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非軸対称自己循環ケーシングトリートメントを有する遠心圧縮機

国内特許コード P150011749
掲載日 2015年3月30日
出願番号 特願2011-553814
登録番号 特許第5430685号
出願日 平成23年2月3日(2011.2.3)
登録日 平成25年12月13日(2013.12.13)
国際出願番号 JP2011052273
国際公開番号 WO2011099418
国際出願日 平成23年2月3日(2011.2.3)
国際公開日 平成23年8月18日(2011.8.18)
優先権データ
  • 201010110286.0 (2010.2.9) CN
  • 201010110250.2 (2010.2.9) CN
発明者
  • ゼン シンチェン
  • リン ルィン
  • ザン ヤンジウィン
  • ヤン ミンヤン
  • 馬場 隆弘
  • 玉木 秀明
出願人
  • 株式会社IHI
  • 清華大学
発明の名称 非軸対称自己循環ケーシングトリートメントを有する遠心圧縮機
発明の概要 ケーシング10の内周面に吸引リング溝1、リング案内路2、及び還流リング溝3を有し、自己循環流路を形成する非対称自己循環ケーシングトリートメントを有する遠心圧縮機において、吸引リング溝1の上流側端面のインペラ全羽根前縁4に対する軸方向距離S又は吸引リング溝1の幅bがA・sin(α+θ)+Aで表され、円周方向において正弦状に分布し、初期位相角θの範囲が0°≦θ≦360°であり、ケーシング10の周方向角度αの定義域がθ≦α≦θ+360°であり、Aは軸方向距離S又は幅bの分布の振幅であり、Aは軸方向距離S又は幅bの平均値である。
従来技術、競合技術の概要



遠心圧縮機を用いたターボ式圧縮機は、往復動式圧縮機に対し、効率が高く、重量が軽く、運転が安定している等の長所があるが、その許容作動範囲(すなわち、遠心圧縮機の流量範囲)が限られている。

遠心圧縮機の小流量作動点(すなわち、圧縮機の流量が小さい場合)では、内部の流れ場において大幅な流体剥離などの不安定現象が生じて、失速ひいてはサージをもたらす。その結果、圧縮機の効率と圧力比の急速な低下を招き、寿命が短縮し、ひいては、短時間に損傷してしまう。そのため、様々な対策を採用することで、圧縮機の失速等の不安定現象を抑制して、その安定作動範囲を拡大させている。





例えば、安定作動範囲を拡大させるために、遠心圧縮機のケーシングトリートメントが用いられている。ケーシングトリートメントは、例えば、特許文献1~5に開示されている。





ケーシングトリートメントでは、特許文献1~5のように、遠心圧縮機のインペラを囲むケーシングの内周面において、インペラ前縁より下流の環状入口と、インペラ前縁より上流の環状出口を形成する。これにより、遠心圧縮機への流入流量が少ない場合、環状入口からケーシング内部を通って環状出口へ流体を戻すことで、インペラへの流入流量をみかけ上増加させている。その結果、失速等の不安定現象を抑制して、遠心圧縮機の安定作動範囲が拡大する。

産業上の利用分野



本発明は、非対称自己循環ケーシングトリートメントを有する遠心圧縮機に関する。遠心圧縮機は、車両や船舶用過給機、産業用圧縮機、航空エンジンなど、各種用途のターボ機械に用いられる。

特許請求の範囲 【請求項1】
ケーシングの内周面に吸引リング溝(1)、リング案内路(2)、及び還流リング溝(3)を有し、自己循環流路を形成する非対称自己循環ケーシングトリートメントを有する遠心圧縮機において、
前記吸引リング溝の上流側端面のインペラ全羽根前縁(4)に対する軸方向距離S又は前記吸引リング溝の幅bがA・sin(α+θ)+Aで表され、円周方向において正弦状に分布し、
初期位相角θの範囲が0°≦θ≦360°であり、
ケーシングの周方向角度αの定義域がθ≦α≦θ+360°であり、
Aは前記軸方向距離S又は前記幅bの分布の振幅であり、
は前記軸方向距離S又は前記幅bの平均値である、ことを特徴とする非対称自己循環ケーシングトリートメントを有する遠心圧縮機。

【請求項2】
前記吸引リング溝の前記軸方向距離Sの平均値Aとインペラ直径Dとの比率が、0.05≦|A/D|<0.2の範囲であり、
前記軸方向距離Sの分布の振幅Aと前記平均値Aとの比率は0.1<|A/A|<0.35の範囲である、ことを特徴とする請求項1に記載の非対称自己循環ケーシングトリートメントを有する遠心圧縮機。

【請求項3】
前記吸引リング溝の前記幅bの平均値Aとインペラ直径Dとの比率が、0.01≦|A/D|<0.1の範囲であり、
前記幅bの分布の振幅Aと前記平均値Aとの比率は0.1<|A/A|<0.35の範囲である、ことを特徴とする請求項1に記載の非対称自己循環ケーシングトリートメントを有する遠心圧縮機。

【請求項4】
前記ケーシングは、外殻(5)と中子(6)からなり、
前記吸引リング溝(1)は、中子(6)の壁面に設けられ、前記外殻の内壁面と中子の外壁面が前記リング案内路(2)と還流リング溝(3)を形成する、ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の非軸対称自己循環ケーシングトリートメントを有する遠心圧縮機。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2011553814thum.jpg
出願権利状態 登録
分野
  • 機械工学;照明;加熱;武器;爆破
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