JP2002106487A - 多段遠心圧縮機 - Google Patents
多段遠心圧縮機Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 流量がきわめて少ない状態まで制御が可能
で、かつコンパクト化も容易な多段遠心圧縮機を提供す
る。 【解決手段】 ケーシング５内に回転自在に支承された
１本の回転軸７に、羽根車１，２を多段に設けた多段遠
心圧縮機であって、後段羽根車２の出口羽根角を前段羽
根車１の出口羽根角より小さくすると共に、後段羽根車
２の外径を前段羽根車１の外径より大きくしたもので、
流量がきわめて少ない状態までサージングに入ることが
ないため、流量がきわめて少ない状態まで制御が可能な
上、回転軸７を片持ち構造にすることによって軸方向の
長さを短縮することができるため、機器のコンパクト化
が容易に行える。
で、かつコンパクト化も容易な多段遠心圧縮機を提供す
る。 【解決手段】 ケーシング５内に回転自在に支承された
１本の回転軸７に、羽根車１，２を多段に設けた多段遠
心圧縮機であって、後段羽根車２の出口羽根角を前段羽
根車１の出口羽根角より小さくすると共に、後段羽根車
２の外径を前段羽根車１の外径より大きくしたもので、
流量がきわめて少ない状態までサージングに入ることが
ないため、流量がきわめて少ない状態まで制御が可能な
上、回転軸７を片持ち構造にすることによって軸方向の
長さを短縮することができるため、機器のコンパクト化
が容易に行える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流量がきわめて少
ない状態まで制御が可能な多段遠心圧縮機に関する。
ない状態まで制御が可能な多段遠心圧縮機に関する。
【０００２】
【従来技術】従来１本の回転軸に取付けられた複数の羽
根車によりガスなどの流体を多段に圧縮する、いわゆる
１軸多段遠心圧縮機は、機器をコンパクトに構成するこ
とができるなどの利点があることから広く使用されてお
り、この種の一軸多段遠心圧縮機としては、例えば社団
法人 日本冷凍協会発行 冷凍空調便覧II巻 機器編７
０頁図１．３．４、同７１頁図１．３．７に記載されて
いるように、回転軸に外径が等しい羽根車を多段に取付
けたものが公知である。
根車によりガスなどの流体を多段に圧縮する、いわゆる
１軸多段遠心圧縮機は、機器をコンパクトに構成するこ
とができるなどの利点があることから広く使用されてお
り、この種の一軸多段遠心圧縮機としては、例えば社団
法人 日本冷凍協会発行 冷凍空調便覧II巻 機器編７
０頁図１．３．４、同７１頁図１．３．７に記載されて
いるように、回転軸に外径が等しい羽根車を多段に取付
けたものが公知である。
【０００３】また従来の一軸多段遠心圧縮機では、前段
に設けられた羽根車の吐出体積流量は、前段の羽根車の
吸込体積流量と圧力比の両方の変化の影響を受けるた
め、後段の羽根車の吸込体積流量は前段の羽根車の吸込
体積流量以上に変化が大きく、圧縮機全体としての作動
範囲を確保するためには、いわゆる段マッチングと呼ば
れる各段の設計点の設定に多大の実績と解析を必要と
し、特に１軸多段遠心圧縮機は前段の羽根車も後段の羽
根車も回転数が同一であるため、一層精緻な段マッチン
グが必要になる。
に設けられた羽根車の吐出体積流量は、前段の羽根車の
吸込体積流量と圧力比の両方の変化の影響を受けるた
め、後段の羽根車の吸込体積流量は前段の羽根車の吸込
体積流量以上に変化が大きく、圧縮機全体としての作動
範囲を確保するためには、いわゆる段マッチングと呼ば
れる各段の設計点の設定に多大の実績と解析を必要と
し、特に１軸多段遠心圧縮機は前段の羽根車も後段の羽
根車も回転数が同一であるため、一層精緻な段マッチン
グが必要になる。
【０００４】このため１軸多段遠心圧縮機の多くは、デ
ィフューザ部分に流体をガイドするための羽を持たない
羽根なしディフューザを採用しており、この羽根なしデ
ィフューザは段落の作動範囲が広くなるので、段マッチ
ング設計の所要精度を軽減できるなどの利点が得られ
る。
ィフューザ部分に流体をガイドするための羽を持たない
羽根なしディフューザを採用しており、この羽根なしデ
ィフューザは段落の作動範囲が広くなるので、段マッチ
ング設計の所要精度を軽減できるなどの利点が得られ
る。
【０００５】一方機器の安定した運転状態を確保するた
め、回転軸系の固有振動数は回転周波数より高くする
か、一致しないようにする必要があり、機器のコンパク
ト化が重要な1軸多段遠心圧縮機、例えばターボ冷凍機
などの用途に使用される１軸多段遠心圧縮機には、回転
軸の先端側に羽根車を取付けた片持ち構造が採用される
ことが多く、このため回転軸系の高い固有振動数を確保
する上で、羽根車を取付ける回転軸の先端側の荷重を低
減することが望ましい。
め、回転軸系の固有振動数は回転周波数より高くする
か、一致しないようにする必要があり、機器のコンパク
ト化が重要な1軸多段遠心圧縮機、例えばターボ冷凍機
などの用途に使用される１軸多段遠心圧縮機には、回転
軸の先端側に羽根車を取付けた片持ち構造が採用される
ことが多く、このため回転軸系の高い固有振動数を確保
する上で、羽根車を取付ける回転軸の先端側の荷重を低
減することが望ましい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし１軸多段遠心圧
縮機の多くは、ディフィーザ部分には流れをガイドする
ための羽根を持たない羽根なしディフューザを採用して
いるため、流れをガイドするための羽根を持つ羽根付き
ディフューザを採用した場合に比較して、流体的な効率
が数パーセント低下する問題がある。
縮機の多くは、ディフィーザ部分には流れをガイドする
ための羽根を持たない羽根なしディフューザを採用して
いるため、流れをガイドするための羽根を持つ羽根付き
ディフューザを採用した場合に比較して、流体的な効率
が数パーセント低下する問題がある。
【０００７】また機器のコンパクト化が重要な１軸多段
遠心圧縮機、例えばターボ冷凍機などの用途に使用され
る片持ち構造の１軸多段遠心圧縮機では、圧縮機の性能
上望ましい回転速度を確保できない場合、回転軸系の所
要固有振動数を確保するために、羽根車を取付ける回転
軸の径や、これを支承する軸受けを大型にするか、望ま
しい回転速度より低い回転速度で使用するよう設計せざ
るを得ない場合があり、この点の対策として固有振動が
減少しないように、羽根車、戻り流路の軸方向長さを減
少させる方法がとられている。
遠心圧縮機、例えばターボ冷凍機などの用途に使用され
る片持ち構造の１軸多段遠心圧縮機では、圧縮機の性能
上望ましい回転速度を確保できない場合、回転軸系の所
要固有振動数を確保するために、羽根車を取付ける回転
軸の径や、これを支承する軸受けを大型にするか、望ま
しい回転速度より低い回転速度で使用するよう設計せざ
るを得ない場合があり、この点の対策として固有振動が
減少しないように、羽根車、戻り流路の軸方向長さを減
少させる方法がとられている。
【０００８】しかし遠心羽根車では、基本的に羽根車の
回転軸方向から流体を吸入し、回転軸に垂直ないし垂直
に近い面内に流体を吐出することから、羽根車、戻り流
路の軸方向長さを減少させることは、要素内の流路の曲
率が大きくなって流体損失が増加するため、軸方向の長
さを減少させることには限界があり、このため１軸多段
遠心圧縮機をコンパクト化する上で障害となるなどの問
題もある。
回転軸方向から流体を吸入し、回転軸に垂直ないし垂直
に近い面内に流体を吐出することから、羽根車、戻り流
路の軸方向長さを減少させることは、要素内の流路の曲
率が大きくなって流体損失が増加するため、軸方向の長
さを減少させることには限界があり、このため１軸多段
遠心圧縮機をコンパクト化する上で障害となるなどの問
題もある。
【０００９】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたもので、後段羽根車の出口羽根角を前段羽根車の
出口羽根角より小さくすると共に、前段羽根車に対して
後段羽根車の外径を大きくすることにより、流量がきわ
めて少ない状態まで制御が可能で、かつコンパクト化も
容易な多段遠心圧縮機を提供することを目的とするもの
である。
されたもので、後段羽根車の出口羽根角を前段羽根車の
出口羽根角より小さくすると共に、前段羽根車に対して
後段羽根車の外径を大きくすることにより、流量がきわ
めて少ない状態まで制御が可能で、かつコンパクト化も
容易な多段遠心圧縮機を提供することを目的とするもの
である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明の多段遠心圧縮機は、ケーシング内に回転自在に
支承された１本の回転軸に、羽根車を多段に設けた多段
遠心圧縮機であって、後段羽根車の出口羽根角を前段羽
根車の出口羽根角より小さくすると共に、後段羽根車の
外径を前段羽根車の外径より大きくしたものである。
本発明の多段遠心圧縮機は、ケーシング内に回転自在に
支承された１本の回転軸に、羽根車を多段に設けた多段
遠心圧縮機であって、後段羽根車の出口羽根角を前段羽
根車の出口羽根角より小さくすると共に、後段羽根車の
外径を前段羽根車の外径より大きくしたものである。
【００１１】前記構成により、前段羽根車の羽根出口角
が後段羽根車の羽根出口角より大きいため、前段羽根車
の圧力上昇の変化は、後段羽根車の圧力上昇の変化より
小さくなると共に、吐出し体積流量と吸込み体積流量の
比の変化も小さいため、前段の流出体積流量の変化も小
さくなり、これによって後段吸込み体積流量の変化を前
段羽根車と後段羽根車の外径及び羽根出口角を等しくし
た従来のものに比べて小さくできるため、後段羽根車と
前段羽根車のマッチングが容易になる。
が後段羽根車の羽根出口角より大きいため、前段羽根車
の圧力上昇の変化は、後段羽根車の圧力上昇の変化より
小さくなると共に、吐出し体積流量と吸込み体積流量の
比の変化も小さいため、前段の流出体積流量の変化も小
さくなり、これによって後段吸込み体積流量の変化を前
段羽根車と後段羽根車の外径及び羽根出口角を等しくし
た従来のものに比べて小さくできるため、後段羽根車と
前段羽根車のマッチングが容易になる。
【００１２】前記目的を達成するため本発明の多段遠心
圧縮機は、ケーシング内に回転自在に支承された片持ち
構造の回転軸の先端側に、羽根車を多段に設けたもので
ある。
圧縮機は、ケーシング内に回転自在に支承された片持ち
構造の回転軸の先端側に、羽根車を多段に設けたもので
ある。
【００１３】前記構成により、両持ち構造に比べて軸方
向の長さを短縮することができるため、機器のコンパク
ト化が容易に行える。
向の長さを短縮することができるため、機器のコンパク
ト化が容易に行える。
【００１４】前記目的を達成するため本発明の多段遠心
圧縮機は、各羽根車の外周側に、円形翼列により構成さ
れた羽根付ディフューザを設けると共に、円形翼列の弦
節比を１より小さくさたものである。
圧縮機は、各羽根車の外周側に、円形翼列により構成さ
れた羽根付ディフューザを設けると共に、円形翼列の弦
節比を１より小さくさたものである。
【００１５】前記構成により、羽根付ディフューザを設
けても、羽根なしディフューザ並みの性能が良好な流量
範囲が得られると共に、羽根付ディフューザを設けるこ
とによって、流体の運動エネルギーを圧力に変換する流
体効率を大幅に向上させることができる。
けても、羽根なしディフューザ並みの性能が良好な流量
範囲が得られると共に、羽根付ディフューザを設けるこ
とによって、流体の運動エネルギーを圧力に変換する流
体効率を大幅に向上させることができる。
【００１６】前記目的を達成するため本発明の多段遠心
圧縮機は、後段羽根付ディフューザに設けられた羽根の
枚数を、前段羽根付ディフューザに設けられた羽根の枚
数より多くしたものである。
圧縮機は、後段羽根付ディフューザに設けられた羽根の
枚数を、前段羽根付ディフューザに設けられた羽根の枚
数より多くしたものである。
【００１７】前記構成により、ディフューザを形成する
羽根の弦長を過大にしない設計が可能となる。
羽根の弦長を過大にしない設計が可能となる。
【００１８】前記目的を達成するため本発明の多段遠心
圧縮機は、前段羽根車の吸込流路に、流量を制御する可
動ベーンを設けたものである。
圧縮機は、前段羽根車の吸込流路に、流量を制御する可
動ベーンを設けたものである。
【００１９】前記構成により、可動吸込ベーン上流側の
流量がきわめて少ない状態までサージングに入ることが
ないため、流量がきわめて少ない状態まで制御が可能に
なる。
流量がきわめて少ない状態までサージングに入ることが
ないため、流量がきわめて少ない状態まで制御が可能に
なる。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の第1の実施の形態を図面
を参照して詳述する。図１は１軸多段遠心圧縮機の縦断
面、図２は羽根車の正面図を示す。図１において１は前
段羽根車、２は後段羽根車、３は前段羽根付ディフュー
ザで、前段羽根車１の接線方向と角度を成して設けられ
た羽根３ａを有している。４は後段羽根付ディフューザ
で、後段羽根車２の接線方向と角度を成して設けられた
羽根４ａを有しており、前段羽根車１及び後段羽根車２
は、それぞれケーシング５内に前後して収容されている
と共に、基端側がケーシング５の軸受け６に支承された
回転軸７の先端側にそれぞれ固着されている。
を参照して詳述する。図１は１軸多段遠心圧縮機の縦断
面、図２は羽根車の正面図を示す。図１において１は前
段羽根車、２は後段羽根車、３は前段羽根付ディフュー
ザで、前段羽根車１の接線方向と角度を成して設けられ
た羽根３ａを有している。４は後段羽根付ディフューザ
で、後段羽根車２の接線方向と角度を成して設けられた
羽根４ａを有しており、前段羽根車１及び後段羽根車２
は、それぞれケーシング５内に前後して収容されている
と共に、基端側がケーシング５の軸受け６に支承された
回転軸７の先端側にそれぞれ固着されている。
【００２１】また後段羽根車２の外径Ｄｂは、前段羽根
車１の外径Ｄａより大きく構成されていおり、前段羽根
付ディフューザ３の出口と後段羽根車２の入口は、羽根
８ａを有する戻り流路８により接続されている。
車１の外径Ｄａより大きく構成されていおり、前段羽根
付ディフューザ３の出口と後段羽根車２の入口は、羽根
８ａを有する戻り流路８により接続されている。
【００２２】次に前記構成された１軸多段遠心圧縮機の
作用を説明すると、図示しない回転駆動源により回転軸
７が回転されるのにともない、前段羽根車１を流出した
流体の運動エネルギーの一部は前段羽根付ディフューザ
３内で圧力に変換されるが、前段羽根付ディフューザ３
を流出する流体は、なお前段羽根車１の回転方向の旋回
速度成分を持ったまま戻り流路８に流入すると共に、戻
り流路８では、羽根８ａの作用によって流体の前段羽根
車１の回転方向の成分が相殺され、後段羽根車２に流入
する。
作用を説明すると、図示しない回転駆動源により回転軸
７が回転されるのにともない、前段羽根車１を流出した
流体の運動エネルギーの一部は前段羽根付ディフューザ
３内で圧力に変換されるが、前段羽根付ディフューザ３
を流出する流体は、なお前段羽根車１の回転方向の旋回
速度成分を持ったまま戻り流路８に流入すると共に、戻
り流路８では、羽根８ａの作用によって流体の前段羽根
車１の回転方向の成分が相殺され、後段羽根車２に流入
する。
【００２３】後段段羽根車２を流入した流体は、後段羽
根付ディフィーザ４によって流体の運動エネルギーの一
部が、後段羽根付ディフィーザ４内の羽根８ａによって
圧力に変換される。後段羽根車２の外径Ｄｂは、前段羽
根車１の外径Ｄａより予め大きく形成されているので、
設計点流量で後段羽根車２の羽根出口角β（図２に示
す）を前段羽根車１より小さくしても、後段羽根車２は
前段羽根車１と同等のヘッドを発生できるように設計で
きる。
根付ディフィーザ４によって流体の運動エネルギーの一
部が、後段羽根付ディフィーザ４内の羽根８ａによって
圧力に変換される。後段羽根車２の外径Ｄｂは、前段羽
根車１の外径Ｄａより予め大きく形成されているので、
設計点流量で後段羽根車２の羽根出口角β（図２に示
す）を前段羽根車１より小さくしても、後段羽根車２は
前段羽根車１と同等のヘッドを発生できるように設計で
きる。
【００２４】すなわち図３に示すように流量が設計点か
ら変化した場合に、前段羽根車１の羽根出口角βが後段
羽根車２の羽根出口角より大きいため、前段羽根車１の
圧力上昇の変化は、後段羽根車２の圧力上昇の変化より
小さい（このことは遠心羽根車における流量の変化と理
論ヘッドの関係に対する羽根出口角の影響から明らかで
ある）。
ら変化した場合に、前段羽根車１の羽根出口角βが後段
羽根車２の羽根出口角より大きいため、前段羽根車１の
圧力上昇の変化は、後段羽根車２の圧力上昇の変化より
小さい（このことは遠心羽根車における流量の変化と理
論ヘッドの関係に対する羽根出口角の影響から明らかで
ある）。
【００２５】また段前後の圧力上昇の変化が小さい場
合、吐出し体積流量と吸込み体積流量の比の変化も小さ
いため、前段の流出体積流量の変化も小さくなり、従っ
て後段吸込み体積流量の変化を前段羽根車１と後段羽根
車２の外径Ｄａ、Ｄｂ及び羽根出口角を等しくした場合
より小さくでき、これによって後段羽根車２と前段羽根
車１のマッチングが容易になる。
合、吐出し体積流量と吸込み体積流量の比の変化も小さ
いため、前段の流出体積流量の変化も小さくなり、従っ
て後段吸込み体積流量の変化を前段羽根車１と後段羽根
車２の外径Ｄａ、Ｄｂ及び羽根出口角を等しくした場合
より小さくでき、これによって後段羽根車２と前段羽根
車１のマッチングが容易になる。
【００２６】一方各羽根車についてのマッチングは容易
になるが、圧縮機段は羽根車とディフィーザによって構
成されていることから、ディフューザの性能が高い流量
範囲が羽根車と同等以上に広くできると、前段羽根車１
と後段羽根車２の外径Ｄａ，Ｄｂ及び出口羽根角を変え
た効果が一層大きくなる。
になるが、圧縮機段は羽根車とディフィーザによって構
成されていることから、ディフューザの性能が高い流量
範囲が羽根車と同等以上に広くできると、前段羽根車１
と後段羽根車２の外径Ｄａ，Ｄｂ及び出口羽根角を変え
た効果が一層大きくなる。
【００２７】またディフューザ流路内に羽根を備えない
羽根なしディフューザは、性能が良好な流量範囲は広い
が、最高性能はディフューザ流路内に羽根を備えた羽根
付ディフューザより流体効率が低く、羽根付ディフュー
ザは、性能が良好な流量範囲が狭い上、組み合わせる羽
根車とのマッチングの問題が発生する。
羽根なしディフューザは、性能が良好な流量範囲は広い
が、最高性能はディフューザ流路内に羽根を備えた羽根
付ディフューザより流体効率が低く、羽根付ディフュー
ザは、性能が良好な流量範囲が狭い上、組み合わせる羽
根車とのマッチングの問題が発生する。
【００２８】そこで羽根付ディフューザ３，４を図２に
示すように円形翼列により構成し、円形翼列を構成する
羽根３ａ，４ａの弦長Ｃを、平均半径位置ピッチで割っ
た値（円形翼列を構成する羽根３ａ，４ａの前縁位置半
径Ｒｉと後縁位置半径Ｒｅの平均半径を持つ円周を円形
翼列を構成する羽根枚数Ｚで割った値）を弦節比σと定
義するとき、
示すように円形翼列により構成し、円形翼列を構成する
羽根３ａ，４ａの弦長Ｃを、平均半径位置ピッチで割っ
た値（円形翼列を構成する羽根３ａ，４ａの前縁位置半
径Ｒｉと後縁位置半径Ｒｅの平均半径を持つ円周を円形
翼列を構成する羽根枚数Ｚで割った値）を弦節比σと定
義するとき、
【００２９】
【数１】
【００３０】となり、σを１より小さく形成すると、羽
根なしディフューザ並みの性能が良好な流量範囲を維持
しながら羽根付ディフューザレベルの性能が得られる
（妹尾ほか２名、小弦節比円形翼列ディフューザ、日本
機械学会論文集Ｂ編、４５巻３９６号、１０９９頁（昭
和５４年）、速水ほか４名、還音速遠心圧縮機の小弦節
比円形翼列ディフューザ、日本機械学会論文集Ｂ編、５
５巻５１１号、７５８頁（１９８９年３月）参照）。
根なしディフューザ並みの性能が良好な流量範囲を維持
しながら羽根付ディフューザレベルの性能が得られる
（妹尾ほか２名、小弦節比円形翼列ディフューザ、日本
機械学会論文集Ｂ編、４５巻３９６号、１０９９頁（昭
和５４年）、速水ほか４名、還音速遠心圧縮機の小弦節
比円形翼列ディフューザ、日本機械学会論文集Ｂ編、５
５巻５１１号、７５８頁（１９８９年３月）参照）。
【００３１】Ｒｉ、Ｒｅは羽根車の外径に比例して設計
するから、σの定義式から後段羽根車２の外径が前段羽
根車１の外径より大きくなるよう形成すると、後段羽根
付ディフューザ４を構成する羽根４ａの枚数が前段羽根
付ディフューザ３を形成する羽根３ａの枚数以上である
と、ディフューザを形成する羽根の弦長を過大にしない
設計が可能となることが理解できる。
するから、σの定義式から後段羽根車２の外径が前段羽
根車１の外径より大きくなるよう形成すると、後段羽根
付ディフューザ４を構成する羽根４ａの枚数が前段羽根
付ディフューザ３を形成する羽根３ａの枚数以上である
と、ディフューザを形成する羽根の弦長を過大にしない
設計が可能となることが理解できる。
【００３２】図４及び図５は本発明の第2の実施の形態
になる１軸多段遠心圧縮機を示すもので、次にこれを説
明する。なお前記第1の実施の形態と同一の部分は同一
符号を付して、その説明は省略する。ケーシング５の前
部に設けられた吸込み流路５ａ内には、流量を制御する
可動吸込ベーン１０が開閉自在に設けられており、回転
軸７には増速歯車１１を介して電動機よりなる回転駆動
源１２が接続されていて、回転駆動源１２により増速歯
車１１を介して回転軸７が増速回転されるようになって
いる。
になる１軸多段遠心圧縮機を示すもので、次にこれを説
明する。なお前記第1の実施の形態と同一の部分は同一
符号を付して、その説明は省略する。ケーシング５の前
部に設けられた吸込み流路５ａ内には、流量を制御する
可動吸込ベーン１０が開閉自在に設けられており、回転
軸７には増速歯車１１を介して電動機よりなる回転駆動
源１２が接続されていて、回転駆動源１２により増速歯
車１１を介して回転軸７が増速回転されるようになって
いる。
【００３３】また後段羽根車２の外径Ｄｂは前段羽根車
１の外径Ｄａより予め大きくなるよう形成されているの
で、羽根車軸系の固有振動数は前段、後段とも同一の外
径の羽根車を使用している場合に比べて、回転軸系の固
有振動数を高くすることができ、圧縮機の性能上望まし
い羽根車回転速度を採用することが可能となる。
１の外径Ｄａより予め大きくなるよう形成されているの
で、羽根車軸系の固有振動数は前段、後段とも同一の外
径の羽根車を使用している場合に比べて、回転軸系の固
有振動数を高くすることができ、圧縮機の性能上望まし
い羽根車回転速度を採用することが可能となる。
【００３４】一方流量制御すべく可動吸込ベーン１０の
開度を減少させると、各部の圧力は図５に示すようにな
る。すなわち可動吸込ベーン１０の発生する圧力損失
と、可動吸込ベーン１０によって流体に旋回成分が与え
られることにより流速が増加するため、前段羽根車１の
入口の圧力は低くなり、従って可動吸込ベーン１０の開
度を減少させて、流量を減少させた状態では、前段羽根
車１の吸込体積流量は可動吸込ベーン１０の上流側程は
減少せず、また後段羽根車２と後段羽根付ディフューザ
４の吐出圧力は高いが、後段羽根車２の外径Ｄｂが前段
羽根車１の外径Ｄａより大きく、かつ後段羽根車２の出
口羽根角が前段羽根車１の出口羽根角より小さく形成さ
れているので、前段、後段とも外径が同一の羽根車、同
一の出口羽根角の場合に比較して、可動吸込ベーン１０
上流側の流量がきわめて少ない状態までサージングに入
ることがなく、これによって流量がきわめて少ない状態
まで制御が可能になる。
開度を減少させると、各部の圧力は図５に示すようにな
る。すなわち可動吸込ベーン１０の発生する圧力損失
と、可動吸込ベーン１０によって流体に旋回成分が与え
られることにより流速が増加するため、前段羽根車１の
入口の圧力は低くなり、従って可動吸込ベーン１０の開
度を減少させて、流量を減少させた状態では、前段羽根
車１の吸込体積流量は可動吸込ベーン１０の上流側程は
減少せず、また後段羽根車２と後段羽根付ディフューザ
４の吐出圧力は高いが、後段羽根車２の外径Ｄｂが前段
羽根車１の外径Ｄａより大きく、かつ後段羽根車２の出
口羽根角が前段羽根車１の出口羽根角より小さく形成さ
れているので、前段、後段とも外径が同一の羽根車、同
一の出口羽根角の場合に比較して、可動吸込ベーン１０
上流側の流量がきわめて少ない状態までサージングに入
ることがなく、これによって流量がきわめて少ない状態
まで制御が可能になる。
【００３５】なお前記実施の形態では、シュラウドを有
する羽根車を用いた場合について説明したが、シュラウ
ドのない羽根車を使用しても勿論よい。
する羽根車を用いた場合について説明したが、シュラウ
ドのない羽根車を使用しても勿論よい。
【００３６】
【発明の効果】本発明は以上詳述したように、前段羽根
車の羽根出口角を後段羽根車の羽根出口角より大きく
し、かつ後段羽根車の外径を前段羽根車の外径より大き
くしたことから、前段羽根車の圧力上昇の変化は、後段
羽根車の圧力上昇の変化より小さいと共に、吐出し体積
流量と吸込み体積流量の比の変化も小さいため、前段の
流出体積流量の変化も小さくなり、これによって後段吸
込み体積流量の変化を、前段羽根車と後段羽根車の外径
及び羽根出口角を等しくした従来のものより小さくでき
るため、後段羽根車と前段羽根車のマッチングが容易に
なる。
車の羽根出口角を後段羽根車の羽根出口角より大きく
し、かつ後段羽根車の外径を前段羽根車の外径より大き
くしたことから、前段羽根車の圧力上昇の変化は、後段
羽根車の圧力上昇の変化より小さいと共に、吐出し体積
流量と吸込み体積流量の比の変化も小さいため、前段の
流出体積流量の変化も小さくなり、これによって後段吸
込み体積流量の変化を、前段羽根車と後段羽根車の外径
及び羽根出口角を等しくした従来のものより小さくでき
るため、後段羽根車と前段羽根車のマッチングが容易に
なる。
【００３７】またケーシング内に回転自在に支承された
片持ち構造の回転軸の先端側に、羽根車を多段に設けた
ことから、両持ち構造に比べて軸方向の長さを短縮する
ことができるため、機器のコンパクト化が容易に行える
と共に、各羽根車の外周側に、円形翼列により構成され
た羽根付ディフューザを設けたことから、羽根なしディ
フューザ並みの性能が良好な流量範囲が得られる上、羽
根付ディフューザを設けることによって、流体の運動エ
ネルギーを圧力に変換する流体効率を大幅に向上させる
ことができる。
片持ち構造の回転軸の先端側に、羽根車を多段に設けた
ことから、両持ち構造に比べて軸方向の長さを短縮する
ことができるため、機器のコンパクト化が容易に行える
と共に、各羽根車の外周側に、円形翼列により構成され
た羽根付ディフューザを設けたことから、羽根なしディ
フューザ並みの性能が良好な流量範囲が得られる上、羽
根付ディフューザを設けることによって、流体の運動エ
ネルギーを圧力に変換する流体効率を大幅に向上させる
ことができる。
【００３８】さらに前段羽根車の吸込流路に、可動ベー
ンを設けて流量制御することにより、可動吸込ベーン上
流側の流量がきわめて少ない状態までサージングに入る
ことがないため、流量がきわめて少ない状態まで制御が
可能になる。
ンを設けて流量制御することにより、可動吸込ベーン上
流側の流量がきわめて少ない状態までサージングに入る
ことがないため、流量がきわめて少ない状態まで制御が
可能になる。
【図１】本発明の第1の実施の形態になる多段遠心圧縮
機の断面図である。
機の断面図である。
【図２】本発明の第1の実施の形態になる多段遠心圧縮
機に使用する遠心羽根車の正面図である。
機に使用する遠心羽根車の正面図である。
【図３】流量が設計点から変化した場合の羽根出口角の
大小による圧力上昇の変化を示す線図である。
大小による圧力上昇の変化を示す線図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態になる多段遠心圧縮
機の断面図である。
機の断面図である。
【図５】本発明の実施の形態になる多段遠心圧縮機の吸
込流路に設けた可動吸込ベーンにより流量を制御した状
態の圧縮機各部の圧力を示す線図である。
込流路に設けた可動吸込ベーンにより流量を制御した状
態の圧縮機各部の圧力を示す線図である。
【符号の説明】 １ 前段羽根車 ２ 後段羽根車 ３ 前段羽根付ディフューザ ４ 後段羽根付ディフュー ５ ケーシング ５ａ 吸込流路 ７ 回転軸 １０ 可動ベーン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０４Ｄ 29/66 Ｆ０４Ｄ 29/66 Ｈ (72)発明者 寺崎 政敏 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社日 立製作所産業機械システム事業部内 Ｆターム(参考） 3H033 AA02 BB03 BB06 BB17 CC01 CC03 CC06 DD03 EE08 EE14 3H034 AA02 BB03 BB06 BB17 CC01 CC03 CC06 DD04 DD07 DD14 DD26 EE08 EE12 EE14
Claims (5)
- 【請求項１】 ケーシング内に回転自在に支承された１
本の回転軸に、羽根車を多段に設けた多段遠心圧縮機で
あって、後段羽根車の出口羽根角を前段羽根車の出口羽
根角より小さくすると共に、後段羽根車の外径を前段羽
根車の外径より大きくしたことを特徴とする多段遠心圧
縮機。 - 【請求項２】 ケーシング内に回転自在に支承された片
持ち構造の回転軸の先端側に、羽根車を多段に設けてな
る請求項1記載の多段遠心圧縮機。 - 【請求項３】 各羽根車の外周側に、円形翼列により構
成された羽根付ディフューザを設けると共に、円形翼列
の弦節比を１より小さくしてなる請求項１または２に記
載の多段遠心圧縮機。 - 【請求項４】 後段羽根付ディフューザに設けられた羽
根の枚数を、前段羽根付ディフューザに設けられた羽根
の枚数より多くしてなる請求項１ないし３の何れか１項
に記載の多段遠心圧縮機。 - 【請求項５】 前段羽根車の吸込流路に、流量を制御す
る可動ベーンを設けてなる請求項１ないし４の何れか１
項に記載の多段遠心圧縮機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000303163A JP3557389B2 (ja) | 2000-10-03 | 2000-10-03 | 多段遠心圧縮機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000303163A JP3557389B2 (ja) | 2000-10-03 | 2000-10-03 | 多段遠心圧縮機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002106487A true JP2002106487A (ja) | 2002-04-10 |
| JP3557389B2 JP3557389B2 (ja) | 2004-08-25 |
Family
ID=18784404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000303163A Expired - Fee Related JP3557389B2 (ja) | 2000-10-03 | 2000-10-03 | 多段遠心圧縮機 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3557389B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2018155458A1 (ja) | 2017-02-22 | 2018-08-30 | 三菱重工コンプレッサ株式会社 | 遠心回転機械 |
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-
2000
- 2000-10-03 JP JP2000303163A patent/JP3557389B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
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