説明

ターボ圧縮機及び冷凍機

【課題】潤滑油に関する気密テストを容易に行うことができるターボ圧縮機及び冷凍機を提供すること。
【解決手段】ターボ圧縮機6は、筐体10と、摺動部位11を介して筐体10に対して回転可能に複数配された圧縮段12と、摺動部位11に供給される潤滑油が貯留されるオイルタンク13と、潤滑油を冷却するオイル冷却器15と、オイルタンク13とオイル冷却器15とを連通する一次配管16と、オイル冷却器15と摺動部位11とを連通する二次配管17と、を備え、オイル冷却器15が収容される収容空間S1が筐体10内に形成され、一次配管16及び二次配管17が、筐体10内に配されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、流体を複数のインペラにて圧縮可能なターボ圧縮機及び該ターボ圧縮機を備える冷凍機に関する。
【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、インペラ等を備えた圧縮手段によって冷媒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等が知られている。圧縮機においては、圧縮比が大きくなると圧縮機の吐出温度が高くなり容積効率が低下してしまう。そこで、上述のようなターボ冷凍機等が備えるターボ圧縮機においては、複数段に分けて冷媒の圧縮を行う場合がある。
【0003】
このようなターボ圧縮機においては、圧縮手段の摺動部位に供給される潤滑油を貯留するオイルタンクが設けられている。油ポンプなどから吐出された潤滑油は、油配管を通して圧縮機外部に配されたオイル冷却器に一旦導出され、冷却された後、各ベアリング等の摺動部位に供給されるようになっている(例えば、特許文献1参照。)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平7−83526号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、ターボ圧縮機では、高圧ガス保安法冷凍保安規則第7条六に基づく気密テストを行う必要がある。
しかし、従来のターボ圧縮機では、オイル冷却器や油配管が圧縮機の筐体の外部に配されて配管が複雑となり、継手類が多いことから、気密漏れが少なくない。このため、気密テストの基準を満たすことが必ずしも容易ではないという問題がある。
【0006】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、高気密性を容易に達成することができるターボ圧縮機及び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】
【0007】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係るターボ圧縮機は、筐体と、摺動部位を介して前記筐体に対して回転可能に複数配された圧縮段と、前記摺動部位に供給される潤滑油が貯留されるオイルタンクと、前記潤滑油を冷却するオイル冷却器と、前記オイルタンクと前記オイル冷却器とを連通する一次配管と、前記オイル冷却器と前記摺動部位とを連通する二次配管と、を備え、前記オイル冷却器が収容される収容空間が前記筐体内に形成され、前記一次配管及び前記二次配管が、前記筐体内に配されていることを特徴とする。
【0008】
この発明は、潤滑油が流れる一次配管及び二次配管並びにオイル冷却器がともにターボ圧縮機の筐体内に配されているので、これらからの気密漏れや油漏れを考慮する必要がなく、高気密性を得ることができる。したがって、気密テストの基準を確実に満たすことできる。
【0009】
また、本発明に係るターボ圧縮機は、前記ターボ圧縮機であって、前記一次配管及び前記二次配管の少なくとも一部が前記筐体内に形成されていることを特徴とする。
この発明は、より好適に気密漏れや油漏れの確認箇所を削減することができる。
【0010】
本発明に係る冷却機は、圧縮された冷媒を冷却液化する凝縮器と、液化された前記冷媒を蒸発させて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、前記蒸発器にて蒸発された前記冷媒を圧縮して前記凝縮器に供給するターボ圧縮機と、を備える冷凍機において、前記ターボ圧縮機として、上述したターボ圧縮機を用いたことを特徴とする。
【0011】
この発明は、上記ターボ圧縮機と同様の作用・効果を奏することができる。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、ターボ圧縮機に課せられる気密テストの基準を容易かつ確実に達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の一実施形態に係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】本発明の一実施形態に係るターボ冷凍機が備えるターボ圧縮機の垂直断面図である。
【図3】図2のIII−III断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明に係るターボ圧縮機及び冷凍機の一実施形態について、図1から図3を参照して説明する。
図1に示すように、ターボ冷凍機(冷凍機)1は、例えば空調用の冷却水を生成するためにビルや工場に設置されるものであり、凝縮器2と、エコノマイザ3と、蒸発器5と、ターボ圧縮機6とを備えている。
【0015】
凝縮器2は、気体状態で圧縮された冷媒(流体)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2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6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3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7が設置されている。
【0016】
エコノマイザ3は、膨張弁7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3は、冷媒液X2が流れる流路R3を介して蒸発器5と接続されており、エコノマイザ3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6と接続されている。なお、流路R3は、冷媒液X2をさらに減圧するための膨張弁8が設置されている。また、流路R4は、ターボ圧縮機6が備える後述する第二圧縮段27に気相成分X3を供給するようにターボ圧縮機6と接続されている。
【0017】
蒸発器5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5は、冷媒液X2が蒸発され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6と接続されている。なお、流路R5は、ターボ圧縮機6が備える後述する第一圧縮段26と接続されている。
【0018】
ターボ圧縮機6は、冷媒ガスX4を圧縮して上記圧縮冷媒ガスX1とするものである。
このターボ圧縮機6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2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5と接続されている。
【0019】
図2及び図3に示すように、このターボ圧縮機6は、筐体10と、摺動部位11を介して筐体10に対して回転可能に複数配された圧縮段12と、摺動部位11に供給される潤滑油が貯留されるオイルタンク13と、潤滑油を冷却するオイル冷却器15と、オイルタンク13とオイル冷却器15とを連通する一次配管16と、オイル冷却器15と摺動部位11とを連通する二次配管17と、を備えている。
なお、図2においては、一次配管16及び二次配管17を理解しやすくするため、模式的に示している。
【0020】
筐体10は、モータハウジング18と、圧縮機ハウジング20と、ギアハウジング21と、に区画されており、それぞれが分離可能に接続されている。モータハウジング18には、軸線O回りに回転する出力軸22と、出力軸22が接続されて圧縮段12を駆動させるモータ23と、が配されている。出力軸22は、モータハウジング18に固定された第一軸受25によって回転可能に支持されている。
【0021】
圧縮段12は、冷媒ガスX4(図1参照)を吸入して圧縮する第一圧縮段26と、第一圧縮段26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)として排出する第二圧縮段27とを備えている。第一圧縮段26は、圧縮機ハウジング20に配され、第二圧縮段27は、ギアハウジング21に配されている。
【0022】
各圧縮段26,27は、回転軸28に固定され、軸線O回りに回転駆動される複数のインペラ30を備えている。回転軸28は、ギアハウジング21に固定された第二軸受31と、圧縮機ハウジング20に固定された第三軸受32と、によって、回転可能に支持されている。
【0023】
ギアハウジング21には、出力軸22の駆動力を回転軸28に伝達するためのギアユニット33と、が収容される収容空間S1が形成される。この収容空間S1には、更に、オイル冷却器15が収容される。なお、オイル冷却器15には、外部から冷媒が供給され、外部に冷媒が排出されるように冷媒配管が配設されている。
オイルタンク13は、収容空間S1の下方に配されている。このオイルタンク13は、圧縮機ハウジング20内に形成された空間S2とも連通している。
【0024】
ギアユニット33は、モータ23の出力軸22に固定される大径歯車35と、回転軸28に固定されると共に大径歯車35と噛み合う小径歯車36とを備えている。そして、出力軸22の回転数に対して回転軸28の回転数が増加するようにモータ23の出力軸22の回転動力を回転軸28に伝達する。
【0025】
一次配管16及び二次配管17は、ギアハウジング21の内部に配されている。上述したように、一次配管16は、オイルタンク13とオイル冷却器15とを繋ぐ配管である。
具体的には、オイルタンク13内に収容されたオイルポンプ14とオイル冷却器15を繋ぐ配管である。
【0026】
二次配管17は、オイル冷却器15と摺動部位11とを繋ぐ配管である。摺動部位11は、第一軸受25、第二軸受31、第三軸受32及びギアユニット33を含む。
そして、二次配管17は、第一軸受25に潤滑油を供給する第一配管37と、第二軸受31に潤滑油を供給する第二配管38と、第三軸受32に潤滑油を供給する第三配管39と、ギアユニット33に潤滑油を供給するギア配管(不図示)と、をさらに備えている。
なお、二次配管17は、オイル冷却器15から、一旦、収容空間S1に配置されたマニホールド40に繋げられた後に、第一配管37、第二配管38、第三配管39及びギア配管にそれぞれ分岐するようになっている。
【0027】
次に、本実施形態に係るターボ冷凍機1及びターボ圧縮機6の作用について説明する。
まず、オイルポンプ14によって、潤滑油がオイルタンク13から一次配管16を介してオイル冷却器15に供給される。そして、オイル冷却器15で熱交換されて冷却された潤滑油は、二次配管17である第一配管37、第二配管38、第三配管39及びギア配管を介して、摺動部位11に供給される。
【0028】
その後モータ23が駆動され、モータ23の出力軸22の回転動力がギアユニット33を介して回転軸28に伝達され、これによって第一圧縮段26及び第二圧縮段27が回転駆動される。
【0029】
第一圧縮段26が回転駆動されると、流路R5からの冷媒ガスX4が第一圧縮段26に流入する。第一圧縮段26の内部に流入した冷媒ガスX4は、インペラ30によって速度エネルギを付与されて軸線O方向から径方向に排出される。
第一圧縮段26から排出された冷媒ガスX4は、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、第二圧縮段27に供給される。
【0030】
第二圧縮段27に供給された冷媒ガスX4は、第一圧縮段26と同様にインペラ30によって速度エネルギを付与されて軸線O方向から径方向に排出される。第二圧縮段27から排出された冷媒ガスX4は、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。そして、第二圧縮段27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2に供給される。
【0031】
一方、収容空間S1、空間S2に供給されて摺動部位11から流れ落ちた潤滑油は、オイルタンク13に回収される。
【0032】
本実施形態に係るターボ冷凍機1及びターボ圧縮機6によれば、オイル冷却器15が収容される収容空間S1が筐体10内に形成され、一次配管16及び二次配管17が筐体10内に配されているので、これらからの気密漏れや油漏れを考慮する必要がなく、高気密性を得ることができる。したがって、ターボ冷凍機1に課される気密テストの基準を容易かつ確実に満たすことができる。
【0033】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の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種々の変更を加えることが可能である。
例えば、一次配管16及び二次配管17の形態は、本実施形態に係るものに限定されることはなく、一次配管及び二次配管の少なくとも一部がターボ圧縮機の筐体の壁面に埋設するように形成されていてもよい。これによって、より好適に気密漏れや油漏れの確認箇所を削減することができる。
【0034】
また、上記第実施形態においては2つの圧縮段(第一圧縮段26及び第二圧縮段27)を備える構成について説明したが、これに限定されるものではなく、1つ又は3つ以上の圧縮段を備える構成を採用しても良い。
【0035】
さらに、筐体10としてモータハウジング18と圧縮機ハウジング20とギアハウジング21とが各々区画形成されたターボ圧縮機について説明しているが、これに限定されるものではなく、例えば、モータが第一圧縮段と第二圧縮段の間に配置されるような構成のものでも良い。
【符号の説明】
【0036】
1…ターボ冷凍機(冷凍機)
2…凝縮器
5…蒸発器
6…ターボ圧縮機
10…筐体
11…摺動部位
12…圧縮段
13…オイルタンク
15…オイル冷却器
16…一次配管
17…二次配管

【特許請求の範囲】
【請求項1】
筐体と、
摺動部位を介して前記筐体に対して回転可能に複数配された圧縮段と、
前記摺動部位に供給される潤滑油が貯留されるオイルタンクと、
前記潤滑油を冷却するオイル冷却器と、
前記オイルタンクと前記オイル冷却器とを連通する一次配管と、
前記オイル冷却器と前記摺動部位とを連通する二次配管と、
を備え、
前記オイル冷却器が収容される収容空間が前記筐体内に形成され、
前記一次配管及び前記二次配管が前記筐体内に配される
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項2】
前記一次配管及び前記二次配管の少なくとも一部が前記筐体内に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のターボ圧縮機。
【請求項3】
圧縮された冷媒を冷却液化する凝縮器と、
液化された前記冷媒を蒸発させて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、
前記蒸発器にて蒸発された前記冷媒を圧縮して前記凝縮器に供給するターボ圧縮機と、
を備える冷凍機において、
前記ターボ圧縮機として、請求項1又は2に記載のターボ圧縮機を用いたことを特徴とする冷凍機。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2011−26959(P2011−26959A)
【公開日】平成23年2月10日(2011.2.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−170192(P2009−170192)
【出願日】平成21年7月21日(2009.7.21)
【出願人】(000000099)株式会社IHI (5,014)
【Fターム(参考)】