渦輪制冷機的壓縮機用電動的制造方法
【專利摘要】本發明提供渦輪制冷機的壓縮機用電動機，通過減少液態制冷劑從進行驅動渦輪壓縮機的電動機的旋轉軸的軸密封的迷宮式密封件的部分向具有儲油部的殼體泄漏，能夠防止因油溫降低引起的油粘度的降低，并且防止制冷機的效率降低。在渦輪制冷機中，驅動渦輪壓縮機（1）的電動機（11）設置有迷宮式密封部件（20），該迷宮式密封部件（20）具有與電動機（11）的旋轉軸（12）的外周面對置用于進行軸密封的由齒列構成的迷宮式密封件，迷宮式密封部件（20）在比由齒列構成的迷宮式密封件靠近旋轉軸（12）的軸向的中央部的位置具備延長部（21e），該延長部（21e）具有朝旋轉軸（12）的中央部側擴展的近似圓錐臺狀的內周面。
【專利說明】渦輪制冷機的壓縮機用電動機

【技術領域】
[0001]本發明涉及渦輪制冷機的壓縮機用電動機，特別是涉及在渦輪制冷機中將制冷劑的一部分從制冷循環向驅動渦輪壓縮機的電動機引導，來冷卻電動機的方式的壓縮機用電動機。

【背景技術】
[0002]以往，制冷空調裝置等所利用的渦輪制冷機由封入有制冷劑的密閉系統構成，且構成為:將從冷水(被冷卻流體)奪取熱量以使制冷劑蒸發來發揮制冷效果的蒸發器、對由上述蒸發器蒸發的制冷劑氣體進行壓縮以使其成為高壓制冷劑氣體的壓縮機、用冷卻水(冷卻流體)對高壓制冷劑氣體進行冷卻以使其冷凝的冷凝器、以及對上述冷凝后的制冷劑進行減壓以使其膨脹的膨脹閥(膨脹機構)通過制冷劑配管連結。
[0003]圖1是表示現有的渦輪制冷機的一個例子的示意圖。如圖1所示，渦輪制冷機構成為具備:壓縮制冷劑的渦輪壓縮機1、用冷卻水(冷卻流體)對壓縮后的制冷劑氣體進行冷卻并使其冷凝的冷凝器2、從冷水(被冷卻流體)奪取熱量而使制冷劑蒸發來發揮制冷效果的蒸發器3、以及配置在冷凝器2與蒸發器3之間的中間冷卻器亦即節能器4，渦輪制冷機通過供制冷劑循環的制冷劑配管5來連結上述各設備。
[0004]在圖1所示的渦輪制冷機中，渦輪壓縮機I由多級渦輪壓縮機構成，并由電動機11驅動。渦輪壓縮機I通過制冷劑配管8而與節能器4連接，在節能器4分離出的制冷劑氣體被導入渦輪壓縮機I的多級壓縮級(在該例中為二級)的中間部分(在該例中為第一級與第二級之間的部分)。
[0005]渦輪壓縮機的電動機大多是以密閉狀態收納于分割型的殼體的半密閉型的電動機。圖1表示的電動機11例示的也是半密閉型的電動機。如圖1所示，電動機11的旋轉軸12被軸承支承而旋轉，在旋轉軸12的軸端設置有增速機14，使支承壓縮機的葉輪15的葉輪軸16增速旋轉，確保壓縮機的規定的壓頭以及風量。
[0006]如圖1所示，設置有從連接冷凝器2與節能器4的制冷劑配管5分支而將制冷劑從冷凝器側引導至電動機11的制冷劑供給配管5BP。制冷劑供給配管5BP與電動機11的馬達箱17連接，在冷凝器2冷凝后的制冷劑被導入到電動機11的馬達箱17內。S卩，將制冷循環的液態制冷劑向電動機11的馬達箱17內的定子、旋轉軸、線圈等進行噴霧，并將液態制冷劑的蒸發潛熱用于電動機發熱的冷卻。
[0007]另一方面，在收納增速機14的齒輪箱18的下部設置有儲油部19，利用泵P將與制冷劑具有相溶性的油從儲油部19向軸承、增速機14供給，由此進行軸承、增速機14的潤滑、冷卻。具有儲油部19的齒輪箱18與馬達箱17利用供旋轉軸12貫通的貫通孔而連通，因此存在如下問題:油泄漏到制冷劑系統而使儲油部19的油面降低從而有損供油功能、或制冷劑泄漏到油系統而使油的溫度降低從而無法確保規定的油粘度、對制冷能力沒有貢獻的制冷劑氣體從制冷循環的高壓部向低壓部分流而引起制冷機的效率降低。因此在具有儲油部19的齒輪箱18與馬達箱17的連通孔處設置有在內表面進行齒型加工的迷宮式密封件LS，從而確保軸密封功能。另外，在旋轉軸12的另一端側也設置有同樣的迷宮式密封件LS0
[0008]圖2 Ca)是表示在旋轉軸12貫通圖1表示的電動機11的馬達箱17以及齒輪箱18的部分設置的迷宮式密封件LS的主要部位放大圖。如圖2 (a)所示，電動機的旋轉軸12將設置在馬達箱17的端部的迷宮式密封部件20貫通，在迷宮式密封部件20的內周面設置有迷宮式密封件LS。
[0009]迷宮式密封部件20由近似圓筒狀的主體部21和從主體部21向外周側延伸的凸緣部22構成。近似圓筒狀的主體部21在內周面具有由一組齒列構成的迷宮式密封件LS。凸緣部22在外周部具有多個螺栓孔22h，并借助螺栓而固定于馬達箱17。近似圓筒狀的主體部21的內端側的內徑Dl比迷宮式密封件LS的內徑d大，在主體部21的內周面與旋轉軸12的外周面之間形成有環狀空間S。
[0010]專利文獻1:日本特開號公報
[0011]在圖2 Ca)表示的構造的迷宮式密封部件20中，迷宮式密封件LS以氣體的密封為目的，完全沒有液體的密封功能。因此，如圖2 (b)所示，制冷劑氣體從高壓側經由環狀空間S而流向低壓側的迷宮式密封件LS并流入到迷宮式密封件LS內，但存在隨著流入到迷宮式密封件LS內的制冷劑氣體的流動，液態制冷劑通過迷宮式密封件LS的問題。
[0012]制冷劑向油系統的泄漏和油向制冷劑系統的泄漏，對裝置的繼續運轉的風險都很高，特別是油向制冷劑系統的泄漏會引起儲油部19 (參照圖1)的油面降低，有損供油功能，因此存在因軸承燒毀等導致的裝置破損的重大風險。
[0013]基于上述理由，馬達箱17 (參照圖1)需要維持比具有儲油部19的齒輪箱18更高的壓力，將油向制冷劑系統的泄漏抑制到最小限度。
[0014]盡管如此，由于電動機內的液態制冷劑通過迷宮式密封件LS而大量泄漏至到具有儲油部19的齒輪箱18內，如上所述會引起油粘度的降低、制冷機的效率降低，因此需要采取液態制冷劑盡量不滯留在迷宮式密封件LS的齒列附近的構造。


【發明內容】

[0015]本發明是鑒于上述情況所做出的，目的在于提供一種渦輪制冷機的壓縮機用電動機，通過減少液態制冷劑從進行驅動渦輪壓縮機的電動機的旋轉軸的軸密封的迷宮式密封件的部分向具有儲油部的殼體泄漏，從而能夠防止因油溫降低引起的油粘度的降低，并且防止制冷機的效率降低。
[0016]為了實現上述目的，本發明的渦輪制冷機的壓縮機用電動機，是在渦輪制冷機中驅動渦輪壓縮機的電動機，所述渦輪制冷機具備:從冷水奪取熱量而使制冷劑蒸發來發揮制冷效果的蒸發器、利用葉輪來壓縮制冷劑的所述渦輪壓縮機、以及用冷卻水對壓縮后的制冷劑氣體進行冷卻并使其冷凝的冷凝器，所述渦輪制冷機的壓縮機用電動機的特征在于，設置迷宮式密封部件，該迷宮式密封部件具有與所述電動機的旋轉軸的外周面對置用于進行軸密封的由齒列構成的迷宮式密封件，所述迷宮式密封部件在比由所述齒列構成的迷宮式密封件靠近所述旋轉軸的軸向的中央部的位置具備延長部，該延長部具有朝向所述旋轉軸的中央部側擴展的近似圓錐臺狀的內周面。
[0017]本發明的迷宮式密封部件除了在內周面具有由一組齒列構成的迷宮式密封件以夕卜，還具備延長部，該延長部具有朝旋轉軸的中央部側擴展的圓錐臺形狀的內周面。因此制冷劑氣體從高壓側經由延長部的內部而流向低壓側的迷宮式密封件并流入到迷宮式密封件內，與此相對由于液態制冷劑比制冷劑氣體重，因此隨著氣體的流動而大量流入到延長部的下部側，但延長部形成為內周面擴展的圓錐臺形狀，延長部的內周面的下部形成為朝下方傾斜的下坡，因此液態制冷劑沿著延長部的內周面的下坡而從延長部流下。因此能夠將隨著制冷劑氣體的流動而通過迷宮式密封件的液態制冷劑的量抑制到最小限度。
[0018]根據本發明的優選實施方式，所述迷宮式密封部件在由所述齒列構成的迷宮式密封件與所述延長部之間具備圓筒部，在該圓筒部與所述旋轉軸之間形成環狀空間，在該圓筒部的垂直方向的底部形成有排出液態制冷劑的排出口。
[0019]根據本發明，即使液態制冷劑流入到比迷宮式密封部件的延長部靠近低壓側的圓筒部，液態制冷劑也能從位于圓筒部的底部的排出口排出。因此能夠將隨著制冷劑氣體的流動而通過迷宮式密封件的液態制冷劑的量限制為最小限度。
[0020]根據本發明的優選實施方式，所述旋轉軸在與所述排出口對置的位置具有圓周槽。
[0021]根據本發明，在旋轉軸傳遞而流向低壓側的液態制冷劑，如果流入旋轉軸的圓周槽內，則液流在圓周槽處被遮擋，從而液態制冷劑因旋轉的旋轉軸的離心力而飛濺并從排出孔向外部排出。因此能夠進一步減少隨著制冷劑氣體的流動而通過迷宮式密封件的液態制冷劑的量。
[0022]根據本發明的優選實施方式，所述延長部的垂直方向的下部側的內周面形成為朝下方傾斜的下坡。
[0023]本發明的渦輪制冷機，具備:從冷水奪取熱量而使制冷劑蒸發來發揮制冷效果的蒸發器、利用葉輪來壓縮制冷劑的渦輪壓縮機、以及用冷卻水對壓縮后的制冷劑氣體進行冷卻并使其冷凝的冷凝器，所述渦輪制冷機的特征在于，驅動所述渦輪壓縮機的電動機是權利要求1?4中任一項所述的壓縮機用電動機。
[0024]根據本發明，能夠兼顧迷宮式密封件本來的功能亦即氣體的密封、和防止液態制冷劑向油系統泄漏，能夠實現制冷機穩定的運轉。
[0025]本發明起到以下列舉的效果。
[0026](I)能夠減少液態制冷劑從進行電動機的旋轉軸的軸密封的迷宮式密封件的部分向具有儲油部的殼體的泄漏。因此能夠防止因油溫降低引起的油粘度降低并且能夠防止制冷機的效率降低。
[0027](2)能夠兼顧迷宮式密封件本來的功能亦即氣體的密封、和防止液態制冷劑向油系統泄漏，能夠實現制冷機穩定的運轉。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是表示現有的渦輪制冷機的一個例子的示意圖。
[0029]圖2 (a)、(b)是表示在旋轉軸貫通圖1表示的渦輪制冷機的電動機的馬達箱以及齒輪箱的部分設置的迷宮式密封件的主要部位放大圖。
[0030]圖3 (a)、(b)是表示本發明的渦輪制冷機的壓縮機用電動機的迷宮式密封部件和旋轉軸的結構的示意剖視圖。
[0031]圖4 (a)、(b)是表示本發明的渦輪制冷機的壓縮機用電動機的迷宮式密封部件和旋轉軸的其他結構的示意剖視圖。
[0032]附圖標記說明:1…渦輪壓縮機；2…冷凝器；3…蒸發器；4…節能器；5…制冷劑配管;5BP…制冷劑供給配管;8…制冷劑配管;11…電動機;12…旋轉軸;12g…圓周槽；14…增速機；15…葉輪；16…葉輪軸；17...馬達箱；18...齒輪箱；19…儲油部；20…迷宮式密封部件；21…主體部；21e…延長部；21h…排出孔;22…凸緣部;22h…螺栓孔;IS…內周面；LS…迷宮式密封件；S…環狀空間。

【具體實施方式】
[0033]以下，參照圖3以及圖4對本發明的渦輪制冷機的壓縮機用電動機的實施方式進行說明。
[0034]本發明的渦輪制冷機的壓縮機用電動機的基本結構與設置于圖1表示的渦輪壓縮機I的電動機11相同，不同之處僅在于迷宮式密封部件20以及旋轉軸12。因此在以下的說明中，對本發明的電動機的迷宮式密封部件20和旋轉軸12的結構進行說明。
[0035]圖3 (a)是表示本發明的渦輪制冷機的壓縮機用電動機的迷宮式密封部件20和旋轉軸12的結構的示意剖視圖。如圖3 (a)所示，電動機的旋轉軸12將設置于馬達箱17(參照圖1)端部的迷宮式密封部件20貫通，在迷宮式密封部件20的內周面設置有迷宮式密封件LS。為了充分確保迷宮式密封件LS的密封功能，而形成迷宮式密封件LS與旋轉軸12的間隙在直徑方向上為0.1mm左右非常窄的構造。迷宮式密封部件20由近似圓筒狀的主體部21和從主體部21向外周側延伸的凸緣部22構成。凸緣部22在外周部具有多個螺栓孔22h，并借助螺栓而固定于馬達箱17。近似圓筒狀的主體部21的內端側的內徑Dl比迷宮式密封件LS的內徑d大，在主體部21的內周面與旋轉軸12的外周面之間形成有環狀空間S。
[0036]本發明的迷宮式密封部件20的近似圓筒狀的主體部21形成為比圖2表示的迷宮式密封部件20的主體部21長，從形成環狀空間S的內徑Dl的圓筒部進一步向旋轉軸12的中央部側延伸。即，本發明的迷宮式密封部件20的近似圓筒狀的主體部21除了在內周面具有由一組齒列構成的迷宮式密封件LS和環狀空間S之外，還具有從形成環狀空間S的內徑Dl的圓筒部進一步向旋轉軸12的中央部側擴展的延長部21e。即，延長部2Ie具有向旋轉軸21的中央部側擴展的圓錐臺形狀的內周面IS，延長部21e的基端為內徑D1，延長部21e的前端是比Dl大的內徑D2。而且圓錐臺形狀的內周面IS的頂角(Θ )被設定為45°~60。。
[0037]圖3 (b)是表示圖3 Ca)表示的迷宮式密封部件20的作用的示意剖視圖。在圖
3 (b)中，旋轉軸12的軸線12x位于水平方向，將圖3 (b)的紙面的上部作為垂直方向的上方，下部作為垂直方向的下方進行說明。如圖3 (b)所示，制冷劑氣體從高壓側經由延長部21e的內部以及環狀空間S而流向低壓側的迷宮式密封件LS，并流入到迷宮式密封件LS內。另一方面，由于液態制冷劑比制冷劑氣體重，因此隨著氣體的流動而大量流向延長部21e的下部側。然而，延長部21e形成為內周面IS擴展的圓錐臺形狀，延長部21e的內周面IS的下部形成為朝下方傾斜的下坡，因此液態制冷劑沿著延長部21e的內周面IS的下坡從延長部21e流下。因此能夠將隨著制冷劑氣體的流動而通過迷宮式密封件LS的液態制冷劑的量抑制為最小限度。
[0038]圖4 Ca)是表示本發明的渦輪制冷機的壓縮機用電動機的迷宮式密封部件20和旋轉軸12的其他結構的示意剖視圖。在圖4 (a)中，旋轉軸12的軸線12x位于水平方向，將圖4 (a)的紙面的上部作為垂直方向的上方，下部作為垂直方向的下方進行說明。如圖
4Ca)所示，迷宮式密封部件20的主體部21在形成環狀空間S的內徑Dl的圓筒部的底部具有用于排出液態制冷劑的排出孔21h。另一方面，在旋轉軸12且在與排出孔21h對置的位置形成有圓周槽12g。圖4 (a)表示的迷宮式密封部件20以及旋轉軸12的其他結構與圖3 Ca)表示的迷宮式密封部件20以及旋轉軸12的結構相同。
[0039]圖4 (b)是表示圖4 (a)表示的迷宮式密封部件20以及旋轉軸12的作用的示意剖視圖。如圖4 (b)所示，制冷劑氣體從高壓側經由延長部21e的內部以及環狀空間S而流向低壓側的迷宮式密封件LS，并流入到迷宮式密封件LS內。另一方面，液態制冷劑比制冷劑氣體重，因此隨著氣體的流動而大量流入到延長部21e的下部側。然而，延長部21e形成為內周面IS擴展的圓錐臺形狀，延長部21e的內周面IS的下部形成為朝下方傾斜的下坡，因此液態制冷劑沿著延長部21e的內周面IS的下坡而從延長部21e流下。因此能夠將隨著制冷劑氣體的流動而通過迷宮式密封件LS的液態制冷劑的量抑制為最小限度。
[0040]進而，在圖4 (b)所示的實施方式中，如果旋轉軸12傳遞而流向低壓側的液態制冷劑流入到旋轉軸12的圓周槽12g內，則液流在圓周槽12g處被遮擋，液態制冷劑因旋轉的旋轉軸12的離心力而飛濺并從排出孔21h向外部排出。因此根據本實施方式，能夠進一步減少隨著制冷劑氣體的流動而通過迷宮式密封件LS的液態制冷劑的量。
[0041]在圖3以及圖4中，例示了齒輪箱18側的迷宮式密封件LS，但在與齒輪箱18相反的一側位于旋轉軸12的軸端部的迷宮式密封件LS (參照圖1)也是同樣的結構。
[0042]至此對本發明的實施方式進行了說明，但本發明不限定于上述實施方式，在其技術思想的范圍內，當然也可以以各種不同的方式來實施。
【權利要求】
1.一種渦輪制冷機的壓縮機用電動機，是在渦輪制冷機中驅動渦輪壓縮機的電動機，所述渦輪制冷機具備:從冷水奪取熱量而使制冷劑蒸發來發揮制冷效果的蒸發器、利用葉輪來壓縮制冷劑的所述渦輪壓縮機、以及用冷卻水對壓縮后的制冷劑氣體進行冷卻并使其冷凝的冷凝器，所述渦輪制冷機的壓縮機用電動機的特征在于， 設置迷宮式密封部件，該迷宮式密封部件具有與所述電動機的旋轉軸的外周面對置用于進行軸密封的由齒列構成的迷宮式密封件， 所述迷宮式密封部件在比由所述齒列構成的迷宮式密封件靠近所述旋轉軸的軸向的中央部的位置具備延長部，該延長部具有朝向所述旋轉軸的中央部側擴展的近似圓錐臺狀的內周面。
2.根據權利要求1所述的渦輪制冷機的壓縮機用電動機，其特征在于， 所述迷宮式密封部件在由所述齒列構成的迷宮式密封件與所述延長部之間具備圓筒部，在該圓筒部與所述旋轉軸之間形成環狀空間，在該圓筒部的垂直方向的底部形成有排出液態制冷劑的排出口。
3.根據權利要求2所述的渦輪制冷機的壓縮機用電動機，其特征在于， 所述旋轉軸在與所述排出口對置的位置具有圓周槽。
4.根據權利要求1?3中任一項所述的渦輪制冷機的壓縮機用電動機，其特征在于， 所述延長部的垂直方向的下部側的內周面形成為朝下方傾斜的下坡。
5.一種渦輪制冷機，具備:從冷水奪取熱量而使制冷劑蒸發來發揮制冷效果的蒸發器、利用葉輪來壓縮制冷劑的渦輪壓縮機、以及用冷卻水對壓縮后的制冷劑氣體進行冷卻并使其冷凝的冷凝器，所述渦輪制冷機的特征在于， 驅動所述渦輪壓縮機的電動機是權利要求1?4中任一項所述的壓縮機用電動機。
【文檔編號】H02K9/20GK104079108SQ201410080005
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年3月6日 優先權日:2013年3月27日
【發明者】大塚晃一郎, 遠藤哲也, 天野俊輔, 入江毅一, 佐藤忠, 平田甲介, 荒井憲雄 申請人:荏原冷熱系統株式會社