JP6271030B2 - 遠心式圧縮機及び遠心式ウォーターチリングユニット - Google Patents

Description

本発明は圧縮機の技術分野に関し、より具体的には、遠心式圧縮機及び遠心式ウォーターチリングユニットに関する。

従来の遠心式圧縮機は、始動時に過大起動電流にならないように、全てのガイドベーンを閉めるとともに、インペラー出口におけるディフューザーの流路幅を小さくする必要がしばしばあり、モータが段々安定して運転するにつれ、ガイドベーンを一つずつ開けて、インペラー出口におけるディフューザーの流路幅を次第に設計通りに増大させる必要もある。

このような可変断面のディフューザー構造方式を実現するために、常にガイドベーン軸の下にカム、ガイドロッド、バネ等の物材をいくつか増設するようにし、運転中のガイドベーン軸をカム及びガイドロッドによって前進させながら、バネの反作用力によってガイドロッドを必要時に後退させ、このようにすれば、チューナブルディフューザーを前進させたり後退させたりすることができる。

しかしながら、カムがガイドベーン軸に駆動されて全部同期して運転することは保証できないとともに、カムとガイドロッドとを同一箇所で接触させることも保証できないため、誤差を積み重ねたうえで、これらガイドロッドは一部が移動する一方、残りがまだ動いていない状態になりやすく、このような非同期によるチューナブルディフューザーの傾きや故障停止は、冷気不足やサージを招き、さらには、インペラー、軸受等の主要部材を損害する悪影響が生じる恐れがあり、遠心式圧縮機の信頼性をひどく脅かす。

本発明は、従来技術における遠心式圧縮機のチューナブルディフューザーの傾き傾向や故障停止の問題を解決できる遠心式圧縮機及び遠心式ウォーターチリングユニットを提供することをその目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様によれば、側壁にネジ部を有する取付用キャビティを含む筐体と、取付用キャビティ内に取り付けられ、ネジ部とフィットするネジが設けられている調整部材と、取付用キャビティ内に取り付けられ、調整部材をネジ部に沿って前進させたり後退させたりするように駆動する駆動部材と、調整部材に固定連結されるチューナブルディフューザーと、を備える遠心式圧縮機が提供される。

さらに、取付用キャビティが環状取付溝を含み、駆動部材が環状取付溝内に取り付けられる駆動リングであり、調整部材が環状取付溝内に取り付けられる調整リングであり、駆動リングが環状取付溝内で回動することにより、調整リングを前進させたり後退させたりするように駆動する。

さらに、調整リングの外周壁にネジが設けられ、ネジ部が、環状取付溝における調整リングの外周壁とは対向する溝壁に設けられる。

さらに、駆動部材と調整部材との間は連結ロッドによって駆動連結される。

さらに、駆動部材の第１端面に第１の取付穴が設けられ、調整部材における第１端面とは対向する端面に、第１の取付穴と対向する第２の取付穴が設けられ、連結ロッドの両端がそれぞれ第１の取付穴と第２の取付穴内に設けられる。

さらに、連結ロッドが６〜１０本であるとともに、駆動部材の周方向に均一に配置される。

さらに、連結ロッドはピンであり、直径がφ１０〜φ１５である。

さらに、遠心式圧縮機は、駆動部材によって回動するように駆動されるベーンアセンブリをさらに備える。

さらに、ベーンアセンブリは、遠心式圧縮機の給気口に位置するベーンと、第１端がベーンに固定連結され、ベーンから離れた端が取付用キャビティ内を貫通して設置されるベーン軸と、ベーン軸のベーンから離れた端部に脱着可能に設けられるストッパナットと、ベーン軸上に固定され、駆動部材と駆動連結される実行部材と、を含む。

さらに、実行部材がベベルギアであり、駆動部材のベベルギアに近い端面にベベルギアとフィットするラックが設けられる。

さらに、ベベルギアがキー連結によりベーン軸上に固定される。

さらに、調整部材の内側に取付凹溝を有し、ベーン軸のベーンから離れた端部が取付凹溝内に位置する。

本発明の他の一態様によれば、上述した遠心式圧縮機を備える遠心式ウォーターチリングユニットが提供される。

本発明の技術案によると、遠心式圧縮機は、側壁にネジ部を有する取付用キャビティを含む筐体と、取付用キャビティ内に取り付けられ、ネジ部とフィットするネジが設けられている調整部材と、取付用キャビティ内に取り付けられ、調整部材をネジ部に沿って前進させたり後退させたりするように駆動する駆動部材と、調整部材に固定連結されるチューナブルディフューザーと、を備える。本発明によれば、駆動部材が調整部材をネジ部に沿って前進させたり後退させたりするように駆動する時に、調整部材と取付用キャビティとの間は螺合によって連結され、そして調整部材上に固設されたチューナブルディフューザーが調整部材と同期して前進したり後退したりすることができるため、チューナブルディフューザーが非同期移動することはなく、チューナブルディフューザーの傾き傾向、故障停止の問題を解消し、遠心式圧縮機の信頼性を大幅に向上させる。

本願の一部を構成する図面は、本発明をさらに理解させるためのものであり、また、本発明における模式的実施例及びその説明は本発明を説明するもので、本発明を不当に限定するものではない。図面において、
本発明の遠心式圧縮機におけるベーンの全開時の断面を模式的に示す図である。 本発明の遠心式圧縮機におけるベーンの全閉時の断面を模式的に示す図である。

以下、図面を結合しながら本発明の実施例を詳しく説明するが、本発明は請求項に限定され、カバーされた複数の形態で実施可能である。

図１と図２を参照して、本発明の実施例による遠心式圧縮機は、側壁にネジ部１２を有する取付用キャビティ１１を含む筐体１０と、取付用キャビティ１１内に取り付けられ、ネジ部１２とフィットするネジが設けられている調整部材２０と、取付用キャビティ１１内に取り付けられ、調整部材２０をネジ部１２に沿って前進させたり後退させたりするように駆動する駆動部材３０と、調整部材２０に固定連結されるチューナブルディフューザー４０と、を備える。本実施例において、駆動部材３０が調整部材２０をネジ部１２に沿って前進させたり後退させたりするように駆動する時に、調整部材２０と取付用キャビティ１１との間は螺合によって連結され、そして調整部材２０上に固設されたチューナブルディフューザー４０が調整部材２０と同期して前進したり後退したりすることができるため、チューナブルディフューザー４０が非同期移動することはなく、チューナブルディフューザー４０の傾き傾向や故障停止の問題を解消し、遠心式圧縮機の信頼性を大幅に向上させる。

本実施例において、筐体１０は第１の半筐体１４と第２の半筐体１５という２つの半筐体を含み、この２つの半筐体はいずれも内部にキャビティを有し、２つの半筐体を当接させると、内部に取付用キャビティ１１を形成し、この２つの半筐体をこのように設けることで、内部構造の着脱が容易になる。具体的には、取付用キャビティ１１の内部に第１の半筐体１４で形成される環状取付溝１３を有し、駆動部材３０と調整部材２０がそれぞれ環状取付溝１３内に取り付けられ、この場合、駆動部材３０が駆動リングになり、調整部材２０が調整リングになり、駆動リングが環状取付溝１３内で回動する時に、調整リングを取付用キャビティ１１内のネジ部１２に沿って前進させたり後退させたりするように駆動することができる。本実施例における駆動リングは、電子式電動アクチュエータ又は球状連結器（未図示）によって動かされる。

調整リング上のネジが調整リングの外周壁に設けられ、調整リングのネジとフィットするネジ部１２が環状取付溝１３における調整リングの外周壁とは対向する溝壁に設けられることが好ましい。他の実施例において、調整リング上のネジを調整リングの内周壁に設けてもよく、そしてネジ部１２を対応して環状取付溝１３における調整リングの内周壁とは対向する溝壁に設けてもよく、調整リングが駆動部材３０に駆動されてネジ部１２に沿って前進したり後退したりすることによりインペラー排気口７０の幅を調整できるように保証すればよい。

駆動部材３０と調整部材２０との間は連結ロッド５０によって駆動連結されることが好ましい。駆動部材３０の第１端面に第１の取付穴３１が設けられ、調整部材２０における駆動部材３０の第１端面とは対向する端面に、第１の取付穴３１と対向する第２の取付穴２１が設けられ、連結ロッド５０の両端がそれぞれ第１の取付穴３１と第２の取付穴２１内に設けられることがより好ましく、第１の取付穴３１及び／又は第２の取付穴２１の内径が連結ロッド５０の外径よりも大きくなり、駆動部材３０が環状取付溝１３内で正逆回動する時に、連結ロッド５０によって調整リングをネジ部１２に沿って前進させたり後退させたりすることにより、チューナブルディフューザー４０を前進させたり後退させたりし、従来技術におけるチューナブルディフューザー４０の各部分の同期運動不能による傾き、故障停止の問題を解消する。

本実施例において、駆動部材３０と調整部材２０との間に多すぎる連結ロッド５０があるのはよくなく、多すぎると実装の難度が増大する。また、調整部材２０と筐体１０との間は回転直後に大きな静止摩擦力が発生するため、ここに少なすぎる連結ロッド５０があるのも望ましくなく、ピンの数を６〜１０個に抑えるのが望ましく、８個が最適であり、そして駆動部材３０の周方向に均一に配置されることにより、調整部材２０を前進させたり後退させたりするように良好に駆動することができる。連結ロッド５０がピンであることが好ましく、構造が簡単で、容易に実現でき、そして各ピンの直径がそれぞれφ１０〜φ１５であり、例えばφ１２であることにより、ピン構造の強度を保証できるだけでなく、部材のサイズや重量が過大になるのを防止することもできる。

本実施例における遠心式圧縮機は、同様に駆動部材３０によって回動するように駆動されるベーンアセンブリ６０をさらに備える。具体的には、ベーンアセンブリ６０は、遠心式圧縮機の給気口８０に位置し、遠心式圧縮機に入る流体の量を制御するベーン６１と、第１端がベーン６１に固定連結され、ベーン６１から離れた端が取付用キャビティ１１内を貫通して設置されるベーン軸６２と、ベーン軸６２のベーン６１から離れた端部に脱着可能に設けられ、ベーン軸６２とベーン６１とからなる一体化構造を給気口８０に固定するストッパナット６３と、ベーン軸６２上に固定され、駆動部材３０と駆動連結される実行部材６４と、を含み、駆動部材３０が環状取付溝１３内で回動する時に、ベーン６１を給気口８０で回転させることにより、給気口８０における流体流量を制御する。

実行部材６４がベベルギアであり、駆動部材３０のベベルギアに近い端面に、ベベルギアとフィットするラック３２が設けられることが好ましく、駆動部材３０の回動時に、ラック３２がベベルギアを回動させることにより、ベーン６１を回動させる。

ベベルギアは、キー連結（未図示）によりベーン軸６２に固定されながら、ストッパナット６３によって環状取付溝１３内にロックアップされることが好ましい。

調整部材２０の内側に取付凹溝２２を有し、ベーン軸６２のベーン６１から離れた端部が取付凹溝２２内に位置することにより、全体構造のレイアウトをコンパクト化し、遠心式圧縮機の全体積を小さくする。他の実施例において、ベーン軸６２のベーン６１から離れた端部を駆動部材３０の調整部材２０とは対向側に設けてもよく、駆動部材３０全体が回動する時にベーンアセンブリ６０と調整部材２０とを同時に駆動できるように保証すればよい。

上述の実施例を結合しながら、本発明に係わる遠心式圧縮機の作動過程について以下のように具体的に説明する。

電動アクチュエータ又は球状連結器によって、駆動リングが、調整リングをネジ部１２に沿って前進させたり後退させたりするように環状取付溝１３内で回動することにより、調整リング上に固設されるチューナブルディフューザー４０を進退させるとともに、ベーンアセンブリ６０を回動させ、このようにして、チューナブルディフューザー４０の移動による遠心式圧縮機のインペラー排気口７０における気流状況の制御、及びベーン６１の回動による遠心式圧縮機の給気口８０における気流流量の制御を図る。

本発明の他の一実施例によれば、上述した実施例における遠心式圧縮機を備える遠心式ウォーターチリングユニットが提供される。

以上で説明したように、本発明の上述の実施例は以下のような技術的効果を達成している。

環状取付溝内に駆動リング及び調整リングを設け、ピンによって周方向に位置決めた後、チューナブルディフューザーを、外周壁に環状取付溝内のネジ部とフィットするネジが設けられている調整リング上に固定することにより、駆動リングと調整リングとは端面が分離可能になり、そしてピンによって連結駆動される。駆動リングは電子式電動アクチュエータによって回動する時に、ベベルギアを介してベーンを回動させる一方、調整リングを介してチューナブルディフューザーを伸縮させ、このようにすれば、チューナブルディフューザー全体の同期移動を図ることができ、チューナブルディフューザーの非同期による故障停止の欠陥を解消し、圧縮機の信頼性を大幅に向上させる。

以上は、本発明の好適な実施例に過ぎず、本発明を限定することは意図していない。当業者であれば、本発明に様々な変更や変形が可能である。本発明の思想や原則内の如何なる修正、均等の置き換え、改良なども、本発明の保護範囲内に含まれるべきである。

１０…筐体、１１…取付用キャビティ、１２…ネジ部、１３…環状取付溝、１４…第１の半筐体、１５…第２の半筐体、２０…調整部材、２１…第２の取付穴、２２…取付凹溝、３０…駆動部材、３１…第１の取付穴、３２…ラック、４０…チューナブルディフューザー、５０…連結ロッド、６０…ベーンアセンブリ、６１…ベーン、６２…ベーン軸、６３…ストッパナット、６４…実行部材、７０…インペラー排気口、８０…給気口。

Claims (11)

1. 側壁にネジ部（１２）を有する取付用キャビティ（１１）を含む筐体（１０）と、
   前記取付用キャビティ（１１）内に取り付けられ、前記ネジ部（１２）とフィットするネジが設けられている調整部材（２０）と、
   前記取付用キャビティ（１１）内に取り付けられ、前記調整部材（２０）を前記ネジ部（１２）に沿って前進させたり後退させたりするように駆動する駆動部材（３０）と、
   前記調整部材（２０）に固定連結されるチューナブルディフューザー（４０）と、を備え、
   前記駆動部材（３０）と前記調整部材（２０）との間は連結ロッド（５０）によって駆動連結され、
   前記駆動部材（３０）の第１端面に第１の取付穴（３１）が設けられ、前記調整部材（２０）における前記第１端面とは対向する第２端面に、前記第１の取付穴（３１）と対向する第２の取付穴（２１）が設けられ、前記連結ロッド（５０）の両端がそれぞれ前記第１の取付穴（３１）と前記第２の取付穴（２１）内に設けられることを特徴とする遠心式圧縮機。
2. 前記取付用キャビティ（１１）が環状取付溝（１３）を含み、前記駆動部材（３０）が前記環状取付溝（１３）内に取り付けられる駆動リングであり、前記調整部材（２０）が前記環状取付溝（１３）内に取り付けられる調整リングであり、前記駆動リングが前記環状取付溝（１３）内で回動することにより、前記調整リングを前進させたり後退させたりするように駆動することを特徴とする請求項１に記載の遠心式圧縮機。
3. 前記調整リングの外周壁に前記ネジが設けられ、前記ネジ部（１２）が、前記環状取付溝（１３）における前記調整リングの外周壁とは対向する溝壁に設けられることを特徴とする請求項２に記載の遠心式圧縮機。
4. 前記連結ロッド（５０）が６〜１０本であるとともに、前記駆動部材（３０）の周方向に均一に配置されることを特徴とする請求項１に記載の遠心式圧縮機。
5. 前記連結ロッド（５０）はピンであり、直径がφ１０〜φ１５ｍｍであることを特徴とする請求項１又は４に記載の遠心式圧縮機。
6. 前記駆動部材（３０）によって回動するように駆動されるベーンアセンブリ（６０）をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至４のうち何れか一項に記載の遠心式圧縮機。
7. 前記ベーンアセンブリ（６０）は、
   前記遠心式圧縮機の給気口（８０）に位置するベーン（６１）と、
   第１端が前記ベーン（６１）に固定連結され、前記ベーン（６１）から離れた端が前記取付用キャビティ（１１）内を貫通して設置されるベーン軸（６２）と、
   前記ベーン軸（６２）の前記ベーン（６１）から離れた端部に脱着可能に設けられるストッパナット（６３）と、
   前記ベーン軸（６２）上に固定され、前記駆動部材（３０）と駆動連結される実行部材（６４）と、を含むことを特徴とする請求項６に記載の遠心式圧縮機。
8. 前記実行部材（６４）がベベルギアであり、前記駆動部材（３０）の前記ベベルギアに近い端面に前記ベベルギアとフィットするラック（３２）が設けられることを特徴とする請求項７に記載の遠心式圧縮機。
9. 前記ベベルギアがキー連結により前記ベーン軸（６２）上に固定されることを特徴とする請求項８に記載の遠心式圧縮機。
10. 前記調整部材（２０）の内側に取付凹溝（２２）を有し、前記ベーン軸（６２）の前記ベーン（６１）から離れた端部が前記取付凹溝（２２）内に位置することを特徴とする請求項７に記載の遠心式圧縮機。
11. 請求項１乃至１０のうち何れか一項に記載の遠心式圧縮機を備えることを特徴とする遠心式ウォーターチリングユニット。

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