JP3085531B2 - ターボ圧縮機のモータ冷却構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インペラによる遠
心力を利用して気体を圧縮するターボ圧縮機に係るもの
で、詳しくは、蒸発器から流入される低温の冷媒ガスを
直接モータ室に流入させて駆動モータを冷却させること
によって駆動モータの冷却を円滑にさせ、駆動モータを
冷却させる過程中、液状に流入される一部の冷媒ガスを
該駆動モータの熱によって完全気体化させて圧縮室に流
入させることによって、冷媒ガスの完全気体化のための
別途のアキュムレータを必要としないターボ圧縮機のモ
ータ冷却構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、圧縮機とはインペラ及びロータ
の回転運動、または、ピストンの往復運動によって空気
または冷媒ガスなどの気体を圧縮する機械であって、イ
ンペラ、ロータ及びピストンを駆動させるための動力発
生部と、該動力発生部から伝達された駆動力によって気
体を吸入して圧縮する圧縮機構部と、に大別することが
できる。

【０００３】このような従来の圧縮機は動力発生部及び
圧縮機構部の配置形態によって密閉型または分離型に区
分され、前記密閉型は所定の密閉容器の内部に動力発生
部及び圧縮機構部が一緒に設置されるが、分離型は密閉
容器の外部に動力発生部が設置されて該動力発生部から
発生される駆動力が密閉容器内の圧縮機構部に伝達され
るようになっていた。

【０００４】そして、前記密閉型圧縮機においては、気
体を圧縮する構造によって、回転式（いわゆるロータリ
式）、往復動式、リニア及びスクロール圧縮機等がある
が、最近では、モータの駆動力によってインペラを回転
させ、該インペラの回転によって発生される遠心力を利
用して気体を吸入、圧縮させるターボ圧縮機（いわゆる
遠心圧縮機）が登場されており、該ターボ圧縮機の一例
として本発明者が特許番号第９７−６４５６７号に先出
願した２段圧縮式ターボ圧縮機においては、図２に示し
たように、動力発生部及び圧縮機構部が収納できるよう
に所定形状に形成された密閉容器１０の内側中央に動力
を発生させる駆動モータ２０及び該駆動モータ２０に結
合されて回転する駆動軸３０の装着されたモータ室１３
が形成され、前記密閉容器１０の左右両方側には通常ア
キュムレータＡに連通される第１圧縮室１１及び通常凝
縮器（未図示）に連通される第２圧縮室１２がそれぞれ
形成されていた。

【０００５】そして、前記密閉容器１０の内部上方端に
は前記第１、第２圧縮室１１，１２とモータ室１３とを
連通させるガス流路１４が前記密閉容器１０の内周面及
び前記モータ室１３の外周面を沿って形成され、前記ガ
ス流路１４の中央部下面である前記モータ室１３の上面
には前記第１圧縮室１１を通過して１段圧縮された冷媒
ガスが前記ガス流路１４を経由して第２圧縮室１２に移
動するとき、その一部が前記モータ室１３の内部に流入
されて前記駆動モータ２０を冷却させるように流入孔１
３ａが形成され、該流入孔１３ａを経由して前記モータ
室１３に流入され、前記駆動モータ２０を冷却させた冷
媒ガスが再び前記ガス流路１４に流出されて第２圧縮室
１２に移動されるように、流出孔１３ｂが形成されてい
た。

【０００６】且つ、前記モータ室１３に装着された駆動
軸３０は前記駆動モータ２０に結合されてその両方端部
が前記第１、第２圧縮室１１，１２にそれぞれ挿入さ
れ、該駆動軸３０の両方端には前記第１、第２圧縮室１
１，１２に冷媒ガスを吸入して圧縮するための第１、第
２インペラ４０，５０が、ガスが流入される方の直径が
ガスが圧縮されて流出される方の直径よりも小さく形成
されて、駆動軸３０を基準にしてみると円錐状に形成さ
れて、前記駆動軸３０にそれぞれ固定装着されていた。

【０００７】また、前記第１、第２圧縮室１１，１２
は、前記ガス流路１４に連通されて吸入される冷媒ガス
を誘導する第１、第２インデューサ（未図示）と、それ
らインデューサを経由して前記第１、第２インペラ４
０，５０に吸入されて、それら第１、第２インペラ４
０，５０によって加速されて増加された冷媒ガスの運動
エネルギーを正圧に変換させる第１、第２ディフューザ
１１ａ，１２ａ及び第１、第２ボリュート１１ｂ，１２
ｂと、によって構成されていた。

【０００８】一方、前記モータ室１３には、前記駆動モ
ータ２０に結合された駆動軸３０を半径方向に支持する
ためのラジアル・ベアリング６０が前記駆動軸３０の両
方側に結合された状態で前記モータ室１３にそれぞれ固
定結合され、それら両方側のラジアル・ベアリング６０
の外郭である前記モータ室１３の両方内壁側には前記駆
動軸３０を軸方向に支持するためのスラスト・ベアリン
グ７０が前記駆動軸３０にそれぞれ固定結合されてい
た。

【０００９】図中、未説明符号の１０ａは吸入口、１０
ｂは吐出口をそれぞれ示していた。このように構成され
た従来の２段式ターボ圧縮機の動作について説明する
と、以下のようであった。

【００１０】即ち、従来の２段圧縮式ターボ圧縮機にお
いては、先ず、印加された電源によって駆動モータ２０
に誘導磁気が発生されると、該誘導磁気によって駆動軸
３０が高速回転を開始し、よって、該駆動軸３０の両方
端部に固定結合された第１、第２インペラ４０，５０が
回転して蒸発器（未図示）から第１圧縮室１１に冷媒ガ
スを吸入する。

【００１１】このとき、前記蒸発器から第１圧縮室１１
に吸入される冷媒ガスは低温状態であるのでその一部が
液状に存在しており、そのまま圧縮を進行すると圧縮の
効率が著しく低下されるので、液状の冷媒を完全気化さ
せるアキュムレータＡを前記蒸発器と前記第１圧縮室１
１間に設置して、液状の冷媒を完全に気体状態に変化さ
せて第１圧縮室１１に流入させていた。

【００１２】次いで、上記のように第１、第２インペラ
４０，５０の回転力によって蒸発器からアキュムレータ
Ａを経由して第１圧縮室１１に吸入された冷媒ガスは、
第１インデューサに誘導されて第１インペラ４０によっ
て加速され、該加速された冷媒は第１ディフューザ１１
ａを経由して第１ボリュート１１ｂに流入されながら１
段圧縮が行われていた。

【００１３】次いで、１段圧縮の行われた仮圧縮ガスは
第２インペラ５０の回転力によってガス流路１４を経由
して第２圧縮室１２に吸入される。このとき、前記ガス
流路１４を経由して前記第２圧縮室１２に吸入される仮
圧縮ガスの一部は、前記ガス流路１４の下面である前記
モータ室１３の上端に形成された流入孔１３ａを経由し
て駆動モータ２０の装着されたモータ室１３の内部に流
入され、該流入された仮圧縮ガスは前記駆動モータ２０
を冷却させた後、前記モータ室１３の上端に形成された
流出孔１３ｂを経由して前記ガス流路１４に流出されて
前記仮圧縮ガスと合流して第２圧縮室１２に吸入されて
いた。

【００１４】次いで、上記のように前記第２インペラ５
０の回転によって前記第２圧縮室１２に吸入された仮圧
縮ガスは、第２インデューサに誘導されて前記第２イン
ペラ５０によって加速され、該加速された冷媒は第２デ
ィフューザ１２ａを経由して第２ボリュート１２ｂに流
入されて２段圧縮が行われ、該２段圧縮された冷媒ガス
は前記第２ボリュート１２ｂに連通された吐出口１０ｂ
を経由して凝縮器（未図示）に吐き出されていた。

【００１５】一方、前記駆動軸３０は、冷媒ガスを圧縮
する過程において自由状態で回転運動を行うので、該駆
動軸３０の半径方向及び軸方向に揺動が発生される憂い
があったが、前記駆動モータ２０の両方側に設置された
各ラジアル・ベアリング６０及び該ラジアル・ベアリン
グ６０の両方側外郭に設置されたスラスト・ベアリング
７０によって、半径方向及び軸方向の揺動が収まるよう
になっていた。

【００１６】上記のように、従来の２段圧縮式のターボ
圧縮機においては、冷媒ガスの圧縮を駆動軸３０の両方
端に固定装着されて回転する各インペラ４０，５０の遠
心力によって冷媒ガスを蒸発器から各圧縮室１１，１２
に吸入して行い、その過程で１段圧縮された仮圧縮ガス
を利用して駆動モータ２０の冷却を行っていた。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】然るに、このような従
来の２段圧縮式ターボ圧縮機においては、駆動モータの
冷却を第１圧縮室を通過して１段圧縮が行われた状態
で、相対的に高温である仮圧縮ガスを利用して行ってい
たので、冷却効率が低下されるという不都合な点があっ
た。

【００１８】また、従来の２段圧縮式ターボ圧縮機にお
いては、蒸発器から第１圧縮室に流入される冷媒ガスが
低温状態であるのでその一部が液状状態に存在してお
り、そのまま圧縮を行った場合は圧縮効率が著しく低下
するので、圧縮効率を高めるために液状の冷媒ガスを完
全気体化させて第１圧縮室に流入させるための別途のア
キュムレータが必要となり、よって、生産コストが増加
するという不都合な点があった。

【００１９】本発明は、このような従来の課題に鑑みて
なされたもので、蒸発器から流入される低温の冷媒を直
接モータ室に流入させて駆動モータを冷却させることに
よって、駆動モータの冷却効率を向上し得るターボ圧縮
機のモータ冷却構造を提供することを目的とする。

【００２０】そして、本発明の他の目的は、蒸発器から
第１圧縮室に流入される一部液状の冷媒ガスを別途のア
キュムレータを設置せずに完全気体化させることによっ
て、生産コストを低減し得るターボ圧縮機のモータ冷却
構造を提供しようとする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため、本発明に係るターボ圧縮機のモータ冷却構造に
おいては、内部に駆動モータの装着されるモータ室が形
成され、左右両方側には吸入される冷媒ガスを圧縮する
ための第１、第２圧縮室が相互連通するように形成され
る密閉容器と、前記駆動モータに結合されて両方端部が
それぞれ前記第１、第２圧縮室に挿入される駆動軸と、
該駆動軸方の両端部に固定結合され、回転によって吸入
されるガスを２段に遠心圧縮する第１、第２インペラ
と、を包含して構成されるターボ圧縮機において、前記
密閉容器の一方側壁には蒸発器から延長される冷媒吸入
管が連通され、前記密閉容器の他方側壁には第１冷媒流
動管が連通され、該第１冷媒流動管は第１圧縮室に連通
され、該第１圧縮室は第２冷媒流動管を介在して第２圧
縮室に連通され、該第２圧縮室は凝縮器に連通された冷
媒吐出管に連通するように構成されている。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に対
し、図面を用いて説明する。本発明に係るターボ圧縮機
のモータ冷却構造においては、図１に示したように、内
部に駆動モータ１２０の装着されるモータ室が形成さ
れ、左右両方側には吸入される冷媒ガスを圧縮するため
の第１、第２圧縮室１１１，１１２が相互連通するよう
に形成される密閉容器１１０と、前記駆動モータ１２０
に結合されて両方端部がそれぞれ前記第１、第２圧縮室
１１１，１１２に挿入される駆動軸１３０と、該駆動軸
１３０の両方端部に固定され、回転によって吸入される
ガスを２段に遠心圧縮する第１、第２インペラ１４０，
１５０と、を包含して構成されるターボ圧縮機におい
て、前記密閉容器１１０の一方側壁には蒸発器（未図
示）から延長される冷媒吸入管１１３が連通され、該冷
媒吸入管１１３に対向される他方側壁には第１冷媒流動
管１１４が連通され、該第１冷媒流動管１１４は第１圧
縮室１１１に連通され、該第１圧縮室１１１は第２冷媒
流動管１１５を介在して第２圧縮室１１２に連通され、
該第２圧縮室１１２は凝縮器（未図示）に連通された冷
媒吐出管１１６に連通するように形成されている。

【００２３】且つ、前記冷媒吸入管１１３及び第１冷媒
流動管１１４は、冷媒ガスの流動が前記密閉容器１１０
内で円滑に行われるように前記駆動モータ１２０の両方
側にそれぞれ分枝されて連通されている。図中、未説明
符号の１６０はラジアル・ベアリングで、１７０はスラ
スト・ベアリングをそれぞれ説明している。

【００２４】このように構成される本発明に係るターボ
圧縮機のモータ冷却構造を備えたターボ圧縮機の動作に
ついて説明すると、以下のようである。即ち、駆動モー
タ１２０によって駆動軸１３０が回転すると、該駆動軸
１３０の両方端部にそれぞれ固定結合された第１、第２
インペラ１４０，１５０が回転して蒸発器（未図示）か
ら冷媒吸入管１１３に冷媒ガスを吸入する。

【００２５】次いで、前記冷媒吸入管１１３に吸入され
た低温の冷媒ガスは前記冷媒吸入管１１３が前記密閉容
器１１０に連通されているので、該密閉容器１１０を通
過して第１冷媒流動管１１４に吐出される。

【００２６】このとき、前記密閉容器１１０の内部には
モータ室が形成されているので、蒸発器から冷媒吸入管
１１３を経由して密閉容器１１０に吸入された低温の冷
媒ガスは該密閉容器１１０の内部を通過しながら前記駆
動モータ１２０を冷却させるようになる。

【００２７】また、前記蒸発器から前記密閉容器１１０
に吸入される冷媒ガスは低温状態であるのでその一部が
液体状に存在しているが、前記密閉容器１１０の内部を
通過しながら前記駆動モータ１２０を冷却させるとき、
該駆動モータ１２０の熱によって完全気化されて第１冷
媒流動管１１４に吐き出される。

【００２８】次いで、該第１冷媒流動管１１４に吐き出
された前記冷媒ガスは、該第１冷媒流動管１１４を沿っ
て第１圧縮室１１１に吸入され、前記第１インペラ１４
０によって加速されて、第１ディフューザ１１１ａ及び
第１ボリュート１１１ｂに散らかされながら１段圧縮が
行われる。

【００２９】次いで、１段圧縮された前記冷媒ガスは、
前記第１圧縮室１１１に連通された第２冷媒流動管１１
５を沿って第２圧縮室１１２に吸入され、前記第２イン
ペラ１５０によって加速されて第２ディフューザ１１２
ａ及び第２ボリュート１１２ｂに散らかされながら２段
圧縮が行われ、該２段圧縮された冷媒ガスは凝縮器に連
通された冷媒吐出管１１６を経由して凝縮器に流入され
て、冷媒ガスの圧縮を終了するようになっている。

【００３０】一方、前記密閉容器１１０に連通された前
記冷媒吸入管１１３は単管に連通されることもできる
が、蒸発器またはアキュムレータから延長される冷媒吸
入管１１３の端部を分枝させて前記密閉容器１１０内の
駆動モータ１２０の両方側に連通させると共に前記第１
冷媒流動管１１４も前記冷媒吸入管１１３と同様に駆動
モータ１２０の両方側から分枝させて連通させると、前
記密閉容器１１０内の冷媒の流動が円滑になって圧縮機
の効率が向上される。且つ、前記実施例は、前記第１、
第２インペラ１４０，１５０の各吸入部が対向する構造
にも適用することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るター
ボ圧縮機のモータ冷却構造においては、第１、第２イン
ペラの回転によって吸入される蒸発器からの低温の冷媒
ガスが密閉容器の内部を通過して第１圧縮室に流動する
ようになっているので、低温の冷媒ガスが直接駆動モー
タを冷却するようになって、駆動モータの効率を向上し
得るという効果がある。

【００３２】特に、蒸発器から流入される冷媒ガス中一
部の液状冷媒が密閉容器の内部を通過しながら駆動モー
タを冷却させる過程で完全に気体に変換されるので、冷
媒ガスの完全気体化のための別途のアキュムレータを必
要としなくなり、よって、構造が簡単で製造コストを低
減し得るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るモータ冷却構造を備えたターボ圧
縮機を示した縦断面図である。

【図２】従来の２段圧縮式ターボ圧縮機を示した縦断面
図である。

【符号の説明】

１１０…密閉容器 １１１，１１２…第１、第２圧縮室 １１１ａ，１１２ａ…第１、第２ディフューザ １１１ｂ，１１２ｂ…第１、第２ボリュート １１３…冷媒吸入管 １１４，１１５…第１、第２冷媒流動管 １１６…冷媒吐出管 １２０…駆動モータ １３０…駆動軸 １４０，１５０…第１、第２インペラ １６０…ラジアル・ベアリング １７０…スラスト・ベアリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リー サン−ウォク 大韓民国，キュンキ−ド，クワンミュ ン，ハーン−ドン，24，ジュコン アパ ート 1216−1003 (56)参考文献 特開 平10−148408（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−287599（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−68595（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−13686（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04D 17/12 F04D 29/58

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に駆動モータが装着されるモータ室
   が形成され、左右両方側には吸入される冷媒ガスを圧縮
   するための第１、第２圧縮室が相互連通するように形成
   される密閉容器と、前記駆動モータに結合されて両方端
   部がそれぞれ前記第１、第２圧縮室に挿入される駆動軸
   と、該駆動軸の両方端部に固定結合され、回転によって
   吸入されるガスを２段に遠心圧縮する第１、第２インペ
   ラと、を包含して構成されるターボ圧縮機において、 前記密閉容器の一側壁には、冷媒サイクル装置から延長
   される冷媒吸入管がモータ室の左右両方側にそれぞれ連
   通され、 前記密閉容器の他方側壁には第１冷媒流動管が連通さ
   れ、 該第１冷媒流動管は第１圧縮室に連通され、 前記第１圧縮室は、第２冷媒流動管を介して第２圧縮室
   に直接連通され、 該第２圧縮室は凝縮器に連通された冷媒吐出管に連通す
   るように形成されたことを特徴とするターボ圧縮機のモ
   ータ冷却構造。