JPH01399A - 高速遠心圧縮機のディフューザ - Google Patents
高速遠心圧縮機のディフューザInfo
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- JPH01399A JPH01399A JP62-218941A JP21894187A JPH01399A JP H01399 A JPH01399 A JP H01399A JP 21894187 A JP21894187 A JP 21894187A JP H01399 A JPH01399 A JP H01399A
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- aileron
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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のディフューザに係り、特に単段で
高い圧力比を得る高速遠心圧縮機に好適なディフューザ
に関する。
高い圧力比を得る高速遠心圧縮機に好適なディフューザ
に関する。
高速遠心圧縮機は一般に第１０図及び第１１図に示すよ
うな構造で、羽根車１の回転によって矢印２で示す方向
の気流を発生させる。単段で高い圧力比を得るように作
られた高速遠心圧縮機においては、羽根車１から流出す
る気流２の速度が音速を超えるので１羽根車１の下流側
に当る羽根車外周部に静止翼を備えたディフューザ３を
設けて、羽根車１から吐出される流体の速度エネルギー
を圧力エネルギーに変換するように作られている。
うな構造で、羽根車１の回転によって矢印２で示す方向
の気流を発生させる。単段で高い圧力比を得るように作
られた高速遠心圧縮機においては、羽根車１から流出す
る気流２の速度が音速を超えるので１羽根車１の下流側
に当る羽根車外周部に静止翼を備えたディフューザ３を
設けて、羽根車１から吐出される流体の速度エネルギー
を圧力エネルギーに変換するように作られている。
ディフューザ３を構成する静止翼４は、第１１図に示す
ように羽根車１の外周部に複数個放射状に設けられてお
り、これらの静止翼４の翼間にはディフューザ流路５が
形成されている。矢印６はこれらのディフューザ流路５
内の流れ方向を示している。
ように羽根車１の外周部に複数個放射状に設けられてお
り、これらの静止翼４の翼間にはディフューザ流路５が
形成されている。矢印６はこれらのディフューザ流路５
内の流れ方向を示している。
このような圧縮機においては、比較的高速回転で小流量
の条件では静止翼４の負圧面に剥離流れ領域が発生し、
充分な圧力上昇が得られなくなるサージ現象が発生する
という問題があった。この問題を解決し、高速小流量状
態でもサージング現象を起こしにくい高速遠心圧縮機の
ディフューザとしては、本願出願人により先に提案され
特開昭５７−１５９９９８号公報によって開示されたよ
うに、ディフューザの入口部に回動可能な補助翼を設け
て、ディフューザを流れる流体を制御する提案が知られ
ている。また特開昭５３−１１９４１１号公報によって
開示されたように、羽根付ディフューザを二重円形翼列
で構成し、内側の円形翼列の羽根の長さを羽根間隔の０
．９倍以下とする提案も知られている。
の条件では静止翼４の負圧面に剥離流れ領域が発生し、
充分な圧力上昇が得られなくなるサージ現象が発生する
という問題があった。この問題を解決し、高速小流量状
態でもサージング現象を起こしにくい高速遠心圧縮機の
ディフューザとしては、本願出願人により先に提案され
特開昭５７−１５９９９８号公報によって開示されたよ
うに、ディフューザの入口部に回動可能な補助翼を設け
て、ディフューザを流れる流体を制御する提案が知られ
ている。また特開昭５３−１１９４１１号公報によって
開示されたように、羽根付ディフューザを二重円形翼列
で構成し、内側の円形翼列の羽根の長さを羽根間隔の０
．９倍以下とする提案も知られている。
しかしながら前者は、静止翼間に形成されるディフュー
ザ流路が補助翼の下流直後において急激に拡大されるた
め、圧力損失が発生してチョーク流量が減少し、ディフ
ューザの性能が低下する問題があった。また後者は、チ
ョーク流量減少の問題はないが、内側の円形翼列を構成
する羽根入口の流れが音速を超える場合、内側の円形翼
列の羽根下流に生ずる強い剪断流による損失発生により
、ディフューザ性能が低下するという問題があった。
ザ流路が補助翼の下流直後において急激に拡大されるた
め、圧力損失が発生してチョーク流量が減少し、ディフ
ューザの性能が低下する問題があった。また後者は、チ
ョーク流量減少の問題はないが、内側の円形翼列を構成
する羽根入口の流れが音速を超える場合、内側の円形翼
列の羽根下流に生ずる強い剪断流による損失発生により
、ディフューザ性能が低下するという問題があった。
本発明の目的は上記の問題を解決して、作動範囲が広く
性能が高い高速遠心圧縮機のディフューザを提供するこ
とにある。
性能が高い高速遠心圧縮機のディフューザを提供するこ
とにある。
上記目的を達成するために、本発明は、羽根車の外周に
複数の静止翼を配設し１羽根車から吐出される流体の運
動エネルギーを静止翼の作用によって圧力エネルギーに
変換する形式の遠心圧縮機のディフューザにおいて、前
記複数の静止翼間の内周に近い側に、該静止翼よりも弦
長の短かい補助翼を設け、該補助翼の一方の翼面のみを
前記静止翼に対向させるとともに、該補助翼を前記羽根
車の回転軸中心を中心とし前記静止翼の内周端を通過す
る円と交又する位置に配設したものである。
複数の静止翼を配設し１羽根車から吐出される流体の運
動エネルギーを静止翼の作用によって圧力エネルギーに
変換する形式の遠心圧縮機のディフューザにおいて、前
記複数の静止翼間の内周に近い側に、該静止翼よりも弦
長の短かい補助翼を設け、該補助翼の一方の翼面のみを
前記静止翼に対向させるとともに、該補助翼を前記羽根
車の回転軸中心を中心とし前記静止翼の内周端を通過す
る円と交又する位置に配設したものである。
また本発明は、羽根車の外周に複数の静止翼を配設し、
羽根車から吐出される流体の運動エネルギーを静止翼の
作用によって圧力エネルギーに変換する形式の遠心圧縮
機のディフューザにおいて、前記複数の静止翼間の内周
に近い側に、該静止翼よりも弦長の短かい補助翼を設け
、該補助翼の一方の翼面のみを前記静止翼に対向させる
とともに、該補助翼を前記羽根車の回転軸中心を中心と
し前記静止翼の内周端を通過する円と交又する位置に配
設し、かつ前記複数の静止翼間の外周に近い側に、該静
止翼より弦長の短い中間翼を設け、該中間翼は、前記静
止翼の外周端より隣接する静止翼の内周側への延長線に
下した垂線の中点を通過し。
羽根車から吐出される流体の運動エネルギーを静止翼の
作用によって圧力エネルギーに変換する形式の遠心圧縮
機のディフューザにおいて、前記複数の静止翼間の内周
に近い側に、該静止翼よりも弦長の短かい補助翼を設け
、該補助翼の一方の翼面のみを前記静止翼に対向させる
とともに、該補助翼を前記羽根車の回転軸中心を中心と
し前記静止翼の内周端を通過する円と交又する位置に配
設し、かつ前記複数の静止翼間の外周に近い側に、該静
止翼より弦長の短い中間翼を設け、該中間翼は、前記静
止翼の外周端より隣接する静止翼の内周側への延長線に
下した垂線の中点を通過し。
該中間翼の外周端は前記静止翼の外周端を通過する円に
達し、かつ前記垂線の中点より内周側にある前記中間翼
の長さは該中間翼全長の２０％以下とし、該中間翼全体
の形状は仮想的に該中間翼を前記羽根車の回転軸中心を
中心として回転移動した場合に前記静止翼の内部に含ま
れることを特徴とするものである。
達し、かつ前記垂線の中点より内周側にある前記中間翼
の長さは該中間翼全長の２０％以下とし、該中間翼全体
の形状は仮想的に該中間翼を前記羽根車の回転軸中心を
中心として回転移動した場合に前記静止翼の内部に含ま
れることを特徴とするものである。
上記の構造によると、補助翼の一方の面のみがディフュ
ーザを構成する静止翼に対向しているので、隣接する静
止翼によって流れが強く拘束される領域には補助翼が侵
入していない。従って補助翼の下流直後における流路断
面積の急拡大及びチョーク流量の減少は発生しない。ま
た補助翼の一方の面のみが静止翼に対向しているので、
静止翼間に挾持される領域の前縁と補助翼の後縁との間
の距離が短く、このため強い剪断流が生ずる区間が短く
損失の発生が少い。
ーザを構成する静止翼に対向しているので、隣接する静
止翼によって流れが強く拘束される領域には補助翼が侵
入していない。従って補助翼の下流直後における流路断
面積の急拡大及びチョーク流量の減少は発生しない。ま
た補助翼の一方の面のみが静止翼に対向しているので、
静止翼間に挾持される領域の前縁と補助翼の後縁との間
の距離が短く、このため強い剪断流が生ずる区間が短く
損失の発生が少い。
また内周側の補助翼はできる限り薄くすることが望まし
いが、強度上一定の厚さが必要となる。
いが、強度上一定の厚さが必要となる。
このため静止翼の枚数を十分な流路断面積が確保できる
程度とする必要があるが、このようにすると静止翼の外
周に近い側の流路は静止翼の間隔が過大となり性能が低
下するが、静止翼間の外周に近い側には中間翼が、静止
翼の外周端から隣接する静止翼の翼面に下した垂線の中
点を通過するように延在しているので、静止翼の外周端
付近は実質的に静止翼の間隔が適正な値となり性能低下
を防ぐことができる。
程度とする必要があるが、このようにすると静止翼の外
周に近い側の流路は静止翼の間隔が過大となり性能が低
下するが、静止翼間の外周に近い側には中間翼が、静止
翼の外周端から隣接する静止翼の翼面に下した垂線の中
点を通過するように延在しているので、静止翼の外周端
付近は実質的に静止翼の間隔が適正な値となり性能低下
を防ぐことができる。
以下、本発明に係る高速遠心圧縮機のディフューザの一
実施例を図面を参照して説明する。
実施例を図面を参照して説明する。
第１図乃至第６図に本発明の一実施例を示す。
図において、第１０図及び第１１図に示す従来例と同一
または同等部分には同一符号を付して示し、説明を省略
する。本実施例の特徴はディフューザ３内に設けられた
補助翼７及び中間翼１２にある。
または同等部分には同一符号を付して示し、説明を省略
する。本実施例の特徴はディフューザ３内に設けられた
補助翼７及び中間翼１２にある。
補助翼７は第２図に示すように、羽根車１の回転軸８の
中心を中心とし静止翼４の内周端（前縁）を通過する円
９と交又するように配設されている。
中心を中心とし静止翼４の内周端（前縁）を通過する円
９と交又するように配設されている。
また隣接する静止翼４ａ及び４ｂのうち曲率半径の中心
側の静止翼４ｂの前縁から他方の静止翼４ａに下した垂
線を１０とするとき、前記補助翼７はこの垂線１０と交
又しないように配設されている。中間翼１２は静止翼４
ａの後縁（外周端）から隣接する静止翼４ｂに下した垂
線１３の中点を通過し、中間翼１２の後縁が、静止翼４
の後縁を通過する円１４に達するように配設されている
。
側の静止翼４ｂの前縁から他方の静止翼４ａに下した垂
線を１０とするとき、前記補助翼７はこの垂線１０と交
又しないように配設されている。中間翼１２は静止翼４
ａの後縁（外周端）から隣接する静止翼４ｂに下した垂
線１３の中点を通過し、中間翼１２の後縁が、静止翼４
の後縁を通過する円１４に達するように配設されている
。
また垂線１３の中点より内周側に延在する中間翼１２の
長さは該中間翼１２全長の２０％以内とし、中間翼１２
全体の形状は、仮想的に中間翼１２を回転軸８の中心を
中心として回転移動した場合に静止翼４の内部に含まれ
ている。さらに静止翼４、補助翼７及び中間翼１２はそ
れぞれディフューザ３の対向する壁１１によって面端が
限定され、これらによって形成される空間でディフュー
ザ通路５が形成されている。
長さは該中間翼１２全長の２０％以内とし、中間翼１２
全体の形状は、仮想的に中間翼１２を回転軸８の中心を
中心として回転移動した場合に静止翼４の内部に含まれ
ている。さらに静止翼４、補助翼７及び中間翼１２はそ
れぞれディフューザ３の対向する壁１１によって面端が
限定され、これらによって形成される空間でディフュー
ザ通路５が形成されている。
次に本実施例の作用を説明する。羽根車１がら流出する
気流２はディフューザ３内を通過する際に運動エネルギ
ーが圧力エネルギーに変換され圧縮される。高速遠心圧
縮機ではディフューザ３に流入する気流２は、流速が音
速を超えるので衝撃波が発生し、流速が亜音速に減速さ
れる。第３図は気流２のマツハ数が１に近い（例えば１
．１以下）場合に発生するｗｔ撃波のうち流れに大きく
影響する各翼４，７の前縁近くに生ずる強いものを示し
ている。圧縮機が圧縮する気体の流量によって気流２と
静止翼４との間の角度θは変化するが、強い衝撃波は翼
の前縁で発生するので第３図に示す状況は変りない。静
止翼４の前縁付近に生ずる衝撃波１５は、静止翼４の近
くに発生するのみであり、他の補助翼７または静止翼４
に衝突することはない。以下その理由を詳説する。静止
翼４ａの前縁に生ずる衝撃波１５ａは気流２のマツハ数
が１に近い場合は５静止翼４ａにほぼ垂直に延在するか
ら補助翼７、隣接する静止翼４ｂに衝突することがない
。補助翼７と静止翼４ａの負圧面１６とに挾まれた部分
と、その下流の１点鎖線１８と負圧面１６との間に挾ま
れた部分は亜音速流１７が流れる。衝撃波は超音速流が
亜音速流に減速されるときに生ずるものであるから、静
止翼４ａに対向する静止翼４ｂの前縁に生ずる衝撃波１
５ｂは、１点鎖線１８に達するのみで静止翼４ａの負圧
面１６には達しない。上記のように補助翼７を設けるこ
とにより衝撃波が負圧面１６に達することを防ぐことが
でき、サージング現象を起しにくクシて作動範囲を拡大
することができる。この理由をさらに以ドで説明する。
気流２はディフューザ３内を通過する際に運動エネルギ
ーが圧力エネルギーに変換され圧縮される。高速遠心圧
縮機ではディフューザ３に流入する気流２は、流速が音
速を超えるので衝撃波が発生し、流速が亜音速に減速さ
れる。第３図は気流２のマツハ数が１に近い（例えば１
．１以下）場合に発生するｗｔ撃波のうち流れに大きく
影響する各翼４，７の前縁近くに生ずる強いものを示し
ている。圧縮機が圧縮する気体の流量によって気流２と
静止翼４との間の角度θは変化するが、強い衝撃波は翼
の前縁で発生するので第３図に示す状況は変りない。静
止翼４の前縁付近に生ずる衝撃波１５は、静止翼４の近
くに発生するのみであり、他の補助翼７または静止翼４
に衝突することはない。以下その理由を詳説する。静止
翼４ａの前縁に生ずる衝撃波１５ａは気流２のマツハ数
が１に近い場合は５静止翼４ａにほぼ垂直に延在するか
ら補助翼７、隣接する静止翼４ｂに衝突することがない
。補助翼７と静止翼４ａの負圧面１６とに挾まれた部分
と、その下流の１点鎖線１８と負圧面１６との間に挾ま
れた部分は亜音速流１７が流れる。衝撃波は超音速流が
亜音速流に減速されるときに生ずるものであるから、静
止翼４ａに対向する静止翼４ｂの前縁に生ずる衝撃波１
５ｂは、１点鎖線１８に達するのみで静止翼４ａの負圧
面１６には達しない。上記のように補助翼７を設けるこ
とにより衝撃波が負圧面１６に達することを防ぐことが
でき、サージング現象を起しにくクシて作動範囲を拡大
することができる。この理由をさらに以ドで説明する。
一般に羽根付ディフューザ内を流れる気流は。
圧縮機の流量を減少させてゆくと流れの方向に対向する
圧力が上昇し、ある限界を超えると逆流を生じて正常な
圧縮作用をなさなくなり、いわゆるサージング現象を起
して圧縮機の正常な運転ができなくなる。ディフューザ
が逆流を起す限界は静止翼の形状などによって異るが、
気流が静止翼の表面または静止翼の両側を挾む壁面から
剥離することによって逆流が発生しやすくなり９通常静
止翼の負圧面からの剥離が主な原因である。このとき衝
撃波が負圧面に達していると、衝撃波前後の強い圧力上
昇のため負圧面に沿う境界層は急速に厚くなるか、部分
剥離を生ずるか、場合によっては大規模な剥離が発生す
ることがある。従って衝撃波が負圧面に到達しないよう
にすれば、負圧面における気流層の剥離をほぼ防止する
ことができ、逆流を起す限界を小流量側に移すことがで
きる。
圧力が上昇し、ある限界を超えると逆流を生じて正常な
圧縮作用をなさなくなり、いわゆるサージング現象を起
して圧縮機の正常な運転ができなくなる。ディフューザ
が逆流を起す限界は静止翼の形状などによって異るが、
気流が静止翼の表面または静止翼の両側を挾む壁面から
剥離することによって逆流が発生しやすくなり９通常静
止翼の負圧面からの剥離が主な原因である。このとき衝
撃波が負圧面に達していると、衝撃波前後の強い圧力上
昇のため負圧面に沿う境界層は急速に厚くなるか、部分
剥離を生ずるか、場合によっては大規模な剥離が発生す
ることがある。従って衝撃波が負圧面に到達しないよう
にすれば、負圧面における気流層の剥離をほぼ防止する
ことができ、逆流を起す限界を小流量側に移すことがで
きる。
すなわちディフューザに起因するサージング現象の発生
を抑制することができる。
を抑制することができる。
気流の大流量側の限界はディフューザ内の流路の最小断
面積で決る。従って第３図についていえば静止翼４ｂの
前縁から静止翼４ａの負圧面１６へ下した垂線１ｏの長
さによって決る。このとき補助翼７はこの垂線１ｏと交
又しておらず、垂線１０を短くしていないので大流量側
の限界に影響を及ぼすことはない。上記のように補助翼
７により大流量側の限界を小さくすることなく、小流量
側の限界をより小流量側へ移動させることができる。
面積で決る。従って第３図についていえば静止翼４ｂの
前縁から静止翼４ａの負圧面１６へ下した垂線１ｏの長
さによって決る。このとき補助翼７はこの垂線１ｏと交
又しておらず、垂線１０を短くしていないので大流量側
の限界に影響を及ぼすことはない。上記のように補助翼
７により大流量側の限界を小さくすることなく、小流量
側の限界をより小流量側へ移動させることができる。
上述した補助翼７による流量範囲拡大効果は、補助翼７
が以下の条件を満たす場合に効果が太き（、かつディフ
ューザの性能低下をもたらさない。
が以下の条件を満たす場合に効果が太き（、かつディフ
ューザの性能低下をもたらさない。
第１の条件は補助翼７の後縁が垂線１０より上流に位置
していることである。補助翼７が垂線１０と交又してい
ると、前述したように最大流量が減するのみでなく、流
路断面積の急拡大による圧力損失が発生する。すなわち
垂線１０より下流の流路は静止翼４ａ、４ｂにより両側
を挾まれており、補助翼７の後縁が垂線１０より下流に
あると後縁の厚さｈだけ流路幅が急拡大するからである
。
していることである。補助翼７が垂線１０と交又してい
ると、前述したように最大流量が減するのみでなく、流
路断面積の急拡大による圧力損失が発生する。すなわち
垂線１０より下流の流路は静止翼４ａ、４ｂにより両側
を挾まれており、補助翼７の後縁が垂線１０より下流に
あると後縁の厚さｈだけ流路幅が急拡大するからである
。
一方補助′Ａ７の後縁と垂線１０との間の距離ｐの間に
おいては、補助翼７と静止翼４ｂに挾まれてで亜音速に
減速された気流１７と、？＃撃波１５ｂの上流側の超音
速流１９とが接触混合するため、大きな圧力損失が発生
する。従って距ｆ’ｌｐは十分小さいことが必要で、例
えば静止ｇ４ｂの前縁と垂線１ｏとの間の距離ｍの５０
％以下にする必要がある。
おいては、補助翼７と静止翼４ｂに挾まれてで亜音速に
減速された気流１７と、？＃撃波１５ｂの上流側の超音
速流１９とが接触混合するため、大きな圧力損失が発生
する。従って距ｆ’ｌｐは十分小さいことが必要で、例
えば静止ｇ４ｂの前縁と垂線１ｏとの間の距離ｍの５０
％以下にする必要がある。
第２の条件は補助翼７と静止翼４ａの出［コ側の距離ｒ
と入口側の距離ｑの比ｒ ／ ｑが１に近い値。
と入口側の距離ｑの比ｒ ／ ｑが１に近い値。
例えば１〜１．１とすることである。ｒ／ｑが、この値
の範囲をはずれると補助翼７の翼面から流れが剥離して
補助Ｘ７の下流側への損失が増加するからである。
の範囲をはずれると補助翼７の翼面から流れが剥離して
補助Ｘ７の下流側への損失が増加するからである。
第３の条件は補助翼７と静止翼４ａとがχ、を面して重
なっている部分の長さｎと、静止翼４ａの前縁と補助翼
７の表面の間の距離ｑとの比ｎ ／ ｑを、気流１７を
確実に亜音速流にするために１より大きくすることであ
る。
なっている部分の長さｎと、静止翼４ａの前縁と補助翼
７の表面の間の距離ｑとの比ｎ ／ ｑを、気流１７を
確実に亜音速流にするために１より大きくすることであ
る。
本実施例によれば、対向する静止ｇ４ａ、４ｂ間で流れ
を強く拘束する領域には補助翼７は侵入していないので
、補助翼７の下流直後における流路断面積の急拡大とチ
ョーク流量の減少は生じない。また補助翼７の一方の面
のみが静止翼４ａに対向しているので、静止３ｉ４ａ、
４ｂが対向している領域と補助翼７の後縁との間の距離
が短く、強い剪断流が発生する区間が短く、圧力損失の
発生が少ない、補助翼７の後縁は静止′Ｒ４ａの前縁と
静止ｇ４ｂの前縁との間に位置するので、？ｒｆ撃波が
静止翼４ａの表面に到達することがなく、気流１７が静
止１４ａの表面から剥離しにくくなり、ディフューザ３
が正常に作動して流斌範囲を拡大することができる。
を強く拘束する領域には補助翼７は侵入していないので
、補助翼７の下流直後における流路断面積の急拡大とチ
ョーク流量の減少は生じない。また補助翼７の一方の面
のみが静止翼４ａに対向しているので、静止３ｉ４ａ、
４ｂが対向している領域と補助翼７の後縁との間の距離
が短く、強い剪断流が発生する区間が短く、圧力損失の
発生が少ない、補助翼７の後縁は静止′Ｒ４ａの前縁と
静止ｇ４ｂの前縁との間に位置するので、？ｒｆ撃波が
静止翼４ａの表面に到達することがなく、気流１７が静
止１４ａの表面から剥離しにくくなり、ディフューザ３
が正常に作動して流斌範囲を拡大することができる。
第４図はディフューザに流入する気流２のマツハ数が、
たとえば１．１を超える場合に好適な実施例で補助翼７
の前縁が静止翼４ａの前縁より上流側になるように配置
したものである。気流２のマツハ数が大きくなると衝撃
波１５．２０は湾曲する。このため衝撃波１５ａが補助
翼７の表面に衝突するのを防ぐため補助翼７の前縁に衝
撃波２０を発生させて補助翼７と静止翼４ａの間の通路
２１の流れを亜音速流としたものである。
たとえば１．１を超える場合に好適な実施例で補助翼７
の前縁が静止翼４ａの前縁より上流側になるように配置
したものである。気流２のマツハ数が大きくなると衝撃
波１５．２０は湾曲する。このため衝撃波１５ａが補助
翼７の表面に衝突するのを防ぐため補助翼７の前縁に衝
撃波２０を発生させて補助翼７と静止翼４ａの間の通路
２１の流れを亜音速流としたものである。
補助翼７は空力的にはできる限り薄くするのが望ましい
が、強度・構造上必要な厚さにしなければならない。す
なわち厚みに見合った長さ（例えば厚みの５〜１０倍）
が必要となるが、このとき前記の静止翼４と補助翼７の
関係を満足するように静止翼の数を選ぶ必要があり通常
補助翼７を設けない場合に比べ２０％以上少くしなけれ
ばならない。このように静止翼４の枚数を少くすると外
周近くでは静止翼４の間隔が過大となり流れが静止翼４
の翼面に沿って流れなくなるため性能が低下する。
が、強度・構造上必要な厚さにしなければならない。す
なわち厚みに見合った長さ（例えば厚みの５〜１０倍）
が必要となるが、このとき前記の静止翼４と補助翼７の
関係を満足するように静止翼の数を選ぶ必要があり通常
補助翼７を設けない場合に比べ２０％以上少くしなけれ
ばならない。このように静止翼４の枚数を少くすると外
周近くでは静止翼４の間隔が過大となり流れが静止翼４
の翼面に沿って流れなくなるため性能が低下する。
第５図および第６図は中間翼１２の作用を示す図である
。第５図は中間翼１２を持たない場合で静止翼４ａの後
縁近くの負圧面２１では流れが翼面に沿わず大規模な剥
離域２２が生ずる。大規模な剥離域の発生は、流れの実
質的な断面積が減少することによりディフューザの減速
が減少するとともに剥離域内での運動エネルギの拡散の
発生によりディフューザ性能が低下する。この大規模な
剥離は後縁近くの負圧面２１での負荷（減速）を低減す
ることにより防止できる。以下その様子を第６ＩＡによ
り説明する。静止翼４ａの負圧面２１の後縁付近の減速
量は、−次元流理論を用いると静止翼４ａの後縁２３と
静止翼４ｂの後縁２４の間の円周距離りと静止翼の出口
角βの正弦の積と静止翼４ａの後縁２３から隣接する静
止翼４ｂに下した垂線の長さｆを用いてｈｓｉｍβ／ｆ
−１で表わされる。この値が大きい程減速負荷が大きい
こととなる。 ｈｓｉｍβ／ｆ−１の値は静止翼の形状
、数によって定まり、翼数が大きい程大きくなる。第１
表に１例を示す、中間Ｘ１２を設けると同じ考え方から
静止翼４ａの後縁負圧面近くの減速量ｇｓｉｍβ／ｅ−
１で表わされる。第１表に中間翼を設けた場合の減速負
荷も合わせて示す。第１表に示すように中間翼１２によ
り静止翼の枚数が１７の場合でも２３％の減速が１９％
の減速となり減速量が２０％低減でき負圧面後縁付近の
大規模な剥離を抑制することができる。
。第５図は中間翼１２を持たない場合で静止翼４ａの後
縁近くの負圧面２１では流れが翼面に沿わず大規模な剥
離域２２が生ずる。大規模な剥離域の発生は、流れの実
質的な断面積が減少することによりディフューザの減速
が減少するとともに剥離域内での運動エネルギの拡散の
発生によりディフューザ性能が低下する。この大規模な
剥離は後縁近くの負圧面２１での負荷（減速）を低減す
ることにより防止できる。以下その様子を第６ＩＡによ
り説明する。静止翼４ａの負圧面２１の後縁付近の減速
量は、−次元流理論を用いると静止翼４ａの後縁２３と
静止翼４ｂの後縁２４の間の円周距離りと静止翼の出口
角βの正弦の積と静止翼４ａの後縁２３から隣接する静
止翼４ｂに下した垂線の長さｆを用いてｈｓｉｍβ／ｆ
−１で表わされる。この値が大きい程減速負荷が大きい
こととなる。 ｈｓｉｍβ／ｆ−１の値は静止翼の形状
、数によって定まり、翼数が大きい程大きくなる。第１
表に１例を示す、中間Ｘ１２を設けると同じ考え方から
静止翼４ａの後縁負圧面近くの減速量ｇｓｉｍβ／ｅ−
１で表わされる。第１表に中間翼を設けた場合の減速負
荷も合わせて示す。第１表に示すように中間翼１２によ
り静止翼の枚数が１７の場合でも２３％の減速が１９％
の減速となり減速量が２０％低減でき負圧面後縁付近の
大規模な剥離を抑制することができる。
第１表 中間翼の効果
上述のような効果で中間翼１２は静止翼４ａの後縁近く
の大規模な剥離を防止するのであるから中間翼１２は静
止翼の後縁近くの流れを確実に拘束するため静止翼４ａ
の後縁２３から隣接する静止翼４ｂに下した垂線と交差
し、後縁２５は円１４に達するようにする。中間翼の翼
長が過大であると流れに接触する面積が増加するので前
記垂線より内周側の中間翼長さＬは中間翼全長の２０％
以内とする。同垂線より上流の流れは比較的に偏りが少
いので中間Ｘ１２は垂線の中点を通過するようにして流
れを等分して、ディフューザ出口の流れの均一化を図り
、流れの不均一による付加的な損失の発生を防ぐ。また
中間翼１２の全体の形状は仮想的に中間翼１２を回転軸
８の中心を中心として回転移動した場合に静止翼４の内
部に含まれる形状であるので流れが滑らかに通過できる
ので損失の発生が少い。
の大規模な剥離を防止するのであるから中間翼１２は静
止翼の後縁近くの流れを確実に拘束するため静止翼４ａ
の後縁２３から隣接する静止翼４ｂに下した垂線と交差
し、後縁２５は円１４に達するようにする。中間翼の翼
長が過大であると流れに接触する面積が増加するので前
記垂線より内周側の中間翼長さＬは中間翼全長の２０％
以内とする。同垂線より上流の流れは比較的に偏りが少
いので中間Ｘ１２は垂線の中点を通過するようにして流
れを等分して、ディフューザ出口の流れの均一化を図り
、流れの不均一による付加的な損失の発生を防ぐ。また
中間翼１２の全体の形状は仮想的に中間翼１２を回転軸
８の中心を中心として回転移動した場合に静止翼４の内
部に含まれる形状であるので流れが滑らかに通過できる
ので損失の発生が少い。
第７図は静止翼４の弦長が短く静止１４ａの後縁より隣
接する静止翼４ｂに垂線が下せない場合の実施例で、こ
の場合は静止１４ｂの前縁における平均厚さ線の延長線
２６に下した垂線２７を用いる。延長線２６は直線でも
良いが静止翼４ｂの前縁を通り人口角ηを成す対数素線
でも同様の効果が得られる。
接する静止翼４ｂに垂線が下せない場合の実施例で、こ
の場合は静止１４ｂの前縁における平均厚さ線の延長線
２６に下した垂線２７を用いる。延長線２６は直線でも
良いが静止翼４ｂの前縁を通り人口角ηを成す対数素線
でも同様の効果が得られる。
第８図に本発明の他の実施例を示す。本実施例は補助′
ｌｔ７を羽根車１の回転軸８に平行な支軸２８によって
角度δだけ回動可動に支承したものである。そして大流
量運転時には静止翼４ｂの前縁から補助翼７に下した垂
ａ２７の長さを長くし、小流量運転時には垂線２７の長
さを短くして、絞り効果によって流量範囲をさらに拡大
しようとするものである。本実施例において、補助翼７
の支軸２８を人為的操作で回動できるようにしてもよく
、または本実施例に係る遠心圧縮機を装備した機器の制
御装置と連動させて、支軸２８を自動的に操するように
してもよい。本実施例によれば、前記繰作によって流量
範囲を拡大することができ、実用的効果をさらに高める
ことができる。
ｌｔ７を羽根車１の回転軸８に平行な支軸２８によって
角度δだけ回動可動に支承したものである。そして大流
量運転時には静止翼４ｂの前縁から補助翼７に下した垂
ａ２７の長さを長くし、小流量運転時には垂線２７の長
さを短くして、絞り効果によって流量範囲をさらに拡大
しようとするものである。本実施例において、補助翼７
の支軸２８を人為的操作で回動できるようにしてもよく
、または本実施例に係る遠心圧縮機を装備した機器の制
御装置と連動させて、支軸２８を自動的に操するように
してもよい。本実施例によれば、前記繰作によって流量
範囲を拡大することができ、実用的効果をさらに高める
ことができる。
第９図は本発明の別の実施例を示す。本実施例では中間
翼１２を羽根車１の回転軸８に平行な支軸３０によって
角度γだけ回転可動に支承したも゛ のである。中間翼
１２の前縁から隣接する静止翼４ａに下した垂線２８の
長さと中間翼１２の後縁から隣接する静止翼４ｂに下し
た垂線２９の長さの和を大量流時には長く、小流量時に
は短くして第８図の実施例と同様に絞り効果によって流
量範囲の拡大を図ったもので、補助翼７の回転可動制御
と組合わせると一層効果的である。
翼１２を羽根車１の回転軸８に平行な支軸３０によって
角度γだけ回転可動に支承したも゛ のである。中間翼
１２の前縁から隣接する静止翼４ａに下した垂線２８の
長さと中間翼１２の後縁から隣接する静止翼４ｂに下し
た垂線２９の長さの和を大量流時には長く、小流量時に
は短くして第８図の実施例と同様に絞り効果によって流
量範囲の拡大を図ったもので、補助翼７の回転可動制御
と組合わせると一層効果的である。
上述したように本発明によれば、高速遠心圧縮機の羽根
車から流出する空気流の速度エネルギーを圧力エネルギ
ーに変換する複数個の静止翼を備えたディフューザに、
一方の翼面のみが前記静止翼に対向し、静止翼前縁を通
過する円と交又する位置に補助翼を設け、かつ静止翼後
縁から隣接した静止翼へ下した垂線の中点を通り静止翼
後縁を通過する円に達する中間翼を設けたので、ディフ
ューザの作動流量範囲を性能を低下させることなく拡大
することができ、高速遠心圧縮機の運転流量範囲を大幅
に拡大できる。
車から流出する空気流の速度エネルギーを圧力エネルギ
ーに変換する複数個の静止翼を備えたディフューザに、
一方の翼面のみが前記静止翼に対向し、静止翼前縁を通
過する円と交又する位置に補助翼を設け、かつ静止翼後
縁から隣接した静止翼へ下した垂線の中点を通り静止翼
後縁を通過する円に達する中間翼を設けたので、ディフ
ューザの作動流量範囲を性能を低下させることなく拡大
することができ、高速遠心圧縮機の運転流量範囲を大幅
に拡大できる。
第１図は本発明に係る高速遠心圧縮機のディフューザの
一実施例を示す縦断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ矢視
図、第３図から第６図はそれぞれ本実施例の作用を示す
線図、第７図から第９図は本発明の他の実施例を示す要
部拡大図、第１０図は従来の高速遠心圧縮機を示す縦断
面図、第１１図は第１０図のＢ−Ｂ矢視図である。 １・・・羽根車、 ３・・ディフューザ、４・・・静止
翼、 ７・・・補助翼、８・・・回転軸、 ９・・
・円、 １２・・・中間翼、１６・・・垂線。
一実施例を示す縦断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ矢視
図、第３図から第６図はそれぞれ本実施例の作用を示す
線図、第７図から第９図は本発明の他の実施例を示す要
部拡大図、第１０図は従来の高速遠心圧縮機を示す縦断
面図、第１１図は第１０図のＢ−Ｂ矢視図である。 １・・・羽根車、 ３・・ディフューザ、４・・・静止
翼、 ７・・・補助翼、８・・・回転軸、 ９・・
・円、 １２・・・中間翼、１６・・・垂線。
Claims (7)
- （１）羽根車の外周に複数の静止翼を配設し、羽根車か
ら吐出される流体の運動エネルギーを静止翼の作用によ
って圧力エネルギーに変換する形式の遠心圧縮機のディ
フューザにおいて、前記複数個の静止翼間の内周に近い
側に、該静止翼よりも弦長の短かい補助翼を設け、該補
助翼の一方の翼面のみを前記静止翼に対向させるととも
に、該補助翼を前記羽根車の回転軸中心を中心とし前記
静止翼の内周端を通過する円と交又する位置に配設した
ことを特徴とする高速遠心圧縮機のディフューザ。 - （２）前記補助翼を、該補助翼と対向する静止翼の内周
端における該静止翼に対し直角方向の垂線と交又する位
置に配設したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の高速遠心圧縮機のディフューザ。 - （３）前記補助翼を、羽根車の回転軸と平行な支軸によ
り回動可能に支承したことを特徴とする特許請求の範囲
第１項または第２項記載の高速遠心圧縮機のディフュー
ザ。 - （４）前記補助翼の内周端および外周端から該補助翼と
対向する静止翼までの距離が異なっていることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の高速遠心圧縮機のディ
フューザ。 - （５）羽根車の外周に複数の静止翼を配設し、羽根車か
ら吐出される流体の運動エネルギーを静止翼の作用によ
って圧力エネルギーに変換する形式の遠心圧縮機のディ
フューザにおいて、前記複数個の静止翼間の内周に近い
側に、該静止翼よりも弦長の短かい補助翼を設け、該補
助翼の一方の翼面のみを前記静止翼に対向させるととも
に、該補助翼を前記羽根車の回転軸中心を中心とし前記
静止翼の内周端を通過する円と交又する位置に配設し、
かつ前記複数の静止翼間の外周に近い側に、該静止翼よ
り弦長の短い中間翼を設け、該中間翼は、前記静止翼の
外周端より隣接する静止翼の内周側への延長線に下した
垂線の中点を通過し、該中間翼の外周端は前記静止翼の
外周端を通過する円に達し、かつ前記垂線の中点より内
側にある前記中間翼の長さは該中間翼全長の２０％以下
とし、該中間翼全体の形状は仮想的に該中間翼を前記羽
根車の回転軸中心を中心として回転移動した場合に前記
静止翼の内部に含まれることを特徴とする高速遠心圧縮
機のディフューザ。 - （６）前記中間翼を、羽根車の回転軸と平行な支軸によ
り回動可能に支承したことを特徴とする特許請求の範囲
第５項記載の高速遠心圧縮機のディフューザ。 - （７）前記中間翼の内周端および外周端から該中間翼と
対向する静止翼まで距離が異なっていることを特徴とす
る特許請求の範囲第５項記載の高速遠心圧縮機のディフ
ューザ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62218941A JPH0615878B2 (ja) | 1987-02-26 | 1987-09-01 | 高速遠心圧縮機のディフューザ |
| EP88113797A EP0305879B1 (en) | 1987-09-01 | 1988-08-24 | Diffuser for centrifugal compressor |
| DE88113797T DE3882463T2 (de) | 1987-09-01 | 1988-08-24 | Diffusor für Zentrifugalverdichter. |
| US07/238,176 US4877370A (en) | 1987-09-01 | 1988-08-30 | Diffuser for centrifugal compressor |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4338587 | 1987-02-26 | ||
| JP62-43385 | 1987-02-26 | ||
| JP62218941A JPH0615878B2 (ja) | 1987-02-26 | 1987-09-01 | 高速遠心圧縮機のディフューザ |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01399A true JPH01399A (ja) | 1989-01-05 |
| JPS64399A JPS64399A (en) | 1989-01-05 |
| JPH0615878B2 JPH0615878B2 (ja) | 1994-03-02 |
Family
ID=26383141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62218941A Expired - Lifetime JPH0615878B2 (ja) | 1987-02-26 | 1987-09-01 | 高速遠心圧縮機のディフューザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0615878B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0323400A (ja) * | 1989-06-20 | 1991-01-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電動送風機 |
| JPH0412200A (ja) * | 1990-04-27 | 1992-01-16 | Fuji Electric Co Ltd | ポンプの羽根付きディフューザ |
| US5368440A (en) * | 1993-03-11 | 1994-11-29 | Concepts Eti, Inc. | Radial turbo machine |
| JP3110205B2 (ja) * | 1993-04-28 | 2000-11-20 | 株式会社日立製作所 | 遠心圧縮機及び羽根付ディフューザ |
| US10654251B2 (en) | 2015-06-29 | 2020-05-19 | 3M Innovative Properties Company | Ultrathin barrier laminates and devices |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53119411A (en) * | 1977-03-28 | 1978-10-18 | Yasutoshi Senoo | Guide vane apparatus for centrifugal blower* compressor and pump*and method of producing the same |
| JPS57159998A (en) * | 1981-03-27 | 1982-10-02 | Hitachi Ltd | Diffuser of high-speed centrifugal compressor |
-
1987
- 1987-09-01 JP JP62218941A patent/JPH0615878B2/ja not_active Expired - Lifetime
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