JP2003120597A - ターボ圧縮機 - Google Patents

ターボ圧縮機

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クァン−ハ スー
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ユーチョル ジ
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デー−スン ワン
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベアリングを効率的に冷却して寿命を永く維
持し得るターボ圧縮機を提供すること。 【解決手段】 スラストベアリング４８が軸受された第
１支持部材１６の側壁に、共通流路５２を穿孔形成し
て、開閉バルブ５４を係合し、該開閉バルブが収納され
たベアリングチャンバー５０と流体が流入される流体チ
ャンバー２０とを連通することで、横方向回転軸荷重を
増加して、スラストベアリング４８の温度上昇によりベ
アリングチャンバー５０の温度が上昇すると、開閉バル
ブ５４の作用により自動に流体チャンバー２０内の流体
がベアリングチャンバー５０に流入されることで、ベア
リングチャンバー５０を冷却させてスラストベアリング
４８を保護する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はターボ圧縮機に係る
もので、より詳細には、回転軸を軸受するベアリングを
效率的に冷却することで、製品の信頼性を向上し得るタ
ーボ圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術によるターボ圧縮機は、図５に
示すように、流体が吸入される吸入口１０２及び流体が
排出される排出口１０４を夫々有して略中空円筒状に形
成された密閉ケーシング１０６と、該ケーシング１０６
の内部に装着されて回動力を発生する駆動部１０８と、
該駆動部１０８の回転軸１１０に連結されて流体を１次
圧縮する１次圧縮部１１２と、該１次圧縮部１１２で圧
縮された流体を２次圧縮する２次圧縮部１１４とを具備
している。
【０００３】そして、ケーシング１０６には、前記吸入
口から吸入される流体チャンバー１２０がケーシング１
０６の上方に形成され、流体チャンバー１２０の前方に
回転軸１１０の一方端を支持する第１支持部材１１６が
ケーシング１０６の内方側壁に支えられ、回転軸１１０
の他方端には該回転軸１１０を支持する第２支持部材１
１８がケーシング１０６の内方側壁面に支えられてい
る。
【０００４】駆動部１０８は、ケーシング１０６の内方
側壁面に支えられて外部から電源が印加される固定子１
２２と、該固定子１２２の内周面と回転軸１１０の外周
面間に挿合されて固定子１２２との相互作用により回転
される回転子１２４とを備えている。
【０００５】１次圧縮部１１２は、回転軸１１０の一方
端に係合されて回転しながら流体を圧縮する第１インペ
ラ１２６と、該第１インペラ１２６の周囲に形成され排
出口１０４に連通されて流体チャンバー１２０の流体が
に流入して１次圧縮される第１圧縮室１２８と、圧縮さ
れた流体がに吐出される移動通路１３０が形成された第
１カバー部材１３２とを備えている。
【０００６】第２圧縮部１１４は、回転軸１１０の他方
端に係合されて回転しながら流体を圧縮する第２インペ
ラ１３４と、該第２インペラ１３４の周囲に形成されて
移動通路１３０と連通されることで１次圧縮部１１２で
１次圧縮された流体が流入して２次圧縮される第２圧縮
室１３６と、圧縮された冷媒がに外部でに吐出される吐
出口１３８が形成された第２カバー部材１４０とを備え
ている。
【０００７】第１支持部材１１６及び第２支持部材１１
８と回転軸１１０の外周面間にはラジアルベアリング１
４２が軸受されて回転軸１１０の縦方向荷重を受け、回
転軸１１０の一方側面にはベアリングブッシュ１４４を
介してスラストベアリング１４６が軸受されることで、
回転軸１１０の横方向荷重を軸受するようになってい
る。
【０００８】第１カバー部材１３２と第１支持部材１１
６間のベアリングブッシュ１４４の周囲には、ベアリン
グチャンバー１４８が形成されて、該ベアリングブッシ
ュ１４４の回転を自在にさせ、回転軸１１０の両方端の
側面と第１カバー部材１３２及び第２カバー部材１４０
間にはシーリング部材１５０が介在されることで第１及
び第２圧縮機１２８、１３６から流体が漏洩することを
防止するようになっている。
【０００９】以下、従来技術によるターボ圧縮機の作用
を説明する。先ず、駆動部１０８の駆動によって回転軸
１１０が回転し、該回転軸１１０に係合された第１イン
ペラ１２６及び第２インペラ１３４が回転して流体の圧
縮作用が行われる。即ち、吸入口１０２から流体が流体
チャンバー１２０の内部に流入され、排出口１０４を通
って第１圧縮室１２８に流入され、第１インペラ１２６
の回転によって１次圧縮された後、移動通路１３０に供
給される。
【００１０】次いで、流体は移動通路１３０から第２圧
縮室１３６に流入されて、第２インペラ１３４の回転に
よって２次圧縮された後、吐出口１３８を通って外部に
吐出される。
【００１１】この時、回転軸１１０の縦方向にかかる荷
重は、ラジアルベアリング１４２により軸受されるが、
前記流体を１次圧縮する第１圧縮室１２８の圧力は、流
体を２次圧縮する第２圧縮室１３６よりも小さいため、
回転軸１１０は、第１圧縮室１２８及び第２圧縮室１３
６の圧力差によって、回転軸の横方向に荷重がかかるの
で、この荷重をスラストベアリング１４６が軸受する。
【００１２】併し、回転軸１１０は、高速回転をするの
で、スラストベアリング１４６のベアリングチャンバー
１４８の温度が上昇するため、該スラストベアリング１
４６を冷却させて、適正な温度に維持することが、圧縮
機の性能及びベアリングの寿命延長のために必要なこと
である。
【００１３】従って、従来は、第１カバー部材１３２と
回転軸１１０間のシーリング部材１５０を形成すると
き、該シーリング部材１５０から一部の漏洩が発生する
ように設計し、第１圧縮室１２８で流入して１次圧縮さ
れた流体をシーリング部材１５０から一部漏洩させて、
ベアリングチャンバー１４８に流入させることで、スラ
ストベアリング１４６の冷却作用を行うようになってい
る。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】然るに、このように構
成された従来技術によるターボ圧縮機は、シーリング部
材の構造設計に従って、第１圧縮室からベアリングチャ
ンバーに供給される流体の漏洩量が異なるが、若し、ベ
アリングチャンバーに漏洩する流体量が少量であると、
スラストベアリングの冷却作用が円滑に行われないた
め、ベアリングの摩擦によって温度が上昇し、よって、
ベアリングのコーティング層が損傷されてシステム全体
の性能が低下し、ベアリングの寿命が短縮されて、製品
の信頼性が低下する問題がある。
【００１５】反対に、ベアリングチャンバーに漏洩する
流体量が多い場合は、流体の圧縮時に、流体の漏洩量が
多くなるので、圧縮機の圧縮効率が低下する問題があ
る。
【００１６】本発明は、このような従来の問題に鑑みて
なされたもので、スラストベアリングのベアリングチャ
ンバーの温度が上昇すると、流体を供給して冷却作用を
行い、ベアリングチャンバーの温度が適正水準に到達す
ると、ベアリングチャンバーへの流体の供給を遮断する
ことで、圧縮機の圧縮性能を低下することなくベアリン
グの冷却作用を円滑に行い得るターボ圧縮機を提供する
ことを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため、本発明に係るターボ圧縮機は、外部から流体が
に流入される流体チャンバーが内部に形成されたケース
と、該ケースの内部に構成されて回動力を発生する駆動
部と、該駆動部の駆動によって回動され回転軸の一方端
に係合されて流入される流体を１次圧縮する１次圧縮部
と、前記回転軸の他方端に係合されて前記１次圧縮部で
圧縮された流体を２次圧縮する２次圧縮部と、前記回転
軸の横手方向に作用する荷重を支持するスラストベアリ
ングが収納されたベアリングチャンバーの温度が上昇す
ると、前記流体チャンバーの内部の流体をベアリングチ
ャンバーの内部に供給してスラストベアリングを冷却
し、前記ベアリングチャンバーの温度が適正温度に冷却
されると、前記ベアリングチャンバーへの流体流入を遮
断するためのベアリング冷却手段とを包含してターボ圧
縮機を構成することを特徴とする。
【００１８】前記ベアリング冷却手段は、前記ベアリン
グチャンバーと前記流体チャンバー間を相互連通させる
ために前記第１圧縮部に隣接して切削形成される供給流
路と、該供給流路に係合されて前記ベアリングチャンバ
ーの内部温度によって、前記供給流路を開閉する開閉バ
ルブとを具備することを特徴とする。
【００１９】前記開閉バルブは、前記供給通路に連通し
て前記第１支持部材の側壁面にほぼ円錐状に切削形成さ
れたバルブ挿合部と、該バルブ挿合部と前記供給流路と
が連通される段面に当接されて、中央に貫通孔が穿孔形
成された固定プレートと、該固定プレートの側面に当接
されて、外周縁が所定間隔を有して放射状に切削形成さ
れたバイメタルとを具備することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態を説明する。本発明に係るターボ圧縮機
は、図１に示すように、流体が吸入される吸入口２及び
吸入された流体が排出される排出口４が夫々穿孔形成さ
れて中空円筒状に密閉されたケーシング６と、該ケーシ
ング６の内部に装着されて回転力を発生する駆動部８
と、該駆動部８の回転軸１０に連結されて排出口４から
排出された流体を１次圧縮する１次圧縮部１２と、該１
次圧縮部１２で圧縮された流体を２次圧縮する２次圧縮
部１４とを具備している。
【００２１】そして、ケーシング６は、回転軸１０の一
方端が回動自在に嵌合される第１支持部材１６がケーシ
ング６の内方側壁面に延長形成して固定され、回転軸１
０の他方端が回動自在に嵌合された第２支持部材１８が
ケーシングの内側壁の他方側に延長形成固定され、それ
ら第１及び第２支持部材１６、１８間には吸入口２から
吸入された流体が溜まる流体チャンバー２０が形成され
ている。
【００２２】駆動部８は、ケーシング６の内方側壁面に
固定されて外部から電源が印加される固定子２２と、該
固定子２２の内周面と回転軸１０の外周面に挿合されて
固定子２２との相互作用により回転される回転子２４と
を備えている。
【００２３】１次圧縮部１２は、第１支持部材１６の側
面に第１カバー部材３０が装着されてそれら第１支持部
材１６と第１カバー部材３０間に、第１圧縮室２６と、
該第１圧縮室２６で圧縮された流体が後述する第２圧縮
室に移動される移動流路２８と、が形成され、第１圧縮
室２６の回転軸１０の端面に第１インベラ３２が係合さ
れて、第１圧縮室２６に流入される流体が１次圧縮され
る。
【００２４】２次圧縮部１４は、第２支持部材１８の前
方に第２カバー部材３６が装着されてそれら第２支持部
材１８と第２カバー部材３６間に移動流路２８と連通さ
れる第２圧縮室３９が形成され、該第２圧縮室３９で２
次圧縮された流体が外部に吐出される吐出口３４が第２
カバー部材３６に穿孔形成され、第２圧縮室３９の内部
の回転軸１０の端側面に第２インペラ３８が係合される
ことで、第２圧縮室３９に流入された流体が第２インペ
ラ３８の回動により２次圧縮される。
【００２５】回転軸１０と第１カバー部材３０及び第２
カバー部材３６間には、シーリング部材４０、４２が夫
々介在されており、これにより、第１圧縮室２６及び第
２圧縮室３９で圧縮される流体の漏洩が防止される。
【００２６】回転軸１０と第１支持部材１６及び第２支
持部材１８間には、ラジアルベアリング４４が軸受され
て、縦方向の荷重を支持し、回転軸１０の一方側壁面に
はラジアルベアリング４４と垂直に、ベアリングブッシ
ュ４６を介してスラストベアリング４８が軸受されるこ
とで、回転軸１０の横方向荷重を支持する。
【００２７】第１カバー部材３０と第１支持部材１６間
には、スラストベアリング４８が回転軸１０の端部に軸
受されて、ベアリングブッシュ４６が回動し得るように
ベアリングチャンバー５０が切削形成され、第１支持部
材１６の一方側には、該第１支持部材１６のベアリング
冷却手段が切削形成されることで、ベアリングチャンバ
ー５０の温度が上昇すると流体チャンバー２０に流入さ
れる流体をベアリングチャンバー５０でに供給して冷却
作用を行わせ、ベアリングチャンバー５０の温度が適正
な温度になると、ベアリングチャンバー５０への流体流
入を遮断する。
【００２８】前記ベアリング冷却手段は、ベアリングチ
ャンバー５０と流体チャンバー２０間の第１支持部材１
６の側壁に切穿形成されて、流体チャンバー２０の流体
をベアリングチャンバー５０でに供給する供給流路５２
と、該供給流路５２に係合されて供給流路５２を開閉さ
せる開閉バルブ５４とを具備している。
【００２９】開閉バルブ５４は、供給通路５２に連通し
て第１支持部材１６の側壁面にほぼ円錐状のバルブ挿合
部６０が切削形成され、該バルブ挿合部６０と供給通路
５２とが連通される段面に貫通孔６６を有する固定プレ
ート６２が当接され、該固定プレート６２の側面に外周
縁が所定間隔を有して放射状に切欠された切欠部６８を
有するバイメタル６４が当接されることで、ベアリング
チャンバー５０の温度の昇降によって、供給通路５２か
ら流体チャンバー２０の流体がベアリングチャンバー５
０に流入又は遮断される。
【００３０】開閉バルブ５４は、ベアリングチャンバー
５０の温度が所定温度に上昇すると、バイメタル６４が
変形しながら固定プレート６２から離脱して供給通路５
２が開放されることで、流体チャンバー２０内の流体が
供給通路５２を通ってベアリングチャンバー５０に流入
して冷却作用が行われ、ベアリングチャンバー５０の温
度が適正温度に冷却されると、バイメタル６４が原状態
に復帰しながら固定プレート６２と密着されることで供
給通路５２が閉鎖される。
【００３１】以下、このように構成された本発明に係る
ターボ圧縮機の作用を説明する。先ず、駆動部８が駆動
すると、回転子２４が回転して回転軸１０に係合された
第１及び第２インペラ３２、３８の回動によって流体の
圧縮作用が行われる。
【００３２】即ち、ケースの吸入口２から流体チャンバ
ー２０に流体が吸入され、排出口４を通って第１圧縮室
２６に供給されて、第１インペラ３２の回転によって１
次圧縮された後、移動流路２８に移動される。次いで、
第２圧縮室３９に供給されて第２インペラ３８の回転に
よって２次圧縮された後、吐出口３４から外部に吐出さ
れる。
【００３３】この時、回転軸１０と第１及び第２支持部
材１６、１８間にはラジアルベアリング４４により回転
軸１０の縦方向の荷重が軸受され、流体を１次圧縮する
第１圧縮室２６と流体を２次圧縮する第２圧縮室３９と
の圧力差によって発生される回転軸の横方向の荷重は、
ベアリングチャンバー５０内のスラストベアリング４８
により軸受される。
【００３４】次いで、該スラストベアリング４８の摩擦
によりベアリングチャンバー５０の温度が上昇すると、
開閉バルブ５４が動作して流体チャンバー２０とベアリ
ングチャンバー５０間の供給流路５２を開放させ、該供
給流路５２を通って流体チャンバー２０の流体がベアリ
ングチャンバー５０に供給されることでスラストベアリ
ング４８の冷却作用が行われる。
【００３５】このとき、開閉バルブ５４では、ベアリン
グチャンバー５０の温度が上昇すると、バイメタル６４
が自然に変形して、固定プレート６２から分離されるこ
とで、固定プレート６２の貫通孔６６とバイメタル６４
の外方縁の切欠部６８とが連通されて、供給流路５２が
開放される。
【００３６】その後、ベアリングチャンバー５０に流体
が流入されて、スラストベアリング４８が冷却されて適
正な温度になると、バイメタル６４は原の状態に復帰し
ながら固定プレート６２の側面に密接されることで、供
給流路５２が閉鎖される。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るター
ボ圧縮機は、回転軸を支持する支持部材の側壁に、前記
回転軸の横方向荷重を軸受するスラストベアリングを冷
却するためのベアリング冷却手段を具備しているので、
前記スラストベアリングの摩擦による熱化を防止してベ
アリングの寿命を永く延長させることで、製品の信頼性
を向上し得るという効果がある。
【００３８】前記ベアリングチャンバーの温度が上昇す
るときのみに、ベアリングチャンバーの内部に流体を供
給して温度を低下させるため、流体の漏洩による圧縮機
の性能低下を防止可能であるとの効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るターボ圧縮機の構造を示した縦断
面図である。
【図２】本発明に係る１次圧縮部の構造を示した縦断面
図である。
【図３】本発明に係るベアリング冷却手段の構造を示し
た図２のＡ部拡大図である。
【図４】本発明に係るベアリング冷却手段の動作状態図
である。
【図５】従来技術によるターボ圧縮機の構造を示した縦
断面図である。
【符号の説明】
２…吸入口 ４…排出口 ６…ケーシング ８…駆動部 １０…回転軸 １２…１次圧縮部 １４…２次圧縮部 １６…第１支持部材 １８…第２支持部材 ２０…流体チャンバー ２２…固定子 ２４…回転子 ２６…第１圧縮室 ２８…移動流路 ３０…第１カバー部材 ３２…第１インペラ ３４…吐出口 ３６…第２カバー部材 ３８…第２インペラ ３９…第２圧縮室 ４０…シーリング部材 ４２…シーリング部材 ４４…ラジアルベアリング ４６…ベアリングブッシュ ４８…スラストベアリング ５０…ベアリングチャンバー ５２…供給流路 ５４…開閉バルブ ６０…バルブボディー部 ６２…固定プレート ６４…バイメタル ６６…貫通孔 ６８…貫通孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スー クァン−ハ 大韓民国，ギョンギ，グンポ，グミョン− ドン，ユルゴク アパートメント 341− 302 (72)発明者 キム ヨン−クァン 大韓民国，ギョンギ，ブチョン，ウォンミ −グ，サン１−ドン，392，ハナレウム アパートメント 1515−905 (72)発明者 ジ ユーチョル 大韓民国，インチョン ゲヤン−グ ヒョ リン２−ドン，623−３，ハナ アパート メント ５−1706 (72)発明者 ワン デー−スン 大韓民国，ソウル，ジュンナン−グ，サン ボン１−ドン，333−11 (72)発明者 キム ホイ−スン 大韓民国，ソウル，ヤンチョン−グ，シン ウォル ４−ドン，428−１ Ｆターム(参考） 3H021 AA02 BA10 BA11 BA22 CA06 DA09 DA18 3H022 AA02 BA06 BA07 CA15 CA51 DA02 DA09

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 外部から流体が流入される流体チャンバ
    ーが内部に形成されたケースと、 該ケースの内部に第１支持部材及び第２部材を有して構
    成された駆動部と、 該駆動部の駆動によって回転される回転軸の一方端に係
    合されて流入される流体を１次圧縮する１次圧縮部と、 前記回転軸の他方端に係合されて前記１次圧縮部で圧縮
    された流体を２次圧縮する２次圧縮部と、 前記回転軸の横方向に作用する荷重を支持するスラスト
    ベアリングが収納されたベアリングチャンバーの温度が
    上昇されると、前記流体チャンバーの内部の流体を前記
    ベアリングチャンバーの内部に供給してスラストベアリ
    ングを冷却し、前記ベアリングチャンバーの温度が適正
    温度に冷却されると、前記ベアリングチャンバーへの流
    体流入を遮断するためのベアリング冷却手段とを具備す
    ることを特徴とするターボ圧縮機。
  2. 【請求項２】 前記ベアリング冷却手段は、前記ベアリ
    ングチャンバーと前記流体チャンバー間を相互連通させ
    るために前記１次圧縮部に隣接して切削形成される供給
    流路と、 該供給流路に係合されて、前記ベアリングチャンバーの
    内部温度によって、前記供給流路を開閉する開閉バルブ
    とを具備することを特徴とする請求項１記載のターボ圧
    縮機。
  3. 【請求項３】 前記供給流路は、前記回転軸の一方端を
    回動自在に支持する第１支持部材の側壁に、前記第１圧
    縮部に隣接して穿孔形成されることを特徴とする請求項
    １又は２記載のターボ圧縮機。
  4. 【請求項４】 前記開閉バルブは、前記供給流路に連通
    して前記第１支持部材の側壁面にほぼ円錐状に切削形成
    されたバルブ挿合部と、 該バルブ挿合部と前記共通流路とが連通される段面に当
    接されて、中央に貫通孔を有する固定プレートと、 該固定プレートの側面に当接されて、外周縁が所定間隔
    を有して放射状に切欠されたバイメタルとを具備するこ
    とを特徴とする請求項２記載のターボ圧縮機。
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