JP2014231827A - ターボ圧縮機およびそれを用いたターボ冷凍機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】回転軸5を磁気軸受で支持したターボ圧縮機1において、羽根車3,4の背面側における回転部分とケーシング6間のシール部を、ケーシング6の静止壁の反羽根車側の固定シール面と、その面に対向する回転部材の回転シール面21間においてラジアル方向に形成し、また、スラスト磁気軸受9,10による回転軸5の軸方向位置制御機能を用い、羽根車3,4または回転軸5の軸方向位置を検出してその位置を制御し、シール部のスラスト方向隙間Tを、ラジアル磁気軸受9,10の軸受隙間に対応した過渡運転時の隙間と、それより小さい定常運転時の隙間と、に切換える制御部25を備えている。
【選択図】図1
Description
すなわち、本発明にかかるターボ圧縮機は、羽根車が設けられた回転軸がラジアル磁気軸受およびスラスト磁気軸受を介して支持されているターボ圧縮機において、前記羽根車の背面側における回転部分とケーシング間のシール部を、前記ケーシングの静止壁を挟んで反羽根車側の固定シール面と、その固定シール面に対向する前記羽根車側に設けられた回転部材の回転シール面間においてラジアル方向に形成するとともに、前記スラスト磁気軸受による前記回転軸の軸方向位置制御機能を用い、前記羽根車または前記回転軸の軸方向位置を検出してその位置を制御し、前記シール部のスラスト方向隙間を前記ラジアル磁気軸受の軸受隙間に対応した過渡運転時の隙間と、それよりも小さい定常運転時の隙間とに切換える制御部を備えていることを特徴とする。
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図1および図2を用いて説明する。
図1には、本発明の第1実施形態に係るターボ圧縮機の全体構成図、図2には、その要部の拡大断面図が示されている。
ターボ圧縮機1は、ターボ冷凍機、ターボヒートポンプ等(以下、総称してターボ冷凍機という。)に適用されるものであり、凝縮器、絞り装置、蒸発器と共に公知の冷凍サイクルを構成し、低圧の冷媒ガスを高圧の冷媒ガスに圧縮することによって冷凍サイクル内を循環させる機能を担うものである。
(1)停止時
(2)起動、停止制御中(動作中)
(3)異常検知直後から完全停止までの間
(4)不安定運転状態(サージング)の間
ターボ圧縮機1が運転されると、モータ2により回転軸5を介して1段羽根車3および2段羽根車4がそれぞれ回転される。これにより、吸入口14から入口ベーン15を介して低圧の冷媒ガスが低段側圧縮部12に吸込まれて圧縮され、更にその吐出ガスが高段側圧縮部13により吸込まれ、高圧の冷媒ガスに2段圧縮されてターボ圧縮機1から外部に吐出される。
次に、本発明の第2実施形態について、図3および図4を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第1実施形態に対して、シール部18の固定シール面19Aおよび回転シール面21Aを傾斜面としている点が異なる。その他の点については、第1実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態においては、図3に示されるように、シール部18を構成するケーシング6の静止壁6C側に設けられる固定シール面19Aおよび回転部材20側に設けられる回転シール面21Aを、ラジアル方向に対して後方側に向って円錐状に拡がった平行な傾斜面としている。このようなシール面とすることにより、ラジアル方向に十分な隙間を確保しながら、スラスト方向の隙間を小さく設定することができる。
特に、傾斜面とされた固定シール面19Aまたは回転シール面21Aの一方の回転シール面21Aを、階段状の回転シール面21Bとすることにより、ラジアル方向に対して十分な隙間を確保しながら、羽根車3,4および回転軸5の軸方向への移動量を小さくしてスラスト方向隙間T,Sを詰めることができる。このため、スラスト磁気軸受9,10による回転軸5の軸方向移動量を小さくでき、シール隙間T,Sを増減する際の制御性を向上することができる。
3 1段羽根車(羽根車)
4 2段羽根車(羽根車)
5 回転軸
6 ケーシング
6C 静止壁
7,8 ラジアル磁気軸受
9,10 スラスト磁気軸受
11 スラストディスク
16,17 シュラウド
18 シール部
19,19A 固定シール面
20 回転部材
21,21A,21B 回転シール面
23 ギャップセンサ(軸方向位置検出手段)
25 制御部
26,27 ギャップセンサ
T 隙間(スラスト方向隙間)
S 羽根車とシュラウド間の隙間
Claims (6)
- 羽根車が設けられた回転軸がラジアル磁気軸受およびスラスト磁気軸受を介して支持されているターボ圧縮機において、
前記羽根車の背面側における回転部分とケーシング間のシール部を、前記ケーシングの静止壁を挟んで反羽根車側の固定シール面と、その固定シール面に対向する前記羽根車側に設けられた回転部材の回転シール面間においてラジアル方向に形成するとともに、
前記スラスト磁気軸受による前記回転軸の軸方向位置制御機能を用い、前記羽根車または前記回転軸の軸方向位置を検出してその位置を制御し、前記シール部のスラスト方向隙間を前記ラジアル磁気軸受の軸受隙間に対応した過渡運転時の隙間と、それよりも小さい定常運転時の隙間とに切換える制御部を備えていることを特徴とするターボ圧縮機。 - 前記シール部が、ラジアル方向に沿う鉛直面とされた前記固定シール面と前記回転シール面との間に形成され、前記ケーシングの前記静止壁の前記羽根車の背面と対向する面または前記回転部材の背面と対向する面に、前記羽根車または前記回転軸の軸方向位置を検出する検出手段が設置されていることを特徴とする請求項1に記載のターボ圧縮機。
- 前記シール部が、ラジアル方向に対して傾斜面とされた前記固定シール面と前記回転シール面との間に形成され、前記ケーシングの前記静止壁の前記羽根車の背面と対向する面または前記回転部材の背面と対向する面に、前記羽根車または前記回転軸の軸方向位置を検出する検出手段が設置されていることを特徴とする請求項1に記載のターボ圧縮機。
- 前記ラジアル方向に対して傾斜面とされた前記固定シール面または前記回転シール面の一方が、階段状の面とされていることを特徴とする請求項3に記載のターボ圧縮機。
- 前記羽根車がオープン型の羽根車の場合、前記羽根車と前記ケーシング側に設けられたシュラウド間に形成される隙間が、また、前記羽根車がクローズ型の羽根車の場合、前記羽根車側のシュラウドと前記ケーシング間に形成される隙間が、前記羽根車の背面側の前記シール部の隙間制御と同時に過渡運転時の隙間と定常運転時の隙間とに切換可能とされていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のターボ圧縮機。
- ターボ圧縮機、凝縮器、絞り装置、蒸発器から構成されるターボ冷凍機において、
前記ターボ圧縮機が、請求項1ないし5のいずれかに記載のターボ圧縮機とされていることを特徴とするターボ冷凍機。
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