JPH0914187A - 多段圧縮機 - Google Patents
多段圧縮機Info
- Publication number
- JPH0914187A JPH0914187A JP15808195A JP15808195A JPH0914187A JP H0914187 A JPH0914187 A JP H0914187A JP 15808195 A JP15808195 A JP 15808195A JP 15808195 A JP15808195 A JP 15808195A JP H0914187 A JPH0914187 A JP H0914187A
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- Japan
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- shaft
- flow
- stage
- compressor
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- Pending
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 各段が高い効率を有し、小型軽量で大流量か
つ高圧力の多段圧縮機を提供する。 【構成】 回転駆動される単一のシャフト１１にシャフ
トの長さ方向に間隔をあけて取り付けられた複数のイン
ペラと、シャフトを回転可能に支持しかつ複数のインペ
ラを囲むケーシング１５とを備える。複数のインペラの
うち、最初のインペラは子後面流れが前記シャフトの軸
線に対し略平行となって流出する軸流インペラ１２で構
成され、その下流側のインペラは子後面流れが前記シャ
フトの軸線に対し傾斜して流出する斜流インペラ１３で
構成され、さらにそのの下流側には、子後面流れが前記
シャフトの軸線に対し直交して流出する遠心インペラ１
４で構成される。
つ高圧力の多段圧縮機を提供する。 【構成】 回転駆動される単一のシャフト１１にシャフ
トの長さ方向に間隔をあけて取り付けられた複数のイン
ペラと、シャフトを回転可能に支持しかつ複数のインペ
ラを囲むケーシング１５とを備える。複数のインペラの
うち、最初のインペラは子後面流れが前記シャフトの軸
線に対し略平行となって流出する軸流インペラ１２で構
成され、その下流側のインペラは子後面流れが前記シャ
フトの軸線に対し傾斜して流出する斜流インペラ１３で
構成され、さらにそのの下流側には、子後面流れが前記
シャフトの軸線に対し直交して流出する遠心インペラ１
４で構成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、気体を圧縮する多段圧
縮機に関する。
縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】ヘリコプタ用エンジンや小型ガスタービ
ンなど、特に高い圧力比が要求される場合に、小型軽量
の２段遠心圧縮機が使用されている。かかる２段遠心圧
縮機は、図３に示すように、遠心羽根車１（インペ
ラ）、ディフューザ２、スクロール３等からなり、上段
（第１段）のディフューザ出口の流れが戻り流路４（リ
ターンチャンネル）により後段（第２段）の羽根車入口
に導かれるようになっている。それぞれの遠心羽根車１
は、回転軸にほぼ垂直な面で外向き旋回流を作り、主と
して遠心作用により気体にエネルギーを与え、ディフュ
ーザ２及びスクロール３で気体の動圧を静圧に回復する
ようになっている。
ンなど、特に高い圧力比が要求される場合に、小型軽量
の２段遠心圧縮機が使用されている。かかる２段遠心圧
縮機は、図３に示すように、遠心羽根車１（インペ
ラ）、ディフューザ２、スクロール３等からなり、上段
（第１段）のディフューザ出口の流れが戻り流路４（リ
ターンチャンネル）により後段（第２段）の羽根車入口
に導かれるようになっている。それぞれの遠心羽根車１
は、回転軸にほぼ垂直な面で外向き旋回流を作り、主と
して遠心作用により気体にエネルギーを与え、ディフュ
ーザ２及びスクロール３で気体の動圧を静圧に回復する
ようになっている。
【０００３】図２は圧縮機の比速度ｎsと効率ηとの関
係を示すものである。Ａが軸流圧縮機、Ｂが斜流圧縮
機、Ｃが遠心圧縮機を示す。この図に示すように、軸流
圧縮機Ａは比速度ｎsが比較的高い領域で高い効率が得
られ（大流量、低圧力比）、遠心圧縮機Ｃは比速度ｎs
が比較的低い領域で高い効率が得られ（小流量、高圧力
比）、斜流圧縮機Ｂはそれらの中間の性質を持つ。な
お、比速度ｎsは、式１で表される。ここで、ω（ｒａ
ｄ／ｓ）は羽根車の回転角速度、Ｑ（ｍ3／ｓ）は体積
流量、ｇ（ｍ／ｓ2）は重力加速度、Ｈａｄ（ｍ）は断
熱ヘッドである。 ｎs＝ω×Ｑ1/2／（ｇ×Ｈａｄ）3/4……（式１）
係を示すものである。Ａが軸流圧縮機、Ｂが斜流圧縮
機、Ｃが遠心圧縮機を示す。この図に示すように、軸流
圧縮機Ａは比速度ｎsが比較的高い領域で高い効率が得
られ（大流量、低圧力比）、遠心圧縮機Ｃは比速度ｎs
が比較的低い領域で高い効率が得られ（小流量、高圧力
比）、斜流圧縮機Ｂはそれらの中間の性質を持つ。な
お、比速度ｎsは、式１で表される。ここで、ω（ｒａ
ｄ／ｓ）は羽根車の回転角速度、Ｑ（ｍ3／ｓ）は体積
流量、ｇ（ｍ／ｓ2）は重力加速度、Ｈａｄ（ｍ）は断
熱ヘッドである。 ｎs＝ω×Ｑ1/2／（ｇ×Ｈａｄ）3/4……（式１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した多段圧縮機
（２段遠心圧縮機）において、圧縮機の全体の効率を高
めるためには、１段目及び２段目の両方の効率を高くす
る必要がある。しかし、例えば、図２に●で例示するよ
うに、両方の遠心羽根車は同軸に連結されているため、
１段目の効率が高くなるように１段目の比速度を最適領
域に設定すると、２段目は１段目の圧縮の影響を受けて
体積流量Ｑが圧縮により数分の１に小さくなっているた
め、比速度も数分の１になり、図に示すように２段目の
効率はかなり低くなってしまう問題があった。また、上
記の２段圧縮機の流路幅を拡大して、小型軽量のまま大
流量化しようとすると、図２に×で例示するように、１
段目の比速度が大きくなり過ぎて最適領域から外れてし
まい、効率が大幅に低下してしまう問題があった。
（２段遠心圧縮機）において、圧縮機の全体の効率を高
めるためには、１段目及び２段目の両方の効率を高くす
る必要がある。しかし、例えば、図２に●で例示するよ
うに、両方の遠心羽根車は同軸に連結されているため、
１段目の効率が高くなるように１段目の比速度を最適領
域に設定すると、２段目は１段目の圧縮の影響を受けて
体積流量Ｑが圧縮により数分の１に小さくなっているた
め、比速度も数分の１になり、図に示すように２段目の
効率はかなり低くなってしまう問題があった。また、上
記の２段圧縮機の流路幅を拡大して、小型軽量のまま大
流量化しようとすると、図２に×で例示するように、１
段目の比速度が大きくなり過ぎて最適領域から外れてし
まい、効率が大幅に低下してしまう問題があった。
【０００５】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、各段
が高い効率を有し、小型軽量で大流量かつ高圧力の多段
圧縮機を提供することにある。
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、各段
が高い効率を有し、小型軽量で大流量かつ高圧力の多段
圧縮機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明によ
れば、回転駆動される単一のシャフトに該シャフトの長
さ方向に間隔をあけて取り付けられた複数のインペラ
と、前記シャフトを回転可能に支持しかつ前記複数のイ
ンペラを囲むケーシングと、を備えた多段圧縮機であっ
て、前記複数のインペラのうち、最初のインペラは子後
面流れが前記シャフトの軸線に対し略平行となって流出
する軸流インペラであり、その下流側のインペラは子後
面流れが前記シャフトの軸線に対し傾斜して流出する斜
流インペラで構成されていることを特徴とする多段圧縮
機。
れば、回転駆動される単一のシャフトに該シャフトの長
さ方向に間隔をあけて取り付けられた複数のインペラ
と、前記シャフトを回転可能に支持しかつ前記複数のイ
ンペラを囲むケーシングと、を備えた多段圧縮機であっ
て、前記複数のインペラのうち、最初のインペラは子後
面流れが前記シャフトの軸線に対し略平行となって流出
する軸流インペラであり、その下流側のインペラは子後
面流れが前記シャフトの軸線に対し傾斜して流出する斜
流インペラで構成されていることを特徴とする多段圧縮
機。
【０００７】請求項２記載の発明によれば、前記軸流イ
ンペラの下流側には、斜流インペラの代わりに、子後面
流れが前記シャフトの軸線に対し直交して流出する遠心
インペラが配置されていることを特徴とする。
ンペラの下流側には、斜流インペラの代わりに、子後面
流れが前記シャフトの軸線に対し直交して流出する遠心
インペラが配置されていることを特徴とする。
【０００８】請求項３記載の発明によれば、前記斜流イ
ンペラの下流側には、子後面流れが前記シャフトの軸線
に対し直交して流出する遠心インペラが配置されている
ことを特徴とする。
ンペラの下流側には、子後面流れが前記シャフトの軸線
に対し直交して流出する遠心インペラが配置されている
ことを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明の多段圧縮機によれば、軸流圧縮機、斜
流圧縮機、遠心圧縮機のそれぞれの特性を有効に利用す
るものであり、それら特徴を有する各インペラを最適領
域で使用することにより、それらインペラを高効率を発
揮させる状態で使用でき、もって、小型軽量で、大流量
かつ高圧力の多段圧縮機とすることができる。
流圧縮機、遠心圧縮機のそれぞれの特性を有効に利用す
るものであり、それら特徴を有する各インペラを最適領
域で使用することにより、それらインペラを高効率を発
揮させる状態で使用でき、もって、小型軽量で、大流量
かつ高圧力の多段圧縮機とすることができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。なお、前記図３で示す従来例と同一構成要素に
は同一符号を付して説明を省略する。
明する。なお、前記図３で示す従来例と同一構成要素に
は同一符号を付して説明を省略する。
【００１１】図１は、本発明による多段圧縮機の実施例
を示す全体構成図である。この図において、本発明の多
段圧縮機１０は、回転駆動される単一のシャフト１１に
同軸に取り付けられた複数のインペラ１２，１３，１４
と、シャフト１１を回転可能に支持し、かつ複数のイン
ペラ１２，１３，１４を囲むケーシング１５とを備え
る。
を示す全体構成図である。この図において、本発明の多
段圧縮機１０は、回転駆動される単一のシャフト１１に
同軸に取り付けられた複数のインペラ１２，１３，１４
と、シャフト１１を回転可能に支持し、かつ複数のイン
ペラ１２，１３，１４を囲むケーシング１５とを備え
る。
【００１２】複数のインペラ１２，１３，１４のうち、
上流側の第１段目のインペラ１２はは、周方向かつシャ
フト１１の軸線方向に間隔的に配された静翼１６と協働
して子午面流れがシャフト１１の軸線に対して略平行と
なって流出する軸流インペラを構成する。この軸流イン
ペラ１２の下流側のインペラ１３は子午面流れがシャフ
ト１１の軸線に対し傾斜して流出する斜流インペラであ
る。さらに、この斜流インペラ１３の下流側のインペラ
１４は子午面流れがシャフト１１の軸線に対し垂直とな
って流出する遠心インペラである。
上流側の第１段目のインペラ１２はは、周方向かつシャ
フト１１の軸線方向に間隔的に配された静翼１６と協働
して子午面流れがシャフト１１の軸線に対して略平行と
なって流出する軸流インペラを構成する。この軸流イン
ペラ１２の下流側のインペラ１３は子午面流れがシャフ
ト１１の軸線に対し傾斜して流出する斜流インペラであ
る。さらに、この斜流インペラ１３の下流側のインペラ
１４は子午面流れがシャフト１１の軸線に対し垂直とな
って流出する遠心インペラである。
【００１３】なお、１７は斜流インペラ１３の下流側に
設けられて、斜流インペラで与えられた動圧を静圧に回
復するための静翼である。また、ケーシング１５は、軸
流インペラ１２の回転によりシャフト１１の略軸線方向
に圧縮された空気を、隣接する斜流インペラ１３の半径
方向内方へ導く流路１５ａを有し、かつ、斜流インペラ
１３の回転により遠心圧縮された空気を隣接する遠心イ
ンペラ１４の半径方向内方へ導く流路１５ｂを有してい
る。
設けられて、斜流インペラで与えられた動圧を静圧に回
復するための静翼である。また、ケーシング１５は、軸
流インペラ１２の回転によりシャフト１１の略軸線方向
に圧縮された空気を、隣接する斜流インペラ１３の半径
方向内方へ導く流路１５ａを有し、かつ、斜流インペラ
１３の回転により遠心圧縮された空気を隣接する遠心イ
ンペラ１４の半径方向内方へ導く流路１５ｂを有してい
る。
【００１４】次に、上記構成の多段圧縮機の作用につい
て説明する。シャフト１１を図示せぬ駆動用モータ等で
回転させると、まず、軸流インペラ１２によって比較的
大流量の空気を比較的低い所定圧力となるまで圧縮す
る。次いで、圧縮された空気は流路１５ａを経て斜流イ
ンペラ１３にまで導かれ、ここで、空気はさらに中程度
の圧力となるまで圧縮される。また、斜流インペラ１３
で導かれた空気は流路１５ｂを経て遠心インペラ１４に
まで導かれる。そして、ここで、さらにより高い圧力と
なるまで圧縮される。
て説明する。シャフト１１を図示せぬ駆動用モータ等で
回転させると、まず、軸流インペラ１２によって比較的
大流量の空気を比較的低い所定圧力となるまで圧縮す
る。次いで、圧縮された空気は流路１５ａを経て斜流イ
ンペラ１３にまで導かれ、ここで、空気はさらに中程度
の圧力となるまで圧縮される。また、斜流インペラ１３
で導かれた空気は流路１５ｂを経て遠心インペラ１４に
まで導かれる。そして、ここで、さらにより高い圧力と
なるまで圧縮される。
【００１５】このように、軸流インペラ１２、斜流イン
ペラ１３、および遠心インペラ１４のそれぞれの特性を
有効に利用するものであり、それら特徴を有する各イン
ペラ１２，１３，１４を最適領域で使用することによ
り、小型軽量でありながら、大流量かつ高圧力の多段圧
縮機を得ることができる。
ペラ１３、および遠心インペラ１４のそれぞれの特性を
有効に利用するものであり、それら特徴を有する各イン
ペラ１２，１３，１４を最適領域で使用することによ
り、小型軽量でありながら、大流量かつ高圧力の多段圧
縮機を得ることができる。
【００１６】具体的に説明すると、図２において○印で
示すように、軸流圧縮機は比速度ｎsが比較的高い領域
で高い効率が得られるので、第１段目のインペラ１２を
この領域に設定し、また、斜流圧縮機は比速度ｎsが中
程度の領域で高い効率が得られるので、第２段目のイン
ペラ１３をこの領域に設定し、さらに遠心圧縮機は、比
速度ｎsが比較的低い領域で高い効率が得られるので、
第３段目のインペラ１４をこの領域に設定することによ
り、各段のインペラを効率が高い状態で使用することが
でき、もって、小型軽量でありながら、大流量かつ高圧
力の多段圧縮機を得ることができるのである。
示すように、軸流圧縮機は比速度ｎsが比較的高い領域
で高い効率が得られるので、第１段目のインペラ１２を
この領域に設定し、また、斜流圧縮機は比速度ｎsが中
程度の領域で高い効率が得られるので、第２段目のイン
ペラ１３をこの領域に設定し、さらに遠心圧縮機は、比
速度ｎsが比較的低い領域で高い効率が得られるので、
第３段目のインペラ１４をこの領域に設定することによ
り、各段のインペラを効率が高い状態で使用することが
でき、もって、小型軽量でありながら、大流量かつ高圧
力の多段圧縮機を得ることができるのである。
【００１７】なお、上記した実施例では、インペラを３
段に組み込んだ例について説明したが、これに限られる
ことなく、途中の斜流インペラ１３を省略した２段のも
の、あるいは最下流の遠心インペラ１４省略した２段の
ものとする構成にしてもよい。また、必要に応じて、上
流側の軸流インペラを２段に設け、その後に斜流インペ
ラを組み付けたもの、あるいは中間に位置する斜流イン
ペラ１３を２段に設けた構成にしてもよい。
段に組み込んだ例について説明したが、これに限られる
ことなく、途中の斜流インペラ１３を省略した２段のも
の、あるいは最下流の遠心インペラ１４省略した２段の
ものとする構成にしてもよい。また、必要に応じて、上
流側の軸流インペラを２段に設け、その後に斜流インペ
ラを組み付けたもの、あるいは中間に位置する斜流イン
ペラ１３を２段に設けた構成にしてもよい。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、軸流圧縮機、斜流圧縮
機、遠心圧縮機のそれぞれの特性を有効に利用するもの
であり、それら特徴を有する各インペラを最適領域で使
用することにより、それらインペラを高効率を発揮させ
る状態で使用でき、もって、小型軽量で、大流量かつ高
圧力の多段圧縮機とすることができる。また、同様な構
成でスケールダウンすれば、現状の圧縮機と同程度の流
量でありながら、より、小型で高圧力比の圧縮機を得る
ことができる。
機、遠心圧縮機のそれぞれの特性を有効に利用するもの
であり、それら特徴を有する各インペラを最適領域で使
用することにより、それらインペラを高効率を発揮させ
る状態で使用でき、もって、小型軽量で、大流量かつ高
圧力の多段圧縮機とすることができる。また、同様な構
成でスケールダウンすれば、現状の圧縮機と同程度の流
量でありながら、より、小型で高圧力比の圧縮機を得る
ことができる。
【図１】本発明にかかる多段圧縮機の一実施例を示す側
断面図である。
断面図である。
【図２】上記実施例の多段圧縮機と従来の多段圧縮機と
の性能を比較した図である。
の性能を比較した図である。
【図３】従来の２段遠心圧縮機の構成図である。
１１ シャフト １２ 軸流インペラ １３ 斜流インペラ １４ 遠心インペラ １５ ケーシング １５ａ 流路 １５ｂ 流路
Claims (3)
- 【請求項１】 回転駆動される単一のシャフト（１１）
に該シャフトの長さ方向に間隔をあけて取り付けられた
複数のインペラと、前記シャフトを回転可能に支持しか
つ前記複数のインペラを囲むケーシング（１５）と、を
備えた多段圧縮機であって、 前記複数のインペラのうち、最初のインペラは子後面流
れが前記シャフトの軸線に対し略平行となって流出する
軸流インペラ（１２）であり、その下流側のインペラは
子後面流れが前記シャフトの軸線に対し傾斜して流出す
る斜流インペラ（１３）で構成されていることを特徴と
する多段圧縮機。 - 【請求項２】 請求項１記載の多段圧縮機において、 前記軸流インペラの下流側には、斜流インペラの代わり
に、子後面流れが前記シャフトの軸線に対し直交して流
出する遠心インペラ（１４）が配置されていることを特
徴とする多段圧縮機。 - 【請求項３】 請求項１記載の多段圧縮機において、 前記斜流インペラの下流側には、子後面流れが前記シャ
フトの軸線に対し直交して流出する遠心インペラ（１
４）が配置されていることを特徴とする多段圧縮機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15808195A JPH0914187A (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | 多段圧縮機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15808195A JPH0914187A (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | 多段圧縮機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0914187A true JPH0914187A (ja) | 1997-01-14 |
Family
ID=15663882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15808195A Pending JPH0914187A (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | 多段圧縮機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0914187A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3011046A1 (fr) * | 2013-09-26 | 2015-03-27 | Man Diesel & Turbo Se | Dispositif de compresseurs |
| CN113530856A (zh) * | 2020-04-21 | 2021-10-22 | Lg电子株式会社 | 压缩机及制冷系统 |
| CN114207286A (zh) * | 2019-08-07 | 2022-03-18 | 开利公司 | 轴流式和下游压缩机组件 |
-
1995
- 1995-06-23 JP JP15808195A patent/JPH0914187A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3011046A1 (fr) * | 2013-09-26 | 2015-03-27 | Man Diesel & Turbo Se | Dispositif de compresseurs |
| CN104514740A (zh) * | 2013-09-26 | 2015-04-15 | 曼柴油机和涡轮机欧洲股份公司 | 压缩机装置 |
| US20150139788A1 (en) * | 2013-09-26 | 2015-05-21 | Klaus Hörmeyer | Compressor arrangement |
| US9752584B2 (en) * | 2013-09-26 | 2017-09-05 | Man Diesel & Turbo Se | Compressor arrangement |
| CN114207286A (zh) * | 2019-08-07 | 2022-03-18 | 开利公司 | 轴流式和下游压缩机组件 |
| CN113530856A (zh) * | 2020-04-21 | 2021-10-22 | Lg电子株式会社 | 压缩机及制冷系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040421 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20040511 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20040921 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |