JP7224841B2 - Refrigerator and chiller equipment equipped with it - Google Patents
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Description
本発明は、冷凍機およびそれを備えたチラー設備に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a refrigerator and chiller equipment having the same.
一般に、冷凍機の冷媒回路が備える圧縮機の内部には、摺動部分の摩耗を抑制するために潤滑用のオイルが充填される。充填されたオイルの一部は、圧縮機から吐出される冷媒とともに冷媒回路に吐出される。このとき、摺動部分を適切に潤滑させるために、圧縮機内のオイルの量を制御する必要がある。また、圧縮機から吐出される冷媒に多量のオイルが含まれてしまうと、熱交換器での熱交換の効率低下を招いてしまう。この対応として、冷媒回路にオイルセパレータを設けて、冷媒に含まれたオイルを回収した後に圧縮機へ戻すことがある。 In general, the inside of a compressor provided in a refrigerant circuit of a refrigerator is filled with lubricating oil in order to suppress wear of sliding parts. A part of the filled oil is discharged to the refrigerant circuit together with the refrigerant discharged from the compressor. At this time, it is necessary to control the amount of oil in the compressor in order to properly lubricate the sliding parts. Further, if the refrigerant discharged from the compressor contains a large amount of oil, the efficiency of heat exchange in the heat exchanger is lowered. As a countermeasure, an oil separator may be provided in the refrigerant circuit to collect the oil contained in the refrigerant and then return it to the compressor.
オイルを圧縮機へ戻す構成の一例として、特許文献1には、2台の圧縮機を備えた冷媒回路において、その2台の圧縮機に対して設けられた1つのオイルセパレータが記載されている。オイルセパレータに溜まった油は、2本のオイル回収配管を介して各圧縮機へ戻される。また、2本のオイル回収配管のうち一のオイル回収配管には開閉弁が設けられており、この開閉弁を各圧縮機の運転周波数と比較して開閉することが記載されている。 As an example of a configuration for returning oil to a compressor, Patent Document 1 describes one oil separator provided for the two compressors in a refrigerant circuit having two compressors. . The oil accumulated in the oil separator is returned to each compressor via two oil recovery pipes. Further, it is described that one of the two oil recovery pipes is provided with an on-off valve, and that the on-off valve is opened and closed in comparison with the operating frequency of each compressor.
また、特許文献2には、2台の圧縮機を備えた冷媒回路において、その2台の圧縮機に対して設けられた1つのオイルセパレータが記載されている。オイルセパレータに溜まった油は、2本のオイル回収配管を介して各圧縮機へ戻される。また、2本のオイル回収配管には電動弁が設けられており、各電動弁を各圧縮機の運転周波数に応じて開度調整することが記載されている。 Further, Patent Literature 2 describes one oil separator provided for the two compressors in a refrigerant circuit having two compressors. The oil accumulated in the oil separator is returned to each compressor via two oil recovery pipes. Further, it is described that the two oil recovery pipes are provided with motor-operated valves, and that the degree of opening of each motor-operated valve is adjusted according to the operating frequency of each compressor.
例えばチラー設備のように冷媒回路の経路長さが短い場合、圧縮機から冷媒とともに吐出されたオイルは比較的早く圧縮機へ戻るため、前述したようなオイルセパレータを省略することができる場合がある。 For example, if the path length of the refrigerant circuit is short, such as in a chiller facility, the oil that is discharged from the compressor together with the refrigerant returns to the compressor relatively quickly, so it may be possible to omit the oil separator described above. .
しかし、オイルセパレータを省略すると冷媒にオイルが含まれてしまう。特に、圧縮機が高速回転しているような過負荷状態においては、圧縮機から吐出する冷媒に含まれるオイルの量が増える傾向にある。冷媒に含まれるオイルが多量になると、熱交換器での熱交換の効率低下を招いてしまう。そのうえ、圧縮機でのオイル不足を補うために充填するオイルを増量させる必要が生じる。 However, if the oil separator is omitted, the refrigerant will contain oil. In particular, in an overloaded state where the compressor rotates at high speed, the amount of oil contained in the refrigerant discharged from the compressor tends to increase. When the amount of oil contained in the refrigerant becomes large, the efficiency of heat exchange in the heat exchanger is lowered. In addition, it becomes necessary to increase the amount of oil to be charged in order to compensate for the lack of oil in the compressor.
一方、オイルセパレータを設けた場合、オイルセパレータから圧縮機へオイルを戻す際に、そのオイルに一部の冷媒が含まれることがある。その冷媒は冷凍仕事を行わずに圧縮機へ戻されるので、圧縮機の仕事に対して損失となる。 On the other hand, when an oil separator is provided, the oil may contain some refrigerant when returning the oil from the oil separator to the compressor. The refrigerant is returned to the compressor without doing any refrigeration work and thus is a loss to compressor work.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、充填するオイルを増量させることなく圧縮機内のオイル量を確保するとともに、冷媒がオイルセパレータから圧縮機へ戻ってしまう現象を抑制することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and as well as securing the amount of oil in the compressor without increasing the amount of oil to be charged, it suppresses the phenomenon that the refrigerant returns to the compressor from the oil separator. for the purpose.
上記課題を解決するために、本発明の冷凍機およびそれを備えたチラー設備は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の一態様に係る冷凍機は、冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記圧縮機と前記凝縮器とを接続する第1冷媒配管と、該第1冷媒配管から分岐部にて分岐して前記分岐部の下流で再び前記第1冷媒配管に合流する第2冷媒配管と、該第2冷媒配管に設けられるとともに冷媒中のオイルを分離するオイルセパレータと、該オイルセパレータによって分離されたオイルを前記圧縮機へ戻す油戻し配管と、前記油戻し配管に設けられた開閉弁と、前記圧縮機の負荷状態に応じて前記開閉弁の開閉を切り換える制御部とを備え、前記第1冷媒配管及び前記第2冷媒配管には、前記分岐部における冷媒の流れ方向を切り替えるための弁が設けられていない。
In order to solve the above problems, the refrigerator of the present invention and the chiller facility equipped with the same employ the following means.
That is, a refrigerator according to an aspect of the present invention includes a compressor that compresses a refrigerant, a condenser that condenses the refrigerant compressed by the compressor, and a first refrigerant that connects the compressor and the condenser. a pipe, a second refrigerant pipe that branches from the first refrigerant pipe at a branching portion and joins the first refrigerant pipe again downstream of the branching portion; an oil separator that separates the oil, an oil return pipe that returns the oil separated by the oil separator to the compressor, an on-off valve provided in the oil return pipe, and the on-off valve according to the load state of the compressor The first refrigerant pipe and the second refrigerant pipe are not provided with a valve for switching the flow direction of the refrigerant at the branch portion.
本態様に係る冷凍機によれば、第1冷媒配管によって冷媒を圧縮機から凝縮器へ導くとともに、第2冷媒配管によって一部の冷媒をオイルセパレータへ導くことができる。また、例えば圧縮機が通常運転時の負荷状態(以下「通常負荷状態」という。)またはそれよりも低負荷状態のときに油戻し配管に設けられた開閉弁を閉状態とし、圧縮機が通常負荷状態よりも過負荷状態のときに開閉弁を開状態とすることができる。このとき、例えば第1冷媒配管の径を第2冷媒配管の径以上とすることで、いずれの負荷状態であっても、大部分の冷媒が第1冷媒配管によって圧縮機から凝縮器へ導かれ、第2冷媒配管によってオイルセパレータへ導かれる冷媒はそれに比べて少量にすることができる。
オイルセパレータで分離されたオイルには、圧縮機によって圧縮された冷媒がわずかに含まれることがある。つまり、そのままオイルを圧縮機へ戻すと、油戻し配管を介してオイルセパレータから圧縮機へ圧縮された冷媒が不可避的に戻されることになる。この不可避的に戻される冷媒は、凝縮器で熱交換をしないため圧縮機の仕事に対して損失となる。しかし、開閉弁によって油戻し配管を遮断した場合、一部の冷媒がオイルセパレータから圧縮機へ戻ってしまう現象が抑制されるので、圧縮機の仕事に対する損失を抑制できる。このとき、通常負荷状態または低負荷状態では圧縮機から吐出されるオイル(冷媒に含まれて吐出されるオイル)が少量であるため、開閉弁によって油戻し配管を遮断してオイルを圧縮機へ戻さないこととしても圧縮機への影響(例えばオイル不足)は無視できる。一方、通常負荷状態よりも過負荷状態のときには、圧縮機から吐出されるオイルが多量である。このため、開閉弁によって油戻し配管を遮断してしまうと圧縮機ではオイル不足が発生する。しかし、例えば通常負荷状態よりも過負荷状態のときに油戻し配管に設けられた開閉弁を開状態とすることで、オイルセパレータに溜められたオイルを圧縮機へ戻すことができるので圧縮機内のオイル量を確保できる。このため、過負荷状態のときに発生する圧縮機でのオイル不足を補うために、圧縮機に充填するオイルを増量させる必要がなくなる。
また、仮に冷媒の全量がオイルセパレータを経由する場合、短時間でオイルセパレータにオイルが溜まるので、そのオイルを減らすために、オイルをオイルセパレータから圧縮機へ頻繁に戻す必要がある。これに対して、第1冷媒配管を介して大部分の冷媒を圧縮機から凝縮器へ導くこととし、オイルセパレータへ導かれる冷媒をそれに比べて少量とすることで、オイルセパレータにオイルが溜まるまでに要する時間を長くすることができる。つまり、オイルセパレータに溜められたオイルを減らすために、オイルをオイルセパレータから圧縮機へ戻す頻度を低減できる。これによって、冷媒がオイルセパレータから圧縮機へ戻ってしまう現象の頻度を低減できるので、圧縮機の仕事に対する損失を抑制できる。
According to the refrigerator according to this aspect, the refrigerant can be guided from the compressor to the condenser by the first refrigerant pipe, and part of the refrigerant can be guided to the oil separator by the second refrigerant pipe. Further, for example, when the compressor is in a load state during normal operation (hereinafter referred to as "normal load state") or in a lower load state than that, the on-off valve provided in the oil return pipe is closed, and the compressor is normally operated. The on-off valve can be opened when the overload state is higher than the load state. At this time, for example, by setting the diameter of the first refrigerant pipe to be equal to or larger than the diameter of the second refrigerant pipe, most of the refrigerant is guided from the compressor to the condenser by the first refrigerant pipe regardless of the load state. , the amount of refrigerant introduced to the oil separator by the second refrigerant pipe can be made smaller than that.
The oil separated by the oil separator may contain a small amount of refrigerant compressed by the compressor. That is, if the oil is returned to the compressor as it is, the compressed refrigerant will inevitably be returned from the oil separator to the compressor via the oil return pipe. This inevitably returned refrigerant does not exchange heat in the condenser, resulting in a loss of work for the compressor. However, when the oil return pipe is shut off by the on-off valve, the phenomenon in which part of the refrigerant returns from the oil separator to the compressor is suppressed, so the loss of work of the compressor can be suppressed. At this time, since the amount of oil discharged from the compressor (oil contained in the refrigerant and discharged) is small under normal or low load conditions, the oil return pipe is shut off by the on-off valve to allow the oil to flow to the compressor. Even if it is not returned, the effect on the compressor (for example, lack of oil) is negligible. On the other hand, the amount of oil discharged from the compressor is greater in the overloaded state than in the normal loaded state. Therefore, if the oil return pipe is blocked by the on-off valve, the compressor will run out of oil. However, for example, by opening the on-off valve provided in the oil return pipe when the load is overloaded rather than under normal load, the oil stored in the oil separator can be returned to the compressor. I can secure the amount of oil. Therefore, there is no need to increase the amount of oil to fill the compressor in order to make up for the lack of oil in the compressor that occurs when the compressor is overloaded.
Also, if all of the refrigerant passes through the oil separator, the oil will accumulate in the oil separator in a short period of time. In order to reduce the amount of oil, it is necessary to frequently return the oil from the oil separator to the compressor. On the other hand, by guiding most of the refrigerant from the compressor to the condenser through the first refrigerant pipe and reducing the amount of refrigerant that is guided to the oil separator, the oil is accumulated in the oil separator. can lengthen the time required for That is, in order to reduce the amount of oil accumulated in the oil separator, the frequency of returning oil from the oil separator to the compressor can be reduced. As a result, the frequency of the phenomenon in which the refrigerant returns from the oil separator to the compressor can be reduced, so the loss of work of the compressor can be suppressed.
また、本発明の一態様に係る冷凍機において、前記制御部は、前記圧縮機が通常運転時の負荷状態またはそれよりも低負荷状態のときに前記開閉弁を閉状態とさせ、前記圧縮機が通常運転時の負荷状態よりも過負荷状態のときに前記開閉弁を開状態とさせる。 Further, in the refrigerator according to one aspect of the present invention, the control unit closes the on-off valve when the compressor is in a load state during normal operation or in a load state lower than that during normal operation, and the compressor is is in an overload state compared to the load state during normal operation, the on-off valve is opened.
本態様に係る冷凍機によれば、圧縮機から吐出されるオイルが少量である通常負荷状態またはそれよりも低負荷状態の場合、油戻し配管に設けられた開閉弁を閉状態とすることができるので、一部の冷媒がオイルセパレータから圧縮機へ戻ってしまう現象が抑制され圧縮機の仕事に対する損失を抑制できる。一方、圧縮機から吐出されるオイルが多量である通常負荷状態それよりも過負荷状態の場合、開閉弁を開状態とすることができるので、オイルセパレータに溜められたオイルを圧縮機へ戻すことができ、圧縮機内のオイル量を確保できる。 According to the refrigerator according to this aspect, when the oil discharged from the compressor is in a normal load state or a lower load state, the on-off valve provided in the oil return pipe can be closed. Therefore, the phenomenon that part of the refrigerant returns from the oil separator to the compressor is suppressed, and the loss of work of the compressor can be suppressed. On the other hand, when the oil discharged from the compressor is in a normal load state or in an overload state, the on-off valve can be opened, so that the oil stored in the oil separator can be returned to the compressor. It is possible to secure the amount of oil in the compressor.
また、本発明の一態様に係る冷凍機において、前記第1冷媒配管は、前記第2冷媒配管と同径以上の配管径とされている。 Further, in the refrigerator according to the aspect of the present invention, the first refrigerant pipe has a pipe diameter equal to or larger than that of the second refrigerant pipe.
本態様に係る冷凍機によれば、第1冷媒配管に流れる冷媒の量を第2冷媒配管に流れる冷媒の量以上とすることができる。つまり、冷媒流れの主流を第1冷媒配管側とすることができる。 According to the refrigerator according to this aspect, the amount of refrigerant flowing through the first refrigerant pipe can be made equal to or greater than the amount of refrigerant flowing through the second refrigerant pipe. That is, the main flow of refrigerant can be directed to the first refrigerant pipe side.
また、本発明の参考態様に係る冷凍機において、前記第1冷媒配管の前記分岐部での流れ方向を切り換え可能な切換手段を備え、前記制御部は、前記開閉弁が閉状態のとき冷媒を前記第2冷媒配管側へ導かないように前記切換手段を制御し、前記開閉弁が開状態のとき冷媒を前記第2冷媒配管側へ導くように前記切換手段を制御する。 Further, in the refrigerator according to the reference aspect of the present invention, a switching means capable of switching a flow direction at the branch portion of the first refrigerant pipe is provided, and the control portion switches the refrigerant when the on-off valve is closed. The switching means is controlled so as not to guide the refrigerant to the second refrigerant pipe side, and the switching means is controlled to guide the refrigerant to the second refrigerant pipe side when the on-off valve is in an open state.
本態様に係る冷凍機によれば、制御部によって冷媒の全量をオイルセパレータへ導くか、またはバイパスさせるかを切換手段によって切り換えることができ、開閉弁が開状態のとき冷媒を第2冷媒配管側へ導くようにして、開閉弁が閉状態のとき冷媒を第2冷媒配管側へ導かないようにする。これによって、開閉弁が閉状態のとき(すなわち、通常負荷状態以下であって、オイルセパレータから圧縮機へオイルを戻さないとき)は、冷媒の全量がオイルセパレータをバイパスする。このため、オイルセパレータにオイルが溜まらないので、オイルを定期的にオイルセパレータから圧縮機へ戻す必要がなくなり、冷媒がオイルセパレータから圧縮機へ戻ってしまう現象の頻度をより低減できる。
一方、開閉弁が開状態のとき(すなわち、過負荷状態であって、オイルセパレータから圧縮機へオイルを戻すとき)は、冷媒の全量がオイルセパレータへ導かれる。これによって、短時間でオイルセパレータにオイルを溜めることができる。このため、圧縮機内に必要なオイル量を短時間で確保できる。また、圧縮機から吐出されるオイルが多量である過負荷状態であっても、冷媒に含まれるオイルをオイルセパレータによって分離できるので、下流に設置された熱交換器(例えば凝縮器)での熱交換の効率低下を抑制できる。
なお、切換手段としては、例えば第1冷媒配管の分岐部に設けた三方弁や、分岐部と合流部との間の第1冷媒配管、および分岐部とオイルセパレータとの間の第2冷媒配管に設けた2つの開閉弁がある。
According to the refrigerator according to this aspect, the control unit can switch whether the entire amount of refrigerant is directed to the oil separator or bypassed by the switching means, and when the on-off valve is open, the refrigerant is directed to the second refrigerant pipe side. so that the refrigerant is not guided to the second refrigerant pipe side when the on-off valve is closed. Thus, when the on-off valve is closed (that is, under normal load and no oil is returned from the oil separator to the compressor), the entire amount of refrigerant bypasses the oil separator. Therefore, since the oil does not accumulate in the oil separator, it is not necessary to periodically return the oil from the oil separator to the compressor, and the frequency of the phenomenon in which the refrigerant returns from the oil separator to the compressor can be further reduced.
On the other hand, when the on-off valve is open (that is, when the oil separator is in an overload state and the oil is returned to the compressor from the oil separator), the entire amount of refrigerant is led to the oil separator. As a result, the oil can be accumulated in the oil separator in a short period of time. Therefore, the required amount of oil in the compressor can be secured in a short time. In addition, even in an overload condition where a large amount of oil is discharged from the compressor, the oil contained in the refrigerant can be separated by the oil separator, so the heat in the heat exchanger (e.g. condenser) installed downstream can be reduced. Reduction in exchange efficiency can be suppressed.
As the switching means, for example, a three-way valve provided at the branching portion of the first refrigerant pipe, the first refrigerant pipe between the branching portion and the merging portion, and the second refrigerant pipe between the branching portion and the oil separator There are two on-off valves provided in the
また、本発明の一態様に係る冷凍機において、前記油戻し配管は、前記開閉弁の上流側と下流側とを接続するバイパス配管を備えている。 Further, in the refrigerator according to one aspect of the present invention, the oil return pipe includes a bypass pipe that connects the upstream side and the downstream side of the on-off valve.
本態様に係る冷凍機において、油戻し配管は開閉弁の上流側と下流側とを接続するバイパス配管を備えている。これによって、開閉弁をバイパスする回路が形成される。バイパス配管を、例えばオイルのみが流れる程度の配管径とすることで、オイルのみをオイルセパレータから圧縮機へ戻すことができる。このため、オイルを定期的にオイルセパレータから圧縮機へ戻す頻度を低減できる。 In the refrigerator according to this aspect, the oil return pipe includes a bypass pipe that connects the upstream side and the downstream side of the on-off valve. This forms a circuit that bypasses the on-off valve. By setting the diameter of the bypass pipe to such an extent that only the oil flows, for example, only the oil can be returned from the oil separator to the compressor. Therefore, the frequency of periodically returning oil from the oil separator to the compressor can be reduced.
また、前記制御部は、前記圧縮機の回転数が所定回転数以下のとき前記圧縮機は通常運転時の負荷状態またはそれよりも低負荷状態であると判断し、前記所定回転数を超えたとき前記圧縮機は通常運転時の負荷状態よりも過負荷状態であると判断する。 Further, when the rotation speed of the compressor is equal to or lower than a predetermined rotation speed, the control unit determines that the compressor is in a load state during normal operation or in a lower load state, and the predetermined rotation speed is exceeded. It is determined that the compressor is overloaded more than the load condition during normal operation.
制御部によって、圧縮機の負荷状態を圧縮機の回転数から取得できる。 The control unit can acquire the load state of the compressor from the rotation speed of the compressor.
また、前記制御部は、前記圧縮機の吸入側と吐出側の圧力差が所定圧力以下のとき前記圧縮機は通常運転時の負荷状態またはそれよりも低負荷状態であると判断し、前記所定圧力を超えたとき前記圧縮機は通常運転時の負荷状態よりも過負荷状態であると判断する。 Further, when the pressure difference between the suction side and the discharge side of the compressor is equal to or less than a predetermined pressure, the control unit determines that the compressor is in a load state during normal operation or a load state lower than that, and When the pressure is exceeded, the compressor is determined to be overloaded relative to its normal operating load.
制御部によって、圧縮機の負荷状態を圧縮機の吸入側と吐出側の圧力差から取得できる。 The control unit can acquire the load state of the compressor from the pressure difference between the suction side and the discharge side of the compressor.
また、本発明の一態様に係るチラー設備は、前述の冷凍機を備えている。 Moreover, the chiller installation which concerns on one aspect|mode of this invention is equipped with the above-mentioned refrigerator.
本発明に係る冷凍機およびそれを備えたチラー設備によれば、充填するオイルを増量させることなく圧縮機内のオイル量を確保するとともに、冷媒がオイルセパレータから圧縮機へ戻ってしまう現象を抑制できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the refrigerator and the chiller equipment provided with the same according to the present invention, it is possible to secure the amount of oil in the compressor without increasing the amount of oil to be charged, and to suppress the phenomenon that the refrigerant returns to the compressor from the oil separator. .
以下に、本発明の一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。なお、本実施形態の冷凍機は、例えば、チラー設備に採用される冷凍機である。 A refrigerator according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the refrigerator of this embodiment is a refrigerator employ|adopted as chiller equipment, for example.
〔第1実施形態〕
まず、本発明の第1実施形態に係る冷凍機について説明する。
[First embodiment]
First, a refrigerator according to a first embodiment of the present invention will be described.
図1には、本実施形態に係る冷凍機の冷媒回路が示されている。冷凍機の冷媒回路は、冷媒を圧縮する圧縮機10と、冷媒を凝縮する凝縮器12と、冷媒を膨張させる膨張弁14と、冷媒を蒸発させる蒸発器16と、圧縮機10から吐出された冷媒に含まれるオイルを分離するオイルセパレータ18とを備えている。この冷媒回路は、これらの機器が冷媒配管P1、冷媒配管P2、冷媒配管P3、冷媒配管P4、冷媒配管P5、油戻し配管P6によって接続される。また、冷凍機は、各機器と通信可能とされ各機器を制御できる制御部30を備えている。
FIG. 1 shows a refrigerant circuit of a refrigerator according to this embodiment. The refrigerant circuit of the refrigerator includes a
圧縮機10は、蒸発器16から導かれた冷媒を圧縮する装置である。圧縮機10には、摺動部の潤滑のために予めオイルが充填されている。圧縮機10の吐出口は、第1冷媒配管P1を介して凝縮器12の冷媒入口に接続されている。
The
凝縮器12は、圧縮機10で圧縮した冷媒を熱交換によって凝縮させる熱交換器である。凝縮器12の冷媒出口は、冷媒配管P3を介して膨張弁14の冷媒入口に接続されている。
The
膨張弁14は、凝縮器12で凝縮した冷媒を膨張させる装置である。膨張弁14の冷媒出口は、冷媒配管P4を介して蒸発器16の冷媒入口に接続されている。
The
蒸発器16は、膨張弁14で膨張した冷媒を熱交換によって蒸発させる熱交換器である。蒸発器16の冷媒出口は、冷媒配管P5を介して圧縮機10の吸入口に接続されている。
The
第1冷媒配管P1には、その途中に第2冷媒配管P2が接続されている。第1冷媒配管P1と第2冷媒配管P2との接続部は分岐部40とされる。分岐部40で第1冷媒配管P1から分岐された第2冷媒配管P2は、分岐部40よりも下流側の合流部42にて第1冷媒配管P1に再び接続される。なお、第1冷媒配管P1の配管径は、第2冷媒配管P2の配管径以上とされることが好ましい。
A second refrigerant pipe P2 is connected in the middle of the first refrigerant pipe P1. A connection portion between the first refrigerant pipe P<b>1 and the second refrigerant pipe P<b>2 is a
第2冷媒配管P2には、その途中にオイルセパレータ18が設けられている。第2冷媒配管P2は、オイルセパレータ18の上流側と下流側とで上流側第2冷媒配管P2A,下流側第2冷媒配管P2Bとに分けられる。これからの説明において、オイルセパレータ18の上流側と下流側とで第2冷媒配管P2の区別が必要な場合は、「上流側第2冷媒配管P2A」または「下流側第2冷媒配管P2B」という用語を使用する。一方、区別が必要ない場合は、単に「第2冷媒配管P2」という用語を使用する。
An
オイルセパレータ18は、圧縮機10から吐出された冷媒に含まれるオイルを冷媒から分離する装置である。オイルセパレータ18の出口は、油戻し配管P6を介して圧縮機10に接続されている。油戻し配管P6には、開閉弁20が設けられている。
The
制御部30は、上述した各機器と通信可能、かつ、制御を実行できる装置であり、例えば、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをCPUがRAM等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ROMやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM、DVD-ROM、半導体メモリ等である。
The
次に、冷媒回路における冷媒の流れについて説明する。
圧縮機10によって圧縮された冷媒は、第1冷媒配管P1へ導かれる。分岐部40に到達した冷媒は、その一部が上流側第2冷媒配管P2Aを流通してオイルセパレータ18へ導かれる。一方、残りの冷媒は、そのまま第1冷媒配管P1を流通して凝縮器12へ導かれる。
Next, the flow of refrigerant in the refrigerant circuit will be described.
Refrigerant compressed by the
このとき、前述のように第1冷媒配管P1の配管径を第2冷媒配管P2の配管径以上とすることで、凝縮器12へ導かれる冷媒の量を、上流側第2冷媒配管P2A(すわなちオイルセパレータ18)へ導かれる冷媒の量よりも多量とすることができる。つまり、冷媒の主流を第2冷媒配管P2側ではなく第1冷媒配管P1側にすることができる。
At this time, as described above, by setting the pipe diameter of the first refrigerant pipe P1 to be equal to or larger than the pipe diameter of the second refrigerant pipe P2, the amount of refrigerant guided to the
凝縮器12へ導かれた冷媒は、凝縮器12によって熱交換されて凝縮する。凝縮器12で凝縮した冷媒は、第3冷媒配管P3を流通して膨張弁14へ導かれる。
The refrigerant guided to the
膨張弁14へ導かれた冷媒は、膨張弁14によって膨張する。膨張弁14によって膨張した冷媒は、第4冷媒配管P4を流通して蒸発器16へ導かれる。
The refrigerant guided to the
蒸発器16へ導かれた冷媒は、蒸発器16によって熱交換されて蒸発する。ここで冷媒と熱交換した熱媒体(例えば水)がチラー水として供給される。蒸発器16で蒸発した冷媒は、第5冷媒配管P5を流通して再び圧縮機10へ導かれる。
The refrigerant guided to the
上流側第2冷媒配管P2Aを流通してオイルセパレータ18へ導かれた冷媒は、オイルセパレータ18によって、含まれているオイルが分離される。分離されたオイルはオイルセパレータ18の下部に溜まる。なお、一般に、圧縮機10の負荷状態が通常運転時の負荷状態(以下「通常負荷状態」と言う。)または通常負荷状態よりも低負荷状態では圧縮機10から吐出されるオイル(冷媒に含まれて吐出されるオイル)は少量とされる。一方、通常負荷状態よりも過負荷状態では圧縮機10から吐出されるオイルは多量とされる。換言すると、圧縮機10の負荷が高くなるにつれて圧縮機10から吐出されるオイルは増量する。
Oil contained in the refrigerant that flows through the second upstream refrigerant pipe P2A and is led to the
オイルが取り除かれた冷媒は、上流側第2冷媒配管P2Aを流通して合流部42で第1冷媒配管P1に合流する。合流した冷媒は、オイルセパレータ18を経由せずに第1冷媒配管P1を流通する冷媒とともに凝縮器12へ導かれる。
The refrigerant from which the oil has been removed flows through the second upstream refrigerant pipe P2A and joins the first refrigerant pipe P1 at the
一方、オイルセパレータ18の下部に溜められたオイルは、油戻し配管P6を介して圧縮機10へ戻すことができる。このオイルには、圧縮機10によって圧縮された冷媒が分離されずにわずかに含まれることがある。
On the other hand, the oil stored in the lower part of the
次に、油戻し配管P6に設けられた開閉弁20の制御について説明する。
Next, control of the on-off
開閉弁20は、圧縮機10の負荷状態に応じて制御部30によって制御(例えば、開閉)される。圧縮機10の負荷状態は、例えば、チラー設備にて設定された水温や外気温等に応じて変化する。
The on-off
次に、開閉弁20の制御について詳細に説明する。
圧縮機10の負荷状態が通常負荷状態または通常負荷状態よりも低負荷状態であるとき開閉弁20は閉状態とされる。つまり、油戻し配管P6は遮断された状態となり、オイルは圧縮機10へ戻されない。反対に、圧縮機10の負荷状態が通常負荷状態よりも過負荷状態であるとき開閉弁20は開状態とされる。つまり、油戻し配管P6は遮断されていない状態となり、オイルを圧縮機10へ戻すことができる。
Next, control of the on-off
The on-off
ここで、圧縮機10の負荷状態は以下のように判断される。
制御部30は、圧縮機10の回転数が取得可能とされ、例えば、圧縮機10の回転数は、圧縮機10を駆動する電動機の回転数を変化させるインバータ(図示せず)から取得される。このとき、圧縮機10の回転数が所定回転数以下のときに、制御部30は圧縮機10が通常負荷状態または低負荷状態であると判断する。また、圧縮機10の回転数が所定回転数を超えたときに、制御部30は圧縮機10が過負荷状態であると判断する。所定回転数とは、例えば、圧縮機10から吐出される冷媒に含まれるオイル量が全量(冷媒およびオイル)の5%程度となる回転数や、上限回転数の50%程度の回転数等である。ただし、これらの回転数は圧縮機10の仕様によって異なる。
Here, the load state of the
The
また、圧縮機10の負荷状態は以下のように判断されてもよい。
制御部30は、圧縮機10の吐出側の圧力と吸入口側の圧力が取得可能とされ、例えば、吐出側の圧力と吸入口側の圧力は、冷媒配管に設けられた圧力計(図示せず)から取得される。このとき、吐出口側と吸入口側との差圧が所定圧力以下のときに、制御部30は圧縮機10が通常負荷状態または低負荷状態であると判断する。また、差圧が所定圧力を超えたときに、制御部30は圧縮機10が過負荷状態であると判断する。所定圧力とは、例えば、圧縮機10の設計圧力比に基づく圧力や、R410冷媒(一例として)での加熱定格条件での差圧(2.0MPa~2.2MPa)に基づく圧力等である。ただし、これらの圧力は圧縮機10の仕様によって異なる。
Moreover, the load state of the
The
なお、圧縮機10の負荷状態の判断基準は前述の判断基準に限らず、熱交換器の水温や外気温に基づいて判断されてもよい。
Note that the criterion for determining the load state of the
本実施形態においては以下の効果を奏する。
オイルセパレータ18で分離されたオイルには、圧縮機10によって圧縮された冷媒がわずかに含まれることがある。つまり、そのままオイルを圧縮機10へ戻すと、油戻し配管P6を介してオイルセパレータ18から圧縮機10へ圧縮された冷媒が不可避的に戻されることになる。この不可避的に戻される冷媒は、凝縮器12で熱交換をしないため圧縮機10の仕事に対して損失となる。しかし、開閉弁20によって油戻し配管P6を遮断した場合、一部の冷媒がオイルセパレータ18から圧縮機10へ戻ってしまう現象が抑制されるので、圧縮機10の仕事に対する損失を抑制できる。
This embodiment has the following effects.
The oil separated by the
また、通常負荷状態または低負荷状態では圧縮機10から吐出されるオイル(冷媒に含まれて吐出されるオイル)が少量であるため、開閉弁20によって油戻し配管P6を遮断してオイルを圧縮機10へ戻さないこととしても圧縮機10への影響(例えばオイル不足)は無視できる。一方、過負荷状態のときには、圧縮機10から吐出されるオイルが多量である。このため、開閉弁20によって油戻し配管P6を遮断してしまうと圧縮機10ではオイル不足が発生する可能性がある。しかし、通常負荷状態よりも過負荷状態のときに油戻し配管P6に設けられた開閉弁20を開状態とすることで、オイルセパレータ18に溜められたオイルを圧縮機10へ戻すことができるので、圧縮機10内のオイル量を確保できる。このため、過負荷状態のときに発生する圧縮機10でのオイル不足を補うために、圧縮機10に充填するオイルを増量させる必要がなくなる。
In addition, since the amount of oil discharged from the compressor 10 (oil contained in the refrigerant and discharged) is small in a normal load state or a low load state, the oil return pipe P6 is blocked by the on-off
また、仮に冷媒の全量がオイルセパレータ18を経由する場合、短時間でオイルセパレータ18にオイルが溜まるので、そのオイルを減らすためにオイルをオイルセパレータ18から圧縮機10へ頻繁に戻す必要がある。これに対して、第1冷媒配管P1を介して大部分の冷媒を圧縮機10から凝縮器12へ導くこととし、オイルセパレータ18へ導かれる冷媒をそれに比べて少量とすることで、オイルセパレータ18にオイルが溜まるまでに要する時間を長くすることができる。つまり、オイルセパレータ18に溜められたオイルを減らすために、オイルをオイルセパレータ18から圧縮機10へ戻す頻度を低減できる。これによって、圧縮された冷媒がオイルセパレータ18から圧縮機10へ戻ってしまう現象の頻度を低減できるので、圧縮機10の仕事に対する損失を抑制できる。
Also, if all of the refrigerant passes through the
〔第2実施形態〕
次に、本発明の第2実施形態に係る冷凍機について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して、分岐部40付近の形態が異なり、その他の点については同様である。したがって、第1実施形態と異なる点についてのみ説明し、その他は同一の符号を用いてその説明を省略する。
[Second embodiment]
Next, a refrigerator according to a second embodiment of the present invention will be described. This embodiment is different from the first embodiment in the form of the vicinity of the branching
図2には、本発明の第2実施形態に係る冷凍機の冷媒回路が示されている。
第1実施形態と異なり、分岐部40での流れ方向を切り換え可能な切換手段として、三方弁22が設けられている。
FIG. 2 shows a refrigerant circuit of a refrigerator according to a second embodiment of the invention.
Unlike the first embodiment, a three-
三方弁22は、圧縮機10から導かれた冷媒を、第1冷媒配管P1および上流側第2冷媒配管P2Aのいずれか一方へ導くように流れ方向を切り換えることができる。換言すると、圧縮機10から導かれた冷媒を、オイルセパレータ18(第2冷媒配管P2)をバイパスさせるか経由させるか切り換えることができる。
The three-
なお、切換手段が設けられている場合、第1冷媒配管P1の配管径が、第2冷媒配管P2の配管径以上である必要はない。 In addition, when the switching means is provided, the pipe diameter of the 1st refrigerant|coolant piping P1 does not need to be more than the pipe diameter of the 2nd refrigerant|coolant piping P2.
三方弁22は以下のように制御される。
制御部30は、開閉弁20の開閉状態が取得可能とされる。開閉弁20が閉状態のとき(すなわち圧縮機10が通常負荷状態または低負荷状態のとき)、制御部30は冷媒をオイルセパレータ18へ導かないように三方弁22を制御する。反対に、開閉弁20が開状態のとき(すなわち圧縮機10が過負荷状態のとき)、制御部30は冷媒をオイルセパレータ18へ導くように三方弁22を制御する。
The three-
The
なお、分岐部40での流れ方向を切り換え可能な切換手段としては、前述の三方弁22に限定されるものではなく、例えば図3に示すような2つの開閉弁24,26とされてもよい。この場合、一方の開閉弁24は分岐部40と合流部42との間の第1冷媒配管P1に設けられ、多方の開閉弁26は上流側第2冷媒配管P2Aに設けられる。
The switching means capable of switching the flow direction at the branching
本実施形態においては以下の効果を奏する。
開閉弁20が閉状態のとき(すなわち、圧縮機10は通常負荷状態以下であって、オイルセパレータ18から圧縮機10へオイルを戻さないとき)は、冷媒の全量がオイルセパレータ18をバイパスする。このため、オイルセパレータ18にオイルが溜まらないので、オイルを定期的にオイルセパレータ18から圧縮機10へ戻す必要がなくなり、冷媒がオイルセパレータ18から圧縮機10へ戻ってしまう現象の頻度をより低減できる。
This embodiment has the following effects.
When the on-off
一方、開閉弁20が開状態のとき(すなわち、圧縮機10が過負荷状態であって、オイルセパレータ18から圧縮機10へオイルを戻すとき)は、冷媒の全量がオイルセパレータ18に導かれる。これによって、短時間でオイルセパレータ18にオイルを溜めることができる。このため、圧縮機10内に必要なオイル量を短時間で確保できる。また、圧縮機10から吐出されるオイルが多量である過負荷状態であっても、冷媒に含まれるオイルをオイルセパレータ18によって分離できるので、下流に設置された凝縮器12での熱交換の効率低下を抑制できる。
On the other hand, when the on-off
なお、第1実施形態および第2実施形態において、図3に示すように、開閉弁20の上流側と下流側とを接続するバイパス配管P7を設けてもよい。バイパス配管P7はオイルのみが流れる程度の配管径とされ、例えばキャピラリチューブなどが採用される。この場合、オイルのみをオイルセパレータ18から圧縮機10へ戻すことができる。このため、オイルを定期的にオイルセパレータ18から圧縮機10へ戻す頻度を低減できる。
In addition, in the first embodiment and the second embodiment, as shown in FIG. 3, a bypass pipe P7 connecting the upstream side and the downstream side of the on-off
10 圧縮機
12 凝縮器
14 膨張弁
16 蒸発器
18 オイルセパレータ
20 開閉弁
22 三方弁(切換手段)
24,26 開閉弁(切換手段)
30 制御部
40 分岐部
42 合流部
P1 第1冷媒配管
P2A(P2) 上流側第2冷媒配管(第2冷媒配管)
P2B(P2) 下流側第2冷媒配管(第2冷媒配管)
P3,P4,P5 冷媒配管
P6 油戻し配管
P7 バイパス配管
10
24, 26 Open/close valve (switching means)
30
P2B (P2) Downstream side second refrigerant pipe (second refrigerant pipe)
P3, P4, P5 Refrigerant pipe P6 Oil return pipe P7 Bypass pipe
Claims (7)
該圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、
前記圧縮機と前記凝縮器とを接続する第1冷媒配管と、
該第1冷媒配管から分岐部にて分岐して前記分岐部の下流で再び前記第1冷媒配管に合流する第2冷媒配管と、
該第2冷媒配管に設けられるとともに冷媒中のオイルを分離するオイルセパレータと、
該オイルセパレータによって分離されたオイルを前記圧縮機へ戻す油戻し配管と、
前記油戻し配管に設けられた開閉弁と、
前記圧縮機の負荷状態に応じて前記開閉弁の開閉を切り換える制御部と、
を備え、
前記第1冷媒配管及び前記第2冷媒配管には、前記分岐部における冷媒の流れ方向を切り替えるための弁が設けられていない冷凍機。 a compressor that compresses a refrigerant;
a condenser for condensing the refrigerant compressed by the compressor;
a first refrigerant pipe connecting the compressor and the condenser;
a second refrigerant pipe branching from the first refrigerant pipe at a branching portion and joining the first refrigerant pipe again downstream of the branching portion;
an oil separator provided in the second refrigerant pipe and separating oil in the refrigerant;
an oil return pipe returning the oil separated by the oil separator to the compressor;
an on-off valve provided in the oil return pipe;
a control unit that switches between opening and closing of the on-off valve according to the load state of the compressor;
with
A refrigerator in which the first refrigerant pipe and the second refrigerant pipe are not provided with a valve for switching the flow direction of the refrigerant at the branch portion.
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