JPH05133396A - 遠心形流体機械のデイフユーザ - Google Patents
遠心形流体機械のデイフユーザInfo
- Publication number
- JPH05133396A JPH05133396A JP29700591A JP29700591A JPH05133396A JP H05133396 A JPH05133396 A JP H05133396A JP 29700591 A JP29700591 A JP 29700591A JP 29700591 A JP29700591 A JP 29700591A JP H05133396 A JPH05133396 A JP H05133396A
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- JP
- Japan
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- diffuser
- row
- vanes
- blades
- blade
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】吸込部４，羽根車１，羽根付きディフューザ
２，リターンチャネル５を含む遠心形流体機械におい
て、羽根付きディフューザ２を二列の小弦節比ディフュ
ーザで構成し、一列目の羽根数を二列目の羽根数よりも
多くして、一列目の羽根の角度を周方向に変化させる。 【効果】ディフューザ全体として周方向に一様な流れの
減速がなされ、高い効率が得られ、羽根車から流出する
非一様流れ分布によって発生する離散周波数騒音を低減
し、圧縮機全体の騒音が低減される。
２，リターンチャネル５を含む遠心形流体機械におい
て、羽根付きディフューザ２を二列の小弦節比ディフュ
ーザで構成し、一列目の羽根数を二列目の羽根数よりも
多くして、一列目の羽根の角度を周方向に変化させる。 【効果】ディフューザ全体として周方向に一様な流れの
減速がなされ、高い効率が得られ、羽根車から流出する
非一様流れ分布によって発生する離散周波数騒音を低減
し、圧縮機全体の騒音が低減される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は遠心圧縮機や遠心ブロワ
などの遠心形流体機械の性能向上と騒音低減化に関す
る。
などの遠心形流体機械の性能向上と騒音低減化に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】遠心形流体機械の一例として遠心圧縮機
の断面形状を図２に示す。流れは吸込み部４より流入
し、羽根車１で昇圧された後、ディフューザに流入し、
リターンチャネル５を経て次の段へ導かれる。羽根車の
下流（外周）に設置されるディフューザには大きく分け
て、羽根の無い羽根なしディフューザと同図中に示され
るような羽根を備えた羽根付きディフューザ２がある。
一般に、羽根付きディフューザは羽根なしディフューザ
にくらべて作動運転範囲は狭いが、最高効率が高く、効
率が重視される場合は羽根付きディフューザが用いられ
ることが多い。ただし、羽根付ディフューザの中でも図
３に示されるような小弦節比ディフューザと呼ばれるデ
ィフューザは作動範囲が広く、効率は羽根なしディフュ
ーザに比べて高い。
の断面形状を図２に示す。流れは吸込み部４より流入
し、羽根車１で昇圧された後、ディフューザに流入し、
リターンチャネル５を経て次の段へ導かれる。羽根車の
下流（外周）に設置されるディフューザには大きく分け
て、羽根の無い羽根なしディフューザと同図中に示され
るような羽根を備えた羽根付きディフューザ２がある。
一般に、羽根付きディフューザは羽根なしディフューザ
にくらべて作動運転範囲は狭いが、最高効率が高く、効
率が重視される場合は羽根付きディフューザが用いられ
ることが多い。ただし、羽根付ディフューザの中でも図
３に示されるような小弦節比ディフューザと呼ばれるデ
ィフューザは作動範囲が広く、効率は羽根なしディフュ
ーザに比べて高い。
【０００３】しかし、この小弦節比ディフューザは広い
作動範囲を得るために羽根数が少なく、また、ディフュ
ーザ全体としては高効率を得るために、流れを大幅に減
速する必要があり、結果として羽根一枚当りの負荷は大
きくなる。従って、従来形小弦節比羽根付きディフュー
ザは図３のように設計点流量で作動する場合でも、羽根
の負荷は大きく羽根負圧面側で剥離しやすい流れ、ある
いは局所的にはすでに剥離（剥離域７）しているような
不安定な状況にある。このような流れの状態では、羽根
の圧力面側付近に流入した流れは羽根に沿って流れるの
で、流れの転向・減速がなされるが、負圧面側付近に流
入した流れは十分に減速することなく通過するので、デ
ィフューザ全体としての減速は充分ではない。
作動範囲を得るために羽根数が少なく、また、ディフュ
ーザ全体としては高効率を得るために、流れを大幅に減
速する必要があり、結果として羽根一枚当りの負荷は大
きくなる。従って、従来形小弦節比羽根付きディフュー
ザは図３のように設計点流量で作動する場合でも、羽根
の負荷は大きく羽根負圧面側で剥離しやすい流れ、ある
いは局所的にはすでに剥離（剥離域７）しているような
不安定な状況にある。このような流れの状態では、羽根
の圧力面側付近に流入した流れは羽根に沿って流れるの
で、流れの転向・減速がなされるが、負圧面側付近に流
入した流れは十分に減速することなく通過するので、デ
ィフューザ全体としての減速は充分ではない。
【０００４】一方、羽根車を出た流れは、図４に示され
るように、流路内の流れ分布、即ち、ジェットとウェー
クの影響や、羽根車の羽根後縁の羽根厚さによる影響の
ために、羽根車出口直後では周方向に非一様な流れ角分
布となっている。このような非一様流れ分布は、下流に
進むにつれて一様化されるが、一般の羽根付ディフュー
ザの場合、羽根前縁半径と羽根車外半径の比は１.１ 前
後で、羽根車を出た流れは充分に一様化される前に羽根
付きディフューザ部２に流入する。
るように、流路内の流れ分布、即ち、ジェットとウェー
クの影響や、羽根車の羽根後縁の羽根厚さによる影響の
ために、羽根車出口直後では周方向に非一様な流れ角分
布となっている。このような非一様流れ分布は、下流に
進むにつれて一様化されるが、一般の羽根付ディフュー
ザの場合、羽根前縁半径と羽根車外半径の比は１.１ 前
後で、羽根車を出た流れは充分に一様化される前に羽根
付きディフューザ部２に流入する。
【０００５】従来形の小弦節比羽根付きディフューザで
大幅な減速をさせるように設計すると、定常的に上述の
ような不安定な状態で作動しているので、羽根車を出た
直後の高速で、非一様な流れが羽根付きディフューザに
衝突・流入すると乱流騒音の他に、羽根車の羽根数Ｚと
回転周波数ｎの積、ｎ・Ｚ（Hz)の周波数の離散周波数騒
音も大きくなり、結果として圧縮機全体の騒音が大きく
なる。
大幅な減速をさせるように設計すると、定常的に上述の
ような不安定な状態で作動しているので、羽根車を出た
直後の高速で、非一様な流れが羽根付きディフューザに
衝突・流入すると乱流騒音の他に、羽根車の羽根数Ｚと
回転周波数ｎの積、ｎ・Ｚ（Hz)の周波数の離散周波数騒
音も大きくなり、結果として圧縮機全体の騒音が大きく
なる。
【０００６】日本機械学会講演論文集Ｎo.０８１０−１
５(１９８１−１０)(参考文献(１))では小弦節比羽根付
きディフューザを二列で構成し、一列目と二列目の羽根
の周方向相対位置を適当に選ぶことにより、より広い作
動範囲で高い圧力回復、即ち高効率を狙っている。セン
トリフュガル コンプレッサ（ＡＳＭＥ，Ｎo.８９−Ｇ
７−６１，１９８９）（参考文献（２））では小弦節比
羽根付ディフューザを三列で構成している。
５(１９８１−１０)(参考文献(１))では小弦節比羽根付
きディフューザを二列で構成し、一列目と二列目の羽根
の周方向相対位置を適当に選ぶことにより、より広い作
動範囲で高い圧力回復、即ち高効率を狙っている。セン
トリフュガル コンプレッサ（ＡＳＭＥ，Ｎo.８９−Ｇ
７−６１，１９８９）（参考文献（２））では小弦節比
羽根付ディフューザを三列で構成している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】羽根付ディフューザで
広い作動範囲を得るには弦節比を小さくして、ディフュ
ーザのスロート面積を広くとる必要があるが、高い圧力
回復を得るには羽根によって大きな流れの転向・減速を
させる必要がある。しかし、弦節比を小さくすること
は、相対的に短い羽根で大きな減速をさせることにな
り、設計点流量付近でも場合によっては羽根負圧面で、
定常的に剥離を伴う不安定な流れとなり、それ以上の減
速は困難となる。
広い作動範囲を得るには弦節比を小さくして、ディフュ
ーザのスロート面積を広くとる必要があるが、高い圧力
回復を得るには羽根によって大きな流れの転向・減速を
させる必要がある。しかし、弦節比を小さくすること
は、相対的に短い羽根で大きな減速をさせることにな
り、設計点流量付近でも場合によっては羽根負圧面で、
定常的に剥離を伴う不安定な流れとなり、それ以上の減
速は困難となる。
【０００８】また、このような不安定な流れを持つ場
合、一般的に乱流騒音が大きくなるが、回転する羽根車
の外周に近接した静止羽根が存在する場合、ディフュー
ザの羽根に流入する非定常で周方向に非一様な流れに対
する負荷変動に起因する騒音、即ち、羽根車の回転周波
数ｎ（Ｈｚ）と羽根車の羽根数Ｚの積、即ち、n・Z（Hz)
成分のピークをもつ離散周波数騒音も大きくなる。
合、一般的に乱流騒音が大きくなるが、回転する羽根車
の外周に近接した静止羽根が存在する場合、ディフュー
ザの羽根に流入する非定常で周方向に非一様な流れに対
する負荷変動に起因する騒音、即ち、羽根車の回転周波
数ｎ（Ｈｚ）と羽根車の羽根数Ｚの積、即ち、n・Z（Hz)
成分のピークをもつ離散周波数騒音も大きくなる。
【０００９】日本機械学会講演論文集Ｎo.８１０−１５
（１９８１−１０)(参考文献(１))は二列の小弦節比デ
ィフューザで構成されているが、ディフューザ全体とし
ての圧力回復は十分でなく、また、一列目の羽根数は二
列目と同じで、騒音低減に関する考慮はなされていな
い。
（１９８１−１０)(参考文献(１))は二列の小弦節比デ
ィフューザで構成されているが、ディフューザ全体とし
ての圧力回復は十分でなく、また、一列目の羽根数は二
列目と同じで、騒音低減に関する考慮はなされていな
い。
【００１０】セントリフュガル コンプレッサ（ＡＳＭ
Ｅ，ＮＯ８９−Ｇ７−６１，1989）（参考文献（２））
では小弦節比羽根付ディフューザを三列で構成し、大き
な圧力回復を狙っているが、ディフューザ出口径が大き
くなり、部分流量の作動点における効率は低下するもの
と思われる。
Ｅ，ＮＯ８９−Ｇ７−６１，1989）（参考文献（２））
では小弦節比羽根付ディフューザを三列で構成し、大き
な圧力回復を狙っているが、ディフューザ出口径が大き
くなり、部分流量の作動点における効率は低下するもの
と思われる。
【００１１】本発明の目的は、広い作動範囲の小弦節比
羽根付ディフューザにおいて、周方向に一様な減速を促
進して高い効率を得て、羽根車を出た高速の流体が流入
するディフューザ前縁部の羽根負荷の低減により、圧縮
機の低騒音化を図ることにある。
羽根付ディフューザにおいて、周方向に一様な減速を促
進して高い効率を得て、羽根車を出た高速の流体が流入
するディフューザ前縁部の羽根負荷の低減により、圧縮
機の低騒音化を図ることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的は羽根付ディフ
ューザを二列の小弦節比羽根付きディフューザで構成
し、上流側に位置する弦長の短い翼列の羽根数を下流側
の弦長の長い翼列の羽根数よりも多くして、且つ、上流
側の翼列の取付け角を周方向に周期的に変化させる、つ
まり、下流側翼列の一ピッチにおいて、下流側の羽根負
圧面側付近に流入する流体が通過する上流側の羽根は負
荷、即ち、転向角を大きくし、羽根圧力面側付近に流入
する流体が通過する上流側の羽根は負荷、即ち、転向角
を小さくすることによって達成される。
ューザを二列の小弦節比羽根付きディフューザで構成
し、上流側に位置する弦長の短い翼列の羽根数を下流側
の弦長の長い翼列の羽根数よりも多くして、且つ、上流
側の翼列の取付け角を周方向に周期的に変化させる、つ
まり、下流側翼列の一ピッチにおいて、下流側の羽根負
圧面側付近に流入する流体が通過する上流側の羽根は負
荷、即ち、転向角を大きくし、羽根圧力面側付近に流入
する流体が通過する上流側の羽根は負荷、即ち、転向角
を小さくすることによって達成される。
【００１３】
【作用】本発明では二列のディフューザを小弦節比羽根
付きディフューザで構成しているので作動範囲は広い。
そして上流側に位置する弦長の短い翼列の出口角を周方
向に変化させ、下流側の羽根の負圧面側に流入する流体
が通過する上流側の羽根は出口角を大きくする、すなわ
ち、この部分の流れに対し上流側の羽根でやや大きめの
負荷を持たせることにより、下流側の羽根の負担を軽減
し、さらに上流と下流の羽根の周方向隙間からの吹き出
し効果により二列目の羽根負圧面の剥離が抑制される。
また、下流側の羽根の圧力面側に流入する流体が通過す
る上流側の羽根は下流側の羽根の負圧面側に流入する流
体が通過する上流側の羽根よりも出口角を小さくし、二
列目の羽根にスムーズに流入することにより、各翼列の
負荷分担を適切にして、ディフューザ全体として周方向
に一様な流れの減速がなされる。
付きディフューザで構成しているので作動範囲は広い。
そして上流側に位置する弦長の短い翼列の出口角を周方
向に変化させ、下流側の羽根の負圧面側に流入する流体
が通過する上流側の羽根は出口角を大きくする、すなわ
ち、この部分の流れに対し上流側の羽根でやや大きめの
負荷を持たせることにより、下流側の羽根の負担を軽減
し、さらに上流と下流の羽根の周方向隙間からの吹き出
し効果により二列目の羽根負圧面の剥離が抑制される。
また、下流側の羽根の圧力面側に流入する流体が通過す
る上流側の羽根は下流側の羽根の負圧面側に流入する流
体が通過する上流側の羽根よりも出口角を小さくし、二
列目の羽根にスムーズに流入することにより、各翼列の
負荷分担を適切にして、ディフューザ全体として周方向
に一様な流れの減速がなされる。
【００１４】また、上流側翼列は羽根数が多く、弦長が
短いので各羽根の負荷としての絶対値は小さく、従っ
て、羽根車を出た周方向に非一様な分布を持つ流れの時
に発生する離散周波数騒音は、従来形の小弦節比羽根付
きディフューザに比べて低い。しかも、上流側翼列を通
過することにより、周方向の非一様分布はかなり一様化
されるので、相対的に減速の大きい下流側翼列に流入す
る際の離散周波数騒音は低減される。
短いので各羽根の負荷としての絶対値は小さく、従っ
て、羽根車を出た周方向に非一様な分布を持つ流れの時
に発生する離散周波数騒音は、従来形の小弦節比羽根付
きディフューザに比べて低い。しかも、上流側翼列を通
過することにより、周方向の非一様分布はかなり一様化
されるので、相対的に減速の大きい下流側翼列に流入す
る際の離散周波数騒音は低減される。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１は図
２に対応するディフューザの羽根形状を示している。こ
の例は下流側の羽根２ｃの羽根間１ピッチに対して上流
側の羽根２ｂを三枚設置し、この三枚の羽根の入口角は
同じで出口角は周方向に変化しており、下流側の羽根２
ｃの負圧面側に近い羽根２ｂの出口角β2は大きく、ま
た、羽根２ｃの圧力面側に近い羽根２ｂ″の出口角
β2″はβ2に比べて小さくなっており、三枚の羽根の出
口角は、β2＞β2′＞β2″の関係となっている。
２に対応するディフューザの羽根形状を示している。こ
の例は下流側の羽根２ｃの羽根間１ピッチに対して上流
側の羽根２ｂを三枚設置し、この三枚の羽根の入口角は
同じで出口角は周方向に変化しており、下流側の羽根２
ｃの負圧面側に近い羽根２ｂの出口角β2は大きく、ま
た、羽根２ｃの圧力面側に近い羽根２ｂ″の出口角
β2″はβ2に比べて小さくなっており、三枚の羽根の出
口角は、β2＞β2′＞β2″の関係となっている。
【００１６】このようにすることにより、下流側翼列の
羽根間の流れ６ａは羽根により転向・減速され、また羽
根２ｂと２ｃの周方向隙間からの吹き出し効果により、
羽根２ｃの負圧面上で大きな剥離を起こすことなく流出
される。これに対し流れ6a″は羽根２ｂ″で若干減速さ
れた後羽根２ｃに流入し、所定の減速がなされる。流れ
６ａ′は両者の中間で、以上のように一列目の翼列にお
いて周方向に方向に減速、即ち負荷の分布を変えること
により、ディフューザ全体として広い剥離域もなく周方
向に一様で効果的な減速が達成される。
羽根間の流れ６ａは羽根により転向・減速され、また羽
根２ｂと２ｃの周方向隙間からの吹き出し効果により、
羽根２ｃの負圧面上で大きな剥離を起こすことなく流出
される。これに対し流れ6a″は羽根２ｂ″で若干減速さ
れた後羽根２ｃに流入し、所定の減速がなされる。流れ
６ａ′は両者の中間で、以上のように一列目の翼列にお
いて周方向に方向に減速、即ち負荷の分布を変えること
により、ディフューザ全体として広い剥離域もなく周方
向に一様で効果的な減速が達成される。
【００１７】また、羽根車に最も近接する第一列目の翼
列は羽根数が多く、また弦長も短いのでこのように離散
周波数騒音は低い。尚、羽根２ｂ，２ｃの羽根数やβ
2 ，β2′，β2″の各々の値はディフューザの入口流れ
角等の流入条件により適切な値を選ぶ必要があるが、周
方向に一様な流れを得るという点から羽根２ｂの羽根数
は羽根２ｃの整数倍が良いであろう。
列は羽根数が多く、また弦長も短いのでこのように離散
周波数騒音は低い。尚、羽根２ｂ，２ｃの羽根数やβ
2 ，β2′，β2″の各々の値はディフューザの入口流れ
角等の流入条件により適切な値を選ぶ必要があるが、周
方向に一様な流れを得るという点から羽根２ｂの羽根数
は羽根２ｃの整数倍が良いであろう。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、作動範囲を狭くするこ
となく、羽根付ディフューザにおいてより効果的な減速
・圧力回復を行ない、且つ、羽根車を出た流れが一列目
の流入・衝突する際に発生するｎ・Ｚ（Hz)の周波数成分
による離散周波数騒音が低減するので、圧縮機全体の高
効率・低騒音化を達成できる。
となく、羽根付ディフューザにおいてより効果的な減速
・圧力回復を行ない、且つ、羽根車を出た流れが一列目
の流入・衝突する際に発生するｎ・Ｚ（Hz)の周波数成分
による離散周波数騒音が低減するので、圧縮機全体の高
効率・低騒音化を達成できる。
【図１】本発明の一実施例を表わすディフューザの羽根
形状とその周方向の配置を示す説明図。
形状とその周方向の配置を示す説明図。
【図２】従来形圧縮機の断面形状の説明図。
【図３】従来形圧縮機のディフューザの羽根形状の説明
図。
図。
【図４】羽根車出口流れを表わす説明図。
１…羽根車、１ａ…羽根、２…羽根付きディフューザ、
２ｂ…一列目の羽根付きディフューザの羽根、２ｃ…二
列目の羽根付きディフューザの羽根、６…主流の方向、
６ａ…流れの方向、８…羽根車の回転方向。
２ｂ…一列目の羽根付きディフューザの羽根、２ｃ…二
列目の羽根付きディフューザの羽根、６…主流の方向、
６ａ…流れの方向、８…羽根車の回転方向。
Claims (1)
- 【請求項１】遠心羽根車下流の、対向する二つの面で構
成される流路、即ち、遠心形流体機械のディフューザ部
に複数の羽根を備えた羽根付きディフューザにおいて、
羽根が二列の多重円形翼列を形成し、第一列目の羽根付
ディフューザの羽根数が第二列目の羽根数の二倍以上
で、第一列目の羽根の出口角度が周方向に変化すること
を特徴とする遠心形流体機械のディフューザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29700591A JPH05133396A (ja) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | 遠心形流体機械のデイフユーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29700591A JPH05133396A (ja) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | 遠心形流体機械のデイフユーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05133396A true JPH05133396A (ja) | 1993-05-28 |
Family
ID=17841018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29700591A Pending JPH05133396A (ja) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | 遠心形流体機械のデイフユーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05133396A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998012435A1 (fr) * | 1996-09-20 | 1998-03-26 | Hitachi, Ltd. | Compresseur centrifuge et turbomachine frigorifique dans lequel il est utilise |
| WO2016160393A1 (en) * | 2015-03-27 | 2016-10-06 | Dresser-Rand Company | Diffuser having multiple rows of diffuser vanes with different solidity |
| US9581034B2 (en) | 2013-03-14 | 2017-02-28 | Elliott Company | Turbomachinery stationary vane arrangement for disk and blade excitation reduction and phase cancellation |
| WO2017208547A1 (ja) * | 2016-05-31 | 2017-12-07 | 日本電産株式会社 | 送風機 |
-
1991
- 1991-11-13 JP JP29700591A patent/JPH05133396A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998012435A1 (fr) * | 1996-09-20 | 1998-03-26 | Hitachi, Ltd. | Compresseur centrifuge et turbomachine frigorifique dans lequel il est utilise |
| US9581034B2 (en) | 2013-03-14 | 2017-02-28 | Elliott Company | Turbomachinery stationary vane arrangement for disk and blade excitation reduction and phase cancellation |
| WO2016160393A1 (en) * | 2015-03-27 | 2016-10-06 | Dresser-Rand Company | Diffuser having multiple rows of diffuser vanes with different solidity |
| WO2017208547A1 (ja) * | 2016-05-31 | 2017-12-07 | 日本電産株式会社 | 送風機 |
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