渦輪制冷機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及渦輪制冷機，特別是涉及渦輪制冷機的膨脹機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，用于制冷空調(diào)裝置等的渦輪制冷機由封入有制冷劑的封閉系統(tǒng)構(gòu)成，該渦輪制冷機構(gòu)成為利用制冷劑配管將如下部件連結(jié):蒸發(fā)器，其從冷水(被冷卻流體)中獲取熱量使制冷劑蒸發(fā)而發(fā)揮制冷效果；壓縮機，其對在上述蒸發(fā)器蒸發(fā)后的制冷劑氣體進行壓縮而使之成為高壓的制冷劑氣體；冷凝器，其利用冷卻水(冷卻流體)對高壓的制冷劑氣體進行冷卻而使之冷凝；以及膨脹閥(膨脹機構(gòu))，其對上述冷凝后的制冷劑進行減壓而使之膨脹。而且，在將借助多級葉輪多級地對制冷劑氣體進行壓縮的多級壓縮機用作壓縮機的情況下，對于在中間冷卻器即節(jié)能器(economizer)所產(chǎn)生的制冷劑氣體，將其導(dǎo)入到壓縮機的中間級(多級葉輪的中間部分)，其中，所述中間冷卻器設(shè)置于冷凝器與蒸發(fā)器之間的制冷劑配管中。
[0003]在渦輪制冷機中，將固定節(jié)流孔、浮子閥、電動閥等用于從冷凝器至節(jié)能器以及從節(jié)能器至蒸發(fā)器的膨脹機構(gòu)。
[0004]在制冷循環(huán)中，若利用壓縮機對無助于制冷能力的制冷劑氣體進行壓縮，則會消耗剩余的動力，因此，導(dǎo)致制冷機的效率降低。
[0005]以往，采用電動閥作為膨脹機構(gòu)，確保膨脹閥的一次側(cè)的罐體(冷凝器、節(jié)能器)的液面，通過對膨脹機構(gòu)的一次側(cè)進行液封而避免氣體分流。
[0006]多數(shù)情況下，將電動閥用于膨脹閥，根據(jù)閥芯種類的不同，流量Cv值(流量系數(shù))與開度的控制特性會發(fā)生改變。
[0007]作為渦輪制冷機的膨脹閥，大多采用球閥、蝶閥，但是，在低閥開度區(qū)域，相對于閥的操作量，Cv值(流量系數(shù))的變化減小，形成為所謂的死區(qū)，從而不適合于要求前述那樣的精度的液面控制。
[0008]圖6是示出球閥、蝶閥的閥開度與Cv值(流量系數(shù))之間的關(guān)系的曲線圖。如圖6所示，在低閥開度區(qū)域，相對于閥的操作量的Cv值的變化減小，形成為控制性不良區(qū)域。而且，在閥開度比較高的區(qū)域，相對于閥操作量的Cv值的變化增大，形成為控制性良好區(qū)域。
[0009]在圖6中，若以在控制性良好區(qū)域使用為前提而使用小口徑的膨脹閥，則在冷水與冷卻水的溫差較小的低揚程條件下，制冷劑向蒸發(fā)器返回的狀況有時會變差，產(chǎn)生蒸發(fā)器的吸入低壓，從而無法使制冷機持續(xù)運轉(zhuǎn)。
[0010]因此，對大口徑的膨脹閥與小口徑的膨脹閥進行并聯(lián)排列，根據(jù)制冷負載或者冷水.冷卻水的溫度條件而進行膨脹閥的切換控制等。
[0011]專利文獻1:日本特許第4109997號公報
[0012]在上述的現(xiàn)有技術(shù)中，產(chǎn)生以下課題。
[0013](I)存在電動式膨脹閥的控制性不良區(qū)域，無法進行高精度的液面控制。
[0014](2)在為了確?？刂菩远⒙?lián)設(shè)置多個大口徑的膨脹閥與小口徑的膨脹閥的情況下，存在成本增加的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種渦輪制冷機，能夠避免電動式膨脹閥的控制性的降低，另外，能夠避免因設(shè)置多個膨脹閥而導(dǎo)致成本增加。
[0016]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的渦輪制冷機具備:蒸發(fā)器，其從被冷卻流體獲取熱量使制冷劑蒸發(fā)而發(fā)揮制冷效果；多級渦輪壓縮機，其利用多級葉輪對制冷劑進行壓縮；冷凝器，其利用冷卻流體對壓縮后的制冷劑氣體進行冷卻而使之冷凝；以及作為中間冷卻器的節(jié)能器，其使冷凝后的液態(tài)制冷劑液的一部分蒸發(fā)，將蒸發(fā)后的制冷劑氣體供給至上述多級渦輪壓縮機的多級壓縮級的中間部分，所述渦輪制冷機的特征在于，在將制冷劑從上述冷凝器引導(dǎo)至上述節(jié)能器的制冷劑配管，按照節(jié)流孔、膨脹閥的順序?qū)?jié)流孔與膨脹閥進行設(shè)置，在將制冷劑從上述節(jié)能器引導(dǎo)至上述蒸發(fā)器的制冷劑配管，按照節(jié)流孔、膨脹閥的順序?qū)?jié)流孔與膨脹閥進行設(shè)置。
[0017]根據(jù)本發(fā)明，在冷凝器與節(jié)能器之間的高級側(cè)，利用設(shè)置于膨脹閥的一次側(cè)的節(jié)流孔產(chǎn)生基本的壓力損耗，由此限制制冷劑循環(huán)量，利用位于下游的膨脹閥進行冷凝器的液面控制。通過這樣將節(jié)流孔設(shè)置于膨脹閥的一次側(cè)，使得膨脹閥進行開閉動作的區(qū)域向Cv值(流量系數(shù))相對于閥操作量靈敏地變化的控制性良好區(qū)域切換，由此能夠解決控制響應(yīng)性降低的課題。利用節(jié)流孔與膨脹閥在冷凝器進行高精度的液面控制，由此能夠減少制冷循環(huán)的氣體分流量，能夠避免制冷機的效率降低。另外，在節(jié)能器與蒸發(fā)器之間的低級側(cè)也一樣，利用設(shè)置于膨脹閥的一次側(cè)的節(jié)流孔產(chǎn)生基本的壓力損耗，由此限制制冷劑循環(huán)量，利用位于下游的膨脹閥進行節(jié)能器的液面控制。通過這樣利用節(jié)流孔與膨脹閥在節(jié)能器進行高精度的液面控制，能夠減少制冷循環(huán)的氣體分流量，能夠避免制冷機的效率降低。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，其特征在于，上述節(jié)流孔由固定節(jié)流孔構(gòu)成，上述膨脹閥由開度可變的電動式的膨脹閥構(gòu)成。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，其特征在于，具備:液面?zhèn)鞲衅?，其分別設(shè)置于上述冷凝器以及上述節(jié)能器，對制冷劑液面高度進行測定；以及控制裝置，其對上述膨脹閥的開度進行控制，上述控制裝置基于設(shè)置于上述冷凝器的液面?zhèn)鞲衅鞯臏y定值而對上述冷凝器與上述節(jié)能器之間的膨脹閥的開度進行控制，基于設(shè)置于上述節(jié)能器的液面?zhèn)鞲衅鞯臏y定值而對上述節(jié)能器與上述蒸發(fā)器之間的膨脹閥的開度進行控制。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，其特征在于，具備:壓力傳感器，其分別設(shè)置于上述冷凝器以及上述蒸發(fā)器，對冷凝器的壓力以及蒸發(fā)器的壓力進行測定；以及控制裝置，其對上述膨脹閥的開度進行控制，上述控制裝置基于由上述壓力傳感器測定出的冷凝器的壓力與蒸發(fā)器的壓力的壓力差，對上述冷凝器與上述節(jié)能器之間的膨脹閥的開度以及上述節(jié)能器與上述蒸發(fā)器之間的膨脹閥的開度進行控制。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，其特征在于，預(yù)先求出冷凝器的壓力與蒸發(fā)器的壓力的壓力差、和上述膨脹閥的開度之間的關(guān)系，并將該預(yù)先求出的關(guān)系預(yù)先存儲于上述控制裝置，上述控制裝置基于根據(jù)由上述壓力傳感器測定出的冷凝器的壓力與蒸發(fā)器的壓力的壓力差而預(yù)先求出的上述關(guān)系，決定上述冷凝器與上述節(jié)能器之間的膨脹閥的開度、以及上述節(jié)能器與上述蒸發(fā)器之間的膨脹閥的開度。
[0022]本發(fā)明起到以下列舉的效果。
[0023](I)通過以良好的精度進行冷凝器與節(jié)能器的液面控制，能夠減少制冷循環(huán)的氣體分流量，能夠避免制冷機的效率降低。
[0024](2)避免出現(xiàn)電動式膨脹閥的控制響應(yīng)性較差的運轉(zhuǎn)區(qū)域，能夠?qū)崿F(xiàn)控制性良好的運轉(zhuǎn)區(qū)域。
[0025](3)避免因并聯(lián)設(shè)置多個膨脹閥以確?？刂祈憫?yīng)性而引起成本增加，能夠分別利用單個膨脹閥進行冷凝器與節(jié)能器的液面控制。
【附圖說明】
[0026]圖1是示出本發(fā)明所涉及的渦輪制冷機的第一實施方式的示意圖。
[0027]圖2是將節(jié)流孔與膨脹閥串聯(lián)連接的情況下的莫里爾線圖。
[0028]圖3是示出在圖1所示的渦輪制冷機設(shè)置有液面?zhèn)鞲衅鞯膶嵤┓绞降氖疽鈭D。
[0029]圖4是示出在圖1所示的渦輪制冷機設(shè)置有壓力傳感器的實施方式的示意圖。
[0030]圖5是示出冷凝器與蒸發(fā)器的壓力差和膨脹閥的開度之間的關(guān)系的曲線圖。
[0031]圖6是示出球閥、蝶閥的閥開度與Cv值(流量系數(shù))之間的關(guān)系的曲線圖。
[0032]附圖標(biāo)記說明:
[0033]I…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；6…高級節(jié)流孔；7…高級膨脹閥；8…流路；9…低級節(jié)流孔；10…低級膨脹閥；1L...第一級葉輪；12…第二級葉輪；13…壓縮機馬達；14…抽吸葉片；17…液面?zhèn)鞲衅鳎?8…液面?zhèn)鞲衅鳎?0...控制裝置；21…壓力傳感器；22…壓力傳感器；
【具體實施方式】
[0034]以下，參照圖1?圖5對本發(fā)明所涉及的渦輪制冷機的實施方式進行說明。在圖1?圖5中，對于相同或者相當(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。
[0035]圖1是示出本發(fā)明所涉及的渦輪制冷機的第一實施方式的示意圖。如圖1所示，渦輪制冷機具備:渦輪壓縮機1，其對制冷劑進行壓縮；冷凝器2，其利用冷卻水(冷卻流體)對壓縮后的制冷劑氣體進行冷卻而使之冷凝；蒸發(fā)器3，其從冷水(被冷卻流體)獲取熱量使制冷劑蒸發(fā)而發(fā)揮制冷效果；以及作為中間冷卻器的節(jié)能器4，其配置于冷凝器2與蒸發(fā)器3之間，渦輪制冷機構(gòu)成為利用供制冷劑循環(huán)的制冷劑配管5將上述各設(shè)備連結(jié)。
[0036]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(gòu)成，多級渦輪壓縮機由二級渦輪壓縮機構(gòu)成，且構(gòu)成為具備第一級葉輪11、第二級葉輪12、以及使上述葉輪11、12旋轉(zhuǎn)的壓縮機馬達13。在第一級葉輪11的吸入側(cè)設(shè)置有抽吸葉片14，該抽吸葉片14對制冷劑氣體向葉輪11、12的吸入流量進行調(diào)整。渦輪壓縮機I借助流路8而與節(jié)能器4連接，在節(jié)能器4分離出的制冷劑氣體被導(dǎo)入到渦輪壓縮機I的多個壓縮級(在本例中為二級)的中間部分(在本例中為第一級葉輪11與第二級葉輪12之間的部分)。
[0037]在如圖1所示那樣構(gòu)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，以與負載對應(yīng)的方式將制冷循環(huán)過程中所獲取的來自蒸發(fā)器3的熱量、以及從馬達13供給的與渦輪壓縮機I的功相當(dāng)?shù)臒崃酷尫诺綄淠?供給的冷卻水中。另一方面，在節(jié)能器4分離出的制冷劑氣體被導(dǎo)入到渦輪壓縮機I的多個壓縮級