JPH0599196A - ターボ形圧縮機及びその制御方法 - Google Patents
ターボ形圧縮機及びその制御方法Info
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- JPH0599196A JPH0599196A JP3264513A JP26451391A JPH0599196A JP H0599196 A JPH0599196 A JP H0599196A JP 3264513 A JP3264513 A JP 3264513A JP 26451391 A JP26451391 A JP 26451391A JP H0599196 A JPH0599196 A JP H0599196A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C39/00—Relieving load on bearings
- F16C39/06—Relieving load on bearings using magnetic means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
- F04D17/08—Centrifugal pumps
- F04D17/10—Centrifugal pumps for compressing or evacuating
- F04D17/12—Multi-stage pumps
- F04D17/122—Multi-stage pumps the individual rotor discs being, one for each stage, on a common shaft and axially spaced, e.g. conventional centrifugal multi- stage compressors
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/05—Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/051—Axial thrust balancing
- F04D29/0516—Axial thrust balancing balancing pistons
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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- F04D29/05—Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/056—Bearings
- F04D29/058—Bearings magnetic; electromagnetic
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2360/00—Engines or pumps
- F16C2360/44—Centrifugal pumps
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、スラスト磁気軸受を使用するタ−ボ
形圧縮機において、スラスト磁気軸受に作用するスラス
ト力を常に安定して小さくすることによって、スラスト
磁気軸受を小型化することにある。 【構成】羽根車を有するロ−タを磁気軸受で支持したタ
−ボ形圧縮機において、ロ−タの一端側に設けられたバ
ランスドラム３２ｂの機外側に形成されたバランス室３
３と圧縮機の吸込ラインとを接続したスラストバランス
ライン２９に該ラインを流れるガス量を調節するコント
ロ−ル弁３０を設け、この弁を前記スラスト磁気軸受２
８に作用する荷重に関連させて調節するようにしたもの
である。
形圧縮機において、スラスト磁気軸受に作用するスラス
ト力を常に安定して小さくすることによって、スラスト
磁気軸受を小型化することにある。 【構成】羽根車を有するロ−タを磁気軸受で支持したタ
−ボ形圧縮機において、ロ−タの一端側に設けられたバ
ランスドラム３２ｂの機外側に形成されたバランス室３
３と圧縮機の吸込ラインとを接続したスラストバランス
ライン２９に該ラインを流れるガス量を調節するコント
ロ−ル弁３０を設け、この弁を前記スラスト磁気軸受２
８に作用する荷重に関連させて調節するようにしたもの
である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ロータを磁気軸受で支
持するターボ形圧縮機及びその制御方法に関し、特に高
圧タイプの一軸多段遠心圧縮機に適用して好適なもので
ある。
持するターボ形圧縮機及びその制御方法に関し、特に高
圧タイプの一軸多段遠心圧縮機に適用して好適なもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来のターボ形圧縮機の例を図３を用い
て説明する。この図は一軸多段遠心圧縮機の縦断面図で
ある。ケーシング１内に複数枚の羽根車１０を取付けた
ロータ２が組込まれ油軸受７で支持されている。駆動機
によってロータ２が回転されて、取扱ガスはノズル４か
ら吸込まれ、駆動エネルギが羽根車１０によって取扱ガ
スに与えられ、ガスは昇圧されてノズル５から吐出され
る。
て説明する。この図は一軸多段遠心圧縮機の縦断面図で
ある。ケーシング１内に複数枚の羽根車１０を取付けた
ロータ２が組込まれ油軸受７で支持されている。駆動機
によってロータ２が回転されて、取扱ガスはノズル４か
ら吸込まれ、駆動エネルギが羽根車１０によって取扱ガ
スに与えられ、ガスは昇圧されてノズル５から吐出され
る。
【０００３】従って、後段になる程ガス圧力が上昇し、
かつ段間ラビリンス径はマウスラビリンス径よりも小さ
いため、羽根車１枚毎に働く静圧力は、吐出側から吸込
側へ向う軸方向力となる。このスラスト力が、ロータの
軸端径に見合ったスラスト軸受の許容負荷能力内に入る
ように最終羽根車の軸端側にバランスドラム１１を設
け、該バランスドラムの外側の部屋１２を吸込側と連絡
している。
かつ段間ラビリンス径はマウスラビリンス径よりも小さ
いため、羽根車１枚毎に働く静圧力は、吐出側から吸込
側へ向う軸方向力となる。このスラスト力が、ロータの
軸端径に見合ったスラスト軸受の許容負荷能力内に入る
ように最終羽根車の軸端側にバランスドラム１１を設
け、該バランスドラムの外側の部屋１２を吸込側と連絡
している。
【０００４】このような油軸受を使用するターボ形圧縮
機においては、軸受部の摩擦損失は一般に数１０kWにな
る。そこで前記油軸受を非接触形である磁気軸受に変え
ればランニングコストの低減が図れ、かつ油潤滑装置の
メンテナンス等が不要となるなどのメリットが得られ
る。
機においては、軸受部の摩擦損失は一般に数１０kWにな
る。そこで前記油軸受を非接触形である磁気軸受に変え
ればランニングコストの低減が図れ、かつ油潤滑装置の
メンテナンス等が不要となるなどのメリットが得られ
る。
【０００５】なお、バランスドラムを用いたタ−ボ形圧
縮機の公知例としては特開昭６２−２５８１９５号公報
に記載されているものなどがある。
縮機の公知例としては特開昭６２−２５８１９５号公報
に記載されているものなどがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、磁気軸
受の負荷能力は、油軸受の約１０分の１のオーダー（一
般に面圧は数kg/cm2以下)であり、特にスラスト軸受の
部分が大きくなるという問題がある。すなわち、磁気軸
受とした場合には、磁気軸受の負荷能力が小さいため、
ジャーナル軸受部の径が、油軸受の場合よりも大きくな
り、このためスラスト軸受の内径も大きくなる。また、
スラストカラ−の面積を油軸受の場合よりも大きくする
必要があるから、スラストカラーの径を大きくしなけれ
ばならない。 スラスト軸受がジャーナル軸受の外側に
配置された場合には、スラストカラーが大きくなると圧
縮機ロータの高次モードの固有振動数が低下して、定常
の運転回転数に近づくなどの問題が生じる。また、スラ
スト軸受がジャーナル軸受の内側に配置された場合に
は、更に軸封装置の径がアップし、軸封装置の許容周速
を越えたり、圧縮機の構成が困難になるという問題があ
る。
受の負荷能力は、油軸受の約１０分の１のオーダー（一
般に面圧は数kg/cm2以下)であり、特にスラスト軸受の
部分が大きくなるという問題がある。すなわち、磁気軸
受とした場合には、磁気軸受の負荷能力が小さいため、
ジャーナル軸受部の径が、油軸受の場合よりも大きくな
り、このためスラスト軸受の内径も大きくなる。また、
スラストカラ−の面積を油軸受の場合よりも大きくする
必要があるから、スラストカラーの径を大きくしなけれ
ばならない。 スラスト軸受がジャーナル軸受の外側に
配置された場合には、スラストカラーが大きくなると圧
縮機ロータの高次モードの固有振動数が低下して、定常
の運転回転数に近づくなどの問題が生じる。また、スラ
スト軸受がジャーナル軸受の内側に配置された場合に
は、更に軸封装置の径がアップし、軸封装置の許容周速
を越えたり、圧縮機の構成が困難になるという問題があ
る。
【０００７】圧縮機の軸に作用するスラスト力は、羽根
車部の静止圧力、ガスが流れていることによって生じる
流体力、細隙部の漏れ量などから計算される。しかし、
設計条件と運転条件の違いやまたその変化、また経時変
化等（ラビリンスの摩耗等）によってスラスト力が変わ
ってくるので、負荷能力に充分余裕をもったスラスト軸
受が選定されていなければ軸受部の信頼性に問題がある
ため、従来のものではスラスト軸受は充分余裕をもった
大形のものが必要であった。
車部の静止圧力、ガスが流れていることによって生じる
流体力、細隙部の漏れ量などから計算される。しかし、
設計条件と運転条件の違いやまたその変化、また経時変
化等（ラビリンスの摩耗等）によってスラスト力が変わ
ってくるので、負荷能力に充分余裕をもったスラスト軸
受が選定されていなければ軸受部の信頼性に問題がある
ため、従来のものではスラスト軸受は充分余裕をもった
大形のものが必要であった。
【０００８】本発明の目的は、スラスト磁気軸受を使用
するタ−ボ形圧縮機において、スラスト磁気軸受に作用
するスラスト力を常に安定して小さくすることによっ
て、スラスト磁気軸受を小型化することにある。
するタ−ボ形圧縮機において、スラスト磁気軸受に作用
するスラスト力を常に安定して小さくすることによっ
て、スラスト磁気軸受を小型化することにある。
【０００９】本発明の他の目的は、圧縮機の設計条件と
運転条件の違いやまたその変化、また経時変化等（ラビ
リンスの摩耗等）によってスラスト力が変わったり、大
きく変動した場合でも、スラスト磁気軸受には常に小さ
なほぼ一定の安定したスラスト力が作用するようにする
ことにある。
運転条件の違いやまたその変化、また経時変化等（ラビ
リンスの摩耗等）によってスラスト力が変わったり、大
きく変動した場合でも、スラスト磁気軸受には常に小さ
なほぼ一定の安定したスラスト力が作用するようにする
ことにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明のタ−ボ形圧縮機の特徴は、羽根車を有するロ
ータに作用するスラスト力を支持するための磁気軸受
と、前記ロ−タの一端側に設けられたバランスドラム
と、該バランスドラムの一方側の部屋と圧縮機の吸込ラ
インとを接続し前記バランスドラムに作用するスラスト
力を調節するスラストバランスラインと、該スラストバ
ランスラインに設けられ該ラインを流れるガス量を調節
するコントロ−ル弁と、前記ロ−タの軸方向変位を検出
するロ−タ位置検出センサと、該ロ−タ位置検出センサ
からの信号に基ずき前記磁気軸受を制御する手段及び前
記コントロ−ル弁の開度を前記磁気軸受の荷重が小さく
なるように制御する手段とを備えていることにある。
の本発明のタ−ボ形圧縮機の特徴は、羽根車を有するロ
ータに作用するスラスト力を支持するための磁気軸受
と、前記ロ−タの一端側に設けられたバランスドラム
と、該バランスドラムの一方側の部屋と圧縮機の吸込ラ
インとを接続し前記バランスドラムに作用するスラスト
力を調節するスラストバランスラインと、該スラストバ
ランスラインに設けられ該ラインを流れるガス量を調節
するコントロ−ル弁と、前記ロ−タの軸方向変位を検出
するロ−タ位置検出センサと、該ロ−タ位置検出センサ
からの信号に基ずき前記磁気軸受を制御する手段及び前
記コントロ−ル弁の開度を前記磁気軸受の荷重が小さく
なるように制御する手段とを備えていることにある。
【００１１】本発明の他の特徴は、上記特徴を有するタ
−ボ形圧縮機において、バランスドラムの外径を前記羽
根車の吸込側に設けたマウスシ−ルの内径よりも大きく
構成したことにある。
−ボ形圧縮機において、バランスドラムの外径を前記羽
根車の吸込側に設けたマウスシ−ルの内径よりも大きく
構成したことにある。
【００１２】本発明の他の特徴は、羽根車を有するロー
タに作用するスラスト力を支持するためのスラスト軸受
と、前記ロ−タの一端側に設けられたバランスドラム
と、該バランスドラムの機外側に形成されたバランス室
と、該バランス室と圧縮機の吸込ラインとを接続したス
ラストバランスラインとを有するタ−ボ形圧縮機におい
て、前記スラストバランスラインに設けられ該ラインを
流れるガス量を調節することによって前記バランス室の
圧力を制御しバランスドラムに作用するスラスト力を調
節するコントロ−ル弁と、前記ロ−タの軸方向変位を検
出するロ−タ位置検出センサと、該ロ−タ位置検出セン
サからの信号に基ずき前記コントロ−ル弁の開度を前記
ロ−タ位置が基準位置となるように制御する手段とを備
えていることにある。
タに作用するスラスト力を支持するためのスラスト軸受
と、前記ロ−タの一端側に設けられたバランスドラム
と、該バランスドラムの機外側に形成されたバランス室
と、該バランス室と圧縮機の吸込ラインとを接続したス
ラストバランスラインとを有するタ−ボ形圧縮機におい
て、前記スラストバランスラインに設けられ該ラインを
流れるガス量を調節することによって前記バランス室の
圧力を制御しバランスドラムに作用するスラスト力を調
節するコントロ−ル弁と、前記ロ−タの軸方向変位を検
出するロ−タ位置検出センサと、該ロ−タ位置検出セン
サからの信号に基ずき前記コントロ−ル弁の開度を前記
ロ−タ位置が基準位置となるように制御する手段とを備
えていることにある。
【００１３】本発明の他の特徴は、羽根車を有するロー
タに作用するスラスト力を支持するためのスラスト磁気
軸受と、前記ロ−タの一端側に設けられたバランスドラ
ムと、該バランスドラムの機外側に形成されたバランス
室と、該バランス室と圧縮機の吸込ラインとを接続した
スラストバランスラインと、該スラストバランスライン
に設けられ該ラインを流れるガス量を調節することによ
って前記バランス室の圧力を制御しバランスドラムに作
用するスラスト力を調節するコントロ−ル弁とを備え、
前記スラスト磁気軸受の負荷が小さくなるように前記コ
ントロ−ル弁の開度を制御することにある。
タに作用するスラスト力を支持するためのスラスト磁気
軸受と、前記ロ−タの一端側に設けられたバランスドラ
ムと、該バランスドラムの機外側に形成されたバランス
室と、該バランス室と圧縮機の吸込ラインとを接続した
スラストバランスラインと、該スラストバランスライン
に設けられ該ラインを流れるガス量を調節することによ
って前記バランス室の圧力を制御しバランスドラムに作
用するスラスト力を調節するコントロ−ル弁とを備え、
前記スラスト磁気軸受の負荷が小さくなるように前記コ
ントロ−ル弁の開度を制御することにある。
【００１４】本発明の他の特徴は、スラスト軸受、バラ
ンスドラム、バランス室、バランス室と圧縮機の吸込ラ
インとを接続したスラストバランスラインを有するタ−
ボ形圧縮機において、前記スラストバランスラインに設
けられ該ラインを流れるガス量を調節することによって
前記バランス室の圧力を制御しバランスドラムに作用す
るスラスト力を調節するコントロ−ル弁を備えているこ
とにある。
ンスドラム、バランス室、バランス室と圧縮機の吸込ラ
インとを接続したスラストバランスラインを有するタ−
ボ形圧縮機において、前記スラストバランスラインに設
けられ該ラインを流れるガス量を調節することによって
前記バランス室の圧力を制御しバランスドラムに作用す
るスラスト力を調節するコントロ−ル弁を備えているこ
とにある。
【００１５】本発明の他の特徴は、羽根車を有するロー
タに作用するスラスト力を支持するためのスラスト磁気
軸受と、前記ロ−タの一端側に設けられたバランスドラ
ムと、該バランスドラムの機外側に形成されたバランス
室と、該バランス室と圧縮機の吸込ラインとを接続した
スラストバランスラインと、該スラストバランスライン
に設けられ該ラインを流れるガス量を調節することによ
って前記バランス室の圧力を制御しバランスドラムに作
用するスラスト力を調節するコントロ−ル弁と、前記ロ
−タの軸方向変位を検出するロ−タ位置検出センサと、
該ロ−タ位置検出センサからの信号に基ずき前記スラス
ト磁気軸受を制御する手段とを備え、前記スラスト磁気
軸受はロ−タに設けられたスラストカラ−の両側に設け
られた一対のスラスト軸受部を有し、この一対のスラス
ト軸受部のうち機内側のスラスト軸受部の負荷が機外側
スラスト軸受部の負荷よりもわずかに大きくなるように
前記コントロ−ル弁の開度を制御することにある。
タに作用するスラスト力を支持するためのスラスト磁気
軸受と、前記ロ−タの一端側に設けられたバランスドラ
ムと、該バランスドラムの機外側に形成されたバランス
室と、該バランス室と圧縮機の吸込ラインとを接続した
スラストバランスラインと、該スラストバランスライン
に設けられ該ラインを流れるガス量を調節することによ
って前記バランス室の圧力を制御しバランスドラムに作
用するスラスト力を調節するコントロ−ル弁と、前記ロ
−タの軸方向変位を検出するロ−タ位置検出センサと、
該ロ−タ位置検出センサからの信号に基ずき前記スラス
ト磁気軸受を制御する手段とを備え、前記スラスト磁気
軸受はロ−タに設けられたスラストカラ−の両側に設け
られた一対のスラスト軸受部を有し、この一対のスラス
ト軸受部のうち機内側のスラスト軸受部の負荷が機外側
スラスト軸受部の負荷よりもわずかに大きくなるように
前記コントロ−ル弁の開度を制御することにある。
【００１６】本発明の他の特徴は、軸方向に配置された
複数枚の羽根車を有するロータと、該ロ−タに作用する
スラスト力を支持するためのスラスト磁気軸受と、前記
ロ−タの一端側に設けられたバランスドラムと、該バラ
ンスドラムの機外側に形成されたバランス室と、該バラ
ンス室と圧縮機の吸込ラインとを接続したスラストバラ
ンスラインと、該スラストバランスラインに設けられ該
ラインを流れるガス量を調節することによって前記バラ
ンス室の圧力を制御しバランスドラムに作用するスラス
ト力を調節するコントロ−ル弁と、前記ロ−タの軸方向
変位を検出するロ−タ位置検出センサと、該ロ−タ位置
検出センサからの信号を基準位置信号と比較する比較手
段と、該比較手段からの偏差信号をスラスト磁気軸受の
制御信号に変換する信号処理手段と、該信号処理手段か
らの制御信号をスラスト磁気軸受に所望の磁力を発生さ
せるための制御電流に増幅するための増幅手段とを備
え、前記スラスト磁気軸受はロ−タに設けられたスラス
トカラ−の両側に設けられた一対のスラスト軸受部を有
し、この一対のスラスト軸受部のうち機内側のスラスト
軸受部に対する前記制御電流が機外側スラスト軸受部に
対する前記制御電流よりも大きくなるように前記コント
ロ−ル弁の開度を制御することにある。
複数枚の羽根車を有するロータと、該ロ−タに作用する
スラスト力を支持するためのスラスト磁気軸受と、前記
ロ−タの一端側に設けられたバランスドラムと、該バラ
ンスドラムの機外側に形成されたバランス室と、該バラ
ンス室と圧縮機の吸込ラインとを接続したスラストバラ
ンスラインと、該スラストバランスラインに設けられ該
ラインを流れるガス量を調節することによって前記バラ
ンス室の圧力を制御しバランスドラムに作用するスラス
ト力を調節するコントロ−ル弁と、前記ロ−タの軸方向
変位を検出するロ−タ位置検出センサと、該ロ−タ位置
検出センサからの信号を基準位置信号と比較する比較手
段と、該比較手段からの偏差信号をスラスト磁気軸受の
制御信号に変換する信号処理手段と、該信号処理手段か
らの制御信号をスラスト磁気軸受に所望の磁力を発生さ
せるための制御電流に増幅するための増幅手段とを備
え、前記スラスト磁気軸受はロ−タに設けられたスラス
トカラ−の両側に設けられた一対のスラスト軸受部を有
し、この一対のスラスト軸受部のうち機内側のスラスト
軸受部に対する前記制御電流が機外側スラスト軸受部に
対する前記制御電流よりも大きくなるように前記コント
ロ−ル弁の開度を制御することにある。
【００１７】本発明の他の特徴は、羽根車を有するロー
タに作用するスラスト力を支持するためのスラスト磁気
軸受と、前記ロ−タの一端側に設けられたバランスドラ
ムと、該バランスドラムの機外側に形成されたバランス
室と、該バランス室と圧縮機の吸込ラインとを接続する
スラストバランスラインと、該スラストバランスライン
に設けられ該ラインを流れるガス量を調節することによ
って前記バランス室の圧力を制御しバランスドラムに作
用するスラスト力を調節するコントロ−ル弁と、前記ロ
−タの軸方向変位を検出するロ−タ位置検出センサと、
該ロ−タ位置検出センサからの信号に基ずき前記スラス
ト磁気軸受を制御する手段とを備え、前記コントロ−ル
弁の開度を前記磁気軸受の荷重が小さくなるように制御
する手段とを備えていることを特徴とするタ−ボ形圧縮
機。
タに作用するスラスト力を支持するためのスラスト磁気
軸受と、前記ロ−タの一端側に設けられたバランスドラ
ムと、該バランスドラムの機外側に形成されたバランス
室と、該バランス室と圧縮機の吸込ラインとを接続する
スラストバランスラインと、該スラストバランスライン
に設けられ該ラインを流れるガス量を調節することによ
って前記バランス室の圧力を制御しバランスドラムに作
用するスラスト力を調節するコントロ−ル弁と、前記ロ
−タの軸方向変位を検出するロ−タ位置検出センサと、
該ロ−タ位置検出センサからの信号に基ずき前記スラス
ト磁気軸受を制御する手段とを備え、前記コントロ−ル
弁の開度を前記磁気軸受の荷重が小さくなるように制御
する手段とを備えていることを特徴とするタ−ボ形圧縮
機。
【００１８】本発明の他の特徴は、羽根車を有するロー
タに作用するスラスト力を支持するため該ロ−タに備え
られたスラストカラ−の両側に一対のスラスト軸受部を
配置してなるスラスト磁気軸受と、前記ロ−タの一端側
に設けられたバランスドラムと、該バランスドラムの機
外側に形成されたバランス室と、該バランス室と圧縮機
の吸込ラインとを接続するスラストバランスラインと、
該スラストバランスラインに設けられ該ラインを流れる
ガス量を調節することによって前記バランス室の圧力を
制御しバランスドラムに作用するスラスト力を調節する
コントロ−ル弁と、前記ロ−タの軸方向変位を検出する
ロ−タ位置検出センサと、該ロ−タ位置検出センサから
の信号に基ずき前記スラスト磁気軸受を制御する手段と
を備え、前記バランスドラムの外径は、前記コントロ−
ル弁の開度が部分開の状態で、前記スラスト磁気軸受の
一対のスラスト軸受部のうち機内側のスラスト軸受部に
対する前記制御電流が機外側スラスト軸受部に対する前
記制御電流よりも大きくなって安定するように構成され
ていることにある。
タに作用するスラスト力を支持するため該ロ−タに備え
られたスラストカラ−の両側に一対のスラスト軸受部を
配置してなるスラスト磁気軸受と、前記ロ−タの一端側
に設けられたバランスドラムと、該バランスドラムの機
外側に形成されたバランス室と、該バランス室と圧縮機
の吸込ラインとを接続するスラストバランスラインと、
該スラストバランスラインに設けられ該ラインを流れる
ガス量を調節することによって前記バランス室の圧力を
制御しバランスドラムに作用するスラスト力を調節する
コントロ−ル弁と、前記ロ−タの軸方向変位を検出する
ロ−タ位置検出センサと、該ロ−タ位置検出センサから
の信号に基ずき前記スラスト磁気軸受を制御する手段と
を備え、前記バランスドラムの外径は、前記コントロ−
ル弁の開度が部分開の状態で、前記スラスト磁気軸受の
一対のスラスト軸受部のうち機内側のスラスト軸受部に
対する前記制御電流が機外側スラスト軸受部に対する前
記制御電流よりも大きくなって安定するように構成され
ていることにある。
【００１９】本発明の他の特徴は、羽根車を有するロー
タに作用するスラスト力を支持するためのスラスト軸受
と、前記ロ−タの一端側に設けられたバランスドラム
と、該バランスドラムの機外側に形成されたバランス室
と、該バランス室と圧縮機の吸込ラインとを接続したス
ラストバランスラインとを有するタ−ボ形圧縮機におい
て、前記ロ−タのスラスト力に応じて前記スラストバラ
ンスラインの流路抵抗を変化させ、ロ−タのスラスト力
を所定範囲に維持するタ−ボ形圧縮機の制御方法にあ
る。
タに作用するスラスト力を支持するためのスラスト軸受
と、前記ロ−タの一端側に設けられたバランスドラム
と、該バランスドラムの機外側に形成されたバランス室
と、該バランス室と圧縮機の吸込ラインとを接続したス
ラストバランスラインとを有するタ−ボ形圧縮機におい
て、前記ロ−タのスラスト力に応じて前記スラストバラ
ンスラインの流路抵抗を変化させ、ロ−タのスラスト力
を所定範囲に維持するタ−ボ形圧縮機の制御方法にあ
る。
【００２０】本発明の他の特徴は、羽根車を有するロー
タに作用するスラスト力を支持するためのスラスト磁気
軸受と、前記ロ−タの一端側に設けられたバランスドラ
ムと、該バランスドラムの機外側に形成されたバランス
室と、該バランス室と圧縮機の吸込ラインとを接続した
スラストバランスラインとを有するタ−ボ形圧縮機にお
いて、前記スラスト磁気軸受に作用する荷重に関連させ
て前記スラストバランスラインを流れるガス量を調節
し、ロ−タのスラスト力を所定範囲に維持するタ−ボ形
圧縮機の制御方法にある。
タに作用するスラスト力を支持するためのスラスト磁気
軸受と、前記ロ−タの一端側に設けられたバランスドラ
ムと、該バランスドラムの機外側に形成されたバランス
室と、該バランス室と圧縮機の吸込ラインとを接続した
スラストバランスラインとを有するタ−ボ形圧縮機にお
いて、前記スラスト磁気軸受に作用する荷重に関連させ
て前記スラストバランスラインを流れるガス量を調節
し、ロ−タのスラスト力を所定範囲に維持するタ−ボ形
圧縮機の制御方法にある。
【００２１】
【作用】本発明では、スラスト磁気軸受に働くスラスト
力を安定的に小さくするため、バランスドラムの外側の
部屋を圧縮機の吸込側とスラストバランスラインで接続
し、このスラストバランスラインに前記部屋の圧力を調
節するためのコントロ−ル弁を設け、このコントロ−ル
弁の開度を前記磁気軸受の荷重が小さくなるように制御
する。
力を安定的に小さくするため、バランスドラムの外側の
部屋を圧縮機の吸込側とスラストバランスラインで接続
し、このスラストバランスラインに前記部屋の圧力を調
節するためのコントロ−ル弁を設け、このコントロ−ル
弁の開度を前記磁気軸受の荷重が小さくなるように制御
する。
【００２２】例えば、スラスト軸受を吸込側軸端に設け
た場合には、スラストカラーの抜け出しを防止するた
め、スラスト力は吐出側から吸込側への方向とする（こ
の方向を正スラスト方向とする）。このためには、上述
の弁を全開から少し絞った時、即ちバランスドラム外側
の部屋の圧力が、吸込圧力よりも若干高い状態とした時
に磁気軸受に適当な正スラスト力が作用するようにす
る。磁気軸受の場合、油軸受に比較してこの正スラスト
力が約１０分の１オーダーとなるようにするため、実際
にスラスト磁気軸受に作用する力を検出し、この検出値
に応じて前記弁の開度を調節して該部屋の圧力を調節す
る。即ち、スラスト磁気軸受の負荷側軸受（正スラスト
側）軸受及び反負荷側（反正スラスト側）軸受に流す電
流の差が予め設定した値になるように前記弁の開度を調
節する。
た場合には、スラストカラーの抜け出しを防止するた
め、スラスト力は吐出側から吸込側への方向とする（こ
の方向を正スラスト方向とする）。このためには、上述
の弁を全開から少し絞った時、即ちバランスドラム外側
の部屋の圧力が、吸込圧力よりも若干高い状態とした時
に磁気軸受に適当な正スラスト力が作用するようにす
る。磁気軸受の場合、油軸受に比較してこの正スラスト
力が約１０分の１オーダーとなるようにするため、実際
にスラスト磁気軸受に作用する力を検出し、この検出値
に応じて前記弁の開度を調節して該部屋の圧力を調節す
る。即ち、スラスト磁気軸受の負荷側軸受（正スラスト
側）軸受及び反負荷側（反正スラスト側）軸受に流す電
流の差が予め設定した値になるように前記弁の開度を調
節する。
【００２３】このスラスト力の調節装置は、圧縮機の定
常運転のみならず、運転条件が変化したり、過渡運転時
にも機能させることができるので、適当な小さい正スラ
スト力を常に安定して得ることができる。従って、従来
のものより常にスラスト力を低減できるので、スラスト
磁気軸受を小型化することができ、スラスト磁気軸受の
大きさが同一であれば、磁気軸受の負荷能力に余裕を持
たせることができる。
常運転のみならず、運転条件が変化したり、過渡運転時
にも機能させることができるので、適当な小さい正スラ
スト力を常に安定して得ることができる。従って、従来
のものより常にスラスト力を低減できるので、スラスト
磁気軸受を小型化することができ、スラスト磁気軸受の
大きさが同一であれば、磁気軸受の負荷能力に余裕を持
たせることができる。
【００２４】なお、バランスドラム径を羽根車マウスラ
ビリンス径よりも大きくすれば、その大きくした分だけ
反正スラスト方向のスラスト力を大きくすることがで
き、これによって正スラスト方向のスラスト力の調節の
自由度が大きくなり、小さな正スラスト力に容易に調整
することができる。
ビリンス径よりも大きくすれば、その大きくした分だけ
反正スラスト方向のスラスト力を大きくすることがで
き、これによって正スラスト方向のスラスト力の調節の
自由度が大きくなり、小さな正スラスト力に容易に調整
することができる。
【００２５】
【実施例】本発明の一実施例を図１を用いて説明する。
図１は本発明を適用したターボ形圧縮機の縦断面図を示
す。ケーシング２１の中に複数枚の羽根車３１を取付け
たロータ２２が組込まれ、ジャーナル磁気軸受２７で支
持されている。取扱ガスは吸込ノズル２４から入り、羽
根車３１で順次圧縮されて吐出ノズル２５より出る。吸
込ノズルから吐出ノズルに向って、取扱ガスの圧力が上
昇するため、ロータ２２には吐出から吸込方向に向う軸
スラスト力が働く。このため圧縮機にはスラスト磁気軸
受２８が組込まれている。更に、最終段羽根車の外側に
は、バランスラビリンス３２ａ及びバランスドラム３２
ｂが設けてあり、その外側の部屋（バランス室）３３は
コントロール弁３０を介して吸込ノズルに接続されてい
る。
図１は本発明を適用したターボ形圧縮機の縦断面図を示
す。ケーシング２１の中に複数枚の羽根車３１を取付け
たロータ２２が組込まれ、ジャーナル磁気軸受２７で支
持されている。取扱ガスは吸込ノズル２４から入り、羽
根車３１で順次圧縮されて吐出ノズル２５より出る。吸
込ノズルから吐出ノズルに向って、取扱ガスの圧力が上
昇するため、ロータ２２には吐出から吸込方向に向う軸
スラスト力が働く。このため圧縮機にはスラスト磁気軸
受２８が組込まれている。更に、最終段羽根車の外側に
は、バランスラビリンス３２ａ及びバランスドラム３２
ｂが設けてあり、その外側の部屋（バランス室）３３は
コントロール弁３０を介して吸込ノズルに接続されてい
る。
【００２６】上述したスラスト力に見合って、該スラス
ト磁気軸受２８には反力が必要であるが、この制御は次
のようにされる。該ロータの軸方向位置をロ−タ軸方向
位置検出センサー３４にて検出し、その信号５０と基準
位置信号４１とを比較器４２で比較して、その偏差を信
号処理回路４３にて、制御信号４４に変換し、これをパ
ワーアンプ４５（４５ａ，４５ｂ）にて制御電流４６
（４６ａ，４６ｂ）に増幅し、スラスト磁気軸受２８に
流し、磁力を発生させスラスト力を得る。例えば、図１
の例においては、各羽根車には最終段羽根車を除き、吐
出方向から吸込方向に向かうスラスト力（正方向のスラ
スト力）を受けているので、通常はロータ全体も吐出側
から吸込側へ向かう方向にスラスト力を持っている。し
たがって、機内側スラスト軸受部２８ａに発生させる磁
力（即ち吸引力）が機外側スラスト軸受部２８ｂに発生
させる磁力よりも大きくなる。即ち、スラスト軸受部制
御電流４６ａの方がスラスト軸受部制御電流４６ｂより
も大きく制御されている。そこで、スラスト軸受部制御
信号４４ａを取出し、スラスト軸受用制御信号４７とし
て基準信号５１とを比較器５３で比較してその偏差に応
じて、制御信号を出し変換器４８によって空気等のコン
トロ−ル弁制御量４９に変換し、コントロール弁３０に
導くことによって、スラスト力の変動に応じてコントロ
ール弁の開度を調節するように構成している。５２はコ
ントロ−ル弁の制御ラインに設けられた不感帯で、偏差
信号がある程度大きくなった場合にのみコントロ−ル弁
開度を補正するようにして、ハンチングを防止してい
る。
ト磁気軸受２８には反力が必要であるが、この制御は次
のようにされる。該ロータの軸方向位置をロ−タ軸方向
位置検出センサー３４にて検出し、その信号５０と基準
位置信号４１とを比較器４２で比較して、その偏差を信
号処理回路４３にて、制御信号４４に変換し、これをパ
ワーアンプ４５（４５ａ，４５ｂ）にて制御電流４６
（４６ａ，４６ｂ）に増幅し、スラスト磁気軸受２８に
流し、磁力を発生させスラスト力を得る。例えば、図１
の例においては、各羽根車には最終段羽根車を除き、吐
出方向から吸込方向に向かうスラスト力（正方向のスラ
スト力）を受けているので、通常はロータ全体も吐出側
から吸込側へ向かう方向にスラスト力を持っている。し
たがって、機内側スラスト軸受部２８ａに発生させる磁
力（即ち吸引力）が機外側スラスト軸受部２８ｂに発生
させる磁力よりも大きくなる。即ち、スラスト軸受部制
御電流４６ａの方がスラスト軸受部制御電流４６ｂより
も大きく制御されている。そこで、スラスト軸受部制御
信号４４ａを取出し、スラスト軸受用制御信号４７とし
て基準信号５１とを比較器５３で比較してその偏差に応
じて、制御信号を出し変換器４８によって空気等のコン
トロ−ル弁制御量４９に変換し、コントロール弁３０に
導くことによって、スラスト力の変動に応じてコントロ
ール弁の開度を調節するように構成している。５２はコ
ントロ−ル弁の制御ラインに設けられた不感帯で、偏差
信号がある程度大きくなった場合にのみコントロ−ル弁
開度を補正するようにして、ハンチングを防止してい
る。
【００２７】なお、本実施例では、ロ−タ軸方向位置検
出センサ−３４の出力は、ロ−タが正規の位置にある場
合に０が出力され、吐出側から吸込側の方向（正方向）
に変位している場合にはその変位量に応じて＋の量が出
力され、さらに吸込側から吐出側の方向（負方向）に変
位している場合にはその変位量に応じて−の量が出力さ
れるようになっている。したがって、基準信号４１及び
５１としては０が設定されている。
出センサ−３４の出力は、ロ−タが正規の位置にある場
合に０が出力され、吐出側から吸込側の方向（正方向）
に変位している場合にはその変位量に応じて＋の量が出
力され、さらに吸込側から吐出側の方向（負方向）に変
位している場合にはその変位量に応じて−の量が出力さ
れるようになっている。したがって、基準信号４１及び
５１としては０が設定されている。
【００２８】本実施例では図２に拡大して示すように、
最終段羽根車外側のバランスドラム３２ｂの外径Ｄ１
を、該最終段羽根車におけるマウスラビリンス５５の内
径Ｄ２よりも大きくしてあり、更に該バランスドラム外
側のバランス室３３は圧縮機吸込部と接続してあるの
で、バランスドラム３２ｂには大きな負方向（吸込側か
ら吐出側への方向）のスラスト力を作用させることがで
きる。即ち、図２に小さなたくさんの矢印で示したよう
に、ロ−タ（最終段羽根車３１及びバランスドラム３２
ｂ）にはスラスト力が作用する。従って、図から明らか
なように、バランスドラムの外径がマウスラビリンスの
内径より大きい寸法ｌ分だけ負方向のスラスト力が最終
段羽根車及びバランスドラム間には発生することにな
る。この負方向のスラスト力は各段羽根車に働く正方向
（吸込方向）のスラスト力と対向するので互いに打消し
合わせることができる。本実施例では、コントロール弁
３０が全開のときロータ全体に働くスラスト力が正方向
に非常に小さな力となるか、あるいは負方向の力となる
ように、バランスドラム３２ｂの外径Ｄ１を設定してお
く。この状態からコントロール弁を絞って行くと、バラ
ンス室の圧力が上昇するので、負方向の力が減少し、正
方向へのスラスト力が増加する。好ましくは、コントロ
ール弁３０の開度が部分開の状態で、スラスト軸受部制
御電流４６ａの方がスラスト軸受部制御電流４６ｂより
も大きくなって安定するように前記バランスドラム３２
ｂの径Ｄ１は決められるべきである。これによって、通
常運転の時にはロータにはある程度の吸込方向（正方
向）へのスラスト力を生じさせておくように制御できる
から、ロータを安定化させることができかつスラストカ
ラー２３やナット５４等の抜け出しを完全に防止するこ
とができる。
最終段羽根車外側のバランスドラム３２ｂの外径Ｄ１
を、該最終段羽根車におけるマウスラビリンス５５の内
径Ｄ２よりも大きくしてあり、更に該バランスドラム外
側のバランス室３３は圧縮機吸込部と接続してあるの
で、バランスドラム３２ｂには大きな負方向（吸込側か
ら吐出側への方向）のスラスト力を作用させることがで
きる。即ち、図２に小さなたくさんの矢印で示したよう
に、ロ−タ（最終段羽根車３１及びバランスドラム３２
ｂ）にはスラスト力が作用する。従って、図から明らか
なように、バランスドラムの外径がマウスラビリンスの
内径より大きい寸法ｌ分だけ負方向のスラスト力が最終
段羽根車及びバランスドラム間には発生することにな
る。この負方向のスラスト力は各段羽根車に働く正方向
（吸込方向）のスラスト力と対向するので互いに打消し
合わせることができる。本実施例では、コントロール弁
３０が全開のときロータ全体に働くスラスト力が正方向
に非常に小さな力となるか、あるいは負方向の力となる
ように、バランスドラム３２ｂの外径Ｄ１を設定してお
く。この状態からコントロール弁を絞って行くと、バラ
ンス室の圧力が上昇するので、負方向の力が減少し、正
方向へのスラスト力が増加する。好ましくは、コントロ
ール弁３０の開度が部分開の状態で、スラスト軸受部制
御電流４６ａの方がスラスト軸受部制御電流４６ｂより
も大きくなって安定するように前記バランスドラム３２
ｂの径Ｄ１は決められるべきである。これによって、通
常運転の時にはロータにはある程度の吸込方向（正方
向）へのスラスト力を生じさせておくように制御できる
から、ロータを安定化させることができかつスラストカ
ラー２３やナット５４等の抜け出しを完全に防止するこ
とができる。
【００２９】このように構成されたタ−ボ圧縮機で定常
運転を行っていた時、例えばサージング、あるいは吸込
圧力や吐出圧力などの運転条件の変化によって、ロ−タ
のスラスト力が変化した場合、本実施例においては次の
ように動作する。
運転を行っていた時、例えばサージング、あるいは吸込
圧力や吐出圧力などの運転条件の変化によって、ロ−タ
のスラスト力が変化した場合、本実施例においては次の
ように動作する。
【００３０】例えば、何らかの理由により運転状態が変
化して、吸込方向（正方向）へのスラスト力が大きくな
った場合を考える。ロータの軸方向位置が吸込方向にず
れると、その検出信号５０と基準位置信号４１を比較
し、その偏差量に見合って、機内側スラスト軸受部制御
信号４４ａが増加し、機内側スラスト軸受部制御電流４
６ａが増加し、機内側スラスト軸受の磁気力（吸引力）
が増加してロータは元の位置に戻る。一方、機内側スラ
スト軸受部制御信号４４ａが増加すると、スラスト軸受
用制御信号は基準信号５１と比較され、これとの偏差に
応じてコントロール弁３０が動作（この場合は開方向に
動作）する。コントロール弁３０が開くとバランス室３
３の圧力が下がり、バランスドラム３２ｂには吐出方向
（負方向）に働く力が増加し、ロータ全体に働く吸込方
向へのスラスト力を減少させることができる。
化して、吸込方向（正方向）へのスラスト力が大きくな
った場合を考える。ロータの軸方向位置が吸込方向にず
れると、その検出信号５０と基準位置信号４１を比較
し、その偏差量に見合って、機内側スラスト軸受部制御
信号４４ａが増加し、機内側スラスト軸受部制御電流４
６ａが増加し、機内側スラスト軸受の磁気力（吸引力）
が増加してロータは元の位置に戻る。一方、機内側スラ
スト軸受部制御信号４４ａが増加すると、スラスト軸受
用制御信号は基準信号５１と比較され、これとの偏差に
応じてコントロール弁３０が動作（この場合は開方向に
動作）する。コントロール弁３０が開くとバランス室３
３の圧力が下がり、バランスドラム３２ｂには吐出方向
（負方向）に働く力が増加し、ロータ全体に働く吸込方
向へのスラスト力を減少させることができる。
【００３１】本実施例においてはこのような動作が連続
的に繰り返され、これによって運転条件が変ってもスラ
スト軸受に大きなスラスト力が作用するのを防ぐことが
できる。したがって、ロータに生じるスラスト力を、定
常運転時乃至過渡運転に渡ってコントロールでき、過大
なスラスト力の発生を防止できるので、スラスト磁気軸
受２８を小さくすることができる。スラスト磁気軸受を
小さくできれば、ジャーナル磁気軸受２７から外側の回
転質量の低減及び軸長さの短縮が可能となることから、
油軸受支持によっていた従来のターボ形圧縮機を磁気軸
受支持にすることが容易に可能となる。軸受部を完全磁
気軸受化したことにより、オイルフリ−化が図れ、この
結果タ−ボ形圧縮機のランニングコストやメンテナンス
コスト等を低減でき、経済性の高いタ−ボ形圧縮機を得
ることができる。
的に繰り返され、これによって運転条件が変ってもスラ
スト軸受に大きなスラスト力が作用するのを防ぐことが
できる。したがって、ロータに生じるスラスト力を、定
常運転時乃至過渡運転に渡ってコントロールでき、過大
なスラスト力の発生を防止できるので、スラスト磁気軸
受２８を小さくすることができる。スラスト磁気軸受を
小さくできれば、ジャーナル磁気軸受２７から外側の回
転質量の低減及び軸長さの短縮が可能となることから、
油軸受支持によっていた従来のターボ形圧縮機を磁気軸
受支持にすることが容易に可能となる。軸受部を完全磁
気軸受化したことにより、オイルフリ−化が図れ、この
結果タ−ボ形圧縮機のランニングコストやメンテナンス
コスト等を低減でき、経済性の高いタ−ボ形圧縮機を得
ることができる。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、スラスト磁気軸受を使
用するタ−ボ形圧縮機において、スラスト磁気軸受に作
用するスラスト力を常に安定して小さくすることがで
き、スラスト磁気軸受を小形化することできる。この結
果、経済性の高い磁気軸受支持のタ−ボ形圧縮機を容易
に実現できるという効果がある。
用するタ−ボ形圧縮機において、スラスト磁気軸受に作
用するスラスト力を常に安定して小さくすることがで
き、スラスト磁気軸受を小形化することできる。この結
果、経済性の高い磁気軸受支持のタ−ボ形圧縮機を容易
に実現できるという効果がある。
【００３３】また本発明によれば、圧縮機の設計条件と
運転条件の違いやまたその変化、また経時変化等（ラビ
リンスの摩耗等）によってスラスト力が変わったり、大
きく変動した場合でも、スラスト磁気軸受には常に小さ
なほぼ一定の安定したスラスト力を作用させることがで
きるから、軸受部を小形化できると共にその信頼性を向
上したタ−ボ形圧縮機が得られるという効果もある。
運転条件の違いやまたその変化、また経時変化等（ラビ
リンスの摩耗等）によってスラスト力が変わったり、大
きく変動した場合でも、スラスト磁気軸受には常に小さ
なほぼ一定の安定したスラスト力を作用させることがで
きるから、軸受部を小形化できると共にその信頼性を向
上したタ−ボ形圧縮機が得られるという効果もある。
【図１】本発明のタ−ボ形圧縮機の一実施例を示す説明
図である。
図である。
【図２】図１に示すバランスドラムの働きを説明するた
めの要部断面図である。
めの要部断面図である。
【図３】従来のタ−ボ形圧縮機の一部を断面にて示す部
分断面正面図である。
分断面正面図である。
１…ケーシング、２…ロータ、３…スラストカラー、４
…吸込ノズル、５…吐出しノズル、６…軸封装置、７…
油ジャーナル軸受、８…油スラスト軸受、９…スラスト
バランス配管、１０…羽根車、１１…バランスドラム、
１２…バランスドラム外側の部屋、２１…ケーシング、
２２…ロータ、２３…スラストカラー、２４…吸込ノズ
ル、２５…吐出しノズル、２６…軸封装置、２７…ジャ
ーナル磁気軸受、２８…スラスト磁気軸受、２９…スラ
ストバランスライン、３０…コントロール弁、３１…羽
根車、３２ａ…バランスラビリンス、３２ｂ…バランス
ドラム、３３…バランス室、３４…ロータ軸方向位置検
出センサー、４１…基準位置信号、４２…比較器、４３
…信号処理回路、４４ａ，４４ｂ…スラスト軸受部制御
信号、４５ａ，４５ｂ…パワーアンプ、４６ａ，４６ｂ
…スラスト軸受部制御（駆動）電流、４７…スラスト軸
受用制御信号、４８…変換器、４９…コントロール弁制
御量、５０…ロータの軸方向検出信号、５１…基準信
号、５２…不感帯、５３…比較器、５４…ナット、５５
…マウスラビリンス。
…吸込ノズル、５…吐出しノズル、６…軸封装置、７…
油ジャーナル軸受、８…油スラスト軸受、９…スラスト
バランス配管、１０…羽根車、１１…バランスドラム、
１２…バランスドラム外側の部屋、２１…ケーシング、
２２…ロータ、２３…スラストカラー、２４…吸込ノズ
ル、２５…吐出しノズル、２６…軸封装置、２７…ジャ
ーナル磁気軸受、２８…スラスト磁気軸受、２９…スラ
ストバランスライン、３０…コントロール弁、３１…羽
根車、３２ａ…バランスラビリンス、３２ｂ…バランス
ドラム、３３…バランス室、３４…ロータ軸方向位置検
出センサー、４１…基準位置信号、４２…比較器、４３
…信号処理回路、４４ａ，４４ｂ…スラスト軸受部制御
信号、４５ａ，４５ｂ…パワーアンプ、４６ａ，４６ｂ
…スラスト軸受部制御（駆動）電流、４７…スラスト軸
受用制御信号、４８…変換器、４９…コントロール弁制
御量、５０…ロータの軸方向検出信号、５１…基準信
号、５２…不感帯、５３…比較器、５４…ナット、５５
…マウスラビリンス。
Claims (20)
- 【請求項１】羽根車を有するロータに作用するスラスト
力を支持するための磁気軸受と、前記ロ−タの一端側に
設けられたバランスドラムと、該バランスドラムの機外
側に形成されたバランス室と、該バランス室と圧縮機の
吸込ラインとを接続したスラストバランスラインと、該
スラストバランスラインに設けられ該ラインを流れるガ
ス量を調節することによって前記バランス室の圧力を制
御しバランスドラムに作用するスラスト力を調節するコ
ントロ−ル弁と、前記ロ−タの軸方向変位を検出するロ
−タ位置検出センサと、該ロ−タ位置検出センサからの
信号に基ずき前記磁気軸受を制御する手段と、前記コン
トロ−ル弁の開度を前記磁気軸受の荷重が小さくなるよ
うに制御する手段とを備えていることを特徴とするタ−
ボ形圧縮機。 - 【請求項２】請求項１において、前記バランスドラムの
外径を前記羽根車の吸込側に設けたマウスシ−ルの内径
よりも大きく構成したことを特徴とするタ−ボ形圧縮
機。 - 【請求項３】羽根車を有するロータに作用するスラスト
力を支持するためのスラスト軸受と、前記ロ−タの一端
側に設けられたバランスドラムと、該バランスドラムの
機外側に形成されたバランス室と、該バランス室と圧縮
機の吸込ラインとを接続したスラストバランスラインと
を有するタ−ボ形圧縮機において、前記バランスドラム
の外径を前記羽根車の吸込側に設けたマウスシ−ルの内
径よりも大きく構成したことを特徴とするタ−ボ形圧縮
機。 - 【請求項４】請求項３において、前記スラストバランス
ラインに設けられ、該ラインを流れるガス量を調節する
ことによって前記バランス室の圧力を制御し、バランス
ドラムに作用するスラスト力を調節するコントロ−ル弁
を備えていることを特徴とするタ−ボ形圧縮機。 - 【請求項５】請求項４において、前記ロ−タの軸方向変
位を検出するロ−タ位置検出センサを設け、該ロ−タ位
置検出センサからの信号に基ずき前記コントロ−ル弁の
開度を制御することを特徴とするタ−ボ形圧縮機。 - 【請求項６】羽根車を有するロータに作用するスラスト
力を支持するためのスラスト軸受と、前記ロ−タの一端
側に設けられたバランスドラムと、該バランスドラムの
機外側に形成されたバランス室と、該バランス室と圧縮
機の吸込ラインとを接続したスラストバランスラインと
を有するタ−ボ形圧縮機において、前記スラストバラン
スラインに設けられ該ラインを流れるガス量を調節する
ことによって前記バランス室の圧力を制御しバランスド
ラムに作用するスラスト力を調節するコントロ−ル弁
と、前記ロ−タの軸方向変位を検出するロ−タ位置検出
センサと、該ロ−タ位置検出センサからの信号に基ずき
前記コントロ−ル弁の開度を前記ロ−タ位置が基準位置
となるように制御する手段とを備えていることを特徴と
するタ−ボ形圧縮機。 - 【請求項７】羽根車を有するロータに作用するスラスト
力を支持するためのスラスト磁気軸受と、前記ロ−タの
一端側に設けられたバランスドラムと、該バランスドラ
ムの機外側に形成されたバランス室と、該バランス室と
圧縮機の吸込ラインとを接続したスラストバランスライ
ンと、該スラストバランスラインに設けられ該ラインを
流れるガス量を調節することによって前記バランス室の
圧力を制御しバランスドラムに作用するスラスト力を調
節するコントロ−ル弁とを備え、前記スラスト磁気軸受
の負荷が小さくなるように前記コントロ−ル弁の開度を
制御することを特徴とするタ−ボ形圧縮機。 - 【請求項８】請求項７において、スラスト磁気軸受に作
用する荷重を検出し、この検出値に応じて前記コントロ
−ル弁開度を制御することを特徴とするタ−ボ形圧縮
機。 - 【請求項９】羽根車を有するロータに作用するスラスト
力を支持するためのスラスト軸受と、前記ロ−タの一端
側に設けられたバランスドラムと、該バランスドラムの
機外側に形成されたバランス室と、該バランス室と圧縮
機の吸込ラインとを接続したスラストバランスラインと
を有するタ−ボ形圧縮機において、前記スラストバラン
スラインに設けられ該ラインを流れるガス量を調節する
ことによって前記バランス室の圧力を制御しバランスド
ラムに作用するスラスト力を調節するコントロ−ル弁を
備えていることを特徴とするタ−ボ形圧縮機。 - 【請求項１０】請求項９において、前記コントロ−ル弁
の開度は、前記ロ−タ全体に吐出方向から吸込方向に向
かうスラスト力が生じるように制御されることを特徴と
するタ−ボ形圧縮機。 - 【請求項１１】羽根車を有するロータに作用するスラス
ト力を支持するためのスラスト磁気軸受と、前記ロ−タ
の一端側に設けられたバランスドラムと、該バランスド
ラムの機外側に形成されたバランス室と、該バランス室
と圧縮機の吸込ラインとを接続したスラストバランスラ
インと、該スラストバランスラインに設けられ該ライン
を流れるガス量を調節することによって前記バランス室
の圧力を制御しバランスドラムに作用するスラスト力を
調節するコントロ−ル弁と、前記ロ−タの軸方向変位を
検出するロ−タ位置検出センサと、該ロ−タ位置検出セ
ンサからの信号に基ずき前記スラスト磁気軸受を制御す
る手段とを備え、前記スラスト磁気軸受はロ−タに設け
られたスラストカラ−の両側に設けられた一対のスラス
ト軸受部を有し、この一対のスラスト軸受部のうち機内
側のスラスト軸受部の負荷が機外側スラスト軸受部の負
荷よりもわずかに大きくなるように前記コントロ−ル弁
の開度を制御することを特徴とするタ−ボ形圧縮機。 - 【請求項１２】軸方向に配置された複数枚の羽根車を有
するロータと、該ロ−タに作用するスラスト力を支持す
るためのスラスト磁気軸受と、前記ロ−タの一端側に設
けられたバランスドラムと、該バランスドラムの機外側
に形成されたバランス室と、該バランス室と圧縮機の吸
込ラインとを接続したスラストバランスラインと、該ス
ラストバランスラインに設けられ該ラインを流れるガス
量を調節することによって前記バランス室の圧力を制御
しバランスドラムに作用するスラスト力を調節するコン
トロ−ル弁と、前記ロ−タの軸方向変位を検出するロ−
タ位置検出センサと、該ロ−タ位置検出センサからの信
号を基準位置信号と比較する比較手段と、該比較手段か
らの偏差信号をスラスト磁気軸受の制御信号に変換する
信号処理手段と、該信号処理手段からの制御信号をスラ
スト磁気軸受に所望の磁力を発生させるための制御電流
に増幅するための増幅手段とを備え、前記スラスト磁気
軸受はロ−タに設けられたスラストカラ−の両側に設け
られた一対のスラスト軸受部を有し、この一対のスラス
ト軸受部のうち機内側のスラスト軸受部に対する前記制
御電流が機外側スラスト軸受部に対する前記制御電流よ
りも大きくなるように前記コントロ−ル弁の開度を制御
することを特徴とするタ−ボ形圧縮機。 - 【請求項１３】請求項１２において、機内側スラスト磁
気軸受部に対する前記制御信号を基準となる機内側スラ
スト磁気軸受部信号と比較する比較手段を設け、この比
較手段からの偏差に応じて前記コントロ−ル弁の開度を
制御することを特徴とするタ−ボ形圧縮機。 - 【請求項１４】請求項１３において、前記比較手段から
の偏差信号が所定値以上の大きさとなった場合にのみコ
ントロ−ル弁の開度制御信号をコントロ−ル弁の制御手
段に送る不感帯を備えていることを特徴とするターボ形
圧縮機。 - 【請求項１５】羽根車を有するロータに作用するスラス
ト力を支持するため該ロ−タに備えられたスラストカラ
−の両側に一対のスラスト軸受部を配置してなるスラス
ト磁気軸受と、前記ロ−タの一端側に設けられたバラン
スドラムと、該バランスドラムの機外側に形成されたバ
ランス室と、該バランス室と圧縮機の吸込ラインとを接
続するスラストバランスラインと、該スラストバランス
ラインに設けられ該ラインを流れるガス量を調節するこ
とによって前記バランス室の圧力を制御しバランスドラ
ムに作用するスラスト力を調節するコントロ−ル弁と、
前記ロ−タの軸方向変位を検出するロ−タ位置検出セン
サと、該ロ−タ位置検出センサからの信号に基ずき前記
スラスト磁気軸受を制御する手段とを備え、前記バラン
スドラムの外径は、前記コントロ−ル弁の開度が部分開
の状態で、前記スラスト磁気軸受の一対のスラスト軸受
部のうち機内側のスラスト軸受部に対する前記制御電流
が機外側スラスト軸受部に対する前記制御電流よりも大
きくなって安定するように構成されていることを特徴と
するタ−ボ形圧縮機。 - 【請求項１６】請求項１５において、前記バランスドラ
ムの外径を前記羽根車の吸込側に設けたマウスシ−ルの
内径よりも大きく構成したことを特徴とするタ−ボ形圧
縮機。 - 【請求項１７】羽根車を有するロ−タをスラスト磁気軸
受で支持したタ−ボ形圧縮機において、ロ−タの一端側
に設けられたバランスドラムの機外側に形成されたバラ
ンス室と圧縮機の吸込ラインとを接続するスラストバラ
ンスラインと、該スラストバランスラインを流れるガス
量を調節するコントロ−ル弁とを設け、このコントロ−
ル弁を前記スラスト磁気軸受に作用する荷重に関連させ
て調節するようにしたことを特徴とするタ−ボ形圧縮
機。 - 【請求項１８】羽根車を有するロータに作用するスラス
ト力を支持するためのスラスト軸受と、前記ロ−タの一
端側に設けられたバランスドラムと、該バランスドラム
の機外側に形成されたバランス室と、該バランス室と圧
縮機の吸込ラインとを接続したスラストバランスライン
とを有するタ−ボ形圧縮機において、前記ロ−タのスラ
スト力に応じて前記スラストバランスラインの流路抵抗
を変化させ、ロ−タのスラスト力を所定範囲に維持する
ことを特徴とするタ−ボ形圧縮機の制御方法。 - 【請求項１９】請求項１８において、ロ−タのスラスト
力は、ロ−タ全体に吐出方向から吸込方向に向かうスラ
スト力に維持されることを特徴とするタ−ボ形圧縮機の
制御方法。 - 【請求項２０】羽根車を有するロータに作用するスラス
ト力を支持するためのスラスト磁気軸受と、前記ロ−タ
の一端側に設けられたバランスドラムと、該バランスド
ラムの機外側に形成されたバランス室と、該バランス室
と圧縮機の吸込ラインとを接続したスラストバランスラ
インとを有するタ−ボ形圧縮機において、前記スラスト
磁気軸受に作用する荷重に関連させて前記スラストバラ
ンスラインを流れるガス量を調節し、ロ−タのスラスト
力を所定範囲に維持することを特徴とするタ−ボ形圧縮
機の制御方法。
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