[發明專利]渦輪制冷機

在審

• 申請號: 201310508867.3
• 申請日: 2013-10-22
• 公開（公告）號: CN103776186A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 遠藤哲也;天野俊輔;大塚晃一郎
• 申請（專利權）人: 荏原冷熱系統株式會社
• 主分類號: F25B1/10
• 分類號: F25B1/10;F25B41/04;F25B49/02
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 陳偉

技術領域

本發明涉及渦輪制冷機，尤其涉及具有將傳熱管組配置在殼體內部、并向傳熱管內通入冷水而使殼體充滿液體制冷劑的滿液式蒸發器的渦輪制冷機。

背景技術

以往，在制冷空調裝置等中利用的渦輪制冷機由封入有制冷劑的封閉系統構成，并通過制冷劑配管將蒸發器、壓縮機、冷凝器和膨脹閥(膨脹機構)連結起來而構成，其中，蒸發器使制冷劑從冷水(被冷卻流體)吸收熱量而蒸發來發揮制冷效果；壓縮機對通過上述蒸發器而蒸發的制冷劑氣體進行壓縮而使其成為高壓的制冷劑氣體；冷凝器通過冷卻水(冷卻流體)對高壓的制冷劑氣體進行冷卻而使其冷凝；膨脹閥對上述冷凝的制冷劑進行減壓而使其膨脹。

上述渦輪制冷機大多使用將傳熱管組配置在殼體內部、并向傳熱管內通入冷水而使殼體充滿液體制冷劑的滿液式蒸發器。

在上述滿液式蒸發器中，傳熱效率對制冷機的COP(性能系數：coefficient?of?performance)產生影響。由于基于傳熱管組浸漬在制冷劑中的高度而使沸騰傳熱特性發生變化，因此，以往，通過控制蒸發器的制冷劑液位來使蒸發器的傳熱效率不下降。

關于蒸發器的制冷劑液位的控制，在日本專利第3360362號公報(專利文獻1)和日本特開昭62-200153號公報(專利文獻2)中，公開有根據制冷機的負荷來改變蒸發器的制冷劑液位的內容。

即，在專利文獻1中，記載有在高負荷時提高蒸發器的制冷劑液位、在低負荷時降低蒸發器的制冷劑液位的內容。

與之相對，在專利文獻2中，記載有在高負荷時降低蒸發器的制冷劑液位、在低負荷時提高蒸發器的制冷劑液位的內容。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利第3360362號公報

專利文獻2：日本特開昭62-200153號公報

發明內容

如上所述，在專利文獻1和專利文獻2中，根據制冷機負荷對制冷劑液位進行的控制呈完全相反的關系。

本發明人在為了調查渦輪制冷機的負荷與蒸發器的制冷劑液位的相互關系而進行試驗時，得到了如下試驗結果，即，當蒸發器的液面在低負荷下也下降時，上部傳熱管變為無效，從而導致蒸發器的性能降低。在此基礎上，制冷劑從高壓部(冷凝器或節能器)向低壓部(蒸發器)返回的驅動力成為兩者的壓力差，蒸發器的液面高度由于該驅動力而受到影響，因此，蒸發器的制冷劑液位無法僅根據負荷而唯一確定。另外，也明確了由于最佳制冷劑液位會根據蒸發器的構造和/或傳熱管的種類等而有所不同，所以難以通過蒸發器的制冷劑液位控制來維持蒸發器的傳熱性能。

因此，本發明人在研究取代蒸發器的制冷劑液位控制的新的控制指標的過程中，著眼于蒸發器LTD(冷水出口溫度與蒸發器制冷劑溫度的溫度差)而完成了本發明方案。

即，本發明的目的在于提供一種渦輪制冷機，測定蒸發器LTD并利用測定值來控制向蒸發器的制冷劑供給量，由此能夠提高蒸發器的傳熱性能。

為了實現上述目的，本發明的渦輪制冷機具有：使制冷劑從被冷卻流體吸收熱量而蒸發來發揮制冷效果的蒸發器；通過葉輪對制冷劑進行壓縮的渦輪壓縮機；和通過冷卻流體對壓縮的制冷劑氣體進行冷卻而使其冷凝的冷凝器，該渦輪制冷機的特征在于，還具有：設置在向蒸發器配管的制冷劑配管上的至少一個的控制閥；測定與蒸發器內的制冷劑進行熱交換的冷水的出口溫度的機構；測定蒸發器內的制冷劑溫度的機構；和控制上述控制閥的控制裝置，上述控制裝置通過上述控制閥來控制向蒸發器供給的制冷劑流量，以使被定義為冷水出口溫度與蒸發器制冷劑溫度的溫度差的蒸發器LTD接近目標LTD。

根據本發明，測定與蒸發器內的制冷劑進行熱交換的冷水的出口溫度，并且測定蒸發器內的制冷劑溫度，根據這些測定值得到被定義為冷水出口溫度與蒸發器制冷劑溫度的溫度差的蒸發器LTD。然后，將所得到的蒸發器LTD與預先設定的目標LTD進行比較，為了使所得到的蒸發器LTD接近目標LTD，通過控制閥來控制向蒸發器供給的制冷劑流量。

本發明的優選方式的特征在于，上述渦輪壓縮機由多級渦輪壓縮機構成，具有向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的節能器。

根據本發明，由于通過節能器而分離的制冷劑氣體被導入到多級渦輪壓縮機的多級壓縮級的中間部分，所以增加了通過節能器而實現的制冷效果部分，因此，能夠相應地增加制冷效果而實現高效化。

本發明的優選方式的特征在于，根據制冷負荷而唯一設定上述目標LTD。