JP4404148B2

JP4404148B2 - エコノマイザ

Info

Publication number: JP4404148B2
Application number: JP2008023356A
Authority: JP
Inventors: 康孝高田; 信弘梅田; 憲嗣紀ノ上
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2008-02-01
Filing date: 2008-02-01
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2028-02-01
Also published as: JP2009186034A; WO2009096193A1; CN101932890B; US9027363B2; CN101932890A; US20100326130A1

Description

本発明は、多段圧縮式冷凍装置に用いられるエコノマイザに関する。

従来より、二段圧縮機と、凝縮器と、二段膨張手段と、蒸発器とが順次接続された冷媒回路を備えた二段圧縮式冷凍装置が用いられている。また、二段圧縮式冷凍装置において、成績係数（ＣＯＰ）の高い運転を行うために、気液二相状態の冷媒からガス冷媒を分離し、二段ターボ圧縮機の中間に導くエコノマイザが用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の図２に記載されたエコノマイザは、冷媒を導入する導入部と、分離後のガス冷媒を二段圧縮機に導くガス出口部と、分離後の液冷媒を蒸発器に導く液出口部とが形成されたタンクによって構成されている。また、タンク内には、液出口部に取り付けられた膨張弁であって、液冷媒の液面の高さに応じて絞り量を調整するフロート膨張弁が設けられている。
特開平１１−３４４２６５号公報

しかしながら、上記エコノマイザでは、液出口部が１つしか設けられておらず、１つの液出口部から多量の液冷媒が流出する。そのため、フロート膨張弁も大型のものを用いなければならず、コストが増大するという問題があった。また、特に大容量の多段ターボ冷凍機に用いられるエコノマイザにおいては、フロート膨張弁前後の差圧が小さい為にさらに大型のフロート膨張弁が必要とされるため、問題は深刻であった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、多段圧縮式冷凍装置に用いられるエコノマイザを安価に提供することにある。

本発明は、多段圧縮機（21）と、凝縮器（22）と、多段膨張手段（23,25）と、蒸発器（26）とが順次接続された冷媒回路（20）を備えた多段圧縮式冷凍装置（1）に設けられ、気液二相状態の冷媒を気液分離し、ガス冷媒を前記多段圧縮機（21）の中間に導くと共に液冷媒を前記蒸発器（26）に導くエコノマイザであって、前記冷媒回路（20）の冷媒を導入する導入部（24d）と、前記蒸発器（26）に液冷媒を導出するための液出口部（24b）と、前記多段圧縮機（21）の中間にガス冷媒を導入するためのガス出口部（24c）とが形成されたタンク（24a）と、前記多段膨張手段（23,25）の一部を構成する膨張弁であって、前記液出口部（24b）に取り付けられ、前記タンク（24a）内の液冷媒の液面高さに応じて絞り量が調整されるフロート膨張弁（25）とを備え、前記液出口部（24b）及び前記フロート膨張弁（25）は複数設けられている。

更に、前記タンク（24a）は水平方向に長いタンクであり、前記導入部（24d）は前記タンク（24a）の長手方向の中央部に形成され、前記液出口部（24b）及び前記フロート膨張弁（25）は、前記タンク（24a）の長手方向において、前記導入部（24d）の両側に配置されている。

加えて、前記タンク（24a）の内部には、前記導入部（24d）と前記液出口部（24b）及びフロート膨張弁（25）とのそれぞれの間に位置して前記タンク（24a）の横断面方向に延び、前記タンク（24a）を、前記導入部（24d）が配置される中央部の空間と、前記液出口部（24b）が配置される液出口部側の空間とに、冷媒が前記中央部の空間から前記液出口部側の空間に流れるように区画する隔壁を構成するじゃま板（24e,24f）が設けられている。

その上、前記ガス出口部（24c）は２つ設けられ、前記タンク（24a）の長手方向において、それぞれ前記液出口部側の空間に配置されている。

本発明では、タンク（24a）内からは、複数の液出口部（24b）を介して液冷媒が流出することとなり、その液冷媒の流出量は、複数のフロート膨張弁（25）によって制御される。そのため、１つのフロート膨張弁（25）によって流出量を制御する場合に比べ、１つ１つのフロート膨張弁（25）に求められる制御量が小さくなる。そのため、小型のフロート膨張弁（25）を用いることができる。

また、前記フロート膨張弁（25）は、タンク（24a）の長手方向において導入部（24d）の両側に配置されている。これにより、各フロート膨張弁（25）が導入部（24d）と間隔をなして配置される。

また、前記導入部（24d）から導入された気液二相状態の冷媒は、液出口部（24b）及びフロート膨張弁（25）側に流動する際にじゃま板（24e,24f）に衝突し、気液が分離される。また、該じゃま板（24e,24f）は導入部（24d）とフロート膨張弁（25）との間に設けられているため、導入部（24d）から導入された冷媒がフロート膨張弁（25）に直接吹きかかることが回避される。

また、ガス冷媒は、１つのガス出口部（24c）から集中的にガス冷媒が吸入されるのではなく、２つのガス出口部（24c）に分散されて吸入される。そのため、ガス出口部（24c）が１つしか設けられていない場合に比べ、各ガス出口部（24c）がガス冷媒を吸入する力は半減する。これにより、ガス出口部（24c）付近でガス冷媒の吸入によって生じる液冷媒の液面の上昇は抑制される。その結果、ガス出口部（24c）から液冷媒の一部が多段圧縮機（21）側へ吸入される所謂液戻りが回避される。

第２の発明は、第１の発明において、前記液出口部（24b）及び前記フロート膨張弁（25）は液出口部側の空間に１つずつ設けられている。

第２の発明では、液出口部（24b）が２つ設けられているため、２つのフロート膨張弁（25）によってタンク（24a）内から流出する液冷媒の流出量が制御される。これにより、１つフロート膨張弁（25）に求められる制御量は従来の半分となるため、従来よりも小型のフロート膨張弁（25）を用いることができる。

以上のように、本発明によれば、小型のフロート膨張弁（25）を用いることができるため、フロート膨張弁（25）の単価を大幅に抑えることができ、エコノマイザ（24）全体のコストを削減することができる。

また、本発明によれば、フロート膨張弁（25）を複数備えているので、１つのフロート膨張弁（25）が不具合により作動しなくなっても、他のフロート膨張弁（25）によって液冷媒の減圧及びエコノマイザ（24）内の液面制御を行うことができる。従って、フロート膨張弁（25）に不具合が生じた場合であっても、該エコノマイザ（24）を備えた多段圧縮式冷凍装置（1）の運転を直ちに停止させることなく部分負荷運転等により運転を継続させることができる。

また、各フロート膨張弁（25）は導入部（24d）と間隔をなして配置されるため、導入部（24d）から導入された冷媒がフロート膨張弁（25）に吹きかかることを回避することができる。その結果、導入された冷媒がフロート膨張弁（25）の動作に影響を及ぼしてしまうことを防止することができる。

また、じゃま板（24e,24f）を設けたことにより、気液二相状態の冷媒が該じゃま板（24e,24f）に衝突することにより気液分離されると共に、導入部（24d）から導入された冷媒がフロート膨張弁（25）に直接吹きかかってフロート膨張弁（25）の動作に影響を及ぼしてしまうことを防止することができる。

また、ガス出口部（24c）付近でガス冷媒の吸入によって生じる液冷媒の液面の上昇を抑制することができる。そのため、ガス出口部（24c）から液冷媒の一部が多段圧縮機（21）側へ吸入される所謂液戻りを防止することができる。

また、第２の発明によれば、小型のフロート膨張弁（25）を用いることでフロート膨張弁（25）の単価を大幅に抑えると共に、フロート膨張弁（25）の個数を２つとすることでエコノマイザ（24）全体にかかるコストを削減することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態では、本発明に係るエコノマイザが用いられた多段圧縮式冷凍装置として、二段ターボ圧縮機を備えた二段ターボ冷凍機について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る二段ターボ冷凍機（1）の構成を模式的に示す配管系統図である。二段ターボ冷凍機（1）は、二段ターボ圧縮機（21）と、凝縮器（22）と、高段側膨張弁（23）と、低段側膨張弁（25）と、蒸発器（26）とが順次冷媒配管によって順次接続された蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）を備えている。また、上記冷媒回路（20）の高段側膨張弁（23）と低段側膨張弁（25）との間には、本発明に係るエコノマイザ（24）が設けられている。

上記二段ターボ圧縮機（21）は、低段側の羽根車（21a）と高段側の羽根車（21b）とを備えている。低段側の羽根車（21a）と高段側の羽根車（21b）とは直列に接続されている。また、二段ターボ圧縮機（21）には、吸入容量を制御するための吸入容量制御機構（21c）と、吐出容量を制御するための吐出容量制御機構（21d）とが設けられている。低段側に吸入された低圧（PL）の冷媒は、低段側の羽根車（21a）によって中間圧（PM）まで圧縮され、高段側に吸入される。高段側に吸入された冷媒は、高段側の羽根車（21b）によって圧縮されて高圧（PH）のガス冷媒となる。

上記凝縮器（22）は、シェル（円筒銅）と、シェル内に配置された複数の冷却管とを備える所謂シェルアンドチューブ型の凝縮器によって構成されている。シェル内には、二段ターボ圧縮機（21）において圧縮された高圧（PH）のガス冷媒が導入され、該ガス冷媒は、冷却管内を流れる冷却水によって冷却される。これにより、ガス冷媒は、冷却管の外側で凝縮し、液となってシェルの底部に溜まる。

上記高段側膨張弁（23）は、吸入冷媒過熱度に応じて減圧量を調整することで吸入冷媒過熱度を一定に制御する感温式自動膨張弁によって形成されている。上記凝縮器（22）において凝縮した液冷媒とガス冷媒とは、高段側膨張弁（23）によって中間圧（PL）まで減圧され、エコノマイザ（24）に導入される。

上記エコノマイザ（24）には、二段ターボ圧縮機（21）の中間に接続されたガス配管（28）が接続されている。エコノマイザ（24）では、気液二相状態の冷媒が気液分離される。そして、ガス冷媒は、上記ガス配管（28）を介して上記二段ターボ圧縮機（21）の中間に導かれる一方、液冷媒は、蒸発器（26）側へ導かれる。

上記低段側膨張弁（25）は、エコノマイザ（24）内の液冷媒の液面高さに応じて絞り量が調整されるフロート膨張弁（25）によって構成され、本発明に係るエコノマイザ（24）に内蔵されている。そのため、エコノマイザ（24）で気液分離された液冷媒は、蒸発器（26）に向かって流出する際に、フロート膨張弁（25）によって減圧される。

上記蒸発器（26）は、満液式蒸発器によって構成され、本実施形態では、所謂シェルアンドチューブ型の蒸発器によって構成されている。蒸発器（26）内には、エコノマイザ（24）において気液分離された液冷媒がフロート膨張弁（25）によって減圧されて供給される。シェル内には伝熱管が配されており、伝熱管内には被冷却物としての水が流れている。シェル内に供給された液冷媒は、伝熱管内の水から吸熱して蒸発し、ガスとなって二段ターボ圧縮機（21）の吸入側に導かれる。

次に、本発明に係るエコノマイザ（24）について詳述する。

図２及び図３（ａ）、（ｂ）に示すように、エコノマイザ（24）は、円筒形状の胴部と該胴部の両端部を閉塞する閉塞部によって構成された横長のタンク（24a）を備えている。タンク（24a）には、冷媒回路（20）の冷媒を導入する導入部（24d）と、内部の液冷媒を蒸発器（26）に導くための液出口部（24b）と、内部のガス冷媒を二段ターボ圧縮機（21）の中間に導くためのガス出口部（24c）とが形成されている。

上記導入部（24d）は、タンク（24a）の長手方向中央部に形成されている。図３（ａ）に示すように、導入部（24d）は、タンク（24a）の内外を貫き、タンク（24a）内において湾曲して上方に向かって開口する筒状体によって構成されている。

上記液出口部（24b）は、図２に示すように、本実施形態では２つ設けられている。２つの液出口部（24b）は、タンク（24a）の長手方向両端部に形成されている。液出口部（24b）は、タンク（24a）内外を貫き、タンク（24a）内において湾曲して下向きに開口する筒状体によって構成されている。

上記ガス出口部（24c）は、本実施形態では２つ設けられている。２つのガス出口部（24c）は、タンク（24a）の長手方向において、導入部（24d）の両側に１つずつ配置されている。また、ガス出口部（24c）は筒状体からなり、タンク（24a）上方から下方に向かって延び、先端がタンク（24a）上面を貫いてタンク（24a）内の上層部において開口している。

上述したエコノマイザ（24）に内蔵された低段側膨張弁としてのフロート膨張弁（25）は、上記液出口部（24b）の流入側端部に取り付けられている。具体的には、図２に示すように、筒状体からなる液出口部（24b）の流入側端に形成された弁体（25a）と、弁体（25a）に接続されたフロート（25b）とによって構成されている。弁体（25a）は、フロート（25b）が上昇すると、液出口部（24b）内の流路を拡げる方向に移動し、フロート（25b）が下降すると、液出口部（24b）内の流路を絞る方向に移動してするように構成されている。このような構成により、フロート膨張弁（25）は、エコノマイザ（24）内の液面が上昇するとその絞り量が低下し、液面が下降するとその絞り量が増大し、エコノマイザ（24）内の液の流出量を冷媒の循環量に合わせて制御する。

また、タンク（24a）内の導入部（24d）と、２つの液出口部（24b）及びフロート膨張弁（25）とのそれぞれの間には、タンク（24a）の横断面方向に延びる２種類の隔壁（24e,24f）が設けられている。導入部（24d）側に設けられた２枚の第１隔壁（24e）は、図３（ａ）に示すように、略円形の板状体からなり、略Ｔ字状の切り欠きが形成されている。一方、液出口部（24b）側に設けられた２枚の第２隔壁（24f）は、円板を逆Ｔ字状にくり抜いた板状体からなる。隔壁（24e,24f）は、本発明に係るじゃま板を構成している。

このような第１隔壁（24e）及び第２隔壁（24f）によって、タンク（24a）内は３つの空間に区画され、導入部（24d）と２つの液出口部（24b）及びフロート膨張弁（25）はそれぞれ異なる空間に配置される。また、図３（b）に示すように、液出口部（24b）側の空間から導入部（24d）側の空間を視たときに、タンク（24a）の横断面のほとんどが第１隔壁（24e）及び第２隔壁（24f）によって覆われている。このような構成により、導入部（24d）から導入された冷媒がフロート膨張弁（25）のフロート（25b）に直接吹きかかることを防止できる。

なお、上述した２つのガス出口部（24c）は、第１隔壁（24e）及び第２隔壁（24f）よりも液出口部（24b）側に配置されている。つまり、ガス出口部（24c）は、第１隔壁（24e）及び第２隔壁（24f）によってタンク（24a）内に区画される３つの空間のうち、導入部（24d）が設けられた中央の空間ではなく、液出口部（24b）が設けられた両端の空間にそれぞれ設けられている。このようにガス出口部（24c）が配置されることで、導入部（24d）から導入された気液二相状態の冷媒が、直接ガス出口部（24c）に吸入されることを防止することができる。

次に、二段ターボ冷凍機（1）の動作について説明する。まず、運転が開始されると、二段ターボ圧縮機（21）の低段側及び高段側の羽根車（21a,21b）が回転し、低段側から冷媒回路（20）内の低圧（PL）の冷媒が吸入される。このとき、吸入容量制御機構（21c）によって吸入される冷媒容量が調節される。そして、低段側に吸入された低圧（PL）の冷媒は、低段側の羽根車（21a）によって中間圧（PM）まで圧縮され、高段側に吸入される。高段側に吸入された冷媒は、高段側の羽根車（21b）によって圧縮されて高圧（PH）のガス冷媒となって冷媒回路（20）に吐出される。このとき、吐出容量制御機構（21d）によって吐出される冷媒容量が調節される。

そして、二段ターボ圧縮機（21）から冷媒回路（20）に吐出された高圧（PH）の冷媒は、凝縮器（22）において冷却されて凝縮する。そして、凝縮器（22）において凝縮した液冷媒とガス冷媒とは、高段側膨張弁（23）によって中間圧（PL）まで減圧され、エコノマイザ（24）に導入される。なお、高段側膨張弁（23）は、吸入冷媒過熱度に応じてその減圧量が調整される。これにより、吸入冷媒過熱度が所定値となるように冷媒循環量が制御される。

エコノマイザ（24）のタンク（24a）内では、導入された気液二相状態の冷媒が気液分離される。そして、気液分離後のガス冷媒は、ガス配管（28）を介して二段ターボ圧縮機（21）の中間に導かれる一方、液冷媒は蒸発器（26）側へ導かれる。

二段ターボ圧縮機（21）の中間に導かれた中間圧（PM）のガス冷媒は、二段ターボ圧縮機（21）の低圧側で圧縮された中間圧（PM）と混合されて高段側に吸入されて圧縮される。

一方、蒸発器（26）へ導かれる液冷媒は、液出口部（24b）から蒸発器（26）に向かって流出する際に、液出口部（24b）に設けられたフロート膨張弁（25）によって低圧（PL）まで減圧されて、蒸発器（26）に供給される。

このようにしてフロート膨張弁（25）によって減圧されて蒸発器（26）に供給された低圧（PL）の冷媒は、伝熱管内の水から吸熱して蒸発し、ガスとなって二段ターボ圧縮機（21）の吸入側に導かれる。そして、該ガス冷媒は、二段ターボ圧縮機（21）に吸入されて圧縮される。

次に、エコノマイザ（24）の動作について詳述する。

導入部（24d）を介してタンク（24a）内の長手方向において中央の空間に導入された冷媒は、タンク（24a）内の長手方向において中央の空間から両端側の空間に拡散する。このとき、冷媒は両隔壁（24e,24f）やタンク（24a）内壁面に衝突することにより、気液が分離される。そして、分離後の液冷媒は、両隔壁（24e,24f）やタンク（24a）内壁面を伝って流下し、タンク（24a）内の底部に溜まる。一方、ガス冷媒は、両隔壁（24e,24f）とタンク（24a）内壁面との隙間から液出口部（24b）側の空間へと流れる。

そして、タンク（24a）内の液出口部（24b）側の空間において、液冷媒は液出口部（24b）から蒸発器（26）側へと流れる。このとき、液出口部（24b）内に形成される流路は、フロート膨張弁（25）の弁体（25a）によって絞られている。そのため、液冷媒は該フロート膨張弁（25）によって減圧される。

また、フロート膨張弁（25）は、タンク（24a）内の液冷媒の液面高さに応じてその絞り量が調節されるように構成されている。そのため、液面が上昇すると、フロート（25b）が上昇し、弁体（25a）が液出口部（24b）内の流路がより拡がる方向に移動する。これにより、絞り量が低下して液冷媒の流出量が増加し、液面の上昇速度が緩まる又は下降に転ずることとなる。一方、液面が下降すると、フロート（25b）が下降し、弁体（25a）が液出口部（24b）の流路をより絞る方向に移動する。これにより、絞り量が増加して液冷媒の流出量が減少し、液面の下降速度が緩まる又は上昇に転ずる。このようにして、フロート膨張弁（25）によって、タンク（24a）内の液冷媒の液面高さは、冷媒循環量に応じた絞り量を実現できるように制御される。

一方、液出口部（24b）側の空間において、ガス冷媒はガス出口部（24c）から二段ターボ圧縮機（21）の中間圧側に吸入される。なお、本実施形態では、ガス出口部（24c）が２つ設けられているため、１つのガス出口部（24c）から集中的にガス冷媒が吸入されるのではなく、２つのガス出口部（24c）に分散されて吸入される。そのため、ガス冷媒が吸入される際、ガス出口部（24c）付近はタンク（24a）内の他の部分よりも低圧となるが、１つしかガス出口部（24c）がない場合に比べて、低圧の度合いを低減することができる。そのため、液冷媒がガス出口部（24c）の下方においてガス出口部（24c）側へ吸引されて上昇したとしても、その上昇高さを抑えることができる。その結果、液冷媒がガス冷媒と共にガス出口部（24c）に吸入されることを抑制することができる。

−実施形態の効果−
以上より、本実施形態に係るエコノマイザ（24）によれば、従来１つしか設けられていなかった液出口部（24b）とフロート膨張弁（25）とが２つずつ設けられている。そのため、タンク（24a）内からは、２つの液出口部（24b）を介して液冷媒が流出することとなり、その液冷媒の流出量は２つのフロート膨張弁（25）によって制御されることとなる。これにより、１つのフロート膨張弁（25）によって流出量を制御する場合に比べ、１つ１つのフロート膨張弁（25）に求められる制御量が小さくなる。従って、本エコノマイザ（24）によれば、小型のフロート膨張弁（25）を用いることができ、フロート膨張弁（25）の単価を大幅に抑えることができる。そのため、エコノマイザ（24）全体のコストを削減することができる。

また、本エコノマイザ（24）によれば、フロート膨張弁（25）が２つ設けられている。そのため、１つのフロート膨張弁（25）が不具合により作動しなくなっても、他のフロート膨張弁（25）によって液冷媒の減圧及びエコノマイザ（24）内の液面制御を行うことができる。従って、本エコノマイザ（24）によれば、フロート膨張弁（25）に不具合が生じた場合であっても、該エコノマイザ（24）を備えた多段圧縮式冷凍装置（本実施形態では、二段ターボ冷凍機（1））の運転を直ちに停止させることなく、部分負荷運転等により運転を継続させることができる。

なお、本実施形態では、液出口部（24b）及びフロート膨張弁（25）の個数を２つとしていたが、液出口部（24b）及びフロート膨張弁（25）は３つ以上設けることとしてもよい。その場合であっても、フロート膨張弁（25）を小型化することができ、エコノマイザ（24）を安価に構成することができる。その一方、本実施形態では、フロート膨張弁（25）の個数を２つとすることで、フロート膨張弁（25）の小型化を図って単価を大幅に抑えると共に、エコノマイザ（24）全体にかかるコストをより削減することができる。

また、本エコノマイザ（24）によれば、各フロート膨張弁（25）は、タンク（24a）の長手方向において導入部（24d）の両側に配置されている。そのため、各フロート膨張弁（25）は、導入部（24d）と間隔をなして配置される。これにより、導入部（24d）から導入された冷媒がフロート膨張弁（25）のフロート（25b）に吹きかかることを回避することができる。従って、導入された冷媒がフロート膨張弁（25）の動作に影響を及ぼしてしまうことを防止することができる。

また、本エコノマイザ（24）によれば、導入部（24d）と２つの液出口部（24b）及びフロート膨張弁（25）とのそれぞれの間には、タンク（24a）の横断面方向に延びる板状体からなる隔壁（24e,24f）が設けられている。これにより、気液二相状態の気液が分離されると共に、導入部（24d）から導入された冷媒がフロート膨張弁（25）のフロート（25b）に直接吹きかかってフロート膨張弁（25）の動作に影響を及ぼしてしまうことを防止することができる。

ところで、ガス出口部（24c）からガス冷媒が吸入される際、ガス出口部（24c）付近は周囲より低圧となる。そのため、ガス出口部（24c）が１つしか設けられていない場合、ガス出口部（24c）付近と周囲との圧力差が大きくなり、タンク（24a）内の液冷媒の液面がガス出口部（24c）付近で大きく上昇してしまう。そのため、ガス出口部（24c）から液冷媒の一部が二段圧縮機（21）側へ吸入される所謂液戻りが生じる虞があった。

しかしながら、本エコノマイザ（24）によれば、ガス出口部（24c）が２つ設けられており、タンク（24a）の長手方向において、導入部（24d）の両側に１つずつ配置されている。これにより、ガス冷媒は、１つのガス出口部（24c）から集中的にガス冷媒が吸入されるのではなく、２つのガス出口部（24c）に分散されて吸入される。そのため、ガス出口部（24c）が１つしか設けられていない場合に比べ、各ガス出口部（24c）がガス冷媒を吸入する力は半減する。これにより、ガス出口部（24c）付近でガス冷媒の吸入によって生じる液冷媒の液面の上昇を抑制することができる。その結果、ガス出口部（24c）から液冷媒の一部が二段ターボ圧縮機（21）側へ吸入される所謂液戻りを回避することができる。

《その他の実施形態》
上記実施形態では、液出口部（24b）及びフロート膨張弁（25）の個数を２つとしていたが、液出口部（24b）及びフロート膨張弁（25）は３つ以上設けることとしてもよい。その場合であっても、フロート膨張弁（25）を小型化することができ、エコノマイザ（24）を安価に構成することができる。

また、上記実施形態では、導入部（24d）、液出口部（24b）及びガス出口部（24c）を筒状体によって形成していたが、これらを単なる開口によって形成してもよい。

さらに、上記実施形態では、本発明に係るエコノマイザ（24）を備えた多段圧縮式冷凍装置として、二段圧縮二膨張の冷凍装置について説明したが、本発明は、三段圧縮三段膨張等の多段圧縮式冷凍装置に適用してもよい。その際、上記エコノマイザを複数直列に配置する。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、ターボ冷凍機に有用である。

実施形態に係る多段ターボ冷凍機の概略構成を示す配管系統図である。エコノマイザの縦断面図である。（ａ）は図２のIIIａ-IIIａ線断面図であり、（ｂ）は図２のIIIｂ-IIIｂ線断面図である。

１二段ターボ冷凍機（多段圧縮式冷凍装置）
２０冷媒回路
２１二段ターボ圧縮機（多段圧縮機）
２２凝縮器
２３高段側膨張弁（多段膨張手段）
２４エコノマイザ
２４ａタンク
２４ｂ液出口部
２４ｃガス出口部
２４ｄ導入部
２４ｅ第１隔壁（じゃま板）
２４ｆ第２隔壁（じゃま板）
２５フロート膨張弁（多段膨張手段）
２５ａ弁体
２５ｂフロート
２６蒸発器
２８ガス配管

Claims

多段圧縮機（21）と、凝縮器（22）と、多段膨張手段（23,25）と、蒸発器（26）とが順次接続された冷媒回路（20）を備えた多段圧縮式冷凍装置（1）に設けられ、気液二相状態の冷媒を気液分離し、ガス冷媒を前記多段圧縮機（21）の中間に導くと共に液冷媒を前記蒸発器（26）に導くエコノマイザであって、
前記冷媒回路（20）の冷媒を導入する導入部（24d）と、前記蒸発器（26）に液冷媒を導出するための液出口部（24b）と、前記多段圧縮機（21）の中間にガス冷媒を導入するためのガス出口部（24c）とが形成されたタンク（24a）と、
前記多段膨張手段（23,25）の一部を構成する膨張弁であって、前記液出口部（24b）に取り付けられ、前記タンク（24a）内の液冷媒の液面高さに応じて絞り量が調整されるフロート膨張弁（25）とを備え、
前記液出口部（24b）及び前記フロート膨張弁（25）は複数設けられる一方、
前記タンク（24a）は水平方向に長いタンクであり、
前記導入部（24d）は前記タンク（24a）の長手方向の中央部に形成され、
前記液出口部（24b）及び前記フロート膨張弁（25）は、前記タンク（24a）の長手方向において、前記導入部（24d）の両側に配置され、
前記タンク（24a）の内部には、前記導入部（24d）と前記液出口部（24b）及びフロート膨張弁（25）とのそれぞれの間に位置して前記タンク（24a）の横断面方向に延び、前記タンク（24a）を、前記導入部（24d）が配置される中央部の空間と、前記液出口部（24b）が配置される液出口部側の空間とに、冷媒が前記中央部の空間から前記液出口部側の空間に流れるように区画する隔壁を構成するじゃま板（24e,24f）が設けられ、
前記ガス出口部（24c）は２つ設けられ、前記タンク（24a）の長手方向において、それぞれ前記液出口部側の空間に配置されている
ことを特徴とするエコノマイザ。
請求項１において、
前記液出口部（24b）及び前記フロート膨張弁（25）は液出口部側の空間に１つずつ設けられている
ことを特徴とするエコノマイザ。