CN104075476B - 涡轮制冷机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通过进行喷射器的驱动用气体的压力控制，来确保喷射器的充分的油回收功能，从而能够持续制冷机的稳定的运转的涡轮制冷机。在具备了从冷水夺取热量从而制冷剂蒸发并发挥制冷效果的蒸发器（3）、通过叶轮压缩制冷剂的涡轮压缩机（1）、以及利用冷却水使被压缩的制冷剂气体冷却凝缩的凝缩器（2）的涡轮制冷机中，具备：喷射器（20），其将从涡轮压缩机（1）排出的制冷剂气体作为驱动用气体，吸引包含滞留于蒸发器（3）的油的制冷剂来回收至压缩机（1）的油箱；控制阀，其设置于将制冷剂气体从涡轮压缩机（1）供给至喷射器（20）的制冷剂供给配管（5BP），并控制在制冷剂供给配管（5BP）流动的制冷剂气体的压力；以及控制装置（10），其对控制阀（21）的开度进行控制。

Description

涡轮制冷机

技术领域

本发明涉及涡轮制冷机，尤其涉及利用将压缩机的排出气体作为驱动用气体的喷射器来将包含滞留于蒸发器的油的制冷剂回收至油箱的方式的涡轮制冷机。

背景技术

以往，利用于制冷空调装置等的涡轮制冷机由装入了制冷剂的封闭系统构成，并且通过制冷剂配管连结从冷水（被冷却流体）夺取热量从而制冷剂蒸发并发挥制冷效果的蒸发器、压缩由所述蒸发器蒸发的制冷剂气体来成为高压制冷剂气体的压缩机、利用冷却水（冷却流体）使高压制冷剂气体冷却凝缩的凝缩器、以及对所述凝缩的制冷剂进行减压使其膨胀的膨胀阀（膨胀机构）来构成。而且，在使用通过多级的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，进行将在作为设置于凝缩器和蒸发器之间的制冷剂配管中的中间冷却器的节能器产生的制冷剂气体导入压缩机的中间级（多级叶轮的中间部分）。

涡轮制冷机具有作为高速旋转体的压缩机，压缩机设置有支承旋转体的轴承、和用于对旋转体进行增速来获得规定的旋转数的增速机。对轴承和增速机提供氟利昂类制冷剂和相溶性的油来维持润滑和冷却功能。保持油的油箱部为了防止向制冷剂系统的油的泄漏利用均压管（油箱均压管）均压成制冷机的低压部分。

然而，不能完全回避一部分油经由旋转体的轴封部分或者所述均压管（油箱均压管）泄漏至制冷剂系统。若向制冷剂系统的油的泄漏持续，则油箱所保有的油减少，从而不能对轴承和增速机供油，并且不能持续涡轮制冷机的运转。因此，在涡轮制冷机中，从制冷剂系统的油回收功能发挥非常重要的作用。

现有的油回收方法利用使压缩机的排出气体成为驱动用气体的喷射器，来从油最终滞留的蒸发器或者压缩机吸气叶片二次侧将包含油的制冷剂回收至油箱。

专利文献1：日本实开昭55-20049号公报

在上述现有的油回收方法中，喷射器的驱动压力通过压缩机的首要条件，即冷却水温度条件来决定，所以存在不能进行喷射器的性能峰值点下的运转的情况，不能有效活用喷射器的油回收功能。因此，存在不能将油充分地回收至油箱、油箱所保有的油减少从而不能向轴承和增速机供油、不能持续涡轮制冷机的运转这样的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述的事情而完成的，其目的在于，提供通过进行喷射器的驱动用气体的压力控制，来确保喷射器的充分的油回收功能，从而能够持续制冷机的稳定的运转的涡轮制冷机。

为了达成上述目的，本发明的一方式的特征在于，在具备了从冷水夺取热量从而制冷剂蒸发并发挥制冷效果的蒸发器、通过叶轮压缩制冷剂的涡轮压缩机、以及利用冷却水使被压缩的制冷剂气体冷却凝缩的凝缩器的涡轮制冷机中，具备喷射器，其将从涡轮压缩机排出的制冷剂气体作为驱动用气体，吸引包含滞留于蒸发器的油的制冷剂回收至涡轮压缩机的油箱；控制阀，其设置于从涡轮压缩机向喷射器供给制冷剂气体的制冷剂供给配管，并控制在该制冷剂供给配管流动的制冷剂气体的压力；以及控制装置，其对所述控制阀的开度进行控制。

根据本发明，设置有从连接涡轮压缩机和凝缩器的制冷剂配管分支，来将制冷剂从涡轮压缩机导入喷射器的制冷剂供给配管，并在制冷剂供给配管，在喷射器的上游侧设置有控制阀。控制装置通过对控制阀的开度进行控制，从而控制供给至喷射器的制冷剂的压力。由此，能够控制喷射器吸引部中的吸引压力。因此，能够进行喷射器的性能峰值点下的运转，所以能够充分确保喷射器的油回收功能，能够进行制冷器的稳定的运转。

本发明的优选方式的特征在于，设置多个喷射器，并用配管连接喷射器和上述涡轮压缩机的吸气叶片二次侧。

根据本发明，能够将包含滞留于涡轮制冷器的吸气叶片二次侧的油的制冷剂回收至油箱。

本发明的优选方式的特征在于，所述控制装置对所述控制阀的开度进行控制以使得从所述涡轮压缩机向所述喷射器供给的制冷剂气体的压力（Pd）和从所述蒸发器被吸引到所述喷射器的制冷剂的压力（Pe）的压力比（Pd／Pe）为规定值。

根据本发明，控制装置对控制阀的开度进行控制以使得从喷射器的通常特性成为是性能峰值点的最优的喷射器驱动压力比Pd／Pe。

本发明的优选方式的特征在于，所述压力比（Pd／Pe）的规定值根据制冷剂的种类而变化。

本发明的优选方式的特征在于，制冷剂为R134a的情况下，所述压力比（Pd／Pe）的规定值约为1.7。

本发明的优选方式的特征在于，从所述涡轮压缩机供给至所述喷射器的制冷剂气体的压力通过在所述制冷剂供给配管中设置于所述控制阀的下游侧的压力传感器来测定。

本发明的优选方式的特征在于，从所述蒸发器被吸引到所述喷射器的制冷剂的压力（Pe）通过设置于所述蒸发器的压力传感器来测定。

本发明的优选方式的特征在于，从所述蒸发器被吸引到所述喷射器的制冷剂的压力（Pe）通过设置于连接所述蒸发器和所述喷射器的配管的压力传感器来测定。

根据本发明，通过以成为喷射器的性能峰值点的喷射器压力比来运转，能够确保充分的油回收功能，保有油箱所必需且充分的量的油，能够持续制冷机的稳定的运转。

附图说明

图1是表示本发明的涡轮制冷机的实施方式的示意图。

图2是表示喷射器的详细结构的示意剖视图。

图3是表示由喷射器驱动压力比Pd／Pe和喷射器吸引部的吸引压力表示的喷射器性能的图表。

具体实施方式

以下，参照图1～图3对本发明的涡轮制冷机的实施方式进行说明。在图1～图3中，对相同或者相当的构成要素附相同的标记并省略重复的说明。

图1是表示本发明的涡轮制冷机的实施方式的示意图。如图1所示，涡轮制冷机具备涡轮压缩机1，其压缩制冷剂；凝缩器2，其利用冷却水（冷却流体）使被压缩的制冷剂气体冷却凝缩；蒸发器3，其从冷水（被冷却流体）夺取热量从而制冷剂蒸发并发挥制冷效果；节能器4，其是配置于凝缩器2和蒸发器3之间的中间冷却器，其中，通过制冷剂循环的制冷剂配管5连接这些各设备来构成。

在图1所示的实施方式中，涡轮压缩机1由多级涡轮压缩机构成，多级涡轮压缩机由二级涡轮压缩机构成，由第一级叶轮11、第二级叶轮12、以及使这些叶轮11、12旋转的压缩机马达13构成。在第一级叶轮11的吸入侧设置有调整制冷剂气体向叶轮11、12的吸入流量的吸气叶片14。涡轮压缩机1具备收容轴承、增速机的齿轮箱15，在齿轮箱15的下部设置有用于向轴承和增速机供油的油箱16。齿轮箱15通过油箱均压管16被均压成涡轮压缩机1的低压部分。涡轮压缩机1通过流路8与节能器4连接，使节能器4中被分离的制冷剂气体导入涡轮压缩机1的多级的压缩级（该例中为二级）的中间部分（该例中为第一级叶轮11和第二级叶轮12之间的部分）。

如图1所示那样被构成的涡轮制冷机的制冷循环中，制冷剂在涡轮压缩机1、凝缩器2、蒸发器3、以及节能器4中循环，利用由蒸发器3得到的冷热源制造冷水来与负荷对应，进入制冷循环内的来自蒸发器3的热量以及与从马达13供给的涡轮压缩机1的功率相当的热量被释放至提供给凝缩器2的冷却水。另一方面，节能器4中被分离的制冷剂气体被导入涡轮压缩机1的多级压缩级的中间部分，与来自第一级压缩机的制冷剂气体合流通过第二级压缩机压缩。通过两级压缩单级节能器循环，附加有节能器4带来的制冷效果部分，所以相应地制冷效果增加，与不设置节能器4的情况相比，能够实现制冷效果的高效化。

如图1所示，设置有从连接涡轮压缩机1和凝缩器2的制冷剂配管5分支，将制冷剂从涡轮压缩机1导入喷射器20的制冷剂供给配管5BP。在制冷剂供给配管5BP，在喷射器20的上游侧设置有电动式控制阀21，通过对控制阀21的开度进行控制，能够控制供给至喷射器20的制冷剂的压力。喷射器20的排出侧与齿轮箱15连接。另一方面，蒸发器3以及涡轮压缩机1的吸气叶片二次侧经由配管6与喷射器20连接。在制冷剂供给配管5BP，在电动式控制阀21的二次侧中设置有测定制冷剂的压力（喷射器驱动压）的压力传感器S1。另外，蒸发器3设置有测定蒸发器3内的压力的压力传感器S2。电动式控制阀21、压力传感器S1、以及压力传感器S2分别与控制装置10连接。

在控制装置10，从压力传感器S1输入有制冷剂的压力（喷射器驱动压）Pd，从压力传感器S2输入有蒸发器3的压力Pe。控制装置10构成为，运算从涡轮压缩机1供给至喷射器20的制冷剂气体的压力（Pd）和从蒸发器3被吸引到喷射器20的制冷剂的压力（Pe）的压力比亦即喷射器驱动压力比Pd／Pe，并基于运算值来对电动式控制阀21的开度进行控制，控制供给至喷射器20的制冷剂的压力以使喷射器驱动压力比Pd／Pe成为规定值。此外，从蒸发器3被吸引到喷射器20的制冷剂的压力（Pe）也可以通过设置在连接蒸发器3和喷射器20的配管6的压力传感器测定。

图2是表示喷射器20的详细结构的示意剖视图。如图2所示，喷射器20具有大致T字状的形状，在喷射器20以位于同一直线上的方式连接有从涡轮压缩机1延伸的配管和延伸至油箱的配管，对于这两个配管大致垂直地连接有从蒸发器3以及涡轮压缩机1的吸气叶片二次侧延伸的配管。喷射器20内在喷嘴20n和扩散器20d之间形成有喷射器吸引部20s。

控制装置10通过对电动式控制阀21的开度进行控制，从而控制向如图2所示那样构成的喷射器20供给的制冷剂气体的压力。即，控制装置10对电动式的控制阀21进行开关控制以使从喷射器的通常特性成为是性能峰值点的最优的喷射器驱动压力比Pd／Pe。

图3是表示由喷射器驱动压力比Pd／Pe和喷射器吸引部的吸引压力表示的喷射器性能的图表。图3所示的喷射器吸引部的吸引压力的极小点是喷射器的性能峰值点，该性能峰值点，在实验上为喷射器驱动压力比Pd／Pe=1.7左右。提到具体例，在将制冷剂作为R134a的情况下，在冷水出口温度7℃、冷却水出口温度37℃的通常的空调温度条件中，蒸发压力为360kPa·A，凝缩压力即排出压力为960kPa·A，喷射器驱动压力比大约为2.7而过剩。该情况下，实际的运转点偏离喷射器性能峰值点，所以表现出如上述那样的油回收功能不全的课题。

在本发明中，使上述的电动式控制阀21进行关闭动作，使电动式的控制阀21的二次侧的压力、即喷射器20的喷射器驱动压力Pd降低，使喷射器驱动压力比Pd／Pe为1.7左右。在冷水出口温度7℃固定且冬季、过渡期等的低冷却水温度条件的情况下，存在喷射器驱动压力比Pd／Pe低于1.7的情况。该情况下，也设置有将电动式的控制阀21全开来避免喷射器驱动压力比的过度降低的控制。

根据本发明，运算从涡轮压缩机供给至喷射器20的制冷剂气体的压力（Pd）和从蒸发器3被吸引到喷射器20的制冷剂的压力（Pe）的压力比亦即喷射器驱动压力比Pd／Pe，并基于运算值对电动式控制阀21的开度进行控制，控制供给至喷射器20的制冷剂的压力（Pd）以使得喷射器驱动压力比Pd／Pe为规定值。由此，因为能够进行在喷射器20的性能峰值点下的运转，所以能够充分确保喷射器20的油回收功能，能够进行制冷机的稳定的运转。

在图1中，示出了设置一个喷射器20的例子，但也可以设置多个喷射器20，并用配管将一个喷射器20与蒸发器3连接，用配管将另一个喷射器20与涡轮压缩机的吸气叶片二次侧连接。即，使各喷射器20分别单独地从蒸发器3和涡轮压缩机的吸气叶片二次侧的各处进行油回收。该情况下，利用控制阀来对作为供给至喷射器20的驱动用气体的制冷剂气体的压力进行控制的构成按照上述。

至此对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不局限于上述的实施方式，当然可以在其技术思想的范围内以各种不同的方式实施。

图中符号说明：

1…涡轮压缩机；2…凝缩器；3…蒸发器；4…节能器；5…制冷剂配管；5BP…制冷剂供给配管；6…配管；8…流路；10…控制装置；11…第一级叶轮；12…第二级叶轮；13…压缩机马达；14…吸气叶片；15…齿轮箱；16…油箱；17…均压管；20…喷射器；20d…扩散器；20n…喷嘴；20s…喷射器吸引部；21…电动式控制阀；S1…压力传感器；S2…压力传感器。

Claims (7)

1.一种涡轮制冷机，具备从冷水夺取热量从而制冷剂蒸发并发挥制冷效果的蒸发器、通过叶轮压缩制冷剂的涡轮压缩机、以及利用冷却水使被压缩的制冷剂气体冷却凝缩的凝缩器，该涡轮制冷机的特征在于，具备：

喷射器，其将从涡轮压缩机排出的制冷剂气体作为驱动用气体来吸引包含滞留于蒸发器的油的制冷剂并回收至压缩机的油箱；

控制阀，其设置于将制冷剂气体从涡轮压缩机供给至喷射器的制冷剂供给配管，并控制在该制冷剂供给配管流动的制冷剂气体的压力；以及

控制装置，其对所述控制阀的开度进行控制，

所述控制装置对所述控制阀的开度进行控制，使得从所述涡轮压缩机供给至所述喷射器的制冷剂气体的压力和被从所述蒸发器吸引到所述喷射器的制冷剂的压力的压力比为规定值。

2.根据权利要求1所述的涡轮制冷机，其特征在于，

设置多个喷射器，并用配管连接喷射器和所述涡轮压缩机的吸气叶片二次侧。

3.根据权利要求1所述的涡轮制冷机，其特征在于，

所述压力比的规定值根据制冷剂的种类而变化。

4.根据权利要求3所述的涡轮制冷机，其特征在于，

在制冷剂为R134a的情况下，所述压力比的规定值为1.7。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的涡轮制冷机，其特征在于，

从所述涡轮压缩机供给至所述喷射器的制冷剂气体的压力通过在所述制冷剂供给配管中设置于所述控制阀的下游侧的压力传感器来测定。

6.根据权利要求1至4中任意一项所述的涡轮制冷机，其特征在于，

被从所述蒸发器吸引到所述喷射器的制冷剂的压力通过设置于所述蒸发器的压力传感器来测定。

7.根据权利要求1至4中任意一项所述的涡轮制冷机，其特征在于，

被从所述蒸发器吸引到所述喷射器的制冷剂的压力通过设置于连接所述蒸发器和所述喷射器的配管的压力传感器来测定。