渦輪制冷機(jī)的蒸發(fā)器以及具備該蒸發(fā)器的渦輪制冷機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及渦輪制冷機(jī)的蒸發(fā)器，特別是涉及從冷水等被冷卻流體奪取熱量，使制冷劑蒸發(fā)來發(fā)揮制冷效果的蒸發(fā)器。并且本發(fā)明涉及具備這樣的蒸發(fā)器的渦輪制冷機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，制冷空調(diào)裝置等所利用的渦輪制冷機(jī)，由封入了制冷劑的密閉系統(tǒng)構(gòu)成，且構(gòu)成為:將從冷水(被冷卻流體)奪取熱量以使制冷劑蒸發(fā)從而發(fā)揮制冷效果的蒸發(fā)器、對由上述蒸發(fā)器蒸發(fā)的制冷劑氣體進(jìn)行壓縮以使其成為高壓的制冷劑氣體的壓縮機(jī)、用冷卻水(冷卻流體)對高壓的制冷劑氣體進(jìn)行冷卻以使其冷凝的冷凝器、以及對上述冷凝后的制冷劑減壓以使其膨脹的膨脹閥(膨脹機(jī)構(gòu))通過制冷劑配管連結(jié)。而且，在使用借助多級葉輪對制冷劑氣體進(jìn)行多級壓縮的多級壓縮機(jī)作為壓縮機(jī)的情況下，將在冷凝器與蒸發(fā)器之間的制冷劑配管中設(shè)置的中間冷卻器亦即經(jīng)濟(jì)器中產(chǎn)生的制冷劑氣體導(dǎo)入到壓縮機(jī)的中間級(多級葉輪的中間部分)。
[0003]采用這樣的多級壓縮制冷循環(huán)的渦輪制冷機(jī)，利用膨脹機(jī)構(gòu)對從經(jīng)濟(jì)器排出的制冷劑液進(jìn)行減壓。減壓后的制冷劑液的一部分蒸發(fā)而成為氣液二相的制冷劑，并從蒸發(fā)器的下部向蒸發(fā)器內(nèi)供給。圖8是表示蒸發(fā)器的內(nèi)部的剖視圖。在蒸發(fā)器的內(nèi)部配置有導(dǎo)熱管101，并且冷水(被冷卻流體)在該導(dǎo)熱管101內(nèi)流動。制冷劑從導(dǎo)熱管101內(nèi)的冷水奪取熱量而蒸發(fā)，并作為制冷劑氣體被移送至壓縮機(jī)。
[0004]然而，在利用膨脹機(jī)構(gòu)進(jìn)行減壓的過程中產(chǎn)生的制冷劑氣體，不僅不利于在蒸發(fā)器中制冷，而且如圖8所示，制冷劑氣體圍繞蒸發(fā)器的導(dǎo)熱管101，從而在導(dǎo)熱管101生成干燥面，由此存在伴隨蒸發(fā)壓力的降低而造成渦輪制冷機(jī)的效率降低這樣的問題。
[0005]有一些削減不利于制冷的制冷劑氣體并提高蒸發(fā)器性能的方法，并且一直以來被實(shí)施。削減制冷劑氣體的第一方法是減小經(jīng)濟(jì)器與蒸發(fā)器的壓力差。在利用膨脹機(jī)構(gòu)減壓時(shí)所蒸發(fā)的制冷劑氣體的量取決于膨脹機(jī)構(gòu)前后的壓力差。因此通過減小經(jīng)濟(jì)器與蒸發(fā)器的壓力差，能夠減少減壓時(shí)產(chǎn)生的制冷劑氣體的量。
[0006]圖9(a)是表示一般的經(jīng)濟(jì)器循環(huán)的莫里爾圖，圖9(b)是表示減小經(jīng)濟(jì)器與蒸發(fā)器的壓力差后的經(jīng)濟(jì)器循環(huán)的莫里爾圖。在圖9(a)中，經(jīng)濟(jì)器與蒸發(fā)器的壓力差和冷凝器與經(jīng)濟(jì)器的壓力差幾乎相同，與此相對，在圖9(b)中，經(jīng)濟(jì)器與蒸發(fā)器之間的壓力差比冷凝器與經(jīng)濟(jì)器的壓力差小。作為結(jié)果，能夠減少由膨脹機(jī)構(gòu)減壓時(shí)產(chǎn)生的制冷劑氣體的量。
[0007]削減制冷劑氣體的第二方法是在蒸發(fā)器的上游側(cè)配置氣液分離器。在利用膨脹機(jī)構(gòu)對從經(jīng)濟(jì)器排出的制冷劑液進(jìn)行減壓后，將成為氣液二相的制冷劑導(dǎo)入到氣液分離器。然后，僅將制冷劑液導(dǎo)入蒸發(fā)器，而將制冷劑氣體導(dǎo)入至多級壓縮機(jī)的吸入管附近。由此，能夠避免如下情況，即:制冷劑氣體圍繞蒸發(fā)器的導(dǎo)熱管并在導(dǎo)熱管生成干燥面，從而使伴隨蒸發(fā)壓力的降低的渦輪制冷機(jī)的效率降低。
[0008]削減制冷劑氣體的第三方法是增大蒸發(fā)器的導(dǎo)熱面積。具體而言，通過增加導(dǎo)熱管根數(shù)，從而提高作為熱交換器的蒸發(fā)器的效率。
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本特開2012-163243號公報(bào)
[0010]然而，上述第一至第三方法也同時(shí)具有下述所示的缺點(diǎn)。
[0011]在上述第一方法中，若使中間壓力亦即經(jīng)濟(jì)器的壓力接近蒸發(fā)器的壓力，則多級壓縮機(jī)中的前級葉輪與后級葉輪的壓頭比率變得不是50:50。因此為了修正壓頭平衡，需要進(jìn)行壓縮機(jī)的葉輪等的最佳化(重新修改形狀)。
[0012]在上述第二方法中，由于增加氣液分離器，所以需要與氣液分離器的容器以及增加配管的容積量對應(yīng)的制冷劑。因此在使用單價(jià)較高的制冷劑的情況下，會增加成本。
[0013]在上述第三方法中，增加使用了單價(jià)較高的銅的導(dǎo)熱管會帶來高成本。此外，增加導(dǎo)熱管也會伴隨管內(nèi)冷水流速的降低而使導(dǎo)熱率降低，因此沒有根本地解決問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]因此，本發(fā)明的目的在于以低成本提供一種能夠提高導(dǎo)熱率的蒸發(fā)器。另外，本發(fā)明的目的還在于提供一種具備這樣的蒸發(fā)器的渦輪制冷機(jī)。
[0015]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個(gè)方式的蒸發(fā)器，通過從被冷卻流體奪取熱量而使制冷劑蒸發(fā)，該蒸發(fā)器的特征在于，具備:罐體；板材，其將所述罐體的兩端封閉；導(dǎo)熱管，其配置在所述罐體內(nèi)，供所述被冷卻流體在其內(nèi)部流動；以及氣液分離器，其配置在所述罐體內(nèi)，用于將制冷劑氣體與制冷劑液分離，所述氣液分離器具備:流路單元，在其內(nèi)部形成有氣液制冷劑流路；以及至少一個(gè)制冷劑氣體引導(dǎo)部件，其與所述流路單元連接，在所述制冷劑氣體弓丨導(dǎo)部件的內(nèi)部形成有制冷劑氣體流路，該制冷劑氣體流路與所述氣液制冷劑流路連通，所述制冷劑氣體流路沿著所述罐體的內(nèi)表面向上方延伸。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，多個(gè)所述制冷劑氣體引導(dǎo)部件連接于所述流路單元的兩個(gè)側(cè)面。
[0017]本發(fā)明優(yōu)選方式的特征在于，所述流路單元具有與所述氣液制冷劑流路連通的制冷劑液出口。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，所述制冷劑液出口配置在所述流路單元的側(cè)面的下部，所述制冷劑氣體引導(dǎo)部件連接于所述流路單元的側(cè)面的上部。
[0019]本發(fā)明優(yōu)選方式的特征在于，所述制冷劑氣體引導(dǎo)部件具有制冷劑液出口，該制冷劑液出口與所述氣液制冷劑流路連通。
[0020]本發(fā)明的另一方式的渦輪制冷機(jī)，具備:所述蒸發(fā)器，其通過從被冷卻流體奪取熱量而使制冷劑蒸發(fā)來發(fā)揮冷卻效果；多級渦輪壓縮機(jī)，其利用多級葉輪對制冷劑進(jìn)行壓縮；冷凝器，其利用冷卻流體對壓縮后的制冷劑氣體進(jìn)行冷卻并使其冷凝；以及中間冷卻器亦即經(jīng)濟(jì)器，其向所述多級渦輪壓縮機(jī)的多級壓縮級的中間部分供給制冷劑氣體，該制冷劑氣體是使冷凝后的制冷劑液的一部分蒸發(fā)而生成的。
[0021]本發(fā)明發(fā)揮以下所列舉的效果。
[0022](I)氣液二相的制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)被氣液分離，并且以避開導(dǎo)熱管的方式沿著罐體的內(nèi)表面向上方引導(dǎo)制冷劑氣體。這樣由于避免制冷劑氣體與導(dǎo)熱管的接觸，所以提高蒸發(fā)器的導(dǎo)熱率。因此使蒸發(fā)壓力上升，從而提高制冷機(jī)的效率。
[0023](2)由于氣液分離器配置在蒸發(fā)器的內(nèi)部，所以能夠使制冷劑循環(huán)的容積增加成為最小限度。因此，使得因增加所需的制冷劑的量成為最小限度，能夠防止成本的增加并且能夠提高蒸發(fā)器的效率。
[0024](3)與配置在蒸發(fā)器之外的現(xiàn)有的氣液分離器不同，氣液分離器配置在蒸發(fā)器的內(nèi)部，因此無需將氣液分離器與蒸發(fā)器連結(jié)的配管。
[0025](4)由于無需增加導(dǎo)熱管，因此即便使用由銅等高價(jià)的材料構(gòu)成的導(dǎo)熱管，也能夠避免成本增加。
【附圖說明】
[0026]圖1是表示渦輪制冷機(jī)的一個(gè)實(shí)施方式的示意圖。
[0027]圖2是表示蒸發(fā)器的第一實(shí)施方式的主剖視圖。
[0028]圖3是表示蒸發(fā)器的第一實(shí)施方式的側(cè)剖視圖。
[0029]圖4是表示罐體的內(nèi)部的立體圖。
[0030]圖5是表示蒸發(fā)器的第二實(shí)施方式的主剖視圖.
[0031]圖6是表示蒸發(fā)器的第二實(shí)施方式的側(cè)剖視圖。
[0032]圖7是表示罐體的內(nèi)部的立體圖。
[0033]圖8是表示蒸發(fā)器的內(nèi)部的剖視圖。
[0034]圖9(a)是表示一般的經(jīng)濟(jì)器循環(huán)的莫里爾圖，(b)是表示減小經(jīng)濟(jì)器與蒸發(fā)器的壓力差后的經(jīng)濟(jì)器循環(huán)的莫里爾圖。
[0035]附圖標(biāo)記說明:1…渦輪壓縮機(jī)；2…冷凝器；3…蒸發(fā)器；4…經(jīng)濟(jì)器；5…制冷劑配管；11...第一級葉輪；12…第二級葉輪；13…壓縮機(jī)馬達(dá)；14...第一級吸入葉片；15...齒輪箱；16...油箱；17…均壓管；20、21…膨脹閥；31...罐體；33...板材；35…導(dǎo)熱管；37...支承板；38…除霧器；41…氣液分離器；42…流路單元；45…氣液制冷劑流路；46…制冷劑液出口 ；50...制冷劑氣體引導(dǎo)部件；51...制冷劑氣體流路；53…制冷劑氣體出口。
【具體實(shí)施方式】
[0036]以下，參照圖1至圖7對本發(fā)明的蒸發(fā)器以及具備該蒸發(fā)器的渦輪制冷機(jī)的實(shí)施方式進(jìn)行說明，在圖1至圖7中，對相同或相當(dāng)?shù)臉?gòu)成要素，標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記并省略重復(fù)的說明。
[0037]圖1是表示渦輪制冷機(jī)的一個(gè)實(shí)施方式的示意圖。如圖1所示，渦輪制冷機(jī)具備:渦輪壓縮機(jī)I，其對制冷劑進(jìn)行壓縮；冷凝器2，其利用冷卻水(冷卻流體)對壓縮后的制冷劑氣體進(jìn)行冷卻并使其冷凝；蒸發(fā)器3，其從冷水(被冷卻流體)奪取熱量而使制冷劑蒸發(fā)來發(fā)揮制冷效果；以及中間冷卻器亦即經(jīng)濟(jì)器4，其配置在冷凝器2與蒸發(fā)器3之間。
[0038]渦輪壓縮機(jī)1、冷凝器2、經(jīng)濟(jì)器4以及蒸發(fā)器3，由供制冷劑循環(huán)的制冷劑配管5A、5B、5C、ro連結(jié)。更具體而言，渦輪壓縮機(jī)I與冷凝器2由制冷劑配管5A連結(jié)，冷凝器2與經(jīng)濟(jì)器4由制冷劑配管5B連結(jié)，經(jīng)濟(jì)器4與蒸發(fā)器3由制冷劑配管5C連結(jié)，蒸發(fā)器3與渦輪壓縮機(jī)I由制冷劑配管連結(jié)。在制冷劑配管5B以及制冷劑配管5C分別設(shè)置有膨脹閥20,21ο
[0039]在圖1表示的實(shí)施方式中，渦輪壓縮機(jī)I由多級渦輪壓縮機(jī)構(gòu)成。即，多級渦輪壓縮機(jī)由二級渦輪壓縮機(jī)構(gòu)成，并且構(gòu)成為包括:第一級葉輪11、第二級葉輪12、以及使第一級葉輪11、第二級葉輪12旋轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)馬達(dá)13。在第一級葉輪11的吸入側(cè)設(shè)置有吸入葉片14，該吸入葉片14對制冷劑氣體向葉輪11、12吸入的流量進(jìn)行調(diào)整。
[0040]渦輪壓縮機(jī)I具備