(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の回転軸に圧縮機用のインペラを複数取り付けてなる多段遠心圧縮機において、上記インペラを収容するケーシングに、後段側インペラが対向する部分に位置させて、該インペラの接触によって切削されるアブレーダブル層を設け、上記後段側インペラを通過する高速空気流によって、上記後段側インペラが上記ケーシングの上記後段側インペラ対向部分に引き寄せられるように、上記回転軸を上記ケーシングに軸方向にスライド可能に軸支したことを特徴とする多段遠心圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一軸多段式の遠心圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
遠心圧縮機として、インペラを収容するケーシングの内面に回転するインペラによって切削されるアブレーダブル層を設け、インペラとアブレーダブル層（ケーシング内面）とのクリアランスを可及的に小さくすることにより、効率の向上を図ったものが知られている（特開平6-257454号公報等）。
【０００３】
他方、図１に示すように、同一の回転軸５にインペラ２、３を複数（２個）取り付けてなる多段遠心圧縮機１が知られている。ここで、かかる２段遠心圧縮機１に前述した技術を適用すれば、各段のインペラ２、３を収容するケーシング４の内面に、各段毎に夫々アブレーダブル層を設けることが考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、高価なアブレーダブル層を各段毎に夫々設けることはコストアップに繋がる。そこで、本発明者は、各段毎に夫々アブレーダブル層を設けることについて検討したところ、後段側にのみアブレーダブル層を設ければ足り、前段側にはアブレーダブル層を設ける必要がないことを見出した。
【０００５】
すなわち、図１に示すように同一の回転軸５に２個のインペラ２、３を取り付けた場合、各段のインペラ２、３の回転数が等しくなるため、後段側のインペラ３の体積流量が前段側のインペラ２の体積流量より小さくなり、図２に示すように後段側のインペラ３の出口幅Ｗ２が前段側のインペラ２の出口幅Ｗ１より小さくなる。
【０００６】
インペラ出口幅Ｗが小さくなると、インペラ−ケーシング間のクリアランスδが相対的に大きくなる。このため、クリアランスδと出口幅Ｗとの比δ／Ｗは、例えばδ１＝δ２とした場合、後段側（δ２／Ｗ２）の方が前段側（δ１／Ｗ１）よりも大きくなる。
【０００７】
よって、クリアランスδ２による漏れの影響が大きい後段側（高圧側）にのみアブレーダブル層を設け、クリアランスδ１による漏れの影響が比較的小さい前段側（低圧側）にはアブレーダブル層を設けないことが、コストアップと効率向上との兼合い上適切であるとの結論に達した。
【０００８】
また、回転軸５は、振動を抑制する等の理由により、軸方向に多少スライドを許容するように軸受１３で軸支されている。よって、図１に示すように、１本の回転軸５の両端にインペラ２、３を背中合わせで取り付けると、後段側のインペラ３を通過する高速空気流によってインペラ３がケーシング側（符号３１側）に引き寄せられ、回転軸５が許容範囲内で図中右方に移動する。
【０００９】
このため、仮に前段側のケーシング内面（符号２６）にアブレーダブル層を設けたとしても、運転中に回転軸５が図１中右方に移動して前段側インペラ２がそのアブレーダブル層から離間するため、インペラ２が空振り状態となってしまい、余り意味がない。逆に、後段側においてはインペラ３がケーシング内面（符号３１）に押し付けられるため、アブレーダブル層が大きな効果を発揮する。
【００１０】
よって、この観点からも、インペラ３がケーシング（符号３１）に押し付けられる後段側にのみアブレーダブル層を設け、インペラ２がケーシング（符号２６）から離間する前段側にはアブレーダブル層を設けないことが、コストアップと効率向上との兼合い上適切であるとの結論に達した。
【００１１】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、コストダウンと効率向上とを両立させた多段遠心圧縮機を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明は、同一の回転軸に圧縮機用のインペラを複数取り付けてなる多段遠心圧縮機において、上記インペラを収容するケーシングに、後段側インペラが対向する部分に位置させて、該インペラの接触によって切削されるアブレーダブル層を設け、上記後段側インペラを通過する高速空気流によって、上記後段側インペラが上記ケーシングの上記後段側インペラ対向部分に引き寄せられるように、上記回転軸を上記ケーシングに軸方向にスライド可能に軸支したものである。
【００１３】
本発明によれば、一軸多段の遠心圧縮機において、前述したように効果の大きな後段側にのみアブレーダブル層を設けたので、アブレーダブル層（高価）を各段に設けたものと比べると、効率を殆ど低下させることなくコストダウンを図ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基いて説明する。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態にかかる２段遠心圧縮機１は、各段のインペラ２、３を収容するケーシング４を有する。ケーシング４の内部には、回転軸５が軸受１３を介して支持されている。回転軸５は、振動を抑制する等の理由により、軸方向に多少（0.2mm 程度）スライドを許容するように軸支されており、モータ６の回転が大径ギヤ７およびピニオン８を介して伝達されるようになっている。
【００１６】
回転軸５の両端部には、第１段インペラ２と第２段インペラ３とが、背中合わせで取り付けられている。各インペラ２、３は、回転軸５に取り付けられた円錐状のロータ９、１０と、ロータ９、１０に放射状に取り付けられたブレード１１、１２とからなっている。ブレード１１、１２は、図２(b) に示すようにフルブレードとハーフブレードとが交互に配置されていてもよく、図２(a) に示すようにフルブレードのみで構成されていてもよい。
【００１７】
ケーシング４は、図１に示すように、回転軸５の軸受１３が取り付けられる中央ブロック１４と、中央ブロック１４の装着穴１５に左方から嵌め込まれる第１段側ブロック１６と、中央ブロック１４の装着穴１７に右方から嵌め込まれる第２段側ブロック１８と、第２段側ブロック１８の装着穴１９に右方から嵌め込まれるインデューサブロック２０とからなる。各ブロック１６、１８、２０は、それぞれ段差部２１、２２、２３によって位置決めされる。
【００１８】
中央ブロック１４とこれに装着される第１段側ブロック１６とは、第１段側圧縮機２４のインデューサ２５と、インペラ対向部２６と、ディフューザ２７と、スクロール室２８とを区画形成する。同様に、中央ブロック１４と第２段側ブロック１８とインデューサブロック２０とは、第２段側圧縮機２９のインデューサ３０と、インペラ対向部３１と、ディフューザ３２と、スクロール室３３とを区画形成する。
【００１９】
第１段側圧縮機２４のインペラ２とインペラ対向部２６との間には、図２(a) に示すように、所定のクリアランスδ１（0.2mm 程度）が形成されている。このインペラ対向部２６には、アブレーダブル層は設けられていない。他方、図２  (b) に示すように、第２段側圧縮機２９のインペラ１２とインペラ対向部３１との間のクリアランスδ２は略零に設定されている。このインペラ対向部３１には、アブレーダブル層３４が設けられている。
【００２０】
アブレーダブル層３４は、例えばテフロンに石英やマイカ等を混ぜた材質からなり、インデューサブロック２０の先端部にブロック体として装着されている。かかるアブレーダブル層３４は、当初インペラ３のブレード１２がアブレーダブル層３４に軽く接触する状態に設定されており、２段遠心圧縮機１の運転中インペラ３のブレード１２によって適宜切削されて馴染み、クリアランスδ２は略零となる。
【００２１】
以上の構成からなる本実施形態の作用を述べる。
【００２２】
かかる２段遠心圧縮機１は、第１段側圧縮機２４のインデューサ２５から吸込んだ空気をインペラ２で加速しディフーザ２７で圧力に変換しスクロール室２８で整流した後に連絡通路３５を介して第２段圧縮機２９のインデューサ３０に導き、同様にして第２段圧縮機２９のインペラ３とディフーザ３２とスクロール室３３とを通し、高圧空気として排出する。
【００２３】
ここで、本実施形態では、図１に示すように、１本の回転軸５に２個のインペラ２、３を取り付けているので、各段のインペラ２、３の回転数が等しくなり、後段側のインペラ３の体積流量が前段側のインペラ２の体積流量より小さくなって、図２に示すように後段側のインペラ３の出口幅Ｗ２が前段側のインペラ２の出口幅Ｗ１より小さくなる。
【００２４】
インペラ出口幅Ｗが小さくなると、インペラ−ケーシング間のクリアランスδが相対的に大きくなる。このため、クリアランスδと出口幅Ｗとの比δ／Ｗは、例えばδ１＝δ２とした場合、後段側（δ２／Ｗ２）の方が前段側（δ１／Ｗ１）よりも大きくなる。
【００２５】
このため、本実施形態では、クリアランスδ２による漏れの影響が大きい後段側（高圧側）圧縮機２９にのみアブレーダブル層３４を設け、クリアランスδ１による漏れの影響が比較的小さい前段側（低圧側）圧縮機２４にはアブレーダブル層を設けないこととしたのである。
【００２６】
また、回転軸５は、前述のように振動を抑制する等の理由により、軸方向に多少スライドを許容するように軸支されている。よって、図１に示すように、１本の回転軸５の両端にインペラ２、３を背中合わせで取り付けると、後段側のインペラ３を通過する高速空気流によってインペラ３がケーシング（アブレーダブル層３４）側に引き寄せられ、回転軸５が許容範囲内で図中右方に移動する。
【００２７】
このため、仮に前段側（第１段側圧縮機２４）のケーシング内面（インペラ対向部２６）にアブレーダブル層を設けたとしても、運転中に回転軸５が図１中右方に移動して前段側インペラ２がそのアブレーダブル層から離間するため、インペラ２が空振り状態となってしまい、余り意味がない。逆に、後段側（第２段側圧縮機２９）においてはインペラ３がケーシング（インペラ対向部３１）に押し付けられるため、そこに設けられたアブレーダブル層３４が大きな効果を発揮する。
【００２８】
よって、この観点からも、本実施形態では、運転中にインペラ３がケーシング（インペラ対向部３１）に押し付けられる後段側（第２段側圧縮機２９）にのみアブレーダブル層３４を設け、インペラ２がケーシング（インペラ対向部２６）から離間する前段側（第１段側圧縮機２４）にはアブレーダブル層を設けないこととしたのである。
【００２９】
すなわち、本実施形態においては、一軸２段の遠心圧縮機１において、効果の大きな後段側（第２段側圧縮機２９）にのみアブレーダブル層３４を設け、効果の小さい前段側（第１段側圧縮機２４）についてはアブレーダブル層を省略したので、アブレーダブル層３４（高価）を各段に設けたものと比べると、効率を殆ど低下させることなくコストダウンを図ることができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る多段遠心圧縮機によれば、コストダウンと効率向上とを両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す多段遠心圧縮機の断面図である。
【図２】上記多段遠心圧縮機の部分断面図であり、 (a)は第１段側圧縮機の部分断面図、 (b)は第２段側圧縮機の部分断面図である。
【符号の説明】
１  ２段遠心圧縮機
２  インペラ
３  インペラ
４  ケーシング
５  回転軸
３１  後段側インペラが対向する部分としてのインペラ対向部
３４  アブレーダブル層
【図１】
0004325001.tif 000002
【図２】
0004325001.tif 000003