JP2016109092A5 - - Google Patents

Description

上記課題を解決する第１の発明に係る遠心式圧縮機のインペラは、
回転軸を中心として放射状に設けられる複数の羽根を有し、前記回転軸と共に回転することによって発生する遠心力を利用して、前記羽根の前縁側から取り込んだ流体を、前記羽根の後縁側から回転軸径方向外側に向けて圧送した後、羽根なしディフューザ内に吐き出すようにした遠心式圧縮機のインペラであって、
前記後縁の縁前端及び縁後端を、前記後縁の縁中央部よりも回転軸径方向外側に配置し、
前記縁前端及び前記縁後端の厚さを、前記縁中央部の厚さよりも薄くする
ことを特徴とする。

従って、本発明に係る遠心式圧縮機のインペラによれば、羽根の後縁における縁前端及び縁後端を、羽根の後縁における縁中央部よりも回転軸径方向外側に配置することにより、縁前端及び縁後端を通過する流体に対して作用する遠心力を、縁中央部を通過する流体に対して作用する遠心力よりも、大きくすることができる。これにより、後縁を通過する流体の全圧分布を、縁中央部から縁前端及び縁後端に向かうに従って、漸次大きくすることができるので、インペラから羽根なしディフューザに吐き出された流体に対して、壁面との間で摩擦が起きて、圧力損失が生じても、そのディフューザ内を流れる流体の全圧分布を、一定（均一）にすることができる。この結果、遠心式圧縮機における運転効率の向上を図ることができる。

インペラ３０は、ハブ３１、前側シュラウド３２、及び、複数の羽根３３から構成されている。ハブ３１は、外径が回転軸方向前方側から後方側に向かうに従って漸次拡径するような、円環状に形成されており、その中心孔に回転軸２０が嵌入されている。また、前側シュラウド３２は、ハブ３１の径方向外側に配置されており、内径が回転軸方向前方側から後方側に向かうに従って漸次拡径するような、円環状に形成されている。

更に、羽根３３は、ハブ３１の外周面と前側シュラウド３２の内周面との間において、回転軸２０を中心として、放射状に介在されており、回転軸方向前方側から後方側に向かうに従って、回転軸径方向外側に向けて漸次湾曲するように形成されている。

即ち、インペラ３０には、ハブ３１の外周面、前側シュラウド３２の内周面、及び、回転軸周方向に隣接する２つの羽根３３によって囲まれる複数の空間が、回転軸２０を中心として、放射状に形成されており、これらの空間は、流体Ｇが通過する流路３４となっている。そして、流路３４の前壁面３４ａ及び後壁面３４ｂは、前側シュラウド３２の内周面及びハブ３１の外周面によって形成されており、流路３４全体としては、回転軸方向前方側から後方側に向かうに従って、回転軸径方向外側に向けて漸次湾曲するように形成されている。

吸入通路１１は、インペラ３０の回転軸方向前方側（流体流れ方向上流側）に配置されており、ケーシング１０の外部から吸い込んだ流体Ｇを、回転軸方向に沿って、インペラ３０における羽根３３の前縁３３ａ側に案内する環状通路となっている。

また、ディフューザ１２は、インペラ３０の回転軸径方向外側（流体流れ方向下流側）に配置されており、回転軸径方向に延びる環状通路となっている。つまり、ディフューザ１２には、環状の前壁面１２ａ及び後壁面１２ｂが形成されている。そして、ディフューザ１２の環状入口１２ｃは、前壁面１２ａの径方向内側端（流体流れ方向上流端）と後壁面１２ｂの径方向内側端（流体流れ方向上流端）とによって形成されており、インペラ３０における流路３４の出口（羽根３３の後縁３３ｂ）と、回転軸径方向において対向している。

以上より、ディフューザ１２は、インペラ３０の流路３４内で圧縮された流体Ｇを、前壁面１２ａと後壁面１２ｂとの間に取り込んだ後、その取り込んだ流体Ｇを減速させながら、回転軸径方向外側に向けて排出するようになっている。

従って、遠心式圧縮機１を運転させると、回転軸２０が回転し、この回転軸２０と共にインペラ３０も回転する。これにより、ケーシング１０の吸入通路１１内に吸い込まれた流体Ｇは、回転するインペラ３０の流路３４内に取り込まれることによって圧縮された後、当該流路３４内から吐き出される。次いで、インペラ３０から吐き出された流体Ｇは、ディフューザ１２内に取り込まれることによって、減速及び整流化された後、当該ディフューザ１２内から排出される。

具体的に、後縁３３ｂは、縁前端４１及び縁後端４２から縁中央部４３に向かうに従って、回転軸径方向内側に向けて漸次湾曲するように形成されている。即ち、縁前端４１及び縁後端４２を、回転軸径方向において同じ位置に配置すると共に、縁中央部４３よりも回転軸径方向外側に配置している。

従って、後縁３３ｂを通過する流体Ｇの全圧分布Ｐを、縁中央部４３から縁前端４１及び縁後端４２に向かうに従って、漸次大きくすることができるので、インペラ３０からディフューザ１２内に吐き出された流体Ｇに対して、前壁面１２ａ及び後壁面１２ｂとの間で摩擦が起きて、圧力損失が生じても、そのディフューザ１２内を流れる流体Ｇの全圧分布を、一定（均一）にすることができる。この結果、遠心式圧縮機１における運転効率の向上を図ることができる。

具体的に、図３（ａ）に示した凹形状では、羽根３３の後縁３３ｂを、回転軸径方向内側に向けて円弧状に窪ませているものの、縁前端４１と縁後端４２とを、回転軸径方向においてずらして配置している。即ち、縁前端４１及び縁後端４２を、縁中央部４３よりも回転軸径方向外側に配置するだけでなく、更に、縁前端４１を縁後端４２よりも回転軸径方向外側に配置させている。なお、その逆であっても良く、縁後端４２を縁前端４１よりも径方向外側に配置させても構わない。

また、図３（ｂ）に示した凹形状では、羽根３３の後縁３３ｂを、回転軸径方向内側に向けて円弧状に窪ませているものの、縁中央部４３のみを回転軸径方向内側に向けて窪ませている。即ち、縁前端４１及び縁後端４２を、回転軸径方向において同じ位置に配置すると共に、縁中央部４３よりも回転軸径方向外側に配置している。

即ち、図４に示すように、後縁３３ｂの厚さを、縁中央部４３から縁前端４１及び縁後端４２に向かうに従って、漸次薄くする。これにより、羽根３３の後縁３３ｂにおいては、厚さが薄くなるに従って、圧力損失が抑制されるため、縁前端４１及び縁後端４２を通過する流体Ｇの全圧を、縁中央部４３を通過する流体Ｇの全圧よりも、より高くすることができる。

従って、ディフューザ１２内に吐き出された流体Ｇに対して、前壁面１２ａ及び後壁面１２ｂとの間で摩擦が起きて、大きな圧力損失が生じても、そのディフューザ１２内を流れる流体Ｇの全圧分布を、一定（均一）にすることができる。

Claims (2)

1. 回転軸を中心として放射状に設けられる複数の羽根を有し、前記回転軸と共に回転することによって発生する遠心力を利用して、前記羽根の前縁側から取り込んだ流体を、前記羽根の後縁側から回転軸径方向外側に向けて圧送した後、羽根なしディフューザ内に吐き出すようにした遠心式圧縮機のインペラであって、
   前記後縁の縁前端及び縁後端を、前記後縁の縁中央部よりも回転軸径方向外側に配置し、
   前記縁前端及び前記縁後端の厚さを、前記縁中央部の厚さよりも薄くする
   ことを特徴とする遠心式圧縮機のインペラ。
2. 請求項１に記載の遠心式圧縮機のインペラにおいて、
   前記縁前端と前記縁後端とを、回転軸径方向においてずらして配置する
   ことを特徴とする遠心式圧縮機のインペラ。