(57)【要約】【課題】信頼性の高いターボ圧縮機を提供する。【解決手段】本開示のターボ圧縮機１０Ａは、インペラ１２と、インペラ１２の背面側に設けられ、インペラ１２によって加圧されたガスの一部が流れる背面流路１７をインペラ１２の背面と自身との間に形成する静止壁２と、インペラ１２の回転軸Ａから相対的に遠い位置に形成され、ガスを背面流路１７に導入するための入口オリフィス１３と、インペラ１２の回転軸Ａに近い位置に形成され、ガスを背面流路１７の外部へ排出するための出口オリフィス１４と、静止壁２に設けられ、ガスが液化することによって生じた液体が出口オリフィス１４に導かれることを妨げる妨害構造２０と、を備えている。【選択図】図２Ａ
2014134131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インペラと、
前記インペラの背面側に設けられ、前記インペラによって加圧されたガスの一部が流れる背面流路を前記インペラの背面と自身との間に形成する静止壁と、
前記インペラの回転軸から相対的に遠い位置に形成され、前記ガスを前記背面流路に導入するための入口オリフィスと、
前記インペラの回転軸に近い位置に形成され、前記ガスを前記背面流路の外部へ排出するための出口オリフィスと、
前記静止壁に設けられ、前記ガスが液化することによって生じた液体が前記出口オリフィスに導かれることを妨げる妨害構造と、
を備えた、ターボ圧縮機。
【請求項２】
前記妨害構造は、前記静止壁に設けられた溝である、請求項１に記載のターボ圧縮機。
【請求項３】
前記静止壁は、前記インペラの前記回転軸を取り囲む筒状の部分であって前記インペラの背面に向かって突出する突出部分を有し、
前記溝は、前記突出部分の周方向に沿って前記突出部分に形成されている、請求項２に記載のターボ圧縮機。
【請求項４】
前記出口オリフィスは、前記突出部分と前記インペラの前記背面との間の隙間によって形成されている、請求項３に記載のターボ圧縮機。
【請求項５】
前記ターボ圧縮機は、前記インペラの前記回転軸が実質的に水平である横置き型のターボ圧縮機であり、
前記溝は、鉛直方向において前記インペラの前記回転軸よりも上方の位置から下方の位置まで形成されている、請求項３又は４に記載のターボ圧縮機。
【請求項６】
前記溝の底面は、前記インペラの前記回転軸よりも上方において鉛直方向の上側に向かって凸となる形状を有している、請求項５に記載のターボ圧縮機。
【請求項７】
鉛直方向における前記突出部分の最も下の位置を前記突出部分の下端位置、鉛直方向において前記インペラの前記回転軸に一致する位置を前記突出部分の中間位置と定義したとき、前記下端位置で前記溝が消滅している、又は、前記中間位置と前記下端位置との間で前記溝が消滅している、請求項５又は６に記載のターボ圧縮機。
【請求項８】
前記溝は、前記インペラの前記回転軸を囲むように環状に形成されている、請求項２〜６のいずれか１項に記載のターボ圧縮機。
【請求項９】
前記ターボ圧縮機は、前記インペラの前記回転軸が水平面に対して実質的に垂直である縦置き型のターボ圧縮機であり、
前記静止壁は、前記インペラの前記回転軸に向かって上方に傾斜するテーパー面を有している、請求項１〜４のいずれか１項に記載のターボ圧縮機。
【請求項１０】
前記妨害構造は、前記静止壁に設けられた溝であり、前記溝は、前記インペラの前記回転軸を囲むように環状に形成されている、請求項９に記載のターボ圧縮機。
【請求項１１】
前記静止壁を挟んで前記背面流路と反対側に位置する冷却部をさらに備えた、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のターボ圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のターボ機械として、インペラの前面の圧力とインペラ背面の圧力との差によって生じるスラスト力を調整するために、バランスピストン機構を備えたターボポンプが知られている。
【０００３】
図７に示すように、特許文献１には、インペラ１１２、静止壁１０２、及びバランスピストン機構１１６を有するターボポンプ１００が開示されている。バランスピストン機構１１６は、入口流路１１３、出口流路１１４、及び背面流路１１７を有している。入口流路１１３は、インペラ１１２の外周部に形成されている。出口流路１１４は、インペラ１１２の背面の内周部に形成されている。背面流路１１７は、入口流路１１３と出口流路１１３との間にインペラ１１２の背面に沿って形成されている。インペラ１１２で加圧された液体は、入口流路１１３、背面流路１１７、及び出口流路１１４を通って、低圧部分まで流れる。
【０００４】
インペラ１１２の背面方向のスラスト力によってインペラ１１２が背面方向へ移動すると、入口流路１１３の流路断面が拡大し、出口流路１１４の流路断面が縮小して、背面流路１１７の圧力が増大する。この結果、インペラ１１２の前面方向へのスラスト力が増加して、インペラ１１２の背面方向のスラスト力とインペラ１１２の前面方向のスラスト力がバランスする。一方、インペラ１１２の前面方向のスラスト力によってインペラ１１２が前面方向へ移動すると、入口流路１１３の流路断面が縮小し、出口流路１１４の流路断面が拡大して背面流路１１７の圧力が減少する。この結果、インペラ１１２の前面方向へのスラスト力が減少して、インペラ１１２の背面方向のスラスト力とインペラ１１２の前面方向のスラスト力がバランスする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１４１８１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のターボポンプ１００において、ターボポンプ１００の内部を流れている流体は液体である。そのため、同じターボ機械であったとしても、ガスを圧縮するためのターボ圧縮機に特許文献１に開示されているパランスピストン機構を適用すると、ターボ圧縮機の信頼性の低下が懸念される。
【０００７】
本発明は、ターボ圧縮機の信頼性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示は、
インペラと、
前記インペラの背面側に設けられ、前記インペラによって加圧されたガスの一部が流れる背面流路を前記インペラの背面と自身との間に形成する静止壁と、
前記インペラの回転軸から相対的に遠い位置に形成され、前記ガスを前記背面流路に導入するための入口オリフィスと、
前記インペラの回転軸に近い位置に形成され、前記ガスを前記背面流路の外部へ排出するための出口オリフィスと、
前記静止壁に設けられ、前記ガスが液化することによって生じた液体が前記出口オリフィスに導かれることを妨げる妨害構造と、
を備えた、ターボ圧縮機を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
上記の開示によれば、ガスを圧縮するためのターボ圧縮機の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係るターボ圧縮機の断面図
【図２Ａ】図１のターボ圧縮機の妨害構造を拡大した断面図
【図２Ｂ】図２Ａの突出部分の正面図
【図３Ａ】変形例のターボ圧縮機の妨害構造を拡大した断面図
【図３Ｂ】図３Ａの突出部分の正面図
【図４Ａ】別の変形例のターボ圧縮機の妨害構造を拡大した断面図
【図４Ｂ】図４Ａの突出部分の正面図
【図５】第２実施形態のターボ圧縮機の妨害構造を拡大した断面図
【図６】第２実施形態の変形例のターボ圧縮機の妨害構造を拡大した断面図
【図７】従来のターボポンプの断面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
特許文献１に記載のターボポンプ１００のバランスピストン機構１１６を、ガスを圧縮するためのターボ圧縮機に適用する場合、次のような問題が発生する可能性がある。すなわち、背面流路１１７を流れる流体が小さい過熱度（例えば、１０℃以下）を有するガスであると、バランスピストン機構１１６が適切に機能しない可能性がある。その結果、インペラ１１２の軸方向の運動が不安定となり、ターボ圧縮機の信頼性が低下する可能性がある。このターボ圧縮機の信頼性の低下について具体的に説明する。
【００１２】
入口流路１１３から背面流路１１７に流入するガスは、インペラ１１２によって加圧されているので高温状態である。従って、背面流路１１７の入口流路１１３の周辺の壁面は高温（例えば、１００℃以上）である。一方、背面流路１１７を形成する静止壁１０２は、例えば、インペラ１１２を駆動するモータを冷却する冷却部等の影響を受けて、比較的低温（例えば、約４０℃）である。このため、静止壁１０２の温度が背面流路１１７での圧力におけるガスの飽和温度よりも低く、かつガスの過熱度が小さい場合、ガスが静止壁１０２において凝縮し、液滴を生成する。
【００１３】
静止壁１０２で生成された液滴が出口流路１１４に浸入した場合、出口流路１１４のガスが通過する流路が急激に減少し、出口流路１１４におけるガスの流量が急激に減少する。このため、背面流路１１７の圧力が急激に上昇し、バランスピストン機構１１６が適切に機能せず、インペラ１１２の軸方向の運動が不安定となる可能性がある。その結果、ターボ圧縮機の信頼性が低下する。
【００１４】
本開示の第１態様は、
インペラと、
前記インペラの背面側に設けられ、前記インペラによって加圧されたガスの一部が流れる背面流路を前記インペラの背面と自身との間に形成する静止壁と、
前記インペラの回転軸から相対的に遠い位置に形成され、前記ガスを前記背面流路に導入するための入口オリフィスと、
前記インペラの回転軸に近い位置に形成され、前記ガスを前記背面流路の外部へ排出するための出口オリフィスと、
前記静止壁に設けられ、前記ガスが液化することによって生じた液体が前記出口オリフィスに導かれることを妨げる妨害構造と、
を備えた、ターボ圧縮機を提供する。
【００１５】
第１態様によれば、ガスが液化することよって生じた液体が出口オリフィスに導かれることが、妨害構造によって妨げられる。従って、インペラの前面に加わるスラスト力とインペラの背面に加わるスラスト力とを確実にバランスさせることができ、これにより、ターボ圧縮機の信頼性が向上する。
【００１６】
本開示の第２態様は、第１態様に加えて、前記妨害構造は、前記静止壁に設けられた溝である、ターボ圧縮機を提供する。第２態様によれば、ガスが液化することよって生じた液体が静止壁に設けられた溝に受け止められるので、出口オリフィスに液体が導かれることを妨げることができる。
【００１７】
本開示の第３態様は、第２態様に加えて、前記静止壁は、前記インペラの前記回転軸を取り囲む筒状の部分であって前記インペラの背面に向かって突出する突出部分を有し、前記溝は、前記突出部分の周方向に沿って前記突出部分に形成されている、ターボ圧縮機を提供する。第３態様によれば、インペラの回転軸に近づくように静止壁に沿って流れてきた液体をより確実に受け止めることができる。これにより、出口オリフィスに液体が導かれることを妨げることができる。
【００１８】
本開示の第４態様は、第３態様に加えて、前記出口オリフィスは、前記突出部分と前記インペラの前記背面との間の隙間によって形成されている、ターボ圧縮機を提供する。第４態様によれば、出口オリフィスと溝との距離が相対的に近い。このため、出口オリフィスの周辺で発生した液体をより確実に受け止めることができる。
【００１９】
本開示の第５態様は、第３態様又は第４態様に加えて、前記ターボ圧縮機は、前記インペラの前記回転軸が実質的に水平である横置き型のターボ圧縮機であり、前記溝は、鉛直方向において前記インペラの前記回転軸よりも上方の位置から下方の位置まで形成されている、ターボ圧縮機を提供する。第５態様によれば、インペラの回転軸よりも上方で生じ、重力によってインペラの回転軸に近づくように流れてきた液体を溝で受け止めることができる。また、溝に流入した液体がインペラの回転軸よりも下方に導かれる。インペラの回転軸よりも下方に導かれた液体は、重力によってインペラの外周側へ流れていく。インペラの外周側の静止壁は高温状態であるので、インペラの外周側の静止壁に到達した液体を蒸発させることができる。
【００２０】
本開示の第６態様は、第５態様に加えて、前記溝の底面は、前記インペラの前記回転軸よりも上方において鉛直方向の上側に向かって凸となる形状を有している、ターボ圧縮機を提供する。第６態様によれば、インペラの回転軸よりも上方で溝に受け止められた液体が、前記インペラの回転軸よりも下方に導かれやすい。
【００２１】
本開示の第７態様は、第５態様又は第６態様に加えて、鉛直方向における前記突出部分の最も下の位置を前記突出部分の下端位置、鉛直方向において前記インペラの前記回転軸に一致する位置を前記突出部分の中間位置と定義したとき、前記下端位置で前記溝が消滅している、又は、前記中間位置と前記下端位置との間で前記溝が消滅している、ターボ圧縮機を提供する。第７態様によれば、突出部分の下端位置で溝が形成されない。このため、突出部分の下端位置において液体に毛管力がほとんど作用しないので、溝で受け止められた液体がインペラの外周側に向かって排出されやすい。これにより、溝に受け止められた液体が溝から溢れて出口オリフィスに浸入することを防止できる。
【００２２】
本開示の第８態様は、第２〜第６態様のいずれか１つの態様に加えて、前記溝は、前記インペラの前記回転軸を囲むように環状に形成されている、ターボ圧縮機を提供する。第８態様によれば、インペラの回転軸に対する静止壁の回転対称性が確保されやすいので、インペラの回転方向に背面流路の圧力がばらつくことが抑制される。
【００２３】
本開示の第９態様は、第１〜第４態様のいずれか１つの態様に加えて、前記ターボ圧縮機は、前記インペラの前記回転軸が水平面に対して実質的に垂直である縦置き型のターボ圧縮機であり、前記静止壁は、前記インペラの前記回転軸に向かって上方に傾斜するテーパー面を有している、ターボ圧縮機を提供する。第９態様によれば、液体がインペラの回転軸に近づくように流れることを抑制できる。これにより、ガスが液化することよって生じた液体が出口オリフィスに導かれることを妨げることができる。
【００２４】
本開示の第１０態様は、第９態様に加えて、前記妨害構造は、前記静止壁に設けられた溝であり、前記溝は、前記インペラの前記回転軸を囲むように環状に形成されている、ターボ圧縮機を提供する。第１０態様によれば、縦置き型ターボ圧縮機において、第８態様と同様の効果を得ることができる。
【００２５】
本開示の第１１態様は、第１〜第１０態様のいずれか１つの態様に加えて、前記静止壁を挟んで前記背面流路と反対側に位置する冷却部をさらに備えた、ターボ圧縮機を提供する。第１１態様によれば、静止壁が冷却部によって冷却されるので、静止壁においてガスが液化しやすい。このため、冷却部を備えたターボ圧縮機においては、上記の態様に記載の効果を顕著に得ることができる。
【００２６】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明は本発明の一例に関するものであり、本発明はこれらによって限定されるものではない。なお、添付の図面において、Ｘ軸が水平方向を、Ｙ軸正方向が鉛直上向きをそれぞれ示すものとし、Ｘ軸正方向を後方、Ｘ軸負方向を前方とする。
【００２７】
＜第１実施形態＞
図１に示すように、ターボ圧縮機１０Ａは、インペラ１２、静止壁２、入口オリフィス１３、出口オリフィス１４、及び妨害構造２０を有している。また、ターボ圧縮機１０Ａは、シャフト１、ケーシング５、バックプレート７、サイドプレート９、モータ１８、及びモータハウジング１９を有している。インペラ１２は、シャフト１の一端に取り付けられている。モータ１８は、ロータ１８Ａ及びステータ１８Ｂを有している。モータ１８は、インペラ１２よりも後方でシャフト１に取り付けられている。すなわち、インペラ１２及びモータ１８はシャフト１を介して連結されている。これにより、インペラ１２は、モータ１８の駆動によって、シャフト１とともに高速で回転する。
【００２８】
インペラ１２は、複数枚の翼１２Ａを有している。インペラ１２が回転すると作動流体であるガスが隣り合う翼１２Ａの間を通過する間に、ガスの流速が増加する。
【００２９】
ケーシング５は、インペラ１２の前面側に配置されている。ケーシング５は、筒状部５Ａ及びボリュート５Ｂを有している。筒状部５Ａは、インペラ１２の中央部分を前方に露出させている。ボリュート５Ｂは、筒状部５Ａを取り囲むように設けられ、前方から見て渦巻き状の形状を有している。筒状部の５Ａの前方の開口から、ガスが吸入される。一方、ボリュート５Ｂの出口（図示省略）から圧縮されたガスが吐出される。ガスの吸入方向は、ガスの吐出方向と直交している。すなわち、ターボ圧縮機１０Ａは、遠心式の圧縮機である。インペラ１２の翼１２Ａの外周には、ボリュート５Ｂの内部空間と連通するディフューザー１１が形成されている。ディフューザー１１は、インペラ１２によって増速されたガスの流速を減速させて、運動エネルギーを静圧に変換する。
【００３０】
バックプレート７は、インペラ１２の背面側に配置されている。バックプレート７の一部又は全部が静止壁２を構成している。すなわち、静止壁２は、インペラ１２の背面側に設けられている。静止壁２は、インペラ１２によって加圧されたガスの一部が流れる背面流路１７をインペラ１２の背面と自身との間に形成している。
【００３１】
図１に示すように、入口オリフィス１３は、インペラ１２の回転軸Ａから相対的に遠い位置に形成されている。入口オリフィス１３は、インペラ１２によって加圧されたガスを背面流路１７に導入するための流路である。具体的に、入口オリフィス１３は、インペラ１２の外周端とバックプレート７の外周に設けられたサイドプレート９との間に形成された隙間によってインペラ１２の回転軸Ａを囲むように環状に形成されている。
【００３２】
図１に示すように、出口オリフィス１４は、インペラ１２の回転軸Ａに近い位置に形成されている。出口オリフィス１４は、インペラ１２によって加圧されたガスを背面流路１７の外部へ排出するための流路である。具体的に、出口オリフィス１４は、インペラ１２の回転軸Ａの周辺のインペラ１２の背面と静止壁２との間の隙間によって回転軸Ａを囲むように環状に形成されている。
【００３３】
インペラ１２の前面に加わる圧力とインペラ１２の背面に加わる圧力との差が発生することによって、回転軸Ａに平行な方向（スラスト方向）にインペラ１２を移動させようとする力（スラスト力）が発生する。インペラ１２に作用するスラスト力は、入口オリフィス１３、背面流路１７及び出口オリフィス１４によって構成されるバランスピストン機構によって調整される。
【００３４】
インペラ１２の前面に加わる圧力がインペラ１２の背面に加わる圧力より大きく、インペラ１２が背面方向に移動するとき、入口オリフィス１３の流路断面は拡大し、出口オリフィス１４の流路断面は縮小する。これにより、入口オリフィス１３におけるガスの流量が増加し、出口オリフィス１４におけるガスの流量が減少する。このため、背面流路１７における圧力が増加する。その結果、インペラ１２の前面に加わる圧力とインペラ１２の背面に加わる圧力とがバランスする。一方、インペラ１２の前面に加わる圧力がインペラ１２の背面に加わる圧力より小さく、インペラ１２が前面方向に移動するとき、入口オリフィス１３の流路断面は縮小し、出口オリフィス１４の流路断面は拡大する。これにより、入口オリフィス１３におけるガスの流量が減少し、出口オリフィス１４におけるガスの流量が増加する。このため、背面流路１７における圧力が減少する。その結果、インペラ１２の前面に加わる圧力とインペラ１２の背面に加わる圧力とがバランスする。
【００３５】
モータハウジング１９は、その内部にモータ１８を収容している。モータハウジング１９は、バックプレート７の後方に位置している。モータハウジング１９は、モータハウジング１９の外周面からモータ１８に向かって延びる冷却流路１５を有する。冷却水が冷却流路１５を流れてモータ１８を冷却する。これにより、モータ１８の過熱を防止している。冷却流路１５は、モータ１８の冷却部としての役割を果たす。すなわち、ターボ圧縮機１０Ａは、冷却部１５をさらに備えている。図１に示すように、冷却部１５は、静止壁２を挟んで背面流路１７と反対側に位置している。
【００３６】
インペラ１２から吐出されるガスは高温である。このため、背面流路１７の入口オリフィス１３付近における静止壁２は高温（例えば、１００℃以上）である。これに対し、出口オリフィス１４付近の静止壁２は、冷却部１５による冷却の影響等によって低温（例えば、約４０℃）である。このため、背面流路１７に流入したガスの過熱度が低い場合（例えば、過熱度１０℃以下）、ガスは静止壁２によって冷却され凝縮する。つまり、図２Ａに示すように、ガスが液化することによって液体Ｐが生じる。この液体Ｐは、例えば、静止壁２に沿って出口オリフィス１４に向かって流れる。
【００３７】
この液体Ｐが、出口オリフィス１４に浸入すると、出口オリフィス１４のガスの流路の流路断面が急激に減少する。これにより、出口オリフィス１４を通過するガスの流量が急激に減少し、背面流路１７の圧力が急激に増加する。その結果、入口オリフィス１３、背面流路１７、及び出口オリフィス１４によって構成されるバランスピストン機構が適切に機能せず、インペラ１２のスラスト方向の運動が不安定となる可能性がある。この点を考慮して、図１に示すように、ターボ圧縮機１０Ａは、背面流路１７においてガスが液化することによって生じた液体Ｐが出口オリフィス１４に導かれることを妨げる妨害構造２０を備えている。妨害構造２０は、静止壁２に設けられている。
【００３８】
図２Ａに示すように、妨害構造２０は、例えば、静止壁２に設けられた溝２１である。詳細には、静止壁２は、インペラ１２の回転軸Ａを取り囲む筒状の部分であってインペラ１２の背面に向かって突出する突出部分２４を有する。溝２１は、突出部分２４の周方向に沿って突出部分２４に形成されている。インペラ１２の回転軸Ａに近づくように静止壁２に沿って流れてきた液体Ｐを溝２１によって受け止めることができる。また、図２Ａに示すように、出口オリフィス１４は、突出部分２４の端面とインペラ１２の背面との間の隙間によって回転軸Ａを囲むように環状に形成されている。このような構成によれば、出口オリフィス１４と溝２１との距離が相対的に近いので、出口オリフィス１４の周辺で発生した液体Ｐを溝２１で受け止めることができる。
【００３９】
図１に示すように、ターボ圧縮機１０Ａは、インペラ１２の回転軸Ａが実質的に水平である横置き型のターボ圧縮機である。ここで、「実質的に水平」とは、インペラ１２の回転軸Ａが水平である場合、及び回転軸Ａが水平面に対して１０°以下の角度で傾いている場合を意味する。この場合、溝２１は、鉛直方向においてインペラ１２の回転軸Ａよりも上方の位置から下方の位置まで形成されている。具体的に、図２Ｂに示すように、溝２１は、溝２１の底面が回転軸Ａよりも上方において鉛直方向の上側に向かって凸となる形状を有している。このような構成によれば、回転軸Ａよりも上方で発生した液体Ｐは、溝２１に受け止められて、回転軸Ａよりも下方に導かれる。さらに、液体Ｐは、重力によって回転軸Ａから離れるように静止壁２に沿って流れる。入口オリフィス１３付近で静止壁２は高温であるので、液体Ｐは蒸発してガスになる。このガスは背面流路１７を流れて出口オリフィス１４から背面流路１７の外部へ排出される。これにより、溝２１から液体Ｐが溢れて出口オリフィス１４に浸入することを防止できる。
【００４０】
図２Ｂに示すように、溝２１は、回転軸Ａを囲むように環状に形成されている。本実施形態では、突出部分２４は円筒状に形成されている。また、溝２１の深さが周方向で一定である。ここで、「溝の深さ」は、回転軸Ａに垂直な方向における溝の深さを意味する。このような構成によれば、回転軸Ａに対する静止壁２の回転対称性が確保されやすい。このため、背面流路１７における圧力がインペラ１２の回転方向にばらつくことが抑制される。
【００４１】
＜変形例＞
第１実施形態のターボ圧縮機１０Ａは、様々な観点から変形が可能である。例えば、突出部２４および溝２１は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように形成されていてもよい。ここで、鉛直方向における突出部分２４の最も下の位置を突出部分２４の下端位置、鉛直方向においてインペラ１２の回転軸Ａに一致する位置を突出部分の中間位置と定義する。図３Ｂに示すように、突出部分２４の中間位置と下端位置との間で溝２１が消滅している。また、溝２１の形成されている位置が下端位置に近づくにつれて溝２１の深さが連続的又は段階的に浅くなっている。
【００４２】
具体的に、突出部分２４は、円板状の先端部２４Ａと円板状の偏心部２４Ｂとが回転軸Ａと平行な方向に積層されたような形状を有している。先端部２４Ａの中心軸は回転軸Ａと一致している。一方、図３Ｂに示すように、偏心部２４Ｂの中心軸Ｂは回転軸Ａよりも下方に偏心量ｅだけ偏心している。偏心量ｅは、先端部２４Ａの半径Ｒｙ及び偏心部２４Ｂの半径Ｒｔと、ｅ＞Ｒｙ−Ｒｔの関係にある。このため、偏心部２４Ｂは、突出部分２４の下端位置で先端部２４Ａよりも下方に突出している。従って、突出部分２４の下端位置で溝２１が形成されていない。このような構成によれば、突出部分２４の下端位置において液体Ｐに毛管力がほとんど作用しないので、溝２１で受け止められた液体Ｐが重力によって下方に排出されやすい。このため、溝２１から液体Ｐが溢れて出口オリフィス１４に浸入することを防止できる。
【００４３】
また、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、突出部分２４の下端位置で溝２１が消滅していてもよい。具体的に、突出部分２４は、上記の変形例と同様に、先端部２４Ａと偏心部２４Ｂとが回転軸Ａに平行な方向に積層されたような形状を有している。先端部２４Ａの中心軸は回転軸Ａと一致している。一方、図４Ｂに示すように、偏心部２４Ｂの中心軸Ｂは回転軸Ａよりも下方に偏心量ｅだけ偏心している。偏心量ｅは、先端部２４Ａの半径Ｒｙ及び偏心部２４Ｂの半径Ｒｔと、ｅ＝Ｒｙ−Ｒｔの関係にある。このため、突出部分２４の周面は、突出部分２４の下端位置で水平に延びている。このような構成によっても、突出部分２４の最も下方の位置において液体Ｐに毛管力がほとんど作用しないので、溝２１で受け止められた液体Ｐが重力によって下方に排出されやすい。
【００４４】
＜第２実施形態＞
次に、図５を参照して、本開示の第２実施形態のターボ圧縮機１０Ｂについて説明する。なお、特に説明する場合を除き、第２実施形態は第１実施形態と同様に構成される。第１実施形態と同一又は対応する第２実施形態の構成要素には、第１実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明を省略することがある。すなわち、第１実施形態に関する説明は、技術的に矛盾しない限り、本実施形態にも適用されうる。
【００４５】
図５に示すように、ターボ圧縮機１０Ｂは、インペラ１２の回転軸Ａが水平面に対して実質的に垂直である縦置き型のターボ圧縮機である。ここで、「水平面に対して実質的に垂直」とは、回転軸Ａが水平面に垂直である場合、及び回転軸Ａが水平面に垂直な線に対して１０°以下の角度で傾いている場合を意味する。本実施形態では、インペラ１２は、インペラ１２の背面が静止壁２よりも上方に位置するように配置されている。ここで、静止壁２は、回転軸Ａに向かって上方に傾斜するテーパー面２Ａを有している。すなわち、テーパー面２Ａは、静止壁２の外周側から静止壁２の中央に近づくにつれて静止壁２が上方に突出するように、回転軸Ａに対して傾斜している。背面流路１７で発生した液体Ｐは、テーパー面２Ａをインペラ１２の外周側に向かって流れやすい。このため、テーパー面２Ａは、背面流路１７においてガスが液化することによって生じた液体Ｐが出口オリフィス１４に導かれることを妨げる。すなわち、テーパー面２Ａは、妨害構造２０であるともいえる。
【００４６】
本実施形態において、妨害構造２０として、静止壁２に設けられた溝２１を有する。図５に示すように、溝２１は、インペラ１２の回転軸を囲むように環状に形成されている。突出部分２４は円筒状に形成されている。また、溝２１の深さが周方向で一定である。ここで、「溝の深さ」は、回転軸Ａに垂直な方向における溝の深さを意味する。これにより、回転軸Ａに対する静止壁２の回転対称性が確保されやすい。その結果、背面流路１７における圧力がインペラ１２の回転方向にばらつくことが抑制される。
【００４７】
図６に示すように、上記の実施形態は、インペラ１２の背面が静止壁２よりも下方に位置するように変形されてもよい。この変形例のターボ圧縮機１０Ｃにおいて、静止壁２は、回転軸Ａに向かって上方に傾斜するテーパー面２Ａを有している。すなわち、テーパー面２Ａは、静止壁２の外周側から静止壁２の中央に近づくにつれて静止壁２が窪むように、回転軸Ａに対して傾斜している。従って、上記の形態と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本開示のターボ圧縮機は、ターボ式冷凍機、業務用空調機器等の空調製品に利用できる冷凍サイクル装置の圧縮機に有用である。
【符号の説明】
【００４９】
２              静止壁
２Ａ            テーパー面
１０Ａ〜１０Ｃ  ターボ圧縮機
１２            インペラ
１３            入口オリフィス
１４            出口オリフィス
１５            冷却部（冷却流路）
１７            背面流路
２０            妨害構造
２１            溝
２４            突出部分
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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