JP2014190545A

JP2014190545A - 冷凍装置

Info

Publication number: JP2014190545A
Application number: JP2013063187A
Authority: JP
Inventors: Junichi Hirohashi; 純一廣橋; Yoshibumi Ichikawa; 義文市川
Original assignee: Hitachi Appliances Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2014-10-06

Abstract

【課題】本発明は、冷凍能力の低下を抑制しつつ、吐出ガスの温度を低下させて、冷凍サイクルの信頼性を確保することを課題とする。
【解決手段】本発明の冷凍装置は、圧縮機、圧縮機から吐出された冷媒から冷凍機油を分離する油分離器、圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器、凝縮器で凝縮した冷媒を減圧する減圧機構、及び、減圧機構で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器、を接続して構成される冷凍サイクル装置と、油分離器で分離された冷凍機油を圧縮機に流入させる給油系統と、を備え、圧縮機の吐出温度の上昇に応じて、圧縮機への冷凍機油の流入量を増大させる。圧縮機の吐出温度の上昇に応じて、圧縮機への冷凍機油の流入量を増大させるので、冷凍能力の低下を抑制しつつ、吐出ガスの温度を低下させ、冷凍サイクルの信頼性を確保することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は冷凍装置に関する。

一般的な冷凍冷却装置の冷媒回路では、冷媒ガスが圧縮機において圧縮され、圧縮された冷媒高圧ガスが凝縮器に送られる。凝縮器において冷媒高圧ガスが冷やされ、液体化された冷媒となる。液体化された冷媒は圧力が高いため、減圧装置である膨脹弁にて圧力を低下させて、蒸発器に送られる。蒸発器において、冷媒は低温度で蒸発し、被冷却物を冷却する。

従来の冷凍冷却装置として液インジェクション回路を有する空調機がある。この液インジェクション回路を有する空調機は、吐出温度を監視し、吐出温度がある一定の温度に達した場合、液インジェクション回路を開放して吐出冷媒を冷却して、吐出温度を低下させることにより、冷凍サイクルの信頼性を確保する。

特開平３−１５２３４９号公報

しかしながら、高温の吐出ガスを冷却する手段として液インジェクション方式を用いると、圧縮途中の圧縮室内に注入された液冷媒がガス化して、圧縮室の内圧が上昇する。その結果、圧縮機の入力が増加するとともに体積効率が減少し、冷凍能力が低下する。

一方、図３に示すように、必要な液インジェクション量は、冷媒によって大きく異なる。特に、今後代替冷媒の主流となりうるＲ３２に関しては、冷凍域の蒸発温度で、全循環量の３０〜６０％となる。液インジェクションの量が多いと、圧縮機内部の冷凍機油が洗い流されて潤滑不足による圧縮機構部の焼きつきの原因となるため、好ましくない。

本発明は、冷凍能力の低下を抑制しつつ、吐出ガスの温度を低下させて、冷凍サイクルの信頼性を確保することを課題とする。

本発明の冷凍装置は、圧縮機、圧縮機から吐出された冷媒から冷凍機油を分離する油分離器、圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器、凝縮器で凝縮した冷媒を減圧する減圧機構、及び、減圧機構で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器、を接続して構成される冷凍サイクル装置と、油分離器で分離された冷凍機油を圧縮機に流入させる給油系統と、を備え、圧縮機の吐出温度の上昇に応じて、圧縮機への冷凍機油の流入量を増大させる。

本発明によれば、圧縮機の吐出温度の上昇に応じて、圧縮機への冷凍機油の流入量を増大させるので、冷凍能力の低下を抑制しつつ、吐出ガスの温度を低下させ、冷凍サイクルの信頼性を確保することができる。

本発明の実施例１の冷凍サイクル系統図。本発明の実施例２の冷凍サイクル系統図。一般的な冷凍サイクルにおいて、液インジェクション量が冷媒順循環量に占める割合を示したグラフ。

本実施例の冷凍装置は、圧縮機、圧縮機から吐出された冷媒から冷凍機油を分離する油分離器、圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器、凝縮器で凝縮した冷媒を減圧する減圧機構、及び、減圧機構で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器、を接続して構成される冷凍サイクル装置と、油分離器で分離された冷凍機油を圧縮機に流入させる給油系統と、を備え、圧縮機の吐出温度の上昇に応じて、圧縮機への冷凍機油の流入量を増大させる。圧縮機の吐出温度の上昇に応じて、圧縮機への冷凍機油の流入量を増大させるので、冷凍能力の低下を抑制しつつ、吐出ガスの温度を低下させ、冷凍サイクルの信頼性を確保することができる。

また、本実施例の冷凍装置では、給油系統は油分離器と圧縮機との間に循環する冷凍機油の量を調整する給油量調整弁を備え、給油量調整弁により圧縮機の吐出温度の上昇に応じて圧縮機への冷凍機油の流入量を増大させる。

また、本実施例の冷凍装置では、給油経路は油分離器と圧縮機との間に固定抵抗及び固定抵抗の上流側に配置された電磁弁を備え、電磁弁により圧縮機の吐出温度の上昇に応じて圧縮機への冷凍機油の流入量を増大させる。

まず、本発明の第１の実施例について図１に基づいて説明する。図１は本実施例の一般的な外部給油圧縮機を用いた場合の冷凍サイクル系統図を示す図である。

本実施例の冷凍装置は、圧縮機１、圧縮機１から吐出された冷媒から冷凍機油を分離する油分離器２、圧縮機１で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器３、凝縮器３で凝縮した冷媒を減圧する減圧機構（主膨張弁）４、及び、減圧機構４で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器５、を接続して構成される冷凍サイクル装置と、油分離器２で分離された冷凍機油を圧縮機１に流入させる給油系統（主給油系統）１５と、を備える。

図１における実線矢印は冷媒の流れ方向を示し、破線は冷凍機油の流れ方向を示す。冷媒は、圧縮機１において圧縮された後、高温高圧のガス冷媒となり冷凍機油とともに吐出され、油分離器２内にて冷媒ガスと冷凍機油とに分離される。冷媒ガスは凝縮器３にて冷却されて液冷媒となる。その後、主液膨張弁４により低圧の湿りガスとなり蒸発器５へ流入する。流入した冷媒は蒸発器５内で蒸発し、被冷却物を冷却した後、圧縮機１へ吸入される。このようにして冷媒は冷凍サイクル内を循環して、被冷却物を冷却する。

一方、油分離器２にて分離した冷凍機油は、油分離器２底部に溜まる。その後、油分離器２から給油量調整手段８（又は電磁弁１２、固定抵抗１０、１１）を通り、図示しない油ストレーナにて冷凍機油中の異物が除去された後、給油圧力と圧縮機１の吸入圧力部位である各軸受けの圧力との差圧により、圧縮機給油口７へ給油される。油分離器２から圧縮機１軸受部までの主給油系統における圧力の関係は、「油分離器２＞圧縮機１軸受け部」であり、圧縮機１にて吐出され油分離器２にて分離された冷凍機油は、この差圧によって圧縮機１軸受部に給油される。圧縮機１軸受部に給油された冷凍機油は、その後、圧縮機構部内に流入し圧縮機構部内の冷媒が漏れないようにシールを行うと同時に圧縮途中の冷媒の冷却を行う。

冷媒ガスの吐出温度を計測するため、吐出温度を読み取る温度センサ９を圧縮機吐出配管に配置する。

本実施例の冷凍装置においては、温度センサ９を監視し、圧縮機の吐出温度の上昇に応じて、圧縮機への冷凍機油の流入量を増大させる。具体的には、温度センサ９の温度が上昇すると、それに応じて給油量調整弁８の開度を増加させることにより、油分離器２から圧縮機１への冷凍機油の流入量（給油量）を増加させて、増加した冷凍機油により吐出ガスを冷却する。圧縮機の吐出温度の上昇に応じて、圧縮機への冷凍機油の流入量を増大させるので、液インジェクション方式を用いる場合に比べ、冷凍能力の低下を抑制しつつ、吐出ガスの温度を低下させ、冷凍サイクルの信頼性を確保することができる。また、液インジェクション量が多い場合、圧縮機内部の冷凍機油が洗い流されて潤滑不足による圧縮機構部の焼きつきが生じる可能性があるが、このような課題も解消される。

尚、冷凍機油を冷却する油冷却器を主給油系統１５に配置してもよい。油冷却器により冷凍機油を冷却することにより吐出ガスの冷却効果を大きくすることができる。

次に、本発明の第２の実施例について図２に基づいて説明する。図２は本実施例の冷凍サイクル系統図を示す図である。

本実施例においては、給油系統がそれぞれ並列に接続された主給油系統及び副給油系統１６を備える。また、主給油系統１５はキャピラリ等の固定抵抗１０を有し、一方、副給油系統１６はキャピラリ等の固定抵抗１１及び固定抵抗１１の上流側に配置された電磁弁１２を備える。

本実施例の冷凍装置においては、温度センサ９の温度が上昇すると、それに応じて電磁弁１２の開度を増加させることにより、副給油系統１６へ冷凍機油が流れて油分離器２から圧縮機１への冷凍機油の流入量（給油量）を増加させ、増加した冷凍機油により吐出ガスを冷却する。固定抵抗及び電磁弁を用いることにより、より安価に構成することができる。

以上説明したように、上記各実施例においては、圧縮機の吐出温度の上昇に応じて、圧縮機への冷凍機油の流入量を増大させるので、冷凍能力の低下を抑制しつつ、吐出ガスの温度を低下させ、冷凍サイクルの信頼性を確保することができる。また、液インジェクション方式を使用しなくても吐出温度の制御が可能となり、特に、今後代替冷媒の主流となりうるＲ３２冷媒であっても、無駄な動力を使用せずに吐出温度を制御することができる。

１…圧縮機、２…油分離器、３…凝縮器、４…主液膨張弁、５…蒸発器、６…主液電磁弁、7…圧縮機給油口、８…給油量調整弁、９…温度センサ、１０…固定抵抗（主給油系統）、１１…固定抵抗（副給油系統）、１２…電磁弁（副給油系統）、１５…主給油系統、１６…副給油系統

Claims

圧縮機、前記圧縮機から吐出された冷媒から冷凍機油を分離する油分離器、前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器、前記凝縮器で凝縮した冷媒を減圧する減圧機構、及び、前記減圧機構で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器、を接続して構成される冷凍サイクル装置と、
前記油分離器で分離された冷凍機油を前記圧縮機に流入させる給油系統と、
を備え、
前記圧縮機の吐出温度の上昇に応じて、前記圧縮機への前記冷凍機油の流入量を増大させる冷凍装置。
請求項１において、
前記給油系統は、前記油分離器と前記圧縮機との間に、循環する冷凍機油の量を調整する給油量調整弁を備え、
前記給油量調整弁により、前記圧縮機の吐出温度の上昇に応じて、前記圧縮機への前記冷凍機油の流入量を増大させる冷凍装置。
請求項１において、
前記給油経路は、前記油分離器と前記圧縮機との間に、固定抵抗及び前記固定抵抗の上流側に配置された電磁弁を備え、
前記電磁弁により、前記圧縮機の吐出温度の上昇に応じて、前記圧縮機への前記冷凍機油の流入量を増大させる冷凍装置。