JPH04136499A - 遠心圧縮機 - Google Patents

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。

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に係り、特に、高効率で高作動範囲
の遠心圧縮機に関する。

〔従来の技術〕

従来の羽根付きディフューザを用いた遠心圧縮機の一例
を第１０図に示す。心板３．側板５およびこれらの間に
円形翼列状に設置された複数の羽根４により構成される
側板付き遠心羽根車６は、ナツト２により回転軸１に取
り付けられている。

また、羽根車６の下流には、ディフューザ板７゜心板側
ケーシング８とこれらの間に設置した案内羽根９により
構成される羽根付きディフューザ１０が設置されている
。

第１３図は、別の従来の遠心圧縮機の一例である。心板
３と、心板３上に円形翼列状に設置された複数の羽根４
により構成される側板無し遠心羽根車６は、回転軸１に
取り付けられている。また、羽根車の下流には羽根付き
ディフューザ１０が設置されている。

なお、この種の装置として関連するものには、例えば、
実公昭６３−４５５９９号、特公昭６４−５６１号公報
等がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

羽根車６を回転させると、空気（ガス）は羽根車に吸い
込まれ、羽根４によりエネルギを与えられた後、羽根車
から吐出される。羽根車から吐出された空気は、羽根付
きディフューザ１０に入り減速されて圧力回復がなされ
る。第１０図に示すような側板付き羽根車の場合、羽根
車内ではその流路表面に境界層が発達し、また、コリオ
リカや子午面内での流路の曲がりなどの影響を受けるの
で、第１１図に示すように低運動量流体１４が円周方向
では羽根の負圧面（回転方向後面）に、また羽根の高さ
方向については側板側に集まる。この結果、円周方向に
は第１２図に示すような流れの歪が生じる。すなわち、
負圧面側では流れ角度の小さい後流が、圧力面側では流
れ角の大きい主流が吐き出される。

このように周方向に非一様な流れがディフューザに流入
すると、−様に流れが流入する場合に比べて入射角（流
入角と入口羽根角度の差）が大きくなり、ディフューザ
は失速しやすくなる。その結果、サージが早く発生する
ことになる。このように、羽根付きディフューザを設け
た遠心圧縮機で、側板付き遠心羽根車を用いると作動範
囲が狭くなるという欠点があった。

一方、第１３図に示すような側板無し羽根車の場合、流
路表面で発達した境界層内の低運動量流体１４は、やは
りコリオリカや流路の曲がりなどの影響により、円周方
向については羽根の負圧面側に、また羽根の高さ方向は
側板側に集まる傾向がある。しかし、側板無し羽根車の
場合には第１４図に示すように、羽根先端と側板カバー
１８の間の隙間１６からの漏れ流れや、相対的には羽根
車の回転方向と逆に移動する（破線の矢印）側板カバー
１８に引きずられる流れであるため、羽根車内で低運動
流体１４と主流１５は混合され、第１５図に示すように
羽根車出力では周方向の流れは比較的−様になる。従っ
て、側板付き羽根車の場合よりも羽根付きディフューザ
の入射角は小さくなり、ディフューザは失速しにくくな
り１作動範囲は広くなる。しかし、羽根先端と側板カバ
ー１８の隙間１６からの漏れ損失により圧縮機の効率が
低下するという欠点があった。

本発明の目的は、高効率で作動範囲の広い遠心圧縮機を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、遠心圧縮機において側板付き羽根車の出口
付近の側板、心根のどちらか一方あるいは両方を取り除
いた羽根車を用いることにより達成される。

〔作用〕

側板付き羽根車の出口付近の側板の一部、心板の一部の
どちらか一方あるいは両方を取り除いたので、出口付近
では、羽根の先端と静止したケーシングの隙間の漏れ流
れや、相対的には羽根車と逆方向に移動する静止したケ
ーシングに引きずられる流れにより、低運動流体と主流
は混合され周方向に一様化される。その結果、ディフュ
ーザ、入口部の流れも周方向に一様になる。

更に、漏れ流れは羽根車の出口付近に限定されるので漏
れに伴う損失は小さい。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面によって説明する。

第１図は遠心圧縮機の一実施例の縦断面図である。側板
５．心根３およびそれらの間に円形翼列状に設置された
羽根４により構成される遠心羽根車６は、ナツト２によ
り回転＃１に固定さ九ている。側板５は出口付近で一部
取り除かれ、側板出口径は心根出口径より小さくなって
いる。羽根車の下流にはディフューザ板７．心板側ケー
シング８とそれらの間に円形翼列状に設置された案内羽
根９により構成される羽根付きディフューザ１０が設け
られている。

空気は吸い込み管１１から羽根車６に吸い込まれ、羽根
によりエネルギを与えられたのち、羽根車６から吐出さ
れる６羽根車の流路は子午面内で曲げられている。羽根
車６内ではその流路表面上で境界層が発達し、側板５の
ある区間ではコリオリカや流路の曲がりによる遠心力に
より、第２図に示すように境界層内の低運動量流体１４
は周方向には羽根の負圧面４ａ側に、羽根高さ方向には
側板側に集められる。しかしながら、羽根車６の出口付
近では側板５が取り除かれているため、第３図に示す羽
根先端と側板側ケーシング１２の間の隙間１６からの漏
れ流れや、相対的には羽根車と逆方向に移動する側板側
ケーシング１２に引きずられる流れにより、低運動量流
体１４は主流１５と混合され、羽根車出口では流れは第
４図に示すように周方向にはほぼ−様になる。その結果
、ディフューザの案内羽根９には周方向にほぼ−様な流
れが流入するので、ディフューザは失速しにくくなり作
動範囲は広くなる。更に、この実施例では羽根先端から
の漏れは羽根車出口付近に限られるため、漏れによる損
失も非常に小さく、従来の側板付き羽根車と同等、高効
率を達成できる。

第５図には、本発明による第二の実施例の縦断面図を示
す。側板５．心板３２羽根４により構成される遠心羽根
車６は、ナツト２により回転軸１に固定されている。羽
根車の流路は子午面内で曲げられている。側板５は出口
付近で一部取り除かれ、側板出口径は心板出口径より小
さくなっている６羽根車６の羽根先端に対面する側板側
ケーシング１２には、やわらかいコーテイング材１７が
取り付けられている０羽根４が万一、コーテイング材１
７に接触しても羽根が破損する恐れはないから１羽根先
端とコーテイング材１７の隙間１６は、第１図の場合よ
りも小さく設定されている。

羽根車の下流にはディフューザ板７．心板側ケーシング
８と案内羽根９により構成される羽根付きディフューザ
１０が設けられている。

空気は吸い込み管１１から羽根車６に吸い込まれ、羽根
によりエネルギを与えられたのち、羽根車６から吐出さ
れる。この実施例でも、羽根車６内ではその流路表面上
で境界層が発達し、側板５のある区間ではコリオリカや
流路の曲がりによる遠心力により、境界層内の低運動量
流体は周方向には羽根の負圧面側に、羽根高さ方向には
側板側に集められる。

しかし、羽根車６の出口付近では側板が取り除かれてい
るため、第６図に示す羽根先端とコーテイング材１７の
間の隙間１６からの漏れ流れにより、低運動量流体は主
流と混合される。この実施例では隙間１６が小さいので
漏れ流れが少なく。

第１図の場合より漏れ流れによる混合作用は小さい。し
かし、相対的には羽根車６と逆方向に移動するコーテイ
ング材１７に引きずられる流れは第１図の場合と同じで
あり、低運動量流体と主流の混合作用は殆んど変わらな
い。

従って１羽根卓出口では流れは周方向にはほぼ−様にな
る。その結果、ディフューザの案内羽根９には周方向に
ほぼ−様な流れが流入するので、ディフューザは失速し
にくくなり作動範囲は広くなる。更に、この実施例では
羽根先端からの漏れは羽根車出口付近に限られ、隙間１
６も第１図の場合より小さいため、漏れによる損失も第
１図の場合よりも更に小さく、高効率を達成できること
になる。

第７図には、本発明による第三の実施例の縦断面図を示
す、側板５．心板３２羽根４により構成される遠心羽根
車６は、ナツト２により回転軸１に固定されている６羽
根車の流路は子午面内で曲げられていない、心根３は出
口付近で一部取り除かれ、心板出口径は側板出口径より
小さくなっている０羽根車の下流にはディフューザ板７
．心板側ケーシング８と案内羽根９により構成される羽
根付きディフューザ１ｏが設けられている。

この実施例では１羽根車６内ではその流路表面上で境界
層が発達し、心根３のある区間では、第８図に示すよう
に、コリオリカにより境界層内の低運動量流体１４は周
方向には羽根の負圧面４ａ側に集められる。なお、子午
面内では流路は曲がっていないので、羽根高さ方向には
流れの分布は殆んどできない。

羽根車６の出口付近では心根３が取り除かれているため
、羽根先端と心根側ケーシング８の隙間１３からの漏れ
流れと、相対的には羽根車６と逆方向に移動する心根側
ケーシング８に引きずられる流れにより、低運動量流体
は主流と混合され、羽根車出口では流れは局方向にはほ
ぼ−様になる。

その結果、ディフューザの案内羽根９には周方向にほぼ
−様な流れが流入するので、ディフューザは失速しにく
くなり作動範囲は広くなる。更に、この実施例では羽根
の先端からの漏れは羽根車出口付近に限られるので、漏
れによる損失も小さく、高効率を達成できることになる
。

第９図には、本発明による第四の実施例の縦断面図を示
す。側板５．心板３２羽根４により構成される遠心羽根
車６は、ナツト２により回転軸１に固定されている。羽
根車の流路は子午面内で曲げられていない。心板３およ
び側板５は出口付近で一部取り除かれている。羽根車の
下流にはディフューザ板７．心板側ケーシング８と案内
羽根９により構成される羽根付きディフューザ１ｏが設
けられている。

この実施例では、羽根車６内ではその流路表面上で境界
層が発達し、心板３及び側板５のある区間では、コリオ
リカにより境界層内の低運動量流体は周方向にには羽根
の負圧面倒に集められる。

しかし、羽根車６の出口付近では心板３及び側板５が取
り除かれているため、羽根先端と心根側ケーシング８及
び側板側ケーシング１２の隙間１３゜１６からの漏れ流
れと、相対的には羽根車６と逆方向に移動する心板側及
び側板側ケーシング８゜１２に引きずられる流れにより
、低運動量流体は主流と混合され、羽根車８口では流れ
は周方向にはほぼ一様になる。その結果、ディフューザ
の案内羽根９には周方向にほぼ一様な流れが流入するの
で、ディフューザは先速しにくくなり作動範囲は広くな
る。

更に、この実施例では羽根先端からの漏れは羽根車出口
付近に限ら九るので、漏れによる損失も／Ｊ％さく、高
効率を達成できることになる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、羽根車の損失を増加すること無く羽根
車出口、つまり、ディフューザ入口の流れを周方向に一
様にすることができるので１羽根付きディフューザを備
えた遠心圧縮機の効率を下げること無く作動範囲を拡大
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の縦断面図、第２図は第１図
の■−■矢視図親図３図は第１図の■−■矢視図親図４
図は第３図の■−ＩＶ線に沿う流れ角分布図、第５図は
本発明の第二の実施例の縦断面図、第６図は第５図のＶ
Ｉ−ＶＩ矢視親図第７図は本発明による第三の実施例の
縦断面図、第８図は第７図の■−■矢視図親図９図は本
発明による第四の実施例の縦断面図、第１０図は従来遠
心圧縮機の縦断面図、第１１図は第１０図のＸ［−Ｘ［
親図、第１２図は第１１図の店−■線に沿う流れ角分布
図、第１３図は従来の遠心圧縮機の縦断面図、第１４図
は第１３図のＷ−Ｗ矢視図、第１５図は第１４図のＸＶ
−ＸＶ線に沿う流れ角分布図である。 １・・・回転軸、２・・・ナツト、３・・・心板、４・
・・羽根、５・・・側板、６・・・羽根車、７・・・デ
ィフューザ板、８・・・心根側ケーシング、９・・・案
内羽根、１０・・・羽根付きディフューザ、１１・・・
吸い込み管、１２・・・側板側ケーシング、１３，１６
・・・隙間、１４・・・低運動量流体、１５・・・主流
、１７・・・コーテイング材。 第１図 ３−〜−１Ｌ−戴 ４−−−Ｍ贋 Ｓ−−一夜偉 ／ １２−一一樗り隷４’Ｊケーシング 第２目 ベ 一＃薊 ＃５ 困 ５−−＆１９ ｂ−−−４４赫 ７−−介入−１収 ８−−ＩＣＮＩケーレング ｑ−一一事内導ボ ｔｏ−−−ａｇイ寸フーイ九−９１″ ７２−−−　＃ＪｔｌｉｌＰｊケーシング７フーーーコ
ーデインク゛材 竿７ 劇 第６目 ７５−一−ヱタＫ。 ４ｂ−４力耐 第９ 茶１１図 第１５５１ 某Ｉｏ圀 １４　図 ４−−一羽猥 ｌ≦−−一陣角 １８−−−イーＵイ２えカッ寸−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、心板、側板およびそれらの間に円形翼列状に配置し
   た複数の羽根により構成される遠心羽根車と、前記遠心
   羽根車の下流に置かれ、一対のディフューザ板とそれら
   の間に円形翼列状に設置した案内羽根により構成される
   羽根付きディフューザを備える遠心圧縮機において、 前記遠心羽根車の出口付近の側板の一部を取り除いたこ
   とを特徴とする遠心圧縮機。