JP4798355B2 - ターボ圧縮機及びターボ圧縮機を備えた冷凍機 - Google Patents

Description

本発明は、ターボ圧縮機およびターボ圧縮機を備える冷凍機に関する。

冷凍機は、液化ガスを冷媒として作動し、仕事を費やして熱を低熱源より高熱源に運ぶいわゆるヒートポンプである。
冷凍機は、通常、ターボ圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器を備え、冷媒ガスを圧縮機で圧縮して高温高圧の状態にし、この状態の冷媒ガスを凝縮器で放熱して液化し、この液を膨張弁で膨張させて低温低圧の気液混合状態とし、蒸発器で被冷却媒体により熱を奪われ気化させ冷媒ガスとし、再び圧縮機に吸入させる。

ターボ圧縮機を備えた冷凍機には、単段ターボ冷凍機と、多段ターボ冷凍機とがある。単段ターボ冷凍機は、冷媒ガスを単段で昇圧する単段のインペラを有するターボ圧縮機と、ターボ圧縮機で昇圧した冷媒を凝縮液化する凝縮器と、凝縮器において液化した冷媒を減圧する膨張弁と、膨張弁で減圧した冷媒を蒸発気化させる蒸発器と、を備えている。

一方、多段ターボ冷凍機は、２段ターボ冷凍機を例とすると、冷媒ガスを２段階で昇圧する２段のインペラを有するターボ圧縮機と、ターボ圧縮機で昇圧した冷媒を凝縮液化する凝縮器と、凝縮器にて液化した冷媒を２段階に減圧する２つの膨張弁を有する中間冷却器と、各膨張弁で減圧した冷媒を蒸発気化させる蒸発器を備える。
なお、中間冷却器では、凝縮器により液化された冷媒を一時的に溜め置いて冷却し、中間冷却器内の気相成分はバイパス管を通ってターボ圧縮機の２段目のインペラに供給されるようになっている。

上述のような単段又は多段冷凍機の構成では蒸発器において冷媒との熱交換により冷却された冷水が冷房のために使用される。
以下において、多段ターボ冷凍機を例に説明するが、本発明は、多段ターボ冷凍機に限定されず、単段ターボ冷凍機にも適用可能である。

このような２段ターボ冷凍機のターボ圧縮機は、例えば下記特許文献１に記載されている。
図１１は、特許文献１のターボ圧縮機の構成を示している。図１１に示すように、ターボ圧縮機は、軸方向に間隔をおいて配置された２段のインペラ５１，５２が固定されている回転軸５５と、この回転軸を回転駆動させるモータ５７（例えば、誘導電動機）と、を備える。
モータ５７の出力シャフト５８と回転軸５５には、それぞれ互いに係合してモータの回転力を回転軸に伝達する大歯車５８ａおよび小歯車５５ａが固定されている。

回転軸５５がモータにより回転駆動されると、吸引口５９から第１インペラ５１へ吸引された冷媒の速度および圧力が、第１インペラ５１の作用により増加させられる。この冷媒が、半径方向内側から外側へ延びる第１ディフューザ流路６３により、半径方向内側から外側へ案内される。冷媒ガスは、第１ディフューザ流路６３を通過することで、減速され高圧力となり、その運動エネルギーが内部エネルギーに変換される。第１ディフューザ流路６３の途中又は出口付近には、複数のベーン６５が周方向に配置されており、これらベーン６５により冷媒ガスが整流される。

このように内部エネルギーが増加した冷媒ガスは、ガス流路を通って第２インペラ５２の入口へ導かれる。
第２インペラ５２は、その入口から冷媒を吸引し、第１インペラ５１と同様に冷媒の速度および圧力を増加させる。この冷媒が、半径方向内側から外側へ延びる第２ディフューザ流路６９により、半径方向内側から外側へ案内される。冷媒ガスは、第２ディフューザ流路６９を通過することで、減速され高圧力となり、その運動エネルギーが内部エネルギーに変換される。第２ディフューザ流路６９の途中又は出口付近には、複数のベーン７１が周方向に配置されており、これらベーン７１により冷媒ガスが整流される。そして、この冷媒ガスは、吐出口から送出される。

上述のようなターボ圧縮機においては、インペラ５１、５２による流体の吸い込み流量を変化させると、例えば、第２ディフューザ流路６９への流体の流入角度が変化するので、第２インペラ５２から吹き出す流体の流れ方向が、ある吸い込み流量では第２ディフューザ流路６９に配置された複数のベーン７１の配設方向に一致して望ましいディフューザ効果が得られる。しかし、吸い込み流量が変化すると、第２インペラ５２から吹き出す流体の流れ方向とベーン７１の配設方向とが一致しなくなり、十分なディフューザ効果が得られなくなる。

そのため、特許文献１では、ディフューザ流路を区画する軸方向に間隔を置いて配置される一対の平行壁の一方を他方に対して軸方向に移動できる構成をとっている。
すなわち、流体の吸い込み流量の変化に応じて、インペラから吹き出す流体の流れ方向とベーンの配設方向とを一致させるように一方の平行壁の位置を調節することで、望ましいディフューザ効果が得られるようにしている。

一対の平行壁は、軸方向を向いており対向することで、ディフューザ流路を区画形成している。図１１に示すように、ディフューザリング７３の側面７３ａが一方の平行壁をなしており、ハウジング７５の側面７５ａが他方の平行壁をなしている。
図１２は、特許文献１に記載されている平行壁を移動調整するための構成を示している。
特許文献１では、ディフューザリング７３を軸方向に移動させて、一対の平行壁を近接離間させている。
このディフューザリング７３は周方向に回転可能かつ軸方向に移動可能にハウジング７５に組み込まれている。すなわち、ディフューザリング７３は、周方向に回転移動させられると、これに伴い軸方向にも移動するようにハウジング７５に組み込まれている。

そのための構成は以下のようになっている。
図１２は、ディフューザリング７３の外周面に形成されている溝７７を示しており、図１２（Ａ）は軸方向から見た第２ディフューザ流路６９の部分側面図であり、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）のＡ−Ａ線矢視図である。図１２（Ｂ）から分かるように、溝７７は、その軸方向位置が変化するように斜めに延びて形成されている。
このような溝７７は第２ディフューザリング７３の外周面に周方向に間隔を置いて複数箇所に形成されている。

一方、ハウジング７５には、ディフューザリング７３が組み込まれたときにディフューザリング７３の複数の溝７７にそれぞれ半径方向外側から嵌入される突起部７９が周方向に間隔を置いて形成されている。

図１３は、ディフューザリング７３を回動させるための可変機構を示している。この可変機構は、ディフューザリング７３に取り付けられたブラケット８１と、ブラケットに回動自在に取り付けられた軸体８３と、軸体８３を直線的に移動させる駆動装置８５と、を備える。

この構成により、駆動装置８５が軸体８３を直線的に移動させると、軸体８３に取り付けられているブラケット８１を介して、ディフューザリング７３が周方向に回転させられる。
ディフューザリング７３が回転すると、ハウジング７５に周方向に形成されている突起部７９が溝７７に沿ってディフューザリング７３の移動を案内するが、溝７７は軸方向に傾いて形成されているので、ディフューザリング７３は周方向に回転移動するだけでなく、軸方向にも移動することになる。
このように、ディフューザリング７３が軸方向に移動するので、一対の平行壁を互いに近接離間可能にし、流体の流れ方向を適切に調節することができる。
特開２００２−４８０９８号公報 「ターボ圧縮機および冷凍機」

しかし、特許文献１の平行壁の可変機構では、ディフューザリング７３を回転させる時に、ディフューザリング７３に取り付けられているブラケット８１の１箇所に力が集中するので、ブラケット８１に無理な応力が作用し捩れてしまうなど動作が不安定になる。

また、特許文献１では、ディフューザリングの半径方向外側に駆動装置を設け、この駆動装置が半径方向外側から棒体を直線運動させてディフューザリングを回転させているので、ターボ圧縮機の半径方向のシール性が悪化する。

そこで、本発明の第１の目的は、ディフューザ流路の幅を調整できるターボ圧縮機であって、ディフューザ流路幅調整のために、ディフューザ流路を区画するディフューザリングを軸方向に移動する動作の安定性を高めることができるターボ圧縮機を提供することにある。

本発明の第２の目的は、ディフューザリングを駆動する駆動機構を設けてもシール性を高く維持できるターボ圧縮機を提供することにある。

本発明によると、上記第１の目的を達成するため、回転駆動される回転シャフトと、回転シャフトに固定されガスを圧縮するインペラと、該インペラを内側に収容するハウジングと、を備え、半径方向内側から外側へ延び前記インペラにより加速されたガスを半径方向内側から外側へ導くディフューザ流路の幅を変更する可変機構が組み込まれているターボ圧縮機であって、
前記可変機構は、前記ディフューザ流路を軸方向に挟む一対の流路壁の一方を少なくとも部分的に形成するディフューザリングと、
前記ハウジングに固定され、ディフューザリングを軸方向に移動できるように支持する支持構造体と、
該支持構造体に周方向に間隔を置いて設けられ、支持構造体に対して揺動可能な複数の揺動部材と、
各揺動部材とディフューザリングとを連結し、各揺動部材が揺動するとディフューザリングを軸方向に移動させるように揺動部材の揺動運動を軸方向の直線運動に変換する連結部材と、
複数の揺動部材へ揺動力を与える駆動機構と、
複数の揺動部材が同期して揺動されるように、駆動機構からの揺動力を揺動部材へ伝達する伝達手段と、を備え、
前記伝達手段は、周方向に延び複数の揺動部材が固定されている線状部材であり、
前記支持構造体には、前記線状部材を支持し周方向に張る支持部材が周方向に間隔を置いて固定されており、
各支持部材は、線状部材が嵌入され線状部材を支持し半径方向外側を向く凹部を有し、凹部は線状部材の軸方向移動を許容する幅を軸方向に有する、ことを特徴とするターボ圧縮機が提供される。

上記構成では、ディフューザリングを軸方向に移動させるための複数の揺動部材を周方向に配置し、伝達手段が、複数の揺動部材が同期して揺動されるように、駆動機構からの揺動力を揺動部材へ伝達するので、駆動機構からの揺動力が、一箇所に集中して作用することが防止され、複数個所に配置された揺動部材に適切に分配される。
そして、この分配された揺動力が、それぞれ対応する連結部材により揺動部材の揺動運動から直線運動に変換されてディフューザリングに与えられる。
このように、駆動機構からの揺動力が適切に分配されてディフューザリングへ与えられるので、ディフューザ流路幅調整のために、ディフューザリングを軸方向へ移動調整する動作を安定して行うことができる。
また、上記構成によって、伝達手段は、周方向に延び複数の揺動部材を固定されている線状部材であるので、伝達手段を線状部材として簡単に構成することができる。
さらに、上記構成によって、線状部材を支持して周方向に張る線状部材支持手段は、線状部材が嵌入され線状部材を支持する凹部を有し、凹部は線状部材の軸方向移動を許容する幅を軸方向に有するので、支持手段によって、線状部材を軸方向に移動可能にしつつ、線状部材を周方向に張ることができる。

好ましくは、各連結部材の軸方向一端部は、揺動部材が揺動すると軸方向にのみ移動するように、揺動部材に対し移動可能に結合され、各連結部材の軸方向他端部はディフューザリングに固定されている。

このように、各連結部材は、揺動部材に対し移動できる一方、ディフューザリングには固定されているので、各連結部材が揺動部材の揺動を軸方向の直線運動に変換する際に、連結部材はディフューザリングの位置を軸方向にのみ移動調整することができる。

好ましくは、各揺動部材には、その揺動軸と平行な回転軸を中心に揺動部材に対して回転可能な取付部材が取り付けられており、前記線状部材は各取付部材に固定されている。

このように、線状部材は、揺動軸と平行な回転軸を中心に揺動部材に対して回転可能な取付部材を介して揺動部材に取り付けられているので、揺動部材が揺動しても線状部材を同一姿勢に保つことができる。

本発明の好ましい実施形態によると、上記第２の目的を達成するため、前記駆動機構は、複数の揺動部材のいずれかの揺動軸と同軸に該揺動部材に結合され、回転駆動される駆動シャフトである。

このように、駆動機構は、複数の揺動部材のいずれかの揺動軸と同軸に該揺動部材に結合され、回転駆動される駆動シャフトであるので、例えば駆動シャフトを出力軸とする回転モータを、ディフューザリングの半径方外側に配置しても、半径方向内側へ向かう出力シャフトを回転させて揺動力を伝達する。従って、半径方向外側から内側へ動力伝達部材を直線的に移動させる場合と比較して、ターボ圧縮機の半径方向のシール性を高く維持することができる。
また、駆動シャフトの回転により揺動部材を揺動させるので、駆動シャフトの回転角を調整することで、ディフューザリングの位置を調整することができる。

本発明によると、上記第３の目的を達成するため、ガス冷媒を昇圧するターボ圧縮機と、ターボ圧縮機で昇圧した冷媒を凝縮液化する凝縮器と、凝縮器で液化した冷媒を減圧する膨張弁と、膨張弁で減圧した冷媒を蒸発気化させる蒸発器と、を備え、蒸発器にて冷却用媒体とを熱交換させられた冷媒がターボ圧縮機に吸引される冷凍機であって、前記ターボ圧縮機は、回転駆動される回転シャフトと、回転シャフトに固定されガスを圧縮するインペラと、該インペラを内側に収容するハウジングと、を備え、前記ターボ圧縮機には、半径方向内側から外側へ延び前記インペラにより加速されたガスを半径方向内側から外側へ導くディフューザ流路の幅を変更する可変機構が組み込まれており、前記可変機構は、前記ディフューザ流路を軸方向に挟む一対の流路壁の一方を少なくとも部分的に形成するディフューザリングと、前記ハウジングに固定され、ディフューザリングを軸方向に移動できるように支持する支持構造体と、該支持構造体に周方向に間隔を置いて設けられ、支持構造体に対して揺動可能な複数の揺動部材と、各揺動部材とディフューザリングとを連結し、各揺動部材が揺動するとディフューザリングを軸方向に移動させるように揺動部材の揺動運動を軸方向の直線運動に変換する連結部材と、複数の揺動部材へ揺動力を与える駆動機構と、複数の揺動部材が同期して揺動されるように、駆動機構からの揺動力を揺動部材へ伝達する伝達手段と、を備えたことを特徴とする冷凍機が提供される。

上記構成を持つ冷凍機のターボ圧縮機では、ディフューザリングを軸方向に移動させるための複数の揺動部材を周方向に配置し、伝達手段が、複数の揺動部材が同期して揺動されるように、駆動機構からの揺動力を揺動部材へ伝達するので、駆動機構からの揺動力が、一箇所に集中して作用することが防止され、複数個所に配置された揺動部材に適切に分配される。
従って、駆動機構からの揺動力が適切に分配され揺動部材と連結部材とを介してディフューザリングへ与えられるので、ディフューザリングの軸方向への移動調整を安定して行うことができる。

上述した本発明では、ディフューザ流路幅調整のために、ディフューザ流路を区画するディフューザリングを軸方向に移動する動作の安定性を高めることができる。

本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図１は、本発明の実施形態による冷凍機１０の構成図である。図１に示すように、冷凍機１０は、２段ターボ冷凍機であり、冷媒ガスを２段階で昇圧する２段のインペラ２，３を有するターボ圧縮機２０と、ターボ圧縮機２０で昇圧した冷媒を凝縮液化する凝縮器７と、凝縮器７にて液化した冷媒を２段階に減圧する２つの膨張弁８，９を有する中間冷却器１１と、膨張弁９で減圧した冷媒を蒸発気化させる蒸発器１２と、を備える。
中間冷却器内の気相成分はバイパス管１３を通ってターボ圧縮機２０の２段目のインペラ３に供給されるようになっている。

このような構成を有する冷凍機１０では、蒸発器１２において、冷却用媒体（例えば、冷却水）が通され、この冷却用媒体が上記冷媒と熱交換して冷却され冷房・冷凍のため使用される。一方、蒸発器１２にて冷却用媒体と熱交換した冷媒は、ターボ圧縮機２０に再び吸引される。

図１において、駆動モータ１４の出力シャフト１５とターボ圧縮機２０の回転シャフト１７には、それぞれ互いに係合して駆動モータ１４の回転力を回転シャフト１７に伝達する小歯車１５ａと大歯車１７ａが固定されている。小歯車１５ａと大歯車１７ａの歯数は、回転シャフト１７の回転速度が最適になるように設定できる。

図２は、上述の冷凍機１０に備えられているターボ圧縮機２０の構成を示す部分拡大断面図である。ターボ圧縮機２０は、駆動源としての駆動モータ１４（図１にのみ示す）と、駆動モータ１４の出力シャフト１５に固定された小歯車１５ａと係合する大歯車１７ａが固定されている回転シャフト１７と、軸方向に間隔を置いて回転シャフト１７に固定されている第１段インペラ２及び第２段インペラ３と、第１段インペラ２および第２段インペラ３を囲むハウジング１９と、を備える。
ハウジング１９の冷媒ガス吸引側には、第１段インペラ２に冷媒ガスを導入するための吸込口２１が形成された入口ノズル部材２３が取り付けられており、入口ノズル部材２３には、吸込み容量を制御するための入口案内翼２５が設けられている。

第１段インペラ２の回転により吸込口２１から吸込まれた冷媒ガスは、第１段インペラ２の作用により加速される。
第１段インペラ２により加速された冷媒ガスは、第１段インペラ２の出口に連通している第１ディフューザ流路２６に送出される。第１ディフューザ流路２６は、半径方向内側から外側へ延び第１段インペラ２により加速された冷媒ガスを半径方向内側から外側へ導く。

冷媒ガスは、第１ディフューザ流路２６を通過する過程で、減速され高圧力となる。
第１ディフューザ流路２６の途中又は出口付近には周方向に複数のベーン２７が配置されている。これらベーン２７は、第１ディフューザ流路２６を通過する冷媒ガスを整流する機能を有する。

第１ディフューザ流路２６を通過した冷媒ガスは、第１ディフューザ流路２６にその半径方向外側で連通している流路であるリターンベンド２８により、その流れの向きを半径方向内側へ変えられ、第２段インペラ３へ案内される。

第２段インペラ３へ案内された冷媒ガスは、第２段インペラ３の回転により再び加速されて、第２段インペラ３の出口に連通している第２ディフューザ流路３１に送出される。

第２ディフューザ流路３１は、第１ディフューザ流路２６と同様に、半径方向内側から外側へ延び第２段インペラ３により加速された冷媒ガスを半径方向内側から外側へ導く。

冷媒ガスは、第２ディフューザ流路３１を通過する過程で、減速され高圧力となる。
第２ディフューザ流路３１の途中又は出口付近には周方向に複数のベーン２９が配置されている。これらベーン２９は、第２ディフューザ流路３１を通過する冷媒ガスを整流する機能を有する。
第２ディフューザ流路３１を通過した冷媒ガスは、スクロール室３２を経由してターボ圧縮機２０の外部に吐出される。

このようにして、ターボ圧縮機２０に吸引された冷媒ガスは、第１段インペラ２、第１ディフューザ流路２６、第２段インペラ３及び第２ディフューザ流路３１を通過することで、２段階で加圧されてターボ圧縮機２０から吐出される。

上述のようなターボ圧縮機２０において、例えばその昇圧能力を変化させるために、駆動モータ１４の回転速度、即ち、回転シャフト１７の回転速度を変化させて冷媒ガスの吸い込み流量を変化させると、十分なディフューザ効果が得られなくなる場合がある。
すなわち、吸い込み流量が変化すると、第１段インペラ２又は第２段インペラ３から吹き出す流体の流れ方向と第１ディフューザ流路２６又は第２ディフューザ流路３１の途中又は出口付近に設けられたベーン２７又は２９の配設方向とが一致しなくなり、十分なディフューザ効果が得られなくなる。

そのため、本実施形態では、冷媒ガスの吸い込み流量に合わせて、第１段インペラ２又は第２段インペラ３から吹き出す流体の流れ方向とベーン２７又は２９の配設方向とが一致するように、ディフューザ流路の幅を調節する可変機構がターボ圧縮機２０に組み込まれている。
以下において、第２ディフーザ流路３１の幅を調整する可変機構について説明するが、同様の可変機構により第１ディフューザ流路２６の幅を調整することもできる。

この第２ディフューザ流路３１は、第２ディフューザ流路３１を軸方向に挟む一対の流路壁によって区画される。図２の例では、図２に示すように、ディフューザリング３３の側面が、一対の流路壁の一方をなしており、ハウジング１９に形成されている側面が一対の流路壁の他方をなしている。

図３、図４及び図５は、第２ディフューザ流路３１の幅を調整するためにディフューザリング３３の軸方向位置を調整する可変機構３０を示している。図３は図２の破線で示す部分Ｘの拡大図であり、図４は図２のＡ−Ａ線矢視図であり、図５は図４のＡ−Ａ線矢視図である。なお、図３〜図５では、後述の取付部材など細かな構成を省略してある。
この可変機構３０は、ディフューザリング３３と、ディフューザリング３３を軸方向に移動できるように支持する支持構造体である環状のシールリング３５と、シールリング３５の揺動部材取付部３５ａに周方向に間隔を置いて設けられ、軸方向と垂直な揺動軸３６を中心にシールリング３５に対して揺動可能な複数の揺動部材３７と、各揺動部材３７とディフューザリング３３とを連結し、各揺動部材３７が揺動するとディフューザリング３３を軸方向に移動させるように揺動部材３７の揺動運動を軸方向の直線運動に変換する連結部材３９と、揺動部材３７へ揺動力を与える駆動シャフト３４と、複数の揺動部材３７を同期させて揺動させるように、駆動シャフト３４からの揺動力を揺動部材３７に伝達する伝達手段である線状部材４３と、を備えている。なお、支持構造体であるシールリング３５はハウジング１９に固定されている。

図３〜５に示すように、ディフューザリング３３は半径方向内側において環状突出部３３ａが形成されており、環状突出部３３ａの第２ディフューザ流路３１への突出量により第２ディフューザ流路３１の幅が調整される。

揺動部材３７を揺動させるための駆動シャフト３４は、図３の例では、その一端部が複数の揺動部材３７のうちいずれかの揺動部材３７の揺動軸３６と同軸に揺動部材３７に結合固定されているシャフトである。この駆動シャフト３４の他端部には、ノブ３８が取り付けられており、ターボ圧縮機２０の外部から手動で駆動シャフト３４を回転させることで、揺動部材３７をシールリング３５に対して揺動させることができる。
また、駆動シャフト３４は、サーボモータ等の回転モータの出力シャフトであってもよい。この場合には、回転モータは、ディフューザリング３３の半径方向外側にてハウジング１９に固定されており、その出力シャフトが揺動部材３７の揺動軸３６と同軸に揺動部材３７に結合固定されるように延びている。従って、回転モータの出力シャフトが回転すると、揺動部材３７が揺動軸３６を中心に揺動駆動される。
なお、駆動シャフト３４と、ノブ３８若しくは回転モータとは駆動機構を構成するが、他の適切なもので駆動機構を構成してもよい。

図６は、揺動部材３７を示しており、図６（Ａ）は、図４のＢ−Ｂ線矢視図であり、図６（Ｂ）は図４のＣ−Ｃ線矢視図である。なお、図６では、後述の取付部材を省略し、図６（Ａ）では連結部材３９を２点鎖線で示している。
図６に示すように、揺動部材３７には、後述する連結部材３９に固定されている係合ピン３９ａが挿入係合する横長の係合孔３７ａと、後述するシールリング３５の揺動部材取付部３５ａに固定されている揺動ピン３５ｂが回転可能に嵌入される揺動孔３７ｂと、線状部材４３を取り付けるための後述する取付部材に固定された回転ピンが回転可能に緩く嵌入される回転孔３７ｃと、が形成されている。
なお、揺動ピン３５ｂは、揺動部材３７の一方側から揺動孔３７ｂの途中まで緩く嵌入され、駆動シャフト３４が、揺動部材の他方側から揺動孔３７ｂの途中まで挿入され揺動孔３７ｂの内周面に固定されるように構成できる。これにより、駆動シャフトが回転すると、揺動部材３７がシールリング３５に対して揺動されるが、他の構成により駆動シャフトが回転すると、揺動部材３７をシールリング３５に対して揺動されるようにしてもよい。

シールリング３５の揺動部材取付部３５ａには、図４に示すように、揺動部材３７を取り付けるための複数（図４の例では３本）の揺動ピン３５ｂが周方向に間隔を置いて固定されている。

連結部材３９は、図４の例では、軸方向に延びている円柱形状の部材であるが、円柱形状に限定されず、軸方向に伸びる他の形状を有するものであってもよい。
図６（Ｂ）に示すように、連結部材３９の一端部には、揺動部材３７の係合孔３７ａに挿入される係合ピン３９ａが固定されている。すなわち、係合ピン３９ａが揺動部材３７の係合孔３７ａに係合することで、連結部材３９の一端部が揺動部材３７に結合され、連結部材３９の他端部はディフューザリング３３に固定され、これにより、揺動部材３７とディフューザリング３３とが連結される。
なお、図４の例では、連結部材３９の他端部はディフューザリング３３の内周面に固定されているが、ディフューザリング３９の他の適切な箇所に固定してもよい。

図７は、上述のように連結部材３９が結合された揺動部材３７の揺動動作を示す図である。図７（Ａ）の位置から揺動軸３６を中心に揺動部材３７が揺動すると、図７（Ｂ）の位置になる。揺動している間、連結部材３９の係合ピン３９ａは、揺動部材３７の係合孔３７ａに沿って移動する。すなわち、連結部材３９は、揺動部材３７が揺動すると、揺動部材３７に対して係合孔３７ａに沿って移動することで、連結部材３９に無理な力が作用することなくスムーズに軸方向にのみ移動することができる。
従って、揺動部材３７を揺動させると、連結部材３９がスムーズに軸方向に直線運動するので、連結部材３９に固定されているディフューザリング３３の位置をスムーズに軸方向に移動調整することができる。

一方、図４に示すように、線状部材４３は周方向に延ばして張られ、この線状部材４３に間隔を置いて複数の揺動部材３７が固定されている。線状部材４３は、例えばワイヤであるが、他の適切なものを線状部材４３として用いてもよい。
線状部材４３を周方向に延ばして張るために、複数の支持部材４７が周方向に間隔を置いて固定されている。
図８は、図４のＤ−Ｄ線矢視図であり、支持部材４７を示している。図８に示すように、この支持部材４７には、線状部材４３が嵌入され線状部材４３を支持する凹部４７ａを有する。凹部４７ａは線状部材４３の軸方向移動を許容する幅を軸方向に有する。これにより、線状部材４３を軸方向に移動可能にしつつ、線状部材４３を周方向に張ることができる。

各支持部材４７の凹部４７ａの内表面は、線状部材４３が周方向に移動自在となるように周方向の曲面となっている
例えば、図８に示すように、支持部材４７は、凹部４７ａに対応する円筒の上下面に、外径がこの円筒よりも大きい鍔４７ｂを結合させた形状としてよい。

また、支持部材４７は、シールリング３５に固定された軸方向を向くピンと、このピンに取り付けられピンを中心に回転可能なローラにより構成し、このローラに上述のように線状部材４３が嵌入される凹部４７ａを形成することもできる。
この構成により、揺動部材３７が揺動した時に線状部材４３が周方向によりスムーズに移動することができる。

図９は、線状部材４３の揺動部材３７への取り付け構造を示しており、図９（Ａ）は図４のＥ−Ｅ線矢視図であり、図９（Ｂ）は図４のＣ−Ｃ線矢視図である。なお、図９（Ｂ）において上述した連結部材３９は２点鎖線で描かれている。
図９（Ｂ）に示すように、揺動部材３７の回転孔３７ｃには、回転ピン４５ａが回転自在に嵌入されている。この回転ピン４５ａは取付部材４５に固定されており、取付部材４５には、さらに内部を線状部材４３が貫通する貫通孔が形成されている。
線状部材４３はこの貫通孔に沿って移動自在に貫通孔に緩く通されていてもよいし、線状部材４３を貫通孔に通して適切な固定手段により取付部材４５に固定してもよい。

上述した構成を持つ可変機構３０の作用効果について説明する。
駆動シャフト３４をノブ３８又は回転モータにより回転させると、駆動シャフト３４が揺動軸３６に結合されているので、揺動部材３７が揺動軸３６を中心に揺動駆動される。
ノブ３４や回転モータを、ディフューザリング３３の半径方外側に配置しても、半径方向内側へ向かう駆動シャフト３４を回転させて揺動力を伝達するので、半径方向外側から内側へ動力伝達部材を直線的に移動させる場合と比較して、ターボ圧縮機２０の半径方向のシール性を高く維持することができる。
また、駆動シャフト３４の回転を揺動力とするので、駆動シャフト３４の回転角を調整することで、ディフューザリング３３の軸方向位置を調整することができる

また、上述のように、線状部材４３が周方向に延びるように張られ、この線状部材４３に複数の揺動部材３７が固定されているので、１つの揺動部材３７が回転モータにより揺動させられようとすると、この揺動力は、線状部材４３により他の揺動部材３７にも伝達される。従って、複数の揺動部材３７を同期させて揺動させることができる。

このように、複数の揺動部材３７が同期して揺動すると、これら揺動部材３７に固定されている線状部材４３も同時に移動するが、支持部材４７の凹部４７ａが線状部材４３の軸方向への移動を許容できる幅を有し、しかも、上述のように支持部材４７の凹部４７ａが線状部材４３を周方向に移動可能に支持しているので、揺動部材３７が揺動しても、線状部材４３は支持部材４７に支持されつつ自在に移動できる。従って、複数の揺動部材３７が同期して揺動しても、線状部材４３に無理な力が作用することが防止される。

このように、複数の揺動部材３７が同期して軸方向と垂直な揺動軸３６を中心に揺動駆動させられると、図７（Ａ）の位置から図７（Ｂ）の位置へと、揺動部材３７の揺動位置が変化する。
この時、連結部材３９の一端部に固定されている係合ピン３９ａは、揺動部材３７の係合孔３７ａに沿って移動するが、連結部材３９の他端部は、ディフューザリング３３に固定されているので、連結部材３９は軸方向にのみ移動することができる。

また、各揺動部材３７が図１０（Ａ）の位置から図１０（Ｂ）の位置へ揺動する時、揺動部材３７の回転孔３７ｃに嵌入されている回転ピン４５ａは回転自在であるので、取付部材４５は、常に軸方向と垂直な平面内に留まることができる。すなわち、線状部材４３は一定の姿勢を保つことができる取付部材４５を介して揺動部材３７に固定されているので、揺動部材３７が揺動しても線状部材４３を一定の姿勢に保つことができる。
従って、揺動部材３７の揺動時に、線状部材４３に無理な応力が作用することが防止される。

以上のように本発明の実施形態によると、ディフューザリング３３を軸方向に移動させるための複数の揺動部材３７を周方向に配置し、これら複数の揺動部材３７を同期させて揺動させるように、線状部材４３が駆動シャフト３４からの揺動力を揺動部材３７に伝達するので、駆動シャフト３４からの揺動力が、一箇所に集中して作用することが防止され、複数個所に配置された揺動部材３７に適切に分配される。そして、この分配された揺動力が、それぞれ対応する連結部材３９により揺動部材３７の揺動運動から直線運動に変換されてディフューザリング３３に与えられる。このように、駆動機構の揺動力が適切に分配されてディフューザリング３３へ与えられるので、ディフューザ流路幅調整のために、ディフューザリング３３を軸方向へ移動調整する動作を安定して行うことができる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の実施形態による冷凍機の構成図である。 図１の冷凍機に備えられたターボ圧縮機の部分断面図である。 図２の破線で示す部分Ｘの拡大図であり、本発明の実施形態によるディフューザリングを移動させる可変機構の構成を示している。 図２のＡ−Ａ線矢視図であり、本発明の実施形態によるディフューザリングを移動させる可変機構の構成を示している。 図４のＡ−Ａ線矢視図である。 揺動部材の構成を示しており、図６（Ａ）は図４のＢ−Ｂ線矢視図であり、図６（Ｂ）は図４のＣ−Ｃ線矢視図である。 揺動部材の揺動動作を示す図である。 図４のＤ−Ｄ線矢視図であり、支持部材の構成を示している。 取付部材の構成を示しており、図９（Ａ）は図４のＥ−Ｅ線矢視図であり、図９（Ｂ）は図４のＣ−Ｃ線矢視図である。 揺動部材が揺動した時の取付部材の位置を示している。 特許文献１のターボ圧縮機の構成を示している。 特許文献１のディフューザリングの構成図である。 特許文献１のディフューザリングを移動させる可変機構の構成図である。

符号の説明

２ 第１段インペラ
３ 第２段インペラ
７ 凝縮器
８，９ 膨張弁
１０ 冷凍機
１１ 中間冷却
１２ 蒸発器
１３ バイパス管
１４ 駆動モータ
１５ 出力シャフト
１５ａ 小歯車
１７ 回転シャフト
１７ａ 大歯車
１９ ハウジング
２０ ターボ圧縮機
２１ 吸込口
２３ 入口ノズル部材
２５ 入口案内翼
２６ 第１ディフューザ流路
２７ ベーン
３０ 可変機構
３１ 第２ディフューザ流路
３３ ディフューザリング
３４ 駆動シャフト（駆動機構）
３５ シールリング（支持構造体）
３６ 揺動軸
３７ 揺動部材
３７ａ 係合孔
３７ｂ 揺動孔
３７ｃ 回転孔
３９ 連結部材
３９ａ 係合ピン
４３ 線状部材（伝達手段）
４５ 取付部材
４５ａ 回転ピン
４７ 支持部材
４７ａ 円筒
４７ｂ 鍔

Claims (4)

1. 回転駆動される回転シャフトと、回転シャフトに固定されガスを圧縮するインペラと、該インペラを内側に収容するハウジングと、を備え、半径方向内側から外側へ延び前記インペラにより加速されたガスを半径方向内側から外側へ導くディフューザ流路の幅を変更する可変機構が組み込まれているターボ圧縮機であって、
   前記可変機構は、前記ディフューザ流路を軸方向に挟む一対の流路壁の一方を少なくとも部分的に形成するディフューザリングと、
   前記ハウジングに固定され、ディフューザリングを軸方向に移動できるように支持する支持構造体と、
   該支持構造体に周方向に間隔を置いて設けられ、支持構造体に対して揺動可能な複数の揺動部材と、
   各揺動部材とディフューザリングとを連結し、各揺動部材が揺動するとディフューザリングを軸方向に移動させるように揺動部材の揺動運動を軸方向の直線運動に変換する連結部材と、
   複数の揺動部材へ揺動力を与える駆動機構と、
   複数の揺動部材が同期して揺動されるように、駆動機構からの揺動力を揺動部材へ伝達する伝達手段と、を備え、
   前記伝達手段は、周方向に延び複数の揺動部材が固定されている線状部材であり、
   前記支持構造体には、前記線状部材を支持し周方向に張る支持部材が周方向に間隔を置いて固定されており、
   各支持部材は、線状部材が嵌入され線状部材を支持し半径方向外側を向く凹部を有し、凹部は線状部材の軸方向移動を許容する幅を軸方向に有する、ことを特徴とするターボ圧縮機。
2. 各連結部材の軸方向一端部は、揺動部材が揺動すると軸方向にのみ移動するように、揺動部材に対し移動可能に結合され、各連結部材の軸方向他端部はディフューザリングに固定されている、ことを特徴とする請求項１に記載のターボ圧縮機。
3. 各揺動部材には、その揺動軸と平行な回転軸を中心に揺動部材に対して回転可能な取付部材が取り付けられており、前記線状部材は各取付部材に固定されている、ことを特徴とする請求項１に記載のターボ圧縮機。
4. 前記駆動機構は、複数の揺動部材のいずれかの揺動軸と同軸に該揺動部材に結合され、回転駆動される駆動シャフトである、ことを特徴とする請求項１に記載のターボ圧縮機。

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