JP5872931B2 - ターボ冷凍機 - Google Patents
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Description
ここで、これまで、複数のインペラを有する多段遠心圧縮機を圧縮機に適用したターボ冷凍機においては、圧縮機の段間であるインペラ同士の間に配された流路に、気液分離器で分離された冷媒の気相を吹き込むことで、気液分離器によって冷凍能力の向上を図っていた。このため、気液分離器の設置数量は、圧縮機の段数よりも一つ少ない数量となってしまい、気液分離器を用いた冷凍能力の向上については、これ以上は望めなかった。
さらに、上述のように、気液分離器からの冷媒の気相をインペラ同士の間の流路に吹き込んでいるため、例えば一つのインペラによって圧縮を行なう単段遠心圧縮機を圧縮機に採用する場合には、気液分離器で分離された冷媒の気相を吹き込むことができない。従って、単段遠心圧縮機に対して気液分離器を適用することが困難であった。このため、単段遠心圧縮機を用いた冷凍機においては、気液分離器を用いて冷凍能力の向上を図ることは難しかった。
このように、気液分離器を用いる際には、その設置数量が圧縮機の段数に制限されてしまい、圧縮機の段数を低減しながらの冷凍能力向上は困難であった。
即ち、本発明に係るターボ冷凍機は、複数のブレードを有するインペラの回転により、冷媒を圧縮する遠心圧縮機と、圧縮された前記冷媒を冷却する凝縮器と、前記凝縮器からの前記冷媒を減圧して気液二相とするとともに、前記遠心圧縮機の段数よりも多い数量が直列接続された複数の減圧器と、これら複数の減圧器を通過した前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、これら減圧器同士の間に一つずつ配置され、前記冷媒を気液二相に分離する複数の気液分離器と、前記複数の気液分離器において前記冷媒から分離されたそれぞれの気相を、隣接する前記ブレード間の前縁と後縁との間に、前記前縁と前記後縁との間に離間して流入させる複数の流入路とを備えることを特徴とする。
そして気液分離器によっては、冷媒を液相のみの状態とすることができるため、再度、減圧器で減圧を行なうことが可能となる。即ち、例えば冷凍サイクルが単段圧縮単段膨張サイクルであったものを、単段圧縮二段膨張サイクルとすることができる。従って、気液分離器によって冷媒から気相を分離しない場合と比較して、蒸発器通過前後の冷媒のエンタルピー差を大きくすることができ、冷凍能力の向上が可能となる。さらに、気液分離器によって冷媒から分離された気相を遠心圧縮機内に吹き込むことで、圧縮機内の冷媒の温度を低減でき、圧縮効率の向上も可能となる。
ターボ冷凍機1Aは、遠心圧縮機等のターボ式の圧縮機を用いた冷却装置であり、オフィスビル等の大規模設備における空調装置に用いられるものである。
さらに、エコノマイザ14からの気相W1を、遠心圧縮機10内へ流入可能とする流入路16と、エコノマイザ14からの液相を再度減圧する第二膨張弁(減圧器)13と、第二膨張弁13からの冷媒Wを蒸発させる蒸発器15とを備えている。
また、本実施形態では、インペラ18はシュラウドの無いオープン型となっている。
そしてこの場合、気相W1は、シュラウド29とダイヤフラム28の隙間に吹き込まれ、シール24を通ってインペラ18Aの主流路FCへ上流側から吸込まれる。
なお、第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、遠心圧縮機30において、エコノマイザ14からインペラ18への流入路36が第一実施形態のものと異なっている。
これに加え、流入路36の流入口42の形成方向と、ガイドベーン44とによって、エコノマイザ14からの冷媒Wの気相W1が、主流路FC内へ流入する際の混合ロスを低減できるため、さらなるインペラ18の性能向上が可能となる。
なお、第一実施形態及び第二実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、遠心圧縮機50において、エコノマイザ14からインペラ18への流入路56が第一実施形態及び第二実施形態のものと異なっている。
これに加え、流入路56の拡径部64によって、エコノマイザ14からの冷媒Wの気相W1が、主流路FC内へ流入する際の混合ロスを低減できるため、さらなるインペラ18の性能向上が可能となる。
例えば、第二実施形態におけるガイドベーン44を、第一実施形態及び第三実施形態の流入路16、56に適用してもよい。
Claims (5)
- 複数のブレードを有するインペラの回転により、冷媒を圧縮する遠心圧縮機と、
圧縮された前記冷媒を冷却する凝縮器と、
前記凝縮器からの前記冷媒を減圧して気液二相とするとともに、前記遠心圧縮機の段数よりも多い数量が直列接続された複数の減圧器と、
これら複数の減圧器を通過した前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、
これら減圧器同士の間に一つずつ配置され、前記冷媒を気液二相に分離する複数の気液分離器と、
前記複数の気液分離器において前記冷媒から分離されたそれぞれの気相を、隣接する前記ブレード間の前縁と後縁との間に、前記前縁と前記後縁との間に離間して流入させる複数の流入路とを備えることを特徴とするターボ冷凍機。 - 前記流入路は、前記ブレードの前縁と後縁との中間部よりも前縁側に前記気相を流入させることを特徴とする請求項1に記載のターボ冷凍機。
- 前記流入路は、前記インペラの子午面における前記冷媒の流通方向に前記気相を流入させることを特徴とする請求項1又は2に記載のターボ冷凍機。
- 前記流入路は、該流入路の内周面に、前記ブレードに平行に設けられたガイドベーンを有することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のターボ冷凍機。
- 前記流入路は、前記ブレード側の端部が、下流側に向かって拡径していることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のターボ冷凍機。
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