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公開番号2025132534
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-10
出願番号2024030171
出願日2024-02-29
発明の名称冷凍装置
出願人日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社
代理人弁理士法人MIP
主分類F25B 39/04 20060101AFI20250903BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】冷凍装置を提供すること。
【解決手段】冷凍装置(100)は、圧縮機(1)と、圧縮機(1)からの冷媒および油を分離する油分離器(2)と、油分離器(2)で分離された冷媒を凝縮する凝縮器(3a)と、油分離器(2)で分離された油を冷却する油冷却器(7)と、凝縮器(3a)および油冷却器(7)に送風するための送風機9aとを含む。凝縮器(3a)および油冷却器(7)は、1つの空気熱交換器(20a)に一体化され、油冷却器(7)は、空気熱交換器(20a)において凝縮器(3a)の上段に設けられる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
冷凍装置であって、
圧縮機と、
前記圧縮機からの冷媒および油を分離する油分離器と、
前記油分離器で分離された冷媒を凝縮する凝縮器と、
前記油分離器で分離された油を冷却する油冷却器と、
前記凝縮器および前記油冷却器に送風するための送風機と
を含み、前記凝縮器および前記油冷却器は、１つの空気熱交換器に一体化され、前記油冷却器は、前記空気熱交換器において前記凝縮器の上段に設けられる、冷凍装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記油冷却器は、運転時に使用される第１の油出入口と、前記第１の油出入口より下に位置する第２の油出入口とを備え、前記第２の油出入口は、油交換のための油排出時に油を排出する排出口に繋がる、請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記冷凍装置は、
前記凝縮器の後段で外気との熱交換により冷媒を過冷却する過冷却器
をさらに備え、
前記過冷却器は、前記油冷却器が備えられる前記１つの空気熱交換器とは別の空気熱交換器に設けられる、請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記冷凍装置は、
前記凝縮器の後段で外気との熱交換により冷媒を過冷却する過冷却器
をさらに備え、
前記過冷却器は、前記１つの空気熱交換器において、前記油冷却器とは前記凝縮器を挟んで離れて設けられる、請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項５】
前記第１の油出入口は、前記空気熱交換器において前記油冷却器を構成する配管より高い位置にあり、運転時には入口となり、
前記第２の油出入口は、前記空気熱交換器において前記油冷却器を構成する配管より低い位置にあり、運転時には出口となり、油封入時の封入口に繋がる、請求項２に記載の冷凍装置。
【請求項６】
前記第１の油出入口は、前記空気熱交換器において前記油冷却器を構成する配管より高い位置にあり、運転時には出口となり、
前記第２の油出入口は、前記空気熱交換器において前記油冷却器を構成する配管より低い位置にあり、運転時には入口となり、油封入時の封入口に繋がる、
前記油分離器は、前記空気熱交換器の前記油冷却器に重なる高さの位置またはそれより高い位置に設けられる、請求項２に記載の冷凍装置。
【請求項７】
前記油冷却器は、さらに、前記第２の油出入口より上に位置する第３の油出入口を備え、
前記第１の油出入口は、前記空気熱交換器において前記油冷却器を構成する配管より高い位置にあり、運転時には入口となり、
前記第３の油出入口は、前記空気熱交換器において前記油冷却器を構成する配管より高い位置にあり、運転時には出口となり、
前記第２の油出入口は、前記空気熱交換器において前記油冷却器を構成する配管より低い位置にあり、
前記第２の油出入口および前記第３の油出入口のいずれかが油封入時の封入口に繋がる、請求項２に記載の冷凍装置。
【請求項８】
前記油分離器から前記油冷却器を経由せず前記圧縮機へ油を戻すバイパス回路を備え、前記バイパス回路への油の流量を変化させる弁手段を備える、請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項９】
前記弁手段は、それぞれ開閉することにより前記流量を変える１または複数の電磁弁、または、開度を変更することにより前記流量を変える電磁弁である、請求項８に記載の冷凍装置。
【請求項１０】
前記油冷却器および前記凝縮器は、前記送風機により送風される空気の流れに対して並列に設けられる、請求項１に記載の冷凍装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、凝縮器および油冷却器を備える冷凍装置に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
冷凍装置で使用する冷媒を地球温暖化係数が低いものへ変更することが求められている。かかる冷媒の変更に伴い、冷媒物性の影響により冷凍装置の性能低下が予測される。既存の冷凍装置のリプレースを検討すると、新規の冷凍装置は、既存の冷凍装置と可能な限り近い性能を有していることが望ましい。そのため、追加の構成（例えばインバータによる増速）を抑えながら、性能を引き上げることが求められている。
【０００３】
冷凍装置における冷凍機油の冷却は、従来、冷凍サイクル内の冷媒を使用して行っていた。一方、冷凍サイクル内の冷媒を使用して冷凍機油を冷却すると、その分だけ冷凍機の冷凍能力の損失となってしまう。
【０００４】
油冷却に関連して、国際公開２０１６／１７０６８０号公報（特許文献１）および特開２０１１－８９７３６号公報（特許文献２）が知られている。
【０００５】
特許文献１は、圧縮機の吐出側でかつ凝縮器の入口側に設けられる油分離器と、油分離器から流出する冷媒を蒸発器に導くホットガスバイパス配管と、ホットガスバイパス配管上に設けられるホットガス調整弁と、油分離器に貯留された潤滑油を圧縮機に戻す油戻し配管と、油戻し配管上に設けられ、油戻し配管内を流れる冷凍機油を冷却する油冷却器と、油戻し配管のうち油冷却器よりも油流れの上流側において油戻し配管から分岐し、油戻し配管のうち油冷却器よりも油流れの下流側において油戻し配管と合流するように設けられる給油バイパス回路と、給油バイパス回路上に設けられる給油バイパス電動弁とを備える、冷凍空調装置を開示する。特許文献１において油冷却器の具体的な配置は明示されていないが、特許文献１の油冷却器は、独立して凝縮器に併設されているように描かれている。
【０００６】
特許文献２は、圧縮機から吐出された冷媒ガス中に含まれる冷凍機油を圧縮機吐出側に設けられた油分離器により分離し、圧縮機の吸入側に戻す構造を有する空気調和機において、油分離器で分離された冷凍機油を、室外熱交換器の一部に導入して、外気により冷却し、圧縮機吸入側に戻し、冷凍機油の冷却に用いる熱交換器を、冷媒熱交換器の吸込側下部に配置する構成を開示する。また、特許文献２は、冷媒凝縮器が上部、冷凍機油の冷却に用いる熱交換器（オイルクーラ部）が下部に分かれて配置されているため、暖房時には、冷媒蒸発器として作用する熱交換器の下部温度が高くできるため、除霜時の水が熱交換器下部の水受け部分で氷結することを防止でき、ドレン水がスムーズに排水されて、空気調和機の信頼性を向上することができる点を開示する。
【０００７】
上記特許文献１および特許文献２の従来技術は、油冷却回路に空気熱交換器を用いており、また、油冷却器を介さないバイパス回路を設けることで油温を調整する構成を有している。しかしながら、特許文献１の従来技術では、空気熱交換器の凝縮器と油冷却器とがそれぞれ専用で隣接し１つのファンで冷却されている。このように、特許文献１の従来技術では、油冷却用および凝縮器用の熱交換器をそれぞれ独立して配置するため、冷媒冷却をしていた冷凍機と比べて、独立した油冷却器用空気熱交換器の追加が必要となる。このため、冷凍機が大型化する傾向にある。特許文献２の従来技術では、油冷却部を下段側に配置している。これは、空気調和機において、暖房時において除霜時に水が熱交換器下部の水受け部分で氷結することを防止するための構成である。そのため、特許文献２の冷凍機においては、空気熱交換器の下側にメンテナンス時に油を抜くための空間を確保する必要があり、冷凍機が大型化する傾向にある。また、特許文献１および特許文献２の従来技術においては、いずれも、空気熱交換器内に油を満たす手段が講じられておらず、空気熱交換器内に油が満たされず、空気熱交換器の伝熱面積を最大限活用できない虞があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
国際公開２０１６／１７０６８０号公報
特開２０１１－８９７３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本開示は、従来技術における上記点に鑑みてなされたものであり、油交換時の油排出を好適に実施することを可能とするとともに、小型化され、コストが低減された冷凍装置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】
【００１０】
本開示では、上記課題を解決するために、下記特徴を有する冷凍装置を提供する。本冷凍装置は、圧縮機と、圧縮機からの冷媒および油を分離する油分離器と、油分離器で分離された冷媒を凝縮する凝縮器と、油分離器で分離された油を冷却する油冷却器と、凝縮器および油冷却器に送風するための送風機とを含む。凝縮器および油冷却器は、１つの空気熱交換器に一体化され、油冷却器は、空気熱交換器において凝縮器の上段に設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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