JPH0278792A - ターボ形圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は空気やガスの如き気体を、複数の羽根車により
圧縮するターボ形圧縮機に係り、さらに詳しくは、大流
量の気体を取扱うことができ、しかも高圧力比が得られ
るターボ形圧縮機に関するものである。

〔従来の技術〕

ターボ形圧縮機は一般的に遠心形の羽根車を回転軸に並
設して構成されており、羽根車により空気やガスのよう
な気体を順次圧縮し、吐出する。

従来の多段のターボ形圧縮機ではその効率を防ぐために
、構造が複雑になると共に羽根車の段数を増加する必要
があった。この点を改善するために、例えば特公昭５８
−１７３５７号公報に示されるように、前段側の羽根車
の子午面上における気体の流出方向と回転軸心方向とが
なす流出角度を、後段の羽根車の流出角度よりも小さく
設定する構成が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では効率が高く、かつ、小形に構成するこ
とができる。しかし、近年ではエンジニアリングメーカ
、エンドユーザにおいて大容量でしかも高圧力比の性能
を有するターボ形圧縮機が要求されている。このような
要求に対して、上記従来技術では対応できないものであ
る。すなわち、大容量の気体を取扱うためには、高比速
度の羽根車を一軸上に多段に構成しなければならない、
さらに高圧力比を得るためには１羽根型の周速を上げる
か、あるいは羽根車の枚数を多くしなければならないが
、羽根車の周速は羽根車の材料強度の観点かに必然的に
制限を生じ、高めることはできない、このため、羽根車
の枚数を多くする手段を採用しなければならないが、こ
のように構成すると、必然的に軸長が大きくなり、回転
軸の危険速度および動的な問題が生じる。したがって、
大容量で、しかも高圧力比のターボ形圧縮機を提供する
ことができないのが現状である。

本発明の目的は上述の事柄にもとづいてなされたもので
、大容量で、しかも高圧力比の性能を有するターボ形圧
縮機を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の上記の目的は、同一回転軸に設けた複数の羽根
車により、気体を前段の羽根車から後段の羽根車へ順次
圧送するターボ形圧縮機において、羽根車子午面上の流
出角が半径方向から軸方向に傾斜した１つ以上の第１の
羽根車と、羽根車子午面上の流出角が半径方向である１
つ以上の第２の羽根車とを、その背面を対向させて前記
同一回転軸に配置することにより達成される。

〔作用〕

空気やガスの如き気体は、まず第１の羽根車で昇圧され
て、次の第２の羽根車へ導びかれてさらに昇圧されるが
、第２の羽根車の吸込容量流量は第１の羽根車で昇圧さ
れたごとにより減少しているので、第２の羽根車は第１
の羽根車に比べて入口外径を小さくすることができる。

換言するならば、第２の羽根車は容積流量が減少した分
だけ、第１の羽根車に対して比速度を小さくできるため
、その比速度に応じた最適効率を得ることができる。

また、第１の羽根車は大容量の気体を取扱うことができ
る。その結果、大容量で、しかも高力比のターボ形圧縮
機を提供することができる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面を参照に説明する。

第１図は本発明のターボ形圧縮機の一実施例を示すもの
で、この図において、１はケーシング、２は回転軸で、
その両端はケーシング１に設けた軸受３，３によって支
持されている。４Ａ、４Ｂは回転軸２の一方側から中央
に向って配置された第１の羽根車で、これらの第１の羽
根車４Ａ。

４Ｂはその流出角が羽根車子午面上で軸方向に傾斜して
いるものであり１例えば斜流形の羽根車で構成されてい
る。５は第１の羽根車４Ａの吸込管。

６は第１の羽根車４Ａのディフューザ部で、このディフ
ューザ部６は回転軸線に対し半径方向に設けられている
。７は第１の羽根車４Ｂへの戻り流路、８は第２の羽根
車４Ｂのディフューザ部で。

このディフューザ部８は前述したディフューザ部６と同
様に回転軸線に対し半径方向に設けられている。９は第
１の羽根車４Ｂの吐出スクロール部、１０はその吐出管
である。１１Ａ〜１１Ｃは回転軸２の他方端から中央に
向って配置された第２の羽根車で、これらの第２の羽根
車１１Ａ〜１１Ｃはその流出角が羽根車子牛面上で半径
方向に形成されているものであり１例えば遠心形の羽根
車で構成されている。すなわち、第２の羽根車１１Ａ〜
１１Ｃは前述した第１の羽根車４Ａ、４Ｂの背面同士が
対向するように回転軸２に配置される。

１２は第２の羽根車４Ａの吸込管で、この吸込管１２は
中間冷却器１３を備える管路１４により第１の羽根車４
Ｂの吐出管１０に連結されている。

第２の羽根車１１Ａ〜１１０間はそれぞれディフューザ
部１５および戻り通路１６によって連結されている。１
７は最終段の第２の羽根車１１Ｃのディフューザ部、１
８はその吐出スクロール部、１９はその吐出管である。

前述した第１の羽根車４Ｂの吐出スクロール部９は、第
１の羽根車４Ｂの外周部において軸方向にスクロール空
間を形成して、半径方向への寸法の拡大を抑えている。

２０はシール部、２１は第１の羽根車４Ｂの羽根車１１
Ｃとの間の回転軸２に設けた軸方向力調整用ドラムで、
このドラム２１は、第１の羽根車群４Ａ、４Ｂによって
生じる軸方向力（図面上左方向に作用する）に対して第
２の羽根車群１１Ａ〜１１Ｃによって生じる軸方向力（
図面上右方向に作用する）を僅かに大きく調整している
。２２は回転軸２の一方側に設けた軸方向力受は部であ
る。

回転軸２の他方側は駆動機（図示せず）に連結されてい
る。

次に前述した本発明の一実施例の動作を説明する。

気体はまず吸込管５から初段の第１の羽根車４Ａに吸込
まれ、圧縮昇圧され、次に次段の第１の羽根車４Ｂへ導
びかれ、さらに圧縮昇圧される。

前述した第１の羽根車４Ａ、４Ｂはこれらの後段に設け
た第２の羽根車１１Ａ〜１１Ｃに比べてその比速度が大
きいので、大容量の気体を取扱うことができる。第１の
羽根車４Ｂで昇圧された気体は中間冷却器１３．管路１
４を通して吸込管１２より、第２の羽根車１１Ａに供給
される。第２の羽根車１１Ａ〜１１Ｃは供給された気体
をさらに順次圧縮昇圧し、吐出管１９より吐出する。第
２の羽根車１１Ａ〜１１Ｃにおいては、その吸込容積流
量は第１の羽根車４Ａ、４Ｂにより昇圧されたことによ
り減少しているので１羽根車外径に比して入口外径を小
さくすることができる。換言するならば、第１の羽根車
４Ａ、４Ｂによって昇圧にもとづく容積流量の減少分だ
け、第２の羽根車１１Ａ〜１１Ｃの比速度を第１の羽根
車４Ａ。

４Ｂのそれよりも小さくすることができる。これにより
、第２の羽根車１１Ａ〜１１Ｃは比速度に応じて最適効
率を得ることができる。

以上述べたように、上述した本発明の実施例によれば、
大容量の気体を取扱うことができると共に、高圧力比の
性能を有するターボ形圧縮機を提供することができる。

また、第１の羽根車４Ａ。

４Ｂと第２の羽根車１、ＩＡ〜１１Ｃとはその背面同士
が対向するように回転軸２に配置されているので、第１
の羽根車４Ａおよび第２の羽根車１１Ａの吸込端を回転
軸２の各端部に設けることができる。その結果、各第１
の羽根車４Ａおよび第２の羽根車１１Ａの吸込空間を大
きくすることができるので、吸込による偏流を抑え、そ
れによる騒音。

振動を防止することができる。

第２図は本発明の他の実施例を示すもので、この実施例
は第１図に示すターボ形圧縮機を回転軸２に並設したも
のである。すなわち、第１図に示す第１の羽根車と第２
の羽根車とからなるターボ形圧縮機を低圧段圧縮機ＰＬ
とし、同様な構成のターボ形圧縮機を高圧段圧縮機ＰＨ
Ｌ、これらの圧縮機を回転軸２にタンデムに配置し、前
述した高圧段圧縮機ＰＨに駆動機Ｍを連結したものであ
る。

このように構成したことにより、前述の実施例と同様に
大容量の気体を取扱うことができると共に、さらに高圧
力比の性能を得ることができる。

さらに低圧段圧縮機ＰＬと高圧段圧縮機ＰＨとを同一回
転軸に設置できるので、低圧段圧縮機軸のオーバハング
量（カップリング連結量）を削除できるので、回転軸の
固有振動数を上げることができ、低圧段圧縮機ＰＬの回
転数アップを許容することができる。

第３図は本発明のさらに他の実施例を示すもので、この
実施例は第１図に示すターボ形圧縮機と低圧段圧縮機Ｐ
Ｌとし、これに連結する高圧段圧縮機ＰＨを複数枚の遠
心形羽根車で構成したものである。

このように構成しても、前述した実施例と同様な効果を
得ることができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、大容量高圧比のタ
ーボ形圧縮機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のターボ形圧縮機の一実施例を一部断面
にて示す正面図、第２図および第３図はそれぞれ本発明
のターボ形圧縮機の組合せ使用例を示す図である。 １・・・ケーシング、２・・・回転軸、４Ａ、４Ｂ・・
・第１の羽根車、１１Ａ〜１１Ｇ・・・第２の羽根車、
ＰＬ・・・低圧段圧縮機、ＰＨ・・・高圧段圧縮機１Ｍ
・・・駆動機。 第　ノ　　Ｃ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、同一回転軸に設けた複数の羽根車により、気体を前
   段の羽根車から後段の羽根車へ順次圧送するターボ形圧
   縮機において、羽根車子午面上の流出角が半径方向から
   軸方向に傾斜した１つ以上の第１の羽根車と、羽根車子
   午面上の流出角が半径方向である１つ以上の第２の羽根
   車とを、その背面を対向させて前記回転軸に配置したこ
   とを特徴とするターボ形圧縮機。 ２、第１の羽根車は斜流形羽根車であり、第２の羽根車
   は遠心形羽根車であることを特徴とする請求項１記載の
   ターボ形圧縮機。 ３、第１の羽根車のディフューザ部を回転軸に対して半
   径方向に配置したことを特徴とする請求項２記載のター
   ボ形圧縮機。 ４、回転軸端の第１の羽根車の初段部と第２羽根車の初
   段部とに、気体の吸込部を設けたことを特徴とする請求
   項２または３記載のターボ形圧縮機。 ５、同一回転軸に設けた複数の羽根車により、気体と前
   段の羽根車から後段の羽根車へ順次圧送するターボ形圧
   縮機において、前記回転軸の一方端に吸入口を有し、回
   転軸中央部に吐出口を有する１つ以上の第１の羽根車と
   、前記第１の羽根車の吐出口と連結する吸入口を、前記
   回転軸の他方端に有し、前記第１の羽根車の吐出口に隣
   設する吐出口を有する１つ以上の第２の羽根車とを、背
   中合せにして前記回転軸に配置したことを特徴とするタ
   ーボ形圧縮機。