(57)【要約】【課題】増速機室内のオイル成分が圧縮室に移動することを抑制可能な遠心圧縮機を提供する。【解決手段】遠心圧縮機１００は、吸入口２１と、吸入口２１に連通する圧縮室２２と、隔壁３７を介して圧縮室に隣り合う増速機室３４とを有するケーシング１０と、インペラ２３および増速機３３と、貫通孔３７Ｈに挿通され、増速機の動力をインペラに伝達する回転軸３５と、貫通孔３７Ｈを形成する内周面と回転軸３５との間に設けられた軸シール３６と、貫通孔３７Ｈを介さずに増速機室と吸入口とを連通させる連通経路４１，４２とを備える。連通経路４１，４２の途中部分には、オイル除去部４０が設けられる。増速機室内に存在している流体は、オイル除去部を通過してオイル成分が減少した状態で、吸入口２１に供給される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入口と、当該吸入口に連通する圧縮室と、隔壁を介して前記圧縮室に隣り合う増速機室とを有するケーシングと、
前記圧縮室内に配置されたインペラと、
前記増速機室内に配置された増速機と、
前記隔壁に設けられた貫通孔に挿通され、前記増速機の動力を前記インペラに伝達する回転軸と、
前記貫通孔を形成する内周面と、前記回転軸との間に設けられた軸シールと、
前記貫通孔を介さずに、前記増速機室と前記吸入口とを連通させる連通経路と、を備え、
前記連通経路の途中部分には、オイル除去部が設けられ、
前記増速機室内に存在している流体は、前記オイル除去部を通過してオイル成分が減少した状態で、前記吸入口に供給される、
遠心圧縮機。
【請求項２】
前記オイル除去部は、オイルセパレーターから構成されている、
請求項１に記載の遠心圧縮機。
【請求項３】
前記オイル除去部は、前記増速機室の重力方向における上方に配置されている、
請求項２に記載の遠心圧縮機。
【請求項４】
前記連通経路の途中部分には、前記連通経路の中を通過する流体の流量を調節可能な弁が設けられている、
請求項１から３のいずれかに記載の遠心圧縮機。
【請求項５】
前記弁の開度を電気的に制御する制御部をさらに備える、
請求項４に記載の遠心圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、増速機を備えた遠心圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心圧縮機においては、回転軸の先端にインペラが取り付けられる。モーターが生成した回転力は、回転軸を介してインペラに伝達される。特開平１１−１０７９８６号公報（特許文献１）に開示されているように、増速機が用いられる場合もある。この場合、モーターが生成した回転力は、増速機によって回転速度が増速された状態で、回転軸を介してインペラに伝達される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１０７９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インペラおよび増速機は、ケーシングの中に配置される。ケーシングは、圧縮室および増速機室を有する。インペラは圧縮室の中に配置され、増速機は増速機室の中に配置される。圧縮室および増速機室は、隔壁によって互いに区画されている。隔壁には、回転軸を挿通させるための貫通孔が設けられている。貫通孔は、回転軸を貫通孔の内側に挿通させた状態で、軸シールによって塞がれている。
【０００５】
ここで、増速機室の中には、潤滑油や、揮発した潤滑油（ミスト状の潤滑油）が存在している。増速機室内の圧力は、高くなりやすい。増速機室内の圧力が高くなることによって、増速機室の中に存在しているオイル成分は、軸シールが存在しているにもかかわらず、隔壁の貫通孔の中を通過し、圧縮室に移動してしまうことがある。
【０００６】
本発明は、増速機室内のオイル成分が圧縮室に移動することを抑制可能な遠心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】
【０００７】
本発明に基づく遠心圧縮機は、吸入口と、当該吸入口に連通する圧縮室と、隔壁を介して上記圧縮室に隣り合う増速機室とを有するケーシングと、上記圧縮室内に配置されたインペラと、上記増速機室内に配置された増速機と、上記隔壁に設けられた貫通孔に挿通され、上記増速機の動力を上記インペラに伝達する回転軸と、上記貫通孔を形成する内周面と、上記回転軸との間に設けられた軸シールと、上記貫通孔を介さずに、上記増速機室と上記吸入口とを連通させる連通経路と、を備え、上記連通経路の途中部分には、オイル除去部が設けられ、上記増速機室内に存在している流体は、上記オイル除去部を通過してオイル成分が減少した状態で、上記吸入口に供給される。
【０００８】
好ましくは、上記オイル除去部は、オイルセパレーターから構成されている。
好ましくは、上記オイル除去部は、上記増速機室の重力方向における上方に配置されている。
【０００９】
好ましくは、上記連通経路の途中部分には、上記連通経路の中を通過する流体の流量を調節可能な弁が設けられている。
【００１０】
好ましくは、上記弁の開度を制御する制御部をさらに備える。
【発明の効果】
【００１１】
上記の構成によれば、増速機室内の圧力が高くなることを抑制できる。結果として、増速機室内のオイル成分が圧縮室に移動することを抑制可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態における遠心圧縮機を示す断面図である。
【図２】実施の形態における遠心圧縮機を示す他の断面図である。
【図３】実施の形態の変形例における遠心圧縮機を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態における遠心圧縮機について、以下、図面を参照しながら説明する。以下に説明する遠心圧縮機は、たとえば、燃料電池装置や空調装置に圧縮流体を供給する用途等に使用することができる。以下の説明において、同一の部品および相当部品には同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。
【００１４】
［実施の形態］
図１および図２を参照して、実施の形態における遠心圧縮機１００について説明する。図１に示すように、遠心圧縮機１００は、ケーシング１０を備える。ケーシング１０は、ケーシング２０，３０を接合することによって構成されている。
【００１５】
ケーシング２０は、吸入口２１と、吸入口２１に連通する圧縮室２２とを有している。圧縮室２２の中には、インペラ２３が配置されている。インペラ２３の周囲には、漏斗状の内壁面２４が形成されており、内壁面２４は、ディフューザ２５を介して蝸牛状のボリュート２６に連通している。インペラ２３の回転により吸入口２１から吸引された流体（気体）は、インペラ２３の遠心力によって圧縮されながらディフューザ２５へ供給され、圧縮される。ディフューザ２５で圧縮された気体は、ボリュート２６を介して吐出口２７に送られ、図示しない所定の作動機構へ供給される。
【００１６】
ケーシング３０は、モーター３１を収容する収容部３２と、増速機３３を収容する増速機室３４とを有している。増速機室３４と圧縮室２２との間には、隔壁３７が設けられる。すなわち、増速機室３４は、隔壁３７を介して圧縮室２２に隣り合っている。隔壁３７には、貫通孔３７Ｈが設けられる。貫通孔３７Ｈには、回転軸３５が挿通されている。回転軸３５は、インペラ２３を軸支しており、増速機３３の動力をインペラ２３に伝達する。貫通孔３７Ｈを形成する内周面と、回転軸３５との間には、軸シール３６（シール機能を有する軸受）が設けられている。
【００１７】
増速機３３は、大径のローラと、小径のローラとを含む。増速機室３４の中には、噴射ノズルなどから構成される油供給装置３８が設けられている。なお、増速機３３は、ローラ式に限られず、歯車式でもよい。油供給装置３８は、図示しないタンクに貯留された潤滑油を、増速機３３や軸受に供給する。一方、貫通孔３７Ｈの中に設けられた軸シール３６は、増速機室３４内に存在している潤滑油が、回転軸３５を伝って圧縮室２２の側に流れ出る（漏れる）のを抑制している。
【００１８】
以上のように構成される増速機３３および油供給装置３８においては、回転中のローラから振り飛ばされた潤滑油が、増速機室３４の内壁に衝突する。潤滑油は、泡状あるいは霧状になり、次第に揮発して体積が増加した状態となり、増速機室３４の中の圧力を高める。あるいは、圧縮室２２の中で流体を圧縮する際に、軸シール３６が存在しているにもかかわらず、圧縮室２２から増速機室３４の側に微量の流体が貫通孔３７Ｈを通過して入り込む場合がある。この流体によっても、増速機室３４の中の圧力は高くなることがある。
【００１９】
増速機室３４の中の圧力が高くなると、増速機室３４内に存在している潤滑油は、回転軸３５を伝って圧縮室２２の側に流れ出やすくなる。特に、圧縮室２２の中で流体を圧縮していないときには（遠心圧縮機１００の停止時には）、増速機室３４の中の圧力は、圧縮室２２の中の圧力に比べて高くなりやすく、増速機室３４内に存在している潤滑油は、回転軸３５を伝って圧縮室２２の側に流れ出やすくなる。
【００２０】
本実施の形態における遠心圧縮機１００は、増速機室３４内の圧力が高くなることを抑制するために、増速機室３４と吸入口２１とを連通させる連通経路４１，４２を備えている。増速機室３４の重力方向における上方には、開口部３９が設けられており、連通経路４１は開口部３９に接続されている。連通経路４１，４２の間（連通経路の途中部分）には、オイル除去部としてのオイルセパレーター４０が設けられている。連通経路４１，４２およびオイルセパレーター４０は、ケーシング１０の外側に配置されており、貫通孔３７Ｈを介さずに増速機室３４と吸入口２１とを連通させる。
【００２１】
吸入口２１においては、インペラ２３の回転によって負圧が発生する。したがって、増速機室３４内に存在している流体（気体および揮発した潤滑油を含む）は、開口部３９、連通経路４１、オイルセパレーター４０および連通経路４２を通して吸入口２１に到達し、被圧縮流体として、インペラ２３に供給される（矢印ＡＲ１，ＡＲ２を参照）。
【００２２】
気体および揮発した潤滑油を含む流体がオイルセパレーター４０を通過する際には、オイルセパレーター４０によって、清浄な気体と、潤滑油４３とに分離される。したがって、増速機室３４内に存在していた流体は、オイルセパレーター４０を通過することによってオイル成分が減少した状態で（もしくはオイル成分をほとんど含まない状態で）、吸入口２１に清浄な流体（空気）として供給されることになる。
【００２３】
図２を参照して、本実施の形態においては、オイルセパレーター４０が増速機室３４の重力方向における上方に配置されている。したがって、遠心圧縮機１００の停止時には、オイルセパレーター４０の中に溜まった潤滑油４３は、自重によって連通経路４１および開口部３９へと流れ落ち、増速機室３４の中に戻る（矢印ＡＲ３）。オイルパンなどの受け皿を用意して、油供給装置３８にオイルを戻すように構成してもよい。
【００２４】
（作用および効果）
上述のように、本実施の形態における遠心圧縮機１００は、増速機室３４と吸入口２１とを連通させる連通経路４１，４２を備えている。増速機室３４内に存在している流体（気体および揮発した潤滑油を含む）は、吸入口２１に向かって流れるために、増速機室３４内の圧力が高くなることを抑制することが可能となり、ひいては、潤滑油４３内のオイル成分が回転軸３５を伝って圧縮室２２に移動することを抑制可能となる。また、オイルセパレーター４０によって、吸入口２１には清浄な流体（空気）を供給することが可能である。
【００２５】
上述の実施の形態では、オイル除去手段としてオイルセパレーター４０を用いているが、オイルセパレーター４０の代わりに、オイル除去手段としてフィルターを用いてもよい。フィルターを用いる場合であっても、増速機室３４内に存在していた流体は、フィルターを通過することによってオイル成分が減少した状態で（もしくはオイル成分をほとんど含まない状態で）、吸入口２１に清浄な流体（空気）として供給されることになる。
【００２６】
［実施の形態の変形例］
図３を参照して、実施の形態の変形例における遠心圧縮機２００について説明する。
【００２７】
上述の実施の形態では、オイルセパレーター４０が、ケーシング３０の外側に配置され、ケーシング３０とは別体として設けられている（図１，図２参照）。図３に示すように、オイルセパレーター４０は、ケーシング３０と一体的に形成されていても構わない。
【００２８】
上述の実施の形態では、オイル除去手段としてオイルセパレーター４０を用いているが、オイル除去手段として、オイルセパレーター４０に加えてフィルター４４を用いてもよい。より清浄な流体（空気）を吸入口２１に供給可能となる。
【００２９】
図３に示すように、連通経路４２の途中部分には、連通経路４２の中を通過する流体の流量を調節可能な弁４５が設けられていてもよい。弁４５に加えて、弁４５の開度を電気的に制御する制御部４６がさらに用いられてもよい。たとえば、増速機３３の回転数が上がると、増速機室３４の中の圧力が高くなり、吸入口２１へ流れる流体の量が増えるため、弁４５の開度を小さくするように制御するとよい。増速機３３の回転数が下がると、増速機室３４の中の圧力があまり高くならないため、弁４５の開度を開くように制御するとよい。
【００３０】
以上、実施の形態および変形例について説明したが、上記の開示内容はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３１】
１０，２０，３０  ケーシング、２１  吸入口、２２  圧縮室、２３  インペラ、２４  内壁面、２５  ディフューザ、２６  ボリュート、２７  吐出口、３１  モーター、３２  収容部、３３  増速機、３４  増速機室、３５  回転軸、３６  軸シール、３７  隔壁、３７Ｈ  貫通孔、３８  油供給装置、３９  開口部、４０  オイルセパレーター（オイル除去部）、４１，４２  連通経路、４３  潤滑油、４４  フィルター（オイル除去部）、４５  弁、４６  制御部、１００，２００  遠心圧縮機、ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３  矢印。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2016183618.tif 000005