(57)【要約】【課題】冷媒に冒されることなく検出部を配置すること。【解決手段】検出素子５１と、検出素子５１が先端５２ａに設けられたケース５２とを備える検出部５０を有し、この検出部５０により圧縮機のディフューザ３７における冷媒の圧力変動を計測する圧縮機用計測装置であって、ディフューザ３７が形成された圧縮機の隔壁２１の一側に、ケース５２の先端５２ａを配置させ、隔壁２１の他側でケース５２の後端５２ｂ側を収容し、かつケース５２を冷媒から隔離する収容部７を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出素子と前記検出素子が先端に設けられたケースとを備える検出部を有し、前記検出部により圧縮機のディフューザにおける冷媒の圧力を検出する圧縮機用計測装置であって、
前記ディフューザが形成された前記圧縮機の隔壁の一側に、前記ケースの先端を配置させ、前記隔壁の他側で前記ケースの後端側を収容し、かつ前記ケースを前記冷媒から隔離する収容部を備えたことを特徴とする圧縮機用計測装置。
【請求項２】
前記ケースの後端から延在して前記収容部の外部に延出するケーブルを有し、前記ケーブルを挿通し、かつ前記ケーブルを前記冷媒から隔離する筒体を備えたことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機用計測装置。
【請求項３】
前記筒体がフッ素樹脂からなることを特徴とする請求項２に記載の圧縮機用計測装置。
【請求項４】
冷媒を圧縮する圧縮機において、
請求項１〜３のいずれか一つに記載の圧縮機用計測装置が適用されることを特徴とする圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機にて冷媒にさらされる環境下に検出部を配置する圧縮機用計測装置、および前記計測装置が適用される圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ冷凍機のような冷凍機は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機により圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮器により凝縮された冷媒を蒸発させる蒸発器とを備えている。蒸発器で蒸発された冷媒は、圧縮機にて再び圧縮される。この圧縮機には、遠心圧縮機が適用され、その特性上、流量の低下時に旋回失速およびサージングが発生することが知られている。
【０００３】
従来、例えば、特許文献１では、旋回失速やサージングにより圧縮能力が不安定となる事態を回避する制御を行うにあたり、サージングは、ディフューザの外周縁部に旋回失速が成長することにより発生することから、旋回失速やサージングを精度よく検出するため、羽根車の外周に配置されたディフューザに、冷媒圧力を検出する検出部（圧力センサ）を設けて圧力変動を測定することが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−６１３５２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、一般に、ディフューザは、圧縮機ケーシングに設けられた隔壁により形成されている。また、検出部は、検出素子と、この検出素子を先端に配置するケースとを有し、ケース内には、検出素子に繋がる電源線および信号線が収容されている。そして、上述した特許文献１では、検出部の具体的な取り付けについて示されていないが、検出部を配置するには、隔壁に孔を設け、ディフューザ側（隔壁の一側）に検出素子側を配置させ、隔壁の他側にケースが固定されることになる。
【０００６】
しかし、遠心圧縮機において、羽根車の下流側には、羽根車が設けられた主軸を回転可能に支持するベアリングや、主軸を回転させる電動機が配置されている。そして、これらベアリングや電動機を冷却するため、冷媒が隔壁の他側に送られている。このため、隔壁の他側に固定されたケースが冷媒にさらされることになる。この結果、ケース内に冷媒が浸入した場合、信号線や電源線や検出素子などの正常な働きを害し、正確な測定ができなくなるおそれがある。また、電源線および信号線を被覆するケーブルがビニール製の場合、このケーブルが冷媒にさらされることで、信号線などの正常な働きを害するおそれがある。なお、ディフューザなど主流の流路から冷媒が漏れた場合でも、ケースやケーブルが冷媒にさらされることになるので、同様な問題がある。
【０００７】
本発明は上述した課題を解決するものであり、冷媒に冒されることなく検出部を配置することのできる圧縮機用計測装置および圧縮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】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明の圧縮機用計測装置では、検出素子と前記検出素子が先端に設けられたケースとを備える検出部を有し、前記検出部により圧縮機のディフューザにおける冷媒の圧力を検出する圧縮機用計測装置であって、前記ディフューザが形成された前記圧縮機の隔壁の一側に、前記ケースの先端を配置させ、前記隔壁の他側で前記ケースの後端側を収容し、かつ前記ケースを前記冷媒から隔離する収容部を備えたことを特徴とする。
【０００９】
圧縮機においては、羽根車が設けられた主軸を回転可能に支持するベアリングや、主軸を回転させる電動機を冷却するため、冷媒が隔壁の他側に送られている。このため、従来では、隔壁の他側に配置されたケースが冷媒にさらされることになる。この点、本発明の圧縮機用計測装置によれば、収容部によりケースが冷媒から隔離されるので、冷媒に冒されることなく検出部を配置できる。
【００１０】
また、本発明の圧縮機用計測装置では、前記ケースの後端から延在して前記収容部の外部に延出するケーブルを有し、前記ケーブルを挿通し、かつ前記ケーブルを前記冷媒から隔離する筒体を備えたことを特徴とする。
【００１１】
この圧縮機用計測装置によれば、筒体によりケーブルが冷媒から隔離されるので、ケーブルが冷媒に冒される事態を防ぐことができる。
【００１２】
また、本発明の圧縮機用計測装置では、前記筒体がフッ素樹脂からなることを特徴とする。
【００１３】
この圧縮機用計測装置によれば、フッ素樹脂は、耐薬品性・耐水性・耐熱性に優れているため、冷媒に冒されにくく、ケーブルを好適に保護できる。
【００１４】
上述の目的を達成するために、本発明の圧縮機では、冷媒を圧縮する圧縮機において、上記のいずれか一つに記載の圧縮機用計測装置が適用されることを特徴とする。
【００１５】
この圧縮機によれば、冷媒に冒されることなく検出部を配置することで、正確な圧力変動を計測することができ、旋回失速やサージングにより圧縮能力が不安定となる事態を回避する制御を行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、冷媒に冒されることなくディフューザでの冷媒の圧力を検出する検出部を配置できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る圧縮機用計測装置が適用される圧縮機の概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る圧縮機用計測装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１９】
図１に示すように、圧縮機１は、本実施の形態では、ターボ形圧縮機の一例である２段圧縮の遠心圧縮機として構成されている。この圧縮機１は、ケーシング２に、圧縮部３と駆動部４とが収容されている。
【００２０】
圧縮部３は、ケーシング２の前側に配置されており、ケーシング２に対して回転可能に支持された主軸３１を有している。主軸３１には、羽根車（インペラ）３２が設けられている。羽根車３２は、主軸３１の延在方向であって、主軸３１における軸心Ｒの延在方向に並んで設けられた第一段羽根車３２ａと第二段羽根車３２ｂとで構成されている。
【００２１】
また、圧縮部３は、冷媒（例えば、Ｒ−１３４ａ）を吸引して圧縮した後に吐出するようにケーシング２により形成された流路を有している。流路は、第一段入口流路３３と、第一段ディフューザ３４と、返流路３５と、第二段入口流路３６と、第二段ディフューザ３７と、吐出流路３８とで構成されている。第一段入口流路３３は、第一段羽根車３２ａの流入側に至り形成されている。この第一段入口流路３３には、冷媒をケーシング２内に取り込むための吸引口３３ａが設けられている。また、第一段入口流路３３には、案内ベーン３３ｂが設けられている。第一段ディフューザ３４は、第一段羽根車３２ａの外周である流出側に形成されている。返流路３５は、第一段ディフューザ３４と第二段入口流路３６との間に形成され、第一段ディフューザ３４から第二段入口流路３６に冷媒を折り返すものである。第二段入口流路３６は、第二段羽根車３２ｂの流入側に至り形成されている。この第二段入口流路３６には、案内ベーン３６ａが設けられている。第二段ディフューザ３７は、第二段羽根車３２ｂの外周である流出側に形成されている。吐出流路３８は、第二段ディフューザ３７に連通して形成されている。この吐出流路３８には、冷媒をケーシング２外に吐出するための吐出口３８ａが設けられている。
【００２２】
駆動部４は、ケーシング２の後側に配置されており、電動機４１および動力伝達部４２を有している。動力伝達部４２は、電動機４１の出力軸４１ａに設けられた第一歯車４２ａと、圧縮部３の主軸３１に設けられて第一歯車４２ａに噛合する第二歯車４２ｂとで構成されている。
【００２３】
このような圧縮機１は、駆動部４の電動機４１の駆動により、動力伝達部４２を介して圧縮部３の主軸３１が回転する。すると、主軸３１と共に羽根車３２が回転する。これにより、冷媒は、第一段入口流路３３の吸引口３３ａから吸入され、案内ベーン３３ｂを経て第一段羽根車３２ａで圧縮された後、第一段ディフューザ３４で運動エネルギーを内部エネルギーに変換される。さらに、冷媒は、返流路３５により第二段入口流路３６に折り返され、案内ベーン３６ａを経て第二段羽根車３２ｂで再び圧縮された後、第二段ディフューザ３７で運動エネルギーを内部エネルギーに変換され、吐出流路３８の吐出口３８ａから吐出される。
【００２４】
上述した圧縮機１は、例えば、冷凍機に適用される。図には明示しないが、冷凍機は、主に、圧縮機１と、凝縮器と、蒸発器とにより構成されている。圧縮機１と凝縮器とは、冷媒が流通される冷媒配管により連通されている。また、凝縮器と蒸発器とは、冷媒が流通される冷媒配管により連通されている。また、蒸発器と圧縮機１とは、冷媒が流通される冷媒配管により連通されている。すなわち、圧縮機１、凝縮器、および蒸発器は、冷媒配管を介して冷媒を循環させる循環経路に設けられている。
【００２５】
そして、この冷凍機において、冷媒は、圧縮機１で圧縮され、圧力と温度とが上昇しつつ凝縮器へ送られる。凝縮器に送られた冷媒は、凝縮器の冷媒冷却流体と熱交換して凝縮して液化し、蒸発器へ送られる。蒸発器に送られた液相冷媒は、蒸発器の冷却媒体と熱交換して蒸発して気化し、圧縮機１へ送られる。
【００２６】
上述した圧縮機１に係り、本実施の形態の圧縮機用計測装置は、図２に示すように、検出素子５１と、この検出素子５１が先端５２ａに設けられたケース５２とを備える検出部５０を有している。また、ケース５２内には、検出素子５１に繋がる電源線５３および信号線５４が収容されている。また、電源線５３および信号線５４は、ケース５２の後端５２ｂから外部に引き出され、ケース５２の後端５２ｂから延在するビニール製のケーブル５５により被覆されている。
【００２７】
この検出部５０は、検出素子５１により圧縮機１の第二段ディフューザ（ディフューザ）３７における冷媒の圧力を検出するため、検出素子５１が第二段ディフューザ３７に配置されている。そして、検出素子５１にて検出された圧力のデータは、信号線５４により測定器５に送られ、この測定器５にて圧力変動が計測される。
【００２８】
検出部５０は、第二段ディフューザ３７の後側に配置された隔壁２１に取り付けられている。検出部５０を隔壁２１に取り付けるには、隔壁２１の一側（第二段ディフューザ３７側）および他側に貫通して設けられた貫通孔２２に、検出素子５１が設けられたケース５２の先端を通し、検出素子５１を隔壁２１の一側に配置する。ケース５２の先端側の外周には、雄ネジ部５２ｃが形成され、その後側にフランジ部５２ｄが形成されている。一方、隔壁２１の貫通孔２２の内周には雌ネジ部２２ａが形成されている。そして、隔壁２１の他側から、貫通孔２２の雌ネジ部２２ａに、ケース５２の雄ネジ部５２ｃを螺着して締め付けることにより、ケース５２のフランジ部５２ｄが隔壁２１の他側の壁面２１ａに当接し、ケース５２の後端５２ｂ側が隔壁２１の他側に配置される形態で、検出部５０が隔壁２１に取り付けられる。なお、ケース５２のフランジ部５２ｄと、隔壁２１の他側の壁面２１ａとの間には、シール部材（例えば、銅パッキン）５６が介在されている。このシール部材５６は、隔壁２１の一側と他側とを封止するためのものである。これにより、ディフューザ３７を流れる冷媒が貫通孔２２を通って収容部７の内部に浸入してケース５２が冷媒にさらされる事態を防ぐことができる。また、検出素子５１の先端５２ａが隔壁２１の一側から突出してディフューザ３７を流れる冷媒の流れを乱さないように、このシール部材５６の厚みにより調整することができる。
【００２９】
また、隔壁２１の他側に配置された検出部５０におけるケース５２の後端５２ｂ側は、収容部７に収容されている。収容部７は、隔壁２１の他側で、隔壁２１と一体に形成された圧縮機１のケーシング２の一部である内壁部２’に設けられている。収容部７は、この内壁部２’において、ケース５２の周囲を覆うように形成された収容穴７１を有している。収容穴７１の一側の開口は、隔壁２１の他側の壁面２１ａと密着されている。収容穴７１の他側の開口は、ケース５２の後端５２ｂを覆う蓋部材７２により閉塞されている。蓋部材７２は、収容穴７１の他側の開口を覆う大きさに形成され、収容穴７１の他側の開口の周囲に締め付けられたボルト７３により内壁部２’に固定されている。なお、収容穴７１の他側の開口と、蓋部材７２との間には、シール部材（例えばＯリング）７４が介在されている。このシール部材７４は、収容穴７１の他側の開口と蓋部材７２との間を封止するためのものである。
【００３０】
上述したように、検出部５０におけるケース５２の後端５２ｂには、電源線５３および信号線５４を被覆するケーブル５５が延在されている。蓋部材７２には、このケーブル５５を収容部７の外部に延出する通孔７５が形成されている。通孔７５の内周には雌ネジ部７５ａ（図２ではテーパネジを用いた場合を示す。以下、同じ）が形成されている。また、収容部７の外部に延出されたケーブル５５は、筒体７６に挿通されている。筒体７６は、耐薬品性・耐水性・耐熱性に優れたフッ素樹脂やステンレスなどで形成された管状体であり、その一端部が、栓部材７７に接続されている。栓部材７７は、ケーブル５５が貫通されると共に、蓋部材７２における通孔７５に嵌合し得る凸部の外周に雄ネジ部７７ａ（図２ではテーパネジを用いた場合を示す。以下、同じ）が形成された締付け部７７ｂと、内部に楔（図示せず）が配置され締付け部７７ｂに螺着された締付け部７７ｃとを有している。そして、蓋部材７２の他側から、通孔７５の雌ネジ部７５ａに、栓部材７７の雄ネジ部７７ａを螺着して締付け部７７ｂを回して締め付けることにより、栓部材７７が蓋部材７２に取り付けられ、通孔７５が閉塞されると共に、締付け部７７ｃを回して締め付けることにより、楔を介して筒体７６と栓部材７７との間が封止される。なお、筒体７６には、安価で入手性に優れ、また、可撓性を有するため作業性にも優れるフッ素樹脂を用いるとさらに好ましい。
【００３１】
また、ケーブル５５は、ケーシング２の外側に引き出されている。ケーシング２には、ケーブル５５を外部に引き出す通孔２３が形成されている。通孔２３の内周には雌ネジ部２３ａ（図２ではテーパネジを用いた場合を示す。以下、同じ）が形成されている。通孔２３は、栓部材８により閉塞される。栓部材８は、上述した栓部材７７と同様の構成であり、筒体７６の他端部が接続されており、この筒体７６に挿通されたケーブル５５が貫通されると共に、ケーシング２における通孔２３に嵌合し得る凸部の外周に雄ネジ部８ａ図２ではテーパネジを用いた場合を示す。以下、同じ）が形成された締付け部８ｂと、内部に楔（図示せず）が配置され締付け部８ｂに螺着された締付け部８ｃとを有している。そして、ケーシング２の外部から、通孔２３の雌ネジ部２３ａに、栓部材８の雄ネジ部８ａを螺着して締付け部８ｂを回して締め付けることにより、栓部材８がケーシング２に取り付けられ、通孔２３が閉塞されると共に、締付け部８ｃを回して締め付けることにより、楔を介して筒体７６と栓部材８との間が封止される。
【００３２】
これにより、検出部５０におけるケース５２の後端５２ｂ側は、冷媒から隔離された収容部７の内部に収容され、このケース５２の後端５２ｂから延出されたケーブル５５が、各栓部材７７，８により、それらとの間を封止された筒体７６に挿通されつつケーシング２の外部に引き出され、ケース５２およびケーブル５５が冷媒にさらされるのを防ぐことができる。
【００３３】
なお、上述した圧縮機用計測装置は、主に試験用の圧縮機に設置されるものであるが、冷凍機として適用された圧縮機に設置してもよい。
【００３４】
このように、本実施の形態の圧縮機用計測装置では、圧縮機１の隔壁２１の一側（ディフューザ３７側）に検出部５０におけるケース５２の先端５２ａを配置させ、隔壁２１の他側でケース５２の後端５２ｂ側を収容し、かつ内部が冷媒から隔離される収容部７を備えている。
【００３５】
圧縮機１においては、羽根車３２が設けられた主軸３１を回転可能に支持するベアリングや、主軸３１を回転させる電動機４１を冷却するため、冷媒が隔壁２１の他側に送られている。このため、従来では、隔壁２１の他側に配置されたケース５２が冷媒にさらされる問題がある。この点、本実施の形態の圧縮機用計測装置によれば、収容部７によりケース５２が冷媒から隔離されるので、冷媒に冒されることなく検出部５０を配置することが可能である。
【００３６】
また、本実施の形態の圧縮機用計測装置では、ケース５２の後端５２ｂから延在して収容部７の外部に延出するケーブル５５を挿通し、かつケーブル５５を冷媒から隔離する筒体７６を備える。
【００３７】
この圧縮機用計測装置によれば、筒体７６によりケーブル５５が冷媒から隔離されるので、ケーブル５５が冷媒に冒される事態を防ぐことが可能になる。
【００３８】
なお、ケーブル５５を有さず、検出素子５１にて検出された圧力のデータを無線で測定器５に送信し、かつ検出素子５１への給電をバッテリーで行うように構成する場合、ケーブル５５は不要となる。この場合、図には明示しないが、栓部材７７を用いず、蓋部材７２の通孔７５を塞いだ形態として、送信部およびバッテリーを収容部７に収容すればよい。
【００３９】
また、本実施の形態の圧縮機用計測装置では、筒体７６がフッ素樹脂からなる。フッ素樹脂は、耐薬品性・耐水性・耐熱性に優れているため、冷媒に冒されにくく、ケーブル５５を好適に保護することが可能である。また、安価で入手性、作業性にも優れているため、コスト低減、納期短縮、工期短縮を図ることができる。
【００４０】
また、本実施の形態の圧縮機では、上述した圧縮機用計測装置が適用されている。この圧縮機によれば、冷媒に冒されることがないので、旋回失速やサージングが生じるディフューザ３７近傍に検出部５０を配置することができると共に、正確な圧力変動を計測することができ、旋回失速やサージングの発生領域を特定して圧縮能力が不安定となる事態を回避する制御を行うことが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように、本発明に係る圧縮機用計測装置および圧縮機は、冷媒に冒されることなく検出部を配置することに適している。
【符号の説明】
【００４２】
１  圧縮機
２  ケーシング
２’  内壁部
２１  隔壁
２１ａ  壁面
２２  貫通孔
２２ａ  雌ネジ部
２３  通孔
２３ａ  雌ネジ部
３  圧縮部
３１  主軸
３２  羽根車
３２ａ  第一段羽根車
３２ｂ  第二段羽根車
３３  第一段入口流路
３３ａ  吸引口
３３ｂ  案内ベーン
３４  第一段ディフューザ
３５  返流路
３６  第二段入口流路
３６ａ  案内ベーン
３７  第二段ディフューザ（ディフューザ）
３８  吐出流路
３８ａ  吐出口
４  駆動部
５  測定器
５０  検出部
５１  検出素子
５２  ケース
５２ａ  先端
５２ｂ  後端
５２ｃ  雄ネジ部
５２ｄ  フランジ部
５３  電源線
５４  信号線
５５  ケーブル
５６  シール部材
７  収容部
７１  収容穴
７２  蓋部材
７３  ボルト
７４  シール部材
７５  通孔
７５ａ  雌ネジ部
７６  筒体
７７  栓部材
７７ａ  雄ネジ部
７７ｂ，７７ｃ  締付け部
８  栓部材
８ａ  雄ネジ部
８ｂ，８ｃ  締付け部
【図１】
2010285942.tif 000003
【図２】
2010285942.tif 000004