(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸い込んだ冷媒を圧縮して流出する圧縮機と、該圧縮機から流出した冷媒を凝縮・液化させて液冷媒を送出する凝縮器と、該凝縮器から送出された液冷媒を減圧する膨張弁と、該膨張弁で減圧された液冷媒と被冷却物との間で熱交換を行って該被冷却物を冷却すると共に該液冷媒を蒸発・気化させる蒸発器とを具え、該蒸発器の吐出口と前記圧縮機の吸込口とを連結する連結配管にて、該圧縮機の吸込口側に対して前記蒸発器の吐出口側を大径としたターボ冷凍機において、前記連結配管は、前記吸込口に連結された小径管と、前記吐出口に連結された大径管と、前記小径管と前記大径管とを連結するレデューサとを有することを特徴とするターボ冷凍機。
【請求項２】
吸い込んだ冷媒を圧縮して流出する圧縮機と、該圧縮機から流出した冷媒を凝縮・液化させて液冷媒を送出する凝縮器と、該凝縮器から送出された液冷媒を減圧する膨張弁と、該膨張弁で減圧された液冷媒と被冷却物との間で熱交換を行って該被冷却物を冷却すると共に該液冷媒を蒸発・気化させる蒸発器とを具え、該蒸発器の吐出口と前記圧縮機の吸込口とを連結する連結配管にて、該圧縮機の吸込口側に対して前記蒸発器の吐出口側を大径としたターボ冷凍機において、前記連結配管は、前記吐出口に連結された大径管と、該大径管と前記吸込口とを連結するレデューサとを有することを特徴とするターボ冷凍機。
【請求項３】
請求項１または２記載のターボ冷凍機において、前記大径管はエルボ管であることを特徴とするターボ冷凍機。
【請求項４】
吸い込んだ冷媒を圧縮して流出する圧縮機と、該圧縮機から流出した冷媒を凝縮・液化させて液冷媒を送出する凝縮器と、該凝縮器から送出された液冷媒を減圧する膨張弁と、該膨張弁で減圧された液冷媒と被冷却物との間で熱交換を行って該被冷却物を冷却すると共に該液冷媒を蒸発・気化させる蒸発器とを具え、該蒸発器の吐出口と前記圧縮機の吸込口とを連結する連結配管にて、該圧縮機の吸込口側に対して前記蒸発器の吐出口側を大径としたターボ冷凍機において、前記蒸発器の吐出口を湾曲形状としたことを特徴とするターボ冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大容量の空調設備として使用されるターボ冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６に従来のターボ冷凍機の概略構成を示す。従来のターボ冷凍機は、同図に示すように、気体状の冷媒を圧縮する圧縮機101と、この圧縮した冷媒と冷却水との間で熱交換を行うことで冷媒を凝縮・液化させる凝縮器102と、この凝縮・液化した液冷媒を減圧する膨張弁103と、減圧された液冷媒と冷水との間で熱交換を行うことで液冷媒を蒸発・気化させる蒸発器104とから構成されている。
【０００３】
従って、蒸発器104にて、液冷媒と伝熱管内を流動する冷水との間で熱交換を行うことでこの冷水を冷却し、冷水をビル内に配設した配管を通じて循環させ、スペースとの間で熱交換を行うことで冷房を行うことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来のターボ冷凍機では、圧縮機101と凝縮器102と膨張弁103と蒸発器104とは、それぞれ直管により連結されている。特に、蒸発器104で生成された気体状の冷媒を圧縮機101に送出する配管105では、蒸発器104の吐出口側で圧力損失を生じ、ターボ冷凍機全体のサイクルとして動力損失の原因となっている。また、圧縮機101で圧縮した冷媒を凝縮器102に送出する配管106でも、凝縮器102の入口側で圧力損失を生じている。
【０００５】
本発明はこのような問題を解決するものであって、各機器を連結する配管での圧力損失を抑制することで冷凍性能の向上を図ったターボ冷凍機を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項１の発明のターボ冷凍機は、吸い込んだ冷媒を圧縮して流出する圧縮機と、該圧縮機から流出した冷媒を凝縮・液化させて液冷媒を送出する凝縮器と、該凝縮器から送出された液冷媒を減圧する膨張弁と、該膨張弁で減圧された液冷媒と被冷却物との間で熱交換を行って該被冷却物を冷却すると共に該液冷媒を蒸発・気化させる蒸発器とを具え、該蒸発器の吐出口と前記圧縮機の吸込口とを連結する連結配管にて、該圧縮機の吸込口側に対して前記蒸発器の吐出口側を大径としたターボ冷凍機において、前記連結配管は、前記吸込口に連結された小径管と、前記吐出口に連結された大径管と、前記小径管と前記大径管とを連結するレデューサとを有することを特徴としている。
【０００８】
請求項２の発明のターボ冷凍機は、吸い込んだ冷媒を圧縮して流出する圧縮機と、該圧縮機から流出した冷媒を凝縮・液化させて液冷媒を送出する凝縮器と、該凝縮器から送出された液冷媒を減圧する膨張弁と、該膨張弁で減圧された液冷媒と被冷却物との間で熱交換を行って該被冷却物を冷却すると共に該液冷媒を蒸発・気化させる蒸発器とを具え、該蒸発器の吐出口と前記圧縮機の吸込口とを連結する連結配管にて、該圧縮機の吸込口側に対して前記蒸発器の吐出口側を大径としたターボ冷凍機において、前記連結配管は、前記吐出口に連結された大径管と、該大径管と前記吸込口とを連結するレデューサとを有することを特徴としている。
【０００９】
請求項３の発明のターボ冷凍機は、請求項１または２記載のターボ冷凍機において、前記大径管はエルボ管であることを特徴としている。
【００１０】
請求項４の発明のターボ冷凍機は、吸い込んだ冷媒を圧縮して流出する圧縮機と、該圧縮機から流出した冷媒を凝縮・液化させて液冷媒を送出する凝縮器と、該凝縮器から送出された液冷媒を減圧する膨張弁と、該膨張弁で減圧された液冷媒と被冷却物との間で熱交換を行って該被冷却物を冷却すると共に該液冷媒を蒸発・気化させる蒸発器とを具え、該蒸発器の吐出口と前記圧縮機の吸込口とを連結する連結配管にて、該圧縮機の吸込口側に対して前記蒸発器の吐出口側を大径としたターボ冷凍機において、前記蒸発器の吐出口を湾曲形状としたことを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１に本発明の第１実施形態に係るターボ冷凍機の概略構成、図２に第１実施形態のターボ冷凍機の外観、図３に蒸発器と圧縮機とを連結する連結配管の断面を示す。
【００１５】
本実施形態のターボ冷凍機は、図１及び図２に示すように、気体状の冷媒を圧縮する圧縮機１１と、この圧縮した冷媒と冷却水との間で熱交換を行うことで冷媒を凝縮・液化させる凝縮器１２と、この凝縮・液化した液冷媒を減圧する膨張弁１３と、減圧された液冷媒と冷水との間で熱交換を行うことで液冷媒を蒸発・気化させる蒸発器１４とから構成されている。
【００１６】
圧縮機１１は、ケーシング２１内に複数の羽根車２２が駆動モータ２３により駆動回転可能に装着されており、吸込口２４から吸い込んだ冷媒を複数の羽根車２２で圧縮し、流出口２５から流出するものである。凝縮器１２は、圧縮機１１で圧縮した冷媒を入口２６からケーシング２７内に取り入れ、この冷媒と冷却水との間で熱交換を行うことで、冷媒を凝縮・液化させて液冷媒とし、送出口２８から送出するものである。そのため、本実施形態では、圧縮機１１の流出口２５と凝縮器１２の入口２６とは、流出口２５側に対して入口２６側を大径とした連結配管としてのディフューザ２９により連結されており、このディフューザ２９は、圧縮した冷媒の速度エネルギを圧力に変えるものであって、直管部とディフューザ部と空構成されている。
【００１７】
また、膨張弁１３は、凝縮器１２の送出口２８と蒸発器１４の入口３０との間に架設された連結配管３１に介装されており、凝縮器１２で凝縮・液化した液冷媒を減圧して蒸発器１４に送出するものである。蒸発器１４は、ケーシング３２内に多数の伝熱管３３が配設されてなり、減圧された液冷媒と伝熱管３３内を流れる冷水との間で熱交換を行うことで、伝熱管３３内の冷水を冷却すると共に、液冷媒を蒸発・気化させ、吐出口３４から吐出するものである。
【００１８】
そして、本実施形態では、蒸発器１４の吐出口３４と圧縮機１１の吸込口２４とは連結配管３５により連結されている。
【００１９】
この連結配管３５は、圧縮機１１の吸込口２４側に対して蒸発器１４の吐出口３４側が大径となるように形成されている。即ち、図１及び図３に示すように、この連結配管３５は、圧縮機１１の吸込口２４に連結された小径管３６と、蒸発器１４の吐出口３４に連結された大径管としてのエルボ管３７と、この小径管３６とエルボ管３７とを連結するレデューサ３８とが互いに連結されて構成されている。具体的には、小径管３６とエルボ管３７とレデューサ３８の各フランジ部３６ａ，３７ａ，３８ａ，３８ｂが複数のボルト４０により固結されている。なお、連結方法は、フランジ部及びボルトに限らず、ねじ、溶接、嵌め込みなどであってもよい。
【００２０】
このように本実施形態のターボ冷凍機にあっては、蒸発器１４の吐出口３４と圧縮機１１の吸込口２４とを連結する連結配管３５を、吸込口２４側に対して吐出口３４側が大径となるように、吸込口２４に連結された小径管３６と、吐出口３４に連結されたエルボ管３７と、この小径管３６とエルボ管３７とを連結するレデューサ３８とを互いに連結して構成している。
【００２１】
従って、蒸発器１４にて蒸発・気化された気体状の冷媒は、拡大された吐出口３４から同径のエルボ管３７に吐出されることとなり、ここでの流速が低下して圧力損失が抑制され、冷媒はこのエルボ管３７からレデューサ３８を介してスムースに小径管３６に流動し、吸込口２４から圧縮機１１に吸い込まれることとなり、この圧縮機１１は吸い込んだ冷媒を効率よく圧縮することができ、冷凍性能の成績係数を向上できる。
【００２２】
また、圧縮機１１と蒸発器１４との配置の関係で、両者を連結する連結配管３５にほぼ９０度折れ曲がったエルボ管３７を用いる必要があるが、このエルボ管３７を大径管とすることで、折曲部であっても圧力損失を抑制して冷媒の流れをスムースにすることができる。
【００２３】
更に、圧縮機１１の流出口２５と凝縮器１２の入口２６とを、流出口２５側に対して入口２６側を大径としたディフューザ２９により連結されている。従って、圧縮機１１で圧縮した冷媒は、流出口２５からディフューザ２９を通って拡径した入口２６から凝縮器１２にスムースに流動することとなり、ここでの流速が低下して圧力損失を抑制することができる。
【００２４】
なお、蒸発器１４から圧縮機１１までの配管において、レデューサ３８の内径は冷凍性能により設定されるものであり、例えば、下記表１に示すもので適当であり、許容数値は±１０mm程度である。
【００２５】
【表１】
0003943875.tif 000002
【００２６】
また、圧縮機１１から凝縮器１２までの配管において、ディフューザ２９の内径は冷凍性能により設定されるものであり、例えば、下記表１に示すもので適当であり、許容数値は±１０mm程度である。
【００２７】
【表２】
0003943875.tif 000003
【００２８】
図４に本発明の第２実施形態に係るターボ冷凍機の概略構成、図５に本発明の第３実施形態に係るターボ冷凍機の概略構成を示す。なお、前述した実施形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００２９】
第２実施形態のターボ冷凍機において、図４に示すように、蒸発器１４の吐出口３４と圧縮機１１の吸込口２４とを連結する連結配管４１は、吸込口２４側に対して吐出口３４側が大径となるように形成されている。即ち、この連結配管４１は、蒸発器１４の吐出口３４に連結されたエルボ管４２と、このエルボ管４２に連結された大径管４３と、大径管４３と圧縮機１１の吸込口２４とを連結するレデューサ４４とから構成されている。
【００３０】
このように本実施形態のターボ冷凍機にあっては、蒸発器１４の吐出口３４と圧縮機１１の吸込口２４とを連結する連結配管４１を、吸込口２４側に対して吐出口３４側が大径となるように、エルボ管４２と大径管４３とレデューサ４４とを互いに連結して構成している。従って、蒸発器１４にて蒸発・気化された気体状の冷媒は、拡大された吐出口３４から同径のエルボ管４２に吐出されることとなり、ここでの流速が低下して圧力損失が抑制され、冷媒はこの拡大されたエルボ管４２から同径の大径管４３を介してスムースに流動し、レデューサ４４により吸込口２４から圧縮機１１に吸い込まれることとなり、この圧縮機１１では、吸い込んだ冷媒を効率よく圧縮することができる。
【００３１】
第３実施形態のターボ冷凍機において、図５に示すように、蒸発器１４の吐出口５１は、湾曲した形状をなしており、ケーシング３２に対して滑らかな曲面を持って突出して形成されている。そして、この吐出口５１は連結配管３５により圧縮機１１の吸込口２４と連結されている。この連結配管３５は、吸込口２４側に対して吐出口５１側が大径となるように形成されており、圧縮機１１の吸込口２４に連結された小径管３６と、蒸発器１４の吐出口５１に連結されたエルボ管３７と、小径管３６とエルボ管３７を連結するレデューサ３８とから構成されている。
【００３２】
このように本実施形態のターボ冷凍機にあっては、蒸発器１４の吐出口５１を湾曲形状とし、この吐出口５１に連結配管３５を構成する大径のエルボ管３７を連結している。従って、蒸発器１４にて蒸発・気化された気体状の冷媒は、吐出口５１からスムースに拡大されたエルボ管３７に吐出されることとなり、ここでの流速が低下して圧力損失を更に抑制することができる。
【００３３】
なお、上述の第１、第２実施形態では、蒸発器１４の吐出口３４と圧縮機１１の吸込口２４とを連結する連結配管３５を小径管３６とエルボ管３７とレデューサ３８とで構成したり、あるいは、連結配管４１をエルボ管４２と大径管４３とレデューサ４４とで構成したりしたが、圧縮機１１の吸込口２４側に対して蒸発器１４の吐出口５１側が大径となっていればどのような組み合わせであってもよい。
【００３４】
また、上述の第１、第２実施形態では、連結配管３５，４１にエルボ管３７，４２を用いたが、圧縮機１１と蒸発器１４の配置により連結配管３５，４１を直線状にしてもよい。更に、連結配管３５，４１の一部をレデューサ３８，４４としたが、全てを徐々に縮径する配管としてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように請求項１の発明のターボ冷凍機によれば、蒸発器の吐出口と圧縮機の吸込口とを連結する連結配管にて、圧縮機の吸込口側に対して蒸発器の吐出口側を大径としたので、蒸発器にて蒸発・気化された気体状の冷媒は、吐出口から拡大された配管に吐出されることとなり、ここでの流速が低下して圧力損失が抑制され、冷媒はこの配管から圧縮機の吸込口にスムースに吸い込まれることとなり、この圧縮機にて冷媒を効率よく圧縮することで冷凍性能を向上することができる。
【００３６】
また、請求項１の発明のターボ冷凍機によれば、連結配管を、吸込口に連結された小径管と、吐出口に連結された大径管と、小径管と大径管とを連結するレデューサとで構成したので、連結配管を簡単な構成で容易に構成することができる。
【００３７】
請求項２の発明のターボ冷凍機によれば、連結配管を、吐出口に連結された大径管と、大径管と吸込口とを連結するレデューサとで構成したので、連結配管を簡単な構成で容易に構成することができる。
【００３８】
請求項３の発明のターボ冷凍機によれば、大径管をエルボ管としたので、圧縮機と蒸発器の配置に応じて連結配管をコンパクトに配設することができる。
【００３９】
請求項４の発明のターボ冷凍機によれば、蒸発器の吐出口を湾曲形状としたので、蒸発器にて蒸発・気化された気体状の冷媒を吐出口からスムースに拡大された大径管に吐出することとなり、ここでの流速が低下して圧力損失を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るターボ冷凍機の概略構成図である。
【図２】第１実施形態のターボ冷凍機の外観図である。
【図３】蒸発器と圧縮機とを連結する連結配管の断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るターボ冷凍機の概略構成図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係るターボ冷凍機の概略構成図である。
【図６】従来のターボ冷凍機の概略構成図である。
【符号の説明】
１１  圧縮機
１２  凝縮器
１３  膨張弁
１４  蒸発器
２４  吸込口
２５  流出口
２６  入口
２９  ディフューザ（連結配管）
３４  吐出口
３５  連結配管
３６  小径管
３７  エルボ管３７（大径管）
３８  レデューサ
４１  連結配管
４２  エルボ管
４３  大径管
４４  レデューサ
５１  吐出口
【図１】
0003943875.tif 000004
【図２】
0003943875.tif 000005
【図３】
0003943875.tif 000006
【図４】
0003943875.tif 000007
【図５】
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【図６】
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