JP3160486B2 - 遠心圧縮機 - Google Patents

遠心圧縮機

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JP3160486B2 JP33233494A JP33233494A JP3160486B2 JP 3160486 B2 JP3160486 B2 JP 3160486B2 JP 33233494 A JP33233494 A JP 33233494A JP 33233494 A JP33233494 A JP 33233494A JP 3160486 B2 JP3160486 B2 JP 3160486B2
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仁志 篠原
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、遠心圧縮機の小形軽
量化を図るための手段であって、吸込み静止流路及び吐
出し静止流路の断面形状の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図2は従来の遠心圧縮機の縦断面図であ
る。インペラ1が固着された回転軸6はケーシング7に
回転自由に支承されている。ケーシング7にはインペラ
1の回転空間とこれに接続する吸込み静止流路2及び吐
出し静止流路3が形成され、吸込み静止流路2には吸込
み口4が接続形成され、吐出し静止流路3には吐出し口
5が接続形成されている。図示しない回転駆動機により
回転軸6及びインペラ1が回転駆動されると、空気,各
種ガス,蒸気等の流体は、吸込み口4から吸込み静止流
路2を経てインペラ1に吸い込まれ、インペラ1の回転
エネルギーにより圧縮され、吐出し静止流路3を経て吐
出し口5から吐き出される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の遠心圧縮機は上
記のようであるが、図2に示すように、吸込み静止流路
2の外径の外側に吐出し静止流路3を形成しているの
で、外径が大きく、重量も相応に大きい。遠心圧縮機の
小形軽量化を図るには、外径及び長さをできるだけ小さ
くすればよい。しかし、流路の断面積を小さくすること
は、流体が通過するときの摩擦損失が増加して遠心圧縮
機の性能,効率を悪化させるので、流路の断面積は所要
の大きさを確保する必要がある。また、吸込み静止流路
2と吐出し静止流路3とを軸方向に並べて配置すれば、
外径は小さくなるが、軸方向の寸法が長くなり、軸振動
等の問題に対して不利となるというような課題があっ
た。
【0004】この発明は上記課題を解消するためになさ
れたもので、遠心圧縮機の性能,効率を悪化させること
なく、小形軽量化を図ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、インペラが固着された回転軸を回転自在に支承した
ケーシングを備え、このケーシングにはインペラが回転
する空間と、インペラの吸込み側に接続する吸込み静止
流路と、インペラの吐出し側に接続する吐出し静止流路
とを有し、回転軸中心線を含む任意の平面で切断した軸
心線断面において一方の前記静止流路の断面積の大きい
部分と他方の静止流路の断面積の小さい部分とを組み合
わせて配置するように形成し、前記両静止流路の断面積
の合計値がいずれの方向の前記軸心線断面においても一
定になるように形成したことを特徴としている。請求項
2に記載の発明は、インペラが固着された回転軸を回転
自在に支承したケーシングを備え、このケーシングには
インペラが回転する空間と、インペラの吸込み側に接続
する吸込み静止流路と、インペラの吐出し側に接続する
吐出し静止流路とを有し、回転軸中心線を含む任意の平
面で切断した軸心線断面において一方の前記静止流路の
断面積の大きい部分と他方の静止流路の断面積の小さい
部分とを組み合わせて配置するように形成し、前記両静
止流路の断面積の合計値がいずれの方向の前記軸心線断
面においても一定になるように形成し、ケーシングの外
径が最小になるように前記各静止流路の断面形状を形成
したことを特徴としている。
【0006】
【作用】この発明における遠心圧縮機においては、回
軸中心線を含む任意の平面で切断した軸心線断面におい
て一方の前記静止流路の断面積の大きい部分と他方の静
止流路の断面積の小さい部分とを組み合わせて配置する
ように形成し、前記両静止流路の断面積の合計値がいず
れの方向の前記軸心線断面においても一定になるように
形成したので、両静止流路の断面積の合計値を平均化し
てコンパクトにまとめることができ、この遠心圧縮機の
外径を最小限にして小形軽量にすることができる。
【0007】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1において、1はインペラ、2は吸込み静止流
路、3は吐出し静止流路、4は吸込み口、5は吐出し
口、6は回転軸、7はケーシングである。インペラ1は
回転軸6に固着されており、回転軸6はケーシング7に
回転自由に支承されている。ケーシング7には、インペ
ラ1が回転する空間と、インペラ1の吸込み側に接続す
る吸込み静止流路2と、この吸込み静止流路2に接続す
る吸込み口4と、インペラ1の吐出し側に接続する吐出
し静止流路3と、この吐出し静止流路3に接続する吐出
し口5とが形成されている。回転軸6は図示しない回転
駆動機に連結されている。
【0008】図1に示すように、吸込み口4から入った
流体は、吸込み静止流路2からインペラ1の吸込み側か
ら吸い込まれ、インペラ1の吐出し側から吐き出されて
静止流路3を経て吐出し口5に吐き出されるので、吸込
み静止流路2及び吐出し静止流路3内の流量は、回転軸
6の軸心線のまわりの角度位置によって各々次第に異な
るので、吸込み静止流路2及び吐出し静止流路3の各流
路断面積は、その各角度位置における各流量に対応する
ように変化させてそれぞれ形成されている。
【0009】図1に示すこの発明の一実施例による遠心
圧縮機においては、例えば図1(C)の右半分に示すよ
うに、大きな断面積の吸込み静止流路2aには小さな断
面積の吐出し静止流路3aを組み合わせ、図1(C)の
左半分に示すように、小さな断面積の吸込み静止流路2
bには大きな断面積の吐出し静止流路3bを組み合わせ
て配置するように形成されている。
【0010】して、右半分の両静止流路の合計断面積
と左半分の両静止流路の合計断面積とが等しい値になる
ように形成されている。図1(D)においても、図の上
半分では、小さな断面積の吸込み静止流路2cと大きな
断面積の吐出し静止流路3cとを組み合わせて配置し、
図の下半分では、大きな断面積の吸込み静止流路2dと
小さな断面積の吐出し静止流路3dとを組み合わせて配
置し、合計断面積が両者等しい値になるように形成され
ている。すなわち、この遠心圧縮機の回転軸中心線を含
む任意の平面で切断した軸心線断面において、吸込み静
止流路2の断面積と吐出し静止流路3の断面積との合計
断面積の値は一定の値になるように形成されている。
【0011】また、図1に示すように、吸込み静止流路
2及び吐出し静止流路3の断面形状は、この遠心圧縮機
の軸心線を中心にしてインペラ1の周囲をなるべく無駄
なくコンパクトに利用して流路を形成して、ケーシング
7の外径及び軸方向長さをなるべく小さくするように形
成されている。なお、流路の断面形状は円形にすれば最
小の流体摩擦損失となるが、図1(C)又は(D)に示
すような形状としても流体摩擦損失はそれほど増加する
ことはないので、このような断面形状に形成することに
よって、ケーシング7の肉厚の無駄に厚い箇所が少なく
なり、遠心圧縮機の重量が軽くなる。なお、遠心圧縮機
の形状,重量の大きさは外径の2乗と軸方向長さとの積
にほぼ比例するので、外径を小さくすれば効果が大き
い。
【0012】次に、図1に示す実施例の動作について説
明する。図示しない回転駆動機により回転軸6及びイン
ペラ1が回転駆動されると、空気,各種ガス,蒸気等の
圧縮性流体は、吸込み口4から吸込み静止流路2を経て
インペラ1に吸い込まれ、インペラ1の回転エネルギー
により圧縮され、高圧になった流体は吐出し静止流路3
を経て吐出し口5から吐き出される。
【0013】込み静止流路2及び吐出し静止流路3の
流量は、回転軸6の中心線のまわりの角度位置によって
異なり、例えば、図1(C)に示すように、右の吸込み
静止流路2aは大きな断面積に形成されて大流量が流
れ、左の吸込み静止流路2bは小さな断面積に形成され
て小流量が流れ、右の吐出し静止流路3aは小さな断面
積に形成されて小流量が流れ、左の吐出し静止流路3b
は大きな断面積に形成されて大流量が流れる。
【0014】また、例えば図1(C)において、右側の
吸込み静止流路2aと吐出し静止流路3aとの合計断面
積は、左側の吸込み静止流路2bと吐出し静止流路3b
との合計断面積に等しく形成されているので、この所要
断面積を収容するために、ケーシング7は左右同等の容
積すなわち左右同等の外径とすればよい。回転軸6の中
心線を含む他の軸心線断面においても、吸込み静止流路
2と吐出し静止流路3との合計断面積は同等に形成さ
れ、軸心線のまわり全周にわたって一定となっているの
で、最小限の外径のケーシング7の中に無駄なく吸込み
静止流路2及び吐出し静止流路3を形成することがで
き、過不足なく所要の流体を流すことができる。
【0015】また、図1に示すように、吸込み静止流路
2及び吐出し静止流路3の断面形状は、周囲線が長くな
って流体の流れ摩擦損失が大きくならない限り自由に決
定することができるので、前述のように、最小限の外径
のケーシング7の中に吸込み静止流路2及び吐出し静止
流路3の断面形状を按配して無駄なく収容されているの
で、この遠心圧縮機を小形軽量化することができる。な
お、図1に示す実施例の試設計によれば、従来のものよ
り20%以上の小形軽量化が可能となった。
【0016】なお、図1は単段の遠心圧縮機を示した
が、吐出し静止流路3を次の段の吸込み静止流路2に接
続して多段遠心圧縮機を構成した場合でも、この発明の
構成を適用することができる。また、吸込み口4及び吐
出し口5の方向は下向きの他、上向き,横向き等として
もよい。また、以上の説明は圧縮性流体を扱う遠心圧縮
機について説明したが、液体を扱う遠心ポンプについて
も適宜設計変更して適用することができる。
【0017】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、任
の軸心線断面において両静止流路の断面積の大きい部分
と小さい部分とを組み合わせて配置したので、最小限の
外径のケーシング内に無駄なく流路を形成することがで
き、性能効率を悪化させることなく小形軽量の遠心圧縮
機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例による遠心圧縮機を示し、
(A)は吐出し側の箇所の横断面図、(B)は吸込み側
の箇所の横断面図、(C)は水平断面図、(D)は縦断
面図である。
【図2】従来の遠心圧縮機の縦断面図である。
【符号の説明】
1:インペラ、 2:吸込み静止流路、3:吐出し静止
流路、 4:吸込み口、5:吐出し口、 6:回転軸、
7:ケーシング。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F04D 17/10 F04D 17/12 F04D 17/08 F04D 29/28 F04D 29/44

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インペラが固着された回転軸を回転自在
    に支承したケーシングを備え、このケーシングはインペ
    ラが回転する空間と、インペラの吸込み側に接続する吸
    込み静止流路と、インペラの吐出し側に接続する吐出し
    静止流路とを有し、回転軸中心線を含む任意の平面で切
    断した軸心線断面において一方の前記静止流路の断面積
    の大きい部分と他方の静止流路の断面積の小さい部分と
    を組み合わせて配置するように形成し、前記両静止流路
    の断面積の合計値がいずれの方向の前記軸心線断面にお
    いても一定になるように形成したことを特徴とする遠心
    圧縮機。
  2. 【請求項2】 インペラが固着された回転軸を回転自在
    に支承したケーシングを備え、このケーシングはインペ
    ラが回転する空間と、インペラの吸込み側に接続する吸
    込み静止流路と、インペラの吐出し側に接続する吐出し
    静止流路とを有し、回転軸中心線を含む任意の平面で切
    断した軸心線断面において一方の前記静止流路の断面積
    の大きい部分と他方の静止流路の断面積の小さい部分と
    を組み合わせて配置するように形成し、前記両静止流路
    の断面積の合計値がいずれの方向の前記軸心線断面にお
    いても一定になるように形成し、ケーシングの外径が最
    小になるように前記各静止流路の断面形状を形成したこ
    とを特徴とする遠心圧縮機。
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