(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
潤滑油が収容されたハウジングと、このハウジング内に収容され回転によって前記潤滑油が供給されるギヤ部材と、前記ハウジング内で前記ギヤ部材の上方に配置され前記ハウジングの外部と連通する吸気口が設けられ前記ギヤ部材の回転によって掻き上げられた潤滑油を捕捉し前記ハウジングの下方に戻すデミスタとを備えたターボ圧縮機であって、
前記ギヤ部材の周囲には、前記ギヤ部材の回転によって掻き上げられる前記潤滑油を前記ハウジングの下方に収束させるギヤカバーが設けられ、前記デミスタの吸気口近傍には、前記ハウジングの内壁面との間に微小隙間を形成し前記デミスタが捕捉した潤滑油を前記ハウジングの下方に戻すデミスタカバーが設けられていることを特徴とするターボ圧縮機。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記のようなターボ圧縮機では、デミスタに到達する潤滑油量が多く、デミスタで完全に潤滑油を捕捉することができず、ハウジングの外部に潤滑油が排出されてしまう可能性があった。
【0006】
そこで、この発明は、デミスタへ到達する潤滑油量を減少させることができるターボ圧縮機の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
請求項1記載の発明は、潤滑油が収容されたハウジングと、このハウジング内に収容され回転によって前記潤滑油が供給されるギヤ部材と、前記ハウジング内で前記ギヤ部材の上方に配置され前記ハウジングの外部と連通する吸気口が設けられ前記ギヤ部材の回転によって掻き上げられた潤滑油を捕捉し前記ハウジングの下方に戻すデミスタとを備えたターボ圧縮機であって、前記ギヤ部材の周囲には、前記ギヤ部材の回転によって掻き上げられる前記潤滑油を前記ハウジングの下方に収束させるギヤカバーが設けられ、前記デミスタの吸気口近傍には、前記ハウジングの内壁面との間に微小隙間を形成し前記デミスタが捕捉した潤滑油を前記ハウジングの下方に戻すデミスタカバーが設けられていることを特徴とする。
【0008】
このターボ圧縮機では、ギヤ部材の周囲にギヤ部材の回転によって掻き上げられる潤滑油をハウジングの下方に収束させるギヤカバーが設けられているので、収束された潤滑油とデミスタとの間の距離を長く設定することができ、潤滑油がデミスタ側に到達することを抑制できる。
【0009】
また、デミスタの吸気口近傍には、ハウジングの内壁面との間に微小隙間を形成しデミスタが捕捉した潤滑油をハウジングの下方に戻すデミスタカバーが設けられているので、ギヤカバーでハウジングの下方に収束仕切れなかった潤滑油がデミスタカバーとハウジングの内壁面との間の微小隙間によってデミスタの吸入口に到達することを抑制することができる。
【0010】
従って、このようなターボ圧縮機では、ギヤカバーとデミスタカバーとによって、デミスタへ到達する潤滑油量を減少させることができる。
【0011】
請求項2記載の発明は、請求項1記載のターボ圧縮機であって、前記ギヤカバーは、前記ギヤ部材の回転方向における上流端側が下流端側より前記ハウジングの下方に向けて長く形成されていることを特徴とする。
【0012】
このターボ圧縮機では、ギヤカバーのギヤ部材の回転方向における上流端側が下流端側よりハウジングの下方に向けて長く形成されているので、ギヤ部材の回転によって掻き上げられる潤滑油量が多い回転方向の上流端側の潤滑油の飛散を抑制することができる。加えて、回転方向の上流端側を長くしてギヤカバーの機能を保持しつつ、下流端側を短くすることでギヤカバーを軽量化することができる。
【0013】
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載のターボ圧縮機であって、前記デミスタカバーと前記ハウジングの内壁面との間に形成された微小隙間の合計面積は、前記デミスタの吸気口の断面積より大きく設定されている。
【0014】
このターボ圧縮機では、デミスタカバーとハウジングの内壁面との間に形成された微小隙間の合計面積がデミスタの吸気口の断面積より大きく設定されているので、デミスタの吸気機能を低下させることなく、デミスタへ到達する潤滑油量を減少させることができる。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、デミスタへ到達する潤滑油量を減少させることができるターボ圧縮機を提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための形態】
【0017】
まず、
図1を用いて本発明の実施の形態に係るターボ圧縮機が適用されたターボ冷凍機について説明する。
【0018】
図1に示すように、ターボ冷凍機101は、例えば、空調用の冷却水を生成するための装置であり、凝縮器103と、エコノマイザ105と、蒸発器107と、ターボ圧縮機1とを備えている。
【0019】
凝縮器103は、流路F1を介してターボ圧縮機1と接続されると共に、減圧させるための膨張弁109が配置された流路F2を介してエコノマイザ105と接続されている。この凝縮器103は、ターボ圧縮機1から流路F1を介して気体状態で圧縮された圧縮冷媒ガスC1が供給され、この圧縮冷媒ガスC1を冷却液化して冷媒液C2とする機構である。この凝縮器103で冷却液化された冷媒液C2は、流路F2を介して膨張弁109によって減圧されエコノマイザ105に供給される。
【0020】
エコノマイザ105は、流路F3を介してターボ圧縮機1と接続されると共に、減圧させるための膨張弁111が配置された流路F4を介して蒸発器107と接続されている。このエコノマイザ105は、凝縮器103から流路F2を介して減圧された冷媒液C2を一時的に貯留する機構である。このエコノマイザ105に貯留された冷媒液C2の気相成分C3は、流路F3を介してターボ圧縮機1の第2圧縮段23に供給される。また、エコノマイザ105に貯留された冷媒液C2は、流路F4を介して膨張弁111によって減圧され蒸発器107に供給される。
【0021】
蒸発器107は、流路F5を介してターボ圧縮機1の第1圧縮段21と接続されている。この蒸発器107は、エコノマイザ105から流路F4を介して減圧された冷媒液C2を蒸発させて冷媒ガスC4とする機構である。この蒸発器107で蒸発された冷媒ガスC4は、流路F5を介してターボ圧縮機1の第1圧縮段21に供給される。
【0022】
ターボ圧縮機1は、流路F1を介して凝縮器103に接続され、第1圧縮段21と第2圧縮段23とを有する。このターボ圧縮機1は、流路F5を介して第1圧縮段21に供給された冷媒ガスC4を圧縮して第2圧縮段23に排出すると共に、流路F3を介して供給された気相成分C3及び第1圧縮段21から排出された冷媒ガスC4を第2圧縮段23で圧縮して圧縮冷媒ガスC1とする機構である。このターボ圧縮機1で圧縮された圧縮冷媒ガスC1は、流路F1を介して凝縮器103に供給される。
【0023】
以下、
図2〜
図4を用いて本発明の実施の形態に係るターボ圧縮機について説明する。
【0024】
本実施の形態に係るターボ圧縮機1は、潤滑油が収容されたハウジングとしてのギヤハウジング3と、このギヤハウジング3内に収容され回転によって潤滑油が供給されるギヤ部材5と、ギヤハウジング3内でギヤ部材5の上方に配置されギヤハウジング3の外部と連通する吸気口7が設けられギヤ部材5の回転によって掻き上げられた潤滑油を捕捉しギヤハウジング3の下方に戻すデミスタ9とを備えている。
【0025】
そして、ギヤ部材5の周囲には、ギヤ部材5の回転によって掻き上げられる潤滑油をギヤハウジング3の下方に収束させるギヤカバー11が設けられ、デミスタ9の吸気口近傍には、ギヤハウジング3の内壁面との間に微小隙間13を形成しデミスタ9が捕捉した潤滑油をギヤハウジング3の下方に戻すデミスタカバー15が設けられている。
【0026】
また、ギヤカバー11は、ギヤ部材5の回転方向における上流端側が下流端側よりギヤハウジング3の下方に向けて長く形成されている。
【0027】
さらに、デミスタカバー15とギヤハウジング3の内壁面との間に形成された微小隙間13の合計面積は、デミスタ9の吸気口7の断面積より大きく設定されている。
【0028】
図2に示すように、ターボ圧縮機1は、ハウジング17と、ギヤユニット19と、第1圧縮段21と、第2圧縮段23などから構成されている。
【0029】
ハウジング17は、モータハウジング25と、ギヤハウジング3と、圧縮機ハウジング27との分割ハウジングからなり、各ハウジングがボルトなどの固定手段によって一体に固定されている。このハウジング17には、ギヤユニット19と第1圧縮段21と第2圧縮段23とが収容されている。
【0030】
ギヤユニット19は、モータ軸29と、変速ギヤ組31と、回転軸33とから構成されている。モータ軸29は、駆動源となるモータ(不図示)の出力軸となっており、ベアリング35を介してモータハウジング25に回転可能に支持されている。このモータ軸29の回転は、変速ギヤ組31に伝達される。
【0031】
変速ギヤ組31は、ギヤハウジング3内に収容され、大径ギヤであるギヤ部材5と、小径ギヤであるピニオンギヤ37とからなる。ギヤ部材5は、モータ軸29の端部にモータ軸29と一体回転可能に固定されている。ピニオンギヤ37は、ギヤ部材5と噛み合い、モータ軸29の回転を増速させる。このピニオンギヤ37は、回転軸33の端部に回転軸33と一体回転可能に固定されている。
【0032】
回転軸33は、軸方向の両側をベアリング39,41を介してギヤハウジング3と圧縮機ハウジング27に回転可能に支持されている。この回転軸33の回転によって、第1圧縮段21と第2圧縮段23とが作動される。
【0033】
第1圧縮段21は、吸入口43と、第1インペラ45と、第1スクロール室47とから構成されている。吸入口43は、圧縮機ハウジング27に設けられ、流路F5(
図1参照)に連通されている。この吸入口43には、流体としての冷媒ガスC4の吸入される流量を調整するインレットガイドベーン49が複数配置されている。この複数のインレットガイドベーン49は、駆動機構51によって回転駆動されることにより、冷媒ガスC4の流れ方向からの見かけ上の面積を変更し、第1圧縮段21に吸入される冷媒ガスC4の流量を調整する。このような吸入口43は、蒸発器107(
図1参照)で蒸発された冷媒ガスC4を吸入して第1インペラ45に供給する。
【0034】
第1インペラ45は、回転軸33の外周に回転軸33と一体回転可能に固定されている。この第1インペラ45は、回転軸33の回転により、軸方向の吸入口43側から供給される冷媒ガスC4を径方向に排出させ、冷媒ガスC4を圧縮する。この圧縮された冷媒ガスC4は、第1スクロール室47に供給される。
【0035】
第1スクロール室47は、圧縮機ハウジング27に設けられ、ハウジング17の外部に設けられた外部配管(不図示)と接続されている。この第1スクロール室47は、第1インペラ45によって圧縮された冷媒ガスC4を外部配管を介して第2圧縮段23に供給する。
【0036】
第2圧縮段23は、導入スクロール室53と、第2インペラ55と、第2スクロール室57とから構成されている。導入スクロール室53は、ギヤハウジング3に設けられ、外部配管を介して第1スクロール室47と接続されている。この導入スクロール室53は、第1圧縮段21によって圧縮された冷媒ガスC4を第2インペラ55に供給する。
【0037】
第2インペラ55は、回転軸33の外周にベアリング41を軸方向に挟んで第1インペラ45と背面を合わせて配置され、回転軸33と一体回転可能に固定されている。この第2インペラ55は、回転軸33の回転により、軸方向の導入スクロール室53から供給される圧縮された冷媒ガスC4及び流路F3(
図1参照)を介して供給される気相成分C3を径方向に排出させ、圧縮された冷媒ガスC4及び気相成分C3をさらに圧縮して圧縮冷媒ガスC1とする。この圧縮冷媒ガスC1は、第2スクロール室57に供給される。
【0038】
第2スクロール室57は、ギヤハウジング3に設けられ、流路F1(
図1参照)と接続されている。この第2スクロール室57は、第2インペラ55によって圧縮された圧縮冷媒ガスC1を流路F1を介して凝縮器103に供給する。
【0039】
このように構成されたターボ圧縮機1は、モータ軸29の回転駆動によって変速ギヤ組31を介して回転軸33が回転駆動される。この回転軸33の回転駆動により、第1圧縮段21と第2圧縮段23とが作動される。
【0040】
この第1圧縮段21の作動により、流路F5を流通する冷媒ガスC4が吸入口43から第1インペラ45に供給される。この第1インペラ45に供給された冷媒ガスC4は、第1インペラ45の回転によって圧縮されて第1スクロール室47を介して第2圧縮段23に供給される。なお、第2圧縮段23には、流路F3を介してエコノマイザ105(
図1参照)から気相成分C3も供給される。
【0041】
この第2圧縮段23に供給された第1圧縮段21からの冷媒ガスC4及び気相成分C3は、第2インペラ55に供給される。この第2インペラ55に供給された冷媒ガスC4及び気相成分C3は、第2インペラ55の回転によって圧縮されて圧縮冷媒ガスC1となり、第2スクロール室57から流路F1を介して凝縮器103に供給される。
【0042】
このようなターボ圧縮機1のギヤハウジング3の下方には、潤滑油が貯留されたオイルタンク59が設けられている。このオイルタンク59に貯留された潤滑油は、ギヤハウジング3に設けられたオイル冷却器(不図示)や内部配管(不図示)を介して、モータ軸29を支持するベアリング35、回転軸33を支持するベアリング39,41、変速ギヤ組31などの各摺動部やギヤの噛み合い部を潤滑・冷却する。これらの各摺動部やギヤの噛み合い部は、重力方向に位置するオイルタンク59に連通されており、各部位を潤滑・冷却した潤滑油は、重力によってオイルタンク59に回収される。
【0043】
ここで、変速ギヤ組31などが収容されたギヤハウジング3は、ターボ圧縮機1において比較的高圧となっている。そこで、ギヤハウジング3内の圧力を低下させるために、ギヤハウジング3内よりも低圧である圧縮機ハウジング27の吸入口43近傍とギヤハウジング3とが均圧管61を介して連通されている。このため、均圧管61内では、圧力差によって高圧側であるギヤハウジング3から低圧側である圧縮機ハウジング27の吸入口43近傍に向けて気流が生じている。
【0044】
また、ギヤハウジング3内では、変速ギヤ組31の上方に位置するギヤ部材5の回転によって潤滑油が掻き上げられ、油煙が発生している。この油煙は、均圧管61内の気流によってギヤハウジング3の外部に排出されてしまう。そこで、ギヤハウジング3内には、潤滑油を捕捉するデミスタ9が配置されている。
【0045】
図3,
図4に示すように、デミスタ9は、ギヤ部材5の上方に配置され、ギヤハウジング3にボルトなどの固定手段によって固定されている。また、デミスタ9のギヤハウジング3内部側には2つの吸気口7,7が設けられ、ギヤハウジング3への固定部側は均圧管61側(
図2参照)に連通されている。このデミスタ9は、吸気口7から内部に向けて所定の長さで潤滑油を捕捉する格子状の捕捉部材(不図示)が内蔵されており、吸気口7から吸入される気体内に混入された潤滑油を捕捉する。このデミスタ9に捕捉された潤滑油は、ギヤハウジング3の下方に向けて下り傾斜となる傾斜面に沿って、潤滑油の自重によりギヤハウジング3の下方に戻され、オイルタンク59(
図2参照)に回収される。
【0046】
このようなデミスタ9によってギヤ部材5の回転によって掻き上げられた潤滑油が捕捉され、ギヤハウジング3の外部に潤滑油が排出されることが防止される。しかしながら、ギヤハウジング3内の気体に混入される潤滑油の量が多いと、デミスタ9によって十分に潤滑油を捕捉できない可能性があった。そこで、ギヤハウジング3内には、ギヤカバー11と、デミスタカバー15とが配置されている。
【0047】
ギヤカバー11は、ギヤ部材5の周囲を覆うように形成され、ギヤハウジング3にボルトなどの固定手段によって固定されている。このギヤカバー11は、ギヤ部材5の回転によって掻き上げられる潤滑油の飛散を防止し、デミスタ9からギヤ部材5を挟んでギヤハウジング3の下方、すなわちデミスタ9から最も遠い位置に潤滑油を収束させる。
【0048】
また、ギヤカバー11は、ギヤ部材5の
図3の矢印で示す回転方向における上流端側が下流端側よりギヤハウジング3の下方に向けて長く形成されている。このため、最も潤滑油の飛散が多いギヤ部材5の回転による潤滑油の掻き上げ開始時の潤滑油をギヤカバー11によって効率的に受けることができる。加えて、ギヤカバー11の回転方向の下流端側を必要最低限の長さとすることができ、ギヤカバー11を軽量化することができる。このようなギヤカバー11の上方には、デミスタカバー15が配置されている。
【0049】
デミスタカバー15は、デミスタ9の吸気口7,7の下面からギヤハウジング3の下方に向けて下り傾斜となるようにデミスタ9と一体に形成されている。このデミスタカバー15の傾斜は、吸気口7から吸入される気体の流量と潤滑油の粘性とを考慮し、吸気口7に向かって流れる気体に抗して潤滑油がギヤハウジング3の下方に流れることができるように設定されている。
【0050】
また、デミスタカバー15は、ギヤハウジング3の内壁面との間に微小隙間13(デミスタカバー15の側面側の微小隙間13に関しては
図2参照)を形成している。この微小隙間13の合計面積は、デミスタ9の吸気口7の断面積より大きく設定されている。このため、吸気口7から吸入される気体の吸気に影響を与えることがない。このようなデミスタカバー15は、デミスタ9によって捕捉された潤滑油をギヤハウジング3の下方に戻すと共に、デミスタ9の吸気口7近傍を油煙から保護し、ギヤカバー11によって捕捉仕切れなかった潤滑油が吸気口7に到達することを抑制している。
【0051】
このようなターボ圧縮機1では、ギヤ部材5の周囲にギヤ部材5の回転によって掻き上げられる潤滑油をギヤハウジング3の下方に収束させるギヤカバー11が設けられているので、収束された潤滑油とデミスタ9との間の距離を長く設定することができ、潤滑油がデミスタ9側に到達することを抑制できる。
【0052】
また、デミスタ9の吸気口7近傍には、ギヤハウジング3の内壁面との間に微小隙間13を形成しデミスタ9が捕捉した潤滑油をギヤハウジング3の下方に戻すデミスタカバー15が設けられているので、ギヤカバー11でギヤハウジング3の下方に収束仕切れなかった潤滑油がデミスタカバー15とギヤハウジング3の内壁面との間の微小隙間13によってデミスタ9の吸気口7に到達することを抑制することができる。
【0053】
従って、このようなターボ圧縮機1では、ギヤカバー11とデミスタカバー15とによって、デミスタ9へ到達する潤滑油量を減少させることができる。
【0054】
また、ギヤカバー11は、ギヤ部材5の回転方向における上流端側が下流端側よりギヤハウジング3の下方に向けて長く形成されているので、ギヤ部材5の回転によって掻き上げられる潤滑油量が多い回転方向の上流端側の潤滑油の飛散を抑制することができる。加えて、回転方向の上流端側を長くしてギヤカバー11の機能を保持しつつ、下流端側を短くすることでギヤカバー11を軽量化することができる。
【0055】
さらに、デミスタカバー15とギヤハウジング3の内壁面との間に形成された微小隙間13の合計面積は、デミスタ9の吸気口7の断面積より大きく設定されているので、デミスタ9の吸気機能を低下させることなく、デミスタ9へ到達する潤滑油量を減少させることができる。
【0056】
なお、本発明の実施の形態に係るターボ圧縮機では、デミスタの吸気口がハウジングとの固定部に対して両側に2つ設けられた構成となっているが、例えば、固定部から突出する先端面側に吸気口を設けるなど、デミスタの機能を有するものであれば、デミスタの構造はどのような形態であっでもよい。
【0057】
また、ギヤカバーは、ギヤ部材の周囲を覆うように形成されているが、ギヤ部材とピニオンギヤとの噛み合いが可能であれば、例えば、ピニオンギヤの周囲までを覆う形状とするなど、ギヤ部材などの回転による油煙の発生を抑制できるものであれば、ギヤカバーの形状はどのようなものであってもよい。