(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数基並列配置された冷媒圧縮機，凝縮器，減圧装置，蒸発器，気液分離器，及び、上記気液分離器と上記冷媒圧縮機との間にそれぞれ介設され、上記気液分離器内に設けられたＵ字管を有する複数の吸入配管を順次接続して冷媒回路を構成するとともに、上記吸入配管と上記気液分離器とにそれぞれ接続され各吸入配管の液冷媒を上記気液分離器に戻すための複数の均液管を有し、上記均液管のそれぞれの気液分離器側近傍を合流させて合流均液管を形成し、上記合流均液管に第２の逆止弁を当該冷媒流通許容方向を上記気液分離器に向けて配設したことを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
冷媒圧縮機と凝縮器との間に介設された油分離器と、上記冷媒圧縮機の吸入側と上記油分離器の冷媒出側とにそれぞれ設けられ冷媒回路を遮断可能の開閉弁と、上記油分離器と吸入配管とを接続する返油管とを備え、上記返油管に第３の逆止弁を当該冷媒流通許容方向を上記吸入配管に向けて配設したことを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、例えばスーパーマーケットの低温商品ケース，冷蔵庫，冷凍庫等で使用される冷凍装置の信頼性向上、及び市場でのサービス性向上に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は従来の冷凍装置、例えば三菱電機冷熱ハンドブック（１９９３年版）に記載された冷媒配管系統を示す図である。図において、１は冷媒圧縮機、２は凝縮器、３は上記凝縮器２で凝縮された液冷媒を収容する液溜、４は上記液溜３の液冷媒を送出する液配管、５は減圧装置、６は蒸発器、７は気液分離器、８は上記気液分離器７と上記冷媒圧縮機１とを接続し上記気液分離器７内に設けられたＵ字管を有する吸入配管、９は上記吸入配管８の接続口８ａから上記気液分離器７の接続口７ａへ連通する均液管である。上記均液管９と気液分離器７との接続口７ａは冷媒圧縮機１の吸入口１ａよりも下方位置に設けられている。
続いて、１０は冷媒回路中に設けた油分離器１１から上記吸入配管８へ連通する返油管である。１２，１３は開閉弁であり、市場（例えば、装置出荷先）で冷媒圧縮機１を交換する際などに回路内の冷媒を全量放出しなくても済むように冷媒回路を遮断する目的で設けられている。開閉弁１２は冷媒回路中、返油管１０と連通する吸入配管８の接続口８ｂよりも冷媒流通方向の上流側に設けられ、開閉弁１３は油分離器１１と凝縮器２との間に設けられている。
【０００３】
従来の冷凍装置は上記のように構成され、例えば冷媒圧縮機１で圧縮された高温高圧の冷媒は、油分離器１１で高温高圧のガス冷媒と油とに分離される。油分離器１１より送出された高温高圧のガス冷媒は凝縮器２で凝縮されて液化し、この液冷媒は液溜３に収容される。液溜３から液配管４を介して送出された液冷媒の減圧装置５で減圧されて気液二相の状態となり、蒸発器６で外気と熱交換してガス化し、気液分離器７、吸入配管８を経て再び冷媒圧縮機１へ戻り、上記のような冷媒サイクルを繰り返す。
【０００４】
また、油分離器１１で分離された油は、返油管１０を通り吸入配管８を介して再び冷媒圧縮機１へ戻り、このような油サイクルを繰り返す。なお、油は冷媒圧縮機１が故障することなく適正な運転をおこなえるように、常に安定して戻るようになっている。
そして、運転条件等の変化によって蒸発器６で蒸発しきれなかった液冷媒は気液分離器７に収容され、ここで気液分離されたガス冷媒を吸入配管８を介して冷媒圧縮機１へ戻り、上記のような冷媒サイクルを繰り返す。
次に、冷凍装置を長時間停止した場合、冷媒は冷媒圧縮機１内で液冷媒として油とともに寝込む。そして、かかる液冷媒が冷媒圧縮機１の上部まで寝込むのを防止するため、この装置では多量に寝込んだ液冷媒が吸入配管８から均液管９を経て気液分離器７へ戻るようになっている。
【０００５】
油分離器１１で分離された油は返油管１０を通り吸入配管８を介して冷媒圧縮機１へ戻るようになっている。従って通常時、冷媒圧縮機１内の油が不足することなく運転を続けることができる。
また、市場で冷媒圧縮機１を交換する場合は、開閉弁１２，１３を閉じることにより、冷媒回路を遮断して行われる。この際、回路内の冷媒を若干放出しなければならないが、液溜３などに冷媒の大部分が収容されているので、多量の冷媒を放出することなく交換サービスを行うことができる。そして、冷媒圧縮機１を交換して回路を復旧させた後、冷媒圧縮機１側の開閉弁１２〜１３間の回路内を真空引きし、再び開閉弁１２，１３を開けて冷凍装置の運転を再開させるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の冷凍装置は以上のように構成されているので、運転条件等の変化によって冷媒圧縮機１吸入側へ液冷媒が戻るような場合に、気液分離器７内に多量の液冷媒が保持されるが、均液管９を経て液冷媒がそのまま冷媒圧縮機１へ吸入されることがあり、冷媒圧縮機１が液冷媒の液圧縮により損傷するおそれがあった。  また、液冷媒を気液分離器７に確実に戻すためには気液分離器７の高さを低く製作することが考えられるが、容量を確保する為設置面積が広くなり他の機器の設置空間を占有することになるため、装置全体の設置面積が大きくなりコスト高となるといった問題があった。
更に、市場でのサービス時に、冷媒圧縮機１の吐出管より真空引きを行うと、油分離器１１の返油管１０を通じて気液分離器７内の冷媒も引いてしまうことになるため、冷媒圧縮機１のみを真空引きすることができず、真空引き作業に長時間かかるという問題があった。
【０００７】
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、冷凍装置の信頼性をより向上させるため、吸入配管内の液冷媒を確実に気液分離器に戻すとともに、液冷媒のままで冷媒圧縮機へ吸入されることによる故障を防いで適正な運転の実現、および市場での真空引き等のサービスを短時間で確実に実施できる冷凍装置の提供を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る冷凍装置は、複数基並列配置された冷媒圧縮機，凝縮器，減圧装置，蒸発器，気液分離器，及び、気液分離器と冷媒圧縮機との間にそれぞれ介設され、気液分離器内に設けられたＵ字管を有する複数の吸入配管を順次接続して冷媒回路を構成するとともに、吸入配管と気液分離器とにそれぞれ接続され各吸入配管の液冷媒を気液分離器に戻すための複数の均液管を有し、均液管のそれぞれの気液分離器側近傍を合流させて合流均液管を形成し、合流均液管に第２の逆止弁を当該冷媒流通許容方向を気液分離器に向けて配設したものである。
【０００９】
また、上述の構成において、冷媒圧縮機と凝縮器との間に介設された油分離器と、冷媒圧縮機の吸入側と油分離器の冷媒出側とにそれぞれ設けられ冷媒回路を遮断可能の開閉弁と、油分離器と吸入配管とを接続する返油管とを備え、返油管に第３の逆止弁を当該冷媒流通許容方向を吸入配管に向けて配設したものである。
【００１０】
【作用】
この発明によれば、複数基の冷媒圧縮機を並列配備した冷媒回路の場合に、通常運転時における各吸入配管の液冷媒は、各均液管，合流均液管，第２の逆止弁を経て気液分離器に戻る一方、気液分離器内の液冷媒量が多くなった場合には、第２の逆止弁の存在により、気液分離器の液冷媒が各均液管へ短絡して流通することが阻止される。そのうえ、第２の逆止弁は少なくとも一つだけで済み、冷媒圧縮機全数分の逆止弁を必要としないので、装置を安価に製造できる。
【００１１】
また、冷媒圧縮機の吸入側の開閉弁と油分離器の冷媒出側の開閉弁とが閉じられることにより、冷媒回路が各開閉弁の位置で遮断される。このとき、凝縮器，減圧装置，蒸発器，気液分離器，および吸入配管までの比較的容量の大きな回路内空間は、各開閉弁と第３の逆止弁とで密封される。従って、冷媒圧縮機および油分離器まわりの冷媒回路が分解された場合に、外部に流出する冷媒量は少量ですむ。そして、冷媒圧縮機が交換され冷媒回路の組立復旧後には、冷媒圧縮機および油分離器といった各開閉弁間の比較的小さな機器内空間を真空引きするだけですむ。
【００１２】
【実施例】
実施例１．
図１はこの発明による実施例１を示す冷凍装置の冷媒配管系統図であり、１〜１３は従来装置と全く同一のものであるので、それらの詳細説明は省略する。また、図において、１４は均液管９の途中に設けられている第１の逆止弁であり、この場合気液分離器７内に設けられたＵ字管を有する吸入配管８から気液分離器７へ向かう方向にしか、冷媒が流通しないように配設されている（図中の矢印が冷媒流通許容方向を示す）。
【００１３】
この実施例のように構成された冷凍装置においては、例えば冷媒圧縮機１で圧縮された高温高圧の冷媒等は、油分離器１１で高温高圧のガス冷媒と油とに分離される。油分離器１１より送出された高温高圧のガス冷媒は凝縮器２で凝縮されて液化し、液冷媒は液溜３に収容される。液溜３から液配管４を介して送出された液冷媒は減圧装置５で減圧されて気液二相の状態となり、蒸発器６で外気と熱交換してガス化し、気液分離器７、吸入配管８を通り再び冷媒圧縮機１へ戻り上記のような冷媒サイクルを繰り返す。
また、油分離器１１で分離された油は返油管１０を通り吸入配管８を介して再び冷媒圧縮機１へ戻り、上記のような油サイクルを繰り返す。なお、油は冷媒圧縮機１が故障することなく適正な運転ができるように常に安定して戻るようになっている。
【００１４】
また、運転条件等の変化によって蒸発器６で蒸発しきれなかった液冷媒は気液分離器７に収容され、ここで気液分離されたガス冷媒が吸入配管８を介して冷媒圧縮機１へ戻り、上記のような冷媒サイクルを繰り返す。
また、運転条件等の変化によって液冷媒が冷媒圧縮機１に戻るような時には、気液分離器７内の液冷媒は均液管９を経て冷媒圧縮機１へ流入しようとするが、均液管９には第１の逆止弁１４が取り付けられているため、気液分離器７の液冷媒がそのまま冷媒圧縮機１へ向かって流れることは阻止される。よって、冷媒圧縮機１の液冷媒吸入による故障（液圧縮による損傷）を防ぐことができる。また、長期停止中に液冷媒が冷媒圧縮機１に寝込んだ場合に冷媒圧縮機１の上部まで寝込まぬように、吸入配管８の液冷媒は均液管９を通じて気液分離器７へ戻ることができる。
【００１５】
実施例２．
図２はこの発明による実施例２を示す冷凍装置の冷媒配管系統図であり、冷媒圧縮機が２基並列配備された構成を示した図である。図において、１５は気液分離器７内に設けられたＵ字管を有する第１吸入配管、１６は気液分離器７内に設けられたＵ字管を有する第２吸入配管、１７は第１冷媒圧縮機、１８は第２冷媒圧縮機であり、蒸発器６から油分離器１１までの構成機器は上記実施例１と同一である（一部図示省略）。
この実施例では、第１吸入配管１５、第２吸入配管１６の液冷媒をそれぞれ気液分離器７に戻すための２つの均液管９を有し、これら均液管９のそれぞれの気液分離器７側近傍を合流部９ａで合流させて、合流均液管９ｂが形成されている。第２の逆止弁１４ａは合流均液管９ｂに設けられており、第１吸入配管１５、第２吸入配管１６から気液分離器７の方向にしか冷媒が流れないように配設されている（図中の矢印が冷媒流通許容方向を示す）。
【００１６】
以上のような構成にすることによって、冷媒圧縮機を、３基，４基，・・・と複数基並列配置した場合でも、合流均液管９ａに第２の逆止弁１４ａを一つ設けるだけで、実施例１と同様の効果を奏し、かつ図３に示すように第１の逆止弁１４を各均液管９の全てに配設したりする必要がないので、装置を安価に製造することができる。
【００１７】
実施例３．
図４はこの発明による実施例３および実施例４を示す冷凍装置の冷媒配管系統図であり、均液管９の途中に逆止弁の代わりに電磁弁１９を設けた場合の実施例を示した図である。図において、２０は冷媒圧縮機１の表面上に取り付けられた温度検知器、１９ａはＣＰＵやメモリ等により実現される制御装置、１９は気液分離器７内に設けられたＵ字管を有する吸入配管８から気液分離器７の方向に流れるような構造を採用しており、かつ、温度検知器２０で検知された温度に基づいて制御装置１９ａにより開閉制御される電磁弁である。その他の構成機器は上記実施例１と同一である。
【００１８】
次に、動作について説明する。冷凍装置の運転中、温度検知器２０が検知した冷媒圧縮機１表面上の温度がある所定温度（例えば、０℃とする）に達した際、０℃未満で電磁弁１９を閉じるようにし、０℃以上では開くようにする。すなわち、冷媒圧縮機１表面上の温度が０℃未満の場合は、液冷媒が均液管９を通って冷媒圧縮機１に吸い込まれているものと判断して、電磁弁１９を閉じ液冷媒が冷媒圧縮機１に吸入されないように制御する。また、冷媒圧縮機１表面上の温度が０℃以上の場合は、液冷媒は冷媒圧縮機１に戻っていないものと判断し、電磁弁１９を開き吸入配管８内の液冷媒を均液管９を通して気液分離器７へ戻すように制御する。以上のような構成でも上記実施例１と同様の効果を奏する。
【００１９】
実施例４．
上記実施例３では、「冷凍装置の運転中」に関する電磁弁１９の制御について説明したが、例えばメインスイッチ（図示省略）の開閉（オン・オフ）状態を検知するスイッチ検知センサ１９ｂを設け、スイッチ検知センサ１９ｂにより検知されたメインスイッチの開閉状態に係る出力から、制御装置１９ａは当該冷凍装置の運転・停止状態を検知し、この運転・停止状態に基づいて電磁弁１９を開閉制御するようにしてもよい。言いかえれば「冷凍装置の停止中」には、電磁弁１９が開くように構成したので、吸入配管８の液冷媒は均液管９を通して気液分離器７へ戻る。従って、長期停止中に液冷媒が冷媒圧縮機１の吸入口１ａより上部まで寝込むことが防止される。以上のような制御においても、上記実施例１と同様の効果を奏する。
すなわち、スイッチ検知センサ１９ｂ、制御装置１９ａ、電磁弁１９を備えてなる構成が、本発明にいう運転状態検知手段の一例である。
【００２０】
実施例５．
図５はこの発明による実施例５を示す冷凍装置の冷媒配管系統図であり、返油管１０の途中に第３の逆止弁１４ｂを設けた例を示した図である。図において、２１，２２はフランジ、２３はフランジ２１とフランジ２２とを固定接続するための連結ボルト、２４は冷媒圧縮機１より送出された高温高圧のガスを油分離器１１へと導く吐出管である。フランジ２１は冷媒圧縮機１に一体的に溶接されており、フランジ２２は吐出管２４に溶接されている。その他の構成機器は実施例１と同一である。
フランジ２１とフランジ２２は連結ボルト２３で締めて固定接続されており、回路内の冷媒が漏れないようになっている。また、開閉弁１２は冷媒圧縮機１と連結ボルト２３で締結されており、回路内の冷媒が漏れることはない（図６参照）。このように連結ボルト２３を用いて接続するのは、市場で冷媒圧縮機１を交換する際の作業性を向上させるためである。
なお、第３の逆止弁１４ｂは油分離器１１から吸入配管８に向かう方向のみへ油が流れるように返油管１０に配設されている（図中の矢印が冷媒流通許容方向を示す）。
油分離器１１で分離された油は、返油管１０、気液分離器７内に設けられたＵ字管を有する吸入配管８を介して冷媒圧縮機１へ戻る。従って、冷媒圧縮機１内の油は通常、所定量確保されている。
【００２１】
そこで、市場において冷媒圧縮機１を交換する場合、まず開閉弁１２，１３を閉め冷媒回路を遮断する。その後、開閉弁１２と冷媒圧縮機１とを接続している連結ボルト２３を外す。さらに吐出側のフランジ２１，２２を接続している連結ボルト２３を外す。この際、開閉弁１２〜開閉弁１３間の回路内の冷媒が放出される。
このとき、吸入配管８と返油管１０との接続口８ｂが開閉弁１２よりも、冷媒流通方向の上流側にあるため、従来の冷媒回路では蒸発器６、気液分離器７内の冷媒が吸入配管８、返油管１０、油分離器１１を経て吐出側から放出されてしまい、冷媒圧縮機１の変換後の真空引きにも時間がかかってしまって、更には大量の冷媒を再度充填しなければならなかった。しかし、返油管１０に第３の逆止弁１４ｂを設けたことにより、吸入配管８から返油管１０、油分離器１１へ流れようとする冷媒を第３の逆止弁１４ｂで遮断することができるので、上記のような問題は解消される。
そして、冷媒圧縮機１を交換し、再び連結ボルト２３で接続し、開閉弁１２と開閉弁１３間を真空引きする。
【００２２】
もし、返油管１０に第３の逆止弁１４ｂが配設されていない構成の場合は、冷媒圧縮機の交換後に真空引きすべき機器内容積が大きくなるため、真空ポンプの容量にもよるが真空引き作業に時間（例えば、２時間程度）がかかり、冷凍装置の運転に支障をきたす場合もあった。また、冷媒圧縮機交換時の冷媒の大量放出にもつながる。
そこで、返油管１０に第３の逆止弁１４ｂを設けたことにより、同規模容量の真空ポンプを用いた真空引き作業がおよそ１時間ですんだ。これにより、市場での冷媒圧縮機１の交換を短時間で確実に実施できるという効果を奏する。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、冷媒回路に複数基の冷媒圧縮機を並列配備した構成であっても、合流均液管を形成しこの合流均液管に第２の逆止弁を配設したので、気液分離器内に設けられたＵ字管を有する各吸入配管からの液冷媒を気液分離器に確実に戻すことができ、気液分離器の液冷媒が各均液管へ短絡して流通し冷媒圧縮機へそのまま吸入されることによる故障を防ぐことができる。そのうえ、第２の逆止弁は少なくとも一つだけで済み、冷媒圧縮機全数分の逆止弁を必要としないので、装置を安価に製造できる。
【００２４】
また、冷媒圧縮機の吸入側の開閉弁と油分離器の冷媒出側の開閉弁とを閉じることにより冷媒回路を遮断した状態で、冷媒圧縮機の取外し・交換を行っても、回路内の冷媒は第３の逆止弁にて油分離器への流出が阻止されるので、返油管を通って油分離器から更に外部へ流出したりしない。そして、冷媒回路の組立復旧後に、冷媒圧縮機および油分離器といった各開閉弁の間の比較的小さな機器内空間を真空引きするだけですむので、市場での冷媒圧縮機の交換サービスを短時間で確実に実施できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明による実施例１を示す冷凍装置の冷媒配管系統図である。
【図２】  この発明による実施例２を示す冷凍装置の冷媒配管系統図である。
【図３】  この発明による実施例２の比較例となる冷凍装置の冷媒配管系統図である。
【図４】  この発明による実施例３および実施例４を示す冷凍装置の冷媒配管系統図である。
【図５】  この発明による実施例５を示す冷凍装置の冷媒配管系統図である。
【図６】  この発明による実施例５を示す冷凍装置の開閉弁と冷媒圧縮機との接続状態を表した部分外観図である。
【図７】  従来の冷凍装置を示す冷媒配管系統図である。
【符号の説明】
１  冷媒圧縮機、２  凝縮器、５  減圧装置、６  蒸発器、７  気液分離器、８  吸入配管、９  均液管、９ｂ  合流均液管、１０  返油管、１１  油分離器、１２，１３  開閉弁、１４  第１の逆止弁、１４ａ  第２の逆止弁、１４ｂ  第３の逆止弁、１５  第１吸入配管、１６  第２吸入配管、１７  第１冷媒圧縮機、１８  第２冷媒圧縮機、１９  電磁弁、１９ａ  制御装置、１９ｂ  スイッチ検知センサ、２０  温度検知器。
【図１】
0003638976.tif 000002
【図２】
0003638976.tif 000003
【図３】
0003638976.tif 000004
【図４】
0003638976.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0003638976.tif 000008