JPWO2017094064A1 - 多段遠心圧縮機 - Google Patents

Abstract

この多段遠心圧縮機（１００）は、軸線方向に複数段設けられたインペラ（３０）を有するロータ（２）と、インペラ（３０）から径方向外側に排出される流体を隣接する後段の前記インペラに導入する案内流路（Ａ）、及び案内流路（Ａ）の底部から延びる連通孔（７０）を有するダイアフラム（６０）と、複数のダイアフラム（６０）を内側に収容する車室（１０ａ）と、複数の連通孔（７０）を繋ぐように延びている軸線方向流路（２００）と、を備えている。車室（１０ａ）は、軸線方向における吸込ノズル（１８）に最も近い位置に形成されている連通孔（７０）、及び軸線方向における吐出ノズル（１９）に最も近い位置に形成されている連通孔（７０）との間にのみ設けられるドレン流路（７７）と、を有する。

Description

この発明は、多段遠心圧縮機に関する。

遠心圧縮機は、回転するインペラの内部に作動流体を流通させる。これにより、遠心圧縮機は、インペラが回転する際に発生する遠心力を利用してガス状態の作動流体を圧縮する。遠心圧縮機としては、複数のインペラを備えることで、作動流体を段階的に圧縮する多段式の遠心圧縮機が知られている。

多段式の遠心圧縮機においては、複数のダイアフラムが、ケーシングの内部で回転軸の軸線方向に並んで一体に連結されている。複数のダイアフラムでは、吸込流路、ディフューザ流路、曲がり流路、リターン流路、及び吐出流路などの内部に作動流体が流れる流路が形成されている。このような多段式の遠心圧縮機では、作動停止時等に、流路内の作動流体が液化することがある。

多段式の遠心圧縮機には、液化して流路内に溜まってしまった作動流体をケーシング外に排出するドレン部を備えたものがある。例えば、特許文献１に記載の遠心圧縮機では、複数のダイアフラムの下部に、ダイアフラム内の流路からケーシング内の底部に向かって下方に延びるドレン流路がそれぞれ形成されている。このドレン流路は、液体をケーシング外に送り出すために、ケーシングの底部から外部に向かって延びるドレン管に繋がれている。したがって、流路内に溜まった液体は、このドレン流路を通って、ダイアフラムの外部に排出された後に、ドレン管を通ってケーシングの外部に排出可能とされている。

ところで、多段式の遠心圧縮機においては、ケーシング内の流路に作動流体を流入させる吸込ノズルと、圧縮された作動流体をケーシング内の流路からケーシングの外に流出させる吐出ノズルとが設けられている。これら吸込ノズル及び吐出ノズルは、ケーシングの底部から、下方に向かって延びるよう設けられる場合が多い。そのため、ケーシングの下方に向かって延びている複数のドレン管と、吸込ノズル及び吐出ノズルとが、ケーシングの下方において回転軸の軸線方向に沿って並ぶこととなる。

その結果、これら複数のドレン管と、吸込ノズル及び吐出ノズルとが軸線方向に干渉する場合がある。干渉を避けるためには、多段式の遠心圧縮機の回転軸（ロータ本体）を軸線方向に長くし、複数のドレン管と、吸込ノズル及び吐出ノズルとの軸線方向の間隔を広げる必要がある。

特開平８−３３８３９７号公報

しかしながら、回転軸が長くなってしまうことで回転軸の固有振動数は小さくなる。その結果、遠心圧縮機の運転時における回転軸の回転周波数に近づいて共振しやすくなり、振動が増加してしまうことがある。そのため、ロータ本体を長くすることなく、吸込ノズル及び吐出ノズルとの干渉を避けつつドレン流路を設けることが要望されている。

この発明は、ロータ本体を長くすることなく、吸込ノズル及び吐出ノズルとの干渉を避けつつドレン流路を設けることのできる多段遠心圧縮機を提供する。

この発明に係る第一態様によれば、多段遠心圧縮機は、軸線に沿って延びているロータ本体、及び前記ロータ本体の外面に固定されて軸線方向に複数段設けられたインペラを有するロータと、前記インペラから径方向外側に排出される流体を径方向内側に向かって案内する案内流路、及び前記案内流路の底部から鉛直方向の下方に向かって延びる連通孔を有するダイアフラムと、複数段の前記インペラのそれぞれに対応して前記軸線方向に配列された複数の前記ダイアフラムを内側に収容する車室と、複数の前記連通孔を繋ぐように前記軸線方向に延びている軸線方向流路と、を備え、前記車室は、前記軸線方向の第一端部側に設けられ、前記第一端部側の第一段の前記インペラに、前記車室の外部から作動流体を導く吸込ノズルと、前記軸線方向の第二端部側に設けられ、前記第二端部側の最終段の前記インペラから排出される前記作動流体を前記車室の外部に吐出する吐出ノズルと、前記軸線方向における前記吸込ノズルに最も近い位置に形成されている前記連通孔、及び前記軸線方向における前記吐出ノズルに最も近い位置に形成されている前記連通孔との間にのみ設けられ、前記軸線方向流路と前記車室の外部とを連通するドレン流路と、を有する。

このような構成によれば、ダイアフラムに形成された案内流路内に存在する流体は、案内流路の底部から連通孔を通って、軸線方向流路に流れ込む。軸線方向流路に流れ込んだ流体は、ドレン流路から車室の外部に排出される。ドレン流路は、吸込ノズルに最も近い位置に形成されている連通孔と吐出ノズルに最も近い位置に形成されている連通孔との間に設けられている。そのため、吸込ノズルよりも軸線方向の内側であって、吐出ノズルよりも軸線方向の内側にドレン流路を形成することができる。したがって、ドレン流路に接続されるドレン管のように車室の外部に配置される部材があっても、ら吸込ノズル及び吐出ノズルに干渉しない位置に配置することができる。

この発明に係る第二態様によれば、多段遠心圧縮機は、第一態様において、前記軸線方向流路は、前記ダイアフラムの外周面と前記車室の内周面との間に設けられた隙間によって形成されているようにしてもよい。

このような構成によれば、車室に対して複数のダイアフラムを設けたときに、ダイアフラムの外周面と車室の内周面との間に形成される隙間を、軸線方向流路とすることができる。したがって、軸線方向流路を形成するために、溝等を形成する必要が無く、低コストで軸線方向流路を設けることができる。

この発明に係る第三態様によれば、多段遠心圧縮機は、第一態様において、前記軸線方向流路は、前記ダイアフラムの外周面に設けられた溝によって形成されているようにしてもよい。

このような構成によれば、ダイアフラムの外周面から凹む溝によって、軸線方向の必要な領域に十分な流路断面積を有する軸線方向流路を設けることができる。

この発明に係る第四態様によれば、多段遠心圧縮機は、第一から第三態様の何れか一つにおいて、前記ドレン流路は、一つのみ設けられているようにしてもよい。

このような構成によれば、ドレン流路を吸込ノズル及び吐出ノズルに確実に干渉しないように設けることができる。

この発明に係る第五態様によれば、多段遠心圧縮機は、第一から第五態様の何れか一つの多段遠心圧縮機において、前記車室内の前記軸線方向流路から前記流体を吸い出す吸引部をさらに備えるようにしてもよい。

このような構成によれば、複数段の案内流路に設けられた連通孔から軸線方向流路に流れ込んだ流体を吸引部で吸い出すことができる。これにより、ドレン流路から流体を車室の外部に確実に排出することができる。

本発明によれば、ロータ本体を長くすることなく、吸込ノズル及び吐出ノズルとの干渉を避けつつドレン管を設けることができる。

この発明の第１実施形態における多段遠心圧縮機の全体構成を示す断面図である。 この発明の第１実施形態における多段遠心圧縮機に備えた連通孔、軸線方向流路、ドレン流路、ドレン配管を示す断面図である。 この発明の第１実施形態の変形例における連通孔、軸線方向流路、ドレン流路、ドレン配管を示す断面図である。 この発明の第２実施形態における多段遠心圧縮機に備えた連通孔、軸線方向流路、ドレン流路、ドレン配管を示す断面図である。

（第１実施形態）
以下、本発明に係る第一実施形態について図１、図２を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態の圧縮機は、複数のインペラ３０を備える一軸多段式の遠心圧縮機（多段遠心圧縮機）１００である。

遠心圧縮機１００は、軸線Ｐを中心として回転するロータ２と、ロータ２を外周側から覆うケーシング１０と、を備えている。

ロータ２は、軸線Ｐに沿って延びているロータ本体（回転軸）２０と、ロータ本体２０とともに回転する複数のインペラ３０と、を有している。

ロータ本体２０には、モータ等の駆動機（不図示）が連結されている。ロータ本体２０は、この駆動機によって回転駆動されている。ロータ本体２０は、軸線Ｐを中心とする円柱状をなして軸線Ｐの延びる軸線方向に延在している。ロータ本体２０は、後述する軸受１０ｂによって軸線方向の両端が回転可能に支持されている。

インペラ３０は、ロータ本体２０の外面に固定されている。インペラ３０は、ロータ本体２０とともに回転することによって遠心力を利用してプロセスガス（作動流体）Ｇを圧縮する。インペラ３０は、ロータ本体２０に対して軸線方向に複数段設けられている。本実施形態のインペラ３０は、ロータ本体２０に対して軸線方向の両側に配置された軸受１０ｂの間に配置されている。インペラ３０は、ディスク３１と、ブレード３２と、カバー３３とを備えた、いわゆるクローズ型のインペラである。

ディスク３１は、それぞれロータ本体２０における軸線方向の第一端部Ｐ１側から第二端部Ｐ２側に向かって、ロータ本体２０の径方向の外側に漸次拡径する円盤状に形成されている。

ブレード３２は、ディスク３１から軸線方向に突出するように形成されている。ブレード３２は、ロータ本体２０の周方向に所定間隔を空けて複数形成されている。

カバー３３は、軸線方向におけるディスク３１とは反対側から複数のブレード３２を覆っている。カバー３３は、ディスク３１に対向する円盤状に形成されている。

インペラ３０は、ディスク３１、ブレード３２、及びカバー３３によって内部にインペラ流路３５が画成されている。インペラ流路３５は、軸線方向の上流側である第一端部Ｐ１側の入口から流入して圧縮されたプロセスガスＧを径方向の外側の出口に排出する。

軸線方向に沿って配列された複数のインペラ３０によってインペラ群３が構成されている。本実施形態の遠心圧縮機１００は、一つのインペラ群３を有している。

本実施形態の遠心圧縮機１００は、インペラ群３の軸線方向に配列された六つのインペラ３０に対応するように、第一圧縮機段１０１、第二圧縮機段１０２、第三圧縮機段１０３、第四圧縮機段１０４、第五圧縮機段１０５、第六圧縮機段１０６の六段の圧縮機段を備えている。

本実施形態の遠心圧縮機１００は、プロセスガスＧが軸線方向の第一端部Ｐ１側を上流側とする。また、本実施形態の遠心圧縮機１００は、軸線方向の第二端部Ｐ２側を下流側とする。本実施形態の遠心圧縮機１００では、上流側から下流側に向かってプロセスガスＧは段階的に圧縮されながら流れる。

ここで、軸線方向の第一端部Ｐ１側とは、ロータ本体２０の一端２０ａ側であって、図１の紙面左側である。また、軸線方向の第二端部Ｐ２側とは、ロータ本体２０の一端２０ａ側とは反対側の他端２０ｂ側であって、図１の紙面右側である。

ケーシング１０は、車室（外部ケーシング）１０ａと、ダイアフラム群６と、軸受１０ｂとを有している。

車室１０ａは、遠心圧縮機１００の外装を形成している。車室１０ａは、円筒状に形成されている。車室１０ａは、中心軸がロータ本体２０の軸線Ｐに一致して形成されている。車室１０ａは、ダイアフラム群６を内側に収容している。

軸受１０ｂは、ロータ本体２０の両端部に一つずつ設けられている。軸受１０ｂは、ロータ本体２０を回転可能に支持している。これらの軸受１０ｂは、それぞれ後述する第一端部側ダイアフラム６１、第二端部側ダイアフラム６２にそれぞれ取り付けられている。

ダイアフラム群６は、車室１０ａの内部に収容される。ダイアフラム群６は、車室１０ａとロータ２との間の空間に配置されている。ダイアフラム群６は、複数段のインペラ３０のそれぞれに対応して軸線方向に配列された複数のダイアフラム６０によって構成されている。本実施形態のダイアフラム群６は、各圧縮機段に対応するインペラ３０への入口流路及びインペラ３０からの出口流路の少なくとも一方の流路をそれぞれ形成する。ダイアフラム６０は、軸線方向に積層されるように複数並んでいる。ダイアフラム６０は、相互に接続されることで、プロセスガスＧの流通する流路を画成している。

本実施形態のダイアフラム群６は、第一端部側ダイアフラム６１と、第一ダイアフラム６３と、第二ダイアフラム６４と、第三ダイアフラム６５と、第四ダイアフラム６６と、第五ダイアフラム６７と、第六ダイアフラム６８と、第二端部側ダイアフラム６２と、からなる複数のダイアフラム６０によって構成されている。複数のダイアフラム６０は、軸線方向に順に積層され、ボルトや溶接等によって相互に固定されている。

第一端部側ダイアフラム６１は、複数のダイアフラム６０のうち、軸線方向の最も上流側（第一端部Ｐ１側）に配置されている。第一ダイアフラム６３は、第一端部側ダイアフラム６１の軸線方向の下流側に配置されている。第二ダイアフラム６４は、第一ダイアフラム６３の軸線方向の下流側に配置されている。第三ダイアフラム６５は、第二ダイアフラム６４の軸線方向の下流側に配置されている。第四ダイアフラム６６は、第三ダイアフラム６５の軸線方向の下流側に配置されている。第五ダイアフラム６７は、第四ダイアフラム６６の軸線方向の下流側に配置されている。第六ダイアフラム６８は、第五ダイアフラム６７の軸線方向の下流側に配置されている。第二端部側ダイアフラム６２は、複数のダイアフラム６０のうち、軸線方向の最も下流側（第二端部Ｐ２側）に配置されている。

ダイアフラム６０は、案内流路Ａ及び連通孔７０を有する。本実施形態では、複数のダイアフラム６０のうち、第一ダイアフラム６３と、第二ダイアフラム６４と、第三ダイアフラム６５と、第四ダイアフラム６６と、第五ダイアフラム６７と、第六ダイアフラム６８と、が案内流路Ａ及び連通孔７０を有する。

案内流路Ａは、インペラ３０から径方向外側に排出されるプロセスガスＧを径方向内側に向かって案内する。これにより、案内流路Ａは、前段のインペラ３０から排出されたプロセスガスＧを軸線方向で隣接する後段のインペラ３０に導入する。
連通孔７０は、案内流路Ａの底部から鉛直方向の下方に向かって延びている。

ここで、具体的に、案内流路Ａを含むダイアフラム６０によって形成される流路について、軸線方向の上流側から順に説明する。本実施形態では、ダイアフラム群６は、プロセスガスＧが流通する上流側から順に、吸込口１１、吸込流路１２、複数のディフューザ流路１３、複数の曲がり流路１４、リターン流路１５、吐出流路１６、及び吐出口１７を画成している。

吸込口１１は、外部から吸込流路１２にプロセスガスＧを流入させる。吸込口１１は、車室１０ａの外部から流入してきたプロセスガスＧをダイアフラム群６の内部に流入させる。吸込口１１は、ダイアフラム群６の外周側に開口された断面円形状、長円形状または矩形状をなしている。吸込口１１は、ダイアフラム群６の最も鉛直方向の下方に位置する底部で、鉛直方向の下方を向いて開口している。吸込口１１は、径方向の外側から径方向の内側に向かって流路面積を徐々に減少させながら、吸込流路１２に接続されている。

吸込流路１２は、吸込口１１とともに、外部から軸線方向に複数並ぶインペラ３０のうち最も上流側に配置された第一圧縮機段１０１に対応するインペラ３０へプロセスガスＧを流入させる入口流路を形成している。吸込流路１２は、吸込口１１から径方向の内側に延びている。吸込流路１２は、その向きを径方向から軸線方向の下流側に変化させつつ、第一圧縮機段１０１に対応するインペラ３０のインペラ流路３５の軸線方向の上流側を向く入口に接続されている。吸込流路１２は、軸線Ｐを含む断面の形状が軸線Ｐを中心とする円環状に形成されている。

ディフューザ流路１３は、インペラ３０のインペラ流路３５から径方向外周側に流出したプロセスガスＧが流入する出口流路である。ディフューザ流路１３は、インペラ流路３５の径方向の外側を向く出口に接続されている。ディフューザ流路１３は、径方向断面視で直線状をなす径方向に延びる流路である。軸線方向の最も上流側のディフューザ流路１３は、第一圧縮機段１０１に対応するインペラ３０のインペラ流路３５の出口から径方向の外側に向かって延びて、曲がり流路１４に接続されている。

曲がり流路１４は、プロセスガスＧの流通方向を径方向の外側に向かう方向から径方向の内側に向かう方向へと転向させる。つまり、曲がり流路１４は、径方向断面視でＵ字状をなす流路となっている。軸線方向に隣接するインペラ３０を繋ぐ流路のうち、曲がり流路１４がダイアフラム群６内で最も径方向の外周側に設けられている。

リターン流路１５は、曲がり流路１４を流通したプロセスガスＧをインペラ３０に流入させる入口流路である。リターン流路１５は、径方向の内側に向かって径方向断面視で直線状に延びながら、その流路幅が徐々に拡がっている。リターン流路１５は、ダイアフラム群６の径方向の内側でプロセスガスＧの流通方向を軸線方向の下流側に変化させている。軸線方向の最も上流側のリターン流路１５は、軸線方向の下流側に配置された第二圧縮機段１０２に対応するインペラ流路３５の軸線方向の上流側を向く入口に接続されている。リターン流路１５は、流路を横切るように断面視翼形状のリターンベーン１５０が周方向に複数設けられている。

リターンベーン１５０は、リターン流路１５内で曲がり流路１４からのプロセスガスＧを所望の方向へ転向させてインペラ流路３５に案内する。本実施形態のリターンベーン１５０の所望の方向とは、例えば、インペラ３０のインペラ流路３５からのプロセスガスＧの旋回成分を取り除くような方向、即ち、径方向に対してインペラ３０の回転方向の後方側に傾斜する方向を意味している。

これらディフューザ流路１３、曲がり流路１４、及びリターン流路１５は、案内流路Ａを構成している。つまり、第一圧縮機段１０１に対応するインペラ３０の周りに形成された案内流路Ａは、第一圧縮機段１０１に対応するインペラ３０から径方向外側に排出されるプロセスガスＧを径方向内側に向かって案内する。これにより、第一圧縮機段１０１に対応する案内流路Ａは、第一圧縮機段１０１に軸線方向で隣接する第二圧縮機段１０２に対応するインペラ３０に導入する。

第一圧縮機段１０１に対応するインペラ３０よりも下流側に配置された第二圧縮機段１０２に対応するインペラ３０の周りに形成された案内流路Ａについては、上述の第一圧縮機段１０１に対応する案内流路Ａと同様の構成であるため、その説明は省略する。また、第三圧縮機段１０３、第四圧縮機段１０４、第五圧縮機段１０５、第六圧縮機段１０６のそれぞれに対応する案内流路Ａについても上述の第一圧縮機段１０１に対応する案内流路Ａと同様の構成であるため、その説明は省略する。つまり、第二圧縮機段１０２、第三圧縮機段１０３、第四圧縮機段１０４、及び第五圧縮機段１０５、のそれぞれに対応する案内流路Ａは、ディフューザ流路１３、曲がり流路１４、及びリターン流路１５によって構成されている。

吐出流路１６は、第六圧縮機段１０６に対応するインペラ３０のインペラ流路３５の出口に繋がるディフューザ流路１３に接続されている。吐出流路１６は、ディフューザ流路１３から径方向の外側に向かって延びている。吐出流路１６は、吐出口１７に接続されている。

吐出口１７は、吐出流路１６とともに、軸線方向に複数並ぶインペラ３０のうち最も下流側に配置された第六圧縮機段１０６に対応するインペラ３０からプロセスガスＧを流出させる出口流路である。吐出口１７は、ダイアフラム群６の内部からプロセスガスＧを外部に排出させる。吐出口１７は、ダイアフラム群６の外周側に開口された断面視円形状、長円形状または矩形状をなしている。吐出口１７は、ダイアフラム群６の底部に、下方を向いて開口している。

第一端部側ダイアフラム６１及び第二端部側ダイアフラム６２は、径方向の内側に軸受１０ｂを収容している。第二端部側ダイアフラム６２は、第一端部側ダイアフラム６１と同じ材料で形成されている。

第一ダイアフラム６３は、遠心圧縮機１００の複数の圧縮機段のうち、第一圧縮機段１０１に対応して設けられている。第一ダイアフラム６３は、第一端部側ダイアフラム６１の軸線方向の下流側に隣接され、第二ダイアフラム６４の軸線方向の上流側に隣接されている。第一ダイアフラム６３は、第一端部側ダイアフラム６１と軸線方向に互いに向かい合っている。これにより、第一ダイアフラム６３は、第一端部側ダイアフラム６１とともに吸込口１１及び吸込流路１２を形成している。第一ダイアフラム６３は、径方向の内側にインペラ３０を収容可能な空間が形成されている。第一ダイアフラム６３は、第一圧縮機段１０１に対応するインペラ３０から排出されたプロセスガスＧを流通させるディフューザ流路１３及び曲がり流路１４が内部に形成されている。

第二ダイアフラム６４は、遠心圧縮機１００の複数の圧縮機段のうち第二圧縮機段１０２に対応して設けられている。第二ダイアフラム６４は、第三ダイアフラム６５の軸線方向の上流側に隣接されている。第二ダイアフラム６４は、第一ダイアフラム６３と軸線方向に互いに向かい合っている。これにより、第二ダイアフラム６４は、第一ダイアフラム６３とともに第二圧縮機段１０２に対応するインペラ３０にプロセスガスＧを流通させるリターン流路１５を形成している。第二ダイアフラム６４は、第二圧縮機段１０２に対応するインペラ３０にプロセスガスＧから排出されたプロセスガスＧを流通させるディフューザ流路１３及び曲がり流路１４が内部に形成されている。第二ダイアフラム６４は、径方向の内側にインペラ３０を収容可能な空間が形成されている。

第三ダイアフラム６５は、遠心圧縮機１００の複数の圧縮機段のうち第三圧縮機段１０３に対応して設けられている。第三ダイアフラム６５は、第四ダイアフラム６６の軸線方向の上流側に隣接されている。第三ダイアフラム６５は、第二ダイアフラム６４と軸線方向に互いに向かい合っている。これにより、第三ダイアフラム６５は、第二ダイアフラム６４とともに第三圧縮機段１０３に対応するインペラ３０にプロセスガスＧを流入するリターン流路１５を形成している。第三ダイアフラム６５は、第三圧縮機段１０３に対応するインペラ３０から排出されたプロセスガスＧを流通させるディフューザ流路１３及び曲がり流路１４が内部に形成されている。第三ダイアフラム６５は、径方向の内側にインペラ３０を収容可能な空間が形成されている。

第四ダイアフラム６６は、遠心圧縮機１００の複数の圧縮機段のうち第四圧縮機段１０４に対応して設けられている。第四ダイアフラム６６は、第五ダイアフラム６７の軸線方向の上流側に隣接されている。第四ダイアフラム６６は、第三ダイアフラム６５と軸線方向に互いに向かい合っている。これにより、第四ダイアフラム６６は、第三ダイアフラム６５とともに第四圧縮機段１０４に対応するインペラ３０にプロセスガスＧを流入するリターン流路１５を形成している。第四ダイアフラム６６は、第四圧縮機段１０４に対応するインペラ３０から排出されたプロセスガスＧを流通させるディフューザ流路１３及び曲がり流路１４が内部に形成されている。第四ダイアフラム６６は、径方向の内側にインペラ３０を収容可能な空間が形成されている。

第五ダイアフラム６７は、遠心圧縮機１００の複数の圧縮機段のうち第四圧縮機段１０４に対応して設けられている。第五ダイアフラム６７は、第六ダイアフラム６８の軸線方向の上流側に隣接されている。第五ダイアフラム６７は、第四ダイアフラム６６と軸線方向に互いに向かい合っている。これにより、第五ダイアフラム６７は、第四ダイアフラム６６とともに第五圧縮機段１０５に対応するインペラ３０にプロセスガスＧを流入するリターン流路１５を形成している。第五ダイアフラム６７は、第五圧縮機段１０５に対応するインペラ３０から排出されたプロセスガスＧを流通させるディフューザ流路１３及び曲がり流路１４が内部に形成されている。第五ダイアフラム６７は、径方向の内側にインペラ３０を収容可能な空間が形成されている。

第六ダイアフラム６８は、遠心圧縮機１００の複数の圧縮機段のうち第六圧縮機段１０６に対応して設けられている。第六ダイアフラム６８は、第二端部側ダイアフラム６２の軸線方向の上流側に隣接されている。第六ダイアフラム６８は、第五ダイアフラム６７と軸線方向に互いに向かい合っている。これにより、第六ダイアフラム６８は、第五ダイアフラム６７とともに第六圧縮機段１０６に対応するインペラ３０にプロセスガスＧを流入するリターン流路１５を形成している。第六ダイアフラム６８は、径方向の内側にインペラ３０を収容可能な空間が形成されている。第六ダイアフラム６８は、第二端部側ダイアフラム６２と軸線方向に互いに向かい合っている。これにより、第六ダイアフラム６８は、第二端部側ダイアフラム６２ととともに第六圧縮機段１０６に対応するインペラ３０から排出されたプロセスガスＧを流通させるディフューザ流路１３、吐出流路１６、及び吐出口１７を形成している。

車室１０ａは、吸込ノズル１８と、吐出ノズル１９とを有している。
吸込ノズル１８は、軸線方向の第一端部側に設けられている。吸込ノズル１８は、第一圧縮機段１０１に対応する第一段のインペラ３０に、車室１０ａの外部からプロセスガスＧを導く。第一段のインペラ３０は、インペラ群３の中で最も軸線方向の第一端部側に配置されている。吸込ノズル１８は、車室１０ａの底部側に設けられている。吸込ノズル１８は、鉛直方向の下方に向かって延びるよう設けられている。吸込ノズル１８は、吸込口１１に接続されている。

吐出ノズル１９は、軸線方向の第二端部側に設けられている。吐出ノズル１９は、第六圧縮機段１０６に対応する最終段のインペラ３０から排出されるプロセスガスＧを、車室１０ａの外部に吐出する。最終段のインペラ３０は、インペラ群３の中で最も軸線方向の第二端部側に配置されている。吐出ノズル１９は、車室１０ａの底部側に設けられている。吐出ノズル１９は、鉛直方向の下方に向かって延びるよう設けられている。吐出ノズル１９は、吐出口１７に接続されている。つまり、吐出ノズル１９は、吸込ノズル１８と軸線方向に間隔を空けて配置されている。

連通孔７０は、図２に示すように、各ダイアフラム６０の曲がり流路１４から鉛直方向の下方に延びている。連通孔７０は、曲がり流路１４の中で鉛直方向の最も下方に位置する底部と、ダイアフラム６０の鉛直方向の下方の外周面とを連通している。

第一ダイアフラム６３は、曲がり流路１４の底部１４ｚから下方に向かって延びている第一連通孔７１を備えている。第一連通孔７１は、第一ダイアフラム６３の下部外周面６３ｆで開口している。下部外周面６３ｆは、第一ダイアフラム６３の外周面のうち、最も鉛直方向の下方位置する部分である。

第二ダイアフラム６４は、曲がり流路１４の底部１４ｚから下方に向かって延びている第二連通孔７２を備えている。第二連通孔７２は、第二ダイアフラム６４の下部外周面６４ｆで開口している。下部外周面６４ｆは、第二ダイアフラム６４の外周面のうち、最も鉛直方向の下方位置する部分である。第二連通孔７２は、周方向の位置が第一連通孔７１と同じ位置に形成されている。

第三ダイアフラム６５は、曲がり流路１４の底部１４ｚから下方に向かって延びている第三連通孔７３を備えている。第三連通孔７３は、第三ダイアフラム６５の下部外周面６５ｆで開口している。下部外周面６５ｆは、第三ダイアフラム６５の外周面のうち、最も鉛直方向の下方位置する部分である。第三連通孔７３は、周方向の位置が第二連通孔７２と同じ位置に形成されている。

第四ダイアフラム６６は、曲がり流路１４の底部１４ｚから下方に向かって延びている第四連通孔７４を備えている。第四連通孔７４は、第四ダイアフラム６６の下部外周面６６ｆで開口している。下部外周面６６ｆは、第四ダイアフラム６６の外周面のうち、最も鉛直方向の下方位置する部分である。第四連通孔７４は、周方向の位置が第三連通孔７３と同じ位置に形成されている。

第五ダイアフラム６７は、曲がり流路１４の底部１４ｚから下方に向かって延びている第五連通孔７５を備えている。第五連通孔７５は、第五ダイアフラム６７の下部外周面６７ｆで開口している。下部外周面６７ｆは、第五ダイアフラム６７の外周面のうち、最も鉛直方向の下方位置する部分である。第四連通孔７４は、周方向の位置が第四連通孔７４と同じ位置に形成されている。

ケーシング１０内には、複数の連通孔７０を繋ぐように軸線方向に延びている軸線方向流路２００が形成されている。本実施形態の軸線方向流路２００は、複数のダイアフラム６０の外周面と車室１０ａの内周面との間に設けられた隙間７６によって形成されている。この隙間７６は、車室１０ａの底部内周面１０ｆと、第一ダイアフラム６３の下部外周面６３ｆ、第二ダイアフラム６４の下部外周面６４ｆ、第三ダイアフラム６５の下部外周面６５ｆ、第四ダイアフラム６６の下部外周面６６ｆ、及び第五ダイアフラム６７の下部外周面６７ｆとの間に形成されている。軸線方向流路２００は、ダイアフラム群６において軸線方向の両端部に位置する第一連通孔７１と第五連通孔７５とを繋いでいる。本実施形態の軸線方向流路２００は、第一連通孔７１、第二連通孔７２、第三連通孔７３、第四連通孔７４、及び第五連通孔７５を繋いでいる。軸線方向流路２００は、第一連通孔７１と第五連通孔７５との間で、軸線方向に沿って連続するよう形成されている。

隙間７６は、第一端部側ダイアフラム６１、第一ダイアフラム６３、第二ダイアフラム６４、第三ダイアフラム６５、第四ダイアフラム６６、及び第五ダイアフラム６７の外径のうち鉛直方向の下方を、車室１０ａの鉛直方向の下方における底部内周面１０ｆの内径よりも、所定寸法小さくすることで形成することができる。

なお、隙間７６は、車室１０ａの下端部において、底部内周面１０ｆの内径が、複数のダイアフラム６０の外径よりも大きくなるよう、車室１０ａの内径を少なくとも下端部で拡大するように形成してもよい。

車室１０ａは、底部で軸線方向流路２００と車室１０ａの外部とを連通するドレン流路７７が形成されている。ドレン流路７７は、軸線方向の第一端部側と第二端部側とに位置する一対の連通孔に対して軸線方向の内側にのみ設けられている。つまり、ドレン流路７７は、軸線方向における吸込ノズル１８に最も近い位置に形成されている第一連通孔７１、及び軸線方向における吐出ノズル１９に最も近い位置に形成されている第五連通孔７５との間にのみ設けられている。ドレン流路７７は、一つのみ設けられている。ドレン流路７７は、軸線方向の位置が吸込ノズル１８及び吐出ノズル１９と重ならない位置に形成されている。ドレン流路７７は、軸線方向の位置が第一連通孔７１及び第五連通孔７５と重ならない位置に形成されている。ドレン流路７７は、複数の連通孔７０のうち、ロータ本体２０の軸線方向の中心に近い連通孔７０の直下に形成されることが好ましい。本実施形態のドレン流路７７は、第三連通孔７３と軸線方向の位置が重なるように形成されている。

車室１０ａの底部には、ドレン流路７７に連通するようにドレン管７８が接続されている。ドレン管７８は、車室１０ａから鉛直方向の下方に向かって延びている。ドレン管７８には、図示しない開閉弁が設けられている。ドレン管７８は、開閉弁が開かれることで軸線方向流路２００からドレン流路７７を通して流体を排出することができる。本実施形態のドレン管７８は、ドレン流路７７に対応するように一つのみ設けられている。

このような遠心圧縮機１００においては、運転停止時等にケーシング１０内の流路に残存したプロセスガスＧが液化した場合、液化したプロセスガスＧはドレン液（液体）として、各段の曲がり流路１４の底部１４ｚに溜まる。

曲がり流路１４の底部１４ｚに溜まったドレン液は、第一連通孔７１、第二連通孔７２、第三連通孔７３、第四連通孔７４、第五連通孔７５を通って下方の軸線方向流路２００に流れ込む。軸線方向流路２００に流れ込んだドレン液は、ドレン流路７７を介し、ドレン管７８に流れ込む。ドレン管７８の開閉弁（図示無し）が開くと、ドレン液は、ドレン管７８から外部へと排出される。

上述した実施形態の遠心圧縮機１００によれば、複数のダイアフラム６０に形成された曲がり流路１４内に存在するドレン液は、それぞれ連通孔７０を通って、ダイアフラム６０の下部外周面６３ｆ、６４ｆ、６５ｆ、６６ｆ、６７ｆと車室１０ａの底部内周面（内周面）１０ｆとの間の軸線方向流路２００に流れ込む。軸線方向流路２００に流れ込んだドレン液は、ドレン流路７７からドレン管７８を通して車室１０ａの外部に排出される。ドレン流路７７は、軸線方向の第一端部Ｐ１側と第二端部Ｐ２側とに位置する一対の連通孔７０に対し、軸線方向の内側に設けられている。つまり、ドレン流路７７は、最も第一端部Ｐ１側の第一連通孔７１と最も第二端部Ｐ２側の第五連通孔７５との間に設けられている。そのため、吸込ノズル１８よりも軸線方向の内側であって、吐出ノズル１９よりも軸線方向の内側にドレン流路７７を形成することができる。したがって、これら吸込ノズル１８及び吐出ノズル１９に干渉しない位置にドレン流路７７に接続されるドレン管７８を配置することができる。つまり、ドレン管７８のように車室１０ａの外部に配置される部材があっても、吸込ノズル１８及び吐出ノズル１９に干渉させずに配置することができる。

これにより、ドレン流路７７及びドレン管７８を設けるために吸込ノズル１８と吐出ノズル１９との間隔を広げる必要がない。つまり、ロータ本体２０を長くすることなく、ドレン流路７７及びドレン管７８を設けることができる。したがって、ロータ２の固有振動数が低くなって、遠心圧縮機１００の運転時におけるロータ２の回転周波数に近づいて共振するのを抑えることができる。このようにして、ロータ本体２０を長くすることなく、吸込ノズル１８及び吐出ノズル１９との干渉を避けつつドレン管７８を設けることが可能となる。

また、軸線方向流路２００は、ダイアフラム６０の下部外周面６３ｆ、６４ｆ、６５ｆ、６６ｆ、６７ｆと車室１０ａの底部内周面１０ｆとの間に設けられた隙間７６によって形成されている。このような構成によれば、車室１０ａに対してダイアフラム群６を固定して設けたときに、ダイアフラム６０の下部外周面６３ｆ、６４ｆ、６５ｆ、６６ｆ、６７ｆと車室１０ａの底部内周面１０ｆとの間に形成される隙間７６を、軸線方向流路２００とすることができる。したがって、軸線方向流路２００を形成するために、溝等を加工して形成する必要が無く、低コストで軸線方向流路２００を設けることができる。

また、ドレン流路７７は、軸線方向の両側に位置する第一連通孔７１と第五連通孔７５との間で、軸線方向の内側に、一つのみ設けられている。このような構成によれば、最低限の数のドレン流路７７を吸込ノズル１８及び吐出ノズル１９に確実に干渉しないように設けることができる。

（第２実施形態）
次に、この発明に係る多段遠心圧縮機の第２実施形態について説明する。この第２実施形態で示す遠心圧縮機１００Ａは、第１実施形態の遠心圧縮機１００に対し、軸線方向流路２００が異なるのみである。したがって、第２実施形態の説明においては、第１実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに重複説明を省略する。つまり、第１実施形態で説明した構成と共通する遠心圧縮機１００の全体構成については、その説明を省略する。

（第２実施形態）
第２実施形態では、軸線方向流路２００Ａは、ダイアフラム６０の外周面で凹む溝７６ｍによって構成されている。つまり、軸線方向流路２００は、複数のダイアフラム６０の外周面と、車室１０ａの下端部における底部内周面１０ｆとの隙間７６により形成される構成に限定されるものではない。

具体的には、図３に示すように、隙間７６を形成する複数のダイアフラム６０の外周面の一部に軸線方向に連続する溝７６ｍを形成して軸線方向流路２００Ａを形成することが可能である。
このような構成とすることで、溝７６ｍをダイアフラム６０の外周面からの凹ませる量を調整することで、軸線方向流路２００の流路断面積を任意に設定することができる。したがって、軸線方向の必要な領域に十分な流路断面積を有する軸線方向流路２００Ａを設けることができる。

（第３実施形態）
次に、この発明に係る多段遠心圧縮機の第３実施形態について説明する。この第３実施形態で示す遠心圧縮機１００Ｂは、第１実施形態の遠心圧縮機１００に対し、ドレン管７８からのドレン水の排出を促す排出補助手段として、吸引部を備える点が異なるのみである。したがって、第３実施形態の説明においては、第１実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに重複説明を省略する。つまり、第１実施形態で説明した構成と共通する遠心圧縮機１００の全体構成については、その説明を省略する。

図４に示すように、本実施形態のドレン管７８には、ブロア（吸引部）８０等の負圧源が接続されている。このブロア８０は、作動することで、ドレン管７８及びドレン流路７７の内部を負圧状態とし、軸線方向流路２００である隙間７６からドレン流路７７、ドレン管７８を通して、ケーシング１０内の液体を吸い出すことができる。

この実施形態の遠心圧縮機１００Ｂでは、複数段の曲がり流路１４に設けられた連通孔７０から軸線方向流路２００に流れ込んだ液体をブロア８０で吸い出すことができる。そのため、ドレン管７８を通してドレン流路７７から液体を車室１０ａの外部に確実に排出することができる。

（その他の実施形態）
なお、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、設計変更可能である。

例えば、上記各実施形態では、ドレン流路７７及びドレン管７８を、軸線方向の両端部に位置する第一連通孔７１と第五連通孔７５よりも、軸線方向における内側位置に、１つのみ設けるようにしたが、これに限られない。軸線方向の両端部に位置する第一連通孔７１と第五連通孔７５よりも、軸線方向における内側位置であれば、ドレン流路７７及びドレン管７８を複数組設けるようにしてもよい。

また、軸線方向流路２００である隙間７６や溝７６ｍは、軸線と平行であることに限定されるものではなく、軸線に対して傾斜していてもよい。したがって、例えば、車室１０ａの底部内周面１０ｆを、ドレン流路７７に向かって漸次下方に下がるよう、傾斜させて形成することも可能である。

また、上記各実施形態では、ケーシング１０内に、複数のダイアフラム６０から構成されるダイアフラム群６を１群のみ備えるようにしたが、ダイアフラム群を複数群備えるようにしてもよい。この場合、それぞれのダイアフラム群において、軸線方向の両端部に位置する一対の連通孔よりも、軸線方向における内側にドレン流路７７及びドレン管７８を設けるようにする。これによって、それぞれのダイアフラム群において、ドレン流路７７及びドレン管７８が、吸込ノズル１８や吐出ノズル１９に干渉するのを抑えることができる。

ドレン管が接続されるドレン流路を、軸線方向の第一端部側と第二端部側とに位置する一対の連通孔の内側にのみ設けることで、ロータ本体を長くすることなく、吸込ノズル及び吐出ノズルとの干渉を避けつつドレン管を設けることができる。

２ ロータ
３ インペラ群
６ ダイアフラム群
１０ ケーシング
１０ａ 車室
１０ｂ 軸受
１０ｆ 底部内周面（内周面）
１１ 吸込口
１２ 吸込流路
１３ ディフューザ流路
１４ 曲がり流路
１４ｚ 底部
１５ リターン流路
１６ 吐出流路
１７ 吐出口
１８ 吸込ノズル
１９ 吐出ノズル
２０ ロータ本体
２０ａ 一端
２０ｂ 他端
３０ インペラ
３１ ディスク
３２ ブレード
３３ カバー
３５ インペラ流路
６０ ダイアフラム
６１ 第一端部側ダイアフラム
６２ 第二端部側ダイアフラム
６３ 第一ダイアフラム
６３ｆ 下部外周面
６４ 第二ダイアフラム
６４ｆ 下部外周面
６５ 第三ダイアフラム
６５ｆ 下部外周面
６６ 第四ダイアフラム
６６ｆ 下部外周面
６７ 第五ダイアフラム
６７ｆ 下部外周面
６８ 第六ダイアフラム
７０ 連通孔
７１ 第一連通孔
７２ 第二連通孔
７３ 第三連通孔
７４ 第四連通孔
７５ 第五連通孔
７６ 隙間
７６ｍ 溝
７７ ドレン流路
７８ ドレン管
８０ ブロア（吸引部）
１００、１００Ａ、１００Ｂ 遠心圧縮機（多段遠心圧縮機）
１０１ 第一圧縮機段
１０２ 第二圧縮機段
１０３ 第三圧縮機段
１０４ 第四圧縮機段
１０５ 第五圧縮機段
１０６ 第六圧縮機段
１５０ リターンベーン
２００、２００Ａ 軸線方向流路
Ａ 案内流路
Ｇ プロセスガス（作動流体）
Ｐ 軸線
Ｐ１ 第一端部
Ｐ２ 第二端部

Claims (5)

1. 軸線に沿って延びているロータ本体、及び前記ロータ本体の外面に固定されて軸線方向に複数段設けられたインペラを有するロータと、
   前記インペラから径方向外側に排出される流体を径方向内側に向かって案内する案内流路、及び前記案内流路の底部から鉛直方向の下方に向かって延びる連通孔を有するダイアフラムと、
   複数段の前記インペラのそれぞれに対応して前記軸線方向に配列された複数の前記ダイアフラムを内側に収容する車室と、
   複数の前記連通孔を繋ぐように前記軸線方向に延びている軸線方向流路と、を備え、
   前記車室は、
   前記軸線方向の第一端部側に設けられ、前記第一端部側の第一段の前記インペラに、前記車室の外部から作動流体を導く吸込ノズルと、
   前記軸線方向の第二端部側に設けられ、前記第二端部側の最終段の前記インペラから排出される前記作動流体を前記車室の外部に吐出する吐出ノズルと、
   前記軸線方向における前記吸込ノズルに最も近い位置に形成されている前記連通孔、及び前記軸線方向における最も前記吐出ノズルに最も近い位置に形成されている前記連通孔との間にのみ設けられ、前記軸線方向流路と前記車室の外部とを連通するドレン流路と、を有する多段遠心圧縮機。
2. 前記軸線方向流路は、前記ダイアフラムの外周面と前記車室の内周面との間に設けられた隙間によって形成されている請求項１に記載の多段遠心圧縮機。
3. 前記軸線方向流路は、前記ダイアフラムの外周面から凹む溝によって形成されている請求項１に記載の多段遠心圧縮機。
4. 前記ドレン流路は、一つのみ設けられている請求項１から３の何れか一項に記載の多段遠心圧縮機。
5. 前記車室内の前記軸線方向流路から前記流体を吸い出す吸引部をさらに備える、請求項１から４の何れか一項に記載の多段遠心圧縮機。
   

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