(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024021975
(43)【公開日】2024-02-16
(54)【発明の名称】ターボ圧縮機、及びこれを備えているターボ冷凍機
(51)【国際特許分類】
F04D 29/058 20060101AFI20240208BHJP
F04D 29/58 20060101ALI20240208BHJP
【ＦＩ】
F04D29/058
F04D29/58 M
【審査請求】有
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022125214
(22)【出願日】2022-08-05
(71)【出願人】
【識別番号】516299338
【氏名又は名称】三菱重工サーマルシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100162868
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 英輔
(74)【代理人】
【識別番号】100161702
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 宏之
(74)【代理人】
【識別番号】100189348
【弁理士】
【氏名又は名称】古都 智
(74)【代理人】
【識別番号】100196689
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 康一郎
(72)【発明者】
【氏名】末光 亮介
(72)【発明者】
【氏名】伊良 勇亮
(72)【発明者】
【氏名】大村 真太郎
(72)【発明者】
【氏名】横山 明正
(72)【発明者】
【氏名】霜出 政樹
(72)【発明者】
【氏名】河野 剛洋
(72)【発明者】
【氏名】青木 泰高
(72)【発明者】
【氏名】深堀 智司
【テーマコード（参考）】
3H130
【Ｆターム（参考）】
3H130AA12
3H130AB27
3H130AB60
3H130BA33A
3H130BA33E
3H130DB10X
3H130DF03Z
3H130DG09Z
3H130EA01A
3H130EB01A
3H130EC12A
(57)【要約】
【課題】コストが増大することを抑制しつつ、磁気軸受駆動基板を安定して冷却することが可能なターボ圧縮機、及びターボ冷凍機を提供する。
【解決手段】ターボ圧縮機は、羽根車と、羽根車を回転させる軸部と、軸部を回転駆動する電動モータと、電動モータを収容するケーシングと、軸部を支持する磁気軸受と、一面がケーシングの外面に取り付けられた伝熱プレートと、伝熱プレートの一面とは反対側の他面に面接触している磁気軸受駆動基板と、外部から冷媒が供給されることで、供給された冷媒の冷熱を前記伝熱プレートに伝える冷却部とを備える。
【選択図】図２
【解決手段】ターボ圧縮機は、羽根車と、羽根車を回転させる軸部と、軸部を回転駆動する電動モータと、電動モータを収容するケーシングと、軸部を支持する磁気軸受と、一面がケーシングの外面に取り付けられた伝熱プレートと、伝熱プレートの一面とは反対側の他面に面接触している磁気軸受駆動基板と、外部から冷媒が供給されることで、供給された冷媒の冷熱を前記伝熱プレートに伝える冷却部とを備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
羽根車と、
前記羽根車を回転させる軸部と、
前記軸部を回転駆動する電動モータと、
前記電動モータを収容するケーシングと、
前記軸部を支持する磁気軸受と、
一面が前記ケーシングの外面に取り付けられた伝熱プレートと、
前記伝熱プレートの前記一面とは反対側の他面に面接触している磁気軸受駆動基板と、
外部から冷媒が供給されることで、供給された前記冷媒の冷熱を前記伝熱プレートに伝える冷却部と、
を備えるターボ圧縮機。
前記羽根車を回転させる軸部と、
前記軸部を回転駆動する電動モータと、
前記電動モータを収容するケーシングと、
前記軸部を支持する磁気軸受と、
一面が前記ケーシングの外面に取り付けられた伝熱プレートと、
前記伝熱プレートの前記一面とは反対側の他面に面接触している磁気軸受駆動基板と、
外部から冷媒が供給されることで、供給された前記冷媒の冷熱を前記伝熱プレートに伝える冷却部と、
を備えるターボ圧縮機。
【請求項2】
前記冷却部は、
前記ケーシングの外壁中に形成され、内部を前記冷媒が流通する流路部と、
前記流路部に接続され、前記伝熱プレートの前記一面から前記他面側に向かって凹むことで、前記ケーシングの外面と共に前記冷媒の流路を形成する溝部と、
を有する請求項１に記載のターボ圧縮機。
前記ケーシングの外壁中に形成され、内部を前記冷媒が流通する流路部と、
前記流路部に接続され、前記伝熱プレートの前記一面から前記他面側に向かって凹むことで、前記ケーシングの外面と共に前記冷媒の流路を形成する溝部と、
を有する請求項１に記載のターボ圧縮機。
【請求項3】
前記溝部は、前記伝熱プレートの前記一面に沿って蛇行するように延びている請求項２に記載のターボ圧縮機。
【請求項4】
開口部が前記ケーシングの外面に対向した状態で前記磁気軸受駆動基板を収容するボックスを更に備え、
前記伝熱プレートは、前記ボックスの前記開口部に嵌ることで前記ボックス内を外部と気密に隔離された閉空間にし、
前記閉空間は、不活性ガスによって置換されている請求項１から３の何れか一項に記載のターボ圧縮機。
前記伝熱プレートは、前記ボックスの前記開口部に嵌ることで前記ボックス内を外部と気密に隔離された閉空間にし、
前記閉空間は、不活性ガスによって置換されている請求項１から３の何れか一項に記載のターボ圧縮機。
【請求項5】
前記軸部と前記磁気軸受との間のクリアランスの大きさを検出可能な変位センサと、
前記ボックスに収容され、前記変位センサによって検出された信号を処理する変位センサ用基板と、
を更に備える請求項４に記載のターボ圧縮機。
前記ボックスに収容され、前記変位センサによって検出された信号を処理する変位センサ用基板と、
を更に備える請求項４に記載のターボ圧縮機。
【請求項6】
前記伝熱プレートは、アルミニウムを含む金属材料によって形成されている請求項１から３の何れか一項に記載のターボ圧縮機。
【請求項7】
請求項１から３の何れか一項に記載のターボ圧縮機と、
前記ターボ圧縮機から吐出された冷媒を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器で凝縮された前記冷媒を断熱膨張させる膨張弁と、
前記膨張弁で断熱膨張された前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記凝縮器で凝縮された前記冷媒を前記冷却部に導くことができる冷媒供給部と、
を備えるターボ冷凍機。
前記ターボ圧縮機から吐出された冷媒を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器で凝縮された前記冷媒を断熱膨張させる膨張弁と、
前記膨張弁で断熱膨張された前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記凝縮器で凝縮された前記冷媒を前記冷却部に導くことができる冷媒供給部と、
を備えるターボ冷凍機。
【請求項8】
前記冷媒供給部は、
前記冷媒を前記冷却部に導く導入ラインと、
前記導入ラインに設けられ、該導入ライン内を流れる前記冷媒を減圧することで、前記冷却部に向かう前記冷媒を気液二相状態にする調整弁と、
を有する請求項７に記載のターボ冷凍機。
前記冷媒を前記冷却部に導く導入ラインと、
前記導入ラインに設けられ、該導入ライン内を流れる前記冷媒を減圧することで、前記冷却部に向かう前記冷媒を気液二相状態にする調整弁と、
を有する請求項７に記載のターボ冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ターボ圧縮機、及びこれを備えているターボ冷凍機に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば特許文献１には、軸部を支持する磁気軸受を駆動する磁気軸受駆動基板を備えたターボ圧縮機が開示されている。この磁気軸受駆動基板は、ターボ圧縮機のケーシングに取り付けられている。冷却用冷媒がケーシング内に導かれることによってケーシングが冷却された結果、磁気軸受駆動基板が冷却されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２１－１５６２２０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、上記特許文献１に記載のケーシングは、アルミ系合金等の金属製とされており、ケーシングが磁気軸受駆動基板を冷却するためのヒートシンクとして機能している。磁気軸受駆動基板を冷却させるために、ケーシングの全体をアルミ系合金等の金属で形成した場合、例えば鉄等の金属材料で形成した場合と比較してコストが増大する場合がある。また、ターボ圧縮機にかかる負荷に応じて、ケーシングの温度が変化するとともに磁気軸受駆動基板の発熱量が変化するため、安定して冷却することが難しい場合がある。
【0005】
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、コストの増大を抑制しつつ、磁気軸受駆動基板を安定して冷却することが可能なターボ圧縮機、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、本開示に係るターボ圧縮機は、羽根車と、前記羽根車を回転させる軸部と、前記軸部を回転駆動する電動モータと、前記電動モータを収容するケーシングと、前記軸部を支持する磁気軸受と、一面が前記ケーシングの外面に取り付けられた伝熱プレートと、前記伝熱プレートの前記一面とは反対側の他面に面接触している磁気軸受駆動基板と、外部から冷媒が供給されることで、供給された前記冷媒の冷熱を前記伝熱プレートに伝える冷却部と、を備える。
【0007】
本開示に係るターボ冷凍機は、上記のターボ圧縮機と、前記ターボ圧縮機から吐出された冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器で凝縮された前記冷媒を膨張させる膨張弁と、前記膨張弁で断熱膨張された前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記凝縮器で凝縮された前記冷媒を前記冷却部に導くことができる冷媒供給部と、を備える。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、コストの増大を抑制しつつ、磁気軸受駆動基板を安定して冷却することが可能なターボ圧縮機、及びターボ冷凍機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本開示の実施形態に係るターボ冷凍機の構成を説明するための系統図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、添付図面を参照しながら、本開示によるターボ圧縮機を備えたターボ冷凍機を実施するための形態を説明する。
【0011】
ターボ冷凍機は、工場や大型施設等の空調設備に設けられ、熱源機として稼動する装置である。なお、ターボ冷凍機が利用する冷媒には、地球温暖化係数（ＧＷＰ：Global Warming Potential）が比較的小さいＨＦＯ（ハイドロフルオレフィン）系や、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）系の冷媒が採用される。この冷媒の具体例としては、例えば、ＨＦＯ－１２３３ｚｄ（Ｅ）、ＨＦＯ－１２３４ｚｅ（Ｅ）、及びＨＦＣ－１３４ａ等が挙げられる。
【0012】
図１に示すように、本実施形態におけるターボ冷凍機１００は、ターボ圧縮機１と、凝縮器２と、膨張弁３と、蒸発器４と、冷媒供給部５と、凝縮器ライン６と、接続ライン７と、蒸発器ライン８とを備えている。
【0013】
（ターボ圧縮機）
ターボ圧縮機１は、吸入した冷媒に羽根車の遠心力による運動エネルギーを付与することで、この冷媒を所定の高圧になるまで圧縮するとともに吐出する装置である。
ターボ圧縮機１は、吸入した冷媒に羽根車の遠心力による運動エネルギーを付与することで、この冷媒を所定の高圧になるまで圧縮するとともに吐出する装置である。
【0014】
本実施形態におけるターボ圧縮機１は、ケーシング１０と、軸部１１と、電動モータ１２と、羽根車１３と、磁気軸受１４と、変位センサ１５と、ボックス１６と、伝熱プレート１７と、磁気軸受駆動基板１８と、変位センサ用基板２０と、冷却部１９（図２参照）とを備えている。
【0015】
（ケーシング）
ケーシング１０は、ターボ圧縮機１の外殻を成している。ケーシング１０は、ターボ圧縮機１を構成する各種装置を収容する。ケーシング１０は、例えば、一方向に延びた状態で両端が閉塞された筒状を成している。
ケーシング１０は、ターボ圧縮機１の外殻を成している。ケーシング１０は、ターボ圧縮機１を構成する各種装置を収容する。ケーシング１０は、例えば、一方向に延びた状態で両端が閉塞された筒状を成している。
【0016】
ケーシング１０は、大気に露出された外面１０ａを有している。ケーシング１０は、地面や架台等の床面に固定されている。本実施形態におけるケーシング１０は、例えば、鉄等を含む金属材料によって形成されている。
【0017】
（軸部）
軸部１１は、仮想軸線としての中心軸Ｏを中心に、この中心軸Ｏの延びる方向に延びる円筒状を成した回転軸である。以下、説明の便宜上、軸部１１が中心とする中心軸Ｏの延びる方向を「軸線方向Ｄａ」と称する。この軸線方向Ｄａは、ケーシング１０が延びる方向である上記一方向に一致する。また、軸線方向Ｄａの両側のうち、一方の側（図１中における右側）を単に「一方側Ｄａｒ」と称し、その反対側（図１中における左側）を「他方側Ｄａｌ」と称する。
軸部１１は、仮想軸線としての中心軸Ｏを中心に、この中心軸Ｏの延びる方向に延びる円筒状を成した回転軸である。以下、説明の便宜上、軸部１１が中心とする中心軸Ｏの延びる方向を「軸線方向Ｄａ」と称する。この軸線方向Ｄａは、ケーシング１０が延びる方向である上記一方向に一致する。また、軸線方向Ｄａの両側のうち、一方の側（図１中における右側）を単に「一方側Ｄａｒ」と称し、その反対側（図１中における左側）を「他方側Ｄａｌ」と称する。
【0018】
また、中心軸Ｏ（又は軸部１１）に対する周方向を単に「周方向Ｄｃ」と称する。また、中心軸Ｏに対して垂直な方向を「径方向」と称する。軸部１１は、ケーシング１０に収容されている。本実施形態における軸部１１は、例えば、鉄等を含む金属材料によって形成されている。
【0019】
（電動モータ）
電動モータ１２は、電力が入力されることで発生する電磁力を利用して、軸部１１を中心軸Ｏ回りに回転駆動する装置である。電動モータ１２は、ケーシング１０に収容されている。
電動モータ１２は、モータロータ１２ａと、モータステータ１２ｂとを有している。
電動モータ１２は、電力が入力されることで発生する電磁力を利用して、軸部１１を中心軸Ｏ回りに回転駆動する装置である。電動モータ１２は、ケーシング１０に収容されている。
電動モータ１２は、モータロータ１２ａと、モータステータ１２ｂとを有している。
【0020】
モータロータ１２ａは、この軸部１１と共に中心軸Ｏ回りに回転可能であり、電動モータ１２の回転子である。モータロータ１２ａは、円筒状を成した状態で、軸部１１を外周側から覆うように軸部１１に一体に取り付けられている。
【0021】
モータステータ１２ｂは、駆動されることでモータロータ１２ａを回転させる。すなわち、モータステータ１２ｂは、上記回転子（モータロータ１２ａ）に対する固定子である。モータステータ１２ｂは、円筒状を成した状態で、モータロータ１２ａを外周側から覆うようにケーシング１０の内面に取り付けられている。モータステータ１２ｂの内周面は、電動モータ１２が駆動された際、径方向にクリアランスを介してモータロータ１２ａの外周面に対向している。
【0022】
モータステータ１２ｂは、例えば、ケーシング１０の外部に配置された可変速ドライブ（ＶＦＤ：Variable Frequency Drive）等のインバータ装置（図示省略）と電気的に接続され、このインバータ装置によって駆動が制御されている。モータステータ１２ｂが有するコイルにこのインバータ装置から三相交流の電圧が印加されることによって、モータロータ１２ａを中心軸Ｏ回りに回転させる電磁力が発生する。
【0023】
（羽根車）
羽根車１３は、軸部１１と共に回転することで、ターボ圧縮機１の外部から供給された気体状態の冷媒を圧縮するとともに、圧縮したこの冷媒を吐出する。羽根車１３は、ケーシング１０に収容されている。羽根車１３は、電動モータ１２よりも他方側Ｄａｌに配置されている。
羽根車１３は、軸部１１と共に回転することで、ターボ圧縮機１の外部から供給された気体状態の冷媒を圧縮するとともに、圧縮したこの冷媒を吐出する。羽根車１３は、ケーシング１０に収容されている。羽根車１３は、電動モータ１２よりも他方側Ｄａｌに配置されている。
【0024】
本実施形態における羽根車１３は、軸線方向Ｄａに互いに離間した状態で回転軸に取り付けられた二つのインペラ１３１，１３２と、これら二つのインペラ１３１，１３２同士を互いに接続する段間ライン１３３とを有している。
【0025】
以下、説明の便宜上、羽根車１３が有する二つのインペラ１３１，１３２のうち、他方側Ｄａｌに配置されたインペラを「第一インペラ１３１」と称し、この第一インペラ１３１よりも一方側Ｄａｒに配置されたインペラを「第二インペラ１３２」と称する。
【0026】
第一インペラ１３１は、ターボ圧縮機１の外部から供給された冷媒を所定の第一圧力値まで高める。
第一インペラ１３１は、軸部１１に固定された際に軸部１１の周方向Ｄｃに配列された複数のブレード（翼）から成る第一ブレード群１３１ａと、この第一ブレード群１３１ａを軸部１１の外周側から覆った状態で第一ブレード群１３１ａと共に圧縮通路を内側に形成する第一インペラケーシング１３１ｂとを有している。第一インペラケーシング１３１ｂには、外部からの冷媒を圧縮通路へ導入するための第一冷媒導入口と、圧縮した冷媒を圧縮通路から外部へ吐出するための第一冷媒吐出口とが形成されている。
第一インペラ１３１は、軸部１１に固定された際に軸部１１の周方向Ｄｃに配列された複数のブレード（翼）から成る第一ブレード群１３１ａと、この第一ブレード群１３１ａを軸部１１の外周側から覆った状態で第一ブレード群１３１ａと共に圧縮通路を内側に形成する第一インペラケーシング１３１ｂとを有している。第一インペラケーシング１３１ｂには、外部からの冷媒を圧縮通路へ導入するための第一冷媒導入口と、圧縮した冷媒を圧縮通路から外部へ吐出するための第一冷媒吐出口とが形成されている。
【0027】
第二インペラ１３２は、第一インペラ１３１によって圧縮された冷媒を、上記第一圧力値よりも高い所定の第二圧力値まで高める。
第二インペラ１３２は、軸部１１に固定された際に軸部１１の周方向Ｄｃに配列された複数のブレード（翼）から成る第二ブレード群１３２ａと、この第二ブレード群１３２ａを軸部１１の外周側から覆った状態で第二ブレード群１３２ａと共に圧縮通路を内側に形成する第二インペラケーシング１３２ｂとを有している。第二インペラケーシング１３２ｂには、外部からの冷媒を圧縮通路へ導入するための第二冷媒導入口と、圧縮した冷媒を圧縮通路から外部へ吐出するための第二冷媒吐出口とが形成されている。
第二インペラ１３２は、軸部１１に固定された際に軸部１１の周方向Ｄｃに配列された複数のブレード（翼）から成る第二ブレード群１３２ａと、この第二ブレード群１３２ａを軸部１１の外周側から覆った状態で第二ブレード群１３２ａと共に圧縮通路を内側に形成する第二インペラケーシング１３２ｂとを有している。第二インペラケーシング１３２ｂには、外部からの冷媒を圧縮通路へ導入するための第二冷媒導入口と、圧縮した冷媒を圧縮通路から外部へ吐出するための第二冷媒吐出口とが形成されている。
【0028】
第一インペラ１３１における第一冷媒吐出口と、第二インペラ１３２における第二冷媒導入口とは、段間ライン１３３によって冷媒が流通可能に接続されている。
【0029】
したがって、第一インペラ１３１における第一冷媒導入口を通じて外部から第一インペラ１３１の圧縮通路内に導入された冷媒は、この圧縮通路内で軸部１１の回転に伴って中心軸Ｏ回りに回転する第一ブレード群１３１ａによって圧縮された後、第一冷媒吐出口を通じて段間ライン１３３に流入する。段間ライン１３３に流入した冷媒は、第二インペラ１３２における第二冷媒導入口を通じて第二インペラ１３２の圧縮通路内に流入し、この圧縮通路内で第二ブレード群１３２ａによって圧縮される。第二インペラ１３２の圧縮通路内で圧縮された冷媒は、第二インペラ１３２における第二冷媒吐出口を通じて外部に吐出される。
【0030】
つまり、これら第一インペラ１３１及び第二インペラ１３２を有する羽根車１３によって、ターボ圧縮機１では二段の圧縮機構が構成されている。
【0031】
（磁気軸受）
磁気軸受１４は、軸部１１を磁気浮上させることによって、この軸部１１を回転可能に支持するラジアル磁気軸受である。磁気軸受１４は、ケーシング１０に収容されている。
本実施形態における磁気軸受１４は、軸線方向Ｄａに互いに離間した状態で、電動モータ１２を間に挟むように配置された第一磁気軸受１４ａ及び第二磁気軸受１４ｂによって構成されている。
磁気軸受１４は、軸部１１を磁気浮上させることによって、この軸部１１を回転可能に支持するラジアル磁気軸受である。磁気軸受１４は、ケーシング１０に収容されている。
本実施形態における磁気軸受１４は、軸線方向Ｄａに互いに離間した状態で、電動モータ１２を間に挟むように配置された第一磁気軸受１４ａ及び第二磁気軸受１４ｂによって構成されている。
【0032】
これら第一磁気軸受１４ａ及び第二磁気軸受１４ｂは、軸部１１を中心軸Ｏの径方向（軸部１１のラジアル方向）に支持している。第一磁気軸受１４ａ及び第二磁気軸受１４ｂは、軸部１１を外周側から覆っている。
【0033】
第一磁気軸受１４ａは、例えば、電動モータ１２と羽根車１３の第二インペラ１３２との間に配置されている。第一磁気軸受１４ａは、内面が軸部１１の外周面に中心軸Ｏの径方向にクリアランスを介した状態で対向している。
【0034】
第一磁気軸受１４ａは、ケーシング１０の外部に配置された磁気軸受駆動基板１８と電気的に接続されている。この第一磁気軸受１４ａが有するコイルに磁気軸受駆動基板１８から三相交流の電圧が印加される（第一磁気軸受１４ａが駆動される）ことによって、軸部１１を第一磁気軸受１４ａとは非接触の状態で磁気浮上させる電磁力が発生する。
【0035】
第二磁気軸受１４ｂは、電動モータ１２よりも一方側Ｄａｒに配置されている。第二磁気軸受１４ｂは、内面が軸部１１の外周面に中心軸Ｏの径方向にクリアランスを介した状態で対向している。
【0036】
第二磁気軸受１４ｂは、第一磁気軸受１４ａと同様に磁気軸受駆動基板１８と電気的に接続されている。この第二磁気軸受１４ｂが有するコイルに磁気軸受駆動基板１８から三相交流の電圧が印加される（第二磁気軸受１４ｂが駆動される）ことによって、軸部１１を第二磁気軸受１４ｂとは非接触の状態で磁気浮上させる電磁力が発生する。
【0037】
なお、詳細な図示は省略するが、例えば、第二磁気軸受１４ｂよりも一方側Ｄａｒには、軸部１１からこの軸部１１と一体に径方向に円盤状に広がるフランジ部が形成され、このフランジ部を軸線方向Ｄａから挟んだ状態で支持するとともに、軸部１１を軸線方向Ｄａ（軸部１１のスラスト方向）に位置決めするスラスト磁気軸受が配置されてもよい。
【0038】
（変位センサ）
変位センサ１５は、磁気軸受１４が駆動された際、径方向における軸部１１と磁気軸受１４との間に形成されるクリアランスの大きさを検出する。変位センサ１５は、ケーシング１０に収容されている。
変位センサ１５は、磁気軸受１４が駆動された際、径方向における軸部１１と磁気軸受１４との間に形成されるクリアランスの大きさを検出する。変位センサ１５は、ケーシング１０に収容されている。
【0039】
本実施形態における変位センサ１５は、軸線方向Ｄａに互いに離間した状態で電動モータ１２を間に挟むように配置された第一変位センサ１５ａ及び第二変位センサ１５ｂによって構成されている。これら第一変位センサ１５ａ及び第二変位センサ１５ｂは、ケーシング１０の外部に配置された変位センサ用基板２０に電気的に接続されている。
【0040】
第一変位センサ１５ａは、軸部１１と第一磁気軸受１４ａとの間のクリアランスの大きさを検出する。第二変位センサ１５ｂは、軸部１１と第二磁気軸受１４ｂとの間のクリアランスの大きさを検出する。これら第一変位センサ１５ａ及び第二変位センサ１５ｂは、検出したクリアランスの大きさを示す信号を変位センサ用基板２０に送信する。
【0041】
（ボックス）
ボックス１６は、磁気軸受１４を駆動する上記磁気軸受駆動基板１８と、変位センサ１５から受信した検出結果を処理する上記変位センサ用基板２０とを収容する箱（筐体）である。図１及び図２に示すように、本実施形態におけるボックス１６は、ケーシング１０の外面１０ａに取り付けられている。
ボックス１６は、磁気軸受１４を駆動する上記磁気軸受駆動基板１８と、変位センサ１５から受信した検出結果を処理する上記変位センサ用基板２０とを収容する箱（筐体）である。図１及び図２に示すように、本実施形態におけるボックス１６は、ケーシング１０の外面１０ａに取り付けられている。
【0042】
具体的には、図２に示すように、ボックス１６は、ケーシング１０の外面１０ａのうち、上下方向Ｄｖ及び軸線方向Ｄａによって定義可能な仮想面に対して平行に広がる外面１０ａに取り付けられている。
【0043】
本明細書中における上下方向Ｄｖは、鉛直方向に一致する。また、上下方向Ｄｖの両側のうち、重力が働く側（図２中及び図３中における下側）を「下方側Ｄｖｄ」と称し、その反対側（図２中及び図３中における上側）を「上方側Ｄｖｕ」と称する。
【0044】
また、ボックス１６は、一の面に矩形状の開口部１６ａが形成された直方体形状を成している。ボックス１６は、この開口部１６ａがケーシング１０の外面１０ａに対向した状態で、ボルト等の締結部材Ｂによってケーシング１０の外面１０ａに固定されている。
【0045】
ボックス１６は、この締結部材Ｂを取り外すことによって、ケーシング１０から取り外すことができる。つまり、ボックス１６は、ケーシング１０に対して着脱可能に取り付けられている。本実施形態におけるボックス１６は、例えば、アルミニウムを含む金属材料によって形成されている。
【0046】
（伝熱プレート）
伝熱プレート１７は、ボックス１６に収容された磁気軸受駆動基板１８を冷却するための金属板である。伝熱プレート１７は、矩形を成した平板状に形成されている。伝熱プレート１７は、ボックス１６の開口部１６ａに隙間無く嵌っている。伝熱プレート１７は、ボックス１６の開口部１６ａに嵌ることで、このボックス１６内を外部と気密に隔離された閉空間にする。以下、説明の便宜上、閉空間とされたボックス１６内の空間を「収容空間Ｒ」と称する。
伝熱プレート１７は、ボックス１６に収容された磁気軸受駆動基板１８を冷却するための金属板である。伝熱プレート１７は、矩形を成した平板状に形成されている。伝熱プレート１７は、ボックス１６の開口部１６ａに隙間無く嵌っている。伝熱プレート１７は、ボックス１６の開口部１６ａに嵌ることで、このボックス１６内を外部と気密に隔離された閉空間にする。以下、説明の便宜上、閉空間とされたボックス１６内の空間を「収容空間Ｒ」と称する。
【0047】
伝熱プレート１７は、ケーシング１０の外面１０ａに取り付けられた際、ケーシング１０の外面１０ａに当接する一面１７ａと、この一面１７ａとは反対側を向く他面１７ｂとを有している。
【0048】
伝熱プレート１７の一面１７ａは、ケーシング１０の外面１０ａに直接面接触した状態で、この外面１０ａに固定されている。伝熱プレート１７の他面１７ｂは、収容空間Ｒ側を向いている。本実施形態における伝熱プレート１７は、例えば、アルミニウムを含む金属材料によって形成されている。
【0049】
（磁気軸受駆動基板）
磁気軸受駆動基板１８は、磁気軸受１４（第一磁気軸受１４ａ及び第二磁気軸受１４ｂ）に駆動用の電力を入力するための磁気軸受コントローラ用基板（ＭＢＣ：Magnetic Bearing Controller）である。磁気軸受駆動基板１８は、ボックス１６に収容されている。すなわち、磁気軸受駆動基板１８は、収容空間Ｒ内に配置されている。磁気軸受駆動基板１８は、平板状を成している。磁気軸受駆動基板１８は、伝熱プレート１７に取り付けられている。
磁気軸受駆動基板１８は、磁気軸受１４（第一磁気軸受１４ａ及び第二磁気軸受１４ｂ）に駆動用の電力を入力するための磁気軸受コントローラ用基板（ＭＢＣ：Magnetic Bearing Controller）である。磁気軸受駆動基板１８は、ボックス１６に収容されている。すなわち、磁気軸受駆動基板１８は、収容空間Ｒ内に配置されている。磁気軸受駆動基板１８は、平板状を成している。磁気軸受駆動基板１８は、伝熱プレート１７に取り付けられている。
【0050】
磁気軸受駆動基板１８は、伝熱プレート１７の他面１７ｂに面接触する当接面１８ａと、この当接面１８ａとは反対側を向き、種々の回路素子が実装された実装面１８ｂとを有している。
【0051】
なお、磁気軸受駆動基板１８と磁気軸受１４とを電気的に接続する配線は、ボックス１６内の収容空間Ｒの気密性が確保されるように、磁気軸受駆動基板１８からボックス１６の外部に向かってボックス１６の側壁を貫通するように延びている。この延びた先は、ケーシング１０内に配置された第一磁気軸受１４ａ及び第二磁気軸受１４ｂのそれぞれに到っている。
【0052】
（変位センサ用基板）
変位センサ用基板２０は、変位センサ１５（第一変位センサ１５ａ及び第二変位センサ１５ｂ）から送信された検出結果（クリアランスの大きさ）を示す信号を受信するとともに、この検出結果を処理するための回路基板である。
変位センサ用基板２０は、変位センサ１５（第一変位センサ１５ａ及び第二変位センサ１５ｂ）から送信された検出結果（クリアランスの大きさ）を示す信号を受信するとともに、この検出結果を処理するための回路基板である。
【0053】
変位センサ用基板２０は、磁気軸受駆動基板１８と共にボックス１６に収容されている。すなわち、変位センサ用基板２０は、収容空間Ｒ内に配置されている。変位センサ１５は、例えば、ボックス１６の内面１６ｂに取り付けられ、この内面１６ｂによって支持されている。本実施形態における変位センサ用基板２０は、伝熱プレート１７に接触していない。
【0054】
なお、変位センサ用基板２０と変位センサ１５とを電気的に接続する配線は、ボックス１６内の収容空間Ｒの気密性が確保されるように、変位センサ用基板２０からボックス１６の外部に向かってボックス１６の側壁を貫通するように延びている。この延びた先は、ケーシング１０内に配置された第一変位センサ１５ａ及び第二変位センサ１５ｂのそれぞれに到っている。
【0055】
ここで、ボックス１６内の収容空間Ｒは、不活性ガスによって置換されている。具体的には、例えば、ボックス１６に設けられたガス置換装置（図示省略）が駆動されることで、収容空間Ｒ内の空気が窒素ガスに置き換わる。したがって、ボックス１６に収容された磁気軸受駆動基板１８及び変位センサ用基板２０は、不活性ガス雰囲気下にある。
【0056】
本実施形態における不活性ガスには、例えば、窒素ガス（Ｎ２）等を採用することができる。なお、ここでいう「不活性ガスによって置換」とは、実質的に収容空間Ｒ内の雰囲気が不活性ガスに置換されている状態を指すものであって、収容空間Ｒ内の雰囲気に僅かに空気が含まれることは許容される。
【0057】
（冷却部）
冷却部１９は、外部から冷媒が供給されることで、供給された冷媒の冷熱を伝熱プレート１７に伝える。
図２に示すように、本実施形態における冷却部１９は、流路部１９０と、伝熱プレート１７に形成された溝部１９３とを有している。
冷却部１９は、外部から冷媒が供給されることで、供給された冷媒の冷熱を伝熱プレート１７に伝える。
図２に示すように、本実施形態における冷却部１９は、流路部１９０と、伝熱プレート１７に形成された溝部１９３とを有している。
【0058】
流路部１９０は、ケーシング１０の外壁中に形成されている。
流路部１９０は、ケーシング１０の外部から導入された冷媒を流通させるとともに、この冷媒を上記溝部１９３へ導く第一流路部１９１と、溝部１９３から流れ出た冷媒を流通させるとともに、ケーシング１０の外部へ導く第二流路部１９２とによって構成されている。
流路部１９０は、ケーシング１０の外部から導入された冷媒を流通させるとともに、この冷媒を上記溝部１９３へ導く第一流路部１９１と、溝部１９３から流れ出た冷媒を流通させるとともに、ケーシング１０の外部へ導く第二流路部１９２とによって構成されている。
【0059】
これら第一流路部１９１及び第二流路部１９２は、ケーシング１０の外壁中で延びており、ケーシング１０の内部の空間とは連通していない。第一流路部１９１の一端は、伝熱プレート１７の一面１７ａが当接するケーシング１０の外面１０ａとは異なる外面１０ａに開口している。第一流路部１９１の他端は、溝部１９３に接続されている。
【0060】
第二流路部１９２の一端は、伝熱プレート１７の一面１７ａが当接するケーシング１０の外面１０ａとは異なる外面１０ａに開口している。第二流路部１９２の他端は、溝部１９３に接続されている。
【0061】
溝部１９３は、伝熱プレート１７に形成されている凹所である。溝部１９３は、伝熱プレート１７の一面１７ａから他面１７ｂに向かって凹んでいる。溝部１９３は、一面１７ａから他面１７ｂに向かって凹むことで、伝熱プレート１７の一面１７ａが当接するケーシング１０の外面１０ａと共に冷媒を流通させるための流路を形成する。図３に示すように、本実施形態における溝部１９３は、伝熱プレート１７の一面１７ａに沿って蛇行するように延びている。
【0062】
具体的には、溝部１９３は、伝熱プレート１７がケーシング１０の外面１０ａに取り付けられた際に、軸線方向Ｄａに延びる複数の延在溝１９３ａと、上下方向Ｄｖに延びる複数の接続溝１９３ｂとによって構成されている。これら延在溝１９３ａ及び接続溝１９３ｂが交互に繰り返されるように延在溝１９３ａと接続溝１９３ｂとが互いに接続されることで、伝熱プレート１７の一面１７ａに沿って蛇行する溝部１９３が構成されている。
【0063】
したがって、溝部１９３に流入した冷媒は、伝熱プレート１７の一面１７ａに沿って蛇行しながら流れる。本実施形態では、四つの延在溝１９３ａが、伝熱プレート１７の一面１７ａに沿った状態で上下方向Ｄｖに等間隔に並び、三つの接続溝１９３ｂが、上下方向Ｄｖに隣り合う四つの延在溝１９３ａの軸線方向Ｄａにおける端部同士を上下方向Ｄｖに互いに接続している。これら延在溝１９３ａの幅寸法（上下方向Ｄｖの寸法）と、接続溝１９３ｂの幅寸法（軸線方向Ｄａの寸法）とは、互いに同一とされている。
【0064】
ここで、第一流路部１９１の上記他端は、最も下方側Ｄｖｄに配置された延在溝１９３ａにおける接続溝１９３ｂが接続されていない側である他方側Ｄａｌ（図３中における左側）の端部に接続されている。
【0065】
第二流路部１９２の上記他端は、最も上方側Ｄｖｕに配置された延在溝１９３ａにおける接続溝１９３ｂが接続されていない側である一方側Ｄａｒ（図３中における左側）の端部に接続されている。
【0066】
（凝縮器）
凝縮器２は、ターボ圧縮機１の羽根車１３から吐出された気体状態の冷媒を受け入れるとともに、この冷媒を凝縮させる熱交換器である。図１に示すように、凝縮器２は、ターボ圧縮機１の外部に配置されている。
凝縮器２は、ターボ圧縮機１の羽根車１３から吐出された気体状態の冷媒を受け入れるとともに、この冷媒を凝縮させる熱交換器である。図１に示すように、凝縮器２は、ターボ圧縮機１の外部に配置されている。
【0067】
ここで、凝縮器２とターボ圧縮機１とは、凝縮器ライン６によって接続されている。本実施形態における凝縮器ライン６は、内部を冷媒が流通する接続管である。具体的には、凝縮器ライン６の一端は、羽根車１３における第二インペラ１３２の冷媒吐出口に接続されており、凝縮器ライン６の他端は、凝縮器２の冷媒導入口に接続されている。したがって、ターボ圧縮機１の羽根車１３で圧縮された冷媒は、この凝縮器ライン６を通じて凝縮器２内部に導かれる。
【0068】
凝縮器２には、冷媒を冷却するための冷却水が流れる伝熱管２１が挿通されている。この伝熱管２１を流れる冷却水は、凝縮器２内で伝熱管２１を介して冷媒と熱交換することで加熱される。加熱された冷却水は、凝縮器２の外部に向かって伝熱管２１を流れ、ターボ冷凍機１００の外部に設けられた冷却塔等（図示省略）に導入されて冷却される（排熱される）。凝縮器２の外部で冷却された冷却水は、再び伝熱管２１内に流入するとともに、この伝熱管２１を凝縮器２に向かって流れ、凝縮器２内で冷媒と再び熱交換する。
【0069】
凝縮器２内で熱交換することで冷却された冷媒は、凝縮し、液体状態になる。液体状態になった冷媒は、凝縮器２内に貯留される。なお、凝縮器２内に貯留された液体状態の冷媒の温度は、例えば、３５℃から４５℃までの範囲にある。
【0070】
凝縮器２内に貯留された液体状態の冷媒は、凝縮器２と蒸発器４とを互いに接続する接続ライン７を蒸発器４に向かって流れる。本実施形態における接続ライン７は、内部を冷媒が流通する接続管である。具体的には、接続ライン７の一端は、凝縮器２の冷媒導出口に接続されており、接続ライン７の他端は、蒸発器４の冷媒導入口に接続されている。
【0071】
（膨張弁）
膨張弁３は、接続ライン７を流れる凝縮器２からの液体状態の冷媒を断熱膨張させることで、接続ライン７を流れる冷媒の圧力及び温度を低下させる。膨張弁３は、接続ライン７に設けられている。したがって、膨張弁３によって断熱膨張された冷媒は、接続ライン７を通じて蒸発器４に導かれる。なお、膨張弁３から蒸発器４に向かって接続ライン７を流れる冷媒は、液体状態である。
膨張弁３は、接続ライン７を流れる凝縮器２からの液体状態の冷媒を断熱膨張させることで、接続ライン７を流れる冷媒の圧力及び温度を低下させる。膨張弁３は、接続ライン７に設けられている。したがって、膨張弁３によって断熱膨張された冷媒は、接続ライン７を通じて蒸発器４に導かれる。なお、膨張弁３から蒸発器４に向かって接続ライン７を流れる冷媒は、液体状態である。
【0072】
（蒸発器）
蒸発器４は、膨張弁３によって断熱膨張された液体状態の冷媒を受け入れて貯留するとともに、貯留したこの冷媒を蒸発させる熱交換器である。蒸発器４は、ターボ圧縮機１の外部に配置されている。
蒸発器４は、膨張弁３によって断熱膨張された液体状態の冷媒を受け入れて貯留するとともに、貯留したこの冷媒を蒸発させる熱交換器である。蒸発器４は、ターボ圧縮機１の外部に配置されている。
【0073】
ここで、蒸発器４とターボ圧縮機１とは、蒸発器ライン８によって接続されている。本実施形態における蒸発器ライン８は、内部を冷媒が流通する接続管である。具体的には、蒸発器ライン８の一端は、蒸発器４の冷媒導出口に接続されており、蒸発器ライン８の他端は、羽根車１３における第一インペラ１３１の冷媒導入口に接続されている。したがって、蒸発器４内で蒸発して気体状態になった冷媒は、この蒸発器ライン８を通じてターボ圧縮機１に導かれる。
【0074】
蒸発器４には、冷媒を加熱するための熱媒が流れる伝熱管４１が挿通されている。伝熱管４１を流れる熱媒には、ターボ冷凍機１００外部の装置から導かれる冷水等が挙げられる。この伝熱管４１を流れる熱媒は、蒸発器４内で伝熱管４１を介して冷媒と熱交換することで冷却される。冷却された熱媒は、蒸発器４の外部に向かって伝熱管４１内を流れ、ターボ冷凍機１００の外部に設けられた装置（図示省略）に導入されて加熱される（冷熱回収される）。蒸発器４の外部の装置で加熱された熱媒は、再び伝熱管４１内に流入するとともに、この伝熱管４１を蒸発器４に向かって流れ、蒸発器４内で冷媒と再び熱交換する。
【0075】
蒸発器４内で熱交換することで加熱された冷媒は、蒸発し、気体状態になる。気体状態になった冷媒は、蒸発器ライン８を通じてターボ圧縮機１に導かれる。なお、蒸発器４内に貯留された液体状態の冷媒の温度は、例えば、０℃から１０℃までの範囲にある。
【0076】
（冷媒供給部）
冷媒供給部５は、凝縮器２内に貯留された液体状態の冷媒の一部を冷却用の熱媒として取り出すとともに、ターボ圧縮機１に供給する。
冷媒供給部５は、凝縮器２内に貯留された液体状態の冷媒の一部を冷却用の熱媒として取り出すとともに、ターボ圧縮機１に供給する。
【0077】
本実施形態における冷媒供給部５は、第一導入ライン５１と、第一調整弁５２と、第一排出ライン５３と、第二導入ライン５４と、第二調整弁５５と、第二排出ライン５６とを有している。
【0078】
（第一導入ライン）
第一導入ライン５１は、凝縮器２とターボ圧縮機１のケーシング１０とを互いに接続する管である。具体的には、第一導入ライン５１の一端は、凝縮器２の冷媒導出口に接続されており、第一導入ライン５１の他端は、ケーシング１０に形成された冷媒導入口に接続されている。したがって、凝縮器２内に貯留された液体状態の冷媒は、この第一導入ライン５１を通じてケーシング１０の内部に向かって流れる。
第一導入ライン５１は、凝縮器２とターボ圧縮機１のケーシング１０とを互いに接続する管である。具体的には、第一導入ライン５１の一端は、凝縮器２の冷媒導出口に接続されており、第一導入ライン５１の他端は、ケーシング１０に形成された冷媒導入口に接続されている。したがって、凝縮器２内に貯留された液体状態の冷媒は、この第一導入ライン５１を通じてケーシング１０の内部に向かって流れる。
【0079】
（第一調整弁）
第一調整弁５２は、第一導入ライン５１を流れる凝縮器２からの液体状態の冷媒を減圧させることで、第一導入ライン５１を流れる冷媒の圧力及び温度を低下させる。本実施形態における第一調整弁５２は、圧力調整弁である。第一調整弁５２は、第一導入ライン５１に設けられている。
第一調整弁５２は、第一導入ライン５１を流れる凝縮器２からの液体状態の冷媒を減圧させることで、第一導入ライン５１を流れる冷媒の圧力及び温度を低下させる。本実施形態における第一調整弁５２は、圧力調整弁である。第一調整弁５２は、第一導入ライン５１に設けられている。
【0080】
第一調整弁５２は、第一導入ライン５１を流れる冷媒を減圧させることで、液体状態から気液二相状態に遷移（状態変化）させる。第一調整弁５２を経ることで気液二相状態になった冷媒は、第一導入ライン５１を通じてターボ圧縮機１のケーシング１０の内部に導かれる。
【0081】
（第一排出ライン）
第一排出ライン５３は、ターボ圧縮機１のケーシング１０と蒸発器４とを互いに接続する管である。具体的には、第一排出ライン５３の一端は、ケーシング１０に形成された冷媒排出口に接続されており、第一排出ライン５３の他端は、蒸発器４の冷媒導入口に接続されている。
第一排出ライン５３は、ターボ圧縮機１のケーシング１０と蒸発器４とを互いに接続する管である。具体的には、第一排出ライン５３の一端は、ケーシング１０に形成された冷媒排出口に接続されており、第一排出ライン５３の他端は、蒸発器４の冷媒導入口に接続されている。
【0082】
第一導入ライン５１を通じてケーシング１０の内部に導入された冷媒は、ケーシング１０に収容された各種装置を冷却した後、この第一排出ライン５３を通じて蒸発器４に導かれる。ケーシング１０内に導かれた冷媒は、主として電動モータ１２、磁気軸受１４、及びケーシング１０を冷却する。
【0083】
（第二導入ライン）
第二導入ライン５４は、第一導入ライン５１とターボ圧縮機１の冷却部１９とを互いに接続する管である。具体的には、図１及び図２に示すように、第二導入ライン５４の一端は、第一導入ライン５１における第一調整弁５２よりも凝縮器２側の部分に接続されている。第二導入ライン５４の他端は、冷却部１９における第一流路部１９１の上記一端に接続されている。凝縮器２内に貯留された液体状態の冷媒は、第一導入ライン５１から分岐するように接続されたこの第二導入ライン５４を通じて、第一流路部１９１に向かって流れる。
第二導入ライン５４は、第一導入ライン５１とターボ圧縮機１の冷却部１９とを互いに接続する管である。具体的には、図１及び図２に示すように、第二導入ライン５４の一端は、第一導入ライン５１における第一調整弁５２よりも凝縮器２側の部分に接続されている。第二導入ライン５４の他端は、冷却部１９における第一流路部１９１の上記一端に接続されている。凝縮器２内に貯留された液体状態の冷媒は、第一導入ライン５１から分岐するように接続されたこの第二導入ライン５４を通じて、第一流路部１９１に向かって流れる。
【0084】
（第二調整弁）
第二調整弁５５は、第二導入ライン５４を流れる液体状態の冷媒を減圧させることで、第二導入ライン５４を流れる冷媒の圧力及び温度を低下させる。本実施形態における第二調整弁５５は、圧力調整弁である。第二調整弁５５は、第二導入ライン５４に設けられている。
第二調整弁５５は、第二導入ライン５４を流れる液体状態の冷媒を減圧させることで、第二導入ライン５４を流れる冷媒の圧力及び温度を低下させる。本実施形態における第二調整弁５５は、圧力調整弁である。第二調整弁５５は、第二導入ライン５４に設けられている。
【0085】
第二調整弁５５は、第二導入ライン５４を流れる冷媒を減圧させることで、液体状態から気液二相状態に遷移（状態変化）させる。第二調整弁５５を経ることで気液二相状態になった冷媒は、第二導入ライン５４を通じて冷却部１９の第一流路部１９１の内部に導かれる。
【0086】
（第二排出ライン）
第二排出ライン５６は、冷却部１９の第二流路部１９２と蒸発器４とを互いに接続する管である。具体的には、第二排出ライン５６の一端は、第二流路部１９２の上記一端に接続されており、第二排出ライン５６の他端は、蒸発器４の冷媒導入口に接続されている。
第二排出ライン５６は、冷却部１９の第二流路部１９２と蒸発器４とを互いに接続する管である。具体的には、第二排出ライン５６の一端は、第二流路部１９２の上記一端に接続されており、第二排出ライン５６の他端は、蒸発器４の冷媒導入口に接続されている。
【0087】
第二導入ライン５４を通じて第一流路部１９１の内部に導入された冷媒は、冷却部１９における溝部１９３を流れることで伝熱プレート１７に冷熱を伝えた後、第二流路部１９２に流入する。第二流路部１９２に流入した冷媒は、この第二排出ライン５６を通じて蒸発器４に導かれる。
【0088】
（作用効果）
磁気軸受１４が駆動されて軸部１１が磁気浮上された際、磁気軸受駆動基板１８には大電流が流れる。磁気軸受１４が駆動された際、磁気軸受駆動基板１８は、高発熱部品となる。
磁気軸受１４が駆動されて軸部１１が磁気浮上された際、磁気軸受駆動基板１８には大電流が流れる。磁気軸受１４が駆動された際、磁気軸受駆動基板１８は、高発熱部品となる。
【0089】
上記構成によれば、磁気軸受駆動基板１８が伝熱プレート１７に面接触しているため、磁気軸受駆動基板１８から発生した熱は、この伝熱プレート１７に移動する。伝熱プレート１７に移動した熱は、伝熱プレート１７が取り付けられたケーシング１０に移動する。したがって、例えば、磁気軸受駆動基板１８とケーシング１０との間に伝熱プレート１７が介在しない場合と比較して、磁気軸受駆動基板１８の熱をより移動させることができる。したがって、例えば、ケーシング１０の全体をアルミニウム等の熱伝導率の比較的高い金属で形成することなく、磁気軸受駆動基板１８で発生した熱をケーシング１０に円滑に逃がすことができる。その結果、ターボ圧縮機１を製造する際に生じるコストが増大することを抑制することができる。
【0090】
さらに、冷却部１９における溝部１９３が伝熱プレート１７に形成されており、外部から供給された冷媒がこの溝部１９３内を流れることで、冷媒の冷熱が伝熱プレート１７に伝わる。したがって、例えば、伝熱プレート１７に溝部１９３が形成されていない場合と比較して、ターボ圧縮機１稼動中のケーシング１０の温度や、ケーシング１０の材質等によることなく磁気軸受駆動基板１８をより安定して冷却することができる。
【0091】
また、上記構成によれば、流路部１９０をケーシング１０に形成し、溝部１９３を伝熱プレート１７に形成するといった簡易な方法で伝熱プレート１７を冷却する冷却部１９を構成することができる。したがって、例えば、伝熱プレート１７を空冷可能な送風機等の装置を冷却部として採用した場合と比較して、ターボ圧縮機１の部品点数及びメンテナンス頻度が増加することを抑制することができる。
【0092】
また、上記構成によれば、冷却部１９における溝部１９３が伝熱プレート１７の一面１７ａに沿って蛇行するように延びているため、例えば、溝部１９３が蛇行せずに延びている場合と比較して、冷媒の冷熱をより効率的に伝熱プレート１７へ伝えることができる。
【0093】
また、上記構成によれば、磁気軸受駆動基板１８がボックス１６に収容されており、ボックス１６内の空間が外部と気密に隔離された状態で不活性ガスによって置換されている。このため、冷媒の冷熱によって磁気軸受駆動基板１８が冷却された際、結露により磁気軸受駆動基板１８中に水分が発生することを抑制することができる。したがって、冷媒の冷熱による磁気軸受駆動基板１８の冷却に伴って、磁気軸受駆動基板１８に損傷等の異常が発生することを抑制することができる。その結果、磁気軸受駆動基板１８の長寿命化を図ることができる。また、磁気軸受駆動基板１８がボックス１６に収容されることで、磁気軸受駆動基板１８が大気に露出することがないため、例えば、磁気軸受駆動基板１８から発生する輻射熱や対流熱等の熱が他の機器類に影響を及ぼすことを抑制することができる。
【0094】
また、上記構成によれば、変位センサ１５によって検出された信号を処理する変位センサ用基板２０が磁気軸受駆動基板１８と共にボックス１６に収容されている。したがって、例えば、ボックス１６をケーシング１０から取り外すことで、これら変位センサ用基板２０及び磁気軸受駆動基板１８を同時にメンテナンスすることができる。また、変位センサ用基板２０は、熱に対する耐性が磁気軸受駆動基板１８と比較して低い場合がある。伝熱プレート１７及び冷却部１９によって磁気軸受駆動基板１８が冷却された結果、変位センサ用基板２０が磁気軸受駆動基板１８から受ける輻射熱や対流熱等の熱影響が抑制される。その結果、変位センサ用基板２０を設置するためのスペース（収容空間Ｒ）を磁気軸受駆動基板１８と共用することができ、ターボ圧縮機１が大型化することを抑制することができる。
【0095】
また、上記構成によれば、伝熱プレート１７がアルミニウムを含む金属材料によって形成されているため、伝熱プレート１７を容易に加工することができると同時に、安価に製造することができる。また、伝熱プレート１７がボックス１６の開口部１６ａに嵌るため、磁気軸受駆動基板１８で発生した熱をボックス１６へ移動させることができる。
【0096】
また、上記構成によれば、ターボ冷凍機１００の凝縮器２で凝縮された冷媒が冷媒供給部５によって冷却部１９に導かれる。したがって、例えば、冷却用の冷媒を冷却部１９に供給する装置をターボ冷凍機１００に別途設ける必要がない。その結果、ターボ圧縮機１が大型化することを抑制することができる。
【0097】
また、上記構成によれば、冷媒供給部５の第二導入ライン５４を流れる凝縮器２からの冷媒が、第二調整弁５５によって減圧されることで気液二相状態になった後、冷却部１９へ供給される。したがって、例えば、液体状態の冷媒を冷却部１９に単に供給する場合と比較して、冷却部１９に供給される冷媒の温度を低下させることができると同時に、凝縮器２から取り出す冷媒の量を抑えることができる。その結果、伝熱プレート１７に冷熱をより伝えつつ、ターボ冷凍機１００稼動時の動力と冷凍能力の比を示す成績係数（ＣＯＰ：Coefficient Of Performance）が低下することを抑制することができる。
【0098】
（その他の実施形態）
以上、本開示の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成は実施形態の構成に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内での構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。
以上、本開示の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成は実施形態の構成に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内での構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。
【0099】
なお、上記実施形態では、第一導入ライン５１に第一調整弁５２が設けられ、第二導入ライン５４に第二調整弁５５が設けられる構成を説明したが、この構成に限定されることはない。例えば、第一調整弁５２と第二調整弁５５とは、一つの調整弁に共通化されてもよい。この場合、調整弁は、第一導入ライン５１と第二導入ライン５４との接続部分よりも凝縮器２側に設けられればよい。したがって、冷媒供給部５が第一調整弁５２と第二調整弁５５とを有する構成に替えて、冷媒供給部５が第一導入ライン５１と第二導入ライン５４との接続部分よりも凝縮器２側に設けられた調整弁を有している構成であってもよい。
【0100】
また、これら第一調整弁５２と第二調整弁５５とは、開度が互いに異なるように調整されてもよい。すなわち、第一導入ライン５１を通じてケーシング１０内に導入される冷媒の気相分及び液相分のそれぞれが占める割合と、第二導入ライン５４を通じて冷却部１９に導入される冷媒の気相分及び液相分のそれぞれが占める割合とは、互いに異なってもよい。
【0101】
また、上記実施形態では、冷却部１９における溝部１９３は、一面１７ａに沿って蛇行するように延びている構成に限定されることはない。溝部１９３は、例えば、一面１７ａに沿って広がるように形成された一つの凹所（大穴）であってもよい。
また、冷却部１９における溝部１９３は、伝熱プレート１７に形成される構成に替えて、ケーシング１０の外面１０ａから凹むようケーシング１０に形成されてもよい。
また、冷却部１９における溝部１９３は、伝熱プレート１７に形成される構成に替えて、ケーシング１０の外面１０ａから凹むようケーシング１０に形成されてもよい。
【0102】
また、上記実施形態では、四つの延在溝１９３ａが伝熱プレート１７の一面１７ａに沿った状態で上下方向Ｄｖに等間隔に並び、三つの接続溝１９３ｂが上下方向Ｄｖに隣り合う四つの延在溝１９３ａの軸線方向Ｄａにおける端部同士を上下方向Ｄｖに互いに接続している構成を説明したが、この構成に限定されることはない。例えば、延在溝１９３ａの数が五つ以上であって、接続溝１９３ｂの数が四つ以上であってもよい。また、例えば、延在溝１９３ａの数が三つ以下であって、接続溝１９３ｂの数が二つ以下であってもよい。
【0103】
また、上記実施形態では、ボックス１６内の収容空間Ｒの置換に利用される不活性ガスは、窒素ガスに限定されることはない。この不活性ガスは、例えば、アルゴンガス（Ａｒ）やヘリウムガス（Ｈｅ）であってもよい。
【0104】
また、上記実施形態では、ボックス１６は、アルミニウムを含む金属材料によって形成されている構成に限定されることはない。ボックス１６は、例えば、鉄等を含む金属材料や合成樹脂材料等によって形成されてもよい。
【0105】
また、上記実施形態では、伝熱プレート１７の一面１７ａがケーシング１０の外面１０ａに直接面接触している構成を説明したが、この構成に限定されることはない。伝熱プレート１７の一面１７ａとケーシング１０の外面１０ａをより密着させるために、伝熱プレート１７の一面１７ａは、例えば、放熱グリース等を介して外面１０ａに密着した状態でこの外面１０ａに固定されてもよい。
【0106】
また、上記実施形態では、第一インペラ１３１及び第二インペラ１３２を有する羽根車１３によってターボ圧縮機１で二段の圧縮機構が構成されている旨を説明したが、この構成に限定されることはない。羽根車１３が単一のインペラのみを有することで、ターボ圧縮機１で一段（単段）の圧縮機構が構成されてもよい。
【0107】
また、上記実施形態で説明した「平行」、「垂直」、及び「同一」とは、実質的に平行、垂直、及び同一である状態を指すものであって、製造上の僅かな誤差や、設計上の公差等は許容される。
【0108】
＜付記＞
実施形態に記載のターボ圧縮機、及びこれを備えているターボ冷凍機は、例えば以下のように把握される。
実施形態に記載のターボ圧縮機、及びこれを備えているターボ冷凍機は、例えば以下のように把握される。
【0109】
（１）第１の態様に係るターボ圧縮機１は、羽根車１３と、前記羽根車１３を回転させる軸部１１と、前記軸部１１を回転駆動する電動モータ１２と、前記電動モータ１２を収容するケーシング１０と、前記軸部１１を支持する磁気軸受１４と、一面１７ａが前記ケーシング１０の外面１０ａに取り付けられた伝熱プレート１７と、前記伝熱プレート１７の前記一面１７ａとは反対側の他面１７ｂに面接触している磁気軸受駆動基板１８と、外部から冷媒が供給されることで、供給された前記冷媒の冷熱を前記伝熱プレート１７に伝える冷却部１９と、を備える。
【0110】
これにより、磁気軸受駆動基板１８から発生した熱は、伝熱プレート１７に移動し、伝熱プレート１７に移動した熱は、ケーシング１０に移動する。したがって、ケーシング１０の全体を熱伝導率の高い金属等で形成することなく、磁気軸受駆動基板１８で発生した熱をケーシング１０に逃がすことができる。さらに、冷媒の冷熱が伝熱プレート１７に伝わることで、ターボ圧縮機１稼動中のケーシング１０の温度やケーシング１０の材質等によることなく磁気軸受駆動基板１８をより安定して冷却することができる。
【0111】
（２）第２の態様に係るターボ圧縮機１は、（１）のターボ圧縮機１であって、前記冷却部１９は、前記ケーシング１０の外壁中に形成され、内部を前記冷媒が流通する流路部１９０と、前記流路部１９０に接続され、前記伝熱プレート１７の前記一面１７ａから前記他面１７ｂ側に向かって凹むことで、前記ケーシング１０の外面１０ａと共に前記冷媒の流路を形成する溝部１９３と、を有してもよい。
【0112】
これにより、上記作用をより高精度に実現することができる。また、流路部１９０をケーシング１０に形成し、溝部１９３を伝熱プレート１７に形成するといった簡易な方法で伝熱プレート１７を冷却する冷却部１９を構成することができる。また、例えば、伝熱プレート１７を空冷可能な送風機等の装置を冷却部として採用した場合と比較して、ターボ圧縮機１の部品点数及びメンテナンス頻度が増加することを抑制することができる。
【0113】
（３）第３の態様に係るターボ圧縮機１は、（２）のターボ圧縮機１であって、前記溝部１９３は、前記伝熱プレート１７の前記一面１７ａに沿って蛇行するように延びていてもよい。
【0114】
これにより、溝部１９３が蛇行せずに延びている場合と比較して、冷媒の冷熱をより効率的に伝熱プレート１７へ伝えることができる。
【0115】
（４）第４の態様に係るターボ圧縮機１は、（１）から（３）の何れかのターボ圧縮機１であって、開口部１６ａが前記ケーシング１０の外面１０ａに対向した状態で前記磁気軸受駆動基板１８を収容するボックス１６を更に備え、前記伝熱プレート１７は、前記ボックス１６の前記開口部１６ａに嵌ることで前記ボックス１６内を外部と気密に隔離された閉空間にし、前記閉空間は、不活性ガスによって置換されていてもよい。
【0116】
これにより、冷媒の冷熱によって磁気軸受駆動基板１８が冷却された際、結露により磁気軸受駆動基板１８中に水分が発生することを抑制することができる。また、磁気軸受駆動基板１８がボックス１６に収容されることで、磁気軸受駆動基板１８が大気に露出することがないため、磁気軸受駆動基板１８から発生する熱が他の機器類に影響を及ぼすことを抑制することができる。
【0117】
（５）第５の態様に係るターボ圧縮機１は、（４）のターボ圧縮機１であって、前記軸部１１と前記磁気軸受１４との間のクリアランスの大きさを検出可能な変位センサ１５と、前記ボックス１６に収容され、前記変位センサ１５によって検出された信号を処理する変位センサ用基板２０と、を更に備えてもよい。
【0118】
これにより、ボックス１６をケーシング１０から取り外すことで、これら変位センサ用基板２０及び磁気軸受駆動基板１８を同時にメンテナンスすることができる。また、伝熱プレート１７及び冷却部１９によって磁気軸受駆動基板１８が冷却された結果、変位センサ用基板２０が磁気軸受駆動基板１８から受ける熱の影響が抑制されるため、変位センサ用基板２０を設置するためのスペースを磁気軸受駆動基板１８と共用することができる。
【0119】
（６）第６の態様に係るターボ圧縮機１は、（１）から（５）の何れかのターボ圧縮機１であって、前記伝熱プレート１７は、アルミニウムを含む金属材料によって形成されていてもよい。
【0120】
これにより、伝熱プレート１７を容易に加工することができると同時に、安価に製造することができる。
【0121】
（７）第７の態様に係るターボ冷凍機１００は、（１）から（６）の何れかのターボ圧縮機１と、前記ターボ圧縮機１から吐出された冷媒を凝縮させる凝縮器２と、前記凝縮器２で凝縮された前記冷媒を断熱膨張させる膨張弁３と、前記膨張弁３で断熱膨張された前記冷媒を蒸発させる蒸発器４と、前記凝縮器２で凝縮された前記冷媒を前記冷却部１９に導くことができる冷媒供給部５と、を備える。
【0122】
これにより、凝縮器２で凝縮された冷媒が冷媒供給部５によって冷却部１９に導かれる。したがって、冷却用の冷媒を冷却部１９に供給する装置をターボ冷凍機１００に別途設ける必要がない。
【0123】
（８）第８の態様に係るターボ冷凍機１００は、（７）のターボ冷凍機１００であって、前記冷媒供給部５は、前記冷媒を前記冷却部１９に導く導入ラインと、前記導入ラインに設けられ、該導入ライン内を流れる前記冷媒を減圧することで、前記冷却部１９に向かう前記冷媒を気液二相状態にする調整弁と、を有してもよい。
【0124】
これにより、液体状態の冷媒を冷却部１９に供給する場合と比較して、冷却部１９に供給される冷媒の温度を低下させることができると同時に、凝縮器２から取り出す冷媒の量を抑えることができる。
【符号の説明】
【0125】
１…ターボ圧縮機 ２…凝縮器 ３…膨張弁 ４…蒸発器 ５…冷媒供給部 ６…凝縮器ライン ７…接続ライン ８…蒸発器ライン １０…ケーシング １０ａ…外面 １１…軸部 １２…電動モータ １２ａ…モータロータ １２ｂ…モータステータ １３…羽根車 １４…磁気軸受 １４ａ…第一磁気軸受 １４ｂ…第二磁気軸受 １５…変位センサ １５ａ…第一変位センサ １５ｂ…第二変位センサ １６…ボックス １６ａ…開口部 １６ｂ…内面 １７…伝熱プレート １７ａ…一面 １７ｂ…他面 １８…磁気軸受駆動基板 １８ａ…当接面 １８ｂ…実装面 １９…冷却部 ２０…変位センサ用基板 ２１，４１…伝熱管 ５１…第一導入ライン ５２…第一調整弁 ５３…第一排出ライン ５４…第二導入ライン ５５…第二調整弁 ５６…第二排出ライン １００…ターボ冷凍機 １３１…第一インペラ １３１ａ…第一ブレード群 １３１ｂ…第一インペラケーシング １３２…第二インペラ １３２ａ…第二ブレード群 １３２ｂ…第二インペラケーシング １３３…段間ライン １９０…流路部 １９１…第一流路部 １９２…第二流路部 １９３…溝部 １９３ａ…延在溝 １９３ｂ…接続溝 Ｂ…締結部材 Ｄａ…軸線方向 Ｄａｌ…他方側 Ｄａｒ…一方側 Ｄｃ…周方向 Ｄｖ…上下方向 Ｄｖｄ…下方側 Ｄｖｕ…上方側 Ｏ…中心軸 Ｒ…収容空間
【図1】
【図2】
【図3】
【手続補正書】
【提出日】2023-03-15
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
羽根車と、
前記羽根車を回転させる軸部と、
前記軸部を回転駆動する電動モータと、
前記電動モータを収容するケーシングと、
前記軸部を支持する磁気軸受と、
一面が前記ケーシングの外面に取り付けられた伝熱プレートと、
前記伝熱プレートの前記一面とは反対側の他面に面接触している磁気軸受駆動基板と、
外部から冷媒が供給されることで、供給された前記冷媒の冷熱を前記伝熱プレートに伝える冷却部と、
を備え、
前記冷却部は、
前記ケーシングの外壁中に形成され、内部を前記冷媒が流通する流路部と、
前記流路部に接続され、前記伝熱プレートの前記一面から前記他面側に向かって凹むことで、前記ケーシングの外面と共に前記冷媒の流路を形成する溝部と、
を有するターボ圧縮機。
前記羽根車を回転させる軸部と、
前記軸部を回転駆動する電動モータと、
前記電動モータを収容するケーシングと、
前記軸部を支持する磁気軸受と、
一面が前記ケーシングの外面に取り付けられた伝熱プレートと、
前記伝熱プレートの前記一面とは反対側の他面に面接触している磁気軸受駆動基板と、
外部から冷媒が供給されることで、供給された前記冷媒の冷熱を前記伝熱プレートに伝える冷却部と、
を備え、
前記冷却部は、
前記ケーシングの外壁中に形成され、内部を前記冷媒が流通する流路部と、
前記流路部に接続され、前記伝熱プレートの前記一面から前記他面側に向かって凹むことで、前記ケーシングの外面と共に前記冷媒の流路を形成する溝部と、
を有するターボ圧縮機。
【請求項2】
前記溝部は、前記伝熱プレートの前記一面に沿って蛇行するように延びている請求項１に記載のターボ圧縮機。
【請求項3】
開口部が前記ケーシングの外面に対向した状態で前記磁気軸受駆動基板を収容するボックスを更に備え、
前記伝熱プレートは、前記ボックスの前記開口部に嵌ることで前記ボックス内を外部と気密に隔離された閉空間にし、
前記閉空間は、不活性ガスによって置換されている請求項１又は２に記載のターボ圧縮機。
前記伝熱プレートは、前記ボックスの前記開口部に嵌ることで前記ボックス内を外部と気密に隔離された閉空間にし、
前記閉空間は、不活性ガスによって置換されている請求項１又は２に記載のターボ圧縮機。
【請求項4】
前記軸部と前記磁気軸受との間のクリアランスの大きさを検出可能な変位センサと、
前記ボックスに収容され、前記変位センサによって検出された信号を処理する変位センサ用基板と、
を更に備える請求項３に記載のターボ圧縮機。
前記ボックスに収容され、前記変位センサによって検出された信号を処理する変位センサ用基板と、
を更に備える請求項３に記載のターボ圧縮機。
【請求項5】
前記伝熱プレートは、アルミニウムを含む金属材料によって形成されている請求項１又は２に記載のターボ圧縮機。
【請求項6】
請求項１又は２に記載のターボ圧縮機と、
前記ターボ圧縮機から吐出された冷媒を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器で凝縮された前記冷媒を断熱膨張させる膨張弁と、
前記膨張弁で断熱膨張された前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記凝縮器で凝縮された前記冷媒を前記冷却部に導くことができる冷媒供給部と、
を備えるターボ冷凍機。
前記ターボ圧縮機から吐出された冷媒を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器で凝縮された前記冷媒を断熱膨張させる膨張弁と、
前記膨張弁で断熱膨張された前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記凝縮器で凝縮された前記冷媒を前記冷却部に導くことができる冷媒供給部と、
を備えるターボ冷凍機。
【請求項7】
前記冷媒供給部は、
前記冷媒を前記冷却部に導く導入ラインと、
前記導入ラインに設けられ、該導入ライン内を流れる前記冷媒を減圧することで、前記冷却部に向かう前記冷媒を気液二相状態にする調整弁と、
を有する請求項６に記載のターボ冷凍機。
前記冷媒を前記冷却部に導く導入ラインと、
前記導入ラインに設けられ、該導入ライン内を流れる前記冷媒を減圧することで、前記冷却部に向かう前記冷媒を気液二相状態にする調整弁と、
を有する請求項６に記載のターボ冷凍機。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0006】
上記課題を解決するために、本開示に係るターボ圧縮機は、羽根車と、前記羽根車を回転させる軸部と、前記軸部を回転駆動する電動モータと、前記電動モータを収容するケーシングと、前記軸部を支持する磁気軸受と、一面が前記ケーシングの外面に取り付けられた伝熱プレートと、前記伝熱プレートの前記一面とは反対側の他面に面接触している磁気軸受駆動基板と、外部から冷媒が供給されることで、供給された前記冷媒の冷熱を前記伝熱プレートに伝える冷却部と、を備え、前記冷却部は、前記ケーシングの外壁中に形成され、内部を前記冷媒が流通する流路部と、前記流路部に接続され、前記伝熱プレートの前記一面から前記他面側に向かって凹むことで、前記ケーシングの外面と共に前記冷媒の流路を形成する溝部と、を有する。