渦輪制冷機的蒸發(fā)器以及具備該蒸發(fā)器的渦輪制冷機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及渦輪制冷機的蒸發(fā)器，特別是涉及從冷水等被冷卻流體奪取熱量，使制冷劑蒸發(fā)來發(fā)揮制冷效果的蒸發(fā)器。并且本發(fā)明涉及具備這樣的蒸發(fā)器的渦輪制冷機。
【背景技術】
[0002]以往，制冷空調(diào)裝置等所利用的渦輪制冷機，由封入了制冷劑的密閉系統(tǒng)構(gòu)成，且構(gòu)成為:將從冷水(被冷卻流體)奪取熱量以使制冷劑蒸發(fā)從而發(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的制冷劑氣體的壓縮機、用冷卻水(冷卻流體)對高壓的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減壓以使其膨脹的膨脹閥(膨脹機構(gòu))通過制冷劑配管連結(jié)。而且，在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作為壓縮機的情況下，將在冷凝器與蒸發(fā)器之間的制冷劑配管中設置的中間冷卻器亦即經(jīng)濟器中產(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)。
[0003]采用這樣的多級壓縮制冷循環(huán)的渦輪制冷機，利用膨脹機構(gòu)對從經(jīng)濟器排出的制冷劑液進行減壓。減壓后的制冷劑液的一部分蒸發(fā)而成為氣液二相的制冷劑，并從蒸發(fā)器的下部向蒸發(fā)器內(nèi)供給。圖8是表示蒸發(fā)器的內(nèi)部的剖視圖。在蒸發(fā)器的內(nèi)部配置有導熱管101，并且冷水(被冷卻流體)在該導熱管101內(nèi)流動。制冷劑從導熱管101內(nèi)的冷水奪取熱量而蒸發(fā)，并作為制冷劑氣體被移送至壓縮機。
[0004]然而，在利用膨脹機構(gòu)進行減壓的過程中產(chǎn)生的制冷劑氣體，不僅不利于在蒸發(fā)器中制冷，而且如圖8所示，制冷劑氣體圍繞蒸發(fā)器的導熱管101，從而在導熱管101生成干燥面，由此存在伴隨蒸發(fā)壓力的降低而造成渦輪制冷機的效率降低這樣的問題。
[0005]有一些削減不利于制冷的制冷劑氣體并提高蒸發(fā)器性能的方法，并且一直以來被實施。削減制冷劑氣體的第一方法是減小經(jīng)濟器與蒸發(fā)器的壓力差。在利用膨脹機構(gòu)減壓時所蒸發(fā)的制冷劑氣體的量取決于膨脹機構(gòu)前后的壓力差。因此通過減小經(jīng)濟器與蒸發(fā)器的壓力差，能夠減少減壓時產(chǎn)生的制冷劑氣體的量。
[0006]圖9(a)是表示一般的經(jīng)濟器循環(huán)的莫里爾圖，圖9(b)是表示減小經(jīng)濟器與蒸發(fā)器的壓力差后的經(jīng)濟器循環(huán)的莫里爾圖。在圖9(a)中，經(jīng)濟器與蒸發(fā)器的壓力差和冷凝器與經(jīng)濟器的壓力差幾乎相同，與此相對，在圖9(b)中，經(jīng)濟器與蒸發(fā)器之間的壓力差比冷凝器與經(jīng)濟器的壓力差小。作為結(jié)果，能夠減少由膨脹機構(gòu)減壓時產(chǎn)生的制冷劑氣體的量。
[0007]削減制冷劑氣體的第二方法是在蒸發(fā)器的上游側(cè)配置氣液分離器。在利用膨脹機構(gòu)對從經(jīng)濟器排出的制冷劑液進行減壓后，將成為氣液二相的制冷劑導入到氣液分離器。然后，僅將制冷劑液導入蒸發(fā)器，而將制冷劑氣體導入至多級壓縮機的吸入管附近。由此，能夠避免如下情況，即:制冷劑氣體圍繞蒸發(fā)器的導熱管并在導熱管生成干燥面，從而使伴隨蒸發(fā)壓力的降低的渦輪制冷機的效率降低。
[0008]削減制冷劑氣體的第三方法是增大蒸發(fā)器的導熱面積。具體而言，通過增加導熱管根數(shù)，從而提高作為熱交換器的蒸發(fā)器的效率。
[0009]專利文獻1:日本特開2012-163243號公報
[0010]然而，上述第一至第三方法也同時具有下述所示的缺點。
[0011]在上述第一方法中，若使中間壓力亦即經(jīng)濟器的壓力接近蒸發(fā)器的壓力，則多級壓縮機中的前級葉輪與后級葉輪的壓頭比率變得不是50:50。因此為了修正壓頭平衡，需要進行壓縮機的葉輪等的最佳化(重新修改形狀)。
[0012]在上述第二方法中，由于增加氣液分離器，所以需要與氣液分離器的容器以及增加配管的容積量對應的制冷劑。因此在使用單價較高的制冷劑的情況下，會增加成本。
[0013]在上述第三方法中，增加使用了單價較高的銅的導熱管會帶來高成本。此外，增加導熱管也會伴隨管內(nèi)冷水流速的降低而使導熱率降低，因此沒有根本地解決問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]因此，本發(fā)明的目的在于以低成本提供一種能夠提高導熱率的蒸發(fā)器。另外，本發(fā)明的目的還在于提供一種具備這樣的蒸發(fā)器的渦輪制冷機。
[0015]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個方式的蒸發(fā)器，通過從被冷卻流體奪取熱量而使制冷劑蒸發(fā)，該蒸發(fā)器的特征在于，具備:罐體；板材，其將所述罐體的兩端封閉；導熱管，其配置在所述罐體內(nèi)，供所述被冷卻流體在其內(nèi)部流動；以及氣液分離器，其配置在所述罐體內(nèi)，用于將制冷劑氣體與制冷劑液分離，所述氣液分離器具備:流路單元，在其內(nèi)部形成有氣液制冷劑流路；以及至少一個制冷劑氣體引導部件，其與所述流路單元連接，在所述制冷劑氣體弓丨導部件的內(nèi)部形成有制冷劑氣體流路，該制冷劑氣體流路與所述氣液制冷劑流路連通，所述制冷劑氣體流路沿著所述罐體的內(nèi)表面向上方延伸。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，多個所述制冷劑氣體引導部件連接于所述流路單元的兩個側(cè)面。
[0017]本發(fā)明優(yōu)選方式的特征在于，所述流路單元具有與所述氣液制冷劑流路連通的制冷劑液出口。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，所述制冷劑液出口配置在所述流路單元的側(cè)面的下部，所述制冷劑氣體引導部件連接于所述流路單元的側(cè)面的上部。
[0019]本發(fā)明優(yōu)選方式的特征在于，所述制冷劑氣體引導部件具有制冷劑液出口，該制冷劑液出口與所述氣液制冷劑流路連通。
[0020]本發(fā)明的另一方式的渦輪制冷機，具備:所述蒸發(fā)器，其通過從被冷卻流體奪取熱量而使制冷劑蒸發(fā)來發(fā)揮冷卻效果；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并使其冷凝；以及中間冷卻器亦即經(jīng)濟器，其向所述多級渦輪壓縮機的多級壓縮級的中間部分供給制冷劑氣體，該制冷劑氣體是使冷凝后的制冷劑液的一部分蒸發(fā)而生成的。
[0021]本發(fā)明發(fā)揮以下所列舉的效果。
[0022](I)氣液二相的制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)被氣液分離，并且以避開導熱管的方式沿著罐體的內(nèi)表面向上方引導制冷劑氣體。這樣由于避免制冷劑氣體與導熱管的接觸，所以提高蒸發(fā)器的導熱率。因此使蒸發(fā)壓力上升，從而提高制冷機的效率。
[0023](2)由于氣液分離器配置在蒸發(fā)器的內(nèi)部，所以能夠使制冷劑循環(huán)的容積增加成為最小限度。因此，使得因增加所需的制冷劑的量成為最小限度，能夠防止成本的增加并且能夠提高蒸發(fā)器的效率。
[0024](3)與配置在蒸發(fā)器之外的現(xiàn)有的氣液分離器不同，氣液分離器配置在蒸發(fā)器的內(nèi)部，因此無需將氣液分離器與蒸發(fā)器連結(jié)的配管。
[0025](4)由于無需增加導熱管，因此即便使用由銅等高價的材料構(gòu)成的導熱管，也能夠避免成本增加。
【附圖說明】
[0026]圖1是表示渦輪制冷機的一個實施方式的示意圖。
[0027]圖2是表示蒸發(fā)器的第一實施方式的主剖視圖。
[0028]圖3是表示蒸發(fā)器的第一實施方式的側(cè)剖視圖。
[0029]圖4是表示罐體的內(nèi)部的立體圖。
[0030]圖5是表示蒸發(fā)器的第二實施方式的主剖視圖.
[0031]圖6是表示蒸發(fā)器的第二實施方式的側(cè)剖視圖。
[0032]圖7是表示罐體的內(nèi)部的立體圖。
[0033]圖8是表示蒸發(fā)器的內(nèi)部的剖視圖。
[0034]圖9(a)是表示一般的經(jīng)濟器循環(huán)的莫里爾圖，(b)是表示減小經(jīng)濟器與蒸發(fā)器的壓力差后的經(jīng)濟器循環(huán)的莫里爾圖。
[0035]附圖標記說明:1…渦輪壓縮機；2…冷凝器；3…蒸發(fā)器；4…經(jīng)濟器；5…制冷劑配管；11...第一級葉輪；12…第二級葉輪；13…壓縮機馬達；14...第一級吸入葉片；15...齒輪箱；16...油箱；17…均壓管；20、21…膨脹閥；31...罐體；33...板材；35…導熱管；37...支承板；38…除霧器；41…氣液分離器；42…流路單元；45…氣液制冷劑流路；46…制冷劑液出口 ；50...制冷劑氣體引導部件；51...制冷劑氣體流路；53…制冷劑氣體出口。
【具體實施方式】
[0036]以下，參照圖1至圖7對本發(fā)明的蒸發(fā)器以及具備該蒸發(fā)器的渦輪制冷機的實施方式進行說明，在圖1至圖7中，對相同或相當?shù)臉?gòu)成要素，標注相同的附圖標記并省略重復的說明。
[0037]圖1是表示渦輪制冷機的一個實施方式的示意圖。如圖1所示，渦輪制冷機具備:渦輪壓縮機I，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并使其冷凝；蒸發(fā)器3，其從冷水(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；以及中間冷卻器亦即經(jīng)濟器4，其配置在冷凝器2與蒸發(fā)器3之間。
[0038]渦輪壓縮機1、冷凝器2、經(jīng)濟器4以及蒸發(fā)器3，由供制冷劑循環(huán)的制冷劑配管5A、5B、5C、ro連結(jié)。更具體而言，渦輪壓縮機I與冷凝器2由制冷劑配管5A連結(jié)，冷凝器2與經(jīng)濟器4由制冷劑配管5B連結(jié)，經(jīng)濟器4與蒸發(fā)器3由制冷劑配管5C連結(jié)，蒸發(fā)器3與渦輪壓縮機I由制冷劑配管連結(jié)。在制冷劑配管5B以及制冷劑配管5C分別設置有膨脹閥20,21ο
[0039]在圖1表示的實施方式中，渦輪壓縮機I由多級渦輪壓縮機構(gòu)成。即，多級渦輪壓縮機由二級渦輪壓縮機構(gòu)成，并且構(gòu)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(zhuǎn)的壓縮機馬達13。在第一級葉輪11的吸入側(cè)設置有吸入葉片14，該吸入葉片14對制冷劑氣體向葉輪11、12吸入的流量進行調(diào)整。
[0040]渦輪壓縮機I具備