JPH04140431A

JPH04140431A - ターボコンプレッサ

Info

Publication number: JPH04140431A
Application number: JP26085090A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Baba; 利秋馬場
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1990-09-29
Filing date: 1990-09-29
Publication date: 1992-05-14

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、駆動源の出力が変動する場合に好適なターボ
コンプレッサに関するものである。

（従来の技術）従来、第１０図に示すように、ターボコンプレッサ２１
を用いた設備が公知である。

このターボコンプレッサ２Ｉはコンプレッサ羽根車２２
とタービン羽根車２３とを同軸上１÷、即ち軸２４に一
体回転可能に取付けて形成しである。

このコンプレッサ羽根車２２の入側は空気吸込用の第１
流路２５に、出側はプラント２６の入口部に至る第２流
路２７に通じ、またタービン羽根車２３の入側はプラン
ト２６の出口部に接続した第３流路２８に、出側は排気
用第４流路２９に通じており、第２流路２７には第１流
量調節弁３０゜流量検出手段３Ｉか、第３流路２８には
燃焼器３２か設けである。さらに、燃焼器３２には燃料
供給用第５流路３３と第１流量調節弁３０の入側にて第
２流路２７より分岐させた第６流路３４か接続してあり
、第５流路３３には第２流量調節弁３５か、第６流路３
４には第３流量誠節弁３６が設けである。

一方、プラント２６から需要に見合った運転を行うため
に必要とする条件に関する指令信号と、流量検出手段３
１から検出信号とが制御手段３７に入力され、この制御
手段３７より第１流！調節弁３０．第２流！調節弁３５
．第３流１調節弁３６に対して制御信号か出力されるよ
うに形成しである。

そして、プラント３７から第３流路２８に排出された排
ガスは燃焼器３２にて第５流路３３からの燃料および第
６流路３４からの空気と混合して燃焼後、高圧ガス状態
となり、第３流路２８よりタービン羽根車２３に至り、
これをガス圧力で回転させて、膨張し、即ち排ガスのエ
ネルギをタービン羽根車２３にて回収させることにより
、これを駆動し、排ガスは低圧ガス状態となり、第４流
路２９より出て行く。

また、タービン羽根車２３とともに一体回転するコンプ
レッサ羽根車２２により第１流路２５から吸込んだ空気
を圧縮して第２流路２７に吐出してプラント２６に供給
している。

ここで、コンプレッサ羽根車２２から吐出される空気量
はプラント２６からの上記指令信号および流量検出手段
３１からの上記検出信号に基づき制御手段３７により第
１流量調節弁３０および第３流Ｉ調節弁３６の開度を制
御することにより、さらに第２流量調節弁３５の開度を
制御してタービン羽根車２３の回転速度を変えることに
より調節されるようになっている。

（発明が解決しようとする課題）上記従来のターボコンプレッサ２１では、コンプレッサ
羽根車２２．タービン羽根車２３を含む回転部分の慣性
モーメントか小さいために、プラント２６から排出され
る排ガスの流量の変動に対して敏感に反応して上記回転
部分の回転数が変動し易く、このため、安定した状態で
ターボコンプレッサ２１を運転することができないとい
う問題がある。

本発明は斯る従来の問題点を課題としてなされたもので
、羽根車駆動用の供給ガスの流量が変動しても安定した
状態で運転することを可能としたターボコンプレッサを
提供しようとするものである。

（課題を解決するたｂの手段）上記課題を解決するために、本発明は、回転速度か増す
につれて、連続的、或は不連続的に慣性モーメントが大
きくなる慣性モーメント可変のフライホイールを羽根車
と同軸上に設けて形成した。

（作用）上記のように形成することにより、例えば起動時のよう
に回転駆動力が弱い場合には、低速回転数、羽根車を含
む回転体の慣性モーメントは小さく、回転速度を増大さ
せ易い状態となり、起動時の加速が一段落した高速回転
時には、上記回転体は慣性モーメントが大きくなってい
るため、羽根車駆動用の供給ガスの流量変動に対して鈍
感な状態となる。

（実施例）次に、本発明の一実施例を図面にしたがって説明する。

第１図〜第３図は本発明の第１実施例に係るターボコン
プレッサ１を適用した設備を示し、第１０図に示す設備
とは、新たにフライホイール２を設けた点を除き、他は
実質的に同一であり、互いに対応する部分には同一番号
を付して説明を省略する。

このフライホイール２はコンプレッサ羽根車２２、ター
ビン羽根車２３と同軸上、これらと一体回転可能に設け
たもので、その位置は第１５１Ｊ中実線にて示すように
両羽根車間でもよく、或は第１図中二点鎖線にて示すよ
うにタービン羽根車２３を貫いて延びる軸２４の延長部
分でもよく、或はコンプレッサ羽根車２２側の図示しな
い延長部分であってもよい。

また、フライホイール２には円周方向に均等に配設した
放射状の複数本、本実施例ては８本の長孔或は溝（以下
、長孔という）３を穿設するとともに、この長孔３内に
は第１ばね４により支持された重り５か長孔３内を摺動
可能に設けである。

そして、第２図に示すように、フライホイール２、コン
プレッサ羽根車２２．タービン羽根車２３および軸２４
からなる回転体６か、例えば起動時のように低速回転状
態にある場合には、重り５に作用する遠心力は小さく、
第１ばね４が伸長して遠心力と釣合い、重り５は回転中
心に近い位置にあり、フライホイール２の慣性モーメン
トは小さくなっている。したがって、回転体６の慣性モ
ーメントは小さく、起動時のように回転駆動力が弱い場
合でも、回転体６の回転速度を迅速に増大させ得るよう
になっている。

一方、第３図に示すように、起動時の加速が一段落した
高速回転状態の場合には、重り５に作用する遠心力が大
きくなり、第１ばね４は収縮して遠心力と釣合い、重り
５は回転中心から遠ざかった位置にあり、フライホイー
ル２の慣性モーメントは大きくなっている。したがって
、回転体６の慣性モーメントも大きく、羽根車駆動用の
供給ガスであるプラント２６からの排ガスの流量が変動
しても、回転体６は変動に対して鈍感で回転速度は変動
し難くなり、ターボコンプレッサ１は安定した回転状態
を保つ。

第４図は、本発明の第２実施例に係るターボコンプレッ
サのフライホイール２ａの一部を示し、弾性手段として
上記第１実施例における第１ばね４に代えて、充てんガ
ス７を用いた点を除き、他は上記第１実施例と実質的に
同一であり、互いに対応する部分には同一番号を付して
説明を省略する。

この第２実施例では、弾性手段として充てんガス７を用
いているので、第１ばね４を用いた場合のように、第１
ばね４の機械的性能の劣化による信頼性の低下のおそれ
はない。

なお、上記各実施例において軸２４は一般的にその長手
方向のかたつきを防止するために、図示しないスラスト
軸受により支持されており、このスラスト軸受により支
持される部分は軸２４と一体回転するフランジ部となっ
ている。したがって、このフランツ部を上記フライホイ
ール２または２ａとして形成してもよい。即ち、フライ
ホイール２または２ａを上記スラスト軸受により支持さ
れる部分と共用してもよい。

第５図、第６図は、本発明の第３実施例に係るターボコ
ンプレッサのフライホイール２ｂを示し、一端を円周上
にビン結合し、他端に結合した第２ばね８により常時こ
の他端を内方に向けて付勢した第１円弧片９を円周上に
設けて形成したものである。そして、低速回転状態にあ
る場合には第５図に示すように第１円弧片９は第２ばね
８の力により内方に引寄せられる一方、高速回転状態に
ある場合には、第６図に示すように第１円弧片９は第２
ばね８の力に打勝つ遠心力により外方に拡かり、フライ
ホイール２ｂの慣性モーメントが大きくなるようになっ
ている。

第７図は、本発明の第４実施例に係るターボコンプレッ
サのフライホイール２Ｃの一部を示し、円周上に第３ば
ね１０により常時内方に引寄せられるように付勢された
翼片１１を設けて形成したものである。そして、低速回
転状態にある場合には翼片１１は第７図中実線で示すよ
うに内方に弓寄せられる一方、高速回転状態にある場合
には、翼片１！に作用する揚力と遠心力との合力が第３
ばねＩＯの力に打勝ち、翼片Ｉ■は第７図中二点鎖線で
示すように外方に移動し、上記同様フライホイール２ｃ
の慣性モーメントは大きくなるようになっている。

第８図、第９図は、本発明の第５実施例に係るフライホ
イール２ｄを示し、円周上にアーム１２により径方向に
のみ移動可能に支持された第２円弧片１３と、この第２
円弧片１３同志を常時周方向に互いに引付けて、回転中
心に向わせるように付勢する第４ばね１４と、第２円弧
片Ｉ３の外方で、かっ軸２４と同心上に回転可能に支持
した適宜重量を有する筒状体１５とを設けて形成しであ
る。

そして、低速回転状態にある場合には、第８図に示すよ
うに、第２円弧片１３は内方に引寄せられて筒状体１５
とは離れ、筒状体１５は回転せず、第２円弧片１３およ
びその内側の部分のみが回転し、フライホイール２ｄの
一部のみが回転する状態となり、実質的にその慣性モー
メントは小さくなる。一方、高速回転状態にある場合に
は、第２円弧片１３は第４ばね１４の力に打勝つ遠心力
により外方に拡がり、筒状体１５の内面に密着し、摩擦
力により、或は周面に例えば図示しない凹凸部を設け、
これらを係合させることにより状体Ｉ５と一体回転し、
実質的にその慣性モーメントが大きくなるようになって
いる。

以上のように、本発明は回転体の回転速度が増すにつれ
てその慣性モーメントが連続的に大きくなるものに限ら
ず、不連続的に大きくなるものも含むものである。

（発明の効果）以上の説明より明らかなように、本発明によれば、回転
速度が増すにつれて、連続的、或は不連続的に慣性モー
メントが大きくなる慣性モーメント可変のフライホイー
ルを羽根車と同軸上に設けて形成しである。

このため、例えば起動時のように回転駆動力か弱い場合
には、低速回転故、羽根車を含む回転体の慣性モーメン
トは小さく、回転速度を増大させ５い状態となり、起動
時の加速が一段落した高速回転時には、上記回転体は慣
性モーメントが大きくなっているため、羽根車駆動用の
供給ガスの流量変動に対して鈍感な状態となり、安定し
た状態で運転することが可能になるという効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係るターボコンプレッサ
を適用した設備の全体構成図、第２図はフライホイール
の低速回転時の状態を示す第１図の■−■線断面図、第
３図はフライホイールの高速回転時の状態を示す第２図
に対応する部分断面図、第４図は本発明の第２実施例に
係るターボコンプレッサのフライホイールの部分断面図
、第５図、第６図は本発明の第３実施例に係るターボコ
ンプレッサのフライホイールの一部断面正面図、第７図
は本発明の第４実施例に係るターボコンプレッサのフラ
イホイールの部分断面図、第８図。第９図は本発明の第５実施例に係るターボコンプレッサ
のフライホイールの断面図、第１Ｏ図は従来のターボコ
ンプレッサを適用した設備の全体構成図である。１・・・ターボコンプレッサ、２．２ａ、２ｂ、２ｃ、
２ｄ・フライホイール、３・・・長孔、４・・・第１ば
ね、５・・重り、７・・充てんガス、訃・・第２ばね、
９・・・第１円弧片、１０・・第３ばね、１１・・・翼
片、１２アーム、１３・・・第２円弧片、１４・・第４
ばね、Ｉ５・筒状体、２２・・・コンプレッサ羽根車、
２３・ターヒン羽根車、２４・・軸。第１図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）回転速度が増すにつれて、連続的、或は不連続的
に慣性モーメントが大きくなる慣性モーメント可変のフ
ライホィールを羽根車と同軸上に設けて形成したことを
特徴とするターボコンプレッサ。