JP5869044B2 - 遠心圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、洗浄液噴射装置を備えた遠心圧縮機に関する。

周知のように、各種プラント等に用いられる遠心圧縮機の一種として、流路に洗浄液を噴射するものがある。この種の遠心圧縮機では、洗浄液によって流路に付着・堆積した汚れや熱反応生成物を除去することができるため、前記の付着物・堆積物によって低下した性能を良好に回復できるようになっている。

このような洗浄液を噴射する遠心圧縮機では、従来、洗浄液を噴射するための噴射装置としてスプレー式のノズルが用いられている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）。
ところで、このような噴射装置は、例えば流路中に配置されたリターンベーンの頂上部、すなわちリターンベーンの半径方向外方に設置され、流路に向けて洗浄液を微粒化して噴射するようになっている。

特開平５−１４１３９７号公報 特開平５−２２３０９９号公報 特開平６−３３８９９号公報 特開平８−３３８３９７号公報

しかしながら、前記のような従来の技術では、リターンベーンの頂上部（リターンベーンの半径方向外方）に噴射装置を設置しているので、噴射口とリターンベーンとの間の距離が短く、したがって噴射された洗浄液がすぐにリターンベーンに衝突・付着してしまい、結果として流路全体を洗浄するのが難しく、流路を局部的にしか洗浄できないといった課題がある。

また、流路を流れる主流（気流）はその流速が非常に大きいため、噴射装置から微粒化して噴霧（噴射）された洗浄液はこの主流によって剪断力を受け、さらに微粒化される。
すると、この微粒化された洗浄液はその噴射方向へのベクトルが小さくなるため、噴射方向に広がることなく、主流に取り込まれてすぐにリターンベーンに衝突・付着してしまい、前述したように流路全体を洗浄するのが難しくなっている。

本発明は前記課題を解決するためになされたもので、洗浄液噴射装置で洗浄できる範囲を広くし、これによって流路を効率良く洗浄できるようにした、遠心圧縮機を提供することにある。

前記目的を達成するため本発明の遠心圧縮機は、ケーシングと、このケーシング内に支持された回転軸と、この回転軸に設けられて回転して流体を圧縮するインペラと、このインペラと前記ケーシングとが形成する流路に洗浄液を噴射する洗浄液噴射装置と、を備える遠心圧縮機であって、前記洗浄液噴射装置は、前記インペラに形成された前記流路としての圧縮通路に径方向内方側が連通し、前記ケーシングに形成された前記流路としてのリターンベンド通路に径方向外方側が連通する前記流路中のディフューザを形成するディフューザ後壁に設けられ、かつディフューザ前壁に向かって前記洗浄液を前記回転軸方向に噴射するように配置されたノズルと、前記ディフューザ前壁に設けられ、かつ前記ディフューザ後壁に向かって前記洗浄液を前記回転軸方向に噴射するように配置されたノズルとを備え、前記洗浄液噴射装置は、前記回転軸と略平行に、前記洗浄液を噴射するように配置されていることを特徴としている。

この遠心圧縮機によれば、洗浄液噴射装置におけるノズルを、前記流路中のディフューザを形成するディフューザ前壁とディフューザ後壁とに設けるとともに、該ディフューザ前壁とディフューザ後壁とに向けて前記洗浄液を噴射するように、配置しているので、洗浄液噴射装置のノズルから流路内を流れる主流と交差するように噴射された洗浄液は、一旦対向するディフューザの他方側に向けて流れ、ディフューザ前壁とディフューザ後壁との間のスパン方向（回転軸方向）に広がる。また、同時に流路内を流れる主流の剪断力によって微粒化されて周方向にも広がるとともに主流に乗ってディフューザの下流側に流されるため、噴射された洗浄液は比較的長い距離を通って、リターンベーン側に到達するようになる。すると、洗浄液はディフューザ通路からリターン通路及びリターンベーンまでの広い範囲において衝突・付着するようになり、これによって流路全体を広い範囲に亘って洗浄することが可能になる。
また、前記遠心圧縮機において前記洗浄液噴射装置は、前記インペラの回転軸と略平行に、前記洗浄液を噴射するように配置されていることで、洗浄液噴射装置から噴射された洗浄液が、回転軸方向に沿って対向するディフューザの他方側に向けて良好に流れるようになり、したがって、ディフューザ前壁とディフューザ後壁との間のスパン方向（回転軸方向）により確実に広がり、ディフューザの両壁を洗浄しやすくなる。
ここで、前記洗浄液噴射装置では、前記ディフューザ後壁側に設けられた前記ノズルの周方向位置と、前記ディフューザ前壁側に設けられた前記ノズルの周方向位置とが、互いに異なっていてもよい。

また、前記遠心圧縮機において前記洗浄液噴射装置は、前記洗浄液を噴射する前記ノズルを、前記回転軸の周方向に沿って複数備えていてもよい。
このようにすれば、複数のノズルから洗浄液を噴射することで、洗浄液が回転軸の周方向に広く流れるようになり、したがって、流路全体を前記回転軸の周方向においても広く洗浄することが可能になる。

また、前記遠心圧縮機において前記洗浄液噴射装置は、前記洗浄液を噴射する複数の前記ノズルと、これらノズルのそれぞれに連通する少なくとも１つのチャンバーとを備えていてもよい。
このようにすれば、洗浄液の供給源からチャンバーに洗浄液を供給し、このチャンバーを介してノズルに一括して洗浄液を供給し、噴射させることができ、したがって洗浄液噴射装置の構造が簡易になる。

また、前記遠心圧縮機において前記チャンバーは、前記回転軸を囲繞して略環状に形成されていてもよい。
このようにすれば、この略環状に形成されたチャンバーに、前記回転軸の周方向に沿って複数のノズルを配置することにより、洗浄液を回転軸の周方向に広く流れるようにし、流路全体を前記回転軸の周方向において広く洗浄することが可能になる。

本願発明によれば、洗浄液をディフューザ前壁とディフューザ後壁との間のスパン方向（回転軸方向）に広がらせるようにしたので、ディフューザ通路からリターン通路及びリターンベーンまでの広い範囲において洗浄液を衝突・付着させることができ、これにより、流路全体を広い範囲に亘って効率良く洗浄することができる。

本発明の遠心圧縮機の第１参考例を示す概略構成断面図である。 図１の要部拡大図である。 図１のＡ−Ａ線矢視断面図であって、軸の直角断面図である。 洗浄液が液柱状に流れる状態を示す模式図である。 （ａ）および（ｃ）はノズルの概略構成を示す要部断面図、（ｂ）は図５（ａ）のＣ−Ｃ線矢視断面図である。 （ａ）、（ｂ）は洗浄液が流路内を流れる状態を示す模式図であって、図１のＢ−Ｂ線矢視断面の要部を示す図である。 洗浄液が流路内を流れる状態を示す模式図である。 本発明の遠心圧縮機の第２参考例を説明するための断面図である。 本発明の遠心圧縮機の第１実施形態を説明するための要部側断面図である。 本発明の遠心圧縮機の第３参考例を説明するための要部側断面図である。 第３参考例を説明するための軸の直角断面図である。 本発明の遠心圧縮機の第４参考例を説明するための要部側断面図である。 第４参考例を説明するための軸方向直角断面図である。 （ａ）はノズルの概略構成を示す要部断面図、（ｂ）は図１４（ａ）のＣ−Ｃ線矢視断面図である。 洗浄液が液柱状に流れる状態を示す模式図である。 洗浄液が流路内を流れる状態を示す模式図である。

以下、図面を参照して本発明を詳しく説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
（第１参考例）
図１は、本発明の遠心圧縮機の第１参考例を示す概略構成断面図であり、図１中符号１は遠心圧縮機である。この遠心圧縮機１は、インペラを６つ備えた多段式の遠心圧縮機である。

この遠心圧縮機１は、軸線Ｏ回りに回転させられるシャフト（回転軸）２と、該シャフト２に取り付けられ、遠心力を利用してプロセスガス（気体）Ｇを圧縮するインペラ３と、シャフト２を回転可能に支持するとともにプロセスガスＧを上流側から下流側に流す流路４が形成されたケーシング５と、を備え、さらに流路４に洗浄液Ｗを噴射する洗浄液噴射装置３０を備えて構成されている。

ケーシング５は、略円柱状の外郭をなすように形成されたもので、中心を貫くようにシャフト２が配置されている。ケーシング５の両側には、それぞれジャーナル軸受５ａ及びスラスト軸受５ｂが設けられており、シャフト２を回転可能に支持している。つまり、シャフト２は、これらジャーナル軸受５ａ及びスラスト軸受５ｂを介してケーシング５に支持されている。

また、ケーシング５の一端側にはプロセスガスＧが外部から流入する吸込口５ｃが設けられ、他端側にはプロセスガスＧが外部に流出する排出口５ｄが設けられている。ケーシング５内には、これら吸込口５ｃ及び排出口５ｄにそれぞれ連通し、縮径及び拡径を繰り返す内部空間が設けられている。この内部空間は、インペラ３を収容する空間として機能するとともに、前記流路４としても機能する。つまり、吸込口５ｃと排出口５ｄとは、インペラ３及び流路４を介して連通している。

インペラ３は、シャフト２の軸方向に間隔を開けて６つ設けられている。各インペラ３は、図１、及び図１の要部拡大図である図２に示すように、排出口５ｄ側に進むにつれて漸次拡径した略円盤状のハブ３ａと、ハブ３ａに放射状に取り付けられ、周方向に並んだ複数の羽根３ｂと、これら複数の羽根３ｂの先端側を周方向に覆うように取り付けられたシュラウド３ｃと、で主に構成されている。
なお、図２は、一段目及び二段目のインペラ３周辺を示している。

流路４は、プロセスガスＧが段階的に圧縮されるように各インペラ３間を繋ぐように形成されている。詳しくは、この流路４は吸込通路１０と、圧縮通路１１と、ディフューザ通路（ディフューザ）１２と、リターンベンド通路（リターンベンド）１３と、リターン通路１４とで主に構成されている。

吸込通路１０は、径方向外方から径方向内方に向かってプロセスガスＧを流した後、このプロセスガスＧの向きをインペラ３の直前でシャフト２の軸方向に変換させる通路である。具体的には、後述するリターン通路１４を備えて構成されている。

圧縮通路１１は、ハブ３ａの羽根取付面とシュラウド３ｃの内壁面とで囲まれた通路であり、吸込通路１０から送られてきたプロセスガスＧをインペラ３内で圧縮させるための通路である。
ディフューザ通路（ディフューザ）１２は、ケーシング５のディフューザ前壁１２ａと隔壁部材５ｅのディフューザ後壁１２ｂとで囲まれた通路であり、径方向内方側が圧縮通路１１に連通している。このディフューザ通路１２は、インペラ３によって圧縮されたプロセスガスＧを径方向外方に流している。そして、このディフューザ通路１２のディフューザ後壁１２ｂには、後述する洗浄液噴射装置３０が設けられている。

なお、ディフューザ通路１２の径方向外方側にはリターンベンド通路１３を介してリターン通路１４に連通しているが、六段目のインペラ３に繋がるディフューザ通路１２に関しては排出口５ｄに連通するようになっている。
また、このディフューザ通路１２には、周方向に並ぶように軸線Ｏを中心として放射状に配置される、複数のディフューザベーン（図示せず）が設けられていてもよい。

リターンベンド通路１３は、ケーシング５の反転壁１３ａと隔壁部材５ｅの外周壁１３ｂとで囲まれた湾曲してなる通路（流路）であり、一端側がディフューザ通路１２に連通し、他端側がリターン通路１４に連通している。このリターンベンド通路１３は、ディフューザ通路１２を通って径方向外方に流れてきたプロセスガスＧの向きを、径方向内方に向くように反転させて、リターン通路１４に送り出している。なお、ディフューザ通路１２とリターンベンド通路１３との境界は、図２中において直線状に延在している部分と湾曲している部分との境界とされ、したがって直線状に延在している部分がディフューザ通路１２となり、湾曲している部分がリターンベンド通路１３となっている。

リターン通路１４は、前述したように吸込通路１０の一部を構成するもので、ケーシング５に一体的に取り付けられた隔壁部材５ｅの下流側側壁２０ａと、ケーシング５に一体的に取り付けられ、径方向内方に延伸した延伸部５ｆの上流側側壁２０ｂと、で囲まれた通路であり、径方向外方側にてリターンベンド通路１３の他端側に連通したものである。
ただし、一段目のインペラ３にプロセスガスＧを送り出す吸込通路１０のリターン通路１４は、径方向外方側が吸込口５ｃに連通するようになっている。

また、このリターン通路１４には、周方向に並ぶように軸線Ｏを中心として放射状に配置された、複数のリターンベーン２５が設けられている。なお、リターン通路１４とリターンベンド通路１３との境界は、図２中において直線状に延在している部分と湾曲している部分との境界とされ、したがって直線状に延在している部分がリターン通路１４となり、湾曲している部分がリターンベンド通路１３となっている。

このような構成のもとにプロセスガスＧは、吸込口５ｃから流路４内に流入し、一段目のインペラ３の吸込通路１０（リターン通路１４を含む）、圧縮通路１１、ディフューザ通路１２、リターンベンド通路１３の順に流れた後、二段目のインペラ３の吸込通路１０（リターン通路１４）、圧縮通路１１…という順に流れていく。そして、六段目のインペラ３のディフューザ通路１２まで流れたプロセスガスＧは、排出口５ｄから外部に流出するようになっている。
そして、プロセスガスＧは、前述した順で流れる途中、各インペラ３によって圧縮される。つまり、本参考例の遠心圧縮機１では、プロセスガスＧを６つのインペラ３によって段階的に圧縮し、これによって大きな圧縮比を得るようになっている。

このような構成からなる遠心圧縮機１には、図１、図２に示したようにディフューザ通路１２のディフューザ後壁１２ｂに、洗浄液噴射装置３０が設けられている。この洗浄液噴射装置３０は、図２に示すように洗浄液を噴射する複数のノズル３１と、これらノズル３１のそれぞれに連通するチャンバー５０と、このチャンバー５０に配管５１を介して洗浄液を供給する洗浄液供給源（図示せず）と、を備えて構成されたものである。

ノズル３１は、図１のＡ−Ａ線矢視断面図であり、軸の直角断面図である図３に示すように、インペラ３の周方向に沿って該インペラ３の外周と同心円状に、多数配置（配列）されている。なお、図３では、シャフト２の記載を省略している。これらノズル３１は、インペラ３の周方向において等間隔に配置されたもので、その噴射口（ノズル口３３）が、ディフューザ後壁１２ｂの内壁面にほぼ面一となるように配置されたものである。ノズル３１の数については、例えばリターンベーン２５の翼の数と同数とされる。

このように、リターンベーン２５の翼の数と同数のノズル３１をインペラ３の周方向に沿って配列すれば、一つのノズル３１では、リターンベーン２５に対して、対応する位置にある隣り合う翼の間を洗浄すればよくなる。したがって、ノズル３１から噴射した洗浄液Ｗの、流路内における周方向への広がりを、大きくする必要が少なくなり、その分、スパン方向への広がりを大きくすることが可能になる。

チャンバー５０は、図３中破線で示すように、インペラ３とシャフト（回転軸）２とを囲繞して略円環状に形成された流路または管体からなるもので、図４に示すようにディフューザ後壁１２ｂの内壁面に向けて、該内壁面と直交するようにしてノズル３１を配置したものである。ノズル３１は、例えば図５（ａ）に示すように前記洗浄液供給源（図示せず）に通じる内部孔３２と、該内部孔３２に連通して洗浄液Ｗを噴射するノズル口３３とを有したもので、ディフューザ後壁１２ｂからディフューザ前壁１２ａに向けて前記シャフト（回転軸）２と略平行となるようにして、洗浄液Ｗをディフューザ通路１２内に噴射するように配置されている。

内部孔３２は、ノズル３１の先端面３４に形成されたノズル口３３を開口端として、該ノズル口３３と同じ内径に形成された直線状の整流部３５と、該整流部３５に連通して該整流部３５より内径が大きく形成された大径部３６と、を備えて形成されている。
整流部３５は、その流路長Ｌが、ノズル口３３の内径ｄの３倍以上に形成されている。
具体的には、ノズル口３３の内径ｄは０．１ｍｍ程度から１０ｍｍ程度、好ましくは１ｍｍ以上５ｍｍ以下程度とされる。このように、ノズル口３３の内径ｄに対して３倍以上の流路長を有する整流部３５を設けることにより、ノズル３１から噴射される洗浄液Ｗは、図４に示すように連続した液柱状に流れる。

すなわち、ノズル３１の内部孔３２を流れる洗浄液Ｗは、整流部３５によって整流された状態でノズル口３３から噴射されるので、噴射された洗浄液Ｗにはほとんど旋回ベクトルが与えられなくなる。したがって、噴射された洗浄液Ｗは、旋回ベクトルにより液の流れが寸断されて微粒化を起こすことなく、図４に示したように連続した液柱状で流れるようになる。ただし、洗浄液Ｗはこのようにして液柱状に噴射された後、主流の流れ（プロセスガスＧの流れ）による剪断力を受けることにより、その一部は微粒化を起こし、少しずつ微粒化した液滴Ｕを生じる。

また、図５（ａ）に示したように大径部３６には、整流板３７が配置されているのが望ましい。この整流板３７は、図５（ａ）のＣ−Ｃ線矢視断面図である図５（ｂ）に示すように、多数の板が縦横に配置されて格子状に設けられたものである。なお、縦横に配置された板間に形成された正方形状の一辺の長さは、ノズル口３３の内径ｄより大きくなっている。

このような整流板３７を大径部３６に設けることで、整流部３５に流入する洗浄液Ｗには旋回ベクトルが与えられることなく、直進ベクトルのみが与えられるようになる。したがって、さらに整流部３５を流れることで、ノズル３１から噴射される洗浄液Ｗはより良好に連続し、図４に示したように液柱状になる。
このような構成によってノズル３１は、ディフューザ後壁１２ｂからディフューザ前壁１２ａに至るスパン方向において、洗浄液Ｗをより広い範囲に亘って噴射することができる。
なお、整流部３５と大径部３６により内部孔３２を形成することに限定されることはなく、図５（ｃ）に示すように、整流部３５のみで形成される内部孔３２をノズル３１としてディフューザ後壁１２ｂの内壁面に直接孔加工してもよい。この場合、図５（ｃ）に示すように、ディフューザ後壁１２ｂの内壁面とチャンバー５０により区画される壁厚を流路長Ｌとして、この流路長Ｌをノズル口３３の内径ｄの３倍以上に形成することにより、十分な整流効果を得ることができるので、ノズル３１から噴射される洗浄液Ｗも良好に連続した液柱状となる。

また、チャンバー５０は、図２に示すように本参考例ではケーシング５に一体的に取り付けられた隔壁部材５ｅに、埋設された状態で取り付けられている。また、このチャンバー５０に接続する配管５１は、図２および図１のＢ−Ｂ線矢視断面の要部である図６（ａ）に示すように、リターン通路１４内に設けられたリターンベーン２５、２５間を貫通し、さらに延伸部５ｆを通ってケーシング５の外側に引き出され、洗浄液供給源（図示せず）に接続されている。あるいは、配管５１はリターン通路１４内ではなく、リターンベンド通路１３内を貫通してもよい。

ただし、リターン通路１４内に配管５１を横断させるにあたっては、図６（ａ）に示したようにリターンベーン２５、２５間を貫通させることなく、図６（ｂ）に示すように、リターンベーン２５中を貫通させてもよい。このようにすれば、配管５１による主流への影響を無くすことができる。また、その場合には、リターンベーン２５中に形成する貫通孔を、この部分での配管５１に代えて流路として用いてもよい。

このような構成からなる噴射装置３０にあっては、図２に示したようにノズル３１を、ディフューザ後壁１２ｂに設けてディフューザ前壁１２ａに向けて洗浄液Ｗを噴射するように配置しているので、洗浄液Ｗが、一旦シャフト２の長さ方向（回転軸方向）に沿ってディフューザ通路１２の反対側に向けて流れ、ディフューザ後壁１２ｂとディフューザ前壁１２ａとの間のスパン方向（回転軸方向）に広がる。

また、ノズル口３３から噴射された洗浄液Ｗは、図７中矢印で示すように一旦ディフューザ通路１２のスパン方向に広がった後、ディフューザ通路１２内を流れる主流（プロセスガスＧ）によってディフューザ通路１２の下流側に流される。したがって、噴射された洗浄液Ｗは比較的長い距離を通って、リターン通路１４側に到達するようになる。すると、洗浄液Ｗは、主流の流れ（プロセスガスＧの流れ）による剪断力を受けて少しずつ微粒化して液滴Ｕとなり、ディフューザ通路１２やリターンベンド通路１３の内壁面に衝突・付着して洗浄するとともに、主流の流れに乗ってリターン通路１４及びリターンベーン２５側に到達した後、リターンベーン２５の翼面やリターン通路１４の内壁面に衝突・付着してここを洗浄するようになる。

したがって、ディフューザ通路１２からリターン通路１４及びリターンベーン２５までの広い範囲において、そのスパン方向（回転軸方向）のほぼ全域を洗浄することができるようになる。
また、シャフト（回転軸）２と略平行に洗浄液Ｗを噴射するようにしているので、洗浄液Ｗが、シャフト２の長さ方向に沿ってディフューザの反対側に向けて良好に流れるようになり、したがって、洗浄液Ｗをディフューザ前壁１２ａとディフューザ後壁１２ｂとの間のスパン方向に十分に広がらせることができる。

また、ノズル３１をインペラ３の周方向に沿って多数（複数）備えているので、これら多数のノズル３１から洗浄液Ｗを噴射することにより、洗浄液Ｗをインペラ３の周方向にも広く流すことができ、したがって、流路全体をインペラ３の周方向においても広く洗浄することができる。

また、多数（複数）のノズル３１と、これらノズル３１のそれぞれに連通するチャンバー５０と、配管５１とを備えて洗浄液噴射装置３０を構成しているので、洗浄液の供給源からチャンバー５０に洗浄液Ｗを供給し、このチャンバー５０を介してノズル３１に一括して洗浄液Ｗを供給し、噴射させることができ、したがって洗浄液噴射装置３０の構造を簡易にすることができる。
また、チャンバー５０を、インペラ３を囲繞して環状に形成しているので、この環状に形成されたチャンバー５０にノズル３１を多数配設することにより、洗浄液Ｗをインペラ３の周方向に広く流れるようにし、流路全体をインペラ３の周方向においても広く洗浄することができる。

したがって、このような構成の遠心圧縮機１にあっては、ディフューザ通路１２からリターン通路１４及びリターンベーン２５までの広い範囲において洗浄液Ｗを衝突・付着させることができ、これにより、流路全体を広い範囲に亘って効率良く洗浄することができる。

（第２参考例）
図８は、本発明の遠心圧縮機の第２参考例を示す図であり、第１参考例における図２に対応する側断面図を簡略化した図である。第２参考例の遠心圧縮機が、第１参考例の遠心圧縮機１と異なるところは、第１参考例ではディフューザ後壁１２ｂにノズル３１（洗浄液噴射装置３０）を配置したのに対し、第２参考例ではディフューザ前壁１２ａにノズル（洗浄液噴射装置３０）３１を配置した点である。

すなわち、この第２参考例では、延伸部５ｆのディフューザ前壁１２ａ側に配管５１、チャンバー５０、ノズル３１を配設するとともに、ノズル３１の噴射口（ノズル口３３）をディフューザ前壁１２ａの内壁面に配置し、これによって洗浄液Ｗをディフューザ後壁１２ｂに向けて噴射するようにしている。なお、ノズル３１の数や構成、さらにチャンバー５０や配管５１の構成については、第１参考例と同様である。

この第２参考例の遠心圧縮機にあっても、ディフューザ通路１２からリターン通路１４及びリターンベーン２５までの広い範囲において洗浄液Ｗを衝突・付着させることができ、これにより、流路全体を広い範囲に亘って効率良く洗浄することができる。また、第１参考例に比べて、リターン通路１４（リターンベーン２５）内に配管５１を貫通させる必要がないため、洗浄液噴射装置３０の取り付けを容易にすることができるとともに、配管５１が主流に影響を与えることがない。

（第１実施形態）
図９は、本発明の遠心圧縮機の第１実施形態を示す図であり、第１参考例における図２に対応する側断面図を簡略化した図である。第１実施形態の遠心圧縮機が、第１参考例の遠心圧縮機１と異なるところは、第１参考例ではディフューザ後壁１２ｂにのみノズル３１（洗浄液噴射装置３０）を配置したのに対し、第１実施形態では、このディフューザ後壁１２ｂに加えて、ディフューザ前壁１２ａにもノズル３１（洗浄液噴射装置３０）を配置した点である。

すなわち、この第１実施形態では、第１参考例と同様にして、ディフューザ後壁１２ｂにノズル３１（洗浄液噴射装置３０）を設け、かつディフューザ前壁１２ａに向かって洗浄液Ｗを噴射するように配置し、さらに、第２参考例と同様にして、ディフューザ前壁１２ａにノズル３１（洗浄液噴射装置３０）を設け、かつディフューザ後壁１２ｂに向かって洗浄液Ｗを噴射するように配置している。
なお、ディフューザ後壁１２ｂ側とディフューザ前壁１２ａ側に設けられたノズル３１の周方向位置は、互いの位相を同じにしてもよいし、異ならしめてもよい。例えば、半ピッチずつずれた位相に配置してもよい。

したがって、この第１実施形態の遠心圧縮機にあっては、ディフューザ通路１２からリターン通路１４及びリターンベーン２５までの広い範囲において洗浄液Ｗを衝突・付着させることができ、これにより、流路全体を広い範囲に亘って効率良く洗浄することができる。また、主流の流速が速い場合には、ノズル３１から噴射した洗浄液Ｗがスパン方向に十分に広がらないおそれがあるが、ディフューザ前壁１２ａ及びディフューザ後壁１２ｂの両方に、それぞれ他方の側に向けてノズル３１を配置しているので、両方のノズル３１からそれぞれに洗浄液Ｗを噴射させることにより、主流の流速が速い場合であっても、流路内にそのスパン方向の全長に亘って、洗浄液Ｗを確実に行き渡らせることができる。

（第３参考例）
図１０は、本発明の遠心圧縮機の第３参考例を示す図であり、第１参考例における図２に対応する側断面図を簡略化した図である。第３参考例の遠心圧縮機が、第１参考例の遠心圧縮機１と異なるところは、第１参考例では多数のノズル３１とチャンバー５０と配管５１とを備えた洗浄液噴射装置３０を、一系統しか備えていないのに対し、第３参考例では、二系統備えている点である。

すなわち、この第３参考例では、第１参考例における図３に対応する図である図１１に示すように、第１参考例の洗浄液噴射装置３０と同じ構成からなる第１の洗浄液噴射装置３０ａと、この第１の洗浄液噴射装置３０ａとほぼ同じ構成からなる第２の洗浄液噴射装置３０ｂとを備えて構成されている。

第１の洗浄液噴射装置３０ａは、図１０に示したように、多数のノズル３１ａとチャンバー５０ａと配管５１ａとを備えて構成されており、第２の洗浄液噴射装置３０ｂは、多数のノズル３１ｂとチャンバー５０ｂと配管５１ｂとを備えて構成されている。これら二系統の各チャンバー５０ａ、５０ｂは、図１１に示したようにいずれもインペラ３を囲繞して同心円状に配置されており、第１の洗浄液噴射装置３０ａにおけるチャンバー５０ａが外周側に、第２の洗浄液噴射装置３０ｂにおけるチャンバー５０ｂが内周側にそれぞれ配置されている。

したがって、第２の洗浄液噴射装置３０ｂにおけるノズル３１ｂは、インペラ３側に配置された内周側のノズル３１ｂとなっており、第１の洗浄液噴射装置３０ａにおけるノズル３１ａは、該内周側ノズル３１ｂより径方向外方側に配置された外周側のノズル３１ａとなっている。また、本参考例では、インペラ３の周方向に沿う位置が、内周側ノズル３１ｂと外周側ノズル３１ａとで、半ピッチずつずれた状態に配置されている。したがって、両方のノズル３１ａ、３１ｂから洗浄液Ｗを噴射することにより、インペラ３の周方向にむらを生じることなく、流路内を均一に洗浄することができるようになっている。

さらに、本参考例では、内周側ノズル３１ｂのノズル口（図示せず）の径が、外周側ノズル３１ａのノズル口（図示せず）の径より小さくなっている。

そして、これら第１の洗浄液噴射装置３０ａ及び第２の洗浄液噴射装置３０ｂは、図示しない制御装置によって制御されることにより、両方が同時に稼働して各ノズル３１ａ、３１ｂから同時に洗浄液Ｗが噴射させられ、あるいは一方のみが稼働して一方の系統のノズルのみから洗浄液Ｗが噴射させられるようになっている。

したがって、この第３参考例の遠心圧縮機にあっては、ディフューザ通路１２からリターン通路１４及びリターンベーン２５までの広い範囲において洗浄液Ｗを衝突・付着させることができ、これにより、流路全体を広い範囲に亘って効率良く洗浄することができる。また、流路全体を、その径方向においても広い範囲に亘って洗浄することができる。
さらに、遠心圧縮機の運転条件から、洗浄液Ｗの注入量に制限がある場合などでは、二系統の洗浄液噴射装置のうちの一系統のみを稼働させるように制御することで、洗浄液Ｗの注入量を制限された量に抑えることができる。

なお、この第３参考例では、洗浄液噴射装置を二系統設置した例について説明したが、三系統以上の洗浄液噴射装置を設置してもよいのはもちろんである。また、各系統の単位時間あたりの流量を同じになるように調整したが、それぞれ異なる流量となるように調整してもよい。

さらに、この第３参考例では、洗浄液噴射装置３０ａ、３０ｂを共にディフューザ後壁１２ｂに配置したが、第２参考例に示したように、二系統の洗浄液噴射装置３０ａ、３０ｂを共にディフューザ前壁１２ａに配置してもよく、第１実施形態に示したように、二系統の洗浄液噴射装置３０ａ、３０ｂをディフューザ後壁１２ｂとディフューザ前壁１２ａとの両方に配置してもよい。
さらに、この第３参考例では、内周側ノズル３１ｂのノズル口径を外周側ノズル３１ａのノズル口径よりも小さくしたが、同じ口径でもよいし、逆に外周側ノズル３１ａのノズル口径を内周側ノズル３１ｂのノズル口径よりも小さくしてもよい。
また、内周側ノズル３１ｂと外周側ノズル３１ａの数は同じでもよいし、異ならしめてもよい。

（第４参考例）
図１２は、本発明の遠心圧縮機の第４参考例を示す図であり、第１参考例における図２に対応する側断面図を簡略化した図である。第４参考例の遠心圧縮機が、第１参考例の遠心圧縮機１と異なるところは、第１参考例では多数のノズル３１とチャンバー５０と配管５１とを備えた洗浄液噴射装置３０をディフューザ後壁１２ｂに設けたのに対し、第４参考例では、この洗浄液噴射装置３０に加えて別の洗浄液噴射装置４０を設け、これら洗浄液噴射装置３０と洗浄液噴射装置４０とにより、本発明の洗浄液噴射装置を構成した点である。

洗浄液噴射装置４０は、図１２においてディフューザ後壁１２ｂ側からディフューザ前壁１２ａを見た流路全体を示す、軸方向直角断面図である図１３に示すように、ノズル（第２のノズル）４１と、このノズル４１に配管（図示せず）等を介して洗浄液を供給する洗浄液供給源（図示せず）と、を備えて構成されたものである。なお、図１３では、シャフト２の記載を省略している。

ノズル４１は、図１２に示すようにディフューザ通路１２の半径方向内方に向けて、該ディフューザ通路１２の半径方向外方に設けられたもので、例えばケーシング５を貫通した状態に設けられている。このノズル４１は、ディフューザ前壁１２ａに沿って配置されたもので、本参考例では図１３に示すように４台備えられており、これら４台のノズル４１は、軸線Ｏを中心にして等間隔に環状配置されている。

これらノズル４１は、図１３中矢印Ｐで示す洗浄液Ｗの噴射方向が、矢印Ｑで示すインペラ３の回転方向と同じ方向になり、かつ、インペラ３にあたることなくその外側になるように、構成配置されている。また、矢印Ｐで示す洗浄液Ｗの噴射方向が、インペラ３の、ノズル４１に対向する位置（最短距離となる位置）での、回転軸（軸線Ｏ）の直角断面内において前記流体の流れ方向（図１３中矢印Ｒで示す方向）とほぼ直角に交差するように、ノズル４１は構成配置されている。

ここで、ノズル４１は、例えば図１４（ａ）に示すように前記洗浄液供給源（図示せず）に通じる内部孔６２と、該内部孔６２に連通して洗浄液Ｗを噴射するノズル口６３とを備えて構成されている。本参考例では、ノズル４１の先端部に斜面（又は湾曲面）６４が形成されており、この斜面６４にノズル口６３が形成されている。

内部孔６２は、ノズル口６３を開口端として該ノズル口６３と同じ内径を有する直線状の整流部６５と、該整流部６５に連通して該整流部６５より内径が大きく形成された大径部６６とを備えて形成されている。なお、図１４（ａ）に示した例では、先端部の斜面６４に合わせて、大径部６６の先端側にも斜面（又は湾曲面）が形成されており、この斜面に整流部６５の一端側が開口している。

整流部６５は、その流路長Ｌが、ノズル口６３の内径ｄの３倍以上に形成されている。
具体的には、ノズル口６３の内径ｄは０．１ｍｍ程度から１０ｍｍ程度、好ましくは１ｍｍ以上５ｍｍ以下程度とされる。このように、ノズル口６３の内径ｄに対して３倍以上の流路長を有する整流部６５を設けることにより、ノズル６１から噴射される洗浄液Ｗは、図１５に示したように連続した液柱状に流れる。

すなわち、ノズル６１の内部孔６２を流れる洗浄液Ｗは、整流部６５によって整流された状態でノズル口６３から噴射されるので、噴射された洗浄液Ｗにはほとんど旋回ベクトルが与えられなくなる。したがって、噴射された洗浄液Ｗは、旋回ベクトルにより液の流れが寸断されて微粒化を起こすことなく、図１５に示したように連続した液柱状で流れるようになる。ただし、洗浄液Ｗはこのようにして液柱状に噴射された後、主流の流れ（プロセスガスＧの流れ）による剪断力を受けることにより、その一部は微粒化を起こし、少しずつ微粒化した液滴Ｕを生じる。

また、図１４（ａ）に示したように大径部６６には、整流板６７が配置されているのが望ましい。この整流板６７は、図１４（ａ）のＣ−Ｃ線矢視断面図である図１４（ｂ）に示すように、多数の板が縦横に配置されて格子状に設けられたものである。なお、縦横に配置された板間に形成された正方形状の一辺は、ノズル口６３の内径ｄより大きくなっている。
このような整流板６７を大径部３６に設けることで、整流部６５に流入する洗浄液Ｗには旋回ベクトルが与えられることなく、直進ベクトルのみが与えられるようになる。したがって、さらに整流部６５を流れることで、ノズル３１から噴射される洗浄液はより良好に連続し、図１５に示したように液柱状になる。

このような構成からなる洗浄液噴射装置４０にあっては、図１２に示したようにノズル４１をディフューザ通路１２の半径方向内方に向けて、該ディフューザ通路１２の半径方向外方に設けているので、ノズル口３３から噴射された洗浄液Ｗは、一旦ディフューザ通路１２の半径方向内方に向けて流れた後、図７に示した場合と同様に主流によって押し戻され、ディフューザ通路１２の下流側のリターンベンド通路１３を通り、リターン通路１４内のリターンベーン２５側に流れる。

したがって、噴射された洗浄液Ｗは、洗浄液噴射装置３０から噴射された洗浄液Ｗと同様に、比較的長い距離を通って比較的長い時間をかけて、リターンベーン２５側に到達するようになる。そして、主流の流れ（プロセスガスＧの流れ）による剪断力を受けて少しずつ微粒化した液滴Ｕは、ディフューザ通路１２やリターンベンド通路１３の内壁面に衝突・付着して洗浄するとともに、主流の流れに乗ってリターン通路１４及びリターンベーン２５側に到達した後、リターンベーン２５やリターン通路１４の内壁面に衝突・付着してここを洗浄するようになる。

また、前記洗浄液Ｗの噴射方向Ｐを、図１３に示したようにインペラ３の回転方向Ｑと同じ方向で、かつ、回転軸の直角断面内において流体の流れ方向とほぼ直角に交差するようにしているので、洗浄液Ｗはインペラ３の回転方向に沿う主流の流れを受けてこれに乗る。すなわち、洗浄液Ｗは回転軸の直角断面内において流体の流れ方向とほぼ直角に交差することにより、主流に押されるようにして、これに乗るようになる。このように主流の流れに乗ると、洗浄液Ｗはその噴射方向Ｐより主流の流れ方向に近づくように、流れる方向が湾曲する。その結果、洗浄液Ｗはインペラ３の回転方向Ｑにおいて、より広い範囲を流れるようになる。

すると、洗浄液Ｗは、前記したように比較的長い距離を通って比較的長い時間をかけてリターンベーン２５側に到達し、少しずつ微粒化した液滴Ｕがリターンベーン２５やリターン通路１４の内壁面に衝突・付着するので、図１のＢ−Ｂ線矢視断面の要部に対応する図１６に示すように、洗浄液Ｗはリターンベーン２５側の広い範囲Ｓに、衝突・付着するようになる。換言すれば、一つのノズル４１の、インペラ３の周方向における洗浄可能範囲が、前記範囲Ｓに示したように比べ格段に広くなる。

したがって、このような構成の遠心圧縮機にあっては、洗浄液噴射装置３０のノズル３１（第１のノズル）により、前述したように洗浄液Ｗをディフューザ通路１２からリターン通路１４及びリターンベーン２５までの広い範囲において衝突・付着させることができ、これによって流路全体を広い範囲に亘って洗浄することができる。
また、洗浄液噴射装置４０のノズル４１（第２のノズル）によっても、洗浄液Ｗをディフューザ通路１２からリターン通路１４及びリターンベーン２５までの広い範囲において衝突・付着させることができ、これによって流路全体を広い範囲に亘って洗浄することができる。

さらに、洗浄液Ｗの噴射方向を、インペラ３の回転方向と同じ方向で、かつ、インペラ３の、洗浄液噴射装置に対向する位置でのシャフト（回転軸）２の直角断面内において前記流体の流れ方向とほぼ直角に交差するようにしているので、前述したように洗浄液Ｗがインペラ３の回転方向に沿う主流の流れを受けてこれに乗り、しかも前記したように比較的長い距離を通ってリターンベーン２５側に到達する。これにより、前述したように洗浄液Ｗは、ディフューザ通路１２からリターン通路１４及びリターンベーン２５までの広い範囲に衝突・付着するようになり、これによって流路全体を広い範囲に亘って洗浄することができる。

また、洗浄液噴射装置３０のノズル３１（第１のノズル）をディフューザ後壁１２ｂに設けて、洗浄液Ｗをディフューザ前壁１２ａに向けて噴射するように配置し、洗浄液噴射装置４０のノズル４１（第２のノズル）をディフューザ前壁１２ａに沿って配置しているので、これらノズル３１、４１によってスパン方向及び周方向に効率良く洗浄液を噴射することができ、したがって流路全体をより広い範囲に亘って洗浄することができる。すなわち、インペラの出口近傍では、ディフューザ後壁１２ｂ側の方が主流の流速が速くなり、その分、ノズル３１から噴射した洗浄液の微粒化が進み、スパン方向（回転軸方向）により広がり易くなる。一方、ディフューザ前壁１２ａ側の方では主流の流速が相対的に遅くなる分、周方向へより広がり易くなるからである。

なお、本発明は前記実施形態及び参考例に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、前記洗浄液噴射装置３０（３０ａ、３０ｂ）では、洗浄液Ｗの噴射方向がインペラ３の回転軸（シャフト２）と略平行になるようにノズル３１を配置したが、必要に応じて、洗浄液Ｗの噴射方向を主流の上流側又は下流側に傾けてもよく、あるいは、流路の半径方向内方又は半径方向外方に傾けてもよい。

また、前記第４参考例では、第１参考例の洗浄液噴射装置３０に加えて前記洗浄液噴射装置４０を配置したが、第３参考例の第１の洗浄液噴射装置３０ａ及び第２の洗浄液噴射装置３０ｂに加えて、前記洗浄液噴射装置４０を配置してもよい。
さらに、前記第４参考例では、洗浄液噴射装置３０のノズル３１（第１のノズル）をディフューザ後壁１２ｂに設け、洗浄液噴射装置４０のノズル４１（第２のノズル）をディフューザ前壁１２ａに沿って配置したが、逆に、洗浄液噴射装置３０のノズル３１（第１のノズル）をディフューザ前壁１２ａに設け、洗浄液噴射装置４０のノズル４１（第２のノズル）をディフューザ後壁１２ｂに沿って配置してもよい。

また、第４参考例では、ノズル４１を４台設置した例を示したが、ノズル４１の設置台数については特に限定されることなく、３台以下であっても５台以上であってもよい。
また、ノズル４１を等間隔に環状配置させたが、必ずしも等間隔でなくてもよい。
さらに、前記実施形態及び参考例では、ノズル３１とチャンバー５０と配管５１とを備えて洗浄液噴射装置３０を構成したが、本発明はこれに限定されることなく、例えばチャンバー５０を備えることなく、配管５１にノズル３１を直接接続して、洗浄液噴射装置３０を構成してもよい。
また、前記実施形態及び参考例では、チャンバー５０（５０ａ、５０ｂ）を全周に形成したが、これに限られるものではなく、周方向に複数に分割されたチャンバー５０（５０ａ、５０ｂ）を用いてもよい。
また、前記実施形態及び参考例では多段式の遠心圧縮機について説明したが、これに限られるものではなく、単段式の遠心圧縮機にも適用することができる。

１…遠心圧縮機、２…シャフト（回転軸）、３…インペラ、４…流路、５…ケーシング、１２…ディフューザ通路（ディフューザ）、１３…リターンベンド通路（リターンベンド）、１４…リターン通路、２５…リターンベーン、３０、３０ａ、３０ｂ…洗浄液噴射装置、３１…ノズル、３２…内部孔、３３…ノズル口、３５…整流部、３６…大径部、３７…整流板、５０…チャンバー、５１…配管、４０…洗浄液噴射装置、４１…ノズル、４２…チャンバー、４３…配管、Ｇ…プロセスガス、Ｐ…噴射方向、Ｑ…インペラの回転方向、Ｗ…洗浄液

Claims (5)

1. ケーシングと、このケーシング内に支持された回転軸と、この回転軸に設けられて回転して流体を圧縮するインペラと、このインペラと前記ケーシングとが形成する流路に洗浄液を噴射する洗浄液噴射装置と、を備える遠心圧縮機であって、
   前記洗浄液噴射装置は、前記インペラに形成された前記流路としての圧縮通路に径方向内方側が連通し、前記ケーシングに形成された前記流路としてのリターンベンド通路に径方向外方側が連通する前記流路中のディフューザを形成するディフューザ後壁に設けられ、かつディフューザ前壁に向かって前記洗浄液を前記回転軸方向に噴射するように配置されたノズルと、前記ディフューザ前壁に設けられ、かつ前記ディフューザ後壁に向かって前記洗浄液を前記回転軸方向に噴射するように配置されたノズルとを備え、
   前記洗浄液噴射装置は、前記回転軸と略平行に、前記洗浄液を噴射するように配置されていることを特徴とする遠心圧縮機。
2. 前記洗浄液噴射装置では、前記ディフューザ後壁側に設けられた前記ノズルの周方向位置と、前記ディフューザ前壁側に設けられた前記ノズルの周方向位置とが、互いに異なっていることを特徴とする請求項１に記載の遠心圧縮機。
3. 前記洗浄液噴射装置は、前記洗浄液を噴射する前記ノズルを、前記回転軸の周方向に沿って複数備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の遠心圧縮機。
4. 前記洗浄液噴射装置は、前記洗浄液を噴射する複数の前記ノズルと、これらノズルのそれぞれに連通する少なくとも１つのチャンバーとを備えていることを特徴とする請求項３に記載の遠心圧縮機。
5. 前記チャンバーは、前記回転軸を囲繞して略環状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の遠心圧縮機。

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