(57)【要約】【課題】遠心圧縮機が所望の特性を持つようにディフューザを適切に加工又は調整する。【解決手段】ディフューザの加工方法であって、ディフューザが装着された遠心圧縮機を動作させて遠心圧縮機の特性を測定する測定工程Ｓ８０２と、測定工程Ｓ８０２の測定結果に基づいて、ディフューザが有する複数のディフューザ翼により画定される流路のスロート面積が所定面積となるように、ディフューザ翼を加工する際の加工量を設定し、ディフューザ翼を加工する加工工程Ｓ８０６と、を備えるディフューザの加工方法を提供する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠心圧縮機が備える羽根車の下流側に着脱可能に配置されるディフューザの加工方法であって、
前記ディフューザが装着された前記遠心圧縮機を動作させて該遠心圧縮機の特性を測定する測定工程と、
該測定工程の測定結果に基づいて、前記ディフューザが有する複数のディフューザ翼により画定される流路のスロート面積が所定面積となるように、前記ディフューザ翼を加工する際の加工量を設定し、該ディフューザ翼を加工する加工工程と、
を備えることを特徴とするディフューザの加工方法。
【請求項２】
前記ディフューザ翼は、先端部がシュラウド側壁面に対向して設けられるハブ側壁面に当接した状態で配置される第１翼と、先端部が前記ハブ側壁面に当接しない状態で配置される第２翼とを有し、
前記加工工程は、前記設定された加工量に応じた距離だけ前記ハブ側壁面から遠ざかるように前記第２翼の先端部を加工することを特徴とする請求項１に記載のディフューザの加工方法。
【請求項３】
前記第１翼が前記ディフューザ翼の圧力面を形成するとともに、前記第１翼及び前記第２翼の双方が前記ディフューザ翼の負圧面を形成し、
前記加工工程は、前記加工量に応じた距離だけ前記第１翼の負圧面の高さを高くし、前記加工量に応じた距離だけ前記第２翼の負圧面の高さを低くするよう、前記第２翼の先端部を加工することを特徴とする請求項２に記載のディフューザの加工方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の加工方法により加工されたことを特徴とするディフューザ。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の加工方法により加工されたディフューザを備えることを特徴とする遠心圧縮機。
【請求項６】
遠心圧縮機が備える羽根車の下流側に着脱可能に配置されるディフューザの調整方法であって、
前記ディフューザが装着された前記遠心圧縮機を動作させて該遠心圧縮機の特性を測定する測定工程と、
該測定工程の測定結果に基づいて、前記ディフューザが有する複数のディフューザ翼により画定される流路のスロート面積が所定面積となるように、前記ディフューザ翼を調整する調整工程と、
を備えることを特徴とするディフューザの調整方法。
【請求項７】
前記調整工程は、前記スロート面積が異なる複数種類の前記ディフューザの中から前記測定工程の測定結果に応じた前記ディフューザを選択することを特徴とする請求項６に記載のディフューザの調整方法。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の調整方法により調整されたことを特徴とするディフューザ。
【請求項９】
請求項６または請求項７に記載の調整方法により調整されたディフューザを備えることを特徴とする遠心圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディフューザの加工方法、ディフューザの調整方法、ディフューザ、及び遠心圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、船舶等に用いられる遠心圧縮機において、羽根車（インペラ）の出口と渦形室との間の流路に、羽根車の出口から吐出される作動流体を減速させるディフューザを設けることが知られている。
ディフューザを備える遠心圧縮機においては、複数のディフューザ翼の翼前縁における作動流体の剥離を防止することがディフューザの効率を高め、作動範囲を拡大するのに有効である。一方で、作動流体の流線はディフューザの高さ方向に沿って異なるのが一般的である。
【０００３】
そこで、翼前縁における作動流体の剥離を防止するために、ディフューザの高さ方向に沿って作動流体の流線が異なるのに合わせ、高さ方向に沿って翼入口角度が異なるシュラウド側翼とハブ側翼を組み合わせたディフューザを用いることが知られている（例えば、特許文献１，２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３７４６７４０号公報
【特許文献２】特開２０１２−５２４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ディフューザの翼入口角度や、ディフューザ翼間の流路において流路断面積が最も小さい部分の面積（スロート面積）を定めるディフューザの形状は、装着される遠心圧縮機の特性に合わせて、予め定めておくことが望ましい。
しかしながら、ディフューザの翼入口角度や形状が適切でなく、遠心圧縮機が所望の特性を持たない場合には、他のディフューザに交換する必要がある。この場合、交換対象のディフューザが不要となり、ディフューザを製造するコストが無駄となってしまう。
【０００６】
この問題は、特許文献１，２に開示された形状のディフューザにおいて顕著である。特許文献１，２に開示された形状のディフューザは、ディフューザの高さ方向に沿って形状の異なるシュラウド側翼とハブ側翼とを組み合わせたものである。このようなディフューザを製造するには、シュラウド側翼とハブ側翼とをそれぞれ別個に製造し、溶接等によってそれらを接合する必要がある。また、シュラウド側翼とハブ側翼とを接合したディフューザ翼を、ディフューザの基部となる円環状のディフューザディスクに更に溶接等により接合する必要がある。従って、特許文献１，２に開示された形状のディフューザが無駄になってしまうと、多大なコストがかかってしまう。
【０００７】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、多大なコストをかけずに、遠心圧縮機が所望の特性を持つようにディフューザを適切に加工することを可能としたディフューザの加工方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、多大なコストをかけずに、遠心圧縮機が所望の特性を持つようにディフューザを適切に調整することを可能としたディフューザの調整方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、前述したディフューザの加工方法により加工されたディフューザ及びそれを備えた遠心圧縮機、並びに前述したディフューザの調整方法により調整されたディフューザ及びそれを備えた遠心圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を採用する。
本発明に係るディフューザの加工方法は、遠心圧縮機が備える羽根車の下流側に設けられ、該遠心圧縮機に着脱可能なディフューザの加工方法であって、前記ディフューザが装着された前記遠心圧縮機を動作させて該遠心圧縮機の特性を測定する測定工程と、該測定工程の測定結果に基づいて、前記ディフューザが有する複数のディフューザ翼により画定される流路のスロート面積が所定面積となるように、前記ディフューザ翼を加工する際の加工量を設定し、該ディフューザ翼を加工する加工工程と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るディフューザの加工方法によれば、ディフューザが装着された遠心圧縮機の特性の測定結果に基づいて、複数のディフューザ翼によって画定される流路のスロート面積（ディフューザ翼間の流路において流路断面積が最も小さい部分の面積）が所定面積となるように、ディフューザ翼を加工する際の加工量が設定される。従って、多大なコストをかけずに、遠心圧縮機が所望の特性を持つようにディフューザを適切に加工することを可能としたディフューザの加工方法を提供することができる。
【００１０】
本発明の第１態様のディフューザ加工方法は、前記ディフューザ翼が、先端部がシュラウド側壁面に対向して設けられるハブ側壁面に当接した状態で配置される第１翼と、先端部が前記ハブ側壁面に当接しない状態で配置される第２翼とを有し、前記加工工程が、前記設定された加工量に応じた距離だけ前記ハブ側壁面から遠ざかるように前記第２翼の先端部を加工することを特徴とする。
【００１１】
このようにすることで、ディフューザ翼の第２翼の先端部が、遠心圧縮機の特性の測定結果に基づいて設定された加工量に応じた距離だけ、ハブ側壁面から遠ざかるように加工され、スロート面積が拡大する。従って、多大なコストをかけずに、遠心圧縮機が所望の特性を持つようにディフューザを適切に加工することを可能としたディフューザの加工方法を提供することができる。
【００１２】
本発明の第１態様のディフューザの加工方法においては、前記第１翼が前記ディフューザ翼の圧力面を形成するとともに、前記第１翼及び前記第２翼の双方が前記ディフューザ翼の負圧面を形成し、前記加工工程は、前記加工量に応じた距離だけ前記第１翼の負圧面の高さを高くし、前記加工量に応じた距離だけ前記第２翼の負圧面の高さを低くするよう、前記第２翼の先端部を加工するように構成してもよい。
【００１３】
このような構成によれば、第１翼がディフューザ翼の圧力面を形成するので、ディフューザ翼の圧力面は加工工程による第２翼の先端部の加工に関わらず常に一定の形状のままに維持される。従って、ディフューザ翼の翼入口角度は、ディフューザ翼の高さ方向に沿って一定のまま維持される。一方、第１翼及び第２翼の双方がディフューザ翼の負圧面を形成するので、第１翼の負圧面の高さは加工量に応じた距離だけ高くなり第２翼の負圧面の高さは加工量に応じた距離だけ低くなる。これによって、ディフューザ翼間の流路のスロート面積が増大する。
このようにすることで、ディフューザ翼の翼入口角度を一定のまま維持しつつ、遠心圧縮機が所望の特性を持つようにディフューザを適切に加工することを可能としたディフューザの加工方法を提供することができる。
【００１４】
本発明に係るディフューザは、本発明に係るディフューザの加工方法により加工されたことを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る遠心圧縮機は、本発明に係るディフューザの加工方法により加工されたディフューザを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係るディフューザの調整方法は、遠心圧縮機が備える羽根車の下流側に着脱可能に配置されるディフューザの調整方法であって、前記ディフューザが装着された前記遠心圧縮機を動作させて該遠心圧縮機の特性を測定する測定工程と、該測定工程の測定結果に基づいて、前記ディフューザが有する複数のディフューザ翼により画定される流路のスロート面積が所定面積となるように、前記ディフューザ翼を調整する調整工程と、を備えることを特徴とするディフューザの調整方法。
【００１７】
本発明に係るディフューザの調整方法によれば、ディフューザが装着された遠心圧縮機の特性の測定結果に基づいて、複数のディフューザ翼によって画定される流路のスロート面積（ディフューザ翼間の流路において流路断面積が最も小さい部分の面積）が所定面積となるように、ディフューザ翼が調整される。従って、多大なコストをかけずに、遠心圧縮機が所望の特性を持つようにディフューザを適切に調整することを可能としたディフューザの調整方法を提供することができる。
【００１８】
本発明の第１態様のディフューザの調整方法は、前記調整工程が、前記スロート面積が異なる複数種類の前記ディフューザの中から前記測定工程の測定結果に応じた前記ディフューザを選択することを特徴とする。
このようにすることで、スロート面積が異なる複数種類のディフューザの中から遠心圧縮機の特性の測定結果に応じた適切なディフューザを選択することができる。従って、多大なコストをかけずに、遠心圧縮機が所望の特性を持つようにディフューザを適切に調整することを可能としたディフューザの調整方法を提供することができる。
【００１９】
本発明に係るディフューザは、本発明に係るディフューザの調整方法により加工されたことを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る遠心圧縮機は、本発明に係るディフューザの調整方法により加工されたディフューザを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、遠心圧縮機が所望の特性を持つようにディフューザを適切に加工することを可能としたディフューザの加工方法を提供することができる。
また、本発明によれば、遠心圧縮機が所望の特性を持つようにディフューザを適切に調整することを可能としたディフューザの調整方法を提供することができる。
また、本発明によれば、前述したディフューザの加工方法により加工されたディフューザ及びそれを備えた遠心圧縮機、並びに前述したディフューザの調整方法により調整されたディフューザ及びそれを備えた遠心圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態の遠心圧縮機の要部を示す断面図である。
【図２】図１に示すディフューザをハブ側壁面から見た平面図である。
【図３】図２に示されるディフューザのＸ−Ｘ矢視断面図である。
【図４】図２に示されるディフューザのＸ−Ｘ矢視断面図である。
【図５】図２に示されるディフューザのＸ−Ｘ矢視断面図である。
【図６】第１実施形態のディフューザ加工システムの概略構成図である。
【図７】遠心圧縮機の作動流体の流量と圧力比との関係を示す図である。
【図８】第１実施形態のディフューザ加工システムを用いたディフューザ加工方法を示すフローチャートである。
【図９】第２実施形態のディフューザ調整方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態のディフューザ１１が装着された遠心圧縮機１について、図１から図８を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態の遠心圧縮機１の要部を示す断面図である。
図１に示すように、本実施形態の遠心圧縮機１は、ロータ軸２と、ロータ軸２に固定された羽根車３と、羽根車３を収納する軸受台４と、渦形室１２と、空気案内ケーシング７とを有する。
【００２４】
渦形室１２は、渦外室１２ａと渦内室１２ｂにより構成されている。渦形室１２には、ディフューザ１１を通過した作動流体が流入するようになっている。渦外室１２ａは軸受台４に対して締結ボルト（不図示）により接合されており、渦外室１２ａと渦内室１２ｂとは締結ボルト（不図示）により接合されている。
【００２５】
羽根車３の周端部に位置する羽根車背面と軸受台４の間には、空気ラビリンス５が配置されている。空気ラビリンス５は、羽根車３の出口と、羽根車３の背部に形成されたシール空間（空間）６との間をシールするものである。
【００２６】
ロータ軸２に固定されたスラストカラー９は、コンプレッサ側スラスト軸受８とタービン側スラスト軸受１０とに挟まれて支持されている。ロータ軸２を羽根車３の入口の方向に押す推力が発生するのが阻止されることにより、スラストカラー９がコンプレッサ側スラスト軸受８に与える面圧が低下する。
【００２７】
空気ラビリンス５の外側領域と対向する羽根車３の背面には、フィンが周方向に沿って設けられており、空気ラビリンス５の内側領域と対向する羽根車３の背面には、フィンが周方向に沿って設けられている。
【００２８】
羽根車３は、図示しないモータまたはタービンなどの駆動装置と軸線Ａに沿ったロータ軸２を介して接続されており、軸線Ａ周りに回転可能である。羽根車３は、ハブ３ａと、ハブ３ａと空気案内ケーシング７の間に配置される複数のブレード３ｂを有する。図１では、ブレード３ｂが２枚のみ示されているが、ハブ３ａおよび軸受台４の間には、軸線Ａを中心とした円周方向に等間隔で複数枚のブレード３ｂが配置される。
【００２９】
羽根車３には、ハブ３ａの内壁３ｃと空気案内ケーシング７の内周面により画定される空間が設けられており、この空間が複数枚のブレード３ｂにより複数の空間に仕切られている。そして、羽根車３は、軸線Ａ方向に沿って流入する流体に半径方向の遠心力を与えて軸線Ａ方向に直交した方向（傾斜した方向；羽根車３の半径方向）に吐出させ、吐出された流体をディフューザ１１に流入させる。
【００３０】
ディフューザ１１は、羽根車３の下流側に着脱可能に配置される作動流体の流路である。ディフューザ１１は、シュラウド側壁面１４に固定される円環形状のディフューザディスク１５と、複数のディフューザ翼１６とを有する。ディフューザ翼１６は、円環形状のディフューザディスク１５の円周方向の複数箇所に設けられており、先端部がシュラウド側壁面１４に対向して設けられるハブ側壁面１３に当接した状態で配置される。複数のディフューザ翼１６とディフューザディスク１５は、例えばチタン、ステンレス等の金属により一体成形されている。また、複数のディフューザ翼１６とディフューザディスク１５とを溶接により接合するようにしてもよい。
【００３１】
ディフューザディスク１５には、円周方向の複数箇所に雌ネジ部が設けられている。渦内室１２ｂに設けられた貫通孔を介して挿入される締結ボルト１７と雌ネジ部とが締結されることにより、ディフューザディスク１５は渦内室１２ｂに固定される。なお、締結ボルト１７と雌ネジ部との締結を外せば、ディフューザディスク１５は渦内室１２ｂから取り外すことができる。このように、ディフューザ１１は、遠心圧縮機１に着脱可能な部材である。
【００３２】
ディフューザ１１は、羽根車３の全周に設けられる作動流体の吐出口を囲むように設けられている。ディフューザ１１は、羽根車３の吐出口から吐出された作動流体の流速を減速させることにより、作動流体に付与された運動エネルギー（動圧）を圧力エネルギー（静圧）に変換する。
【００３３】
羽根車３により圧縮された作動流体は、ディフューザ１１を通過する際に流速が減速され、ディフューザ１１と連通した渦形室１２に流入する。渦形室１２に流入した作動流体は、吐出口（不図示）を介して吐出配管（不図示）へと吐出される。
【００３４】
次に、図２を用いてディフューザ１１の構造について説明する。図２は、図１に示すディフューザ１１をハブ側壁面１３から見た平面図である。図２に示されるディフューザ１１は、円環状のディフューザの一部を示したものである。
【００３５】
図２に示されるように、円環状のディフューザディスク１５の円周方向に沿って、複数のディフューザ翼１６（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ）が等間隔に配置されている。各ディフューザ翼１６（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ）は、先端部がハブ側壁面１３に当接した状態で配置される第１翼１８（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ）と、先端部がハブ側壁面１３に当接しない状態で配置される第２翼１９（１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ，１９ｅ）とを有している。ここで、先端部とは、ディフューザ１１をハブ側壁面１３から見た状態（図２に示される）で上面となる部分をいう。
【００３６】
ディフューザ翼１６ｂの翼前縁部Ｃにおける第１翼１８ｂの中心線Ｌ（第１翼１８ｂの幅方向の中心位置を結んだ曲線）の接線と、ディフューザ翼１６ｂの翼前縁部Ｃと軸線Ａとを結ぶ線の垂線とがなす角θを、ディフューザ翼１６ｂの翼入口角（または置き角度）という。本実施形態において、複数のディフューザ翼１６のそれぞれの翼入口角θは、同一角度となっている。
【００３７】
次に、ディフューザ翼１６ｂとディフューザ翼１６ｃとの間の流路における流路断面積について説明する。
ディフューザ翼１６ｃの翼前縁部Ｃから第１翼１８ｂの中心線Ｌに向けて引いた垂線が第１翼１８ｂと交わる交点をＢ１とする。また、この垂線が第２翼１９ｂと交わる交点をＢ２とする。
【００３８】
この場合、ディフューザ翼１６ｂとディフューザ翼１６ｃとの間の流路において流路断面積が最も小さい部分の面積（スロート面積）を定めるのが、翼前縁部Ｃから交点Ｂ１までの距離ｄ１と、翼前縁部Ｃから交点Ｂ２までの距離ｄ２である。距離ｄ１は第１翼１８ｂと第１翼１８ｃとにより形成される流路のスロート幅であり、距離ｄ２は第２翼１９ｂと第２翼１９ｃとにより形成される流路のスロート幅である。
【００３９】
図３から図５を用いて、スロート幅ｄ１およびスロート幅ｄ２と、スロート面積との関係について説明する。図３は、図２に示されるディフューザ１１のＸ−Ｘ矢視断面図である。図３は、後述する加工装置による加工工程が行われていない状態のディフューザ１１を示し、図４及び図５は、後述する加工装置による加工工程が行われた状態のディフューザ１１を示す。図４に示されるディフューザ１１よりも、図５に示されるディフューザ１１の方が加工工程により加工された加工量が多い。
【００４０】
図３から図５に示されるように、ディフューザ１１は、隣接して配置されるディフューザ翼１６ｂとディフューザ翼１６ｃを有する。ディフューザ翼１６ｂは、第１翼１８ｂと第２翼１９ｂにより構成されている。第１翼１８ｂの先端部３０は、ハブ側壁面１３に当接した状態で配置される。一方、第２翼１９ｂの先端部３１は、ハブ側壁面１３に当接しない状態で配置される。第１翼１８ｂと第２翼１９ｂとは、ディフューザディスク１５とともにチタン、ステンレス等の金属により一体成形されている。また、第１翼１８ｂと第２翼１９ｂとを溶接により接合し、それらをディフューザディスク１５に更に溶接により接合するようにしてもよい。
【００４１】
第１翼１８ｂは、ディフューザ翼１６ａ側に面する圧力面２６と、ディフューザ翼１６ｃ側に面する負圧面２７とを備える。圧力面２６の高さはｈ１であり、負圧面２７の高さはｈ２である。
第２翼１９ｂは、ディフューザ翼１６ｃ側に面する負圧面２８を備え、負圧面２８の高さはｈ３である。なお、第２翼１９ｂは、図示されるように、ディフューザ翼１６ａ側に面する圧力面を備えていない。
【００４２】
第１翼１８ｂの負圧面２７とディフューザ翼１６ｃの圧力面２９との距離はｄ１であり、第２翼１９ｂの負圧面２８とディフューザ翼１６ｃの圧力面２９との距離はｄ２である。
ディフューザ翼１６ｂとディフューザ翼１６ｃとの間の流路は、ディフューザ翼１６ｂとディフューザ翼１６ｃとディフューザディスク１５とハブ側壁面１３とによって画定される空間である。
従って、ディフューザ翼１６ｂとディフューザ翼１６ｃとの間の流路のスロート面積Ｓ（図３から図５において斜線で示される部分の面積）は、以下の式で表される。
Ｓ＝ｈ１・ｄ２＋ｈ２・（ｄ１−ｄ２）          （１）
【００４３】
図３と図４を比較すると、図３と図４とで、圧力面２６の高さｈ１と距離ｄ１と距離ｄ２には変化がない。一方で、図３に示す負圧面２７よりも図４に示す負圧面２７の方が、高さｈ２が高くなっている。また、図３に示す負圧面２８よりも図４に示す負圧面２８の方が、高さｈ３が低くなっている。
【００４４】
高さｈ２と高さｈ３の合計は、ハブ側壁面１３とディフューザディスク１５との距離である負圧面２６の高さｈ１で一定のままである。従って、図３に示されるディフューザ１１よりも図４に示されるディフューザ１１の方が、スロート面積Ｓが大きい。スロート面積Ｓが大きい図４に示されるディフューザ１１の方が、ディフューザ翼１６ｂとディフューザ翼１６ｃとの間の流路を流通する作動流体の流量が多くなる。
【００４５】
同様に、図４と図５を比較すると、図４と図５とで、圧力面２６の高さｈ１と距離ｄ１と距離ｄ２には変化がない。一方で、図４に示す負圧面２７よりも図５に示す負圧面２７の方が、高さｈ２が高くなっている。また、図４に示す負圧面２８よりも図５に示す負圧面２８の方が、高さｈ３が低くなっている。
【００４６】
従って、図４に示されるディフューザ１１よりも図５に示されるディフューザ１１の方が、スロート面積Ｓが大きい。スロート面積Ｓが大きい図５に示されるディフューザ１１の方が、ディフューザ翼１６ｂとディフューザ翼１６ｃとの間の流路を流通する作動流体の流量が多くなる。
【００４７】
このように、第２翼１９ｂの先端部３１を加工し、負圧面２７の高さｈ２を高く負圧面２８の高さｈ３を低くすることにより、ディフューザ翼１６ｂとディフューザ翼１６ｃとの間の流路を流通する作動流体の流量を多くすることができる。ディフューザ翼１６ｂとディフューザ翼１６ｃとの間の流路を流通する作動流体の流量を多くすることで、遠心圧縮機１が持つ特性（例えば、後述するサージング特性）を変えることができる。
【００４８】
次に、図６を用いて本実施形態のディフューザ加工システム５０について説明する。
ディフューザ加工システム５０は、内燃機関２１と、内燃機関２１のサージング特性を測定する測定装置２２と、測定装置２２の測定結果に基づいてディフューザ１１を加工する加工装置２３とを備える。
【００４９】
内燃機関２１は、遠心圧縮機１とディーゼル機関２０とを有する。遠心圧縮機１は、作動流体である空気を圧縮してディーゼル機関２０に供給する。ディーゼル機関２０は、遠心圧縮機１から供給された圧縮空気を用いて燃料を燃焼させることにより動力を得る機関である。
【００５０】
測定装置２２は、ディフューザ１１が装着された遠心圧縮機１を動作させて遠心圧縮機１のサージング特性を測定する装置である。測定装置２２は、遠心圧縮機１からディーゼル機関２０に供給される作動流体（空気）の圧力や流量を検知することができる。また、測定装置２２は、ディーゼル機関２０から遠心圧縮機１に供給される排気ガスの圧力や流量を検知することができる。そして、測定装置２２は、これらの検知結果に基づいて、遠心圧縮機１のサージング特性を測定することができる。
後述するように、サージング特性を測定することにより、加工装置２３により加工されるディフューザ１１のスロート面積Ｓを適切な面積とすることができる。
【００５１】
ここで、サージングとは、遠心圧縮機１と遠心圧縮機１の下流側の配管（不図示）とを含む系を流れる作動流体が、作動流体の流れ方向に振動する現象をいう。例えば、遠心圧縮機１の圧力比（吸入圧力に対する吐出圧力の比）に対して、作動流体の流量が所定流量より少ない場合に、サージングが発生する。
【００５２】
図７は、遠心圧縮機１の作動流体の流量と圧力比との関係を示す図である。図７において、符号７ｄ、符号７ｅ、符号７ｆ、符号７ｇ、符号７ｈは、ロータ軸２の回転数を一定とした場合の作動流体の流量と圧力比の関係を示すラインである。符号７ｄのラインは、回転数が最も高い状態を示し、符号７ｅ、符号７ｆ、符号７ｇ、符号７ｈの順に、段階的に回転数が低い状態となっている。
【００５３】
符号７ａは、サージラインであり、このサージラインより左方において遠心圧縮機１が動作する場合に、サージングが発生する。サージライン７ａよりも右方において遠心圧縮機１が動作する場合は、サージングが発生しない。しかしながら、サージライン７ａよりも右方であっても、サージライン７ａの近傍では遠心圧縮機１の動作が安定しない可能性もある。そのため、本実施形態の測定装置２２は、サージライン７ａの右方にマージンライン７ｂを設定し、マージンライン７ｂを基準に、サージング特性を測定する。マージンライン７ｂは、例えば、圧力比を一定とした場合に、サージライン７ａでの作動流体の流量よりも１５％だけ流量の多い位置に設定される。
【００５４】
具体的には、以下の手順により、サージング特性が測定される。
測定装置２２は、遠心圧縮機１のロータ軸２の回転数を変化させながら、作動流体の流量と圧力比との関係を測定し、機関作動ライン７ｃを確定する。測定装置２２は、機関作動ライン７ｃがマージンライン７ｂの右方に存在する場合には、サージング特性が良好であると判定する。一方、測定装置２２は、機関作動ライン７ｃがマージンライン７ｂの左方に存在する場合には、サージング特性が不良であると判定する。
【００５５】
加工装置２３は、設定部２４と加工部２５とを有する。設定部２４は、測定装置２２によるサージング特性の測定結果に基づいて、ディフューザ翼１６ｂの先端部３１を加工する加工量を設定する。設定部２４は、測定装置２２によるサージング特性の測定結果を受信し、その測定結果に基づいて予め定められた演算式に基づいて加工量を設定する。また、設定部２４は、ディフューザ加工システム５０を動作させる作業者から加工量の設定をタッチパネル等の操作部を介して受け付けることで、加工量を設定することも可能である。後者の場合、作業者は、測定装置２２によるサージング特性の測定結果を考慮して、操作部を介して入力する加工量を決定する。
【００５６】
設定部２４が測定装置２２によるサージング特性の測定結果に基づいて加工量を決定する演算式としては、種々のものを採用することが可能である。例えば、遠心圧縮機１のサージング特性が不良であることが測定された場合に、スロート面積Ｓを一定割合（例えば、４．０％）増加させるような演算式を採用することができる。この場合、設定部２４は、スロート面積Ｓを一定割合（例えば、４．０％）増加させるための加工量（例えば、高さ方向に２ｍｍ）を設定する。また、例えば、設定部２４が、測定装置２２が測定した遠心圧縮機１のサージング特性と、所望のサージング特性（例えば、マージンライン７ｂに示されるサージング特性）との差分に基づいて加工量を設定するような演算式を採用してもよい。
【００５７】
加工部２５は、設定部２４により設定された加工量に応じてディフューザ１１の第２翼１９の先端部３１を加工する装置である。加工部２５は、ディフューザ１１を座台に固定した状態で工具を回転させ、第２翼１９の先端部３１に突き当てることにより、先端部３１を削る。加工部２５は、ディフューザ１１の形状に合わせて加工するものであり、第２翼１９の先端部３１の全領域を削る。加工部２５は、設定部２４に設定された加工量に応じた距離だけハブ側壁面１３から遠ざかるように第２翼１９ｂの先端部３１を加工する。
【００５８】
加工部２５は、ディフューザ１１に設けられた複数のディフューザ翼１６の全てについて、第２翼１９の先端部３１の全領域を削る。これにより、ディフューザ１１の全ての流路は、設定部２４により設定された加工量に応じた分だけスロート面積Ｓが増大した形状となる。
【００５９】
次に、ディフューザ加工システム５０により実行される本実施形態のディフューザの加工方法について、図８のフローチャートを用いて説明する。図８は、ディフューザ加工システム５０を用いたディフューザ加工方法を示すフローチャートである。
【００６０】
ステップＳ８０１で、作業者は、図３に示される形状のディフューザ１１を遠心圧縮機１に設置し、ディフューザディスク１５を締結ボルト１７によりシュラウド側壁面１４に固定する。作業者は、ディフューザ１１が設置された遠心圧縮機１をディーゼル機関２０に設置し、遠心圧縮機１とディーゼル機関２０の動作を開始させる。
【００６１】
ステップＳ８０２で、測定装置２２は、動作状態の遠心圧縮機１のサージング特性を測定する。
ステップＳ８０３で、測定装置２２は、遠心圧縮機１のサージング特性の測定結果に基づいて、遠心圧縮機１のサージング特性が良好かどうかを判定する。測定装置２２は、サージング特性の計測結果により確定される機関作動ライン７ｃがマージンライン７ｂの右方に存在する場合に、遠心圧縮機１のサージング特性が良好であると判定する。一方、測定装置２２は、機関作動ライン７ｃがマージンライン７ｂの左方に存在する場合に、遠心圧縮機１のサージング特性が不良であると判定する。そして、測定装置２２は、遠心圧縮機１のサージング特性が不良であると判定した場合には、加工装置２３の設定部２４にサージング特性の計測結果を送信する。
【００６２】
ステップＳ８０３で、遠心圧縮機１のサージング特性が良好でない（不良である）と判定された場合はステップＳ８０４に処理が進む。ステップＳ８０３で、遠心圧縮機１のサージング特性が良好であると判定された場合は、ステップＳ８０１で装着されたディフューザ１１を備える遠心圧縮機１が良好なサージング特性を持つので、処理が終了する。
【００６３】
ステップＳ８０４で、作業者は、遠心圧縮機１のサージング特性が良好でないことから、ディフューザ１１を加工するために、遠心圧縮機１からディフューザ１１を取り外す。作業者は、遠心圧縮機１から取り外したディフューザ１１を加工装置２３の加工部２５に設置する。
【００６４】
ステップＳ８０５で、加工装置２３は、ディフューザ翼１６の先端部３１を加工する加工量を設定する。具体的には、設定部２４は、測定装置２２によるサージング特性の測定結果を受信し、その測定結果に基づいて予め定められた演算式に基づいて加工量を設定する。
なお、前述したように、設定部２４は、ディフューザ加工システム５０を動作させる作業者から加工量の設定をタッチパネル等の操作部を介して受け付けることで、加工量を設定することも可能である。例えば、測定装置２２から加工装置２３に測定結果が送信されないような構成であっても、操作部を介して加工量を受け付けることで、設定部２４は加工する加工量を設定することができる。この場合、作業者は、測定装置２２が測定したサージング特性の測定結果を表示部（不図示）にて確認した上で、操作部を介して加工量を入力する。
【００６５】
ステップＳ８０６で、加工部２５は、設定部２４により設定された加工量に応じてディフューザ１１の第２翼１９の先端部３１を加工する。
ステップＳ８０６のディフューザ加工工程が終了すると、作業者は、ステップＳ７０１の処理を再び実行する。具体的には、加工されたディフューザ１１を加工部２５から取り外し、遠心圧縮機１に再び設置する。
【００６６】
以上のように、遠心圧縮機１が所望のサージング特性を持つようになるまで、ステップＳ８０１からステップＳ８０６の処理が繰り返される。これにより、遠心圧縮機１が良好なサージング特性を持つようになるまで、ディフューザ１１のディフューザ翼１６の第２翼１９の先端部３１が、ハブ側壁面１３から徐々に遠ざかるように加工される。
【００６７】
本実施形態のディフューザの加工方法を開始する際のディフューザ１１の形状は、図３に示すものである。ステップＳ８０１からステップＳ８０６の処理が繰り返されることにより、図４に示されるディフューザ１１の形状となってスロート面積Ｓが拡大する。更に、ステップＳ８０１からステップＳ８０６の処理が繰り返されると、図５に示されるディフューザ１１の形状となってスロート面積Ｓが更に拡大する。そして、ディフューザ１１の形状が、遠心圧縮機１が所望のサージング特性を持つような形状となると、処理が終了する。
【００６８】
以上説明したように、本実施形態のディフューザの加工方法によれば、ディフューザ１１が装着された遠心圧縮機１のサージング特性の測定結果に基づいて、ディフューザ翼１６を加工する加工量が設定される。ここで、ディフューザ翼１６は、先端部３０がハブ側壁面１３に当接した状態で配置される第１翼１８と、先端部３１がハブ側壁面１３に当接しない状態で配置される第２翼１９とを有している。そして、ディフューザ翼１６の第２翼１９の先端部３１は、設定された加工量に応じた距離だけハブ側壁面１３から遠ざかるように加工される。
【００６９】
このようにすることで、ディフューザ１１が装着された遠心圧縮機１のサージング特性の測定結果に基づいて、ディフューザ翼１６間の流路のスロート面積Ｓ（ディフューザ翼１６間の流路において流路断面積が最も小さい部分の面積）が適切な面積に増大するようにディフューザ翼１６の第２翼１９の先端部３１が加工される。従って、多大なコストをかけずに、遠心圧縮機１が所望のサージング特性を持つようにディフューザ１１を適切に加工することができる。
【００７０】
本実施形態のディフューザの加工方法によれば、第１翼１８がディフューザ翼１６の圧力面２６を形成するので、ディフューザ翼１６の圧力面２６はディフューザ加工工程Ｓ８０６による第２翼１９の先端部３１の加工に関わらず常に一定の形状のままに維持される。従って、ディフューザ翼１６の翼入口角度θは、ディフューザ翼１６の高さ方向に沿って一定のまま維持される。一方、第１翼１８及び第２翼１９の双方がディフューザ翼１６の負圧面２７，２８を形成するので、第１翼１８の負圧面２７の高さは加工量に応じた距離だけ高くなり第２翼１９の負圧面２８の高さは加工量に応じた距離だけ低くなる。これによって、ディフューザ翼１６間の流路のスロート面積Ｓが増大する。
このようにすることで、ディフューザ翼１６の翼入口角度θを一定のまま維持しつつ、遠心圧縮機１が所望のサージング特性を持つようにディフューザ１１を適切に加工することができる。
【００７１】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態の変形例である。以下で特に説明する箇所を除き、第１実施形態に示される各構成は第２実施形態と同様であるものとし、以下での説明を省略する。
【００７２】
第１実施形態は、測定装置２２により測定されるサージング特性が良好でない場合に、ディフューザ翼１６を加工装置２３により加工し、ディフューザ１１のスロート面積Ｓを拡大させるものであった。
それに対して、第２実施形態は、スロート面積Ｓの異なる複数種類のディフューザ１１を予め用意しておき、測定装置２２により測定されるサージング特性に応じて適切なディフューザ１１に交換することにより、ディフューザ１１のスロート面積Ｓを調整するものである。
【００７３】
本実施形態のディフューザの調整方法について、図９のフローチャートを用いて説明する。本実施形態においては、図３に示される形状のディフューザ１１、図４に示される形状のディフューザ１１、及び図５に示される形状のディフューザ１１を含む複数種類のディフューザ１１が予め用意されている。複数種類のディフューザ１１のスロート面積Ｓは、それぞれ異なる面積となっている。
【００７４】
ステップＳ９０１で、作業者は、図３に示される形状のディフューザ１１を遠心圧縮機１に設置し、ディフューザディスク１５を締結ボルト１７によりシュラウド側壁面１４に固定する。作業者は、ディフューザ１１が設置された遠心圧縮機１をディーゼル機関２０に設置し、遠心圧縮機１とディーゼル機関２０の動作を開始させる。
【００７５】
ステップＳ９０２で、測定装置２２は、動作状態の遠心圧縮機１のサージング特性を測定する。
ステップＳ９０３で、測定装置２２は、遠心圧縮機１のサージング特性の測定結果に基づいて、遠心圧縮機１のサージング特性が良好かどうかを判定する。測定装置２２は、サージング特性の計測結果により確定される機関作動ライン７ｃがマージンライン７ｂの右方に存在する場合に、遠心圧縮機１のサージング特性が良好であると判定する。一方、測定装置２２は、機関作動ライン７ｃがマージンライン７ｂの左方に存在する場合に、遠心圧縮機１のサージング特性が不良であると判定する。そして、測定装置２２は、遠心圧縮機１のサージング特性が不良であると判定した場合には、表示部（不図示）を介してサージング特性の計測結果を作業者に通知する。
【００７６】
ステップＳ９０３で、遠心圧縮機１のサージング特性が良好でない（不良である）と判定された場合はステップＳ９０４に処理が進む。ステップＳ９０３で、遠心圧縮機１のサージング特性が良好であると判定された場合は、ステップＳ９０１で装着されたディフューザ１１を備える遠心圧縮機１が良好なサージング特性を持つので、処理が終了する。
【００７７】
ステップＳ９０４で、作業者は、遠心圧縮機１のサージング特性が良好でないことから、ディフューザ１１を交換するために、遠心圧縮機１からディフューザ１１を取り外す。
ステップＳ９０５で、作業者は、遠心圧縮機１のサージング特性が良好でないことから、取り外したディフューザ１１（図３に示される形状のディフューザ１１）よりもスロート面積Ｓの大きいディフューザ１１（図４に示される形状のディフューザ１１）を選択する。なお、作業者は、測定装置２２が測定したサージング特性の測定結果を表示部（不図示）にて確認した上で、適切な形状のディフューザ１１を選択するようにしてもよい。
【００７８】
ステップＳ９０５によりスロート面積の大きいディフューザ１１が選択された後、ステップＳ９０１の処理が再び実行される。そして、遠心圧縮機１には、ステップＳ９０５にて選択されたディフューザ１１が設置される。ステップＳ９０５及びステップＳ９０１により、遠心圧縮機１のディフューザ１１がスロート面積Ｓの大きいディフューザ１１に交換される。
【００７９】
以上のように、遠心圧縮機１が所望のサージング特性を持つようになるまで、ステップＳ９０１からステップＳ９０５の処理が繰り返される。これにより、遠心圧縮機１が良好なサージング特性を持つようになるまで、ディフューザ１１の交換が行われる。
【００８０】
以上説明したように、本実施形態のディフューザの調整方法は、遠心圧縮機１が備える羽根車３の下流側に着脱可能に配置されるディフューザ１１の調整方法であって、ディフューザ１１が装着された遠心圧縮機１を動作させて遠心圧縮機１の特性を測定する測定工程Ｓ９０２と、測定工程Ｓ９０２の測定結果に基づいて、ディフューザ１１が有する複数のディフューザ翼１６により画定される流路のスロート面積Ｓが所定面積となるように、ディフューザ翼１６を調整する調整工程（ディフューザ選択工程Ｓ９０５とその後に実行されるディフューザ設置工程Ｓ９０５）とを備える。
【００８１】
本実施形態の調整方法によれば、ディフューザ１１が装着された遠心圧縮機１の特性の測定結果に基づいて、ディフューザ１１が有する複数のディフューザ翼１６により画定される流路のスロート面積Ｓが所定面積となるように、ディフューザ翼１６が調整される。
【００８２】
このようにすることで、ディフューザ１１が装着された遠心圧縮機１の特性の測定結果に基づいて、複数のディフューザ翼１６によって画定される流路のスロート面積（ディフューザ翼間の流路において流路断面積が最も小さい部分の面積）が所定面積となるように、ディフューザ翼１６が調整される。従って、多大なコストをかけずに、遠心圧縮機１が所望の特性を持つようにディフューザ１１を適切に調整することを可能としたディフューザ１１の調整方法を提供することができる。
【００８３】
また、本実施形態のディフューザの調整方法では、スロート面積Ｓが異なる複数種類のディフューザ１１の中から測定工程Ｓ９０２の測定結果に応じたディフューザ１１を選択する。
従って、多大なコストをかけずに、遠心圧縮機１が所望の特性を持つようにディフューザ１１を適切に調整することを可能としたディフューザ１１の調整方法を提供することができる。
【００８４】
〔他の実施形態〕
第１実施形態においては、遠心圧縮機１をディーゼル機関２０に装着し、遠心圧縮機１により圧縮された作動流体（空気）をディーゼル機関２０に供給する状態で遠心圧縮機１のサージング特性を計測したが、他の態様であってもよい。
例えば、遠心圧縮機１のロータ軸２を駆動機構により駆動させディーゼル機関２０を装着しない状態で遠心圧縮機１を動作させ、測定装置２２により遠心圧縮機１のサージング特性を計測するようにしてもよい。
この場合、遠心圧縮機１のロータ軸２を駆動させる駆動機構が必要となるが、遠心圧縮機１をディーゼル機関２０に装着せずに、ディフューザ１１の加工工程を実行することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１      遠心圧縮機
３      羽根車
１１    ディフューザ
１３    ハブ側壁面
１４    シュラウド側壁面
１５    ディフューザディスク
１６    ディフューザ翼
１８    第１翼
１９    第２翼
２２    測定装置
２３    加工装置
２４    設定部
２５    加工部
２６，２９  圧力面
２７，２８  負圧面
３０，３１  先端部
５０    ディフューザ加工システム
Ａ      軸線
Ｃ      翼前縁部
ｄ１，ｄ２  スロート幅
ｈ１    圧力面高さ
ｈ２，ｈ３  負圧面高さ
【図１】
2014214726.tif 000003
【図２】
2014214726.tif 000004
【図３】
2014214726.tif 000005
【図４】
2014214726.tif 000006
【図５】
2014214726.tif 000007
【図６】
2014214726.tif 000008
【図７】
2014214726.tif 000009
【図８】
2014214726.tif 000010
【図９】
2014214726.tif 000011