(57)【要約】【課題】潤滑液が翼車に向かって導かれることを防止するのに有利なターボ圧縮機を提供する。【解決手段】  ターボ圧縮機１は、回転体２０と、軸受４０と、排出空間１４と、調圧空間１６と、連通路５０とを備えている。回転体２０は、回転軸２１と、翼車２２とを含む。翼車２２は、回転軸２１に固定されており、翼車１２の前方の低圧空間１８の冷媒を高圧空間１９に向かって送る。軸受４０は、回転軸２１を回転可能に支持する。排出空間１４には、軸受４０から流出した潤滑液が貯留される。調圧空間１６は、低圧空間１８及び排出空間１４のそれぞれに連通している。連通路５０は、回転体２０の内部に設けられており、高圧空間１９の冷媒を調圧空間１４に供給するための流路である。【選択図】図１
2019143510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、前記回転軸に固定された翼車であって、当該翼車の前方の低圧空間の冷媒を高圧空間に向かって送る翼車とを含む回転体と、
前記翼車の前方に配置され、前記回転軸を回転可能に支持する軸受と、
前記回転軸の軸線方向において前記翼車と前記軸受との間に設けられ、前記軸受から流出した潤滑液を貯留する排出空間と、
前記低圧空間及び前記排出空間のそれぞれに連通している調圧空間と、
前記回転体の内部に設けられ、前記高圧空間の前記冷媒を前記調圧空間に供給するための連通路と、を備えた、
ターボ圧縮機。
【請求項２】
前記高圧空間は、前記翼車の背面と、前記背面と向かい合っている壁面とによって定められた背面空間を含み、
前記連通路は、前記背面空間の冷媒を前記調圧空間に供給するための流路である、
請求項１に記載のターボ圧縮機。
【請求項３】
前記連通路は、複数の前記連通路を含み、
前記回転体は、前記回転軸の軸線周りに回転対称である、
請求項１又は２に記載のターボ圧縮機。
【請求項４】
前記回転体の外周面に接するとともに前記調圧空間と前記排出空間とを連通させる第一流路と、
前記回転体の外周面に接するとともに前記調圧空間と前記低圧空間とを連通させる第二流路と、をさらに備え、
前記回転軸の軸線に垂直な方向における前記第一流路に接した前記回転体の寸法は、前記回転軸の軸線に垂直な方向における前記第二流路に接した前記回転体の寸法よりも小さい、請求項１〜３のいずれか１項に記載のターボ圧縮機。
【請求項５】
前記調圧空間と前記排出空間とを連通させる流路の少なくとも一部を定める第一シール部及び前記調圧空間と前記低圧空間とを連通させる流路の少なくとも一部を定める第二シール部の少なくとも一つをさらに備えた、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６】
前記潤滑液は、前記冷媒の主成分と同一種類の物質を主成分として含有している、請求項１〜５のいずれか１項に記載のターボ圧縮機。
【請求項７】
前記冷媒は、常温において大気圧より低い飽和蒸気圧を有する物質を主成分として含有しており、
前記潤滑液は、前記冷媒の前記主成分と同一種類の物質を主成分として含有している、請求項１〜５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】
本開示は、ターボ圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ターボ圧縮機の回転軸を支持する軸受を潤滑剤によって潤滑する技術が知られている。
【０００３】
例えば、図２に示す通り、特許文献１には、ターボ圧縮機３００が記載されている。ターボ圧縮機３００は、筐体３２２と、回転体３２４と、軸受３２６と、モータと、シール部３３０とを備えている。回転体３２４は、複数の羽根車３２４ａと、回転軸３２４ｂとを有する。複数の羽根車３２４ａは圧縮室３２２ａに配置されている。回転軸３２４ｂは軸受３２６によって回転自在に軸支されている。
【０００４】
回転体３２４は、モータ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３２２ａにおいて圧縮する。軸受３２６には潤滑水が供給される。潤滑水は、軸受３２６の内面と回転軸３２４ｂの外面との間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。流れ出した潤滑水は、筐体３２２の内部において軸受３２６の周りに溜まり、潤滑水排出ライン３３４を通じて排出される。筐体３２２の内部において軸受３２６が設けられた空間の圧力は約１気圧以上となっている。シール部３３０は、筐体３２２の内部において軸受３２６が設けられた空間と圧縮室３２２ａとの間を隔てている。シール部３３０は、大量の潤滑水が圧縮室３２２ａに急激に吸引されるのを抑止する。
【０００５】
特許文献２には、ターボ圧縮機５００が記載されている。ターボ圧縮機５００は、回転軸５０１と、翼車５０２と、軸受５０４と、隔壁５０８とを備えている。軸受５０４は、液冷媒が介在した状態で回転軸５０１の外周面と向かい合う軸受面５０４ａを有する。隔壁５０８は、軸受５０４から排出される液冷媒が気相冷媒とともに貯留される排出空間５０６が介在した状態で軸受５０４の軸線方向における端面５０４ｅと向かい合っており、回転軸５０１が挿入された貫通孔５０８ａを有する。翼車５０２は、気相冷媒が吸入される吸入空間５０５が介在した状態で隔壁５０８と向かい合う前面を有する。隔壁５０８及び回転軸５０１は、貫通孔５０８ａを形成する面と回転軸５０１の外周面との間に、排出空間５０６から供給される気相冷媒によって満たされる絞り５０９を形成している。絞り５０９が気相冷媒によって満たされることにより、排出空間５０６に貯留された液冷媒が吸入空間５０５に漏れ出すことが防止され、液冷媒が翼車５０２に衝突して翼車５０２が損傷することを防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０１０９２５号
【特許文献２】特開２０１７−１０６３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の構成は、潤滑水が羽根車に向かって導かれる可能性があるという課題を有している。特許文献２に記載の構成は、排出空間に貯留された液冷媒が吸入空間に導かれることをより確実に防止する観点から改良の余地を有するという課題を有している。
【０００８】
本開示は、軸受から排出された潤滑液が翼車に向かって導かれることを防止するのに有利な新規のターボ圧縮機を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本開示は、
回転軸と、前記回転軸に固定された翼車であって、当該翼車の前方の低圧空間の冷媒を高圧空間に向かって送る翼車とを含む回転体と、
前記翼車の前方に配置され、前記回転軸を回転可能に支持する軸受と、
前記回転軸の軸線方向において前記翼車と前記軸受との間に設けられ、前記軸受から流出した潤滑液を貯留する排出空間と、
前記低圧空間及び前記排出空間のそれぞれに連通している調圧空間と、
前記回転体の内部に設けられ、前記高圧空間の前記冷媒を前記調圧空間に供給するための連通路と、を備えた、
ターボ圧縮機を提供するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本開示のターボ圧縮機は、軸受から排出された潤滑液が翼車に向かって導かれることを防止するのに有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本開示のターボ圧縮機の一例を示す断面図である。
【図２】図２は、従来のターボ圧縮機を示す図である。
【図３】図３は、別の従来のターボ圧縮機を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（本開示の基礎となった知見）
ターボ圧縮機において回転軸を回転可能に支持する軸受を潤滑する潤滑液が翼車に向かって漏出すると、潤滑液が翼車に衝突することにより翼車において疲労又はエロージョンが発生する。これにより、翼車が損傷し、ターボ圧縮機の耐久性が低下してしまう。例えば、特許文献１に記載の技術によれば、筐体３２２の内部において軸受３２６が設けられた空間の圧力は約１気圧以上と比較的高い。このため、軸受３２６の周りに溜まった潤滑水は、羽根車３２４ａの前方の空間に漏れやすいと考えられる。例えば、羽根車３２４ａが、多段圧縮の１段目に対応した羽根車であると、羽根車３２４ａの前方の空間の圧力は低いので、潤滑水が羽根車３２４ａの前方の空間に漏れやすい。この場合、潤滑水の一部は圧力低下により蒸発すると考えられるが、潤滑水の全部が蒸発することは難しく、潤滑水の別の一部は液滴として羽根車３２４ａに衝突する可能性がある。
【００１３】
特許文献２に記載の技術によれば、絞り５０９が気相冷媒によって満たされるので、通常、排出空間５０６に貯留された液冷媒が吸入空間５０５に漏れ出すことが防止される。一方、本発明者らは、例えば、排出空間５０６に貯留された液冷媒の液面が何らかの原因により波立って発生した液滴が偶発的に絞り５０９を通過して吸入空間５０５に導かれる可能性があることを新たに見出した。そこで、本発明者らは、排出空間に貯留された潤滑液が翼車に向かって導かれることをより確実に防止できる技術について日夜検討を重ねた。その結果、本発明者らは、回転軸の軸線方向における翼車と排出空間との間に調圧空間を配置し、高圧空間と調圧空間とを連通させる連通路を回転軸及び翼車を含む回転体の内部に設けることが有利であることを新たに見出した。この新たな知見に基づき、本発明者らは本開示のターボ圧縮機を案出した。
【００１４】
（本開示に係る態様の概要）
本開示の第１態様に係るターボ圧縮機は、
回転軸と、前記回転軸に固定された翼車であって、当該翼車の前方の低圧空間の冷媒を高圧空間に向かって送る翼車とを含む回転体と、
前記翼車の前方に配置され、前記回転軸を回転可能に支持する軸受と、
前記回転軸の軸線方向において前記翼車と前記軸受との間に設けられ、前記軸受から流出した潤滑液を貯留する排出空間と、
前記低圧空間及び前記排出空間のそれぞれに連通している調圧空間と、
前記回転体の内部に設けられ、前記高圧空間の前記冷媒を前記調圧空間に供給するための連通路と、を備える。
【００１５】
第１態様によれば、高圧空間における気相冷媒の一部が連通路を通って調圧空間に供給される。これにより、調圧空間の圧力が排出空間の圧力より高くなりやすく、排出空間に貯留された潤滑液が低圧空間に導かれにくい。また、ターボ圧縮機の作動期間に回転体は高温になりやすいので、連通路が回転体の内部に設けられていれば、連通路において気相冷媒の圧力低下が生じにくい。このため、調圧空間の圧力を所望の圧力に保ちやすい。その結果、軸受から排出された潤滑液が翼車に向かって導かれることを有利に防止できる。
【００１６】
本開示の第２態様において、例えば、第１態様に係るターボ圧縮機の前記高圧空間は、前記翼車の背面と、前記背面と向かい合っている壁面とによって定められた背面空間を含み、前記連通路は、前記背面空間の冷媒を前記調圧空間に供給するための流路である。第２態様によれば、背面空間の気相冷媒が連通路を通って調圧空間に供給され、調圧空間の圧力が所望の圧力に保たれやすい。なぜなら、背面空間における気相冷媒の圧力は高圧空間において相対的に低く、調圧空間から排出空間に導かれる気相冷媒の流量が所望の範囲に収まりやすいからである。
【００１７】
本開示の第３態様において、例えば、第１態様又は第２態様に係るターボ圧縮機の前記連通路は、複数の前記連通路を含み、前記回転体は、前記回転軸の軸線周りに回転対称である。第３態様によれば、調圧空間への気相冷媒の供給が安定するとともに、回転体の回転が安定しやすい。
【００１８】
本開示の第４態様において、例えば、第１〜第３態様のいずれか１つの態様に係るターボ圧縮機では、前記回転体の外周面に接するとともに前記調圧空間と前記排出空間とを連通させる第一流路と、前記回転体の外周面に接するとともに前記調圧空間と前記低圧空間とを連通させる第二流路と、をさらに備える。加えて、前記回転軸の軸線に垂直な方向における前記第一流路に接した前記回転体の寸法は、前記回転軸の軸線に垂直な方向における前記第二流路に接した前記回転体の寸法よりも小さい。第４態様によれば、調圧空間から第一流路を通過して排出空間に導かれる気相冷媒の流量が、調圧空間から第二流路を通過して低圧空間に導かれる気相冷媒の流量より低くなりやすい。
【００１９】
本開示の第５態様において、例えば、第１〜第４態様のいずれか１つの態様に係るターボ圧縮機では、前記調圧空間と前記排出空間とを連通させる流路の少なくとも一部を定める第一シール部及び前記調圧空間と前記低圧空間とを連通させる流路の少なくとも一部を定める第二シール部の少なくとも一つをさらに備える。第５態様によれば、調圧空間から排出空間に導かれる気相冷媒の流量又は調圧空間から低圧空間に導かれる気相冷媒の流量を低減しやすく、調圧空間を所望の圧力に保ちやすい。
【００２０】
本開示の第６態様において、例えば、第１〜第５態様のいずれか１つの態様に係るターボ圧縮機では、前記潤滑液は、前記冷媒の主成分と同一種類の物質を主成分として含有している。第６態様によれば、気相冷媒が調圧空間から排出空間に漏出して潤滑液と接触しても潤滑液の特性が変化しにくい。
【００２１】
本開示の第７態様において、例えば、第１〜第５態様のいずれか１つの態様に係るターボ圧縮機では、前記冷媒は、常温において大気圧より低い飽和蒸気圧を有する物質を主成分として含有しており、前記潤滑液は、前記冷媒の前記主成分と同一種類の物質を主成分として含有している。第７態様によれば、潤滑液の粘度が比較的低くなりやすいが、ターボ圧縮機が上記の構成を有することにより、ターボ圧縮機が高い信頼性を有する。加えて、気相冷媒が調圧空間から排出空間に漏出して潤滑液と接触しても潤滑液の特性が変化しにくい。
【００２２】
（実施形態）
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、以下の実施形態は例示に過ぎず、本開示のターボ圧縮機は以下の実施形態に限定されるわけではない。
【００２３】
図１に示す通り、ターボ圧縮機１は、回転体２０と、軸受４０と、排出空間１４と、調圧空間１６と、連通路５０とを備えている。回転体２０は、回転軸２１と、翼車２２とを含む。翼車２２は、回転軸２１に固定されており、翼車２２の前方の低圧空間１８の冷媒を高圧空間１９に向かって送る。軸受４０は、回転軸２１を回転可能に支持する。排出空間１４には、軸受４０から流出した潤滑液が貯留される。調圧空間１６は、低圧空間１８及び排出空間１４のそれぞれに連通している。連通路５０は、回転体２０の内部に設けられており、高圧空間１９の冷媒を調圧空間１４に供給するための流路である。
【００２４】
ターボ圧縮機１は、例えば、遠心型のターボ圧縮機、斜流型のターボ圧縮機、又は軸流型のターボ圧縮機であり得る。ターボ圧縮機１は、単段圧縮機又は多段圧縮機である。ターボ圧縮機１が多段圧縮機である場合、翼車２２は、例えば、多段圧縮の１段目に対応した翼車である。ターボ圧縮機１の作動期間において、回転体２０が回転し、低圧空間１８における気相冷媒が翼車２２を通過して高圧空間１９に送られる。このとき、気相冷媒の流れは翼車２２によって加速された後に減速して、気相冷媒の有する運動エネルギーが圧力エネルギーに変換される。これにより、気相冷媒が圧縮される。このため、高圧空間１９における圧力は、低圧空間１８における圧力よりも高くなる。なお、高圧空間１９は、翼車２２を通過した気相冷媒が存在する空間である限り、特定の空間に制限されない。
【００２５】
軸受４０は、典型的には、回転軸２１の外周面２１ａと向かい合っている軸受面４２を有する。軸受４０の内部には潤滑液が供給される。これにより、潤滑液が軸受面４２と回転軸２１の外周面２１ａとの間の隙間で液膜をなし、軸受面４２及び外周面２１ａが潤滑される。その後、潤滑液は軸受４０の内部から排出され、排出空間１４に導かれる。これにより、排出空間１４に潤滑液が貯留される。
【００２６】
高圧空間１９における気相冷媒の一部は連通路５０を通って調圧空間１６に供給される。加えて、ターボ圧縮機１の作動期間に回転体２０は高温になりやすいので、連通路５０が回転体２０に設けられていることにより、連通路５０において気相冷媒の圧力低下が生じにくい。これにより、ターボ圧縮機１の作動期間において、調圧空間１６の圧力は、排出空間１４の圧力及び低圧空間１８の圧力よりも高くなる。このため、調圧空間１６に供給された気相冷媒は、排出空間１４及び低圧空間１８に向かって流れる。仮に、排出空間１４に貯留された潤滑液の液面の波立ち等の現象により潤滑液の液滴が排出空間１４を漂っていたとしても、潤滑液が調圧空間１６に導かれることが防止される。これにより、排出空間１４に貯留された潤滑液が低圧空間１８に導かれることが防止され、潤滑液に由来する液滴が翼車２２に衝突することを確実に防止できる。このため、ターボ圧縮機１は高い耐久性を有する。
【００２７】
排出空間１４は、典型的には、回転軸２１の軸線方向において翼車２２と軸受４０との間で軸受４０の端面に接している。
【００２８】
調圧空間１６は、典型的には、回転軸２１の軸線方向において翼車２２と排出空間１４との間で回転体２０の外周面に接している。
【００２９】
図１に示す通り、ターボ圧縮機１は、例えば、第一流路１１と、第二流路１２とをさらに備えている。第一流路１１は、回転体２０の外周面に接するとともに調圧空間１６と排出空間１４とを連通させる。第二流路１２は、回転体２０の外周面に接するとともに調圧空間１６と低圧空間１８とを連通させる。
【００３０】
図１に示す通り、ターボ圧縮機１は、望ましくは、第一シール部１１ａを有する。加えて、ターボ圧縮機１は、望ましくは、第二シール部１２ａを有する。第一シール部１１ａは、調圧空間１６と排出空間１４とを連通させる流路の少なくとも一部を定める。第二シール部１２ａは、調圧空間１６と低圧空間１８とを連通させる流路の少なくとも一部を定める。
【００３１】
第一シール部１１ａは、例えば、第一流路１１の少なくとも一部を定める。第二シール部１２ａは、例えば、第二流路１２の少なくとも一部を定める。第一シール部１１ａ及び第二シール部１２ａのそれぞれは、例えば、回転軸２１の軸線に沿って第一シール部１１ａ及び第二シール部１２ａを見たときに極小の流路断面を有する極小流路を含む。第一シール部１１ａ及び第二シール部１２ａのそれぞれは、少量の流体の流れに対して大きな圧力損失を生じさせるように構成されている。第一シール部１１ａ及び第二シール部１２ａのそれぞれは、例えば、ラビリンスシールである。第一シール部１１ａ及び第二シール部１２ａのそれぞれは、シールリングを含んでいてもよい。
【００３２】
図１に示す通り、ターボ圧縮機１は、例えば、ケーシング１０と、供給空間１３と、第一経路１４ａと、第二経路１８ａと、第三経路１９ｐと、モータ３０とをさらに備えている。ケーシング１０は、第一ケーシング１０ａと、第二ケーシング１０ｂとを含む。第一ケーシング１０ａ及び第二ケーシング１０ｂは、回転軸２１の軸線方向に接触して固定されている。供給空間１３は、回転軸２１の軸線方向において軸受４０に接している。供給空間１３は、軸受４０の内部に供給されるべき潤滑液が貯留される空間である。例えば、回転軸２１の軸線方向において、軸受４０は、供給空間１３と排出空間１４との間に位置している。例えば、翼車２２及び軸受４０は第一ケーシング１０ａの内部に配置され、供給空間１３、排出空間１４、調圧空間１６、及び低圧空間１８は、第一ケーシング１０ａの内部に存在している。ケーシング１０は、翼車２２の半径方向外側においてボリュート１９ｖを定めている。ボリュート１９ｖは高圧空間１９の一部をなしている。
【００３３】
モータ３０及び軸受４５は第二ケーシング１０ｂの内部に配置されている。モータ３０は、例えば、回転子３２及び固定子３４を備えている。回転子３２は、回転軸２１に固定されている。固定子３４は、回転子３２の半径方向外側において第二ケーシング１０ｂに固定されている。モータ３０に電力が供給されると、回転子３２と固定子３４との電磁的相互作用により回転子３２が回転する。これにより、モータ３０が回転体２０を回転させる。軸受４５は、軸受４０とともに回転軸２１を支持している。
【００３４】
第一経路１４ａは、排出空間１４に接続されており、ターボ圧縮機１の外部に延びている。排出空間１４に貯留された冷媒液は、第一経路１４ａを通ってターボ圧縮機１の外部に排出される。
【００３５】
第二経路１８ａは、低圧空間１８に接続されている。ターボ圧縮機１の外部における低圧の気相冷媒が第二経路１８ａを通って低圧空間１８に供給される。
【００３６】
第三経路１９ｐは、ボリュート１９ｖに接続されている。ボリュート１９ｖにおける気相冷媒は第三経路１９ｐを通ってターボ圧縮機１の外部に向かって導かれる。第三経路１９ｐは、高圧空間１９の一部をなしている。
【００３７】
図１に示す通り、高圧空間１９は、例えば背面空間１９ｂを含む。背面空間１９ｂは、翼車２２の背面２２ｂと、背面２２ｂと向かい合っている壁面１５とによって定められている。例えば、第二ケーシング１０ｂが壁面１５をなしている。連通路５０は、背面空間１９ｂの冷媒を調圧空間１６に供給するための流路である。背面空間１９ｂにおける気相冷媒の圧力は高圧空間１９において相対的に低い。背面空間１９ｂの気相冷媒が連通路５０を通って調圧空間１６に供給されることにより、調圧空間１６の圧力が所望の圧力に保たれやすい。これにより、調圧空間１６から排出空間１４に導かれる気相冷媒の流量が所望の範囲に収まりやすい。
【００３８】
連通路５０は、典型的には、複数の連通路５０を含む。加えて、回転体２０は、回転軸２１の軸線周りに回転対称である。これにより、高圧空間１９の気相冷媒が複数の連通路５０を通って調圧空間１６に供給されるので、調圧空間１６への気相冷媒の供給が安定する。加えて、回転体２０の回転対称性により回転体２０の回転が安定しやすい。例えば、連通路５０の数がｎ個である場合、回転軸２１の軸線周りに回転体２０はｎ回対称である。ｎは２以上の整数である。
【００３９】
図１に示す通り、例えば、回転軸２１の軸線に垂直な方向における第一流路１１に接した回転体２０の寸法は、回転軸２１の軸線に垂直な方向における第二流路１２に接した回転体２０の寸法よりも小さい。これにより、第一流路１１の断面積が第二流路１２の断面積よりも小さくなりやすい。このため、調圧空間１６から第一流路１１を通って排出空間１４に導かれる冷媒の流量は、調圧空間１６から第二流路１２を通って低圧空間１８に導かれる冷媒の流量よりも少なくなりやすい。その結果、ターボ圧縮機１の性能が高く保たれやすい。
【００４０】
ターボ圧縮機１において、例えば、回転軸２１の半径方向における第一隙間の大きさは、回転軸２１の半径方向における第二隙間の大きさより小さい。第一隙間は、第一流路１１における回転体２０の外周面とその外周面と向かい合う壁面との隙間である。第二隙間は、第二流路１２における回転体２０の外周面とその外周面と向かい合う壁面との隙間である。この場合、調圧空間１６から第一流路１１を通って排出空間１４に導かれる冷媒の流量は、調圧空間１６から第二流路１２を通って低圧空間１８に導かれる冷媒の流量よりもより確実に少なくなりやすい。
【００４１】
図１に示す通り、回転体２０は、例えば突出部２３を含む。突出部２３は、回転軸２１の軸線方向において突出部２３の両端に隣接している回転軸２１の外周面よりも回転軸２１の半径方向外側に突出している。加えて、突出部２３は、回転軸２１の軸線方向において翼車２２の前端に連なって配置されている。回転軸２１の軸線方向における突出部２３の端面が調圧空間１６に接している。第二流路１２は、突出部２３の外周面に接している。
【００４２】
連通路５０の少なくとも一部は、翼車２２の内部に設けられていてもよいし、回転軸２１の内部に設けられていてもよい。連通路５０の少なくとも一部が、回転軸２１の内部に設けられていると、連通路５０が回転体２０の軸線の近くに位置しやすい。このため、連通路５０における気相冷媒の流れに回転体２０の回転に伴う遠心力の影響が及びにくい。図１に示す通り、連通路５０は、例えば、翼車２２及び突出部２３の内部を回転軸２１の軸線に沿って延びている。
【００４３】
潤滑液は、例えば、冷媒の主成分と同一種類の物質を主成分として含有している。本明細書において、「主成分」は質量基準で最も多く含有される成分を意味する。この場合、気相冷媒が調圧空間１６から排出空間１４に漏出して潤滑液と接触しても潤滑液の特性が変化しにくい。
【００４４】
冷媒は、例えば、常温において大気圧より低い飽和蒸気圧を有する物質を主成分として含有している。潤滑液は、例えば、冷媒の主成分と同一種類の物質を主成分として含有している。この場合、潤滑液の粘度が比較的低くなりやすいが、ターボ圧縮機１は、上記の構成を有するので高い耐久性を有する。冷媒の主成分になりうる、常温において大気圧より低い飽和蒸気圧を有する物質は、例えば、水、アルコール、又はエーテルである。本明細書において、「常温」は、日本工業規格  JIS Z 8703に従い、２０℃±１５℃を意味する。
【００４５】
冷媒の主成分及び潤滑液の主成分が水である場合のターボ圧縮機１の作動条件の一例を説明する。ターボ圧縮機１の作動期間に、軸受４０の内部には潤滑液として約１５℃の水（潤滑水）が供給される。軸受４０の内部において潤滑水は軸受４０の摩擦損失により約２０℃に上昇し、約２０℃の潤滑水に由来する気液二相状態の水が排出空間１４を満たす。この場合、排出空間１４の圧力は、約２０℃における水の飽和蒸気圧に相当する約２３３９Ｐａである。第一経路１４ａは、例えば、排出空間１４とターボ圧縮機１の外部に存在する低圧の外部空間とを接続している。このため、排出空間１４における圧力と外部空間における圧力との差により排出空間１４の貯留された潤滑水が外部空間に向かって排出される。低圧空間１８の圧力は、例えば、約１０℃における水の飽和蒸気圧に相当する約１１２８Ｐａである。外部空間の圧力は、例えば、低圧空間１８の圧力の圧力に近い。高圧空間１９の圧力の代表値は、約５０００Ｐａである。ターボ圧縮機１の作動期間において、翼車２２を通過する冷媒の断熱圧縮及び回転子３２の発熱により、回転体１０の温度は、１００℃に近い温度になる。このため、連通路５０をなす壁面の温度が高温になるので、連通路５０における気相冷媒の圧力が高く保たれ、調圧空間１６の圧力が低圧空間１８の圧力よりも高く保たれる。このため、ターボ圧縮機１が設置された環境の気温が低い場合でも、調圧空間１６が所望の圧力に保たれ、排出空間１４における潤滑水の液滴が低圧空間１８に導かれることを防止できる。
【００４６】
ターボ圧縮機１は、典型的には、ヒートポンプに適用される。この場合、例えば、図１に示す通り、低圧空間１８は、蒸発器８０の内部空間に連通しており、高圧空間１９は、凝縮器９０の内部空間に連通している。ターボ圧縮機１が上記の作動条件で作動するとき、蒸発器８０における冷媒の温度は約１０℃であり、蒸発器８０における冷媒の圧力は約１０℃の水の飽和蒸気圧に相当する約１１２８Ｐａである。加えて、凝縮器９０における冷媒の温度は、例えば約３２．９℃であり、凝縮器９０における冷媒の圧力は約３２．９℃の水の飽和蒸気圧に相当する約５０００Ｐａである。この場合、ターボ圧縮機１における圧力比は約４．４である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本開示のターボ圧縮機は、空気調和装置、チラー、又は熱サイクルを用いた発電システムにおけるターボ圧縮機として用いることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１          ターボ圧縮機
１１        第一流路
１１ａ      第一シール部
１２        第二流路
１２ａ      第二シール部
１４        排出空間
１５        壁面
１６        調圧空間
１８        低圧空間
１９        高圧空間
１９ｂ      背面空間
２０        回転体
２１        回転軸
２１ａ      外周面
２２        翼車
２２ｂ      背面
４０        軸受
４２        軸受面
５０        連通路
【図１】
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【図２】
2019143510.tif 000004
【図３】
2019143510.tif 000005