった。

【０００６】本発明はこのような従来の課題を解決する
もので、塩素を含まない弗化炭素系冷媒を主成分とする
冷媒と相互溶解性の良い冷凍機油を、あるいは相互溶解
性の悪い冷凍機油を組み合わせて使用しても、蒸発器の
アキュムレータ配管接続仕様を統一化するとともに、液
冷媒の圧縮機への戻りをできる限り抑え、特に冷媒と相
互溶解性の悪い冷凍機油を使用しても圧縮機への油戻り
の良いアキュムレータ構造を有する冷却装置を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を達成するため
に本発明は、塩素を含まない弗化炭素系冷媒を主成分と
する冷媒と、この冷媒と相互溶解性の悪い冷凍機油を使
用した冷却装置において、上部から圧縮機の吸入管を、
下部には蒸発器出口管をそれぞれ配設したアキュムレー
タを配設したものである。前記アキュムレータの構成に
より冷媒との相互溶解性の良し悪しに関係なくどちらの
冷凍機油を使用しても同じ配管順路で対応できるので、
部品の標準化による部品品目の削減と溶接作業の標準化
を図ることができ、しかも冷凍機油を円滑に圧縮機へ戻
すことができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】前記課題を解決するために本発明
は、塩素を含まない弗化炭素系冷媒を主成分とする冷媒
と前記冷媒と相互溶解性の悪い冷凍機油を使用する冷却
システムにおいて、圧縮機と、凝縮器と、ドライヤと、
キャピラリーチューブと、蒸発器と、上部には前記圧縮
機の吸入管を、下部には蒸発器出口管をそれぞれ配設し
たアキュムレータとを具備した冷却装置である。

【０００９】このように蒸発器出口管をアキュムレータ
の下部と圧縮機の吸入管をアキュムレータの上部と接続
配管したものでは、冷媒と相互溶解性の悪い冷凍機油を
使用しても、冷凍機油はアキュムレータ内部に戻された
液冷媒上に浮かび、吸入管が浸漬される状態になるとそ
の冷凍機油が吸引され圧縮機に戻る。冷媒との相互溶解
性の良い冷凍機油を使用する場合も、もちろん同じ冷却
装置を用いることができるので、部品および溶接作業の
標準化によりコスト低減あるいは作業性を向上させるこ
とができる。

【００１０】またアキュムレータ内において圧縮機の吸
入管開口端部が下方に、一方蒸発器出口管開口端部を上
方にラップさせて配設したものである。

【００１１】このようにアキュムレータ内において圧縮
機吸入管開口端部と蒸発器出口管開口端部を上下方向で
ラップさせた状態で配設しているので、ラップしている
部分の冷凍機油は吸入管より常に吸引され、圧縮機に戻
される。また蒸発器から戻される液冷媒は蒸発器出口管
の開口端部より上の位置に滞留しないので、液冷媒等の
滞留分に相当する質量による圧力損失を低減することが
でき、冷却装置の運転効率を高めることができる。

【００１２】また圧縮機の吸入管を太い径のパイプと細
い径のパイプの２本で構成し、細い径のパイプを太い径
のパイプより長くしたものである。

【００１３】このような構成により液冷媒より上層に浮
いている冷凍機油中に細い径のパイプが浸漬すると、滞
留している冷凍機油はその油量に相当する質量分の圧力
と吸入管側からの吸入力との圧力差により圧縮機に戻さ
れる。また細い径のパイプを使用することにより液冷媒
の吸入を制限できるとともに、吸入された液冷媒は細い
径のパイプを通過する時の圧力降下により、再蒸発し圧
縮機側への液バックを制限できるものである。

【００１４】またアキュムレータ側壁に圧縮機の吸入管
に接続したバイパス管を配設したものである。

【００１５】このようにアキュムレータ側壁から圧縮機
の吸入管途中にバイパスするパイプ部品を１本追加する
という比較的簡単な構造を付加することにより、冷媒と
相互溶解性の良い冷凍機油を使用した冷却システムにも
適用できる。

【００１６】

【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照して
説明する。なお従来と同一構成については、同一符号を
付して詳細な説明を省略する。

【００１７】（実施例１）図１において、１１は冷却装
置で、この内部には塩素を含まない弗化炭素系冷媒を主
成分とする冷媒１１ａと、この冷媒１１ａと相互溶解性
の悪い鉱油を主成分とする冷凍機油１１ｂとを封入して
いる。１２は冷媒ガスを圧縮する圧縮機、１３は圧縮機
１２から吐出された高圧冷媒ガスを凝縮させる凝縮器、
１４は冷媒中に含まれる水分を吸湿するドライヤ、１５
は凝縮した冷媒液を減圧するキャピラリーチューブ、１
６は減圧された冷媒液が蒸発する蒸発器であり、１７は
負荷変動により余剰となる冷媒液を溜めるアキュムレー
タである。アキュムレータ１７の下部に蒸発器１６の出
口側を接続し、上部に圧縮機１２の吸入側を接続し、そ
の吸入管１８は前記アキュムレータ１７内に挿入され下
方に延びている。その挿入代は冷却装置の使用温度範囲
にわたって負荷変動条件も加味し、アキュムレータ１７
内の冷媒液滞留状況を観察して適切に設定するものであ
る。

【００１８】以上のように構成された冷却装置につい
て、以下その動作を説明する。圧縮機１２で圧縮された
高温高圧の冷媒は、凝縮器１３にて冷却液化され、ドラ
イヤ１４を経由してキャピラリーチューブ１５にて減圧
され、蒸発器１６にて所定の蒸発温度で蒸発する。未蒸
発分の液冷媒はアキュムレータ１７内に滞留し、蒸発し
た冷媒は圧縮機１２に戻り、順次環状にこのサイクルを
繰り返すことにより冷却作用を継続するものである。ア
キュムレータ１７内には冷媒１１ａおよび冷媒１１ａの
上層部には冷媒１１ａよりも比重が軽く冷媒と相互溶解
性の悪い冷凍機油１１ｂが滞留している。冷却装置１１
の運転条件によっては、アキュムレータ１７内に滞留し
ている冷媒１１ａおよび冷凍機油１１ｂの滞留高さが、
吸入管１８の高さに達して吸入管１８が滞留している冷
凍機油１１ｂ中に浸漬すると圧縮機１２の吸引力により
吸引され、冷凍機油１１ｂは圧縮機１２に戻る。

【００１９】これにより、冷媒と相互溶解性の悪い冷凍
機油を使用しても、冷媒と相互溶解性の良い冷凍機油を
使用する時と同じ配管順路構成の冷却装置で対応でき
る。したがって、部品および溶接作業の標準化によるコ
スト合理化あるいは作業性の向上を図ることができると
ともに圧縮機１２内の冷凍機油の減少に起因する潤滑不
足を防止できるものである。

【００２０】なお、この実施例では冷媒と相互溶解性の
悪い冷凍機油として、鉱油を例にとり説明したが、アル
キルベンゼン等の合成油を使用した場合でも同様の効果
を有するものである。

【００２１】（実施例２）図２において、２１は冷却装
置であり、２２は負荷変動により余剰となる冷媒を溜め
るアキュムレータである。アキュムレータ２２の下方側
に蒸発器１６の出口側を接続し、その出口管２３はアキ
ュムレータ２２内に挿入され、上方に延びている。２３
ａは出口管２３の開口端部である。またアキュムレータ
２２の上部には圧縮機１２の吸入管２４を接続し、その
吸入管２４は前記アキュムレータ２２内に挿入されると
ともに下方に延びており、前記出口管２３と長さ的に１
０ｍｍほどラップさせたものである。

【００２２】以上のように構成された冷却装置２１につ
いて、以下その動作を説明する。蒸発器１６にて所定の
蒸発温度で蒸発した未蒸発分の冷媒１１ａはアキュムレ
ータ２２内に滞留する。負荷変動により冷媒液面および
その上面に浮かぶ相互溶解性の悪い冷凍機油面が上昇し
てきた場合、吸入管２４は出口管２３より１０ｍｍラッ
プさせていることにより、冷凍機油１１ｂ面等は出口管
２３の開口端部２３ａを越えることなく、吸入管２４が
先に湯面に浸漬するため吸引され、冷凍機油１１ｂは圧
縮機１２に戻る。このため出口管２３の開口端部２３ａ
は冷媒１１ａ面および冷凍機油１１ｂ面より常に上方に
位置するようになっている。ラップ代１０ｍｍについて
は、１０ｍｍより多くすると冷凍機油１１ｂのみならず
冷媒１１ａも吸引する虞が生じるし、１０ｍｍ以下にす
ると冷凍機油１１ｂを全部吸引できなくなる等の虞が生
じるので、冷却装置を適用する負荷毎に、滞留状態を充
分観察して設定するものである。

【００２３】これにより、出口管２３と吸入管２４がラ
ップしている寸法分の冷凍機油１１ｂは吸入管２４によ
り常に吸引され圧縮機１２に戻されるので、圧縮機１２
内の冷凍機油１１ｂの減少に起因する潤滑性能不足を防
止することができる。またアキュムレータ２２の下部か
ら挿入された蒸発器１６出口管２３の開口端部２３ａよ
り上方に冷媒１１ａ等が滞留することがないので、冷媒
１１ａ等の滞留分に相当する質量による圧力損失を低減
でき、冷却装置２１の運転効率を高めることができる。

【００２４】（実施例３）図３において、３１は冷却装
置であり、３２は負荷変動により余剰となる冷媒を溜め
るアキュムレータである。アキュムレータ３２の下部に
蒸発器１６の出口側を接続し、上部に圧縮機１２の吸入
管３３を接続し、その吸入管３３の先端部は外径２ｍｍ
程度の細い径のパイプ３３ａと外径６ｍｍ程度の太い径
のパイプ３３ｂより構成され、２本とも前記アキュムレ
ータ３２内に挿入され、下方に延びている。その挿入代
は細い径のパイプ３３ａの方が太い径のパイプ３３ｂよ
り３０ｍｍほど長く挿入されている。

【００２５】以上のように構成された冷却装置３１につ
いて、以下その動作を説明する。蒸発器１６にて所定の
蒸発温度で蒸発した未蒸発分の冷媒１１ａはアキュムレ
ータ３２内に滞留する。負荷変動により冷媒１１ａおよ
びその上面に浮かぶ冷媒と相互溶解性の悪い冷凍機油１
１ｂ面が上昇してきた場合、先に細い径のパイプ３３ａ
が油面に浸漬し、滞留している冷凍機油１１ｂ滞留量に
相当する質量分の圧力と、吸入管３３側からの吸入力と
の圧力差により圧縮機１２へ吸引され冷凍機油１１ｂを
戻すことができる。

【００２６】これにより圧縮機１２内の冷凍機油１１ｂ
の減少に起因する潤滑性能不足を防止することができ
る。また細い径のパイプ３３ａを使用することにより、
冷媒１１ａの吸入を制限できるとともに、吸入された冷
媒１１ａは細い径のパイプ３３ａを通過する時の圧力降
下により再蒸発し圧縮機１２側への液戻りを抑制できる
ので液戻りによる圧縮機１２内摺動部の冷凍機油１１ｂ
の洗い流しを防止でき潤滑性能の劣化を抑えることがで
きるものである。

【００２７】（実施例４）図４において、４１は冷却装
置であり、４２は負荷変動により余剰となる冷媒を溜め
るアキュムレータである。アキュムレータ４２の下部に
蒸発器１６の出口側を接続し、上部に圧縮機１２の吸入
側を接続している。４３はバイパス管であり、一端をア
キュムレータ４２の側壁４２ａに接続し他端を圧縮機１
２の吸入側に接続している。バイパス管４３の外径とし
ては、２ｍｍ程度の細い径のパイプが適している。

【００２８】以上のように構成された冷却装置につい
て、以下その動作を説明する。蒸発器１６にて所定の蒸
発温度で蒸発した未蒸発分の冷媒１１ａはアキュムレー
タ４２内に滞留する。負荷変動により冷媒１１ａおよび
その上面に浮かぶ冷媒と相互溶解性の悪い冷凍機油１１
ｂ面が上昇してきた場合、側壁４２ａは滞留している冷
凍機油１１ｂ中に浸漬し冷凍機油１１ｂ滞留量に相当す
る質量分の圧力と、圧縮機１２の吸入側の圧力差によ
り、圧縮機１２へ吸引され油戻しができるものである。

【００２９】これにより圧縮機１２内の冷凍機油１１ｂ
の減少に起因する潤滑性能不足を防止することができ
る。またバイパス管４３には細い径のパイプを使用して
いるので、冷媒１１ａの吸入を抑制できるとともに吸入
された冷媒１１ａは細い径のパイプを通過する時の圧力
降下により再蒸発し、圧縮機１２への液バックを制限で
きるので液戻りによる圧縮機１２内摺動部の冷凍機油の
洗い流しが防止でき、潤滑性能の劣化を抑えることがで
きる。また従来より使用されている冷媒と相互溶解性の
良い冷凍機油を用いて構成していたアキュムレータ仕様
にわずかバイパス管を１部品追加するだけで全く同一の
冷媒順路配管となるため部品の標準化および作業の標準
化ができる。

【００３０】なお、適用負荷毎に各実施例を適宜組み合
わせて使用しても同様の効果が得られることは言うまで
もない。

【００３１】

【発明の効果】前記説明から明らかなように、請求項１
記載の発明によれば、塩素を含まない弗化炭素系冷媒を
主成分とする冷媒と、この冷媒と相溶性の悪い冷凍機油
を使用する冷却システムにおいて、圧縮機と、凝縮器
と、ドライヤと、キャピラリーチューブと、蒸発器と、
上部に圧縮機の吸入管を、下部には蒸発器出口管をそれ
ぞれ配設したアキュムレータとを具備した冷却装置であ
るので、冷媒と相溶性の良い冷凍機油を使用する場合と
類似の、すなわち蒸発器、圧縮機そしてアキュムレータ
接続の配管順路構成を変更しない冷却装置で対応できる
ので、部品および溶接作業の標準化が図れるとともに、
アキュムレータ内の液冷媒の上層に浮上する相溶性の悪
い冷凍機油を圧縮機に戻すことができるので、圧縮機内
の冷凍機油の減少に起因する潤滑不足を防止できる。

【００３２】しかもアキュムレータの上部から挿入され
た圧縮機の吸入管により冷凍機油面が所定高さを越える
と強制吸引されるので、液冷媒上層に冷凍機油が滞留す
ることによる液冷媒の蒸発阻害を緩和でき、液冷媒蒸発
を促進することができる。

【００３３】また請求項２記載の発明によれば、アキュ
ムレータに上部から挿入された圧縮機の吸入管と、アキ
ュムレータの下部から挿入された蒸発器出口管をアキュ
ムレータ内にてラップさせて配設しているので、ラップ
している寸法分の冷凍機油は吸入管により常に吸引され
圧縮機に戻り圧縮機内の冷凍機油の減少に起因する潤滑
性能不足を防止することができる。さらにアキュムレー
タの下部から挿入された蒸発器出口管の開口端部より上
の位置に液冷媒等が滞留することがないので、液冷媒等
の滞留分に相当する質量による圧力損失を低減でき、冷
却装置の運転効率を高めることができる。

【００３４】また請求項３記載の発明によれば、アキュ
ムレータ内に上方から挿入された圧縮機の吸入管は太い
径のパイプと細い径のパイプの２本にて構成し、細い径
のパイプを太い径のパイプより長くしているので圧縮機
内の冷凍機油の減少に起因する潤滑性能不足を防止する
ことができ、また細い径のパイプを使用することにより
冷媒の吸入を制限できるとともに、吸入される冷媒は細
い径のパイプを通過する時の圧力降下によって再蒸発し
圧縮機側への液バックを抑制できるので、液戻りによる
圧縮機内摺動部の冷凍機油の洗い流しを防止でき、潤滑
性能の劣化を抑えることができるものである。

【００３５】また請求項４記載の発明によれば、アキュ
ムレータの上部には圧縮機の吸入側を下部には蒸発器の
出口側を接続するとともに、アキュムレータ側壁に圧縮
機の吸入管に接続するバイパス管を配設しているので、
アキュムレータ内に溜る冷媒上層の冷凍機油がこのバイ
パス管を介して圧縮機内に戻されるので冷凍機油の減少
に起因する潤滑性能不足を防止することができ、しかも
バイパス管には細い径のパイプを使用しているので、冷
媒の吸入を制限できるとともに吸入された冷媒は細い径
のパイプを通過する時の圧力降下によって再蒸発し、圧
縮機側への液バックを抑制できるので液戻りによる圧縮
機内摺動部の冷凍機油の洗い流しを防止でき、潤滑性能
の劣化を抑えることができる。また冷媒と相互溶解性の
良い冷凍機油を使用していた従来のアキュムレータ仕様
にわずかバイパス管を１部品追加するだけで、全く同一
の冷媒順路配管とすることができ、部品および溶接作業
の標準化が図れ部品管理の徹底また作業性の向上を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を示す冷凍サイクル図

【図２】本発明の実施例２を示す冷凍サイクル図

【図３】本発明の実施例３を示す冷凍サイクル図

【図４】本発明の実施例４を示す冷凍サイクル図

【図５】従来の冷却装置の配管図

【符号の説明】

１１ 冷却装置 １１ａ 冷媒 １１ｂ 冷凍機油 １２ 圧縮機 １３ 凝縮器 １４ ドライヤ １５ キャピラリーチューブ １６ 蒸発器 １７，２２，３２，４２ アキュムレータ １８，２４，３３ 吸入管 ２３ 出口管 ３３ａ 細い径のパイプ ３３ｂ 太い径のパイプ ４２ａ 側壁 ４３ バイパス管

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塩素を含まない弗化炭素系冷媒を主成分
   とする冷媒と前記冷媒と相互溶解性の悪い冷凍機油を使
   用する冷却システムにおいて、圧縮機と、凝縮器と、ド
   ライヤと、キャピラリーチューブと、蒸発器と、上部に
   は前記圧縮機の吸入管を、下部には蒸発器出口管をそれ
   ぞれ配設したアキュムレータとを具備した冷却装置。
2. 【請求項２】 アキュムレータ内において圧縮機の吸入
   管開口端部が下方に、一方蒸発器出口管開口端部を上方
   にラップさせて配設した請求項１記載の冷却装置。
3. 【請求項３】 圧縮機の吸入管を太い径のパイプと細い
   径のパイプの２本で構成し、細い径のパイプを太い径の
   パイプより長くした請求項１記載の冷却装置。
4. 【請求項４】 アキュムレータ側壁に圧縮機の吸入管に
   接続したバイパス管を配設した請求項１記載の冷却装
   置。