JPH0754796A - 遠心羽根車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】本発明の目的は、圧力比が高く性能も高い遠心
羽根車を提供することにある。 【構成】心板３、側板２及びそれらの間に円形翼列状に
設置した複数の羽根４により構成される遠心羽根車５、
あるいは心板３と心板３上に円形翼列状に設置した複数
の羽根４により構成される遠心羽根車５において、羽根
車５の流路幅を出口付近で急減するよう流路を形成した
ことを特徴とする遠心羽根車。 【効果】本発明によれば、羽根車のすべりが小さくなる
ので、羽根車の理論ヘッド従って圧力比が高くなる。ま
た、相対速度の平均値が小さくなるので摩擦損失が減少
し羽根車効率も高くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は遠心圧縮機に係り、特に
高性能の遠心圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、遠心羽根車においては、図５に
示すように、流路幅ｂは入口から出口に向かって徐々に
狭められる。この羽根車の流路面積（＝流路幅ｂ×翼間
周方向流路幅ｅ×羽根枚数）分布は、図２に破線で示す
ように、流れ方向（入口から出口に向かう）に漸増す
る。従って、従来の羽根車の平均相対速度分布は、図４
に示すように、入口から出口に向かって徐々に低下す
る。

【０００３】羽根車の理論ヘッドＨｔｈ（単位質量の流
体に与えるエネルギ）は、次式で求められる。

【０００４】Ｈｔｈ＝ｃｕ２×ｕ２／ｇ ここで、ｃｕ２は絶対速度ｃ２の周方向成分、ｕ２は羽
根車の周速度、ｇは重力の加速度である。

【０００５】図８は、羽根車出口の流れを示したもので
ある。ｗ２は相対速度、βｆｌは相対流れ角、βｂｌは
羽根角度である。羽根車の羽根枚数が無限大の場合（添
字ｉで示す）には、流れは羽根に沿って流れるので破線
で示すような速度三角形になる。しかしながら、羽根枚
数が有限の場合には、すべりにより相対流れ角βｆｌは
羽根角度βｂｌより小さくなり、実線で示すような速度
三角形になり、絶対速度の周方向成分は減少することに
なる。すべり係数μは時式で定義される。

【０００６】μ＝ｃｕ２／ｃｕ２，ｉ すべり係数を導入すると理論ヘッドは次のようになる。

【０００７】Ｈｔｈ＝μ×ｃｕ２，ｉ×ｕ２／ｇ

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の羽根車では、出
口付近でも流れは減速するので、羽根の負荷（負圧面と
圧力面の速度差）が大きくなり、その結果すべりが大き
く（すべり係数が小さく）なって、羽根車が流体に与え
るエネルギが減少し、このような遠心羽根車の圧力比が
高くならないという欠点があった。

【０００９】また、相対速度が徐々に低下するので、羽
根車内の相対速度の平均値が高くなり、摩擦損失が増加
し性能が低下するという欠点があった。

【００１０】本発明の目的は、圧力比が高く性能も高い
遠心羽根車を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の遠心羽根車は、心板と、側板と、該心板と
側板の間に円形翼列状に設置された複数の羽根により構
成される遠心羽根車において、該羽根車の出口付近で前
記心板の流路表面を側板側に、もしくは前記側板の流路
表面を心板側に傾けることにより、前記羽根車の流路幅
を出口付近で流れ方向に急減させるように構成したこと
を特徴とするものである。

【００１２】又、心板と、該心板上に円形翼列状に設置
された複数の羽根により構成される遠心羽根車におい
て、該羽根車の出口付近で前記心板の流路表面を羽根先
端側に、あるいは前記羽根の先端を心板側に傾けること
により、羽根車の流路幅を出口付近で流れ方向に急減さ
せるように構成したことを特徴とするものである。

【００１３】

【作用】上記のように構成しているので、流路幅が出口
付近で絞られ、流れ方向に流路面積が増加しないので、
相対速度は出口付近で増加することになり、翼負荷が低
減しすべりは小さくなる。また、羽根車内の相対速度の
平均値も従来より低くなる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１から図４によ
り説明する。図１は本実施例の遠心羽根車の縦断面図、
図２は羽根車の流れ方向の流路面積分布を示す図、図３
は図１のＡ−Ａ視断面図、図４は羽根車の相対速度分布
図である。

【００１５】図１に示すように、心板３、側板２及びそ
れらの間に円形翼列状に設置された複数の羽根４からな
る遠心羽根車５が回転軸１に固定されている。心板３の
流路表面と側板２の流路表面の軸方向距離である流路幅
ｂは、流路途中までは一定であるが、側板２の流路表面
は出口付近で心板３側に傾けられており、出口付近では
流れ方向に急減するように形成している。ここで、側板
２を傾ける位置の半径は羽根車出口半径の約９０％であ
る。

【００１６】このように構成すると、図２に実線で示す
ように、流路前半では流路面積は流れ方向に増加する
が、出口付近では流路が絞られているので、流路面積は
流れ方向に減少する。従って、図４に実線で示すよう
に、羽根車５内の平均相対速度は入口５ａ付近から比較
的速やかに減少し、出口５ｂ付近では増加することにな
る。従って、出口５ｂ付近の翼の負荷は減少するので、
すべり係数は大きくなり、すべりは小さくなるため、羽
根車５の理論ヘッドは増加する。その結果、羽根車５の
圧力比が従来より大幅に向上することになる。

【００１７】また、相対速度が速やかに減少するので、
相対速度の平均値が小さくなるため、摩擦損失が減少し
て羽根車効率も向上することになる。その結果、遠心羽
根車の性能は、図９に示すように従来より大幅に向上す
ることになる。

【００１８】本発明の他の実施例を図６により説明す
る。図６に示すように、本実施例においても図１に示す
実施例と同様に、心板３、側板２及びそれらの間に円形
翼列状に設置された複数の羽根４からなる遠心羽根車５
は回転軸１に固定されている。本実施例では、流路幅ｂ
は流路途中までは一定であるが、心板３の流路表面は出
口５ｂ付近で側板２側に傾けられており、出口５ｂ付近
では流れ方向に急減するように構成されている。

【００１９】本実施例の構成においても、流路前半では
流路面積は流れ方向に増加するが、出口付近では流路が
絞られているので、流路面積は流れ方向に減少する。従
って、図４に実線で示すように、羽根車内の平均相対速
度は入口付近から比較的速やかに減少し、出口付近では
増加することになる。従って、出口付近の翼の負荷は減
少するので、すべり係数は大きく、すべりは小さくな
り、羽根車の理論ヘッドは増加する。その結果、羽根車
の圧力比が従来より大幅に向上することになる。

【００２０】また、相対速度が速やかに減少するので、
相対速度の平均値が小さくなるため、摩擦損失が減少し
て、羽根車効率も向上することになる。その結果、遠心
羽根車の性能は、やはり従来より大幅に向上することに
なる。

【００２１】本発明の他の実施例を図７により説明す
る。本実施例においても図１に示した実施例と同様に、
心板３及び心板３上に円形翼列状に設置された複数の羽
根４からなる遠心羽根車５は回転軸１に固定されてい
る。本実施例の場合は、羽根先端側にはケ−シングが設
けられている。心板３の流路表面と羽根先端の軸方向距
離である流路幅ｂは、流路途中までは一定であるが、羽
根４の高さ方向に沿って流路幅は出口付近で流れ方向に
急減するように構成されている。

【００２２】本実施例でも、羽根車５内の平均相対速度
は入口付近から比較的速やかに減少し、出口付近では増
加することになる。従って、出口付近の翼の負荷は減少
するのですべりは小さくなり、羽根車５の理論ヘッドは
増加する。その結果、羽根車の圧力比が従来より大幅に
向上することになる。

【００２３】また、相対速度が速やかに減少するので、
相対速度の平均値が小さくなり、その結果、摩擦損失が
減少して羽根車効率も向上することになる。従って、羽
根車性能は従来に比べて大幅に向上することになる。ま
た、この実施例では羽根車の製作が容易であるという長
所もある。

【００２４】本発明の他の実施例を図１０により説明す
る。本実施例においても、図１に示す実施例と同様に、
心板３及び心板３上に円形翼列状に設置された複数の羽
根４からなる遠心羽根車５は回転軸１に固定されてい
る。本実施例の場合は、羽根先端側にはケ−シングが設
けられている。心板３の流路表面と羽根先端の軸方向距
離である流路幅ｂは流路途中までは一定であるが、出口
付近で心板３の流路表面は羽根４の先端側に傾けられ、
流路幅は出口付近で流れ方向に急減している。

【００２５】この実施例でも、羽根車内の平均相対速度
は入口付近から比較的速やかに減少し、出口付近では増
加することになる。従って、出口付近の翼の負荷は減少
するのですべりは小さくなり、羽根車の理論ヘッドは増
加する。その結果、羽根車の圧力比が従来より大幅に向
上することになる。

【００２６】また、相対速度が速やかに減少するので、
相対速度の平均値が小さくなり、その結果、摩擦損失が
減少して羽根車効率も向上することになる。従って、羽
根車性能は従来に比べて大幅に向上することになる。ま
た、この実施例では羽根車の製作が容易であるという長
所もある。

【００２７】本発明の他の実施例を図１１により説明す
る。本実施例においても図１に示す実施例と同様に、心
板３、側板２及びそれらの間に円形翼列状に設置された
複数の羽根４からなる遠心羽根車５は回転軸１に固定さ
れている。流路途中までは、側板３の流路表面は僅かに
心板側に傾けられているので、流路幅ｂは漸減し、出口
付近では側板２の流路表面は心板３側に更に傾けられて
おり、流路幅は流れ方向に急減している。

【００２８】本実施例でも、流路前半では流路面積は流
れ方向に増加するが、出口付近では流路が絞られている
ので、流路面積は流れ方向に減少する。従って、羽根車
内の平均相対速度は入口付近から減少し、出口付近では
増加することになる。従って、出口付近の翼の負荷は減
少するので、すべり係数は大きく、すべりは小さくな
り、羽根車の理論ヘッドは増加する。その結果、羽根車
の圧力比が従来より大幅に向上することになる。なお、
本実施例では図１の場合に比べると、出口付近の流路幅
の減少割合が小さいので、理論ヘッド従って圧力比の向
上効果は若干小さい。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、羽根車のすべりが小さ
くなるので、羽根車の理論ヘッドが高くなるので、圧力
比も高くなる。また、相対速度の平均値が小さくなるの
で摩擦損失が減少し羽根車効率も高くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す遠心羽根車の縦断面図
である。

【図２】羽根車の流れ方向の流路面積分布を示す図であ
る。

【図３】図１のＡ−Ａ視断面図である。

【図４】羽根車の相対速度分布図である。

【図５】従来の羽根車の縦断面図である。

【図６】本発明の他の実施例を示す遠心羽根車の縦断面
図である。

【図７】本発明の他の実施例を示す遠心羽根車の縦断面
図である。

【図８】羽根車出口におけるの速度三角形の説明図であ
る。

【図９】遠心羽根車の性能比較図である。

【図１０】本発明の他の実施例を示す遠心羽根車の縦断
面図である。

【図１１】本発明の他の実施例を示す遠心羽根車の縦断
面図である。

【符号の説明】

１…回転軸、２…側板、３…心板、４…羽根、５…遠心
羽根車、６…ケ−シング。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】心板と、側板と、該心板と側板の間に円形
   翼列状に設置された複数の羽根により構成される遠心羽
   根車において、該羽根車の出口付近で前記心板の流路表
   面を側板側に、もしくは前記側板の流路表面を心板側に
   傾けることにより、前記羽根車の流路幅を出口付近で流
   れ方向に急減させるように構成したことを特徴とする遠
   心羽根車。
2. 【請求項２】心板と、該心板上に円形翼列状に設置され
   た複数の羽根により構成される遠心羽根車において、該
   羽根車の出口付近で前記心板の流路表面を羽根先端側
   に、あるいは前記羽根の先端を心板側に傾けることによ
   り、羽根車の流路幅を出口付近で流れ方向に急減させる
   ように構成したことを特徴とする遠心羽根車。