JP2020186705A - Speed type compressor, refrigeration cycle device, and operation method of speed type compressor - Google Patents

Speed type compressor, refrigeration cycle device, and operation method of speed type compressor Download PDF

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洪志 孫
Hong Zhi Sun
洪志 孫
文紀 河野
Fuminori Kono
文紀 河野
直芳 庄山
Naoyoshi Shoyama
直芳 庄山
松井 大
Masaru Matsui
大 松井
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Abstract

To provide a technology that is suitable for supporting a rotating body with a bearing.SOLUTION: In a speed type compressor, a rotating body 27 includes a rotary shaft 25 and an impeller 26. A refrigerant flow passage 40 is located around the rotating body 27, and a gas phase refrigerant flows therein. A slide bearing 18 rotatably supports the rotating body 27. A bearing lubrication flow passage 91 is located between the slide bearing 18 and the rotary shaft 25, and a liquid phase refrigerant is supplied thereto. A main flow passage 21 communicates with the bearing lubrication flow passage 91, extends in an axial direction of the rotating body 27 in the rotating body 27, and has an inflow port 21a into which the liquid phase refrigerant is introduced. An injection flow passage 24 is located in the rotating body 27, branches from the main flow passage 21, extends from the main flow passage 21 to the refrigerant flow passage 40, and guides the liquid phase refrigerant from the main flow passage 21 to the refrigerant flow passage 40. The injection flow passage 24 is provided with a first nozzle 90 from which the liquid phase refrigerant flows to the refrigerant flow passage 40. The speed type compressor is provided with a first contracted flow passage 92 through which the liquid phase refrigerant goes between the inflow port 21a and the first nozzle 90.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、速度型圧縮機、冷凍サイクル装置及び速度型圧縮機の運転方法に関する。 The present disclosure relates to a speed type compressor, a refrigeration cycle device, and a method of operating the speed type compressor.

従来の冷凍サイクル装置として、2段の圧縮機を備え、1段目の圧縮機から吐出された気相冷媒が2段目の圧縮機に吸入される前に冷却されるように構成された冷凍サイクル装置が知られている。 As a conventional refrigeration cycle device, a two-stage compressor is provided, and the gas phase refrigerant discharged from the first-stage compressor is cooled before being sucked into the second-stage compressor. Cycle devices are known.

図6に示すように、特許文献1に記載された空気調和装置500は、蒸発器510、遠心圧縮機531、蒸気冷却器533、ルーツ式圧縮機532及び凝縮器520を備えている。遠心圧縮機531が前段に設けられ、ルーツ式圧縮機532が後段に設けられている。蒸発器510は、飽和状態の気相冷媒を生成する。気相冷媒は、遠心圧縮機531に吸入され、圧縮される。遠心圧縮機531で圧縮された気相冷媒がルーツ式圧縮機532でさらに圧縮される。遠心圧縮機531とルーツ式圧縮機532との間に配置された蒸気冷却器533において、気相冷媒が冷却される。 As shown in FIG. 6, the air conditioner 500 described in Patent Document 1 includes an evaporator 510, a centrifugal compressor 531, a steam cooler 533, a roots compressor 532, and a condenser 520. A centrifugal compressor 531 is provided in the front stage, and a roots type compressor 532 is provided in the rear stage. The evaporator 510 produces a saturated vapor phase refrigerant. The vapor phase refrigerant is sucked into the centrifugal compressor 531 and compressed. The vapor phase refrigerant compressed by the centrifugal compressor 531 is further compressed by the roots compressor 532. The vapor phase refrigerant is cooled in the steam cooler 533 arranged between the centrifugal compressor 531 and the roots compressor 532.

蒸気冷却器533は、遠心圧縮機531とルーツ式圧縮機532との間に設けられている。蒸気冷却器533において、気相冷媒に対して水が直接噴霧される。あるいは、蒸気冷却器533において、空気などの冷却媒体と気相冷媒との間で間接的に熱交換が行われる。 The steam cooler 533 is provided between the centrifugal compressor 531 and the roots compressor 532. In the steam cooler 533, water is sprayed directly onto the vapor phase refrigerant. Alternatively, in the steam cooler 533, heat exchange is indirectly performed between the cooling medium such as air and the gas phase refrigerant.

特開2008−122012号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-12202

圧縮機では、軸受によって回転体が支持されることがある。特許文献1では、軸受による回転体の支持については、検討されていない。 In compressors, bearings may support the rotating body. Patent Document 1 does not study the support of a rotating body by bearings.

本開示は、
回転軸及びインペラを含む回転体と、
前記回転体の周囲に位置し、気相冷媒が流れる冷媒流路と、
前記回転体を回転可能に支持するすべり軸受と、
前記すべり軸受と前記回転軸との間に位置し、液相冷媒が供給される軸受潤滑流路と、
前記軸受潤滑流路と連通し、前記回転体の内部において前記回転体の軸方向に延びており、前記液相冷媒が導入される流入口を有する主流路と、
前記回転体の内部に位置し、前記主流路から分岐して前記主流路から前記冷媒流路まで延びており、前記主流路から前記冷媒流路に前記液相冷媒を導く流路であって、前記冷媒流路に前記液相冷媒を流出させる第1ノズルが設けられた噴射流路と、を備え、
前記流入口と前記第1ノズルとの間で前記液相冷媒が経由する第1絞り流路が設けられた、速度型圧縮機を提供する。
This disclosure is
A rotating body including a rotating shaft and an impeller,
A refrigerant flow path located around the rotating body and through which a vapor phase refrigerant flows,
A plain bearing that rotatably supports the rotating body,
A bearing lubrication flow path located between the plain bearing and the rotating shaft and to which a liquid phase refrigerant is supplied,
A main flow path that communicates with the bearing lubrication flow path, extends in the axial direction of the rotating body inside the rotating body, and has an inflow port into which the liquid phase refrigerant is introduced.
A flow path that is located inside the rotating body, branches from the main flow path, extends from the main flow path to the refrigerant flow path, and guides the liquid phase refrigerant from the main flow path to the refrigerant flow path. The refrigerant flow path is provided with an injection flow path provided with a first nozzle for flowing out the liquid phase refrigerant.
Provided is a speed type compressor in which a first throttle flow path through which the liquid phase refrigerant passes is provided between the inflow port and the first nozzle.

本開示によれば、すべり軸受において液相冷媒が不足し難い。これにより、すべり軸受の焼き付きを回避できる。このため、本開示に係る技術は、回転体を軸受で支持することに適している。 According to the present disclosure, it is difficult for the slide bearing to run out of liquid phase refrigerant. As a result, seizure of the slide bearing can be avoided. Therefore, the technique according to the present disclosure is suitable for supporting a rotating body with bearings.

図1は、本開示の実施形態1に係る冷凍サイクル装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a refrigeration cycle device according to the first embodiment of the present disclosure. 図2は、本開示の実施形態1に係る速度型圧縮機の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the speed type compressor according to the first embodiment of the present disclosure. 図3は、III-III線に沿った回転体の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a rotating body along lines III-III. 図4は、比較形態1に係る速度型圧縮機の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the speed type compressor according to the comparative form 1. 図5は、本開示の速度型圧縮機の運転方法を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing an operation method of the speed type compressor of the present disclosure. 図6は、従来の空気調和装置の構成図である。FIG. 6 is a block diagram of a conventional air conditioner.

(本開示の基礎となった知見)
特許文献1に記載された空気調和装置によれば、蒸気冷却器533において、ルーツ式圧縮機532に吸入される冷媒の過熱度が低減されうる。しかし、遠心圧縮機531の圧縮過程で発生する過熱度、及び、ルーツ式圧縮機532の圧縮過程で発生する過熱度を圧縮過程において取り除くことができない。冷媒の過熱度が増加すると冷媒のエンタルピーも上昇する。
(Findings underlying this disclosure)
According to the air conditioner described in Patent Document 1, in the steam cooler 533, the degree of superheat of the refrigerant sucked into the roots compressor 532 can be reduced. However, the degree of superheat generated in the compression process of the centrifugal compressor 531 and the degree of superheat generated in the compression process of the roots compressor 532 cannot be removed in the compression process. As the degree of superheat of the refrigerant increases, the enthalpy of the refrigerant also increases.

圧縮機における理想的な圧縮過程は、完全に断熱された等エントロピー線に沿っている。冷媒のp−h線図において、冷媒のエンタルピーが増えるにつれて、等エントロピー線の傾きが緩やかになり、より大きい圧縮動力が要求される。冷媒の過熱度が増加するにつれて、単位質量の冷媒の圧力を所定圧力まで上げるために、より大きい圧縮動力が必要とされる。言い換えれば、圧縮機の負荷が増加し、圧縮機の消費電力が増加する。 The ideal compression process in a compressor is along a completely insulated isentropic line. In the mph diagram of the refrigerant, as the enthalpy of the refrigerant increases, the slope of the isentropic line becomes gentler, and a larger compression power is required. As the degree of superheat of the refrigerant increases, a larger compression power is required to raise the pressure of the unit mass of the refrigerant to a predetermined pressure. In other words, the load on the compressor increases and the power consumption of the compressor increases.

また、圧縮機では、軸受によって回転体が支持されることがある。 Further, in a compressor, a rotating body may be supported by bearings.

そこで、本発明者らは、圧縮機の圧縮過程において気相冷媒を圧縮し、その気相冷媒をノズルから流出する液相冷媒で冷却することを考えた。さらに、本発明者らは、液相冷媒を回転体をすべり軸受で支持する際の潤滑剤としても用いることを考えた。そのようにする場合、液相冷媒は、気相冷媒と軸受の両方に供給される。このため、ノズルの取り付け状態の不具合、脱落、破損等が生じると、気相冷媒へと大量の液相冷媒が流れ、反対に、すべり軸受において液相冷媒が不足するおそれがある。すべり軸受における液相冷媒の不足は、すべり軸受の焼き付きの原因となりうる。 Therefore, the present inventors have considered compressing the vapor-phase refrigerant in the compression process of the compressor and cooling the vapor-phase refrigerant with the liquid-phase refrigerant flowing out of the nozzle. Furthermore, the present inventors have considered using the liquid-phase refrigerant as a lubricant when supporting a rotating body with a slide bearing. In doing so, the liquid phase refrigerant is supplied to both the gas phase refrigerant and the bearings. Therefore, if the nozzle mounting state is defective, dropped, or damaged, a large amount of the liquid phase refrigerant may flow into the gas phase refrigerant, and conversely, the liquid phase refrigerant may be insufficient in the slide bearing. Insufficient liquid phase refrigerant in plain bearings can cause seizure in plain bearings.

本開示は、すべり軸受において液相冷媒が不足してすべり軸受が焼き付くことを防止することに適した技術を提供する。 The present disclosure provides a technique suitable for preventing the slide bearing from seizing due to a shortage of liquid phase refrigerant in the slide bearing.

(本開示に係る一態様の概要)
本開示の第1態様に係る速度型圧縮機は、
回転軸及びインペラを含む回転体と、
前記回転体の周囲に位置し、気相冷媒が流れる冷媒流路と、
前記回転体を回転可能に支持するすべり軸受と、
前記すべり軸受と前記回転軸との間に位置し、液相冷媒が供給される軸受潤滑流路と、
前記軸受潤滑流路と連通し、前記回転体の内部において前記回転体の軸方向に延びており、前記液相冷媒が導入される流入口を有する主流路と、
前記回転体の内部に位置し、前記主流路から分岐して前記主流路から前記冷媒流路まで延びており、前記主流路から前記冷媒流路に前記液相冷媒を導く流路であって、前記冷媒流路に前記液相冷媒を流出させる第1ノズルが設けられた噴射流路と、を備え、
前記流入口と前記第1ノズルとの間で前記液相冷媒が経由する第1絞り流路が設けられている。
(Summary of one aspect relating to this disclosure)
The speed compressor according to the first aspect of the present disclosure is
A rotating body including a rotating shaft and an impeller,
A refrigerant flow path located around the rotating body and through which a vapor phase refrigerant flows,
A plain bearing that rotatably supports the rotating body,
A bearing lubrication flow path located between the plain bearing and the rotating shaft and to which a liquid phase refrigerant is supplied,
A main flow path that communicates with the bearing lubrication flow path, extends in the axial direction of the rotating body inside the rotating body, and has an inflow port into which the liquid phase refrigerant is introduced.
A flow path that is located inside the rotating body, branches from the main flow path, extends from the main flow path to the refrigerant flow path, and guides the liquid phase refrigerant from the main flow path to the refrigerant flow path. The refrigerant flow path is provided with an injection flow path provided with a first nozzle for flowing out the liquid phase refrigerant.
A first throttle flow path through which the liquid phase refrigerant passes is provided between the inflow port and the first nozzle.

第1態様では、主流路の流入口と第1ノズルの間に第1絞り流路が設けられている。このため、第1ノズルの取り付け状態の不具合、脱落、破損等が生じたとしても、噴射流路を大量の液相冷媒が流れるという事態を回避し易い。このため、すべり軸受において液相冷媒が不足してすべり軸受が焼き付くことを防止できる。 In the first aspect, the first throttle flow path is provided between the inflow port of the main flow path and the first nozzle. Therefore, it is easy to avoid a situation in which a large amount of liquid-phase refrigerant flows through the injection flow path even if a defect, dropout, or damage occurs in the mounting state of the first nozzle. Therefore, it is possible to prevent the slide bearing from seizing due to a shortage of the liquid phase refrigerant in the slide bearing.

本開示の第2態様において、例えば、第1態様に係る速度型圧縮機では、
前記第1ノズルは、ねじ止めにより前記噴射流路に設けられていてもよい。
In the second aspect of the present disclosure, for example, in the speed type compressor according to the first aspect,
The first nozzle may be provided in the injection flow path by screwing.

第2態様は、第1ノズルを強固に固定することに適している。 The second aspect is suitable for firmly fixing the first nozzle.

本開示の第3態様において、例えば、第1又は第2態様に係る速度型圧縮機では、
前記第1絞り流路から流れた前記液相冷媒を前記冷媒流路に流出させるノズルの数は、N個であってもよく、
前記第1絞り流路の断面積は、前記N個のノズルの特定断面積以上であってもよい。
ここで、前記N個のノズルは、前記第1ノズルを含む。Nは、1以上の自然数である。N=1の場合、前記特定断面積は、前記第1ノズルの最小流路の断面積である。N≧2の場合、前記特定断面積は、前記N個のノズルの最小流路の断面積の総和である。
In the third aspect of the present disclosure, for example, in the speed type compressor according to the first or second aspect,
The number of nozzles for discharging the liquid phase refrigerant flowing from the first throttle flow path to the refrigerant flow path may be N.
The cross-sectional area of the first throttle flow path may be equal to or larger than the specific cross-sectional area of the N nozzles.
Here, the N nozzles include the first nozzle. N is a natural number of 1 or more. When N = 1, the specific cross-sectional area is the cross-sectional area of the minimum flow path of the first nozzle. When N ≧ 2, the specific cross-sectional area is the sum of the cross-sectional areas of the minimum flow paths of the N nozzles.

第3態様は、キャビテーションによりノズルに十分な液相冷媒が流れなくなる事態を回避することに適している。 The third aspect is suitable for avoiding a situation in which sufficient liquid phase refrigerant does not flow to the nozzle due to cavitation.

本開示の第4態様において、例えば、第1から第3態様のいずれか1つに係る速度型圧縮機では、
前記絞り流路は、前記主流路に設けられていてもよい。
In the fourth aspect of the present disclosure, for example, in the speed type compressor according to any one of the first to third aspects,
The throttle flow path may be provided in the main flow path.

第4態様によれば、回転体の中心軸上又は中心軸に近い位置に、絞り流路を設けることができる。このことは、回転体の周方向の質量分布を均等にし、回転体の振動を抑える観点から有利である。 According to the fourth aspect, the throttle flow path can be provided on the central axis of the rotating body or at a position close to the central axis. This is advantageous from the viewpoint of equalizing the mass distribution in the circumferential direction of the rotating body and suppressing the vibration of the rotating body.

本開示の第5態様において、例えば、第1から第4態様のいずれか1つに係る速度型圧縮機では、
前記第1ノズルは、前記液相冷媒を前記冷媒流路に噴霧してもよい。
In the fifth aspect of the present disclosure, for example, in the speed type compressor according to any one of the first to fourth aspects,
The first nozzle may spray the liquid phase refrigerant into the refrigerant flow path.

第5態様によれば、微粒化された液相冷媒を冷媒流路に流出させることができる。このようにすれば、液相冷媒と気相冷媒との間の熱交換が促進され易い。 According to the fifth aspect, the atomized liquid phase refrigerant can flow out to the refrigerant flow path. In this way, heat exchange between the liquid phase refrigerant and the gas phase refrigerant is likely to be promoted.

本開示の第6態様に係る冷凍サイクル装置は、
蒸発器と、
第1から第5態様のいずれか1つの速度型圧縮機と、
凝縮器と、
を備えている。
The refrigeration cycle apparatus according to the sixth aspect of the present disclosure is
Evaporator and
A speed compressor according to any one of the first to fifth aspects, and
Condenser and
Is equipped with.

第6態様によれば、第1態様と同じ効果が得られる。 According to the sixth aspect, the same effect as that of the first aspect can be obtained.

本開示の第7態様に係る速度型圧縮機の運転方法は、
回転体と、前記回転体を回転可能に支持するすべり軸受と、を備えた速度型圧縮機の運転方法であって、
気相冷媒を圧縮過程に供給する第1供給を行うことと、
液相冷媒を前記すべり軸受に供給する第2供給を行うことと、
前記液相冷媒を前記圧縮過程にある前記気相冷媒に供給する第3供給を行うことと、を含み、
前記第3供給は、
前記回転体の内部に前記液相冷媒を流入させることと、
前記回転体の内部に流入した前記液相冷媒の流量を絞ることと、
流量が絞られた前記液相冷媒を前記圧縮過程にある前記気相冷媒に第1ノズルを介して供給することと、を含む。
The method of operating the speed compressor according to the seventh aspect of the present disclosure is as follows.
A method of operating a speed compressor including a rotating body and a slide bearing that rotatably supports the rotating body.
Performing the first supply to supply the gas phase refrigerant to the compression process,
Performing a second supply to supply the liquid phase refrigerant to the slide bearing, and
A third supply of the liquid phase refrigerant to the gas phase refrigerant in the compression process is included.
The third supply is
Inflowing the liquid phase refrigerant into the rotating body and
By reducing the flow rate of the liquid phase refrigerant that has flowed into the rotating body,
The liquid phase refrigerant having a reduced flow rate is supplied to the gas phase refrigerant in the compression process via the first nozzle.

第7態様では、回転体の内部に流入した液相冷媒は、流量が絞られた後に、第1ノズルを介して圧縮過程にある気相冷媒に供給される。このため、第1ノズルの取り付け状態の不具合、脱落、破損等が生じたとしても、噴射流路を大量の液相冷媒が流れるという事態を回避し易い。このため、すべり軸受において液相冷媒が不足してすべり軸受が焼き付くことを防止できる。 In the seventh aspect, the liquid phase refrigerant flowing into the inside of the rotating body is supplied to the gas phase refrigerant in the compression process via the first nozzle after the flow rate is throttled. Therefore, it is easy to avoid a situation in which a large amount of liquid-phase refrigerant flows through the injection flow path even if a defect, dropout, or damage occurs in the mounting state of the first nozzle. Therefore, it is possible to prevent the slide bearing from seizing due to a shortage of the liquid phase refrigerant in the slide bearing.

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本開示が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. The present disclosure is not limited to this embodiment.

(実施形態1)
図1は、本開示の実施形態1に係る冷凍サイクル装置の構成を示している。冷凍サイクル装置100は、蒸発器2、圧縮機3、凝縮器4及び冷媒供給路11を備えている。圧縮機3は、吸入配管6によって蒸発器2に接続され、吐出配管8によって凝縮器4に接続されている。詳細には、蒸発器2の出口と圧縮機3の吸入口とに吸入配管6が接続されている。圧縮機3の吐出口と凝縮器4の入口とに吐出配管8が接続されている。凝縮器4は、戻し経路9によって蒸発器2に接続されている。蒸発器2、圧縮機3及び凝縮器4がこの順番で環状に接続されて冷媒回路10が形成されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows the configuration of the refrigeration cycle apparatus according to the first embodiment of the present disclosure. The refrigeration cycle device 100 includes an evaporator 2, a compressor 3, a condenser 4, and a refrigerant supply path 11. The compressor 3 is connected to the evaporator 2 by the suction pipe 6 and is connected to the condenser 4 by the discharge pipe 8. Specifically, the suction pipe 6 is connected to the outlet of the evaporator 2 and the suction port of the compressor 3. A discharge pipe 8 is connected to the discharge port of the compressor 3 and the inlet of the condenser 4. The condenser 4 is connected to the evaporator 2 by a return path 9. The evaporator 2, the compressor 3, and the condenser 4 are connected in this order in an annular shape to form the refrigerant circuit 10.

蒸発器2において冷媒が蒸発し、気相冷媒が生成される。蒸発器2で生成された気相冷媒は、吸入配管6を通じて、圧縮機3に吸入されて圧縮される。圧縮された気相冷媒は、吐出配管8を通じて、凝縮器4に供給される。凝縮器4において気相冷媒が冷却されて液相冷媒が生成される。液相冷媒は、戻し経路9を通じて、凝縮器4から蒸発器2に送られる。気相冷媒は、冷媒蒸気とも称されうる。液相冷媒は、冷媒液とも称されうる。 The refrigerant evaporates in the evaporator 2 to generate a vapor phase refrigerant. The vapor phase refrigerant generated in the evaporator 2 is sucked into the compressor 3 through the suction pipe 6 and compressed. The compressed vapor phase refrigerant is supplied to the condenser 4 through the discharge pipe 8. The gas phase refrigerant is cooled in the condenser 4 to generate a liquid phase refrigerant. The liquid phase refrigerant is sent from the condenser 4 to the evaporator 2 through the return path 9. The vapor phase refrigerant may also be referred to as refrigerant vapor. The liquid phase refrigerant may also be referred to as a refrigerant liquid.

冷凍サイクル装置100の冷媒として、フロン系冷媒、低GWP(Global Warming Potential)冷媒及び自然冷媒を用いることができる。フロン系冷媒としては、HCFC(hydrochlorofluorocarbon)、HFC(hydrofluorocarbon)などが挙げられる。低GWP冷媒としては、HFO−1234yfなどが挙げられる。自然冷媒としては、CO2、水などが挙げられる。 As the refrigerant of the refrigeration cycle apparatus 100, a fluorocarbon-based refrigerant, a low GWP (Global Warming Potential) refrigerant, and a natural refrigerant can be used. Examples of chlorofluorocarbon-based refrigerants include HCFC (hydrochlorofluorocarbon) and HFC (hydrofluorocarbon). Examples of the low GWP refrigerant include HFO-1234yf. Examples of natural refrigerants include CO 2 and water.

冷凍サイクル装置100には、例えば、常温での飽和蒸気圧が負圧の物質を主成分として含む冷媒が充填されている。このような冷媒としては、水を主成分として含む冷媒が挙げられる。「主成分」とは、質量比で最も多く含まれた成分を意味する。「常温」とは、日本工業規格JIS Z8703にあるように、20℃±15℃の温度範囲を意味する。負圧とは、絶対圧で大気圧よりも低い圧力を意味する。 The refrigeration cycle device 100 is filled with, for example, a refrigerant containing a substance having a negative saturated vapor pressure at room temperature as a main component. Examples of such a refrigerant include a refrigerant containing water as a main component. The "main component" means the component contained most in the mass ratio. “Normal temperature” means a temperature range of 20 ° C. ± 15 ° C. as described in Japanese Industrial Standard JIS Z8703. Negative pressure means pressure that is absolute pressure lower than atmospheric pressure.

冷媒として水を用いた場合、冷凍サイクルにおける圧力比が拡大し、冷媒の過熱度が過大になりがちである。本実施形態では、圧縮機3の内部の冷媒流路に向かって液相冷媒が流出し、圧縮過程での冷媒の過熱度の増加に起因する冷媒のエンタルピーの増加が連続的に抑制される。これにより、冷媒の圧力を所定圧力まで上昇させるために圧縮機3がなすべき仕事を大幅に低減できる。つまり、圧縮機3の消費電力を大幅に節約できる。 When water is used as the refrigerant, the pressure ratio in the refrigeration cycle increases, and the degree of superheat of the refrigerant tends to become excessive. In the present embodiment, the liquid phase refrigerant flows out toward the refrigerant flow path inside the compressor 3, and the increase in the enthalpy of the refrigerant due to the increase in the degree of superheat of the refrigerant in the compression process is continuously suppressed. As a result, the work to be done by the compressor 3 in order to raise the pressure of the refrigerant to a predetermined pressure can be significantly reduced. That is, the power consumption of the compressor 3 can be significantly saved.

冷凍サイクル装置100は、さらに、吸熱回路12及び放熱回路14を備えている。 The refrigeration cycle device 100 further includes a heat absorption circuit 12 and a heat dissipation circuit 14.

吸熱回路12は、蒸発器2で冷却された液相冷媒を使用するための回路であり、ポンプ、室内熱交換器などの必要な機器を有している。吸熱回路12の一部は蒸発器2の内部に位置している。蒸発器2の内部において、吸熱回路12の一部は、液相冷媒の液面よりも上に位置していてもよいし、液相冷媒の液面よりも下に位置していてもよい。吸熱回路12には、水、ブラインなどの熱媒体が充填されている。 The endothermic circuit 12 is a circuit for using the liquid phase refrigerant cooled by the evaporator 2, and has necessary equipment such as a pump and an indoor heat exchanger. A part of the endothermic circuit 12 is located inside the evaporator 2. Inside the evaporator 2, a part of the endothermic circuit 12 may be located above the liquid level of the liquid phase refrigerant or may be located below the liquid level of the liquid phase refrigerant. The heat absorbing circuit 12 is filled with a heat medium such as water or brine.

蒸発器2に貯留された液相冷媒は、吸熱回路12を構成する部材に接触する。これにより、液相冷媒と吸熱回路12の内部の熱媒体との間で熱交換が行われ、液相冷媒が蒸発する。吸熱回路12の内部の熱媒体は、液相冷媒の蒸発潜熱によって冷却される。吸熱回路12を構成する部材の典型例は、配管である。例えば、冷凍サイクル装置100が室内の冷房を行う空気調和装置である場合、吸熱回路12の熱媒体によって室内の空気が冷却される。室内熱交換器は、例えば、フィンチューブ熱交換器である。 The liquid-phase refrigerant stored in the evaporator 2 comes into contact with the members constituting the endothermic circuit 12. As a result, heat exchange is performed between the liquid phase refrigerant and the heat medium inside the endothermic circuit 12, and the liquid phase refrigerant evaporates. The heat medium inside the endothermic circuit 12 is cooled by the latent heat of vaporization of the liquid phase refrigerant. A typical example of a member constituting the endothermic circuit 12 is a pipe. For example, when the refrigerating cycle device 100 is an air conditioner that cools the room, the air in the room is cooled by the heat medium of the endothermic circuit 12. The indoor heat exchanger is, for example, a fin tube heat exchanger.

放熱回路14は、凝縮器4の内部の冷媒から熱を奪うために使用される回路であり、ポンプ、冷却塔などの必要な機器を有している。放熱回路14の一部は凝縮器4の内部に位置している。詳細には、凝縮器4の内部において、放熱回路14の一部は、液相冷媒の液面よりも上に位置している。放熱回路14には、水、ブラインなどの熱媒体が充填されている。冷凍サイクル装置100が室内の冷房を行う空気調和装置である場合、凝縮器4は室外に配置され、放熱回路14の熱媒体によって凝縮器4の冷媒が冷却される。 The heat dissipation circuit 14 is a circuit used to remove heat from the refrigerant inside the condenser 4, and has necessary equipment such as a pump and a cooling tower. A part of the heat dissipation circuit 14 is located inside the condenser 4. Specifically, inside the condenser 4, a part of the heat dissipation circuit 14 is located above the liquid level of the liquid phase refrigerant. The heat dissipation circuit 14 is filled with a heat medium such as water or brine. When the refrigerating cycle device 100 is an air conditioner that cools the room, the condenser 4 is arranged outside the room, and the refrigerant of the condenser 4 is cooled by the heat medium of the heat dissipation circuit 14.

圧縮機3から吐出された高温の気相冷媒は、凝縮器4の内部において、放熱回路14を構成する部材に接触する。これにより、気相冷媒と放熱回路14の内部の熱媒体との間で熱交換が行われ、気相冷媒が凝縮する。放熱回路14の内部の熱媒体は、気相冷媒の凝縮潜熱によって加熱される。放熱回路14を構成する部材の典型例は、配管である。気相冷媒によって加熱された熱媒体は、例えば、放熱回路14の冷却塔(図示せず)において外気又は冷却水によって冷却される。 The high-temperature vapor-phase refrigerant discharged from the compressor 3 comes into contact with the members constituting the heat dissipation circuit 14 inside the condenser 4. As a result, heat exchange is performed between the vapor phase refrigerant and the heat medium inside the heat dissipation circuit 14, and the vapor phase refrigerant is condensed. The heat medium inside the heat dissipation circuit 14 is heated by the latent heat of condensation of the vapor phase refrigerant. A typical example of a member constituting the heat dissipation circuit 14 is a pipe. The heat medium heated by the vapor phase refrigerant is cooled by outside air or cooling water in a cooling tower (not shown) of the heat dissipation circuit 14, for example.

蒸発器2は、例えば、断熱性及び耐圧性を有する容器によって構成されている。蒸発器2は、液相冷媒を貯留するとともに、液相冷媒を内部で蒸発させる。蒸発器2の内部の液相冷媒は、蒸発器2の外部からもたらされた熱を吸収し、蒸発する。すなわち、吸熱回路12から熱を吸収することによって加熱された液相冷媒が蒸発器2の中で蒸発する。本実施形態において、蒸発器2に貯留された液相冷媒は、吸熱回路12を循環する熱媒体と間接的に接触する。つまり、蒸発器2に貯留された液相冷媒の一部は、吸熱回路12の熱媒体によって加熱され、飽和状態の液相冷媒を加熱するために使用される。蒸発器2に貯留された液相冷媒の温度、及び、蒸発器2で生成された気相冷媒の温度は、例えば5℃である。 The evaporator 2 is composed of, for example, a container having heat insulating properties and pressure resistance. The evaporator 2 stores the liquid-phase refrigerant and evaporates the liquid-phase refrigerant internally. The liquid-phase refrigerant inside the evaporator 2 absorbs the heat provided from the outside of the evaporator 2 and evaporates. That is, the liquid phase refrigerant heated by absorbing heat from the endothermic circuit 12 evaporates in the evaporator 2. In the present embodiment, the liquid phase refrigerant stored in the evaporator 2 indirectly contacts the heat medium circulating in the endothermic circuit 12. That is, a part of the liquid phase refrigerant stored in the evaporator 2 is heated by the heat medium of the endothermic circuit 12, and is used to heat the saturated liquid phase refrigerant. The temperature of the liquid-phase refrigerant stored in the evaporator 2 and the temperature of the vapor-phase refrigerant produced in the evaporator 2 are, for example, 5 ° C.

本実施形態において、蒸発器2は、例えばシェルチューブ熱交換器のような間接接触型の熱交換器である。ただし、蒸発器2は、噴霧式又は充填材式の熱交換器のような直接接触型の熱交換器であってもよい。つまり、吸熱回路12に液相冷媒を循環させることによって、液相冷媒を加熱してもよい。さらに、吸熱回路12が省略されていてもよい。 In this embodiment, the evaporator 2 is an indirect contact type heat exchanger such as a shell tube heat exchanger. However, the evaporator 2 may be a direct contact type heat exchanger such as a spray type or filler type heat exchanger. That is, the liquid phase refrigerant may be heated by circulating the liquid phase refrigerant in the endothermic circuit 12. Further, the endothermic circuit 12 may be omitted.

圧縮機3は、蒸発器2で生成された気相冷媒を吸入して圧縮する。圧縮機3は、速度型圧縮機(dynamic compressor)である。速度型圧縮機は、気相冷媒に運動量を与え、その後、減速させることによって気相冷媒の圧力を上昇させる圧縮機である。速度型圧縮機として、遠心圧縮機、斜流圧縮機、軸流圧縮機などが挙げられる。速度型圧縮機は、ターボ圧縮機とも呼ばれる。圧縮機3は、回転数を変化させるための可変速機構を備えていてもよい。可変速機構の例は、圧縮機3のモータを駆動するインバータである。圧縮機3の吐出口における冷媒の温度は、例えば100〜150℃の範囲にある。 The compressor 3 sucks in the vapor phase refrigerant generated by the evaporator 2 and compresses it. The compressor 3 is a dynamic compressor. The velocity type compressor is a compressor that increases the pressure of the gas phase refrigerant by giving momentum to the vapor phase refrigerant and then decelerating it. Examples of the speed type compressor include a centrifugal compressor, a mixed flow compressor, and an axial flow compressor. Speed compressors are also called turbo compressors. The compressor 3 may include a variable speed mechanism for changing the rotation speed. An example of a variable speed mechanism is an inverter that drives the motor of the compressor 3. The temperature of the refrigerant at the discharge port of the compressor 3 is, for example, in the range of 100 to 150 ° C.

凝縮器4は、例えば、断熱性及び耐圧性を有する容器によって構成されている。凝縮器4は、圧縮機3で圧縮された気相冷媒を凝縮させるとともに、気相冷媒を凝縮させることによって生じた液相冷媒を貯留する。本実施形態では、外部環境に熱を放出することによって冷却された熱媒体に気相冷媒が間接的に接触して凝縮する。つまり、気相冷媒は、放熱回路14の熱媒体によって冷却され、凝縮する。凝縮器4に導入される気相冷媒の温度は、例えば、100〜150℃の範囲にある。凝縮器4に貯留された液相冷媒の温度は、例えば35℃である。 The condenser 4 is composed of, for example, a container having heat insulating properties and pressure resistance. The condenser 4 condenses the gas-phase refrigerant compressed by the compressor 3 and stores the liquid-phase refrigerant generated by condensing the gas-phase refrigerant. In the present embodiment, the gas phase refrigerant indirectly contacts and condenses the heat medium cooled by releasing heat to the external environment. That is, the gas phase refrigerant is cooled by the heat medium of the heat dissipation circuit 14 and condensed. The temperature of the gas phase refrigerant introduced into the condenser 4 is, for example, in the range of 100 to 150 ° C. The temperature of the liquid phase refrigerant stored in the condenser 4 is, for example, 35 ° C.

本実施形態において、凝縮器4は、例えばシェルチューブ熱交換器のような間接接触型の熱交換器である。ただし、凝縮器4は、噴霧式又は充填材式の熱交換器のような直接接触型の熱交換器であってもよい。つまり、放熱回路14に液相冷媒を循環させることによって、液相冷媒を冷却してもよい。さらに、放熱回路14が省略されていてもよい。 In this embodiment, the condenser 4 is an indirect contact type heat exchanger such as a shell tube heat exchanger. However, the condenser 4 may be a direct contact type heat exchanger such as a spray type or filler type heat exchanger. That is, the liquid phase refrigerant may be cooled by circulating the liquid phase refrigerant in the heat dissipation circuit 14. Further, the heat dissipation circuit 14 may be omitted.

吸入配管6は、蒸発器2から圧縮機3に気相冷媒を導くための流路である。吸入配管6を介して、蒸発器2の出口が圧縮機3の吸入口に接続されている。 The suction pipe 6 is a flow path for guiding the vapor phase refrigerant from the evaporator 2 to the compressor 3. The outlet of the evaporator 2 is connected to the suction port of the compressor 3 via the suction pipe 6.

吐出配管8は、圧縮機3から凝縮器4に圧縮された気相冷媒を導くための流路である。吐出配管8を介して、圧縮機3の吐出口が凝縮器4の入口に接続されている。 The discharge pipe 8 is a flow path for guiding the gas phase refrigerant compressed from the compressor 3 to the condenser 4. The discharge port of the compressor 3 is connected to the inlet of the condenser 4 via the discharge pipe 8.

戻し経路9は、凝縮器4から蒸発器2に液相冷媒を導くための流路である。戻し経路9によって、蒸発器2と凝縮器4とが接続されている。戻し経路9にポンプ、流量調整弁などが配置されていてもよい。戻し経路9は、少なくとも1つの配管によって構成されうる。 The return path 9 is a flow path for guiding the liquid phase refrigerant from the condenser 4 to the evaporator 2. The evaporator 2 and the condenser 4 are connected by a return path 9. A pump, a flow rate adjusting valve, or the like may be arranged in the return path 9. The return path 9 may consist of at least one pipe.

冷媒供給路11は、蒸発器2と圧縮機3とを接続している。冷媒供給路11を通じて、蒸発器2に貯留された液相冷媒が圧縮機3に供給される。液相冷媒は、圧縮機3の内部において、冷媒流路に向かって流出する。冷媒供給路11は、少なくとも1つの配管によって構成されうる。冷媒供給路11の入口は、蒸発器2において、蒸発器2に貯留された液相冷媒の液面よりも下に位置している。冷媒供給路11には、ポンプ、弁などが配置されていてもよい。 The refrigerant supply path 11 connects the evaporator 2 and the compressor 3. The liquid phase refrigerant stored in the evaporator 2 is supplied to the compressor 3 through the refrigerant supply path 11. The liquid phase refrigerant flows out toward the refrigerant flow path inside the compressor 3. The refrigerant supply path 11 may be composed of at least one pipe. The inlet of the refrigerant supply path 11 is located below the liquid level of the liquid phase refrigerant stored in the evaporator 2 in the evaporator 2. A pump, a valve, or the like may be arranged in the refrigerant supply path 11.

冷凍サイクル装置100は、液相冷媒を貯留する予備タンクを備えていてもよい。予備タンクは、例えば、蒸発器2に接続されている。予備タンクには、蒸発器2から液相冷媒が移される。冷媒供給路11は、予備タンクから圧縮機3に液相冷媒が供給されるように、予備タンクと圧縮機3とを接続する。予備タンクは、吸入配管6に接続されていてもよい。この場合、予備タンクは、冷凍サイクル内から供給された液相冷媒を貯留してもよいし、吸入配管6の内周面等を介して外部熱源によって冷却されて生成した液相冷媒を貯留してもよい。 The refrigeration cycle device 100 may include a spare tank for storing the liquid phase refrigerant. The spare tank is connected to, for example, the evaporator 2. The liquid phase refrigerant is transferred from the evaporator 2 to the spare tank. The refrigerant supply path 11 connects the spare tank and the compressor 3 so that the liquid phase refrigerant is supplied from the spare tank to the compressor 3. The spare tank may be connected to the suction pipe 6. In this case, the spare tank may store the liquid phase refrigerant supplied from within the refrigeration cycle, or stores the liquid phase refrigerant generated by being cooled by an external heat source via the inner peripheral surface of the suction pipe 6 or the like. You may.

次に、圧縮機3の構造について詳細に説明する。以下の説明に係る例では、圧縮機3は、遠心圧縮機である。 Next, the structure of the compressor 3 will be described in detail. In the example according to the following description, the compressor 3 is a centrifugal compressor.

図2に示すように、圧縮機3は、回転体27、ハウジング35及びシュラウド37、すべり軸受18、ノズル90を備えている。回転体27は、ハウジング35及びシュラウド37によって囲まれた空間に配置されている。ハウジング35の内部には、回転体27を回転させるためのモータ(図示省略)が配置されていてもよい。 As shown in FIG. 2, the compressor 3 includes a rotating body 27, a housing 35, a shroud 37, a slide bearing 18, and a nozzle 90. The rotating body 27 is arranged in a space surrounded by the housing 35 and the shroud 37. A motor (not shown) for rotating the rotating body 27 may be arranged inside the housing 35.

回転体27は、回転軸25及びインペラ26を含む。インペラ26は、回転軸25に取り付けられており、回転軸25とともに高速で回転する。インペラ26は、回転軸25と一体に形成されていてもよい。回転体27の回転数は、例えば、5000〜100000rpmの範囲にある。回転軸25は、S45CHなどの強度の高い鉄系材料で作製されている。インペラ26は、例えば、アルミニウム、ジュラルミン、鉄、セラミックなどの材料で作製されている。図2では1つのインペラが示されているが、回転体27は複数段のインペラを含んでいてもよい。つまり、回転体27は、少なくとも1つのインペラを含みうる。 The rotating body 27 includes a rotating shaft 25 and an impeller 26. The impeller 26 is attached to the rotating shaft 25 and rotates at high speed together with the rotating shaft 25. The impeller 26 may be integrally formed with the rotating shaft 25. The rotation speed of the rotating body 27 is, for example, in the range of 5000 to 100,000 rpm. The rotating shaft 25 is made of a high-strength iron-based material such as S45CH. The impeller 26 is made of, for example, a material such as aluminum, duralumin, iron, ceramic. Although one impeller is shown in FIG. 2, the rotating body 27 may include a plurality of stages of impellers. That is, the rotating body 27 may include at least one impeller.

インペラ26は、ハブ30及び複数のブレード31を有する。ハブ30は、回転軸25に嵌め合わされた部分である。回転軸25の中心軸Oを含む断面において、ハブ30は、末広がりの輪郭を有している。複数のブレード31は、回転軸25の周方向に沿ってハブ30の表面30pに配置されている。 The impeller 26 has a hub 30 and a plurality of blades 31. The hub 30 is a portion fitted to the rotating shaft 25. In the cross section including the central axis O of the rotating shaft 25, the hub 30 has a divergent contour. The plurality of blades 31 are arranged on the surface 30p of the hub 30 along the circumferential direction of the rotation shaft 25.

インペラ26の周囲の空間には、冷媒流路40、ディフューザ41及び渦巻室42が含まれる。冷媒流路40は、回転体27の周囲に位置し、圧縮されるべき気相冷媒が流れる流路である。冷媒流路40は、吸入流路36及び複数の翼間流路38を含む。吸入流路36は、気相冷媒の流れ方向において、ブレード31の上流端31tよりも上流側に位置している。翼間流路38は、回転軸25の周方向において互いに隣り合うブレード31の間に位置している。インペラ26が回転すると、複数の翼間流路38のそれぞれを流れる気相冷媒に回転方向の速度が与えられる。 The space around the impeller 26 includes a refrigerant flow path 40, a diffuser 41, and a swirl chamber 42. The refrigerant flow path 40 is located around the rotating body 27 and is a flow path through which the vapor phase refrigerant to be compressed flows. The refrigerant flow path 40 includes a suction flow path 36 and a plurality of interblade flow paths 38. The suction flow path 36 is located on the upstream side of the upstream end 31t of the blade 31 in the flow direction of the vapor phase refrigerant. The interblade flow path 38 is located between the blades 31 adjacent to each other in the circumferential direction of the rotation shaft 25. When the impeller 26 rotates, the gas phase refrigerant flowing through each of the plurality of interblade flow paths 38 is given a speed in the rotation direction.

ディフューザ41は、インペラ26によって回転方向に加速された気相冷媒を渦巻室42に導くための流路である。ディフューザ41の流路断面積は、冷媒流路40から渦巻室42に向かって拡大している。この構造は、インペラ26によって加速された気相冷媒の流速を減速させ、気相冷媒の圧力を上昇させる。ディフューザ41は、例えば、半径方向に延びる流路によって構成されたベーンレスディフューザである。冷媒の圧力を効果的に上昇させるために、ディフューザ41は、複数のベーン及びそれらによって仕切られた複数の流路を有するベーンドディフューザであってもよい。 The diffuser 41 is a flow path for guiding the gas phase refrigerant accelerated in the rotational direction by the impeller 26 to the spiral chamber 42. The flow path cross-sectional area of the diffuser 41 expands from the refrigerant flow path 40 toward the spiral chamber 42. This structure slows down the flow velocity of the gas phase refrigerant accelerated by the impeller 26 and raises the pressure of the vapor phase refrigerant. The diffuser 41 is, for example, a vaneless diffuser configured by a flow path extending in the radial direction. In order to effectively increase the pressure of the refrigerant, the diffuser 41 may be a vaned diffuser having a plurality of vanes and a plurality of channels partitioned by them.

渦巻室42は、ディフューザ41を通過した気相冷媒が集められる渦巻状の空間である。圧縮された気相冷媒は、渦巻室42を経由して、圧縮機3の外部、具体的には吐出配管8へと導かれる。渦巻室42の断面積が円周方向に沿って拡大しており、これにより、渦巻室42における気相冷媒の流速及び角運動量が一定に保たれる。 The spiral chamber 42 is a spiral space in which the vapor phase refrigerant that has passed through the diffuser 41 is collected. The compressed vapor-phase refrigerant is guided to the outside of the compressor 3, specifically, the discharge pipe 8 via the spiral chamber 42. The cross-sectional area of the spiral chamber 42 expands along the circumferential direction, whereby the flow velocity and the angular momentum of the gas phase refrigerant in the spiral chamber 42 are kept constant.

シュラウド37は、インペラ26を覆って、冷媒流路40、ディフューザ41及び渦巻室42を規定している。シュラウド37は、鉄系材料又はアルミニウム系材料によって作製されている。鉄系材料として、FC250、FCD400、SS400などが挙げられる。アルミニウム系材料として、ACD12などが挙げられる。 The shroud 37 covers the impeller 26 and defines the refrigerant flow path 40, the diffuser 41 and the swirl chamber 42. The shroud 37 is made of an iron-based material or an aluminum-based material. Examples of the iron-based material include FC250, FCD400, SS400 and the like. Examples of the aluminum-based material include ACD12.

ハウジング35は、圧縮機3の各種部品を収容するケーシングの役割を担っている。ハウジング35とシュラウド37とが組み合わされることによって、渦巻室42が形成されている。ハウジング35は、上記した鉄系材料又はアルミニウム系材料によって作製されうる。ディフューザがベーンドディフューザであるとき、複数のベーンも上記した鉄系材料又はアルミニウム系材料によって作製されうる。 The housing 35 serves as a casing for accommodating various parts of the compressor 3. The spiral chamber 42 is formed by combining the housing 35 and the shroud 37. The housing 35 can be made of the above-mentioned iron-based material or aluminum-based material. When the diffuser is a vaned diffuser, multiple vanes may also be made of the iron-based or aluminum-based materials described above.

すべり軸受18は、回転軸25を回転可能に支持している。すべり軸受18は、潤滑剤として、冷凍サイクル装置100の液相冷媒を使用する。すべり軸受18は、直接又は軸受箱(図示省略)を介してハウジング35に接続されている。シール29は、すべり軸受18の潤滑剤がインペラ26に向かって流れることを阻止する。シール29は、例えば、ラビリンスシールである。 The plain bearing 18 rotatably supports the rotating shaft 25. The slide bearing 18 uses the liquid phase refrigerant of the refrigeration cycle device 100 as a lubricant. The plain bearing 18 is connected to the housing 35 either directly or via a bearing box (not shown). The seal 29 prevents the lubricant of the plain bearing 18 from flowing toward the impeller 26. The seal 29 is, for example, a labyrinth seal.

軸受潤滑流路91は、すべり軸受18と回転軸25との間に位置している。軸受潤滑流路91には、液相冷媒が供給される。軸受潤滑流路91を液相冷媒が流れることにより、すべり軸受18が潤滑される。これにより、すべり軸受18の焼き付きを防止できる。すべり軸受18と回転軸25との間の隙間を、軸受隙間と称することができる。軸受潤滑流路91は、軸受隙間に設けられている。軸受潤滑流路91で軸受18を潤滑した液相冷媒は、排出流路19を通ってハウジング35の外部へと排出される。 The bearing lubrication flow path 91 is located between the slide bearing 18 and the rotating shaft 25. A liquid phase refrigerant is supplied to the bearing lubrication flow path 91. The slide bearing 18 is lubricated by the liquid phase refrigerant flowing through the bearing lubrication flow path 91. As a result, seizure of the slide bearing 18 can be prevented. The gap between the slide bearing 18 and the rotating shaft 25 can be referred to as a bearing gap. The bearing lubrication flow path 91 is provided in the bearing gap. The liquid-phase refrigerant that lubricates the bearing 18 in the bearing lubrication flow path 91 is discharged to the outside of the housing 35 through the discharge flow path 19.

回転体27の内部には、主流路21及び噴射流路24が設けられている。 A main flow path 21 and an injection flow path 24 are provided inside the rotating body 27.

主流路21は、軸受潤滑流路91と連通している。主流路21は、回転体27の内部において、回転体27の軸方向に延びている。主流路21は、液相冷媒が導入される流入口21aを有している。詳細には、主流路21は、回転軸25の内部に設けられており、回転軸25の軸方向に延びている。噴射流路24は、回転体27の内部に位置している。噴射流路24は、主流路21から分岐して主流路21から冷媒流路40まで延びている。 The main flow path 21 communicates with the bearing lubrication flow path 91. The main flow path 21 extends in the axial direction of the rotating body 27 inside the rotating body 27. The main flow path 21 has an inflow port 21a into which the liquid phase refrigerant is introduced. Specifically, the main flow path 21 is provided inside the rotating shaft 25 and extends in the axial direction of the rotating shaft 25. The injection flow path 24 is located inside the rotating body 27. The injection flow path 24 branches from the main flow path 21 and extends from the main flow path 21 to the refrigerant flow path 40.

主流路21は、冷媒供給路11を通じて、蒸発器2に接続されている。主流路21には、回転体27の外部に位置している冷媒供給路11から導入された液相冷媒が流れる。噴射流路24は、主流路21から冷媒流路40に液相冷媒を導く流路である。 The main flow path 21 is connected to the evaporator 2 through the refrigerant supply path 11. The liquid phase refrigerant introduced from the refrigerant supply path 11 located outside the rotating body 27 flows through the main flow path 21. The injection flow path 24 is a flow path that guides the liquid phase refrigerant from the main flow path 21 to the refrigerant flow path 40.

ノズル90は、噴射流路24に設けられている。ノズル90は、液相冷媒を冷媒流路40に流出させる。詳細には、ノズル90は、噴射流路24の先端に設けられている。 The nozzle 90 is provided in the injection flow path 24. The nozzle 90 causes the liquid phase refrigerant to flow out to the refrigerant flow path 40. Specifically, the nozzle 90 is provided at the tip of the injection flow path 24.

本実施形態では、ノズル90は、ねじ止めにより噴射流路24に設けられている。ねじ止めは、ノズル90を強固に固定することに適している。具体的には、ノズル90は、ねじ切りされた部分であるノズルねじ90aを有する。回転体27の内面は、ねじ孔部を有する。ノズルねじ90aがねじ孔部に係合している。このような係合により、ノズル90が噴射流路24に設けられている。図示の例では、インペラ26の内面が、ねじ孔部を有する。ただし、回転軸25の内面がねじ孔部を有していてもよい。 In this embodiment, the nozzle 90 is provided in the injection flow path 24 by screwing. Screwing is suitable for firmly fixing the nozzle 90. Specifically, the nozzle 90 has a nozzle screw 90a which is a threaded portion. The inner surface of the rotating body 27 has a screw hole portion. The nozzle screw 90a is engaged with the screw hole portion. By such engagement, the nozzle 90 is provided in the injection flow path 24. In the illustrated example, the inner surface of the impeller 26 has a threaded hole. However, the inner surface of the rotating shaft 25 may have a screw hole portion.

ノズル90は、ねじ止め以外により噴射流路24に設けられていてもよい。 The nozzle 90 may be provided in the injection flow path 24 by means other than screwing.

第1の別例では、ノズル90は、嵌合により噴射流路24に設けられている。具体的には、ノズル90は、回転体27の内面に嵌め込まれることによって、噴射流路24に設けられている。より具体的には、ノズル90は、インペラ26又は回転軸25の内面に嵌め込まれることによって、噴射流路24に設けられている。 In the first alternative example, the nozzle 90 is provided in the injection flow path 24 by fitting. Specifically, the nozzle 90 is provided in the injection flow path 24 by being fitted into the inner surface of the rotating body 27. More specifically, the nozzle 90 is provided in the injection flow path 24 by being fitted into the inner surface of the impeller 26 or the rotating shaft 25.

第2の別例では、回転体27の内面は、座繰り部を有する。具体的には、インペラ26又は回転軸25の内面は、座繰り部を有する。座繰り部にノズル90が収容されている。その収容状態を維持するシーリングがなされている。このようにして、ノズル90が噴射流路24に設けられている。 In the second alternative example, the inner surface of the rotating body 27 has a counterbore portion. Specifically, the inner surface of the impeller 26 or the rotating shaft 25 has a counterbore portion. The nozzle 90 is housed in the counterbore portion. Sealing is done to maintain its containment. In this way, the nozzle 90 is provided in the injection flow path 24.

上記のねじ止め、嵌合及び座繰りに基づく形態では、ノズル90は、回転軸25及びインペラ26とは別部品である。ただし、ノズル90は、回転軸25又はインペラ26に含まれた一部分であってもよい。 In the form based on screwing, fitting and counterbore described above, the nozzle 90 is a separate component from the rotating shaft 25 and the impeller 26. However, the nozzle 90 may be a part included in the rotating shaft 25 or the impeller 26.

典型例では、ノズル90は、液相冷媒を冷媒流路40に噴霧する。これにより、微粒化された液相冷媒を冷媒流路40に流出させることができる。このようにすれば、液相冷媒と気相冷媒との間の熱交換が促進され易い。また、このようにすれば、インペラ26のエロージョンのリスクが低減されうる。 In a typical example, the nozzle 90 sprays the liquid phase refrigerant into the refrigerant flow path 40. As a result, the atomized liquid-phase refrigerant can flow out to the refrigerant flow path 40. In this way, heat exchange between the liquid phase refrigerant and the gas phase refrigerant is likely to be promoted. Also, in this way, the risk of erosion of the impeller 26 can be reduced.

なお、噴射流路24の「噴射」という文字は、噴射流路24において液相冷媒が流れる態様、ノズル90から冷媒流路40へと液相冷媒が流出される態様などを限定することを意図したものではない。例えば、噴射流路24を流れる液相冷媒の流速は特に限定されない。また、ノズルには種々の種類がありその液体の流出態様は様々であるが、ノズル90として採用可能なノズルの種類は特に限定されない。 The word "injection" in the injection flow path 24 is intended to limit the mode in which the liquid phase refrigerant flows in the injection flow path 24, the mode in which the liquid phase refrigerant flows out from the nozzle 90 to the refrigerant flow path 40, and the like. Not what I did. For example, the flow velocity of the liquid phase refrigerant flowing through the injection flow path 24 is not particularly limited. Further, there are various types of nozzles, and the outflow mode of the liquid thereof is various, but the types of nozzles that can be adopted as the nozzle 90 are not particularly limited.

以下、冷媒の流れ方に言及しながら、本実施形態に係る圧縮機3についてさらに説明する。 Hereinafter, the compressor 3 according to the present embodiment will be further described with reference to how the refrigerant flows.

冷媒供給路11を通じて、蒸発器2から主流路21に液相冷媒が供給される。液相冷媒は、遠心力によって加圧され、主流路21及び噴射流路24を通じて、圧縮機3の内部の冷媒流路40に向かって流出する。冷媒流路40において液相冷媒が気相冷媒に接触すると、液相冷媒と気相冷媒との間で熱交換が起こり、液相冷媒の顕熱又は蒸発潜熱によって過熱状態の気相冷媒が連続的に冷却される。これにより、圧縮過程での冷媒の過熱度の増加に起因する冷媒のエンタルピーの増加が連続的に抑制される。圧縮機3が必要とする圧縮動力は、完全に断熱された等エントロピー圧縮に必要とされる圧縮動力未満まで低減されうる。冷媒の圧力を所定圧力まで上昇させるために圧縮機3がなすべき仕事を大幅に低減できる。つまり、圧縮機3の消費電力を大幅に節約できる。その結果、冷凍サイクル装置100の効率が向上する。 The liquid phase refrigerant is supplied from the evaporator 2 to the main flow path 21 through the refrigerant supply path 11. The liquid-phase refrigerant is pressurized by centrifugal force and flows out toward the refrigerant flow path 40 inside the compressor 3 through the main flow path 21 and the injection flow path 24. When the liquid-phase refrigerant comes into contact with the gas-phase refrigerant in the refrigerant flow path 40, heat exchange occurs between the liquid-phase refrigerant and the gas-phase refrigerant, and the overheated vapor-phase refrigerant continues due to the sensible heat or evaporation latent heat of the liquid-phase refrigerant. Is cooled. As a result, the increase in the enthalpy of the refrigerant due to the increase in the degree of superheat of the refrigerant in the compression process is continuously suppressed. The compression power required by the compressor 3 can be reduced to less than the compression power required for fully insulated isentropic compression. The work that the compressor 3 has to do to raise the pressure of the refrigerant to a predetermined pressure can be significantly reduced. That is, the power consumption of the compressor 3 can be significantly saved. As a result, the efficiency of the refrigeration cycle device 100 is improved.

主流路21は、回転軸25の端面25cに位置している流入口21aを有する。端面25cは、インペラ26が位置している側とは反対側に位置している端面である。流入口21aから主流路21に液相冷媒が導入される。このような構成によれば、液相冷媒を主流路21にスムーズに送り込むことが可能である。主流路21は、回転軸25の中心軸Oを含んでいる。回転軸25の横断面において、主流路21は、例えば、円形の断面形状を有する。回転軸25の横断面において、主流路21の中心が中心軸Oに一致している。ただし、主流路21の中心が回転軸25の中心軸Oからオフセットしていてもよい。回転軸25の軸方向において、主流路21は、インペラ26の上面26t付近まで延びている。 The main flow path 21 has an inflow port 21a located on the end surface 25c of the rotating shaft 25. The end face 25c is an end face located on the side opposite to the side on which the impeller 26 is located. The liquid phase refrigerant is introduced from the inflow port 21a into the main flow path 21. According to such a configuration, the liquid phase refrigerant can be smoothly delivered to the main flow path 21. The main flow path 21 includes the central axis O of the rotating shaft 25. In the cross section of the rotating shaft 25, the main flow path 21 has, for example, a circular cross-sectional shape. In the cross section of the rotating shaft 25, the center of the main flow path 21 coincides with the central axis O. However, the center of the main flow path 21 may be offset from the central axis O of the rotating shaft 25. In the axial direction of the rotating shaft 25, the main flow path 21 extends to the vicinity of the upper surface 26t of the impeller 26.

冷媒供給路11は、ハウジング35の接続口28に接続されうる。ハウジング35の内部には接続口28に連通しているバッファ室35hが設けられており、冷媒供給路11からバッファ室35hに液相冷媒が供給される。回転軸25の端面25cがバッファ室35hに面している。つまり、主流路21がバッファ室35hに向かって開口している。このような構成によれば、バッファ室35hを介して、液相冷媒を冷媒供給路11から主流路21にスムーズに送り込むことが可能である。 The refrigerant supply path 11 may be connected to the connection port 28 of the housing 35. A buffer chamber 35h communicating with the connection port 28 is provided inside the housing 35, and the liquid phase refrigerant is supplied from the refrigerant supply path 11 to the buffer chamber 35h. The end surface 25c of the rotating shaft 25 faces the buffer chamber 35h. That is, the main flow path 21 opens toward the buffer chamber 35h. According to such a configuration, the liquid phase refrigerant can be smoothly sent from the refrigerant supply path 11 to the main flow path 21 via the buffer chamber 35h.

噴射流路24は、主流路21から分岐し、回転軸25の半径方向に延びている。噴射流路24の中の液相冷媒には遠心力が働く。液相冷媒は、遠心力によってノズル90を介して冷媒流路40に流出し、圧縮機3に吸入された気相冷媒に混合される。本実施形態では、噴射流路24は、回転軸25の軸方向に垂直な方向に延びている。噴射流路24にノズル90が設けられており、ノズル90は冷媒流路40に面している。ノズル90は、気相冷媒の流れ方向において、ブレード31の上流端31tよりも上流側に位置している。このような構成によれば、圧縮過程の気相冷媒から効率的に熱を奪うことが可能である。 The injection flow path 24 branches from the main flow path 21 and extends in the radial direction of the rotating shaft 25. Centrifugal force acts on the liquid phase refrigerant in the injection flow path 24. The liquid-phase refrigerant flows out to the refrigerant flow path 40 through the nozzle 90 by centrifugal force and is mixed with the vapor-phase refrigerant sucked into the compressor 3. In the present embodiment, the injection flow path 24 extends in a direction perpendicular to the axial direction of the rotating shaft 25. A nozzle 90 is provided in the injection flow path 24, and the nozzle 90 faces the refrigerant flow path 40. The nozzle 90 is located on the upstream side of the upstream end 31t of the blade 31 in the flow direction of the vapor phase refrigerant. According to such a configuration, it is possible to efficiently remove heat from the gas phase refrigerant in the compression process.

ノズル90の位置は、図2に示す位置に限定されない。ノズル90は、気相冷媒の流れ方向において、ブレード31の上流端31tよりも下流側に位置していてもよい。さらに、ノズル90は、気相冷媒の流れ方向において、インペラ26の上面26tよりも上流側に位置していてもよい。この場合、ノズル90は、回転軸25の側面に位置しうる。これらの構成によっても、圧縮過程の気相冷媒から熱を奪うことが可能である。 The position of the nozzle 90 is not limited to the position shown in FIG. The nozzle 90 may be located on the downstream side of the upstream end 31t of the blade 31 in the flow direction of the vapor phase refrigerant. Further, the nozzle 90 may be located on the upstream side of the upper surface 26t of the impeller 26 in the flow direction of the vapor phase refrigerant. In this case, the nozzle 90 may be located on the side surface of the rotating shaft 25. With these configurations, it is possible to remove heat from the gas phase refrigerant in the compression process.

本実施形態において、噴射流路24は、第1部分241及び第2部分242を含む。第1部分241は、回転軸25の内部において主流路21から回転軸25の半径方向に延びている部分である。第2部分242は、第1部分241と冷媒流路40との間に位置している部分である。第1部分241は、回転軸25の内部に位置している。第2部分242は、インペラ26の内部に位置している。このような構成によれば、噴射流路24の長さを十分に確保することができる。噴射流路24が長ければ長いほど液相冷媒に加わる遠心加速度が増し、液相冷媒を冷媒流路40に流出させやすい。回転軸25の先端部がインペラ26の上面26tから軸方向に突出している場合、回転軸25の先端部にインペラ26とは異なる部品が取り付けられていてもよく、その部品の内部に第2部分242が位置していてもよい。 In the present embodiment, the injection flow path 24 includes a first portion 241 and a second portion 242. The first portion 241 is a portion inside the rotating shaft 25 that extends from the main flow path 21 in the radial direction of the rotating shaft 25. The second portion 242 is a portion located between the first portion 241 and the refrigerant flow path 40. The first portion 241 is located inside the rotating shaft 25. The second portion 242 is located inside the impeller 26. According to such a configuration, a sufficient length of the injection flow path 24 can be secured. The longer the injection flow path 24, the greater the centrifugal acceleration applied to the liquid phase refrigerant, and the liquid phase refrigerant tends to flow out to the refrigerant flow path 40. When the tip of the rotating shaft 25 projects axially from the upper surface 26t of the impeller 26, a component different from the impeller 26 may be attached to the tip of the rotating shaft 25, and a second portion inside the component. 242 may be located.

ノズル90がインペラ26の上面26tよりも上流側に位置している場合、第2部分242は省略され、噴射流路24は、第1部分241のみで構成されうる。 When the nozzle 90 is located upstream of the upper surface 26t of the impeller 26, the second portion 242 may be omitted and the injection flow path 24 may be composed of only the first portion 241.

噴射流路24の流路断面積は、主流路21の流路断面積よりも小さい。このような構成によれば、冷媒流路40に霧状の液相冷媒を供給しやすい。 The flow path cross-sectional area of the injection flow path 24 is smaller than the flow path cross-sectional area of the main flow path 21. According to such a configuration, it is easy to supply a mist-like liquid phase refrigerant to the refrigerant flow path 40.

図3に示すように、本実施形態では、複数(2以上)の噴射流路24が設けられている。複数の噴射流路24は、主流路21から放射状に延びている。噴射流路24のそれぞれから冷媒流路40に液相冷媒が流出する。このような構成によれば、回転軸25の周方向において、気相冷媒を均一に冷却することができる。ただし、圧縮機3が少なくとも1つの噴射流路24を有している場合、本開示の効果が得られる。噴射流路24は、本実施形態のようにインペラ26の半径方向に平行に延びていてもよく、半径方向に対して傾斜した方向に延びていてもよい。 As shown in FIG. 3, in the present embodiment, a plurality (two or more) injection flow paths 24 are provided. The plurality of injection flow paths 24 extend radially from the main flow path 21. The liquid phase refrigerant flows out from each of the injection flow paths 24 into the refrigerant flow path 40. According to such a configuration, the gas phase refrigerant can be uniformly cooled in the circumferential direction of the rotating shaft 25. However, when the compressor 3 has at least one injection flow path 24, the effect of the present disclosure can be obtained. The injection flow path 24 may extend parallel to the radial direction of the impeller 26 as in the present embodiment, or may extend in a direction inclined with respect to the radial direction.

詳細には、図3の例では、回転軸25の周方向において、ノズル90は、等角度間隔で並んでいる。ノズル90は、周方向において隣り合うブレード31とブレード31との間に位置している。各ノズル90から均一な流量にて液相冷媒が各翼間流路38に流出する。このような構成によれば、回転軸25の周方向において、気相冷媒をより均一に冷却することができる。ノズル90の数は、翼間流路38の数と異なっていてもよく、翼間流路38の数に等しくてもよい。噴射流路24のノズル90が翼間流路38に一対一で対応していてもよい。 Specifically, in the example of FIG. 3, the nozzles 90 are arranged at equal angular intervals in the circumferential direction of the rotation shaft 25. The nozzle 90 is located between the blades 31 adjacent to each other in the circumferential direction. The liquid phase refrigerant flows out from each nozzle 90 to each interblade flow path 38 at a uniform flow rate. According to such a configuration, the gas phase refrigerant can be cooled more uniformly in the circumferential direction of the rotating shaft 25. The number of nozzles 90 may be different from the number of interblade flow paths 38 and may be equal to the number of interblade flow paths 38. The nozzle 90 of the injection flow path 24 may have a one-to-one correspondence with the interblade flow path 38.

上記のように、圧縮機3におけるノズル90の数は、特に限定されず、1つであっても複数であってもよい。本明細書では、ある1つのノズル90を、第1ノズル90と称することがある。 As described above, the number of nozzles 90 in the compressor 3 is not particularly limited, and may be one or a plurality. In the present specification, one nozzle 90 may be referred to as a first nozzle 90.

複数のブレード31が複数のフルブレードと複数のスプリッタブレードとを含む場合、回転軸25の周方向において、周方向において隣り合うフルブレードとフルブレードとの間にノズル90が位置していてもよい。あるいは、周方向において隣り合うフルブレードとスプリッタブレードとの間にノズル90が位置していてもよい。スプリッタブレードは、フルブレードよりも短いブレードである。複数のフルブレード及び複数のスプリッタブレードは、回転軸25の周方向に沿ってハブ30の表面30pに交互に配置されうる。 When the plurality of blades 31 include a plurality of full blades and a plurality of splitter blades, the nozzle 90 may be located between the full blades and the full blades adjacent to each other in the circumferential direction in the circumferential direction of the rotation shaft 25. .. Alternatively, the nozzle 90 may be located between the full blade and the splitter blade that are adjacent to each other in the circumferential direction. Splitter blades are shorter blades than full blades. The plurality of full blades and the plurality of splitter blades may be alternately arranged on the surface 30p of the hub 30 along the circumferential direction of the rotation shaft 25.

本実施形態において、回転軸25は、焼き嵌め、冷やし嵌めなどの方法によって、インペラ26に隙間なく嵌め合わされている。これにより、噴射流路24の第1部分241と第2部分242との接続部分から液相冷媒が漏れることを防止できる。漏れ防止のために、シールリングなどのシール構造が設けられていてもよい。 In the present embodiment, the rotating shaft 25 is fitted to the impeller 26 without a gap by a method such as shrink fitting or cold fitting. As a result, it is possible to prevent the liquid phase refrigerant from leaking from the connecting portion between the first portion 241 and the second portion 242 of the injection flow path 24. A seal structure such as a seal ring may be provided to prevent leakage.

本開示の圧縮機3の構造は、多段の圧縮機のそれぞれに適用可能である。各段の圧縮機において、所望の効果が得られる。例えば、圧縮機3が複数のインペラを含む多段圧縮機である場合、複数のインペラのそれぞれに噴射流路24が設けられ、各段の冷媒流路に液相冷媒が流出しうる。 The structure of the compressor 3 of the present disclosure is applicable to each of the multi-stage compressors. The desired effect can be obtained with the compressor of each stage. For example, when the compressor 3 is a multi-stage compressor including a plurality of impellers, an injection flow path 24 is provided in each of the plurality of impellers, and the liquid phase refrigerant can flow out to the refrigerant flow path of each stage.

図2に戻って、圧縮機3では、流入口21aとノズル90の間で液相冷媒が経由する少なくとも1つの絞り流路92が設けられている。つまり、主流路21の流入口21aとノズル90との間における液相冷媒の流路に少なくとも1つの絞り流路92が設けられている。絞り流路92は、ノズル90とは別の要素である。本明細書では、ある1つの絞り流路92を、第1絞り流路92と表記することがある。 Returning to FIG. 2, the compressor 3 is provided with at least one throttle flow path 92 through which the liquid phase refrigerant passes between the inflow port 21a and the nozzle 90. That is, at least one throttle flow path 92 is provided in the flow path of the liquid phase refrigerant between the inflow port 21a of the main flow path 21 and the nozzle 90. The throttle flow path 92 is an element different from the nozzle 90. In the present specification, one throttle flow path 92 may be referred to as a first throttle flow path 92.

仮に、図4に示すように、絞り流路92が設けられていなかったとする。この場合、ノズル90の取り付け状態の不具合、脱落、破損等が生じると、噴射流路24を大量の液相冷媒が流れるおそれがある。噴射流路24を介して冷媒流路40へと大量の液相冷媒が流れると、すべり軸受18において液相冷媒が不足あるいは枯渇し、すべり軸受18が焼き付くおそれがある。ノズル90がノズルねじ90aである場合、考えられる取り付け状態の不具合は、ノズルねじ90aの緩み等である。ノズル90がノズルねじ90aである場合、遠心力によってノズル90がちぎれることもありうる。 It is assumed that the throttle flow path 92 is not provided as shown in FIG. In this case, if the nozzle 90 is not attached properly, falls off, or is damaged, a large amount of liquid phase refrigerant may flow through the injection flow path 24. If a large amount of liquid-phase refrigerant flows into the refrigerant flow path 40 through the injection flow path 24, the liquid-phase refrigerant may be insufficient or depleted in the slide bearing 18, and the slide bearing 18 may be seized. When the nozzle 90 is a nozzle screw 90a, a possible problem in the mounting state is loosening of the nozzle screw 90a or the like. When the nozzle 90 is a nozzle screw 90a, the nozzle 90 may be torn by centrifugal force.

これに対し、図2の圧縮機3では、絞り流路92が設けられている。このため、ノズル90の取り付け状態の不具合、脱落、破損等が生じたとしても、噴射流路24を大量の液相冷媒が流れるという事態を回避し易い。このため、すべり軸受18において液相冷媒が不足してすべり軸受18が焼き付くことを防止できる。 On the other hand, in the compressor 3 of FIG. 2, the throttle flow path 92 is provided. Therefore, even if the nozzle 90 is in a defective state, falls off, or is damaged, it is easy to avoid a situation in which a large amount of liquid phase refrigerant flows through the injection flow path 24. Therefore, it is possible to prevent the slide bearing 18 from seizing due to insufficient liquid phase refrigerant.

絞り流路92は、例えば、主流路21又は噴射流路24に設けられうる。 The throttle flow path 92 may be provided in, for example, the main flow path 21 or the injection flow path 24.

図2の例では、絞り流路92は、主流路21に設けられている。このようにすれば、中心軸O上又は中心軸Oに近い位置に、絞り流路92を設けることができる。このことは、回転体27の周方向の質量分布を均等にし、回転体27の振動を抑える観点から有利である。 In the example of FIG. 2, the throttle flow path 92 is provided in the main flow path 21. In this way, the throttle flow path 92 can be provided on the central axis O or at a position close to the central axis O. This is advantageous from the viewpoint of equalizing the mass distribution of the rotating body 27 in the circumferential direction and suppressing the vibration of the rotating body 27.

図2の例では、圧縮機3は、筒体95を備える。絞り流路92は、筒体95に設けられている。そして、筒体95が回転軸25の内部に挿入されている。一具体例では、回転軸25は、本体部とキャップ部とを有する。本体部の内部を、主流路21が貫通している。キャップ部によって主流路21が閉ざされるように、キャップ部が本体部に取り付けられている。この具体例では、本体部の内部に筒体95を挿入し、その後キャップ部を本体部に取り付けることによって、回転軸25を組み立てることができる。 In the example of FIG. 2, the compressor 3 includes a tubular body 95. The throttle flow path 92 is provided in the tubular body 95. Then, the tubular body 95 is inserted inside the rotating shaft 25. In one specific example, the rotating shaft 25 has a main body portion and a cap portion. The main flow path 21 penetrates the inside of the main body. The cap portion is attached to the main body portion so that the main flow path 21 is closed by the cap portion. In this specific example, the rotating shaft 25 can be assembled by inserting the tubular body 95 into the main body and then attaching the cap to the main body.

絞り流路92を、噴射流路24に設けてもよい。噴射流路24の数が複数である場合、複数の噴射流路24の各々に絞り流路92に設けてもよい。複数の噴射流路24の各々ではなく複数の噴射流路24のうちの1つ又は複数に絞り流路92に設けてもよい。噴射流路24の数が1つである場合、その噴射流路24に絞り流路92に設けてもよい。 The throttle flow path 92 may be provided in the injection flow path 24. When the number of injection flow paths 24 is plural, each of the plurality of injection flow paths 24 may be provided in the throttle flow path 92. The throttle flow path 92 may be provided in one or more of the plurality of injection flow paths 24 instead of each of the plurality of injection flow paths 24. When the number of injection flow paths 24 is one, the injection flow path 24 may be provided in the throttle flow path 92.

絞り流路92を噴射流路24に設ける場合の一例では、絞り流路92は、筒体に設けられている。この例では、回転体27の内部、具体的にはインペラ26又は回転軸25の内部に筒体を差し込み、その後噴射流路24にノズル90を設けることによって、絞り流路92及びノズル90を設けることができる。 In an example of the case where the throttle flow path 92 is provided in the injection flow path 24, the throttle flow path 92 is provided in the tubular body. In this example, the throttle flow path 92 and the nozzle 90 are provided by inserting the tubular body into the inside of the rotating body 27, specifically, the inside of the impeller 26 or the rotating shaft 25, and then providing the nozzle 90 in the injection flow path 24. be able to.

上記の説明から理解されるように、絞り流路92は、回転軸25及びインペラ26とは別部品によって設けられうる。上記の筒体は、上記別部品に該当する。ただし、絞り流路92は、回転軸25又はインペラ26に含まれた一部分であってもよい。 As can be understood from the above description, the throttle flow path 92 may be provided by a separate component from the rotating shaft 25 and the impeller 26. The above-mentioned cylinder corresponds to the above-mentioned separate parts. However, the throttle flow path 92 may be a part included in the rotating shaft 25 or the impeller 26.

第1絞り流路92から流れた液相冷媒を冷媒流路40に流出させるノズル90の数が、N個であるとする。一例では、第1絞り流路の断面積は、N個のノズル90の特定断面積以上である。この例は、キャビテーションによりノズル90に十分な液相冷媒が流れなくなる事態を回避することに適している。ここで、N=1の場合、特定断面積は、1つのノズル90の最小流路の断面積である。N≧2の場合、特定断面積は、N個のノズル90の最小流路の断面積の総和である。絞り流路92の断面積は、絞り流路92における最も断面積が小さい部分の断面積を指す。ノズル90の最小流路の断面積は、ノズル90の流路における最も断面積が小さい部分の断面積を指す。 It is assumed that the number of nozzles 90 for flowing out the liquid phase refrigerant flowing from the first throttle flow path 92 to the refrigerant flow path 40 is N. In one example, the cross-sectional area of the first throttle flow path is equal to or greater than the specific cross-sectional area of the N nozzles 90. This example is suitable for avoiding a situation in which sufficient liquid phase refrigerant does not flow to the nozzle 90 due to cavitation. Here, when N = 1, the specific cross-sectional area is the cross-sectional area of the minimum flow path of one nozzle 90. When N ≧ 2, the specific cross-sectional area is the sum of the cross-sectional areas of the minimum flow paths of the N nozzles 90. The cross-sectional area of the throttle flow path 92 refers to the cross-sectional area of the portion of the throttle flow path 92 having the smallest cross-sectional area. The cross-sectional area of the minimum flow path of the nozzle 90 refers to the cross-sectional area of the portion of the flow path of the nozzle 90 that has the smallest cross-sectional area.

一具体例では、主流路21に第1絞り流路92が設けられている。噴射流路24の各々に、1つのノズル90が設けられている。第1絞り流路92の断面積は、各噴射流路24に設けられたノズル90の最小流路の断面積の総和以上である。 In one specific example, the main flow path 21 is provided with the first throttle flow path 92. One nozzle 90 is provided in each of the injection flow paths 24. The cross-sectional area of the first throttle flow path 92 is equal to or greater than the total cross-sectional area of the minimum flow paths of the nozzles 90 provided in each injection flow path 24.

別の具体例では、噴射流路24の各々において、1つの絞り流路92が設けられ、絞り流路92の下流側に1つのノズル90が設けられている。各噴射流路24において、絞り流路92の断面積は、ノズル90の最小流路の断面積以上である。 In another specific example, one throttle flow path 92 is provided in each of the injection flow paths 24, and one nozzle 90 is provided on the downstream side of the throttle flow path 92. In each injection flow path 24, the cross-sectional area of the throttle flow path 92 is equal to or larger than the cross-sectional area of the minimum flow path of the nozzle 90.

改めて断るまでもないが、ある1つのノズル90を第1ノズル90と表記した場合、N個のノズル90は、第1ノズル90を含むと説明できる。 Needless to say, when one nozzle 90 is referred to as the first nozzle 90, it can be explained that the N nozzles 90 include the first nozzle 90.

次に、一具体例に係る冷凍サイクル装置100の動作及び作用を説明する。 Next, the operation and operation of the refrigeration cycle device 100 according to a specific example will be described.

冷凍サイクル装置100が一定期間(例えば夜間)放置された場合、冷凍サイクル装置100の内部(例えば冷媒回路10)の温度は、周囲温度に概ね均衡する。冷凍サイクル装置100の内部の圧力は、特定の圧力に均衡する。圧縮機3を起動すると、蒸発器2の内部の圧力が徐々に低下し、液相冷媒が内気と熱交換する吸熱回路12の熱媒体から吸熱することによって蒸発し、気相冷媒が生成される。気相冷媒は、圧縮機3に吸入されて圧縮され、圧縮機3から吐出される。高圧の気相冷媒は、凝縮器4に導入され、放熱回路14を介して気相冷媒が外気等に放熱することによって凝縮し、液相冷媒が生成される。液相冷媒は、戻し経路9を通じて、凝縮器4から蒸発器2へと送られる。 When the refrigeration cycle device 100 is left for a certain period of time (for example, at night), the temperature inside the refrigeration cycle device 100 (for example, the refrigerant circuit 10) is substantially balanced with the ambient temperature. The pressure inside the refrigeration cycle device 100 is in equilibrium with a particular pressure. When the compressor 3 is started, the pressure inside the evaporator 2 gradually decreases, and the liquid phase refrigerant evaporates by absorbing heat from the heat medium of the endothermic circuit 12 that exchanges heat with the inside air, and a vapor phase refrigerant is generated. .. The vapor-phase refrigerant is sucked into the compressor 3, compressed, and discharged from the compressor 3. The high-pressure gas-phase refrigerant is introduced into the condenser 4, and the gas-phase refrigerant dissipates heat to the outside air or the like via the heat dissipation circuit 14 to condense, and a liquid-phase refrigerant is generated. The liquid phase refrigerant is sent from the condenser 4 to the evaporator 2 through the return path 9.

圧縮機3の内部において、主流路21及び噴射流路24を通じて、冷媒流路40に液相冷媒が流出する。圧縮機3によって昇圧されて温度が上昇した気相冷媒と霧状の液相冷媒との間で熱交換が起こり、過熱状態の気相冷媒が霧状の液相冷媒の蒸発によって連続的に冷却される。圧縮過程での冷媒の過熱度の増加に起因する冷媒のエンタルピーの増加が連続的に抑制される。圧縮機3が必要とする圧縮動力は、完全に断熱された等エントロピー圧縮に必要とされる圧縮動力未満まで低減されうる。冷媒の圧力を所定圧力まで上昇させるために圧縮機3がなすべき仕事を大幅に低減できる。つまり、圧縮機3の消費電力を大幅に節約できる。その結果、冷凍サイクル装置100の効率が向上する。 Inside the compressor 3, the liquid phase refrigerant flows out to the refrigerant flow path 40 through the main flow path 21 and the injection flow path 24. Heat exchange occurs between the gas phase refrigerant whose temperature has risen due to being boosted by the compressor 3 and the atomized liquid phase refrigerant, and the overheated vapor phase refrigerant is continuously cooled by the evaporation of the atomized liquid phase refrigerant. Will be done. The increase in the enthalpy of the refrigerant due to the increase in the degree of superheat of the refrigerant in the compression process is continuously suppressed. The compression power required by the compressor 3 can be reduced to less than the compression power required for fully insulated isentropic compression. The work that the compressor 3 has to do to raise the pressure of the refrigerant to a predetermined pressure can be significantly reduced. That is, the power consumption of the compressor 3 can be significantly saved. As a result, the efficiency of the refrigeration cycle device 100 is improved.

冷媒供給路11を通じて、主流路21と軸受潤滑流路91に液相冷媒が供給される。 Liquid-phase refrigerant is supplied to the main flow path 21 and the bearing lubrication flow path 91 through the refrigerant supply path 11.

主流路21に流れる液相冷媒は、噴射流路24内部で遠心力によって加圧され、噴射流路24の先端に設けられるノズル90を通じて微粒化される。微粒化された液相冷媒は圧縮機3の内部の冷媒流路40に向かって流出する。 The liquid-phase refrigerant flowing in the main flow path 21 is pressurized by centrifugal force inside the injection flow path 24 and atomized through a nozzle 90 provided at the tip of the injection flow path 24. The atomized liquid phase refrigerant flows out toward the refrigerant flow path 40 inside the compressor 3.

軸受潤滑流路91に流れる液相冷媒は、すべり軸受18が焼き付かないように、すべり軸受18を潤滑する。仮にノズルねじ90aの緩み、破損などが生じたとしても、自身の前後の流路に比べ断面積が絞られた絞り流路92を設けることによって、冷媒流路40へ流出する液相冷媒の量が制限される。このため、すべり軸受18に液相冷媒を潤滑水として供給し続けることができ、軸受潤滑水が不足あるいは枯渇してすべり軸受18が焼き付くことを防止できる。 The liquid-phase refrigerant flowing in the bearing lubrication flow path 91 lubricates the slide bearing 18 so that the slide bearing 18 does not seize. Even if the nozzle screw 90a is loosened or damaged, the amount of liquid-phase refrigerant flowing out to the refrigerant flow path 40 by providing the throttle flow path 92 having a narrower cross-sectional area than the flow paths before and after the nozzle screw 90a. Is restricted. Therefore, the liquid phase refrigerant can be continuously supplied to the slide bearing 18 as lubricating water, and it is possible to prevent the slide bearing 18 from seizing due to insufficient or exhausted bearing lubricating water.

図5は、回転体27と、回転体27を回転可能に支持するすべり軸受18と、を備えた速度型圧縮機3の運転方法を示すフローチャートである。 FIG. 5 is a flowchart showing an operation method of the speed type compressor 3 including the rotating body 27 and the slide bearing 18 that rotatably supports the rotating body 27.

ステップS1において、気相冷媒を圧縮機3の圧縮過程に供給する。以下、この供給を、第1供給と称することがある。 In step S1, the vapor phase refrigerant is supplied to the compression process of the compressor 3. Hereinafter, this supply may be referred to as a first supply.

ステップS2において、液相冷媒をすべり軸受18に供給する。以下、この供給を、第2供給と称することがある。 In step S2, the liquid phase refrigerant is supplied to the slide bearing 18. Hereinafter, this supply may be referred to as a second supply.

ステップS3において、回転体27の内部に液相冷媒を流入させる。ステップS4において、回転体27の内部に流入した液相冷媒の流量を絞る。ステップS5において、流量が絞られた液相冷媒を圧縮過程にある気相冷媒にノズル90を介して供給する。ステップS3,S4及びS5は、この順に実行される。以下、ステップS3,S4及びS5の組み合わせを、第3供給と称することがある。第3供給は、液相冷媒の、圧縮過程にある気相冷媒への供給である。 In step S3, the liquid phase refrigerant flows into the rotating body 27. In step S4, the flow rate of the liquid phase refrigerant flowing into the rotating body 27 is reduced. In step S5, the liquid-phase refrigerant having a reduced flow rate is supplied to the gas-phase refrigerant in the compression process via the nozzle 90. Steps S3, S4 and S5 are executed in this order. Hereinafter, the combination of steps S3, S4 and S5 may be referred to as a third supply. The third supply is the supply of the liquid phase refrigerant to the gas phase refrigerant in the compression process.

図5に示すように、第1供給、第2供給及び第3供給は、並列して実行されうる。 As shown in FIG. 5, the first supply, the second supply and the third supply can be executed in parallel.

本開示に係る冷凍サイクル装置は、多段圧縮機である場合でも、圧縮時のエンタルピーの上昇を連続的に低減することで圧縮動力を低減できるため、高効率に冷熱を生成できる。また、本開示に係る冷凍サイクル装置では、すべり軸受が焼き付き難い。本開示に係る冷凍サイクル装置は、ビルのセントラル空調機やプロセス冷却用のチラーなどの用途に適用できる。 Even in the case of a multi-stage compressor, the refrigeration cycle apparatus according to the present disclosure can reduce the compression power by continuously reducing the increase in enthalpy during compression, so that cold heat can be generated with high efficiency. Further, in the refrigeration cycle apparatus according to the present disclosure, the slide bearing is unlikely to seize. The refrigeration cycle apparatus according to the present disclosure can be applied to applications such as central air conditioners for buildings and chillers for process cooling.

2 蒸発器
3 圧縮機
4 凝縮器
6 吸入配管
8 吐出配管
9 戻し経路
10 冷媒回路
11 冷媒供給路
12 吸熱回路
14 放熱回路
18 すべり軸受
19 排出流路
21 主流路
21a 流入口
24 噴射流路
25 回転軸
25c 端面
26 インペラ
26t 上面
27 回転体
28 接続口
29 シール
30 ハブ
30p ハブの表面
31 ブレード
31t ブレードの上流端
35 ハウジング
35h バッファ室
36 吸入流路
37 シュラウド
38 翼間流路
40 冷媒流路
41 ディフューザ
42 渦巻室
90 ノズル
90a ノズルねじ
91 軸受潤滑流路
92 絞り流路
95 筒体
100 冷凍サイクル装置
241 第1部分
242 第2部分
2 Evaporator 3 Compressor 4 Condenser 6 Suction pipe 8 Discharge pipe 9 Return path 10 Refrigerant circuit 11 Refrigerant supply path 12 Heat absorption circuit 14 Heat dissipation circuit 18 Slide bearing 19 Discharge flow path 21 Main flow path 21a Inflow port 24 Injection flow path 25 rotation Shaft 25c End face 26 Impeller 26t Top surface 27 Rotating body 28 Connection port 29 Seal 30 Hub 30p Hub surface 31 Blade 31t Blade upstream end 35 Housing 35h Buffer chamber 36 Suction flow path 37 Shroud 38 Interwing flow path 40 Refrigerant flow path 41 Diffuser 42 Swirling chamber 90 Nozzle 90a Nozzle screw 91 Bearing lubrication flow path 92 Squeeze flow path 95 Cylinder body 100 Refrigeration cycle device 241 First part 242 Second part

Claims (7)

回転軸及びインペラを含む回転体と、
前記回転体の周囲に位置し、気相冷媒が流れる冷媒流路と、
前記回転体を回転可能に支持するすべり軸受と、
前記すべり軸受と前記回転軸との間に位置し、液相冷媒が供給される軸受潤滑流路と、
前記軸受潤滑流路と連通し、前記回転体の内部において前記回転体の軸方向に延びており、前記液相冷媒が導入される流入口を有する主流路と、
前記回転体の内部に位置し、前記主流路から分岐して前記主流路から前記冷媒流路まで延びており、前記主流路から前記冷媒流路に前記液相冷媒を導く流路であって、前記冷媒流路に前記液相冷媒を流出させる第1ノズルが設けられた噴射流路と、を備え、
前記流入口と前記第1ノズルとの間で前記液相冷媒が経由する第1絞り流路が設けられた、速度型圧縮機。
A rotating body including a rotating shaft and an impeller,
A refrigerant flow path located around the rotating body and through which a vapor phase refrigerant flows,
A plain bearing that rotatably supports the rotating body,
A bearing lubrication flow path located between the plain bearing and the rotating shaft and to which a liquid phase refrigerant is supplied,
A main flow path that communicates with the bearing lubrication flow path, extends in the axial direction of the rotating body inside the rotating body, and has an inflow port into which the liquid phase refrigerant is introduced.
A flow path that is located inside the rotating body, branches from the main flow path, extends from the main flow path to the refrigerant flow path, and guides the liquid phase refrigerant from the main flow path to the refrigerant flow path. The refrigerant flow path is provided with an injection flow path provided with a first nozzle for flowing out the liquid phase refrigerant.
A speed type compressor provided with a first throttle flow path through which the liquid phase refrigerant passes between the inflow port and the first nozzle.
前記第1ノズルは、ねじ止めにより前記噴射流路に設けられている、
請求項1に記載の速度型圧縮機。
The first nozzle is provided in the injection flow path by screwing.
The speed type compressor according to claim 1.
前記第1絞り流路から流れた前記液相冷媒を前記冷媒流路に流出させるノズルの数は、N個であり、
前記第1絞り流路の断面積は、前記N個のノズルの特定断面積以上である、
請求項1または2に記載の速度型圧縮機。
ここで、前記N個のノズルは、前記第1ノズルを含む。Nは、1以上の自然数である。N=1の場合、前記特定断面積は、前記第1ノズルの最小流路の断面積である。N≧2の場合、前記特定断面積は、前記N個のノズルの最小流路の断面積の総和である。
The number of nozzles for flowing out the liquid phase refrigerant flowing from the first throttle flow path to the refrigerant flow path is N.
The cross-sectional area of the first throttle flow path is equal to or larger than the specific cross-sectional area of the N nozzles.
The speed compressor according to claim 1 or 2.
Here, the N nozzles include the first nozzle. N is a natural number of 1 or more. When N = 1, the specific cross-sectional area is the cross-sectional area of the minimum flow path of the first nozzle. When N ≧ 2, the specific cross-sectional area is the sum of the cross-sectional areas of the minimum flow paths of the N nozzles.
前記絞り流路は、前記主流路に設けられている、
請求項1から3のいずれか一項に記載の速度型圧縮機。
The throttle flow path is provided in the main flow path.
The speed compressor according to any one of claims 1 to 3.
前記第1ノズルは、前記液相冷媒を前記冷媒流路に噴霧する、
請求項1から4のいずれか一項に記載の速度型圧縮機。
The first nozzle sprays the liquid phase refrigerant into the refrigerant flow path.
The speed compressor according to any one of claims 1 to 4.
蒸発器と、
請求項1から5のいずれか1項に記載の速度型圧縮機と、
凝縮器と、
を備えた、冷凍サイクル装置。
Evaporator and
The speed compressor according to any one of claims 1 to 5.
Condenser and
Equipped with a refrigeration cycle device.
回転体と、前記回転体を回転可能に支持するすべり軸受と、を備えた速度型圧縮機の運転方法であって、
気相冷媒を圧縮過程に供給する第1供給を行うことと、
液相冷媒を前記すべり軸受に供給する第2供給を行うことと、
前記液相冷媒を前記圧縮過程にある前記気相冷媒に供給する第3供給を行うことと、を含み、
前記第3供給は、
前記回転体の内部に前記液相冷媒を流入させることと、
前記回転体の内部に流入した前記液相冷媒の流量を絞ることと、
流量が絞られた前記液相冷媒を前記圧縮過程にある前記気相冷媒に第1ノズルを介して供給することと、を含む、運転方法。
A method of operating a speed compressor including a rotating body and a slide bearing that rotatably supports the rotating body.
Performing the first supply to supply the gas phase refrigerant to the compression process,
Performing a second supply to supply the liquid phase refrigerant to the slide bearing, and
A third supply of the liquid phase refrigerant to the gas phase refrigerant in the compression process is included.
The third supply is
Inflowing the liquid phase refrigerant into the rotating body and
By reducing the flow rate of the liquid phase refrigerant that has flowed into the rotating body,
An operation method comprising supplying the liquid phase refrigerant having a reduced flow rate to the gas phase refrigerant in the compression process via a first nozzle.
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