渦輪機和制冷循環(huán)裝置的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本申請涉及渦輪機，特別是涉及用于制冷循環(huán)裝置的渦輪機，所述制冷循環(huán)裝置使用了在常溫(日本工業(yè)標準:20°c ±15°C /JIS Z8703)下的飽和蒸氣壓為負壓(以絕對壓力計比大氣壓低的壓力)的制冷劑。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，使用氟利昂制冷劑或使用替代氟利昂的制冷劑的制冷循環(huán)裝置被廣泛利用。但是，這些制冷劑會引起臭氧層破壞或全球溫室化等問題。因此，曾提出了作為對地球環(huán)境的負擔極小的制冷劑使用水的制冷循環(huán)裝置。
[0003]例如，在專利文獻I中，如圖12所示，記載了具備壓縮機301、蒸發(fā)器302、冷凝器304、冷卻塔316、和冷卻水栗318的制冷機300。在制冷機300中使用水作為制冷劑。壓縮機301具有旋轉(zhuǎn)軸310、葉輪312、和軸承320。在壓縮機301中，水作為潤滑劑供給到軸承320。具體而言，利用冷卻水栗318的排出壓力，使向冷凝器304供給的冷卻水的一部分被輸送到軸承320。
[0004]在先技術(shù)文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:國際公開2010/010925號

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)專利文獻I所記載的制冷機，具有提高壓縮機的可靠性的余地。因此，本申請?zhí)峁┮环N用于制冷循環(huán)裝置的具有高的可靠性的渦輪機，所述制冷循環(huán)裝置使用了在常溫下的飽和蒸氣壓為負壓的制冷劑。
[0008]本申請?zhí)峁┮环N渦輪機，其用于制冷循環(huán)裝置，所述制冷循環(huán)裝置使用了在常溫下的飽和蒸氣壓為負壓的制冷劑，
[0009]所述渦輪機具備旋轉(zhuǎn)軸、和用于支承所述旋轉(zhuǎn)軸的軸承，
[0010]所述旋轉(zhuǎn)軸具有潤滑劑供給流路，所述潤滑劑供給流路包括主流路和副流路，所述主流路從形成于所述旋轉(zhuǎn)軸的端部的流入口開始沿所述旋轉(zhuǎn)軸的軸向延伸，所述副流路從所述主流路分支并延伸到形成于所述旋轉(zhuǎn)軸的側(cè)面的流出口，所述潤滑劑供給流路用于供給所述制冷劑來作為將所述旋轉(zhuǎn)軸與所述軸承之間潤滑的潤滑劑。
[0011]上述的渦輪機具有高的可靠性。
【附圖說明】
[0012]圖1是第I實施方式涉及的渦輪機的截面圖。
[0013]圖2是沿著圖1的I1-1I線的旋轉(zhuǎn)軸的截面圖。
[0014]圖3是變形例涉及的旋轉(zhuǎn)軸的截面圖。
[0015]圖4是另一變形例涉及的旋轉(zhuǎn)軸的截面圖。
[0016]圖5是另一變形例涉及的旋轉(zhuǎn)軸和軸承的截面圖。
[0017]圖6是沿著圖5的V1-VI線的旋轉(zhuǎn)軸的截面圖。
[0018]圖7是另一變形例涉及的旋轉(zhuǎn)軸和軸承的截面圖。
[0019]圖8是另一變形例涉及的旋轉(zhuǎn)軸和軸承的截面圖。
[0020]圖9是表示具備圖1的渦輪機的制冷循環(huán)裝置的一例的構(gòu)成圖。
[0021]圖10是表示具備圖1的渦輪機的制冷循環(huán)裝置的另一例的構(gòu)成圖。
[0022]圖11是表示變形例涉及的冷凝機構(gòu)的截面圖。
[0023]圖12是表示以往的制冷機的構(gòu)成圖。
[0024]附圖標記說明
[0025]Ia渦輪機
[0026]2 蒸發(fā)機構(gòu)
[0027]4 冷凝機構(gòu)
[0028]5主回路
[0029]6蒸發(fā)側(cè)循環(huán)回路
[0030]7冷凝側(cè)循環(huán)回路
[0031]1a?1f 旋轉(zhuǎn)軸
[0032]11旋轉(zhuǎn)軸的端部
[0033]20軸承
[0034]30潤滑劑供給流路
[0035]31主流路
[0036]32副流路
[0037]33流入口
[0038]34副流路的主流路側(cè)的開口
[0039]34c副流路的主流路側(cè)的開口的中心
[0040]35流出口
[0041]40貯留部
[0042]61吸熱側(cè)送液栗
[0043]62吸熱用熱交換器
[0044]71散熱側(cè)送液栗
[0045]72散熱用熱交換器
【具體實施方式】
[0046](成為本發(fā)明的基礎的見解)
[0047]本發(fā)明人研究了渦輪機(以下稱為研究階段的渦輪機)，其用于制冷循環(huán)裝置，所述制冷循環(huán)裝置使用了在常溫(日本工業(yè)標準:20°C ±15°C /JIS Z8703)下的飽和蒸氣壓為負壓(以絕對壓力計比大氣壓低的壓力)的制冷劑，所述渦輪機具備旋轉(zhuǎn)軸、和支承旋轉(zhuǎn)軸的軸承，并具有供給制冷劑來作為將旋轉(zhuǎn)軸與軸承之間潤滑的潤滑劑的潤滑劑供給流路。其結(jié)果，得到了以下的見解。
[0048]研究階段的渦輪機，不是向軸承供給“潤滑油”來作為潤滑劑，而是供給作為制冷劑的“水”來作為潤滑劑。因此，研究階段的渦輪機在以下方面優(yōu)異。即，在向軸承供給“潤滑油”來作為潤滑劑的情況下，潤滑油和水混合而產(chǎn)生懸浮液，由此潤滑性能顯著降低?；蛘?，如果該懸浮液向制冷循環(huán)裝置中流出，則潤滑油成為熱阻而使制冷循環(huán)裝置的性能降低。另一方面，研究階段的渦輪機，向軸承供給作為制冷劑的“水”來作為潤滑劑。因此，不會產(chǎn)生由潤滑油和水的懸浮液造成的上述問題，能夠抑制潤滑性能顯著降低。另外，能夠使軸承的潤滑劑的廢棄變?nèi)菀?，能夠簡化渦輪機的構(gòu)成和制冷循環(huán)裝置的構(gòu)成。
[0049]可是，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)研究階段的渦輪機的可靠性不充分。其理由如下。在使用在常溫下的飽和蒸氣壓為負壓的制冷劑的制冷循環(huán)裝置中，壓縮機的內(nèi)部的壓力接近于制冷劑的飽和蒸氣壓。因此，在制冷循環(huán)裝置的制冷劑作為潤滑劑向壓縮機的軸承供給時，制冷劑已經(jīng)成為容易蒸發(fā)的狀態(tài)。特別是在渦輪機中所使用的滑動軸承中，由于渦輪機的旋轉(zhuǎn)軸的圓周速度為高速，因此發(fā)熱量大。另外，渦輪機的旋轉(zhuǎn)軸的圓周速度越大，旋轉(zhuǎn)軸的被支承面與軸承的滑動面的間隙擴大的部分中的潤滑劑的壓力越容易成為負壓。因此，旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速越大，作為潤滑劑供給的制冷劑中越容易發(fā)生氣穴現(xiàn)象(cavitat1n)。其結(jié)果，在軸承中潤滑劑的量不足，壓縮機的可靠性受損。
[0050]因此，本發(fā)明人進行了下述研究:為了抑制軸承中的制冷劑的蒸發(fā)和氣穴現(xiàn)象的發(fā)生，對作為潤滑劑而向軸承供給的制冷劑賦予充分高的靜壓。例如研究了為了向潤滑劑供給流路供給作為潤滑劑的水而利用冷卻水栗的排出壓力。但是判明了:為了對作為潤滑劑而向軸承供給的制冷劑賦予充分的靜壓，需要設置具有高的性能的冷卻水栗、以及由此渦輪機的成本增大。
[0051]因此，本發(fā)明人進行了潛心研究，著眼于:在作為工作流體使用在常溫下的飽和蒸氣壓為負壓的制冷劑(例如水)的情況下，渦輪機中作為旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速需要極高的轉(zhuǎn)速這一點。即，在使用在常溫下的飽和蒸氣壓為負壓的制冷劑來作為工作流體的制冷循環(huán)裝置中，與使用在常溫下的飽和蒸氣壓為正壓的制冷劑來作為工作流體的制冷循環(huán)裝置相比，要求在渦輪機中實現(xiàn)更高的壓力比。因此，渦輪機中作為旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速需要極高的轉(zhuǎn)速?？紤]到如果能夠?qū)a(chǎn)生極高的轉(zhuǎn)速的離心力用于制冷劑的加壓，則即使不使用具有高的性能的冷卻水栗也能夠?qū)ψ鳛闈櫥瑒┒蜉S承供給的制冷劑賦予充分的高的靜壓。本發(fā)明人基于上述見解創(chuàng)作出以下說明的各方式的發(fā)明。
[0052]本申請的第I方式涉及的渦輪機，其用于制冷循環(huán)裝置，所述制冷循環(huán)裝置使用了在常溫下的飽和蒸氣壓為負壓的制冷劑，
[0053]所述渦輪機具備旋轉(zhuǎn)軸、和支承所述旋轉(zhuǎn)軸的軸承，
[0054]所述旋轉(zhuǎn)軸在其內(nèi)部具有包括主流路和副流路的潤滑劑供給流路，所述主流路從形成于所述旋轉(zhuǎn)軸的端部的流入口開始沿所述旋轉(zhuǎn)軸的軸向延伸，所述副流路從所述主流路分支并延伸到形成于所述旋轉(zhuǎn)軸的側(cè)面的流出口，
[0055]所述潤滑劑供給流路隨著所述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)而供給所述制冷劑來作為從所述流出口流出并將所述旋轉(zhuǎn)軸與所述軸承之間潤滑的潤滑劑。
[0056]根據(jù)第I方式，作為潤滑劑的制冷劑，隨著旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)通過潤滑劑供給流路，在被加壓了的狀態(tài)下向軸承供給。因此，作為潤滑劑而供給的制冷劑的壓力提高，在軸承中能夠抑制作為潤滑劑的制冷劑的蒸發(fā)或氣穴現(xiàn)象的發(fā)生。另外，第I方式涉及的渦輪機是用于制冷循環(huán)裝置的渦輪機，所述制冷循環(huán)裝置使用了在常溫下的飽和蒸氣壓為負壓的制