JP5999943B2 - 多段遠心圧縮機及び多段遠心圧縮機の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、多段遠心圧縮機におけるインペラの流路構造に関するものである。

遠心圧縮機は、インペラを回転させて流体を径方向へ流通させることで、遠心力によって流体の昇圧を行なうものであり、例えば、ターボ冷凍機等の圧縮機として用いられる。そして、遠心圧縮機の一種として、インペラを複数備えた多段遠心圧縮機が知られている。

上記多段遠心圧縮機が冷凍機に用いられた場合、冷凍機における運転条件の制約から、二段目以降の圧縮機のインペラでは、作動流体の流入口に、冷凍機の系外から取り込んだ流体、または圧縮機の後段側から抽気した作動流体を流入させる中間吸込みが行なわれている。

ところで、多段遠心圧縮機の小流量の運転状態においては、二段目以降の流路内で作動流体が剥離等して、サージが発生し、圧縮機の運転範囲が制限される問題があった。このような問題を解決すべく、特許文献１には、羽根車（インペラ）の気体入口部とシュラウド部とを連通する循環流路が設けられ、圧縮機の小流量運転条件において、サージの起点となるインペラ前縁部分を通過する実質の流量を増加させることにより、サージを抑制し、圧縮機の小流量側作動範囲の拡大を図った遠心圧縮機が開示されている。

特開２００４−２７９３１号公報

しかしながら、中間吸込みを行なっている多段遠心圧縮機においてもサージの発生を抑制して、作動範囲の拡大を図る必要があるものの、特許文献１の作動範囲拡大の手法を、中間吸込みを行なっている多段遠心圧縮機に適用した例はこれまでに無い。
さらに、特許文献１の作動範囲拡大の手法は適用せずに、中間吸込みでの作動流体の吸込み量を増大させて、サージラインを小流量側に移動させて作動範囲の拡大を図ることも可能ではあるが、この場合には、後段を流通する作動流体の流量増大にともなって、運転に要する動力が増大してしまうという問題があった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、作動範囲を拡大するとともに、動力低減を図ることのできる多段遠心圧縮機及び該多段遠心圧縮機の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用している。
即ち、本発明に係る多段遠心圧縮機は、ケーシングと、該ケーシング内に軸線を中心に回転可能に設けられた複数段のインペラと、前記ケーシングに形成され、二段目以降の前記インペラのガス入口部にガスを追加供給する中間吸込流路と、前記ケーシングに形成され、前記二段目以降のインペラのチップ側と、前記ガス入口部又は前記中間吸込流路とを連通させることで、前記二段目以降のインペラのチップ側から前記ガス入口部又は前記中間吸込み流路に前記ガスを返送させる循環流路とを備えることを特徴とする。

このような多段遠心圧縮機によると、循環流路によって、小流量運転条件において、サージの起点となるインペラ前縁部分を通過する実質の流量を増加させることにより、サージの抑制を図ることができる。これに加え、中間吸込流路と循環流路との併設によって、中間吸込流路で流量を増大させることでサージの抑制を図りながら、二段目以降のインペラの前縁と後縁との間の中途位置まで流通したガスの一部を、循環流路を通じて上流側へ返送することができる。即ち、上記中途位置まで一時的にガス流量を増大させた後に、循環流路によって上記中途位置から下流側へ流通するガスの流量を低減できる。
また、このような循環流路を併設しない場合と比較して、中間吸込流路からのガスの追加供給分を低減しても、サージの抑制が可能となる。

本発明に係る多段遠心圧縮機の製造方法は、上記多段遠心圧縮機の製造方法であって、ケーシングに対して前記二段目以降のインペラのチップ側から加工することで第一流路を形成し、前記ケーシングに対して、前記ガス入口部側又は前記中間吸込流路側から加工することで第二流路を形成することで、前記第一流路と前記第二流路とからなる前記循環流路を形成することを特徴とする。

循環流路がこのような構成となっていることで、二つの方向から循環流路を加工して形成することができるため、循環流路の形成を容易化することができる。

また、本発明に係る多段遠心圧縮機の製造方法は、上記多段遠心圧縮機の製造方法であって、前記循環流路を、前記ケーシングとともに鋳造によって形成することを特徴とする。

このようにすることで、ケーシングを製造した後に、循環流路を追加工する必要がなくなり、また、複雑な形状の流路を形成することも可能となる。従って、さらに容易に循環流路を形成することができる。

また、本発明に係る多段遠心圧縮機は、該ケーシング内に軸線を中心に回転可能に設けられた複数段のインペラと、前記ケーシングに形成され、二段目以降の前記インペラのガス入口部にガスを追加供給する中間吸込流路と、前記ケーシングに形成され、前記二段目以降のインペラのチップ側と、前記ガス入口部又は前記中間吸込流路とを連通させる循環流路とを備え、前記ケーシングは、ケーシング本体と、前記ケーシング本体と前記二段目以降のインペラのチップ側との間に配されて前記ケーシング本体に前記軸線の径方向内側から結合された内側流路形成部材とを有し、前記循環流路は、前記ケーシング本体と前記内側流路形成部材との間に設けられた溝部であることを特徴とする。

このように、ケーシングがケーシング本体と内側流路形成部材とに分割されていることで、これらを結合する前に、結合部分に溝部を設け、これを循環流路とすることができる。即ち、ケーシングを製造した後に循環流路を追加工することなく、また、複雑な形状の流路であったとしても、容易に循環流路を形成することができる。

本発明の多段遠心圧縮機によると、中間吸込流路と循環流路とを併設したことにより、二段目以降で生じるサージを抑制して作動範囲を拡大するとともに、上流側から下流側へ流通して排出されるガスの全体流量を低減でき、動力低減を図ることが可能となる。

本発明の第一実施形態に係る多段遠心圧縮機の全体断面図である。 本発明の第一実施形態に係る多段遠心圧縮機の要部拡大断面図である。 本発明の第二実施形態に係る多段遠心圧縮機の要部拡大断面図である 本発明の第三実施形態に係る多段遠心圧縮機の要部拡大断面図である。 本発明の第三実施形態に係る多段遠心圧縮機の変形例の要部拡大断面図である 本発明の第四実施形態に係る多段遠心圧縮機の要部拡大断面図である。 本発明の第四実施形態に係る多段遠心圧縮機の変形例の要部拡大断面図である

以下、本発明の第一実施形態に係る多段遠心圧縮機１（以下、単に遠心圧縮機１と称する）について説明する。
図１に示すように、遠心圧縮機１は、軸受５ａ、５ｂを介して軸線Ｐ回りに回転可能とされた回転軸４に取り付けられて回転軸４とともに回転可能とされた複数のインペラ２と、これらインペラ２を軸線Ｐの径方向外側から覆うケーシング３とを備えている。

そして、この遠心圧縮機１は、回転軸４とともに回転する各インペラ２の遠心力を利用して、ケーシング３に供給される作動流体となるガスＦを、軸線Ｐ方向の一方側となる上流側（図１の紙面左側）から軸線Ｐ方向の他方側となる下流側（図１の紙面右側）へと段階的に流通させ、ガスＦを圧縮して昇圧し、排出するものである。
この遠心圧縮機１は、オフィスビル等の大規模設備の空調装置に用いられるターボ冷凍機の圧縮機等に適用される。

ここで、遠心圧縮機１におけるインペラ２は、上流側に配置された前段側インペラ２Ａ、下流側に配置された後段側インペラ２Ｂによって構成されており、即ち、本実施形態での遠心圧縮機１は、二段遠心圧縮機となっている。

さらに、この遠心圧縮機１は、後段側インペラ２Ｂに、ガスＦを追加供給する中間吸込流路Ｃ２１と、この中間吸込流路Ｃ２１と後段側インペラ２Ｂのチップ２Ｂａ側（図２参照）とを連通し、ガスＦを循環可能とする循環流路Ｃ２２とを備えている。

回転軸４は、図示しない電動機等に軸結合され、軸線Ｐ回りに回転可能とされている。

図２に示すように、インペラ２、即ち、前段側インペラ２Ａ、後段側インペラ２Ｂそれぞれは、軸線Ｐ方向の一方側となるガスＦの流入する上流側の面が、上流側から下流側に向かうに従って、軸線Ｐの径方向内側から外側に漸次拡径する曲面とされたディスク１２Ａ、１２Ｂと、この曲面から立ち上がるように、軸線Ｐの周方向に間隔をあけて設けられた複数の羽根状をなすブレード１３Ａ、１３Ｂとを有している。
また、本実施形態では、前段側インペラ２Ａ、後段側インペラ２Ｂともに、シュラウドの無いオープン型となっている。

ケーシング３は、前段側インペラ２Ａ、後段側インペラ２Ｂを径方向外側から覆う部材である。そして、前段側インペラ２Ａにおいて、ケーシング３、ディスク１２Ａ、周方向に隣接するブレード１３Ａ同士で挟まれた領域が、第一主流路Ｃ１１とされ、ガスＦが上流側から下流側へ流通可能となっている。また、同様に、後段側インペラ２Ｂにおいて、ケーシング３、ディスク１２Ｂ、周方向に隣接するブレード１３Ｂ同士で挟まれた領域が、第二主流路Ｃ１２とされ、ガスＦが上流側から下流側へ流通可能となっている。

また、このケーシング３には、上流側の端部で、径方向の一方向（図１の紙面下方）に開口し、ガスＦを吸い込む軸線Ｐ中心に環状をなす吸込口１０が形成されているとともに、上記第一主流路Ｃ１１に上流側から接続されて、吸込口１０と第一主流路Ｃ１１とを連通し、軸線Ｐ中心に環状空間を画成する第一ケーシング流路Ｃ１が形成されている。より詳細には、この第一ケーシング流路Ｃ１は、吸込口１０からケーシング３の径方向内側に向かって延びて、第一主流路Ｃ１１の上流側の端部に接続されている。

さらに、ケーシング３には、第一主流路Ｃ１１に下流側から接続され、第二主流路Ｃ１２に上流側から接続されて、これら第一主流路Ｃ１１と第二主流路Ｃ１２とを連通し、軸線Ｐ中心に環状空間を画成する第二ケーシング流路Ｃ２が形成されている。より詳細には、この第二ケーシング流路Ｃ２は、第一主流路Ｃ１１の下流側の端部から径方向外側にケーシング３の径方向の中途位置まで延び、その後、向きを変えて径方向内側に向かい、第二主流路Ｃ１２の上流側の端部に接続されている。

そして、ケーシング３には、下流側の端部で、径方向の一方向（図１の紙面下方）に開口し、ガスＦを排出する軸線Ｐ中心に環状をなす排出口１１が形成されているとともに、上記第二主流路Ｃ１２に下流側から接続されて、排出口１１と第二主流路Ｃ１２とを連通し、軸線Ｐ中心に環状空間を画成する第三ケーシング流路Ｃ３が形成されている。より詳細には、この第三ケーシング流路Ｃ３は、第二主流路Ｃ１２の下流側の端部から、径方向外側にケーシング３の径方向の中途位置まで延びて、排出口１１に接続されている。

中間吸込流路Ｃ２１は、ケーシング３に周方向に間隔をあけてスリット状に形成された複数の流路が、ケーシング３の内部に環状に形成されたチャンバＣによって連通されて構成されている。また、各々の流路には、後段側インペラ２Ｂのガス入口部Ｃ２ａ、即ち、第二主流路Ｃ１２の上流側の端部の上流側手前において、第二ケーシング流路Ｃ２の下流側を向く外周面に開口する開口部Ｃ２１ａが形成されている。そして、遠心圧縮機１の系外から、又は遠心圧縮機１のさらに下流側からの抽気によって、ガス入口部Ｃ２ａへガスＦの追加供給が可能となっている。

循環流路Ｃ２２は、ケーシング３に、例えば機械加工や電解加工等によって周方向に所定の間隔を空けて複数箇所（例えば、四箇所）形成された流通路である。そして、上記ガス入口部Ｃ２ａよりも下流側で、後段側インペラ２Ｂのチップ２Ｂａ側を向く面に開口する第一開口部Ｃ２２ａが設けられ、また、中間吸込流路Ｃ２１のチップ２Ｂａ側を向く面に開口する第二開口部Ｃ２２ｂが設けられており、後段側インペラ２Ｂのチップ２Ｂａ側と、中間吸込流路Ｃ２１とを連通させている。即ち、この循環流路Ｃ２２を介して、後段側インペラ２Ｂの第二主流路Ｃ１２と中間吸込流路Ｃ２１との間で、ガスＦが循環可能となっている。

このような遠心圧縮機１においては、中間吸込流路Ｃ２１によって、系外又は抽気によって、後段側インペラ２Ｂのガス入口部Ｃ２ａにガスＦが追加供給される。従って、第二主流路Ｃ１２においては、中間吸込流路Ｃ２１からのガスＦが追加供給されて、第一主流路Ｃ１１内に比べて流量が増大した状態でガスＦが流通することとなる。

さらに、第二主流路Ｃ１２と中間吸込流路Ｃ２１とを連通するよう循環流路Ｃ２２が形成されており、第二主流路Ｃ１２における第一開口部Ｃ２２ａ付近の圧力に比べ、中間吸込流路Ｃ２１における第二開口部Ｃ２２ｂ付近の圧力の方が低圧となっており、ガスＦが第一開口部Ｃ２２ａから第二開口部Ｃ２２ｂへ向かって、循環流路Ｃ２２内を自然循環することとなる。

このように循環流路Ｃ２２によって、ガスＦの一部を循環させることで、小流量運転条件において、サージの起点となるインペラ前縁部分を通過する実質の流量を増加させることにより、サージの抑制を図ることができる。

ここで、中間吸込流路Ｃ２１からのガスＦの追加供給量を増大することによって、第二主流路Ｃ１２におけるガスＦの流量を増大することで、サージの抑制効果が得られる。しかしながら、単純に、中間吸込流路Ｃ２１からのガスＦの追加供給を行なったのみでは、第二主流路Ｃ１２を流通し、第三ケーシング流路Ｃ３へ流入して、排出口１１から排出されるガスＦの流量が大きくなってしまう。このため、後段側インペラ２Ｂの回転動力、即ち、遠心圧縮機１の運転に要する動力が増大してしまう。

さらに、中間吸込流路Ｃ２１からのガスＦの追加供給量を増大するには、中間吸込流路Ｃ２１へガスＦを供給するための系外の装置又は抽気に要する動力が増大し、全体として動力増大につながってしまう。

この点、本実施形態では、中間吸込流路Ｃ２１からのガスＦの追加供給によって流量が増大したガスＦのうちの一部を、上流側に返送することができ、第二主流路Ｃ１２における循環流路Ｃ２２の第一開口部Ｃ２２ａよりも下流側を流通して排出口１１から排出されるガスＦの流量を低減することが可能となる。従って、後段側インペラ２Ｂの回転動力を低減でき、遠心圧縮機１全体として、動力の低減を図ることが可能となる。

また、特に、第二主流路Ｃ１２においては、後段側インペラ２Ｂの前縁側で流れの剥離等によるサージの発生が顕著であるが、本実施形態では、ケーシング３における後段側インペラ２Ｂのチップ２Ｂａ側を向く面に設けられた循環流路Ｃ２２の第二開口部Ｃ２２ｂは、後段側インペラ２Ｂの前縁側に配されており、より効果的にサージの抑制が可能となっている。

本実施形態の遠心圧縮機１によると、循環流路Ｃ２２及び中間吸込流路Ｃ２１によって作動範囲を拡大するとともに、中間吸込流路Ｃ２１と循環流路Ｃ２２とを併設したことにより、中間吸込流路Ｃ２１からのガスＦの追加供給によって流量が増大したガスＦのうちの一部を、循環流路Ｃ２２によって上流側に返送して、動力低減を図ることが可能となる。

ここで、本実施形態では、循環流路Ｃ２２を機械加工や電解加工等によって形成していたが、例えば、ケーシング３を鋳造する際に、ケーシング３とともに、鋳造によって循環流路Ｃ２２を予め形成してもよい。

このようにした場合、ケーシング３を製造した後に、追加工によって循環流路Ｃ２２を形成する必要がなくなり、より複雑な形状の流路を形成することも可能となるため、循環流路Ｃ２２の形成を容易化できる。

なお、循環流路Ｃ２２の第一開口部Ｃ２２ａは、第二主流路Ｃ１２における後段側インペラ２Ｂの前縁側に配置されていなくともよく、後段側インペラ２Ｂの前縁と後縁との間に設けられていればよい。

次に、本発明の第二実施形態に係る遠心圧縮機３１について説明する。
なお、第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、循環流路Ｃ４２の形成位置が第一実施形態とは異なっている。
図３に示すように、循環流路Ｃ４２は、後段側インペラ２Ｂのチップ２Ｂａ側を向く面に開口する第一開口部Ｃ４２ａが設けられ、また、中間吸込流路Ｃ２１の開口部Ｃ２１ａよりも下流側に位置するガス入口部Ｃ２ａにおいて、第二ケーシング流路Ｃ２のチップ２Ｂａ側を向く面に第二開口部Ｃ４２ｂが設けられている。このようにして、後段側インペラ２Ｂのチップ２Ｂａ側と、ガス入口部Ｃ２ａとを連通させている。即ち、この循環流路Ｃ４２を介して、後段側インペラ２Ｂの第二主流路Ｃ１２と第二ケーシング流路Ｃ２との間で、ガスＦが循環可能となっている。

このような遠心圧縮機３１においては、循環流路Ｃ４２によって第二主流路Ｃ１２と第二ケーシング流路Ｃ２におけるガス入口部Ｃ２ａとが連通されているが、第二主流路Ｃ１２における第一開口部Ｃ４２ａ付近の圧力に比べ、第二ケーシング流路Ｃ２における第二開口部Ｃ４２ｂ付近の圧力の方が低圧となっており、ガスＦが第一開口部Ｃ４２ａから第二開口部Ｃ４２ｂへ向かって、循環流路Ｃ４２内をガスＦが自然循環することとなる。
また、第一実施形態での中間吸込流路Ｃ２１における第二開口部Ｃ２２ｂ付近と比べ、本実施形態での第二ケーシング流路Ｃ２における第二開口部Ｃ４２ｂ付近の方が、圧力が低い状態となっているので、自然循環をより促進することが可能である。

本実施形態の遠心圧縮機３１によると、循環流路Ｃ４２でのガスＦの循環を促進でき、中間吸込流路Ｃ２１と循環流路Ｃ４２とによって、より確実に作動範囲を拡大するとともに、動力低減を図ることが可能となる。

次に、本発明の第三実施形態に係る遠心圧縮機４１について説明する。
なお、第一実施形態及び第二実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、循環流路Ｃ５２の構成が第一実施形態及び第二実施形態とは異なっている。

図４に示すように、循環流路Ｃ５２は、後段側インペラ２Ｂのチップ２Ｂａ側から機械加工及び電解加工等を用いて加工されて形成された第一流路Ｃ５３と、中間吸込流路Ｃ２１側から加工されて形成された第二流路Ｃ５４とを有している。そして、これら第一流路Ｃ５３と第二流路Ｃ５４とがケーシング３の内部で接続され、循環流路Ｃ５２は、この接続部分で屈曲している。

このような遠心圧縮機４１においては、第一実施形態及び第二実施形態と同様に、中間吸込流路Ｃ２１と循環流路Ｃ５２とを併設したことにより、作動範囲を拡大しながら、動力低減を図ることが可能となる。

さらに、循環流路Ｃ５２は、それぞれ異なる方向から形成した第一流路Ｃ５３と第二流路Ｃ５４とによって構成されている。従って、仮に第一流路Ｃ５３と第二流路Ｃ５４とを同じ方向から一体で形成する場合と比べ、循環流路Ｃ５２の形成をさらに容易化することができる。

本実施形態の遠心圧縮機４１によると、循環流路Ｃ５２の形成を容易化でき、中間吸込流路Ｃ２１と循環流路Ｃ５２とによって、より確実に作動範囲を拡大するとともに、動力低減を図ることが可能となる。

ここで、図５に示すように、循環流路Ｃ５２０における第一流路Ｃ５３０及び第二流路Ｃ５４０は、第二実施形態と同様の開口位置を有していてもよい。即ち、第二流路Ｃ５４０は、中間吸込流路Ｃ２１ではなく、中間吸込流路Ｃ２１よりも下流側に位置するガス入口部Ｃ２ａと、後段側インペラ２Ｂのチップ２Ｂａ側とを連通させるように形成されていてもよい。この場合、圧力差を増大して、循環流路Ｃ５２０での自然循環をさらに促進することが可能である。

なお、本実施形態では、第一流路Ｃ５３、Ｃ５３０と第二流路Ｃ５４、Ｃ５４０との接続部分が屈曲した状態で、循環流路Ｃ５２、Ｃ５２０が形成されているが、ガスＦの流動の円滑性向上の観点から、加工性に応じて屈曲度合いを低減した状態で加工することがより好ましい。

次に、本発明の第四実施形態に係る遠心圧縮機５１について説明する。
なお、第一実施形態から第三実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、ケーシング３の構成が第一実施形態から第三実施形態とは異なっている。

図６に示すように、ケーシング５３は、ケーシング本体５４と、後段側インペラ２Ｂのチップ２Ｂａ側との間に配され、ケーシング本体５４に径方向内側から結合された内側流路形成部材５５とを有している。即ち、ケーシング５３は、二つの部材に分割されていることとなる。

内側流路形成部材５５は、径方向内側を向く面が、第二ケーシング流路Ｃ２の外周面の一部となるとともに、第二主流路Ｃ１２における後段側インペラ２Ｂの前縁側にわたって配置された軸線Ｐを中心とした環状をなす部材である。

また、内側流路形成部材５５の径方向外側を向く面には、中間吸込流路Ｃ２１と第二主流路Ｃ１２とを連通するように、径方向外側を向く面から径方向内側に向かって凹んで形成された内側溝部５５ａが設けられている。そして、この内側流路形成部材５５は、溶接、ボルト等によって径方向内側からケーシング本体５４に結合されている。

ケーシング本体５４は、内側流路形成部材５５に形成された内側溝部５５ａに対向するように、径方向内側を向く面から径方向外側に向かって凹んで形成された外側溝部５４ａが設けられている。即ち、内側溝部５５ａと外側溝部５４ａとに挟まれる空間が中間吸込流路Ｃ２１と第二主流路Ｃ１２とを連通する循環流路Ｃ６２となっている。

このような遠心圧縮機５１においては、ケーシング５３がケーシング本体５４と内側流路形成部材５５とに分割されており、これらを結合する前に、結合部分に内側溝部５５ａ、外側溝部５４ａを設けることで、これを循環流路Ｃ６２とすることができる。即ち、ケーシング５３を製造した後に循環流路Ｃ６２を追加工することなく、また、複雑な形状の流路であったとしても、容易に循環流路Ｃ６２を形成することができる。

本実施形態の遠心圧縮機５１によると、循環流路Ｃ６２の形成をさらに容易化でき、中間吸込流路Ｃ２１と循環流路Ｃ６２とによって、より確実に作動範囲を拡大するとともに、動力低減を図ることが可能となる。

ここで、図７に示すように、内側流路形成部材５５に対向して、循環流路を形成する部分のみが外側流路形成部材６５とされ、即ち、図６におけるケーシング本体５４が二つの部材に分割されることで、図６におけるケーシング本体５４は、図７におけるケーシング主本体６４と外側流路形成部材６５とに相当している。このようにして、ケーシング６３が、内側流路形成部材５５、外側流路形成部材６５、ケーシング主本体６４によって構成され、外側流路形成部材６５と内側流路形成部材５５とによって挟まれた位置に循環流路Ｃ６２０が形成されていてもよい。そしてこの場合、外側流路形成部材６５は、内側流路形成部材５５同様に、溶接やボルトによって固定して設置することとなる。

また、本実施形態では、内側溝部５５ａ、外側溝部５４ａを形成して、これら両方によって挟まれた空間を循環流路Ｃ６２、Ｃ６２０としていたが、例えば、内側溝部５５ａ、外側溝部５４ａのいずれか一方のみを形成して、これを循環流路Ｃ６２、Ｃ６２０とすることも可能である。

さらに、循環流路Ｃ６２、Ｃ６２０は、例えば、第二実施形態のように第二主流路Ｃ１２と第二ケーシング流路Ｃ２におけるガス入口部Ｃ２ａとが連通されるように形成されていてもよい。

以上、本発明の実施形態についての詳細説明を行なったが、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内において、多少の設計変更も可能である。
例えば、循環流路Ｃ２２、Ｃ４２、Ｃ５２、Ｃ５２０、Ｃ６２、Ｃ６２０は、後段側インペラ２Ｂの子午面上、即ち、軸線Ｐを含む平面上に形成されていることが好ましい。この場合、循環流路Ｃ２２、Ｃ４２、Ｃ５２、Ｃ５２０、Ｃ６２、Ｃ６２０の内部でガスＦに旋回成分が生じてしまうことを防止でき、ガスＦが中間吸込流路Ｃ２１又は第二ケーシング流路Ｃ２内のガスＦに混合される際の混合ロスの低減が可能となる。このため、より効率的にガスＦを循環させることができ、さらなる動力低減につながる。

また、本発明の実施形態では、二段遠心圧縮機の後段側インペラ２Ｂに、循環流路Ｃ２２、Ｃ４２、Ｃ５２、Ｃ５２０、Ｃ６２、Ｃ６２０を適用した例を説明したが、これに限定されることなく、二段以上の遠心圧縮機において、中間吸込流路を備えた全ての後段側のインペラに適用可能である。

さらに、ＩＧＶ（インレットガイドベーン）が設けられた遠心圧縮機に、本実施形態の循環流路Ｃ２２、Ｃ４２、Ｃ５２、Ｃ５２０、Ｃ６２、Ｃ６２０を適用することも可能であるし、前段側インペラ２Ａ、後段側インペラ２Ｂの両方にＩＧＶを設けた二段ＩＧＶ構造の遠心圧縮機にも適用可能である。この場合、ＩＧＶによるヘッド調整と循環流路Ｃ２２、Ｃ４２、Ｃ５２、Ｃ５２０、Ｃ６２、Ｃ６２０との相乗効果によって、さらなる作動範囲の拡大が可能となる。

１…遠心圧縮機（多段遠心圧縮機）、２…インペラ、２Ａ…前段側インペラ、２Ｂ…後段側インペラ、２Ｂａ…チップ、３…ケーシング、４…回転軸、５ａ、５ｂ…軸受、１０…吸込口、１１…排出口、１２Ａ、１２Ｂ…ディスク、１３Ａ、１３Ｂ…ブレード、Ｃ…チャンバ、Ｃ１…第一ケーシング流路、Ｃ２…第二ケーシング流路、Ｃ２ａ…ガス入口部、Ｃ３…第三ケーシング流路、Ｃ１１…第一主流路、Ｃ１２…第二主流路、Ｃ２１…中間吸込流路、Ｃ２１ａ…開口部、Ｃ２２…循環流路、Ｃ２２ａ…第一開口部、Ｃ２２ｂ…第二開口部、Ｆ…ガス、Ｐ…軸線、３１…遠心圧縮機、Ｃ４２…循環流路、Ｃ４２ａ…第一開口部、Ｃ４２ｂ…第二開口部、４１…遠心圧縮機、Ｃ５２…循環流路、Ｃ５３…第一流路、Ｃ５４…第二流路、Ｃ５２０…循環流路、Ｃ５３０…第一流路、Ｃ５４０…第二流路、５１…遠心圧縮機、５３…ケーシング、５４…ケーシング本体、５４ａ…外側溝部、５５…内側流路形成部材、５５ａ…内側溝部、Ｃ６２…循環流路、６３…ケーシング、６４…ケーシング主本体、６５…外側流路形成部材、Ｃ６２０…循環流路

Claims (4)

1. ケーシングと、
   該ケーシング内に軸線を中心に回転可能に設けられた複数段のインペラと、
   前記ケーシングに形成され、二段目以降の前記インペラのガス入口部にガスを追加供給する中間吸込流路と、
   前記ケーシングに形成され、前記二段目以降のインペラのチップ側と、前記ガス入口部又は前記中間吸込流路とを連通させることで、前記二段目以降のインペラのチップ側から前記ガス入口部又は前記中間吸込み流路に前記ガスを返送させる循環流路とを備えることを特徴とする多段遠心圧縮機。
2. 請求項１に記載の多段遠心圧縮機の製造方法であって、
   ケーシングに対して前記二段目以降のインペラのチップ側から加工することで第一流路を形成し、
   前記ケーシングに対して、前記ガス入口部側又は前記中間吸込流路側から加工することで第二流路を形成することで、前記第一流路と前記第二流路とからなる前記循環流路を形成することを特徴とする多段遠心圧縮機の製造方法。
3. 請求項１に記載の多段遠心圧縮機の製造方法であって、
   前記循環流路を、前記ケーシングとともに鋳造によって形成することを特徴とする多段遠心圧縮機の製造方法。
4. ケーシングと、
   該ケーシング内に軸線を中心に回転可能に設けられた複数段のインペラと、
   前記ケーシングに形成され、二段目以降の前記インペラのガス入口部にガスを追加供給する中間吸込流路と、
   前記ケーシングに形成され、前記二段目以降のインペラのチップ側と、前記ガス入口部又は前記中間吸込流路とを連通させる循環流路とを備え、
   前記ケーシングは、
   ケーシング本体と、
   前記ケーシング本体と前記二段目以降のインペラのチップ側との間に配されて前記ケーシング本体に前記軸線の径方向内側から結合された内側流路形成部材とを有し、
   前記循環流路は、前記ケーシング本体と前記内側流路形成部材との間に設けられた溝部であることを特徴とする多段遠心圧縮機。

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