CN104884817B - 压缩机及涡轮制冷机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种压缩机及涡轮制冷机。本发明的压缩机(2)具备：旋转轴(12)；多个叶轮，安装于旋转轴；主流路，将流体从前级的叶轮导向后级的叶轮；腔室(31)，呈以轴线为中心的环状，且与主流路连通；吸入喷嘴(32)，将流体从外周侧朝向内周侧导入到腔室；可动翼片，在主流路内沿轴线的周向间隔设置有多个，且通过可动来调整在主流路内流通的流体的流量；及驱动机构(42)，设置于腔室(31)内的吸入喷嘴(32)的周向一侧，并改变多个可动翼片的角度，其中，吸入喷嘴(32)朝向周向另一侧倾斜，以使在腔室(31)内的周向一侧及周向另一侧中流向周向另一侧的流体的流量增加。

Description

压缩机及涡轮制冷机

技术领域

本发明涉及一种压缩机及具备该压缩机的涡轮制冷机。

本申请根据2012年12月28日在日本申请的日本专利申请2012-288891号主张优先权，并将该申请的内容援用于此。

背景技术

涡轮制冷机是一种广泛使用于电气电子相关工厂等具有无尘车间的大型工厂的空调、和区域冷暖气等用途的大容量的热源设备。已知涡轮制冷机在附近配置有压缩机、冷凝器、蒸发器等构成设备并成为一体，并且被单元化(例如，参考专利文献1)。

作为涡轮制冷机，已知有使用二级离心式压缩机作为压缩机且在第一压缩段的下游结合中间冷却器的形式的制冷机。具体而言，被中间冷却器冷却的气体制冷剂经由围住构成第二压缩段的第二轮子的入口部周围的中间吸入腔室、以及形成于中间吸入腔室与设置于第二轮子的入口部周围的吸入流路之间的狭缝被导入第一压缩段的下游。

并且，在这种具有离心式压缩机的涡轮制冷机中，为了控制制冷机的动作范围，在构成第一压缩段、第二压缩段的轮子上分别设置有根据运行状况改变角度的可动翼片。可动翼片通过与离心式压缩机设置成一体的驱动装置而被驱动，该驱动装置的一部分(称作驱动机构)设置于中间吸入腔室内。

通常，为了减少中间吸入腔室的出口与主流路的合流位置处的流动的周向分布，设置于中间吸入腔室内部的驱动机构设置于从向中间吸入腔室导入气体制冷剂的吸入喷嘴沿周向180°的位置，即设置于相对于吸入喷嘴最远的位置。

并且，专利文献2中记载有为了实现离心式压缩机的紧凑化，在向离心式压缩机的轮子导入流体的吸入流路中具有向周向一侧引导较多流体的形状的制冷机。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开2002-327700号公报

专利文献2：日本专利公开8-165996号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，如图6及图7所示，现有的单元化的涡轮制冷机101中，主要设备汇集配置，因此一定程度上配置得比较紧凑。现有的涡轮制冷机101具有压缩气体制冷剂的离心式压缩机2、使在离心式压缩机2中压缩的气体制冷剂冷凝液化的冷凝器3、暂时储存在冷凝器3中冷凝的液体制冷剂并进行中间冷却的中间冷却器4(节约器)、以及使从中间冷却器4导入的液体制冷剂蒸发的蒸发器5作为主要构成要件。

各个设备通过配管相连接。例如，离心式压缩机2上连接有用于将压缩后的制冷剂导向冷凝器3的吐出配管7、以及吸入来自蒸发器5的气体制冷剂的吸入配管8。并且，中间冷却器4和离心式压缩机2通过中间冷却器用气体制冷剂配管9相连接，所述中间冷却器用气体制冷剂配管将气体制冷剂从中间冷却器4的气相部导向离心式压缩机2的中间段。上述驱动装置37与离心式压缩机2设置成一体。

但是，就该现有的涡轮制冷机101而言，若考虑多个涡轮制冷机的保管时或输送时相邻配置或层叠，则并不能说是足以令人满意的配置。

为了实现装置的紧凑化，例如可以考虑改变上述驱动机构的位置而使压缩机的配置最优化等，但此时，驱动机构有可能使中间吸入腔室内的周向流动分布变得不均匀。

并且，专利文献2所记载的离心式压缩机中未设置有驱动机构，而且根据吸入流路形状的情况，向周向一侧引导流体，并没有考虑到引导后的流动分布的均匀性。

本发明提供一种能够使整体配置紧凑化的压缩机及具备该压缩机的涡轮制冷机。

用于解决课题的方法

(1)根据本发明的第1方式，压缩机具备：旋转轴，绕轴线旋转；多个叶轮，安装于所述旋转轴；主流路，将流体从前级的所述叶轮导向后级的所述叶轮；腔室，呈以所述轴线为中心的环状，且与所述主流路连通；吸入喷嘴，将流体从外周侧朝向内周侧导入到所述腔室；可动翼片，在所述主流路内沿所述轴线的周向间隔设置有多个，且通过可动来调整在所述主流路内流通的流体的流量；及驱动机构，设置于所述腔室内的所述吸入喷嘴的所述周向一侧，并改变所述多个可动翼片的角度，其中，所述吸入喷嘴朝向周向另一侧倾斜，以使在所述腔室内的周向一侧及周向另一侧中流向所述周向另一侧的所述流体的流量增加。

根据上述结构，通过在吸入喷嘴的周向一侧设置驱动机构，可以使压缩机的配置最优化，从而能够使涡轮制冷机的整体配置紧凑化。并且，吸入喷嘴倾斜，由此流向与驱动机构相反一侧的流量增加，腔室内的周向流动分布变得更加均匀。

(2)上述(1)所述的压缩机优选为，在所述吸入喷嘴的出口侧设置有引导叶片，所述引导叶片以使在所述腔室内的所述周向一侧及周向另一侧中流向所述周向另一侧的所述流体的流量增加的方式引导所述流体。

根据上述结构，通过引导叶片引导流体，由此能够进一步提高腔室内的周向流动分布的均匀性。

(3)上述(2)所述的压缩机优选为，所述引导叶片以其长度随着朝向所述周向另一侧变长的方式形成。

根据上述结构，流体的流量流入到与驱动机构相反一侧，能够提高腔室内的周向流动分布的均匀性。

(4)上述(1)至(3)中任一项所述的压缩机优选为，在所述腔室中设置有流路引导件，所述流路引导件形成为使所述腔室的流路随着朝向所述驱动机构变狭窄。

根据上述结构，通过流路引导件将流体引导至驱动机构附近，因此能够进一步提高腔室内的周向流动分布的均匀性。

(5)上述(1)至(4)中任一项所述的压缩机优选为，所述驱动机构相对于所述吸入喷嘴设置于沿所述周向隔开90°的位置。

(6)并且，本发明提供一种具备上述(1)至(5)中任一项所述的压缩机的涡轮制冷机。

发明效果

根据本发明的上述各方式所涉及的压缩机，通过在吸入喷嘴的周向一侧设置驱动机构，可以使压缩机的配置最优化，从而能够使涡轮制冷机的整体配置紧凑化。并且，吸入喷嘴倾斜，由此流向与驱动机构相反一侧的流量增加，腔室内的周向流动分布变得更加均匀。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的涡轮制冷机的离心式压缩机周边的结构的主视图。

图2是表示本发明的第一实施方式所涉及的离心式压缩机的内部结构的剖视图。

图3是表示图2所示的离心式压缩机的局部结构的剖视图。

图4是图3的A-A剖视图。

图5是本发明的第二实施方式所涉及的离心式压缩机的与图3对应的剖视图。

图6是现有的涡轮制冷机的侧视图。

图7是现有的涡轮制冷机的主视图。

具体实施方式

(第一实施方式)

以下，参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。本实施方式的涡轮制冷机基本上与现有的涡轮制冷机同样具有离心式压缩机、使在离心式压缩机中压缩的气体制冷剂冷凝液化的冷凝器、暂时储存在冷凝器中冷凝的液体制冷剂并进行中间冷却的中间冷却器、以及使从中间冷却器导入的液体制冷剂蒸发的蒸发器作为主要构成要件。并且，在附近配置有压缩机、冷凝器、蒸发器等构成设备并成为一体，并且被单元化。

如图1所示，本实施方式的涡轮制冷机的离心式压缩机2上连接有吸入来自蒸发器的气体制冷剂的吸入配管8，中间冷却器4和离心式压缩机2通过中间冷却器用气体制冷剂配管9相连接，所述中间冷却器用气体制冷剂配管将气体制冷剂从中间冷却器的气相部导向离心式压缩机2的中间段。从该中间冷却器用气体冷却配管9供给的气体制冷剂经由吸入喷嘴32被导入到离心式压缩机2的中间吸入腔室31。

另外，图1中示意性地示出冷凝器3、中间冷却器4及蒸发器5，并未反映它们在本实施方式的涡轮制冷机中的准确配置。

离心式压缩机2上一体地设置有驱动后述的第二可动翼片36(参考图2及图3)的驱动装置37。在驱动装置37中，支架41(参考图4)及驱动轴39(参考图4)等驱动机构42设置于中间吸入腔室31内。

并且，本实施方式的涡轮制冷机中，为了使制冷机整体配置紧凑化(减小设置面积)，使作为驱动装置37的一部分的驱动机构42相对于吸入喷嘴32位于沿周向90°的位置。

如图2及图3所示，离心式压缩机2具有成为外廓的外壳11、可旋转地支承于外壳11内的旋转轴12、旋转驱动旋转轴12的马达13、在旋转轴12上沿轴线方向隔开配置的第一轮子15及第二轮子16。

旋转轴12经由一对轴承14可旋转地支承于外壳11。马达13的驱动力经由齿轮机构17传递至旋转轴12，随着旋转轴12的旋转，第一轮子15及第二轮子16也进行旋转。在外壳11的轴线方向一侧设置有吸入口19，在轴线方向另一侧设置有吐出口20。并且，外壳11上形成有使吸入口19和吐出口20连通的内部空间21。

第一轮子15及第二轮子16配置于内部空间21，第一轮子15构成第一压缩段，第二轮子16构成第二压缩段。内部空间21具备连接于第一轮子15的流路出口22的返回流路23、以及连接返回流路23和第二轮子16的吸入流路24。吸入流路24是设置于第二轮子16的入口部周围的环状通道。

返回流路23使气体制冷剂从第一轮子15的径向外侧的流路出口22朝向第二轮子16的径向内侧的流路入口流通。返回流路23具有扩压器部26、弯曲部27及返回部28。扩压器部26向径向外侧引导被第一轮子15压缩并从第一轮子15的流路出口22向径向外侧排出的气体制冷剂。扩压器部26的径向外侧经由弯曲部27与返回部28连通。

并且，在第二轮子16内压缩的气体制冷剂经过设置于第二轮子16周围的吐出通道25从外壳11的吐出口20向吐出配管7(参考图7)被吐出。

在弯曲部27的下游侧，遍及全周以放射状配置有返回翼片29。

并且，离心式压缩机2中设置有中间吸入腔室31，所述中间吸入腔室使在中间冷却器4中产生的气体制冷剂与第一轮子15的吐出流合流并供给至第二轮子16。中间吸入腔室31形成为围住第二轮子16的入口部周围的圆环状空间。来自中间冷却器4的气体制冷剂经由吸入喷嘴32供给至中间吸入腔室31。吸入喷嘴32连接于中间冷却器用气体制冷剂配管9(参考图1)。

在中间吸入腔室31的内周部遍及全周设置有狭缝33，中间吸入腔室31的内部和第二轮子16的吸入流路24相连接。

并且，在离心式压缩机2的吸入口19且第一压缩段的第一轮子15的入口设置有能够根据运行状况改变角度的第一可动翼片35。另外，在返回流路23的吸入流路24且第二压缩段的第二轮子16的入口设置有能够根据运行状况改变角度的第二可动翼片36。

如图4所示，离心式压缩机2中设置有用于驱动第二可动翼片36的驱动装置37。驱动装置37具有设置于外壳11外部的驱动马达38、通过驱动马达38的旋转沿与轴线方向正交的水平方向遍及规定范围移动的驱动轴39、根据驱动轴39的移动遍及规定角度旋转的驱动环40、以及连结驱动环40和驱动轴39的支架41。驱动环40上通过规定的连杆机构连结有第二可动翼片36。

以下，对驱动装置37的动作进行说明。首先，若驱动马达38被驱动，则驱动马达38的驱动力经由规定的齿轮传递至驱动轴39。驱动轴39通过驱动力沿长边方向移动来操作支架41。

接着，支架41操作驱动环40，由此驱动环40沿周向旋转。由此，改变经由规定的连杆机构连结于驱动环40的第二可动翼片36的角度。

在驱动装置37中，驱动环40、支架41及驱动轴39的一部分配置于中间吸入腔室31内部。以下，将配置于中间吸入腔室31内部的支架41及驱动轴39的一部分称作驱动机构42。

并且，在中间吸入腔室31内的吸入喷嘴32的开口最近处设置有多个引导叶片43。引导叶片43是以连接中间吸入腔室31的轴线方向一侧的内壁和轴线方向另一侧的内壁的方式设置的平板状引导件，成为使从吸入喷嘴32导入的气体制冷剂向中间吸入腔室31的周向两侧扩散的形状。

如上所述，本实施方式的涡轮制冷机中，为了使制冷机整体配置紧凑化(减小设置面积)，使作为驱动装置37的一部分的驱动机构42相对于吸入喷嘴32位于沿周向90°的位置。即，驱动机构42设置于中间吸入腔室31内的吸入喷嘴32的周向一侧。

在此，中间吸入腔室31的吸入喷嘴32设有倾斜度，以使流向与设置有驱动机构42的一侧相反一侧的气体制冷剂的流量增加。即，吸入喷嘴32以中间吸入腔室31内的流向周向另一侧的气体制冷剂的流量增加的方式形成。

具体而言，以吸入喷嘴32的与气体导入方向G正交的流路面积在与驱动机构42相反一侧变大的方式形成。

并且，引导叶片43也以气体制冷剂的流量在周向另一侧增加即与驱动机构42相反一侧的引导叶片43的长度变长的方式形成。

具体而言，多个引导叶片43以随着远离驱动机构42而变长的方式形成。例如，最远离驱动机构42的引导叶片43a长于(例如2倍)最靠近驱动机构42的引导叶片43b。

并且，多个引导叶片43以引导叶片43彼此间的间隔随着远离驱动机构42而变宽的方式配置。例如，以位于最远离驱动机构42的位置的引导叶片43a与配置于其旁边的引导叶片43的下游侧端部之间的间隔C1比最靠近驱动机构的引导叶片43b与配置于其旁边的引导叶片之间的间隔C2宽的方式配置。

接着，对本实施方式的涡轮制冷机的作用进行说明。

关于本实施方式的涡轮制冷机，蒸发器5、离心式压缩机2、冷凝器3及中间冷却器4通过配管连接而构成制冷剂循环的封闭的系统。其中，从中间冷却器4的气相部导入的气体制冷剂通过吸入喷嘴32被导入到离心式压缩机2的中间吸入腔室31。

流入到中间吸入腔室31的气体制冷剂通过狭缝33流入到第二轮子16的吸入通道，并与从第一轮子15吐出的制冷剂蒸气一同被吸入到第二轮子16中。

并且，中间冷却器4和离心式压缩机2通过中间冷却器用气体制冷剂配管9相连接，所述中间冷却器用气体制冷剂配管将气体制冷剂从中间冷却器4的气相部导向离心式压缩机2的中间段。

根据上述实施方式，通过在吸入喷嘴32的周向一侧且在沿周向隔开90°的位置设置驱动机构42，可以使离心式压缩机2的配置最优化，从而能够使涡轮制冷机的整体配置紧凑化。

并且，通过吸入喷嘴32倾斜，流向与驱动机构42相反一侧的流量增加，中间吸入腔室31内的周向流动分布变得更加均匀。

并且，以引导叶片43的长度随着远离驱动机构42而变长的方式形成，并且以引导叶片43彼此间的间隔随着远离驱动机构42而变宽的方式配置，由此，气体制冷剂流入到与驱动机构42相反一侧，中间吸入腔室31内的周向流动分布的均匀性得到提高。

由此，中间吸入腔室31的出口中的流动的周向偏差得到抑制，因此能够抑制位于下游的第二轮子16的性能下降。

(第二实施方式)

接着，对本发明的第二实施方式所涉及的涡轮制冷机进行说明。另外，本实施方式中，重点叙述与上述第一实施方式的不同点，对于相同部分则省略其说明。

如图5所示，本实施方式的涡轮制冷机的离心式压缩机2在中间吸入腔室31的内部设置有流路引导件44，所述流路引导件随着靠近驱动机构42而流路宽度变狭窄。

流路引导件44与引导叶片43同样是以连接中间吸入腔室31的轴线方向一侧的内壁和轴线方向另一侧的内壁的方式设置的平板状引导件。具体而言，流路引导件44是在相对于吸入喷嘴32沿周向相隔180°的位置(与吸入喷嘴32相反一侧)，使驱动机构42侧的流路宽度比吸入喷嘴32的流路宽度窄的弯曲形状的引导件。

根据上述实施方式，通过流路引导件44使中间吸入腔室31内部的周向流路面积逐渐变狭窄，由此气体制冷剂的速度上升，被引导至驱动机构42附近。由此，中间吸入腔室31内的周向流动分布的均匀性得到提高。

另外，本发明的技术范围并不限定于上述各实施方式，包含在不脱离本发明宗旨的范围内对上述实施方式施加各种变更的实施方式。即，上述实施方式中举出的结构等为一例，可以适当进行变更。

例如，在本实施方式中，示出了吸入喷嘴32和驱动机构42沿周向隔开90°的结构，但并不限于此，也可以设为通过使间隔变窄来实现装置整体的进一步紧凑化的结构。

产业上的可利用

上述压缩机及涡轮制冷机适用于附近配置有压缩机、冷凝器、蒸发器等构成设备并成为一体，并且被单元化的涡轮制冷机。

符号说明

1-涡轮制冷机，2-离心式压缩机，3-冷凝器，4-中间冷却器，5-蒸发器12-旋转轴，15-第一轮子，16-第二轮子，21-内部空间，23-返回流路，31-中间吸入腔室(腔室)，32-吸入喷嘴，33-狭缝，36-第二可动翼片，37-驱动装置，39-驱动轴，40-驱动环，41-支架，42-驱动机构，43-引导叶片，44-流路引导件。

Claims (8)

1.一种压缩机，其特征在于，具备：

旋转轴，绕轴线旋转；

多个叶轮，安装于所述旋转轴；

主流路，将流体从前级的所述叶轮导向后级的所述叶轮；

腔室，呈以所述轴线为中心的环状，且与所述主流路连通；

吸入喷嘴，将流体从外周侧朝向内周侧导入到所述腔室；

可动翼片，在所述主流路内沿所述轴线的周向间隔设置有多个，且通过可动来调整在所述主流路内流通的流体的流量；及

驱动机构，设置于所述腔室内的所述吸入喷嘴的所述周向一侧，并改变多个所述可动翼片的角度，

所述吸入喷嘴朝向周向另一侧倾斜，以使在所述腔室内的周向一侧及周向另一侧中流向所述周向另一侧的所述流体的流量增加。

2.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，

在所述吸入喷嘴的出口侧设置有引导叶片，所述引导叶片以使在所述腔室内的所述周向一侧及周向另一侧中流向所述周向另一侧的所述流体的流量增加的方式引导所述流体。

3.根据权利要求2所述的压缩机，其特征在于，

所述引导叶片以其长度随着朝向所述周向另一侧变长的方式形成。

4.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，

在所述腔室中设置有流路引导件，所述流路引导件形成为使所述腔室的流路随着朝向所述驱动机构变狭窄。

5.根据权利要求2或3所述的压缩机，其特征在于，

在所述腔室中设置有流路引导件，所述流路引导件形成为使所述腔室的流路随着朝向所述驱动机构变狭窄。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的压缩机，其特征在于，

所述驱动机构相对于所述吸入喷嘴设置于沿所述周向隔开90°的位置。

7.根据权利要求5所述的压缩机，其特征在于，

所述驱动机构相对于所述吸入喷嘴设置于沿所述周向隔开90°的位置。

8.一种涡轮制冷机，其特征在于，

所述涡轮制冷机具备权利要求1所述的压缩机。