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製品情報

最先端ターボ機械

IHIターボ機械の特徴

IHIは、最先端技術を応用した製品の開発に挑戦しています

IHI回転機械エンジニアリングではコンプレッサー、車両用/舶用過給機などを始め、様々なターボ機械を世に送り出してきました。これらターボ機械技術を活用し、超高速モーターによるダイレクトドライブ、特殊軸受にて高速回転を安定的に支持できる、新しいターボ機械の開発を行っています。なお、お客さまからのターボ機械開発依頼も随時受付けております。

目的・仕様に合わせた最適なインペラ設計

長年蓄積された独自技術と最新のCFD・FEMを駆使して設計し、5軸加工機を使用して三次元形状を製作するため、目的・仕様に合わせた最適な設計をしています。

三次元タイプインペラ
▲三次元タイプインペラ

超高速モーター採用による省スペース化

超高速モーターを搭載。超高速回転により、製品の省スペース化が可能です。なお、インペラとモーターが直結するダイレクトドライブ方式を採用、動力伝達ロスを最小限にしました。

モーターローター(ダイレクトドライブ)
▲モーターローター(ダイレクトドライブ)

オイルフリー軸受による流体への油分混入リスクをゼロに

IHI回転機械エンジニアリングでは、磁気軸受やIHI独自開発のガス軸受を採用することで、完全なオイルフリーを実現しました。日々の潤滑油管理が不要になるのはもちろん、流体への油分混入のリスクをゼロとし、軸と非接触で運転することでお客さまの製造プロセス改善に寄与します。また、磁気軸受採用の場合、定期的なメンテナンスが不要となるメリットもあります。

動圧式ガス軸受
▲動圧式ガス軸受
磁気軸受
▲磁気軸受

CFD解析による高効率インペラ

多年間の開発経験と最新のCFD(数値流体力学)解析を用いたインペラ形状の最適化と、高い性能予測を 実現しております。

インペラのCFD解析
▲インペラのCFD解析

FEM解析による最適なケーシングデザイン

FEM(有限要素法)解析により低温ケーシングの最適化を図り、高い断熱性と耐圧強度とを両立させます。

ケーシングの解析結果
▲ケーシングの解析結果

熱侵入を防ぐ断熱ケーシング

極低温分野で特に重要な断熱技術は、IHIの独自技術によって支えられています。コールドコンプレッサ独特の構造として軸とケーシングを伝わる熱進入を抑える断熱構造を採用しており、軸は長くすると危険速度が低下するため材質と形状の工夫し、ケーシング側は極力薄肉の円筒で保持、軸とケーシングの間であるインペラ背面にはガスの流れを抑えるため断熱材を入れ高断熱構造を達成しています。

熱侵入低減した低温ケーシング
▲熱侵入低減した低温ケーシング

多様なガスに柔軟に対応可能

ヘリウム、ネオン、水素、窒素、二酸化炭素など、あらゆるガスに柔軟な対応が可能です。

ターボ機械の開発実績

IHI回転機械エンジニアリングは、最先端技術を応用した製品の開発に挑戦しています

IHIターボ機械は、日本はもちろん、世界有数の研究機関や大手メーカー向けに多数の実績があり、その高い信頼性と効率が証明されています。以下に、その実績の一部を紹介いたします。

CERN向けコールドコンプレッサー

万物に質量を与えるとされ、神の粒子とも呼ばれるヒッグス粒子は、2012年、スイスのCERN (欧州合同原子核研究機関)の大型ハドロン衝突型加速器(Large Hadron Collider:LHC)による陽子衝突実験で検出されました。陽子を加速させるのは超電導磁石であり、この温度が低ければ低いほど、ヒッグス粒子発見の可能性が高まります。この際、IHIコールドコンプレッサーを核とする極低温ヘリウム冷凍装置は、磁石をマイナス271.35℃まで冷却し、ヒッグス粒子発見に貢献しました。

コールドコンプレッサー
▲コールドコンプレッサー

超臨界圧循環ポンプ

ポンプ循環方式により超電導磁石を冷却することで、流量の制御も容易なターボ機械です。交流運転を行う超電導磁石などでは、時的にポンプの回転を上げて循環流量を増し熱交換器内の液体ヘリウムを蒸発させてピークロードに対応できます。

超臨界圧循環ポンプ
▲超臨界圧循環ポンプ

超臨界圧膨張タービン

ヘリウム冷凍機の熱効率を向上させ、冷凍機本体を小型化させる手段としてJT流を直接膨張させる、入口圧力1.6MPa、入口温度8~6 Kで動作する超臨界圧ヘリウム・タービン膨張機の採用が挙げられます。一方、核融合では超伝導コイルで発生する熱負荷は変動するために、冷凍機の能力調整機構が必要とされます。現状では、この負荷変動調節は、低温の大きなタンクを緩衝装置として用いる設計がなされています。しかし、タービン膨張機に容量可変機構を具備することにより能力調整が行え、且つ、緩衝装置を縮小することができるため、ヘリウム冷凍機の能力向上並びに小型化、そしてコストダウンに資することとなり、そこで、日本原子力研究開発機構殿と共同で容量可変機構付き超臨界圧ヘリウム・タービン膨張機を開発しました。

超臨界圧膨張タービン
▲超臨界圧膨張タービン

キャンドモータポンプ(磁気軸受搭載)

機内でのゴミ発生をゼロとするポンプです。IHIの長年の回転機械技術により生み出されたポンプで、高純度製品が必要な半導体、医薬、バイオ、化学業界向けに最適です。

キャンドポンプ、磁気軸受の採用によるゴミゼロ化

既存の回転機械では避けられなかった、ベアリングの接触による摩耗紛の発生、潤滑油使用による製品側への油分混じり、腐食性気体・液体による腐食などの問題を解決することが可能になり、高純度の製品製造プロセスが実現できます。さらに、媒体が触れる部分には全てステンレスを採用、酸・アルカリ、腐食性媒体中での運用が可能です。

簡単なメンテナンス

キャンドポンプ・磁気軸受採用により、省メンテナンスが実現でき、インペラ、シャフト、軸受等を一体で取り外し可能な構造とすることで、メンテナンスが必要な場合でも回転体部品を容易に交換できる構造としました。

キャンドモータポンプ(写真は仮)
▲キャンドモータポンプ
(写真は仮)

小型バイナリー発電装置

IHI小型バイナリー発電装置『ヒートリカバリー』は、従来、利用が難しいとされていた温水などの低位熱の有効利用を目的に開発しました。最大送電端発電出力20kWの小型・軽量タイプで、少ない熱エネルギーから高出力を得ることが可能な発電装置です。

小型バイナリー発電装置
▲小型バイナリー発電装置

ターボブロワ

負圧状態のヘリウム系ガスを循環する特殊なブロワです。圧縮機や過給機等における実績により、長年に渡り培ってきたトップクラスのターボ機械技術を継承した、IHI製遠心式インペラを採用した、ダイレクトドライブ型の回転機械です。

グリス潤滑式ボールベアリングの採用

世界トップレベルの高速性能軸受を採用することでグリス潤滑を可能とし、潤滑油を不要としました。

簡単なメンテナンス構造

インペラ、シャフト、軸受等を一体で取り外し可能な構造とすることで、メンテナンスが必要な回転体部品を容易に交換できる構造としました。

ターボブロワ
▲ターボブロワ

お客さまからのターボ機械開発依頼の対応について

IHIは、ターボ機械の開発依頼を随時受付しております。

IHIではお客さまの製造プロセス改善に役に立つため、まだこの世にないターボ機械開発依頼を随時受付しております。タービン、ポンプ、ブロワ、コンプレッサー等、ターボ機械の開発について、お気軽にご相談ください

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