(57)【要約】【課題】  従来よりも簡単な構成で広い流量範囲に亘る高圧縮効率を実現する。【解決手段】  回転によって気体を加速するインペラ１と、該インペラ１から供給された気体が通過する流路であって、気体の運動エネルギーを圧力に変換するディフューザ２と、該ディフューザ２に連通する流路であって、ディフューザ２から出力された気体を収集して外部に出力する一対のスクロール３Ａ，３Ｂとを備え、ディフューザ２を一方のスクロール３Ａのみに連通させるようにディフューザ２の通路幅を幅狭状態に、あるいはディフューザ２を両方のスクロール３Ａ，３Ｂに連通させるようにディフューザ２の通路幅を幅広状態に可変設定する通路幅可変手段を具備する。【選択図】      図１
2005194933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転によって気体を加速するインペラと、
該インペラから供給された気体が通過する流路であって、気体の運動エネルギーを圧力に変換するディフューザと、
該ディフューザに連通する流路であって、ディフューザから出力された気体を収集して外部に出力する一対のスクロールとを備え、
前記ディフューザを一方のスクロールのみに連通させるようにディフューザの通路幅を幅狭状態に、あるいは前記ディフューザを両方のスクロールに連通させるようにディフューザの通路幅を幅広状態に、可変設定する通路幅可変手段を具備することを特徴とする遠心圧縮機。
【請求項２】
通路幅可変手段は、
ディフューザの一面を構成すると共に可動自在に支持された可動プレートと、
ディフューザの通路幅が幅広状態となるように前記可動プレートをディフューザに対して後退するように付制する弾性材と、
ディフューザの通路幅が幅狭状態となるように前記可動プレートをディフューザに対して前進するように押圧する圧縮空気供給源と
を具備することを特徴とする請求項1記載の遠心圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特開平１１−０３０１９９号公報には、広い流量範囲に亘る圧縮効率の向上を目的とした遠心圧縮機が開示されている。この遠心圧縮機は、ディフューザの通路幅とスクロールの断面積とを独立して可変することにより、ディフューザの通路幅の変化に合わせてスクロールの断面積が変化させることが可能であり、よってディフューザとスクロールとの最適なマッチング状態を実現することができるので広い流量範囲に亘る高圧縮効率を実現するものである。
【特許文献１】特開平１１−０３０１９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記従来技術ではディフューザの通路幅とスクロールの断面積とを独立して可変するため、機械的構成や制御構成や複雑であり、よって実用的ではない。したがって、より簡単な構成で広い流量範囲に亘る高圧縮効率を実現するための技術の開発が待望されていた。
【０００４】
本発明は、従来よりも簡単な構成で広い流量範囲に亘る高圧縮効率を実現することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明では、回転によって気体を加速するインペラと、該インペラから供給された気体が通過する流路であって、気体の運動エネルギーを圧力に変換するディフューザと、該ディフューザに連通する流路であって、ディフューザから出力された気体を収集して外部に出力する一対のスクロールとを備え、ディフューザを一方のスクロールのみに連通させるようにディフューザの通路幅を幅狭状態に、あるいはディフューザを両方のスクロールに連通させるようにディフューザの通路幅を幅広状態に可変設定する通路幅可変手段を具備する、という解決手段を採用する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ディフューザの通路幅が幅狭状態に設定された場合はディフューザは一方のスクロールのみに連通する一方、ディフューザの通路幅が幅広状態に設定された場合にはディフューザは両方のスクロールに連通する。つまり、ディフューザの通路幅を幅広状態とし、かつ２つのスクロールを利用する動作状態（第１動作モード）とディフューザの通路幅を幅狭状態とし、かつ１つのスクロールを利用する動作状態（第２動作モード）とが選択的に設定される。すなわち、本発明では、通路幅を幅狭状態と幅広状態とに切り替えることによって第１動作モードと第２動作モードとを２者択一的に設定することが可能であり、したがって簡単な構成で実質的に広い流量範囲に亘って高圧縮効率を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る遠心圧縮機の要部断面図である。図１（ａ）は本遠心圧縮機の第１動作モードの設定状態を示し、図１（ｂ）は本遠心圧縮機の第２動作モードの設定状態を示している。また、これら各図において、符号１はインペラ、２はディフューザ、３Ａ，３Ｂはスクロール、４はディフューザプレート（可動プレート）、５はバネ（弾性材）、６は圧縮空気供給源、またＤ1，Ｄ2はディフューザ２の通路幅である。これら各構成要素のうち、ディフューザプレート４、バネ５及び圧縮空気供給源６は、本実施形態における通路幅可変手段を構成している。
【０００８】
インペラ１は、軸Ｌを回転中心として回転自在に支持されており、回転することによって回転軸方向（図面右側）から吸い込んだ空気を加速させてディフューザ２に送り込む。ディフューザ２は、図示するようにインペラ１の回転半径方向に設けられた流路であり、上記インペラ１から回転半径方向に吹き出された空気が通過する。このディフューザ２は、周知のようにインペラ１から供給された空気の運動エネルギーを圧力に変換する機能を有する。ここで、第１動作モードの場合、ディフューザ２の通路幅Ｄ1は、図１（ａ）に示すように幅広状態に設定され、一方、第２動作モードの場合には、ディフューザ２の通路幅Ｄ2は、図１（ｂ）に示すように幅狭状態に設定される。
【０００９】
一般的な遠心圧縮機ではスクロールが１つだけ設けられるが、本遠心圧縮機は、特徴的な構成として一対のスクロール３Ａ，３Ｂを備えている。これらスクロール３Ａ，３Ｂは、ディフューザ２の外周に周回状に設けられると共にディフューザ２に連通した流路である。各スクロール３Ａ，３Ｂは、ディフューザ２から排出された空気（圧縮空気）を収集して圧縮空気として外部に出力する。本遠心圧縮機では、第１動作モードの場合、通路幅Ｄ1が幅広状態に設定されたディフューザ２から両方のスクロール３Ａ，３Ｂに空気が供給される一方、第２動作モードの場合には、通路幅Ｄ2が幅狭状態に設定されたディフューザ２から一方のスクロール３Ａのみに空気が供給される。
【００１０】
続いて、通路幅可変手段の構成について説明する。ディフューザプレート４は、可動自在に支持された部材であり、その表面４ａは、図示するようにディフューザ２の一面（右側面）を構成している。このディフューザプレート４がディフューザ２の他面（左側面）から最も離間した状態つまりディフューザ２に対して最も後退した状態が第１動作モードの設定状態であり、一方、ディフューザプレート４がディフューザ２の他面（左側面）に最も接近した状態つまりディフューザ２に対して最も前進した状態が第２動作モードの設定状態である。
【００１１】
バネ５は、図１（ａ）に示すように、ディフューザプレート４がディフューザ２に対して最も後退した状態となるようにディフューザプレート４を付制する。これに対して、圧縮空気供給源６は、圧縮空気を供給することによってディフューザプレート４がディフューザ２に対して最も前進した状態となるようにディフューザプレート４を後方から押圧する。すなわち、本遠心圧縮機は、圧縮空気供給源６の圧縮空気の供給をＯＮ／ＯＦＦすることによって第２動作モードと第１動作モードとが二者択一的に設定される。
【００１２】
次に、このように構成された本遠心圧縮機の作用効果について図２を参照して説明する。図２は、第１動作モードの動作特性Ｘと第２動作モードの動作特性Ｙとを示している。第１動作モードの場合、動作特性Ｘに示すようにスクロール３Ａ，３Ｂから外部に出力される圧縮空気の圧力は比較的大きな流量範囲で最大となるが、第２動作モードの場合には、動作特性Ｙに示すようにスクロール３Ａから外部に出力される圧縮空気の圧力は第１動作モードの場合よりも小さな流量範囲で最大となる。
【００１３】
したがって、本遠心圧縮機によれば、２つのスクロール３Ａ，３Ｂを設けると共にディフューザプレート４を前進／後退させて第１動作モードと第２動作モードとを２者択一的に選択設定することによって、つまり比較的簡単な構成によって実質的に広い流量範囲に亘って高圧縮効率を実現することができる。例えば、動作域が比較的大流量の場合は第１動作モードで運転することによって高い圧力を得ることが可能であり、一方、動作域が比較的小流量の場合には、第１動作モードから第２動作モードに切り替えて運転することによって高い圧力を得ることが可能である。
【００１４】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形が考えられる。すなわち、上記実施形態では、通路幅可変手段をディフューザプレート４、バネ５及び圧縮空気供給源６から構成したが、通路幅可変手段の構成はこれに限定されるものではない。圧縮空気供給源６に代えて例えばシリンダーを用いてディフューザプレート４を前進させることによって第２動作モードを実現するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係わる遠心圧縮機の要部断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係わる遠心圧縮機の動作特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００１６】
１…インペラ、２…ディフューザ、３Ａ，３Ｂ…スクロール、４…ディフューザプレート（可動プレート）、５…バネ（弾性材）、６…圧縮空気供給源、Ｄ1，Ｄ2…ディフューザの通路幅
【図１】
2005194933.tif 000003
【図２】
2005194933.tif 000004