WO2014103416A1 - 圧縮機及びターボ冷凍機 - Google Patents

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suction nozzle
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fluid
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古賀　淳
真太郎 大村
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三菱重工業株式会社
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    • F25B1/04—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with compressor of rotary type
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Definitions

  • the present invention relates to a compressor and a turbo refrigerator provided with the compressor.
  • Turbo chillers are large-capacity heat source devices that are widely used for applications such as large-scale factory air conditioning with clean rooms such as electrical and electronics-related factories and district cooling and heating.
  • a turbo chiller is known as a unit formed by arranging constituent devices such as a compressor, a condenser, and an evaporator in the vicinity so as to be integrated (see, for example, Patent Document 1).
  • centrifugal chiller As a centrifugal chiller, a type in which a two-stage centrifugal compressor is used as a compressor and an intermediate cooler is coupled downstream of the first compression stage is known. Specifically, the gas refrigerant cooled by the intermediate cooler is disposed around the inlet portion of the second impeller constituting the second compression stage and around the inlet portion of the intermediate suction chamber and the second impeller. It is introduced downstream of the first compression stage through a slit formed between the provided suction channel.
  • the centrifugal chiller having such a centrifugal compressor in order to control the operating range of the chiller, the angles of the impellers constituting the first compression stage and the second compression stage are changed according to the operating conditions.
  • a movable vane is provided.
  • the movable vane is driven by a driving device provided integrally with the centrifugal compressor, and a part of the driving device (referred to as a driving mechanism) is installed in the intermediate suction chamber.
  • the drive mechanism installed inside the intermediate suction chamber is a suction mechanism that introduces a gas refrigerant into the intermediate suction chamber in order to reduce the circumferential distribution of the flow at the junction of the outlet of the intermediate suction chamber and the main flow path. It is installed at a position 180 ° in the circumferential direction from the nozzle, that is, a position farthest from the suction nozzle.
  • Patent Document 2 in a suction flow channel for introducing a fluid into an impeller of a centrifugal compressor, there is one having a shape that induces a large amount of fluid to one side in the circumferential direction in order to make the centrifugal compressor compact.
  • the conventional unitized centrifugal chiller 101 is arranged in a compact manner to some extent because main devices are arranged in an aggregated manner.
  • the conventional turbo refrigerator 101 temporarily stores the centrifugal compressor 2 that compresses the gas refrigerant, the condenser 3 that condenses and liquefies the gas refrigerant compressed by the centrifugal compressor 2, and the liquid refrigerant condensed in the condenser 3.
  • an intermediate cooler 4 economizer
  • an evaporator 5 that evaporates liquid refrigerant led from the intermediate cooler 4 are included as main components.
  • each device is connected by piping.
  • the centrifugal compressor 2 is connected to a discharge pipe 7 for guiding the compressed refrigerant to the condenser 3 and a suction pipe 8 for sucking the gas refrigerant from the evaporator 5.
  • the intermediate cooler 4 and the centrifugal compressor 2 are connected to each other by a gas refrigerant pipe 9 for intermediate cooler that guides a gas refrigerant from a gas phase portion of the intermediate cooler 4 to an intermediate stage of the centrifugal compressor 2.
  • the drive device 37 described above is provided integrally with the centrifugal compressor 2.
  • this conventional centrifugal chiller 101 has not been a sufficiently satisfactory arrangement in consideration of adjacent arrangement or stacking when storing or transporting multiple turbo chillers. .
  • the position of the drive mechanism described above may be changed to optimize the arrangement of the compressor.
  • the drive mechanism is arranged in the circumferential direction in the intermediate suction chamber.
  • centrifugal compressor described in Patent Document 2 is not provided with a drive mechanism, and the fluid is guided to one side in the circumferential direction due to the shape of the suction flow path. Distribution uniformity is not considered.
  • the present invention provides a compressor capable of making the overall arrangement compact and a turbo refrigerator provided with the compressor.
  • the compressor includes a rotating shaft that rotates about the axis, a plurality of impellers attached to the rotating shaft, and the blades from the preceding impeller to the following blades.
  • a main flow path that guides fluid to the vehicle, an annular centered around the axis, a chamber that communicates with the main flow path, a suction nozzle that introduces fluid into the chamber from the outer peripheral side toward the inner peripheral side,
  • a plurality of movable vanes that are provided in the main flow path at intervals in the circumferential direction of the axis and move to adjust the flow rate of the fluid flowing through the main flow path, and the circumference of the suction nozzle in the chamber
  • a drive mechanism that changes an angle of the plurality of movable vanes, and the suction nozzle is configured to move the fluid to the other side out of one side and the other side in the circumferential direction in the chamber.
  • the flow rate of Wherein the inclined toward the other side as.
  • the arrangement of the compressor is optimized by providing the drive mechanism on one side in the circumferential direction of the suction nozzle, and the overall arrangement of the turbo refrigerator can be made compact. Further, since the suction nozzle is inclined, the flow rate flowing to the side opposite to the drive mechanism is increased, and the flow distribution in the circumferential direction in the chamber becomes more uniform.
  • the fluid is guided by the guide vanes, whereby the uniformity of the flow distribution in the circumferential direction in the chamber can be further improved.
  • the guide blade is formed so that its length becomes longer toward the other side in the circumferential direction.
  • the flow rate of the fluid flows in from the side opposite to the drive mechanism, and the uniformity of the flow distribution in the circumferential direction in the chamber can be improved.
  • the chamber is provided with a flow path guide formed so as to narrow the flow path of the chamber toward the drive mechanism. It is preferable.
  • the drive mechanism is provided at a position 90 ° apart from the suction nozzle in the circumferential direction.
  • the present invention also provides a turbo chiller including the compressor described in (1) to (5) above.
  • the arrangement of the compressor is optimized by providing the drive mechanism on one side in the circumferential direction of the suction nozzle, and the overall arrangement of the turbo refrigerator can be made compact. it can. Further, since the suction nozzle is inclined, the flow rate flowing to the side opposite to the drive mechanism is increased, and the flow distribution in the circumferential direction in the chamber becomes more uniform.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 3. It is sectional drawing corresponding to FIG. 3 of the centrifugal compressor which concerns on 2nd embodiment of this invention. It is a side view of the conventional turbo refrigerator. It is a front view of the conventional turbo refrigerator.
  • the turbo chiller of this embodiment is basically a centrifugal compressor, a condenser for condensing and liquefying gas refrigerant compressed by the centrifugal compressor, and a liquid condensed in the condenser, as in the conventional turbo chiller.
  • the main components include an intermediate cooler that temporarily stores the refrigerant and performs intermediate cooling, and an evaporator that evaporates the liquid refrigerant led from the intermediate cooler.
  • Components such as a compressor, a condenser, and an evaporator are arranged in the vicinity to be integrated into a unit.
  • the centrifugal compressor 2 of the turbo refrigerator of the present embodiment is connected to a suction pipe 8 that sucks in the gas refrigerant from the evaporator, and the intermediate cooler 4 and the centrifugal compressor 2 are
  • the intermediate refrigerant is connected by a gas refrigerant pipe 9 for the intermediate cooler that guides the gas refrigerant from the gas phase portion of the intermediate cooler to the intermediate stage of the centrifugal compressor 2.
  • the gas refrigerant supplied from the intermediate cooler gas cooling pipe 9 is introduced into the intermediate suction chamber 31 of the centrifugal compressor 2 through the suction nozzle 32.
  • the condenser 3, the intermediate cooler 4, and the evaporator 5 shown in FIG. 1 are schematically illustrated, and an accurate arrangement in the turbo refrigerator of the present embodiment is not reflected.
  • the centrifugal compressor 2 is integrally provided with a drive device 37 for driving a second movable vane 36 (see FIGS. 2 and 3) described later.
  • drive mechanisms 42 such as a bracket 41 (see FIG. 4) and a drive shaft 39 (see FIG. 4) are installed in the intermediate suction chamber 31.
  • turbo refrigerator of this embodiment makes the drive mechanism 42 which is a part of the drive device 37 the circumferential direction with respect to the suction nozzle 32 in order to make the whole refrigerator arrangement
  • positioning compact (it makes an installation area small).
  • the position is 90 °.
  • the centrifugal compressor 2 includes an outer casing 11, a rotary shaft 12 that is rotatably supported in the casing 11, a motor 13 that rotationally drives the rotary shaft 12,
  • the rotary shaft 12 includes a first impeller 15 and a second impeller 16 that are disposed apart from each other in the axial direction.
  • the rotating shaft 12 is rotatably supported by the casing 11 via a pair of bearings 14.
  • the driving force of the motor 13 is transmitted to the rotary shaft 12 via the gear mechanism 17, and the first impeller 15 and the second impeller 16 are rotated with the rotation of the rotary shaft 12.
  • a suction port 19 is provided on one side in the axial direction of the casing 11, and a discharge port 20 is provided on the other side in the axial direction.
  • the casing 11 is formed with an internal space 21 that allows the suction port 19 and the discharge port 20 to communicate with each other.
  • the first impeller 15 and the second impeller 16 are disposed in the internal space 21, and the first impeller 15 constitutes a first compression stage, and the second impeller 16 constitutes a second compression stage.
  • the internal space 21 includes a return channel 23 connected to the channel outlet 22 of the first impeller 15 and a suction channel 24 that connects the return channel 23 and the second impeller 16.
  • the suction passage 24 is an annular passage provided around the inlet portion of the second impeller 16.
  • the return channel 23 circulates the gas refrigerant from the channel outlet 22 on the radially outer side of the first impeller 15 toward the channel inlet on the radially inner side of the second impeller 16.
  • the return flow path 23 has a diffuser part 26, a bend part 27, and a return part 28.
  • the diffuser section 26 guides the gas refrigerant compressed by the first impeller 15 and discharged radially outward from the flow path outlet 22 of the first impeller 15 to the radially outer side.
  • a radially outer side of the diffuser portion 26 is communicated with a return portion 28 via a bend portion 27.
  • the gas refrigerant compressed in the second impeller 16 is discharged from the discharge port 20 of the casing 11 to the discharge pipe 7 (see FIG. 7) through the discharge passage 25 provided around the second impeller 16.
  • Return vanes 29 are arranged radially around the entire circumference on the downstream side of the bend portion 27.
  • the centrifugal compressor 2 is provided with an intermediate suction chamber 31 that joins the gas refrigerant generated in the intermediate cooler 4 to the discharge flow of the first impeller 15 and supplies it to the second impeller 16.
  • the intermediate suction chamber 31 is formed as an annular space surrounding the periphery of the inlet portion of the second impeller 16.
  • a gas refrigerant from the intermediate cooler 4 is supplied to the intermediate suction chamber 31 via the suction nozzle 32.
  • the suction nozzle 32 is connected to the intercooler gas refrigerant pipe 9 (see FIG. 1).
  • the inner circumferential portion of the intermediate suction chamber 31 is provided with a slit 33 over the entire circumference, and the inside of the intermediate suction chamber 31 and the suction flow path 24 of the second impeller 16 are connected.
  • the 1st movable vane 35 which can change an angle according to an operating condition is provided in the inlet 19 of the centrifugal compressor 2, and the 1st impeller 15 entrance of a 1st compression stage. Furthermore, a second movable vane 36 whose angle can be changed according to the operating condition is provided at the suction passage 24 of the return passage 23 and at the inlet of the second impeller 16 of the second compression stage.
  • the centrifugal compressor 2 is provided with a driving device 37 for driving the second movable vane 36.
  • the drive device 37 includes a drive motor 38 provided outside the casing 11, a drive shaft 39 that moves in a horizontal direction orthogonal to the axial direction by the rotation of the drive motor 38, and the movement of the drive shaft 39. It has a drive ring 40 that rotates over a predetermined angle, and a bracket 41 that connects the drive ring 40 and the drive shaft 39.
  • a second movable vane 36 is connected to the drive ring 40 by a predetermined link mechanism.
  • the driving device 37 when the drive motor 38 is driven, the driving force of the drive motor 38 is transmitted to the drive shaft 39 via a predetermined gear.
  • the drive shaft 39 is moved in the longitudinal direction by the driving force to operate the bracket 41.
  • the bracket 41 operates the drive ring 40, the drive ring 40 rotates in the circumferential direction.
  • the angle of the second movable vane 36 connected to the drive ring 40 via a predetermined link mechanism is changed.
  • the drive ring 40, the bracket 41, and a part of the drive shaft 39 are disposed inside the intermediate suction chamber 31.
  • the bracket 41 disposed inside the intermediate suction chamber 31 and a part of the drive shaft 39 are referred to as a drive mechanism 42.
  • a plurality of guide vanes 43 are provided in the intermediate suction chamber 31 in the immediate vicinity of the opening of the suction nozzle 32.
  • the guide vane 43 is a flat guide provided so as to connect the inner wall on one side in the axial direction of the intermediate suction chamber 31 and the inner wall on the other side in the axial direction.
  • the guide vane 43 intermediates the gas refrigerant introduced from the suction nozzle 32.
  • the suction chamber 31 is shaped to diffuse to both sides in the circumferential direction.
  • the turbo chiller according to the present embodiment is configured such that the drive mechanism 42 that is a part of the drive device 37 is attached to the suction nozzle 32 in order to make the overall arrangement of the refrigerator compact (to reduce the installation area).
  • the position in the circumferential direction is 90 °. That is, the drive mechanism 42 is provided on one side in the circumferential direction of the suction nozzle 32 in the intermediate suction chamber 31.
  • the suction nozzle 32 of the intermediate suction chamber 31 is inclined so that the flow rate of the gas refrigerant to the side opposite to the side where the drive mechanism 42 is provided is increased. That is, the suction nozzle 32 is formed so that the flow rate of the gas refrigerant toward the other circumferential side in the intermediate suction chamber 31 is increased.
  • the flow passage area orthogonal to the gas introduction direction G of the suction nozzle 32 is formed so that the side opposite to the drive mechanism 42 is large.
  • the guide vanes 43 are also formed so that the flow rate of the gas refrigerant is longer on the other side in the circumferential direction, that is, on the side opposite to the drive mechanism 42.
  • the plurality of guide vanes 43 are formed to be longer as they are separated from the drive mechanism 42.
  • the guide vane 43a farthest from the drive mechanism 42 is longer (for example, twice) than the guide vane 43b closest to the drive mechanism 42.
  • the plurality of guide blades 43 are arranged so that the distance between the guide blades 43 increases as the distance from the drive mechanism 42 increases.
  • the interval C1 between the guide vane 43a located farthest from the drive mechanism 42 and the downstream end of the guide vane 43 arranged next thereto is arranged next to the guide vane 43b closest to the drive mechanism and next to it. It arrange
  • the evaporator 5, the centrifugal compressor 2, the condenser 3 and the intercooler 4 are connected by a pipe to constitute a closed system for circulating the refrigerant.
  • the gas refrigerant introduced from the gas phase portion of the intermediate cooler 4 is introduced into the intermediate suction chamber 31 of the centrifugal compressor 2 by the suction nozzle 32.
  • the gas refrigerant flowing into the intermediate suction chamber 31 passes through the slit 33, flows into the suction passage of the second impeller 16, and is sucked into the second impeller 16 together with the refrigerant vapor discharged from the first impeller 15.
  • the intermediate cooler 4 and the centrifugal compressor 2 are connected to each other by a gas refrigerant pipe 9 for intermediate cooler that guides a gas refrigerant from a gas phase portion of the intermediate cooler 4 to an intermediate stage of the centrifugal compressor 2.
  • the arrangement of the centrifugal compressor 2 is optimized by providing the drive mechanism 42 on one side in the circumferential direction of the suction nozzle 32 and 90 ° apart in the circumferential direction.
  • the overall arrangement can be made compact.
  • the suction nozzle 32 is inclined, the flow rate flowing to the side opposite to the drive mechanism 42 is increased, and the flow distribution in the circumferential direction in the intermediate suction chamber 31 becomes more uniform.
  • the guide blades 43 are formed such that the length of the guide blades 43 increases as the distance from the drive mechanism 42 increases, and the distance between the guide blades 43 increases as the distance from the drive mechanism 42 increases.
  • the gas refrigerant flows in on the side opposite to the drive mechanism 42, and the uniformity of the flow distribution in the circumferential direction in the intermediate suction chamber 31 is improved.
  • the deviation in the circumferential direction of the flow at the outlet of the intermediate suction chamber 31 is suppressed, it is possible to suppress a decrease in the performance of the second impeller 16 located downstream.
  • the centrifugal compressor 2 of the turbo chiller of the present embodiment is provided with a flow path guide 44 in which the flow path width becomes narrower as it approaches the drive mechanism 42 inside the intermediate suction chamber 31. It is characterized by being.
  • the flow path guide 44 is a flat guide provided to connect the inner wall on one side in the axial direction of the intermediate suction chamber 31 and the inner wall on the other side in the axial direction. Specifically, the flow path guide 44 narrows the flow path width closer to the drive mechanism 42 than the suction nozzle 32 at a position 180 ° apart from the suction nozzle 32 in the circumferential direction (opposite the suction nozzle 32). This is a curved guide.
  • the flow path guide 44 gradually narrows the flow area in the circumferential direction inside the intermediate suction chamber 31, thereby increasing the speed of the gas refrigerant and guiding it to the vicinity of the drive mechanism 42. . Thereby, the flow distribution in the circumferential direction in the intermediate suction chamber 31 is improved.
  • the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes those in which various modifications are made to the above-described embodiments without departing from the spirit of the present invention.
  • the configuration described in the above-described embodiment is an example, and can be appropriately changed.
  • the configuration in which the suction nozzle 32 and the drive mechanism 42 are separated from each other by 90 ° in the circumferential direction has been shown, but the present invention is not limited to this. It is good also as such a structure.
  • the above-described compressor and turbo chiller are suitable for a unitized turbo chiller in which constituent devices such as a compressor, a condenser, and an evaporator are arranged in the vicinity to be integrated.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

　回転軸（１２）と、回転軸に取り付けられた複数の羽根車と、前段の羽根車から後段の羽根車に流体を導く主流路と、軸線を中心とした環状をなして、主流路に連通するチャンバー（３１）と、チャンバーに外周側から内周側に向かって流体を導入する吸込ノズル（３２）と、主流路内に軸線の周方向に間隔をあけて複数設けられて、可動することで主流路内を流通する流体の流量を調整する可動ベーンと、チャンバー（３１）内における吸込ノズル（３２）の周方向一方側に設けられて、複数の可動ベーンの角度を変更させる駆動機構（４２）とを備え、吸込ノズル（３２）が、チャンバー（３１）内の周方向一方側及び他方側のうち、他方側への流体の流量が大きくなるように他方側にむけて傾斜している圧縮機（２）を提供する。

Description

圧縮機及びターボ冷凍機
　本発明は、圧縮機及びこの圧縮機を備えるターボ冷凍機に関する。
　本願は、２０１２年１２月２８日に、日本に出願された特願２０１２－２８８８９１号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　ターボ冷凍機は、電気電子関連工場のようなクリーンルームを有する大型の工場空調や、地域冷暖房などの用途に幅広く使用されている大容量の熱源機器である。ターボ冷凍機は、圧縮機、凝縮器、蒸発器といった構成機器を近傍に配置して一体とし、ユニット化されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
　ターボ冷凍機としては、圧縮機として二段の遠心圧縮機を用い、第一圧縮段の下流に中間冷却器が結合された形式のものが知られている。具体的には、中間冷却器にて冷却されたガス冷媒は、第二圧縮段を構成する第二インペラの入口部周囲を囲む中間吸込みチャンバー、及び中間吸込みチャンバーと第二インペラの入口部周囲に設けられた吸込流路との間に形成されたスリットを介して第一圧縮段の下流に導入される。
　また、このような遠心圧縮機を有するターボ冷凍機においては、冷凍機の作動範囲を制御するために、第一圧縮段、第二圧縮段を構成するインペラにそれぞれ運転状況に応じて角度を変更する可動ベーンが設けられている。可動ベーンは、遠心圧縮機に一体に設けられた駆動装置によって駆動されるが、この駆動装置の一部（駆動機構と称す）は中間吸込みチャンバー内に設置されている。
　通常、中間吸込みチャンバーの内部に設置される駆動機構は、中間吸込みチャンバーの出口と主流路との合流位置での流動の周方向分布を少なくするために、中間吸込みチャンバーにガス冷媒を導入する吸込ノズルから周方向に１８０°の位置、即ち、吸込ノズルに対して最も遠い位置に設置されている。
　また、特許文献２には、遠心圧縮機のインペラに流体を導入する吸込み流路において、遠心圧縮機のコンパクト化が図るために、流体を周方向の一方側に多く誘導する形状を有するものが記載されている。
日本国特開２００２－３２７７００号公報 日本国特開平８－１６５９９６号公報
　ところで、図６及び図７に示すように、従来のユニット化されたターボ冷凍機１０１は、主要機器が集約して配置されているので、ある程度はコンパクトに配置されている。従来のターボ冷凍機１０１は、ガス冷媒を圧縮する遠心圧縮機２と、遠心圧縮機２で圧縮されたガス冷媒を凝縮液化させる凝縮器３と、凝縮器３において凝縮された液冷媒を一時貯留して中間冷却を行う中間冷却器４（エコノマイザ）と、中間冷却器４から導かれる液冷媒を蒸発させる蒸発器５とを、主な構成要素として有している。
　各々の機器は配管により接続されている。例えば、遠心圧縮機２には、圧縮後の冷媒を凝縮器３へと導くための吐出配管７と、蒸発器５からのガス冷媒を吸い込む吸込配管８が接続されている。また、中間冷却器４と遠心圧縮機２とは、中間冷却器４の気相部からガス冷媒を遠心圧縮機２の中間段へと導く中間冷却器用ガス冷媒配管９によって接続されている。上述した駆動装置３７は、遠心圧縮機２に一体に設けられている。
　しかしながら、この従来のターボ冷凍機１０１は、複数のターボ冷凍機を保管する際や輸送の際に隣接配置したり段積みしたりすることを考慮すると十分に満足のいく配置とはなっていなかった。
　装置のコンパクト化を実現するためには、例えば上述した駆動機構の位置を変更して圧縮機の配置を最適化することなどが考えられるが、この場合、駆動機構が中間吸込みチャンバー内の周方向の流動分布を不均一にする可能性があった。
　また、特許文献２に記載の遠心圧縮機には駆動機構が設けられていない上、吸込み流路の形状の都合により流体を周方向の一方側に誘導しているものであり、誘導後の流動分布の均一性は考慮されていない。
　本発明は、全体配置をコンパクトにすることができる圧縮機及びこの圧縮機を備えるターボ冷凍機を提供する。
　（１）本発明の第１の態様によれば、圧縮機は、軸線回りに回転する回転軸と、該回転軸に取り付けられた複数の羽根車と、前段の前記羽根車から後段の前記羽根車に流体を導く主流路と、前記軸線を中心とした環状をなして、前記主流路に連通するチャンバーと、該チャンバーに外周側から内周側に向かって流体を導入する吸込ノズルと、該主流路内に前記軸線の周方向に間隔をあけて複数設けられて、可動することで前記主流路内を流通する流体の流量を調整する可動ベーンと、前記チャンバー内における前記吸込ノズルの前記周方向一方側に設けられて、前記複数の可動ベーンの角度を変更させる駆動機構とを備え、前記吸込ノズルが、前記チャンバー内の周方向一方側及び他方側のうち、前記他方側への前記流体の流量が大きくなるように前記他方側にむけて傾斜していることを特徴とする。
　上記構成によれば、駆動機構を吸込ノズルの周方向一方側に設けたことによって圧縮機の配置が最適化され、ターボ冷凍機の全体配置をコンパクトにすることができる。また、吸込ノズルが傾斜していることによって、駆動機構と反対側へ流れる流量が大きくなり、チャンバー内の周方向の流動分布がより均一になる。
　（２）上記（１）に記載の圧縮機において、前記吸込ノズルの出口側には、前記チャンバー内の前記周方向一方側及び他方側のうち、前記他方側への前記流体の流量が大きくなるように前記流体を案内する案内羽根が設けられていることが好ましい。
　上記構成によれば、案内羽根によって流体が誘導されることによって、チャンバー内の周方向の流動分布の均一性をより向上させることができる。
　（３）上記（２）に記載の圧縮機において、前記案内羽根は、前記周方向の他方側に向かうに従ってその長さが長くなるように形成されていることが好ましい。
　上記構成によれば、流体の流量が駆動機構とは反対側により流入するようになり、チャンバー内の周方向の流動分布の均一性を向上させることができる。
　（４）上記（１）～（３）に記載の圧縮機において、前記チャンバーには、前記駆動機構に向かうに従って前記チャンバーの流路を狭くするように形成された流路ガイドが設けられていることが好ましい。
　上記構成によれば、流路ガイドによって流体が駆動機構付近まで誘導されるため、チャンバー内の周方向の流動分布をより向上させることができる。
　（５）上記（１）～（４）に記載の圧縮機において、前記駆動機構は前記吸込ノズルに対して、前記周方向に９０°離間した位置に設けられていることが好ましい。
　（６）また、本発明は、上記（１）～（５）に記載の圧縮機を備えるターボ冷凍機を提供する。
　本発明の上記各態様に係る圧縮機によれば、駆動機構を吸込ノズルの周方向一方側に設けたことによって圧縮機の配置が最適化され、ターボ冷凍機の全体配置をコンパクトにすることができる。また、吸込ノズルが傾斜していることによって、駆動機構と反対側へ流れる流量が大きくなり、チャンバー内の周方向の流動分布がより均一になる。
本発明の第一実施形態に係るターボ冷凍機の遠心圧縮機周辺の構成を示す正面図である。 本発明の第一実施形態に係る遠心圧縮機の内部構造を示す断面図である。 図２に示す遠心圧縮機の部分構成を示す断面図である。 図３のＡ－Ａ断面図である。 本発明の第二実施形態に係る遠心圧縮機の図３に対応する断面図である。 従来のターボ冷凍機の側面図である。 従来のターボ冷凍機の正面図である。
（第一実施形態）
　以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本実施形態のターボ冷凍機は、基本的に従来のターボ冷凍機と同様に、遠心圧縮機と、遠心圧縮機で圧縮されたガス冷媒を凝縮液化させる凝縮器と、凝縮器において凝縮された液冷媒を一時貯留して中間冷却を行う中間冷却器と、中間冷却器から導かれる液冷媒を蒸発させる蒸発器とを、主な構成要素として有している。そして、圧縮機、凝縮器、蒸発器といった構成機器を近傍に配置して一体とし、ユニット化している。
　図１に示すように、本実施形態のターボ冷凍機の遠心圧縮機２には、蒸発器からのガス冷媒を吸い込む吸込配管８が接続されており、中間冷却器４と遠心圧縮機２とは、中間冷却器の気相部からガス冷媒を遠心圧縮機２の中間段へと導く中間冷却器用ガス冷媒配管９によって接続されている。この中間冷却器用ガス冷却配管９から供給されるガス冷媒は、吸込ノズル３２を介して遠心圧縮機２の中間吸込みチャンバー３１に導入される。
　なお、図１に示す凝縮器３、中間冷却器４、及び蒸発器５は、模式的に図示したもので、本実施形態のターボ冷凍機における正確な配置は反映されていない。
　遠心圧縮機２には、後述する第二可動ベーン３６（図２及び図３参照）を駆動する駆動装置３７が一体に設けられている。駆動装置３７のうち、ブラケット４１（図４参照）及び駆動シャフト３９（図４参照）などの駆動機構４２は中間吸込みチャンバー３１内に設置されている。
　そして、本実施形態のターボ冷凍機は、冷凍機全体配置をコンパクトにする（設置面積を小さくする）ために、駆動装置３７の一部である駆動機構４２を、吸込ノズル３２に対して周方向９０°の位置としている。
　図２及び図３に示すように、遠心圧縮機２は、外郭をなすケーシング１１と、ケーシング１１内に回転可能に支持されている回転軸１２と、回転軸１２を回転駆動するモータ１３と、回転軸１２に軸線方向に離間して配置されている第一インペラ１５、及び第二インペラ１６とを有している。
　回転軸１２は、一対の軸受１４を介してケーシング１１に回転可能に支持されている。モータ１３の駆動力は、ギヤ機構１７を介して回転軸１２に伝達され、回転軸１２の回転に伴い第一インペラ１５及び第二インペラ１６も回転する。ケーシング１１の軸線方向一方側には吸込口１９が設けられ、軸線方向他方側には吐出口２０が設けられている。また、ケーシング１１には、吸込口１９と吐出口２０とを連通させる内部空間２１が形成されている。
　第一インペラ１５及び第二インペラ１６は、内部空間２１に配置されており、第一インペラ１５は第一圧縮段、第二インペラ１６は第二圧縮段を構成している。内部空間２１は第一インペラ１５の流路出口２２に接続されたリターン流路２３と、リターン流路２３と第二インペラ１６とを接続する吸込流路２４とを備えている。吸込流路２４は、第二インペラ１６の入口部周囲に設けられた環状の通路である。
　リターン流路２３は、第一インペラ１５の径方向外側の流路出口２２から、第二インペラ１６の径方向内側の流路入口に向かってガス冷媒を流通している。リターン流路２３は、ディフューザ部２６と、ベンド部２７と、リターン部２８とを有している。ディフューザ部２６は、第一インペラ１５によって圧縮されて第一インペラ１５の流路出口２２から径方向外側へと排出されたガス冷媒を径方向外側に案内している。ディフューザ部２６の径方向外側は、ベンド部２７を介してリターン部２８に連通されている。
　また、第二インペラ１６内で圧縮されたガス冷媒は、第二インペラ１６の周囲に設けられた吐出通路２５を経てケーシング１１の吐出口２０から吐出配管７（図７参照）に吐出される。
　ベンド部２７の下流側には全周にわたって放射状にリターンベーン２９が配置されている。
　また、遠心圧縮機２には、中間冷却器４で発生するガス冷媒を第一インペラ１５の吐出流に合流させて第二インペラ１６に供給する中間吸込みチャンバー３１が設けられている。中間吸込みチャンバー３１は、第二インペラ１６の入口部周囲を囲む円環状の空間として形成されている。中間吸込みチャンバー３１には、吸込ノズル３２を介して中間冷却器４からのガス冷媒が供給される。吸込ノズル３２は中間冷却器用ガス冷媒配管９（図１参照）に接続されている。
　中間吸込みチャンバー３１の内周部には、全周にわたってスリット３３が設けられており、中間吸込みチャンバー３１の内部と第二インペラ１６の吸込流路２４とが接続されている。
　また、遠心圧縮機２の吸込口１９であって第一圧縮段の第一インペラ１５入口には、運転状況に応じて角度を変更することができる第一可動ベーン３５が設けられている。さらに、リターン流路２３の吸込流路２４であって第二圧縮段の第二インペラ１６入口には、運転状況に応じて角度を変更することができる第二可動ベーン３６が設けられている。
　図４に示すように、遠心圧縮機２には、第二可動ベーン３６を駆動するための駆動装置３７が設けられている。駆動装置３７は、ケーシング１１の外部に設けられた駆動モータ３８と、駆動モータ３８の回転によって軸線方向に直交する水平方向に所定範囲にわたって移動する駆動シャフト３９と、駆動シャフト３９の移動に応じて所定角度にわたって回転する駆動リング４０と、駆動リング４０と駆動シャフト３９とを連結するブラケット４１とを有している。駆動リング４０には所定のリンク機構により第二可動ベーン３６が連結されている。
　以下、駆動装置３７の動作を説明する。まず、駆動モータ３８が駆動されると駆動モータ３８の駆動力が所定のギヤを介して駆動シャフト３９に伝達される。駆動シャフト３９は駆動力によって長手方向に移動しブラケット４１を操作する。
　次いで、ブラケット４１が駆動リング４０を操作することにより、駆動リング４０が周方向に回転する。これにより駆動リング４０に所定のリンク機構を介して連結されている第二可動ベーン３６の角度が変更される。
　駆動装置３７このうち、駆動リング４０、ブラケット４１、及び駆動シャフト３９の一部は、中間吸込みチャンバー３１の内部に配置されている。以下、中間吸込みチャンバー３１の内部に配置されているブラケット４１、及び駆動シャフト３９の一部を駆動機構４２と称す。
　また、中間吸込みチャンバー３１内の吸込ノズル３２開口直近には、複数の案内羽根４３が設けられている。案内羽根４３は、中間吸込みチャンバー３１の軸線方向一方側の内壁と軸線方向他方側の内壁とを接続するように設けられた平板状のガイドであり、吸込ノズル３２から導入されるガス冷媒を中間吸込みチャンバー３１の周方向の両側に拡散させるような形状とされている。
　上述したように、本実施形態のターボ冷凍機は、冷凍機全体配置をコンパクトにする（設置面積を小さくする）ために、駆動装置３７の一部である駆動機構４２を、吸込ノズル３２に対して周方向９０°の位置としている。即ち、駆動機構４２は、中間吸込みチャンバー３１内における吸込ノズル３２の周方向一方側に設けられている。
　ここで、中間吸込みチャンバー３１の吸込ノズル３２は、駆動機構４２が設けられている側とは反対側へのガス冷媒の流量が大きくなるように傾斜が設けられている。即ち、吸込ノズル３２は、中間吸込みチャンバー３１内の周方向他方側へのガス冷媒の流量が大きくなるように形成されている。
　具体的には、吸込ノズル３２のガス導入方向Ｇに直交する流路面積は、駆動機構４２とは反対側が大きくなるように形成されている。
　また、案内羽根４３に関しても、ガス冷媒の流量が周方向他方側、即ち、駆動機構４２とは反対側の案内羽根４３の長さが長くなるように形成されている。
　具体的には、複数の案内羽根４３は、駆動機構４２より離間するに従って長くなるように形成されている。例えば、最も駆動機構４２から離れた案内羽根４３ａは、最も駆動機構４２寄りの案内羽根４３ｂよりも長く（例えば２倍）されている。
　また、複数の案内羽根４３は、案内羽根４３同士の間隔が駆動機構４２よりも離間するに従って広くなるように配置されている。例えば、最も駆動機構４２よりも遠い位置にある案内羽根４３ａとその隣に配置されている案内羽根４３の下流側端部の間隔Ｃ１は、最も駆動機構寄りの案内羽根４３ｂとその隣に配置されている案内羽根との間隔Ｃ２よりも広くなるように配置されている。
　次に、本実施形態のターボ冷凍機の作用について説明する。
　本実施形態のターボ冷凍機は、蒸発器５、遠心圧縮機２、凝縮器３、及び中間冷却器４は配管によって接続されて冷媒を循環させる閉じた系を構成している。このうち、中間冷却器４の気相部から導入されたガス冷媒は、吸込ノズル３２によって遠心圧縮機２の中間吸込みチャンバー３１に導入される。
　中間吸込みチャンバー３１に流入したガス冷媒は、スリット３３を通って、第二インペラ１６の吸込通路に流入し、第一インペラ１５から吐出された冷媒蒸気とともに第二インペラ１６に吸入される。
　また、中間冷却器４と遠心圧縮機２とは、中間冷却器４の気相部からガス冷媒を遠心圧縮機２の中間段へと導く中間冷却器用ガス冷媒配管９によって接続されている。
　上記実施形態によれば、駆動機構４２を吸込ノズル３２の周方向一方側であって、周方向に９０°離間した位置に設けたことによって遠心圧縮機２の配置が最適化され、ターボ冷凍機の全体配置をコンパクトにすることができる。
　また、吸込ノズル３２が傾斜していることによって、駆動機構４２と反対側へ流れる流量が大きくなり、中間吸込みチャンバー３１内の周方向の流動分布がより均一になる。
　また、案内羽根４３の長さが駆動機構４２より離間するに従って長くなるように形成されているとともに、案内羽根４３同士の間隔が駆動機構４２よりも離間するに従って広くなるように配置されていることによって、ガス冷媒が駆動機構４２とは反対側により流入するようになり、中間吸込みチャンバー３１内の周方向の流動分布の均一性が向上する。
　これにより、中間吸込みチャンバー３１の出口における流動の周方向の偏りが抑制されるため、下流に位置する第二インペラ１６の性能の低下を抑制することができる。
（第二実施形態）
　次に、本発明の第二実施形態に係るターボ冷凍機について説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
　図５に示すように、本実施形態のターボ冷凍機の遠心圧縮機２は、中間吸込みチャンバー３１の内部に駆動機構４２に近付くにつれて流路幅が狭くなるような流路ガイド４４が設けられていることを特徴としている。
　流路ガイド４４は、案内羽根４３と同様に、中間吸込みチャンバー３１の軸線方向一方側の内壁と軸線方向他方側の内壁とを接続するように設けられた平板状のガイドである。具体的には、流路ガイド４４は、吸込ノズル３２に対して周方向に１８０°離間した位置（吸込ノズル３２の反対側）、吸込ノズル３２よりも駆動機構４２側の流路幅を絞り込むような湾曲形状のガイドである。
　上記実施形態によれば、流路ガイド４４によって、中間吸込みチャンバー３１の内部の周方向の流路面積が徐々に狭められることによって、ガス冷媒の速度が上昇し、駆動機構４２付近まで誘導される。これにより、中間吸込みチャンバー３１内の周方向の流動分布が向上する。
　なお、本発明の技術範囲は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、上述した実施形態で挙げた構成等は一例であり、適宜変更が可能である。
　例えば、本実施形態においては、吸込ノズル３２と駆動機構４２とが周方向に９０°離間する構成を示したがこれに限ることはなく、さらに間隔を狭めることによってより装置全体のコンパクト化を図るような構成としてもよい。
　上記した圧縮機及びターボ冷凍機は、圧縮機、凝縮器、蒸発器といった構成機器を近傍に配置して一体とし、ユニット化されたターボ冷凍機に適している。
　１　ターボ冷凍機
　２　遠心圧縮機
　３　凝縮器
　４　中間冷却器
　５　蒸発器
　１２　回転軸
　１５　第一インペラ
　１６　第二インペラ
　２１　内部空間
　２３　リターン流路
　３１　中間吸込みチャンバー（チャンバー）
　３２　吸込ノズル
　３３　スリット
　３６　第二可動ベーン
　３７　駆動装置
　３９　駆動シャフト
　４０　駆動リング
　４１　ブラケット
　４２　駆動機構
　４３　案内羽根
　４４　流路ガイド

Claims (6)

  1. 　軸線回りに回転する回転軸と、
    　該回転軸に取り付けられた複数の羽根車と、
    　前段の前記羽根車から後段の前記羽根車に流体を導く主流路と、
    　前記軸線を中心とした環状をなして、前記主流路に連通するチャンバーと、
    　該チャンバーに外周側から内周側に向かって流体を導入する吸込ノズルと、
    　該主流路内に前記軸線の周方向に間隔をあけて複数設けられて、可動することで前記主流路内を流通する流体の流量を調整する可動ベーンと、
    　前記チャンバー内における前記吸込ノズルの前記周方向一方側に設けられて、前記複数の可動ベーンの角度を変更させる駆動機構とを備え、
    　前記吸込ノズルが、前記チャンバー内の周方向一方側及び他方側のうち、前記他方側への前記流体の流量が大きくなるように前記他方側にむけて傾斜していることを特徴とする圧縮機。
  2. 　前記吸込ノズルの出口側には、前記チャンバー内の前記周方向一方側及び他方側のうち、前記他方側への前記流体の流量が大きくなるように前記流体を案内する案内羽根が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
  3. 　前記案内羽根は、前記周方向の他方側に向かうに従ってその長さが長くなるように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の圧縮機。
  4. 　前記チャンバーには、前記駆動機構に向かうに従って前記チャンバーの流路を狭くするように形成された流路ガイドが設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧縮機。
  5. 　前記駆動機構は前記吸込ノズルに対して、前記周方向に９０°離間した位置に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の圧縮機。
  6. 　請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の圧縮機を備えることを特徴とするターボ冷凍機。
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