特開 2024-81973 遠心式流体機械及び一軸多段遠心圧縮機

(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】P2024081973

(43)【公開日】2024-06-19

(54)【発明の名称】遠心式流体機械及び一軸多段遠心圧縮機

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/44 20060101AFI20240612BHJP

   F04D 17/12 20060101ALI20240612BHJP

【ＦＩ】

F04D29/44 P

F04D17/12

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022195613

(22)【出願日】2022-12-07

(71)【出願人】

【識別番号】319007240

【氏名又は名称】株式会社日立インダストリアルプロダクツ

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】平舘 澄賢

(72)【発明者】

【氏名】橋本 竜一

【テーマコード（参考）】

3H130

【Ｆターム（参考）】

3H130AA12

3H130AB27

3H130AB46

3H130AB62

3H130AB65

3H130AB69

3H130AC01

3H130BA66A

3H130BA66J

3H130BA72J

3H130CA21

3H130DA02Z

3H130DG02X

3H130DG09X

3H130EA06A

3H130EA07A

(57)【要約】

【課題】、吸込ノズルからの作動流体に対し予旋回を付与することができ、しかも流量分布が不均一になることも抑制する。
【解決手段】一軸多段遠心圧縮機は、回転軸と、複数枚の遠心羽根車と、軸受と、ケーシングを備える。また、ケーシングに設けられた吸込流路を備え、この吸込流路は、第１の吸込ノズルと、回転軸の周囲に設けられた環状流路部と、作動流体の流れを回転軸の軸方向へと転向させるＬ字ベンド部と、第１の吸込ノズルとは反対側の前記ケーシングに設けられ環状流路部と接続される第２の吸込ノズルと、環状流路部における第１の吸込ノズルとは反対側に設けられた旋回防止板とを備える。前記第１の吸込ノズルは回転軸の方向に向かって配置され、前記第２の吸込ノズルは回転軸の方向からずれた方向に向かって配置され、第１の吸込ノズルと第２の吸込ノズルは、作動流体の流入を制御する流入制御装置を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸と、この回転軸に取付けられた遠心羽根車と、前記回転軸を支承する軸受と、これら回転軸と遠心羽根車と軸受とを収容するケーシングとを備えた遠心式流体機械であって、
前記遠心羽根車の上流側の前記ケーシングに設けられ、作動流体を前記回転軸の径方向から導入して前記遠心羽根車に流入させる吸込流路を備え、前記吸込流路は、
作動流体を導入する第１の吸込ノズルと、
前記回転軸の周囲に設けられ前記第１の吸込ノズルと接続される環状流路部と、
前記環状流路部と前記遠心羽根車の入口との間に設けられ、作動流体の流れを前記回転軸の軸方向へと転向させるＬ字ベンド部と、
前記第１の吸込ノズルとは反対側の前記ケーシングに設けられ前記環状流路部と接続される第２の吸込ノズルと、
前記環状流路部における前記第１の吸込ノズルとは反対側に設けられた旋回防止板とを備え、
前記第１の吸込ノズルは前記回転軸の方向に向かって配置され、前記第２の吸込ノズルは前記回転軸の方向からずれた方向に向かって配置され、
前記第１の吸込ノズルと前記第２の吸込ノズルは、それぞれの吸込ノズルから圧縮機内部へ導入する作動流体の流入を制御する流入制御装置を備えている
ことを特徴とする遠心式流体機械。

【請求項2】

回転軸と、この回転軸に取付けられた複数枚の遠心羽根車と、前記回転軸を支承する軸受と、これら回転軸と遠心羽根車と軸受とを収容するケーシングとを備えた一軸多段遠心圧縮機であって、
初段の遠心羽根車の上流側の前記ケーシングに設けられた吸込流路を備え、前記吸込流路は、
作動流体を導入する第１の吸込ノズルと、
前記回転軸の周囲に設けられ前記第１の吸込ノズルと接続される環状流路部と、
前記環状流路部と初段の遠心羽根車の入口との間に設けられ、作動流体の流れを前記回転軸の軸方向へと転向させるＬ字ベンド部と、
前記第１の吸込ノズルとは反対側の前記ケーシングに設けられ前記環状流路部と接続される第２の吸込ノズルと、
前記環状流路部における前記第１の吸込ノズルとは反対側に設けられた旋回防止板とを備え、
前記第１の吸込ノズルは前記回転軸の方向に向かって配置され、前記第２の吸込ノズルは前記回転軸の方向からずれた方向に向かって配置され、
前記第１の吸込ノズルと前記第２の吸込ノズルは、それぞれの吸込ノズルから圧縮機内部へ導入する作動流体の流入を制御する流入制御装置を備えている
ことを特徴とする一軸多段遠心圧縮機。

【請求項3】

請求項２に記載の一軸多段遠心圧縮機であって、
前記第２の吸込ノズル及び前記旋回防止板の設置場所の付近以外の前記環状流路部の断面形状は、前記回転軸の円周方向に沿って略一定の形状に構成していることを特徴とする一軸多段遠心圧縮機。

【請求項4】

請求項２に記載の一軸多段遠心圧縮機であって、
前記第２の吸込ノズルは、前記第１の吸込ノズルよりもノズルサイズが小さく構成されていることを特徴とする一軸多段遠心圧縮機。

【請求項5】

請求項２に記載の一軸多段遠心圧縮機であって、
作動流体を前記第１の吸込ノズルに導くための主配管と、前記第２の吸込ノズルに作動流体を導くための副配管とを備えていることを特徴とする一軸多段遠心圧縮機。

【請求項6】

請求項５に記載の一軸多段遠心圧縮機であって、
前記作動流体の流入を制御する流入制御装置は、前記主配管と前記副配管にそれぞれ設けられた流量調整弁または開閉弁であることを特徴とする一軸多段遠心圧縮機。

【請求項7】

請求項６に記載の一軸多段遠心圧縮機であって、
前記副配管は前記主配管における前記流入制御装置の上流側から分岐して前記第２の吸込ノズルに作動流体を導く配管であることを特徴とする一軸多段遠心圧縮機。

【請求項8】

回転軸と、この回転軸に取付けられた複数枚の遠心羽根車と、前記回転軸を支承する軸受と、これら回転軸と遠心羽根車と軸受とを収容するケーシングとを備えた一軸多段遠心圧縮機であって、
初段の遠心羽根車の上流側の前記ケーシングに設けられた吸込流路を備え、前記吸込流路は、
作動流体を導入する第１の吸込ノズルと、
前記回転軸の周囲に設けられ前記第１の吸込ノズルと接続される環状流路部と、
前記環状流路部と初段の遠心羽根車の入口との間に設けられ、作動流体の流れを前記回転軸の軸方向へと転向させるＬ字ベンド部と、
前記第１の吸込ノズルとは反対側の前記ケーシングに設けられ前記環状流路部と接続される第２の吸込ノズルと、
前記第１の吸込ノズルと前記第２の吸込ノズルの間の前記ケーシングに設けられ前記環状流路と接続される第３の吸込ノズルと、
前記環状流路部における前記第１の吸込ノズルとは反対側に設けられた旋回防止板とを備え、
前記第１の吸込ノズルは前記回転軸の方向に向かって配置され、前記第２の吸込ノズル及び前記第３の吸込ノズルは前記回転軸の方向からずれた方向に向かって配置され、
前記第２の吸込ノズルと前記第３の吸込ノズルは前記旋回防止板を挟むように該旋回防止板の左右に配置され、
前記第１の吸込ノズル、前記第２の吸込ノズル及び前記第３の吸込ノズルは、それぞれの吸込ノズルから圧縮機内部へ導入する作動流体の流入を制御する流入制御装置を備えている
ことを特徴とする一軸多段遠心圧縮機。

【請求項9】

請求項８に記載の一軸多段遠心圧縮機であって、
前記第２の吸込ノズル、前記第３の吸込ノズル及び前記旋回防止板の設置場所の付近以外の前記環状流路部の断面形状は、前記回転軸の円周方向に沿って略一定の形状に構成していることを特徴とする一軸多段遠心圧縮機。

【請求項10】

請求項８に記載の一軸多段遠心圧縮機であって、
前記第２の吸込ノズル及び前記第３の吸込ノズルは、前記第１の吸込ノズルよりもノズルサイズを小さく構成していることを特徴とする一軸多段遠心圧縮機。

【請求項11】

請求項８に記載の一軸多段遠心圧縮機であって、
作動流体を前記第１の吸込ノズルに導くための主配管と、前記第２の吸込ノズルに作動流体を導くための副配管と、前記第３の吸込ノズルに作動流体を導くための副配管とを備えていることを特徴とする一軸多段遠心圧縮機。

【請求項12】

請求項１１に記載の一軸多段遠心圧縮機であって、
前記作動流体の流入を制御する流入制御装置は、前記主配管と、前記第２の吸込ノズル作動流体を導くための副配管と、前記第３の吸込ノズルに作動流体を導くための副配管のそれぞれに設けられた流量調整弁または開閉弁であることを特徴とする一軸多段遠心圧縮機。

【請求項13】

請求項１２に記載の一軸多段遠心圧縮機であって、
前記第２の吸込ノズル作動流体を導くための副配管と、前記第３の吸込ノズルに作動流体を導くための副配管は、それぞれ前記主配管における前記流入制御装置の上流側から分岐して前記第２の吸込ノズルまたは前記第３の吸込ノズルに作動流体を導く配管であることを特徴とする一軸多段遠心圧縮機。

【請求項14】

請求項２～１３の何れか一項に記載の一軸多段遠心圧縮機であって、
前記旋回防止板は、前記回転軸の回転方向に傾けた傾斜面または旋回防止するための旋回防止面の少なくとも何れかを有する構成としたことを特徴とする一軸多段遠心圧縮機。

【請求項15】

請求項２～１３の何れか一項に記載の一軸多段遠心圧縮機であって、
前記一軸多段遠心圧縮機は、アンモニアまたはメタノールなどを合成する合成圧縮機として使用されることを特徴とする一軸多段遠心圧縮機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、遠心式流体機械及び一軸多段遠心圧縮機に関し、特にそれらの吸込流路形状に関するものである。

【背景技術】

【0002】

各種プラントでは、プロセスガスを昇圧するため、一つの回転軸に複数枚の遠心羽根車を多段に設けた一軸多段遠心圧縮機が用いられている。この一軸多段遠心圧縮機は、吸込流路を形成する吸込ノズルからプロセスガスを吸入して環状流路部の内部に導入した後、回転軸に多段に設けた遠心羽根車により順次圧縮、昇圧し、その後吐出ノズルから排出するように構成されている。

【0003】

このような一軸多段遠心圧縮機の例としてＷＯ２０１６／１２１０４６号公報（特許文献１）に記載のものがある。この特許文献１のものでは、吸込ノズルから吸入したプロセスガスの流れを、吸込ボリュート（環状流路部）内で回転軸の軸線に沿うように曲げて初段の遠心羽根車に流入させるようにしている。また、流れが曲がる際の圧力損失を抑制するため、前記吸込ボリュートに連通し、該吸込ボリュートに外部から作動流体（ガス）を吸い込み可能とする吸込ノズルを、回転軸の周方向に間隔をあけて複数設けた構成としている。前記吸込ノズルは回転軸の方向を向くように配置されている。

【0004】

この特許文献１のものでは、それぞれの吸込ノズルから吸込ボリュートに流入する流体同士を吸込ボリュート内で衝突させることにより、流体の流れ方向を回転軸の軸線方向に向かって急激に曲げることを可能にしている。従って、吸込流路の下流に設置している遠心羽根車への流れは、回転軸に対する円周方向の旋回速度成分を除去された状態で、羽根車へと流入させることができる。また、回転軸中心方向を向くように複数の吸込ノズルが設けられているので、吸込ボリュート内で周方向に均一となるように、吸込ノズルから流体を流入させることができ、流量分布が周方向に均一化された流れを羽根車へ導入することができるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】ＷＯ２０１６／１２１０４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

一軸多段遠心圧縮機が使用されるプラントの種類によっては、設置される一軸多段の遠心圧縮機に対し、定格吐出圧力を維持しつつ、定格流量からかなり小流量側までの幅広い流量範囲における安定動作の確保が要求される場合がある。

【0007】

一軸多段遠心圧縮機において安定動作域を小流量側へと拡大するための一般的な手段としては、吸込流路のすぐ下流に位置する初段遠心羽根車の吸込口に対し、遠心羽根車の回転方向と同一方向の旋回成分を有する予旋回流れを、なるべく周方向の流量分布が均一な状態で流入させる方法が知られている。

【0008】

ただし、初段遠心羽根車への予旋回の付与は、一軸多段遠心圧縮機の吐出圧力の低下も同時にもたらす。そのため前述したように、定格吐出圧力を維持しつつ定格流量から小流量側までの安定動作域を確保するためには、特許文献１に記載のように、常に予旋回の無い状態で一軸多段遠心圧縮機を動作させるのではなく、定格流量では予旋回を付与しない状態で圧縮機を運転する一方、作動流体の流量を減少させる場合に限り、初段の遠心羽根車に予旋回を付与して運転することが求められる。

【0009】

このように初段遠心羽根車への予旋回量をコントロールしながら一軸多段遠心圧縮機を運転する手段として、ベーン取付角を可変とするベーン駆動機構を有するインレットガイドベーンを、吸込流路の内部に設置することも知られている。

【0010】

しかし、インレットガイドベーンのように駆動機構を有する場合、インレットガイドベーンの取り付け角の変更頻度が高いと、可動部の信頼性が低下する。また、一つの吸込ノズルから作動流体を圧縮機内部に取り込む場合、吸込ノズルの設置位置付近における環状流路部を選択的に作動流体が流れるため、インレットガイドベーンの取り付け角を変更して予旋回を付与して運転する際に、流量分布が周方向に十分に均一化されずに初段の遠心羽根車に流れ込んでしまうという課題がある。

【0011】

本発明の目的は、吸込ノズルからの作動流体に対し予旋回を付与することができ、しかも流量分布が不均一になることも抑制できる遠心式流体機械及び一軸多段遠心圧縮機を得ることにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記目的を達成するため、本発明は、回転軸と、この回転軸に取付けられた遠心羽根車と、前記回転軸を支承する軸受と、前記回転軸と前記遠心羽根車を収容するケーシングとを備えた遠心式流体機械であって、前記遠心羽根車の上流側の前記ケーシングに設けられ、作動流体を前記回転軸の径方向から導入して前記遠心羽根車に流入させる吸込流路を備え、前記吸込流路は、作動流体を導入する第１の吸込ノズルと、前記回転軸の周囲に設けられ前記第１の吸込ノズルと接続される環状流路部と、前記環状流路部と前記遠心羽根車の入口との間に設けられ、作動流体の流れを前記回転軸の軸方向へと転向させるＬ字ベンド部と、前記第１の吸込ノズルとは反対側の前記ケーシングに設けられ前記環状流路部と接続される第２の吸込ノズルと、前記環状流路部における前記第１の吸込ノズルとは反対側に設けられた旋回防止板とを備え、前記第１の吸込ノズルは前記回転軸の方向に向かって配置され、前記第２の吸込ノズルは前記回転軸の方向からずれた方向に向かって配置され、前記第１の吸込ノズルと前記第２の吸込ノズルは、それぞれの吸込ノズルから圧縮機内部へ導入する作動流体の流入を制御する流入制御装置を備えていることを特徴とする。

【0013】

本発明の他の特徴は、回転軸と、この回転軸に取付けられた複数枚の遠心羽根車と、前記回転軸を支承する軸受と、前記回転軸と前記遠心羽根車を収容するケーシングとを備えた一軸多段遠心圧縮機であって、初段の遠心羽根車の上流側の前記ケーシングに設けられた吸込流路を備え、前記吸込流路は、作動流体を導入する第１の吸込ノズルと、前記回転軸の周囲に設けられ前記第１の吸込ノズルと接続される環状流路部と、前記環状流路部と初段の遠心羽根車の入口との間に設けられ、作動流体の流れを前記回転軸の軸方向へと転向させるＬ字ベンド部と、前記第１の吸込ノズルとは反対側の前記ケーシングに設けられ前記環状流路部と接続される第２の吸込ノズルと、前記環状流路部における前記第１の吸込ノズルとは反対側に設けられた旋回防止板とを備え、前記第１の吸込ノズルは前記回転軸の方向に向かって配置され、前記第２の吸込ノズルは前記回転軸の方向からずれた方向に向かって配置され、前記第１の吸込ノズルと前記第２の吸込ノズルは、それぞれの吸込ノズルから圧縮機内部へ導入する作動流体の流入を制御する流入制御装置を備えていることにある。

【0014】

本発明の更に他の特徴は、回転軸と、この回転軸に取付けられた複数枚の遠心羽根車と、前記回転軸を支承する軸受と、前記回転軸と前記遠心羽根車を収容するケーシングとを備えた一軸多段遠心圧縮機であって、初段の遠心羽根車の上流側の前記ケーシングに設けられた吸込流路を備え、前記吸込流路は、作動流体を導入する第１の吸込ノズルと、前記回転軸の周囲に設けられ前記第１の吸込ノズルと接続される環状流路部と、前記環状流路部と初段の遠心羽根車の入口との間に設けられ、作動流体の流れを前記回転軸の軸方向へと転向させるＬ字ベンド部と、前記第１の吸込ノズルとは反対側の前記ケーシングに設けられ前記環状流路部と接続される第２の吸込ノズルと、前記第１の吸込ノズルと前記第２の吸込ノズルの間の前記ケーシングに設けられ前記環状流路部と接続される第３の吸込ノズルと、前記環状流路部における前記第１の吸込ノズルとは反対側に設けられた旋回防止板とを備え、前記第１の吸込ノズルは前記回転軸の方向に向かって配置され、前記第２の吸込ノズル及び前記第３の吸込ノズルは前記回転軸の方向からずれた方向に向かって配置され、前記第２の吸込ノズルと前記第３の吸込ノズルは前記旋回防止板を挟むように該旋回防止板の左右に配置され、前記第１の吸込ノズル、前記第２の吸込ノズル及び前記第３の吸込ノズルは、それぞれの吸込ノズルから圧縮機内部へ導入する作動流体の流入を制御する流入制御装置を備えていることにある。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、吸込ノズルからの作動流体に対し予旋回を付与することができ、しかも流量分布が不均一になることも抑制できる遠心圧縮機及び一軸多段遠心圧縮機を得ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施例１を示す一軸多段遠心圧縮機の縦断面図。

【図2】図1のII－II線矢視断面図で、第１の吸込ノズルからのみ流体が流入している状態を示す図。

【図3】図1のII－II線矢視断面図で、第１及び第２の吸込ノズルの両方から流体が流入している状態を示す図。

【図4】本発明の実施例１の変形例を説明する図で、図３に相当する図。

【図5】本発明の実施例１の他の変形例を説明する図で、図３に相当する図。

【図6】本発明の一軸多段遠心圧縮機の実施例２を説明する図で、図３に相当する図。

【図7】一般的な一軸多段遠心圧縮機を示す縦断面図。

【図8】図１のVIII－VIII線矢視断面図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて説明する。なお、各図において、同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。また、以下の説明では、一軸多段遠心圧縮機に本発明を適用した例について説明するが、単段の遠心圧縮機や一軸多段遠心ポンプなどの遠心式流体機械にも本発明は同様に適用できるものである。

【実施例0018】

まず、図７及び図８を用いて、従来の一般的な一軸多段遠心圧縮機について説明する。図７は一般的な一軸多段遠心圧縮機を示す縦断面図、図８は図７のVIII－VIII線矢視断面図である。

【0019】

図７に示すように一軸多段遠心圧縮機１００は、円筒状のケーシング５内に設けられた１本の回転軸２に複数枚の遠心羽根車１が多段に取り付けられている。前記回転軸２の両端部側は、前記ケーシング５等に設けられた軸受装置３と軸受装置４により回転自在に支持されている。前記軸受装置３は、軸受ケース３ａ、この軸受ケース３ａに保持された軸受（ジャーナル軸受）３ｂ及びスラスト軸受３ｃにより構成され、軸受装置４は、軸受ケース４ａと、この軸受ケース４ａに保持された軸受（ジャーナル軸受）４ｂにより構成されている。

【0020】

また、機外の空気等が初段の遠心羽根車１に直接流入するのを防止するため、初段の遠心羽根車１の吸込側と前記軸受装置３の間であって、前記ケーシング５の前記回転軸２が貫通する部分には、回転軸２と僅かな隙間をもって配置される軸封装置６ａが設けられている。さらに、最終段の遠心羽根車１から吐出された作動流体（作動ガス）がスクロール１３に流入することなく直接機外に漏洩するのを防止するために、最終段の遠心羽根車１と前記軸受装置４の間であって、前記ケーシング５の前記回転軸２が貫通する部分にも、回転軸２と僅かな隙間をもって配置される軸封装置６ｂが設けられている。また、各段の遠心羽根車１間にも軸封装置６ｃが設けられている。これらの軸封装置６（６ａ、６ｂ、６ｃ）としては通常ラビリンスシールが用いられている。

【0021】

初段の遠心羽根車１に作動流体を導入する吸込流路７の形状は、その他の段の静止流路１２とは、異なった形状となっている。即ち、前記吸込流路７は、遠心羽根車１及び回転軸２を収容する円筒状のケーシング５の初段の遠心羽根車１側の端部（吸込側）に形成され、作動流体を前記回転軸２の径方向から導入して初段の遠心羽根車１に流入させるため、該初段の遠心羽根車１に対し、軸方向吸込みが可能になるように構成されている。

【0022】

このため、前記吸込流路７は、ケーシング５における初段の遠心羽根車１の吸込側（上流側）に設けられ、図８示すように、作動流体を導入するための流路部７ａを有する吸込ノズル８と、前記回転軸２の周囲に設けられ前記吸込ノズル８と接続される環状流路部７ｂと、前記環状流路部７ｂと前記遠心羽根車１の入口との間に設けられ、作動流体の流れを前記回転軸の軸方向へと転向させるＬ字ベンド部７ｃと、前記環状流路部７ｂにおける前記吸込ノズル８とは反対側に設けられた旋回防止板１４を備えている。また、前記吸込ノズル８は前記回転軸２の方向に向かって配置されている。

【0023】

図８に示すように、前記吸込ノズル８は、その入口（フランジ部８ａ）の断面形状が円形となっており、内径側の環状流路部７ｂに近づくにつれてその断面形状が、吸込流路７の中心線Ｙに対して面対称となるオーバル形となるような断面形状に形成されている。吸込ノズル８から吸い込まれた作動流体は半径方向内側に導かれ、初段の遠心羽根車１の吸込口１ａに流入する。ここで、作動流体の機外からの導入口である吸込ノズル８のフランジ部８ａから、初段の遠心羽根車１の吸込口１ａまでの間のケーシング５内部の空間が、作動流体が通過する吸込流路７である。

【0024】

前記吸込流路７は、吸込ノズル８が存在する部分に相当する吸込ノズル８の流路部７ａと、この流路部７ａの内径側と接続される前記環状流路部７ｂと、該環状流路部７ｂの内径側と接続されるＬ字ベンド部７ｃと、初段の遠心羽根車１の吸込口１ａに対向する位置に設けられている吸込部７ｄから構成されている。

【0025】

前記環状流路部７ｂは、円環状に形成され、作動流体Ａを吸込ノズル８に近い側（吸込ノズル側）から遠い側（反吸込ノズル側）へと回り込ませるために設けられている。また、前記Ｌ字ベンド部７ｃは、作動流体Ａを半径方向内向き方向から回転軸２の軸線Ｘの下流側方向へと転向させるために設けられている。

【0026】

図７に示すように、各段の遠心羽根車１の半径方向外径側には、遠心羽根車１から吐出された作動流体の流路がほぼ径方向に形成されており、この作動流体の流路はディフューザ１０を形成している。この例では、前記ディフューザ１０には周方向に間隔を置いて配置された複数の翼（羽根）１０ａを有する羽根付ディフューザを用いている。なお、前記ディフューザ１０として翼１０ａを持たない羽根なしディフューザを用いる場合もある。

【0027】

前記ディフューザ１０の下流側は、次段の遠心羽根車１への吸込流路を形成するために、作動流体の流れを半径方向外向き流れから半径方向内向き流れにするためのリターンチャンネル１１が形成されている。このリターンチャンネル１１には、作動流体の流れを整流するためにリターンベーン１１ａが周方向に間隔をおいて配置されている。前記ディフューザ１０及びリターンチャンネル１１は静止流路１２を形成している。

【0028】

最終段の遠心羽根車１の出口側（下流側）である遠心羽根車１の半径方向外側には、スクロール１３が形成されており、最終段の遠心羽根車１から流出する高圧の作動流体を集めて吐出ノズル９から機外へと吐出するように構成されている。

【0029】

前述した軸封装置６ｃは、前記ディフューザ１０とリターンチャンネル１１との間のケーシング５内周側に回転軸２と僅かな隙間をもって設けられており、前段の遠心羽根車１から吐出された作動流体が静止流路１２側に流れずにバイパスして後段の遠心羽根車１に流入するのを防止するものである。

【0030】

図８に示すように、吸込ノズル８のフランジ部８ａから導入された作動流体Ａは、吸込ノズル８の流路部７ａを通過して、流路部７ａの出口と前記環状流路部７ｂの外径７ｂａの位置との接続部（吸込ノズル直下部）８ｂから、前記環状流路部７ｂ内に流入する。ここで、吸込ノズル８の流路部７ａを流れる作動流体Ａは、環状流路部７ｂ及びＬ字ベンド部７ｃのうち、前記吸込ノズル８が設置されている側の周方向範囲である前記接続部（吸込ノズル直下部）８ｂから、前記環状流路部７ｂ及びＬ字ベンド部７ｃに流れ込む。このため、初段の遠心羽根車１の吸込口１ａの部分での作動流体の流れは周方向に不均一なガス流量分布を呈する場合が多い。

【0031】

即ち、図８に示すように、作動流体Ａは、回転軸２の周囲の全周にわたって存在する環状流路部７ｂを左右に回り込みながら、環状流路部７ｂの内径７ｂｂと接続されるＬ字ベンド部７ｃに流入する。ここで、環状流路部７ｂからＬ字ベンド部７ｃに接続される部分における前記吸込ノズル８の反対側の吸込流路７内部には、作動流体Ａの流れの旋回除去と左右対称性確保のために旋回防止板１４が設けられている場合が多い。この旋回防止板１４により作動流体Ａは、環状流路部７ｂの各周方向位置において、流動方向を回転軸２の軸線Ｘに向かう方向へと変化させつつ、吸込流路７の中心線Ｙに対して左右対称な流れ場を形成して、前記Ｌ字ベンド部７ｃへと流入する。その後、作動流体Ａは軸線Ｘの下流側方向へと流れ、初段の遠心羽根車１の吸込口１ａに吸い込まれる。

【0032】

このように、吸込ノズル８が１つのみ取り付けられた構造をとる従来の一般的な一軸多段遠心圧縮機では、環状流路部７ｂ並びに旋回防止板１４の作用により、初段の遠心羽根車１の吸込口１ａにおける作動流体Ａは、吸込流路７の中心線Ｙに対して左右対称ではあるが、周方向には不均一な流量分布となる。また、旋回成分のない状態で遠心羽根車１へと流入する。この周方向への不均一な流量分布により、初段の遠心羽根車１では若干の性能低下はあるものの、一軸多段遠心圧縮機１００を定格流量付近でのみ運転する場合には、図７、図８に示す従来の吸込流路構造を持つ一軸多段遠心圧縮機であっても特に問題なく動作させることが可能である。

【0033】

しかし、図７，図８に示す従来の吸込流路構造を持つ一軸多段遠心圧縮機１００では、定格流量での運転は可能であるが、定格流量から小流量側までの幅広い流量範囲で安定動作を確保することについては考慮されていない。このため、特に定格流量以外の小流量で運転する場合には、安定動作を確保することは困難であった。

【0034】

定格流量から小流量側までの幅広い流量範囲で安定動作を確保するためには、初段の遠心羽根車１の吸込口１ａにおける周方向への作動流体の流量分布の均一性を高めつつ、予旋回を付与せずに作動流体を流入させる状態と、予旋回を付与して作動流体を流入させる状態とを切換られるようにする必要がある。

【0035】

そこで本実施例では、図１～図３に示すように、一軸多段遠心圧縮機１００において、環状流路部７ｂの外径７ｂａの位置に相当する流路壁面のうち、吸込ノズル８（以下の説明では、第１の吸込ノズル８という）とは反対側となる部分に、第２の吸込ノズル２０と旋回防止板１９を設置し、第１の吸込ノズル８は回転軸２の方向に向かって配置する一方、第２の吸込ノズル２０は回転軸２の方向からずれた方向に向かって配置するように構成している。

【0036】

また、第１の吸込ノズル８と第２の吸込ノズル２０は、それぞれの吸込ノズル８，２０から圧縮機内部へと導入する作動流体の量を調整できるようにしている。このような吸込流路構造を持つ一軸多段遠心圧縮機とすることにより、初段の遠心羽根車１の吸込口１ａにおける作動流体の流入流れの予旋回量を調整可能にすることができ、しかも流入する作動流体の周方向における流量分布の均一性もより高めることができる。

【0037】

以下、図１～図３を用いて、本実施例１の一軸多段遠心圧縮機１００について詳細に説明する。図１は、本発明の実施例１を示す一軸多段遠心圧縮機の縦断面図、図２，図３はそれぞれ図１のII－II線矢視断面図で、吸込流路の部分の断面図に相当する。また、図２は第１の吸込ノズルからのみ流体が流入している状態を示す図、図３は第１及び第２の吸込ノズルの両方から流体が流入している状態を示す図である。なお、本実施例の説明においては、図７，図８を用いて説明した一般的な一軸多段遠心圧縮機と同じ部分については同一符号を付して重複する説明を省略し、図７，図８に示した一軸多段遠心圧縮機と異なる部分を中心に説明する。

【0038】

図１～図３に示すように、本実施例１の一軸多段遠心圧縮機１００は、回転軸２と、この回転軸２に多段に取付けられた複数枚の遠心羽根車１と、前記回転軸２を支承する軸受装置３，４（３ａ，４ａ…軸受ケース、３ｂ，４ｂ…軸受、３ｃ…スラスト軸受）と、前記遠心羽根車１や前記回転軸２などを収容するケーシング５とを備えている。また、初段の遠心羽根車１の上流側の前記ケーシング５に設けられた吸込流路７を備え、前記吸込流路７は、作動流体（例えば、プラントのプロセスガス等の作動ガス）Ａを導入する流路部７ａを有する第１の吸込ノズル８と、前記回転軸２の周囲に設けられ前記第１の吸込ノズル８と接続される環状流路部７ｂと、前記環状流路部７ｂと初段の遠心羽根車１の入口（吸込口１ａ）との間に設けられ、作動流体の流れを前記回転軸２の軸方向へと転向させるＬ字ベンド部７ｃと、初段の遠心羽根車１の吸込口１ａに対向する位置に設けられている吸込部７ｄなどから構成されている。前記流路部７ａは第１の吸込ノズル８の内部流路部分である。

【0039】

また本実施例では、前記第１の吸込ノズル８とは反対側の前記ケーシング５に設けられ、前記環状流路部７ｂと接続される第２の吸込ノズル２０を備えている。即ち、前記環状流路部７ｂの外径７ｂａの位置に相当するケーシング５内部の流路壁面のうち、前記第１の吸込ノズル８とは反対側の位置に前記第２の吸込ノズル２０が設けられている。この第２の吸込ノズル２０は、図３に示すように、第２の吸込ノズル２０の内部流路部分であって作動流体Ｂを導入する流路部１７と、第２の吸込ノズルの流路部１７と環状流路部７ｂとの連結部である第２の吸込ノズル２０の流路部出口１７ａを備えている。１９は前記環状流路部７ｂにおける前記第１の吸込ノズル８とは反対側に設けられた旋回防止板である。

【0040】

前記第１の吸込ノズル８は、図７，図８に示すものと同様に、前記回転軸２の方向に向かって配置されている。即ち本実施例では、前記第１の吸込ノズル８は、前記回転軸２の軸線Ｘに対し直交する方向に設けられている。これに対し、前記第２の吸込ノズル２０は、前記回転軸２の方向からずれた方向に向かって配置されている。即ち本実施例では、前記第２の吸込ノズル２０は、前記環状流路部７ｂの略接線方向に設けられている。

【0041】

また、前記旋回防止板１９は、前記第２の吸込ノズル２０の流路壁面の一部を構成するように設けられている。この旋回防止板１９は、前記第２の吸込ノズル２０からの作動流体Ｂの流れが、流路部出口１７ａで前記環状流路部７ｂに沿って流れるようにする傾斜面１９ａを有している。即ち、本実施例における前記旋回防止板１９は、環状流路部７ｂからＬ字ベンド部７ｃにかけて、遠心羽根車１の回転方向Ｒを表す矢印と同一の方向に傾けた前記傾斜面１９ａを有する構成としている。

【0042】

本実施例においては、前記第１、第２の吸込ノズル８，２０のそれぞれのフランジ部８ａ，２０ａから流路部７ａ，１７の内部へ導入される作動流体の流入を制御する流入制御装置が備えられている。前記流入制御装置としては、流入を開閉する開閉弁や流入量を調整可能にする流量調整弁などが用いられる。本実施例では、前記流入制御装置として流量調整弁を用いた場合について説明する。

【0043】

即ち、図１に示すように、本実施例においては、作動流体を一軸多段遠心圧縮機１００の第１のノズル８に導くための主配管２２と、この主配管２２に設けられた流量調整弁２２ａと、前記主配管２２における前記流量調整弁２２ａの上流側から分岐して第２の吸込ノズル２０に作動流体を導くための副配管２３と、この副配管２３に設けられた流量調整弁２３ａを備えている。

【0044】

なお、前記第１の吸込ノズル８のフランジ部８ａから圧縮機内部に導入される作動流体Ａの流れは、図２及び図３における実線矢印で表されている。一方、前記第２の吸込ノズル２０のフランジ部２０ａから圧縮機内部に導入される作動流体Ｂの流れは、図３における点線矢印で表されている。

【0045】

次に、上記流量調整弁２２ａを開とし、上記流量調整弁２３ａを閉として、前記第１の吸込ノズル８のフランジ部８ａからのみ作動流体Ａを導入した場合について図２を用いて説明する。図２は第１の吸込ノズル８のフランジ部８ａからのみ、吸込流路７の内部に作動流体Ａを導入した場合の作動流体Ａの流動状態を示している。

【0046】

図２に示すように、前記第１の吸込ノズル８のフランジ部８ａからのみ、吸込流路７の内部に作動流体Ａを導入した場合、吸込流路７の内部の作動流体Ａの流動状態は、図８で説明した吸込流路７での流れとほぼ同様になる。

【0047】

即ち、第１の吸込ノズル８の流路部７ａを流通する作動流体Ａは、環状流路部７ｂの内部へと流入した後に、左右にそれぞれ回り込みながら、旋回防止板１９の設置効果により環状流路部７ｂの各周方向位置において、流動方向を回転軸２の軸線Ｘに向かう方向へと変化させつつＬ字ベンド部７ｃに流入する。Ｌ字ベンド部７ｃに流入した作動流体Ａはその後、流動方向を軸線Ｘの下流側方向へと転向させ、吸込部７ｄから初段の遠心羽根車１の吸込口１ａへ流入する。

【0048】

なお、図２に示す状態では、第２の吸込ノズル２０のフランジ部２０ａからの作動流体の流れ込みがないため、第２の吸込ノズル２０の流路部１７内はガスの流動のない高静圧のよどみ領域となる。このため、図２の右側の環状流路部７ｂを通過した作動流体Ａが第２の吸込ノズル２０の流路部１７内へ流入する量は少ない。

【0049】

次に、上記流量調整弁２２ａを開とし、上記流量調整弁２３ａも開として、前記第１の吸込ノズル８のフランジ部８ａと前記前記第２の吸込ノズル２０のフランジ部２０ａの両方から作動流体を導入した場合について図３を用いて説明する。図３は第１の吸込ノズル８のフランジ部８ａからの作動流体Ａの導入に加え、第２の吸込ノズル２０のフランジ部２０ａからも同時に作動流体Ｂを吸込流路７の環状流路部７ｂ内に導入した場合の作動流体Ａ，Ｂの流動状態を示している。

【0050】

図３に示すように、第１の吸込ノズル８及び第２の吸込ノズル２０から同時に作動流体Ａ，Ｂを導入した場合、吸込流路７の内部の作動流体の流動状態は以下のようになる。
前記第２の吸込ノズル２０の流路壁面の一部を構成するように設けられている旋回防止板１９は、その壁面が環状流路部７ｂからＬ字ベンド部７ｃにかけて、羽根車回転方向Ｒと同一の方向に傾くように形成している前記傾斜面１９ａを有している。また、前記第２の吸込ノズル２０を、回転軸２の方向からずれた方向に向かうように配置している。これらの構成により、前記第２の吸込ノズル２０のフランジ部２０ａから導入された作動流体Ｂは、遠心羽根車１の回転方向Ｒと同一方向に旋回する旋回流となる。従って、前記作動流体Ｂは、図３に点線矢印で示すように、環状流路部７ｂの内部を第１の吸込ノズル８の方向に向かって流れることになる。

【0051】

この作動流体Ｂの流れのうちの一部は、環状流路部７ｂの各周方向位置において、遠心羽根車１の回転方向Ｒと同一方向に旋回しながらＬ字ベンド部７ｃに流入し、さらに流動方向を軸線Ｘの下流側方向へと転向させ、初段の遠心羽根車１の吸込口１ａへ流入する。

【0052】

一方、前記第１の吸込ノズル８のフランジ部８ａから流入した作動流体Ａは、第２の吸込ノズル２０から遠心羽根車１の回転方向Ｒと同一方向に旋回しながら環状流路部７ｂに流れてくる作動流体Ｂに押されて、同一方向の旋回を与えられ、環状流路部７ｂを旋回防止板１９が設置されている方向へと流れる。環状流路部７ｂを前記回転方向Ｒと同一方向に旋回しながら流れる作動流体Ａは、環状流路部７ｂの各周方向位置において旋回しながらＬ字ベンド部７ｃに流入し、さらに流動方向を軸線Ｘの下流側方向へと転向させて初段の遠心羽根車１の吸込口１ａへ流入する。

【0053】

以上説明したように、第１の吸込ノズル８のフランジ部８ａから作動流体Ａを導入すると同時に、第２の吸込ノズル２０のフランジ部２０ａからも作動流体Ｂを導入した場合、初段の遠心羽根車１の吸込口１ａに予旋回が付与された作動流体を流入させることができる。また、第１の吸込ノズル８と第２の吸込ノズル２０のそれぞれから作動流体Ａ，Ｂを導入するため、初段の遠心羽根車１の吸込口１ａに流入する作動流体の流れを周方向により均一な流量分布とすることができる。

【0054】

これに対し、図７，図８で説明した吸込ノズルが１つだけのものでは、吸込ノズル直下部８ｂ付近を集中して作動流体Ａが流れるため、初段の遠心羽根車１の吸込口１ａに流入する作動流体の流れが周方向に不均一な流量分布となる。
したがって、本実施例によれば、初段の遠心羽根車１の吸込口１ａに流入する作動流体の流れを改善でき、周方向に一様性の高いより均一な流量分布とした一軸多段遠心圧縮機を実現することができる。

【0055】

以上のように本実施例の構成とすれば、初段の遠心羽根車１の吸込口１ａにおける作動流体の流入流れの予旋回量を調整することが可能となる。図２，図３に示したように本実施例では、図２の右側の環状流路部７ｂにおける流れ方向に対し、図３では右側の環状流路部７ｂにおける流れ方向が反転する。流れ方向が反転した場合でも、環状流路部７ｂの内部の作動流体の流動により生じる圧力損失が増大しないようにするため、本実施例では、前記第２の吸込ノズル２０及び前記旋回防止板１９の設置場所の付近以外の前記環状流路部７ｂの断面形状を、前記回転軸２の円周方向に沿って略一定の形状に構成している。このように構成することにより、前記環状流路部７ｂの周方向における流路断面積の変化により生じる作動流体の加減速の大きさが、流れ方向によらずに同等することができる。

【0056】

本実施例における一軸多段遠心圧縮機１００が吸込む作動流体の総体積流量は、前記第１の吸込ノズル８と前記第２の吸込ノズル２０のそれぞれの吸込ノズルから導入される作動流体の体積流量の和となる。また、前記第１の吸込ノズル８から導入される作動流体の体積流量と、前記第２の吸込ノズル２０から導入される作動流体の体積流量の流量配分は、前記流量調整弁２２ａの開度と前記流量調整弁２３ａの開度を調整することにより任意に調整することが可能である。

【0057】

例えば、定格流量で運転する場合など、初段の遠心羽根車１へ吸い込まれる作動流体に予旋回を付与しない場合には、前記流量調整弁２２ａの開度を１００％（全開）とし、前記流量調整弁２３ａの開度は０％（全閉）として、前記流量配分を「１００：０」にすることにより可能である。また、小流量側で運転したい場合など、初段の遠心羽根車１へ吸い込まれる作動流体に予旋回を付与して運転する場合には、例えば、前記流量調整弁２２ａの開度を５０％とし、前記流量調整弁２３ａの開度も５０％とすれは、前記流量配分を「５０：５０」にすることができ、予旋回を付与して小流量側まで運転範囲を拡大でき、且つ遠心羽根車１への流れの周方向分布の一様性も向上させることができる。このように、前記流量配分を調整することにより、定格流量から小流量側まで幅広い流量範囲において安定動作をさせることができる。

【0058】

なお、前記流量配分については、「１００：０」や「５０：５０」に限られず、所望の総体積流量に応じて、前記第１の吸込ノズル８から導入する作動流体の体積流量と、前記第２の吸込ノズル２０から導入する作動流体の体積流量の流量配分を任意に調整することができる。吸込流路７で発生させる旋回流の旋回成分の大きさは次のように決まる。即ち、第２の吸込ノズル２０のフランジ部２０ａから導入される作動流体Ｂの流量と、第２の吸込ノズル２０の流路部出口１７ａにおける流路断面積から、第２の吸込ノズル２０の取付方向の流速の大きさが決まり、これにより前記旋回成分の大きさが決まる。従って、初段の遠心羽根車１への流入流れの予旋回量を大きくしたい場合には、前記第２の吸込ノズル２０のフランジ部２０ａから導入する作動流体Ｂの流量が多くなるように、前記流量調整弁２３ａを調節する。

【0059】

なお、本実施例の説明では、第１の吸込ノズル８から導入される作動流体の体積流量と、第２の吸込ノズル２０から導入される作動流体の体積流量の流量配分は、前記流量調整弁２２ａ，２３ａにより調整するようにしているが、以下のように構成しても良い。即ち、前記第２の吸込ノズル２０の流路断面積を第１の吸込ノズル８の流路断面積よりも小さく構成しておき、第２の吸込ノズル２０への流入を開閉弁で制御する。予旋回を与えて遠心羽根車１に流入させる場合には、前記開閉弁を開とすることにより、第１の吸込ノズル８からの流入量よりも少ない流量の作動流体を第２の吸込ノズル２０から環状流路部７ｂに導入することができる。流量制御装置を開閉弁とした場合には流量の調整はできないが、第２の吸込ノズルを第１の吸込ノズルよりもノズルサイズが小さく構成しておくことにより、予め定めた流量配分で運転することは可能である。

【0060】

なお、図３に示すような一様な予旋回流を初段の遠心羽根車１に流入させるような状況は、作動流体の総体積流量が定格流量よりもかなり低減させるような状況である。例えば、定格流量を１００％とすると、定格流量の７０％よりも作動流体の流量を減少させるような状況である。前記第１の吸込ノズル８は、基本的には、予旋回を付与しない図２に示す運転条件、即ち第１の吸込ノズル８からのみ定格流量相当の作動流体を導入する運転条件に合わせて、第１の吸込ノズル８の流路部７ａ内の流速が過大になり過ぎないように、設計されている。

【0061】

一方、図３に示すような予旋回を付与する運転の場合には、吸込ガスの総体積流量が定格流量の例えば７０％よりも小さくなるような条件となるため、仮に初段の遠心羽根車１の流入流れの予旋回量を増やすため、全ての作動流体を第２の吸込ノズル２０から導入するようにしても、第２の吸込ノズル２０から導入される作動流体の流量は定格流量に対しては小さい。従って、第２の吸込ノズル２０のノズルサイズは、第１の吸込ノズル８のノズルサイズよりも小さくすることが望ましい。

【0062】

また、前記環状流路部７ｂの流路断面形状は円周方向に略一定となるように構成することが好ましい。環状流路部７ｂの流路断面形状を円周方向に略一定とした際に、図３に示すような予旋回を付与するケースにおいて、予旋回量を増やすために第２の吸込ノズル２０から導入する作動流体の量を第１の吸込ノズル８から導入する作動流体の量に対して極端に増大させると、Ｌ字ベンド部７ｃを通過し初段の遠心羽根車１の吸込口１ａへ流入する作動流体の流量は、第２の吸込ノズル２０の流路部出口１７ａの付近で最も大きくなると共に、そこから環状流路部７ｂを反時計回りに進むにつれて徐々に小さくなり、旋回防止板１９の設置位置付近では最小となる。従って、予旋回付与時の初段の遠心羽根車１への流入流量の周方向の分布一様性が低下してしまう。

【0063】

予旋回付与時の初段の遠心羽根車１への流入流量の周方向の分布一様性を向上するためには、前記第２の吸込ノズル２０から導入する作動流体の流量と、第１の吸込ノズル８から導入する作動流体の流量とが、なるべく同等になるよう調整することが好ましい。

【0064】

また、初段の遠心羽根車１に付与する予旋回量の大きさと、予旋回付与時の初段の遠心羽根車１への流入流量の周方向の分布一様性の高さとのバランスを考慮し、第２の吸込ノズル２０から導入する作動流体の流量と、第１の吸込ノズル８から導入する作動流体の流量比率（流量配分）を調整することが望ましい。

【0065】

図２，図３で説明したように、本実施例では、旋回防止板１９を、環状流路部７ｂからＬ字ベンド部７ｃにかけて、遠心羽根車１の回転方向Ｒと同一の方向に傾けた傾斜面１９ａを有する構成としている。この理由は、図２に示すように予旋回を付与しない場合には、前記旋回防止板１９による旋回防止効果を発揮させると共に、図３に示すように予旋回を付与する場合には、第２の吸込ノズル２０から流入する作動流体による旋回流れ形成を補助する効果を発揮させることを狙ったものである。

【0066】

本実施例の一軸多段の遠心圧縮機１００の適用先としては、様々なプラントが想定されるが、その中で、設置される一軸多段の遠心圧縮機に対し、定格吐出圧力を維持しつつ、定格流量から小風量側までの幅広い流量範囲における安定動作の確保が要求される場合に有効である。例えば、アンモニアやメタノール等の合成プラント用の一軸多段遠心圧縮機として特に有効である。これらプラントで用いられる合成ガス圧縮機には、アンモニアやメタノールの合成に必要なガス圧力を維持しながら、所望のガス合成量に合わせ、定格流量から小風量側までの幅広い流量範囲において安定動作することが求められるためである。

【0067】

また、前記合成ガス圧縮機の駆動用電力として太陽光発電由来の電力が利用されるプラントにおいては、昼夜で発電量が大幅に変化するため、それに合わせてガス合成量も定格流量（昼間）から小風量（夜間）まで大幅に変化させる必要がある。このようなプラントで用いる合成ガス圧縮機では、昼間は図２に示すような予旋回を付与しない状態で一軸多段遠心圧縮機１００を運転し、吸込ガス量を低減したい夜間には図３に示すような予旋回を付与した状態で一軸多段遠心圧縮機１００を運転することで、昼間と夜間とで、第１の吸込ノズル８から導入する流量と第２の吸込ノズル２０から導入する流量とを調整しながら圧縮機を運転することが効果的である。

【0068】

本実施例によれば、吸込ノズルからの作動流体に対し、インレットガイドベーンを用いることなく、予旋回を付与することができるので、信頼性を向上でき、しかも流量分布が不均一になることも抑制できる一軸多段遠心圧縮機を得ることができる。

【0069】

即ち、吸込流路下流の初段の遠心羽根車１に予旋回を付与しないで作動流体を流入させる状態と、予旋回を付与して作動流体を流入させる状態とを、比較的簡単な構造で切換可能にすることができ、予旋回付与時の初段の遠心羽根車１への流入流れの周方向分布の一様性も高めることができる。

【0070】

次に本発明の実施例１で説明した旋回防止板１９の変形例を、図４及び図５を用いて説明する。実施例１で説明した旋回防止板１９の形状は、図２，図３に示すものに限られるものではなく、例えば、図４や図５に示すような旋回防止板１９としても良い。

【0071】

図４は、本発明の実施例１の変形例を説明する図で、図３に相当する図である。図４に示す例では、旋回防止板１９の旋回防止効果をより大きくするため、旋回防止板１９の形状を回転軸２の方向を向くように構成しているものである。

【0072】

図５は、本発明の実施例１の他の変形例を説明する図で、図３に相当する図である。図５に示す例では、旋回防止板１９による旋回流れ形成のための補助効果と旋回防止効果を併せ持つようにするために、旋回防止板１９に、図３と同様の傾斜面１９ａと、旋回防止効果をより大きくするための旋回防止面１９ｂとを有する形状としたものである。

【実施例0073】

以下、本発明の実施例２を、図６を用いて説明する。図６は本発明の一軸多段遠心圧縮機の実施例２を説明する図で、図３に相当する図である。この実施例２の説明においては、上述した実施例１と同様の部分についての説明は省略し、実施例１と異なる部分を中心に説明する。

【0074】

図６に示すように、本実施例２における吸込流路７は、第１の吸込ノズル８の内部流路部分である流路部７ａと、環状流路部７ｂを有する。また、環状流路部７ｂの外径７ｂａの位置に相当するケーシング５内部の流路壁面のうち、第１の吸込ノズル８とは反対側となる位置に第２の吸込ノズル２０と、第３の吸込ノズル２１を設置している。この第２の吸込ノズル２０には、その内部流路部分である流路部１７が形成され、第３の吸込ノズル２１には、その内部流路部分である流路部１８が形成されている。

【0075】

また、前記環状流路部７ｂの外径７ｂａの位置に相当するケーシング５内部の流路壁面のうち、第１の吸込ノズル８とは反対側となる位置には、第２の吸込ノズル２０の設置位置付近に、第２の吸込ノズル２０の流路壁面の一部を構成するように旋回防止板１９が設けられている。この旋回防止板１９には、実施例１と同様に、環状流路部７ｂからＬ字ベンド部７ｃにかけて、羽根車回転方向Ｒと同一の方向に傾けた傾斜面１９ａが設けられている。

【0076】

実施例１と同様に、前記第１の吸込ノズル８は回転軸２の方向に向かうように配置されている。また、前記第２の吸込ノズル２０及び第３の吸込ノズル２１は共に、回転軸２の方向からずれた方向に向かうように配置されている。さらに、前記第２の吸込ノズル２０及び前記第３の吸込ノズル２１は、前記旋回防止板１９を挟むように、環状流路部７ｂの左右にそれぞれ配置されている。

【0077】

これら第１、第２、第３の吸込ノズル８，２０，２１は、それぞれフランジ部８ａ，２０ａ，２１ａから吸込流路７の内部へと導入される流入作動流体の流量を調整可能に構成されている。即ち、第１の吸込ノズル８に対しては、図１に示す主配管２２が接続され、この主配管２２には流量調整弁２２ａが設けられている。また、第２、第３の吸込ノズル２０，２１に対しては、それぞれ、図１に示すように、主配管２２から分岐する副配管２３が接続され、それぞれの副配管２３にも流量調整弁２３ａが設けられている。
なお、他の構成は上述した実施例１と同様である。

【0078】

以上説明した本実施例２の構成とすることにより、以下の効果が得られる。
即ち、前記第１の吸込ノズル８のみから作動流体を吸込流路７内に導入すれば、図２と同様に、初段の遠心羽根車１に対する予旋回のない作動流体の流入状態を実現できる。
また、前記第１の吸込ノズル８及び前記第２の吸込ノズル２０から同時に作動流体を吸込流路７内に導入すれば、図３と同様に、初段の遠心羽根車１に対してその回転方向Ｒと同一方向の予旋回を付与した作動流体の流入状態を実現できる。

【0079】

一方、第１の吸込ノズル８及び第３の吸込ノズル２１から同時に作動流体を吸込流路７内に導入すれば、初段の遠心羽根車１に対してその回転方向Ｒと逆方向の逆予旋回を付与した作動流体の流入状態を実現できる。逆予旋回が初段の遠心羽根車１に対し付与された場合、初段の遠心羽根車１における圧力上昇を増大することができ、一軸多段遠心圧縮機１００の吐出圧力を増大させることが可能となる。
このように、本実施例２の構成とすることにより、定格流量付近における圧縮機吐出圧力の増大と、小風量側への安定動作範囲拡大を両立させることが可能となる。

【0080】

なお、本実施例２においても、上述した実施例１と同様に、以下の構成にすると良い。
即ち、環状流路部７ｂの流路断面形状は、円周方向に略一定となるようにすることが好ましい。また、前記第２の吸込ノズル２０と前記第３の吸込ノズル２１のノズルサイズは、第１の吸込ノズル８のノズルサイズよりも小さくすることが好ましい。さらに、初段の遠心羽根車１に付与する予旋回量の大きさと、予旋回付与時の初段の遠心羽根車１への流入流量の周方向分布一様性のバランスとを考慮し、第２の吸込ノズル２０または第３の吸込ノズル２１から導入する作動流体の流量と、第１の吸込ノズル８から導入する作動流体の流量の比率（流量配分）を調整することが好ましい。また、前記旋回防止板１９の形状は、図４に示す旋回防止板１９のように、旋回防止効果を大きくした構成や、図５に示す旋回防止板１９のように、旋回防止効果と旋回流れ形成の補助効果を併せ持つ構成としても良い。

【0081】

本実施例２に記載の一軸多段の遠心圧縮機１００の適用先については、実施例１の一軸多段遠心圧縮機と同様に、圧縮機の駆動用電力として太陽光発電由来の電力が利用されるアンモニアやメタノール等の合成プラントにおいて用いられる合成ガス圧縮機に特に好適である。

【0082】

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施例では一軸多段遠心圧縮機に本発明を適用した場合について説明したが、本発明は、一軸多段遠心圧縮機に限られるものではなく、単段の遠心圧縮機であっても、作動流体を前記回転軸の径方向から導入して前記遠心羽根車に流入させる吸込流路を備えるものであれば同様に適用できるものである。また、本発明は圧縮機に限られず、例えば一軸多段遠心ポンプ等の遠心式流体機械にも同様に適用可能である。さらに、本発明はアンモニアやメタノール等の合成プラントに用いられる合成ガス圧縮機に限られず、その他の各種プラントの圧縮機として適用可能である。
また、上述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。