JP3513729B2 - 羽根付ディフューザを備えた遠心圧縮機とその制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、羽根車の回転によ
り流体の圧縮を行う遠心圧縮機の制御方法に関し、特
に、羽根付ディフューザを備えた遠心圧縮機の制御方法
に関する。 【０００２】 【従来の技術】羽根車の回転により冷却ガスなどの流体
の圧縮を行う遠心圧縮機は、例えばヒートポンプなどに
おいて用いられており、一般に、高速回転して流体に運
動エネルギを与える羽根車と、羽根車の上流側に配置さ
れて流体の入力量を調整するインレットガイドベーンあ
るいはサクションダンパと、羽根車の外周を囲うように
設けられ、羽根車により与えられた流体の運動（速度）
エネルギの一部を圧力に変換するための静止羽根を複数
備えたディフューザなどにより構成されている。また、
かかる遠心圧縮機のディフューザの中には、その複数の
静止羽根の一部の羽根が可動である羽根付ディフューザ
も既に知られている。 【０００３】かかる従来技術の一例として、例えば、特
開平４−１１６２９９号公報によれば、複数個存在する
静止羽根の羽根の間に回転可動な羽根（可動静止羽根）
を部分的に偏在させたディフューザの構造が既に知られ
ており、さらに、小流量側の運転をする場合には、当該
可動静止羽根を回転させて羽根付ディフューザの静止羽
根間の流路面積を減少させる方法が示されている。さら
に、従来技術における遠心圧縮機の羽根付ディフューザ
の構造及びかかる遠心圧縮機の制御方法として、例え
ば、特開平１−２１９３９７号公報によれば、高速回転
する羽根車の上流側にインレットガイドベーンを設ける
と共に、上記羽根車と羽根付ディフューザの静止翼との
間、すなわち、静止翼の内側に摺動自在な補助翼を配置
し、もって、二重円形翼列により構成することが示され
ている。かかる二重円形翼列構造のディフューザを備え
た遠心圧縮機では、小流量側の運転をする場合には、イ
ンレットガイドベーンの開度を減少させると共に、当該
二重円形翼列構造のディフューザの内側の補助翼を上記
羽根車の回転軸と平行な方向に移動する方法が示されて
いる。 【０００４】また、上記のような単数の遠心圧縮機とは
異なり、複数台の遠心圧縮機を連設した多段遠心圧縮機
における制御方法としては、例えば、特公平７−３９８
４０号公報により、初段圧縮機の上流側に設けられたイ
ンレットガイドベーンにより小流量側の限界まで流量を
制御し、更に、小流量側の運転をする場合は２段目以降
の任意の段の可変ディフューザベーンの角度を変化させ
る多段遠心圧縮機の制御方法が既に知られている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来技術においては、以下のような問題点が指摘
される。まず、複数個存在する静止羽根の羽根の間に前
記可動静止羽根を部分的に偏在させ、小流量側の運転を
する場合には、当該可動静止羽根を回転させて羽根付デ
ィフューザの静止羽根間の流路面積を減少させる方法で
は、羽根付ディフューザ部分のみの制御であるため、お
のづと小流量側の運転範囲拡大に限界があった。 【０００６】これに対し、上述のようなインレットガイ
ドベーンの開度を減少させると共に、二重円形翼列構造
のディフューザの内側の補助翼を上記羽根車の回転軸と
平行な方向に移動する方法では、運転範囲拡大の効果は
大きいが、インレットガイドベーン開度を減少させた場
合のエネルギー消費の点で未だ問題があった。 【０００７】さらに、上述の複数台の遠心圧縮機を連設
した多段遠心圧縮機における制御方法は、初段圧縮機上
流側のインレットガイドベーンと２段目以降の段の可変
ディフューザベーンを組み合わせて制御することから、
多段圧縮機の流量制御に対しては効果的であるが、これ
をそのまま、多段式以外の遠心圧縮機に適用することは
出来ず、ましてや、単段式の遠心圧縮機には適用できな
い。 【０００８】そこで、本発明は、上記の従来技術におけ
る問題点などに鑑み、単段式の遠心圧縮機にも適用可能
であり、さらに、小流量側での運転範囲の拡大が可能
で、かつ、エネルギー消費が少ない羽根付ディフューザ
を備えた遠心圧縮機の制御方法を提供することをその目
的とする。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明は、高速回転して
流体に運動エネルギを与える羽根車と、前記羽根車の上
流側に設けられた吸入流量制御手段と、前記羽根車によ
り与えられた運動エネルギの一部を圧力に変換するため
の羽根付ディフューザとからなる遠心圧縮手段を少なく
とも１段有した遠心圧縮機において、少なくとも１段の
前記遠心圧縮手段を構成する前記羽根付ディフューザの
一部の羽根を可動羽根とするとともに、流量を減少させ
る場合にまず、前記ディフューザの可動羽根の開度を最
大に保った状態で前記吸入流量制御手段の開度を減少す
るように制御し、次いで、前記ディフューザの可動羽根
の開度を減少させるように制御するためのコントローラ
を設けたことを特徴とする羽根付ディフューザを備えた
遠心圧縮機を開示する。 【００１０】更に本発明は、高速回転して流体に運動エ
ネルギを与える羽根車と、前記羽根車の上流側に設けら
れた吸入流量制御手段と、前記羽根車により与えられた
運動エネルギの一部を圧力に変換するための羽根付ディ
フューザとからなる遠心圧縮手段を少なくとも１段有し
た遠心圧縮機であって、かつ少なくとも１段の前記遠心
圧縮手段を構成する前記羽根付ディフューザの一部の羽
根を可動羽根とした遠心圧縮機を制御するための羽根付
ディフューザを備えた遠心圧縮機の制御方法において、
その流量を減少させる場合、まず前記ディフューザの可
動羽根の開度を最大に保った状態で前記吸入流量制御手
段の開度を減少させ、次いで、前記ディフューザの可動
羽根の開度を減少させることを特徴とする羽根付ディフ
ューザを備えた遠心圧縮機の制御方法を開示する。 【００１１】上記の本発明により提起される羽根付ディ
フューザを備えた遠心圧縮機及びその制御方法によれ
ば、羽根付ディフューザの可動羽根が全開の状態で、イ
ンレットガイドベーンあるいはサクションダンパからな
る吸入流量制御手段の角度、すなわち、開度を変化させ
て、これにより、遠心圧縮機の安定な運転が可能な流量
範囲内で制御し、加えて、この状態よりさらに小流量側
の運転をする場合には、前記ディフューザの可動羽根の
開度を減少させる。この時、前記吸入流量制御手段であ
るインレットガイドベーンあるいはサクションダンパの
開度を固定するか、あるいは、ディフューザの可動羽根
の開度と同期させて減少させる。このように、羽根付デ
ィフューザの一部の可動な羽根、及び、前記吸入流量制
御手段であるインレットガイドベーンあるいはサクショ
ンダンパの開度を制御することにより、かかる遠心圧縮
機を単段に、あるいは、多段に設けた場合にも、簡便な
制御方法で、広い流量範囲を実現できると共に、小流量
運転時のエネルギー消費を低減できることとなる。 【００１２】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。まず、
本発明の一の実施の形態を、図１〜図４により示す。図
２は、本発明の羽根付ディフューザを備えた遠心圧縮機
の断面図である。同図において、高速回転することによ
り冷却ガスなどの気体を含む流体に、運動（速度）エネ
ルギーを与える羽根車１は、ハブ側側壁７を貫通し、ベ
アリングなどにより回動可能に支承され、高速で回転駆
動する回転軸１００の先端部に取り付けられており、そ
の形状は、図中の一点鎖線Ｂ−Ｂ方向から見た状態を示
す図３にも明らかなように、外形略三角形状１０１、１
０１…の翼が複数枚互いに一部重ね合った状態で、外形
略円錐形に形成されている。 【００１３】また、上記図３にも明らかなように、羽根
車１の周囲を羽根付ディフューザ２００が取り囲んでお
り、この羽根付ディフューザ２００は、上記羽根車１の
外周に配置された複数の静止羽根２、２…と、これら複
数の静止羽根の間に設けられた回転可能に支承された複
数の可動羽根３、３とにより構成されている。なお、こ
の図３中に示される符号８、８’は、上記静止羽根２、
２の間、あるいは、上記静止羽根２と可動羽根３との間
に形成された通路である。 【００１４】ここで、再び、図２の断面図に戻り、回転
軸１００を含む羽根車１の上流側（図では左側）の入口
側には、いわゆる、吸入流量制御手段としてのインレッ
トガイドベーン４が設置されている。なお、このインレ
ットガイドベーン４は、図からも明らかなように、外形
扇状（この例では、挟角４５度）の中央部に回転軸を取
り付けたインレットガイドベーン４を複数（８個）、シ
ュラウド側側壁６から羽根車１の上流に延長して形成し
た円筒状の側壁の複数箇所（８箇所）に回動可能に取り
付けて構成したものである。そして、これらの各インレ
ットガイドベーン４は、それぞれ、インレットガイドベ
ーンアクチュエータ１７によって、その設定角度、従っ
て、その開度が制御されるように構成されている。 【００１５】さらに、上記羽根車１の周囲（図２では上
下方向）には、羽根付ディフューザ２００を構成する静
止羽根２と可動羽根３とが配置されており、後者の可動
羽根３には、これを回転駆動するための可動羽根アクチ
ュエータ９が側壁７の外側に設けられている。そして、
この羽根付ディフューザ２００の外周には、渦巻状のス
クロールが、上記のシュラウド側側壁６とハブ側側壁７
とにより形成されている。また、図中の符号１８は、本
発明の羽根付ディフューザを備えた遠心圧縮機の制御方
法を実施するためのコントローラであり、図からも明ら
かなように、上記インレットガイドベーン４の開度を制
御するインレットガイドベーンアクチュエータ１７と共
に、羽根付ディフューザ２００に取り付けられた可動羽
根３の開度を制御するための可動羽根アクチュエータ９
に制御信号を出力する構成となっている。すなわち、イ
ンレットガイドベーンアクチュエータ１７と可動羽根ア
クチュエ−タ９は、コントローラ１８によって制御され
ており、これにより、インレットガイドベーン４と可動
羽根３の開度（設定角）が圧縮機の運転状態に応じて適
切な値に設定されるように構成されている。 【００１６】続いて、上記のその詳細な構成を説明した
遠心圧縮機の動作について説明すると、インレットガイ
ドベーン４を介して入力された冷却ガスなどの気体を含
む流体は、高速回転する羽根車１により運動（速度）エ
ネルギを与えられる。この運動（速度）エネルギが与え
られた流体の流れ（図中では、白抜きの矢印５で示す）
は、羽根付ディフューザ２００の複数の静止羽根２、２
…、あるいは、可動羽根３、さらには、シュラウド側側
壁６とハブ側側壁７により構成される通路８、８’を通
過する際に、その運動エネルギの一部を圧力に変換され
る。この時、羽根付ディフューザ２００の可動羽根３
は、可動羽根アクチュエ−タ９により、その設定角度、
従って、その開度が制御されるが、流体の流れの対称性
が著るしく損なわれると、羽根車１には、その半径方向
に強大な合成力が作用する。このため、本実施例では、
図３にも示すように、上記可動羽根３は、羽根車１を取
り囲むように複数の静止羽根２、２…が配置される周を
ほぼ当分する位置に、この例では１８０度離れた位置に
２個所設けられている。 【００１７】なお、上記羽根付ディフューザ２００の可
動羽根３は、最も開度が大きい状態である全開位置で
は、図３に実線で示すように、静止羽根２、２の羽根間
の流路を確保できる位置に設定される。他方、最も開度
が小さい状態である全閉位置は、図３に破線で示すよう
に、静止羽根２、２の羽根間の流路を閉鎖しなくとも良
いが、流路面積が十分に減少するように設定される。こ
の可動羽根３の設定位置（開度）は、既述のように、可
動羽根アクチュエ−タ９により制御されるが、この可動
羽根アクチュエ−タ９は、インレットガイドベーン４の
開度（設定角）を圧縮機の運転状態に応じて適切な値に
設定するインレットガイドベーンアクチュエータ１７を
も同時に制御するコントローラ１８によって制御されて
いる。なお、このコントローラは、例えば論理回路ある
いはマイクロコンピュータなどにより容易に構成するこ
とが可能である。 【００１８】ここで、上記のコントローラ１８による遠
心圧縮機の制御方法を、添付の図１及び図４を参照しな
がら説明する。まず、図１により、本発明の制御方法に
よるインレットガイドベーン４と可動羽根３の開度と、
遠心圧縮機の運転状態（流量）との関係を示す。すなわ
ち、図１（ａ）には、上記の図２及び図３に示した遠心
圧縮機で流量制御する場合の、上記羽根付ディフューザ
２００の可動羽根３の開度と流量との関係が、また、図
１（ｂ）には、インレットガイドベーン４の開度と流量
の関係が示されている。そして、図４には、上記のコン
トローラ１８による遠心圧縮機の制御方法により得られ
る流量と圧力上昇の関係、すなわち、流量−圧力特性を
示す。 【００１９】まず、設計流量では、図１のグラフの右端
に示されるように、羽根付ディフューザの可動羽根３
と、インレットガイドベーン４とは、共に、全開であ
る。そして、この状態でのインレットガイドベーン４を
含めた遠心圧縮機の流量−圧力特性は、図４において、
曲線αにより示されている。すなわち、遠心圧縮機が供
給する圧縮ガスの流量と圧力との関係が、図４において
直線Ｓで示される時、はじめに羽根付ディフューザの可
動羽根３は、全開の状態、すなわち、上記図１（ａ）の
点αを保ちつつ（点β及び点γでも同様に全開）、一
方、図１（ｂ）に示すように、インレットガイドベーン
４の開度を徐々に点β及び点γを通過して減少させる。
この状態でのインレットガイドベーン４を含めた圧縮機
の流量−圧力特性が、図４において、それぞれ、曲線
β、曲線γにより示される。また、図４において、一点
鎖線Ａは、上記図１（ａ）及び（ｂ）に示したパターン
での安定運転限界を示している。 【００２０】図４にも明らかなように、上記の曲線γの
作動限界と線Ｓは互いに近接しており、そのため、イン
レットガイドベーン４の開度をさらに減少させることは
困難である。そこで、図１（ｂ）に示すように、インレ
ットガイドベーン４の開度をγ点の状態に固定し、一
方、図１（ａ）に示すように、上記羽根付ディフューザ
の可動羽根３の開度を、図の点δを通過しながら徐々に
減少させ、点εまで変化させる。すなわち、点εは羽根
付ディフューザの可動羽根３の全閉の状態である。この
状態でのインレットガイドベーン４を含めた遠心圧縮機
の流量−圧力特性が、図４において、それぞれ曲線δ、
曲線εにより示されている。 【００２１】ところで、図１における点εは、上記羽根
付ディフューザの可動羽根３が全閉の状態であることを
示していることから、さらに流量を減少させるために
は、図１（ｂ）に示したインレットガイドベーン４の開
度を、点γの状態に保ってあった状態から、さらに、限
界開度である点ζまで減少させる。図４には、インレッ
トガイドベーン４の開度を点ζまで減少させた状態で
の、インレットガイドベーン４を含めた遠心圧縮機の流
量−圧力特性が、曲線ζにより示されている。この様に
して、本発明の制御方法によれば、羽根付ディフューザ
の可動羽根３とインレットガイドベーン４の開度を、上
記のコントローラ１８の働きにより、一方を固定して他
方を変化させ、交互に制御することにより、広い運転流
量範囲を実現することができる。 【００２２】なお、上記の実施例では、羽根車１の上流
の入口側には、空気等の流体の入力流量を制御するため
の、いわゆるインレットガイドベーン４に設けられたも
のについてのみ説明したが、しかしながら、本発明は、
このような構成だけに限定されるものではない。特に、
インレットガイドベーン４は多数の可動羽根（この例で
は８枚）を必要とするが、小型の遠心圧縮機の場合に
は、これに代え、例えば１枚の円板で流路を閉鎖するサ
クションダンパを設置しても良い。この場合、小流量運
転時のエネルギー消費は若干増加するが、構造が大幅に
単純化するという利点がある。 【００２３】次に、図５及び図６を参照しながら、本発
明の第２及び第３の実施例になる制御方法を説明する。
なお、これらの遠心圧縮機の制御方法は、上記図１に示
した制御方法を簡略化したものである。まず、図５
（ａ）及び（ｂ）に示す制御方法（パターン）では、設
計流量である点αから点γまでの羽根付ディフューザの
可動羽根３とインレットガイドベーン４の開度の制御状
態は、上記図１に示したものと同じであるが、点γの状
態よりさらに流量を減少させる場合、羽根付ディフュー
ザの可動羽根３の開度と共に、インレットガイドベーン
４の開度をも同時に減少させるものである。このため、
羽根付ディフューザの可動羽根３の開度と、インレット
ガイドベーン４の開度の制御シークエンスが簡略化され
るが、他方、この図５のパターンでの安定運転範囲は、
図４に破線Ｂで示すようになり、特に、小流量領域での
圧力調整可能な範囲である安定運転範囲が、上記図１の
パターンにより得られる特性（一点鎖線Ａで示す）より
も狭くなっている。なお、この場合、ディフューザの可
動羽根３の開度が最大に保持されている期間（点αから
点γまで）におけるインレットガイドベーン４の開度の
減少率は、ディフューザの可動羽根３の開度が減少して
いる期間（点γから点ζまで）におけるインレットガイ
ドベーン４の開度の減少率よりも大きくなっている。 【００２４】図６（ａ）及び（ｂ）に示す制御方法（パ
ターン）は、設計流量（点α）と小流量限界の中間領域
（点）で高い圧力上昇を必要とする場合の、羽根付ディ
フューザの可動羽根３の開度とインレットガイドベーン
４の開度の制御パターンである。図に示されたパターン
からも明らかなように、この第３の制御方法では、流量
を減少させる場合、最初は、インレットガイドベーン４
の開度のみを減少させる。ところで、上記図１や図５に
示した羽根付ディフューザの可動羽根開度とインレット
ガイドベーン開度のパターンでは、インレットガイドベ
ーン４の開度のみで小流量側の限界まで制御したが、こ
れに対し、図６に示すパターンでは、インレットガイド
ベーン４の開度が小流量側の限界より十分に大きい状
態、例えば全開の８０％から、羽根付ディフューザの可
動羽根３の開度を減少させる。 【００２５】このような制御方法によれば、図４に二点
鎖線Ｃで示すように、限界流量までの制御運転限界の圧
力は高くなる。しかしながら、ディフューザの可動羽根
３の開度を減少させて運転する状態が多くなるため、図
１及び図５で示したディフューザの可動羽根３の開度と
インレットガイドベーン４の開度のパターンに比較し
て、エネルギー消費が大きくなる。 【００２６】上記の実施例では、羽根車１を取り囲むよ
うに配置され、流体の運動エネルギを圧力に変換するデ
ィフューザは、上記図３に示すように、複数の静止羽根
２、２…の一部の間に可動羽根３、３を挿入配置した羽
根付ディフューザ２００であったが、本発明では、かか
る可動羽根３の構造のディフューザのみに限定すること
なく、その他の構造のディフューザを採用することが可
能である。そこで、図７〜図１１により、本発明の制御
方法により流量を制御する遠心圧縮機の、特にディフュ
ーザの可動羽根を回転可動に構成する他の実施例を示
す。 【００２７】図７は、羽根付ディフューザ２００を構成
する複数の固定静止羽根２のうちの一部（小数のもの）
の前縁側を分割し、この前縁側を回転可動として前縁可
動羽根１０を構成したものである。かかる可動羽根の構
造によれば、可動部分をコンパクトにできるという特長
がある。 【００２８】また、遠心圧縮機の制御においては、羽根
付ディフューザ２００の静止羽根２、２…間に設けられ
た可動羽根３、３の開度を減少させて流量を低減させる
と、インレットガイドベーン４（あるいは、サクション
ダンパ）の開度を減少させて流量を低減させた場合よ
り、圧縮機の効率低下が大きい。ほとんどの場合、羽根
付ディフューザの失速が発生する限界が、遠心圧縮機の
安定運転限界である。このため、羽根付ディフューザの
失速が発生する限界を小流量側に移して、インレットガ
イドベーン（あるいは、サクションダンパ）の開度によ
る制御限界を小流量側に移すことができれば本発明の効
果が一層大きくなる。 【００２９】そこで、図８〜図１１により、羽根付ディ
フューザの失速が発生する限界が小流量側になるように
構成した、羽根付ディフューザの羽根構造を示す。ま
ず、図８に示す羽根付ディフューザの羽根は、図からも
明らかなように、静止羽根２の前縁（図の左側）のシュ
ラウド側側壁６に近い側（図の下側）を、静止羽根２と
一体に突出させて先端部１１を形成し、もって、静止羽
根２の先端部１１をさらに羽根車１に接近させた形状と
した点に特徴がある。なお、図の符号３は、上記と同様
の可動羽根３である。 【００３０】さらに、図９及び図１０には、シュラウド
側側壁６上の静止羽根２の前縁付近の内周に近い箇所
に、この静止羽根２より弦長が短く、かつ、高さが同等
以下（好ましくは、低い）である補助羽根１２を設け、
補助羽根１２の一方の羽根面のみを静止羽根２に対向さ
せたうえ可動羽根３を設けた実施例を示す。特に、図９
は、上記ディフューザの静止羽根２、２とその間に回転
可能に支承された可動羽根３、さらには、静止羽根２の
前縁付近に設けた前記補助羽根１２、１２を含む、ディ
フューザの一部拡大斜視図であり、図１０は、羽根車１
の回転軸の方向から、上記羽根車１とこのディフューザ
２００を見た図である。 【００３１】また、図１１は、上記図９及び図１０に示
した補助羽根１２の形状を変形したものであり、この変
形例では、図示のように、静止羽根２の前縁付近に配置
した補助羽根１３の前縁を傾斜させて切り欠いたもので
ある。かかる構造の補助羽根１３を採用することによ
り、補助羽根１３による騒音の低減の効果と共に、補助
羽根の強度確保の効果が大きいことが指摘される。 【００３２】さらに、上記に示した種々の実施例では、
上記羽根付ディフューザ２００による遠心圧縮機の流量
の制御（減少）は、その何れにおいても、可動羽根３を
回転することによりおこなうものであるが、しかしなが
ら、本発明は、かかる流量の制御方式にのみ限定される
ものではなく、他の方式によっても同様の効果を達成す
ることが可能である。例えば、図１２〜図１４に示すよ
うに、上記の可動羽根３に代え、遠心圧縮機の羽根付デ
ィフューザ２００を構成する複数の静止羽根２の内側先
端付近に、羽根車１の回転軸と平行な方向に可動な羽根
を配置し、これらの平行可動羽根１４、１４…を移動す
ることによりディフューザの開度を制御する。 【００３３】図１２には、羽根車１の回転軸１００を含
む断面図が示されており、この実施例でも、図２と同様
に、羽根車１の入口側にはインレットガイドベーン４が
設置され、インレットガイドベーン４はインレットガイ
ドベーンアクチュエータ１７によって設定角度、従っ
て、開度が制御される。そして、羽根車１により運動エ
ネルギを与えられた流体の流れ（白抜きの矢印５）は、
ディフューザを構成する複数の静止羽根２、２…、さら
に、シュラウド側側壁６とハブ側側壁７により構成され
る通路を通過する際に、その運動エネルギの一部を圧力
に変換されるのは上記の実施例と同様である。 【００３４】ところで、上記の平行可動羽根１４は、図
にも示すように、支持リング１５に取り付けられてお
り、この支持リング１５は並進アクチュエータ１６によ
り羽根車の回転軸と平行な方向に可動に構成されてい
る。なお、この平行可動羽根１４の静止羽根２に対する
位置関係と形状は、上記の図９に示した補助羽根１２、
あるいは、図１１に示した補助羽根１３と同様にするこ
とにより、大きな効果が得られる。 【００３５】そして、図１２では、上記の平行可動羽根
１４が全開の状態が示されている。この平行可動羽根１
４が全開の状態では、図示のように、平行可動羽根１４
が取り付けられた支持リング１５は、シュラウド側側壁
６の内部に形成された凹部に完全に収容された状態とな
る。一方、上記平行可動羽根１４の全閉の状態では、上
記支持リング１５が水平移動して静止羽根２の高さ全部
を閉じるのではなく、例えば図１３に示すように、平行
可動羽根１４の先端とハブ側側板７の間に隙間が存在す
る状態とするか、あるいは、図１４に示すように、平行
可動羽根１４の先端がハブ側側板７に達した状態とす
る。なお、この実施例でも、図１２のインレットガイド
ベーンアクチュエータ１７と並進アクチュエータ１６
は、コントローラ１８によって制御され、インレットガ
イドベーン４と平行可動羽根１４の開度（位置）は、遠
心圧縮機の運転状態に応じた適切な値、すなわち、上記
図１あるいは図５及び図６に示した関係（パターン）に
なるように設定され、制御される。この図１２の実施例
では、平行可動羽根１４が閉鎖された状態でも、羽根車
１の出口下流の流路形状が周方向に急変しないので、特
に、羽根車１に作用する半径方向の合成力が増加しない
という特徴がある。 【００３６】最後に、上記の実施例では、羽根付ディフ
ューザを備えた遠心圧縮機が単段で設けられた実施例に
ついてのみ説明したが、しかしながら、本発明は、さら
に、かかる遠心圧縮機を多段に構成したものにも適用す
ることが可能であり、その場合、その初段に設けられた
遠心圧縮機、あるいは、それ以降の段のインレットガイ
ドベーンあるいはサクションダンパの開度、そして、羽
根付ディフューザの開度を上記のようなパターンで制御
することにより、広い運転流量範囲を実現することがで
きる。 【００３７】 【発明の効果】以上の詳細な説明からも明らかなよう
に、本発明の羽根付ディフューザを備えた遠心圧縮機の
制御方法によれば、単段あるいは多段に設けられた遠心
圧縮機にかかわらず、その流量を減少させて制御する場
合、従来のインレットガイドベーンあるいはサクション
ダンパのみによる流量制御に比較し、より小流量の範囲
まで遠心圧縮機を運転可能にすると共に、可動羽根を備
えた羽根付ディフューザの開閉制御のみによる流量制御
よりも小流量運転時のエネルギ消費を低減でき、もっ
て、小流量側での運転範囲の拡大が可能で、かつ、エネ
ルギー消費が少ない羽根付ディフューザを備えた遠心圧
縮機とその制御方法を提供することが可能であるとい
う、技術的にも優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の遠心圧縮機の制御方法の一例を示す図
である。 【図２】本発明の羽根付ディフューザを備えた遠心圧縮
機の内部構成を示す断面図である。 【図３】上記図２におけるＢ−Ｂ断面から羽根車とディ
フューザを見た図である。 【図４】上記図２及び図３に示した遠心圧縮機を、上記
図１を含む本発明の制御方法によって運転した場合の圧
力上昇特性を示すグラフである。 【図５】本発明の他の実施例になる遠心圧縮機の流量制
御方法を示す図である。 【図６】本発明のさらに他の実施例になる遠心圧縮機の
流量制御方法を示すである。 【図７】本発明を適用した他の実施例になる遠心圧縮機
の羽根車とディフューザの構造を示す一部拡大図であ
る。 【図８】本発明を適用した他の実施例になる遠心圧縮機
のディフューザの構造を示す一部拡大斜視図である。 【図９】本発明を適用したさらに他の実施例になる遠心
圧縮機のディフューザの構造を示す一部拡大斜視図であ
る。 【図１０】上記図９に示したディフューザと羽根車を見
た正面図である。 【図１１】上記図９に示したディフューザの他の変形例
を示す一部拡大斜視図である。 【図１２】本発明を適用した上記図２の遠心圧縮機とは
異なる構造の遠心圧縮機の内部構成を示す断面図であ
る。 【図１３】上記図１２に示した遠心圧縮機の羽根付ディ
フューザを構成する可動羽根が全閉である時の状態を示
す一部拡大断面図である。 【図１４】上記図１３とは異なる、上記図１２の遠心圧
縮機の羽根付ディフューザの可動羽根の全閉状態を示す
一部拡大断面図である。 【符号の説明】 １ 羽根車 ２ 静止羽根 ３ 可動羽根 ４ インレットガイドベーン ５ 流れ ６ シュラウド側側壁 ７ ハブ側側壁 ８ 通路 ９ 可動羽根アクチュエータ １０ 前縁可動羽根 １１ 静止羽根の先端部 １２ 補助羽根 １３ 前縁を傾斜させた補助羽根 １４ 平行可動羽根 １５ 支持リング １６ 並進アクチュエータ １７ インレットガイドベーンアクチュエータ １８ コントローラ ２００ 羽根付ディフューザ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−126399（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−116299（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−219397（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−15695（ＪＰ，Ａ) 特公 平７−39840（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04D 27/00 101 F04D 17/08

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 高速回転して流体に運動エネルギを与え
   る羽根車と、前記羽根車の上流側に設けられた吸入流量
   制御手段と、前記羽根車により与えられた運動エネルギ
   の一部を圧力に変換するための羽根付ディフューザとか
   らなる遠心圧縮手段を少なくとも１段有した遠心圧縮機
   であって、かつ少なくとも１段の前記遠心圧縮手段を構
   成する前記羽根付ディフューザの一部の羽根を可動羽根
   とした遠心圧縮機を制御するための羽根付ディフューザ
   を備えた遠心圧縮機の制御方法において、 その流量を減少させる場合、まず前記ディフューザの可
   動羽根の開度を最大に保った状態で前記吸入流量制御手
   段の開度を減少させ、次いで、前記吸入流量制御手段の
   開度を減少させながら前記ディフューザの可動羽根の開
   度を減少させると共に、前記ディフューザの可動羽根の
   開度を減少させるように制御する際の前記吸入流量制御
   手段の開度の減少率を、前記ディフューザの可動羽根の
   開度を最大に保った状態での前記吸入流量制御手段の開
   度の減少率を同じか小さく設定して制御することを特徴
   とする 羽根付ディフューザを備えた遠心圧縮機の制御方
   法。