JP5109696B2

JP5109696B2 - 冷凍機

Info

Publication number: JP5109696B2
Application number: JP2008027075A
Authority: JP
Inventors: 宗寧杉谷
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2008-02-06
Filing date: 2008-02-06
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2028-02-06
Also published as: US20090196745A1; CN101504011B; CN101504011A; US8245530B2; JP2009185716A

Description

本発明は、インペラの回転によって流体が吸入される吸入口に設置されて流体の吸入量及び流れ方向を調節するためのインレットガイドベーン及びこれを備える圧縮機並びにこの圧縮機を備える冷凍機に関する。

水等の冷却対象物を冷却あるいは冷凍する冷凍機として、冷媒（流体）をインペラによって圧縮して排出する圧縮機を備える冷凍機等が知られている。また、圧縮機においては、圧縮比が大きくなると圧縮機の吐出温度が高くなり容積効率が低下してしまうため、複数段に分けて冷媒の圧縮を行うように構成したものもある。例えば、特許文献１には、インペラとディフューザとを備える圧縮段を２つ備え、これらの圧縮段で冷媒を順次圧縮するターボ圧縮機が開示されている。

また、このようなターボ圧縮機には、第１圧縮段のインペラの回転によって冷媒を内部に吸入するための吸入口が設けられており、この吸入口に、冷媒の吸入量及び流れ方向を調節するための複数のインレットガイドベーンが周方向に並設されている。

インレットガイドベーン１００は、例えば図８に示すように、シャフト１０１と、このシャフト１０１に互いの軸線Ｏ１を同軸上に配した状態で繋げられた側面視略扇状で板状のベーン本体１０２とを備えて形成されている（例えば、特許文献２参照）。また、シャフト１０１は、吸入口１０３を形成するハウジング１０４に固設した駆動機構１０５の軸受スリーブ１０６に挿通して軸線Ｏ１回りに回動可能に支持される円柱棒状のシャフト本体部１０７と、ベーン本体１０２と繋がる軸線Ｏ１方向先端側に設けられ、軸受スリーブ１０６の外径ｄ１と略同等の外径（軸線Ｏ１直交方向の幅Ｂ１）を有する段部１０８とを備えて形成されている。そして、このインレットガイドベーン１００は、シャフト本体部１０７を軸受スリーブ１０６に挿通して支持させ、ベーン本体１０２を吸入口１０３の内周面１０３ａから中心部に向け径方向内側に突出させて設置される。また、このとき、インレットガイドベーン１００は、段部１０８を軸受スリーブ１０６の端部１０６ａで受けるようにして設置される。

そして、このように設置したインレットガイドベーン１００は、駆動機構１０５によって軸線Ｏ１回りに回動することにより、吸入される冷媒の吸入量及び流れ方向を各インレットガイドベーン１００の迎え角（回動角）に応じて調節する。
特開２００７−１７７６９５号公報特許第２６２６２５３号公報

しかしながら、上記従来のインレットガイドベーン１００においては、軸受スリーブ１０６で受けるように、シャフト１０１の段部１０８が軸受スリーブ１０６の外径ｄ１と略同等の外径（幅Ｂ１）を備えて小さく形成されている。このため、インレットガイドベーン１００が冷媒の流れによって押圧され、軸受スリーブ１０６に段部１０８が片当たりした際に（冷媒の吸入量及び流れ方向の調節時に）、軸受スリーブ１０６の端部１０６ａに局所的に大きなスラスト荷重Ｎが作用してしまう。これにより、軸受スリーブ１０６に局所的な偏摩耗が生じ、軸受スリーブ１０６の交換寿命が短くなるという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑み、流体の吸入量及び流れ方向の調節時に軸受スリーブに作用するスラスト荷重を低減させ、摩耗を低減させて軸受スリーブの長寿命化を図ることが可能なインレットガイドベーン及びこれを備える圧縮機並びにこの圧縮機を備える冷凍機を提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明のインレットガイドベーンは、インペラの回転によって流体が吸入される吸入口に軸線回りに回動可能に設置されて、前記流体の吸入量及び流れ方向を調節するためのインレットガイドベーンであって、円柱棒状のシャフト本体部を軸受スリーブに挿通して回動可能に支持されるシャフトと、該シャフトと繋がって前記吸入口の内周面から中心部に向けて突設される板状のベーン本体とからなり、前記シャフトが、前記ベーン本体と繋がる前記軸線方向先端側に、前記軸受スリーブの径方向外側に延出するように前記軸線直交方向外側に延設されたフランジ部を備えて形成されていることを特徴とする。

この発明においては、シャフトのフランジ部が軸受スリーブの径方向外側に延出してその軸線直交方向の幅が大きく形成されているため、インレットガイドベーンが流体の流れによって押圧された際に（流体の吸入量及び流れ方向の調節時に）、軸受スリーブのみならず例えばこのフランジ部が係合した吸入口を形成するハウジングにもスラスト荷重を作用させることが可能になる。すなわちスラスト荷重が作用する面積を大きくすることができる。これにより、軸受スリーブの端部に大きなスラスト荷重が集中的に（局所的に）作用することを防止でき、軸受スリーブに局所的な偏摩耗が生じることを確実に防止できる。よって、軸受スリーブの交換寿命を長くすることが可能になる。

また、本発明のインレットガイドベーンにおいては、前記フランジ部が前記シャフト本体部の外径の１．５倍以上及び／又は前記ベーン本体の最大幅の１／３以上の前記軸線直交方向の幅を備えて形成されていることが望ましい。

この発明においては、シャフトのフランジ部がシャフト本体部の外径の１．５倍以上及び／又はベーン本体の最大幅の１／３以上の幅を備えて形成されていることで、軸受スリーブの端部に大きなスラスト荷重が集中的に作用することを確実に防止できる。

本発明の圧縮機は、インペラとディフューザとを備える圧縮手段によって流体を圧縮するとともに、圧縮された前記流体を凝縮器に供給可能な圧縮機であって、前記インペラの回転によって前記流体が吸入される吸入口に上記のインレットガイドベーンが設置されていることを特徴とする。

また、本発明の冷凍機は、圧縮された冷媒を冷却液化する凝縮器と、液化された前記冷媒を蒸発させて冷却対象物から気化熱を奪うことによって前記冷却対象物を冷却する蒸発器と、前記蒸発器にて蒸発された前記冷媒を圧縮して前記凝縮器に供給する圧縮機とを備える冷凍機であって、前記圧縮機として、上記の圧縮機を備えることを特徴とする。

これら本発明の圧縮機と冷凍機においては、上記のインレットガイドベーンを備えていることによって、軸受スリーブの端部に大きなスラスト荷重が集中的に作用することを防止でき、軸受スリーブの交換寿命を長くすることが可能になる。

本発明のインレットガイドベーン及び圧縮機並びに冷凍機によれば、インレットガイドベーンのシャフトのフランジ部が軸受スリーブの径方向外側に延出してその軸線直交方向の幅が大きく形成されていることにより、軸受スリーブの端部に大きなスラスト荷重が集中的に作用することを防止でき、軸受スリーブに局所的な偏摩耗が生じることを防止できる。これにより、軸受スリーブを長寿命化させることが可能になる。

また、このようにインレットガイドベーンに大きなフランジ部を備えることによってその設置面積を大きくすることが可能になるため、流体の流れによって押圧された際のインレットガイドベーンの傾き角を抑制することが可能になる。これにより、インレットガイドベーンひいてはこれを設置した圧縮機や冷凍機の振動を防止することも可能になる。

以下、図１から図７を参照し、本発明の一実施形態に係るインレットガイドベーン及び圧縮機並びに冷凍機について説明する。なお、本実施形態は、水等の冷却対象物を冷却あるいは冷凍する冷凍機に関し、複数段に分けて冷媒の圧縮を行うように構成したターボ圧縮機を備えるターボ冷凍機に関するものである。

図１は、本実施形態におけるターボ冷凍機Ｓ１（冷凍機）の概略構成を示すブロック図である。
本実施形態におけるターボ冷凍機Ｓ１は、例えば空調用の冷却水を生成するためにビルや工場に設置されるものであり、図１に示すように、凝縮器１と、エコノマイザ２と、蒸発器３と、ターボ圧縮機（圧縮機）４とを備えている。

凝縮器１は、気体状態で圧縮された冷媒（流体）である圧縮冷媒ガスＸ１が供給され、この圧縮冷媒ガスＸ１を冷却液化することによって冷媒液Ｘ２とするものである。この凝縮器１は、図１に示すように、圧縮冷媒ガスＸ１が流れる流路Ｒ１を介してターボ圧縮機４と接続されており、冷媒液Ｘ２が流れる流路Ｒ２を介してエコノマイザ２と接続されている。なお、流路Ｒ２には、冷媒液Ｘ２を減圧するための膨張弁５が設置されている。

エコノマイザ２は、膨張弁５にて減圧された冷媒液Ｘ２を一時的に貯留するものである。このエコノマイザ２は、冷媒液Ｘ２が流れる流路Ｒ３を介して蒸発器３と接続されており、エコノマイザ２にて生じた冷媒の気相成分Ｘ３が流れる流路Ｒ４を介してターボ圧縮機４と接続されている。なお、流路Ｒ３は、冷媒液Ｘ２をさらに減圧するための膨張弁６が設置されている。また、流路Ｒ４は、ターボ圧縮機４が備える後述する第２圧縮段２２に気相成分Ｘ３を供給するようにターボ圧縮機４と接続されている。

蒸発器３は、冷媒液Ｘ２を蒸発させて水等の冷却対象物から気化熱を奪うことによって冷却対象物を冷却するものである。この蒸発器３は、冷媒液Ｘ２が蒸発されることによって生じる冷媒ガスＸ４が流れる流路Ｒ５を介してターボ圧縮機４と接続されている。なお、流路Ｒ５は、ターボ圧縮機４が備える後述する第１圧縮段２１と接続されている。

ターボ圧縮機４は、冷媒ガスＸ４を圧縮して上記圧縮冷媒ガスＸ１とするものである。このターボ圧縮機４は、上述のように圧縮冷媒ガスＸ１が流れる流路Ｒ１を介して凝縮器１と接続されており、冷媒ガスＸ４が流れる流路Ｒ５を介して蒸発器３と接続されている。

このように構成されたターボ冷凍機Ｓ１においては、流路Ｒ１を介して凝縮器１に供給された圧縮冷媒ガスＸ１は、凝縮器１によって液化冷却されて冷媒液Ｘ２とされる。
冷媒液Ｘ２は、流路Ｒ２を介してエコノマイザ２に供給される際に膨張弁５によって減圧され、減圧された状態にてエコノマイザ２において一時的に貯留された後、流路Ｒ３を介して蒸発器３に供給される際に膨張弁６によってさらに減圧され、さらに減圧された状態にて蒸発器３に供給される。
蒸発器３に供給された冷媒液Ｘ２は、蒸発器３によって蒸発されて冷媒ガスＸ４とされ、流路Ｒ５を介してターボ圧縮機４に供給される。
ターボ圧縮機４に供給された冷媒ガスＸ４は、ターボ圧縮機４によって圧縮されて圧縮冷媒ガスＸ１とされ、再び流路Ｒ１を介して凝縮器１に供給される。
なお、冷媒液Ｘ２がエコノマイザ２に貯留されている際に発生した冷媒の気相成分Ｘ３は、流路Ｒ４を介してターボ圧縮機４に供給され、冷媒ガスＸ４と共に圧縮されて圧縮冷媒ガスＸ１として流路Ｒ１を介して凝縮器１に供給される。
そして、このようなターボ冷凍機Ｓ１では、蒸発器３にて冷媒液Ｘ２を蒸発される際に、冷却対象物から気化熱を奪うことによって、冷却対象物の冷却あるいは冷凍を行う。

ついで、ターボ圧縮機４についてより詳細に説明する。図２は、ターボ圧縮機４の水平断面図である。また、図３はターボ圧縮機４の垂直断面図である。また、図４は、ターボ圧縮機４が備える圧縮機ユニット２０を拡大した垂直断面図である。
これらの図に示すように、本実施形態におけるターボ圧縮機４は、モータユニット１０と、圧縮機ユニット２０と、ギアユニット３０とを備えている。

モータユニット１０は、出力軸１１を有すると共に圧縮機ユニット２０を駆動させるための駆動源となるモータ１２と、該モータ１２を囲むと共に上記モータ１２を支持するモータハウジング１３とを備えている。
なお、モータ１２の出力軸１１は、モータハウジング１３に固定される第１軸受１４と第２軸受１５とによって回転可能に支持されている。
また、モータハウジング１３は、ターボ圧縮機４を支持する脚部１３ａを備えている。そして、脚部１３ａの内部は、中空とされており、ターボ圧縮機４の摺動部位に供給される潤滑油が回収されると共に貯留される油タンク４０として用いられる。

圧縮ユニット２０は、冷媒ガスＸ４（図１参照）を吸入して圧縮する第１圧縮段２１（圧縮手段）と、第１圧縮段２１にて圧縮された冷媒ガスＸ４をさらに圧縮して圧縮冷媒ガスＸ１（図１参照）として排出する第２圧縮段２２（圧縮手段）とを備えている。

第１圧縮段２１は、スラスト方向から供給される冷媒ガスＸ４に速度エネルギを付与してラジアル方向に排出する第１インペラ２１ａ（インペラ）と、第１インペラ２１ａによって冷媒ガスＸ４に付与された速度エネルギを圧力エネルギに変換することによって圧縮する第１ディフューザ２１ｂと、第１ディフューザ（ディフューザ）２１ｂによって圧縮された冷媒ガスＸ４を第１圧縮段２１の外部に導出する第１スクロール室２１ｃと、冷媒ガスＸ４を吸入して第１インペラ２１ａに供給する吸入口２１ｄを備えている。
なお、第１ディフューザ２１ｂ、第１スクロール室２１ｃ及び吸入口２１ｄの一部は、第１インペラ２１ａを囲う第１ハウジング２１ｅによって形成されている。

第１インペラ２１ａは、回転軸２３に固定され、回転軸２３がモータ１２の出力軸１１から回転動力を伝達されて回転されることによって回転駆動される。

また、第１圧縮段２１の第１インペラ２１ａの回転によって冷媒ガスＸ４が吸入される吸入口２１ｄには、複数のインレットガイドベーン２４が設置されている。このインレットガイドベーン２４は、図５及び図６に示すように、シャフト２５と、このシャフト２５の軸線Ｏ１方向先端に互いの軸線Ｏ１を同軸上に配した状態で繋がるベーン本体２６とから構成されている。

また、シャフト２５は、円柱棒状のシャフト本体部２５ａと、ベーン本体２６に繋がる軸線Ｏ１方向先端に設けられたフランジ部２５ｂとからなり、フランジ部２５ｂは、軸線Ｏ１直交方向外側に延出し、軸線Ｏ１を中心にシャフト本体部２５ａの周方向に延びて繋がる略円板状に形成されている。さらに、このフランジ部２５ｂは、シャフト本体部２５ａの外径ｄ２の１．５倍以上且つベーン本体２６の最大幅Ｂｍａｘ（Ｂ２）の１／３以上の外径（軸線Ｏ１直交方向の幅Ｂ１）を備えて形成されている。

一方、ベーン本体２６は、側面視で略扇状に形成され、すなわちシャフト２５に繋がる軸線Ｏ１方向後端２６ａ側が吸入口２１ｄの内周面２１ｇ（図２から図４参照）と同等の曲率をもって円弧状に形成されている。また、ベーン本体２６は、図５及び図６に示すように、後端２６ａ側の軸線Ｏ１上に配設されてシャフト２５のフランジ部２５ｂと繋がる平行部２７と、この平行部２７に繋がって幅方向Ｂ外側に延び且つ軸線Ｏ１方向先端２６ｂまで延びるテーパー部２８とを備えて形成されている。平行部２７は、シャフト２５のフランジ部２５ｂに繋がる軸線Ｏ１方向後端２７ｃから先端２７ｄまで厚さＨ１が一定に形成されている。

テーパー部２８は、第１テーパー部２８ａと第２テーパー部２８ｂとからなり、第１テーパー部２８ａは、軸線Ｏ１上に配設され、後端が平行部２７の先端２７ｄに繋がりベーン本体２６の先端２６ｂ近傍まで軸線Ｏ１方向に沿って延設されている。また、第１テーパー部２８ａは、後端から軸線Ｏ１方向先端２６ｃに向かうに従い漸次その幅Ｂ２及び厚さＨ２が小となるように形成されている。第２テーパー部２８ｂは、平行部２７及び第１テーパー部２８ａの幅方向Ｂ両側にそれぞれ平行部２７及び第１テーパー部２８ａに繋げて配設され、ベーン本体２６の後端２６ａから先端２６ｂまで延設されている。また、第２テーパー部２８ｂは、幅方向Ｂ外側に向かうに従い且つ後端から先端に向かうに従い漸次その厚さＨ３が小となるように形成されている。

そして、このように構成したインレットガイドベーン２４は、図７に示すように、第１ハウジング２１ｅに固定された駆動機構２１ｈにシャフト２５のシャフト本体部２５ａを取り付けて支持させ、ベーン本体２６を吸入口２１ｄの内周面２１ｇから内側に突出させた状態で設置される。

このとき、インレットガイドベーン２４を取り付ける部分の第１ハウジング２１ｅの内周面２１ｇには、シャフト２５を挿通させるための貫通孔２１ｋが形成され、この貫通孔２１ｋは、内周面２１ｇ側の大径部２１ｍと、外周面側の小径部２１ｎを備えて形成されている。また、大径部２１ｍはシャフト２５のフランジ部２５ｂの外径（幅Ｂ１）と略同等の内径を備えて形成され、小径部２１ｎは、その内部にシャフト本体部２５ａを回動可能に支持する駆動機構２１ｈのスリーブベアリングなどの軸受スリーブ１０６が嵌挿され、この軸受スリーブ１０６の外径ｄ１と略同等の内径を備えて形成されている。

そして、インレットガイドベーン２４は、この貫通孔２１ｋの小径部２１ｎに嵌挿された軸受スリーブ１０６にシャフト本体部２５ａを挿通して支持させるとともに、フランジ部２５ｂを大径部２１ｍに係合させて設置される。このとき、インレットガイドベーン２４は、シャフト２５のフランジ部２５ｂが軸受スリーブ１０６の径方向外側に延出して設置される。また、フランジ部２５ｂは、シャフト本体部２５ａ側を向く面２５ｃと、大径部２５ｍの底面２５ｐ及びこの底面２５ｐと面一となるように配された軸受スリーブ１０６の端面（端部１０６ａ）との間に滑動部材２１ｓを介装した状態で大径部２５ｍに係合される。これにより、本実施形態のインレットガイドベーン２４は、フランジ部２５ｂを軸受スリーブ１０６のみならず、第１ハウジング２１ｅで受けるようにして設置される。そして、このインレットガイドベーン２４は、駆動機構２１ｈの駆動によってベーン本体２６の一側面（正圧側の側面）を冷媒ガスＸ４の流れ方向後方側に正対させた状態から流れ方向に沿うまでの９０度の範囲で軸線Ｏ１回りに回動可能に設置される。

第２圧縮段２２は、図２から図４に示すように、第１圧縮段２１にて圧縮されると共にスラスト方向から供給される冷媒ガスＸ４に速度エネルギを付与してラジアル方向に排出する第２インペラ２２ａと、第２インペラ２２ａによって冷媒ガスＸ４に付与された速度エネルギを圧力エネルギに変換することによって圧縮して圧縮冷媒ガスＸ１として排出する第２ディフューザ（ディフューザ）２２ｂと、第２ディフューザ２２ｂから排出された圧縮冷媒ガスＸ１を第２圧縮段２２の外部に導出する第２スクロール室２２ｃと、第１圧縮段２１にて圧縮された冷媒ガスＸ４を第２インペラ２２ａに導く導入スクロール室２２ｄとを備えている。

第２インペラ２２ａは、上記回転軸２３に第１インペラ２１ａと背面合わせとなるように固定され、回転軸２３がモータ１２の出力軸１１から回転動力を伝達されて回転されることによって回転駆動される。

第２スクロール室２２ｃは、圧縮冷媒ガスＸ１を凝縮器１に供給するための流路Ｒ１と接続されており、第２圧縮段２２から導出した圧縮冷媒ガスＸ１を流路Ｒ１に供給する。

なお、第１圧縮段２１の第１スクロール室２１ｃと、第２圧縮段２２の導入スクロール室２２ｄとは、第１圧縮段２１及び第２圧縮段２２とは別体で設けられる外部配管（不図示）を介して接続されており、該外部配管を介して第１圧縮段２１にて圧縮された冷媒ガスＸ４が第２圧縮段２２に供給される。この外部配管には、上述の流路Ｒ４（図１参照）が接続されており、エコノマイザ２にて発生した冷媒の気相成分Ｘ３が外部配管を介して第２圧縮段２２に供給される構成となっている。

また、回転軸２３は、第１圧縮段２１と第２圧縮段２２との間の空間５０において第２圧縮段２２の第２ハウジング２２ｅに固定される第３軸受２９ａと、モータユニット１０側において第２ハウジング２２ｅに固定される第４軸受２９ｂとによって回転可能に支持されている。

ギアユニット３０は、モータ１２の出力軸１１の回転動力を回転軸２３に伝達するためのものであり、モータユニット１０のモータハウジング１３と圧縮機ユニット２０の第２ハウジング２２ｅとによって形成される空間６０に収納されている。
このギアユニット３０は、モータ１２の出力軸１１に固定される大径歯車３１と、回転軸２３に固定されると共に大径歯車３１と噛み合う小径歯車３２とによって構成されており、出力軸１１の回転数に対して回転軸２３の回転数が増加するようにモータ１２の出力軸１１の回転動力を回転軸２３に伝達する。

また、ターボ圧縮機４は、軸受（第１軸受１４，第２軸受１５，第３軸受２９ａ，第４軸受２９ｂ）、インペラ（第１インペラ２１ａ，第２インペラ２２ａ）とハウジング（第１ハウジング２１ｅ，第２ハウジング２２ｅ）との間、及びギアユニット３０等の摺動部位に油タンク４０に貯留された潤滑油を供給する潤滑油供給装置７０を備えている。

ついで、このように構成されたターボ圧縮機４の動作について説明し、本実施形態のインレットガイドベーン２４及びターボ圧縮機４並びにターボ冷凍機Ｓ１の作用及び効果について説明する。

まず、潤滑油供給装置７０によって、ターボ圧縮機４の摺動部位に油タンク４０から潤滑油が供給され、その後モータ１２が駆動される。そして、モータ１２の出力軸１１の回転動力がギアユニット３０を介して回転軸２３に伝達され、これによって圧縮機ユニット２０の第１インペラ２１ａと第２インペラ２２ａとが回転駆動される。

第１インペラ２１ａが回転すると、第１圧縮段２１の吸入口２１ｄが負圧状態となり、流路Ｒ５からの冷媒ガスＸ４が吸入口２１ｄを介して第１圧縮段２１に流入する。また、駆動機構２１ｈを駆動し、吸入口２１ｄに設置された各インレットガイドベーン２４を回動させて、ベーン本体２６の正圧側の側面を冷媒ガスＸ４の流れ方向に対して適宜の迎え角（回動角）で配置することにより、第１圧縮段２１への冷媒ガスＸ４の吸入量及び流れ方向が調節される。

このとき、冷媒ガスＸ４の流れによってインレットガイドベーン２４が押圧され、フランジ部２５ｂが片当たりして、図７に示すように軸受スリーブ１０６にスラスト荷重Ｎが作用することになる。

これに対し、本実施形態においては、シャフト２５のフランジ部２５ｂが軸受スリーブ１０６の径方向外側に延出してその幅Ｂ１（外径）が大きく形成されているため、インレットガイドベーン２５が冷媒ガスＸ４の流れによって押圧された際に（冷媒ガスＸ４の吸入量及び流れ方向の調節時に）、軸受スリーブ１０６の端面１０６ａのみならずフランジ部２５ｂが係合した大径部２１ｍの底面２１ｐにもスラスト荷重Ｎが分散して作用する。すなわち、このようにスラスト荷重Ｎが作用する面積を大きくすることで、従来のように軸受スリーブ１０６の端部１０６ａに大きなスラスト荷重Ｎが集中的に（局所的に）作用することがなく、面圧が低減する。これにより、軸受スリーブ１０６に局所的な偏摩耗が生じることがなく、軸受スリーブ１０６の交換寿命が長寿命化される。

また、このとき、フランジ部２５ｂがシャフト本体部２５ａの外径ｄ２の１．５倍以上且つベーン本体２６の最大幅Ｂｍａｘ（Ｂ２）の１／３以上の幅Ｂ１を備えて形成されていることで、軸受スリーブ１０６の端部１０６ａに大きなスラスト荷重Ｎが集中的に作用することが確実に防止される。

さらに、大きなフランジ部２５ｂを備えることにより、インレットガイドベーン２４の設置面積が大きくなるため、冷媒ガスＸ４の流れによって押圧された際のインレットガイドベーン２４の傾き角が抑制される。これにより、インレットガイドベーン２４ひいてはこれを設置した圧縮機４や冷凍機Ｓ１の振動の防止も図られることになる。

なお、このようにインレットガイドベーン２４によって吸入量及び流れ方向が調節されて第１圧縮段２１の内部に流入した冷媒ガスＸ４は、第１インペラ２１ａにスラスト方向から流入し、第１インペラ２１ａによって速度エネルギを付与されてラジアル方向に排出される。

また、第１ディフューザ２１ｂから排出された冷媒ガスＸ４は、第１スクロール室２１ｃを介して第１圧縮段２１の外部に導出され、外部配管を介して第２圧縮段２２に供給される。そして、第２圧縮段２２に供給された冷媒ガスＸ４は、導入スクロール室２２ｄを介してスラスト方向から第２インペラ２２ａに流入し、第２インペラ２２ａによって速度エネルギを付与されたラジアル方向に排出される。第２インペラ２２ａから排出された冷媒ガスＸ４は、第２ディフューザ２２ｂによって速度エネルギを圧力エネルギに変換されることでさらに圧縮されて圧縮冷媒ガスＸ１とされる。

したがって、本実施形態のインレットガイドベーン２４においては、シャフト２５のフランジ部２５ｂが軸受スリーブ１０６の径方向外側に延出してその軸線Ｏ１直交方向の幅Ｂ１が大きく形成されているため、インレットガイドベーン２４が冷媒ガスＸ４の流れによって押圧された際に、軸受スリーブ１０６のみならずフランジ部２５ｂが係合した第１ハウジング２１ｅにもスラスト荷重Ｎを作用させることが可能になる。すなわちスラスト荷重Ｎが作用する面積を大きくすることができる。これにより、軸受スリーブ１０６の端部１０６ａに大きなスラスト荷重Ｎが集中的に作用することを防止でき、軸受スリーブ１０６に局所的な偏摩耗が生じることを確実に防止できる。よって、軸受スリーブ１０６の交換寿命を長くすることが可能になる。

また、フランジ部２５ｂを、シャフト本体部２５ａの外径ｄ２の１．５倍以上でベーン本体２６の最大幅Ｂｍａｘ（Ｂ２）の１／３以上の幅Ｂ１を備えて形成することにより、軸受スリーブ１０６の端部１０６ａに大きなスラスト荷重Ｎが集中的に作用することを確実に防止できる。

そして、このようにインレットガイドベーン２４に大きなフランジ部２５ｂを備えてその設置面積を大きくすることで、冷媒ガスＸ４の流れによって押圧された際のインレットガイドベーン２４の傾き角を抑制することが可能になる。これにより、本実施形態の圧縮機４及びこれを備えた冷凍機Ｓ１は、振動を防止することが可能になる。

なお、本発明は、上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、インレットガイドベーン２４のベーン本体２６が平行部２７とテーパー部２８を備えて形成されているものとしたが、本発明に係るインレットガイドベーンは、シャフト２５がベーン本体２６と繋がる軸線Ｏ１方向先端側に軸受スリーブ１０６の径方向外側に延出するようにフランジ部２５ｂを備えて形成されていればよく、ベーン本体２６の構成を限定する必要はない。

また、シャフト２５のフランジ部２５ｂが、シャフト本体部２５ａの外径ｄ２の１．５倍以上且つベーン本体２６の最大幅Ｂｍａｘ（Ｂ２）の１／３以上の幅Ｂ１を備えて形成されているものとしたが、フランジ部２５ｂは、軸受スリーブ１０６の径方向外側に延出するように形成されていれば必ずしもシャフト本体部２５ａの外径ｄ２の１．５倍以上及び／又はベーン本体２６の最大幅Ｂｍａｘ（Ｂ２）の１／３以上の幅Ｂ１を備えて形成することに限定されなくてもよい。また、図５から図７にフランジ部２５ｂがベーン本体２６の最大幅Ｂｍａｘよりも小さな幅Ｂ１を備えて形成されているように図示したが、フランジ部２５ｂはベーン本体２６の最大幅Ｂｍａｘよりも大きな幅Ｂ１を備えて形成されてもよい。

さらに、本実施形態では、インレットガイドベーン２４がターボ圧縮機４の吸入口２１ｄに設置されるものとして説明を行ったが、本発明に係るインレットガイドベーンは、ターボ圧縮機に用いることに限定する必要はない。

本発明の一実施形態に係るターボ冷凍機の概略構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態に係るターボ冷凍機が備えるターボ圧縮機の水平断面図である。本発明の一実施形態に係るターボ冷凍機が備えるターボ圧縮機の垂直断面図である。図３の要部拡大図である。本発明の一実施形態に係るインレットガイドベーンの正面図である。本発明の一実施形態に係るインレットガイドベーンの側面図である。本発明の一実施形態に係るインレットガイドベーンを圧縮機の吸入口に設置した状態を示す図である。従来のインレットガイドベーンを圧縮機の吸入口に設置した状態を示す図である。

符号の説明

１……凝縮器、３……蒸発器、４……ターボ圧縮機、２１……第１圧縮段（圧縮手段）、２１ａ……第１インペラ（インペラ）、２１ｂ……第１ディフューザ（ディフューザ）、２１ｄ……吸入口、２１ｇ……内周面、２１ｈ……駆動機構、２１ｋ……貫通孔、２１ｍ……大径部、２１ｎ……小径部、２１ｐ……大径部の底面、２１ｓ……滑動部材、２２……第２圧縮段（圧縮手段）、２２ａ……第２インペラ、２２ｂ……第２ディフューザ（ディフューザ）、２４……インレットガイドベーン、２５……シャフト、２５ａ……シャフト本体部、２５ｂ……フランジ部、２５ｃ……フランジ部のシャフト本体部側を向く面、２６……ベーン本体、２６ａ……後端、２６ｂ……先端、２７……平行部、２８……テーパー部、１０６……軸受スリーブ、１０６ａ……軸受スリーブの端部（端面）、Ｘ１……圧縮冷媒ガス、Ｘ２……冷媒液、Ｘ３……気相成分、Ｘ４……冷媒ガス（流体）、Ｂ……幅方向、Ｂ１……フランジ部の幅（外径）、Ｂ２（Ｂｍａｘ）……ベーン本体の幅（最大幅）、ｄ１……軸受スリーブの外径、ｄ２……シャフト本体部の外径、Ｏ１……軸線、Ｓ１……冷凍機

Claims

圧縮された冷媒を冷却液化する凝縮器と、液化された前記冷媒を蒸発させて冷却対象物から気化熱を奪うことによって前記冷却対象物を冷却する蒸発器と、該蒸発器にて蒸発された前記冷媒を圧縮して前記凝縮器に供給する圧縮機とを備える冷凍機であって、
前記圧縮機として、インペラとディフューザとを備える圧縮手段によって前記冷媒を圧縮するとともに、前記インペラの回転によって前記冷媒が吸入される吸入口に前記冷媒の吸入量及び流れ方向を調節するためのインレットガイドベーンがハウジングの内周面に形成された貫通孔の軸線回りに回動可能に設置されたものを用い、
前記インレットガイドベーンは、円柱棒状のシャフト本体部を前記貫通孔に設けられた軸受スリーブに挿通して回動可能に支持されるシャフトと、該シャフトと繋がって前記吸入口の内周面から中心部に向けて突設される板状のベーン本体とからなり、
前記貫通孔は、内周面側の大径部と外周面側の小径部とを備えており、
前記シャフトは、前記ベーン本体と繋がる前記軸線方向先端側に、前記軸受スリーブの径方向外側に延出するように前記軸線直交方向外側に延設されたフランジ部を備えており、
当該フランジ部において前記シャフト本体部側を向く面と、前記大径部の底面及び当該底面と面一となるように配された前記軸受スリーブの端面との間には、滑動部材が介装されており、
前記フランジ部は、前記シャフト本体部の外径の１．５倍以上及び／又は前記ベーン本体の最大幅の１／３以上の前記軸線直交方向の幅を備えていることを特徴とする冷凍機。