[发明专利]涡轮压缩机及使用该涡轮压缩机的涡轮制冷机

说明书

本发明的目的在于提供一种涡轮压缩机及使用该涡轮压缩机的涡轮制冷机，本发明的具备开放型叶轮的涡轮压缩机使其护罩与叶轮之间的间隙最小化，并实现效率的提高及安全运行区域的扩大。本发明的涡轮压缩机(1)，其具备护罩(16、17)设置于壳体(6)侧的开放型叶轮(3、4)，且旋转轴(5)被径向磁性轴承(7、8)及推力磁性轴承(9、10)支承，其中，该涡轮压缩机具备控制部(22)，该控制部包括：荷载计算机构(23)，计算因该压缩机(1)的压力分布而产生的轴向推力荷载；轴向支承位置控制机构(24)，根据该轴向推力荷载改变由推力磁性轴承(9、10)支承旋转轴(5)的轴向支承位置，并将叶轮(3、4)与护罩(16、17)之间的间隙(S)控制成目标间隙(S1)。

技术领域

本发明涉及一种具备开放型叶轮且旋转轴被磁性轴承支承的涡轮压缩机及使用该涡轮压缩机的涡轮制冷机。

背景技术

在涡轮制冷机中适用的涡轮压缩机中，一直以来已知通过磁性轴承支承旋转轴的涡轮压缩机。专利文献1中公开有如下涡轮压缩机：通过径向磁性轴承及推力磁性轴承支承旋转轴，并且在旋转轴上设置平衡活塞，使导入到其活塞室的高压增加或减少，由此减小作用于推力磁性轴承的推力，并使推力磁性轴承小型化。并且，专利文献2中公开有如下涡轮压缩机：当供给至推力磁性轴承的电流值达到与容许最大负载对应的电流值时缩小入口翼片开度。

并且，专利文献3中公开有如下涡轮压缩机：设置使由第1级叶轮压缩的制冷剂气体的一部分以马达的冷却用途旁通而冷却马达之后使其返回到第2级叶轮的吸入侧的旁通回路，利用该制冷剂气体的压力差，减轻作用于推力磁性轴承的推力。专利文献4中公开有如下涡轮压缩机：在叶轮的背面设置推力方向位移传感器，利用该传感器检测旋转轴的推力方向的位移，根据其输出信号控制推力磁性轴承的吸引力。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第2755714号公报

专利文献2：日本专利第2809346号公报

专利文献3：日本专利公开平5-223090号公报

专利文献4：日本专利公开平7-83193号公报

发明的概要

发明要解决的技术课题

在具备护罩设置于壳体侧的开放型叶轮的涡轮压缩机中，由磁性轴承支承旋转轴时，与滚动轴承或滑动轴承相比，轴承刚性较低，轴承间隙(最大运转间隙)较大，因此通过加大叶轮与护罩之间的间隙或密封间隙，避免因叶轮与护罩的接触而使顶隙扩大从而性能下降或成为损伤起点的风险。尤其，若轴承刚性较低，则如压缩机的启动、停止时或负载变动时那样轴承荷载骤变时，旋转轴的变动量变大，因叶轮与护罩的接触而使顶隙扩大从而性能下降或损伤风险加大，因此具有估计上述情况而预先加大上述间隙的倾向。

另一方面，涡轮压缩机中，为了实现减少耗能并提高效率来提高性能，需要缩小上述间隙来减少气体泄漏。为了应对和这种叶轮与护罩之间的间隙有关的相反的问题，避免叶轮与护罩的接触的同时，如何使该间隙最小化成为了课题。

发明内容

本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种具备开放型叶轮的涡轮压缩机及使用该涡轮压缩机的涡轮制冷机，所述涡轮压缩机在运行时使护罩与叶轮之间的间隙最小化，并实现效率的提高及不使叶轮与护罩发生接触的安全运行区域的扩大。

用于解决技术课题的手段

为了解决上述课题，本发明的涡轮压缩机及使用该涡轮压缩机的涡轮制冷机采用以下方法。