JP6087635B2 - 圧縮機、及び冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、エコノマイザから分離されたガス冷媒を圧縮工程に吸入する圧縮機、及び冷凍サイクル装置に関する。

従来の遠心圧縮機として、回転軸の径方向の外周側から内周側へ冷媒を導入する吸込ノズルと、該吸込ノズルと外周側で連通する略ドーナツ状の空間で、吸込ノズルから導入されたガス冷媒を、回転軸の軸方向に開口し略環状に配設されたインペラの入口開口部に案内するチャンバとを備え、チャンバは、径方向の幅が、吸込ノズルと連通する接続部から回転軸に向かうにしたがって、回転軸の周方向に次第に狭くなるように形成されているものがある（例えば、特許文献１参照）。このようなチャンバが形成されることによって、インペラに流入するガス冷媒の量が周方向に均一化され、すなわち、ガス冷媒の周方向の分布の偏りが存在せず、圧縮性能が向上する。

また、従来から、冷凍サイクルの冷凍能力の性能向上の観点から、冷凍サイクルとして、２段圧縮２段膨張サイクルが採用されている。ここで、２段圧縮２段膨張サイクルとは、放熱器によって放熱され、膨張弁によって膨張及び減圧されて気液二相となった冷媒を、エコノマイザによって気液分離し、そのうちのガス冷媒を圧縮機の２段の圧縮要素（インペラ）の段間の冷媒流路に吸入させる冷凍サイクルである。エコノマイザによって気液分離された後、液冷媒は、もう一つの膨張弁によって、さらに膨張及び減圧され、蒸発器によってガス冷媒となる。このガス冷媒は、圧縮機に吸入され、２段の圧縮要素の段間に吸入されたガス冷媒と合流する。

以上の２段圧縮２段膨張サイクルでは、エコノマイザによって気液分離されたガス冷媒は、圧縮機の２段の圧縮要素の段間の環状の冷媒流路に吸入させるが、周方向の一箇所から吸入させた場合、吸入口付近に冷媒が多く存在し、冷媒の周方向の分布の偏りが存在する。しかし、エコノマイザからガス冷媒を、２段の圧縮要素（インペラ）の段間に吸入させているので、圧縮性能への影響についてはそれほど大きくはない。

特開２０１０−２０３２５１号公報

しかしながら、昨今では、コスト削減の観点、及び圧縮機の小型化の観点から、圧縮機の単段化が求められている。単段圧縮機においては、エコノマイザから流通してきたガス冷媒を、圧縮要素であるインペラのブレードに直接流入させる必要がある。この場合、周方向の一箇所からインペラのブレードに向けて吸入させた場合、吸入口付近に冷媒が多く存在することになって、冷媒の周方向の分布の偏りが存在することになるため、圧縮性能及び冷凍能力を低下させてしまう可能性があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、圧縮性能及び冷凍能力の低下を抑制する圧縮機、及び冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための本発明に係る圧縮機は、回転軸に固定されたインペラと、エコノマイザから冷媒が吸入される中間吸込口と、該中間吸込口に外周側で連通し、前記回転軸の周方向に沿って形成された空間であって、前記中間吸込口から吸入された冷媒を、内周側に形成された流入口を介して前記インペラに流入させる中間吸込用チャンバと、該中間吸込用チャンバ内に配設され、前記中間吸込口から吸入された前記冷媒を、前記流入口に案内する複数の案内流路と、を備え、複数の前記案内流路は、前記中間吸込口を複数に分割し、前記冷媒を前記インペラへの前記流入口の各部分に向かうように案内し、複数に分割された前記中間吸込口の各部分の面積は、前記中間吸込口から前記冷媒が吸入される前記各案内流路に対応した前記インペラへの前記流入口の各部分の面積に応じた面積となっていることを特徴とするものである。このうち、複数に分割された前記中間吸込口の各部分の面積の比は、前記中間吸込口から前記冷媒が吸入される前記各案内流路に対応した前記インペラへの前記流入口の各部分の面積の比と略同一とすることが好ましい。また、前記案内流路は、前記中間吸込用チャンバ内に配設された案内板によって形成されてもよい。また、前記中間吸込口は、複数であってもよい。

これによって、中間吸込用チャンバから吸入された冷媒は、流入口の周方向の全周に亘って均一に、流入口を介して、インペラに流入されることになり、インペラの遠心圧縮による圧縮性能を向上させることができる。

また、本発明に係る圧縮機は、前記中間吸込用チャンバの前記回転軸の軸方向に垂直な断面形状は、前記中間吸込口を通る径方向に対して略垂直な方向を長軸とする略楕円環形状であることを特徴としている。

これによって、中間吸込口から吸入された冷媒を周方向に沿って整流する案内流路を、真円の円環形状とする場合と比較して大きく確保することができ、冷媒を該案内流路の終着側の流入口の部分まで行き届かせることができる。

また、本発明に係る圧縮機は、前記中間吸込口から前記冷媒を周方向に沿って案内する前記案内流路は、次第に狭くなるように形成され、かつ、該周方向の逆方向から流れてくる前記冷媒と混合しないように仕切られて形成されたことを特徴としている。

これによって、中間吸込口から吸入され、案内流路によって周方向に沿って整流された冷媒が、該案内流路の終着側の流入口の部分へ向かうように促進させることができる。

また、本発明に係る冷凍サイクル装置は、上記のいずれか一つの圧縮機と、該圧縮機から吐出された前記冷媒を放熱させる放熱器と、該放熱器から流出した前記冷媒を減圧させて気液二相冷媒にする第１膨張弁と、該第１膨張弁から流出した前記気液二相冷媒を気液分離する前記エコノマイザと、該エコノマイザによって気液分離された液冷媒を減圧させる第２膨張弁と、該第２膨張弁から流出した前記液冷媒を蒸発させる蒸発器と、を備え、該蒸発器から流出した前記冷媒は、前記圧縮機に吸入され、該エコノマイザによって気液分離されたガス冷媒は、前記圧縮機の前記中間吸込口から前記中間吸込用チャンバ内に吸入されることを特徴とするものである。

このように圧縮性能が向上した圧縮機を備えているので、冷凍サイクル装置全体の冷凍能力を向上させることができる。

本発明に係る圧縮機によれば、中間吸込用チャンバから吸入された冷媒は、流入口の周方向の全周に亘って均一に、流入口を介して、インペラに流入されることになり、圧縮性能を向上させることができる。

図１は、実施形態１に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路の構成図である。 図２は、実施形態１に係る圧縮機の要部断面図である。 図３は、実施形態１に係る圧縮機のインペラ近傍の拡大断面図である。 図４は、図２のＡ−Ａ断面図である。 図５は、実施形態１に係る冷凍サイクルのモリエル線図である。 図６は、実施形態２に係る圧縮機の回転軸の軸方向の断面図である。

［実施形態１］
（冷凍サイクル装置１０１の冷媒回路の構成）
図１は、実施形態１に係る冷凍サイクルの冷媒回路の構成図である。図１を参照しながら、実施形態１に係る冷凍サイクル装置１０１の冷媒回路の構成について説明する。なお、図１に示す冷凍サイクルは、ターボ冷凍機又は空気調和機等に適用できるものであるが、これらを包括して冷凍サイクル装置１０１と称して説明する。

本実施形態に係る冷凍サイクル装置１０１は、図１に示すように、圧縮機１、放熱器２、蒸発器３、第１膨張弁４、エコノマイザ５、第２膨張弁６、及び電動機７を備えている。

圧縮機１は、後述するインペラ１３が回転することによって、吸入したガス冷媒を遠心圧縮し、高温高圧の冷媒として吐出する遠心形の単段圧縮機である。また、圧縮機１は、後述するように、エコノマイザ５によって気液分離されたガス冷媒を中間吸込口１５ａから吸入し、吸込口１４ａから吸入したガス冷媒と混合させて圧縮する。

放熱器２は、圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒の熱を、空気又は水等へ放熱して熱交換を行う。放熱器２から流出した冷媒は、第１膨張弁４へ送られる。

第１膨張弁４は、放熱器２から流れてくる冷媒を、膨張及び減圧させて、気液二相冷媒にする。この第１膨張弁４は、例えば、開度が可変な電子式膨張弁である。

エコノマイザ５は、第１膨張弁４から流れてくる気液二相冷媒を、エンタルピの低い液冷媒と、エンタルピの高いガス冷媒とに気液分離する。気液分離された液冷媒は、第２膨張弁６へ向かい、ガス冷媒は、圧縮機１の中間吸込口１５ａへ向かう。

第２膨張弁６は、エコノマイザ５によって気液分離された液冷媒を、さらに、膨張及び減圧させて、気液二相冷媒にする。この第２膨張弁６は、例えば、開度が可変な電子式膨張弁である。

蒸発器３は、第２膨張弁６から流れてくる気液二相冷媒を、空気又は水等から吸熱して熱交換を行い、冷媒を蒸発させる。蒸発器３から流出したガス冷媒は、圧縮機１へ送られる。

電動機７は、圧縮機１の回転軸１２を回転させるためのモータである。具体的には、圧縮機１から延出した回転軸１２の端部には、ギヤ１ａが設置されており、電動機７のモータ軸の端部には、ギヤ７ａが設置されており、ギヤ１ａと噛合している。したがって、電動機７が駆動し、モータ軸が回転することによって、その回転動力が、ギヤ７ａ、ギヤ１ａ、そして回転軸１２に伝達し、圧縮機１の圧縮動作が行われる。

（圧縮機１の構造）
図２は、実施形態１に係る圧縮機の要部断面図であり、図３は、実施形態１に係る圧縮機のインペラ近傍の拡大断面図である。図２及び図３を参照しながら、圧縮機１の構造について説明する。

図２に示すように、本実施形態に係る圧縮機１は、該圧縮機１の本体を形成し、圧縮するガス冷媒が導入される略円筒形状のケーシング１１と、該ケーシング１１の内部にケーシング１１の略円筒形状の軸心に沿って配置された回転軸１２と、該回転軸１２の外周面に固定された略円盤形状のインペラ１３とを備えている。回転軸１２は、両端部において、ケーシング１１に設けられた軸受（図示せず）によって、周方向Ｃに回転可能に支持されている。

ケーシング１１には、インペラ１３が収容される作動室１１ａが形成されている。また、ケーシング１１は、外周側で蒸発器３からのガス冷媒を吸入する吸込配管１６と連通する略円環形状の空間であり、かつ、インペラ１３が収容されている作動室１１ａに対して回転軸１２の軸方向Ｌの上流側Ｌ１から連通するチャンバ１４を備える。具体的には、チャンバ１４は、ケーシング１１の外周面に穿設された吸込口１４ａを介して吸込配管１６に連通している。また、ケーシング１１は、外周側でエコノマイザ５によって気液分離されたガス冷媒を吸入する中間吸込配管１７と連通する略楕円環形状の空間であり、かつ、インペラ１３が収容されている作動室１１ａに連通する中間吸込用チャンバ１５を備える。具体的には、中間吸込用チャンバ１５は、ケーシング１１の外周面に穿設された中間吸込口１５ａを介して中間吸込配管１７に連通している。また、中間吸込用チャンバ１５は、径方向Ｄの内側に形成された流入口１５ｃによって、作動室１１ａに連通している。

また、ケーシング１１には、チャンバ１４内を通って、インペラ１３の上流側Ｌ１（インペラ１３のブレード１３ａの前縁部１３ｂ側）から吸入し、インペラ１３の径方向Ｄの外側（インペラ１３のブレード１３ａの後縁部１３ｃ側）から吐出するガス冷媒を下流側Ｌ２側へ案内する吐出流路１１ｂが形成されている。この吐出流路１１ｂは、周方向Ｃに円環状に形成されている。吐出流路１１ｂを流通するガス冷媒は、下流側Ｌ２側へ向かって流通し、円環状のスクロール（図示せず）を介して、ケーシング１１の外周側に穿設された吐出口（図示せず）から吐出される。

インペラ１３は、回転軸１２の外周面に固定された略円盤形状物であり、上流側Ｌ１側に形成された湾曲周面に複数のブレード１３ａが所定間隔を介して渦巻き状に固定された部材である。このブレード１３ａの前縁部１３ｂは、チャンバ１４に対向しており、後縁部１３ｃは、吐出流路１１ｂに対向している。すなわち、チャンバ１４を流れてきたガス冷媒は、インペラ１３が周方向Ｃに回転することによって、前縁部１３ｂ側から複数のブレード１３ａ間に吸入されて、遠心圧縮され、後縁部１３ｃ側から吐出流路１１ｂに吐出される。

チャンバ１４は、径方向Ｄの外周側から内周側に向かうと共に、次第に軸方向Ｌの下流側Ｌ２側へと向かうように湾曲して、インペラ１３が収容された作動室１１ａに連通する略円環形状の空間である。また、チャンバ１４には、吸込口１４ａから吸入されたガス冷媒を、インペラ１３に対して前縁部１３ｂ側から、周方向Ｃに亘って均一に吸入させるようにガス冷媒を整流する案内板１４ｂが複数配置されている。すなわち、蒸発器３から流出したガス冷媒は、吸込配管１６及び吸込口１４ａを介して、チャンバ１４内に吸入され、案内板１４ｂの整流作用によって、径方向Ｄの外周側から内周側に向かうと共に、軸方向Ｌの下流側Ｌ２側へ向かい、インペラ１３に対し、ブレード１３ａの前縁部１３ｂ側から吸入される。

中間吸込用チャンバ１５は、図２に示すように、チャンバ１４の下流側Ｌ２側に形成された略円環形状の空間であり、径方向Ｄの内側に形成された流入口１５ｃによって、作動室１１ａに連通している。また、中間吸込用チャンバ１５には、中間吸込口１５ａから吸入されたガス冷媒が、流入口１５ｃを介して、インペラ１３に対し、ブレード１３ａの前縁部１３ｂと後縁部１３ｃとの間の部分から周方向Ｃに亘って均一に吸入するように整流する案内板（後述）が複数配置されている。すなわち、エコノマイザ５によって気液分離されたガス冷媒は、中間吸込配管１７及び中間吸込口１５ａを介して、中間吸込用チャンバ１５内に吸入され、案内板（後述）の整流作用によって、周方向Ｃに亘って均一となるように、径方向Ｄの外周側から内周側へ向かう。そして、ガス冷媒は、流入口１５ｃを介して、インペラ１３に対し、ブレード１３ａの前縁部１３ｂと後縁部１３ｃとの略中間部分から吸入される。

以上のように、吸込口１４ａを介して吸入されたガス冷媒（吸入冷媒Ｆ１）は、チャンバ１４内を流通して、インペラ１３に対し、前縁部１３ｂ側から吸入され、中間吸込口１５ａを介して吸入されたガス冷媒（中間吸込冷媒Ｆ２）は、中間吸込用チャンバ１５内を流通して、インペラ１３に対し、前縁部１３ｂと後縁部１３ｃとの略中間部分から吸入さる。インペラ１３に吸入した吸入冷媒Ｆ１及び中間吸込冷媒Ｆ２は、インペラ１３の回転によって遠心圧縮されながら、ブレード１３ａ間で合流し、後縁部１３ｃから吐出流路１１ｂに向かって吐出冷媒Ｆ３として吐出される。

（圧縮機１の中間吸込用チャンバ１５内の案内板の構成）
図４は、図２のＡ−Ａ断面図である。図４を参照しながら、中間吸込用チャンバ１５内の案内板の構成と、該案内板によって整流されるガス冷媒の流れについて説明する。

図４に示すように、中間吸込用チャンバ１５の軸方向Ｌに垂直な断面の形状は、中間吸込口１５ａの中心を通る径方向Ｄに対して垂直な方向を長軸とする略楕円環形状になっている。中間吸込用チャンバ１５内には、中間吸込口１５ａを介して吸入された中間吸込冷媒Ｆ２を整流し、中間吸込用チャンバ１５内を流通させて流入口１５ｃを介して、インペラ１３に対し、ブレード１３ａの前縁部１３ｂと後縁部１３ｃとの間の部分に吸入させる案内板２１、２２ａ〜２２ｅが配設されている。

案内板２１は、中間吸込口１５ａを吸込口部分Ａ１〜Ａ３の３つの吸込口に分け、中間吸込口１５ａを介して吸入された中間吸込冷媒Ｆ２を、吸込口部分Ａ１〜Ａ３を介してそれぞれ３方向に分岐して流れるように整流する。すなわち、中間吸込冷媒Ｆ２のうち、案内板２１によって吸込口部分Ａ１から吸入されたガス冷媒は、中間吸込口１５ａと対向する流入口１５ｃの部分である流入口部分ｌ１へ向かう。また、中間吸込冷媒Ｆ２のうち、案内板２１によって吸込口部分Ａ２から吸入されたガス冷媒は、中間吸込用チャンバ１５の内周壁に沿って、流入口１５ｃの部分である流入口部分ｌ２へ向かう。そして、中間吸込冷媒Ｆ２のうち、案内板２１によって吸込口部分Ａ３から吸入されたガス冷媒は、中間吸込用チャンバ１５の内周壁に沿って、流入口１５ｃの部分である流入口部分ｌ３へ向かう。

案内板２２ａは、中間吸込冷媒Ｆ２のうち、案内板２１によって吸込口部分Ａ１から吸入されたガス冷媒を、流入口１５ｃの流入口部分ｌ１から周方向Ｃに亘って均一に、インペラ１３へ向かって流入させるように整流する。

案内板２２ｂは、中間吸込冷媒Ｆ２のうち、案内板２１によって吸込口部分Ａ２から吸入されたガス冷媒を、流入口１５ｃの流入口部分ｌ２から周方向Ｃに亘って行き渡るように、インペラ１３へ向かって流入させるように整流する。また、案内板２２ｄは、中間吸込口１５ａの中心から周方向Ｃに略９０°ずれた中間吸込用チャンバ１５の内周壁近傍から、回転軸１２に対して中間吸込口１５ａと反対側の中間吸込用チャンバ１５の内周壁近傍に向かうに従って、ガス冷媒の流路が周方向Ｃに次第に狭くなるように配設されている。このように案内板２２ｄが配設されることによって、ガス冷媒が、流入口部分ｌ２のうち回転軸１２に対して中間吸込口１５ａと反対側の部分へ向かうように促進させることができる。したがって、案内板２２ｂ、２２ｄによって、吸込口部分Ａ２から吸入されたガス冷媒は、流入口１５ｃの流入口部分ｌ２から周方向Ｃに亘って均一に、インペラ１３へ向かって流入させるように整流される。

案内板２２ｃは、中間吸込冷媒Ｆ２のうち、案内板２１によって吸込口部分Ａ３から吸入されたガス冷媒を、流入口１５ｃの流入口部分ｌ３から周方向Ｃに亘って行き渡るように、インペラ１３へ向かって流入させるように整流する。また、案内板２２ｅは、中間吸込口１５ａの中心から周方向Ｃに略９０°ずれた中間吸込用チャンバ１５の内周壁近傍から、回転軸１２に対して中間吸込口１５ａと反対側の中間吸込用チャンバ１５の内周壁近傍に向かうに従って、ガス冷媒の流路が周方向Ｃに次第に狭くなるように配設されている。このように案内板２２ｅが配設されることによって、ガス冷媒が、流入口部分ｌ３のうち回転軸１２に対して中間吸込口１５ａと反対側の部分へ向かうように促進させることができる。したがって、案内板２２ｃ、２２ｅによって、吸込口部分Ａ３から吸入されたガス冷媒は、流入口１５ｃの流入口部分ｌ３から周方向Ｃに亘って均一に、インペラ１３へ向かって流入させるように整流される。

また、案内板２２ｄ、２２ｅは、回転軸１２に対して中間吸込口１５ａと反対側の中間吸込用チャンバ１５の内周壁部分で、ガス冷媒の流路を仕切っている。したがって、案内板２２ｄ、２２ｅの配置構成によって、吸込口部分Ａ２から吸入され、流入口部分ｌ２へ向かったガス冷媒と、吸込口部分Ａ３から吸入され、流入口部分ｌ３へ向かったガス冷媒とが混合しないことになる。

以上のような案内板２１、２２ａ〜２２ｅの配置構成によって、中間吸込口１５ａから吸入された中間吸込冷媒Ｆ２の中間吸込用チャンバ１５内における案内流路が形成される。

また、案内板２１、２２ａ〜２２ｅは、吸込口部分Ａ１〜Ａ３の面積の比が、流入口部分ｌ１〜ｌ３の面積の比と略同一となるように配置構成されている。したがって、流入口部分ｌ１〜ｌ３のそれぞれに向かうガス冷媒の量の比は、吸込口部分Ａ１〜Ａ３の面積の比と略同一となる。すなわち、中間吸込冷媒Ｆ２は、流入口部分ｌ１〜ｌ３、すなわち、流入口１５ｃの周方向Ｃの全周に亘って均一に、流入口１５ｃを介して、インペラ１３に流入されることになり、インペラ１３の遠心圧縮による圧縮性能を向上させることができ、これによって冷凍サイクル装置１０１全体の冷凍能力を向上させることができる。

また、上述のように、中間吸込用チャンバ１５の軸方向Ｌに垂直な断面形状は、中間吸込口１５ａの中心を通る径方向Ｄに対して垂直な方向を長軸とする略楕円環形状になっている。このように中間吸込用チャンバ１５の断面形状を略楕円環形状とすることによって、吸込口部分Ａ２及びＡ３から吸入されたガス冷媒の案内流路を、真円の円環形状とする場合と比較して大きく確保することができ、該ガス冷媒を回転軸１２に対して中間吸込口１５ａと反対側（該案内流路の終着側）の流入口１５ｃの部分まで行き届かせることができる。

なお、案内板２１は、中間吸込口１５ａを吸込口部分Ａ１〜Ａ３の３つの吸込口に分け、中間吸込冷媒Ｆ２を、吸込口部分Ａ１〜Ａ３を介してそれぞれ３方向に分岐して流れるようにしているが、これに限定されるものではない。すなわち、案内板２１によって、中間吸込冷媒Ｆ２を、２方向に分岐又は４方向以上に分岐するようにしてもよい。

（冷凍サイクル装置１０１の冷凍サイクルの動作）
図５は、実施形態１に係る冷凍サイクルのモリエル線図である。図１、図２及び図５を参照しながら、冷凍サイクル装置１０１の冷凍サイクルの全体動作について説明する。図５に示すＰ１〜Ｐ８は、それぞれ図１に示すＰ１〜Ｐ８に対応する。

圧縮機１に吸入されたガス冷媒（Ｐ６）は、圧縮機１のインペラ１３の遠心圧縮によって圧縮されて（Ｐ７）、この圧縮された冷媒は、エコノマイザ５から流通してきたガス冷媒とインペラ１３内において合流して（Ｐ８）、さらに圧縮されて吐出される。圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒（Ｐ１）は、放熱器２に流入する。放熱器２に流入した冷媒は、空気又は水等と熱交換して放熱し、放熱器２から流出する。放熱器２から流出した冷媒（Ｐ２）は、第１膨張弁４に流入する。第１膨張弁４に流入した冷媒は、第１膨張弁４によって膨張及び減圧され（Ｐ３）、気液二相冷媒となり、エコノマイザ５に流入する。エコノマイザ５に流入した気液二相冷媒は、エコノマイザ５によって気液分離され、エンタルピの低い液冷媒（Ｐ４）は、第２膨張弁６へ向かい、該液冷媒よりもエンタルピの高いガス冷媒は圧縮機１へ向かう。

エコノマイザ５から第２膨張弁６に流入した液冷媒は、第２膨張弁６によって膨張及び減圧され（Ｐ５）、気液二相冷媒となり、蒸発器３に流入する。蒸発器３に流入した気液二相冷媒は、空気又は水等と熱交換して蒸発し、ガス冷媒となって蒸発器３から流出する。蒸発器３から流出したガス冷媒（Ｐ６）は、再び圧縮機１に吸入される。

エコノマイザ５によって気液分離されたガス冷媒は、中間吸込配管１７及び中間吸込口１５ａを介して、圧縮機１の中間吸込用チャンバ１５内に吸入される。中間吸込用チャンバ１５内に吸入されたガス冷媒は、上述の案内板２１、２２ａ〜２２ｅの整流作用によって、流入口１５ｃの周方向Ｃの全周に亘って均一に、流入口１５ｃを介して、インペラ１３に吸入される。具体的には、ガス冷媒は、ブレード１３ａの前縁部１３ｂと後縁部１３ｃとの略中間部分からインペラ１３に吸入される。インペラ１３に吸入されたガス冷媒は、蒸発器３から圧縮機１のチャンバ１４に吸入され、インペラ１３に前縁部１３ｂ側から吸入された冷媒と合流し（Ｐ８）、合流した冷媒は、圧縮されて吐出される（Ｐ１）。

以上の冷凍サイクル装置１０１及び圧縮機１の動作によって、流入口１５ｃの周方向Ｃの全周に亘って均一に、流入口１５ｃを介して、インペラ１３に吸入されることになり、インペラ１３の遠心圧縮による圧縮性能を向上させることができる。さらに、これによって冷凍サイクル装置１０１全体の冷凍能力（図５に示すエンタルピ差Δｈ）を向上させることができる。

なお、図４に示すように、中間吸込用チャンバ１５の軸方向Ｌに垂直な断面の形状は略楕円環形状であるものとしているが、これに限定されるものではない。すなわち、中間吸込用チャンバ１５内に配置される案内板の配置構成によって、流入口１５ｃの周方向Ｃの全周に亘って均一に、流入口１５ｃを介して、インペラ１３に吸入されるように案内流路が構成できるのであれば、例えば、略真円の円環形状であってもよい。

［実施形態２］
実施形態２に係る圧縮機１について、実施形態１に係る圧縮機１の構造と相違する点を中心に説明する。

（圧縮機１の構造及び中間吸込用チャンバ１５内の案内板の構成）
図６は、実施形態２に係る圧縮機の回転軸の軸方向の断面図である。図６を参照しながら、圧縮機１の構造及び中間吸込用チャンバ１５内の案内板の構成について説明する。

ケーシング１１は、外周側でエコノマイザ５によって気液分離されたガス冷媒を吸入する２本の中間吸込配管（図示せず）と連通する略楕円環形状の空間であり、かつ、インペラ１３が収容されている作動室１１ａに連通する中間吸込用チャンバ１５を備える。具体的には、中間吸込用チャンバ１５は、ケーシング１１の外周面、かつ、回転軸１２に対して対照となる位置に穿設された中間吸込口１５ａ、１５ｄを介して２本の中間吸込配管にそれぞれ連通している。また、中間吸込用チャンバ１５は、径方向の内側に形成された流入口１５ｃによって、作動室１１ａに連通している。

中間吸込用チャンバ１５は、略楕円環形状の空間であり、径方向の内側に形成された流入口１５ｃによって、作動室１１ａに連通している。また、中間吸込用チャンバ１５には、中間吸込口１５ａ、１５ｄから吸入されたガス冷媒が、流入口１５ｃを介して、インペラ１３に対し、ブレード１３ａの前縁部と後縁部との間の部分から回転軸１２の周方向（以下、周方向という）に亘って均一に吸入するように整流する案内板（後述）が複数配置されている。すなわち、エコノマイザ５によって気液分離されたガス冷媒は、中間吸込配管及び中間吸込口１５ａ、１５ｄを介して、中間吸込用チャンバ１５内に吸入され、案内板（後述）の整流作用によって、周方向に亘って均一となるように、径方向の外周側から内周側へ向かう。そして、ガス冷媒は、流入口１５ｃを介して、インペラ１３に対し、ブレード１３ａの前縁部と後縁部との略中間部分から吸入される。

図６に示すように、中間吸込用チャンバ１５における回転軸１２の軸方向（以下、軸方向という）に垂直な断面の形状は、中間吸込口１５ａ、１５ｄの中心を通る径方向に対して垂直な方向を長軸とする略楕円環形状になっている。中間吸込用チャンバ１５内には、中間吸込口１５ａを介して吸入された中間吸込冷媒Ｆ２ａを整流し、中間吸込用チャンバ１５内を流通させて流入口１５ｃを介して、インペラ１３に対し、ブレード１３ａの前縁部と後縁部との間の部分に吸入させる案内板３１、３２ａ〜３２ｅが配設されている。さらに、中間吸込用チャンバ１５内には、中間吸込口１５ｄを介して吸入された中間吸込冷媒Ｆ２ｂを整流し、中間吸込用チャンバ１５内を流通させて流入口１５ｃを介して、インペラ１３に対し、ブレード１３ａの前縁部と後縁部との間の部分に吸入させる案内板４１、４２ａ〜４２ｅが配設されている。

案内板３１は、中間吸込口１５ａを吸込口部分Ａ１〜Ａ３の３つの吸込口に分け、中間吸込口１５ａを介して吸入された中間吸込冷媒Ｆ２ａを、吸込口部分Ａ１〜Ａ３を介してそれぞれ３方向に分岐して流れるように整流する。すなわち、中間吸込冷媒Ｆ２のうち、案内板３１によって吸込口部分Ａ１から吸入されたガス冷媒は、中間吸込口１５ａと対向する流入口１５ｃの部分である流入口部分ｌ１へ向かう。また、中間吸込冷媒Ｆ２ａのうち、案内板３１によって吸込口部分Ａ２から吸入されたガス冷媒は、中間吸込用チャンバ１５の内周壁に沿って、流入口１５ｃの部分である流入口部分ｌ２へ向かう。そして、中間吸込冷媒Ｆ２ａのうち、案内板３１によって吸込口部分Ａ３から吸入されたガス冷媒は、中間吸込用チャンバ１５の内周壁に沿って、流入口１５ｃの部分である流入口部分ｌ３へ向かう。

案内板３２ａは、中間吸込冷媒Ｆ２ａのうち、案内板３１によって吸込口部分Ａ１から吸入されたガス冷媒を、流入口１５ｃの流入口部分ｌ１から周方向に亘って均一に、インペラ１３へ向かって流入させるように整流する。

案内板３２ｂは、中間吸込冷媒Ｆ２ａのうち、案内板３１によって吸込口部分Ａ２から吸入されたガス冷媒を、流入口１５ｃの流入口部分ｌ２から周方向に亘って行き渡るように、インペラ１３へ向かって流入させるように整流する。また、案内板３２ｄは、中間吸込口１５ａの中心から周方向に所定角度ずれた中間吸込用チャンバ１５の内周壁近傍から、中間吸込口１５ａの中心から周方向に９０°ずれた中間吸込用チャンバ１５の内周壁近傍に向かうに従って、ガス冷媒の流路が周方向に次第に狭くなるように配設されている。このように案内板３２ｄが配設されることによって、ガス冷媒が、流入口部分ｌ２のうち中間吸込口１５ａの中心から周方向に９０°ずれた部分へ向かうように促進させることができる。したがって、案内板３２ｂ、３２ｄによって、吸込口部分Ａ２から吸入されたガス冷媒は、流入口１５ｃの流入口部分ｌ２から周方向に亘って均一に、インペラ１３へ向かって流入させるように整流される。

案内板３２ｃは、中間吸込冷媒Ｆ２ａのうち、案内板３１によって吸込口部分Ａ３から吸入されたガス冷媒を、流入口１５ｃの流入口部分ｌ３から周方向に亘って行き渡るように、インペラ１３へ向かって流入させるように整流する。また、案内板３２ｅは、中間吸込口１５ａの中心から周方向に所定角度ずれた中間吸込用チャンバ１５の内周壁近傍から、中間吸込口１５ａの中心から周方向に９０°ずれた中間吸込用チャンバ１５の内周壁近傍に向かうに従って、ガス冷媒の流路が周方向に次第に狭くなるように配設されている。このように案内板３２ｅが配設されることによって、ガス冷媒が、流入口部分ｌ３のうち中間吸込口１５ａの中心から周方向に９０°ずれた部分へ向かうように促進させることができる。したがって、案内板３２ｃ、３２ｅによって、吸込口部分Ａ３から吸入されたガス冷媒は、流入口１５ｃの流入口部分ｌ３から周方向に亘って均一に、インペラ１３へ向かって流入させるように整流される。

案内板４１は、中間吸込口１５ｄを吸込口部分Ａ４〜Ａ６の３つの吸込口に分け、中間吸込口１５ｄを介して吸入された中間吸込冷媒Ｆ２ｂを、吸込口部分Ａ４〜Ａ６を介してそれぞれ３方向に分岐して流れるように整流する。すなわち、中間吸込冷媒Ｆ２ｂのうち、案内板４１によって吸込口部分Ａ４から吸入されたガス冷媒は、中間吸込口１５ｄと対向する流入口１５ｃの部分である流入口部分ｌ４へ向かう。また、中間吸込冷媒Ｆ２ｂのうち、案内板４１によって吸込口部分Ａ５から吸入されたガス冷媒は、中間吸込用チャンバ１５の内周壁に沿って、流入口１５ｃの部分である流入口部分ｌ５へ向かう。そして、中間吸込冷媒Ｆ２ｂのうち、案内板４１によって吸込口部分Ａ６から吸入されたガス冷媒は、中間吸込用チャンバ１５の内周壁に沿って、流入口１５ｃの部分である流入口部分ｌ６へ向かう。

案内板４２ａは、中間吸込冷媒Ｆ２ｂのうち、案内板４１によって吸込口部分Ａ４から吸入されたガス冷媒を、流入口１５ｃの流入口部分ｌ４から周方向に亘って均一に、インペラ１３へ向かって流入させるように整流する。

案内板４２ｂは、中間吸込冷媒Ｆ２ｂのうち、案内板４１によって吸込口部分Ａ５から吸入されたガス冷媒を、流入口１５ｃの流入口部分ｌ５から周方向に亘って行き渡るように、インペラ１３へ向かって流入させるように整流する。また、案内板４２ｄは、中間吸込口１５ｄの中心から周方向に所定角度ずれた中間吸込用チャンバ１５の内周壁近傍から、中間吸込口１５ｄの中心から周方向に９０°ずれた中間吸込用チャンバ１５の内周壁近傍に向かうに従って、ガス冷媒の流路が周方向に次第に狭くなるように配設されている。このように案内板４２ｄが配設されることによって、ガス冷媒が、流入口部分ｌ５のうち中間吸込口１５ｄの中心から周方向に９０°ずれた部分へ向かうように促進させることができる。したがって、案内板４２ｂ、４２ｄによって、吸込口部分Ａ５から吸入されたガス冷媒は、流入口１５ｃの流入口部分ｌ５から周方向に亘って均一に、インペラ１３へ向かって流入させるように整流される。

案内板４２ｃは、中間吸込冷媒Ｆ２ｂのうち、案内板４１によって吸込口部分Ａ６から吸入されたガス冷媒を、流入口１５ｃの流入口部分ｌ６から周方向に亘って行き渡るように、インペラ１３へ向かって流入させるように整流する。また、案内板４２ｅは、中間吸込口１５ｄの中心から周方向に所定角度ずれた中間吸込用チャンバ１５の内周壁近傍から、中間吸込口１５ｄの中心から周方向に９０°ずれた中間吸込用チャンバ１５の内周壁近傍に向かうに従って、ガス冷媒の流路が周方向に次第に狭くなるように配設されている。このように案内板４２ｅが配設されることによって、ガス冷媒が、流入口部分ｌ６のうち中間吸込口１５ｄの中心から周方向に９０°ずれた部分へ向かうように促進させることができる。したがって、案内板４２ｃ、４２ｅによって、吸込口部分Ａ６から吸入されたガス冷媒は、流入口１５ｃの流入口部分ｌ６から周方向に亘って均一に、インペラ１３へ向かって流入させるように整流される。

また、案内板３２ｄ、４２ｄは、中間吸込口１５ａ（中間吸込口１５ｄ）の中心から周方向に９０°ずれた中間吸込用チャンバ１５の内周壁部分（流入口１５ｃの流入口部分ｌ２と流入口部分ｌ５との境界部分）で、ガス冷媒の流路を仕切っている。したがって、案内板３２ｄ、４２ｄの配置構成によって、吸込口部分Ａ２から吸入され、流入口部分ｌ２へ向かったガス冷媒と、吸込口部分Ａ５から吸入され、流入口部分ｌ５へ向かったガス冷媒とが混合しないことになる。

また、案内板３２ｅ、４２ｅは、中間吸込口１５ａ（中間吸込口１５ｄ）の中心から周方向に９０°ずれた中間吸込用チャンバ１５の内周壁部分（流入口１５ｃの流入口部分ｌ３と流入口部分ｌ６との境界部分）で、ガス冷媒の流路を仕切っている。したがって、案内板３２ｅ、４２ｅの配置構成によって、吸込口部分Ａ３から吸入され、流入口部分ｌ３へ向かったガス冷媒と、吸込口部分Ａ６から吸入され、流入口部分ｌ６へ向かったガス冷媒とが混合しないことになる。

その他の圧縮機１の構造は、実施の形態１に係る圧縮機１と同様である。

以上のような案内板３１、３２ａ〜３２ｅの配置構成によって、中間吸込口１５ａから吸入された中間吸込冷媒Ｆ２ａの中間吸込用チャンバ１５内における案内流路が形成される。また、案内板４１、４２ａ〜４２ｅの配置構成によって、中間吸込口１５ｄから吸入された中間吸込冷媒Ｆ２ｂの中間吸込用チャンバ１５内における案内流路が形成される。

また、案内板３１、３２ａ〜３２ｅは、吸込口部分Ａ１〜Ａ３の面積の比が、流入口部分ｌ１〜ｌ３の面積の比と略同一となるように配置構成されている。したがって、流入口部分ｌ１〜ｌ３のそれぞれに向かうガス冷媒の量の比は、吸込口部分Ａ１〜Ａ３の面積の比と略同一となる。すなわち、中間吸込冷媒Ｆ２ａは、流入口部分ｌ１〜ｌ３、すなわち、流入口１５ｃの周方向の半周に亘って均一に、流入口１５ｃを介して、インペラ１３に流入されることになる。

また、案内板４１、４２ａ〜４２ｅは、吸込口部分Ａ４〜Ａ６の面積の比が、流入口部分ｌ４〜ｌ６の面積の比と略同一となるように配置構成されている。したがって、流入口部分ｌ４〜ｌ６のそれぞれに向かうガス冷媒の量の比は、吸込口部分Ａ４〜Ａ６の面積の比と略同一となる。すなわち、中間吸込冷媒Ｆ２ｂは、流入口部分ｌ４〜ｌ６、すなわち、流入口１５ｃの周方向の半周に亘って均一に、流入口１５ｃを介して、インペラ１３に流入されることになる。

さらに、中間吸込口１５ａ、１５ｄから吸入される中間吸込冷媒Ｆ２ａ、Ｆ２ｂを同量としている。これによって、中間吸込冷媒全体は、流入口１５ｃの周方向の全周に亘って均一に、流入口１５ｃを介して、インペラ１３に流入されることになり、インペラ１３の遠心圧縮による圧縮性能を向上させることができ、これによって冷凍サイクル装置１０１全体の冷凍能力を向上させることができる。

なお、中間吸込口１５ａ、１５ｄから吸入される中間吸込冷媒Ｆ２ａ、Ｆ２ｂを同量としたが、これに限定されるものではない。すなわち、中間吸込冷媒Ｆ２ａと中間吸込冷媒Ｆ２ｂとの比が、中間吸込冷媒Ｆ２ａが流入される流入口１５ｃの流入口部分ｌ１〜ｌ３の面積と中間吸込冷媒Ｆ２ｂが流入される流入口１５ｃの流入口部分ｌ４〜ｌ６の面積との比と、略同一になっていれば、中間吸込冷媒Ｆ２ａ、Ｆ２ｂが同量である必要はない。

また、ガス冷媒が中間吸込用チャンバ１５に吸入される中間吸込口として２つ（中間吸込口１５ａ、１５ｄ）形成されるものとしたが、これに限定されるものではなく、３つ以上の中間吸込口が形成されるものとしてもよい。

また、図６に示す圧縮機１を、図１に示す冷凍サイクル装置１０１に適用することができるのは言うまでもない。

以上、実施形態１及び２について説明したが、上述した内容により実施形態１及び２が限定されるものではない。また、上述した実施形態１及び２の構成要素には、当業者が容易に想到できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、実施形態１及び２の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更を行うことができる。

１ 圧縮機
１ａ ギヤ
２ 放熱器
３ 蒸発器
４ 第１膨張弁
５ エコノマイザ
６ 第２膨張弁
７ 電動機
７ａ ギヤ
１１ ケーシング
１１ａ 作動室
１１ｂ 吐出流路
１２ 回転軸
１３ インペラ
１３ａ ブレード
１３ｂ 前縁部
１３ｃ 後縁部
１４ チャンバ
１４ａ 吸込口
１４ｂ 案内板
１５ 中間吸込用チャンバ
１５ａ 中間吸込口
１５ｃ 流入口
１５ｄ 中間吸込口
１６ 吸込配管
１７ 中間吸込配管
２１、２２ａ〜２２ｅ 案内板
３１、３２ａ〜３２ｅ 案内板
４１、４２ａ〜４２ｅ 案内板
１０１ 冷凍サイクル装置
Ａ１〜Ａ６ 吸込口部分
Ｃ 周方向
Ｄ 径方向
Ｆ１ 吸入冷媒
Ｆ２、Ｆ２ａ、Ｆ２ｂ 中間吸込冷媒
Ｆ３ 吐出冷媒
Ｌ 軸方向
Ｌ１ 上流側
Ｌ２ 下流側
ｌ１〜ｌ６ 流入口部分
Δｈ エンタルピ差

Claims (7)

1. 回転軸に固定されたインペラと、
   エコノマイザから冷媒が吸入される中間吸込口と、
   該中間吸込口に外周側で連通し、前記回転軸の周方向に沿って形成された空間であって、前記中間吸込口から吸入された冷媒を、内周側に形成された流入口を介して前記インペラに流入させる中間吸込用チャンバと、
   該中間吸込用チャンバ内に配設され、前記中間吸込口から吸入された前記冷媒を、前記流入口に案内する複数の案内流路と、
   を備え、
   複数の前記案内流路は、前記中間吸込口を複数に分割し、前記冷媒を前記インペラへの前記流入口の各部分に向かうように案内し、
   複数に分割された前記中間吸込口の各部分の面積の比は、前記中間吸込口から前記冷媒が吸入される前記各案内流路に対応した前記インペラへの前記流入口の各部分の面積の比と略同一であることを特徴とする圧縮機。
2. 前記中間吸込用チャンバの前記回転軸の軸方向に垂直な断面形状は、前記中間吸込口を通る径方向に対して略垂直な方向を長軸とする略楕円環形状であることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記中間吸込口から前記冷媒を周方向に沿って案内する前記案内流路は、次第に狭くなるように形成され、かつ、該周方向の逆方向から流れてくる前記冷媒と混合しないように仕切られて形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の圧縮機。
4. 前記案内流路は、前記中間吸込用チャンバ内に配設された案内板によって形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧縮機。
5. 前記中間吸込口は、複数であ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圧縮機。
6. 回転軸に固定されたインペラと、
   エコノマイザから冷媒が吸入される中間吸込口と、
   該中間吸込口に外周側で連通し、前記回転軸の周方向に沿って形成された空間であって、前記中間吸込口から吸入された冷媒を、内周側に形成された流入口を介して前記インペラに流入させる中間吸込用チャンバと、
   該中間吸込用チャンバ内に配設され、前記中間吸込口から吸入された前記冷媒を、前記流入口に案内する複数の案内流路と、
   を備え、
   複数の前記案内流路は、前記中間吸込口を複数に分割し、前記冷媒を前記インペラへの前記流入口の各部分に向かうように案内し、
   複数に分割された前記中間吸込口の各部分の面積は、前記中間吸込口から前記冷媒が吸入される前記各案内流路に対応した前記インペラへの前記流入口の各部分の面積に応じた面積となっており、
   前記中間吸込口は、複数であることを特徴とする圧縮機。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の圧縮機と、
   該圧縮機から吐出された前記冷媒を放熱させる放熱器と、
   該放熱器から流出した前記冷媒を減圧させて気液二相冷媒にする第１膨張弁と、
   該第１膨張弁から流出した前記気液二相冷媒を気液分離する前記エコノマイザと、
   該エコノマイザによって気液分離された液冷媒を減圧させる第２膨張弁と、
   該第２膨張弁から流出した前記液冷媒を蒸発させる蒸発器と、
   を備え、
   該蒸発器から流出した前記冷媒は、前記圧縮機に吸入され、
   該エコノマイザによって気液分離されたガス冷媒は、前記圧縮機の前記中間吸込口から前記中間吸込用チャンバ内に吸入されることを特徴とする冷凍サイクル装置。

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