特開 2024-121995 ベーンドディフューザ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024121995

(43)【公開日】2024-09-09

(54)【発明の名称】ベーンドディフューザ

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/46 20060101AFI20240902BHJP

【ＦＩ】

F04D29/46 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023029281

(22)【出願日】2023-02-28

(71)【出願人】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100170818

【弁理士】

【氏名又は名称】小松 秀輝

(74)【代理人】

【識別番号】100122781

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 寛

(72)【発明者】

【氏名】田中 隆太

(72)【発明者】

【氏名】沼倉 龍介

【テーマコード（参考）】

3H130

【Ｆターム（参考）】

3H130AA13

3H130AA22

3H130AA24

3H130AB27

3H130AB42

3H130AC30

3H130BA62A

3H130BA66A

3H130BA72A

3H130BA76A

3H130CA08

3H130DA02Z

3H130DF00Z

3H130EA03A

3H130EB01A

(57)【要約】

【課題】圧縮機の広い作動範囲が得られるベーンドディフューザを提供する。
【解決手段】ベーンドディフューザ１３は、遠心圧縮機１のディフューザ流路１７内で周方向に配列される複数のベーン２０を備えるベーンドディフューザである。各ベーン２０は、当該ベーン２０の厚み方向に重ねられた複数のベーン部品２１，２２，２３を有し、複数のベーン部品２１，２２，２３には、ディフューザ壁１９からディフューザ流路１７内に出没する動作が可能である可動ベーン部品が含まれている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮機のディフューザ流路内で周方向に配列される複数のベーンを備えるベーンドディフューザであって、
各前記ベーンは、当該ベーンの厚み方向に重ねられた複数のベーン部品を有し、複数の前記ベーン部品には、ディフューザ壁からディフューザ流路内に出没する動作が可能である可動ベーン部品が含まれている、ベーンドディフューザ。

【請求項2】

前記ベーン部品には、前記ディフューザ流路内に固定された固定ベーン部品が含まれている、請求項１に記載のベーンドディフューザ。

【請求項3】

前記可動ベーン部品を前記ディフューザ流路内に出没動作させる部品駆動部を備え、
前記部品駆動部は、
前記ベーンの背面側に順に前記ディフューザ流路内の前記可動ベーン部品を加えて前記ベーンの厚みを増加させ、
前記ベーンの背面側から順に前記ディフューザ流路内の前記可動ベーン部品を減じて前記ベーンの厚みを減少させる、請求項１に記載のベーンドディフューザ。

【請求項4】

前記可動ベーン部品を前記ディフューザ流路内に出没動作させる部品駆動部を備え、
前記部品駆動部は、
前記ベーンの腹面側に順に前記ディフューザ流路内の前記可動ベーン部品を加えて前記ベーンの厚みを増加させ、
前記ベーンの腹面側から順に前記ディフューザ流路内の前記可動ベーン部品を減じて前記ベーンの厚みを減少させる、請求項１に記載のベーンドディフューザ。

【請求項5】

前記可動ベーン部品を前記ディフューザ流路内に出没動作させる部品駆動部を備え、
前記部品駆動部は、
前記ディフューザ流路にガスを送るインペラの動力源のロータの回転数に基づいて前記可動ベーン部品の出没を制御する、請求項１に記載のベーンドディフューザ。

【請求項6】

前記可動ベーン部品を前記ディフューザ流路内に出没動作させる部品駆動部を備え、
前記部品駆動部は、
前記圧縮機からのガスを使用する下流側のシステムに関する情報に基づいて前記可動ベーン部品の出没を制御する、請求項１に記載のベーンドディフューザ。

【請求項7】

前記可動ベーン部品を前記ディフューザ流路内に出没動作させる部品駆動部を備え、
前記部品駆動部は、
前記圧縮機における流量と圧力比との情報に基づいて前記可動ベーン部品の出没を制御する、請求項１に記載のベーンドディフューザ。

【請求項8】

前記可動ベーン部品を前記ディフューザ流路内に出没動作させる部品駆動部を備え、
前記部品駆動部は、
複数の前記可動ベーン部品の各々に１つずつ設けられ当該可動ベーン部品の出没方向に対して傾斜する傾斜面と、各前記可動ベーン部品の各傾斜面に順に干渉するように動作するカムと、を有し、
前記傾斜面が前記カムに押されることで前記可動ベーン部品が前記ディフューザ流路内に押出される、請求項１に記載のベーンドディフューザ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ベーンドディフューザに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、このような分野の技術として、下記特許文献１に記載のベーンドディフューザが知られている。特許文献１では、ディフューザ壁からディフューザ流路内に出没可能なベーンをベーンドディフューザに設けることで、低回転域から高回転域まで広い領域で圧縮機の性能向上を図ることが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開2003-184795号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

この種の圧縮機においては、更に作動範囲を拡大することが望まれている。本発明は、圧縮機の広い作動範囲が得られるベーンドディフューザを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の要旨は次の通りである。

【0006】

〔１〕圧縮機のディフューザ流路内で周方向に配列される複数のベーンを備えるベーンドディフューザであって、各前記ベーンは、当該ベーンの厚み方向に重ねられた複数のベーン部品を有し、複数の前記ベーン部品には、ディフューザ壁からディフューザ流路内に出没する動作が可能である可動ベーン部品が含まれている、ベーンドディフューザ。

【0007】

〔２〕前記ベーン部品には、前記ディフューザ流路内に固定された固定ベーン部品が含まれている、〔１〕に記載のベーンドディフューザ。

【0008】

〔３〕前記可動ベーン部品を前記ディフューザ流路内に出没動作させる部品駆動部を備え、前記部品駆動部は、前記ベーンの背面側に順に前記ディフューザ流路内の前記可動ベーン部品を加えて前記ベーンの厚みを増加させ、前記ベーンの背面側から順に前記ディフューザ流路内の前記可動ベーン部品を減じて前記ベーンの厚みを減少させる、〔１〕又は〔２〕に記載のベーンドディフューザ。

【0009】

〔４〕前記可動ベーン部品を前記ディフューザ流路内に出没動作させる部品駆動部を備え、前記部品駆動部は、前記ベーンの腹面側に順に前記ディフューザ流路内の前記可動ベーン部品を加えて前記ベーンの厚みを増加させ、前記ベーンの腹面側から順に前記ディフューザ流路内の前記可動ベーン部品を減じて前記ベーンの厚みを減少させる、〔１〕又は〔２〕の何れかに記載のベーンドディフューザ。

【0010】

〔５〕前記可動ベーン部品を前記ディフューザ流路内に出没動作させる部品駆動部を備え、前記部品駆動部は、前記ディフューザ流路にガスを送るインペラの動力源のロータの回転数に基づいて前記可動ベーン部品の出没を制御する、〔１〕～〔４〕の何れかに記載のベーンドディフューザ。

【0011】

〔６〕前記可動ベーン部品を前記ディフューザ流路内に出没動作させる部品駆動部を備え、前記部品駆動部は、前記圧縮機からのガスを使用する下流側のシステムに関する情報に基づいて前記可動ベーン部品の出没を制御する、〔１〕～〔５〕の何れかに記載のベーンドディフューザ。

【0012】

〔７〕前記可動ベーン部品を前記ディフューザ流路内に出没動作させる部品駆動部を備え、前記部品駆動部は、前記圧縮機における流量と圧力比との情報に基づいて前記可動ベーン部品の出没を制御する、〔１〕～〔６〕の何れかに記載のベーンドディフューザ。

【0013】

〔８〕前記可動ベーン部品を前記ディフューザ流路内に出没動作させる部品駆動部を備え、前記部品駆動部は、複数の前記可動ベーン部品の各々に１つずつ設けられ当該可動ベーン部品の出没方向に対して傾斜する傾斜面と、各前記可動ベーン部品の各傾斜面に順に干渉するように動作するカムと、を有し、前記傾斜面が前記カムに押されることで前記可動ベーン部品が前記ディフューザ流路内に押出される、〔１〕～〔７〕の何れかに記載のベーンドディフューザ。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、圧縮機の広い作動範囲が得られるベーンドディフューザを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本実施形態のベーンドディフューザを備える遠心圧縮機の断面図である。

【図2】軸方向から見たベーンドディフューザの一部を拡大して示す図である。

【図3】（ａ）～（ｄ）は、ベーン部品駆動機構の動作を模式的に示す断面図である。

【図4】（ａ）～（ｄ）は、図３に続いて、ベーン部品駆動機構の動作を模式的に示す断面図である。

【図5】（ａ）は、ベーンドディフューザの一部を拡大して示す図であり、（ｂ）は、変形例に係るベーンドディフューザの一部を拡大して示す図である。

【図6】遠心圧縮機と、この下流側の所定のシステムとを示す図である。

【図7】遠心圧縮機の作動状態を示すＰＱマップの一例である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照しつつ本発明に係るベーンドディフューザの実施形態について詳細に説明する。

【0017】

図１は、本実施形態のベーンドディフューザ１３を備える遠心圧縮機１の断面図である。図２は軸方向から見たベーンドディフューザ１３の一部を拡大して示す図である。以下の説明において、断りなく「軸方向」、「径方向」、「周方向」というときには、それぞれ、遠心圧縮機１のインペラ５の回転軸線方向、回転径方向、回転周方向を意味するものとする。

【0018】

遠心圧縮機１は、ハウジング３と、ハウジング３に収納された遠心圧縮機インペラ５（以下「インペラ５」という）と、を備えている。ハウジング３は、インペラ５の周囲において周方向に延びるスクロール７を有している。また、ハウジング３は、インペラ５とスクロール７との間に設けられたベーンドディフューザ１３を有している。ベーンドディフューザ１３は複数のベーン２０を有しており、複数のベーン２０は図２に示されるように周方向に配列されている。

【0019】

ハウジング３には、吸入口９及び吐出口１１が設けられている。インペラ５は、例えばモータ等の動力源１５から駆動力を受けて、回転軸線Ｈ周りに回転する。インペラ５が回転すると、インペラ５は、吸入口９を通じて外部の空気を吸入する。この空気が、インペラ５によって径方向に吐き出される。インペラ５から吐き出された空気は、ベーンドディフューザ１３及びスクロール７を通過して圧縮され吐出口１１から吐出される。なお、遠心圧縮機１は過給機のコンプレッサであってもよい。この場合、当該過給機のタービンが動力源１５である。

【0020】

ベーンドディフューザ１３について更に詳細に説明する。ベーンドディフューザ１３は、インペラ５からスクロール７までの間のガスの流路であるディフューザ流路１７と、ディフューザ流路１７内に複数配置された前述のベーン２０と、を備えている。ベーン２０は、動力源１５側のディフューザ壁１９からディフューザ流路１７内に突出している。ベーン２０は、軸方向から見て（図２のように見て）厚み方向に３つに分割されており、すなわち厚み方向に重ねられた３つのベーン部品２１，２２，２３（可動ベーン部品）でベーン２０が構成されている。ベーン部品２１～２３は、ベーン２０の翼厚み方向に隙間なく重ねられており、ベーン部品２１がベーン２０の腹面側に位置し、ベーン部品２３がベーン２０の背面側に位置し、ベーン部品２２はベーン部品２１とベーン部品２３との間に挟まれて位置する。

【0021】

ベーン部品２１，２２，２３のそれぞれの径方向内側の縁部２１ｅ，２２ｅ，２３ｅの位置を比較すると、縁部２１ｅは最も径方向内側に位置し、縁部２３ｅは最も径方向外側に位置し、縁部２２ｅはその間に位置する。従って、ベーン２０の背面側には、ベーン部品２１～２３同士の継ぎ目が現れる。

【0022】

ベーン部品２１～２３は、それぞれ別々に、軸方向（図２の紙面直交方向）に移動可能であり、ディフューザ壁１９からディフューザ流路１７内に出没する動作が可能である。この構成により、３つのベーン部品２１～２３のうちディフューザ流路１７内に突出している枚数によって、ベーン２０の厚みを変更することが可能である。

【0023】

このようなベーン部品２１～２３の動作を可能にするために、ベーンドディフューザ１３は、ベーン部品駆動部２７を備えている。ベーン部品駆動部２７は、ディフューザ流路１７から見てディフューザ壁１９の奥のスペースに設けられたベーン部品駆動機構２９と、ベーン部品駆動機構２９の動作を制御するベーン制御部３１と、を備えている。

【0024】

図３（ａ）は、ベーン部品駆動機構２９近傍を示す模式的な断面図であり、図３（ｂ）は、これを軸方向から見た模式的な平面図である。ベーン部品駆動機構２９は、軸方向に延びる回動軸周りに回動可能な楕円形のカム３３を備えている。ベーン部品２１のうち、ディフューザ流路１７から見てディフューザ壁１９の奥側には、三角形状の部位が存在している。そして、この三角形状の部位には、ベーン部品２１の出没方向（軸方向）に対して傾斜する傾斜面２１ａが形成されている。同様に、ベーン部品２２には傾斜面２２ａが形成され、ベーン部品２３には傾斜面２３ａが形成されている。また、各ベーン部品２１～２３は、それぞれ、バネ３５によってディフューザ壁１９の奥側に向けて付勢されている。なお、図３（ａ）等においては、ベーン部品２３を付勢するバネ３５のみが見えているが、ベーン部品２１，２２も同様のバネによって付勢されている。

【0025】

上記のカム３３が回動すると、図３（ｃ），（ｄ）に示されるように、カム３３は傾斜面２１ａに干渉し、傾斜面２１ａはディフューザ壁１９と平行な方向にカム３３から押される。このようにカム３３から傾斜面２１ａに付与される力により、ベーン部品２１は軸方向に押されディフューザ流路１７側に押出される。そしてベーン部品２１は、ディフューザ壁１９からディフューザ流路１７内に突出した状態となる。

【0026】

更にカム３３が回動すると、図４（ａ），（ｂ）に示されるように、カム３３は傾斜面２２ａにも干渉する。これにより、ベーン部品２１と同様にしてベーン部品２２もディフューザ流路１７側に押出され突出する。そして、２つのベーン部品２１，２２がディフューザ壁１９からディフューザ流路１７内に突出した状態となる。

【0027】

更にカム３３が回動すると、図４（ｃ），（ｄ）に示されるように、カム３３は傾斜面２３ａにも干渉する。これにより、ベーン部品２３もディフューザ流路１７側に押出され突出する。そして、３つのベーン部品２１～２３がディフューザ壁１９からディフューザ流路１７内に突出した状態となる。また、この状態からカム３３が逆向きに回動すれば、カム３３と傾斜面２３ａとの干渉は解消され、ベーン部品２３はバネ３５の付勢力によってディフューザ壁１９内に埋没した状態に戻る。同様にして、更にカム３３が逆向きの回動をすることで、ベーン部品２２とベーン部品２１とが順にディフューザ壁１９内に埋没した状態に戻る。

【0028】

上述のようなベーン部品駆動機構２９によれば、ディフューザ流路１７内においては、ベーン２０の腹面側のベーン部品２１側から順に突出し、ベーン２０の背面側のベーン部品２３側から順に埋没する。換言すれば、ディフューザ流路１７内では、ベーン部品２１，２２，２３がベーン２０の背面側に順に加えられてベーン２０の厚みが増加し、また逆に、ベーン２０の背面側から順にベーン部品２３，２２，２１が減らされてベーン２０の厚みが減少する。

【0029】

上述のようなベーン部品駆動機構２９によって、ベーン２０を下記の４つの状態（状態Ｓ０～状態Ｓ３）に切替えることができる。
〔状態Ｓ０〕ディフューザ流路１７内にベーン部品２１～２３の何れも突出していない状態
〔状態Ｓ１〕ディフューザ流路１７内にベーン部品２１が突出している状態
〔状態Ｓ２〕ディフューザ流路１７内にベーン部品２１とベーン部品２２とが突出している状態
〔状態Ｓ３〕ディフューザ流路１７内にベーン部品２１，２２，２３がすべて突出している状態
このように、ベーン制御部３１は、カム３３の回動位相を変更することにより、各ベーン部品２１～２３の出没状態を変更し、ベーン２０の状態を変更することができる。

【0030】

状態Ｓ０は、ディフューザ流路１７内にベーン２０が存在しない状態である。状態Ｓ１は、ベーン部品２１の１枚分の厚みのベーン２０がディフューザ流路１７内に存在する状態である。状態Ｓ２は、ベーン部品２１とベーン部品２２とを合わせた厚みのベーン２０がディフューザ流路１７内に存在する状態である。状態Ｓ３は、ベーン部品２１とベーン部品２２とベーン部品２３とを合わせた厚みのベーン２０がディフューザ流路１７内に存在する状態である。

【0031】

上記のように、ベーン２０の厚みが可変であるので、図５（ａ）に示されるようにディフューザ流路１７のスロート幅を変更することができる。状態Ｓ１におけるディフューザ流路１７のスロート幅は図中のＴ１で示され、状態Ｓ２におけるディフューザ流路１７のスロート幅は図中のＴ２で示され、状態Ｓ３におけるディフューザ流路１７のスロート幅は図中のＴ３で、で示される。

【0032】

続いて、この遠心圧縮機１における、ベーン２０の状態（状態Ｓ０～状態Ｓ３）の制御について説明する。ベーン２０を状態Ｓ０～状態Ｓ３のいずれの状態とするかは、遠心圧縮機１の回転数Ｒ、流量Ｑ、及び圧力比Ｐに基づいて決定される。ベーン制御部３１は、遠心圧縮機１の回転数Ｒ、流量Ｑ、及び圧力比Ｐを取得し、取得されたこれらの値に基づく演算を行なうことでベーン２０の状態を決定し、カム３３を駆動させてベーン２０の状態を切替える。

【0033】

上記の回転数Ｒは、インペラ５の回転数が実測されて取得されてもよい。この場合、所定の計測装置で実測された回転数Ｒがベーン制御部３１に送信される。または、動力源１５（図１）がモータである場合には、当該モータのロータ１５ａ（図１）の回転数に基づいて上記回転数Ｒが取得されてもよい。またこの場合、モータ制御部１６からモータに付与される回転数指令値に基づいて上記回転数Ｒが取得されてもよい。この場合、モータ制御部１６はベーン制御部３１に上記回転数指令値の情報を送信する。当該モータとインペラ５との間に介在するギアのギア比等が既知であれば、ベーン制御部３１は、ロータ１５ａの回転数に基づいてインペラ５の回転数Ｒが取得可能である。

【0034】

例えば図６に示されるように、遠心圧縮機１による圧縮ガスが下流側の所定のシステム４１に導入され使用されるとき、上記の流量Ｑ及び圧力比Ｐは、当該システム４１へのガス導入弁４１ｖの開度に基づいて取得されてもよい。この場合の具体的な手法として、回転数Ｒごとに、ガス導入弁４１ｖの開度と、流量Ｑ及び圧力比Ｐと、の相関関係が事前の試験等により予め求められベーン制御部３１に記憶される。そして、ベーン制御部３１は、システム４１からガス導入弁４１ｖの開度の情報を取得し、事前に記憶した上記の相関関係に照らして、流量Ｑ及び圧力比Ｐを取得することができる。すなわち、回転数Ｒと、ガス導入弁４１ｖの開度と、が判明すれば、上記の相関関係に基づいて流量Ｑ及び圧力比Ｐが判明する。あるいは、流量Ｑと、圧力比Ｐと、は実測されて取得されてもよい。この場合、それぞれ所定の計測装置で実測された流量Ｑと、圧力比Ｐと、がベーン制御部３１に送信される。

【0035】

ベーン制御部３１は、上記のように取得された回転数Ｒ、流量Ｑ、及び圧力比Ｐに基づいて、遠心圧縮機１の作動状態が図７に例示されるＰＱマップ上のどの領域にあるかに基づき、実現すべきベーン２０の状態を決定する。

【0036】

例えば、遠心圧縮機１の作動状態が図７のＰＱマップ上の領域Ａにある場合には、ベーン２０の状態は状態Ｓ０又は状態Ｓ１と決定される。同様に、遠心圧縮機１の作動状態が領域Ｂにある場合には、ベーン２０の状態は状態Ｓ２と決定され、遠心圧縮機１の作動状態が領域Ｃにある場合には、ベーン２０の状態は状態Ｓ３と決定される。ベーン制御部３１は、上記の決定に基づき、カム３３を駆動させて当該ベーン２０の状態を実現させる。

【0037】

上述したベーンドディフューザ１３による作用効果について説明する。ベーンドディフューザ１３では、ベーン２０の状態を前述のように可変にすることで、ディフューザ流路１７のスロート幅を遠心圧縮機１の流量Ｑ、及び圧力比Ｐに対応する適切な幅に設定することができる。またこのとき、ベーン２０の枚数は変化しないので、回避すべきインペラ５の共振回転数にも変化はなく、インペラ５の回転数に関して特別な処理は必要ない。

【0038】

具体的には、流量が比較的大きい領域Ａでは、状態Ｓ１として比較的広いスロート幅Ｔ１が設定される、或いは、状態Ｓ０としてディフューザ流路１７にベーン２０が存在しないように設定される。これにより、遠心圧縮機１のチョークの発生が抑制される。流量が比較的小さい領域Ｃでは、状態Ｓ３として比較的狭いスロート幅Ｔ３が設定され、遠心圧縮機１のサージの発生が抑制される。そして、流量が中程度である領域Ｂでは、状態Ｓ２として中程度のスロート幅Ｔ３が設定される。このように、ベーン２０のスロート幅を流量Ｑ、及び圧力比Ｐに対応させて可変にすることで遠心圧縮機１のチョークの発生やサージの発生が抑制されるので、当該遠心圧縮機１の作動領域を拡大することができる。

【0039】

また、ベーンドディフューザ１３では、ベーン部品２１，２２，２３がベーン２０の背面側に順に加えられてベーン２０の厚みが増加し、また逆に、ベーン２０の背面側から順にベーン部品２３，２２，２１が減らされてベーン２０の厚みが減少する。この場合、状態Ｓ１～状態Ｓ３の何れの状態においてもベーン２０のリーディングエッジの位置は変動せず、当該リーディングエッジは常にベーン部品２１の縁部２１ｅ（図２）に対応する。ここで一般的に、ベーン２０から回転中のインペラ５に付与される励振力は、ベーン２０のリーディングエッジの径方向位置に依存し、リーディングエッジの位置が径方向内側であるほど強い（すなわち、インペラ５に近いほど強い）。よって、遠心圧縮機１の設計においては、状態Ｓ１～Ｓ３の何れにおいても比較的強い励振力が発生する前提で、インペラ５及びベーン部品２１～２３の強度等を設計すればよく、遠心圧縮機１の設計がシンプル化される。

【0040】

本発明は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。また、上述した実施形態に記載されている技術的事項を利用して変形例を構成することも可能である。各実施形態等の構成を適宜組み合わせて使用してもよい。

【0041】

例えば、ベーン２０を構成するベーン部品２１～２３の、必ずしもすべてが、ディフューザ壁１９からディフューザ流路１７内に出没可能である必要はない。例えば、ベーン部品２１（固定ベーン部品）はディフューザ流路１７内に固定され、ベーン部品２２，２３（可動ベーン部品）のみがディフューザ流路１７内に出没可能であってもよい。

【0042】

また、上述の実施形態では、ベーンドディフューザ１３のハブ側のディフューザ壁１９からベーン部品２１～２３が出没するが、シュラウド側のディフューザ壁からベーン部品２１～２３が出没するようにしてもよい。この場合、ディフューザ流路１７から見てシュラウド側のディフューザ壁の奥側にベーン部品駆動機構２９が設けられればよい。

【0043】

また、ベーン部品２１～２３の出没順について、上述の実施形態では、ベーン２０の背面側に順にディフューザ流路１７内のベーン部品２１，２２，２３を加えてベーン２０の厚みを増加させ、ベーン２０の背面側から順にディフューザ流路１７内のベーン部品２３，２２，２１を減じてベーン２０の厚みを減少させるようにしているが、この出没順を逆にしてもよい。すなわち、ベーン２０の腹面側に順にディフューザ流路１７内のベーン部品２３，２２，２１を加えてベーン２０の厚みを増加させ、ベーン２０の腹面側から順にディフューザ流路１７内のベーン部品２１，２２，２３を減じてベーン２０の厚みを減少させるようにしてもよい。

【0044】

この場合、ベーン２０は下記の４つの状態（状態Ｓ０’～状態Ｓ３’）に切替えられる。
〔状態Ｓ０’〕ディフューザ流路１７内にベーン部品２１～２３の何れも突出していない状態
〔状態Ｓ１’〕ディフューザ流路１７内にベーン部品２３が突出している状態
〔状態Ｓ２’〕ディフューザ流路１７内にベーン部品２３とベーン部品２２とが突出している状態
〔状態Ｓ３’〕ディフューザ流路１７内にベーン部品２３，２２，２１がすべて突出している状態

【0045】

また、図５（ｂ）に示されるように、状態Ｓ１’におけるディフューザ流路１７のスロート幅は図中のＴ１’で、状態Ｓ２’におけるディフューザ流路１７のスロート幅は図中のＴ２’で、状態Ｓ３’におけるディフューザ流路１７のスロート幅は図中のＴ３’で、示される。

【0046】

また、この場合、遠心圧縮機１の作動状態が図７のＰＱマップ上の領域Ａにある場合には、ベーン２０の状態は状態Ｓ０又は状態Ｓ１’と決定される。同様に、遠心圧縮機１の作動状態が領域Ｂにある場合には、ベーン２０の状態は状態Ｓ２’と決定され、遠心圧縮機１の作動状態が領域Ｃにある場合には、ベーン２０の状態は状態Ｓ３’と決定される。

【0047】

このようなベーン部品２１～２３の出没順によれば、状態Ｓ１’では、ベーン部品２３の縁部２３ｅ（図２）がベーン２０のリーディングエッジになる。すなわち、流量が比較的大きい領域Ａに対応するときに、ベーン２０のリーディングエッジはインペラ５から最も離れることになる。従って、比較的大流量の領域Ａにおいて、ベーン２０から回転中のインペラ５に付与される励振力を低減することができる。なお、この場合、状態Ｓ２’では、ベーン部品２２の縁部２２ｅ（図２）がベーン２０のリーディングエッジになり、状態Ｓ３’では、ベーン部品２１の縁部２１ｅ（図２）がベーン２０のリーディングエッジになる。

【0048】

本発明の要旨は次の通りである。

【0049】

〔１〕圧縮機のディフューザ流路内で周方向に配列される複数のベーンを備えるベーンドディフューザであって、各前記ベーンは、当該ベーンの厚み方向に重ねられた複数のベーン部品を有し、複数の前記ベーン部品には、ディフューザ壁からディフューザ流路内に出没する動作が可能である可動ベーン部品が含まれている、ベーンドディフューザ。

【0050】

〔２〕前記ベーン部品には、前記ディフューザ流路内に固定された固定ベーン部品が含まれている、〔１〕に記載のベーンドディフューザ。

【0051】

〔３〕前記可動ベーン部品を前記ディフューザ流路内に出没動作させる部品駆動部を備え、前記部品駆動部は、前記ベーンの背面側に順に前記ディフューザ流路内の前記可動ベーン部品を加えて前記ベーンの厚みを増加させ、前記ベーンの背面側から順に前記ディフューザ流路内の前記可動ベーン部品を減じて前記ベーンの厚みを減少させる、〔１〕又は〔２〕に記載のベーンドディフューザ。

【0052】

〔４〕前記可動ベーン部品を前記ディフューザ流路内に出没動作させる部品駆動部を備え、前記部品駆動部は、前記ベーンの腹面側に順に前記ディフューザ流路内の前記可動ベーン部品を加えて前記ベーンの厚みを増加させ、前記ベーンの腹面側から順に前記ディフューザ流路内の前記可動ベーン部品を減じて前記ベーンの厚みを減少させる、〔１〕又は〔２〕の何れかに記載のベーンドディフューザ。

【0053】

〔５〕前記可動ベーン部品を前記ディフューザ流路内に出没動作させる部品駆動部を備え、前記部品駆動部は、前記ディフューザ流路にガスを送るインペラの動力源のロータの回転数に基づいて前記可動ベーン部品の出没を制御する、〔１〕～〔４〕の何れかに記載のベーンドディフューザ。

【0054】

〔６〕前記可動ベーン部品を前記ディフューザ流路内に出没動作させる部品駆動部を備え、前記部品駆動部は、前記圧縮機からのガスを使用する下流側のシステムに関する情報に基づいて前記可動ベーン部品の出没を制御する、〔１〕～〔５〕の何れかに記載のベーンドディフューザ。

【0055】

〔７〕前記可動ベーン部品を前記ディフューザ流路内に出没動作させる部品駆動部を備え、前記部品駆動部は、前記圧縮機における流量と圧力比との情報に基づいて前記可動ベーン部品の出没を制御する、〔１〕～〔６〕の何れかに記載のベーンドディフューザ。

【0056】

〔８〕前記可動ベーン部品を前記ディフューザ流路内に出没動作させる部品駆動部を備え、前記部品駆動部は、複数の前記可動ベーン部品の各々に１つずつ設けられ当該可動ベーン部品の出没方向に対して傾斜する傾斜面と、各前記可動ベーン部品の各傾斜面に順に干渉するように動作するカムと、を有し、前記傾斜面が前記カムに押されることで前記可動ベーン部品が前記ディフューザ流路内に押出される、〔１〕～〔７〕の何れかに記載のベーンドディフューザ。

【符号の説明】

【0057】

１ 遠心圧縮機（圧縮機）
１３ ベーンドディフューザ
１５ 動力源
１５ａ ロータ
１７ ディフューザ流路
１９ ディフューザ壁
２０ ベーン
２１ ベーン部品（可動ベーン部品、固定ベーン部品）
２２ ベーン部品（可動ベーン部品）
２３ ベーン部品（可動ベーン部品）
２１ａ，２２ａ，２３ａ 傾斜面
２７ ベーン部品駆動部（部品駆動部）
３３ カム
４１ システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】