[发明专利]涡轮制冷机的蒸发器以及具备该蒸发器的涡轮制冷机

说明书

本发明以低成本提供涡轮制冷机的蒸发器以及具备该蒸发器的涡轮制冷机，该蒸发器能够提高导热率。该蒸发器具备：导热管(35)，被冷却流体在其内部流动；气液分离器(41)，其配置在罐体(31)内，将制冷剂气体与制冷剂液分离。气液分离器(41)具备：流路单元(42)，其在内部形成有气液制冷剂流路(45)；以及制冷剂气体引导部件(50)，其与流路单元(42)连接。在制冷剂气体引导部件(50)的内部形成有与气液制冷剂流路(45)连通的制冷剂气体流路(51)，制冷剂气体流路(51)沿着罐体(31)的内表面向上方延伸。

技术领域

本发明涉及涡轮制冷机的蒸发器，特别是涉及从冷水等被冷却流体夺取热量，使制冷剂蒸发来发挥制冷效果的蒸发器。并且本发明涉及具备这样的蒸发器的涡轮制冷机。

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。而且，在使用借助多级叶轮对制冷剂气体进行多级压缩的多级压缩机作为压缩机的情况下，将在冷凝器与蒸发器之间的制冷剂配管中设置的中间冷却器亦即经济器中产生的制冷剂气体导入到压缩机的中间级(多级叶轮的中间部分)。

采用这样的多级压缩制冷循环的涡轮制冷机，利用膨胀机构对从经济器排出的制冷剂液进行减压。减压后的制冷剂液的一部分蒸发而成为气液二相的制冷剂，并从蒸发器的下部向蒸发器内供给。图8是表示蒸发器的内部的剖视图。在蒸发器的内部配置有导热管101，并且冷水(被冷却流体)在该导热管101内流动。制冷剂从导热管101内的冷水夺取热量而蒸发，并作为制冷剂气体被移送至压缩机。

然而，在利用膨胀机构进行减压的过程中产生的制冷剂气体，不仅不利于在蒸发器中制冷，而且如图8所示，制冷剂气体围绕蒸发器的导热管101，从而在导热管101生成干燥面，由此存在伴随蒸发压力的降低而造成涡轮制冷机的效率降低这样的问题。

有一些削减不利于制冷的制冷剂气体并提高蒸发器性能的方法，并且一直以来被实施。削减制冷剂气体的第一方法是减小经济器与蒸发器的压力差。在利用膨胀机构减压时所蒸发的制冷剂气体的量取决于膨胀机构前后的压力差。因此通过减小经济器与蒸发器的压力差，能够减少减压时产生的制冷剂气体的量。

图9(a)是表示一般的经济器循环的莫里尔图，图9(b)是表示减小经济器与蒸发器的压力差后的经济器循环的莫里尔图。在图9(a)中，经济器与蒸发器的压力差和冷凝器与经济器的压力差几乎相同，与此相对，在图9(b)中，经济器与蒸发器之间的压力差比冷凝器与经济器的压力差小。作为结果，能够减少由膨胀机构减压时产生的制冷剂气体的量。

削减制冷剂气体的第二方法是在蒸发器的上游侧配置气液分离器。在利用膨胀机构对从经济器排出的制冷剂液进行减压后，将成为气液二相的制冷剂导入到气液分离器。然后，仅将制冷剂液导入蒸发器，而将制冷剂气体导入至多级压缩机的吸入管附近。由此，能够避免如下情况，即：制冷剂气体围绕蒸发器的导热管并在导热管生成干燥面，从而使伴随蒸发压力的降低的涡轮制冷机的效率降低。

削减制冷剂气体的第三方法是增大蒸发器的导热面积。具体而言，通过增加导热管根数，从而提高作为热交换器的蒸发器的效率。

专利文献1：日本特开2012-163243号公报

然而，上述第一至第三方法也同时具有下述所示的缺点。

在上述第一方法中，若使中间压力亦即经济器的压力接近蒸发器的压力，则多级压缩机中的前级叶轮与后级叶轮的压头比率变得不是50：50。因此为了修正压头平衡，需要进行压缩机的叶轮等的最佳化(重新修改形状)。