JPH1113686A - Turbomachine - Google Patents
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- JPH1113686A JPH1113686A JP9170502A JP17050297A JPH1113686A JP H1113686 A JPH1113686 A JP H1113686A JP 9170502 A JP9170502 A JP 9170502A JP 17050297 A JP17050297 A JP 17050297A JP H1113686 A JPH1113686 A JP H1113686A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ターボ圧縮機等の
ターボ機械の改良に関し、特に２段昇圧タイプのターボ
機械に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a turbo machine such as a turbo compressor and, more particularly, to a two-stage boost type turbo machine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、ターボ圧縮機等のターボ機械
のタイプとして、１つの羽根車を回転軸の一端に連結
し、該羽根車を回転軸の回転により昇圧して吐出するよ
うにした単段昇圧タイプのターボ機械がある（特開平８
−３１２５８２号公報参照）。2. Description of the Related Art Conventionally, as a type of a turbo machine such as a turbo compressor, a single impeller is connected to one end of a rotating shaft, and the impeller is pressurized by rotation of the rotating shaft to discharge. There is a step-up type turbo machine.
3-132582).
【０００３】一方、上述の如き単段昇圧タイプのターボ
機械に対し、回転軸の両端に取り付けられた一対の羽根
車を回転させ、一方の羽根車で昇圧した気体を一旦モー
タ室に導入してモータを冷却した後、他方の羽根車に導
入してさらに昇圧するようにした２段昇圧タイプのター
ボ機械も知られている（特開平５−２２３０９０号公報
参照）。これらターボ機械の回転軸は、ジャーナル軸受
及びスラスト軸受に回転自在に支持されている。On the other hand, a pair of impellers attached to both ends of a rotating shaft are rotated for a single-stage booster type turbomachine as described above, and gas pressurized by one of the impellers is once introduced into a motor chamber. There is also known a two-stage boost type turbo machine in which the motor is cooled and then introduced into the other impeller to further increase the pressure (see Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-223090). The rotating shafts of these turbomachines are rotatably supported by journal bearings and thrust bearings.
【０００４】そして、後者の２段昇圧タイプのターボ機
械によれば、前者の単段昇圧タイプのターボ機械に比べ
て、低回転で十分な圧力比を得ることができるととも
に、スラスト荷重をキャンセルし易く、かつ回転軸の高
速回転を必要としないため軸受やモータの設計が簡単で
あるというメリットを有する。[0004] According to the latter two-stage boost type turbomachine, a sufficient pressure ratio can be obtained at a lower rotation speed and the thrust load is canceled as compared with the former single-stage boost type turbomachine. It has the advantage that the bearings and the motor are simple in design because they are easy and do not require high speed rotation of the rotating shaft.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の２段
昇圧タイプのターボ機械では、回転軸を回転自在に支持
する軸受がすべり軸受やころがり軸受等の機械的軸受で
あるため、どうしても摩擦抵抗が大きくなりがちであ
り、軸受性能が低下する嫌いがある。また、この２段昇
圧タイプのターボ機械の公報には、上記機械的軸受に代
えて磁気軸受を採用可能である旨の記載があり、これに
よれば、非接触支持構造であるため軸受の負担を軽減す
ることができるが、機械式軸受に比べて単位軸受重量当
たりの負荷が低くて汎用性に乏しく、しかも高価である
というデメリットを有する。However, in the above-described two-stage pressure boosting type turbomachine, since the bearing that rotatably supports the rotating shaft is a mechanical bearing such as a sliding bearing or a rolling bearing, frictional resistance is inevitable. It tends to be large, and there is a tendency for bearing performance to decrease. In addition, the publication of the two-stage pressure boost type turbomachinery states that a magnetic bearing can be used instead of the mechanical bearing. According to this, the bearing load is reduced due to the non-contact support structure. However, there is a demerit that the load per unit weight of the bearing is lower than that of the mechanical bearing, the versatility is poor, and the cost is high.
【０００６】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、優れた軸受性能を有
し、かつ安価で汎用性大なる２段昇圧タイプのターボ機
械を提供せんとすることにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an inexpensive and versatile two-stage boost type turbomachine having excellent bearing performance. Is to do.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、２段昇圧タイプのターボ機械の回転軸を
回転自在に支持する軸受として、すべり軸受等の機械的
軸受や磁気軸受の代わりに動圧型気体軸受を採用したこ
とを特徴とする。In order to achieve the above object, the present invention provides a mechanical bearing such as a sliding bearing or a magnetic bearing as a bearing for rotatably supporting a rotating shaft of a two-stage boost type turbomachine. Instead, a dynamic pressure type gas bearing is adopted.
【０００８】具体的には、本発明は、図１に示すよう
に、モータ室（１１）を貫挿し両端に第１及び第２羽根
車（１５），（１５´）が設けられているとともに、ジ
ャーナル軸受（３７），（３７´）及びスラスト軸受
（４３）に回転自在に支持された回転軸（１３）を回転
させ、上記第１羽根車（１５）の回転により昇圧した気
体を上記第２羽根車（１５´）の回転によりさらに昇圧
して吐出するターボ機械を対象とし、次のような解決手
段を講じた。Specifically, according to the present invention, as shown in FIG. 1, first and second impellers (15), (15 ') are provided at both ends through a motor chamber (11). By rotating the rotating shaft (13) rotatably supported by the journal bearings (37), (37 ') and the thrust bearing (43), the gas pressurized by the rotation of the first impeller (15) is compressed by the first impeller (15). The following solution is taken for a turbo machine which discharges the pressure further by rotating the two impellers (15 ').
【０００９】すなわち、本発明の第１の解決手段は、上
記ジャーナル軸受（３７），（３７´）及びスラスト軸
受（４３）を共に動圧型気体軸受で構成したことを特徴
とする。That is, the first solution of the present invention is characterized in that the journal bearings (37), (37 ') and the thrust bearing (43) are both constituted by a dynamic pressure type gas bearing.
【００１０】上記の構成により、本発明の第１の解決手
段では、第１羽根車（１５）の回転により昇圧した気体
が、第２羽根車（１５´）の回転によりさらに昇圧され
る。この場合、上記第１及び第２羽根車（１５），（１
５´）が設けられた回転軸（１３）は、動圧型ジャーナ
ル気体軸受（３７），（３７´）及び動圧型スラスト気
体軸受（４３）によって回転自在に支持されていること
から、その軸受構造により回転軸（１３）は非接触支持
されており、すべり軸受やころがり軸受等の機械的軸受
に比べて摩擦抵抗が極めて小さくて軸受の負担が軽減さ
れ、軸受性能が向上する。また、磁気軸受に比べてその
軸受構造からして単位軸受重量当たりの負荷が高くなっ
て汎用性に高く、しかも安価に製作できる。With the above arrangement, in the first solution of the present invention, the gas pressurized by the rotation of the first impeller (15) is further pressurized by the rotation of the second impeller (15 '). In this case, the first and second impellers (15), (1)
Since the rotating shaft (13) provided with 5 ') is rotatably supported by the dynamic pressure type journal gas bearings (37), (37') and the dynamic pressure type thrust gas bearing (43), its bearing structure is provided. As a result, the rotating shaft (13) is supported in a non-contact manner, the frictional resistance is extremely small as compared with a mechanical bearing such as a sliding bearing or a rolling bearing, the load on the bearing is reduced, and the bearing performance is improved. In addition, the load per unit bearing weight is increased due to its bearing structure as compared with the magnetic bearing, so that it can be manufactured with high versatility and at low cost.
【００１１】本発明の第２の解決手段は、第１の解決手
段において、回転軸（１３）の第２昇圧段側の端部に動
圧型スラスト気体軸受（４３）を構成するスラスト円板
からなる回転側スラスト軸受（４１）を取り付ける。さ
らに、第１羽根車（１５）の回転により昇圧した気体を
モータ室（１１）を経て第２羽根車（１５´）に導入す
るようにしたことを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, a thrust disk constituting a dynamic pressure type thrust gas bearing (43) is provided at an end of the rotating shaft (13) on the second boosting stage side. Rotation side thrust bearing (41). Furthermore, the present invention is characterized in that the gas pressurized by the rotation of the first impeller (15) is introduced into the second impeller (15 ') via the motor chamber (11).
【００１２】上記の構成により、本発明の第２の解決手
段では、高圧側の１つの回転側スラスト軸受（４１）に
より回転軸（１３）のスラスト方向の荷重が効果的に支
持される。さらに、第１羽根車（１５）の回転により昇
圧した第１段昇圧気体がモータ室（１１）に導入され、
この第１段昇圧気体は第２段昇圧気体に比べて低温低圧
であり、第１段昇圧気体によりモータ（２７）が冷却さ
れて過熱しない。According to the above configuration, in the second solution of the present invention, the load in the thrust direction of the rotating shaft (13) is effectively supported by one rotating-side thrust bearing (41) on the high pressure side. Further, the first-stage pressurized gas pressurized by the rotation of the first impeller (15) is introduced into the motor chamber (11),
This first-stage pressurized gas has a lower temperature and lower pressure than the second-stage pressurized gas, and the motor (27) is cooled by the first-stage pressurized gas and does not overheat.
【００１３】本発明の第３の解決手段は、第１の解決手
段において、図２に示すように、回転軸（１３）の第２
昇圧段側の端部に動圧型スラスト気体軸受（４３）を構
成するスラスト円板からなる回転側スラスト軸受（４
１）を取り付ける。さらに、該回転側スラスト軸受（４
１）を第１羽根車（１５）の回転により昇圧した気体に
晒すようにしたことを特徴とする。[0013] A third solution of the present invention is the first solution, as shown in FIG.
A rotary thrust bearing (4) formed of a thrust disk constituting a dynamic pressure type thrust gas bearing (43) at the end of the boosting stage.
1) Attach. Further, the rotation-side thrust bearing (4
1) is exposed to the gas pressurized by the rotation of the first impeller (15).
【００１４】上記の構成により、本発明の第３の解決手
段では、高圧側の１つの回転側スラスト軸受（４１）に
より回転軸（１３）のスラスト方向の荷重が効果的に支
持される。さらに、第２段昇圧気体に比べて低温低圧で
ある第１段昇圧気体により回転側スラスト軸受（４１）
が冷却され、回転側スラスト軸受（４１）が過熱しな
い。With the above arrangement, in the third solution of the present invention, the thrust load of the rotating shaft (13) in the thrust direction is effectively supported by one rotating-side thrust bearing (41) on the high pressure side. Further, the rotation-side thrust bearing (41) is provided by the first-stage pressurized gas which is lower in temperature and pressure than the second-stage pressurized gas.
Is cooled, and the rotating side thrust bearing (41) does not overheat.
【００１５】本発明の第４の解決手段は、第３の解決手
段において、回転側スラスト軸受（４１）をプレート室
（３９）に収容する。そして、昇圧前の気体をモータ室
（１１）を経て第１羽根車（１５）に導入して該第１羽
根車（１５）の回転により昇圧し、この昇圧した気体を
上記プレート室（３９）を経て第２羽根車（１５´）に
導入するようにしたことを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the rotary thrust bearing (41) is accommodated in the plate chamber (39). Then, the gas before pressurization is introduced into the first impeller (15) through the motor chamber (11) and pressurized by rotation of the first impeller (15), and the pressurized gas is supplied to the plate chamber (39). And then introduced into the second impeller (15 ').
【００１６】上記の構成により、本発明の第４の解決手
段では、昇圧前の低温低圧の気体がモータ室（１１）に
導入され、モータ（２７）がさらに効率良く冷却されて
過熱しない。この昇圧前の気体は、モータ室（１１）か
ら第１羽根車（１５）に導入されて該第１羽根車（１
５）の回転により中温中圧の第１段昇圧気体として昇圧
され、さらに、プレート室（３９）に導入されて回転側
スラスト軸受（４１）を冷却した後、第２羽根車（１５
´）に導入されて該第２羽根車（１５´）の回転により
高温高圧の第２段昇圧気体としてさらに昇圧される。With the above arrangement, in the fourth solution of the present invention, low-temperature and low-pressure gas before pressure increase is introduced into the motor chamber (11), and the motor (27) is cooled more efficiently and does not overheat. The gas before pressurization is introduced from the motor chamber (11) to the first impeller (15), and the first impeller (1)
The pressure is increased as the first-stage pressurized gas of the medium temperature and the medium pressure by the rotation of 5), and is further introduced into the plate chamber (39) to cool the rotating thrust bearing (41).
), And is further pressurized as a high-temperature, high-pressure second-stage pressurized gas by the rotation of the second impeller (15 ').
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１８】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１に係るターボ機械としての２段昇圧タイプのターボ
圧縮機を示す。同図において、（１）はドーム形のケー
シングであって、該ケーシング（１）は両端が開口した
筒状のケーシング本体（３）と、該ケーシング本体
（３）の両端開口を覆う第１及び第２閉塞部材（５），
（５´）とで密閉構造に形成されている。上記ケーシン
グ（１）の内部にはハウジング（２９）が配置され、該
ハウジング（２９）は一端（図１左端）が開口した有底
筒状のハウジング本体（３０）と、該ハウジング本体
（３０）の開口を覆う蓋部材（３１）とで密閉構造に形
成され、内部の空間をモータ室（１１）としている。(First Embodiment) FIG. 1 shows a two-stage boost type turbo compressor as a turbo machine according to a first embodiment of the present invention. In the figure, (1) is a dome-shaped casing. The casing (1) has a tubular casing body (3) having both ends opened, and first and second casings (3) covering both ends of the casing body (3). A second closing member (5),
(5 ′) and a closed structure. A housing (29) is disposed inside the casing (1). The housing (29) has a bottomed cylindrical housing body (30) having one end (the left end in FIG. 1) opened, and the housing body (30). And a lid member (31) that covers the opening of the motor chamber (11), and the internal space is a motor chamber (11).
【００１９】上記ケーシング（１）の第１閉塞部材
（５）とハウジング（２９）の蓋部材（３１）との間に
は、複数枚の羽根（１５ａ）を有する略円錐台形状の第
１羽根車（インペラ）（１５）が配置され、該第１羽根
車（１５）外周（インペラ出口）には第１ディフューザ
空間（９）及び第１スクロール空間（１７）が形成され
ている。一方、上記ハウジング（２９）の底壁外面には
静止側スラスト軸受（７）が配置され、上記ケーシング
（１）の第２閉塞部材（５´）と静止側スラスト軸受
（７）との間には、複数枚の羽根（１５ａ）を有する略
円錐台形状の第２羽根車（インペラ）（１５´）が配置
され、該第２羽根車（１５´）外周（インペラ出口）に
は第２ディフューザ空間（９´）及び第２スクロール空
間（１７´）が形成されている。Between the first closing member (5) of the casing (1) and the lid member (31) of the housing (29), a substantially frustoconical first blade having a plurality of blades (15a) is provided. A car (impeller) (15) is arranged, and a first diffuser space (9) and a first scroll space (17) are formed on the outer periphery (impeller outlet) of the first impeller (15). On the other hand, a stationary thrust bearing (7) is arranged on the outer surface of the bottom wall of the housing (29), and is disposed between the second closing member (5 ') of the casing (1) and the stationary thrust bearing (7). Is provided with a second impeller (15 ') having a substantially frustoconical shape having a plurality of blades (15a), and a second diffuser on the outer periphery (impeller outlet) of the second impeller (15'). A space (9 ') and a second scroll space (17') are formed.
【００２０】上記ケーシング（１）の中央部には回転軸
（１３）が回転自在に配置され、該回転軸（１３）は上
記モータ室（１１）を貫挿して両端に第１及び第２羽根
車（１５），（１５´）が回転一体に取り付けられ、第
１羽根車（１５）と第１閉塞部材（５）との間、及び第
２羽根車（１５´）と第２閉塞部材（５´）との間にそ
れぞれ僅かなクリアランスが設けられている。また、上
記第１閉塞部材（５）の中央部には、気体を吸入するた
めの第１吸入管（１９）が上記第１羽根車（１５）に対
応して接続されているとともに、ケーシング本体（３）
の開口側には、第１段昇圧気体を吐出するための第１吐
出管（２１）が上記第１スクロール空間（１７）に連通
するように接続されている。一方、上記第２閉塞部材
（５７）の中央部にも、気体を吸入するための第２吸入
管（１９´）が上記第２羽根車（１５´）に対応して接
続されているとともに、ケーシング本体（３）の開口側
には、第２段昇圧気体を吐出するための第２吐出管（２
１´）が上記第２スクロール空間（１７´）に連通する
ように接続されている。A rotary shaft (13) is rotatably disposed at the center of the casing (1). The rotary shaft (13) is inserted through the motor chamber (11) and has first and second blades at both ends. Wheels (15) and (15 ') are mounted so as to rotate integrally with each other, between the first impeller (15) and the first closing member (5), and between the second impeller (15') and the second closing member ( 5 ′), a slight clearance is provided. A first suction pipe (19) for sucking gas is connected to the center of the first closing member (5) in correspondence with the first impeller (15), and a casing body is provided. (3)
A first discharge pipe (21) for discharging the first-stage pressurized gas is connected to the opening side of the first scroll space so as to communicate with the first scroll space (17). On the other hand, a second suction pipe (19 ') for sucking gas is also connected to the center of the second closing member (57) in correspondence with the second impeller (15'). A second discharge pipe (2) for discharging the second-stage pressurized gas is provided on the opening side of the casing body (3).
1 ') are connected to communicate with the second scroll space (17').
【００２１】上記モータ室（１１）には、ロータ（２
３）とステータ（２５）とからなるモータ（２７）が配
置され、該モータ（２７）のロータ（２３）は上記回転
軸（１３）の中途部に固定され、一方、ステータ（２
５）はハウジング本体（３０）の周壁（３２）に上記ロ
ータ（２３）と向かい合うように固定されている。The motor chamber (11) is provided with a rotor (2).
3) and a motor (27) composed of a stator (25) are arranged, and a rotor (23) of the motor (27) is fixed to a middle part of the rotating shaft (13).
5) is fixed to the peripheral wall (32) of the housing body (30) so as to face the rotor (23).
【００２２】上記回転軸（１３）の両端寄り周面には、
複数のヘリングボーングルーブ（３５）が上記ハウジン
グ（２９）の蓋部材（３１）及びハウジング本体（３
０）の底壁に向かい合うようにそれぞれ形成され、上記
蓋部材（３１）を第１静止側ジャーナル軸受（以下、符
号（３１）を付す）とし、上記ハウジング本体（３０）
の底壁を第２静止側ジャーナル軸受（３１´）としてい
る。そして、回転軸（１３）の両端寄りのヘリングボー
ングルーブ（３５）と第１及び第２静止側ジャーナル軸
受（３１），（３１´）との間の僅かなクリアランスに
生成された気体圧力による気体膜により回転軸（１３）
を非接触状態で回転自在に支持する動圧型ジャーナル気
体軸受（３７），（３７´）を構成している。On the peripheral surface near both ends of the rotating shaft (13),
A plurality of herringbone grooves (35) are provided on the cover member (31) of the housing (29) and the housing body (3).
0), the lid member (31) is a first stationary journal bearing (hereinafter denoted by reference numeral (31)), and the housing body (30) is formed.
Is a second stationary journal bearing (31 '). The gas generated by the gas pressure generated in the slight clearance between the herringbone groove (35) near both ends of the rotating shaft (13) and the first and second stationary journal bearings (31), (31 '). Axis of rotation by membrane (13)
, Which constitute a dynamic pressure type journal gas bearing (37), (37 ') for rotatably supporting the bearing in a non-contact state.
【００２３】第２昇圧段側である上記静止側スラスト軸
受（７）と第２静止側ジャーナル軸受（３１´）との間
にはプレート室（３９）が形成され、該プレート室（３
９）には、スラスト円板からなる回転側スラスト軸受
（４１）が上記回転軸（１３）に外側方に張り出すよう
に嵌着されて収容され、該回転側スラスト軸受（４１）
は静止側スラスト軸受（７）と対峙している。また、該
回転側スラスト軸受（４１）の静止側スラスト軸受
（７）側の面にはスパイラルグルーブ（図示せず）が形
成され、静止側スラスト軸受（７）との間の僅かなクリ
アランスに生成された気体圧力による気体膜により回転
軸（１３）のスラスト荷重を非接触状態で回転自在にす
る動圧型スラスト気体軸受（４３）を構成し、この動圧
型スラスト気体軸受（４３）は、動圧型ジャーナル気体
軸受（３７´）よりも第２羽根車（１５´）寄りに配置
されている。そして、上記回転軸（１３）を動圧型スラ
スト気体軸受（４３）及び動圧型ジャーナル気体軸受
（３７），（３７´）によって回転自在に支持してい
る。A plate chamber (39) is formed between the stationary side thrust bearing (7), which is the second boosting stage side, and the second stationary side journal bearing (31 ').
9), a rotary thrust bearing (41) formed of a thrust disc is fitted and accommodated in the rotary shaft (13) so as to protrude outward, and is accommodated in the rotary thrust bearing (41).
Faces the stationary thrust bearing (7). A spiral groove (not shown) is formed on the surface of the rotating-side thrust bearing (41) on the stationary-side thrust bearing (7) side, and is formed in a slight clearance between the rotating-side thrust bearing (41) and the stationary-side thrust bearing (7). A dynamic pressure type thrust gas bearing (43) is configured so that the thrust load of the rotating shaft (13) can be freely rotated in a non-contact state by a gas film by the applied gas pressure. The dynamic pressure type thrust gas bearing (43) is a dynamic pressure type thrust gas bearing. It is arranged closer to the second impeller (15 ') than the journal gas bearing (37'). The rotating shaft (13) is rotatably supported by a dynamic pressure type thrust gas bearing (43) and dynamic pressure type journal gas bearings (37), (37 ').
【００２４】上記回転側スラスト軸受（４１）と動圧型
ジャーナル気体軸受（３７´）との間における回転軸
（１３）周りには、上記第２羽根車（１５´）による昇
圧気体のラビリンスシール部（４５）が設けられてい
る。A labyrinth seal portion for pressurized gas by the second impeller (15 ') is provided around the rotary shaft (13) between the rotary thrust bearing (41) and the dynamic pressure type journal gas bearing (37'). (45) is provided.
【００２５】上記ケーシング本体（３）周壁の第２羽根
車（１５´）寄りには、導入管（４７）がモータ室（１
１）に連通するように接続され、該導入管（４７）は上
記第１羽根車（１５）側の第１吐出管（２１）に接続さ
れ、第１羽根車（１５）側で昇圧した中温中圧の第１段
昇圧気体を導入管（４７）を経てモータ室（１１）に導
入して内部を中温中圧雰囲気のドーム構造としている。An introduction pipe (47) is provided in the motor chamber (1) near the second impeller (15 ') on the peripheral wall of the casing body (3).
1), and the introduction pipe (47) is connected to the first discharge pipe (21) on the first impeller (15) side, and the intermediate temperature is increased on the first impeller (15) side. The first-stage pressurized gas of medium pressure is introduced into the motor chamber (11) through the inlet pipe (47) to form a dome structure with a medium temperature and medium pressure atmosphere.
【００２６】また、上記ケーシング本体（３）周壁の第
１羽根車（１５）寄りには、導出管（４９）が接続さ
れ、該導出管（４９）は第２羽根車（１５´）側の第２
吸入管（１９´）に接続され、上記モータ室（１１）に
導入された中温中圧の第１段昇圧気体を導出管（４９）
を経て第２羽根車（１５´）入口に導き、該第２羽根車
（１５´）の回転により吸引してさらに昇圧し、高温高
圧の第２段昇圧気体として第２吐出管（２１´）から吐
出するようになっている。An outlet pipe (49) is connected to the peripheral wall of the casing body (3) near the first impeller (15), and the outlet pipe (49) is located on the side of the second impeller (15 '). Second
An outlet pipe (49) which is connected to the suction pipe (19 ') and guides the first-stage pressurized gas of medium temperature and medium pressure introduced into the motor chamber (11).
Through the second impeller (15 '), suctioned by the rotation of the second impeller (15'), and further pressurized, and as a high-temperature and high-pressure second-stage pressurized gas, the second discharge pipe (21 '). Is discharged from the nozzle.
【００２７】そして、上述の如く構成されたターボ圧縮
機は、例えば空調機の冷媒回路等に使用される。つま
り、冷媒ガス等の気体を第１羽根車（１５）の回転によ
り第１吸入管（１９）から吸入して昇圧し、この昇圧し
た中温中圧の気体を第１ディフューザ空間（９）及び第
１スクロール空間（１７）を経て第１吐出管（２１）か
ら吐出する。この吐出した第１段昇圧気体を導入管（４
７）からモータ室（１１）に導入した後、導出管（４
９）及び第２吸入管（１９´）を経て第２羽根車（１５
´）入口に導き、該第２羽根車（１５´）の回転により
吸引してさらに昇圧し、高温高圧の第２段昇温気体とし
て第２吐出管（２１´）から吐出する。The turbo compressor constructed as described above is used, for example, in a refrigerant circuit of an air conditioner. That is, a gas such as a refrigerant gas is sucked in from the first suction pipe (19) by the rotation of the first impeller (15) and pressurized, and the pressurized medium-temperature and medium-pressure gas is supplied to the first diffuser space (9) and the first diffuser space (9). The liquid is discharged from the first discharge pipe (21) through one scroll space (17). The discharged first-stage pressurized gas is introduced into the introduction pipe (4
7) into the motor chamber (11), and then into the outlet pipe (4).
9) and the second impeller (15) through the second suction pipe (19 ').
') Guided to the inlet, sucked by the rotation of the second impeller (15'), further pressurized, and discharged from the second discharge pipe (21 ') as a high-temperature, high-pressure second-stage heated gas.
【００２８】この際、回転軸（１３）を動圧型ジャーナ
ル気体軸受（３７），（３７´）及び動圧型スラスト気
体軸受（４３）によって回転自在に支持していることか
ら、その軸受構造により回転軸（１３）は非接触支持さ
れており、すべり軸受やころがり軸受等の機械的軸受に
比べて摩擦抵抗が極めて小さくて軸受の負担を軽減で
き、軸受性能を向上させることができる。また、磁気軸
受に比べてその軸受構造からして単位軸受重量当たりの
負荷が高くなって汎用性が高く、しかも安価に製作する
ことができる。At this time, since the rotating shaft (13) is rotatably supported by the dynamic pressure type journal gas bearings (37) and (37 ') and the dynamic pressure type thrust gas bearing (43), the rotating structure is rotated by the bearing structure. The shaft (13) is supported in a non-contact manner, and has extremely small frictional resistance as compared with mechanical bearings such as a sliding bearing and a rolling bearing, so that the burden on the bearing can be reduced and the bearing performance can be improved. In addition, the load per unit bearing weight is increased due to the bearing structure as compared with the magnetic bearing, so that the versatility is high and it can be manufactured at a low cost.
【００２９】さらに、本例では、高圧側に１つの回転側
スラスト軸受（４１）を設けることで回転軸（１３）の
スラスト方向の荷重を効果的に支持することができると
ともに、モータ室（１１）に導入した第１羽根車（１
５）側の中温中圧の第１段昇圧気体によりモータ（２
７）を過熱しないように冷却することができ、信頼性の
高いターボ圧縮機とすることができる。Further, in this embodiment, by providing one rotating thrust bearing (41) on the high pressure side, the load in the thrust direction of the rotating shaft (13) can be effectively supported and the motor chamber (11) can be supported. The first impeller (1)
5) The first stage pressurized gas of medium temperature and medium pressure on the side
7) can be cooled so as not to overheat, and a highly reliable turbo compressor can be obtained.
【００３０】（実施の形態２）図２は本発明の実施の形
態２に係るターボ機械としてのターボ圧縮機を示す。本
例では、実施の形態１において１本ずつ設けた導入管
（４７）及び導出管（４９）を２本ずつ設け、それぞれ
第１及び第２導入管（４７），（４７´）及び第１及び
第２導出管（４９），（４９´）としている。そして、
第１導入管（４７）及び第１導出管（４９）をモータ室
（１１）に接続し、昇圧前の低温低圧の気体を第１導入
管（４７）からモータ室（１１）に導入するとともに、
このモータ室（１１）に導入された昇圧前の低温低圧の
気体を第１導出管（４９）から第１羽根車（１５）によ
り吸引使用するようになっている。また、第２導入管
（４７´）及び第２導出管（４９´）をプレート室（３
９）に接続し、第１羽根車（１５）の回転により昇圧し
た中温中圧の第１段昇圧気体を第２導入管（４７´）か
らプレート室（３９）に導入して回転側スラスト軸受
（４１）を第１段昇圧気体に晒すとともに、このプレー
ト室（３９）に導入した中温中圧の第１段昇圧気体を第
２導出管（４９´）から第２羽根車（１５´）に吸引す
るようにしている。さらに、本例では、回転側スラスト
軸受（４１）の外側方で静止側スラスト軸受（７）と回
転軸（１３）との間にラビリンスシール部（４５）を設
けて高温高圧の気体をシールしている。そのほかは実施
の形態１と同じであるので、同一の構成の箇所には同一
の符号を付してその詳細な説明を省略する。(Embodiment 2) FIG. 2 shows a turbo compressor as a turbo machine according to Embodiment 2 of the present invention. In this example, two inlet pipes (47) and two outlet pipes (49) provided in Embodiment 1 are provided, and the first and second inlet pipes (47), (47 ') and the first inlet pipe (47') are respectively provided. And the second outlet pipes (49) and (49 '). And
The first inlet pipe (47) and the first outlet pipe (49) are connected to the motor chamber (11), and low-temperature and low-pressure gas before pressure increase is introduced from the first inlet pipe (47) into the motor chamber (11). ,
The low-temperature and low-pressure gas before pressure increase introduced into the motor chamber (11) is sucked and used from the first outlet pipe (49) by the first impeller (15). Further, the second inlet pipe (47 ') and the second outlet pipe (49') are connected to the plate chamber (3).
9), and first-stage pressurized gas of medium temperature and medium pressure, which is pressurized by rotation of the first impeller (15), is introduced into the plate chamber (39) from the second inlet pipe (47 ') to rotate the thrust bearing. (41) is exposed to the first-stage pressurized gas, and the first-stage pressurized gas of medium temperature and medium pressure introduced into the plate chamber (39) is supplied from the second outlet pipe (49 ') to the second impeller (15'). I try to suck. Furthermore, in this example, a labyrinth seal portion (45) is provided between the stationary side thrust bearing (7) and the rotating shaft (13) outside the rotating side thrust bearing (41) to seal high-temperature and high-pressure gas. ing. The other parts are the same as those of the first embodiment, and thus the same reference numerals are given to the same components and the detailed description thereof will be omitted.
【００３１】そして、本例のターボ圧縮機では、冷媒ガ
ス等の気体を第１羽根車（１５）の回転により第１吸入
管（１９）から吸入して昇圧し、この昇圧した中温中圧
の気体を第１ディフューザ空間（９）及び第１スクロー
ル空間（１７）を経て第１吐出管（２１）から吐出する
ことに関しては、実施の形態１と同様である。この吐出
した第１段昇圧気体を第２導入管（４７´）からプレー
ト室（３９）に導入して回転側スラスト軸受（４１）を
冷却した後、第２導出管（４９´）及び第２吸入管（１
９´）を経て第２羽根車（１５´）に吸引して該第２羽
根車（１５´）の回転によりさらに昇圧し、高温高圧の
第２段昇温気体として第２吐出管（２１´）から吐出す
る。一方、昇圧前の低温低圧の気体を第１導入管（４
７）からモータ室（１１）に導入してモータ（２７）を
冷却した後、第１導出管（４９）から第１吸入管（１
９）を経て第１羽根車（１５）に吸入する。In the turbo compressor of the present embodiment, a gas such as a refrigerant gas is sucked from the first suction pipe (19) by the rotation of the first impeller (15), and is pressurized. The discharge of gas from the first discharge pipe (21) through the first diffuser space (9) and the first scroll space (17) is the same as in the first embodiment. The discharged first-stage pressurized gas is introduced into the plate chamber (39) from the second introduction pipe (47 ') to cool the rotary-side thrust bearing (41), and then the second discharge pipe (49') and the second Inhalation pipe (1
9 '), the air is sucked into the second impeller (15'), and the pressure is further increased by rotation of the second impeller (15 '). ). On the other hand, the low-temperature and low-pressure gas before pressure increase is introduced into the first introduction pipe (4).
7) into the motor chamber (11) to cool the motor (27), and then from the first outlet pipe (49) to the first suction pipe (1).
After 9), it is sucked into the first impeller (15).
【００３２】したがって、本例では、実施の形態１と同
様の作用効果を奏することができるものである。Therefore, in this example, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained.
【００３３】特に、本例では、モータ室（１１）に導入
する気体が昇圧前の低温低圧であるため、モータ（２
７）を効率良く冷却することができる。In particular, in this embodiment, since the gas introduced into the motor chamber (11) has a low temperature and a low pressure before the pressure increase, the motor (2)
7) can be efficiently cooled.
【００３４】さらに、本例では、第１羽根車（１５）の
回転により昇圧した中温中圧の第１段昇圧気体をプレー
ト室（３９）に導入して回転側スラスト軸受（４１）を
冷却しているので、回転側スラスト軸受（４１）が第２
段昇圧気体の高温高圧雰囲気に晒されるのを回避してそ
の過熱を防止することができる。Further, in this embodiment, the first-stage pressurized gas of medium temperature and medium pressure, which is pressurized by the rotation of the first impeller (15), is introduced into the plate chamber (39) to cool the rotary thrust bearing (41). The thrust bearing (41) on the rotating side
It is possible to avoid exposure to the high-temperature and high-pressure atmosphere of the step-pressurized gas and prevent overheating thereof.
【００３５】[0035]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回転軸（１３）の両端に設けられた第１及び第２羽根車
（１５），（１５´）を回転させ、気体を２段階に昇圧
するターボ機械において、上記回転軸（１３）を動圧型
ジャーナル気体軸受（３７），（３７´）及び動圧型ス
ラスト気体軸受（４３）で回転自在に支持したので、す
べり軸受等の機械的軸受に比べて極めて小さな摩擦抵抗
により軸受の負担を軽減して軸受性能を向上させること
ができるとともに、磁気軸受に比べて単位軸受重量当た
りの負荷を高くして汎用性を高く、しかも安価に製作す
ることができる。As described above, according to the present invention,
In a turbomachine that rotates first and second impellers (15) and (15 ') provided at both ends of a rotating shaft (13) to increase the pressure of gas in two stages, the rotating shaft (13) is a dynamic pressure type. The bearings are rotatably supported by the journal gas bearings (37), (37 ') and the dynamic pressure type thrust gas bearing (43), so that the bearing load is reduced by extremely small frictional resistance as compared with mechanical bearings such as sliding bearings. The bearing performance can be improved, and the load per unit weight of the bearing can be increased as compared with the magnetic bearing, so that the versatility can be increased and the device can be manufactured at low cost.
【図１】本発明の実施の形態１に係るターボ圧縮機の断
面図である。FIG. 1 is a sectional view of a turbo compressor according to Embodiment 1 of the present invention.
【図２】本発明の実施の形態２に係るターボ圧縮機の断
面図である。FIG. 2 is a sectional view of a turbo compressor according to Embodiment 2 of the present invention.
（１１） モータ室 （１３） 回転軸 （１５） 第１羽根車 （１５´） 第２羽根車 （３７），（３７´） 動圧型ジャーナル気体軸受 （３９） プレート室 （４１） 回転側スラスト軸受 （４３） 動圧型スラスト気体軸受 (11) Motor chamber (13) Rotary shaft (15) First impeller (15 ') Second impeller (37), (37') Dynamic pressure type journal gas bearing (39) Plate chamber (41) Rotating thrust bearing (43) Dynamic pressure thrust gas bearing
Claims (4)
び第２羽根車（１５），（１５´）が設けられていると
ともに、ジャーナル軸受（３７），（３７´）及びスラ
スト軸受（４３）に回転自在に支持された回転軸（１
３）を回転させ、上記第１羽根車（１５）の回転により
昇圧した気体を上記第２羽根車（１５´）の回転により
さらに昇圧して吐出するターボ機械であって、 上記ジャーナル軸受（３７），（３７´）及びスラスト
軸受（４３）は共に、動圧型気体軸受で構成されている
ことを特徴とするターボ機械。The first and second impellers (15), (15 ') are provided at both ends through a motor chamber (11), and journal bearings (37), (37') and a thrust bearing are provided. The rotating shaft (1) rotatably supported by (43)
3) is a turbo machine that rotates the first impeller (15) and further pressurizes and discharges the gas pressurized by the rotation of the first impeller (15) by the rotation of the second impeller (15 ′); ), (37 ') and the thrust bearing (43) are each constituted by a hydrodynamic gas bearing.
スト気体軸受（４３）を構成するスラスト円板からなる
回転側スラスト軸受（４１）が取り付けられ、 第１羽根車（１５）の回転により昇圧した気体をモータ
室（１１）を経て第２羽根車（１５´）に導入するよう
になっていることを特徴とするターボ機械。2. The turbomachine according to claim 1, wherein the end of the rotary shaft (13) on the side of the second boosting stage comprises a thrust disk constituting a hydrodynamic thrust gas bearing (43). A bearing (41) is attached, and the gas pressurized by the rotation of the first impeller (15) is introduced into the second impeller (15 ') through the motor chamber (11). Turbo machinery.
スト気体軸受（４３）を構成するスラスト円板からなる
回転側スラスト軸受（４１）が取り付けられ、 該回転側スラスト軸受（４１）は第１羽根車（１５）の
回転により昇圧した気体に晒されるようになっているこ
とを特徴とするターボ機械。3. The turbomachine according to claim 1, wherein the end of the rotary shaft (13) on the side of the second boosting stage comprises a thrust disk constituting a hydrodynamic thrust gas bearing (43). A turbo machine, wherein a bearing (41) is attached, and the rotating-side thrust bearing (41) is exposed to gas pressurized by rotation of the first impeller (15).
収容され、 昇圧前の気体をモータ室（１１）を経て第１羽根車（１
５）に導入して該第１羽根車（１５）の回転により昇圧
し、この昇圧した気体を上記プレート室（３９）を経て
第２羽根車（１５´）に導入するようになっていること
を特徴とするターボ機械。4. The turbomachine according to claim 3, wherein the rotation-side thrust bearing (41) is housed in the plate chamber (39), and the gas before pressurization is passed through the motor chamber (11) to the first impeller (1).
5) and pressurized by rotation of the first impeller (15), and the pressurized gas is introduced into the second impeller (15 ') through the plate chamber (39). A turbo machine characterized by the following.
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