JPH11201094A - ターボ圧縮機 - Google Patents
ターボ圧縮機Info
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- JPH11201094A JPH11201094A JP10007687A JP768798A JPH11201094A JP H11201094 A JPH11201094 A JP H11201094A JP 10007687 A JP10007687 A JP 10007687A JP 768798 A JP768798 A JP 768798A JP H11201094 A JPH11201094 A JP H11201094A
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- Japan
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- stage
- compressor
- compression
- guide vane
- impeller
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 減量範囲を拡げ、しかも省エネで運転でき
る。 【解決手段】 コンプレッサハウジング３０内に、イン
ペラを収容した圧縮部を多段に連結したターボ圧縮機に
おいて、初段の圧縮部の吸入側にインレットガイドベー
ンを接続し、後段側圧縮部のインペラ３１に対向したコ
ンプレッサハウジング３０のシュラウド部３８に、圧縮
始めの空気を吸込側に戻すブリード通路４２を形成した
ものである。
る。 【解決手段】 コンプレッサハウジング３０内に、イン
ペラを収容した圧縮部を多段に連結したターボ圧縮機に
おいて、初段の圧縮部の吸入側にインレットガイドベー
ンを接続し、後段側圧縮部のインペラ３１に対向したコ
ンプレッサハウジング３０のシュラウド部３８に、圧縮
始めの空気を吸込側に戻すブリード通路４２を形成した
ものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮部が多段のタ
ーボ圧縮機に係り、特に減量範囲を拡げることができる
ターボ圧縮機に関するものである。
ーボ圧縮機に係り、特に減量範囲を拡げることができる
ターボ圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】多段ターボ圧縮機は、スクロール部が形
成されたコンプレッサハウジング内にインペラを回転自
在に設けた圧縮部を多段に連結し、その間にインターク
ーラを接続し、最終段にアフタークーラが連結されて構
成される。
成されたコンプレッサハウジング内にインペラを回転自
在に設けた圧縮部を多段に連結し、その間にインターク
ーラを接続し、最終段にアフタークーラが連結されて構
成される。
【０００３】このターボ圧縮機においては、設定された
２点の圧力で吸入弁を開閉する負荷−無負荷運転制御
と、使用空気量の変動から生まれる吐出管系の圧力変化
を設定点に戻すよう吸入弁の開度を自動制御して吐出圧
力を一定にしながら容量を調整する定圧非サージ制御と
がある。
２点の圧力で吸入弁を開閉する負荷−無負荷運転制御
と、使用空気量の変動から生まれる吐出管系の圧力変化
を設定点に戻すよう吸入弁の開度を自動制御して吐出圧
力を一定にしながら容量を調整する定圧非サージ制御と
がある。
【０００４】どの制御方式にも、電流値が設定値以上に
ならないように吸入弁を自動的に絞り負荷を減少させ使
用空気量の過大、吸入空気条件の変化によって生じる電
動機のオーバーロードを防止するようにしている。
ならないように吸入弁を自動的に絞り負荷を減少させ使
用空気量の過大、吸入空気条件の変化によって生じる電
動機のオーバーロードを防止するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、吸気弁の弁
開度を絞っていくと、圧縮機がサージング領域に入るた
め、吸入空気容量は、設計流量の６０％以下まで下げる
ことはできない。
開度を絞っていくと、圧縮機がサージング領域に入るた
め、吸入空気容量は、設計流量の６０％以下まで下げる
ことはできない。
【０００６】通常、この圧縮機の吐出管系には、放風ラ
インが接続され、そのラインに接続した放風弁を開いて
放風制御しながら吐出管系に使用空気を供給すること
で、その使用流量範囲を下げることは可能であるが、放
風空気分、圧気を無駄に捨てることとなり省エネ上問題
がある。
インが接続され、そのラインに接続した放風弁を開いて
放風制御しながら吐出管系に使用空気を供給すること
で、その使用流量範囲を下げることは可能であるが、放
風空気分、圧気を無駄に捨てることとなり省エネ上問題
がある。
【０００７】最近、吸入弁として、インレットガイドベ
ーン（ＩＧＶ）が接続され、そのガイドベーンの角度を
変えることで、弁開度を調整して吸気容量を変えること
がなされている。このインレットガイドベーンは、ガイ
ドベーンの角度で弁開度を変えるため、初段の圧縮部に
入る吸入空気は、軸方向に流れつつ旋回流が与えられる
ため、減量範囲を広げることが可能となる。
ーン（ＩＧＶ）が接続され、そのガイドベーンの角度を
変えることで、弁開度を調整して吸気容量を変えること
がなされている。このインレットガイドベーンは、ガイ
ドベーンの角度で弁開度を変えるため、初段の圧縮部に
入る吸入空気は、軸方向に流れつつ旋回流が与えられる
ため、減量範囲を広げることが可能となる。
【０００８】しかしながら、多段ターボ圧縮機において
は、初段の吸気容量の減量範囲を拡げても圧縮部は多段
であり後段側で、サージングやストールを起こし易くな
り減量範囲を拡げることはできない問題がある。
は、初段の吸気容量の減量範囲を拡げても圧縮部は多段
であり後段側で、サージングやストールを起こし易くな
り減量範囲を拡げることはできない問題がある。
【０００９】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、減量範囲を拡げ、しかも省エネで運転できるターボ
圧縮機を提供することにある。
し、減量範囲を拡げ、しかも省エネで運転できるターボ
圧縮機を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、コンプレッサハウジング内にインペラを収
容した圧縮部を、多段に連結したターボ圧縮機におい
て、初段の圧縮部の吸入側にインレットガイドベーンを
接続し、後段側圧縮部のインペラに対向したコンプレッ
サハウジングのシュラウド部に、圧縮始めの空気を吸込
側に戻すブリード通路を形成したものである。
に本発明は、コンプレッサハウジング内にインペラを収
容した圧縮部を、多段に連結したターボ圧縮機におい
て、初段の圧縮部の吸入側にインレットガイドベーンを
接続し、後段側圧縮部のインペラに対向したコンプレッ
サハウジングのシュラウド部に、圧縮始めの空気を吸込
側に戻すブリード通路を形成したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適一実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。
を添付図面に基づいて詳述する。
【００１２】先ず、図２により本発明のターボ圧縮機の
フローを説明する。
フローを説明する。
【００１３】図２は、三段の圧縮部１０，１１，１２が
空気配管１３で連結されたターボ圧縮機の例を示し、初
段の圧縮部１０の吸込側にインレットガイドベーン１４
が接続され、そのガイドベーン１４の吸込側に吸入フィ
ルタ１５が接続される。
空気配管１３で連結されたターボ圧縮機の例を示し、初
段の圧縮部１０の吸込側にインレットガイドベーン１４
が接続され、そのガイドベーン１４の吸込側に吸入フィ
ルタ１５が接続される。
【００１４】初段の圧縮部１０と中間段の圧縮部１１間
には第１インタークーラ１６、中間段の圧縮部１１と最
終段の圧縮部１２間には第２インタークーラ１７が接続
され、最終段の圧縮部１２の吐出側には逆止弁１８を介
してアフタークーラ１９が接続され、そのアフタークー
ラ１９より吐出配管２０を介して、図示していないがレ
シーバタンクに供給され、そのレシーバタンクより圧気
供給系に圧縮空気が供給されるようになっている。
には第１インタークーラ１６、中間段の圧縮部１１と最
終段の圧縮部１２間には第２インタークーラ１７が接続
され、最終段の圧縮部１２の吐出側には逆止弁１８を介
してアフタークーラ１９が接続され、そのアフタークー
ラ１９より吐出配管２０を介して、図示していないがレ
シーバタンクに供給され、そのレシーバタンクより圧気
供給系に圧縮空気が供給されるようになっている。
【００１５】また、インレットガイドベーン１４の吸込
側には、吸入空気圧を検出する圧力センサ２４が接続さ
れ、逆止弁１８の吐出側には圧縮空気の圧力を検出する
圧力センサ２５が接続され、第１及び第２インタークー
ラ１６，１７の吐出側には、温度計２６，２７が接続さ
れる。
側には、吸入空気圧を検出する圧力センサ２４が接続さ
れ、逆止弁１８の吐出側には圧縮空気の圧力を検出する
圧力センサ２５が接続され、第１及び第２インタークー
ラ１６，１７の吐出側には、温度計２６，２７が接続さ
れる。
【００１６】最終段の圧縮部１２の吐出側と逆止弁１８
間には放風ライン２１が接続され、そのライン２１に放
風弁２２と放風サイレンサ２３が接続される。
間には放風ライン２１が接続され、そのライン２１に放
風弁２２と放風サイレンサ２３が接続される。
【００１７】圧縮部１０，１１，１２は、図３に示すよ
うに、コンプレッサハウジング３０内にインペラ３１が
回転自在に収容されて構成される。
うに、コンプレッサハウジング３０内にインペラ３１が
回転自在に収容されて構成される。
【００１８】インペラ３１は、回転軸３２に山形状のデ
ィスク３３が設けられ、そのディスク３３の面の周方向
でかつ放射状に、翼長の長い羽根３４と翼長の短い羽根
３５とが交互に取り付けられて形成される。
ィスク３３が設けられ、そのディスク３３の面の周方向
でかつ放射状に、翼長の長い羽根３４と翼長の短い羽根
３５とが交互に取り付けられて形成される。
【００１９】コンプレッサハウジング３０は、インペラ
３１の前方に吸入口３６を形成すると共に流入通路３７
を形成し、かつインペラ３１の羽根３４，３５の曲率に
沿ってフレア状に形成されたシュラウド部３８を有し、
そのシュラウド部３８に連続して、インペラ３１の外周
にディフーザ流路３９を区画するフューザ部４０を有
し、さらにディフューザ部４０の流路３９を通った圧縮
空気を導入するスクロール部４１を有する。
３１の前方に吸入口３６を形成すると共に流入通路３７
を形成し、かつインペラ３１の羽根３４，３５の曲率に
沿ってフレア状に形成されたシュラウド部３８を有し、
そのシュラウド部３８に連続して、インペラ３１の外周
にディフーザ流路３９を区画するフューザ部４０を有
し、さらにディフューザ部４０の流路３９を通った圧縮
空気を導入するスクロール部４１を有する。
【００２０】本発明においては、上述したように初段の
圧縮部１０の吸入側にインレットガイドベーン１４が接
続され、その初段の圧縮部１０より後段の圧縮部１１，
１２特に最終段の圧縮部１２に、圧縮始めの空気を吸込
側に戻すブリード通路４２をコンプレッサハウジング３
０のシュラウド部３８に形成したものである。
圧縮部１０の吸入側にインレットガイドベーン１４が接
続され、その初段の圧縮部１０より後段の圧縮部１１，
１２特に最終段の圧縮部１２に、圧縮始めの空気を吸込
側に戻すブリード通路４２をコンプレッサハウジング３
０のシュラウド部３８に形成したものである。
【００２１】このブリード通路４２の構成を、図３によ
り詳しく説明する。
り詳しく説明する。
【００２２】シュラウド部３８内にはブリード通路４２
となる環状のチャンバ４３が形成され、翼長の短い羽根
３４の先端部に位置して圧縮始めの空気をチャンバ４３
内に導入する導入路４４が形成され、さらにインペラ３
１の前方の流入通路３７に位置して戻し路４５が形成さ
れてブリード通路４２が構成される。
となる環状のチャンバ４３が形成され、翼長の短い羽根
３４の先端部に位置して圧縮始めの空気をチャンバ４３
内に導入する導入路４４が形成され、さらにインペラ３
１の前方の流入通路３７に位置して戻し路４５が形成さ
れてブリード通路４２が構成される。
【００２３】このブリード通路４２は、その導入路４４
の圧力が高く、戻し路４５が低くなるよう、戻し路４５
の前後のシュラウド部３８の内径を、前方が小さく、後
方が大きくなるように段差Δｓを持たせると共に戻し路
４５の角度αを１５〜４５°として、流入通路３７を通
る空気で吸引負圧が生じるようにする。
の圧力が高く、戻し路４５が低くなるよう、戻し路４５
の前後のシュラウド部３８の内径を、前方が小さく、後
方が大きくなるように段差Δｓを持たせると共に戻し路
４５の角度αを１５〜４５°として、流入通路３７を通
る空気で吸引負圧が生じるようにする。
【００２４】このブリード通路４２は最終段の圧縮部１
２と必要に応じて中間段の圧縮部１１にも形成する。こ
のブリード通路４２を通るブリード空気量は、吸入口３
６から流入通路３７に流れる空気量の５〜１５％程度と
なるようにされる。
２と必要に応じて中間段の圧縮部１１にも形成する。こ
のブリード通路４２を通るブリード空気量は、吸入口３
６から流入通路３７に流れる空気量の５〜１５％程度と
なるようにされる。
【００２５】以上のように本発明においては、初段にイ
ンレットガイドベーン１４を接続することで、初段の圧
縮部１０での減量範囲を拡げることができ、また後段側
の圧縮部１１，１２にブリード通路４２を形成すること
で、インペラ３１を通る空気量が増大するため、ストー
ルやサージングが起こり難くなり減量範囲を拡げること
が可能となる。
ンレットガイドベーン１４を接続することで、初段の圧
縮部１０での減量範囲を拡げることができ、また後段側
の圧縮部１１，１２にブリード通路４２を形成すること
で、インペラ３１を通る空気量が増大するため、ストー
ルやサージングが起こり難くなり減量範囲を拡げること
が可能となる。
【００２６】初段にインレットガイドベーン１４を接続
することで、初段の圧縮部１０での減量範囲を拡げるこ
とができ、また後段側の圧縮部１１，１２にブリード通
路４２を形成することで、インペラ３１を通る空気量が
増大するため、ストールやサージングを起こり難くなり
減量範囲を拡げることが可能となる。
することで、初段の圧縮部１０での減量範囲を拡げるこ
とができ、また後段側の圧縮部１１，１２にブリード通
路４２を形成することで、インペラ３１を通る空気量が
増大するため、ストールやサージングを起こり難くなり
減量範囲を拡げることが可能となる。
【００２７】これを図１により説明する。
【００２８】図１（ａ）は、本発明のターボ圧縮機にお
ける初段の圧縮部１０の運転特性を示したものである。
ける初段の圧縮部１０の運転特性を示したものである。
【００２９】図において、横軸は吸気容量Ｑ、縦軸は圧
力Ｐを示し、ｃは、インレットガイドベーンの弁開度１
００％の時の特性曲線を示し、Ｓ1 は、従来のバタフラ
イバルブを使用したときのサージングラインを示し、Ｓ
0 は、インレットガイドベーンを使用したときのサージ
ングラインを示したもので、点ｐは、設計圧で、容量１
００％のときを示し、この状態から設計圧のまま容量を
減量したとすると、従来では、容量Ｑ1 でサージングラ
インＳ1 に入り、運転できないが、インレットガイドベ
ーンを用いることで、サージングラインＳ0 となる容量
Ｑ0 まで減量でき、減量範囲が拡げられる。
力Ｐを示し、ｃは、インレットガイドベーンの弁開度１
００％の時の特性曲線を示し、Ｓ1 は、従来のバタフラ
イバルブを使用したときのサージングラインを示し、Ｓ
0 は、インレットガイドベーンを使用したときのサージ
ングラインを示したもので、点ｐは、設計圧で、容量１
００％のときを示し、この状態から設計圧のまま容量を
減量したとすると、従来では、容量Ｑ1 でサージングラ
インＳ1 に入り、運転できないが、インレットガイドベ
ーンを用いることで、サージングラインＳ0 となる容量
Ｑ0 まで減量でき、減量範囲が拡げられる。
【００３０】また、後段の圧縮部１１，１２にブリード
通路４２を設けることで、減量範囲を拡げることが可能
となる。
通路４２を設けることで、減量範囲を拡げることが可能
となる。
【００３１】図１（ｂ）は、後段側の圧縮部１２（又は
１１）の運転特性を示したものである。
１１）の運転特性を示したものである。
【００３２】図において、Ｓb はブリード通路のない場
合のサージングラインを、Ｓa はブリード通路を設けた
ときのサージングラインを示し、ｂは、初段の圧縮部１
０のインレットガイドベーンが全開時で、かつ後段の圧
縮部１２にブリード通路のない場合の特性曲線を示し、
ａは、初段の圧縮部１０のインレットガイドベーンが全
開時で、かつ後段の圧縮部１２にブリード通路を設けた
ときの特性曲線を示している。
合のサージングラインを、Ｓa はブリード通路を設けた
ときのサージングラインを示し、ｂは、初段の圧縮部１
０のインレットガイドベーンが全開時で、かつ後段の圧
縮部１２にブリード通路のない場合の特性曲線を示し、
ａは、初段の圧縮部１０のインレットガイドベーンが全
開時で、かつ後段の圧縮部１２にブリード通路を設けた
ときの特性曲線を示している。
【００３３】この図１（ｂ）から分かるように、ブリー
ド通路を設けたときの特性曲線ａは、ブリード通路のな
い場合の特性曲線ｂに対して、減量範囲が拡く、かつ最
大容量も拡げることができる。
ド通路を設けたときの特性曲線ａは、ブリード通路のな
い場合の特性曲線ｂに対して、減量範囲が拡く、かつ最
大容量も拡げることができる。
【００３４】また、ブリード通路４２を設けることで、
ブリード通路４２を循環する空気は、インペラ３１の羽
根３４，３５間を通る空気の流速を高めることができ、
羽根３４，３５から空気が剥離して起きるストールを防
止することができる。
ブリード通路４２を循環する空気は、インペラ３１の羽
根３４，３５間を通る空気の流速を高めることができ、
羽根３４，３５から空気が剥離して起きるストールを防
止することができる。
【００３５】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、初段にイ
ンレットガイドベーンを接続し、後段側の圧縮部にブリ
ード通路を形成することで、全体に減量範囲を拡げるこ
とができ、また後段側の圧縮部ではインペラを通る空気
量が増大するため、ストールやサージングを起こり難く
なる。
ンレットガイドベーンを接続し、後段側の圧縮部にブリ
ード通路を形成することで、全体に減量範囲を拡げるこ
とができ、また後段側の圧縮部ではインペラを通る空気
量が増大するため、ストールやサージングを起こり難く
なる。
【図１】本発明のターボ圧縮機の運転特性を示す図であ
る。
る。
【図２】本発明のターボ圧縮機のフローを示す図であ
る。
る。
【図３】本発明のターボ圧縮機の後段側の圧縮部の部分
詳細断面図である。
詳細断面図である。
１０，１１，１２ 圧縮部 １４ インレットガイドベーン ３０ コンプレッサハウジング ３１ インペラ ３８ シュラウド部 ４２ ブリード通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安達 博文 長野県上伊那郡辰野町伊那富3934 石川島 播磨重工業株式会社辰野事業所内 (72)発明者 田中 秀幹 東京都江東区豊洲三丁目２番16号 石川島 播磨重工業株式会社豊洲総合事務所内
Claims (1)
- 【請求項１】 コンプレッサハウジング内にインペラを
収容した圧縮部を、多段に連結したターボ圧縮機におい
て、初段の圧縮部の吸入側にインレットガイドベーンを
接続し、後段側圧縮部のインペラに対向したコンプレッ
サハウジングのシュラウド部に、圧縮始めの空気を吸込
側に戻すブリード通路を形成したことを特徴とするター
ボ圧縮機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10007687A JPH11201094A (ja) | 1998-01-19 | 1998-01-19 | ターボ圧縮機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10007687A JPH11201094A (ja) | 1998-01-19 | 1998-01-19 | ターボ圧縮機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11201094A true JPH11201094A (ja) | 1999-07-27 |
Family
ID=11672709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10007687A Pending JPH11201094A (ja) | 1998-01-19 | 1998-01-19 | ターボ圧縮機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11201094A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS62178799A (ja) * | 1985-12-24 | 1987-08-05 | ホルセツト エンジニアリング カンパニ−リミテツド | 遠心圧縮機 |
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-
1998
- 1998-01-19 JP JP10007687A patent/JPH11201094A/ja active Pending
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