(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液相および気相を含む湿潤ガスを処理するための遠心圧縮機であって、
ケーシングと、
前記ケーシング内に回転可能に配置され、インペラハブおよび複数のインペラブレードが設けられた少なくとも１つのインペラを備える少なくとも１つの圧縮機段であって、各インペラブレードが負圧側および正圧側を有する、少なくとも１つの圧縮機段と、
を備え、
前記少なくとも１つの圧縮機段が、前記圧縮機段を通って流れる液滴の分裂を促進するように構成された少なくとも１つの液滴分裂構成を備え、
前記少なくとも１つの液滴分裂構成が、前記インペラブレードの前記正圧側に配置された液滴ダイバータを備え、
前記液滴ダイバータが、前記インペラブレードの前記正圧側に沿って移動する液滴に、前記インペラを横切る湿潤ガス流の主要な流れの速度方向に対して横断方向に向かう速度成分を付与し、
前記インペラハブが、連続するインペラブレード間に前記インペラハブ上に配置された複数の溝を備え、
前記溝が、前記液滴をそれぞれのインペラブレードの前記正圧側に向けて導くように構成されている、
遠心圧縮機。
【請求項２】
前記液滴分裂構成が、前記少なくとも１つの圧縮機段を通って流れる前記湿潤ガス内の前記気相の速度に対して前記液相の速度を変更するように構成された、請求項１に記載の遠心圧縮機。
【請求項３】
前記液滴分裂構成が、前記気相の速度方向に対して前記液相の速度方向を修正するように構成された、請求項１または２に記載の遠心圧縮機。
【請求項４】
前記液滴ダイバータが、前記インペラの入口と前記インペラの出口との間に、少なくとも、前記インペラブレードの半径方向の延長線に沿って配置された、請求項１乃至３のいずれかに記載の遠心圧縮機。
【請求項５】
前記液滴ダイバータが、少なくとも、前記インペラブレードのインペラ出口端部に配置された、請求項１乃至４のいずれかに記載の遠心圧縮機。
【請求項６】
前記少なくとも１つの液滴分裂構成が、インペラ外径の変化により構成される、請求項１乃至５のいずれかに記載の遠心圧縮機。
【請求項７】
各インペラブレードが、翼根部部分と、先端部分と、前記インペラの出口における後縁とを有し、
前記後縁が、前記先端部分から前記翼根部部分まで半径方向内側に傾斜している、
請求項１乃至６のいずれかに記載の遠心圧縮機。
【請求項８】
前記インペラが、インペラシュラウドを備え、
前記インペラシュラウドが、前記インペラハブの直径よりも大きい直径を有し、
前記インペラブレードが、出口シュラウド端部から出口ハブ端部まで延在する後縁を有し、
前記インペラブレードの前記後縁が、前記インペラシュラウドから前記インペラハブまで、インペラ軸に向かって傾斜している、
請求項１乃至７のいずれかに記載の遠心圧縮機。
【請求項９】
複数の圧縮機段を備え、
各圧縮機段が、それぞれのインペラを備え、
前記液滴分裂構成を備える前記少なくとも１つの圧縮機段が、前記複数の圧縮機段の最も上流のものである、
請求項１乃至８のいずれかに記載の遠心圧縮機。
【請求項１０】
前記最も上流の圧縮機段の前記インペラが、後続の圧縮機段よりも大きい直径を有する、請求項９に記載の遠心圧縮機。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの圧縮機段の前記インペラの入口に配置された、複数のステータ軸ブレードおよび複数のロータ軸ブレードを備える、請求項１乃至１０のいずれかに記載の遠心圧縮機。
【請求項１２】
前記ステータ軸ブレードが、前記湿潤ガスの流れの方向に対して前記ロータ軸ブレードの下流に配置された、請求項１１に記載の遠心圧縮機。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの圧縮機段の上流に、羽根付き渦巻入口プレナムが配置された、請求項１乃至１２のいずれかに記載の遠心圧縮機。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの圧縮機段の前記入口に、前記圧縮機段の前記入口で前記湿潤ガス流中に渦を生成するように構成された湿潤ガス流渦巻構成が設けられた、請求項１乃至１３のいずれかに記載の遠心圧縮機。
【請求項１５】
前記渦巻構成が、接線方向の湿式ガス流入口を備える、請求項１４に記載の遠心圧縮機。
【請求項１６】
前記遠心圧縮機を介して送出される湿潤ガス流内の液相の量の関数として、前記遠心圧縮機の回転速度を制御するように構成された速度制御システムを備える、請求項１乃至１５のいずれかに記載の遠心圧縮機。
【請求項１７】
前記速度制御システムが、
前記遠心圧縮機に送出される湿潤ガス流内の液相の量を検出するように構成された二相流量計と、
前記湿潤ガス流内の液相の前記検出された量に基づいて、前記遠心圧縮機の前記回転速度を制御するように構成されたコントローラと、
を備える、請求項１６に記載の遠心圧縮機。
【請求項１８】
前記コントローラが、前記遠心圧縮機を駆動する可変速電気モータの速度を制御するように構成された、請求項１７に記載の遠心圧縮機。
【請求項１９】
前記速度制御システムが、
圧縮機のシャフトに加えられるトルクの関数であるパラメータを検出するためのデバイスと、
前記パラメータに基づいて前記遠心圧縮機の回転速度を制御するように構成されたコントローラと、
を備える、請求項１６に記載の遠心圧縮機。
【請求項２０】
前記インペラブレードが、前記ブレードの前記正圧側に第１の流出角を、前記ブレードの前記負圧側に第２の流出角を形成する後縁を有し、
前記第１の流出角および前記第２の流出角が、互いに異なる、
請求項１乃至１９のいずれかに記載の遠心圧縮機。
【請求項２１】
湿潤ガスを処理するための遠心圧縮機を動作させる方法であって、
圧縮機ケーシング内に回転可能に配置されたインペラを備える少なくとも１つの圧縮機段内の液相および気相を含む湿潤ガス流を処理するステップであって、前記インペラが、インペラハブおよび複数のインペラブレードを備え、各インペラブレードが、負圧側および正圧側を備え、ステップと、
連続するインペラブレード間に前記インペラハブ上に配置された複数の溝によって、液滴をそれぞれのインペラブレードの前記正圧側に向けて導くステップと、
前記インペラブレードの前記正圧側に沿って移動する前記液滴に、前記インペラを横切る湿潤ガス流の主要な流れの速度方向に対して横断方向に向かう速度成分を付与することによって、前記インペラを通って流れる液相の液滴を分裂させるステップと、
を含む、方法。
【請求項２２】
前記圧縮機段で処理されている前記湿潤ガス流内の前記気相の速度に対して前記液相の速度を変更するステップを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記気相の速度方向に対して前記液相の速度方向を修正するステップを含む、請求項２１または２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記インペラの入口で前記湿潤ガス流中に渦を生成するステップを含む、請求項２１乃至２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
前記インペラの入口で液滴を分裂させるステップを含む、請求項２１乃至２４のいずれかに記載の方法。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの圧縮機段の入口に羽根付き渦巻入口プレナムを設け、前記圧縮機段で処理される湿潤ガス流中に渦を生成するステップを含む、請求項２１乃至２５のいずれかに記載の方法。
【請求項２７】
前記湿潤ガス流内の液相の量の関数として前記圧縮機の回転速度を調整し、前記液相の量が増加したとき、前記回転速度を低下させるステップを含む、請求項２１乃至２６のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示する実施形態は、一般に、遠心圧縮機に関し、より詳細には、湿潤ガスを処理するための圧縮機およびその構成要素に関する。本開示は、さらに、液相および気相を含む作動流体、すなわち、湿潤ガスを処理するための遠心圧縮機を動作させるための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機は、典型的には、原動機、例えば、電気モータまたはタービンから動力を受け、圧縮力を作動流体に加えることによって、作動流体の圧力を高めるために使用される。作動流体は、空気または二酸化炭素などガス、冷媒などであってよい。いくつかの用途では、作動流体は、湿潤ガスである。湿潤ガスは、例えば、液滴またはエアロゾルの形態のわずかな液相を含むガスであると理解される。
【０００３】
汚染物質、具体的には吸入ガス流内の液滴の形態の液体汚染物質は、遠心圧縮機の機械的な故障を引き起こす可能性がある。液滴は、ガスが圧縮機内の表面に衝突したとき凝縮によってガスの流れの中に蓄積する可能性がある。液滴は、圧縮機の回転部分、具体的には、圧縮機のインペラに当たり、互いに衝突し、より大きい液滴を形成する可能性がある。より大きい液滴の一部は、圧縮機のガス流方向にとどまると思われ、これらのより大きい液滴の残りの部分は、回転するインペラの表面に付着する。インペラの表面上に残るより大きい液滴は、インペラの表面に衝突する新しい液滴と合体することになり、これは、液滴の寸法を増大させることになる。より大きい液滴は、最終的にガス流に同伴することになり、高い侵食性の潜在的なリスクを意味することになる。さらに、インペラのブレード表面上に生じる液膜は、不安定になる可能性があり、侵食の観点から潜在的に非常に有害であるより大きいサイズの液滴の形成をもたらす可能性がある。
【０００４】
遠心圧縮機に入る前に湿潤ガス流内の液相の量を低減するために、通常、スクラバが設けられる。図１は、湿潤ガスを処理するためにスクラバを使用する圧縮機の構成を概略的に示す。構成は、全体として参照番号１で示されている。圧縮機構成１は、複数の圧縮機段５を備えた遠心圧縮機３を備える。各圧縮機段５は、圧縮機インペラ７を備える。圧縮機インペラ７は、遠心圧縮機３のケーシング１１内に共通のロータシャフト９によって支持される。１３で入る湿潤ガス流は、最初に、スクラバ１５を介して処理される。スクラバ１５では、液相は、スクラバ１５の底部における液体凝縮物として分離され、そこから液体または凝縮物パイプ１７を介して除去される。気相は、スクラバ１５の上部から、乾燥ガスパイプ１９を介して圧縮機３の入口に向けて送出される。圧縮されたガスは、吐出パイプ２１から送出され、液相は、液体または凝縮物パイプ１７によってポンプ２３へ、送出パイプ２５を介して送出される。用途の種類に応じて、液相および気相は、次いで、湿潤流吐出パイプ２７で合流し、結合することができる。
【０００５】
図２は、ケーシングの一部が除去されて圧縮機の内部構成要素を示している、従来技術の圧縮機３の斜視図を示す。図２に示す典型的な従来技術の遠心圧縮機３では、５つの圧縮機段が設けられ、各圧縮機段は、それぞれのインペラ７を備える。異なる数の段を用いることもできる。
【０００６】
図３は、図２の従来技術による遠心圧縮機３の長手方向軸に沿った概略断面図である。断面図は、３つの圧縮機段５を示す。作動媒体の流れは、入口流路１９Ａを介して第１の圧縮機段５に入り、第１のインペラ７を通って流れる。第１の圧縮機段５のインペラ７を半径方向に出た圧縮ガスは、圧縮機ケーシング１１内に形成された拡散器３１およびケーシングベンド３３を介して送出される。そこからガスは、さらに戻り流路３５およびベンド３７を通って、下流圧縮機段の後続のインペラ７などに流れ込む。
【０００７】
従来技術から知られているいくつかの実施形態では、圧縮機段内の液滴の蓄積および合体に関係する問題を低減するために、液滴キャッチャが使用される。そのような液滴キャッチャの一例は、ＷＯ２００１／００５３２７８に開示されている。液滴キャッチャは、インペラの特に複雑な機械加工を必要とする。主要な作動媒体流から除去された液滴は、圧縮機ケーシングから除去されなければならず、したがって、液体除去システムが必要とされる。これらのシステムは、複雑で高価である。さらに、圧縮機ケーシング内に収集された液体の除去は、しばしば、圧縮機を停止する必要がある。
【０００８】
本開示は、圧縮機段内の液滴の存在に関係する問題の少なくとも１つを除去する、または少なくとも軽減するために、遠心圧縮機内の湿潤ガスをより効率的に処理する必要性に関する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１９６１９６９号
【発明の概要】
【００１０】
本明細書では、湿潤ガス、すなわち、気相と、例えば気相内に分散した液滴の形態の液相とを含むガスを処理する遠心圧縮機が開示される。圧縮機は、１つのインペラを有する少なくとも１つの圧縮機段を備え、液滴の分裂が、前記圧縮機段に配置された適切な構造によって促進される。圧縮機を通って流れる湿潤ガス内の液滴を分裂させることは、気体流内の比較的大きい液滴の存在によって引き起こされる欠点を軽減または除去する。いくつかの状況では、圧縮機に送出される湿潤ガスから液相を除去するためのスクラバは、したがって、省略することができる。いくつかの実施形態では、スクラバを依然として設けることができるが、圧縮機内の液滴を捕獲するための特別な手段を省略することができる。好ましい実施形態では、スクラバも液滴キャッチャも不要である。一般的に、液滴の分裂を促進または強化することは、圧縮機の設計および動作を単純にする。液滴の分裂を促進するための手段は、１つまたは複数の圧縮機段に設けることができる。好ましい実施形態では、少なくとも第１の圧縮機段にそのような手段を設ける。
【００１１】
具体的には、本明細書では、湿潤ガスを処理するための遠心圧縮機が開示され、前記遠心圧縮機には、ケーシング内に回転可能に配置され、インペラハブおよび複数のインペラブレードが設けられたインペラを備える少なくとも１つの圧縮機段が設けられ、各インペラブレードは、負圧側および正圧側を有する。圧縮機段は、圧縮機段を通って流れる液滴の分裂を促進するように構成された少なくとも１つの液滴分裂構成を備える。
【００１２】
好ましい実施形態によれば、液滴分裂構成は、前記少なくとも１つの圧縮機段を通って流れる湿潤ガス内の気相の速度に対して液相の速度を変更するように構成される。流体の速度は、ベクトルエンティティであり、すなわち、絶対値および方向を有するベクトルとして表すことができる。液相の速度を変更することは、速度の絶対値を変更し、方向を変更しないままにすることを含むことができる。他の実施形態では、絶対値を一定に維持して、速度ベクトルの方向を修正することができる。さらに他の実施形態では、絶対値およびベクトル方向の両方を変更することができる。
【００１３】
気相の速度に対して液相の速度を修正、すなわち変更することは、２つの相の間の相互作用を促進する。気相は、通常、液相よりも速く移動する。比較的遅い液滴が比較的速く移動するガス流と相互作用すると、液滴分裂効果が得られることになる。液滴の寸法は、減少することになり、液滴によって圧縮機の構成要素に引き起こされる侵食性の損傷を防止または低減する。液相は、作動流体から除去する必要はなく、その中に保持することができ、スクラバおよび／または複雑な液滴捕獲構成の必要性を除去または低減する。そのような構成が維持されている場合、それによって収集される液体の量は、最新式の圧縮機におけるよりも少なくなり、圧縮機の動作をより効率的にする。
【００１４】
いくつかの実施形態では、液滴分裂構成は、インペラブレードの正圧側に配置された液滴ダイバータを備える。液滴ダイバータは、その正圧側に沿って移動する液滴に、インペラを横切って流れる湿潤ガスの主要な流れの速度方向に対して横断方向に向かう速度成分を付与する。同時に、液滴速度の絶対値を減少させることができる。液滴速度の変更は、（好ましくは、絶対値と方向の両方で）速度差を増大させ、気相と液相との間に分裂相互作用を引き起こし、したがって、液滴の平均寸法を減少させる。
【００１５】
いくつかの実施形態によれば、液滴ダイバータは、インペラ入口とインペラ出口との間に、少なくとも、インペラブレードの半径方向の延長線に沿って配置される。１つまたは複数のダイバータを、各ブレードの正圧側に沿って設けることができる。ダイバータの数は、好ましくは、各ブレードで同じであるが、これは、必須ではない。いくつかの実施形態では、異なる数の液滴ダイバータを、同じインペラに属する異なるブレード上に設けることができる。例えば、奇数のブレードは、１つの液滴ダイバータを有することができ、偶数のブレードは、２つの液滴ダイバータを有することができる。
【００１６】
いくつかの実施形態では、ダイバータは、少なくとも、出口、すなわち、インペラブレードの後縁に配置される。この場合、ダイバータは、圧縮機のインペラの吐出側で液滴速度の変更を引き起こす。
【００１７】
いくつかの実施形態では、インペラブレードの後縁、すなわち、インペラ出口またはインペラ吐出部におけるインペラの縁は、２つの異なる角度、インペラの正圧側の第１の角度およびインペラの負圧側の第２の角度を画定することになる。気相に対する液相のより高い密度により、液相は、主に、インペラの正圧側に沿って集まる。したがって、吐出側では、液相は、減速し、気体流と相互作用するように偏向される。相互作用は、液滴の分裂を促進し、したがって、液滴寸法の縮小を促進する。
【００１８】
液滴ダイバータは、ブレードの正圧側に沿って流れる流体に速度変更を付与する、ブレードの正圧側のどのような表面の不連続部であってもよい。例えば、液滴ダイバータは、ブレードの正圧側の突起部、こぶ、うね、または隆起を備えることができる。好ましくは、ダイバータは、全体的な圧縮機の効率に対するダイバータの悪影響をできるだけ低減するように設計される。
【００１９】
いくつかの実施形態では、液滴分裂構成は、連続するインペラブレードの間に配置された複数の中間補助ブレードを備え、前記中間補助ブレードは、インペラ入口と、インペラ入口とインペラ出口との間の中間位置との間に延在し、前記中間補助ブレードは、インペラブレードよりも短い。中間補助ブレードの正圧側に沿って移動する液相は、最終的に、前記中間補助ブレードの後縁、すなわち、流れの方向に対して下流端を越えて通過する。これは、液相の流れの突然の速度変更を引き起こすことになる。
【００２０】
いくつかの実施形態では、液相の大部分が蓄積されることになる領域に、より大きい半径を有するインペラを設けることによって、液相の速度は、気相の速度に対して変更されることになる。そのより高い密度により、液相は、ハブ側に蓄積することになる。いくつかの実施形態では、インペラ吐出部において、気相が液相よりも速い速度に加速されるように、少なくとも１つのインペラのハブは、シュラウドよりも小さい直径を有するように設計される。このようにして誘発される速度差は、液滴の分裂を促進する。一般的に言えば、（インペラの翼根部近くの）より多くの液体が蓄積されると思われるインペラ部分での吐出速度が、作動流体流が液滴を有さないガスのみまたはほぼガスのみを含むことになるブレード先端のより近くの吐出速度よりも低くなるように、インペラの直径は、ブレードの翼根部からブレード先端にかけて変化することができる。
【００２１】
いくつかの実施形態では、インペラの表面は、液相の大部分が予想されるこれらの領域、例えば、ブレードの正圧側での液相の収集を容易にするために機械加工される。
【００２２】
一般的に言えば、圧縮機は、任意の数の圧縮機段を備えることができる。好ましくは、圧縮機段の数は、２つ以上である。各圧縮機段は、少なくとも１つのインペラを備える。１つのみのインペラに液滴分裂構成が設けられている場合、このインペラは、好ましくは、第１のインペラとなり、すなわち、作動流体方向に対して最も上流のものとなる。２つ以上のインペラに液滴分裂構成を設ける可能性は、除外されない。
【００２３】
少なくとも第１のインペラは、好ましくは、高度に耐侵食性の材料（例えば、ニッケル基合金）で作られるか、特別なコーティングで覆われるか、硬質材料の挿入体を備える。
【００２４】
ここで、上記、および以下の詳細な説明では、各液滴分裂構成は、個別に開示されているが、２つ以上の液滴分裂構成を１つまたは各々の圧縮機段に実装することができることを理解すべきである。
【００２５】
インペラ入口での液滴の直径を小さくし、したがって、湿潤ガス入口でのインペラの侵食を低減するために、静止ブレードおよび回転軸ブレードを、インペラ入口の上流に配置することができる。
【００２６】
いくつかの実施形態によれば、インペラの表面に対する液滴の衝撃を低減するために、１つまたは複数の圧縮機段の入口に、圧縮機段の入口の湿潤ガス流中に渦を生成するように構成された湿潤ガス流渦巻構成が設けられる。いくつかの実施形態では、渦巻構成は、接線方向の湿潤ガス流入口を備える。この構成は、湿潤ガス流と回転インペラとの間の相対速度を低下させ、したがって、液滴との衝突によって引き起こされるインペラの機械的侵食を低減させる。
【００２７】
圧縮機によって処理される作動流体内の液相の存在による潜在的な侵食のリスクをさらに低減するために、本明細書で開示する主題のいくつかの実施形態によれば、速度制御システムが提供される。システムは、遠心圧縮機に送出される湿潤ガス流内の液相の量の関数として遠心圧縮機の回転速度を制御するように構成することができる。液相の量は、例えば、二相流量計を使用して、直接決定することができる。湿潤ガスは、圧縮機に入る前に、二相流量計を通って流れる。二相流量計は、湿潤ガス流内の液相の量の関数である信号を生成し、前記信号は、圧縮機の回転速度を制御するために使用することができる。
【００２８】
湿潤ガス流内の流体の量の直接測定は、必須ではない。他の実施形態によれば、液体の量に関連したパラメータを使用することができる。圧縮機によって処理される作動流体内の液相の存在は、圧縮機を駆動して回転させるために必要な電力を増大させる。液体の量は、したがって、圧縮機を回転させるために必要なトルクの関数、または、圧縮機を駆動する電気モータまたはタービンなどの原動機によって吸収される電力の関数であるパラメータに基づいて決定することができる。例えば、圧縮機のシャフトに加えられるトルクを測定するために、トルクメータを使用することができる。代替的には、圧縮機を駆動する電気モータによって吸収される電力を測定することができる。電圧が一定であるならば、モータによって吸収される電力は、モータによって吸収される電流の関数として決定することができる。圧縮機の回転速度は、抵抗トルクに基づいて、または、圧縮機を駆動して回転させるためにモータによって吸収される電流に基づいて、調整、すなわち制御することができる。トルクまたは電流が増大し、圧縮機に入る湿潤ガス内の液体の量の増加を示す場合、圧縮機への潜在的な侵食性の損傷を低減するために、速度は、下げられる。
【００２９】
さらなる態様によれば、本開示は、また、具体的には、ケーシングと、ケーシング内に回転可能に配置された少なくとも１つまたは複数の圧縮機段とを備え、さらに、処理されている湿潤ガス内の液相の量の関数として、または、前記液相の量に直接的もしくは間接的に関係するパラメータの関数として、圧縮機の回転速度を制御するように構成された速度制御システムを備える湿潤ガス圧縮機に関する。
【００３０】
具体的には、本開示は、圧縮機と、圧縮機を回転駆動する原動機であって、圧縮機を可変回転速度で駆動するように構成されている原動機と、前記圧縮機に送出される湿潤ガス内の液相の量に関係するパラメータを測定するように構成された測定構成と、パラメータの関数として圧縮機の回転速度を制御するために配置され、構成されたコントローラとを備える圧縮機組立体に関する。上記で開示したような速度制御構成を有する湿潤ガス圧縮機には、圧縮機に入る前に湿潤ガス流内の液相の一部を除去するために、スクラバを設けることができる。さらなる実施形態では、スクラバに加えて、またはスクラバの代わりに、圧縮機によって処理される気体流から液滴を除去するために、圧縮機に液滴キャッチャを設けることができる。どちらの場合でも、存在する場合には、スクラバの機能不全の場合、および／または、液滴キャッチャの動作不良の場合、有害な侵食効果を防止または低減するために、速度制御が有用であり得る。さらに、液滴キャッチャが、１つまたは複数の圧縮機段の内部に配置されているので、液滴の除去は、ともかく、インペラの第１の部分の下流、例えば、インペラアイの下流で得られることになる。液相の量が増加する場合に圧縮機の回転速度を低下させることは、インペラの第１の部分を過度の侵食から保護することになる。
【００３１】
さらなる態様によれば、本開示は、湿潤ガスを処理するための遠心圧縮機を動作させる方法に関し、前記方法は、圧縮機のケーシング内に回転可能に配置されたインペラを備える少なくとも１つの圧縮機段内で液相および気相を含む湿潤ガス流を処理するステップであって、インペラがインペラハブおよび複数のインペラブレードを備え、各インペラブレードが負圧側および正圧側を備える、ステップと、前記インペラを通って流れる液相の液滴を分裂させるステップとを含む。
【００３２】
いくつかの実施形態によれば、方法は、圧縮機段で処理されている湿潤ガス流内の気相の速度に対して液相の速度を変更するステップを含むことができる。
【００３３】
速度を変更するステップは、気相の速度方向に対して液相の速度方向を修正するステップを含むことができる。さらなる実施形態によれば、気相の速度に対して液相の速度を変更するステップは、速度の絶対値を修正するステップを含むことができる。さらに他の実施形態では、速度を変更するステップは、速度の絶対値ならびに方向の両方を修正するステップを含むことができる。
【００３４】
いくつかの実施形態では、速度方向を変更することは、インペラのベーンの出口の液相、および／または、ベーンの入口とベーンの出口との間のベーンに沿った中間位置の液相に、接線方向の速度成分を付与することによって達成することができる。
【００３５】
接線方向の速度成分は、主にブレードの正圧側に蓄積する液相が隣接するブレードの対向する負圧側に向かって送出されるように、各ブレードの後縁の２つの対向する側に異なる角度の斜面を設けることによって、液相に付与することができる。液相は、このようにして、気体流と衝突することになり、液滴の分裂を誘発または増強する。
【００３６】
本明細書で開示する方法の改善した実施形態によれば、前記方法は、前記インペラの入口で湿潤ガス流内に渦を生成するステップをさらに含むことができる。渦巻効果は、圧縮機の回転構成要素に対する作動流体の相対速度を低下させるようなものである。
【００３７】
さらなる実施形態では、本開示による方法は、より大きい液滴がターボ機械の回転構成要素に衝突するのを防止し、したがって、侵食の影響を低減するために、１つまたは複数の圧縮機インペラの入口で液滴を分裂させるステップを含むことができる。
【００３８】
本明細書で開示するさらなる実施形態は、湿潤ガス流内の液相の量の関数、または、前記液相の量に関係するパラメータの関数として、圧縮機の回転速度を調整、すなわち修正し、液相の量が増加すると、回転速度を低下させるステップを含む。
【００３９】
さらなる態様によれば、本開示は、湿潤ガス流を処理する圧縮機を動作させる方法に関し、前記方法は、圧縮機をある回転速度で回転させるステップと、圧縮機に送出される湿潤ガス内の液相の量に関係する少なくとも１つのパラメータを測定するステップと、前記パラメータの関数として圧縮機の回転速度を制御し、例えば、液体の量が増加した場合、圧縮機の回転速度を低下させるステップとを含む。
【００４０】
特徴および実施形態が、ここで以下に開示され、さらに、本記載の必須部分を構成する添付の特許請求の範囲に記載される。上記の簡単な説明は、以下の詳細な説明をよりよく理解できるようにするために、ならびに、当該技術分野に対する本寄与をよりよく認識できるようにするために、本発明の様々な実施形態の特徴を記載している。もちろん、以下に説明する本発明の他の特徴、および、添付の特許請求の範囲に記載の本発明の他の特徴が存在する。この点で、本発明のいくつかの実施形態を詳細に説明する前に、本発明の様々な実施形態は、以下の説明に記載の、または図面に示す構成の詳細および構成要素の配置に、その用途が限定されないことが理解される。本発明は、他の実施形態であってよく、様々な方法で実施および実行することができる。また、本明細書で用いる表現法および用語法は、説明の目的のためであり、限定とみなすべきではないことを理解すべきである。
【００４１】
したがって、当業者は、本開示が基づく概念を、本発明のいくつかの目的を実行するための他の構造、方法、および／またはシステムを設計するための基礎として容易に利用することができることを理解するであろう。したがって、特許請求の範囲は、本発明の要旨および範囲から逸脱しない限り、そのような等価の構造を含むものとみなすことが重要である。
【００４２】
本発明の開示する実施形態、および、その付随する利点の多くのより完全な理解は、添付の図面と関連して考慮されるとき、以下の詳細な説明を参照することによってよりよく理解されるように、容易に得られるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】上記に説明したようなスクラバを含む、従来技術による圧縮機構成の概略図である。
【図２】上記で説明したような典型的な従来技術の遠心圧縮機の切り欠き斜視図である。
【図３】図２の圧縮機の単純化した断面図である。
【図４】本明細書で開示する実施形態のいくつかの動作の原理を示す図である。
【図５】大きい液滴の分裂プロセスを示す図である。
【図６】液相が遠心圧縮機内に蓄積する方法を示す断面図である。
【図７】液相が遠心圧縮機内に蓄積する方法を示す、図６の線ＶＩＩ−ＶＩＩにしたがう正面図である。
【図８】液滴分裂構成の実施形態を示す図である。
【図９】液滴分裂構成の実施形態を示す図である。
【図１０】液滴分裂構成の実施形態を示す図である。
【図１１】液滴分裂構成の実施形態を示す図である。
【図１２】インペラブレードの正圧側に沿って液相の収集を促進するための溝が設けられた圧縮機インペラの正面図である。
【図１３】本明細書で開示する主題の一実施形態による遠心圧縮機内の２つの順次に配置された段の断面図である。
【図１４Ａ】本明細書で開示する主題の一実施形態による圧縮機段の入口の軸ステータおよびロータブレード構成の断面図である。
【図１４Ｂ】本明細書で開示する主題の一実施形態による圧縮機段の入口の軸ステータおよびロータブレード構成の、線ＸＩＶ−ＸＩＶにしたがう正面図である。
【図１５】入口湿潤ガス流速度、および流速に対する渦生成構成の効果の概略的なベクトル表現を示す図である。
【図１６】圧縮機段の入口、または前記入口の上流、例えば入口プレナムにおける渦生成構成の実施形態を示す。
【図１７】圧縮機段の入口、または前記入口の上流、例えば入口プレナムにおける渦生成構成の実施形態を示す。
【図１８】圧縮機によって処理された湿潤ガス流内の液相の量の関数として圧縮機の回転速度を制御するためのシステムのブロック図である。
【図１９】回転速度対液体含有量の図である。
【図２０】湿潤ガス流内の液相の量の関数として圧縮機の回転速度を制御するためのシステムのさらなる実施形態のブロック図である。
【図２１】図２０のシステムにおける回転速度対トルクの図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
例示的な実施形態の以下の詳細な説明は、添付の図面を参照する。異なる図面中の同じ参照番号は、同じまたは類似の要素を特定する。加えて、図面は、必ずしも一定の縮尺で描かれていない。また、以下の詳細な説明は、本発明を限定しない。代わりに、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義される。
【００４５】
本明細書を通して、「一実施形態」または「実施形態」または「いくつかの実施形態」への参照は、実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造、または特性が、開示する主題の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書を通して、様々な箇所の「一実施形態における」または「実施形態における」または「いくつかの実施形態における」という語句の出現は、必ずしも同じ実施形態を参照していない。さらに、特定の特徴、構造、または特性は、１つまたは複数の実施形態で任意の適切な方法で組み合わせることができる。
【００４６】
図４は、本開示で説明する実施形態のいくつかの動作の根底にある原理を概略的に示す。図４では、遠心圧縮機用の圧縮機インペラを概略的に示す。参照番号１００は、全体としてインペラを示す。この概略図では、インペラ１００は、シュラウド付きインペラである。シュラウド付きインペラ１００は、インペラハブ１０３と、インペラアイ１０７を形成するインペラシュラウド１０５と、インペラハブ１０３とインペラシュラウド１０５との間に配置されたブレード１０９とを備える。１１１は、インペラ入口を示し、１１３は、インペラ出口、すなわちインペラ吐出部を示す。他の実施形態では、インペラは、開放されてよく、すなわち、シュラウドを設けなくてよい。
【００４７】
インペラ入口１１１に入る湿潤ガス流は、図４に概略的に示すように液滴Ｄを含む。液滴Ｄは、湿潤ガスの液相を表す。参照Ｖｌは、液相の速度ベクトル、すなわち、インペラ１００に入る液滴Ｄの速度ベクトルを示す。Ｖｇは、湿潤ガスの気相の速度を示す。液相のより高い慣性により、速度Ｖｌは、通常、速度Ｖｇよりもわずかに低い。ガス流がインペラ１００に入ると、液相および気相のそれぞれの異なる慣性により、速度差は、増大する。
【００４８】
２つの相の間の速度差は、液滴の分裂を誘発または促進し、各液滴の体積を減少させるために使用され、そのため、圧縮機の構成要素に対するそれらの潜在的な侵食作用は、実質的に低減する。図４は、インペラの吐出側で、液相速度Ｖｌと気相速度Ｖｇとの間の差が大幅に増大することを概略的に示す。この速度差により、液相を形成する液滴は、入口の液滴Ｄに対してより小さい出口の液滴（ｄのラベル付き）の寸法によって概略的に示すように、分裂する。
【００４９】
図５は、速度差によって誘発される液滴分裂の可能なメカニズムを概略的に示す。図５の右側に、３つの可能な分裂メカニズムを絵で示す。第１の分裂メカニズムを、「袋分裂」として示す。気体流は、より大きい液滴Ｄと衝突し、袋が最終的に破裂して、複数のより小さい液滴ｄを形成するまで、それをＤＸに示すように袋のように変形させる。
【００５０】
第２の分裂メカニズムを、「剥ぎ取り分裂」として示す。気体流は、より大きい液滴Ｄと衝突し、より大きい液滴Ｄからより小さい液滴ｄを剥ぎ取りながらそこを流れる。
【００５１】
第３の分裂メカニズムを、「破局的分裂」として示す。気体流は、より大きい液滴Ｄと衝突し、より大きい液滴Ｄを複数のより小さい液滴ｄに破裂させる。
【００５２】
いくつかの実施形態によれば、少なくとも第１のインペラ、すなわち、第１の圧縮機段のインペラ（または、一段圧縮機の場合には、単独のインペラ）は、インペラでの液滴分裂を改善または増大するように設計され、そのため、圧縮機を通って流れる液滴の寸法は、圧縮機の機械的構成要素の侵食現象を回避または制限するのに十分なほど小さくなる。液滴分裂効果を増大させるために、液相の速度を修正または変更するために、対策が取られる。同じ多段圧縮機の２つ以上のインペラを、液滴分裂を増大させるように設計することができることを理解すべきである。
【００５３】
図６は、インペラ軸を含む平面に沿った断面図を示す。単一のインペラブレード１０９を図６に示す。インペラブレード１０９は、前縁、または入口端部１０９Ａ、および後縁、または出口端部１０９Ｂを有する。インペラブレード１００は、インペラブレード１００がハブ１０３と合併する翼根部部分１０３Ｒから、先端部分１０９Ｔに向けて展開される。インペラ１００がシュラウド付きインペラであるとき、ブレード１０９の先端部分１０９Ｔは、インペラシュラウド１０５に接続される。
【００５４】
気相に対する液相のより高い慣性により、液相は、ハブ１０３の前面上、すなわち、そこからブレード１０９が突き出るハブ１０３の表面上の、ＬＨで示す領域に蓄積する傾向がある。
【００５５】
図７は、図６の線ＶＩ−ＶＩにしたがうインペラ１００の正面図を示す。各インペラブレード１０９は、単純な線として概略的に表されているが、実際には、ブレードは、図７には示されていないが、厚さを有することを理解すべきである。
【００５６】
図７では、インペラブレード１０９の正圧側および負圧側は、それぞれ、１０９Ｐおよび１０９Ｓとして示されている。気相に対する液相のより高い慣性により、液相は、各インペラブレード１０９の正圧側１０９Ｐ上のＬＢに蓄積する傾向がある。
【００５７】
湿潤ガスの速度は、連続する２つのインペラブレード１０９の間に画定されたベーンの断面全体で同じではない。気相は、より高い速度を有し、液相は、より低い速度を有する。実際には、流速は、図６および図７に概略的に表す速度ベクトルによって示すように、ベーンの高さに沿って、および、前記ベーンの幅に沿って可変である。インペラを図６の断面図で見るとき、先端領域１０９Ｔから翼根部領域１０９Ｒに向かって移動すると、速度は、徐々に低下する。さらに、インペラを図７の正面図で見るとき、負圧側から正圧側に移動すると、速度は、低下する。
【００５８】
液相と気相との間の速度差は、液滴分裂を促進するために利用される。湿潤ガス流内に存在する液滴に対する十分な分裂効果を有するために、遠心圧縮機の少なくとも第１のインペラに、液滴分裂構成が設けられる。液滴分裂構成は、異なる構成を有することができ、異なる現象に基づくことができる。いくつかの可能な液滴分裂構成を、ここで以下に開示する。説明し、図面に示す各構成は、液滴分裂を促進させるためのいくつかの可能な特徴および手段の１つを採用する。以下の説明から明らかになるように、そして、圧縮機設計の当業者が理解するように、本明細書で開示する２つ以上の単純な液滴分裂構成を、より複雑で、おそらくはより効率的な液滴分裂構成を形成するために結合することができる。
【００５９】
図８は、本開示による液滴分裂構成の第１の実施形態を概略的に示す。図８は、インペラ１００の軸方向による前面図を表す。インペラ１００は、インペラブレード１０９を備える。この実施形態によれば、各インペラブレード１０９の出口または後縁部は、インペラブレード１０９の正圧側１０９Ｐの出口角、すなわち流出角が負圧側１０９Ｓの流出角と異なるように成形される。流出角は、半径方向と、ブレード１０９の後縁または放出縁に対する接線方向との間に形成される角度として定義される。図８では、ブレード１０９の正圧側の流出角は、αＰとして示され、ブレード１０９の負圧側の流出角は、αＳとして示されている。２つの角度は、互いに異なる。流出角は、インペラ１００から流出する湿潤ガスの速度ベクトルの方向を表す。したがって、インペラブレード１０９の負圧側１０９Ｓに沿って出る主要な気体流は、ブレード１０９の正圧側１０９Ｐに沿って集まる液相の速度Ｖｌと絶対値および方向が異なる速度Ｖｇを有する。２つのベクトル速度の間の絶対値および方向の違いは、液滴に対する分裂効果を高める。
【００６０】
液滴分裂構成の異なる実施形態を図９に示す。ここで、インペラ１００は、再び前面図で示されている。少なくともいくつかの、好ましくはすべてのインペラブレード１０９には、液滴ダイバータ１２０が設けられている。これらのダイバータは、それぞれのインペラブレード１０９から延びる突起の形態であってよい。上述した理由のため、液相は、インペラブレード１０９の正圧側１０９Ｐに蓄積する傾向があるので、液滴ダイバータ１２０は、各インペラブレード１０９の正圧側１０９Ｐに配置される。図９に例として示すように、１つまたは複数の液滴ダイバータ１２０を、インペラブレード１０９の正圧側１０９Ｐに沿って設けることができる。
【００６１】
インペラブレード１０９の正圧側１０９Ｐに沿って移動する液滴が液滴ダイバータ１２０に衝突すると、液滴は、正圧側１０９Ｐからインペラ１００の個々のベーンの中心に向かって偏向される。液滴の速度絶対値および速度方向は、修正される。液滴は、２つの連続したインペラブレード１０９の間のベーンで、気相の速度方向に対して横断方向に移動される。気相と液相との間の速度差（絶対値および方向）は、液滴分裂を引き起こす。
【００６２】
液滴分裂構成のさらなる実施形態を図１０に示し、図１０は、インペラ１００の軸Ａ−Ａを含む平面に沿った断面でインペラ１００を示す。本実施形態のインペラハブ１０３の半径ＲＨは、インペラシュラウド１０５の半径ＲＳよりも小さい。インペラ１００がシュラウド付きではない場合、すなわち、インペラシュラウド１０５が設けられていない場合、半径ＲＳは、インペラブレード１０９の最大半径、すなわち、ブレード１０９の放出縁または後縁１０９Ｂの半径方向一番外側の点または先端の半径寸法を表すことになる。
【００６３】
インペラ１００を通って流れる作動媒体の速度は、インペラの速度によって決定される。インペラの半径がより大きくなると、作動媒体の吐出速度は、より高くなる。図１０の実施形態では、インペラ１００の半径寸法は、インペラハブからインペラシュラウドにかけて変化するので、インペラの吐出側の作動媒体の速度も、インペラハブからインペラシュラウドにかけて変化することになる。より具体的には、ハブ側のインペラ吐出部での作動媒体の速度は、シュラウドの領域のインペラ吐出部での作動媒体の速度よりも低いことになる。液相は、ハブ側に蓄積する傾向があるので、半径寸法のこの差は、液相（速度Ｖｌ）と気相（速度Ｖｇ）との間の速度差を誘発し、気相は、液相よりも実質的に高い速度に加速される。この速度差は、液滴分裂を誘発または強化する。
【００６４】
図１１は、液滴分裂構成のさらなる実施形態を示す。図１１は、複数のインペラブレード１０９が設けられたインペラ１００の正面図を示す。インペラブレード１０９は、インペラ入口１１１からインペラ出口１１３まで延在する。順次に配置されたインペラブレード１０９の各対の間に、少なくとも１つの中間補助ブレード１２２が設けられる。各中間補助ブレード１２２は、インペラブレード１０９よりも短い。これは、中間補助ブレード１２２が、インペラ出口１１３に到達することなく、インペラ入口１１１から、それぞれのインペラブレード１０９の間のベーンに沿った中間位置まで展開することを意味する。中間補助ブレード１２２の正圧側に沿って移動する前記液相がそれぞれの中間補助ブレード１２２の後縁１２２Ｂに到達するとすぐに、中間補助ブレード１２２の正圧側に集まる液滴または液膜は、液滴分裂を誘発しながら作動媒体の主要な流れに混合されることになる。
【００６５】
図８〜図１１に関連して説明した液滴分裂構成の４つの実施形態は、互いに組み合わせることができることを理解すべきである。例えば、各ブレードの負圧側および正圧側が異なる流出角を有するような流出角の修正に基づく図８の構成は、インペラブレード１０９の展開に沿った液滴ダイバータの使用と組み合わせることができる。図１０を参照して開示したようなインペラハブとインペラシュラウドとの間の半径寸法の差は、図８および図９の構成のどちらかまたは両方と組み合わせることもでき、すべての前記３つの構成で、中間補助ブレード１２２を追加で設けることができる。
【００６６】
図８に示す液滴分裂構成の効率を高めるために、可能な最大量の液相をインペラブレード１０９の正圧側に集めることは有用であろう。図１２に、その点でインペラの挙動を改善するインペラ１００の可能な実施形態を示す。インペラ１００のハブ側に、すなわち、インペラの入口側に面するインペラハブ１０３の表面に沿って、溝１２５が設けられる。これらの溝は、全体的に、インペラ１００の入口から出口に向かって展開し、それぞれのインペラブレード１０９の正圧側に沿って終わるように、半径方向に対して傾斜している。インペラ１００のハブ側に集まる液滴は、このようにして、インペラブレード１０９の正圧側１０９Ｐに向かって溝１２５によって案内され、最も効果的な液滴分裂構成を提供することができる場所に集まることになり、インペラ１００のハブ側表面に沿って移動する液相の量を低減する。
【００６７】
図１３は、順次に配置された２つの圧縮機段１３０、１３１が異なる半径寸法で設計されている一実施形態を示す。第１の圧縮機段１３０は、第１のインペラ１００Ｘを備え、第２の圧縮機段１３１は、第２のインペラ１００Ｙを備える。第１のインペラ１００Ｘは、第２の圧縮機段１３１の第２のインペラ１００Ｙの半径寸法Ｒ２よりも大きい半径寸法Ｒ１を有する。２つのインペラは、同じシャフトに取り付けられているので、同じ角速度で回転する。しかしながら、第２のインペラに対する第１のインペラのより大きい直径により、第１のインペラ１００Ｘの出口の周速は、第２のインペラ１００Ｙの出口の速度よりも速い。液滴分裂は、主に、第１の圧縮機段で行われるので、より大きい直径を有する第１の圧縮機段を設計することは、液滴分裂の効率を高めることになる。実際には、液相と気相との間の速度差は、圧縮機を通って流れる作動流体の速度の上昇に伴って増大することになる。
【００６８】
より大きい第１の圧縮機段を使用することは、上記で開示した液滴分裂構成の１つまたは複数と組み合わせることができる。
【００６９】
第１の圧縮機段の入口での液体層の形成を防止するために、可能な実施形態によれば、軸方向のブレード構成を、第１の圧縮機段の入口に設けることができる。そのような実施形態を、図１４Ａおよび図１４Ｂに概略的に示す。参照１００は、再び、第１の圧縮機段のインペラを示す。インペラ入口の前方に、一組のステータブレード１３１が配置され、圧縮機ケーシング１３３に固定される。ステータブレード１３１の上流には、作動流体の速度に対して、一組のロータブレード１３５が配置され、前記ロータブレード１３５は、圧縮機インペラ１００を支持するシャフト１３７に拘束される。図１４Ｂは、一組のロータブレード１３５の線ＸＩＶ−ＸＩＶにしたがう正面図を示す。圧縮機に入る液滴は、ステータブレード１３１およびロータブレード１３５の共働によって、機械的に分裂する。第１のインペラの上流のこの分裂効果は、第１の圧縮機インペラのインペラブレードのインペラアイおよび／または前縁に対する液滴の侵食作用を低減するために有用であり得る。
【００７０】
本明細書で開示する主題のさらなる実施形態によれば、作動流体内の液滴の存在による第１の圧縮機段のインペラアイの侵食は、第１のインペラの入口で湿潤ガス速度に作用することによって、低減することができる。図１５Ａは、インペラのベクトル速度（速度Ｕ１）および湿潤ガス流のベクトル速度（Ｃ１）を概略的に示す。ベクトルＷ１は、インペラに対する湿潤ガスの相対速度を表す。相対速度がより高くなると、インペラの表面に対する、具体的には、インペラアイおよび／またはインペラブレードの前縁に対する液滴の侵食作用がより大きくなる。
【００７１】
インペラに入る湿潤ガスに渦効果を導入することによって、湿潤ガスとインペラとの間の相対速度は、低下することになる。これを、図１５Ｂに概略的に示し、図１５Ｂでは、同じ参照番号は、図１５Ａと同じ速度ベクトルを示すために使用される。Ｕ１は、再び、インペラの速度ベクトルを表し、Ｃ１は、入ってくる湿潤ガスの速度ベクトルを表し、Ｗ１は、インペラに対する湿潤ガスの速度を表す速度ベクトルである。湿潤ガス速度に、ベクトルＳによって表す渦成分を導入することによって、湿潤ガスとインペラとの間の相対速度、および、したがって、インペラに対する侵食作用は、低減する。
【００７２】
この渦効果は、図１６に概略的に示すように、接線方向の入口を使用することによって導入することができる。ガスは、インペラの速度と非直交の、すなわち、非軸方向の速度方向で第１の圧縮機段に入る。この回転運動は、湿潤ガスを第１の圧縮機段に送出する螺旋状の入口流路１４０によって付与される。
【００７３】
図１７は、湿潤ガス流中に渦効果を生成するための異なる構成の、圧縮機の軸を含む平面に沿った断面図を示す。この実施形態では、第１のインペラ１００が配置される第１の圧縮機段１３０の上流に、入口ダクト１５０が設けられる。入口ダクト１５０内に、固定ブレード１５２の構成が設けられる。圧縮機段１３０に入る湿潤ガスに接線方向の速度成分が付与されるように、固定ブレード１５２は、傾斜する。
【００７４】
湿潤ガスに含まれる液相の侵食作用は、圧縮機の速度が上昇するのに伴って増大し、すなわち、圧縮機の回転速度がより速くなると、作動流体内の液滴によって引き起こされる侵食性の損傷のリスクは、より高くなる。
【００７５】
さらなる実施形態によれば、湿潤ガス流内に存在する潜在的な液滴の侵食作用を低減するために、湿潤ガス流内の液相の量が増加したとき、インペラの回転速度が低下するように、圧縮機の速度は、制御される。
【００７６】
図１８は、圧縮機に送出される作動流体内の液体含有量の関数として圧縮機の回転速度を制御するためのシステムの第１の実施形態のブロック図を示す。図１８の概略図では、圧縮機は、全体として２００で示されている。圧縮機は、原動機、例えば、電気モータ２０１によって回転駆動される。電気モータ２０１は、電子的に制御される可変速度モータであってよい。電気モータ２０１および圧縮機２００の回転速度を制御するために、速度コントローラ２１１を設けることができる。駆動シャフト２０３は、電気モータ２０１を圧縮機２００に接続する。湿潤ガスは、入口ダクト２０５を介して供給される。ダクト２０５に沿って、二相流量計２０７を配置することができる。二相流量計２０７は、そこを通って流れる液相の量に関する情報を提供する信号を生成する。流量計２０７によって生成された信号は、速度コントローラ２１１に送出される（線２０９）。速度コントローラ２１１は、次に、圧縮機２００に送出される湿潤ガス流内の液相の量が増加すると、モータの回転速度を低下させることによってモータ２０１の速度を制御し、したがって圧縮機２００の回転速度を制御する。
【００７７】
図１９は、横軸に報告する作動流体内の液相の量（Ｌｑ）の関数としての（縦軸上の）圧縮機の角速度の図を概略的に示す。圧縮機の回転速度は、液体の量が増加すると、低減される。図１９の概略的な例では、圧縮機２００の回転速度は、連続的、非直線的に変化する。異なる制御機能を使用することができ、例えば、連続的な変化ではなく、回転速度の段階的な変化を想定することができる。加えて、曲線の傾きは、異なってよく、例えば、直線的であってよい。
【００７８】
図２０は、圧縮機に送出される湿潤ガス流内の液体の量に関係するパラメータの関数として圧縮機のための速度制御を提供するための異なるシステムのブロック図を示す。同じ参照番号は、図１８と同じまたは同等の部分を示す。この実施形態では、液体の量は、間接的に決定される。システムは、湿潤ガス内に存在する液相が、圧縮機ロータの回転を維持するために圧縮機ロータに加えられなければならないトルクを増大させるという認識に基づく。したがって、湿潤ガス流内の液相の増加量は、圧縮機２００を駆動するために必要な電力を増大させることになる。
【００７９】
図２０に示すシステムは、圧縮機２００を回転駆動するために必要なトルクの検出に基づく。トルクメータ２１３は、モータ２０１によって圧縮機シャフトに加えられるトルクを検出し、トルクメータ２１３によって測定されたトルクは、入力信号として速度コントローラ２１１に提供される。必要であれば、信号を、速度コントローラ２１１に送出する前に調整することができる。図２１は、横軸（Ｔ）に報告されるトルクメータ２１３によって検出されたトルクの関数として、（縦軸に）圧縮機の回転速度を示す。回転速度は、測定されたトルクが増大すると、低下するように制御され、そのようなトルクの増大は、圧縮機２００に送出される湿潤ガス内に存在する液相の量が増加することによって引き起こされる。
【００８０】
制御は、図２１に示すように連続的であってよく、または、段階的であってよい。曲線の傾きおよび形状は、図２１に示すものと異なってよく、例えば、線形曲線を使用することができる。
【００８１】
さらなる実施形態（図示せず）では、湿潤ガス流内の液相の量の直接的または間接的な関数として圧縮機の回転速度を制御するために、異なるパラメータを使用することができる。例えば、電気モータ２０１によって吸収される電流をパラメータとして使用することができ、この電流は、圧縮機を回転駆動するために必要なトルクに比例し、前記トルクは、湿潤ガス流内の液相の量に比例する。
【００８２】
一般的に言えば、圧縮機の速度は、二相流内の液体の量の増加が検出された場合、速度を低下させるように制御される。いくつかの実施形態では、圧縮機によって処理される湿潤ガス内の液体の限界量を表すしきい値を設けることができる。しきい値を超えていない場合、圧縮機は、標準的な速度で駆動されることになる。（直接的または間接的に測定された）液体の量がしきい値を超えた場合、速度を、作動流体内の液体の量に関係する検出されたパラメータの関数として調整する、すなわち、徐々に低下させることができる。
【００８３】
本明細書で説明する主題の開示する実施形態を、いくつかの例示的な実施形態に関連して具体的かつ詳細に図面に示し、上記で十分に説明してきたが、本明細書に記載の新規の教示、原理、および概念、ならびに、添付の特許請求の範囲に記載の主題の利点から実質的に逸脱することなしに、多くの修正、変更、および省略が可能であることは、当業者には明らかであろう。したがって、開示するイノベーションの適切な範囲は、すべてのそのような修正、変更、および省略を包含するために、添付の特許請求の範囲の最も広い解釈によってのみ決定されるべきである。加えて、方法ステップのあらゆるプロセスの順序または順番は、代替実施形態にしたがって変更または並べ直すことができる。
【符号の説明】
【００８４】
１  圧縮機構成
３  遠心圧縮機
５  圧縮機段
７  圧縮機インペラ
９  共通のロータシャフト
１１  ケーシング
１３  湿潤ガス流
１５  スクラバ
１７  液体または凝縮物パイプ
１９  乾燥ガスパイプ
１９Ａ  入口流路
２１  吐出パイプ
２３  ポンプ
２５  送出パイプ
２７  湿潤流吐出パイプ
３１  拡散器
３３  ケーシングベンド
３５  戻り流路
３７  ベンド
１００  インペラ、シュラウド付きインペラ
１００Ｘ  第１のインペラ
１００Ｙ  第２のインペラ
１０３  インペラハブ
１０５  インペラシュラウド
１０７  インペラアイ
１０９  ブレード
１０９Ａ  前縁、入口端部
１０９Ｂ  後縁、出口端部
１０９Ｐ  正圧側
１０９Ｒ  翼根部部分
１０９Ｓ  負圧側
１０９Ｔ  先端部分
１１１  インペラ入口
１１３  インペラ出口、インペラ吐出部
１２０  液滴ダイバータ
１２２  中間補助ブレード
１２５  溝
１３０  第１の圧縮機段
１３１  第２の圧縮機段
１３３  圧縮機ケーシング
１３５  ロータブレード
１３７  シャフト
１４０  螺旋状の入口流路
１５０  入口ダクト
１５２  固定ブレード
２００  圧縮機
２０１  電気モータ
２０３  駆動シャフト
２０５  入口ダクト
２０７  二相流量計
２０９  線
２１１  速度コントローラ
２１３  トルクメータ
【図１】
0006397403.tif 000002
【図２】
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【図３】
0006397403.tif 000004
【図４】
0006397403.tif 000005
【図５】
0006397403.tif 000006
【図６】
0006397403.tif 000007
【図７】
0006397403.tif 000008
【図８】
0006397403.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0006397403.tif 000014
【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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