JP2014145345A - Turbo compressor and turbo refrigerator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ターボ圧縮機及びこれを備えたターボ冷凍機に関する。 The present invention relates to a turbo compressor and a turbo refrigerator provided with the same.
ターボ冷凍機は、電気電子関連工場のようなクリーンルームを有する大型の工場空調や、地域冷暖房などの用途に幅広く使用されている大容量の熱源機器である。ターボ冷凍機としては、ターボ圧縮機、凝縮器、蒸発器等の構成機器を近傍に配置して一体とし、ユニット化されたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 The turbo chiller is a large-capacity heat source device that is widely used in applications such as large-scale factory air conditioning having a clean room such as an electric / electronics-related factory and district cooling / heating. As the centrifugal chiller, there is known a unit that is formed by unitizing components such as a turbo compressor, a condenser, and an evaporator in the vicinity of each other (see, for example, Patent Document 1).
上記のターボ圧縮機は、回転駆動部となる電動機と、この電動機によって回転される複数のインペラを有する圧縮部とを備えている。これら電動機や圧縮部には、電動機の回転を圧縮部に伝達するギアや回転軸を摺動支持する軸受部が設けられている。これらギアや軸受部等の回転摺動には、オイルタンクに貯留された潤滑油が供給される。 Said turbo compressor is provided with the electric motor used as a rotational drive part, and the compression part which has several impeller rotated by this electric motor. These electric motors and compression parts are provided with gears for transmitting the rotation of the electric motors to the compression parts and bearing parts for slidingly supporting the rotating shaft. Lubricating oil stored in an oil tank is supplied to the rotational sliding of these gears and bearings.
ここで、ターボ冷凍機を長期間停止した場合には、冷媒が潤滑油に混入して該潤滑油の粘度が低下する場合がある。ターボ冷凍機の起動時にこのような潤滑油が回転摺動部に供給されると、潤滑油本来の潤滑機能を発揮することができない。
これに対して、例えば特許文献1に記載されたターボ冷凍機では、ターボ冷凍機の起動前にヒータによって潤滑油を加熱することで、該潤滑油内から冷媒を除去するとともに該潤滑油の粘度を回復させている。
Here, when the centrifugal chiller is stopped for a long period of time, the refrigerant may be mixed into the lubricating oil and the viscosity of the lubricating oil may be reduced. If such lubricating oil is supplied to the rotary sliding portion when the turbo refrigerator is started, the original lubricating function of the lubricating oil cannot be exhibited.
On the other hand, in the turbo chiller described in
ところで、上記特許文献1に記載の技術は、オイルタンクに貯留された潤滑油の液面全面が熱伝達率の高い冷媒と常時接する構成とされている。即ち、オイルタンクにおける潤滑油の液面上方には、インペラでの圧縮対象となる冷媒や電動機を冷却するための冷媒が存在する。この冷媒の存在によって、ヒータから潤滑油に与えられる熱量の一部が該冷媒に放熱されてしまい、潤滑油の加熱に時間を要してしまう。これによって、長期間停止後のターボ圧縮機を迅速に起動することができないという問題があった。
By the way, the technique described in
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、より短時間で起動することが可能なターボ圧縮機及びこのターボ圧縮機を備えたターボ冷凍機を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a subject, Comprising: It aims at providing the turbo compressor which can be started in a short time, and the turbo refrigerator provided with this turbo compressor.
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用している。
即ち、本発明に係るターボ圧縮機は、回転駆動部と、該回転駆動部により回転されることによって冷媒を圧縮する圧縮部と、前記冷媒が存在する収容空間に前記回転駆動部及び圧縮部を収容するとともに、前記収容空間の下方に形成された貯留空間に潤滑油を収容するケーシングと、前記貯留空間の前記潤滑油を加熱するヒータと、前記貯留空間の前記潤滑油を前記収容空間における前記回転駆動部及び圧縮部の少なくとも一方の回転摺動部に供給する潤滑油循環部と、前記ケーシング内に設けられ、前記回転摺動部から前記貯留空間に滴下し貯留された前記潤滑油に浸漬されるようにして前記ヒータを覆い、該潤滑油内を前記ヒータが存在する加熱領域と該加熱領域に連通する該加熱領域の外側の非加熱領域とに区画するカバーと、を備えることを特徴とする。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
That is, the turbo compressor according to the present invention includes a rotation drive unit, a compression unit that compresses the refrigerant by being rotated by the rotation drive unit, and the rotation drive unit and the compression unit in an accommodation space where the refrigerant exists. A casing for storing lubricating oil in a storage space formed below the storage space, a heater for heating the lubricating oil in the storage space, and the lubricating oil in the storage space in the storage space Lubricating oil circulating part to be supplied to at least one rotational sliding part of the rotational driving part and the compressing part, and provided in the casing, immersed in the lubricating oil dripped and stored in the storage space from the rotational sliding part And a cover that covers the heater and divides the lubricating oil into a heating region where the heater exists and a non-heating region outside the heating region communicating with the heating region. It is characterized in.
このような特徴のターボ圧縮機によれば、カバー内側の加熱領域内の潤滑油のみが加熱されるため、当該加熱領域内の潤滑油を効率的に加熱することができる。また、カバー外側の非加熱領域の潤滑油は加熱されないため、該潤滑油の液面から冷媒への放熱量を低減することができる。 According to the turbo compressor having such a feature, only the lubricating oil in the heating region inside the cover is heated, so that the lubricating oil in the heating region can be efficiently heated. Further, since the lubricating oil in the non-heated area outside the cover is not heated, the amount of heat released from the liquid surface of the lubricating oil to the refrigerant can be reduced.
また、本発明に係るターボ圧縮機の前記潤滑油循環部は、前記貯留空間の前記潤滑油に浸漬されるように設けられて、該潤滑油をケーシング外部に吸い出すポンプと、該ポンプによって吸い出された前記潤滑油を前記ケーシングの上部から前記回転摺動部に導く潤滑油流路と、を有し前記ポンプは前記加熱領域内に配置されていることが好ましい。 Further, the lubricating oil circulation part of the turbo compressor according to the present invention is provided so as to be immersed in the lubricating oil in the storage space, and a pump for sucking the lubricating oil to the outside of the casing, and a pump sucked by the pump Preferably, the pump has a lubricating oil flow path that guides the lubricating oil that has been supplied from the upper part of the casing to the rotating sliding portion, and the pump is disposed in the heating region.
ポンプが加熱領域内に配置されているため、加熱された潤滑油のみを圧縮部や駆動部の回転摺動部に供給することができる。 Since the pump is disposed in the heating region, only the heated lubricating oil can be supplied to the rotary sliding portion of the compression portion and the driving portion.
さらに、本発明に係るターボ圧縮機では、前記加熱領域の第一端側が非加熱領域に連通しており、前記ポンプは、前記加熱領域内の第二端側に配置されていることが好ましい。
これによって、加熱領域の第一端側から該加熱領域内に導入された潤滑油をヒータによって加熱した後、第二端側からポンプによって外部に排出される。したがって、十分に加熱された潤滑油を回転摺動部に供給することができる。
Furthermore, in the turbo compressor according to the present invention, it is preferable that the first end side of the heating region communicates with the non-heating region, and the pump is disposed on the second end side in the heating region.
As a result, the lubricating oil introduced into the heating region from the first end side of the heating region is heated by the heater and then discharged to the outside from the second end side by the pump. Therefore, the sufficiently heated lubricating oil can be supplied to the rotating sliding portion.
また、本発明に係るターボ圧縮機では、前記カバーが、前記第一端と前記第二端とにわたって延びる筒状をなしており、前記ヒータは前記カバーの内部に該カバーの延在方向に沿って延びており、前記カバーの内周面と前記ヒータの外周面との少なくとも一方に設けられ、これらカバー及びヒータの延在方向に向かう螺旋状をなすフィンをさらに備えていてもよい。 Further, in the turbo compressor according to the present invention, the cover has a cylindrical shape extending over the first end and the second end, and the heater extends inside the cover along the extending direction of the cover. The cover may further include a fin that is provided on at least one of the inner peripheral surface of the cover and the outer peripheral surface of the heater and has a spiral shape toward the extending direction of the cover and the heater.
これによって、加熱領域内に導入された潤滑油はフィンの螺旋に従ってポンプに向かって流動することになるため、該潤滑油の流動経路を増加させることができる。したがって、より一層十分に加熱された潤滑油を回転供給部に供給することができる。 As a result, the lubricating oil introduced into the heating region flows toward the pump according to the fin spiral, so that the flow path of the lubricating oil can be increased. Therefore, it is possible to supply the lubricating oil that has been further sufficiently heated to the rotation supply unit.
さらに、本発明に係るターボ圧縮機の前記ヒータは、前記ケーシングの内面から突出するように該ケーシングと一体に設けられた伝熱部と、該伝熱部内に形成されて前記ケーシングの外部空間に連通する挿入孔内に配置されたヒータ本体と、を有するものであってもよい。 Further, the heater of the turbo compressor according to the present invention includes a heat transfer portion provided integrally with the casing so as to protrude from the inner surface of the casing, and is formed in the heat transfer portion and is provided in an external space of the casing. And a heater main body disposed in the insertion hole that communicates.
これにより、ヒータによって潤滑油を効率的に加熱することを可能としながら、ヒータ本体のメンテナンスを容易に行うことができる。 Accordingly, the maintenance of the heater body can be easily performed while the lubricating oil can be efficiently heated by the heater.
また、本発明に係るターボ圧縮機では、前記カバーの内部に中空部が形成されていることが好ましい。 In the turbo compressor according to the present invention, it is preferable that a hollow portion is formed inside the cover.
これによって、カバーによる加熱領域と非加熱領域との断熱効果を高めることができるため、加熱領域内をより効率的に加熱することができる。 Thereby, since the heat insulation effect of the heating area | region and non-heating area | region by a cover can be improved, the inside of a heating area | region can be heated more efficiently.
さらに、本発明に係るターボ圧縮機では、前記カバーの少なくとも一部が多孔板であってもよい。 Furthermore, in the turbo compressor according to the present invention, at least a part of the cover may be a perforated plate.
これにより、潤滑油が加熱されることにより該潤滑油から分離された冷媒を、多孔板の多孔を介して加熱領域から非加熱領域に放出させることができる。 Thereby, the refrigerant | coolant isolate | separated from this lubricating oil by heating lubricating oil can be discharge | released from a heating area | region to a non-heating area | region through the hole of a perforated plate.
また、本発明に係るターボ冷凍機は、上記いずれかのターボ圧縮機を備えることを特徴とする。
これにより、上記同様、加熱領域内の潤滑油の効率的な加熱が可能となり、さらに、該潤滑油の液面から冷媒への放熱量を低減することができる。
In addition, a turbo refrigerator according to the present invention includes any one of the above turbo compressors.
Thus, as described above, the lubricating oil in the heating region can be efficiently heated, and the amount of heat released from the liquid surface of the lubricating oil to the refrigerant can be reduced.
本発明のターボ圧縮機及びターボ冷凍機によれば、加熱領域内の潤滑油を効率的に加熱することができるとともに該潤滑油の液面から冷媒への放熱量を低減することができる。これによって、ヒータによって回転摺動部に供給される潤滑油の温度を短時間で上昇させることができるため、ターボ圧縮機及びターボ冷凍機を短時間で起動すること可能となる。 According to the turbo compressor and the turbo refrigerator of the present invention, the lubricating oil in the heating region can be efficiently heated and the amount of heat released from the liquid surface of the lubricating oil to the refrigerant can be reduced. As a result, the temperature of the lubricating oil supplied to the rotary sliding portion by the heater can be raised in a short time, so that the turbo compressor and the turbo refrigerator can be started in a short time.
以下、本発明の熱交換器の第一実施形態について、図1から図3を参照して詳細に説明する。
本実施形態のターボ冷凍機1は、図1に示すように、蒸発部2と、ターボ圧縮機10と、凝縮部4と、中間冷却部6とを備えている。
Hereinafter, a first embodiment of the heat exchanger of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3.
As shown in FIG. 1, the
蒸発部2において、冷媒液(例えばフルオロカーボン類等の有機冷媒)はチューブ3内を流通する冷水より蒸発熱を奪って蒸発・気化し、冷媒ガスとなって該蒸発部2外部に導出される。 In the evaporation unit 2, the refrigerant liquid (for example, an organic refrigerant such as fluorocarbons) takes the heat of evaporation from the cold water flowing in the tube 3, evaporates and vaporizes, and is led out of the evaporation unit 2 as a refrigerant gas.
ターボ圧縮機10は、蒸発部2で生成された冷媒ガスを吸入し、該冷媒ガスを電動機40によって回転する2段のインペラ54によって2段圧縮する。これにより、冷媒ガスは蒸発部2で冷水より奪った蒸発熱に加え、圧縮による熱も加わった高温高圧の状態となる。なお、2段目のインペラ54には、中間冷却部6からの冷媒ガスも吸入される。
凝縮部4では、ターボ圧縮機10から吐出された高温高圧の冷媒ガスは、チューブ5内を流れる冷却水に、内部に含んだ蒸発熱と圧縮の熱を放出することで、再び凝縮液化する。この際、冷却水は、凝縮部4における熱交換により加熱された後、該凝縮部4の外部に導出される。
The
In the condensing unit 4, the high-temperature and high-pressure refrigerant gas discharged from the
中間冷却部6では、凝縮部4から供給される冷媒液の一部を図示しない一段目のオリフィスで中間圧力まで減厚して膨張させて蒸発させ、これにより生じる冷媒ガスを管路7を介してターボ圧縮機10の2段目のインペラ54に吸入させる。このとき、該冷媒ガスは凝縮部4から吐出される残りの冷媒液から蒸発潜熱を奪い去り、該冷媒液の温度を下げる効果があるとともに、中間冷却部6で分離された該冷媒ガスは、1段目のインペラ54で圧縮され高温になった冷媒ガスと混合することによって、2段目のインペラ54に吸いこまれる冷媒ガスの温度を下げる効果がある。このように、中間冷却部6を設けることで、単位冷媒量あたりの冷凍量を増やす効果と圧縮機の動力を減らす効果の両方が得られ、省エネ効果が高くなるという特徴がある。
同時に中間冷却部6は、凝縮部4と蒸発部2との間に一定の圧力差を保持する機能を有している。このため、管路7に中間吸込弁8を介在させてこの管路7を介してターボ圧縮機10に供給される冷媒ガスの流量を調整している。
In the
At the same time, the
次に、上記で概略を説明したターボ冷凍機1の詳細について説明する。
図2に示すように、ターボ圧縮機10は、ケーシング20と、電動機40(回転駆動部)と、圧縮部50と、カバー100と、ヒータ70と、潤滑油循環部80とを備えている。
ケーシング20はターボ圧縮機10の外観を形成する部材であって、その内部には収容空間21と貯留空間30とが形成されている。
Next, details of the
As shown in FIG. 2, the
The
収容空間21は、ケーシング20内の上部に形成された空間であって、上下方向に延びる隔壁24によって、第一収容空間22と第二収容空間23とに水平方向に区画されている。隔壁24には、該隔壁24を水平方向に貫通してこれら第一収容空間22と第二収容空間23とを連通する貫通孔25が形成されている。この貫通孔25の内周には、後述する電動機40の駆動軸43と貫通孔25との間をシールするシール部材26が設けられている。
The
貯留空間30は、ケーシング20内の下部に形成された空間、即ち、収容空間21の下方に形成された空間であって、後述する回転摺動部の潤滑剤となる潤滑油Oを収容している。この潤滑油Oは、貯留空間30の所定の水位まで貯留されている。本実施形態では、第一収容空間22と第二収容空間23とのうち、第二収容空間23の直下に貯留空間30が形成されており、これら第二収容空間23と貯留空間30とは互いに上下に連通している。
The
電動機40は、ステータ41、ロータ42、駆動軸43、駆動ギア44(回転摺動部)及び電動機軸受45(回転摺動部)を有している。
ステータ41は、水平方向に中心軸線が沿って配置された筒状をなしており、外部から供給される電流によって、上記中心軸線を中心とした回転磁界を生成する。
ロータ42は、ステータ41の内側に同軸に配置された円筒状をなしており、ステータ41の回転磁界に応じて中心軸線回りに回転される。
The
The
The
なお、このような電動機40のステータ41及びロータ42を収容する第一収容空間22内には、ケーシング20に設けられた冷媒供給口27を介して冷媒ガスが供給される。この冷媒ガスは、ステータ41及びロータ42を冷却した後、ケーシング20に設けられた冷媒吐出口28を介して蒸発部2に排出される。
The refrigerant gas is supplied into the
駆動軸43は、ロータ42の内側に一体に同軸に固定された円柱状をなしており、ケーシング20内の隔壁24の貫通孔25を第一収容空間22側から第二収容空間23内に水平方向に貫いている。この駆動軸43は、ロータ42の回転に伴ってその中心軸線回りに回転駆動される。
The
電動機軸受45は、電動機40の駆動軸43を摺動支持しており、ケーシング20内に一体に固定されている。本実施形態では、駆動軸43におけるロータ42の両側の部分に一対の電動機軸受45が配置されている。
駆動ギア44は、該駆動軸43の外周面から径方向外側に張り出すように第二収容空間23内に設けられており、その外周面にはギア歯が形成されている。この駆動ギア44は、駆動軸43とともに回転駆動される。
The electric motor bearing 45 slides and supports the
The
圧縮部50は、従動軸51、圧縮部軸受52(回転摺動部)、従動ギア53(回転摺動部)及び2つのインペラ54を有している。
従動軸51は、その全体が第二収容空間23内に収まるように配置されており、水平方向に延びて軸線回りに回転される円柱状をなしている。
圧縮部軸受52は、ケーシング20内に一体に固定されており、上記従動軸51を軸線回りに回転可能に支持している。本実施形態では、従動軸51の軸線方向に離間して一対の圧縮部軸受52が設けられている。
The
The driven
The
従動ギア53は、従動軸51の外周面から径方向外側に張り出すようにして、該従動軸51に一体に設けられている。本実施形態では、該従動ギア53は、一対の圧縮部軸受52に軸線方向から挟み込まれるように設けられている。
この従動ギア53の外周面のギア歯は、駆動ギア44のギア歯と噛み合っており、これによって駆動ギア44の回転に従って従動ギア53も回転し、該従動ギア53と一体と固定された従動軸51が回転駆動される。
The driven
The gear teeth on the outer peripheral surface of the driven
インペラ54としては、1段目のインペラ54、2段目のインペラ54の計二つのインペラ54が設けられている。これら2つのインペラ54は、それぞれ従動軸51の外周面に一体に固定されている。これによって従動軸51の回転に伴って2つのインペラ54が軸線回りに回転する。この際、蒸発部2からターボ圧縮機10におけるケーシング20の第二収容空間23内に冷媒ガス供給流路61を介して導入された冷媒ガスが、これらインペラ54によって2段階で圧縮される。圧縮された冷媒ガスは、冷媒ガス排出流路62を介して凝縮部4に送り出される。
なお、第二収容空間23内には、このインペラ54から漏出した冷媒ガスがその全域に存在している。
As the
Note that the refrigerant gas leaked from the
カバー100は、貯留空間30内の潤滑油O内に浸漬するように設けられており、該潤滑油O内を加熱領域Hと非加熱領域Nに区画する。このカバーは、図2及び図3に示すように、水平方向に延びる逆U字形状をなしており、その一端側(図2における右側、図3における紙面手前側)である第一端101が非加熱領域Nと連通する開口部とされており、他端(図2における左側、図3における紙面奥側)がケーシング20の内面に固定されている。また、カバー100の下端は、ケーシング20の底面に固定されている。そしてこのように配置されたケーシング20の略直方体状の領域が加熱領域Hとされ、潤滑油O内における加熱領域H以外の部分が非加熱領域Nとされている。
The
なお、カバー100を形成する材料としては、ある程度の強度を有し、熱伝導率の低い材料が適しており、特にステンレスを用いることが好ましい。また、製造コスト等を考慮して、カバー100の材料としてステンレス以外の鉄鋼板や合金板、樹脂板等を採用してもよい。
As a material for forming the
ヒータ70は、その加熱部となるヒータ本体71がケーシング20内の貯留空間30内に位置するように設けられており、本実施形態ではヒータ本体71の全体が貯留空間30内に収容された潤滑油O内に浸漬されている。このヒータ70は、例えば外部から電流が供給される際のジュール熱に基づいてヒータ本体71が発熱し、これによって潤滑油Oを加熱する。
本実施形態のヒータ本体71は、加熱領域H内に配置されており、より詳細には、カバー100における第二端102側を固定部として第一端101側に水平方向に延在している。
The
The heater
潤滑油循環部80は、ポンプ81及び潤滑油流路82を備えている。
ポンプ81は、ケーシング20内の貯留空間30内に配置されており、全体が潤滑油O内に浸漬されている。このポンプ81は駆動することによって、貯留空間30内に貯留された潤滑油Oをケーシング20外部へと吸い出す。
本実施形態では、このポンプ81は加熱領域H内に配置されており、より詳細には、加熱領域H内におけるカバー100の第二端102部側に位置するケーシング20の内面に固定されている。
The lubricating
The
In the present embodiment, the
潤滑油流路82は、一端がポンプ81における潤滑油Oの吸出出口に接続されており、これによって、ポンプ81によって吸い込まれた潤滑油Oは潤滑油流路82内に導入される。この潤滑油流路82の一端は、ケーシング20の上方に該ケーシング20内と連通状態で接続されている。したがって、ポンプ81によって潤滑油流路82内に送り込まれた潤滑油Oは、順次ケーシング20内へと該ケーシング20の上方から供給される。
One end of the lubricating
本実施形態では、潤滑油流路82の他端は、ケーシング20内における第二収容空間23に連通するように接続されている。これによって、第二収容空間23内にはその上方から潤滑油Oが降り注ぐ。このように第二収容空間23内に供給された潤滑油Oは、圧縮部50の圧縮部軸受52、従動ギア53等の回転摺動部の潤滑剤としての役割を果たす他、潤滑油Oの一部は図示しない流路を介して第一収容空間22内に移動し、該第一収容空間22の電動機軸受45等の回転摺動部の潤滑剤としての役割を果たす。
In the present embodiment, the other end of the lubricating
次に上記構成のターボ冷凍機1の作用について説明する。
このようなターボ冷凍機1を長期間停止した後、起動する際には、初めにヒータ70によって貯留空間30内の潤滑油Oを加熱する。この加熱により、潤滑油Oから該潤滑油O内に溶け込んだ冷媒を除去するとともに潤滑油Oの粘度を回復させることで、該潤滑油Oによる回転摺動部の潤滑効果が発揮される。そのため、ヒータ70によって潤滑油Oを所定の温度まで昇温させる工程を行う。
Next, the operation of the
When the
そして、潤滑油Oが所定の温度まで昇温した後に、ポンプ81を駆動させることにより潤滑油流路82を介して各回転摺動部に潤滑油Oを供給する。これによって、電動機40及び圧縮部50が円滑に駆動可能となる。そして、回転摺動部にて潤滑効果を発揮した潤滑油Oは、これら回転摺動部から貯留空間30内に貯留された潤滑油Oの非加熱領域Nに滴下し、その後、カバー100の第一端101を介して加熱領域H内に導入される。このように、潤滑油Oは貯留空間30内で加熱されながら、該貯留空間30と回転摺動部との間を循環する。
Then, after the temperature of the lubricating oil O rises to a predetermined temperature, the lubricating oil O is supplied to each rotary sliding portion via the lubricating
本実施形態によれば、潤滑油O内のヒータ本体71がカバー100によって覆われており、即ち、カバー100の内側の加熱領域Hにヒータ本体71が配置されているため、ヒータ本体71によって加熱される潤滑油Oは加熱領域H内の潤滑油Oのみになる。これによって、潤滑油O全体を加熱する場合に比べて、加熱領域H内の潤滑油Oを効率的に加熱することができる。したがって、潤滑油Oを所定の温度までより速やかに昇温させることができる。
さらに、カバー100の内側の加熱領域Hのみが加熱されることで該カバー100外側の非加熱領域Nは加熱されず、低温状態が維持される。このため、第二収容空間23内の冷媒ガスと潤滑油O液面との温度差が大きくなることはないため、潤滑油Oから冷媒ガスへの対流熱伝達を減少させることができ、潤滑油Oから冷媒ガスへの放熱量を低減できる。
したがって、短時間で潤滑油Oを所定の温度まで昇温することができるため、ターボ冷凍機1の再起動、即ち、電動機40及び圧縮部50の駆動までの時間の短縮化を図ることができる。
According to the present embodiment, the heater
Furthermore, only the heating area H inside the
Therefore, since the lubricating oil O can be raised to a predetermined temperature in a short time, it is possible to shorten the time until the
さらに、ポンプ81が加熱領域H内に配置されているため、ヒータ71によって加熱され、その中に溶け込んだ冷媒ガスが分離され適正な粘度を有した状態の加熱領域Hの潤滑油Oのみを回転摺動部へと供給することができる。これにより、潤滑剤として適した粘度の潤滑油のみを回転摺動部に送ることができ、より円滑な駆動を行うことが可能となる。
Further, since the
また、ポンプ81が加熱領域Hにおけるカバー100の第二端102側に配置されているため、加熱領域Hの第一端101側から該加熱領域H内に導入された潤滑油Oをヒータ70によって加熱した後、第二端102側からポンプ81によって外部に排出される。したがって、十分に加熱され冷媒ガスが分離され適正な粘度を有した状態の潤滑油を回転摺動部に供給することができる。
Further, since the
また、ヒータ70による加熱と同時にポンプ81を駆動し、潤滑油Oを循環させながら加熱し、潤滑油Oが適正温度に到達した時点で圧縮機10を起動させることも可能である。この場合の潤滑油Oは圧縮機の通常運転時の潤滑油流路82を循環させても良いし、もしくは、起動時等にのみ使用するために、潤滑油流路82から分岐して別途設置され、再び貯留空間30に戻るように設置されたバイパス流路83を循環させても良い。なお、バイパス流路83での潤滑油Oの循環は、潤滑油流路82からバイパス流路83への分岐部に設置した切換弁84を操作することで行われる。この方法によれば、貯留空間30内の潤滑油Oが強制的に撹拌されることでヒータから潤滑油Oへの対流熱伝達率が向上するとともに、ヒータ70による加熱に加えてポンプ81による流動仕事による潤滑油自身の発熱効果も加わり、更に短時間で目標温度に到達させることができる。
It is also possible to drive the
次に本発明の第二実施形態について図4及び図5を参照して説明する。第二実施形態では第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
第二実施形態のターボ冷凍機1は、カバー110、ヒータ70及びポンプ81の構成について第一実施形態と相違する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
The
本実施形態のカバー110は、第一実施形態と同様に、貯留空間30内の潤滑油O内に浸漬するように設けられており、該潤滑油O内を加熱領域Hと非加熱領域Nに区画する。このカバー110は、図4に示すように、水平方向に延びる円筒、もしくは角柱形状をなしており、その一端側(図4における右側)である第一端111の開口が非加熱領域Nと連通しており、他端(図4における左側)がケーシングの内面に固定されている。即ち、カバー110は第一端111と第二端112とにわたって延びる筒状をなしている。そしてこのように配置されたケーシング内の筒状の領域が加熱領域Hとされ、潤滑油O内における加熱領域H以外の部分が非加熱領域Nとされている。
The
また、ヒータ70におけるヒータ本体71は、第一実施形態と同様、水平方向に延びる円柱状をなしており、本実施形態では、カバー110の第一端111の開口から第二端112に向かって挿入されるように配置されている。即ち、ヒータ本体71の基端部は、ケーシング20の内面におけるカバー110の第一端111に対向する面に固定されており、ヒータ本体は該面からケーシング20内に向かって延びるように、ケーシング20と略同軸に配置されている。なお、ヒータ本体71の先端は、カバー110の第二端112までは届いていない。
Further, the heater
一方、ポンプ81は、その基端部が加熱領域H内におけるカバー110の第二端112部側に位置するケーシング20の内面に固定されている。これによって加熱領域H内においてポンプの先端はヒータ本体71の先端と対向するように配置されている。
On the other hand, the base end of the
このような第二実施形態のターボ圧縮機10によれば、ポンプ81が加熱領域Hにおけるカバー110の第二端112側に配置されているため、加熱領域Hの第一端111側から該加熱領域H内に導入された潤滑油Oをヒータによって加熱した後、第二端112側からポンプ81によって外部に排出される。即ち、ヒータ本体71の外周側において該ヒータ本体71と熱交換して高温となり、その中に溶け込んだ冷媒ガスが分離されて適正な粘度になった潤滑油Oを効率的に外部に導出することができる。これによって、より一層十分に加熱され適度な粘度を有した潤滑油Oを回転摺動部に供給することができる。
According to the
なお、第二実施形態と変形例として、例えば図5に示すように、カバー110の内周面に螺旋状をなすフィン113が設けられていてもよい。即ち、このフィン113は、カバー110及びヒータ本体71の延在方向、即ち、カバー110の軸線方向に向かうに従って該カバー110の周方向に捩じれる螺旋状をなしている。
この場合、加熱領域H内に導入された潤滑油Oはフィン113の螺旋に従ってポンプ81に向かって流動することになるため、該潤滑油Oの流動経路を増加させることができる。したがって、より一層十分にヒータ70によって加熱され適度な粘度を有した潤滑油Oを回転供給部に供給することができる。
As a modification of the second embodiment, for example, as shown in FIG. 5, a
In this case, since the lubricating oil O introduced into the heating region H flows toward the
次に本発明の第三実施形態について図6及び図7を参照して説明する。第三実施形態では第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
本実施形態は、ヒータ70の構成について第一実施形態とは相違する。
即ち、本実施形態では、カバーは第一実施形態同様、第一端101が開口した逆U字形状をなしている。これに対してヒータ70は、ヒータ本体71に加えて伝熱部72とを有している。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the third embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
This embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the
That is, in this embodiment, the cover has an inverted U shape with the
即ち、ヒータ70は第一実施形態と同様、円柱状に水平方向に延びる棒状をなしている。
一方、伝熱部72は、貯留空間におけるケーシング20の内面から突出するようにケーシング20と一体に設けられている。より詳細には、伝熱部72は、ケーシング20におけるカバー100の第一端101に対向する面からカバー100内に延びており、その底面はケーシング20の底面と一体をなしている。なお、該伝熱部72の延びる方向に直交する断面形状は、ケーシング20の底面から上方に向かって延びる略矩形状をなしている。即ち、この伝熱部72は逆略直方体のブロック形状をなしており、ケーシング20におけるカバー100の第一端101に対向する面及び該ケーシング20の面に一体に固定されるようにしてカバー100の内側に侵入している。なお、図7に示すように、カバー100の内周面と伝熱部72の外周面との間には、逆U字状をなす加熱領域Hが形成されており、カバー100の第一端101の開口から該加熱領域H内に潤滑油Oが導入される。
That is, the
On the other hand, the
この伝熱部72は、ケーシング20同様、熱伝達率の高い材料から形成されていることが好ましい。
また、伝熱部72内には、ケーシング20の外面から伝熱部72の延在方向に向かって穿設されるようにして形成された挿入孔73が形成されている。この挿入孔73はケーシングの外部に連通している。そして、この挿入孔73内に、上記ヒータ本体71がケーシング20の外側から着脱可能に挿入されている。
The
Further, an
また、本実施形態のポンプ81は第二実施形態同様、潤滑油O内におけるカバー100の第二端102側に、伝熱部72と対向するように設けられている。
Moreover, the
本実施形態では、ヒータ本体71により発生した熱は伝熱部72を介して潤滑油Oに伝達される。これにより、ヒータ本体71によって直接的に潤滑油Oを加熱する場合に比べて、潤滑油Oとヒータ70との接触面積を増加させることができるため、より効率的に潤滑油Oを加熱することができる。
また、ケーシング20の外面から容易にヒータ本体71を取り出すことができるため、ヒータ本体71の交換・メンテナンスを容易に行うことができる。
In the present embodiment, the heat generated by the
Moreover, since the heater
なお、第二実施形態でも第一実施形態同様、ヒータ70による加熱と同時にポンプ81を駆動し、潤滑油Oを循環させながら加熱し、潤滑油Oが適正温度に到達した時点で圧縮機10を起動させてもよい。また、第一実施形態と同様に、バイパス流路83及び切換弁84を設けて潤滑油Oを循環させてもよい。
In the second embodiment, as in the first embodiment, the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this, and can be appropriately changed without departing from the technical idea of the present invention.
なお、一変形例として、例えばカバー100,110の内部に中空部が形成されていてもよい。なお、この中空部はカバー100,110の一部に形成されていてもよいし、全域に形成されていてもよい。この場合、中空部が断熱効果を発揮することにより、加熱領域Hの熱がカバー100,110を介して非加熱領域Nに熱伝達してしまうことを抑制できる。
As a modification, for example, hollow portions may be formed inside the
また、第二変形例として、例えば図8に示すように、カバー100,110の少なくとも一部がパンチングメタルや網板状の孔部121が形成されたをなす多孔板であってもよいしこの各々の孔には逆止弁122がついていても良い。この逆止弁122は、孔部121におけるカバー100,110の内側(加熱領域H)側から外側(非加熱領域N)への気泡の流通を許容する。この場合、潤滑油Oがヒータ70によって加熱されることにより該潤滑油Oから分離した冷媒ガスの気泡を、多孔板の多孔(孔部121)を介して加熱領域Hから非加熱領域Nに排出できる。これによって、潤滑油O内への冷媒ガスの溶け込みを低減させ、より潤滑効果を発揮できる適正な粘度の潤滑油Oを回転摺動部に供給することができる。
As a second modification, for example, as shown in FIG. 8, at least a part of the
さらに、潤滑油Oの液面を覆うようにして、貯留空間と第二収容空間とを区画する区画カバーが設けられていてもよい。これによって、潤滑油O液面と第二収容空間の冷媒ガスとが直接的に接触することを回避できるため、潤滑油Oから冷媒ガスへの対流熱伝達を回避することができる。また、この場合、区画カバーの一部に、回転摺動部から滴下した潤滑油Oを貯留空間30に導く孔等の潤滑油通過部が形成されていることが好ましい。これにより、潤滑剤の循環を妨げることなく、潤滑油から冷媒ガスへの放熱を低減できる。
Furthermore, a partition cover that partitions the storage space and the second storage space so as to cover the liquid surface of the lubricating oil O may be provided. Accordingly, it is possible to avoid direct contact between the liquid surface of the lubricating oil O and the refrigerant gas in the second accommodation space, and thus it is possible to avoid convective heat transfer from the lubricating oil O to the refrigerant gas. In this case, it is preferable that a lubricating oil passage portion such as a hole for guiding the lubricating oil O dropped from the rotary sliding portion to the
なお、フィン113はカバー110の内周面に設けるのみならず、ヒータ本体71の外周面に螺旋状に設けてもよい。さらに、ケーシング20の貯留空間30の内面にフィンを設けてもよい。
The
なお、実施形態ではターボ圧縮機10をターボ冷凍機1に適用した例について説明したが、ターボ圧縮機10を他の装置に適用してもよい。
In addition, although embodiment demonstrated the example which applied the
さらに、本発明が対象とする圧縮機は以上で説明した駆動ギア44、従動ギア53を持つものに限らず、電動機40と従動軸51が直結された直結式圧縮機にも適用可能であるし、中間冷却部6を有しない圧縮機や、インペラが2段の2段式圧縮機に限らず、単段、もしくはより多段の圧縮機にも適用可能である。
Further, the compressor targeted by the present invention is not limited to the one having the
1 ターボ冷凍機
2 蒸発部
3 チューブ
4 凝縮部
5 チューブ
6 中間冷却部
7 管路
8 中間吸込弁
10 ターボ圧縮機
20 ケーシング
21 収容空間
22 第一収容空間
23 第二収容空間
24 隔壁
25 貫通孔
26 シール部材
27 冷媒供給口
28 冷媒吐出口
30 貯留空間
40 電動機(回転駆動部)
41 ステータ
42 ロータ
43 駆動軸
44 駆動ギア(回転摺動部)
45 電動機軸受(回転摺動部)
50 圧縮部
51 従動軸
52 圧縮部軸受(回転摺動部)
53 従動ギア(回転摺動部)
54 インペラ
61 冷媒ガス供給流路
62 冷媒ガス排出流路
70 ヒータ
71 ヒータ本体
72 伝熱部
73 挿入孔
80 潤滑油循環部
81 ポンプ
82 潤滑油流路
100 カバー
101 第一端
102 第二端
110 カバー
111 第一端
112 第二端
113 フィン
121 孔部
122 逆止弁
O 潤滑油
H 加熱領域
N 非加熱領域
DESCRIPTION OF
41
45 Motor bearing (rotating sliding part)
50
53 Driven gear (Rotating sliding part)
54
Claims (8)
該回転駆動部により回転されることによって冷媒を圧縮する圧縮部と、
前記冷媒が存在する収容空間に前記回転駆動部及び圧縮部を収容するとともに、前記収容空間の下方に形成された貯留空間に潤滑油を収容するケーシングと、
前記貯留空間の前記潤滑油を加熱するヒータと、
前記貯留空間の前記潤滑油を前記収容空間における前記回転駆動部及び圧縮部の少なくとも一方の回転摺動部に供給する潤滑油循環部と、
前記ケーシング内に設けられ、前記回転摺動部から前記貯留空間に滴下し貯留された前記潤滑油に浸漬されるようにして前記ヒータを覆い、該潤滑油内を前記ヒータが存在する加熱領域と該加熱領域に連通する該加熱領域の外側の非加熱領域とに区画するカバーと、
を備えることを特徴とするターボ圧縮機。 A rotation drive unit;
A compression unit that compresses the refrigerant by being rotated by the rotation drive unit;
A casing that accommodates the rotation drive unit and the compression unit in a housing space in which the refrigerant exists, and that contains lubricating oil in a storage space formed below the housing space;
A heater for heating the lubricating oil in the storage space;
A lubricating oil circulation part that supplies the lubricating oil in the storage space to at least one of the rotational sliding part and the compression sliding part in the accommodating space;
A heating region provided in the casing, covering the heater so as to be immersed in the lubricating oil dripped and stored in the storage space from the rotary sliding portion, and a heating region in which the heater exists in the lubricating oil; A cover that divides into a non-heated area outside the heated area that communicates with the heated area;
A turbo compressor comprising:
前記貯留空間の前記潤滑油に浸漬されるように設けられて、該潤滑油をケーシング外部に吸い出すポンプと、
該ポンプによって吸い出された前記潤滑油を前記ケーシングの上部から前記回転摺動部に導く潤滑油流路と、を有し
前記ポンプは前記加熱領域内に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のターボ圧縮機。 The lubricating oil circulation part is
A pump provided to be immersed in the lubricating oil in the storage space, and sucking out the lubricating oil to the outside of the casing;
A lubricating oil flow path that guides the lubricating oil sucked out by the pump from the upper part of the casing to the rotary sliding part, wherein the pump is disposed in the heating region. Item 4. The turbo compressor according to Item 1.
前記ポンプは、前記加熱領域内の第二端側に配置されていることを特徴とする請求項2に記載のターボ圧縮機。 A first end side of the heating region communicates with the non-heating region;
The turbo compressor according to claim 2, wherein the pump is disposed on a second end side in the heating region.
前記ヒータは前記カバーの内部に該カバーの延在方向に沿って延びており、
前記カバーの内周面と前記ヒータの外周面との少なくとも一方に設けられ、これらカバー及びヒータの延在方向に向かう螺旋状をなすフィンをさらに備えることを特徴とする請求項3に記載のターボ圧縮機。 The cover has a cylindrical shape extending across the front first end and the second end;
The heater extends inside the cover along the extending direction of the cover,
4. The turbo according to claim 3, further comprising a fin that is provided on at least one of an inner peripheral surface of the cover and an outer peripheral surface of the heater and has a spiral shape extending in an extending direction of the cover and the heater. Compressor.
前記ケーシングの内面から突出するように該ケーシングと一体に設けられた伝熱部と、
該伝熱部内に形成されて前記ケーシングの外部に連通する挿入孔内に配置されたヒータ本体と、
を有することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のターボ圧縮機。 The heater is
A heat transfer portion provided integrally with the casing so as to protrude from the inner surface of the casing;
A heater main body formed in the heat transfer portion and disposed in an insertion hole communicating with the outside of the casing;
The turbo compressor according to any one of claims 1 to 4, wherein the turbo compressor is provided.
A turbo refrigerator comprising the turbo compressor according to any one of claims 1 to 7.
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WO2018003748A1 (en) * | 2016-06-30 | 2018-01-04 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | Refrigerator |
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