JP2003065298A - 遠心圧縮機 - Google Patents

遠心圧縮機

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JP2003065298A
JP2003065298A JP2001260343A JP2001260343A JP2003065298A JP 2003065298 A JP2003065298 A JP 2003065298A JP 2001260343 A JP2001260343 A JP 2001260343A JP 2001260343 A JP2001260343 A JP 2001260343A JP 2003065298 A JP2003065298 A JP 2003065298A
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JP
Japan
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blade
blades
centrifugal compressor
inducer
long
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JP2001260343A
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English (en)
Inventor
Hideshi Nakao
秀史 中尾
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IHI Corp
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IHI Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 BPF騒音が効果的に低減される遠心圧縮機
を提供する。 【解決手段】 遠心圧縮機Sは、軸線Oを基準として放
射状に配置された複数の長羽根3及び短羽根4を有し、
軸線Oまわりに回転するインデューサ部1と、インデュ
ーサ部1を囲むように設けられ、インデューサ部1の外
周から軸線O方向上流側に延びて吸込口14を形成する
シュラウド壁12と、シュラウド壁12のうち長羽根3
と対向する位置より上流側に設けられ、長羽根3のシュ
ラウド壁12近傍にエアを吹き出すガス吹出部20とを
備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はエンジンへの過給圧
を発生させる過給機の給気装置や、一般製造工場の空気
源設備等として用いる遠心圧縮機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】エンジンへの過給を行う過給機は、例え
ば、翼車を有するタービンと羽根車(インデューサ部)
を有する遠心圧縮機とを軸受車室を介して一体構造と
し、翼車と羽根車とを、軸受車室内に回転自在に支持さ
せた軸にて連結し、エンジンの排気によって翼車を回転
させ、この翼車の回転で軸を介して羽根車を回転させる
ことにより、給気を遠心圧縮機で圧縮してエンジンに供
給するようにしてある。ここで、遠心圧縮機の羽根車は
回転軸を基準として放射状に設けられた複数の羽根を有
しており、外周をシュラウド壁を有するハウジングによ
って囲まれている。
【0003】上述のように、羽根車には回転軸を基準と
して複数の羽根が放射状に設けられているが、この羽根
車がシュラウド壁内を回転することによって羽根間で圧
力差が生じ、この圧力差に基づいて騒音が発生する。こ
の騒音はBPF(Blade Passing Frequency)騒音と呼
ばれ、図3に示すように、羽根枚数と回転数及び吸込流
量とに基づいた音圧レベルを有する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来において、上述し
たBPF騒音を低減する有効な手段がなく、シュラウド
壁を有するハウジング外部に遮音体を設けるくらいしか
方法がなかった。
【0005】一方、図3に示すように、羽根車の羽根に
対するガス流の向きと羽根とのなす角度(以下、この角
度を「インシデンス」と称する)が小さいほど、翼に発
生する揚力が小さくなるため騒音の音圧レベルが低減さ
れる。したがって、インシデンスをなるべく小さくする
(0に近づける)ようにガスの流れを調整することによ
って、BPF騒音を低減することができる。ガスの流れ
を調整する方法としては、遠心圧縮機の吸込口にIGV
(Inlet Guide Vane)と呼ばれる静翼を設け、IGVの
向きを変化させて羽根に流れ込むガス流の向きを制御す
ることも考えられるが、IGVを設置することによって
羽根に対するガスの流れが大きく変わるため羽根車の設
計を変えなければならず、大幅な設計変更を要する。し
かも、IGVはそもそも流量調整をするためのものであ
って、これをインシデンス改善用装置として用いると流
量調整ができなくなり、遠心圧縮機の基本性能(圧縮性
能)が維持できなくなるなど、問題が生じる。
【0006】さらに、近年の羽根車(インデューサ部)
において、長羽根と短羽根とを交互に配置したものがあ
る。長羽根及び短羽根を備えた羽根車は、吸込流量及び
圧縮比の増大を実現できるので有効であるが、BPF騒
音を主に発生させる長羽根の設置間隔が大きいので、発
生するBPF騒音の周波数が下がり、騒音が顕著とな
る。つまり、長羽根のみを備えた羽根車は羽根の設置間
隔が狭いので、BPF騒音の周波数は高くなって可聴域
外となる場合があるが、長羽根及び短羽根を備えた羽根
車は長羽根の設置間隔が広いので、発生するBPF騒音
の周波数が下がって可聴域騒音となる。
【0007】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであって、簡易な構成でBPF騒音が効果的に低減
される遠心圧縮機を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項1に記載の遠心圧縮機は、所定の軸線を基準
として放射状に配置された複数の羽根を有し、該軸線ま
わりに回転するインデューサ部と、前記インデューサ部
を囲むように設けられ、該インデューサ部の外周から前
記軸線方向上流側に延びて吸込口を形成するシュラウド
壁とを備えた遠心圧縮機において、前記シュラウド壁の
うち前記羽根と対向する位置より上流側に設けられ、前
記羽根の外周部近傍にガスを吹き出すガス吹出部を備え
ることを特徴とする。
【0009】本発明によれば、シュラウド壁のうちイン
デューサ部(羽根車)の上流側に設けられたガス吹出部
より羽根の外周部近傍にガスを吹き出すことにより、羽
根の外周部(つまりシュラウド壁近傍)におけるガスの
流れを調整でき、この部分のインシデンスを改善するこ
とができる。特に、羽根の外周部は、回転した際の速度
が大きい部分なので圧力変化が大きいが、この部分のイ
ンシデンスを改善することによって、簡易な構成で遠心
圧縮機全体の圧縮性能を維持しつつ、騒音発生を効果的
に低減することができる。
【0010】請求項2に記載の遠心圧縮機は、請求項1
に記載の遠心圧縮機において、前記羽根は、前記軸線ま
わりに所定間隔で設けられた複数の長羽根と、前記長羽
根のそれぞれの間に設けられ、該長羽根より短く形成さ
れた短羽根とからなり、前記ガス吹出部は、前記長羽根
の外周部近傍にガスを吹き出すことを特徴とする。
【0011】本発明によれば、長羽根と短羽根とを有す
るインデューサ部のうち、可聴域騒音源である長羽根に
対してガスを吹き出すことにより、この可聴域騒音を効
果的に低減することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の遠心圧縮機につい
て図面を参照しながら説明する。図1は本発明の遠心圧
縮機の一実施形態を示す要部断面図であり、図2はイン
デューサ部(羽根車)の概略斜視図である。
【0013】図1において、遠心圧縮機Sは、インデュ
ーサ部(羽根車)1と、インデューサ部1を囲むように
設けられたシュラウド壁12を有するハウジング10と
を備えている。
【0014】図1,図2に示すように、インデューサ部
1は、所定の軸線Oまわりに回転可能に設けられたハブ
(回転軸)2と、ハブ2(軸線O)を基準として放射状
に配置された複数の長羽根3及び短羽根4とを有してい
る。長羽根3及び短羽根4を備えたインデューサ部1は
軸線Oまわりに回転する。長羽根3は、軸線O(ハブ
2)まわりに等間隔で複数設けられている。短羽根4
は、長羽根3より短く形成されており、長羽根3のそれ
ぞれの間に複数設けられている。
【0015】図1に示すように、シュラウド壁12はイ
ンデューサ部1の長羽根3に対して外側に設けられてお
り、軸線O方向上流側に向けて延びるように形成されて
いる。そして、シュラウド壁12は軸線O方向上流側に
延びることにより吸込口14を形成している。また、ハ
ウジング10の下流側にはディフューザ部16及びディ
フューザ部16に接続するスクロール状の圧縮流路17
が形成されている。
【0016】インデューサ部1は、不図示のタービンの
翼車に軸を介して連結され、エンジンの排気によってタ
ービンの翼車が回転することにより軸を介して回転す
る。そして、インデューサ部1が回転することにより、
吸込口14からの吸気を圧縮してエンジンに吸気するよ
うになっている。
【0017】シュラウド壁12のうち、インデューサ部
1の羽根3,4と対向する位置より上流側には、インデ
ューサ部1に向けてガス(エア)を吹き出すガス吹出部
20が設けられている。この吹出部20から吹き出され
たエアは、長羽根3の外周部近傍、つまり、長羽根3の
リーディングエッジ外側部分や長羽根3の外周部とシュ
ラウド壁12との間の空間21に供給されるように設定
されている。
【0018】ガス吹出部20は、略筒状に形成されてい
るシュラウド壁12の全周に亘ってスリット状に形成さ
れたものである。ガス吹出部20から吹き出されるエア
は、遠心圧縮機S外部から所定の流路を経て供給される
もの、あるいは、吸込口14から吸い込まれインデュー
サ部1を出た後のエアを所定の流路を介して供給される
ものである。ここで、ガス吹出部20からインデューサ
部1に向けて吹き出されるエアの量は、インデューサ部
1に送られる全体のエア(吸込口14から送られるエア
とガス吹出部20から送られるエアとの和)に対して5
%程度に設定されている。
【0019】次に上述した構成を備える遠心圧縮機Sの
動作について説明する。吸込口14からインデューサ部
1に向かってエアが送られつつ、インデューサ部1が軸
線Oまわりに回転する。インデューサ部1が回転するこ
とにより、インデューサ部1とシュラウド壁12との間
で圧力場が回転し、BPF騒音が発生しようとする。
【0020】ここで、ガス吹出部20より長羽根3の外
周部近傍、つまり、インデューサ部1とシュラウド壁1
2との間の空間21に向けてエアが吹き出されることに
より、インデューサ部1の長羽根3に対するエアの流れ
が調整され、長羽根3の外周側(シュラウド壁12側)
におけるインシデンス(エアの流れの向きと長羽根3と
のなす角度)が小さくなり、この部分で発生しようとす
るBPF騒音を抑えることができる。
【0021】以上説明したように、シュラウド壁12の
うちインデューサ部1の上流側に設けられたガス吹出部
20より長羽根3の外周部近傍、すなわち、長羽根3と
シュラウド壁12との間の空間21付近にエアを吹き出
すことにより、長羽根3の外周部(シュラウド壁12近
傍)におけるガスの体積流量を増やして流れを調整で
き、この部分のインシデンスを改善することができる。
【0022】この場合、長羽根3のシュラウド壁12側
(回転外側)は、ハブ2側(回転中心側)に比べて回転
した際の速度が大きい部分なので、圧力場の変化が大き
いが、この部分に対して重点的にエアを吹き出し、長羽
根3のシュラウド壁12近傍部分におけるインシデンス
を改善することによって、簡易な構成で騒音発生を効果
的に低減することができる。
【0023】更に、例えばIGVを用いて長羽根3のリ
ーディングエッジ全体(ハブ2側からシュラウド壁12
側に亘って全体)に対するエアの流れの向きを調整する
構成と異なり、騒音の主な発生部分である長羽根3のシ
ュラウド壁12近傍のみにおけるエアの流れの向きを調
整することによって、遠心圧縮機S全体の圧縮性能を維
持しつつ騒音低減を効果的に実現できる。
【0024】そして、本実施形態では、インデューサ部
1は長羽根3と短羽根4とを有しており、発生する騒音
の周波数は低く可聴域騒音となるが、可聴域騒音源であ
る長羽根3に対してガスを吹き出すことにより、この可
聴域騒音を効果的に低減することができる。
【0025】なお、本実施形態において、ガス吹出部2
0はシュラウド壁12の全周に亘ってスリット状に形成
されたものであるが、シュラウド壁12の周方向に所定
間隔で任意の数(例えば8箇所)だけ設けた構成として
もよい。
【0026】なお、上述したように、ガス吹出部20か
らインデューサ部1に向けて吹き出されるエアの量は、
インデューサ部1に送られる全体のエアに対して5%程
度に設定されている。これは、ガス吹出部20からのエ
ア量が多いと、圧縮比が低下して遠心圧縮機としての性
能を維持できなくなり、一方、ガス吹出部20からのエ
ア量が少ないと、十分な騒音低減効果が発揮されないた
めである。
【0027】
【発明の効果】シュラウド壁のうちインデューサ部の上
流側に設けられたガス吹出部より羽根の外周部近傍にガ
スを吹き出すことにより、羽根のシュラウド壁近傍にお
けるガスの流れの体積流量を増やして流れの向きを調整
でき、騒音の主な発生部分である羽根のシュラウド壁近
傍のインシデンスを改善することができる。このよう
に、簡易な構成で遠心圧縮機全体の圧縮性能を維持しつ
つ、騒音発生を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の遠心圧縮機の一実施形態を示す要部断
面図である。
【図2】インデューサ部の概略斜視図である。
【図3】エア流量及びインデューサ部回転数の変化に対
するBPF音圧レベルの変化を説明するための図であ
る。
【符号の説明】
1 インデューサ部(羽根車) 2 ハブ 3 長羽根(羽根) 4 短羽根(羽根) 10 ハウジング 12 シュラウド壁 14 吸込口 20 ガス吹出部 O 軸線 S 遠心圧縮機
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 J M Fターム(参考) 3H033 AA02 AA17 BB03 BB06 CC01 CC03 DD01 DD06 DD21 EE06 EE19 3H034 AA02 AA17 BB03 BB06 CC01 CC03 DD02 EE06 EE18 3H035 CC01 CC02 CC06

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の軸線を基準として放射状に配置さ
    れた複数の羽根を有し、該軸線まわりに回転するインデ
    ューサ部と、 前記インデューサ部を囲むように設けられ、該インデュ
    ーサ部の外周から前記軸線方向上流側に延びて吸込口を
    形成するシュラウド壁とを備えた遠心圧縮機において、 前記シュラウド壁のうち前記羽根と対向する位置より上
    流側に設けられ、前記羽根の外周部近傍にガスを吹き出
    すガス吹出部を備えることを特徴とする遠心圧縮機。
  2. 【請求項2】 前記羽根は、前記軸線まわりに所定間隔
    で設けられた複数の長羽根と、 前記長羽根のそれぞれの間に設けられ、該長羽根より短
    く形成された短羽根とからなり、 前記ガス吹出部は、前記長羽根の外周部近傍にガスを吹
    き出すことを特徴とする請求項1に記載の遠心圧縮機。
JP2001260343A 2001-08-29 2001-08-29 遠心圧縮機 Pending JP2003065298A (ja)

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