JP6767196B2 - Economizer - Google Patents
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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。 The present invention relates to an economizer provided in a turbo chiller, which separates a gas-liquid two-phase state refrigerant into gas and liquid, guides a gas refrigerant to an intermediate portion of a multi-stage compression stage of a multi-stage compressor, and guides the liquid refrigerant to an evaporator. Is.
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。 Conventionally, a turbo refrigerator used for refrigeration and air conditioners is composed of a closed system in which a refrigerant is sealed, and an evaporator that removes heat from cold water (fluid to be cooled) and the refrigerant evaporates to exert a refrigerating effect. A compressor that compresses the gas refrigerant evaporated by the evaporator to make it a high-pressure gas refrigerant, a condenser that cools the high-pressure gas refrigerant with cooling water (cooling fluid) and condenses it, and depressurizes the condensed refrigerant. It is configured by connecting an expansion valve (expansion mechanism) that expands with a refrigerant pipe. When a multi-stage compressor that compresses the gas refrigerant in multiple stages with a multi-stage impeller is used as the compressor, the gas refrigerant generated by the economizer, which is an intercooler installed in the refrigerant pipe between the condenser and the evaporator, is used. Is being introduced into the middle stage of the compressor (the middle part of the multi-stage impeller).
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。 The economizer in the turbo chiller is a gas-liquid separator. The economizer separates the gas-liquid two-phase refrigerant into gas-liquid, guides the separated gas refrigerant to the middle part of the multi-stage compression stage of the multi-stage compressor, and evaporates the liquid refrigerant. I try to lead it to the vessel.
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。
FIG. 9 is a vertical sectional view showing an example of a conventional economizer.
As shown in FIG. 9, the
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。
The
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。
Further, in the
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。
In the
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。
In the
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。
However, as described above, since it is necessary to insert the
Further, the
On the other hand, if the external dimensions of the
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。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is an economizer capable of reducing the external dimensions by having high gas-liquid separation performance and significantly reducing the space required for gas-liquid separation. The purpose is to provide.
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、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、前記デミスタに導き、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平板を有し、かつ、所定直径の小孔が前記平板の全体に亘って均等な間隔で形成されている多孔板を設け、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き、前記容器の底部に溜まる液冷媒の液面の乱れを抑制し、液冷媒側へのガス冷媒の混入を抑止するようにしたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the economizer of the present invention is provided in the turbo refrigerator to separate the refrigerant in the gas-liquid two-phase state into gas and liquid, and guide the gas refrigerant to the intermediate portion of the multi-stage compression stage of the multi-stage compressor. In the economyr that guides the liquid refrigerant to the evaporator, it is arranged at the refrigerant inlet arranged on the side surface of the economyr that allows the refrigerant in the gas-liquid two-phase state to flow in, and above the economyr that discharges the gas refrigerant after the gas-liquid separation. A container having a gas refrigerant outlet and a liquid refrigerant outlet arranged under the economizer for discharging the liquid refrigerant after gas-liquid separation, and a container in the container located at a position facing the refrigerant inlet, said to be A baffle plate that collides the gas-liquid two-phase state refrigerant that has flowed into the container from the refrigerant inlet to perform gas-liquid separation, and a baffle plate that is arranged in the container at a position facing the gas refrigerant outlet to separate the gas-liquid. The baffle plate is provided with a demister for removing droplets contained in the subsequent gas refrigerant, and the baffle plate extends vertically at a position between the refrigerant inlet and the demister to partition the refrigerant inlet side and the demister side. a plate, between the bottom of the container and the lower end of the partition plate is provided with a first opening for guiding the gas refrigerant and liquid refrigerant after the gas-liquid separation in the space below the demister, the A second opening is provided at the upper end of the baffle plate, and the gas refrigerant after the gas-liquid separation by the baffle plate is allowed to flow into the second opening, and the flow between the baffle plate and the third baffle plate which is the demister end plate. It has a flat plate that is guided to the demister through a path and extends in the horizontal direction from the lower end of the baffle plate to a position beyond the end of the demister on the opposite side of the refrigerant inlet in the space below the demista. A perforated plate in which small holes having a predetermined diameter are formed at equal intervals over the entire flat plate is provided, and the gas refrigerant and liquid after gas-liquid separation are provided in the space between the perforated plate and the bottom of the container. Further gas-liquid separation is performed by guiding the refrigerant, and the gas refrigerant after the gas-liquid separation is guided to the demista through the holes of the perforated plate to suppress the disturbance of the liquid level of the liquid refrigerant accumulated at the bottom of the container. However , it is characterized in that the mixing of the gas refrigerant on the liquid refrigerant side is suppressed .
本発明の好ましい態様によれば、前記多孔板は、前記容器の中心高さよりも低い位置にあることを特徴とする。
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。
According to a preferred embodiment of the present invention, the perforated plate is located at a position lower than the center height of the container.
According to a preferred embodiment of the present invention, a second baffle plate is arranged between the demister and the gas refrigerant outlet.
According to a preferred embodiment of the present invention, the turbo chiller is characterized by comprising any of the economizers described above.
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。
The present invention has the effects listed below.
1) Since the refrigerant inflow pipe inserted in the center of the container in the conventional economizer is eliminated, the height dimension of the economizer can be reduced and the external dimension of the economizer can be reduced.
2) Since a baffle plate is provided at a position facing the refrigerant inlet instead of the refrigerant inflow pipe, the gas-liquid two-phase state refrigerant flowing in from the refrigerant inlet collides with the baffle plate to separate the refrigerant from gas and liquid. Will be done. That is, the gas-liquid primary separation effect by the baffle plate is obtained, and then the gas-liquid secondary separation effect by the demista is obtained, and the gas-liquid separation performance is enhanced.
3) Since the baffle plate is a partition plate that extends vertically at the position between the refrigerant inlet and the demister and separates the refrigerant inlet side and the demister side, the baffle plate is used to move the inside of one container between the refrigerant inlet side and the demister side. It can be divided into two spaces (rooms) and can block the flow of refrigerant directly to the demista.
4) Since the first opening through which the refrigerant flows is formed between the lower end of the baffle plate and the bottom of the container, the refrigerant that collides with the baffle plate once flows downward toward the first opening. , The distance until the refrigerant reaches the demista can be long, and this distance can be effectively used for gas-liquid separation.
5) By providing the perforated plate, there is an effect of suppressing the hoisting of the refrigerant liquid by the refrigerant gas flowing from the lower part of the container toward the demista.
6) The perforated plate suppresses the turbulence of the liquid level accumulated at the bottom of the container, and can be expected to suppress the mixing of gas on the liquid side. Further, when controlling the liquid level of the economizer as the control of the refrigerator, the effect of reducing the difficulty of the controllability can be expected.
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。
Hereinafter, embodiments of the economizer according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8. In FIGS. 1 to 8, the same or corresponding components are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
FIG. 1 is a schematic view showing a turbo chiller equipped with an economizer according to the present invention. As shown in FIG. 1, the turbo refrigerator includes a
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。
In the embodiment shown in FIG. 1, the
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。
In the refrigeration cycle of the turbo chiller configured as shown in FIG. 1, the refrigerant circulates between the
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。
FIG. 2 is a vertical sectional view showing a first embodiment of the economizer 4 according to the present invention.
As shown in FIG. 2, the economizer 4 includes a
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。
As shown in FIG. 2, a
Further, in the
Further, a
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。
The
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。
The economizer 4 shown in FIG. 2 employs a structure in which a
When removing droplets using a demista, there is a limit to the gas flow velocity passing through the demista for each physical property of the object to be removed, and if a certain upper limit is exceeded, the liquid component flowing with the gas cannot be separated. Therefore, it is considered that there is a minimum value of the required demister area with respect to the amount of flowing refrigerant. The width and length of the demista are roughly determined from this condition and the overall layout of the refrigerator. Once the width and length of the demista are determined, the size of the container that stores it is also determined. Considering the most efficient use of space, this container is a rectangular parallelepiped.
Considering the ease of actual production and the layout of the entire refrigerator, a cylindrical container may be suitable. FIG. 3A shows a structure in which the
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。 When trying to secure the area of the demista, a method of narrowing the width and increasing the length can be considered, but in that case, it becomes difficult to uniformly flow the fluid throughout the demista, and the area of the demister is effectively utilized. Can not. As a result, the fluid flows locally, and a portion where the flow velocity passing through the demista becomes high is generated. Considering the purpose of reducing the height direction, the distance between the demista and the bottom surface of the container is reduced. Since the gas-liquid separated liquid may be collected on the bottom surface of the container, there is a limit to the distance between the demista and the bottom surface. In addition, considering the original function of gas-liquid separation, it is necessary to avoid mixing the liquid on the gas side, but it is also necessary to avoid mixing the gas on the liquid side. In order to prevent gas from being mixed on the liquid side, it is better to have a liquid pool to some extent. Considering reducing the height dimension of the container, in the case of the cylindrical container shown in FIG. 3B, there is no choice but to reduce the diameter. Then, the width of the demista will also be reduced. In order to widen the demister width, the demista is arranged at a position close to the center of the circular cross section of the container, and the distance between the demista and the bottom surface becomes smaller. The shape of the container has the above-mentioned restrictions.
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。
Since gas and liquid are separated in the container, naturally, the refrigerant inlet that allows the gas-liquid two-phase state refrigerant to flow into this container, the gas outlet that discharges the gas after gas-liquid separation, and the liquid after gas-liquid separation. It is necessary to provide a liquid outlet to discharge the gas. The only way to enter the refrigerant is from the top, bottom, or side of the container, but I want to let the gas-liquid two-phase refrigerant flow in as far as possible from the demister or avoiding the direction toward the demista. .. Therefore, as shown in FIG. 2, by providing the
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。
Next, the gas-liquid separation step of the refrigerant by the economizer 4 configured as shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 4, the gas-liquid two-phase state refrigerant flows into the container from the
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。
According to the economizer 4 shown in FIGS. 2 and 4, since the refrigerant inflow pipe inserted in the center of the container in the conventional economizer is eliminated, the height dimension of the economizer can be reduced, and the outer shape of the economizer can be reduced. The dimensions can be reduced. Since the
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。
FIG. 5 is a vertical cross-sectional view showing a second embodiment of the economizer 4 according to the present invention.
The economizer 4 of the second embodiment shown in FIG. 5 includes a
Further, a
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。
The
In the space below the
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。
Next, the gas-liquid separation step of the refrigerant by the economizer 4 configured as shown in FIG. 5 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 6, the gas-liquid two-phase state refrigerant flows into the container from the
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。
According to the economizer 4 shown in FIGS. 5 and 6, since the refrigerant inflow pipe inserted in the center of the container in the conventional economizer is eliminated, the height dimension of the economizer can be reduced, and the outer shape of the economizer can be reduced. The dimensions can be reduced. Since the
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。
According to the economizer 4 shown in FIGS. 5 and 6, the attachment of the
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。
7 (a) and 7 (b) are cross-sectional views showing the relationship between the
FIG. 7A is a diagram showing the relationship between the
FIG. 7B is a diagram showing the relationship between the
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。
FIG. 8 is a vertical cross-sectional view showing the economizer 4 according to the present invention provided with the
As shown in FIGS. 7 (b) and 8 by providing the second opening A2 at the upper end of the
From the second opening A2, the liquid refrigerant after the collision with the
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。 Although the embodiments of the present invention have been described so far, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that the present invention may be implemented in various different forms within the scope of the technical idea.
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
1
Claims (4)
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、
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、前記デミスタに導き、
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平板を有し、かつ、所定直径の小孔が前記平板の全体に亘って均等な間隔で形成されている多孔板を設け、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き、
前記容器の底部に溜まる液冷媒の液面の乱れを抑制し、液冷媒側へのガス冷媒の混入を抑止するようにしたことを特徴とするエコノマイザ。 In an economizer provided in a turbo chiller, which separates the refrigerant in a gas-liquid two-phase state into gas and liquid, guides the gas refrigerant to the middle part of the multi-stage compression stage of the multi-stage compressor, and guides the liquid refrigerant to the evaporator.
A refrigerant inlet arranged on the side surface of the economizer for inflowing the refrigerant in the gas-liquid two-phase state, a gas refrigerant outlet arranged on the upper part of the economizer for discharging the gas refrigerant after gas-liquid separation, and after gas-liquid separation. A container having a liquid refrigerant outlet arranged under the economizer for discharging the liquid refrigerant of
A baffle plate that is arranged at a position facing the refrigerant inlet in the container and collides with the refrigerant in a gas-liquid two-phase state that has flowed into the container from the refrigerant inlet to perform gas-liquid separation.
It is provided with a demister which is arranged in the container at a position facing the gas refrigerant outlet and removes droplets contained in the gas refrigerant after gas-liquid separation.
The baffle plate extends vertically at a position between the refrigerant inlet and the demister, and is composed of a partition plate that separates the refrigerant inlet side and the demister side, and is between the lower end of the partition plate and the bottom of the container. Is provided with a first opening for guiding the gas refrigerant and the liquid refrigerant after the gas-liquid separation to the space below the demister .
A second opening is provided at the upper end of the baffle plate, and the gas refrigerant after the gas-liquid separation by the baffle plate is allowed to flow into the second opening, and between the baffle plate and the third baffle plate which is the demister end plate. Guided to the demister via the flow path,
In the space below the demister, there is a flat plate extending in the horizontal direction from the lower end of the baffle plate to a position beyond the end of the demister on the opposite side of the refrigerant inlet, and small holes having a predetermined diameter form the entire flat plate. Perforated plates formed at equal intervals are provided, and the gas refrigerant and the liquid refrigerant after the gas-liquid separation are guided into the space between the perforated plate and the bottom of the container for further gas-liquid separation. And guide the gas refrigerant after gas-liquid separation to the demister through the holes of the perforated plate.
An economizer characterized in that disturbance of the liquid level of the liquid refrigerant accumulated at the bottom of the container is suppressed, and mixing of the gas refrigerant to the liquid refrigerant side is suppressed .
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