CN104454657A - 涡轮压缩机以及制冷循环装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种涡轮压缩机以及制冷循环装置。该涡轮压缩机(100a)，具备：叶轮(12)；旋转叶轮(12)驱动的马达(14)；经由叶轮(12)使工作流体通过的流体流路；和对通过叶轮(12)的旋转被吸引到了所述流体流路中的所述工作流体进行加热的加热机构(19)，加热机构(19)通过将由马达(14)的旋转产生的热传递到比叶轮(12)上游的所述流体流路，对被吸引到了所述流体流路的所述工作流体进行加热，所述工作流体在比叶轮(12)下游的所述流体流路中被压缩。

Description

涡轮压缩机以及制冷循环装置

技术领域

本发明涉及涡轮压缩机和具备该涡轮压缩机的制冷循环装置。

背景技术

以往，已知抑制由聚集于涡轮压缩机的壳体面上的液体所引起的腐蚀的产生的技术。在专利文献1中记载了吸入到涡轮压缩机的气体制冷剂的加热器设置于涡轮压缩机的吸入管的涡轮制冷机。该加热器设置于吸入管中比入口叶片(inlet vane)更接近蒸发器的位置。

在专利文献2中记载了具备开放式叶轮、壳体以及对壳体进行加热的加热单元的涡轮压缩机。通过加热单元对壳体进行加热，使主流蒸气在与壳体接触时的冷凝得到抑制。

在专利文献3中记载了具有入口叶片的涡轮压缩机。根据专利文献3，通过在涡轮压缩机的入口所设置的入口导叶的开度来控制从压缩机入口被吸入的工作流体的流量。

现有技术

专利文献

专利文献1：日本特开平8－233382号公报

专利文献2：日本特开2009－85044号公报

专利文献3：日本特许第4109997号公报

发明内容

但是，对于以往的涡轮压缩机，期望其提高被吸入到叶轮的工作流体的过热度、提高涡轮压缩机的耐久性。

本发明涉及的涡轮压缩机的一个方式，具备：

叶轮；

马达，驱动所述叶轮旋转；

流体流路，经由所述叶轮使工作流体通过；和

加热机构，对通过所述叶轮的旋转被吸引到了所述流体流路的所述工作流体进行加热，所述加热机构，通过将由所述马达的旋转而产生的热传递到比所述叶轮上游的所述流体流路，对被吸引到了所述流体流路的所述工作流体进行加热；所述工作流体在比所述叶轮下游的所述流体流路中被压缩。

根据上述的涡轮压缩机，容易维持涡轮压缩机的所希望的运行条件，提高涡轮压缩机的耐久性。

附图说明

图1是第1实施方式涉及的涡轮压缩机的剖视图。

图2是图1的叶片构件的立体图。

图3是第1实施方式涉及的制冷循环装置的构成图。

图4是第1实施方式涉及的制冷循环装置的P－h线图。

图5是第1实施方式涉及的制冷循环装置的构成图。

图6是变形例1涉及的涡轮压缩机的剖视图。

图7是变形例2涉及的涡轮压缩机的剖视图。

图8是第2实施方式涉及的制冷循环装置的构成图。

图9是第2实施方式涉及的涡轮压缩机的剖视图。

附图标记说明

1a～1c：制冷循环装置              2：冷凝器

3：减压机构                       4：蒸发器

5a～5c：连接流路                  8a：蒸发器侧导入流路

8b：连接导入流路                  8c：冷凝器侧导入流路

11：叶片构件                      11a：入口导叶

11b：基体                         12：叶轮

12a：动叶片                       14：马达

16：冷却流路                      19：加热机构

19a：加热流路                     19b：流入口

20：壳体                          22：壳体流路

23：上游流路                      50：控制器

51：入口温度传感器                52：加热侧温度传感器

53～55：阀                        100a～100d：涡轮压缩机

具体实施方式

在专利文献1中，用加热器对被吸入到涡轮压缩机的气体制冷剂进行加热。另外，作为加热器的热源，利用“对涡轮压缩机进行润滑而升温了的返回油的排热”。但是，没有明确记载利用从为了对被导入到涡轮压缩机的气体制冷剂进行加热而使涡轮压缩机的轴旋转的马达所生成的热量(马达的排热)、即通过由马达的泄漏磁通所产生的杂散负载损耗(stray load loss)而产生的热的情况。在这里，所谓“润滑”意味着“为了防止机械类的摩擦面的摩擦·磨损等而通过油和/或药剂使其光滑”(参照广辞苑第5版)。

进而，在涡轮压缩机中，需要“润滑”的部位为轴承部。因此，在专利文献1中，考虑不是将马达的热排走而是将在涡轮压缩机的轴承部所生成的摩擦热作为加热器的热源使用。本发明的发明者们进行锐意研究的结果发现了：在轴承部所生成的热量作为用于加热例如以水为主成分的工作流体的热量是不充分的，以及马达的排热比在轴承部所生成的热量大。即，发现了：作为用于对要被导入到涡轮压缩机的工作流体进行加热的热源，马达的排热更适合。基于上述发现，本发明的发明者们想到了以下说明的各方式的发明。

本发明的第1方式涉及的涡轮压缩机，具备：

叶轮；

马达，驱动所述叶轮旋转；

流体流路，经由所述叶轮使工作流体通过；和

加热机构，对通过所述叶轮的旋转被吸引到了所述流体流路的所述工作流体进行加热，所述加热机构，通过将由所述马达的旋转而产生的热传递到比所述叶轮靠上游的所述流体流路，对被吸引到了所述流体流路的所述工作流体进行加热，所述工作流体在比所述叶轮靠下游的所述流体流路中被压缩。

根据第1方式，能够将马达的排热用于对被导入到压缩机的工作流体的加热。因此，所以不需要另行设置热源，能够防止涡轮压缩机的效率由于加热机构而下降。另外，在利用马达的排热的情况下，能够充分加热被导入到涡轮压缩机的工作流体。因此，能够提高工作流体的过热度。其结果，容易维持涡轮压缩机的所希望的运行条件，提高涡轮压缩机的耐久性。

本发明的第2方式，在第1方式的基础上，例如，

所述加热机构具有：

冷却流路，供给用于冷却所述马达的流体；和

加热流路，设置为使热传递到比所述叶轮上游的所述流体流路，并供给用于加热所述流体流路的流体；

所述冷却流路连通于所述加热流路，使通过所述冷却流路的流体作为用于加热所述流体流路的流体被供给到所述加热流路。

根据第2方式，能够通过简单的结构来构成加热机构。

本发明的第3方式，在第1方式的基础上，例如，

所述加热机构具有：

冷却流路，供给用于冷却所述马达的流体；和

加热流路，设置为与所述叶轮上游的所述流体流路相交叉，并供给用于加热所述流体流路的流体；

所述冷却流路连通于所述加热流路，使通过所述冷却流路的流体作为用于加热所述流体流路的流体被供给到所述加热流路。

根据第3方式，能够通过简单的构成来构成加热机构。

本发明的第4方式，在第1方式的基础上，例如，

所述加热机构具有：

冷却流路，供给用于冷却所述马达的流体；和

加热流路，配置为与所述叶轮上游的所述流体流路的外周接触，并供给用于加热所述流体流路的流体；

所述冷却流路连通于所述加热流路，使通过所述冷却流路的流体作为用于加热所述流体流路的流体被供给到所述加热流路。

此外，在本说明书中，所谓加热流路与流体流路的外周接触是指：加热流路与流体流路接近到被供给到加热流路的流体的热能够传递到在流体流路通过的工作流体的程度。

根据第4方式，能够通过简单的构成来构成加热机构。

本发明的第5方式，在第3方式的基础上，例如，

所述涡轮压缩机具有包围所述叶轮的壳体；

所述壳体构成所述流体流路的一部分；

所述加热流路插入由所述壳体构成其一部分的所述流体流路之中；

将被供给到所述加热流路的流体的热从所述加热流路的外周传递到在由所述壳体构成的所述流体流路通过的所述工作流体。

根据第5方式，因为由包围所述叶轮的壳体构成所述流体流路的一部分，所以在利用所述马达的排热对所述工作流体进行加热时，能够使所述涡轮压缩机的构成简单。

另外，所述加热流路插入由所述壳体构成其一部分的所述流体流路之中。由此，将被供给到所述加热流路的流体的热从所述加热流路的外周传递到在由所述壳体构成的所述流体流路通过的所述工作流体。即，所述壳体设置于所述叶轮的附近(近旁)，所以能够在所述叶轮的附近，将被供给到所述加热流路的流体的热传递到所述工作流体。因此，与以往的技术相比，能够在所述叶轮的附近提高工作流体的过热度。其结果，能够防止所述叶轮破损，容易维持涡轮压缩机的所希望的运行条件，提高涡轮压缩机的耐久性。

本发明的第5方式与在专利文献1中公开了的涡轮制冷机或者在专利文献2中公开了的涡轮压缩机相比，在以下的方面优异。

专利文献1的涡轮制冷机中，通过作为加热源的加热器对工作流体进行加热。但是，所述加热源没有配置于所述叶轮的附近。所述工作流体即使由加热源加热了，仍有可能在被吸引到所述叶轮的之前冷凝。其结果，有可能使所述叶轮破损。

另外，专利文献2的涡轮压缩机中，将所述工作流体的路径形成为U字形状，使用所述工作流体自身的温度对在所述U形状的流路迂回后散热了的工作流体进行加热。因此，在所述流路的一侧面对在所述U形状的流路迂回后散热了的工作流体进行加热，所以加热温度有可能变得不充分。在该情况下，与上述专利文献1同样地，所述工作流体即使被加热了，仍有可能在被吸引到所述叶轮之前冷凝。其结果，有可能使所述叶轮破损。

与此相对，根据本发明的涡轮压缩机，所述加热流路插入到所述叶轮的附近的所述流体流路之中。因此，能够抑制所述工作流体在由所述加热源加热后到被吸引到所述叶轮的期间内冷凝。其结果，能够大幅度抑制所述叶轮破损。

本发明的第6方式，在第4方式的基础上，例如，

所述涡轮压缩机，

具有包围所述叶轮的壳体；

所述壳体构成所述流体流路的一部分；

由所述壳体的一部分构成的所述流体流路在内部具有加热构件；

所述加热流路设置为与由所述壳体构成的所述流体流路的外周接触；

使被供给到所述加热流路的流体的热传递到所述加热构件，经由所述加热构件传递到在由所述壳体构成的所述流体流路通过的所述工作流体。

根据第6方式，由包围所述叶轮的壳体构成所述流体流路的一部分，所以在利用所述马达的排热对所述工作流体进行加热时，能够使所述涡轮压缩机的构成简单。

另外，在由所述壳体的一部分构成的所述流体流路的内部，设有所述加热构件。所述加热流路设为与由所述壳体构成的所述流体流路的周围接触。由此，将被供给到所述加热流路的流体的热从所述加热流路经由所述加热构件传递到在由所述壳体构成的所述流体流路通过的所述工作流体。即，能够在所述叶轮的附近，将被供给到所述加热流路的流体的热传递到所述工作流体。因此，与以往的技术相比，能够在所述叶轮的附近提高工作流体的过热度。其结果，防止所述叶轮破损、容易维持涡轮压缩机的所希望的运行条件，提高涡轮压缩机的耐久性。

本发明的第6方式与在专利文献1中公开了的涡轮制冷机或者在专利文献2中公开了的涡轮压缩机相比，在以下的方面优异。

专利文献1的涡轮制冷机中，通过作为加热源的加热器对工作流体进行加热。但是，所述加热源没有配置于所述叶轮的附近。所述工作流体即使由加热源加热了，仍有可能在被吸引到所述叶轮之前冷凝。其结果，有可能使所述叶轮破损。

另外，专利文献2的涡轮压缩机中，将所述工作流体的路径形成为U字形状，使用所述工作流体自身的温度对在所述U形状的流路迂回后散热了的工作流体进行加热。因此，在所述流路的一侧面对在所述U形状的流路迂回后散热了的工作流体进行加热，所以加热温度有可能变得不充分。在该情况下，与上述专利文献1同样地，所述工作流体即使被加热了，仍有可能在被吸引到所述叶轮之前冷凝。其结果，有可能使所述叶轮破损。

与此相对，根据本发明的涡轮压缩机，所述加热流路在所述叶轮的附近与由所述壳体构成的所述流体流路的周围接触而设置。因此，能够使所述工作流体在由所述加热源加热后到被吸引到所述叶轮的期间内的冷凝得到抑制。其结果，能够大幅度抑制所述叶轮破损。

本发明的第7方式，在第5方式的基础上，例如，

所述加热流路的一部分为贯通入口导叶的流路，所述入口导叶用于对向所述叶轮流动的工作流体的流向进行调整。

根据第7方式，使调整向所述叶轮流动的工作流体的流向的入口导叶兼具有所述加热流路的功能，所以能够既使所述涡轮压缩机的构成简单又有效地对所述工作流体进行加热。

另外，在专利文献3的涡轮压缩机中公开了入口导叶。但是，在专利文献3中，没有公开进一步从流体流路的外侧对工作流体加热的结构，所以入口导叶没有兼作为加热流路。

本发明的第8方式，在第7方式的基础上，例如，

所述涡轮压缩机具备叶片构件，所述叶片构件具有配置有所述入口导叶的基体以及所述入口导叶；

所述基体形成所述加热流路的一部分，在所述基体之中所形成的所述加热流路的一部分与作为所述加热流路的所述入口导叶相连结。

根据第8方式，被加热了的流体经由所述基体以及所述入口导叶与所述工作流体接触而将其加热，所以能够既使所述涡轮压缩机的构成简单又高效地加热所述工作流体。

本发明的第9方式，在第7或者第8方式的基础上，例如，

所述壳体具有与所述入口导叶接触的接触面；

所述壳体具有在所述接触面开口并延伸到所述壳体的外部的空间的壳体流路；

所述加热流路贯通所述入口导叶而与所述壳体流路相连通。

根据所述第9方式，用于对所述入口导叶进行加热的流体，在入口导叶的内部以及壳体流路通过而流动，所以在入口导叶的内部流体难以停滞。因此，能够通过在所述入口导叶中流动的加热流体稳定而持续地对所述工作流体进行加热。

本发明的第10方式，在第7～9中任一方式的基础上，例如，

所述加热流路夹着所述入口导叶在与所述叶轮相反侧具有流入口。

根据第10方式，在所述加热流路中流动的流体难以受到在所述叶轮产生的热的影响。因此，能够防止在所述加热流路中流动的流体的温度由于其他原因而变动。

本发明的第11方式，在第2～11中任一方式的基础上，例如，

被供给到所述加热流路的流体的温度比与所述入口导叶的外周面接触的所述工作流体的温度高。

根据第11方式，能够通过所述入口导叶切实地对所述工作流体进行加热。

本发明的第12方式，在第2～11中任一方式的基础上，例如，

所述涡轮压缩机具备：

入口温度传感器，检测所述叶轮的前端侧的所述工作流体的温度；

加热侧温度传感器，检测所述加热流路中的流体的温度或者用于向所述加热流路供给的流体的温度；

阀，设置于比通过在所述加热流路流动的所述流体对在所述流体流路通过的所述工作流体进行加热的部位上游侧的所述加热流路中；和

控制器，控制所述阀，使在由所述加热侧温度传感器检测出的所述流体的温度比由所述入口温度传感器检测出的所述工作流体的温度低的情况下，所述阀关闭。

根据第12方式，能够防止比所述叶轮的前端侧的所述工作流体低温的流体被供给到加热流路。由此，能够防止所述工作流体被冷却致使所述工作流体冷凝。

本发明的第13方式，在第1～12中任一方式的基础上，所述工作流体为常温下的饱和蒸气压为负压的流体。

根据第13方式，向涡轮压缩机的叶轮流动的工作流体的蒸气的过热度比较小。因此，向叶轮流动的工作流体，仅要稍稍被冷却了便会变化为饱和蒸气或者湿润蒸气。因此，通过本发明的构成，能更容易地得到防止向叶轮流动的工作流体冷凝的效果。

根据专利文献3的涡轮压缩机，由于大气温度等原因，在蒸发器产生的工作流体的蒸气有可能达不到充分的过热度。在该情况下，由于在从蒸发器向涡轮压缩机的流路中工作流体有可能被冷却，工作流体会变为饱和蒸气或者湿润蒸气。在该情况下，工作流体的体积流量下降，所以可能不能说被吸入到叶轮的工作流体是所希望的状态。例如，在工作流体的主成分为水的情况下，液相的工作流体与气相的工作流体的体积比在大气压下为1000倍左右。因此，涡轮压缩机恐会在无法通过由入口导叶所进行的工作流体的流动调整来补偿的条件下运行。另外，在包含液滴的工作流体被吸入到涡轮压缩机的叶轮的情况下，该液滴恐会与叶轮的动叶片碰撞而产生腐蚀。其结果，恐会无法维持涡轮压缩机的所希望的运行条件、涡轮压缩机的耐久性下降。

另外，在作为所述工作流体使用常温下的饱和蒸气压为负压的制冷剂的情况下，涡轮压缩机中作为所述叶轮的转速需要较高的转速。即使在包含在使用常温下的饱和蒸气压为正压(按绝对压力计算为大气压以上的压力)的制冷剂的情况下不成为问题的程度的很少的液滴的情况下，在使用常温下的饱和蒸气压为负压的制冷剂的情况下，也会由于液滴(冷凝了的工作流体)与叶轮的动叶片的碰撞而产生叶轮的动叶片的腐蚀。

与此相对，本发明的涡轮压缩机在作为工作流体使用常温下的饱和蒸气压为负压的制冷剂的情况下，与以往的涡轮压缩机相比，在容易维持涡轮压缩机的所希望的运行条件，提高涡轮压缩机的耐久性这方面起到特别显著的效果。

本发明的第14方式提供一种制冷循环装置，其中，具备：第2～第12中任一方式的涡轮压缩机；冷凝器，使在所述涡轮压缩机中被压缩了的所述工作流体冷凝；减压机构，降低在所述冷凝器中冷凝了的所述工作流体的压力；和蒸发器，使在所述减压机构中减压了的所述工作流体蒸发，

所述流体流路具有将所述涡轮压缩机、所述冷凝器、所述减压机构以及所述蒸发器依次连接成环状的连接流路，并具备：

(i)蒸发器侧导入流路，连接所述蒸发器与连通于所述加热流路的所述涡轮压缩机的特定位置；或者

(ii)连接导入流路，连接所述冷凝器和所述蒸发器之间的所述连接流路、与连通于所述加热流路的所述涡轮压缩机的特定位置

根据第14方式能够实现具备第2～第12中任一方式所述的涡轮压缩机的制冷循环装置。

本发明的第15方式，在第14方式的基础上，

所述制冷循环装置在具备所述蒸发器侧导入流路的情况下，

所述蒸发器侧导入流路连接于所述蒸发器使得从所述蒸发器将液相的所述工作流体引入到所述蒸发器侧导入流路，并且与所述涡轮压缩机的所述冷却流路相连通；

另一方面，在具备所述连接导入流路的情况下；

所述连接导入流路连接于所述连接流路使得从所述蒸发器与所述减压机构之间的所述连接流路将液相的所述工作流体引入到所述连接导入流路，并且与所述涡轮压缩机的所述冷却流路相连通。

根据第15方式，能够将制冷循环中温度最低的液相的工作流体在通过对马达进行冷却而升温后向加热流路供给。因此，能够以适当的温度对入口导叶进行加热。

本发明的第16方式，在第14或者第15方式的基础上，所述工作流体为常温下的饱和蒸气压为负压的流体。

根据第16方式，向涡轮压缩机的叶轮流动的工作流体的蒸气的过热度比较小。因此，向叶轮流动的工作流体，仅要稍稍被冷却了便会变化为饱和蒸气或者湿润蒸气。因此，通过本发明的构成，能更容易地得到防止向叶轮流动的工作流体冷凝的效果。

下面在参照附图的同时对本发明的实施方式进行说明。另外，下面的说明涉及本发明的一例，本发明并不受这些限定。

＜第1实施方式＞

如图1所示，涡轮压缩机100a具有吸入流路10a以及吸入流路30a、扩散室10b以及扩散室(diffuser)30b、离心室(volute)10c以及离心室30c、导叶(guide vane)11a以及导叶31a、叶轮12以及叶轮32、轴13、马达14、马达壳体15、冷却流路16、轴承17以及轴承37、轴承壳体18以及轴承壳体38、加热机构19、壳体20以及壳体40、壳体流路22、上游流路23、旁通流路24、中心壳体25、控制器50、入口温度传感器51、加热侧温度传感器52、阀53和以及阀54。

涡轮压缩机100a是2个压缩机构串行并列而成的2级式涡轮压缩机。由吸入流路10a、叶轮12、扩散室10b以及离心室10c构成第1级压缩机构。另外，由吸入流路30a、叶轮32、扩散室30b以及离心室30c构成第2级压缩机构。

中心壳体25为圆筒形状，配置于涡轮压缩机100a的中央部分。在中心壳体25的内部配置有圆筒形状的马达壳体15。马达壳体15的外周面在中央部分向内侧凹陷。因此，在中心壳体25的内周面与马达壳体15的外周面之间形成有环状空间R。马达14配置于马达壳体15的内部。马达14具有转子14a与定子14b。

轴13与马达14同轴且连结于马达14，并与马达14一起旋转。轴13从马达14的轴向上的两端分别沿着马达14的轴向延伸。在轴13的从马达14的一端起延伸的部分安装有叶轮12。另外，在轴13的从马达14的另一端起延伸的部分安装有叶轮32。通过轴13与马达14一起旋转，叶轮12以及叶轮32旋转。轴13的一端由轴承17支撑。另外，轴13的另一端由轴承37支撑。

轴承17配置于圆筒形状的轴承壳体18的内部。在轴承壳体18的外周面，形成有在轴承17的附近向内侧凹陷的环状槽。轴承37配置于圆筒形状的轴承壳体38的内部。在轴承壳体38的外周面，形成有在轴承37附近向内侧凹陷的环状槽。

叶轮12安装于轴13上使得叶轮12的背面朝向马达14。叶轮32安装于轴13上使得叶轮32的背面朝向马达14。叶轮12具有多个动叶片12a。多个动叶片12a分别具有相对于叶轮12的旋转方向向后方弯曲的形状。叶轮32具有多个动叶片32a。多个动叶片32a分别具有相对于叶轮32的旋转方向向后方弯曲的形状。

吸入流路10a向叶轮12的前表面延伸。吸入流路10a是供工作流体向叶轮12流动的流路。在吸入流路10a中，在叶轮12的动叶片12a的前端侧设有入口导叶11a。即，在吸入流路10a中的动叶片12a附近(近旁)的位置设有入口导叶11a。所谓附近位置即为着沿着通向叶轮12的前表面的流路从动叶片12a的前端离开了预定距离的位置之意。所谓预定距离即为着通过了由加热机构加热了的入口导叶11a的工作流体所含的制冷剂液不冷凝的距离之意。

作为预定距离，例如可以设为与涡轮压缩机100a的入口的口径相当的距离以下的距离。入口导叶11a可以位于叶轮12的动叶片12a的前端侧，并可以设置为在从叶轮12所连接的轴的轴向观察的情况下与叶轮12的动叶片12a重叠。入口导叶11a可以设置为将工作流体向叶轮12流动的路径的一部分封堵。入口导叶11a整理向叶轮12流动的工作流体的流向。吸入流路30a向叶轮32的前表面延伸。吸入流路30a是供工作流体向叶轮32流动的流路。在吸入流路30a中，在叶轮32的动叶片32a的前端侧设有入口导叶31a。入口导叶31a整理向叶轮32流动的工作流体的流向。

如图2所示，叶片构件11的一部分为入口导叶11a。叶片构件11具备入口导叶11a和包括载置有入口导叶11a的载置面的基体11b。基体11b为环形状且为圆板形状。在基体11b的一个面(载置面)上，在周向上等间隔地载置有多个同一形状的入口导叶11a。入口导叶11a具有一端圆且其另一端尖的流线形状。入口导叶11a的一端位于基体11b的外周侧，入口导叶11a的另一端位于基体11b的内周侧。在从基体11b的载置面侧观察入口导叶11a时，入口导叶11a的一端位于比入口导叶11a的另一端顺时针方向的后方的位置。入口导叶31a也同样地构成。

加热机构19是对入口导叶11a加热的机构。具体地说，加热机构19具有：用于供给用于加热入口导叶11a的流体的加热流路19a；以及供给用于冷却马达14的流体的冷却流路16。加热流路19a夹着入口导叶11a从与叶轮12相反侧向入口导叶11a延伸。即，加热流路19a夹着入口导叶11a在与叶轮12相反侧具有流入口19b。由此，在加热流路19a流动的流体难以受到叶轮12处的发热的影响，所以在加热流路19a流动的流体的温度不会过度地升高，适于加热入口导叶11a。

叶片构件11形成加热流路19a的一部分。具体地说，加热流路19a形成于基体11b以及入口导叶11a的内部。即，在本实施方式中，入口导叶11a的内部形成加热流路19a的一部分。由此，能够高效地加热入口导叶11a。

轴承壳体18的环状槽也构成加热流路19a的一部分。加热流路19a从流入口19b向轴承壳体18的环状槽延伸。因此，预定温度的流体被供给到轴承17的周围，轴承17保持适当的温度。加热流路19a夹着入口导叶11a向与叶轮12相反方向使其远离轴承壳体18的环状槽而延伸直至流出口19c。

壳体20设置于叶轮12的周围以包围叶轮12。壳体20具有与入口导叶12接触的接触面20a。壳体20的内周面形成吸入流路10a中的入口导叶11a与叶轮12之间的部分、扩散室10b以及离心室10c。壳体40设置于叶轮32的周围以包围叶轮32。壳体40具有与入口导叶32接触的接触面40a。壳体40的内周面形成吸入流路30a中的入口导叶31a与叶轮32之间的部分、扩散室30b以及离心室30c。

壳体20具有壳体流路22。壳体流路22在接触面20a开口并贯通壳体20而延伸到壳体20外部的空间。壳体流路22与加热流路19a的贯通了入口导叶11a的部分相连。即，加热流路19a贯通入口导叶11a而连通于壳体流路22。在加热流路19a的贯通了入口导叶11a的部分流动的流体，在壳体流路22流动而流出到壳体20外部的空间。因此，在加热流路19a的贯通了入口导叶11a的部分，流体难以停滞。

冷却流路16从在中心壳体25的外周面形成的流入口16a朝向马达壳体15而贯通中心壳体25并延伸到环状空间R。环状空间R也是冷却流路16的一部分。冷却流路16从环状空间R贯通中心壳体25而延伸到在中心壳体25的外周面形成的流出口16b。冷却流路16是用于供给用于冷却马达14的流体的流路。

冷却流路16的流出口16b与加热流路19a的流入口19b通过上游流路23而连接。即，冷却流路16连通于加热流路19a。由此，通过了冷却流路16的流体作为用于加热入口导叶11a的流体而被供给到加热流路19a。在上游流路23的途中设有阀53。通过阀53的开闭来控制向加热流路19a的流体供给。阀53例如为电磁阀。旁通流路24在比阀53上游侧从上游流路23分支。旁通流路24构成为使通过了冷却流路16的流体旁通于加热流路19a。在旁通流路24的途中设有阀54。阀54例如为电磁阀。另外，旁通流路24以及阀54根据情况也可以省略。

入口温度传感器51在吸入流路10a中配置于叶轮12的前端附近。入口温度传感器51检测叶轮12的前端侧的工作流体的温度。加热侧温度传感器52例如在上游流路23中设置于比阀53接近冷却流路16的位置。另外，加热侧温度传感器52设置于比旁通流路24从上游流路23分支的位置接近冷却流路16的位置。加热侧温度传感器52检测用于向加热流路19a供给的流体的温度。

入口温度传感器51的检测信号以及加热侧温度传感器52的检测信号被输入控制器50。即，控制器50具有供入口温度传感器51的检测信号以及加热侧温度传感器52的检测信号输入的输入部。控制器50控制阀53或者阀54的开闭。具体地说，控制器50具有对阀53或者阀54输出控制阀53或者阀54的开闭的控制信号的输出部。阀53或者阀54与从控制器50输出的控制信号相应地进行开闭。

接下来，对本实施方式的制冷循环装置1a进行说明。如图3所示，制冷循环装置1a具有涡轮压缩机100a、冷凝器2、减压机构3、蒸发器4以及流体流路。流体流路使工作流体经由涡轮压缩机100a、冷凝器2、减压机构3以及蒸发器4而通过。流体流路具有连接流路5a、连接流路5b、连接流路5c以及连接流路5d。流体流路使工作流体在涡轮压缩机的内部经由叶轮而通过。流体流路在涡轮压缩机的内部包含吸入流路10a以及吸入流路30a、扩散室10b以及扩散室30b、离心室10c以及离心室30c。冷凝器2使在涡轮压缩机100a中被压缩了的工作流体冷凝。减压机构3降低在冷凝器2中冷凝了的工作流体的压力。蒸发器4使在减压机构3中减压了的工作流体蒸发。连接流路5a连接涡轮压缩机100a与冷凝器2。连接流路5b连接冷凝器2与减压机构3。连接流路5c连接减压机构3与蒸发器4。连接流路5d连接蒸发器4与涡轮压缩机100a。即，连接流路5a～5d将涡轮压缩机100a、冷凝器2、减压机构3以及蒸发器4依序连接成环状。

制冷循环装置1a进而具备送出流路6a、返回流路6b、散热用换热器6c、泵6d以及风扇6e。送出流路6a连接冷凝器2与散热用换热器6c的上游端。泵6d设置于送出流路6a的途中。通过风扇6e的送风将放热用换热器6c的内部的工作流体冷却。散热用换热器6c例如为翅片管型换热器。返回流路6b连接散热用换热器6c的下游端与冷凝器2。

制冷循环装置1a进而具备送出流路7a、返回流路7b、吸热用换热器7c、泵7d以及风扇7e。送出流路7a连接蒸发器4与吸热用换热器7c的上游端。泵7d设置于送出流路7a的途中。通过风扇7e的送风将吸热用换热器7c的内部的工作流体加热。吸热用换热器7c例如为翅片管型换热器。返回流路7b连接吸热用换热器7c的下游端与蒸发器4。

制冷循环装置1a进而具备蒸发器侧导入流路8a、泵8p以及返回流路9a。蒸发器侧导入流路8a连接蒸发器4与连通于加热流路19a的涡轮压缩机100a的特定位置。具体地说，蒸发器侧导入流路8a连接蒸发器4与冷却流路16。返回流路9a连接涡轮压缩机100a与蒸发器4。通过了加热流路19a的流体通过返回流路9a返回到蒸发器4。

填充于制冷循环装置1a的工作流体没有特别限制，例如，为常温(日本工业标准：20℃±15℃/JIS Z8703)下饱和蒸气压为负压的流体。作为这样的流体，能够列举例如以水、含有乙醇或者乙醚为主成分的流体等。在作为工作流体使用常温下饱和蒸气压为负压的流体的情况下，制冷循环装置1a的内部，通过例如真空泵(图示省略)维持为比大气压低的负压。在本实施方式中，作为工作流体使用水。

在参照图4的同时对制冷循环装置1a的工作进行说明。在蒸发器4中沸腾了的工作流体(图4的点A)通过连接流路5d被供给到涡轮压缩机100a。叶轮12在马达14的驱动下与轴13一起高速旋转。因此，工作流体在吸入流路10a中流向叶轮12。工作流体在即将被吸入到叶轮12之前，在与入口导叶11a接触的同时在吸入流路10a中流动。通过入口导叶11a来调整流向叶轮12的工作流体的流向。由此，工作流体相对于叶轮12的动叶片12a的流入角度得到调整。

向加热流路19a供给用于加热入口导叶11a的流体。具体地说，比与入口导叶11a的外周面接触的工作流体的温度高温的流体被供给到加热流路19a。向加热流路19a供给的流体的温度因运行条件、大气条件等而不同，例如，比在入口导叶11a通过的工作流体的温度高2.0～5.0℃。由此，入口导叶11a加热流向叶轮12的工作流体。

如图4中的点A所示，在吸入流路10a中流动的工作流体的过热度比较小(例如，过热度为(0.1～1)℃)。因此，在吸入流路10a中流动的工作流体，根据情况有可能成为饱和蒸气状态或者湿润蒸气状态。通过由入口导叶11a对饱和蒸气状态或者湿润蒸气状态的工作流体进行加热，工作流体的过热度或者品质升高。其结果，工作流体以适当的状态被吸入叶轮12。

被吸入到了叶轮12的工作流体，由高速旋转的动叶片12a向与轴13的轴向垂直的方向喷出，在位于叶轮12的半径方向外侧的扩散室10b以及离心室10c流动。此时，由叶轮12增速了的工作流体的流速减速，工作流体的动能被转换成静压。这样一来，工作流体被压缩。在离心室10c中流动的工作流体从离心室10c出来到达吸入流路30a。然后，工作流体被吸入叶轮32，在扩散室30b以及离心室30c中流动。由此，工作流体被进一步压缩。其结果，工作流体通过涡轮压缩机100a从图4所示的点A的状态变化成点B的状态。

从涡轮压缩机100a排出的工作流体通过连接流路5a被供给到冷凝器2。冷凝器2在内部使工作流体冷凝并且存储冷凝液。存储于冷凝器2的冷凝液(图4的点C)由泵6d通过送出流路6a加压送到散热用换热器6c(图4的点C→点D)。工作流体于在散热用换热器6c中流动的过程中，例如通过与室外空气换热而被冷却(图4的点D→点E)。从散热用换热器6c流出的工作流体通过送出流路6b返回到冷凝器2(图4的点E→点C)。从涡轮压缩机100a排出的工作流体，与在散热用换热器6c中冷却并返回到冷凝器2的冷凝液直接接触而冷凝(图4的点B→点C)。

成了冷凝液的工作流体通过连接流路5b被供给到减压机构3。通过在减压机构3通过，工作流体的压力下降(图4的点C→点F)。另外，在减压机构3通过后、工作流体的温度也降低。减压机构3例如为减压阀。在制冷循环装置1a进行例如室内空气的制冷的情况下，减压阀的开度被设定为，使得减压后的工作流体的温度变为与制冷循环1a所要求的制冷温度相应的温度。

在减压机构3中被减压了的工作流体通过连接流路5c被供给到蒸发器4。蒸发器4存储液相的工作流体并且在内部使液相的工作流体蒸发。存储于蒸发器4的液相的工作流体(图4的点F)由泵7d通过送出流路7a加压送到吸热用换热器7c。工作流体于在吸热用换热器7c中流动的过程中，通过例如与室内空气换热而被加热。从吸热用换热器7c流出来的工作流体通过返回流路7b返回到蒸发器4。在蒸发器4的内部，在减压条件下通过返回流路7b返回到了蒸发器4的工作流体沸腾(图4的点F→点A)。在蒸发器4中沸腾了的工作流体通过连接流路5d被供给到涡轮压缩机100a。

蒸发器侧导入流路8a连接于蒸发器4使得从蒸发器4将液相的工作流体引入到蒸发器侧导入流路8a。另外，蒸发器侧导入流路8a与涡轮压缩机100a的冷却流路16连通。由此，存储于蒸发器4的液相的工作流体的一部分，由泵8p通过蒸发器侧导入流路8a供给到涡轮压缩机100a的冷却流路16。即，工作流体通过在冷却流路16中流动而冷却马达14。

存储于蒸发器4的液相的工作流体，在制冷循环装置1a的循环中温度最低，所以适于冷却马达14。通过冷却马达14而升温了的工作流体通过冷却流路16并经由上游流路23被供给到加热流路19a。由此，如上所述，入口导叶11a被加热。在加热流路19a中的贯通了入口导叶11a的部分流动的工作流体，流入壳体流路22。壳体流路22与返回流路9a连通，工作流体在壳体流路22以及返回流路9a中流动而返回到蒸发器4。

控制器50控制阀53，使得在由加热侧温度传感器52检测到的流体的温度比由入口温度传感器51检测到的工作流体的温度低的情况下，阀53关闭。在该情况下，控制器50控制阀54使其打开。由此，通过了冷却流路16的流体经由旁通流路24绕开加热流路19a而流动。通过了冷却流路16的流体在旁通流路24中流动，所以能够持续对马达14进行冷却。另外，控制器50控制阀53，使得在阀53关闭了的状态下在由加热侧温度传感器52检测到的流体的温度与由入口温度传感器51检测到的工作流体的温度的温度差变为预定值(例如2.0℃)以上的情况下、阀53打开。在该情况下，控制器50控制阀54使其关闭。由此，能够防止向加热流路19a供给比叶轮的前端侧的工作流体低温的流体。另外，能够向加热流路19a供给适于加热入口导叶11a的温度的流体。

接下来，对作为第1实施方式的另一例的制冷循环装置1b进行说明。

如图5所示，制冷循环装置1b取代蒸发器侧导入流路8a而具备连接导入流路8b。连接导入流路8b连接冷凝器2与蒸发器4之间的连接流路5b或者连接流路5c和连通于加热流路19a的涡轮压缩机100a的特定位置。具体地说，连接导入流路8b连接于连接流路5c使得从蒸发器4与减压机构3之间的连接流路5c将液相的工作流体引入连接导入流路8b。另外，连接导入流路8b连通于涡轮压缩机100a的冷却流路16。

在连接导入流路8b的途中设有泵8p。由泵8p将连接流路5c的液相的工作流体通过连接导入流路8b供给到冷却流路16。被供给到了冷却流路16的工作流体，与第1实施方式同样地，流经冷却流路16、上游流路23、加热流路19a、壳体流路22以及返回流路9a而返回到蒸发器4。连接流路5c的液相的工作流体在制冷循环装置1a的循环中温度最低，所以适于冷却马达14。另外，通过冷却马达14而升温了的工作流体的温度适于加热入口导叶11a。

＜变形例＞

上述的实施方式能够从各种观点出发进行变形。在图6中表示变形例1涉及的涡轮压缩机100c。涡轮压缩机100c除了以下的方面外，与第1实施方式的涡轮压缩机100a构成(结构)相同。在涡轮压缩机100c中，壳体20不具有壳体流路22。另外，虽然入口导叶11a的内部形成加热流路19a的一部分，但是加热流路19a未贯通入口导叶11a。根据这样的构成，能够通过被供给到加热流路19a的流体直接加热入口导叶11a。另外，不需要在壳体20中形成流路，所以能够简化涡轮压缩机100c的结构。

在图7中表示变形例2涉及的涡轮压缩机100d。涡轮压缩机100d除了以下的方面外，与第1实施方式的涡轮压缩机100a构成同样。在涡轮压缩机100d中，壳体20不具有壳体流路22。另外，叶片构件11中仅基体11b构成加热流路19a的一部分。通过这样的构成，也能够通过来自由被供给到加热流路19a的流体加热了的基体11b的热传递将入口导叶11a加热。另外，能够简化用于形成加热流路19a的加工。

加热机构19例如也可以由加热叶片构件11的电加热器构成。

涡轮压缩机100a，虽然构成为2级式的涡轮压缩机，但是也可以构成为单级式的涡轮压缩机。另外，涡轮压缩机100a也可以构成为具有3级以上的压缩机构的多级式的涡轮压缩机。

在第1实施方式以及上述变形例中，能够将马达的排热用于要被导入压缩机的工作流体的加热，所以不需要另行设置热源，能够防止涡轮压缩机的效率由于加热机构而降低。另外，在利用马达的排热的情况下，能够充分地加热要被导入涡轮压缩机的工作流体，所以能够提高工作流体的过热度或者品质(质量)。其结果，容易维持涡轮压缩机的所希望的运行条件，提高涡轮压缩机的耐久性。

在第1实施方式中，虽然以涡轮压缩机具有入口导叶、加热流路的一部分为贯通对向叶轮流动的工作流体的流向进行调整的入口导叶的流路的构成为例进行了说明，但是即使不具备入口导叶也可以如以下那样构成。例如，涡轮压缩机也可以具备供给用于加热流体流路的流体的加热流路并使之与上游的流体流路相交叉。由此，能够通过简单的构成来构成加热机构。

此时，加热流路也可以插入由壳体构成其一部分的流体流路之中，将被供给到加热流路的流体的热从加热流路的外周传递到在由壳体构成的流体流路通过的工作流体。根据这样的构成，由包围叶轮的壳体构成流体流路的一部分，所以在利用马达的排热来加热工作流体时，能够使涡轮压缩机的结构简单。另外，根据这样的构成，加热流路插入由壳体构成其一部分的流体流路之中。由此，被供给到加热流路的流体的热从加热流路的外周传递到在由壳体构成的流体流路通过的工作流体。即，壳体设置于叶轮的附近，所以能够在叶轮的附近，将被供给到加热流路的流体的热传递到工作流体。因此，与以往的技术相比，能够在叶轮的附近提高工作流体的过热度。其结果，防止叶轮破损、容易维持涡轮压缩机的所希望的运行条件，提高涡轮压缩机的耐久性。

进而，例如，被供给用于加热涡轮压缩机的流体流路的流体的加热流路，也可以设置成与比叶轮上游的流体流路的外周接触。根据这样的构成，能够通过简单的构成来构成加热机构。

此时，也可以：流体流路由壳体的一部分构成，由壳体的一部分构成的流体流路在其内部具有加热构件，加热流路设置成与由壳体构成的流体的外周接触，将被供给到加热流路的流体的热传递到加热构件，经由加热构件传递到在由壳体构成的流体流路通过的工作流体。根据这样的构成，由包围叶轮的壳体构成流体流路的一部分，所以在利用马达的排热来加热工作流体时，能够使涡轮压缩机的结构简单。

另外，根据这样的结构，在由壳体的一部分构成的流体流路的内部设置加热构件，加热流路设置成与由壳体构成的流体流路的周围接触。由此，被供给到加热流路的流体的热，从加热流路经由加热构件传递到在由壳体构成的流体流路通过的工作流体。即，能够在叶轮的附近，将被供给到加热流路的流体的热传递到工作流体。因此，与以往的技术相比，能够在叶轮的附近提高工作流体的过热度。其结果，防止叶轮破损、容易维持涡轮压缩机的所希望的运行条件，提高涡轮压缩机的耐久性。

＜第2实施方式＞

接下来，对第2实施方式进行说明。在第1实施方式中，利用马达的排热加热了向涡轮压缩机的叶轮流动的工作流体。与此相对，在第2实施方式中，并不限定于该情况。首先，对完成第2实施方式所涉及的发明的原委进行说明。

本发明的发明者们，在对将常温下的饱和蒸气压为负压(按绝对压力力计算为比大气压低的压力)的制冷剂作为工作流体使用的制冷循环进行研究时，发现了：在专利文献1～2所记载的以往的涡轮压缩机中，涡轮压缩机的所希望的运行条件难以维持，涡轮压缩机的耐久性下降。

即，例如，根据专利文献1的涡轮制冷机，工作流体在被吸入到涡轮压缩机的叶轮之前被加热，所以能够降低被吸入到涡轮压缩机的叶轮的工作流体包含液滴的可能性。但是，加热器，在工作流体的流动方向上，位于比入口导叶上游侧即从叶轮的前端离开的位置。因此，在工作流体在加热器与入口导叶之间的吸入管的内部流动期间内冷凝的情况下，由该冷凝而产生的工作流体的液滴被吸入到涡轮压缩机的内部。由此，有可能产生叶轮的动叶片的腐蚀。另外，加热器相对于工作流体的流动成为流动阻力，所以涡轮压缩机的效率下降。

另外，根据专利文献2的涡轮压缩机，能够抑制由聚集于涡轮压缩机的壳体面的液体所引起的腐蚀的产生。但是，在被吸入到涡轮压缩机的叶轮的工作流体包含液滴的情况下，该液滴一旦被吸入到叶轮会与叶轮的动叶片碰撞。因此，在叶轮的动叶片上有可能产生腐蚀。

基于上述发现，本发明的发明者想到了以下说明的各技术方案的发明。

本发明的第1技术方案涉及的涡轮压缩机，具备：

叶轮，由马达驱动而旋转；

壳体，包围所述叶轮；

流体流路，由所述壳体构成其一部分，经由所述叶轮使工作流体通过；和

加热流路，将由预定的热源产生的热传递到比所述叶轮上游的所述流体流路，所述加热流路插入由所述壳体构成其一部分的所述流体流路之中，被供给到所述加热流路的流体的热，从所述加热流路的外周传递到在由所述壳体构成的所述流体流路通过的所述工作流体，在比所述叶轮下游的所述流体流路中压缩所述工作流体。

根据第1技术方案，由包围所述叶轮的壳体构成所述流体流路的一部分，所以能够使所述涡轮压缩机的构成简单。

另外，所述加热流路插入由所述壳体构成其一部分的所述流体流路之中。由此，将被供给到所述加热流路的流体的热，从所述加热流路的外周传递到在由所述壳体构成的所述流体流路通过的所述工作流体。即，所述壳体设置于所述叶轮的附近，所以能够在所述叶轮的附近将被供给到所述加热流路的流体的热传递到所述工作流体。因此，与以往的技术相比，能够在所述叶轮的附近提高工作流体的过热度。其结果，防止所述叶轮破损、容易维持涡轮压缩机的所希望的运行条件，提高涡轮压缩机的耐久性。

在这里，专利文献1的涡轮制冷机通过作为加热源的加热器对工作流体进行加热。但是，所述加热源没有配置于所述叶轮的附近。所述工作流体即使由加热源加热了，仍有可能在被吸引到所述叶轮之前冷凝。其结果，有可能使所述叶轮破损。

另外，专利文献2的涡轮压缩机，将所述工作流体的路径形成为U字形状，使用所述工作流体自身的温度对在所述U形状的流路迂回后散热了的工作流体进行加热。因此，在所述流路的一侧面对在所述U形状的流路迂回后散热了的工作流体进行加热，所以加热温度有可能变得不充分。在该情况下，与上述专利文献1同样地，所述工作流体即使被加热了，仍有可能在被吸引到所述叶轮之前冷凝。其结果，有可能使所述叶轮破损。

与此相对，根据本发明的涡轮压缩机，所述加热流路插入在所述叶轮的附近的所述流体流路之中。因此，能够抑制所述工作流体在由所述加热源加热后到被吸引到所述叶轮的期间内冷凝。其结果，能够大幅度抑制所述叶轮破损。

本发明的第2技术方案，在第1技术方案的基础上，例如，

所述加热流路的一部分为贯通入口导叶的流路，所述入口导叶对向所述叶轮流动的工作流体的流向进行调整。

根据第2技术方案，使对向所述叶轮流动的工作流体的流向进行调整的入口导叶兼具所述加热流路的功能，所以能够既使所述涡轮压缩机的结构简单又高效地对所述工作流体进行加热。

另外，专利文献3的涡轮压缩机公开了入口导叶。但是，在专利文献3中，没有公开进一步从流体流路的外侧对工作流体加热的构成，所以入口导叶没有兼作为加热流路。

本发明的第3技术方案，在第1技术方案或者第2技术方案中，所述工作流体为常温下的饱和蒸气压为负压的流体。

根据第3技术方案，向涡轮压缩机的叶轮流动的工作流体的蒸气的过热度比较小。因此，向叶轮流动的工作流体，仅要稍稍被冷却了便会变化为饱和蒸气或者湿润蒸气。因此，通过本发明的构成，能更容易地得到防止向叶轮流动的工作流体冷凝的效果。

根据专利文献3的涡轮压缩机，由于大气温度等原因，在蒸发器产生的工作流体的蒸气有可能达不到充分的过热度。在该情况下，由于在从蒸发器向涡轮压缩机的流路中工作流体有可能被冷却，工作流体会变为饱和蒸气或者湿润蒸气。在该情况下，工作流体的体积流量下降，所以恐怕不能说被吸入到叶轮的工作流体是所希望的状态。例如，在工作流体的主成分为水的情况下，液相的工作流体与气相的工作流体的体积比在大气压下为1000倍左右。因此，涡轮压缩机恐会在无法通过由入口导叶所进行的工作流体的流动调整来补偿的条件下运行。另外，在包含液滴的工作流体被吸入到了涡轮压缩机的叶轮的情况下，该液滴恐会与叶轮的动叶片碰撞而产生腐蚀。其结果，恐会无法维持涡轮压缩机的所希望的运行条件、涡轮压缩机的耐久性下降。

另外，在作为所述工作流体使用常温下的饱和蒸气压为负压的制冷剂的情况下，涡轮压缩机作为所述叶轮的转速必须是较高的转速。即使是在包含在使用常温下的饱和蒸气压为正压(按绝对压力计算为大气压以上的压力)的制冷剂的情况下不成为问题的程度的很少的液滴的情况下，在使用常温下的饱和蒸气压为负压的制冷剂的情况下，也会由于液滴(冷凝了的工作流体)与叶轮的动叶片的碰撞而产生叶轮的动叶片的腐蚀。

与此相对，本发明的涡轮压缩机，在作为工作流体使用常温下的饱和蒸气压为负压的制冷剂的情况下，与以往的涡轮压缩机相比，在容易维持涡轮压缩机的所希望的运行条件、提高涡轮压缩机的耐久性这方面起到特别显著的效果。

本发明的第4技术方案所涉及的涡轮压缩机，具备：

叶轮，由马达驱动而旋转；

壳体，包围所述叶轮；

流体流路，由所述壳体构成其一部分，经由所述叶轮使工作流体通过；和

加热流路，将由预定的热源产生的热传递到比所述叶轮上游的所述流体流路；

由所述壳体的一部分构成的所述流体流路在内部具有加热构件；

所述加热流路与由所述壳体构成的所述流体流路的外周接触而设置；

被供给到所述加热流路的流体的热传递到所述加热构件，经由所述加热构件传递到在由所述壳体构成的所述流体流路通过的所述工作流体。

根据第4技术方案，由包围所述叶轮的壳体构成所述流体流路的一部分，所以在利用所述马达的排热对所述工作流体进行加热时，能够使所述涡轮压缩机的构成简单。

另外，在由所述壳体的一部分构成的所述流体流路的内部，设有所述加热构件。所述加热流路被设置成与由所述壳体构成的所述流体流路的周围接触。由此，被供给到所述加热流路的流体的热，从所述加热流路经由所述加热构件传递到在由所述壳体构成的所述流体流路通过所述工作流体。即，能够在所述叶轮的附近，将被供给到所述加热流路的流体的热传递到所述工作流体。因此，与以往的技术相比，能够在所述叶轮的附近提高工作流体的过热度。其结果，防止所述叶轮破损、容易维持涡轮压缩机的所希望的运行条件，提高涡轮压缩机的耐久性。

本发明的第4技术方案与专利文献1所公开的涡轮制冷机或者专利文献2所公开的涡轮压缩机相比，在以下的方面优异。

专利文献1的涡轮制冷机通过作为加热源的加热器对工作流体进行加热。但是，所述加热源没有配置于所述叶轮的附近。所述工作流体即使由加热源加热了，仍有可能在被吸引到所述叶轮之前冷凝。其结果，有可能使所述叶轮破损。

另外，专利文献2的涡轮压缩机中，将所述工作流体的路径形成为U字形状，使用所述工作流体自身的温度对在所述U形状的流路迂回后散热了的工作流体加热。因此，在所述流路的一侧面对在所述U形状的流路迂回后散热了的工作流体进行加热，所以加热温度有可能变得不充分。在该情况下，与上述专利文献1同样地，所述工作流体即使被加热了，仍有可能在被吸引到所述叶轮之前冷凝。其结果，有可能使所述叶轮破损。

与此相对，根据本发明的涡轮压缩机，所述加热流路被设置成在所述叶轮的附近与由所述壳体构成的所述流体流路的周围接触。因此，能够抑制所述工作流体在由所述加热源加热后到被吸引到所述叶轮的期间内冷凝。其结果，能够大幅度抑制所述叶轮破损。

本发明的第5技术方案，在第4技术方案的基础上，例如，

所述加热流路的一部分为贯通入口导叶的流路，所述入口导叶对向所述叶轮流动的工作流体的流向进行调整。

根据第5技术方案，使对向所述叶轮流动的工作流体的流向进行调整的入口导叶兼具有所述加热流路的功能，所以能够既使所述涡轮压缩机的构成简单又有效地对所述工作流体进行加热。

另外，根据专利文献3的涡轮压缩机，公开了入口导叶。但是，在专利文献3中，没有公开进一步流体流路的外侧对工作流体进行加热的构成，所以入口导叶没有兼作为加热流路。

另外，在上述任一技术方案的涡轮压缩机中，由所述预定的热源产生的热，也可以例如为由所述马达的旋转而产生的热。

本发明的第6技术方案，在第4或者第5技术方案中，所述工作流体为常温下的饱和蒸气压为负压的流体。

根据第6技术方案，向涡轮压缩机的叶轮流动的工作流体的蒸气的过热度比较小。因此，向叶轮流动的工作流体，仅要稍稍被冷却了便会变化为饱和蒸气或者湿润蒸气。因此，通过本发明的构成，能更容易得到防止向叶轮流动的工作流体冷凝的效果。

根据专利文献3的涡轮压缩机，由于大气温度等原因，在蒸发器产生的工作流体的蒸气有可能达不到充分的过热度。在该情况下，由于在从蒸发器向涡轮压缩机的流路中工作流体有可能被冷却，工作流体会变为饱和蒸气或者湿润蒸气。在该情况下，工作流体的体积流量下降，所以有可能不能说被吸入到叶轮的工作流体是所希望的状态。例如，在工作流体的主成分为水的情况下，液相的工作流体与气相的工作流体的体积比在大气压下为1000倍左右。

因此，涡轮压缩机恐会在无法通过由入口导叶所进行的工作流体的流动调整来补偿的条件下运行。另外，在包含液滴的工作流体被吸入到涡轮压缩机的叶轮的情况下，该液滴恐会与叶轮的动叶片碰撞而产生腐蚀。其结果，恐会无法维持涡轮压缩机的所希望的运行条件、涡轮压缩机的耐久性下降。

另外，在作为所述工作流体使用常温下的饱和蒸气压为负压的制冷剂的情况下，涡轮压缩机需要较高的转速作为所述叶轮的转速。即使在包含在使用常温下的饱和蒸气压为正压(按绝对压力计算为大气压以上的压力)的制冷剂的情况下不成为问题的程度的很少的液滴的情况下，在使用常温下的饱和蒸气压为负压的制冷剂的情况下，也会由于液滴(冷凝的工作流体)与叶轮的动叶片的碰撞而产生叶轮的动叶片的腐蚀(erosion)。

与此相对，本发明的涡轮压缩机在作为工作流体使用常温下的饱和蒸气压为负压的制冷剂的情况下，与以往的涡轮压缩机相比，在容易维持涡轮压缩机的所希望的运行条件、提高涡轮压缩机的耐久性这方面起到特别显著的效果。

另外，除了特别说明的情况外，第2实施方式与第1实施方式构成相同。对于与第1实施方式相同或者相对应的第2实施方式的构成要素，标注与第1实施方式相同的附图标记，并将详细的说明省略。与第1实施方式有关的说明，只要在技术上没有矛盾也能够适用于本实施方式。

接下来，对第2实施方式涉及的制冷循环装置的一例进行说明。如图8所示，制冷循环装置1c取代蒸发器侧导入流路8a而具备冷凝器侧导入流路8c。另外，制冷循环装置1c取代涡轮压缩机100a而具备涡轮压缩机100b。

涡轮压缩机100b除以下的方面外，具有与涡轮压缩机100a相同的构成。涡轮压缩机100b不具有上游流路23，取代阀53而在加热流路19a中设有阀55。阀55例如为电磁阀。阀55在加热流路19a中位于比叶片构件11上游侧的位置。另外，加热侧温度传感器52设置于加热流路19a中的流入口19b与阀55之间的部分。即，加热侧温度传感器52检测加热流路19a中的流体的温度。

冷凝器侧导入流路8c连接冷凝器2与连通于加热流路19a的涡轮压缩机100b的特定位置。具体地说，冷凝器侧导入流路8c连接于加热流路19a的流入口19b。

在冷凝器侧导入流路8c的途中设有泵8p。由泵8p将存储于冷凝器2的冷凝液的一部分通过冷凝器侧导入流路8c供给到加热流路19a。制冷循环装置1c具有生成比室外空气低温的室内空气的功能。因此，在将工作流体的热向室外空气散热的散热用换热器6c中，工作流体比室外空气高温。

另外，在工作流体从室内空气吸热的吸热用换热器7c，工作流体比室内空气低温。因而，作为存储于冷凝器的冷凝液的工作流体，肯定比在蒸发器4中沸腾而流入涡轮压缩机100b的工作流体高温。其结果，制冷循环装置1c的额定运行中，能够经由冷凝器侧导入流路8c向加热流路19a供给比在入口导叶11a通过的工作流体的温度高温的流体。

制冷循环装置1c在运行开始时或者运行结束时等过渡的状态下，有可能无法向加热流路19a供给比在入口导叶11a通过的工作流体的温度高温的工作流体。因此，控制器50控制阀55，使在由加热侧温度传感器52检测到的流体的温度比由入口温度传感器51检测到的工作流体的温度低的情况下，阀55关闭。

控制器50控制阀55，使在阀55关闭的状态下，在由加热侧温度传感器52检测到的流体的温度与由入口温度传感器51检测到的工作流体的温度的温度差变为预定值(例如2.0℃)以上的情况下，阀55打开。由此，能够防止入口导叶11a将向叶轮12流动的工作流体冷却。

在图9中表示第2实施方式涉及的涡轮压缩机的一例。涡轮压缩机100e除以下的方面外，与第1实施方式的涡轮压缩机100a构成相同。涡轮压缩机100e不具有入口导叶11a，而具有在叶轮12的动叶片12a的前端侧所设的加热机构19h。加热机构19h在吸入流路100a中位于动叶片12a的前端附近。加热机构19h被设置成封堵工作流体向叶轮流动的路径的一部分。加热机构19h具有例如用于供给用于对向叶轮12流动的工作流体进行加热的流体的流路。另外，加热机构19h例如为电加热器。

能够取代涡轮压缩机100a而使用涡轮压缩机100e与第1实施方式同样地构成制冷循环装置。该制冷循环装置的工作流体为常温下的饱和蒸气压为负压的流体。在该情况下，如图4所示，向涡轮压缩机100e的叶轮12流动的工作流体的过热度比较小，所以根据情况，工作流体有可能为饱和蒸气状态或者湿润蒸气状态。

在上述的例子中，通过由加热机构19h对饱和蒸气状态或者湿润蒸气状态的工作流体进行加热，工作流体的过热度或者品质升高。其结果，工作流体以适当的状态被吸入到叶轮12。

Claims (18)

1.一种涡轮压缩机，具备：

叶轮；

马达，驱动所述叶轮旋转；

流体流路，经由所述叶轮使工作流体通过；和

加热机构，对通过所述叶轮的旋转被吸引到了所述流体流路的所述工作流体进行加热，所述加热机构通过将由所述马达的旋转而产生的热传递到比所述叶轮上游的所述流体流路，对被吸引到了所述流体流路的所述工作流体进行加热，所述工作流体在比所述叶轮下游的所述流体流路中被压缩。

2.根据权利要求1所述的涡轮压缩机，

所述加热机构具有：

冷却流路，供给用于冷却所述马达的流体；和

加热流路，设为将热传递到比所述叶轮上游的所述流体流路，并供给用于加热所述流体流路的流体，所述冷却流路连通于所述加热流路，使在所述冷却流路通过了的流体作为用于加热所述流体流路的流体被供给到所述加热流路。

3.根据权利要求1所述的涡轮压缩机，

所述加热机构具有：

冷却流路，供给用于冷却所述马达的流体；和

加热流路，设为与比所述叶轮上游的所述流体流路相交叉，并供给用于加热所述流体流路的流体，所述冷却流路连通于所述加热流路，使在所述冷却流路通过了的流体作为用于加热所述流体流路的流体被供给到所述加热流路。

4.根据权利要求1所述的涡轮压缩机，

所述加热机构具有：

冷却流路，供给用于冷却所述马达的流体；和

加热流路，配置为与比所述叶轮上游的所述流体流路的外周接触，并供给用于加热所述流体流路的流体，所述冷却流路连通于所述加热流路，使在所述冷却流路通过了的流体作为用于加热所述流体流路的流体被供给到所述加热流路。

5.根据权利要求3所述的涡轮压缩机，

所述涡轮压缩机具有包围所述叶轮的壳体；

所述壳体构成所述流体流路的一部分；

所述加热流路插入由所述壳体构成其一部分的所述流体流路之中；

被供给到所述加热流路的流体的热从所述加热流路的外周传递到在由所述壳体构成的所述流体流路通过的所述工作流体。

6.根据权利要求4记载的涡轮压缩机，

所述涡轮压缩机具有包围所述叶轮的壳体；

所述壳体构成所述流体流路的一部分；

由所述壳体的一部分构成的所述流体流路在内部具有加热构件；

所述加热流路与由所述壳体构成的所述流体流路的外周接触而设置；

被供给到所述加热流路的流体的热传递到所述加热构件，经由所述加热构件传递到在由所述壳体构成的所述流体流路通过的所述工作流体。

7.根据权利要求5所述的涡轮压缩机，

所述加热流路的一部分为贯通入口导叶的流路，所述入口导叶对向所述叶轮流动的工作流体的流向进行调整。

8.根据权利要求7所述的涡轮压缩机，

所述涡轮压缩机具备叶片构件，所述叶片构件具有配置有所述入口导叶的基体以及所述入口导叶；

所述基体形成所述加热流路的一部分，在所述基体之中所形成的所述加热流路的一部分与作为所述加热流路的所述入口导叶相连结。

9.根据权利要求7所述的涡轮压缩机，

所述壳体具有与所述入口导叶接触的接触面；

所述壳体具有在所述接触面开口并延伸到所述壳体的外部的空间的壳体流路；

所述加热流路贯通所述入口导叶而与所述壳体流路相连通。

10.根据权利要求7所述的涡轮压缩机，

所述加热流路夹着所述入口导叶在与所述叶轮相反侧具有流入口。

11.根据权利要求7所述的涡轮压缩机，

被供给到所述加热流路的流体的温度比与所述入口导叶的外周面接触的所述工作流体的温度高。

12.根据权利要求2至4中的任一项所述的涡轮压缩机，

所述涡轮压缩机具备：

入口温度传感器，检测所述叶轮的前端侧的所述工作流体的温度；

加热侧温度传感器，检测所述加热流路中的流体的温度或者用于向所述加热流路供给的流体的温度；

阀，设置于比通过在所述加热流路流动的所述流体对在所述流体流路通过的所述工作流体进行加热的部位上游侧的所述加热流路中；和

控制器，控制所述阀，使在由所述加热侧温度传感器检测出的所述流体的温度比由所述入口温度传感器检测出的所述工作流体的温度低的情况下，所述阀关闭。

13.根据权利要求1所述的涡轮压缩机，

所述工作流体为常温下的饱和蒸气压为负压的流体。

14.一种制冷循环装置，具备：

权利要求2至4中的任一项所述的涡轮压缩机；

冷凝器，使在所述涡轮压缩机中被压缩了的所述工作流体冷凝；

减压机构，降低在所述冷凝器中冷凝了的所述工作流体的压力；

蒸发器，使在所述减压机构中减压了的所述工作流体蒸发；和

连接流路，将所述涡轮压缩机、所述冷凝器、所述减压机构以及所述蒸发器依序连接成环状；具备：

(i)蒸发器侧导入流路，连接所述蒸发器与连通于所述加热流路的所述涡轮压缩机的特定位置；或者

(ii)连接导入流路，连接所述冷凝器和所述蒸发器之间的所述连接流路、与连通于所述加热流路的所述涡轮压缩机的特定位置。

15.根据权利要求14所述的制冷循环装置，

在具备所述蒸发器侧导入流路的情况下，

所述蒸发器侧导入流路连接于所述蒸发器以从所述蒸发器将液相的所述工作流体引入到所述蒸发器侧导入流路，并且所述蒸发器侧导入流路与所述涡轮压缩机的所述冷却流路相连通；

在具备所述连接导入流路的情况下，

所述连接导入流路连接于所述连接流路以从所述蒸发器与所述减压机构之间的所述连接流路将液相的所述工作流体引入到所述连接导入流路，并且所述连接导入流路与所述涡轮压缩机的所述冷却流路相连通。

16.根据权利要求14所述的制冷循环装置，

所述工作流体为常温下的饱和蒸气压为负压的流体。

17.一种涡轮压缩机，具备：

叶轮，由马达驱动而旋转；

壳体，包围所述叶轮；

流体流路，由所述壳体构成其一部分，经由所述叶轮使工作流体通过；和

加热流路，将由预定的热源产生的热传递到比所述叶轮上游的所述流体流路，所述加热流路插入由所述壳体构成其一部分的所述流体流路之中，将被供给到所述加热流路的流体的热从所述加热流路的外周传递到在由所述壳体构成的所述流体流路通过的所述工作流体，在比所述叶轮下游的所述流体流路中压缩所述工作流体。

18.一种涡轮压缩机，具备：

叶轮；

马达，驱动所述叶轮旋转；

加热机构，利用所述马达的排热对向所述叶轮流动的工作流体进行加热。