(57)【要約】  本発明の遠心圧縮機は、液分が混入する動作環境で稼動するものであっても、羽根車の効率や作動範囲を減少させることなく運転可能とするために、回転駆動する回転軸と、該回転軸に固定されたハブに保持され周方向に所定の間隔で設けられた複数の羽根を持つ羽根車とを備え、前記羽根車の回転で流体を圧縮する遠心圧縮機であって、前記ハブに、前記羽根車の表面側から背面側に貫通する複数の貫通孔が設けられていることを特徴とする。
2016185570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動する回転軸と、該回転軸に固定されたハブに保持され周方向に所定の間隔で設けられた複数の羽根を持つ羽根車とを備え、前記羽根車の回転で流体を圧縮する遠心圧縮機であって、
前記ハブに、前記羽根車の表面側から背面側に貫通する複数の貫通孔が設けられていることを特徴とする遠心圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載の遠心圧縮機において、
前記貫通孔は、前記羽根間の前記回転軸側の前記ハブに設けられていることを特徴とする遠心圧縮機。
【請求項３】
請求項１又は２記載の遠心圧縮機において、
前記貫通孔は、前記ハブの入口半径Ｒｈと前記羽根のシュラウド入口半径Ｒｓｈとの間に設置されていることを特徴とする遠心圧縮機。
【請求項４】
請求項１又は２記載の遠心圧縮機において、
前記ハブの内面に沿って、前記貫通孔まで延びる溝が複数個形成されていることを特徴とする遠心圧縮機。
【請求項５】
請求項４に記載の遠心圧縮機において、
前記溝と貫通孔は、前記ハブの入口半径Ｒｈと前記羽根のシュラウド入口半径Ｒｓｈとの間に設置されることを特徴とする遠心圧縮機。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の遠心圧縮機において、
前記羽根車の背面側に、前記羽根車出口から前記貫通孔に逆流する漏れ流れを低減する漏れ低減手段を備えていることを特徴とする遠心圧縮機。
【請求項７】
請求項６に記載の遠心圧縮機において、
前記漏れ低減手段は、前記ハブの背面側から軸方向に突出する突出部と、該突出部と対向するようにケーシングの一部に形成された凹凸部とから成り、前記突出部と凹凸部でシール部を形成してい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】
本発明は遠心圧縮機に係り、特に、天然ガスを産出するガス田で使用されるものに好適な遠心圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、化石燃料に対する需要の増加と採掘技術の発展に伴い、在来型ガス田から非在来型ガス田へ開発がシフトしつつあり、例えば、大深水やガス田直下といった苛酷環境に圧縮機を設置する必要が生じてきた。【０００３】
大深水においては、数百メートルの海底に圧縮機を設置し、地中の貯留層から天然ガスを圧送する方法(サブシー圧縮機)が検討されている。また、ガス田直下においては、地下数千メートルのガス井内部に圧縮機を投入し、井戸の底部でガスを圧縮して地上まで送り出す方法が提唱され、そのための圧縮機（ダウンホール圧縮機）の研究開発が行われている。【０００４】
開発当初は地下の圧力は高いが、ガスを採取するにつれて内部の圧力が下がっていく。ガス田の地下の圧力が高い間は、天然ガスを地上まで自噴させることができるが、圧力が限界以下に低下するとガスを自噴させることができなくなるため、従来は、圧力が下がったガス井は枯渇したものとされていた。【０００５】
しかし、地下の圧力がガスを自噴させるには不十分なレベルに低下した後でも、ガス田の内部にはまだ相当量の天然ガスが残っている。【０００６】
そこで、ダウンホール圧縮機を適用しガス田直下の圧力をブーストすることで、ガス田の生産能力を回復することが可能であると考えられている。【０００７】
ところで、上記したサブシー圧縮機やダウンホール圧縮機は、ガス田の底部或いはガス田直下に設置されるため、作動環境が非常に厳しい。【０００８】
一般的に、天然ガスを産出するガス田で使用される圧縮機の作動流体には、天然ガスだけでなく、水やコンデンセートと呼ばれる軽質液状炭化水素が含まれた液分があり、この液分が混入する動作環境下にあることが特徴として挙げられる。特に、先に述べた大深水やガス田直下においては、液分率が非常に高い環境下にある。【０００９】
そのような環境下において、圧縮機の内部に侵入した液分は、羽根車への衝突による効率の減少、ファウリングに起因する流路の閉塞による作動範囲の減少や不安定流体力の発生、壊食による羽根車の減肉をもたらすと考えられており、天然ガスを産出するガス田で使用される圧縮機には、液分が混入する動作環境下において性能低下させることなく圧縮機を運転する技術が必要となる。【００１０】
このような点に対処した圧縮機の先行技術文献として、特許文献１及び２を挙げることができる。【００１１】
上記特許文献１には、羽根車インペラの羽根部の表面に複数本の溝部を形成し、この溝部を利用して、回転軸方向から流入してきた粒体を径方向外側へ流すようにしたことが記載されている。【００１２】
一方、特許文献２には、羽根車ディスクの回転に従って入口領域から半径方向の外側方向に流体が流れるように、入口領域から出口領域まで複数の溝を伸ばしたことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１４−１４１９０９号公報
【特許文献２】特表２００３−５１１５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献１及び２に記載されている技術では、溝を設けることで流体が流れ易くはなるが、流体が内部に残り羽根車に付着する可能性があり、根本的な問題解決には至っていない。【００１５】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、液分が混入する動作環境で稼動するものであっても、羽根車の効率や作動範囲を減少させることなく運転可能な遠心圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の遠心圧縮機は、上記目的を達成するために、回転駆動する回転軸と、該回転軸に固定されたハブに保持され周方向に所定の間隔で設けられた複数の羽根を持つ羽根車とを備え、前記羽根車の回転で流体を圧縮する遠心圧縮機であって、前記ハブに、前記羽根車の表面側から背面側に貫通する複数の貫通孔が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、液分が混入する動作環境で稼動するものであっても、羽根車の効率や作動範囲を減少させることなく運転可能となる効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の遠心圧縮機の実施例１を示す上半分の断面図である。
【図２】本発明の遠心圧縮機の実施例１を示す上半分の斜視図である。
【図３】本発明の遠心圧縮機の実施例１における貫通孔の位置を説明するための断面図である。
【図４】本発明の遠心圧縮機の実施例２を示す上半分の断面図である。
【図５】本発明の遠心圧縮機の実施例２を示す上半分の斜視図である。
【図６】本発明の遠心圧縮機の実施例２における貫通孔の位置を説明するための断面図である。
【図７】本発明の遠心圧縮機の実施例３を示す上半分の断面図である。
【図８】従来の遠心圧縮機を示す上半分の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図示した実施例に基づいて本発明の遠心圧縮機を説明する。なお、各実施例において、同一構成部品には同符号を使用する。
【実施例１】
【００２０】
図１及び図２に、本発明の遠心圧縮機１の実施例１を示す。【００２１】
該図に示すように、本実施例の遠心圧縮機１はターボ型遠心圧縮機が採用されており、回転駆動する回転軸１１と、この回転軸１１に固定されたハブ１４に保持され周方向にほぼ等間隔（所定の間隔）で設けられた複数の羽根１２を持つ羽根車１０とを備えて構成され、更に、本実施例では、ハブ１４に、羽根車１０の表面側（図１の左側）から背面側（図１の左側）へと貫通する複数の貫通孔１５が設けられている。しかも、この貫通孔１５は、図３に示すように、ハブ１４の外径Ｒｈと羽根１２のシュラウド１３の外径Ｒｓｈの間に設置されている。【００２２】
なお、上記貫通孔１５は、図２に示すように、羽根１２間の回転軸１１側のハブ１４に、羽根車１０の表面側から背面側（図２の紙面手前側から奥側）へと貫通して設けられていることでもある。【００２３】
このような本実施例の構成において、羽根車１０の回転により吸込口（図１の左側にある）から吸入した作動流体は、羽根車１０の遠心作用により増速、昇圧され下流側へと導かれる。【００２４】
通常、液分が混入する動作環境で稼動した場合、図８に示す従来の遠心圧縮機１においては、羽根車１０へ混入した液分は一旦ハブ１４へ付着する。更に、ハブ１４を通じて羽根１２に液分が付着すると、羽根車１０の軸動力が増加するため、遠心圧縮機１の効率は低下する。また、羽根１２並びにハブ１４へ付着した液滴は、流路の閉塞させるため作動範囲の減少や不安定流体力の発生をもたらと共に、壊食による羽根車１０の減肉をもたらしてしまう。【００２５】
これに対して、上述した本実施例の構成では、羽根車１０内へ流入した液分が一旦ハブ１４へ付着しようとするが、ほとんどの液滴は、ハブ１４の外径Ｒｈとシュラウド１３の外径Ｒｓｈの間に設置された貫通孔１５を通じて羽根車１０の背面側へ排出されるため、羽根１２に対する液分の付着を防ぐことができ、羽根車１０の軸動力が増加による効率の低下を抑制することが可能となる。また、羽根１２並びにハブ１４に対する液滴の付着が抑制されるため、流路の閉塞による作動範囲の減少や不安定流体力の発生を抑制することが可能となる。【００２６】
従って、本実施例のように、羽根車１０の表面側から背面側へと貫通する複数の貫通穴１５を設置することで、液分が混入する動作環境で稼動するものであっても、羽根車１０に混入した液滴を効率的に除去することが可能となり、羽根車１０の効率や作動範囲を減少させることなく運転可能とすることができる。
【実施例２】
【００２７】
図４及び図５に、本発明の遠心圧縮機１の実施例２を示す。【００２８】
該図に示す本実施例の構成は、上述した実施例１と略同様な構成であるが、本実施例では、ハブ１４の内面に沿って、回転軸１１側から貫通孔１５まで延びる溝１７が複数個形成されている。しかも、この溝１７と貫通孔１５は、図６に示すように、ハブ１４の外径Ｒｈと羽根１２のシュラウド１３の外径Ｒｓｈの間に設置されている。【００２９】
このような本実施例の構成とすることにより、羽根車１０の回転により吸込口（図４の左側にある）から吸入した作動流体は、羽根車１０の遠心作用により増速、昇圧され下流へと導かれ、羽根車１０内へ流入した液分が一旦ハブ１４へ付着しようとするが、ハブ１４の外径Ｒｈとシュラウド１３の外径Ｒｓｈの間に設置された溝１７により貫通孔１５へスムーズに液分が導かれ、貫通孔１５を通じて羽根車１０の背面側へ効率的に排出されるため、羽根１２に対する液分の付着を防ぐことができ、羽根車１０の軸動力が増加による効率の低下を抑制することが可能となる。【００３０】
従って、本実施例のように、羽根車１０の表面側から背面側へと貫通する複数の貫通穴１５と回転軸１１側から貫通孔１５まで延びる溝１７を設置することで、液分が混入する動作環境で稼動するものであっても、羽根車１０に混入した液滴を効率的に除去することが可能となり、羽根車１０の効率や作動範囲を減少させることなく運転可能とすることができる。
【実施例３】
【００３１】
図７に、本発明の遠心圧縮機１の実施例３を示す。【００３２】
該図に示す本実施例の構成は、上述した実施例１と略同様な構成であるが、本実施例では、羽根車１０の背面側に、羽根車１０の出口から貫通孔１５に逆流する漏れ流れを低減する漏れ低減手段１６を備えている。なお、この漏れ低減手段１６は、実施例２の構成に設けてもよい。【００３３】
上記した漏れ低減手段１６は、ハブ１４の背面側（図７の右側）から軸方向に突出する突出部１４Ａと、この突出部１４Ａと対向するようにケーシング１８の一部に形成された凹凸部１８Ａとから成り、突出部１４Ａと凹凸部１８Ａでシール部を形成しているものである。【００３４】
このような本実施例の構成とすることにより、羽根車１０内へ流入した液分が一旦ハブ１４へ付着しようとするが、ほとんどの液滴は、ハブ１４の外径Ｒｈとシュラウド１３の外径Ｒｓｈの間に設置された貫通孔１５を通じて羽根車１０の背面側へ排出されるため、羽根１２に対する液分の付着を防ぐことができ、羽根車１０の軸動力が増加による効率の低下を抑制可能となる。また、羽根車１０の背面側に設置した漏れ低減手段１６により、羽根車１０の出口から貫通孔１５へ逆流する漏れ流れを低減することができるため、羽根車１０の効率の低下を抑制することが可能となる。【００３５】
従って、本実施例のように、羽根車１０の表面側から背面側へと貫通する複数の貫通穴１５と羽根車１０の出口から貫通孔１５に逆流する漏れ流れを低減する漏れ低減手段１６を設置することで、液分が混入する動作環境で稼動するものであっても、羽根車１０に混入した液滴を効率的に除去することが可能となり、羽根車１０の効率や作動範囲を減少させることなく運転可能とすることができる。【００３６】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１…遠心圧縮機、１０…羽根車、１１…回転軸、１２…羽根、１３…シュラウド、１４…ハブ、１４Ａ…突出部、１５…貫通孔、１６…漏れ低減手段、１７…溝、１８…ケーシング、１８Ａ…凹凸部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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