JP2009281278A - 遠心圧縮機および冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動吸収用の弾性体の機能の低下を抑制することのできる遠心圧縮機を提供する。
【解決手段】遠心圧縮機１は、一端にインペラ３２が固定された回転軸２と、回転軸２を回転可能に支持する転がり軸受６Ａ，６Ｂと、転がり軸受６Ａ，６Ｂが嵌め込まれる凹部５３，５４を有するハウジング５とを備えている。転がり軸受６Ａ，６Ｂの外輪には、当該外輪を構成する材料よりも熱伝導率の低い材料で構成されたスリーブ７が装着されており、このスリーブ７の外周面には、弾性体８が保持されている。そして、回転軸２の径方向においては、転がり軸受６Ａ，６Ｂの外輪は、スリーブ７および弾性体８を介して凹部５３，５４の内周面に支持されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、遠心圧縮機およびこれを用いた冷凍サイクル装置に関する。

従来、例えば冷凍空調機などに使用される冷凍サイクル装置として、圧縮手段、凝縮器、膨張手段、蒸発器がループ状に接続された冷媒回路を備えるものが知られている。冷媒回路を循環する冷媒としては、代替フロンなどがよく用いられているが、近年では環境負荷の小さな水を用いることが研究され始めている（例えば、特許文献１参照）。このように冷媒として水を用いる場合には、体積流量が大きくなるために、圧縮手段としてターボ形圧縮機を用いることが好ましい。

ところで、例えば家庭用の冷凍空調機に適した冷凍サイクル装置とするためには、室外ユニット内に納める圧縮機を小型化することが求められる。この場合には単段で高圧力比を得られる遠心圧縮機が適しているが、圧縮機の径を小さくするには定格回転数を高くする必要がある。このように定格回転数を高くすると、圧縮機の運転周波数（正確には定格回転数まで立ち上げる途中）に回転軸の共振が含まれるようになる。特に高い回転数の場合、軸系の設計によっては、剛体共振である一次および二次共振に加え、三次以上の高調波共振として現出する曲げモード共振周波数が含まれるようになり、回転軸を“弾性軸”として取り扱う必要が生じる。

近年では、高速回転に耐え得る転がり軸受が開発されている（例えば、特許文献２参照）。しかし、転がり軸受は回転軸を高剛性で支持するものであるために、回転軸を弾性軸として取り扱う場合には、回転軸の振動をある程度は許容しつつその振動を減衰させる対策が必要になる。例えば、特許文献３に開示されているように、転がり軸受の外輪の外周面に弾性体を巻き付けて、この弾性体を介して転がり軸受の外輪をハウジングで支持することが考えられる。このようにすれば、弾性体の弾性変形によって回転軸の振動が可能となるとともに、弾性体の内部摩擦などによって回転軸の振動が減衰させられるようになる。
特開２００１−１４７０５号公報 特開２００６−２０７４７１号公報 特開２００５−１８８５２７号公報

ところで、前記のような冷凍空調機向けの圧縮機では、軸受潤滑油などのサイクル内への流出、すなわちＯＣＲ（Oil Circulation Ratio）を極力少なくすることが好ましい。この観点から、転がり軸受には、グリース封入型のものが用いられる。しかしながら、このようなグリース封入型の転がり軸受で高速回転する回転軸を支持した場合には、潤滑油冷却の軸受と異なり潤滑油による冷却が期待できないため、転がり軸受が内部の摩擦による発熱により短時間で高温に達する。この場合に、転がり軸受の外輪に弾性体が巻き付けられていると、熱による影響で弾性体の性質が変化してしまい、その機能が損なわれるおそれがある。

また、通常の遠心圧縮機であれば、圧縮前の冷媒（作動流体）を、例えば回転軸を回転させる電動機を収容する電動機室に導き入れて、冷媒によって軸受部周辺および電動機ロータを冷却させることも考えられるが、冷媒として水を用いる場合には水が腐食性のものであるため、そのような冷却を行うことも困難である。

本発明は、このような事情に鑑み、振動吸収用の弾性体の機能の低下を抑制することのできる遠心圧縮機およびこの遠心圧縮機を用いた冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は、一端にインペラが固定された回転軸と、前記回転軸と嵌合する内輪およびこの内輪と対向する外輪を有する転がり軸受と、前記回転軸の軸方向に開口する凹部を有し、この凹部の内周面および底面で前記転がり軸受の外輪を支持するハウジングと、前記転がり軸受の外輪に装着された、前記外輪を構成する材料よりも熱伝導率の低い材料で構成されたスリーブと、前記スリーブの外周面に保持された弾性体と、を備え、前記回転軸の径方向においては、前記外輪は、前記スリーブおよび前記弾性体を介して前記凹部の内周面に支持されている、遠心圧縮機を提供する。

また、本発明は、上記の遠心圧縮機、凝縮器、膨張手段、蒸発器がループ状に接続された冷媒回路を備え、前記冷媒回路には、冷媒として水が充填されている、冷凍サイクル装置を提供する。

前記の構成によれば、転がり軸受の外輪と弾性体との間に外輪よりも熱伝導率の小さな材料で構成されたスリーブが介在しているので、転がり軸受で発生した熱は、外輪とスリーブとの接触熱抵抗およびスリーブの熱伝導率による熱抵抗により、弾性体に伝わり難くなる。従って、本発明によれば、弾性体に伝わる熱量を抑えることができ、振動吸収用の弾性体の機能の低下を抑制することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る遠心圧縮機１を示し、図２は、遠心圧縮機１を用いた冷凍サイクル装置１０を示す。

図２に示すように、冷凍サイクル装置１０は、冷媒を循環させる冷媒回路１１を備えている。この冷媒回路１１は、冷媒を圧縮する遠心圧縮機１と、圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器１２と、凝縮した冷媒を膨張させる膨張手段１３と、膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器１４とが配管によりループ状に接続されて構成されている。膨張手段１３は、単なる膨張弁であってもよいし、膨張する冷媒から動力を回収する膨張機であってもよい。

冷媒回路１１には、冷媒として水が充填されている。冷媒回路１１内の圧力は大気圧よりも低い負圧とされており、例えば、低圧側の圧力は１．２ｋＰａ、高圧側の圧力は６．３ｋＰａである。蒸発器１４では、冷媒が被冷却流体と熱交換することにより冷媒蒸気（水蒸気）が生成される。蒸発器１４で生成された冷媒蒸気は、遠心圧縮機１で圧縮されて凝縮器１２に送られる。凝縮器１２では、冷媒が被加熱流体と熱交換することにより冷媒液が生成される。凝縮器１２で生成された冷媒液は、膨張手段１３で膨張されて気液混合状態の冷媒となった後に蒸発器１４に送られる。

さらに、本実施形態では、冷媒回路１１とは別に送り管１５および戻り管１７が準備され、凝縮器１２と遠心圧縮機１とが送り管１５で接続されているとともに、遠心圧縮機１と蒸発器１４とが戻り管１７で接続されている。そして、凝縮器１２で凝縮された冷媒液が送り管１５、遠心圧縮機１内、および戻り管１７を流れることにより、遠心圧縮機１の冷却が行われるようになっている。すなわち、冷媒液が冷却水として使用される。この冷媒液の流通は、凝縮器１２内と蒸発器１４内との間の圧力差を利用して行われるために、ポンプは特に必要ではない。なお、送り管１５の途中には、遠心圧縮機１の冷却に用いられる冷媒液の量を調整するための流量調整弁１６が設けられている。

図１に示すように、遠心圧縮機１は、一端にインペラ３２が固定された回転軸２と、インペラの裏側に配置されたバックプレート３３と、インペラ３２の表側に配置されたカバー３１とを備えている。また、バックプレート３３の裏側には、回転軸２を回転させる電動機４と、電動機４を収容する電動機室５５を有するハウジング５と、バックプレート３３と共にハウジング５を収容するケーシング９とが配置されている。なお、本明細書では、説明の便宜のために、回転軸２の軸方向のうちインペラ３２側を前方、インペラ３２と反対側を後方という。

回転軸２は、中央から両端に向かうにつれて段々と径が細くなるような形状に形成されており、前方から後方に向かって、第１小径部２３Ａ、第１中径部２２Ａ、大径部２１、第２中径部２２Ｂ、第２小径部２３Ｂ、延出部２４を有している。そして、第１小径部２３Ａにインペラ３２が取り付けられている。

インペラ３２は、複数枚の翼３２ａを有している。そして、インペラ３２が回転すると、冷媒が翼３２ａ間を通過する間に（図４中の矢印ａ参照）、冷媒の流速における回転円接線方向成分が増幅されて、冷媒の全エンタルピが増加する。

カバー３１は、バックプレート３３の周縁部に気密状に取り付けられていて、カバー３１の後面３１ｄとバックプレート３３の前面３３ｂとの間には、ディフューザ３４が形成されている。本実施形態では、ベーンレスディフューザが採用されている。このディフューザ３４は、インペラ３２によって増速された冷媒の流速を減速することにより、運動エネルギを静圧に変換する役割を果たす。これにより、摩擦による圧力損失の低下が抑制される。

具体的に、カバー３１は、インペラ３２の中央部分を前方に開放する筒状部３１ａと、筒状部３１ａを取り巻く、前方から見て渦巻き状のボリュート３１ｂを有している。そして、筒状部３１ａの前側の開口によって冷媒を吸入する吸入口３１Ａが形成され、ボリュート３１ｂの出口によって冷媒を吐出する吐出口３１Ｂが形成されている。ボリュート３１ｂは、ディフューザ３４と連通する内部空間を有していて、この内部空間で冷媒を旋回させる（図１では紙面と垂直方向での旋回）ことにより、冷媒の円滑な吐出を可能とするものである。なお、ディフューザ３４による冷媒の圧力回復が良好であれば、ボリュート３１ｂを省略して、ディフューザ３４の一端で吐出口３１Ｂを構成することも可能である。

ハウジング５は、円筒面を形成する外周面５ａを有している。この外周面５ａの前端部には、径方向外側に張り出すフランジ５ｂが設けられており、このフランジ５ｂがケーシング９の前端面９ａに図略のボルトにより固定されている。

ハウジング５には、電動機室５５の前側の位置に、前方に開口する第１凹部５３が設けられているとともに、電動機室５５の後側の位置に、後方に開口する第２凹部５４が設けられている。そして、これらの第１凹部５３および第２凹部５４内には、回転軸２を回転可能に支持する転がり軸受６Ａ，６Ｂが配置されている。すなわち、転がり軸受６Ａ，６Ｂは、回転軸２の軸方向で互いに離間する位置にそれぞれ配置されている。なお、第１凹部５３内および第２凹部５４内の構成については、後述にて詳細に説明する。

本実施形態では、ハウジング５は、第１凹部５３が設けられたハウジング本体５１と、第２凹部５４が設けられた蓋体５２とで構成されている。ハウジング本体５１は、後方に開口する内部空間５１ｃを有しており、第１凹部５３は、ハウジング本体５１の前端面５１ａから窪んでいる。蓋体５２は、ハウジング本体５１の後端部に嵌め込み可能な形状に形成されており、蓋体５２がハウジング本体５１の後端部に嵌め込まれることにより、内部空間５１ｃの開口が閉塞されて、電動機室５５が形成されている。なお、蓋体５２は、ハウジング本体５１の後端面５１ｂに図略のボルトにより固定されている。

電動機４は、電動機室５５の内周面に固定されたステータ４２と、回転軸２の大径部２１に固定されたロータ４１とを有している。ステータ４２は、ハウジング５の蓋体５２に設けられた貫通孔５２ａを通じて、後述するコネクタ９５の端子と配線４５により接続されており、外部からステータ４２に電力を供給可能となっている。

ケーシング９は、前後方向に延び、ハウジング５の外周面５ａと面接触する内周面９１ａを有する略円形筒状の側壁部９１と、側壁部９１の後端面に図略のボルトにより固定された底壁部９２とで構成されている。底壁部９２には、前述したコネクタ９５が取り付けられている。側壁部９１の外周面の前端部には、径方向外側に広がるフランジ部９１ｂが設けられており、このフランジ部９１ｂがバックプレート３３の後端面３３ａに図略のボルトで固定されている。なお、本実施形態では、回転軸２の延出部２４が第２小径部２３Ｂからケーシング９の底壁部９２に至る位置まで延びている。

さらに、本実施形態では、前述した送り管１５を通じて遠心圧縮機１に送られる冷媒液によって電動機４がハウジング５を介して冷却されるようになっている。具体的には、ハウジング５の外周面５ａには、電動機４を取り巻くように周方向に連続する環状の冷却溝５６が形成されている。冷却溝５６の底面には、前後方向に並ぶ複数の放熱フィン５６ａが設けられている。この冷却溝５６は、ケーシング９の側壁部９１の内周面９１ａによって閉塞されることにより、冷媒液を流すための流路５７を構成している。また、ケーシング９の側壁部９１には、流路５７に臨む位置に導入口９３および導出口９４が設けられている。そして、導入口９３は送り管１５と接続されており、導出口９４は戻り管１７と接続されている。このため、送り管１５からの冷媒液は、導入口９３から流路５７に導入され、流路５７を流れた後に、導出口９４から戻り管１７に導出される。その間、電動機４で発熱する熱が放熱フィン５６ａから流路５７を流れる冷媒液に放出され、これにより電動機４が冷却される。

次に、第１凹部５３内および第２凹部５４内の構成について図３（ａ）および図３（ｂ）を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、第１中径部２２Ａの直径と第２中径部２２Ｂの直径が等しくなっていて、第１凹部５３内に配置された前側の転がり軸受（以下、単に「第１軸受」という。）６Ａおよび第２凹部５４内に配置された後側の転がり軸受（以下、単に「第２軸受」という。）６Ｂには、種類もサイズも同じ転がり軸受が用いられている。第１軸受６Ａおよび第２軸受６Ｂは、例えば、深溝玉軸受もしくはアンギュラ玉軸受などの玉軸受であってもよいし、円筒ころ軸受もしくは円錐ころ軸受などのころ軸受であってもよい。

より詳しくは、第１軸受６Ａおよび第２軸受６Ｂは、それぞれ、第１中径部２２Ａまたは第２中径部２２Ｂに嵌合して回転軸２と供回りする内輪６１と、この内輪６１と転動体６３を挟んで対向する外輪６２とを有している。

図３（ａ）に示すように、第１凹部５３内では、第１軸受６Ａの内輪６１は、大径部２１の前端面に当接した状態で押えリング２５ＡおよびＣ形止め輪２６Ａにより第１中径部２２Ａに固定されている。第１凹部５３内には、第１軸受６Ａの外輪６２に装着されたスリーブ７と、このスリーブ７に保持された複数（図例では２つ）の弾性体８とが配置されている。そして、外輪６２は、回転軸２の軸方向では、スリーブ７のみを介して第１凹部５３の底面５３ａに支持されており、回転軸２の径方向では、スリーブ７および弾性体８を介して第１凹部５３の内周面５３ｂに支持されている。

さらに、第１凹部５３内には、第１軸受６Ａの外輪６２を押える押え部材３５が配置されている。第１凹部５３の内周面５３ｂには、当該内周面５３ｂが前方に向かうほど広がるように、第１段差部５３ｃと第２段差部５３ｄとが形成されており、押え部材３５は、内周面５３ｂに沿う形状に形成されている。そして、押え部材３５は図略の皿ボルトにより第２段差部５３ｄに固定されている。なお、押え部材３５は、後側部分３５Ａと前側部分３５Ｂとに二分割されており、これらが互いに嵌め合わされている。

押え部材３５の前側部分３５Ｂと第１中径部２２Ａとの間には、非接触シール３８が配置されている。本実施形態では、非接触シール３８としてラビリンスシールが採用されている。この非接触シール３８は、図４中に矢印ｂで示すようにインペラ３２とバックプレート３３との間の隙間を通って流れて来る冷媒が第１凹部５３内に入り込むのを防ぐためのものである。ただし、非接触シール３８によるシールは完全なものではないため、本実施形態ではさらに、非接触シール３８とＣ形止め輪２６Ａの間に、非接触シール３８を通過する冷媒の漏れ量を低減させて第１軸受６Ａを保護するための部材３７が配置されている。

第１軸受６Ａの外輪６２に装着されたスリーブ７は、外輪６２を構成する材料よりも熱伝導率の低い材料で構成されている。より好ましくは、スリーブ７を構成する材料は、回転軸２を構成する材料よりも熱伝導率の低いものである。例えば、外輪６２の素材を炭素鋼（熱伝導率：４３Ｗ／ｍ・Ｋ）とし、回転軸２の素材を炭素鋼（熱伝導率：４３Ｗ／ｍ・Ｋ）とし、スリーブ７の素材をオーステナイト系ステンレス鋼（熱伝導率：１６Ｗ／ｍ・Ｋ）とする。

なお、スリーブ７を構成する材料としては、上記のもの以外にも、例えば、Ｎｉ基合金（熱伝導率：１１〜１２Ｗ／ｍ・Ｋ）、Ｔｉ基合金（熱伝導率：８〜１１Ｗ／ｍ・Ｋ）、窒化珪素（熱伝導率：２５Ｗ／ｍ・Ｋ）なども使用可能であるが、入手性、加工性、価格などを考えると、ＳＵＳ３０４に代表されるオーステナイト系ステンレス鋼が特に好ましい。

外輪６２および回転軸２を構成する材料についても、上記のもの以外にも、例えば、機械的性質が用途に合致するならば鋳鉄またはエンジニアリングプラスチックなどを用いてもよい。

スリーブ７の長さは、外輪６２の高さ（図３（ａ）の左右方向の長さ）よりも大きく設定されており、外輪６２の前端面とスリーブ７の前端面とが面一となる状態で外輪６２がスリーブ７内に完全に収容されている。スリーブ７の内周面の後端部には、径方向内側に突出して、外輪６２の後端面に当接する当接部７２が設けられている。

スリーブ７の外周面７ａには、前後方向の中央に、周方向に連続する環状の保持溝７１が設けられている。弾性体８は、保持溝７１に嵌め込まれることによりスリーブ７の外周面７ａに保持されている。本実施形態では、弾性体８として、円形断面を有するＯリングが用いられている。

弾性体８は、スリーブ７を径方向内側に付勢することにより、回転軸２を正規の設計位置に保持している。一方で、回転軸２の振動が生じたときには、弾性体８が弾性変形するとともに、弾性体８の弾性力により回転軸２が設計位置に復帰させられる。このとき、弾性体８の内部摩擦などにより回転軸２の振動が減衰する。弾性体８は、例えば０．５〜０．８Ｎｓ／ｍ程度の減衰能を有するものであることが好ましい。

なお、弾性体８としては必ずしもＯリングを用いる必要はない。また、弾性体８の数も複数である必要はない。例えば、弾性体８として、矩形断面を有する円筒状のものを用い、これを１つだけ保持溝７１に嵌め込むようにしてもよい。あるいは、弾性体８は、リング状のものである必要はなく、例えば円弧状の複数のブロックがスリーブ７の外周面７ａに埋め込まれていてもよい。ただし、本実施形態のように、弾性体８が保持溝７１に嵌め込み可能なリング状のものであれば、減衰能を調整したいときに弾性体８を簡単に取り替えることができる。また、Ｏリングという市販品を用いることにより、コストを抑えることができる。

さらに、第１凹部５３の内周面５３ｂと底面５３ａとで形成されるコーナー部には、スリーブ７の外周面７ａに近接するように突出する環状の規制部５７が設けられている。この規制部５７の内径は、回転軸２の径方向におけるスリーブ７の変位を可能とすべく、スリーブ７の外径（外周面７ａの直径）よりも僅かに大きく設定されている。ただし、規制部５７とスリーブ７の外周面７ａとの間のクリアランスは、図４に示すようなインペラ３２とカバー３１とのクリアランスＣｃおよび非接触シール３８内部の隙間Ｓｃよりも小さく設定されている。すなわち、規制部５７によって回転軸２の径方向におけるスリーブ７の移動量が所定量以下に規制されている。これにより、インペラ３２とカバー３１との接触または非接触シール３８内部での接触を防止することができる。

さらに本実施形態では、押え部材３５の後側部分３５Ａにも、スリーブ７の外周面７ａと第１凹部５３の内周面５３ｂとの間に介在して、回転軸２の径方向におけるスリーブ７の移動量を所定量以下に規制する第２の規制部３５１が設けられている。すなわち、第２の規制部３５１の内径は、当該第２の規制部３５１とスリーブ７の外周面７ａとの間のクリアランスがインペラ３２とカバー３１とのクリアランスＣｃおよび非接触シール３８内部の隙間Ｓｃよりも小さくなるように設定されている。ただし、第２の規制部３５１は省略可能である。

図３（ｂ）に示すように、第２凹部５４内では、第２軸受６Ｂの内輪６１は、大径部２１の後端面に当接した状態で押えリング２５ＢおよびＣ形止め輪２６Ｂにより第２中径部２２Ｂに固定されている。第２凹部５４内には、第１凹部５３内と同様に、第２軸受６Ｂの外輪６２に装着されたスリーブ７と、このスリーブ７に保持された２つの弾性体８とが配置されている。また、第２凹部５４の底面５４ａには、同一円周上に等角度間隔で複数の窪み５４ｃが設けられており、これらの窪み５４ｃ内にはスリーブ７を後方に付勢して第２軸受６Ｂを与圧する圧縮コイルばね７５が挿入されている。そして、外輪６２は、回転軸２の軸方向では、スリーブ７および圧縮コイルばね７５を介して第２凹部５４の底面５４ａに支持されており、回転軸２の径方向では、スリーブ７および弾性体８を介して第２凹部５４の内周面５４ｂに支持されている。

本実施形態では、第１凹部５３内に配置されたスリーブ７と第２凹部５４内に配置されたスリーブ７とは同じものであり、第１凹部５３内に配置された弾性体８と第２凹部５４内に配置された弾性体８とは同じものである。回転軸２の動特性（振動）はその支持剛性に依存するものであるため、支持剛性の不平衡は過大な振幅を伴う振動を惹起する要因となる。この観点から、本実施形態のように、第１凹部５３内および第２凹部５４内で第１軸受６Ａおよび第２軸受６Ｂを支持する機構が同じになっていることが好ましい。

また、第２凹部５４内にも、内周面５４ｂと底面５４ａとで形成されるコーナー部に、スリーブ７の外周面７ａに近接するように突出し、回転軸２の径方向におけるスリーブ７の移動量を所定量以下に規制する環状の規制部５７が設けられている。

以上説明したように、本実施形態の遠心圧縮機１では、第１軸受６Ａおよび第２軸受６Ｂの外輪６２と弾性体８との間に、外輪６２よりも熱伝導率の小さな材料で構成されたスリーブ７が介在しているので、第１軸受６Ａおよび第２軸受６Ｂで発生した熱は、外輪６２とスリーブ７との接触熱抵抗およびスリーブ７の熱伝導率による熱抵抗により、弾性体８に伝わり難くなる。従って、本実施形態の遠心圧縮機１によれば、弾性体８に伝わる熱量を抑えることができ、振動吸収用の弾性体８の機能の低下を抑制することができる。

一方で、インペラ３２により圧縮される前の冷媒は本サイクルの特性上比較的に低温（例えば２〜１２℃）である。そのため、スリーブ７を構成する材料が回転軸２を構成する材料よりも熱伝導率の低いものであれば、第１軸受６Ａおよび第２軸受６Ｂで発生した熱が、スリーブ７側よりも回転軸２側に積極的に移動して、回転軸２を通じてインペラ３２から放出されるようになる。これにより、弾性体８に伝わる熱量をより小さく抑えることができる。

さらに、本実施形態では、ハウジング５を取り巻く流路５７を、凝縮された例えば３７℃程度の冷媒液が流れることにより、電動機４だけでなく弾性体８が接するハウジング５も冷却される。これにより、弾性体８を積極的に冷却して弾性体８の温度上昇を抑えることができる。

また、本実施形態では、電動機４を囲繞するハウジング５の外側に冷媒液を流すようにしているので、冷媒液によって電動機４を劣化させることなく冷媒液を合理的に利用して電動機４を冷却することができる。

さらに、本実施形態では、弾性体８を保持するスリーブ７を外輪６２に装着することにより振動吸収機構を付与しているため、回転系の動特性に応じて形状の異なるスリーブ７を用いることが可能である。あるいは、振動吸収機構が不要な場合は、スリーブ７を例えば図５に示すようなスペアスリーブ７０に交換するだけで、回転軸２をリジッドに支持することができる。このスペアスリーブ７０は、保持溝７１を除いてスリーブ７と同形状のものであり、フラットな外周面７０ａおよび当接部７２を有している。また、スペアスリーブ７０の外径は、スペアスリーブ７０と規制部５７および第２の規制部３５１との関係が締まり嵌めとなるように設定されている。

なお、前記実施形態では、回転軸２の軸方向では、第１軸受６Ａおよび第２軸受６Ｂの外輪６２がスリーブ７を介して第１凹部５３の底面５３ａまたは第２凹部５４の底面５４ａに支持されているが、スリーブ７の長さを外輪６２の高さと同じにして、回転軸２の軸方向においては外輪６２を底面５３ａ，５４ａで直接的に支持することも可能である。ただし、この場合は、ハウジング５を介して弾性体８に熱が伝わり易くなるため、前記実施形態のように回転軸２の軸方向においてもスリーブ７を介して外輪６２を底面５３ａ，５４ａで支持することが好ましい。

また、ハウジング５には、少なくとも第１軸受６Ａが支持されていればよく、第２軸受６Ｂは、例えばケーシング９の底壁部９２に支持されていてもよい。

また、電動機４を冷却するために流路５７を流れる流体は、冷媒液である必要はなく、外部からの冷却水を流すようにしてもよい。ただし、前記実施形態のように、遠心圧縮機１と凝縮器１２および蒸発器１４とを送り管１５および戻り管１７により接続して冷媒液を流路５７に流すようにすれば、ポンプなどを必要とすることなく、簡単な構成で電動機４を冷却することができる。

さらに、電動機４は、第１軸受６Ａと第２軸受６Ｂの間に配置されている必要はなく、ハウジング５の外側後方に配置されていてもよい。また、この場合、回転軸を回転させる駆動手段として、電動機の代わりにタービンを用いてもよい。さらには、この場合は、電動機室５５が不要になるので、第１凹部５３および第２凹部５４を有するハウジング５を単一の部材で構成することも可能である。

本発明の一実施形態に係る遠心圧縮機を示す断面図 図１に示した遠心圧縮機を用いた冷凍サイクル装置を示す概略構成図 （ａ）は第１凹部付近の拡大断面図、（ｂ）は第２凹部付近の拡大断面図 冷媒の流れを示す説明図 取替用スリーブの断面図

符号の説明

１ 遠心圧縮機
２ 回転軸
３２ インペラ
３３ バックプレート
４ 電動機
５ ハウジング
５１ ハウジング本体
５１ｃ 内部空間
５２ 蓋体
５３ 第１凹部
５３ａ 底面
５３ｂ 内周面
５４ 第２凹部
５４ａ 底面
５４ｂ 内周面
５５ 電動機室
５６ 冷却溝
５７ 流路
６Ａ 第１軸受（前側転がり軸受）
６Ｂ 第２軸受（後側転がり軸受）
６１ 内輪
６２ 外輪
７ スリーブ
７ａ 外周面
７１ 保持溝
８ 弾性体
９ ケーシング
９３ 導入口
９４ 導出口
１０ 冷凍サイクル装置
１１ 冷媒回路
１２ 凝縮器
１３ 膨張手段
１４ 蒸発器
１５ 送り管
１７ 戻り管

Claims (12)

1. 一端にインペラが固定された回転軸と、
   前記回転軸と嵌合する内輪およびこの内輪と対向する外輪を有する転がり軸受と、
   前記回転軸の軸方向に開口する凹部を有し、この凹部の内周面および底面で前記転がり軸受の外輪を支持するハウジングと、
   前記転がり軸受の外輪に装着された、前記外輪を構成する材料よりも熱伝導率の低い材料で構成されたスリーブと、
   前記スリーブの外周面に保持された弾性体と、を備え、
   前記回転軸の径方向においては、前記外輪は、前記スリーブおよび前記弾性体を介して前記凹部の内周面に支持されている、遠心圧縮機。
2. 前記スリーブを構成する材料は、前記回転軸を構成する材料よりも熱伝導率の低いものである、請求項１に記載の遠心圧縮機。
3. 前記スリーブの外周面には、周方向に連続する環状の保持溝が設けられており、
   前記弾性体は、前記保持溝内に嵌め込まれた、１つまたは複数のリング状のものである、請求項１または２に記載の遠心圧縮機。
4. 前記回転軸の軸方向においては、前記外輪は、前記スリーブを介して前記凹部の底面に支持されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。
5. 前記凹部の内周面と底面とで形成されるコーナー部には、前記スリーブの外周面に近接するように突出し、前記回転軸の径方向における前記スリーブの移動量を所定量以下に規制する規制部が設けられている、請求項４に記載の遠心圧縮機。
6. 前記転がり軸受は、前記回転軸の軸方向で互いに離間する位置にそれぞれ配置されており、
   前記凹部は、前記インペラ側に開口する第１凹部と、前記インペラと反対側に開口する第２凹部とからなり、
   前記第１凹部と前記第２凹部の双方の内部に、前記スリーブおよび前記弾性体が配置されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。
7. 前記回転軸を回転させる電動機をさらに備え、
   前記ハウジングは、前記第１凹部と前記第２凹部との間に、前記電動機を収容する電動機室を有している、請求項６に記載の遠心圧縮機。
8. 前記ハウジングは、前記第１凹部および前記インペラ側と反対側に開口する内部空間を有するハウジング本体と、前記第２凹部を有し、前記内部空間の開口を閉塞して前記電動機室を形成する蓋体とで構成されている、請求項７に記載の遠心圧縮機。
9. 前記インペラの裏側に配置された、バックプレートと、
   前記バックプレートと共に、前記ハウジングを収容するケーシングと、をさらに備える、請求項７または８に記載の遠心圧縮機。
10. 前記ハウジングの外周面には、前記電動機を取り巻くように冷却溝が形成されており、この冷却溝が前記ケーシングの内周面によって閉塞されることにより、前記電動機を冷却する流体を流すための流路が構成されており、
    前記ケーシングには、前記流路に前記流体を導入する導入口および前記流路から前記流体を導出する導出口が設けられている、請求項９に記載の遠心圧縮機。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の遠心圧縮機、凝縮器、膨張手段、蒸発器がループ状に接続された冷媒回路を備え、
    前記冷媒回路には、冷媒として水が充填されている、冷凍サイクル装置。
12. 前記凝縮器と前記遠心圧縮機とを接続する送り管と、
    前記遠心圧縮機と前記蒸発器とを接続する戻り管と、をさらに備え、
    前記凝縮器で凝縮された冷媒液が前記送り管、前記遠心圧縮機内、および前記戻り管を流れることにより、前記遠心圧縮機の冷却が行われる、請求項１１に記載の冷凍サイクル装置。

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