(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から流体が流入される流体チャンバーが内部に形成されたケースと、
該ケースの内部に第１支持部材及び第２部材を有して構成された駆動部と、
該駆動部の駆動によって回転される回転軸の一方端に係合されて流入される流体を１次圧縮する１次圧縮部と、
前記回転軸の他方端に係合されて前記１次圧縮部で圧縮された流体を２次圧縮する２次圧縮部と、
前記回転軸の横方向に作用する荷重を支持するスラストベアリングが収納されたベアリングチャンバーの温度が上昇されると、前記流体チャンバーの内部の流体を前記ベアリングチャンバーの内部に供給してスラストベアリングを冷却し、前記ベアリングチャンバーの温度が適正温度に冷却されると、前記ベアリングチャンバーへの流体流入を遮断するためのベアリング冷却手段とを具備し、
前記ベアリング冷却手段は、前記ベアリングチャンバーと前記流体チャンバー間を相互連通させるために前記１次圧縮部に隣接して切削形成される供給流路と、該供給流路に係合されて、前記ベアリングチャンバーの内部温度によって、前記供給流路を開閉する開閉バルブとを具備することを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項２】
前記供給流路は、前記回転軸の一方端を回動自在に支持する第１支持部材の側壁に、前記第１圧縮部に隣接して穿孔形成されることを特徴とする請求項１記載のターボ圧縮機。
【請求項３】
前記開閉バルブは、前記供給流路に連通して前記第１支持部材の側壁面にほぼ円錐状に切削形成されたバルブ挿合部と、該バルブ挿合部と前記共通流路とが連通される段面に当接されて、中央に貫通孔を有する固定プレートと、該固定プレートの側面に当接されて、外周縁が所定間隔を有して放射状に切欠されたバイメタルとを具備することを特徴とする請求項１記載のターボ圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はターボ圧縮機に係るもので、より詳細には、回転軸を軸受するベアリングを效率的に冷却することで、製品の信頼性を向上し得るターボ圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術によるターボ圧縮機は、図５に示すように、流体が吸入される吸入口１０２及び流体が排出される排出口１０４を夫々有して略中空円筒状に形成された密閉ケーシング１０６と、該ケーシング１０６の内部に装着されて回動力を発生する駆動部１０８と、該駆動部１０８の回転軸１１０に連結されて流体を１次圧縮する１次圧縮部１１２と、該１次圧縮部１１２で圧縮された流体を２次圧縮する２次圧縮部１１４とを具備している。
【０００３】
そして、ケーシング１０６には、前記吸入口から吸入される流体チャンバー１２０がケーシング１０６の上方に形成され、流体チャンバー１２０の前方に回転軸１１０の一方端を支持する第１支持部材１１６がケーシング１０６の内方側壁に支えられ、回転軸１１０の他方端には該回転軸１１０を支持する第２支持部材１１８がケーシング１０６の内方側壁面に支えられている。
【０００４】
駆動部１０８は、ケーシング１０６の内方側壁面に支えられて外部から電源が印加される固定子１２２と、該固定子１２２の内周面と回転軸１１０の外周面間に挿合されて固定子１２２との相互作用により回転される回転子１２４とを備えている。
【０００５】
１次圧縮部１１２は、回転軸１１０の一方端に係合されて回転しながら流体を圧縮する第１インペラ１２６と、該第１インペラ１２６の周囲に形成され排出口１０４に連通されて流体チャンバー１２０の流体がに流入して１次圧縮される第１圧縮室１２８と、圧縮された流体がに吐出される移動通路１３０が形成された第１カバー部材１３２とを備えている。
【０００６】
第２圧縮部１１４は、回転軸１１０の他方端に係合されて回転しながら流体を圧縮する第２インペラ１３４と、該第２インペラ１３４の周囲に形成されて移動通路１３０と連通されることで１次圧縮部１１２で１次圧縮された流体が流入して２次圧縮される第２圧縮室１３６と、圧縮された冷媒がに外部でに吐出される吐出口１３８が形成された第２カバー部材１４０とを備えている。
【０００７】
第１支持部材１１６及び第２支持部材１１８と回転軸１１０の外周面間にはラジアルベアリング１４２が軸受されて回転軸１１０の縦方向荷重を受け、回転軸１１０の一方側面にはベアリングブッシュ１４４を介してスラストベアリング１４６が軸受されることで、回転軸１１０の横方向荷重を軸受するようになっている。
【０００８】
第１カバー部材１３２と第１支持部材１１６間のベアリングブッシュ１４４の周囲には、ベアリングチャンバー１４８が形成されて、該ベアリングブッシュ１４４の回転を自在にさせ、回転軸１１０の両方端の側面と第１カバー部材１３２及び第２カバー部材１４０間にはシーリング部材１５０が介在されることで第１及び第２圧縮機１２８、１３６から流体が漏洩することを防止するようになっている。
【０００９】
以下、従来技術によるターボ圧縮機の作用を説明する。
先ず、駆動部１０８の駆動によって回転軸１１０が回転し、該回転軸１１０に係合された第１インペラ１２６及び第２インペラ１３４が回転して流体の圧縮作用が行われる。即ち、吸入口１０２から流体が流体チャンバー１２０の内部に流入され、排出口１０４を通って第１圧縮室１２８に流入され、第１インペラ１２６の回転によって１次圧縮された後、移動通路１３０に供給される。
【００１０】
次いで、流体は移動通路１３０から第２圧縮室１３６に流入されて、第２インペラ１３４の回転によって２次圧縮された後、吐出口１３８を通って外部に吐出される。
【００１１】
この時、回転軸１１０の縦方向にかかる荷重は、ラジアルベアリング１４２により軸受されるが、前記流体を１次圧縮する第１圧縮室１２８の圧力は、流体を２次圧縮する第２圧縮室１３６よりも小さいため、回転軸１１０は、第１圧縮室１２８及び第２圧縮室１３６の圧力差によって、回転軸の横方向に荷重がかかるので、この荷重をスラストベアリング１４６が軸受する。
【００１２】
併し、回転軸１１０は、高速回転をするので、スラストベアリング１４６のベアリングチャンバー１４８の温度が上昇するため、該スラストベアリング１４６を冷却させて、適正な温度に維持することが、圧縮機の性能及びベアリングの寿命延長のために必要なことである。
【００１３】
従って、従来は、第１カバー部材１３２と回転軸１１０間のシーリング部材１５０を形成するとき、該シーリング部材１５０から一部の漏洩が発生するように設計し、第１圧縮室１２８で流入して１次圧縮された流体をシーリング部材１５０から一部漏洩させて、ベアリングチャンバー１４８に流入させることで、スラストベアリング１４６の冷却作用を行うようになっている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、このように構成された従来技術によるターボ圧縮機は、シーリング部材の構造設計に従って、第１圧縮室からベアリングチャンバーに供給される流体の漏洩量が異なるが、若し、ベアリングチャンバーに漏洩する流体量が少量であると、スラストベアリングの冷却作用が円滑に行われないため、ベアリングの摩擦によって温度が上昇し、よって、ベアリングのコーティング層が損傷されてシステム全体の性能が低下し、ベアリングの寿命が短縮されて、製品の信頼性が低下する問題がある。
【００１５】
反対に、ベアリングチャンバーに漏洩する流体量が多い場合は、流体の圧縮時に、流体の漏洩量が多くなるので、圧縮機の圧縮効率が低下する問題がある。
【００１６】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、スラストベアリングのベアリングチャンバーの温度が上昇すると、流体を供給して冷却作用を行い、ベアリングチャンバーの温度が適正水準に到達すると、ベアリングチャンバーへの流体の供給を遮断することで、圧縮機の圧縮性能を低下することなくベアリングの冷却作用を円滑に行い得るターボ圧縮機を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明に係るターボ圧縮機は、外部から流体がに流入される流体チャンバーが内部に形成されたケースと、該ケースの内部に構成されて回動力を発生する駆動部と、該駆動部の駆動によって回動され回転軸の一方端に係合されて流入される流体を１次圧縮する１次圧縮部と、前記回転軸の他方端に係合されて前記１次圧縮部で圧縮された流体を２次圧縮する２次圧縮部と、前記回転軸の横手方向に作用する荷重を支持するスラストベアリングが収納されたベアリングチャンバーの温度が上昇すると、前記流体チャンバーの内部の流体をベアリングチャンバーの内部に供給してスラストベアリングを冷却し、前記ベアリングチャンバーの温度が適正温度に冷却されると、前記ベアリングチャンバーへの流体流入を遮断するためのベアリング冷却手段とを包含し、前記ベアリング冷却手段は、前記ベアリングチャンバーと前記流体チャンバー間を相互連通させるために前記１次圧縮部に隣接して切削形成される供給流路と、該供給流路に係合されて、前記ベアリングチャンバーの内部温度によって、前記供給流路を開閉する開閉バルブとを具備してターボ圧縮機を構成することを特徴とする。
【００１９】
前記開閉バルブは、前記供給通路に連通して前記第１支持部材の側壁面にほぼ円錐状に切削形成されたバルブ挿合部と、該バルブ挿合部と前記供給流路とが連通される段面に当接されて、中央に貫通孔が穿孔形成された固定プレートと、該固定プレートの側面に当接されて、外周縁が所定間隔を有して放射状に切削形成されたバイメタルとを具備することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
本発明に係るターボ圧縮機は、図１に示すように、流体が吸入される吸入口２及び吸入された流体が排出される排出口４が夫々穿孔形成されて中空円筒状に密閉されたケーシング６と、該ケーシング６の内部に装着されて回転力を発生する駆動部８と、該駆動部８の回転軸１０に連結されて排出口４から排出された流体を１次圧縮する１次圧縮部１２と、該１次圧縮部１２で圧縮された流体を２次圧縮する２次圧縮部１４とを具備している。
【００２１】
そして、ケーシング６は、回転軸１０の一方端が回動自在に嵌合される第１支持部材１６がケーシング６の内方側壁面に延長形成して固定され、回転軸１０の他方端が回動自在に嵌合された第２支持部材１８がケーシングの内側壁の他方側に延長形成固定され、それら第１及び第２支持部材１６、１８間には吸入口２から吸入された流体が溜まる流体チャンバー２０が形成されている。
【００２２】
駆動部８は、ケーシング６の内方側壁面に固定されて外部から電源が印加される固定子２２と、該固定子２２の内周面と回転軸１０の外周面に挿合されて固定子２２との相互作用により回転される回転子２４とを備えている。
【００２３】
１次圧縮部１２は、第１支持部材１６の側面に第１カバー部材３０が装着されてそれら第１支持部材１６と第１カバー部材３０間に、第１圧縮室２６と、該第１圧縮室２６で圧縮された流体が後述する第２圧縮室に移動される移動流路２８と、が形成され、第１圧縮室２６の回転軸１０の端面に第１インベラ３２が係合されて、第１圧縮室２６に流入される流体が１次圧縮される。
【００２４】
２次圧縮部１４は、第２支持部材１８の前方に第２カバー部材３６が装着されてそれら第２支持部材１８と第２カバー部材３６間に移動流路２８と連通される第２圧縮室３９が形成され、該第２圧縮室３９で２次圧縮された流体が外部に吐出される吐出口３４が第２カバー部材３６に穿孔形成され、第２圧縮室３９の内部の回転軸１０の端側面に第２インペラ３８が係合されることで、第２圧縮室３９に流入された流体が第２インペラ３８の回動により２次圧縮される。
【００２５】
回転軸１０と第１カバー部材３０及び第２カバー部材３６間には、シーリング部材４０、４２が夫々介在されており、これにより、第１圧縮室２６及び第２圧縮室３９で圧縮される流体の漏洩が防止される。
【００２６】
回転軸１０と第１支持部材１６及び第２支持部材１８間には、ラジアルベアリング４４が軸受されて、縦方向の荷重を支持し、回転軸１０の一方側壁面にはラジアルベアリング４４と垂直に、ベアリングブッシュ４６を介してスラストベアリング４８が軸受されることで、回転軸１０の横方向荷重を支持する。
【００２７】
第１カバー部材３０と第１支持部材１６間には、スラストベアリング４８が回転軸１０の端部に軸受されて、ベアリングブッシュ４６が回動し得るようにベアリングチャンバー５０が切削形成され、第１支持部材１６の一方側には、該第１支持部材１６のベアリング冷却手段が切削形成されることで、ベアリングチャンバー５０の温度が上昇すると流体チャンバー２０に流入される流体をベアリングチャンバー５０でに供給して冷却作用を行わせ、ベアリングチャンバー５０の温度が適正な温度になると、ベアリングチャンバー５０への流体流入を遮断する。
【００２８】
前記ベアリング冷却手段は、ベアリングチャンバー５０と流体チャンバー２０間の第１支持部材１６の側壁に切穿形成されて、流体チャンバー２０の流体をベアリングチャンバー５０でに供給する供給流路５２と、該供給流路５２に係合されて供給流路５２を開閉させる開閉バルブ５４とを具備している。
【００２９】
開閉バルブ５４は、供給通路５２に連通して第１支持部材１６の側壁面にほぼ円錐状のバルブ挿合部６０が切削形成され、該バルブ挿合部６０と供給通路５２とが連通される段面に貫通孔６６を有する固定プレート６２が当接され、該固定プレート６２の側面に外周縁が所定間隔を有して放射状に切欠された切欠部６８を有するバイメタル６４が当接されることで、ベアリングチャンバー５０の温度の昇降によって、供給通路５２から流体チャンバー２０の流体がベアリングチャンバー５０に流入又は遮断される。
【００３０】
開閉バルブ５４は、ベアリングチャンバー５０の温度が所定温度に上昇すると、バイメタル６４が変形しながら固定プレート６２から離脱して供給通路５２が開放されることで、流体チャンバー２０内の流体が供給通路５２を通ってベアリングチャンバー５０に流入して冷却作用が行われ、ベアリングチャンバー５０の温度が適正温度に冷却されると、バイメタル６４が原状態に復帰しながら固定プレート６２と密着されることで供給通路５２が閉鎖される。
【００３１】
以下、このように構成された本発明に係るターボ圧縮機の作用を説明する。
先ず、駆動部８が駆動すると、回転子２４が回転して回転軸１０に係合された第１及び第２インペラ３２、３８の回動によって流体の圧縮作用が行われる。
【００３２】
即ち、ケースの吸入口２から流体チャンバー２０に流体が吸入され、排出口４を通って第１圧縮室２６に供給されて、第１インペラ３２の回転によって１次圧縮された後、移動流路２８に移動される。次いで、第２圧縮室３９に供給されて第２インペラ３８の回転によって２次圧縮された後、吐出口３４から外部に吐出される。
【００３３】
この時、回転軸１０と第１及び第２支持部材１６、１８間にはラジアルベアリング４４により回転軸１０の縦方向の荷重が軸受され、流体を１次圧縮する第１圧縮室２６と流体を２次圧縮する第２圧縮室３９との圧力差によって発生される回転軸の横方向の荷重は、ベアリングチャンバー５０内のスラストベアリング４８により軸受される。
【００３４】
次いで、該スラストベアリング４８の摩擦によりベアリングチャンバー５０の温度が上昇すると、開閉バルブ５４が動作して流体チャンバー２０とベアリングチャンバー５０間の供給流路５２を開放させ、該供給流路５２を通って流体チャンバー２０の流体がベアリングチャンバー５０に供給されることでスラストベアリング４８の冷却作用が行われる。
【００３５】
このとき、開閉バルブ５４では、ベアリングチャンバー５０の温度が上昇すると、バイメタル６４が自然に変形して、固定プレート６２から分離されることで、固定プレート６２の貫通孔６６とバイメタル６４の外方縁の切欠部６８とが連通されて、供給流路５２が開放される。
【００３６】
その後、ベアリングチャンバー５０に流体が流入されて、スラストベアリング４８が冷却されて適正な温度になると、バイメタル６４は原の状態に復帰しながら固定プレート６２の側面に密接されることで、供給流路５２が閉鎖される。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るターボ圧縮機は、回転軸を支持する支持部材の側壁に、前記回転軸の横方向荷重を軸受するスラストベアリングを冷却するためのベアリング冷却手段を具備しているので、前記スラストベアリングの摩擦による熱化を防止してベアリングの寿命を永く延長させることで、製品の信頼性を向上し得るという効果がある。
【００３８】
前記ベアリングチャンバーの温度が上昇するときのみに、ベアリングチャンバーの内部に流体を供給して温度を低下させるため、流体の漏洩による圧縮機の性能低下を防止可能であるとの効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るターボ圧縮機の構造を示した縦断面図である。
【図２】本発明に係る１次圧縮部の構造を示した縦断面図である。
【図３】本発明に係るベアリング冷却手段の構造を示した図２のＡ部拡大図である。
【図４】本発明に係るベアリング冷却手段の動作状態図である。
【図５】従来技術によるターボ圧縮機の構造を示した縦断面図である。
【符号の説明】
２…吸入口
４…排出口
６…ケーシング
８…駆動部
１０…回転軸
１２…１次圧縮部
１４…２次圧縮部
１６…第１支持部材
１８…第２支持部材
２０…流体チャンバー
２２…固定子
２４…回転子
２６…第１圧縮室
２８…移動流路
３０…第１カバー部材
３２…第１インペラ
３４…吐出口
３６…第２カバー部材
３８…第２インペラ
３９…第２圧縮室
４０…シーリング部材
４２…シーリング部材
４４…ラジアルベアリング
４６…ベアリングブッシュ
４８…スラストベアリング
５０…ベアリングチャンバー
５２…供給流路
５４…開閉バルブ
６０…バルブボディー部
６２…固定プレート
６４…バイメタル
６６…貫通孔
６８…貫通孔
【図１】
0003825372.tif 000002
【図２】
0003825372.tif 000003
【図３】
0003825372.tif 000004
【図４】
0003825372.tif 000005
【図５】
0003825372.tif 000006