专利名称：制冷装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及制冷装置，特别是涉及对在蒸发器使用板式热交换器的涡轮制冷装置 所适合使用的制冷装置。
背景技术：
涡轮制冷装置现有作为大容量的热源装置而被使用，在其凝结器和蒸发器中使用 适合大热量交换的管壳式热交换器。但近来随着制造技术的飞跃进步而能够制造不到100 冷冻吨的比较小容量的涡轮制冷装置。这种小容量的涡轮制冷装置在管壳式热交换器之外 还使用板式热交换器。另一方面，涡轮制冷装置为了具有高效率性能特性，对于所使用的板 式热交换器也要求有大型且高性能的规格。板式热交换器一般是把多片板平行地层叠，在其之间交替排列多个制冷剂流路和 多个被冷却介质流路，所以在使用蒸发器的情况下，在蒸发器入口如何把气液二相状态的 制冷剂对多个制冷剂流路均等分配则成为大课题。即，气液二相制冷剂的情况下，气相制冷 剂的体积大，由于各流路压力损失差所引起的偏流而使液相制冷剂对多个制冷剂流路的分 配出现偏差，液相制冷剂的分布不均勻，不能有效活用热传递面积，有热交换性能(冷却性 能)降低的问题。于是，在专利文献1中提出如下的方案在板式热交换器的制冷剂入口设置喷嘴 和小孔，缓和压力损失差，毫无遗漏地把制冷剂对多个制冷剂流路分配，有效使用热交换器 的整个热传递面来提高冷却能力。在专利文献1中还提出如下的方案在把板式热交换器 串联多级设置来增加热交换量时，为了防止由上述小孔的压力损失所引起的效率降低，仅 在最上层侧的板式热交换器设置小孔机构即通孔，而且在连结多个板式热交换器的配管中 设置气液分离器，使被该气液分离器分离的气体制冷剂向最后层的板式热交换器的下游侧 返回。专利文献1 日本特开2001-165590号公报专利文献2 日本特开2005-337688号公报但被上述专利文献1和2所记载的都是为了把气液二相状态的制冷剂均等地对多 个制冷剂流路分配，所以在板式热交换器的制冷剂入口设置具有小孔机构的制冷剂分配部 的这一点上没有改变。因此，由小孔机构的压力损失所引起的效率降低不可避免，而且有板 式热交换器的结构复杂且价格高的问题。在制冷循环上，蒸发器入口处的制冷剂通常是气液二相状态，其干燥度是0. 1左 右而比较小。但气相制冷剂所占的体积绝对大，这就如上所述，难于把液相制冷剂对多个制 冷剂流路均等分配，而成为产生上述问题的根本原因。因此，不限于使用板式热交换器的情 况，为了改善蒸发器的热交换效率并谋求其小型化和高性能化，如何使蒸发器入口处的制 冷剂状态接近单液相就成为课题。
发明内容
本发明是鉴于这种情况而开发的，目的在于提供一种制冷装置，通过把向蒸发器 供给的制冷剂进行预冷而使其干燥度大致成为零并且以单液相来供给，增大在蒸发器的交 换热量，能够谋求提高冷却性能乃至蒸发器的小型化。为了解决上述课题，本发明的制冷装置采用以下机构。即，本发明制冷装置的第一形态包括制冷循环，该制冷循环被如下顺序连接的部 件构成压缩制冷剂的压缩机、使高压气体制冷剂凝结的凝结器、使凝结的液体制冷剂的一 部分蒸发而利用其蒸发潜热来冷却所述液体制冷剂，且具有把蒸发的中间压制冷剂向所述 压缩机的中间吸入口注入的回路的节能器、使所述液体制冷剂绝热膨胀的膨胀阀、使绝热 膨胀的制冷剂蒸发的蒸发器，把它们顺序连接以构成制冷循环，其中，在所述节能器与所述 蒸发器之间设置有把向蒸发器供给的制冷剂进行预冷的制冷剂预冷器。根据上述的第一形态，通过设置在节能器与蒸发器之间的制冷剂预冷器而把向蒸 发器供给的制冷剂进行预冷，能够使制冷剂的干燥度大致成为零并且以液相状态向蒸发器 供给。由此，能够在同一压力下降低制冷剂液的温度而把与在蒸发器被冷却的被冷却介质 的温度差取得大。因此，能够提高节能器效果引起的制冷能力和COP(制冷系数)，而且即使 热传递效率相同，也能够进行大热量的交换，能够谋求提高冷却性能乃至蒸发器的小型化。且在上述第一形态的制冷装置中，所述制冷剂预冷器也可以使所述液体制冷剂的 一部分蒸发而利用其蒸发潜热来冷却所述液体制冷剂，且具有使蒸发的制冷剂向所述蒸发 器与所述压缩机之间的制冷剂吸入回路返回的回路。根据上述的第一形态，由于在预冷制冷剂的制冷剂预冷器的冷热源中使用在制冷循 环中进行循环的液体制冷剂的一部分，并利用其蒸发潜热，所以能够高效率地对液体制冷剂进 行预冷，而且不需要从外部供给冷热源，能够简单构成制冷剂预冷器，容易地进行其设置。且在上述第一形态的制冷装置中，所述制冷剂预冷器也可以具有制冷剂/制冷剂 热交换器，该制冷剂/制冷剂热交换器使所述液体制冷剂与从该液体制冷剂分流并被减压 的制冷剂进行热交换来预冷所述液体制冷剂，并且具有使蒸发的制冷剂向所述蒸发器与所 述压缩机之间的制冷剂吸入回路返回的回路。根据上述结构，由于把制冷剂预冷器由使制冷剂与制冷剂进行热交换且具有使蒸 发的制冷剂向蒸发器与压缩机之间的制冷剂吸入回路返回的回路的制冷剂/制冷剂热交 换器构成，所以不需要使用特别结构的制冷剂预冷器，能够原封不动地使用已经有的制冷 剂/制冷剂热交换器。因此，能够以低成本提供制冷剂预冷器。且在上述结构的制冷装置中，所述节能器由使凝结的液体制冷剂的一部分蒸发而 利用其蒸发潜热来冷却所述液体制冷剂的中间冷却器构成，而且也可以把所述制冷剂设定 为R410A等的混合制冷剂。根据上述结构，由于把节能器由使制冷剂与制冷剂进行热交换的中间冷却器构 成，且把制冷剂预冷器由制冷剂/制冷剂热交换器构成，所以即使是使用由于自身膨胀而 制冷剂组成变化的R410A等的混合制冷剂的制冷循环，在节能器和制冷剂预冷器中制冷剂 的组成也不变化。因此，不必担心由于制冷剂组成变化而能力不稳定，使能够发挥符合规定 的能力。且在上述第一形态的制冷装置中，所述制冷剂预冷器也可以由气液分离器构成，其把所述液体制冷剂分离成液相制冷剂和气相制冷剂，且具有利用蒸发分离使预冷所述液 相制冷剂的气相制冷剂向所述蒸发器与所述压缩机之间的制冷剂吸入回路返回的回路。根据上述的第一形态，由于把制冷剂预冷器由使分离成液相制冷剂和气相制冷 剂，且具有利用蒸发分离使预冷液相制冷剂的气相制冷剂向蒸发器与压缩机之间的制冷剂 吸入回路返回的回路的气液分离器构成，所以不需要使用特别结构的制冷剂预冷器，能够 原封不动地使用已经有的气液分离器。因此，能够以低成本提供制冷剂预冷器。且在上述第一形态的制冷装置中，所述蒸发器也可以具有板式热交换器，该板式 热交换器把多片板平行地层叠并把多个制冷剂流路和多个被冷却介质流路交替配置。根据上述结构，即使在蒸发器使用具有多个制冷剂流路的板式热交换器的情况 下，也能够预冷制冷剂使干燥度大致成为零而以液相状态向蒸发器供给，因此，能够不使用 分配器地把液体制冷剂均等地对多个制冷剂流路分配。由此，使在各制冷剂流路的液体制 冷剂分布均勻化，能够增加有效热传递面积而提高热交换性能(冷却性能)。因此，不需要 制冷剂分配器而能够把板式热交换器的结构简单化，同时能够谋求板式热交换器的小型高 性能化。且在上述结构的制冷装置中，所述蒸发器也可以由把所述板式热交换器多个串联 多级连接来构成。根据上述结构，由于把板式热交换器多个串联多级连接，所以能够增大蒸发器的 热交换量(冷却能力)。由此，能够谋求提高冷却性能。且在上述结构的制冷装置中，也可以在所述多个板式热交换器的入口处分别把由 所述气液分离器构成的所述制冷剂预冷器串联多级配置。根据上述结构，由于在串联多级连接的多个板式热交换器的入口处分别把由气液 分离器构成的制冷剂预冷器串联多级配置，所以能够从各制冷剂预冷器向各板式热交换器 仅供给液相制冷剂。由此，能够把液体制冷剂均等地向多个板式热交换器的各制冷剂流路 分配，提高热交换性能(冷却性能)，并且能够使板式热交换器的小型紧凑化。且本发明制冷装置的第二形态包括热泵循环，该热泵循环被如下顺序连接的部件 构成压缩制冷剂的压缩机、切换制冷剂循环的切换阀、热源侧热交换器、使制冷剂绝热膨 胀的膨胀阀和利用侧热交换器，其中，在所述热源侧热交换器与所述利用侧热交换器之间 设置有节能器，该节能器经由制冷剂流通方向切换阀而使高压液体制冷剂总是从一个方向 流通，使其一部分蒸发来把所述高压液体制冷剂过冷却，且具有把蒸发的中间压制冷剂向 所述压缩机的中间吸入口注入的回路，而且在所述节能器的下游侧设置具有蒸发器功能的 把向所述利用侧热交换器或所述热源侧热交换器供给的制冷剂进行预冷的制冷剂预冷器。根据上述的第二形态，在进行制冷供暖切换时，经由制冷剂流通方向切换阀，能够 在制冷时向具有蒸发器功能的利用侧热交换器、或在供暖时向具有蒸发器功能的热源侧热 交换器分别供给被节能器过冷却了的液体制冷剂，而且能够把在节能器蒸发的中间压制冷 剂向压缩机的中间吸入口注入。由此，能够谋求提高制冷供暖能力和COP(制冷系数)。同 时通过设置在节能器下游侧的制冷剂预冷器，能够在制冷时或供暖时向具有蒸发器功能的 利用侧热交换器或热源侧热交换器供给的制冷剂给予预冷，能够使制冷剂的干燥度大致成 为零并且以液相状态供给，因此，能够在同一压力下降低制冷剂液的温度，把与在蒸发器侧 被热交换的被热交换介质的温度差取得大。因此，即使热传递效率相同，也能够进行大热量的交换，能够谋求提高热交换性能乃至热交换器自身的小型化。且在上述的任一形态中，所述制冷剂预冷器也可以使所述蒸发器入口处的制冷剂 干燥度大致成为零。根据上述形态，由于利用制冷剂预冷器使蒸发器入口处的制冷剂干燥度大致成为 零，所以能够可靠地仅把单液相制冷剂向蒸发器供给。由此，能够在同一压力下降低制冷剂 液的温度而把与在蒸发器被冷却的被冷却介质的温度差取得大。因此，即使热传递效率相 同，也能够进行大热量的交换，能够谋求提高冷却性能乃至蒸发器的小型化。且在上述的任一形态中，所述制冷装置也可以是在所述压缩机中使用涡轮压缩机 的涡轮制冷装置。根据上述形态，能够把具有高效率高性能特性的涡轮制冷装置更加高性能化，且 更加小型化。根据本发明，由于把向蒸发器供给的制冷剂进行预冷，使制冷剂干燥度大致成为 零并且以液相状态向蒸发器供给，所以能够在同一压力下降低制冷剂液的温度而把与在蒸 发器被冷却的被冷却介质的温度差取得大。因此，能够得到节能器效果，且即使热传递效率 相同，也能够进行大热量的交换，能够谋求提高冷却性能乃至蒸发器的小型化。
图1是本发明第一实施例涡轮制冷装置的制冷循环图；图2是图1所示涡轮制冷装置的P_h线图；图3是表示图1所示涡轮制冷装置的制冷剂干燥度与总括热传递U关系的线图；图4是本发明第二实施例涡轮制冷装置的制冷循环图；图5是本发明第三实施例涡轮制冷装置的制冷循环图；图6是本发明第四实施例涡轮制冷装置的制冷循环图。符号说明1涡轮制冷装置2 二级涡轮压缩机3凝结器3A热源侧空气热交换器4节能器4A中间热交换器(中间冷却器)5主膨胀阀6A、6B板式热交换器7蒸发器7A利用侧热交换 器8、8A制冷循环(热泵循环) 15、25、35、36制冷剂预冷器15A制冷剂-制冷剂热交换器 16制冷剂预冷用膨胀阀17、26、37、39气体回路 20A、20B四通切换阀25A、35A、36A 气液分离器
具体实施例方式以下参照
本发明的实施例。[第一实施例]以下，使用图1到图3说明本发明的第一实施例。图1表示本发明第一实施例涡轮制冷装置的制冷循环图。涡轮制冷装置1具有被
7如下部件顺序连接构成封闭回路的制冷循环8，该制冷循环8包括二级涡轮压缩机2、凝结 器3、节能器4、主膨胀阀5、和把两台板式热交换器6A、6B串联多级连接构成的蒸发器7。二级涡轮压缩机2是被变频电动机9驱动的多级压缩机，在吸入口 2A和排出口 2B 之外，具有设置在图示省略的第一叶轮与第二叶轮之间的中间吸入口 2C，把从吸入口 2A吸 入的低压制冷剂气体利用第一叶轮和第二叶轮的旋转而顺序进行离心压缩，把压缩的高压 制冷剂气体从排出口 2B排出。凝结器3使从二级涡轮压缩机2供给的高压制冷剂气体与 经由冷却水回路10循环的冷却水进行热交换，把制冷剂凝结液化。节能器4使在制冷循环8的主回路中流动的液体制冷剂与从主回路分流并被节能 器用膨胀阀11减压的制冷剂进行热交换，是由利用制冷剂的蒸发潜热而把在主回路中流 动的液体制冷剂进行过冷却的双重管热交换器等制冷剂/制冷剂热交换器构成的中间冷 却器4A所构成。中间冷却器4A具有用于把由对液体制冷剂进行过冷却而蒸发的制冷剂气 体从二级涡轮压缩机2的中间吸入口 2C向中间压的压缩制冷剂中注入的气体回路12，由 此，构成中间冷却器方式的节能器循环。主膨胀阀5使经过节能器4而被过冷却的制冷剂进行绝热膨胀并向蒸发器7供 给。蒸发器7由把多片板平行地层叠并把多个制冷剂流路和多个被冷却介质流路(冷水流 路)交替配置的板式热交换器6A、6B串联多级连接，通过使经由冷水回路13而在被冷却介 质流路(冷水流路)循环的冷水与制冷剂热交换来使制冷剂蒸发，利用其蒸发潜热把冷水 冷却到设定温度例如7V。优选使制冷剂的流动与冷水的流动是对流。在上述结构的基础上，本实施例进而在节能器4的下游侧设置制冷剂预冷器15， 把向蒸发器7供给的制冷剂进行预冷而使其干燥度大致成为零。该制冷剂预冷器15由与 上述节能器4用的中间冷却器4A大致相同结构的双重管热交换器等制冷剂/制冷剂热交 换器15A构成，使在制冷循环8的主回路中流动的液体制冷剂与从节能器4下游侧的主回 路分流并被制冷剂预冷用膨胀阀16减压的制冷剂进行热交换，利用制冷剂的蒸发潜热而 把在主回路中流动的液体制冷剂进行冷却。且制冷剂预冷器15具有使由对液体制冷剂进 行冷却而蒸发的制冷剂气体向蒸发器7与二级涡轮压缩机2之间的制冷剂吸入回路返回的 气体回路17。接着，参照图2所示的Ρ-h线图来说明本实施例的作用。被二级涡轮压缩机2的吸入口 2A吸入的低温低压制冷剂气体A被第一叶轮从A 点压缩到B点，与从中间吸入口 2C注入的中间压制冷剂气体混合，在成为C点的状态后被 第二叶轮吸入且被压缩到D点。在该状态下从二级涡轮压缩机2排出的制冷剂在凝结器3 被冷却，由此，被凝结液化而成为E点的高压液体制冷剂。该E点的液体制冷剂一部分被分 流，通过节能器用膨胀阀11被减压到F点并向中间冷却器4A流入。该中间压制冷剂在中 间冷却器4A与在制冷循环8的主回路中流动的液体制冷剂E进行热交换，从液体制冷剂E 吸热蒸发后经由气体回路12而从二级涡轮压缩机2的中间吸入口 2C向压缩中途的中间压 制冷剂气体中注入。另一方面，在节能器4用的中间冷却器4A，与F点的制冷剂进行了热交换的主回路 中液体制冷剂E被过冷却到G点而到达制冷剂预冷器15。从中间冷却器4A出来的液体制 冷剂的一部分被分流，并被制冷剂预冷用膨胀阀16减压到H点而向制冷剂预冷器15流入， 与主回路中的液体制冷剂G进行热交换。该H点的制冷剂在制冷剂预冷器15中与主回路中的液体制冷剂G进行热交换蒸发后，经由气体回路17向蒸发器7与二级涡轮压缩机2之 间的制冷剂吸入回路返回，经过I点与蒸发器7出口的制冷剂A汇合。G点的液体制冷剂通过在制冷剂预冷器15的预冷而冷却到J点后，由主膨胀阀5 减压到K点，并到达蒸发器7的入口。如图2所示，该K点的低压制冷剂是干燥度大致成为 零单液相制冷剂。这样，在节能器4与蒸发器7之间设置有制冷剂预冷器15，通过把被节能 器4过冷却的制冷剂进一步预冷，而能够向蒸发器7供给干燥度大致成为零的单液相制冷 剂。向蒸发器7供给的单液相状态制冷剂首先被向前层侧的板式热交换器6A的多个 制冷剂流路均等地分配流通，在该期间与经由冷水回路13而在被冷却介质流路(冷水流 路)循环的冷水进行热交换，使一部分制冷剂蒸发。在前层侧的板式热交换器6A流通的制 冷剂接着向后层侧的板式热交换器6B流入，同样地与冷水进行热交换，使剩余的制冷剂蒸 发。由此，经由冷水回路13循环的冷水被冷却到设定温度并向负载侧供给。在板式热交换 器6A、6B流通的制冷剂在其出口处成为稍微过热状态的低压气体制冷剂A，与来自气体回 路17的气体制冷剂汇合后，再次被二级涡轮压缩机2吸入，以下反复同样的作用。根据本实施例，有以下的效果。能够使制冷剂以干燥度大致成为零的单液相状态向蒸发器7供给，因此，能够在 同一压力下降低制冷剂液的温度而把与在蒸发器7被冷却的被冷却介质(冷水)的温度差 取得大。因此，能够得到由设置节能器4而引起的制冷能力被提高和提高COP (制冷系数) 的效果，而且即使热传递效率相同，也能够进行大热量的交换，能够提高冷却性能乃至谋求 蒸发器7的小型化。即如图3所示，向蒸发器7 (板式热交换器6A)供给的制冷剂通常是气液二相，在 入口的干燥度是0. 1左右，总括热传递U是Al，出口的总括热传递U是Bi。因此，如上述的 专利文献2所示，在前层侧的板式热交换器6A与后层侧的板式热交换器6B之间设置气液 分离器，通过在前层侧的板式热交换器6A出口来分离气相制冷剂，能够把在出口的总括热 传递U改善成B2。蒸发器7的交换热量Q，当把热传递面积设定为A、把体积变化温度差设 定为Δ Tm时，由于以Q = A*U* Δ Tm来表示，所以只要增大总括热传递U并增大交换热量Q， 就能够缩小热传递面积A而使蒸发器7小型化。如本实施例这样，通过设置制冷剂预冷器 15来把向蒸发器7供给的制冷剂进行预冷并且使蒸发器入口的制冷剂干燥度大致成为零 而把总括热传递U增大到A2，与专利文献2的相比，更能够有效地提高冷却性能乃至谋求蒸 发器7的小型化。由于制冷剂预冷器15把在制冷循环8中进行循环的液体制冷剂的一部分作为制 冷源，并利用其蒸发潜热来对液体制冷剂进行预冷，因此能够高效率地把液体制冷剂进行 预冷，且不需要从外部供给制冷源，能够把制冷剂预冷器15简单构成，容易地进行其设置。由于把制冷剂预冷器15由使制冷剂与制冷剂进行热交换且具有使蒸发的制冷剂 向蒸发器7与二级涡轮压缩机2之间的制冷剂吸入回路返回的气体回路17的双重管热交 换器等的制冷剂/制冷剂热交换器15A构成，所以不需要使用特别结构的制冷剂预冷器15， 能够原封不动地使用已经有的制冷剂_制冷剂热交换器。因此，能够以低成本提供制冷剂 预冷器15。由于把节能器4和制冷剂预冷器15由使制冷剂与制冷剂进行热交换的双重管热交换器等的制冷剂/制冷剂热交换器构成，所以即使是使用由于自身膨胀而制冷剂组成变 化的R410A等的混合制冷剂的制冷循环8，在节能器4和制冷剂预冷器15中制冷剂的组成 也不会变化，由于制冷剂组成变化而引起的能力的不稳定被消除，使能够发挥符合规定的 能力。由于制冷剂被制冷剂预冷器15所预冷，能够使干燥度大致成为零并且以单液相 状态向蒸发器7供给，所以即使在蒸发器7使用具有多个制冷剂流路的板式热交换器6A、6B 的情况下，也能够不使用分配器地把液体制冷剂均等地对多个制冷剂流路分配。因此，使在 各制冷剂流路的液体制冷剂分布均勻化，能够增加有效热传递面积而提高热交换性能(冷 却性能)。而且能够把板式热交换器6A、6B的结构简单化。特别是由于能够省略小孔机构 而减少压力损失，所以能够提高热交换效率。且由于能够把板式热交换器6A、6B多个串联 多级连接来构成蒸发器7，所以能够增加蒸发器7中的热交换量，能够谋求提高冷却性能。且由于使被制冷剂预冷器15蒸发的过热状态的制冷剂气体经由气体回路17向蒸 发器7与二级涡轮压缩机2之间的制冷剂吸入回路返回，所以即使发生有少许制冷剂液滴 从蒸发器7携带的情况，也能够使它可靠地蒸发。因此，能够防止制冷剂液滴被向二级涡轮 压缩机2携带。本实施例中，把液体制冷剂的一部分向制冷剂预冷器15供给的回路也可以如图1 虚线所示那样，由从节能器4的上游侧把液体制冷剂的一部分向中间冷却器4A分流的回路 进行分岔的回路构成。[第二实施例]下面使用图4说明本发明的第二实施例。本实施例相对上述第一实施例是制冷剂预冷器25的结构不同。其他的点由于与 第一实施例相同而省略说明。本实施例中，制冷剂预冷器25由设置在蒸发器7 (板式热交换器6A)入口侧的气 液分离器25A构成。被该气液分离器25A分离的气相制冷剂经由具有开闭阀27的气体回 路26而向蒸发器7与二级涡轮压缩机2之间的制冷剂吸入回路返回，如上所述，即使在蒸发器7 (板式热交换器6A)入口侧设置由气液分离器25A构成 的制冷剂预冷器25，也能够向蒸发器7 (板式热交换器6A)供给干燥度大致零的单液相状 态，因此，能够得到与上述第一实施例同样的作用效果。且气液分离器25A也不具有特别的 结构，能够原封不动地使用在制冷装置中被广泛使用的已经有的气液分离器，所以能够以 低成本提供制冷剂预冷器25本实施例表示了作为蒸发器7而设置一台板式热交换器6A的例，但当然也可以与 第一实施例同样地是多台串联多级连接。[第三实施例]下面使用图5说明本发明的第二实施例。本实施例相对上述第一实施例是制冷剂预冷器35、36的结构不同。其他的点由于 与第一实施例相同而省略说明。相对由多台串联多级连接的板式热交换器6A、6B构成蒸发器7，本实施例在各板 式热交换器6A、6B的入口串联多级地配置分别由气液分离器35A、36A构成的制冷剂预冷器 35、36。被各气液分离器35A、36A分离的气相制冷剂经由具有开闭阀38、40的气体回路37、39而向蒸发器7与二级涡轮压缩机2之间的制冷剂吸入回路返回。如上所述，在由串联多级地连接多台的板式热交换器6A、6B构成蒸发器7的情况 下，通过在各板式热交换器6A、6B的入口串联多级地配置由气液分离器35A、36A构成的制 冷剂预冷器35、36，能够从各制冷剂预冷器35、36仅向各板式热交换器6A、6B供给干燥度大 致零的单液相制冷剂。因此，能够得到与上述第一实施例同样的作用效果。且能够把液体 制冷剂均等地向多个板式热交换器6A、6B的各制冷剂流路分配，因此，能够提高热交换性 能(冷却性能)，而且能够使板式热交换器6A、6B小型紧凑化。[第四实施例]下面使用图6说明本发明的第四实施例。本实施例相对上述第一实施例是设置切换制冷剂循环的四通切换阀20A和切换 制冷剂流通方向的四通切换阀20B来构成热泵循环，作为能够制冷供暖的涡轮制冷装置1 的点是不同的。其他的点由于与第一实施例相同而省略说明。本实施例的涡轮制冷装置1在二级涡轮压缩机2的排出管与吸入管之间设置能够 把制冷剂循环可逆转的四通切换阀20A，构成能够切换成制冷循环和供暖循环的热泵循环 8A，而且代替水冷式凝结器3而设置把空气IOA作为热源利用的附带管片式制冷剂分配器 21的空气热交换器3A。在成为热源侧空气热交换器3A和利用侧热交换器7A的串联多级连接的板式热交 换器6A与6B之间设置有能够切换制冷剂流通方向的四通切换阀20B，对于节能器4和制冷 剂预冷器15在制冷时或供暖时都是使高压液体制冷剂总是从一个方向流通，能够得到节 能器效果和制冷剂预冷效果。根据上述结构，当把四通切换阀20A、20B向实线箭头方向切换，则使热源侧空气 热交换器3A作为凝结器、使利用侧热交换器7A作为蒸发器来发挥作用，从利用侧热交换器 7A取出冷水，能够进行制冷。当把四通切换阀20A、20B向虚线箭头方向切换，则使利用侧热 交换器7A作为凝结器、使热源侧空气热交换器3A作为蒸发器来发挥作用，从利用侧热交换 器7A取出热水，能够进行供暖。在该期间，对于节能器4和制冷剂预冷器15分别使制冷剂 从一个方向流通，在制冷时或供暖时都与上述各实施例同样地能够得到节能器效果和制冷 剂预冷效果。因此，根据本实施例，在制冷供暖时的任何情况下都能够向具有蒸发器功能的热 交换器(制冷时的利用侧热交换器7A、供暖时的热源侧空气热交换器3A)供给被节能器4 过冷却了的液体制冷剂，而且能够把在节能器4蒸发的中间压制冷剂向二级涡轮压缩机2 的中间吸入口 2C注入。由此，能够谋求提高制冷供暖能力和COP(制冷系数)。同时通过设置在节能器4下游侧的制冷剂预冷器15，能够在制冷时或供暖时向各 个具有蒸发器功能的利用侧热交换器7A或热源侧空气热交换器3A供给的制冷剂给予预 冷，能够使制冷剂的干燥度大致成为零并且以单液相状态供给，因此，能够在同一压力下降 低制冷剂液的温度，把与在蒸发器侧被热交换的被热交换介质的温度差取得大。因此，即使 热传递效率相同，也能够进行大热量的交换，能够谋求提高热交换性能乃至热交换器自身 的小型化。在本实施例中，用于切换制冷剂循环和制冷剂流通方向的切换阀20A、20B也不一 定必须是四通切换阀，例如能够由把电磁开闭阀组合四个的电桥电路等代替。且制冷剂预冷器15也能够与图4和图5所示的第二和第三实施例同样地使用气液分离器25A和35A、 36A的结构。 本发明并不限定于上述实施例的发明，在不脱离其要旨的范围能够有适当变形。 例如当然使用三级以上的多级涡轮压缩机构成的多级节能器方式的涡轮制冷装置也同样 能够适用。作为节能器循环而说明了中间冷却器方式的节能器循环例，但使用气液分离器 的气液分离器方式的节能器循环也同样能够适用。对于蒸发器并不限定于板式热交换器， 当然也可以使用管壳式热交换器、管片式热交换器等其他形式的蒸发器。
权利要求
一种制冷装置，其包括制冷循环，该制冷循环被如下顺序连接的部件构成压缩制冷剂的压缩机、使高压气体制冷剂凝结的凝结器、使凝结的液体制冷剂的一部分蒸发而利用其蒸发潜热来冷却所述液体制冷剂并且具有把蒸发的中间压制冷剂向所述压缩机的中间吸入口注入的回路的节能器、使所述液体制冷剂绝热膨胀的膨胀阀和使绝热膨胀的制冷剂蒸发的蒸发器，其中，在所述节能器与所述蒸发器之间设置有把向蒸发器供给的制冷剂进行预冷的制冷剂预冷器。
2.如权利要求1所述的制冷装置，其中，所述制冷剂预冷器使所述液体制冷剂的一部 分蒸发而利用其蒸发潜热来冷却所述液体制冷剂，且具有使蒸发的制冷剂向所述蒸发器与 所述压缩机之间的制冷剂吸入回路返回的回路。
3.如权利要求1或2所述的制冷装置，其中，所述制冷剂预冷器具有制冷剂/制冷剂热 交换器，该制冷剂/制冷剂热交换器使所述液体制冷剂与从该液体制冷剂分流并被减压的 制冷剂进行热交换来预冷所述液体制冷剂，并且具有使蒸发的制冷剂向所述蒸发器与所述 压缩机之间的制冷剂吸入回路返回的回路。
4.如权利要求3所述的制冷装置，其中，所述节能器由使凝结的液体制冷剂的一部分 蒸发而利用其蒸发潜热来冷却所述液体制冷剂的中间冷却器构成，且把所述制冷剂设定为 R410A等的混合制冷剂。
5.如权利要求1或2所述的制冷装置，其中，所述制冷剂预冷器具有气液分离器，该气 液分离器把所述液体制冷剂分离成液相制冷剂和气相制冷剂，且具有利用蒸发分离使预冷 所述液相制冷剂的气相制冷剂向所述蒸发器与所述压缩机之间的制冷剂吸入回路返回的 回路。
6.如权利要求1到5任一项所述的制冷装置，其中，所述蒸发器具有板式热交换器， 该板式热交换器把多片板平行地层叠，并把多个制冷剂流路和多个被冷却介质流路交替配置。
7.如权利要求6所述的制冷装置，其中，所述蒸发器由把所述板式热交换器多个串联 多级连接来构成。
8.如权利要求7所述的制冷装置，其中，在所述多个板式热交换器的入口处分别把由 所述气液分离器构成的所述制冷剂预冷器串联多级配置。
9.一种制冷装置，其包括热泵循环，该热泵循环被如下顺序连接的部件构成压缩制 冷剂的压缩机、切换制冷剂循环的切换阀、热源侧热交换器、使制冷剂绝热膨胀的膨胀阀和 利用侧热交换器，其中，在所述热源侧热交换器与所述利用侧热交换器之间设置有节能器，该节能器经由制冷 剂流通方向切换阀而使高压液体制冷剂总是从一个方向流通，使其一部分蒸发来把所述高 压液体制冷剂过冷却，且具有把蒸发的中间压制冷剂向所述压缩机的中间吸入口注入的回 路，而且在所述节能器的下游侧设置具有蒸发器功能的把向所述利用侧热交换器或所述热 源侧热交换器供给的制冷剂进行预冷的制冷剂预冷器。
10.如权利要求1到9任一项所述的制冷装置，其中，所述制冷剂预冷器使所述蒸发器 入口处的制冷剂干燥度大致成为零。
11.如权利要求1到10任一项所述的制冷装置，其中，所述制冷装置是在所述压缩机中使用涡轮压缩机的涡轮制冷装置。
全文摘要
提供一种制冷装置，通过把向蒸发器供给的制冷剂进行预冷而使其干燥度大致成为零并且以单液相来供给，增大在蒸发器的交换热量，能够谋求提高冷却性能乃至蒸发器的小型化。该制冷装置(1)包括制冷循环(8)，该制冷循环(8)被如下顺序连接的部件构成压缩制冷剂的压缩机(2)、使高压气体制冷剂凝结的凝结器(3)、使凝结的液体制冷剂的一部分蒸发而利用其蒸发潜热来冷却液体制冷剂且具有把蒸发的中间压制冷剂向压缩机的中间吸入口注入的回路的节能器(4)、使液体制冷剂绝热膨胀的膨胀阀(5)、使绝热膨胀的制冷剂蒸发的蒸发器(7)，其中，在节能器(4)与蒸发器(8)之间设置有把向蒸发器(7)供给的制冷剂进行预冷的制冷剂预冷器(15)。
文档编号F25B1/00GK101896778SQ200880120799
公开日2010年11月24日 申请日期2008年11月11日 优先权日2007年12月19日
发明者上田宪治, 松仓纪行 申请人:三菱重工业株式会社