渦輪制冷機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及渦輪制冷機(jī)，尤其涉及采用了將從渦輪壓縮機(jī)排出的制冷劑冷卻至過冷卻狀態(tài)的過冷卻制冷循環(huán)的渦輪制冷機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，制冷空調(diào)裝置等所利用的渦輪制冷機(jī)由封入有制冷劑的封閉系統(tǒng)構(gòu)成，并且通過制冷劑配管連結(jié)蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器以及膨脹閥(膨脹機(jī)構(gòu))而構(gòu)成，其中，蒸發(fā)器從冷水(被冷卻流體)奪取熱而使制冷劑蒸發(fā)來發(fā)揮制冷效果，壓縮機(jī)對(duì)通過上述蒸發(fā)器而蒸發(fā)了的制冷劑氣體進(jìn)行壓縮而形成高壓的制冷劑氣體，冷凝器利用冷卻水(冷卻流體)對(duì)高壓的制冷劑氣體進(jìn)行冷卻而使其冷凝，膨脹閥(膨脹機(jī)構(gòu))對(duì)上述冷凝了的制冷劑進(jìn)行減壓而使其膨脹。
[0003]存在渦輪制冷機(jī)采用通過將制冷劑過冷卻至過冷卻狀態(tài)來提高制冷機(jī)的效率的過冷卻制冷循環(huán)的情況。即，在過冷卻器中利用冷卻水對(duì)由冷凝器飽和冷凝液化了的制冷劑進(jìn)行過冷卻，從而實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)器的制冷效果的增加，另外，在多級(jí)壓縮節(jié)能循環(huán)中，能夠減少第二級(jí)以后的葉輪的壓縮動(dòng)力，能夠提高渦輪制冷機(jī)的效率。
[0004]另一方面，過冷卻器被分類成內(nèi)置于殼管式的冷凝器內(nèi)的類型以及與冷凝器分體的外置類型(板式熱交換器等)。因冷卻水的水質(zhì)，而無法避免性能的老化，但對(duì)于前者的內(nèi)置型而言，通過進(jìn)行管清掃，從而能夠期待性能的恢復(fù)。
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開2011-002186號(hào)公報(bào)
[0006]上述的內(nèi)置型過冷卻器存在在制冷機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中若管沒有完全浸泡于制冷劑液則無法發(fā)揮性能的問題。另外，在為了將過冷卻器管浸泡于制冷劑液而在殼內(nèi)過剩地保持有制冷劑液的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，因冷凝器管液浸于制冷劑，從而有可能冷凝器有效傳熱面積減少，冷凝器的傳熱性能降低，進(jìn)而成為制冷機(jī)的效率降低的原因。
[0007]因此，將內(nèi)置過冷卻器的殼管式的冷凝器的液面控制在適當(dāng)位置尤為重要。因此，以往，在從過冷卻器向節(jié)能器(二級(jí)壓縮的情況下)或者蒸發(fā)器(單級(jí)壓縮的情況下)的制冷劑配管中設(shè)置控制閥，另外，具備對(duì)內(nèi)置過冷卻器的冷凝器的液面進(jìn)行檢測(cè)的液面?zhèn)鞲衅?，進(jìn)行該控制閥的開閉控制，以使制冷劑液面處于適當(dāng)位置。在外置過冷卻器的情況下也相同地進(jìn)行控制閥的開閉控制，以使冷凝器的制冷劑液面處于適當(dāng)位置，從而使過冷卻器的傳熱面浸泡于制冷劑液，并且防止冷凝器管的液浸。
[0008]然而，對(duì)冷凝器的液面進(jìn)行檢測(cè)的液面?zhèn)鞲衅餍枰褂眠B續(xù)比例輸出型的傳感器，因此價(jià)格非常高昂，從而成為制冷機(jī)成本上升的重要因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明是鑒于上述的情況而完成的，其目的在于提供一種渦輪制冷機(jī)，其不設(shè)置對(duì)冷凝器的制冷劑液面進(jìn)行檢測(cè)的液面?zhèn)鞲衅鞯貙⒗淠鞯闹评鋭┮何豢刂圃谶m當(dāng)位置，從而能夠提尚過冷卻器的傳熱性能，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)制冷機(jī)的效率提尚。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一方式是一種具備從被冷卻流體奪取熱而使制冷劑蒸發(fā)從而發(fā)揮制冷效果的蒸發(fā)器、通過葉輪對(duì)制冷劑進(jìn)行壓縮的渦輪壓縮機(jī)、以及利用冷卻流體對(duì)被壓縮后的制冷劑氣體進(jìn)行冷卻而使其冷凝的冷凝器的渦輪制冷機(jī)，其特征在于，具備:對(duì)由上述冷凝器進(jìn)行了冷凝的制冷劑進(jìn)行過冷卻的過冷卻器、設(shè)置于從上述過冷卻器側(cè)朝向上述蒸發(fā)器側(cè)引導(dǎo)制冷劑的制冷劑配管的控制閥、對(duì)由上述冷凝器進(jìn)行冷凝的制冷劑的冷凝溫度進(jìn)行測(cè)量的單元、對(duì)上述過冷卻器出口的制冷劑溫度進(jìn)行測(cè)量的單元、以及對(duì)上述控制閥進(jìn)行控制的控制裝置，上述控制裝置通過基于上述冷凝溫度與上述過冷卻器出口的制冷劑溫度之間的溫度差對(duì)上述控制閥的開度進(jìn)行控制，來對(duì)從上述過冷卻器側(cè)供給至上述蒸發(fā)器側(cè)的制冷劑流量進(jìn)行控制。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，對(duì)由冷凝器進(jìn)行冷凝的制冷劑的冷凝溫度進(jìn)行測(cè)量，并且對(duì)過冷卻器出口的制冷劑溫度進(jìn)行測(cè)量，對(duì)控制閥的開度進(jìn)行控制，以使冷凝溫度與過冷卻器出口溫度之間的溫度差成為規(guī)定溫度。即，在溫度差小于規(guī)定溫度的情況下，使控制閥進(jìn)行閉動(dòng)作，從而使從過冷卻器側(cè)流向蒸發(fā)器側(cè)的制冷劑流量減少，進(jìn)而使冷凝器的制冷劑液面上升。在溫度差為規(guī)定溫度以上的情況下，使控制閥進(jìn)行開動(dòng)作，從而使從過冷卻器側(cè)流向蒸發(fā)器側(cè)的制冷劑流量增加，進(jìn)而使冷凝器的制冷劑液面降低。這樣，能夠?qū)⒗淠鞯闹评鋭┮何豢刂圃谶m當(dāng)位置。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，上述渦輪制冷機(jī)的特征在于，上述控制裝置對(duì)上述控制閥的開度進(jìn)行控制，以使上述冷凝溫度與上述過冷卻器出口的制冷劑溫度之間的溫度差成為規(guī)定溫度。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，對(duì)由冷凝器進(jìn)行冷凝的制冷劑的冷凝溫度進(jìn)行測(cè)量，并且對(duì)過冷卻器出口的制冷劑溫度進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)冷凝溫度與過冷卻器出口溫度之間的溫度差對(duì)制冷劑的過冷卻度進(jìn)行運(yùn)算。然后，對(duì)控制閥的開度進(jìn)行控制，以使該過冷卻度成為規(guī)定溫度。即，在過冷卻度小于規(guī)定溫度的情況下，使控制閥進(jìn)行閉動(dòng)作，從而使從過冷卻器側(cè)流向蒸發(fā)器側(cè)的制冷劑流量減少，進(jìn)而使冷凝器的制冷劑液面上升。在過冷卻度為規(guī)定溫度以上的情況下，使控制閥進(jìn)行開動(dòng)作，從而使從過冷卻器側(cè)流向蒸發(fā)器側(cè)的制冷劑流量增加，進(jìn)而使冷凝器的制冷劑液面降低。這樣，能夠?qū)⒗淠鞯闹评鋭┮何豢刂圃谶m當(dāng)位置。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，上述渦輪制冷機(jī)的特征在于，具備對(duì)與上述冷凝器內(nèi)的制冷劑進(jìn)行熱交換后的冷卻水的出口溫度進(jìn)行測(cè)量的單元，上述控制裝置對(duì)上述控制閥的開度進(jìn)行控制，以使上述冷凝溫度與上述冷卻水的出口溫度之間的溫度差成為規(guī)定溫度。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，對(duì)冷凝器的冷卻水出口溫度進(jìn)行測(cè)量，對(duì)冷卻水出口溫度與冷凝溫度之間的溫度差、即冷凝器LTD進(jìn)行監(jiān)視，在該LTD超過了設(shè)計(jì)值+1°C的情況下，判斷為冷凝器的液面上升至液浸冷凝器管組的程度，優(yōu)先于基于過冷卻度的控制，進(jìn)行使該控制閥進(jìn)行開動(dòng)作的控制。由此，從過冷卻器側(cè)流向蒸發(fā)器側(cè)的制冷劑流量增加，因此冷凝器的制冷劑液面降低，從而能夠避免冷凝器管組的液浸。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，上述渦輪制冷機(jī)的特征在于，上述過冷卻器是內(nèi)置于上述冷凝器的內(nèi)置型過冷卻器或者與上述冷凝器分體的外置過冷卻器。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，上述渦輪制冷機(jī)的特征在于，根據(jù)上述冷凝器內(nèi)的壓力求得上述冷凝溫度。
[0018]根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)淠鲀?nèi)的壓力進(jìn)行測(cè)量并根據(jù)制冷劑飽和蒸氣壓力曲線數(shù)據(jù)計(jì)算冷凝溫度。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，上述渦輪制冷機(jī)的特征在于，上述渦輪壓縮機(jī)由多級(jí)渦輪壓縮機(jī)構(gòu)成，并具備向多級(jí)渦輪壓縮機(jī)的多級(jí)壓縮級(jí)的中間部分供給制冷劑氣體的節(jié)能器。
[0020]根據(jù)本發(fā)明，由節(jié)能器而分離出的制冷劑氣體被導(dǎo)入至多級(jí)渦輪壓縮機(jī)的多級(jí)壓縮級(jí)的中間部分，因此附加有由節(jié)能器帶來的制冷效果部分，因此制冷效果增加該部分，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高效率化。
[0021]本發(fā)明起到以下列舉的效果。
[0022](I)通過將冷凝器的制冷劑液位控制在適當(dāng)位置來提高過冷卻器的傳熱性能的效率，從而能夠改善制冷機(jī)的效率。
[0023](2)不需要設(shè)置用于對(duì)冷凝器的制冷劑液面進(jìn)行檢測(cè)的連續(xù)比例輸出型的液面?zhèn)鞲衅?，因此能夠減少制冷機(jī)成本。
【附圖說明】
[0024]圖1是表示本發(fā)明所涉及的渦輪制冷機(jī)的第一實(shí)施方式的示意圖。
[0025]圖2是圖1所示的過冷卻器內(nèi)置型冷凝器的示意性剖視圖。
[0026]圖3是表示本發(fā)明所涉及的渦輪制冷機(jī)的第二實(shí)施方式的示意圖。
[0027]圖4是表示本發(fā)明所涉及的渦輪制冷機(jī)的第三實(shí)施方式的示意圖。
[0028]圖5是表示本發(fā)明所涉及的渦輪制冷機(jī)的第四實(shí)施方式的示意圖。
[0029]附圖標(biāo)記說明:1…渦輪壓縮機(jī)；2…冷凝器；3…蒸發(fā)器；4…節(jié)能器；5…制冷劑配管；6…控制閥；8…流路;10…控制裝置;11…電動(dòng)機(jī);21…罐主體;22…冷凝器管組；23…過冷卻器管組；LTD…冷凝器；PL...壓力傳感器；SC…過冷卻器；T1、T2、T3…溫度傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下，參照?qǐng)D1?圖5對(duì)本發(fā)明所涉及的渦輪制冷機(jī)的實(shí)施方式進(jìn)行說明。在圖1?圖5中，對(duì)相同或者相當(dāng)?shù)臉?gòu)成要素標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記并省略重復(fù)的說明。
[0031]圖1是表示本發(fā)明所涉及的渦輪制冷機(jī)的第一實(shí)施方式的示意圖。如圖1所示，渦輪制冷機(jī)具備:對(duì)制冷劑進(jìn)行壓縮的渦輪壓縮機(jī)1、利用冷卻水(冷卻流體)對(duì)被壓縮后的制冷劑氣體進(jìn)行冷卻而使其冷凝的冷凝器2、從冷水(被冷卻流體)奪取熱而使制冷劑蒸發(fā)從而發(fā)揮制冷效果的蒸發(fā)器3、以及配置于冷凝器2與蒸發(fā)器3之間的作為中間冷卻器的節(jié)能器4，并通過供制冷劑進(jìn)行循環(huán)的制冷劑配管5將上述各設(shè)備連結(jié)而構(gòu)成。
[0032]在圖1所示的實(shí)施方式中，渦輪壓縮機(jī)I由多級(jí)渦輪壓縮機(jī)構(gòu)成，并由電動(dòng)機(jī)11驅(qū)動(dòng)。渦輪壓縮機(jī)I通過流路8與節(jié)能器4連接，由節(jié)能器4而分離出的制冷劑氣體被導(dǎo)入至渦輪壓縮機(jī)I的多級(jí)壓縮級(jí)(在該例中為二級(jí))的中間部分(在該例中為第一級(jí)與第二級(jí)之間的部分)。冷凝器2是在底部?jī)?nèi)置了過冷卻器SC的冷凝器。
[0033]在如圖1所示那樣構(gòu)成的渦輪制冷機(jī)的制冷循環(huán)中，制冷劑在渦輪壓縮機(jī)1、冷凝器2、蒸發(fā)器3以及節(jié)能器4中循環(huán)，利用在蒸發(fā)器3獲得的冷熱源制造冷水并與負(fù)荷對(duì)應(yīng)，使在制冷循環(huán)內(nèi)所獲取的來自蒸發(fā)器3的熱量以及從電動(dòng)機(jī)11供給的相當(dāng)于渦輪壓縮機(jī)I的功的熱量釋放至供給至冷凝器2的冷卻水。另一方面，由節(jié)能器4而分離出的制冷劑氣體被導(dǎo)入至渦輪壓縮機(jī)I的多級(jí)壓縮級(jí)的中間部分，與來自第一級(jí)壓縮機(jī)的制冷劑氣體合流而被第二級(jí)壓縮機(jī)壓縮。根據(jù)兩級(jí)壓縮單級(jí)節(jié)能器循環(huán)，附加有由節(jié)能器4帶來的制