经济器以及离心式制冷机的制作方法

本实用新型涉及的经济器，设置于离心式制冷机，用于将气液二相状态的制冷剂进行气液分离，并将气体制冷剂向多级压缩机的多级压缩级的中间部分引导，并且将液体制冷剂向蒸发器引导。

背景技术：

以往，制冷空调装置等所使用的离心式制冷机，由封入有制冷剂的密闭系统构成，其构成为：将从冷水(被冷却流体)夺取热量而使制冷剂蒸发来发挥制冷效果的蒸发器、将在所述蒸发器蒸发的气体制冷剂压缩而成为高压的气体制冷剂的压缩机、用冷却水(冷却流体)将高压的气体制冷剂冷却而使其冷凝的冷凝器、以及将上述冷凝后的制冷剂减压而使其膨胀的膨胀阀(膨胀机构)由制冷剂配管连结。而且作为压缩机在使用由多级叶轮将气体制冷剂进行多级压缩的多级压缩机的情况下，进行将由设置于冷凝器与蒸发器之间的制冷剂配管中的作为中间冷却器的经济器产生的气体制冷剂导入压缩机的中间级(多级叶轮的中间部分)。

离心式制冷机中的经济器为气液分离器，用经济器将气液二相状态的制冷剂进行气液分离，将分离后的气体制冷剂向多级压缩机的多级压缩级的中间部分引导，并且将液体制冷剂向蒸发器导入。

图9是表示现有的经济器的一个例子的纵剖视图。

如图9所示，经济器20具备供气液二相状态的制冷剂流入的圆筒形状的容器21。容器21以使其轴心位于水平方向的方式横置地配置。容器21在侧面具有使气液二相状态的制冷剂流入的制冷剂入口21a，在上部具有将气液分离后的气体制冷剂排出的气体制冷剂出口21b，在下部具有将气液分离后的液体制冷剂排出的液体制冷剂出口21c。

在上述容器21且在制冷剂入口21a设置有制冷剂流入管22，在气体制冷剂出口21b设置有气体制冷剂流出管23，在液体制冷剂出口21c 设置有液体制冷剂流出管24。制冷剂流入管22在容器21的内部延伸，在制冷剂流入管22且在容器21的内部并且在制冷剂流入管22的底部侧并排设置有多个开口22a。各开口22a例如由沿制冷剂流入管22的长度方向延伸的矩形状的开口构成，以使流入至制冷剂流入管22的制冷剂朝向下方喷出。

另外，在容器21内且在制冷剂流入管22的上方设置有除雾器25。除雾器25是将编织细金属线而成的金属网层叠而构成的。除雾器25配置在与位于容器21上部的气体制冷剂出口21b对置的位置。

在如图9所示构成的经济器20中，气液二相状态的制冷剂经由制冷剂流入管22而流入到容器21内，并从形成于制冷剂流入管22下部的多个开口22a朝向下方喷出。从多个开口22a喷出的制冷剂，在制冷剂流入管22下方的空间相对于流动方向增大截面积而降低流速，并确保制冷剂流入管22的下部与容器21的底部之间的高度方向的距离，从而促进气液分离。在制冷剂流入管22下方的空间分离后的液体制冷剂存积于容器21的底部，并从液体制冷剂出口21c向外部排出。另一方面，分离的气体制冷剂与液滴一起上升而流入除雾器25，并在除雾器 25中去除液滴后，从气体制冷剂出口21b向外部排出。

专利文献1：日本特开昭59-109755号公报

在上述现有的经济器20中，将制冷剂流入管22插入至容器21的中心部，使气液二相状态的制冷剂从制冷剂流入管22下部的开口22a 向下方喷出，并在制冷剂流入管22下方的空间相对于流动方向增大截面积而降低流速，并确保制冷剂流入管22的下部与容器21的底部的高度方向的距离，从而在除雾器25的上游侧促进气液分离。

然而，如上述那样，需要将制冷剂流入管22插入至容器21的中心部，并且确保制冷剂流入管22的下部与容器21的底部的高度方向的距离，因此存在经济器20的外形尺寸增大的问题。

另外，制冷剂流入管22是配置于除雾器25的正下方的构造，从而存在气体制冷剂向除雾器25的流入变得不均匀的问题。

与此相对，若减小经济器20的外形尺寸，则制冷剂流入管22的下部与容器21的底部的高度方向的距离变短，因此存在从制冷剂流入管 22的多个开口22a喷出的制冷剂与存积于容器21底部的液体制冷剂碰撞而大量地卷起液滴，导致在除雾器25中难以去除液滴的问题。

技术实现要素：

本实用新型是鉴于上述情况所做出的，目的在于提供一种具有较高的气液分离性能，并且能够通过大幅度地减少气液分离所需的空间，从而实现外形尺寸小型化的经济器。

为了实现上述目的，本实用新型的经济器，设置于离心式制冷机，用于将气液二相状态的制冷剂进行气液分离，将气体制冷剂向多级压缩机的多级压缩级的中间部分引导，并且将液体制冷剂向蒸发器引导，所述经济器的特征在于，具备：容器，其具有：使所述气液二相状态的制冷剂流入且配设于所述经济器的侧面的制冷剂入口、将气液分离后的气体制冷剂排出且配设于所述经济器的上部的气体制冷剂出口、以及将气液分离后的液体制冷剂排出且配设于所述经济器的下部的液体制冷剂出口；挡板，其在所述容器内配置于与所述制冷剂入口对置的位置，供从所述制冷剂入口流入到所述容器内的所述气液二相状态的制冷剂碰撞来进行气液分离；以及除雾器，其在所述容器内配置于与所述气体制冷剂出口对置的位置，将所述气液分离后的气体制冷剂中包含的液滴去除，所述挡板由分隔板构成，该分隔板在所述制冷剂入口与所述除雾器之间的位置沿铅直方向延伸，对所述制冷剂入口侧和所述除雾器侧进行分隔，在该分隔板的下端与所述容器的底部之间设置有第一开口，该第一开口用于将所述气液分离后的气体制冷剂和液体制冷剂向所述除雾器的下方的空间引导。分隔板的下端在比制冷剂流入管的下端靠近容器底部的位置并且位于不到达容器底部的位置。

根据本实用新型的优选的方式，其特征在于，在所述挡板的上端设置有第二开口，使由所述挡板进行的所述气液分离后的气体制冷剂流入所述第二开口，并经由所述挡板和作为除雾器端板的第三挡板之间的流路而向所述除雾器引导。

根据本实用新型的优选的方式，其特征在于，在所述除雾器的下方的空间内设置有多孔板，该多孔板从所述挡板的下端沿水平方向延伸到超过与所述制冷剂入口相反的一侧的除雾器端部的位置，将所述气液分离后的气体制冷剂和液体制冷剂向所述多孔板与所述容器的底部之间的空间引导，进行进一步的气液分离，并将该气液分离后的气体制冷剂经由所述多孔板的孔而向所述除雾器引导。

根据本实用新型的优选的方式，其特征在于，在所述除雾器与所述气体制冷剂出口之间配置有第二挡板。

本实用新型的离心式制冷机，其特征在于，具备上述记载的经济器中的任一个。

本实用新型发挥以下列举的效果。

1)由于消除了现有的经济器中插入至容器的中心部的制冷剂流入管，因此能够减小经济器的高度方向的尺寸，从而能够减小经济器的外形尺寸。

2)由于代替制冷剂流入管而在与制冷剂入口对置的位置设置挡板，因此从制冷剂入口流入的气液二相状态的制冷剂与挡板碰撞，来进行制冷剂的气液分离。即，得到由挡板进行的气液的一次分离效果，之后得到由除雾器进行的气液的二次分离效果，从而提高气液分离性能。

3)由于挡板由在制冷剂入口与除雾器之间的位置沿铅直方向延伸并将制冷剂入口侧与除雾器侧分隔的分隔板构成，因此能够利用挡板将一个容器内分成制冷剂入口侧和除雾器侧的两个空间(房间)，从而能够截断直接朝向除雾器的制冷剂的流动。

4)由于在挡板的下端与容器的底部之间形成有供制冷剂流通的第一开口，因此与挡板碰撞后的制冷剂朝向第一开口暂时向下流动，因此能够使制冷剂到达除雾器的距离变长，从而能够使该距离有效地用于气液分离。

5)通过设置多孔板，从而具有抑制从容器的下部朝向除雾器流动的制冷剂气体引起的带起制冷剂液体的效果。

6)利用多孔板来抑制存积于容器底部的液面的搅乱，从而能够期待抑制气体朝向液体侧混入。另外作为制冷机的控制，在控制经济器的液面的情况下，能够期待使其控制性的难度降低的效果。

附图说明

图1是表示具备本实用新型的经济器的离心式制冷机的示意图。

图2是表示本实用新型的经济器的第一实施方式的纵剖视图。

图3(a)是表示在长方体形状的容器内收纳有长方体形状的除雾器的构造的图，图3(b)是表示在圆筒形状的容器内收纳有长方体形状的除雾器的构造的图。

图4是表示由如图2所示构成的经济器进行的制冷剂的气液分离工序的图。

图5是表示本实用新型的经济器的第二实施方式的纵剖视图。

图6是表示由如图5所示构成的经济器进行的制冷剂的气液分离工序的图。

图7(a)、图7(b)是表示本实用新型的挡板与容器的关系的剖视图。

图8是表示具备图7(b)所示的挡板的本实用新型的经济器的纵剖视图。

图9是表示现有的经济器的一个例子的纵剖视图。

附图标记说明：1...离心式压缩机；2...冷凝器；3...蒸发器；4...经济器；5...制冷剂配管；11...容器；11a...制冷剂入口；11b...气体制冷剂出口；11c...液体制冷剂出口；12...制冷剂流入管；13...气体制冷剂流出管； 14...液体制冷剂流出管；15...挡板；16...除雾器；17...多孔板；18...第二挡板；19...第三挡板；A1...第一开口；A2...第二开口；S、S1、S2...空间。

具体实施方式

以下，参照图1～图8来说明本实用新型的经济器的实施方式。在图 1～图8中，对相同或者相当的构成要素标注相同的附图标记，并省略重复的说明。

图1是表示具备本实用新型的经济器的离心式制冷机的示意图。如图1所示，离心式制冷机具备：离心式压缩机1，其压缩制冷剂；冷凝器2，其用冷却水(冷却流体)对压缩后的气体制冷剂进行冷却并使其冷凝；蒸发器3，其从冷水(被冷却流体)夺取热量而使制冷剂蒸发来发挥制冷效果；经济器4，其作为中间冷却器而配置在冷凝器2与蒸发器3之间，该离心式制冷机由供制冷剂循环的制冷剂配管5将上述各设备连结而构成。

在图1所示的实施方式中，离心式压缩机1由多级离心式压缩机构成。离心式压缩机1通过制冷剂配管5而与经济器4连接，以使由经济器4分离后的气体制冷剂导入到多级离心式压缩机的多级压缩级(在本例中为二级)的中间部分(在本例中为第一级与第二级之间的部分)。

在如图1所示构成的离心式制冷机的制冷循环中，制冷剂在离心式压缩机1、冷凝器2、蒸发器3以及经济器4之间循环，并在蒸发器3 制造冷水来应对负载，并且制冷循环内所获取的来自蒸发器3的热量以及从压缩机马达供给的与离心式压缩机1的做功相当的热量，释放至向冷凝器2供给的冷却水。另一方面，在经济器4中分离后的气体制冷剂被导入到离心式压缩机1的多级压缩级的中间部分，并与来自第一级压缩机的气体制冷剂合流而被第二级压缩机压缩。根据二级压缩单级经济器循环，会附加由经济器4带来的制冷效果部分，该部分相应地增加制冷效果，因此与不设置经济器4的情况相比，能够实现制冷效果的高效化。

图2是表示本实用新型的经济器4的第一实施方式的纵剖视图。

如图2所示，经济器4具备供气液二相状态的制冷剂流入的圆筒形状的容器11。容器11以使其轴心位于水平方向的方式横置地配置。容器11在侧面具有使气液二相状态的制冷剂流入的制冷剂入口11a，在上部具有将气液分离后的气体制冷剂排出的气体制冷剂出口11b，在下部具有将气液分离后的液体制冷剂排出的液体制冷剂出口11c。在容器11 且在制冷剂入口11a设置有制冷剂流入管12，在气体制冷剂出口11b 设置有气体制冷剂流出管13，在液体制冷剂出口11c设置有液体制冷剂流出管14。

如图2所示，在容器11内在与制冷剂入口11a对置的位置配设有挡板15，从制冷剂入口11a流入到容器11内的气液二相状态的制冷剂，与挡板15碰撞而被气液分离。

另外，在容器11内且在与气体制冷剂出口11b对置的位置配设有除雾器16。除雾器16是将编织细金属线而成的金属网层叠而构成的。除雾器16具有将由挡板15气液分离后的气体制冷剂所包含的液滴去除的功能。

另外，在除雾器16与气体制冷剂出口11b之间配置有第二挡板18。第二挡板18使经过除雾器16的气体制冷剂集中地向将气体制冷剂出口 11b投影的位置流动，由此抑制经过除雾器16的气体制冷剂的流速局部增大。

上述挡板15由分隔板构成，该分隔板在制冷剂入口11a与除雾器 16之间的位置沿铅直方向延伸，并将制冷剂入口侧与除雾器侧分隔，在该分隔板的下端与容器11的底部之间设置有第一开口A1，用于将上述气液分离后的气体制冷剂和液体制冷剂向除雾器16下方的空间S引导。

图2所示的经济器4采用在圆筒形状的容器11内收纳长方体形状的除雾器16的构造。接着，参照图3(a)、图3(b)对除雾器形状与经济器的容器形状的关系进行说明。

在使用除雾器进行液滴去除的情况下，按照每个去除对象物的物理性质，经过除雾器的气体流速存在极限，若超过某一上限值，则无法将与气体一起流出的液体成分分离。因此认为对于流动的制冷剂量，存在所需的除雾器面积的最小值的情况。根据该条件和作为制冷机的整体布局来大致确定除雾器的宽度和长度。若确定除雾器的宽度和长度，则收纳该除雾器的容器的大小也会大体确定。若考虑最高效的空间的利用方法，则该容器为长方体。

若考虑实际制造的容易程度、制冷机整体的布局，则容器有时为圆筒形状比较合适。图3(a)表示在长方体形状的容器11内收纳有长方体形状的除雾器16的构造，图3(b)表示在圆筒形状的容器11内收纳有长方体形状的除雾器16的构造。考虑到高效的空间的利用方法、制作的容易程度、制冷机整体的布局等，采用图3(a)的构造或图3(b) 的构造即可。

在欲确保除雾器的面积的情况下，考虑使宽度狭窄并使长度加长的方法，但在该情况下，难以使流体在除雾器整体均匀地流动，从而无法有效地利用除雾器的面积。结果是流体在局部流动，从而产生经过除雾器的流速增大的部分。若考虑降低高度方向的目的，则使除雾器与容器底面的距离接近。由于存在气液分离后的液体存积于容器底面的情况，因此除雾器与底面的距离也存在极限。另外，若考虑气液分离这一本来的功能，则必须避免在气体侧混入液体的情况，但也必须避免在液体侧混入气体的情况。为了使气体难以混入到液体侧，优选存在一定程度的液体存积部。若考虑降低容器高度方向的尺寸，则在图3(b)所示的圆筒形状的容器的情况下只能减小直径。这样会导致除雾器的宽度也减小。为了使除雾器宽度扩大，在接近容器的圆形截面的中心的位置配置除雾器，从而使除雾器与底面的距离进一步减小。作为容器形状，存在上述那样的制约。

由于在容器内将气液分离，因此当然需要在该容器设置：使气液二相状态的制冷剂流入的制冷剂入口、将气液分离后的气体排出的气体出口、以及将气液分离后的液体排出的液体出口。作为制冷剂入口，虽然只是使气液二相状态的制冷剂从容器的上部、下部、侧部的任一方向流入，但想要使该气液二相状态的制冷剂尽可能离开除雾器的位置而流入、或者避开朝向除雾器的方向而流入。因此如图2所示，通过在制冷剂的入口的正后方设置挡板15，由此使制冷剂暂时与挡板15碰撞，从而得到气液的一次分离效果。另外，利用由分隔板构成的挡板15而在一个容器11内形成两个房间(空间)。另外，由于在该位置存在分隔板，从而能够截断直接朝向除雾器16的流动。

接着，参照图4对由如图2所示构成的经济器4进行的制冷剂的气液分离工序进行说明。

如图4所示，气液二相状态的制冷剂经由位于容器11的侧面的制冷剂流入管12，而从制冷剂入口11a流入到容器内，并与挡板15碰撞。通过该碰撞，制冷剂被气液分离。由挡板15进行的气液分离后的气体制冷剂和液体制冷剂，通过挡板15的下端与容器11的底部之间的第一开口A1，向除雾器16下方的空间S流入。流入到空间S的液体制冷剂在存积于容器11的底部后，经由液体制冷剂出口11c以及液体制冷剂流出管14而向外部排出。另一方面，流入到空间S的气体制冷剂与液滴一起上升而流入除雾器16，并在除雾器16中将液滴去除。从除雾器 16排出的气体制冷剂经由气体制冷剂出口11b以及气体制冷剂流出管 13而向外部排出。

根据图2以及图4所示的经济器4，由于消除了现有的经济器中插入到容器的中心部的制冷剂流入管，因此能够降低经济器的高度方向的尺寸，从而能够减小经济器的外形尺寸。而且，由于代替制冷剂流入管，而在与制冷剂入口11a对置的位置设置挡板15，因此从制冷剂入口11a 流入的气液二相状态的制冷剂以高速与挡板15碰撞。通过该碰撞来进行制冷剂的气液分离。即，得到由挡板15进行的气液的一次分离效果，之后得到由除雾器16进行的气液的二次分离效果，从而提高气液分离性能。另外，挡板15由分隔板构成，该分隔板在制冷剂入口11a与除雾器16之间的位置沿铅直方向延伸，并将制冷剂入口侧与除雾器侧分隔，因此由挡板15将一个容器11内分成制冷剂入口侧和除雾器侧的两个空间(房间)。因此能够截断直接朝向除雾器16的制冷剂的流动。而且在挡板15的下端与容器11的底部之间，形成有供制冷剂流通的第一开口A1，因此与挡板15碰撞后的制冷剂朝向第一开口A1暂时向下流动，因而能够使制冷剂到达除雾器16的距离加长，从而能够使该距离有效地用于气液分离。

图5是表示本实用新型的经济器4的第二实施方式的纵剖视图。

图5所示的第二实施方式的经济器4，除了挡板15之外还具备多孔板17。即，在图5所示的经济器4中，在容器11内且在与制冷剂入口 11a对置的位置配设有挡板15，从制冷剂入口11a流入到容器11内的气液二相状态的制冷剂与挡板15碰撞而被气液分离。另外，在容器11 内且在与气体制冷剂出口11b对置的位置配设有除雾器16。

另外，在除雾器16与气体制冷剂出口11b之间配置有第二挡板18。第二挡板18使通过除雾器16的气体制冷剂集中地流向将气体制冷剂出口11b投影的位置，由此抑制通过除雾器16的气体制冷剂的流速局部变大。

上述挡板15由分隔板构成，该分隔板在制冷剂入口11a与除雾器 16之间的位置沿铅直方向延伸，并将制冷剂入口侧与除雾器侧分隔，在该分隔板的下端与容器11的底部之间设置有第一开口A1，用于将上述气液分离后的气体制冷剂与液体制冷剂向除雾器16下方的空间引导。

在上述除雾器16下方的空间内设置有多孔板17，该多孔板17从挡板15的下端沿水平方向延伸到超过与制冷剂入口相反的一侧的除雾器端部的位置，将上述气液分离后的气体制冷剂和液体制冷剂向该多孔板 17与容器11的底部之间的空间S1引导，进行进一步的气液分离，并使该气液分离后的气体制冷剂通过多孔板17的孔而向空间S2引导，进而向除雾器16引导。多孔板17通过遍布平板整体而以均匀的间距(均衡的间隔)在矩形状的平板形成规定直径的小孔而构成。

接下来，参照图6对由如图5所示构成的经济器4进行的制冷剂的气液分离工序进行说明。

如图6所示，气液二相状态的制冷剂经由位于容器11的侧面的制冷剂流入管12，从制冷剂入口11a流入到容器内并与挡板15碰撞。通过该碰撞，制冷剂被气液分离。由挡板15进行的气液分离后的气体制冷剂和液体制冷剂，经过挡板15的下端与容器11的底部之间的第一开口 A1，而流入到多孔板17的下方的空间S1。流入到空间S1的液体制冷剂在存积于容器11的底部后，经由液体制冷剂出口11c以及液体制冷剂流出管14而向外部排出。另一方面，流入到多孔板17下方的空间 S1的气体制冷剂与液滴一起上升，并通过多孔板17的多个小孔而流入到除雾器16与多孔板17之间的空间S2流入。流入到空间S2的气体制冷剂与液滴一起上升而流入除雾器16，并在除雾器16中将液滴去除。从除雾器16排出的气体制冷剂，经由气体制冷剂出口11b以及气体制冷剂流出管13而向外部排出。

根据图5以及图6所示的经济器4，由于消除了现有的经济器中插入至容器的中心部的制冷剂流入管，因此能够降低经济器的高度方向的尺寸，从而能够减小经济器的外形尺寸。而且，由于代替制冷剂流入管而在与制冷剂入口11a对置的位置设置挡板15，因此从制冷剂入口11a 流入的气液二相状态的制冷剂，以高速与挡板15碰撞。通过该碰撞进行制冷剂的气液分离。即，得到由挡板15进行的气液的一次分离效果，之后得到由除雾器16进行的气液的二次分离效果，从而提高气液分离性能。另外，挡板15由分隔板构成，该分隔板在制冷剂入口11a与除雾器16之间的位置沿铅直方向延伸，并将制冷剂入口侧与除雾器侧分隔，因此利用挡板15将一个容器11内分成制冷剂入口侧和除雾器侧的两个空间。因此能够截断直接朝向除雾器16的制冷剂的流动。而且在挡板15的下端与容器11的底部之间，形成有使制冷剂流通的第一开口 A1，因此与挡板15碰撞后的制冷剂朝向第一开口A1而暂时向下流动，由此能够使制冷剂到达除雾器16的距离变长，从而能够将该距离有效地用于气液分离。

根据图5以及图6所示的经济器4，通过安装多孔板17，从而具有抑制由从容器11的下部朝向除雾器16流动的制冷剂气体引起的制冷剂液体卷起的效果。另外，由于多孔板17的与第一开口A1对置的一侧也能够供流体流通，由此避免因多孔板17而过度地削减流路面积。过度地削减流路面积会导致流速上升。另外，利用多孔板17来抑制存积于容器11底部的液面搅乱，能够期待抑制气体向液体侧混入。此外，作为制冷机的控制，在控制经济器4的液面的情况下，能够期待使其控制性的困难度降低的效果。

图7(a)、图7(b)是表示本实用新型的挡板15与容器11的关系的剖视图。

图7(a)是图2所示的第一实施方式以及图5所示的第二实施方式所使用的挡板15与容器11的关系的图。如图7(a)所示，挡板15具有将圆板的下部切掉而成的圆缺状。在挡板15的下端与容器11的内周面之间设置有第一开口A1，该第一开口A1用于将由挡板15进行的气液分离后的气体制冷剂和液体制冷剂向除雾器16下方的空间引导。

图7(b)是表示对图7(a)所示的挡板15进一步实施将上部切掉的加工后的挡板15与容器11的关系的图。即，在图7(b)所示的挡板 15中，在挡板15的下端与容器11的内周面之间设置有第一开口A1，在挡板15的上端与容器11的内周面之间设置有第二开口A2。

图8是表示具备图7(b)所示的挡板15的本实用新型的经济器4 的纵剖视图。

如图7(b)以及图8所示，通过在挡板15的上端设置第二开口A2，由此使气体制冷剂优先从挡板15的上部流动，从而能够抑制由第一开口A1的气体制冷剂引起的液体制冷剂卷起的情况。

与挡板15碰撞后的液体制冷剂和气体制冷剂一起，也从第二开口 A2通过，但是因与安装于和第二开口A2对置的位置的除雾器16的端板碰撞，由此进一步进行气液分离。在此，除雾器16的端板用一张板以与除雾器16分开的方式形成，来保持除雾器16，并且对上述第二开口A2侧的空间与上述除雾器16以及气体制冷剂流出管侧的空间进行分隔，由挡板15和除雾器16的端板构成供气体制冷剂向挡板下部流动的流路。即，除雾器16的端板兼具气液分离用的第三挡板19的作用。与第三挡板19碰撞后的气体制冷剂、液体制冷剂向下流动。

至此，对本实用新型的实施方式进行了说明，但本实用新型并不限定于上述的实施方式，当然在其技术思想的范围内，能够以各种不同的方式来实施。