JP2021110503A

JP2021110503A - Refrigeration cycle device

Info

Publication number: JP2021110503A
Application number: JP2020002703A
Authority: JP
Inventors: 直芳庄山; Naoyoshi Shoyama; 文紀河野; Fuminori Kono; 洪志孫; Hong Zhi Sun; 大松井; Masaru Matsui
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2020-01-10
Filing date: 2020-01-10
Publication date: 2021-08-02
Anticipated expiration: 2040-01-10
Also published as: JP7490367B2

Abstract

To suppress an increase in power loss caused by collision of liquid droplets with a wheel in a turbo compressor.SOLUTION: A refrigeration cycle device (1a) includes a turbo compressor (10a). The turbo compressor (10a) includes a rotating shaft (11), a wheel (12), a bearing (13), a first discharge space (14f), a second discharge space (14s), a compression chamber (15), a seal part (16) and a narrow part (17). The first discharge space (14f) stores a liquid phase refrigerant discharged from the first bearing (13). The second discharge space (14s) is located adjacent to the first discharge space (14f) between the first discharge space (14f) and the compression chamber (15). The seal part (16) is disposed around the rotating shaft (11) between the first discharge space (14f) and the second discharge space (14s). The narrow part (17) forms a narrow flow passage around the rotating shaft (11) between the compression chamber (15) and the second discharge space (14s).SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、冷凍サイクル装置に関する。 The present disclosure relates to a refrigeration cycle device.

従来、冷凍サイクルにおける液相冷媒を圧縮機の軸受に供給する技術が知られている。 Conventionally, a technique of supplying a liquid phase refrigerant in a refrigeration cycle to a compressor bearing has been known.

例えば、特許文献１には、水が冷媒として用いられる冷凍機が記載されている。この冷凍機は、図４に示す圧縮機を備えている。この圧縮機は、筐体３２２と、回転体と、複数の軸受３２６と、モータと、シール部３３０と、潤滑水供給ライン３３２、潤滑水排出ライン３３４とを備えている。筐体３２２の内部には圧縮室３２２ａが形成されている。回転体は、モータの駆動力を受けて回転することにより冷媒ガスとしての水蒸気を圧縮する。回転体は、複数の羽根車３２４ａと、回転軸３２４ｂとを有する。各軸受３２６には、潤滑水が潤滑水供給ライン３３２を通じて供給される。潤滑水は、軸受３２６の内面と回転軸３２４ｂの外面との間に形成された隙間に導入されて水膜を形成した後、軸方向両側へ流れ出す。この流れ出した潤滑水は、筐体３２２の内部において軸受３２６の周りに溜まり、潤滑水排出ライン３３４を通じて排出される。筐体３２２の内部において軸受３２６が設けられた空間の圧力は、約１気圧以上となっている。 For example, Patent Document 1 describes a refrigerator in which water is used as a refrigerant. This refrigerator includes the compressor shown in FIG. This compressor includes a housing 322, a rotating body, a plurality of bearings 326, a motor, a seal portion 330, a lubricating water supply line 332, and a lubricating water discharge line 334. A compression chamber 322a is formed inside the housing 322. The rotating body compresses water vapor as a refrigerant gas by rotating under the driving force of the motor. The rotating body has a plurality of impellers 324a and a rotating shaft 324b. Lubricating water is supplied to each bearing 326 through the lubricating water supply line 332. Lubricating water is introduced into the gap formed between the inner surface of the bearing 326 and the outer surface of the rotating shaft 324b to form a water film, and then flows out to both sides in the axial direction. The flowing out lubricating water collects around the bearing 326 inside the housing 322 and is discharged through the lubricating water discharge line 334. The pressure in the space where the bearing 326 is provided inside the housing 322 is about 1 atm or more.

シール部３３０は、リング状の非接触型シールである。圧縮室３２２ａは、軸受３２６が設けられた空間に対して負圧になっている。このため、軸受３２６が設けられた空間の潤滑水の一部がシール部３３０と回転軸３２４ｂとの間の隙間を通って圧縮室３２２ａ側に吸い込まれる。シール部３３０は、大量の潤滑水が圧縮室３２２ａへ急激に吸引されるのを抑止する。特許文献１によれば、圧縮室３２２ａの内部の負圧は、飽和蒸気圧に設定されているので、圧縮室３２２ａに吸い込まれた潤滑水はすぐに蒸発すると説明されている。 The seal portion 330 is a ring-shaped non-contact type seal. The compression chamber 322a has a negative pressure with respect to the space provided with the bearing 326. Therefore, a part of the lubricating water in the space where the bearing 326 is provided is sucked into the compression chamber 322a through the gap between the seal portion 330 and the rotating shaft 324b. The seal portion 330 prevents a large amount of lubricating water from being suddenly sucked into the compression chamber 322a. According to Patent Document 1, since the negative pressure inside the compression chamber 322a is set to the saturated vapor pressure, it is explained that the lubricating water sucked into the compression chamber 322a evaporates immediately.

国際公開第２０１０／０１０９２５号International Publication No. 2010/010925

本開示は、ターボ圧縮機における翼車への液滴の衝突により動力損失が増加することを抑制できる冷凍サイクル装置を提供する。 The present disclosure provides a refrigeration cycle apparatus capable of suppressing an increase in power loss due to collision of droplets with an impeller in a turbo compressor.

本開示における冷凍サイクル装置は、
回転軸と、
前記回転軸に固定された翼車と、
前記回転軸の外周面と向かい合う軸受面を有し、前記外周面と前記軸受面との間に液相冷媒が存在した状態で前記回転軸を支持する軸受と、
前記回転軸の軸線方向において前記軸受に隣接し、前記軸受から排出される前記液相冷媒を貯留する第一排出空間と、
前記翼車が配置された圧縮室と、
前記回転軸の軸線方向において前記第一排出空間と前記圧縮室との間で前記第一排出空間に隣接している第二排出空間と、
前記回転軸の軸線方向において前記第一排出空間と前記第二排出空間との間で前記回転軸の周囲に配置されたシール部と、
前記回転軸の軸線方向において前記圧縮室と前記第二排出空間との間で前記回転軸の周囲に狭窄な流路を形成する狭窄部と、を備えた、ターボ圧縮機と、
前記翼車に向かって供給される気相冷媒を生成する蒸発器と、
前記ターボ圧縮機によって圧縮された気相冷媒を凝縮させる凝縮器と、
前記第一排出空間と前記凝縮器とを連通させる第一排出経路と、
前記第二排出空間と前記ターボ圧縮機の外部空間とを連通させる第二排出経路とを、備える。 The refrigeration cycle device in the present disclosure is
Rotation axis and
The impeller fixed to the rotating shaft and
A bearing having a bearing surface facing the outer peripheral surface of the rotating shaft and supporting the rotating shaft in a state where a liquid phase refrigerant is present between the outer peripheral surface and the bearing surface.
A first discharge space adjacent to the bearing in the axial direction of the rotating shaft and storing the liquid phase refrigerant discharged from the bearing, and a first discharge space.
The compression chamber in which the impeller is placed and
A second discharge space adjacent to the first discharge space between the first discharge space and the compression chamber in the axial direction of the rotation axis,
A seal portion arranged around the rotating shaft between the first discharging space and the second discharging space in the axial direction of the rotating shaft, and a seal portion.
A turbo compressor comprising a constricted portion that forms a constricted flow path around the rotating shaft between the compression chamber and the second discharge space in the axial direction of the rotating shaft.
An evaporator that produces a vapor phase refrigerant supplied toward the impeller, and
A condenser that condenses the gas phase refrigerant compressed by the turbo compressor, and
A first discharge path that communicates the first discharge space with the condenser,
A second discharge path for communicating the second discharge space with the external space of the turbo compressor is provided.

上記の冷凍サイクル装置によれば、ターボ圧縮機における翼車への液滴の衝突により動力損失が増加することを抑制できる。 According to the above refrigeration cycle device, it is possible to suppress an increase in power loss due to collision of droplets with the impeller in the turbo compressor.

実施の形態１における冷凍サイクル装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the refrigeration cycle apparatus in Embodiment 1. 実施の形態１における冷凍サイクル装置の凝縮器付近の部分を示す図The figure which shows the part near the condenser of the refrigerating cycle apparatus in Embodiment 1. 実施の形態２における冷凍サイクル装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the refrigerating cycle apparatus in Embodiment 2. 従来の冷凍機における圧縮機の一部を概略的に示す図The figure which shows a part of the compressor in the conventional refrigerator roughly.

（本開示の基礎となった知見）
本発明者らが本開示を想到するに至った当時、冷凍サイクルにおける液相冷媒を圧縮機の軸受に供給する技術を開発する試みが行われていた。圧縮機において軸受から排出された液相冷媒が存在する空間の近くには、その空間の圧力よりも低い圧力に保たれた別の空間が存在することがある。このため、圧縮機において軸受から排出された液相冷媒の取扱いについてより詳細な検討を行う余地があった。例えば、特許文献１によれば、圧縮室３２２ａの内部の負圧は、飽和蒸気圧に設定されているので、圧縮室３２２ａに吸い込まれた潤滑水はすぐに蒸発すると説明されている。しかし、本発明者らの検討によれば、圧縮室３２２ａに吸い込まれた潤滑水の大部分は液相の状態を保つと考えられる。なぜなら、圧縮室３２２ａに吸い込まれた潤滑水が圧縮室３２２ａの内部の負圧の環境に接したとしても、潤滑水においてそのすべてが蒸発するほどのエンタルピーの増加が起こるわけではないからである。このため、潤滑水はせいぜい気液二相の状態に変化するにすぎず、潤滑水の一部が液相を保ち液滴を形成すると考えられる。液滴は、羽根車３２４ａに衝突して大きな動力損失を発生させうる。本発明者らは、従来技術のこのような課題を新たに発見し、この課題を解決するために本開示の主題を構成するに至った。 (Knowledge on which this disclosure was based)
At the time when the present inventors came up with the present disclosure, an attempt was made to develop a technique for supplying a liquid phase refrigerant in a refrigeration cycle to a bearing of a compressor. In the compressor, near the space where the liquid phase refrigerant discharged from the bearing exists, there may be another space maintained at a pressure lower than the pressure in that space. Therefore, there is room for a more detailed study on the handling of the liquid phase refrigerant discharged from the bearing in the compressor. For example, according to Patent Document 1, since the negative pressure inside the compression chamber 322a is set to the saturated vapor pressure, it is explained that the lubricating water sucked into the compression chamber 322a evaporates immediately. However, according to the study by the present inventors, it is considered that most of the lubricating water sucked into the compression chamber 322a maintains the state of the liquid phase. This is because even if the lubricating water sucked into the compression chamber 322a comes into contact with the negative pressure environment inside the compression chamber 322a, the enthalpy does not increase to the extent that all of the lubricating water evaporates. Therefore, it is considered that the lubricating water changes to a gas-liquid two-phase state at most, and a part of the lubricating water keeps the liquid phase and forms droplets. The droplets can collide with the impeller 324a and cause a large power loss. The present inventors have newly discovered such a problem of the prior art, and have come to construct the subject matter of the present disclosure in order to solve this problem.

以下、図面を参照しながら実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細な説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings. However, more detailed explanation than necessary may be omitted. For example, detailed explanations of already well-known matters or duplicate explanations for substantially the same configuration may be omitted. It should be noted that the accompanying drawings and the following description are provided for those skilled in the art to fully understand the present disclosure, and are not intended to limit the subject matter described in the claims.

（実施の形態１）
以下、図１及び図２を用いて、実施の形態１を説明する。 (Embodiment 1)
Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

［１−１．構成］
図１に示す通り、冷凍サイクル装置１ａは、ターボ圧縮機１０ａと、蒸発器２０と、凝縮器３０と、第一排出経路４１と、第二排出経路４２とを備えている。ターボ圧縮機１０ａは、回転軸１１と、翼車１２と、第一軸受１３と、第一排出空間１４ｆと、第二排出空間１４ｓと、圧縮室１５と、シール部１６と、狭窄部１７とを備えている。翼車１２は、回転軸１１に固定されている。翼車１２は、圧縮室１５に配置されている。第一軸受１３は、回転軸１１の外周面１１ｇと向かい合う軸受面１３ｂを有する。加えて、第一軸受１３は、外周面１１ｇと軸受面１３ｂとの間に液相冷媒が存在した状態で回転軸１１を支持する。第一排出空間１４ｆは、回転軸１１の軸線方向において第一軸受１３に隣接し、第一軸受１３から排出される液相冷媒を貯留する。第二排出空間１４ｓは、回転軸１１の軸線方向において第一排出空間１４ｆと圧縮室１５との間で第一排出空間１４ｆに隣接している。シール部１６は、回転軸１１の軸線方向において第一排出空間１４ｆと第二排出空間１４ｓとの間で回転軸１１の周囲に配置されている。狭窄部１７は、回転軸１１の軸線方向において圧縮室１５と第二排出空間１４ｓとの間で回転軸１１の周囲に狭窄な流路を形成する。蒸発器２０は、翼車１２に向かって供給される気相冷媒を生成する。凝縮器３０は、ターボ圧縮機１０ａによって圧縮された気相冷媒を凝縮させる。第一排出経路４１は、第一排出空間１４ｆと凝縮器３０とを連通させている。第二排出経路４２は、第二排出空間１４ｓとターボ圧縮機１０ａの外部空間とを連通させている。 [1-1. Constitution]
As shown in FIG. 1, the refrigeration cycle device 1a includes a turbo compressor 10a, an evaporator 20, a condenser 30, a first discharge path 41, and a second discharge path 42. The turbo compressor 10a includes a rotating shaft 11, an impeller 12, a first bearing 13, a first discharge space 14f, a second discharge space 14s, a compression chamber 15, a seal portion 16, and a constriction portion 17. It has. The impeller 12 is fixed to the rotating shaft 11. The impeller 12 is arranged in the compression chamber 15. The first bearing 13 has a bearing surface 13b facing the outer peripheral surface 11g of the rotating shaft 11. In addition, the first bearing 13 supports the rotating shaft 11 in a state where the liquid phase refrigerant is present between the outer peripheral surface 11g and the bearing surface 13b. The first discharge space 14f is adjacent to the first bearing 13 in the axial direction of the rotating shaft 11 and stores the liquid phase refrigerant discharged from the first bearing 13. The second discharge space 14s is adjacent to the first discharge space 14f between the first discharge space 14f and the compression chamber 15 in the axial direction of the rotating shaft 11. The seal portion 16 is arranged around the rotating shaft 11 between the first discharge space 14f and the second discharge space 14s in the axial direction of the rotating shaft 11. The narrowed portion 17 forms a narrowed flow path around the rotating shaft 11 between the compression chamber 15 and the second discharge space 14s in the axial direction of the rotating shaft 11. The evaporator 20 produces a vapor phase refrigerant supplied toward the impeller 12. The condenser 30 condenses the gas phase refrigerant compressed by the turbo compressor 10a. The first discharge path 41 communicates the first discharge space 14f with the condenser 30. The second discharge path 42 communicates the second discharge space 14s with the external space of the turbo compressor 10a.

［１−２．動作］
以上のように構成された冷凍サイクル装置１ａについて、以下、その動作、作用を説明する。蒸発器２０には、例えば、液相冷媒が貯留されている。冷凍サイクル装置１ａの運転において、蒸発器２０に貯留された液相冷媒が蒸発して気相冷媒が生成される。この気相冷媒がターボ圧縮機１０ａに向かって供給され、吸入空間１５ｑに導かれる。その後、気相冷媒は、圧縮室１５において翼車１２を通過して圧縮され、凝縮器３０に向かって吐出される。次に、気相冷媒は、凝縮器３０において凝縮して液相冷媒に変化する。この液相冷媒は、蒸発器２０に戻される。このような冷媒の循環により冷凍サイクルが成立する。 [1-2. motion]
The operation and operation of the refrigeration cycle device 1a configured as described above will be described below. For example, a liquid phase refrigerant is stored in the evaporator 20. In the operation of the refrigeration cycle device 1a, the liquid phase refrigerant stored in the evaporator 20 evaporates to generate a vapor phase refrigerant. This vapor phase refrigerant is supplied toward the turbo compressor 10a and guided to the suction space 15q. After that, the vapor phase refrigerant passes through the impeller 12 in the compression chamber 15, is compressed, and is discharged toward the condenser 30. Next, the gas phase refrigerant condenses in the condenser 30 and changes into a liquid phase refrigerant. This liquid phase refrigerant is returned to the evaporator 20. A refrigeration cycle is established by such circulation of the refrigerant.

冷凍サイクル装置１ａにおいて、液相冷媒の一部が第一軸受１３に向かって供給される。液相冷媒は、外周面１１ｇと軸受面１３ｂとの間で液膜を形成し、第一軸受１３から排出される。第一軸受１３から排出された液相冷媒の温度は第一軸受１３における摩擦損失により上昇し、例えば、第一排出空間１４ｆにおいて、冷媒は気液二相状態で存在する。一方、凝縮器３０における圧力は、例えば、第一排出空間１４ｆに貯留された冷媒の温度より低い温度における冷媒の飽和蒸気圧に保たれている。第一排出空間１４ｆに貯留された液相冷媒の大部分は、第一排出経路４１を通って凝縮器３０に導かれる。なぜなら、シール部１６により、第一排出空間１４ｆから第二排出空間１４ｓへ移動する液相冷媒の流れの圧力損失は大きく、第一排出経路４１における圧力損失が相対的に小さいからである。第一排出空間１４ｆの圧力は、第一排出経路４１における圧力損失に従って液相冷媒が排出されるように高まる。 In the refrigeration cycle apparatus 1a, a part of the liquid phase refrigerant is supplied toward the first bearing 13. The liquid phase refrigerant forms a liquid film between the outer peripheral surface 11g and the bearing surface 13b, and is discharged from the first bearing 13. The temperature of the liquid-phase refrigerant discharged from the first bearing 13 rises due to friction loss in the first bearing 13. For example, in the first discharge space 14f, the refrigerant exists in a gas-liquid two-phase state. On the other hand, the pressure in the condenser 30 is maintained at, for example, the saturated vapor pressure of the refrigerant at a temperature lower than the temperature of the refrigerant stored in the first discharge space 14f. Most of the liquid phase refrigerant stored in the first discharge space 14f is guided to the condenser 30 through the first discharge path 41. This is because the pressure loss of the flow of the liquid phase refrigerant moving from the first discharge space 14f to the second discharge space 14s by the seal portion 16 is large, and the pressure loss in the first discharge path 41 is relatively small. The pressure in the first discharge space 14f increases so that the liquid phase refrigerant is discharged according to the pressure loss in the first discharge path 41.

少量の液相冷媒がシール部１６を通過して第二排出空間１４ｓに導かれうる。第二排出空間１４ｓに導かれた少量の液相冷媒は、第二排出空間１４ｓに貯留され、その後第二排出経路４２を通ってターボ圧縮機１０ａの外部に導かれる。 A small amount of liquid phase refrigerant may pass through the seal portion 16 and be guided to the second discharge space 14s. A small amount of the liquid phase refrigerant guided to the second discharge space 14s is stored in the second discharge space 14s, and then is guided to the outside of the turbo compressor 10a through the second discharge path 42.

［１−３．効果等］
以上のように、本実施の形態において、冷凍サイクル装置１ａのターボ圧縮機１０ａは、第一排出空間１４ｆと、第二排出空間１４ｓと、シール部１６と、狭窄部１７とを備えている。第一排出空間１４ｆは、回転軸１１の軸線方向において第一軸受１３に隣接し、第一軸受１３から排出される液相冷媒を貯留する。第二排出空間１４ｓは、回転軸１１の軸線方向において第一排出空間１４ｆと圧縮室１５との間で第一排出空間１４ｆに隣接している。シール部１６は、回転軸１１の軸線方向において第一排出空間１４ｆと第二排出空間１４ｓとの間で回転軸１１の周囲に配置されている。狭窄部１７は、回転軸１１の軸線方向において圧縮室１５と第二排出空間１４ｓとの間で回転軸１１の周囲に狭窄な流路を形成する。シール部１６により、第一排出空間１４ｆに貯留された液相冷媒の大部分は第一排出経路４１を通って排出され、シール部１６を通過して第二排出空間１４ｓに導かれる液相冷媒は少量である。加えて、第二排出空間１４ｓにおいて少量の液相冷媒が貯留され、狭窄部１７により、第二排出空間１４ｓに貯留された少量の液相冷媒は圧縮室１５に導かれにくい。このため、第一軸受１３から排出された液相冷媒が圧縮室１５に導かれることを抑制できる。その結果、ターボ圧縮機１０ａにおける翼車１２への液滴の衝突により動力損失が増加することを抑制できる。 [1-3. Effect, etc.]
As described above, in the present embodiment, the turbo compressor 10a of the refrigeration cycle device 1a includes a first discharge space 14f, a second discharge space 14s, a seal portion 16, and a constricted portion 17. The first discharge space 14f is adjacent to the first bearing 13 in the axial direction of the rotating shaft 11 and stores the liquid phase refrigerant discharged from the first bearing 13. The second discharge space 14s is adjacent to the first discharge space 14f between the first discharge space 14f and the compression chamber 15 in the axial direction of the rotating shaft 11. The seal portion 16 is arranged around the rotating shaft 11 between the first discharge space 14f and the second discharge space 14s in the axial direction of the rotating shaft 11. The narrowed portion 17 forms a narrowed flow path around the rotating shaft 11 between the compression chamber 15 and the second discharge space 14s in the axial direction of the rotating shaft 11. Most of the liquid phase refrigerant stored in the first discharge space 14f is discharged by the seal portion 16 through the first discharge path 41, and is guided to the second discharge space 14s through the seal portion 16. Is a small amount. In addition, a small amount of the liquid phase refrigerant is stored in the second discharge space 14s, and the narrowed portion 17 makes it difficult for the small amount of the liquid phase refrigerant stored in the second discharge space 14s to be guided to the compression chamber 15. Therefore, it is possible to prevent the liquid phase refrigerant discharged from the first bearing 13 from being guided to the compression chamber 15. As a result, it is possible to suppress an increase in power loss due to collision of droplets with the impeller 12 in the turbo compressor 10a.

図１に示す通り、第二排出経路４２は、凝縮器３０に接続されていてもよい。これにより、第二排出空間１４ｓに貯留された液相冷媒を凝縮器３０に導くことができる。 As shown in FIG. 1, the second discharge path 42 may be connected to the condenser 30. As a result, the liquid phase refrigerant stored in the second discharge space 14s can be guided to the condenser 30.

図２に示す通り、第二排出経路４２は、下方流路４２ｋを有していてもよい。下方流路４２ｋは、凝縮器３０に貯留された液相冷媒の液面Ｌよりも下に位置する。これにより、下方流路４２ｋにおいて、液封が形成される。このため、凝縮器３０における温度が高く、凝縮器３０における圧力が第二排出空間１４ｓにおける圧力より高くなっても、高圧の気相冷媒は第二排出経路４２を通過できず、第二排出空間１４ｓに貯留された液相冷媒が支障なく排出される。液封における液面の高さは、第二排出空間１４ｓにおける圧力が高まり、凝縮器３０における圧力と第二排出空間１４ｓにおける圧力との差が所望の大きさになることによって、所望の高さに保たれる。 As shown in FIG. 2, the second discharge path 42 may have a lower flow path 42k. The lower flow path 42k is located below the liquid level L of the liquid phase refrigerant stored in the condenser 30. As a result, a liquid seal is formed in the lower flow path 42k. Therefore, even if the temperature in the condenser 30 is high and the pressure in the condenser 30 is higher than the pressure in the second discharge space 14s, the high-pressure vapor-phase refrigerant cannot pass through the second discharge path 42 and the second discharge space The liquid phase refrigerant stored in 14s is discharged without any trouble. The height of the liquid level in the liquid seal is a desired height because the pressure in the second discharge space 14s increases and the difference between the pressure in the condenser 30 and the pressure in the second discharge space 14s becomes a desired size. Is kept in.

図２に示す通り、第二排出経路４２は、凝縮器３０に貯留された液相冷媒の液面Ｌよりも上方において凝縮器３０に接続されていてもよい。第二排出経路４２は、凝縮器３０に貯留された液相冷媒の液面よりも下方において凝縮器３０に接続されていてもよい。 As shown in FIG. 2, the second discharge path 42 may be connected to the condenser 30 above the liquid level L of the liquid phase refrigerant stored in the condenser 30. The second discharge path 42 may be connected to the condenser 30 below the liquid level of the liquid phase refrigerant stored in the condenser 30.

第二排出経路４２と第二排出空間１４ｓとの接続部は、例えば、回転軸１１の軸線より下方に位置している。上記の通り、第二排出空間１４ｓには少量の液相冷媒が貯留される。第二排出経路４２と第二排出空間１４ｓとの接続部が回転軸１１の軸線より下方に位置していることにより、第二排出空間１４ｓに貯留された少量の液相冷媒が排出されやすい。 The connection portion between the second discharge path 42 and the second discharge space 14s is located, for example, below the axis of the rotating shaft 11. As described above, a small amount of liquid phase refrigerant is stored in the second discharge space 14s. Since the connection portion between the second discharge path 42 and the second discharge space 14s is located below the axis of the rotating shaft 11, a small amount of the liquid phase refrigerant stored in the second discharge space 14s is likely to be discharged.

図１に示す通り、ターボ圧縮機１０ａは、第三排出空間１４ｔと、連通路１４ｖとをさらに備えていてもよい。第三排出空間１４ｔは、回転軸１１の軸線方向において第一軸受１３に隣接し、第一排出空間１４ｆから遠ざかって第一軸受１３から排出される液相冷媒を貯留する。連通路１４ｖは、第一排出空間１４ｆと第三排出空間１４ｔとを連通させる。これにより、第三排出空間１４ｔに貯留された液相冷媒は、連通路１４ｖを通って第一排出空間１４ｆに導かれ、その大部分は第一排出経路４１を通って凝縮器３０に導かれる。このため、第三排出空間１４ｔから液相冷媒を排出するための流路の構成を簡素にできる。 As shown in FIG. 1, the turbo compressor 10a may further include a third discharge space 14t and a communication passage 14v. The third discharge space 14t is adjacent to the first bearing 13 in the axial direction of the rotating shaft 11, and stores the liquid-phase refrigerant discharged from the first bearing 13 away from the first discharge space 14f. The communication passage 14v communicates the first discharge space 14f and the third discharge space 14t. As a result, the liquid phase refrigerant stored in the third discharge space 14t is guided to the first discharge space 14f through the communication passage 14v, and most of it is guided to the condenser 30 through the first discharge path 41. .. Therefore, the configuration of the flow path for discharging the liquid phase refrigerant from the third discharge space 14t can be simplified.

連通路１４ｖは、例えば、第一排出空間１４ｆの底部と第三排出空間１４ｔの底部とを接続している。 The communication passage 14v connects, for example, the bottom of the first discharge space 14f and the bottom of the third discharge space 14t.

シール部１６は、冷凍サイクル装置１ａの運転において、第二排出空間１４ｓにおける圧力から第一排出空間１４ｆにおける圧力を差し引いた差ΔＰを所望の値に保つ。シール部１６は、例えば、差ΔＰを１ｋＰから１ＭＰａの大きさに保つ。シール部１６は、差ΔＰを１ｋＰａから１００ｋＰａに保ってもよい。シール部１６は、例えば、シールリングによって構成されている。 In the operation of the refrigeration cycle device 1a, the seal portion 16 keeps the difference ΔP obtained by subtracting the pressure in the first discharge space 14f from the pressure in the second discharge space 14s at a desired value. The seal portion 16 keeps the difference ΔP from 1 kP to 1 MPa, for example. The seal portion 16 may keep the difference ΔP from 1 kPa to 100 kPa. The seal portion 16 is composed of, for example, a seal ring.

回転軸１１の軸線に垂直な方向における狭窄部１７が形成する狭窄な流路の寸法Ｎは、例えば、Ｎ／Ｄ≦１．５の条件を満たす。ここで、Ｄは、回転軸１１の狭窄部１７に接する部分における回転軸１１の直径を意味する。これにより、第二排出空間１４ｓに貯留された少量の液相冷媒が圧縮室１５に導かれることをより確実に抑制できる。Ｎ／Ｄは、望ましくは１．２以下であり、より望ましくは１．１以下である。狭窄部１７には、シールリングが配置されていてもよい。 The dimension N of the narrowed flow path formed by the narrowed portion 17 in the direction perpendicular to the axis of the rotating shaft 11 satisfies, for example, the condition of N / D ≦ 1.5. Here, D means the diameter of the rotating shaft 11 at the portion of the rotating shaft 11 in contact with the narrowed portion 17. As a result, it is possible to more reliably suppress that a small amount of the liquid phase refrigerant stored in the second discharge space 14s is guided to the compression chamber 15. The N / D is preferably 1.2 or less, and more preferably 1.1 or less. A seal ring may be arranged in the narrowed portion 17.

ターボ圧縮機１０ａは、例えば、単段の圧縮機である。 The turbo compressor 10a is, for example, a single-stage compressor.

図１に示す通り、ターボ圧縮機１０ａは、例えば、モータ１８をさらに備えている。モータ１８は、例えば、固定子１８ｓと、回転子１８ｒとを備えている。回転子１８ｒは、回転軸１１に固定されている。回転軸１１、翼車１２、及び回転子１８ｒによって回転体が構成されており、モータ１８の作動により回転体が回転して、圧縮室１５において気相冷媒が圧縮される。 As shown in FIG. 1, the turbo compressor 10a further includes, for example, a motor 18. The motor 18 includes, for example, a stator 18s and a rotor 18r. The rotor 18r is fixed to the rotating shaft 11. The rotating body is composed of the rotating shaft 11, the impeller 12, and the rotor 18r, and the rotating body is rotated by the operation of the motor 18, and the vapor phase refrigerant is compressed in the compression chamber 15.

翼車１２は、例えば、遠心型、斜流型、及び軸流型等の速度型の流体機械を構成する翼車である。 The impeller 12 is an impeller that constitutes a speed type fluid machine such as a centrifugal type, a mixed flow type, and an axial flow type.

第二排出空間１４ｓは、例えば、圧縮室１５において翼車１２を通過した気相冷媒が存在する空間に隣接している。 The second discharge space 14s is adjacent to, for example, the space in the compression chamber 15 where the gas phase refrigerant that has passed through the impeller 12 exists.

図１に示す通り、回転軸１１の内部には、例えば、給液流路１１ｐが形成されている。給液流路１１ｐは、例えば、第一給液流路１１ａ及び第二給液流路１１ｂを有する。第一給液流路１１ａは、回転軸１１の一端から回転軸１１の軸線方向に延びている。第二給液流路１１ｂは、第一給液流路１１ａから回転軸１１の外周面１１ｇに延びている。冷凍サイクル装置１ａの運転において、給液流路１１ｐには液相冷媒が供給される。回転軸１１が回転すると、給液流路１１ｐにおける液相冷媒が第一軸受１３に向かって供給される。 As shown in FIG. 1, for example, a liquid supply flow path 11p is formed inside the rotating shaft 11. The liquid supply flow path 11p has, for example, a first liquid supply flow path 11a and a second liquid supply flow path 11b. The first liquid supply flow path 11a extends from one end of the rotating shaft 11 in the axial direction of the rotating shaft 11. The second liquid supply flow path 11b extends from the first liquid supply flow path 11a to the outer peripheral surface 11g of the rotating shaft 11. In the operation of the refrigeration cycle device 1a, the liquid phase refrigerant is supplied to the liquid supply flow path 11p. When the rotating shaft 11 rotates, the liquid phase refrigerant in the liquid supply flow path 11p is supplied toward the first bearing 13.

図１に示す通り、冷凍サイクル装置１ａは、例えば、給液ポンプ５０をさらに備えている。給液ポンプ５０は、液相冷媒を給液流路１１ｐに向かって圧送する。例えば、給液ポンプ５０は、凝縮器３０に貯留された液相冷媒の一部を給液流路１１ｐに向かって圧送する。 As shown in FIG. 1, the refrigeration cycle device 1a further includes, for example, a liquid supply pump 50. The liquid supply pump 50 pumps the liquid phase refrigerant toward the liquid supply flow path 11p. For example, the liquid supply pump 50 pumps a part of the liquid phase refrigerant stored in the condenser 30 toward the liquid supply flow path 11p.

図１に示す通り、ターボ圧縮機１ａは、例えば、第二軸受１９をさらに備えている。第一軸受１３は、例えば、第二軸受１９と翼車１２との間に配置されている。第二軸受１９により、回転軸１１が安定的に支持される。第二軸受１９は、例えば、滑り軸受である。給液流路１１ｐにおける液相冷媒は、第二軸受１９に向かって供給されてもよい。この場合、第二軸受１９から排出された液相冷媒は、所定の排出経路を通ってターボ圧縮機１ａの外部に排出される。第二軸受１９は、磁気軸受であってもよい。 As shown in FIG. 1, the turbo compressor 1a further includes, for example, a second bearing 19. The first bearing 13 is arranged, for example, between the second bearing 19 and the impeller 12. The rotating shaft 11 is stably supported by the second bearing 19. The second bearing 19 is, for example, a slide bearing. The liquid phase refrigerant in the liquid supply flow path 11p may be supplied toward the second bearing 19. In this case, the liquid phase refrigerant discharged from the second bearing 19 is discharged to the outside of the turbo compressor 1a through a predetermined discharge path. The second bearing 19 may be a magnetic bearing.

蒸発器２０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２０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２０の内部の液相冷媒は、蒸発器２０の外部からもたらされた熱を吸収し、蒸発する。蒸発器２０は、シェルチューブ熱交換器等の間接接触型の熱交換器であってもよいし、噴霧式又は充填材式の熱交換器等の直接接触型の熱交換器であってもよい。 The evaporator 20 is composed of, for example, a container having heat insulating properties and pressure resistance. The evaporator 20 stores the liquid-phase refrigerant and evaporates the liquid-phase refrigerant internally. The liquid-phase refrigerant inside the evaporator 20 absorbs heat provided from the outside of the evaporator 20 and evaporates. The evaporator 20 may be an indirect contact type heat exchanger such as a shell tube heat exchanger, or a direct contact type heat exchanger such as a spray type or filler type heat exchanger. ..

凝縮器３０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３０は、シェルチューブ熱交換器等の間接接触型の熱交換器であってもよいし、噴霧式又は充填材式の熱交換器等の直接接触型の熱交換器であってもよい。 The condenser 30 is composed of, for example, a container having heat insulating properties and pressure resistance. The condenser 30 may be an indirect contact type heat exchanger such as a shell tube heat exchanger, or a direct contact type heat exchanger such as a spray type or filler type heat exchanger. ..

冷凍サイクル装置１ａにおいて、冷媒は、特定の冷媒に限定されない。冷凍サイクル装置１ａにおける冷媒は、例えば、常温（日本工業規格：２０℃±１５℃／JIS Z8703）での飽和蒸気圧が負圧（絶対圧で大気圧よりも低い圧力）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る成分を意味する。 In the refrigeration cycle device 1a, the refrigerant is not limited to a specific refrigerant. The refrigerant in the refrigeration cycle apparatus 1a is mainly composed of a substance having a negative saturated vapor pressure (absolute pressure lower than atmospheric pressure) at room temperature (Japanese Industrial Standards: 20 ° C ± 15 ° C / JIS Z8703). It is filled with the containing refrigerant. 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.

冷媒が水である場合において、冷凍サイクル装置１ａの運転条件の典型例を示す。凝縮器３０における圧力は、例えば、１０℃における水の飽和蒸気圧１１２８ｋＰａである。第一軸受１３から排出される水の温度は２０℃である。第一排出空間１４ｆに貯留された水の温度は１５℃である。給液ポンプ５０は、凝縮器３０に貯留された液相冷媒の一部の圧力を１気圧に高める。 A typical example of the operating conditions of the refrigeration cycle device 1a when the refrigerant is water is shown. The pressure in the condenser 30 is, for example, a saturated vapor pressure of water at 10 ° C. of 1128 kPa. The temperature of the water discharged from the first bearing 13 is 20 ° C. The temperature of the water stored in the first discharge space 14f is 15 ° C. The liquid supply pump 50 raises the pressure of a part of the liquid phase refrigerant stored in the condenser 30 to 1 atm.

（実施の形態２）
以下、図３を用いて、実施の形態２を説明する。図３に示す冷凍サイクル装置１ｂは、特に説明する部分を除き冷凍サイクル装置１ａと同様に構成されている。冷凍サイクル装置１ａの構成要素と同一又は対応する冷凍サイクル装置１ｂの構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。冷凍サイクル装置１ａに関する説明は、技術的に矛盾しない限り、冷凍サイクル装置１ｂにも当てはまる。 (Embodiment 2)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to FIG. The refrigeration cycle apparatus 1b shown in FIG. 3 has the same configuration as the refrigeration cycle apparatus 1a except for a portion particularly described. The components of the refrigeration cycle device 1b that are the same as or correspond to the components of the refrigeration cycle device 1a are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. The description of the refrigeration cycle device 1a also applies to the refrigeration cycle device 1b, as long as there is no technical conflict.

図３に示す通り、冷凍サイクル装置１ｂにおいて、第二排出経路４２は、蒸発器２０に接続されている。 As shown in FIG. 3, in the refrigeration cycle device 1b, the second discharge path 42 is connected to the evaporator 20.

以上のように構成された冷凍サイクル装置１ｂについて、以下、その動作、作用を説明する。冷凍サイクル装置１ｂの設置場所によっては、ターボ圧縮機１０ａと凝縮器３０との間の高低差が小さくなる可能性がある。この場合、第一排出経路４１の両端における位置水頭の差が小さくなり、第一排出空間１４ｆの圧力が高くなる。このため、シール部１６を通過する液相冷媒の量が増加する。蒸発器２０における温度及び圧力は、凝縮器３０における温度及び圧力よりも低い。このため、第二排出経路４２が蒸発器２０に接続されていることにより、第二排出空間１４ｓの圧力は低くなりやすい。これにより、第二排出空間１４ｓに貯留された液相冷媒が圧縮室１５に導かれにくく、第一軸受１３から排出された液相冷媒が圧縮室１５に導かれることを抑制できる。このように、冷凍サイクル装置１ｂによれば、ターボ圧縮機１０ａと凝縮器３０との間の高低差が小さい場合でも、第一軸受１３から排出された液相冷媒が圧縮室１５に導かれることを抑制できる。 The operation and operation of the refrigeration cycle apparatus 1b configured as described above will be described below. Depending on the installation location of the refrigeration cycle device 1b, the height difference between the turbo compressor 10a and the condenser 30 may be small. In this case, the difference between the positional heads at both ends of the first discharge path 41 becomes smaller, and the pressure in the first discharge space 14f becomes higher. Therefore, the amount of the liquid phase refrigerant passing through the seal portion 16 increases. The temperature and pressure in the evaporator 20 is lower than the temperature and pressure in the condenser 30. Therefore, since the second discharge path 42 is connected to the evaporator 20, the pressure in the second discharge space 14s tends to be low. As a result, it is difficult for the liquid-phase refrigerant stored in the second discharge space 14s to be guided to the compression chamber 15, and it is possible to prevent the liquid-phase refrigerant discharged from the first bearing 13 from being guided to the compression chamber 15. As described above, according to the refrigeration cycle device 1b, the liquid-phase refrigerant discharged from the first bearing 13 is guided to the compression chamber 15 even when the height difference between the turbo compressor 10a and the condenser 30 is small. Can be suppressed.

（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１及び２を説明した。しかし、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略等を行った実施の形態にも適用できる。また、上記の実施の形態１及び２で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。そこで、以下、他の実施の形態を例示する。 (Other embodiments)
As described above, Embodiments 1 and 2 have been described as examples of the techniques disclosed in this application. However, the technique in the present disclosure is not limited to this, and can be applied to embodiments in which changes, replacements, additions, omissions, etc. have been made. It is also possible to combine the components described in the above-described first and second embodiments to form a new embodiment. Therefore, other embodiments will be illustrated below.

実施の形態１及び２では、ターボ圧縮機の一例として、単段の圧縮機であるターボ圧縮機１０ａを説明した。ターボ圧縮機は、回転軸１１と、翼車１２と、第一軸受１３と、第一排出空間１４ｆと、第二排出空間１４ｓと、圧縮室１５と、シール部１６と、狭窄部１７とを備えたものであればよい。従って、ターボ圧縮機は、単段の圧縮機であるターボ圧縮機１０ａに限定されない。ターボ圧縮機として、多段の圧縮機を用いてもよい。この場合、翼車１２は、例えば、最初の段をなす。最初の段をなす翼車１２が配置された圧縮室１５の圧力は低くなりやすい。しかし、第一排出空間１４ｆ、第二排出空間１４ｓ、シール部１６、及び狭窄部１７の働きにより、第一軸受１３から排出された液相冷媒が圧縮室１５に導かれることを抑制できる。 In the first and second embodiments, the turbo compressor 10a, which is a single-stage compressor, has been described as an example of the turbo compressor. The turbo compressor includes a rotating shaft 11, an impeller 12, a first bearing 13, a first discharge space 14f, a second discharge space 14s, a compression chamber 15, a seal portion 16, and a constricted portion 17. Anything may be provided. Therefore, the turbo compressor is not limited to the turbo compressor 10a, which is a single-stage compressor. A multi-stage compressor may be used as the turbo compressor. In this case, the impeller 12 forms, for example, the first stage. The pressure in the compression chamber 15 in which the impeller 12 forming the first stage is arranged tends to be low. However, it is possible to prevent the liquid phase refrigerant discharged from the first bearing 13 from being guided to the compression chamber 15 by the functions of the first discharge space 14f, the second discharge space 14s, the seal portion 16, and the narrowing portion 17.

実施の形態１及び２では、第二排出空間１４ｓとして、圧縮室１５において翼車１２を通過した気相冷媒が存在する空間に隣接している空間を説明した。第二排出空間１４ｓは、回転軸１１の軸線方向において第一排出空間１４ｆと圧縮室１５との間で第一排出空間１４ｆに隣接している空間であればよい。従って、第二排出空間１４ｓは、圧縮室１５において翼車１２を通過した気相冷媒が存在する空間に隣接している空間に限定されない。ただし、第二排出空間１４ｓが翼車１２を通過した気相冷媒が存在する空間に隣接している空間であれば、第二排出空間１４ｓに貯留された液相冷媒が圧縮室１５により導かれにくい。また、第二排出空間１４ｓは、圧縮室１５において翼車１２を通過する前の気相冷媒が存在する空間に隣接している空間であってもよい。 In the first and second embodiments, as the second discharge space 14s, a space adjacent to the space where the gas phase refrigerant that has passed through the impeller 12 exists in the compression chamber 15 has been described. The second discharge space 14s may be a space adjacent to the first discharge space 14f between the first discharge space 14f and the compression chamber 15 in the axial direction of the rotating shaft 11. Therefore, the second discharge space 14s is not limited to the space adjacent to the space where the gas phase refrigerant that has passed through the impeller 12 exists in the compression chamber 15. However, if the second discharge space 14s is a space adjacent to the space where the gas phase refrigerant that has passed through the impeller 12 exists, the liquid phase refrigerant stored in the second discharge space 14s is guided by the compression chamber 15. Hateful. Further, the second discharge space 14s may be a space adjacent to the space in the compression chamber 15 where the gas phase refrigerant exists before passing through the impeller 12.

実施の形態１及び２では、第三排出空間１４ｔとして、連通路１４ｖによって第一排出空間１４ｆに連通している空間を説明した。第三排出空間１４ｔは、回転軸１１の軸線方向において第一軸受１３に隣接し、第一排出空間１４ｆから遠ざかって第一軸受１３から排出される液相冷媒を貯留する空間であればよい。従って、第三排出空間１４ｔは、連通路１４ｖによって第一排出空間１４ｆに連通している空間に限定されない。第三排出空間１４ｔは、第一排出経路４１に直接接続されていてもよいし、第一排出経路４１とは別の排出経路に接続されていてもよい。 In the first and second embodiments, as the third discharge space 14t, a space communicating with the first discharge space 14f by the communication passage 14v has been described. The third discharge space 14t may be a space adjacent to the first bearing 13 in the axial direction of the rotating shaft 11 and away from the first discharge space 14f to store the liquid phase refrigerant discharged from the first bearing 13. Therefore, the third discharge space 14t is not limited to the space communicating with the first discharge space 14f by the communication passage 14v. The third discharge space 14t may be directly connected to the first discharge path 41, or may be connected to a discharge path different from the first discharge path 41.

上述の実施形態は、本開示における技術を例示するためのものであり、特許請求の範囲またはその均等の範囲における種々の変更、置き換え、付加、及び省略を行うことができる。 The above-described embodiment is for exemplifying the technique in the present disclosure, and various modifications, replacements, additions, and omissions can be made within the scope of claims or the equivalent thereof.

本開示は、ターボ圧縮機における翼車への液滴の衝突により動力損失が増加することを抑制できる冷凍サイクル装置に適用可能である。具体的には、空気調和装置及びチラーに本開示は適用可能である。 The present disclosure is applicable to a refrigeration cycle apparatus capable of suppressing an increase in power loss due to collision of droplets with an impeller in a turbo compressor. Specifically, the present disclosure is applicable to air conditioners and chillers.

１ａ、１ｂ冷凍サイクル装置
１０ａターボ圧縮機
１１回転軸
１１ｇ外周面
１２翼車
１３軸受（第一軸受）
１３ｂ軸受面
１４ｆ第一排出空間
１４ｓ第二排出空間
１４ｔ第三排出空間
１４ｖ連通路
１５圧縮室
１６シール部
１７狭窄部
２０蒸発器
３０凝縮器
４１第一排出経路
４２第二排出経路
４２ｋ下方流路 1a, 1b Refrigeration cycle device 10a Turbo compressor 11 Rotating shaft 11g Outer peripheral surface 12 Impeller 13 Bearing (first bearing)
13b Bearing surface 14f 1st discharge space 14s 2nd discharge space 14t 3rd discharge space 14v Linkage passage 15 Compression chamber 16 Seal part 17 Constriction part 20 Evaporator 30 Condenser 41 1st discharge route 42 2nd discharge route 42k Down passage

Claims

Rotation axis and
The impeller fixed to the rotating shaft and
A bearing having a bearing surface facing the outer peripheral surface of the rotating shaft and supporting the rotating shaft in a state where a liquid phase refrigerant is present between the outer peripheral surface and the bearing surface.
A first discharge space adjacent to the bearing in the axial direction of the rotating shaft and storing the liquid phase refrigerant discharged from the bearing, and a first discharge space.
The compression chamber in which the impeller is placed and
A second discharge space adjacent to the first discharge space between the first discharge space and the compression chamber in the axial direction of the rotation axis,
A seal portion arranged around the rotating shaft between the first discharging space and the second discharging space in the axial direction of the rotating shaft, and a seal portion.
A turbo compressor comprising a constricted portion that forms a constricted flow path around the rotating shaft between the compression chamber and the second discharge space in the axial direction of the rotating shaft.
An evaporator that produces a vapor phase refrigerant supplied toward the impeller, and
A condenser that condenses the gas phase refrigerant compressed by the turbo compressor, and
A first discharge path that communicates the first discharge space with the condenser,
A second discharge path for communicating the second discharge space with the external space of the turbo compressor is provided.
Refrigeration cycle equipment.

The refrigeration cycle apparatus according to claim 1, wherein the second discharge path is connected to the condenser.

The refrigeration cycle apparatus according to claim 2, wherein the second discharge path has a lower flow path located below the liquid level of the liquid phase refrigerant stored in the condenser.

The refrigeration cycle apparatus according to claim 1, wherein the second discharge path is connected to the evaporator.

The turbo compressor has a third discharge space adjacent to the bearing in the axial direction of the rotating shaft and storing the liquid phase refrigerant discharged from the bearing away from the first discharge space, and the first discharge space. The refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 1 to 4, further comprising a communication passage for communicating the space and the third discharge space.