(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍機に用いられ、蒸発器において蒸発した冷媒ガスを圧縮して凝縮器へ送る圧縮機であって、
モータの駆動力を受けて回転することにより、前記冷媒ガスとしての水蒸気を筐体内の圧縮室において圧縮する回転体と、
前記筐体内において、前記回転体の回転軸を軸支する軸受と、
前記軸受に潤滑剤としての水を供給する潤滑水供給部とを備え、
前記冷凍機には、冷却水を冷却する冷却塔から前記凝縮器に冷却水を供給する冷却水供給ラインが設けられ、
前記潤滑水供給部は、前記冷却水供給ラインから分岐して前記軸受に繋がり、前記冷却塔から前記冷却水供給ラインを通じて前記凝縮器に供給される冷却水の一部を前記軸受に潤滑水として供給する潤滑水供給ラインを有する、圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載の圧縮機を備えた冷凍機であって、
蒸発器と、
凝縮器と、
前記凝縮器に冷却水を供給する冷却水供給ラインと、
前記凝縮器から排出される冷却水を前記冷却水供給ラインへ戻すための冷却水戻しラインと、
前記冷却水戻しラインと前記冷却水供給ラインとの間に設けられ、冷却水を冷却する冷却塔とを備える、冷凍機。
【請求項３】
前記冷却水戻しラインに設けられ、前記凝縮器から排出される冷却水を前記冷却水供給ラインへ送る冷却水ポンプを備える、請求項２に記載の冷凍機。
【請求項４】
冷凍機に用いられ、蒸発器において蒸発した冷媒ガスを圧縮して凝縮器へ送る圧縮機であって、
モータの駆動力を受けて回転することにより、前記冷媒ガスとしての水蒸気を筐体内の圧縮室において圧縮する回転体と、
前記筐体内において、前記回転体の回転軸を軸支する軸受と、
前記軸受に潤滑剤としての水を供給する潤滑水供給部とを備え、
前記冷凍機には、冷却水を冷却する冷却塔から前記凝縮器に冷却水を供給するための冷却水供給ラインと、前記凝縮器から排出される冷却水を前記冷却塔へ戻すための冷却水戻しラインとが設けられ、
前記潤滑水供給部は、前記冷却水戻しラインから分岐して前記軸受に繋がり、前記凝縮器から排出されて前記冷却水戻しラインを通じて前記冷却塔へ送られる冷却水の一部を前記軸受に潤滑水として供給する潤滑水供給ラインを有する、圧縮機。
【請求項５】
請求項４に記載の圧縮機を備えた冷凍機であって、
蒸発器と、
凝縮器と、
冷却水を冷却する冷却塔と、
前記冷却塔から前記凝縮器に冷却水を供給する冷却水供給ラインと、
前記凝縮器から排出される冷却水を前記冷却塔へ戻すための冷却水戻しラインとを備え、
前記冷却塔は、前記冷却水戻しラインと前記冷却水供給ラインとの間に設けられている、冷凍機。
【請求項６】
前記冷却水戻しラインに設けられ、前記凝縮器から排出される冷却水を前記冷却水供給ラインへ送る冷却水ポンプを備える、請求項５に記載の冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機及び冷凍機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷凍機に用いられ、蒸発器によって蒸発された冷媒ガスを圧縮して凝縮器へ送る圧縮機が知られている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図６には、特許文献１に開示された圧縮機の構成が示されている。この特許文献１の圧縮機は、フロンガス等の冷媒ガスを２段階で圧縮する２段形スクリュ圧縮機であり、一対の第１段スクリュロータ１０１，１０２と、一対の第２段スクリュロータ１０３，１０４とを備えている。これら各スクリュロータ１０１〜１０４は、ケーシング１０６内に収容されている。
【０００４】
第１段スクリュロータ１０１，１０２は、ケーシング１０６内の第１圧縮室１０６ａにおいて互いに噛み合うように配設されており、第２段スクリュロータ１０３，１０４は、ケーシング１０６内の第２圧縮室１０６ｂにおいて互いに噛み合うように配設されている。各スクリュロータ１０１〜１０４のロータ軸は、対応する各軸受１０８によってそれぞれ軸支されている。
【０００５】
そして、第１圧縮室１０６ａにおいて第１段スクリュロータ１０１，１０２が互いに噛み合いながら回転することにより冷媒ガスの１段階目の圧縮が行われる。その圧縮された冷媒ガスは、第２圧縮室１０６ｂに導入され、その第２圧縮室１０６ｂにおいて第２段スクリュロータ１０３，１０４が互いに噛み合いながら回転することにより冷媒ガスの２段階目の圧縮が行われる。この２段階目の圧縮が行われた冷媒ガスは、圧縮機から吐出される。
【０００６】
前記各軸受１０８には、潤滑油が供給されるようになっており、この供給された潤滑油の一部は、冷媒ガスに含まれて圧縮機内を流れ、冷媒ガスとともに圧縮機から吐出される。この一緒に吐出された冷媒ガスと潤滑油は、油分離器１１０に送られ、その油分離器１１０によって冷媒ガスと潤滑油が分離される。分離された冷媒ガスは、凝縮器へ送られる一方、分離された潤滑油は、油冷却器１１１によって冷却され、油フィルタ１１２によって不純物が除去された後、圧縮機に戻されて各軸受１０８に再度供給される。
【特許文献１】特開平９−２６８９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の圧縮機では、圧縮機から一緒に吐出される冷媒ガスと潤滑油を分離するために油分離器１１０が必要となり、圧縮機の構成が複雑になるという問題点がある。また、上記圧縮機では、冷媒ガスとしてフロンガスを用いているため、その廃棄により地球温暖化等の自然環境への悪影響が懸念される。また、上記圧縮機では、潤滑油を用いて各軸受１０８の潤滑を行っているため、その潤滑油の廃棄時には煩雑な廃油処理が必要となるという問題点もある。
【０００８】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、潤滑剤の廃棄を容易に行えるとともに、自然環境にやさしく、かつ、簡略な構成の圧縮機及び冷凍機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明による圧縮機は、冷凍機に用いられ、蒸発器において蒸発した冷媒ガスを圧縮して凝縮器へ送る圧縮機であって、モータの駆動力を受けて回転することにより、前記冷媒ガスとしての水蒸気を筐体内の圧縮室において圧縮する回転体と、前記筐体内において、前記回転体の回転軸を軸支する軸受と、前記軸受に潤滑剤としての水を供給する潤滑水供給部とを備え、前記冷凍機には、冷却水を冷却する冷却塔から前記凝縮器に冷却水を供給する冷却水供給ラインが設けられ、前記潤滑水供給部は、前記冷却水供給ラインから分岐して前記軸受に繋がり、前記冷却塔から前記冷却水供給ラインを通じて前記凝縮器に供給される冷却水の一部を前記軸受に潤滑水として供給する潤滑水供給ラインを有する。
【００１０】
この圧縮機では、蒸発器において蒸発した冷媒ガスとしての水蒸気を圧縮して凝縮器へ送るため、この圧縮機を適用した冷凍機では、水を冷媒として用いることができる。水は、自然界に元々存在するため、その廃棄時に自然環境に与える影響はフロンガス等の化学物質からなる冷媒に比べて格段に少ない。また、この圧縮機では、潤滑水供給部により軸受に潤滑剤として水を供給するため、その軸受に供給された潤滑剤としての水が仮に筐体内の圧縮室において前記冷媒としての水と混ざったとしても、同じ水であるので、圧縮機から吐出された後、冷媒ガスから潤滑剤としての水を分離しなくてもよい。このため、従来のように圧縮機から一緒に吐出された冷媒ガスと潤滑油を油分離器によって分離させるものと異なり、冷媒ガスと潤滑剤を分離するための分離器を設ける必要がなく、圧縮機の構成を簡略化することができる。また、この圧縮機では、軸受に潤滑剤として水を供給するため、その潤滑剤としての水を廃棄する際に煩雑な処理をしなくてもそのまま廃棄することができる。従って、この構成によれば、潤滑剤の廃棄を容易に行えるとともに、自然環境にやさしく、かつ、簡略な構成の圧縮機を得ることができる。また、この圧縮機では、凝縮器に供給する冷却水の一部を潤滑剤に流用して軸受に供給することができる。このため、タンク等の貯水設備から潤滑剤用の水を軸受に供給する構成と異なり、貯水設備が不要であるため、圧縮機の構成が複雑になるのを防ぐことができる。また、回転体の回転に伴って軸受では熱が発生し、軸受の温度が上昇するが、この圧縮機では、凝縮器に供給される低温の冷却水の一部が軸受に供給されるため、軸受を冷却することができる。すなわち、この圧縮機では、低温の冷却水の一部を流用して軸受を冷却することができるので、軸受を冷却するためにその軸受に供給する潤滑剤を別途設けた冷却器等によって冷却する必要がない。このため、圧縮機の構成を複雑にすることなく、軸受の冷却を行うことができる。
【００１３】
本発明による冷凍機は、上記圧縮機を備えた冷凍機であって、蒸発器と、凝縮器と、前記凝縮器に冷却水を供給する冷却水供給ラインと、前記凝縮器から排出される冷却水を前記冷却水供給ラインへ戻すための冷却水戻しラインと、前記冷却水戻しラインと前記冷却水供給ラインとの間に設けられ、冷却水を冷却する冷却塔とを備えている。
【００１４】
この構成では、上記圧縮機を備えており、冷媒及び潤滑剤として水を用いることができるとともに、圧縮機を簡略な構成とすることができる。従って、この構成では、潤滑剤の廃棄を容易に行えるとともに、自然環境にやさしく、かつ、簡略な構成の冷凍機を得ることができる。
【００１５】
この場合において、前記冷却水戻しラインに設けられ、前記凝縮器から排出される冷却水を前記冷却水供給ラインへ送る冷却水ポンプを備えていることが好ましい。
【００１６】
このように構成すれば、冷却水ポンプの吐出圧を利用して冷却水の一部を冷却水供給ラインから潤滑水供給ラインを通じて軸受へ送ることができる。このため、軸受に潤滑剤としての水を送るためのポンプを潤滑水供給ラインに別途設けなくても軸受に潤滑剤をスムーズに供給することができる。従って、この構成では、冷凍機の構成を複雑にすることなく、軸受に潤滑剤としての水をスムーズに供給することができる。
【００２１】
また、本発明による圧縮機は、冷凍機に用いられ、蒸発器において蒸発した冷媒ガスを圧縮して凝縮器へ送る圧縮機であって、モータの駆動力を受けて回転することにより、前記冷媒ガスとしての水蒸気を筐体内の圧縮室において圧縮する回転体と、前記筐体内において、前記回転体の回転軸を軸支する軸受と、前記軸受に潤滑剤としての水を供給する潤滑水供給部とを備え、前記冷凍機には、冷却水を冷却する冷却塔から前記凝縮器に冷却水を供給するための冷却水供給ラインと、前記凝縮器から排出される冷却水を前記冷却塔へ戻すための冷却水戻しラインとが設けられ、前記潤滑水供給部は、前記冷却水戻しラインから分岐して前記軸受に繋がり、前記凝縮器から排出されて前記冷却水戻しラインを通じて前記冷却塔へ送られる冷却水の一部を前記軸受に潤滑水として供給する潤滑水供給ラインを有する。
【００２２】
この圧縮機では、上記圧縮機と同様の理由で、潤滑剤の廃棄を容易に行えるとともに、自然環境にやさしく、かつ、簡略な構成の圧縮機を得ることができる。また、この圧縮機では、凝縮器から排出される冷却水の一部を潤滑剤に流用して軸受に供給することができる。このため、上記と同様、潤滑剤用の貯水設備が不要であるため、圧縮機の構成が複雑になるのを防ぐことができる。
【００２３】
また、本発明による冷凍機は、上記潤滑水供給部が冷却水戻しラインから分岐して軸受に繋がる潤滑水供給ラインを有する圧縮機を備えた冷凍機であって、蒸発器と、凝縮器と、冷却水を冷却する冷却塔と、前記冷却塔から前記凝縮器に冷却水を供給する冷却水供給ラインと、前記凝縮器から排出される冷却水を前記冷却塔へ戻すための冷却水戻しラインとを備え、前記冷却塔は、前記冷却水戻しラインと前記冷却水供給ラインとの間に設けられている。
【００２４】
この構成では、上記圧縮機を備えていることに起因して、上記構成と同様、潤滑剤の廃棄を容易に行えるとともに、自然環境にやさしく、かつ、簡略な構成の冷凍機を得ることができる。
【００２５】
この場合において、前記冷却水戻しラインに設けられ、前記凝縮器から排出される冷却水を前記冷却水供給ラインへ送る冷却水ポンプを備えることが好ましい。
【００２６】
このように構成すれば、冷却水ポンプの駆動により、凝縮器から排出される冷却水を冷却水戻しラインを通じて冷却水供給ラインへ戻すことができるとともに、その冷却水の一部を冷却水戻しラインから潤滑水供給ラインを通じて軸受へ送ることができる。このため、軸受に潤滑剤としての水を送るためのポンプを潤滑水供給ラインに別途設けなくても軸受に潤滑剤をスムーズに供給することができる。従って、この構成では、冷凍機の構成を複雑にすることなく、軸受に潤滑剤としての水をスムーズに供給することができる。
【発明の効果】
【００３１】
以上説明したように、本発明によれば、潤滑剤の廃棄を容易に行えるとともに、自然環境にやさしく、かつ、簡略な構成の圧縮機及び冷凍機を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００３３】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による圧縮機４及び冷凍機１の構成を概略的に示す図である。まず、図１を参照して、本発明の第１実施形態による冷凍機１の全体構成について説明する。
【００３４】
この第１実施形態による冷凍機１は、例えば空調機等の冷却装置に用いられるものである。この冷凍機１では、水が冷媒として用いられる。
【００３５】
具体的には、この第１実施形態による冷凍機１は、蒸発器２と、圧縮機４と、凝縮器６と、冷媒ガス導入ライン８と、冷媒ガス導出ライン９と、冷媒供給ライン１０と、冷却水供給ライン１２と、冷却水戻しライン１４と、冷却塔１６と、冷却水ポンプ１８とを備えている。そして、蒸発器２と、圧縮機４と、凝縮器６と、冷媒ガス導入ライン８と、冷媒ガス導出ライン９と、冷媒供給ライン１０とによって冷媒が循環する冷媒回路が構成されている。また、凝縮器６と、冷却水供給ライン１２と、冷却水戻しライン１４と、冷却塔１６と、冷却水ポンプ１８とによって冷却水が循環する冷却回路が構成されている。
【００３６】
前記蒸発器２は、冷媒としての水（以下、水冷媒という）を蒸発させる。
【００３７】
前記圧縮機４は、前記蒸発器２と前記凝縮器６との間に接続されている。具体的には、圧縮機４は、冷媒ガス導入ライン８を介して蒸発器２と接続されているとともに、冷媒ガス導出ライン９を介して凝縮器６と接続されている。そして、この圧縮機４は、蒸発器２によって蒸発されるとともにその蒸発器２から冷媒ガス導入ライン８を通じて送られてきた冷媒ガスとしての水蒸気を圧縮して冷媒ガス導出ライン９を通じて前記凝縮器６へ送る。
【００３８】
前記凝縮器６は、前記圧縮機４から送られた冷媒ガスとしての水蒸気を冷却水を用いて冷却することによって復水させるものである。この凝縮器６は、直接熱交換式のものである。すなわち、凝縮器６は、当該凝縮器６内に導入された前記冷媒ガスとしての水蒸気を冷却水と接触させることによって冷却し、凝縮させる。そして、この凝縮によってできた凝縮水は、凝縮器６から冷却水と一緒になって排出される。従って、この第１実施形態では、冷却回路を流れる冷却水と冷媒回路を流れる冷媒とが接触するようになっている。
【００３９】
凝縮器６と蒸発器２は、前記冷媒供給ライン１０を介して繋がっている。凝縮器６内の圧力は、蒸発器２内の圧力に比べて高くなっており、これらの圧力差によって凝縮器６から排出された水の一部が水冷媒として冷媒供給ライン１０を通じて蒸発器２へ送られる。
【００４０】
前記冷却水供給ライン１２は、凝縮器６に冷却水を供給するためのものであり、前記冷却水戻しライン１４は、凝縮器６から排出された水の一部を冷却水供給ライン１２へ戻すためのものである。冷却水供給ライン１２の一端部は、凝縮器６の冷却水導入口６ａに繋がっており、冷却水戻しライン１４の一端部は、凝縮器６の冷却水排出口６ｂに繋がっている。そして、冷却水戻しライン１４の他端部は、前記冷却塔１６を介して冷却水供給ライン１２の他端部と繋がっている。これにより、冷却塔１６から冷却水供給ライン１２を通じて凝縮器６へ冷却水が供給され、その後、凝縮器６から排出された冷却水が冷却水戻しライン１４を通じて冷却塔１６へ戻る冷却回路が構成されている。
【００４１】
冷却塔１６は、開放式の冷却塔である。具体的には、冷却塔１６の上部には、外気を取り入れるための開口部が設けられているとともに、この開口部を通じて冷却塔１６の内部へ外気を送り込むためのファン１６ａが設けられている。そして、この冷却塔１６では、その内部において、冷却水戻しライン１４を通じて送られてきた冷却水がシャワー状に降らせられるとともに、ファン１６ａの送風によってその冷却水が冷却される。
【００４２】
前記冷却水ポンプ１８は、冷却水戻しライン１４に設けられている。この冷却水ポンプ１８は、前記凝縮器６から冷却水戻しライン１４に排出される冷却水に圧力をかけて前記冷却塔１６及びその先の冷却水供給ライン１２へ冷却水を送る。
【００４３】
図２は、図１に示した圧縮機４の軸受２６及びその軸受２６が設けられた空間と圧縮室２２ａとを隔てるシール部３０近傍の構造を部分的に拡大して概略的に示す図である。次に、図１及び図２を参照して、この第１実施形態による圧縮機４の詳細な構成について説明する。
【００４４】
この第１実施形態による圧縮機４は、上記したように蒸発器２において蒸発した冷媒ガスとしての水蒸気をその筐体２２内の圧縮室２２ａにおいて圧縮して凝縮器６へ送るものである。そして、この圧縮機４では、筐体２２内に設けられた軸受２６に潤滑剤として水を供給するようになっている。
【００４５】
具体的には、この圧縮機４は、筐体２２と、回転体２４と、複数の軸受２６と、モータ２８と、シール部３０と、潤滑水供給ライン３２と、潤滑水排出ライン３４とを備えている。
【００４６】
前記筐体２２は、中空に構成されており、その内部に前記回転体２４、前記複数の軸受２６及び前記シール部３０が設けられている。この筐体２２内には、冷媒ガスを圧縮するための圧縮室２２ａが設けられている。冷媒ガス導入ライン８がこの圧縮室２２ａに繋がっている一方、冷媒ガス導出ライン９もこの圧縮室２２ａに繋がっている。冷媒ガス導入ライン８は、蒸発器２から冷媒ガスとしての水蒸気を圧縮室２２ａへ導入するためのものであり、冷媒ガス導出ライン９は、圧縮された後の冷媒ガスを圧縮室２２ａから凝縮器６へ流すためのものである。圧縮室２２ａの入口側の圧力は、当該圧縮室２２ａに導入された冷媒ガスとしての水蒸気が凝縮しないように例えば約７℃の水の飽和蒸気圧に設定されている。
【００４７】
前記回転体２４は、前記モータ２８の駆動力を受けて回転することにより、冷媒ガスとしての水蒸気を圧縮室２２ａにおいて圧縮するものである。この回転体２４は、複数の羽根車２４ａと、回転軸２４ｂとを有する。
【００４８】
前記複数の羽根車２４ａは、圧縮室２２ａ内に配設されており、前記回転軸２４ｂに取り付けられている。そして、回転軸２４ｂとともにこれら羽根車２４ａが回転することによって圧縮室２２ａ内の冷媒ガス、すなわち水蒸気が圧縮されるようになっている。
【００４９】
前記回転軸２４ｂは、筐体２２内においてその筐体２２の軸方向に延びるように配置されており、その一端部がモータ２８の駆動軸２８ａに結合されている。この回転軸２４ｂは、前記複数の軸受２６によって回転自在に軸支されている。そして、回転軸２４ｂは、モータ２８の駆動力が駆動軸２８ａから伝達されることによって回転し、それに伴って回転体２４全体が回転するようになっている。
【００５０】
前記複数の軸受２６は、筐体２２内に回転体２４の回転軸２４ｂに沿って間隔をあけて設けられている。これら複数の軸受２６のうち１つの軸受２６は、圧縮室２２ａとモータ２８との間で圧縮室２２ａの近傍の位置に設けられており、その位置において筐体２２の内面に対して回転軸２４ｂを軸支している。また、別の1つの軸受２６は、圧縮室２２ａに対してモータ２８と反対側の位置に設けられており、その位置において筐体２２の内面に対して回転軸２４ｂを軸支している。各軸受２６は、それぞれすべり軸受からなる。各軸受２６には、前記潤滑水供給ライン３２を通じて潤滑剤としての水（以下、潤滑水という）が供給される。軸受２６の内面と回転軸２４ｂの外面との間には、図２に示すように、わずかな隙間が形成されており、軸受２６に供給された潤滑水はその隙間に導入されて水膜を形成した後、その隙間から軸方向両側へ流れ出す。この流れ出した潤滑水は、筐体２２内において軸受２６の周りに溜まり、前記潤滑水排出ライン３４を通じて排出される。また、筐体２２内において軸受２６が設けられた空間の圧力は、約１気圧以上となっている。
【００５１】
前記シール部３０は、筐体２２内において軸受２６が設けられた空間と圧縮室２２ａとの間を隔てるものであり、圧縮室２２ａとその圧縮室２２ａに隣り合う軸受２６との間の位置において筐体２２の内面に固定されている。このシール部３０は、リング状の非接触型シールからなり、回転軸２４ｂに対して遊びを持った状態で外嵌している。圧縮室２２ａは、軸受２６が設けられた空間に対して負圧となっているため、軸受２６が設けられた空間内の潤滑水の一部がシール部３０と回転軸２４ｂとの間の隙間を通って圧縮室２２ａ側へ吸い込まれる。この際、シール部３０は、大量の潤滑水が圧縮室２２ａへ急激に吸引されるのを抑止する。
【００５２】
前記潤滑水供給ライン３２は、各軸受２６に潤滑水を供給するためのものであり、各軸受２６と前記冷却水供給ライン１２とを接続している。これにより、冷却水ポンプ１８の吐出圧により冷却塔１６から冷却水供給ライン１２を通じて凝縮器６に供給される冷却水の一部が、潤滑水として潤滑水供給ライン３２を通じて各軸受２６に供給される。この潤滑水供給ライン３２は、本発明の潤滑水供給部の概念に含まれるものである。
【００５３】
前記潤滑水排出ライン３４は、各軸受２６から流れ出し、筐体２２内において軸受２６の周りに溜まった潤滑水を筐体２２の外部に排出するためのものである。この潤滑水排出ライン３４は、その一端部が筐体２２内の各軸受２６の周りの排出口に接続されている一方、他端部が冷却水戻しライン１４に接続されている。これにより、筐体２２内から排出された潤滑水は、凝縮器６から排出されて冷却水戻しライン１４を流れる冷却水に合流するようになっている。すなわち、この第１実施形態では、凝縮器６に供給される冷却水の循環系統から潤滑水が圧縮機４の各軸受２６に供給された後、使用後の潤滑水が前記冷却水の循環系統に戻されるようになっている。
【００５４】
次に、この第１実施形態による冷凍機１及び圧縮機４の動作について説明する。
【００５５】
まず、蒸発器２において水冷媒が蒸発される。これにより、冷媒ガスとしての水蒸気が蒸発器２から冷媒ガス導入ライン８を通じて圧縮機４の圧縮室２２ａに導入される。この圧縮室２２ａに導入された冷媒ガスとしての水蒸気は、モータ２８の駆動力を受けて回転する回転体２４の羽根車２４ａによって圧縮される。そして、この圧縮された冷媒ガスとしての水蒸気は、圧縮室２２ａから導出されて冷媒ガス導出ライン９を通じて凝縮器６に送られる。
【００５６】
凝縮器６には、冷却水ポンプ１８の吐出圧により冷却塔１６から冷却水供給ライン１２を通じて冷却水が供給されている。この凝縮器６内において、冷媒ガスとしての水蒸気は、冷却水に接触して冷却されることにより凝縮し、その凝縮によってできた凝縮水が冷却水と一緒になって凝縮器６から排出される。この排出された水の一部は、凝縮器６内の圧力が蒸発器２内の圧力に比べて高いことに起因して水冷媒として冷媒供給ライン１０を通じて蒸発器２へ送られる一方、残りの水は、冷却水として冷却水戻しライン１４を通じて冷却水ポンプ１８により冷却水供給ライン１２側へ送られる。この冷却水ポンプ１８によって送られた冷却水は、冷却塔１６において冷却された後、冷却水供給ライン１２を通じて再び凝縮器６に供給される。
【００５７】
そして、圧縮機４では、上記のように回転する回転体２４の回転軸２４ｂが複数の軸受２６によって軸支されており、その回転軸２４ｂの回転に伴って各軸受２６では熱が発生し、その温度が上昇する。そして、各軸受２６には、冷却塔１６から冷却水供給ライン１２と潤滑水供給ライン３２を通じて冷却水の一部が潤滑水として供給される。各軸受２６では、供給された潤滑水によって回転体２４の回転軸２４ｂとの間の潤滑が行われるとともにその軸受２６の冷却が行われる。各軸受２６に供給された潤滑水は、その軸受２６と回転軸２４ｂとの間の隙間から軸方向両側に流れ出し、筐体２２内において各軸受２６の周りに溜まる。
【００５８】
そして、各軸受２６から流れ出した潤滑水の一部は、圧縮室２２ａが軸受２６の設けられた空間に対して負圧であることに起因して非接触型のシール部３０の内面と回転軸２４ｂの外面との間の隙間を通って圧縮室２２ａに吸い込まれることがあるが、圧縮室２２ａ内の負圧になっている所ではその圧力が飽和蒸気圧に設定されているため、圧縮室２２ａに吸い込まれた潤滑水はすぐに蒸発する。このため、回転体２４の羽根車２４ａが潤滑水の水滴の衝突により損傷することが防止される。圧縮室２２ａにおいて蒸発した潤滑水は、その圧縮室２２ａにおいて圧縮される冷媒ガスとしての水蒸気と一緒になって圧縮室２２ａから排出され、凝縮器６へ送られる。一方、筐体２２内において軸受２６の周りに溜まった潤滑水は、潤滑水排出ライン３４を通じて排出され、冷却水戻しライン１４に流れる冷却水に合流する。
【００５９】
以上のようにして、第１実施形態による冷凍機１及び圧縮機４の動作が行われる。
【００６０】
以上説明したように、第１実施形態による圧縮機４では、蒸発器２によって蒸発された冷媒ガスとしての水蒸気を圧縮して凝縮器６へ送るため、この圧縮機４を適用した冷凍機１では、水を冷媒として用いることができる。水は、自然界に元々存在するため、その廃棄時に自然環境に与える影響はフロンガス等の化学物質からなる冷媒に比べて格段に少ない。また、第１実施形態では、各軸受２６に潤滑水を供給するため、その各軸受２６に供給された潤滑水が仮に圧縮機４の圧縮室２２ａにおいて冷媒ガスとしての水蒸気と混ざったとしても、同じ水であるので、圧縮機４から吐出された後、冷媒ガスから潤滑水を分離しなくてもよい。このため、従来のように圧縮機から一緒に吐出された冷媒ガスと潤滑油を油分離器によって分離させるものと異なり、冷媒ガスと潤滑水を分離するための分離器を設ける必要がなく、圧縮機４及び冷凍機１の構成を簡略化することができる。また、第１実施形態では、各軸受２６に潤滑剤として水を供給する。このため、従来のように潤滑油を用いて軸受の潤滑を行う場合と異なり、潤滑剤としての水を廃棄する際に煩雑な処理をしなくてもそのまま廃棄することができる。従って、この第１実施形態によれば、潤滑剤の廃棄を容易に行えるとともに、自然環境にやさしく、かつ、簡略な構成の圧縮機４及び冷凍機１を得ることができる。
【００６１】
また、第１実施形態では、潤滑水供給ライン３２が、各軸受１６と凝縮器６に冷却水を供給する冷却水供給ライン１２とを接続しているので、凝縮器６に供給する冷却水の一部を潤滑水に流用して各軸受２６に供給することができる。このため、タンク等の貯水設備から潤滑水を軸受２６に供給する構成と異なり、貯水設備が不要であるため、圧縮機４及び冷凍機１の構成が複雑になるのを防ぐことができる。また、第１実施形態では、凝縮器６に供給される低温の冷却水の一部が各軸受２６に供給されるため、それら軸受２６を冷却することができる。すなわち、第１実施形態では、低温の冷却水の一部を流用して各軸受２６を冷却することができるので、軸受２６を冷却するためにその軸受２６に供給する潤滑剤を別途設けた冷却器等によって冷却する必要がない。このため、圧縮機４及び冷凍機１の構成を複雑にすることなく、各軸受２６の冷却を行うことができる。
【００６２】
また、第１実施形態では、凝縮器６が直接熱交換式であるとともに、その凝縮器６から排出される冷却水が冷却水戻しライン１４を通じて冷却水供給ライン１２に戻されるので、直接熱交換式の凝縮器６から排出される冷却水の一部を冷却水供給ライン１２から潤滑水供給ライン３２を通じて各軸受２６に供給することができる。直接熱交換式の凝縮器６では、冷却水と冷媒ガスとしての水蒸気の凝縮により得られる凝縮水とが一緒になって排出されるため、比較的純度の高い水が排出される。そして、この純度の高い水が潤滑水として各軸受２６に供給されるので、不純物が析出しにくい。このため、ミネラル分の除去等を行う処理設備や析出した不純物を除去するフィルタが不要となり、冷凍機１の構成が複雑になるのを防ぐことができる。
【００６３】
また、第１実施形態では、冷却水戻しライン１４に凝縮器６から排出される冷却水を冷却水供給ライン１２側へ送るための冷却水ポンプ１８が設けられているので、冷却水ポンプ１８の吐出圧を利用して冷却水の一部を冷却水供給ライン１２から潤滑水供給ライン３２を通じて各軸受２６へ送ることができる。このため、軸受２６に潤滑水を送るためのポンプを潤滑水供給ライン３２に別途設けなくても各軸受２６に潤滑水をスムーズに供給することができる。従って、冷凍機１の構成を複雑にすることなく、各軸受２６に潤滑水をスムーズに供給することができる。
【００６４】
（第１参考例）
図３は、本発明の第１参考例による圧縮機４及び冷凍機４１の構成を概略的に示す図である。次に、この図３を参照して、本発明の第１参考例による圧縮機４及び冷凍機４１の構成について説明する。
【００６５】
この第１参考例では、上記第１実施形態と異なり、凝縮器４６が間接熱交換式の凝縮器であり、冷却回路を流れる冷却水と冷媒回路を流れる冷媒とが接触しない。また、潤滑水供給ライン３２が、各軸受２６と凝縮器４６から蒸発器２へ凝縮水を送るための凝縮水供給ライン５０とを接続している。
【００６６】
具体的には、凝縮器４６の冷却水導入口４６ａには、冷却水供給ライン１２が接続されている一方、凝縮器４６の冷却水排出口４６ｂには、冷却水戻しライン１４が接続されている。そして、凝縮器４６の冷媒導入口４６ｃには、冷媒ガス導出ライン９が接続されている一方、凝縮器４６の冷媒排出口４６ｄには、凝縮水供給ライン５０の一端部が接続されている。この凝縮水供給ライン５０の他端部は、蒸発器２に繋がっている。
【００６７】
そして、この間接熱交換式の凝縮器４６内では、冷却水と冷媒ガスとしての水蒸気が別系統で流れるとともに、冷却水により冷媒ガスとしての水蒸気が冷却されて凝縮するようになっている。これにより、凝縮器４６において冷却水と凝縮水とが一緒になることはなく、使用後の冷却水は冷却水排出口４６ｂから冷却水戻しライン１４へ排出される一方、凝縮水は冷媒排出口４６ｄから凝縮水供給ライン５０へ排出される。この凝縮水供給ライン５０へ排出された凝縮水は、凝縮器６内と蒸発器２内との圧力差によって蒸発器２へ送られる。
【００６８】
この第１参考例では、潤滑水供給ライン３２が圧縮機４の各軸受２６と凝縮水供給ライン５０とを接続しており、潤滑水供給ライン３２に潤滑水供給ポンプ１１が設けられている。また、潤滑水排出ライン３４は、冷媒ガス導出ライン９に繋がっている。
【００６９】
この第１参考例では、圧縮機４の圧縮室２２ａから吐出された冷媒ガスとしての水蒸気が冷媒ガス導出ライン９を通じて凝縮器４６に供給される。凝縮器４６では、冷媒ガスとしての水蒸気が冷却水によって冷却されて凝縮する。この凝縮によってできた凝縮水は、凝縮器４６から凝縮水供給ライン５０に排出され、水冷媒として蒸発器２へ送られるとともに、その凝縮水の一部が潤滑水供給ポンプ１１の駆動により潤滑水供給ライン３２を通じて圧縮機４の各軸受２６へ供給される。
【００７０】
この第１参考例による上記以外の構成及び動作は、上記第１実施形態による構成及び動作と同様である。
【００７１】
以上説明したように、第１参考例では、潤滑水供給ライン３２が、各軸受２６と凝縮器４６から蒸発器２へ凝縮水を送るための凝縮水供給ライン５０とを接続しているとともに、その潤滑水供給ライン３２に潤滑水供給ポンプ１１が設けられているので、凝縮器４６から蒸発器２へ送られる凝縮水の一部を潤滑水に流用して各軸受２６に供給することができる。このため、上記第１実施形態と同様、潤滑剤用の貯水設備が不要であるため、圧縮機４及び冷凍機４１の構成が複雑になるのを防ぐことができる。さらに、凝縮水は純度が高く、そのまま潤滑剤として用いても不純物が析出しにくい。このため、ミネラル分の除去等を行う処理設備や析出した不純物を除去するフィルタが不要となり、これによっても圧縮機４及び冷凍機４１の構成が複雑になるのを防ぐことができる。
【００７２】
この第１参考例による上記以外の効果は、上記第１実施形態による効果と同様である。
【００７３】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００７４】
例えば、図４に示す上記第１実施形態の第１変形例のように、潤滑水供給ライン３２が各軸受２６と冷却水戻しライン１４とを接続していてもよい。
【００７５】
具体的には、この第１変形例では、潤滑水供給ライン３２は、冷却水戻しライン１４のうち冷却水ポンプ１８が設けられた箇所よりも下流側の位置に接続されている。そして、この第１変形例では、冷却水ポンプ１８の駆動により、凝縮器６から排出される冷却水が冷却水戻しライン１４を通じて冷却塔１６及び冷却水供給ライン１２へ送られるとともに、その冷却水の一部が冷却水戻しライン１４から潤滑水供給ライン３２を通じて各軸受２６へ送られる。
【００７６】
この第１変形例では、凝縮器６から排出される冷却水の一部を潤滑剤に流用して各軸受２６に供給することができる。このため、上記第１実施形態と同様、潤滑剤用の貯水設備が不要であるため、圧縮機４及び冷凍機１の構成が複雑になるのを防ぐことができる。
【００７７】
この第１変形例によるこれ以外の効果は、上記第１実施形態による効果と同様である。
【００７８】
また、図５に示す第２参考例のように、潤滑水供給ライン３２が凝縮器６と各軸受２６とを直接繋いでいてもよい。
【００７９】
具体的には、この第２参考例では、潤滑水供給ライン３２は、凝縮器６のうち冷却水及び凝縮水の溜まる部分に接続されている。そして、その潤滑水供給ライン３２に潤滑水供給ポンプ１１が設けられている。この潤滑水供給ポンプ１１の駆動により、凝縮器６内の水の一部が潤滑水供給ライン３２を通じて各軸受２６へ供給されるようになっている。
【００８０】
この第２参考例では、凝縮器６内の水の一部を潤滑剤に流用して各軸受２６に供給することができる。このため、上記第１実施形態と同様、潤滑剤用の貯水設備が不要であるため、圧縮機４及び冷凍機１の構成が複雑になるのを防ぐことができる。
【００８１】
この第２参考例によるこれ以外の効果は、上記第１実施形態による効果と同様である。
【００８２】
また、上記第１実施形態、第１変形例及び第２参考例において、凝縮器６は、間接熱交換式の凝縮器であってもよい。上記第２参考例において、凝縮器６が間接熱交換式である場合には、潤滑水供給ライン３２は、凝縮器６のうち凝縮水が流通する部分に接続され、凝縮水の一部が潤滑水供給ライン３２を通じて各軸受２６に供給されるようにすることが好ましい。この場合には、純度の高い凝縮水をそのまま潤滑剤として用いることができるため、上記第１参考例と同様、潤滑水中のミネラル分の除去等を行う処理設備や析出した不純物を除去するフィルタが不要であり、圧縮機４及び冷凍機１の構成が複雑になるのを防ぐことができる。
【００８３】
また、上記第１参考例において、前記凝縮器４６は、直接熱交換式の凝縮器であってもよい。
【００８４】
また、前記冷却塔１６として、その内部において冷却水を外気と接触させることなく冷却する密閉式の冷却塔を用いてもよい。この構成では、冷却塔１６内の冷却水に外部から異物が混入するのを防ぐことができる。
【００８５】
また、スクリュロータを用いた圧縮機やその他の形態の圧縮機に本発明を同様に適用してもよい。
【００８６】
また、圧縮機４の各軸受２６に供給する潤滑水を凝縮器６の冷却水の冷却回路及び蒸発器２への凝縮水の供給系統とは別に設けた供給設備から供給してもよい。
【００８７】
また、前記シール部３０として、その内面が回転軸２４ｂの外面に摺接する接触型シールを用いてもよい。また、前記シール部３０を省略してもよい。
【００８８】
また、冷凍機１，４１を空調機以外の各種冷却装置に用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の第１実施形態による圧縮機及び冷凍機の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１に示した圧縮機の軸受及びその軸受が設けられた空間と圧縮室とを隔てるシール部近傍の構造を部分的に拡大して概略的に示す図である。
【図３】本発明の第１参考例による圧縮機及び冷凍機の構成を概略的に示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態の第１変形例による圧縮機及び冷凍機の構成を概略的に示す図である。
【図５】本発明の第２参考例による圧縮機及び冷凍機の構成を概略的に示す図である。
【図６】従来の一例による圧縮機の構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００９０】
１、４１  冷凍機
２  蒸発器
４  圧縮機
６、４６  凝縮器
１１  潤滑水供給ポンプ
１２  冷却水供給ライン
１４  冷却水戻しライン
１６  冷却塔
１８  冷却水ポンプ
２２  筐体
２２ａ  圧縮室
２４  回転体
２４ｂ  回転軸
２６  軸受
２８  モータ
３２  潤滑水供給ライン（潤滑水供給部）
５０  凝縮水供給ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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