JP5983188B2 - ターボ圧縮機及びターボ冷凍機 - Google Patents

Description

本発明は、ターボ圧縮機及びターボ冷凍機に関するものである。

従来、ターボ冷凍機などに適用されるターボ圧縮機としては、潤滑油が収容されたハウジングと、このハウジング内に収容され回転によって潤滑油が供給されるギヤ部材としての大径歯車と、ハウジング内で大径歯車の上方に配置されハウジングの外部と連通する吸気口が設けられ大径歯車の回転によって掻き上げられた潤滑油を捕捉しハウジングの下方に戻すデミスターとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このようなターボ圧縮機では、デミスターの吸気口が均圧管を介してハウジングの内部よりも圧力の低い空間に接続されており、ハウジング内部の圧力の上昇が抑制されている。また、ハウジング内では、ギヤ部材の回転によって掻き上げられる潤滑油によって、油煙が発生している。このため、デミスターは、ハウジング内の空気を吸気口から吸入する際に、空気中に混入した潤滑油を捕捉しハウジングの下方に戻すことで、ハウジングの外部に潤滑油が排出されることを防止している。

特開２０１１−２６９６０号公報

しかしながら、上記のようなターボ圧縮機では、デミスターに到達する潤滑油量が多く、デミスターで完全に潤滑油を捕捉することができず、ハウジングの外部に潤滑油が排出されてしまう可能性があった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、均圧管を介した潤滑油の排出を効果的に抑制することができるターボ圧縮機及びターボ冷凍機の提供を目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、回転駆動するインペラを備える圧縮段と、潤滑油を収容すると共に前記インペラに回転駆動力を伝達するギヤ部材を収容する第１空間及び該第１空間よりも雰囲気圧が低くなる第２空間を備える筐体と、前記第１空間から前記第２空間に向かってガスを流通させるための均圧管と、前記第１空間に設けられ、前記ガスに含まれる前記潤滑油を分離する油分離装置と、を有し、前記油分離装置は、前記均圧管に連通する吸引経路を有しており、前記吸引経路は、第１デミスターと、吸引方向に関し前記第１デミスターよりも下流側に設けられた第２デミスターと、前記第１デミスターと前記第２デミスターとの間に設けられたカーブ経路と、を備えた遠心分離部を有する、ターボ圧縮機を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、均圧管に連通する吸引経路に複数のデミスターを設けて油捕捉力を向上させると共に、第１デミスターと第２デミスターとの間に距離を取り、その間にカーブ経路を形成することで、遠心力を利用してガスに含まれる潤滑油を分離するようにすることができる。また、第１デミスターで捕捉した油滴は、カーブ経路があるために、第２デミスターに吸い込まれ難くなるため、均圧管を介した潤滑油の排出を効果的に抑制することができる。

また、本発明においては、前記遠心分離部は、前記ギヤ部材の回転方向に関し、前記均圧管よりも上流側に設けられている、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、ギヤ部材の回転に伴う旋回流を利用してカーブ経路における遠心分離による潤滑油のトラップ効率を向上させることができる。

また、本発明においては、前記カーブ経路は、カーブ外側に油補足部を有する、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、ガスの流れが速くなるカーブ外側に油捕捉部が設けられるため、カーブ経路における遠心分離による潤滑油のトラップ効率を向上させることができる。

また、本発明においては、前記油補足部は、凹凸形状を有する、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、ガスの流れが速くなるカーブ外側に凹凸形状を設けることで、ガスに含まれる潤滑油が凹凸形状との衝突によって凝縮してガス分から分離し易くなるため、カーブ経路における遠心分離による潤滑油のトラップ効率を向上させることができる。

また、本発明においては、前記吸引経路は、前記遠心分離部として、前記ギヤ部材の回転方向に関し、前記均圧管よりも上流側に設けられている第１遠心分離部と、前記均圧管よりも下流側に設けられている第２遠心分離部と、を有する、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、第１遠心分離部と第２遠心分離部とを設けることで、油捕捉力を分担することができるため、ガスに含まれる潤滑油分が多い場合であってもデミスターの油捕捉力を容易に超えてしまうことがなく、均圧管を介した潤滑油の排出を効果的に抑制することができる。

また、本発明においては、前記第１遠心分離部の第１カーブ経路の方が、前記第２遠心分離部の第２カーブ経路よりも長い、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、第１遠心分離部においてはギヤ部材の回転に伴う旋回流を利用することができるため、第１カーブ経路を長くすることによって、潤滑油のトラップ効率を向上させることができる。

また、本発明においては、前記第１遠心分離部と前記第２遠心分離部は、一体的に接続されている、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、第１遠心分離部と第２遠心分離部とが一体的に接続されているため、組み込み作業性等における取り扱い易さを向上させることができる。

また、本発明においては、圧縮された冷媒を液化する凝縮器と、前記凝縮器によって前記液化された冷媒を蒸発させて冷却対象物を冷却する蒸発器と、前記蒸発器によって前記蒸発された冷媒を圧縮して前記凝縮器に供給するターボ圧縮機と、を有するターボ冷凍機であって、前記ターボ圧縮機として、先に記載のターボ圧縮機を有する、という構成を採用する。

本発明によれば、均圧管を介した潤滑油の排出を効果的に抑制することができるターボ圧縮機及びターボ冷凍機が得られる。

本発明の第１実施形態におけるターボ冷凍機の系統図である。 本発明の第１実施形態におけるターボ圧縮機の断面構成図である。 図２における矢印Ｘ方向から視た油分離装置の構成図である。 本発明の第１実施形態における油分離装置の斜視図である。 本発明の第１実施形態における油分離装置の作用を説明するための図である。 本発明の第２実施形態における油分離装置の構成及び作用を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態におけるターボ冷凍機１の系統図である。
本実施形態のターボ冷凍機１は、例えばフロンを冷媒として、空調用の冷水を冷却対象物とするものである。ターボ冷凍機１は、図１に示すように、凝縮器２と、エコノマイザ３と、蒸発器４と、ターボ圧縮機５と、を備えている。

凝縮器２は、流路Ｒ１を介してターボ圧縮機５のガス吐出管５ａと接続されている。凝縮器２には、ターボ圧縮機５によって圧縮された冷媒（圧縮冷媒ガスＸ１）が流路Ｒ１を通って供給されるようになっている。凝縮器２は、この圧縮冷媒ガスＸ１を液化するものである。凝縮器２は、冷却水が流通する伝熱管２ａを備え、圧縮冷媒ガスＸ１と冷却水と間の熱交換によって、圧縮冷媒ガスＸ１を冷却するようになっている。

圧縮冷媒ガスＸ１は、冷却水との間の熱交換によって冷却され、液化し、冷媒液Ｘ２となって凝縮器２の底部に溜まる。凝縮器２の底部は、流路Ｒ２を介してエコノマイザ３と接続されている。流路Ｒ２には、冷媒液Ｘ２を減圧するための膨張弁６が設けられている。エコノマイザ３には、膨張弁６によって減圧された冷媒液Ｘ２が流路Ｒ２を通って供給されるようになっている。エコノマイザ３は、減圧された冷媒液Ｘ２を一時的に貯留し、冷媒を液相と気相とに分離するものである。

エコノマイザ３の頂部は、流路Ｒ３を介してターボ圧縮機５のエコノマイザ連結管５ｂと接続されている。ターボ圧縮機５には、エコノマイザ３によって分離した冷媒の気相成分Ｘ３が、蒸発器４及び第１圧縮段１１を経ることなく、流路Ｒ３を通って第２圧縮段１２に供給され、効率を高めるようになっている。一方、エコノマイザ３の底部は、流路Ｒ４を介して蒸発器４と接続されている。流路Ｒ４には、冷媒液Ｘ２をさらに減圧するための膨張弁７が設けられている。

蒸発器４には、膨張弁７によってさらに減圧された冷媒液Ｘ２が流路Ｒ４を通って供給されるようになっている。蒸発器４は、冷媒液Ｘ２を蒸発させてその気化熱によって冷水を冷却するものである。蒸発器４は、冷水が流通する伝熱管４ａを備え、冷媒液Ｘ２と冷水と間の熱交換によって、冷水を冷却すると共に冷媒液Ｘ２を蒸発させるようになっている。冷媒液Ｘ２は、冷水との間の熱交換によって熱を奪って蒸発し、冷媒ガスＸ４となる。

蒸発器４の頂部は、流路Ｒ５を介してターボ圧縮機５のガス吸入管５ｃと接続されている。ターボ圧縮機５には、蒸発器４において蒸発した冷媒ガスＸ４が流路Ｒ５を通って供給されるようになっている。ターボ圧縮機５は、蒸発した冷媒ガスＸ４を圧縮し、圧縮冷媒ガスＸ１として凝縮器２に供給するものである。ターボ圧縮機５は、冷媒ガスＸ４を圧縮する第１圧縮段１１と、一段階圧縮された冷媒をさらに圧縮する第２圧縮段１２と、を具備する２段圧縮機である。

第１圧縮段１１にはインペラ１３が設けられ、第２圧縮段１２にはインペラ１４が設けられており、それらが回転軸１５で接続されている。ターボ圧縮機５は、電動機１０によってインペラ１３，１４を回転駆動させて冷媒を圧縮するようになっている。インペラ１３，１４は、ラジアルインペラであり、軸方向で吸気した冷媒を半径方向に導出する不図示の３次元的ねじれを含むブレードを有する。

ガス吸入管５ｃには、第１圧縮段１１の吸入量を調節するためのインレットガイドベーン１６が設けられている。インレットガイドベーン１６は、冷媒ガスＸ４の流れ方向からの見かけ上の面積が変更可能なように回転可能とされている。インペラ１３，１４の周りには、それぞれディフューザ流路が設けられており、半径方向に導出した冷媒を、当該流路において圧縮・昇圧し、また、さらにその周りに設けられたスクロール流路によって次の圧縮段に供給することができるようになっている。インペラ１４の周りには、出口絞り弁１７が設けられており、ガス吐出管５ａからの吐出量を制御できるようになっている。

ターボ圧縮機５は、密閉型の筐体２０を備える。筐体２０は、圧縮流路空間Ｓ１と、第１の軸受収容空間Ｓ２と、モーター収容空間Ｓ３と、ギヤユニット収容空間（第１空間）Ｓ４と、第２の軸受収容空間Ｓ５と、インレットガイドベーン駆動機構収容空間（第２空間）Ｓ６（以下、ＩＧＶ空間Ｓ６と称する。図１において不図示、後述する図２参照）に区画されている。圧縮流路空間Ｓ１には、インペラ１３，１４が設けられている。インペラ１３，１４を接続する回転軸１５は、圧縮流路空間Ｓ１、第１の軸受収容空間Ｓ２、ギヤユニット収容空間Ｓ４に挿通して設けられている。第１の軸受収容空間Ｓ２には、回転軸１５を支持する軸受２１が設けられている。

モーター収容空間Ｓ３には、ステータ２２と、ロータ２３と、ロータ２３に接続された回転軸２４と、が設けられている。この回転軸２４は、モーター収容空間Ｓ３、ギヤユニット収容空間Ｓ４、第２の軸受収容空間Ｓ５に挿通して設けられている。第２の軸受収容空間Ｓ５には、回転軸２４の反負荷側を支持する軸受３１が設けられている。ギヤユニット収容空間Ｓ４には、ギヤユニット２５と、軸受２６，２７と、オイルタンク２８と、が設けられている。

ギヤユニット２５は、回転軸２４に固定される大径歯車（ギヤ部材）２９と、回転軸１５に固定されると共に大径歯車２９と噛み合う小径歯車３０と、を有する。ギヤユニット２５は、回転軸２４の回転数に対して回転軸１５の回転数が増加（増速）するように、回転駆動力を伝達するものである。軸受２６は、回転軸２４を支持するものである。軸受２７は、回転軸１５を支持するものである。オイルタンク２８は、軸受２１，２６，２７，３１等の各摺動部位に供給される潤滑油を貯溜するものである。

このような筐体２０には、圧縮流路空間Ｓ１と第１の軸受収容空間Ｓ２との間において、回転軸１５の周囲をシールするシール部３２，３３が設けられている。また、筐体２０には、圧縮流路空間Ｓ１とギヤユニット収容空間Ｓ４との間において、回転軸１５の周囲をシールするシール部３４が設けられている。また、筐体２０には、ギヤユニット収容空間Ｓ４とモーター収容空間Ｓ３との間において、回転軸２４の周囲をシールするシール部３５が設けられている。また、筐体２０には、モーター収容空間Ｓ３と第２の軸受収容空間Ｓ５との間において、回転軸２４の周囲をシールするシール部３６が設けられている。

モーター収容空間Ｓ３は、流路Ｒ６を介して凝縮器２と接続されている。モーター収容空間Ｓ３には、凝縮器２から冷媒液Ｘ２が流路Ｒ６を通って供給されるようになっている。モーター収容空間Ｓ３に供給された冷媒液Ｘ２は、ステータ２２の周りを流通し、ステータ２２及びその周囲との間の熱交換によって、モーター収容空間Ｓ３を冷却する。モーター収容空間Ｓ３は、流路Ｒ６を介して蒸発器４と接続されている。蒸発器４には、モーター収容空間Ｓ３において熱を奪った冷媒液Ｘ２が流路Ｒ７を通って供給されるようになっている。

オイルタンク２８は、給油ポンプ３７を有する。給油ポンプ３７は、例えば流路Ｒ８を介して第２の軸受収容空間Ｓ５と接続されている。第２の軸受収容空間Ｓ５には、オイルタンク２８から潤滑油が流路Ｒ８を通って供給されるようになっている。第２の軸受収容空間Ｓ５に供給された潤滑油は、軸受３１に供給され、回転軸２４の摺動部位の潤滑性の確保と共に摺動部位の発熱を抑制（冷却）する。第２の軸受収容空間Ｓ５は、流路Ｒ９を介してオイルタンク２８と接続されている。オイルタンク２８には、第２の軸受収容空間Ｓ５に供給された潤滑油が流路Ｒ９を通って帰還してくるようになっている。

ここで、モーター収容空間Ｓ３に供給された冷媒液Ｘ２の一部が蒸発して、モーター収容空間Ｓ３の雰囲気圧が高くなり、例えばシール部３５からギヤユニット収容空間Ｓ４に漏れ出した場合には、ギヤユニット収容空間Ｓ４の雰囲気圧が高くなってしまう。ギヤユニット収容空間Ｓ４には流路Ｒ９等を介して各摺動部位から潤滑油が帰還してくるオイルタンク２８が設けられているため、このように雰囲気圧が高くなると、オイルタンク２８に戻る潤滑油が少なくなってしまう。
このため、ターボ圧縮機５は、図２に示す構成を備えている。

図２は、本発明の第１実施形態におけるターボ圧縮機５の断面構成図である。
ターボ圧縮機５は、図２に示すように、ギヤユニット収容空間Ｓ４とＩＧＶ収容空間Ｓ６とを連通させる均圧管４０を有する。ＩＧＶ収容空間Ｓ６には、インレットガイドベーン１６の駆動機構１６ａが設けられている。ＩＧＶ収容空間Ｓ６は、第１圧縮段１１及びガス吸入管５ｃの周りに環状に設けられている。ＩＧＶ収容空間Ｓ６は、筐体２０に形成された隙間Ｇを介して第１圧縮段１１の上流側のガス吸入管５ｃにおける圧縮流路空間Ｓ１と連通している。

隙間Ｇによって連通する圧縮流路空間Ｓ１は、第１圧縮段１１の吸気側であってインペラ１３が回転駆動されると負圧状態になるところであり、密閉型の筐体２０において最も雰囲気圧が低くなる部分である。ＩＧＶ収容空間Ｓ６は、隙間Ｇを介して圧縮流路空間Ｓ１に連通することで雰囲気圧が低くなっている。均圧管４０は、このＩＧＶ収容空間Ｓ６とギヤユニット収容空間Ｓ４との間を接続することによって、ギヤユニット収容空間Ｓ４からＩＧＶ収容空間Ｓ６に向かってギヤユニット収容空間Ｓ４のガスを流通させ、ギヤユニット収容空間Ｓ４の雰囲気圧を低下させるようになっている。

ところで、ギヤユニット収容空間Ｓ４では、ギヤユニット２５の特にインペラ１３，１４に回転駆動力を伝達する大径歯車２９によって、潤滑油が掻き上げられ、油滴や油煙が発生している。この潤滑油が、均圧管４０における気流に乗ってＩＧＶ収容空間Ｓ６に排出されてしまうと、ＩＧＶ収容空間Ｓ６から圧縮流路空間Ｓ１に導入され、凝縮器２や蒸発器４等に溜まってしまう。そうすると、オイルタンク２８における潤滑油が少なくなり、所謂油上がりと称される現象が生じ、各摺動部位への潤滑油の供給量が不十分になる場合がある。そこで、ギヤユニット収容空間Ｓ４には、当該ガスに含まれる潤滑油を分離する油分離装置４１が設けられている。

図３は、図２における矢印Ｘ方向から視た油分離装置４１の構成図である。図４は、本発明の第１実施形態における油分離装置４１の斜視図である。
図３に示すように、油分離装置４１は、大径歯車２９の上方に配置され、筐体２０にボルト等の固定手段によって固定されている。大径歯車２９の周囲には、大径歯車２９の回転によって掻き上げられる油滴の飛散を抑制するカバー部材４５（図２において不図示）が設けられている。カバー部材４５は、大径歯車２９の回転方向に関し、上流側が下流側よりも下方に向けて長く形成されている。これにより、油滴の飛散量が多い大径歯車２９の上流側における潤滑油の油滴をカバー部材４５が効果的に受けることができるようになっている。

油分離装置４１は、吸引ダクト（吸引経路）４２を有している。吸引ダクト４２は、均圧管４０と連通する連通口４３を有する。連通口４３には、逆止弁４４が設けられている（図２参照）。逆止弁４４は、ＩＧＶ収容空間Ｓ６からギヤユニット収容空間Ｓ４に向かってＩＧＶ収容空間Ｓ６のガスが逆流しないようにするためのものである。ターボ圧縮機５の運転停止の際には、凝縮器２からターボ圧縮機５に冷媒が逆流し、圧縮流路空間Ｓ１、ＩＧＶ収容空間Ｓ６の雰囲気圧がギヤユニット収容空間Ｓ４よりも低くなる場合がある。この場合に、逆止弁４４は、当該ガスの逆流を防止することができるようになっている。

吸引ダクト４２は、図３に示すように、大径歯車２９の回転方向に関し、連通口４３よりも上流側に設けられている第１遠心分離部５０ａと、連通口４３よりも下流側に設けられている第２遠心分離部５０ｂと、を有する。第１遠心分離部５０ａは、下方に開口する吸引口５１ａを有する。また、第２遠心分離部５０ｂは、下方に開口する吸引口５１ｂを有する。このように、本実施形態の吸引ダクト４２は、２つの吸引口５１ａ，５１ｂからギヤユニット収容空間Ｓ４のガスを吸引し、１つの連通口４３からガスを均圧管４０に排出するようになっている。

第１遠心分離部５０ａは、図３に示すように、第１デミスター５２ａと、第２デミスター５３ａと、カーブ経路（第１カーブ経路）５４ａと、を有する。第１デミスター５２ａは、吸引口５１ａに設けられている。この第１デミスター５２ａは、吸引口５１ａから内部上方に向けて所定長さで格子状や網状の金属製の捕捉部材が充填されたものである。一方、第２デミスター５３ａは、吸引方向に関し、第１デミスター５２ａよりも下流側であって連通口４３よりも上流側に設けられている。この第２デミスター５３ａは、ダクト内部において斜め上方に向けて第１デミスター５２ａよりも長く格子状や網状の金属製の捕捉部材が充填されたものである。

カーブ経路５４ａは、第１デミスター５２ａと第２デミスター５３ｂとの間に設けられている。カーブ経路５４ａには、捕捉部材が充填されておらず内部は空間となっている。カーブ経路５４ａは、大径歯車２９の回転方向に沿ったカーブとなっている。本実施形態のカーブ経路５４ａは、カーブ外側５４ａ１が板金の曲げ加工によって鈍角で交差した二平面によって形成されている。また、カーブ経路５４ａは、カーブ内側５４ａ２が一平面によって形成されている。このようなカーブ経路５４ａは、ガスが通過する過程で、第１デミスター５２ａにおけるガス流通方向の向きと、第２デミスター５３ａにおけるガス流通方向の向きとを異ならせるようになっている。

第２遠心分離部５０ｂは、第１遠心分離部５０ａと対称で配置され略同様の構成となっており、第１デミスター５２ｂと、第２デミスター５３ｂと、カーブ経路（第２カーブ経路）５４ｂと、を有する。第２遠心分離部５０ｂの第１デミスター５２ｂ及び第２デミスター５３ｂの構成は、第１遠心分離部５０ａの第１デミスター５２ａ及び第２デミスター５３ａの構成と同じであるが、第２遠心分離部５０ｂのカーブ経路５４ｂの構成は、第１遠心分離部５０ａのカーブ経路５４ａの構成と異なっている。

具体的には、第２遠心分離部５０ｂのカーブ経路５４ｂは、カーブ外側５４ｂ１及びカーブ内側５４ｂ２の構成は、第１遠心分離部５０ａのカーブ経路５４ａと同様であるが、第２遠心分離部５０ｂのカーブ経路５４ｂの方が、第１遠心分離部５０ａのカーブ経路５４ａよりも経路が短くなっている。すなわち、第１遠心分離部５０ａのカーブ経路５４ａの方が、相対的に長くなっている。このような第２遠心分離部５０ｂは、第１遠心分離部５０ａと一体的に接続されている。

続いて、上記構成の油分離装置４１の作用について、図５を参照して説明する。
図５は、本発明の第１実施形態における油分離装置４１の作用を説明するための図である。

ギヤユニット収容空間Ｓ４では、ギヤユニット２５の特にインペラ１３，１４に回転駆動力を伝達する大径歯車２９によって、潤滑油が掻き上げられ、油滴や油煙が発生している。ギヤユニット収容空間Ｓ４には、油滴や油煙となった潤滑油をガス分から分離する油分離装置４１が設けられている。油分離装置４１は、図５に示すように、均圧管４０に連通する連通口４３を有する吸引ダクト４２を有しており、この吸引ダクト４２を通過する過程でガスに含まれる潤滑油を分離するようになっている。

吸引ダクト４２は、第１遠心分離部５０ａを有する。第１遠心分離部５０ａの吸引口５１ａから吸引されたガスは、第１デミスター５２ａを通過する。第１デミスター５２ａは、格子状部材や網状部材等で構成されており、ガスが通過する際に、当該ガスに含まれる潤滑油を捕捉することができる。第１デミスター５２ａに捕捉された潤滑油は、ギヤユニット収容空間Ｓ４の下方に向けて開口している吸引口５１ａから自重により滴下し、オイルタンク２８（図２参照）に回収される。

第１デミスター５２ａを通過したガスは、カーブ経路５４ａを流通する。カーブ経路５４ａは、ガスの流路を曲げることで、カーブ通過時にガスに遠心力をかける。遠心力をかけられたガスに含まれる潤滑油は、カーブ経路５４ａを通過する際に、カーブ外側５４ａ１に衝突し、油滴として取り除かれる。カーブ経路５４ａにおいて取り除かれた潤滑油は、例えばギヤユニット収容空間Ｓ４の下方に向けて下り傾斜となるカーブ内側５４ａ２に沿って、潤滑油の自重により第１デミスター５２ａを介して吸引口５１ａから滴下し、オイルタンク２８（図２参照）に回収される。

カーブ経路５４ａを通過したガスは、第２デミスター５３ａを流通する。第２デミスター５３ａは、格子状部材や網状部材等で構成されており、ガスが通過する際に、当該ガスに含まれる潤滑油を捕捉することができる。第２デミスター５３ａは、第１デミスター５２ａより長くなっており、第１デミスター５２ａ及びカーブ経路５４ａで取り除かれなかった微量の潤滑油を確実に捕捉できるようになっている。そして、第２デミスター５３ａを通過して潤滑油が取り除かれたガスは、連通口４３から均圧管４０を通って、ＩＧＶ収容空間Ｓ６に流出することとなる。

このように、本実施形態では、均圧管４０に連通する吸引ダクト４２に複数のデミスターを設けて油捕捉力を向上させると共に、第１デミスター５２ａと第２デミスター５３ａとの間に距離を取り、その間にカーブ経路５４ａを形成することで、遠心力を利用してガスに含まれる潤滑油を分離するようにすることができる。また、第１デミスター５２ａで捕捉した油滴は、カーブ経路５４ａがあるために、第２デミスター５３ａに吸い込まれ難くなる。すなわち、吸引口５１ａから連通口４３の手前までデミスターを充填した場合と比べて、均圧管４０を介した潤滑油の排出を効果的に抑制することができる。

なお、このような油分離作用は、第２遠心分離部５０ｂにおいても同様に得ることができる。本実施形態では、第１遠心分離部５０ａと第２遠心分離部５０ｂとを設けることで、油捕捉力を分担することができる。このため、ガスに含まれる潤滑油分が多い場合であっても、均圧管４０を介した潤滑油の排出を効果的に抑制することができる。また、本実施形態では、第１遠心分離部５０ａと第２遠心分離部５０ｂとが一体的に接続されているため、取り扱いが容易になり、組み込み作業性等を向上させることができる。

また、大径歯車２９の回転方向に関し、均圧管４０と連通する連通口４３よりも上流側に設けられている第１遠心分離部５０ａにおいては、次のような作用が得られる。
ギヤユニット収容空間Ｓ４では、大径歯車２９の回転によって、大径歯車２９の周りに旋回流が生じる。そうすると、第１遠心分離部５０ａのカーブ経路５４ａにおいては、ギヤユニット収容空間Ｓ４とＩＧＶ収容空間Ｓ６との雰囲気圧差によるガス流通だけでなく、旋回流によるガス流通（図５において白抜き矢印で示す）も加わるため、ガスの流速が速くなって遠心力が大きく作用する。

このため、第１遠心分離部５０ａのカーブ経路５４ａにおいては、遠心力が大きいため、大径歯車２９の回転に伴う旋回流を利用してカーブ経路５４ａにおける遠心分離による潤滑油のトラップ効率を向上させることができる。また、本実施形態の第１遠心分離部５０ａのカーブ経路５４ａは、第２遠心分離部５０ｂのカーブ経路５４ｂよりも長いため、大径歯車２９の回転に伴う旋回流を利用できる領域を広く確保でき、潤滑油のトラップ効率をより向上させることができる。

したがって、上述の本実施形態によれば、回転駆動するインペラ１３，１４を備える圧縮段１１，１２と、潤滑油を収容すると共にインペラ１３，１４に回転駆動力を伝達する大径歯車２９を収容するギヤユニット収容空間Ｓ４及び該ギヤユニット収容空間Ｓ４よりも雰囲気圧が低くなるＩＧＶ収容空間Ｓ６を備える筐体２０と、ギヤユニット収容空間Ｓ４からＩＧＶ収容空間Ｓ６に向かってギヤユニット収容空間Ｓ４のガスを流通させるための均圧管４０と、ギヤユニット収容空間Ｓ４に設けられ、ガスに含まれる潤滑油を分離する油分離装置４１と、を有し、油分離装置４１は、均圧管４０に連通する吸引ダクト４２を有しており、吸引ダクト４２は、第１デミスター５２ａ，５２ｂと、吸引方向に関し第１デミスター５２ａ，５２ｂよりも下流側に設けられた第２デミスター５３ａ，５３ｂと、第１デミスター５２ａ，５２ｂと第２デミスター５３ａ，５３ｂとの間に設けられたカーブ経路５４ａ，５４ｂと、を備えた遠心分離部５０ａ，５０ｂを有する、ターボ圧縮機５を採用することによって、均圧管４０を介した潤滑油の排出を効果的に抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図６は、本発明の第２実施形態における油分離装置４１の構成及び作用を説明するための図である。
図６に示すように、第２実施形態は、油捕捉部５５が設けられている点で、上記実施形態と異なる。

油捕捉部５５は、カーブ経路５４ａにおいてガス流れが速くなるカーブ外側５４ａ１に設けられている。油捕捉部５５は、衝突板であり、カーブ外側５４ａ１からカーブ内側５４ａ２に向かって立設された細かい凹凸形状を有している。なお、油捕捉部５５としては、パンチングメタルやエキスパンドメタル等の網状部材であってもよいし、凸部の先端を吸引方向の上流側に向かってアール状に返した返し形状を付けてもよい。
このような油捕捉部５５は、カーブ経路５４ｂにおいても同様に設けられている。

上記構成の第２実施形態によれば、ガスの流れが速くなるカーブ外側５４ａ１に油捕捉部５５が設けられるため、カーブ経路５４ａにおける遠心分離による潤滑油のトラップ効率を向上させることができる。また、ガスの流れが速くなるカーブ外側に凹凸形状を設けることで、ガスに含まれる潤滑油が凹凸形状との衝突によって凝縮してガス分から分離し易くなるため、カーブ経路５４ａにおける遠心分離による潤滑油のトラップ効率をより向上させることができる。なお、このような作用効果は、カーブ経路５４ｂにおいても同様に得ることができる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態では、遠心分離部を２つ設けた形態について説明したが、本発明はこの構成に限定されず、例えば遠心分離部が１つであってもよい。

また、例えば、上記実施形態では、吸引経路がダクト状になった形態について説明したが、本発明はこの構成に限定されず、例えば吸引経路が管状になっていてもよい。

また、例えば、上記実施形態では、カーブ経路が屈曲している形態について説明したが、本発明はこの構成に限定されず、例えばカーブ経路がＲ状に湾曲していてもよい。

１…ターボ冷凍機、２…凝縮器、４…蒸発器、５…ターボ圧縮機、１１…第１圧縮段（圧縮段）、１２…第２圧縮段（圧縮段）、１３…インペラ、１４…インペラ、２０…筐体、２９…大径歯車（ギヤ部材）、４０…均圧管、４１…油分離装置、４２…吸引ダクト（吸引経路）、５０ａ…第１遠心分離部（遠心分離部）、５０ｂ…第２遠心分離部（遠心分離部）、５２ａ…第１デミスター、５２ｂ…第１デミスター、５３ａ…第２デミスター、５３ｂ…第２デミスター、５４ａ…カーブ経路、５４ａ１…カーブ外側、５４ｂ…カーブ経路、５４ｂ１…カーブ外側、５５…油捕捉部、Ｓ４…ギヤユニット収容空間（第１空間）、Ｓ６…ＩＧＶ収容空間（第２空間）

Claims (8)

1. 回転駆動するインペラを備える圧縮段と、
   潤滑油を収容すると共に前記インペラに回転駆動力を伝達するギヤ部材を収容する第１空間及び該第１空間よりも雰囲気圧が低くなる第２空間を備える筐体と、
   前記第１空間から前記第２空間に向かってガスを流通させるための均圧管と、
   前記第１空間に設けられ、前記ガスに含まれる前記潤滑油を分離する油分離装置と、を有し、
   前記油分離装置は、前記均圧管に連通する吸引経路を有しており、
   前記吸引経路は、第１デミスターと、吸引方向に関し前記第１デミスターよりも下流側に設けられた第２デミスターと、前記第１デミスターと前記第２デミスターとの間に設けられたカーブ経路と、を備えた遠心分離部を有する、
   ことを特徴とするターボ圧縮機。
2. 前記遠心分離部は、前記ギヤ部材の回転方向に関し、前記均圧管よりも上流側に設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載のターボ圧縮機。
3. 前記カーブ経路は、カーブ外側に油補足部を有する、ことを特徴とする請求項１または２に記載のターボ圧縮機。
4. 前記油補足部は、凹凸形状を有する、ことを特徴とする請求項３に記載のターボ圧縮機。
5. 前記吸引経路は、前記遠心分離部として、
   前記ギヤ部材の回転方向に関し、前記均圧管よりも上流側に設けられている第１遠心分離部と、前記均圧管よりも下流側に設けられている第２遠心分離部と、を有する、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のターボ圧縮機。
6. 前記第１遠心分離部の第１カーブ経路の方が、前記第２遠心分離部の第２カーブ経路よりも長い、ことを特徴とする請求項５に記載のターボ圧縮機。
7. 前記第１遠心分離部と前記第２遠心分離部とは、一体的に接続されている、ことを特徴とする請求項５または６に記載のターボ圧縮機。
8. 圧縮された冷媒を液化する凝縮器と、
   前記凝縮器によって前記液化された冷媒を蒸発させて冷却対象物を冷却する蒸発器と、
   前記蒸発器によって前記蒸発された冷媒を圧縮して前記凝縮器に供給するターボ圧縮機と、を有するターボ冷凍機であって、
   前記ターボ圧縮機として、請求項１〜７のいずれか一項に記載のターボ圧縮機を有する、ことを特徴とするターボ冷凍機。

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