专利名称：涡轮发电机及其包含涡轮发电机的制冷装置的制作方法
技术领域：
本发明，涉及一种涡轮发电机及包含涡轮发电机的制冷装置，特别是涉及一种涡 轮发电机的构造。
背景技术：
迄今为止，进行蒸气压缩式制冷循环的制冷剂回路已为所知，被广泛地利用于制 冷装置。并且，提出了很多为提高这个制冷装置性能的技术。专利文献1中记载的制冷装置，在压缩机上连接着电动机，膨胀机上连接着动力 回收机。这个制冷装置中，由该电动机驱动压缩机使制冷剂在制冷剂回路中循环，并且，该 制冷剂在通过膨胀机之际，其动能使得涡轮旋转，由动力回收机发电。在此，只要将这个产 生的电力供给所述电动机，就可以降低外部供给电动机的电量，也就可以提高所述制冷装 置的性能系数。另一方面，在所述制冷装置的制冷剂回路中，膨胀阀和蒸发器之间配置了气液分 离器。这个气液分离器，是为了让从膨胀阀流出的两相制冷剂中的只是液态制冷剂流入蒸 发器而配置的。根据这个构成，从蒸发器的入口一侧不流入气态制冷剂，所以就可以有效地 利用该蒸发器的入口部分的传热面积上蒸发液态制冷剂。由此提高了蒸发器的传热性能。专利文献1 日本公开专利公报特开2000-241033号公报
发明内容
-发明所要解决的技术问题-然而，为了提高制冷装置的性能系数，若是并设以上所述的动力回收机和气液分 离器，就有可能导致制冷装置成本的提高和体积的增大的弊害，不为优选方案。本发明，是鉴于以上各点发明的，其目的在于提供一种回收循环于制冷剂回路的 制冷剂的动能，并包括制冷剂气液分离功能的涡轮发电机。-为解决现有技术问题的技术方案_第一方面的发明，是以具有壳主体3、4、5和收纳在该壳主体3、4、5中的发电机构 2，所述发电机构2包括做旋转运动的涡轮25、安装在该涡轮25上的涡轮轴24、使该涡轮 轴24贯通内部的发电线圈部21、位于该发电线圈部21轴向两侧的支撑该涡轮轴24自由 旋转的轴承部20、22，所述壳主体3、4、5内周面上固定有所述发电线圈部21和轴承部20、 22，并且制冷剂流入管6贯通所述壳主体3、4、5而设，且该制冷剂流入管6的管端配置在与 所述发电机构2的涡轮25相对的位置，通过从所述制冷剂流入管6流入的制冷剂使得涡轮 25旋转，在所述发电线圈部21发电的涡轮发电机为前提。 并且，以在所述发电机构2上侧设置有第一贮留空间10，在所述发电机构2下侧设 置有第二贮留空间11，并且，在所述第一贮留空间10 —侧设置有第一制冷剂流出管7，在所 述第二贮留空间11 一侧设置有第二制冷剂流出管8为特征。在此，所述涡轮25，还可以是 收纳在涡轮用壳体26中的构成。这种情况下，构成为涡轮用壳体26上设置有流入口 27和流出口 28，从所述壳主体3、4、5的制冷剂流入管6流入的制冷剂，从该流入口 27流入，从涡 轮25出来后从流出口 28流出。第一方面的发明中，从涡轮25流出后的两相制冷剂中，气态制冷剂可以贮留于发 电机构2上侧的第一贮留空间10，液态制冷剂可以贮留于发电机构2下侧的第二贮留空间 11。并且，该第一贮留空间10中贮存的气态制冷剂通过第一制冷剂流出管7流出壳主体3、 4、5的外侧。另一方面，该第二贮留空间11中贮存的液态制冷剂通过第二制冷剂流出管8 流出壳主体3、4、5的外侧。第二方面的发明，是在第一方面的发明中，以捕捉所述第一贮留空间10内的气态 制冷剂中所包含的液滴的第一捕捉部件80，设置在该第一贮留空间10内的与所述第一制 冷剂流出管7的管端相对的位置为特征。第二方面的发明中，从所述涡轮25出来后的两相制冷剂中，与气态制冷剂一起被 搬送的制冷剂液滴即便是飞散在第一贮留空间10内，也由于设置有第一捕捉部件80，不会 使该飞散的液滴流出第一制冷剂流出管7。在此，第一捕捉部件80，优选的是网格部件以及 冲孔金属板等能够捕捉液态制冷剂而只使气态制冷剂通过的部件。第三方面的发明，是在第一或第二方面的发明中，涡轮轴24贯通所述涡轮25中心 而构成，所述涡轮轴24的涡轮25 —侧的端部，安装着捕捉所述第一贮留空间10内包含在 气态制冷剂中的液滴的第二捕捉部件81为特征。在此，所述第二捕捉部件81，因为安装在 所述涡轮轴24上，所以可以和该涡轮轴24 —起做旋转运动。第三方面的发明中，因为所述第二捕捉部件81进行旋转运动，由于旋转运动的离 心力，可以强制使捕捉到的液滴脱离第二捕捉部件81。因此，与所述第二捕捉部件81不旋 转的情况相比，可以更为顺利地进行液滴的捕捉和使其脱离。第四方面的发明，是在第一至第三方面发明中的任一项发明中，以设置有使从所 述涡轮25流出的制冷剂沿着壳主体3、4、5的内周面旋流并引导向第二贮留空间11的引导 部件29为特征。第四方面的发明中，由所述引导部件29，可以使从涡轮25流出后的两相制冷剂沿 着壳主体3、4、5的内周面旋转。由此，从涡轮25流出后的两相制冷剂，与壳主体3、4、5的 内周面垂直冲突，可以抑制液态制冷剂的飞散。还有，通过使从涡轮25流出后的两相制冷 剂旋转，该两相制冷剂由于离心力的作用容易被气液分离。在此，第四方面的发明中，优选的是所述涡轮25收纳在涡轮用壳体26中。其理由 是，通过涡轮用壳体26收纳所述涡轮25，制冷剂就会从所述流出口 28沿一定方向流出，就 容易由所述引导部件29引导该制冷剂。第五方面的发明，是在第一至第四方面发明中的任一项发明中，以包括将所述轴 承部20、22固定在所述壳主体3、4、5上的固定部件20a、22a，将所述固定部件20a、22a设 置在所述壳主体3、4、5和所述轴承部20、22之间，并且该固定部件20a、22a上形成了一个 或多个贯通孔20b、22b为特征。在此，所述壳主体3、4、5和所述轴承部20、22之间，构成为 从涡轮25流出后的两相制冷剂中液态制冷剂流过第一贮留空间10和第二贮留空间11之 间的通路。并且，若在这个空间配置所述固定部件20a、22a，则该固定部件20a、22a成为阻 碍，使制冷剂不容易流动。第五方面的发明中，通过在所述固定部件20a、22a中设置贯通孔20b、22b，所述液
4态制冷剂就可以在该贯通孔20b、22b内流过，所以所述液态制冷剂就可以容易地从第一贮 留空间10流向第二贮留空间11。第六方面的发明，是在第一至第五方面发明的任一项发明中，以所述涡轮25，由冲 动涡轮25构成为特征。第六方面的发明，所述发电机构2中，通过用冲动涡轮25构成所述涡轮25，则就可 以有效地从制冷剂流入管6流出的制冷剂的速度能量转换成发电能量。第七方面的发明，以包括用制冷剂管道连接压缩机44、放热器51a、膨胀机构54和 蒸发器51a进行蒸气压缩式制冷循环的制冷剂回路31的制冷装置为前提。并且，以包括权利要求6所述的涡轮发电机，且该涡轮发电机的制冷剂流入管6连 接于所述膨胀机构54的出口管道65上，第一制冷剂流出管7连接于所述压缩机44的吸入 管道68上，第二制冷剂流出管8连接于所述蒸发器51a的入口管道上为特征。第七方面的发明中，能够将第六方面的发明中记载的涡轮发电机，即具有气液分 离功能的涡轮发电机连接于进行蒸气压缩式制冷循环的制冷剂回路31上。由此，可以用在 制冷剂回路31中循环的制冷剂的运动能量使涡轮25旋转，并且，可以向该制冷剂回路31 的蒸发器51a中只供给液态制冷剂。第八方面的发明，是在第七方面的发明中，以包括测量所述涡轮发电机的发电量 的发电量测量部、和通过输入所述制冷装置的运转数据输出所述轴承部20、22没有浸渍于 液态制冷剂时的涡轮发电机的发电量的运算部，包括当所述发电量测量部测量的测量值比 所述运算部运算的计算值小的情况时进行禁止制冷剂向所述涡轮发电机流入的控制机构 63为特征。在此，所述运算部，以所述轴承部20、22没有浸泡到液态制冷剂中为前提，预先具 有制冷装置的运转状况不同的运转数据即对应于该运转数据的涡轮发电机的发电量数据 (数据库)。还有，在这个数据库的基础上，还具有表示制冷装置的运转数据和涡轮发电机 的发电数据的关系的计算式。并且，基于这个数据库和计算式，求出所述轴承部20、22没有 浸泡到液态制冷剂中时的涡轮发电机的发电量。根据第八方面的发明，所述控制机构63中，测量值比所述求得的值小的情况下， 就可以进行禁止制冷剂流入所述涡轮发电机的控制。在此，所述求得的值，是所述轴承部 20,22没有浸泡到液态制冷剂中时的发电量。并且，所谓的测量值比所述求得的值小，也就 是与所述轴承部20、22没有浸泡到液态制冷剂时相比，所述冲动涡轮25的旋转数更低。因 此，所述控制机构63，当判断了所述轴承部20、22由于浸泡而使冲动涡轮25不容易旋转而 使旋转数下降，就进行控制向所述涡轮发电机流入制冷剂。_发明的效果-根据本发明，通过在所述发电机构2上侧设置第一贮留空间10，在所述发电机构2 下侧设置第二贮留空间11，再有，在第一、第二贮留空间10、11每个上设置有第一、第二制 冷剂流出管7、8，使用涡轮25利用流入涡轮发电机的制冷剂进行发电，并且，能够气液分离 流出涡轮25后的制冷剂。由此，就可以构成当壳主体3、4、5中流入两相制冷剂的情况下，具 有气液分离功能的涡轮发电机。还有，在贮存于第二贮留空间11内的制冷剂不浸泡轴承部 20、22的范围内，可以倾斜配置所述涡轮发电机。由此，与垂直配置所述涡轮发电机相比，就 可以降低配置该涡轮发电机上下方向的高度。
还有，根据第二方面的发明，通过设置所述第一捕捉部件80，就可以使与气态制冷 剂一起被搬送的制冷剂液滴，不从第一制冷剂流出管7流出。由此，与没有设置所述第一捕 捉部件80的情况相比，能够提高所述涡轮发电机中气液分离的效果。还有，根据第三方面的发明，通过使所述第二捕捉部件81旋转，就可以强制使捕 捉到的液滴脱离第二捕捉部件81，与不旋转的第一捕捉部件80相比，提高了液滴捕捉的效 率。因此，可以进一步提高所述涡轮发电机中的气液分离效果。还有，根据第四方面的发明，通过设置引导部件29，可以使从涡轮25流出后的两 相制冷剂沿着壳主体3、4、5的内周面旋转。由此，从涡轮25流出后的两相制冷剂，与壳主 体3、4、5的内周面垂直冲突，该两相制冷剂中的液态制冷剂不飞散，且通过使两相制冷剂 旋转，气液分离变得容易，所以就可以确实提高所述涡轮发电机中的气液分离效率。还有，根据第五方面的发明，通过设置形成了所述贯通孔20b、22b的固定部件 20a、22a，从涡轮25流出的液态制冷剂，就可以容易地从第一贮留空间10流向第二贮留空 间11。由此，就可以抑制分离后的液态制冷剂滞留于第一贮留空间10。还有，根据第六方面的发明，通过用所述冲动涡轮25构成涡轮25，则就可以有效 地从制冷剂流入管6流出的制冷剂的速度能量转换成发电能量。因此，当从制冷剂流入管6 流入的制冷剂速度较快的情况下，通过使用所述冲动涡轮25，就可以使所述涡轮发电机的 发电效率比其它种类的涡轮有所提高。还有，根据第七方面的发明，通过将第六方面发明记载的涡轮发电机连接于制冷 剂回路31上，就可以回收通过膨胀机构54后的制冷剂的运动能量进行发电。还有，蒸发器 51a中只供给液态制冷剂就成为可能，从该蒸发器51a的入口一侧不再流入气态制冷剂，所 以，就可以使该蒸发器51a入口一侧的传热面积有效地利用于蒸发制冷剂。由此，就可以提 高蒸发器51a的传热性能进行制冷装置的高效化。还有，根据第八方面的发明，由所述控制机构63，就可以使所述发电机构2的轴承 部20、22不浸泡在贮存于液态制冷剂贮存空间11内的液态制冷剂中。
图。
图1，是本发明的实施方式所涉及的涡轮发电机的概略剖视图。 图2是实施方式的变形例1所涉及的涡轮发电机的概略剖视图。 图3，是实施方式的变形例2所涉及的涡轮发电机的概略剖视图。 图4，是本发明的实施方式所涉及的空调装置的制冷剂回路的图。 图5，是本发明的实施方式所涉及的空调装置的运转时浸泡防止控制的控制流程
-符号说明_
1涡轮发电机
2发电机构
7气态制冷剂流出管(第一制冷剂流出管)
8液态制冷剂流出管(第二制冷剂流出管)
10气态制冷剂贮留空间(第一贮留空间)
11液态制冷剂贮留空间(第二贮留空间)
21发电线圈部
25冲击涡轮(涡轮)
29流出部管道(引导部件)
30空调装置(制冷装置)
31制冷剂回路
40室外机
50室内机
80网格部件(捕捉部件)
81旋转板(捕捉部件)
具体实施例方式以下，基于附图详细说明本发明的实施方式。本实施方式的涡轮发电机1，是进行蒸气压缩式制冷循环的，使用于包括图4的制 冷剂回路31的空调装置(制冷装置)。还有，这个涡轮发电机1，能够回收循环于该制冷剂 回路31的制冷剂的运动能量，并且能将回收了运动能量后的制冷剂进行气液分离。-发电涡轮的构成-如表示内部构造的概略剖视图即图1所示，所述涡轮发电机1包括壳体3、4、5、和 收纳在该壳体3、4、5内的发电机构2。< 壳体 >所述壳体3、4、5，构成为具有上下方向较长的圆筒状胴部3，该胴部3的上端开口 部由顶板4覆盖、并且该胴部3的下端开口部由底板5覆盖的密闭容器。这个壳体3、4、5的 胴部3的上部侧面上贯通设置有制冷剂流入管6，顶板4的中心贯通设置有气态制冷剂流出 管7，下部侧面上贯通设置有液态制冷剂流出管8。还有，从壳体3、4、5内部贯通所述顶板 4设置有电线9。所述发电机构2配置在所述壳体3、4、5长向的中央部，在该发电机构2的 上侧形成了气态制冷剂贮留空间(第一贮留空间)10，在该发电机构2的下侧形成了液态制 冷剂贮留空间(第二贮留空间)11。另外，所述气态制冷剂流出管(第一制冷剂流出管)7 的端部连通着所述气态制冷剂贮留空间10，所述液态制冷剂流出管(第二制冷剂流出管)8 的端部连通着所述液态制冷剂贮留空间11。〈发电机构〉所述发电机构2，收纳在所述壳体3、4、5的内部，如图1所示，从下向上按顺序配置 着第一轴承部(轴承部)20、发电线圈部21、第二轴承部(轴承部)22及涡轮机构23，它们 由旋转轴的涡轮轴24联结在一起。另外，涡轮轴24和第一、第二轴承部20、22，从图上看是 非接触的，但实际上第一、第二轴承部20、22接触支撑着涡轮轴24。所述第一、第二轴承部20、22，分别由轴承主体20c、22c和轴承固定部件20a、22a 构成。该轴承主体20c、22c和轴承固定部件20a、22a都形成为圆筒状，轴承主体20c、22c插 入并固定在该轴承固定部件20a、22a的内侧。并且，所述轴承固定部件20a、22a的外周面， 固定在壳体3、4、5的内周面上。还有，所述轴承固定部件20a、22a上在表里方向上形成了 多个贯通孔20b、22b。该轴承主体20c、22c的中空部中，插入了所述涡轮轴24。并且，该轴 承主体20c、22c，使得所述涡轮轴24位于壳体3、4、5的中央部，并且支撑为能够自由旋转。
所述发电线圈部21，配置在壳体3、4、5的长方向中央部。这个发电线圈部21，由 定子33和转子34构成。定子33固定在所述壳体3、4、5上。所述转子34，配置在定子33 的内侧，安装在涡轮轴24的中间部。所述定子33的外周面上，尽管没有图示，沿着壳体3、4、5长向滚柱倒角外周而成 的切割铁芯部(core cut部)，在整个圆周方向上等间隔形成多个。还有，这个切割铁芯部 与所述第一、第二轴承部20、22的轴承固定部件20a、22a的贯通孔20b、22b相对配置，所述 切割铁芯部和所述贯通孔20b、22b，连通于所述壳体3、4、5的气态制冷剂贮留空间10和液 态制冷剂贮留空间11。还有，所述定子33上连接着以贯通所述壳体3、4、5的顶板4的形式 设置的电线9。所述涡轮机构23，具有包括多枚叶轮的冲动涡轮(涡轮)25和覆盖该冲动涡轮25 的冲动涡轮用壳体26。另外，所述冲动涡轮25，安装在所述涡轮轴24的上端部上。所述冲 动涡轮用壳体26上，设置有流出部27和流入部28。所述流入部27，连通于所述制冷剂流 入管6。所述流出部28，安装了缓慢弯曲的流出部管道(引导部件)29，该流出部管道29中 的先端开口部分沿着壳体3、4、5的内表面形成，从先端开口部分流出的制冷剂的流向，就 会沿着壳体3、4、5内周面的流向。还有，所述冲动涡轮用壳体26的底部上，设置着为贯通 所述涡轮轴24的孔部。-包括发电涡轮的空调装置的构成_图4，表示了包括所述涡轮发电机1的空调装置30的制冷剂回路。如图4所示，所 述空调装置30，是所谓的分离式空调装置，包括一台室外机40和两台室内机50。所述室外 机40中，收纳着室外风扇41b、室外热交换器41a、四通换向阀42、室外膨胀阀43及压缩机 44。另一方面，各室内机50中，各自收纳着室内风扇51b、室内热交换器51a、逆止阀桥53、 室内膨胀阀54及涡轮发电机1。所述室外机40设置在屋外，室内机50设置在屋内。还有， 所述室外机40和两台室内机50，由一对连络管道60、61连接。在此，两台室内机50各自具 有相同的构成。所述空调装置30中，设置有制冷剂回路31。这个制冷剂回路31，是连接压缩机44 以及室内热交换器51a的封闭回路。还有，构成为制冷剂回路31中充填了制冷剂，制冷剂 循环进行蒸气压缩式制冷循环。还有，所述空调装置30中设置有控制器63，该控制器63，构成为进行所述各室内 机50的制冷运转及制热运转的控制，并且，进行所述涡轮发电机1的轴承部20、22不受制 冷剂浸泡的浸泡防止控制。所述压缩机44上连接着没有图示的直交流转换器，所述直交流转换器，构成为供 给搭载在压缩机44上的压缩机马达电流，并且能够改变这个电流的频率。也就是说，通过 控制所述直交流转换器，所述压缩机44构成为在一定范围内可以自由改变压缩机马达的 旋转数的可变容量式压缩机。还有，压缩机44的喷出一侧设置有喷出管道67，吸入一侧设 置有吸入管道68。并且，该喷出管道67上设置有喷出温度传感器45和低压传感器49。还 包括测量压缩机马达的旋转数的旋转数测量器(未图示)。所述室外热交换器41a和室内热交换器51a，都是由横肋管片型热交换器构成的。 所述室外热交换器41a中，循环于制冷剂回路31中的制冷剂与室外风扇41b抽入的室外空 气进行热交换。所述室内热交换器51a中，循环于制冷剂回路31中的制冷剂与室内风扇51b抽入的室内空气进行热交换。还有，室外风扇41b附近安装了室外空气温度传感器47， 室内风扇51b附近安装了室内温度传感器56。所述室外膨胀阀43和室内膨胀阀54，都是开度可以调节的电动膨胀阀，构成为其 开度由从所述控制器63输入的电信号控制能够改变为适宜的开度。所述四通换向阀42，包括四个阀口。这个四通换向阀42，它的第一阀口 Pl连接于 压缩机44的喷出管道67、第二阀口 P2通过连络管道61连接于室内热交换器51a的一端 的气态侧端部、第三阀口 P3连接于室外热交换器41a的一端的气态侧端部、第四阀口 P4连 接于压缩机44的吸入管道68。并且，所述四通换向阀42，可以切换第一阀口 Pl与第三阀 口 P3连通且第二阀口 P2与第四阀口 P4连通的第一状态(图4中实线表示的状态)和第 一阀口 Pl与第二阀口 P2连通且第三阀口 P3与第四阀口 P4连通的第二状态(图4中虚线 表示的状态)。所述逆止阀桥53，如图4所示，包括第一至第四逆止阀CVl CV4，并且，包括连接 该逆止阀桥53与所述制冷剂回路31的第一至第四连接部Cl C4。第一连接部Cl，设置 在第一逆止阀CVl和第二逆止阀CV2之间，并且通过所述连络管道60连接于室外热交换器 41a的一端的液态侧端部。第二连接部C2，设置在第二逆止阀CV2和第三逆止阀CV3之间， 并且连接于所述涡轮发电机1的液态制冷剂流出管8。第三连接部C3，设置在第三逆止阀 CV3和第四逆止阀CV4之间，并且连接于所述室内热交换器51a的一端的液态侧端部。第四 连接部C4，设置在第四逆止阀CV4和第一逆止阀CVl之间，连接于设置有所述室内膨胀阀 54的流入管64。另外，第一逆止阀CVl安装为允许从第一连接部Cl流向第四连接部C4的流动，第 二逆止阀CV2安装为允许从第二连接部C2流向第一连接部Cl的流动，第三逆止阀CV3安 装为允许从第二连接部C2流向第三连接部C3的流动，第四逆止阀CV4安装为允许从第三 连接部C3流向第四连接部C4的流动。还有，设置有所述室内膨胀阀54的流出管65，连接于所述涡轮发电机1的制冷剂 流入管6。所述涡轮发电机1的气态制冷剂流出管7的另一端连接于吸入管道68。还有， 所述气态制冷剂流出管7上，设置有允许制冷剂从所述涡轮发电机1流向吸入管道68的第 五逆止阀CV5。还有，所述涡轮发电机1上，尽管没有图示，设置有测量发电量的电力计。还有，所述控制器63上，通过电线分别连接了所述喷出温度传感器45、所述吸入 温度传感器46、气态制冷剂温度传感器55、液态制冷剂温度传感器57、室外空气及室内温 度传感器47、56、压力传感器48、49的这些传感器类，并且，通过电线分别也连接了压缩机 44、室外及室内风扇4lb、51b、四通换向阀42、室内及室外膨胀阀54、43的驱动器类。并且， 所述控制器63，构成为对应于所述传感器类输出的检测信号，进行所述调节器类的控制。-包括发电涡轮的空调装置的运转动作_说明包括涡轮发电机1的空调装置30的运转动作。首先，说明空调装置30的制 冷运转时及制热运转时的动作，其次说明涡轮发电机1的运转动作和控制器63进行的浸泡 防止控制。<空调装置的制冷运转>所述空调装置30进行制冷运转时，所述四通换向阀42切换为图4实线所示的第一状态。所述室外膨胀阀43全开，所述室内膨胀阀54调节为适宜的开度。所述压缩机44压缩了的高压制冷剂，通过喷出管道67流入所述四通换向阀42的 第一阀口 P1。流入所述四通换向阀42的第一阀口 Pl的高压制冷剂从第三阀口 P3流出后， 流入所述室外热交换器41a。这个室外热交换器41a中，高压制冷剂由从室外风扇41b送来 的室外空气冷却，该高压制冷剂向该室外空气放热。由所述室外热交换器41a冷却了的高压制冷剂，通过所述室外膨胀阀43和所述连 络管道60，流入所述室内机50中的逆止阀桥53的第一连接部Cl。流入第一连接部Cl的 高压制冷剂，流向第一逆止阀CVl的允许方向，通过第四连接部C4流入所述室内膨胀阀54。 这个室内膨胀阀54中，高压制冷剂被减压到规定压力成为低压两相制冷剂，流出该室内膨 胀阀54。流出所述室内膨胀阀54的低压两相制冷剂，流入所述涡轮发电机1。流入所述涡 轮发电机1的低压两相制冷剂，冲撞冲动涡轮25，使该冲动涡轮25旋转后，进行气液分离， 分离为气态制冷剂和液态制冷剂，然后分别从涡轮发电机1流出。从所述涡轮发电机1流出的气态制冷剂流向第五逆止阀CV5的允许方向，被压缩 机44吸入。另一方面，从所述涡轮发电机1流出的低压液态制冷剂流入所述逆止阀桥53 的第二连接部C2。流入了该第二连接部C2的低压液态制冷剂，流向第三逆止阀CV3的允许 方向，通过第三连接部C3流入所述室内热交换器51a。这个室内热交换器51a中，低压液态 制冷剂由室内风扇51b吹来的室内空气蒸发，该低压液态制冷剂从该室内空气吸热。其结 果，室内空气被冷却。从所述室内热交换器51a流出的气压气态制冷剂，通过连络管道61， 流入四通换向阀42的第二阀口 P2。流入了第二阀口 P2的低压气态制冷剂，从第四阀口 P4 流出后，通过吸入管道68，被压缩机44吸入。并且，这个压缩机44，再次压缩吸入的低压气 态制冷剂喷出。<空调装置的制热运转>所述空调装置30的制热运转时，所述四通换向阀42切换为图4的虚线所示的第 二状态。所述室外膨胀阀43和所述室内膨胀阀54调节为适当的开度。在所述压缩机44被压缩了的该压制冷剂，通过喷出管道67流入所述四通换向阀 42的第一阀口 P1。流入所述四通换向阀42的第一阀口 Pl的高压制冷剂从第二阀口 P2流 出后，流入所述室内热交换器51a。这个室内热交换器51a中，高压制冷剂由室内风扇51b 吹送来的室内空气冷却，该高压制冷剂向该室外空气放热。其结果，室内空气被加热。在所述室内热交换器51a被冷却了的高压制冷剂，流入所述逆止阀桥53的第三连 接部C3。流入该第三连接部C3的高压制冷剂，流向第四逆止阀CV4的允许方向，通过第四 连接部C4流入所述室内膨胀阀54。这个室内膨胀阀54中，调节压力使得高压制冷剂的过 冷却度达到规定的温度，流出该室内膨胀阀54。流出所述室内膨胀阀54且调节了压力后的制冷剂，流入所述涡轮发电机1。流入 所述涡轮发电机1的制冷剂，冲撞冲动涡轮25，使该冲动涡轮25旋转后，进行气液分离分离 成气态制冷剂和液态制冷剂，各自从所述涡轮发电机1流出。从所述涡轮发电机1流出的气态制冷剂流向第五逆止阀CV5的允许方向，被压缩 机44吸入。另一方面，从所述涡轮发电机1流出的液态制冷剂流入所述逆止阀桥53的第 二连接部C2。流入了该第二连接部C2低压制冷剂，流向第二逆止阀CV2的允许方向，通过
10第一连接部Cl和连络管道60流入所述室外膨胀阀43。这个室外膨胀阀43中，制冷剂被减 压到规定的压力成为低压制冷剂，流出该室外膨胀阀43。流出所述室外膨胀阀43的制冷 剂，流入室外热交换器41a。这个室外热交换器41a中，低压制冷剂由从室外风扇41b吹送 来的室外空气蒸发，该低压制冷剂从室外空气吸热。从所述室外热交换器41a流出的低压 气态制冷剂，流入四通换向阀42的第三阀口 P3。流入了第三阀口 P3低压气态制冷剂，从第 四阀口 P4流出后，通过吸入管道68，被压缩机44吸入。并且，这个压缩机44，再次压缩吸 入了的低压气态制冷剂后喷出。〈发电涡轮的动作〉从所述制冷剂回路31的室内膨胀阀54流出的两相制冷剂，从所述制冷剂流入管 6流入所述壳体3、4、5。流入了壳体3、4、5内的两相制冷剂，从所述冲动涡轮用壳体26的 流入部27流入冲动涡轮用壳体26。流入了该冲动涡轮用壳体26的两相制冷剂，冲撞所述 冲动涡轮25的叶轮，使该冲动涡轮25旋转。通过该冲动涡轮25的旋转，涡轮轴24也围绕 轴心自转。并且，所述转子34也相对所述定子33旋转，在发电线圈部21中产生电力。这 个电力，通过所述电力线9向壳体3、4、5外侧送电。还有，冲撞了所述冲动涡轮25叶轮后的两相制冷剂，从所述冲动涡轮用壳体26的 流出部28流出。在此，流出的两相制冷剂，通过安装在该流出部28上的流出部管道29，沿 着所述壳体3、4、5的内表面旋转流动。通过这个旋转回流容易气液分离两相制冷剂。并且，从两相制冷剂分离了的气态制冷剂，朝着壳体3、4、5内的上方，贮存于所述 气态制冷剂贮留空间10，并且从气态制冷剂流出管7流出。另一方面，从两相制冷剂分离了 的液态制冷剂，在由所述发电机构2的切割铁芯部及贯通孔20b、22b形成的空间内向着所 述液态制冷剂贮留空间11向下流。并且，该液态制冷剂贮留空间11中贮存液态制冷剂，并 且该液态制冷剂从液态制冷剂流出管8流出。〈浸泡防止控制〉所述浸泡防止控制，是为保护所述发电机构2的第一轴承部20，使其不被液态制 冷剂贮留空间11内贮存的液态制冷剂浸泡的控制。这个控制，是利用第一轴承部20浸泡 的情况，与不浸泡的情况相比，所述冲动涡轮25的旋转数降低，发电量降低倾向。所述控制器63，包括判断第一轴承部20是否被浸泡的浸泡判定部。并且，这个浸 泡判定部中，包括若输入空调装置30的运转数据，基于该运转数据输出涡轮发电机1的发 电量的数据库。另外，所述数据库，是基于第一轴承部20未受浸泡状态的运转数据作成的。 也就是说，从该数据库输出的发电量，是第一轴承部20未受浸泡状态的发电量。在此，所述 运转数据，就是由连接于控制器63的所述喷出温度传感器45、所述吸入温度传感器46、气 态制冷剂温度传感器55、液态制冷剂温度传感器57、室外空气及室内空气传感器47、56、压 力传感器48、49的传感器类，或者由所述旋转数测量器及电力计测得的值。基于图5的控 制流程说明空调装置30运转时的浸泡防止动作。若接通空调装置30的运转开关，则开始空调运转，也开始浸泡防止控制。步骤STl中，由所述电力计，实际测量空调运转中的涡轮发电机1的发电量，输出 实测值Wl。接下来，步骤ST2中，通过所述数据库，从空调运转中的运转数据计算涡轮发电机 1的发电量，输出计算值W2。
步骤ST3中，若是所述实测值Wl比所述计算值W2小，且判断所述第二轴承部22 浸泡着，则移至步骤ST4，若是所述实测值Wl不比所述计算值W2小，则返回步骤STl。步骤ST5中，是由所述控制器63停止空调装置30的运转、或者是调整室内膨胀阀 54的开度，使得液态制冷剂不流入涡轮发电机1。重复以上的操作，在所述空调装置30的运转时进行浸泡防止控制。-实施方式的效果_根据本实施方式，在所述发电机构2上侧设置有气态制冷剂贮留空间10，在该发 电机构2下侧设置有液态制冷剂贮留空间11，而且通过在气态制冷剂贮留空间10上设置气 态制冷剂流出管7、在液态制冷剂贮留空间11上设置液态制冷剂流出管8，就可以气液分离 冲撞冲动涡轮25后的制冷剂。还有，所述涡轮发电机1，在贮留于液态制冷剂贮留空间11 的液态制冷剂不浸泡第一轴承部20的范围内，能够使其倾斜配置。由此，与垂直设置所述 涡轮发电机1的情况相比，可以降低配置该涡轮发电机1的上下方向高度。还有，通过在所述冲动涡轮用壳体26的流出部28上设置所述流出部管道29，就 可以使冲撞冲动涡轮25后的两相制冷剂沿着壳体3、4、5的内周面旋转。由此，所述两相制 冷剂从垂直方向冲撞所述壳体3、4、5的内周面而其中的液态制冷剂不飞散，且通过使两相 制冷剂旋转而更容易进行气液分离，所以确实可以提高所述涡轮发电机1中的气液分离效 率。还有，通过在所述轴承固定部件20a、22a上设置贯通孔20b、22b，冲撞所述冲动涡 轮25而分离了的液态制冷剂，容易从气态制冷剂贮留空间10流向气态制冷剂贮留空间11。 由此，就可以抑制分离后的液态制冷剂滞留在气态制冷剂贮留空间10中。还有，通过将所述涡轮发电机1连接于空调装置30的制冷剂回路31，就可以回收 通过膨胀机构54后的制冷剂的运动能量发电。还有，因为该涡轮发电机1具有气液分离机 构，所以只向蒸发器51a供给液态制冷剂成为可能。由此，不会再从该蒸发器51a的入口一 侧流入气态制冷剂，所以就可以使该蒸发器51a入口部分的传热面积有效地利用于蒸发液 态制冷剂。由此，就可以提高蒸发器51a的传热性能。还有，通过所述控制器63进行浸泡防止控制，就可以不使液态制冷剂贮留空间11 的液态制冷剂不浸泡所述发电机构2的第一轴承部20。因此，不需要另外设置液面传感器 就可以防止该第一轴承部20被浸泡。-实施方式的变形例1-图2，是实施方式的变形例1所涉及的涡轮发电机1的概略纵剖视图。实施方式的变形例1中，如图2所示，即便是气态制冷剂贮留空间10内飞散制 冷剂的液滴，通过在所述气态制冷剂流出管7的管端对面的位置设置网格部件(捕捉部 件)80，用该网格部件80捕捉这些飞散的液滴，就可以使其不从气态制冷剂流出管7流出壳 体3、4、5之外。由此，与没有设置所述网格部件80的情况相比，就可以进一步提高所述涡 轮发电机1中的气液分离效率。-实施方式的变形例2-图3，是实施方式的变形例2所涉及的涡轮发电机1的概略纵剖视图。实施方式的变形例2中，如图3所示，以贯通所述冲动涡轮25中心的方式构成涡 轮轴24，并且所述涡轮轴24的冲动涡轮25 —侧的端部上安装了旋转板(捕捉部件)81。
12这个构成中，飞散在气态制冷剂贮留空间10内的液滴，即便是附着在该旋转板81上的情况 下，由于该旋转板81与该涡轮轴24—起做旋转运动，所以可以利用旋转运动的离心力强制 附着在旋转板81上的液滴从旋转板81脱离。因此，与所述旋转板81不旋转的情况相比， 可以使液滴飞快地脱离，所以就可以进一步提高所述涡轮发电机1中的气液分离效率。(其他实施方式)所述实施方式还可以是以下的构成。所述实施方式中，所述涡轮机构23具有冲动涡轮25，但是并不只限定于此，例如， 可以利用反作用涡轮代替冲动涡轮25。这个反作用涡轮，与冲动涡轮25不同，在该反作用 涡轮前后使制冷剂减压，利用通过这个减压产生反作用而使叶轮(动翼)旋转。因此，通 过使用这个反作用涡轮，不再需要在涡轮上游一侧设置作为减压机构的所述室内膨胀机构 54，可以简化空调装置30的构成。所述实施方式中，没有限定连接于所述发电线圈部21的电力线9的另一端，但是， 还可以构成为将这个另一端连接于压缩机44的压缩机马达。所述实施方式中，是设置有两台所述室内机50，但是并不只限于此，还可以是一台 或三台以上。另外，以上实施方式，从本质上不过是优选的示例，无意于限制本发明、或者是本 发明的用途范围。-产业上的利用可能性_正如以上所说明的，本发明对涡轮发电机及包括涡轮发电机的制冷装置是有用 的。
1权利要求
一种涡轮发电机，具有壳主体(3、4、5)和收纳在该壳主体(3、4、5)中的发电机构(2)，所述发电机构(2)包括做旋转运动的涡轮(25)、安装在该涡轮(25)上的涡轮轴(24)、使该涡轮轴(24)贯通内部的发电线圈部(21)、位于该发电线圈部(21)轴向两侧的支撑该涡轮轴(24)自由旋转的轴承部(20、22)，所述壳主体(3、4、5)内周面上固定有所述发电线圈部(21)和轴承部(20、22)，并且制冷剂流入管(6)贯通所述壳主体(3、4、5)而设，且该制冷剂流入管(6)的管端配置在与所述发电机构(2)的涡轮(25)相对的位置，通过从所述制冷剂流入管(6)流入的制冷剂使得涡轮(25)旋转，在所述发电线圈部(21)发电，其特征在于在所述发电机构(2)上侧设置有第一贮留空间(10)，在所述发电机构(2)下侧设置有第二贮留空间(11)，并且，在所述第一贮留空间(10)一侧设置有第一制冷剂流出管(7)，在所述第二贮留空间(11)一侧设置有第二制冷剂流出管(8)。
2.根据权利要求1所述的涡轮发电机，其特征在于捕捉所述第一贮留空间(10)内的气态制冷剂中所包含的液滴的第一捕捉部件(80)， 设置在该第一贮留空间(10)内的与所述第一制冷剂流出管(7)的管端相对的位置。
3.根据权利要求1或2所述的涡轮发电机，其特征在于 涡轮轴(24)贯通所述涡轮(25)中心而构成，所述涡轮轴(24)的涡轮(25) —侧的端部，安装着捕捉所述第一贮留空间(10)内包含 在气态制冷剂中的液滴的第二捕捉部件(81)。
4.根据权利要求1至3任一项所述的涡轮发电机，其特征在于设置有使从所述涡轮(25)流出的制冷剂沿着壳主体(3、4、5)的内周面旋流并引导向 第二贮留空间(11)的引导部件(29)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的涡轮发电机，其特征在于包括将所述轴承部(20、22)固定在所述壳主体(3、4、5)上的固定部件(20a、22a)， 将所述固定部件(20a、22a)设置在所述壳主体(3、4、5)和所述轴承部(20、22)之间， 并且该固定部件(20a、22a)上形成了一个或多个贯通孔(20b、22b)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的涡轮发电机，其特征在于 所述涡轮(25)，由冲动涡轮(25)构成。
7.一种制冷装置，包括用制冷剂管道连接压缩机(44)、放热器(51a)、膨胀机构(54)和 蒸发器(51a)进行蒸气压缩式制冷循环的制冷剂回路(31)，其特征在于包括权利要求6所述的涡轮发电机，并且，该涡轮发电机的制冷剂流入管(6)连接于所 述膨胀机构(54)的出口管道(65)上，第一制冷剂流出管(7)连接于所述压缩机(44)的吸 入管道(68)上，第二制冷剂流出管(8)连接于所述蒸发器(51a)的入口管道上。
8.根据权利要求7所述的制冷装置，其特征在于包括测量所述涡轮发电机的发电量的发电量测量部、和通过输入所述制冷装置的运转 数据输出所述轴承部(20、22)没有浸渍于液态制冷剂时的涡轮发电机的发电量的运算部， 包括当所述发电量测量部测量的测量值比所述运算部运算的计算值小时进行禁止制 冷剂流向所述涡轮发电机中的控制的控制机构(63)。
全文摘要
本发明公开了一种涡轮发电机及包括涡轮发电机的制冷装置。涡轮发电机(1)，在壳体(3、4、5)的发电机构(2)上侧设置有气态制冷剂贮留空间(10)，在发电机构(2)的下侧设置有液态制冷剂贮留空间(11)。涡轮发电机(1)，设置有贯通壳体(3、4、5)连通于气态制冷剂贮留空间(10)的气态制冷剂流出管(7)、和贯通壳体(3、4、5)连通于液态制冷剂贮留空间(11)的液态制冷剂流出管(8)。
文档编号H02K7/18GK101970806SQ20088012800
公开日2011年2月9日 申请日期2008年9月22日 优先权日2007年3月22日
发明者山口贵弘, 桧皮武史 申请人:大金工业株式会社