JP2002349487A - 羽根車および遠心圧縮機 - Google Patents
羽根車および遠心圧縮機Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低速領域の拡大を抑えつつ高圧力比化を図っ
て遠心圧縮機の性能を向上させる。 【解決手段】 主軸に固定された円盤状のハブ２と、ハ
ブ２の一方の側面に主軸１を取り囲むように等間隔に離
間して設けられた複数の羽根３とを備える羽根車におい
て、羽根３を、ガスの流入方向の途中位置において、流
入方向上流側に位置する前置翼３Ａと、流入方向下流側
に位置する後置翼３Ｂとに分割し、後置翼３Ｂを前置翼
３Ａよりも回転方向前方に配置する。
て遠心圧縮機の性能を向上させる。 【解決手段】 主軸に固定された円盤状のハブ２と、ハ
ブ２の一方の側面に主軸１を取り囲むように等間隔に離
間して設けられた複数の羽根３とを備える羽根車におい
て、羽根３を、ガスの流入方向の途中位置において、流
入方向上流側に位置する前置翼３Ａと、流入方向下流側
に位置する後置翼３Ｂとに分割し、後置翼３Ｂを前置翼
３Ａよりも回転方向前方に配置する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、遠心圧縮機に備わ
る羽根車に関する。
る羽根車に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えばガスタービンや過給機等に用いら
れる遠心圧縮機は、軸体に固定されたハブの一方の側面
に、軸体を取り囲むように等間隔に離間して複数の羽根
が設けられた羽根車を備えており、この羽根車を回転駆
動することにより、羽根間に形成される流路にガスを導
き、流路を通過する過程でガスを圧縮して吐出するしく
みとなっている。
れる遠心圧縮機は、軸体に固定されたハブの一方の側面
に、軸体を取り囲むように等間隔に離間して複数の羽根
が設けられた羽根車を備えており、この羽根車を回転駆
動することにより、羽根間に形成される流路にガスを導
き、流路を通過する過程でガスを圧縮して吐出するしく
みとなっている。
【０００３】従来の羽根車の一例を図１３に示す。図に
示す羽根車は、主軸（軸体）１０１に固定された円盤状
のハブ１０２と、ハブ１０２の一方の側面に主軸１０１
を取り囲むように等間隔に離間して設けられた複数の主
羽根（ベーン）１０３と、隣り合う羽根１０３，１０３
間にそれぞれ設けられた中間羽根（スプリッタ）１０４
とを備えている。
示す羽根車は、主軸（軸体）１０１に固定された円盤状
のハブ１０２と、ハブ１０２の一方の側面に主軸１０１
を取り囲むように等間隔に離間して設けられた複数の主
羽根（ベーン）１０３と、隣り合う羽根１０３，１０３
間にそれぞれ設けられた中間羽根（スプリッタ）１０４
とを備えている。
【０００４】上記の羽根車を備える遠心圧縮機におい
て、羽根車に吸い込まれたガスは主羽根１０３，１０３
間、さらに主羽根１０３と中間羽根１０４との間に形成
される流路を通過する過程で各羽根の仕事により圧力お
よび速度エネルギーを高められる。各羽根間を通過した
ガスは、後段に控えるディフーザ（図示略）に流入し、
速度エネルギーを圧力に変換される。
て、羽根車に吸い込まれたガスは主羽根１０３，１０３
間、さらに主羽根１０３と中間羽根１０４との間に形成
される流路を通過する過程で各羽根の仕事により圧力お
よび速度エネルギーを高められる。各羽根間を通過した
ガスは、後段に控えるディフーザ（図示略）に流入し、
速度エネルギーを圧力に変換される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のような遠心圧縮
機においては、近年、高圧力比化による性能の向上が進
められているが、従来の羽根車の構造を維持しての性能
改善は限界に近づきつつある。これは、高圧力比化に伴
ってガスの減速比が大きくなることにより、羽根の負圧
面から境界層が発達し、低速領域が拡大して流速歪みが
大きくなるためである。
機においては、近年、高圧力比化による性能の向上が進
められているが、従来の羽根車の構造を維持しての性能
改善は限界に近づきつつある。これは、高圧力比化に伴
ってガスの減速比が大きくなることにより、羽根の負圧
面から境界層が発達し、低速領域が拡大して流速歪みが
大きくなるためである。
【０００６】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、低速領域の拡大を抑えつつ高圧力比化を図って
遠心圧縮機の性能を向上させることを目的としている。
であり、低速領域の拡大を抑えつつ高圧力比化を図って
遠心圧縮機の性能を向上させることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの手段として、次のような構成の羽根車を採用する。
すなわち本発明に係る請求項１記載の羽根車は、軸体に
固定されたハブの一方の側面に、軸体を取り囲むように
等間隔に離間して複数の羽根が設けられた羽根車であっ
て、前記羽根を流体の流入方向の途中位置で分割し、前
記流入方向下流側に位置する後置翼を、前記流入方向上
流側に位置する前置翼よりも回転方向前方に配置したこ
とを特徴とする。
めの手段として、次のような構成の羽根車を採用する。
すなわち本発明に係る請求項１記載の羽根車は、軸体に
固定されたハブの一方の側面に、軸体を取り囲むように
等間隔に離間して複数の羽根が設けられた羽根車であっ
て、前記羽根を流体の流入方向の途中位置で分割し、前
記流入方向下流側に位置する後置翼を、前記流入方向上
流側に位置する前置翼よりも回転方向前方に配置したこ
とを特徴とする。
【０００８】本発明においては、羽根を分割し、後置翼
を前置翼よりも回転方向前方に配置することにより、前
置翼の負圧面に形成される低速領域が前置翼の後縁で断
たれ、後置翼の負圧面では、前置翼によって形成された
低速領域の影響を受けることなく０（ゼロ）に近い状態
から低速領域が形成されるので、従来の分割されない羽
根（フルブレード）と比較して低速領域が明らかに小さ
くなる。このことから、低速領域の拡大を抑制しつつ高
圧力比化が図れる。
を前置翼よりも回転方向前方に配置することにより、前
置翼の負圧面に形成される低速領域が前置翼の後縁で断
たれ、後置翼の負圧面では、前置翼によって形成された
低速領域の影響を受けることなく０（ゼロ）に近い状態
から低速領域が形成されるので、従来の分割されない羽
根（フルブレード）と比較して低速領域が明らかに小さ
くなる。このことから、低速領域の拡大を抑制しつつ高
圧力比化が図れる。
【０００９】請求項２記載の羽根車は、請求項１記載の
羽根車において、前記後置翼を、前記前置翼の圧力面か
ら羽根間ピッチの４０パーセント以内の領域に配置した
ことを特徴とする。
羽根車において、前記後置翼を、前記前置翼の圧力面か
ら羽根間ピッチの４０パーセント以内の領域に配置した
ことを特徴とする。
【００１０】本発明においては、後置翼を、前置翼の圧
力面から羽根間ピッチの４０パーセント以内の領域に配
置することにより、低速領域の拡大を効果的に抑制しつ
つ高圧力比化が図れる。上記領域を外れて後置翼を配置
すると、低速領域が増大して極端な流速歪みを生んでし
まう。
力面から羽根間ピッチの４０パーセント以内の領域に配
置することにより、低速領域の拡大を効果的に抑制しつ
つ高圧力比化が図れる。上記領域を外れて後置翼を配置
すると、低速領域が増大して極端な流速歪みを生んでし
まう。
【００１１】請求項３記載の羽根車は、請求項１記載の
羽根車において、前記羽根の分割位置を、該羽根の前縁
から翼長の２０〜５０パーセントの範囲としたことを特
徴とする。
羽根車において、前記羽根の分割位置を、該羽根の前縁
から翼長の２０〜５０パーセントの範囲としたことを特
徴とする。
【００１２】本発明においては、羽根の分割位置を、該
羽根の前縁から翼長の２０〜５０パーセントの範囲とす
ることにより、低速領域の拡大を効果的に抑制しつつ高
圧力比化が図れる。上記領域を外れて羽根の分割位置を
設定すると、低速領域が増大して極端な流速歪みを生ん
でしまう。
羽根の前縁から翼長の２０〜５０パーセントの範囲とす
ることにより、低速領域の拡大を効果的に抑制しつつ高
圧力比化が図れる。上記領域を外れて羽根の分割位置を
設定すると、低速領域が増大して極端な流速歪みを生ん
でしまう。
【００１３】請求項４記載の羽根車は、軸体に固定され
たハブの一方の側面に、軸体を取り囲むように等間隔に
離間して複数の羽根が設けられた羽根車であって、前記
羽根を流体の流入方向の途中位置で分割し、前記流入方
向下流側に位置する後置翼を、前記流入方向上流側に位
置する前置翼よりも回転方向前方に配置するとともに、
前記後置翼の前縁を回転方向前方に湾曲させて前記後置
翼の前縁の羽根角を前記前置翼の後縁の羽根角よりも大
きくしたことを特徴とする。
たハブの一方の側面に、軸体を取り囲むように等間隔に
離間して複数の羽根が設けられた羽根車であって、前記
羽根を流体の流入方向の途中位置で分割し、前記流入方
向下流側に位置する後置翼を、前記流入方向上流側に位
置する前置翼よりも回転方向前方に配置するとともに、
前記後置翼の前縁を回転方向前方に湾曲させて前記後置
翼の前縁の羽根角を前記前置翼の後縁の羽根角よりも大
きくしたことを特徴とする。
【００１４】本発明においては、羽根を分割し、後置翼
を前置翼よりも回転方向前方に配置するとともに、後置
翼の前縁を回転方向前方に湾曲させて後置翼の前縁の羽
根角を前置翼の後縁の羽根角よりも大きくすることによ
り、前置翼後縁に影響を受ける流体の流れ角と後置翼前
縁の羽根角との違い（インシデンス）が是正され、後置
翼に沿う流体の流れが改善されるので、低速領域が小さ
くなる。
を前置翼よりも回転方向前方に配置するとともに、後置
翼の前縁を回転方向前方に湾曲させて後置翼の前縁の羽
根角を前置翼の後縁の羽根角よりも大きくすることによ
り、前置翼後縁に影響を受ける流体の流れ角と後置翼前
縁の羽根角との違い（インシデンス）が是正され、後置
翼に沿う流体の流れが改善されるので、低速領域が小さ
くなる。
【００１５】請求項５記載の遠心圧縮機は、請求項１、
２、３または４記載の羽根車を備えることを特徴とす
る。
２、３または４記載の羽根車を備えることを特徴とす
る。
【００１６】本発明においては、羽根車の羽根間に形成
される低速領域の拡大を抑えることにより、高圧力比化
による性能向上が可能となる。
される低速領域の拡大を抑えることにより、高圧力比化
による性能向上が可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明に係る羽根車および遠心圧
縮機の第１の実施形態を図１ないし図６に示して説明す
る。本実施形態の羽根車を図１に示す。図に示す羽根車
は、主軸（軸体）１に固定された円盤状のハブ２と、ハ
ブ２の一方の側面に主軸１を取り囲むように等間隔に離
間して設けられた複数の羽根（ベーン）３とを備えてい
る。
縮機の第１の実施形態を図１ないし図６に示して説明す
る。本実施形態の羽根車を図１に示す。図に示す羽根車
は、主軸（軸体）１に固定された円盤状のハブ２と、ハ
ブ２の一方の側面に主軸１を取り囲むように等間隔に離
間して設けられた複数の羽根（ベーン）３とを備えてい
る。
【００１８】図２は上記の羽根車についてガスの入口か
ら出口までの羽根３，３間の流路を展開した図である。
羽根３は、ガスの流入方向の途中位置において、流入方
向上流側に位置する前置翼３Ａと、流入方向下流側に位
置する後置翼３Ｂとに分割されており、後置翼３Ｂは前
置翼３Ａよりも回転方向前方に配置されている。さらに
いえば、後置翼３Ｂは、前置翼３Ａの圧力面（回転方向
に向く翼面）から羽根間ピッチＰの２５パーセント（Ｐ
／４）にあたる距離だけ離間した位置に配置されてい
る。
ら出口までの羽根３，３間の流路を展開した図である。
羽根３は、ガスの流入方向の途中位置において、流入方
向上流側に位置する前置翼３Ａと、流入方向下流側に位
置する後置翼３Ｂとに分割されており、後置翼３Ｂは前
置翼３Ａよりも回転方向前方に配置されている。さらに
いえば、後置翼３Ｂは、前置翼３Ａの圧力面（回転方向
に向く翼面）から羽根間ピッチＰの２５パーセント（Ｐ
／４）にあたる距離だけ離間した位置に配置されてい
る。
【００１９】上記のように構成された羽根車を回転させ
ると、前置翼３Ａの負圧面（圧力面とは異なる翼面）に
形成される低速領域（図４中の斜線部）が前置翼３Ａの
後縁で断たれ、後置翼３Ｂの負圧面では、前置翼３Ａに
よって形成された低速領域の影響を受けることなく０
（ゼロ）に近い状態から低速領域が形成される（同じく
図４中の斜線部）。これにより、従来の分割されない羽
根（フルブレード）と比較して低速領域が明らかに小さ
くなる。したがって、上記の羽根車を備える遠心圧縮機
については、低速領域の拡大を抑制しつつ高圧力比化が
図れ、これによって遠心圧縮機の性能を大幅に向上させ
ることができる。
ると、前置翼３Ａの負圧面（圧力面とは異なる翼面）に
形成される低速領域（図４中の斜線部）が前置翼３Ａの
後縁で断たれ、後置翼３Ｂの負圧面では、前置翼３Ａに
よって形成された低速領域の影響を受けることなく０
（ゼロ）に近い状態から低速領域が形成される（同じく
図４中の斜線部）。これにより、従来の分割されない羽
根（フルブレード）と比較して低速領域が明らかに小さ
くなる。したがって、上記の羽根車を備える遠心圧縮機
については、低速領域の拡大を抑制しつつ高圧力比化が
図れ、これによって遠心圧縮機の性能を大幅に向上させ
ることができる。
【００２０】ここで、分割されない羽根を有する羽根車
と、本実施形態を含めて分割された羽根を有する羽根車
について流れ解析を行った結果を図３ないし図５に示
す。図３は分割されない主羽根１０３と中間羽根１０４
とを有する従来の羽根車についての解析結果、図４は本
実施形態の羽根車についての解析結果、図５は後置翼３
Ｂが前置翼３Ａの圧力面から羽根間ピッチＰの７５パー
セントにあたる距離だけ離間した位置に配置された羽根
車についての解析結果である。
と、本実施形態を含めて分割された羽根を有する羽根車
について流れ解析を行った結果を図３ないし図５に示
す。図３は分割されない主羽根１０３と中間羽根１０４
とを有する従来の羽根車についての解析結果、図４は本
実施形態の羽根車についての解析結果、図５は後置翼３
Ｂが前置翼３Ａの圧力面から羽根間ピッチＰの７５パー
セントにあたる距離だけ離間した位置に配置された羽根
車についての解析結果である。
【００２１】従来の羽根車では、主羽根１０３の負圧面
に、翼長の中間あたりから後縁にかけて大きく低速領域
が形成されている（図３中斜線部）。さらに、中間羽根
１０４の負圧面にも、翼の中間あたりに低速領域が形成
されている（同斜線部）。
に、翼長の中間あたりから後縁にかけて大きく低速領域
が形成されている（図３中斜線部）。さらに、中間羽根
１０４の負圧面にも、翼の中間あたりに低速領域が形成
されている（同斜線部）。
【００２２】本実施形態の羽根車では、前置翼３Ａの負
圧面には低速領域はほとんど形成されておらず、前方の
前置翼３Ａの後端から流れの後方にかけて低速領域が形
成されている（図４中斜線部）。また、後置翼３Ｂの圧
力面には、衝撃波を原因とする低速領域が形成されてい
るが（同斜線部）、負圧面には低速領域はほとんど形成
されていない。
圧面には低速領域はほとんど形成されておらず、前方の
前置翼３Ａの後端から流れの後方にかけて低速領域が形
成されている（図４中斜線部）。また、後置翼３Ｂの圧
力面には、衝撃波を原因とする低速領域が形成されてい
るが（同斜線部）、負圧面には低速領域はほとんど形成
されていない。
【００２３】後置翼３Ｂが前置翼３Ａから羽根間ピッチ
Ｐの７５パーセントに配置された羽根車では、前方の前
置翼３Ａの負圧面に、翼長の中間あたりから非常に大き
く低速領域が形成されており、この低速領域が後置翼３
Ｂの前縁にも及んで前置翼３Ａの後端から後置翼３Ｂの
周囲に広がっている（図５中斜線部）。
Ｐの７５パーセントに配置された羽根車では、前方の前
置翼３Ａの負圧面に、翼長の中間あたりから非常に大き
く低速領域が形成されており、この低速領域が後置翼３
Ｂの前縁にも及んで前置翼３Ａの後端から後置翼３Ｂの
周囲に広がっている（図５中斜線部）。
【００２４】図３、図４の解析結果から、斜線部で示し
た低速領域の大きさを比較すると、羽根を前置翼と後置
翼とに分割して後置翼を前置翼よりも回転方向前方に配
置すれば、従来と比較して低速領域の低減が図れること
が推測される。しかしながら、図５の解析結果から、後
置翼の配置によっては低速領域が従来以上に拡大するこ
とが推測される。
た低速領域の大きさを比較すると、羽根を前置翼と後置
翼とに分割して後置翼を前置翼よりも回転方向前方に配
置すれば、従来と比較して低速領域の低減が図れること
が推測される。しかしながら、図５の解析結果から、後
置翼の配置によっては低速領域が従来以上に拡大するこ
とが推測される。
【００２５】そこで、前置翼の圧力面から後置翼までの
距離を変化させ、後置翼の配置によって羽根車の損失が
如何に変化するかを調べた結果を図６に示す。図６は、
無次元ピッチと無次元損失との関係を示している。ここ
で、無次元ピッチとは、後置翼と前置翼との周方向角度
（前置翼の圧力面基準、回転方向を正）を１ピッチ分の
角度（隣り合う前置翼どうしの周方向角度）で除したも
のであり、無次元損失とは、羽根車のガス出口での損失
を分割されない羽根（後置翼と前置翼との周方向角度が
０）を有するオリジナルの羽根車のガス出口での損失で
除したものである。
距離を変化させ、後置翼の配置によって羽根車の損失が
如何に変化するかを調べた結果を図６に示す。図６は、
無次元ピッチと無次元損失との関係を示している。ここ
で、無次元ピッチとは、後置翼と前置翼との周方向角度
（前置翼の圧力面基準、回転方向を正）を１ピッチ分の
角度（隣り合う前置翼どうしの周方向角度）で除したも
のであり、無次元損失とは、羽根車のガス出口での損失
を分割されない羽根（後置翼と前置翼との周方向角度が
０）を有するオリジナルの羽根車のガス出口での損失で
除したものである。
【００２６】図６では、無次元ピッチ＝０がオリジナル
の羽根車を示しており、このときの無次元損失は１．０
０となる。ここを始点として、後置翼の配置を回転方向
前方に徐々に変化させる（無次元ピッチを大きくする）
と、無次元損失は徐々に減少し、無次元ピッチ＝０．２
前後で極小となってそれ以降は増加に転じ、無次元ピッ
チ＝０．４前後でオリジナルの羽根車の無次元損失と並
んでそれ以降は飛躍的に増大する。
の羽根車を示しており、このときの無次元損失は１．０
０となる。ここを始点として、後置翼の配置を回転方向
前方に徐々に変化させる（無次元ピッチを大きくする）
と、無次元損失は徐々に減少し、無次元ピッチ＝０．２
前後で極小となってそれ以降は増加に転じ、無次元ピッ
チ＝０．４前後でオリジナルの羽根車の無次元損失と並
んでそれ以降は飛躍的に増大する。
【００２７】したがって、従来と比較して低速領域の低
減が図れるのは、無次元ピッチが０〜０．４の範囲であ
り、この範囲を満たすには後置翼３Ｂを前置翼３Ａの圧
力面から羽根間ピッチＰの４０パーセント以内の領域に
配置する必要がある。
減が図れるのは、無次元ピッチが０〜０．４の範囲であ
り、この範囲を満たすには後置翼３Ｂを前置翼３Ａの圧
力面から羽根間ピッチＰの４０パーセント以内の領域に
配置する必要がある。
【００２８】次に、本発明に係る羽根車および遠心圧縮
機の第２の実施形態を図７ないし図１１に示して説明す
る。図７は上記の羽根車についてガスの入口から出口ま
での羽根１３，１３間の流路を展開した図である。羽根
１３は第１の実施形態と同様に前置翼１３Ａと後置翼１
３Ｂとに分割されるとともに、後置翼１３Ｂが前置翼１
３Ａよりも回転方向前方に配置されている。さらにその
分割位置は、前縁から翼長の２５パーセントの位置とな
っている。また、本実施形態の羽根車には、後置翼１３
Ｂと同形状の中間羽根（スプリッタ）１４が、隣り合う
後置翼１３Ｂ，１３Ｂ間に等間隔に離間して配置されて
いる。上記のように構成された羽根車を回転させると、
第１の実施形態と同様、従来の分割されない羽根（フル
ブレード）と比較して低速領域が明らかに小さくなる。
機の第２の実施形態を図７ないし図１１に示して説明す
る。図７は上記の羽根車についてガスの入口から出口ま
での羽根１３，１３間の流路を展開した図である。羽根
１３は第１の実施形態と同様に前置翼１３Ａと後置翼１
３Ｂとに分割されるとともに、後置翼１３Ｂが前置翼１
３Ａよりも回転方向前方に配置されている。さらにその
分割位置は、前縁から翼長の２５パーセントの位置とな
っている。また、本実施形態の羽根車には、後置翼１３
Ｂと同形状の中間羽根（スプリッタ）１４が、隣り合う
後置翼１３Ｂ，１３Ｂ間に等間隔に離間して配置されて
いる。上記のように構成された羽根車を回転させると、
第１の実施形態と同様、従来の分割されない羽根（フル
ブレード）と比較して低速領域が明らかに小さくなる。
【００２９】ここで、分割されない羽根を有する羽根車
と、本実施形態を含めて分割された羽根を有する羽根車
について流れ解析を行った結果を図８ないし図１０に示
す。図８は分割されない主羽根１０３と中間羽根１０４
とを有する従来の羽根車についての解析結果、図９は羽
根１３の分割位置が前縁から翼長の４０パーセント（２
Ｐ／５）にあたる羽根車についての解析結果、図１０は
羽根１３の分割位置が前縁から翼長の２５パーセント
（Ｐ／４）にあたる羽根車についての解析結果である。
と、本実施形態を含めて分割された羽根を有する羽根車
について流れ解析を行った結果を図８ないし図１０に示
す。図８は分割されない主羽根１０３と中間羽根１０４
とを有する従来の羽根車についての解析結果、図９は羽
根１３の分割位置が前縁から翼長の４０パーセント（２
Ｐ／５）にあたる羽根車についての解析結果、図１０は
羽根１３の分割位置が前縁から翼長の２５パーセント
（Ｐ／４）にあたる羽根車についての解析結果である。
【００３０】従来の羽根車では、主羽根１０３の負圧面
に、翼長の中間あたりから後縁にかけて大きく低速領域
が形成されている（図８中斜線部）。さらに、中間羽根
１０４の負圧面にも、翼の中間あたりに低速領域が形成
されている（同斜線部）。
に、翼長の中間あたりから後縁にかけて大きく低速領域
が形成されている（図８中斜線部）。さらに、中間羽根
１０４の負圧面にも、翼の中間あたりに低速領域が形成
されている（同斜線部）。
【００３１】羽根１３の分割位置が前縁から翼長の４０
パーセントにあたる羽根車では、前置翼１３Ａの負圧面
には低速領域はほとんど形成されておらず、前置翼１３
Ａの後端から後置翼１３Ｂの負圧面と中間羽根１４の圧
力面との間にかけて低速領域が形成されている（図９中
斜線部）。また、後置翼１３Ｂの負圧面に低速領域が形
成されている（同斜線部）。
パーセントにあたる羽根車では、前置翼１３Ａの負圧面
には低速領域はほとんど形成されておらず、前置翼１３
Ａの後端から後置翼１３Ｂの負圧面と中間羽根１４の圧
力面との間にかけて低速領域が形成されている（図９中
斜線部）。また、後置翼１３Ｂの負圧面に低速領域が形
成されている（同斜線部）。
【００３２】羽根１３の分割位置が前縁から翼長の２５
パーセントにあたる羽根車では、前置翼１３Ａの負圧面
には低速領域はほとんど形成されていない。また、後置
翼１３Ｂの負圧面と中間羽根１４の圧力面との間には、
流れの後半に低速領域が形成され（図１０中斜線部）、
中間羽根１４の負圧面にも低速領域が形成されている
（同斜線部）。
パーセントにあたる羽根車では、前置翼１３Ａの負圧面
には低速領域はほとんど形成されていない。また、後置
翼１３Ｂの負圧面と中間羽根１４の圧力面との間には、
流れの後半に低速領域が形成され（図１０中斜線部）、
中間羽根１４の負圧面にも低速領域が形成されている
（同斜線部）。
【００３３】図８、図９の解析結果から、斜線部で示し
た低速領域の大きさを比較すると、羽根を前置翼と後置
翼とに分割して後置翼を前置翼よりも回転方向前方に配
置すれば、従来と比較して低速領域の低減が図れること
が推測される。加えて図１０の解析結果から、羽根の分
割位置によって低速領域の大きさが大きく変化すること
が推測される。
た低速領域の大きさを比較すると、羽根を前置翼と後置
翼とに分割して後置翼を前置翼よりも回転方向前方に配
置すれば、従来と比較して低速領域の低減が図れること
が推測される。加えて図１０の解析結果から、羽根の分
割位置によって低速領域の大きさが大きく変化すること
が推測される。
【００３４】そこで、羽根の分割位置を変化させ、羽根
車の損失が如何に変化するかを調べた結果を図１１に示
す。図１１は、無次元子午線長さと無次元損失との関係
を示している。ここで、無次元子午線長さとは、翼前縁
からの流れ方向の距離を、翼の前縁から後縁までの流れ
方向の距離で除した値である。
車の損失が如何に変化するかを調べた結果を図１１に示
す。図１１は、無次元子午線長さと無次元損失との関係
を示している。ここで、無次元子午線長さとは、翼前縁
からの流れ方向の距離を、翼の前縁から後縁までの流れ
方向の距離で除した値である。
【００３５】図１１では、無次元子午線長さ＝０がオリ
ジナルの羽根車を示しており、このときの無次元損失は
１．００である。羽根の分割位置を前縁から後縁に向け
て徐々に変化させる（無次元子午線長さを大きくする）
と、無次元損失は徐々に減少し、無次元子午線長さ＝
０．２前後でオリジナルの羽根車の無次元損失と並んで
さらに減少し、無次元子午線長さ＝０．３前後で極小と
なってそれ以降は増加に転じ、無次元子午線長さ＝０．
５前後でオリジナルの羽根車の無次元損失と並んでそれ
以降は漸次増大する。
ジナルの羽根車を示しており、このときの無次元損失は
１．００である。羽根の分割位置を前縁から後縁に向け
て徐々に変化させる（無次元子午線長さを大きくする）
と、無次元損失は徐々に減少し、無次元子午線長さ＝
０．２前後でオリジナルの羽根車の無次元損失と並んで
さらに減少し、無次元子午線長さ＝０．３前後で極小と
なってそれ以降は増加に転じ、無次元子午線長さ＝０．
５前後でオリジナルの羽根車の無次元損失と並んでそれ
以降は漸次増大する。
【００３６】したがって、従来と比較して低速領域の低
減が図れるのは、無次元子午線長さが０．２〜０．５の
範囲であり、この範囲を満たすには羽根１３の分割位置
を前縁から翼長の２０〜５０パーセントの範囲とする必
要がある。
減が図れるのは、無次元子午線長さが０．２〜０．５の
範囲であり、この範囲を満たすには羽根１３の分割位置
を前縁から翼長の２０〜５０パーセントの範囲とする必
要がある。
【００３７】次に、本発明に係る羽根車および遠心圧縮
機の第３の実施形態を図１２に示して説明する。図１２
は分割された前置翼２３Ａの後縁と後置翼２３Ｂの前縁
とを示す図である。本実施形態では、後置翼２３Ｂは前
置翼２３Ａよりも回転方向前方に配置されるとともに、
後置翼２３Ｂの前縁が回転方向前方に湾曲し、後置翼２
３Ｂの前縁の羽根角βが前置翼２３Ａの後縁の羽根角α
よりも大きくなっている。
機の第３の実施形態を図１２に示して説明する。図１２
は分割された前置翼２３Ａの後縁と後置翼２３Ｂの前縁
とを示す図である。本実施形態では、後置翼２３Ｂは前
置翼２３Ａよりも回転方向前方に配置されるとともに、
後置翼２３Ｂの前縁が回転方向前方に湾曲し、後置翼２
３Ｂの前縁の羽根角βが前置翼２３Ａの後縁の羽根角α
よりも大きくなっている。
【００３８】本実施形態のように、後置翼２３Ｂの前縁
の羽根角βを前置翼２３Ａの後縁の羽根角αよりも大き
くすると、前置翼２３Ａ後縁に影響を受けるガスの流れ
角と後置翼２３Ｂ前縁の羽根角との違い（インシデン
ス）が是正され、後置翼２３Ｂに沿うガスの流れが改善
されるので、後置翼２３Ｂの前縁を湾曲させない場合と
比較して低速領域が小さくなる。したがって、上記の羽
根車を備える遠心圧縮機については、低速領域の拡大を
抑制しつつ高圧力比化が図れ、これによって遠心圧縮機
の性能を大幅に向上させることができる。
の羽根角βを前置翼２３Ａの後縁の羽根角αよりも大き
くすると、前置翼２３Ａ後縁に影響を受けるガスの流れ
角と後置翼２３Ｂ前縁の羽根角との違い（インシデン
ス）が是正され、後置翼２３Ｂに沿うガスの流れが改善
されるので、後置翼２３Ｂの前縁を湾曲させない場合と
比較して低速領域が小さくなる。したがって、上記の羽
根車を備える遠心圧縮機については、低速領域の拡大を
抑制しつつ高圧力比化が図れ、これによって遠心圧縮機
の性能を大幅に向上させることができる。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る請求
項１記載の羽根車によれば、羽根を分割し、後置翼を前
置翼よりも回転方向前方に配置することにより、分割さ
れない羽根と比較して低速領域が明らかに小さくなるの
で、低速領域の拡大を抑制しつつ高圧力比化が図れ、当
該羽根車を具備する遠心圧縮機においてはその性能を大
幅に向上させることができる。
項１記載の羽根車によれば、羽根を分割し、後置翼を前
置翼よりも回転方向前方に配置することにより、分割さ
れない羽根と比較して低速領域が明らかに小さくなるの
で、低速領域の拡大を抑制しつつ高圧力比化が図れ、当
該羽根車を具備する遠心圧縮機においてはその性能を大
幅に向上させることができる。
【００４０】請求項２記載の羽根車によれば、後置翼
を、前置翼の圧力面から羽根間ピッチの４０パーセント
以内の領域に配置することにより、低速領域の拡大を効
果的に抑制しつつ高圧力比化が図れ、遠心圧縮機の大幅
な性能向上が可能となる。
を、前置翼の圧力面から羽根間ピッチの４０パーセント
以内の領域に配置することにより、低速領域の拡大を効
果的に抑制しつつ高圧力比化が図れ、遠心圧縮機の大幅
な性能向上が可能となる。
【００４１】請求項３記載の羽根車によれば、羽根の分
割位置を、該羽根の前縁から翼長の２０〜５０パーセン
トの範囲とすることにより、低速領域の拡大を効果的に
抑制しつつ高圧力比化が図れ、遠心圧縮機の大幅な性能
向上が可能となる。
割位置を、該羽根の前縁から翼長の２０〜５０パーセン
トの範囲とすることにより、低速領域の拡大を効果的に
抑制しつつ高圧力比化が図れ、遠心圧縮機の大幅な性能
向上が可能となる。
【００４２】請求項４記載の羽根車によれば、羽根を分
割し、後置翼を前置翼よりも回転方向前方に配置すると
ともに、後置翼の前縁を回転方向前方に湾曲させて後置
翼の前縁の羽根角を前置翼の後縁の羽根角よりも大きく
することにより、低速領域の拡大を抑制しつつ高圧力比
化が図れ、当該羽根車を具備する遠心圧縮機においては
その性能を大幅に向上させることができる。
割し、後置翼を前置翼よりも回転方向前方に配置すると
ともに、後置翼の前縁を回転方向前方に湾曲させて後置
翼の前縁の羽根角を前置翼の後縁の羽根角よりも大きく
することにより、低速領域の拡大を抑制しつつ高圧力比
化が図れ、当該羽根車を具備する遠心圧縮機においては
その性能を大幅に向上させることができる。
【００４３】請求項５記載の遠心圧縮機によれば、羽根
車の羽根間に形成される低速領域の拡大を抑えることに
より、高圧力比化による性能向上が可能となる。
車の羽根間に形成される低速領域の拡大を抑えることに
より、高圧力比化による性能向上が可能となる。
【図１】 本発明に係る第１の実施形態を示す図であっ
て、羽根車を主軸方向から見た平面図である。
て、羽根車を主軸方向から見た平面図である。
【図２】 図１の羽根車について羽根間の流路を展開し
た図である。
た図である。
【図３】 図１３の従来の羽根車についてのＣ.Ｆ.Ｄ.
による解析結果を示す図である。
による解析結果を示す図である。
【図４】 図１の羽根車についてのＣ.Ｆ.Ｄ.による解
析結果を示す図である。
析結果を示す図である。
【図５】 後置翼が前置翼の圧力面から羽根間ピッチＰ
の７５パーセントにあたる距離だけ離間した位置に配置
された羽根車についてのＣ.Ｆ.Ｄ.による解析結果を示
す図である。
の７５パーセントにあたる距離だけ離間した位置に配置
された羽根車についてのＣ.Ｆ.Ｄ.による解析結果を示
す図である。
【図６】 図１の羽根車についての無次元ピッチと無次
元損失との関係を示すグラフである。
元損失との関係を示すグラフである。
【図７】 本発明に係る第２の実施形態を示す図であっ
て、羽根車の羽根間の流路を展開した図である。
て、羽根車の羽根間の流路を展開した図である。
【図８】 図１３の従来の羽根車についてのＣ.Ｆ.Ｄ.
による解析結果を示す図である。
による解析結果を示す図である。
【図９】 羽根の分割位置が前縁から翼長の４０パーセ
ントにあたる羽根車についてのＣ.Ｆ.Ｄ.による解析結
果を示す図である。
ントにあたる羽根車についてのＣ.Ｆ.Ｄ.による解析結
果を示す図である。
【図１０】 羽根の分割位置が前縁から翼長の２５パー
セントにあたる羽根車についてのＣ.Ｆ.Ｄ.による解析
結果を示す図である。
セントにあたる羽根車についてのＣ.Ｆ.Ｄ.による解析
結果を示す図である。
【図１１】 図７の羽根車についての無次元子午線長さ
と無次元損失との関係を示すグラフである。
と無次元損失との関係を示すグラフである。
【図１２】 本発明に係る第３の実施形態を示す図であ
って、分割された前置翼の後縁と後置翼の前縁とを示す
図である。
って、分割された前置翼の後縁と後置翼の前縁とを示す
図である。
【図１３】 従来の中間羽根付きの羽根車を主軸方向か
ら見た平面図である。
ら見た平面図である。
１ 主軸（軸体） ２ ハブ ３ 羽根 ３Ａ 前置翼 ３Ｂ 後置翼 Ｐ 羽根間ピッチ １３ 羽根 １３Ａ 前置翼 １３Ｂ 後置翼 １４ 中間羽根 ２３Ａ 前置翼 ２３Ｂ 後置翼 α，β 羽根角
フロントページの続き (72)発明者 松尾 哲也 長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 白石 啓一 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 (72)発明者 森下 進 愛知県小牧市大字東田中1200番地 三菱重 工業株式会社名古屋誘導推進システム製作 所内 (72)発明者 鈴木 理之 愛知県小牧市大字東田中1200番地 三菱重 工業株式会社名古屋誘導推進システム製作 所内 (72)発明者 御子神 隆 神奈川県相模原市田名3000番地 三菱重工 業株式会社汎用機・特車事業本部内 Ｆターム(参考） 3H033 AA02 AA16 AA17 BB03 BB06 CC01 DD03 DD17 EE19
Claims (5)
- 【請求項１】 軸体に固定されたハブの一方の側面に、
軸体を取り囲むように等間隔に離間して複数の羽根が設
けられた羽根車であって、 前記羽根を流体の流入方向の途中位置で分割し、 前記流入方向下流側に位置する後置翼を、前記流入方向
上流側に位置する前置翼よりも回転方向前方に配置した
ことを特徴とする羽根車。 - 【請求項２】 前記後置翼を、前記前置翼の圧力面から
羽根間ピッチの４０パーセント以内の領域に配置したこ
とを特徴とする請求項１記載の羽根車。 - 【請求項３】 前記羽根の分割位置を、該羽根の前縁か
ら翼長の２０〜５０パーセントの範囲としたことを特徴
とする請求項１または２記載の羽根車。 - 【請求項４】 軸体に固定されたハブの一方の側面に、
軸体を取り囲むように等間隔に離間して複数の羽根が設
けられた羽根車であって、 前記羽根を流体の流入方向の途中位置で分割し、 前記流入方向下流側に位置する後置翼を、前記流入方向
上流側に位置する前置翼よりも回転方向前方に配置する
とともに、前記後置翼の前縁を回転方向前方に湾曲させ
て前記後置翼の前縁の羽根角を前記前置翼の後縁の羽根
角よりも大きくしたことを特徴とする羽根車。 - 【請求項５】 請求項１、２、３または４記載の羽根車
を備えることを特徴とする遠心圧縮機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001159464A JP2002349487A (ja) | 2001-05-28 | 2001-05-28 | 羽根車および遠心圧縮機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001159464A JP2002349487A (ja) | 2001-05-28 | 2001-05-28 | 羽根車および遠心圧縮機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002349487A true JP2002349487A (ja) | 2002-12-04 |
Family
ID=19003041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001159464A Withdrawn JP2002349487A (ja) | 2001-05-28 | 2001-05-28 | 羽根車および遠心圧縮機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002349487A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005003567A1 (ja) * | 2003-07-02 | 2005-01-13 | Yukinori Sakata | 遠心式羽根車及びその設計方法 |
| WO2018159439A1 (ja) * | 2017-02-28 | 2018-09-07 | 三菱重工コンプレッサ株式会社 | インペラ及び回転機械 |
| WO2018179173A1 (ja) * | 2017-03-29 | 2018-10-04 | 三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社 | インペラ及び遠心圧縮機 |
-
2001
- 2001-05-28 JP JP2001159464A patent/JP2002349487A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005003567A1 (ja) * | 2003-07-02 | 2005-01-13 | Yukinori Sakata | 遠心式羽根車及びその設計方法 |
| WO2018159439A1 (ja) * | 2017-02-28 | 2018-09-07 | 三菱重工コンプレッサ株式会社 | インペラ及び回転機械 |
| JP2018141422A (ja) * | 2017-02-28 | 2018-09-13 | 三菱重工コンプレッサ株式会社 | インペラ及び回転機械 |
| US11053952B2 (en) | 2017-02-28 | 2021-07-06 | Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corporation | Impeller and rotary machine |
| WO2018179173A1 (ja) * | 2017-03-29 | 2018-10-04 | 三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社 | インペラ及び遠心圧縮機 |
| CN110177951A (zh) * | 2017-03-29 | 2019-08-27 | 三菱重工发动机和增压器株式会社 | 叶轮及离心压缩机 |
| EP3550152A4 (en) * | 2017-03-29 | 2020-01-08 | Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. | DRIVE ELEMENT AND CENTRIFUGAL COMPRESSOR |
| CN110177951B (zh) * | 2017-03-29 | 2021-02-19 | 三菱重工发动机和增压器株式会社 | 叶轮及离心压缩机 |
| US11105336B2 (en) | 2017-03-29 | 2021-08-31 | Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. | Impeller and centrifugal compressor |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080805 |