冷凝裝置製造方法
2023-08-12 23:38:31
冷凝裝置製造方法
【專利摘要】冷凝裝置(71)包括：壓縮機(10)，具有壓縮工作流體的壓縮部(20)；冷凝器(13)，使在壓縮部(20)中被壓縮的工作流體冷凝；以及噴霧機構(81)，具有向流體通道(91)內噴出霧狀的冷卻用流體，以冷卻流經壓縮部(20)的噴出口(CS2)與冷凝器(13)的流入口(13a)之間的流體通道(91)的工作流體的噴嘴(82)。
【專利說明】冷凝裝置
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種用於制冷機等的冷凝裝置。
【背景技術】
[0002]以往，已知有包括製冷劑迴路的制冷機。例如將水、碳氫化合物類的工藝氣體(hydrocarbon process gas)等各種流體用作該制冷機的工作流體(製冷劑)。在該制冷機中，經蒸發器蒸發的製冷劑在壓縮機中被壓縮而變成過熱蒸氣，該過熱蒸氣在冷凝器中被冷凝。在冷凝器中，過熱蒸氣例如被冷卻水冷卻而變成飽和蒸氣，該飽和蒸氣進一步被冷卻而冷凝。這樣，在冷凝器內大致存在從過熱蒸氣變成飽和蒸氣的過熱區域、和飽和蒸氣被冷凝的冷凝區域這兩個傳熱區域。例如在專利文獻I中，公開了包括將水用作工作流體的冷凝裝置的制冷機。
[0003]所述過熱區域的熱傳導率的值小於所述冷凝區域的熱傳導率的值。因此，在冷凝器中存在以下的問題:過熱區域所需的傳熱面積容易變大，伴隨於此也必須使冷凝器變大。
[0004]另外，在大部分制冷機中，以5°C?7°C左右的過熱度運轉，例如在像專利文獻I中公開的制冷機那樣將水作為製冷劑的情況下，因為過熱度進一步增大，所以過熱區域相應地需要更大的傳熱面積。具體而言，在將水作為製冷劑的制冷機中，壓縮機的噴出蒸氣為具有100°C左右的大過熱度的過熱蒸氣。而且，過熱區域的熱傳導率約為數十W/m2K，是冷凝區域的熱傳導率(約為10000W/m2K)的1/1000左右的小的值。由此，在將水作為製冷劑的情況下，儘管過熱區域的傳熱量僅為整個冷凝器的百分之幾的熱量，但卻需要與冷凝區域同等的傳熱面積，因此，冷凝器特別容易大型化。
[0005]專利文獻1:曰本專利公開公報特表2003-534519號
【發明內容】
[0006]本發明的目的在於提供一種能夠使冷凝器小型化的冷凝裝置。
[0007]本發明的冷凝裝置包括:壓縮機，具有壓縮工作流體的壓縮部；冷凝器，使在所述壓縮部中被壓縮的工作流體冷凝；以及噴霧機構，具有噴嘴，所述噴嘴用於向所述壓縮部的噴出口與所述冷凝器的流入口之間的流體通道內噴出霧狀的冷卻用流體，以冷卻流經所述流體通道的工作流體。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1是表示本發明第一實施方式所涉及的冷凝裝置的概略結構的圖。
[0009]圖2是表示本發明第二實施方式所涉及的冷凝裝置的概略結構的圖，其主要表示壓縮機的具體結構。
[0010]圖3是從軸向的下遊側觀察圖2的所述壓縮機的圖。
[0011]圖4是表示所述冷凝裝置的變形例I的概略圖。
[0012]圖5 (A)是表示所述冷凝裝置的變形例2的概略圖，(B)表示所述冷凝裝置的變形 例3，是將連接壓縮機與冷凝器的導管的一部分放大的剖視圖。
【具體實施方式】
[0013]以下，參照附圖詳細地說明本發明的【具體實施方式】。
[0014]〈第一實施方式〉
[0015]如圖1所示，本實施方式所涉及的冷凝裝置71包括:具有壓縮機10、蒸發器12及冷凝器13的製冷劑迴路14、和噴霧機構81。冷凝裝置71例如能夠用於制冷機等。
[0016]壓縮機10在其內部具有壓縮部20。該壓縮部20例如具有省略圖示的轉子，通過該轉子的旋轉，壓縮在蒸發器12中蒸發的作為工作流體(製冷劑)的水蒸氣。該水蒸氣是溫度、壓力均相對較低的水蒸氣。本實施方式的在壓縮部20壓縮後的工作流體、即水蒸氣在壓縮部20的噴出口 CS2處，壓力例如為大氣壓以下，溫度為200°C以下。
[0017]具體而言，例如作為工作流體的水蒸氣在壓縮部20的吸入口 CSl處，壓力為
0.8kPa?1.7kPa左右，溫度為5°C?15 °C左右，在壓縮部20的噴出口 CS2處，壓力為
1.5kPa?8kPa左右，溫度為40°C?200°C左右。
[0018]冷凝器13是間接式熱交換器，該間接式熱交換器具有工作流體與使該工作流體冷凝的流體(例如冷卻水等)不直接接觸的構造，且這些流體的流通空間被隔開。在該間接式熱交換器中，工作流體與使該工作流體冷凝的流體例如經由傳熱管或分隔壁等而間接地進行熱交換。該冷凝器13內的壓力範圍及溫度範圍、以及後述的流體通道91內的壓力範圍及溫度範圍的程度與上述壓縮部20的噴出口 CS2處的壓力範圍及溫度範圍大致相同。
[0019]在製冷劑迴路14中，在壓縮機10中被壓縮的工作流體被送往冷凝器13，並在冷凝器13中被冷凝。工作流體伴隨相變而在製冷劑迴路14中循環。並且，製冷劑在蒸發器12中蒸發，由此，能夠向二次側熱介質供應冷、熱。該二次側熱介質被供應至圖外的利用側裝置，對作為冷卻對象的室內空氣等進行冷卻。
[0020]噴霧機構81能夠向流體通道91內噴出霧狀的冷卻用流體，以對流經壓縮部20的噴出口 CS2與冷凝器13的流入口 13a之間的流體通道91的工作流體進行冷卻。噴霧機構81包括噴嘴82、泵83及噴霧室84。
[0021]噴霧室84設置在壓縮部20的噴出口 CS2與冷凝器13的流入口 13a之間的流體通道91的途中。噴嘴82設置在噴霧室84內。泵83設置在從連接冷凝器13的流出口 13b與蒸發器12的流入口 12a的導管72分支出的分支管73的途中。噴嘴82連接於分支管73的頂端部。
[0022]在冷凝器13中冷凝並從流出口 13b排出的工作流體朝向蒸發器12側而在導管72流動，但當泵83工作時，流經導管72的工作流體的一部分會通過分支管73被送往噴嘴82。接著，從噴嘴82噴出霧狀的冷卻用流體。由此，在第一實施方式中，通過分支管73送往噴嘴82的所述工作流體的一部分被用作所述冷卻用流體。另外，噴嘴82以向流體通道91的上遊側噴出霧狀的作為冷卻用流體的工作流體的方式被設置。
[0023]
[0024]圖2是表示本發明第二實施方式所涉及的冷凝裝置71的概略結構的圖，其主要表示壓縮機10的具體結構。該第二實施方式的冷凝裝置71與第一實施方式的不同點在於:噴霧機構81的噴嘴82直接安裝在壓縮機10上。該壓縮機10被構成為軸流壓縮機。冷凝裝置71例如能夠用於制冷機等。
[0025]如圖2所示，壓縮機10包括:壓縮部20，具有壓縮工作流體的壓縮空間CS ;電動機(electric motor) 22，用於驅動壓縮部20 ;以及減速部24，用於使從壓縮空間CS噴出的工作流體的流速減慢。壓縮機10的機殼26包括:圓筒狀的第一殼部27，設置在壓縮部20 ;第二殼部28，設置在壓縮部20的一端側(上遊側)；以及第三殼部29，設置在成為壓縮部20的另一端側(下遊側)的減速部24上。
[0026]壓縮部20包括第一殼部27和設置在第一殼部27內的轉子31。第一殼部27與轉子31之間的空間作為用於壓縮工作流體的壓縮空間CS而發揮功能。該壓縮空間CS包括在圖2中處於左側的吸入口 CS1、和處於右側的噴出口 CS2。因此，在蒸發器12蒸發後的工作流體通過圖2左側的吸入口 CSl被吸入壓縮空間CS內，該工作流體隨著在壓縮空間CS內從圖2的左側向右側移動而受到壓縮並從噴出口 CS2噴出。
[0027]在第一殼部27的內周面上,在軸向上隔開間隔固定有多個靜葉33。該第一殼部27以軸向呈水平的方式被設置。
[0028]轉子31包括多個動葉34及多個墊件35。這些多個動葉34以與靜葉33交替的方式沿軸向隔開間隔而被設置。墊件35為呈圓筒狀的部件，墊件35設置在靜葉33的徑向內側，並且分別設置在相鄰的動葉34之間。在圖例中，示出了設有四個動葉34和四個墊件35的結構，但並不限於此。
[0029]動葉34包括圓筒狀的凸起部37和一體地形成在該凸起部37周圍的葉片部38。葉片部38沿凸起部37的周向形成有多個。凸起部37的外周面形成與墊件35的外周面相連的面，凸起部37的內周面形成與墊件35的內周面相連的面。
[0030]壓縮部20包括:驅動軸40、第一按壓部件41、第二按壓部件42、作為固定部的一例的螺母43以及圓板狀部件44。
[0031]驅動軸40設置在第一殼部27的軸心上，且沿第一殼部27的軸向延伸。驅動軸40的兩端部47、47在軸向上位於動葉34及墊件35的外側。
[0032]第一按壓部件41以與最上遊段的動葉34接觸的方式被設置，而且，第二按壓部件42以與位於最下遊段的動葉34外側的墊件35接觸的方式被設置。第一按壓部件41和第二按壓部件42是結構相同的部件，但在軸向上逆向設置。
[0033]第一按壓部件41呈圓板狀，在該按壓部件41、42形成有供驅動軸40插通的中央貫通孔。第一按壓部件41與動葉34嵌合，由此，第一按壓部件41的軸心與最上遊段的動葉34的軸心一致。
[0034]第二按壓部件42嵌合於位於最下遊段的動葉34外側的墊件35。由此，第二按壓部件42的軸心與位於最下遊側的墊件35的軸心一致。彼此相鄰的動葉34與墊件35互相嵌合。
[0035]墊件35及凸起部37的內徑充分大於驅動軸40的外徑。因此，在墊件35及凸起部37相連而形成的圓筒部與驅動軸40之間形成有沿軸向延伸的空間。在該空間、即轉子31的內側空間31a內設置有圓板狀部件44。
[0036]圓板狀部件44以與驅動軸40垂直的姿勢被設置，且在其中央部形成有沿厚度方向貫通的貫通孔。驅動軸40插通在該貫通孔中。因此，驅動軸40在其中間部位的多處被圓板狀部件44支撐。[0037]如圖2所示，驅動軸40的兩端部47、47分別由軸承55、55支撐。軸承55支撐驅動軸40的兩端部47、47以使其能夠旋轉。
[0038]兩個軸承55、55被分別收納在殼體56、57中。收納一端部側的軸承55的上遊側的殼體56以與第二殼部28之間形成圓筒狀的空間的方式而被設置。該空間成為被導入壓縮空間CS的工作流體所流經的上遊側空間US。另一方面，收納另一端部側的軸承55的下遊側的殼體57以與第三殼部29之間形成圓筒狀的空間的方式而被設置。該空間成為從壓縮空間CS導出的工作流體所流經的下遊側空間DS。
[0039]各殼體56、57通過多個支撐部件59、59支撐於第二殼部28或第三殼部29。各支撐部件59呈棒狀，並且沿周向呈放射狀設置。支撐部件59、59設置在上遊側空間US及下遊側空間DS中，但因為各支撐部件59的剖面呈流線形，所以不會妨礙工作流體流動。此外，在圖例中，下遊側空間DS的支撐部件59為進入殼體57內側的結構，但進入該殼體57內側的部位也可以不是棒狀。
[0040]在支撐部件59形成有用於供應及排出潤滑劑的供排通道59a。潤滑劑從第二殼部28及第三殼部29的外部被導入，通過所述供排通道59a中的一條供應至軸承55，並通過其他供排通道59a從軸承55排出。
[0041 ] 驅動軸40的噴出口 CS2側的端部47設置在下遊側的殼體57內。電動機22的旋轉軸22a經由作為振動衰減部的一例的柔性聯接器61連接於該端部47。壓縮部20的驅動軸40與電動機22的旋轉軸22a不經由增速機而連接，因此，電動機22的轉速與轉子31的轉速為相同轉速。
[0042]所述減速部24具有由第三殼部29形成的下遊側空間DS。第三殼部29包括:夕卜周面部29a，與第一殼部27的軸向的一端部相連；內周面部29b，設置在外周面部29a的內側且沿軸向延伸；以及端面部29c，將外周面部29a及內周面部29b的軸向端部彼此連接。
[0043]在外周面部29a形成有喇叭部(flare portion) 29d，該喇叭部29d呈圓筒狀，且在軸向的中間部隨著遠離噴出口 CS2內徑逐漸增大。該喇叭部29d下遊側的部位29e的內徑相同。另一方面，內周面部29b連接於下遊側的殼體57的端部，且呈外徑沿軸向相同的圓筒狀。因此，下遊側空間DS包含:垂直於軸向的剖面為圓環狀且剖面積逐步擴大的異徑部(taper part);和垂直於軸向的剖面為圓環狀且剖面積相同的平行部。
[0044]至少異徑部發揮作為使由壓縮部20壓縮後的工作流體減速並恢復壓力的散流器的功能。平行部發揮作為集合在異徑部減速後的流體的集合器(collector)的功能。在減速部24中，工作流體在異徑部被充分地減速，因此，能夠在平行部不發生過大的損失而恢復壓力。另外，在圖例中，示出了內周面部29b與殼體57呈臺階狀連接的結構，但也可取消該臺階部。另外，內周面部29b中與外周面部29a的異徑部對應的部位也可以採用異徑結構。此外，平行部的長度等可根據將從噴出口 CS2噴出的工作流體的流速減速至何種程度而適當選擇。
[0045]在外周面部29a中的構成平行部的部位29e設有排出口 65。用於將在下遊側空間DS內減速後的工作流體引導至冷凝器13的導管74連接於該排出口 65。
[0046]在內周面部29b設有電動機支撐部66，該電動機支撐部66從與殼體57的連接部朝徑向內側延伸。電動機22設置在減速部24的內周面部29b的內側，並且安裝在電動機支撐部66。[0047]圖3是從軸向的下遊側(右側)觀察圖2的壓縮機10的圖。如圖2及圖3所示，在該第二實施方式中，噴霧機構81包括多個噴嘴82,且不包括像第一實施方式那樣獨立於壓縮機10的噴霧室。此外，該噴霧機構81在圖2中省略了圖示，但與圖1所示的第一實施方式同樣地具有以下的結構:泵83設置在分支管73的途中，多個噴嘴82連接於分支管73的頂端部。
[0048]另外，在該第二實施方式中，壓縮部20的噴出口 CS2與冷凝器13的流入口 13a之間的流體通道91包含:下遊側空間DS、排出口 65的內部空間以及導管74的內部空間。噴嘴82設置在流體通道91中的下遊側空間DS中。
[0049]多個噴嘴82設置在第三殼部29的端面部29c。多個噴嘴82大致等間隔地設置在圓環狀空間的圓周方向的大致整個圓周上。因此，能夠均勻地冷卻從壓縮部20的噴出口CS2噴出且流經圓環狀的空間內的工作流體。
[0050]各噴嘴82從設置在端面部29c的省略圖示的貫通口插入於下遊側空間DS內，設置在各噴嘴82頂端的省略圖示的噴霧孔設置在下遊側空間DS內。各噴霧孔朝向所述軸向的上遊側，因此，各噴嘴82能夠向大致與流體通道91的上遊側相向的方向噴出霧狀的工作流體。
[0051]另外，如圖2所示，在所述冷凝裝置71中，排出口 65設置在減速部24的側部，且向與所述軸向大致垂直的方向(圖2中為下方)延伸。從壓縮部20的噴出口 CS2噴出的工作流體沿軸向流經減速部24內，然後流向排出口 65偵U。
[0052]另一方面，多個噴嘴82設置在壓縮機10的軸向的下遊側的端部(端面部29c)，且設置在減速部24中的比排出口 65更靠下遊側的部位，因此，各噴嘴82不易妨礙工作流體流動。因此，能夠抑制因設置多個噴嘴82而產生壓力損失。
[0053]另外，考慮到提高熱交換效率，較為理想的是從噴嘴82噴出的霧狀的工作流體的粒徑小。想要減小工作流體的粒徑，則需要減小噴嘴82頂端的省略圖示的噴霧孔的孔徑，在此情況下，噴嘴82的噴霧量自然也會減少。因此，通過像該第二實施方式這樣設置多個噴嘴82，能夠確保噴霧量的總量，並且減小工作流體的粒徑。
[0054]在本實施方式所涉及的冷凝裝置71中，若壓縮機10中的電動機22的旋轉軸22a旋轉，則壓縮部20的驅動軸40也會以相同的轉速旋轉，轉子31繞軸旋轉。伴隨於此，上遊側空間US內的工作流體通過吸入口 CSl被吸入壓縮空間CS，在壓縮空間CS內，工作流體受到壓縮並且被送往圖2的右方向，並通過噴出口 CS2噴出至下遊側空間DS。該工作流體在減速部24內減速並且恢復壓力，並通過排出口 65被排出。另外，基於噴霧機構81的泵工作，作為冷卻用流體的工作流體從噴嘴82以霧狀噴入減速部24的空間內。由此，在壓縮部20中被壓縮的工作流體在減速部24的空間內受到冷卻。
[0055]如以上的說明所述，在第一實施方式及第二實施方式中，作為冷卻用流體的工作流體從噴嘴82以霧狀噴入流體通道91內，由此，能夠冷卻流經流體通道91的工作流體，因此，能夠在工作流體流入冷凝器13之前，預先降低工作流體的過熱度。由此，能夠減小冷凝器13的冷卻過熱蒸氣所需的傳熱面積，因此，能夠使冷凝器13小型化。另外，通過以上述方式減小傳熱面積，還能夠降低冷凝器13所需的成本。
[0056]另外，在第一實施方式及第二實施方式中，向流體通道91的上遊側噴出霧狀的冷卻用流體，因此，與向流體通道91的下遊側噴霧的情況或向與流體通道91垂直的方向噴霧的情況相比，能夠增大工作流體與冷卻用流體的相對速度。由此，能夠提高工作流體與冷卻用流體的熱交換效率，因此，能夠更高效地冷卻流經流體通道91的工作流體。
[0057]在所述第二實施方式中，能夠由作為散流器而發揮功能的減速部24減慢在壓縮部20中升壓且增速後的工作流體的速度。另外，在第二實施方式中，以能夠向減速部24的空間噴出霧狀的冷卻用流體的方式，將噴嘴82安裝在壓縮機10中，因此，無需另外設置像用於從噴嘴82噴出霧狀的冷卻用流體的噴霧室這樣的部件。
[0058]在第二實施方式中，減速部24的空間沿電動機22的旋轉軸的軸向延伸，並且以包圍電動機22的方式形成，所述空間的與軸向垂直的剖面呈圓環狀。而且，沿圓環狀的所述空間的圓周方向設置有多個噴嘴82。由此，能夠在減速部24的空間的多處噴出霧狀的冷卻用流體。
[0059]在第一實施方式及第二實施方式中採用了以下的結構:將從冷凝器13的流出口13b排出的工作流體的一部分用作冷卻用流體，並由泵83將該工作流體的一部分送往噴嘴82，因此，無需準備工作流體以外的冷卻用流體。
[0060]在第二實施方式中，採用了壓縮部的驅動軸不經由增速機而連接於電動機的旋轉軸的結構。因此，例如無需像以往的用於制冷機的冷凝裝置那樣，為了設置增速機而與壓縮部錯開地設置電動機(以在徑向上與壓縮部錯位的狀態設置電動機)。因此，能夠防止壓縮機的徑向寬度增大。而且，因為未設置增速機，所以從這一點來說也能夠防止壓縮機的徑向寬度增大。
[0061]此外，本發明並不限於所述實施方式，能夠在不脫離其主旨的範圍內進行各種變更、改良等。例如，在所述實施方式中，對作為用於制冷機的冷凝裝置71的例子進行了說明，但並不限於此。例如，也可以將冷凝裝置71作為例如用於獲得冷卻水的冷卻器(chi 11 er)、空調裝置、濃縮機等中所用的壓縮機。
[0062]工作流體並不限定於水蒸氣。例如能夠將碳氫化合物類的工藝氣體等各種流體用作工作流體。另外，壓縮機並不限定於軸流壓縮機。
[0063]另外，在所述實施方式中，以從噴嘴向流體通道的上遊側噴出霧狀的工作流體的情況為例進行了說明，但並不限定於此。例如，可以從噴嘴向流體通道的下遊側噴出霧狀的工作流體，也可以向與流體通道垂直的方向噴出霧狀的工作流體。
[0064]另外，冷凝裝置例如還可以是如圖4所示的變形例I的冷凝裝置71。在該變形例I中，流體通道91由連接壓縮機10與冷凝器13的導管形成，該導管具有使工作流體的流動方向轉彎的彎曲部91a。噴嘴82設置在彎曲部91a中。該彎曲部91a位於工作流體流動時原本就比導管的直線狀部分更容易產生壓力損失的部位，因此，即使在該彎曲部91a中設置噴嘴，壓力損失的影響也小。
[0065]另外，若在導管的直線狀部分設置噴嘴，且想要向流體通道的上遊側噴出霧狀的冷卻用流體，則例如需要將噴嘴從導管側面插入導管內，並將噴嘴的頂端部附近向上遊側彎折設置，由此，使噴嘴的噴霧孔朝向上遊側。在此情況下，流體通道的剖面積中噴嘴所佔的比例容易變大，因此，壓力損失容易變大。另一方面，如圖4所示，若在彎曲部91a中設置噴嘴82，則能夠向流體通道的上遊側噴出霧狀的冷卻用流體，並且減小因設置噴嘴82而產生的壓力損失的影響。
[0066]當在導管的直線狀部分設置噴嘴時，例如能夠例示圖5(A)所示的變形例2的方式。在圖5(A)所示的變形例2中，在連接壓縮機10與冷凝器13的流體通道(導管)91的直線狀部分設置有多個噴嘴82。在該變形例2中，以能夠從導管周圍向內側噴出霧狀的冷卻用流體的方式，在沿大致水平的方向延伸設置的導管的直線狀部分設置有兩個噴嘴82。更具體而言，上側的噴嘴82具有省略圖示的噴霧孔，以能夠在導管內向下方(與被壓縮的工作流體的流動方向大致垂直的方向)噴出霧狀的冷卻用流體。下側的噴嘴82具有省略圖示的噴霧孔，以能夠在導管內向上方噴出霧狀的冷卻用流體。
[0067]另外，也可以如圖5(B)所示的變形例3，在流體通道(導管)91的直線狀部分，向與被壓縮的工作流體的流動方向大致垂直的方向，沿導管的圓周方向呈環狀設置多個(多數的)噴嘴82。這些噴嘴82沿所述圓周方向大致等間隔地分布。另外，在該變形例3中，存在兩條環狀的排列。兩條環狀的排列被設置於在圖5(B)中的箭頭所示的工作流體的流動方向上彼此錯開的位置。在該變形例3中，從各噴嘴82嚮導管的半徑方向內側噴出霧狀的冷卻用流體，因此，能夠均勻地冷卻流經導管內的工作流體。
[0068]另外，在變形例3中，以各噴嘴82的頂端幾乎不會從流體通道91 (導管)的內表面突出至導管內的方式在導管中設置各噴嘴82。由此，在流體通道91內，各噴嘴82不會妨礙工作流體流動，因此，能夠進一步減小因設置噴嘴82而產生的壓力損失的影響。
[0069]此外，在變形例2及變形例3中，在流體通道91的直線狀部分設置有多個噴嘴82，但也可以在直線狀部分僅設置一個噴嘴82。另外，在變形例2及變形例3中例示了在流體通道91的直線狀部分，從噴嘴82向半徑方向內側噴出霧狀的冷卻用流體的情況，但並不限定於此。例如還可以採用在流體通道91的直線狀部分，從噴嘴82向上遊側噴出霧狀的冷卻用流體。在此情況下，例如將噴嘴82插入於流體通道91的直線狀部分的導管內，且將噴嘴82的頂端部附近向上遊側彎折設置，由此，能夠從噴嘴向上遊側噴出霧狀的冷卻用流體。
[0070]另外，例如在流體通道91的直線狀部分傾斜設置噴嘴82，由此，能夠向上遊側噴出霧狀的冷卻用流體。在此情況下，能夠以噴嘴82的頂端幾乎不會從流體通道91 (導管)的內表面突出至導管內的方式設置噴嘴82，因此，能夠進一步減小因設置噴嘴82而產生的壓力損失的影響。
[0071]此外，在上述【具體實施方式】中，主要包含具有以下的結構的發明。
[0072]本發明的冷凝裝置包括:壓縮機，具有壓縮工作流體的壓縮部；冷凝器，使在所述壓縮部中被壓縮的工作流體冷凝；以及噴霧機構，具有噴嘴，所述噴嘴用於向所述壓縮部的噴出口與所述冷凝器的流入口之間的流體通道內噴出霧狀的冷卻用流體，以冷卻流經所述流體通道的工作流體。
[0073]在該結構中，從噴嘴向所述流體通道內噴出霧狀的冷卻用流體，由此，能夠冷卻流經所述流體通道的工作流體，因此，能夠在壓縮部中壓縮的工作流體流入冷凝器之前，預先降低工作流體的過熱度。由此，能夠減小冷凝器的冷卻過熱蒸氣所需的傳熱面積，因此，能夠相應地使冷凝器小型化。另外，通過以上述方式減小傳熱面積，還能夠降低冷凝器所需的成本。
[0074]在所述冷凝裝置中，較為理想的是:所述噴嘴被設置成向所述流體通道的上遊側噴出霧狀的冷卻用流體。
[0075]如本結構所示，向流體通道的上遊側噴出霧狀的冷卻用流體的情況下，與向流體通道的下遊側噴霧的情況或向與流體通道垂直的方向噴霧的情況相比，能夠增大工作流體與冷卻用流體的相對速度。由此，能夠提高工作流體與冷卻用流體的熱交換效率，因此，能夠更高效地冷卻流經流體通道的工作流體而降低過熱度。
[0076]在所述冷凝裝置中，所述流體通道包括使工作流體的流動方向轉彎的彎曲部，所述噴嘴設置在所述彎曲部。該彎曲部位於工作流體流動時原本就比直線狀部分(例如直線狀的導管)更容易產生壓力損失的部位，因此，即使在該彎曲部設置噴嘴，壓力損失的影響也小。
[0077]在所述冷凝裝置中，較為理想的是:所述冷凝器為間接式熱交換器，所述間接式熱交換器使工作流體與使所述工作流體冷凝的流體以不直接接觸的方式進行熱交換。
[0078]例如在冷凝器中工作流體與使該工作流體冷凝的流體被混合(例如冷卻水)的直接式熱交換器中，因為冷卻水與工作流體直接接觸，因此，傳熱面積較大，如上所述的過熱區域的傳熱面積問題較小。另一方面，如本結構所示的間接式熱交換器與直接式熱交換器相比，過熱區域的傳熱面積問題變得更大，因此，從噴嘴向所述流體通道內噴出霧狀的冷卻用流體，從而在工作流體流入冷凝器之前，預先降低工作流體的過熱度的本結構特別有效。
[0079]在所述冷凝裝置中，較為理想的是:所述壓縮機還包括減速部，所述減速部具有用於減慢從所述壓縮部的所述噴出口噴出的工作流體的流速的空間，所述減速部的空間構成所述流體通道的一部分，所述噴嘴向流經所述減速部的工作流體噴出霧狀的冷卻用流體。
[0080]在該結構中，能夠在作為散流器而發揮功能的減速部中減慢在壓縮部中升壓且增速後的工作流體的速度。另外，在該結構中，向所述減速部的空間噴出霧狀的冷卻用流體，因此，無需另外設置如用於從噴嘴噴出霧狀的冷卻用流體的噴霧室這樣的部件。
[0081]在所述冷凝裝置中，較為理想的是:所述壓縮機還包括具有旋轉軸的電動機，所述壓縮部包括連接於所述電動機的旋轉軸的驅動軸，所述電動機的旋轉軸連接於所述驅動軸的所述噴出口側的端部，所述減速部的所述空間沿所述電動機的旋轉軸的軸向延伸，並以包圍所述電動機的方式形成，且與所述軸向垂直的剖面呈圓環狀，沿圓環狀的所述空間的圓周方向設置有多個所述噴嘴。
[0082]在該結構中，沿圓環狀的所述空間的圓周方向設置有多個噴嘴。由此，能夠在減速部的空間中的多個部位噴出霧狀的冷卻用流體，因此，能夠更高效地冷卻流經流體通道的工作流體來降低過熱度。
[0083]在所述冷凝裝置這，較為理想的是:所述壓縮機包括排出口，所述排出口連接於所述減速部的所述空間，以將流速己在所述減速部中減慢的工作流體排出，所述噴嘴設置在所述減速部，且位於比所述排出埠更靠所述減速部的下遊側的部位。
[0084]在該結構中，與排出口相比，噴嘴更位於減速部的下遊側處，因此，在工作流體從壓縮部的噴出口噴出，且在減速部中被減速，並通過排出口被排出的過程中，噴嘴不易妨礙工作流體流動。因此，能夠抑制因設置噴嘴而產生壓力損失。
[0085]所述冷凝裝置還可以為以下的結構:所述流體通道包括直線狀部分，所述噴嘴設置在所述直線狀部分，且向與所述工作流體的流動方向大致垂直的方向噴出霧狀的所述冷卻用流體。
[0086]較為理想的是所述冷凝裝置為以下的結構:所述噴霧機構還包括泵，所述冷卻用流體是經冷凝而從所述冷凝器的流出口排出的工作流體的一部分，所述泵將所述工作流體的一部分送往所述噴嘴。[0087]在該結構中採用將從冷凝器的流出口排出的工作流體的一部分用作冷卻用流體，並由泵將該工作流體的一部分送往噴嘴的構成，因此，無需準備工作流體以外的冷卻用流體。
[0088]在所述冷凝裝置中，所述工作流體為水，在所述壓縮部中被壓縮的工作流體所流經的所述流體通道內的壓力在1.5?SkPa的範圍內，在此情況下，本發明特別適用。
[0089]如所述結構所示，工作流體為水且流體通道內的壓力非常低的情況下，冷凝器的熱交換效率容易降低，其結果，冷凝器的冷卻過熱蒸氣而使其成為飽和蒸氣所需的傳熱面積容易變大。因此，在該結構中，以下的本發明特別有效，即、從噴嘴向所述流體通道內噴出霧狀的冷卻用流體，從而在工作流體流入冷凝器之前，預先降低工作流體的過熱度。
[0090]符號說明
[0091]10壓縮機
[0092]12蒸發器
[0093]13冷凝器
[0094]14製冷劑迴路
[0095]20壓縮部
[0096]22 電動機
[0097]22a旋轉軸
[0098]24減速部
[0099]31 轉子
[0100]40驅動軸
[0101]71冷凝裝置
[0102]81噴霧機構
[0103]82 噴嘴
[0104]83 泵
[0105]84噴霧室
[0106]91流體通道
[0107]91a彎曲部
[0108]CSl壓縮部的吸入口
[0109]CS2壓縮部的噴出口
【權利要求】
1.一種冷凝裝置，其特徵在於包括: 壓縮機，具有壓縮工作流體的壓縮部； 冷凝器，使在所述壓縮部中被壓縮的工作流體冷凝；以及 噴霧機構，具有噴嘴，所述噴嘴用於向所述壓縮部的噴出口與所述冷凝器的流入口之間的流體通道內噴出霧狀的冷卻用流體，以冷卻流經所述流體通道的工作流體。
2.根據權利要求1所述的冷凝裝置，其特徵在於: 所述噴嘴被設置成向所述流體通道的上遊側噴出霧狀的冷卻用流體。
3.根據權利要求1所述的冷凝裝置，其特徵在於: 所述流體通道包括使工作流體的流動方向轉彎的彎曲部， 所述噴嘴設置在所述彎曲部。
4.根據權利要求1所述的冷凝裝置，其特徵在於: 所述冷凝器為間接式熱交換器，所述間接式熱交換器使工作流體與使所述工作流體冷凝的流體以不直接接觸的方式進行熱交換。
5.根據權利要求1所述的冷凝裝置，其特徵在於: 所述壓縮機還包括減速部，所述減速部具有用於減慢從所述壓縮部的所述噴出口噴出的工作流體的流速的空間， 所述減速部的空間構成所述 流體通道的一部分， 所述噴嘴向流經所述減速部的工作流體噴出霧狀的冷卻用流體。
6.根據權利要求5所述的冷凝裝置，其特徵在於: 所述壓縮機還包括具有旋轉軸的電動機， 所述壓縮部包括連接於所述電動機的旋轉軸的驅動軸， 所述電動機的旋轉軸連接於所述驅動軸的所述噴出口側的端部， 所述減速部的所述空間沿所述電動機的旋轉軸的軸向延伸，並以包圍所述電動機的方式形成，且與所述軸向垂直的剖面呈圓環狀， 沿圓環狀的所述空間的圓周方向設置有多個所述噴嘴。
7.根據權利要求5所述的冷凝裝置，其特徵在於: 所述壓縮機包括排出口，所述排出口連接於所述減速部的所述空間，以將流速已在所述減速部中減慢的工作流體排出， 所述噴嘴設置在所述減速部，且位於比所述排出埠更靠所述減速部的下遊側的部位。
8.根據權利要求1所述的冷凝裝置，其特徵在於: 所述流體通道包括直線狀部分， 所述噴嘴設置在所述直線狀部分，且向與所述工作流體的流動方向大致垂直的方向噴出霧狀的所述冷卻用流體。
9.根據權利要求1所述的冷凝裝置，其特徵在於: 所述噴霧機構還包括泵， 所述冷卻用流體是經冷凝而從所述冷凝器的流出口排出的工作流體的一部分， 所述泵將所述工作流體的一部分送往所述噴嘴。
10.根據權利要求1至9中 任一項所述的冷凝裝置，其特徵在於:所述工作流體為水， 在所述壓縮部中被壓縮的工作流體所流經的所述流體通道內的壓力在1.5~SkPa的範圍內。`
【文檔編號】F28B9/02GK103518106SQ201280019423
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年4月13日 優先權日:2011年4月20日
【發明者】藤澤亮, 戶島正剛, 仲山善裕, 馬場祥孝, 井出聰, 飯塚晃一朗, 須藤邦彥, 江川寬, 櫻場一郎, 林大介, 菅野啟治, 漢斯·馬斯博爾, 克勞斯·大姆卡德克裡斯坦森 申請人:東京電力株式會社, 中部電力株式會社, 關西電力株式會社, 株式會社神戶制鋼所, 丹麥技術研究所, 江森自控丹麥Aps