WO2017183644A1

WO2017183644A1 - ターボ圧縮機、これを備えたターボ冷凍装置

Info

Publication number: WO2017183644A1
Application number: PCT/JP2017/015636
Authority: WO
Inventors: 長谷川　泰士; 真太郎大村
Original assignee: 三菱重工サーマルシステムズ株式会社
Priority date: 2016-04-22
Filing date: 2017-04-18
Publication date: 2017-10-26
Also published as: CN109416049A; JP2017194042A; JP6672056B2; US20190211834A1

Abstract

ターボ圧縮機のロータ軸を支持する非接触軸受に隣接して設けられる、タッチダウン用の補助軸受の低コスト化および長寿命化を図る。ターボ圧縮機（２）は、ロータ軸（１５）と、このロータ軸（１５）の中間部に同軸的に設けられて該ロータ軸（１５）を回転駆動する電動機（１４）と、ロータ軸（１５）の一端に固定されて冷媒を圧縮する冷媒圧縮部（７）を構成するインペラ（１６）と、電動機（１４）とインペラ（１６）との間、およびロータ軸（１５）の他端を軸支する非接触軸受である主軸受（１８ａ，１８ｂ）と、この主軸受（１８ａ，１８ｂ）に隣接し、主軸受（１８ａ，１８ｂ）の機能停止時に主軸受（１８ａ，１８ｂ）に代わってロータ軸（１５）を軸支する補助軸受（１９ａ，１９ｂ）と、主軸受（１８ａ，１８ｂ）の機能停止時に、補助軸受（１９ａ，１９ｂ）の内部に冷媒を潤滑剤として供給する潤滑冷媒供給部（２５）とを備えている。

Description

ターボ圧縮機、これを備えたターボ冷凍装置

　　本発明は、ターボ圧縮機、これを備えたターボ冷凍装置に関するものである。

　　地域冷暖房の熱源用等に使用されているターボ冷凍装置は、周知のように、電動機で駆動される遠心タービン型のターボ圧縮機を備えている。このようなターボ圧縮機において、特許文献１に開示されているように、ロータ軸の軸受として磁気軸受や気体軸受（エア軸受）等の非接触軸受を使用することにより、軸受における回転抵抗を無くすと同時に、軸受の潤滑を不要にしたものがある。非接触軸受は、軸受に対してロータ軸を浮上させながら支持するため、回転抵抗を非常に小さくすることができる。

　　この場合、停電等により電源が遮断されて非接触軸受の機能が停止した時に、非接触軸受に代わってロータ軸を支持する補助軸受（タッチダウン軸受）が設けられる。この補助軸受としては転がり軸受が用いられる。補助軸受のラジアル方向の隙間は非接触軸受よりも小さく設定されているため、電源遮断時においてロータ軸は非接触軸受に接触するよりも先に補助軸受によって支持（タッチダウン）され、非接触軸受の破損が防止される。

特開２００２－２１８７０８号公報

　補助軸受としては、一般に転がり軸受が採用されるが、非接触軸受が潤滑や冷却を必要としないため、潤滑油系統は付設されず、転がり軸受である補助軸受はグリス潤滑もしくは無潤滑となるケースが多い。
　このため、補助軸受の軸受寿命が短くなる、あるいはタッチダウン回数が限定されてしまうという課題があった。これを防止するためには補助軸受の材質として特殊鋼を採用したり、内外輪や転動部材に特殊な表面処理を施したりする必要があり、軸受システムとして高価格となってしまう。

　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ロータ軸を支持する非接触軸受に隣接して設けられる、タッチダウン用の補助軸受の低コスト化および長寿命化を図ることができるターボ圧縮機、これを備えたターボ冷凍装置を提供することを目的とする。

　上記課題を解決するために、本発明は、以下の手段を採用する。
　本発明の第１態様に係るターボ圧縮機は、ロータ軸と、前記ロータ軸の中間部に同軸的に設けられて前記ロータ軸を回転駆動する電動機と、前記ロータ軸の一端に固定されて冷媒を圧縮する冷媒圧縮部を構成するインペラと、前記電動機と前記インペラとの間、および前記ロータ軸の他端を軸支する非接触軸受と、前記非接触軸受に隣接し、該非接触軸受の機能停止時に該非接触軸受に代わって前記ロータ軸を軸支する補助軸受と、前記非接触軸受の機能停止時に、前記補助軸受の内部に前記冷媒を潤滑剤として供給する潤滑冷媒供給部と、を備えたものである。

　上記構成のターボ圧縮機によれば、停電等により電源が遮断されて非接触軸受の機能が停止した時には、非接触軸受に代わって補助軸受がロータ軸を支持し、これと同時に潤滑冷媒供給部によって補助軸受の内部に冷媒が潤滑剤として供給される。このため、補助軸受の潤滑状態を向上させることができ、特殊で高価な軸受を用いることなく在来の軸受を使用可能とし、補助軸受の低コスト化および長寿命化を図ることができる。

　前記構成において、前記潤滑冷媒供給部は、液相状の前記冷媒が貯留された液冷媒貯留部と、前記補助軸受と前記液冷媒貯留部との間を接続する液冷媒供給通路と、前記液冷媒供給通路に接続され、通電された状態で閉となる電磁弁と、を備えた構成としてもよい。

　上記構成とすれば、電源遮断時において、通電された状態で閉となる電磁弁が開く。このため、液冷媒貯留部に貯留されている液相状の冷媒が、液冷媒供給通路を経て補助軸受に供給される。本構成によれば、制御部を設けることなく電源遮断時に電磁弁を開いて冷媒を補助軸受に供給することができ、軸受システムを低コスト化することができる。

　前記構成において、前記液冷媒貯留部は、前記冷媒圧縮部により圧縮された前記冷媒が凝縮される凝縮器の底部としてもよい。凝縮器の底部には、圧縮および凝縮された液相状の冷媒が貯留されており、この液相状の冷媒の圧力は補助軸受の周辺圧力よりも高いため、電磁弁が開くと同時に圧力差によって冷媒が補助軸受に迅速に供給される。このため、電源遮断時に素早く冷媒を補助軸受に供給して潤滑し、補助軸受の長寿命化を図ることができる。

　前記構成において、前記液冷媒貯留部は、前記電動機を収容するケーシングに設けられた、前記電動機冷却用の液冷媒ジャケットとしてもよい。この液冷媒ジャケットは、補助軸受の近傍に位置するとともに、その内部に圧縮および凝縮された液相状の冷媒が循環している。このため、電源遮断時に電磁弁が開くと同時に、圧力差、または重力によって液冷媒ジャケットの冷媒を補助軸受に容易に供給することができる。本構成によれば、ターボ圧縮機と周辺の機器類との間を液冷媒供給通路で接続する必要がないため、軸受システムを簡素化することができる。

　前記構成において、前記液冷媒貯留部は、液相状の前記冷媒を、前記補助軸受の周辺圧力よりも高い圧力を付与しながら貯留する圧力付与容器としてもよい。こうすれば、電源遮断時に電磁弁が開くと同時に、圧力差によって圧力付与容器の冷媒が補助軸受に供給される。本構成によれば、ターボ圧縮機により圧縮された冷媒を抽出する系統を設ける必要がないため、軸受システムを簡素化することができる。また、冷凍装置の運転状態によらず、潤滑用冷媒供給圧力を必要規定値以上に保持することができ、潤滑用冷媒を確実に供給することができる。

　前記構成において、補助軸受を転がり軸受とし、その外輪、内輪、および転動体の少なくともいずれかの材質としてセラミック材を採用してもよい。セラミック材は熱膨張量が小さく、補助軸受の温度変化時における軸受隙間の変化量を小さくすることができるため、冷媒のように低粘度の流体でも補助軸受を良好に潤滑することができる。

　前記構成において、補助軸受を転がり軸受とし、その外輪、内輪、および転動体の少なくともいずれかの材質として、低粘度流体による潤滑でも潤滑膜が形成される材質を採用してもよい。これにより、冷媒のように低粘度の流体でも補助軸受を良好に潤滑することができる。

　前記構成において、補助軸受を転がり軸受とし、その外輪、内輪、および転動体の少なくともいずれかにダイヤモンドライクカーボンをコーティングしてもよい。ダイヤモンドライクカーボンは、低粘度流体による潤滑でも潤滑膜が形成されるため、冷媒のように低粘度の流体でも補助軸受を良好に潤滑することができる。

　本発明の第２態様に係るターボ冷凍装置は、上記のいずれかに記載のターボ圧縮機と、前記ターボ圧縮機によって圧縮された前記冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮した前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、を具備してなるものであり、これによって上記の各作用および効果が奏される。

　以上のように、本発明に係るターボ圧縮機、これを備えたターボ冷凍装置によれば、ターボ圧縮機のロータ軸を支持する非接触軸受に隣接して設けられる、タッチダウン用の補助軸受の低コスト化と長寿命化とを両立させることができる。

本発明の第１実施形態を示すターボ冷凍装置の全体図である。図１に示すターボ圧縮機の拡大縦断面図である。本発明の第２実施形態を示すターボ圧縮機の拡大縦断面図である。本発明の第３実施形態を示すターボ冷凍装置の全体図である。

　以下に、本発明の複数の実施形態について図面を参照しながら説明する。
［第１実施形態］
　図１は、本発明の第１実施形態を示すターボ冷凍装置の全体図である。このターボ冷凍装置１は、冷媒を圧縮するターボ圧縮機２と、凝縮器３と、膨張弁４と、蒸発器５とを備えて構成されている。ターボ圧縮機２の冷媒圧縮部７と凝縮器３との間が吐出管８で接続され、凝縮器３と蒸発器５との間が冷媒管９で接続され、蒸発器５とターボ圧縮機２（冷媒圧縮部７）との間が吸入管１０で接続されている。膨張弁４は冷媒管９に接続されている。

　このターボ冷凍装置１において、ターボ圧縮機２（冷媒圧縮部７）により圧縮された冷媒は吐出管８を経て凝縮器３に送給され、ここで冷却水と熱交換されることにより凝縮熱を冷却されて凝縮される。凝縮器３で加熱された冷却水は暖房空調等に利用される。

　凝縮器３にて凝縮された冷媒は、冷媒管９に設けられた膨張弁４を通過することにより断熱膨張して蒸発器５に給送される。蒸発器５の内部では、膨張弁４において断熱膨張した低温の冷媒が水と熱交換され、ここで冷却された冷水は冷房空調や工業用冷却水等として利用される。そして、冷却水との熱交換により気化した冷媒は吸入管１０を経て再びターボ圧縮機２（冷媒圧縮部７）に吸入されて圧縮され、以下、このサイクルが繰り返される。

　図２にも示すように、ターボ圧縮機２は、その外殻を形成するケーシング１３と、電動機１４と、ロータ軸１５と、冷媒圧縮部７を構成するインペラ１６と、一対の主軸受１８ａ，１８ｂと、これらの主軸受１８ａ，１８ｂに隣接して設けられた一対の補助軸受１９ａ，１９ｂと、スラスト軸受２０ａ，２０ｂとを具備して構成されている。ケーシング１３の内部は隔壁１３ａによって電動機室１３Ａと圧縮室１３Ｂとに区画されており、電動機室１３Ａに電動機１４が収容され、圧縮室１３Ｂに冷媒圧縮部７（インペラ１６）が収容されている。

　電動機１４は、ケーシング１３側に固定されたステータ１４ａと、ロータ軸１５に固定されてステータ１４ａの内部で回転するロータ１４ｂとを備えて構成されている。ロータ軸１５の一端は隔壁１３ａを貫通して圧縮室１３Ｂに突入しており、ここにインペラ１６が一体回転するように設けられて冷媒圧縮部７が構成されている。

　一対の主軸受１８ａ，１８ｂは、その一方（１８ａ）が電動機１４とインペラ１６との間を軸支し、他方（１８ｂ）がロータ軸１５の他端（反インペラ１６側の端部）を軸支している。これらの主軸受１８ａ，１８ｂとしては、磁気軸受や気体軸受（エア軸受）等、公知の非接触軸受が用いられており、これによって回転抵抗の低減と無潤滑化が図られている。

　主軸受１８ａ，１８ｂに隣接して設けられている一対の補助軸受１９ａ，１９ｂは転がり軸受であり、停電時等の電源遮断時における主軸受１８ａ，１８ｂの機能停止時に、主軸受１８ａ，１８ｂに代わってロータ軸１５を軸支する、いわゆるタッチダウン軸受である。この補助軸受１９ａ，１９ｂの軸受隙間は、主軸受１８ａ，１８ｂの軸受隙間に対し、例えば半分程度と、十分に狭く設計されている。このため、主軸受１８ａ，１８ｂの機能が停止して補助軸受１９ａ，１９ｂがロータ軸１５を支持する時でも主軸受１８ａ，１８ｂの軸受隙間が残され、主軸受１８ａ，１８ｂの破損が回避される。

　スラスト軸受２０ａ，２０ｂは、ロータ軸１５の他端側先端に設けられた円板状のスラストプレート１５ａを挟んで設けられており、ロータ軸１５の軸方向への動きを規制している。このスラスト軸受２０ａ，２０ｂは、主軸受１８ａ，１８ｂと同じく非接触軸受とされている。

　図１、図２に示すように、ターボ圧縮機２には潤滑冷媒供給部２５が備えられている。この潤滑冷媒供給部２５は、停電等により電源が遮断されて非接触軸受である主軸受１８ａ，１８ｂの機能が停止した時に、上述のように主軸受１８ａ，１８ｂに代わってロータ軸１５を支持する転がり軸受である補助軸受１９ａ，１９ｂの内部に冷媒を潤滑剤として供給するものである。潤滑冷媒供給部２５は、液相状の冷媒Ｒが貯留された液冷媒貯留部２６と、この液冷媒貯留部２６と補助軸受１９ａ，１９ｂとの間を接続する液冷媒供給通路２７と、液冷媒供給通路２７に接続された電磁弁２８とを備えている。

　本実施形態において、液冷媒貯留部２６として凝縮器３の底部が利用されている。凝縮器３の底部には圧縮および凝縮された液相状の冷媒Ｒが常に貯留されており、この液相状の冷媒Ｒの液面よりも低い位置に液冷媒供給通路２７の一端が接続されている。液冷媒供給通路２７の他端は２本の分岐通路２７ａ，２７ｂに分岐しており、一方の分岐通路２７ａが一方の補助軸受１９ａに接続され、他方の分岐通路２７ｂが他方の補助軸受１９ｂに接続されている。電磁弁２８は、液冷媒供給通路２７の分岐前の区間に接続されている。この電磁弁２８は、通電された状態で閉となる、即ちノーマルオープン形式である。

　以上のように構成されたターボ冷凍装置１およびターボ圧縮機２において、停電等により電源が遮断された場合には、非接触軸受である主軸受１８ａ，１８ｂの機能が停止する。このため、主軸受１８ａ，１８ｂに代わって補助軸受１９ａ，１９ｂがロータ軸１５を支持する。これと同時に、通電された状態で閉となる電磁弁２８が、電源が遮断されたことによって開かれる。

　凝縮器３の底部にある液冷媒貯留部２６に貯留された液相状の冷媒Ｒは、その圧力が補助軸受１９ａ，１９ｂの周辺圧力（ケーシング１３の内部圧力）よりも高いため、電磁弁２８が開くと同時に圧力差により液冷媒供給通路２７（分岐通路２７ａ，２７ｂ）を経て補助軸受１９ａ，１９ｂに供給される。このため、補助軸受１９ａ，１９ｂの内部に液相状の冷媒Ｒが潤滑剤として供給され、補助軸受１９ａ，１９ｂが潤滑、冷却される。

　上記の通り、このターボ圧縮機２は、非接触軸受である主軸受１８ａ，１８ｂの機能停止時に、これに代わってロータ軸１５を支持する補助軸受１９ａ，１９ｂの内部に液相状の冷媒Ｒを潤滑剤として供給する潤滑冷媒供給部２５を備えている。これにより、電源遮断時における補助軸受１９ａ，１９ｂの潤滑状態を向上させることができ、特殊で高価な軸受を用いることなく在来の軸受を使用可能とし、補助軸受１９ａ，１９ｂの低コスト化と長寿命化とを両立させることができる。

　電源遮断時に液冷媒供給通路２７を開く電磁弁２８として、通電された状態で閉となるノーマルオープンの電磁弁を採用したことにより、専用の制御部を設けることなく電源遮断時に電磁弁２８を開かせて冷媒Ｒを補助軸受１９ａ，１９ｂに供給することができる。このため、軸受システムとしての低コスト化を図ることができる。

　補助軸受１９ａ，１９ｂの内部に潤滑剤として供給される液相状の冷媒Ｒの供給源である液冷媒貯留部２６は凝縮器３の底部となっている。凝縮器３の底部には、圧縮および凝縮された液相状の冷媒Ｒが貯留されており、この液相状の冷媒Ｒの圧力は補助軸受１９ａ，１９ｂの周辺圧力よりも高いため、電磁弁２８が開くと同時に圧力差によって冷媒Ｒが補助軸受１９ａ，１９ｂに迅速に供給される。このため、電源遮断時に素早く冷媒Ｒを補助軸受１９ａ，１９ｂに供給して潤滑し、補助軸受１９ａ，１９ｂの長寿命化を図ることができる。

　ところで、転がり軸受である補助軸受１９ａ，１９ｂの外輪、内輪、および転動体の少なくともいずれかの材質としてセラミック材を採用してもよい。セラミック材は熱膨張量が小さく、補助軸受１９ａ，１９ｂの温度変化時における軸受隙間の変化量を小さくすることができるため、液相状の冷媒Ｒのように低粘度の流体でも補助軸受１９ａ，１９ｂを良好に潤滑することができる。

　また、補助軸受１９ａ，１９ｂの外輪、内輪、および転動体の少なくともいずれかの材質として、低粘度流体による潤滑でも潤滑膜が形成されやすい材質を採用したり、ダイヤモンドライクカーボン等の材質を外輪、内輪、転動体にコーティングしてもよい。これにより、液相状の冷媒Ｒのように低粘度の流体でも補助軸受１９ａ，１９ｂを良好に潤滑することができる。

［第２実施形態］
　図３は、本発明の第２実施形態を示すターボ圧縮機２Ａの拡大縦断面図である。このターボ圧縮機２Ａは、そのケーシング１３の軸方向中間部分に、周方向に沿う液冷媒ジャケット３１が形成されている点において第１実施形態のターボ圧縮機２と相違する。この液冷媒ジャケット３１は、本来は電動機１４（ステータ１４ａ）を冷却するためのものであり、ここには圧縮および凝縮されて冷却された低温な液相状の冷媒Ｒが循環している。それ以外の構成は第１実施形態のターボ圧縮機２と同一であるため、各部に同一符号を付して説明は省略する。

　このターボ圧縮機２Ａにおいても、停電等により電源が遮断されて非接触軸受である主軸受１８ａ，１８ｂの機能が停止した場合には、主軸受１８ａ，１８ｂに代わって補助軸受１９ａ，１９ｂがロータ軸１５を支持する。そして、この補助軸受１９ａ，１９ｂの内部に冷媒を潤滑剤として供給する潤滑冷媒供給部３２が設けられている。この潤滑冷媒供給部３２においては、液相状の冷媒Ｒが貯留される液冷媒貯留部３３として液冷媒ジャケット３１が利用されている。

　さらに、この潤滑冷媒供給部３２は、液冷媒ジャケット３１と補助軸受１９ａ，１９ｂとの間を接続する一対の液冷媒供給通路３４ａ，３４ｂと、この液冷媒供給通路３４ａ，３４ｂの各々に接続された電磁弁３５ａ，３５ｂとを備えている。電磁弁３５ａ，３５ｂは、第１実施形態における電磁弁２８を同じく通電された状態で閉となるノーマルオープン形式である。

　以上のように構成されたターボ圧縮機２Ａにおいて、停電等により電源が遮断された場合には、非接触軸受である主軸受１８ａ，１８ｂの機能が停止し、これに代わって補助軸受１９ａ，１９ｂがロータ軸１５を支持する。それと同時に、通電された状態で閉となる電磁弁３５ａ，３５ｂが、電源が遮断されたことによって開かれる。したがって、液冷媒ジャケット３１に貯留されている液相状の冷媒Ｒが、圧力差、または重力により、液冷媒供給通路３４ａ，３４ｂを経て補助軸受１９ａ，１９ｂに供給される。このため、補助軸受１９ａ，１９ｂの内部に液相状の冷媒Ｒが潤滑剤として供給され、補助軸受１９ａ，１９ｂが潤滑、冷却される。

　このターボ圧縮機２Ａでは、潤滑冷媒供給部３２の液冷媒貯留部３３として液冷媒ジャケット３１が利用されており、この液冷媒ジャケット３１は、補助軸受１９ａ，１９ｂの近傍に位置するとともに、その内部に圧縮および凝縮された液相状の冷媒Ｒが循環している。このため、電源遮断時に電磁弁３５ａ，３５ｂが開かれると同時に、液冷媒ジャケット３１の冷媒Ｒを補助軸受１９ａ，１９ｂに容易に供給することができる。本構成によれば、ターボ圧縮機２Ａと周辺の機器類との間を冷媒供給通路で接続する必要がないため、軸受システムを簡素化することができる。

［第３実施形態］
　図４は、本発明の第３実施形態を示すターボ冷凍装置の全体図である。このターボ冷凍装置１Ａにおいて、ターボ圧縮機２自体の構成は第１実施形態（図１、図２参照）に示すものと同一であるため、各部に同一符号を付して説明は省略する。

　このターボ冷凍装置１Ａにも、電源遮断時に主軸受１８ａ，１８ｂに代わってロータ軸１５を支持する補助軸受１９ａ，１９ｂの内部に冷媒Ｒを潤滑剤として供給する潤滑冷媒供給部４０が備えられている。この潤滑冷媒供給部４０は、液相状の冷媒Ｒが貯留された液冷媒貯留部４１と、この液冷媒貯留部４１と補助軸受１９ａ，１９ｂとの間を接続する液冷媒供給通路２７と、液冷媒供給通路２７に接続された電磁弁２８とを備えている。液冷媒供給通路２７は第１実施形態のものと同様に分岐通路２７ａ，２７ｂに分岐して補助軸受１９ａ，１９ｂに繋がっているが、液冷媒供給通路２７の上流側端部が凝縮器３ではなく液冷媒貯留部４１に接続されている点が異なっている。電磁弁２８は、第１実施形態のものと同じく通電された状態で閉となるノーマルオープン形式である。

　液冷媒貯留部４１としては、液相状の冷媒Ｒを、補助軸受１９ａ，１９ｂの周辺圧力よりも高い圧力を付与しながら貯留する圧力付与容器４３が用いられている。この圧力付与容器４３は、例えばシリンダ状の容器本体４４と、その中を軸方向に摺動自在に設けられたピストン４５と、このピストン４５を容器本体４４における液冷媒供給通路２７の接続された端面（ここでは下側の端面）の方に付勢するスプリング４６とを備えている。圧力付与容器４３（容器本体４４）の内部に貯留された液相状の冷媒Ｒは、ピストン４５を介してスプリング４６に押圧されることにより、補助軸受１９ａ，１９ｂの周辺圧力（ケーシング１３の内部圧力）よりも高い圧力を付与されている。

　以上のように構成されたターボ冷凍装置１Ａおよびターボ圧縮機２において、停電等により電源が遮断された場合には、非接触軸受である主軸受１８ａ，１８ｂの機能が停止し、これに代わって補助軸受１９ａ，１９ｂがロータ軸１５を支持する。これと同時に、通電された状態で閉となる電磁弁２８が、電源が遮断されたことによって開かれる。

　このため、液冷媒貯留部４１を構成する圧力付与容器４３の内部に貯留されてスプリング４６の付勢力によって補助軸受１９ａ，１９ｂの周辺圧力よりも高い圧力を付与された液相状の冷媒Ｒが、電磁弁２８の開弁と同時に圧力差によって液冷媒供給通路２７（分岐通路２７ａ，２７ｂ）を経て補助軸受１９ａ，１９ｂに供給される。このため、補助軸受１９ａ，１９ｂの内部に液相状の冷媒Ｒが潤滑剤として供給され、補助軸受１９ａ，１９ｂが潤滑、冷却される。

　本構成によれば、ターボ圧縮機２により圧縮された冷媒を抽出する系統を設ける必要がないため、軸受システムを簡素化することができる。また、ターボ冷凍装置１Ａの運転状態によらず、潤滑用冷媒の供給圧力を必要規定値以上に保持することができ、潤滑用冷媒を確実に供給することができる。なお、圧力付与容器４３の構造は、必ずしも上記の構成でなくてもよく、例えばスプリング４６の付勢力に代えて錘の重量をピストン４５に加えるようにしてもよい。あるいは、圧力付与容器４３の内部をゴム膜で軸方向に２分割し、閉塞されている一方の部屋に窒素ガス等を封入し、冷媒供給通路２７が接続されている他方の部屋に冷媒Ｒを貯留するようにした、いわゆるアキュムレータ構造に変更してもよい。

　以上に説明したように、上記の各実施形態に係るターボ圧縮機２，２Ａおよびこれを備えたターボ冷凍装置１，１Ａによれば、ターボ圧縮機２，２Ａのロータ軸１５を支持する非接触軸受である主軸受１８ａ，１８ｂの機能停止時に、この主軸受１８ａ，１８ｂに隣接して設けられるタッチダウン用の補助軸受１９ａ，１９ｂに液冷媒を潤滑剤として供給可能にし、補助軸受１９ａ，１９ｂの低コスト化および長寿命化を図ることができる。

　なお、本発明は上記の各実施形態の構成のみに限定されるものではなく、適宜変更や改良を加えることができ、このように変更や改良を加えた実施形態も本発明の権利範囲に含まれるものとする。例えば、上記実施形態に記載したターボ冷凍装置１，１Ａの全体構成や用途、あるいはターボ圧縮機２，２Ａの構成等は、あくまでも一例であり、各部に変更を加えることもできる。

１，１Ａ　ターボ冷凍装置
２，２Ａ　ターボ圧縮機
３　凝縮器
４　蒸発器
７　冷媒圧縮部
１３　ケーシング
１４　電動機
１５　ロータ軸
１６　インペラ
１８ａ，１８ｂ　主軸受（非接触軸受）
１９ａ，１９ｂ　補助軸受
２５，３２，４０　潤滑冷媒供給部
２６，３３，４１　液冷媒貯留部
２７，３４ａ，３４ｂ　液冷媒供給通路
２８，３５ａ，３５ｂ　電磁弁
３１　液冷媒ジャケット
４３　圧力付与容器
Ｒ　冷媒

Claims

　ロータ軸と、
　前記ロータ軸の中間部に同軸的に設けられて前記ロータ軸を回転駆動する電動機と、
　前記ロータ軸の一端に固定されて冷媒を圧縮する冷媒圧縮部を構成するインペラと、
　前記電動機と前記インペラとの間、および前記ロータ軸の他端を軸支する非接触軸受と、
　前記非接触軸受に隣接し、該非接触軸受の機能停止時に該非接触軸受に代わって前記ロータ軸を軸支する補助軸受と、
　前記非接触軸受の機能停止時に、前記補助軸受の内部に前記冷媒を潤滑剤として供給する潤滑冷媒供給部と、
を備えたターボ圧縮機。
　前記潤滑冷媒供給部は、
　液相状の前記冷媒が貯留された液冷媒貯留部と、
　前記補助軸受と前記液冷媒貯留部との間を接続する液冷媒供給通路と、
　前記液冷媒供給通路に接続され、通電された状態で閉となる電磁弁と、
を備えて構成されている請求項１に記載のターボ圧縮機。
　前記液冷媒貯留部は、前記冷媒圧縮部により圧縮された前記冷媒が凝縮される凝縮器の底部である請求項２に記載のターボ圧縮機。
　前記液冷媒貯留部は、前記電動機を収容するケーシングに設けられた、前記電動機冷却用の液冷媒ジャケットである請求項２に記載のターボ圧縮機。
　前記液冷媒貯留部は、液相状の前記冷媒を、前記補助軸受の周辺圧力よりも高い圧力を付与しながら貯留する圧力付与容器である請求項２に記載のターボ圧縮機。
　前記補助軸受は転がり軸受であり、その外輪、内輪、および転動体の少なくともいずれかの材質としてセラミック材を採用した請求項１から５のいずれかに記載のターボ圧縮機。
　前記補助軸受は転がり軸受であり、その外輪、内輪、および転動体の少なくともいずれかに、低粘度流体による潤滑でも潤滑膜が形成される材質をコーティングした請求項１から５のいずれかに記載のターボ圧縮機。
　前記補助軸受は転がり軸受であり、その外輪、内輪、および転動体の少なくともいずれかにダイヤモンドライクカーボンをコーティングした請求項１から５のいずれかに記載のターボ圧縮機。
　請求項１から８のいずれかに記載のターボ圧縮機と、
　前記ターボ圧縮機によって圧縮された前記冷媒を凝縮させる凝縮器と、
　凝縮した前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、
を具備してなるターボ冷凍装置。