ターボ圧縮機及びターボ冷凍機
【課題】流量調整部と動力伝達軸との組立の作業性を向上させ、製造の手間及びコストを削減できるターボ圧縮機及びターボ冷凍機を提供する。
【解決手段】本発明に係るターボ圧縮機は、インペラ２１ａに導入される気体の流量を調整する流量調整部４２と、流量調整部４２を駆動する駆動部４３と、駆動部４３が発生する動力を流量調整部４２に伝達する動力伝達軸４４とを備えるターボ圧縮機であって、流量調整部４２を囲んで設けられるフレーム４５を備え、フレーム４５は、インペラ２１ａに導入される気体の吸入口４５ａと、動力伝達軸４４が貫通して設けられる孔部４５ｂとを具備する、という構成を採用する。
【解決手段】本発明に係るターボ圧縮機は、インペラ２１ａに導入される気体の流量を調整する流量調整部４２と、流量調整部４２を駆動する駆動部４３と、駆動部４３が発生する動力を流量調整部４２に伝達する動力伝達軸４４とを備えるターボ圧縮機であって、流量調整部４２を囲んで設けられるフレーム４５を備え、フレーム４５は、インペラ２１ａに導入される気体の吸入口４５ａと、動力伝達軸４４が貫通して設けられる孔部４５ｂとを具備する、という構成を採用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
水等の冷却対象物を冷却あるいは冷凍する冷凍機として、冷媒ガスを圧縮して排出するターボ圧縮機を備えるターボ冷凍機が知られている。このようなターボ冷凍機が備えるターボ圧縮機には、例えば特許文献１に示すように、回転するインペラに導入される冷媒ガスの流量を調整する流量調整ユニットが設けられる場合がある。流量調整ユニットが冷媒ガスの流量を調整することで、ターボ圧縮機の圧縮性能及びターボ冷凍機の冷却・冷凍性能等を調整することができる。流量調整ユニットは、複数のベーン（翼）を具備する流量調整部と、該流量調整部を駆動するモータ等の駆動部と、該駆動部が発生する動力を流量調整部に伝達する動力伝達軸とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１７７６９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、動力伝達軸は、ターボ圧縮機のケーシングに形成される孔部を貫通して設けられ、ケーシングの内外にそれぞれ設けられる流量調整部と駆動部とを連結している。流量調整部と動力伝達軸との組立においては、まずケーシングの内側に流量調整部を設置し、次に動力伝達軸を上記孔部に貫通させて流量調整部に連結する必要があった。
しかしながら、ケーシングの内側に設置された流量調整部と動力伝達軸との連結箇所を外部から確認できないために、流量調整部と動力伝達軸との組立の作業は難しく、組立の作業性が低下していた。結果として、このような流量調整部及び動力伝達軸を備えるターボ圧縮機及びターボ冷凍機の製造の手間及びコストが増加するという課題があった。
【０００５】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、流量調整部と動力伝達軸との組立の作業性を向上させ、製造の手間及びコストを削減できるターボ圧縮機及びターボ冷凍機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
本発明に係るターボ圧縮機は、インペラに導入される気体の流量を調整する流量調整部と、該流量調整部を駆動する駆動部と、該駆動部が発生する動力を流量調整部に伝達する動力伝達軸とを備えるターボ圧縮機であって、流量調整部を囲んで設けられるフレームを備え、該フレームは、インペラに導入される気体の吸入口と、動力伝達軸が貫通して設けられる孔部とを具備する、という構成を採用する。
本発明によれば、動力伝達軸は、フレームに形成される孔部を貫通して設けられ、フレームの内外にそれぞれ設けられる流量調整部と駆動部とを連結している。流量調整部と動力伝達軸との組立においては、フレームをターボ圧縮機のケーシングに固定する前に、動力伝達軸をフレームの孔部に貫通させて流量調整部に連結することが可能となる。すなわち、流量調整部と動力伝達軸との連結箇所を外部から確認しながら組立を行うことができ、流量調整部と動力伝達軸との組立の作業性が向上する。
【０００７】
また、本発明に係るターボ圧縮機は、フレームは、流量調整部を囲んで環状に設けられるとともに、インペラから離間するに従って縮小する外径を有する、という構成を採用する。
【０００８】
また、本発明に係るターボ圧縮機は、駆動部の動力を出力する出力軸と、動力伝達軸とを連結する連結部を備える、という構成を採用する。
【０００９】
また、本発明に係るターボ圧縮機は、動力伝達軸が貫通して設けられる孔部を気密に保つシール部材を備える、という構成を採用する。
【００１０】
また、本発明に係るターボ冷凍機は、圧縮された冷媒を冷却液化させる凝縮器と、液化した冷媒を蒸発させ冷却対象物から気化熱を奪うことによって冷却対象物を冷却する蒸発器と、該蒸発器にて蒸発した冷媒を圧縮して凝縮器に供給する圧縮機とを備えるターボ冷凍機であって、圧縮機として請求項１から４のいずれか一項に記載のターボ圧縮機を備える、という構成を採用する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
本発明によれば、流量調整部と動力伝達軸との連結箇所を外部から確認しながら組立を行うことができ、流量調整部と動力伝達軸との組立の作業性が向上する。よって、このような流量調整部及び動力伝達軸を備えるターボ圧縮機及びターボ冷凍機における製造の手間及びコストを削減できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態におけるターボ冷凍機の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態におけるターボ圧縮機の水平断面図である。
【図３】本発明の実施形態における流量調整ユニットの水平断面図である。
【図４】図３のＡ矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、図１から図４を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１４】
図１は、本実施形態におけるターボ冷凍機Ｓ１の概略構成を示すブロック図である。
本実施形態におけるターボ冷凍機Ｓ１は、例えば空調用の冷却水を生成するためにビルや工場等に設置されるものであり、図１に示すように、凝縮器１と、エコノマイザ２と、蒸発器３と、ターボ圧縮機４とを備えている。
【００１５】
凝縮器１は、圧縮された気体状態の冷媒である圧縮冷媒ガスＸ１が供給され、この圧縮冷媒ガスＸ１を冷却液化することによって冷媒液Ｘ２とするものである。この凝縮器１は、図１に示すように、圧縮冷媒ガスＸ１が流れる流路Ｒ１を介してターボ圧縮機４と接続されており、冷媒液Ｘ２が流れる流路Ｒ２を介してエコノマイザ２と接続されている。なお、流路Ｒ２には、冷媒液Ｘ２を減圧するための膨張弁５が設置されている。
【００１６】
エコノマイザ２は、膨張弁５にて減圧された冷媒液Ｘ２を一時的に貯留するものである。このエコノマイザ２は、冷媒液Ｘ２が流れる流路Ｒ３を介して蒸発器３と接続されており、エコノマイザ２にて生じた冷媒の気相成分Ｘ３が流れる流路Ｒ４を介してターボ圧縮機４と接続されている。なお、流路Ｒ３には、冷媒液Ｘ２をさらに減圧するための膨張弁６が設置されている。また、流路Ｒ４は、ターボ圧縮機４が備える後述の第２圧縮段２２に対して気相成分Ｘ３を供給するようにターボ圧縮機４と接続されている。
【００１７】
蒸発器３は、冷媒液Ｘ２を蒸発させて水等の冷却対象物から気化熱を奪うことによって冷却対象物を冷却するものである。この蒸発器３は、冷媒液Ｘ２が蒸発することによって生じる冷媒ガスＸ４が流れる流路Ｒ５を介してターボ圧縮機４と接続されている。なお、流路Ｒ５は、ターボ圧縮機４が備える後述の第１圧縮段２１と接続されている。
【００１８】
ターボ圧縮機４は、冷媒ガスＸ４を圧縮して圧縮冷媒ガスＸ１とするものである。このターボ圧縮機４は、上述のように圧縮冷媒ガスＸ１が流れる流路Ｒ１を介して凝縮器１と接続されており、冷媒ガスＸ４が流れる流路Ｒ５を介して蒸発器３と接続されている。
【００１９】
このように構成されたターボ冷凍機Ｓ１においては、流路Ｒ１を介して凝縮器１に供給された圧縮冷媒ガスＸ１は、凝縮器１によって液化冷却されて冷媒液Ｘ２となる。
冷媒液Ｘ２は、流路Ｒ２を介してエコノマイザ２に供給される際に膨張弁５によって減圧され、減圧された状態にてエコノマイザ２において一時的に貯留された後、流路Ｒ３を介して蒸発器３に供給される際に膨張弁６によってさらに減圧され、さらに減圧された状態で蒸発器３に供給される。
蒸発器３に供給された冷媒液Ｘ２は、蒸発器３によって蒸発して冷媒ガスＸ４となり、流路Ｒ５を介してターボ圧縮機４に供給される。
ターボ圧縮機４に供給された冷媒ガスＸ４は、ターボ圧縮機４によって圧縮されて圧縮冷媒ガスＸ１とされ、再び流路Ｒ１を介して凝縮器１に供給される。
なお、冷媒液Ｘ２がエコノマイザ２に貯留されている際に発生した冷媒の気相成分Ｘ３は、流路Ｒ４を介してターボ圧縮機４に供給され、冷媒ガスＸ４と共に圧縮されて圧縮冷媒ガスＸ１として流路Ｒ１を介して凝縮器１に供給される。
そして、このようなターボ冷凍機Ｓ１では、蒸発器３にて冷媒液Ｘ２が蒸発する際に、冷却対象物から気化熱を奪うことによって、冷却対象物の冷却あるいは冷凍を行う。
【００２０】
続いて、本実施形態の特徴部分を備えるターボ圧縮機４について、より詳細に説明する。図２は、本実施形態におけるターボ圧縮機４の水平断面図である。
図２に示すように、本実施形態におけるターボ圧縮機４は、モータユニット１０と、圧縮機ユニット２０と、ギアユニット３０とを備えている。
【００２１】
モータユニット１０は、出力軸１１を有するとともに圧縮機ユニット２０を駆動させるための駆動源となるモータ１２と、該モータ１２を囲むとともに上記モータ１２が設置されるモータケーシング１３とを備えている。なお、圧縮機ユニット２０を駆動させる駆動源としてはモータ１２に限定されず、例えば内燃機関であってもよい。
モータ１２の出力軸１１は、モータケーシング１３に固定される第１軸受１４と第２軸受１５とによって回転自在に支持されている。
【００２２】
圧縮機ユニット２０は、冷媒ガスＸ４（図１参照）を吸入して圧縮する第１圧縮段２１と、第１圧縮段２１にて圧縮された冷媒ガスＸ４をさらに圧縮して圧縮冷媒ガスＸ１（図１参照）として排出する第２圧縮段２２と、第１圧縮段２１と第２圧縮段２２とに亘って延在する回転軸２３とを備えている。
【００２３】
第１圧縮段２１は、スラスト方向から供給される冷媒ガスＸ４に速度エネルギを付与してラジアル方向に排出する第１インペラ２１ａ（インペラ）と、第１インペラ２１ａによって冷媒ガスＸ４に付与された速度エネルギを圧力エネルギに変換することによって圧縮する第１ディフューザ２１ｂと、第１ディフューザ２１ｂによって圧縮された冷媒ガスＸ４を第１圧縮段２１の外部に導出する第１スクロール室２１ｃとを備えている。第１ディフューザ２１ｂ及び第１スクロール室２１ｃは、第１インペラ２１ａを囲う第１インペラケーシング２１ｅによって形成されている。
第１インペラ２１ａは、回転軸２３に固定され、回転軸２３に対してモータ１２の回転動力が伝達されることによって回転駆動される。
【００２４】
また、第１圧縮段２１は、第１インペラ２１ａに導入される冷媒ガスＸ４の流量を調整する流量調整ユニット４０を備えている。流量調整ユニット４０は、第１インペラケーシング２１ｅに気密に固定されている。また、流量調整ユニット４０は、冷媒ガスＸ４の吸入口４１を備えている。吸入口４１は、回転軸２３の軸線方向に向かって貫通している。
【００２５】
ここで、本実施形態の特徴部分である流量調整ユニット４０について、より詳細に説明する。図３は、本実施形態における流量調整ユニット４０の水平断面図である。また、図４は、図３のＡ矢視図である。なお、説明のため、図３では第１インペラ２１ａ及び回転軸２３を仮想線で表している。
図３及び図４に示すように、流量調整ユニット４０は、流量調整部４２と、駆動部４３と、動力伝達軸４４と、吸入フレーム４５（フレーム）とを備えている。
【００２６】
流量調整部４２は、第１インペラ２１ａに導入される冷媒ガスＸ４（図１参照）の流量を調整するものであって、翼部材である複数のベーン４２ａを備えている。複数のベーン４２ａは、略円形状に成形されたベーンフレーム４２ｂに回転自在に設けられ、ベーンフレーム４２ｂの内周面側で周方向に並んで配置されている。ベーンフレーム４２ｂの内周面側は、吸入口４１の一部を形成している。そのため、複数のベーン４２ａが同期して回転することで、吸入口４１の上流側からの見かけ上の面積が調整される。なお、ベーンフレーム４２ｂは、複数のネジ部材４２ｃによって吸入フレーム４５に固定されている。
【００２７】
複数のベーン４２ａのうちの１つには、駆動側クランクアーム４２ｄが固定されている。駆動側クランクアーム４２ｄは、ベーンフレーム４２ｂの外周面側に設けられ、動力伝達軸４４に連結されている。また、駆動側クランクアーム４２ｄは、駆動側ロッド４２ｅを介して駆動リング４２ｆに連結されている。駆動側クランクアーム４２ｄはその回転軸線と交差する方向に突出するアーム部を備え、駆動側ロッド４２ｅは該アーム部に連結されている。
【００２８】
駆動リング４２ｆは、複数のベーン４２ａを同期して回転させるものであって、円環状に成形され、ベーンフレーム４２ｂを囲んで設けられている。駆動リング４２ｆは、複数の転動体４２ｇを介してベーンフレーム４２ｂの外周面側に回転自在に設置されている。
また、駆動リング４２ｆは、複数の従動側ロッド４２ｈを介して複数の従動側クランクアーム４２ｉにそれぞれ連結されている。従動側クランクアーム４２ｉはその回転軸線と交差する方向に突出するアーム部を備え、従動側ロッド４２ｈは該アーム部に連結されている。複数の従動側クランクアーム４２ｉには、複数のベーン４２ａがそれぞれ固定されている。
【００２９】
駆動部４３は、流量調整部４２を駆動するための動力を発生するモータである。駆動部４３は、ブラケット４６を介して吸入フレーム４５に固定されている。駆動部４３には、その動力を出力する第２出力軸４３ａ（出力軸）が突出して設けられている。なお、駆動部４３はモータに限定されるものではなく、例えば油圧や空圧を用いた駆動部であってもよい。
【００３０】
動力伝達軸４４は、駆動部４３が発生する動力を流量調整部４２に伝達するための軸部材である。動力伝達軸４４の駆動部４３側の端部は、ブラケット４６内に設けられる連結プレート４６ａ（連結部）を介して、駆動部４３の第２出力軸４３ａに連結されている。一方、動力伝達軸４４の流量調整部４２側の端部は、上述したように駆動側クランクアーム４２ｄに連結されている。なお、駆動側クランクアーム４２ｄには連結用孔部が形成され、該連結用孔部には動力伝達軸４４が挿入して連結されている。また、動力伝達軸４４をその軸線周りで駆動側クランクアーム４２ｄと係合するために、動力伝達軸４４の流量調整部４２側の端部にはキー部材４４ａが固定され、駆動側クランクアーム４２ｄの上記連結用孔部にはキー部材４４ａに対応する溝部が形成されている。
【００３１】
吸入フレーム４５は、流量調整部４２を囲んで設けられ、流量調整部４２や駆動部４３を第１インペラケーシング２１ｅ（図２参照）に固定するための部材である。吸入フレーム４５には、吸入口４１の一部を形成する開口部４５ａ（吸入口）が形成されている。また、吸入フレーム４５は、流量調整部４２を囲んで環状に設けられるとともに、第１インペラ２１ａから離間するに従って縮小する外径を有している。そのため、吸入フレーム４５を、例えば円筒状に成形した場合に比べて小型化でき、また軽量化することができる。
【００３２】
吸入フレーム４５には、動力伝達軸４４が貫通して設けられる孔部４５ｂが形成されている。すなわち、動力伝達軸４４は孔部４５ｂを貫通して設けられ、吸入フレーム４５の内外にそれぞれ設けられる流量調整部４２と駆動部４３とを連結している。
【００３３】
流量調整部４２と動力伝達軸４４との組立においては、流量調整部４２が設置された吸入フレーム４５を第１インペラケーシング２１ｅに固定する前に、動力伝達軸４４を孔部４５ｂに貫通させて流量調整部４２に連結することができる。すなわち、流量調整部４２の駆動側クランクアーム４２ｄと動力伝達軸４４との連結箇所を外部から確認しながら組立を行うことができ、キー部材４４ａが固定された動力伝達軸４４を駆動側クランクアーム４２ｄの連結用孔部に容易に挿入できる。よって、流量調整部４２と動力伝達軸４４との組立の作業性が向上する。
【００３４】
なお、動力伝達軸４４と第２出力軸４３ａとは連結プレート４６ａによって連結され、駆動部４３はブラケット４６を介して吸入フレーム４５に固定されている。これらの連結及び固定は容易に行うことができることから、駆動部４３を吸入フレーム４５に固定するのは、吸入フレーム４５を第１インペラケーシング２１ｅに固定する前後のいずれであってもよい。
【００３５】
冷媒ガスＸ４が孔部４５ｂを介して外部に流出することを防ぐために、流量調整ユニット４０は、動力伝達軸４４が貫通して設けられる孔部４５ｂを気密に保つパッキン４５ｃ（シール部材）を備えている。パッキン４５ｃには、例えばＶパッキンが用いられる。
【００３６】
吸入フレーム４５はフランジ部４５ｄを備えており、フランジ部４５ｄを貫通して設けられる不図示のネジ部材によって、第１インペラケーシング２１ｅに固定される。また、フランジ部４５ｄと第１インペラケーシング２１ｅとの連結部を気密に保つため、フランジ部４５ｄには、環状のフランジパッキン４５ｅが設けられている。
【００３７】
なお、流量調整ユニット４０には油切板４７が設けられ、油切板４７は流量調整部４２のベーンフレーム４２ｂに固定されている。油切板４７は、吸入フレーム４５と後述する油タンク３４（図２参照）とを連結する不図示の均圧管を介して吸入フレーム４５の内部に流入するミスト状の潤滑油が、第１インペラ２１ａ側に流動することを防ぐためのものである。
【００３８】
図２に戻り、第２圧縮段２２は、第１圧縮段２１にて圧縮された後にスラスト方向から供給される冷媒ガスＸ４に速度エネルギを付与してラジアル方向に排出する第２インペラ２２ａと、第２インペラ２２ａによって冷媒ガスＸ４に付与された速度エネルギを圧力エネルギに変換することによって圧縮して圧縮冷媒ガスＸ１として排出する第２ディフューザ２２ｂと、第２ディフューザ２２ｂから排出された圧縮冷媒ガスＸ１を第２圧縮段２２の外部に導出する第２スクロール室２２ｃと、第１圧縮段２１にて圧縮された冷媒ガスＸ４を第２インペラ２２ａに導く導入スクロール室２２ｄとを備えている。
なお、第２ディフューザ２２ｂ、第２スクロール室２２ｃ及び導入スクロール室２２ｄは、第２インペラ２２ａを囲う第２インペラケーシング２２ｅによって形成されている。
【００３９】
第２インペラ２２ａは、回転軸２３に第１インペラ２１ａと背面合わせとなるように固定され、回転軸２３に対してモータ１２の回転動力が伝達されることによって回転駆動される。
第２スクロール室２２ｃは、圧縮冷媒ガスＸ１を凝縮器１に供給するための流路Ｒ１（図１参照）と接続されており、第２圧縮段２２から導出した圧縮冷媒ガスＸ１を流路Ｒ１に供給する。
【００４０】
なお、第１圧縮段２１の第１スクロール室２１ｃと、第２圧縮段２２の導入スクロール室２２ｄとは、第１圧縮段２１及び第２圧縮段２２とは別体で設けられる外部配管（図示せず）を介して接続されており、該外部配管を介して第１圧縮段２１にて圧縮された冷媒ガスＸ４が第２圧縮段２２に供給される。この外部配管には、上述の流路Ｒ４（図１参照）が接続されており、エコノマイザ２にて発生した冷媒の気相成分Ｘ３が外部配管を介して第２圧縮段２２に供給される構成となっている。
【００４１】
回転軸２３は、第１圧縮段２１と第２圧縮段２２との間の空間２５において第２インペラケーシング２２ｅに固定される第３軸受２６と、第２インペラケーシング２２ｅのギアユニット３０側に固定される第４軸受２７とによって、回転自在に支持されている。
【００４２】
ギアユニット３０は、モータ１２の回転動力を回転軸２３に伝達するためのものであり、出力軸１１に固定される平ギア３１と、回転軸２３に固定されるとともに平ギア３１と噛合するピニオンギア３２と、平ギア３１及びピニオンギア３２を収容するギアケーシング３３とを備えている。
【００４３】
平ギア３１は、ピニオンギア３２よりも大きな外径を備えており、平ギア３１及びピニオンギア３２が協働することで出力軸１１の回転数に対して回転軸２３の回転数が増加するようにモータ１２の回転動力を回転軸２３に伝達する。なお、このような伝達方法に限定されるものではなく、出力軸１１の回転数に対して回転軸２３の回転数が同数又は減少するように複数のギアの径を設定してもよい。
【００４４】
ギアケーシング３３は、モータケーシング１３及び第２インペラケーシング２２ｅと別体に成形されるとともに、それぞれを連結するものである。ギアケーシング３３の内部には、平ギア３１及びピニオンギア３２収容するための収容空間３３ａが形成されている。また、ギアケーシング３３には、ターボ圧縮機４の摺動部に供給される潤滑油が回収され貯留される油タンク３４が設けられている。
【００４５】
続いて、本実施形態におけるターボ圧縮機４の動作を説明する。
まず、モータ１２の回転動力が平ギア３１及びピニオンギア３２を介して回転軸２３に伝達され、これによって圧縮機ユニット２０の第１インペラ２１ａと第２インペラ２２ａとが回転駆動される。
【００４６】
第１インペラ２１ａが回転駆動されると、流量調整ユニット４０の吸入口４１が負圧状態となり、流路Ｒ５から冷媒ガスＸ４が吸入口４１を介して第１圧縮段２１に流入する。
このとき、流量調整ユニット４０が冷媒ガスＸ４の流量を調整することで、ターボ圧縮機４の圧縮性能及びターボ冷凍機Ｓ１の冷却・冷凍性能等を調整できる。より詳細には、まず駆動部４３が作動して、第２出力軸４３ａ及び動力伝達軸４４が回転する。動力伝達軸４４が回転することで、駆動側クランクアーム４２ｄが回転し、駆動側クランクアーム４２ｄに固定されている１つのベーン４２ａが回転する。また、駆動側クランクアーム４２ｄが回転することで、駆動側ロッド４２ｅを介して連結される駆動リング４２ｆが回転する。駆動リング４２ｆが回転することで、複数の従動側ロッド４２ｈを介して連結される複数の従動側クランクアーム４２ｉが回転し、従動側クランクアーム４２ｉにそれぞれ固定されているベーン４２ａも回転する。以上より、駆動部４３の作動により複数のベーン４２ａが同期して回転し、吸入口４１の上流側からの見かけ上の面積を調整することができる。よって、駆動部４３の作動により吸入口４１を通過する冷媒ガスＸ４の流量を調整できる。
【００４７】
吸入口４１を通過して第１圧縮段２１の内部に流入した冷媒ガスＸ４は、第１インペラ２１ａにスラスト方向から流入し、第１インペラ２１ａによって速度エネルギを付与されてラジアル方向に排出される。
第１インペラ２１ａから排出された冷媒ガスＸ４は、第１ディフューザ２１ｂによって速度エネルギを圧力エネルギに変換されることで圧縮される。
第１ディフューザ２１ｂから排出された冷媒ガスＸ４は、第１スクロール室２１ｃを介して第１圧縮段２１の外部に導出される。
そして、第１圧縮段２１の外部に導出された冷媒ガスＸ４は、不図示の外部配管を介して第２圧縮段２２に供給される。
【００４８】
第２圧縮段２２に供給された冷媒ガスＸ４は、導入スクロール室２２ｄを介してスラスト方向から第２インペラ２２ａに流入し、第２インペラ２２ａによって速度エネルギを付与されたラジアル方向に排出される。
第２インペラ２２ａから排出された冷媒ガスＸ４は、第２ディフューザ２２ｂによって速度エネルギを圧力エネルギに変換されることでさらに圧縮されて圧縮冷媒ガスＸ１とされる。
第２ディフューザ２２ｂから排出された圧縮冷媒ガスＸ１は、第２スクロール室２２ｃを介して第２圧縮段２２の外部に導出される。
そして、第２圧縮段２２の外部に導出された圧縮冷媒ガスＸ１は、流路Ｒ１を介して凝縮器１に供給される。
以上で、ターボ圧縮機４の動作が終了する。
【００４９】
本実施形態によれば、流量調整部４２の駆動側クランクアーム４２ｄと動力伝達軸４４との連結箇所を外部から確認しながら組立を行うことができ、流量調整部４２と動力伝達軸４４との組立の作業性が向上する。よって、このような流量調整部４２及び動力伝達軸４４を備えるターボ圧縮機４及びターボ冷凍機Ｓ１における製造の手間及びコストを削減できるという効果がある。
【００５０】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例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。
【００５１】
例えば、上記実施形態における吸入フレーム４５は、第１インペラ２１ａから離間するに従い縮小する外径を有しているが、これに限定されるものではなく、吸入フレーム４５が例えば円筒状に成形されていてもよい。
【００５２】
また、上記実施形態におけるターボ圧縮機４は、ターボ冷凍機Ｓ１において用いられているが、例えば内燃機関に圧縮した空気を供給する過給機として用いられるものであってもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１…凝縮器、３…蒸発器、４…ターボ圧縮機、２１ａ…第１インペラ（インペラ）、４２…流量調整部、４３…駆動部、４３ａ…第２出力軸（出力軸）、４４…動力伝達軸、４５…吸入フレーム（フレーム）、４５ａ…開口部（吸入口）、４５ｂ…孔部、４６ａ…連結プレート（連結部）、４５ｃ…パッキン（シール部材）、Ｓ１…ターボ冷凍機
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
水等の冷却対象物を冷却あるいは冷凍する冷凍機として、冷媒ガスを圧縮して排出するターボ圧縮機を備えるターボ冷凍機が知られている。このようなターボ冷凍機が備えるターボ圧縮機には、例えば特許文献１に示すように、回転するインペラに導入される冷媒ガスの流量を調整する流量調整ユニットが設けられる場合がある。流量調整ユニットが冷媒ガスの流量を調整することで、ターボ圧縮機の圧縮性能及びターボ冷凍機の冷却・冷凍性能等を調整することができる。流量調整ユニットは、複数のベーン（翼）を具備する流量調整部と、該流量調整部を駆動するモータ等の駆動部と、該駆動部が発生する動力を流量調整部に伝達する動力伝達軸とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１７７６９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、動力伝達軸は、ターボ圧縮機のケーシングに形成される孔部を貫通して設けられ、ケーシングの内外にそれぞれ設けられる流量調整部と駆動部とを連結している。流量調整部と動力伝達軸との組立においては、まずケーシングの内側に流量調整部を設置し、次に動力伝達軸を上記孔部に貫通させて流量調整部に連結する必要があった。
しかしながら、ケーシングの内側に設置された流量調整部と動力伝達軸との連結箇所を外部から確認できないために、流量調整部と動力伝達軸との組立の作業は難しく、組立の作業性が低下していた。結果として、このような流量調整部及び動力伝達軸を備えるターボ圧縮機及びターボ冷凍機の製造の手間及びコストが増加するという課題があった。
【０００５】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、流量調整部と動力伝達軸との組立の作業性を向上させ、製造の手間及びコストを削減できるターボ圧縮機及びターボ冷凍機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
本発明に係るターボ圧縮機は、インペラに導入される気体の流量を調整する流量調整部と、該流量調整部を駆動する駆動部と、該駆動部が発生する動力を流量調整部に伝達する動力伝達軸とを備えるターボ圧縮機であって、流量調整部を囲んで設けられるフレームを備え、該フレームは、インペラに導入される気体の吸入口と、動力伝達軸が貫通して設けられる孔部とを具備する、という構成を採用する。
本発明によれば、動力伝達軸は、フレームに形成される孔部を貫通して設けられ、フレームの内外にそれぞれ設けられる流量調整部と駆動部とを連結している。流量調整部と動力伝達軸との組立においては、フレームをターボ圧縮機のケーシングに固定する前に、動力伝達軸をフレームの孔部に貫通させて流量調整部に連結することが可能となる。すなわち、流量調整部と動力伝達軸との連結箇所を外部から確認しながら組立を行うことができ、流量調整部と動力伝達軸との組立の作業性が向上する。
【０００７】
また、本発明に係るターボ圧縮機は、フレームは、流量調整部を囲んで環状に設けられるとともに、インペラから離間するに従って縮小する外径を有する、という構成を採用する。
【０００８】
また、本発明に係るターボ圧縮機は、駆動部の動力を出力する出力軸と、動力伝達軸とを連結する連結部を備える、という構成を採用する。
【０００９】
また、本発明に係るターボ圧縮機は、動力伝達軸が貫通して設けられる孔部を気密に保つシール部材を備える、という構成を採用する。
【００１０】
また、本発明に係るターボ冷凍機は、圧縮された冷媒を冷却液化させる凝縮器と、液化した冷媒を蒸発させ冷却対象物から気化熱を奪うことによって冷却対象物を冷却する蒸発器と、該蒸発器にて蒸発した冷媒を圧縮して凝縮器に供給する圧縮機とを備えるターボ冷凍機であって、圧縮機として請求項１から４のいずれか一項に記載のターボ圧縮機を備える、という構成を採用する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
本発明によれば、流量調整部と動力伝達軸との連結箇所を外部から確認しながら組立を行うことができ、流量調整部と動力伝達軸との組立の作業性が向上する。よって、このような流量調整部及び動力伝達軸を備えるターボ圧縮機及びターボ冷凍機における製造の手間及びコストを削減できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態におけるターボ冷凍機の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態におけるターボ圧縮機の水平断面図である。
【図３】本発明の実施形態における流量調整ユニットの水平断面図である。
【図４】図３のＡ矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、図１から図４を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１４】
図１は、本実施形態におけるターボ冷凍機Ｓ１の概略構成を示すブロック図である。
本実施形態におけるターボ冷凍機Ｓ１は、例えば空調用の冷却水を生成するためにビルや工場等に設置されるものであり、図１に示すように、凝縮器１と、エコノマイザ２と、蒸発器３と、ターボ圧縮機４とを備えている。
【００１５】
凝縮器１は、圧縮された気体状態の冷媒である圧縮冷媒ガスＸ１が供給され、この圧縮冷媒ガスＸ１を冷却液化することによって冷媒液Ｘ２とするものである。この凝縮器１は、図１に示すように、圧縮冷媒ガスＸ１が流れる流路Ｒ１を介してターボ圧縮機４と接続されており、冷媒液Ｘ２が流れる流路Ｒ２を介してエコノマイザ２と接続されている。なお、流路Ｒ２には、冷媒液Ｘ２を減圧するための膨張弁５が設置されている。
【００１６】
エコノマイザ２は、膨張弁５にて減圧された冷媒液Ｘ２を一時的に貯留するものである。このエコノマイザ２は、冷媒液Ｘ２が流れる流路Ｒ３を介して蒸発器３と接続されており、エコノマイザ２にて生じた冷媒の気相成分Ｘ３が流れる流路Ｒ４を介してターボ圧縮機４と接続されている。なお、流路Ｒ３には、冷媒液Ｘ２をさらに減圧するための膨張弁６が設置されている。また、流路Ｒ４は、ターボ圧縮機４が備える後述の第２圧縮段２２に対して気相成分Ｘ３を供給するようにターボ圧縮機４と接続されている。
【００１７】
蒸発器３は、冷媒液Ｘ２を蒸発させて水等の冷却対象物から気化熱を奪うことによって冷却対象物を冷却するものである。この蒸発器３は、冷媒液Ｘ２が蒸発することによって生じる冷媒ガスＸ４が流れる流路Ｒ５を介してターボ圧縮機４と接続されている。なお、流路Ｒ５は、ターボ圧縮機４が備える後述の第１圧縮段２１と接続されている。
【００１８】
ターボ圧縮機４は、冷媒ガスＸ４を圧縮して圧縮冷媒ガスＸ１とするものである。このターボ圧縮機４は、上述のように圧縮冷媒ガスＸ１が流れる流路Ｒ１を介して凝縮器１と接続されており、冷媒ガスＸ４が流れる流路Ｒ５を介して蒸発器３と接続されている。
【００１９】
このように構成されたターボ冷凍機Ｓ１においては、流路Ｒ１を介して凝縮器１に供給された圧縮冷媒ガスＸ１は、凝縮器１によって液化冷却されて冷媒液Ｘ２となる。
冷媒液Ｘ２は、流路Ｒ２を介してエコノマイザ２に供給される際に膨張弁５によって減圧され、減圧された状態にてエコノマイザ２において一時的に貯留された後、流路Ｒ３を介して蒸発器３に供給される際に膨張弁６によってさらに減圧され、さらに減圧された状態で蒸発器３に供給される。
蒸発器３に供給された冷媒液Ｘ２は、蒸発器３によって蒸発して冷媒ガスＸ４となり、流路Ｒ５を介してターボ圧縮機４に供給される。
ターボ圧縮機４に供給された冷媒ガスＸ４は、ターボ圧縮機４によって圧縮されて圧縮冷媒ガスＸ１とされ、再び流路Ｒ１を介して凝縮器１に供給される。
なお、冷媒液Ｘ２がエコノマイザ２に貯留されている際に発生した冷媒の気相成分Ｘ３は、流路Ｒ４を介してターボ圧縮機４に供給され、冷媒ガスＸ４と共に圧縮されて圧縮冷媒ガスＸ１として流路Ｒ１を介して凝縮器１に供給される。
そして、このようなターボ冷凍機Ｓ１では、蒸発器３にて冷媒液Ｘ２が蒸発する際に、冷却対象物から気化熱を奪うことによって、冷却対象物の冷却あるいは冷凍を行う。
【００２０】
続いて、本実施形態の特徴部分を備えるターボ圧縮機４について、より詳細に説明する。図２は、本実施形態におけるターボ圧縮機４の水平断面図である。
図２に示すように、本実施形態におけるターボ圧縮機４は、モータユニット１０と、圧縮機ユニット２０と、ギアユニット３０とを備えている。
【００２１】
モータユニット１０は、出力軸１１を有するとともに圧縮機ユニット２０を駆動させるための駆動源となるモータ１２と、該モータ１２を囲むとともに上記モータ１２が設置されるモータケーシング１３とを備えている。なお、圧縮機ユニット２０を駆動させる駆動源としてはモータ１２に限定されず、例えば内燃機関であってもよい。
モータ１２の出力軸１１は、モータケーシング１３に固定される第１軸受１４と第２軸受１５とによって回転自在に支持されている。
【００２２】
圧縮機ユニット２０は、冷媒ガスＸ４（図１参照）を吸入して圧縮する第１圧縮段２１と、第１圧縮段２１にて圧縮された冷媒ガスＸ４をさらに圧縮して圧縮冷媒ガスＸ１（図１参照）として排出する第２圧縮段２２と、第１圧縮段２１と第２圧縮段２２とに亘って延在する回転軸２３とを備えている。
【００２３】
第１圧縮段２１は、スラスト方向から供給される冷媒ガスＸ４に速度エネルギを付与してラジアル方向に排出する第１インペラ２１ａ（インペラ）と、第１インペラ２１ａによって冷媒ガスＸ４に付与された速度エネルギを圧力エネルギに変換することによって圧縮する第１ディフューザ２１ｂと、第１ディフューザ２１ｂによって圧縮された冷媒ガスＸ４を第１圧縮段２１の外部に導出する第１スクロール室２１ｃとを備えている。第１ディフューザ２１ｂ及び第１スクロール室２１ｃは、第１インペラ２１ａを囲う第１インペラケーシング２１ｅによって形成されている。
第１インペラ２１ａは、回転軸２３に固定され、回転軸２３に対してモータ１２の回転動力が伝達されることによって回転駆動される。
【００２４】
また、第１圧縮段２１は、第１インペラ２１ａに導入される冷媒ガスＸ４の流量を調整する流量調整ユニット４０を備えている。流量調整ユニット４０は、第１インペラケーシング２１ｅに気密に固定されている。また、流量調整ユニット４０は、冷媒ガスＸ４の吸入口４１を備えている。吸入口４１は、回転軸２３の軸線方向に向かって貫通している。
【００２５】
ここで、本実施形態の特徴部分である流量調整ユニット４０について、より詳細に説明する。図３は、本実施形態における流量調整ユニット４０の水平断面図である。また、図４は、図３のＡ矢視図である。なお、説明のため、図３では第１インペラ２１ａ及び回転軸２３を仮想線で表している。
図３及び図４に示すように、流量調整ユニット４０は、流量調整部４２と、駆動部４３と、動力伝達軸４４と、吸入フレーム４５（フレーム）とを備えている。
【００２６】
流量調整部４２は、第１インペラ２１ａに導入される冷媒ガスＸ４（図１参照）の流量を調整するものであって、翼部材である複数のベーン４２ａを備えている。複数のベーン４２ａは、略円形状に成形されたベーンフレーム４２ｂに回転自在に設けられ、ベーンフレーム４２ｂの内周面側で周方向に並んで配置されている。ベーンフレーム４２ｂの内周面側は、吸入口４１の一部を形成している。そのため、複数のベーン４２ａが同期して回転することで、吸入口４１の上流側からの見かけ上の面積が調整される。なお、ベーンフレーム４２ｂは、複数のネジ部材４２ｃによって吸入フレーム４５に固定されている。
【００２７】
複数のベーン４２ａのうちの１つには、駆動側クランクアーム４２ｄが固定されている。駆動側クランクアーム４２ｄは、ベーンフレーム４２ｂの外周面側に設けられ、動力伝達軸４４に連結されている。また、駆動側クランクアーム４２ｄは、駆動側ロッド４２ｅを介して駆動リング４２ｆに連結されている。駆動側クランクアーム４２ｄはその回転軸線と交差する方向に突出するアーム部を備え、駆動側ロッド４２ｅは該アーム部に連結されている。
【００２８】
駆動リング４２ｆは、複数のベーン４２ａを同期して回転させるものであって、円環状に成形され、ベーンフレーム４２ｂを囲んで設けられている。駆動リング４２ｆは、複数の転動体４２ｇを介してベーンフレーム４２ｂの外周面側に回転自在に設置されている。
また、駆動リング４２ｆは、複数の従動側ロッド４２ｈを介して複数の従動側クランクアーム４２ｉにそれぞれ連結されている。従動側クランクアーム４２ｉはその回転軸線と交差する方向に突出するアーム部を備え、従動側ロッド４２ｈは該アーム部に連結されている。複数の従動側クランクアーム４２ｉには、複数のベーン４２ａがそれぞれ固定されている。
【００２９】
駆動部４３は、流量調整部４２を駆動するための動力を発生するモータである。駆動部４３は、ブラケット４６を介して吸入フレーム４５に固定されている。駆動部４３には、その動力を出力する第２出力軸４３ａ（出力軸）が突出して設けられている。なお、駆動部４３はモータに限定されるものではなく、例えば油圧や空圧を用いた駆動部であってもよい。
【００３０】
動力伝達軸４４は、駆動部４３が発生する動力を流量調整部４２に伝達するための軸部材である。動力伝達軸４４の駆動部４３側の端部は、ブラケット４６内に設けられる連結プレート４６ａ（連結部）を介して、駆動部４３の第２出力軸４３ａに連結されている。一方、動力伝達軸４４の流量調整部４２側の端部は、上述したように駆動側クランクアーム４２ｄに連結されている。なお、駆動側クランクアーム４２ｄには連結用孔部が形成され、該連結用孔部には動力伝達軸４４が挿入して連結されている。また、動力伝達軸４４をその軸線周りで駆動側クランクアーム４２ｄと係合するために、動力伝達軸４４の流量調整部４２側の端部にはキー部材４４ａが固定され、駆動側クランクアーム４２ｄの上記連結用孔部にはキー部材４４ａに対応する溝部が形成されている。
【００３１】
吸入フレーム４５は、流量調整部４２を囲んで設けられ、流量調整部４２や駆動部４３を第１インペラケーシング２１ｅ（図２参照）に固定するための部材である。吸入フレーム４５には、吸入口４１の一部を形成する開口部４５ａ（吸入口）が形成されている。また、吸入フレーム４５は、流量調整部４２を囲んで環状に設けられるとともに、第１インペラ２１ａから離間するに従って縮小する外径を有している。そのため、吸入フレーム４５を、例えば円筒状に成形した場合に比べて小型化でき、また軽量化することができる。
【００３２】
吸入フレーム４５には、動力伝達軸４４が貫通して設けられる孔部４５ｂが形成されている。すなわち、動力伝達軸４４は孔部４５ｂを貫通して設けられ、吸入フレーム４５の内外にそれぞれ設けられる流量調整部４２と駆動部４３とを連結している。
【００３３】
流量調整部４２と動力伝達軸４４との組立においては、流量調整部４２が設置された吸入フレーム４５を第１インペラケーシング２１ｅに固定する前に、動力伝達軸４４を孔部４５ｂに貫通させて流量調整部４２に連結することができる。すなわち、流量調整部４２の駆動側クランクアーム４２ｄと動力伝達軸４４との連結箇所を外部から確認しながら組立を行うことができ、キー部材４４ａが固定された動力伝達軸４４を駆動側クランクアーム４２ｄの連結用孔部に容易に挿入できる。よって、流量調整部４２と動力伝達軸４４との組立の作業性が向上する。
【００３４】
なお、動力伝達軸４４と第２出力軸４３ａとは連結プレート４６ａによって連結され、駆動部４３はブラケット４６を介して吸入フレーム４５に固定されている。これらの連結及び固定は容易に行うことができることから、駆動部４３を吸入フレーム４５に固定するのは、吸入フレーム４５を第１インペラケーシング２１ｅに固定する前後のいずれであってもよい。
【００３５】
冷媒ガスＸ４が孔部４５ｂを介して外部に流出することを防ぐために、流量調整ユニット４０は、動力伝達軸４４が貫通して設けられる孔部４５ｂを気密に保つパッキン４５ｃ（シール部材）を備えている。パッキン４５ｃには、例えばＶパッキンが用いられる。
【００３６】
吸入フレーム４５はフランジ部４５ｄを備えており、フランジ部４５ｄを貫通して設けられる不図示のネジ部材によって、第１インペラケーシング２１ｅに固定される。また、フランジ部４５ｄと第１インペラケーシング２１ｅとの連結部を気密に保つため、フランジ部４５ｄには、環状のフランジパッキン４５ｅが設けられている。
【００３７】
なお、流量調整ユニット４０には油切板４７が設けられ、油切板４７は流量調整部４２のベーンフレーム４２ｂに固定されている。油切板４７は、吸入フレーム４５と後述する油タンク３４（図２参照）とを連結する不図示の均圧管を介して吸入フレーム４５の内部に流入するミスト状の潤滑油が、第１インペラ２１ａ側に流動することを防ぐためのものである。
【００３８】
図２に戻り、第２圧縮段２２は、第１圧縮段２１にて圧縮された後にスラスト方向から供給される冷媒ガスＸ４に速度エネルギを付与してラジアル方向に排出する第２インペラ２２ａと、第２インペラ２２ａによって冷媒ガスＸ４に付与された速度エネルギを圧力エネルギに変換することによって圧縮して圧縮冷媒ガスＸ１として排出する第２ディフューザ２２ｂと、第２ディフューザ２２ｂから排出された圧縮冷媒ガスＸ１を第２圧縮段２２の外部に導出する第２スクロール室２２ｃと、第１圧縮段２１にて圧縮された冷媒ガスＸ４を第２インペラ２２ａに導く導入スクロール室２２ｄとを備えている。
なお、第２ディフューザ２２ｂ、第２スクロール室２２ｃ及び導入スクロール室２２ｄは、第２インペラ２２ａを囲う第２インペラケーシング２２ｅによって形成されている。
【００３９】
第２インペラ２２ａは、回転軸２３に第１インペラ２１ａと背面合わせとなるように固定され、回転軸２３に対してモータ１２の回転動力が伝達されることによって回転駆動される。
第２スクロール室２２ｃは、圧縮冷媒ガスＸ１を凝縮器１に供給するための流路Ｒ１（図１参照）と接続されており、第２圧縮段２２から導出した圧縮冷媒ガスＸ１を流路Ｒ１に供給する。
【００４０】
なお、第１圧縮段２１の第１スクロール室２１ｃと、第２圧縮段２２の導入スクロール室２２ｄとは、第１圧縮段２１及び第２圧縮段２２とは別体で設けられる外部配管（図示せず）を介して接続されており、該外部配管を介して第１圧縮段２１にて圧縮された冷媒ガスＸ４が第２圧縮段２２に供給される。この外部配管には、上述の流路Ｒ４（図１参照）が接続されており、エコノマイザ２にて発生した冷媒の気相成分Ｘ３が外部配管を介して第２圧縮段２２に供給される構成となっている。
【００４１】
回転軸２３は、第１圧縮段２１と第２圧縮段２２との間の空間２５において第２インペラケーシング２２ｅに固定される第３軸受２６と、第２インペラケーシング２２ｅのギアユニット３０側に固定される第４軸受２７とによって、回転自在に支持されている。
【００４２】
ギアユニット３０は、モータ１２の回転動力を回転軸２３に伝達するためのものであり、出力軸１１に固定される平ギア３１と、回転軸２３に固定されるとともに平ギア３１と噛合するピニオンギア３２と、平ギア３１及びピニオンギア３２を収容するギアケーシング３３とを備えている。
【００４３】
平ギア３１は、ピニオンギア３２よりも大きな外径を備えており、平ギア３１及びピニオンギア３２が協働することで出力軸１１の回転数に対して回転軸２３の回転数が増加するようにモータ１２の回転動力を回転軸２３に伝達する。なお、このような伝達方法に限定されるものではなく、出力軸１１の回転数に対して回転軸２３の回転数が同数又は減少するように複数のギアの径を設定してもよい。
【００４４】
ギアケーシング３３は、モータケーシング１３及び第２インペラケーシング２２ｅと別体に成形されるとともに、それぞれを連結するものである。ギアケーシング３３の内部には、平ギア３１及びピニオンギア３２収容するための収容空間３３ａが形成されている。また、ギアケーシング３３には、ターボ圧縮機４の摺動部に供給される潤滑油が回収され貯留される油タンク３４が設けられている。
【００４５】
続いて、本実施形態におけるターボ圧縮機４の動作を説明する。
まず、モータ１２の回転動力が平ギア３１及びピニオンギア３２を介して回転軸２３に伝達され、これによって圧縮機ユニット２０の第１インペラ２１ａと第２インペラ２２ａとが回転駆動される。
【００４６】
第１インペラ２１ａが回転駆動されると、流量調整ユニット４０の吸入口４１が負圧状態となり、流路Ｒ５から冷媒ガスＸ４が吸入口４１を介して第１圧縮段２１に流入する。
このとき、流量調整ユニット４０が冷媒ガスＸ４の流量を調整することで、ターボ圧縮機４の圧縮性能及びターボ冷凍機Ｓ１の冷却・冷凍性能等を調整できる。より詳細には、まず駆動部４３が作動して、第２出力軸４３ａ及び動力伝達軸４４が回転する。動力伝達軸４４が回転することで、駆動側クランクアーム４２ｄが回転し、駆動側クランクアーム４２ｄに固定されている１つのベーン４２ａが回転する。また、駆動側クランクアーム４２ｄが回転することで、駆動側ロッド４２ｅを介して連結される駆動リング４２ｆが回転する。駆動リング４２ｆが回転することで、複数の従動側ロッド４２ｈを介して連結される複数の従動側クランクアーム４２ｉが回転し、従動側クランクアーム４２ｉにそれぞれ固定されているベーン４２ａも回転する。以上より、駆動部４３の作動により複数のベーン４２ａが同期して回転し、吸入口４１の上流側からの見かけ上の面積を調整することができる。よって、駆動部４３の作動により吸入口４１を通過する冷媒ガスＸ４の流量を調整できる。
【００４７】
吸入口４１を通過して第１圧縮段２１の内部に流入した冷媒ガスＸ４は、第１インペラ２１ａにスラスト方向から流入し、第１インペラ２１ａによって速度エネルギを付与されてラジアル方向に排出される。
第１インペラ２１ａから排出された冷媒ガスＸ４は、第１ディフューザ２１ｂによって速度エネルギを圧力エネルギに変換されることで圧縮される。
第１ディフューザ２１ｂから排出された冷媒ガスＸ４は、第１スクロール室２１ｃを介して第１圧縮段２１の外部に導出される。
そして、第１圧縮段２１の外部に導出された冷媒ガスＸ４は、不図示の外部配管を介して第２圧縮段２２に供給される。
【００４８】
第２圧縮段２２に供給された冷媒ガスＸ４は、導入スクロール室２２ｄを介してスラスト方向から第２インペラ２２ａに流入し、第２インペラ２２ａによって速度エネルギを付与されたラジアル方向に排出される。
第２インペラ２２ａから排出された冷媒ガスＸ４は、第２ディフューザ２２ｂによって速度エネルギを圧力エネルギに変換されることでさらに圧縮されて圧縮冷媒ガスＸ１とされる。
第２ディフューザ２２ｂから排出された圧縮冷媒ガスＸ１は、第２スクロール室２２ｃを介して第２圧縮段２２の外部に導出される。
そして、第２圧縮段２２の外部に導出された圧縮冷媒ガスＸ１は、流路Ｒ１を介して凝縮器１に供給される。
以上で、ターボ圧縮機４の動作が終了する。
【００４９】
本実施形態によれば、流量調整部４２の駆動側クランクアーム４２ｄと動力伝達軸４４との連結箇所を外部から確認しながら組立を行うことができ、流量調整部４２と動力伝達軸４４との組立の作業性が向上する。よって、このような流量調整部４２及び動力伝達軸４４を備えるターボ圧縮機４及びターボ冷凍機Ｓ１における製造の手間及びコストを削減できるという効果がある。
【００５０】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例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。
【００５１】
例えば、上記実施形態における吸入フレーム４５は、第１インペラ２１ａから離間するに従い縮小する外径を有しているが、これに限定されるものではなく、吸入フレーム４５が例えば円筒状に成形されていてもよい。
【００５２】
また、上記実施形態におけるターボ圧縮機４は、ターボ冷凍機Ｓ１において用いられているが、例えば内燃機関に圧縮した空気を供給する過給機として用いられるものであってもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１…凝縮器、３…蒸発器、４…ターボ圧縮機、２１ａ…第１インペラ（インペラ）、４２…流量調整部、４３…駆動部、４３ａ…第２出力軸（出力軸）、４４…動力伝達軸、４５…吸入フレーム（フレーム）、４５ａ…開口部（吸入口）、４５ｂ…孔部、４６ａ…連結プレート（連結部）、４５ｃ…パッキン（シール部材）、Ｓ１…ターボ冷凍機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インペラに導入される気体の流量を調整する流量調整部と、該流量調整部を駆動する駆動部と、該駆動部が発生する動力を前記流量調整部に伝達する動力伝達軸とを備えるターボ圧縮機であって、
前記流量調整部を囲んで設けられるフレームを備え、
前記フレームは、前記インペラに導入される気体の吸入口と、前記動力伝達軸が貫通して設けられる孔部とを具備することを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載のターボ圧縮機において、
前記フレームは、前記流量調整部を囲んで環状に設けられるとともに、前記インペラから離間するに従って縮小する外径を有することを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のターボ圧縮機において、
前記駆動部の動力を出力する出力軸と、前記動力伝達軸とを連結する連結部を備えることを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のターボ圧縮機において、
前記動力伝達軸が貫通して設けられる前記孔部を気密に保つシール部材を備えることを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項５】
圧縮された冷媒を冷却液化させる凝縮器と、液化した前記冷媒を蒸発させ冷却対象物から気化熱を奪うことによって前記冷却対象物を冷却する蒸発器と、該蒸発器にて蒸発した前記冷媒を圧縮して前記凝縮器に供給する圧縮機とを備えるターボ冷凍機であって、
前記圧縮機として、請求項１から４のいずれか一項に記載のターボ圧縮機を備えることを特徴とするターボ冷凍機。
【請求項１】
インペラに導入される気体の流量を調整する流量調整部と、該流量調整部を駆動する駆動部と、該駆動部が発生する動力を前記流量調整部に伝達する動力伝達軸とを備えるターボ圧縮機であって、
前記流量調整部を囲んで設けられるフレームを備え、
前記フレームは、前記インペラに導入される気体の吸入口と、前記動力伝達軸が貫通して設けられる孔部とを具備することを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載のターボ圧縮機において、
前記フレームは、前記流量調整部を囲んで環状に設けられるとともに、前記インペラから離間するに従って縮小する外径を有することを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のターボ圧縮機において、
前記駆動部の動力を出力する出力軸と、前記動力伝達軸とを連結する連結部を備えることを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のターボ圧縮機において、
前記動力伝達軸が貫通して設けられる前記孔部を気密に保つシール部材を備えることを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項５】
圧縮された冷媒を冷却液化させる凝縮器と、液化した前記冷媒を蒸発させ冷却対象物から気化熱を奪うことによって前記冷却対象物を冷却する蒸発器と、該蒸発器にて蒸発した前記冷媒を圧縮して前記凝縮器に供給する圧縮機とを備えるターボ冷凍機であって、
前記圧縮機として、請求項１から４のいずれか一項に記載のターボ圧縮機を備えることを特徴とするターボ冷凍機。
【図１】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−１８５２２１（Ｐ２０１１−１８５２２１Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５３７３７（Ｐ２０１０−５３７３７）
【出願日】平成２２年３月１０日（２０１０．３．１０）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１０日（２０１０．３．１０）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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