TOP > 中国の大学の特許 > 清華大学の特許一覧 > 遠心圧縮機及びその形成方法

遠心圧縮機及びその形成方法

国内特許コード P150011785
掲載日 2015年3月30日
出願番号 特願2013-505982
登録番号 特許第5680740号
出願日 平成24年3月21日(2012.3.21)
登録日 平成27年1月16日(2015.1.16)
国際出願番号 JP2012057136
国際公開番号 WO2012128277
国際出願日 平成24年3月21日(2012.3.21)
国際公開日 平成24年9月27日(2012.9.27)
優先権データ
  • 201110070488.1 (2011.3.23) CN
発明者
  • ゼン シンチェン
  • リン ルィン
  • ザン ヤンジウィン
  • ラン チュアンデェ
  • ツーク ウェリン
  • 川久保 知己
  • 玉木 秀明
出願人
  • 株式会社IHI
  • 清華大学
発明の名称 遠心圧縮機及びその形成方法
発明の概要 互いに結合された第1ケーシング部11と第2ケーシング部12とを有し、第1ケーシング部11内に渦巻室Mが設けられており、かつ、第2ケーシング部12内に羽根車設置スペースNが設けられている渦巻ケーシング1と、回転軸3の周りを回転可能に、羽根車設置スペースN内に設けられている羽根車2と、入口41が第2ケーシング部12内に連通し、出口42が第1ケーシング部11内に連通する羽根なしディフューザ4と、を有する。羽根なしディフューザ4の幅bの周方向分布は、非軸対称である。
従来技術、競合技術の概要



遠心圧縮機等の羽根車を有する圧縮機は、往復型圧縮機に比べて効率が高く、寸法や重量が小さく、運転が安定している等の長所を有するが、流量に関する稼働条件の範囲が限られている。遠心圧縮機において、低流量の稼働条件では、内部の流れ場において、大きな流体剥離などの現象が生じ、作動が不安定になる現象が現れ、失速ひいてはサージを引き起こし、圧縮機の効率と圧力比の急激な低下を招き、寿命が短縮され、ひいては短期で損傷してしまう。





遠心圧縮機の羽根なしディフューザの流路の両側は、固定された環状キャップ部と環状ディスク部が用いられ、その形状は、設計点の稼働条件に応じて確定する。これにより、設計点において最も優れた性能が得られ、羽根車の出口の流体の運動エネルギーを効果的に静圧エネルギーに変換できるようにする。従来の羽根なしディフューザの構成はいずれも軸対称である。すなわち、羽根なしディフューザの幅は、周方向において均一に分布する。低流量の場合、羽根なしディフューザ内には大きな流体剥離が発生し、このような失速現象は流動損失の増加をもたらしてディフューザの効率が低下し、流量が更に減少する場合、流体の径方向の運動エネルギーが足りず、逆圧勾配の作用で流体が逆流し、圧縮機にサージ現象が発生する。

なお、羽根なしディフューザの「羽根なし」とは、流路であるディフューザに羽根(翼)が設けられていないことを意味する。





羽根なしディフューザの失速の抑制に関する方法において、流量が少ない場合、流体の径方向の運動エネルギーを増大し、かつ逆流を減少するように、ディフューザの幅を減少させることが従来技術として知られている。

産業上の利用分野



本発明は、羽根車を有する流体機械の技術分野、特に、羽根なしディフューザを有する遠心圧縮機に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
互いに結合された第1ケーシング部と第2ケーシング部とを含み、第1ケーシング部内に渦巻室が設けられており、かつ、第2ケーシング部内に羽根車設置スペースが設けられている渦巻ケーシングと、
回転軸の周りを回転可能に、羽根車設置スペース内に設けられている羽根車と、
入口が第2ケーシング部内に連通し、出口が第1ケーシング部内に連通する羽根なしディフューザと、を有し、
前記回転軸を回る方向を周方向として、羽根なしディフューザの幅の周方向分布は、非軸対称であり、
羽根なしディフューザの位置が周方向に移行するに従って、羽根なしディフューザの幅は、次第に増加し、その後、次第に減少するように周方向の全体にわたって変化して、羽根なしディフューザの周方向の位置が周方向に1周し、これにより、羽根なしディフューザの入口の気流角度の非軸対称性が低減されており、
前記気流角度は、羽根なしディフューザの入口の気流速度を前記回転軸に垂直な平面に投影した投影速度と、該投影速度の周方向位置における周方向との間の夾角である、ことを特徴とする遠心圧縮機。

【請求項2】
前記羽根なしディフューザの入口の気流角度αがその周方向平均値より小さい周方向位置における前記羽根なしディフューザの幅は、気流角度αがその周方向平均値以上である他の周方向位置における前記羽根なしディフューザの幅より小さ、ことを特徴とする請求項1記載の遠心圧縮機。

【請求項3】
同一の周方向位置では、前記羽根なしディフューザの幅は径方向において均一である、ことを特徴とする請求項2記載の遠心圧縮機。

【請求項4】
第1ケーシング部と第2ケーシング部との間には、環状キャップ部と環状ディスク部が設けられ、かつ、前記羽根なしディフューザは、前記環状キャップ部と環状ディスク部との間に区画された流路として形成されている、ことを特徴とする請求項1記載の遠心圧縮機。

【請求項5】
第1ケーシング部と第2ケーシング部と前記環状キャップ部とは一体形成されている、ことを特徴とする請求項4記載の遠心圧縮機。

【請求項6】
互いに結合された第1ケーシング部と第2ケーシング部とを含み、第1ケーシング部内に渦巻室が設けられており、かつ、第2ケーシング部内に羽根車設置スペースが設けられている渦巻ケーシングと、
回転軸の周りを回転可能に、羽根車設置スペース内に設けられている羽根車と、
入口が第2ケーシング部内に連通し、出口が第1ケーシング部内に連通する羽根なしディフューザと、を有し、
羽根なしディフューザの幅の周方向分布が非軸対称である遠心圧縮機の形成方法であって、
前記遠心圧縮機は、羽根なしディフューザの幅が周方向において均一である対称遠心圧縮機の原型を改良したものであり、
(1)周方向の初期位置を設定し、
(2)数値シミュレーション又は実験によって、対称遠心圧縮機の原型の羽根なしディフューザの入口の気流角度αyの周方向における分布を取得し、かつ、当該羽根なしディフューザの入口の気流角度αyの周方向平均値αyavgを算出するとともに、当該羽根なしディフューザの幅byを取得し、
(3)対称遠心圧縮機の原型の羽根なしディフューザの入口の気流角度αyがその周方向平均値αyavgより小さい周方向位置において、羽根なしディフューザの前記幅byを減少させることにより該周方向位置における第1幅b1を取得し、
さらに、対称遠心圧縮機の原型の羽根なしディフューザの入口の気流角度αyがその周方向平均値αyavgより大きい周方向位置において、羽根なしディフューザの前記幅byを増大させることにより該周方向位置における第1幅b1を取得し、
同時に、第1幅b1の周方向平均値b1yが、対称遠心圧縮機の原型の羽根なしディフューザの幅byと同じ値、または、当該幅byの近傍の値になるようにし、
これにより、第1遠心圧縮機の第1羽根なしディフューザの第1幅b1の周方向における分布を取得し、
(4)ステップ(3)の第1幅b1の結果に基づいて、数値シミュレーション又は実験によって、第1遠心圧縮機の第1羽根なしディフューザの入口の気流角度α1の周方向における分布を得て、かつ、第1羽根なしディフューザの入口の気流角度α1の周方向平均値α1avgを算出し、
(5)ステップ(4)の第1羽根なしディフューザの入口の気流角度α1の周方向における分布に基づいて、第1羽根なしディフューザの入口の気流角度α1がその周方向平均値α1avgより小さい周方向位置において、第1羽根なしディフューザの第1幅b1を減少させることにより該周方向位置における第2幅b2を取得し、
さらに、第1羽根なしディフューザの入口の気流角度α1がその周方向平均値α1avgより大きい周方向位置において、第1羽根なしディフューザの第1幅b1を増大させることにより該周方向位置における第2幅b2を取得し、
同時に、第2幅b2の周方向平均値b2yが、対称遠心圧縮機の原型の羽根なしディフューザの幅byと同じ値、または、当該幅byの近傍の値になるようにし、
これにより、第2遠心圧縮機の羽根なしディフューザの第2幅b2の周方向における分布を取得し、
(6)羽根なしディフューザの入口の気流角度αの周方向における最小値αminが臨界気流角より大きくなるディフューザの幅bの周方向分布が得られるまで、ステップ(4)とステップ(5)を繰り返し、
(7)ステップ(6)で得られたディフューザの幅bの周方向分布に基づいて遠心圧縮機を得る、ことを特徴とする遠心圧縮機の形成方法。

【請求項7】
前記羽根なしディフューザの入口の気流角度αは、前記羽根なしディフューザの入口の気流速度を回転軸に垂直な平面に投影した投影速度Vと、該当する周方向位置における周方向との間の夾角である、ことを特徴とする請求項6記載の遠心圧縮機の形成方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

※ 画像をクリックすると拡大します。

JP2013505982thum.jpg
出願権利状態 登録
分野
  • 機械工学;照明;加熱;武器;爆破
※ 特許の内容に興味を持たれた方は、下記問合せ先にご相談下さい。


PAGE TOP

close
close
close
close
close
close