JP2010174726A - Centrifugal compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、遠心圧縮機に関し、さらに詳しくは、スクロール流路断面積を調節することができる遠心圧縮機に関する。 The present invention relates to a centrifugal compressor, and more particularly to a centrifugal compressor capable of adjusting a scroll channel cross-sectional area.
従来、インペラから吹き出した流体をディフューザを介して導入し渦巻き状の流路を構成するスクロールを備えた遠心圧縮機は公知である。 Conventionally, a centrifugal compressor provided with a scroll that introduces a fluid blown from an impeller through a diffuser to form a spiral flow path is known.
遠心圧縮機に対する小型化の要求から、スクロールサイズを小さくすることが求められている。そのため、流量によらず外径寸法を一定にできるタイプのスクロールが採用されてきている。しかし、この種のスクロールではサイズに対する流量比が大きくなるほど、ディフューザ出口から軸方向に大きく曲げられたスクロール形状となる。そのため、ディフューザからの流体がスクロールに入るとき、流れが急速に曲げられて剥離が生じたり、流れが形成されない領域ができたりすることで、スクロールでの流体損失が大きくなり、スクロール性能が低下する問題がある。 In order to reduce the size of the centrifugal compressor, it is required to reduce the scroll size. Therefore, scrolls of a type that can keep the outer diameter dimension constant regardless of the flow rate have been adopted. However, in this type of scroll, the larger the flow rate ratio relative to the size, the more the scroll shape is bent in the axial direction from the diffuser outlet. Therefore, when the fluid from the diffuser enters the scroll, the flow is rapidly bent and separation occurs, or an area where no flow is formed is created, resulting in a large fluid loss in the scroll and a decrease in scroll performance. There's a problem.
このような問題に対処するため、スクロール内に可動壁を設け、可動壁を移動させることでスクロールの流路断面積を調節するようにした構成が提案されている(例えば、下記特許文献1を参照)。 In order to cope with such a problem, a configuration has been proposed in which a movable wall is provided in the scroll, and the flow passage cross-sectional area of the scroll is adjusted by moving the movable wall (for example, see Patent Document 1 below). reference).
特許文献1に開示された遠心圧縮機では、スクロールの内部に軸方向に移動可能な可動壁を設け、可動壁をアクチュエータによって軸方向に移動させることによりスクロールの流路断面積を変化させる。 In the centrifugal compressor disclosed in Patent Document 1, a movable wall that is movable in the axial direction is provided inside the scroll, and the flow passage cross-sectional area of the scroll is changed by moving the movable wall in the axial direction by an actuator.
特許文献1に開示された遠心圧縮機は、可動壁を可動範囲内の適当な位置に位置決めすることで流路断面積を変化させる構成であるため、位置決めのための機構や制御が必要となり、構成が複雑となりやすい。 Since the centrifugal compressor disclosed in Patent Document 1 is configured to change the flow path cross-sectional area by positioning the movable wall at an appropriate position within the movable range, a mechanism and control for positioning are required. The configuration tends to be complicated.
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、流路断面積の調節を簡易な構成で実現できる遠心圧縮機を提供することを課題とする。 This invention is made | formed in view of said problem, and makes it a subject to provide the centrifugal compressor which can implement | achieve adjustment of a flow-path cross-sectional area with a simple structure.
上記の問題を解決するため、本発明の遠心圧縮機は、以下の技術的手段を採用する。
(1)本発明は、インペラから吹き出した流体をディフューザを介して導入し渦巻き状の流路を構成するスクロールを備えた遠心圧縮機において、前記スクロールの流路方向に渦巻き状に延びて流路断面積を調節可能であり、該流路を前記ディフィーザと連通する外側領域と該外側領域より半径方向内側の内側領域とに仕切る状態と、これらの領域を仕切らない状態とに選択的に切り替わる機能を有する流路面積調節装置を備える、ことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the centrifugal compressor of the present invention employs the following technical means.
(1) The present invention provides a centrifugal compressor provided with a scroll that introduces a fluid blown from an impeller through a diffuser to form a spiral flow path, and extends in a spiral shape in the flow path direction of the scroll. A function of selectively switching between a state in which the cross-sectional area is adjustable and the flow path is divided into an outer region communicating with the diffuser and an inner region radially inward of the outer region, and a state in which these regions are not partitioned. It has the channel area adjustment device which has these.
上記の構成によれば、流路面積調節装置は流路を外側領域と内側領域に仕切る状態と仕切らない状態とに選択的に切り替わる。流路を外側領域と内側領域に仕切る状態では流体が流れる部分は外側領域のみに限定されるため、流路断面積は小さくなる。流路を外側領域と内側領域に仕切らない状態では、流体が流れる部分はスクロールの内部全体となるため、流路断面積は大きくなる。このように、外側領域と内側領域に仕切る壁を開閉するというシンプルな構成を採用したことにより、流路断面積の調節を簡易な構成で実現できる。 According to said structure, a flow-path area adjustment apparatus selectively switches to the state which partitions a flow path into an outer area | region and an inner area | region, and the state which does not partition. In the state where the flow path is divided into the outer area and the inner area, the portion through which the fluid flows is limited only to the outer area, so the cross-sectional area of the flow path becomes small. In a state where the flow path is not divided into the outer area and the inner area, the portion through which the fluid flows is the entire inside of the scroll, so that the flow path cross-sectional area becomes large. As described above, by adopting a simple configuration in which the wall that partitions the outer region and the inner region is opened and closed, adjustment of the flow path cross-sectional area can be realized with a simple configuration.
(2)また上記の遠心圧縮機において、前記流路面積調節装置は、前記スクロールに挿入され軸方向に移動可能に構成された可動壁を有する。 (2) In the above centrifugal compressor, the flow path area adjusting device has a movable wall that is inserted into the scroll and configured to be movable in the axial direction.
上記の構成によれば、可動壁をスクロールに深く挿入することで外側領域と内側領域を仕切る状態にでき、可動壁をスクロールから引き抜く方向に移動させることで外側領域と内側領域を仕切らない状態にできる。よって、簡易な構成で流路面積調節装置を実現できる。 According to the above configuration, the outer region and the inner region can be partitioned by inserting the movable wall deeply into the scroll, and the outer region and the inner region are not partitioned by moving the movable wall in the direction of pulling out the scroll. it can. Therefore, the flow path area adjusting device can be realized with a simple configuration.
(3)また上記の遠心圧縮機において、前記流路面積調節装置は、流路方向に沿って間隔をおいて形成された複数の開口部を有し前記スクロール内に固定された流路方向に延びる固定壁と、該固定壁の前記複数の開口部を開閉する可動弁とを有する。 (3) Further, in the above centrifugal compressor, the flow path area adjusting device has a plurality of openings formed at intervals along the flow path direction, and has a flow path direction fixed in the scroll. A fixed wall extending; and a movable valve that opens and closes the plurality of openings of the fixed wall.
上記の構成によれば、固定壁と可動弁をスクロール内に収めることができるので、軸方向に移動する可動壁と比べて、省スペース化できる。 According to said structure, since a fixed wall and a movable valve can be stored in a scroll, space can be saved compared with the movable wall which moves to an axial direction.
(4)また上記の遠心圧縮機において、前記可動弁は、前記複数の開口部毎に対応して設けられた複数の揺動弁である。 (4) In the above centrifugal compressor, the movable valve is a plurality of swing valves provided corresponding to each of the plurality of openings.
上記の構成によれば、簡易な構成で可動弁を実現できる。 According to said structure, a movable valve is realizable with a simple structure.
(5)また上記の遠心圧縮機において、前記可動弁は、前記固定壁に沿って移動可能なスライド弁である。 (5) In the above centrifugal compressor, the movable valve is a slide valve that is movable along the fixed wall.
上記の構成によれば、簡易な構成で可動弁を実現できる。 According to said structure, a movable valve is realizable with a simple structure.
本発明によれば、外側領域と内側領域に仕切る壁を開閉するというシンプルな構成を採用したことにより、流路断面積の調節を簡易な構成で実現できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, adjustment of a flow-path cross-sectional area is realizable with a simple structure by employ | adopting the simple structure of opening and closing the wall divided into an outer area | region and an inner area | region.
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る遠心圧縮機10の要部を示す断面図であり、(A)は小流量時の状態を、(B)は大流量時の状態を示している。
図1において、遠心圧縮機10は、インペラ11と、ディフューザ12と、スクロール13と、流路面積調節装置18とを備える。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main part of a
In FIG. 1, the
インペラ11は、図示しない駆動源(電動モータなど)によって回転駆動され、前面から流体を吸引して加速させる。流体は空気などのガスのほか、液体であてもよい。
The
ディフューザ12は、インペラ11の半径方向外側に位置する円環状の流路であり、インペラ11から出た流体を導入する。ディフューザ12には、流体を整流するための翼12aが周方向に間隔をおいて複数設けられている。この翼12aは、翼角度が固定された固定翼でもよく、翼角度を変化させらせる可変翼であってよい。また、翼12aは省略されてもよい。
The
スクロール13は、ディフューザ12からの流体を導入する渦巻き状の流路14を構成する。この渦巻き状の流路14は図示しない吐出口に連通しており、スクロール13で圧力エネルギーを与えられた流体は吐出口から排出される。
The
上記のインペラ11、ディフューザ12、スクロール13は、高温の流体に曝されても機能維持できるように所定の耐熱性を有することが好ましい。
The
流路面積調節装置18は、スクロール13の流路方向に延びて流路14の断面積を調節可能であり、この流路14をディフューザ12と連通する外側領域15aと外側領域15aより半径方向内側の内側領域15bとに仕切る状態と、これらの領域を仕切らない状態とに選択的に切り替わる機能を有する。
The flow channel
図1に示すように本実施形態の流路面積調節装置18は、スクロール13に対して軸方向に移動可能に構成された可動壁19と、可動壁19を軸方向に移動させるアクチュエータ20とを有する。
As shown in FIG. 1, the flow path
可動壁19はスクロール13の流路14に沿って渦巻き状に延びた板状部材であり、スクロール13の壁を貫通して流路14内に挿入されている。可動壁19とスクロール13との間は、図示しないシール構造によって加圧された流体がスクロール13から外部に漏れ出ないようにシールされている。なお、可動壁19は、他の部材と同様に所定の耐熱性を有することが好ましい。
The
アクチュエータ20の駆動方式は、特定のものに限定されない。例えば、回転型モータの回転を変換機構によって直線運動に変換して可動壁19を軸方向に移動させるものでもよく、リニアモータによって直接、可動壁19を軸方向に移動させる構成でもよい。また、アクチュエータ20を省略し、手動で可動壁19を抜き差しすることで、図1(A)又は(B)で示す位置に調整してもよい。
The driving method of the
次に、第1実施形態の動作について説明する。
遠心圧縮機10を小流量で運転する場合、図1(A)に示すように可動壁19をスクロール13に深く挿入し、外側領域15aと内側領域15bを仕切る状態にする。このように、流路14を外側領域15aと内側領域15bに仕切る状態ではスクロール13内において流体が流れる部分は外側領域15aのみに限定されるため、流路断面積は小さくなる。したがって、流路断面積が小流量に適したものとなるため、流れが急速に曲げられることによる剥離や流れ未形成領域の発生を抑制でき、スクロール13性能を維持できる。
Next, the operation of the first embodiment will be described.
When the
一方、遠心圧縮機10を大流量で運転する場合、図1(B)に示すように可動壁19をスクロール13から引き抜く方向に移動させ、外側領域15aと内側領域15bを仕切らない状態にする。このように、流路14を外側領域15aと内側領域15bに仕切らない状態では、スクロール13内で流体が流れる部分はスクロール13の内部全体となるため、流路断面積は大きくなる。したがって、流路断面積が大流量に適したものとなるため、スクロール13性能を維持できる。
On the other hand, when the
上述したように本発明の遠心圧縮機10によれば、流路断面積の設定は大小2パターンであるため、従来技術(例えば特許文献1)のような位置決めのための機構や制御は不要である。すなわち、外側領域と内側領域に仕切る壁を開閉するというシンプルな構成を採用したことにより、流路断面積の調節を簡易な構成で実現できる。
As described above, according to the
また第1実施形態の構成によれば、可動壁19をスクロール13に深く挿入することで外側領域15aと内側領域15bを仕切る状態にでき、可動壁19をスクロール13から引き抜く方向に移動させることで外側領域15aと内側領域15bを仕切らない状態にできる。よって、簡易な構成で流路面積調節装置18を実現できる。
Further, according to the configuration of the first embodiment, the
[第2実施形態]
図2は、本発明の第2実施形態に係る遠心圧縮機10の要部を示す断面図である。図2において、インペラ11、ディフューザ12及びスクロール13は、第1実施形態と同一の構成である。
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a main part of the
第2実施形態の流路面積調節装置18は、流路方向に沿って間隔をおいて形成された複数の開口部21aを有しスクロール13内に固定された流路方向に延びる固定壁21と、固定壁21の複数の開口部21aを開閉する可動弁22とを有する。
The flow path
第2実施形態における可動弁22は、複数の開口部21a毎に対応して設けられた複数の揺動弁22Aである。揺動弁22Aはヒンジ部23によって固定壁21に揺動可能に連結されている。揺動弁22Aは、適当なアクチュエータで駆動してもよく、手動で動かしてもよい。
The
揺動弁22Aが開く方向は、外側領域15aと内側領域15bのいずれの側でもよいが、図2の構成例のように、内側領域15bの側に開き、先端がスクロール13の内壁面に接触して内壁面で支持されるように構成すると、開いた状態での揺動弁22Aのばたつきを防止できる。
The direction in which the
なお、図2では、可動弁22の端部(図示例では右端)に揺動中心があるが、可動弁22の中間位置(例えば中央)に揺動中心があってもよい。 In FIG. 2, the end of the movable valve 22 (right end in the illustrated example) has a swing center, but the center of the movable valve 22 (for example, the center) may have a swing center.
次に第2実施形態の動作について説明する。
遠心圧縮機10を小流量で運転する場合、揺動弁22Aを閉じた状態にして、外側領域15aと内側領域15bを仕切る状態にする。このように、流路14を外側領域15aと内側領域15bに仕切る状態ではスクロール13内において流体が流れる部分は外側領域15aのみに限定されるため、流路断面積は小さくなる。
Next, the operation of the second embodiment will be described.
When the
一方、遠心圧縮機10を大流量で運転する場合、揺動弁22Aを開いた状態にして、外側領域15aと内側領域15bを仕切らない状態にする。このように、流路14を外側領域15aと内側領域15bに仕切らない状態では、スクロール13内で流体が流れる部分はスクロール13の内部全体となるため、流路断面積は大きくなる。
On the other hand, when the
図3は、第2実施形態の流路面積調節装置18の別の構成例を示す図であり、軸方向に垂直な断面で見たときのスクロール13及び流路面積調節装置18を示している。
図2の構成例では揺動弁22Aの揺動軸心の向きは、軸方向に対して垂直方向であるが、図3に示す別の構成例のように、揺動弁22Aの揺動軸心の向きは軸方向と同一方向であってもよい。
FIG. 3 is a diagram showing another configuration example of the flow path
In the configuration example of FIG. 2, the direction of the swing axis of the
図3では、開いた状態の揺動弁22Aが示されている。閉じた状態の揺動弁22Aは図中破線で示す位置にくる。揺動弁22Aによって開口部21aが閉鎖されると、流路14が外側領域15aと内側領域15bに仕切られる。
FIG. 3 shows the
図3において、揺動弁22Aの端部(図示例では流れ方向の上流端)に揺動中心があるが、揺動弁22Aの中間位置(例えば中央)に揺動中心があってもよい。
In FIG. 3, the swing center is located at the end of the
第2実施形態の構成によっても、外側領域15aと内側領域15bに仕切る壁を開閉するというシンプルな構成を採用したことにより、流路断面積の調節を簡易な構成で実現できる。
また、第2実施形態によれば、固定壁21と可動弁22(揺動弁22A)をスクロール13内に収めることができるので、軸方向に移動する可動壁19と比べて、省スペース化できる。
Also by the configuration of the second embodiment, by adopting a simple configuration that opens and closes the wall that partitions the
Further, according to the second embodiment, the fixed
[第3実施形態]
図4は、本発明の第3実施形態に係る遠心圧縮機10の要部を示す図であり、軸方向に垂直な断面で見たときのスクロール13及び流路面積調節装置18を示している。
第3実施形態の流路面積調節装置18は、流路方向に沿って間隔をおいて形成された複数の開口部21aを有しスクロール13内に固定された流路方向に延びる固定壁21と、固定壁21の複数の開口部21aを開閉する可動弁22とを有する。
[Third Embodiment]
FIG. 4 is a view showing the main part of the
The flow path
第3実施形態における可動弁22は、固定壁21に沿って移動可能な複数のスライド弁22Bであり、複数の開口部21a毎に対応して設けられている。スライド弁22Bのスライド方向は、図4(B)の矢印で示すように流体の流れ方向とすることにより、スライド弁22Bの可動範囲を大きくとることができる。なお、スライド弁22Bは、適当なアクチュエータで駆動してもよく、手動で動かしてもよい。
The
次に第3実施形態の動作について説明する。
遠心圧縮機10を小流量で運転する場合、図4(A)のようにスライド22Bを閉じた状態にして、外側領域15aと内側領域15bを仕切る状態にする。このように、流路14を外側領域15aと内側領域15bに仕切る状態ではスクロール13内において流体が流れる部分は外側領域15aのみに限定されるため、流路断面積は小さくなる。
Next, the operation of the third embodiment will be described.
When the
一方、遠心圧縮機10を大流量で運転する場合、図4(B)のようにスライド弁22Bを開いた状態にして、外側領域15aと内側領域15bを仕切らない状態にする。このように、流路14を外側領域15aと内側領域15bに仕切らない状態では、スクロール13内で流体が流れる部分はスクロール13の内部全体となるため、流路断面積は大きくなる。
On the other hand, when the
第3実施形態の構成によっても、外側領域15aと内側領域15bに仕切る壁を開閉するというシンプルな構成を採用したことにより、流路断面積の調節を簡易な構成で実現できる。
また、第3実施形態によれば、固定壁21と可動弁22(スライド弁22B)をスクロール13内に収めることができるので、軸方向に移動する可動壁19と比べて、省スペース化できる。
Also by the configuration of the third embodiment, by adopting a simple configuration of opening and closing the wall that partitions the
Further, according to the third embodiment, since the fixed
なお、上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments of the present invention disclosed above are merely examples, and the scope of the present invention is not limited to these embodiments. . The scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further includes meanings equivalent to the description of the scope of claims and all modifications within the scope.
10 遠心圧縮機
11 インペラ
12 ディフューザ
12a 翼
13 スクロール
14 流路
15a 外側領域
15b 内側領域
18 流路面積調節装置
19 可動壁
20 アクチュエータ
21 固定壁
21a 開口部
22 可動弁
22A 揺動弁
22B スライド弁
23 ヒンジ部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記スクロールの流路方向に渦巻き状に延びて流路断面積を調節可能であり、該流路を前記ディフィーザと連通する外側領域と該外側領域より半径方向内側の内側領域とに仕切る状態と、これらの領域を仕切らない状態とに選択的に切り替わる機能を有する流路面積調節装置を備える、ことを特徴とする遠心圧縮機。 In a centrifugal compressor provided with a scroll that introduces a fluid blown out from an impeller through a diffuser and constitutes a spiral flow path,
A state in which the flow path cross-sectional area can be adjusted by extending spirally in the flow path direction of the scroll, and the flow path is partitioned into an outer area communicating with the diffuser and an inner area radially inward from the outer area; A centrifugal compressor comprising a flow path area adjusting device having a function of selectively switching to a state in which these regions are not partitioned.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009017794A JP2010174726A (en) | 2009-01-29 | 2009-01-29 | Centrifugal compressor |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Country Status (1)
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JP (1) | JP2010174726A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012184758A (en) * | 2011-03-08 | 2012-09-27 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Rotary machine |
-
2009
- 2009-01-29 JP JP2009017794A patent/JP2010174726A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012184758A (en) * | 2011-03-08 | 2012-09-27 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Rotary machine |
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