WO2023190259A1 - 圧縮機、および冷凍装置 - Google Patents

圧縮機、および冷凍装置 Download PDF

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WO2023190259A1
WO2023190259A1 PCT/JP2023/012028 JP2023012028W WO2023190259A1 WO 2023190259 A1 WO2023190259 A1 WO 2023190259A1 JP 2023012028 W JP2023012028 W JP 2023012028W WO 2023190259 A1 WO2023190259 A1 WO 2023190259A1
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WO
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gas bearing
passage
coil
compressor
refrigerant
Prior art date
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PCT/JP2023/012028
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English (en)
French (fr)
Inventor
孝一 田中
公佑 西村
有弘 岩田
大悟 福田
佑季 河内谷
Original Assignee
ダイキン工業株式会社
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Filing date
Publication date
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Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer

Definitions

  • the present disclosure relates to a compressor and a refrigeration device.
  • Patent Document 1 discloses a turbo compressor.
  • the injection nozzle bounces the coolant off the inner circumferential surface of the motor case, diffuses the coolant into a mist, and falls on the coil, so that the coil is cooled with the heat of vaporization. It is configured.
  • Gas bearings are sometimes used in compressors. Compared to sliding bearings that use liquid such as oil, and rolling bearings that use oil for cooling, gas bearings are supplied with only gas (working fluid) and cannot use oil for cooling. , cooling performance is generally inferior.
  • Patent Document 1 discloses a configuration in which a coil is immersed in a liquid refrigerant.
  • a gas bearing is used in a compressor, it is not possible to fill the entire circumference of the gas bearing with liquid refrigerant, as there is a risk of damage to the gas bearing if liquid refrigerant is introduced into the bearing surface of the gas bearing. .
  • the main parts that pose problems for cooling are the motor coil and the gas bearing, which are heat sources.
  • these parts cannot be cooled efficiently and the cooling of these parts is insufficient, there is a risk that the coating of the coil may exceed the allowable temperature, and a gas bearing may reach the seizure temperature.
  • An object of the present disclosure is to enable efficient cooling of a motor coil and a gas bearing.
  • the first aspect is directed to a compressor.
  • the compressor includes a rotating shaft (15), a motor (18) that rotates the rotating shaft (15), and a gas bearing that supports the rotating shaft (15). ) and the housing (20) of the gas bearing, there is provided a passage (Z) through which a refrigerant for cooling the coil (17) and the gas bearing flows.
  • the coil (17) of the motor (18) and the gas bearing can be efficiently cooled.
  • the gas bearing includes a radial gas bearing (40) that rotatably supports the rotating shaft (15), and the passage (Z) is connected to the motor (18). the coil (17) and the housing (21) of the radial gas bearing (40).
  • the coil (17) of the motor (18) and the radial gas bearing (40) can be efficiently cooled.
  • the radial gas bearing (40) is located inside the coil (17) when viewed in the radial direction of the rotating shaft (15).
  • the radial gas bearing (40) can be effectively cooled.
  • the gas bearing includes a thrust gas bearing (60) that supports the rotating shaft (15) in the axial direction, and the passageway (Z ) includes a second passage (Z2) provided between the coil (17) of the motor (18) and the housing of the thrust gas bearing (60).
  • the coil (17) of the motor (18) and the thrust gas bearing (60) can be efficiently cooled.
  • the gas bearing includes a thrust gas bearing (60) that supports the rotating shaft (15) in the axial direction, and the passage (Z) is
  • the first passage (Z1) includes a second passage (Z2) provided between the coil (17) of the motor (18) and the housing of the thrust gas bearing (60), and the first passage (Z1) is connected to the second passage (Z2). communicate with.
  • the coil (17) of the motor (18), the thrust gas bearing (60), and the radial gas bearing (40) can be efficiently cooled.
  • the width dimension (d1) of the first passage (Z1) and the width dimension (d2) of the second passage (Z2) are the same.
  • the refrigerant can flow through the first passage (Z1) and the second passage (Z2) so that the flow velocity of the refrigerant becomes uniform, the coil (17) of the motor (18)
  • the thrust gas bearing (60) and the radial gas bearing (40) can be evenly cooled by the refrigerant, and the cooling performance by the refrigerant can be improved.
  • a part of the coil (17) is immersed in the liquid refrigerant (E).
  • a part of the coil (17) can be cooled by the liquid refrigerant (E).
  • the eighth aspect is directed to a refrigeration system.
  • the refrigeration system includes the compressor (10).
  • the coil (17) of the motor (18) and the gas bearing can be efficiently cooled.
  • FIG. 1 is a schematic overall configuration diagram of a refrigeration apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a sectional view of the compressor.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of the compressor.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of the compressor.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration in which the first radial gas bearing is extended in the axial direction from the compressor shown in FIG. 4.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a refrigerant circuit (150) of a refrigeration system (100).
  • the refrigeration device (100) includes a refrigerant circuit (150) filled with refrigerant.
  • the refrigerant circuit (150) performs a vapor compression refrigeration cycle by circulating refrigerant.
  • the refrigerant circuit (150) includes a compressor (10), a condenser (7), a first expansion valve (71), an evaporator (8), a main circuit (90), and a branch circuit (supply path). (91), a second expansion valve (72), a heater (73), a return circuit (92), and a subcircuit (93).
  • the compressor (10) is, for example, a centrifugal compressor.
  • the main circuit (90) circulates refrigerant to perform a vapor compression refrigeration cycle.
  • gas refrigerant compressed by a compressor (10) radiates heat to air in a condenser (7).
  • the gas refrigerant liquefies and changes into liquid refrigerant.
  • the liquid refrigerant that has radiated heat is depressurized by the first expansion valve (71).
  • the reduced pressure liquid refrigerant evaporates in the evaporator (8).
  • the liquid refrigerant vaporizes and changes into gas refrigerant.
  • the evaporated gas refrigerant is sucked into the compressor (10).
  • the compressor (10) compresses the sucked gas refrigerant.
  • the compressor (10) shown in FIGS. 1 and 2 includes a low-pressure impeller (11) and a high-pressure impeller (12) that are connected in series.
  • the compressor (10) compresses the refrigerant in two stages using a low-pressure side impeller (11) and a high-pressure side impeller (12).
  • the condenser (7) and evaporator (8) shown in FIG. 1 are, for example, cross-fin type fin-and-tube heat exchangers.
  • a blower fan is provided near the condenser (7) and evaporator (8), respectively.
  • the first expansion valve (71) and the second expansion valve (72) are each electronically controlled valves whose opening degree can be adjusted.
  • a compressor (10), a condenser (7), a first expansion valve (71), and an evaporator (8) are sequentially connected by a main pipe (80) to form a main circuit (90).
  • a refrigerant flows inside the main pipe (80).
  • One end of a branch pipe (81) is connected to a position in the main pipe (80) between the condenser (7) and the first expansion valve (71).
  • a refrigerant flows inside the branch pipe (81).
  • a second expansion valve (72) and a heater (73) are located in the middle of the branch pipe (81) in order from the side closest to one end.
  • the other end of the branch pipe (81) is connected to the compressor (10).
  • the branch pipe (81), the second expansion valve (72), and the heater (73) form a branch circuit (91).
  • the liquid refrigerant flowing through the branch circuit (91) is depressurized by the second expansion valve (72).
  • the reduced pressure liquid refrigerant is heated in the heater (73).
  • the liquid refrigerant vaporizes and changes into gas refrigerant.
  • This gas refrigerant is introduced into the compressor (10) through the branch pipe (81).
  • One end of the return pipe (82) is connected to the main pipe (80) at a position between the evaporator (8) and the compressor (10). Refrigerant flows inside the return pipe (82). The other end of the return pipe (82) is connected to the compressor (10).
  • the return pipe (82) forms a return circuit (92).
  • the sub circuit (93) has a sub piping (83).
  • One end of the sub-piping (83) is connected to the outer periphery of the low-pressure impeller chamber (11a), and the other end is connected to the center of the high-pressure impeller chamber (12a).
  • the sub-piping (83) connects the discharge side of the low-pressure side impeller chamber (11a) and the suction side of the high-pressure side impeller chamber (12a). The refrigerant compressed in the low pressure side impeller chamber (11a) is sucked into the high pressure side impeller chamber (12a) through the sub pipe (83).
  • the refrigeration device (100) is, for example, an air conditioner.
  • the air conditioner may be a dual-purpose air conditioner that switches between cooling and heating.
  • the refrigerant circuit (150) includes a switching mechanism that switches the refrigerant circulation direction.
  • the switching mechanism is, for example, a four-way switching valve.
  • the air conditioner may be a cooling-only machine or a heating-only machine.
  • the refrigeration device (100) may be a water heater, a chiller unit, a cooling device that cools the air inside the refrigerator, or the like.
  • a cooling device is a device that cools the air inside a refrigerator, freezer, container, etc.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the compressor (10).
  • the direction in which the rotating shaft (15) of the compressor (10) extends may be referred to as the axial direction, and the direction perpendicular to the axial direction may be referred to as the radial direction.
  • these directional regulations do not limit the orientation of the compressor (10) during use or assembly.
  • the compressor (10) includes a casing (13), a stator (14), a rotor (16), a rotating shaft (15), a coil (17), a low pressure side impeller (11), and a high pressure side. It includes an impeller (12), a first radial gas bearing (40), a second radial gas bearing (50), and a thrust gas bearing (60).
  • the casing (13) accommodates other members constituting the compressor (10) inside.
  • the casing (13) includes a body (130), a first closing member (131), and a second closing member (132).
  • the body (130) is a generally cylindrical member extending in the axial direction.
  • One axial side (V1) of the trunk (130) is closed by a first closing member (131).
  • a high-pressure side impeller chamber (12a) is formed between the first closing member (131) and the above-mentioned high-pressure side impeller (12).
  • the other side (V2) in the axial direction of the trunk (130) is closed by a second closing member (132).
  • a low-pressure side impeller chamber (11a) is formed between the second closing member (132) and the above-mentioned low-pressure side impeller (11).
  • the stator (14) has a generally cylindrical shape.
  • the stator (14) is fixed to the inner circumferential surface of the body (130) at the axial center of the body (130).
  • the rotor (16) is generally cylindrical.
  • the rotor (16) is arranged radially inside (W2) with respect to the stator (14).
  • the radially inner side (W2) is a direction in the radial direction that is close to the axis (T) of the rotating shaft (15).
  • the radially outer side (W1) is a direction in the radial direction that is away from the axis (T) of the rotating shaft (15).
  • the rotor (16) is spaced apart from the stator (14) in the radial direction.
  • the rotor (16) is provided with magnets.
  • the stator (14) is provided with a coil (17).
  • the coil (17) In a cross section of the compressor (10) that passes through the axis (T) of the rotating shaft (15) and is parallel to the radial direction (see Figure 2), the coil (17) has a diameter relative to the stator (14). placed on both sides of the direction.
  • the rotor (16) rotates with respect to the stator (14) due to the interaction between the magnetic flux and the current between the stator (14) and the rotor (16).
  • the rotating shaft (15) extends in the axial direction.
  • the rotating shaft (15) is located radially inside (W2) with respect to the rotor (16).
  • a stator (14), a rotor (16), and a coil (17) constitute a motor (18).
  • a rotor (16) is fixed to the rotating shaft (15).
  • the rotating shaft (15) rotates together with the rotor (16).
  • a high-pressure side impeller (12) is fixed to one axial side (V1) of the rotating shaft (15).
  • a low-pressure side impeller (11) is fixed to the other axial side (V2) of the rotating shaft (15).
  • the first radial gas bearing (40) is located on one side (V1) in the axial direction with respect to the rotor (16).
  • the first radial gas bearing (40) forms a cylindrical gas film between the rotating shaft (15) and the body (130), thereby forming a first radial gas bearing (40) on one side (V1) of the rotating shaft (15) in the axial direction. ) is rotatably supported relative to the body (130).
  • the first radial gas bearing (40) is a non-contact type gas bearing (for example, a gas bearing floated with gas such as a foil bearing).
  • the second radial gas bearing (50) is located on the other axial side (V2) with respect to the rotor (16).
  • the second radial gas bearing (50) forms a cylindrical gas film between the rotating shaft (15) and the body (130), thereby forming the second radial gas bearing (50) on the other axial side (V2) of the rotating shaft (15). ) is rotatably supported relative to the body (130).
  • the second radial gas bearing (50) is a non-contact type gas bearing (for example, a gas bearing floated with gas such as a foil bearing).
  • the thrust gas bearing (60) is located on one side (V1) in the axial direction with respect to the first radial gas bearing (40).
  • the thrust gas bearing (60) supports the rotating shaft (15) in the axial direction.
  • the thrust gas bearing (60) is a non-contact type gas bearing (for example, a gas bearing floated with gas such as a foil bearing).
  • the first radial gas bearing (40) and the thrust gas bearing (60) are held by the first holding member (20).
  • the first holding member (20) is an example of the housing of the gas bearing of the present invention.
  • the second radial gas bearing (50) is held by the second holding member (30).
  • the first holding member (20) is located on one side (V1) in the axial direction with respect to the rotor (16)
  • the second holding member (30) is located on one side (V1) in the axial direction with respect to the rotor (16). located on the other axial side (V2).
  • Each of the first holding member (20) and the second holding member (30) is generally formed into a disk shape.
  • the outer peripheral surface of each of the first holding member (20) and the second holding member (30) is fixed to the inner wall of the casing (13).
  • a rotating shaft (15) is inserted through the center portion of each of the first holding member (20) and the second holding member (30).
  • a space (S) is formed inside the casing (13), between the stator (14), the rotor (16), the coil (17), the first holding member (20), and the second holding member (30), A space (S) is formed.
  • An introduction channel (13a) and a discharge channel (13b) are formed in the casing (13).
  • Each of the introduction channel (13a) and the discharge channel (13b) is a hole that communicates the outside of the casing (13) with the space (S) inside the casing (13).
  • the casing (13) is provided with two introduction channels (13a) and two discharge channels (13b).
  • the number of each of the introduction channel (13a) and the discharge channel (13b) is not particularly limited.
  • the introduction channel (13a) communicates with the branch pipe (81) (see FIG. 1).
  • the introduction channel (13a) communicates with a space located between the coil (17) and the first holding member (20) in the space (S) in the casing (13).
  • the discharge flow path (13b) communicates with the return pipe (82) (see FIG. 1).
  • the discharge flow path (13b) communicates with a space located between the coil (17) and the second holding member (30) among the spaces (S) in the casing (13).
  • the discharge channel (13b) is located on the other radial side (V2) with respect to the introduction channel (13a).
  • a passage (Z) through which a refrigerant flows is provided in the space (S) within the casing (13).
  • the flow path (Z) extends from the introduction flow path (13a) to the space between the coil (17) and the first holding member (20), the space between the stator (14) and the rotor (16), After passing through the space between the coil (17) and the second holding member (30), it is provided so as to communicate with the discharge flow path (13b).
  • Each of the first holding member (20) and the second holding member (30) has a guide function of guiding the refrigerant along the passage (Z).
  • the refrigerant (gas refrigerant) flowing through the branch pipe (81) is sent to the space (S) in the casing (13) through the introduction channel (13a), and flows through the passage (Z) in the space (S) in the casing (13). ) and then sent to the return pipe (82) through the discharge channel (13b).
  • the coil (17), the first radial gas bearing (40), the second radial gas bearing (50), the thrust gas bearing (60), etc. are cooled by the refrigerant flowing through the flow path (Z).
  • the passage (Z) includes a first passage (Z1) and a second passage (Z2).
  • the first passage (Z1) is a part of the passage (Z) provided between the coil (17) and the housing (21) of the first radial gas bearing (40).
  • the housing (21) of the first radial gas bearing (40) is a portion of the first holding member (20) located around the first radial gas bearing (40).
  • the first passageway (Z1) extends in the axial direction.
  • the refrigerant flows through the first passage (Z1) in the other axial direction (V2).
  • the second passage (Z2) is a part of the passage (Z) provided between the coil (17) and the housing (22) of the thrust gas bearing (60).
  • the housing (22) of the thrust gas bearing (60) is a portion of the first holding member (20) located around the thrust gas bearing (60).
  • the second passage (Z2) extends in the radial direction.
  • the refrigerant flows radially inward (W2) through the first passage (Z1).
  • a second passage (Z2) is provided upstream of the first passage (Z1).
  • the first passage (Z1) communicates with the second passage (Z2).
  • the gas bearing includes a first radial gas bearing (40) that rotatably supports the rotating shaft (15).
  • the passage (Z) includes a first passage (Z1) provided between the coil (17) of the motor (18) and the housing (21) of the first radial gas bearing (40).
  • the gas bearing includes a thrust gas bearing (60) that supports the rotating shaft (15) in the axial direction.
  • the passage (Z) includes a second passage (Z2) provided between the coil (17) of the motor (18) and the housing (22) of the thrust gas bearing (60).
  • the first radial gas bearing (40) may be located inside the coil (17) when viewed in the radial direction.
  • the first radial gas bearing (40) is mounted so that the first radial gas bearing (40) does not protrude in the axial direction from the region (F) where the coil (17) is present when viewed in the radial direction.
  • (40) is provided.
  • the first radial gas bearing (40) when viewed in the radial direction, is arranged so that the first radial gas bearing (40) protrudes in the axial direction from the region (F) where the coil (17) is present.
  • the protruding portion (41) of the first radial gas bearing (40) will be separated from the passage (Z), so the protrusion of the first radial gas bearing (40) due to the refrigerant flowing through the passage (Z) will occur.
  • the cooling performance of the cooled portion (41) decreases.
  • the first radial gas bearing (40) It is possible to suppress the formation of a portion of the gas bearing (40) that is separated from the passage (Z), and the entire first radial gas bearing (40) can be disposed close to the passage (Z). As a result, the first radial gas bearing (40) can be effectively cooled by the refrigerant flowing through the passage (Z).
  • the width dimension (d1) of the first passage (Z1) and the width dimension (d2) of the second passage (Z2) may be the same (same includes substantially the same).
  • the refrigerant can flow through the first passage (Z1) and the second passage (Z2) so that the flow rate of the refrigerant becomes uniform.
  • the coil (17) of the motor (18), the first radial gas bearing (40), and the thrust gas bearing (60) can be evenly cooled by the refrigerant, and the coil (17) and the first radial gas bearing (60) can be evenly cooled by the refrigerant. 1.
  • the cooling performance of the radial gas bearing (40) and the thrust gas bearing (60) can be improved.
  • the width dimension (d1) of the first passage (Z1) is a dimension in the direction perpendicular to the direction in which the refrigerant flows in the first passage (Z1).
  • the width dimension (d2) of the second passage (Z2) is a dimension in the direction perpendicular to the direction in which the refrigerant flows in the second passage (Z2).
  • a portion of the coil (17) may be immersed in the liquid refrigerant (E). Thereby, a part of the coil (17) can be cooled by the liquid refrigerant (E).
  • locations ( 23) may be curved to form an R shape. Thereby, when the refrigerant flows from the second passage (Z2) to the first passage (Z1), it can flow smoothly along the R shape of the passage (Z).
  • the end (17a) of the coil (17) on one side (V1) in the axial direction may have a flat shape along the radial direction. Thereby, the refrigerant can be sent smoothly in the second passage (Z2).
  • the present disclosure is useful for compressors and refrigeration equipment.

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Abstract

圧縮機は、回転軸（15）と、前記回転軸（15）を回転させるモータ（18）と、前記回転軸（15）を支持する気体軸受とを備え、前記モータ（18）のコイル（17）と前記気体軸受のハウジング（20）との間に、前記コイル（17）と前記気体軸受を冷却するための冷媒が流れる通路（Z）を設ける。前記気体軸受は、前記回転軸（15）を回転可能に支持するラジアル気体軸受（40）を含み、前記通路（Z）は、前記モータ（18）のコイル（17）と前記ラジアル気体軸受（40）のハウジング（21）との間に設けられる第１通路（Z1）を含むことが好ましい。

Description

圧縮機、および冷凍装置
　本開示は、圧縮機、および冷凍装置に関する。
　特許文献１には、ターボ圧縮機が開示されている。特許文献１に記載のターボ圧縮機においては、噴射ノズルが、冷却剤をモータケースの内周面で跳ね返らせて霧状に拡散させてコイルに降り掛け、その気化熱でコイルを冷却するよう構成されている。
国際公開番号ＷＯ２０１３－０１１９３９号公報
　圧縮機において、気体軸受が使用されることがある。油等の液体を使用したすべり軸受や、冷却用に油を使用する転がり軸受等に比べると、気体軸受はガス（作動流体）のみが供給されるので冷却用に油を使用することができず、一般に冷却性能が劣る。
　また、特許文献１において、液冷媒にコイルを浸す構成が開示されている。しかし、圧縮機において、気体軸受が使用される場合、気体軸受の軸受面に液冷媒が導入されると気体軸受が破損するおそれがあるため、気体軸受の全周囲を液冷媒で満たすことはできない。
　気体軸受が使用される圧縮機において、冷却の課題となる部位は、主に、発熱源であるモータのコイルと気体軸受である。しかし、これらの部位を効率よく冷却できず、これらの部位の冷却が足りない場合、コイルにおいては被覆が許容温度を超えるおそれがあり、気体軸受においては焼き付き温度に到達するおそれがある。
　本開示の目的は、モータのコイルと、気体軸受とを効率よく冷却することができるようにすることである。
　第１の態様は圧縮機を対象とする。圧縮機は、回転軸（15）と、前記回転軸（15）を回転させるモータ（18）と、前記回転軸（15）を支持する気体軸受とを備え、前記モータ（18）のコイル（17）と前記気体軸受のハウジング（20）との間に、前記コイル（17）と前記気体軸受を冷却するための冷媒が流れる通路（Z）を設ける。
　第１の態様では、モータ（18）のコイル（17）と、気体軸受とを効率よく冷却することができる。
　第２の態様は、第１の態様において、前記気体軸受は、前記回転軸（15）を回転可能に支持するラジアル気体軸受（40）を含み、前記通路（Z）は、前記モータ（18）のコイル（17）と前記ラジアル気体軸受（40）のハウジング（21）との間に設けられる第１通路（Z1）を含む。
　第２の態様では、モータ（18）のコイル（17）と、ラジアル気体軸受（40）とを効率よく冷却することができる。
　第３の態様は、第２の態様において、前記回転軸（15）の径方向に見て、前記ラジアル気体軸受（40）が前記コイル（17）の内側に位置する。
　第３の態様では、ラジアル気体軸受（40）を効果的に冷却することができる。
　第４の態様は、第１～第３の態様のいずれか１つにおいて、前記気体軸受は、前記回転軸（15）を軸方向に支持するスラスト気体軸受（60）を含み、前記通路（Z）は、前記モータ（18）のコイル（17）と前記スラスト気体軸受（60）のハウジングとの間に設けられる第２通路（Z2）を含む。
　第４の態様では、モータ（18）のコイル（17）と、スラスト気体軸受（60）とを効率よく冷却することができる。
　第５の態様は、第２の態様または第３の態様において、前記気体軸受は、前記回転軸（15）を軸方向に支持するスラスト気体軸受（60）を含み、前記通路（Z）は、前記モータ（18）のコイル（17）と前記スラスト気体軸受（60）のハウジングとの間に設けられる第２通路（Z2）を含み、前記第１通路（Z1）が前記第２通路（Z2）とが連通する。
　第５の態様では、モータ（18）のコイル（17）と、スラスト気体軸受（60）と、ラジアル気体軸受（40）とを効率よく冷却することができる。
　第６の態様は、第５の態様において、前記第１通路（Z1）の幅寸法（d1）と、前記第２通路（Z2）の幅寸法（d2）とが同じである。
　第６の態様では、第１通路（Z1）と第２通路（Z2）と通じて冷媒の流速が均一となるように冷媒を流すことができるので、モータ（18）のコイル（17）と、スラスト気体軸受（60）と、ラジアル気体軸受（40）とを冷媒によりムラなく冷却することができ、冷媒による冷却性能を向上させることができる。
　第７の態様は、第１～第６の態様のいずれか１つにおいて、前記コイル（17）の一部が液冷媒（E）に浸かる。
　第７の態様では、コイル（17）の一部を液冷媒（E）により冷却できる。
　第８の態様は、冷凍装置を対象とする。冷凍装置は、上記圧縮機（10）を備える。
　第８の態様では、モータ（18）のコイル（17）と、気体軸受とを効率よく冷却することができる。
図１は、実施形態に係る冷凍装置の概略の全体構成図である。 図２は、圧縮機の断面図である。 図３は、圧縮機の模式図である。 図４は、圧縮機の模式図である。 図５は、図４に示す圧縮機よりも第１ラジアル気体軸受を軸方向に延ばした構成を示す模式図である。
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示される実施形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想を逸脱しない範囲内で各種の変更が可能である。各図面は、本開示を概念的に説明するためのものであるから、理解容易のために必要に応じて寸法、比または数を誇張または簡略化して表す場合がある。
　以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
　＜冷凍装置の概要＞
　本実施形態に係る冷凍装置（100）について、図１を参照して説明する。図１は、冷凍装置（100）の冷媒回路（150）を示す概略図である。冷凍装置（100）は、冷媒が充填される冷媒回路（150）を備える。冷媒回路（150）は、冷媒が循環することで蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う。冷媒回路（150）は、圧縮機（10）と、凝縮器（7）と、第１膨張弁（71）と、蒸発器（8）と、主回路（90）と、分岐回路（供給路）（91）と、第２膨張弁（72）と、ヒータ（73）と、戻り回路（92）と、副回路（93）とを備える。圧縮機（10）は、例えば、遠心型圧縮機である。
　主回路（90）は、冷媒を循環させて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う。冷凍サイクルでは、圧縮機（10）によって圧縮されたガス冷媒が、凝縮器（7）において空気に放熱する。このとき、ガス冷媒は、液化して液冷媒に変化する。放熱した液冷媒は、第１膨張弁（71）によって減圧される。減圧された液冷媒は、蒸発器（8）において蒸発する。このとき、液冷媒は、気化してガス冷媒に変化する。蒸発したガス冷媒は、圧縮機（10）に吸入される。圧縮機（10）は、吸入したガス冷媒を圧縮する。
　図１および図２に示す圧縮機（10）は、互いに直列に接続される低圧側インペラ（11）と高圧側インペラ（12）とを備える。圧縮機（10）は、低圧側インペラ（11）と高圧側インペラ（12）とにより、冷媒を二段階で圧縮する。
　図１に示す凝縮器（7）および蒸発器（8）は、例えば、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器である。凝縮器（7）および蒸発器（8）の近傍にはそれぞれ、送風ファンが設けられている。第１膨張弁（71）および第２膨張弁（72）はそれぞれ、開度が調整可能な電子制御弁である。
　圧縮機（10）と、凝縮器（7）と、第１膨張弁（71）と、蒸発器（8）とが、主配管（80）によって順次接続されて、主回路（90）をなしている。主配管（80）の内部には、冷媒が流れる。主配管（80）における凝縮器（7）と第１膨張弁（71）との間の位置には、分岐配管（81）の一端が接続される。分岐配管（81）の内部には、冷媒が流れる。分岐配管（81）の中途部には、一端から近い側から順に、第２膨張弁（72）と、ヒータ（73）とが位置している。分岐配管（81）の他端は、圧縮機（10）に接続される。分岐配管（81）と、第２膨張弁（72）と、ヒータ（73）とで、分岐回路（91）をなしている。
　分岐回路（91）を流れる液冷媒は、第２膨張弁（72）によって減圧される。減圧された液冷媒は、ヒータ（73）において加熱される。このとき、液冷媒は、気化してガス冷媒に変化する。このガス冷媒は、分岐配管（81）を通じて圧縮機（10）に導入される。
　主配管（80）における蒸発器（8）と圧縮機（10）との間の位置には、戻り配管（82）の一端が接続される。戻り配管（82）の内部には、冷媒が流れる。戻り配管（82）の他端は、圧縮機（10）に接続される。戻り配管（82）が、戻り回路（92）をなしている。
　副回路（93）は、副配管（83）を有する。副配管（83）は、一端が低圧側インペラ室（11a）の外周部に接続され、他端が高圧側インペラ室（12a）の中央部に接続される。副配管（83）は、低圧側インペラ室（11a）の吐出側と高圧側インペラ室（12a）の吸入側とを接続する。低圧側インペラ室（11a）で圧縮された冷媒は、副配管（83）を通じて高圧側インペラ室（12a）に吸入される。
　冷凍装置（100）は、例えば空気調和装置である。空気調和装置は、冷房と暖房とを切り換える冷暖房兼用機であってもよい。この場合、冷媒回路（150）は、冷媒の循環方向を切り換える切替機構を有する。切換機構は、例えば四方切換弁である。空気調和装置は、冷房専用機または暖房専用機であってもよい。
　また、冷凍装置（100）は、給湯器、チラーユニット、庫内の空気を冷却する冷却装置などであってもよい。冷却装置は、冷蔵庫、冷凍庫、コンテナなどの内部の空気を冷却する装置である。
　＜圧縮機の概略構成＞
　以下では、本実施形態に係る圧縮機（10）について、図２を参照して説明する。図２は、圧縮機（10）の縦断面図である。なお、以下の説明においては、圧縮機（10）の回転軸（15）が延びる方向を軸方向、軸方向に対して垂直な方向を径方向とそれぞれ称する場合がある。ただし、これらの方向の規定は、圧縮機（10）の使用時や組付け時の向き等を限定するものではない。
　圧縮機（10）は、ケーシング（13）と、固定子（14）と、回転子（16）と、回転軸（15）と、コイル（17）と、低圧側インペラ（11）と、高圧側インペラ（12）と、第１ラジアル気体軸受（40）と、第２ラジアル気体軸受（50）と、スラスト気体軸受（60）とを備える。
　ケーシング（13）は、圧縮機（10）を構成するその他の部材を内部に収容する。ケーシング（13）は、胴部（130）と、第１閉塞部材（131）と、第２閉塞部材（132）とを有する。胴部（130）は、軸方向に延びる概ね筒状の部材である。胴部（130）における軸方向の一方向側（V1）は、第１閉塞部材（131）により閉塞される。第１閉塞部材（131）と、上述の高圧側インペラ（12）との間に、高圧側インペラ室（12a）が形成される。胴部（130）における軸方向の他方向側（V2）は、第２閉塞部材（132）により閉塞される。第２閉塞部材（132）と、上述の低圧側インペラ（11）との間に、低圧側インペラ室（11a）が形成される。
　固定子（14）は、概ね円筒状である。固定子（14）は、胴部（130）の軸方向中央部において、胴部（130）の内周面に固定される。回転子（16）は、概ね円筒状である。回転子（16）は、固定子（14）に対して径方向の内側（W2）に配置される。径方向の内側（W2）は、径方向のうち、回転軸（15）の軸芯（T）に近接する方向である。径方向の外側（W1）は、径方向のうち、回転軸（15）の軸芯（T）から離間する方向である。
　回転子（16）は、固定子（14）と径方向に間隔をあけて、配置される。回転子（16）には、磁石が設けられる。固定子（14）には、コイル（17）が設けられる。回転軸（15）の軸芯（T）を通りつつ径方向に対して平行な圧縮機（10）の断面において（図２参照）、コイル（17）は、固定子（14）に対して径方向の両側に配置される。固定子（14）と回転子（16）との間における、磁束と電流との相互作用によって、回転子（16）が固定子（14）に対して回転する。
　回転軸（15）は、軸方向に延びる。回転軸（15）は、回転子（16）に対して径方向の内側（W2）に位置する。固定子（14）と回転子（16）とコイル（17）とが、モータ（18）を構成している。回転軸（15）には回転子（16）が固定される。回転軸（15）は、回転子（16）と共に回転する。回転軸（15）における軸方向の一方向側（V1）には、高圧側インペラ（12）が固定される。回転軸（15）における軸方向の他方向側（V2）には、低圧側インペラ（11）が固定される。
　第１ラジアル気体軸受（40）は、回転子（16）に対して軸方向の一方向側（V1）に位置する。第１ラジアル気体軸受（40）は、回転軸（15）と胴部（130）との間に筒状の気体膜を形成することにより、回転軸（15）における軸方向の一方向側（V1）を胴部（130）に対して回転可能に支持する。第１ラジアル気体軸受（40）は、非接触型の気体軸受（例えば、フォイル軸受などの気体で浮かせる気体軸受）である。
　第２ラジアル気体軸受（50）は、回転子（16）に対して軸方向の他方向側（V2）に位置する。第２ラジアル気体軸受（50）は、回転軸（15）と胴部（130）との間に筒状の気体膜を形成することにより、回転軸（15）における軸方向の他方向側（V2）を胴部（130）に対して回転可能に支持する。第２ラジアル気体軸受（50）は、非接触型の気体軸受（例えば、フォイル軸受などの気体で浮かせる気体軸受）である。
　スラスト気体軸受（60）は、第１ラジアル気体軸受（40）に対して軸方向の一方向側（V1）に位置する。スラスト気体軸受（60）は、回転軸（15）を軸方向に支持する。スラスト気体軸受（60）は、非接触型の気体軸受（例えば、フォイル軸受などの気体で浮かせる気体軸受）である。
　第１ラジアル気体軸受（40）およびスラスト気体軸受（60）は、第１保持部材（20）により保持される。第１保持部材（20）は、本発明の気体軸受のハウジングの一例である。第２ラジアル気体軸受（50）は、第２保持部材（30）により保持される。軸方向の位置において、第１保持部材（20）は回転子（16）に対して軸方向の一方向側（V1）に位置し、第２保持部材（30）は回転子（16）に対して軸方向の他方向側（V2）に位置する。第１保持部材（20）および第２保持部材（30）の各々は、概ね円板状に形成される。第１保持部材（20）および第２保持部材（30）の各々の外周面は、ケーシング（13）の内壁に固定される。第１保持部材（20）および第２保持部材（30）の各々の中央部分には回転軸（15）が挿通される。
　ケーシング（13）の内部において、固定子（14）と、回転子（16）と、コイル（17）と、第１保持部材（20）と、第２保持部材（30）との間には、空間（S）が形成される。ケーシング（13）には、導入流路（13a）と排出流路（13b）とが形成される。導入流路（13a）および排出流路（13b）の各々は、ケーシング（13）の外部とケーシング（13）内の空間（S）とを連通する孔である。本実施形態では、ケーシング（13）には２つの導入流路（13a）と、２つの排出流路（13b）とが設けられる。しかし、導入流路（13a）および排出流路（13b）の各々の個数については特に限定されない。
　導入流路（13a）は、分岐配管（81）（図１参照）と連通する。導入流路（13a）は、ケーシング（13）内の空間（S）のうち、コイル（17）と第１保持部材（20）との間に位置する空間と連通する。
　排出流路（13b）は、戻り配管（82）（図１参照）と連通する。排出流路（13b）は、ケーシング（13）内の空間（S）のうち、コイル（17）と第２保持部材（30）との間に位置する空間と連通する。排出流路（13b）は、導入流路（13a）に対して径方向の他方向側（V2）に位置する。
　＜通路の構成＞
　ケーシング（13）内の空間（S）には、冷媒が流れる通路（Z）が設けられる。流路（Z）は、導入流路（13a）から、コイル（17）と第１保持部材（20）との間の空間、固定子（14）と回転子（16）との間の空間、および、コイル（17）と第２保持部材（30）との間の空間を通過した後、排出流路（13b）に通じるように設けられる。第１保持部材（20）および第２保持部材（30）の各々は、通路（Z）に沿って冷媒を案内するガイド機能を有する。
　分岐配管（81）を流れる冷媒（ガス冷媒）は、導入流路（13a）を通じてケーシング（13）内の空間（S）に送られて、ケーシング（13）内の空間（S）において通路（Z）を流れた後、排出流路（13b）を通じて戻り配管（82）へ送られる。流路（Z）を流れる冷媒により、コイル（17）、第１ラジアル気体軸受（40）、第２ラジアル気体軸受（50）、スラスト気体軸受（60）等が冷却される。
　図２および図３に示すように、通路（Z）は、第１通路（Z1）と、第２通路（Z2）とを含む。
　第１通路（Z1）は、通路（Z）のうち、コイル（17）と、第１ラジアル気体軸受（40）のハウジング（21）との間に設けられる部分である。第１ラジアル気体軸受（40）のハウジング（21）は、第１保持部材（20）のうち第１ラジアル気体軸受（40）の周囲に位置する部分である。本実施形態では、第１通路（Z1）は、軸方向に延びる。本実施形態では、冷媒は、第１通路（Z1）を軸方向の他方向側（V2）へ流れる。
　第２通路（Z2）は、通路（Z）のうち、コイル（17）と、スラスト気体軸受（60）のハウジング（22）との間に設けられる部分である。スラスト気体軸受（60）のハウジング（22）は、第１保持部材（20）のうちスラスト気体軸受（60）の周囲に位置する部分である。本実施形態では、第２通路（Z2）は、径方向に延びる。本実施形態では、冷媒は、第１通路（Z1）を径方向の内側（W2）へ流れる。
　第１通路（Z1）の上流には、第２通路（Z2）が設けられる。第１通路（Z1）が第２通路（Z2）と連通する。
　＜効果＞
　以上のように、モータ（18）のコイル（17）と、第１保持部材（20）（気体軸受のハウジング）との間に、モータ（18）と気体軸受を冷却するための冷媒が流れる通路（Z）が設けられる（図２参照）。これにより、通路（Z）に冷媒を流すことで、モータ（18）のコイル（17）と、気体軸受との両方を冷却できるので、一つの通路（Z）で二部品（コイル（17）と気体軸受）を冷却でき、モータ（18）のコイル（17）と、気体軸受とを効率よく冷却することができる。
　図２よび図３に示すように、気体軸受は、回転軸（15）を回転可能に支持する第１ラジアル気体軸受（40）を含む。通路（Z）は、モータ（18）のコイル（17）と、第１ラジアル気体軸受（40）のハウジング（21）との間に設けられる第１通路（Z1）を含む。これにより、第１通路（Z1）に冷媒を流すことで、冷媒によりコイル（17）と第１ラジアル気体軸受（40）との両方を冷却でき、コイル（17）と第１ラジアル気体軸受（40）とを効率よく冷却することができる。
　図２よび図３に示すように、気体軸受は、回転軸（15）を軸方向に支持するスラスト気体軸受（60）を含む。通路（Z）は、モータ（18）のコイル（17）と、スラスト気体軸受（60）のハウジング（22）との間に設けられる第２通路（Z2）を含む。これにより、第２通路（Z2）に冷媒を流すことで、冷媒によりコイル（17）とスラスト気体軸受（60）との両方を冷却できるので、コイル（17）とスラスト気体軸受（60）とを効率よく冷却することができる。
　＜変形例＞
　図４に示すように、径方向に見て、第１ラジアル気体軸受（40）がコイル（17）の内側に位置に位置していてもよい。この場合、図４に示すように、径方向に見て、コイル（17）が存在する領域（F）から第１ラジアル気体軸受（40）が軸方向にはみ出ないように、第１ラジアル気体軸受（40）が設けられる。例えば、図５に示すように径方向に見て、コイル（17）が存在する領域（F）から第１ラジアル気体軸受（40）が軸方向にはみ出るように第１ラジアル気体軸受（40）が設けられた場合、第１ラジアル気体軸受（40）のはみ出た部分（41）が通路（Z）から離間してしまうため、通路（Z）を流れる冷媒による第１ラジアル気体軸受（40）のはみ出た部分（41）の冷却性能が低下する。しかし、図４に示すように、径方向に見て、コイル（17）が存在する領域（F）から第１ラジアル気体軸受（40）が軸方向にはみ出ないようにすることで、第１ラジアル気体軸受（40）のうち通路（Z）から離間する部分が生じることを抑制でき、第１ラジアル気体軸受（40）全体を通路（Z）に近接させて配置できる。その結果、通路（Z）を流れる冷媒により第１ラジアル気体軸受（40）を効果的に冷却することができる。
　図４に示すように、第１通路（Z1）の幅寸法（d1）と、第２通路（Z2）の幅寸法（d2）とが同じ（同じには、略同じも含まれる）でもよい。これにより、冷媒の流速が均一となるように第１通路（Z1）と第２通路（Z2）と通じて冷媒を流すことができる。その結果、モータ（18）のコイル（17）と、第１ラジアル気体軸受（40）と、スラスト気体軸受（60）とを冷媒によりムラなく冷却することができ、冷媒によるコイル（17）と第１ラジアル気体軸受（40）とスラスト気体軸受（60）との冷却性能を向上させることができる。第１通路（Z1）の幅寸法（d1）は、第１通路（Z1）において、冷媒の流れる方向に対して垂直な方向の寸法である。第２通路（Z2）の幅寸法（d2）は、第２通路（Z2）において、冷媒の流れる方向に対して垂直な方向の寸法である。
　図４に示すように、コイル（17）の一部が液冷媒（E）に浸かっていてもよい。これにより、コイル（17）の一部が液冷媒（E）により冷却することができる。
　図２に示すように、第１保持部材（20）において、通路（Z）の曲がり角（図３に示す第１通路（Z1）と第２通路（Z2）との連結部分）を形成する箇所（23）が、Ｒ形状を形成するように湾曲していてもよい。これにより、第２通路（Z2）から第１通路（Z1）へ冷媒が流れる際、通路（Z）のＲ形状に沿って円滑に流すことができる。
　図３に示すように、コイル（17）における軸方向の一方向側（V1）の端部(17a)が径方向に沿ったフラットな形状を有していてもよい。これにより、第２通路（Z2）において冷媒を円滑に送ることができる。
　以上、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態、変形例、その他の実施形態は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。
　以上に説明したように、本開示は、圧縮機、および冷凍装置について有用である。
１０　　　圧縮機
１５　　　回転軸
１７　　　コイル
１８　　　モータ
２０　　　第１保持部材（ハウジング）
２１　　　第１ラジアル気体軸受のハウジング（ラジアル気体軸受のハウジング）
２２　　　スラスト気体軸受のハウジング
４０　　　第１ラジアル気体軸受
６０　　　スラスト気体軸受
１００　　冷凍装置
Ｚ　　　　通路
Ｚ１　　　第１通路
Ｚ２　　　第２通路

Claims (8)

  1. 　回転軸（15）と、
    　前記回転軸（15）を回転させるモータ（18）と、
    　前記回転軸（15）を支持する気体軸受と
    　を備え、
    　前記モータ（18）のコイル（17）と前記気体軸受のハウジング（20）との間に、前記コイル（17）と前記気体軸受を冷却するための冷媒が流れる通路（Z）を設ける、圧縮機。
  2. 　請求項１において、
    　前記気体軸受は、前記回転軸（15）を回転可能に支持するラジアル気体軸受（40）を含み、
    　前記通路（Z）は、前記モータ（18）のコイル（17）と前記ラジアル気体軸受（40）のハウジング（21）との間に設けられる第１通路（Z1）を含む、圧縮機。
  3. 　請求項２において、
    　前記回転軸（15）の径方向に見て、前記ラジアル気体軸受（40）が前記コイル（17）の内側に位置する、圧縮機。
  4. 　請求項１から請求項３のいずれか１項において、
    　前記気体軸受は、前記回転軸（15）を軸方向に支持するスラスト気体軸受（60）を含み、
    　前記通路（Z）は、前記モータ（18）のコイル（17）と前記スラスト気体軸受（60）のハウジングとの間に設けられる第２通路（Z2）を含む、圧縮機。
  5. 　請求項２または請求項３において、
    　前記気体軸受は、前記回転軸（15）を軸方向に支持するスラスト気体軸受（60）を含み、
    　前記通路（Z）は、前記モータ（18）のコイル（17）と前記スラスト気体軸受（60）のハウジングとの間に設けられる第２通路（Z2）を含み、
    　前記第１通路（Z1）が前記第２通路（Z2）とが連通する、圧縮機。
  6. 　請求項５において、
    　前記第１通路（Z1）の幅寸法（d1）と、前記第２通路（Z2）の幅寸法（d2）とが同じである、圧縮機。
  7. 　請求項１から請求項６のいずれか１項において、
    　前記コイル（17）の一部が液冷媒（E）に浸かる、圧縮機。
  8. 　請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の圧縮機（10）を備える、冷凍装置。
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