涡轮压缩机和制冷机.pdf

本发明提供一种涡轮压缩机和制冷机。一种涡轮压缩机，具备：马达；被传递上述马达的旋转动力从而被驱动旋转的叶轮；将上述马达的旋转动力传递至上述叶轮的齿轮单元；和至少回收供给至上述齿轮单元的润滑油的油箱，其特征在于，上述油箱是通过包围上述马达的马达壳体和包围上述叶轮的叶轮壳体的至少一个形成的封闭空间的一部分。

1.  一种涡轮压缩机，具备：
马达；
被传递上述马达的旋转动力从而被驱动旋转的叶轮；
将上述马达的旋转动力传递至上述叶轮的齿轮单元；和
至少回收供给至上述齿轮单元的润滑油的油箱，其中，
上述油箱是由包围上述马达的马达壳体和包围上述叶轮的叶轮壳体的至少一个形成的封闭空间的一部分。

2.  根据权利要求1所述的涡轮压缩机，其特征在于，上述油箱是通过上述马达壳体形成的空间，并且与上述马达壳体和上述叶轮壳体所形成的收纳上述齿轮单元的空间连接。

3.  根据权利要求1所述的涡轮压缩机，其特征在于，上述油箱是通过上述叶轮壳体形成的空间，并且与上述马达壳体和上述叶轮壳体所形成的收纳上述齿轮单元的空间连接。

4.  根据权利要求1所述的涡轮压缩机，其特征在于，上述油箱是上述马达壳体和上述叶轮壳体所形成的收纳上述齿轮单元的封闭空间的下部。

5.  根据权利要求4所述的涡轮压缩机，其特征在于，在收纳上述齿轮单元的封闭空间的上部和封闭空间的下部即上述油箱之间具备隔板，该隔板抑制润滑油雾从上述油箱向上述上部侵入。

6.  一种制冷机，包括：将压缩后的冷媒冷却液化的冷凝器、使液化了的上述冷媒蒸发并从冷却对象物夺去气化热从而将上述冷却对象物冷却的蒸发器、和将由上述蒸发器蒸发了的上述冷媒压缩并供给至上述冷凝器的压缩机，其中，
作为上述压缩机，具备权利要求1～5中的任一项所述的涡轮压缩机。

涡轮压缩机和制冷机
技术领域
本发明涉及一种具备马达和被传递上述马达的旋转动力从而被驱动旋转的叶轮的涡轮压缩机、和具备上述涡轮压缩机的制冷机。
本申请基于2008年2月6日申请的日本专利申请第2008-27072号主张优先权，并在此援引其内容。
背景技术
作为将水等冷却对象物冷却或冷冻的制冷机，已知具备借助叶轮压缩并排出冷媒的涡轮压缩机的涡轮制冷机等。
这样的涡轮制冷机等所具备的涡轮压缩机如日本特开2007-177695号公报所示那样，具有用于获得驱动叶轮旋转的旋转动力的马达和叶轮被壳体包围的构成。
另外，涡轮压缩机为了顺畅地动作，需要对用于将马达的旋转动力传递至叶轮的齿轮单元等滑动部位供给润滑油。
供给至滑动部位的润滑油为了再利用，而暂时回收到与包围马达和叶轮的壳体分开设置的油箱中，并再次供给滑动部位。
但是，油箱如上所述地与包围马达和叶轮的壳体分开设置。因此，在组装涡轮压缩机时需要将油箱与壳体连接的工序，涡轮压缩机的组装工序变得烦杂化。
另外，在涡轮制冷机等中多使用氟利昂作为冷媒。由此，为了更可靠地防止作为冷媒的氟利昂泄漏，将壳体内部密闭。但是，在如上所述地连接油箱与壳体的情况下，由于产生连接部位所以难以确保密闭性，其结果为，需要提高上述连接部位的密闭性的高级的对策，或者需要频繁地进行维护。
发明内容
本发明是鉴于上述的问题而完成的，其目的在于在涡轮压缩机中容易地提高壳体内部的密闭性。
为了达到上述目的，在本发明的涡轮压缩机中采用以下的手段。即，一种涡轮压缩机，具备：马达；被传递上述马达的旋转动力从而被驱动旋转的叶轮；将上述马达的旋转动力传递至上述叶轮的齿轮单元；和至少回收供给至上述齿轮单元的润滑油的油箱，其中，上述油箱是通过包围上述马达的马达壳体和包围上述叶轮的叶轮壳体的至少一个形成的封闭空间的一部分。
在具有这样的特征的本发明的涡轮压缩机中，油箱由通过包围马达的马达壳体和包围叶轮的叶轮壳体的至少某一个形成的封闭空间的一部分构成。
此外，在本发明中，上述封闭空间的一部分不限定面积、数量和形状，也可以指封闭空间的全部。另外，也可以根据需要选择用于油箱的壳体的面积和部分。
另外，在本发明的涡轮压缩机中优选采用这样的构成：上述油箱是通过上述马达壳体形成的空间，并且与上述马达壳体和上述叶轮壳体所形成的收纳上述齿轮单元的空间连接。
另外，在本发明的涡轮压缩机中优选采用这样的构成：上述油箱是通过上述叶轮壳体形成的空间，并且与上述马达壳体和上述叶轮壳体所形成的收纳上述齿轮单元的空间连接。
另外，在本发明的涡轮压缩机中优选采用这样的构成：上述油箱是上述马达壳体和上述叶轮壳体所形成的收纳上述齿轮单元的封闭空间的下部。
另外，在本发明的涡轮压缩机中优选采用这样的构成：在收纳上述齿轮单元的封闭空间的上部和封闭空间的下部即上述油箱之间具备隔板，该隔板抑制润滑油雾从上述油箱侵入到上述上部。
接下来，本发明的制冷机涉及这样的制冷机：该制冷机具备将压缩后的冷媒冷却液化的冷凝器、使液化了的上述冷媒蒸发并从冷却对象物夺去气化热从而将上述冷却对象物冷却的蒸发器、和将由上述蒸发器蒸发了的上述冷媒压缩并供给至上述冷凝器的压缩机。该制冷机具备本发明的涡轮压缩机作为上述压缩机。
具有这样的特征的本发明的制冷机与本发明的涡轮压缩机相同，油箱由使用包围马达的马达壳体和包围叶轮的叶轮壳体的至少一个形成的封闭空间的一部分构成。
根据本发明，油箱由通过包围马达的马达壳体和包围叶轮的叶轮壳体的至少某一个形成的封闭空间的一部分构成。
因此，油箱不需要与包围马达和叶轮的壳体分体设置，也不需要其连接部位。
因此，根据本发明，在涡轮压缩机中能够容易地提高壳体内部的密闭性。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的涡轮制冷机的概略构成的方框图。
图2是本发明的第1实施方式的涡轮制冷机所具备的涡轮压缩机的水平剖视图。
图3是本发明的第1实施方式的涡轮制冷机所具备的涡轮压缩机的垂直剖视图。
图4是图3的要部放大图。
图5是本发明的第2实施方式的涡轮制冷机所具备的涡轮压缩机的垂直剖视图。
图6是本发明的第3实施方式的涡轮制冷机所具备的涡轮压缩机的垂直剖视图。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的涡轮压缩机和制冷机的一个实施方式。此外在以下的附图中，为了使各部件为能识别的大小，适当地变更了各部件的比例尺。本发明不仅限于以下说明的实施方式，例如可以进行数量、位置和尺寸的追加、变更和省略等。
(第1实施方式)
图1是表示本实施方式的涡轮制冷机S1(制冷机)的概略构成的方框图。
本实施方式的涡轮制冷机S1设置在大厦或工厂中，例如用来生成空调用的冷却水。如图1所示，涡轮制冷机S1具备冷凝器1、节能器2、蒸发器3和涡轮压缩机4。
以气体状态被压缩的作为冷媒(流体)的压缩冷媒气体X1供给到冷凝器1，通过将该压缩冷媒气体X1冷却液化而成为冷媒液X2。如图1所示，该冷凝器1经由压缩冷媒气体X1流经的流路R1与涡轮压缩机4连接，并经由冷媒液X2流经的流路R2与节能器2连接。此外，在流路R2上设置有用于对冷媒液X2进行减压的膨胀阀5。
节能器2临时贮留由膨胀阀5减压后的冷媒液X2。该节能器2经由冷媒液X2向蒸发器3流动的流路R3与蒸发器3连接，并经由利用节能器2产生的冷媒的气相成分X3向涡轮压缩机4流动的流路R4与涡轮压缩机4连接。此外，流路R3设置有用于对冷媒液X2进一步进行减压的膨胀阀6。此外，流路R4与涡轮压缩机4连接，以将气相成分X3供给涡轮压缩机4所具备的后述的第2压缩级22。
蒸发器3通过使冷媒液X2蒸发并从水等冷却对象物夺去气化热来对冷却对象物进行冷却。该蒸发器3经由冷媒液X2蒸发而产生的冷媒气体X4所流经的流路R5与涡轮压缩机4连接。此外，流路R5与涡轮压缩机4所具备的后述的第1压缩级21连接。
涡轮压缩机4将冷媒气体X4和气相成分X3压缩成上述压缩冷媒气体X1。
该涡轮压缩机4如上所述经由压缩冷媒气体X1流经的流路R1与冷凝器1连接，并经由冷媒气体X4流经的流路R5与蒸发器3连接。
在这样构成的涡轮制冷机S1中，经由流路R1供给到冷凝器1的压缩冷媒气体X1被冷凝器1液化冷却而成为冷媒液X2。
冷媒液X2在经由流路R2供给节能器2时被膨胀阀5减压，在减压的状态下临时贮留在节能器2中，然后在经由流路R3供给蒸发器3时被膨胀阀6进一步减压，并以被进一步减压的状态供给蒸发器3。
供给到蒸发器3的冷媒液X2被蒸发器3蒸发而成为冷媒气体X4，并经由流路R5供给涡轮压缩机4。
供给到涡轮压缩机4的冷媒气体X4被涡轮压缩机4压缩而成为压缩冷媒气体X1，并再次经由流路R1供给至冷凝器1。
此外，在冷媒液X2贮留在节能器2中时产生的冷媒的气相成分X3经由流路R4供给至涡轮压缩机4，与冷媒气体X4一起被压缩，并作为压缩冷媒气体X1经由流路R1供给至冷凝器1。
另外，在这样的涡轮制冷机S1中，在利用蒸发器3使冷媒液X2蒸发时，通过从冷却对象物夺去气化热，来进行冷却对象物的冷却或冷冻。
接下来更详细地说明本实施方式的特征部分即上述涡轮压缩机4。
图2是涡轮压缩机4的水平剖视图。另外图3是涡轮压缩机4的垂直剖视图。另外图4是涡轮压缩机4所具备的压缩机单元20放大了的垂直剖视图。
如这些图所示，本实施方式的涡轮压缩机4具备马达单元10、压缩机单元20和齿轮单元30。
马达单元10具备具有输出轴11并且用于驱动压缩机单元20的成为驱动源的马达12、和包围上述马达12并且支承上述马达12的马达壳体13。
此外，马达12的输出轴11被固定在马达壳体13上的第1轴承14和第2轴承15支承成能旋转。
此外马达壳体13具备支承涡轮压缩机4的脚部13a。
另外，在本实施方式的涡轮压缩机4中，脚部13a的内部作成中空状，用作回收并且贮留供给到涡轮压缩机4的滑动部位的润滑油的油箱100。
即，在本实施方式的涡轮压缩机4中，通过马达壳体13形成的空间用作油箱100。
压缩单元20具备吸入并压缩冷媒气体X4(参照图1)的第1压缩级21、和对被第1压缩级21压缩后的冷媒气体X4进行进一步压缩并将其作为压缩冷媒气体X1(参照图1)排出的第2压缩级22。
第1压缩级21具备第1叶轮21a、第1扩压器21b、第1涡旋室21c和吸入口21d。第1叶轮21a对从轴向(轴方向)供给的冷媒气体X4作用动能，并将其沿径向(垂直于轴的方向)排出。第1扩压器21b将第1叶轮21a作用于冷媒气体X4的动能转换为压力能从而将其压缩。第1涡旋室21c将被第1扩压器21b压缩的冷媒气体X4导出到第1压缩级21的外部。吸入口21d将冷媒气体X4吸入并供给到第1叶轮21a。
此外，第1扩压器21b、第1涡旋室21c和吸入口21d的一部分通过包围第1叶轮21a的第1壳体21e(叶轮壳体)形成。
第1叶轮21a固定在旋转轴23上，旋转动力从马达12的输出轴11传递至旋转轴23从而使其旋转，由此驱动第1叶轮21a旋转。
此外，在第1压缩级21的吸入口21d上设置有多个用于调节第1压缩级21的吸入容量的入口导向叶片21g。
各入口导向叶片21g能够借助固定在第1壳体21e上的驱动机构21h旋转，从而能够改变从冷媒气体X4的流动方向观察的外观上的面积。
第2压缩级22具备第2叶轮22a、第2扩压器22b、第2涡旋室22c和导入涡旋室22d。第2叶轮22a对被第1压缩级21压缩并从轴向供给的冷媒气体X4作用动能，并将其沿径向排出。第2扩压器22b将第2叶轮22a作用于冷媒气体X4的动能转换为压力能从而将其压缩，并作为压缩冷媒气体X1排出。第2涡旋室22c将从第2扩压器22b排出的压缩冷媒气体X1导出到第2压缩级22的外部。导入涡旋室22d将被第1压缩级21压缩的冷媒气体X4引导至第2叶轮22a。
此外，第2扩压器22b、第2涡旋室22c和导入涡旋室22d的一部分通过包围第2叶轮22a的第2壳体22e(叶轮壳体)形成。
第2叶轮22a以与第1叶轮21a背对背的方式固定在上述旋转轴23上，旋转动力从马达12的输出轴11传递至旋转轴23从而使其旋转，由此驱动第2叶轮22a旋转。
第2涡旋室22c与用于将压缩冷媒气体X1供给至冷凝器1的流路R1连接，将从第2压缩级22导出的压缩冷媒气体X1供给到流路R1。
此外，第1压缩级21的第1涡旋室21c和第2压缩级22的导入涡旋室22d经由与第1压缩级21和第2压缩级22分体设置的外部配管(未图示)连接，被第1压缩级21压缩的冷媒气体X4经由上述外部配管供给至第2压缩级22。在该外部配管上连接有上述的流路R4(参照图1)，由节能器2产生的冷媒的气相成分X3经由外部配管供给至第2压缩级22。
此外，旋转轴23被第3轴承24和第4轴承25支承成能旋转，所述第3轴承24在第1压缩级21和第2压缩级22之间的空间50中固定在第2压缩级22的第2壳体22e上，所述第4轴承25在马达单元10侧固定在第2壳体22e上。
齿轮单元30用于将马达12的输出轴11的旋转动力传递至旋转轴23，并收纳在通过马达单元10的马达壳体13和压缩机单元20的第2壳体22e形成的空间60中。
该齿轮单元30通过固定在马达12的输出轴11上的大径齿轮31、和固定在旋转轴23上并且与大径齿轮31啮合的小径齿轮32构成。齿轮单元30将马达12的输出轴11的旋转动力传递至旋转轴23，以便相对于输出轴11的转速的增加来增加旋转轴23的转速。
另外，涡轮压缩机4具备润滑油供给装置70，该润滑油供给装置70将贮留在油箱100中的润滑油供给到轴承(第1轴承14、第2轴承15、第3轴承24、第4轴承25)、叶轮(第1叶轮21a、第2叶轮22a)和壳体(第1壳体21e、第2壳体22e)之间、以及齿轮单元30等的多个滑动部位。此外，在附图中润滑油供给装置70仅图示了一部分。
此外，配置第3轴承24的空间50和收纳齿轮单元30的空间60通过形成在第2壳体22e上的贯通孔80连接，进而连接空间60和油箱100。因此，供给到空间50、60并从滑动部位流下的润滑油回收在油箱100中。
即，在本实施方式的涡轮压缩机4中，与通过马达壳体13和第2壳体22e(叶轮壳体)形成的收纳齿轮单元30的空间60连接并且通过马达壳体13形成的空间用作油箱100。
在这样构成的本实施方式的涡轮压缩机4中，首先，利用润滑油供给装置70从油箱100对涡轮压缩机4的各滑动部位供给润滑油，然后驱动马达12。接着，马达12的输出轴11的旋转动力经由齿轮单元30传递至旋转轴23，从而驱动压缩机单元20的第1叶轮21a和第2叶轮22a旋转。
当驱动第1叶轮21a旋转时，第1压缩级21的吸入口21d成为负压状态，来自流路R5的冷媒气体X4经由吸入口21d流入第1压缩级21。
流入到第1压缩级21内部的冷媒气体X4从轴向流入第1叶轮21a，被第1叶轮21a作用动能并沿径向排出。
从第1叶轮21a排出的冷媒气体X4通过第1扩压器21b将动能转换为压力能而被压缩。
从第1扩压器21b排出的冷媒气体X4经由第1涡旋室21c导出到第1压缩级21的外部。
然后，导出到第1压缩级21外部的冷媒气体X4经由外部配管供给到第2压缩级22。
供给到第2压缩级22的冷媒气体X4经由导入涡旋室22d从轴向流入第2叶轮22a，被第2叶轮22a作用动能并沿径向排出。
从第2叶轮22a排出的冷媒气体X4通过第2扩压器22b将动能转换为压力能而进一步被压缩成压缩冷媒气体X1。
从第2扩压器22b排出的压缩冷媒气体X1经由第2涡旋室22c导出到第2压缩级22的外部。
然后，导出到第2压缩级22外部的压缩冷媒气体X1经由流路R1供给到冷凝器1。
在以上的本实施方式的涡轮压缩机4中，油箱100作为包围马达12的马达壳体13所形成的封闭空间的一部分构成。因此，油箱不需要与壳体(马达壳体13、第1壳体21e和第2壳体22e)分体设置，也不需要其连接部位。
因此，根据本实施方式的涡轮压缩机4，在涡轮压缩机中能够容易地提高壳体内部的密闭性。
另外，本实施方式的涡轮制冷机S1具备壳体内部的密闭性容易地得到提高的涡轮压缩机4。
因此，在本实施方式的涡轮制冷机S1中，能够提高涡轮压缩机4的密闭性，而无需增加制造成本和维护成本。
(第2实施方式)
接下来说明本发明的第2实施方式。此外，在本第2实施方式的说明中，关于与上述第1实施方式相同的部分省略或简化其说明。
图5是本实施方式的涡轮压缩机4的垂直剖视图。如该图所示，在本实施方式的涡轮压缩机4中，作为叶轮壳体的第2壳体22e具备支承涡轮压缩机4的脚部22ea。另外，在本实施方式的涡轮压缩机4中，脚部22ea的内部为中空并用作油箱100。另外，马达壳体13和第2壳体22e(叶轮壳体)所形成的收纳齿轮单元30的空间60与油箱100连接。
即，在本实施方式的涡轮压缩机4中，与通过马达壳体13和第2壳体22e(叶轮壳体)形成的收纳齿轮单元30的空间60连接并且通过第2壳体22e形成的空间用作油箱100。通过借助孔等连接，使得能够将从滑动部位流下的润滑油通过孔回收到油箱100中。
在以上的本实施方式的涡轮压缩机4中，油箱100作为包围第2叶轮22a的第2壳体22e所形成的封闭空间的一部分构成。因此，油箱不需要与壳体(马达壳体13、第1壳体21e和第2壳体22e)分体设置，也不需要其连接部位。
因此，根据本实施方式的涡轮压缩机4，在涡轮压缩机中能够容易地提高壳体内部的密闭性。
(第3实施方式)
接下来说明本发明的第3实施方式。此外，在本第3实施方式的说明中，关于与上述第1实施方式相同的部分也省略或简化其说明。
图6是本实施方式的涡轮压缩机4的垂直剖视图。如该图所示，在本实施方式的涡轮压缩机4中，通过马达壳体13和第2壳体22e(叶轮壳体)形成的收纳齿轮单元30的空间60的下部是油箱100。
另外，在本实施方式的涡轮压缩机4中，在作为收纳齿轮单元30的空间的上部和作为下部的油箱100之间设置有隔板200，该隔板200抑制润滑油雾从油箱100侵入到上部。
该隔板200通过使油箱100与油箱100的上部空间的连接空间变窄，来抑制在油箱100中产生的润滑油雾飞散到上部。此外，由于孔等构成的连接部位可以设置在隔板200及其他部分，所以通过设置这样的隔板200，能够利用油箱100可靠地回收从滑动部位流下的润滑油。
在以上的本实施方式的涡轮压缩机4中，油箱100作为通过包围马达12的马达壳体13和包围第2叶轮22a的第2壳体22e形成的封闭空间的一部分构成。因此，油箱不需要与壳体(马达壳体13、第1壳体21e和第2壳体22e)分体设置，也不需要其连接部位。
因此，根据本实施方式的涡轮压缩机4，在涡轮压缩机中能够容易地提高壳体内部的密闭性。
此外，在本实施方式的涡轮压缩机4中，可以利用马达壳体13和/或第2壳体22e构成支承涡轮压缩机4的脚部，或者也可以另外设置脚部来支承涡轮压缩机4。
以上参照附图说明了本发明的涡轮压缩机和制冷机的优选实施方式，但是本发明当然不限于上述实施方式，而仅由附上的权利要求书限定。上述的实施方式中表示的各构成部件的各形状和组合等是一个示例，能够根据设计要求等在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变更。
例如，在上述第1实施方式中关于具备两个压缩级(第1压缩级21和第2压缩级22)的构成进行了说明。
但是，本发明不限于此，也可以采用具备一个压缩级或三个以上压缩级的构成。
此外，在上述实施方式中说明了涡轮制冷机设置在大厦或工厂中以生成空调用的冷却水的情况。
但是，本发明不仅限于这些使用，也可以应用于家庭用或商用的冷藏机或冷冻机、或者家庭用的空调装置。
此外，在上述第1实施方式中说明了第1压缩级21所具备的第1叶轮21a和第2压缩级22所具备的第2叶轮22a背对背的构成。
但是，本发明不限于此，也可以构成为第1压缩级21所具备的第1叶轮21a的背面和第2压缩级22所具备的第2叶轮22a的背面朝向同一方向。
此外，在上述第1实施方式中说明了分别设置有马达单元10、压缩单元20和齿轮单元30的涡轮压缩机。
但是，本发明不限于此，例如也可以采用马达配置在第1压缩级和第2压缩级之间的构成。
在任一种情况下，本发明的涡轮压缩机都能够容易地提高壳体内部的密闭性。