JP6056270B2 - ターボ圧縮機及びターボ冷凍機 - Google Patents

Description

本発明は、ターボ圧縮機及びターボ冷凍機に関するものである。

従来、ターボ冷凍機などに適用されるターボ圧縮機としては、潤滑油が収容されたハウジングと、このハウジング内に収容され回転によって潤滑油が供給されるギヤ部材としての大径歯車と、ハウジング内で大径歯車の上方に配置されハウジングの外部と連通する吸気口が設けられ大径歯車の回転によって掻き上げられた潤滑油を捕捉しハウジングの下方に戻すデミスターとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このようなターボ圧縮機では、デミスターの吸気口が均圧管を介してハウジングの内部よりも圧力の低い空間に接続されており、ハウジング内部の圧力の上昇が抑制されている。また、ハウジング内では、ギヤ部材の回転によって掻き上げられる潤滑油によって、油煙が発生している。このため、デミスターは、ハウジング内の空気を吸気口から吸入する際に、空気中に混入した潤滑油を捕捉しハウジングの下方に戻すことで、ハウジングの外部に潤滑油が排出されることを防止している。

特開２０１１−２６９６０号公報

しかしながら、上記のようなターボ圧縮機では、デミスターに到達する潤滑油量が多く、デミスターで完全に潤滑油を捕捉することができず、ハウジングの外部に潤滑油が排出されてしまう可能性があった。
潤滑油がハウジングの外部に排出されると、油が徐々になくなる現象（油上がり）が発生すると共に、例えばターボ圧縮機に接続された凝縮器や蒸発器等に溜まり、これら熱交換器の性能の低下につながってしまう。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、潤滑油の排出を効果的に抑制することができるターボ圧縮機及びターボ冷凍機の提供を目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、回転駆動するインペラを備える圧縮段と、潤滑油を収容すると共に前記インペラに回転駆動力を伝達するギヤ部材を収容する第１空間及び該第１空間よりも雰囲気圧が低くなる第２空間及び該第２空間と前記圧縮段の吸気側とを連通させる隙間を備える筐体と、前記第１空間から前記第２空間に向かってガスを流通させるための均圧管と、前記第２空間において前記ガスに含まれる前記潤滑油を分離する油分離装置と、を有する、ターボ圧縮機を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、第２空間において油分離装置を設けることによって、潤滑油を収容する第１空間から均圧管を介して流入してくるガスが、筐体の隙間から圧縮段の吸気側に漏出する前に、そのガスに含まれる潤滑油を分離することができる。このため、筐体の外部に潤滑油が排出されないようにすることができる。

また、本発明においては、前記油分離装置は、前記隙間を囲って設けられ、前記ガスの吸い込み口が形成されたカバー部材と、前記吸い込み口から吸い込まれた前記ガスに含まれる前記潤滑油を捕捉するデミスターと、を有する、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、カバー部材で筐体の隙間を囲って、均圧管を介して流入してくるガスが直接隙間から漏出しないようにし、カバー部材の吸い込み口にデミスターを設け、デミスターを通って潤滑油を取り除いた後にガスを隙間から漏出させるようにすることができる。

また、本発明においては、前記第２空間は、環形状を有しており、前記吸い込み口は、前記第２空間において、前記均圧管の連通開口に対し前記環形状の中心を挟んだ反対側に配置されている、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、均圧管の連通開口に対してカバー部材の吸い込み口が反対側にあるため、均圧管を介して流入してくるガスが吸い込み口に到達するまでの流通経路を長くすることができる。このように、第２空間におけるガスの流通経路をなるべく遠回りにすることで、その流通過程においてもガスに含まれる潤滑油が取り除かれるようにすることができる。

また、本発明においては、前記吸い込み口は、前記第２空間において、前記均圧管の連通開口に対して反対向きに配置されている、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、均圧管の連通開口に対してカバー部材の吸い込み口が反対向きとなっているため、均圧管を介して流入してくるガスが吸い込み口に到達する際に流れ方向が急激に曲がって逆方向となる。このように、第２空間に流れ込むガスの流れ方向を急激に曲げることで、吸い込み口に到達する際においてもガスに含まれる潤滑油が取り除かれるようにすることができる。

また、本発明においては、前記吸い込み口は、前記第２空間において、下方を向いて配置されている、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、デミスターで捕捉した潤滑油を自重によって下方を向いた吸い込み口からカバー部材の外に滴下することができる。このため、カバー部材の中に捕捉した潤滑油が溜まることを防止することができる。

また、本発明においては、前記第２空間において分離した前記潤滑油を前記第１空間に返送する油返送装置を有する、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、第２空間においてガスから分離した潤滑油を第１空間に返送することで、第１空間における潤滑油の液面が下がることを防止することができる。

また、本発明においては、前記油返送装置は、エジェクターを有する、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、第２空間においてガスから分離した潤滑油をエジェクターによって第１空間に返送することができる。

また、本発明においては、圧縮された冷媒を液化する凝縮器と、前記凝縮器によって前記液化された冷媒を蒸発させて冷却対象物を冷却する蒸発器と、前記蒸発器によって前記蒸発された冷媒を圧縮して前記凝縮器に供給するターボ圧縮機と、を有するターボ冷凍機であって、前記ターボ圧縮機として、先に記載のターボ圧縮機を有する、という構成を採用する。

本発明によれば、潤滑油の排出を効果的に抑制することができるターボ圧縮機及びターボ冷凍機が得られる。

本発明の実施形態におけるターボ冷凍機の系統図である。 本発明の実施形態におけるターボ圧縮機の断面構成図である。 本発明の実施形態における第２の油分離装置の構成を示す正面側及び背面側の斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態におけるターボ冷凍機１の系統図である。
本実施形態のターボ冷凍機１は、例えばフロンを冷媒として、空調用の冷水を冷却対象物とするものである。ターボ冷凍機１は、図１に示すように、凝縮器２と、エコノマイザ３と、蒸発器４と、ターボ圧縮機５と、を備えている。

凝縮器２は、流路Ｒ１を介してターボ圧縮機５のガス吐出管５ａと接続されている。凝縮器２には、ターボ圧縮機５によって圧縮された冷媒（圧縮冷媒ガスＸ１）が流路Ｒ１を通って供給されるようになっている。凝縮器２は、この圧縮冷媒ガスＸ１を液化するものである。凝縮器２は、冷却水が流通する伝熱管２ａを備え、圧縮冷媒ガスＸ１と冷却水と間の熱交換によって、圧縮冷媒ガスＸ１を冷却するようになっている。

圧縮冷媒ガスＸ１は、冷却水との間の熱交換によって冷却され、液化し、冷媒液Ｘ２となって凝縮器２の底部に溜まる。凝縮器２の底部は、流路Ｒ２を介してエコノマイザ３と接続されている。流路Ｒ２には、冷媒液Ｘ２を減圧するための膨張弁６が設けられている。エコノマイザ３には、膨張弁６によって減圧された冷媒液Ｘ２が流路Ｒ２を通って供給されるようになっている。エコノマイザ３は、減圧された冷媒液Ｘ２を一時的に貯留し、冷媒を液相と気相とに分離するものである。

エコノマイザ３の頂部は、流路Ｒ３を介してターボ圧縮機５のエコノマイザ連結管５ｂと接続されている。ターボ圧縮機５には、エコノマイザ３によって分離した冷媒の気相成分Ｘ３が、蒸発器４及び第１圧縮段１１を経ることなく、流路Ｒ３を通って第２圧縮段１２に供給され、効率を高めるようになっている。一方、エコノマイザ３の底部は、流路Ｒ４を介して蒸発器４と接続されている。流路Ｒ４には、冷媒液Ｘ２をさらに減圧するための膨張弁７が設けられている。

蒸発器４には、膨張弁７によってさらに減圧された冷媒液Ｘ２が流路Ｒ４を通って供給されるようになっている。蒸発器４は、冷媒液Ｘ２を蒸発させてその気化熱によって冷水を冷却するものである。蒸発器４は、冷水が流通する伝熱管４ａを備え、冷媒液Ｘ２と冷水と間の熱交換によって、冷水を冷却すると共に冷媒液Ｘ２を蒸発させるようになっている。冷媒液Ｘ２は、冷水との間の熱交換によって熱を奪って蒸発し、冷媒ガスＸ４となる。

蒸発器４の頂部は、流路Ｒ５を介してターボ圧縮機５のガス吸入管５ｃと接続されている。ターボ圧縮機５には、蒸発器４において蒸発した冷媒ガスＸ４が流路Ｒ５を通って供給されるようになっている。ターボ圧縮機５は、蒸発した冷媒ガスＸ４を圧縮し、圧縮冷媒ガスＸ１として凝縮器２に供給するものである。ターボ圧縮機５は、冷媒ガスＸ４を圧縮する第１圧縮段１１と、一段階圧縮された冷媒をさらに圧縮する第２圧縮段１２と、を具備する２段圧縮機である。

第１圧縮段１１にはインペラ１３が設けられ、第２圧縮段１２にはインペラ１４が設けられており、それらが回転軸１５で接続されている。ターボ圧縮機５は、電動機１０によってインペラ１３，１４を回転駆動させて冷媒を圧縮するようになっている。インペラ１３，１４は、ラジアルインペラであり、軸方向で吸気した冷媒を半径方向に導出する不図示の３次元的ねじれを含むブレードを有する。

ガス吸入管５ｃには、第１圧縮段１１の吸入量を調節するためのインレットガイドベーン１６が設けられている。インレットガイドベーン１６は、冷媒ガスＸ４の流れ方向からの見かけ上の面積が変更可能なように回転可能とされている。インペラ１３，１４の周りには、それぞれディフューザ流路が設けられており、半径方向に導出した冷媒を、当該流路において圧縮・昇圧し、また、さらにその周りに設けられたスクロール流路によって次の圧縮段に供給することができるようになっている。インペラ１４の周りには、出口絞り弁１７が設けられており、ガス吐出管５ａからの吐出量を制御できるようになっている。

ターボ圧縮機５は、密閉型の筐体２０を備える。筐体２０は、圧縮流路空間Ｓ１と、第１の軸受収容空間Ｓ２と、モーター収容空間Ｓ３と、ギヤユニット収容空間（第１空間）Ｓ４と、第２の軸受収容空間Ｓ５と、インレットガイドベーン駆動機構収容空間（第２空間）Ｓ６（以下、ＩＧＶ空間Ｓ６と称する。図１において不図示、後述する図２参照）に区画されている。圧縮流路空間Ｓ１には、インペラ１３，１４が設けられている。インペラ１３，１４を接続する回転軸１５は、圧縮流路空間Ｓ１、第１の軸受収容空間Ｓ２、ギヤユニット収容空間Ｓ４に挿通して設けられている。第１の軸受収容空間Ｓ２には、回転軸１５を支持する軸受２１が設けられている。

モーター収容空間Ｓ３には、ステータ２２と、ロータ２３と、ロータ２３に接続された回転軸２４と、が設けられている。この回転軸２４は、モーター収容空間Ｓ３、ギヤユニット収容空間Ｓ４、第２の軸受収容空間Ｓ５に挿通して設けられている。第２の軸受収容空間Ｓ５には、回転軸２４の反負荷側を支持する軸受３１が設けられている。ギヤユニット収容空間Ｓ４には、ギヤユニット２５と、軸受２６，２７と、オイルタンク２８と、が設けられている。

ギヤユニット２５は、回転軸２４に固定される大径歯車（ギヤ部材）２９と、回転軸１５に固定されると共に大径歯車２９と噛み合う小径歯車３０と、を有する。ギヤユニット２５は、回転軸２４の回転数に対して回転軸１５の回転数が増加（増速）するように、回転駆動力を伝達するものである。軸受２６は、回転軸２４を支持するものである。軸受２７は、回転軸１５を支持するものである。オイルタンク２８は、軸受２１，２６，２７，３１等の各摺動部位に供給される潤滑油を貯溜するものである。

このような筐体２０には、圧縮流路空間Ｓ１と第１の軸受収容空間Ｓ２との間において、回転軸１５の周囲をシールするシール部３２，３３が設けられている。また、筐体２０には、圧縮流路空間Ｓ１とギヤユニット収容空間Ｓ４との間において、回転軸１５の周囲をシールするシール部３４が設けられている。また、筐体２０には、ギヤユニット収容空間Ｓ４とモーター収容空間Ｓ３との間において、回転軸２４の周囲をシールするシール部３５が設けられている。また、筐体２０には、モーター収容空間Ｓ３と第２の軸受収容空間Ｓ５との間において、回転軸２４の周囲をシールするシール部３６が設けられている。

モーター収容空間Ｓ３は、流路Ｒ６を介して凝縮器２と接続されている。モーター収容空間Ｓ３には、凝縮器２から冷媒液Ｘ２が流路Ｒ６を通って供給されるようになっている。モーター収容空間Ｓ３に供給された冷媒液Ｘ２は、ステータ２２の周りを流通し、ステータ２２及びその周囲との間の熱交換によって、モーター収容空間Ｓ３を冷却する。モーター収容空間Ｓ３は、流路Ｒ６を介して蒸発器４と接続されている。蒸発器４には、モーター収容空間Ｓ３において熱を奪った冷媒液Ｘ２が流路Ｒ７を通って供給されるようになっている。

オイルタンク２８は、給油ポンプ３７を有する。給油ポンプ３７は、例えば流路Ｒ８を介して第２の軸受収容空間Ｓ５と接続されている。第２の軸受収容空間Ｓ５には、オイルタンク２８から潤滑油が流路Ｒ８を通って供給されるようになっている。第２の軸受収容空間Ｓ５に供給された潤滑油は、軸受３１に供給され、回転軸２４の摺動部位の潤滑性の確保と共に摺動部位の発熱を抑制（冷却）する。第２の軸受収容空間Ｓ５は、流路Ｒ９を介してオイルタンク２８と接続されている。オイルタンク２８には、第２の軸受収容空間Ｓ５に供給された潤滑油が流路Ｒ９を通って帰還してくるようになっている。

ここで、モーター収容空間Ｓ３に供給された冷媒液Ｘ２の一部が蒸発して、モーター収容空間Ｓ３の雰囲気圧が高くなり、例えばシール部３５からギヤユニット収容空間Ｓ４に漏れ出した場合には、ギヤユニット収容空間Ｓ４の雰囲気圧が高くなってしまう。ギヤユニット収容空間Ｓ４には流路Ｒ９等を介して各摺動部位から潤滑油が帰還してくるオイルタンク２８が設けられているため、このように雰囲気圧が高くなると、オイルタンク２８に戻る潤滑油が少なくなってしまう。
このため、ターボ圧縮機５は、図２に示す構成を備えている。

図２は、本発明の実施形態におけるターボ圧縮機５の断面構成図である。
ターボ圧縮機５は、図２に示すように、ギヤユニット収容空間Ｓ４とＩＧＶ収容空間Ｓ６とを連通させる均圧管４０を有する。ＩＧＶ収容空間Ｓ６には、インレットガイドベーン１６の駆動機構１６ａが設けられている。ＩＧＶ収容空間Ｓ６は、第１圧縮段１１及びガス吸入管５ｃの周りに環状に設けられている。ＩＧＶ収容空間Ｓ６は、筐体２０に形成された隙間Ｇを介して第１圧縮段１１の上流側のガス吸入管５ｃにおける圧縮流路空間Ｓ１と連通している。

隙間Ｇによって連通する圧縮流路空間Ｓ１は、第１圧縮段１１の吸気側であってインペラ１３が回転駆動されると負圧状態になるところであり、密閉型の筐体２０において最も雰囲気圧が低くなる部分である。ＩＧＶ収容空間Ｓ６は、隙間Ｇを介して圧縮流路空間Ｓ１に連通することで雰囲気圧が低くなっている。均圧管４０は、このＩＧＶ収容空間Ｓ６とギヤユニット収容空間Ｓ４との間を接続することによって、ギヤユニット収容空間Ｓ４からＩＧＶ収容空間Ｓ６に向かってギヤユニット収容空間Ｓ４のガスを流通させ、ギヤユニット収容空間Ｓ４の雰囲気圧を低下させるようになっている。

ギヤユニット収容空間Ｓ４では、ギヤユニット２５の特にインペラ１３，１４に回転駆動力を伝達する大径歯車２９によって、潤滑油が掻き上げられ、油滴や油煙が発生している。ギヤユニット収容空間Ｓ４には、当該ガスに含まれる潤滑油を分離する第１の油分離装置４１が設けられている。第１の油分離装置４１は、大径歯車２９の上方に配置され、筐体２０にボルト等の固定手段によって固定されている。第１の油分離装置４１は、吸引ダクト４２を有している。吸引ダクト４２は、均圧管４０と連通する連通口４３を有する。連通口４３には、逆止弁４４が設けられている。

逆止弁４４は、ＩＧＶ収容空間Ｓ６からギヤユニット収容空間Ｓ４に向かってＩＧＶ収容空間Ｓ６のガスが逆流しないようにするためのものである。ターボ圧縮機５の運転停止の際には、凝縮器２からターボ圧縮機５に冷媒が逆流し、圧縮流路空間Ｓ１、ＩＧＶ収容空間Ｓ６の雰囲気圧がギヤユニット収容空間Ｓ４よりも低くなる場合がある。この場合に、逆止弁４４は、当該ガスの逆流を防止することができるようになっている。この吸引ダクト４２の中には、不図示のデミスターが設けられており、吸引したガスに含まれる潤滑油を捕捉し、捕捉した潤滑油を吸引口４２ａから下方のオイルタンク２８に戻すようになっている。

このような第１の油分離装置４１によって大径歯車２９の回転によって掻き上げられた潤滑油が捕捉され、ギヤユニット収容空間Ｓ４の外部に潤滑油が排出されることが防止される。しかしながら、ギヤユニット収容空間Ｓ４においてガスに混入される潤滑油の量が多いと、第１の油分離装置４１によって十分に捕捉できない場合がある。この潤滑油が、均圧管４０における気流に乗ってＩＧＶ収容空間Ｓ６に排出されてしまうと、ＩＧＶ収容空間Ｓ６から圧縮流路空間Ｓ１に導入され、凝縮器２や蒸発器４等に溜まることで、油上がりが発生する。そこで、ＩＧＶ収容空間Ｓ６には、当該ガスに含まれる潤滑油を分離する第２の油分離装置（油分離装置）５０が設けられている。

図３は、本発明の実施形態における第２の油分離装置５０の構成を示す正面側及び背面側の斜視図である。
第２の油分離装置５０は、ＩＧＶ収容空間Ｓ６においてガスに含まれる潤滑油を分離するものである。第２の油分離装置５０は、カバー部材５１と、デミスター５２と、を有する。カバー部材５１は、図２に示すように、ＩＧＶ収容空間Ｓ６と圧縮流路空間Ｓ１とを連通させる隙間Ｇを囲うことで、均圧管４０を介して流入してくるガスが直接隙間Ｇから漏出しないようにする構成となっている。

カバー部材５１は、図３（ｂ）に示すように、円板状の底部５１ａと、円筒状の胴部５１ｂと、を有している。底部５１ａは、中央部に形成された開口５３を有する。開口５３は、隙間Ｇに連通しており、吸い込んだガスの流出口となっている。底部５１ａは、取付穴５４を有する。取付穴５４は、開口５３の周りに複数（本実施形態では４箇所）設けられている。取付穴５４には、固定手段としてのボルト５５（図２参照）が挿通されるようになっている。ボルト５５は、図２に示すように、カバー部材５１の底部５１ａを筐体２０に押し付けて固定することで、開口５３の周りをシールするようになっている。

胴部５１ｂは、図３（ｂ）に示すように、底部５１ａの外縁に沿って一体的に接合されている。胴部５１ｂが接合されることによって、カバー部材５１は、桶形状となっている。このようなカバー部材５１は、図２に示すように、第１圧縮段１１の外周に覆い被さるようにして配置されている。開口５３には、第１圧縮段１１の先端の一部が挿通されるように配置され、カバー部材５１の内側が隙間Ｇと連通するようになっている。また、底部５１ａと逆側の胴部５１ｂの開口端は、筐体２０に対して軸方向で当接することで、筐体２０によって閉塞されるようになっている。

カバー部材５１は、図３（ａ）に示すように、ガスの吸い込み口５６を有する。吸い込み口５６は、カバー部材５１の外側と内側を連通させるものである。吸い込み口５６は、底部５１ａ及び胴部５１ｂの一部を切り欠くことで形成され、半径方向に開口している。カバー部材５１の内側には、デミスター５２が設けられている。デミスター５２は、格子状や網状の捕捉部材からなる充填物であり、吸い込み口５６に充填されている。デミスター５２は、図３（ｂ）に示すように、取付板５７に取り付けられており、吸い込み口５６から上方に向けて所定長さで設けられている。

カバー部材５１の吸い込み口５６は、図２に示すように、環形状のＩＧＶ収容空間Ｓ６において、均圧管４０の連通開口４０ａに対し、該環形状の中心を挟んだ反対側に配置されている。すなわち、均圧管４０の連通開口４０ａは、ＩＧＶ収容空間Ｓ６のリング頂部において開口している一方で、カバー部材５１の吸い込み口５６は、ＩＧＶ収容空間Ｓ６のリング底部において開口している。このように本実施形態では、均圧管４０を介して流入してくるガスが、吸い込み口５６に至るまでの流通過程でなるべく遠回りするために、カバー部材５１の吸い込み口５６は、均圧管４０の連通開口４０ａから最も離れた位置に配置するようにしている。

また、カバー部材５１の吸い込み口５６は、ＩＧＶ収容空間Ｓ６において、均圧管４０の連通開口４０ａに対して反対向きに配置されている。すなわち、均圧管４０の連通開口４０ａは、ＩＧＶ収容空間Ｓ６のリング頂部において下向きに開口している一方で、カバー部材５１の吸い込み口５６は、ＩＧＶ収容空間Ｓ６のリング底部において下向きに開口している。このように本実施形態では、均圧管４０を介して流入してくるガスの流れ方向を、吸い込み口５６に至る手前で急激に曲げるようにするために、均圧管４０の連通開口４０ａとカバー部材５１の吸い込み口５６とを、非対向状態とするように配置している。

本実施形態では、ＩＧＶ収容空間Ｓ６において分離した潤滑油をギヤユニット収容空間Ｓ４に返送する油返送装置６０を有する。油返送装置６０は、流路Ｒ１０と、エジェクター６１と、を有する。流路Ｒ１０は、ＩＧＶ収容空間Ｓ６の底と、オイルタンク２８とを接続するものである。流路Ｒ１０には、潤滑油を搬送するためのエジェクター６１が設けられている。エジェクター６１は、流体の流動によって負圧を発生させ、ＩＧＶ収容空間Ｓ６の底に溜まった潤滑油を吸い込んで搬送するものである。流体としては、各摺動部位からオイルタンク２８に戻って行く潤滑油や圧縮冷媒ガスＸ１等を用いることができる。

続いて、上記構成の第２の油分離装置５０の作用について説明する。

図２に示すように、ギヤユニット収容空間Ｓ４では、ギヤユニット２５の特にインペラ１３，１４に回転駆動力を伝達する大径歯車２９によって、潤滑油が掻き上げられ、油滴や油煙が発生している。ギヤユニット収容空間Ｓ４には、油滴や油煙となった潤滑油をガス分から分離する第１の油分離装置４１が設けられているが、ガスに混入される潤滑油の量が多いと、第１の油分離装置４１によって捕捉できなかった潤滑油が、均圧管４０における気流に乗ってＩＧＶ収容空間Ｓ６に排出されてくる。

ＩＧＶ収容空間Ｓ６には、ＩＧＶ収容空間Ｓ６において当該ガスに含まれる潤滑油を分離する第２の油分離装置５０が設けられている。第２の油分離装置５０は、ギヤユニット収容空間Ｓ４から均圧管４０を介して流入してくるガスが、筐体２０の隙間Ｇから第１圧縮段１１の吸気側に漏出する前に、そのガスに含まれる潤滑油を分離するようになっている。第２の油分離装置５０は、カバー部材５１で筐体２０の隙間Ｇを囲って、均圧管４０を介して流入してくるガスが直接隙間Ｇから漏出しないようにし、カバー部材５１の吸い込み口５６にデミスター５２を設け、デミスター５２を通って潤滑油を取り除いた後にガスを隙間Ｇから漏出させるようになっている。

カバー部材５１の吸い込み口５６は、ＩＧＶ収容空間Ｓ６において、均圧管４０の連通開口４０ａに対し環形状の中心を挟んだ反対側に配置されている。均圧管４０の連通開口４０ａに対してカバー部材５１の吸い込み口５６が反対側にあると、均圧管４０を介して流入してくるガスの吸い込み口５６に到達するまでの流通経路を長く確保することができる。そうすると、連通開口４０ａから流入してくるガスが、ＩＧＶ収容空間Ｓ６をその環形状に沿って流通する過程で、当該ガスに含まれる潤滑油の少なくとも一部が、筐体２０や周辺部材と接触することによって凝縮し、また、カーブによる遠心力によって取り除かれることとなる。このように、ＩＧＶ収容空間Ｓ６におけるガスの流通経路をなるべく遠回りにすることで、この流通過程においてもガスに含まれる潤滑油を取り除くようにすることができる。

また、カバー部材５１の吸い込み口５６は、ＩＧＶ収容空間Ｓ６において、均圧管４０の連通開口４０ａに対して反対向きに配置されている。均圧管４０の連通開口４０ａに対してカバー部材５１の吸い込み口５６を反対向きとすると、均圧管４０を介して流入してくるガスが、吸い込み口５６に到達する際に流れ方向が急激に曲がって逆方向となる。このように、ＩＧＶ収容空間Ｓ６に流れ込むガスの流れ方向を急激に曲げることで、当該ガスに含まれる潤滑油の少なくとも一部は、急激な方向転換に耐え切れずにその慣性力によってガスの流れから外側にはじかれて分離することとなる。このように、均圧管４０の連通開口４０ａとカバー部材５１の吸い込み口５６とを非対向状態とする向きで配置することで、吸い込み口５６に到達する際においてもガスに含まれる潤滑油を取り除くようにすることができる。

吸い込み口５６から吸い込まれたガスは、デミスター５２を通過する。デミスター５２は、格子状部材や網状部材等で構成されており、ガスが通過する際に、当該ガスに含まれる潤滑油を捕捉することができる。このため、隙間Ｇから圧縮流路空間Ｓ１を通って、筐体２０の外部に潤滑油が排出されないようにすることができる。デミスター５２に捕捉された潤滑油は、ＩＧＶ収容空間Ｓ６の下方に向けて開口している吸い込み口５６から自重により滴下し、ＩＧＶ収容空間Ｓ６の底に溜まる。このように、吸い込み口５６を、ＩＧＶ収容空間Ｓ６において、下方を向いて配置することによって、捕捉した潤滑油がカバー部材５１の内側に溜まることを防止することができる。

また、本実施形態においては、油返送装置６０が設けられており、ＩＧＶ収容空間Ｓ６の底には、溜まった潤滑油を抜き出す流路Ｒ１０が接続されている。ＩＧＶ収容空間Ｓ６において分離した潤滑油は、エジェクター６１によって流路Ｒ１０を介してギヤユニット収容空間Ｓ４に返送される。このように、分離した潤滑油は、ＩＧＶ収容空間Ｓ６に溜まることなく、ギヤユニット収容空間Ｓ４のオイルタンク２８に戻るため、油上がりを確実に防止することができる。

したがって、上述の本実施形態によれば、回転駆動するインペラ１３，１４を備える圧縮段１１，１２と、潤滑油を収容すると共にインペラ１３，１４に回転駆動力を伝達する大径歯車２９を収容するギヤユニット収容空間Ｓ４及び該ギヤユニット収容空間Ｓ４よりも雰囲気圧が低くなるＩＧＶ収容空間Ｓ６及び該ＩＧＶ収容空間Ｓ６と第１圧縮段１１の吸気側とを連通させる隙間Ｇを備える筐体２０と、ギヤユニット収容空間Ｓ４からＩＧＶ収容空間Ｓ６に向かってガスを流通させるための均圧管４０と、ＩＧＶ収容空間Ｓ６においてガスに含まれる潤滑油を分離する第２の油分離装置５０と、を有する、ターボ圧縮機５を採用することによって、潤滑油の排出を効果的に抑制することができ、油上がりの発生や凝縮器２、蒸発器４における熱交換性能の低下を抑制することができる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態では、油返送装置がエジェクターを備える形態について説明したが、本発明はこの構成に限定されず、例えば油返送装置が電動ポンプを備える形態であってもよい。

また、例えば、上記実施形態では、第２空間でのガスの流通経路を長くしつつ、ガスが直接隙間から漏出しないようにするためにカバー部材とデミスターとを備える形態について説明したが、本発明はこの構成に限定されず、例えば均圧管の連通開口に直接にデミスターを配置して潤滑油を分離する形態であってもよい。

１…ターボ冷凍機、２…凝縮器、４…蒸発器、５…ターボ圧縮機、１１…第１圧縮段（圧縮段）、１２…第２圧縮段（圧縮段）、１３…インペラ、１４…インペラ、２０…筐体、２９…大径歯車（ギヤ部材）、４０…均圧管、４０ａ…連通開口、５０…第２の油分離装置（油分離装置）、５１…カバー部材、５２…デミスター、５６…吸い込み口、６０…油返送装置、６１…エジェクター、Ｇ…隙間、Ｓ４…ギヤユニット収容空間（第１空間）、Ｓ６…ＩＧＶ収容空間（第２空間）

Claims (7)

1. 回転駆動するインペラを備える圧縮段と、
   潤滑油を収容すると共に前記インペラに回転駆動力を伝達するギヤ部材を収容する第１空間及び該第１空間よりも雰囲気圧が低くなる第２空間及び該第２空間と前記圧縮段の吸気側とを連通させる隙間を備える筐体と、
   前記第１空間から前記第２空間に向かってガスを流通させるための均圧管と、
   前記第２空間において前記ガスに含まれる前記潤滑油を分離する油分離装置と、を有し、
   前記油分離装置は、
   前記隙間を囲って設けられ、前記ガスの吸い込み口が形成されたカバー部材と、
   前記吸い込み口から吸い込まれた前記ガスに含まれる前記潤滑油を捕捉するデミスターと、を有する、ことを特徴とするターボ圧縮機。
2. 前記第２空間は、環形状を有しており、
   前記吸い込み口は、前記第２空間において、前記均圧管の連通開口に対し前記環形状の中心を挟んだ反対側に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載のターボ圧縮機。
3. 前記吸い込み口は、前記第２空間において、前記均圧管の連通開口に対して反対向きに配置されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載のターボ圧縮機。
4. 前記吸い込み口は、前記第２空間において、下方を向いて配置されている、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のターボ圧縮機。
5. 前記第２空間において分離した前記潤滑油を前記第１空間に返送する油返送装置を有する、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のターボ圧縮機。
6. 前記油返送装置は、エジェクターを有する、ことを特徴とする請求項５に記載のターボ圧縮機。
7. 圧縮された冷媒を液化する凝縮器と、
   前記凝縮器によって前記液化された冷媒を蒸発させて冷却対象物を冷却する蒸発器と、
   前記蒸発器によって前記蒸発された冷媒を圧縮して前記凝縮器に供給するターボ圧縮機と、を有するターボ冷凍機であって、
   前記ターボ圧縮機として、請求項１〜６のいずれか一項に記載のターボ圧縮機を有する、ことを特徴とするターボ冷凍機。

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