JP3488718B2 - 遠心圧縮機および遠心圧縮機用ディフューザ - Google Patents
遠心圧縮機および遠心圧縮機用ディフューザInfo
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- JP3488718B2 JP3488718B2 JP53164497A JP53164497A JP3488718B2 JP 3488718 B2 JP3488718 B2 JP 3488718B2 JP 53164497 A JP53164497 A JP 53164497A JP 53164497 A JP53164497 A JP 53164497A JP 3488718 B2 JP3488718 B2 JP 3488718B2
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- Japan
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- diffuser
- wall surfaces
- centrifugal compressor
- impeller
- vaneless
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
- F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
- F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/444—Bladed diffusers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
- F04D17/08—Centrifugal pumps
- F04D17/10—Centrifugal pumps for compressing or evacuating
- F04D17/12—Multi-stage pumps
- F04D17/122—Multi-stage pumps the individual rotor discs being, one for each stage, on a common shaft and axially spaced, e.g. conventional centrifugal multi- stage compressors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は遠心圧縮機およびそれに用いられるディフュ
ーザに係り、特に比較的小容量のガスを取り扱う遠心圧
縮機や遠心ブロワおよびそれに使用されるディフューザ
に関する。
ーザに係り、特に比較的小容量のガスを取り扱う遠心圧
縮機や遠心ブロワおよびそれに使用されるディフューザ
に関する。
背景技術
遠心圧縮機用ディフューザは羽根なしディフューザと
羽根付ディフューザに大別される。この中で、羽根付デ
ィフューザは羽根により流れ方向を転向するとともに流
れを減速させるため、一般に羽根なしディフューザに比
べて設計点流量付近の効率が高い。しかし、大流量側や
小流量側では、羽根による損失増加や羽根による流れの
失速のため効率が低下し、作動範囲が狭くなる。
羽根付ディフューザに大別される。この中で、羽根付デ
ィフューザは羽根により流れ方向を転向するとともに流
れを減速させるため、一般に羽根なしディフューザに比
べて設計点流量付近の効率が高い。しかし、大流量側や
小流量側では、羽根による損失増加や羽根による流れの
失速のため効率が低下し、作動範囲が狭くなる。
そこで、羽根付ディフューザを用いても作動範囲があ
まり狭まらず、ある程度の効率向上が図れるものとし
て、特開昭53−119411号公報に記載の弦節比の小さいデ
ィフューザ（以下小弦節比ディフューザと称する）が提
唱されている。
まり狭まらず、ある程度の効率向上が図れるものとし
て、特開昭53−119411号公報に記載の弦節比の小さいデ
ィフューザ（以下小弦節比ディフューザと称する）が提
唱されている。
また、実開昭56−97598号公報には、小弦節比ディフ
ューザの下流に設けられた羽根なし部で急激に流路高さ
を狭めて、羽根なし部の流路長さを短くし、摩擦損失の
低減を図った例が記載されている。さらに、特開平１−
125599号公報には、比較的低比速度の圧縮機段において
羽根付ディフューザの羽根部の流路高さを下流に行くに
従い低くして、やはり摩擦損失の低減による効率向上を
図った例が記載されている。
ューザの下流に設けられた羽根なし部で急激に流路高さ
を狭めて、羽根なし部の流路長さを短くし、摩擦損失の
低減を図った例が記載されている。さらに、特開平１−
125599号公報には、比較的低比速度の圧縮機段において
羽根付ディフューザの羽根部の流路高さを下流に行くに
従い低くして、やはり摩擦損失の低減による効率向上を
図った例が記載されている。
発明の開示
圧縮機の回転速度、流量及び断熱ヘッドから求められ
る比速度が、250（rpm,m3/min,m）程度以下のいわゆる
低比速度圧縮機用の羽根車の場合には、羽根車の流出
角、すなわちディフューザ入口流れ角が小さく、流路の
軸方向高さが低くなる。そのため羽根なしディフューザ
をディフューザとして用いると、摩擦損失が大きくなる
という不具合がある。一方、低比速度の圧縮機段に羽根
なしディフューザを用いると、多くの場合羽根なしディ
フューザ部で旋回失速が発生する。したがって、作動流
体が高圧となる多段圧縮機においては、旋回失速に起因
する流体加振が作動範囲を制約するという不具合があ
る。
る比速度が、250（rpm,m3/min,m）程度以下のいわゆる
低比速度圧縮機用の羽根車の場合には、羽根車の流出
角、すなわちディフューザ入口流れ角が小さく、流路の
軸方向高さが低くなる。そのため羽根なしディフューザ
をディフューザとして用いると、摩擦損失が大きくなる
という不具合がある。一方、低比速度の圧縮機段に羽根
なしディフューザを用いると、多くの場合羽根なしディ
フューザ部で旋回失速が発生する。したがって、作動流
体が高圧となる多段圧縮機においては、旋回失速に起因
する流体加振が作動範囲を制約するという不具合があ
る。
この旋回失速による作動範囲の狭まりを防止するた
め、羽根なしディフューザを用いたときに旋回失速の発
生を遅らせる方法が種々提案されている。その一つに、
ディフューザの入口部で流路高さを低くして（流路高さ
をある区間で低くすることを以下「絞る」と称す）失速
の初生点流量を小流量側に移すものがある。しかし、こ
のように形成したディフューザは羽根付ディフューザに
くらべて効率が低い上に、ディフューザを含む静止流路
の流路高さが低いので、濡れ縁面積が増加し摩擦損失が
大きくなるという不具合があった。またこのディフュー
ザを用いても旋回失速を確実に防止することは困難であ
り信頼性に乏しい。
め、羽根なしディフューザを用いたときに旋回失速の発
生を遅らせる方法が種々提案されている。その一つに、
ディフューザの入口部で流路高さを低くして（流路高さ
をある区間で低くすることを以下「絞る」と称す）失速
の初生点流量を小流量側に移すものがある。しかし、こ
のように形成したディフューザは羽根付ディフューザに
くらべて効率が低い上に、ディフューザを含む静止流路
の流路高さが低いので、濡れ縁面積が増加し摩擦損失が
大きくなるという不具合があった。またこのディフュー
ザを用いても旋回失速を確実に防止することは困難であ
り信頼性に乏しい。
これに対して、弦節比の大きい羽根付ディフューザを
用いれば効率向上が可能である。しかし、この種の羽根
付ディフューザを用いると、小流量域で羽根自体の失速
によりサージングが発生するうえに、大流量域でチョー
クを引き起こすため、作動範囲が狭くなるという不具合
があり実用性に欠ける。
用いれば効率向上が可能である。しかし、この種の羽根
付ディフューザを用いると、小流量域で羽根自体の失速
によりサージングが発生するうえに、大流量域でチョー
クを引き起こすため、作動範囲が狭くなるという不具合
があり実用性に欠ける。
弦節比の小さい小弦節比羽根付ディフューザは、羽根
なしディフューザよりも効率が高く、広い作動範囲を確
保できることが知られている。しかし、この小弦節ディ
フューザでより大きな圧力回復をするには、小弦節ディ
フューザの下流に羽根なし部が必要となる。従来、小弦
節比羽根付ディフューザを用いる場合には、羽根の下流
に設ける羽根なし部の流路高さを羽根部の流路高さと同
一にしていた。小弦節比羽根付ディフューザでは流れを
十分大きく転向できない。したがって、ディフューザへ
の流体の流入角が小さいと、ディフューザの羽根部であ
る程度流れを転向しても、羽根なし部で旋回失速が発生
する場合があり、その場合やはり作動範囲が制約され
る。
なしディフューザよりも効率が高く、広い作動範囲を確
保できることが知られている。しかし、この小弦節ディ
フューザでより大きな圧力回復をするには、小弦節ディ
フューザの下流に羽根なし部が必要となる。従来、小弦
節比羽根付ディフューザを用いる場合には、羽根の下流
に設ける羽根なし部の流路高さを羽根部の流路高さと同
一にしていた。小弦節比羽根付ディフューザでは流れを
十分大きく転向できない。したがって、ディフューザへ
の流体の流入角が小さいと、ディフューザの羽根部であ
る程度流れを転向しても、羽根なし部で旋回失速が発生
する場合があり、その場合やはり作動範囲が制約され
る。
上述した実開昭56−97598号公報に記載の例では、比
較的比速度の大きい圧縮機段に用いる場合を想定し、デ
ィフューザの羽根の下流で流路を急激に絞り、流路の軸
方向高さを低くしている。しかしこの公知例では旋回失
速について何ら考慮されておらず、圧縮機の作動範囲の
拡大は必ずしも十分ではない。つまり、この公知例では
旋回失速を防止する上で重要な次の２点について配慮さ
れていない。その第１点は羽根付部と羽根なし部の流路
高さ比（絞り比）である。実開昭56−97598号公報に記
載の例ではその値を0.6〜0.9としているが、旋回失速防
止の面からは不十分である。
較的比速度の大きい圧縮機段に用いる場合を想定し、デ
ィフューザの羽根の下流で流路を急激に絞り、流路の軸
方向高さを低くしている。しかしこの公知例では旋回失
速について何ら考慮されておらず、圧縮機の作動範囲の
拡大は必ずしも十分ではない。つまり、この公知例では
旋回失速を防止する上で重要な次の２点について配慮さ
れていない。その第１点は羽根付部と羽根なし部の流路
高さ比（絞り比）である。実開昭56−97598号公報に記
載の例ではその値を0.6〜0.9としているが、旋回失速防
止の面からは不十分である。
第２点は、ディフューザの羽根下流の流れの非一様性
に起因する流れの不安定性である。ディフューザの羽根
下流の流れは羽根の後流のため周方向に一様でなく、特
に低比速度の圧縮機段では羽根部を通過した後でも流れ
角（周方向から測った角度）が小さい。この非一様な流
れ分布は、羽根なし部が減速流であるため均一化されに
くい。さらに半径方向の静圧勾配も大きいため、流れは
不安定な状態になる。従ってこの羽根なし部において、
ディフューザを急激にあるいは不連続に絞ると半径方向
の静圧勾配が不連続になるとともに、流れは周方向に一
様化されずに不安定となり、旋回失速を防止する観点か
らは逆効果である。
に起因する流れの不安定性である。ディフューザの羽根
下流の流れは羽根の後流のため周方向に一様でなく、特
に低比速度の圧縮機段では羽根部を通過した後でも流れ
角（周方向から測った角度）が小さい。この非一様な流
れ分布は、羽根なし部が減速流であるため均一化されに
くい。さらに半径方向の静圧勾配も大きいため、流れは
不安定な状態になる。従ってこの羽根なし部において、
ディフューザを急激にあるいは不連続に絞ると半径方向
の静圧勾配が不連続になるとともに、流れは周方向に一
様化されずに不安定となり、旋回失速を防止する観点か
らは逆効果である。
低比速度の圧縮機段ではディフューザへの流体の流入
角が小さいので、ディフューザの羽根によって流れに十
分大きな転向を与えられない場合や、ディフューザの羽
根が局所的に失速した場合、それが原因となってディフ
ューザの羽根部下流で旋回失速が発生するおそれがあ
る。
角が小さいので、ディフューザの羽根によって流れに十
分大きな転向を与えられない場合や、ディフューザの羽
根が局所的に失速した場合、それが原因となってディフ
ューザの羽根部下流で旋回失速が発生するおそれがあ
る。
また、特開平１−125599号公報には、ディフューザの
羽根により流れを転向させると共に流路を絞り、ディフ
ューザの羽根部で羽根に大きな負荷をかけることなく比
較的大きな流れの転向を可能にした例が記載されてい
る。この公知例ではディフューザの羽根部の下流に設け
た羽根なし部の入口流れ角が大きくなり、羽根なし部の
流路長さを短くできるという利点を有するが、羽根なし
部全体の流路高さが低くなり、流体の濡れ縁面積が大き
くなる。したがって、この両者の影響が相殺し羽根なし
部における摩擦損失の低減効果が十分発揮できない。
羽根により流れを転向させると共に流路を絞り、ディフ
ューザの羽根部で羽根に大きな負荷をかけることなく比
較的大きな流れの転向を可能にした例が記載されてい
る。この公知例ではディフューザの羽根部の下流に設け
た羽根なし部の入口流れ角が大きくなり、羽根なし部の
流路長さを短くできるという利点を有するが、羽根なし
部全体の流路高さが低くなり、流体の濡れ縁面積が大き
くなる。したがって、この両者の影響が相殺し羽根なし
部における摩擦損失の低減効果が十分発揮できない。
上述したように、特に低比速度の遠心圧縮機段におい
ては、効率と作動範囲で代表される圧縮機の性能の他
に、ディフューザで発生する旋回失速を防止することが
重要であるが、上記従来の技術ではこれらを同時に満足
させることについての配慮が不十分である。
ては、効率と作動範囲で代表される圧縮機の性能の他
に、ディフューザで発生する旋回失速を防止することが
重要であるが、上記従来の技術ではこれらを同時に満足
させることについての配慮が不十分である。
本発明の目的は、比速度が80から250の比較的低比速
度の遠心圧縮機段を有する遠心圧縮機において、ディフ
ューザで発生する旋回失速を防止し、高効率で広い作動
範囲を有する信頼性の高い遠心圧縮機およびそれに用い
られるディフューザを提供することにある。
度の遠心圧縮機段を有する遠心圧縮機において、ディフ
ューザで発生する旋回失速を防止し、高効率で広い作動
範囲を有する信頼性の高い遠心圧縮機およびそれに用い
られるディフューザを提供することにある。
本発明の他の目的は、旋回失速を防止した構成が簡単
で安価な遠心圧縮機用のディフューザ、およびそれを搭
載した遠心圧縮機を提供することにある。
で安価な遠心圧縮機用のディフューザ、およびそれを搭
載した遠心圧縮機を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、旋回失速を防止した多段遠
心圧縮機用のディフューザ、およびそれを搭載した遠心
圧縮機を提供することにある。
心圧縮機用のディフューザ、およびそれを搭載した遠心
圧縮機を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明の一つの態様は、回
転軸と、この回転軸に配設された１枚または複数の羽根
車と、少なくともこれらの羽根車の中の１つの半径方向
外方に、対向する２つの壁面とこの２つの壁面間に円周
方向に間隔をおいて配置した複数の第１の羽根とを有す
る第１の羽根付きディフューザと、を備えた単段または
多段の遠心圧縮機において、羽根付きディフューザの下
流側に、入口から出口まで軸方向間隔が徐々に狭まる２
つの対向する壁面を備えた羽根無しディフューザを設け
たことにある。
転軸と、この回転軸に配設された１枚または複数の羽根
車と、少なくともこれらの羽根車の中の１つの半径方向
外方に、対向する２つの壁面とこの２つの壁面間に円周
方向に間隔をおいて配置した複数の第１の羽根とを有す
る第１の羽根付きディフューザと、を備えた単段または
多段の遠心圧縮機において、羽根付きディフューザの下
流側に、入口から出口まで軸方向間隔が徐々に狭まる２
つの対向する壁面を備えた羽根無しディフューザを設け
たことにある。
本発明の他の態様は、回転軸と、この回転軸に配設さ
れた１枚または複数の羽根車と、少なくとも１つの羽根
車の半径方向外方に対向して配設された２つの壁面とこ
の壁面間の円周方向に間隔をおいて配置した複数の第１
の羽根とを有する羽根付きディフューザと、を設けた単
段または多段の遠心圧縮機において、第１の羽根付きデ
ィフューザの下流側に、入口から出口まで軸方向間隔が
徐々に狭まる２つの対向する壁面と、この壁面間に円周
方向に間隔をおいて配設された複数の第２の羽根とを備
えた第２の羽根付きディフューザを設けたものである。
れた１枚または複数の羽根車と、少なくとも１つの羽根
車の半径方向外方に対向して配設された２つの壁面とこ
の壁面間の円周方向に間隔をおいて配置した複数の第１
の羽根とを有する羽根付きディフューザと、を設けた単
段または多段の遠心圧縮機において、第１の羽根付きデ
ィフューザの下流側に、入口から出口まで軸方向間隔が
徐々に狭まる２つの対向する壁面と、この壁面間に円周
方向に間隔をおいて配設された複数の第２の羽根とを備
えた第２の羽根付きディフューザを設けたものである。
そして、好ましくは羽根無しディフューザを形成する
２つの壁面の子午面断面形状が直線、または円弧を含む
滑らかな線からなる。
２つの壁面の子午面断面形状が直線、または円弧を含む
滑らかな線からなる。
また好ましくは、第１の羽根付きディフューザの羽根
の周方向から測った羽根の入口羽根角度が４゜〜12゜で
ある。
の周方向から測った羽根の入口羽根角度が４゜〜12゜で
ある。
更に好ましくは、羽根無しディフューザの出口におけ
る軸方向高さが第１の羽根付きディフューザ出口の軸方
向高さの0.3〜0.6倍である。
る軸方向高さが第１の羽根付きディフューザ出口の軸方
向高さの0.3〜0.6倍である。
また、羽根無しディフューザを形成する対向する壁面
の一方は子午面断面において半径方向を向き、他方はこ
の壁面に対して下流に行くに従い近づくように傾いて形
成してもよい。
の一方は子午面断面において半径方向を向き、他方はこ
の壁面に対して下流に行くに従い近づくように傾いて形
成してもよい。
さらに、羽根車の出口羽根高さを第１の羽根付きディ
フューザの対向する２つの壁面の間隔と等しくしてもよ
い。
フューザの対向する２つの壁面の間隔と等しくしてもよ
い。
さらに、羽根無しディフューザを形成する対向する２
つの壁面の双方が下流側に行くに前記羽根車の心板側に
傾いて形成されてもよい。
つの壁面の双方が下流側に行くに前記羽根車の心板側に
傾いて形成されてもよい。
また、羽根車の比速度は80から250であることが好ま
しく、更に好ましくは羽根車の比速度が100から200であ
る。
しく、更に好ましくは羽根車の比速度が100から200であ
る。
また好ましくは、第１の羽根付きディフューザの羽根
は、この羽根の入口法線が隣合う羽根と交差しない大き
さである。
は、この羽根の入口法線が隣合う羽根と交差しない大き
さである。
上記目的を達成するための第３の態様は、回転軸と、
この回転軸に配設された１枚または複数の羽根車と、少
なくとも１つの羽根車の半径方向外方に配置し、対向す
る２つの壁面とこの壁面間の円周方向に間隔をおいて配
置した複数の第１の羽根とを有する第１の羽根付きディ
フューザとを備えた単段または多段の遠心圧縮機におい
て、第１の羽根付きディフューザの外周側に、羽根車か
ら流出する流体の旋回失速を防止する旋回失速防止手段
を設けたものである。
この回転軸に配設された１枚または複数の羽根車と、少
なくとも１つの羽根車の半径方向外方に配置し、対向す
る２つの壁面とこの壁面間の円周方向に間隔をおいて配
置した複数の第１の羽根とを有する第１の羽根付きディ
フューザとを備えた単段または多段の遠心圧縮機におい
て、第１の羽根付きディフューザの外周側に、羽根車か
ら流出する流体の旋回失速を防止する旋回失速防止手段
を設けたものである。
上記目的を達成するための第４の態様は、遠心羽根車
の外周に配設され対向する２つの壁面とこの壁面間に周
方向に間隔をおいて配設された複数の第１の羽根とを備
えた第１の羽根付きディフューザと、この第１の羽根付
きディフューザの外周に配設され対向する２つの壁面を
有する羽根無しディフューザと、からなるディフューザ
において、羽根無しディフューザを形成する２つの壁面
は、子午面断面において内径側から外径側へ向けてその
間隔を滑らかに狭くしたものである。
の外周に配設され対向する２つの壁面とこの壁面間に周
方向に間隔をおいて配設された複数の第１の羽根とを備
えた第１の羽根付きディフューザと、この第１の羽根付
きディフューザの外周に配設され対向する２つの壁面を
有する羽根無しディフューザと、からなるディフューザ
において、羽根無しディフューザを形成する２つの壁面
は、子午面断面において内径側から外径側へ向けてその
間隔を滑らかに狭くしたものである。
図面の簡単な説明
第１図は本発明に係る多段遠心圧縮機の縦断面図、第
２図は第１図に示した遠心圧縮機の中間段の縦断面図で
あり、ディフューザ部分を中心に拡大して示した図、第
３図は第２図のＡ−Ａ視図、第４図ないし第８図はそれ
ぞれ本発明の他の実施例の縦断面図であり、ディフュー
ザ部分を中心に拡大して示した図、第９図は本発明の一
実施例に係る羽根付きディフューザの正面図、第10図お
よび第11図は本発明の更に他の実施例の縦断面図であ
り、ディフューザ部分を中心に拡大して示した図、第12
図は本発明の一実施例の単段遠心圧縮機の縦断面図であ
る。
２図は第１図に示した遠心圧縮機の中間段の縦断面図で
あり、ディフューザ部分を中心に拡大して示した図、第
３図は第２図のＡ−Ａ視図、第４図ないし第８図はそれ
ぞれ本発明の他の実施例の縦断面図であり、ディフュー
ザ部分を中心に拡大して示した図、第９図は本発明の一
実施例に係る羽根付きディフューザの正面図、第10図お
よび第11図は本発明の更に他の実施例の縦断面図であ
り、ディフューザ部分を中心に拡大して示した図、第12
図は本発明の一実施例の単段遠心圧縮機の縦断面図であ
る。
発明を実施するための最良の形態
以下本発明のいくつかの実施例を、図面を用いて説明
する。第１図は本発明に係る多段遠心圧縮機の縦断面形
状を示した図である。複数の羽根車1a〜1eと、羽根付き
ディフューザ2a〜2e及び羽根無しディフューザ3a〜3eと
からなる複数のディフューザと、により多段に形成され
た圧縮機段を軸方向に積み重ねて、多段遠心圧縮機100
が形成されている。すなわち、回転軸８には複数の羽根
車1a〜1eが軸方向に積み重ねられており、回転軸８の両
端部は軸受10に回転可能に支持されている。各羽根車1a
〜1eの下流側である半径方向外側には羽根付きディフュ
ーザ2a〜2eが、更にその半径方向外側には羽根無しディ
フューザ3a〜3eが設けられている。最終段を除く各段の
羽根無しディフューザ3a〜3dは、次段へ作動流体を導く
リターンベンド４に接続されており、リターンベンド４
の下流側には半径方向内向きに作動流体13を導くリター
ンチャンネル５が形成されている。最終段の羽根無しデ
ィフューザ3eの下流側には、最終段の羽根車から流出す
る作動流体を集めて図示しない吐出配管から吐出するた
めのスクロール６が形成されている。羽根付きディフュ
ーザ2a〜2e、羽根無しディフューザ3a〜3e、リターンベ
ンド４、リターンチャンネル５およびスクロール６は静
止部材であり、圧縮機ケーシング７に取付けもしくは形
成されている。なお、圧縮機の各段間には、前段の羽根
車から次段の羽根車へ作動流体が短絡して流れるのを防
止する段間シール部12が形成されている。ここで、最終
段を除く各段の羽根無しディフューザとは、羽根付きデ
ィフューザの羽根外半径位置60からリターンベンド４の
曲がり開始位置61までの部分であり、最終段の羽根無し
ディフューザは羽根付きディフューザの外半径位置から
スクロールケーシング６内に延在する壁面の端部までを
指す。
する。第１図は本発明に係る多段遠心圧縮機の縦断面形
状を示した図である。複数の羽根車1a〜1eと、羽根付き
ディフューザ2a〜2e及び羽根無しディフューザ3a〜3eと
からなる複数のディフューザと、により多段に形成され
た圧縮機段を軸方向に積み重ねて、多段遠心圧縮機100
が形成されている。すなわち、回転軸８には複数の羽根
車1a〜1eが軸方向に積み重ねられており、回転軸８の両
端部は軸受10に回転可能に支持されている。各羽根車1a
〜1eの下流側である半径方向外側には羽根付きディフュ
ーザ2a〜2eが、更にその半径方向外側には羽根無しディ
フューザ3a〜3eが設けられている。最終段を除く各段の
羽根無しディフューザ3a〜3dは、次段へ作動流体を導く
リターンベンド４に接続されており、リターンベンド４
の下流側には半径方向内向きに作動流体13を導くリター
ンチャンネル５が形成されている。最終段の羽根無しデ
ィフューザ3eの下流側には、最終段の羽根車から流出す
る作動流体を集めて図示しない吐出配管から吐出するた
めのスクロール６が形成されている。羽根付きディフュ
ーザ2a〜2e、羽根無しディフューザ3a〜3e、リターンベ
ンド４、リターンチャンネル５およびスクロール６は静
止部材であり、圧縮機ケーシング７に取付けもしくは形
成されている。なお、圧縮機の各段間には、前段の羽根
車から次段の羽根車へ作動流体が短絡して流れるのを防
止する段間シール部12が形成されている。ここで、最終
段を除く各段の羽根無しディフューザとは、羽根付きデ
ィフューザの羽根外半径位置60からリターンベンド４の
曲がり開始位置61までの部分であり、最終段の羽根無し
ディフューザは羽根付きディフューザの外半径位置から
スクロールケーシング６内に延在する壁面の端部までを
指す。
次にこのように形成した多段遠心圧縮機の作用につい
て説明する。吸込口９から吸い込まれた作動流体は、１
段目の羽根車1aで昇圧され、羽根付ディフューザ部2a、
羽根なしディフューザ部3aを経て更に昇圧された後、リ
ターンベンド４により流れ方向を半径方向外側から半径
方向内側に変えられ、リターンチャネル５を通って２段
目の羽根車へ導かれる。以下、このような流れを各段で
繰り返すことにより順次昇圧されて、最終段のディフュ
ーザを経た後、吐出スクロール６を通り吐出配管へ導か
れる。この多段の遠心圧縮機においては、初段から最終
段に向けて、順次比速度が低下し、最終段付近では200
以下の比速度も珍しくない。
て説明する。吸込口９から吸い込まれた作動流体は、１
段目の羽根車1aで昇圧され、羽根付ディフューザ部2a、
羽根なしディフューザ部3aを経て更に昇圧された後、リ
ターンベンド４により流れ方向を半径方向外側から半径
方向内側に変えられ、リターンチャネル５を通って２段
目の羽根車へ導かれる。以下、このような流れを各段で
繰り返すことにより順次昇圧されて、最終段のディフュ
ーザを経た後、吐出スクロール６を通り吐出配管へ導か
れる。この多段の遠心圧縮機においては、初段から最終
段に向けて、順次比速度が低下し、最終段付近では200
以下の比速度も珍しくない。
第２図は、第１図に示した多段に形成された圧縮機の
ある１段について、羽根車出口部から次段へ向かう部分
を詳細に示した図である。そして、第３図に第２図のＡ
−Ａ方向視図を示す。各段の羽根なしディフューザ部３
は、羽根無しディフューザ入り口である羽根付きディフ
ューザ部２出口60から羽根無しディフューザ出口61ま
で、半径方向外方に向けて徐々にまたは滑らかに軸方向
流路高さｂが低くなっている。この羽根付きディフュー
ザ２および羽根無しディフューザ３を構成する一方の壁
面58は一体的に形成されており、その内径端は羽根車出
口部から始まり、外径端はリターンベンド４の曲がり開
始位置までとなっている。
ある１段について、羽根車出口部から次段へ向かう部分
を詳細に示した図である。そして、第３図に第２図のＡ
−Ａ方向視図を示す。各段の羽根なしディフューザ部３
は、羽根無しディフューザ入り口である羽根付きディフ
ューザ部２出口60から羽根無しディフューザ出口61ま
で、半径方向外方に向けて徐々にまたは滑らかに軸方向
流路高さｂが低くなっている。この羽根付きディフュー
ザ２および羽根無しディフューザ３を構成する一方の壁
面58は一体的に形成されており、その内径端は羽根車出
口部から始まり、外径端はリターンベンド４の曲がり開
始位置までとなっている。
本実施例では第２図に示すように、羽根車から流出し
た作動流体はほぼ羽根車の羽根の流路高さと同じ羽根高
さを有する羽根付きディフューザの羽根2zにより流れ方
向が転向されて、羽根なしディフューザ部３へ流入す
る。低比速度（比速度が200程度以下）の圧縮機段で
は、羽根車の流出角を小さくする事により性能が向上す
る。従って、従来用いられてきた羽根車の出口で流路幅
を絞ることは、サージングの発生領域を広げるので好ま
しくなく、ディフューザの羽根の取付角度αを４゜〜12
゜と小さくするのが望ましい。この取付角度αがある程
度大きければ、羽根2zにより流れを転向させることによ
り流れ角が大きくなり、旋回失速を抑制できる。しか
し、取付角度αが本実施例のように12゜より小さい場合
には、羽根2zにより流れを転向および減速させても羽根
なし部３への作動流体の流入角はそれほど大きくならな
い。また、この羽根なし部３が平行壁により形成されて
いる場合には、流れは第３図において一点鎖線20aで示
した流れとなる。その結果、作動流体の平均の流れ角は
小さくなり、ディフューザの羽根2zの後流14の影響で流
れが不安定になり、旋回失速が発生しやすい。
た作動流体はほぼ羽根車の羽根の流路高さと同じ羽根高
さを有する羽根付きディフューザの羽根2zにより流れ方
向が転向されて、羽根なしディフューザ部３へ流入す
る。低比速度（比速度が200程度以下）の圧縮機段で
は、羽根車の流出角を小さくする事により性能が向上す
る。従って、従来用いられてきた羽根車の出口で流路幅
を絞ることは、サージングの発生領域を広げるので好ま
しくなく、ディフューザの羽根の取付角度αを４゜〜12
゜と小さくするのが望ましい。この取付角度αがある程
度大きければ、羽根2zにより流れを転向させることによ
り流れ角が大きくなり、旋回失速を抑制できる。しか
し、取付角度αが本実施例のように12゜より小さい場合
には、羽根2zにより流れを転向および減速させても羽根
なし部３への作動流体の流入角はそれほど大きくならな
い。また、この羽根なし部３が平行壁により形成されて
いる場合には、流れは第３図において一点鎖線20aで示
した流れとなる。その結果、作動流体の平均の流れ角は
小さくなり、ディフューザの羽根2zの後流14の影響で流
れが不安定になり、旋回失速が発生しやすい。
本実施例では羽根なしディフューザ部３において、羽
根車の側板側に対応する側の壁31を半径方向外方に行く
につれて羽根車の心板側に対応する側に傾けている。第
２図に示した実施例では、羽根なしディフューザ部３の
流路高さｂが半径方向にほぼ直線的に低くなっている
が、このように羽根なしディフューザ部３の流路高さを
徐々に低くすれば、第３図の流れ20が実現でき、流れ20
aに比べて流れ角が大きくなる。したがって、壁面境界
層の発達が抑えられ、流れが安定化し、旋回失速を抑制
できる。なお、本実施例では絞り比b2/b1を約0.5とし
た。この絞り比b2/b1が小さいと、羽根なしディフュー
ザ部３での作動流体の平均流れ角が大きくなり、旋回失
速の防止効果が高まるとともに、旋回失速に対する信頼
性が向上する。しかしながら、絞り比b2/b1を小さくす
ると、羽根無しディフューザ部3a〜3eの下流における流
路高さも低くなり、濡れ縁面積が増加して摩擦損失が大
きくなる。これより、絞り比b2/b1は0.3〜0.6が望まし
く、好ましくは0.5程度である。
根車の側板側に対応する側の壁31を半径方向外方に行く
につれて羽根車の心板側に対応する側に傾けている。第
２図に示した実施例では、羽根なしディフューザ部３の
流路高さｂが半径方向にほぼ直線的に低くなっている
が、このように羽根なしディフューザ部３の流路高さを
徐々に低くすれば、第３図の流れ20が実現でき、流れ20
aに比べて流れ角が大きくなる。したがって、壁面境界
層の発達が抑えられ、流れが安定化し、旋回失速を抑制
できる。なお、本実施例では絞り比b2/b1を約0.5とし
た。この絞り比b2/b1が小さいと、羽根なしディフュー
ザ部３での作動流体の平均流れ角が大きくなり、旋回失
速の防止効果が高まるとともに、旋回失速に対する信頼
性が向上する。しかしながら、絞り比b2/b1を小さくす
ると、羽根無しディフューザ部3a〜3eの下流における流
路高さも低くなり、濡れ縁面積が増加して摩擦損失が大
きくなる。これより、絞り比b2/b1は0.3〜0.6が望まし
く、好ましくは0.5程度である。
上述したように多段圧縮機では段間にシール部12を設
ける必要があるので、リターンベンド４の内壁幅Ｌは所
定長さ以上にならざるを得ない。このためリターンベン
ド５の内壁の曲率半径ｒは、低比速度段の場合不必要に
大きくなり、流路長が延び摩擦損失が大きくなる。本実
施例では前段側（羽根車の側板側）のディフューザの壁
31を傾けて、羽根なし部の流路高さを下流に向かうにつ
れて徐々に低くしている。これにより、羽根車の心板側
の壁32を傾けるよりもリターンベンド５の内壁の曲率半
径ｒを小さくでき、リターンベンド５における摩擦損失
を低減できる。
ける必要があるので、リターンベンド４の内壁幅Ｌは所
定長さ以上にならざるを得ない。このためリターンベン
ド５の内壁の曲率半径ｒは、低比速度段の場合不必要に
大きくなり、流路長が延び摩擦損失が大きくなる。本実
施例では前段側（羽根車の側板側）のディフューザの壁
31を傾けて、羽根なし部の流路高さを下流に向かうにつ
れて徐々に低くしている。これにより、羽根車の心板側
の壁32を傾けるよりもリターンベンド５の内壁の曲率半
径ｒを小さくでき、リターンベンド５における摩擦損失
を低減できる。
第４図は、本発明に係るディフューザの他の実施例の
縦断面図であり、第２図に対応する図である。本実施例
が、第２図の実施例と相違する点は、羽根なしディフュ
ーザ部３の羽根車心板側壁面34を羽根車側板側に傾けて
形成したことにある。本実施例によれば、羽根無しディ
フューザ部の両壁面33,34を直線状にかつ傾けて形成し
て、下流に行くに従い流路高さを狭めることにより、流
路を両壁面側からほぼ同じ程度づつ絞っているので、両
壁面の境界層の発達が同程度になり、流路高さ方向の流
れ分布をより一様化でき、羽根なしディフューザ部３で
の静圧回復の向上が可能となる。
縦断面図であり、第２図に対応する図である。本実施例
が、第２図の実施例と相違する点は、羽根なしディフュ
ーザ部３の羽根車心板側壁面34を羽根車側板側に傾けて
形成したことにある。本実施例によれば、羽根無しディ
フューザ部の両壁面33,34を直線状にかつ傾けて形成し
て、下流に行くに従い流路高さを狭めることにより、流
路を両壁面側からほぼ同じ程度づつ絞っているので、両
壁面の境界層の発達が同程度になり、流路高さ方向の流
れ分布をより一様化でき、羽根なしディフューザ部３で
の静圧回復の向上が可能となる。
第５図は第４図に示した実施例の変形例であり、羽根
なしディフューザ部３の両壁35,36を羽根付きディフュ
ーザ側で曲率半径R1、リターンベンド側で曲率半径R2の
曲面で形成して両壁面をほぼ同じ形状にし、流路高さを
下流に行くに従い絞った形状にしたものである。本変形
例によれば滑らかに流路を絞っているので、ディフュー
ザ内の流れがより滑らかになり、羽根無しディフューザ
での流れの損失をさらに低減できる効果がある。
なしディフューザ部３の両壁35,36を羽根付きディフュ
ーザ側で曲率半径R1、リターンベンド側で曲率半径R2の
曲面で形成して両壁面をほぼ同じ形状にし、流路高さを
下流に行くに従い絞った形状にしたものである。本変形
例によれば滑らかに流路を絞っているので、ディフュー
ザ内の流れがより滑らかになり、羽根無しディフューザ
での流れの損失をさらに低減できる効果がある。
第６図は、第２図に示した実施例の変形例であり、羽
根無しディフューザ３の羽根車側板側に対応する壁面37
を曲率半径R1の円弧で形成し、下流に向かって羽根無し
ディフューザ３の流路を徐々に絞ったものである。この
変形例では第２図に示した実施例に比べて加工がやや面
倒になること、および濡れ縁面積が大きくなることとい
う不利な点があるものの、羽根なしディフューザ部３の
前半の流路の絞りの割合を大きくして、羽根なしディフ
ューザ部３の前半で子午面速度を増速し、羽根なしディ
フューザ部３の流れ角を早めに大きくできるので、旋回
失速を防止する効果が大である。つまり、本変形例は性
能よりも旋回失速防止に重点をおく場合に好適である。
なお、本変形例では羽根無しディフューザの羽根車側板
側壁面を１円弧で結んで滑らかな曲面を形成したが、複
数個の円弧で結んで曲面を形成しても良いし、円弧と直
線を組み合わせて滑らかな曲面を形成しても良い。この
ようにすれば、容易にNC加工機等により滑らかな壁面を
形成できる。
根無しディフューザ３の羽根車側板側に対応する壁面37
を曲率半径R1の円弧で形成し、下流に向かって羽根無し
ディフューザ３の流路を徐々に絞ったものである。この
変形例では第２図に示した実施例に比べて加工がやや面
倒になること、および濡れ縁面積が大きくなることとい
う不利な点があるものの、羽根なしディフューザ部３の
前半の流路の絞りの割合を大きくして、羽根なしディフ
ューザ部３の前半で子午面速度を増速し、羽根なしディ
フューザ部３の流れ角を早めに大きくできるので、旋回
失速を防止する効果が大である。つまり、本変形例は性
能よりも旋回失速防止に重点をおく場合に好適である。
なお、本変形例では羽根無しディフューザの羽根車側板
側壁面を１円弧で結んで滑らかな曲面を形成したが、複
数個の円弧で結んで曲面を形成しても良いし、円弧と直
線を組み合わせて滑らかな曲面を形成しても良い。この
ようにすれば、容易にNC加工機等により滑らかな壁面を
形成できる。
第７図は、第２図に示した実施例のさらに他の変形例
で、羽根無しディフューザ３の羽根付きディフューザ２
側の壁39を２つの円弧R1、R2で結んで曲面曲面を形成し
たものである。本変形例によれば、第２図に示した実施
例の効果と同様の効果を生じると共に、ディフーザの加
工は第２図の実施例に比べてやや面倒になるが、羽根な
しディフューザ部３の流れの損失を第２図の実施例に比
べて低減できる効果がある。
で、羽根無しディフューザ３の羽根付きディフューザ２
側の壁39を２つの円弧R1、R2で結んで曲面曲面を形成し
たものである。本変形例によれば、第２図に示した実施
例の効果と同様の効果を生じると共に、ディフーザの加
工は第２図の実施例に比べてやや面倒になるが、羽根な
しディフューザ部３の流れの損失を第２図の実施例に比
べて低減できる効果がある。
第８図に、本発明のさらに他の実施例の縦断面図を、
第９図にその横断面図をそれぞれ示す。羽根付きディフ
ューザ２の下流に、３枚の旋回防止用の案内板40を備え
た第２の羽根付きディフューザ50を羽根なしディフュー
ザの代わりに設けると共に、この第２の羽根付きディフ
ューザ50において下流に向けて徐々に流路高さを絞って
いる。
第９図にその横断面図をそれぞれ示す。羽根付きディフ
ューザ２の下流に、３枚の旋回防止用の案内板40を備え
た第２の羽根付きディフューザ50を羽根なしディフュー
ザの代わりに設けると共に、この第２の羽根付きディフ
ューザ50において下流に向けて徐々に流路高さを絞って
いる。
羽根なしディフューザにおいて、局所的に境界層の逆
流が発生するとそれが引き金となって失速セルを生じ、
この失速セルがディフューザ内を旋回することにより旋
回失速が発生する。本実施例では従来の羽根なしディフ
ューザに代えて設けた第２の羽根付きディフューザ部で
小さな逆流が発生しても、旋回防止用の案内板が旋回を
止めるので、大規模な失速セルへの発達を防止できる。
この理由から旋回防止板40は数枚程度設けることが望ま
しく、本実施例では３枚としている。これによりさらに
確実に旋回失速を防止でき、信頼性の高い圧縮機を提供
することができる。またこの旋回防止板40を取り付けた
場合は、第２の羽根付きディフューザ部40の絞り比b2/b
1を、0.3〜0.6よりも大きくすることができる。
流が発生するとそれが引き金となって失速セルを生じ、
この失速セルがディフューザ内を旋回することにより旋
回失速が発生する。本実施例では従来の羽根なしディフ
ューザに代えて設けた第２の羽根付きディフューザ部で
小さな逆流が発生しても、旋回防止用の案内板が旋回を
止めるので、大規模な失速セルへの発達を防止できる。
この理由から旋回防止板40は数枚程度設けることが望ま
しく、本実施例では３枚としている。これによりさらに
確実に旋回失速を防止でき、信頼性の高い圧縮機を提供
することができる。またこの旋回防止板40を取り付けた
場合は、第２の羽根付きディフューザ部40の絞り比b2/b
1を、0.3〜0.6よりも大きくすることができる。
第10図および第11図は、本発明に係るディフューザの
さらに他の実施例であり、それぞれ羽根無しディフュー
ザ部３を形成する２つの壁面41,42及び第２の羽根付き
ディフューザ50を形成する２つの壁面44,45のいずれを
も羽根車の心板側に対応する側に傾けている。それとと
もに、羽根無しディフューザ３部及び第２の羽根付きデ
ィフューザ50部で下流に行くに従い流路高さを絞ってい
る。これにより段間シール12の設置に必要な軸方向長さ
Ｌを確保しながら、リターンベンド４の内壁曲率半径ｒ
を小さくできる。
さらに他の実施例であり、それぞれ羽根無しディフュー
ザ部３を形成する２つの壁面41,42及び第２の羽根付き
ディフューザ50を形成する２つの壁面44,45のいずれを
も羽根車の心板側に対応する側に傾けている。それとと
もに、羽根無しディフューザ３部及び第２の羽根付きデ
ィフューザ50部で下流に行くに従い流路高さを絞ってい
る。これにより段間シール12の設置に必要な軸方向長さ
Ｌを確保しながら、リターンベンド４の内壁曲率半径ｒ
を小さくできる。
羽根付きディフューザ２や羽根無しディフューザ３は
流れを減速させるが、リターンベンド５は出入口半径が
変わらない。このため、周方向成分が大きい圧縮機の低
比速度段では流れがあまり減速せず、流路長さが長いほ
ど摩擦損失が大きくなる。従って、本実施例のようにリ
ターンベンドの内壁曲率半径ｒを小さくすれば、上述実
施例と同様の旋回失速を抑制する効果が得られると共
に、リターンベンド部の摩擦損失を低減できる効果も得
られる。
流れを減速させるが、リターンベンド５は出入口半径が
変わらない。このため、周方向成分が大きい圧縮機の低
比速度段では流れがあまり減速せず、流路長さが長いほ
ど摩擦損失が大きくなる。従って、本実施例のようにリ
ターンベンドの内壁曲率半径ｒを小さくすれば、上述実
施例と同様の旋回失速を抑制する効果が得られると共
に、リターンベンド部の摩擦損失を低減できる効果も得
られる。
第12図は単段の遠心圧縮機で、回転軸8aに羽根車１が
取付られ、流れは羽根車１、羽根付きディフューザ２
部、羽根無しディフューザ３部を通過してスクロールケ
ーシング６から吐出される。ここで、羽根無しディフュ
ーザ３部は、羽根付きディフューザ２部の羽根外半径位
置からスクロールケーシング内に延在する壁面46の端部
までである。本実施例では羽根無しディフューザ部３を
形成する２つの壁面の内、羽根車の側板側に対応する壁
面46は半径方向外向きに、羽根車の心板側に対応する壁
面47は壁面46側に傾いて形成されている。これにより、
流れは下流に向かって絞られた流れとなる。ディフュー
ザ部の下流にはスクロール６が形成されており、羽根車
１から吐出された作動流体を集めて図示されない吐出配
管へと導く。羽根無しディフューザ部で絞ることによ
り、流体性能や旋回失速を抑制する効果を損なわずに、
出口ケーシングを自由に選ぶことが可能となる。なお本
実施例によれば、羽根車の比速度に拘らず旋回失速を防
止できる効果があるが、上述したように比速度が小さい
場合、特に200以下の場合に効果が大きい。
取付られ、流れは羽根車１、羽根付きディフューザ２
部、羽根無しディフューザ３部を通過してスクロールケ
ーシング６から吐出される。ここで、羽根無しディフュ
ーザ３部は、羽根付きディフューザ２部の羽根外半径位
置からスクロールケーシング内に延在する壁面46の端部
までである。本実施例では羽根無しディフューザ部３を
形成する２つの壁面の内、羽根車の側板側に対応する壁
面46は半径方向外向きに、羽根車の心板側に対応する壁
面47は壁面46側に傾いて形成されている。これにより、
流れは下流に向かって絞られた流れとなる。ディフュー
ザ部の下流にはスクロール６が形成されており、羽根車
１から吐出された作動流体を集めて図示されない吐出配
管へと導く。羽根無しディフューザ部で絞ることによ
り、流体性能や旋回失速を抑制する効果を損なわずに、
出口ケーシングを自由に選ぶことが可能となる。なお本
実施例によれば、羽根車の比速度に拘らず旋回失速を防
止できる効果があるが、上述したように比速度が小さい
場合、特に200以下の場合に効果が大きい。
更に上記いずれの実施例においても、羽根付きディフ
ューザは翼型形状に限らずいずれのタイプのディフュー
ザをも用い得る。しかしながら、小弦節比のディフュー
ザにおいて、その効果が顕著である。ここで、小弦節比
ディフューザとはディフューザ羽根の入り口角度に垂直
に引いた線が隣合う羽根と交差しない程度に羽根が短い
場合であり、ディフューザ羽根入口でのピッチとディフ
ューザ羽根出口でのピッチとの平均値をディフューザ羽
根弦長で除した値が１以下程度のものを言う。
ューザは翼型形状に限らずいずれのタイプのディフュー
ザをも用い得る。しかしながら、小弦節比のディフュー
ザにおいて、その効果が顕著である。ここで、小弦節比
ディフューザとはディフューザ羽根の入り口角度に垂直
に引いた線が隣合う羽根と交差しない程度に羽根が短い
場合であり、ディフューザ羽根入口でのピッチとディフ
ューザ羽根出口でのピッチとの平均値をディフューザ羽
根弦長で除した値が１以下程度のものを言う。
以上述べたように本発明によれば、多段遠心圧縮機の
低比速度段（比速度80から250,好ましくは100から200）
において、羽根付きディフューザの下流側に設けた羽根
無しディフューザ部または第２の羽根付きディフューザ
部を形成する２つの壁面を下流側に行くに従い徐々に絞
る構造としているので、旋回失速を防止できる効果があ
る。また、低比速度（比速度80から250,好ましくは100
から200）の単段遠心圧縮機において、羽根付きディフ
ューザの下流に設けた羽根無しディフューザ部を下流側
に行くに従い徐々に絞るように構成したので、旋回失速
を防止した作動範囲の広い圧縮機を得ることができる。
低比速度段（比速度80から250,好ましくは100から200）
において、羽根付きディフューザの下流側に設けた羽根
無しディフューザ部または第２の羽根付きディフューザ
部を形成する２つの壁面を下流側に行くに従い徐々に絞
る構造としているので、旋回失速を防止できる効果があ
る。また、低比速度（比速度80から250,好ましくは100
から200）の単段遠心圧縮機において、羽根付きディフ
ューザの下流に設けた羽根無しディフューザ部を下流側
に行くに従い徐々に絞るように構成したので、旋回失速
を防止した作動範囲の広い圧縮機を得ることができる。
なお、本発明に記載した好ましい実施例は例示的なも
のであり、限定的なものではない。発明の範囲は添付の
クレームによって示されており、それらのクレームの意
味の中に入るすべての変形例は本発明に含まれる。
のであり、限定的なものではない。発明の範囲は添付の
クレームによって示されており、それらのクレームの意
味の中に入るすべての変形例は本発明に含まれる。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−133397（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−20597（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F04D 29/44
Claims (17)
- 【請求項１】回転軸と、この回転軸に配設された複数の
羽根車とを備え、少なくとも前記羽根車の１段に付い
て、半径方向外方に対向する２つの壁面を有しこの壁面
間に複数の第１の羽根を円周方向に間隔をおいて配置し
た第１の羽根付きディフューザを備えた多段の遠心圧縮
機において、 前記第１の羽根付きディフューザの下流側に、入口から
出口まで軸方向間隔が徐々に低下する２つの対向する壁
面を備えた羽根無しディフューザを設けたことを特徴と
する遠心圧縮機。 - 【請求項２】前記羽根無しディフューザを形成する２つ
の壁面の子午面断面形状が直線からなることを特徴とす
る請求項１記載の遠心圧縮機。 - 【請求項３】前記羽根無しディフューザを形成する２つ
の壁面の少なくとも一方は、子午面断面形状に円弧を含
むことを特徴とする請求項１記載の遠心圧縮機。 - 【請求項４】前記第１の羽根付きディフューザの羽根の
周方向から測っ第１の羽根の入口羽根角度が４゜〜12゜
であることを特徴とする請求項１記載の遠心圧縮機。 - 【請求項５】前記羽根無しディフューザの出口における
軸方向高さを前記第１の羽根付きディフューザ出口の軸
方向高さの0.3〜0.6倍にしたことを特徴とする請求項１
または４に記載の遠心圧縮機。 - 【請求項６】回転軸と、この回転軸に配設された複数の
羽根車とを備え、少なくとも前記羽根車の１段に付い
て、半径方向外方に対向する２つの壁面を有しこの壁面
間に複数の第１の羽根を円周方向に間隔をおいて配置し
た第１の羽根付きディフューザを備えた多段の遠心圧縮
機において、 前記第１の羽根付きディフューザの下流側に、入口から
出口まで軸方向間隔が徐々に低下する２つの対向する壁
面と、この壁面間に円周方向に間隔をおいて配設された
複数の第２の羽根とを備えた第２の羽根付きディフュー
ザを設けたことを特徴とする遠心圧縮機。 - 【請求項７】前記羽根無しディフューザを形成する対向
する壁面の一方は子午面断面において半径方向を向き、
他方はこの壁面に対して下流に行くに従い近づくように
傾いて形成されていることを特徴とする請求項１または
６に記載の遠心圧縮機。 - 【請求項８】前記羽根車の出口羽根高さが前記第１の羽
根付きディフューザの対向する２つの壁面の間隔と等し
いことを特徴とする請求項１または６に記載の遠心圧縮
機。 - 【請求項９】前記羽根無しディフューザを形成する対向
する２つの壁面の双方が下流側に行くに従い前記羽根車
の心板側に傾いて形成されていることを特徴とする請求
項１または６に記載の遠心圧縮機。 - 【請求項１０】前記羽根車の比速度が80から250である
ことを特徴とする請求項１または６に記載の遠心圧縮
機。 - 【請求項１１】前記羽根車の比速度が100から200である
ことを特徴とする請求項１または６に記載の遠心圧縮
機。 - 【請求項１２】前記第１の羽根付きディフューザの第１
の羽根は、この第１の羽根の入口法線が隣合う羽根と交
差しない大きさであることを特徴とする請求項１または
６に記載の遠心圧縮機。 - 【請求項１３】回転軸と、この回転軸に配設された複数
の羽根車とを備え、少なくとも前記羽根車の１段に付い
て、半径方向外方に対向する２つの壁面を有しこの壁面
間に複数の羽根を円周方向に間隔をおいて配置した羽根
付きディフューザを備えた多段の遠心圧縮機において、
前記羽根付きディフューザの外周側に、前記羽根車から
流出する流体の旋回失速を防止する旋回失速防止手段を
設けたことを特徴とする遠心圧縮機。 - 【請求項１４】回転軸と、この回転軸に配設された羽根
車と、この羽根車の半径方向外方に配設され、対向する
２つの壁面とこの壁面間に円周方向に間隔をおいて配置
した複数の羽根とを有する羽根付きディフューザと、を
備えた遠心圧縮機において、 前記羽根付きディフューザの下流側に、入口から出口ま
で軸方向間隔が滑らかに狭くなる２つの対向する壁面を
備えた羽根無しディフューザを設けたことを特徴とする
遠心圧縮機。 - 【請求項１５】前記羽根車の比速度が80から250の範囲
にあることを特徴とする請求項14に記載の遠心圧縮機。 - 【請求項１６】前記羽根付きディフューザの羽根は、こ
の羽根の入口法線が隣合う羽根と交差しない大きさであ
ることを特徴とする請求項14に記載の遠心圧縮機。 - 【請求項１７】遠心羽根車の外周に配設され対向する２
つの壁面とこの壁面間に周方向に間隔をおいて配設され
た複数の羽根とを備えた羽根付きディフューザ部と、こ
の羽根付きディフューザの外周に配設され対向する２つ
の壁面を有する羽根無しディフューザ部と、からなるデ
ィフューザにおいて、 前記羽根無しディフューザを形成する２つの壁面は、子
午面断面において内径端から外径端までその間隔が徐々
に狭くなることを特徴とするディフューザ。
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