(57)【要約】【課題】冷媒サイクル中に漏れ出した潤滑油を、油循環系に、回収時のエネルギー損失なく効率よく回収することができる圧縮式冷凍機の油回収装置を提供すること。【解決手段】蒸発器１１内からの配管３２中の冷媒を、凝縮器１７から蒸発器１１へ向かう配管３８の冷媒にて加熱する油回収熱交換器４７を経由して、圧縮機１３の吸込み部に均圧管３０によって接続された潤滑油タンク２５に導入することで、冷媒中の潤滑油を回収する圧縮式冷凍機の油回収装置１−１である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、凝縮器と、蒸発器とを冷媒を循環する冷媒配管によって連結すると共に、上記圧縮機の軸を回転自在に支持する軸受を潤滑油にて潤滑する圧縮式冷凍機において、
前記蒸発器内の冷媒を、前記凝縮器から蒸発器へ向かう冷媒にて加熱する油回収熱交換器を経由して、圧縮機吸込み部に接続されたタンク、あるいは圧縮機吸込み部の底部に導入することで、前記冷媒中の潤滑油を回収することを特徴とする圧縮式冷凍機の油回収装置。
【請求項２】
前記蒸発器から油回収熱交換器へ冷媒を導入する冷媒配管の前記蒸発器との接続位置は、蒸発器の冷水入口側であることを特徴とする請求項１に記載の圧縮式冷凍機の油回収装置。
【請求項３】
前記蒸発器から油回収熱交換器へ冷媒を導入する冷媒配管中に、前記油回収熱交換器を通過した冷媒の過熱度に応じて冷媒流量を調節する調節手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮式冷凍機の油回収装置。
【請求項４】
前記タンクあるいは前記底部の液溜まり部を、凝縮器から蒸発器へ向かう冷媒にて加熱する加熱手段を具備することを特徴とする請求項１又は２又は３に記載の圧縮式冷凍機の油回収装置。
【請求項５】
圧縮機と、凝縮器と、蒸発器とを冷媒を循環する冷媒配管によって連結すると共に、上記圧縮機の軸を回転自在に支持する軸受を潤滑油にて潤滑する圧縮式冷凍機において、
潤滑油と冷媒の混合溶液を集めておくタンクあるいは圧縮機吸込み部の底部と、前記タンクあるいは前記底部内の混合溶液の濃度を検知或いは推定する手段と、前記タンクあるいは前記底部から混合溶液を油循環系に移動する手段とを有することを特徴とする圧縮冷凍機の油回収装置。
【請求項６】
前記タンクあるいは前記底部内の混合溶液の濃度を検知する手段が、
混合溶液の露点あるいは圧縮機吸込み部温度あるいは蒸発器冷媒温度と、混合溶液の温度の関係から混合溶液の濃度を求める手段であるか、
前記タンクあるいは前記底部の蒸気圧力あるいは圧縮機吸込み部圧力あるいは蒸発器圧力と、混合溶液の温度の関係から混合溶液の濃度を求める手段であることを特徴とする請求項５に記載の圧縮式冷凍機の油回収装置。
【請求項７】
前記タンクあるいは前記底部内の混合溶液の濃度を推定する手段が、
前記油循環系に設けた潤滑油タンク内の潤滑油の液面が所定の液面となったことを検出する手段、
あるいは蒸発器圧力あるいは蒸発器温度が所定の値になったことを検出する手段、
あるいは冷凍機起動後に所定時間が経過したことを検出する手段、
であることを特徴とする請求項５に記載の圧縮式冷凍機の油回収装置。
【請求項８】
混合溶液中の潤滑油濃度が所定値より低いときあるいは低いと推定されるとき、前記油循環系への混合溶液の移動を禁止すると共に、前記タンクあるいは前記底部内の混合溶液を冷媒循環系に戻す手段を有することを特徴とする請求項５乃至７の内の何れかに記載の圧縮式冷凍機の油回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷媒サイクル中に漏れ出した潤滑油を回収する圧縮式冷凍機の油回収装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧縮式冷凍機（蒸気圧縮式冷凍機）は、電動機によって駆動される圧縮機と凝縮器と蒸発器とを冷媒配管で連結して構成されている。また圧縮機と電動機の軸を回転自在に支持する軸受や、増速ギヤなどには、潤滑のため潤滑油を用いている。潤滑油は冷媒と相溶性のあるものを用いている。
【０００３】
圧縮機は、電動機、軸受、増速ギヤ（電動機と羽根車を直結している場合は不要）を含めて密閉化し、ケーシングを貫通するような軸シールを持たない構造とすることが多い（密閉式ターボ冷凍機）。この方式では、軸受あるいは増速ギヤ部から少量の潤滑油が漏れ出て、冷媒に混入することは通常避けられない。漏れ出した潤滑油は、運転中、冷凍サイクル中の蒸発器あるいは圧縮機吸込み部に溜まってくる。そして長時間の潤滑油漏出により、潤滑油系統の油不足による潤滑不能が生じる。また、冷媒系統に潤滑油が混入あるいは溶解し、蓄積してくると、冷媒側の伝熱が悪化し、さらには冷媒蒸気圧特性が変化してしまう等の問題が生じる。
【０００４】
この対策として従来、冷媒循環系から潤滑油を回収することが行われている。即ち潤滑油の混入した冷媒を加熱蒸発させて冷媒中の潤滑油濃度を上げ、油循環系に回収している。例えば圧縮機吸込み部に溜まる油混入冷媒を、圧縮機の吐出蒸気で加熱して冷媒を蒸発させ、潤滑油濃度をあげ、冷媒蒸気は圧縮機に吸引させる方式（例えば特許文献１参照）や、潤滑油濃度の高い冷媒を捕集し、加熱して冷媒を蒸発させ、蒸発冷媒は蒸発器に戻し、その際の加熱源は圧縮機の吐出蒸気、ヒーターあるいは潤滑油などを使用する方式（例えば特許文献２参照）などである。
【０００５】
油の溶解した冷媒液は本来は冷凍効果を発揮してから圧縮機に吸い込まれるべきものであるが、上記従来の方式では、冷水（冷凍効果を発揮する対象、被冷却流体）とは別の流体あるいは熱源から熱を貰って蒸発させている。すなわち蒸発した冷媒は冷凍効果を発揮せずに、圧縮機への負荷となって、冷凍機の効率を低下させることになる。
【０００６】
一方冷媒中の潤滑油濃度を高めて油循環系に回収したとしても、回収潤滑油中の冷媒濃度が高いと、油循環系の粘性管理（油温管理）により、冷媒濃度が高い分は蒸気の形で放出されることになる。つまり、潤滑油と共に油循環系に戻された回収液中の冷媒液の内、油循環系潤滑油の冷媒濃度より高い分については、冷凍効果を出さずに冷媒蒸気になるので、冷凍機の効率を低下させてしまうという問題がある。
【０００７】
蒸発器からの冷媒ミストは、圧縮機吸込み部に吸引される。特許文献１では吸込み部に溜まった冷媒を加熱し、油濃度を高める構成としている。特許文献２では、なるべく油濃度の高い冷媒を吸引するように構成している。しかし、油循環系に戻す油濃度の管理は行っていない。
【０００８】
特に、冷凍機起動時など、冷水（被冷却媒体）温度が高く、蒸発器の負荷が高くなる場合などは、圧縮機吸込み部に吸引される冷媒ミストが多量になり、ミスト中の油濃度は低下し、その油を濃縮して油循環系に戻しても、通常運転中の濃度よりもはるかに低下し、場合によっては、油循環系の油タンクが多量の冷媒の混入で溢れて、冷媒循環系に油が流出することさえある。また、起動時で冷水温度が高く、蒸発器の蒸発温度が冷凍機設置雰囲気よりも高温となるような場合、圧縮機胴体などで冷媒蒸気が凝縮し、冷媒ミストと共に圧縮吸込み底部（あるいはタンク）に溜まる。この場合の冷媒中の油濃度は低下し、加熱濃縮して油循環系に戻しても、通常運転中の濃度よりもはるかに低下し、前述の場合と同様に、油循環系の油タンクが多量の冷媒の混入で溢れて、冷媒循環系に流出することさえある。
【特許文献１】実公昭５８−２２０６４号公報
【特許文献２】特開昭６１−１８０８６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、冷媒サイクル中に漏れ出した潤滑油を、油循環系に、回収時のエネルギー損失なく効率よく回収することができる圧縮式冷凍機の油回収装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願請求項１に記載の発明は、圧縮機と、凝縮器と、蒸発器とを冷媒を循環する冷媒配管によって連結すると共に、上記圧縮機の軸を回転自在に支持する軸受を潤滑油にて潤滑する圧縮式冷凍機において、前記蒸発器内の冷媒を、前記凝縮器から蒸発器へ向かう冷媒にて加熱する油回収熱交換器を経由して、圧縮機吸込み部に接続されたタンク、あるいは圧縮機吸込み部の底部に導入することで、前記冷媒中の潤滑油を回収することを特徴とする圧縮式冷凍機の油回収装置にある。
上記圧縮機吸込み部に接続されたタンクは、油循環系に設置される潤滑油タンクを含む概念である。前記圧縮機吸込み部の底部とは、圧縮機吸込みノズルの外側に、ノズルを覆って設けられるケーシングの底部である。また凝縮器から蒸発器へ向かう冷媒は、凝縮器と蒸発器の間にエコノマイザーを設置した冷凍装置の場合のエコノマイザーから蒸発器へ向かう冷媒、あるいは凝縮器からエコノマイザーへ向かう冷媒を含む概念である。
【００１１】
本願請求項２に記載の発明は、前記蒸発器から油回収熱交換器へ冷媒を導入する冷媒配管の前記蒸発器との接続位置は、蒸発器の冷水入口側であることを特徴とする請求項１に記載の圧縮式冷凍機の油回収装置にある。
【００１２】
本願請求項３に記載の発明は、前記蒸発器から油回収熱交換器へ冷媒を導入する冷媒配管中に、前記油回収熱交換器を通過した冷媒の過熱度に応じて冷媒流量を調節する調節手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮式冷凍機の油回収装置にある。
【００１３】
本願請求項４に記載の発明は、前記タンクあるいは前記底部の液溜まり部を、凝縮器から蒸発器へ向かう冷媒にて加熱する加熱手段を具備することを特徴とする請求項１又は２又は３に記載の圧縮式冷凍機の油回収装置にある。
凝縮器から蒸発器へ向かう冷媒は、凝縮器と蒸発器の間にエコノマイザーを設置した冷凍装置の場合のエコノマイザーから蒸発器へ向かう冷媒、あるいは凝縮器からエコノマイザーへ向かう冷媒を含む概念である。また前記油回収熱交換器と併用しても良い。
【００１４】
本願請求項５に記載の発明は、圧縮機と、凝縮器と、蒸発器とを冷媒を循環する冷媒配管によって連結すると共に、上記圧縮機の軸を回転自在に支持する軸受を潤滑油にて潤滑する圧縮式冷凍機において、潤滑油と冷媒の混合溶液を集めておくタンクあるいは圧縮機吸込み部の底部と、前記タンクあるいは前記底部内の混合溶液の濃度を検知或いは推定する手段と、前記タンクあるいは前記底部から混合溶液を油循環系に移動する手段とを有することを特徴とする圧縮冷凍機の油回収装置にある。
そしてタンク内の混合溶液の油濃度が低いとき、混合溶液の油循環系への移動を禁止する。
【００１５】
本願請求項６に記載の発明は、前記タンクあるいは前記底部内の混合溶液の濃度を検知する手段が、混合溶液の露点あるいは圧縮機吸込み部温度あるいは蒸発器冷媒温度と、混合溶液の温度の関係から混合溶液の濃度を求める手段であるか、前記タンクあるいは前記底部の蒸気圧力あるいは圧縮機吸込み部圧力あるいは蒸発器圧力と、混合溶液の温度の関係から混合溶液の濃度を求める手段であることを特徴とする請求項５に記載の圧縮式冷凍機の油回収装置にある。
【００１６】
本願請求項７に記載の発明は、前記タンクあるいは前記底部内の混合溶液の濃度を推定する手段が、前記油循環系に設けた潤滑油タンク内の潤滑油の液面が所定の液面となったことを検出する手段、あるいは蒸発器圧力あるいは蒸発器温度が所定の値になったことを検出する手段、あるいは冷凍機起動後に所定時間が経過したことを検出する手段、であることを特徴とする請求項５に記載の圧縮式冷凍機の油回収装置にある。
液面の検出は、液面センサーあるいは液面スイッチが行う。そして液面の高位を検出したとき、あるいは蒸発器圧力が高いとき、あるいは蒸発温度が高いとき、あるいは冷凍機起動後の所定時間、油循環系への混合溶液の移動を禁止する。
【００１７】
本願請求項８に記載の発明は、混合溶液中の潤滑油濃度が所定値より低いときあるいは低いと推定されるとき、前記油循環系への混合溶液の移動を禁止すると共に、前記タンクあるいは前記底部内の混合溶液を冷媒循環系に戻す手段を有することを特徴とする請求項５乃至７の内の何れかに記載の圧縮式冷凍機の油回収装置にある。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の発明によれば、凝縮器から蒸発器に導入される冷媒により、油の混入した冷媒を加熱し、加熱されて蒸発した冷媒が圧縮機に吸引される。その際、蒸発器に導入される冷媒は冷却される（熱量同一）ので、蒸発した冷媒と同熱量は、蒸発器で冷凍効果を発揮したと同じことになる。従って冷媒サイクル中に漏れ出した潤滑油を、回収時のエネルギー損失なく効率よく油循環系に回収することができる。
【００１９】
請求項２に記載の発明によれば、効果的な潤滑油の回収が図られる。即ち蒸発器の冷水入口側の方が冷水温度と冷媒温度との温度差が大きいため冷媒の沸騰が激しく、その分冷媒の蒸発が多くなり、残る冷媒液には潤滑油を多く含むことになる。従って請求項２に記載の発明のように構成すれば、油回収熱交換器へ導入される冷媒中の潤滑油の割合を多くすることができ、より効果的な潤滑油の回収が図られる。
【００２０】
請求項３に記載の発明によれば、冷媒の油回収熱交換器への導入量を適正な値に維持できる。
【００２１】
請求項４に記載の発明によれば、潤滑油と冷媒の混合溶液の効率的な加熱が行える。
【００２２】
請求項５乃至請求項８に記載の発明によれば、混合溶液の油濃度に応じて、混合溶液の油循環系への移動及びその禁止を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１は本発明の第１実施形態を用いて構成される圧縮式冷凍機１−１の全体概略構成図である。同図に示すように圧縮式冷凍機１−１は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う圧縮式冷凍機であって、冷媒を封入したクローズドシステムで構成され、具体的に言えば、冷水（被冷却流体）から熱を奪って冷媒が蒸発し冷凍効果を発揮する蒸発器１１と、電動機（駆動機）１５によって回転駆動されて前記冷媒蒸気を圧縮して高圧蒸気にする圧縮機１３と、高圧蒸気を冷却水（冷却流体）で冷却して凝縮させる凝縮器１７と、前記凝縮した冷媒を減圧して膨張させて蒸発器１１に送る膨張機１９とを、冷媒を循環する冷媒配管２１によって連結して構成されている。さらにこの圧縮式冷凍機１−１は、電動機１５や各種ポンプの駆動制御や、各種開閉手段の開閉制御等を行う図示しない制御機器（制御手段）を具備している。圧縮機１３と電動機１５の軸は軸受２３により回転自在に支持され、軸受２３は潤滑油で潤滑されている。なお図１では圧縮機１３の羽根車１３ａと電動機１５とを直結しているが、電動機１５の回転を増速ギヤで増速して羽根車１３ａを駆動する構造としても良い。その場合は増速ギヤも潤滑油で潤滑する。
【００２４】
またこの圧縮式冷凍機１−１は圧縮機１３の軸受２３を潤滑する潤滑油を貯留している潤滑油タンク２５を具備している。軸受２３はこの実施形態では電動機１５の両側に設置されている。潤滑油タンク２５には、油ポンプ２７を介して軸受２３に潤滑油を供給する配管２９ａと、軸受２３を潤滑した潤滑油を潤滑油タンク２５に戻す配管２９ｂとが取り付けられ、これら配管２９ａ，２９ｂと潤滑油タンク２５と油ポンプ２７とによって油循環系が構成されている。なお軸受２３を転がり軸受とすれば、従来のすべり軸受よりも、潤滑油の許容粘性範囲を広く取ることができ、潤滑油管理が容易になる。
【００２５】
潤滑油タンク２５内には潤滑油液面が存在し、その上部は冷媒蒸気、下部は冷媒が混合した潤滑油（以下場合に応じて「混合溶液」という）となっている。そして配管２９ａは潤滑油タンク２５の下部に接続されることで潤滑油タンク２５内の潤滑油と冷媒の混合溶液が油ポンプ２７によって軸受２３に送られ、配管２９ｂは潤滑油タンク２５の上部に接続されることで軸受２３から戻ってきた混合溶液を潤滑油タンク２５の冷媒蒸気空間に導入する。また潤滑油タンク２５の上部と圧縮機１３の吸込み部との間は均圧管３０によって連結され、潤滑油タンク２５上部の冷媒蒸気は圧縮機１３に導入されるように構成されている。
【００２６】
そしてこの圧縮式冷凍機１−１は、蒸発器１１の冷媒から油を回収し、潤滑油タンク２５に戻す油回収手段を具備している。油回収手段は、蒸発器１１内の油を含有している冷媒を、油回収熱交換器４７を経由して、圧縮機１３の吸込み部に均圧管３０によって接続されている前記潤滑油タンク２５に導入するように配管３２で接続すると共に、油回収熱交換器４７を通る前記冷媒を凝縮器１７から蒸発器１１へ向かう冷媒（配管３８）にて加熱する構成とすることで、前記冷媒中の潤滑油を回収する構造となっている。即ち蒸発器１１の冷媒を油回収熱交換器４７に導き、凝縮器１７から蒸発器１１への冷媒で加熱している。蒸発器１１から油回収熱交換器４７への冷媒量は、蒸発後の過熱度を過熱度検出手段４９で検出し、この過熱度が所定の値になるようにバルブ５１の開度を制御することで調節する調節手段５２によって行われている。この過熱蒸気は油濃度の高い冷媒液を管壁に沿って液膜の形で同伴し、潤滑油タンク２５に入る。冷媒蒸気は均圧管３０を通して圧縮機１３の吸込み側に吸われていく。過熱度を調節することで、余分な冷媒液を油回収熱交換器４７に導入せずに済む。
【００２７】
圧縮機１３の吸込み部には、蒸発器１１からの冷媒蒸気に同伴された冷媒液ミストが溜まる。冷媒液ミストは、潤滑油が濃縮される形で含まれており、蒸発しにくく、吸込み部の底部４０に溜まることになる。この溜まった液体（冷媒と潤滑油の混合溶液）の油濃度を上げるため、凝縮器１７から蒸発器１１に向かう冷媒（配管３４中に設けた加熱手段３５）で加熱している。加熱された混合溶液から蒸発する冷媒蒸気は、吸込み部の隙間から羽根車１３ａに吸引される。冷媒と潤滑油の混合溶液の濃度は、図４に示すように、冷媒露点温度と混合溶液温度から知ることができる（図４は、冷媒にR245fa，潤滑油にポリオールエステルを用いた場合のデューリング線図である）。この濃度を管理しながら、圧縮機１３の吸込み部の底部４０と潤滑油タンク２５とを接続する配管４５及び配管４５に接続した開閉手段（バルブ）４３によって、底部４０内の混合溶液を潤滑油タンク２５に戻すことで、圧縮機１３に余分な負荷を掛けないことができる。油循環系は、軸受２３で機械摩擦損失による熱を受け、冷媒の溶け込んだ潤滑油は加熱され、冷媒は蒸発していく方向にある。潤滑油温度を下げるため、潤滑油タンク２５内の冷媒濃度を他の油循環系の部分よりも高くし、冷媒蒸気で温度調節することも可能である。この図では、例えば、加熱濃縮する混合溶液の目標濃度を、油循環系が所定の温度になるように設定することで、潤滑油系の湯温を調節しており、潤滑油を冷却する油冷却器の設置を省略している（潤滑油系に意識的に冷媒を混入して、油冷却とする）。
【００２８】
なお混合溶液の濃度を検出する手段としては、上記混合溶液の露点と混合溶液の温度の関係から混合溶液の濃度を求める手段の他、圧縮機吸込み部温度と混合溶液の温度の関係、あるいは蒸発器冷媒温度と混合溶液の温度の関係から、同様に混合溶液の濃度を求めてもよい。さらに吸込み部の底部４０の蒸気圧力あるいは圧縮機１３吸込み部圧力あるいは蒸発器１１圧力あるいは混合溶液の比重と、混合溶液の温度の関係から混合溶液の濃度を求めてもよい。
【００２９】
この圧縮式冷凍機１−１では、凝縮器１７から蒸発器１１への冷媒液で加熱する部分を二箇所設けたが（油回収熱交換器４７と加熱手段３５の部分）、どちらか一方のみ設けても効果はある。また凝縮器１７と蒸発器１１の間にエコノマイザーを持つ冷凍機の場合、効率的には若干劣るが、エコノマイザーから蒸発器１１への冷媒で、あるいは凝縮器１７からエコノマイザーへ向かう冷媒で、混合溶液を加熱するようにしても良い。
【００３０】
圧縮機１３の吸込み部から、潤滑油タンク２５への混合溶液回収ライン（配管４５）の開閉手段４３は、混合溶液濃度によるのではなく、圧縮式冷凍機１−１起動時から所定時間の間閉止するという簡易な方法でも、冷媒を多く含み油濃度の低い混合溶液の回収を避けることができる（起動時から所定時間は混合溶液の油濃度が低い）。
【００３１】
即ち上記圧縮式冷凍機１−１では、圧縮機１３の吸込み部の底部４０内の混合溶液の濃度を検出し、潤滑油が所定濃度以上のときに、底部４０から油循環系に混合溶液を移動する手段である配管４５及び開閉手段４３によって油循環系に回収（移動）する。なお底部４０の代わりに別途圧縮機１３の吸込み部に接続されるタンクを設置してその濃度を検出し、測定した濃度が所定濃度以上のときに、この混合溶液を油循環系に回収（移動）するようにしてもよい。なお別途圧縮機１３の吸込み部にタンクを接続する場合は、このタンクを潤滑油タンク２５よりも高い位置（潤滑油タンク２５をタンクよりも低い位置）とし、両タンクがほぼ同一圧力構成なら、位置ヘッドでタンクから潤滑油タンク２５に混合溶液を回収することができる。またこのタンクが圧縮機吸込み圧力と均圧に接続され、潤滑油タンク２５圧力の方が高い場合は、混合溶液を回収する際に、前記均圧のための接続を、圧縮機吸込み側から圧縮機吐出側に切り替えることで、タンクから潤滑油タンク２５に混合溶液を回収することができる。
【００３２】
なおこの実施形態においては、冷媒配管３２の蒸発器１１との接続位置を、蒸発器１１の冷水入口側としている。これは、蒸発器１１の冷水入口側の方が冷水温度と冷媒温度との温度差が大きいため冷媒の沸騰が激しく、その分冷媒の蒸発が多くなり、残る冷媒液には潤滑油を多く含むことになり、従って油回収熱交換器４７へ導入される冷媒中の潤滑油の割合を多くすることができ、より効果的な潤滑油の回収が図られるからである。
【００３３】
〔第２実施形態〕
図２は本発明の第２実施形態を用いて構成される圧縮式冷凍機１−２の全体概略構成図である。同図に示す圧縮式冷凍機１−２において、前記図１に示す圧縮式冷凍機１−１と同一又は相当部分には同一符号を付す。なお以下で説明する事項以外の事項については、前記図１に示す実施形態と同じである。この圧縮式冷凍機１−２において、前記圧縮式冷凍機１−１と相違する点は、膨張機１９の代りに動力回収装置６３を設置した点である。
【００３４】
この実施形態で用いている動力回収装置６３は凝縮器１７から蒸発器１１への冷媒の流れが持つエネルギーを回収する回転式の動力回収膨張機であり、内部にノズルとタービンとを持ち、ノズルで凝縮器１７からの冷媒液の流速を高めると共に旋回流とし、この液流をタービンに当ててタービンに回転力を与えている。動力回収装置６３は発電機（動力回収機）６５を具備し、この発電機６５によって前記冷媒の流れが持つエネルギーを電力として回収する。回収した電力を電動機１５に供給して圧縮仕事の一部に利用すれば、その分外部からの投入電力（投入動力）を減少することができる。また凝縮器１７から蒸発器１１に入る冷媒から動力を回収しているので、蒸発器１１に入る冷媒のエンタルピーが低下しており、従って蒸発器１１の冷凍能力も増大し、冷凍効果が増大する。
【００３５】
〔第３実施形態〕
図３は本発明の第３実施形態を用いて構成される圧縮式冷凍機１−３の全体概略構成図である。同図に示す圧縮式冷凍機１−３において、前記図１に示す圧縮式冷凍機１−１と同一又は相当部分には同一符号を付す。なお以下で説明する事項以外の事項については、前記図１に示す実施形態と同じである。この圧縮式冷凍機１−３において、前記圧縮式冷凍機１−１と相違する点は、油回収熱交換器４７や配管３２等からなる油回収手段を省略し、一方油循環系（配管２９ａ）に潤滑油を冷却する冷却器７０を設置し、また前記圧縮機１３の吸込み部の底部４０と潤滑油タンク２５とを接続する配管４５中に接続した開閉手段４３を、潤滑タンク２５に設置した液面センサー４１によって測定した潤滑油の液面が所定の液面の範囲になるように制御部４４によって開閉制御する構成とした点である。
【００３６】
上述のように、圧縮機１３の吸込み部の底部４０には、蒸発器１１からの冷媒蒸気に同伴された潤滑油濃度の高い冷媒液ミストが溜まる。この溜まった冷媒と潤滑油の混合溶液の油濃度をさらに上げるため、凝縮器１７から蒸発器１１に向かう冷媒（加熱手段３５）で加熱している。加熱され混合溶液から蒸発する冷媒蒸気は、吸込み部の隙間から羽根車１３ａに吸引される。油濃度の高くなった混合溶液は、潤滑油タンク２５の液面が所定以下のとき、開閉手段４３が開いて潤滑油タンク２５に回収され、液面が高い状態では開閉手段４３が閉じ潤滑油タンク２５には導入しない。油循環系は、軸受２３で機械摩擦損失による熱を受け、冷媒の溶け込んだ潤滑油は加熱され冷媒は蒸発していく傾向にあるので、余分に冷媒が入っても差し支えない。潤滑油温度を冷却器７０で管理しているので、図４のような関係で、潤滑油系の潤滑油中の冷媒濃度が過小になることはなく、冷媒濃度を管理できる。図３では省略しているが、冷却器７０は凝縮器１７の冷媒液で冷却し、蒸発した蒸気は凝縮器１７あるいは蒸発器１１に戻し、エコノマイザー付きの場合はエコノマイザーに戻しても良いし、冷却器そのものをエコノマイザー内に入れ、エコノマイザーで冷却しても差し支えない。
【００３７】
即ち圧縮式冷凍機１−３では、圧縮機１３の吸込み部の底部４０の混合溶液の濃度を推定し、推定した混合溶液中の潤滑油濃度が所定濃度以上のときに、油循環系にこれを回収（移動）する。また油循環系の潤滑油タンク２５の液位を直接検出して、潤滑油タンク２５が溢れないことを確認しながら油循環系に移動するのが好ましい。
【００３８】
潤滑油タンク２５の液面が高く、油の戻しを制限していると、圧縮機１３の吸込み部の底部４０に混合溶液が溜まり過ぎることになる。この状態では圧縮機１３の底部４０の溶液の油濃度は低いことが推定できるので、前記吸込み部の底部４０と蒸発器１１とを連結する配管７１によって余分な溶液は蒸発器１１に戻すようにする。図３では吸込み部の底部４０の混合溶液が配管７１にオーバーフローするようにしている。なお配管７１の途中に液シール部７３を設け、冷媒の逆流を防いでいる。即ち冷媒配管７１は底部４０内の混合溶液を冷媒循環系に戻す手段である。
【００３９】
上記第１〜第３実施形態では比較的潤滑油濃度の高い冷媒を圧縮機１３の吸込み部で捉えているが、他の部分で捉えても良い。即ち比較的濃度の高い冷媒を例えば蒸発器１１で捉えても良いし、蒸発器のエリミネータ部（蒸発器にて蒸発した冷媒ガスより液滴を分離するもの）で捉えても良い。またこれら捉えた混合溶液を、圧縮機１３吸込み部の底部４０ではなく、圧縮機１３吸込み部の底部４０よりも高い位置にタンクを設けて蓄え、圧縮機１３の吸込み部と均圧させて、さらには必要に応じて混合溶液を加熱して濃縮することもできる。このタンクで濃縮後、油循環系の潤滑油タンク２５に回収する。なおタンクを用いた場合も濃度管理などは上述と同様の装置、方法が適用できる。
【００４０】
なお混合溶液の濃度を推定する手段としては、この実施形態では潤滑油タンク２５内の潤滑油の液面が所定の液面となったことを検出する手段を用いたが、それ以外にも蒸発器圧力あるいは蒸発器温度が所定の値になったことを検出する手段や、冷凍機起動後に所定時間が経過したことを検出する手段等を用いて推定することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】圧縮式冷凍機１−１の全体概略構成図である。
【図２】圧縮式冷凍機１−２の全体概略構成図である。
【図３】圧縮式冷凍機１−３の全体概略構成図である。
【図４】混合溶液温度と冷媒露点と冷媒濃度の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１−１  圧縮式冷凍機
１１  蒸発器
１５  電動機（駆動機）
１３  圧縮機
１７  凝縮器
１９  膨張機
２１  冷媒配管
２３  軸受
２５  潤滑油タンク
２７  油ポンプ
３０  均圧管
３５  加熱手段
４０  底部
４７  油回収熱交換器
４９  過熱度検出手段
５１  バルブ
５２  調節手段
１−２  圧縮式冷凍機
６３  動力回収装置
１−３  圧縮式冷凍機
７０  冷却器
【図１】
2008014533.tif 000003
【図２】
2008014533.tif 000004
【図３】
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【図４】
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