JPH0460195A - ターボ圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、ターボ冷凍機等に用いられるターボ圧縮機
に関し、特にディフューザの改良に関する。

〈従来の技術〉 通常、ターボ圧縮機においては、インペラの吐き出し側
で流体を減速して運動エネルギを静圧に変換するディフ
ューザと、該ディフューザに連続したスクロール（渦巻
き室）とか設けられている。

通常、ディフューザは、平行な側壁によって形成されて
いる。

従来、ディフューザの通路幅は、固定的であったので、
吐出風量をベーンによって可変する容量制御式のターボ
圧縮機に対しては、負荷の変化に対応できず、ディフュ
ーザの効率か悪くなるという問題かあった。

〈発明か解決しようとする課題〉 上記のような問題点を解決するために、ディフューザの
通路幅を調整自在な可動側壁を設け、この可動側壁を、
ベーン開度か小さくなると、通路幅か小さくなるように
移動させることにより、負荷の変化に対応するようにし
たターボ圧縮機を提案した（特平昭１−１５１３６５号
）。

ところか、上記ターボ圧縮機においては、同一のベーン
開度てあっても、風量の相違によってヘッドか異なるの
で、ベーン開度に応じて通路幅を調整しても、必ずしも
、最適な通路幅か得られないという難点かあった。特に
、仕様条件から離れた運転条件では、対応か困難である
。

この発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり
、風量等の運転条件にかかわらず、ディフューザの効率
を最良に維持することかできるターボ圧縮機を提供する
ことを目的としている。

く課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するためのこの発明に係るターボ圧縮機
は、インペラの吐出し側に対向配置された一対の側壁間
に、インペラから流入した流体をスクロールに導くディ
フューザを形成したターボ圧縮機において、ディフュー
ザの入口部でのハフ側圧力とツユラウド側圧力との差圧
を検知する差圧検知手段と、上記一対の側壁のうちの少
な（とも一部を形成し、ディフューザの少なくとも出口
部の通路幅を調整自在な可動側壁と、差圧検知手段によ
って検知された差圧か所定値以下かどうかを判断し、所
定値を超える場合に、可動側壁を移動させて上記差圧を
所定値以下にする差圧調整手段とを具備することを特徴
とするものである。

く作用〉 ディフューザでの静圧回復か効率良く行われるためには
、ディフューザの入口部での流れか整流化されているこ
とか好ましい。一方、ディフューザの入口部での流れの
乱れと、当該入口部におけるハブ側圧力とシュラウド側
圧力との差圧の増大との間に、相関かあるという知見を
得た。

かかる知見に基づいて、本発明の構成によれば、差圧検
知手段によって上記差圧を検知し、差圧調整手段によっ
て、この差圧か所定値以下かとうかを判断し、所定値を
超える場合には、可動側壁を移動させて通路幅を調整す
ることにより、差圧を所定値以下にすることかできる。

すなわち、通路幅を最適な状態にして、ディフューザの
入口部での流れか整流化された状態に近づけることかで
き、ディフューザての静圧回復の効率を最良とすること
かできる。

へ−ン開度に応じた通路幅の制御ては、ベーン開度か同
一ても、風量の相違によってヘットか変化することから
、必ずしも最適な通路幅か得られないか、上記流れの整
流化に密接な相関のある差圧を調整するので、風量等の
運転条件の変化にかかわらず、最適な通路幅を得ること
かでき、ディフューザ効率を最良にすることができる。

〈実施例〉 以下実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第２図はこの発明の一実施例のターボ圧縮機の部分断面
図であり、このターボ圧縮機は、ハウジング１４の中心
部に、モータ（図示せず）に連動するギヤマウント組体
１５を介して、ハブ１ｃを持ったインペラ１を駆動回転
可能に支持すると共に、このインペラｌの出口ｌｂ側に
、ディフューザへの入口部７を臨ませており、また、イ
ンペラ】の入口】ａ側には、ガイドベーンＩ６を、モー
タ１７により風量調節可能に内装している。

第１図を参照して、ディフューザＡは、インペラｌの吐
出し方向に延びた一対の対向した可動側壁８及び側壁３
により形成されており、ディフューザＡに連続してスク
ロール４が配設されている。

このスクロール４は、可動側壁８側に片寄った状態で形
成されている。

ディフューザへの入口部５には、ハブ側圧力を導くハブ
側導管１１、及びシュラウド側圧力を導くシュラウド側
導管１２か、開口されている。これらの導管ＩＩ、１２
は、各導管１１．１２からの圧力に基づいて、上記ハブ
側圧力とシュラウド側圧力との差圧を検出する差圧検知
手段１ｏに接続されており、この差圧検知手段１０は、
上記差圧を零に近づける差圧調整手段９に接続されてい
る。

差圧調整手段９は、処理部９Ｉと、可動側壁移動手段９
２とからなる。可動側壁移動手段９２は、ステッピング
モータ等の駆動手段９３と、この駆動手段９３によって
回転駆動される偏心カム９４と、この偏心カム９４に、
一端部９５ａか接触し、他端部９５ｂかベース側壁２０
を貫通して側壁８の裏面に固定された操作軸９５とから
なり、可動側壁８を移動させて、通路幅を調整する。

処理部９１は、差圧検知手段１０からの信号に基づいて
、差圧か零かどうかを判断し、零でない場合に、差圧を
零に近づけるべく、可動側壁移動手段９２の駆動手段９
３に駆動信号を出力するマイクロコンピュータ等からな
る。処理部９１による通路幅の調整としては、まず、可
動側壁８を、通路幅の減少又は増大の何れかの方向に移
動させ、これにより差圧か減少した場合には同方向に移
動させ、逆に差圧が増大した場合には可動側壁８を逆方
向に移動させるように、移動前の差圧と移動後の差圧と
を比較しなから、調整することかできる。また、あらか
じめ、実験等により求めた適正通路幅のデータを、処理
部９１に組み込んでおき、当該データに基づいて、可動
側壁８の移動方向を判断し、通路幅を調整することもて
きる。

この実施例によれば、差圧検知手段ＩＯによって、ハブ
側圧力とシュラウド側圧力との差圧を検出し、この検出
信号に基づいて、差圧調整手段ＩＯの処理部９１か、差
圧か零かとうかを判断すると共に、零でない場合に、可
動側壁移動手段９２によって、可動側壁８を移動させて
、通路幅を可変し、差圧を零に近づけるように調整する
ことかできる。差圧か零に近づくと、インペラ１の入口
部５における流れか整流化された状態となり、これによ
り、ディフューザＡての静圧回復の効率を最良とするこ
とかできる。すなわち、従来のへ一ン開度に応じた通路
幅の割面ては、ベーン開度か同一ても、風量の相違によ
ってヘットか変化することから、必ずしも最適な通路幅
が得られなかったか、本実施例では、流れの整流化に密
接な相関のある差圧を零に近づけるので、風量等の運転
条件の変化にかかわらず、最適な通路幅を得ることかで
き、ディフューザ効率を最良にすることかてきる。

しかも、サージング限界近くては、ディフューザへの入
口部５での流れか乱れて上記差圧が増大するか、この差
圧は、ベーン開度にかかわらず路間し差圧となることか
知られている。すなわち、第３図に示すように、断熱ヘ
ット（Ｋｃａｌ／ｋｇ）の増加により、ディフューザＡ
の入口部５の流れか乱れ、ディフューザへの入口部５て
の、ハブ側圧力とンユラウド側圧力の差圧（ΔＰ）か増
大する。

同一機種のターボ圧縮機においては、ベーン開度か１０
％、２０％、４０％、８０％及び１００％において差圧
（ΔＰ）の変化は異なるか、何れの場合でも差圧は増大
し、所定差圧（例えば０．２８ｋｇ／ａｌ）以上におい
てサージングか発生するのである。

また、ディフューザＡの形状が異なる形式のターボ圧縮
機においても、第４図に示すように、断熱ヘッド（Ｋｃ
ａｌ／ｋｇ）の増加に伴い前記差圧（ΔＰ）が増加する
が、サージングが発生する差圧は、例えば０．３８ｋｇ
／ａＩｒであって、第３図に示したターボ圧縮機とは異
なる。

何れの場合にも、上記差圧を零に近づける本実施例では
、サージングの発生を確実に抑制することかできる。

第５図は、他の実施例を示している。この実施例が、前
記の実施例と異なる構成は、ディフューザＡの出口部７
に、絞り部７ａを形成している点である。他は、前記の
実施例と同様であるので、図示を省略しである。

この絞り部７ａは、起点１３としてスクロール４側に向
かって通路幅をテーバ状に狭めるように、可動側壁８を
、通路側へ突出させることにより、形成されている。上
記の起点１３は、ディフューザＡの出口部７付近て動圧
か静圧に略回復している部分に設定してあり、インペラ
ｌの径やディフューザの全長等を考慮すれば、入口部５
からディフューザの全長の略７０〜９０％の範囲にある
ことが、サージング限界そのものを高め、且つ部分負荷
効率を向上させる上で好ましい。この起点１３の位置は
、仕様点ヘットか高くなると、スクロ−ル４側に寄せる
必要かある。出口部７の先端はエツジではなく、面取り
かなされている。この面取り面は側壁３と平行でも良い
し、アール状ても良い。

この実施例によれば、前記の実施例と同様の効果を奏す
ることに加えて、静圧か概ね回復している出口部７付近
の部分を起点１３として通路幅を狭めた絞り部７ａを設
けていることから、この絞り部７ａにより、流れの剥離
を抑制し、静圧上昇させるとと共にスクロール４からの
逆流を防止することかでき、これにより、サージング限
界そのものを高め且つ部分負荷効率を向上させることか
できる。

特に、絞り部７ａの最小の通路幅か、途中部６の通路幅
ｔ２の３／８以上て３／４以下に設定すれば、サージン
グ余裕を増し、仕様点効率及び部分負荷効率を向上させ
る上で一層好適である。

さらに、スクロール４か、可動側壁８側に片寄った状態
て形成されており、上記絞り部７ａか、上記可動側壁８
を通路側へ突出させて形成されているのて、スクロール
４からの逆流を効果的に防止でき、部分負荷効率をさら
に向上させることかできる。

なお、第１図及び第５図の実施例においては、ディフュ
ーザＡの全長にわたって可動側壁８を設けか、第６図に
示すように、絞り部７ａを形成した出口部７のみを、可
動側壁８として構成することかできる。

また、駆動手段として、油圧シリンダを用いることかで
き、さらに、ヒータによって加熱される形状記憶合金製
のスプリングを用いることもてきる。

その他、差圧調整手段９か、零以外の所定値を閾値とし
て、上記差圧を閾値以下にするように調整すること、ま
た、差圧検知手段ＩＯとして、圧電素子を用いること等
、この発明の要旨を変更しない範囲で種々の設計変更を
施すことかできる。

〈発明の効果〉 以上のように、この発明に係るターボ圧縮機によれば、
差圧検知手段によって検出した、ハブ側圧力とシュラウ
ド側圧力との差圧に基づいて、差圧調整手段か、当該差
圧か所定値以下かとうかを判断すると共に、所定値を超
える場合に、可動側壁を移動させて、通路幅を可変し、
差圧か所定値以下になるように調整するので、インペラ
の入口部における流れか整流化された状態となり、これ
により、ディフューザでの静圧回復の効率を最良とする
ことかできると共に、サージングの発生を確実に抑制す
ることができる。しかも、流れの整流化に密接な相関の
ある差圧を調整するので、風量等の運転条件の変化にか
かわらず、ディフューザ効率の最良化及びサージングの
抑制を図ることかできるという特許の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のターボ圧縮機の部分断面
図、 第２図はターボ圧縮機の全体概略断面図、第３図及び第
４図は断熱ヘッドと差圧との関係を示す図、 第５図は他の実施例の部分断面図、 第６図はさらに他の実施例の部分断面図である。 Ａ・・・ディフューザ、 ２．３・・・側壁、 ７・・出口部、 ９・・・差圧調整手段、 ｌ・・・インペラ、 ５・・・入口部、 ８・・・可動側壁、 １０・・・差圧検知手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、インペラ（１）の吐出し側に対向配置された一対の
   側壁（２）、（３）間に、インペラ（１）から流入した
   流体をスクロール（４）に導くディフューザ（Ａ）を形
   成したターボ圧縮機において、ディフューザ（Ａ）の入
   口部（５）でのハブ側圧力とシュラウド側圧力との差圧
   を検知する差圧検知手段（１０）と、上記一対の側壁（
   ２）、（３）のうちの少なくとも一部を形成し、ディフ
   ューザ（Ａ）の少なくとも出口部（７）の通路幅を調整
   自在な可動側壁（８）と、差圧検知手段（１０）によっ
   て検知された差圧が所定値以下かどうかを判断し、所定
   値を超える場合に、可動側壁（８）を移動させて上記差
   圧を所定値以下にする差圧調整手段（９）とを具備する
   ことを特徴とするターボ圧縮機。