JPH06241197A - 遠心及び斜流形ポンプの羽根付きディフューザ - Google Patents
遠心及び斜流形ポンプの羽根付きディフューザInfo
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- JPH06241197A JPH06241197A JP5298883A JP29888393A JPH06241197A JP H06241197 A JPH06241197 A JP H06241197A JP 5298883 A JP5298883 A JP 5298883A JP 29888393 A JP29888393 A JP 29888393A JP H06241197 A JPH06241197 A JP H06241197A
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- 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
- F04D29/445—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for liquid pumps
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
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- F04D29/444—Bladed diffusers
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- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
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- F05D2250/52—Outlet
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 半径方向に２列の羽根を設けたディフューザ
において、ディフューザ全体の全圧損失係数と静圧回復
係数との調和のとれた遠心及び斜流形ポンプの羽根付き
ディフューザを提供すること。 【構成】遠心又は斜流形のポンプの羽根車の外周の流体
流れ場に羽根を配設した羽根付きディフューザにおい
て、ディフューザの羽根１，２を周方向に同じ枚数で且
つ半径方向に第１と第２の２列に分けて配設すると共
に、第１列目の羽根１と第２列目の羽根２の弦が互いに
平行±７．５°になるように配設した。また、第１列目
の羽根１の後縁と第２列目の羽根２の前縁を半径方向に
間隔ΔＲ＝０．０５乃至０．４Ｌだけ離して配設し、第
１列目の羽根１を第２列目の羽根２より羽根車の回転方
向と逆方向にピッチΔＰ＝０乃至０．４Ｌだけずらして
配設した。但し、Ｌは第１列目の羽根１の弦の長さであ
る。
において、ディフューザ全体の全圧損失係数と静圧回復
係数との調和のとれた遠心及び斜流形ポンプの羽根付き
ディフューザを提供すること。 【構成】遠心又は斜流形のポンプの羽根車の外周の流体
流れ場に羽根を配設した羽根付きディフューザにおい
て、ディフューザの羽根１，２を周方向に同じ枚数で且
つ半径方向に第１と第２の２列に分けて配設すると共
に、第１列目の羽根１と第２列目の羽根２の弦が互いに
平行±７．５°になるように配設した。また、第１列目
の羽根１の後縁と第２列目の羽根２の前縁を半径方向に
間隔ΔＲ＝０．０５乃至０．４Ｌだけ離して配設し、第
１列目の羽根１を第２列目の羽根２より羽根車の回転方
向と逆方向にピッチΔＰ＝０乃至０．４Ｌだけずらして
配設した。但し、Ｌは第１列目の羽根１の弦の長さであ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、遠心及び斜流形の液体
ポンプ、気体ブロワ、圧縮機等（本明細書においてはこ
れらを総称して「ポンプ」と称する）の、羽根付きディ
フューザに関するものである。
ポンプ、気体ブロワ、圧縮機等（本明細書においてはこ
れらを総称して「ポンプ」と称する）の、羽根付きディ
フューザに関するものである。
【０００２】
【従来技術】従来これらのポンプにおいては、羽根車か
ら流出する流体の運動エネルギーを効率良く、静圧に変
換するために、羽根車の下流にディフューザを設けてい
るが、ポンプの運転範囲をできるだけ広くするために羽
根無しの平行壁ディフューザを用いることが多い。この
場合、平行壁であってもディフューザの入口から出口ま
でに半径が増大するので、面積が増大することによっ
て、流れを減速させることができ、羽根車から流出する
流体の運動エネルギーを静圧に変換することができる。
ら流出する流体の運動エネルギーを効率良く、静圧に変
換するために、羽根車の下流にディフューザを設けてい
るが、ポンプの運転範囲をできるだけ広くするために羽
根無しの平行壁ディフューザを用いることが多い。この
場合、平行壁であってもディフューザの入口から出口ま
でに半径が増大するので、面積が増大することによっ
て、流れを減速させることができ、羽根車から流出する
流体の運動エネルギーを静圧に変換することができる。
【０００３】しかしながら、このディフューザでの流体
の流れは、略自由渦流れとなるので、ディフューザの入
口から出口までに流れる流体の流路長さは長くなり、摩
擦損失が大きくなってポンプの全体効率は低くなる。こ
の欠点を改善するため、ディフューザ部に各種の羽根を
取付け流れを強制的に減速させることが行われている
が、この種の羽根付きディフューザは運転範囲が狭くな
るという欠点があった。
の流れは、略自由渦流れとなるので、ディフューザの入
口から出口までに流れる流体の流路長さは長くなり、摩
擦損失が大きくなってポンプの全体効率は低くなる。こ
の欠点を改善するため、ディフューザ部に各種の羽根を
取付け流れを強制的に減速させることが行われている
が、この種の羽根付きディフューザは運転範囲が狭くな
るという欠点があった。
【０００４】広い流量範囲で圧力回復を得ることができ
るディフューザとして、「遠心送風機の小弦節比円形二
重翼列ディフューザ」、日本機械学会論文集（Ｂ編）
４９巻 ４３９号 （昭５８−３）（以下、「文献１」
と称する）に記載されたものがある。この小弦節比円形
二重翼列ディフューザは図３に示すように、小流量域で
高い圧力回復率をもつ羽根１０１を１列目に、大流量域
で高い圧力回復率を達成できる羽根１０２を２列目に配
置した構成である。
るディフューザとして、「遠心送風機の小弦節比円形二
重翼列ディフューザ」、日本機械学会論文集（Ｂ編）
４９巻 ４３９号 （昭５８−３）（以下、「文献１」
と称する）に記載されたものがある。この小弦節比円形
二重翼列ディフューザは図３に示すように、小流量域で
高い圧力回復率をもつ羽根１０１を１列目に、大流量域
で高い圧力回復率を達成できる羽根１０２を２列目に配
置した構成である。
【０００５】２重翼列のディフューザとしては、特開昭
５３−１１９４１１号公報（以下、「文献２」と称す
る）及び米国特許第４，８２４，３２５号（以下、「文
献３」と称する）明細書及び図面に記載されたものがあ
る。これら２重翼列のディフューザは図４に示すよう
に、半径方向に１列目の羽根１０３と２列目の羽根１０
４が設けられ、且つ１列目の羽根１０３の数と２列目の
羽根１０４の数とが異なっている。
５３−１１９４１１号公報（以下、「文献２」と称す
る）及び米国特許第４，８２４，３２５号（以下、「文
献３」と称する）明細書及び図面に記載されたものがあ
る。これら２重翼列のディフューザは図４に示すよう
に、半径方向に１列目の羽根１０３と２列目の羽根１０
４が設けられ、且つ１列目の羽根１０３の数と２列目の
羽根１０４の数とが異なっている。
【０００６】また、羽根の配列を２重翼列にして、さら
にその角度を可変にしたものが米国特許第３，３７２，
８６２号（以下、「文献４」と称する）の明細書及び図
面に記載されている。図５に示すように、２列目の羽根
１０６に対して、１列目の羽根１０５の角度を可変にし
ている。また、１列目の羽根角を２列目の羽根に対して
可変にしたものは米国特許第３，３５６，２８９号（以
下、「文献５」と称する）の明細書及び図面にも記載さ
れている。
にその角度を可変にしたものが米国特許第３，３７２，
８６２号（以下、「文献４」と称する）の明細書及び図
面に記載されている。図５に示すように、２列目の羽根
１０６に対して、１列目の羽根１０５の角度を可変にし
ている。また、１列目の羽根角を２列目の羽根に対して
可変にしたものは米国特許第３，３５６，２８９号（以
下、「文献５」と称する）の明細書及び図面にも記載さ
れている。
【０００７】また、羽根の配列を２重翼列にし、且つ２
つの羽根を半径方向にずらすものが、特開昭５８−９３
９９６号公報（以下、「文献６」）に記載されている。
このディフューザは図６に示すように、１列目の羽根１
０７と２列目の羽根に間隔を設けているが、この文献６
にはこの間隔の最適値についての記載はない。
つの羽根を半径方向にずらすものが、特開昭５８−９３
９９６号公報（以下、「文献６」）に記載されている。
このディフューザは図６に示すように、１列目の羽根１
０７と２列目の羽根に間隔を設けているが、この文献６
にはこの間隔の最適値についての記載はない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本願発明者は上記のよ
うに２重翼列にした羽根付きディフューザについて研究
を行った結果、この羽根付きディフューザにおいて、２
つの羽根の位置関係は、ディフューザの性能にとって非
常に重要であることが分かった。図７（ａ），（ｂ）に
その結果を示す。図において、横軸に２つの羽根の食い
違いの角度（０度は２つの羽根が平行であることを示
す）、縦軸は羽根を含むディフューザ全体の全圧損失係
数｛図７（ａ）｝及び羽根を含むディフューザ全体の静
圧回復係数｛図７（ｂ）｝を示す。
うに２重翼列にした羽根付きディフューザについて研究
を行った結果、この羽根付きディフューザにおいて、２
つの羽根の位置関係は、ディフューザの性能にとって非
常に重要であることが分かった。図７（ａ），（ｂ）に
その結果を示す。図において、横軸に２つの羽根の食い
違いの角度（０度は２つの羽根が平行であることを示
す）、縦軸は羽根を含むディフューザ全体の全圧損失係
数｛図７（ａ）｝及び羽根を含むディフューザ全体の静
圧回復係数｛図７（ｂ）｝を示す。
【０００９】図７から明らかなように、２つの羽根の食
い違い角度が負ではディフューザ全体の静圧回復係数Ｃ
ｐは低く損失（損失係数ζ）も大きくなる。また、逆に
正の角度を持って取り付けると、ディフューザ全体の静
圧回復係数Ｃｐが大きくなるが、損失（損失係数ζ）も
大きくなってしまうことが分かった。これに対して、文
献１においては２つの翼列の重なりを翼ピッチ角（２π
／羽根数）の９％程度としているだけで、２つ翼列の相
対的な位置関係については何等記載されていない。
い違い角度が負ではディフューザ全体の静圧回復係数Ｃ
ｐは低く損失（損失係数ζ）も大きくなる。また、逆に
正の角度を持って取り付けると、ディフューザ全体の静
圧回復係数Ｃｐが大きくなるが、損失（損失係数ζ）も
大きくなってしまうことが分かった。これに対して、文
献１においては２つの翼列の重なりを翼ピッチ角（２π
／羽根数）の９％程度としているだけで、２つ翼列の相
対的な位置関係については何等記載されていない。
【００１０】また、文献２及び文献３の羽根付きディフ
ューザにおいては、本願発明者の研究ではこのように１
列目の羽根１０３の数と２列目の羽根１０４の数とが異
なると効果が半減することが明らかになった。
ューザにおいては、本願発明者の研究ではこのように１
列目の羽根１０３の数と２列目の羽根１０４の数とが異
なると効果が半減することが明らかになった。
【００１１】また、文献４及び文献５に記載の羽根角度
を可変にしたディフューザは、羽根角度を可変にするこ
とにより、偶然羽根位置が最適な位置になることもある
が、ここでは２つの羽根の位置関係が重要であるとの考
えによるものではなく、常に羽根を含むディフューザ全
体の全圧損失係数と羽根を含むディフューザ全体の静圧
回復係数との調和のとれた最適な位置に羽根を配置する
ものはなかった。
を可変にしたディフューザは、羽根角度を可変にするこ
とにより、偶然羽根位置が最適な位置になることもある
が、ここでは２つの羽根の位置関係が重要であるとの考
えによるものではなく、常に羽根を含むディフューザ全
体の全圧損失係数と羽根を含むディフューザ全体の静圧
回復係数との調和のとれた最適な位置に羽根を配置する
ものはなかった。
【００１２】また、文献６に記載の羽根付きディフュー
ザにおいては、２つの羽根を半径方向にずらしている
が、ここではただ２列の羽根の間隔を設けるとしたのも
のであり、さらに２列目の羽根と１列目の羽根ではその
枚数が異なり、これらの２つの羽根を半径方向の間隔の
最適値についての概念を得ることができない。
ザにおいては、２つの羽根を半径方向にずらしている
が、ここではただ２列の羽根の間隔を設けるとしたのも
のであり、さらに２列目の羽根と１列目の羽根ではその
枚数が異なり、これらの２つの羽根を半径方向の間隔の
最適値についての概念を得ることができない。
【００１３】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、半径方向に２列の羽根を設けたディフューザにおい
て、羽根を含むディフューザ全体の全圧損失係数と羽根
を含むディフューザ全体の静圧回復係数との調和のとれ
た最適の位置にした遠心及び斜流形ポンプの羽根付きデ
ィフューザを提供することを目的とする。
で、半径方向に２列の羽根を設けたディフューザにおい
て、羽根を含むディフューザ全体の全圧損失係数と羽根
を含むディフューザ全体の静圧回復係数との調和のとれ
た最適の位置にした遠心及び斜流形ポンプの羽根付きデ
ィフューザを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、遠心又は斜流形のポンプの羽根車の外周の流
体流れ場に羽根を配設した羽根付きディフューザにおい
て、図１，図２に示すようにディフューザの羽根１，２
を周方向に同じ枚数で且つ半径方向に第１と第２の２列
に分けて配設すると共に、第１列目の羽根１と第２列目
の羽根２の弦が互いに平行±７．５°になるように配設
したことを特徴とする。
本発明は、遠心又は斜流形のポンプの羽根車の外周の流
体流れ場に羽根を配設した羽根付きディフューザにおい
て、図１，図２に示すようにディフューザの羽根１，２
を周方向に同じ枚数で且つ半径方向に第１と第２の２列
に分けて配設すると共に、第１列目の羽根１と第２列目
の羽根２の弦が互いに平行±７．５°になるように配設
したことを特徴とする。
【００１５】また、該第１列目の羽根１と第２列目の羽
根２の弦が互いに平行±７．５°になるように配設し、
且つ、第１列目の羽根１の後縁と第２列目の羽根２の前
縁を半径方向に間隔ΔＲ＝０．０５乃至０．４Ｌだけ離
して配設したことを特徴とする。但し、Ｌは第１列目の
羽根１の弦の長さである。
根２の弦が互いに平行±７．５°になるように配設し、
且つ、第１列目の羽根１の後縁と第２列目の羽根２の前
縁を半径方向に間隔ΔＲ＝０．０５乃至０．４Ｌだけ離
して配設したことを特徴とする。但し、Ｌは第１列目の
羽根１の弦の長さである。
【００１６】また、該第１列目の羽根１と第２列目の羽
根２の弦が互いに平行±７．５°になるように配設し、
第１列目の羽根１を第２列目の羽根２より羽根車の回転
方向と逆方向にピッチΔＰ＝０乃至０．４Ｌだけずらし
て配設したことを特徴とする。但し、Ｌは第１列目の羽
根１の弦の長さである。
根２の弦が互いに平行±７．５°になるように配設し、
第１列目の羽根１を第２列目の羽根２より羽根車の回転
方向と逆方向にピッチΔＰ＝０乃至０．４Ｌだけずらし
て配設したことを特徴とする。但し、Ｌは第１列目の羽
根１の弦の長さである。
【００１７】
【作用】図７（ａ），（ｂ）から明らかなように、２つ
の羽根の食い違い角度が負ではディフューザ全体の静圧
回復係数は低く損失も大きくなる。また、逆に正の角度
を持って取り付けると、ディフューザ全体の静圧回復係
数が大きくなるが、損失も大きくなってしまうことが分
かった。従って損失を少なく、しかも静圧回復率を大き
くして、ディフューザの特性を最大限利用するために
は、上記のように二つの羽根を互いに略平行、即ち平行
±７．５°の範囲に配列すればよい。
の羽根の食い違い角度が負ではディフューザ全体の静圧
回復係数は低く損失も大きくなる。また、逆に正の角度
を持って取り付けると、ディフューザ全体の静圧回復係
数が大きくなるが、損失も大きくなってしまうことが分
かった。従って損失を少なく、しかも静圧回復率を大き
くして、ディフューザの特性を最大限利用するために
は、上記のように二つの羽根を互いに略平行、即ち平行
±７．５°の範囲に配列すればよい。
【００１８】これを定性的に説明すると、図８（ａ）に
示すように１列目の羽根１に対する２列目の羽根２を負
の角度になるように取り付けると、１列目の羽根１から
出た流れが矢印に示すように２列目の羽根２の負圧側に
衝突し、羽根２の前縁を圧力側に回り込んだ流れは加速
されることになる。しかしながら、圧力側の後方では流
れが減速するので、速度の大きくなった流れの減速率は
大きくなり、羽根２の圧力側の境界層Ａは剥離してしま
い、大きな損失を引き起こすことになる。
示すように１列目の羽根１に対する２列目の羽根２を負
の角度になるように取り付けると、１列目の羽根１から
出た流れが矢印に示すように２列目の羽根２の負圧側に
衝突し、羽根２の前縁を圧力側に回り込んだ流れは加速
されることになる。しかしながら、圧力側の後方では流
れが減速するので、速度の大きくなった流れの減速率は
大きくなり、羽根２の圧力側の境界層Ａは剥離してしま
い、大きな損失を引き起こすことになる。
【００１９】また、逆に、図８（ｂ）に示すように２列
目の羽根２を正の角度になるように取り付けると、１列
目の羽根１から出た流れが矢印に示すように２列目の羽
根２の圧力側に衝突して、羽根２の前縁を負圧側に回り
込んだ流れは加速されることになる。負の角度の取り付
けに対して、正の角度の場合、流れの羽根２に対する迎
え角が大きくなることにより、羽根２の面上で失速を起
こすまでは、羽根２の揚力は大きくなるため、圧力回復
率は高くなる。しかしながら、迎え角が大きくなると当
然損失も増加することになるので、図６に示すような結
果となる。
目の羽根２を正の角度になるように取り付けると、１列
目の羽根１から出た流れが矢印に示すように２列目の羽
根２の圧力側に衝突して、羽根２の前縁を負圧側に回り
込んだ流れは加速されることになる。負の角度の取り付
けに対して、正の角度の場合、流れの羽根２に対する迎
え角が大きくなることにより、羽根２の面上で失速を起
こすまでは、羽根２の揚力は大きくなるため、圧力回復
率は高くなる。しかしながら、迎え角が大きくなると当
然損失も増加することになるので、図６に示すような結
果となる。
【００２０】上記のことから、２列目の羽根２を最適な
角度に取り付ける必要が生じることが定性的に明らかと
なった。１列目の羽根１と２列目の羽根２の相対位置は
このディフューザの性能にとって最も重要なパラメータ
となり、本願発明者らの研究によって２つの羽根１，２
の弦が平行±７．５°になるように取り付けるのが最適
であることが判明した。
角度に取り付ける必要が生じることが定性的に明らかと
なった。１列目の羽根１と２列目の羽根２の相対位置は
このディフューザの性能にとって最も重要なパラメータ
となり、本願発明者らの研究によって２つの羽根１，２
の弦が平行±７．５°になるように取り付けるのが最適
であることが判明した。
【００２１】また、図９（ａ），（ｂ）は２つの羽根
１，２を半径方向の位置を変えて得られた結果を示した
もので、横軸は半径方向の幅ΔＲを１列目の羽根１の弦
長Ｌで無次元化（ΔＲ／Ｌ）したものを示し、縦軸は羽
根１，２を含むディフューザ全体の全圧損失係数（ζ）
｛図９（ａ）｝及び羽根１，２を含むディフューザ全体
の静圧回復係数（Ｃｐ）｛図９（ｂ）｝を示す。図９
（ａ），（ｂ）から２つの羽根１，２の半径位置を変え
るとディフューザの性能が大きく変わることが分かっ
た。１列目の羽根１の後縁と２列目の羽根２の前縁の間
隔が、１列目の羽根の弦長の略２０％（ΔＲ／Ｌ＝０．
２）にしたときが最も性能が良くなることが分かった。
従って、１列目の羽根の後縁と２列目の羽根の前縁との
間の半径方向の間隔も所定値にすることによりディフュ
ーザの性能を最大限に高めることができる。
１，２を半径方向の位置を変えて得られた結果を示した
もので、横軸は半径方向の幅ΔＲを１列目の羽根１の弦
長Ｌで無次元化（ΔＲ／Ｌ）したものを示し、縦軸は羽
根１，２を含むディフューザ全体の全圧損失係数（ζ）
｛図９（ａ）｝及び羽根１，２を含むディフューザ全体
の静圧回復係数（Ｃｐ）｛図９（ｂ）｝を示す。図９
（ａ），（ｂ）から２つの羽根１，２の半径位置を変え
るとディフューザの性能が大きく変わることが分かっ
た。１列目の羽根１の後縁と２列目の羽根２の前縁の間
隔が、１列目の羽根の弦長の略２０％（ΔＲ／Ｌ＝０．
２）にしたときが最も性能が良くなることが分かった。
従って、１列目の羽根の後縁と２列目の羽根の前縁との
間の半径方向の間隔も所定値にすることによりディフュ
ーザの性能を最大限に高めることができる。
【００２２】上記のことを図１０により定性的に説明す
る。１列目の羽根１の面上で発達した境界層Ｂが図１０
（ａ）に示すように、羽根１から離脱して、流れのウエ
ークＢ’が発生する。このウエークは距離の増加と共に
拡大して後方に流れるが、２つの羽根１，２の位置が離
れると、２列目の羽根２はこのウエーク流れの中に完全
に入り込んでしまうということになる。一般に、ウエー
ク流れは損失の大きな流れとなるためにこの２つの羽根
１，２を組み合わせたディフューザの性能は低下してし
まうことになる。
る。１列目の羽根１の面上で発達した境界層Ｂが図１０
（ａ）に示すように、羽根１から離脱して、流れのウエ
ークＢ’が発生する。このウエークは距離の増加と共に
拡大して後方に流れるが、２つの羽根１，２の位置が離
れると、２列目の羽根２はこのウエーク流れの中に完全
に入り込んでしまうということになる。一般に、ウエー
ク流れは損失の大きな流れとなるためにこの２つの羽根
１，２を組み合わせたディフューザの性能は低下してし
まうことになる。
【００２３】また、２つの羽根１，２の距離が近づき過
ぎると、図１０（ｂ）に示すように１列目の羽根１の圧
力面で発達した境界層Ｃがそのまま２列目の羽根に流入
することになって、損失が大きくなることになる。この
ように、１列目の羽根１と２列目の羽根２の半径方向の
位置関係によって、２つの羽根１，２を組み合わせたデ
ィフューザの性能は大きく影響を受けることが定性的に
分かる。
ぎると、図１０（ｂ）に示すように１列目の羽根１の圧
力面で発達した境界層Ｃがそのまま２列目の羽根に流入
することになって、損失が大きくなることになる。この
ように、１列目の羽根１と２列目の羽根２の半径方向の
位置関係によって、２つの羽根１，２を組み合わせたデ
ィフューザの性能は大きく影響を受けることが定性的に
分かる。
【００２４】また、図１１（ａ），（ｂ）は第１列目の
羽根１と第２列目の羽根２とを羽根車の回転方向の位置
を変えて得られた結果を示したもので、横軸はずれピッ
チΔＰを１列目の羽根１の弦長Ｌで無次元化（ΔＰ／
Ｌ）したものを示し、縦軸は羽根１，２を含むディフュ
ーザ全体の全圧損失係数（ζ）｛図１１（ａ）｝及び羽
根１，２を含むディフューザ全体の静圧回復係数（Ｃ
ｐ）｛図１１（ｂ）｝を示す。図１１（ａ），（ｂ）か
ら２つの羽根１，２の羽根車回転方向の位置をずらすと
ディフューザの性能が大きく変わることが分かった。第
１列目の羽根１を第２列目の羽根２より羽根車の回転方
向と逆方向（図では＋方向）にピッチΔＰ≒０．１Ｌだ
けずらすことにより最も性能が良くなることが分かっ
た。従って、ピッチΔＰ＝０〜０．４Ｌの範囲で第１列
目の羽根１を第２列目の羽根２より羽根車の回転方向と
逆方向にずらすことにより、好適な結果が得られる。
羽根１と第２列目の羽根２とを羽根車の回転方向の位置
を変えて得られた結果を示したもので、横軸はずれピッ
チΔＰを１列目の羽根１の弦長Ｌで無次元化（ΔＰ／
Ｌ）したものを示し、縦軸は羽根１，２を含むディフュ
ーザ全体の全圧損失係数（ζ）｛図１１（ａ）｝及び羽
根１，２を含むディフューザ全体の静圧回復係数（Ｃ
ｐ）｛図１１（ｂ）｝を示す。図１１（ａ），（ｂ）か
ら２つの羽根１，２の羽根車回転方向の位置をずらすと
ディフューザの性能が大きく変わることが分かった。第
１列目の羽根１を第２列目の羽根２より羽根車の回転方
向と逆方向（図では＋方向）にピッチΔＰ≒０．１Ｌだ
けずらすことにより最も性能が良くなることが分かっ
た。従って、ピッチΔＰ＝０〜０．４Ｌの範囲で第１列
目の羽根１を第２列目の羽根２より羽根車の回転方向と
逆方向にずらすことにより、好適な結果が得られる。
【００２５】図１２は本発明の羽根付きディフューザと
羽根無しディフューザの比較結果を示す図である。同図
において、横軸はディフューザを取り付けた圧縮機の流
量の設計点に対する割合（％）を示し、縦軸は上から静
圧回復係数（Ｃｐ）及び全圧損失係数（ζ）を示す。曲
線Ｅ，Ｇは本発明の羽根付きディフューザを示し、曲線
Ｆ，Ｈは羽根無しディフューザを示す。同図から明らか
なように本発明の羽根付きディフューザは羽根無しディ
フューザに比較し効果が優れていることが分かる。ま
た、本発明の羽根付きディフューザの損失係数と羽根無
しディフューザの損失係数が略同じなのは、羽根を設け
ることによって発生した損失と、流れの流路長さが短く
なって摩擦損失が低下したことによって現象した損失が
略同じになったためである。
羽根無しディフューザの比較結果を示す図である。同図
において、横軸はディフューザを取り付けた圧縮機の流
量の設計点に対する割合（％）を示し、縦軸は上から静
圧回復係数（Ｃｐ）及び全圧損失係数（ζ）を示す。曲
線Ｅ，Ｇは本発明の羽根付きディフューザを示し、曲線
Ｆ，Ｈは羽根無しディフューザを示す。同図から明らか
なように本発明の羽根付きディフューザは羽根無しディ
フューザに比較し効果が優れていることが分かる。ま
た、本発明の羽根付きディフューザの損失係数と羽根無
しディフューザの損失係数が略同じなのは、羽根を設け
ることによって発生した損失と、流れの流路長さが短く
なって摩擦損失が低下したことによって現象した損失が
略同じになったためである。
【００２６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１，図２は本発明の羽根付きディフューザの概
略構成を示す図である。図示するように、本ディフュー
ザはポンプの羽根車の外周の流体流れ場３に、１列目の
羽根１と２列目の羽根２を配設した構成である。１列目
の羽根１の数と２列目の羽根２の数は同数とし、該１列
目の羽根１と２列目の羽根２の弦が互いに平行±７．５
°（β20−７．５°＜β10＜β20＋７．５°）になるよ
うに配設し、更に１列目の羽根の後縁と２列目の羽根の
前縁を半径方向に間隔ΔＲだけ離して｛図１の場合はΔ
Ｒ＝０．４Ｌ、図２の場合は０．０５Ｌ、但しＬは１列
目の羽根１の弦の長さ｝配設している。また、第１列目
の羽根１を２列目の羽根２より羽根の回転方向と逆方向
にピッチΔＰだけずらしている。このピッチΔＰはΔＰ
＝０〜０．４Ｌとする。
する。図１，図２は本発明の羽根付きディフューザの概
略構成を示す図である。図示するように、本ディフュー
ザはポンプの羽根車の外周の流体流れ場３に、１列目の
羽根１と２列目の羽根２を配設した構成である。１列目
の羽根１の数と２列目の羽根２の数は同数とし、該１列
目の羽根１と２列目の羽根２の弦が互いに平行±７．５
°（β20−７．５°＜β10＜β20＋７．５°）になるよ
うに配設し、更に１列目の羽根の後縁と２列目の羽根の
前縁を半径方向に間隔ΔＲだけ離して｛図１の場合はΔ
Ｒ＝０．４Ｌ、図２の場合は０．０５Ｌ、但しＬは１列
目の羽根１の弦の長さ｝配設している。また、第１列目
の羽根１を２列目の羽根２より羽根の回転方向と逆方向
にピッチΔＰだけずらしている。このピッチΔＰはΔＰ
＝０〜０．４Ｌとする。
【００２７】図１３は本発明の羽根付きディフューザを
用いた多段遠心圧縮機の一段部分の構造を示す図であ
る。図示するように、ケーシング１１の内に軸１３に固
定された羽根車１２が回転自在に配置されており、羽根
車１２の外周の流体流れ場１４（ディフューザ部）に半
径方向に１列目の羽根１と２列目の羽根２が配設されて
おり、該１列目の羽根１の数と２列目の羽根２の数は同
数で矢印Ｄ方向から見た場合、図１，図２と同一の位置
関係になっている。
用いた多段遠心圧縮機の一段部分の構造を示す図であ
る。図示するように、ケーシング１１の内に軸１３に固
定された羽根車１２が回転自在に配置されており、羽根
車１２の外周の流体流れ場１４（ディフューザ部）に半
径方向に１列目の羽根１と２列目の羽根２が配設されて
おり、該１列目の羽根１の数と２列目の羽根２の数は同
数で矢印Ｄ方向から見た場合、図１，図２と同一の位置
関係になっている。
【００２８】上記構造の多段遠心圧縮機において、軸１
３の回転により羽根車１２が回転すると、吸い込み口１
５から吸い込まれた流体は、羽根車１２を通り羽根１と
羽根２が設けられているディフューザ部１４において羽
根１と羽根２の作用により、その運動エネルギーが効率
良く、静圧に変換され、戻り流路１６を通り図示しない
次段へと流れる。
３の回転により羽根車１２が回転すると、吸い込み口１
５から吸い込まれた流体は、羽根車１２を通り羽根１と
羽根２が設けられているディフューザ部１４において羽
根１と羽根２の作用により、その運動エネルギーが効率
良く、静圧に変換され、戻り流路１６を通り図示しない
次段へと流れる。
【００２９】図１４（ａ），（ｂ）は上記実施例で示す
多段遠心圧縮機の試験結果を示す図である。図１４
（ａ）は流量に対する圧縮機のヘッド上昇，図１４
（ｂ）は流量に対する圧縮機の効率を示す。曲線Ｉ，Ｋ
は本発明の羽根付きディフューザを示し、曲線Ｊ，Ｌは
羽根無しディフューザを示す。図１４から明らかなよう
に従来の羽根無しディフューザを取り付けた場合に比較
し、本発明の羽根付きディフューザを取り付けた場合の
性能は大幅に改善されていることが分かる。即ち、設計
点流量で４％、低流量では１０％も全体効率が向上でき
ることがわかった。
多段遠心圧縮機の試験結果を示す図である。図１４
（ａ）は流量に対する圧縮機のヘッド上昇，図１４
（ｂ）は流量に対する圧縮機の効率を示す。曲線Ｉ，Ｋ
は本発明の羽根付きディフューザを示し、曲線Ｊ，Ｌは
羽根無しディフューザを示す。図１４から明らかなよう
に従来の羽根無しディフューザを取り付けた場合に比較
し、本発明の羽根付きディフューザを取り付けた場合の
性能は大幅に改善されていることが分かる。即ち、設計
点流量で４％、低流量では１０％も全体効率が向上でき
ることがわかった。
【００３０】図１５は本発明のディフューザとディフュ
ーザの入口流れ角度（ｄｅｇ）に対する各種ディフュー
ザの全圧損失係数（ζ）と静圧回復係数（Ｃｐ）の試験
結果を示す図で、曲線Ｍ，Ｒは図１６（ａ）に示す本発
明の羽根付きディフューザ、曲線Ｎ，Ｓは図１６（ｂ）
に示す単列羽根付きディフューザ、曲線Ｏ，Ｔは図１７
（ａ）に示す楔状羽根付きディフューザ、曲線Ｐ，Ｕは
図１７（ｂ）円弧状羽根付きディフューザ、曲線Ｑ，Ｖ
は羽根無しディフューザをそれぞれ示す。図１５から明
らかなように、本発明の羽根付きディフューザの性能が
他の羽根付きディフューザ及び羽根無しディフューザに
比較して最も優れていることが分かる。
ーザの入口流れ角度（ｄｅｇ）に対する各種ディフュー
ザの全圧損失係数（ζ）と静圧回復係数（Ｃｐ）の試験
結果を示す図で、曲線Ｍ，Ｒは図１６（ａ）に示す本発
明の羽根付きディフューザ、曲線Ｎ，Ｓは図１６（ｂ）
に示す単列羽根付きディフューザ、曲線Ｏ，Ｔは図１７
（ａ）に示す楔状羽根付きディフューザ、曲線Ｐ，Ｕは
図１７（ｂ）円弧状羽根付きディフューザ、曲線Ｑ，Ｖ
は羽根無しディフューザをそれぞれ示す。図１５から明
らかなように、本発明の羽根付きディフューザの性能が
他の羽根付きディフューザ及び羽根無しディフューザに
比較して最も優れていることが分かる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば下記
のような優れた効果が得られる。 （１）ディフューザの羽根を周方向に同じ枚数で且つ半
径方向に第１列と第２列の２列に分けて配設すると共
に、該第１列目の羽根と第２列目の羽根の弦が互いに平
行±７．５°になるように配設するので、損失を少な
く、しかも静圧回復率を大きくして、ディフューザの特
性を最大限利用することができる。
のような優れた効果が得られる。 （１）ディフューザの羽根を周方向に同じ枚数で且つ半
径方向に第１列と第２列の２列に分けて配設すると共
に、該第１列目の羽根と第２列目の羽根の弦が互いに平
行±７．５°になるように配設するので、損失を少な
く、しかも静圧回復率を大きくして、ディフューザの特
性を最大限利用することができる。
【００３２】（２）また、第１列目の羽根の後縁と第２
列目の羽根の前縁を半径方向に間隔ΔＲ＝０．０５Ｌ乃
至０．４Ｌだけ離して配設することにより（但し、Ｌは
第１列目の羽根の弦の長さ）、ディフューザの性能を最
大限に高めることができる。
列目の羽根の前縁を半径方向に間隔ΔＲ＝０．０５Ｌ乃
至０．４Ｌだけ離して配設することにより（但し、Ｌは
第１列目の羽根の弦の長さ）、ディフューザの性能を最
大限に高めることができる。
【００３３】（３）第１列目の羽根を２列目の羽根より
羽根の回転方向と逆方向にピッチΔＰ＝０乃至０．４Ｌ
だけずらして配設することにより、ディフューザの性能
を最大限に高めることができる。
羽根の回転方向と逆方向にピッチΔＰ＝０乃至０．４Ｌ
だけずらして配設することにより、ディフューザの性能
を最大限に高めることができる。
【図１】本発明の羽根付きディフューザの概略構成を示
す図である。
す図である。
【図２】本発明の羽根付きディフューザの概略構成を示
す図である。
す図である。
【図３】従来の羽根付きディフューザの概略構成を示す
図である。
図である。
【図４】従来の羽根付きディフューザの概略構成を示す
図である。
図である。
【図５】従来の羽根付きディフューザの概略構成を示す
図である。
図である。
【図６】従来の羽根付きディフューザの概略構成を示す
図である。
図である。
【図７】図７（ａ），（ｂ）はそれぞれ２列羽根付きデ
ィフューザの２つの羽根の食い違い角度に対する全圧損
失係数ζの関係，静圧回復係数Ｃｐの関係を示す図であ
る。
ィフューザの２つの羽根の食い違い角度に対する全圧損
失係数ζの関係，静圧回復係数Ｃｐの関係を示す図であ
る。
【図８】図８（ａ），（ｂ）はそれぞれ羽根付きディフ
ューザの２列羽根の動作を説明するための図である。
ューザの２列羽根の動作を説明するための図である。
【図９】図９（ａ），（ｂ）はそれぞれ２つの羽根を半
径方向の位置を変えて得られる全圧損失係数ζ，静圧回
復係数Ｃｐの関係を示す図である。
径方向の位置を変えて得られる全圧損失係数ζ，静圧回
復係数Ｃｐの関係を示す図である。
【図１０】図１０（ａ），（ｂ）はそれぞれ羽根付きデ
ィフューザの２列羽根の動作を説明するための図であ
る。
ィフューザの２列羽根の動作を説明するための図であ
る。
【図１１】図１１（ａ），（ｂ）はそれぞれ２つの羽根
を羽根車回転方向の位置を変えて得られる全圧損失係数
ζ，静圧回復係数Ｃｐの関係を示す図である。
を羽根車回転方向の位置を変えて得られる全圧損失係数
ζ，静圧回復係数Ｃｐの関係を示す図である。
【図１２】本発明の羽根付きディフューザと羽根無しデ
ィフューザの比較結果を示す図である。
ィフューザの比較結果を示す図である。
【図１３】本発明の羽根付きディフューザを用いた多段
遠心圧縮機の一段部分の構造を示す図である。
遠心圧縮機の一段部分の構造を示す図である。
【図１４】図１３に示すの多段遠心圧縮機の試験結果を
示す図で、図１４（ａ）は流量に対する圧縮機のヘッド
上昇，図１４（ｂ）は流量に対する圧縮機の効率をそれ
ぞれ示す。
示す図で、図１４（ａ）は流量に対する圧縮機のヘッド
上昇，図１４（ｂ）は流量に対する圧縮機の効率をそれ
ぞれ示す。
【図１５】本発明のディフューザとディフューザの入口
流れ角度ｄｅｇに対する各種ディフューザの全圧損失係
数ζと静圧回復係数Ｃｐの試験結果を示す図である。
流れ角度ｄｅｇに対する各種ディフューザの全圧損失係
数ζと静圧回復係数Ｃｐの試験結果を示す図である。
【図１６】図１６（ａ），（ｂ）はそれぞれ各種羽根付
きディフューザの構成を示す図である。
きディフューザの構成を示す図である。
【図１７】図１７（ａ），（ｂ）はそれぞれ各種羽根付
きディフューザの構成を示す図である。
きディフューザの構成を示す図である。
１ １列目の羽根 ２ ２列目の羽根 ３ ３流体流れ場（ディフューザ部） １１ ケーシング １２ 羽根車 １３ 軸 １４ 流体流れ場（ディフューザ部） １５ 吸い込み口 １６ 戻り流路
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年１月２０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
Claims (3)
- 【請求項１】 遠心又は斜流形のポンプの羽根車の外周
の流体流れ場に羽根を配設した羽根付きディフューザに
おいて、 前記ディフューザの羽根を周方向に同じ枚数で且つ半径
方向に第１と第２の２列に分けて配設すると共に、該第
１列目の羽根と第２列目の羽根の弦が互いに平行±７．
５°になるように配設したことを特徴とする遠心及び斜
流形ポンプの羽根付きディフューザ。 - 【請求項２】 遠心又は斜流形のポンプの羽根車の外周
の流体流れ場に羽根を配設した羽根付きディフューザに
おいて、 前記ディフューザの羽根を周方向に同じ枚数で且つ半径
方向に第１と第２の２列に分けて配設すると共に、該第
１列目の羽根と第２列目の羽根の弦が互いに平行±７．
５°になるように配設し、 前記第１列目の羽根の後縁と第２列目の羽根の前縁を半
径方向に間隔ΔＲ＝０．０５Ｌ乃至０．４Ｌだけ離して
配設したことを特徴とする遠心及び斜流形ポンプの羽根
付きディフューザ。但し、Ｌは第１列目の羽根の弦の長
さである。 - 【請求項３】 遠心又は斜流形のポンプの羽根車の外周
の流体流れ場に羽根を配設した羽根付きディフューザに
おいて、 前記ディフューザの羽根を周方向に同じ枚数で且つ半径
方向に第１と第２の２列に分けて配設すると共に、該第
１列目の羽根と第２列目の羽根の弦が互いに平行±７．
５°になるように配設し、 前記第１列目の羽根を２列目の羽根より羽根の回転方向
と逆方向にピッチΔＰ＝０乃至０．４Ｌだけずらして配
設したことを特徴とする遠心及び斜流形ポンプの羽根付
きディフューザ。但し、Ｌは第１列目の羽根の弦の長さ
である。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29888393A JP3356510B2 (ja) | 1992-12-25 | 1993-11-02 | 遠心又は斜流形ポンプの羽根付きディフューザ |
| US08/170,761 US5417547A (en) | 1992-12-25 | 1993-12-21 | Vaned diffuser for centrifugal and mixed flow pumps |
| EP93120622A EP0603828A1 (en) | 1992-12-25 | 1993-12-21 | Vaned diffuser for centrifugal and mixed flow pumps |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35940092 | 1992-12-25 | ||
| JP4-359400 | 1992-12-25 | ||
| JP29888393A JP3356510B2 (ja) | 1992-12-25 | 1993-11-02 | 遠心又は斜流形ポンプの羽根付きディフューザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06241197A true JPH06241197A (ja) | 1994-08-30 |
| JP3356510B2 JP3356510B2 (ja) | 2002-12-16 |
Family
ID=26561693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29888393A Expired - Lifetime JP3356510B2 (ja) | 1992-12-25 | 1993-11-02 | 遠心又は斜流形ポンプの羽根付きディフューザ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5417547A (ja) |
| EP (1) | EP0603828A1 (ja) |
| JP (1) | JP3356510B2 (ja) |
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| JP3686300B2 (ja) | 2000-02-03 | 2005-08-24 | 三菱重工業株式会社 | 遠心圧縮機 |
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