JP2014114800A - 遠心圧縮機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】軸線O回りに回転する主軸に取り付けられたインペラと、インペラへの流入流路S3における流体Fの流量を調整するベーン装置11とを備え、ベーン装置11は、流入流路S3に軸線Oの周方向に間隔をあけて複数が設けられ、それぞれ軸線Oの径方向に延びる軸部22b回りに回転することで取り付け角度が変化するベーン本体22と、一端が各軸部22bに連結されて、軸部22bとともに回転する複数のリンク部材24と、軸線Oを中心とした円環状をなして、複数のリンク部材24の他端が連結されることでベーン本体22の回転に伴ってリンク部材24の回転軌跡に従って軸線方向O及び周方向に移動するドライブリング23と、ドライブリング23に接続されてこのドライブリング23に対して接線方向に力を伝達する駆動機構25と、を有することを特徴とする。
【選択図】図2
Description
また、特許文献2の駆動機構では、詳細な記載はないが、環状部材を積極的に軸線方向に動かす機構とはなっていないことから、環状部材を回転させてベーンを回転駆動するには、各ベーンに設けられた連結部材と球面対偶で係合する環状部材の穴部に、大きなガタを設ける必要がある。従って、このガタによりベーンの開度の精度が低下してしまい、最適条件での圧縮機の運転が難しくなる。
即ち、本発明に係る遠心圧縮機は、軸線回りに回転する主軸と、該主軸に取り付けられた羽根車と、前記羽根車への流入流路における流体の流量を調整するベーン装置とを備え、該ベーン装置は、前記流入流路に前記軸線の周方向に間隔をあけて複数が設けられ、それぞれ前記軸線の径方向に延びる回転軸回りに回転することで取り付け角度が変化するベーン本体と、一端が各前記回転軸に連結されて、該回転軸とともに回転する複数のリンク部材と、前記軸線を中心とした円環状をなして、複数の前記リンク部材の他端が連結されることで前記ベーン本体の回転に伴って前記リンク部材の回転軌跡に従って軸線方向及び周方向に移動する環状部材と、前記環状部材に接続されて該環状部材に対して接線方向に力を伝達する駆動機構と、を有することを特徴とする。
ここで、例えば流体の流量がゼロとなるベーン装置の全閉状態では、吸込み側と吐き出し側との圧力差によってベーン本体が軸線方向に押し付けられ、開閉動作に大きな力を要することがある。本発明では、このような場合であっても、駆動機構によって環状部材に直接周方向への力が付与されるため、全てのリンク部材には均一に回転軸回りの回転力が付与されることとなる。従って、円滑にベーン本体の取り付け角度を調整することができ、駆動機構の駆動源の動力を低減することが可能になるとともに、ベーン装置の全閉状態からの圧縮機の起動が可能となることで略真空状態での起動が可能となり、最も負荷のかかる起動時の動力も低減されることから、圧縮機の駆動源である主電動機も小型化でき、装置全体の小型化につながる。また、駆動機構は、環状部材に対して回転力を付与する構成であればよいため、複雑な機構を用いる必要がない。
さらに、環状部材は周方向への移動に加え、軸線方向への移動も可能となっている。即ち、予めリンク部材の回転動作に応じて軸線方向にガタを設けているわけではなく、積極的に軸線方向への動作が許容された構造となっている。従って、ベーンの開度調節の精度が低下してしまうことはない。
電動機の回転力が伝達アームによって環状部材に伝達される際に、伝達アームが三次元的に円滑に動作可能となる。従って、環状部材が周方向への移動にともなって軸線方向に移動している状態にあっても、この動作を妨げることなく確実に力を電動機から環状部材へ伝達可能となる。従って、さらに精度よく流量調整が可能となる。
以下、本発明の第一実施形態に係る遠心圧縮機1について説明する。
遠心圧縮機1は、例えばターボ冷凍機等に用いられ、流体Fを軸線Oに沿って軸線O方向の一方側となる下流側(図1の紙面に向かって左側)へ向かって流通させながら、この流体Fを圧縮する圧縮機である。
図1に示すように、この遠心圧縮機1は、軸線Oを中心として延在する主軸2と、主軸2に外嵌された二段のインペラ(羽根車)10と、主軸2に回転力を付与する主電動機3と、主電動機3の回転力を主軸2に伝達するギア機構5と、インペラ10の上流側に設けられたベーン装置11と、これらを外周から覆うように設けられたケーシング12とを主に備えている。
具体的には、この流路S2は、圧縮流路S1を径方向内側から外側に向かって流通した流体Fが流入する第一段ディフューザ流路S2aと、この第一段ディフューザ流路S2aに連続するリターン流路S2bと、このリターン流路S2bに連続して二段インペラ10Bの圧縮流路S1に流体Fを流入させる吸込流路S2cとから構成されている。
ベーン装置11は、内部ケーシング13に設けられ、一段インペラ10Aとケーシング12の吸込口8との間に軸線O方向に挟まれるように配されて、吸込口8からの流体Fの流量を調整する。
図4に示すように本実施形態では、ベーン本体22の羽根部22aの表面が向く方向が、リンク部材24の長手方向に対して傾斜するようにリンク部材24とベーン本体22とが連結されている。
図3に示すように、駆動機構25は、駆動源となる電動機26と、電動機26の動力をドライブリング23に伝達する伝達アーム28とを有している。
まず、駆動機構25の電動機26が駆動されて出力軸26aが回転すると駆動レバー36が回転し、これにともなって駆動リンクバー35が出力軸26aの回転方向に応じて、周方向に沿って引っ張られるか又は押し出されることとなる。これによって、伝達アーム28がドライブリング23の外周側で、軸線Oの周方向に沿って前後移動してドライブリング23を軸線O回りに回転させる。
また、ベーン装置11の開度がさらに大きくなると、リンク部材24が一点鎖線の位置から二点鎖線の位置となるようにさらに回転して、ドライブリング23は、今度はリンク部材24によって軸線O方向の他方側となる上流側に向かって引っ張られるように移動する。
従って、全てのリンク部材24を円滑に回転させることが可能であり、駆動機構25の電動機26の動力を低減しながら、ベーン本体22の取り付け角度を調整することができる。
次に、本発明の第二実施形態に係る遠心圧縮機51について説明する。
なお、第一実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、伝達アーム58が第一実施形態とは異なっている。
次に、第三実施形態に係る遠心圧縮機81について説明する。
なお、第一実施形態及び第二実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、第二実施形態の遠心圧縮機51を基本構成とし、駆動機構82の伝達アーム83が第二実施形態とは異なっている。
次に、第四実施形態に係る遠心圧縮機91について説明する。
なお、第一実施形態から第三実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
図7に示すように、本実施形態では、第二実施形態の遠心圧縮機51を基本構成とし、電動機26の制御を行うトルク検出部93及び制御部94をさらに備えている。
次に、第五実施形態に係る遠心圧縮機101について説明する。
なお、第一実施形態から第四実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、第二実施形態の遠心圧縮機51を基本構成とし、駆動機構102の伝達アーム103が第二実施形態とは異なっている。
具体的には、この駆動リンク部材105Aは、二つの自在継手75と、これら自在継手75同士の間で各々の自在継手75に設けられて、自在継手75の棒状部76の延在方向に直交する方向に突出する一対のフランジ部106Aとを有している。
また、一対のフランジ部106A同士を突き合わせてOリング107A及びダンピング部材104Aを一対のフランジ部106Aで挟み込んだ状態で、これら一対のフランジ部106Aを締結して固定するボルト108Aが設けられている。
次に、第六実施形態に係る遠心圧縮機111について説明する。
なお、第一実施形態から第五実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、ベーン本体112が第一実施形態から第五実施形態とは異なっている。
さらに、このリンク部材122は、上述したリンク部材24と略同一形状の部材となっているが、リンク部材122には上記孔部112cに径方向に対向する位置で、軸線Oの径方向外側に向かって凹む凹部122aが形成されている。
上述の実施形態では、駆動機構25(55、82、102)には電動機26、伝達アーム28(58、83、103)を用いているが、例えば油圧シリンダ等によってドライブリング23に対して回転力を付与することも可能である。
そして、伝達アーム28にこのように専用部品を用いた場合には、伝達アーム28を組立てる必要がないため、組み立てに要する時間を短縮できる、また伝達アーム28で必要な長さ調節も不要となるため、作業性向上につながる。
Claims (8)
- 軸線回りに回転する主軸と、
該主軸に取り付けられた羽根車と、
前記羽根車への流入流路における流体の流量を調整するベーン装置とを備え、
該ベーン装置は、
前記流入流路に前記軸線の周方向に間隔をあけて複数が設けられ、それぞれ前記軸線の径方向に延びる回転軸回りに回転することで取り付け角度が変化するベーン本体と、
一端が各前記回転軸に連結されて、該回転軸とともに回転する複数のリンク部材と、
前記軸線を中心とした円環状をなして、複数の前記リンク部材の他端が連結されることで前記ベーン本体の回転に伴って前記リンク部材の回転軌跡に従って軸線方向及び周方向に移動する環状部材と、
前記環状部材に接続されて該環状部材に対して接線方向に力を伝達する駆動機構と、
を有することを特徴とする遠心圧縮機。 - 前記駆動機構は、
回転駆動する出力軸を備える電動機と、
一端が前記出力軸に連結され、他端が前記環状部材に連結されて、前記電動機の回転力を前記環状部材の前記接線方向への力として伝達する伝達アームと、
を有することを特徴とする請求項1に記載の遠心圧縮機。 - 前記伝達アームは、
前記出力軸に固定されて該出力軸の径方向に延び、前記出力軸とともに回転する駆動レバーと、
一端が前記駆動レバーに連結されるとともに他端が前記環状部材に連結された駆動リンクバーと、
を有し、
前記駆動リンクバーは、前記軸線の周方向に沿って延びる連結棒状部と、
前記連結棒状部の両端に設けられた自在継手と、
を備え、前記一端は前記自在継手を介して前記駆動レバーに連結され、前記他端は前記自在継手を介して前記環状部材に連結されていることを特徴とする請求項2に記載の遠心圧縮機。 - 前記自在継手は、
前記駆動レバー及び前記環状部材に連結される二つの球面軸受と、各々の前記球面軸受けから前記連結棒状部に向かって延びて該連結棒状部に当接するとともに、当接する部分に第一ネジ部が設けられた棒状部と、
を有し、
前記連結棒状部には、前記第一ネジ部に螺合する第二ネジ部が設けられていることを特徴とする請求項3に記載の遠心圧縮機。 - 前記伝達アームは、
前記出力軸に固定されて該出力軸の径方向に延び、前記出力軸とともに回転する駆動レバーと、
一端が前記駆動レバーに連結されるとともに他端が前記環状部材に連結された駆動リンク部材と、
を有し、
前記駆動リンク部材は、
前記環状部材から離間する方向に延びる連結部と、
前記連結部に前記軸線方向及び前記軸線の径方向のうちの少なくとも一方に、互いに離間するように設けられた二つの自在継手と、
を備え、前記一端は一方の前記自在継手を介して前記駆動レバーに連結され、前記他端は他方の前記自在継手を介して前記環状部材に連結されていることを特徴とする請求項2に記載の遠心圧縮機。 - 前記伝達アームは、
前記出力軸に固定されて該出力軸の径方向に延び、前記出力軸とともに回転する駆動レバーと、
一端が前記駆動レバーに連結されるとともに他端が前記環状部材に連結された駆動リンク部材と、
を有し、
前記駆動リンク部材は、前記一端と前記他端との間に設けられて、該駆動リンク部材に作用する力を減衰するダンピング部材と、
前記ダンピング部材に設けられた二つの自在継手と、
を備え、前記一端は一方の前記自在継手を介して前記駆動レバーに連結され、前記他端は他方の前記自在継手を介して前記環状部材に連結されていることを特徴とする請求項2に記載の遠心圧縮機。 - 前記電動機のトルクを検出するトルク検出部と、
前記トルク検出部での検出値が予め設定された閾値を超えた場合に、前記電動機の前記出力軸を逆回転させる制御部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項2から6のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。 - 前記ベーン本体は、該ベーン本体に作用するトルクが予め設定された閾値を超えた場合に、前記回転軸が前記リンク部材との間で相対回転可能とするトルクリミッタ部を有することを特徴とする請求項2から7のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。
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