专利名称：涡轮冷冻机的制作方法
技术领域：
本发明涉及涡轮冷冻机。
图12(A)和12(B)表示传统的涡轮冷冻机的一个实例。
当涡轮压缩机1工作时，从涡轮压缩机1排出的高压气态冷冻剂被送至冷凝器2，气态冷冻剂将热量散至流过传热管3冷却介质如冷却水，从而在冷凝器中冷凝并液化，如图12(A)所示。
然后，上述液态冷冻剂流入一中间冷却器4，在其中液态冷冻剂的压力在高压侧节流(或减压)机构24中被减至中间压力。因此，一部分液态冷冻剂蒸发。另外，液滴由液滴分离器26分离。其后，蒸发被吸入涡轮压缩机1的高级侧叶轮8。
由于蒸发的潜热，剩余的液态冷冻剂被冷却。其后，剩余的液态由低压侧减压机构25减压，因此使液态冷冻剂的流动速率得到调节，同时，出现绝热膨胀，从而得到气液两相流。
然后，冷冻剂进入一个蒸发器5，在其中介质吸收来自流过传热管6的冷却介质如盐水和冷却水的热量而蒸发和汽化，并变成低压气态冷冻剂。上述低压气态冷冻剂再次被吸入涡轮压缩机1。
涡轮压缩机1的离心叶轮7和8固定地装在转轴9的端部上，在轴向上间隔开来并封装在密封壳10中。
另外，小齿轮11固定地安装在上述转轴9的另一个端部上。在齿轮室19中，小齿轮11与固定地安装在感应电动机13的输出轴14上的一齿轮(或轮)12相啮合。
涡轮压缩机1的转轴9由齿轮室19中的轴承15和16支承，而感应电动机13的输出轴14由轴承17和18支承。
油槽20在齿轮室19的底部中形成。储存在油槽20中的润滑油被油泵21抽至一个油冷却器22，在油冷却器中使润滑油和已流过传热管23的冷却介质可进行热交换，从而使润滑油得到冷却。另外，借助过滤器27从润滑油清除异物后，冷却的润滑油被送向并润滑小齿轮11、齿轮12和轴承15，16，17和18。其后，润滑油返回油槽20。
现在参阅图12(B)，图中表示上述冷却循环的莫氏图。
然后，使处于状态A的吸入涡轮压缩机1的气态冷冻剂借助低级侧叶轮7的压缩进入状态B。然后，气态的冷冻剂当处于状态C时吸入高级侧叶轮8，然后压缩成状态D。
使用冷凝器2，通过冷却使上述气态冷冻剂进入状态E。然后通过冷凝使上述冷冻剂气体变成处于状态F的饱和液态冷冻剂。然后，借助中间冷却器4的高压侧减压机构24减压而使上述饱和液态冷冻剂进入状态G。另外，一部分这种饱和冷却介质蒸发并进入状态C，然后被吸入高级侧叶轮8。
借助低压侧减压机构25减压使其余液态冷冻剂进入状态H并进而进入状态I。这种冷却介质通过在蒸发器5中蒸发而变至状态A，然后被吸入涡轮压缩机1。
顺便讲一讲，在莫氏图中，标号J代表饱和液线；K代表饱和蒸汽线。
但是，在上述传统的涡轮冷冻机中，涡轮压缩机1的转轴9是由轴承15和16支承的，另外，尖电动机13的输出轴14是由轴承17和18支承的，另外，感应电动机13的动力通过齿轮12和小齿轮11传至涡轮压缩机1，因此，前述传统的涡轮冷冻机存在的问题是，涡轮压缩机1、增速机构和感应电动机13的结构变得复杂，不仅其尺寸、重量和成本增加，而且其机械损失高、性能系数(COP)低。
另外，轴承15，16，17和18，以及齿轮12和小齿轮11是由润滑油润滑的，因此，必须定期更换润滑油。另外，润滑油和冷却介质不能避免相互通过转轴9混合。
当温度和压力上升时，混有润滑油的冷却介质蒸发，因此，存在发生油泵21的空穴现象，轴承15，16，17和18的润滑故障和咬住等顾虑。
另外，当润滑油混有冷却介质时，冷凝器2和蒸发器5的传热性能变劣。因此，存在发生冷却能力下降、动力消耗增加、引起冷冻机非正常停机的顾虑。
本发明是为解决传统涡轮冷冻机的上述问题而完成的。本发明的要点在于，在本发明的涡轮冷冻机(下文中有时称为第一涡轮冷冻机)中，从一涡轮压缩机排出的冷冻剂通过向冷却介质散热而在冷凝器中冷凝，然后由一减压机构或节流机构减压，其后，冷冻剂通过在蒸发器中从冷却介质吸收热量而蒸发，并循环回前述涡轮压缩机，在这种冷冻机中，一个直接连接于前述涡轮压缩机叶轮的变换电动机(inverter motor)的输出轴由被液态冷冻剂润滑的轴承支承，本发明的要点还在于，所述涡轮冷冻机设有一控制装置，它适于控制一个设在上述涡轮压缩机中的抽吸叶片和变换电动机，这是通过使抽吸叶片和变换电动机相配合(联动)而实现的。
本发明的另一个特征方面(相应于第二涡轮冷冻机)在于从上述蒸发器的一个容器中抽出的饱和冷冻剂在由一个液态冷冻剂泵加压后送至前述轴承。
本发明的另一个特征方向(相应于第三涡轮冷冻机)在于前述涡轮压缩机是多级涡轮压缩机，前述涡轮冷冻机设有一中间冷却器，其用于冷却由前述冷凝器冷凝的饱和液态冷冻剂的一部分，冷凝的冷冻剂的其余部分蒸发以实现这种冷却，由该中间冷却器冷却的液态冷冻剂由一液态冷冻剂泵加压，其后，加压的冷冻剂被送至前述的轴承。
本发明的另一个特征方面(相应于第四涡轮冷冻机)在于，由前述冷凝器冷凝的饱和状态冷冻剂由液态冷冻剂泵加压。其后，加压的冷冻剂被送至前述轴承。
本发明的另一个特征方面(相应于第五涡轮冷冻机)在于，由前述冷凝器冷凝的饱和冷冻剂由一过冷器过冷，其后，过冷的冷冻剂被送至前述轴承。
本发明的另一个特征方面(相应于第六涡轮冷冻机)在于，由前述冷凝器冷凝的饱和液态冷冻剂由液态冷冻剂泵加压并由过冷器过冷，其后，加压和过冷的液态冷冻剂被送至前述过冷器。
本发明的另一个特征方面(相应于第七涡轮冷冻机)在于，前述饱和液态冷冻剂是通过下述方式由前述过冷器过冷的，即，使前述饱和液态冷冻剂和前述冷却介质之间进行热交换。
本发明的另一个特征方面(相应于第八涡轮冷冻机)在于前述饱和液态冷冻剂是通过下述方式由前述过冷器过冷的，即，使前述饱和液态冷冻剂和前述被冷却的介质之间进行热交换。
本发明的另一个特征方面(相应于第九涡轮冷冻机)在于前述过冷器包括一个设在前述蒸发器中的传热管，流过该传热管的前述饱和液态冷冻剂是利用冷冻剂在该管外蒸发的潜热过冷的。
本发明的另一个特征方面(相应于第十涡轮冷冻机)在于前述过冷器安装在前述蒸发器的上游，利用已流过前述节流机构的冷冻剂的蒸发潜热来过冷前述饱和液态冷冻剂。
本发明的另一个特征方面(相应于第十一涡轮冷冻机)在于前述过冷器被与前述减压机构并联地连接，利用从其分流出来并流过一小容量节流机构的冷冻剂的蒸发潜热来过冷前述饱和液态冷冻剂。
本发明的另一个特征方面(相应于第十二涡轮冷冻机)在于，前述涡轮压缩机是多级涡轮压缩机，前述涡轮冷冻机设有一个中间冷却器，它具有一高压侧节流机构和一低压侧节流机构，前述涡轮冷冻机设有一条旁路，其用于将一部分前述饱和液态冷冻剂引入前述中间冷却器的前述低压侧节流机构的上游侧，前述过冷器插入前述旁路中，利用已从前述饱和液态冷冻剂分流出来并流过一小容量节流机构的中间压力冷冻剂的蒸发潜热来过冷前述饱和液态冷冻剂。
本发明的另一个特征方面(相应于第十三涡轮冷冻机)在于，前述涡轮冷冻机设有另一个小的冷冻循环，在前述蒸发器中从该冷冻循环吸收热量，前述过冷器由前述小的冷冻循环的一蒸发器构成。
在本发明的前述第一涡轮冷冻机的情形中，涡轮压缩机是由变换电动机驱动的。因此，涡轮压缩机可以通过增加反向频率(inverter frlquency)而高速转动。
因此，本发明的第一涡轮冷冻机并不需要增速机构，这一点与传统的涡轮冷冻机不同。因此，涡轮冷冻机的结构可被简化。另外，还要减小其尺寸、重量及成本，另外还可以降低其机械损失，从而可提高其性能系数(COP)。
另外，在本发明的第一涡轮冷冻机中设有抽吸叶片。另外，涡轮压缩机通过一控制装置使该抽吸叶片的开度(即吸气量)与变换电动机的转数联系起来而受到控制。因此，涡轮压缩机的效率可得到提高，从而可以提高涡轮冷冻机的性能系数(COP)。246另外涡轮压缩机的叶轮直接连接于变换电动机的输出轴，因而这些构件可以装在一个密封壳内。另外，涡轮冷却机在这方面可以简化结构。因此可以减小其尺寸、重量和成本，另外，还可减小其机械损失。
另外，变换电动机的输出轴是由被液态冷冻剂润滑的轴承支承的，因而无需使用润滑油，因此不必定期更换润滑油。因此，不会存在冷冻剂与润滑油混合的问题。因此，油泵的空穴、轴承的润滑故障及冷凝器和蒸发器的传热性能的变劣都可得以防止。
在本发明的前述第二涡轮冷冻机的情形中，从蒸发器容器抽取的饱和液态冷冻剂被一液态冷冻剂泵加压，其后，加压的冷冻剂被送至轴承。因此，在过冷状态的液态冷冻剂被送至轴承，从而不在轴承中蒸发，使轴承得到有效的润滑。
在本发明的前述第三涡轮冷冻机的情形中，由过冷器冷却的液态冷冻剂在由液态冷冻剂泵加压后送至轴承。因此，准备送至轴承的液态冷冻剂可容易地进入过冷状态，从而使轴承得到有效的润滑。
在本发明的前述第四涡轮冷冻机的情形中，由冷凝器冷凝的饱和液态冷冻剂在由液态冷冻剂泵加工后送至轴承。因此，准备送至轴承的液态冷冻剂可容易地进入过冷状态，从而使轴承受到液态冷冻剂的有效润滑。
在本发明的前述第五涡轮冷冻机的情形中，由所述冷凝器冷凝的饱和冷冻剂在由过冷器过冷后送至轴承。因此，轴承可以由液态冷冻剂有效地润滑。
在本发明的前述第六涡轮冷冻机的情形中，由所述冷凝器冷凝的饱和液态冷冻剂在由液态冷冻剂泵加压及由过冷器过冷后送至轴承。因此，轴承可受到液态冷冻剂的有效润滑。
在本发明的前述第七涡轮冷冻机的情形中，饱和液态冷冻剂借助过冷器使饱和液态冷冻剂和冷却介质之间热交换从而被过冷。因此，轴承可以被液态冷冻剂有效的冷却。
在本发明的前述第八涡轮冷冻机的情形中，饱和液态冷冻剂借助过冷器使饱和液态冷冻剂和被冷却的介质之间进行热交换从而被过冷。因此，轴承可受到液态冷冻剂的有效润滑。
在本发明的前述第九涡轮冷冻机的情形中，过冷器包括一设置在蒸发器中的传热管。另外，流过传热管的饱和液态冷冻剂利用冷冻剂在管外的蒸发潜热被过冷。因此，轴承可以受到液态冷冻剂的有效润滑。
在本发明的前述第十涡轮冷冻机的情形中，过冷器安装在蒸发器的上游，并利用已流过节流机构的冷冻剂的蒸发潜热过冷液态冷冻剂。因此，轴承可以受到液态冷冻剂的有效润滑。
在本发明的前述第十一涡轮冷冻机的情形中，过冷器与节流机构并联地连接，利用从其分流出来及流过一个小容量节流机构的冷冻剂的蒸发潜热过冷饱和液态冷冻剂。因此，轴承可以受到液态冷冻剂的有效润滑。
在本发明的前述第十二涡轮冷冻机的情形中，过冷器被插入旁路，利用从其分流出来并流过一小容量节流机构的中间压力的冷冻剂的蒸发潜热过冷饱和液态冷冻剂。因此，轴承可以受到液态冷冻剂的有效润滑。
在本发明的前述第十三涡轮冷冻机的情形中，过冷器是由一个小冷冻循环的蒸发器构成的。因此，准备送至轴承的液态冷冻剂可以容易地被过冷，从而使轴承受到液态冷冻剂的有效润滑。
现在对照以下附图详述推荐实施例，进一步阐明本发明的其它特征、目的和优点，在各附图中相同件号代表相同的零件。
图1(A)是本发明第一实施例的涡轮冷冻机的系统示意图；图1(B)是本发明第一实施例的涡轮冷冻机的莫氏图；图2(A)是本发明第二实施例的涡轮冷冻机的系统示意图；图2(B)是本发明第二实施例的涡轮冷冻机的莫氏图；图3(A)是本发明第三实施例的涡轮冷冻机的系统示意图；图3(B)是本发明第三实施例的涡轮冷冻机的莫氏图；图4(A)是本发明第四实施例的涡轮冷冻机的系统示意图；图4(B)是本发明第四实施例的涡轮冷冻机的莫氏图4(C)和4(D)是分别表示本发明第四实施例的变型的示意图；图5(A)是本发明第五实施例的涡轮冷冻机的系统示意图；图5(B)是本发明第五实施例的涡轮冷冻机的莫氏图；图6(A)是本发明第六实施例的涡轮冷冻机的系统示意图；图6(B)是本发明第六实施例的涡轮冷冻机的莫氏图；图6(C)和6(D)分别是表示本发明第六实施例的变型的示意图；图7(A)是本发明第七实施例的涡轮冷冻机的系统示意图；图7(B)是本发明第七实施例的涡轮冷冻机的莫氏图；图8(A)是本发明第八实施例的涡轮冷冻机的系统示意图；图8(B)是本发明第八实施例的涡轮冷冻机的莫氏图；图9(A)是本发明第九实施例的涡轮冷冻机的系统示意图；图9(B)是本发明第九实施例的涡轮冷冻机的莫氏图；图9(C)是表示本发明第九实施例的变型的示意图；图10(A)是本发明第十实施例的涡轮冷冻机的系统示意图；图10(B)是本发明第十实施例的涡轮冷冻机的莫氏图；图10(C)是表示本发明第十实施例的变型的示意图；图11(A)是本发明第十一实施例的涡轮冷冻机的系统示意图；图11(B)是本发明第十一实施例的涡轮冷冻机的莫氏图；图12(A)是传统的涡轮冷冻机的系统示意图；图12(B)是传统的涡轮冷冻机的莫氏图。
图1(A)和1(B)表示本发明第一实施例的涡轮冷冻机。
涡轮压缩机30的离心叶轮31固定地安装在变换电动机32的输出轴33的端部上。
另外，叶轮31和变换电动机32封装在一个密封壳34中。
频率由变换器35调节或控制的电流通过接头36送至变换电动机32。
抽吸叶片37设置在涡轮压缩机30的密封壳34中。采用本实施例，使吸入涡轮压缩机30的冷冻剂气体量通过电动机38开、闭抽吸叶片37而受到调节。
另外，变流器35和抽吸叶片从控制装置48接受命令(或指示)，然后相互配合并同时受到控制。
变换电动机32的输出轴由径向轴承39和40及止推轴承41和42支承。
在蒸发器5底部中形成容器43。容顺43中的饱和液态冷冻剂由液态冷冻剂泵44抽取。另外，抽取的液态冷冻剂在预定压力下由该液态冷冻剂泵44加压，即进入过冷状态。本实施例适于在其后将液态冷冻剂送至并润滑每个轴承39至42。
另外，在润滑轴承39至42之后，液态冷冻剂由于自重和压差返回蒸发器5的壳体45。
因此，当操纵涡轮冷冻机时，从涡轮压缩机30排出的气态冷冻剂进入冷凝器2的壳体46。在该壳体46中，气态冷冻剂通过将热量散至流过传热管3的冷却介质而冷凝的液化。
该液态冷冻剂进入一节流机构47。然后，液态冷冻剂在其中减压，从而发生绝热膨胀，同时其流动速率得到调节，因此得到气液两相流。
然后，该冷冻剂进入蒸发器5的壳体45。另外，该冷冻剂通过冷却流过传热管6的被冷却介质而蒸发和气化。其后，冷冻剂被吸入涡轮压缩机30，然后再次在其中受到压缩。
现在参阅1(B)，该图表示这种冷冻循环的莫氏图。
在状态A中被吸入涡轮压缩机30的气态冷冻剂由于受到叶轮31的压缩而进入状态B。
然后，通过冷凝器2的冷却，该气态冷冻剂进入状态C。其后，该气态冷冻剂通过冷凝变成处于状态D的饱和液态冷冻剂。
该饱和液态冷冻剂通过被节流机构47减压而进入状态E。其后，该冷冻剂在蒸发器5中蒸发。因此，该冷冻剂进入状态A，然后被吸入涡轮压缩机30。顺便讲一讲，J代表饱和液线；K代表饱和汽线。
因此，由于在本实施例的涡轮冷冻机中，涡轮压缩机30是由变换电动机32驱动，因而涡轮压缩机30可以通过增加变流器频率而高速转动。
因此，本实施例的涡轮冷冻机无需增速机构，这一点与传统的涡轮冷冻机不同，因而可以简化涡轮冷冻机的结构，另外还可以减小其尺寸、重量和成本，另外还可以降低机械损失，从而提高其性能系数。
另外，抽吸叶片37设置在涡轮冷冻机30中。另外，涡轮压缩机30是由控制装置48使该抽吸叶片37的开度(即，吸气量)与变换电动机32的转数相配合而得到控制的。因此，涡轮压缩机30的效率可得以提高，从而可以提高涡轮冷冻机的性能系数(COP)。
另外，涡轮压缩机30的叶轮31直接连接于变换电动机32的输出轴33。因此，这些构件可封装在一个密封壳34中。另外，该涡轮冷冻机的结构可得到简化。因此，在本实施例中的涡轮冷冻机可减小尺寸、重量和成本，还可以降低其机械损失。
另外，变换电动机32的输出轴33是由被液态冷冻剂润滑的轴承39至42支承的。因此与传统的涡轮冷冻机不同，它无需使用润滑油。
因此，与传统的涡轮冷冻机不同，它无需定期更换润滑油。另外，润滑油和冷冻剂不会混合。因此，可以防止轴承的润滑故障，以及每个冷凝器2和蒸发器5的传热性能的变劣。
另外，在本实施例中，从蒸发器5的容器42抽取的饱和液态冷冻剂在由液态冷冻剂泵44加压后送至轴承39至42的。送往轴承39至42的液态冷冻剂处于由图1(B)的莫氏图中P1所示的过冷状态中。因此，这种液态冷冻剂在轴承39至42中根本不会蒸发。因此，轴承39至42可受到液态冷冻剂的有效润滑。
现在参阅图2(A)和2(B)，它们表示本发明第二实施例的涡轮冷冻机。
在第二实施例的情形中，涡轮压缩机是两级涡轮压缩机50。另外，涡轮压缩机50的所有离心叶轮51和52以在轴向上相间隔的方式固定比安装在变换电动机32的输出轴33的端部。
另外，在冷凝器2下游设置一个中间冷却器53，其用于蒸发一部分由冷凝器2冷凝的饱和液态冷冻剂，从而冷却冷冻剂的其余部分。
该中间冷却器设有一高压腔59和一低压腔60，它们是使用膜片58分隔壳体54的内部空间而形成的，一高压侧节流机构55设在高压腔59中，一低压侧节流机构56设在低压腔60中，还设有一个雾分离器(即，除雾器)57。
在冷凝器2中冷凝的饱和液态冷冻剂被送至高压腔59，在其中冷冻剂借助高压侧节流机构55减压而变为中间压力。然后，一部分冷冻剂在低压腔60中蒸发，因此，使其余冷冻剂被冷却。
在蒸发的气态冷冻剂中的雾在流过雾分离器57时被分离出来，冷冻剂从涡轮压缩机50的的中间吸入开口61吸入第二叶轮52，并在那里受到压缩。
被冷却的液态冷冻剂被低压侧节流机构56再次减压，引起它的绝热膨胀并调节了它的流动速率。然后，该液态冷冻剂被送至蒸发器5。
本实施例适于在中间冷却器53冷却的一部分液态冷冻剂被液态冷冻剂泵44加压后，液态冷冻剂被送至并润滑轴承39至42。
本实施例的其它零部件与图1(A)和图1(B)所示的实施例相似。在图2(A)和2(B)中，相同的标号代表相应的部件，另外，对这些部件不再赘述。
因此，在第二实施例中，送至轴承39至42的液态冷冻剂处于图2(B)的莫氏图中P2所示的过冷状态。因此，可防止液态冷冻剂在轴承39至42中蒸发。另外，与第一实施例相比较，液态冷冻剂泵44的尺寸可减小，其驱动力或功率可节省。
下面参阅图3(A)和3(B)，它们表示本发明第三实施例的涡轮冷冻机。
第三实施例中，由冷凝器2冷凝的饱和液态冷冻剂在由液态冷冻剂泵44加压后送至轴承39至42。
本实施例的其它零部件与图1(A)和1(B)中所示的第一实施例相似。在图3(A)和3(B)中，相同的件号代表相应的零件，且对这些零件不再赘述。
因此，在第三实施例中，送至轴承39至42的液态冷冻剂处于图3(B)的莫氏图中P3所示的过冷状态。因此，轴承39至42可以被液态冷冻剂有效地润滑。
现在参阅图4(A)至4(D)，它们表示本发明第四实施例的涡轮冷冻机。
第四实施例中饱和液态冷冻剂在冷冻剂进入过冷器62的槽63，且在冷冻剂和流过传热管64的冷却介质之间进行热交换而被过冷之后送向轴承39至42。来自传热管64的冷却介质流入冷凝器2的传热管3。
顺便讲一讲，如图4(C)所示，第四实施例可加以变化，使冷却介质被分流，使部分冷却介质流入冷凝器2的传热管3中。另外，如图4(D)所示，第四实施例可以被改变，使液态冷冻剂流过传热管64，使该液态冷冻剂和该管外的外部冷却介质之间进行热交换。
第四实施例的其它零部件与图1(A)和1(B)所示第一实施例相似。在图4(A)和4(B)中，相同的件号代表相应的零件，且对这些零件不再赘述。
因此，在第四实施例中，被冷却而降低大约5℃，然后送至轴承39至42的液态冷冻剂处于图4(B)的莫氏图中P4所示的过冷状态。因此，轴承39至42可以被该液态冷冻剂有效地润滑。
现在参阅图5(A)和5(B)，它们表示本发明第五实施例的涡轮冷冻机。
第五实施例中，在由过冷器62过冷后，由冷凝器2冷凝的饱和液态冷冻剂由液态冷冻剂泵44加压，然后送至轴承39至42。
本实施例的其它零部件与图4(A)和4(B)中所示的实施例相似，在图5(A)和5(B)中，相同的件号代表相应的零件，且这些零件不再赘述。
因此，在第五实施例中，送至轴承39至42的液态冷冻剂处于图5(B)的莫氏图中P5所示的过冷状态中。因此，轴承39至43可以由该液态冷冻剂有效润滑。
现在参阅图6(A)至6(D)，它们表示本发明第六实施例的涡轮冷冻机。
第六实施例中，由冷凝器2冷凝的饱和液态冷冻剂进入过冷器66的槽68，使该液态冷冻剂和流过传热管67的被冷却的介质之间进行热交换，从而过冷液态冷冻剂。
顺便讲一讲，如图6(C)所示，第六实施例可被改变，使由流过传热管6而被冷却的介质流入过冷器66的传热管67。另外，如图6(D)所示，第六实施例可被改变，使流过蒸发器5的传热管6而被冷却的被冷却介质冷却在被冷却的介质流过过冷器66的槽68的过程中流过传热管67的饱和液态冷冻剂。
本实施例中的其它零部件与图1(A)和1(B)中所示的第一实施例相似。
因此，在第六实施例中，送至轴承39至42的液态冷冻剂处于图6(B)的莫氏图中P6所示的过冷状态中。因此，轴承39至42可由该液态冷冻剂有效地润滑。
下面参阅图7A和7(B)，它们表示本发明第七实施例的涡轮冷冻机。
在第七实施例的情形中，安装在蒸发器5的壳体45中的传热管70构成一个过冷器。
因此在第七实施例中，由冷凝器2冷凝的一部分饱和液态冷冻剂进入传热管70，在液态冷冻剂流过管70的过程中，液态冷冻剂被管70外的冷却介质的蒸发潜热过冷。
本实施例的其它零部件与图1(A)和1(B)中所示的第一实施例相似。
因此，在第七实施例中，送至轴承39至42的液态冷冻剂处于图7(B)的莫氏图中P7所示的过冷状态。
现参阅图8(A)至8(D)，它们表示本发明第八实施例的涡轮冷冻机。
第八实施例中，过冷器72安装在蒸发器5的上游，已在节流机构47中进行绝热膨胀的气液两相冷冻剂被引入过冷器72的槽74中，在那里一部分冷冻剂蒸发。
因此，在由冷凝器2冷凝的饱和液态冷冻剂流过上述过冷器72的传热管73中的过程中，该饱和液态冷冻剂被管73外的冷却介质的蒸发潜热过冷。
顺便讲一讲，如图8(C)所示，第八实施例可被改变，使饱和液态冷冻剂引入槽74中，并被流过传热管73内的冷却介质的蒸发潜热过冷。
本实施例的其它零部件与图1(A)和1(B)中所示的第一实施例相似。
因此，在第八实施例中，送至轴承39至42的液态冷冻剂处于图8(B)的莫氏图中P8所示的过冷状态。因此，轴承39至42可由该液态冷冻剂有效地润滑。
下面参阅图9(A)和9(B)，它们表示本发明第九实施例的涡轮冷冻机。
在第九实施例中，过冷器76与节流机构47并联地连接。
因此，由冷凝器2冷凝的饱和液态冷冻剂被分流，大部分饱和液态冷冻剂通过节流机构47流入蒸发器5。但是，一部分饱和液态冷冻剂通过小容量节流机构79流入过冷器76的槽78。然后，上述一部分饱和液态冷冻剂通过与流过传热管77内的饱和液态冷冻剂之间的热交换而蒸发。其后，冷冻剂被引至蒸发器5。
在液态冷冻剂流过传热管77的过程中，被管外的冷却介质的蒸发潜热过冷的液态冷冻剂被送至轴承39至42。顺便讲一讲，如图9(C)所示，本实施例可被改变，使流过小容量节流机构79的冷却介质引入过冷器76的传热管77中，因而流过槽78内的饱和液态冷冻剂被过冷。
第九实施例的其它零部件与图1(A)和1(B)所示的第一实施例相似。
因此，在第九实施例中，送至轴承39至42的液态冷冻剂处于图9(B)的莫氏图中P9所示的过冷状态。因此，轴承39至42可以被该液态冷冻剂有效地润滑。
下面参阅图10(A)至10(C)，它们表示本发明第十实施例的涡轮冷冻机。
在第十实施例中，在中间冷却器53的上游设置一旁路80，其用于使由冷凝器2冷凝的饱和液态冷冻剂的一部分分流出来，并用于使分流的部分引入中间冷却器53的低压腔60。另外，一个小容量的节流机构81被插入该旁路80中。
因此，一部分饱和液态冷冻剂进入过冷器82的槽83并在其中蒸发，借助小容量节流机构81使冷冻剂减压至中间压力。因此，使从节流机构81的上游被分流且流过传热管84的饱和液态冷冻剂被过冷。其后，这部分液态冷冻剂被送至中间冷却器53的低压腔60。
流过传热管84内而被过冷的饱和液态冷冻剂被引至轴承39至42。
顺便讲一讲，如图10(C)所示，处于过冷器82的传热管84之外的饱和液态冷冻剂可通过下述方式被过冷，即，使由小容量节流机构81减压的冷冻剂在过冷器82的传热管84内蒸发。
第十实施例的其它零部件与第2(A)和2(B)中所示的第二实施例相似。
因此，在第十实施例中，送至轴承39至42的液态冷冻剂处于图10(B)的莫氏图中P10所示的过冷状态。因此，轴承39至42可被该液态冷冻剂有效地润滑。
现在参阅图11(A)和11(B)，它们表示本发明第十一实施例的涡轮冷冻机。
在本实施例中，在蒸发器5上游设有小冷冻循环90。该冷冻循环90包括压缩机91、冷凝器92、节流机构93和蒸发器94。
所述冷凝器92是由装在蒸发器5的壳体45中的传热管构成的。所述蒸发器94通过将饱和液态冷冻剂流过其中的传热管96装在槽95中而构成一个过冷器。
因此，当操纵该小冷冻循环90的压缩机91时，在从压缩机91排出的冷冻剂流过传热管92的过程中被在管92外的冷冻剂的蒸发潜热冷却和液化。该液态冷冻剂通过节流机构93进入蒸发器94的槽95。该液态冷冻剂通过吸收流过传热管96的饱和液态冷冻剂的热量而蒸发。其后，蒸发的冷冻剂被吸入压缩机91并再次被压缩。
流过传热管96内而被过冷的液态冷冻剂被送至轴承39至42。
因此，在第十一实施例中，送至轴承39至42的液态冷冻剂处于图11(B)的莫氏图中P11所示的过冷状态。因此，轴承39至42可被液态冷冻剂有效地冷却。
虽然已经描述了本发明的推荐实施例，但是显然本发明并不局限于此，本专业技术人员显然可作其它修改而并不超出本发明的范围。
因此，本发明的范围应该由权利要求书来限定。
权利要求
1.一种涡轮冷冻机，其中，从涡轮压缩机排出的冷冻剂在一冷凝器中通过向冷却介质散热而冷凝，然后由一节流机构减压，其后，冷冻剂通过从一被冷却的介质吸热而在一蒸发器中蒸发并被循环至所述涡轮压缩机，所述涡轮冷冻机包括一个其输出轴直接连接于所述涡轮压缩机的叶轮的变换电动机由被液冷冻剂润滑的轴承所支承；以及一个控制装置，其适于通过下述方式控制设在所述涡轮压缩机中的抽吸叶片和所述变换电动机，即，使所述抽吸叶片与所述变换电动机相互配合。
2.根据权利要求1所述的涡轮冷冻机，其特征在于从所述蒸发器的容量抽取的饱和液态冷冻剂由液态冷冻剂泵加压，其后将被加压的冷冻剂送至所述轴承。
3.根据权利要求1所述的涡轮冷冻机，其特征在于它还包括一个中间冷却器，其用于冷却由所述冷凝器冷凝的饱和液态冷冻剂的一部分，而其余部分蒸发，所述涡轮压缩机是一多级涡轮压缩机，由所述中间冷却器冷却的液态冷冻剂被一液态冷冻剂泵加压，其后，被加压的冷冻剂被送至所述轴承。
4.根据权利要求1所述的涡轮冷冻机，其特征在于由所述冷凝器冷凝的饱和液态冷冻剂由一液态冷冻剂泵加压，其后，被加压的冷冻剂被送至所述轴承。
5.根据权利要求1所述的涡轮冷冻机，其特征在于由所述冷凝器冷凝的饱和液态冷冻剂被一过冷器过冷，其后，被过冷的冷冻剂被送至所述轴承。
6.根据权利要求1所述的涡轮冷冻机，其特征在于由所述冷凝器冷凝的饱和液态冷冻剂被一液态冷冻剂泵加压，并被一过冷器过冷，其后，被加压和过冷的液态冷冻剂被送至所述轴承。
7.根据权利要求5或6所述的涡轮冷冻机，其特征在于所述饱和液态冷冻剂是通过下述方式由所述过冷器过冷，即，使饱和液态冷冻剂和冷却介质之间进行热交换。
8.根据权利要求5或6所述的涡轮冷冻机，其特征在于所述饱和液态冷冻剂是通过下述方式由所述过冷器过冷的，即，使饱和液态冷冻剂和被冷却的介质之间进行热交换。
9.根据权利要求5或6所述的涡轮冷冻机，其特征在于所述过冷器包括一个设在所述蒸发器内的一传热管，流过所述传热管的饱和液态冷冻剂利用所述管外的冷冻剂的蒸发潜热而被过冷。
10.根据权利要求5或6所述的涡轮冷冻机，其特征在于所述过冷器安装在所述蒸发器的上游，利用已流过所述节流机构的冷冻剂的蒸发潜热来过冷饱和液态冷冻剂。
11.根据权利要求5或6所述的涡轮冷冻机，其特征在于所述过冷器与所述节流机构并联地连接，利用已从其分流出来并流过一个小容量节流机构的冷冻剂的蒸发潜热来过冷饱和液态冷冻剂。
12.根据权利要求5或6所述的涡轮冷冻机，其特征在于它还包括一个具有一高压侧节流机构和一低压侧节流机构的中间冷却器；以及一条旁路，其用于将饱和液态冷冻剂的一部分引入所述中间冷却器的所述低压侧节流机构的上游侧，其中，所述涡轮压缩机是一多级涡轮压缩机，以及其中，所述过冷器插入所述旁路，利用已分流出来并流过一个小容量节流机构的中间压力的冷冻剂的蒸发潜热来过冷饱和液态冷冻剂。
13.根据权利要求5或6所述的涡轮冷冻机，其特征在于它还包括在所述蒸发器中从其吸热的另一个小冷冻循环，其中，所述过冷器是由所述小冷冻循环的一蒸发器构成的。
全文摘要
一种涡轮冷冻机中,从涡轮压缩机排出的冷冻剂通向冷却介质散热而在冷凝器中冷凝,然后被节流机构减压,其后,冷冻剂通过在蒸发器中从冷却的介质吸热而蒸发,并被循环至涡轮压缩机。本发明简化了这种涡轮压缩机的结构,使其尺寸、重量和成本减小,还提高了其性能系数,防止了润滑油和冷却介质的混合。本发明还设有变换电动机,其输出轴直接连接于涡轮压缩机叶轮,由受液态冷冻剂润滑的轴承支承,一个控制装置通过下述方式控制一设在涡轮压缩机内的抽吸叶片和变换电动机,即,使所述抽吸叶片和变换电动机相互配合。
文档编号F25B7/00GK1186209SQ9712118
公开日1998年7月1日 申请日期1997年10月24日 优先权日1996年10月25日
发明者岸本皓夫, 上田宪治, 吉田善一 申请人:三菱重工业株式会社