涡轮制冷机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及涡轮制冷机，特别是涉及具有利用制冷剂的一部分对压缩机中所使用的油进行冷却的结构的涡轮制冷机。
【背景技术】
[0002]以往，制冷空调装置等中所使用的涡轮制冷机由封入有制冷剂的封闭系统构成，该涡轮制冷机构成为利用制冷剂配管将如下部件连结:蒸发器，其从冷水(被冷却流体)获取热量使制冷剂蒸发而发挥制冷效果；压缩机，其对在上述蒸发器蒸发后的制冷剂气体进行压缩而使之成为高压的制冷剂气体；冷凝器，其利用冷却水(冷却流体)对高压的制冷剂气体进行冷却而使之冷凝；以及膨胀阀(膨胀机构)，其对上述冷凝后的制冷剂进行减压而使之膨胀。而且，在将利用多级叶轮多级地对制冷剂气体进行压缩的多级压缩机用作压缩机的情况下，将在作为中间冷却器的节能器所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)，其中，所述节能器设置于冷凝器与蒸发器之间的制冷剂配管中。
[0003]涡轮制冷机的压缩机内置有对旋转体进行支承的轴承、使旋转体增速的齿轮，因压缩机的旋转体进行高速旋转而产生机械损耗即产生热量。出于对该热量的冷却、以及对轴承与齿轮的润滑的目的，利用油泵向轴承与齿轮供给润滑油。但是，由于与前述的机械损耗相应地产生的热量，使得润滑油的温度上升，无法使制冷机持续运转。因此，在油泵的排出配管设置有用于冷却润滑油的油冷却器。对于油冷却器的冷却源而言，一般利用制冷循环中的液态制冷剂。
[0004]以往，将冷凝器与蒸发器的压力差作为驱动源，将冷凝器的液态制冷剂供给至油冷却器，对润滑油进行冷却。在油冷却器蒸发气化的一部分制冷剂气体、与过度供给的液态制冷剂作为二相流体而返回到蒸发器。
[0005]专利文献1:日本特开平10-220885号公报
[0006]在上述的现有技术中，产生以下课题。
[0007]I)冷凝器的液态制冷剂在一般的进行空气调节的条件下为38°C左右，与作为非冷却流体的润滑油(60°C左右)之间的温差即所谓的对数平均温差(LMTD)较小，因此，用于进行冷却的油冷却器的导热面积(A)增大。即，若将油冷却器的导热量设为Q，将总导热系数设为K，将油冷却器导热面积设为A，将对数平均温差设为LMTD，则表示为Q =KXAXLMTD。为了获得规定的导热量Q，由于对数平均温差LMTD较小，因此，需要增大油冷却器的导热面积A。因此，油冷却器的外径尺寸增大。
[0008]2)从冷凝器供给至油冷却器的液态制冷剂的一部分蒸发，其他的大部分保持液态制冷剂的状态不变地返回到蒸发器并被减压，其结果，闪蒸为制冷剂气体。该闪蒸后的制冷剂气体无助于制冷效果，被吸入到压缩机则产生无效的压缩动力，因此，成为制冷机的效率降低的一个因素。
【发明内容】
[0009]本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种涡轮制冷机，能够减小油冷却器的外径而实现油冷却器的小型化，并且能够削减与油冷却器的冷却有关的无效的压缩动力。
[0010]为了实现上述目的，本发明的涡轮制冷机具备:蒸发器，其从冷水获取热量使制冷剂蒸发而发挥制冷效果；涡轮压缩机，其利用叶轮对制冷剂进行压缩；以及冷凝器，其利用冷却水对压缩后的制冷剂气体进行冷却而使之冷凝，所述涡轮制冷机的特征在于，具备:制冷剂管线，其与上述蒸发器的下部连接，液态制冷剂自蒸发器的下部起在该制冷剂管线中流动；以及油冷却器，其使在上述制冷剂管线中流动的液态制冷剂与在上述涡轮压缩机内使用的油之间进行热交换，利用从上述蒸发器供给的液态制冷剂液对上述油进行冷却。
[0011]本发明不使用冷凝器的液态制冷剂作为油冷却器中对油进行冷却的冷却源，而是使用蒸发器的液态制冷剂作为油冷却器中对油进行冷却的冷却源。在一般的进行空气调节的用途中，蒸发器的液态制冷剂大约为6°C左右。在使用来自蒸发器的液态制冷剂作为油冷却器的冷却源的情况下，与使用来自冷凝器的液态制冷剂的情况相比，温度水平更低，因此，能够增大所谓的对数平均温差(LMTD)，能够减小油冷却器的导热面积。
[0012]根据本发明的优选方式，其特征在于，具备喷射器，该喷射器将上述冷凝器的制冷剂气体作为驱动用气体，从上述蒸发器的下部吸引液态制冷剂并使该液态制冷剂向上述制冷剂管线流动。
[0013]根据本发明，将冷凝器的高压的制冷剂气体作为驱动用气体而导入到喷射器，利用喷射器汲取滞留于蒸发器的下部的液态制冷剂，并将其供给至油冷却器。以往，来自冷凝器的剩余的液态制冷剂经由油冷却器而返回到蒸发器，从而产生闪蒸气体的无效的压缩动力。然而，在本发明中，由于仅将作为喷射器的驱动用气体而使用的高压的制冷剂气体导入到蒸发器，因此，能够降低无效的压缩动力。
[0014]根据本发明的优选方式，其特征在于，上述涡轮压缩机由多级涡轮压缩机构成，具备向多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分供给制冷剂气体的节能器，具备喷射器，该喷射器将上述节能器的制冷剂气体作为驱动用气体，从上述蒸发器的下部吸引液态制冷剂并使之向上述制冷剂管线流动。
[0015]根据本发明，通过将来自节能器的制冷剂气体作为喷射器驱动源，能够进一步降低无效压缩动力，能够有助于提高制冷机效率。即，由于节能器与蒸发器之间的差压比冷凝器与蒸发器之间的差压小，因此，能够削减喷射器驱动气体量即无效气体量。
[0016]根据本发明的优选方式，其特征在于，上述喷射器的排出侧与上述蒸发器的上部连接。由此，能够将来自喷射器的制冷剂气体导入到未充满液态制冷剂的压力较低的蒸发器的上部，因此，能够降低喷射器的驱动力。
[0017]根据本发明的优选方式，其特征在于，具备控制阀，该控制阀设置于上述喷射器的入口侧，对作为上述驱动用气体的制冷剂气体的流量进行控制。
[0018]根据本发明的优选方式，其特征在于，具备:温度传感器，其对上述油冷却器的出口侧的油的温度进行测定；以及控制装置，其基于由上述温度传感器测定出的上述油的温度而对上述控制阀的开度进行控制。
[0019]根据本发明，利用温度传感器测定油冷却器出口的供油温度，并将测定值输入至控制装置。控制装置以使得油冷却器出口的供油温度达到规定温度(45°C?50°C)的方式对控制阀进行开闭控制。通过对设置于喷射器的一次侧的该控制阀的开度进行控制，使喷射器的驱动压力也可变，从而能够将向油冷却器供给的制冷剂量控制为适宜的量。由此，能够将油冷却器出口的供油温度调整为规定温度(45°C?50°C )。
[0020]根据本发明的优选方式，其特征在于，具备制冷剂泵，其从上述蒸发器的下部吸入液态制冷剂并使该液态制冷剂向上述制冷剂管线流动。
[0021]本发明中，作为从蒸发器向油冷却器压送液态制冷剂的单元，采用制冷剂泵取代喷射器。即，在从蒸发器的下部向油冷却器延伸的制冷剂管线设置有制冷剂泵，将蒸发器的液态制冷剂向油冷却器压送，使该液态制冷剂在油冷却器与润滑油进行热交换，然后使制冷剂气体返回到蒸发器。根据本发明，由于未使用喷射器，因此，能够进一步减少无助于制冷能力的无效气体。
[0022]根据本发明的优选方式，其特征在于，上述制冷剂管线的下游端与上述蒸发器的上部连接。由此，能够通过制冷剂泵的压送而将制冷剂气体导入到未充满液态制冷剂的压力较低的蒸发器的上部，因此，能够降低制冷剂泵的驱动力。
[0023]根据本发明的优选方式，其特征在于，具备:变频器(inverter)，其使上述制冷剂泵的旋转速度为可变；温度传感器，其对上述油冷却器的出口侧的油的温度进行测定；以及控制装置，其基于由上述温度传感器测定出的上述油的温度而对上述变频器进行控制，以控制上述制冷剂泵的排出流量。
[0024]根据本发明，利用温度传感器测定油冷却器出口的供油温度