(57)【要約】ガスを圧縮するコンプレッサインペラ（２１）を有する第二圧縮段（２０）に接続された吸入配管（２２）に連通する第１導圧流路（４１）と、上記吸入配管（２２）よりも内径が絞られた第二圧縮段（２０）の吸入口（２５）に連通する第２導圧流路（４２）と、を備え、第１導圧流路（４１）と第２導圧流路（４２）との圧力差に基づいてガスの流量を計測するターボ圧縮機の流量計測装置（４０）。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を圧縮するコンプレッサインペラを有する圧縮段に接続された吸入配管に連通する第１導圧流路と、
前記吸入配管よりも内径が絞られた前記圧縮段の吸入口に連通する第２導圧流路と、を備え、
前記第１導圧流路と前記第２導圧流路との圧力差に基づいて前記流体の流量を計測するターボ圧縮機の流量計測装置。
【請求項２】
前記圧縮段は、前記吸入口及び外周面に螺旋状の溝が形成されたインレット部と、前記インレット部が嵌合する凹部を有し前記螺旋状の溝と協働してスクロール流路を形成するケーシングと、を備え、
前記第２導圧流路の少なくとも一部は、前記インレット部に形成されている請求項１に記載のターボ圧縮機の流量計測装置。
【請求項３】
前記第２導圧流路の少なくとも一部は、前記インレット部において前記螺旋状の溝を避けて半径方向に形成され前記吸入口に連通する第１孔部と、前記インレット部において軸方向に形成され前記第１孔部に連通する第２孔部と、によって形成されている請求項２に記載のターボ圧縮機の流量計測装置。
【請求項４】
前記第１孔部は、前記インレット部において前記螺旋状の溝が形成される軸方向の領域よりも外側に形成されている請求項３に記載のターボ圧縮機の流量計測装置。
【請求項５】
前記インレット部は、前記吸入口の周りに配置されて前記螺旋状の溝の軸方向における深さに応じた深さで形成された肉抜き溝と、前記肉抜き溝を半径方向に横切るように形成されたリブと、を備え、
前記第１孔部は、前記リブに対応する位置に形成されている請求項４に記載のターボ圧縮機の流量計測装置。
【請求項６】
前記第１孔部は、前記インレット部において周方向に間隔をあけて複数形成されている請求項３〜５のいずれか一項に記載のターボ圧縮機の流量計測装置。
【請求項７】
前記インレット部において周方向で隣り合う前記第１孔部の間に、前記螺旋状の溝の終端部が配置されている請求項６に記載のターボ圧縮機の流量計測装置。
【請求項８】
流体を圧縮するコンプレッサインペラを有する圧縮段に接続された吸入配管に連通する第１導圧流路と、
前記吸入配管よりも内径が絞られた前記圧縮段の吸入口に連通する第２導圧流路と、
を備え、
前記第１導圧流路と前記第２導圧流路のそれぞれは、前記第１導圧流路及び前記第２導圧流路との圧力差に基づいて前記流体の流量を計測する差圧計測部に接続されるべき流路である、ターボ圧縮機。
【請求項９】
前記圧縮段は、前記吸入口及び外周面に螺旋状の溝が形成されたインレット部と、前記インレット部が嵌合する凹部を有し前記螺旋状の溝と協働してスクロール流路を形成するケーシングと、を備え、
前記第２導圧流路の少なくとも一部は、前記インレット部に形成されている請求項８に記載のターボ圧縮機。
【請求項１０】
前記第２導圧流路の少なくとも一部は、前記インレット部において前記螺旋状の溝を避けて半径方向に形成され前記吸入口に連通する第１孔部と、前記インレット部において軸方向に形成され前記第１孔部に連通する第２孔部と、によって形成されている請求項９に記載のターボ圧縮機。
【請求項１１】
前記第１孔部は、前記インレット部において前記螺旋状の溝が形成される軸方向の領域よりも外側に形成されている請求項１０に記載のターボ圧縮機。
【請求項１２】
前記インレット部は、前記吸入口の周りに配置されて前記螺旋状の溝の軸方向における深さに応じた深さで形成された肉抜き溝と、前記肉抜き溝を半径方向に横切るように形成されたリブと、を備え、
前記第１孔部は、前記リブに対応する位置に形成されている請求項１１に記載のターボ圧縮機。
【請求項１３】
前記第１孔部は、前記インレット部において周方向に間隔をあけて複数形成されている請求項１０〜１２のいずれか一項に記載のターボ圧縮機。
【請求項１４】
前記インレット部において周方向で隣り合う前記第１孔部の間に、前記螺旋状の溝の終端部が配置されている請求項１３に記載のターボ圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ圧縮機の流量計測装置及びターボ圧縮機に関する。
本願は、２０１３年７月５日に日本国に出願された特願２０１３−１４２０４７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、配管内を流れる流体の流量を計測する装置として、配管内にオリフィス板を設け、そのオリフィス板の前後の差圧を計測することによって流体の流量を計測する装置が知られている。特許文献１には、流体の流量を計測し、流量の減少に伴うサージングの発生を避けて運転を行うためのサージング検出装置を備えるターボ圧縮機が開示されている。【０００３】
このサージング検出装置は、ターボ圧縮機の吸込側配管に流量計測用オリフィスを取り付けオリフィス前後の差圧を差圧発振機にて発振し、受信機で出力信号を受け、例えば１秒前の信号と比較して差圧が１０％以上の変動があれば、サージング発生と判断して、適切なサージング防止装置を作動させる（特許文献１の図１参照）。
特許文献２には、コンプレッサインペラに吸入される流体を供給する吸入配管や、上記コンプレッサインペラへ吸入される流体の流量を調整するインレットガイドベーン等のターボ圧縮機を構成する公知の部材が開示されている（特許文献２の要約書、段落［００１７］、図１参照）。
特許文献３には、管路の上流側から下流側にかけて内径の異なる２つの管路が互いに連接され、管路の内径の大きい上流側と、管路の内径の小さい下流側において管路を流れる液体の圧力を測定する上流側圧力孔２６と下流側圧力孔２７が設けられており、上流側圧力孔２６で測定した液体の圧力と下流側圧力孔２７で測定した液体の圧力差から液体の流量を計測する流量測定装置が開示されている（特許文献３の段落［００２２］、［００３４］、図２参照）。
特許文献４には、コンプレッサインペラの周りに設けられたディフューザ流路１４と、ディフューザ流路１４のさらに外側に設けられたスクロール流路１３等のターボ圧縮機を構成する公知の部材が開示されている（特許文献４の段落［００１７］、図１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特開昭６３−９４０９８号公報
【特許文献２】日本国特開２０１０−２３６４０１号公報
【特許文献３】日本国特開２００２−１８８９４４号公報
【特許文献４】日本国特開２００４−１９７６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
差圧を計測するには、同一箇所に異なる径を有した空気通路が必要であるから、特許文献１に記載されているように、一般的には、オリフィスプレートを設けたある程度の長さを有する直管溶接構造物を、ターボ圧縮機の吸入配管に接続している。
しかしながら、オリフィスプレートその物が高価であり、また、流量制御の種類によっては高い計測精度が要求されない場合もある。さらに、直管溶接構造物を接続できる場所は、設置スペースが確保できる吸入配管（入口）や吐出配管（出口）に限られており、例えばターボ圧縮機が多段圧縮機である場合に、配管が曲がって配設される圧縮段と圧縮段との間等には設置が困難である。
この設置スペースの問題については、流体の流量を計測する別の装置であるベンチュリ管を用いたベンチュリ式流量計でも同様である。【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡便且つ安価に設置できるターボ圧縮機の流量計測装置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】
【０００７】
本発明の第１の態様は、流体を圧縮するコンプレッサインペラを有する圧縮段に接続された吸入配管に連通する第１導圧流路と、上記吸入配管よりも内径が絞られた上記圧縮段の吸入口に連通する第２導圧流路と、を備え、上記第１導圧流路と上記第２導圧流路との圧力差に基づいて上記流体の流量を計測するターボ圧縮機の流量計測装置である。
本発明の第１の態様では、上記圧縮段に接続された上記吸入配管と、上記圧縮段に形成された上記吸入口の上記圧力差から上記流体の流量を計測する。上記圧縮段に形成された上記吸入口は、上記コンプレッサインペラに導入される上記流体の流れを均一化等するために、上記吸入配管の上記内径よりも絞られており、流量計測にあたりベンチュリ管の役割を果たす。このため、本発明の第１の態様では、オリフィスプレート又はベンチュリ管を別途用意することなく、上記ターボ圧縮機の構造を利用して流量計測を行うことができ、簡便且つ安価に上記流量計測装置を設置することができる。【０００８】
本発明の第２の態様は、上記第１の態様において、上記圧縮段は、上記吸入口及び外周面に螺旋状の溝が形成されたインレット部と、上記インレット部が嵌合する凹部を有し上記螺旋状の溝と協働してスクロール流路を形成するケーシングと、を備え、上記第２導圧流路の少なくとも一部は、上記インレット部に形成されている。
本発明の第２の態様では、上記第２導圧流路の少なくとも一部を上記インレット部に形成することで、上記インレット部を通して吸入口の圧力を計測することができる。【０００９】
本発明の第３の態様は、上記第２の態様において、上記第２導圧流路の少なくとも一部は、上記インレット部において上記螺旋状の溝を避けて半径方向に形成され上記吸入口に連通する第１孔部と、上記インレット部において軸方向に形成され上記第１孔部に連通する第２孔部と、によって形成されている。
本発明の第３の態様では、半径方向と軸方向にそれぞれ孔部を形成し、両者を連通させることで、上記インレット部に形成された上記スクロール流路を構成する上記螺旋状の溝を避けて上記吸入口の圧力を計測することができる。【００１０】
本発明の第４の態様は、上記第３の態様において、上記第１孔部は、上記インレット部において上記螺旋状の溝が形成される軸方向の領域よりも外側に形成されている。
本発明の第４の態様では、上記螺旋状の溝の幅が上記インレット部の周方向に進むにつれて軸方向に徐々に変化するため、上記螺旋状の溝が形成される軸方向の領域よりも外側に上記第１孔部を形成することで、確実に上記螺旋状の溝を避けて上記第１孔部を配設することができる。【００１１】
本発明の第５の態様は、上記第４の態様において、上記インレット部は、上記吸入口の周りに配置されて上記螺旋状の溝の軸方向における深さに応じた深さで形成された肉抜き溝と、上記肉抜き溝を半径方向に横切るように形成されたリブと、を備え、上記第１孔部は、上記リブに対応する位置に形成されている。
本発明の第５の態様では、軽量化、放熱等のために上記螺旋状の溝の深さに応じた深さで上記インレット部に上記肉抜き溝を形成した場合に、要所に上記肉抜き溝を横切るように上記リブを設け、上記インレット部の厚みを確保することで、確実に上記螺旋状の溝を避けて上記第１孔部を配設することができる。【００１２】
本発明の第６の態様は、上記第３から第５のいずれかの態様において、上記第１孔部は、上記インレット部において周方向に間隔をあけて複数形成されている。
本発明の第６の態様では、上記吸入口が大きくその周方向で流体の圧力が異なる場合であっても、周方向の複数個所で上記吸入口の圧力を計測できるため、圧力の平均値に基づく正確な流量計測を行うことができる。【００１３】
本発明の第７の態様は、上記第６の態様において、上記インレット部において周方向で隣り合う上記第１孔部の間に、上記螺旋状の溝の終端部が配置されている。
本発明の第７の態様では、上記螺旋状の溝の上記終端部は軸方向の領域が最も大きくなるため、上記終端部を避けて上記第１孔部を配置することで、確実に上記螺旋状の溝を避けて上記第１孔部を形成することができる。
本発明の第８の態様は、流体を圧縮するコンプレッサインペラを有する圧縮段に接続された吸入配管に連通する第１導圧流路と、上記吸入配管よりも内径が絞られた上記圧縮段の吸入口に連通する第２導圧流路と、を備え、上記第１導圧流路と上記第２導圧流路のそれぞれは、上記第１導圧流路及び上記第２導圧流路との圧力差に基づいて上記流体の流量を計測する差圧計測部に接続されるべき流路である、ターボ圧縮機である。
本発明の第９の態様は、上記第８の態様において、上記圧縮段は、上記吸入口及び外周面に螺旋状の溝が形成されたインレット部と、上記インレット部が嵌合する凹部を有し上記螺旋状の溝と協働してスクロール流路を形成するケーシングと、を備え、上記第２導圧流路の少なくとも一部は、上記インレット部に形成されている。
本発明の第１０の態様は、上記第９の態様において、上記第２導圧流路の少なくとも一部は、上記インレット部において上記螺旋状の溝を避けて半径方向に形成され上記吸入口に連通する第１孔部と、上記インレット部において軸方向に形成され上記第１孔部に連通する第２孔部と、によって形成されている。
本発明の第１１の態様は、上記第１０の態様において、上記第１孔部は、上記インレット部において上記螺旋状の溝が形成される軸方向の領域よりも外側に形成されている。
本発明の第１２の態様は、上記第１１の態様において、上記インレット部は、上記吸入口の周りに配置されて上記螺旋状の溝の軸方向における深さに応じた深さで形成された肉抜き溝と、上記肉抜き溝を半径方向に横切るように形成されたリブと、を備え、上記第１孔部は、上記リブに対応する位置に形成されている。
本発明の第１３の態様は、上記第１０から第１２のいずれかの態様において、上記第１孔部は、上記インレット部において周方向に間隔をあけて複数形成されている。
本発明の第１４の態様は、上記第１３の態様において、上記インレット部において周方向で隣り合う上記第１孔部の間に、上記螺旋状の溝の終端部が配置されている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、簡便且つ安価にターボ圧縮機に流量計測装置を設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態におけるターボ圧縮機の全体構成図である。
【図２】本発明の実施形態における流量計測装置の構成図である。
【図３】本発明の実施形態におけるインレット部を吸入口側から視た図である。
【図４】本発明の実施形態における第１孔部と螺旋状の溝との位置関係を説明する図である。
【図５】本発明の実施形態におけるインレット部に形成された肉抜き溝及びリブを示す斜視図である。
【図６】本発明の実施形態におけるインレット部に形成された螺旋状の溝を示す斜視図である。
【図７】本発明の別実施形態におけるインレット部を吸入口側から視た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態におけるターボ圧縮機１の全体構成図である。
図１に示すように、本実施形態のターボ圧縮機１は、第一圧縮段１０、第二圧縮段２０、第三圧縮段３０を備える多段圧縮機である。
【００１７】
ターボ圧縮機１は、電動機２を備える。電動機２は、第一圧縮段１０のコンプレッサインペラ１１、第二圧縮段２０のコンプレッサインペラ２１、第三圧縮段３０のコンプレッサインペラ３１を回転駆動させる。電動機２の駆動軸３は、歯車装置４に接続されており、駆動軸３の駆動力は、歯車装置４を介してコンプレッサインペラ１１，２１，３１に伝達される。
【００１８】
コンプレッサインペラ１１，２１，３１は、ラジアルインペラであり、軸方向で吸気したガス（流体）を半径方向に導出する不図示の３次元的ねじれを含むブレードを有する。コンプレッサインペラ１１，２１，３１の周りには、それぞれディフューザ流路が設けられており、半径方向に導出したガスを、このディフューザ流路において圧縮・昇圧する。また、さらに上記ディフューザ流路の周りに設けられたスクロール流路によって次段の圧縮機に供給することができる。
【００１９】
ターボ圧縮機１は、吸入フィルタ５を備える。吸入フィルタ５は、大気中に含まれる埃や塵等を取り除く。吸入フィルタ５を通過したガスは、吸入配管１２を介して第一圧縮段１０に入力される。第一圧縮段１０で一段階目の圧縮が行われると、この圧縮ガスは吐出配管１３を介しインタークーラー６を通って冷却され、第二圧縮段２０に吸入配管２２を介して入力される。
【００２０】
第二圧縮段２０で二段階目の圧縮が行われると、この圧縮ガスは吐出配管２３を介しインタークーラー７を通って冷却され、吸入配管３２を介して第三圧縮段３０に入力される。第三圧縮段３０で三段階目の圧縮が行われた圧縮ガスは、吐出配管３３を介してターボ圧縮機１に接続された不図示の産業用機械等に供給される。
【００２１】
ターボ圧縮機１は、内部を流通するガスの流量を計測する流量計測装置４０を有する。この流量計測装置４０は、第１導圧流路４１及び第２導圧流路４２とを有し、第１導圧流路４１と第２導圧流路４２との圧力差に基づいてガスの流量を計測する。本実施形態の流量計測装置４０は、図１に示すように、第一圧縮段１０と第二圧縮段２０との間で、ガスの流量を計測する。
【００２２】
次に、流量計測装置４０の構成について、図２〜図６を参照して詳しく説明する。
図２は、本発明の実施形態における流量計測装置４０の構成図である。図３は、本発明の実施形態におけるインレット部５１を吸入口２５側から視た図である。図４は、本発明の実施形態における第１孔部５４と螺旋状の溝５３との位置関係を説明するための図である。図５は、本発明の実施形態におけるインレット部５１に形成された肉抜き溝５７及びリブ５８を示す斜視図である。図６は、本発明の実施形態におけるインレット部５１に形成された螺旋状の溝５３を示す斜視図である。
【００２３】
図２に示すように、第二圧縮段２０は、コンプレッサインペラ２１を囲むコンプレッサハウジング２４を有する。コンプレッサハウジング２４の内部には、コンプレッサインペラ２１にガスを導く吸入口２５と、コンプレッサインペラ２１によって圧縮されたガスが導入されるスクロール流路２６とが形成されている。なお、吸入口２５から導入されるガスは、空気、酸素、窒素等であり、その種類は特に限定されない。
【００２４】
コンプレッサインペラ２１の背面には、回転軸２７が一体的に連結されている。回転軸２７の周りには、ラビリンスシール２８が配設されている。ラビリンスシール２８は、回転軸２７の周りからのガスの漏洩を防止する。コンプレッサインペラ２１の半径方向外側には、スクロール流路２６に連通するディフューザ２９が設けられている。ディフューザ２９は、コンプレッサインペラ２１から半径方向に吐き出されたガスを減速・加圧する。
【００２５】
コンプレッサハウジング２４は、ケーシング５０にインレット部５１が嵌合することによって形成されている。ケーシング５０は、インレット部５１が嵌合する凹部５２を有する。凹部５２は、有底円筒状の溝であり、その中心にコンプレッサインペラ２１が配設される。インレット部５１は、コンプレッサインペラ２１の正面側に対向する壁部を有しており、インレット部５１は、ケーシング５０に対しボルトで締結固定されている。
【００２６】
インレット部５１には、吸入口２５と、螺旋状の溝５３とが形成されている。吸入口２５には、吸入配管２２が接続されている。この吸入口２５は、吸入配管２２との接続部に絞り２５ａが形成されており、吸入配管２２よりも内径が絞られている。吸入配管２２は、所定の内径を有し、また、図１に示すように曲がって配管されるため、曲部の内側と外側でガスの流速が異なる場合がある。吸入口２５は、このガスに絞りを与えることで、ガスの流れを整流し、ガスの流速を均一化して、ガスをコンプレッサインペラ２１に導入させる。
【００２７】
螺旋状の溝５３は、インレット部５１の外周面５１ａに形成されている。螺旋状の溝５３は、インレット部５１のケーシング５０への嵌合により、凹部５２の内壁面と協働して、スクロール流路２６を形成する。螺旋状の溝５３は、インレット部５１の中心を通る軸線Ｌの周りに渦巻き状に形成されている。この螺旋状の溝５３は、インレット部５１の外周面５１ａに沿う周方向に進むにつれて、軸線Ｌが延びる軸方向に徐々に大きくなるように形成されている（図６参照）。
【００２８】
本実施形態の流量計測装置４０は、第二圧縮段２０に接続された吸入配管２２と、第二圧縮段２０に形成された吸入口２５の圧力差からガスの流量を計測する。すなわち、流量計測装置４０の第１導圧流路４１は、第二圧縮段２０に接続された吸入配管２２に連通する。また、流量計測装置４０の第２導圧流路４２は、吸入配管２２よりも内径が絞られた第二圧縮段２０の吸入口２５に連通する。
【００２９】
本実施形態の流量計測装置４０は、第１導圧流路４１及び第２導圧流路４２を複数有し、それぞれの差圧を計測する差圧計測部４３を有する。第１導圧流路４１は、吸入配管２２に対しその周方向に間隔をあけて複数個所で連通している。また、第２導圧流路４２は、吸入口２５に対しその周方向に間隔をあけて複数個所で連通している。これにより、流量計測装置４０は、管内流路の周方向でガスの圧力が異なる場合であっても、周方向の複数個所で圧力を計測できるため、それらの圧力の平均値に基づく正確な流量計測を行うことができる。
【００３０】
第２導圧流路４２は、吸入口２５と連通するために、その少なくとも一部がインレット部５１に形成されている。具体的に、第２導圧流路４２の少なくとも一部は、インレット部５１において半径方向に形成され吸入口２５に連通する第１孔部５４と、インレット部５１において軸方向に形成され第１孔部５４に連通する第２孔部５５と、によって形成されている。
【００３１】
第１孔部５４は、インレット部５１の外周面５１ａから軸線Ｌに向かって半径方向に形成されている。第１孔部５４の一端部は、先細り状に形成され、吸入口２５の周面に開口している。また、第１孔部５４の他端部には、タップが形成され、プラグ５６が取り付けられ、外周面５１ａ側からガスが侵入しないように形成されている。
第２孔部５５は、インレット部５１のフランジ面５１ｂから軸線Ｌに沿って軸方向に形成されている。第２孔部５５の一端部は、第１孔部５４に対し直角に連通している。また、第２孔部５５の他端部には、タップが形成され、配管等が接続可能になっている。
【００３２】
第１孔部５４は、圧縮されたガスが導入されないように、螺旋状の溝５３を避けて形成されている。第１孔部５４と、螺旋状の溝５３との位置関係は、図４に示すようになっている。具体的に、インレット部５１において螺旋状の溝５３が形成される軸方向の領域（最大領域）を領域Ａとすると、第１孔部５４は、領域Ａよりも軸方向において外側（吸入配管２２側）に形成されるように設計されている。これにより、インレット部５１の全周に亘って確実に螺旋状の溝５３を避けて第１孔部５４を配設することができる。
【００３３】
なお、本実施形態では、軽量化、放熱等のために螺旋状の溝５３の深さに応じた深さでインレット部５１に肉抜き溝５７が形成されている（図４及び図５参照）。肉抜き溝５７は、その機能の性質上、螺旋状の溝５３の近傍まで掘り下げることが好ましいが、そうすると、インレット部５１において第１孔部５４を形成するための肉厚を確保することが困難になる。そこで、本実施形態では、肉抜き溝５７を横切るように要所にリブ５８を形成し（図５参照）、インレット部５１の厚みを確保している（図４参照）。
【００３４】
リブ５８は、図３に示すように、半径方向に延在して形成されている。第１孔部５４は、リブ５８に対応する位置に形成されている。第１孔部５４は、インレット部５１において周方向に間隔をあけて複数形成されており、本実施形態では９０°間隔で４つ形成されている。また、この９０°間隔で隣り合う第１孔部５４間の領域の一つには、螺旋状の溝５３の終端部５３ｂが配置されている。
【００３５】
螺旋状の溝５３は、図６に示すように、始端部５３ａから終端部５３ｂに向かうに従ってその軸方向の幅が大きくなっている。このため、インレット部５１の終端部５３ｂにおいては薄肉となる。したがって、図３に示すように、この終端部５３ｂを避けて第１孔部５４を配置することで、肉厚を確保しつつ確実に螺旋状の溝５３を避けて第１孔部５４を形成することができる。なお、図３の符号５３ｃは、螺旋状の溝５３の中心線を示している。
【００３６】
続いて、上記構成の流量計測装置４０の動作及び作用について説明する。
【００３７】
流量計測装置４０は、図２に示すように、第１導圧流路４１を介して吸入配管２２からガスを導入し、また、第２導圧流路４２を介して吸入口２５からガスを導入し、差圧計測部４３において両者の差圧を計測し、その差圧に基づいて第二圧縮段２０に流入するガスの流量を計測する。吸入口２５は、吸入配管２２よりも内径が絞られているので、吸入口２５を流れるガスと、吸入配管２２を流れるガスとの間の流速差によって圧力差が生じる。そのため、流量計測装置４０は、周知のベンチュリ流量計と同じ原理で流量を計測することができる。
【００３８】
このように、本実施形態では、流量計測装置４０は、第二圧縮段２０に接続された吸入配管２２と、第二圧縮段２０に形成された吸入口２５との圧力差からガスの流量を計測する。第二圧縮段２０に形成された吸入口２５は、コンプレッサインペラ２１に導入されるガスの流れを均一化等するために、吸入配管２２の内径よりも元々絞られており、流量計測にあたりベンチュリ管の役割を果たす。このため、本実施形態では、オリフィスプレート又はベンチュリ管を別途用意することなく、ターボ圧縮機１の構造を利用して流量計測を行うことができ、簡便且つ安価に流量計測装置４０を設置することができる。
【００３９】
また、本実施形態では、吸入口２５に連通する第２導圧流路４２の一部を、インレット部５１に形成している。インレット部５１には、吸入口２５と螺旋状の溝５３とが形成されており、吸入配管２２側のように圧力計測用の座を簡単に設けることは困難である。そのため、半径方向に第１孔部５４を、軸方向に第２孔部５５をそれぞれ形成し、両者を連通させることで、吸入口２５からガスを導き出している。このようにインレット部５１を加工し、吸入口２５から工夫してガスを導き出すようにしたことで、従来のような直管溶接構造物を必要とせず、また、従来よりも第２導圧流路４２の設置スペースが小さく済む。そのため、図１に示すように、ターボ圧縮機１が多段圧縮機であった場合に、吸入配管２２が曲がって配設される第一圧縮段１０と第二圧縮段２０との間に第２導圧流路４２を設置することができるようになる。
【００４０】
また、本実施形態では、第１孔部５４をインレット部５１において螺旋状の溝５３を避けて半径方向に形成するために、図４に示すように、第１孔部５４をインレット部５１において螺旋状の溝５３が形成される軸方向の領域Ａよりも外側に形成している。これにより、幅がインレット部５１の周方向に進むにつれて軸方向に徐々に大きく変化する螺旋状の溝５３を避けて第１孔部５４を確実に配設することができる。
【００４１】
また、本実施形態では、放熱等のために螺旋状の溝５３の深さに応じた深さでインレット部５１に肉抜き溝５７を形成した場合に、要所に肉抜き溝５７を横切るようにリブ５８を設け、インレット部５１の厚みを確保している。そのため、放熱等の機能を確保しつつ、確実に螺旋状の溝５３を避けて第１孔部５４を配設することができる。
また、図３に示すように、インレット部５１において周方向で隣り合う第１孔部５４の間に、螺旋状の溝５３の終端部５３ｂを配置することで、図６に示すように、第１孔部５４から螺旋状の溝５３までの厚みが薄肉とならない。そのため、確実に螺旋状の溝５３を避けて第１孔部５４を形成することができる。
【００４２】
このように、上述の本実施形態によれば、ガスを圧縮するコンプレッサインペラ２１を備える第二圧縮段２０に接続された吸入配管２２に連通する第１導圧流路４１と、吸入配管２２よりも内径が絞られた第二圧縮段２０の吸入口２５に連通する第２導圧流路４２と、を有し、第１導圧流路４１と第２導圧流路４２との圧力差に基づいてガスの流量を計測するターボ圧縮機１の流量計測装置４０を採用する。そのため、別途高価なオリフィスプレートを用意しなくとも、ターボ圧縮機１の構造を利用してガスの流量を計測できるため、簡便且つ安価にターボ圧縮機１に流量計測装置４０を設置することができる。
【００４３】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００４４】
例えば、図７に示すような構成を採用しても良い。なお、図７において、上記実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付している。
図７は、別実施形態におけるインレット部５１を吸入口側から視た図であり、上記実施形態の図３と対応している。
【００４５】
図７に示すように、別実施形態における第１孔部５４は、１２０°間隔で３つ形成されている。このように第１孔部５４を１２０°間隔で３つ形成することで、吸入口２５の最下点Ｂにおいて第１孔部５４が開口しないよう配置することができる。この構成によれば、ガスの凝縮液やゴミ等が第１孔部５４に入り込まない。また、この構成によれば、隣り合う第１孔部５４の間に、螺旋状の溝５３の終端部５３ｂを余裕を持って配置することができる。
なお、上記実施形態でも、第１孔部５４の配置を４５°ずらすことで、吸入口２５の最下点Ｂにおいて第１孔部５４が開口しないよう配置することができる。
【００４６】
また、例えば、上記実施形態では、第１導圧流路と第２導圧流路とを複数設け、それぞれの差圧を計測する構成について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、複数の第１導圧流路を一まとめに接続して圧力を平均化し、また、複数の第２導圧流路を一まとめに接続して圧力を平均化し、その両者の差圧を計測する構成であっても良い。これにより、差圧計測部の設置数を低減できる。
【００４７】
また、例えば、上記実施形態では、流量計測装置が第一圧縮段と第二圧縮段との間で流量を計測する構成について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、第一圧縮段の入口で流量を計測する構成であっても良いし、第二圧縮段と第三圧縮段との間（第三圧縮段の入口）で流量を計測する構成であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明によれば、簡便且つ安価にターボ圧縮機に流量計測装置を設置することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１  ターボ圧縮機、
２０  第二圧縮段（圧縮段）
２１  コンプレッサインペラ
２２  吸入配管
２５  吸入口
２６  スクロール流路
４０  流量計測装置  
４１  第１導圧流路
４２  第２導圧流路
５０  ケーシング
５１  インレット部
５１ａ  外周面
５２  凹部
５３  螺旋状の溝
５３ｂ  終端部
５４  第１孔部  
５５  第２孔部
５７  肉抜き溝
５８  リブ
Ａ  領域
【図１】
2015002275.tif 000003
【図２】
2015002275.tif 000004
【図３】
2015002275.tif 000005
【図４】
2015002275.tif 000006
【図５】
2015002275.tif 000007
【図６】
2015002275.tif 000008
【図７】
2015002275.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成28年6月13日(2016.6.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
流体を圧縮するコンプレッサインペラを有する圧縮段に接続され、曲がって配設された吸入配管に連通する第１導圧流路と、
前記吸入配管よりも内径が絞られた前記圧縮段の吸入口に連通する第２導圧流路と、を備え、
前記第１導圧流路と前記第２導圧流路との圧力差に基づいて前記流体の流量を計測するターボ圧縮機の流量計測装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項８】
流体を圧縮するコンプレッサインペラを有する圧縮段に接続され、曲がって配設された吸入配管に連通する第１導圧流路と、
前記吸入配管よりも内径が絞られた前記圧縮段の吸入口に連通する第２導圧流路と、
を備え、
前記第１導圧流路と前記第２導圧流路のそれぞれは、前記第１導圧流路及び前記第２導圧流路との圧力差に基づいて前記流体の流量を計測する差圧計測部に接続されるべき流路である、ターボ圧縮機。
【国際調査報告】
2015002275.tif 000010
2015002275.tif 000011