(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒入口管と冷媒出口管を有し、冷凍機油よりも比重の小なる冷媒が用いられる冷凍装置の冷媒と冷凍機油が導入され、液冷媒と冷凍機油とが上下２層に分離して溜められる容器の底部に、液冷媒と冷凍機油との界面の高さの変化に追従して上下動する浮子体を有し、通常は閉ざされているが、前記界面の高さが所定の値を超えると前記浮子体とともに弁体が上昇させられて弁体と弁坐間の隙間が開かれ、前記界面高さが前記所定の高さ以下になると閉ざされる開閉弁と、同開閉弁からの冷凍機油を前記圧縮機または圧縮機の吸入管に送る油戻し管を備え、前記冷媒出口管は容器内において垂直管部に続いてＵ字状のベンド管部を有し、同ベンド管部の先端が上向きに開口し、同ベンド管部の側面にオリフィスを設け、前記開閉弁は前記液冷媒と冷凍機油との界面がオリフィスよりも低い位置において開かれるように構成してなる冷凍装置の油戻し機構。
【請求項２】
前記開閉弁は、弁体を備える弁棒の上部に前記浮子体を設けた弁部材を備え、同弁部材の見かけ比重が前記液冷媒の比重よりも大であり、かつ前記冷凍機油の比重よりも小である請求項１に記載の冷凍装置の油戻し機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は冷凍装置の油戻し機構に関し、より詳しくは冷凍機油よりも比重の小なる冷媒が用いられる蒸気圧縮式の冷凍装置の油戻し装置に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】
蒸気圧縮式の冷凍装置においては、蒸発器と圧縮機との間の吸入管に、蒸発器内で気化しきれなかった液冷媒を溜めるアキュムレータを設けたものがあり、液冷媒がそのまま圧縮機に流れ込むことにより生じるいわゆる液バックによって圧縮機が損傷するのを防止している。
【０００３】
従来から用いられているアキュムレータには例えば図４に示すような構造のものがあり、アキュムレータは蒸発器と圧縮機間の吸入管３０の途中に設けられる。
蒸発器からの冷媒が冷媒入口管３１によって缶体３２内に導入され、冷媒中のガス冷媒は冷媒出口管３３から吸入管を経て圧縮機へ送られるが、冷媒中の液冷媒３４は缶体３２内に一旦溜まり、缶体内で気化されてから圧縮機へ送られるようになっている。
【０００４】
また、液冷媒３４の一部は冷媒出口管３３のＵ字状ベンド管部３３ａ側面にあけたオリフィス３５から冷媒出口管３３内に流入し、圧縮機の吸入圧力で気化されてガス冷媒になり、圧縮機へ戻されるようになっている。
【０００５】
ところで、冷媒中には圧縮機潤滑用の冷凍機油が含まれていて、冷媒がアンモニアである場合には、冷凍機油が冷媒たるアンモニアに不溶あるいは溶けにくく、冷凍機油の比重（０．８〜０．９）がアンモニア液の比重（０．６〜０．７）よりも大であるので、冷凍機油３４が下層、液冷媒（アンモニア液）３６が上層となる２層に分離して缶体内に溜まる。
【０００６】
冷凍機油と液冷媒の界面３７が前記オリフィス３５の位置に達すると、冷凍機油は冷媒とともにオリフィス３５から冷媒出口管内に流れ込み、圧縮機へ送られるガス冷媒の流れに乗せられて圧縮機へ戻される。
【０００７】
したがって、圧縮機へ戻される冷凍機油の量は前記オリフィス３５の径によって決まるのであるが、冷凍機油と冷媒とでは粘度が著しく異なるので、所望量の冷凍機油を圧縮機へ戻すためのオリフィス径の設定が困難である。
【０００８】
すなわち、オリフィスの径を大にすると冷媒出口管３３内に流れ込む冷媒の量が大となり、冷媒が液冷媒のまま圧縮機へ戻されて圧縮機を損傷するおそれがあり、逆にオリフィスの径を小にすると冷凍機油が圧縮機へ戻りにくくなって、圧縮機が焼け付きを起こすおそれがある。
【０００９】
また、上述した問題点はアキュムレータに溜まる冷凍機油についてだけではなく、プレート形や満液形の蒸発器に溜まる冷凍機油についても同様の問題がある。
【００１０】
【本発明の目的】
本発明はアキュムレータ内や蒸発器内に溜まる冷凍機油を圧縮機へ良好に戻し得る油戻し機構を提供することを目的としている。
【００１１】
【本発明の構成】
上記目的を達成するために、本発明に係る油戻し装置は、冷媒入口管と冷媒出口管を有し、冷凍機油よりも比重の小なる冷媒が用いられる冷凍装置の冷媒と冷凍機油が導入され、液冷媒と冷凍機油とが上下２層に分離して溜められる容器の底部に、液冷媒と冷凍機油との界面の高さの変化に追従して上下動する浮子体を有し、通常は閉ざされているが、前記界面の高さが所定の値を超えると前記浮子体とともに弁体が上昇させられて弁体と弁坐間の隙間が開かれ、前記界面高さが前記所定の高さ以下になると閉ざされる開閉弁と、同開閉弁からの冷凍機油を前記圧縮機または圧縮機の吸入管に送る油戻し管を備え、前記冷媒出口管は容器内において垂直管部に続いてＵ字状のベンド管部を有し、同ベンド管部の先端が上向きに開口し、同ベンド管部の側面にオリフィスを設け、前記開閉弁は前記液冷媒と冷凍機油との界面がオリフィスよりも低い位置において開かれるように構成したものとしてある。
【００１２】
また、前記開閉弁は、弁体を備える弁棒の上部に前記浮子体を設けた弁部材を備え、同弁部材の見かけ比重が前記液冷媒の比重よりも大であり、かつ前記冷凍機油の比重よりも小であるものとしてある。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明に係る油戻し機構の実施例を添付図１〜３に示す具体例に基づいて詳細に説明する。なお、本実施例においては油戻し機構をアキュムレータに設けた場合の具体例について説明する。
【００１４】
アキュムレータ１は、液冷媒を溜める容器たる缶体２と、外端が冷凍装置の蒸発器３と圧縮機４間の吸入管５の途中に接続される冷媒入口管６および同出口管７を備え、冷媒入口管６と同出口管７の各内端は缶体２の頂部壁を貫通して缶体内に導入され、冷媒入口管６は缶体２内において下向きに開口し、冷媒出口管７は垂直管部７ａに続いてＵ字状のベンド管部７ｂを有し、同ベンド管部の先端が上向きに開口していて、ベンド管部７ｂの最底部側面にはオリフィス８があけられている。
【００１５】
しかして、缶体２の底部には本発明に係る油戻し機構９を設けてあって、この油戻し機構は、通常は閉ざされているが、缶体２内の冷凍機油の量が所定量を超えると開かれる開閉弁１０と、同開閉弁に一端が接続され、他端が冷凍装置の圧縮機または圧縮機の吸入管の途中に接続された油戻し管１１とを備えている。
【００１６】
前記開閉弁１０は例えば図２に拡大して示すように、浮子体１２と、同浮子体の下部に上端が固定された弁棒１３と、同弁棒に取り付けられた弁体１４とよりなる弁部材１５を備え、また、前記弁体１４を受ける弁坐１６および前記弁棒１３を上下に摺動可能に支持するガイド１７を備えていて、弁棒１３はその下端に形成された拡径部１３ａにより抜け止めされている。
【００１７】
前記浮子体１２は例えば鉄やステンレス製の薄肉の中空球体で構成してあって、前記弁部材１５全体の見かけ比重が冷凍機油１８と液冷媒（アンモニア液）１９の各比重の間となるようにしてあり、冷凍機油と液冷媒の界面２０の上下の変化に伴って弁部材１５が上下に変位するようになっている。
【００１８】
具体的には、冷凍機油１８の比重が０．８〜０．９であり、液冷媒１９たるアンモニア液の比重が０．６〜０．７であるので、弁部材１５全体の比重を０．７〜０．８とする。
【００１９】
また、前記開閉弁１０は、前記冷凍機油１８と液冷媒１９の界面２０がオリフィス８よりも低い位置で開かれるよう、浮子体１２と弁体１４との上下方向の間隔を設定し、冷凍機油１８がオリフィス８から冷媒出口管７内に流入しないようにする。
【００２０】
次ぎに、上述のように構成した油戻し機構９を備えるアキュムレータ１の作用を説明する。
圧縮機４から凝縮器２１、膨張弁２２および蒸発器３を経た冷媒は冷媒入口管６からアキュムレータ１の缶体２内に入り、ガス冷媒は冷媒出口管７の開口端から同出口管内に入り、吸入管５によって圧縮機４へ戻される。
【００２１】
また、冷媒中の液冷媒および冷凍機油は缶体２内に溜まり、液冷媒１９と冷凍機油１８は比重の違いによって、液冷媒１９が上層、冷凍機油１８が下層となる２層に分離して溜まる。
【００２２】
液冷媒および冷凍機油が溜まると、上層の液冷媒１９が冷媒出口管７の前記オリフィス８から冷媒出口管７内に流入し、圧縮機の吸入圧力で気化してガス冷媒となり、圧縮機４へ戻される。
【００２３】
また、缶体２内に冷凍機油１８が溜まると、冷凍機油１８と液冷媒１９の界面２０が上昇して開閉弁１０の弁部材１５も上昇し、弁体１４と弁坐１６との間に隙間が生じてこの隙間から缶体内の下層に溜っている冷凍機油１８が油戻し管１１内に流れ込み、圧縮機４の吸入管５の途中に送り込まれ、吸入管内を流れるガス冷媒とともに圧縮機４へ戻される。
【００２４】
冷凍機油１８が油戻し管１１から流出すると、前記界面２０が下がり、したがって開閉弁１０の弁部材１５も界面２０とともに下降し、弁体１４と弁坐１６間の隙間が塞がれて冷凍機油が流出しなくなる。
【００２５】
なお、上述した実施例では油戻し管の出口側端部を圧縮機の吸入管の途中に接続してあるが、圧縮機の給油口に接続する場合もある。
【００２６】
また、上述した実施例では油戻し機構を備えるアキュムレータについて説明したが、プレート形や満液形の蒸発器の容器底部に本発明の油戻し機構を適用する場合もあり、油分離器に適用する場合もある。
【００２７】
【発明の効果】
本発明に係る油戻し機構によれば、冷媒中に含まれる冷凍機油を液冷媒から確実に分離でき、分離した冷凍機油を圧縮機へ良好に戻すことができて圧縮機の焼け付きを防止することができる。
【００２８】
また、液冷媒を確実に分離することができるので、本発明の油戻し機構を備えるアキュムレータでは液バックを確実に防止でき、液バックによる圧縮機の損傷を防止することができる。
【００２９】
さらに、本発明の油戻し機構は浮子体により開閉される開閉弁を用いた簡単な構造であり、メンテナンスが容易であり、しかも装置コストが安く済むというメリットもある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る油戻し機構を備えるアキュムレータの実施例を示す縦断面図。
【図２】油戻し機構の拡大縦断面図。
【図３】図１のアキュムレータを備える冷凍装置の一例を示す構成図。
【図４】従来のアキュムレータの一例を示す縦断面図。
【符号の説明】
１  アキュムレータ            ２  缶体
３  蒸発器                    ４  圧縮機
５  吸入管                    ６  冷媒入口管
７  冷媒出口管                ８  オリフィス
９  油戻し機構              １０  開閉弁
１１  油戻し管                １２  浮子体
１３  弁棒                    １４  弁体
１５  弁部材                  １６  弁坐
１７  ガイド                  １８  冷凍機油
１９  液冷媒                  ２０  界面
２１  凝縮器                  ２２  膨張弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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