JP5381228B2 - Rotating machinery and refrigeration equipment - Google Patents
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Description
本発明は、回転子及び固定子を有した回転電機を備えた回転機械、及びその回転機械を用いた冷凍装置に関するものである。 The present invention relates to a rotary machine provided with a rotating electrical machine having a rotor and a stator, and a refrigeration apparatus using the rotary machine.
流体の運動エネルギを電力に変換して回収するタービン発電機が広く知られている（例えば特許文献１を参照）。特許文献１のタービン発電機は、冷凍サイクルを行う冷凍装置に用いられている。このタービン発電機においては、ケーシング内に流入してくる冷媒をノズルで減圧させることによって圧力エネルギを速度エネルギに変換した後、タービン羽根車に向かって噴射する。タービン羽根車は、流体からの運動エネルギを受けて回転し、発電機を駆動する。こうして、前記タービン発電機は流体の運動エネルギを電力に変換している。 A turbine generator that recovers kinetic energy of a fluid by converting it into electric power is widely known (see, for example, Patent Document 1). The turbine generator of Patent Document 1 is used in a refrigeration apparatus that performs a refrigeration cycle. In this turbine generator, the refrigerant flowing into the casing is decompressed by a nozzle to convert pressure energy into velocity energy, and then injected toward the turbine impeller. The turbine impeller rotates by receiving kinetic energy from the fluid and drives the generator. Thus, the turbine generator converts fluid kinetic energy into electric power.
ところで、タービン発電機や前記冷凍装置に用いられる電動式圧縮機等の回転機械は、発電した電力を取り出すためや、電力の供給を受けるために電気ターミナルを備えていることが多い。例えば、電動式圧縮機では、ケーシングに前記電気ターミナルが気密状に貫通して取り付けられているものがある（例えば特許文献２を参照）。特許文献２の例では、電動機等が収容されるケーシングは、円筒状の胴体と胴体の上端部に溶接される上部壁とを有している。そして、前記電気ターミナルは、上部壁に設けられた貫通孔に前記ケーシングの内側となる側から嵌め込まれて、プロジェクション溶接により固定されている。
特許文献２に開示された電気ターミナルの取り付け構造では、電気ターミナルと発電機（或いは電動機）とを電線配線で結線した後に、上部壁を胴体に溶接などにより固定する必要があると考えられる。
In the mounting structure of the electric terminal disclosed in
しかしながら、前記のように結線の後に溶接を行うには、溶接時の熱が電気ターミナルに悪影響を及ぼさないようにするためや前記電気配線の結線を行うために、上部壁（以下、ケーシングの底部）と発電機等との間に所定の空間を設ける必要があり、回転機械の小型化の妨げになる。 However, in order to perform welding after connection as described above, the upper wall (hereinafter referred to as the bottom portion of the casing) is used in order to prevent the heat during welding from adversely affecting the electrical terminal and to connect the electrical wiring. ) And a generator or the like, it is necessary to provide a predetermined space, which hinders the size reduction of the rotating machine.
本発明は上記の問題に着目してなされたものであり、ケーシングの底部と発電機等との間の空間の大きさを低減して、回転機械の小型化を図ることを目的としている。 The present invention has been made paying attention to the above problem, and aims to reduce the size of the space between the bottom of the casing and the generator, etc., thereby reducing the size of the rotating machine.
上記の課題を解決するため、第１の発明は、
回転子（80）及び固定子（81）を有した回転電機（8）を備えた回転機械であって、
有底容器（21）と、
前記有底容器（21）の底部（24）に固定された第１電気ターミナル（50）と、
前記回転電機（8）を含み、前記有底容器（21）に収容されるメカアセンブリ（40）と、
を備え、
前記メカアセンブリ（40）は、該メカアセンブリ（40）の端に固定され、前記回転子（80）及び前記固定子（81）の少なくとも一方と電気的に接続された第２電気ターミナル（9）をさらに備え、
前記第２電気ターミナル（9）は、前記メカアセンブリ（40）が前記有底容器（21）内に収容された状態で前記第１電気ターミナル（50）に係合して該第１電気ターミナル（50）と電気的に接続される接続部（94）を有し、
前記回転子（80）及び前記固定子（81）の少なくとも一方と前記第２電気ターミナル（9）とを電気的に接続する電気配線（95）をさらに備え、
前記回転電機（8）は、前記底部（24）側に、前記回転子（80）に取り付けられた回転シャフト（61）を支持する軸受（71）が設けられており、
前記第２電気ターミナル（9）は、前記回転子（80）に繋がる回転シャフト（61）、及び前記軸受（71）を取り囲むように形成されて、前記回転子（80）と前記電気配線（95）とを隔てる隔壁部（91）を備えていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the first invention is
A rotating machine comprising a rotating electrical machine (8) having a rotor (80) and a stator (81),
A bottomed container (21),
A first electric terminal (50) fixed to the bottom (24) of the bottomed container (21);
A mechanical assembly (40) including the rotating electrical machine (8) and housed in the bottomed container (21);
With
The mechanical assembly (40) is fixed to an end of the mechanical assembly (40), and is electrically connected to at least one of the rotor (80) and the stator (81). Further comprising
The second electrical terminal (9) is engaged with the first electrical terminal (50) in a state where the mechanical assembly (40) is accommodated in the bottomed container (21). 50) having a connection (94) electrically connected to ,
Electric wiring (95) for electrically connecting at least one of the rotor (80) and the stator (81) and the second electric terminal (9);
The rotating electrical machine (8) is provided with a bearing (71) that supports a rotating shaft (61) attached to the rotor (80) on the bottom (24) side,
The second electric terminal (9) is formed so as to surround the rotating shaft (61) connected to the rotor (80) and the bearing (71), and the rotor (80) and the electric wiring (95 And a partition wall portion (91) separating them from each other.
この構成により、この回転機械では、メカアセンブリ（40）を有底容器（21）に収容することで、第２電気ターミナル（9）の接続部（94）が、第１電気ターミナル（50）に係合し、第１電気ターミナル（50）と第２電気ターミナル（9）とが電気的に接続される。この第２電気ターミナル（9）は回転電機（8）と電気的に接続されているので、第１電気ターミナル（50）と第２電気ターミナル（9）とが電気的に接続されると、回転電機（8）が第１電気ターミナル（50）と電気的に接続される。すなわち、この回転機械では、第１電気ターミナル（50）と回転電機（8）とを電気配線で結線する必要がない。 With this configuration, in this rotating machine, the mechanical assembly (40) is accommodated in the bottomed container (21), so that the connecting portion (94) of the second electrical terminal (9) is connected to the first electrical terminal (50). The first electric terminal (50) and the second electric terminal (9) are electrically connected. Since this second electrical terminal (9) is electrically connected to the rotating electrical machine (8), when the first electrical terminal (50) and the second electrical terminal (9) are electrically connected, the second electrical terminal (9) rotates. The electric machine (8) is electrically connected to the first electric terminal (50). That is, in this rotating machine, it is not necessary to connect the first electric terminal (50) and the rotating electrical machine (8) with electric wiring.
また、この構成により、回転電機（8）と第２電気ターミナル（9）との接続に電気配線（95）が用いられる場合に、第２電気ターミナル（9）の隔壁部（91）によって、電気配線（95）と回転子（80）との接触を確実に防止することが可能になる。 Further, according to this configuration, when the electrical wiring (95) is used for the connection between the rotating electrical machine (8) and the second electrical terminal (9), the partition wall (91) of the second electrical terminal (9) Contact between the wiring (95) and the rotor (80) can be reliably prevented.
また、第２の発明は、
第１の発明の回転機械において、
前記有底容器（21）は、絞り加工により形成されたことを特徴とする。
In addition, the second invention,
In the rotating machine of the first invention,
The bottomed container (21) is formed by drawing.
この構成により、有底容器（21）の底部（24）が該有底容器（21）の他の部分と一体的に形成される。 With this configuration, the bottom part (24) of the bottomed container (21) is formed integrally with the other part of the bottomed container (21) .
また、第３の発明は、
第１又は第２の回転機械において、
流体の運動エネルギにより回転するタービン（6）をさらに備え、
前記回転電機（8）は、前記タービン（6）を駆動源とする発電機構（8）として構成されていることを特徴とする。
In addition, the third invention,
In the first or second rotating machine,
A turbine (6) rotating by the kinetic energy of the fluid;
The rotating electrical machine (8) is configured as a power generation mechanism (8) using the turbine (6) as a drive source.
この構成により、タービン（6）が回転すると発電機構（8）（回転電機）が駆動されて電力を生成する。 With this configuration, when the turbine (6) rotates, the power generation mechanism (8) (rotary electric machine) is driven to generate electric power.
また、第４の発明は、
冷媒回路（10）において冷媒を循環させて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷凍装置であって、
前記冷媒回路（10）は、第３の発明の回転機械を備え、
前記タービン（6）は、前記冷媒回路（10）に接続されて前記冷媒の運動エネルギにより回転することを特徴とする。
In addition, the fourth invention is
A refrigeration apparatus for performing a vapor compression refrigeration cycle by circulating a refrigerant in a refrigerant circuit (10),
The refrigerant circuit (10) includes the rotating machine of the third invention,
The turbine (6) is connected to the refrigerant circuit (10) and is rotated by the kinetic energy of the refrigerant.
この構成により、冷媒回路（10）において冷媒が循環すると、タービン（6）が回転し、発電機構（8）が発電する。 With this configuration, when the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (10), the turbine (6) rotates and the power generation mechanism (8) generates power.
また、第５の発明は、
第１又は第２の発明の回転機械において、
流体を吸入して圧縮する回転式圧縮機（12a）をさらに備え、
前記回転電機（8）は、前記回転式圧縮機（12a）を駆動する電動機（12b）として構成されていることを特徴とする。
In addition, the fifth invention,
In the rotary machine of the first or second invention,
A rotary compressor (12a) for sucking and compressing fluid;
The rotating electrical machine (8) is configured as an electric motor (12b) that drives the rotary compressor (12a).
この構成により、この回転機械では電動機（12b）（回転電機）に電力が供給されると、該電動機（12b）は回転式圧縮機（12a）を駆動する。これにより、回転式圧縮機（12a）は流体を吸入して圧縮する。 With this configuration, when electric power is supplied to the electric motor (12b) (rotating electric machine) in this rotating machine, the electric motor (12b) drives the rotary compressor (12a). Thereby, the rotary compressor (12a) sucks and compresses the fluid.
また、第６の発明は、
冷媒回路（10）において冷媒を循環させて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷凍装置であって、
前記冷媒回路（10）は、第５の発明の回転機械を備えていることを特徴とする。
In addition, the sixth invention,
A refrigeration apparatus for performing a vapor compression refrigeration cycle by circulating a refrigerant in a refrigerant circuit (10),
The refrigerant circuit (10) includes the rotating machine of the fifth invention.
この構成により、電動機（12b）（回転電機）に電力が供給されると、該電動機（12b）は回転式圧縮機（12a）を駆動する。回転式圧縮機（12a）が駆動すると、冷媒回路（10）において冷媒が循環し、蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。 With this configuration, when electric power is supplied to the electric motor (12b) (rotary electric machine), the electric motor (12b) drives the rotary compressor (12a). When the rotary compressor (12a) is driven, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (10), and a vapor compression refrigeration cycle is performed.
第１の発明によれば、第１電気ターミナル（50）と回転電機（8）とを結線する必要がないので、有底容器（21）の底部（24）と回転電機（8）との間に、結線を行うための空間を設ける必要がない。それゆえ、有底容器（21）の底部（24）と回転電機（8）との間の空間の大きさを低減して、回転機械の小型化を図ることが可能になる。 According to the first invention, since it is not necessary to connect the first electric terminal (50) and the rotating electrical machine (8), the bottom portion (24) of the bottomed container (21) and the rotating electrical machine (8) are not connected. In addition, it is not necessary to provide a space for connection. Therefore, it is possible to reduce the size of the rotary machine by reducing the size of the space between the bottom (24) of the bottomed container (21) and the rotating electrical machine (8).
さらに、第１の発明によれば、従来のケーシングのように、電気ターミナルに電気配線を結線した後に胴部と上部壁とを溶接する必要がない。例えば、前記電気配線の結線後に胴部と上部壁とを溶接する構造のケーシングでは、溶接時の熱が電気ターミナルに悪影響を及ぼさないように、その溶接部分と電気ターミナルとの間隔を一定以上確保する必要がある。例えば、電気ターミナルにおいてガラス製絶縁材が使用されている場合には、そのガラス製絶縁材が溶接の熱で溶けないように前記間隔を確保する必要がある。これに対し、第１の発明では、このような溶接時の熱の影響を考慮する必要がなく、この点からも回転機械の小型化を図ることが可能になる。 Further, according to the first invention, unlike the conventional casing, it is not necessary to weld the body portion and the upper wall after connecting the electric wiring to the electric terminal. For example, in a casing with a structure in which the body and the upper wall are welded after the electrical wiring is connected, a certain distance is secured between the welded portion and the electrical terminal so that the heat during welding does not adversely affect the electrical terminal. There is a need to. For example, when a glass insulating material is used in an electric terminal, it is necessary to ensure the interval so that the glass insulating material does not melt by welding heat. On the other hand, in the first invention, it is not necessary to consider the influence of heat at the time of welding, and from this point, it is possible to reduce the size of the rotating machine.
また、第１の発明によれば、隔壁部（91）によって電気配線（95）と回転子（80）との接触を確実に防止することが可能になるので、電気配線（95）と回転子（80）との干渉防止のためのスペースを低減できる。これにより、回転機械のさらなる小型化を図ることが可能になる。In addition, according to the first invention, the partition (91) can surely prevent the electrical wiring (95) and the rotor (80) from coming into contact with each other, so the electrical wiring (95) and the rotor Space for preventing interference with (80) can be reduced. As a result, the rotating machine can be further reduced in size.
また、第２の発明によれば、回転機械のさらなる小型化を図ることが可能になる。例えば、底部と胴部を溶接する構造の有底容器（21）では、溶接による有底容器（21）の歪を考慮して、回転電機（8）と溶接部分との間隔を一定以上確保する必要がある。これに対し、第２の発明では、このような溶接時の熱の影響を考慮して前記間隔を確保する必要がない。それゆえ、回転機械のさらなる小型化を図ることが可能になるのである。 Further, according to the second invention, it is possible to further reduce the size of the rotary machine. For example, in a bottomed container (21) having a structure in which the bottom and the body are welded, the distance between the rotating electric machine (8) and the welded part is secured to a certain level in consideration of distortion of the bottomed container (21) due to welding. There is a need. On the other hand, in the second invention, it is not necessary to secure the interval in consideration of the influence of heat during welding. Therefore, it is possible to further reduce the size of the rotating machine.
また、絞り加工を採用することで、底部と胴部を溶接などにより接合するための工程を省略でき、コストの低減が可能になる。 In addition, by adopting the drawing process, a process for joining the bottom part and the body part by welding or the like can be omitted, and the cost can be reduced .
また、第３の発明によれば、発電機構（8）が前記発明に係る回転電機（8）によって構成されているので、該発電機構（8）の小型化が可能になる。 Also, according to the third aspect, since the power generating mechanism (8) we are constituted by a rotary electric machine (8) according to the invention enables miniaturization of the power generating mechanism (8).
また、第４の発明によれば、冷凍装置において、冷媒の運動エネルギを電力として回収することが可能になる。そして、この冷凍装置は、発電機構（8）が前記発明に係る回転電機（8）によって構成されているので、小型化が可能になる。 According to the fourth invention, in the refrigeration apparatus, the kinetic energy of the refrigerant can be recovered as electric power. And since this power generation mechanism (8) is comprised by the rotary electric machine (8) based on the said invention, this refrigeration apparatus can be reduced in size.
また、第５の発明によれば、電動機（12b）が前記発明に係る回転電機（8）によって構成されているので、電動機（12b）を用いる装置の小型化が可能になる。 According to the fifth invention, since the electric motor (12b) is constituted by the rotating electric machine (8) according to the invention, it is possible to reduce the size of the apparatus using the electric motor (12b).
また、第６の発明によれば、電動機（12b）が前記発明に係る回転電機（8）によって構成されているので、この電動機（12b）を用いた冷凍装置の小型化が可能になる。 According to the sixth aspect of the invention, since the electric motor (12b) is constituted by the rotating electric machine (8) according to the invention, the refrigeration apparatus using the electric motor (12b) can be downsized.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its application, or its use.
《実施形態の概要》
本発明の回転機械の実施形態として、タービン発電機の例を説明する。図１は、本発明の実施形態に係るタービン発電機（2）の構成を模式的に示す縦断面図である。このタービン発電機（2）は、例えば冷凍装置に用いられる。この冷凍装置は、冷媒回路で冷媒を循環させて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うように構成され、タービン発電機（2）は、該冷媒回路を循環する冷媒（流体）の運動エネルギを電力に変換して回収するようなっている。
<< Summary of Embodiment >>
An example of a turbine generator will be described as an embodiment of the rotating machine of the present invention. FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a configuration of a turbine generator (2) according to an embodiment of the present invention. This turbine generator (2) is used, for example, in a refrigeration apparatus. This refrigeration apparatus is configured to perform a vapor compression refrigeration cycle by circulating refrigerant in a refrigerant circuit, and the turbine generator (2) uses the kinetic energy of the refrigerant (fluid) circulating in the refrigerant circuit as electric power. It is converted and collected.
図２は、タービン発電機（2）が用いられる冷凍装置の一例である冷凍装置（1）における冷媒回路（10）の全体構成を示す配管図である。図２に示すように、この冷媒回路（10）では、圧縮機構（12）、放熱器（13）、蒸発器（14）、及びタービン発電機（2）が冷媒配管（11）で接続されている。圧縮機構（12）は、回転式圧縮機（12a）と、該回転式圧縮機（12a）を回転駆動する電動機（12b）を備えている。この回転式圧縮機（12a）と電動機（12b）とは、密閉構造の容器（圧力容器（12c））に収容されている。 FIG. 2 is a piping diagram showing the overall configuration of the refrigerant circuit (10) in the refrigeration apparatus (1) which is an example of the refrigeration apparatus in which the turbine generator (2) is used. As shown in FIG. 2, in this refrigerant circuit (10), a compression mechanism (12), a radiator (13), an evaporator (14), and a turbine generator (2) are connected by a refrigerant pipe (11). Yes. The compression mechanism (12) includes a rotary compressor (12a) and an electric motor (12b) that rotationally drives the rotary compressor (12a). The rotary compressor (12a) and the electric motor (12b) are accommodated in a sealed container (pressure vessel (12c)).
そして、この冷凍装置（1）では、冷媒回路（10）で冷媒（例えば、二酸化炭素）を循環させて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うようになっている。冷媒回路（10）においては、本実施形態のタービン発電機（2）は、該タービン発電機（2）に設けられたノズル（後述）が膨張機構の役割を果たすとともに、前記冷媒の運動エネルギを電力に変換して回収するようになっている。 In the refrigeration apparatus (1), a refrigerant (for example, carbon dioxide) is circulated in the refrigerant circuit (10) to perform a vapor compression refrigeration cycle. In the refrigerant circuit (10), in the turbine generator (2) of the present embodiment, a nozzle (described later) provided in the turbine generator (2) serves as an expansion mechanism, and the kinetic energy of the refrigerant is reduced. It is designed to be converted into electric power and collected.
なお、以下の説明において、上方（或いは上側）、下方（或いは下側）等の方向は、特記しない限り図１における方向であり、必ずしもタービン発電機（2）の設置方向とは一致しない。 In the following description, the directions such as upper (or upper) and lower (or lower) are directions in FIG. 1 unless otherwise specified, and do not necessarily coincide with the installation direction of the turbine generator (2).
《タービン発電機（2）の構成》
タービン発電機（2）は、図１に示すように、ケーシング（20）、ノズルパーツ（30）、メカアセンブリ（40）、及びオスターミナル（50）を備えている。
<Configuration of turbine generator (2)>
As shown in FIG. 1, the turbine generator (2) includes a casing (20), a nozzle part (30), a mechanical assembly (40), and a male terminal (50).
〈ケーシング（20）〉
ケーシング（20）は、タービン（6）及びメカアセンブリ（40）を収容する。このケーシング（20）は、円筒形状をしていて、ケーシング本体部（21）と蓋部（26）の各部から構成されている。本実施形態のケーシング本体部（21）は、胴部（22）と底部（24）の各部から構成されている。この例では、胴部（22）と底部（24）とは、板材（例えば鉄板）に深絞り加工を施すことにより、両者を一体的に形成している。一体的に形成された胴部（22）と底部（24）（すなわちケーシング本体部（21））は、本発明の有底容器の一例である。
<Case (20)>
The casing (20) houses the turbine (6) and the mechanical assembly (40). The casing (20) has a cylindrical shape and is composed of a casing body (21) and a lid (26). The casing body (21) of the present embodiment is composed of a body (22) and a bottom (24). In this example, the body (22) and the bottom (24) are integrally formed by subjecting a plate material (for example, an iron plate) to deep drawing. The body part (22) and the bottom part (24) (that is, the casing body part (21)) formed integrally are an example of the bottomed container of the present invention.
図３は、タービン発電機（2）からノズルパーツ（30）を取り除いた状態を模式的に示す縦断面図である。図３に示すように、ケーシング本体部（21）の胴部（22）には、冷媒が流入する流入部（23）が設けられている。流入部（23）は、ケーシング（20）に収容されたタービン（6）（後述）と略同じ高さにある。この流入部（23）には、後述するニードル弁（32）の本体部（34）が接続されている。また、底部（24）には、そのほぼ中央付近に貫通孔（25）が形成されている。この貫通孔（25）には、前記オスターミナル（50）が取り付けられる。 FIG. 3 is a longitudinal sectional view schematically showing a state where the nozzle part (30) is removed from the turbine generator (2). As shown in FIG. 3, the trunk portion (22) of the casing body portion (21) is provided with an inflow portion (23) into which the refrigerant flows. The inflow portion (23) is at substantially the same height as the turbine (6) (described later) housed in the casing (20). A main body (34) of a needle valve (32) described later is connected to the inflow portion (23). In addition, a through hole (25) is formed in the bottom (24) near the center. The male terminal (50) is attached to the through hole (25).
一方、蓋部（26）は円盤状の部材である。この蓋部（26）は、例えば、板材（例えば鉄板）にプレス加工を施すことにより製造される。この蓋部（26）は、そのほぼ中央付近に、冷媒が流出する貫通孔（流出部（27））が設けられている。流出部（27）は、タービン（6）よりも下方に位置し、流出側の冷媒配管（11）によって蒸発器（14）に接続されている。 On the other hand, the lid (26) is a disk-shaped member. The lid (26) is manufactured, for example, by pressing a plate material (for example, an iron plate). The lid portion (26) is provided with a through hole (outflow portion (27)) through which the refrigerant flows out in the vicinity of the center. The outflow part (27) is located below the turbine (6) and is connected to the evaporator (14) by the refrigerant pipe (11) on the outflow side.
〈ノズルパーツ（30）〉
図４は、ノズルパーツ（30）の構造を模式的に示す断面図である。このノズルパーツ（30）は、図４に示すように、ノズル（31）、及びニードル弁（32）を備えている。
<Nozzle parts (30)>
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the nozzle part (30). As shown in FIG. 4, the nozzle part (30) includes a nozzle (31) and a needle valve (32).
-ノズル（31）-
ノズル（31）は、流量が連続的に可変で、前記冷媒をタービン羽根車（62）に噴射する。この例では、ノズル（31）として、いわゆるラバルノズルを採用している。具体的には、ノズル（31）は、図４に示すように、縮径部（31b）、喉部（31c）、及び拡径部（31d）の各部により形成された内部流路（31a）を有している。縮径部（31b）は、内径が下流側に向かって徐々に小さくなる流路である。喉部（31c）は、該縮径部（31b）の下流端に位置し、内部流路（31a）のうち内径が最も小さくなった部分である。また、拡径部（31d）は、内径が喉部（31c）から下流側に向かって徐々に大きくなっている。すなわち、縮径部（31b）及び拡径部（31d）の内周面は、内径が徐々に変化するテーパー面となっている。このノズル（31）は、後述するようにニードル弁（32）によって流量を調節することができるように構成されている。
-Nozzle (31)-
The nozzle (31) has a continuously variable flow rate and injects the refrigerant into the turbine impeller (62). In this example, a so-called Laval nozzle is adopted as the nozzle (31). Specifically, as shown in FIG. 4, the nozzle (31) has an internal flow path (31a) formed by the reduced diameter portion (31b), the throat portion (31c), and the enlarged diameter portion (31d). have. The reduced diameter portion (31b) is a channel whose inner diameter gradually decreases toward the downstream side. The throat portion (31c) is located at the downstream end of the reduced diameter portion (31b) and is the portion of the internal channel (31a) having the smallest inner diameter. Further, the inner diameter of the enlarged diameter portion (31d) gradually increases from the throat portion (31c) toward the downstream side. That is, the inner peripheral surfaces of the reduced diameter portion (31b) and the enlarged diameter portion (31d) are tapered surfaces whose inner diameter gradually changes. The nozzle (31) is configured so that the flow rate can be adjusted by a needle valve (32) as will be described later.
-ニードル弁（32）-
ニードル弁（32）は、ノズル（31）の喉部（31c）の開度を調整する。すなわち、ニードル弁（32）は、ノズル（31）を通過する冷媒の流量を調節する。具体的に、このニードル弁（32）は、図４に示すように、本体部（34）、棒状のニードル（32a）、該ニードル（32a）の先端に設けられた弁体（32b）、ニードル（32a）の基端に設けられ、該ニードル（32a）を進退自在に駆動するアクチュエータ（33）を備えている。
-Needle valve (32)-
The needle valve (32) adjusts the opening of the throat (31c) of the nozzle (31). That is, the needle valve (32) adjusts the flow rate of the refrigerant passing through the nozzle (31). Specifically, as shown in FIG. 4, the needle valve (32) includes a main body (34), a rod-shaped needle (32a), a valve body (32b) provided at the tip of the needle (32a), a needle An actuator (33) is provided at the base end of (32a) and drives the needle (32a) so as to advance and retreat.
本体部（34）は、両端が開口した管状の部材であり、その内部に内部流路（34a）が形成されている。この本体部（34）は、流入部（23）と連通するようにケーシング（20）の外表面に取り付けられ、この流入部（23）から水平方向（図１では左方向）に延びている。そして、本体部（34）の一方の開口部は、流入部（23）においてノズル（31）に接続され、他方の開口部（開口部（34b））には、アクチュエータ（33）が取り付けられている。また、本体部（34）の側面には冷媒配管（11）が接続され、この冷媒配管（11）から冷媒が流入するようになっている。 The main body (34) is a tubular member having both ends opened, and an internal flow path (34a) is formed therein. The main body (34) is attached to the outer surface of the casing (20) so as to communicate with the inflow portion (23), and extends in the horizontal direction (leftward in FIG. 1) from the inflow portion (23). One opening of the main body (34) is connected to the nozzle (31) at the inflow portion (23), and the actuator (33) is attached to the other opening (opening (34b)). Yes. In addition, a refrigerant pipe (11) is connected to the side surface of the main body (34), and the refrigerant flows from the refrigerant pipe (11).
弁体（32b）の先端部にはテーパー面が形成されていて、先端に向かって尖鋭になっている。この弁体（32b）のテーパー面の角度は、ノズル（31）の縮径部（31b）のテーパー面の角度と同じか、それ未満となっている。 A tapered surface is formed at the distal end of the valve body (32b) and is sharpened toward the distal end. The angle of the tapered surface of the valve body (32b) is the same as or less than the angle of the tapered surface of the reduced diameter portion (31b) of the nozzle (31).
アクチュエータ（33）は、図示を省略するが、ソレノイドとロータとを有したソレノイド型のアクチュエータであって、ニードル（32a）の基端部が接続されている。このアクチュエータ（33）は、ソレノイドを作動させることによってニードル（32a）を進退させることができる。 Although not shown, the actuator (33) is a solenoid-type actuator having a solenoid and a rotor, to which a proximal end portion of the needle (32a) is connected. The actuator (33) can advance and retract the needle (32a) by operating a solenoid.
このニードル弁（32）は、ニードル（32a）が本体部（34）の開口部（34b）から内部流路（34a）内に挿入されて、アクチュエータ（33）が開口部（34b）において本体部（34）に取り付けられている。こうすることで、ニードル弁（32）のニードル（32a）は、内部流路（34a）内において内部流路（34a）の長手方向に延び、弁体（32b）がノズル（31）の喉部（31c）に位置する。 In this needle valve (32), the needle (32a) is inserted into the internal channel (34a) from the opening (34b) of the main body (34), and the actuator (33) is inserted into the main body of the opening (34b). (34) is attached. Thus, the needle (32a) of the needle valve (32) extends in the longitudinal direction of the internal flow path (34a) in the internal flow path (34a), and the valve body (32b) is the throat of the nozzle (31). Located at (31c).
ニードル弁（32）は、アクチュエータ（33）を作動させてニードル（32a）を駆動することによって、弁体（32b）を内部流路（34a）内でその長手方向に進退させる。弁体（32b）が最も前進したときには、該弁体（32b）は喉部（31c）に当接し、ノズル（31）を全閉状態にする。一方、弁体（32b）が最も後退したときには、該弁体（32b）は縮径部（31b）から引き出された位置に位置し、該ノズル（31）を流通する冷媒に影響を与えない。すなわち、ノズル（31）が全開状態になる。このようにして、ニードル弁（32）は、ノズル（31）を通過する冷媒の流量を調節する。 The needle valve (32) operates the actuator (33) to drive the needle (32a), thereby advancing and retracting the valve body (32b) in the longitudinal direction in the internal flow path (34a). When the valve body (32b) moves forward most, the valve body (32b) comes into contact with the throat (31c), and the nozzle (31) is fully closed. On the other hand, when the valve body (32b) is most retracted, the valve body (32b) is located at a position pulled out from the reduced diameter portion (31b) and does not affect the refrigerant flowing through the nozzle (31). That is, the nozzle (31) is fully opened. In this way, the needle valve (32) adjusts the flow rate of the refrigerant passing through the nozzle (31).
〈メカアセンブリ（40）〉
メカアセンブリ（40）は、タービン（6）、上部ハウジング（70）、下部ハウジング（72）、発電機構（8）、及びメスターミナル（9）を備えている。このメカアセンブリ（40）は、ケーシング（20）のケーシング本体部（21）に収容される。
<Mechanical assembly (40)>
The mechanical assembly (40) includes a turbine (6), an upper housing (70), a lower housing (72), a power generation mechanism (8), and a female terminal (9). The mechanical assembly (40) is accommodated in the casing body (21) of the casing (20).
〈タービン（6）〉
タービン（6）は、回転シャフト（61）、タービン羽根車（62）、及びタービンハウジング（65）を備えている。このタービン（6）は、ペルトンタービンである。このタービン（6）では、ノズルパーツ（30）のノズル（31）により冷媒の圧力エネルギを速度エネルギに変換して、該冷媒をタービン羽根車（62）に噴射することによって、タービン羽根車（62）を回転させて、回転シャフト（61）を介して回転動力を出力する。
<Turbine (6)>
The turbine (6) includes a rotating shaft (61), a turbine impeller (62), and a turbine housing (65). This turbine (6) is a Pelton turbine. In the turbine (6), the pressure energy of the refrigerant is converted into velocity energy by the nozzle (31) of the nozzle part (30), and the refrigerant is injected into the turbine impeller (62), whereby the turbine impeller (62 ) Is rotated to output rotational power via the rotating shaft (61).
-タービン羽根車（62）-
タービン羽根車（62）は、水力発電等に利用されるものより極めて小さいものである。具体的には、タービン羽根車（62）は、図５に示すように、円盤状の羽根車本体（63）と該羽根車本体（63）の外周面に設けられた複数の羽根部（64,64,…）とを有している。
-Turbine impeller (62)-
The turbine impeller (62) is much smaller than that used for hydropower generation and the like. Specifically, as shown in FIG. 5, the turbine impeller (62) includes a disc-shaped impeller body (63) and a plurality of blade portions (64) provided on the outer peripheral surface of the impeller body (63). , 64, ...).
このタービン羽根車（62）には、回転シャフト（61）が互いの軸心（X）を一致させた状態で互いに固定されている。つまり、タービン羽根車（62）が回転すると、回転シャフト（61）も同様に回転する。この回転シャフト（61）は、ケーシング（20）内において該ケーシング（20）の長手方向に延びるように配設され、後述する２つの軸受（71）で回転自在に支持されている。 In the turbine impeller (62), the rotating shaft (61) is fixed to each other in a state in which the axial centers (X) coincide with each other. That is, when the turbine impeller (62) rotates, the rotating shaft (61) rotates in the same manner. The rotating shaft (61) is disposed in the casing (20) so as to extend in the longitudinal direction of the casing (20), and is rotatably supported by two bearings (71) described later.
-タービンハウジング（65）-
タービンハウジング（65）は、タービン羽根車（62）を収容し、且つノズル（31）を配設する。このタービンハウジング（65）は、図５に示すように、中央に、タービン羽根車（62）を収容する円筒状の収容空間（66）が形成されている。
-Turbine housing (65)-
The turbine housing (65) accommodates the turbine impeller (62) and is provided with a nozzle (31). As shown in FIG. 5, the turbine housing (65) is formed with a cylindrical accommodation space (66) for accommodating the turbine impeller (62) at the center.
また、タービンハウジング（65）には、ノズル（31）を配設するための配設孔（67）が、該タービンハウジング（65）の外周面から収容空間（66）に開口するように貫通形成されている。配設孔（67）は、ケーシング（20）の流入部（23）と連通している。つまり、ノズル（31）は、タービンハウジング（65）の配設孔（67）に挿通されることになる。 Further, the turbine housing (65) is formed with a disposition hole (67) for disposing the nozzle (31) so as to open from the outer peripheral surface of the turbine housing (65) to the accommodation space (66). Has been. The arrangement hole (67) communicates with the inflow portion (23) of the casing (20). That is, the nozzle (31) is inserted through the arrangement hole (67) of the turbine housing (65).
このようにしてタービンハウジング（65）に配設されたノズル（31）の軸心は、図５に示すように、羽根部（64,64,…）の先端を繋いだ仮想円の接線と平行で、且つ羽根車本体（63）の軸心（X）から所定量オフセットした位置にあり、そのオフセット量は、噴射された冷媒がタービン羽根車（62）の羽根部（64,64,…）に当たるように設定されている。 In this way, the axis of the nozzle (31) disposed in the turbine housing (65) is parallel to the tangent of the virtual circle connecting the tips of the blades (64, 64,...) As shown in FIG. And at a position offset by a predetermined amount from the shaft center (X) of the impeller body (63), the offset amount is that the injected refrigerant is the blade portion (64, 64, ...) of the turbine impeller (62). Is set to hit.
-上部及び下部ハウジング（70,72）-
上部ハウジング（70）は、有底の中空円筒状の部材である。上部ハウジング（70）の底部には軸受（71）が固定されている。また、この上部ハウジング（70）には、電気配線（95）（後述）を通すための貫通孔（71a）が形成されている。同様に下部ハウジング（72）も有底の中空円筒状の部材である。そして、この下部ハウジング（72）の底部にも軸受（71）が固定されている。この下部ハウジング（72）には、前記タービン（6）のタービンハウジング（65）が固定される。
-Upper and lower housing (70,72)-
The upper housing (70) is a bottomed hollow cylindrical member. A bearing (71) is fixed to the bottom of the upper housing (70). The upper housing (70) is formed with a through hole (71a) through which the electric wiring (95) (described later) is passed. Similarly, the lower housing (72) is a bottomed hollow cylindrical member. The bearing (71) is also fixed to the bottom of the lower housing (72). The turbine housing (65) of the turbine (6) is fixed to the lower housing (72).
-発電機構（8）-
発電機構（8）は、ロータ（80）（回転子）と、ステータ（81）（固定子）とを有している。この発電機構（8）は、本発明の回転電機の一例である。
-Power generation mechanism (8)-
The power generation mechanism (8) includes a rotor (80) (rotor) and a stator (81) (stator). This power generation mechanism (8) is an example of the rotating electrical machine of the present invention.
発電機構（8）のロータ（80）は、タービン（6）の回転シャフト（61）に固定的に取り付けられて該回転シャフト（61）と一体的に回転するようになっている。また、ステータ（81）は、前記ロータ（80）の外周側に設置されている。このステータ（81）は、スロットが形成される固定子鉄心（81a）とスロットに配置される固定子コイル（81b）とを有している。また、このステータ（81）には、その上方から前記上部ハウジング（70）が固定され、ステータ（81）の下方からは、下部ハウジング（72）が固定されている。 The rotor (80) of the power generation mechanism (8) is fixedly attached to the rotating shaft (61) of the turbine (6) and rotates integrally with the rotating shaft (61). The stator (81) is installed on the outer peripheral side of the rotor (80). The stator (81) has a stator core (81a) in which a slot is formed and a stator coil (81b) disposed in the slot. The upper housing (70) is fixed to the stator (81) from above, and the lower housing (72) is fixed from below the stator (81).
そして、発電機構（8）は、回転シャフト（61）が回転することでロータ（80）が回転磁界を発生し、その回転磁界によって固定子鉄心（81a）の固定子コイル（81b）に誘起電圧が生じ電流が流れる。このように、発電機構（8）は、タービン（6）から出力される回転動力を電力に変換して出力する。なお、本実施形態では、この発電機構（8）が発電した電力は、回転式圧縮機（12a）の電動機（12b）に供給されるようになっている。 In the power generation mechanism (8), when the rotating shaft (61) rotates, the rotor (80) generates a rotating magnetic field, and the rotating magnetic field induces an induced voltage in the stator coil (81b) of the stator core (81a). And current flows. As described above, the power generation mechanism (8) converts the rotational power output from the turbine (6) into electric power and outputs the electric power. In the present embodiment, the power generated by the power generation mechanism (8) is supplied to the electric motor (12b) of the rotary compressor (12a).
-メスターミナル（9）-
メスターミナル（9）は、ステータ（81）の固定子コイル（81b）と電気的に接続された電気ターミナルであり、上部ハウジング（70）に固定されている。このメスターミナル（9）は、本発明の第２電気ターミナルの一例である。本実施形態のメスターミナル（9）は、本体部（90）、隔壁部（91）、及び固定部材（92）の各部から構成されている。この例では、メスターミナル（9）は、樹脂を用いて形成され、本体部（90）、隔壁部（91）、及び固定部材（92）の各部が一体成形されている。
-Female terminal (9)-
The female terminal (9) is an electric terminal electrically connected to the stator coil (81b) of the stator (81), and is fixed to the upper housing (70). This female terminal (9) is an example of the second electric terminal of the present invention. The female terminal (9) of this embodiment is comprised from each part of a main-body part (90), a partition part (91), and a fixing member (92). In this example, the female terminal (9) is formed using a resin, and the main body (90), the partition (91), and the fixing member (92) are integrally formed.
詳しくは、本体部（90）は、円柱状の形状をしていて、その上部にはメス側コネクタ部（94）が埋め込まれている。このメス側コネクタ部（94）は、後に詳述するオスターミナル（50）の電極ピン（52）が挿入される複数の凹部を有し、それぞれの凹部内には、挿入された電極ピン（52）と接続される電極が形成されている。そして、メス側コネクタ部（94）は、その電極がオスターミナル（50）（詳しくは電極ピン（52））に係合して該オスターミナル（50）と電気的に接続される。すなわち、このメス側コネクタ部（94）は、本発明の接続部の一例である。 Specifically, the main body (90) has a cylindrical shape, and a female connector (94) is embedded in the upper part thereof. The female connector portion (94) has a plurality of recesses into which electrode pins (52) of a male terminal (50), which will be described in detail later, are inserted, and the inserted electrode pins (52 ) Are formed. The female connector portion (94) is electrically connected to the male terminal (50) with its electrode engaged with the male terminal (50) (specifically, the electrode pin (52)). That is, this female connector part (94) is an example of the connection part of this invention.
また、隔壁部（91）は、中空円筒状の形状をしていて、前記本体部（90）の下側に連なっている。この隔壁部（91）は、図１に示すように、該隔壁部（91）の内側に形成される中空部分で、タービン（6）の回転シャフト（61）、及び上部ハウジング（70）の軸受（71）を取り囲むようになっている。 Further, the partition wall (91) has a hollow cylindrical shape and is continuous with the lower side of the main body (90). As shown in FIG. 1, the partition wall portion (91) is a hollow portion formed inside the partition wall portion (91), and is a bearing for the rotating shaft (61) of the turbine (6) and the upper housing (70). It surrounds (71).
また、固定部材（92）は、円盤状の形状をしていて、隔壁部（91）の下側に形成されている。この固定部材（92）は、メスターミナル（9）を上部ハウジング（70）に固定するための部材である。例えば、メスターミナル（9）は、固定部材（92）を上部ハウジング（70）の上面にネジ止めすることにより固定される。 The fixing member (92) has a disk shape and is formed below the partition wall (91). The fixing member (92) is a member for fixing the female terminal (9) to the upper housing (70). For example, the female terminal (9) is fixed by screwing the fixing member (92) to the upper surface of the upper housing (70).
また、この固定部材（92）には、電気配線（95）を通すための貫通孔（93）が形成されている。この貫通孔（93）は、メスターミナル（9）を上部ハウジング（70）に取り付けた状態で、上部ハウジング（70）の貫通孔（71a）とつながるようになっている。 Further, the fixing member (92) is formed with a through hole (93) through which the electric wiring (95) is passed. The through hole (93) is connected to the through hole (71a) of the upper housing (70) in a state where the female terminal (9) is attached to the upper housing (70).
このメスターミナル（9）は、電気配線（95）によって、メス側コネクタ部（94）がステータ（81）と電気的に接続されている。具体的には、電気配線（95）は、その一端がステータ（81）の固定子コイル（81b）に電気的に接続され、他の一端が本体部（90）内の電極に電気的に接続される。このような接続を行うため、電気配線（95）は、固定子コイル（81b）から固定部材（92）の貫通孔（93）及び上部ハウジング（70）の貫通孔（71a）を通って、隔壁部（91）の外側まで伸ばされる。そして、電気配線（95）は、隔壁部（91）の外側から本体部（90）に埋め込まれ、本体部（90）内の電極に電気的に接続される。このように電気配線（95）を取り回すことで、隔壁部（91）は、回転子（80）と電気配線（95）とを隔てることになる。 In the female terminal (9), the female connector (94) is electrically connected to the stator (81) by electric wiring (95). Specifically, one end of the electrical wiring (95) is electrically connected to the stator coil (81b) of the stator (81), and the other end is electrically connected to the electrode in the main body (90). Is done. In order to make such a connection, the electrical wiring (95) passes from the stator coil (81b) through the through hole (93) of the fixing member (92) and the through hole (71a) of the upper housing (70). It extends to the outside of the part (91). The electrical wiring (95) is embedded in the main body (90) from the outside of the partition wall (91) and is electrically connected to the electrode in the main body (90). By routing the electrical wiring (95) in this way, the partition wall (91) separates the rotor (80) and the electrical wiring (95).
〈オスターミナル（50）〉
オスターミナル（50）は、発電機構（8）で発電した電力を取り出すための電気ターミナルである。このオスターミナル（50）は、本発明の第１電気ターミナルの一例である。
<Male terminal (50)>
The male terminal (50) is an electric terminal for taking out the electric power generated by the power generation mechanism (8). This male terminal (50) is an example of the first electric terminal of the present invention.
具体的に、このオスターミナル（50）は、ターミナル本体部（51）と、複数（この例では３本）の電極ピン（52）とを備えている。ターミナル本体部（51）は、円筒状の部分と、その円筒状部分に下側に連なり下方側がテーパー状に広がった部分とにより形成されている。このようなターミナル本体部（51）は、例えば鉄板などをプレス加工して製造する。このターミナル本体部（51）の円筒状部分は、ケーシング本体部（21）の底部（24）に形成された貫通孔（25）の内径よりも、その外形がわずかに小径に形成され、該貫通孔（25）に挿入できるようになっている。また、テーパー状部分の外側には、プロジェクション溶接用の突起（図示は省略）が形成されている。 Specifically, the male terminal (50) includes a terminal body (51) and a plurality (three in this example) of electrode pins (52). The terminal body (51) is formed of a cylindrical portion and a portion that extends downward from the cylindrical portion and extends downward in a tapered shape. Such a terminal main body (51) is manufactured by, for example, pressing an iron plate or the like. The cylindrical part of the terminal body (51) has a slightly smaller outer diameter than the inner diameter of the through hole (25) formed in the bottom (24) of the casing body (21). It can be inserted into the hole (25). A projection welding projection (not shown) is formed outside the tapered portion.
また、このターミナル本体部（51）には、ガラス製絶縁材（図示は省略）を介して電極ピン（52）が固定されている。これらの電極ピン（52）は、前記ガラス製絶縁材を貫通して、ターミナル本体部（51）の上下両面から突出している（図１参照）。 In addition, an electrode pin (52) is fixed to the terminal body (51) via a glass insulating material (not shown). These electrode pins (52) penetrate the glass insulating material and protrude from the upper and lower surfaces of the terminal body (51) (see FIG. 1).
このオスターミナル（50）は、ケーシング本体部（21）の底部（24）に形成された貫通孔（25）に、該ケーシング本体部（21）の内側（図１では下側）から嵌め込まれて、該底部（24）に気密状にプロジェクション溶接されている。 The male terminal (50) is fitted into the through hole (25) formed in the bottom (24) of the casing body (21) from the inside (lower side in FIG. 1) of the casing body (21). The bottom (24) is projection welded in an airtight manner.
《タービン発電機（2）の組み立て》
次に、タービン発電機（2）の組立工程を説明する。この組立工程は、以下の第１から第５の各工程を含んでいる。
<Assembly of turbine generator (2)>
Next, the assembly process of the turbine generator (2) will be described. This assembly process includes the following first to fifth processes.
〈第１の工程〉
まず、第１の工程では、ケーシング本体部（21）を準備する。そして、オスターミナル（50）をケーシング本体部（21）の貫通孔（25）に挿入して、該オスターミナル（50）をケーシング本体部（21）の底部（24）に、気密状にプロジェクション溶接する。
<First step>
First, in the first step, the casing body (21) is prepared. Then, the male terminal (50) is inserted into the through hole (25) of the casing body (21), and the male terminal (50) is projection welded to the bottom (24) of the casing body (21) in an airtight manner. To do.
〈第２の工程〉
第２の工程では、メカアセンブリ（40）を組み立てる。具体的には、まず、上部及び下部ハウジング（70,72）を発電機構（8）に固定する。この際、回転シャフト（61）も軸受（71）に取り付けておく。次に、上部ハウジング（70）にメスターミナル（9）を取り付けるとともに、発電機構（8）の固定子コイル（81b）と、メスターミナル（9）のメス側コネクタ部（94）とを電気配線（95）で電気的に接続する。また、タービン（6）を下部ハウジング（72）に固定する。この第２の工程により、タービン（6）、上部ハウジング（70）、下部ハウジング（72）、発電機構（8）、及びメスターミナル（9）が一体的に形成される。
<Second step>
In the second step, the mechanical assembly (40) is assembled. Specifically, first, the upper and lower housings (70, 72) are fixed to the power generation mechanism (8). At this time, the rotating shaft (61) is also attached to the bearing (71). Next, the female terminal (9) is attached to the upper housing (70), and the stator coil (81b) of the power generation mechanism (8) and the female connector (94) of the female terminal (9) are electrically wired ( 95) Connect electrically. Further, the turbine (6) is fixed to the lower housing (72). By this second step, the turbine (6), the upper housing (70), the lower housing (72), the power generation mechanism (8), and the female terminal (9) are integrally formed.
〈第３の工程〉
第３の工程では、メカアセンブリ（40）をケーシング本体部（21）に組み込む。具体的には、メカアセンブリ（40）をそのメスターミナル（9）がケーシング本体部（21）の底部（24）側になるように、ケーシング本体部（21）に挿入する。このとき、タービンハウジング（65）の配設孔（67）と、ケーシング（20）の流入部（23）とが連通するように、メカアセンブリ（40）とケーシング本体部（21）の位置を合わせる。
<Third step>
In the third step, the mechanical assembly (40) is assembled into the casing body (21). Specifically, the mechanical assembly (40) is inserted into the casing body (21) such that the female terminal (9) is on the bottom (24) side of the casing body (21). At this time, the mechanical assembly (40) and the casing main body (21) are aligned so that the arrangement hole (67) of the turbine housing (65) and the inflow portion (23) of the casing (20) communicate with each other. .
また、このとき、メスターミナル（9）のメス側コネクタ部（94）に、オスターミナル（50）の各電極ピン（52）を挿入して、オスターミナル（50）とメスターミナル（9）とを電気的に接続させる。なお、オスターミナル（50）とメスターミナル（9）とを電気的に確実に接続するためには、メカアセンブリ（40）をケーシング本体部（21）に対して位置決めして、その状態で組み込むための位置決め機構ないしガイド機構を設けるとよい。 At this time, the electrode pins (52) of the male terminal (50) are inserted into the female connector (94) of the female terminal (9), and the male terminal (50) and the female terminal (9) are connected. Connect electrically. In order to connect the male terminal (50) and female terminal (9) securely and electrically, the mechanical assembly (40) is positioned with respect to the casing body (21) and assembled in that state. A positioning mechanism or guide mechanism may be provided.
このメスターミナル（9）は発電機構（8）（詳しくは固定子コイル（81b））と電気的に接続されているので、オスターミナル（50）とメスターミナル（9）とが電気的に接続されると、発電機構（8）がオスターミナル（50）と電気的に接続される。すなわち、このタービン発電機（回転機械）では、オスターミナル（50）と発電機構（8）とを電気配線で結線する必要がない。 Since this female terminal (9) is electrically connected to the power generation mechanism (8) (specifically, the stator coil (81b)), the male terminal (50) and the female terminal (9) are electrically connected. Then, the power generation mechanism (8) is electrically connected to the male terminal (50). That is, in this turbine generator (rotary machine), it is not necessary to connect the male terminal (50) and the power generation mechanism (8) with electric wiring.
なお、メカアセンブリ（40）とケーシング本体部（21）とは、例えば、ボルトやスポット溶接等により互いに固定してもよいし、両者が締まりばめの関係となるようにそれぞれの大きさを設定し、締まりばめによって互いに固定してもよい。 The mechanical assembly (40) and the casing main body (21) may be fixed to each other by, for example, bolts or spot welding, or the sizes thereof are set so that they are in an interference fit relationship. And may be secured together by an interference fit.
〈第４の工程〉
この第４の工程では、ノズルパーツ（30）のノズル（31）を、タービンハウジング（65）の配設孔（67）に挿入するとともに、該ノズルパーツ（30）をタービンハウジング（65）に固定する。
<Fourth process>
In this fourth step, the nozzle (31) of the nozzle part (30) is inserted into the arrangement hole (67) of the turbine housing (65), and the nozzle part (30) is fixed to the turbine housing (65). To do.
〈第５の工程〉
第５の工程では、蓋部（26）をケーシング本体部（21）に固定する。本実施形態では、蓋部（26）とケーシング本体部（21）とを溶接して固定する。
<Fifth step>
In the fifth step, the lid (26) is fixed to the casing body (21). In the present embodiment, the lid (26) and the casing body (21) are fixed by welding.
以上により、タービン発電機（2）の組み立てが終了する。組み立てられたタービン発電機（2）は、ニードル弁（32）の本体部（34）、及び蓋部（26）の流出部（27）のそれぞれに冷媒配管（11）を接続することによって、冷媒回路（10）に接続する。 This completes the assembly of the turbine generator (2). The assembled turbine generator (2) connects the refrigerant pipe (11) to each of the main body (34) of the needle valve (32) and the outflow part (27) of the lid (26). Connect to circuit (10).
《冷凍装置（1）（タービン発電機（2））の動作の概要》
以下では、冷凍装置（1）の動作の概要を説明する。この冷凍装置（1）では、電動機（12b）が駆動されて回転式圧縮機（12a）が運転状態にされると、冷媒回路（10）において冷媒が循環する。具体的には、回転式圧縮機（12a）が吐出した冷媒は、冷媒配管（11）を介して放熱器（13）に流入する。これにより、放熱器（13）は冷媒の熱を放出する。
<< Outline of operation of refrigeration system (1) (turbine generator (2)) >>
Below, the outline | summary of operation | movement of a freezing apparatus (1) is demonstrated. In the refrigeration apparatus (1), when the electric motor (12b) is driven and the rotary compressor (12a) is put into an operating state, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (10). Specifically, the refrigerant discharged from the rotary compressor (12a) flows into the radiator (13) through the refrigerant pipe (11). Thereby, a radiator (13) discharge | releases the heat | fever of a refrigerant | coolant.
放熱器（13）で熱を放出した冷媒は、流入側の冷媒配管（11）から、ノズル（31）の本体部（34）に流入する。このとき、該冷凍装置（1）に設けられた制御装置（図示は省略）によって、ニードル弁（32）は、該冷凍装置（1）の運転状態に応じて、その開閉状態が制御される。放熱器（13）から流出した冷媒は、ノズル（31）を通過する。このとき、ノズル（31）を流通する冷媒は、流通する際に減圧される（すなわち、膨張する）。つまり、このノズル（31）は、膨張機構の役割を果たすのである。 The refrigerant that has released heat from the radiator (13) flows from the refrigerant pipe (11) on the inflow side into the main body (34) of the nozzle (31). At this time, the open / close state of the needle valve (32) is controlled by the control device (not shown) provided in the refrigeration apparatus (1) according to the operating state of the refrigeration apparatus (1). The refrigerant that has flowed out of the radiator (13) passes through the nozzle (31). At this time, the refrigerant flowing through the nozzle (31) is depressurized (that is, expanded) when flowing. That is, this nozzle (31) plays the role of an expansion mechanism.
ノズル（31）で減圧された冷媒は、タービン羽根車（62）の羽根部（64,64,…）に向かって噴射される。タービン羽根車（62）は、噴射された冷媒の衝撃によって軸心（X）回りに回転する。タービン羽根車（62）が回転すると、該タービン羽根車（62）と一体的に回転シャフト（61）が回転し、さらには、回転シャフト（61）に固定されたロータ（80）が回転する。ロータ（80）が回転すると、回転磁界が発生し、ステータ（81）の固定子コイル（81b）に誘導電圧が生じる。こうして、タービン発電機（2）は電力を発生する。 The refrigerant decompressed by the nozzle (31) is injected toward the blade portions (64, 64,...) Of the turbine impeller (62). The turbine impeller (62) rotates about the axis (X) by the impact of the injected refrigerant. When the turbine impeller (62) rotates, the rotating shaft (61) rotates integrally with the turbine impeller (62), and further, the rotor (80) fixed to the rotating shaft (61) rotates. When the rotor (80) rotates, a rotating magnetic field is generated, and an induced voltage is generated in the stator coil (81b) of the stator (81). Thus, the turbine generator (2) generates electric power.
なお、タービン羽根車（62）の羽根部（64,64,…）に衝突した冷媒は、ケーシング（20）の流出部（27）からケーシング（20）外へ流出して蒸発器（14）へ流れていく。蒸発器（14）は、冷媒を蒸発させ、蒸発した冷媒は回転式圧縮機（12a）に吸入される。このように、冷凍装置（1）は、冷媒回路（10）において冷媒を循環させて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う。そして、この冷凍装置（1）では、タービン発電機（2）が発電した電力は、回転式圧縮機（12a）の電動機（12b）に供給される。すなわち、冷凍装置（1）では、冷媒回路（10）を循環する冷媒の運動エネルギが電力に変換されて回収されるのである。 In addition, the refrigerant which collided with the blade part (64, 64, ...) of the turbine impeller (62) flows out of the casing (20) from the outflow part (27) of the casing (20) to the evaporator (14). It flows. The evaporator (14) evaporates the refrigerant, and the evaporated refrigerant is sucked into the rotary compressor (12a). As described above, the refrigeration apparatus (1) performs a vapor compression refrigeration cycle by circulating the refrigerant in the refrigerant circuit (10). In this refrigeration apparatus (1), the electric power generated by the turbine generator (2) is supplied to the electric motor (12b) of the rotary compressor (12a). That is, in the refrigeration apparatus (1), the kinetic energy of the refrigerant circulating in the refrigerant circuit (10) is converted into electric power and recovered.
《本実施形態における効果》
以上のように、本実施形態によれば、オスターミナル（50）と発電機構（8）とを結線する必要がないので、ケーシング本体部（21）の底部（24）と発電機構（8）との間に、結線を行うための空間を設ける必要がない。それゆえ、ケーシング本体部（21）の底部（24）と発電機構（8）との間の空間の大きさを低減して、タービン発電機（2）（回転機械）の小型化を図ることが可能になる。
<< Effect in this embodiment >>
As described above, according to the present embodiment, since there is no need to connect the male terminal (50) and the power generation mechanism (8), the bottom (24) of the casing main body (21) and the power generation mechanism (8) There is no need to provide a space for connection between the two. Therefore, it is possible to reduce the size of the space between the bottom (24) of the casing body (21) and the power generation mechanism (8), and to reduce the size of the turbine generator (2) (rotary machine). It becomes possible.
また、従来のタービン発電機のケーシングのように、電気ターミナルに電気配線を結線した後に胴部と上部壁とを溶接する必要がない。例えば、前記電気配線の結線後に胴部と上部壁とを溶接する構造のケーシングでは、溶接時の熱が電気ターミナルに悪影響を及ぼさないように、その溶接部分と電気ターミナルとの間隔を一定以上確保する必要がある。例えば、電気ターミナルにおいてガラス製絶縁材が使用されている場合には、そのガラス製絶縁材が溶接の熱で溶けないように前記間隔を確保する必要がある。これに対し、本実施形態では、このような溶接時の熱の影響を考慮する必要がなく、この点からもタービン発電機（2）の小型化を図ることが可能になる。 Further, unlike the conventional turbine generator casing, it is not necessary to weld the body portion and the upper wall after connecting the electric wiring to the electric terminal. For example, in a casing with a structure in which the body and the upper wall are welded after the electrical wiring is connected, a certain distance is secured between the welded portion and the electrical terminal so that the heat during welding does not adversely affect the electrical terminal. There is a need to. For example, when a glass insulating material is used in an electric terminal, it is necessary to ensure the interval so that the glass insulating material does not melt by welding heat. On the other hand, in this embodiment, it is not necessary to consider the influence of heat at the time of welding, and from this point, it is possible to reduce the size of the turbine generator (2).
また、例えば、底部（24）と胴部（22）を溶接する構造のケーシング本体部（21）では、溶接によるケーシング本体部（21）の歪を考慮して、発電機構（8）と溶接部分との間隔を一定以上確保する必要がある。これに対し、本実施形態では、このような溶接時の熱の影響を考慮して前記間隔を確保する必要がない。それゆえ、この点からもタービン発電機（2）のさらなる小型化を図ることが可能になるのである。 Further, for example, in the casing body (21) having a structure in which the bottom (24) and the body (22) are welded, the power generation mechanism (8) and the welded portion are considered in consideration of distortion of the casing body (21) due to welding. It is necessary to ensure a certain interval between On the other hand, in the present embodiment, it is not necessary to secure the interval in consideration of the influence of heat during such welding. Therefore, the turbine generator (2) can be further downsized in this respect.
また、ケーシング本体部（21）の製造に絞り加工（深絞り加工）を採用することで、底部（24）と胴部（22）を溶接などにより接合する工程を省略でき、コストの低減が可能になる。 In addition, by adopting drawing (deep drawing) for the manufacture of the casing body (21), the process of joining the bottom (24) and body (22) by welding or the like can be omitted, thereby reducing costs. become.
また、本実施形態では、隔壁部（91）によって電気配線（95）とロータ（80）との接触を確実に防止することが可能になる。それゆえ、このタービン発電機（2）では、電気配線（95）とロータ（80）との干渉防止のためのスペースを低減できる。すなわち、タービン発電機（2）のさらなる小型化を図ることが可能になる。 Moreover, in this embodiment, it becomes possible to prevent reliably a contact with an electrical wiring (95) and a rotor (80) by a partition part (91). Therefore, in this turbine generator (2), the space for preventing interference between the electrical wiring (95) and the rotor (80) can be reduced. That is, the turbine generator (2) can be further reduced in size.
また、この冷凍装置（1）では、タービン（6）によって、冷媒の運動エネルギを電力として回収することが可能になる。 In the refrigeration apparatus (1), the kinetic energy of the refrigerant can be recovered as electric power by the turbine (6).
《その他の実施形態》
なお、本発明に係る回転機械は、前記のタービン発電機（2）の他にも、密閉構造の容器（例えば圧力容器）に回転電機（8）が収容される構造の回転機械に対して適用できる。一例としては、圧縮機構（12）への応用が挙げられる。具体的には、タービン発電機（2）の代わりに電動機（12b）、タービン（6）の代わりに回転式圧縮機（12a）をそれぞれ用いてメカアセンブリ（40）を構成する。また、圧縮機構（12）の圧力容器（12c）の本体部には、オスターミナル（50）を設けておく。そして、メカアセンブリ（40）を、圧縮機構（12）のケーシング本体部に収容する。このようにすることで、圧縮機構（12）の小型化が可能になり、延いては冷凍装置（1）の小型化も可能になる。
<< Other Embodiments >>
The rotating machine according to the present invention is applied to a rotating machine having a structure in which the rotating electrical machine (8) is housed in a sealed container (for example, a pressure container) in addition to the turbine generator (2). it can. An example is application to a compression mechanism (12). Specifically, the mechanical assembly (40) is configured using an electric motor (12b) instead of the turbine generator (2) and a rotary compressor (12a) instead of the turbine (6). Moreover, the male terminal (50) is provided in the main-body part of the pressure vessel (12c) of a compression mechanism (12). And a mechanical assembly (40) is accommodated in the casing main-body part of a compression mechanism (12). By doing so, the compression mechanism (12) can be downsized, and the refrigeration apparatus (1) can also be downsized.
また、オスターミナル（50）の電極ピン（52）とメスターミナル（9）のメス側コネクタ部（94）の関係は入れ替えてもよい。すなわち、メカアセンブリ（40）側に電極ピン（52）を設け、ケーシング本体部（21）側にメス側コネクタ部（94）を設けるようにしてもよい。 Further, the relationship between the electrode pin (52) of the male terminal (50) and the female connector (94) of the female terminal (9) may be interchanged. That is, the electrode pin (52) may be provided on the mechanical assembly (40) side, and the female connector part (94) may be provided on the casing body (21) side.
また、ノズル（31）の構成も例示である。前記のラバルノズルの他にも、例えばいわゆるストレートノズルなどを採用できる。 The configuration of the nozzle (31) is also an example. In addition to the Laval nozzle, for example, a so-called straight nozzle can be employed.
また、回転電機（8）には、前記のようにステータ（81）と配線接続するものの他に、例えばブラシなどを介してロータ（80）と配線接続する構造のものも採用できる。 Further, the rotating electrical machine (8) can employ a structure in which the rotor (80) is connected to the rotor (80) via, for example, a brush, in addition to the wiring connection to the stator (81) as described above.
また、メカアセンブリ（40）には、さらに円筒状の部材を設け、この円筒状の部材に、上部ハウジング（70）、発電機構（8）、下部ハウジング（72）、タービン（6）等を順次挿入して組み付けるようにしてもよい。そして、前記第２の工程で、この円筒状の部材をケーシング本体部（21）に挿入する。こうすることで、発電機構（8）やタービン（6）等を容易に一体化することが可能になる。 The mechanical assembly (40) is further provided with a cylindrical member, and the upper housing (70), the power generation mechanism (8), the lower housing (72), the turbine (6), and the like are sequentially provided on the cylindrical member. It may be inserted and assembled. In the second step, the cylindrical member is inserted into the casing body (21). This makes it possible to easily integrate the power generation mechanism (8), the turbine (6), and the like.
本発明は、回転子及び固定子を有した回転電機を備えた回転機械、及びその回転機械を用いた冷凍装置として有用である。 The present invention is useful as a rotating machine including a rotating electrical machine having a rotor and a stator, and a refrigeration apparatus using the rotating machine.
１ 冷凍装置
２ タービン発電機
６ タービン
８ 発電機構(回転電機)
９ メスターミナル(第２電気ターミナル)
１０ 冷媒回路
１２ａ 回転式圧縮機
１２ｂ 電動機
２１ ケーシング本体部(有底容器)
２４ 底部
４０ メカアセンブリ
５０ オスターミナル(第１電気ターミナル)
７０ 上部ハウジング
８０ ロータ(回転子)
８１ ステータ(固定子)
９１ 隔壁部
９４ 電極ピン(接続部)
９５ 電気配線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
9 Female terminal (2nd electric terminal)
DESCRIPTION OF
24 bottom 40
70
81 Stator (stator)
91
95 Electrical wiring
Claims (6)
有底容器（21）と、
前記有底容器（21）の底部（24）に固定された第１電気ターミナル（50）と、
前記回転電機（8）を含み、前記有底容器（21）に収容されるメカアセンブリ（40）と、
を備え、
前記メカアセンブリ（40）は、該メカアセンブリ（40）の端に固定され、前記回転子（80）及び前記固定子（81）の少なくとも一方と電気的に接続された第２電気ターミナル（9）をさらに備え、
前記第２電気ターミナル（9）は、前記メカアセンブリ（40）が前記有底容器（21）内に収容された状態で前記第１電気ターミナル（50）に係合して該第１電気ターミナル（50）と電気的に接続される接続部（94）を有し、
前記回転子（80）及び前記固定子（81）の少なくとも一方と前記第２電気ターミナル（9）とを電気的に接続する電気配線（95）をさらに備え、
前記回転電機（8）は、前記底部（24）側に、前記回転子（80）に取り付けられた回転シャフト（61）を支持する軸受（71）が設けられており、
前記第２電気ターミナル（9）は、前記回転子（80）に繋がる回転シャフト（61）、及び前記軸受（71）を取り囲むように形成されて、前記回転子（80）と前記電気配線（95）とを隔てる隔壁部（91）を備えていることを特徴とする回転機械。 A rotating machine comprising a rotating electrical machine (8) having a rotor (80) and a stator (81),
A bottomed container (21),
A first electric terminal (50) fixed to the bottom (24) of the bottomed container (21);
A mechanical assembly (40) including the rotating electrical machine (8) and housed in the bottomed container (21);
With
The mechanical assembly (40) is fixed to an end of the mechanical assembly (40), and is electrically connected to at least one of the rotor (80) and the stator (81). Further comprising
The second electrical terminal (9) is engaged with the first electrical terminal (50) in a state where the mechanical assembly (40) is accommodated in the bottomed container (21). 50) having a connection (94) electrically connected to ,
Electric wiring (95) for electrically connecting at least one of the rotor (80) and the stator (81) and the second electric terminal (9);
The rotating electrical machine (8) is provided with a bearing (71) that supports a rotating shaft (61) attached to the rotor (80) on the bottom (24) side,
The second electric terminal (9) is formed so as to surround the rotating shaft (61) connected to the rotor (80) and the bearing (71), and the rotor (80) and the electric wiring (95 A rotating machine comprising a partition wall (91) that separates the
前記有底容器（21）は、絞り加工により形成されたことを特徴とする回転機械。 The rotating machine according to claim 1, wherein
The rotating machine characterized in that the bottomed container (21) is formed by drawing.
流体の運動エネルギにより回転するタービン（6）をさらに備え、
前記回転電機（8）は、前記タービン（6）を駆動源とする発電機構（8）として構成されていることを特徴とする回転機械。 In the rotating machine according to claim 1 or 2 ,
A turbine (6) rotating by the kinetic energy of the fluid;
The rotary electric machine (8) is configured as a power generation mechanism (8) using the turbine (6) as a drive source.
前記冷媒回路（10）は、請求項３の回転機械を備え、
前記タービン（6）は、前記冷媒回路（10）に接続されて前記冷媒の運動エネルギにより回転することを特徴とする冷凍装置。 A refrigeration apparatus for performing a vapor compression refrigeration cycle by circulating a refrigerant in a refrigerant circuit (10),
The refrigerant circuit (10) includes the rotating machine according to claim 3 ,
The turbine (6) is connected to the refrigerant circuit (10) and rotates by the kinetic energy of the refrigerant.
流体を吸入して圧縮する回転式圧縮機（12a）をさらに備え、
前記回転電機（8）は、前記回転式圧縮機（12a）を駆動する電動機（12b）として構成されていることを特徴とする回転機械。 In the rotating machine according to claim 1 or 2 ,
A rotary compressor (12a) for sucking and compressing fluid;
The rotary electric machine (8) is configured as an electric motor (12b) that drives the rotary compressor (12a).
前記冷媒回路（10）は、請求項５の回転機械を備えていることを特徴とする冷凍装置。 A refrigeration apparatus for performing a vapor compression refrigeration cycle by circulating a refrigerant in a refrigerant circuit (10),
The refrigerant circuit (10) includes the rotating machine according to claim 5 .
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