渦輪制冷的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的渦輪制冷機，通過使作為排出器的驅動用氣體而被供給到排出器之后向制冷循環(huán)的低壓側分流的制冷劑氣體的氣體量降低，來防止壓縮動力被過度消耗，并且不受冷卻水溫度條件等環(huán)境條件的影響而能夠確保排出器充分的油回收功能，繼續(xù)進行制冷機穩(wěn)定的運轉。該渦輪制冷機具備：將制冷劑氣體作為驅動用氣體來吸引滯留于蒸發(fā)器的含有油的制冷劑并將其回收至渦輪壓縮機（1）的油缸的排出器（20）、和從節(jié)能器（4）向排出器（20）供給制冷劑的制冷劑供給配管（5BP），用從節(jié)能器（4）向渦輪壓縮機（1）的多級壓縮級的中間部分供給的制冷劑氣體作為排出器（20）的驅動用氣體。
【專利說明】渦輪制冷機

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及渦輪制冷機，特別是涉及利用將制冷劑氣體作為驅動用氣體的排出器將滯留于蒸發(fā)器的含有油的制冷劑回收至油缸的方式的渦輪制冷機。

【背景技術】
[0002]以往，制冷空調(diào)裝置等所利用的渦輪制冷機由封入有制冷劑的密閉系統(tǒng)構成，且構成為:將從冷水(被冷卻流體)奪取熱量以使制冷劑蒸發(fā)來發(fā)揮制冷效果的蒸發(fā)器、對由上述蒸發(fā)器蒸發(fā)的制冷劑氣體進行壓縮以使其成為高壓制冷劑氣體的壓縮機、用冷卻水(冷卻流體)對高壓制冷劑氣體進行冷卻以使其冷凝的冷凝器、以及對上述冷凝后的制冷劑進行減壓以使其膨脹的膨脹閥(膨脹機構)通過制冷劑配管連結。而且，在作為壓縮機而使用借助多級葉輪對制冷劑氣體進行多級壓縮的多級壓縮機的情況下，進行將由設置在冷凝器與蒸發(fā)器之間的制冷劑配管中的中間冷卻器亦即節(jié)能器產(chǎn)生的制冷劑氣體導入到壓縮機的中間級(多級葉輪的中間部分)的動作。
[0003]渦輪制冷機具有作為高速旋轉體的壓縮機，在壓縮機中設置有:支承旋轉體的軸承、和用于使旋轉體增速來獲得規(guī)定的轉速的增速機。向軸承和增速機供給氟利昂系制冷劑和相溶性的油，來維持潤滑和冷卻功能。為了防止油向制冷劑系統(tǒng)泄漏，保持油的油缸部在渦輪制冷機的低壓部分通過均壓管(油缸均壓管)進行均壓。
[0004]然而，無法完全避免一部分油經(jīng)由旋轉體的軸封部分或上述均壓管(油缸均壓管)而泄漏到制冷劑系統(tǒng)。如果油繼續(xù)向制冷劑系統(tǒng)泄漏，則油缸所保有的油會減少，無法向軸承和增速機供油，從而渦輪制冷機無法繼續(xù)運轉。因此在渦輪制冷機中，從制冷劑系統(tǒng)回收油的功能起到非常重要的作用。
[0005]現(xiàn)有的回收油的方法是利用將壓縮機的排出氣體作為驅動用氣體的排出器，將含油的制冷劑從油最終滯留的蒸發(fā)器或壓縮機吸入葉片二次側回收到油缸。
[0006]專利文獻1:日本實開昭55-20049號公報
[0007]在上述現(xiàn)有的油回收方法中，將壓縮機的排出氣體的一部分分出來作為油回收用排出器的驅動用氣體使用。然而，在壓力差大的制冷劑，例如在R134a中，由于該壓力差而使過量的制冷劑氣體向制冷循環(huán)的低壓側分流，從而壓縮動力被過度消耗，因此存在導致制冷機的效率降低的問題。
[0008]另外，排出器的驅動壓力由制冷機的首要條件即冷卻水溫度條件決定，因此存在排出器無法在性能峰值點運轉的情況，從而無法有效地利用排出器的油回收功能。因此存在無法將油充分抵回收至油缸，導致油缸所保有的油減少而不能向軸承和增速機供油，從而渦輪制冷機無法繼續(xù)運轉的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明是鑒于上述情況所做出的，目的在于提供一種渦輪制冷機，通過減少作為排出器的驅動用氣體的被供給到排出器后向制冷循環(huán)的低壓側分流的制冷劑氣體的氣體量，來防止壓縮動力被過度消耗，并且不受冷卻水溫度條件等環(huán)境條件的影響而能夠確保排出器充分的油回收功能，使制冷機繼續(xù)穩(wěn)定的運轉。
[0010]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個實施方式的渦輪制冷機，具備:從冷水奪取熱量而使制冷劑蒸發(fā)來發(fā)揮制冷效果的蒸發(fā)器、利用多級葉輪來壓縮制冷劑的渦輪壓縮機、用冷卻水對壓縮后的制冷劑氣體進行冷卻并使其冷凝的冷凝器、以及使冷凝后的制冷劑液的一部分蒸發(fā)并將蒸發(fā)后的制冷劑氣體向所述渦輪壓縮機的多級壓縮級的中間部分供給的中間冷卻器亦即節(jié)能器，所述渦輪制冷機的特征在于，具備:排出器，其將制冷劑氣體作為驅動用氣體來吸引滯留于蒸發(fā)器的含有油的制冷劑并將其回收至渦輪壓縮機的油缸；和制冷劑供給配管，其將制冷劑氣體從所述節(jié)能器向所述排出器供給，用從所述節(jié)能器向所述渦輪壓縮機的多級壓縮級的中間部分供給的制冷劑氣體作為所述排出器的驅動用氣體。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，設置有制冷劑供給配管，該制冷劑供給配管從連接節(jié)能器與渦輪壓縮機的多級壓縮級的中間部分的節(jié)能器中間吸入管分支，將制冷劑氣體從節(jié)能器引導至排出器，由于將節(jié)能器中間吸入管的制冷劑氣體的一部分作為排出器的驅動用氣體利用，因此能夠降低壓縮機的第二級葉輪的動力，能夠提高制冷機的效率。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的特征在于，在連接所述蒸發(fā)器與所述排出器的配管處連接所述渦輪壓縮機的吸入葉片二次側。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，能夠將滯留于渦輪壓縮機的吸入葉片二次側的含有油的制冷劑回收至油缸。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的特征在于，設置有將制冷劑氣體從所述渦輪壓縮機向所述排出器供給的制冷劑供給配管，能夠用從所述渦輪壓縮機排出的制冷劑氣體作為所述排出器的驅動用氣體，設置有控制裝置，該控制裝置進行從所述節(jié)能器向所述排出器供給制冷劑氣體和從所述渦輪壓縮機向所述排出器供給制冷劑氣體的切換。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，能夠實施將排出器的驅動壓力源切換為高壓部(壓縮機排出壓)和中間壓力(節(jié)能器壓)的控制，因此能夠不受環(huán)境條件(冷卻水溫度條件)的影響而確保充分的油回收功能，從而能夠實現(xiàn)制冷機的穩(wěn)定運轉。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的特征在于，通過對分別設置于兩個所述制冷劑供給配管的電磁閥進行開閉來進行所述切換。
[0017]根據(jù)本發(fā)明，通過兩個電磁閥的開閉來進行從節(jié)能器向排出器供給制冷劑氣體和從渦輪壓縮機向排出器供給制冷劑氣體的切換，因此具有利用廉價的電磁閥就有望以低成本實現(xiàn)制冷機的穩(wěn)定運轉和提聞效率的優(yōu)點。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的特征在于，所述控制裝置基于所述冷凝器的壓力和所述蒸發(fā)器的壓力來進行所述切換。
[0019]本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的特征在于，所述控制裝置基于根據(jù)所述冷凝器的壓力(Pc)和所述蒸發(fā)器的壓力(Pe)計算出的值來進行所述切換。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的特征在于，根據(jù)所述冷凝器的壓力(Pc)和所述蒸發(fā)器的壓力(Pe)計算出的值是壓力比(Pc/Pe)，在該壓力比為規(guī)定值以上的情況下進行從所述節(jié)能器向所述排出器供給制冷劑氣體，在該壓力比小于規(guī)定值的情況下，進行從所述渦輪壓縮機向所述排出器供給制冷劑氣體。
[0021]本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的特征在于，所述壓力比(Pc/Pe)的規(guī)定值根據(jù)制冷劑的種類而變化。
[0022]本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的特征在于，在制冷劑為R134a的情況下，所述壓力比(Pc/Pe)的規(guī)定值大約為1.7。
[0023]本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的特征在于，設置有對所述渦輪壓縮機的多級壓縮級的中間部分的葉輪的吸入風量進行控制的葉片。
[0024]根據(jù)本發(fā)明，能夠不受環(huán)境條件(冷卻水溫度條件)的影響而確保充分的油回收功能從而能夠實現(xiàn)制冷機的穩(wěn)定運轉，并且使作為排出器的驅動用氣體而被供給到排出器之后向制冷循環(huán)的低壓側分流而對制冷能力沒有貢獻的制冷劑氣體的氣體量降低，從而壓縮動力也能夠減少，能夠有助于提聞制冷機的效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是表示本發(fā)明的渦輪制冷機的第一實施方式的示意圖。
[0026]圖2是表示排出器的詳細構造的示意剖視圖。
[0027]圖3是表示用供給至排出器的作為驅動用氣體的制冷劑氣體的壓力Pd與被吸引至排出器的制冷劑的壓力Pe的壓力比亦即排出器驅動壓力比Pd/Pe、和排出器吸引部的吸引壓力所表示的排出器性能的曲線圖。
[0028]圖4是表示本發(fā)明的渦輪壓縮機的第二實施方式的示意圖。
[0029]圖5是表示兩個電磁閥的切換控制方法的曲線圖。
[0030]附圖標記說明:1…渦輪壓縮機；2…冷凝器；3…蒸發(fā)器；4…節(jié)能器；5…制冷劑配管；5BP…制冷劑供給配管；6…配管；8…制冷劑配管；8BP…制冷劑供給配管；10…控制裝置；11…第一級葉輪；12…第二級葉輪；13…壓縮機馬達；14A…第一級吸入葉片；14B…第二級吸入葉片；15…齒輪箱；16…油缸；17…均壓管；20…排出器；20d…噴霧器；20n…噴嘴；20s…排出器吸引部；SL...壓力傳感器；S2…壓力傳感器；SV1…電磁閥；SV2…電磁閥。

【具體實施方式】
[0031]以下，參照圖1~圖5對本發(fā)明的渦輪制冷機的實施方式進行說明。在圖1~圖5中，對相同或相當?shù)臉嫵梢貥俗⑾嗤母綀D標記并省略重復的說明。
[0032]圖1是表示本發(fā)明的渦輪制冷機的第一實施方式的示意圖。如圖1所示，渦輪制冷機構成為具備:壓縮制冷劑的渦輪壓縮機1、用冷卻水(冷卻流體)對壓縮后的制冷劑氣體進行冷卻并使其冷凝的冷凝器2、從冷水(被冷卻流體)奪取熱量而使制冷劑蒸發(fā)來發(fā)揮制冷效果的蒸發(fā)器3、以及配置在冷凝器2與蒸發(fā)器3之間的中間冷卻器亦即節(jié)能器4，渦輪制冷機通過供制冷劑循環(huán)的制冷劑配管5來連結上述各設備。
[0033]在圖1所示的實施方式中，渦輪壓縮機I由多級渦輪壓縮機構成，多級渦輪壓縮機由二級渦輪壓縮機形成，構成為包括:第一級葉輪11 ;第二級葉輪12 ;以及使第一級葉輪
11、第二級葉輪12旋轉的壓縮機馬達13。在第一級葉輪11的吸入側設置有調(diào)整制冷劑氣體向第一級葉輪11的吸入流量的第一級吸入葉片14A，在第二級葉輪12的吸入側設置有調(diào)整制冷劑氣體向第二級葉輪12的吸入風量的第二級吸入葉片14B。渦輪壓縮機I具備收納軸承、增速機的齒輪箱15，在齒輪箱15的下部設置有用于向軸承和增速機供油的油缸
16。齒輪箱15借助油缸均壓管17而在渦輪壓縮機I的低壓部分進行均壓。渦輪壓縮機I通過制冷劑配管8而與節(jié)能器4連接，在節(jié)能器4中分離出的制冷劑氣體被導入渦輪壓縮機I的多級壓縮級(在該例中為二級)的中間部分(在該例中為第一級葉輪11與第二級葉輪12之間的部分)。
[0034]在如圖1所示構成的渦輪制冷機的制冷循環(huán)中，制冷劑在渦輪壓縮機1、冷凝器2、蒸發(fā)器3、節(jié)能器4中循環(huán)，利用在蒸發(fā)器3得到的冷熱源來制造冷水并與負荷對應，使在制冷循環(huán)內(nèi)獲取的來自蒸發(fā)器3的熱量以及從馬達13供給的相當于渦輪壓縮機I的功的熱量向被供給至冷凝器2的冷卻水釋放。另一方面，在節(jié)能器4分離出的制冷劑氣體被導入渦輪壓縮機I的多級壓縮級的中間部分，與來自第一級壓縮機的制冷劑氣體合流而被第二級壓縮機壓縮。根據(jù)二級壓縮單級節(jié)能器循環(huán)，由于附加由節(jié)能器4產(chǎn)生的制冷效果部分，因此相應地增加該部分的制冷效果，從而與不設置節(jié)能器4的情況相比，能夠實現(xiàn)制冷效果的高效率化。
[0035]如圖1所示，設置有從將節(jié)能器4與渦輪壓縮機I的多級壓縮級的中間部分連接的制冷劑配管8分支，將制冷劑從節(jié)能器4向排出器20引導的制冷劑供給配管8BP。排出器20的排出側與齒輪箱15連接。另一方面，蒸發(fā)器3以及渦輪壓縮機I的吸入葉片二次側經(jīng)由配管6而與排出器20連接。
[0036]圖2是表示排出器20的詳細構造的示意剖視圖。如圖2所示，排出器20具有近似T字狀的形狀，從節(jié)能器4延伸的配管和延伸至油缸的配管以位于一條直線上的方式與排出器20連接，蒸發(fā)器3以及從渦輪壓縮機I的吸入葉片二次側延伸的配管相對于上述兩個配管大致垂直地連接。在排出器20內(nèi)且在噴嘴20η與噴霧器20d之間形成有排出器吸引部20s。
[0037]圖3是表示用供給至排出器20的作為驅動用氣體的制冷劑氣體的壓力Pd與被吸引至排出器20的制冷劑的壓力Pe的壓力比亦即排出器驅動壓力比Pd/Pe、和排出器吸引部的吸引壓力所表示的排出器性能的曲線圖。圖3表示的排出器吸引部的吸引壓力的最低點是排出器的性能峰值點，該性能峰值點在實驗中是排出器驅動壓力比Pd/Pe=l.7左右。對于具體例而言，在制冷劑為R134a的情況下，在冷水出口溫度為70°C、冷卻水出口溫度為37°C的通常的空調(diào)溫度條件下，蒸發(fā)壓力為360kPa.A，冷凝壓力即排出壓力為960kPa.A左右，排出器驅動壓力比Pd/Pe大致為2.7則過量。在該情況下，由于實際的運轉點從排出器的性能峰值點偏離，因此出現(xiàn)上述那樣的油回收功能不良的課題。
[0038]在本發(fā)明中，從節(jié)能器4的中間吸入管亦即制冷劑配管8取出制冷劑氣體，作為排出器20的驅動用氣體來利用。此時，節(jié)能器壓力成為上述壓力的中間壓力、即360kPa.A與960kPa.A的中間壓力，大致為600kPa.Α，因此能夠降低排出器20的排出器驅動壓Pd，排出器驅動壓力比Pd/Pe為1.7左右，因此能夠確保充分的油回收功能。
[0039]在本發(fā)明中，將節(jié)能器中間吸入管的制冷劑氣體的一部分作為排出器20的驅動用氣體來利用，因此能夠降低壓縮機的第二級葉輪的動力，也能夠提高制冷機的效率。此夕卜，本發(fā)明的制冷機的特征還在于，為了使節(jié)能器壓力成為冷凝壓力與蒸發(fā)壓力的大致中間的壓力而設有作為二段壓縮機的第二級葉輪的風量控制機構的第二級吸入葉片14B。
[0040]圖4是表示本發(fā)明的渦輪壓縮機的第二實施方式的示意圖。如圖4所示，在本實施方式中，設置有從將渦輪壓縮機I與冷凝器2連接的制冷劑配管5分支，將制冷劑從渦輪壓縮機I向排出器20引導的制冷劑供給配管5BP。在制冷劑供給配管5BP的靠排出器20的上游側設置有電磁閥SV1。另外，設置有從將節(jié)能器4與渦輪壓縮機I的多級壓縮級的中間部分連接的制冷劑配管8分支，將制冷劑從節(jié)能器4向排出器20引導的制冷劑供給配管8BP。在制冷劑供給配管8BP的靠排出器20的上游側設置有電磁閥SV2。排出器20的排出側與齒輪箱15連接。另一方面，蒸發(fā)器8以及渦輪壓縮機I的吸入葉片二次側經(jīng)由配管6而與排出器20連接。電磁閥SV1、SV2分別與控制裝置10連接。
[0041]如圖4所示，在冷凝器2以及蒸發(fā)器3分別設置有壓力傳感器S1、S2。S卩，利用壓力傳感器SI測量冷凝器2內(nèi)的壓力Pc，利用壓力傳感器S2測量蒸發(fā)器3的壓力Pe。壓力傳感器SI以及壓力傳感器S2分別與控制裝置10連接。控制裝置10根據(jù)測量出的冷凝器2的壓力Pc和蒸發(fā)器3的壓力Pe來計算壓力比Pc/Pe，并能夠基于壓力比Pc/Pe進行電磁閥SV1、SV2的開閉控制。圖4表示的渦輪壓縮機的其他結構與圖1所示的渦輪壓縮機相同。
[0042]實際的渦輪制冷機的運轉條件由環(huán)境條件(冷卻水溫度)決定。本發(fā)明為了在任何環(huán)境條件下都能確保充分的油回收功能，而構成為實施將排出器20的驅動壓力源切換為高壓部(壓縮機排出壓)和中間壓力(節(jié)能器壓)的控制。以下，說明實際的排出器驅動氣體的切換控制。
[0043]圖5是表示兩個電磁閥SV1、SV2的切換控制方法的曲線圖。圖5中，橫軸表示冷凝器2的壓力Pc與蒸發(fā)器3的壓力Pe的壓力比Pc/Pe，縱軸表示兩個電磁閥SV1、SV2的開閉狀態(tài)。
[0044]制冷機根據(jù)冷水、冷卻水溫度條件，決定壓縮機排出壓等于冷凝壓力Pc和蒸發(fā)壓力Pe。在壓力比Pc/Pe為規(guī)定的設定值以上的情況下，即使是節(jié)能器壓力也能夠作為充分的驅動壓而使油回收用排出器20發(fā)揮功能。
[0045]I)在壓力比Pc/Pe為規(guī)定的設定值以上，即為1.7以上的情況下，通過關閉電磁閥SV1、打開電離閥SV2，由此將節(jié)能器壓用于排出器驅動壓。
[0046]2)在壓力比Pc/Pe小于設定值，即小于1.7的情況下(低冷卻水溫度等冬季、過渡期)，通過打開電磁閥SV1、關閉電磁閥SV2，由此將壓縮機排出壓用于排出器驅動壓。
[0047]根據(jù)本發(fā)明，能夠不受環(huán)境條件(冷卻水溫度條件)影響而確保充分的油回收功能從而能夠實現(xiàn)制冷機的穩(wěn)定運轉，并且使作為排出器的驅動用氣體而被供給到排出器之后向制冷循環(huán)的低壓側分流而對制冷能力沒有貢獻的制冷劑氣體的氣體量降低，從而壓縮動力也能夠減少，能夠有助于提高制冷機的效率。另外，還具有利用廉價的電磁閥就有望以低成本實現(xiàn)制冷機的穩(wěn)定運轉和提高效率的優(yōu)點。
[0048]至此對本發(fā)明的實施方式進行了說明，但本發(fā)明不限定于上述實施方式，在其技術思想的范圍內(nèi)，當然也可以以各種不同的方式來實施。
【權利要求】
1.一種渦輪制冷機，具備:從冷水奪取熱量而使制冷劑蒸發(fā)來發(fā)揮制冷效果的蒸發(fā)器、利用多級葉輪來壓縮制冷劑的渦輪壓縮機、用冷卻水對壓縮后的制冷劑氣體進行冷卻并使其冷凝的冷凝器、以及使冷凝后的制冷劑液的一部分蒸發(fā)并將蒸發(fā)后的制冷劑氣體向所述渦輪壓縮機的多級壓縮級的中間部分供給的中間冷卻器亦即節(jié)能器，所述渦輪制冷機的特征在于，具備: 排出器，其將制冷劑氣體作為驅動用氣體來吸引滯留于蒸發(fā)器的含有油的制冷劑并將其回收至渦輪壓縮機的油缸；和 制冷劑供給配管，其將制冷劑氣體從所述節(jié)能器向所述排出器供給， 用從所述節(jié)能器向所述渦輪壓縮機的多級壓縮級的中間部分供給的制冷劑氣體作為所述排出器的驅動用氣體。
2.根據(jù)權利要求1所述的渦輪制冷機，其特征在于， 在連接所述蒸發(fā)器與所述排出器的配管處連接所述渦輪壓縮機的吸入葉片二次側。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的渦輪制冷機，其特征在于， 設置有將制冷劑氣體從所述渦輪壓縮機向所述排出器供給的制冷劑供給配管， 能夠用從所述渦輪壓縮機排出的制冷劑氣體作為所述排出器的驅動用氣體， 設置有控制裝置，該控制裝置進行從所述節(jié)能器向所述排出器供給制冷劑氣體和從所述渦輪壓縮機向所述排出器供給制冷劑氣體的切換。
4.根據(jù)權利要求3所述的渦輪制冷機，其特征在于， 通過對分別設置于兩個所述制冷劑供給配管的電磁閥進行開閉來進行所述切換。
5.根據(jù)權利要求3所述的渦輪制冷機，其特征在于， 所述控制裝置基于所述冷凝器的壓力和所述蒸發(fā)器的壓力來進行所述切換。
6.根據(jù)權利要求5所述的渦輪制冷機，其特征在于， 所述控制裝置基于根據(jù)所述冷凝器的壓力和所述蒸發(fā)器的壓力計算出的值來進行所述切換。
7.根據(jù)權利要求6所述的渦輪制冷機，其特征在于， 根據(jù)所述冷凝器的壓力和所述蒸發(fā)器的壓力計算出的值是壓力比，在該壓力比為規(guī)定值以上的情況下進行從所述節(jié)能器向所述排出器供給制冷劑氣體，在該壓力比小于規(guī)定值的情況下，進行從所述渦輪壓縮機向所述排出器供給制冷劑氣體。
8.根據(jù)權利要求7所述的渦輪制冷機，其特征在于， 所述壓力比的規(guī)定值根據(jù)制冷劑的種類而變化。
9.根據(jù)權利要求8所述的渦輪制冷機，其特征在于， 在制冷劑為R134a的情況下，所述壓力比的規(guī)定值大約為1.7。
10.根據(jù)權利要求1所述的渦輪制冷機，其特征在于， 設置有對所述渦輪壓縮機的多級壓縮級的中間部分的葉輪的吸入風量進行控制的葉片。
【文檔編號】F25B1/10GK104075475SQ201410083308
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年3月7日 優(yōu)先權日:2013年3月26日
【發(fā)明者】遠藤哲也, 天野俊輔, 大塚晃一郎 申請人:荏原冷熱系統(tǒng)株式會社