JPH0814280B2

JPH0814280B2 - ターボ圧縮機

Info

Publication number: JPH0814280B2
Application number: JP2173925A
Authority: JP
Inventors: 潔板東; 安功足立
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1990-06-29
Filing date: 1990-06-29
Publication date: 1996-02-14
Anticipated expiration: 2011-02-14
Also published as: JPH0460195A

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）とが設けられている。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
フューザの効率が悪くなるという問題があった。

＜発明が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、ベーン開度が小さくなると、通路幅が小さくなるよ
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（特願平１−151365
号）。

ところが、上記ターボ圧縮機においては、同一のベー
ン開度であっても、風量の相違によってヘッドが異なる
ので、ベーン開度に応じて通路幅を調整しても、必ずし
も、最適な通路幅が得られないという難点があった。特
に、仕様条件から離れた運転条件では、対応が困難であ
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ができるターボ圧縮機を提供す
ることを目的としている。

＜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
ーザの入口部にあってインペラの中心からの距離が互い
に略等しい検出位置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と、上記一対の側壁の
うちの少なくとも一部を形成し、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が零でない所定のしきい値
以下かどうかを判断し、しきい値を超える場合に、可動
側壁を移動させて上記差圧をしきい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。

＜作用＞ディフューザでの静圧回復が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が整流化されている
ことが好ましい。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、相関があるという知見
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、この差圧がしきい値以下かどうかを判断し、しき
い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、差圧をしきい値以下にすることが
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が整流化された状態に近づける
ことができ、ディフューザでの静圧回復の効率を最良と
することができる。

ベーン開度に応じて通路幅の制御では、ベーン開度が
同一でも、風量の相違によってヘッドが変化することか
ら、必ずしも最適な通路幅が得られないが、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
とができ、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１の出口1b側に、ディ
フューザＡの入口部７を臨ませており、また、インペラ
１の入口1a側には、ガイドベーン16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１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Ａ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遠くシュラウド側
導管12が、開口されている。これらの導管11,12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10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91と、可動側壁移動手段92
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が
接触し、他端部95bがベース側壁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、
差圧が零がどうかを判断し、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93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、
これにより差圧が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
ながら、調整することができる。また、あらかじめ、実
験等により求める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できる。

この実施例によれば、差圧検知手段10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10の処理部91が、差圧が
零がど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が
できる。差圧が零に近づくと、インペラ１の入口部５に
おける流れが整流化された状態となり、これにより、デ
ィフューザＡでの静圧回復の効率を最良とすることがで
きる。すなわち、従来のベーン開度に応じた通路幅の制
御では、ベーン開度が同一でも、風量の相違によってヘ
ッドが変化することから、必ずしも最適な通路幅が得ら
れなかったが、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ができ、デ
ィフューザ効率を最良にすることができる。

しかも、サージング限界近くでは、ディフューザＡの
入口部５での流れが乱れて上記差圧が増大するが、この
差圧は、ベーン開度にかかわらず略同じ差圧となること
が知られている。すなわち、第３図に示すように、断熱
ヘッド（Kcal/kg）の増加により、ディフューザＡの入
口部５の流れが乱れ、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の差圧（ΔＰ）が増大す
る。同一機種のターボ圧縮機においては、ベーン開度が
10％、20％、40％、80％及び100％において差圧（Δ
Ｐ）の変化は異なるが、何れの場合でも差圧は増大し、
所定差圧（例えば0.28kg/cm²）以上においてサージング
が発生するのである。

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/cm²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ができる。

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、図示を省略してある。

この絞り部7aは、起点13としてスクロール４側に向か
って通路幅をテーパ状に狭めるように、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付近で動圧が静
圧に略回復している部分に設定してあり、インペラ１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
ッドが高くなると、スクロール４側に寄せる必要があ
る。出口部７の先端はエッジではなく、面取りがなされ
ている。この面取り面は側壁３と平行でも良い。アール
状でも良い。

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、静圧が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
を防止することができ、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ができ
る。

特に、絞り部7aの最小の通路幅が、途中部６の通路幅
t₂の3/8以上で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が、可動側壁８側に片寄った状
態で形成されており、上記絞り部7aが、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で、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
に向上させることができる。

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を設けたが、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ができる。

また、駆動手段として、油圧シリンダを用いることが
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できる。

その他、差圧調整手段９が、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10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
を施すことができる。

＜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、差圧調整手段が、当
該差圧がしきい値以下かどうかを判断すると共に、しき
い値を超える場合に、可動側壁を移動させて、通路幅を
可変し、差圧がしきい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が整流化された状態
となり、これにより、ディフューザでの静圧回復の効率
を最良とすることができると共に、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ができるという特有の効果
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、１……インペラ、 2,3……側壁、５……入口部、７……出口部、８……可動側壁、９……差圧調整手段、10……差圧検知手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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）にあってインペラ
（１）の中心からの距離が互いに略等しい検出位置での
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零でない
所定のしきい値以下かどうかを判断し、しきい値を超え
る場合に、可動側壁（８）を移動させて上記差圧をしき
い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。