JP2010233397A - 回転機械及び冷凍装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】底部(24)にオスターミナル(50)が固定されたケーシング本体部(21)(有底容器)を設ける。また、回転電機(8)(発電機構)、メスターミナル(9)、及び上部ハウジング(70)を有したメカアセンブリ(40)を設ける。そして、メスターミナル(9)には、メカアセンブリ(40)がケーシング本体部(21)内に収容された状態でオスターミナル(50)に係合して該オスターミナル(50)と電気的に接続するメス側コネクタ部(94)を設ける。
【選択図】図1
Description
回転子(80)及び固定子(81)を有した回転電機(8)を備えた回転機械であって、
有底容器(21)と、
前記有底容器(21)の底部(24)に固定された第1電気ターミナル(50)と、
前記回転電機(8)を含み、前記有底容器(21)に収容されるメカアセンブリ(40)と、
を備え、
前記メカアセンブリ(40)は、該メカアセンブリ(40)の端に固定され、前記回転子(80)及び前記固定子(81)の少なくとも一方と電気的に接続された第2電気ターミナル(9)をさらに備え、
前記第2電気ターミナル(9)は、前記メカアセンブリ(40)が前記有底容器(21)内に収容された状態で前記第1電気ターミナル(50)に係合して該第1電気ターミナル(50)と電気的に接続される接続部(94)を有していることを特徴とする。
第1の発明の回転機械において、
前記有底容器(21)は、絞り加工により形成されたことを特徴とする。
第1又は第2の発明の回転機械において、
前記回転子(80)及び前記固定子(81)の少なくとも一方と前記第2電気ターミナル(9)とを電気的に接続する電気配線(95)をさらに備え、
前記第2電気ターミナル(9)は、前記回転子(80)と前記電気配線(95)とを隔てる隔壁部(91)を備えていることを特徴とする。
第1から第3の発明のうちの何れか1つの回転機械において、
流体の運動エネルギにより回転するタービン(6)をさらに備え、
前記回転電機(8)は、前記タービン(6)を駆動源とする発電機構(8)として構成されていることを特徴とする。
冷媒回路(10)において冷媒を循環させて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷凍装置であって、
前記冷媒回路(10)は、第4の発明の回転機械を備え、
前記タービン(6)は、前記冷媒回路(10)に接続されて前記冷媒の運動エネルギにより回転することを特徴とする。
第1から第3の発明のうちの何れか1つの回転機械において、
流体を吸入して圧縮する回転式圧縮機(12a)をさらに備え、
前記回転電機(8)は、前記回転式圧縮機(12a)を駆動する電動機(12b)として構成されていることを特徴とする。
冷媒回路(10)において冷媒を循環させて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷凍装置であって、
前記冷媒回路(10)は、第6の発明の回転機械を備えていることを特徴とする。
本発明の回転機械の実施形態として、タービン発電機の例を説明する。図1は、本発明の実施形態に係るタービン発電機(2)の構成を模式的に示す縦断面図である。このタービン発電機(2)は、例えば冷凍装置に用いられる。この冷凍装置は、冷媒回路で冷媒を循環させて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うように構成され、タービン発電機(2)は、該冷媒回路を循環する冷媒(流体)の運動エネルギを電力に変換して回収するようなっている。
タービン発電機(2)は、図1に示すように、ケーシング(20)、ノズルパーツ(30)、メカアセンブリ(40)、及びオスターミナル(50)を備えている。
ケーシング(20)は、タービン(6)及びメカアセンブリ(40)を収容する。このケーシング(20)は、円筒形状をしていて、ケーシング本体部(21)と蓋部(26)の各部から構成されている。本実施形態のケーシング本体部(21)は、胴部(22)と底部(24)の各部から構成されている。この例では、胴部(22)と底部(24)とは、板材(例えば鉄板)に深絞り加工を施すことにより、両者を一体的に形成している。一体的に形成された胴部(22)と底部(24)(すなわちケーシング本体部(21))は、本発明の有底容器の一例である。
図4は、ノズルパーツ(30)の構造を模式的に示す断面図である。このノズルパーツ(30)は、図4に示すように、ノズル(31)、及びニードル弁(32)を備えている。
ノズル(31)は、流量が連続的に可変で、前記冷媒をタービン羽根車(62)に噴射する。この例では、ノズル(31)として、いわゆるラバルノズルを採用している。具体的には、ノズル(31)は、図4に示すように、縮径部(31b)、喉部(31c)、及び拡径部(31d)の各部により形成された内部流路(31a)を有している。縮径部(31b)は、内径が下流側に向かって徐々に小さくなる流路である。喉部(31c)は、該縮径部(31b)の下流端に位置し、内部流路(31a)のうち内径が最も小さくなった部分である。また、拡径部(31d)は、内径が喉部(31c)から下流側に向かって徐々に大きくなっている。すなわち、縮径部(31b)及び拡径部(31d)の内周面は、内径が徐々に変化するテーパー面となっている。このノズル(31)は、後述するようにニードル弁(32)によって流量を調節することができるように構成されている。
ニードル弁(32)は、ノズル(31)の喉部(31c)の開度を調整する。すなわち、ニードル弁(32)は、ノズル(31)を通過する冷媒の流量を調節する。具体的に、このニードル弁(32)は、図4に示すように、本体部(34)、棒状のニードル(32a)、該ニードル(32a)の先端に設けられた弁体(32b)、ニードル(32a)の基端に設けられ、該ニードル(32a)を進退自在に駆動するアクチュエータ(33)を備えている。
メカアセンブリ(40)は、タービン(6)、上部ハウジング(70)、下部ハウジング(72)、発電機構(8)、及びメスターミナル(9)を備えている。このメカアセンブリ(40)は、ケーシング(20)のケーシング本体部(21)に収容される。
タービン(6)は、回転シャフト(61)、タービン羽根車(62)、及びタービンハウジング(65)を備えている。このタービン(6)は、ペルトンタービンである。このタービン(6)では、ノズルパーツ(30)のノズル(31)により冷媒の圧力エネルギを速度エネルギに変換して、該冷媒をタービン羽根車(62)に噴射することによって、タービン羽根車(62)を回転させて、回転シャフト(61)を介して回転動力を出力する。
タービン羽根車(62)は、水力発電等に利用されるものより極めて小さいものである。具体的には、タービン羽根車(62)は、図5に示すように、円盤状の羽根車本体(63)と該羽根車本体(63)の外周面に設けられた複数の羽根部(64,64,…)とを有している。
タービンハウジング(65)は、タービン羽根車(62)を収容し、且つノズル(31)を配設する。このタービンハウジング(65)は、図5に示すように、中央に、タービン羽根車(62)を収容する円筒状の収容空間(66)が形成されている。
上部ハウジング(70)は、有底の中空円筒状の部材である。上部ハウジング(70)の底部には軸受(71)が固定されている。また、この上部ハウジング(70)には、電気配線(95)(後述)を通すための貫通孔(71a)が形成されている。同様に下部ハウジング(72)も有底の中空円筒状の部材である。そして、この下部ハウジング(72)の底部にも軸受(71)が固定されている。この下部ハウジング(72)には、前記タービン(6)のタービンハウジング(65)が固定される。
発電機構(8)は、ロータ(80)(回転子)と、ステータ(81)(固定子)とを有している。この発電機構(8)は、本発明の回転電機の一例である。
メスターミナル(9)は、ステータ(81)の固定子コイル(81b)と電気的に接続された電気ターミナルであり、上部ハウジング(70)に固定されている。このメスターミナル(9)は、本発明の第2電気ターミナルの一例である。本実施形態のメスターミナル(9)は、本体部(90)、隔壁部(91)、及び固定部材(92)の各部から構成されている。この例では、メスターミナル(9)は、樹脂を用いて形成され、本体部(90)、隔壁部(91)、及び固定部材(92)の各部が一体成形されている。
オスターミナル(50)は、発電機構(8)で発電した電力を取り出すための電気ターミナルである。このオスターミナル(50)は、本発明の第1電気ターミナルの一例である。
次に、タービン発電機(2)の組立工程を説明する。この組立工程は、以下の第1から第5の各工程を含んでいる。
まず、第1の工程では、ケーシング本体部(21)を準備する。そして、オスターミナル(50)をケーシング本体部(21)の貫通孔(25)に挿入して、該オスターミナル(50)をケーシング本体部(21)の底部(24)に、気密状にプロジェクション溶接する。
第2の工程では、メカアセンブリ(40)を組み立てる。具体的には、まず、上部及び下部ハウジング(70,72)を発電機構(8)に固定する。この際、回転シャフト(61)も軸受(71)に取り付けておく。次に、上部ハウジング(70)にメスターミナル(9)を取り付けるとともに、発電機構(8)の固定子コイル(81b)と、メスターミナル(9)のメス側コネクタ部(94)とを電気配線(95)で電気的に接続する。また、タービン(6)を下部ハウジング(72)に固定する。この第2の工程により、タービン(6)、上部ハウジング(70)、下部ハウジング(72)、発電機構(8)、及びメスターミナル(9)が一体的に形成される。
第3の工程では、メカアセンブリ(40)をケーシング本体部(21)に組み込む。具体的には、メカアセンブリ(40)をそのメスターミナル(9)がケーシング本体部(21)の底部(24)側になるように、ケーシング本体部(21)に挿入する。このとき、タービンハウジング(65)の配設孔(67)と、ケーシング(20)の流入部(23)とが連通するように、メカアセンブリ(40)とケーシング本体部(21)の位置を合わせる。
この第4の工程では、ノズルパーツ(30)のノズル(31)を、タービンハウジング(65)の配設孔(67)に挿入するとともに、該ノズルパーツ(30)をタービンハウジング(65)に固定する。
第5の工程では、蓋部(26)をケーシング本体部(21)に固定する。本実施形態では、蓋部(26)とケーシング本体部(21)とを溶接して固定する。
以下では、冷凍装置(1)の動作の概要を説明する。この冷凍装置(1)では、電動機(12b)が駆動されて回転式圧縮機(12a)が運転状態にされると、冷媒回路(10)において冷媒が循環する。具体的には、回転式圧縮機(12a)が吐出した冷媒は、冷媒配管(11)を介して放熱器(13)に流入する。これにより、放熱器(13)は冷媒の熱を放出する。
以上のように、本実施形態によれば、オスターミナル(50)と発電機構(8)とを結線する必要がないので、ケーシング本体部(21)の底部(24)と発電機構(8)との間に、結線を行うための空間を設ける必要がない。それゆえ、ケーシング本体部(21)の底部(24)と発電機構(8)との間の空間の大きさを低減して、タービン発電機(2)(回転機械)の小型化を図ることが可能になる。
なお、本発明に係る回転機械は、前記のタービン発電機(2)の他にも、密閉構造の容器(例えば圧力容器)に回転電機(8)が収容される構造の回転機械に対して適用できる。一例としては、圧縮機構(12)への応用が挙げられる。具体的には、タービン発電機(2)の代わりに電動機(12b)、タービン(6)の代わりに回転式圧縮機(12a)をそれぞれ用いてメカアセンブリ(40)を構成する。また、圧縮機構(12)の圧力容器(12c)の本体部には、オスターミナル(50)を設けておく。そして、メカアセンブリ(40)を、圧縮機構(12)のケーシング本体部に収容する。このようにすることで、圧縮機構(12)の小型化が可能になり、延いては冷凍装置(1)の小型化も可能になる。
2 タービン発電機
6 タービン
8 発電機構(回転電機)
9 メスターミナル(第2電気ターミナル)
10 冷媒回路
12a 回転式圧縮機
12b 電動機
21 ケーシング本体部(有底容器)
24 底部
40 メカアセンブリ
50 オスターミナル(第1電気ターミナル)
70 上部ハウジング
80 ロータ(回転子)
81 ステータ(固定子)
91 隔壁部
94 電極ピン(接続部)
95 電気配線
Claims (7)
- 回転子(80)及び固定子(81)を有した回転電機(8)を備えた回転機械であって、
有底容器(21)と、
前記有底容器(21)の底部(24)に固定された第1電気ターミナル(50)と、
前記回転電機(8)を含み、前記有底容器(21)に収容されるメカアセンブリ(40)と、
を備え、
前記メカアセンブリ(40)は、該メカアセンブリ(40)の端に固定され、前記回転子(80)及び前記固定子(81)の少なくとも一方と電気的に接続された第2電気ターミナル(9)をさらに備え、
前記第2電気ターミナル(9)は、前記メカアセンブリ(40)が前記有底容器(21)内に収容された状態で前記第1電気ターミナル(50)に係合して該第1電気ターミナル(50)と電気的に接続される接続部(94)を有していることを特徴とする回転機械。 - 請求項1の回転機械において、
前記有底容器(21)は、絞り加工により形成されたことを特徴とする回転機械。 - 請求項1又は請求項2の回転機械において、
前記回転子(80)及び前記固定子(81)の少なくとも一方と前記第2電気ターミナル(9)とを電気的に接続する電気配線(95)をさらに備え、
前記第2電気ターミナル(9)は、前記回転子(80)と前記電気配線(95)とを隔てる隔壁部(91)を備えていることを特徴とする回転機械。 - 請求項1から請求項3のうちの何れか1つの回転機械において、
流体の運動エネルギにより回転するタービン(6)をさらに備え、
前記回転電機(8)は、前記タービン(6)を駆動源とする発電機構(8)として構成されていることを特徴とする回転機械。 - 冷媒回路(10)において冷媒を循環させて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷凍装置であって、
前記冷媒回路(10)は、請求項4の回転機械を備え、
前記タービン(6)は、前記冷媒回路(10)に接続されて前記冷媒の運動エネルギにより回転することを特徴とする冷凍装置。 - 請求項1から請求項3のうちの何れか1つの回転機械において、
流体を吸入して圧縮する回転式圧縮機(12a)をさらに備え、
前記回転電機(8)は、前記回転式圧縮機(12a)を駆動する電動機(12b)として構成されていることを特徴とする回転機械。 - 冷媒回路(10)において冷媒を循環させて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷凍装置であって、
前記冷媒回路(10)は、請求項6の回転機械を備えていることを特徴とする冷凍装置。
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JPH02136579A (ja) * | 1988-11-14 | 1990-05-25 | Sanyo Electric Co Ltd | 電動圧縮機 |
JP2008267381A (ja) * | 2007-03-22 | 2008-11-06 | Daikin Ind Ltd | タービン発電機及びタービン発電機を備えた冷凍装置 |
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JP2008267381A (ja) * | 2007-03-22 | 2008-11-06 | Daikin Ind Ltd | タービン発電機及びタービン発電機を備えた冷凍装置 |
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KR101373992B1 (ko) | 2011-09-02 | 2014-03-12 | 한라비스테온공조 주식회사 | 전동 압축기 |
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