(57)【要約】      （修正有）【課題】電気式のオイルヒーターがなくても、油を保温することができ、省エネルギー化を図ることが可能な冷凍機を提供する。【解決手段】各冷凍サイクル４１、４２は、冷媒を圧縮する圧縮機１と、圧縮機１から吐出された冷媒から油を分離し貯留する油分離貯留機構２と、油分離貯留機構２の油を冷却し圧縮機１に供給する油冷却器４と、油分離貯留機構２内の油を油冷却器４に供給するための油配管９とを備える。一方の冷凍サイクル４１の油配管９は、一方の冷凍サイクル４１の油分離器２から、他方の冷凍サイクル４２の油分離器２の油溜り部２Ａを通り、一方の冷凍サイクル４１の油冷却器４まで延びている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の冷凍サイクルを備える冷凍機であって、
各冷凍サイクルは、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒から油を分離し貯留する油分離貯留機構と、前記油分離貯留機構の油を冷却し前記圧縮機に供給する油冷却器と、前記油分離貯留機構内の油を前記油冷却器に供給するための油配管と、を備え、
前記複数の冷凍サイクルは、第１の冷凍サイクルと、第２の冷凍サイクルとを備え、
前記第１の冷凍サイクルの前記油配管は、前記第１の冷凍サイクルの前記油分離貯留機構から、前記第２の冷凍サイクルの前記油分離貯留機構の分離した油を貯留する部分を通り、前記第１の冷凍サイクルの前記油冷却器まで延びるように構成されている、冷凍機。
【請求項２】
前記第１の冷凍サイクルの前記油配管は、前記第２の冷凍サイクルの前記油分離貯留機構の分離した油を貯留する部分の周囲に巻き付けられている、請求項１に記載の冷凍機。
【請求項３】
前記第１の冷凍サイクルの前記油配管は、前記第２の冷凍サイクルの前記油分離貯留機構の分離した油を貯留する部分を貫通している、請求項１に記載の冷凍機。
【請求項４】
前記第２の冷凍サイクルの前記油配管は、前記第２の冷凍サイクルの前記油分離貯留機構から、前記第１の冷凍サイクルの前記油分離貯留機構の分離した油を貯留する部分を通り、前記第２の冷凍サイクルの前記油冷却器まで延びるように構成されている、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機及び油分離貯留機構を備える冷凍機に関する。
【背景技術】
【０００２】
フルオロカーボンを冷媒とした冷凍装置においては、圧縮機の停止後に、冷凍サイクル内の冷凍機油の温度は徐々に低下していく。屋外に設置する冷凍機では、冷凍機油は、外気温度まで低下することになり、機械室内に設置する冷凍機では、冷凍機油は、機械室内温度まで低下する。例えば、圧縮機が停止した直後の油温は６０℃以上となっている。しかし、冬季など外気温度あるいは機械室内温度が低い季節においては、短時間で油温が低下する。
【０００３】
冷凍サイクルに使用される冷媒と冷凍機油は一般的に相溶性があり、油温が低下すると油の中に冷媒が溶け込む割合が大きくなる。このような状態で冷凍機の再始動を行うと、油に溶け込んだ冷媒が一斉に気化し、オイルフォーミング現象と呼ばれる沸騰したような激しい泡立ちが発生する。その結果、潤滑が必要な圧縮機へ油が戻らない不具合が発生したり、油の粘度が低下して本来の目的である圧縮機の軸受潤滑に不具合が発生する場合がある。
【０００４】
このような不具合を防止するため、電気式オイルヒーターを使用して圧縮機の停止時に油を保温している。特開平２００６−１３８５５７号公報に、オイルヒーターを有したターボ式空調装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２００６−１３８５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、冷凍負荷の関係から特に冬季には圧縮機の停止時間が長期間におよぶ場合もあり、電気式オイルヒーターへの通電時間も長期間連続となる。そのため、停止中の油温保持に対する改善により省エネルギー化が必要であった。
【０００７】
そこで、本発明は、電気式のオイルヒーターがなくても、油を保温することができ、省エネルギー化を図ることが可能な冷凍機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の一実施形態に係る冷凍機は、複数の冷凍サイクルを備える冷凍機であって、各冷凍サイクルは、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒から油を分離し貯留する油分離貯留機構と、前記油分離貯留機構の油を冷却し前記圧縮機に供給する油冷却器と、前記油分離貯留機構内の油を前記油冷却器に供給するための油配管と、を備え、前記複数の冷凍サイクルは、第１の冷凍サイクルと、第２の冷凍サイクルとを備え、前記第１の冷凍サイクルの前記油配管は、前記第１の冷凍サイクルの前記油分離貯留機構から、前記第２の冷凍サイクルの前記油分離貯留機構の分離した油を貯留する部分を通り、前記第１の冷凍サイクルの前記油冷却器まで延びるように構成されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電気式のオイルヒーターがなくても、油を保温することができ、省エネルギー化を図ることが可能な冷凍機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の一般例としての冷凍機の系統図を示す。
【図２】第２の一般例としての冷凍機の系統図を示す。
【図３】比較例としての冷凍機の系統図を示す。
【図４】本発明の実施形態に係る冷凍機の系統図を示す。
【図５】油配管を油分離器に巻き付けた状態を示す図である。
【図６】油配管を油分離器に貫通させた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態に係る冷凍機について図面を参照して説明する。
【００１２】
まず、本発明の実施形態に係る冷凍機４０（図４）に関する一般的な冷凍機１０、２０について、図１および図２を参照して説明する。
【００１３】
図１は、第１の一般例としての冷凍機１０の系統図を示している。図２は、第２の一般例としての冷凍機２０の系統図を示している。
【００１４】
図１に示すように、第１の一般例の冷凍機１０は、圧縮機１と、油分離器２と、油タンク３と、油冷却器４と、凝縮器５と、膨張弁６と、蒸発器７と、オイルヒーター８とを備え、それらは配管により接続されている。オイルヒーター８は、電気式であり、油タンク３の外周に巻き付けられている。
【００１５】
図２に示すように、第２の一般例における冷凍機２０は、圧縮機１と、油分離器２と、油冷却器４と、凝縮器５と、膨張弁６と、蒸発器７と、オイルヒーター８とを備え、それらは配管により接続されている。本一般例における油分離器２は、第１の一般例における油分離器２と油タンク３との機能が一体となった縦型の円筒状の油分離器２であり、下部に油溜り部２Ａを備えている。オイルヒーター８は、電気式であり、油分離器２の油溜り部２Ａの外周に巻き付けられている。
【００１６】
次に、第２の比較例の冷凍機２０に基づき、冷凍サイクルの動作について説明する。
【００１７】
圧縮機１にて圧縮され吐出されたガス冷媒は、油分離器２に流入し、油分離器２にて、ガス冷媒中の油が分離され、分離された油は、油溜り部２Ａに溜まり、その後、油冷却器４において、水又は空気により４０〜６０℃に冷却され、圧縮機１へと送られる。一方、油分離器２を通過したガス冷媒は、凝縮器５へ流入して、送風機等により凝縮潜熱を放出して液化し、凝縮した液冷媒は、膨張弁６で減圧され、蒸発器７に流入する。蒸発器７に流入した液冷媒は、蒸発器７に接触する物質により加熱されて蒸発しガス冷媒となる。この際に、当該物質が冷媒の蒸発潜熱により冷却される。その後、ガス冷媒は圧縮機１に戻る。
【００１８】
冷凍機２０が停止中に、オイルヒーター８を稼働させることにより、油溜り部２Ａ内の油が低温となり油溜り部２Ａ内の油に多量の冷媒が溶け込むのを防止する。
【００１９】
次に、本発明の実施形態に係る冷凍機４０（図４）に対する比較例としての冷凍機３０について、図３を参照して説明する。
【００２０】
図３は、比較例としての冷凍機３０の系統図を示している。
【００２１】
図３に示すように、比較例における冷凍機３０は、２つの冷凍サイクル３１、３２を有している。各冷凍サイクル３１、３２は、第２の比較例における冷凍機２０と同様の構成を備えている。２つの冷凍サイクル３１、３２はそれぞれ独立しており、１つの架台上に機器が纏められている。なお、各冷凍サイクル３１、３２は、第１の一般例における冷凍機１０と同様の構成であってもよい。
【００２２】
本比較例における冷凍機３０では、各冷凍サイクル３１、３２は、独立しているので、運転圧力、温度、運転時間、停止時間は各サイクルで異なる。また、冷凍機３０に対する冷凍負荷は、システム及び季節、時間などに関係して、冷凍負荷が増加する場合には、２つの冷凍サイクル３１、３２とも運転を行う。
【００２３】
また、冷凍機３０に対する冷凍負荷が低下する期間又は季節には、冷凍機３０は容量制御を行い、一方の冷凍サイクル３１の圧縮機１を停止させて、他方の冷凍サイクル３２の圧縮機１だけで運転を継続する。特に冬季において、冷凍機３０に対する冷凍負荷が低下するシステムでは、圧縮機１が停止する時間が長期間におよぶ場合もある。圧縮機１が停止すると電気式オイルヒーター８への通電が開始されるため、通電期間も長期間連続となってしまう。このように、オイルヒーター８への通電が長期間となる場合には、冷凍機３０の省エネルギー化を図ることができない。
【００２４】
次に、本発明の実施形態に係る冷凍機４０について、図４、図５を参照して説明する。
【００２５】
図４は、本発明の実施形態に係る冷凍機４０の系統図を示している。図５は、油配管９を油分離器２に巻き付けた状態を示す図である。
【００２６】
本実施形態に係る冷凍機４０は、２つの冷凍サイクル４１、４２を有している。冷凍サイクル４１は第１の冷凍サイクルに相当し、冷凍サイクル４２は第２の冷凍サイクルに相当する。各冷凍サイクル４１、４２は、比較例における冷凍機３０の冷凍サイクル３１、３２と同様の構成を備えるが、各冷凍サイクル４１、４２の油分離器２から油冷却器４に延びる油配管９が、他方の冷凍サイクル４１、４２の油分離機２の油溜り部２Ａを経由する点において異なっている。油分離器２は、油分離貯留機構に相当する。なお、各冷凍サイクル４１、４２は、第２の比較例における冷凍機２０と同様の構成を備えているが、第１の一般例における冷凍機１０と同様の構成であってもよい。この場合は、油分離器２及び油タンク３は、油分離貯留機構に相当する。
【００２７】
詳細には、一方の冷凍サイクル４１の油配管９は、一方の冷凍サイクル４１の油分離器２から、他方の冷凍サイクル４２の油分離器２の油溜り部２Ａを通り、一方の冷凍サイクル４１の油冷却器４まで延びている。他方の冷凍サイクル４２の油配管９も、他方の冷凍サイクル４２の油分離器２から、一方の冷凍サイクル４１の油分離器２の油溜り部２Ａを通り、他方の冷凍サイクル４２の油冷却器４まで延びている。油配管９は、銅配管などにより構成され、図５に示すように、油分離器２の油溜り部２Ａの外周に巻き付けられている。なお、冷凍サイクル４１、４２は、それぞれ独立しているので、油配管９内の油と、油分離器２の油溜り部２Ａ内の油とが混合されて油量や圧力が変化することはない。
【００２８】
これにより、冷凍機３０に対する冷凍負荷が長期間低下し、一方の冷凍サイクル４１が運転中で、他方の冷凍サイクル４２が停止中の場合、冷凍サイクル４１の油分離器２から流出する高温の油が、冷凍サイクル４２の油分離器２の油溜り部２Ａ内の油を保温するように構成される。よって、油を保温するための電気式のオイルヒーター８を必要としないので、冷凍機４０の省エネルギー化を図ることができる。
【００２９】
また、運転中の冷凍サイクル４１の高温の油と、停止中の冷凍サイクル４２の油との間で熱交換が行われることにより、高温の油の予冷を図ることができる。
【００３０】
また、油配管９は、油分離器２の油溜り部２Ａの外周に巻き付けられているので、油配管９の油により、油溜り部２Ａ内の油を保温することができる。
【００３１】
また、本実施形態の冷凍機４０では、他方の冷凍サイクル４２を運転させ、一方の冷凍サイクル４１を停止させた状態であっても、冷凍サイクル４２の油分離器２から流出する高温の油が、冷凍サイクル４１の油分離器２の油溜り部２Ａ内の油を保温するように構成される。このため、冷凍機４０に対する冷凍負荷が長期間低下する場合に、運転又は停止する冷凍サイクル４１、４２を適宜選択することができる。
【００３２】
なお、本発明は、上述した実施例に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。
【００３３】
例えば、上記の実施形態では、図５に示すように、油配管９を油分離器２の油溜り部２Ａの外周に巻き付けたが、図６に示すように、油配管９を油分離器２の油溜り部２Ａに貫通させるように構成してもよい。油配管９を油溜り部２Ａに貫通させる方法としては、図６（ｂ）に示すように、油配管９を油溜り部２Ａ内で、とぐろ状若しくはらせん状に巻いてもよいし、図６（ｃ）に示すように、油配管９を直管で油溜り部２Ａを貫通させてもよい。このような油配管９の構成によっても、油配管９の油により、油タンク３内の油を保温することができる。
【００３４】
また、油配管９に対し、油冷却器４へ分岐する配管を追加し、分岐部分に電磁弁を設けて、必要に応じて電磁弁を切り替えることにより、一方の冷凍サイクル４１の油分離器２の油を、他方の冷凍サイクル４２の油分離器２を経由させ、又は、他方の冷凍サイクル４２の油分離器２を経由させずに、一方の冷凍サイクル４１の油冷却器４に流すようにしてもよい。
【００３５】
また、上記の冷凍機４０では、一方の冷凍サイクル４１の油配管９は他方の冷凍サイクル４２の油分離器２へ延び、他方の冷凍サイクル４２の油配管９は一方の冷凍サイクル４１の油分離器２へ延びていたが、いずれかの冷凍サイクル４１、４２の油配管９が、残りの冷凍サイクル４１、４２の油分離器２へ延びる構成であってもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１・・・圧縮機、  ２・・・油分離器、  ２Ａ・・・油溜り部、  ３・・・油タンク、  ４・・・油冷却器、  ５・・・凝縮器、  ６・・・膨張弁、  ７・・・蒸発器、  ８・・・オイルヒーター、  ９・・・油配管、  ４０・・・冷凍機、  ４１、４２・・・冷凍サイクル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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