[发明专利]涡轮制冷机

说明书

技术领域

本发明涉及使用了离心压缩机的涡轮制冷机。

背景技术

对于制冷机，公知使用了离心压缩机的涡轮制冷机。该涡轮制冷机广泛使用于大厦的大型空调、化学设备组中的冷却设备等。

并且，近年来，随着对环境问题的意识增高，对该涡轮制冷机也要求基于制冷能力的提高所带来的高性能化。

另外，一方面要求高性能化，另一方面从降低成本的观点出发，需要减少压缩机的级数。因此，即便为了降低成本而减少了压缩机级数，也必须维持制冷能力，即，制冷能力的进一步提高的必要性增加。

这里，在专利文献1所公开的CO₂制冷循环装置中，在串联连接的两个减压装置(膨胀阀与毛细管)之间配置气液分离器，在从通过了第一个减压装置的制冷剂分离出气相与液相之后，仅将液相向第二个减压装置导入而进行减压。

通过这样做，实现蒸发器前后的制冷剂的焓差即制冷能力R的提高。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-292229号公报

发明概要

发明要解决的课题

然而，专利文献1所公开的构造限定于涡旋式压缩机，并没有示出应用于具备叶轮的离心压缩机的例子。

这里，此前，在将具有多个叶轮的多级离心压缩机应用于压缩机的涡轮制冷机中，向配置在压缩机的级间即叶轮彼此间的流路吹入通过气液分离器分离出的制冷剂的气相，从而利用气液分离器实现制冷能力的提高。因此，气液分离器的设置数量比压缩机的级数少一个，无法进一步期待使用了气液分离器的制冷能力的提高。

此外，如上所述，由于将来自气液分离器的制冷剂的气相向叶轮彼此间的流路吹入，因此，在采用例如通过一个叶轮进行压缩的单级离心压缩机作为压缩机的情况下，无法吹入通过气液分离器分离出的制冷剂的气相。因此，难以向单级离心压缩机应用气液分离器。因此，在使用了单级离心压缩机的制冷机中，难以使用气液分离器来实现制冷能力的提高。

这样，在使用气液分离器时，其设置数量受到压缩机的级数限制，难以在减少压缩机的级数的同时提高制冷能力。

发明内容

本发明是考虑到此类情况而完成的，提供能抑制成本并提高制冷能力从而实现性能提高的涡轮制冷机。

用于解决课题的手段

(1)根据本发明的第一方式，涡轮制冷机具备离心压缩机、冷凝器、多个减压器、蒸发器、气液分离器以及流入路。离心压缩机通过具有多个叶片的叶轮的旋转来压缩制冷剂。冷凝器对压缩后的所述制冷剂进行冷却。减压器将来自所述冷凝器的所述制冷剂减压而形成气液二相，并且以比所述离心压缩机的级数多的数量串联连接。蒸发器使通过所述多个减压器之后的所述制冷剂蒸发。气液分离器在所述减压器彼此之间各配置有一个，将所述制冷剂分离成气液二相。流入路使在所述气液分离器中的至少一个之中从所述制冷剂分离出的气相向相邻的所述叶片间的前缘与后缘之间流入。

根据上述结构，在至少一个气液分离器中从制冷剂分离出的气相从流入路向叶片的前缘与后缘之间吹入。因此，不必一定向离心压缩机的级间即叶轮彼此间吹入利用气液分离器从制冷剂分离出的气相。此外，即便离心压缩机的级数是单级或者多级，都能够不受离心压缩机的级数限制地可靠地设置气液分离器。

并且，由于能够通过气液分离器将制冷剂形成为仅是液相的状态，因此能够再次利用减压器进行减压。即，能够将例如制冷循环是单级压缩单级膨胀循环的制冷循环形成为单级压缩二级膨胀循环。因此，与不利用气液分离器从制冷剂分离气相的情况比较，能够扩大通过蒸发器前后的制冷剂的焓差，能够提高制冷能力。此外，通过将利用气液分离器从制冷剂分离出的气相向离心压缩机内吹入，能够减少压缩机内的制冷剂的温度，还能够实现压缩效率的提高。

(2)在所述(1)的涡轮制冷机的基础上，也可以是，所述流入路使所述气相向比所述叶片的前缘与后缘的中间部靠前缘侧的位置流入。

根据上述结构，由于流入路以此方式使气相流入，因此尤其能够使在叶轮的叶片周围的前缘侧产生的失速区域增速，通过提高喘振的抑制效果而实现离心压缩机的动作范围的扩大。因此，能够进一步实现性能提高。

(3)在所述(1)或(2)的涡轮制冷机的基础上，也可以是，所述流入路使所述气相沿所述叶轮的子午面中的所述制冷剂的流通方向流入。

根据上述结构，由于流入路以此方式使气相流入，因此，不会在气相向在叶轮内流通的制冷剂的主流混合时妨碍主流的流动的顺畅性。由此，能够减少混合损失，能够进一步实现叶轮的性能提高。