JP2001235398A - 高速回転体の試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、圧縮機や過給機等の高速回転体に
ついて試験を行う際に、羽根車の背面側に沿う背面空間
へ潤滑油が漏洩することがないように、上記背面空間に
おける圧力を適切に保持できるようにした、高速回転体
の試験装置を提供することを課題とする。 【解決手段】 高速回転体の羽根車17の背面側における
背面空間27の圧力が圧力センサー29で検出され、渦室21
に接続された吐出管６の流量調整弁14がセンサー29の検
出信号に基づきコントローラ30で制御されることによ
り、背面空間27の圧力を適切に保って、ラビリンス25の
隙間を伝って潤滑油28が同空間27へ漏洩するのを防止す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機や過給機等
の高速回転体の試験装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来の一般的な圧縮機や過給機
などの高速回転体の試験装置を概略的に示している。本
図ではタービンを駆動源とした圧縮機の例を示している
が、駆動源にモータを使用する場合もある。図５に示す
ように従来の例では、図示していない空気源より送気ダ
クト１を介し空気を圧送してタービン２を回転させ、タ
ービン２と連結された圧縮機３の性能試験が実施され
る。大気中の空気は、タービン２により駆動される圧縮
機３の回転によって、騒音を低減する吸込みサイレンサ
ー４を介し吸気ダクト５内に吸い込まれ、圧縮機３の回
転により圧縮・昇圧されてから吐出管６を通り、図示し
ない排気サイレンサーを介して大気に排出される。

【０００３】一方、タービン２に供給された圧送空気
は、排気ダクト７を通り、図示しない排気煙突から排出
される。吸気ダクト５には、空気抵抗を与える減圧装置
８のほか、前流側の気流状態を計測する温度センサー９
や圧力センサー10が配設されている。また、圧縮機３の
後流側にある吐出管６にも、後流側の気流状態を計測す
る温度センサー11や圧力センサー12が配設されている。
吐出管６には圧縮機３の流量を計測するオリフィス13が
設置されており、その流量の調整は流量調整弁14で行わ
れる。図５中の矢印15は空気の流れ方向を示し、符号16
は吐出管６や送気ダクト１を接続するフランジを示す。

【０００４】図６は、従来の一般的な圧縮機の試験装置
の断面図を示す。図中の羽根車17は、回転軸18にナット
19で固定されており、その先端にはエンドキャップ20が
取り付けられ、回転軸18を介して駆動源のタービン２あ
るいはモータにつながっている。かたつむりのような渦
巻き状になった渦室21を内部に形成する渦室ケーシング
22は、羽根車17を囲繞するように取付けられ、フランジ
23によって吸気ダクト５と連結されている。そして、羽
根車17の直前には、吸気ダクト５内の温度を計測する温
度センサー９や、圧力の状態値を計測するために圧力セ
ンサー10が設置されている。

【０００５】また、ラビリンス25をそなえた背面ケーシ
ング24が、渦室ケーシング22に結合されており、ラビリ
ンス25におけるシール機構は、羽根車17と背面ケーシン
グ24との間の背面空間27に潤滑油28が漏洩するのを防止
している。

【０００６】渦室21の出口端部は、吐出管６に接続さ
れ、羽根車17で圧縮された空気を排出する。吐出管６に
は、渦室21から吐出された圧縮空気の状態を計測するた
めに温度センサー11と圧力センサー12とが設置されてお
り、さらにはこの圧縮機３の流量を計測するオリフィス
13や、その流量を調整する流量調整弁14が設置されてい
る。吸気ダクト５の上流側に配設されている減圧装置８
は、吸込み空気に抵抗を与えるように多孔板や金網など
を使用し、圧縮機入口の空気圧力を低減させ空気比重量
を小さくする装置である。

【０００７】羽根車17は、図５に示すタービン２やモー
タ等の駆動源より力を受け、回転軸18を介して回転し、
大気中の空気26をサイレンサー４を介し吸入する。吸入
された空気26は、減圧装置８により損失を与えられ大気
圧よりかなり低い状態で羽根車17に流入し、羽根車17内
で圧縮されて昇圧し吐出管６を通り図示しない排気サイ
レンサーより排出される。

【０００８】図２は、一般的な圧縮機の特性を示す流量
・圧力特性図で、横軸に流量、縦軸に吐出圧力を表した
ものである。試験では、回転数を一定にしてサージング
ライン35とチョークライン36との間の特性ライン37を得
ることを目的としている。

【０００９】しかしながら、圧縮機３の負荷を小さくす
るため羽根車17入口の空気比重量を小さくし、実流量を
減らすような試験方法［空気源の能力が不足する場合に
は、圧縮機３の所要回転数（試験回転数）を得るため
に、圧縮機３の入口部に減圧装置８を配置して空気抵抗
を与え、圧縮機入口の空気比重量を小さくすることによ
り、重量流量を減らし圧縮機入力を少なくする方法で行
う。］においては、減圧装置８後の圧力は極端に低くな
り、特にチョークライン36で試験する場合、渦室21及び
吐出管６の圧力も低くなってしまう。この場合、羽根車
17の背面側の背面空間27はさらに低い圧力（負圧）とな
り、図示していない軸受の潤滑油28がラビリンス25の隙
間を伝って背面空間27や渦室21に入り、さらに吐出管６
に滲み出て、排気サイレンサーの吸音材に染み込んでし
まうことがある。そして、吸音材に染み込んだ潤滑油
は、圧縮機の出口温度が高くなると燻焼するようにな
り、場合によっては火災になる恐れがある。またコンプ
レッサーや過給機などの実機では、エアー配管やエンジ
ンに潤滑油28の混入を招く不具合がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、圧縮
機や過給機等の高速回転体について試験を行う際に、羽
根車の背面側に沿う背面空間へ図示していない軸受の潤
滑油がラビリンスの隙間を伝って漏洩することのないよ
うに、上記背面空間における圧力を適切に保持できるよ
うにした、高速回転体の試験装置を提供することを課題
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明の高速回転体の試験装置は、渦巻き状の渦室
を内部に形成する渦室ケーシングと、同渦室ケーシング
により囲繞されるように配設されて回転駆動される羽根
車と、同羽根車の背面側に設けられ上記渦室ケーシング
に結合された背面ケーシングとからなる試験装置であっ
て、上記渦室ケーシングの内部へ吸気ができるように同
ケーシングに接続された吸気ダクトと、同吸気ダクトを
通じて吸気を行うべく上記羽根車の回転軸を回転駆動し
うる回転駆動機と、上記羽根車の回転により上記渦室で
圧縮された気体を吐出すべく上記渦室ケーシングに接続
された吐出管と、同吐出管に設けられた流量調整弁とを
備え、上記羽根車の背面側と上記背面ケーシングとの間
の背面空間の圧力を検出する圧力センサーと、同圧力セ
ンサーの検出信号に基づき上記流量調整弁を制御するコ
ントローラとが設けられたことを特徴としている。

【００１２】また、本発明の高速回転体の試験装置は、
上記圧力センサーの検出圧力が正圧を保持するように、
上記コントローラの制御特性が設定されていることを特
徴としている。

【００１３】さらに、本発明の高速回転体の試験装置
は、渦巻き状の渦室を内部に形成する渦室ケーシング
と、同渦室ケーシングにより囲繞されるように配設され
て回転駆動される羽根車と、同羽根車の背面側に設けら
れ上記渦室ケーシングに結合された背面ケーシングとか
らなる試験装置であって、上記渦室ケーシングの内部へ
吸気ができるように同ケーシングに接続された吸気ダク
トと、同吸気ダクトを通じて吸気を行うべく上記羽根車
の回転軸を回転駆動しうる回転駆動機と、上記羽根車の
回転により上記渦室で圧縮された気体を吐出すべく上記
渦室ケーシングに接続された吐出管と、同吐出管に設け
られた流量調整弁とを備え、上記羽根車の背面側と上記
背面ケーシングとの間の背面空間の圧力を検出する圧力
センサーと、上記背面空間へ加圧空気を送給しうるよう
に同背面空間に接続された導管と、同導管に介在する加
圧調整弁と、上記圧力センサーの検出信号に基づき上記
加圧調整弁を制御するコントローラとが設けられたこと
を特徴としている。

【００１４】また本発明の高速回転体の試験装置は、上
記圧力センサーの検出圧力が上限設定値と下限設定値と
の間で正圧を保持するように、上記コントローラの制御
特性が設定されていることを特徴としている。

【００１５】上述の本発明の高速回転体の試験装置で
は、羽根車の回転作動時に同羽根車の背面と背面ケーシ
ングとの間の背面空間における圧力が設定圧力より著し
く低くなると、これを検知した圧力センサーの検出信号
に基づきコントローラが吐出管の流量調整弁を流量減少
側に制御して背面空間の過度の圧力低下を防止し、これ
により図示していない軸受の潤滑油がラビリンスの隙間
を伝って上記背面空間へ漏洩して弊害を招くのを防止で
きるようになる。

【００１６】そして、上記圧力センサーの検出圧力が正
圧を保持するように、上記コントローラの制御特性が設
定されていると、上記潤滑油が上記背面空間内へ漏洩す
るのを的確に防止しながら、高速回転体の試験を適切に
行うことができる。

【００１７】また、上記背面空間へ加圧空気を送給しう
る導管が設けられて、上記背面空間の圧力を検知する圧
力センサーからの検出信号に基づき、コントローラが上
記導管に設けられた加圧調整弁の制御を行う場合は、上
記背面空間における圧力を十分に高く維持できるので、
図示していない軸受の潤滑油がラビリンスの隙間を伝っ
て上記背面空間へ漏洩して弊害を招くのを防止すること
ができる。

【００１８】そして、上記圧力センサーの検出圧力が上
限設定値と下限設定値との間で正圧を保持するように、
上記コントローラの制御特性が設定されていると、上記
潤滑油がラビリンスの隙間を伝って上記背面空間へ漏洩
するのを十分に防止しながら、高速回転体の試験を適切
に行うことができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の実施形
態について説明すると、図１は本発明の第１実施形態と
しての高速回転体の試験装置の概略構成を模式的に示す
縦断面図であり、図２は一般的な圧縮機の特性を示す流
量・圧力特性図、図３は本発明の第２実施形態としての
高速回転体の試験装置の概略構成を模式的に示す縦断面
図、図４は一般的な圧縮機の特性を示す流量・圧力特性
図に最大チョークラインを付加したものである。

【００２０】まず本発明の第１実施形態について説明す
ると、図１に示すように、渦巻き状の渦室21を内部に形
成する渦室ケーシング22は羽根車17を囲繞するように取
り付けられ、ラビリンス25を備えた背面ケーシング24
は、渦室ケーシング22に結合されている。

【００２１】このように構成される圧縮機３の試験のた
め、渦室ケーシング22の内部へ吸気ができるように同ケ
ーシング22には吸気ダクト５がフランジ23を介し連結さ
れ、羽根車17の回転軸18は図示しないタービンあるいは
モータなどの回転駆動機で回転駆動されるようになって
いる。

【００２２】そして、羽根車17の回転により渦室21で圧
縮された気体は、渦室ケーシング22に接続された吐出管
６を通じて吐出されるようになっており、同吐出管６に
は流量調整弁14が設けられている。

【００２３】また羽根車17の背面側と背面ケーシング24
との間の背面空間27における圧力を検出するため、圧力
センサー29が設けられ、同センサー29の検出信号に基づ
き流量調整弁14を制御するコントローラ30が、圧力セン
サー29および流量調整弁14にそれぞれケーブル31, 32を
介して接続されている。

【００２４】そして、この第１実施形態では、羽根車17
の回転作動時に圧力センサー29の検出圧力が正圧を保持
するように、コントローラ30の制御特性が設定されてい
る。なお、図１における他の符号で図５，６と同じ符号
は、同様の部材を示している。

【００２５】上述の第１実施形態の高速回転体の試験装
置では、羽根車17の回転作動時に同羽根車17の背面と背
面ケーシング24との間の背面空間27における圧力が大気
圧より著しく低くなると、これを検知した圧力センサー
29の検出信号に基づきコントローラ30が吐出管６の流量
調整弁14を流量減少側に制御して背面空間27の過度の圧
力低下を防止し、これにより図示していない軸受の潤滑
油28がラビリンス25の隙間を伝って背面空間27へ漏洩し
て弊害を招くのを防止できるようになる。

【００２６】そして、圧力センサー29の検出圧力が正圧
を保持するように、コントローラ30の制御特性が設定さ
れていると、上記潤滑油28が背面空間27へ漏洩するのを
的確に防止しながら、高速回転体の試験を適切に行うこ
とができる。

【００２７】なお、図２は、一般的な圧縮機の特性を示
す流量・圧力特性図で、横軸に流量、縦軸に吐出圧力を
表わしたものであるが、上述の試験では、回転数を一定
にしてサージングライン35とチョークライン36との間の
特性ライン37を得ることを目的としている。

【００２８】次に本発明の第２実施形態としての高速回
転体の試験装置について説明すると、図３に示すよう
に、本実施形態の場合も、渦巻き状の渦室21を内部に形
成する渦室ケーシング22は羽根車17を囲繞するように取
り付けられ、ラビリンス25を備えた背面ケーシングは、
渦室ケーシング22に結合されている。

【００２９】このように構成される圧縮機３の試験のた
め、渦室ケーシング22の内部へ吸気ができるように同ケ
ーシング22には吸気ダクト５がフランジ23を介し連結さ
れ、羽根車17の回転軸18は図示しないタービンあるいは
モータなどの回転駆動機で回転駆動されるようになって
いる。

【００３０】そして、羽根車17の回転により渦室21で圧
縮された空気は、渦室ケーシング22に接続された吐出管
６を通じて吐出されるようになっており、同吐出管６に
は流量調整弁14が設けられている。また羽根車17の背面
側と背面ケーシング24との間の背面空間27における圧力
を検出するため、圧力センサー29が設けられている。

【００３１】さらに、この第２実施形態では、背面空間
27へ加圧空気42を送給しうるように同背面空間27に接続
された導管40, 41と、同導管に介在する加圧調整弁39と
が設けられるほか、圧力センサー29からケーブル31を通
じて受ける検出信号に基づき加圧調整弁39をケーブル32
を介して制御するコントローラ30が設けられている。

【００３２】そして、コントローラ30の制御特性は、圧
力センサー29の検出圧力を正圧の既定値付近に保つよう
に、すなわち上限設定値と下限設定値との間で正圧に保
てるように設定されている。なお、図３における他の符
号で図５，６と同じ符号は、同様の部材を示している。

【００３３】上述の第２実施形態では、背面空間27へ加
圧空気を送給しうる導管40が設けられて、背面空間27の
圧力を検知する圧力センサー29からの検出信号に基づ
き、コントローラ30が導管40に設けられた加圧調整弁39
の制御を行うので、背面空間27における圧力を正圧に保
持できるようになり、これにより図示していない軸受の
潤滑油がラビリンス25の隙間を伝って背面空間27へ漏洩
して弊害を招くのを防止することができる。

【００３４】そして、圧力センサー29の検出圧力を上限
設定値と下限設定値との間で正圧に保てるように、コン
トローラ30の制御特性が設定されていると、上記潤滑油
が背面空間27へ漏洩するのを十分に防止しながら、高速
回転体の試験を適切に行うことができる。

【００３５】図４は、一般的な圧縮機の特性を表わす流
量・圧力の特性図で、図４のように圧縮機の特性ライン
37を得るためにチョークライン36側で試験する場合、流
量調整弁14を開にして設定するが、羽根車17の背面の背
面空間27について圧力センサー29で圧力を検出し、その
検出値が下限設定値（例えば１０００ｍｍＡｑ）以下と
なったら加圧調整弁39を開にして加圧エアー42を挿入
し、背面空間27の圧力を正圧にする。また、流量調整弁
14を絞って圧縮機の特性ライン37をサージングライン35
側に設定した場合、圧力センサー29の圧力検出値が上限
設定値（例えば３０００ｍｍＡｑ）になったら、加圧調
整弁39を閉にして加圧空気42をカットする。このよう
に、羽根車17の背面の背面空間27の圧力を圧力センサー
29で検知し、その出力信号をコントローラ30を介して加
圧調整弁39を開閉するように制御し、背面空間27の圧力
を正圧の既定値に保持するようにしている。

【００３６】従来は、チョークライン36側で試験する場
合、背面空間27の圧力は負圧になり、潤滑油28が回転軸
18とラビリンス25の隙間より滲み出て、背面空間27や渦
室21を経て吐出管６に流れ出ていたが、加圧空気42を挿
入することにより常に正圧を保持できるため、潤滑油28
の漏洩を防止し、さらに従来までは不可能であった最大
チョークライン38側までの試験が可能となる。

【００３７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の高速回転
体の試験装置によれば次のような効果が得られる。 (1) 羽根車の回転作動時に同羽根車の背面と背面ケーシ
ングとの間の背面空間における圧力が設定圧力より著し
く低くなると、これを検知した圧力センサーの検出信号
に基づきコントローラが吐出管の流量調整弁を流量減少
側に制御して背面空間の過度の圧力低下を防止し、これ
により図示していない軸受の潤滑油が上記背面空間へ漏
洩して弊害を招くのを防止できるようになる。 (2) 上記圧力センサーの検出圧力が正圧を保持するよう
に、上記コントローラの制御特性が設定されていると、
上記潤滑油が上記背面空間内へ漏洩するのを的確に防止
しながら、高速回転体の試験を適切に行うことができ
る。 (3) 上記背面空間へ加圧空気を送給しうる導管が設けら
れて、上記背面空間の圧力を検知する圧力センサーから
の検出信号に基づき、コントローラが上記導管に設けら
れた加圧調整弁の制御を行う場合は、上記背面空間にお
ける圧力を正圧に保持できるので、図示していない軸受
の潤滑油がラビリンスの隙間を伝って上記背面空間へ漏
洩して弊害を招くのを防止することができる。 (4) 上記圧力センサーの検出圧力を上限設定値と下限設
定値との間で正圧に保てるように、上記コントローラの
制御特性が設定されていると、上記潤滑油が上記背面空
間へ漏洩するのを十分に防止しながら、高速回転体の試
験を適切に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態としての高速回転体の試
験装置の要部を模式的に示す縦断面図である。

【図２】一般的な圧縮機の特性を示す流量・圧力特性図
である。

【図３】本発明の第２実施形態としての高速回転体の試
験装置の要部を模式的に示す縦断面図である。

【図４】図２の特性図に最大チョークラインを付加した
ものである。

【図５】従来の高速回転体の試験装置の全体構造を模式
的に示す説明図である。

【図６】従来の高速回転体の試験装置の要部を模式的に
示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 送気ダクト ２ タービン ３ 圧縮機 ４ 吸込みサイレンサー ５ 吸気ダクト ６ 吐出管 ７ 排気ダクト ８ 減圧装置 ９ 温度センサー 10 圧力センサー 11 温度センサー 12 圧力センサー 13 オリフィス 14 流量調整弁 15 空気の流れ方向 16 フランジ 17 羽根車 18 回転軸 19 ナット 20 エンドキャップ 21 渦室 22 渦室ケーシング 23 フランジ 24 背面ケーシング 25 ラビリンス 26 空気 27 背面空間 28 潤滑油 29 圧力センサー 30 コントローラ 31, 32 ケーブル 35 サージングライン 36 チョークライン 37 特性ライン 38 最大チョークライン 39 加圧調整弁 40, 41 導管 42 加圧空気

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G024 AD02 AD04 BA11 CA09 DA09 EA00 3H021 BA05 BA06 CA01 DA12 EA05 EA07 EA15

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 渦巻き状の渦室を内部に形成する渦室ケ
   ーシングと、同渦室ケーシングにより囲繞されるように
   配設されて回転駆動される羽根車と、同羽根車の背面側
   に設けられ上記渦室ケーシングに結合された背面ケーシ
   ングとからなる試験装置であって、上記渦室ケーシング
   の内部へ吸気ができるように同ケーシングに接続された
   吸気ダクトと、同吸気ダクトを通じて吸気を行うべく上
   記羽根車の回転軸を回転駆動しうる回転駆動機と、上記
   羽根車の回転により上記渦室で圧縮された気体を吐出す
   べく上記渦室ケーシングに接続された吐出管と、同吐出
   管に設けられた流量調整弁とを備え、上記羽根車の背面
   側と上記背面ケーシングとの間の背面空間の圧力を検出
   する圧力センサーと、同圧力センサーの検出信号に基づ
   き上記流量調整弁を制御するコントローラとが設けられ
   たことを特徴とする高速回転体の試験装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の高速回転体の試験装置
   において、上記圧力センサーの検出圧力が正圧（正の圧
   力：以下正圧という）を保持するように、上記コントロ
   ーラの制御特性が設定されていることを特徴とする高速
   回転体の試験装置。
3. 【請求項３】 渦巻き状の渦室を内部に形成する渦室ケ
   ーシングと、同渦室ケーシングにより囲繞されるように
   配設されて回転駆動される羽根車と、同羽根車の背面側
   に設けられ上記渦室ケーシングに結合された背面ケーシ
   ングとからなる試験装置であって、上記渦室ケーシング
   の内部へ吸気ができるように同ケーシングに接続された
   吸気ダクトと、同吸気ダクトを通じて吸気を行うべく上
   記羽根車の回転軸を回転駆動しうる回転駆動機と、上記
   羽根車の回転により上記渦室で圧縮された気体を吐出す
   べく上記渦室ケーシングに接続された吐出管と、同吐出
   管に設けられた流量調整弁とを備え、上記羽根車の背面
   側と上記背面ケーシングとの間の背面空間の圧力を検出
   する圧力センサーと、上記背面空間へ加圧空気を送給し
   うるように同背面空間に接続された導管と、同導管に介
   在する加圧調整弁と、上記圧力センサーの検出信号に基
   づき上記加圧調整弁を制御するコントローラとが設けら
   れたことを特徴とする高速回転体の試験装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の高速回転体の試験装置
   において、上記圧力センサーの検出圧力が上限設定値と
   下限設定値との間で正圧を保持するように、上記コント
   ローラの制御特性が設定されていることを特徴とする高
   速回転体の試験装置。