JPH0615879B2 - 遠心形流体機械のデイフユーザ - 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や送風機等の遠心形流体機械のディ
フューザに係り、特に広い作動範囲と高い効率の両立が
必要な機種のディフューザに関する。

〔従来の技術〕

遠心圧縮機又は送風機は一般に羽根車１の回転によって
半径方向への空気流を発生させる。羽根車から流出する
空気流は大きな速度エネルギーを持っているので、羽根
車の下流側にあたる羽根車外周部に静止翼を備えたディ
フューザを設けて、羽根車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。ディフューザを構成する静止翼は、羽根車の外周部
に複数個放射状に設けられており、これらの静止翼の翼
間にはディフューザ流路が形成されている。

このような圧縮機又は送風機においては、低流量の条件
では静止翼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、小流量状態でもサージ
ング現象を起こしにくい、遠心圧縮機や送風機のディフ
ューザとしては、特開昭57-159998号公報に開示されて
いるように、ディフューザの入口部に回転可能な補助翼
を設けて、ディフューザを流れる流体を制御する発明が
知られている。また特開昭53-119411号公報に開示され
ているように、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。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、特開昭57-159998号公報のものでは、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、圧力損失が発生するだけで
なく、補助翼下流側に渦流が発生し、これがディフュー
ザケーシングの流路表面上に発生する境界層の発達を助
長して、ディフューザの性能を低下させる問題があっ
た。

また、特開昭53-119411号公報のものでは、内側の円形
翼列の弦長が短いので、翼板数が多い場合、あるいは翼
高さが大きい場合は強度上の問題が生ずる。

本発明の目的は、ディフューザ流路に発生する境界層の
発達を制御し、かつ低流量時においても静止翼に沿う流
れを静止翼前縁部に与えることができるようにして、作
動範囲が広くかつ性能も高い遠心形流体機械のディフュ
ーザを得ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため本発明は、羽根車の外周に複数
の静止翼を配置し、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
するようにした遠心形流体機械のディフューザにおい
て、前記静止翼の前縁よりも上流側まで延長して設けら
れ、かつ弦長及び高さが静止翼よりも小さい入口中間翼
の部分と、この入口中間翼の部分の下流側に配置されか
つ該入口中間翼よりも高さが低い整流翼の部分と、さら
にこの整流翼の部分の下流側に該整流翼の高さよりも高
い出口中間翼の部分とを有する中間翼を、前記複数個の
静止翼間に設けたことを特徴とするものである。

〔作用〕

本発明によれば、上記構成としたことにより、以下の作
用が得られる。

（１）静止翼の間に設けられかつ該静止翼の前縁よりも
上流側まで延長して設けられた入口中間翼の部分で、羽
根車からの流れを静止翼に沿うように誘導するので、低
流量時においても静止翼に沿う流れを静止翼前縁部に与
えることができる。

（２）静止翼に沿う流れを静止翼前縁部に与えること、
及び静止翼表面に発生する境界層は静止翼前縁から発達
することにより、この境界層の厚さを最小限にでき、デ
ィフューザにおける圧力回復性能を向上できる。

（３）入口中間翼だけを設けた場合には、この入口中間
翼の下流側の先端及び根元終端から渦流が発生するが、
本発明では、入口中間翼の下流側に該入口中間翼と連続
して該入口中間翼よりも高さの低い整流翼を有している
ので、入口中間翼根元終端からの渦流発生を防止でき
る。したがって、この渦流の発生によってディフューザ
ケーシング流路表面上の境界層の発達を助長するという
ことがなくなる。

（４）静止翼間に設けられた整流翼の部分が、静止翼の
負圧面から圧力面に向かう二次流れを防止するので、こ
の二次流れによる損失を低減できる。

（５）高さの大きい入口中間翼の部分とこの入口中間翼
よりも低い高さの整流翼の部分とで中間翼を構成してい
るので、入口中間翼を十分な整流作用が得られるように
その高さを高くすることができ、しかも整流翼の部分の
高さを必要最小限の高さにすることができるから、中間
翼を設けたことによって生じる摩擦損失の増加も最小限
に抑えることができる。

（６）入口中間翼の高さは静止翼のそれよりも低いの
で、入口中間翼の存在による流れの閉塞効果が緩和され
る。

（７）出口中間翼の部分を有することにより、静止翼間
の外周に近い側の流れを静止翼に沿う方向に流れを誘導
することができ、ディフューザの性能を高めることがで
きる。

本発明では以上の(１)〜(７)の作用を有することによっ
て、かなりの低流量時においてもサージングを起こさ
ず、したがって作動範囲を大幅に拡大でき、かつ境界層
や二次流れの発達を抑制できる性能の高い遠心形流体機
械のディフューザが得られる。

〔実施例〕

以下、本発明に係る遠心圧縮機のディフューザの実施例
を図面を参照して説明する。

第１図乃至第３図は本発明の一実施例を示すもので、こ
の図において、１は羽根１Ａおよび心板１Ｂからなる羽
根車、２はその回転軸で、駆動機（図示せず）に連結し
ている、３はケーシング、４は吸込管、５はディフュー
ザ部、６はスクロールケーシングである。前述したディ
フューザ部５は、羽根側ディフューザケーシング５Ａ、
心板側ディフューザケーシング５Ｂ、第２図に示すよう
にこれらのディフューザケーシング５Ａ、５Ｂ間に設け
られた複数の静止翼７、及びこの静止翼７間においてデ
ィフューザ部流路に突出するように、羽根側ディフュー
ザケーシング５Ａに設けられた中間翼８を備えている。
中間翼８は第２図および第３図に示すように、その弦張
および高さが静止翼のそれよりも小さい入口中間翼８Ａ
と、これに連なり入口中間翼８Ａの高さよりも小さい高
さを有する整流翼８Ｂと、さらにこの整流翼８Ｂに連な
り前記入口中間翼８Ａと同様な寸法の出口中間翼８Ｃと
で構成されている。

次に上述した本発明の一実施例の動作を説明する。

羽根車１の回転により、流体は吸込管４を通り羽根車１
内を通過する間に、エネルギーを与えられて高速の流れ
となり、ディフューザ部５に流れ込む。このディフュー
ザ部５において、羽根車１から流出した流体は、その速
度エネルギーを圧力エネルギーに変換されながら、スク
ロールケーシング６内に流入する。そこでさらに速度エ
ネルギーから圧力エネルギーへの変換が行われた流体
は、スクロールケーシング６により集合した流れとな
り、吐出口（図示せず）から流出する。

前述した中間翼８における入口中間翼８Ａは、流れを静
止翼７に沿う方向に誘導するから、低流量の条件でも流
れが静止翼７に沿うのでサージング現象を起こしにく
く、羽根車１の作動範囲を拡大することができる。入口
中間翼８Ａの作用は上述の通りであるから、その翼高さ
は静止翼７の５０％程度であるのが望ましい。入口中間
翼８Ａは、羽根側ディフューザケーシング５Ａから片持
支持されるので、強度上高さが小さい方が望ましく、静
止翼７より低くする。入口中間翼８Ａの存在は流路を狭
めることになるため、圧縮機流量が設計値より大きい
と、入口中間翼８Ａは抵抗として働く。この点からもそ
の翼高さは低い方が望ましく、静止翼７の７０％以下が
望ましい。

入口中間翼８Ａの先端および根本の終端、すなわち下流
側からは第３図に示すように強い渦流１１が流出する。
これらの渦流の持つエネルギーは熱エネルギーに変化し
損失となるが、根本の下流側から流出する渦流は特にデ
ィフューザ部５内の流れを乱すので、大きな損失を招
く。本発明では、入口中間翼８Ａの下流側に設けた整流
翼８Ｂが、入口中間翼８Ａの根本側からの渦流発生を抑
えるので、損失の発生を防ぐことができる。整流翼８Ｂ
の目的は渦流の防止にあるので、その高さは入口中間翼
８Ａより低くて良い。

次に静止翼７間の外周に近い側の流れは一般に静止翼７
の方向に沿わず周方向に近い流れとなる。このため、出
口中間翼８Ｃは静止翼７に沿う方向に流れを誘導しディ
フューザの性能を高める。この出口中間翼８Ｃの高さは
静止翼７の５０％程度あることが望ましく又、剛性を確
保する点からも７０％以下にすることが望ましい。

第４図は本発明の第２の実施例を示すもので、この実施
例は整流翼８Ｂを中間翼８を支持する面と対向する面の
両面に設けた例である。この場合、入口中間翼８Ａの下
流側の先端および根本で生じる渦流の両方を消滅するこ
とができるので、一層の性能向上が可能となる。

第５図は本発明の第３の実施例を示すもので、この実施
例は静止翼７間に中間翼８を対向して設けたものであ
る。このように構成しても、前述の実施例と同様な効果
を得ることができる。この場合、中間翼８の高さは第
１、第２の実施例に示される中間翼の８の半分程度にな
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ディフューザの静止翼間に、静止翼前
縁よりも上流側まで延長して設けられた比較的高さの大
きい入口中間翼の部分と、この入口中間翼よりも低い高
さの整流翼の部分と、さらにこの整流翼の部分の下流側
に該整流翼の高さよりも高い出口中間翼の部分とを有す
る中間翼を設けたので、低流量時においても静止翼に沿
う流れを静止翼前縁部に与えることができ、また静止翼
表面やディフューザケーシング流路表面に発達する境界
層を抑制でき、しかも中間翼を設けたことによる摩擦損
失も最小限に抑えることができるので、作動範囲が広く
性能の高い遠心形流体機械のディフューザが得られると
いう効果がある。

【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II−II矢視図、
第３図はその斜視図、第４図及び第５図はそれぞれ本発
明の他の実施例を示す要部拡大図である。 １……羽根車、２……回転軸、３……ディフューザ、７
……静止翼、８……中間翼、８ａ……入口中間翼、８ｂ
……整流翼、８ｃ……出口中間翼。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】羽根車の外周に複数の静止翼を配置し、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ようにした遠心形
   流体機械のディフューザにおいて、前記静止翼の前縁よ
   りも上流側まで延長して設けられ、かつ弦長及び高さが
   静止翼よりも小さい入口中間翼の部分と、この入口中間
   翼の部分の下流側に配置されかつ該入口中間翼よりも高
   さが低い整流翼の部分と、さらにこの整流翼の部分の下
   流側に該整流翼の高さよりも高い出口中間翼の部分とを
   有する中間翼を、前記複数個の静止翼間に設けたことを
   特徴とする遠心形流体機械のディフューザ。
2. 【請求項２】前記中間翼を、羽根側及び心板側の両ディ
   フューザケーシングの流路表面に互いに対向して設けた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の遠心形
   流体機械のディフューザ。