(57)【要約】【課題】プロセスを改良して冷却装置の効率を向上させる。【解決手段】２つの流路を有する中間クーラが設けられており、第１の流路が流れ方向で見てガスクーラとアフタクーラとの間に配置されており、第２の流路の中間クーラへの入口側が、制御可能な絞り箇所及び導管を介して、中間クーラの第１の流路の出口又はアフタクーラの出口との流れ接続を有しており、中間クーラの第２の流路の出口側に、圧縮機のエコノマイザ接続部との接続部が設けられているようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遷臨界運転のための冷却装置ユニットであって、ジオメトリック制御される入口開口及び出口開口を有する圧縮機が設けられており、これらの圧縮機が少なくとも３つの圧力レベル、即ち、圧縮機の吸入側の吸入圧、エコノマイザ接続部における中間圧及び圧縮最終圧で作動するようになっており、ガスクーラと、低圧側の液体分離器と、圧縮最終圧下にある冷媒を蒸発器へ放圧する前に冷却するためのアフタクーラとが設けられており、該アフタクーラが低圧液体分離器と接続されており、更に、制御可能な絞り箇所が設けられている形式のものにおいて、
２つの流路を有する中間クーラが設けられており、第１の流路が流れ方向で見てガスクーラとアフタクーラとの間に配置されており、第２の流路の中間クーラへの入口側が、制御可能な絞り箇所及び導管を介して、中間クーラの第１の流路の出口又はアフタクーラの出口との流れ接続を有しており、中間クーラの第２の流路の出口側に、圧縮機のエコノマイザ接続部との接続部が設けられていることを特徴とする、遷臨界運転のための冷却装置に設けられるユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遷臨界運転のための冷却装置であって、ジオメトリック制御された入口開口及び出口開口を有する圧縮機、例えばスクリュ圧縮機又はスクロール圧縮機を有しており、少なくとも３つの圧力レベルで作動する形式のものに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力レベルは、圧縮機の吸入側にあり、蒸発器の圧力に近い吸入圧と、エコノマイザ接続部にかけられる中間圧と、圧縮機の吐出側に作用し、ガスクーラの圧力に近い吐出圧（圧縮最終圧）である。圧縮機のこれらの圧力に所属の面は、低圧側又は吸気側又は吸入側及び高圧側又は吐出側と言われる。高圧側の圧力は、冷媒の臨界点における圧力よりも大きい。従ってこのプロセスは、遷臨界的又は超臨界的な冷却プロセスと言われる。
【０００３】
エコノマイザ接続部は、圧縮機の吸入側と吐出側との間に配置されている。圧縮機の吸入側へのスクリュ溝の流れ接続が無くなると、エコノマイザ接続部における流入過程が始まる。考慮されるスクリュ溝のジオメトリックなスクリュ溝体積は、この位相で最大値に達する。考慮されるスクリュ溝のジオメトリックなスクリュ溝体積は、主ロータにおけるロータプロフィールの巻き掛け角度と、両ロータの歯数に応じて一定である（搬送位相）かまたはロータ回転の結果小さくなってよい。
【０００４】
本発明は、液体分離器の低圧側に熱交換器、即ち「アフタクーラ」が設けられており、このアフタクーラが液体分離器と連通しており、当該アフタクーラ内で、圧縮最終圧下にある冷媒、即ち作業媒体が、その放圧前にほぼ蒸発温度まで冷却され、これにより、冷媒が冷却装置の絞り箇所で圧縮機に対して放圧される前に、蒸気状の位相から液状の位相へと変化する冷却装置に関する。
【０００５】
絞り箇所の手前の圧力は、当該絞り箇所により多少なりとも開閉によって一定に保持されるので、圧縮機は一定の圧縮最終圧で運転される。冷却装置の冷却出力は、ガスクーラ内の冷媒が冷却される温度に関連して変化する。ガスクーラの出口温度が比較的高いと、冷却出力は低下される。それというのも、アフタクーラ内で作業媒体を冷却する温度が比較的高いと、低い温度でガスクーラにおいて流出するよりも多くの作業媒体が放圧前に低圧分離器内で蒸発してしまうからである。これにより、ガスクーラの温度が上昇するにつれて、冷却装置の効率は低下する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、プロセスを改良して冷却装置の効率を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題を解決するために本発明では、遷臨界運転のための冷却装置が、以下のコンポーネント、即ち、ガスクーラ、アフタクーラ、低圧分離器を備えた蒸発器、圧縮機、絞り装置及びこれらのコンポーネント間を接続する導管に加えて付加的に、熱交換面を備えた中間クーラを有しており、この中間クーラは、同一流路内の流れ方向で見てガスクーラの下流側且つアフタクーラの上流側に配置されており、高温ガス流を冷却する目的で冷媒部分流が通流し、この冷媒部分流は、アフタクーラの上流又は下流で同一流路から取り出され且つ中間クーラを介して別の流路内を圧縮機のエコノマイザ接続部に向かって案内される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の構成では、冷却された液状の作業媒体の部分流が、制御可能な絞り箇所を介して中間クーラに向かって案内され、これにより、ガスクーラから流出する作業媒体が、アフタクーラに流入する前に冷却される。この場合、高圧下にある冷媒蒸気が中間クーラの一方の側の熱交換面で冷却される一方で、冷媒は中間クーラの他方の側の熱交換面で蒸発される。蒸発された冷媒はエコノマイザ接続部に供給される。この中間冷却により、後続のアフタクーラにおける冷却中に冷却出力が低下する。中間クーラで冷媒蒸気を冷却することにより、アフタクーラの液体分離器側に生じる蒸気が少なくなる。
【０００９】
冷却装置の冷却出力は、ガスクーラの温度が比較的高い場合でも増大され、冷媒圧縮時の２段階の運転形式に基づき、経済性が改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。
【００１１】
図１に示した遷臨界運転のための冷却装置は、ガスクーラ２３と、中間クーラ２４と、蒸発器３０と、アフタクーラ２７と連通された液体分離器２５と、ジオメトリック制御される入口開口及び出口開口を備えたスクリュ圧縮機２１と、絞り装置２６，２８と、これらのコンポーネント間を接続する導管とを有している。圧縮機２１には運転状態では吸入圧１１が吸入側２９にかかり且つ圧縮最終圧１２が吐出側２２にかかる。この場合、吐出側２２の圧力は、冷媒の臨界点における圧力よりも大である。圧縮機はケーシングに設けられたエコノマイザ接続開口３１を有しており、このエコノマイザ接続開口３１は、中間クーラ２４に対して流れ接続を有しており、この管区分内の圧力は、圧縮最終圧と吸入圧との間に位置する。図２に示したlog p,h線図では、点１が圧縮機２１の吸入側の状態を示している。圧縮機２１の下流側の冷媒の流出状態（点２）は、ガスクーラ２３への流入状態である。冷媒はガスクーラ２３を通過する。このガスクーラ２３には、冷媒蒸気を冷却する目的で例えば冷却水等の冷却媒体が供給される。前記ガスクーラ２３の通過時に、冷媒は点３における状態を有している。冷却装置の２つの冷媒流が案内される中間クーラ２４では、冷媒が点３から点４に冷却される。このためには、中間圧レベル１０へと放圧される冷媒部分流が蒸発されて、吸入体積流に著しい影響を及ぼすこと無く、エコノマイザ接続開口３１において圧縮機ケーシングに「後供給」される。冷媒流は点４から点５へとアフタクーラ２７内で更に冷却され、このためには液体分離器２５と連通されたアフタクーラ２７内の液体が蒸発し、これにより、供与される体積冷却出力を、点１から点９のエンタルピの差だけ減少させる。点９は蒸発器出口における冷媒の状態に対応しており、この状態は２相混合物によって特徴付けられる。中間圧レベル１０は、中間圧の増大により中間冷却効果が変化することに基づいて、冷却出力を変更するために利用することができる。中間クーラ２４において冷媒蒸気を冷却することにより、アフタクーラ２７の液体分離器２５の側に発生する蒸気は少なくなる。
【００１２】
冷却装置の冷却出力は、ガスクーラ２３の温度が比較的高い場合でも増大され、冷媒圧縮時の２段階の運転形式に基づいて経済性が改善される。
【００１３】
図３に示した遷臨界運転のための冷却装置は、図１に示した冷却装置と同様に構成されており、中間クーラ２４の第２の流路の入口側が、導管と絞り装置３２とを介して中間圧アフタクーラ３４に接続されているという特徴を有している。この中間圧アフタクーラ３４は、中間クーラ２４への入口側に、この中間クーラ２４の第１の流路の出口との流れ接続を有している。中間クーラ２４の第２の流路の出口側は、中間圧分離器３３を介して圧縮機２１に設けられたエコノマイザ接続部３１と接続されている。中間圧アフタクーラ３４は、中間圧分離器３３と連通している。
【００１４】
図４に示したlog p,h線図では、点１３が中間クーラ２４への入口状態を示しており、点１７が中間クーラ２４の下流側の出口状態を示している。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】圧縮機及び熱交換器のユニットを所属の管接続部及び制御装置と一緒に概略的に示した図である。
【図２】本発明による冷却装置又はエアコンディショナのlog p,h線図である。
【図３】本発明による別のユニットのための圧縮器と熱交換器とを所属の管接続部及び制御装置と一緒に概略的に示した図である。
【図４】図３に示した本発明によるユニットに関するlog p,h線図である。
【符号の説明】
【００１６】
１０  中間圧レベル、  １１  吸入圧、  ２１  スクリュ圧縮機、  ２２  出口側、  ２３  ガスクーラ、  ２４  中間クーラ、  ２５  液体分離器、  ２６，２８  絞り装置、  ２７  アフタクーラ、  ２９  吸入側、  ３０  蒸発器、  ３１  エコノマイザ接続開口、  ３２  絞り装置、  ３３  中間圧液体分離器、  ３４  中間圧アフタクーラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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