JPS63204074A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は満液式蒸発器の油戻し管に温度式自動上対策に
関する。

（従来の技術） 従来より、冷凍装置において、例えば特公昭５４−２５
６７１号公報に開示される如く、満液式蒸発器内部の冷
却管より所定高さに存在する冷媒および油の一部をを圧
ａｍの吸入管に戻す油戻し管を設けて、蒸発器の液面上
部の油濃度の高い冷媒を圧縮機に戻すことにより冷凍回
路中の油回収効率を高めるとともに、油戻し管に温度式
自動膨張弁の感温筒を取付け、冷媒の過熱度に応じて自
動膨張弁の開度を調節し、蒸発器内部の液面位置を適正
範囲に制御することにより、過熱度一定制御を行おうと
するものが知られている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、冷媒配管中を冷媒と油とが共に流れる場合、
第３図に示すように、冷媒は配管の中央付近を流れ（図
中実線矢印）、油は配管の管壁（ａ）にそってほぼ均一
の厚みを持った環状の流れ（図中破線矢印）となること
が知られている。

そして、油戻し管に感温筒（ｂ）を取付けて過熱ガス冷
媒の温度を検出しようとする場合、回収される油の量に
応じて管壁（ａ）内側の油膜の厚みが変化するので、油
膜による熱伝達率に差が生じて、感温筒（ｂ）で検出さ
れる冷媒温度と実際の冷媒湿度との関係が変わるという
問題がある。

すなわち、感温筒（ｂ）で検出される冷媒温度が一定値
ｔｏで油上り率が違うときの実際の冷媒温度、例えば油
上り率５％の時（図中実線）の実際の冷媒温度ｔ５と油
上り率１％の時（図中破線）の実際の冷媒温度ｔ１とを
比較すると、油上り率５％のときの方が油膜の厚みが厚
くなり、油膜の流れによる熱伝達率は油膜の厚みにほぼ
比例するために、冷媒温度ｔ５は冷媒温度ｔ１よりも低
くなる。つまり、自動膨張弁側では、油上り率が高いと
きには実際の冷媒の過熱度に比べて見掛上過熱度が高く
検知されることになるので、その開度が適正開度よりも
大きく調節されて冷凍装置が湿り運転に陥り易く、しか
も、湿り運転になると、冷媒流量とともに油の流ｉも増
大して冷媒温度の検出誤差が大きくなり、更に湿り運転
が増長されるという悪循環が生じ得る。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、適切な構成でもって油上り率増大時の感温筒にお
ける過熱ガス冷媒の温度検出誤差を低減することにより
、油上り率の増大による湿り運転を防止して、安定した
過熱度制御を行うことにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明の解決手段は、第１図お
よび第２図に示すように、圧縮機（１）、凝縮器（２）
、温度式自動膨張弁（４）および内部に冷却管（６）を
有する満液式蒸発器（５）を順次接続してなる冷凍回路
を備えた冷凍装置を前提とする。

そして、上記蒸発器（５）に蒸発器（５）内部の所定の
高さに存在する冷媒および油の一部を圧ａ機（１）の吸
入管（７ａ）に戻す油戻し管（８）を設けるものとする
。さらに、該油戻し管（８）に冷媒および油の流れを分
離して、冷媒の流れる冷媒通路（１４）と油の流れる油
通路（１５）とを有する分離手段（１１）を介設し、上
記冷媒通路（１４）にガス冷媒の温度を測定する上記温
度式自動膨張弁（４）の感温筒（４ａ）を取付ける構成
としたものである。

（作用） 以上の構成により、本発明では、冷凍装置の運転中、蒸
発器（５）から冷媒および油の一部が油戻し管（８）を
介して圧縮機（１）の吸入管（７ａ）に分流して流れる
。そして、油戻し管（８）を流れる過熱ガス冷媒の温度
が感温筒により検出され、その過熱度に応じて自動膨張
弁（４）の開度が調節されて、過熱度一定制御が行われ
る。そのとき、油戻し管（８）に介設された分離手段（
１１）により、油戻し管（８）中の冷媒と油との混合流
が分離され、冷媒通路（１４）側に冷媒が、油通路く１
５）側に油が分流されて流れるので、冷媒通路（１４）
内部には油膜がほとんど生じない。そして、冷媒通路（
１４）に感温筒（４ａ）が取付けられているので、感温
筒（４ａ）で検出される過熱ガス冷媒の温度値は油上り
率の変化に左右されることがない。よって、正確な過熱
ガス冷媒の温度に応じて自動膨張弁（４）の開度が適正
に調節されるので、油上り率の増大による湿り運転を有
効に防止することがでさ、安定した過熱度制御を行うこ
とができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図および第２図に基づき説
明する。

第１図は本発明の実施例に係る冷凍装置の冷媒系統を示
し、（１）は圧縮機、（２）は冷媒を凝縮して液化する
凝縮器、（３）は該凝縮器で液化した冷媒を貯溜する受
液器、（４）は冷媒の過熱度に応じて開度を自動調節す
る自動膨張弁、（５）は冷媒の蒸発を行う蒸発器であっ
て、上記各典雅（１）〜（５）は、冷媒配管（７）によ
り冷媒の流通可能に順次接続されて冷凍回路を構成して
いる。ここに、上記蒸発器（５）は、内部に水が流通す
る冷Ｗ管（６）を備えかつ該冷ｆ！Ｊ管（６）全体を冷
媒液に浸漬させた満液式の構造をしており、冷媒との熱
交換により冷水を得るようになされている。

そして、（８）は蒸発器（５）の冷却管（６）より所定
高さの位置にある部位の器壁に一端を開口し、蒸発器（
５）と吸入管（７ａ）とを冷媒および油の流通可能に接
続する油戻し管、（１０）は、該油戻し管（８）を流通
する冷媒と冷凍回路中の液管（７ｂ）の液冷媒との熱交
換により油戻し管（８）中の冷媒を加熱して、冷媒の過
熱度を上昇させるための熱交換器（１０）である。

また、（１１）は油戻し管（８）に介設された油分離器
であって、該油分離器（１１）は、第２図に示すように
、１字を略９０度傾けた形状に配設されてその横方向に
延びる主管部（１３Ｇ）が油戻し管（８）に接続され、
油戻し管（８）の流れを上下２つの流れに分流する第１
Ｔ継手（１３）と、該第１Ｔ継手（１３）の上側の分岐
管（１３ａ）に接続され、立上ったのち略水平方向に折
り曲げられ更に垂直下方向に折り曲げられた形状を有す
る冷媒通路（１４）と、第１Ｔ！！手（１３）の下側の
分岐管部（１３ｂ）に接続され、垂下したのち略水平方
向に折り曲げられ更に垂直上方向に折り曲げられた形状
を有する抽油１（１５）と、上記第１Ｔ継手（１３）と
対称の形状に配設されかつ上記冷媒通路（１４）および
油通路（１５）に分離した流れを合流せしめる第２Ｔ！
１手（１６ンとで構成されており、上記第１、第２Ｔ継
手（１３）、（１６）を介して冷媒通路（１４）を上部
に油通路（１５）を下部にして両通１（１４）。

（１５）を並列に接続してなる略長方形の閉環形状をな
している。また、第２Ｔ継手（１６）の合流管部（１６
ｃ）は油戻し管（８）を介して圧縮機（１）の吸入’Ｉ
！ｊ　（７ａ）に接続されている。

そして、上記油分離器（１１）の冷媒通路（１４）外壁
の第２Ｔｌｌ１手（１６）の直上部には、過熱ガス冷媒
の温度を検出するための上記自動膨張弁（４）の感温筒
（４ａ）が壁面に接して取付けられている。

尚、上記冷媒通路（１４）および油通路（１５）の流体
抵抗を等しくする目的で、２つのＴＩ手（１３）、（１
６）は長方形内において互いに点対称の位置にあるよう
に取付けられている。また、上記油戻し管（８）および
油分離器（１１）の略水平部は、油の逆流を阻止すべく
、いずれも圧縮機（１）の吸入管（７ａ）に対して一定
の下り勾配を有するようになされている。

なお、第１図において、＜５ａ）、（５ｂ）は蒸発器（
５）の上部に形成され、圧ａ機（１）の吸入管（７ａ）
が接続される２つの小空間であって、該２つの小空間（
５ａ）、（５ｂ）は、圧縮機（１）に吸入される冷媒中
の油および液冷媒を可及的に分離除去させて湿りの少な
いガス冷媒を吸入管（７ａ）に吸入させる橢能を有する
ものである。

第１図および第２図において、冷凍装置の運転時、圧縮
機（１）で圧縮された冷媒は凝縮器（２）で凝縮液化さ
れ、受液器（３）で貯溜された後、自ｖＪ膨張弁（４）
で膨張作用を受けて蒸発器（５）で冷却管（６）の水と
の熱交換により蒸発し、ガス冷媒となって蒸発器（５）
上部の２つの小空間（５ａ＞、（５ｂ）から吸入管（７
ａ）を経テ圧ＩＦｊ１（１）に戻る。そのとき、蒸発器
（５）の冷却管（６）より所定高さの付近は冷媒の液面
となっており、液面付近は比重の軽い油が多く含まれ、
かつ水との熱交換により気化した冷媒との混合が生ずる
のでフォーミング現象を呈しており、その部分と接する
部位の器壁に油戻し管（８）が開口されているので、油
の割合の多い冷媒が油戻し管（８）を分流して流れ、熱
交換器（１０）で熱交換を受けて過熱したガス冷媒とな
って、油とともに油分離器（１１）を経て圧縮機（１）
の吸入管（７ａ）に流れる。

そして、油分離器（１１）において、油戻し管（８）内
の中央付近を流れる冷媒の流れ（図中実線矢印）と、管
壁に沿って環状に流れてきた油の流れ（図中破線矢印）
との混合流が第１ＴＩＩ１手（１３）の分岐点にぶつか
ると、自重差によって油は第１Ｔ継手（１３）の下側分
岐管（１３ｂ）に流れ、軽いガス冷媒はほとんど上側分
岐管（１３ａ）に流れるので、冷媒通路（１４）にはほ
とんどガス冷媒だけが分離されて流れる。よって、上記
油分離器（１１）は、油戻し管（８）中の冷媒および油
の流れを冷媒通路（１４）と油通路（１５）とに分離す
る分離手段としての機能を有するものである。次に、冷
媒通路（１４）に取付けられた感温筒（４ａ）により冷
媒の過熱度が検出され、該過熱度に応じて、以下の過熱
度一定制御が行われる。

すなわち、冷凍装置の運転中に蒸発器（５）の負荷が減
少して液面が上昇すると、液冷媒密度の濃い部分が油戻
し管（８）の開口部に接するようになり、油戻し管（８
）には液冷媒を多く含む湿り冷媒が流れて、熱交換器（
１０）を通り過ぎた過熱ガス冷媒の温度が低下する。そ
して、＠湿部（４ａ）で検出される過熱ガス冷媒の温度
に応じて自動膨張弁（４）の開度が絞られるので、蒸発
器（５）内の液面が下がり、油戻し管（８）には適度な
液冷媒量を含んだ冷媒が流れるようになる。

また、蒸発器（５）の負荷が増大して液面が下降すると
、液冷媒密度の薄い部分が油戻し管（８）の開口部に接
するようになり、油戻し管（８）には液冷媒の少ない冷
媒が流れて、熱交換器（１０）を通り過ぎた過熱ガス冷
媒の温度が上昇する。そして、感ｆｆｉＭ（４ａ）で検
出される過熱ガス冷媒の温度に応じて自動膨張弁（４）
の開度が大きく調節されるので、蒸発器（５）の液面が
上昇し、油戻し管（８）には適度な液冷媒量を含んだ冷
媒が流れるようになる。以上によって、蒸発器（５）の
液面位置が適正範囲に保持され、過熱度一定制御が行わ
れる。

したがって、上記実施例では、油分離器（１１）により
、油戻し管（８）中の冷媒および油の流れが冷媒通路（
１４）と油通路（１５）とに分離され、該冷媒通路（１
４）に感温筒（４ａ）が取付けられているので、その配
管内部には油膜がなく、従来のように、感温筒（４ａ）
で検出される過熱ガス冷媒の温度値が油上り率の変化に
左右されることはない。よって、正確なガス冷媒の過熱
度に応じて自動膨張弁（４）の開度が適正に調節される
ので、上記のような湿り運転を有効に防止することがで
き、蒸発器（５）の液面の制御と過熱度一定制御とを安
定して行うことができる。

また、油分離器（１１）において、油通路（１５）に分
離された油は第２ＴＯ手（１６）でガス通路（１４）の
ガス冷媒と合流して油戻し管（８）を経て圧縮機（１）
の吸入管（７ａ）に流れるので、油回収のべ能が害され
ることはない。

尚、上記実施例では、油分離器（１１）として２つのＴ
ｅｌｌｉ手（１３）、＜１６＞を利用した配管の組み合
わせで構成したものを用いているが、カートリッジとし
て市販されているような衝突形又は遠心分離形の油分離
器を用いても、同様の効果を得ることができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、冷凍装置の蒸発
器から圧ａｍの吸入管に冷媒および油の一部を戻す油戻
し管を設け、該油戻し管中の流れを冷媒の流れと油の流
れとに分離して、冷媒の流れる通路に温度式自動膨張弁
の感温筒を取付けるようにしたので、過熱ガス冷媒の温
度を正確に検出することができ、油上り率の増大による
湿り運転を有効に防止して安定した過熱度制御を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の実施例を示し、第１図は
その全体構成図、第２図は油分離器の部分拡大図である
。第３図は従来の感温筒取付部の冷媒温度検出誤差の説
明図である。 （１）・・・圧縮橢、（２）・・・凝縮器、（４）・・
・自動膨張弁、（４ａ）・・・感温筒、（５）・・・蒸
発器、（６）・・・冷却管、（７ａ）・・・吸入管、（
８）・・・油戻し管、（１１）・・・油分離器（油分離
手段）、（１４）・・・冷媒通路、（１５）・・・油通
路。 特　許　出　願　人　　ダイキン工業株式会社代　　　
理　　　人　　　　　　　弁理士　　前　　１）　　弘
第３図 第２図 １５（油通路）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機（１）、凝縮器（２）、温度式自動膨張弁
   （４）および内部に冷却管（６）を有する満液式蒸発器
   （５）を順次接続してなる冷凍回路を備えた冷凍装置に
   おいて、上記蒸発器（５）には、蒸発器（５）内部の所
   定の高さに存在する冷媒および油の一部を圧縮機（１）
   の吸入管（７ａ）に戻す油戻し管（８）が設けられてい
   るとともに、該油戻し管（８）には冷媒および油の流れ
   を分離して、冷媒の流れる冷媒通路（１４）と油の流れ
   る油通路（１５）とを有する分離手段（１１）が介設さ
   れ、上記冷媒通路（１４）にはガス冷媒の温度を検出す
   る上記自動膨張弁（４）の感温筒（４ａ）が取付けられ
   ていることを特徴とする冷凍装置。