JP2002098093A - 遠心型圧縮機のディフューザ - Google Patents
遠心型圧縮機のディフューザInfo
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- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
- F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
- F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
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Abstract
数の少ない構成でも、静圧回復率の低下を抑え得るよう
に構成する。また、穿孔加工により通路を形成する場合
の後加工を簡略化して製造コストを削減する。 【解決手段】 遠心型圧縮機のインペラ2を囲繞し、こ
のインペラからの流体を減速する通路3が、断面を略円
形状として周方向に一定間隔をおいて複数開設されたデ
ィフューザにおいて、各通路を、その中心線4がインペ
ラと同心の基準円5に接するように設け、その基準円
を、通路の配設数に応じてインペラの外径よりも小径に
設定して、隣り合う通路相互の交差部に形成されるリー
ディングエッジ6をインペラの外周に近接させる。特
に、通路の配設数を10以上、22以下とする。
Description
ンペラを囲繞し、このインペラからの流体を減速する通
路が、断面を略円形状として周方向に一定間隔をおいて
複数開設されたディフューザに関するものである。
速して動圧を静圧に回復させるために、インペラを囲繞
する態様でディフューザが設けられるが、このディフュ
ーザには、設計流量付近の効率を高めるため、内周側と
外周側とを連通する通路を周方向に複数設けた構成のも
のが広く利用されている。
定間隔をおいた複数の羽根材を挟み込んで画成すること
が一般的であるが、この他に、特公平8−6711号公
報に開示されているように、略円形断面をなす孔を穿設
して通路とする、いわゆるパイプディフューザが知られ
ている。この種のパイプディフューザでは、図8及び図
9に示すように、隣り合う通路23を鋭角に交差させた
部分に弓形状をなすリーディングエッジ(前縁)26が
形成される。
成のディフューザでは、通路23の中心線24が接点
B’においてインペラ22の外周円28に接するように
通路23が設けられているため、正面視で通路23の両
中心線24同士の交点A’と重なり合うリーディングエ
ッジ26のシュラウド側及びハブ側の端部26a・26
bが、インペラ22の外周円28から離れた状態にな
り、この離間距離は通路の配設数を減らすのに応じて拡
大する。このため、通路の配設数の少ない構成では、流
体の入射角とリーディングエッジの配置角度とが大きく
ずれた状態となり、リーディングエッジ付近でインシデ
ンスミスマッチ(入射角のずれ)が顕著になり、通路2
3のスロート部でのブロッケージ(封鎖)を招くことか
ら、静圧回復率を低下させる要因となる。
際に、リーディングエッジ26の端部26a・26bと
ディフューザ21の内周縁との間の部分が切削されずに
突出部30が残り(図9参照)、これを別途取り除く工
程が必要となるため、製造工程が煩雑化する不都合が生
じる。
解消するべく案出されたものであり、その第1の目的
は、通路の配設数の少ない構成でも、静圧回復率の低下
を抑え得るように構成された遠心型圧縮機のディフュー
ザを提供することにある。また、本発明の第2の目的
は、穿孔加工により通路を形成する場合の後加工を簡略
化して製造コストを削減可能なように構成することにあ
る。
ために、本発明においては、遠心型圧縮機のインペラ2
を囲繞し、このインペラからの流体を減速する通路3
が、断面を略円形状として周方向に一定間隔をおいて複
数開設されたディフューザにおいて、各通路を、その中
心線4がインペラと同心の基準円5に接するように設
け、その基準円を、通路の配設数に応じてインペラの外
径よりも小径に設定して、隣り合う通路相互の交差部に
形成されるリーディングエッジ(前縁)6をインペラの
外周に近接させたものとした。
ッジが概ねインペラの接線方向、すなわち実際の流体の
流れに沿う向きに配置される。このため、リーディング
エッジ付近でのインシデンスミスマッチを低減すること
ができ、スロート部でのブロッケージが抑制されるた
め、静圧回復率を高めることができる。
外周に近接させ、特にリーディングエッジのシュラウド
側及びハブ側の端部をディフューザの内周縁に配置させ
ることにより、穿孔により通路を形成する場合にも、従
来のようにディフューザの内周縁部に突出部が残留しな
いため、これを穿孔加工後に取り除く工程が不要とな
り、製造コストを削減することができる。
上22以下の構成に適用するのが好ましい。通路の配設
数が10を下回ると、ディフューザの入口に形成される
波形の振り幅が大きくなることからインペラとの間にミ
スマッチが発生し、所期の効果が得られない。他方、通
路の配設数が22を越えると、基準円の小径化の割合が
1%を下回り、修正による効果を期待することができな
い。
明の構成を詳細に説明する。
た遠心型圧縮機のディフューザを示している。このディ
フューザ1は、遠心型圧縮機のインペラ2を囲繞するよ
うに設けられ、内周側と外周側とを連通する態様でイン
ペラ2からの流体を減速する通路3が、断面を略円形状
として周方向に一定間隔をおいて複数開設されたもので
あり、各通路3は全て、その中心線4がインペラ2と同
心の基準円5に接するように設けられ、その基準円5
は、通路3の配設数に応じてインペラ2の外径よりも小
径に設定され、隣り合う通路3相互の交差部に形成され
るリーディングエッジ(前縁)6をインペラ2の外周に
近接させている。
が拡径され、その中心線4は直線をなしており、ドリル
などの切削手段により孔を穿設することで得られる。隣
り合う通路3同士の交差部に形成されるリーディングエ
ッジ6は、同径の通路3が交差することにより正面視で
直線状になり(図1参照)、側面視で弓形状をなしてい
る(図2参照)。
すように、隣り合う通路3の両中心線同士の交点Aを通
り、この交点Aは、正面視でリーディングエッジ6のシ
ュラウド側及びハブ側の端部6a・6bに重なり合う
(図2参照)。そして、正面視でリーディングエッジ6
の描く直線がインペラ2の外周円8の接線となり、立体
的には、弓形状をなすリーディングエッジ6と交点Aと
を含む平面が、インペラ2の外周円8を含む円筒面に接
する状態となる。
総数をNとすると、交点Aにおいて2π/Nの角度をも
って交差する。また、正面視でリーディングエッジ6の
描く直線、すなわち交点Aにおけるインペラ2の外周円
8の接線と、通路3の中心線4、すなわち接点Bにおけ
る基準円5の接線とが、交点Aにおいてπ/Nの角度を
もって交差する。
径OAと径OBとのなす角度をαとすると、通路3の中
心線4が接する基準円5の半径Rtanは、 Rtan=RIMP×cosα で示され、角度αは、 α=π/N となることから、基準円5の半径Rtanは、 Rtan=RIMP×cos(π/N) で示される。
の描く直線がインペラ2の外周円に接するものとした
が、構造上の必要からインペラ2とリーディングエッジ
6との間の間隙δを考慮すると、基準円の半径R
tanは、 Rtan=RIMP×cos(π/N)+δ で示される。
う通路3の両中心線4同士の交点Aを通るものとする
と、正面視で交点Aと重なるリーディングエッジ6の端
部6a・6bが、ディフューザ1の内周円上に位置す
る。これを立体的に考察すると、図4に示すように、リ
ーディングエッジ6の端部6a・6bが、ディフューザ
1の内周縁にくる。このため、通路3の穿孔加工におい
て前記の図9に示した突出部30は形成されず、これを
切除する工程は不要である。
2の外周との間に所要の間隙が形成されるようにインペ
ラ2より僅かに大径に形成されるが、ディフューザ1の
内周円が交点Aを通る円より大径であっても前記と同様
に突出部30は形成されない。
13としている。インペラ2の外周円8に対する基準円
5の小径化の割合、すなわちインペラ2の外径RIMPと
基準円5の径Rtanとの差のインペラ2の外径RIMPに対
する割合(RIMP−Rtan)/RIMPは、図5に示すよう
に通路配設数が増加するに従って減少する。通路配設数
が22を上回ると、基準円の小径化の割合が1%を下回
り、インペラ2とディフューザ1とのクリアランスと同
レベルになり、明瞭な効果を期待し得ない。
図6に示すように通路配設数が減少する。ここで、通路
配設数が10を下回ると、ディフューザ1の入口幅B
DIFがインペラ2の出口幅BINPより小さくなり、両者が
ミスマッチを起こすため、所期の効果が得られない。図
6中に破線で示す曲線は、ディフューザ1の入口幅B
DIFとインペラの出口幅BINPとが一致するラインを示
し、この曲線の下側の領域ではBINP>BDIFとなる。な
お、図6では、圧縮機の反動度を一定(0.66)とし
て示している。
ーザ1の入口の開口縁は通路3の穿孔により波形に形成
され、通路3の中心線4同士の交点Aの位置で入口幅B
DIFが通路3の直径に等しく、最大となる。通路3の配
設数が少ないと、入口の波形の振り幅が大きくなり、そ
の影響でディフューザ1の入口幅BDIFがインペラ2の
出口幅BINPより小さくなり、ディフューザ1の入口と
インペラ2の出口との間でミスマッチが生じる。
ディングエッジ(前縁)が概ねインペラの接線方向、す
なわち実際の流体の流れに沿う向きに配置されるため、
リーディングエッジ付近でのインシデンスミスマッチを
低減することができ、通路のスロート部でのブロッケー
ジが抑制されるので、静圧回復率を高める上で大きな効
果が得られる。その上、穿孔により通路を形成する場合
に、従来のようにディフューザの内周縁部に突出部が残
留しないため、これを穿孔加工後に取り除く工程が不要
となり、製造コストを削減することができる。
す断面図。
で分断した断面図。
示すグラフ。
側面図。
Claims (2)
- 【請求項1】 遠心型圧縮機のインペラを囲繞し、該
インペラからの流体を減速する通路が、断面を略円形状
として周方向に一定間隔をおいて複数開設されたディフ
ューザであって、 前記各通路は、その中心線が前記インペラと同心の基準
円に接するように配設され、該基準円は、前記通路の配
設数に応じて前記インペラの外径よりも小径に設定さ
れ、隣り合う前記通路相互の交差部に形成されるリーデ
ィングエッジを前記インペラの外周に近接させたことを
特徴とするディフューザ。 - 【請求項2】 前記通路の配設数を10以上、22以
下としたことを特徴とする請求項1に記載のディフュー
ザ。
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- 2001-09-26 US US09/962,791 patent/US6537028B1/en not_active Expired - Lifetime
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