JP2002539377A

JP2002539377A - 二段遠心圧縮機

Info

Publication number: JP2002539377A
Application number: JP2000605105A
Authority: JP
Inventors: 雲鍾徐
Original assignee: 株式會社三進
Priority date: 1999-03-15
Filing date: 2000-03-15
Publication date: 2002-11-19
Also published as: WO2000055506A1; KR20000060408A; CN1115490C; AU3460200A; KR100288315B1; US6375438B1; CN1296551A

Abstract

(57)【要約】本発明は、二段遠心圧縮機を提供する。本発明の圧縮機は単純な冷媒通路構造を有し、既存の冷却サイクルを用いて、他の外部冷却ユニットを有することなしに、軸受部に加え電動モーターを効果的に冷却する。かくしてこの圧縮機は電力消費量を減少させ、冷却システムの作動性能及び作動効率を向上させる。本発明の二段遠心圧縮機においては、第一及び第二圧縮部が外部ハウジング（１３）の内部空間を通じて互いに連通するように、複数の内部流体通路（１４）が、外部ハウジング（１３）の上端及び下端部分の内面に規則的に形成されている。上側及び下側の軸受ハウジング（２１ａ、２１ｂ）が外部ハウジング（１３）の上端及び下端に固定的に装着されるとともに、複数の冷媒流体開口部が、軸受ハウジング（２１ａ、２１ｂ）上に規則的に形成され、かつ、外部ハウジング（１３）の内部流体通路（１４）に対応して第一及び第二圧縮部の両圧縮室（３１、３２）と連通する。第二圧縮部は、放散体（２７）の入口部分を受容しその外側部分を囲むとともに冷媒送出ポート（３６１）が設けられる圧縮ケーシング（３４）内に第二圧縮室（３２）を有し、かつ、上側及び下側の軸受ハウジング（２１ａ、２１ｂ）の流体開口部（２１３）と連通する流体通路（３６２）を備えた内部カバー（３６）を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

技術分野本発明は、概して、冷却サイクルに使用される二段遠心圧縮機に関し、特に、
電動モーターが、他の外部モーター冷却器を有さずに、冷却サイクルの冷媒によ
り冷却されることにより冷却サイクルの冷媒ラインを単純化し、その結果当該サ
イクルの作動性能と作動効率との双方が改善されるような圧縮機の改良に関する
。

【０００１】背景技術当業者にとり周知のように、二段遠心圧縮機は、大規模冷却システムに特徴的
に使用されている。しかし、そのようなタイプの圧縮機は、家屋又は自動車の室
内空調装置に使用することが求められているため、そのサイズを減少するための
活発な研究が昨今必要とされている。

【０００２】冷却システム用の従来の二段遠心圧縮機には、モーターハウジング内の中央部
分に設置される電動モーターが備えられ、そのモーターは、固定子と回転子から
構成される。複数の羽根を有する羽根車が前記回転子の回転軸の両端に固定され
る。第一及び第二圧縮部が、モーターハウジングの互いに反対側に設けられる。
冷却システムの作動において、冷媒は当該システムの主冷媒ラインを通じて循環
し、圧縮機の前記羽根車により第一及び第二圧縮部において圧縮される。圧縮部
からの圧縮された冷媒は、電動モーターから熱を吸収し、かつ当該モーターを冷
却しつつ、主冷媒ラインを通過する。

【０００３】冷却システムの作動において、二段遠心圧縮機は、蒸発器から冷媒を受容し、
第一圧縮部において冷媒を一次的に圧縮し、次いで第二圧縮部において、一次的
に圧縮された冷媒を二次的に圧縮するので、冷媒が、高温に加熱され、かつ高圧
に圧縮されたガス冷媒となる。高温と高圧を有するガス冷媒は、圧縮機から凝縮
器へ供給される。冷媒を蒸発器から吸引し、冷媒を圧縮し、次いで圧縮された冷
媒を冷却サイクル作動中に冷却システムにおいて循環するために、電動モーター
を高速で回転する必要がある。モーターのそのような高速回転作動により、多量
の熱がモーターとその軸受部から発生するので、圧縮機の作動信頼性が減少する
ことに加えて、圧縮機の作動性能が低下する。

【０００４】したがって、モーターと軸受部を適切かつ有効に冷却する必要がある。上記目
的達成の試みとして、二段遠心圧縮機のモーター冷却システムと冷媒ラインとの
双方の構造が活発に研究されている。そのような活発な研究の結果、そのような
二段遠心圧縮機のモーターと軸受部を冷却する幾つかの技術が、以下のように提
案されている。

【０００５】図１の従来の二段遠心圧縮機において、ガス冷媒は蒸発器から第一冷媒ライン
Ｌ₁を通じて圧縮機Ｃ中に吸引される。そのような場合に、冷媒は第一圧縮部Ｃ₁ において一次的に圧縮される。次いで冷媒は、外部冷媒ラインＬ₂を通じて圧縮
機Ｃの第二圧縮部Ｃ₂中に供給されて同圧縮部Ｃ₂において二次的に圧縮されるの
で、冷媒は高温に加熱され、高圧に圧縮されたガス冷媒になる。高温及び高圧を
有するガス冷媒は、圧縮機Ｃから凝縮器へ供給される。上述の圧縮機Ｃにおいて
、モーター冷却サイクルが、電動モーターＭの固定ジャケットＭ_J中に別個に設
けられる。当該ジャケットＭ_J中に設けられたモーター冷却サイクルにおいて、
圧縮機Ｃからの冷媒は別個の冷却ユニットＣｕの制御を受けて他の冷媒ラインＬ ₃ を通じて循環することで、モーターＭを冷却する。

【０００６】図２は、従来技術の他の実施例に従った従来の二段遠心圧縮機の冷媒サイクル
線図を示す。この圧縮機Ｃにおいて、ガス冷媒は蒸発器から第一冷媒ラインＬ₁
を通じて圧縮機Ｃ中に吸引される。かくして冷媒は、図１の実施例で記述された
のと同一の方法で凝縮器へ供給されるのに先立って、第一圧縮部Ｃ₁において一
次的に圧縮される。凝縮器は、冷媒を蒸発器へ供給するのに先立って、冷媒の相
を気相から液相へ変換するために冷媒を凝縮する。この圧縮機Ｃにおいて、凝縮
された冷媒の一部が、電動モーターＭの固定ジャケットＭ_J中に吸引され、そこ
に流入する。液体冷媒は当該ジャケットＭ_J中を流れながら蒸発し、そして外部
冷媒ラインＬ₄へ合流し、圧縮機Ｃの第二圧縮部Ｃ₂中に吸引される。圧縮機Ｃの
第二圧縮部Ｃ₂において、当該ジャケットＭ_Jからのガス冷媒は、圧縮されて高圧
に圧縮された冷媒となる。

【０００７】図３は、従来技術の別の実施例に従った従来の二段遠心圧縮機の冷媒サイクル
線図を示す。この圧縮機Ｃにおいて、ガス冷媒は蒸発器から第一冷媒ラインＬ₁
を通じて圧縮機Ｃ中に吸引され、次いで電動モーターＭを冷却しながら圧縮機Ｃ
の内部に流入する。しかる後に、冷媒は外部冷媒ラインＬ₂を通じて圧縮機Ｃの
第一圧縮部Ｃ₁中に供給され、かくして同圧縮部Ｃ₁において一次的に圧縮される
。冷媒は、第一圧縮部Ｃ₁から外部冷媒ラインＬ₂を通じて圧縮機Ｃの第二圧縮部
Ｃ₂中に吸引され、かくして凝縮器に供給される前に同圧縮部Ｃ₂において二次的
に圧縮される。

【０００８】図４は、従来技術の更に他の実施例に従った従来の二段遠心圧縮機の冷媒サイ
クル線図を示す。図４の実施例において、ガス冷媒は蒸発器から第一冷媒ライン
Ｌ₁を通じて圧縮機Ｃ中に吸引され、次いで圧縮機Ｃの第一圧縮部Ｃ₁において一
次的に圧縮される。しかる後に、冷媒は外部冷媒ラインＬ₂を通じて圧縮機Ｃの
第二圧縮部Ｃ₂中に供給されて同圧縮部Ｃ₂において二次的に圧縮されるので、冷
媒が高温に加熱され高圧に圧縮されたガス冷媒になる。高温と高圧を有するガス
冷媒は、圧縮機Ｃから凝縮器へ供給される。上述の圧縮機Ｃにおいて他の冷媒ラ
インＬ₅が、圧縮機Ｃの内部を通じて延び、次いで外部冷媒ラインＬ₂へ合流する
。冷媒サイクルの蒸気液体分離器において液体冷媒から分離されたガス冷媒は、
前記冷媒ラインＬ₅を通じて圧縮機Ｃに流入する。一方、別の冷媒ラインＬ₄が、
電動モーターＭの固定ジャケットＭ_Jを通じて延び、次いで外部冷媒ラインＬ₂へ
合流する。凝縮された液体冷媒は、凝縮器から冷媒ラインＬ₄を通じて流れる。

【０００９】図５は、従来技術の更に他の実施例に従った従来の二段遠心圧縮機の冷媒サイ
クル線図を示す。図５の実施例において、ガス冷媒は蒸発器から第一冷媒ライン
Ｌ₁を通じて圧縮機Ｃの第一圧縮部Ｃ₁中に吸引され、次いで第一圧縮部Ｃ₁にお
いて一次的に圧縮される。しかる後に、冷媒は電動モーターを冷却しながら圧縮
機Ｃの内部を通過するように外部冷媒ラインＬ₂を通じて流れる。次いで冷媒は
、外部冷媒ラインＬ₂を通じて圧縮機Ｃの第二圧縮部Ｃ₂中に供給されることで、
同圧縮部Ｃ₂において二次的に圧縮される。この圧縮機Ｃにおいて、冷媒サイク
ルの蒸気液体分離器において液体冷媒から分離されたガス冷媒は、別の冷媒ライ
ンＬ₅を通じて圧縮機Ｃの第二圧縮部Ｃ₂に流入することで、同圧縮部Ｃ₂におい
て二次的に圧縮される。二次的に圧縮された冷媒は、圧縮機Ｃから冷却サイクル
の凝縮器中に送出される。

【００１０】図６は、従来技術の更に他の実施例に従った従来の二段遠心圧縮機の冷媒サイ
クル線図を示す。図６の実施例において、ガス冷媒は蒸発器から第一冷媒ライン
Ｌ₁を通じて圧縮機Ｃの第一圧縮部Ｃ₁中に吸引され、次いで第一圧縮部Ｃ₁にお
いて一次的に圧縮される。次いで冷媒は、圧縮機Ｃの内部と外部冷媒ラインＬ₂
とを通じて圧縮機Ｃの第二圧縮部Ｃ₂に流入することで、同圧縮部Ｃ₂において二
次的に圧縮される。この圧縮機Ｃにおいて、冷媒サイクルの蒸気液体分離器にお
いて液体冷媒から分離されたガス冷媒は、別の冷媒ラインＬ₅を通じて圧縮機Ｃ
の第二圧縮部Ｃ₂に流入することで、同圧縮部Ｃ₂において二次的に圧縮される。
二次的に圧縮された冷媒は、次いで圧縮機Ｃから冷却サイクルの凝縮器中に送出
される。

【００１１】しかしながら、冷却システム用の上述の従来の二段遠心圧縮機は、以下のよう
な欠点を有する。すなわち、このような圧縮機Ｃは、必然的に複雑な冷媒通路構
造を有し、その構造により、ガス冷媒が、圧縮機の内部において、又は圧縮機Ｃ
の第一圧縮部Ｃ₁において一次的に圧縮され、そして外部冷媒ラインＬ₂を通じて
圧縮機Ｃの第二圧縮部Ｃ₂に供給されるので、同圧縮部Ｃ₂において二次的に圧縮
される。このような冷媒通路構造により、圧縮機Ｃは、主冷媒ラインＬ₁に加え
て別の冷媒ラインＬ₃−Ｌ₅を有することを余儀なくされ、これらのラインは必然
的に、冷媒を吸引、圧縮及び送出するために圧縮機Ｃに設けられる。このような
別の冷媒ラインＬ₃−Ｌ₅により、このような従来の二段遠心圧縮機の冷媒通路構
造は、複数の冷媒ラインＬ₁−Ｌ₅から構成されるので、複雑になり望ましくない
。またこのような複雑な冷媒通路構造により、冷媒の流れが妨害されて、冷媒圧
力の損失が生じる。その結果、最終的に、このような圧縮機の製造の際の作業効
率と生産性との低下に加えて、そのような圧縮機の作動性能が低下する。

【００１２】従来の二段遠心圧縮機に生じる他の問題は、その圧縮機が、その圧縮機の電動
モーター及び機械的摩擦部分の双方を冷却するように、主冷媒サイクルからそれ
自身の冷媒流通サイクルを分離させる別個のモーター冷却ユニットＣｕを必然的
に有するということにある。これは最終的に、冷却システム用の二段遠心圧縮機
の製造コストを増加する。

【００１３】発明の開示したがって、本発明は、従来技術に生じる上述の問題に留意してなされており
、本発明の目的は、ガス冷媒を圧縮機の第一圧縮室又は第一圧縮部において一次
的に圧縮し、一次的に圧縮されたその冷媒を、外部ハウジングの上端部に設けら
れる第二圧縮室へ達するように外部ハウジングの内部空間を通過させ、次いで冷
媒をその第二圧縮室で二次的に圧縮するようになっている二段遠心圧縮機であっ
て、かくして単純化された冷媒通路構造を有し、他の外部冷却ユニットを有する
ことなく冷媒サイクル用の電動モーターと軸受部とを効果的に冷却し、電力消費
量を削減し、及び冷却システムの作動性能及び作動効率を向上する二段遠心圧縮
機を提供することにある。

【００１４】上述の目的を達成すべく、本発明は、コイルを備えた固定子、並びに、回転シ
ャフト上の前記固定子に対向する位置に設けられる回転子コアを有しかつ前記回
転シャフトの上端及び下端でラジアルガス軸受及びスラストガス軸受によって回
転自在に支持される回転子を含む固定ジャケットから構成され、外部ハウジング
内部の中央部分に位置する電動モーターと、前記モーターの前記外部ハウジング
の上端及び下端に設けられかつ各々が羽根車を有する第一及び第二圧縮部とを備
えた二段遠心圧縮機であって、前記第一及び第二圧縮部を前記外部ハウジングの
内部空間を通じて互いに連通させるべく前記外部ハウジングの上端部及び下端部
の各々の内面に規則的に形成される複数の内部流体通路と、前記外部ハウジング
の上端及び下端に固定的に設置される上側及び下側の軸受ハウジングとを更に備
えるとともに、複数の流体開口部が、前記上側及び下側の軸受ハウジング上に規
則的に形成され、かつ、前記外部ハウジングの前記内部流体通路に対応して前記
第一及び第二圧縮部の両圧縮室と連通していることを特徴とする二段遠心圧縮機
を提供する。

【００１５】前記二段遠心圧縮機において、前記第二圧縮部は、放散体の入口部分を受容し
その外側部分を囲むとともに冷媒送出ポートが設けられる圧縮ケーシング内に前
記第二圧縮室を有し、かつ、前記上側及び下側の軸受ハウジングの前記流体開口
部と連通する流体通路を備えた内部カバーを有する。図面の簡単な説明本発明の上述及び他の目的、特徴、並びに他の利点は、添付図面と連係してな
される下記の詳細な説明により一層明確に理解されよう。

【００１６】図１から６までは、従来の二段遠心圧縮機の冷媒流れサイクル線図である。図７は、本発明の好ましい実施例に従った二段遠心圧縮機の構造を示す断面図
である。図８は、本発明の二段遠心圧縮機の固定ジャケットの透視図である。図９は、本発明の圧縮機に備えられる上側及び下側のラジアルガス軸受の分解
透視図である。

【００１７】図１０は、本発明の圧縮機の外部ハウジングの下端部と下側の軸受ハウジング
の両方の構造を示す分解透視図である。図１１は、図１１の部品がともに組み立てられるとき、図１０の二段遠心圧縮
機の外部ハウジングの下端部と下側の軸受ハウジングとの両方を示す底面図であ
る。

【００１８】図１２は、本発明の圧縮機の第二圧縮部の部分的に断面にした分解透視図であ
り、封止ハウジングと放散体が圧縮部から取り外された図である。図１３は、本発明の圧縮機の移動自在軸受部の分解透視図である。発明を実施する最良の方法図７から１３までは、本発明の好ましい実施例に従った二段遠心圧縮機の構造
を示す。

【００１９】本発明の二段遠心圧縮機は、外部ハウジング１３の内部の中央部分に設定され
、回転力を発生する電動モーター１０を備える。上側及び下側の軸受部が、外部
ハウジング１３の上端及び下端に設けられるとともに、動的ガス軸受により支持
されることで、回転子１１が高速で回転可能となっている。圧縮機は、外部ハウ
ジング１３の上端及び下端に設けられる第一及び第二圧縮部も有し、ガス冷媒を
一次的及び二次的に圧縮する。

【００２０】電動モーター１０は、回転子１１と固定子１２を備える。回転子１１は、第一
及び第二圧縮部の上側及び下側の羽根車３５から構成され、その２つの羽根車３
５が回転シャフト１１１の上端及び下端へ設置される。回転子１１を電磁的に回
転するのに使用される固定子１２は、コイル１２１を有する固定された固定子コ
ア１２４を内部に設け、また固定ジャケット１２２で外部が覆われる。この固定
子１２は外部ハウジング１３に嵌め込められる。

【００２１】図８に示すように、複数の外部流体通路１２３が、固定子１２の固定ジャケッ
ト１２２の外面に規則的に形成され、それにより冷媒が外部ハウジング１３の内
面に沿って流れることができる。もちろん、このような外部流体通路１２３は、
固定子１２の固定ジャケット１２２の代わりに外部ハウジング１３の内面に規則
的に形成されることとしても本発明の機能に影響することはないことが理解され
よう。

【００２２】モーター１０の回転子１１は、回転シャフト１１１上において固定子１２に対
向する位置に形成される回転子コア１１２を有する。カラー１１３が、回転シャ
フト１１１の下端部に一体に形成され、スラストガス軸受２３を備える可動軸受
ユニットにより支持される。図１０に示すように、外部ハウジング１３は、モーター１０全体を覆い、かつ
第一及び第二圧縮部において開放する円筒体である。複数の内部流体通路１４が
、ハウジング１３の上端部及び下端部それぞれの内面に規則的に形成される。

【００２３】上側及び下側の軸受部は、下記のように組み立てられる。すなわち、回転シャ
フト１１１の上端及び下端は、外部ハウジング１３の上端及び下端に設定される
上側及び下側の軸受ハウジング２１ａ、２１ｂ内のラジアルガス軸受２２により
回転自在に支持される。スラストガス軸受２３は、回転シャフト１１１のカラー
１１３を回転自在に覆いつつ、複数の係止ボルト２３ｅを用いて下側軸受部へ固
定される。ラジアルガス軸受２２及びスラストガス軸受２３の両方は、回転シャ
フト１１１が機械的に摩擦されることなく回転自在であるように設計される。

【００２４】一方、外部ハウジング１３に対して回転シャフト１１１の上端及び下端を回転
自在に支持する上側及び下側の軸受部が、図９及び１０に詳細に示される。これ
らの図に示すように、上側及び下側の軸受部の軸受ハウジング２１ａ、２１ｂは
、複数の係止ボルト２５ａを使用して外部ハウジング１３の上端及び下端に取り
付けられる。軸受ハウジング２１ａ、２１ｂのそれぞれには、３つのネジ孔２１
１が、１２０°の角度を隔て、取付け部分の外面に規則的かつ放射状に形成され
る。取付け部分において、軸受ハウジング２１ａ、２１ｂは、円筒形の外部ハウ
ジング１３の上端及び下端に嵌め込まれる。３つの止めネジ２１２が、２つの軸
受ハウジング２１ａ、２１ｂそれぞれのネジ孔２１１に締め付けられるとともに
、２つの軸受ハウジング２１ａ、２１ｂそれぞれの内部でラジアルガス軸受２２
を形成する３つの弧状片２２１を保持する。

【００２５】複数の弧状の流体開口部２１３が、２つの軸受ハウジング２１ａ、２１ｂそれ
ぞれに規則的に形成される。上述の流体開口部２１３は、２つの軸受ハウジング
２１ａ、２１ｂが外部ハウジング１３の上端及び下端に嵌め込まれると、外部ハ
ウジング１３の内部流体通路１４と連通する。封止ハウジング２６及び放散体２
７の両方が、複数の係止ボルト２５ｂを用いて２つの軸受ハウジング２１ａ、２
１ｂそれぞれに固定的に取り付けられることで、ハウジング１３の下端部に第一
圧縮室３１が、及びハウジング１３の上端部に第二圧縮室３２が形成される。

【００２６】ラジアルガス軸受２２のそれぞれは、１２０°の曲率半径を有する３つの弧状
片２２１から構成される。３つの弧状片２２１は、円筒形のラジアルガス軸受２
２を形成し、それぞれの片が、その外面の中央部周辺の位置に半円形孔２２２を
有する。ラジアルガス軸受２２のそれぞれにおいて、３つの止めネジ２１２が各軸受ハ
ウジング２１ａ、２１ｂのネジ孔２１１を通ってその端が弧状片２２１の半円形
孔２２２に位置することで、３つの弧状片２２１が回転シャフト１１１を覆うよ
うに規則的に配置される。

【００２７】図１３は、回転シャフト１１１のカラー１１３を支持するために用いられるス
ラストガス軸受２３、及びスラストガス軸受２３を受ける可動軸受ユニットの両
方の構造を示す。上記の可動軸受ユニットは、下側の軸受ハウジング２１ｂ上端の上の位置で回
転シャフト１１１のカラー１１３を支持するスラスト軸受２３を備える。可動軸
受ユニットには、外部リング２４も備えられ、この外部リング２４は、所定の移
動範囲内で自由に移動可能でありつつ、スラストガス軸受２３を受容し、かつ、
回転自在に保持する。

【００２８】スラストガス軸受２３は、回転シャフト１１１のカラー１１３の上から嵌めら
れるスペースリング２３ａを備える。上側及び下側のガス軸受２３ｃ、２３ｄが
、スペースリング２３ａの上面及び下面に設けられる。スペースリング２３ａ及
びガス軸受２３ｃ、２３ｄは、複数の係止ボルト２３ｅを使用して固定リング２
３ｂへ固定される。

【００２９】上側及び下側のガス軸受２３と２３ｄは、スペースリング２３ａの上面及び下
面に配置され、またそれぞれに回転シャフト１１１を受容する中央開口部２３１
が設けられる。複数の放射状直線溝２３２が、各ガス軸受２３ｄの表面に規則的
に形成され、その表面において軸受２３ｄが回転シャフト１１１のカラー１１３
と接触させられる。複数の扇形で広く浅い窪み２３３が、放射状直線溝２３２と
連通しつつ、ガス軸受２３ｄのカラー接触面に規則的に形成される。かかる窪み
２３３は、回転シャフト１１１の回転方向にガス膜を形成する。

【００３０】上側のガス軸受２３ｃは２つの半円形部分から構成されており、可動軸受ユニ
ットの部品を組み立てる際の作業効率の向上が可能となる。中央開口部周辺の上
側のガス軸受２３ｃの中央部分は、固定リング２３ｂの高さと同じ高さまで上方
へ突出することで、上側のガス軸受２３ｃの辺縁を薄く保ったまま、環状ボス２
３５を形成している。

【００３１】複数のボルト孔２３６が、上側及び下側のガス軸受２３ｃ、２３ｄ並びにスペ
ースリング２３ａそれぞれの辺縁に沿って、同一の半径の対応する位置にくるよ
うに、規則的に形成される。上側及び下側のガス軸受２３ｃ、２３ｄ並びにスペ
ースリング２３ａは、ボルト孔２３６を通る係止ボルト２３ｅを用いて回転シャ
フト１１１のカラー１１３へ係止される。複数のボルト孔２３７が、固定リング
２３ｂの辺縁に沿って規則的に形成される。これらのボルト孔２３７は、スペー
スリング２３ａ並びに上側及び下側のガス軸受２３ｃ、２３ｄのボルト孔に対応
する位置に形成されることで、固定リング２３ｂを、係止ボルト２３ｅを用いて
スペースリング２３ａ並びに上側及び下側のガス軸受２３ｃ、２３ｄとともに組
み立てられることとなっている。

【００３２】外部リング２４は、直径方向に対向する位置に２つの放射状ヒンジ孔２４ａを
有することで、外部ハウジング１３に設定された２つの止めネジ２４ｂにより回
転自在に保持される。２つの放射状ネジ孔２４ｃが、９０°の間隔で放射状ヒン
ジ孔２４ａから角度的に離間した位置で外部リング２４上に形成されるとともに
、２つの止めネジ２４ｄは、リング２４の２つのネジ孔２４ｃへ締め付けられ、
かつスペースリング２３ａのヒンジ孔２３８に位置することで、スラストガス軸
受２３を回転自在に保持する。

【００３３】上述のスラストガス軸受２３は、下記のように組み立てられる。すなわち、ス
ペースリング２３ａが下側のガス軸受２３ｄ上にまず載置される。次いで、回転
シャフト１１１が、シャフト１１１のカラー１１３の下面が下側のガス軸受２３
ｄの上面と接触するまで、下側のガス軸受２３ｄの中央開口部２３１に下向きに
嵌め込まれる。次いで、スペースリング２３ａが、回転シャフト１１１のカラー
１１３上に嵌め込まれてから上側のガス軸受２３ｃ及び固定リング２３ｂの双方
がスペースリング２３ａ及びカラー１１３双方の上面に載置される。固定リング
２３ｂ、上側のガス軸受２３ｃ、スペースリング２３ａ及び下側のガス軸受２３
ｄは、ボルト孔２３６、２３７を下向きに通過する複数の係止ボルト２３ｅを用
いて互いに一体に組み立てられる。

【００３４】２つの圧縮部を形成するために、上側及び下側の軸受ハウジング２１ａ、２１
ｂが外部ハウジング１３の上端及び下端に取り付けられ、かつ封止ハウジング２
６及び放散体２７の双方が２つの軸受ハウジング２１ａ、２１ｂのそれぞれへ固
定的に取り付けられて、所要の圧縮部を形成する。複数の羽根を有する羽根車３
５が、封止ハウジング２６と放散体２７との間の位置において、それぞれの封止
ハウジング２６を通過するローター１１の回転シャフト１１１の両端に設定され
る。

【００３５】２つの圧縮ケーシング３３、３４が、複数の係止ボルト２５ｃを用いて放散体
２７及び２つの軸受ハウジング２１ａ、２１ｂの外側に取り付けられることで、
第一及び第二圧縮室３１、３２が形成される。冷媒吸引ポート３３１が、下側圧
縮ケーシング３３の中央部分に形成され、下側の羽根車３５の回転により生じる
吸引力により、冷媒を第一圧縮室３１に吸引する。２つの圧縮室３１、３２のそ
れぞれにおいて、羽根車３５は、対応する放散体２７に面するように位置するこ
とで、冷媒を放散体２７の入口を通じて吸引する。

【００３６】冷媒送出ポート３４１が、第二圧縮部の上側圧縮ケーシング３４上に形成され
、高温及び高圧のガス冷媒を冷却システムの凝縮器（図示せず）中に送出する。
フラッシュ管３４２が、圧縮ケーシング３４の中央部分へ接続されることにより
、ガス液体分離器（図示せず）で液体冷媒から分離されたガス冷媒が、上側の圧
縮部に吸引される。

【００３７】図１２に示すように、上側の圧縮ケーシング３４には、内部カバー３６が設け
られ、そのカバーは、外部ハウジング１３の内部空間から吸引された冷媒を導く
。上側の圧縮ケーシング３４の内部カバー３６は、冷媒を圧縮する圧縮空間も有
する。したがって、第二圧縮室３２は、放散体２７の入口部分を受容し、かつ放
散体２７を覆いながら、上側の圧縮ケーシング３４内に形成され、また冷媒送出
ポート３６１が第二圧縮室３２に形成される。流体通路３６２が、上側の圧縮ケ
ーシング３４の内部カバー３６の外側部分に形成され、上側の軸受ハウジング２
１ａの弧状流体開口部２１３と連通する。

【００３８】本発明の上述の二段遠心圧縮機は、下記のように作動する。電動モーター１０
の固定子１２のコイル１２１が電気的に起動されると、回転子１１の回転シャフ
ト１１１が電磁的に回転させられる。回転シャフト１１１が上述のように回転す
ると、上側及び下側の軸受ハウジング２１ａ、２１ｂ内に設けられ、かつシャフ
ト１１１の両端を支持するラジアルガス軸受２２の弧状片２２１は、弧状片２２
１が止めネジ２１２により幾分偏心して支持されるため、シャフト１１１ととも
に揺動する。

【００３９】弧状片２２１が上述のようにシャフト１１１の回転とともに揺動すると、モー
ター１０の内部に流入するガス冷媒は、シャフト１１１の外面と弧状片２２１の
内面との間の間隙に吸引されるので、この間隙にガス膜が形成される。回転シャフト１１１の回転速度が所要の回転数に達すると、弧状片２２１は、
揺動しないで停止するので、シャフト１１１の外面との摩擦接触からほとんど自
由になりながら、シャフト１１１を円滑に支持する。

【００４０】一方、下側の軸受ハウジング２１ｂのスラストガス軸受２３において、図１３
に示すように、シャフト１１１のカラー１１３の下面は、下側のガス軸受２３ｄ
の上面とまず接触する。しかしながら、カラー１１３が回転すると、モーター１
０の内部に流入するガス冷媒は、ガス軸受２３ｄの放射状直線溝２３２を通じて
扇形の窪み２３３に吸引されるので、ガス膜が形成される。したがって、回転シ
ャフト１１１のカラー１１３は、上側のガス軸受３２ｃと下側のガス軸受２３ｄ
との間の間隙に懸垂され、かつ摩擦接触からほとんど自由でありつつ、円滑に回
転する。

【００４１】したがって、回転子１１の回転シャフト１１１は、第一圧縮室３１において一
次的に圧縮された冷媒と第二圧縮室３２において二次的に圧縮された冷媒との間
の圧力差による、又は回転子１１の重量による下方への望ましくない押圧からほ
とんど完全に免れられる。シャフト１１１は、側方への望ましくない押圧からも
、又は、モーター１０の作動初期段階における望ましくない振動からも免れられ
る。

【００４２】ラジアルガス軸受２２及びスラストガス軸受２３により、本発明の二段遠心圧
縮機は、モーター１０の回転シャフト１１１周辺部分における機械的問題を免れ
られるので、圧縮機の作動信頼性を向上できる。加えて、本発明の圧縮機は、約
３，５００ｒｐｍの低速作動モードから約６０，０００ｒｐｍの超高速作動モー
ドまでの広範囲の作動モードにおいて問題なしに円滑に作動する。

【００４３】回転子１１の回転シャフト１１１がそのような超高速で回転すると、モーター
１０は不可避的に熱を産生する。しかしながら、本発明の圧縮機において、一次
的に圧縮されたガス冷媒は、外部ハウジング１３の下側部分に設けられる第一圧
縮室３１から弧状流体開口部２１３及び内部流体通路１４の両方を通じてハウジ
ング１３の内部に導かれる。外部ハウジング１３において、ガス冷媒は、固定子
１２と回転子１１の回転子コア１１２との間の間隙を通過し、かつ固定子１２を
覆う固定ジャケット１２２の外面に形成される外部流体通路１２３を通過しなが
ら、固定子１２のコイル１２１から熱を吸収し、かつ固定子１２を冷却するのが
望ましい。

【００４４】外部ハウジング１３の内部におけるガス冷媒はまた、上側及び下側の軸受ハウ
ジング２１ａ、２１ｂのラジアルガス軸受２２中に吸引され、かつ回転シャフト
１１１のカラー１１３の上面及び下面から、放射状溝２３２並びに上側及び下側
のガス軸受２３ｃ、２３ｄの扇形の窪み２３３の双方に部分的に吸引される。か
くしてガス冷媒は、上側及び下側の軸受部から熱を吸収し、かつスラストガス軸
受２３から熱を吸収し、それによりそれらを効果的に冷却するのが望ましい。

【００４５】上述のように、第一圧縮室３１の一次的に圧縮されたガス冷媒は、下側の軸受
ハウジング２１ｂの弧状流体開口部２１３及びハウジング１３の内部流体通路１
４の双方を通じて外部ハウジング１３に導入され、モーター１０に加えて上側及
び下側の軸受部を、それらを通過しながら冷却する。かくしてモーター１０を過
熱から防止し、かつモーター１０を圧縮機の作動中に常に最適に作動させること
が可能となる。

【００４６】モーター１０が上述のように作動すると、シャフト１１１の上端及び下端に設
けられる２つの羽根車３５は、シャフト１１１とともに高速で回転する。かくし
てガス冷媒は、下側の羽根車３５の吸引力により、ケーシング３３の冷媒吸引ポ
ート３３１を通じて下側の圧縮ケーシング３３中に吸引され、下側の羽根車３５
及び下側の放散体２７の双方を通じて第一圧縮室３１中に導入される。ガス冷媒
は、第一圧縮室３１内で一次的に圧縮される。

【００４７】一次的に圧縮されたガス冷媒は、圧縮室３１から下側の軸受ハウジング２１ｂ
の弧状流体開口部２１３及びハウジング１３の内部流体通路１４の双方を通じて
外部ハウジング１３に送出される。外部ハウジング１３内において、一次的に圧
縮されたガス冷媒は、モーター１０に加えて上側及び下側の軸受部を通過し、次
いで第二圧縮部の上側の圧縮ケーシング３４に流入する。かかる場合、一次的に
圧縮されたガス冷媒は、ハウジング１３の内部流体通路１４、上側の軸受ハウジ
ング２１ａの弧状流体開口部２１３及び内部カバー３６の流体通路３６２を通過
し、次いで上側圧縮ケーシング３４へ達する。

【００４８】第二圧縮部においてガス冷媒は、圧縮ケーシング３４、放散体２７の入口ポー
ト及び羽根車３５を通過してから、内部カバー３６の第二圧縮室３２に流入する
。かくして一次的に圧縮されたガス冷媒は、上側の羽根車３５の回転により生じ
た吸引力により、第二圧縮室３２内で二次的に圧縮される。しかる後に、二次的
に圧縮されたガス冷媒は、圧縮室３２から、上側の圧縮ケーシング３４の冷媒送
出ポート３４１を通じて冷却サイクルの凝縮器（図示されない）中に送出される
。

【００４９】上述のように本発明は、二段遠心圧縮機を提供する。本発明の圧縮機は、圧縮
機の下端に設けられる第一圧縮室又は第一圧縮部においてガス冷媒を一次的に圧
縮するように構成される。この圧縮機はまた、一次的に圧縮された冷媒を、外部
ハウジングの上端に設けられる第二圧縮室へ送出するように、外部ハウジングの
内部空間を通過させる。一次的に圧縮された冷媒は、第二圧縮室で二次的に圧縮
され、次いで冷却サイクルの凝縮器中に送出される。かくして本発明の二段遠心
圧縮機は、単純化された冷媒通路構造を有するとともに、従来の二段遠心圧縮機
と異なり他の外部冷却ユニットを有することなく、既存の冷却サイクルを使用し
て、上側及び下側の軸受部に加えて電動モーターを効果的にに冷却する。したが
って、この圧縮機は、電力消費量を減少させるとともに、冷却サイクルの作動性
能と作動効率を向上する。

【００５０】産業上の利用可能性本発明は、冷凍システム用の冷媒圧縮機に適応されるのが好ましく、また冷蔵
庫又は空調装置に使用されるのが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の二段遠心圧縮機の冷媒流れサイクル線図である。

【図２】従来の二段遠心圧縮機の冷媒流れサイクル線図である。

【図３】従来の二段遠心圧縮機の冷媒流れサイクル線図である。

【図４】従来の二段遠心圧縮機の冷媒流れサイクル線図である。

【図５】従来の二段遠心圧縮機の冷媒流れサイクル線図である。

【図６】従来の二段遠心圧縮機の冷媒流れサイクル線図である。

【図７】本発明の好ましい実施例に従った二段遠心圧縮機の構造を示す断面図である。

【図８】本発明の二段遠心圧縮機の固定ジャケットの透視図である。

【図９】本発明の圧縮機に備えられる上側及び下側のラジアルガス軸受の分解透視図で
ある。

【図１０】本発明の圧縮機の外部ハウジングの下端部と下側軸受ハウジングの両方の構造
を示す分解透視図である。

【図１１】図１０の二段遠心圧縮機の外部ハウジングの下端部と下側軸受ハウジングとの
両方を示す底面図である。

【図１２】本発明の圧縮機の第二圧縮部の部分的に断面にした分解透視図であり、封止ハ
ウジングと放散体が圧縮部から取り外されている。

【図１３】本発明の圧縮機の移動自在軸受部の分解透視図である。

【符号の説明】

１０電動モーター１１回転子１２固定子１３外部ハウジング１４内部流体通路２１ａ、ｂ軸受ハウジング２２ラジアルガス軸受２３スラストガス軸受２３ａスペースリング２３ｂ固定リング２３ｃ、ｄガス軸受２３ｅ係止ボルト２４外部リング２４ａ放射状ヒンジ孔２４ｂ、ｄ止めネジ２４ｃ放射状ネジ孔２５ａ、ｂ、ｃ係止ボルト２６封止ハウジング２７放散体３１第一圧縮室３２第二圧縮室３３、３４圧縮ケーシング３５羽根車３６内部カバー１１１回転シャフト１１２回転子コア１１３カラー１２１コイル１２２固定ジャケット１２３外部流体通路１２４固定子コア２１１ネジ孔２１２止めネジ２１３冷媒流体開口部２２１弧状片２２２半円形孔２３１中央開口部２３２放射状直線溝２３３窪み２３５環状ボス２３６、２３７ボルト孔３３１冷媒吸引ポート３４１冷媒送出ポート３４２フラッシュ管３６１冷媒送出ポート３６２流体通路

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各々内部に羽根車を有しかつ外部ハウジングの上端及び下端に
位置する第一及び第二圧縮部を備えるとともに、電動モーターが外部ハウジングの中央内部に位置し、電動モーターの回転シャフトがラジアルガス軸受及びスラストガス軸受により
支持され、かつ、電動モーターの固定子が外部ハウジングの内面に位置する固定ジャケットに装
着される二段遠心圧縮機であって、複数の内部流体通路が前記外部ハウジングの上端及び下端位置のそれぞれの内
面に形成され、前記圧縮部が前記外部ハウジングの内部と連通すべく、複数の開口部が、前記
外部ハウジングの上端及び下端に位置する軸受ハウジング上に、前記外部ハウジ
ングの前記内部流体通路に対応して形成され、第一圧縮部において一次的に圧縮されたガス冷媒が前記電動モーターを冷却し
つつ前記外部ハウジングの内部を通じて第二圧縮部へ流入するように、複数の流
体通路が、前記固定ジャケットの外面に形成されることを特徴とする二段遠心圧
縮機。
【請求項２】前記第二圧縮部は、放散体の入口部分を受容し、かつ、その外
側部分を囲むとともに冷媒送出ポートが設けられる圧縮ケーシング内に第二圧縮
室を有するとともに、上側及び下側の軸受ハウジングの流体開口部と連通する流
体通路を備えた内部カバーを有することを特徴とする請求項１記載の二段遠心圧
縮機。
【請求項３】前記内部カバーは、複数の係止ボルトを用いて圧縮ケーシング
とともに前記外部ハウジングの上端へ固定されることで、その上端面と前記圧縮
ケーシングの内面との間に空間が形成されることを特徴とする請求項２記載の二
段遠心圧縮機。
【請求項４】フラッシュ管が、前記第二圧縮部の圧縮ケーシングへ接続され
、かつ、冷却サイクルのガス液体分離器と連通することを特徴とする請求項１又
は２記載の二段遠心圧縮機。