CN104079108A - 涡轮制冷机的压缩机用电动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供涡轮制冷机的压缩机用电动机，通过减少液态制冷剂从进行驱动涡轮压缩机的电动机的旋转轴的轴密封的迷宫式密封件的部分向具有储油部的壳体泄漏，能够防止因油温降低引起的油粘度的降低，并且防止制冷机的效率降低。在涡轮制冷机中，驱动涡轮压缩机（1）的电动机（11）设置有迷宫式密封部件（20），该迷宫式密封部件（20）具有与电动机（11）的旋转轴（12）的外周面对置用于进行轴密封的由齿列构成的迷宫式密封件，迷宫式密封部件（20）在比由齿列构成的迷宫式密封件靠近旋转轴（12）的轴向的中央部的位置具备延长部（21e），该延长部（21e）具有朝旋转轴（12）的中央部侧扩展的近似圆锥台状的内周面。

Description

涡轮制冷机的压缩机用电动机

技术领域

本发明涉及涡轮制冷机的压缩机用电动机，特别是涉及在涡轮制冷机中将制冷剂的一部分从制冷循环向驱动涡轮压缩机的电动机引导，来冷却电动机的方式的压缩机用电动机。

背景技术

以往，制冷空调装置等所利用的涡轮制冷机由封入有制冷剂的密闭系统构成，且构成为：将从冷水（被冷却流体）夺取热量以使制冷剂蒸发来发挥制冷效果的蒸发器、对由上述蒸发器蒸发的制冷剂气体进行压缩以使其成为高压制冷剂气体的压缩机、用冷却水（冷却流体）对高压制冷剂气体进行冷却以使其冷凝的冷凝器、以及对上述冷凝后的制冷剂进行减压以使其膨胀的膨胀阀（膨胀机构）通过制冷剂配管连结。

图1是表示现有的涡轮制冷机的一个例子的示意图。如图1所示，涡轮制冷机构成为具备：压缩制冷剂的涡轮压缩机1、用冷却水（冷却流体）对压缩后的制冷剂气体进行冷却并使其冷凝的冷凝器2、从冷水（被冷却流体）夺取热量而使制冷剂蒸发来发挥制冷效果的蒸发器3、以及配置在冷凝器2与蒸发器3之间的中间冷却器亦即节能器4，涡轮制冷机通过供制冷剂循环的制冷剂配管5来连结上述各设备。

在图1所示的涡轮制冷机中，涡轮压缩机1由多级涡轮压缩机构成，并由电动机11驱动。涡轮压缩机1通过制冷剂配管8而与节能器4连接，在节能器4分离出的制冷剂气体被导入涡轮压缩机1的多级压缩级（在该例中为二级）的中间部分（在该例中为第一级与第二级之间的部分）。

涡轮压缩机的电动机大多是以密闭状态收纳于分割型的壳体的半密闭型的电动机。图1表示的电动机11例示的也是半密闭型的电动机。如图1所示，电动机11的旋转轴12被轴承支承而旋转，在旋转轴12的轴端设置有增速机14，使支承压缩机的叶轮15的叶轮轴16增速旋转，确保压缩机的规定的压头以及风量。

如图1所示，设置有从连接冷凝器2与节能器4的制冷剂配管5分支而将制冷剂从冷凝器侧引导至电动机11的制冷剂供给配管5BP。制冷剂供给配管5BP与电动机11的马达箱17连接，在冷凝器2冷凝后的制冷剂被导入到电动机11的马达箱17内。即，将制冷循环的液态制冷剂向电动机11的马达箱17内的定子、旋转轴、线圈等进行喷雾，并将液态制冷剂的蒸发潜热用于电动机发热的冷却。

另一方面，在收纳增速机14的齿轮箱18的下部设置有储油部19，利用泵P将与制冷剂具有相溶性的油从储油部19向轴承、增速机14供给，由此进行轴承、增速机14的润滑、冷却。具有储油部19的齿轮箱18与马达箱17利用供旋转轴12贯通的贯通孔而连通，因此存在如下问题：油泄漏到制冷剂系统而使储油部19的油面降低从而有损供油功能、或制冷剂泄漏到油系统而使油的温度降低从而无法确保规定的油粘度、对制冷能力没有贡献的制冷剂气体从制冷循环的高压部向低压部分流而引起制冷机的效率降低。因此在具有储油部19的齿轮箱18与马达箱17的连通孔处设置有在内表面进行齿型加工的迷宫式密封件LS，从而确保轴密封功能。另外，在旋转轴12的另一端侧也设置有同样的迷宫式密封件LS。

图2（a）是表示在旋转轴12贯通图1表示的电动机11的马达箱17以及齿轮箱18的部分设置的迷宫式密封件LS的主要部位放大图。如图2（a）所示，电动机的旋转轴12将设置在马达箱17的端部的迷宫式密封部件20贯通，在迷宫式密封部件20的内周面设置有迷宫式密封件LS。

迷宫式密封部件20由近似圆筒状的主体部21和从主体部21向外周侧延伸的凸缘部22构成。近似圆筒状的主体部21在内周面具有由一组齿列构成的迷宫式密封件LS。凸缘部22在外周部具有多个螺栓孔22h，并借助螺栓而固定于马达箱17。近似圆筒状的主体部21的内端侧的内径D1比迷宫式密封件LS的内径d大，在主体部21的内周面与旋转轴12的外周面之间形成有环状空间S。

专利文献1：日本特开2000-291587号公报

在图2（a）表示的构造的迷宫式密封部件20中，迷宫式密封件LS以气体的密封为目的，完全没有液体的密封功能。因此，如图2（b）所示，制冷剂气体从高压侧经由环状空间S而流向低压侧的迷宫式密封件LS并流入到迷宫式密封件LS内，但存在随着流入到迷宫式密封件LS内的制冷剂气体的流动，液态制冷剂通过迷宫式密封件LS的问题。

制冷剂向油系统的泄漏和油向制冷剂系统的泄漏，对装置的继续运转的风险都很高，特别是油向制冷剂系统的泄漏会引起储油部19（参照图1）的油面降低，有损供油功能，因此存在因轴承烧毁等导致的装置破损的重大风险。

基于上述理由，马达箱17（参照图1）需要维持比具有储油部19的齿轮箱18更高的压力，将油向制冷剂系统的泄漏抑制到最小限度。

尽管如此，由于电动机内的液态制冷剂通过迷宫式密封件LS而大量泄漏至到具有储油部19的齿轮箱18内，如上所述会引起油粘度的降低、制冷机的效率降低，因此需要采取液态制冷剂尽量不滞留在迷宫式密封件LS的齿列附近的构造。

发明内容

本发明是鉴于上述情况所做出的，目的在于提供一种涡轮制冷机的压缩机用电动机，通过减少液态制冷剂从进行驱动涡轮压缩机的电动机的旋转轴的轴密封的迷宫式密封件的部分向具有储油部的壳体泄漏，从而能够防止因油温降低引起的油粘度的降低，并且防止制冷机的效率降低。

为了实现上述目的，本发明的涡轮制冷机的压缩机用电动机，是在涡轮制冷机中驱动涡轮压缩机的电动机，所述涡轮制冷机具备：从冷水夺取热量而使制冷剂蒸发来发挥制冷效果的蒸发器、利用叶轮来压缩制冷剂的所述涡轮压缩机、以及用冷却水对压缩后的制冷剂气体进行冷却并使其冷凝的冷凝器，所述涡轮制冷机的压缩机用电动机的特征在于，设置迷宫式密封部件，该迷宫式密封部件具有与所述电动机的旋转轴的外周面对置用于进行轴密封的由齿列构成的迷宫式密封件，所述迷宫式密封部件在比由所述齿列构成的迷宫式密封件靠近所述旋转轴的轴向的中央部的位置具备延长部，该延长部具有朝向所述旋转轴的中央部侧扩展的近似圆锥台状的内周面。

本发明的迷宫式密封部件除了在内周面具有由一组齿列构成的迷宫式密封件以外，还具备延长部，该延长部具有朝旋转轴的中央部侧扩展的圆锥台形状的内周面。因此制冷剂气体从高压侧经由延长部的内部而流向低压侧的迷宫式密封件并流入到迷宫式密封件内，与此相对由于液态制冷剂比制冷剂气体重，因此随着气体的流动而大量流入到延长部的下部侧，但延长部形成为内周面扩展的圆锥台形状，延长部的内周面的下部形成为朝下方倾斜的下坡，因此液态制冷剂沿着延长部的内周面的下坡而从延长部流下。因此能够将随着制冷剂气体的流动而通过迷宫式密封件的液态制冷剂的量抑制到最小限度。

根据本发明的优选实施方式，所述迷宫式密封部件在由所述齿列构成的迷宫式密封件与所述延长部之间具备圆筒部，在该圆筒部与所述旋转轴之间形成环状空间，在该圆筒部的垂直方向的底部形成有排出液态制冷剂的排出口。

根据本发明，即使液态制冷剂流入到比迷宫式密封部件的延长部靠近低压侧的圆筒部，液态制冷剂也能从位于圆筒部的底部的排出口排出。因此能够将随着制冷剂气体的流动而通过迷宫式密封件的液态制冷剂的量限制为最小限度。

根据本发明的优选实施方式，所述旋转轴在与所述排出口对置的位置具有圆周槽。

根据本发明，在旋转轴传递而流向低压侧的液态制冷剂，如果流入旋转轴的圆周槽内，则液流在圆周槽处被遮挡，从而液态制冷剂因旋转的旋转轴的离心力而飞溅并从排出孔向外部排出。因此能够进一步减少随着制冷剂气体的流动而通过迷宫式密封件的液态制冷剂的量。

根据本发明的优选实施方式，所述延长部的垂直方向的下部侧的内周面形成为朝下方倾斜的下坡。

本发明的涡轮制冷机，具备：从冷水夺取热量而使制冷剂蒸发来发挥制冷效果的蒸发器、利用叶轮来压缩制冷剂的涡轮压缩机、以及用冷却水对压缩后的制冷剂气体进行冷却并使其冷凝的冷凝器，所述涡轮制冷机的特征在于，驱动所述涡轮压缩机的电动机是权利要求1～4中任一项所述的压缩机用电动机。

根据本发明，能够兼顾迷宫式密封件本来的功能亦即气体的密封、和防止液态制冷剂向油系统泄漏，能够实现制冷机稳定的运转。

本发明起到以下列举的效果。

（1）能够减少液态制冷剂从进行电动机的旋转轴的轴密封的迷宫式密封件的部分向具有储油部的壳体的泄漏。因此能够防止因油温降低引起的油粘度降低并且能够防止制冷机的效率降低。

（2）能够兼顾迷宫式密封件本来的功能亦即气体的密封、和防止液态制冷剂向油系统泄漏，能够实现制冷机稳定的运转。

附图说明

图1是表示现有的涡轮制冷机的一个例子的示意图。

图2（a）、（b）是表示在旋转轴贯通图1表示的涡轮制冷机的电动机的马达箱以及齿轮箱的部分设置的迷宫式密封件的主要部位放大图。

图3（a）、（b）是表示本发明的涡轮制冷机的压缩机用电动机的迷宫式密封部件和旋转轴的结构的示意剖视图。

图4（a）、（b）是表示本发明的涡轮制冷机的压缩机用电动机的迷宫式密封部件和旋转轴的其他结构的示意剖视图。

附图标记说明：1…涡轮压缩机；2…冷凝器；3…蒸发器；4…节能器；5…制冷剂配管；5BP…制冷剂供给配管；8…制冷剂配管；11…电动机；12…旋转轴；12g…圆周槽；14…增速机；15…叶轮；16…叶轮轴；17…马达箱；18…齿轮箱；19…储油部；20…迷宫式密封部件；21…主体部；21e…延长部；21h…排出孔；22…凸缘部；22h…螺栓孔；IS…内周面；LS…迷宫式密封件；S…环状空间。

具体实施方式

以下，参照图3以及图4对本发明的涡轮制冷机的压缩机用电动机的实施方式进行说明。

本发明的涡轮制冷机的压缩机用电动机的基本结构与设置于图1表示的涡轮压缩机1的电动机11相同，不同之处仅在于迷宫式密封部件20以及旋转轴12。因此在以下的说明中，对本发明的电动机的迷宫式密封部件20和旋转轴12的结构进行说明。

图3（a）是表示本发明的涡轮制冷机的压缩机用电动机的迷宫式密封部件20和旋转轴12的结构的示意剖视图。如图3（a）所示，电动机的旋转轴12将设置于马达箱17（参照图1）端部的迷宫式密封部件20贯通，在迷宫式密封部件20的内周面设置有迷宫式密封件LS。为了充分确保迷宫式密封件LS的密封功能，而形成迷宫式密封件LS与旋转轴12的间隙在直径方向上为0.1mm左右非常窄的构造。迷宫式密封部件20由近似圆筒状的主体部21和从主体部21向外周侧延伸的凸缘部22构成。凸缘部22在外周部具有多个螺栓孔22h，并借助螺栓而固定于马达箱17。近似圆筒状的主体部21的内端侧的内径D1比迷宫式密封件LS的内径d大，在主体部21的内周面与旋转轴12的外周面之间形成有环状空间S。

本发明的迷宫式密封部件20的近似圆筒状的主体部21形成为比图2表示的迷宫式密封部件20的主体部21长，从形成环状空间S的内径D1的圆筒部进一步向旋转轴12的中央部侧延伸。即，本发明的迷宫式密封部件20的近似圆筒状的主体部21除了在内周面具有由一组齿列构成的迷宫式密封件LS和环状空间S之外，还具有从形成环状空间S的内径D1的圆筒部进一步向旋转轴12的中央部侧扩展的延长部21e。即，延长部21e具有向旋转轴21的中央部侧扩展的圆锥台形状的内周面IS，延长部21e的基端为内径D1，延长部21e的前端是比D1大的内径D2。而且圆锥台形状的内周面IS的顶角（θ）被设定为45°～60°。

图3（b）是表示图3（a）表示的迷宫式密封部件20的作用的示意剖视图。在图3（b）中，旋转轴12的轴线12x位于水平方向，将图3（b）的纸面的上部作为垂直方向的上方，下部作为垂直方向的下方进行说明。如图3（b）所示，制冷剂气体从高压侧经由延长部21e的内部以及环状空间S而流向低压侧的迷宫式密封件LS，并流入到迷宫式密封件LS内。另一方面，由于液态制冷剂比制冷剂气体重，因此随着气体的流动而大量流向延长部21e的下部侧。然而，延长部21e形成为内周面IS扩展的圆锥台形状，延长部21e的内周面IS的下部形成为朝下方倾斜的下坡，因此液态制冷剂沿着延长部21e的内周面IS的下坡从延长部21e流下。因此能够将随着制冷剂气体的流动而通过迷宫式密封件LS的液态制冷剂的量抑制为最小限度。

图4（a）是表示本发明的涡轮制冷机的压缩机用电动机的迷宫式密封部件20和旋转轴12的其他结构的示意剖视图。在图4（a）中，旋转轴12的轴线12x位于水平方向，将图4（a）的纸面的上部作为垂直方向的上方，下部作为垂直方向的下方进行说明。如图4（a）所示，迷宫式密封部件20的主体部21在形成环状空间S的内径D1的圆筒部的底部具有用于排出液态制冷剂的排出孔21h。另一方面，在旋转轴12且在与排出孔21h对置的位置形成有圆周槽12g。图4（a）表示的迷宫式密封部件20以及旋转轴12的其他结构与图3（a）表示的迷宫式密封部件20以及旋转轴12的结构相同。

图4（b）是表示图4（a）表示的迷宫式密封部件20以及旋转轴12的作用的示意剖视图。如图4（b）所示，制冷剂气体从高压侧经由延长部21e的内部以及环状空间S而流向低压侧的迷宫式密封件LS，并流入到迷宫式密封件LS内。另一方面，液态制冷剂比制冷剂气体重，因此随着气体的流动而大量流入到延长部21e的下部侧。然而，延长部21e形成为内周面IS扩展的圆锥台形状，延长部21e的内周面IS的下部形成为朝下方倾斜的下坡，因此液态制冷剂沿着延长部21e的内周面IS的下坡而从延长部21e流下。因此能够将随着制冷剂气体的流动而通过迷宫式密封件LS的液态制冷剂的量抑制为最小限度。

进而，在图4（b）所示的实施方式中，如果旋转轴12传递而流向低压侧的液态制冷剂流入到旋转轴12的圆周槽12g内，则液流在圆周槽12g处被遮挡，液态制冷剂因旋转的旋转轴12的离心力而飞溅并从排出孔21h向外部排出。因此根据本实施方式，能够进一步减少随着制冷剂气体的流动而通过迷宫式密封件LS的液态制冷剂的量。

在图3以及图4中，例示了齿轮箱18侧的迷宫式密封件LS，但在与齿轮箱18相反的一侧位于旋转轴12的轴端部的迷宫式密封件LS（参照图1）也是同样的结构。

至此对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式，在其技术思想的范围内，当然也可以以各种不同的方式来实施。

Claims (5)

1.一种涡轮制冷机的压缩机用电动机，是在涡轮制冷机中驱动涡轮压缩机的电动机，所述涡轮制冷机具备：从冷水夺取热量而使制冷剂蒸发来发挥制冷效果的蒸发器、利用叶轮来压缩制冷剂的所述涡轮压缩机、以及用冷却水对压缩后的制冷剂气体进行冷却并使其冷凝的冷凝器，所述涡轮制冷机的压缩机用电动机的特征在于，

设置迷宫式密封部件，该迷宫式密封部件具有与所述电动机的旋转轴的外周面对置用于进行轴密封的由齿列构成的迷宫式密封件，

所述迷宫式密封部件在比由所述齿列构成的迷宫式密封件靠近所述旋转轴的轴向的中央部的位置具备延长部，该延长部具有朝向所述旋转轴的中央部侧扩展的近似圆锥台状的内周面。

2.根据权利要求1所述的涡轮制冷机的压缩机用电动机，其特征在于，

所述迷宫式密封部件在由所述齿列构成的迷宫式密封件与所述延长部之间具备圆筒部，在该圆筒部与所述旋转轴之间形成环状空间，在该圆筒部的垂直方向的底部形成有排出液态制冷剂的排出口。

3.根据权利要求2所述的涡轮制冷机的压缩机用电动机，其特征在于，

所述旋转轴在与所述排出口对置的位置具有圆周槽。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的涡轮制冷机的压缩机用电动机，其特征在于，

所述延长部的垂直方向的下部侧的内周面形成为朝下方倾斜的下坡。

5.一种涡轮制冷机，具备：从冷水夺取热量而使制冷剂蒸发来发挥制冷效果的蒸发器、利用叶轮来压缩制冷剂的涡轮压缩机、以及用冷却水对压缩后的制冷剂气体进行冷却并使其冷凝的冷凝器，所述涡轮制冷机的特征在于，

驱动所述涡轮压缩机的电动机是权利要求1～4中任一项所述的压缩机用电动机。