CN102192146A - 涡轮压缩机及涡轮冷冻机 - Google Patents

Abstract

有关本发明的涡轮压缩机通过轴承旋转自如地支承固定在叶轮上的旋转轴，并且对随着旋转轴的旋转而滑动的多个滑动部供给润滑油。此外，该涡轮压缩机具备设有朝向供给润滑油的多个滑动部中的规定的第1供油部位喷射润滑油的第1喷射孔、和朝向与第1供油部位不同的第2供油部位喷射润滑油的第2喷射孔的供油喷嘴。根据本发明，能够提供能够削减制造的工夫及成本的涡轮压缩机及具备它的涡轮冷冻机。

Description

涡轮压缩机及涡轮冷冻机

本申请对2010年3月9日提出申请的日本专利申请第2010－51930号主张优先权，这里引用其内容。

技术领域

本发明涉及涡轮压缩机及涡轮冷冻机。

背景技术

作为将水等冷却对象物冷却或冷冻的冷冻机，已知有具备将冷媒通过叶轮的旋转压缩并排出的涡轮压缩机的涡轮冷冻机。这样的涡轮冷冻机具备的涡轮压缩机例如如特开2007－177695号公报所示，具备产生旋转动力的马达、被传递马达的旋转动力而旋转的叶轮、和将马达的旋转动力传递给叶轮的一对齿轮。叶轮及一个齿轮设在旋转轴上，旋转轴被轴承旋转自如地支承。

可是，在上述涡轮压缩机中，设有对轴承及一对齿轮的啮合部等滑动部为了润滑及冷却而供给润滑油的润滑油供给构造。该润滑油供给构造具备将润滑油送出的供给泵、分别设在轴承及一对齿轮的啮合部的附近并且对滑动部喷射润滑油的多个喷嘴、和将各喷嘴与供给泵分别连结的供给管。

但是，由于使用多个喷嘴，所以构成润滑油供给构造的部件的数量增加，在其组装中也花费工夫，涡轮压缩机的制造的工夫及成本增加。

发明内容

本发明是考虑到以上这样的方面而做出的，目的是提供一种能够削减制造的工夫及成本的涡轮压缩机及具备它的涡轮冷冻机。

为了解决上述课题，本发明采用以下的手段。

在有关本发明的涡轮压缩机中，通过轴承旋转自如地支承固定在叶轮上的旋转轴，并且对随着旋转轴的旋转而滑动的多个滑动部供给润滑油。此外，该涡轮压缩机具备设有朝向供给润滑油的多个滑动部中的规定的第1供油部位喷射润滑油的第1喷射孔、和朝向与第1供油部位不同的第2供油部位喷射润滑油的第2喷射孔的供油喷嘴。

在本发明中，由于供油喷嘴能够对多个滑动部供给润滑油，所以不需要在多个滑动部的附近分别设置润滑油供给用的喷嘴。此外，通过使用本发明的供油喷嘴，连结在喷嘴上的供给管等的数量也减少。因而，用来对多个滑动部供给润滑油的喷嘴及供给管等的数量减少。

此外，有关本发明的涡轮压缩机优选的是，具备产生旋转动力的驱动部、和将驱动部的旋转动力传递给旋转轴的一对齿轮，使第1供油部位为轴承，使第2供油部位为一对齿轮的啮合部。

此外，在有关本发明的涡轮压缩机中，优选的是，作为轴承而使用滚动轴承，使第1供油部位为滚动轴承的内圈。

此外，在有关本发明的涡轮压缩机中，优选的是，供油喷嘴具备正交于第1喷射孔延伸的方向的第1平面、和正交于第2喷射孔延伸的方向的第2平面，第1喷射孔在第1平面上开口，第2喷射孔在第2平面上开口。

此外，有关本发明的涡轮冷冻机，具备使压缩的冷媒冷却液化的冷凝器、通过使液化的冷媒蒸发、从冷却对象物夺去气化热而将冷却对象物冷却的蒸发器、和将由蒸发器蒸发的冷媒压缩而供给到冷凝器中的压缩机，作为压缩机而具备上述任一个的涡轮压缩机。

根据本发明，能够削减用来对多个滑动部供给润滑油的喷嘴及供给管等的数量。因此，在涡轮压缩机及具备它的涡轮冷冻机中，能够削减制造的工夫及成本。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的涡轮冷冻机的概略结构的框图。

图2是本发明的实施方式的涡轮压缩机的水平剖视图。

图3是图2的A－A线视剖视图。

图4是图3的B－B线视剖视图。

图5是将本发明的实施方式的涡轮压缩机具备的平齿轮及小齿轮放大的俯视图。

图6A是表示本发明的实施方式的供油喷嘴的概况的垂直剖视图。

图6B是表示本发明的实施方式的供油喷嘴的概况的仰视图。

具体实施方式

以下，参照图1至图6B说明本发明的实施方式。另外，在以下的说明中使用的各附图中，为了使各部件成为可认识的大小，将各部件的缩尺适当变更。

图1是表示本实施方式的涡轮冷冻机S1的概略结构的框图。本实施方式的涡轮冷冻机S1为了生成例如空调用的冷却水而设置在大厦或工厂等中。该涡轮冷冻机S1如图1所示，具备冷凝器1、节能器2、蒸发器3、涡轮压缩机4。

冷凝器1被供给作为压缩的气体状态的冷媒的压缩冷媒气体X1，通过将该压缩冷媒气体X1冷却液化而成为冷媒液X2。该冷凝器1如图1所示，经由压缩冷媒气体X1流过的流路R1与涡轮压缩机4连接，经由冷媒液X2流过的流路R2与节能器2连接。另外，在流路R2中，设置有用来将冷媒液X2减压的膨胀阀5。

节能器2将由膨胀阀5减压后的冷媒液X2临时储存。该节能器2经由冷媒液X2流过的流路R3与蒸发器3连接，经由由节能器2产生的冷媒的气相成分X3流过的流路R4与涡轮压缩机4连接。另外，流路R3设置有用来将冷媒液X2进一步减压的膨胀阀6。此外，流路R4与涡轮压缩机4连接，以便相对于涡轮压缩机4具备的后述的第2压缩级22供给气相成分X3。

蒸发器3通过使冷媒液X2蒸发而从水等冷却对象物夺去气化热，将冷却对象物冷却。该蒸发器3经由通过冷媒液X2蒸发而产生的冷媒气体X4流过的流路R5与涡轮压缩机4连接。另外，流路R5与涡轮压缩机4具备的后述的第1压缩级21连接。

涡轮压缩机4将冷媒气体X4压缩而成为压缩冷媒气体X1。该涡轮压缩机4如上述那样经由压缩冷媒气体X1流过的流路R1与冷凝器1连接，经由冷媒气体X4流过的流路R5与蒸发器3连接。

在这样构成的涡轮冷冻机S1中，经由流路R1对冷凝器1供给的压缩冷媒气体X1被冷凝器1液化冷却而成为冷媒液X2。

冷媒液X2在经由流路R2被向节能器2供给时被膨胀阀5减压，在减压的状态下被在节能器2中临时储存后，在经由流路R3被向蒸发器3供给时被膨胀阀6进一步减压，在被进一步减压的状态下被供给到蒸发器3中。

被供给到蒸发器3中的冷媒液X2被蒸发器3蒸发而成为冷媒气体X4，经由流路R5被供给到涡轮压缩机4中。

被供给到涡轮压缩机4中的冷媒气体X4被涡轮压缩机4压缩而成为压缩冷媒气体X1，再次经由流路R1被供给到冷凝器1中。

另外，在冷媒液X2储存在节能器2中时产生的冷媒的气相成分X3经由流路R4被供给到涡轮压缩机4中，被与冷媒气体X4一起压缩而成为压缩冷媒气体X1、经由流路R1被供给到冷凝器1中。并且，在该涡轮冷冻机S1中，通过冷媒液X2由蒸发器3蒸发时从冷却对象物夺去气化热，进行冷却对象物的冷却或冷冻。

接着，对作为本实施方式的特征部分的涡轮压缩机4更详细地说明。

图2是本实施方式的涡轮压缩机4的水平剖视图。此外，图3是图2的A－A线视剖视图。此外，图4是图3的B－B线视剖视图。此外，图5是将本实施方式的涡轮压缩机4具备的平齿轮31及小齿轮32放大的俯视图。此外，图6A及图6B是本实施方式的供油喷嘴35的概况图，图6A是供油喷嘴35的垂直剖视图，图6B是供油喷嘴35的仰视图。另外，图4中的平齿轮31、小齿轮32及齿轮箱33、和图5中的供油喷嘴35都用虚拟线表示。

如图2所示，本实施方式的涡轮压缩机4具备马达单元10、压缩机单元20、和齿轮单元30。

马达单元10具备具有输出轴11并作为用来驱动压缩机单元20的驱动源的马达12（驱动部）、和包围马达12并设置上述马达12的马达箱13。另外，作为驱动压缩机单元20的驱动部并不限定于马达12，例如也可以是内燃机。

马达12的输出轴11受固定在马达箱13上的第1轴承14和第2轴承15旋转自如地支承。

压缩机单元20具备将冷媒气体X4（参照图1）吸入并压缩的第1压缩级21、和将由第1压缩级21压缩后的冷媒气体X4进一步压缩而作为压缩冷媒气体X1（参照图1）排出的第2压缩级22。

如图3所示，第1压缩级21具备对被从轴向供给的冷媒气体X4赋予速度能量并向径向排出的第1叶轮21a（叶轮）、通过将由第1叶轮21a对冷媒气体X4赋予的速度能量变换为压力能量而压缩的第1扩散器21b、将由第1扩散器21b压缩的冷媒气体X4向第1压缩级21的外部导出的第1涡旋室21c、和将冷媒气体X4吸入并向第1叶轮21a供给的吸入口21d。

另外，第1扩散器21b、第1涡旋室21c及吸入口21d的一部分由包围第1叶轮21a的第1叶轮箱21e形成。

在压缩机单元20内，设有遍及第1压缩级21和第2压缩级22延伸的旋转轴23。第1叶轮21a固定在旋转轴23上，通过被传递马达12（参照图2）的旋转动力而相对于旋转轴23旋转。

此外，在第1压缩级21的吸入口21d中，设置有多个用来调节第1压缩级21的吸入容量的入口导引叶片21f。各入口导引叶片21f在固定于第1叶轮箱21e上的驱动机构21g作用下旋转自如，以使其从冷媒气体X4的流动方向表观上的面积能够变更。此外，在第1叶轮箱21e的外部，设置有与驱动机构21g连结而使各入口导引叶片21f旋转的叶片驱动部24（参照图2）。

第2压缩级22具备对在被第1压缩级21压缩后被从轴向供给的冷媒气体X4赋予速度能量并沿径向排出的第2叶轮22a（叶轮）、通过将由第2叶轮22a对冷媒气体X4赋予的速度能量变换为压力能量而压缩并作为压缩冷媒气体X1排出的第2扩散器22b、将被从第2扩散器22b排出的压缩冷媒气体X1向第2压缩级22的外部导出的第2涡旋室22c、和将由第1压缩级21压缩后的冷媒气体X4向第2叶轮22a导引的导入涡旋室22d。

另外，第2扩散器22b、第2涡旋室22c及导入涡旋室22d由包围第2叶轮22a的第2叶轮箱22e形成。

第2叶轮22a固定在上述旋转轴23上，以使其与第1叶轮21a背面相对，通过被传递马达12的旋转动力而相对于旋转轴23旋转。

第2涡旋室22c与用来将压缩冷媒气体X1供给到冷凝器1中的流路R1（参照图1）连接，将从第2压缩级22导出的压缩冷媒气体X1供给到流路R1中。

另外，第1压缩级21的第1涡旋室21c和第2压缩级22的导入涡旋室22d经由与第1压缩级21及第2压缩级22分体设置的外部配管（未图示）连接，经由该外部配管将由第1压缩级21压缩后的冷媒气体X4供给到第2压缩级22中。在该外部配管上连接着上述流路R4（参照图1），将由节能器2产生的冷媒的气相成分X3经由外部配管供给到第2压缩级22中。

旋转轴23受在第1压缩级21与第2压缩级22之间的空间25中固定在第2叶轮箱22e上的第3轴承26、和固定在从第2叶轮箱22e向齿轮单元30侧突出的箱突出部22f的端部上的第4轴承27（轴承）旋转自如地支承。在旋转轴23上，设有用来抑制从导入涡旋室22d向齿轮单元30侧的冷媒气体X4的流动的迷宫式密封23a。

如图2所示，齿轮单元30具备固定在输出轴11上的平齿轮31（齿轮）、固定在旋转轴23上并与平齿轮31啮合的小齿轮32（齿轮）、和收容平齿轮31及小齿轮32的齿轮箱33，将马达12的输出轴11的旋转动力传递给旋转轴23。进而，齿轮单元30具备用来对随着旋转轴23的旋转而滑动的多个滑动部供给润滑油的润滑油供给部34。

平齿轮31的外径比小齿轮32大，通过平齿轮31及小齿轮32协同作用，将马达12的旋转动力传递给旋转轴23，以使旋转轴23的转速相对于输出轴11的转速增加。另外，在马达12的旋转动力向旋转轴23的传递时，并不限定于这样的传递方法，也可以设定多个齿轮的直径，以使旋转轴23的转速相对于输出轴11的转速相同或减小。

齿轮箱33与马达箱13及第2叶轮箱22e分体地成形并分别连结它们。在齿轮箱33的内部，形成有用来收容平齿轮31、小齿轮32及润滑油供给部34的收容空间33a。齿轮箱33和第2叶轮箱22e使用多个螺栓33b相互固定。此外，在齿轮箱33上，设有将对涡轮压缩机4的滑动部供给的润滑油回收并储存的油箱33c。

润滑油供给部34对作为伴随着输出轴11及旋转轴23的旋转的滑动部的第4轴承27、以及平齿轮31与小齿轮32的啮合部38（参照图4）为了润滑及冷却而供给润滑油。润滑油供给部34具备对这样的多个滑动部喷射供给润滑油的供油喷嘴35、和连结在供油喷嘴35上而供给润滑油的供给管36。

供给管36经由设在齿轮箱33的外部的未图示的供给流路连结在将储存在油箱33c中的润滑油送出的供给泵37上。供给泵37设置在油箱33c的外面上。

另外，也可以不仅是润滑油供给部34、还设置对其他滑动部（例如第1轴承14）供给润滑油的其他供给部。

如图3所示，供油喷嘴35设在小齿轮32的上方侧，固定在第2压缩级22的箱突出部22f上。另外，在箱突出部22f上，形成有位于小齿轮32的下方侧并且用来将从供油喷嘴35供给的润滑油排出的排油孔22g。

此外，供油喷嘴35具备沿铅直方向延伸并连结在供给管36上的孔部35a、和连通到孔部35a并朝向外部开口的第1喷射孔35b及第2喷射孔35c（关于第2喷射孔35c参照图4）。

第1喷射孔35b朝向供给润滑油的多个滑动部中的、被设定为第1供给部位的第4轴承27开口。另外，第4轴承27是所谓的滚动轴承，具备内圈27a、外圈27b、和在内圈27a及外圈27b之间配置有多个的滚动体27c，第1喷射孔35b朝向内圈27a开口。即，更详细地讲，上述第1供给部位是第4轴承27的内圈27a。

由于第1喷射孔35b朝向第4轴承27开口，所以能够从第1喷射孔35b对第4轴承27喷射供给润滑油，能够将第4轴承27润滑及冷却。此外，由于第1喷射孔35b朝向内圈27a开口，所以能够将伴随着滑动的发热量较多的内圈27a积极地润滑及冷却。

如图4所示，第2喷射孔35c朝向供给润滑油的多个滑动部中的作为第2供给部位的、平齿轮31与小齿轮32的啮合部38开口。因此，能够从第2喷射孔35c对啮合部38喷射供给润滑油，能够将啮合部38处的平齿轮31及小齿轮32润滑及冷却。

另外，供给管36的一端侧连结在供油喷嘴35的孔部35a上，另一端侧连接在齿轮箱33的内面上。

此外，如图5所示，第2喷射孔35c朝向啮合部38的宽度方向（图5中的左右方向）上的中央部开口。因此，能够使润滑油效率良好地遍布啮合部38的整个宽度方向。另外，也可以将第1喷射孔35b的开口方向相对于内圈27a的周向适当倾斜，以使其沿着旋转轴23的旋转方向。

如上所述，供油喷嘴35具备第1喷射孔35b及第2喷射孔35c。结果，能够通过单一的供油喷嘴35对随着输出轴11及旋转轴23的旋转而滑动的第4轴承27及啮合部38的哪个都供给润滑油。因此，在本实施方式中，不需要在第4轴承27及啮合部38的附近分别设置润滑油供给用的喷嘴，连结在喷嘴上的供给管等的数量也减少。因而，能够削减用来对第4轴承27及啮合部38供给润滑油的喷嘴及供给管等的数量，能够削减涡轮压缩机4的制造的工夫及成本。

如图6A及图6B所示，供油喷嘴35的第1喷射孔35b及第2喷射孔35c从供油喷嘴35的前端侧（图6A的下方侧）与呈圆筒状的孔部35a的内周面连接。此外，第1喷射孔35b及第2喷射孔35c延伸的方向相对于孔部35a延伸的方向以规定的角度倾斜。进而，如图6B所示，第1喷射孔35b及第2喷射孔35c以孔部35a的轴为中心而以放射状分支。

此外，供油喷嘴35具备正交于第1喷射孔35b延伸的方向的第1平面35d、和正交于第2喷射孔35c延伸的方向的第2平面35e。第1喷射孔35b在第1平面35d上开口，第2喷射孔35c在第2平面35e上开口。结果，第1平面35d及第2平面35e相对于供油喷嘴35的前端面（图6A中的下端面）以规定的角度向基端侧倾斜，成为朝向第4轴承27或啮合部38的倾斜面。

在供油喷嘴35的制造时，将供油喷嘴35的主体及孔部35a通过机械加工（切削加工、钻削加工）成形。接着，在将第1平面35d及第2平面35e通过机械加工（切削加工、钻削加工）成形后，将第1喷射孔35b及第2喷射孔35c通过机械加工（钻削加工）成形。

接着，说明本实施方式的涡轮压缩机4的动作。

首先，将马达12的旋转动力经由平齿轮31及小齿轮32传递给旋转轴23，由此，压缩机单元20的第1叶轮21a和第2叶轮22a旋转。

如果第1叶轮21a旋转，则第1压缩级21的吸入口21d成为负压状态，冷媒气体X4从流路R5经由吸入口21d流入到第1压缩级21中。

流入到第1压缩级21的内部的冷媒气体X4从轴向向第1叶轮21a流入，被第1叶轮21a赋予速度能量、沿径向排出。

被从第1叶轮21a排出的冷媒气体X4通过被第1扩散器21b将速度能量变换为压力能量而压缩。

被从第1扩散器21b排出的冷媒气体X4经由第1涡旋室21c被导出到第1压缩级21的外部。

并且，被导出到第1压缩级21的外部的冷媒气体X4被经由未图示的外部配管供给到第2压缩级22中。

被供给到第2压缩级22中的冷媒气体X4经由导入涡旋室22d从轴向流入到第2叶轮22a中，被第2叶轮22a赋予速度能量并沿径向排出。

被从第2叶轮22a排出的冷媒气体X4通过被第2扩散器22b将速度能量变换为压力能量后再压缩而成为压缩冷媒气体X1。

被从第2扩散器22b排出的压缩冷媒气体X1被经由第2涡旋室22c导出到第2压缩级22的外部。

并且，被导出到第2压缩级22的外部的压缩冷媒气体X1被经由流路R1供给到冷凝器1中。

此外，本实施方式的涡轮压缩机4具备上述润滑油供给部34。因此，能够对随着输出轴11及旋转轴23的旋转而滑动的第4轴承27及啮合部38的哪个都供给润滑油而进行润滑及冷却。

以上，涡轮压缩机4的动作结束。

根据本实施方式，由于用同一个供油喷嘴35对第4轴承27及啮合部38供给润滑油，所以能够削减向这些部件的供油用的喷嘴及供给管等的数量。结果，在涡轮压缩机4及具备它的涡轮冷冻机S1中，能够得到能够削减制造的工夫及成本的效果。

此外，由于供油喷嘴35的构造较单纯，供油喷嘴35能够通过简单的机械加工来制造，所以进一步提高了上述效果。

进而，第1喷射孔35b及第2喷射孔35c相对于孔部35a延伸的方向朝向前端侧以规定的角度倾斜，并且以孔部35a的轴为中心以放射状分支。因此，被从供给管36朝向孔部35a的前端侧供给的润滑油被从朝向前端侧倾斜而分支的第1喷射孔35b及第2喷射孔35c势头猛烈地喷射，结果能够将第4轴承27及啮合部38效率良好地润滑及冷却。此外，由于第1喷射孔35b及第2喷射孔35c相对于朝向第4轴承27或啮合部38的第1平面35d及第2平面35e垂直地开口，所以从第1喷射孔35b及第2喷射孔35c喷射的润滑油不易受到第1平面35d及第2平面35e带来的不良影响。

以上，参照附图对有关本发明的优选的实施方式进行了说明，但当然本发明并不限定于该例子。在上述例子中表示的各构成部件的各形状及组合等是一例，在不脱离本发明的主旨的范围内能够基于设计要求等进行各种变更。

例如，上述实施方式的供油喷嘴35对第4轴承27及啮合部38供给润滑油，但供油喷嘴并不限定于此，也可以是对其他多个滑动部供给润滑油的喷嘴。此外，供油喷嘴35具备第1喷射孔35b及第2喷射孔35c，但也可以是例如具备3个以上的喷射孔的结构。

此外，上述实施方式的涡轮压缩机4是具备第1压缩级21及第2压缩级22的2级压缩型的涡轮压缩机，但涡轮压缩机并不限定于此，也可以是1级压缩型或3级以上的多级型。此外，上述实施方式的涡轮压缩机4在涡轮冷冻机S1中使用，但也可以作为例如对内燃机供给压缩的空气的增压器使用。

Claims (7)

1.一种涡轮压缩机，是通过轴承旋转自如地支承固定在叶轮上的旋转轴、并且对随着上述旋转轴的旋转而滑动的多个滑动部供给润滑油的涡轮压缩机，其特征在于，

具备设有朝向供给润滑油的上述多个滑动部中的规定的第1供油部位喷射润滑油的第1喷射孔、和朝向与上述第1供油部位不同的第2供油部位喷射润滑油的第2喷射孔的供油喷嘴。

2.如权利要求1所述的涡轮压缩机，其特征在于，具备产生旋转动力的驱动部、和将上述驱动部的旋转动力传递给上述旋转轴的一对齿轮，使上述第1供油部位为上述轴承，使上述第2供油部位为上述一对齿轮的啮合部。

3.如权利要求2所述的涡轮压缩机，其特征在于，作为上述轴承而使用滚动轴承，使上述第1供油部位为上述滚动轴承的内圈。

4.如权利要求1所述的涡轮压缩机，其特征在于，上述供油喷嘴具备正交于上述第1喷射孔延伸的方向的第1平面、和正交于上述第2喷射孔延伸的方向的第2平面，上述第1喷射孔在上述第1平面上开口，上述第2喷射孔在上述第2平面上开口。

5.如权利要求2所述的涡轮压缩机，其特征在于，上述供油喷嘴具备正交于上述第1喷射孔延伸的方向的第1平面、和正交于上述第2喷射孔延伸的方向的第2平面，上述第1喷射孔在上述第1平面上开口，上述第2喷射孔在上述第2平面上开口。

6.如权利要求3所述的涡轮压缩机，其特征在于，上述供油喷嘴具备正交于上述第1喷射孔延伸的方向的第1平面、和正交于上述第2喷射孔延伸的方向的第2平面，上述第1喷射孔在上述第1平面上开口，上述第2喷射孔在上述第2平面上开口。

7.一种涡轮冷冻机，是具备使压缩的冷媒冷却液化的冷凝器、通过使液化的上述冷媒蒸发、从冷却对象物夺去气化热而将上述冷却对象物冷却的蒸发器、和将由蒸发器蒸发的上述冷媒压缩而供给到上述冷凝器中的压缩机的涡轮冷冻机，其特征在于，作为上述压缩机而具备权利要求1～6中任一项所述的涡轮压缩机。

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