(57)【要約】      （修正有）【課題】圧縮機におけるエロージョンを抑制するのに適した技術を提供する。【解決手段】速度型圧縮機３は、回転体２７と、冷媒流路４０と、主流路２１と、噴射流路２４と、を備える。回転体２７は、回転軸２５及びインペラ２６を含む。回転体２７では、回転軸２５及びインペラ２６が互いに嵌め合わされた第１締り嵌め部９３が設けられている。冷媒流路４０は、回転体２７の周囲に位置し、気相冷媒が流れる。主流路２１は、回転体２７の内部において回転体２７の軸方向に延びており、液相冷媒が流れる。噴射流路２４は、回転体２７の内部に位置し、主流路２１から分岐して主流路２１から冷媒流路４０まで延びており、主流路２１から冷媒流路４０に液相冷媒を導く。噴射流路２４は、第１締り嵌め部９３の一部である仕切り９９によって噴射流路２４の途中で仕切られ、仕切り９９が受ける遠心力に応じてその部位の隙間が変化し、仕切り９９が開閉される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸及びインペラを含み、前記回転軸及び前記インペラが互いに嵌め合わされた第１締り嵌め部が設けられた回転体と、
前記回転体の周囲に位置し、気相冷媒が流れる冷媒流路と、
前記回転体の内部において前記回転体の軸方向に延びており、液相冷媒が流れる主流路と、
前記回転体の内部に位置し、前記主流路から分岐して前記主流路から前記冷媒流路まで延びており、前記主流路から前記冷媒流路に前記液相冷媒を導く噴射流路であって、前記第１締り嵌め部の一部である仕切りによって前記噴射流路の途中で仕切られ、前記仕切りが受ける遠心力に応じて開閉される噴射流路と、を備えた、速度型圧縮機。
【請求項２】
前記回転体では、前記回転軸及び前記インペラが互いに嵌め合わされた第２締り嵌め部が設けられ、
前記第２締り嵌め部の締め代は、前記第１締り嵌め部の締め代よりも大きい、
請求項１に記載の速度型圧縮機。
【請求項３】
前記第１締り嵌め部は、前記軸方向の第１位置に設けられ、
前記第２締り嵌め部は、前記軸方向の第２位置に設けられ、
前記第１位置における前記インペラの径は、前記第２位置における前記インペラの径よりも大きい、
請求項２に記載の速度型圧縮機。
【請求項４】
前記噴射流路において、第１部分と、前記仕切りと、第２部分とが、前記主流路から前記冷媒流路に向かってこの順に並んでおり、
前記第１部分は、前記回転軸及び／又は前記インペラの外面に設けられた溝を用いて設けられている、
請求項１から３のいずれか一項に記載の速度型圧縮機。
【請求項５】
蒸発器と、
請求項１から４のいずれか１項に記載の速度型圧縮機と、
凝縮器と、
を備えた、冷凍サイクル装置。
【請求項６】
回転体を備えた速度型圧縮機の運転方法であって、
気相冷媒を圧縮過程に供給することと、
前記回転体の回転数が相対的に低いときにおいて、前記回転体の内部に位置する噴射流路を仕切りで閉塞し、これにより液相冷媒を前記圧縮過程にある前記気相冷媒に供給することを禁止することと、
前記回転体の回転数が相対的に高いときにおいて、前記仕切りに遠心力を印加して該遠心力の向きに前記仕切りの端部を移動させることによって噴射流路の閉塞を解除し、これにより前記液相冷媒を前記圧縮過程にある前記気相冷媒に供給することを許可することと、を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、速度型圧縮機、冷凍サイクル装置及び速度型圧縮機の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の冷凍サイクル装置として、２段の圧縮機を備え、１段目の圧縮機から吐出された気相冷媒が２段目の圧縮機に吸入される前に冷却されるように構成された冷凍サイクル装置が知られている。
【０００３】
図７に示すように、特許文献１に記載された空気調和装置５００は、蒸発器５１０、遠心圧縮機５３１、蒸気冷却器５３３、ルーツ式圧縮機５３２及び凝縮器５２０を備えている。遠心圧縮機５３１が前段に設けられ、ルーツ式圧縮機５３２が後段に設けられている。蒸発器５１０は、飽和状態の気相冷媒を生成する。気相冷媒は、遠心圧縮機５３１に吸入され、圧縮される。遠心圧縮機５３１で圧縮された気相冷媒がルーツ式圧縮機５３２でさらに圧縮される。遠心圧縮機５３１とルーツ式圧縮機５３２との間に配置された蒸気冷却器５３３において、気相冷媒が冷却される。
【０００４】
蒸気冷却器５３３は、遠心圧縮機５３１とルーツ式圧縮機５３２との間に設けられている。蒸気冷却器５３３において、気相冷媒に対して水が直接噴霧される。あるいは、蒸気冷却器５３３において、空気などの冷却媒体と気相冷媒との間で間接的に熱交換が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１２２０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、圧縮機におけるエロージョンを抑制することについては、検討されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、
回転軸及びインペラを含み、前記回転軸及び前記インペラが互いに嵌め合わされた第１締り嵌め部が設けられた回転体と、
前記回転体の周囲に位置し、気相冷媒が流れる冷媒流路と、
前記回転体の内部において前記回転体の軸方向に延びており、液相冷媒が流れる主流路と、
前記回転体の内部に位置し、前記主流路から分岐して前記主流路から前記冷媒流路まで延びており、前記主流路から前記冷媒流路に前記液相冷媒を導く噴射流路であって、前記第１締り嵌め部の一部である仕切りによって前記噴射流路の途中で仕切られ、前記仕切りが受ける遠心力に応じて開閉される噴射流路と、を備えた、速度型圧縮機を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、圧縮機におけるエロージョンを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本開示の実施形態１に係る冷凍サイクル装置の構成図である。
【図２】図２は、本開示の実施形態１に係る速度型圧縮機の断面図である。
【図３】図３は、III-III線に沿った回転体の断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、起動時における速度型圧縮機の断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、定格運転時における速度型圧縮機の断面図である。
【図５】図５は、比較形態１に係る速度型圧縮機の断面図である。
【図６】図６は、本開示の速度型圧縮機の運転方法を示すフローチャートである。
【図７】図７は、従来の空気調和装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（本開示の基礎となった知見）
特許文献１に記載された空気調和装置によれば、蒸気冷却器５３３において、ルーツ式圧縮機５３２に吸入される冷媒の過熱度が低減されうる。しかし、遠心圧縮機５３１の圧縮過程で発生する過熱度、及び、ルーツ式圧縮機５３２の圧縮過程で発生する過熱度を圧縮過程において取り除くことができない。冷媒の過熱度が増加すると冷媒のエンタルピーも上昇する。
【００１１】
圧縮機における理想的な圧縮過程は、完全に断熱された等エントロピー線に沿っている。冷媒のｐ−ｈ線図において、冷媒のエンタルピーが増えるにつれて、等エントロピー線の傾きが緩やかになり、より大きい圧縮動力が要求される。冷媒の過熱度が増加するにつれて、単位質量の冷媒の圧力を所定圧力まで上げるために、より大きい圧縮動力が必要とされる。言い換えれば、圧縮機の負荷が増加し、圧縮機の消費電力が増加する。
【００１２】
そこで、本発明者らは、圧縮機の圧縮過程において気相冷媒を圧縮し、その気相冷媒へと液相冷媒を供給することによって気相冷媒を冷却することを考えた。具体的には、回転体の回転による遠心力を利用して、液相冷媒を気相冷媒へと供給することを考えた。
【００１３】
そのようにする場合、回転体の回転数が高いときには、液相冷媒が受ける遠心力は大きい。このため、液相冷媒は、微粒化され易い。微粒化された液相冷媒は、気相冷媒と熱交換され易い。このため、微粒化された液相冷媒によれば、気相冷媒を冷却し易い。
【００１４】
一方、回転体の回転数が低いときには、液相冷媒が受ける遠心力は小さい。このため、液相冷媒は、液糸又は粗大液滴の状態となり易い。これらの状態の液相冷媒は、圧縮機の構成要素、例えばインペラのエロージョンを引き起こし易い。
【００１５】
本開示は、圧縮機におけるエロージョンを抑制することに適した技術を提供する。
【００１６】
（本開示に係る一態様の概要）
本開示の第１態様に係る速度型圧縮機は、
回転軸及びインペラを含み、前記回転軸及び前記インペラが互いに嵌め合わされた第１締り嵌め部が設けられた回転体と、
前記回転体の周囲に位置し、気相冷媒が流れる冷媒流路と、
前記回転体の内部において前記回転体の軸方向に延びており、液相冷媒が流れる主流路と、
前記回転体の内部に位置し、前記主流路から分岐して前記主流路から前記冷媒流路まで延びており、前記主流路から前記冷媒流路に前記液相冷媒を導く噴射流路であって、前記第１締り嵌め部の一部である仕切りによって前記噴射流路の途中で仕切られ、前記仕切りが受ける遠心力に応じて開閉される噴射流路と、を備えている。
【００１７】
第１態様では、仕切りが受ける遠心力に応じて噴射流路が開閉される。そのような仕切りによれば、回転体の回転数が低いときには、噴射流路を閉じることによって、噴射流路から冷媒が流出してエロージョンが発生することを防止できる。また、回転体の回転数が高いときには、噴射流路を開くことによって、微粒化された液相冷媒と気相冷媒とを熱交換させることができる。
【００１８】
本開示の第２態様において、例えば、第１態様に係る速度型圧縮機では、
前記回転体では、前記回転軸及び前記インペラが互いに嵌め合わされた第２締り嵌め部が設けられていてもよく、
前記第２締り嵌め部の締め代は、前記第１締り嵌め部の締め代よりも大きくてもよい。
【００１９】
第２態様によれば、回転体の高速回転時において、第２締り嵌め部によって回転軸とインペラとが嵌め合わされた状態を維持できる。
【００２０】
本開示の第３態様において、例えば、第２態様に係る速度型圧縮機では、
前記第１締り嵌め部は、前記軸方向の第１位置に設けられていてもよく、
前記第２締り嵌め部は、前記軸方向の第２位置に設けられていてもよく、
前記第１位置における前記インペラの径は、前記第２位置における前記インペラの径よりも大きくてもよい。
【００２１】
インペラは、その径が小さい軸方向位置では遠心力により径方向外側に変形し難く、その径が大きい軸方向位置では遠心力により径方向外側に変形し易い。第３態様では、第１締り嵌め部はインペラの径が大きい軸方向位置に設けられており、第２締り嵌め部はインペラの径が小さい軸方向位置に設けられている。このことは、第１締り嵌め部を噴射流路を開閉するスイッチとして機能させ、第２締り嵌め部を回転軸とインペラとを固定する固定部として機能させるのに好都合である。
【００２２】
本開示の第４態様において、例えば、第１から第３態様のいずれか１つに係る速度型圧縮機では、
前記噴射流路において、第１部分と、前記仕切りと、第２部分とが、前記主流路から前記冷媒流路に向かってこの順に並んでいてもよく、
前記第１部分は、前記回転軸及び／又は前記インペラの外面に設けられた溝を用いて設けられていてもよい。
【００２３】
第４態様の噴射流路は、噴射流路の一例である。
【００２４】
本開示の第５態様に係る冷凍サイクル装置は、
蒸発器と、
第１から第４態様のいずれか１つの速度型圧縮機と、
凝縮器と、
を備えている。
【００２５】
第５態様によれば、第１態様と同じ効果が得られる。
【００２６】
本開示の第６態様に係る速度型圧縮機の運転方法は、
回転体を備えた速度型圧縮機の運転方法であって、
気相冷媒を圧縮過程に供給することと、
前記回転体の回転数が相対的に低いときにおいて、前記回転体の内部に位置する噴射流路を仕切りで閉塞し、これにより液相冷媒を前記圧縮過程にある前記気相冷媒に供給することを禁止することと、
前記回転体の回転数が相対的に高いときにおいて、前記仕切りに遠心力を印加して該遠心力の向きに前記仕切りの端部を移動させることによって噴射流路の閉塞を解除し、これにより前記液相冷媒を前記圧縮過程にある前記気相冷媒に供給することを許可することと、を含む。
【００２７】
第６態様によれば、回転体の回転数が低いときには、噴射流路を閉じることによって、噴射流路から冷媒が流出してエロージョンが発生することを防止できる。また、回転体の回転数が高いときには、噴射流路を開くことによって、微粒化された液相冷媒と気相冷媒とを熱交換させることができる。
【００２８】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本開示が限定されるものではない。
【００２９】
（実施形態１）
図１は、本開示の実施形態１に係る冷凍サイクル装置の構成を示している。冷凍サイクル装置１００は、蒸発器２、圧縮機３、凝縮器４及び冷媒供給路１１を備えている。圧縮機３は、吸入配管６によって蒸発器２に接続され、吐出配管８によって凝縮器４に接続されている。詳細には、蒸発器２の出口と圧縮機３の吸入口とに吸入配管６が接続されている。圧縮機３の吐出口と凝縮器４の入口とに吐出配管８が接続されている。凝縮器４は、戻し経路９によって蒸発器２に接続されている。蒸発器２、圧縮機３及び凝縮器４がこの順番で環状に接続されて冷媒回路１０が形成されている。
【００３０】
蒸発器２において冷媒が蒸発し、気相冷媒が生成される。蒸発器２で生成された気相冷媒は、吸入配管６を通じて、圧縮機３に吸入されて圧縮される。圧縮された気相冷媒は、吐出配管８を通じて、凝縮器４に供給される。凝縮器４において気相冷媒が冷却されて液相冷媒が生成される。液相冷媒は、戻し経路９を通じて、凝縮器４から蒸発器２に送られる。気相冷媒は、冷媒蒸気とも称されうる。液相冷媒は、冷媒液とも称されうる。
【００３１】
冷凍サイクル装置１００の冷媒として、フロン系冷媒、低ＧＷＰ（Global Warming Potential）冷媒及び自然冷媒を用いることができる。フロン系冷媒としては、ＨＣＦＣ（hydrochlorofluorocarbon）、ＨＦＣ（hydrofluorocarbon）などが挙げられる。低ＧＷＰ冷媒としては、ＨＦＯ−１２３４ｙｆなどが挙げられる。自然冷媒としては、ＣＯ2、水などが挙げられる。
【００３２】
冷凍サイクル装置１００には、例えば、常温での飽和蒸気圧が負圧の物質を主成分として含む冷媒が充填されている。このような冷媒としては、水を主成分として含む冷媒が挙げられる。「主成分」とは、質量比で最も多く含まれた成分を意味する。「常温」とは、日本工業規格ＪＩＳ  Ｚ８７０３にあるように、２０℃±１５℃の温度範囲を意味する。負圧とは、絶対圧で大気圧よりも低い圧力を意味する。
【００３３】
冷媒として水を用いた場合、冷凍サイクルにおける圧力比が拡大し、冷媒の過熱度が過大になりがちである。本実施形態では、圧縮機３の内部の冷媒流路に向かって液相冷媒が流出し、圧縮過程での冷媒の過熱度の増加に起因する冷媒のエンタルピーの増加が連続的に抑制される。これにより、冷媒の圧力を所定圧力まで上昇させるために圧縮機３がなすべき仕事を大幅に低減できる。つまり、圧縮機３の消費電力を大幅に節約できる。
【００３４】
冷凍サイクル装置１００は、さらに、吸熱回路１２及び放熱回路１４を備えている。
【００３５】
吸熱回路１２は、蒸発器２で冷却された液相冷媒を使用するための回路であり、ポンプ、室内熱交換器などの必要な機器を有している。吸熱回路１２の一部は蒸発器２の内部に位置している。蒸発器２の内部において、吸熱回路１２の一部は、液相冷媒の液面よりも上に位置していてもよいし、液相冷媒の液面よりも下に位置していてもよい。吸熱回路１２には、水、ブラインなどの熱媒体が充填されている。
【００３６】
蒸発器２に貯留された液相冷媒は、吸熱回路１２を構成する部材に接触する。これにより、液相冷媒と吸熱回路１２の内部の熱媒体との間で熱交換が行われ、液相冷媒が蒸発する。吸熱回路１２の内部の熱媒体は、液相冷媒の蒸発潜熱によって冷却される。吸熱回路１２を構成する部材の典型例は、配管である。例えば、冷凍サイクル装置１００が室内の冷房を行う空気調和装置である場合、吸熱回路１２の熱媒体によって室内の空気が冷却される。室内熱交換器は、例えば、フィンチューブ熱交換器である。
【００３７】
放熱回路１４は、凝縮器４の内部の冷媒から熱を奪うために使用される回路であり、ポンプ、冷却塔などの必要な機器を有している。放熱回路１４の一部は凝縮器４の内部に位置している。詳細には、凝縮器４の内部において、放熱回路１４の一部は、液相冷媒の液面よりも上に位置している。放熱回路１４には、水、ブラインなどの熱媒体が充填されている。冷凍サイクル装置１００が室内の冷房を行う空気調和装置である場合、凝縮器４は室外に配置され、放熱回路１４の熱媒体によって凝縮器４の冷媒が冷却される。
【００３８】
圧縮機３から吐出された高温の気相冷媒は、凝縮器４の内部において、放熱回路１４を構成する部材に接触する。これにより、気相冷媒と放熱回路１４の内部の熱媒体との間で熱交換が行われ、気相冷媒が凝縮する。放熱回路１４の内部の熱媒体は、気相冷媒の凝縮潜熱によって加熱される。放熱回路１４を構成する部材の典型例は、配管である。気相冷媒によって加熱された熱媒体は、例えば、放熱回路１４の冷却塔（図示せず）において外気又は冷却水によって冷却される。
【００３９】
蒸発器２は、例えば、断熱性及び耐圧性を有する容器によって構成されている。蒸発器２は、液相冷媒を貯留するとともに、液相冷媒を内部で蒸発させる。蒸発器２の内部の液相冷媒は、蒸発器２の外部からもたらされた熱を吸収し、蒸発する。すなわち、吸熱回路１２から熱を吸収することによって加熱された液相冷媒が蒸発器２の中で蒸発する。本実施形態において、蒸発器２に貯留された液相冷媒は、吸熱回路１２を循環する熱媒体と間接的に接触する。つまり、蒸発器２に貯留された液相冷媒の一部は、吸熱回路１２の熱媒体によって加熱され、飽和状態の液相冷媒を加熱するために使用される。蒸発器２に貯留された液相冷媒の温度、及び、蒸発器２で生成された気相冷媒の温度は、例えば５℃である。
【００４０】
本実施形態において、蒸発器２は、例えばシェルチューブ熱交換器のような間接接触型の熱交換器である。ただし、蒸発器２は、噴霧式又は充填材式の熱交換器のような直接接触型の熱交換器であってもよい。つまり、吸熱回路１２に液相冷媒を循環させることによって、液相冷媒を加熱してもよい。さらに、吸熱回路１２が省略されていてもよい。
【００４１】
圧縮機３は、蒸発器２で生成された気相冷媒を吸入して圧縮する。圧縮機３は、速度型圧縮機（dynamic compressor）である。速度型圧縮機は、気相冷媒に運動量を与え、その後、減速させることによって気相冷媒の圧力を上昇させる圧縮機である。速度型圧縮機として、遠心圧縮機、斜流圧縮機、軸流圧縮機などが挙げられる。速度型圧縮機は、ターボ圧縮機とも呼ばれる。圧縮機３は、回転数を変化させるための可変速機構を備えていてもよい。可変速機構の例は、圧縮機３のモータを駆動するインバータである。圧縮機３の吐出口における冷媒の温度は、例えば１００〜１５０℃の範囲にある。
【００４２】
凝縮器４は、例えば、断熱性及び耐圧性を有する容器によって構成されている。凝縮器４は、圧縮機３で圧縮された気相冷媒を凝縮させるとともに、気相冷媒を凝縮させることによって生じた液相冷媒を貯留する。本実施形態では、外部環境に熱を放出することによって冷却された熱媒体に気相冷媒が間接的に接触して凝縮する。つまり、気相冷媒は、放熱回路１４の熱媒体によって冷却され、凝縮する。凝縮器４に導入される気相冷媒の温度は、例えば、１００〜１５０℃の範囲にある。凝縮器４に貯留された液相冷媒の温度は、例えば３５℃である。
【００４３】
本実施形態において、凝縮器４は、例えばシェルチューブ熱交換器のような間接接触型の熱交換器である。ただし、凝縮器４は、噴霧式又は充填材式の熱交換器のような直接接触型の熱交換器であってもよい。つまり、放熱回路１４に液相冷媒を循環させることによって、液相冷媒を冷却してもよい。さらに、放熱回路１４が省略されていてもよい。
【００４４】
吸入配管６は、蒸発器２から圧縮機３に気相冷媒を導くための流路である。吸入配管６を介して、蒸発器２の出口が圧縮機３の吸入口に接続されている。
【００４５】
吐出配管８は、圧縮機３から凝縮器４に圧縮された気相冷媒を導くための流路である。吐出配管８を介して、圧縮機３の吐出口が凝縮器４の入口に接続されている。
【００４６】
戻し経路９は、凝縮器４から蒸発器２に液相冷媒を導くための流路である。戻し経路９によって、蒸発器２と凝縮器４とが接続されている。戻し経路９にポンプ、流量調整弁などが配置されていてもよい。戻し経路９は、少なくとも１つの配管によって構成されうる。
【００４７】
冷媒供給路１１は、蒸発器２と圧縮機３とを接続している。冷媒供給路１１を通じて、蒸発器２に貯留された液相冷媒が圧縮機３に供給される。液相冷媒は、圧縮機３の内部において、冷媒流路に向かって流出する。冷媒供給路１１は、少なくとも１つの配管によって構成されうる。冷媒供給路１１の入口は、蒸発器２において、蒸発器２に貯留された液相冷媒の液面よりも下に位置している。冷媒供給路１１には、ポンプ、弁などが配置されていてもよい。
【００４８】
冷凍サイクル装置１００は、液相冷媒を貯留する予備タンクを備えていてもよい。予備タンクは、例えば、蒸発器２に接続されている。予備タンクには、蒸発器２から液相冷媒が移される。冷媒供給路１１は、予備タンクから圧縮機３に液相冷媒が供給されるように、予備タンクと圧縮機３とを接続する。予備タンクは、吸入配管６に接続されていてもよい。この場合、予備タンクは、冷凍サイクル内から供給された液相冷媒を貯留してもよいし、吸入配管６の内周面等を介して外部熱源によって冷却されて生成した液相冷媒を貯留してもよい。
【００４９】
次に、圧縮機３の構造について詳細に説明する。以下の説明に係る例では、圧縮機３は、遠心圧縮機である。
【００５０】
図２に示すように、圧縮機３は、回転体２７、ハウジング３５及びシュラウド３７、軸受１８、ノズル９０を備えている。回転体２７は、ハウジング３５及びシュラウド３７によって囲まれた空間に配置されている。ハウジング３５の内部には、回転体２７を回転させるためのモータ（図示省略）が配置されていてもよい。
【００５１】
回転体２７は、回転軸２５及びインペラ２６を含む。インペラ２６は、回転軸２５に取り付けられており、回転軸２５とともに高速で回転する。回転体２７の回転数は、例えば、５０００〜１０００００ｒｐｍの範囲にある。回転軸２５は、Ｓ４５ＣＨなどの強度の高い鉄系材料で作製されている。インペラ２６は、例えば、アルミニウム、ジュラルミン、鉄、セラミックなどの材料で作製されている。図２では１つのインペラが示されているが、回転体２７は複数段のインペラを含んでいてもよい。つまり、回転体２７は、少なくとも１つのインペラを含みうる。
【００５２】
インペラ２６は、ハブ３０及び複数のブレード３１を有する。ハブ３０は、回転軸２５に嵌め合わされた部分である。回転軸２５の中心軸Ｏを含む断面において、ハブ３０は、末広がりの輪郭を有している。複数のブレード３１は、回転軸２５の周方向に沿ってハブ３０の表面３０ｐに配置されている。
【００５３】
インペラ２６の周囲の空間には、冷媒流路４０、ディフューザ４１及び渦巻室４２が含まれる。冷媒流路４０は、回転体２７の周囲に位置し、圧縮されるべき気相冷媒が流れる流路である。冷媒流路４０は、吸入流路３６及び複数の翼間流路３８を含む。吸入流路３６は、気相冷媒の流れ方向において、ブレード３１の上流端３１ｔよりも上流側に位置している。翼間流路３８は、回転軸２５の周方向において互いに隣り合うブレード３１の間に位置している。インペラ２６が回転すると、複数の翼間流路３８のそれぞれを流れる気相冷媒に回転方向の速度が与えられる。
【００５４】
ディフューザ４１は、インペラ２６によって回転方向に加速された気相冷媒を渦巻室４２に導くための流路である。ディフューザ４１の流路断面積は、冷媒流路４０から渦巻室４２に向かって拡大している。この構造は、インペラ２６によって加速された気相冷媒の流速を減速させ、気相冷媒の圧力を上昇させる。ディフューザ４１は、例えば、半径方向に延びる流路によって構成されたベーンレスディフューザである。冷媒の圧力を効果的に上昇させるために、ディフューザ４１は、複数のベーン及びそれらによって仕切られた複数の流路を有するベーンドディフューザであってもよい。
【００５５】
渦巻室４２は、ディフューザ４１を通過した気相冷媒が集められる渦巻状の空間である。圧縮された気相冷媒は、渦巻室４２を経由して、圧縮機３の外部、具体的には吐出配管８へと導かれる。渦巻室４２の断面積が円周方向に沿って拡大しており、これにより、渦巻室４２における気相冷媒の流速及び角運動量が一定に保たれる。
【００５６】
シュラウド３７は、インペラ２６を覆って、冷媒流路４０、ディフューザ４１及び渦巻室４２を規定している。シュラウド３７は、鉄系材料又はアルミニウム系材料によって作製されている。鉄系材料として、ＦＣ２５０、ＦＣＤ４００、ＳＳ４００などが挙げられる。アルミニウム系材料として、ＡＣＤ１２などが挙げられる。
【００５７】
ハウジング３５は、圧縮機３の各種部品を収容するケーシングの役割を担っている。ハウジング３５とシュラウド３７とが組み合わされることによって、渦巻室４２が形成されている。ハウジング３５は、上記した鉄系材料又はアルミニウム系材料によって作製されうる。ディフューザがベーンドディフューザであるとき、複数のベーンも上記した鉄系材料又はアルミニウム系材料によって作製されうる。
【００５８】
軸受１８は、回転軸２５を回転可能に支持している。本実施形態では、軸受１８は、すべり軸受である。すべり軸受１８は、潤滑剤として、冷凍サイクル装置１００の液相冷媒を使用する。すべり軸受１８は、直接又は軸受箱（図示省略）を介してハウジング３５に接続されている。シール２９は、すべり軸受１８の潤滑剤がインペラ２６に向かって流れることを阻止する。シール２９は、例えば、ラビリンスシールである。
【００５９】
軸受潤滑流路９１は、すべり軸受１８と回転軸２５との間に位置している。軸受潤滑流路９１には、液相冷媒が供給される。軸受潤滑流路９１を液相冷媒が流れることにより、すべり軸受１８が潤滑される。これにより、すべり軸受１８の焼き付きを防止できる。すべり軸受１８と回転軸２５との間の隙間を、軸受隙間と称することができる。軸受潤滑流路９１は、軸受隙間に設けられている。軸受潤滑流路９１ですべり軸受１８を潤滑した液相冷媒は、排出流路１９を通ってハウジング３５の外部へと排出される。
【００６０】
なお、軸受１８がすべり軸受であることは必須ではない。軸受１８の他の例は、転がり軸受である。
【００６１】
回転体２７の内部には、主流路２１及び噴射流路２４が設けられている。
【００６２】
主流路２１は、軸受潤滑流路９１と連通している。主流路２１は、回転体２７の内部において、回転体２７の軸方向に延びている。主流路２１は、液相冷媒が導入される流入口２１ａを有している。詳細には、主流路２１は、回転軸２５の内部に設けられており、回転軸２５の軸方向に延びている。噴射流路２４は、回転体２７の内部に位置している。噴射流路２４は、主流路２１から分岐して主流路２１から冷媒流路４０まで延びている。
【００６３】
主流路２１は、冷媒供給路１１を通じて、蒸発器２に接続されている。主流路２１には、回転体２７の外部に位置している冷媒供給路１１から導入された液相冷媒が流れる。噴射流路２４は、主流路２１から冷媒流路４０に液相冷媒を導く流路である。
【００６４】
ノズル９０は、噴射流路２４に設けられている。ノズル９０は、液相冷媒を冷媒流路４０に流出させる。詳細には、ノズル９０は、噴射流路２４の先端に設けられている。
【００６５】
本実施形態では、ノズル９０は、ねじ止めにより噴射流路２４に設けられている。ねじ止めは、ノズル９０を強固に固定することに適している。具体的には、ノズル９０は、ねじ切りされた部分であるノズルねじ９０ａを有する。回転体２７の内面は、ねじ孔部を有する。ノズルねじ９０ａがねじ孔部に係合している。このような係合により、ノズル９０が噴射流路２４に設けられている。図示の例では、インペラ２６の内面が、ねじ孔部を有する。ただし、回転軸２５の内面がねじ孔部を有していてもよい。
【００６６】
ノズル９０は、ねじ止め以外により噴射流路２４に設けられていてもよい。
【００６７】
第１の別例では、ノズル９０は、嵌合により噴射流路２４に設けられている。具体的には、ノズル９０は、回転体２７の内面に嵌め込まれることによって、噴射流路２４に設けられている。より具体的には、ノズル９０は、インペラ２６又は回転軸２５の内面に嵌め込まれることによって、噴射流路２４に設けられている。
【００６８】
第２の別例では、回転体２７の内面は、座繰り部を有する。具体的には、インペラ２６又は回転軸２５の内面は、座繰り部を有する。座繰り部にノズル９０が収容されている。その収容状態を維持するシーリングがなされている。このようにして、ノズル９０が噴射流路２４に設けられている。
【００６９】
上記のねじ止め、嵌合及び座繰りに基づく形態では、ノズル９０は、回転軸２５及びインペラ２６とは別部品である。ただし、ノズル９０は、回転軸２５又はインペラ２６に含まれた一部分であってもよい。
【００７０】
典型例では、ノズル９０は、液相冷媒を冷媒流路４０に噴霧する。これにより、微粒化された液相冷媒を冷媒流路４０に流出させることができる。このようにすれば、液相冷媒と気相冷媒との間の熱交換が促進され易い。また、このようにすれば、インペラ２６のエロージョンのリスクが低減されうる。
【００７１】
図２の例では、インペラ２６の外面に溝９７が設けられている。回転軸２５の内部に、第１孔２４１が設けられている。第１孔２４１は、主流路２１から回転軸２５の半径方向に延びている。インペラ２６の内部に、第２孔２４２が設けられている。第２孔２４２は、回転軸２５と冷媒流路４０との間で延びている。噴射流路２４は、第１孔２４１と、溝９７と、第２孔２４２とを用いて設けられている。具体的には、噴射流路２４では、第１孔２４１と、溝９７と、第２孔２４２とが、主流路２１から冷媒流路４０に向かってこの順に並んでいる。
【００７２】
なお、噴射流路２４の「噴射」という文字は、噴射流路２４において液相冷媒が流れる態様、ノズル９０から冷媒流路４０へと液相冷媒が流出される態様などを限定することを意図したものではない。例えば、噴射流路２４を流れる液相冷媒の流速は特に限定されない。また、ノズルには種々の種類がありその液体の流出態様は様々であるが、ノズル９０として採用可能なノズルの種類は特に限定されない。
【００７３】
以下、冷媒の流れ方に言及しながら、本実施形態に係る圧縮機３についてさらに説明する。
【００７４】
冷媒供給路１１を通じて、蒸発器２から主流路２１に液相冷媒が供給される。液相冷媒は、遠心力によって加圧され、主流路２１及び噴射流路２４を通じて、圧縮機３の内部の冷媒流路４０に向かって流出する。冷媒流路４０において液相冷媒が気相冷媒に接触すると、液相冷媒と気相冷媒との間で熱交換が起こり、液相冷媒の顕熱又は蒸発潜熱によって過熱状態の気相冷媒が連続的に冷却される。これにより、圧縮過程での冷媒の過熱度の増加に起因する冷媒のエンタルピーの増加が連続的に抑制される。圧縮機３が必要とする圧縮動力は、完全に断熱された等エントロピー圧縮に必要とされる圧縮動力未満まで低減されうる。冷媒の圧力を所定圧力まで上昇させるために圧縮機３がなすべき仕事を大幅に低減できる。つまり、圧縮機３の消費電力を大幅に節約できる。その結果、冷凍サイクル装置１００の効率が向上する。
【００７５】
主流路２１は、回転軸２５の端面２５ｃに位置している流入口２１ａを有する。端面２５ｃは、インペラ２６が位置している側とは反対側に位置している端面である。流入口２１ａから主流路２１に液相冷媒が導入される。このような構成によれば、液相冷媒を主流路２１にスムーズに送り込むことが可能である。主流路２１は、回転軸２５の中心軸Ｏを含んでいる。回転軸２５の横断面において、主流路２１は、例えば、円形の断面形状を有する。回転軸２５の横断面において、主流路２１の中心が中心軸Ｏに一致している。ただし、主流路２１の中心が回転軸２５の中心軸Ｏからオフセットしていてもよい。回転軸２５の軸方向において、主流路２１は、インペラ２６の上面２６ｔ付近まで延びている。
【００７６】
冷媒供給路１１は、ハウジング３５の接続口２８に接続されうる。ハウジング３５の内部には接続口２８に連通しているバッファ室３５ｈが設けられており、冷媒供給路１１からバッファ室３５ｈに液相冷媒が供給される。回転軸２５の端面２５ｃがバッファ室３５ｈに面している。つまり、主流路２１がバッファ室３５ｈに向かって開口している。このような構成によれば、バッファ室３５ｈを介して、液相冷媒を冷媒供給路１１から主流路２１にスムーズに送り込むことが可能である。
【００７７】
噴射流路２４は、主流路２１から分岐し、回転軸２５の半径方向に延びている。噴射流路２４の中の液相冷媒には遠心力が働く。液相冷媒は、遠心力によってノズル９０を介して冷媒流路４０に流出し、圧縮機３に吸入された気相冷媒に混合される。本実施形態では、噴射流路２４は、回転軸２５の軸方向に垂直な方向に延びている。噴射流路２４にノズル９０が設けられており、ノズル９０は冷媒流路４０に面している。ノズル９０は、気相冷媒の流れ方向において、ブレード３１の上流端３１ｔよりも上流側に位置している。このような構成によれば、圧縮過程の気相冷媒から効率的に熱を奪うことが可能である。
【００７８】
ノズル９０の位置は、図２に示す位置に限定されない。ノズル９０は、気相冷媒の流れ方向において、ブレード３１の上流端３１ｔよりも下流側に位置していてもよい。さらに、ノズル９０は、気相冷媒の流れ方向において、インペラ２６の上面２６ｔよりも上流側に位置していてもよい。この場合、ノズル９０は、回転軸２５の側面に位置しうる。これらの構成によっても、圧縮過程の気相冷媒から熱を奪うことが可能である。
【００７９】
噴射流路２４の流路断面積は、主流路２１の流路断面積よりも小さい。このような構成によれば、冷媒流路４０に霧状の液相冷媒を供給しやすい。
【００８０】
図３に示すように、本実施形態では、複数（２以上）の噴射流路２４が設けられている。複数の噴射流路２４は、主流路２１から放射状に延びている。噴射流路２４のそれぞれから冷媒流路４０に液相冷媒が流出する。このような構成によれば、回転軸２５の周方向において、気相冷媒を均一に冷却することができる。ただし、圧縮機３が少なくとも１つの噴射流路２４を有している場合、本開示の効果が得られる。噴射流路２４は、本実施形態のようにインペラ２６の半径方向に平行に延びていてもよく、半径方向に対して傾斜した方向に延びていてもよい。
【００８１】
詳細には、図３の例では、回転軸２５の周方向において、ノズル９０は、等角度間隔で並んでいる。ノズル９０は、周方向において隣り合うブレード３１とブレード３１との間に位置している。各ノズル９０から均一な流量にて液相冷媒が各翼間流路３８に流出する。このような構成によれば、回転軸２５の周方向において、気相冷媒をより均一に冷却することができる。ノズル９０の数は、翼間流路３８の数と異なっていてもよく、翼間流路３８の数に等しくてもよい。噴射流路２４のノズル９０が翼間流路３８に一対一で対応していてもよい。
【００８２】
上記のように、圧縮機３におけるノズル９０の数は、特に限定されず、１つであっても複数であってもよい。本明細書では、ある１つのノズル９０を、第１ノズル９０と称することがある。
【００８３】
複数のブレード３１が複数のフルブレードと複数のスプリッタブレードとを含む場合、回転軸２５の周方向において、周方向において隣り合うフルブレードとフルブレードとの間にノズル９０が位置していてもよい。あるいは、周方向において隣り合うフルブレードとスプリッタブレードとの間にノズル９０が位置していてもよい。スプリッタブレードは、フルブレードよりも短いブレードである。複数のフルブレード及び複数のスプリッタブレードは、回転軸２５の周方向に沿ってハブ３０の表面３０ｐに交互に配置されうる。
【００８４】
本開示の圧縮機３の構造は、多段の圧縮機のそれぞれに適用可能である。各段の圧縮機において、所望の効果が得られる。例えば、圧縮機３が複数のインペラを含む多段圧縮機である場合、複数のインペラのそれぞれに噴射流路２４が設けられ、各段の冷媒流路に液相冷媒が流出しうる。
【００８５】
図２に戻って、回転体２７では、インペラ２６及び回転軸２５が互いに嵌め合わされた第１締り嵌め部９３が設けられている。また、図２の例の回転体２７では、インペラ２６及び回転軸２５が互いに嵌め合わされた第２締り嵌め部９４が設けられている。
【００８６】
第１締り嵌め部９３により、噴射流路２４が途中で仕切られている。具体的には、噴射流路２４は、仕切り９９によって途中で仕切られている。仕切り９９は、第１締り嵌め部９３の一部である。噴射流路２４は、仕切り９９が受ける遠心力に応じて開閉される。
【００８７】
仮に、図５に示すように、噴射流路２４を途中で仕切る仕切りがなかったとする。この場合、回転体２７の回転数が低いときには、噴射流路２４における液相冷媒が受ける遠心力は小さいため、液糸又は粗大液滴の状態にある液相冷媒が噴射流路２４から流出し易い。このような流出は、圧縮機３の構成要素、例えばインペラ２６のエロージョンを引き起こし易い。
【００８８】
これに対し、図２の形態では、仕切り９９が受ける遠心力に応じて噴射流路２４が開閉される。このようにすれば、回転体２７の回転数が低いときには、噴射流路２４を閉じることによって、噴射流路２４から冷媒が流出してエロージョンが発生することを防止できる。また、回転体２７の回転数が高いときには、噴射流路２４を開くことによって、微粒化された液相冷媒と気相冷媒とを熱交換させることができる。
【００８９】
本実施形態では、仕切り９９は、第１締り嵌め部９３におけるインペラ２６の部分である。
【００９０】
本実施形態では、回転体２７の回転数が相対的に低いときに、噴射流路２４を仕切り９９で閉塞する。これにより、液相冷媒を冷媒流路４０に供給することが禁止される。一具体例では、圧縮機３の回転数が閾値回転数未満であるときに、上記閉塞と上記禁止とが行われる。
【００９１】
本実施形態では、回転体２７の回転数が相対的に高いときに仕切り９９に遠心力を印加して該遠心力の向きに仕切り９９の端部を移動させることによって噴射流路２４の閉塞を解除する。これにより、液相冷媒を冷媒流路４０に供給することが許可される。一具体例では、圧縮機３の回転数が閾値回転数以上であるときに、上記解除と上記許可とが行われる。
【００９２】
噴射流路２４の閉塞及びその解除について、図４Ａ及び図４Ｂを参照しながらさらに説明する。図４Ａは、圧縮機３の起動時を示す。図４Ｂは、圧縮機３の定格運転時を示す。起動時において、圧縮機３の回転数は相対的に低い。定格運転時において、圧縮機３の回転数は相対的に高い。
【００９３】
冷媒供給路１１を通じて、主流路２１に液相冷媒が供給される。主流路２１に流れる液相冷媒は、第１孔２４１の内部で遠心力によって加圧され、溝９７に供給される。
【００９４】
図４Ａに示す低速運転時において、仕切り９９に作用する遠心力は小さい。このため、仕切り９９によって噴射経路２４が閉じられる。つまり、インペラ２６と回転軸２５の間に隙間が空かない。仕切り９９によって液相冷媒は遮断され、第１噴射流路２４ａから第２噴射流路２４ｂへの液相冷媒の供給が遮断される。
【００９５】
図４Ｂに示す高速運転時において、仕切り９９に高速回転の遠心力が作用する。これにより、遠心力の向きに仕切り９９の端部が移動し、噴射経路２４が開く。つまり、インペラ２６と回転軸２５の間に隙間が空く。溝９７における液相冷媒は、上記隙間を経て第２噴射流路２４ｂに供給され、第２噴射流路２４ｂ内部で遠心力によってさらに加圧され、噴射流路２４の先端に設けられるノズル９０を通じて微粒化される。微粒化された液相冷媒は圧縮機３の内部の冷媒流路４０に向かって流出する。
【００９６】
一具体例では、起動時において、圧縮機３は、０〜１００００ｒｐｍまで加速される。圧縮機３の定格運転時の回転数は、２８０００ｒｐｍである。以下、定格運転時の回転数を、定格回転数と称することがある。
【００９７】
インペラ２６が、アルミニウム製であり、その密度ρが２８００ｋｇ／ｍ3であるとする。インペラ２６のヤング率Ｅが、７．２×１０10Ｎ／ｍ2であるとする。インペラ２６のポアソン比νが、０．３３であるとする。締り嵌め部Ｚにおけるインペラ２６の内側半径ａが、５０ｍｍであるとする。締り嵌め部Ｚにおけるインペラ２６の外側半径ｂが、６０ｍｍとする。ここで、締り嵌め部Ｚは、第１締り嵌め部９３又は第２締り嵌め部９４である。このとき、インペラ２６の内側半径ａにおける半径方向の変位ｘは、下記の式で計算できる。なお、以下の式において、ωは、圧縮機３の回転数である。
【数１】
2020193587.tif 000003
【００９８】
インペラ２６の内径の増加幅は、半径方向の変位ｘの２倍となる。ω＝１００００ｒｐｍのとき、インペラ２６の内径の増加幅は２×ｘ＝１８．１μｍである。ω＝２８０００ｒｐｍのとき、インペラ２６の内径の増加幅は２×ｘ＝８６．４μｍである。
【００９９】
第１締り嵌め部９３の締め代を１８．１μｍにしたとする。この場合、圧縮機３の回転数が１００００ｒｐｍ未満であるときには、第１噴射流路２４ａから第２噴射流路２４ｂへの液相冷媒の供給は遮断される。また、この場合、圧縮機３の回転数が高まって１００００ｒｐｍ以上になると、インペラ２６と回転軸２５の間に隙間が空き始め、第１噴射流路２４ａと第２噴射流路２４ｂが連通し、液相冷媒が供給される。なお、圧縮機３の回転数が１００００ｒｐｍであるとき、インペラ２６の外側外径ｂの位置にある液相冷媒は、遠心力によって加圧されることにより、約２ＭＰａの圧力を有している。
【０１００】
第２締り嵌め部９４の締め代を８６．４μｍよりも大きくすれば、圧縮機３の回転数が定格回転数２８０００ｒｐｍでも、第２締り嵌め部９４におけるインペラ２６と回転軸２５の間に隙間が空かない。このため、液相冷媒がインペラ２６の外部へ漏れない。
【０１０１】
以上の説明から理解されるように、圧縮機３の起動時には、圧縮機３の回転数が低い。このため、インペラ２６が受ける回転による遠心力は小さい。このため、第１締り嵌め部９３において、インペラ２６と回転軸２５の間に、半径方向の相対変位は発生しない。つまり、インペラ２６と回転軸２５の間に隙間が空かない。このため、第１噴射流路９３と第２噴射流路９４とが遮断された状態が維持され、第１噴射流路２４ａから第２噴射流路２４ｂへの液相冷媒の供給が遮断される。よって、起動時において、回転数が低く遠心力による圧力が低くても、液相冷媒の供給が抑えられ、インペラ２６のエロージョンが発生し難い。
【０１０２】
一方、圧縮機３の定格運転時には、圧縮機３の回転数が高い。このため、インペラ２６が受ける回転による遠心力は大きい。このため、第１締り嵌め部９３において、インペラ２６と回転軸２５の間に半径方向の相対変位が発生する。つまり、インペラ２６と回転軸２５の間に隙間が空く。このため、第１噴射流路２４ａと第２噴射流路２４ｂが連通し、第１噴射流路２４ａから第２噴射流路２４ｂへと液相冷媒が供給される。さらに、高速回転の遠心力により液相冷媒が昇圧される。これにより、高圧力で微粒化された液相冷媒が冷媒流路４０に流出する。
【０１０３】
さらに、この例では、第２締り嵌め部９４の締め代が第１締り嵌め部９３の締め代より大きい。このため、定格運転時の高速回転による遠心力を第２締り嵌め部９４が受けても、インペラ２６と回転軸２５の間に隙間が空かない。このため、液相冷媒がインペラ２６の外部に漏洩し難い。
【０１０４】
図２に戻って、本実施形態では、第１部分２４ａと、仕切り９９と、第２部分２４ｂとが、主流路２１から冷媒流路４０に向かってこの順に並んでいる。詳細には、図２の例では、噴射流路２４が、仕切り９９によって、第１部分２４ａと第２部分２４ｂとに仕切られている。以下では、第１部分２４ａを、第１噴射流路２４ａと称することがある。第２部分２４ｂを、第２噴射流路２４ｂと称することがある。第１噴射流路２４ａは、主流路２１から分岐して、主流路２１から延びている。第２噴射流路２４ｂは、冷媒流路４０まで延びている。
【０１０５】
本実施形態では、インペラ２６の外面に溝９７が設けられており、第１噴射流路２４ａは、溝９７を用いて設けられている。ただし、インペラ２６の外面に溝９７を設ける代わりに、回転軸２５の外面に溝Ｘを設け、溝Ｘを用いて第１噴射流路２４ａを設けてもよい。また、インペラ２６の外面に溝９７を設け、回転軸２５の外面に溝Ｘを設け、第１噴射流路２４ａを溝９７及び溝Ｘを用いて設けてもよい。
【０１０６】
図２の例では、第１噴射流路２４ａは、第１孔２４１を用いて設けられている。また、第２噴射流路２４ａは、第２孔２４２を用いて設けられている。
【０１０７】
上述の通り、図２の例では、第２締り嵌め部９４の締め代は、第１締り嵌め部９３の締め代よりも大きい。このようにすれば、回転体２７の高速回転時において、第２締り嵌め部９４によって回転軸２５とインペラ２６とが嵌め合わされた状態を維持できる。
【０１０８】
図２の例では、第１締り嵌め部９３は、回転体２７の軸方向ＡＤの第１位置ｐ１に設けられている。第２締り嵌め部９４は、軸方向ＡＤの第２位置ｐ２に設けられている。第１位置ｐ１におけるインペラ２６の径は、第２位置ｐ２におけるインペラ２６の径よりも大きい。インペラ２６は、その径が小さい軸方向位置ｐ２では遠心力により径方向外側に変形し難く、その径が大きい軸方向位置ｐ１では遠心力により径方向外側に変形し易い。図２の例では、第１締り嵌め部９３はインペラ２６の径が大きい軸方向位置ｐ１に設けられており、第２締り嵌め部９４はインペラ２６の径が小さい軸方向位置ｐ２に設けられている。このことは、第１締り嵌め部９３を噴射流路２４を開閉するスイッチとして機能させ、第２締り嵌め部９４を回転軸２５とインペラ２６とを固定する固定部として機能させるのに好都合である。
【０１０９】
一例では、第１締り嵌め部９３及び第２締り嵌め部９４は、インペラ２６を加熱して回転軸２５に焼き嵌めすることによって、回転軸２５及びインペラ２６を互いに嵌め合わせた部分である。別例では、第１締り嵌め部９３及び第２締り嵌め部９４は、回転軸２５を冷却してインペラ２６に冷え嵌めすることによって、回転軸２５及びインペラ２６を互いに嵌め合わせた部分である。
【０１１０】
図２の例では、回転体２７に、シール部９５が設けられている。シール部９５は、インペラ２６と回転軸２５の間から液相冷媒が漏洩することを防止する。シール部９５は、例えば、Ｏリングなどのシール材である。
【０１１１】
図示の例では、シール部９５は、軸方向ＡＤの第３位置ｐ３に設けられている。第３位置ｐ３におけるインペラ２６の径は、第１位置ｐ１及び第２位置ｐ２におけるインペラ２６の径よりも大きい。
【０１１２】
次に、一具体例に係る冷凍サイクル装置１００の動作及び作用を説明する。
【０１１３】
冷凍サイクル装置１００が一定期間（例えば夜間）放置された場合、冷凍サイクル装置１００の内部（例えば冷媒回路１０）の温度は、周囲温度に概ね均衡する。冷凍サイクル装置１００の内部の圧力は、特定の圧力に均衡する。圧縮機３を起動すると、蒸発器２の内部の圧力が徐々に低下し、液相冷媒が内気と熱交換する吸熱回路１２の熱媒体から吸熱することによって蒸発し、気相冷媒が生成される。気相冷媒は、圧縮機３に吸入されて圧縮され、圧縮機３から吐出される。高圧の気相冷媒は、凝縮器４に導入され、放熱回路１４を介して気相冷媒が外気等に放熱することによって凝縮し、液相冷媒が生成される。液相冷媒は、戻し経路９を通じて、凝縮器４から蒸発器２へと送られる。
【０１１４】
圧縮機３の内部において、主流路２１及び噴射流路２４を通じて、冷媒流路４０に液相冷媒が流出する。圧縮機３によって昇圧されて温度が上昇した気相冷媒と霧状の液相冷媒との間で熱交換が起こり、過熱状態の気相冷媒が霧状の液相冷媒の蒸発によって連続的に冷却される。圧縮過程での冷媒の過熱度の増加に起因する冷媒のエンタルピーの増加が連続的に抑制される。圧縮機３が必要とする圧縮動力は、完全に断熱された等エントロピー圧縮に必要とされる圧縮動力未満まで低減されうる。冷媒の圧力を所定圧力まで上昇させるために圧縮機３がなすべき仕事を大幅に低減できる。つまり、圧縮機３の消費電力を大幅に節約できる。その結果、冷凍サイクル装置１００の効率が向上する。
【０１１５】
さらに、上記のとおり、圧縮機３におけるエロージョンを抑制できる。
【０１１６】
図６は、回転体２７を備えた速度型圧縮機３の運転方法を示すフローチャートである。
【０１１７】
ステップＳ１において、気相冷媒を圧縮機３の圧縮過程に供給する。
【０１１８】
回転体２７の回転数が相対的に低いときに、ステップＳ３を実行する。回転体２７の回転数が相対的に高いときに、ステップＳ４を実行する。図６では、回転体２７の回転数が相対的に低いときは、ステップＳ２において「いいえ」のときに対応する。回転体２７の回転数が相対的に高いときは、ステップＳ２において「はい」のときに対応する。
【０１１９】
ステップＳ３において、回転体２７の内部に位置する噴射流路２４を仕切り９９で閉塞する。ステップＳ３では、これにより、液相冷媒を圧縮過程にある気相冷媒に供給することを禁止する。
【０１２０】
ステップＳ４において、仕切り９９に遠心力を印加して該遠心力の向きに仕切り９９の端部を移動させることによって噴射流路２４の閉塞を解除する。ステップＳ４では、これにより、液相冷媒を圧縮過程にある気相冷媒に供給することを許可する。
【０１２１】
図６に示すように、ステップＳ１と、ステップＳ２からＳ４とは、並列して実行されうる。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
本開示に係る冷凍サイクル装置は、多段圧縮機である場合でも、圧縮時のエンタルピーの上昇を連続的に低減することで圧縮動力を低減できるため、高効率に冷熱を生成できる。また、本開示に係る冷凍サイクル装置によれば、圧縮機におけるエロージョンを抑制できる。本開示に係る冷凍サイクル装置は、ビルのセントラル空調機やプロセス冷却用のチラーなどの用途に適用できる。
【符号の説明】
【０１２３】
２  蒸発器
３  圧縮機
４  凝縮器
６  吸入配管
８  吐出配管
９  戻し経路
１０  冷媒回路
１１  冷媒供給路
１２  吸熱回路
１４  放熱回路
１８  軸受
１９  排出流路
２１  主流路
２１ａ  流入口
２４  噴射流路
２４ａ  第１部分
２４ｂ  第２部分
２５  回転軸
２５ｃ  端面
２６  インペラ
２６ｔ  上面
２７  回転体
２８  接続口
２９  シール
３０  ハブ
３０ｐ  ハブの表面
３１  ブレード
３１ｔ  ブレードの上流端
３５  ハウジング
３５ｈ  バッファ室
３６  吸入流路
３７  シュラウド
３８  翼間流路
４０  冷媒流路
４１  ディフューザ
４２  渦巻室
９０  ノズル
９０ａ  ノズルねじ
９１  軸受潤滑流路
９３  第１締り嵌め部
９４  第２締り嵌め部
９５  シール部
９７  溝
９９  仕切り
１００  冷凍サイクル装置
２４１  第１孔
２４２  第２孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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