JP2703055B2

JP2703055B2 - 斜流圧縮機

Info

Publication number: JP2703055B2
Application number: JP1145384A
Authority: JP
Inventors: 秀夫西田; 博美小林; 治雄三浦
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-06-09
Filing date: 1989-06-09
Publication date: 1998-01-26
Anticipated expiration: 2013-01-26
Also published as: JPH0311199A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は斜流圧縮機に関する。

〔従来の技術〕

取扱流量の大きいつまり高比速度のターボ圧縮機で
は、出口が半径方向を向いた遠心羽根車よりも出口（子
午面内の流出方向）を半径方向から傾けた斜流羽根車を
用いた圧縮機つまり斜流圧縮機を使用することが多い。
斜流羽根車を用いると、子午面流路の曲率が小さくなる
ため羽根車性能が向上すること、また曲率に起因する羽
根車内の２次流れの減少により羽根車出口の流れが幅方
向に一様化されて下流のデイフユーザ性能が向上するこ
とにより圧縮機性能は向上する。

第５図は従来の斜流圧縮機の縦断面図であり、１は斜
流羽根車、２は回転軸、３は前記羽根車１を回転軸２に
固定するためのナツトである。羽根車１の外方には１対
のデイフユーザ板4,5により構成され流路が入口部では
羽根車流出方向と同じ方向を向き出口では半径方向を向
いた斜流羽根なしデイフユーザ６が設けられ、更にその
外方にはケーシング７が設けられている。

気体は吸込管８を通つて羽根車１に吸込まれ昇圧され
た後羽根車から吐出されデイフユーザ６に入る。デイフ
ユーザ６内で流れは減速されケーシング７に入る。この
ような従来の圧縮機では、子午面流路の曲率が小さい斜
流羽根車を使用しているため、羽根車出口つまりデイフ
ユーザ入口の流れは第６図に示すように幅方向にほぼ一
様になる。デイフユーザ６の曲がり部の曲率半径は圧縮
機の軸方向長さを短くするため小さくする必要がある。
この曲率半径が小さい場合には、曲率の影響で曲がり終
り部6aでは第７図に示すように幅方向の流れの歪が大き
くなりデイフユーザ性能が低下して圧縮機性能も低下す
るという欠点があつた。

また、圧縮機の流量が小さくなると羽根車入口部の相
対流れ角は羽根角よりも小さくなるため、羽根車は入口
部で失速してやがてはサージが発生し、圧縮機の運転が
出来なくなる。このように、従来の斜流圧縮機は作動範
囲が狭いという欠点もあつた。

なお、この種の装置として関連するものには、例えば
空気機械工学便覧基礎編、p242〜p243（昭和54年）に論
じられているもの等が挙げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の斜流圧縮機に関する従来技術では、デイフユー
ザ入口曲がり部の曲率半径を小さくしたままでデイフユ
ーザ性能向上をはかることに関しては考慮されておら
ず、性能が低いという問題点があつた。また、上記従来
技術は羽根車入口部の失速を遅らせることに関しては配
慮がされておらず、作動範囲が狭いという欠点もあつ
た。

本発明の目的は、デイフユーザ入口曲がり部の曲率半
径を小さくしたままデイフユーザ性能従つて圧縮機性能
を向上させる斜流圧縮機を提供することにある。

本発明の他の目的は、羽根車入口部の流れを改良する
ことにより、羽根車の失速を遅らせ、圧縮機の作動範囲
を拡大させる斜流圧縮機を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、流れを羽根車に導くため
の吸込管と、子午面における流出方向が半径方向から傾
いた斜流羽根車と、心板と側板とからなる１対のデイフ
ューザ板を有し、流路が入口から出口に向って半径方向
に曲げられる、斜流羽根車の下流に設けたデイフューザ
とを備える斜流圧縮機において、デイフューザの入口曲
がり部に斜流羽根車の軸方向出口幅より広い幅を有し、
デイフューザの側板側に拡大されたチャンバーを形成す
るとともに、このチャンバーに流入した流体の一部を吸
込管に導く案内流路を設けたものである。

そして好ましくは、案内流路の途中に、この案内流路
内を流通する流体の流量を調節する流量調節装置を設け
る、デイフューザは、１対のデイフューザ板間に周方向
に間隔をおいて配置された複数の案内羽根を有するもの
である。

〔作用〕

入口曲がり部の曲率半径の小さいデイフユーザでは、
曲率の影響で流れは心板側に寄り、側板側の流体の流速
は小さくなる。本発明では、側板側流路表面を凹ませる
ことによりチヤンバーを設けたので、側板側の流速の遅
い流体の一部はチヤンバー内に入り、曲がり終り部の流
れは幅方向に一様化される。

また、圧力の高い上記チヤンバーと圧力の低い吸込管
を結ぶ案内流路を設けたので、チヤンバーから吸込管に
流体が流れる。その結果、側板側の流速の遅い流体は、
案内流路がない場合よりも多くチヤンバーに吸込まれ、
曲がり終り部の流れは幅方向により一様化される。さら
に、案内流路を通り吸込側に導かれた流体は、羽根車側
板側入口部の流れを増加させる。従つて、相対流れ角を
大きくする作用がある。

また、案内流路に流量調整装置を設けることにより、
チヤンバーから吸込管に流れる流量を調整し、圧縮機の
作動点により羽根車入口の相対流れ角を調整できる作用
がある。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

本発明による斜流圧縮機は、吸込管8,斜流羽根車1,デ
イフユーザ６およびケーシング７により構成される。デ
イフユーザ６は１対のデイフユーザ板4,5で構成され、
軸方向長さを小さくするため流路は入口部で小さい曲率
半径で半径方向に向けられている。そして、デイフユー
ザ６の入口曲がり部の側板側には流路表面を凹ませるこ
とによりチヤンバー９が設けられている。更に、チヤン
バー９と吸込管を結ぶ案内流路10が設けられている。

流れは、吸込管８から斜流羽根車１に吸込まれ、昇圧
された後デイフユーザ６で減速され、ケーシング７に入
る。斜流羽根車１の子午面流路の曲率は小さいので羽根
車出口の流れは幅方向にほぼ一様となる。羽根車１を出
てデイフユーザ６に入つた流れは、デイフユーザ６入口
曲がり部の曲率半径が小さいので、心板側に寄り、側板
側の流速は小さくなる傾向がある。しかしながら、デイ
フユーザ６入口部にチヤンバー９があり、高圧のチヤン
バー内の流体は案内流路10を通り吸込管８内に流れるた
め、側板側の流速の低い流体はチヤンバー９内に吸込ま
れることになる。その結果、デイフユーザ曲がり終り部
6bの流れは、第２図に示すように幅方向に一様になり、
デイフユーザ性能従つて斜流圧縮機の性能は大幅に向上
することになる。

さらに、案内流路10を通つて吸込管８内に流体が流れ
込むので、羽根車入口部の側板側の流量が増加して側板
側入口部の相対流れ角が大きくなる。従つて、圧縮機の
流量が小さい場合には従来技術の場合よりも相対流れ角
は入口羽根角度に近づくため、羽根車は失速しにくくな
り、サージ流量も小さくなつて圧縮機の作動範囲は大幅
に拡大することになる。

第３図には、本発明による他の実施例を示す。この実
施例では、デイフユーザ６は１対のデイフユーザ板4,5
により構成され、流路は入口部で小さい曲率半径で半径
方向に向けられている。そして、デイフユーザ６の入口
曲がり部の側板側にはチヤンバー９が設けられている。
デイフユーザの曲がり終り部より下流には円形翼列状の
案内羽根12が設けられている。更に、チヤンバー９と吸
込管８を結ぶ案内流路10が設けられている。

この場合にも、チヤンバー９内の高圧の流体が吸込管
８内に流れ込むため、デイフユーザ６内の側板側の流速
の低い流体はチヤンバー内に吸込まれ、曲がり終り部の
流れは幅方向に一様化される。その結果、曲がり終り部
より下流に設けられた円形翼列状の案内羽根12を用いた
デイフユーザ部の性能ひいては斜流圧縮機の性能が従来
技術の場合よりも大幅に向上する。

更に、案内流路10を通つて吸込管８内にデイフユーザ
の流体が流れ込むので、羽根車１の側板側入口部の相対
流れ角が大きくなる。その結果、圧縮機の流量が小さく
なつた場合、相対流れ角は従来技術の場合より羽根角度
に近づくので、羽根車は失速しにくくなり、圧縮機の作
動範囲も従来技術の場合よりも大幅に広くなる。

第４図には、本発明による更に他の実施例を示す。本
実施例は、第１図の実施例の案内流路10の途中に流量調
整装置を設けたものである。

この場合には、圧縮機の流量が多い場合には、流量調
整装置11を絞つて案内流路10の流量を減らし、圧縮機流
量が少ない場合には流量調整装置11を開いて案内流路の
流量を増加させる。

圧縮機流量が少ない場合には、案内流路10を通過する
流量は多いので、第１図の場合と同様、デイフユーザの
曲がり終り部の流れは一様になるので斜流圧縮機の性能
が大幅に向上するとともに、羽根車側板側入口部の相対
流れ角の増加により羽根車が失速しにくくなつて圧縮機
の作動範囲は従来技術の場合よりも大幅に増加すること
になる。

圧縮機流量が多い場合には、羽根車入口部の相対流れ
角は羽根角度よりも大きいので、案内流路10から多量の
流体が流入すると逆に圧縮機性能が低下する。本実施例
では、圧縮機流量が多い場合には、流量調整装置10を絞
り案内流路10から吸込管10に流れ込む流量を減少させた
ので、圧縮機性能が低下する心配はない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、斜流圧縮機のデイフユーザ曲がり終
り部の流れを幅方向に一様にすることが出来るので、デ
イフユーザひいては斜流圧縮機の性能を大幅に向上でき
る。

また、斜流圧縮機の流量が少ない場合、羽根車入口に
おける相対流れ角を大きくして羽根車の失速を遅らせる
ことが出来るので、斜流圧縮機の作動範囲を大幅に拡大
することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による斜流圧縮機の一実施例の縦断面
図、第２図は第１図のデイフューザ曲がり終り部におけ
る幅方向の子午面速度分布図、第３図は本発明による斜
流圧縮機の他の一実施例の縦断面図、第４図は本発明に
よる斜流圧縮機の更に他の一実施例の縦断面図、第５図
は従来技術による斜流圧縮機の縦断面図、第６図は第５
図のデイフューザ入口曲がり終り部における幅方向子午
面速度分布図、第７図は第５図のデイフューザ曲がり終
り部における幅方向の子午面速度分布図である。１……斜流羽根車、２……回転軸、３……インペラナツ
ト、４……側板側デイフユーザ板、５……心板側デイフ
ユーザ板、６……デイフユーザ、７……ケーシング、８
……吸込管、９……チヤンバー、10……案内流路、11…
…流量調整装置、12……案内羽根。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭54−131104（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−59399（ＪＰ，Ａ) 実開昭61−160300（ＪＰ，Ｕ) 実開平２−105598（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】流れを羽根車に導くための吸込管と、子午
面における流出方向が半径方向から傾いた斜流羽根車
と、心板と側板とからなる１対のデイフューザ板を有
し、流路が入口から出口に向って半径方向に曲げられ
る、前記斜流羽根車の下流に設けたデイフューザとを備
える斜流圧縮機において、前記デイフューザの入口曲が
り部に前記斜流羽根車の軸方向出口幅より広い幅を有
し、前記デイフューザの側板側に拡大されたチャンバー
を形成するとともに、このチャンバーに流入した流体の
一部を前記吸込管に導く案内流路を設けたことを特徴と
する斜流圧縮機。
【請求項２】前記案内流路の途中に、この案内流路内を
流通する流体の流量を調節する流量調節装置を設けたこ
とを特徴とする請求項１記載の斜流圧縮機。
【請求項３】前記デイフューザは、前記１対のデイフュ
ーザ板間に周方向に間隔をおいて配置された複数の案内
羽根を有することを特徴とする請求項１または２に記載
の斜流圧縮機。