JP2018021692A

JP2018021692A - エコノマイザ

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Publication number: JP2018021692A
Application number: JP2016152096A
Authority: JP
Inventors: 基司小博; Motoji Kohiro; 佐藤　忠; Tadashi Sato; 忠佐藤; 福住　幸大; Yukihiro Fukuzumi; 幸大福住
Original assignee: Ebara Refrigeration Equipment and Systems Co Ltd
Current assignee: Ebara Refrigeration Equipment and Systems Co Ltd
Priority date: 2016-08-02
Filing date: 2016-08-02
Publication date: 2018-02-08
Anticipated expiration: 2036-08-02
Also published as: JP6767196B2; CN107677016B; CN207299634U; CN107677016A

Abstract

【課題】高い気液分離性能を有し、かつ気液分離に必要な空間を大幅に減少させることで、外形寸法の小型化を図ることができるエコノマイザを提供する。【解決手段】容器１１と、容器１１内において冷媒入口１１ａに対向する位置に配置され、冷媒入口１１ａから容器１１内に流入した気液二相状態の冷媒を衝突させて気液分離を行うバッフル板１５と、容器１１内においてガス冷媒出口１１ｂに対向する位置に配置され、気液分離後のガス冷媒に含まれる液滴を除去するデミスタ１６とを備え、バッフル板１５は、冷媒入口１１ａとデミスタ１６との間の位置において垂直方向に延び冷媒入口１１ａ側とデミスタ１６側とを仕切る仕切板からなり、該仕切板の下端と容器１１の底部との間に、気液分離後のガス冷媒と液冷媒とをデミスタ１６の下方の空間Ｓに導くための第一の開口Ａ１を設ける。【選択図】図２

Description

本発明は、ターボ冷凍機に設けられ、気液二相状態の冷媒を気液分離し、ガス冷媒を多段圧縮機の多段圧縮段の中間部分に導くとともに液冷媒を蒸発器に導くエコノマイザに関するものである。

従来、冷凍空調装置などに利用されるターボ冷凍機は、冷媒を封入したクローズドシステムで構成され、冷水（被冷却流体）から熱を奪って冷媒が蒸発して冷凍効果を発揮する蒸発器と、前記蒸発器で蒸発したガス冷媒を圧縮して高圧のガス冷媒にする圧縮機と、高圧のガス冷媒を冷却水（冷却流体）で冷却して凝縮させる凝縮器と、前記凝縮した冷媒を減圧して膨張させる膨張弁（膨張機構）とを、冷媒配管によって連結して構成されている。そして、圧縮機としてガス冷媒を多段の羽根車によって多段に圧縮する多段圧縮機を用いた場合は、凝縮器と蒸発器の間の冷媒配管中に設置した中間冷却器であるエコノマイザで生じるガス冷媒を圧縮機の中間段（多段の羽根車の中間部分）に導入することが行われている。

ターボ冷凍機におけるエコノマイザは気液分離器であり、エコノマイザで気液二相状態の冷媒を気液分離し、分離したガス冷媒を多段圧縮機の多段圧縮段の中間部分に導くとともに液冷媒を蒸発器に導くようにしている。

図９は、従来のエコノマイザの一例を示す縦断面図である。
図９に示すように、エコノマイザ２０は、気液二相状態の冷媒が流入する円筒形状の容器２１を備えている。容器２１は、その軸心が水平方向に位置するように横型に配置されている。容器２１は、側面に気液二相状態の冷媒を流入させる冷媒入口２１ａを有し、上部に気液分離後のガス冷媒を排出するガス冷媒出口２１ｂを有し、下部に気液分離後の液冷媒を排出する液冷媒出口２１ｃを有している。

前記容器２１には、冷媒入口２１ａに冷媒流入管２２が設けられ、ガス冷媒出口２１ｂにガス冷媒流出管２３が設けられ、液冷媒出口２１ｃに液冷媒流出管２４が設けられている。冷媒流入管２２は容器２１の内部に延びており、冷媒流入管２２には、容器２１の内部において、冷媒流入管２２の底部側に複数の開口２２ａが並列して設けられている。各開口２２ａは、例えば、冷媒流入管２２の長手方向に延びる矩形状の開口からなり、冷媒流入管２２に流入した冷媒を下方に向けて噴出するようになっている。

また、容器２１内には、冷媒流入管２２の上方にデミスタ２５が設置されている。デミスタ２５は、細い金属線を編んだ金網を積層したものである。デミスタ２５は、容器２１の上部にあるガス冷媒出口２１ｂに対向する位置に配置されている。

図９に示すように構成されたエコノマイザ２０においては、気液二相状態の冷媒は、冷媒流入管２２を介して容器２１内に流入し、冷媒流入管２２の下部に形成された複数の開口２２ａから下方に向けて噴出される。複数の開口２２ａから噴出された冷媒は、冷媒流入管２２の下方の空間で流れ方向に対して断面積を大きくして流速を低減し、冷媒流入管２２の下部と容器２１の底部との間の高さ方向の距離を確保することで、気液分離が促進される。冷媒流入管２２の下方の空間で分離された液冷媒は容器２１の底部に溜まって、液冷媒出口２１ｃから外部に排出される。一方、分離されたガス冷媒は、液滴とともに上昇してデミスタ２５に流入し、デミスタ２５において液滴が除去された後にガス冷媒出口２１ｂから外部に排出される。

特開昭５９−１０９７５５号公報

上述した従来のエコノマイザ２０においては、容器２１の中心部に冷媒流入管２２を挿入し、冷媒流入管２２の下部の開口２２ａから気液二相状態の冷媒を下方に噴出し、冷媒流入管２２の下方の空間で流れ方向に対して断面積を大きくして流速を低減し、冷媒流入管２２の下部と容器２１の底部との高さ方向の距離を確保することで、デミスタ２５の上流側において気液分離を促進するようにしていた。

しかしながら、上述したように、容器２１の中心部に冷媒流入管２２を挿入し、かつ冷媒流入管２２の下部と容器２１の底部との高さ方向の距離を確保する必要があるため、エコノマイザ２０の外形寸法が大きくなるという問題点がある。
また、冷媒流入管２２がデミスタ２５の直下に配置される構造となり、デミスタ２５へのガス冷媒の流入が不均一になるという問題がある。
これに対して、エコノマイザ２０の外形寸法を小さくすると、冷媒流入管２２の下部と容器２１の底部との高さ方向の距離が短くなるため、冷媒流入管２２の複数の開口２２ａから噴出した冷媒が容器２１の底部に溜まった液冷媒に衝突して液滴を多量に巻き上げてしまい、デミスタ２５では液滴の除去が困難になるという問題点がある。

本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、高い気液分離性能を有し、かつ気液分離に必要な空間を大幅に減少させることで、外形寸法の小型化を図ることができるエコノマイザを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明のエコノマイザは、ターボ冷凍機に設けられ、気液二相状態の冷媒を気液分離し、ガス冷媒を多段圧縮機の多段圧縮段の中間部分に導くとともに液冷媒を蒸発器に導くエコノマイザにおいて、前記気液二相状態の冷媒を流入させる該エコノマイザ側面に配設された冷媒入口と、気液分離後のガス冷媒を排出する該エコノマイザ上部に配設されたガス冷媒出口と、気液分離後の液冷媒を排出する該エコノマイザ下部に配設された液冷媒出口とを有した容器と、前記容器内において前記冷媒入口に対向する位置に配置され、前記冷媒入口から前記容器内に流入した前記気液二相状態の冷媒を衝突させて気液分離を行うバッフル板と、前記容器内において前記ガス冷媒出口に対向する位置に配置され、前記気液分離後のガス冷媒に含まれる液滴を除去するデミスタとを備え、前記バッフル板は、前記冷媒入口と前記デミスタとの間の位置において垂直方向に延び前記冷媒入口側と前記デミスタ側とを仕切る仕切板からなり、該仕切板の下端と前記容器の底部との間に、前記気液分離後のガス冷媒と液冷媒とを前記デミスタの下方の空間に導くための第一の開口を設けたことを特徴とする。仕切板の下端は、冷媒流入管の下端よりも容器底部に近い位置で、容器底部には到達しない位置に存在する。

本発明の好ましい態様によれば、前記バッフル板の上端に第二の開口を設け、前記バッフル板による前記気液分離後のガス冷媒を前記第二の開口に流入させ、前記バッフル板とデミスタ端板である第３バッフル板間の流路を介して、前記デミスタに導くようにしたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記デミスタの下方の空間内において、前記バッフル板の下端から冷媒入口と反対側のデミスタ端部より超えた位置まで水平方向に延びる多孔板を設け、該多孔板と前記容器の底部との間の空間に前記気液分離後のガス冷媒と液冷媒とを導いて更なる気液分離を行い、該気液分離後のガス冷媒を前記多孔板の孔を介して前記デミスタに導くようにしたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記デミスタと前記ガス冷媒出口との間に第２バッフル板が配置されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、ターボ冷凍機は、上記に記載のエコノマイザのいずれかを備えることを特徴とする。

本発明は、以下に列挙する効果を奏する。
１）従来のエコノマイザにおいて容器の中心部に挿入されていた冷媒流入管を無くしたため、エコノマイザの高さ方向の寸法を低減することができ、エコノマイザの外形寸法を小さくすることができる。
２）冷媒流入管に代えて、冷媒入口に対向する位置にバッフル板を設けているため、冷媒入口から流入した気液二相状態の冷媒は、バッフル板に衝突して冷媒の気液分離が行われる。すなわち、バッフル板による気液の一次分離効果が得られ、その後デミスタによる気液の二次分離効果が得られ、気液分離性能が高まる。
３）バッフル板は、冷媒入口とデミスタとの間の位置において垂直方向に延び冷媒入口側とデミスタ側とを仕切る仕切板からなるため、バッフル板によって一つの容器内を冷媒入口側とデミスタ側の２つの空間（部屋）に分けることができ、デミスタに直接に向かう冷媒の流れを遮断することができる。
４）バッフル板の下端と容器の底部との間に、冷媒が流通する第一の開口を形成しているため、バッフル板に衝突した冷媒は、第一の開口に向かって一度下向きに流れるため、冷媒がデミスタに到達するまでの距離を長くとることができ、この距離を有効に気液分離に利用することができる。
５）多孔板を設けることで、容器の下部からデミスタに向かって流れる冷媒ガスによる冷媒液の巻き上げを抑制する効果がある。
６）多孔板によって、容器の底部に溜まる液面の乱れを抑制し、液側へのガスの混入の抑止が期待できる。また、冷凍機の制御として、エコノマイザの液面を制御する場合に、その制御性の困難度を低下させる効果が期待できる。

図１は、本発明に係るエコノマイザを備えたターボ冷凍機を示す模式図である。図２は、本発明に係るエコノマイザの第一の実施形態を示す縦断面図である。図３（ａ）は直方体形状の容器内に直方体形状のデミスタを格納した構造を示す図であり、図３（ｂ）は円筒形状の容器内に直方体形状のデミスタを格納した構造を示す図である。図４は、図２に示すように構成されたエコノマイザによる冷媒の気液分離工程を示す図である。図５は、本発明に係るエコノマイザの第二の実施形態を示す縦断面図である。図６は、図５に示すように構成されたエコノマイザによる冷媒の気液分離工程を示す図である。図７（ａ），（ｂ）は、本発明のバッフル板と容器との関係を示す断面図である。図８は、図７（ｂ）に示すバッフル板を備えた本発明に係るエコノマイザを示す縦断面図である。図９は、従来のエコノマイザの一例を示す縦断面図である。

以下、本発明に係るエコノマイザの実施形態を図１乃至図８を参照して説明する。図１乃至図８において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図１は、本発明に係るエコノマイザを備えたターボ冷凍機を示す模式図である。図１に示すように、ターボ冷凍機は、冷媒を圧縮するターボ圧縮機１と、圧縮されたガス冷媒を冷却水（冷却流体）で冷却して凝縮させる凝縮器２と、冷水（被冷却流体）から熱を奪って冷媒が蒸発し冷凍効果を発揮する蒸発器３と、凝縮器２と蒸発器３との間に配置される中間冷却器であるエコノマイザ４とを備え、これら各機器を冷媒が循環する冷媒配管５によって連結して構成されている。

図１に示す実施形態においては、ターボ圧縮機１は、多段ターボ圧縮機から構成されている。ターボ圧縮機１は、冷媒配管５によってエコノマイザ４と接続されており、エコノマイザ４で分離されたガス冷媒は多段ターボ圧縮機の多段の圧縮段（この例では２段）の中間部分（この例では一段目と二段目の間の部分）に導入されるようになっている。

図１に示すように構成されたターボ冷凍機の冷凍サイクルでは、ターボ圧縮機１と凝縮器２と蒸発器３とエコノマイザ４とを冷媒が循環し、蒸発器３で冷水が製造されて負荷に対応し、冷凍サイクル内に取り込まれた蒸発器３からの熱量および圧縮機モータから供給されるターボ圧縮機１の仕事に相当する熱量が凝縮器２に供給される冷却水に放出される。一方、エコノマイザ４にて分離されたガス冷媒はターボ圧縮機１の多段圧縮段の中間部分に導入され、一段目圧縮機からのガス冷媒と合流して二段目圧縮機により圧縮される。２段圧縮単段エコノマイザサイクルによれば、エコノマイザ４による冷凍効果部分が付加されるので、その分だけ冷凍効果が増加し、エコノマイザ４を設置しない場合に比べて冷凍効果の高効率化を図ることができる。

図２は、本発明に係るエコノマイザ４の第一の実施形態を示す縦断面図である。
図２に示すように、エコノマイザ４は、気液二相状態の冷媒が流入する円筒形状の容器１１を備えている。容器１１は、その軸心が水平方向に位置するように横型に配置されている。容器１１は、側面に気液二相状態の冷媒を流入させる冷媒入口１１ａを有し、上部に気液分離後のガス冷媒を排出するガス冷媒出口１１ｂを有し、下部に気液分離後の液冷媒を排出する液冷媒出口１１ｃを有している。容器１１には、冷媒入口１１ａに冷媒流入管１２が設けられ、ガス冷媒出口１１ｂにガス冷媒流出管１３が設けられ、液冷媒出口１１ｃに液冷媒流出管１４が設けられている。

図２に示すように、容器１１内には、冷媒入口１１ａに対向する位置にバッフル板１５が配設されており、冷媒入口１１ａから容器１１内に流入した気液二相状態の冷媒はバッフル板１５に衝突して気液分離されるようになっている。
また、容器１１内には、ガス冷媒出口１１ｂに対向する位置にデミスタ１６が配設されている。デミスタ１６は、細い金属線を編んだ金網を積層したものである。デミスタ１６は、バッフル板１５で気液分離された後のガス冷媒に含まれる液滴を除去する機能を有している。
また、デミスタ１６とガス冷媒出口１１ｂとの間に第２バッフル板１８が配置されている。第２バッフル板１８はデミスタ１６を通過するガス冷媒が、ガス冷媒出口１１ｂを投影する位置に集中的に流れることにより、デミスタ１６を通過するガス冷媒流速が局所的に大きくなることを抑制する。

前記バッフル板１５は、冷媒入口１１ａとデミスタ１６との間の位置において垂直方向に延び冷媒入口側とデミスタ側とを仕切る仕切板からなり、該仕切板の下端と容器１１の底部との間に、前記気液分離後のガス冷媒と液冷媒とをデミスタ１６の下方の空間Ｓに導くための第一の開口Ａ１を設けている。

図２に示すエコノマイザ４は、円筒形状の容器１１内に直方体形状のデミスタ１６を格納する構造を採用している。次に、デミスタ形状とエコノマイザの容器形状の関係を図３（ａ），（ｂ）を参照して説明する。
デミスタを用いて液滴の除去を行う場合、除去対象物の物性毎にデミスタを通過するガス流速には限界があり、ある上限値を超えるとガスとともに流れてきた液成分を分離できなくなる。よって、流れる冷媒量に対して、必要なデミスタ面積の最小値というものが存在すると考えられる。この条件と冷凍機としての全体レイアウトからデミスタの幅と長さが概略決定される。デミスタの幅と長さが決まれば、それを格納する容器の大きさも大体決まってしまう。最も効率的な空間の利用方法を考えると、この容器は直方体となる。
実際の製作のしやすさ、冷凍機全体のレイアウトを考慮すると容器は円筒形状が適している場合がある。図３（ａ）は直方体形状の容器１１内に直方体形状のデミスタ１６を格納した構造を示し、図３（ｂ）は円筒形状の容器１１内に直方体形状のデミスタ１６を格納した構造を示す。効率的な空間の利用方法、製作のしやすさ、冷凍機全体のレイアウト等を考慮して図３（ａ）の構造か、図３（ｂ）の構造を採用すれば良い。

デミスタの面積を確保しようとした場合、幅を狭小にして、長さを長くする方法が考えられるが、その場合、デミスタ全体に均一に流体を流すことが困難となり、デミスタの面積を有効に活用できない。結果的に局部的に流体が流れ、デミスタを通過する流速が大きくなる部分を生じる。高さ方向を低減するという目的を考えると、デミスタと容器底面との距離を近づけることとなる。容器の底面には気液分離された液が溜まっている場合があるので、デミスタと底面との距離にも限界がある。また、気液分離という本来の機能を考えると、ガス側に液が混入することも避けなければならないが、液側にガスが混入することも避けなければならない。液側にガスが混入し難くするためには、ある程度液溜まりがある方が良い。容器の高さ方向の寸法を低減することを考えると、図３（ｂ）に示す円筒形状の容器の場合は直径を小さくするしかない。そうすると、デミスタの幅も小さくなってしまう。デミスタ幅を広くとるためには、容器の円形断面の中心に近い位置にデミスタを配置することになり、よりデミスタと底面との距離が小さくなる。容器形状としては、上記のような制約がある。

容器内で、気液を分離するのであるから、当然、この容器に気液二相状態の冷媒を流入させる冷媒入口と、気液分離後のガスを排出するガス出口、気液分離後の液体を排出する液体出口を設ける必要がある。冷媒入口としては、容器の上部、下部、側部のいずれかの方向から入れるしかないが、できるだけデミスタから離れた位置、もしくはデミスタに向かう方向を避けて気液二相状態の冷媒を流入させたい。そのため、図２に示すように、冷媒の入口直後にバッフル板１５を設けることにより、冷媒を一度バッフル板１５に衝突させることで、気液の一次分離効果が得られる。また、仕切板からなるバッフル板１５により一つの容器１１内に２つの部屋（空間）が形成されることになる。また、この位置に仕切板があることで、デミスタ１６に直接向かう流れを遮断することができる。

次に、図２に示すように構成されたエコノマイザ４による冷媒の気液分離工程を図４を参照して説明する。
図４に示すように、気液二相状態の冷媒は、容器１１の側面にある冷媒流入管１２を介して冷媒入口１１ａから容器内に流入してバッフル板１５に衝突する。この衝突により、冷媒は気液分離される。バッフル板１５による気液分離後のガス冷媒と液冷媒は、バッフル板１５の下端と容器１１の底部との間の第一の開口Ａ１を通ってデミスタ１６の下方の空間Ｓに流入する。空間Ｓに流入した液冷媒は容器１１の底部に溜まった後に、液冷媒出口１１ｃおよび液冷媒流出管１４を介して外部に排出される。一方、空間Ｓに流入したガス冷媒は、液滴とともに上昇してデミスタ１６に流入し、デミスタ１６において液滴が除去される。デミスタ１６から排出されたガス冷媒は、ガス冷媒出口１１ｂおよびガス冷媒流出管１３を介して外部に排出される。

図２および図４に示すエコノマイザ４によれば、従来のエコノマイザにおいて容器の中心部に挿入されていた冷媒流入管を無くしたため、エコノマイザの高さ方向の寸法を低減することができ、エコノマイザの外形寸法を小さくすることができる。そして、冷媒流入管に代えて、冷媒入口１１ａに対向する位置にバッフル板１５を設けているため、冷媒入口１１ａから流入した気液二相状態の冷媒は、高速でバッフル板１５に衝突する。この衝突により、冷媒の気液分離が行われる。すなわち、バッフル板１５による気液の一次分離効果が得られ、その後デミスタ１６による気液の二次分離効果が得られ、気液分離性能が高まる。また、バッフル板１５は、冷媒入口１１ａとデミスタ１６との間の位置において垂直方向に延び冷媒入口側とデミスタ側とを仕切る仕切板からなるため、バッフル板１５によって一つの容器１１内を冷媒入口側とデミスタ側の２つの空間（部屋）に分けている。そのため、デミスタ１６に直接に向かう冷媒の流れを遮断することができる。そして、バッフル板１５の下端と容器１１の底部との間に、冷媒が流通する第一の開口Ａ１を形成しているため、バッフル板１５に衝突した冷媒は、第一の開口Ａ１に向かって一度下向きに流れるため、冷媒がデミスタ１６に到達するまでの距離を長くとることができ、この距離を有効に気液分離に利用することができる。

図５は、本発明に係るエコノマイザ４の第二の実施形態を示す縦断面図である。
図５に示す第二の実施形態のエコノマイザ４は、バッフル板１５に加えて多孔板１７を備えている。すなわち、図５に示すエコノマイザ４においては、容器１１内に、冷媒入口１１ａに対向する位置にバッフル板１５が配設されており、冷媒入口１１ａから容器１１内に流入した気液二相状態の冷媒はバッフル板１５に衝突して気液分離されるようになっている。また、容器１１内には、ガス冷媒出口１１ｂに対向する位置にデミスタ１６が配設されている。
また、デミスタ１６とガス冷媒出口１１ｂとの間に第２バッフル板１８が配置されている。第２バッフル板１８は、デミスタ１６を通過するガス冷媒が、ガス冷媒出口１１ｂを投影する位置に集中的に流れることにより、デミスタ１６を通過するガス冷媒流速が局所的に大きくなることを抑制する。

前記バッフル板１５は、冷媒入口１１ａとデミスタ１６との間の位置において垂直方向に延び冷媒入口側とデミスタ側とを仕切る仕切板からなり、該仕切板の下端と容器１１の底部との間に、前記気液分離後のガス冷媒と液冷媒とをデミスタ１６の下方の空間に導くための第一の開口Ａ１を設けている。
前記デミスタ１６の下方の空間内において、バッフル板１５の下端から冷媒入口と反対側のデミスタ端部より超えた位置まで水平方向に延びる多孔板１７を設け、該多孔板１７と容器１１の底部との間の空間Ｓ１に前記気液分離後のガス冷媒と液冷媒とを導いて更なる気液分離を行い、該気液分離後のガス冷媒を多孔板１７の孔を通過させて空間Ｓ２に導き、更にデミスタ１６に導くようにしている。多孔板１７は、矩形状の平板に所定直径の小孔を平板全体に亘って均等なピッチ（均等な間隔）で形成して構成されている。

次に、図５に示すように構成されたエコノマイザ４による冷媒の気液分離工程を図６を参照して説明する。
図６に示すように、気液二相状態の冷媒は、容器１１の側面にある冷媒流入管１２を介して冷媒入口１１ａから容器内に流入してバッフル板１５に衝突する。この衝突により、冷媒は気液分離される。バッフル板１５による気液分離後のガス冷媒と液冷媒は、バッフル板１５の下端と容器１１の底部との間の第一の開口Ａ１を通って多孔板１７の下方の空間Ｓ１に流入する。空間Ｓ１に流入した液冷媒は、容器１１の底部に溜まった後に、液冷媒出口１１ｃおよび液冷媒流出管１４を介して外部に排出される。一方、多孔板１７の下方の空間Ｓ１に流入したガス冷媒は、液滴とともに上昇して多孔板１７の多数の小孔を通って、デミスタ１６と多孔板１７との間の空間Ｓ２に流入する。空間Ｓ２に流入したガス冷媒は、液滴とともに上昇してデミスタ１６に流入し、デミスタ１６において液滴が除去される。デミスタ１６から排出されたガス冷媒は、ガス冷媒出口１１ｂおよびガス冷媒流出管１３を介して外部に排出される。

図５および図６に示すエコノマイザ４によれば、従来のエコノマイザにおいて容器の中心部に挿入されていた冷媒流入管を無くしたため、エコノマイザの高さ方向の寸法を低減することができ、エコノマイザの外形寸法を小さくすることができる。そして、冷媒流入管に代えて、冷媒入口１１ａに対向する位置にバッフル板１５を設けているため、冷媒入口１１ａから流入した気液二相状態の冷媒は、高速でバッフル板１５に衝突する。この衝突により、冷媒の気液分離が行われる。すなわち、バッフル板１５による気液の一次分離効果が得られ、その後デミスタ１６による気液の二次分離効果が得られ、気液分離性能が高まる。また、バッフル板１５は、冷媒入口１１ａとデミスタ１６との間の位置において垂直方向に延び冷媒入口側とデミスタ側とを仕切る仕切板からなるため、バッフル板１５によって一つの容器１１内を冷媒入口側とデミスタ側の２つの空間に分けている。そのため、デミスタ１６に直接に向かう冷媒の流れを遮断することができる。そして、バッフル板１５の下端と容器１１の底部との間に、冷媒が流通する第一の開口Ａ１を形成しているため、バッフル板１５に衝突した冷媒は、第一の開口Ａ１に向かって一度下向きに流れるため、冷媒がデミスタ１６に到達するまでの距離を長くとることができ、この距離を有効に気液分離に利用することができる。

図５および図６に示すエコノマイザ４によれば、多孔板１７を取り付けることで、容器１１の下部からデミスタ１６に向かって流れる冷媒ガスによる冷媒液の巻き上げを抑制する効果がある。また、多孔板１７の第一の開口Ａ１に対向する側も流体の流通可能とすることによって、多孔板１７によって過度に流路面積が削減されることを回避する。過度に流路面積を削減することは、流速上昇につながる。また、多孔板１７によって、容器１１の底部に溜まる液面の乱れを抑制し、液側へのガスの混入の抑止が期待できる。さらに、冷凍機の制御として、エコノマイザ４の液面を制御する場合に、その制御性の困難度を低下させる効果が期待できる。

図７（ａ），（ｂ）は、本発明のバッフル板１５と容器１１との関係を示す断面図である。
図７（ａ）は、図２に示す第一の実施形態および図５に示す第二の実施形態に用いられているバッフル板１５と容器１１との関係を示す図である。図７（ａ）に示すように、バッフル板１５は、円板の下部をカットした欠円形状を有している。バッフル板１５の下端と容器１１の内周面との間に、バッフル板１５による気液分離後のガス冷媒と液冷媒とをデミスタ１６の下方の空間に導くための第一の開口Ａ１を設けている。
図７（ｂ）は、図７（ａ）に示すバッフル板１５に更に上部をカットする加工を施したバッフル板１５と容器１１との関係を示す図である。すなわち、図７（ｂ）に示すバッフル板１５においては、バッフル板１５の下端と容器１１の内周面との間に第一の開口Ａ１を設け、バッフル板１５の上端と容器１１の内周面との間に第二の開口Ａ２を設けている。

図８は、図７（ｂ）に示すバッフル板１５を備えた本発明に係るエコノマイザ４を示す縦断面図である。
図７（ｂ）および図８に示すように、バッフル板１５の上端に第二の開口Ａ２を設けることにより、バッフル板１５の上部から優先的にガス冷媒を流すことで、第一の開口Ａ１を通過するガス冷媒による液冷媒の巻上げを抑制することができる。
第二の開口Ａ２からはガス冷媒とともにバッフル板１５に衝突後の液冷媒も通過するが、第二の開口Ａ２に対向する位置に取り付けているデミスタ１６の端板に衝突することにより、さらに気液分離が行われる。ここで、デミスタ１６の端板は、一枚板でデミスタ１６とは別体に形成されており、デミスタ１６を保持するとともに、前記第２の開口Ａ２側の空間と前記デミスタ１６及びガス冷媒流出管側の空間を仕切り、バッフル板１５とデミスタ１６の端板とでガス冷媒がバッフル下部へ流れるよう流路を構成する。すなわち、デミスタ１６の端板は、気液分離用の第３バッフル板１９の役割を兼ねていることとなる。第３バッフル板１９に衝突後のガス冷媒、液冷媒は下向きに流れることとなる。

これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。

１ターボ圧縮機
２凝縮器
３蒸発器
４エコノマイザ
５冷媒配管
１１容器
１１ａ冷媒入口
１１ｂガス冷媒出口
１１ｃ液冷媒出口
１２冷媒流入管
１３ガス冷媒流出管
１４液冷媒流出管
１５バッフル板
１６デミスタ
１７多孔板
１８第２バッフル板
１９第３バッフル板
Ａ１第一の開口
Ａ２第二の開口
Ｓ，Ｓ１，Ｓ２空間

Claims

ターボ冷凍機に設けられ、気液二相状態の冷媒を気液分離し、ガス冷媒を多段圧縮機の多段圧縮段の中間部分に導くとともに液冷媒を蒸発器に導くエコノマイザにおいて、
前記気液二相状態の冷媒を流入させる該エコノマイザ側面に配設された冷媒入口と、気液分離後のガス冷媒を排出する該エコノマイザ上部に配設されたガス冷媒出口と、気液分離後の液冷媒を排出する該エコノマイザ下部に配設された液冷媒出口とを有した容器と、
前記容器内において前記冷媒入口に対向する位置に配置され、前記冷媒入口から前記容器内に流入した前記気液二相状態の冷媒を衝突させて気液分離を行うバッフル板と、
前記容器内において前記ガス冷媒出口に対向する位置に配置され、前記気液分離後のガス冷媒に含まれる液滴を除去するデミスタとを備え、
前記バッフル板は、前記冷媒入口と前記デミスタとの間の位置において垂直方向に延び前記冷媒入口側と前記デミスタ側とを仕切る仕切板からなり、該仕切板の下端と前記容器の底部との間に、前記気液分離後のガス冷媒と液冷媒とを前記デミスタの下方の空間に導くための第一の開口を設けたことを特徴とするエコノマイザ。
前記バッフル板の上端に第二の開口を設け、前記バッフル板による前記気液分離後のガス冷媒を前記第二の開口に流入させ、前記バッフル板とデミスタ端板である第３バッフル板間の流路を介して、前記デミスタに導くようにしたことを特徴とする請求項１記載のエコノマイザ。
前記デミスタの下方の空間内において、前記バッフル板の下端から冷媒入口と反対側のデミスタ端部より超えた位置まで水平方向に延びる多孔板を設け、該多孔板と前記容器の底部との間の空間に前記気液分離後のガス冷媒と液冷媒とを導いて更なる気液分離を行い、該気液分離後のガス冷媒を前記多孔板の孔を介して前記デミスタに導くようにしたことを特徴とする請求項１または２記載のエコノマイザ。
前記デミスタと前記ガス冷媒出口との間に第２バッフル板が配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエコノマイザ。
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のエコノマイザを備えることを特徴とするターボ冷凍機。