JP2003293988A - 多段ロータ及びこれを備えた遠心圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速回転による遠心力にてインペラがシャフ
トから浮き上がることを防止し、さらなる高速回転域で
回転させて気体を圧縮する多段ロータ及びこれを備えた
遠心圧縮機を提供すること。 【解決手段】 複数の羽根を備えて回転により気体を略
半径方向に導き圧縮させるインペラ部Ｖと、該インペラ
部Ｖの中央部に位置し該インペラ部Ｖの回転軸をなすシ
ャフト部Ｓとが一体にて形成されたインペラ部材３２を
複数備え、各シャフト部Ｓが同一軸線上に並べて連接さ
れた多段ロータ３０を構成した。また、この多段ロータ
３０を用いた遠心圧縮機を構成し、圧縮しにくい水素等
の気体を高い圧縮率にて確実に圧縮できることとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、遠心力により気体
を段階的に圧縮する多段ロータ及びこれを備えた遠心圧
縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】遠心圧縮機は、回転するインペラの半径
方向に気体あるいは蒸気を通り抜けさせ、その際に発生
する遠心力にてそれら気体を圧縮するものである。イン
ペラを多段に備えて構成された多段ロータを有する遠心
圧縮機の一般的な構成について図３を用いて説明する。
図３は従来より用いられている遠心圧縮機の全体構成を
説明する断面図である。

【０００３】ケーシング２は、遠心圧縮機の外観形状を
なすとともに、この内部に、シャフト３と、該シャフト
３の軸線方向に沿って所定の間隔を有して取り付けられ
た複数のインペラ４と、各インペラ４間を繋いで段階的
に圧縮された気体を流通させる流路２ｃと、シャフト３
の両端部を回転可能に支持する各軸受５とが少なくとも
備えられている。また、ケーシング２の壁面には、圧縮
する気体を導き入れる吸入口２ａと、圧縮された気体を
送出する吐出口２ｂとが備えられている。

【０００４】個々のインペラ４は、円盤上に複数の羽根
（図示せず）が立設され、該羽根の先端にシュラウドが
取り付けられて構成されている。上記円盤とシュラウド
との間に形成される空間は、圧縮する気体の通り道とし
て機能する流路とされ、先に説明したケーシング２内の
流路２ｃと繋げられている。なお、複数のインペラ４が
シャフト３に多段に取り付けられたものは、符号１０に
示される遠心圧縮機１の多段ロータを指すものである。

【０００５】上記のような遠心圧縮機１において、シャ
フト３に対する各インペラ４の取り付け構造について図
４を用いて説明する。駆動源に連結されて駆動されるシ
ャフト３にインペラ４を取り付ける場合、従来焼ばめに
て行うことが一般的である。より詳しく説明すると、例
えば、インペラ４の温度を高くした状態でシャフト３に
嵌め込む。この場合、インペラ４の内径はシャフト３の
外径よりも大きい状態となり、シャフト３にインペラ４
を嵌め込むことが可能となる。

【０００６】そして、インペラ４が通常の温度に下がる
と、インペラ４は次第に収縮し、シャフト３に対する締
め付け力を発生させながらシャフト３に密着する。この
ような焼ばめによってインペラ４はシャフト３に固定し
て取り付けられることになる。なお、上記説明した焼ば
めによる互いの取り付け面は、図において符号Ｔｉに示
される焼ばめ部分である。

【０００７】なお、その他インペラ４をシャフト３に取
り付ける取り付け構造として、ボルトを用いたものや、
キーを用いたものがあるが、一般的ではない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、インペ
ラ４を焼ばめによってシャフト３に取り付けた場合、シ
ャフト３の回転による遠心力によって、インペラ４が浮
き上がったり、締め付け力の低下よるすべりが生じたり
することがある。このような現象は遠心圧縮機１の運転
にとって問題となることは言うまでもなく、このために
遠心圧縮機１の運転が制限、つまりは、高速で回転させ
る多段ロータ１０の回転速度が制限されていた。

【０００９】一般に、多段ロータ１０の回転速度の限界
値となるのが、インペラ４の周速が４５０ｍ／ｓ以下と
されている。つまり、４５０ｍ／ｓ以上で多段ロータ１
０を回転させると、シャフト３に対してインペラ４のす
べり等が発生することが懸念されるからである。これに
より、実際に遠心圧縮機１の運転を行う上では、安全係
数を考慮して４００ｍ／ｓ程度の周速にてインペラ４を
回転させることが通例とされている。

【００１０】上記に記載した内容を踏まえ、水素を圧縮
するための遠心圧縮機、言い換えれば、遠心式の水素圧
縮機を構成する場合についてさらに説明する。水素は、
分子量が小さい気体であり、圧縮するには多くの仕事を
要することが知られている。このような水素を上記遠心
圧縮機にて圧縮するには、従来の遠心圧縮機１の構成か
ら、インペラ４の段数を増やすことや、インペラの外径
を拡大することや、多段ロータ１０の回転数を増大させ
ることや、インペラ４の周速を増大させること等で水素
圧縮機に必要とされる圧縮率を確保する必要がある。

【００１１】インペラ４の段数を増やすこと、つまり、
インペラ４の取り付け個数を増やすことは、該インペラ
４を取り付けるためのシャフト３の全長を長くする必要
がある。この場合、該シャフト３には回転による振れが
発生するので、該振れに対するロータダイナミックス
（動的強度）を考慮すると極端なシャフト径の増大とな
りうり、実施が困難である。また、後者のインペラ４の
周速を増大させることは、先に説明したようにインペラ
４の浮き上がり等の問題があるので、必要とされる回転
数を得ることは現状の焼ばめによるインペラ４の取り付
け構造では困難である。また、インペラ４の外径を拡大
することは水素圧縮機の大型化になる。

【００１２】本発明は上記事情に鑑みて成されたもので
あり、高速回転による遠心力にてインペラがシャフトか
ら浮き上がることを防止し、さらなる高速回転域で回転
させて気体を圧縮する多段ロータ及びこれを備えた遠心
圧縮機を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、以下の手段を採用する。請求項１に記載の
発明は、複数の羽根を備えて回転により気体を略半径方
向に導き圧縮させるインペラ部と、該インペラ部の中央
部に位置し該インペラ部の回転軸をなすシャフト部とが
一体にて形成されたインペラ部材を複数備え、前記各シ
ャフト部が同一軸線上に並べられて連接されていること
を特徴としている。

【００１４】このような構成により、多段ロータは、気
体を圧縮するインペラ部ごとに分割された複数のインペ
ラ部材によって構成されるとともに、該インペラ部材の
それぞれに形成されたシャフト部どうしが同一軸線上に
接続された状態にて構成されることになる。つまり、従
来ではシャフトと複数のインペラとの組み合わせによっ
て構成された多段ロータが、シャフト部とインペラ部と
の一体構造によるインペラ部材の複合体とされた多段ロ
ータとして構成されることになる。そして、同一軸線上
に連接されたシャフト部は、多段ロータの回転軸として
機能することになる。なお、多段ロータとは、気体を各
インペラ部にて段階的に圧縮するロータを意味するもの
である。

【００１５】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
多段ロータにおいて、前記シャフト部の一端部には、隣
り合って連接される他の前記シャフト部の端部に嵌合さ
れる被嵌合部が形成されるとともに、前記シャフト部の
他端部には、隣り合って連接される他の前記シャフト部
の端部に嵌合する嵌合部が形成されていることを特徴と
している。

【００１６】このような構成により、多数のインペラ部
材を連接して多段ロータを形成する場合において、各シ
ャフト部は嵌合部と被嵌合部との嵌め合い関係にて容易
に接続されることになる。また、嵌め合いの関係をより
正確に規定した場合、各シャフト部は容易に同一軸線上
に連接されることになる。従って、複数のインペラ部材
からなる多段ロータを偏心させずに形成できるようにな
る。

【００１７】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２記載の多段ロータにおいて、前記シャフト部の
中心部分には、軸方向に沿って貫通された貫通穴が形成
されていることを特徴としている。

【００１８】インペラ部材を構成するシャフト部の中心
部分に貫通穴が形成される。そして、このインペラ部材
が複数連接されることで、多段ロータの回転軸が中空と
なる。これによって、多段ロータは中空となった部分で
重量が減少し、軽量化が図られる。

【００１９】請求項４に記載の発明は、請求項１から請
求項３のいずれか１項記載の多段ロータをケーシング内
に備え、該多段ロータにより気体に遠心力を与えて段階
的に圧縮する遠心圧縮機であることを特徴としている。

【００２０】遠心圧縮機の一構成要素として請求項１か
ら請求項３のいずれか１項記載の多段ロータが備えられ
ていることにより、遠心圧縮機に吸入される気体は該多
段ロータにて段階的に圧縮されて吐出されることにな
る。また、該多段ロータは超高速域での回転を可能とし
ているので、気体はより高い圧力に段階的に圧縮されて
吐出されることになる。

【００２１】請求項５に記載の発明は、請求項１から請
求項３のいずれか１項記載の多段ロータをケーシング内
に備え、多段ロータにて圧縮する気体が水素とされた遠
心圧縮機であることを特徴としている。

【００２２】遠心圧縮機の一構成要素として請求項１か
ら請求項３のいずれか１項記載の多段ロータが備えら
れ、該遠心圧縮機に吸入される気体が水素とされてい
る。水素は空気に比べて分子量が極端に少ない軽い気体
である。そのため、該水素を圧縮することは困難である
が、先に示した本発明における多段ロータが超高速域で
の回転を可能としているので、水素に対して大きな仕事
量を有する圧縮作用を及ぼすことになる。

【００２３】請求項６に記載の発明は、請求項４または
請求項５記載の遠心圧縮機において、前記多段ロータの
前記インペラ部の外径が２００ｍｍから２０００ｍｍの
間とされた場合に、該インペラ部の周速が少なくとも４
００ｍ／ｓにて回転する多段ロータが備えられているこ
とを特徴としている。

【００２４】インペラ部の外径が２００ｍｍから２００
０ｍｍの間で形成され、このインペラ部の周速が少なく
とも４００ｍ／ｓを確保するように多段ロータを回転さ
せる運転が実施される。従って、インペラ部の段数が制
限される場合であっても、圧縮率を高く維持して気体を
圧縮する遠心圧縮機が構成される。これによって、圧縮
することが比較的困難とされている気体であっても、段
階を追って所定の圧力まで気体を圧縮することが可能と
される。

【００２５】また、水素等の圧縮しにくい気体をより的
確に圧縮するとともに、圧縮させる段数を抑えて遠心圧
縮機を構成する場合、インペラ部の外径を３００ｍｍか
ら１５００ｍｍの間で形成し、このインペラ部の周速を
５００ｍ／ｓ以上となるように多段ロータを回転させる
遠心圧縮機がより好ましい。つまり、水素を圧縮する上
で最も理想的なインペラ部の形状が導かれる。

【００２６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態につい
て、図面を参照して説明する。図１は本実施形態におけ
る多段ロータ３０の構成を説明する断面図である。図１
において、符号３１はロータ端部部材、３２はインペラ
部材を示している。また、符号Ｓは各インペラ部材３２
のシャフト部を指し示しており、符号Ｖは各インペラ部
材３２のインペラ部を指し示している。なお、図におい
ては、インペラ部Ｖがシャフト部Ｓを挟んで上下それぞ
れの部分を指し示しているが、インペラ部Ｖは円盤状に
形成されているので、この円盤形状全体のうちシャフト
部Ｓを除いた部分がインペラ部Ｖを指し示すものであ
る。また、シャフト部Ｓは複数のインペラ部材３２が連
接されることで回転軸３３を形成するものである。

【００２７】個々のインペラ部材３２は、円盤３２ｃ上
に複数の羽根３２ｅが立設され、該羽根３２ｅの先端
（図において左方側の端面）にシュラウド３２ｄが取り
付けられて構成されている。上記円盤３２ｃとシュラウ
ド３２ｄとの間に形成される空間は、圧縮する水素等の
気体の通り道として機能する流路Ｐであり、図８にて説
明したケーシング２内の流路２ｃと繋げられている。ま
た、オープンタイプのインペラ部材の場合には、シュラ
ウド３２ｄが取り付けられない構造となっている。

【００２８】このように形成されたインペラ部Ｖを有す
るインペラ部材３２の中央部分には、図において左右方
向、換言するならば、インペラ部Ｖの円盤３２ｃに直交
する軸線に沿ったシャフト部Ｓが形成されている。この
シャフト部Ｓは、インペラ部Ｖと一体構造とされ、シャ
フト部Ｓの中心軸がインペラ部Ｖの中心軸と一致するよ
うに形成されている。

【００２９】シャフト部Ｓの中心軸に沿った長さＬは、
インペラ部Ｖの幅Ｗ（図において左右方向の寸法）より
も大きな長さを有しており、後述する複数のインペラ部
Ｖが連接される際の間隔に合わせて規定されている。

【００３０】また、該シャフト部Ｓの左端部には、左側
に隣り合って連接される他のシャフト部Ｓの凸部形状と
された端部に嵌合される凹部３２ａ（被嵌合部）が形成
され、上記シャフト部Ｓの右端部には、右側に隣り合っ
て連接される他のシャフト部Ｓの凹部形状とされた端部
に嵌合する凸部３２ｂ（嵌合部）が形成されている。

【００３１】このような構成により、多数のインペラ部
材３２は、各シャフト部Ｓの端部に形成された凹部３２
ａ、または凸部３２ｂによって隣り合うインペラ部材３
２のシャフト部Ｓどうしで接続されて連接されることに
なる。この凹部３２ａ及び凸部３２ｂを用いた嵌め合い
は寸法管理がなされており、各シャフト部Ｓの中心軸を
全て一致させている役目を担っている。従って、連接さ
れるインペラ部材３２の中心は、全て同一軸線上に重な
って連接されることになる。また、寸法管理されたシャ
フト部Ｓどうしの嵌め合いと、嵌め合わされた後になさ
れる全周溶接とによって、これらインペラ部材３２どう
しの接続部分の強度アップが図られている。複数連接さ
れた各インペラ部材３２どうしの接合は、電子ビーム溶
接によって接合される。

【００３２】また、複数に連接されたインペラ部材３２
の両側に位置する各インペラ部材３２には、シャフト部
Ｓの直径ｄと略同一またはそれ以下とされた円柱形状の
ロータ端部部材３１がそれぞれ取り付けられている。該
ロータ端部部材３１の一端部には、インペラ部材３２の
シャフト部Ｓに嵌め合わせるための凹部（図示せず）あ
るいは凸部３１ｂが形成され、インペラ部材３２どうし
の連接と同様に嵌め込まれた後、電子ビーム溶接によっ
て全周が接合される。このロータ端部部材３１は、該多
段ロータ３０を回転可能に支持する軸受を挿入して、ケ
ーシングへの取り付けを担っている。

【００３３】このように、多段ロータ３０は、気体を圧
縮する各段毎の単一のインペラ部Ｖにて分割された複数
のインペラ部材３２によって構成され、該インペラ部材
３２のそれぞれに形成された各シャフト部Ｓどうしが同
一直線状に接続された複合体として構成されることにな
る。なお、インペラ部材３２の材質は、ステンレス鋼の
１７−４ＰＨ（ＳＵＳ６３０）、ＳＵＳ４１０や、構造
用合金鋼のＳＮＣＭ４３１等が望ましい。これは、後述
する超高速域で発生する遠心力に対応するためである。

【００３４】次に、圧縮しにくい気体である水素を例に
とって、上記説明した多段ロータ３０を水素圧縮用とし
て用いる場合の形状及びその作用について説明する。水
素の分子量は、空気の分子量に比較して約１／３０と小
さいことが知られている。従って、水素を圧縮するには
多くの仕事量が必要とされ、水素を圧縮する遠心圧縮
機、つまり遠心式の水素圧縮機は通常よりさらに多くの
段数を有する多段ロータが必要となる。

【００３５】水素を圧縮させるために、インペラ部材３
２を多数連接して必要となる段数を確保すれば、水素の
圧縮が可能となるが、あまりに長い多段ロータを構成す
ることは、ロータダイナミックスの制限から困難であ
り、これらを踏まえた上で別の解決策を模索する必要が
ある。

【００３６】さて、上記の解決策として、本実施形態の
多段ロータ３０は、先に説明した構造上の構成にて、目
標とする周速を確実に確保して水素の圧縮を可能として
いる。

【００３７】つまり、周速の増大に伴って問題となるシ
ャフト（回転軸）に対するインペラの浮き上がりや、す
べりが、一体構造のインペラ部材３２によって解決され
ていることにより実現が可能とされている。その結果、
インペラ部Ｖの段数を極力抑えながら、水素の圧縮に必
要とされる高い圧縮率を確保し、水素等の圧縮しにくい
気体の圧縮を可能としている。

【００３８】ここにいう水素圧縮機を含む遠心圧縮機の
能力は、インペラ部Ｖの外径Ｄと、インペラ部Ｖの段数
（インペラ部材３２の個数）と、インペラ部Ｖの周速
と、多段ロータ３０の回転数と、駆動源の出力との相互
関係によって決定される。従って、上述のように、駆動
源の回転数にある程度の制限があり、インペラ部Ｖの段
数を極力抑えて、なお且つインペラ部Ｖの外径Ｄを抑え
るとなると、インペラ部Ｖの周速の増大が必要となって
くることは自ずと導き出され、これを解決することによ
って圧縮しにくい水素を確実に圧縮できる高い圧縮比が
得られることとなる。

【００３９】なお、上記によりインペラ部Ｖの段数の増
大は抑えられるが、先に説明したようにロータダイナミ
クスを考慮すると、１０段以上の段数を有する多段ロー
タでは支持が困難となるので、水素圧縮機を複数のケー
シングに分けて連設させ、必要な段数をそれぞれの合計
で確保することが望ましい。

【００４０】以上説明した本実施形態の遠心圧縮機また
は遠心式の水素圧縮機に用いられる多段ロータ３０によ
れば、インペラ部Ｖとシャフト部Ｓとの一体構造による
インペラ部材３２が複数連接された構成とされるので、
超高速域での回転においても多段ロータ３０の回転軸３
３に対するインペラ部Ｖの浮き上がりや、すべり等の問
題は全く発生しなくなり、多段ロータ３０を超高速域に
て回転させて圧縮率を高めることができる。従って、高
効率な運転で且つ圧縮しにくい気体を的確に圧縮できる
遠心圧縮機及び水素圧縮機を実現することができる。

【００４１】また、多段ロータ３０が超高速域にて回転
することによって圧縮率が高くなると、圧縮するために
必要とされるインペラ部Ｖの段数を少なくしたり、イン
ペラ部Ｖの外径Ｄを小さくしたりすることができるの
で、遠心圧縮機及び水素圧縮機の小型化を図ることも可
能となる。

【００４２】また、インペラ部Ｖが回転軸３３をなすシ
ャフト部Ｓの剛性を一部補助する形状とされ、また、シ
ャフト部Ｓどうしの連接が凹部と凸部との嵌め合い形状
とされるので、剛性を高めた多段ロータ３２を実現する
ことができる。従って、多段ロータ３０の強度面から鑑
みて、多段ロータ３２の回転における許容とする回転速
度が増大し、高い圧縮率を確保することができる。ま
た、強度アップにより圧縮する段数を増やすことがで
き、総合的な圧縮率を高めることも可能となる。

【００４３】次に、本実施形態の多段ロータ３０におけ
る変形例について図２を用いて説明する。図２に示され
る多段ロータ３０’は、先に説明した多段ロータ３０に
比較してシャフト部Ｓの中心に貫通穴Ｈが形成されてい
るものであり、その他構成については同様であるので同
一符号に「’」（ダッシュ）をつけてその説明を省略す
る。

【００４４】個々のインペラ部材３２’のシャフト部Ｓ
には、この中心軸に沿って直径ｄ１にて貫通された貫通
穴Ｈが形成される。そして、複数のインペラ部材３２’
が連接されることにより、該多段ロータ３０’は、中空
構造の回転軸３３’を有して構成されることになる。

【００４５】従って、中空とされた回転軸３３’によっ
て、多段ロータ３０’は重量の軽減がなされ、軽量化が
図られることになる。また、この貫通穴Ｈは、各インペ
ラ部材３２’を連接する組み立て時の軸心合わせとして
も機能する。

【００４６】以上説明した本実施形態における多段ロー
タ３０，３０’は遠心圧縮機及び遠心式の水素圧縮機に
用いられて気体や水素を圧縮するものとして説明したが
これに限定解釈されるものではなく、液化水素を生成す
る生成プラントに備わる冷却用の冷凍機等に用いること
も可能である。これによれば、冷凍機の能力を高めてよ
り効率的な冷凍機を実現することができ、同様な水素を
冷媒として用いる場合でも適切な運転を行うことが可能
である。

【００４７】また、多段ロータ３０，３０’は、同一形
状のインペラ部材３２を複数連接した構成として説明し
たが、これに限定解釈されるものでなく、段階毎での圧
縮率の変更や、既に圧縮された気体をさらに圧縮するた
めの形状等の要求に合わせて異なるインペラ部Ｖの形状
を形成してもよい。これにより、圧縮する段階毎で適切
な圧縮率を確保できる多段ロータを実現することができ
る。

【００４８】また、インペラ部材３２を連接する間に、
シャフト部Ｓのみを有する部材を介在させることとして
もよい。これによれば、インペラ部材３２のシャフト部
Ｓを同一な長さで形成した場合であっても、隣り合うイ
ンペラ部Ｖの間隔を変更することや、軸受を挿入するこ
となども可能となり、汎用性を高めた多段ロータを実現
することができる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明した本発明の遠心圧縮機におい
ては以下の効果を奏する。請求項１記載の発明によれ
ば、インペラ部と、シャフト部とが一体にて形成された
各インペラ部材は、各シャフト部にて同一直線上に複数
連接されて構成された多段ロータとされているので、回
転における遠心力にてインペラ部が回転軸から浮き上が
ることや、インペラ部が回転軸の回転に対してすべるこ
とがなくなる。これらのことによって、多段ロータの回
転速度を超高速域にまで高めることができ、各段におけ
る気体の圧縮率を高めることができる。また、圧縮率の
増大に伴い、気体を所定の圧力まで圧縮するのに必要と
されるインペラ部の段数を少なくすることができ、多段
ロータの全長を減少させることが可能である。また、イ
ンペラ部が多段ロータの剛性の一部を担うことになるの
で、多段ロータの剛性を向上させることができる。従っ
て、多段ロータの全長を長く形成して気体を圧縮する段
数を増やし、全体としての圧縮率をさらに高めることも
可能となる。

【００５０】請求項２記載の発明よれば、シャフト部の
一端部に、隣り合って連接される他の前記シャフト部の
端部に嵌合される被嵌合部が形成されるとともに、前記
シャフト部の他端部に、隣り合って連接される他の前記
シャフト部の端部に嵌合する嵌合部が形成されているの
で、多段ロータを組み立てる際の仮組ができ、製作時の
容易化を図ることができる。また、嵌め合い関係をより
正確に定義した場合、回転軸の芯だしが的確になされて
回転軸の偏心が除去されるので、該多段ロータの回転速
度を高めることができる。また、嵌合部と被嵌合部とに
よる嵌め合わせにより、多段ロータの剛性を高めて連接
することができるので、同様に多段ロータの回転速度を
高めることができる。

【００５１】請求項３記載の発明によれば、シャフト部
の中心部分に、軸方向に沿って貫通された貫通穴が形成
されているので、多段ロータの中心部分が中空となり、
軽量化を図ることができる。従って、多段ロータの剛性
を増大させるとともに、多段ロータの回転を開始する場
合での必要起動トルクを小さくすることができる。

【００５２】請求項４記載の発明によれば、請求項１か
ら請求項３のいずれか１項記載の多段ロータをケーシン
グ内に備え、該多段ロータにより気体に遠心力を与えて
段階的に圧縮する遠心圧縮機とされているので、多段ロ
ータを超高速域にて回転させることで吸入した気体を高
い圧力で効率良く吐出することができる。また、所定の
圧力値まで圧縮するのに要するインペラ部の段数を少な
くすることができ、遠心圧縮機の小型化を実現すること
ができる。また、その一方で、多段ロータの剛性が高く
なるので、圧縮する段数をさらに増やしてより高い圧力
にて気体を圧縮することが可能である。

【００５３】請求項５に記載の発明によれば、請求項１
から請求項３のいずれか１項記載の多段ロータが水素を
圧縮するものとされているので、超高速域で回転させら
れる多段ロータを用いて、圧縮しにくい水素を確実に圧
縮して吐出することができる。また、圧縮率を高めた運
転を行うことにより、従来と比較して水素用の遠心圧縮
機の小型化、あるいは複数設ける場合での必要台数の削
減を図ることが可能となる。

【００５４】請求項６に記載の発明によれば、前記多段
ロータの前記インペラ部の外径が４００ｍｍから２００
０ｍｍの間とされた場合、該インペラ部の周速が少なく
とも４００ｍ／ｓにて回転する多段ロータが備えられた
遠心圧縮機とされているので、多段ロータの超高速域の
回転により圧縮しにくい水素等の気体であっても、より
的確に圧縮できるようなる。また、インペラ部の周速が
高められることによって小さな外径にて形成されたイン
ペラ部を用いることができ、遠心圧縮機の小型化を実現
することができる。また、インペラ部の周速が高い値で
規定されるので、目的とする圧力を少ないインペラ部の
段数で達成でき、多段ロータの全長を短くすることによ
って小型な遠心圧縮機を実現するも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態における遠心圧縮機また
は水素圧縮機に備わる多段ロータの構成を説明する部分
断面図である。

【図２】 本発明の一実施形態における遠心圧縮機また
は水素圧縮機に備わる多段ロータの変形例を説明する部
分断面図である。

【図３】 従来より用いられている遠心圧縮機の全体構
成を説明する断面図である。

【図４】 従来の遠心圧縮機に備わる多段ロータの構成
を説明する断面図である。

【符号の説明】

３０，３０’ 多段ロータ ３１ ロータ端部部材 ３１ｂ 凸部（嵌合部） ３２、３２’ インペラ部材 ３２ａ，３２ａ’ 凹部（被嵌合部） ３２ｂ，３２ｂ’ 凸部（嵌合部） ３２ｃ 円盤 ３２ｄ シュラウド ３２ｅ 羽根 Ｓ シャフト部 Ｖ インペラ部 Ｄ インペラ部の外径 Ｌ シャフト部の長さ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の羽根を備えて回転により気体を略
   半径方向に導き圧縮させるインペラ部と、 該インペラ部の中央部に位置し該インペラ部の回転軸を
   なすシャフト部と、が一体にて形成されたインペラ部材
   を複数備え、 前記各シャフト部が同一軸線上に並べられて連接されて
   いることを特徴とする多段ロータ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の多段ロータにおいて、 前記シャフト部の一端部には、隣り合って連接される他
   の前記シャフト部の端部に嵌合される被嵌合部が形成さ
   れるとともに、前記シャフト部の他端部には、隣り合っ
   て連接される他の前記シャフト部の端部に嵌合する嵌合
   部が形成されていることを特徴とする多段ロータ。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の多段ロー
   タにおいて、 前記シャフト部の中心部分には、軸方向に沿って貫通さ
   れた貫通穴が形成されていることを特徴とする多段ロー
   タ。
4. 【請求項４】 請求項１から請求項３のいずれか１項記
   載の多段ロータをケーシング内に備え、 該多段ロータにより気体に遠心力を与えて段階的に圧縮
   することを特徴とする遠心圧縮機。
5. 【請求項５】 請求項１から請求項３のいずれか１項記
   載の多段ロータをケーシング内に備え、 前記気体は水素とされていることを特徴とする遠心圧縮
   機。
6. 【請求項６】 請求項４または請求項５記載の遠心圧縮
   機において、 前記多段ロータの前記インペラ部の外径が２００ｍｍか
   ら２０００ｍｍの間とされた場合に、該インペラ部の周
   速が少なくとも４００ｍ／ｓにて回転する多段ロータが
   備えられていることを特徴とする遠心圧縮機。