CN115298448A - 推力气体轴承、包括该推力气体轴承的离心式压缩机以及包括该离心式压缩机的制冷装置 - Google Patents

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Abstract

冷却流路(67)包括第一流路(61b)和第二流路(62b)。所述第一流路(61b)形成在所述第一基座部(61)的轴向一端侧，并且从该第一基座部(61)的轴心侧向外周侧延伸。所述第二流路(62b)形成在所述第二基座部(62)的轴向另一侧，并且从该第二基座部(62)的外周侧向轴心侧延伸。所述第二流路(62b)位于所述第一流路(61b)的下游。

Description

推力气体轴承、包括该推力气体轴承的离心式压缩机以及包 括该离心式压缩机的制冷装置
技术领域
本发明涉及一种推力气体轴承、包括该推力气体轴承的离心式压缩机以及包括该离心式压缩机的制冷装置。
背景技术
迄今为止，包括冷却机构的推力轴承已为人所知。这种推力轴承例如记载在专利文献1中。在专利文献1所公开的第二方面的推力轴承中，从流路被引入的冷却流体的一部分流入第一收纳部内，该一部分冷却流体通过形成在轴承隔圈(bearing spacer)上的贯通槽而被引入轴承隔圈内。另外，剩余部分的冷却流体经由形成于底板的外表面(背面)的引导槽，通过径向轴承并将该径向轴承冷却后，从流路排出。此时，在轴承隔圈内形成从外周侧朝向内周侧的流体流，因此被引入轴承隔圈内的冷却流体顺畅地流向推力轴承的内周侧(旋转轴侧)。并且，已到达推力轴承的内周部的冷却流体的一部分被形成在底板的外表面(背面)的引导槽引导而被再次引向推力轴承的外周侧，并与从流路被引入的冷却流体汇合。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本公开专利公报特开2014－70730号公报(特别是第0058～0060段)
发明内容
－发明要解决的技术问题－
也就是说，在专利文献1所公开的第二方面的推力轴承中，在底板的外表面上从内周侧朝向外周侧流动的冷却流体流、和在底板的外表面上从外周侧朝向内周侧流动的冷却流体流共同存在。因此，在专利文献1的结构中，冷却流体流阻塞不畅，可能导致其流动偏向轴向一侧的底板和轴向另一侧的底板中的任一者。在冷却流体流偏向其中一者的底板的情况下，就无法充分地对推力轴承进行冷却，从而可能导致推力轴承发生烧结。
本公开的目的在于：能够高效地对推力气体轴承进行冷却。
－用于解决技术问题的技术方案－
本公开的第一方面涉及推力气体轴承60，其包括凸缘部17、第一基座部61、第一气体膜形成部63、第二基座部62、第二气体膜形成部64和冷却流路67，所述凸缘部17固定在轴部15上，所述第一基座部61与所述凸缘部17的轴向一端面相对，所述第一气体膜形成部63形成在所述凸缘部17与所述第一基座部61之间，所述第二基座部62与所述凸缘部17的轴向另一端面相对，所述第二气体膜形成部64形成在所述凸缘部17与所述第二基座部62之间，所述冷却流路67供流体流动。所述冷却流路67包括第一流路61b和第二流路62b。所述第一流路61b形成在所述第一基座部61的轴向一端侧，并且从该第一基座部61的轴心侧向外周侧延伸。所述第二流路62b形成在所述第二基座部62的轴向另一侧，并且从该第二基座部62的外周侧向轴心侧延伸。所述第二流路62b位于所述第一流路61b的下游。
在第一方面中，流体依次流经第一流路61b、第二流路62b。因此，能够抑制流体向第一流路61b和第二流路62b中的一者偏流。其结果是，能够高效地冷却第一气体膜形成部63和第二气体膜形成部64。
本公开的第二方面在所述第一方面的推力气体轴承60的基础上，所述第一流路61b包括形成在所述第一基座部61的位于轴向一端侧的面上的第一槽61c。所述第二流路62b包括形成在所述第二基座部62的位于轴向另一端侧的面上的第二槽62c。
在第二方面中，通过使冷却用流体沿着第一基座部61和第二基座部62的外侧的面流动，从而能够间接地冷却基座部61、62内部的气体膜形成部63、64。
本公开的第三方面在所述第二方面的推力气体轴承60的基础上，所述第一流路61b包括沿径向延伸且在周向上留出间隔地布置的多个所述第一槽61c。所述第二流路62b包括沿径向延伸且在周向上留出间隔地布置的多个所述第二槽62c。
在第三方面中，能够经由基座部61、62高效地冷却气体膜形成部63、64的轴向上的两侧。
本公开的第四方面在所述第一方面到第三方面中任一方面的推力气体轴承60的基础上，所述第一气体膜形成部63和所述第二气体膜形成部64中的至少一者包括顶箔片63a、64a和波箔片63b、64b，所述波箔片63b、64b对所述顶箔片63a、64a进行弹性支承。
在第四方面中，使气体通过对顶箔片63a、64a进行弹性支承的波箔片63b、64b，从而能够高效地进行冷却。
本公开的第五方面以离心式压缩机10为对象，其包括所述第一方面到第四方面中任一方面的推力气体轴承60、电动机18、所述轴部15、压缩机构19和径向气体轴承40、50，所述轴部15与所述电动机18相连结，所述压缩机构19由所述轴部15驱动。所述径向气体轴承40、50位于所述轴部15上，并且位于比所述推力气体轴承60靠轴向另一侧的位置。所述冷却流路67包括形成在所述径向气体轴承40中的第三流路43d。所述第三流路43d位于所述第二流路62b的下游。
在第五方面中，冷却用流体依次通过第一流路61b、第二流路62b和第三流路43d，通过这一连串的流动，不仅能够高效地冷却推力气体轴承60，还能够高效地冷却径向气体轴承40。
本公开的第六方面在第五方面的离心式压缩机10的基础上，所述径向气体轴承40包括筒状气体膜形成部41和第三基座部43，所述筒状气体膜形成部41呈筒状且沿轴向延伸，所述第三基座部43从径向外侧覆盖所述筒状气体膜形成部41。所述第三基座部43具有所述第三流路43d。
在第六方面中，通过使冷却用流体在第三基座部43所具有的第三流路43d中流动，从而能够间接地冷却第三基座部43的径向内侧的筒状气体膜形成部41。
本公开的第七方面在第六方面的离心式压缩机10的基础上，所述第三流路43d沿轴向延伸。在所述第三基座部43中沿周向留出间隔地排列有多条所述第三流路43d。
在第七方面中，容易均匀地对筒状气体膜形成部41的整周进行冷却。
本公开的第八方面以制冷装置100为对象，其包括制冷剂回路150，所述制冷剂回路150包括第五方面到第七方面中任一方面所述的离心式压缩机10，并且所述制冷剂回路150供制冷剂循环来进行制冷循环。所述制冷剂回路150包括将所述制冷剂供向所述冷却流路67的供给通路91。
附图说明
图1是示出包括离心式压缩机10的制冷装置100的制冷剂回路150的简图；
图2是离心式压缩机10的纵向剖视图；
图3是推力气体轴承60的分解立体图；
图4是从轴向一侧观察第一基座部61的图；
图5是从轴向另一侧观察第二基座部62的图；
图6是示出推力气体轴承60的详细结构的放大剖视图；
图7是示出推力气体轴承60的气体膜形成部63、64的结构的示意图；
图8是示出径向气体轴承40的筒状气体膜形成部41的结构的示意图；
图9是示出在推力气体轴承60和径向气体轴承40的附近的、第一制冷剂流路的示意图；
图10是示出在推力气体轴承60和径向气体轴承40的附近的、第二制冷剂流路的示意图；
图11是示出其他实施方式所涉及的制冷剂回路150的简图。
具体实施方式
(第一实施方式)
对本公开的一个实施方式进行说明。
(实施方式)
＜1.制冷装置的概要＞
首先，参照图1对本实施方式所涉及的制冷装置100进行说明。图1是示出制冷装置100的制冷剂回路150的简图。制冷装置100包括本公开的一个实施方式所涉及的离心式压缩机10。制冷装置100包括填充有制冷剂的制冷剂回路150。制冷剂回路150通过使制冷剂循环来进行蒸汽压缩式制冷循环。制冷剂回路150包括离心式压缩机10、冷凝器7、第一膨胀阀71、蒸发器8、主回路90、分支回路(供给通路)91、第二膨胀阀72、加热器73、返回回路92和副回路93。
图1和图2所示的离心式压缩机10包括相互串联的低压侧叶轮11和高压侧叶轮12。离心式压缩机10利用低压侧叶轮11和高压侧叶轮12以两个阶段压缩制冷剂。也就是说，压缩机构19由低压侧叶轮11和高压侧叶轮12构成。关于离心式压缩机10，在后面详细叙述。
图1所示的冷凝器7和蒸发器8是横肋型管片式热交换器。在冷凝器7和蒸发器8的附近分别设置有送风扇。第一膨胀阀71和第二膨胀阀72分别是能够调节开度的电子控制阀。加热器73是公知结构的加热装置。
离心式压缩机10、冷凝器7、第一膨胀阀71和蒸发器8通过主管道80依次相连，从而构成主回路90。制冷剂在主管道80的内部流动。分支管道81的一端连接在主管道80的位于冷凝器7与第一膨胀阀71之间的位置。制冷剂在分支管道81的内部流动。在分支管道81的中途部，从离分支管道81的一端近的一侧开始依次设置有第二膨胀阀72和加热器73。分支管道81的另一端与离心式压缩机10的高压侧叶轮12的紧靠背面的空间相连。由分支管道81、第二膨胀阀72和加热器73构成分支回路91。
返回管道82的一端连接在主管道80的位于蒸发器8与离心式压缩机10之间的位置。制冷剂在返回管道82的内部流动。返回管道82的另一端在后述的机壳13内位于离心式压缩机10的轴部15的轴向中央部附近。返回管道82构成返回回路92。
副回路93具有副管道83。副管道83的一端与后述的低压侧叶轮室21的外周部相连，副管道83的另一端与后述的高压侧叶轮室22的中央部相连。副管道83将低压侧叶轮室21的排出侧与高压侧叶轮室22的吸入侧连接起来。
＜2.离心式压缩机的简要结构＞
下面，参照图2对本实施方式所涉及的离心式压缩机10进行说明。图2是离心式压缩机10的纵向剖视图。需要说明的是，在下面的说明中，有时将离心式压缩机10的轴部15延伸的方向称为轴向，将与轴向垂直的方向称为径向，将沿着轴部15的周围延伸的方向称为周向。不过，关于这些方向的规定并不是为了限定离心式压缩机10使用时或组装时的朝向等。
离心式压缩机10包括机壳13、定子14、转子16、轴部15、低压侧叶轮11、高压侧叶轮12、第一径向气体轴承40、第二径向气体轴承50和推力气体轴承60。
机壳13将构成离心式压缩机10的其他部件收纳在内部。机壳13具有躯干部130、第一封闭部件131和第二封闭部件132。躯干部130是沿轴向延伸的近似筒状的部件。躯干部130的轴向一侧被第一封闭部件131封闭。在第一封闭部件131与上述高压侧叶轮12之间形成有高压侧叶轮室22。躯干部130的轴向另一侧被第二封闭部件132封闭。在第二封闭部件132与上述低压侧叶轮11之间形成有低压侧叶轮室21。
定子14呈近似圆筒状。定子14在躯干部130的轴向中央部固定在躯干部130的内周面上。转子16呈近似圆筒状。转子16布置在定子14的径向内侧。转子16以与定子14在径向上留出间隔的方式布置。在定子14和转子16中的任一者上设置有磁铁。在定子14和转子16中的另一者上设置有线圈。由于定子14与转子16之间的、磁通与电流的相互作用，而使得转子16相对于定子14进行旋转。
轴部15沿轴向延伸。轴部15位于转子16的径向内侧。轴部15是所谓的电机轴。也就是说，定子14与转子16合起来构成电动机18，该电动机18与轴部15相连结。轴部15以与转子16相同的转速，沿与转子16相同的方向进行旋转。在轴部15的轴向一侧的端部固定有高压侧叶轮12。在轴部15的轴向另一侧的端部固定有低压侧叶轮11。
第一径向气体轴承40在轴向上位于转子16与高压侧叶轮12之间。第一径向气体轴承40通过在轴部15与躯干部130之间形成筒状的气体膜，从而将轴部15的轴向一侧以相对于躯干部130能够旋转的方式进行支承。
第二径向气体轴承50在轴向上位于转子16与低压侧叶轮11之间。第二径向气体轴承50通过在轴部15与躯干部130之间形成筒状的气体膜，从而将轴部15的轴向另一侧以相对于躯干部130能够旋转的方式进行支承。第二径向气体轴承50具有与第一径向气体轴承40相同的结构。因此，以下为了避免重复说明，仅对第一径向气体轴承40的具体结构进行说明。第一径向气体轴承40的详细结构在后面叙述。
推力气体轴承60在轴向上位于第一径向气体轴承40与高压侧叶轮12之间。如图2和图3所示，推力气体轴承60具有基座部61、62和收纳在基座部61、62内的气体膜形成部63、64。推力气体轴承60通过在后述的凸缘部17与基座部61、62之间形成平板状的气体膜，从而限制(吸收)轴部15的推力载荷。推力气体轴承60的详细结构在后面叙述。
迄今为止，在上述结构的离心式压缩机中，为了防止推力气体轴承烧结，有时会具有对气体膜形成部进行冷却的结构。具体而言，可以考虑通过使空气等冷却流体沿着收纳气体膜形成部的基座部的外表面流动，来对基座部内的气体膜形成部进行冷却。然而，存在如下问题：如果在基座部的轴向一侧和轴向另一侧，冷却流体的流量产生偏差，则会在其中一个面上发生烧结。针对这一问题，在本公开的离心式压缩机10中，为了无偏差地对气体膜形成部进行冷却，防止发生烧结等而做了改进。下面，对本公开所涉及的结构进行详细说明。
＜3.推力气体轴承的详细结构＞
下面，参照图3～图7对推力气体轴承60的详细结构进行说明。图3是推力气体轴承60的分解立体图。图4是从轴向一侧观察第一基座部61的图。图5是从轴向另一侧观察第二基座部62的图。图6是示出推力气体轴承60的详细结构的放大剖视图。图7是示出推力气体轴承60的气体膜形成部63、64的结构的示意图。
如图6所示，推力气体轴承60被安装在凸缘部17处，该凸缘部17以相对于轴部15无法旋转的方式固定在轴部15上。换一种说法是，推力气体轴承60被安装在轴部15的所谓的推力轴承滑道(thrust runner)上。在沿轴向观察时，凸缘部17呈向轴部15的径向外侧扩展的圆环状。凸缘部17在轴向上具有恒定的厚度。
如图3和图6所示，推力气体轴承60包括第一气体膜形成部63、第二气体膜形成部64、第一基座部61、第二基座部62、隔圈65和盖板66。
第一气体膜形成部63布置在凸缘部17的轴向一侧。第一气体膜形成部63形成在凸缘部17与后述的第一基座部61之间。第一气体膜形成部63包括图7所示的第一顶箔片63a和第一波箔片63b。在沿轴向观察时第一顶箔片63a呈圆环状。第一顶箔片63a是在轴向上具有厚度的平板状。第一顶箔片63a在轴向上位于紧靠凸缘部17的一侧。第一顶箔片63a能够沿轴向移动。
在沿轴向观察时第一波箔片63b呈圆环状。在沿径向观察时，第一波箔片63b呈向轴向一侧凸起的部分与向轴向另一侧凸起的部分交替相连而成的波形。第一波箔片63b在沿轴向被施加了载荷时能够进行弹性变形。第一波箔片63b在轴向上隔着第一顶箔片63a而位于凸缘部17的相反侧。第一波箔片63b对第一顶箔片63a进行弹性支承。
第二气体膜形成部64布置在凸缘部17的轴向另一侧。第二气体膜形成部64形成在凸缘部17与后述的第二基座部62之间。第二气体膜形成部64包括图7所示的第二顶箔片64a和第二波箔片64b。在沿轴向观察时第二顶箔片64a呈圆环状。第二顶箔片64a是在轴向上具有厚度的平板状。第二顶箔片64a在轴向上位于紧靠凸缘部17的另一侧。第二顶箔片64a能够沿轴向移动。
在沿轴向观察时第二波箔片64b呈圆环状。在沿径向观察时，第二波箔片64b呈向轴向一侧凸起的部分与向轴向另一侧凸起的部分交替相连而成的波形。第二波箔片64b在沿轴向被施加了载荷时能够进行弹性变形。第二波箔片64b在轴向上隔着第二顶箔片64a而位于凸缘部17的相反侧。第二波箔片64b对第二顶箔片64a进行弹性支承。
图3和图4所示的第一基座部61与凸缘部17的轴向一端面相对地布置。第一基座部61从轴向一侧覆盖第一气体膜形成部63，并且从径向外侧覆盖第一气体膜形成部63。在沿轴向观察时，在第一基座部61的中央部形成有第一通孔61a。该第一通孔61a的内径比轴部15的外径大。第一基座部61具有第一流路61b。第一流路61b位于第一基座部61的轴向一侧的面上。
第一流路61b包括在周向上留出间隔而布置的多个第一槽61c。各第一槽61c沿径向延伸。第一槽61c的位于径向内侧的端部与第一通孔61a相连。第一槽61c的位于径向外侧的端部与第一圆周槽61d相连。第一圆周槽61d也包含在第一流路61b中。在沿轴向观察时，第一圆周槽61d位于以轴部15为中心的圆的外周上。
在第一基座部61的、第一槽61c与第一圆周槽61d的连接部位形成有沿轴向贯穿的第一流通孔61f。也就是说，第一流通孔61f在周向上留出间隔地设置有多个。
图3和图5所示的第二基座部62与凸缘部17的轴向另一端面相对地布置。第二基座部62从轴向另一侧覆盖第二气体膜形成部64，并且从径向外侧覆盖第二气体膜形成部64。在沿轴向观察时，在第二基座部的中央部形成有第二通孔62a。该第二通孔62a的内径比轴部15的外径大。第二基座部62具有图5所示的第二流路62b。第二流路62b位于第二基座部62的轴向另一侧的面上。
第二流路62b包括在周向上留出间隔而布置的多个第二槽62c。各第二槽62c沿径向延伸。第二槽62c的位于径向内侧的端部与内侧圆周槽62d相连。第二槽62c的位于径向外侧的端部与外侧圆周槽62e相连。内侧圆周槽62d和外侧圆周槽62e也包含在第二流路62b中。在沿轴向观察时，内侧圆周槽62d和外侧圆周槽62e位于以轴部15为中心的两个同心圆的外周上。
在第二基座部62的、第二槽62c与外侧圆周槽62e的连接部位形成有沿轴向贯穿的第二流通孔62f。
图3所示的隔圈65是在沿轴向观察时呈圆环状的板材。隔圈65在轴向上具有恒定的厚度。隔圈65布置在凸缘部17的径向外侧。如图6所示，隔圈65被第一顶箔片63a和第二顶箔片64a从轴向两侧夹住。
图3所示的盖板66是在沿轴向观察时呈圆环状的薄板材。盖板66的外径比第一圆周槽61d的外径稍大。盖板66的内径比第一基座部61的第一通孔61a的内径大。
＜4.径向气体轴承单元的详细结构＞
下面，参照图6和图8对第一径向气体轴承40的详细结构进行说明。图8是示出径向气体轴承40的筒状气体膜形成部41的结构的示意图。第一径向气体轴承40包括筒状气体膜形成部41和第三基座部43。
第三基座部43布置在第二基座部62的轴向另一侧。如图6所示，第三基座部43包括圆板部43a和圆筒部43b。
圆板部43a是在轴向上具有恒定厚度的圆环状的部位。圆板部43a位于第三基座部43的轴向一侧的端部。在圆板部43a的位于轴向一侧的端面上形成有朝向轴向另一侧凹陷的凹部43c。凹部43c是在轴向上较短的圆柱状的空间。凹部43c的外径与第二基座部62的外径大致相等。
圆筒部43b是沿轴向延伸的圆筒状的部位。圆筒部43b位于第三基座部43的轴向另一侧的端部。圆筒部43b的位于轴向一侧的端部与圆板部43a的内周部通过锥形部位平滑地相连。如图6所示，该锥形部位随着接近轴向一侧而逐渐向径向外侧扩展。该锥形部位的内周面形成与圆筒部43b的内周面连续的面。
在第三基座部43中形成有第三流路43d。第三流路43d在第三基座部43中沿周向留出间隔地排列有多条。第三流路43d穿过圆板部43a和圆筒部43b而沿轴向延伸。也就是说，第三流路43d沿轴向贯穿第三基座部43。
筒状气体膜形成部41包括图8所示的顶箔圆筒41a和波箔圆筒41b。图8是沿轴向观察筒状气体膜形成部41时的剖视图。顶箔圆筒41a呈沿轴向延伸的圆筒状。顶箔圆筒41a在径向上具有恒定的厚度。顶箔圆筒41a位于紧靠轴部15的径向外侧。波箔圆筒41b呈沿轴向延伸的近似圆筒状。在沿周向观察时，波箔圆筒41b呈朝径向外侧凸起的部分与朝径向内侧凸起的部分交替相连而成的波形。波箔圆筒41b位于紧靠顶箔圆筒41a的径向外侧。第三基座部43位于紧靠波箔圆筒41b的径向外侧。
＜5.推力气体轴承和径向气体轴承向轴部组装的概要＞
下面，对推力气体轴承60和第一径向气体轴承40向轴部15组装的组装结构进行简要说明。
首先，在轴部15已被插入转子16的中央部(通孔)的状态下，将筒状气体膜形成部41和第三基座部43从轴向一侧插到该轴部15上。如图2和图6所示，以使圆板部43a朝向轴向一侧的状态来组装第三基座部43。在该状态下，将第二基座部62组装在第三基座部43的凹部43c中。详细来说，以使第二流路62b朝向轴向另一侧的状态来组装第二基座部62。由凹部43c的底面和第二流路62b形成后述的供冷却用制冷剂(流体)通过的通路。
将第二波箔片64b和第二顶箔片64a按该顺序从轴向一侧收纳在第二基座部62的径向内侧。接下来，将凸缘部17以相对于轴部15无法旋转的方式固定在轴部15上。另外，将隔圈65布置在凸缘部17的径向外侧。接下来，将第一顶箔片63a和第一波箔片63b按照该顺序从轴向一侧插到轴部15上。然后，将第一基座部61从轴向一侧组装到该状态下的轴部15上。详细来说，以使第一流路61b朝向轴向一侧的状态将第一基座部61组装在第二基座部62的径向内侧。最后，将盖板66组装在第一基座部61的位于轴向一侧的面上。用螺栓等紧固部件将盖板66固定于第一基座部61和第二基座部62上。也就是说，盖板66、第一基座部61和第二基座部62通过紧固部件而被紧固在一起。由盖板66的位于轴向另一侧的端面和第一流路61b形成后述的供冷却用制冷剂通过的通路。
第一流路61b与第二流路62b经由第一流通孔61f、基座部31、32内的空间和第二流通孔62f而相连。需要说明的是，在本实施方式中，第一流路61b的第一流通孔61f和第二流路62b的第二流通孔62f设置在沿轴向观察时相互重合的角度位置。
＜6.制冷剂的流动情况的概要＞
当上述结构的离心式压缩机10驱动且整个制冷装置100工作时，会产生如下的制冷剂流。
在离心式压缩机10中低压侧叶轮11进行旋转，而使得已流入到低压侧叶轮室21中的制冷剂被压缩至中压。被压缩至中压后的制冷剂经由副回路93而被送到高压侧叶轮室22中。高压侧叶轮12进行旋转，而使得已流入到高压侧叶轮室22中的制冷剂被压缩至高压。在离心式压缩机10中被压缩至高压后的制冷剂在冷凝器7中向空气放热而冷凝。在冷凝器7中冷凝后的制冷剂由第一膨胀阀71减压。由第一膨胀阀71减压后的制冷剂在蒸发器8中从空气吸热而蒸发。在蒸发器8中蒸发后的制冷剂在离心式压缩机10中再次被压缩。
此处，经过冷凝器7后的制冷剂的一部分流入分支回路91。在分支回路91中流动的制冷剂在由第二膨胀阀72减压后，被加热器73加热。经过冷凝器7后的制冷剂大致都为液体，该制冷剂在经过第二膨胀阀72时被减压，一部分变为气体，然后制冷剂由于被加热器73加热而大致都变为气体。该大致为气体状态的制冷剂是在冷凝器7中向空气放热后的制冷剂，因此温度相对较低。也就是说，通过分支回路91，低温低压的制冷剂气体作为冷却用制冷剂而被供向离心式压缩机10的紧靠高压侧叶轮12的背面。
＜8.气体轴承冷却时的第一制冷剂流路＞
已被供至紧靠高压侧叶轮12的背面的制冷剂气体的一部分以与第一气体膜形成部63、第二气体膜形成部64以及筒状气体膜形成部41直接接触并将它们冷却的方式流动。下面，参照图9对该第一制冷剂流路进行简要说明。图9是示出在推力气体轴承60和径向气体轴承40的附近的、第一制冷剂流路的示意图。
已被供至紧靠高压侧叶轮12的背面的制冷剂气体的一部分不在第一流路61b中流动，而是通过第一基座部的第一通孔61a而流向基座部61、62内。制冷剂顺着轴部15到达凸缘部17与第一基座部61的内表面之间的间隙中。已到达凸缘部17与第一基座部61的内表面之间的间隙中的制冷剂从径向内侧朝向径向外侧流动。由此，制冷剂与位于凸缘部17与第一基座部61的内表面之间的第一气体膜形成部63相接触，从而直接对第一气体膜形成部63进行冷却。然后，制冷剂通过隔圈65与凸缘部17之间的间隙，到达凸缘部17与第二基座部62的内表面之间的间隙中。已到达凸缘部17与第二基座部62的内表面之间的间隙中的制冷剂从径向外侧朝径向内侧流动。由此，制冷剂与位于凸缘部17与第二基座部62的内表面之间的第二气体膜形成部64相接触，从而直接对第二气体膜形成部64进行冷却。
另外，已到达第二气体膜形成部64的轴心部的制冷剂通过第二通孔62a，从轴向一侧向轴向另一侧流经轴部15与第三基座部43之间的间隙。由此，制冷剂与位于轴部15的外周面与第三基座部43的内周面之间的筒状气体膜形成部41相接触，从而直接对筒状气体膜形成部41进行冷却。
＜7.气体轴承冷却时的第二制冷剂流路＞
下面，参照图10对气体轴承40、60冷却时的第二制冷剂流路即冷却流路67进行说明。图10是示出在推力气体轴承60和径向气体轴承40附近的、第二制冷剂流路的示意图。
已被供至紧靠高压侧叶轮12的背面的制冷剂气体如图9所示的那样，通过第一基座部61与高压侧叶轮12的背面之间的间隙，流向第一流路61b的位于径向内侧的端部。然后，制冷剂从径向内侧朝着径向外侧通过第一流路61b。已到达第一流路61b的径向外侧的端部的制冷剂在第一圆周槽61d内流动，然后通过第一流通孔61f而流入由第一基座部61和第二基座部62包围的空间内。基座部61、62内的制冷剂通过第二流通孔62f，在外侧圆周槽62e内流动，然后流向第二流路62b的位于径向外侧的端部。然后，制冷剂从径向外侧朝着径向内侧通过第二流路62b。
此时，制冷剂的流动情况都是相同的。换句话说，制冷剂依次流经第一流路61b和第二流路62b。因此，在第一气体膜形成部63的外侧和第二气体膜形成部64的外侧，制冷剂流量难以产生偏差。其结果是，难以出现在第一气体膜形成部63和第二气体膜形成部64中的任一者处发生烧结的情况。
另外，制冷剂在从第一流路61b流向第二流路62b的中途，会通过圆周槽61d、62e。由此，制冷剂流在周向上得以实现均匀化。
另外，已到达第二流路62b的位于径向内侧的端部的制冷剂在这之后从轴向一侧朝向轴向另一侧流过第三基座部43的第三流路43d。如上所述，在第三基座部43中沿周向留出间隔地排列有多条第三流路43d，因此容易均匀地对筒状气体膜形成部41的整周进行冷却。
将第一气体膜形成部63、第二气体膜形成部64和筒状气体膜形成部41直接或间接地冷却后的制冷剂经由图1所示的返回回路92，被供向制冷剂回路150中的紧靠离心式压缩机10的上游侧。由此，已用于气体轴承冷却的制冷剂在主回路90中汇合起来，进行制冷循环。
＜9.总结＞
如上所示，本实施方式的推力气体轴承60的冷却流路67包括第一流路61b和第二流路62b。第一流路61b形成在第一基座部61的轴向一端侧，并且从该第一基座部61的轴心侧向外周侧延伸。第二流路62b形成在第二基座部62的轴向另一侧，并且从该第二基座部62的外周侧向轴心侧延伸。第二流路62b位于第一流路61b的下游。
由此，流体(制冷剂)依次流经第一流路61b和第二流路62b。因此，能够抑制流体向第一流路61b和第二流路62b中的一者偏流。其结果是，能够高效地冷却第一气体膜形成部63和第二气体膜形成部64。
在本实施方式的推力气体轴承60中，第一流路61b包括形成在第一基座部61的位于轴向一端侧的面上的第一槽61c。第二流路62b包括形成在第二基座部62的位于轴向另一端侧的面上的第二槽62c。
由此，通过使冷却用流体沿着第一基座部61和第二基座部62的外侧的面流动，从而能够间接地冷却基座部61、62内部的气体膜形成部63、64。因此，不需要对顶箔片63a、64a的表面等进行复杂的加工，就能够用简单的结构冷却气体膜形成部63、64。
在本实施方式的推力气体轴承60中，第一流路61b包括沿径向延伸且在周向上留出间隔地布置的多个第一槽61c。第二流路62b包括沿径向延伸且在周向上留出间隔地布置的多个第二槽62c。
由此，能够经由基座部61、62高效地冷却气体膜形成部63、64的轴向上的两侧。
在本实施方式的推力气体轴承60中，第一气体膜形成部63和第二气体膜形成部64分别具有顶箔片63a、64a和对顶箔片63a、64a进行弹性支承的波箔片63a、63b。
由此，使气体通过对顶箔片63a、64a进行弹性支承的波箔片63b、64b，从而能够高效地进行冷却。
本实施方式的离心式压缩机10包括：由转子16和定子14合起来构成的电动机18、与该电动机18相连结的轴部15、由轴部15驱动的压缩机构19、以及第一径向气体轴承40。第一径向气体轴承40位于轴部15上，且位于比推力气体轴承60靠轴向另一侧的位置。冷却流路67包括形成在第一径向气体轴承40中的第三流路43d。第三流路43d位于第二流路62b的下游。
由此，冷却用流体依次通过第一流路61b、第二流路62b和第三流路43d，通过这一连串的流动，不仅能够高效地冷却推力气体轴承60，还能够高效地冷却第一径向气体轴承40。
在本实施方式的离心式压缩机10中，第一径向气体轴承40包括呈筒状且沿轴向延伸的筒状气体膜形成部41、以及从径向外侧覆盖筒状气体膜形成部41的第三基座部43。第三基座部43具有第三流路43d。
由此，通过使冷却用流体在第三基座部43所具有的第三流路43d中流动，从而能够间接地冷却第三基座部43的径向内侧的筒状气体膜形成部41。因此，不需要对顶箔圆筒41a的表面等进行复杂的加工，就能够用简单的结构冷却筒状气体膜形成部41。
在本实施方式的离心式压缩机10中，第三流路43d沿轴向延伸。在第三基座部43中，沿周向留出间隔地排列有多条第三流路43d。
由此，容易均匀地对筒状气体膜形成部41的整周进行冷却。
在本实施方式中，公开了包括制冷剂回路150的制冷装置100，该制冷剂回路150中具有离心式压缩机10，并且制冷剂循环来进行制冷循环。所述制冷剂回路150包括将制冷剂供向制冷剂流路的分支回路(供给通路)91。
由此，能够使用低温低压的制冷剂气体，高效地冷却推力气体轴承60和第一径向气体轴承40。
(变形例)
以上对本公开的示例性实施方式进行了说明，但本公开并不限定于上述实施方式。
在上述实施方式中，仅在离心式压缩机10的轴向一侧包括推力气体轴承60和冷却流路67。但不限定于此，也可以在离心式压缩机的轴向两侧包括推力气体轴承和冷却流路。
在上述实施方式中，推力气体轴承60在轴向上位于第一径向气体轴承40与高压侧叶轮12之间。但取而代之，也可以将推力气体轴承在轴向上设置在第二径向气体轴承50与低压侧叶轮11之间。
在上述实施方式中，由低压侧叶轮11压缩后的制冷剂被供向高压侧叶轮12。但取而代之，如图11所示的那样，制冷剂也可以并行地供向低压侧叶轮11和高压侧叶轮12。
在上述实施方式中，在基座部61、62的位于轴向外侧的端面上，设置有供冷却用制冷剂通过的槽61c、62c。但取而代之，也可以在基座部的内部设置供冷却用制冷剂通过的通路。
另外，各部分的细节结构和布局也可以与本公开的各图所示的情况不同。
－符号说明－
10 离心式压缩机
15 轴部
17 凸缘部
18 电动机
19 压缩机构
40 径向气体轴承
41 筒状气体膜形成部
41a 顶箔圆筒
41b 波箔圆筒
43 第三基座部
43c 凹部
43d 第三流路
60 推力气体轴承
61 第一基座部
61b 第一流路
61c 第一槽
61f 第一流通孔
62 第二基座部
62b 第二流路
62c 第二槽
62f 第二流通孔
63 第一气体膜形成部
63a 第一顶箔片
63b 第一波箔片
64 第二气体膜形成部
64a 第二顶箔片
64b 第二波箔片
65 隔圈
66 盖板
67 冷却流路
81 分支管道
82 管道
91 分支回路(供给通路)
100 制冷装置
130 躯干部
150 制冷剂回路

Claims (8)

1.一种推力气体轴承(60)，其特征在于：
所述推力气体轴承(60)包括凸缘部(17)、第一基座部(61)、第一气体膜形成部(63)、第二基座部(62)、第二气体膜形成部(64)以及冷却流路(67)，
所述凸缘部(17)固定在轴部(15)上，
所述第一基座部(61)与所述凸缘部(17)的轴向一端面相对，
所述第一气体膜形成部(63)形成在所述凸缘部(17)与所述第一基座部(61)之间，
所述第二基座部(62)与所述凸缘部(17)的轴向另一端面相对，
所述第二气体膜形成部(64)形成在所述凸缘部(17)与所述第二基座部(62)之间，
所述冷却流路(67)供流体流动，
所述冷却流路(67)包括第一流路(61b)和第二流路(62b)，
所述第一流路(61b)形成在所述第一基座部(61)的轴向一端侧，并且从该第一基座部(61)的轴心侧向外周侧延伸，
所述第二流路(62b)形成在所述第二基座部(62)的轴向另一侧，并且从该第二基座部(62)的外周侧向轴心侧延伸，
所述第二流路(62b)位于所述第一流路(61b)的下游。
2.根据权利要求1所述的推力气体轴承(60)，其特征在于：
所述第一流路(61b)包括形成在所述第一基座部(61)的位于轴向一端侧的面上的第一槽(61c)，
所述第二流路(62b)包括形成在所述第二基座部(62)的位于轴向另一端侧的面上的第二槽(62c)。
3.根据权利要求2所述的推力气体轴承(60)，其特征在于：
所述第一流路(61b)包括沿径向延伸且在周向上留出间隔地布置的多个所述第一槽(61c)，
所述第二流路(62b)包括沿径向延伸且在周向上留出间隔地布置的多个所述第二槽(62c)。
4.根据权利要求1到3中任一项权利要求所述的推力气体轴承(60)，其特征在于：
所述第一气体膜形成部(63)和所述第二气体膜形成部(64)中的至少一者包括顶箔片(63a、64a)和波箔片(63b、64b)，
所述波箔片(63b、64b)对所述顶箔片(63a、64a)进行弹性支承。
5.一种离心式压缩机(10)，其特征在于：
所述离心式压缩机(10)包括权利要求1到4中任一项权利要求所述的推力气体轴承(60)、电动机(18)、所述轴部(15)、压缩机构(19)以及径向气体轴承(40)，
所述轴部(15)与所述电动机(18)相连结，
所述压缩机构(19)由所述轴部(15)驱动，
所述径向气体轴承(40)位于所述轴部(15)上，并且位于比所述推力气体轴承(60)靠轴向另一侧的位置，
所述冷却流路(67)包括形成在所述径向气体轴承(40)中的第三流路(43d)，
所述第三流路(43d)位于所述第二流路(62b)的下游。
6.根据权利要求5所述的离心式压缩机(10)，其特征在于：
所述径向气体轴承(40)包括筒状气体膜形成部(41)和第三基座部(43)，
所述筒状气体膜形成部(41)呈筒状且沿轴向延伸，
所述第三基座部(43)从径向外侧覆盖所述筒状气体膜形成部(41)，
所述第三基座部(43)具有所述第三流路(43d)。
7.根据权利要求6所述的离心式压缩机(10)，其特征在于：
所述第三流路(43d)沿轴向延伸，
在所述第三基座部(43)中沿周向留出间隔地排列有多条所述第三流路(43d)。
8.一种制冷装置(100)，其特征在于：
所述制冷装置(100)包括制冷剂回路(150)，所述制冷剂回路(150)包括权利要求5到7中任一项权利要求所述的离心式压缩机(10)，并且所述制冷剂回路(150)供制冷剂循环来进行制冷循环，
所述制冷剂回路(150)包括将所述制冷剂供向所述冷却流路(67)的供给通路(91)。
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