氣液分離型冷凍裝置的製作方法

2023-05-18 02:03:51

專利名稱：氣液分離型冷凍裝置的製作方法
技術領域：
本發明是關於將以冷凝器凝結的液態冷煤在氣液熱交換器過冷卻以提高冷凍能力的氣液分離型冷凍裝置。
背景技術：
一般而言，冷凍裝置是通過冷媒配管串聯壓縮機、冷凝器、減壓器、及蒸發器而構成死循環的冷煤循環迴路，將被壓縮機壓縮的高壓氣體冷煤通過在冷凝器的放熱而使的液化成為液態冷煤，通過膨脹閥等減壓器使此高壓液態冷煤膨脹並減壓後，在蒸發器使沸點已降低的低壓液態冷煤蒸發，從庫內等奪取此時的蒸發潛熱，由此冷卻庫內等。作為提升此種冷凍裝置的冷凍能力或性能係數(COP)的方法，例如已於專利文獻I提出一種方法，其是設置氣液熱交換器並使以冷凝器液化的高壓液態冷煤與抽出其一部分並使之減壓的低壓氣體冷煤熱交換以將高壓液態冷煤過冷卻。 又，於專利文獻2提出的方法，是設置氣液熱交換器(輔助熱交換器)與氣液分離器並使以冷凝器液化的高壓液態冷煤與在氣液分離器分離的低壓氣體冷煤在氣液熱交換器熱交換而將高壓液態冷煤過冷卻。[專利文獻][專利文獻I]日本實開平1-169772號公報[專利文獻2]日本特開平11-014167號公報

發明內容
然而，專利文獻1，2中提出的方法中，由於被壓縮機吸入的氣體冷煤會過熱，因此有壓縮機的吐出溫度過度上升而使潤滑壓縮機內的油(冷凍機油)劣化的問題。本發明有鑑於上述問題而完成，其目的在於，提供能通過抑制高壓液態冷煤的過冷卻與對壓縮機的吸入氣體冷煤的過熱以謀求冷凍能力的提升與油的劣化防止的氣液分離型冷凍裝置。為達成上述目的，本發明為一種氣液分離型冷凍裝置，是通過冷媒配管串聯至少壓縮機、冷凝器、減壓器、氣液分離器及蒸發器而構成死循環的冷煤循環迴路，其特徵在於設有氣液熱交換器，是使從前述冷凝器流向前述減壓器的液態冷煤，通過該液態冷煤的噴射及與被前述氣液分離器分離的氣體冷煤及來自前述蒸發器的氣體冷煤的熱交換而過冷卻。本發明中，於前述氣液熱交換器設置使從前述冷凝器流向前述減壓器的液態冷煤流通的液側通路、與使被噴射的液態冷煤與被前述氣液分離器分離的氣體冷煤及來自前述蒸發器的氣體冷煤混合併流通的氣體側通路，將該氣體側流路連接於前述壓縮機的吸入側。本發明中，於前述冷煤配管的隔著前述壓縮機其上遊側與下遊側分別設置蓄壓器與油分離器，將從前述油分離器延伸的油返回管連接於冷煤配管的前述蓄壓器的上遊側。
根據本發明，從冷凝器流向減壓器的高壓液態冷煤，由於通過在氣液熱交換器被噴射的液態冷煤與被氣液分離器分離的低壓氣體冷煤及以蒸發器蒸發的低壓氣體冷煤的熱交換而被過冷卻，因此能與其過冷卻量的熱量對應地使在蒸發器的蒸發潛熱變大而提高冷凍能力。又，氣液熱交換器中供高壓液態冷煤的過冷卻的低壓氣體冷煤，由於通過與高壓液態冷煤的熱交換而溫度變高，因此即使壓縮機的負荷變動亦不會凝結，不會產生於壓縮機吸入液態冷煤而該壓縮機的負荷增大等的問題。其中，氣液熱交換器中供高壓液態冷煤的過冷卻而溫度變高的氣體冷煤，由於通過被噴射至氣液熱交換器的液態冷煤的蒸發而被冷卻，因此可抑制被壓縮機吸入的氣體冷煤的過熱。因此，可抑制壓縮機的吐出溫度的上升而防止壓縮機內的油劣化。


圖I是本發明的氣液分離型冷凍裝置的冷煤迴路圖。圖2是本發明的氣液分離型冷凍裝置的氣液熱交換器的剖面圖。圖3是顯示冷煤的狀態變化的莫利爾線圖。主要元件代表符號I壓縮機2冷凝器3氣液熱交換器4膨脹閥5氣液分離器6蒸發器7油分離器8接受器槽9乾燥機10窺鏡11蓄壓器12, 13毛細管14合流用孔口LI L5冷煤配管L6油返回管L7噴射配管L8冷煤配管S空間Vl V3電磁開閉閥V4吸入壓調整閥V5電磁開閉閥
具體實施方式
以下，參照

本發明的實施形態。圖I是本發明的氣液分離型冷凍裝置的冷煤迴路圖，圖2是該氣液分離型冷凍裝置的氣液熱交換器的剖面圖。本發明的氣液分離型冷凍裝置，如圖I所示，基本上是通過冷媒配管LI，L2，L3，L4, L5連接壓縮機I、冷凝器2、氣液熱交換器3、作為減壓器的膨脹閥4、氣液分離器5、蒸發器6等主要機器而構成。又，於上述冷煤配管LI連接有油分離器7與電磁開閉閥Vl，於冷煤配管L2連接有電磁開閉閥V2、接受器槽8、乾燥機(D)9、窺鏡(S.G)IO及電磁開閉閥V3。又，於冷煤配管L5連接有吸入壓調整閥(ZSP閥)V4與蓄壓器11，從前述油分離器7延伸的油返回管L6連接於冷煤配管L5的前述吸入壓調整閥V4與蓄壓器11之間，於其途中設有流量控制用的毛細管12。又，從前述冷煤配管L2的窺鏡10與電磁開閉閥V3之間分歧出噴射配管L7，此噴·射配管L7連接於前述氣液熱交換器3，於其途中設有電磁開閉閥V5與流量控制用的毛細管13。再者，從前述氣液分離器5的上部延伸的冷煤配管L8與從前述蒸發器6延伸的前述冷煤配管L5連接於前述氣液熱交換器3，冷煤配管L5從氣液熱交換器3導出而連接於前述壓縮機I的吸入側。此處，根據圖2說明氣液熱交換器3的內部構造。於氣液熱交換器3的軸中心部貫通有構成氣體側通路的粗圓管狀的前述冷煤配管L5，於氣液熱交換器3內的冷煤配管L5周圍形成有圓筒狀的空間S。又，於冷煤配管L5的外周，螺旋狀地卷繞有構成液側通路的前述冷煤配管L2。又，在形成於氣液熱交換器3內的前述空間S分別開口有前述噴射配管L7與從氣液分離器5延伸的前述冷煤配管L8。又，於構成氣體側通路的冷煤配管L5的一部分安裝有合流用孔口 14，冷煤配管L5內部的氣體通路與空間S透過合流用孔口 14而互相連通。其次，以下使用圖3所示的莫利爾線圖(P_i線圖)說明如以上構成的氣液分離型冷凍裝置的作用。在壓縮機I被驅動源即未圖標電動馬達驅動後，處於圖3中的a所示的狀態(壓力P1Jti1)的氣體冷煤被壓縮機I壓縮而成為於圖3以b所示的狀態(壓力P2，焓i2)的高溫高壓的氣體冷煤(壓縮步驟)，此氣體冷煤通過冷煤配管LI被往冷凝器2導入。此外，此時的壓縮機I的壓縮動力W(熱量換算)是以表示。 冷凝器2中，高溫高壓的氣體冷煤是往外氣放出凝結熱Q2，而以圖3中的b — c的方式狀態變化(相變化)而液化(凝結步驟)，成為於圖3以c所示的狀態(壓力P2,焓i3)的高壓液態冷煤。此外，此時的放熱量(凝結熱)Q2是以(i2_i3)表示。接著，如上所述在冷凝器2液化的高壓液態冷煤，其一部分雖通過噴射配管L7而被噴射至氣液熱交換器3的空間S，但此液態冷煤是被減壓而絕熱膨脹(等焓膨脹)，成為於圖3以d所示的狀態(壓力P1，焓i3)，其一部分是氣體化。其它大部分的高壓液態冷煤，雖於冷煤配管L2朝向膨脹閥4流動的過程中通過氣液熱交換器3，但如後所述，在氣液分離器5被分離的狀態d』(壓力P1，焓i3』)的低壓氣體冷煤從冷煤配管L8被導入氣液熱交換器3內的空間S (參照圖2),且在蒸發器6蒸發而氣化的狀態a』 (壓力P1，焓i/ )的低壓氣體冷煤在氣液熱交換器3內的冷煤配管L5流動。此時，被噴射至氣液熱交換器3的空間S而氣體化的氣體冷煤與在氣液分離器5被分離而導入空間S的氣體冷煤，通過合流用孔口 14流入冷煤配管L5內的氣體側通路併合流，三個氣體冷煤在被混合的狀態下流動於冷煤配管L5，在其過程中在與流動於螺旋狀冷煤配管L2的高壓液態冷煤之間進行熱交換而將該高壓液態冷煤過冷卻。亦即從冷凝器2流向膨脹閥4的高壓液態冷煤通過氣液熱交換器3而被過冷卻，以成為圖3的c — c』的狀態(壓力P2，焓i3』 )的方式狀態變化，而被過冷卻圖示的AQ2( = i3-i3』 )的量。如此，在氣液熱交換器3被過冷卻的高壓液態冷煤是通過通過膨脹閥4被減壓而絕熱膨脹(等焓膨脹)(膨脹步驟)，以成為圖3的c』 一 d』的狀態(壓力P1，焓i/ )的方式狀態變化，其一部分氣體化。接著，一部分氣體化的冷煤通過冷煤配管L3被導入氣液分離器5而被氣液分離，低壓氣體冷煤如前所述從冷煤配管L8被導入氣液熱交換器3以供在該處流動的高壓液態冷煤的過冷卻。又，狀態d』(壓力P1JSi/ )的低壓液態冷煤通過冷煤配管L4而被導入蒸發器6，在通過該蒸發器6的過程中從周圍被奪取蒸發熱Q1，以圖3的d』 一 a』(壓力P1，焓i/ ) 的方式狀態變化而蒸發(蒸發步驟)，成為狀態a』的氣體冷煤。此時的蒸發熱量(蒸發潛熱)Q1雖是以(i/ _i3』 )表示，但如前所述，由於在氣液熱交換器3將高壓液態冷煤過冷卻AQ2( = i3_i3』 )的量，因此能與此過冷卻量的熱量Λ Q1對應地增大蒸發熱量Q1，而對應其量提高冷凍能力。其後,在蒸發器6蒸發的低壓氣體冷煤，由於如前所述在流動於氣液熱交換器3的過程中供流動於冷煤配管L2的高壓液態冷煤的過冷卻，因此溫度上升，在被吸入壓縮機I的階段下狀態以圖3所示的a』 一 a (壓力P1，焓的方式變化，而過熱圖示的熱量Λ Q1 (=ii-i/)。接著，此氣體冷煤被壓縮機I再度壓縮，其後亦反覆相同的狀態變化(冷凍循環)，但從壓縮機I吐出的高壓氣體冷煤所含的油是通過油分離器7而與冷煤分離，被分離的油，從油返回配管L6往冷煤配管L5返回，在蓄壓器11與氣體冷煤混合而被壓縮機I吸引，以供壓縮機I內的各部的潤滑。進而，本發明的氣液分離型冷凍裝置，雖是反覆以上說明的冷凍循環而通過在蒸發器6的低壓液態冷煤的蒸發所伴隨的吸熱來進行所需的冷凍，但根據本發明的氣液分離型冷凍裝置能得到如以下的效果。亦即，從冷凝器2流向膨脹閥4的高壓液態冷煤，由於通過在氣液熱交換器3被噴射的高壓液態冷煤與被氣液分離器5分離的低壓氣體冷煤及以蒸發器6蒸發的低壓氣體冷煤的熱交換而被過冷卻，因此能與其過冷卻量的熱量對應地使在蒸發器6的蒸發潛熱變大而提聞冷凍能力。又，氣液熱交換器3中供高壓液態冷煤的過冷卻的低壓氣體冷煤，由於通過與高壓液態冷煤的熱交換而溫度變高，因此成為過熱狀態，即使壓縮機I的負荷變動亦不會凝結，不會產生於壓縮機I吸入液態冷煤而該壓縮機I的負荷增大等之問題。其中，氣液熱交換器3中供高壓液態冷煤的過冷卻而溫度變高的氣體冷煤，由於通過被噴射至氣液熱交換器3的液態冷煤的蒸發而被冷卻，因此可抑制被壓縮機I吸入的氣體冷煤的過熱。因此，可抑制壓縮機I的吐出溫度的上升而防止壓縮機I內的油劣化。此外，本實施形態中，雖使用膨脹閥作為減壓器，但亦能使用毛細管或渦管等其它任意者來作 為減壓器。
權利要求
1.一種氣液分離型冷凍裝置，是通過冷煤配管串聯至少壓縮機、冷凝器、減壓器、氣液分離器及蒸發器而構成死循環的冷煤循環迴路，其特徵在於 設有氣液熱交換器，是使從前述冷凝器流向前述減壓器的液態冷煤，通過該液態冷煤的噴射及與被前述氣液分離器分離的氣體冷煤及來自前述蒸發器的氣體冷煤的熱交換而過冷卻。
2.如權利要求I的氣液分離型冷凍裝置，其特徵在於，於前述氣液熱交換器設置使從前述冷凝器流向前述減壓器的液態冷煤流通的液側通路、與使被噴射的液態冷煤與被前述氣液分離器分離的氣體冷煤及來自前述蒸發器的氣體冷煤混合併流通的氣體側通路，將該氣體側流路連接於前述壓縮機的吸入側。
3.如權利要求I或2的氣液分離型冷凍裝置，其特徵在於，於前述冷煤配管的隔著前述壓縮機其上遊側與下遊側分別設置蓄壓器與油分離器，將從前述油分離器延伸的油返回管連接於冷煤配管的前述蓄壓器的上遊側。
全文摘要
提供能通過抑制高壓液態冷煤的過冷卻與對壓縮機的吸入氣體冷煤的過熱以謀求冷凍能力的提升與油的劣化防止的氣液分離型冷凍裝置。氣液分離型冷凍裝置，是通過由冷媒配管L1～L5串聯至少壓縮機1、冷凝器2、膨脹閥(減壓器)4、氣液分離器5及蒸發器6而構成死循環的冷煤循環迴路，其設有氣液熱交換器3，其是對從前述冷凝器2流向前述膨脹閥4的液態冷煤通過該液態冷煤的噴射及與被前述氣液分離器5分離的氣體冷煤及來自前述蒸發器6的氣體冷煤的熱交換而使過冷卻。
文檔編號F25B1/00GK102889704SQ20111020186
公開日2013年1月23日 申請日期2011年7月19日 優先權日2011年7月19日
發明者森澤真史 申請人:東普雷股份有限公司