(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内方周縁部にスクロール流路を有するケーシングと、該ケーシングの内部に回転可能に配置されたインペラと、該インペラを周方向に取り囲み且つスクロール流路に連通するディフューザ流路に配置された多数のディフューザベーンとを備えた遠心圧縮機において、ケーシングに圧縮機外部からディフューザ流路の各ディフューザベーンの前縁へ向って貫通するバイパス流路孔を穿設し、圧縮機外部へ吐出されるガスをバイパス流路孔へ導入し得るバイパス管路を設けたことを特徴とする遠心圧縮機。
【請求項２】
バイパス管路に設置された流量調整弁と、圧縮機外部へ吐出されるガスの流量を検出する流量検出器と、該流量検出器からの流量検出信号に基づき流量調整弁の開度を調整する制御器とを備えた請求項１に記載の遠心圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は遠心圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３から図５は従来の遠心圧縮機の一例を示すもので、この遠心圧縮機は、一側が開口し且つ内方周縁近傍部分に周方向に延びるスクロール流路１を有するケーシング本体２と、スクロール流路１に連なるようにケーシング本体２の所定箇所に設けたガス吐出管３と、ケーシング本体２の他側壁部中央に設けたシール部材４を回転可能に貫通するロータ軸５と、ケーシング本体２の内部中央に位置し且つロータ軸５に嵌着されたインペラ６と、該インペラ６を覆うようにケーシング本体２の開口部分に嵌合し且つ外部からインペラ６の先端部へ向うガス流入口７、並びにインペラ６の周縁部から前記のスクロール流路１へ連なるディフューザ流路８を形成する環状のケーシング蓋９と、ディフューザ流路８に周方向に等間隔に配置された多数のディフューザベーン１０とを備えており、前記のロータ軸５には、歯車増速機構を介してモータなどの駆動装置（図示せず）が連結されている。
【０００３】
ディフューザベーン１０は、ケーシング本体２の内部にインペラ６を取り囲むように設けた凹陥部１１に嵌入された環状のベーン支持座１２に対して一体的に形成されている。
【０００４】
また、スクロール流路１の流路断面形状は、ガス吐出管３に近接するほど大きくなるように形成されている。
【０００５】
図３から図５に示す遠心圧縮機では、モータによってインペラ６を回転させると、圧縮機外部のガス（空気）がガス流入口７からケーシング本体２へ送り込まれ、該ケーシング本体２の内部おいて、インペラ６の径方向外方への速度エネルギーがガスに付与される。
【０００６】
この速度エネルギーが付与されたガスは、ディフューザ流路８をインペラ６の径方向外方へ通過してディフューザベーン１０で減速し、速度エネルギーが圧力エネルギーに変換されて圧力が上昇する。
【０００７】
更に、圧力が上昇したガスは、スクロール流路１からガス吐出管３を経て圧縮機外部へ吐出される。
【０００８】
ところが、図３から図５に示すような遠心圧縮機では、ガス吐出管３に接続されているガス利用対象設備のガス使用量が減ると、ディフューザ流路８及びスクロール流路１を流通するガスの流量が少なくなり、インペラ６からディフューザ流路８へ流入するガスの減速が大きくなってガスの流れが剥離するストール（失速）が生じ、これにより、遠心圧縮機を安定した状態で運転できないサージングが発生する。
【０００９】
このようなガス使用量が減ることに起因したサージングの発生を抑制し、圧縮機作動範囲を拡大する手段として、特開平８−２８４８９２号公報に開示された遠心圧縮機のディフューザがある。
【００１０】
上記公報に開示された遠心圧縮機のディフューザでは、図６に示すように、ディフューザベーン１３の内部にベーン幅方向（遠心圧縮機の軸線方向）に延びる中空室１４を穿設し、ディフューザベーン１３の腹面側に中空室１４からベーン外部へ貫通するスリット状の噴出口１５をベーン前縁と後縁との中間に位置するように開口し、ディフューザ流路よりも下流側から中空室１４へガスを導くようにし、遠心圧縮機に接続されたガス利用対象設備のガス使用量が減った際に、ディフューザ流路よりも下流側からガスを中空室１４へ導き、該中空室１４から噴出口１５を介してディフューザ流路へガスを吐出させ、ディフューザベーン１３の後縁寄り部分での見掛けのガスの流量を増やし、ディフューザベーン１３の腹面側の後縁寄り部分でガスの流れが剥離するストールを抑制している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６に示す如く、薄肉状の多数のディフューザベーン１３に中空室１４及び噴出口１５を形成させることは容易ではない。
【００１２】
また、図３から図５に示すような遠心圧縮機のディフューザ流路８におけるストールは、ディフューザベーン１０の腹面側の後縁寄り部分よりも、ディフューザベーン１０の前縁付近で生じることが多く、特開平８−２８４８９２号公報の遠心圧縮機のディフューザでは、ディフューザベーン１０の前縁付近で生じるストールを抑制することはできない。
【００１３】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、ディフューザベーンの前縁付近でのストールを効果的に抑制することが可能な遠心圧縮機を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載した遠心圧縮機では、内方周縁部にスクロール流路を有するケーシングと、該ケーシングの内部に回転可能に配置されたインペラと、該インペラを周方向に取り囲み且つスクロール流路に連通するディフューザ流路に配置された多数のディフューザベーンとを備えた遠心圧縮機において、ケーシングに圧縮機外部からディフューザ流路の各ディフューザベーンの前縁へ向って貫通するバイパス流路孔を穿設し、圧縮機外部へ吐出されるガスをバイパス流路孔へ導入し得るバイパス管路を設けている。
【００１５】
また、本発明の請求項２に記載した遠心圧縮機では、上述した本発明の請求項１に記載した遠心圧縮機の構成に加えて、バイパス管路に設置された流量調整弁と、圧縮機外部へ吐出されるガスの流量を検出する流量検出器と、該流量検出器からの流量検出信号に基づき流量調整弁の開度を調整する制御器とを備えている。
【００１６】
本発明の請求項１に記載の遠心圧縮機においては、遠心圧縮機よりガス利用対象設備に対して供給されるガスの流量が減ったときに、圧縮機外部へ吐出されるガスを、バイパス管路を介してバイパス流路孔からディフューザ流路のディフューザベーンの前縁に向って流通させ、ディフューザ流路におけるガスの流量を確保してディフューザベーンの前縁付近でのストールを効果的に抑制する。
【００１７】
また、本発明の請求項２に記載の遠心圧縮機においては、遠心圧縮機よりガス利用対象設備に対して供給されるガスの流量が減ったときに、流量検出器からの流量検出信号に基づいて制御器が流量調整弁を開き、圧縮機外部へ吐出されるガスを、バイパス管路を介してバイパス流路孔からディフューザ流路のディフューザベーンの前縁に向って流通させ、ディフューザ流路におけるガスの流量を確保してディフューザベーンの前縁付近でのストールを効果的に抑制する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１及び図２は本発明の遠心圧縮機の実施の形態の一例であり、図中、図３から図５と同一の符号を付した部分は同一物を表している。
【００２０】
図１及び図２に示す遠心圧縮機は、流量調整弁１６を有するバイパス管路１７と、ガス吐出管３から圧縮機外部へ吐出されるガスの流量を検出して流量検出信号１８を出力する流量検出器１９と、該流量検出器１９からの流量検出信号１８に基づき前記の流量調整弁１６に対して開度調整信号２０を出力する制御器２１とを備えている。
【００２１】
また、ケーシング蓋９に圧縮機外部からディフューザ流路８のディフューザベーン１０の前縁側へ向って連通するバイパス流路孔２２を多数穿設している。
【００２２】
バイパス管路１７のガス流通方向上流端は、ガス吐出管３に連通し、バイパス管路１７のガス流通方向下流端は、各バイパス流路孔２２に連通している。
【００２３】
図１及び図２に示す遠心圧縮機においては、モータによってインペラ６を回転させ、圧縮機外部のガス（空気）をガス流入口７からケーシング本体２へ吸い込んでガスに速度エネルギーを付与し且つ速度エネルギーが圧力エネルギーに変換されて圧力が上昇したガスをガス吐出管３からガス利用対象設備へ送給する際に、該ガス利用対象設備のガス使用量が減ることにより、ガス吐出管３を流通するガスの流量が少なくなると、ガス吐出管３におけるガスの流量を検出する流量検出器１９からの流量検出信号１８に基づき、流量調整弁１６を開く開度調整信号２０が制御器２１から流量調整弁１６に対して出力される。
【００２４】
流量調整弁１６が開くと、ガス吐出管３を流通するガスの一部が、バイパス管路１７及びバイパス流路孔２２を経てディフューザ流路８のディフューザベーン１０の前縁部に向って流れる。
【００２５】
これにより、ディフューザ流路８を流通するガスの見掛けの流量が多くなり、インペラ６からディフューザ流路８へ流入するガスとディフューザベーン１０とのなす角度が大きくならず、ディフューザベーン１０の腹面側（凹面側）でガスの流れが剥離するストールが抑制される。
【００２６】
このように、図１及び図２に示す遠心圧縮機では、ガス利用対象設備のガス使用量が減ったときに、ディフューザ流路８のディフューザベーン１０の前縁に向ってガス吐出管３からのガスを流通させ、ディフューザ流路８におけるガスの流量を確保するので、ディフューザベーン１０の前縁付近で生じるストールを効果的に抑制することができ、また、ディフューザベーン１０の前縁付近でのストールを抑制することによって、ディフューザベーン１０の腹面側の後縁寄り部分でのストールも抑制される。
【００２７】
よって、図１及び図２に示す遠心圧縮機では、ガス利用対象設備のガス使用量が減った場合のサージングを防止でき、圧縮機作動範囲を拡大することが可能になる。
【００２８】
一方、ガス利用対象設備のガス使用量が増えることにより、ガス吐出管３を流通するガスの流量が多くなると、ガス吐出管３におけるガスの流量を検出する流量検出器１９からの流量検出信号１８に基づき、流量調整弁１６を閉じる開度調整信号２０が制御器２１から流量調整弁１６に対して出力される。
【００２９】
流量調整弁１６が閉じると、ガス吐出管３からのガスがバイパス管路１７及びバイパス流路孔２２を流れなくなり、遠心圧縮機は定常運転状態に戻る。
【００３０】
なお、本発明の遠心圧縮機は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、バイパス流路孔の数及び形状を適宜変更すること、バイパス管路のガス流方向上流端を遠心圧縮機のガス吐出管とガス利用対象設備とを結ぶ管路に連通させるようにすること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加え得ることは勿論である。
【００３１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の遠心圧縮機では、下記のような種々の優れた効果を奏し得る。
【００３２】
（１）  本発明の請求項１に記載の遠心圧縮機においては、遠心圧縮機よりガス利用対象設備に対して供給されるガスの流量が減ったときに、圧縮機外部へ吐出されるガスを、バイパス管路を介してバイパス流路孔からディフューザ流路のディフューザベーンの前縁に向って流通させることにより、ディフューザ流路におけるガスの流量を確保してディフューザベーンの前縁付近でのストールを効果的に抑制するので、ガス利用対象設備のガス使用量が減った場合のサージングを防止でき、圧縮機作動範囲を拡大することが可能になる。
【００３３】
（２）  本発明の請求項２に記載の遠心圧縮機においては、遠心圧縮機よりガス利用対象設備に対して供給されるガスの流量が減ったときに、流量検出器からの流量検出信号に基づいて制御器が流量調整弁を開き、圧縮機外部へ吐出されるガスを、バイパス管路を介してバイパス流路孔からディフューザ流路のディフューザベーンの前縁に向って自動的に流通させることにより、ディフューザ流路におけるガスの流量を確保してディフューザベーンの前縁付近でのストールを効果的に抑制するので、圧縮機運転管理者の有無に関わらず、ガス利用対象設備のガス使用量が減った場合のサージングを防止でき、圧縮機作動範囲を拡大することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の遠心圧縮機の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図３】従来の遠心圧縮機の一例を示す断面図である。
【図４】図３に示すディフューザベーン及びベーン支持座の平面図である。
【図５】従来の遠心圧縮機の一例を分解した状態を示す斜視図である。
【図６】特開平８−２８４８９２号公報に開示された遠心圧縮機のディフューザのディフューザベーンの斜視図である。
【符号の説明】
１    スクロール流路
２    ケーシング本体（ケーシング）
６    インペラ
８    ディフューザ流路
９    ケーシング蓋（ケーシング）
１０  ディフューザベーン
１６  流量調整弁
１７  バイパス管路
１８  流量検出信号
１９  流量検出器
２１  制御器
２２  バイパス流路孔
【図１】
0003975501.tif 000002
【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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