專利名稱:渦輪壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及渦輪壓縮機(jī)，特別是兩個離心葉輪以相互的背面?zhèn)葘χ玫某蚬潭ㄔ谕恍D(zhuǎn)軸上的渦輪壓縮機(jī)。
背景技術(shù)：
在制冷機(jī)中，為了壓縮作為工作流體的制冷劑氣體使之成為高溫高壓狀態(tài)，采用離心壓縮機(jī)、即所謂的渦輪壓縮機(jī)。
但是，在壓縮機(jī)中，如果壓縮比變大，則壓縮機(jī)的排出溫度升高，容積效率下降。特別是如果蒸發(fā)溫度下降，由于壓縮比變大，所以有時將壓縮操作分成兩級或者三級以上進(jìn)行壓縮。將這樣的進(jìn)行多級壓縮操作的渦輪壓縮機(jī)稱為多級渦輪壓縮機(jī)。
兩級渦輪壓縮機(jī)中，除了兩個離心葉輪朝相同方向固定在同一旋轉(zhuǎn)軸上的壓縮機(jī)之外，公知的還有兩個離心葉輪以相互的背面?zhèn)葘χ玫某蚬潭ㄔ谕恍D(zhuǎn)軸之上的壓縮機(jī)。作為其現(xiàn)有技術(shù)，有下述專利文獻(xiàn)1公開的技術(shù)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。
該渦輪壓縮機(jī)80是一軸兩級壓縮機(jī)，于自由旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在殼體81內(nèi)的馬達(dá)軸82的一端上固定了一級壓縮葉片(離心葉輪)83，在上述馬達(dá)軸82的另一端上固定了二級壓縮葉片84，制冷劑氣體被一級壓縮葉片83壓縮，并穿過配管85被導(dǎo)向二級壓縮葉片84。
如上所述，在兩個離心葉輪以相互的背面?zhèn)葘χ玫某蚬潭ǖ臏u輪壓縮機(jī)中，由于兩個離心葉輪的入口方向相反，所以一般的構(gòu)造是用配管連接兩個離心葉輪之間的流路。
但是，在多級渦輪壓縮機(jī)中，有的在吸入口和排出口之間的中間級或者最終級具有導(dǎo)入氣體的中間吸入流路。例如，具有節(jié)能器的制冷循環(huán)中所使用的制冷機(jī)用多級渦輪壓縮機(jī)中，向由低壓側(cè)壓縮級壓縮的制冷劑氣體中混合來自于節(jié)能器的制冷劑氣體并由高壓側(cè)壓縮級進(jìn)行再壓縮。這種渦輪壓縮機(jī)公開在例如專利文獻(xiàn)2中，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。
該渦輪壓縮機(jī)90是兩個離心葉輪91、92以相同方向固定在同一旋轉(zhuǎn)軸93上的兩級渦輪壓縮機(jī)，在殼體94內(nèi)的中間級葉輪入口通路95上設(shè)有圓環(huán)形的全周吸入腔室96，將從中間吸入口97所供給的氣體導(dǎo)入到葉輪入口通路95中。腔室96的吸入口附近部分配置有由隔板和一對導(dǎo)向板組成的導(dǎo)流器98。
這樣，通過設(shè)置全周吸入腔室96和導(dǎo)流器98，從而從周向均勻地供給氣體，并使之與主流均勻地混合。
另外，圖2中，標(biāo)記A、B是軸承，99是馬達(dá)，100是馬達(dá)的輸出軸，101是固定在輸出軸100上的大齒輪，102是固定在旋轉(zhuǎn)軸93上的小齒輪。
專利文獻(xiàn)1特開平5-223090號公報專利文獻(xiàn)2特開2002-327700號公報如上述專利文獻(xiàn)1所示的現(xiàn)有技術(shù)所述，在兩個離心葉輪以相互的背面?zhèn)葘χ玫某蚬潭ㄔ谕恍D(zhuǎn)軸上的渦輪壓縮機(jī)中，一般的結(jié)構(gòu)是用配管連接兩個離心葉輪之間的流路。
但是，像這樣用配管連接兩個離心葉輪之間的流路時，由于受到配管直徑以及彎曲的形狀的影響，所以有產(chǎn)品大型化招致重量增加的問題。
此外，由于配管本身作為其他的部件，增加了部件數(shù)量，相應(yīng)地增加了組裝作業(yè)時間，因而有增加成本的問題。
此外，在上述專利文獻(xiàn)2所示的現(xiàn)有技術(shù)中，為了向兩個離心葉輪之間的流路導(dǎo)入來自于節(jié)能器的制冷劑氣體、并使之與主流均勻地混合，設(shè)置了全周吸入腔室和導(dǎo)流器，但是，需要這種特殊的結(jié)構(gòu)以及部件，故有增加成本的問題。
此外，專利文獻(xiàn)2所示的現(xiàn)有技術(shù)由于涉及兩個離心葉輪以相同方向固定在同一旋轉(zhuǎn)軸上的渦輪壓縮機(jī)，所以相對于兩個離心葉輪以相互的背面?zhèn)葘χ玫某蚬潭ㄔ谕恍D(zhuǎn)軸上的渦輪壓縮機(jī)來說，不能使用專利文件2那樣的均勻混合制冷劑氣體和主流的構(gòu)造。因此，對于兩個離心葉輪以相互的背面?zhèn)葘χ玫某蚬潭ㄔ谕恍D(zhuǎn)軸上的渦輪壓縮機(jī)來說，需要用于使來自于節(jié)能器的制冷劑氣體(注入氣體)與主流均勻混合的有效機(jī)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于上述情況而作出的，目的在于提供一種渦輪壓縮機(jī)，其中兩個離心葉輪以相互的背面?zhèn)葘χ玫某蚬潭ㄔ谕恍D(zhuǎn)軸上，其能夠連接兩個離心葉輪之間的流路而不會使機(jī)械大型化且不會增加部件數(shù)量，而且能夠?qū)⒆⑷霘怏w與主流均勻混合。
為了解決上述問題，本發(fā)明的渦輪壓縮機(jī)采用了下述機(jī)構(gòu)即，本發(fā)明的渦輪壓縮機(jī)，包括具有第一離心葉輪和對其進(jìn)行包圍的第一殼體、并吸引流體對其進(jìn)行壓縮的第一壓縮級；以及具有經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸連接在上述第一離心葉輪上的第二離心葉輪和對其進(jìn)行包圍的第二殼體、并將來自于上述第一壓縮級的壓縮流體進(jìn)一步進(jìn)行壓縮的第二壓縮級，上述第一壓縮級和上述第二壓縮級配置在相互鄰接的位置上，其特征在于，上述第一離心葉輪和上述第二離心葉輪以相互的背面?zhèn)葘χ玫某蚺渲?，在上述第一殼體和上述第二殼體上形成有向上述第二壓縮級導(dǎo)入來自于上述第一壓縮級的壓縮流體的連結(jié)流路，該連結(jié)流路的上游側(cè)部位一體地形成在上述第一殼體內(nèi)，上述連結(jié)流路的下游側(cè)部位一體地形成在上述第二殼體內(nèi)。
這樣形成了將來自于第一壓縮級的壓縮流體導(dǎo)入到第二壓縮級的連結(jié)流路，并且該連結(jié)流路的上游側(cè)部位一體地形成在第一殼體內(nèi)，下游側(cè)部位一體地形成在第二殼體內(nèi)，所以不必另外單獨(dú)設(shè)置用于連接第一壓縮級和第二壓縮級的流路的配管。而且，這樣一體形成流路時，與將配管作為單獨(dú)的部件進(jìn)行安裝時比較，由于流路直徑或彎曲的形狀等條件對產(chǎn)品的尺寸影響小，能夠形成最小限度的流路構(gòu)造，所以能夠使產(chǎn)品緊湊并且制造得比較輕。
另外，由于不必另外安裝配管，所以能夠削減部件數(shù)量，相應(yīng)地能夠縮短組裝作業(yè)時間，降低成本。
另外，在本發(fā)明的的渦輪壓縮機(jī)中，其特征在于，上述第一殼體具有包圍上述第一離心葉輪并導(dǎo)入有來自于第一離心葉輪的流體的第一渦旋室、和與該第一渦旋室的末端部連通并在上述第二殼體側(cè)開口的出口流路，上述第二殼體包括在上述第一殼體側(cè)開口以與上述出口流路連通、導(dǎo)入有來自于上述第一壓縮級的壓縮流體并且形成為從軸向向半徑方向彎曲的導(dǎo)入流路；環(huán)狀地包圍上述旋轉(zhuǎn)軸的周部并使來自于導(dǎo)入流路的流體向周向擴(kuò)散的吸入渦旋室；和將來自于該吸入渦旋室的流體導(dǎo)向上述第二葉輪的吸入流路，通過上述出口流路和上述導(dǎo)入流路構(gòu)成上述連結(jié)流路。
通過這樣構(gòu)成的第一渦旋室、出口流路、導(dǎo)入流路、吸入渦旋以及吸入流路，即使在第一離心葉輪和第二離心葉輪以相互的背面?zhèn)葘χ玫某蚺渲玫臏u輪壓縮機(jī)中，也能夠一體地形成從第一離心葉輪出口直到第二離心葉輪入口的流路，能夠?qū)碜杂诘谝粔嚎s級的壓縮流體導(dǎo)入到第二壓縮級而不必另外安裝配管。
此外，在上述渦輪壓縮機(jī)中，其特征在于，上述第一渦旋室包括環(huán)狀地包圍上述第一離心葉輪并導(dǎo)入有來自于上述第一離心葉輪的流體的內(nèi)側(cè)渦旋室；和比該內(nèi)側(cè)渦旋室靠半徑方向外側(cè)并且與該內(nèi)側(cè)渦旋室的出口部連通、且在周向上延伸以至少部分地包圍該內(nèi)側(cè)渦旋室、并且流路截面積大于上述內(nèi)側(cè)渦旋室的外側(cè)渦旋室，該外側(cè)渦旋室與上述出口流路和上述導(dǎo)入流路一起構(gòu)成上述連結(jié)流路，該外側(cè)渦旋室、上述出口流路以及上述導(dǎo)入流路分別形成為流路截面為方形。
這樣，在內(nèi)側(cè)渦旋室的外側(cè)形成了流路截面積大于該內(nèi)側(cè)渦旋室的外側(cè)渦旋室，在外側(cè)渦旋室使流體的速度降低之后導(dǎo)入到形成有流路的彎曲部分的出口流路和導(dǎo)入流路中，所以能夠抑制產(chǎn)生由流體剝離所引起的流體損失。
此外，外側(cè)渦旋室、出口流路以及導(dǎo)入流路分別形成為流路截面為方形，所以確保流路面積的同時，能夠減小第一殼體和第二殼體的外形尺寸。
另外，在上述渦輪壓縮機(jī)中，其特征在于，上述連結(jié)流路的彎曲部分形成平緩的彎曲流路以抑制流體的剝離。
這樣，連結(jié)流路的彎曲部分由于形成了平緩的彎曲流路以抑制流體的剝離，所以能夠抑制壓縮性能的下降。
另外，在上述渦輪壓縮機(jī)中，其特征在于，在上述第一殼體或者上述第二殼體上設(shè)有用于向上述連結(jié)流路追加注入氣體的氣體注入部。
這樣，由于在連結(jié)流路上設(shè)置了用于追加注入氣體的氣體注入部，所以注入到連結(jié)流路中的氣體與在連結(jié)流路內(nèi)流動的主流(壓縮流體)混合，之后在第二殼體的吸入渦旋室向周向擴(kuò)散。因此，能夠在主流和注入氣體在周向上均勻混合的狀態(tài)下，將該混合流體導(dǎo)入第二離心葉輪。
因此，即使在以第一離心葉輪和第二離心葉輪以相互的背面?zhèn)葘χ玫某蚺渲玫臏u輪壓縮機(jī)中，也能夠在周向上均勻地混合注入氣體和主流而不必需要特殊的構(gòu)造和部件。
另外由于某種程度上向主流速度降低的連結(jié)流路注入氣體，所以能夠抑制因氣體混合的紊流所產(chǎn)生的流體損失。
另外在上述渦輪壓縮機(jī)中，其特征在于，上述氣體注入部具有形成為向沿著連結(jié)流路的流體流動的方向注入氣體的氣體注入開口。
這樣，由于氣體注入開口形成為向沿著連結(jié)流路的流體流動的方向注入氣體，所以能夠有效地抑制因氣體混合的紊流所產(chǎn)生的流體損失。
另外，在上述渦輪壓縮機(jī)中，其特征在于，上述氣體注入開口形成在上述連結(jié)流路的彎曲部分上。
這樣，由于氣體注入開口形成在上述連結(jié)流路的彎曲部分上，所以能夠向流路的中央部注入氣體，能夠促進(jìn)均勻的混合。
根據(jù)本發(fā)明的渦輪壓縮機(jī)，能夠獲得下述優(yōu)良效果在兩個離心葉輪以相互的背面?zhèn)葘χ玫某蚬潭ㄔ谕恍D(zhuǎn)軸上的渦輪壓縮機(jī)中，能夠連接兩個離心葉輪之間的流路而不會使機(jī)械大型化以及增加部件數(shù)量，而且能夠使注入氣體與主流均勻地混合。
本發(fā)明的其他目的和有利的特征從參照附圖的下述說明可知。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)的渦輪壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為現(xiàn)有技術(shù)的渦輪壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為應(yīng)用了本發(fā)明的渦輪壓縮機(jī)的渦輪制冷機(jī)的制冷回路的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明的實(shí)施方式的渦輪壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明的實(shí)施方式的渦輪壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)示意局部放大圖。
圖6為圖5的A-A線截面的內(nèi)側(cè)渦旋室和外側(cè)渦旋室的形狀示意圖。
圖7為本發(fā)明的實(shí)施方式的渦輪壓縮機(jī)的第一殼體的立體圖。
圖8為圖5的B-B線剖視圖。
具體實(shí)施方式下面根據(jù)附圖就本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。另外，各圖中相同的部分采用相同的標(biāo)記，并省略重復(fù)的說明。
此外，下面作為制冷機(jī)用的渦輪壓縮機(jī)對本發(fā)明進(jìn)行說明，但是本發(fā)明的應(yīng)用范圍并不限于此，也可以應(yīng)用于在其他工程機(jī)械等中所使用的壓縮流體的離心型渦輪壓縮機(jī)。
圖3是應(yīng)用了本發(fā)明的渦輪壓縮機(jī)的渦輪制冷機(jī)10的制冷回路的構(gòu)成示意圖。
圖3中，渦輪制冷機(jī)10包括渦輪壓縮機(jī)20、冷凝器14、膨脹閥16a、16b、蒸發(fā)器18以及節(jié)能器19。
渦輪壓縮機(jī)10是具有第一離心葉輪23和第二離心葉輪26的兩級渦輪壓縮機(jī)，由上游側(cè)的第一離心葉輪23壓縮制冷劑氣體，進(jìn)而將該制冷劑氣體導(dǎo)入到第二離心葉輪26中進(jìn)行壓縮后，輸送到冷凝器14中。
冷凝器14對被壓縮而成為高溫高壓的制冷劑氣體進(jìn)行冷卻液化，形成制冷劑液體。
膨脹閥16a、16b分別配置在冷凝器與節(jié)能器之間、以及節(jié)能器與蒸發(fā)器之間，對被冷凝器液化的制冷劑液體分階段地進(jìn)行減壓。
節(jié)能器19暫時儲存并冷卻由膨脹閥16a減壓的制冷劑。另外，節(jié)能器19內(nèi)的制冷劑的氣相成分作為注入氣體被注入到渦輪壓縮機(jī)20的第一離心葉輪23和第二離心葉輪26之間的流路中。
蒸發(fā)器18將制冷劑液體進(jìn)行氣化使之成為制冷劑氣體。從蒸發(fā)器18出來的制冷劑氣體被吸入到渦輪壓縮機(jī)20中。
圖4為本發(fā)明的實(shí)施方式的渦輪壓縮機(jī)20的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，該渦輪壓縮機(jī)20由壓縮機(jī)構(gòu)21、馬達(dá)60、增速機(jī)構(gòu)70等機(jī)構(gòu)構(gòu)成。
壓縮機(jī)構(gòu)21包括第一壓縮級21A和第二壓縮級21B，其中第一級壓縮級21A包括第一離心葉輪23以及對其進(jìn)行包圍的第一殼體24，第二壓縮級21B包括第二離心葉輪26和對其進(jìn)行包圍的第二殼體27，第一壓縮級21A和第二壓縮級21B配設(shè)在相互鄰接的位置上。
在第一殼體24和第二殼體27上設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸28，該旋轉(zhuǎn)軸28由后述的軸承50支撐，并以軸心X為中心自由旋轉(zhuǎn)。第一離心葉輪23和第二離心葉輪26從旋轉(zhuǎn)軸28的一端側(cè)(圖中的吸入側(cè))在軸向上隔開間隔地以相互的背面?zhèn)葘χ玫某蚺渲迷谛D(zhuǎn)軸28上。
第一殼體24和第二殼體27通過螺栓等連接機(jī)構(gòu)相互固定。
具有輸出軸61的馬達(dá)60收容在馬達(dá)殼體64中。馬達(dá)60起到驅(qū)動壓縮機(jī)構(gòu)21旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動源的作用。
馬達(dá)殼體64通過螺栓等連接機(jī)構(gòu)固定在上述第二殼體27上。
增速機(jī)構(gòu)70內(nèi)置于由馬達(dá)殼體64和出口側(cè)殼體27形成的空間中，包括固定在輸出軸61上的大齒輪71和固定在旋轉(zhuǎn)軸28上的小齒輪72。另外，小齒輪72也可以一體地形成在旋轉(zhuǎn)軸28上。通過這樣構(gòu)成的增速機(jī)構(gòu)70，馬達(dá)60的輸出軸61的旋轉(zhuǎn)力被增速并被傳遞給旋轉(zhuǎn)軸28。
圖5是圖4中的壓縮機(jī)構(gòu)21和增速機(jī)構(gòu)70的放大圖。
如圖5所示，在入口側(cè)殼體24上形成有用于向第一離心葉輪23導(dǎo)入制冷劑氣體的吸入口29a。在吸入口29a上設(shè)有用于控制吸入容量的入口導(dǎo)向翼30。
在第一殼體24上形成有包圍第一離心葉輪23并且導(dǎo)入有來自于第一離心葉輪23的制冷劑氣體的第一渦旋室30，該第一渦旋室30包括內(nèi)側(cè)渦旋室31和外側(cè)渦旋室32。
內(nèi)側(cè)渦旋室31形成為環(huán)狀地包圍第一離心葉輪23。在該內(nèi)側(cè)渦旋室31和第一離心葉輪23之間形成有從第一離心葉輪23出口向半徑方向外側(cè)延伸的環(huán)形入口側(cè)擴(kuò)散部34，從而對被第一離心葉輪23加速的氣體進(jìn)行減速加壓并導(dǎo)入到內(nèi)側(cè)渦旋室31中。
在第一殼體24的背面?zhèn)?圖中左側(cè))形成了使旋轉(zhuǎn)軸28通過的開口部。
外側(cè)渦旋室32比內(nèi)側(cè)渦旋室31靠半徑方向外側(cè)，并且其流路截面積比內(nèi)側(cè)渦旋室31大，并且流路截面形成為方形。其中，所謂的“方形”，指內(nèi)角不是完全的直角，而是進(jìn)行了某種程度的倒角的方形。該倒角設(shè)定成不使流經(jīng)內(nèi)部的流體產(chǎn)生剝離的程度。以下，對其他部位的說明中的“方形”也與上述的意思相同。
圖6是圖5的A-A線截面的內(nèi)側(cè)渦旋室31和外側(cè)渦旋室32的形狀示意圖。此外，圖7是從第一殼體24的斜下方看的立體圖，重復(fù)地示出了形成于第一殼體24內(nèi)的內(nèi)側(cè)渦旋室31和外側(cè)渦旋室32的流體流動的狀態(tài)圖。
如這些圖所示，外側(cè)渦旋室32與內(nèi)側(cè)渦旋室31的出口部31a連通，并在周向上延伸地形成以至少部分地包圍內(nèi)側(cè)渦旋室31，本實(shí)施方式中，形成為包圍內(nèi)側(cè)渦旋室31的周部半周左右。
此外，該外側(cè)渦旋室32借助鑄造一體構(gòu)造而與內(nèi)側(cè)渦旋室31一起一體地形成在第一殼體24內(nèi)。
圖8是圖5的B-B線剖視圖。
如圖5及圖8所示，在第一殼體24上形成了從外側(cè)渦旋室32的末端部連通并在第二殼體27側(cè)開口的出口流路33。
該出口流路33與外側(cè)渦旋室32一樣，流路截面為方形，并且形成為與設(shè)于第二殼體27上的導(dǎo)入流路41連通。
此外，該出口流路33通過鑄造一體構(gòu)造與第一殼體24內(nèi)的其他流路(外側(cè)渦旋室32等)一起一體地形成在第一殼體24內(nèi)。
如圖5所示，在第二殼體27上形成有導(dǎo)入流路41、吸入渦旋室42和吸入流路43。
導(dǎo)入流路41在第一殼體24側(cè)開口以與上述出口流路33連通，并形成為向第二殼體27導(dǎo)入來自于第一壓縮級21A的制冷劑氣體。此外，導(dǎo)入流路41與上述外側(cè)渦旋室32和出口流路33一樣流路截面形成為方形。
吸入渦旋室42環(huán)形地包圍旋轉(zhuǎn)軸28的周圍并形成為使來自于導(dǎo)入流路41的氣體向周向擴(kuò)散。
吸入流路43形成為環(huán)形，以將吸入渦旋室42的氣體導(dǎo)入到徑向內(nèi)側(cè)后，使之改變方向朝向第一離心葉輪23側(cè)并引導(dǎo)至第二離心葉輪26。
此外，在出口側(cè)殼體27上形成有包圍第二離心葉輪26的環(huán)形出口側(cè)渦旋室46。在該出口側(cè)渦旋室46與第二離心葉輪26之間形成從第二離心葉輪26出口向半徑方向延伸的環(huán)形出口側(cè)擴(kuò)散部47，這樣對被第二離心葉輪26加速的氣體進(jìn)行減速加壓并向出口側(cè)渦旋室46進(jìn)行引導(dǎo)。
在第二殼體27的背面?zhèn)?圖中右側(cè))形成了使旋轉(zhuǎn)軸28通過的開口部。
上述導(dǎo)入流路41通過鑄造一體構(gòu)造與第二殼體27內(nèi)的其他流路(吸入渦旋室42等)一起一體地形成在第二殼體27內(nèi)。
通過上述那樣構(gòu)成的外側(cè)渦旋室32、出口流路33以及導(dǎo)入流路41構(gòu)成從第一壓縮級21A向第二壓縮級21B導(dǎo)入壓縮流體的連結(jié)流路22。
該連結(jié)流路22的彎曲部分形成為平緩的彎曲流路以抑制流體的剝離。
具體地如圖8所示，雖然遍及外側(cè)渦旋室32、出口流路33以及導(dǎo)入流路41地形成彎曲流路，但是流路形成為彎曲部分的半徑方向外側(cè)部位的曲率半徑R1是該曲率半徑R1方向的流路寬度W1的例如1.5倍以上。
此外，如圖5所示，導(dǎo)入流路41形成為從軸方向向半徑方向彎曲，但是流路形成為該彎曲部分的半徑方向外側(cè)部位的曲率半徑R2是該曲率半徑R2方向的流路寬度W2的例如1.5倍以上。
如圖5、圖7、圖8所示，在壓縮機(jī)構(gòu)21上設(shè)置有用于向上述連結(jié)流路22追加注入來自于節(jié)能器19(參照圖3)的制冷劑氣體的氣體注入部35。圖5中，用虛線示出了設(shè)于圖紙跟前側(cè)的位置上的氣體注入部35。
此外，如圖5和圖8所示，本實(shí)施方式中，氣體注入部35的氣體取入口35a設(shè)于第一殼體24上，向連結(jié)流路22內(nèi)吹入氣體的氣體注入開口35b橫跨第一殼體24和第二殼體27地形成。
氣體注入開口35b形成為在沿著連結(jié)流路22的流體(制冷劑氣體的主流)流動的方向上注入氣體，并且形成在連結(jié)流路22的彎曲部分上。
這樣，通過上述構(gòu)成的氣體注入部35向被第一離心葉輪23壓縮的制冷劑氣體中混合來自于節(jié)能器19的制冷劑氣體，并向第二離心葉輪26供給。
另外，氣體注入開口35b的開口位置并不限于本實(shí)施方式的位置，可以設(shè)于外側(cè)渦旋室32、出口流路33以及導(dǎo)入流路41的某個位置或者橫跨這些位置中的兩個的位置。另外，此時，氣體注入部35的設(shè)置位置與氣體注入開口35b的位置相配合地設(shè)定在第一殼體24以及第二殼體27的一方或者雙方的適當(dāng)位置上。
在上述第一殼體24和第二殼體27中內(nèi)置有支撐旋轉(zhuǎn)軸28、使其以軸心X為中心自由旋轉(zhuǎn)的軸承50。
如圖5所示，本實(shí)施方式中，軸承50包括分別在軸向上分開的兩個支撐位置上對作用于旋轉(zhuǎn)軸28上的徑向載荷進(jìn)行支撐的徑向軸承51、52和對作用于旋轉(zhuǎn)軸28上的軸向載荷進(jìn)行支撐的推力軸承53。
該軸承50中的對一個支撐位置進(jìn)行支撐的徑向軸承51(以下也稱為“一個軸承”)配置在第一離心葉輪23和第二離心葉輪26之間，并固定在設(shè)于第二殼體上的軸承保持部56上。
此外，該軸承50中的對另一個支撐位置進(jìn)行支撐的徑向軸承52(以下也稱為“另一個軸承”)以第二離心葉輪26為基準(zhǔn)配置在與第一離心葉輪23軸向相反的一側(cè)。
由未圖示的供油構(gòu)造向這些軸承51、52、53供給潤滑油來確保其潤滑。
另外，徑向軸承51、52以及推力軸承53可以采用滑動軸承、滾動軸承、氣體軸承、磁軸承等各種軸承。
此外，一個徑向軸承51并不限于上述位置，也可以配置在旋轉(zhuǎn)軸28的軸向部位中的、以第二離心葉輪26為基準(zhǔn)與第一離心葉輪23軸向相反側(cè)的部位(該圖中比第二離心葉輪26靠左側(cè)的部位)，但是如果像本實(shí)施方式那樣配置的話，由于旋轉(zhuǎn)軸28的懸伸量減少，故能夠提高臨界速度。
另外，在本實(shí)施方式中，上述另一個徑向軸承52盡管以增速機(jī)構(gòu)70的小齒輪72的位置為基準(zhǔn)配置在第二離心葉輪26的相反側(cè)，但是也可以代替這種配置，將另一個徑向軸承52配置在小齒輪72和第二離心葉輪26之間。
接著對這樣構(gòu)成的渦輪壓縮機(jī)20的工作進(jìn)行說明。
在上述渦輪制冷機(jī)10的工作過程中，在渦輪壓縮機(jī)20中，馬達(dá)60的輸出軸61的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力被增速機(jī)構(gòu)70增速并傳遞給旋轉(zhuǎn)軸28，驅(qū)動固定在旋轉(zhuǎn)軸28上的第一離心葉輪23和第二離心葉輪26旋轉(zhuǎn)。
來自于蒸發(fā)器18的制冷劑氣體從第一殼體24的吸入口29a被吸入，被第一離心葉輪23加速。被加速的制冷劑氣體在穿過入口側(cè)擴(kuò)散部34的過程中被減速加壓并順序地被導(dǎo)向內(nèi)側(cè)渦旋室31和外側(cè)渦旋室32。
穿過外側(cè)渦旋室32的制冷劑氣體穿過出口流路33、導(dǎo)入流路41從第一殼體24向第二殼體27移動。并且此時來自于節(jié)能器19的制冷劑氣體從氣體注入部35被注入，與主流混合。
該混合氣體在吸入渦旋室42中向周向均勻擴(kuò)散后，穿過吸入流路43被導(dǎo)向第二離心葉輪26，并被加速。
被加速的制冷劑氣體在穿過出口側(cè)擴(kuò)散部47的過程中被減速加壓，由此進(jìn)而形成為高溫高壓并被導(dǎo)入到第二渦旋室46中，之后，從未圖示的排出部排出并被導(dǎo)向上述冷凝器14。
接著對本實(shí)施方式的渦輪壓縮機(jī)20的作用·效果進(jìn)行說明。
根據(jù)本實(shí)施方式的渦輪壓縮機(jī)20，由于形成了將來自于第一壓縮級21A的壓縮流體導(dǎo)入第二壓縮級21B的連結(jié)流路22，該連結(jié)流路22的上游側(cè)部位一體地形成在第一殼體24內(nèi)，下游側(cè)部位一體地形成在第二殼體27內(nèi)，所以不必另外設(shè)置用于連接第一壓縮級21A和第二壓縮級21B的流路的配管。而且，像這樣一體形成流路時，與將配管作為其他部件進(jìn)行安裝時相比，流路直徑以及彎曲的形狀等條件對產(chǎn)品的尺寸影響小，能夠制成最小限度的流路構(gòu)造，所以能夠使產(chǎn)品緊湊并制造得比較輕。
此外，由于不必另外單獨(dú)設(shè)置配管，所以能夠削減產(chǎn)品數(shù)量，相應(yīng)地能夠縮短組裝作業(yè)時間，故削減成本。
此外，通過第一渦旋室30、出口流路33、導(dǎo)入流路41、吸入渦旋室42以及吸入流路43，即使在第一離心葉輪23和第二離心葉輪26以相互的背面?zhèn)葘χ玫某蚺渲玫臏u輪壓縮機(jī)中，也能夠一體地形成從第一離心葉輪23出口直到第二離心葉輪26入口的流路，將來自于第一壓縮級的壓縮流體導(dǎo)入到第二壓縮級中，而不必另外安裝配管。
此外，在內(nèi)側(cè)渦旋室31的外側(cè)形成了流路截面積大于該內(nèi)側(cè)渦旋室31的外側(cè)渦旋室32，利用外側(cè)渦旋室32使流體速度降低之后導(dǎo)入到形成有流路彎曲部分的出口流路33和導(dǎo)入流路41中，所以能夠抑制流體剝離所造成的流體損失。
此外，連結(jié)流路22(外側(cè)渦旋室32、出口流路33及導(dǎo)入流路41)由于各自的流路截面形成為方形，所以能夠確保流路面積的同時，能夠減小第一殼體24和第二殼體27的外形尺寸。
另外，由于連結(jié)流路22中的流路的彎曲部分形成得緩，所以能夠抑制流路內(nèi)的流體的剝離，能夠抑制壓縮性能的下降。
此外，由于設(shè)有用于向連結(jié)流路22追加注入氣體的氣體注入部35，所以注入到連結(jié)流路中的氣體與在連結(jié)流路內(nèi)流動的主流(壓縮流體)混合，之后，在第二殼體27的吸入渦旋室42向周向擴(kuò)散。因此，能夠以主流和注入氣體在周向上均勻混合的狀態(tài)，將該混合流體導(dǎo)入到第二離心葉輪26中。
因此，即使在第一離心葉輪23和第二離心葉輪26以相互的背面?zhèn)葘χ玫某蚺渲玫臏u輪壓縮機(jī)中，也能夠在周向上均勻地混合注入氣體和主流而不需要特殊的構(gòu)造及部件。
另外，某種程度上是向主流速度降低的連結(jié)流路22中注入氣體，所以能夠抑制因氣體混合的紊流產(chǎn)生的流體損失。
此外，由于氣體注入開口35b形成為在沿著連結(jié)流路22的流體流動的方向注入氣體，所以能夠更有效地抑制因氣體混合紊流所產(chǎn)生的流體損失。
另外，由于氣體注入開口35b形成在連結(jié)流路22的彎曲部分上，所以能夠向流路的中央部注入氣體，能夠存進(jìn)均勻的混合。
這樣，根據(jù)本發(fā)明的渦輪壓縮機(jī)，具有下述優(yōu)良的作用效果在兩個離心葉輪以相互背面?zhèn)葘χ玫某蚬潭ㄔ谕恍D(zhuǎn)軸上的渦輪壓縮機(jī)中，能夠連接兩離心葉輪之間的流路而不會造成機(jī)械大型化并且不會增加部件數(shù)量，而且，能夠?qū)⒆⑷霘怏w與主流均勻混合。
另外，在上述實(shí)施方式中，盡管按照遠(yuǎn)離由馬達(dá)60傳遞旋轉(zhuǎn)軸28的驅(qū)動力一側(cè)的順序配置第一壓縮級21A和第二壓縮級21B，但是也可以與此相反，從由馬達(dá)60傳遞旋轉(zhuǎn)軸28的驅(qū)動力一側(cè)順序地配置第一壓縮級21A和第二壓縮級21B。
此外，上述各實(shí)施方式中，盡管經(jīng)由增速機(jī)構(gòu)70向旋轉(zhuǎn)軸28傳遞馬達(dá)60的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力，但是也可以根據(jù)馬達(dá)60的旋轉(zhuǎn)速度等規(guī)格，采用旋轉(zhuǎn)軸28與馬達(dá)機(jī)構(gòu)的輸出軸61直接連結(jié)的形式。
另外，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種變更。
權(quán)利要求
1.一種渦輪壓縮機(jī)，包括具有第一離心葉輪和對其進(jìn)行包圍的第一殼體、并吸引流體對其進(jìn)行壓縮的第一壓縮級；以及具有經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸連接在上述第一離心葉輪上的第二離心葉輪和對其進(jìn)行包圍的第二殼體、并將來自于上述第一壓縮級的壓縮流體進(jìn)一步進(jìn)行壓縮的第二壓縮級，上述第一壓縮級和上述第二壓縮級配置在相互鄰接的位置上，其特征在于，上述第一離心葉輪和上述第二離心葉輪以相互的背面?zhèn)葘χ玫某蚺渲?，在上述第一殼體和上述第二殼體上形成有向上述第二壓縮級導(dǎo)入來自于上述第一壓縮級的壓縮流體的連結(jié)流路，該連結(jié)流路的上游側(cè)部位一體地形成在上述第一殼體內(nèi)，上述連結(jié)流路的下游側(cè)部位一體地形成在上述第二殼體內(nèi)。
2.如權(quán)利要求
1所述的渦輪壓縮機(jī)，其特征在于上述第一殼體具有包圍上述第一離心葉輪并導(dǎo)入有來自于第一離心葉輪的流體的第一渦旋室、和與該第一渦旋室的末端部連通并在上述第二殼體側(cè)開口的出口流路，上述第二殼體包括在上述第一殼體側(cè)開口以與上述出口流路連通、導(dǎo)入有來自于上述第一壓縮級的壓縮流體并且形成為從軸向向半徑方向彎曲的導(dǎo)入流路；環(huán)狀地包圍上述旋轉(zhuǎn)軸的周部并使來自于導(dǎo)入流路的流體向周向擴(kuò)散的吸入渦旋室；和將來自于該吸入渦旋室的流體導(dǎo)向上述第二葉輪的吸入流路，通過上述出口流路和上述導(dǎo)入流路構(gòu)成上述連結(jié)流路。
3.如權(quán)利要求
2所述的渦輪壓縮機(jī)，其特征在于，上述第一渦旋室包括環(huán)狀地包圍上述第一離心葉輪并導(dǎo)入有來自于上述第一離心葉輪的流體的內(nèi)側(cè)渦旋室；和比該內(nèi)側(cè)渦旋室靠半徑方向外側(cè)并且與該內(nèi)側(cè)渦旋室的出口部連通、并在周向上延伸以至少部分地包圍該內(nèi)側(cè)渦旋室、并且流路截面積大于上述內(nèi)側(cè)渦旋室的外側(cè)渦旋室，該外側(cè)渦旋室與上述出口流路和上述導(dǎo)入流路一起構(gòu)成上述連結(jié)流路，該外側(cè)渦旋室、上述出口流路以及上述導(dǎo)入流路的流路截面分別形成為方形。
4.如權(quán)利要求
2所述的渦輪壓縮機(jī)，其特征在于，上述連結(jié)流路的彎曲部分形成為平緩的彎曲流路以抑制流體的剝離。
5.如權(quán)利要求
2或3所述的渦輪壓縮機(jī)，其特征在于在上述第一殼體或者上述第二殼體上設(shè)有用于向上述連結(jié)流路追加注入氣體的氣體注入部。
6.如權(quán)利要求
5所述的渦輪壓縮機(jī)，其特征在于，上述氣體注入部具有形成為向沿著連結(jié)流路的流體流動的方向注入氣體的氣體注入開口。
7.如權(quán)利要求
6所述的渦輪壓縮機(jī)，其特征在于，上述氣體注入開口形成在上述連結(jié)流路的彎曲部分上。
專利摘要
第一離心葉輪(23)和第二離心葉輪(26)以相互背面?zhèn)葘χ玫某蚺渲?。在第一殼體(24)和第二殼體(27)上形成有將來自于第一壓縮級的壓縮流體導(dǎo)入到第二壓縮級的連結(jié)流路(22)(外側(cè)渦旋室(32)、出口側(cè)流路(33)以及導(dǎo)入流路(41))。外側(cè)渦旋室(32)和出口側(cè)流路(33)一體地形成在第一殼體(24)上。導(dǎo)入流路(41)一體地形成在第二殼體(27)上。
文檔編號F04D17/12GK1991181SQ200610156273
公開日2007年7月4日 申請日期2006年12月28日
發(fā)明者高橋俊雄, 平田豐, 栗原和昭, 高原伸定 申請人:石川島播磨重工業(yè)株式會社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan