JP6908472B2

JP6908472B2 - 遠心圧縮機

Info

Publication number: JP6908472B2
Application number: JP2017167059A
Authority: JP
Inventors: 中庭　彰宏; 彰宏中庭; 彰範田▲崎▼; 大輔平田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corp
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corp
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2017-08-31
Publication date: 2021-07-28
Anticipated expiration: 2037-08-31
Also published as: US11131319B2; JP2019044659A; US20190063457A1

Description

本開示は、遠心圧縮機に関する。

従来の遠心圧縮機の一例として、特許文献１には、軸方向に配列された複数段のインペラと、インペラの外周側に設けられる複数のダイアフラムと、を含む遠心圧縮機が開示されている。

この種の遠心圧縮機は、吐出口に連通するスクロール流路を有する。スクロール流路は、通常、吐出側のダイアフラムの外周面によってスクロール流路の内周壁が形成される一方、該ダイアフラムおよび該ダイアフラムに対して軸方向の隣に位置するダイアフラムとの間に設けられる環状スペーサの内周面によってスクロール流路の外周壁が形成される。

特開２０１６−１８０４００号公報

ところで、圧縮機における損失を低減するためには、スクロール流路における流体損失を低減させることは重要である。
しかしながら、従来の遠心圧縮機のように、一のダイアフラムの表面によってスクロール流路の内周壁を形成する一方、環状スペーサの内周面によってスクロール流路の外周壁を形成する場合、圧縮機の大型化を回避しながらスクロール流路の流路面積を十分に確保することが難しく、スクロール断面流速が増加することにより摩擦損失が比較的大きくなると考えられる。
そこで、遠心圧縮機において、スクロール流路における流体損失をより低減することが求められる。

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、圧縮機の大型化を避けながらスクロール流路における流体損失を低減可能な遠心圧縮機を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る遠心圧縮機は、
軸方向に互いに隣り合う第１ダイアフラム及び第２ダイアフラムを含む複数のダイアフラムと、
前記複数のダイアフラムの外周側に設けられ、前記複数のダイアフラムを含む内部部品を収容するケーシングと、
前記第１ダイアフラムと前記第２ダイアフラムとの間に設けられる少なくとも一つの軸方向スペーサと、
前記第１ダイアフラムの外周面よりも径方向内側に位置する前記第１ダイアフラムの表面によって形成されるスクロール内周壁、および、前記ケーシングの内周面によって少なくとも一部が形成されるスクロール外周壁によって形成されるスクロール流路と、
を備える。

上記（１）の構成では、スクロール外周壁の少なくとも一部をケーシングの内周面によって形成するようにしたので、ケーシングを大きくしなくても、スクロール流路面積を拡大してスクロール断面流速を低減し、スクロール流路における摩擦損失を低減することができる。これにより、遠心圧縮機の大型化を抑制しながら、スクロール流路における流体損失を低減することができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記少なくとも一つの軸方向スペーサは、前記ケーシングの前記内周面よりも前記径方向内側において周方向に設けられた複数の軸方向スペーサを含む。

上記（２）の構成によれば、第１ダイアフラムと第２ダイアフラムとの間に、周方向に複数の軸方向スペーサを設けたので、第２ダイアフラムに対する第１ダイアフラムの軸方向における位置決めを確実に行うことができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、
前記軸方向スペーサの各々は、前記スクロール内周壁に対向するスペーサ内周面を有し、
前記スペーサ内周面は、
前記ケーシングの前記内周面に連なる上流側輪郭部と、
前記上流側輪郭部に対してスクロール流れの下流側に位置し、前記軸方向スペーサのうち最も径方向内側に位置する点において前記上流側輪郭部に接続される下流側輪郭部と、
を含み、
前記スクロール外周壁は、各々の前記軸方向スペーサの前記スペーサ内周面と、前記ケーシングの前記内周面と、によって形成される。

上記（３）の構成によれば、ケーシングの内周面と、該ケーシングの内周面に連なる上流側輪郭部及び軸方向スペーサのうち最も径方向内側に位置する点において該上流側輪郭部に接続される下流側輪郭部を含むスペーサ内周面と、によりスクロール外周壁が形成される。すなわち、ケーシングの内周面と、軸方向スペーサの内周面とが接続されたスクロール外周壁が形成されるので、ケーシングの内周面と軸方向スペーサの表面とが接続されていない場合に比べて、スクロール流路内における流体流れの乱れを抑制することができる。よって、スクロール流路における流体損失を効果的に低減することができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（３）の構成において、
前記上流側輪郭部は、
径方向外側に向かって凸状である第１湾曲面と、
前記第１湾曲面に対して前記スクロール流れの下流側に位置し、径方向内側に向かって凸状である第２湾曲面と、
を含む。

上記（４）の構成によれば、スクロール外周壁を形成する上流側輪郭部は、径方向外側に向かって凸状である第１湾曲面と、該第１湾曲面に対してスクロール流れの下流側に位置し、径方向内側に向かって凸状である第２湾曲面とを含む。よって、スクロール外周壁を形成するケーシングの内周面とスペーサ内周面とは、第１湾曲面及び第２湾曲面を介して滑らかに接続されるので、スクロール流路内における流体流れの乱れをより効果的に抑制することができる。これにより、スクロール流路における流体損失をより効果的に低減することができる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（３）又は（４）の構成において、
前記下流側輪郭部は、前記スクロール流れの下流側に向かうにつれて径方向外側へと周方向に対して斜めに延在する直線部を含む。

上記（５）の構成によれば、下流側輪郭部は、スクロール流れの下流側に向かうにつれて径方向外側へと周方向に対して斜めに延在する直線部を含むので、軸方向スペーサの加工及び製造管理がしやすくなるとともに、スクロール流路内における流体流れの乱れを抑制することができる。よって、遠心圧縮機の製造性を高めながら、スクロール流路における流体損失を低減することができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかの構成において、
前記第１ダイアフラムと前記第２ダイアフラムとを連結するための少なくとも一つのボルトを備え、
前記軸方向スペーサの各々は、前記ボルトのためのボルト挿通孔を含む。

上記（６）の構成によれば、第１ダイアフラムと第２ダイアフラムとを連結するためのボルトは、軸方向スペーサのボルト挿通孔に挿通される。よって、ダイアフラム同士を結合するためにケーシングの内周面よりも径方向内側に設けられる上述のボルトは、スクロール流路に露出せず軸方向スペーサによって覆われるので、ボルト自体がスクロール流路を流れる流体の乱れの原因となることはない。よって、スクロール流路における流体損失を効果的に低減することができる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れかの構成において、
前記軸方向スペーサの各々は、
一端側において前記第１ダイアフラムに設けられた第１凹部に嵌合する第１嵌合部と、
他端側において前記第２ダイアフラムに設けられた第２凹部に嵌合する第２嵌合部と、
を含む。

上記（７）の構成によれば、軸方向スペーサの各々は、第１ダイアフラムに設けられた第１凹部に嵌合する第１嵌合部と、第２ダイアフラムに設けられた第２凹部に嵌合する第２嵌合部と、を含むので、各軸方向スペーサについて、軸方向の周方向又は径方向の位置決めが容易となる。

（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れかの構成において、
前記スクロール外周壁を形成する前記ケーシングの前記内周面は、前記遠心圧縮機の回転中心を中心とする円筒形である。

上記（８）の構成によれば、スクロール外周壁を形成するケーシングの内周面は、遠心圧縮機の回転中心を中心とする円筒形であるので、該円筒形の内周面を利用して、スクロール状の流路を容易に形成することができる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、圧縮機の大型化を避けながらスクロール流路における流体損失を低減可能な遠心圧縮機が提供される。

一実施形態に係る遠心圧縮機の断面図であり、図２のＩ−Ｉ断面を示す。一実施形態に係る遠心圧縮機の吐出口における径方向に沿った断面図である。図１に示す遠心圧縮機の断面の第１ダイアフラム及び第２ダイアフラムの周辺の拡大図である。一実施形態に係る軸方向スペーサの斜視図である。図２に示す断面図の軸方向スペーサ３２周辺の拡大図である。従来の遠心圧縮機の径方向断面図の一例である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

以下においては、遠心圧縮機の一例として、複数段のインペラを備えた多段式の遠心圧縮機を例に挙げて説明する。
図１及び図２は、一実施形態に係る遠心圧縮機の断面図である。図２は、遠心圧縮機の吐出口における径方向に沿った断面図であり、図１は、図２のＩ−Ｉ断面を示す図である。
図１に示すように、遠心圧縮機１は、ケーシング２と、ケーシング２内で回転自在に支持されるロータ７を備えている。ロータ７は、シャフト４と、シャフト４の外面に固定されている複数段のインペラ８と、を有する。

ケーシング２の内部には、軸方向に配列される複数のダイアフラム１０が収容されている。複数のダイアフラム１０は、インペラ８を外周側から囲うように設けられている。また、ケーシング２の内周側において、複数のダイアフラム１０の軸方向における両側には、ケーシングヘッド５，６が設けられている。
ロータ７は、ラジアル軸受２０，２２及びスラスト軸受２４より回転可能に支持されており、回転軸Ｏの周りを回転するようになっている。

なお、複数のダイアフラム１０は、ケーシング２に収容される遠心圧縮機１の内部部品の一種である。ケーシング２に収容される内部部品には、ダイアフラム１０の他に、インペラ８を含むロータ７も含まれる。

ケーシング２の一端部には、外部からの流体が流入する吸込口１６が設けられているとともに、ケーシング２の他端部には、遠心圧縮機１で圧縮された流体を外部に排出するための吐出口１８が設けられている。ケーシング２の内部には、複数段のインペラ８間を繋ぐように形成された流路９が形成されており、吸込口１６と吐出口１８とは、複数のインペラ８及び流路９を介して連通している。
なお、図示する実施形態において、ケーシング２内部の流路９は、複数のダイアフラム１０によって少なくとも部分的に形成されている。

図１及び図２に示すように、複数段のインペラ８のうち最も下流側に設けられる最終段インペラ８Ａと、ケーシング２の吐出口１８との間には、周方向に沿って流路断面積が変化するように設けられた環状流路であるスクロール流路３０が形成されている。また、スクロール流路３０と吐出口１８とは、ケーシング２に形成された出口流路１９を介して接続されている。

吸込口１６を介して遠心圧縮機１に流入した流体は、複数段のインペラ８及び流路９を通って上流から下流へと流れ、複数段のインペラ８を通過する際に、インペラ８の遠心力が付与されることにより段階的に圧縮される。複数段のインペラ８のうち最下流側に設けられる最終段インペラ８Ａを通過した圧縮流体は、スクロール流路３０及び吐出口１８を介して遠心圧縮機１から排出されるようになっている。

なお、ケーシングヘッド５，６のシャフト４による貫通部には、この貫通部を介した流体の漏れを防止するための軸封装置が設けられていてもよい。図１に示す実施形態では、吸込口１６側のケーシングヘッド６に軸封装置２６が設けられている。

図１に示すように、複数のダイアフラム１０は、スクロール流路３０を形成する表面を有する第１ダイアフラム１２と、軸方向において第１ダイアフラム１２の隣に配置される第２ダイアフラム１４と、を含む。

図３は、図１に示す遠心圧縮機１の断面の第１ダイアフラム１２及び第２ダイアフラム１４の周辺の拡大図である。

図１〜図３に示す実施形態では、第１ダイアフラム１２と第２ダイアフラム１４とは、ボルト３４によって締結されることにより連結されている。第１ダイアフラム１２及び第２ダイアフラム１４には、それぞれ、雌ネジが形成されたボルト孔５８，６０（図３参照）を有しており、ボルト３４がボルト孔５８，６０にねじ込まれることにより、第１ダイアフラム１２と第２ダイアフラム１４とが締結される。

なお、図１〜図３に示す実施形態では、第１ダイアフラム１２と第２ダイアフラム１４との間に位置する軸方向スペーサ３２は、雌ネジが形成されたボルト挿通孔３３（図３参照）を含む。そして、上述のボルト３４は、ボルト孔５８，６０及びボルト挿通孔３３にねじ込まれることにより、第１ダイアフラム１２と第２ダイアフラム１４との間に軸方向スペーサ３２が配置された状態で、第１ダイアフラム１２と第２ダイアフラム１４とが締結されるようになっている。

幾つかの実施形態では、第１ダイアフラム１２と第２ダイアフラム１４とは、溶接によって連結されていてもよい。

なお、第１ダイアフラム１２と第２ダイアフラム１４との間以外のダイアフラム１０間の接続は、溶接によって行われていてもよい。

第１ダイアフラム１２は、軸方向における両端面である第１端面６２及び第２端面６４を有する。第１端面６２は、吐出口１８側に位置するケーシングヘッド５側の端面であり、第２端面６４は、第２ダイアフラム１４側の端面である。また、第１端面６２と第２端面６４との間の軸方向の位置範囲において、第１ダイアフラム１２の外周面１１よりも径方向内側に凹んだ凹部６５が形成されており、該凹部６５は、径方向に沿った一対の側面５２，５４と、周方向に沿った底面１３を有する。すなわち、底面１３は、外周面１１よりも径方向内側に位置する表面である。

図２及び図３に示すように、スクロール流路３０は、内周側の壁面であるスクロール内周壁３０ａと、外周側の壁面であるスクロール外周壁３０ｂと、によって形成される。そして、スクロール内周壁３０ａは第１ダイアフラム１２の上述の凹部６５の底面１３（外周面１１よりも径方向内側に位置する第１ダイアフラムの表面）によって形成されるとともに、スクロール外周壁３０ｂの少なくとも一部はケーシング２の内周面３によって形成される。
なお、詳細は後で説明するが、図示する実施形態では、スクロール外周壁３０ｂは、ケーシング２の内周面３と、軸方向スペーサ３２の内周面（スペーサ内周面４０）と、によって形成されている。

なお、図示する実施形態において、第１ダイアフラム１２の凹部６５の一対の側面５２，５４は、それぞれ、スクロール流路３０の径方向に沿った壁面を形成している。

ここで、図６は、従来の遠心圧縮機の径方向断面図（図２に対応する断面図）の一例である。
図６に示す従来の遠心圧縮機１０１では、スクロール流路３０のスクロール内周壁３０ａは、ダイアフラム１１２の表面１１３により形成されるとともに、スクロール外周壁３０ｂは、ダイアフラム１１２と、該ダイアフラム１１２の隣に配列されるダイアフラムとの間に設けられる環状スペーサ１０２の内周面１０４によって形成されている。
環状スペーサ１０２の内周面１０４は、ケーシング２の内周面３等と比べて比較的内径側に位置するので、上述のようにスクロール外周壁３０ｂを環状スペーサ１０２の内周面１０４で形成する場合、スクロール外周壁３０ｂを比較的内径側に設けざるを得ない。よって、圧縮機の大型化を回避しながらスクロール流路３０の流路面積を十分に確保することが難しく、スクロール断面流速が増加することにより摩擦損失が比較的大きくなると考えられる。

一方、図１〜図３に示す例示的な実施形態では、スクロール外周壁３０ｂの少なくとも一部をケーシング２の内周面３によって形成するようにしたので、例えば図６に示すような環状スペーサ１０２の内周面１０４によってスクロール外周壁３０ｂを形成する場合に比べ、スクロール外周壁３０ｂを比較的外径側に設けることができる。したがって、ケーシング２を大きくしなくても、スクロール流路面積を拡大してスクロール断面流速を低減し、スクロール流路３０における摩擦損失を低減することができる。これにより、遠心圧縮機１の大型化を抑制しながら、スクロール流路３０における流体損失を低減することができる。

図１〜図３に示すように、第１ダイアフラム１２と第２ダイアフラム１４との間には、軸方向スペーサ３２が設けられる。軸方向スペーサ３２が設けられることで、第２ダイアフラムに対する第１ダイアフラムの軸方向における位置決めを行うことができる。
また、図１〜図３に示す実施形態では、周方向に複数の軸方向スペーサ３２（図示する例では４つの軸方向スペーサ３２）が配列されている。これにより、第２ダイアフラムに対する第１ダイアフラムの軸方向における位置決めをより確実に行うことができる。

軸方向スペーサ３２は、軸方向において第１ダイアフラム１２と第２ダイアフラム１４との間に設けられるが、必ずしも、スクロール流路３０に露出するように設けられなくてもよい。

例えば、図１〜図３に示す例示的な実施形態では、軸方向スペーサ３２は、第１ダイアフラム１２の外周側端部において、第１ダイアフラム１２の凹部６５の一対の側面５２，５４のうち、第２ダイアフラム１４を向く側面５２と、第２ダイアフラム１４の軸方向における両端面のうち、第１ダイアフラム１２に面する端面６６との間に設けられている。すなわち、軸方向スペーサ３２は、スクロール流路３０に露出するように設けられている。

また、他の実施形態では、軸方向スペーサ３２は、第１ダイアフラム１２と第２ダイアフラム１４の互いに向き合う端面（すなわち、第１ダイアフラム１２の第２端面６４と、第２ダイアフラム１４の端面６６）の間に設けられていてもよい。すなわち、軸方向スペーサ３２は、最終段インペラ８Ａの下流側に位置するディフューザ通路５６に設けられていてもよい。この場合、軸方向スペーサ３２は、スクロール流路３０に露出してない。

スクロール外周壁３０ｂを形成するケーシング２の内周面３は、遠心圧縮機１の回転中心（回転軸Ｏ）を中心とする円筒形であってもよい。
このように、スクロール外周壁３０ｂを形成するケーシング２の内周面３が遠心圧縮機１の回転中心を中心とする円筒形である場合、該円筒形の内周面３を利用して、スクロール流路３０を容易に形成することができる。

すなわち、スクロール内周壁３０ａを第１ダイアフラム１２の凹部６５の底面１３（表面）によって形成する一方、単純な円筒形状を有するケーシング２の内周面３によってスクロール外周壁３０ｂを形成することができる。したがって、複雑な流路形状をケーシング２に加工して形成することなく、スクロール流路３０を比較的容易に形成することができる。
また、スクロール外周壁３０ｂを形成するケーシング２の内周面３が遠心圧縮機１の回転軸Ｏを中心とする円筒形であり、ロータ７と同心であるので、遠心圧縮機１の構造を簡素化することができる。

図４は、一実施形態に係る軸方向スペーサ３２の斜視図であり、図５は、図２に示す断面図の軸方向スペーサ３２周辺の拡大図である。

図４及び図５に示すように、軸方向スペーサ３２は、スクロール内周壁３０ａに対向するスペーサ内周面４０、及び、ケーシング２の内周面３に面するスペーサ外周面４３を有する。

上述したように、スクロール外周壁３０ｂは、軸方向スペーサ３２のスペーサ内周面４０と、ケーシング２の内周面３と、によって形成されていてもよい。
この場合において、幾つかの実施形態では、図５に示すように、スペーサ内周面４０は、上流側輪郭部３８と、該上流側輪郭部３８よりもスクロール流路３０におけるスクロール流れの下流側に位置する下流側輪郭部３９と、を含む。そして、上流側輪郭部３８は、ケーシング２の内周面３に連なるように設けられるとともに、下流側輪郭部３９は、軸方向スペーサ３２のうち、最も径方向内側に位置する点Ｐ１において、上流側輪郭部３８に接続されている。

この場合、ケーシング２の内周面３と、軸方向スペーサ３２のスペーサ内周面４０とが接続されたスクロール外周壁３０ｂが形成されるので、ケーシング２の内周面３と軸方向スペーサ３２の表面とが接続されていない場合に比べて、スクロール流路３０内における流体流れの乱れを抑制することができる。よって、スクロール流路３０における流体損失を効果的に低減することができる。

図５に示すように、上流側輪郭部３８は、径方向外側に向かって凸状である第１湾曲面３６と、第１湾曲面３６に対してスクロール流れの下流側に位置し、径方向内側に向かって凸状である第２湾曲面３７と、を含んでいてもよい。なお、図５に示す例示的な実施形態では、第１湾曲面３６と第２湾曲面３７とは、点Ｐ２において接続されている。

この場合、スクロール外周壁３０ｂを形成するケーシング２の内周面３とスペーサ内周面４０とは、第１湾曲面３６及び第２湾曲面３７を介して滑らかに接続されるので、スクロール流路３０内における流体流れの乱れをより効果的に抑制することができる。これにより、スクロール流路における流体損失をより効果的に低減することができる。

また、図５に示すように、下流側輪郭部３９は、スクロール流れの下流側に向かうにつれて径方向外側へと周方向に対して斜めに延在する直線により少なくとも部分的に形成されていてもよい。なお、図５に示す例示的な実施形態では、下流側輪郭部３９の全体が直線によって形成されている。

この場合、下流側輪郭部３９は、スクロール流れの下流側に向かうにつれて径方向外側へと周方向に対して斜めに延在する直線部を含むので、軸方向スペーサ３２の加工及び製造管理がしやすくなるとともに、スクロール流路３０内における流体流れの乱れを抑制することができる。よって、遠心圧縮機１の製造性を高めながら、スクロール流路３０における流体損失を低減することができる。

上述したように、幾つかの実施形態では、第１ダイアフラム１２と第２ダイアフラム１４とは、ボルト３４によって連結される。この場合において、例えば図３及び図４に示すように、軸方向スペーサ３２の各々は、ボルト３４のためのボルト挿通孔３３を含んでいてもよい。

この場合、第１ダイアフラム１２と第２ダイアフラム１４とを連結するためのボルト３４は、軸方向スペーサ３２のボルト挿通孔３３に挿通される。よって、ダイアフラム同士を結合するためにケーシング２の内周面３よりも径方向内側に設けられる上述のボルト３４は、スクロール流路３０に露出せず軸方向スペーサ３２によって覆われるので、ボルト３４自体がスクロール流路３０を流れる流体の乱れの原因となることはない。よって、スクロール流路３０における流体損失を効果的に低減することができる。

幾つかの実施形態では、軸方向スペーサ３２の各々は、軸方向における両端部に、第１ダイアフラム１２及び第２ダイアフラム１４とそれぞれ嵌合する嵌合部を含んでいてもよい。
例えば、図３及び図４に示す軸方向スペーサ３２は、軸方向における一端側において第１ダイアフラム１２に設けられた第１凹部４１に嵌合する第１嵌合部４６と、軸方向における他端側において第２ダイアフラム１４に設けられた第２凹部４２に嵌合する第２嵌合部４８と、を含んでいる。なお、第１ダイアフラム１２の第１凹部４１は、第１ダイアフラム１２の凹部６５の側面５２に設けられており、第２ダイアフラム１４の第２凹部４２は、第２ダイアフラム１４の端面６６に設けられている。

この場合、軸方向スペーサ３２の各々は、第１ダイアフラム１２に設けられた第１凹部４１に嵌合する第１嵌合部４６と、第２ダイアフラム１４に設けられた第２凹部４２に嵌合する第２嵌合部４８と、を含むので、各軸方向スペーサ３２について、軸方向の周方向又は径方向の位置決めが容易となる。

ここで、図２に示す径方向断面において、スクロール外周壁３０ｂのうち、スクロール流れの最も下流側の点をＰ３とする。また、回転軸Ｏと、ケーシング２に設けられる吐出口１８の中心点と、を通る直線をＬ１とし、回転軸Ｏを通り直線Ｌ１に直交する直線をＬ２とし、回転軸Ｏと点Ｐ３とを通る直線をＬ３とする。また、ケーシング２の外周面における吐出口１８の延在範囲のうち、最も点Ｐ３に近い点をＰ４とする（図２参照）。

幾つかの実施形態では、直線Ｌ２の方向における、点Ｐ３の位置と点Ｐ４の位置との距離Ｄ１はゼロより大きい。
あるいは、幾つかの実施形態では、直線Ｌ１とＬ３との間の角度Ａ１（図２参照）は、直線Ｌ２とＬ３との間の角度Ａ２（図２参照）よりも大きい。

この場合、吐出口１８付近において、スクロール流路３０の流路面積を大きく確保することができ、遠心圧縮機１の大型化を効果的に抑制しながら、スクロール流路における流体損失を低減することができる。

幾つかの実施形態では、スクロール外周壁３０ｂの一部はケーシング２の内周面３によって形成されるとともに、スクロール外周壁３０ｂの他の部分は少なくとも１つの軸方向スペーサ３２のスペーサ内周面４０によって形成される。そして、径方向断面（例えば図２に示す断面）において、スクロール外周壁３０ｂのうち、ケーシング２の内周面３によって形成される部分の周方向長さの合計は、スペーサ内周面４０によって形成される部分の周方向長さの合計よりも長い。

この場合、スクロール外周壁３０ｂの半分以上の部分はケーシング２の内周面３によって形成されるので、スクロール流路３０の流路面積を大きく確保しやすい。このため、遠心圧縮機１の大型化を効果的に抑制しながら、スクロール流路における流体損失を低減することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

１遠心圧縮機
２ケーシング
３内周面
４シャフト
５ケーシングヘッド
６ケーシングヘッド
７ロータ
８インペラ
８Ａ最終段インペラ
９流路
１０ダイアフラム
１１外周面
１２第１ダイアフラム
１３底面
１４第２ダイアフラム
１６吸込口
１８吐出口
１９出口流路
２０ラジアル軸受
２２ラジアル軸受
２４スラスト軸受
２６軸封装置
３０スクロール流路
３０ａスクロール内周壁
３０ｂスクロール外周壁
３２軸方向スペーサ
３３ボルト挿通孔
３４ボルト
３６第１湾曲面
３７第２湾曲面
３８上流側輪郭部
３９下流側輪郭部
４０スペーサ内周面
４１第１凹部
４２第２凹部
４３スペーサ外周面
４６第１嵌合部
４８第２嵌合部
５２側面
５４側面
５６ディフューザ通路
５８ボルト孔
６０ボルト孔
６２第１端面
６４第２端面
６５凹部
６６端面
１０１遠心圧縮機
１０２環状スペーサ
１０４内周面
１１２ダイアフラム
１１３表面

Claims

軸方向に互いに隣り合う第１ダイアフラム及び第２ダイアフラムを含む複数のダイアフラムと、
前記複数のダイアフラムの外周側に設けられ、前記複数のダイアフラムを含む内部部品を収容するケーシングと、
前記第１ダイアフラムと前記第２ダイアフラムとの間に設けられる少なくとも一つの軸方向スペーサと、
前記第１ダイアフラムの外周面よりも径方向内側に位置する前記第１ダイアフラムの表面によって形成されるスクロール内周壁、および、前記ケーシングの内周面によって少なくとも一部が形成されるスクロール外周壁によって形成されるスクロール流路と、
を備え、
前記少なくとも一つの軸方向スペーサは、前記ケーシングの前記内周面よりも前記径方向内側において周方向に設けられた複数の軸方向スペーサを含み、
前記複数の軸方向スペーサの各々は、前記スクロール内周壁に対向するスペーサ内周面を有し、
前記複数の軸方向スペーサの各々は、前記周方向における両端である上流端及び下流端を有し、
前記下流端は、前記上流端に対してスクロール流れの下流側に位置し、
前記スクロール外周壁は、前記複数の軸方向スペーサの各々の前記スペーサ内周面と、前記ケーシングの前記内周面と、によって形成され、
前記複数の軸方向スペーサのうち一の軸方向スペーサの前記下流端と、前記複数の軸方向スペーサのうち前記一の軸方向スペーサに対して前記スクロール流れの下流側に位置する他の軸方向スペーサの前記上流端とが、前記周方向にて離間している
ことを特徴とする遠心圧縮機。
前記スペーサ内周面は、
前記ケーシングの前記内周面に連なる上流側輪郭部と、
前記上流側輪郭部に対してスクロール流れの下流側に位置し、前記軸方向スペーサのうち最も径方向内側に位置する点において前記上流側輪郭部に接続される下流側輪郭部と、
を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の遠心圧縮機。
軸方向に互いに隣り合う第１ダイアフラム及び第２ダイアフラムを含む複数のダイアフラムと、
前記複数のダイアフラムの外周側に設けられ、前記複数のダイアフラムを含む内部部品を収容するケーシングと、
前記第１ダイアフラムと前記第２ダイアフラムとの間に設けられる少なくとも一つの軸方向スペーサと、
前記第１ダイアフラムの外周面よりも径方向内側に位置する前記第１ダイアフラムの表面によって形成されるスクロール内周壁、および、前記ケーシングの内周面によって少なくとも一部が形成されるスクロール外周壁によって形成されるスクロール流路と、
を備え、
前記少なくとも一つの軸方向スペーサは、前記ケーシングの前記内周面よりも前記径方向内側において周方向に設けられた複数の軸方向スペーサを含み、
前記軸方向スペーサの各々は、前記スクロール内周壁に対向するスペーサ内周面を有し、
前記スペーサ内周面は、
前記ケーシングの前記内周面に連なる上流側輪郭部と、
前記上流側輪郭部に対してスクロール流れの下流側に位置し、前記軸方向スペーサのうち最も径方向内側に位置する点において前記上流側輪郭部に接続される下流側輪郭部と、
を含み、
前記スクロール外周壁は、各々の前記軸方向スペーサの前記スペーサ内周面と、前記ケーシングの前記内周面と、によって形成され、
前記上流側輪郭部は、
径方向外側に向かって凸状である第１湾曲面と、
前記第１湾曲面に対して前記スクロール流れの下流側に位置し、径方向内側に向かって凸状である第２湾曲面と、
を含む
ことを特徴とする遠心圧縮機。
軸方向に互いに隣り合う第１ダイアフラム及び第２ダイアフラムを含む複数のダイアフラムと、
前記複数のダイアフラムの外周側に設けられ、前記複数のダイアフラムを含む内部部品を収容するケーシングと、
前記第１ダイアフラムと前記第２ダイアフラムとの間に設けられる少なくとも一つの軸方向スペーサと、
前記第１ダイアフラムの外周面よりも径方向内側に位置する前記第１ダイアフラムの表面によって形成されるスクロール内周壁、および、前記ケーシングの内周面によって少なくとも一部が形成されるスクロール外周壁によって形成されるスクロール流路と、
を備え、
前記少なくとも一つの軸方向スペーサは、前記ケーシングの前記内周面よりも前記径方向内側において周方向に設けられた複数の軸方向スペーサを含み、
前記軸方向スペーサの各々は、前記スクロール内周壁に対向するスペーサ内周面を有し、
前記スペーサ内周面は、
前記ケーシングの前記内周面に連なる上流側輪郭部と、
前記上流側輪郭部に対してスクロール流れの下流側に位置し、前記軸方向スペーサのうち最も径方向内側に位置する点において前記上流側輪郭部に接続される下流側輪郭部と、
を含み、
前記スクロール外周壁は、各々の前記軸方向スペーサの前記スペーサ内周面と、前記ケーシングの前記内周面と、によって形成され、
前記下流側輪郭部は、前記スクロール流れの下流側に向かうにつれて径方向外側へと周方向に対して斜めに延在する直線部を含む
ことを特徴とする遠心圧縮機。
前記第１ダイアフラムと前記第２ダイアフラムとを連結するための少なくとも一つのボルトを備え、
前記軸方向スペーサの各々は、前記ボルトのためのボルト挿通孔を含む
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の遠心圧縮機。
前記軸方向スペーサの各々は、
一端側において前記第１ダイアフラムに設けられた第１凹部に嵌合する第１嵌合部と、
他端側において前記第２ダイアフラムに設けられた第２凹部に嵌合する第２嵌合部と、
を含む
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の遠心圧縮機。
前記スクロール外周壁を形成する前記ケーシングの前記内周面は、前記遠心圧縮機の回転中心を中心とする円筒形である
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の遠心圧縮機。