JP2873581B2 - 遠心圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、遠心圧縮機、及びその逆作動で成り立つ求
心式タービン等の輻流式ターボ機械に関し、とりわけ、
小容量の流体圧縮を可能とする高効率遠心圧縮機に関す
るもので、たとえば、液化ガスを圧縮して、冷暖房、冷
凍、給湯を行う超音速遠心圧縮機に関する。

〔従来の技術〕

圧縮機は、往復圧縮機、回転圧縮機、及び遠心圧縮機
に大別される。

往復圧縮機とロタスコ型回転圧縮機は、ピストンの摩
擦による機械損失、磨耗による動力損失、吸入流体の温
度上昇による動力損失が大きいうえ、シリンダー内に圧
縮流体が残るため、体積効率が悪くなる。また、被圧縮
流体と共に潤滑油を循環させるため、潤滑油を循環する
ための圧力損失が大きくなるとともに、被圧縮流体が潤
滑油と混合して、その性能を低下する。

スクリュー型回転圧縮機は、同期回転させるための機
械損失、大量の潤滑油を循環させるための圧力損失、被
圧縮流体の漏洩損失、及び被圧縮流体や潤滑油とスクリ
ューとの回転摩擦が大きいうえ、被圧縮流体そのものの
性能も低下する。さらに、途中で潤滑油を分離するため
のイニシャルコストやランニングコストが増大する。

遠心圧縮機の機械損失は軸受部分のみであり、潤滑油
も循環しない。ところが、従来の遠心圧縮機は、その羽
根車の出口と入口との圧力差が大きくなると、ディフュ
ーザからの逆流が多くなり、羽根車とそのケーシングと
の間の漏洩が避けられないため、羽根車の出口から入口
に漏洩する漏洩損失や円板摩擦損失が大きくなり、もっ
ぱら、容量を大きくすることによって損失の割合を少な
くしてきた。これらの損失は、容量が小さくなると、そ
の割合が大きくなるため、結局、大きな損失となる。そ
の程度は、液化ガスを圧縮するとき、およそ25冷凍トン
以下の容量では、圧縮機として機能しなくなる程のもの
である。

すなわち、従来の遠心圧縮機は、その容量を小さくす
ると、流体通路の摩擦が大きくなり、摩擦によって羽根
車出口で高速流が得られなくなるため、ますます羽根車
出口の静圧が高くなるとともに、ディフューザからの逆
流も多くなる。また、容量を小さくすれば、羽根の数を
少なくする必要があり、いっそう羽根車の出口に静圧の
高い部分が生じてくる。こうして、羽根車出口の静圧が
高くなるとともに、羽根車の回りの漏洩損失や円板摩擦
損失が大きくなって、動力は消費するものの、ついに仕
事をしなくなり、圧縮不能となる。このため、小容量の
遠心圧縮機はまだ実現していない。

さらに、従来の遠心圧縮機は、衝撃波の処理が難し
く、大きな圧縮比を必要とする流体圧縮は、多段圧縮と
しなければならなかったが、このとき、軸受部分に完全
な軸封装置ができなかったため、圧力の高い段から低い
段へ圧縮流体が漏洩していた。この漏洩損失や軸封装置
での動力の損失が大きく、これを避けることはできなか
った。

以上のように、従来の遠心圧縮機は、ディフューザか
らの圧縮流体の逆流と、圧力の高い段からの圧縮流体の
逆流により、熱も逆流し、エンタルピの上昇によって、
大きなヘッドを必要とするようになり、ますます動力を
損失していた。

しかし、遠心圧縮機は、このような問題を解決すれ
ば、小容量の遠心圧縮機も実現し、効率のよい極めて理
想的な圧縮機が得られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、以上のような問題点に鑑み、羽根車の漏洩
損失や円板摩擦損失を少なくして、圧縮流体の逆流を防
止し、一段で大きな圧縮比を得るとともに、軸受部分を
少なくし、軸封装置をなくして、機械損失を減少する。
羽根車出口で平均化された低い静圧の高速流を得ること
により、羽根車出入口の静圧差を少なくし、出入口の静
圧の平衡状態を維持しながら、羽根車とそのケーシング
との間を減圧したり、羽根車ケーシングの内面に逆流防
止摩擦減少突起を設けることにより、羽根車での漏洩を
防止しつつ円板摩擦を少なくする。ディフューザで流体
の逆流を防止し、羽根車出口の静圧を低く保ちながら全
圧の高い圧縮流体に変換する。羽根車出口で不足膨張の
超音速流体膜とし、ディフューザ内で衝撃波を消滅し
て、一段で大きな圧縮比が得られる超音速遠心圧縮機を
提供するとともに、必要とするヘッドに応じて流量を変
えられる多目的遠心圧縮機としたり、使用流体を混合流
体とすることによって、動力を節約する。こうして、小
容量の高効率遠心圧縮機を実現し、大容量の遠心圧縮機
の効率を高めることを目的とする。

〔課題を解決するための手段、及び作用〕

熱は“分子や原子を揺り動かす力”であり、分子や原
子に振動を与える電磁波（太陽光など）は熱を発生す
る。熱の流れは振動の伝達であって、振動数が多いほど
温度は高く、振幅が大きいほど熱は強くなる（強い熱を
発生するものは、低温でもやけどをする）。流体を圧縮
して温度を高めることは、圧縮により分子の振動数を増
すことであり、摩擦熱は振動励起による分子の振動であ
る。断熱材は分子の振動を和らげる物質であり、暑さ寒
さは、感覚細胞が振動数の違いを感知することによって
感じられる。

《第一の発明》 ケーシング内で、軸を中心として回転する羽根車によ
ってつくられる流体通路において、この出口にノズルを
設け、この入口に絞りを設けるとともに、このノズルと
この絞りとの間を低速路（流速の遅い通路）として、こ
の低速路での流体の摩擦を少なくし、出口で高速流を得
ることにより、出口で流体の運動エネルギーを大きくし
て、出口で流体の静圧を低くし、反動度を小さくする。
また、この低速路内で流体の相対速度（流体通路に対す
る）を遅くすることにより、各ノズルの入口の圧力を平
均化する。

流体通路入口の絞りは、この入口での流体の摩擦を少
なくするとともに、この入口での相対速度（流体通路に
対する）を大きくすることにより、いっそう出口（流体
通路の）での流速を大きくし、羽根車の半径を小さくし
て、円板摩擦を小さくする。また、流体通路入口の流体
流入方向は、低速路内での流体の回転を阻止する方向と
し、各ノズルの入口の圧力を平均化する。

ノズルを超音速ノズル（先細末広ノズル）として超音
速流を得るとともに、これを不足膨張とすることによ
り、流体通路出口での衝撃波を抑制して、一段で大きな
圧縮比が得られる超音速遠心圧縮機の実現を可能とす
る。

さらに、要求されるヘッドに応じて、流体通路の出入
口の角度や断面積を変える可変装置を設け、羽根車に対
する負荷を平均化して動力を節約した多目的遠心圧縮機
とする。たとえば、この出入口を弾性体で構成して、遠
心力によって可変する。

ノズルの下流（流体流れの）に、羽根車の回転軸を中
心として同心円状に連続し、羽根車と共に回転する流体
膜平均羽根を設け、出口の圧力や角度を揃えて、密度を
平均化した流体膜をつくる。また、流体膜平均羽根は、
その入口から出口まで流体が膨張しつづける膨張度一定
の膨張羽根とし、これを不足膨張とする。さらに、流体
膜平均羽根に断面積可変装置を設け、これを弾性遠心力
可変装置として、ヘッドや流量の変化に対応する。

羽根車の回転の中心から、羽根車の流体通路の入口ま
での距離を、羽根車とそのケーシングとの間の内端開口
までの距離よりも大きくすることによって、この内端開
口を流体の静圧の高い位置に設けるとともに、内端開口
に羽根車の回転軸を中心として同心円状に連続する圧力
増大突起を設け、内端開口での流体の流れを塞き止めて
圧力を大きくし、内端開口と外端開口（羽根車とそのケ
ーシングとの間の）との圧力差（静圧差）を少なくす
る。このとき、圧力増大突起の横断面は、先端に刃を持
つスプーン状として、流れる流体の衝撃を少なくする。

羽根車の位置を調節する装置を設け、ディフューザへ
の流体の流入を滑らかにするとともに、全体を保温して
熱の流失を防止する。

流体は、特許請求の範囲において、すべての置換体と
異性体を含む。流体を混合流体として、圧縮を目的とす
る流体の衝撃波エネルギーを分散し、そのエントロピを
減少して動力を節約するとともに、各々の流体を分圧で
流して、熱の運搬量を増大する。

《第二の発明》 羽根車ケーシングの内面に、このケーシングに固定
し、羽根車の回転軸を中心として同心円状に連続する逆
流防止摩擦減少突起を設けることにより、羽根車とその
ケーシングとの間の外端開口から内端開口への漏洩を防
止しながら、羽根車の円板摩擦を少なくする。

すなわち、逆流防止摩擦減少突起を設けることによ
り、流体の境界層を局部的に薄くして逆流を防止し、円
板摩擦を少なくするもので、逆流防止摩擦減少突起の先
端が、流体の境界層に入り込むため、高速回転流体にか
かる遠心力によって、逆流防止摩擦減少突起の先端部分
の流体のヘッドが大きくなるとともに、逆流防止摩擦減
少突起の間の流体は、この高速回転流体で加速されて牽
引され、羽根車とそのケーシングとの間の外端開口から
内端開口への漏洩が防止される。

こうして、逆流する液体の流れは防止され、流体は羽
根車の外周に向かう流れとなり、各々の突起間の流体
は、螺旋回転をしながら牽引されて、流体密度が小さく
なるため、円板摩擦が減少する。

逆流防止摩擦減少突起の横断面は、その先端に鋭い刃
を持つスプーン状とし、さらに、突起間凹部を円形凹部
とすることにより、この突起と流れる流体との摩擦を少
なくする。

逆流防止摩擦減少突起に、間隙調節装置を設け、この
突起と羽根車との間隙を可及的狭くし、逆流防止の作用
と円板摩擦減少の作用を増大する。このとき、この突起
と羽根車との間隙調節は、予め通電経路を絶縁しておい
て、接触しないように通電調節することができる。

羽根車ケーシングの内面に、圧力検出装置を設けて、
羽根車の周囲の減圧を適切に行うとともに、サージング
による過度な圧力の上昇に対しては、遠心圧縮機の運転
を停止する。

《第三の発明》 羽根車とそのケーシングとの間（羽根車の周囲）に、
羽根車の回転に伴って回転する漏洩防止減圧羽根を設
け、羽根車の回転に伴う円板摩擦による羽根車の流体通
路の出口の静圧上昇の過不足を補い、羽根車の周囲での
漏洩を防止するとともに、羽根車の周囲の圧力を低くし
て、円板摩擦を少なくする。

漏洩防止減圧羽根は、流体の流れる方向の断面につい
て、その先端を鋭くし、流体の流入衝撃を少なくすると
ともに、その形状をスプーン状とすることにより、流体
のヘッドを大きくする。

漏洩防止減圧羽根は、側板のない片持羽根となるた
め、逆流流体の経路が短くなり、逆流流体の回転速度が
摩擦によって減速しないうちに加速されて、加速のため
の動力を節約することができる。

漏洩防止減圧羽根の入口に、羽根車のケーシングに固
定し、羽根車の回転軸を中心として同心円状に連続する
逆流返突起を設け、逆流する流体を返して漏洩防止減圧
羽根の入口に導く。

羽根車とそのケーシングとの間（羽根車の周囲）に、
円板摩擦による静圧上昇も含めて、全体として羽根車の
出入口の静圧と等しくなるように、漏洩防止減圧羽根を
設ける。漏洩防止減圧羽根は、羽根車の周囲の外端開
口、内端開口、又は両端開口に設けられる。両端開口に
漏洩防止減圧羽根を設けるとき、羽根車の周囲は最も減
圧される。漏洩防止減圧羽根は、外端開口から内端開口
への漏洩を防止するとともに、内端開口から外端開口へ
の漏洩も防止する。

羽根車の円板摩擦によって生じる静圧と、漏洩防止減
圧羽根の回転によって生じる静圧との合計が、羽根車と
そのケーシングとの間（羽根車の周囲）の外端開口と内
端開口において、それぞれ羽根車の流体通路の出口や入
口の静圧と等しくなるように、漏洩防止減圧羽根は、設
計範囲内で、平衡状態を維持する。先ず、羽根車の流体
通路の出口や入口の静圧が高いときには、流体は羽根車
の流体通路の出口や入口から逆流し、その逆流流体は逆
流返突起で返されて、漏洩防止減圧羽根の入口に流入
し、ここで、逆流流体の流量が増大すると、漏洩防止減
圧羽根によって加速された流体のヘッドが上昇し、漏洩
防止減圧羽根によって加速された流体のヘッドが上昇す
ると、逆流流体の流量が減少して平衡状態に達する。こ
のとき、逆流流体は、羽根車によって加速された流体の
ヘッドよりも遥かに小さなヘッドで漏洩防止減圧羽根の
出入口を循環する“循環平衡状態”となる。次に、羽根
車の流体通路の出口や入口の静圧が低いときには、羽根
車の周囲が減圧されて平衡状態に達する。このときは、
漏洩防止減圧羽根の近傍にある流体が漏洩防止減圧羽根
と共に回転する“遠心平衡状態”となる。外端開口と内
端開口が共にこの遠心平衡状態のときに最高効率とな
り、これを正常運転として設計される。

こうして、上記の内端開口の最大循環平衡状態（最も
ヘッドが大きくなる）から外端開口の再大循環平衡状態
まで、漏洩防止減圧羽根の機能は、変動する羽根車の流
体通路の出入口の圧力に自ら順応する。しかし、羽根車
の流体通路の出入口の圧力差が設計値を越えると、羽根
車とそのケーシングとの間は、そのままバイパスとして
機能するようになり、自動的にサージング防止装置に移
行する。

逆流返突起の先端は、これを鋭利なスプーン状横断面
とし、逆流返突起の間を円形凹部として、流体の摩擦を
少なくし、流体の流れを滑らかにする。

逆流返突起に間隙調節装置を設け、逆流返突起と漏洩
防止減圧羽根との間隙は、接触しないように通電調節す
ることにより、この間隙を可及的狭くして逆流返しの効
果を高める。

漏洩防止減圧羽根の出口には圧力平均室を設け、流出
流体の圧力を平均化する。

《第四の発明》 羽根車の下流（流体流れの）に設けられるディフュー
ザの流体通路において、この流体通路に絞りを設け、こ
の絞りの下流（流体流れの）に末広路を設けるととも
に、この流体通路の終端には流体集合路を設ける。さら
に、この末広路終端の断面積は、この絞りより上流（流
体流れの）の流体通路の最大断面積以上として、この絞
り部分で境界層を薄くし、流体の逆流を防止して、全圧
の高い流体に変換しつつ、羽根車の流体通路出口の静圧
を低く保つ。

末広路は、その断面積が、流体流れの下流に行くにつ
れて、徐々に大きくなっている流体通路である。

亜音速ディフューザの場合は、この絞りは流体通路の
入口にあり、超音速ディフューザの場合は、この絞りは
流体通路の途中にある。

流体通路の入口に、流体通路の側壁に固定する逆流返
突起を設けて、境界層内を逆流する流体をこの逆流返突
起で返し、この逆流流体を高速流体で牽引することによ
って流体の逆流を防止する。亜音速ディフューザでは、
この逆流返突起は絞りの部分（流体通路の入口）にあ
る。

末広路下流の流体通路に流体平均回転路を設け、末広
路から流出する流体を、この流体平均回転路で回転する
ことにより、その遠心力によって流体集合路の圧力のば
らつきに対抗して自らの圧力を平均化しつつ、末広路出
口の静圧を減圧しながら、末広路出口の流出速度や流出
角を一定に保つ。

超音速ディフューザの場合、末広路終端の断面積を、
絞りより上流の流体通路の最大断面積以上として、衝撃
波を末広路終端に跳ばした後、徐々にこの衝撃波を絞り
に近づけて、ディフューザ入口を超音速状態にし、羽根
車出口の静圧を低く保つことにより、羽根車の性能を向
上しながら全圧の高い流体に変換する。また、絞りを断
面積可変絞りとして、絞りの断面積を小さくすることに
より、衝撃波をさらに絞りに近づけ、いっそう全圧の高
い流体に変換し、ディフューザ効率を最高にする。この
とき、衝撃波は絞り部分で消滅する。

超音速ディフューザの流体の流れにおいて、羽根車か
ら流入する超音速流体の膜は不足膨張の状態で流入する
ため、ディフューザの入口では膨張波が生じており、こ
れが境界層の境界面で反射して圧縮波を生じる。この圧
縮波は、さらに境界層と干渉して、斜め衝撃波、垂直衝
撃波となり、疑似衝撃波となる。この疑似衝撃波を単に
衝撃波という。この衝撃波が絞りより上流にあるとき、
圧縮機出口の圧力を徐々に下げて、この衝撃波を絞りよ
り上流の最大断面積の位置（不足膨張の超音速流体の膜
が完全に膨張する位置）から、絞りより下流の上記最大
断面積と等しい断面積の位置まで跳ばす。ここで、圧縮
機出口の圧力を徐々に上げて行くと、この衝撃波は弱ま
りながら連続的に絞りに近づいて行く。このとき、この
弱い衝撃波より上流は超音速になり、下流は亜音速とな
って、流体の流れは超音速流から亜音速流に減速され、
全圧の高い流体に変換される。

断面積可変絞りを作動して、絞りの断面積を小さくし
ながら、圧縮機出口の圧力を徐々に上げて行くと、超音
速流体は絞り部分でチョークし、この弱い衝撃波は遂に
消滅して、最も全圧の高い流体に変換され、正常運転に
入る。この正常運転において、超音速流体は絞りより僅
かに下流でチョークして音速になるが、これは流体に粘
性があるためで、絞りに最も近接してチョークするよう
に断面積可変絞りを調節したとき、絞り部分の境界層は
最も薄く、逆流防止は最大になり、ディフューザ効率は
最高となる。

また、絞りの断面積を変えずに、流れる流体の流量や
マッハ数を変えることにより、断面積可変絞りを作動し
た場合と同じ効果を得ることができる。たとえば、羽根
車として、第一の発明の羽根車を使用すると、流量やマ
ッハ数を調節することができるため、絞りの断面積を変
えることなく、衝撃波を絞りの上流から下流に跳ばした
後、流量やマッハ数を徐々に正常に戻して衝撃波を絞り
に近づけることができる。

ディフューザの流体通路の入口に、その位置を変える
可変装置を設け、この流体通路の入口と、流入する流体
膜とを一致させるとともに、流体膜の厚さの変化にも対
応する。

ディフューザの流体通路において、その入口の断面
積、絞りの断面積、及び末広路下流の断面積を含む流体
通路全体の断面積をも変え、流量の変化に対応した適切
な断面積として逆流を防止し、羽根車出口の静圧を低く
保つ。

このとき、可変部分を弾性体で構成し、この弾性力や
流体の圧力によって、流体通路の断面積を変えることが
できる。

可変部分には、その位置を検出する位置検出装置を設
けて、可変部分の基準位置及び移動量を検出する。

ディフューザの流体通路に、衝撃波検出装置を設け、
衝撃波の位置により、圧縮機出口の圧力や絞りの断面積
を変えたり、超音速流体のマッハ数や絞りの断面積を変
えることによって、衝撃波を絞りに近づけて消滅する。
衝撃波検出装置は、たとえば、衝撃波を透過する光の明
るさや衝撃波前後の圧力の違いを検出する装置とする。

ディフューザの流体通路に、圧力検出装置を設け、デ
ィフューザ内の圧力を適切にコントロールしながら、正
常運転を行うとともに、衝撃波を検索することができ
る。

羽根車へ流入する流体の圧力を検出する検出装置を設
け、流入流体の圧力により羽根車のヘッドを決定すると
ともに、ディフューザ内の流体との圧力差によって、最
大効率となる運転を行う。

流体集合路から流出する流体の圧力を検出する検出装
置を設け、羽根車へ流入する流体との圧力差や衝撃波の
位置によって、羽根車の回転数を調整して、ヘッドの決
定や衝撃波の消滅を行い、ディフューザ効率が最高とな
る運転を行う。

羽根車の回転量を検出する検出装置を設け、この信号
によって、マッハ数を調整してり、可変部分を作動す
る。回転量検出装置は、たとえば、磁気センサから電気
信号を取り出す装置とする。

羽根車の出口の位置からディフューザの入口の位置、
ディフューザの流体通路の位置を決定するときは、通電
により接触位置を確認し、基準の位置を確認するととも
に、電気容量の変化によって、これらの位置を検出す
る。

本発明は、その運転を電子制御する。この電子制御は
ハードウェア及びソフトウェアによるコンピュータ制御
であり、本発明を使用する全システムの電子制御を含
む。そのシーケンス概要は、電磁誘導を利用して羽根車
の回転量を検出し、その信号によってモータを駆動し
て、回転量検出装置を持つディジタル式マイクロメータ
を作動して、可変部分を移動する。停止時には、可変部
分を基準位置に戻し、運転時には、羽根車の回転量に応
じて、この可変部分を特定の移動量だけ移動する。

ディフューザの流体通路に、鋭利な流線形を成す案内
羽根を設け、流体の流れを案内するとともに、流量が少
ない場合は、流体の流れを容易にする。

特に、案内羽根が超音速部分にあるときは、その端部
を後退角の大きい凹曲刃とし、流体との摩擦を少なくす
るとともに、衝撃波を弱くする。羽根車からディフュー
ザに流入する超音速流体膜は放射状に流入するため、案
内羽根での流れの偏角は小さくなり、衝撃波の傾き角も
小さくなって弱い衝撃波となる。また、流体は羽根車の
出口を不足膨張の状態で流出し、ディフューザには膨張
波を伴って流入するため、衝撃波はこの膨張波と干渉し
て、さらに弱くなる。

本発明は、流体集合路の断面積を、出口に向かって徐
々に大きくして、流体集合路の圧力を平均化したり、流
体集合路の吐出口を複数にして、流体集合路の圧力を平
均化して、上流の圧力も平均化する。

また、流体集合路の吐出口には逆止弁を設けて、流体
の流量を調整することにより、サージングを防止すると
ともに、高圧流体や熱の逆流を防止する。

さらに、ディフューザのケーシングに、位置調節装置
を設けて、ディフューザケーシングの設定時において、
絞りの位置、入口の位置等を適切に決定したり、ディフ
ューザを断熱材で作り、熱の逆流と熱の損失を防止し
て、圧縮仕事の効率を向上し、動力を節約する。

特許請求項の流体は、すべての置換体と、すべての異
性体を含み、置換数や置換位置を限定しない。

特許請求項の流体は、混合しないでも使用できるが、
圧縮を目的とする流体に、動力の節約を目的とする流体
を混合する。この混合流体は、互いに不活性な二つ以上
の流体が混合されているもので、各々の流体は分圧で流
れるため、熱の運搬量が増大する。

十分に保温された圧縮機での圧縮は、断熱圧縮と見な
され、摩擦や渦の発生のため、不可逆な断熱圧縮とな
る。このため、圧縮過程において、圧縮流体全体ののエ
ントロピは増大する。本発明が請求する混合流体は、こ
の圧縮過程において、圧縮を目的とする流体を熱分解か
ら保護し、この流体の衝撃波エネルギーを分散するとと
もに、そのエントロピを減少して、動力を節約する。

〔実施例〕

本実施例は、摂氏−20℃から摂氏85℃まで、摂氏105
℃の温度差を一段でつくり出す超音速遠心圧縮機の例で
あり、圧縮比は27.8である。本発明は、勿論、多段圧縮
を行うこともできる。このとき、従来の遠心圧縮機のよ
うに軸封装置を必要としないため、本例の一段圧縮に比
べてると、軸受部分は増えるが、従来の多段圧縮に比べ
て、軸受部分を少なくすることができる。

熱媒体には、成層圏のオゾンに影響がなく、人畜無害
であり、地球温暖化係数（GWP）の小さい液化ガスを使
用し、小型高効率高速モータを密閉している。この遠心
圧縮機の効率は約96％で、その容量は２冷凍トンであ
る。これは、家庭用として使用される小容量遠心圧縮機
であるが、業務用・産業用の圧縮機のように容量が大き
くなるほど、高い効率が得られる。

本実施例を図面により詳細に説明する。第１図は遠心
圧縮機の回転軸を含む全体断面図である。

第１図において、流体は流体流入口１より、遠心圧縮
機の回転とは逆回転の方向に流入し、羽根車２で加速さ
れ、ディフューザ３で高圧流体に変換されて、流体集合
路４に集合する。密閉モータ５の回転軸６と遠心圧縮機
の回転軸６が兼用されているため、位置調節装置７は遠
心圧縮機の中心を決定し、位置調節装置８はディフュー
ザ３の入口中心を含む面と回転軸６とを垂直に調節す
る。また、位置調節装置９は羽根車２の回転軸方向の位
置を調節し、位置調節装置10は回転軸６と羽根車２とを
垂直に調節する。

羽根車２、ディフューザ３及び流体集合路４等を取り
囲むケーシング11は断熱材12で覆われている。断熱材12
は遠心圧縮機と外部とを断熱し、遠心圧縮機の圧縮仕事
を有効にする。こうして、流体の流れに沿った構成材料
は熱伝導率の小さい材料で作られることが望ましい。

第２図は羽根車２の断面詳細図であり、回転軸６を含
む断面を示す。羽根13は側板14と一体になっており、側
板15と結合材16で結合されている。圧力検出装置17の信
号によって、遠心圧縮機の運転を制御している。

第３図は、第２図のＡ視図である。本例では、羽根13
と側板14、15で流体通路が形成されているが、単なる円
板に片持羽根が設けられている羽根車では、ケーシング
11との間に流体通路が形成される。

第３図において、矢印22は羽根車２の回転方向を示
す。超音速ノズル18は不足膨張ノズルとなっている。入
口19には、絞り20が設けられており、超音速ノズル18と
絞り20との間には、低速路21が設けられている。これが
本発明の特徴であり、低速路21は断面積の大きな流体通
路で、流体は低速路21内を羽根車２の回転方向と逆方向
に回転しながら（羽根車13との摩擦により）流れてい
る。低速路21では流体速度が遅くなるとともに、絞り20
から流入する流体は、低速路21内で回転する流体の回転
を止める方向に流入するため、各超音速ノズル18の入口
の圧力は平均化される。

第３図において、超音速ノズル18は、羽根車２の回転
方向に噴射する。こうすれば、羽根車２から出る流体の
絶対速度が大きくなるため、羽根車２の半径を小さくす
ることができ、円板摩擦を少なくすることができる。さ
らに、絞り20によって低速路21内への流体流入速度を大
きくすることによって、ヘッドを大きくすることができ
るため、羽根車の半径を小さくすることができる。

第４図及び第５図は、第３図と同じ部分の断面図であ
るが、出口と入口に弾性遠心力可変装置23、24が設けら
れている例である。図において、軽量材25は羽根車２の
質量を小さくするために、軽い材料で作られている。羽
根車２の回転数が少なくなると、第５図に示すように、
この弾性遠心力可変装置23、24にかかる遠心力が小さく
なるため、出入口の流出角や流入角が大きくなるととも
に、出入口の断面積が大きくなる。このため、低速回転
での流体の流量やヘッドは、第３図のような弾性遠心力
可変装置23、24が無い場合よりも、流量は多くなり、ヘ
ッドは小さくなる。従って、遠心圧縮機の必要ヘッドが
小さい場合でも、密閉モータ５は軽負荷にならないた
め、高効率で回転させることができ、動力を節約するこ
とができる。

第６図は、第２図における羽根車２の出口部分を拡大
した拡大断面図である。第６図において、流体膜平均羽
根26は、流体膜をつくり、すべての断面の圧力と流出角
を揃え、すべての断面の膨張度を一定にする膨張羽根で
あり、不足膨張羽根となっている。流体膜平均羽根27
は、弾性体でできていて、遠心力によって流体通路の断
面積を変えることのできる断面積可変装置となってい
る。錘28は、羽根車２の回転速度が小さくなると、これ
にかかる遠心力が小さくなるため、ばね29の弾性力の方
が大きくなり、流体通路30の断面積が大きくなる。この
錘28の部分は、羽根車２の回転軸を中心として同心円状
に連続していない。

第７図は、第２図における羽根車２の入口部分を拡大
した拡大断面図である。第７図において、羽根車２の回
転中心から、羽根車２の入口19までの距離は、羽根車２
の回転中心から、羽根車とそのケーシングとの間の内端
開口31までの距離よりも大きくなっている。こうすれ
ば、流れる流体の静圧が低い羽根車入口19部分に吸引さ
れることなく、内端開口31部分の流体の圧力は高くな
る。また、圧力増大突起32は、内端開口31よりも突出し
ており、その横断面がスプーン状となっているため、流
体の流れが圧力増大突起32で塞き止められて、圧力増大
突起32が無い場合よりも、内端開口31部分の流体は高い
圧力を維持する。

第６図及び第７図において、逆流防止摩擦減少突起33
は、その先端が羽根車側板14、15に可及的接近してい
て、羽根車２の回転に伴って回転する流体は、逆流防止
摩擦減少突起33の先端部分で高速回転している。この高
速回転流体には大きな遠心力がかかり、遠心力による流
体の圧力と逆流流体の圧力とが釣り合いながら、羽根車
２とそのケーシング11との間の流体は、回転軸６に近く
なるほど減圧され、流体の粘性も小さくなって、円板摩
擦が小さくなる。

第６図及び第７図において、逆流防止摩擦減少突起33
の横断面は、先端に刃を持つスプーン状となっているた
め、羽根車２に接近する部分は、局部的な接近となって
いるとともに、流体は吐き出され易く、逆流し難い形状
となっている。また、逆流防止摩擦減少突起33の間は、
円形凹部となっているため、その間を螺旋回転する流体
の流れは滑らかになり、流体摩擦が少なくなる。

第10図は第７図の逆流防止摩擦減少突起33の拡大詳細
図であり、間隙調節装置を示す。第10図において、間隙
調節ネジ34により、逆流防止摩擦減少突起33と羽根車側
板14、15との間隙が調節される。弾性絶縁材35は、流体
の漏れを防止するとともに、逆流防止摩擦減少突起33と
ケーシング11とを電気的に絶縁する弾性体であり、ま
た、絶縁材36は、逆流防止摩擦減少突起33とケーシング
11とを電気的に絶縁するコーテング材である。間隙の調
節は、逆流防止摩擦減少突起33と羽根車側板14、15に通
電しながら、間隙調節ネジ34により調節される。

第６図及び第７図において、漏洩防止減圧羽根37は、
羽根車出口の圧力と羽根車２の周囲（ケーシングとの
間）の外端開口39との圧力、及び羽根車入口の圧力と羽
根車２の周囲の内端開口31との圧力を等しくするよう
に、逆流流体を加速してヘッドを上昇することにより、
羽根車２の周囲の漏洩を防止するとともに、羽根車２の
周囲を減圧して円板摩擦を少なくする。

第８図は第６図のＢ断面拡大詳細図であり、第９図は
第７図のＣ断面拡大詳細図である。第９図において、漏
洩防止減圧羽根37は、その入口から出口に向かって流れ
る流体に関して、この流体の流れる方向の断面につい
て、先端が刃になっている。本例では、正常運転中に、
漏洩防止減圧羽根37は流体を循環させないが、この漏洩
防止減圧羽根37は回転軸６に対して垂直になっていない
ので、先端を刃にしている。こうすれば、始動時に循環
する流体の流入摩擦が少なくなる。第８図において、漏
洩防止減圧羽根37は、流体の流れる方向の断面につい
て、先端が刃になっていない。これは、本例では、正常
運転中に、漏洩防止減圧羽根37が流体を循環させないか
らである。また、第８図及び第９図において、本例で
は、正常運転中に、漏洩防止減圧羽根37が流体を循環さ
せない遠心平衡状態となるように設計されているため、
流体の流れる方向の断面をスプーン状としていないが、
循環平衡状態となる設計では、これをスプーン状とする
ことにより、大きなヘッドが得られる。

第６図、第７図、第８図及び第９図において、漏洩防
止減圧羽根37は、片持羽根となっている。こうすること
により、循環流体の循環経路を短くして、動力を節約す
ることができる。

第６図及び第７図において、漏洩防止減圧羽根37の流
体流入口に、逆流返突起38を設けている。片持羽根で
は、開放部分全体が流体流入口となるため、全体に逆流
返突起38が設けられている。逆流返突起38は、有効に、
逆流流体を漏洩防止減圧羽根37に導く。

第６図及び第７図において、逆流返突起38の横断面
は、先端に刃を持つスプーン状とし、凹部を円形凹部と
している。こうして、流体摩擦を少なくし、流体の流れ
を滑らかにする。また、逆流返突起38には間隙調節装置
を設け、ケーシング11との間を電気的に絶縁している。
本例では、この逆流返突起38の構造は、第10図に示す逆
流防止摩擦減少突起33の構造と同一になっている。

第６図及び第７図において、圧力平均室40は、漏洩防
止減圧羽根37によって加速された流体の動圧を静圧に変
え、部分的に異なる流体の圧力を平均化して、内外端開
口31、39に平均した圧力を及ぼす。

第11図及び第12図は、漏洩防止減圧羽根（片持羽根）
37の開放側から回転軸６の軸方向に、側板14に向かって
見た正面図である。第11図は第６図の片持羽根37の正面
図であり、第12図は第７図の片持羽根37の正面図であ
る。

第13図はディフューザ３の断面詳細図で、第14図は第
13図（第15図ないし第17図も同様）のディフューザ３の
流体通路拡大図である。第14図において、ディフューザ
３の流体通路に設けられる絞り41では、正常運転におい
て流れる流体の境界層が薄くなり、正常運転における超
音速流れは、ここでチョークする。また、絞り41の下流
に設けられる末広路42では、正常運転においては亜音速
流れとなるが、本例のような超音速遠心圧縮機では一時
的に超音速流れとなる。

第14図において、ディフューザ３の流体通路の入口に
設けられる逆流返突起43では、流れる流体の境界層が薄
くなるとともに、境界層を逆流する逆流流体は、ここで
高速流体に牽引される。流体は、絞り41よりも上流の最
大断面積の位置44（本例では、図の点線の位置）で、完
全に膨張する。この最大断面積の位置44では、流体の速
度が最大になるため、羽根車２とそのケーシング11との
間の外端開口39と、最大断面積の位置44との距離が短い
ほど、羽根車２の出口（流体通路の出口）の静圧を低く
することができる。

第14図において、末広路42の下流に設けられる流体平
均回転路45（図の点線は、末広路42と流体平均回転路45
との境界を示す）では、流れる流体の流出角や流出速度
が一定となって回転しながら、一定の圧力で流出する。

第15図及び第16図は、絞り41が断面積可変絞りとなっ
ている例である。第16図（第14図も参照）は、衝撃波が
絞り41の上流にあるとき、絞り41が開いている状態の断
面詳細図であり、第15図は正常運転時の断面詳細図であ
る。第16図（第14図も参照）において、末広路42の終端
の流体通路の断面積は、絞り41より上流の最大断面積の
位置44の流体通路の断面積以上となっている。衝撃波
は、絞り41より上流の最大断面積の位置44から、末広路
42の同一断面積の位置（実際には、末広路42の終端より
も僅かに上流）まで跳ぶ。

第15図（第14図も参照）に示すように、衝撃波が末広
路42に跳んだ後、絞り41の断面積を徐々に小さくして行
くと、衝撃波は連続的に絞り41に近づき、高い圧力に変
換される。衝撃波が絞り41に最も近づいたとき、境界層
は最も薄く、衝撃波は最も弱くなり、流体は最も高い圧
力に変換され、ディフューザ効率は最大となる。

流体が絞り41でチョークするとき、衝撃波は消滅し、
絞り41の部分の境界層は無くなって、ディフューザ効率
は100％になるが、流体には粘性があるため、その分だ
け絞り41よりも下流でチョークする。

衝撃波が絞り41の上流にあるときに、流体の速度を正
常運転時よりも大きくしてマッハ数を大きくするか、流
体の流量を正常運転時よりも少なくすれば、絞り41を断
面積可変絞りとしなくても、衝撃波を絞り41より下流に
跳ばすことができる。この例を第13図に示す。第13図の
例では、この両方を併用する。すなわち、流体の流量を
正常運転時よりも少なくし、これにより余った動力によ
って流体の速度を正常運転時よりも大きくする。

本（第一の）発明の羽根車２を使用して、マッハ数を
大きくすると、入口絞り20とノズル18のスロートが小さ
くなり（第４図参照）、流量を少なくすることができ
る。マッハ数を大きくすると膨張度も大きくなり、流体
膜平均羽根26、27によってつくられる流体通路（第６図
参照）の断面積が調節されて、不足膨張になるため、流
体の流れは振動することなく、衝撃波を跳ばすことがで
きる。

第13図において、可変装置46は、ディフューザ３を設
定する際に、流体通路の断面積や位置を可変する装置
で、その構造は第10図の間隙調節装置と同様であり、Ｏ
リング47を持つ弾性絶縁材と絶縁コーテング材を使用し
ている。

第15図において、流体通路は弾性弁48で構成され、高
圧流体が流体流入口49より流体タンク50内に満たされる
例である。本例では、高圧流体は流体回転路４（第14図
参照）からも導かれる。流体通路の弾性力の強さによっ
て、他に流体タンク50への流体流入口も設けられ、ま
た、流体タンク50への流体の流出入が衝撃波の位置によ
って電子制御される。

第16図は、本遠心圧縮機が、停止している状態を示し
ている。運転中でも、衝撃波が絞り41の上流にあるとき
は、このように、弾性弁48は開いた状態となっている。

第16図の状態では、流体タンク50内の圧力は低く、弾
性弁48とばね51の弾性力によって、流体通路の断面積は
大きくなっている。衝撃波が絞り41の下流に跳び、流体
平均回転路45（第14図参照）の圧力が高くなって、高圧
流体が流体流入口49より流入すると、高圧流体の圧力が
弾性弁48とばね51の弾性力に打ち勝つようになり、流体
通路の断面積は、高圧流体の圧力に応じて小さくなっ
て、第15図に示すような、正常運転時の流体通路の断面
積が完成する。したがって、正常運転では、高圧流体の
圧力は、弾性弁48とばね51の弾性力と釣り合い、第15図
に示す流体通路の断面積が維持される。

また、弾性弁48に流体流入口49や流体タンク50を設け
ることなく、弾性弁48の弾力性だけで、絞り41の断面積
を変えることができる。この場合、絞り41は、衝撃波が
跳ぶ前の衝撃波の下流の高圧流体によって押し広げら
れ、衝撃波が跳んだ後は、衝撃波の上流の低い圧力に打
ち勝つ弾性弁48の弾性力によって狭められる。

第17図は、遠心圧縮機の流量や羽根車２の回転数だけ
でなく可変部分も電子制御するディフューザ３を示す断
面詳細図である。ディフューザ３の流体通路には、流体
の流れに沿って圧電素子や有孔差動変圧器がセットさ
れ、流体通路の圧力を検出するとともに、圧力の違いに
よって衝撃波の位置を検出する。同時に、羽根車２へ流
入する流体の圧力や流体集合路４の流体の圧力を検出
し、羽根車２の回転量及び可変部分の変位を検出する。
圧電素子や差動変圧器からのアナログ信号はディジタル
信号に変換し、羽根車２の回転量は磁気量の変化を電磁
誘導によって電気信号に変換する磁気センサ52からのデ
ィジタル信号として検出するとともに、可変部分の変位
はディジタル式マイクロメータ53によるディジタル信号
として検出する。これらの信号によりクローズドループ
制御し、モータ54を駆動して可変部分を制御する。

第13図及び第15図（第16図及び第17図も同様）におい
て、流体通路入口構成部分55と羽根車２、及び流体通路
を形成する対向側壁56は、Ｏリング47を持つ弾性絶縁材
と絶縁コーテング材により、互いに絶縁されており、こ
れらの設定位置や移動位置は、通電接触によって調節す
るとともに、通電による電気容量の変化によって検出す
る。

第14図において、案内羽根57は、流体の流れる方向の
断面が鋭利な流線形を成し、流体の流れを案内するとと
もに、流体平均回転路45が流体集合路４の圧力変化の影
響を受けないようにする。また、案内羽根57の端部は、
後退角を持つ凹曲刃58となっており、流体の流入衝撃を
少なくする。第18図は、案内羽根57の流体が流れる方向
の断面を示している。

第19図は、案内羽根57の先端が超音速部分にある場合
で、絞り41は案内羽根57の途中にある。このように、絞
り41が案内羽根57の途中にあるため、絞り41部分の流体
通路の横断面は正方形に近い形状とすることができ、流
体の粘性の影響が少なくなって、流体が通り易くなる。
この場合、案内羽根57の先端は、後退角の大きい凹曲刃
58となっている。

第20図は、羽根車２の回転軸６に垂直な方向の流体集
合路４の断面図である。第20図において、流体集合路４
の断面積は、吐出口59に近づくにつれて徐々に大きくな
っているのが望ましい。本例では、吐出口59が複数とな
っていて、流体集合路４内の圧力分布を平均化できるた
め、この流体集合路４の断面積を一定にしても差し支え
ない。

第20図において、流体集合路４の吐出口59に逆止弁60
が設けられている。逆止弁60は、これが開いたとき、吐
出通路と曲率が一致する曲面逆止弁となっている。この
ような逆止弁60を設けることにより、サージングが緩和
されるとともに、運転停止時の流体の逆流が防止され
る。

第13図に示すように、ケーシング位置調節装置61は、
ケーシング11の位置を調節して、回転軸６とディフュー
ザ３の流体通路入口との距離を微調節することができ
る。

第13図において、断熱材62は、熱伝導による熱の逆流
を防止して、圧縮仕事を有効にするものである。したが
って、流体通路の構成材料も、熱伝導率の小さい材料で
作られる。

〔発明の効果〕

《第一の発明》 遠心圧縮機の羽根車に“入口絞り”と“低速路”と
“出口ノズル”の三つを設けることにより、羽根車から
の流出速度を高速にし、羽根車出口の静圧を低くして、
反動度小さくするとともに、羽根車の半径を小さくし
て、円板摩擦を小さくする。羽根車の出口に、流体膜平
均羽根を設けることにより、羽根車の外周での流出角と
流出速度を揃えることができ、羽根車とそのケーシング
との間の内端開口に、圧力増大突起を設けることによ
り、羽根車とそのケーシングとの間の内端開口と外端開
口との圧力差（静圧差）を少なくすることができる。羽
根車の出入口に、流出入角と断面積の可変装置を設ける
ことにより、必要とするヘッドに応じて、流量を変えて
動力を節約する多目的遠心圧縮機を提供することがで
き、流体膜平均羽根を不足膨張とすることにより、羽根
車出口での衝撃波を抑制して、衝撃波の消滅を可能とす
るとともに、所定の混合流体の使用により、熱の運搬量
を増大し、圧縮流体の衝撃波エネルギーを分散しなが
ら、そのエントロピを減少して動力を節約し、一段で圧
縮比の大きな高効率超音速遠心圧縮機を実現する。

《第二の発明》 羽根車のケーシング内面に設けられる逆流防止摩擦減
少突起は、羽根車とそのケーシングとの間の流体の境界
層を厚く（円形凹部の部分）しながら、該突起の先端が
局部的に該境界層に入り込むため、該突起間を螺旋回転
する該流体のヘッドを、該突起の先端で大きくして、該
流体の逆流を防止しつつ円板摩擦を少なくする。

《第三の発明》 羽根車とそのケーシングとの間に、羽根車と共に回転
する漏洩防止減圧羽根を設けることにより、羽根車出入
口の静圧差の変動に自ら順応して、圧力平衡状態を維持
し、羽根車とそのケーシングとの間の漏洩を防止しなが
ら、羽根車とそのケーシングとの間を減圧して、円板摩
擦を少なくする。羽根車出入口の静圧差が設計値を越え
ると、羽根車とそのケーシングとの間はバイパスとして
機能し、自動的にサージング防止装置に移行する。

《第四の発明》 ディフューザの流体通路において、ここに絞りを設
け、該絞りの下流に末広路を設けて、該末広路終端の断
面積を、該絞りより上流の最大断面積以上とすることに
より、流入してくる超音速流体の衝撃波を消滅して、該
流体通路入口の静圧を低く保ちながら、全圧の高い流体
に変換する。該流体通路入口の逆流返突起と末広路下流
の流体平均回転路は、該流体通路入口の静圧をさらに低
く保つ。断面積可変装置は、ヘッドに応じて流量を変え
る多目的遠心圧縮機を可能とし、電子制御は負荷の変化
に対応して、常に高効率運転を行う。先端が後退角を持
つ凹曲刃である案内羽根は、流体摩擦を少なくしながら
逆流を防止し、断熱材の使用は圧縮仕事を有効にする。

本発明において、混合流体の使用により、熱の運搬量
を増大し、圧縮流体を熱分解から保護するとともに、そ
のエントロピを減少し、ポリトロープ指数を１に近づけ
て動力を節約する。

以上の本発明により、小容量から大容量まで、高効率
で大きな温度差をつくりだす遠心圧縮機ができるように
なり、しかも、圧縮流体に潤滑油が含まれない。従っ
て、熱媒体循環系に本発明の遠心圧縮機を使用して熱運
搬を行う場合、この循環系の底部に、潤滑油が分溜滞留
して流体通路を塞ぐことがないため、容易に高低差の大
きな循環系での熱運搬が可能となる。

例えば、深い地中と地上とで熱運搬をする循環系に、
本発明の遠心圧縮機を使用することにより、地下水を含
む地中の膨大な熱容量を利用して、太陽熱や地上の寒さ
暑さを地中に蓄え、必要により、これを使用して、地上
の高熱源や低熱源とすることが可能となり、給湯・暖房
・冷房・冷凍のための電力や化石燃料を大幅に節約し、
莫大なクリーンエネルギーを活用することができる。こ
のため、飛躍的な省エネができるようになり、酸性雨や
地球温暖化の防止に大きく貢献することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る遠心圧縮機の回転軸を含む全体断
面図、第２図は羽根車の断面詳細図、第３図は第２図の
Ａ視図、第４図及び第５図は別な例の第３図と同じ視
図、第６図は羽根車出口部分拡大断面図、第７図は羽根
車入口部分拡大断面図、第８図は第６図のＢ断面拡大詳
細図、第９図は第７図のＣ断面拡大詳細図、第10図は逆
流防止摩擦減少突起の拡大詳細図、第11図は第６図の片
持羽根正面図、第12図は第７図の片持羽根正面図、第13
図はディフューザ断面詳細図、第14図は第13図（第15図
ないし第17図）のディフューザ流体通路拡大図、第15図
は第13図と別な例の正常運転時断面詳細図、第16図は第
15図と同じ例の停止時断面詳細図、第17図は電子制御時
断面詳細図、第18図は亜音速案内羽根断面図、第19図は
超音速案内羽根断面図、第20図は羽根車の回転軸に垂直
な方向の流体集合路断面図である。 １……流体流入口、２……羽根車、３……ディフュー
ザ、４……流体集合路、５……密閉モータ、６……回転
軸、７ないし10……位置調節装置、11……ケーシング、
12……断熱材、13……羽根、14……羽根車側板、15……
支持側の羽根車側板、16……結合材、17……圧力検出装
置、18……超音速ノズル、19……羽根車入口、20……羽
根車入口絞り、21……低速路、22……矢印、23……出口
弾性遠心力可変装置、24……入口弾性遠心力可変装置、
25……軽量材、26及び27……流体膜平均羽根、28……
錘、29……ばね、30……流体通路、31……羽根車とその
ケーシングとの間の内端開口、32……圧力増大突起、33
……逆流防止摩擦減少突起、34……間隙調節ネジ、35…
…弾性絶縁材、36……絶縁コーテング材、37……漏洩防
止減圧羽根、38……逆流返突起、39……羽根車とそのケ
ーシングとの間の外端開口、40……圧力平均室、41……
ディフューザ流体通路絞り、42……末広路、43……ディ
フューザ入口逆流返突起、44……絞りよりも上流の最大
断面積の位置、45……流体平均回転路、46……可変装
置、47……Ｏリング、48……弾性弁、49……高圧流体流
入口、50……流体タンク、51……可変絞りばね、52……
磁気センサ、53……ディジタル式マイクロメータ、54…
…可変部駆動モータ、55……流体通路入口構成部分、56
……対向側壁、57……案内羽根、58……後退角を持つ凹
曲刃、59……吐出口、60……逆止弁、61……ケーシング
位置調節装置、62……流体通路断熱材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F04D 21/00 F04D 17/10 F04D 29/16 F04D 29/44 F04D 29/46

Claims (18)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケーシング内で、軸を中心として回転する
   羽根車（円板の表裏に片持羽根が設けられている羽根車
   を含む）によってつくられる流体通路において、 この出口にノズルを設け、この入口に絞りを設けるとと
   もに、 該ノズルと、該絞りとの間が低速路（流速の遅い通路）
   であることを特徴とする遠心圧縮機。
2. 【請求項２】ノズルが、超音速ノズルであり、該超音速
   ノズルが、不足膨張ノズルである請求項１に記載の遠心
   圧縮機。
3. 【請求項３】ノズルの下流（流体流れの下流）に、羽根
   車の回転軸を中心として同心円状に連続し、羽根車と共
   に回転する流体膜平均羽根が設けられ、流体通路が形成
   されている請求項１に記載の遠心圧縮機。
4. 【請求項４】流体膜平均羽根が、膨張羽根であり、該膨
   張羽根が、不足膨張羽根である請求項３に記載の遠心圧
   縮機。
5. 【請求項５】流体膜平均羽根に、その流体通路の断面積
   を変える可変装置が設けられている請求項３に記載の遠
   心圧縮機。
6. 【請求項６】ノズルに、流出角可変装置が設けられてい
   る請求項１に記載の遠心圧縮機。
7. 【請求項７】ノズルに、断面積可変装置が設けられてい
   る請求項１に記載の遠心圧縮機。
8. 【請求項８】絞りに、流入角可変装置が設けられている
   請求項１に記載の遠心圧縮機。
9. 【請求項９】絞りに、断面積可変装置が設けられている
   請求項１に記載の遠心圧縮機。
10. 【請求項１０】羽根車の回転中心からの距離について、
    羽根車の流体通路の入口までの距離が、羽根車とそのケ
    ーシングとの間の内端開口（羽根車の回転中心に近い開
    口）までの距離よりも大きい請求項１に記載の遠心圧縮
    機。
11. 【請求項１１】羽根車とそのケーシングとの間の内端開
    口に、羽根車に固定し、羽根車の回転軸を中心として同
    心円状に連続する圧力増大突起が設けられていて、 該圧力増大突起の横断面は、その先端に刃を持つスプー
    ン状である請求項１に記載の遠心圧縮機。
12. 【請求項１２】流体が、その分子に水素原子を含むもの
    で、フルオロシクロブタン、フルオロエタン、シクロブ
    タン、シクロプロパン、ペンタン、ブタン及びプロパン
    のうちの一以上である請求項１に記載の遠心圧縮機。
13. 【請求項１３】羽根車ケーシングの内面に、このケーシ
    ングに固定し、羽根車の回転軸を中心として、同心円状
    に連続する逆流防止摩擦減少突起が設けられ、 該逆流防止摩擦減少突起は、羽根車とそのケーシングと
    の間の入口から出口に渡って、複数個並べられており、 該逆流防止摩擦減少突起の横断面は、その先端に刃を持
    つスプーン状であって、 該逆流防止摩擦減少突起のスプーン状背部（凸状部）
    は、隣合う該逆流防止摩擦減少突起のスプーン状腹部
    （凹状部）と共に、流体を滑らかに螺旋回転せしめる円
    形凹部を形成しているうえ、 該逆流防止摩擦減少突起の先端は、羽根車と共に回転す
    る流体の境界層を局部的に薄くする先端刃部と、羽根車
    と共に回転する流体を滑らかに下流に導く先端曲部（該
    先端刃部から上記スプーン状背部に移る先端部）を形成
    していることを特徴とする遠心圧縮機。
14. 【請求項１４】羽根車ケーシングの内面圧を検出する圧
    力検出装置が設けられていて、前記逆流防止摩擦減少突
    起の先端位置が電子制御されている請求項13に記載の遠
    心圧縮機。
15. 【請求項１５】羽根車とそのケーシングとの間に、羽根
    車の回転に伴って回転する漏洩防止減圧羽根が設けら
    れ、 該漏洩防止減圧羽根は、流体の流れる方向の断面が、先
    端に刃を持つスプーン状であることを特徴とする遠心圧
    縮機。
16. 【請求項１６】羽根車から流出する流体流れの下流に設
    けられるディフューザの流体通路において、 該流体通路の入口に、該流体通路の側壁に固定し、流体
    の高速流れを維持する逆流返突起が設けられているう
    え、 該流体通路に絞りが設けられ、該絞りの下流（流体流れ
    の下流）に末広路が設けられていて、 上記末広路の断面積が、上記逆流返突起と上記絞りとの
    間の流体通路の最大断面積以上となることを特徴とする
    遠心圧縮機。
17. 【請求項１７】流体通路に、圧力検出装置が設けられて
    いて、運転が、電子制御されている請求項16に記載の遠
    心圧縮機。
18. 【請求項１８】流体通路に、案内羽根が設けられ、 該案内羽根は、流体の流れる方向の断面について、流体
    の流入端と流出端が鋭利な流線形を成していて、 これら流出入端のうち、少なくとも、流入端は、後退角
    を持つ凹曲刃である請求項16に記載の遠心圧縮機。