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公開番号2025059861
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-10
出願番号2023170215
出願日2023-09-29
発明の名称遠心圧縮機
出願人株式会社豊田自動織機
代理人個人,個人
主分類F04D 29/58 20060101AFI20250403BHJP(液体用容積形機械;液体または圧縮性流体用ポンプ)
要約【課題】遠心圧縮機の運転効率の低下を回避しつつも、冷却対象部を効率良く冷却すること。
【解決手段】導入通路70には、第1インペラ61の回転によって圧縮された後の空気の吐出圧力と大気圧との差圧が小さくなるにつれて弁開度が大きくなって導入通路70の通路断面積を大きくするとともに第1インペラ61の回転によって圧縮された後の空気の吐出圧力と大気圧との差圧が大きくなるにつれて弁開度が小さくなって導入通路70の通路断面積を小さくする第1調整弁75と、第1動圧滑り軸受56の温度が高くなるにつれて弁開度が大きくなって導入通路70の通路断面積を大きくするとともに第1動圧滑り軸受56の温度が低くなるにつれて弁開度が小さくなって導入通路70の通路断面積を小さくする第2調整弁76と、が設けられており、第1調整弁75及び第2調整弁76は、導入通路70に対して直列に配置されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
回転軸と、
流体を圧縮するために前記回転軸と一体的に回転するインペラと、
前記インペラを収容するインペラ室を有するハウジングと、
前記ハウジング内に配置された冷却対象部を冷却するために前記インペラの回転によって圧縮された流体の一部を前記ハウジング内へ導入する導入通路と、
前記導入通路から前記ハウジング内へ導入されて前記冷却対象部を冷却した後の流体を前記ハウジング外へ排出する排出通路と、を備えている遠心圧縮機であって、
前記導入通路には、
前記インペラの回転によって圧縮された後の流体の吐出圧力と大気圧との差圧が小さくなるにつれて弁開度が大きくなって前記導入通路の通路断面積を大きくするとともに前記差圧が大きくなるにつれて弁開度が小さくなって前記通路断面積を小さくする第１調整弁と、
前記冷却対象部に関係付けられた温度が高くなるにつれて弁開度が大きくなって前記通路断面積を大きくするとともに前記温度が低くなるにつれて弁開度が小さくなって前記通路断面積を小さくする第２調整弁と、が設けられており、
前記第１調整弁及び前記第２調整弁は、前記導入通路に対して直列に配置されていることを特徴とする遠心圧縮機。
続きを表示（約 410 文字）【請求項２】
前記導入通路は、前記ハウジングに形成される導入孔を有し、
前記第１調整弁及び前記第２調整弁は、前記導入孔に設けられることにより前記ハウジング内に埋設されていることを特徴とする請求項１に記載の遠心圧縮機。
【請求項３】
前記第２調整弁は、感温体を有し、
前記感温体には、前記ハウジングを介して前記冷却対象部の熱が伝達可能になっており、
前記第２調整弁は、前記冷却対象部の熱が伝達されることにより前記感温体が動作することで弁開度が自律的に変化することを特徴とする請求項２に記載の遠心圧縮機。
【請求項４】
前記回転軸を前記ハウジングに対して回転可能に支持する軸受を備え、
前記冷却対象部は、前記軸受であり、
前記冷却対象部に関係付けられた温度は、前記軸受の温度であることを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心圧縮機に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に開示されているように、遠心圧縮機は、回転軸と、インペラと、ハウジングと、を備えている。インペラは、流体を圧縮するために回転軸と一体的に回転する。ハウジングは、インペラ室を有している。インペラ室は、インペラを収容する。
【０００３】
ところで、遠心圧縮機においては、遠心圧縮機の耐久性の向上を図るために、ハウジング内に配置された冷却対象部を冷却することが望まれている。そこで、インペラの回転によって圧縮された流体の一部をハウジング内へ導入することが考えられている。このような遠心圧縮機は、導入通路と、排出通路と、を備えている。導入通路は、ハウジング内に配置された冷却対象部を冷却するためにインペラの回転によって圧縮された流体の一部をハウジング内へ導入する。排出通路は、導入通路からハウジング内へ導入されて冷却対象部を冷却した後の流体をハウジング外へ排出する。このように、インペラの回転によって圧縮された流体の一部が導入通路を介してハウジング内へ導入されることにより、冷却対象部が流体によって冷却される。そして、冷却対象部を冷却した後の流体は、排出通路を介してハウジング外へ排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００１－１７３５９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ハウジング内の圧力は、排出通路を介してハウジング外に連通しているため、大気圧と同等の圧力になっている。導入通路を介してハウジング内へ導入される流体の流量は、インペラの回転によって圧縮された後の流体の吐出圧力と大気圧との差圧が大きいほど多くなる。
【０００６】
ここで、例えば、大気圧が低い環境下で遠心圧縮機が運転されている場合、大気圧の低下に伴ってインペラ室に吸入される流体の吸入圧力も低くなることがある。すると、遠心圧縮機の圧力比が一定である場合、インペラの回転によって圧縮された後の流体の吐出圧力も低くなる。その結果、インペラの回転によって圧縮された後の流体の吐出圧力と大気圧との差圧が小さくなるため、導入通路を介してハウジング内へ導入される流体の流量が少なくなってしまう。よって、導入通路を介してハウジング内へ導入される流体によって冷却対象部を十分に冷却することが困難となってしまう虞がある。
【０００７】
一方で、遠心圧縮機が、例えば、低負荷状態で運転しているときでは、冷却対象部の温度が低いため、冷却対象部の冷却の必要性が低い。このような場合であっても、インペラの回転によって圧縮された流体の一部が導入通路を介してハウジング内へ過剰に導入されてしまう場合がある。すると、遠心圧縮機においては、流体の無駄な圧縮が増えることになるため、遠心圧縮機の運転効率が低下する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する遠心圧縮機は、回転軸と、流体を圧縮するために前記回転軸と一体的に回転するインペラと、前記インペラを収容するインペラ室を有するハウジングと、前記ハウジング内に配置された冷却対象部を冷却するために前記インペラの回転によって圧縮された流体の一部を前記ハウジング内へ導入する導入通路と、前記導入通路から前記ハウジング内へ導入されて前記冷却対象部を冷却した後の流体を前記ハウジング外へ排出する排出通路と、を備えている遠心圧縮機であって、前記導入通路には、前記インペラの回転によって圧縮された後の流体の吐出圧力と大気圧との差圧が小さくなるにつれて弁開度が大きくなって前記導入通路の通路断面積を大きくするとともに前記差圧が大きくなるにつれて弁開度が小さくなって前記通路断面積を小さくする第１調整弁と、前記冷却対象部に関係付けられた温度が高くなるにつれて弁開度が大きくなって前記通路断面積を大きくするとともに前記温度が低くなるにつれて弁開度が小さくなって前記通路断面積を小さくする第２調整弁と、が設けられており、前記第１調整弁及び前記第２調整弁は、前記導入通路に対して直列に配置されている。
【０００９】
これによれば、第１調整弁は、インペラの回転によって圧縮された後の流体の吐出圧力と大気圧との差圧が大きくなるにつれて弁開度が小さくなって導入通路の通路断面積を小さくする。したがって、第１調整弁は、流体の吐出圧力と大気圧との差圧が大きく、導入通路を介してハウジング内へ導入される流体の流量が多いときに、導入通路の通路断面積を小さくする。よって、インペラの回転によって圧縮された流体の一部が導入通路を介してハウジング内へ過剰に導入されてしまうことを回避することができる。その結果、遠心圧縮機の運転効率の低下を回避することができる。
【００１０】
また、例えば、大気圧が低い環境下で遠心圧縮機が運転されている場合、大気圧の低下に伴ってインペラ室に吸入される流体の吸入圧力も低くなる。すると、遠心圧縮機の圧力比が一定である場合、インペラの回転によって圧縮された後の流体の吐出圧力も低くなる。その結果、インペラの回転によって圧縮された後の流体の吐出圧力と大気圧との差圧が小さくなる。このとき、第１調整弁は、弁開度が大きくなって導入通路の通路断面積を大きくする。そして、第２調整弁は、冷却対象部に関係付けられた温度が高くなるにつれて弁開度が大きくなって導入通路の通路断面積を大きくする。これによれば、冷却対象部の温度が高く、冷却対象部の冷却の必要性が高いときに、流体の吐出圧力と大気圧との差圧が小さくなっても、導入通路を介してハウジング内へ導入される流体の流量を多くすることができる。したがって、導入通路を介してハウジング内へ導入される流体によって冷却対象部を十分に冷却することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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