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，尤其涉及采用了将从涡轮压缩机排出的制冷剂冷却至过冷却状态的过冷却制冷循环的涡轮制冷机。
【背景技术】
[0002]以往，制冷空调装置等所利用的涡轮制冷机由封入有制冷剂的封闭系统构成，并且通过制冷剂配管连结蒸发器、压缩机、冷凝器以及膨胀阀(膨胀机构)而构成，其中，蒸发器从冷水(被冷却流体)夺取热而使制冷剂蒸发来发挥制冷效果，压缩机对通过上述蒸发器而蒸发了的制冷剂气体进行压缩而形成高压的制冷剂气体，冷凝器利用冷却水(冷却流体)对高压的制冷剂气体进行冷却而使其冷凝，膨胀阀(膨胀机构)对上述冷凝了的制冷剂进行减压而使其膨胀。
[0003]存在涡轮制冷机采用通过将制冷剂过冷却至过冷却状态来提高制冷机的效率的过冷却制冷循环的情况。即，在过冷却器中利用冷却水对由冷凝器饱和冷凝液化了的制冷剂进行过冷却，从而实现蒸发器的制冷效果的增加，另外，在多级压缩节能循环中，能够减少第二级以后的叶轮的压缩动力，能够提高涡轮制冷机的效率。
[0004]另一方面，过冷却器被分类成内置于壳管式的冷凝器内的类型以及与冷凝器分体的外置类型(板式热交换器等)。因冷却水的水质，而无法避免性能的老化，但对于前者的内置型而言，通过进行管清扫，从而能够期待性能的恢复。
[0005]专利文献1:日本特开2011-002186号公报
[0006]上述的内置型过冷却器存在在制冷机运转过程中若管没有完全浸泡于制冷剂液则无法发挥性能的问题。另外，在为了将过冷却器管浸泡于制冷剂液而在壳内过剩地保持有制冷剂液的运转条件下，因冷凝器管液浸于制冷剂，从而有可能冷凝器有效传热面积减少，冷凝器的传热性能降低，进而成为制冷机的效率降低的原因。
[0007]因此，将内置过冷却器的壳管式的冷凝器的液面控制在适当位置尤为重要。因此，以往，在从过冷却器向节能器(二级压缩的情况下)或者蒸发器(单级压缩的情况下)的制冷剂配管中设置控制阀，另外，具备对内置过冷却器的冷凝器的液面进行检测的液面传感器，进行该控制阀的开闭控制，以使制冷剂液面处于适当位置。在外置过冷却器的情况下也相同地进行控制阀的开闭控制，以使冷凝器的制冷剂液面处于适当位置，从而使过冷却器的传热面浸泡于制冷剂液，并且防止冷凝器管的液浸。
[0008]然而，对冷凝器的液面进行检测的液面传感器需要使用连续比例输出型的传感器，因此价格非常高昂，从而成为制冷机成本上升的重要因素。
【发明内容】
[0009]本发明是鉴于上述的情况而完成的，其目的在于提供一种涡轮制冷机，其不设置对冷凝器的制冷剂液面进行检测的液面传感器地将冷凝器的制冷剂液位控制在适当位置，从而能够提尚过冷却器的传热性能，进而能够实现制冷机的效率提尚。
[0010]为了实现上述目的，本发明的一方式是一种具备从被冷却流体夺取热而使制冷剂蒸发从而发挥制冷效果的蒸发器、通过叶轮对制冷剂进行压缩的涡轮压缩机、以及利用冷却流体对被压缩后的制冷剂气体进行冷却而使其冷凝的冷凝器的涡轮制冷机，其特征在于，具备:对由上述冷凝器进行了冷凝的制冷剂进行过冷却的过冷却器、设置于从上述过冷却器侧朝向上述蒸发器侧引导制冷剂的制冷剂配管的控制阀、对由上述冷凝器进行冷凝的制冷剂的冷凝温度进行测量的单元、对上述过冷却器出口的制冷剂温度进行测量的单元、以及对上述控制阀进行控制的控制装置，上述控制装置通过基于上述冷凝温度与上述过冷却器出口的制冷剂温度之间的温度差对上述控制阀的开度进行控制，来对从上述过冷却器侧供给至上述蒸发器侧的制冷剂流量进行控制。
[0011]根据本发明，对由冷凝器进行冷凝的制冷剂的冷凝温度进行测量，并且对过冷却器出口的制冷剂温度进行测量，对控制阀的开度进行控制，以使冷凝温度与过冷却器出口温度之间的温度差成为规定温度。即，在温度差小于规定温度的情况下，使控制阀进行闭动作，从而使从过冷却器侧流向蒸发器侧的制冷剂流量减少，进而使冷凝器的制冷剂液面上升。在温度差为规定温度以上的情况下，使控制阀进行开动作，从而使从过冷却器侧流向蒸发器侧的制冷剂流量增加，进而使冷凝器的制冷剂液面降低。这样，能够将冷凝器的制冷剂液位控制在适当位置。
[0012]根据本发明的优选方式，上述涡轮制冷机的特征在于，上述控制装置对上述控制阀的开度进行控制，以使上述冷凝温度与上述过冷却器出口的制冷剂温度之间的温度差成为规定温度。
[0013]根据本发明，对由冷凝器进行冷凝的制冷剂的冷凝温度进行测量，并且对过冷却器出口的制冷剂温度进行测量，根据冷凝温度与过冷却器出口温度之间的温度差对制冷剂的过冷却度进行运算。然后，对控制阀的开度进行控制，以使该过冷却度成为规定温度。即，在过冷却度小于规定温度的情况下，使控制阀进行闭动作，从而使从过冷却器侧流向蒸发器侧的制冷剂流量减少，进而使冷凝器的制冷剂液面上升。在过冷却度为规定温度以上的情况下，使控制阀进行开动作，从而使从过冷却器侧流向蒸发器侧的制冷剂流量增加，进而使冷凝器的制冷剂液面降低。这样，能够将冷凝器的制冷剂液位控制在适当位置。
[0014]根据本发明的优选方式，上述涡轮制冷机的特征在于，具备对与上述冷凝器内的制冷剂进行热交换后的冷却水的出口温度进行测量的单元，上述控制装置对上述控制阀的开度进行控制，以使上述冷凝温度与上述冷却水的出口温度之间的温度差成为规定温度。
[0015]根据本发明，对冷凝器的冷却水出口温度进行测量，对冷却水出口温度与冷凝温度之间的温度差、即冷凝器LTD进行监视，在该LTD超过了设计值+1°C的情况下，判断为冷凝器的液面上升至液浸冷凝器管组的程度，优先于基于过冷却度的控制，进行使该控制阀进行开动作的控制。由此，从过冷却器侧流向蒸发器侧的制冷剂流量增加，因此冷凝器的制冷剂液面降低，从而能够避免冷凝器管组的液浸。
[0016]根据本发明的优选方式，上述涡轮制冷机的特征在于，上述过冷却器是内置于上述冷凝器的内置型过冷却器或者与上述冷凝器分体的外置过冷却器。
[0017]根据本发明的优选方式，上述涡轮制冷机的特征在于，根据上述冷凝器内的压力求得上述冷凝温度。
[0018]根据本发明，能够对冷凝器内的压力进行测量并根据制冷剂饱和蒸气压力曲线数据计算冷凝温度。
[0019]根据本发明的优选方式，上述涡轮制冷机的特征在于，上述涡轮压缩机由多级涡轮压缩机构成，并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。
[0020]根据本发明，由节能器而分离出的制冷剂气体被导入至多级涡轮压缩机的多级压缩级的中间部分，因此附加有由节能器带来的制冷效果部分，因此制冷效果增加该部分，从而能够实现高效率化。
[0021]本发明起到以下列举的效果。
[0022](I)通过将冷凝器的制冷剂液位控制在适当位置来提高过冷却器的传热性能的效率，从而能够改善制冷机的效率。
[0023](2)不需要设置用于对冷凝器的制冷剂液面进行检测的连续比例输出型的液面传感器，因此能够减少制冷机成本。
【附图说明】
[0024]图1是表示本发明所涉及的涡轮制冷机的第一实施方式的示意图。
[0025]图2是图1所示的过冷却器内置型冷凝器的示意性剖视图。
[0026]图3是表示本发明所涉及的涡轮制冷机的第二实施方式的示意图。
[0027]图4是表示本发明所涉及的涡轮制冷机的第三实施方式的示意图。
[0028]图5是表示本发明所涉及的涡轮制冷机的第四实施方式的示意图。
[0029]附图标记说明:1…涡轮压缩机；2…冷凝器；3…蒸发器；4…节能器；5…制冷剂配管；6…控制阀；8…流路;10…控制装置;11…电动机;21…罐主体;22…冷凝器管组；23…过冷却器管组；LTD…冷凝器；PL...压力传感器；SC…过冷却器；T1、T2、T3…温度传感器。
【具体实施方式】
[0030]以下，参照图1?图5对本发明所涉及的涡轮制冷机的实施方式进行说明。在图1?图5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。
[0031]图1是表示本发明所涉及的涡轮制冷机的第一实施方式的示意图。如图1所示，涡轮制冷机具备:对制冷剂进行压缩的涡轮压缩机1、利用冷却水(冷却流体)对被压缩后的制冷剂气体进行冷却而使其冷凝的冷凝器2、从冷水(被冷却流体)夺取热而使制冷剂蒸发从而发挥制冷效果的蒸发器3、以及配置于冷凝器2与蒸发器3之间的作为中间冷却器的节能器4，并通过供制冷剂进行循环的制冷剂配管5将上述各设备连结而构成。
[0032]在图1所示的实施方式中，涡轮压缩机I由多级涡轮压缩机构成，并由电动机11驱动。涡轮压缩机I通过流路8与节能器4连接，由节能器4而分离出的制冷剂气体被导入至涡轮压缩机I的多级压缩级(在该例中为二级)的中间部分(在该例中为第一级与第二级之间的部分)。冷凝器2是在底部内置了过冷却器SC的冷凝器。
[0033]在如图1所示那样构成的涡轮制冷机的制冷循环中，制冷剂在涡轮压缩机1、冷凝器2、蒸发器3以及节能器4中循环，利用在蒸发器3获得的冷热源制造冷水并与负荷对应，使在制冷循环内所获取的来自蒸发器3的热量以及从电动机11供给的相当于涡轮压缩机I的功的热量释放至供给至冷凝器2的冷却水。另一方面，由节能器4而分离出的制冷剂气体被导入至涡轮压缩机I的多级压缩级的中间部分，与来自第一级压缩机的制冷剂气体合流而被第二级压缩机压缩。根据两级压缩单级节能器循环，附加有由节能器4带来的制