JP3119532B2 - ターボ圧縮機 - Google Patents
ターボ圧縮機Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、空調用冷暖房に用いる
ターボ冷凍機の圧縮機部分（以下ターボ圧縮機という）
の構造に関するものである。
ターボ冷凍機の圧縮機部分（以下ターボ圧縮機という）
の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ビル空調や地域熱供給等の比較的大容量
の空調システム機器として、ターボ式冷凍機がある。こ
れに用いる従来のターボ圧縮機の構造を図２を用いて説
明する。
の空調システム機器として、ターボ式冷凍機がある。こ
れに用いる従来のターボ圧縮機の構造を図２を用いて説
明する。
【０００３】駆動部は、インバータ（図示せず）により
所定の出力，回転数を得るためのモータのロータ鉄心１
とステータ鉄心２とから成る。前記ロータ鉄心１が嵌着
されたロータ軸３の両端には一段圧縮羽根４と二段圧縮
羽根５とを有する。このロータ軸３は、モータ鉄心部
１，２の両側に配設されたラジアル磁気軸受６，７と、
前記二段圧縮羽根５と前記ラジアル磁気軸受７の間に配
設されたスラスト磁気軸受８により非接触状態で支持さ
れる。
所定の出力，回転数を得るためのモータのロータ鉄心１
とステータ鉄心２とから成る。前記ロータ鉄心１が嵌着
されたロータ軸３の両端には一段圧縮羽根４と二段圧縮
羽根５とを有する。このロータ軸３は、モータ鉄心部
１，２の両側に配設されたラジアル磁気軸受６，７と、
前記二段圧縮羽根５と前記ラジアル磁気軸受７の間に配
設されたスラスト磁気軸受８により非接触状態で支持さ
れる。
【０００４】このような一軸二段圧縮機で、冷媒ガス９
は一段圧縮羽根４で圧縮され配管１０を通って二段圧縮
羽根へと導入される。配管１０の途中には圧力差をつけ
るためのオリフィス１１を設け、さらにオリフィス１１
の手前からバイパス配管１２により、冷媒ガス９をモー
タのロータ鉄心１とステータ鉄心２のエアギャップ１３
に導いてモータ鉄心部を冷却する。
は一段圧縮羽根４で圧縮され配管１０を通って二段圧縮
羽根へと導入される。配管１０の途中には圧力差をつけ
るためのオリフィス１１を設け、さらにオリフィス１１
の手前からバイパス配管１２により、冷媒ガス９をモー
タのロータ鉄心１とステータ鉄心２のエアギャップ１３
に導いてモータ鉄心部を冷却する。
【０００５】そして、その冷媒ガス９を再びバイパス配
管１４を通して配管１０に戻し、二段圧縮羽根５へと導
入させる。このオリフィス１１は圧縮機内部での圧力損
失に見合ったオリフィス径としてある。このように冷媒
ガス９をモータ内に導いてモータの冷却を効率よく行う
様になっているものがあるが、このターボ圧縮機では、
駆動モータの鉄心部のみを冷却する構造となっている。
管１４を通して配管１０に戻し、二段圧縮羽根５へと導
入させる。このオリフィス１１は圧縮機内部での圧力損
失に見合ったオリフィス径としてある。このように冷媒
ガス９をモータ内に導いてモータの冷却を効率よく行う
様になっているものがあるが、このターボ圧縮機では、
駆動モータの鉄心部のみを冷却する構造となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら磁気軸受
を採用する場合、特にスラスト磁気軸受部には、ロータ
の位置制御用の磁気力を受けるための円盤がシャフトに
取り付けられている。ロータの高速回転時、この円盤の
撹拌作用によって機械的な損失だけで、スラスト磁気軸
受部には膨大な損失が発生する。したがって、スラスト
磁気軸受のコイルを保護するためには、ジュール損の発
生を余り高くすることができないので、電磁力を生じさ
せるコイルの電流密度を低く抑えなければない。結局ス
ラスト磁気軸受の支持剛性を高めることができなくなる
ので、軸推力を小さく抑えなければならなず、圧縮羽根
の小型化を余儀なくされ、圧縮性能は低下するという問
題があった。
を採用する場合、特にスラスト磁気軸受部には、ロータ
の位置制御用の磁気力を受けるための円盤がシャフトに
取り付けられている。ロータの高速回転時、この円盤の
撹拌作用によって機械的な損失だけで、スラスト磁気軸
受部には膨大な損失が発生する。したがって、スラスト
磁気軸受のコイルを保護するためには、ジュール損の発
生を余り高くすることができないので、電磁力を生じさ
せるコイルの電流密度を低く抑えなければない。結局ス
ラスト磁気軸受の支持剛性を高めることができなくなる
ので、軸推力を小さく抑えなければならなず、圧縮羽根
の小型化を余儀なくされ、圧縮性能は低下するという問
題があった。
【０００７】本発明は上記の問題を鑑みてなされたもの
で、スラスト磁気軸受の冷却性を向上させ、高い軸推力
を支持することができる様にすることによって、大型の
圧縮羽根を用いることを可能にした圧縮性能の高いター
ボ圧縮機を提供することを目的とする。
で、スラスト磁気軸受の冷却性を向上させ、高い軸推力
を支持することができる様にすることによって、大型の
圧縮羽根を用いることを可能にした圧縮性能の高いター
ボ圧縮機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１は、モ
ータ軸をラジアル方向に支持するラジアル磁気軸受、お
よびスラスト方向に支持するスラスト磁気軸受を備え、
前記モータ軸の両端に圧縮羽根を有し、一段目の圧縮羽
根で圧縮した冷却ガスを、二段目の圧縮羽根に送る構造
の一軸二段ターボ圧縮機において、一段目で圧縮した冷
媒ガスの一部を、一段出口の配管の途中からバイパスさ
せて駆動モータの冷却用として用い再び冷媒ガスを二段
入口の配管に戻す冷却通風路と、前記モータ冷媒ガスの
一部をさらに前記モータ軸に嵌合されたスラスト磁気軸
受用円盤のファン作用を利用して前記スラスト磁気軸受
部に導き、スラスト磁気軸受の冷却をした後に、再び二
段の入口の配管に戻す冷却通風路とを有することを特徴
とするターボ圧縮機である。
ータ軸をラジアル方向に支持するラジアル磁気軸受、お
よびスラスト方向に支持するスラスト磁気軸受を備え、
前記モータ軸の両端に圧縮羽根を有し、一段目の圧縮羽
根で圧縮した冷却ガスを、二段目の圧縮羽根に送る構造
の一軸二段ターボ圧縮機において、一段目で圧縮した冷
媒ガスの一部を、一段出口の配管の途中からバイパスさ
せて駆動モータの冷却用として用い再び冷媒ガスを二段
入口の配管に戻す冷却通風路と、前記モータ冷媒ガスの
一部をさらに前記モータ軸に嵌合されたスラスト磁気軸
受用円盤のファン作用を利用して前記スラスト磁気軸受
部に導き、スラスト磁気軸受の冷却をした後に、再び二
段の入口の配管に戻す冷却通風路とを有することを特徴
とするターボ圧縮機である。
【０００９】請求項３は、モータ軸の両端に圧縮羽根を
有し、モータ軸をラジアル方向に支持するラジアル磁気
軸受及びスラスト方向に支持するスラスト磁気軸受を有
する一軸二段圧縮機で、一段目の圧縮羽根で圧縮した冷
却冷媒を二段目の圧縮羽根に送る構造の一軸二段ターボ
圧縮機において、一段目で圧縮した冷媒の一部を一段出
口の主配管の途中からバイパスさせて駆動モータの冷却
用として用い、且つ水冷ジャケットを固定子背面に複数
個設け、上記ガス冷媒及び水冷媒を用いて冷却すること
を特徴とする圧縮機である。
有し、モータ軸をラジアル方向に支持するラジアル磁気
軸受及びスラスト方向に支持するスラスト磁気軸受を有
する一軸二段圧縮機で、一段目の圧縮羽根で圧縮した冷
却冷媒を二段目の圧縮羽根に送る構造の一軸二段ターボ
圧縮機において、一段目で圧縮した冷媒の一部を一段出
口の主配管の途中からバイパスさせて駆動モータの冷却
用として用い、且つ水冷ジャケットを固定子背面に複数
個設け、上記ガス冷媒及び水冷媒を用いて冷却すること
を特徴とする圧縮機である。
【００１０】
【作用】請求項１の手段により、１段目の圧縮羽根およ
びスラスト円盤の回転に伴うファン作用によって、スラ
スト磁気軸受部に冷媒を効果的に導くことができる。請
求項３の手段により、水冷を用いることによって水冷と
ガス冷媒の併用ができ、モータ内部の冷却効果が良くな
ることができる。
びスラスト円盤の回転に伴うファン作用によって、スラ
スト磁気軸受部に冷媒を効果的に導くことができる。請
求項３の手段により、水冷を用いることによって水冷と
ガス冷媒の併用ができ、モータ内部の冷却効果が良くな
ることができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
する。ただし、この実施例はあくまでも本発明の実施態
様の一例であって、本発明の技術的思想を有する例は本
発明に包含されるものである。
する。ただし、この実施例はあくまでも本発明の実施態
様の一例であって、本発明の技術的思想を有する例は本
発明に包含されるものである。
【００１２】図１は、本発明に係るターボ圧縮機の概略
構成を示すものである。駆動部は、インバータ（図示せ
ず）により所定の出力、回転数を得るためのモータのロ
ータ鉄心１とステータ鉄心２とから成る。前記ロータ鉄
心１が嵌着されたロータ軸３の両端には一段圧縮羽根４
と二段圧縮羽根５とを有し、このロータ軸３はモータ鉄
心部１，２の両側に配設されたラジアル磁気軸受６，７
と前記二段圧縮羽根５と前記ラジアル磁気軸受７の間に
配設されたスラスト磁気軸受８により非接触状態で支持
される。
構成を示すものである。駆動部は、インバータ（図示せ
ず）により所定の出力、回転数を得るためのモータのロ
ータ鉄心１とステータ鉄心２とから成る。前記ロータ鉄
心１が嵌着されたロータ軸３の両端には一段圧縮羽根４
と二段圧縮羽根５とを有し、このロータ軸３はモータ鉄
心部１，２の両側に配設されたラジアル磁気軸受６，７
と前記二段圧縮羽根５と前記ラジアル磁気軸受７の間に
配設されたスラスト磁気軸受８により非接触状態で支持
される。
【００１３】このような一軸二段圧縮機で、冷媒ガス９
は一段圧縮羽根４で圧縮されて、配管１０を通って二段
圧縮羽根へと導入される。配管１０の途中には圧力差を
つけるためのオリフィス１１を設け、さらにオリフィス
１１の手前からバイパス配管１２により、冷媒ガス９を
モータのロータ鉄心１とステータ鉄心２のエアギャップ
１３に導いてモータ鉄心部を冷却し、その冷媒ガス９を
再びバイパス配管１４を通し、配管１０に戻して、二段
圧縮羽根５へと導入させる。このオリフィス１１は圧縮
機内部での圧力損失に見合ったオリフィス径としてあ
る。
は一段圧縮羽根４で圧縮されて、配管１０を通って二段
圧縮羽根へと導入される。配管１０の途中には圧力差を
つけるためのオリフィス１１を設け、さらにオリフィス
１１の手前からバイパス配管１２により、冷媒ガス９を
モータのロータ鉄心１とステータ鉄心２のエアギャップ
１３に導いてモータ鉄心部を冷却し、その冷媒ガス９を
再びバイパス配管１４を通し、配管１０に戻して、二段
圧縮羽根５へと導入させる。このオリフィス１１は圧縮
機内部での圧力損失に見合ったオリフィス径としてあ
る。
【００１４】一方、モータ冷却に用いた冷媒の一部をバ
イパス配管１４から配管１０に戻すものと、スラスト円
盤１５の回転によるファン作用を利用して、さらにスラ
スト磁気軸受部へ導くものとに分岐させる。スラスト磁
気軸受部へ導いた冷媒ガス１６は、バイパス配管１７を
通って再び二段圧縮羽根へと導入させるための配管１０
に導く。また、スラスト磁気軸受部に設けたバイパス配
管１７の途中には流量調節用のオリフィス１８が取り付
けてある。
イパス配管１４から配管１０に戻すものと、スラスト円
盤１５の回転によるファン作用を利用して、さらにスラ
スト磁気軸受部へ導くものとに分岐させる。スラスト磁
気軸受部へ導いた冷媒ガス１６は、バイパス配管１７を
通って再び二段圧縮羽根へと導入させるための配管１０
に導く。また、スラスト磁気軸受部に設けたバイパス配
管１７の途中には流量調節用のオリフィス１８が取り付
けてある。
【００１５】上記実施例に示すような構成によると、１
段目の圧縮羽根の昇圧効果によりモータ内へ導いた冷媒
ガスの一部を、さらにスラスト円盤の回転に伴うファン
作用を利用して、スラスト磁気軸受部の冷却が促進され
る。
段目の圧縮羽根の昇圧効果によりモータ内へ導いた冷媒
ガスの一部を、さらにスラスト円盤の回転に伴うファン
作用を利用して、スラスト磁気軸受部の冷却が促進され
る。
【００１６】上述した作用により、モータ部の冷却はも
ちろん、スラスト磁気軸受部におけるスラスト円盤の撹
拌作用によって発生する機械的な損失とスラスト磁気軸
受のコイルから発生するジュール損を効果的に冷却する
ことができる。すると、スラスト磁気軸受のコイルの電
流密度をさらに高くすることができ、吸引力の強い、つ
まり剛性の高いスラスト磁気軸受を用いることが可能に
なる。その結果として軸推力の大きい大型の圧縮羽根が
採用できるようになり、圧縮性能の高いターボ圧縮機を
提供することができる。
ちろん、スラスト磁気軸受部におけるスラスト円盤の撹
拌作用によって発生する機械的な損失とスラスト磁気軸
受のコイルから発生するジュール損を効果的に冷却する
ことができる。すると、スラスト磁気軸受のコイルの電
流密度をさらに高くすることができ、吸引力の強い、つ
まり剛性の高いスラスト磁気軸受を用いることが可能に
なる。その結果として軸推力の大きい大型の圧縮羽根が
採用できるようになり、圧縮性能の高いターボ圧縮機を
提供することができる。
【００１７】（他の実施例）上記実施例に対し異なる点
のみを述べる。ステータ鉄心２例えば背面の中央部に一
つの水冷ジャケット２３を設ける。水冷ジャケット２３
には、出入口が連通するように１個所の浸入経路２３ｃ
が設けられている。入口側２３ｃの水冷ジャケット２３
から水を浸入し、浸入経路２３ｃを通って、出口側２３
ｂの水冷ジャケット２３より出る様に取付けてある。
のみを述べる。ステータ鉄心２例えば背面の中央部に一
つの水冷ジャケット２３を設ける。水冷ジャケット２３
には、出入口が連通するように１個所の浸入経路２３ｃ
が設けられている。入口側２３ｃの水冷ジャケット２３
から水を浸入し、浸入経路２３ｃを通って、出口側２３
ｂの水冷ジャケット２３より出る様に取付けてある。
【００１８】上記実施例に示すような構成によると、一
段目の圧縮羽根の昇圧効果によりモータ内へ導いた冷媒
ガスは水冷によってさらに冷され、スラスト磁気軸受部
の冷媒を効果的に導くことができる。その結果、スラス
ト磁気軸受部及びモータ内部の冷却が促進される。
段目の圧縮羽根の昇圧効果によりモータ内へ導いた冷媒
ガスは水冷によってさらに冷され、スラスト磁気軸受部
の冷媒を効果的に導くことができる。その結果、スラス
ト磁気軸受部及びモータ内部の冷却が促進される。
【００１９】上述した作用により、冷却ジャケットを取
付けモータ背面を水で冷却することによって、モータ部
の冷却はもちろん作動ガスで放熱する熱量が軽減でき
る。つまり、それはモータ内に導く作動ガスが低減でき
ることによって、作動ガスのループ内の圧力損失が低く
押えることができるので、圧縮効率の良いターボ圧縮機
を提供することができる。
付けモータ背面を水で冷却することによって、モータ部
の冷却はもちろん作動ガスで放熱する熱量が軽減でき
る。つまり、それはモータ内に導く作動ガスが低減でき
ることによって、作動ガスのループ内の圧力損失が低く
押えることができるので、圧縮効率の良いターボ圧縮機
を提供することができる。
【００２０】尚、更に２つ以上の水冷ジャケットを用い
ても同一効果が得られる。また、水冷ジャケットの位置
も固定子背面の中央部でなく、固定子背面であれば、同
一効果が得られる。
ても同一効果が得られる。また、水冷ジャケットの位置
も固定子背面の中央部でなく、固定子背面であれば、同
一効果が得られる。
【００２１】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、スラ
スト磁気軸受のコイルの電流密度を高くすることがで
き、吸引力の強い、つまり剛性の高いスラスト磁気軸受
を用いることが可能になり、結果として軸推力の大きい
大型の圧縮羽根が採用できるようになり、圧縮性能の高
いターボ圧縮機を提供することができる。
スト磁気軸受のコイルの電流密度を高くすることがで
き、吸引力の強い、つまり剛性の高いスラスト磁気軸受
を用いることが可能になり、結果として軸推力の大きい
大型の圧縮羽根が採用できるようになり、圧縮性能の高
いターボ圧縮機を提供することができる。
【図１】本発明の一実施例によるターボ圧縮機の構造断
面図、
面図、
【図２】従来のターボ圧縮機の構造断面図、
【図３】他の本発明の実施例を示す図１相当図。
１…ロータ鉄心， ２…ステータ鉄心， ３
…ロータ軸，４…一段側圧縮羽根， ５…二段側圧縮
羽根，６，７…ラジアル磁気軸受， ８…スラスト
磁気軸受，９，１６…冷媒ガス， １０…配
管，１１，１８…オリフィス， １２，１４，１
７…バイパス配管，１３…エアギャップ，
２３…水冷ジャケット
…ロータ軸，４…一段側圧縮羽根， ５…二段側圧縮
羽根，６，７…ラジアル磁気軸受， ８…スラスト
磁気軸受，９，１６…冷媒ガス， １０…配
管，１１，１８…オリフィス， １２，１４，１
７…バイパス配管，１３…エアギャップ，
２３…水冷ジャケット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F25B 1/053 F04D 29/04 F04D 29/58
Claims (3)
- 【請求項１】 モータ軸をラジアル方向に支持する磁気
軸受およびスラスト方向に支持する磁気軸受を備え、前
記モータ軸の両端に圧縮羽根を有し、一段目の圧縮羽根
で圧縮した冷却冷媒を二段目の圧縮羽根に送る構造の一
軸二段ターボ圧縮機において、一段目で圧縮した冷媒ガ
スの一部を一段出口の配管の途中からバイパスさせて駆
動モータの冷却用として用い再び冷媒ガスを二段入口の
配管に戻す冷却通風路と、前記モータ冷却用冷媒ガスの
一部をさらに前記モータ軸に嵌合されたスラスト磁気軸
受用円盤のファン作用を利用して前記スラスト磁気軸受
部に導きスラスト磁気軸受の冷却をした後に再び二段の
入口の配管に戻す冷却通風路とを有することを特徴とす
るターボ圧縮機。 - 【請求項２】 スラスト磁気軸受部から二段の入口の配
管に冷媒を戻す配管途中に流量調整用のバルブを取り付
けた請求項１記載のターボ圧縮機。 - 【請求項３】 モータ軸の両端に圧縮羽根を有し、モー
タ軸をラジアル方向に支持する磁気軸受およびスラスト
方向に支持する磁気軸受を有する一軸二段圧縮機で、一
段目の圧縮羽根で圧縮した冷却冷媒を二段目の圧縮羽根
に送る構造の一軸二段ターボ圧縮機において、一段目で
圧縮した冷媒の一部を一段出口の主配管の途中からバイ
パスさせて駆動モータの冷却用として用い、且つ水冷ジ
ャケットを固定子背面に複数個設け、上記ガス冷媒およ
び水冷媒を用いて冷却することを特徴とするターボ圧縮
機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04262631A JP3119532B2 (ja) | 1992-10-01 | 1992-10-01 | ターボ圧縮機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04262631A JP3119532B2 (ja) | 1992-10-01 | 1992-10-01 | ターボ圧縮機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06117710A JPH06117710A (ja) | 1994-04-28 |
| JP3119532B2 true JP3119532B2 (ja) | 2000-12-25 |
Family
ID=17378478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04262631A Expired - Fee Related JP3119532B2 (ja) | 1992-10-01 | 1992-10-01 | ターボ圧縮機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3119532B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100474323B1 (ko) * | 1997-12-30 | 2005-06-27 | 엘지전자 주식회사 | 터보압축기의모터냉각장치 |
| KR100388554B1 (ko) * | 2001-01-13 | 2003-06-25 | 엘지전자 주식회사 | 터보 압축기 |
| JP6487163B2 (ja) * | 2014-07-31 | 2019-03-20 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | ターボ冷凍機 |
| CN108643979B (zh) * | 2018-04-10 | 2020-11-06 | 中国北方发动机研究所(天津) | 一种超临界二氧化碳闭式循环涡轮压缩机 |
-
1992
- 1992-10-01 JP JP04262631A patent/JP3119532B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06117710A (ja) | 1994-04-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |