[发明专利]涡轮制冷机

说明书

技术领域

本发明涉及涡轮制冷机，特别是涉及采用了将从涡轮压缩机排出的制冷剂冷却至过冷状态的过冷制冷循环的涡轮制冷机。

背景技术

以往，制冷空调装置等所利用的涡轮制冷机，由封入了制冷剂的密闭系统构成，且构成为：将从冷水(被冷却流体)夺取热量以使制冷剂蒸发从而发挥制冷效果的蒸发器、对由上述蒸发器蒸发的制冷剂气体进行压缩以使其成为高压的制冷剂气体的压缩机、用冷却水(冷却流体)对高压的制冷剂气体进行冷却以使其冷凝的冷凝器、以及对上述冷凝后的制冷剂减压以使其膨胀的膨胀阀(膨胀机构)通过制冷剂配管连结。

涡轮制冷机有时采用通过将制冷剂过冷至过冷状态，以使制冷机的效率提高的过冷制冷循环。即，在过冷器中利用冷却水对由冷凝器饱和冷凝液化后的制冷剂进行过冷却，从而实现增加蒸发器的制冷效果，并且在多级压缩经济器循环中，能够降低第二级以后的叶轮的压缩动力，从而能够提高涡轮制冷机的效率。

另一方面，过冷器分类为：内置于壳管式冷凝器的过冷器、以及与冷凝器分开的外置的过冷器(板式热交换器等)。由于冷却水的水质不同，因而无法避免性能的老化，但是前者的内置式能够期待通过进行管清扫来实现性能的恢复。

专利文献1：日本特开2011-002186号公报

上述的内置式过冷器存在如下问题，即：若在制冷机运转过程中，管未完全浸于制冷剂液，则无法发挥性能。另外，为了使过冷器管浸于制冷剂液，而在壳体内过度地保有制冷剂液的运转条件下，冷凝器管浸没于制冷剂，由此导致冷凝器有效传热面积减少，从而使冷凝器的传热性能降低，进而能够成为制冷机的效率降低的原因。

因此，将内置有过冷器的壳管方式的冷凝器的液面控制在适当位置是非常重要的。因此，以往在从过冷器去往经济器(二级压缩的情况)或者蒸发器(单级压缩的情况)的制冷剂配管中设置控制阀，并且具备对内置有过冷器的冷凝器的液面进行检测的液面传感器，以使制冷剂液面处于适当位置的方式进行控制阀的开闭控制。在外置过冷器的情况下，也同样以使冷凝器的制冷剂液面处于适当位置的方式进行控制阀的开闭控制，由此将过冷器的传热面浸于制冷剂液，并且防止冷凝器管的浸没。

然而，由于检测冷凝器的液面的液面传感器，需要使用连续比例输出型，因此非常高价且成为制冷机成本上升的主要因素。

发明内容

本发明是鉴于上述情况所做出的，目的在于提供一种涡轮制冷机，不设置检测冷凝器的制冷剂液面的液面传感器，通过将冷凝器的制冷剂液位控制在适当位置，由此能够提高过冷器的传热性能，能够实现制冷机效率的提高。

为了实现上述目的，本发明的一个方式的涡轮制冷机，具备：蒸发器，其从被冷却流体夺取热量而使制冷剂蒸发来发挥制冷效果；涡轮压缩机，其利用叶轮对制冷剂进行压缩；冷凝器，其用冷却流体对压缩后的制冷剂气体进行冷却并使其冷凝，所述涡轮制冷机的特征在于，具备：过冷器，其对由所述冷凝器冷凝后的制冷剂进行过冷却；控制阀，其设置于制冷剂配管，该制冷剂配管将制冷剂从所述过冷器侧朝向所述蒸发器侧引导；测量单元，其对由所述冷凝器冷凝的制冷剂的冷凝压力与所述过冷器出口的制冷剂压力的压力差进行测量；以及控制装置，其控制所述控制阀，所述控制装置基于所述冷凝压力与所述过冷器出口的制冷剂压力的压力差来控制所述控制阀的开度，由此控制从所述过冷器侧向所述蒸发器侧供给的制冷剂流量。

根据本发明，以测量由冷凝器冷凝的制冷剂的冷凝压力与过冷器出口的制冷剂压力的压力差，并使冷凝压力与过冷器出口的制冷剂压力的压力差成为规定压力差的方式，对控制阀的开度进行控制。即，在压力差小于规定压力差的情况下，使控制阀进行闭动作，使从过冷器侧向蒸发器侧流动的制冷剂流量减少，从而使冷凝器的制冷剂液面上升。在压力差为规定压力差以上的情况下，使控制阀进行开动作，使从过冷器侧向蒸发器侧流动的制冷剂流量增加，从而使冷凝器的制冷剂液面降低。这样，能够将冷凝器的制冷剂液位控制在适当位置。

根据本发明的优选的方式，其特征在于，所述控制装置控制所述控制阀的开度，以使所述冷凝压力与所述过冷器出口的制冷剂压力的压力差成为规定压力差。

根据本发明，对由冷凝器冷凝的制冷剂的冷凝压力与过冷器出口的制冷剂压力的压力差进行测量，来计算过冷器压力损失。并且，以使该压力损失成为规定的压力差的方式，对控制阀的开度进行控制。这里所说的规定的压力差是指，在用制冷剂R134a且一般空调额定条件冷却水入口温度为32℃的情况下，设计压力损失大约为20kPa。