JPH07151629A - 遠心圧縮機の回転数検出装置 - Google Patents
遠心圧縮機の回転数検出装置Info
- Publication number
- JPH07151629A JPH07151629A JP29693393A JP29693393A JPH07151629A JP H07151629 A JPH07151629 A JP H07151629A JP 29693393 A JP29693393 A JP 29693393A JP 29693393 A JP29693393 A JP 29693393A JP H07151629 A JPH07151629 A JP H07151629A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- centrifugal compressor
- pressure sensor
- pressure
- frequency
- impeller
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Supercharger (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 回転軸に新たな部品を付加することなく高速
回転する遠心圧縮機の回転数を正確に計測することの可
能な回転数検出装置を提供する。 【構成】 ケーシング１４のインペラ１２の前縁位置に
圧力センサ１５を設置し、出力をスペクトラムアナライ
ザ１６によって周波数分析する。枚数がｚであるインペ
ラのそれぞれの回転方向側は正圧となり逆側は負圧とな
るため圧力センサ１５の出力は周波数ｆで略正弦波状に
変動する。スペクトラムアナライザの分析結果から周波
数ｆを特定できれば回転数Ｎは、 Ｎ ＝ ｆ／ｚ から算出することが可能となる。また圧力センサの出力
の基準波形からのズレによって圧縮機でのサージング発
生を検知することも可能である。
回転する遠心圧縮機の回転数を正確に計測することの可
能な回転数検出装置を提供する。 【構成】 ケーシング１４のインペラ１２の前縁位置に
圧力センサ１５を設置し、出力をスペクトラムアナライ
ザ１６によって周波数分析する。枚数がｚであるインペ
ラのそれぞれの回転方向側は正圧となり逆側は負圧とな
るため圧力センサ１５の出力は周波数ｆで略正弦波状に
変動する。スペクトラムアナライザの分析結果から周波
数ｆを特定できれば回転数Ｎは、 Ｎ ＝ ｆ／ｚ から算出することが可能となる。また圧力センサの出力
の基準波形からのズレによって圧縮機でのサージング発
生を検知することも可能である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は遠心圧縮機の回転数検出
装置に係わり、特に圧力脈動に基づき回転数を定める回
転数検出装置に関する。
装置に係わり、特に圧力脈動に基づき回転数を定める回
転数検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】遠心圧縮機の中には例えば自動車用ター
ボチャージャのように毎分約１０万回転と非常に高速で
回転するものがあるが、この回転数を正確に計測するこ
とは容易ではなかった。高回転数を計測する装置として
は、磁化されたナットを回転軸に取り付け、磁気センサ
によって磁束変化を計測することによって回転数を計測
する装置が提案されている（特開昭６２−１９４４６６
公報参照）。
ボチャージャのように毎分約１０万回転と非常に高速で
回転するものがあるが、この回転数を正確に計測するこ
とは容易ではなかった。高回転数を計測する装置として
は、磁化されたナットを回転軸に取り付け、磁気センサ
によって磁束変化を計測することによって回転数を計測
する装置が提案されている（特開昭６２−１９４４６６
公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記提案にかかる回転
数計測装置にあっては、磁化したナットを回転軸に固定
する必要がある。しかしながら非常に高速回転する軸に
ナット等の新たな部品を取り付けると、回転バランスが
くずれるためバランスの再調整が必要となり、工数が増
加することは避けることはできない。
数計測装置にあっては、磁化したナットを回転軸に固定
する必要がある。しかしながら非常に高速回転する軸に
ナット等の新たな部品を取り付けると、回転バランスが
くずれるためバランスの再調整が必要となり、工数が増
加することは避けることはできない。
【０００４】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あって、回転軸に新たな部品を付加することなく高速回
転する遠心圧縮機の回転数を正確に計測することの可能
な回転数検出装置を提供することを目的とする。
あって、回転軸に新たな部品を付加することなく高速回
転する遠心圧縮機の回転数を正確に計測することの可能
な回転数検出装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】第１の発明にかかる遠心
圧縮機の回転数検出装置は、遠心圧縮機のケーシングの
インペラ前縁位置に設置された圧力検出手段と、圧力検
出手段で検出された信号を周波数分析する周波数分析手
段と、周波数分析手段における周波数分析結果に基づい
て遠心圧縮機の回転数を演算する遠心圧縮機回転数演算
手段と、から構成される。
圧縮機の回転数検出装置は、遠心圧縮機のケーシングの
インペラ前縁位置に設置された圧力検出手段と、圧力検
出手段で検出された信号を周波数分析する周波数分析手
段と、周波数分析手段における周波数分析結果に基づい
て遠心圧縮機の回転数を演算する遠心圧縮機回転数演算
手段と、から構成される。
【０００６】第２の発明にかかる遠心圧縮機の回転数検
出装置は、遠心圧縮機のケーシングのインペラ前縁位置
に設置された圧力検出手段と、圧力検出手段で検出され
た信号と基準波形とのズレを検出する比較手段と、比較
手段で検出されるズレに基づいて遠心圧縮機にサージン
グが発生したか否かを判断するサージング判定手段と、
から構成される。
出装置は、遠心圧縮機のケーシングのインペラ前縁位置
に設置された圧力検出手段と、圧力検出手段で検出され
た信号と基準波形とのズレを検出する比較手段と、比較
手段で検出されるズレに基づいて遠心圧縮機にサージン
グが発生したか否かを判断するサージング判定手段と、
から構成される。
【０００７】
【作用】第１の発明にかかる遠心圧縮機の回転数検出装
置にあっては、遠心圧縮機のインペラが空気を切る際の
圧力波の周波数に基づいて遠心圧縮機の回転数が決定さ
れる。第２の発明にかかる遠心圧縮機の回転数検出装置
にあっては、遠心圧縮機のインペラが空気を切る際の圧
力波形と基準波形とのズレに基づいて遠心圧縮機にサー
ジングが発生しているか否かが判断される。
置にあっては、遠心圧縮機のインペラが空気を切る際の
圧力波の周波数に基づいて遠心圧縮機の回転数が決定さ
れる。第２の発明にかかる遠心圧縮機の回転数検出装置
にあっては、遠心圧縮機のインペラが空気を切る際の圧
力波形と基準波形とのズレに基づいて遠心圧縮機にサー
ジングが発生しているか否かが判断される。
【０００８】
【実施例】図１は本発明にかかる遠心圧縮機の回転数検
出装置を装備したターボチャージャの横断面図であっ
て、チャージャ１０とタービン２０とが一軸に形成され
ている。タービン２０において内燃機関（図示せず。）
の排気ガスの有するエネルギは回転力に変換され、この
回転力によりチャージャ１０が駆動される。
出装置を装備したターボチャージャの横断面図であっ
て、チャージャ１０とタービン２０とが一軸に形成され
ている。タービン２０において内燃機関（図示せず。）
の排気ガスの有するエネルギは回転力に変換され、この
回転力によりチャージャ１０が駆動される。
【０００９】チャージャ１０は吸気口１１から空気を吸
い込み、インペラ１２で圧縮され吸気管１３に圧縮空気
を供給する。インペラ１２の前縁に対向するチャージャ
１０のケーシング１４のには圧力センサ１５が埋め込ま
れており、導圧孔は吸気口１１に開口している。圧力セ
ンサ１５の出力はスペクトラムアナライザ１６に接続さ
れている。
い込み、インペラ１２で圧縮され吸気管１３に圧縮空気
を供給する。インペラ１２の前縁に対向するチャージャ
１０のケーシング１４のには圧力センサ１５が埋め込ま
れており、導圧孔は吸気口１１に開口している。圧力セ
ンサ１５の出力はスペクトラムアナライザ１６に接続さ
れている。
【００１０】図２は圧力センサ１５の設置位置における
Ｘ方向から見た軸直角方向断面図であって、インペラ１
２の回転方向側は正圧となり、回転方向反対側は負圧と
なる。図３は圧力センサ１５の出力信号の波形図であっ
て、縦軸に出力電圧、横軸に時間をとる。
Ｘ方向から見た軸直角方向断面図であって、インペラ１
２の回転方向側は正圧となり、回転方向反対側は負圧と
なる。図３は圧力センサ１５の出力信号の波形図であっ
て、縦軸に出力電圧、横軸に時間をとる。
【００１１】即ち出力信号は略正弦波状に変化し、周期
は１つのインペラが通過してから次のインペラが通過す
るまでの時間に等しい。従ってチャージャ１０のインペ
ラ１２の枚数をｚ、正弦波の周波数をｆ、およびチャー
ジャ１０の回転数をＮとすると、以下の関係式が成立す
る。 Ｎ ＝ ｆ／ｚ （１） ここで周波数ｆは圧力センサ１５の出力信号をスペクト
ラムアナライザ１６で分析することにより検出すること
が可能である。
は１つのインペラが通過してから次のインペラが通過す
るまでの時間に等しい。従ってチャージャ１０のインペ
ラ１２の枚数をｚ、正弦波の周波数をｆ、およびチャー
ジャ１０の回転数をＮとすると、以下の関係式が成立す
る。 Ｎ ＝ ｆ／ｚ （１） ここで周波数ｆは圧力センサ１５の出力信号をスペクト
ラムアナライザ１６で分析することにより検出すること
が可能である。
【００１２】図４はスペクトラムアナライザ１６におけ
る周波数分析結果の一例であって、縦軸にパワースペク
トルを、横軸に周波数をとる。即ちパワースペクトルが
ピークとなる周波数を圧力変動波形の周波数と特定する
ことが可能となる。またチャージャ１０にサージングが
発生すると圧力センサ１５の出力信号波形は正弦波から
大きくずれ、スペクトルアナライザ１６による周波数分
析結果においてピークが不明確となる。
る周波数分析結果の一例であって、縦軸にパワースペク
トルを、横軸に周波数をとる。即ちパワースペクトルが
ピークとなる周波数を圧力変動波形の周波数と特定する
ことが可能となる。またチャージャ１０にサージングが
発生すると圧力センサ１５の出力信号波形は正弦波から
大きくずれ、スペクトルアナライザ１６による周波数分
析結果においてピークが不明確となる。
【００１３】従って例えばピークのパワースペクトラム
とバックグランドのパワースペクトラムとの差が所定の
しきい値以下となったときにサージング発生のおそれが
あるものとして警報を出力することが可能である。別の
実施例としては圧力センサ１５の出力信号の歪み率を計
測し、歪み率が所定のしきい値以上となったときにサー
ジング発生のおそれがあるものとして警報を出力するこ
とも可能である。
とバックグランドのパワースペクトラムとの差が所定の
しきい値以下となったときにサージング発生のおそれが
あるものとして警報を出力することが可能である。別の
実施例としては圧力センサ１５の出力信号の歪み率を計
測し、歪み率が所定のしきい値以上となったときにサー
ジング発生のおそれがあるものとして警報を出力するこ
とも可能である。
【００１４】なお圧力センサ１５の取り付け位置をイン
ペラ１２の前縁とするのは以下の理由による。インペラ
１２の前縁近傍はほぼ大気圧であるため、インペラ１２
が回転すると大気圧を中心に圧力変動を生じる。従って
圧力センサ１５として、いわゆるゲージ圧センサを適用
することが可能であり、圧力変動が少ない場合は高感度
のゲージ圧センサを使用することにより周波数を確実に
検出することができる。
ペラ１２の前縁とするのは以下の理由による。インペラ
１２の前縁近傍はほぼ大気圧であるため、インペラ１２
が回転すると大気圧を中心に圧力変動を生じる。従って
圧力センサ１５として、いわゆるゲージ圧センサを適用
することが可能であり、圧力変動が少ない場合は高感度
のゲージ圧センサを使用することにより周波数を確実に
検出することができる。
【００１５】圧力センサ１５でインペラ１２の後縁近傍
の圧力を圧力を計測する場合にはチャージャ１０で圧縮
された空気の圧力を計測することとなるため、圧縮空気
の平均圧力に対して変動分が小である場合には変動圧力
を正確に計測することが困難となる。
の圧力を圧力を計測する場合にはチャージャ１０で圧縮
された空気の圧力を計測することとなるため、圧縮空気
の平均圧力に対して変動分が小である場合には変動圧力
を正確に計測することが困難となる。
【００１６】
【発明の効果】第１の発明にかかる遠心圧縮機の回転数
検出装置によれば、インペラ前縁近傍の圧力変動を検出
するという簡易な方法により遠心圧縮機の回転数を検出
することが可能となる。第２の発明にかかる遠心圧縮機
の回転数検出装置によれば、インペラ前縁近傍の圧力変
動を検出することにより遠心圧縮機にサージングの発生
を未然に防止することが可能となる。
検出装置によれば、インペラ前縁近傍の圧力変動を検出
するという簡易な方法により遠心圧縮機の回転数を検出
することが可能となる。第２の発明にかかる遠心圧縮機
の回転数検出装置によれば、インペラ前縁近傍の圧力変
動を検出することにより遠心圧縮機にサージングの発生
を未然に防止することが可能となる。
【図１】図１は本発明にかかる遠心圧縮機の回転数検出
装置を装備したターボチャージャの横断面図である。
装置を装備したターボチャージャの横断面図である。
【図２】図２は本発明にかかる遠心圧縮機の回転数検出
装置を装備したターボチャージャのＸ−Ｘ断面図であ
る。
装置を装備したターボチャージャのＸ−Ｘ断面図であ
る。
【図３】図３は圧力センサの出力信号の波形図である。
【図４】図４はスペクトラムアナライザにおける周波数
分析結果の一例である。
分析結果の一例である。
１０…チャージャ １１…吸気口 １２…インペラ １３…吸気管 １４…ケーシング １５…圧力センサ １６…スペクトラムアナライザ ２０…タービン
Claims (2)
- 【請求項１】 遠心圧縮機のケーシングのインペラ前縁
位置に設置された圧力検出手段と、 前記圧力検出手段で検出された信号を周波数分析する周
波数分析手段と、 前記周波数分析手段における周波数分析結果に基づいて
遠心圧縮機の回転数を演算する遠心圧縮機回転数演算手
段と、から構成される遠心圧縮機の回転数検出装置。 - 【請求項２】 遠心圧縮機のケーシングのインペラ前縁
位置に設置された圧力検出手段と、 前記圧力検出手段で検出された信号と基準波形とのズレ
を検出する比較手段と、 前記比較手段で検出されるズレに基づいて遠心圧縮機に
サージングが発生したか否かを判断するサージング判定
手段と、から構成される遠心圧縮機の回転数検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29693393A JPH07151629A (ja) | 1993-11-26 | 1993-11-26 | 遠心圧縮機の回転数検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29693393A JPH07151629A (ja) | 1993-11-26 | 1993-11-26 | 遠心圧縮機の回転数検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07151629A true JPH07151629A (ja) | 1995-06-16 |
Family
ID=17840056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29693393A Pending JPH07151629A (ja) | 1993-11-26 | 1993-11-26 | 遠心圧縮機の回転数検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07151629A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008536038A (ja) * | 2006-01-25 | 2008-09-04 | ジーメンス ヴィディーオー オートモーティヴ アクチエンゲゼルシャフト | 排気ガスタービン過給機用のコンプレッサーケーシング |
| JP2015516056A (ja) * | 2012-05-11 | 2015-06-04 | ボーグワーナー インコーポレーテッド | 排気ガスターボチャージャ |
| WO2017154105A1 (ja) * | 2016-03-08 | 2017-09-14 | 三菱重工業株式会社 | 過給機のサージング検出方法およびサージング検出装置 |
-
1993
- 1993-11-26 JP JP29693393A patent/JPH07151629A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008536038A (ja) * | 2006-01-25 | 2008-09-04 | ジーメンス ヴィディーオー オートモーティヴ アクチエンゲゼルシャフト | 排気ガスタービン過給機用のコンプレッサーケーシング |
| US8043047B2 (en) | 2006-01-25 | 2011-10-25 | Siemens Vdo Automotive Ag | Compressor casing for an exhaust gas turbocharger |
| JP2015516056A (ja) * | 2012-05-11 | 2015-06-04 | ボーグワーナー インコーポレーテッド | 排気ガスターボチャージャ |
| WO2017154105A1 (ja) * | 2016-03-08 | 2017-09-14 | 三菱重工業株式会社 | 過給機のサージング検出方法およびサージング検出装置 |
| JPWO2017154105A1 (ja) * | 2016-03-08 | 2018-07-12 | 三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社 | 過給機のサージング検出方法およびサージング検出装置 |
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