JP2014047775A - Diffuser, and centrifugal compressor and blower including the diffuser - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ディフューザ、そのディフューザが備わる遠心圧縮機および送風機に関する。 The present invention relates to a diffuser, a centrifugal compressor and a blower provided with the diffuser.
遠心圧縮機に備わる従来のディフューザを、図11に示す。
遠心圧縮機100の遠心羽根車102から送出された流体の動圧を静圧に変換するディフューザ104には様々な種類や形状のものがある。その内の小弦節比ディフューザ104は、例えば、図11に示すように構成されて案内羽根105の負圧面での剥離が生じにくく、サージングの発生が抑制されて作動範囲が広い。しかしながら、このような小弦節比ディフューザ104が備わる遠心圧縮機および送風機では、案内羽根105と遠心羽根車102との干渉により騒音が発生するため、騒音の低減が要求されている。そのため、サージングの発生を抑制し、騒音を低減することができる小弦節比ディフューザ104が要求される。
本技術分野の背景技術として、例えば特許文献1には、「羽根車2と羽根付ディフューザ4を備える遠心圧縮機において、ディフューザはディフューザ板4と前縁半径が等しく長さの異なる案内羽根5により構成され、隣り合う長い案内羽根5の間には一枚以上の短い案内羽根6が設置される」と記載されている(要約参照)。
FIG. 11 shows a conventional diffuser provided in the centrifugal compressor.
There are various types and shapes of the
As background art of this technical field, for example,
特許文献1の遠心圧縮機に備わる長い案内羽根と短い案内羽根は前縁半径が等しく、隣り合う長い案内羽根の間に短い案内羽根が配置される。このような構成によって、遠心羽根車と案内羽根(長い案内羽根、短い案内羽根)の干渉を軽減でき、圧力変動に起因する騒音の発生を軽減できる。
しかしながら、長い案内羽根の間に短い案内羽根が配置されると、小弦節比ディフューザの隣接する案内羽根の間の等静圧線の分布が変化して小弦節比ディフューザにおける二次流れの特性が変化する。そのため、案内羽根の負圧面側での剥離が生じ易くなり、ディフューザの失速を抑制する効果が十分に得られない。
なお、小弦節比ディフューザの二次流れについては、前記した非特許文献1に詳しく記載されている。
The long guide vanes and the short guide vanes provided in the centrifugal compressor of
However, if a short guide vane is placed between long guide vanes, the distribution of isostatic lines between adjacent guide vanes of the small chord ratio diffuser changes, and the secondary flow in the small chord ratio diffuser changes. The characteristic changes. Therefore, peeling on the suction surface side of the guide vane is likely to occur, and the effect of suppressing the stall of the diffuser cannot be sufficiently obtained.
The secondary flow of the low chord ratio diffuser is described in detail in
また特許文献1に開示される技術では、サージングよりも大流量側で発生して作動範囲を制限する場合がある、旋回失速については考慮されていない。旋回失速は、遠心圧縮機および送風機の中で発生した逆流域が周方向に旋回する現象である。旋回失速が発生すると圧力脈動が生じるため、振動および騒音の増大により運転不可能となる場合がある。図11に示す遠心羽根車102の周縁部102aから案内羽根105の前縁部105aの間の翼が形成されない空間(翼無し空間)においては、遠心羽根車102から送出される流体の流量が減少したときに、半径方向外向きの動圧成分が小さくなる。半径方向外向きの動圧成分は、流体の粘性によりディフューザ104の側壁104a、104b付近の速度境界層内で特に小さくなる。旋回失速は、前記側壁104a、104b付近の半径方向外向きの動圧成分が半径方向内向きの静圧勾配に打ち勝てなくなることで生じる逆流域が周方向に旋回することで発生する。
このような旋回失速は、案内羽根105の前縁部105aを遠心羽根車102の周縁部102aに近づけること(つまり、前縁半径を小さくすること)で、その発生を抑制できる。
Further, the technique disclosed in
Such turning stall can be suppressed by bringing the front edge portion 105a of the
しかしながら、ディフューザ104の案内羽根105の前縁部105aを遠心羽根車102の周縁部102aに近付けると、案内羽根105と遠心羽根車102との干渉が強まって騒音が増大してしまう。
However, when the front edge portion 105a of the
そこで本発明は、小弦節比ディフューザの二次流れの効果を維持する事で、案内羽根の負圧面付近での剥離を抑制でき、サージングの発生を抑制するとともに、遠心羽根車と案内羽根の干渉による騒音の発生と、旋回失速の発生と、を抑制可能な小弦節比ディフューザ、および、そのディフューザが備わる遠心圧縮機および送風機を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention maintains the effect of the secondary flow of the low chord joint ratio diffuser, so that separation near the suction surface of the guide vane can be suppressed, generation of surging can be suppressed, and the centrifugal impeller and the guide vane can be prevented. It is an object of the present invention to provide a low-string ratio diffuser capable of suppressing generation of noise due to interference and generation of turning stall, and a centrifugal compressor and a blower provided with the diffuser.
前記課題を解決するため本発明は、遠心羽根車から送出される流体の流路を2つの側壁の間で形成し、流路を流れる流体を整流する複数の案内羽根が小弦節比となるように形成されて、この案内羽根の前縁部が遠心羽根車の周縁部から離間して配置されるディフューザとする。そして、翼無し空間の側壁付近の絶対流れ角を大きくする突起部が、一方の側壁に立設して他方の側壁に到達しないように形成されるという特徴を有する。
また、このディフューザを備える遠心圧縮機および送風機とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention forms a flow path for fluid delivered from a centrifugal impeller between two side walls, and a plurality of guide blades for rectifying the fluid flowing through the flow path have a small chord joint ratio. The diffuser is formed in such a manner that the front edge portion of the guide vane is spaced from the peripheral edge portion of the centrifugal impeller. And the protrusion part which enlarges the absolute flow angle near the side wall of the wingless space is characterized in that it is formed so as to stand on one side wall and not reach the other side wall.
Moreover, it is set as the centrifugal compressor and air blower provided with this diffuser.
本発明によると、小弦節比ディフューザの二次流れの効果を維持し、案内羽根の翼壁面付近での失速を抑制しサージングの発生と、遠心羽根車と案内羽根の干渉による騒音の発生と、旋回失速の発生と、を抑制可能な小弦節比ディフューザ、および、そのディフューザが備わる遠心圧縮機および送風機を提供できる。 According to the present invention, the effect of the secondary flow of the low chord joint ratio diffuser is maintained, the stall of the guide vane near the blade wall surface is suppressed, the surging is generated, and the noise is generated by the interference between the centrifugal impeller and the guide vane. It is possible to provide a low-string ratio diffuser capable of suppressing the occurrence of turning stall, and a centrifugal compressor and a blower provided with the diffuser.
以下、適宜図を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
実施例1は、遠心羽根車でガスや液体などの流体を圧縮する遠心圧縮機に備わるディフューザの例を説明する。
図1は、遠心圧縮機に備わる遠心羽根車とディフューザの子午面に沿った断面図であり、図2は、図1のSec1−Sec1における断面図である。
また、図3は小弦節比ディフューザにおける静圧分布を示す図である。
図1に示すように、遠心圧縮機1は、回転軸3を中心に回転する遠心羽根車2と、遠心羽根車2の周縁部2aから送出される流体が流れる流路を形成するディフューザ4と、を含んで構成される。ディフューザ4は、回転する遠心羽根車2から送出される動圧を静圧に変換し、流路壁面摩擦を低減する流路を形成する。
FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the meridian surface of a centrifugal impeller and a diffuser provided in the centrifugal compressor, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along Sec1-Sec1 in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a static pressure distribution in the low chord joint ratio diffuser.
As shown in FIG. 1, a
図1に示すように、遠心羽根車2は、回転軸3から周方向に広がるように形成されるハブ2bと、ハブ2bと対向するように備わるシュラウド2cと、ハブ2bとシュラウド2cの間に適宜な間隔で周方向に並んで形成される羽根2dと、を含んで構成される。
回転軸3を中心として回転する遠心羽根車2は、軸方向を向いて開口する吸込口2eから吸い込んだ流体を羽根2dに沿って案内し、回転によって流体に生じる遠心力で、図2に示すように周縁部2aから送出する。
As shown in FIG. 1, the
The
また、ディフューザ4は、図1に示すように、遠心羽根車2のハブ2bが回転する回転平面と略平行な部分を有する2つの側壁4a、4bに挟まれた空間である。そして、側壁4a,4bの間には流体が流れる流路が形成され、さらに、流体を整流する案内羽根5が備わっている。なお、実施例1においては、遠心羽根車2のハブ2b側の側壁を4a、シュラウド2c側の側壁を4bとする。
また、ディフューザ4を形成する一方の側壁4a(4b)から他方の側壁4b(4a)までの距離をディフューザ4の高さHdと称する。
Further, as shown in FIG. 1, the
The distance from one
図2に示すように、ディフューザ4の案内羽根5は、遠心羽根車2の径方向外側に円形翼列状に複数配置される。また、案内羽根5は遠心羽根車2の周縁部2aから外側に向かって広がるように形成され、遠心羽根車2の径方向に対して適宜角度を有する。この角度は、たとえば、定格回転速度で回転する遠心羽根車2から定格流量で送出される流体の流れの角度(絶対流れ角α)と一致する角度など、適宜決定される。
なお、案内羽根5の形状や数についてはディフューザに関する公知技術を適用することができ、遠心圧縮機1に要求される性能等によって適宜設定される。
As shown in FIG. 2, a plurality of
In addition, about the shape and number of the
また、実施例1のディフューザ4は小弦節比ディフューザであり、隣接する案内羽根5の前縁部5aの距離Lと、子午面に沿った案内羽根5の長さ(以下、翼長Cという)との比である弦節比σが1より小さくなるように構成される。つまり、下式(1)が成立するように案内羽根5が形成される。
σ = C/L < 1 ・・・(1)
なお、案内羽根5の前縁部5aは、案内羽根5における遠心羽根車2側の端部である。
Moreover, the
σ = C / L <1 (1)
The
また、案内羽根5の前縁部5aは、遠心羽根車2の回転中心を中心とする半径r1の円周上に形成される。以下、前縁部5aが形成される円周の半径r1を前縁半径と称する。
前縁半径r1は、遠心羽根車2の周縁部2aの半径(以下、羽根車半径r2という)よりも大きく設定される(r1>r2)。この構成によって、前縁部5aは遠心羽根車2の周縁部2aから離間して配置される。
この前縁半径r1は、案内羽根5の前縁部5aと、回転する遠心羽根車2と、の干渉を抑えるのに好適な長さに設定される設計値である。
Further, the
The leading edge radius r1 is set larger than the radius of the
The leading edge radius r1 is a design value set to a length suitable for suppressing interference between the
このように構成されるディフューザ4は、回転する遠心羽根車2の遠心力で流体に生じる動圧を静圧に変換する。回転する遠心羽根車2の周縁部2aから送出される流体には、遠心羽根車2から径方向外側に向かう速度成分(径方向速度成分Vr)と、周方向に沿った方向の速度成分(周方向速度成分Vs)と、が発生し、流体は径方向速度成分と周方向速度成分が加算された方向の速度成分(絶対速度成分Vf)を有して周縁部2aから送出される。実施例1においては、この絶対速度成分Vfと周方向速度成分Vsがなす角を「絶対流れ角α」とする。
この、絶対流れ角αは、遠心羽根車2から流体が送出される出口における速度三角形の関係から、遠心羽根車2から送出される流体の流量が少なくなると小さくなる。
The
This absolute flow angle α decreases as the flow rate of the fluid delivered from the
また、ディフューザ4の側壁4a、4b(図1参照)の側には、流体の粘性による抵抗の影響を受ける速度境界層が形成される。速度境界層では、流体の粘性と側壁4a、4bとの間に発生する摩擦力によってディフューザ4を流れる流体の流速が低下し、それにともなってディフューザ4の側壁付近の動圧が低下する。ここでいう動圧は、流体の径方向速度成分Vrによって生じる圧力を示す。
このように、遠心羽根車2から送出される流体の流量が減少すると径方向速度成分Vrが減少して絶対流れ角αが小さくなる。これによって、案内羽根5の間に流れ込む流体の動圧が低下する。
つまり、ディフューザ4に形成される速度境界層では、流体の粘性、摩擦の影響や遠心羽根車2(図1参照)から送出される流体の流量減少によって動圧が低下する。
A velocity boundary layer that is affected by resistance due to the viscosity of the fluid is formed on the side of the
Thus, when the flow rate of the fluid delivered from the
That is, in the velocity boundary layer formed in the
また、ディフューザ4は、拡大流路によって動圧を静圧に変換する。したがって、図3に実線PLで示す等静圧線のように、上流で小さな静圧が下流に向かって大きくなる静圧分布となる。
そして、下流側の大きな静圧から上流側の小さな静圧に向かう力(静圧勾配Fs)が発生する。
なお、ディフューザ4における上流は遠心羽根車2(図2参照)側とし、下流は案内羽根5(図2参照)に沿った流体の流れの下流とする。また、案内羽根5において上流を臨む面は負圧面50aとなり、下流を臨む面は圧力面50bとなる。
Further, the
Then, a force (static pressure gradient Fs) is generated from a large static pressure on the downstream side to a small static pressure on the upstream side.
The upstream side of the
前記したように速度境界層で動圧が低下し、動圧によって上流から下流に向かう力が減少すると、上流から下流に向かう力が静圧勾配Fsより小さくなる場合がある。そしてこの場合、下流から上流に向かう静圧勾配Fsによって、ディフューザ4の側壁付近の速度境界層内で逆流が発生する。さらに、発生した逆流が遠心羽根車2の周方向に順次移動して旋回失速が発生する。
As described above, when the dynamic pressure decreases in the velocity boundary layer and the force from upstream to downstream decreases due to the dynamic pressure, the force from upstream to downstream may be smaller than the static pressure gradient Fs. In this case, a backflow is generated in the velocity boundary layer near the side wall of the
実施例1に係るディフューザ4は小弦節比ディフューザであるため、図3に示すように、流体の流れを示す流線が等静圧線となす角βは鈍角となる。このことから、下流から上流に向かって等静圧線に対して直交する方向の静圧勾配Fsは、案内羽根5の間の動圧の小さい流れを上流に向かって転向させる。図3において静圧勾配Fsは、案内羽根5の間の低エネルギ流体を左回りに転向させる。
特に、流速が遅くなる速度境界層において、案内羽根5の翼壁面付近の低エネルギ流体は静圧勾配Fsで転向され、図3に破線FLで示すように、1つの案内羽根5の負圧面50a側から隣接する案内羽根5の圧力面50b側に向かう二次流れが発生する。
Since the
In particular, in the velocity boundary layer where the flow velocity becomes slow, the low energy fluid near the blade wall surface of the
図3に示されるような二次流れがディフューザ4に発生すると、負圧面50a側の速度境界層を圧力面50b側に掃き出すため、案内羽根5の翼壁面付近での剥離を抑制できる。
この構成によって、小弦節比に形成される案内羽根5の負圧面50a側では、遠心羽根車2から送出される流体の流量が少ない場合の速度境界層における翼壁面付近での剥離が抑制され、サージングの発生が抑制される。
When the secondary flow as shown in FIG. 3 is generated in the
With this configuration, on the
このように、負圧面50a側の翼壁面付近における剥離の発生を抑制する効果は、弦節比σが「0.5〜0.95」となる小弦節比ディフューザで高くなることが実験結果として得られた。したがって、実施例1に係るディフューザ4は、弦節比σが「0.5〜0.95」の範囲となる小弦節比ディフューザであることが好ましい。
As described above, the experimental results show that the effect of suppressing the occurrence of separation near the blade wall on the
また、実施例1では、案内羽根5が小弦節比に形成されるディフューザ4の翼無し空間で発生する旋回失速を抑制するため、図1,2に示すように、案内羽根5の前縁部5aから遠心羽根車2の周縁部2aに向かって延設される延設部6が備わる構成とした。
図2に示すように、延設部6は、前縁部5aから上流、つまり、遠心羽根車2の周縁部2aに向かって案内羽根5が延設される形状に形成される。さらに、図1に示すように、延設部6の高さHtはディフューザ4の高さHdより低く形成される。
つまり、延設部6は一方の側壁4a(4b)に立設して他方の側壁4b(4a)に到達しない突起部として形成される。そして、一方の側壁4aに形成される延設部6と他方の側壁4bに形成される延設部6が対峙するように構成され、対峙する2つの延設部6の間には羽根が形成されない翼無し空間(翼間空間6a)が形成される。なお、符号6bは延設部前縁を示す。
Further, in the first embodiment, the leading edge of the
As shown in FIG. 2, the extending
That is, the
図4は延設部の効果を示す図である。
図1,2に示すように延設部6を設けると、図4に一点鎖線で示すように、流体の流量減少とともに小さくなる絶対流れ角αを実線で示す絶対流れ角α2(α<α2)のように大きく転向させることができる。
このことによって、静圧勾配Fs(図3参照)に抗して流体が流れ、翼無し空間の側壁付近での逆流の発生を抑制できる。したがって、翼無し空間での逆流の発生が抑制されて旋回失速の発生が抑制される。つまり、延設部6を設けることによって、逆流域の発生を防止することができ旋回失速の発生を抑制できる。
FIG. 4 is a diagram illustrating the effect of the extending portion.
When the extending
As a result, the fluid flows against the static pressure gradient Fs (see FIG. 3), and the occurrence of backflow near the side wall of the bladeless space can be suppressed. Therefore, the occurrence of backflow in the bladeless space is suppressed, and the occurrence of turning stall is suppressed. That is, by providing the extending
また、延設部6は、一方の側壁4a(4b)に立設して他方の側壁4b(4a)に到達しないように形成されている。従って、小弦節比ディフューザ4の案内羽根5の間の等静圧線の特性に影響しないため、小弦節比ディフューザ4の二次流れ特性を維持でき、案内羽根5の負圧面50aでの逆流は抑制される。
さらに、前記したように、延設部6を遠心羽根車2の周縁部2aに近付けると、翼無し空間の側壁付近の逆流の発生を抑制できる。
つまり、小弦節比のディフューザ4の案内羽根5に延設部6を設けることによって、効果的に案内羽根5の負圧面50aの剥離と、翼無し空間の側壁付近の逆流の発生を抑制することができ、サージングと、旋回失速の発生を効果的に抑制できる。
The extending
Furthermore, as described above, when the extending
That is, by providing the extending
しかしながら、延設部6は遠心羽根車2の周縁部2aの近傍まで延設されるため、遠心羽根車2と延設部6が干渉しやすくなって騒音が発生しやすくなる。
そこで、図1に示すように、側壁4a、4bに形成される延設部6の高さHtをディフューザ4の高さHdより低く形成して翼間空間6aを有する構成とした。
この構成によって、延設部6における、遠心羽根車2を臨む延設部前縁6bの高さを低くすることができ、遠心羽根車2と延設部6の干渉を軽減できる。そして、遠心羽根車2と延設部6の干渉による騒音を軽減できる。
However, since the extending
Therefore, as shown in FIG. 1, the height Ht of the
With this configuration, the height of the extended
また、動圧の低下は、流体と側壁4a、4bの摩擦が発生する速度境界層で発生することから、流体の逆流も速度境界層で発生しやすい。したがって、側壁4a、4bの近傍において絶対流れ角αが転向される構成であればよい。つまり、ディフューザ4の高さHdより低く形成される延設部6であっても速度境界層における絶対流れ角αを好適に転向することができ、逆流の発生を抑制できる。ひいては、旋回失速の発生を抑制できる。
In addition, since the decrease in dynamic pressure occurs in the velocity boundary layer where friction between the fluid and the
なお、延設部6は、遠心羽根車2との干渉による騒音が許容できる程度に抑えられる範囲で遠心羽根車2の側に接近して延設される構成であればよい。つまり、延設部6の遠心羽根車2の側への長さは実験計測等で決定される設計値とすればよい。
また、延設部6の高さ、つまり、一方の側壁4a(4b)から他方の側壁4b(4a)に向かう長さは、ディフューザ4に生じる速度境界層の大きさ等に応じて適宜設定される設計値とすればよい。
In addition, the
Further, the height of the extending
《変形例》
図5、図6は実施例1の変形例を示す図である。
実施例1の変形例として、例えば、図5の(a)、(b)に示すように、案内羽根5の延設部6が側壁4a、4bのどちらか一方に形成される構成としてもよい。
図5の(a)、(b)において矢印は流体の流速分布(径方向速度成分Vrの分布)を示し、長いほど流速(径方向速度成分Vr)が高いことを示す。
遠心羽根車2の形状によっては、図5の(a)に示すように、周縁部2aのシュラウド2c側で流体の流速が高くなり、ハブ2b側で流体の流速が低くなる場合がある。
この場合、遠心羽根車2から送出される流体の流量が減少してもシュラウド2c側では絶対流れ角αの減少が小さく、速度境界層における動圧の低下が小さくなる。したがって、延設部6で絶対流れ角αを転向する必要がなく、シュラウド2c側の側壁4bに延設部6を設けない構成としてもよい。
<Modification>
5 and 6 are diagrams showing modifications of the first embodiment.
As a modification of the first embodiment, for example, as shown in FIGS. 5A and 5B, the extending
In FIGS. 5A and 5B, the arrows indicate the flow velocity distribution (distribution of the radial velocity component Vr) of the fluid, and the longer the flow velocity, the higher the flow velocity (radial velocity component Vr).
Depending on the shape of the
In this case, even if the flow rate of the fluid delivered from the
また、遠心羽根車2の形状によっては、図5の(b)に示すように、周縁部2aのハブ2b側で流体の流速が高くなり、シュラウド2c側で流体の流速が低くなる場合がある。
この場合、遠心羽根車2から送出される流体の流量が減少してもハブ2b側では絶対流れ角αの減少が小さく、速度境界層における動圧の低下が小さくなる。したがって、延設部6で絶対流れ角αを転向する必要がなく、ハブ2b側の側壁4aに延設部6を設けない構成としてもよい。
Further, depending on the shape of the
In this case, even if the flow rate of the fluid delivered from the
また、実施例1の別の変形例として、図6の(a)、(b)に示すように、上流から下流に向かって高さが高くなる延設部6が備わる構成としてもよい。
ディフューザ4では、下流ほど、流体と側壁4a、4bの摩擦の影響が高さ方向に伝播して速度境界層が高さHd方向に厚くなる。したがって、下流の側を高くした延設部6とすることによって、厚くなった速度境界層での逆流の発生を効果的に抑制できる。
また、ディフューザ4の上流では延設部6の高さが低く、延設部6と遠心羽根車2との干渉を効果的に軽減できる。
例えば、図6の(a)に示すように、上流から下流に向かい子午面に沿って傾斜して高さが高くなる延設部6であってもよい。
また、図6の(b)に示すように、例えば、上流から下流に向かい子午面に沿った円弧状に高さが高くなる延設部6であってもよい。
その他、図示はしないが、例えば、上流から下流に向かい子午面に沿った階段状に高さが高くなる延設部6であってもよい。
Further, as another modification of the first embodiment, as shown in FIGS. 6A and 6B, a configuration in which an extending
In the
Moreover, the height of the extending
For example, as shown to (a) of FIG. 6, it may be the
Further, as illustrated in FIG. 6B, for example, the extending
In addition, although not shown in figure, the
以上のように、実施例1では、図1、2に示すように、小弦節比のディフューザ4に備わる案内羽根5の前縁側5aが遠心羽根車2の側に延設されて延設部6が形成される。この構成によって、速度境界層における逆流の発生を抑制することができ、旋回失速の発生を防止できる。
また、延設部6はディフューザ4の高さHdより低い高さHtで形成され、側壁4a側の延設部6と側壁4b側の延設部6の間に翼間空間6aが形成される。この構成によって、延設部6における、遠心羽根車2を臨む延設部前縁6bの長さを短くすることができる。したがって、案内羽根5の翼間での二次流れの効果を維持でき、翼壁面付近での剥離と、遠心羽根車2と延設部6の干渉を軽減でき、サージングと、遠心羽根車2と延設部6の干渉による騒音を軽減できる。
As described above, in the first embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the leading
Further, the extending
図7は実施例2に係るディフューザを示す図であり、図8の(a)、(b)は図7のSec2−Sec2における断面図である。
実施例2に係る遠心羽根車2、ディフューザ4は、実施例1の構成とほぼ同等の構成であり、図1に示す遠心羽根車2、ディフューザ4と同じ構成要素には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
なお、実施例2におけるディフューザ4も小弦節比ディフューザである。
そして、実施例2に係るディフューザ4は、図1に示す延設部6に替えて、案内羽根5と非連続に形成されるリブ7が設けられることを特徴とする。
FIG. 7 is a diagram illustrating the diffuser according to the second embodiment, and FIGS. 8A and 8B are cross-sectional views taken along Sec2-Sec2 in FIG.
The
In addition, the
And the
図7に示すように、案内羽根5は、前縁部5aが、遠心羽根車2の羽根車半径r2より大きな前縁半径r1の位置になるように形成され、案内羽根5は、前縁部5aが遠心羽根車2の周縁部2aから離間するように形成される。このことによって、羽根車半径r2から前縁半径r1の間、つまり、前縁部5aで囲まれた周縁部2aの側の領域には案内羽根5が存在しない翼無し空間S1が形成される。そして、実施例2では、翼無し空間S1にリブ7が設けられる。
リブ7は、ディフューザ4の側壁4a、4bに立設し、その高さHt2はディフューザ4の高さHdよりも低く形成されること、つまり、側壁4a、4bの一方と接続される構成が好ましい。この構成によって、リブ7は一方の側壁4a(4b)に立設して他方の側壁4b(4a)に到達しない高さの突起部として形成される。
As shown in FIG. 7, the
The
また、リブ7は、ディフューザ4を流れる流体を整流し、さらに、翼無し空間S1の側壁付近を流れる流体を隣接する案内羽根5の負圧面50aに導く機能を有することが好ましい。その平面形状(側壁4a、4bに投影したときの形状)は、特に限定するものではないが、例えば、上流から徐々に幅が広がり、さらに下流に向かって徐々に幅が狭くなる形状(翼形状)とすればよい。その他、リブ7の平面形状は、遠心圧縮機1に要求される性能等に応じて適宜決定されればよい。
The
実施例2におけるリブ7は、図8の(a)に示すように、例えば、翼無し空間S1において案内羽根5の負圧面50a側にずれて形成される。また、リブ7は、例えば、遠心羽根車2の周縁部2aから外側に向かって広がるように配置され、遠心羽根車2の径方向に対して適宜角度を有する。この角度は、例えば、定格回転速度で回転する遠心羽根車2から定格流量で送出される流体の流れの絶対流れ角αと一致する角度など、適宜決定される。なお、ここでいう定格流量および定格回転速度は、遠心圧縮機1の設計値として決定されている値である。
As shown in FIG. 8A, the
この構成によると、遠心羽根車2から送出される流体の流量が減少するなどして小さくなった絶対流れ角α(図8の(a)に一点鎖線で図示)はリブ7によって大きな絶対流れ角α2(α<α2)に転向され(図8の(a)に実線で図示)、隣接する案内羽根5の負圧面50aに好適に流体を導くことができる。
また、リブ7は遠心羽根車2の周縁部2aに接近して形成されるが、高さHt2(図7参照)がディフューザ4の高さHd(図7参照)よりも低く形成されるため、遠心羽根車2との干渉を軽減できる。したがって、干渉による騒音の発生を抑制できる。
なお、図8の(a)の太い矢印は流体の流れを示す。
According to this configuration, the absolute flow angle α (shown by the alternate long and short dash line in FIG. 8A) that has become smaller due to the flow rate of the fluid delivered from the
Further, the
In addition, the thick arrow of Fig.8 (a) shows the flow of a fluid.
また、リブ7が案内羽根5の負圧面50a側にずれた位置に形成されることによって、遠心羽根車2から送出された流体を案内羽根5の負圧面50aの側に効率よく導くことができる。この構成によって、案内羽根5の負圧面50a側における速度境界層の厚み(ディフューザ4の高さ方向に向かう長さ)を薄くでき、負圧面50aにおける翼壁面付近での剥離を抑制できる。
In addition, the
図8の(b)に示すように、リブ7の子午面に沿った長さを翼長C2とする。また、案内羽根5およびリブ7の外形形状が、内接円の円周を連続した形状とし、案内羽根5のそり線L2(内接円の中心を結んだ線)の延長線と、リブ7のそり線L3の間の間隔(遠心羽根車2の周方向に沿った間隔)をリブ間ピッチPtとする。
この場合、リブ間ピッチPtが「0×C2〜0.65×C2」の範囲にあると、案内羽根5の負圧面50aの側に流体を効率よく導くことができることが実験結果として得られた。そこで、実施例2においては、リブ間ピッチPtが「0×C2〜0.65×C2」の範囲となるようにリブ7が構成されることが好ましい。
As shown in FIG. 8B, the length along the meridian surface of the
In this case, it has been obtained as an experimental result that when the rib pitch Pt is in the range of “0 × C2 to 0.65 × C2”, the fluid can be efficiently guided to the
なお、案内羽根5およびリブ7の外形形状は、内接円の円周を連続した形状に限定されない。例えば、案内羽根5およびリブ7は厚みが一定の平板翼であってもよいし、反りを有する翼であってもよい。
例えば厚みが一定の平板翼の場合、そり線L2,L3に替わって平板翼のキャンバーライン(図示せず)に基づいて、案内羽根5およびリブ7の配置やリブ間ピッチPtが決定される構成とすればよい。
In addition, the external shape of the
For example, in the case of a flat plate blade having a constant thickness, the arrangement of the
《変形例》
図9、図10は実施例2の変形例を示す図である。
実施例2の変形例として、図9の(a)、(b)に示すように、側壁4a、4bのいずれか一方にリブ7が形成される構成としてもよい。この場合、遠心羽根車2の周縁部2aのシュラウド2c側で流体の流速(径方向速度成分Vr)が高くなる場合は、図9の(a)に示すように、ハブ2b側の側壁4aにリブ7が形成される構成であればよい。また、遠心羽根車2の周縁部2aのハブ2b側で流体の流速(径方向速度成分Vr)が高くなる場合は、図9の(b)に示すように、シュラウド2c側の側壁4bにリブ7が形成される構成であればよい。
<Modification>
9 and 10 are diagrams showing modifications of the second embodiment.
As a modification of the second embodiment, as shown in FIGS. 9A and 9B, a
また、実施例2の別の変形例として、図10の(a)に示すように、上流から下流に向かい子午面に沿って傾斜して高さが高くなるリブ7であってもよい。または、図10の(b)に示すように、上流から下流に向かい子午面に沿った円弧状に高さが高くなるリブ7であってもよい。その他、図示はしないが、例えば、上流から下流に向かい子午面に沿った階段状に高さが高くなるリブ7であってもよい。
前記したように、ディフューザ4では、下流ほど速度境界層が高さHd方向に厚くなる。したがって、下流を高くしたリブ7とすることによって、厚くなった速度境界層での逆流の発生を効果的に抑制できる。
また、ディフューザ4の上流ではリブ7の高さが低く、リブ7と遠心羽根車2との干渉を効果的に軽減できる。
Further, as another modified example of the second embodiment, as illustrated in FIG. 10A, a
As described above, in the
Moreover, the height of the
以上のように、実施例2では、図7、8に示すように、案内羽根5が形成されない翼無し空間S1にリブ7が設けられる。この構成によって、速度境界層における逆流域の発生を抑制することができ、旋回失速の発生を防止できる。
また、リブ7は案内羽根5の負圧面50a側にずれて形成され、遠心羽根車2から送出された流体を負圧面50aの側に効率よく導くことができる。この構成によって、案内羽根5の負圧面50a側における速度境界層の厚みを薄くでき、負圧面50aの翼壁面付近における剥離を抑制できる。そして、サージングの発生を抑制できる。
また、リブ7はディフューザ4の高さHdより低い高さHt2で形成され、リブ7における、遠心羽根車2を臨む端辺の長さを短くすることができる。したがって、遠心羽根車2とリブ7の干渉を軽減でき、遠心羽根車2とリブ7の干渉による騒音を軽減できる。
As described above, in the second embodiment, as shown in FIGS. 7 and 8, the
Further, the
Further, the
なお、本発明は前記した実施例に限定されるものではない。例えば、前記した実施例は本発明をわかりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。
In addition, this invention is not limited to an above-described Example. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.
Further, a part of the configuration of a certain embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of a certain embodiment.
例えば、実施例1において、側壁4a、4b(図1参照)に延設部6(図1参照)が形成される構成としたが、側壁4a、4bの一方に延設部6が形成され、他方にリブ7(図7参照)が形成される構成であってもよい。つまり、実施例1と実施例2が適宜組み合わさった構成であってもよい。
また、実施例2において、1つの案内羽根5(図8の(a)参照)に対して1つのリブ7が形成される構成としたが、1つの案内羽根5に対して2つ以上のリブ7が形成される構成であってもよい。
また、リブ7は案内羽根5と非連続な構成としたが、案内羽根5に繋がった形状のリブ7であってもよい。この場合、流体の流れを妨げない構成であることが好ましい。
また、遠心圧縮機1(図1参照)のディフューザ4(図1参照)として説明したが、本発明は遠心圧縮機1に限定されることなく、送風機やその他の機器に備わるディフューザにも適用できる。
この他、本発明は、前記した実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
For example, in the first embodiment, the extended portion 6 (see FIG. 1) is formed on the
In the second embodiment, one
In addition, the
Moreover, although demonstrated as the diffuser 4 (refer FIG. 1) of the centrifugal compressor 1 (refer FIG. 1), this invention is not limited to the
In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
1 遠心圧縮機
2 遠心羽根車
2a 周縁部
4 ディフューザ
4a、4b 側壁
5 案内羽根
5a 前縁部
6 延設部
7 リブ
S1 翼無し空間(前縁部で囲まれた周縁部の側の領域)
DESCRIPTION OF
Claims (6)
その前縁部が前記遠心羽根車の周縁部から離間して配置されて前記流路を流れる流体を整流し、小弦節比となるように形成された複数の案内羽根と、
前記案内羽根の前記前縁部の側から前記遠心羽根車の周縁部に向かって延設されて、前記側壁の一方と接続するように形成される延設部と、
を有することを特徴とするディフューザ。 Two side walls that form a flow path for fluid delivered from the centrifugal impeller;
A plurality of guide vanes formed such that a leading edge portion thereof is arranged away from a peripheral portion of the centrifugal impeller to rectify a fluid flowing through the flow path and have a small chord node ratio;
An extending portion that extends from the front edge side of the guide vane toward the peripheral edge of the centrifugal impeller and is connected to one of the side walls;
A diffuser characterized by comprising:
その前縁部が前記遠心羽根車の周縁部から離間して配置されて前記流路を流れる流体を整流し、小弦節比となるように形成された複数の案内羽根と、
複数の前記案内羽根の前縁部で囲まれた前記周縁部の側の領域に前記側壁の一方から他方に向かって立設されて前記側壁の一方と接続するように形成され、当該領域を流れる流体を隣接する前記案内羽根の間に導くリブと、
を有することを特徴とするディフューザ。 Two side walls that form a flow path for fluid delivered from the centrifugal impeller;
A plurality of guide vanes formed such that a leading edge portion thereof is arranged away from a peripheral portion of the centrifugal impeller to rectify a fluid flowing through the flow path and have a small chord node ratio;
A plurality of the guide blades are formed so as to stand from one side of the side wall to the other side and are connected to one side of the side wall, and flow through the region. A rib for guiding fluid between adjacent guide vanes;
A diffuser characterized by comprising:
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