渦輪制冷機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及渦輪制冷機，尤其涉及采用了將從渦輪壓縮機排出的制冷劑冷卻至過冷卻狀態的過冷卻制冷循環的渦輪制冷機。
【背景技術】
[0002]以往，制冷空調裝置等所利用的渦輪制冷機由封入有制冷劑的封閉系統構成，并且通過制冷劑配管連結蒸發器、壓縮機、冷凝器以及膨脹閥(膨脹機構)而構成，其中，蒸發器從冷水(被冷卻流體)奪取熱而使制冷劑蒸發來發揮制冷效果，壓縮機對通過上述蒸發器而蒸發了的制冷劑氣體進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)對高壓的制冷劑氣體進行冷卻而使其冷凝，膨脹閥(膨脹機構)對上述冷凝了的制冷劑進行減壓而使其膨脹。
[0003]存在渦輪制冷機采用通過將制冷劑過冷卻至過冷卻狀態來提高制冷機的效率的過冷卻制冷循環的情況。即，在過冷卻器中利用冷卻水對由冷凝器飽和冷凝液化了的制冷劑進行過冷卻，從而實現蒸發器的制冷效果的增加，另外，在多級壓縮節能循環中，能夠減少第二級以后的葉輪的壓縮動力，能夠提高渦輪制冷機的效率。
[0004]另一方面，過冷卻器被分類成內置于殼管式的冷凝器內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，而無法避免性能的老化，但對于前者的內置型而言，通過進行管清掃，從而能夠期待性能的恢復。
[0005]專利文獻1:日本特開號公報
[0006]上述的內置型過冷卻器存在在制冷機運轉過程中若管沒有完全浸泡于制冷劑液則無法發揮性能的問題。另外，在為了將過冷卻器管浸泡于制冷劑液而在殼內過剩地保持有制冷劑液的運轉條件下，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，進而成為制冷機的效率降低的原因。
[0007]因此，將內置過冷卻器的殼管式的冷凝器的液面控制在適當位置尤為重要。因此，以往，在從過冷卻器向節能器(二級壓縮的情況下)或者蒸發器(單級壓縮的情況下)的制冷劑配管中設置控制閥，另外，具備對內置過冷卻器的冷凝器的液面進行檢測的液面傳感器，進行該控制閥的開閉控制，以使制冷劑液面處于適當位置。在外置過冷卻器的情況下也相同地進行控制閥的開閉控制，以使冷凝器的制冷劑液面處于適當位置，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，對冷凝器的液面進行檢測的液面傳感器需要使用連續比例輸出型的傳感器，因此價格非常高昂，從而成為制冷機成本上升的重要因素。

【發明內容】

[0009]本發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，其不設置對冷凝器的制冷劑液面進行檢測的液面傳感器地將冷凝器的制冷劑液位控制在適當位置，從而能夠提尚過冷卻器的傳熱性能，進而能夠實現制冷機的效率提尚。
[0010]為了實現上述目的，本發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從而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、以及利用冷卻流體對被壓縮后的制冷劑氣體進行冷卻而使其冷凝的冷凝器的渦輪制冷機，其特征在于，具備:對由上述冷凝器進行了冷凝的制冷劑進行過冷卻的過冷卻器、設置于從上述過冷卻器側朝向上述蒸發器側引導制冷劑的制冷劑配管的控制閥、對由上述冷凝器進行冷凝的制冷劑的冷凝溫度進行測量的單元、對上述過冷卻器出口的制冷劑溫度進行測量的單元、以及對上述控制閥進行控制的控制裝置，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上述控制閥的開度進行控制，來對從上述過冷卻器側供給至上述蒸發器側的制冷劑流量進行控制。
[0011]根據本發明，對由冷凝器進行冷凝的制冷劑的冷凝溫度進行測量，并且對過冷卻器出口的制冷劑溫度進行測量，對控制閥的開度進行控制，以使冷凝溫度與過冷卻器出口溫度之間的溫度差成為規定溫度。即，在溫度差小于規定溫度的情況下，使控制閥進行閉動作，從而使從過冷卻器側流向蒸發器側的制冷劑流量減少，進而使冷凝器的制冷劑液面上升。在溫度差為規定溫度以上的情況下，使控制閥進行開動作，從而使從過冷卻器側流向蒸發器側的制冷劑流量增加，進而使冷凝器的制冷劑液面降低。這樣，能夠將冷凝器的制冷劑液位控制在適當位置。
[0012]根據本發明的優選方式，上述渦輪制冷機的特征在于，上述控制裝置對上述控制閥的開度進行控制，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定溫度。
[0013]根據本發明，對由冷凝器進行冷凝的制冷劑的冷凝溫度進行測量，并且對過冷卻器出口的制冷劑溫度進行測量，根據冷凝溫度與過冷卻器出口溫度之間的溫度差對制冷劑的過冷卻度進行運算。然后，對控制閥的開度進行控制，以使該過冷卻度成為規定溫度。即，在過冷卻度小于規定溫度的情況下，使控制閥進行閉動作，從而使從過冷卻器側流向蒸發器側的制冷劑流量減少，進而使冷凝器的制冷劑液面上升。在過冷卻度為規定溫度以上的情況下，使控制閥進行開動作，從而使從過冷卻器側流向蒸發器側的制冷劑流量增加，進而使冷凝器的制冷劑液面降低。這樣，能夠將冷凝器的制冷劑液位控制在適當位置。
[0014]根據本發明的優選方式，上述渦輪制冷機的特征在于，具備對與上述冷凝器內的制冷劑進行熱交換后的冷卻水的出口溫度進行測量的單元，上述控制裝置對上述控制閥的開度進行控制，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定溫度。
[0015]根據本發明，對冷凝器的冷卻水出口溫度進行測量，對冷卻水出口溫度與冷凝溫度之間的溫度差、即冷凝器LTD進行監視，在該LTD超過了設計值+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，優先于基于過冷卻度的控制，進行使該控制閥進行開動作的控制。由此，從過冷卻器側流向蒸發器側的制冷劑流量增加，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]根據本發明的優選方式，上述渦輪制冷機的特征在于，上述過冷卻器是內置于上述冷凝器的內置型過冷卻器或者與上述冷凝器分體的外置過冷卻器。
[0017]根據本發明的優選方式，上述渦輪制冷機的特征在于，根據上述冷凝器內的壓力求得上述冷凝溫度。
[0018]根據本發明，能夠對冷凝器內的壓力進行測量并根據制冷劑飽和蒸氣壓力曲線數據計算冷凝溫度。
[0019]根據本發明的優選方式，上述渦輪制冷機的特征在于，上述渦輪壓縮機由多級渦輪壓縮機構成，并具備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。
[0020]根據本發明，由節能器而分離出的制冷劑氣體被導入至多級渦輪壓縮機的多級壓縮級的中間部分，因此附加有由節能器帶來的制冷效果部分，因此制冷效果增加該部分，從而能夠實現高效率化。
[0021]本發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的效率。
[0023](2)不需要設置用于對冷凝器的制冷劑液面進行檢測的連續比例輸出型的液面傳感器，因此能夠減少制冷機成本。
【附圖說明】
[0024]圖1是表示本發明所涉及的渦輪制冷機的第一實施方式的示意圖。
[0025]圖2是圖1所示的過冷卻器內置型冷凝器的示意性剖視圖。
[0026]圖3是表示本發明所涉及的渦輪制冷機的第二實施方式的示意圖。
[0027]圖4是表示本發明所涉及的渦輪制冷機的第三實施方式的示意圖。
[0028]圖5是表示本發明所涉及的渦輪制冷機的第四實施方式的示意圖。
[0029]附圖標記說明:1…渦輪壓縮機；2…冷凝器；3…蒸發器；4…節能器；5…制冷劑配管；6…控制閥；8…流路;10…控制裝置;11…電動機;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。
【具體實施方式】
[0030]以下，參照圖1?圖5對本發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，對相同或者相當的構成要素標注相同的附圖標記并省略重復的說明。
[0031]圖1是表示本發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:對制冷劑進行壓縮的渦輪壓縮機1、利用冷卻水(冷卻流體)對被壓縮后的制冷劑氣體進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從而發揮制冷效果的蒸發器3、以及配置于冷凝器2與蒸發器3之間的作為中間冷卻器的節能器4，并通過供制冷劑進行循環的制冷劑配管5將上述各設備連結而構成。
[0032]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，并由電動機11驅動。渦輪壓縮機I通過流路8與節能器4連接，由節能器4而分離出的制冷劑氣體被導入至渦輪壓縮機I的多級壓縮級(在該例中為二級)的中間部分(在該例中為第一級與第二級之間的部分)。冷凝器2是在底部內置了過冷卻器SC的冷凝器。
[0033]在如圖1所示那樣構成的渦輪制冷機的制冷循環中，制冷劑在渦輪壓縮機1、冷凝器2、蒸發器3以及節能器4中循環，利用在蒸發器3獲得的冷熱源制造冷水并與負荷對應，使在制冷循環內所獲取的來自蒸發器3的熱量以及從電動機11供給的相當于渦輪壓縮機I的功的熱量釋放至供給至冷凝器2的冷卻水。另一方面，由節能器4而分離出的制冷劑氣體被導入至渦輪壓縮機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。根據兩級壓縮單級節能器循環，附加有由節能器4帶來的制