JPH10141292A - 遠心圧縮機のディフューザベーンの製作方法 - Google Patents
遠心圧縮機のディフューザベーンの製作方法Info
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- JPH10141292A JPH10141292A JP29404496A JP29404496A JPH10141292A JP H10141292 A JPH10141292 A JP H10141292A JP 29404496 A JP29404496 A JP 29404496A JP 29404496 A JP29404496 A JP 29404496A JP H10141292 A JPH10141292 A JP H10141292A
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- angle
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧縮機の効率アップを優先するか作動域拡大
を優先するかによって翼形ベーンの出口角度の大小を決
定する。 【解決手段】 遠心圧縮機１のインペラ３の径方向外方
に位置するディフーザ通路５に、周方向に所定間隔を隔
てて複数設置される翼形ベーン７を製作するに際し、ま
ず上記翼形ベーン７の入口角度θとスロート面積Ａとを
設計点に合わせて決定し、次にこれら入口角度θとスロ
ート面積Ａとを保ったまま、サージマージンを優先する
ときには翼形ベーン１の出口角度α，β，γを大きく
し、効率を優先するときには翼形ベーン１の出口角度
α，β，γを小さくするようにした。
を優先するかによって翼形ベーンの出口角度の大小を決
定する。 【解決手段】 遠心圧縮機１のインペラ３の径方向外方
に位置するディフーザ通路５に、周方向に所定間隔を隔
てて複数設置される翼形ベーン７を製作するに際し、ま
ず上記翼形ベーン７の入口角度θとスロート面積Ａとを
設計点に合わせて決定し、次にこれら入口角度θとスロ
ート面積Ａとを保ったまま、サージマージンを優先する
ときには翼形ベーン１の出口角度α，β，γを大きく
し、効率を優先するときには翼形ベーン１の出口角度
α，β，γを小さくするようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、遠心圧縮機のディ
フューザベーンの製作方法に関する。
フューザベーンの製作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３に示すように、遠心圧縮機１は、回
転軸２に連結されたインペラ３と、インペラ３を収容す
るケーシング４とから構成されている。ケーシング４内
部には、インペラ３の径方向外方にディフューザ通路５
がディスク状に形成され、ディフューザ通路５の径方向
外方にスクロール室６が渦巻状に形成されている。ディ
フューザ通路５には、図４に示すように、周方向に所定
間隔を隔てて複数の翼形ベーン７が設けられている。
転軸２に連結されたインペラ３と、インペラ３を収容す
るケーシング４とから構成されている。ケーシング４内
部には、インペラ３の径方向外方にディフューザ通路５
がディスク状に形成され、ディフューザ通路５の径方向
外方にスクロール室６が渦巻状に形成されている。ディ
フューザ通路５には、図４に示すように、周方向に所定
間隔を隔てて複数の翼形ベーン７が設けられている。
【０００３】翼形ベーン５は、ある設計点回りの流量に
合わせて、その枚数や取付角度等が決定されている。従
来、上記翼形ベーン５を製作するに際して、その入口形
状（取付角度、スロート面積Ａ等）や広がり角（隣接す
るベーン７，７のなす角度）、面積比（Ｂ／Ａ）などに
関して検討した例は多いが、出口角度αについて検討し
た例は少なく、翼形ベーン７の出口角度αと圧縮機の効
率および作動域との関連について明確にしたものはな
い。
合わせて、その枚数や取付角度等が決定されている。従
来、上記翼形ベーン５を製作するに際して、その入口形
状（取付角度、スロート面積Ａ等）や広がり角（隣接す
るベーン７，７のなす角度）、面積比（Ｂ／Ａ）などに
関して検討した例は多いが、出口角度αについて検討し
た例は少なく、翼形ベーン７の出口角度αと圧縮機の効
率および作動域との関連について明確にしたものはな
い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、翼形ベーン７の出口角度αの大小を、圧縮機１の効
率アップを優先するか作動域拡大を優先するかに関連付
けて決定するようにした遠心圧縮機のディフューザベー
ンの製作方法を提供することにある。
は、翼形ベーン７の出口角度αの大小を、圧縮機１の効
率アップを優先するか作動域拡大を優先するかに関連付
けて決定するようにした遠心圧縮機のディフューザベー
ンの製作方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明は、遠心圧縮機１のインペラ３の径方向外方に位置
するディフーザ通路５に、周方向に所定間隔を隔てて複
数設置される翼形ベーン７を製作するに際し、まず翼形
ベーン７の入口角度θとスロート面積Ａとを設計点に合
わせて決定し、次にこれら入口角度θとスロート面積Ａ
とを保ったまま、サージマージンを優先するときには翼
形ベーン７の出口角度αを大きくし、効率を優先すると
きには翼形ベーン７の出口角度αを小さくするようにし
たものである。
発明は、遠心圧縮機１のインペラ３の径方向外方に位置
するディフーザ通路５に、周方向に所定間隔を隔てて複
数設置される翼形ベーン７を製作するに際し、まず翼形
ベーン７の入口角度θとスロート面積Ａとを設計点に合
わせて決定し、次にこれら入口角度θとスロート面積Ａ
とを保ったまま、サージマージンを優先するときには翼
形ベーン７の出口角度αを大きくし、効率を優先すると
きには翼形ベーン７の出口角度αを小さくするようにし
たものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて説明する。
図面に基づいて説明する。
【０００７】図４に示すディフューザ通路５に設置され
る翼形ベーン７は、次のようにして製作される。
る翼形ベーン７は、次のようにして製作される。
【０００８】まず、図５に示すように、翼形ベーン７の
入口角度θを、設計点におけるインペラ３の出口の流れ
角δに対して、効率が最大になる所定の迎え角となるよ
うに決定する。入口角度θは、インペラ３の中心Ｏから
ベーン７の前縁を通って径方向外方に延長された延長線
Ｌ1 と、翼形ベーン７のキャンバ線の前縁側の部分Ｃ1
とのなす角度で定義される。そして、翼形ベーン７，７
間のスロート面積Ａを、圧縮機１の最大使用流量がチョ
ーク流量とならないように決定する。スロート面積Ａと
は、隣接するベーン７，７の間隔が最も狭くなる部分の
面積である。
入口角度θを、設計点におけるインペラ３の出口の流れ
角δに対して、効率が最大になる所定の迎え角となるよ
うに決定する。入口角度θは、インペラ３の中心Ｏから
ベーン７の前縁を通って径方向外方に延長された延長線
Ｌ1 と、翼形ベーン７のキャンバ線の前縁側の部分Ｃ1
とのなす角度で定義される。そして、翼形ベーン７，７
間のスロート面積Ａを、圧縮機１の最大使用流量がチョ
ーク流量とならないように決定する。スロート面積Ａと
は、隣接するベーン７，７の間隔が最も狭くなる部分の
面積である。
【０００９】このように、翼形ベーン７の入口角度θと
スロート面積Ａとを最適設定したならば、それら入口角
度θとスロート面積Ａとを保ったまま、出口角度αの大
小を次のようにして決定する。すなわち、サージマージ
ンを優先するとき即ちサージ限界を低流量側に広げると
きには翼形ベーン７の出口角度αを大きくし、効率を優
先するとき即ち圧縮機１の圧力比を高めるときには翼形
ベーン７の出口角度αを小さくする。ここで、出口角度
αは、インペラ３の中心Ｏからベーン７の後縁を通って
径方向外方に延長された延長線Ｌ2 と、翼形ベーン７の
キャンバ線の後縁側の延長線Ｃ2 とのなす角度で定義さ
れる。圧縮機１の圧力比とは、（吐出圧力／吸入圧力）
で定義される。
スロート面積Ａとを最適設定したならば、それら入口角
度θとスロート面積Ａとを保ったまま、出口角度αの大
小を次のようにして決定する。すなわち、サージマージ
ンを優先するとき即ちサージ限界を低流量側に広げると
きには翼形ベーン７の出口角度αを大きくし、効率を優
先するとき即ち圧縮機１の圧力比を高めるときには翼形
ベーン７の出口角度αを小さくする。ここで、出口角度
αは、インペラ３の中心Ｏからベーン７の後縁を通って
径方向外方に延長された延長線Ｌ2 と、翼形ベーン７の
キャンバ線の後縁側の延長線Ｃ2 とのなす角度で定義さ
れる。圧縮機１の圧力比とは、（吐出圧力／吸入圧力）
で定義される。
【００１０】たとえば、図１(b) において出口角度βの
翼形ベーン７ｂの基準とすると、出口角度をβより大き
なγとすれば、そのγのベーン７ｃはサージマージンが
βのベーン７ｂよりも広がる。逆に、出口角度をβより
小さなαとすれば、そのαのベーン７ａは圧力比（効
率）がβのベーン７ｂより高まる。この様子を図１(a)
に示す。図示するように、出口角度γのベーン７ｃを用
いれば、圧縮機１の圧力比は稼げないものの、低流量側
までサージしずらくなる。他方、出口角度αのベーン７
ａを用いれば、低流量側でサージしやすいものの、圧縮
機の圧力比が高くなる。図中、相対流量比とは、（実験
時の流量／ある基準となる流量）で現され、実験時の流
量を相対的に無次元化して現したものである。
翼形ベーン７ｂの基準とすると、出口角度をβより大き
なγとすれば、そのγのベーン７ｃはサージマージンが
βのベーン７ｂよりも広がる。逆に、出口角度をβより
小さなαとすれば、そのαのベーン７ａは圧力比（効
率）がβのベーン７ｂより高まる。この様子を図１(a)
に示す。図示するように、出口角度γのベーン７ｃを用
いれば、圧縮機１の圧力比は稼げないものの、低流量側
までサージしずらくなる。他方、出口角度αのベーン７
ａを用いれば、低流量側でサージしやすいものの、圧縮
機の圧力比が高くなる。図中、相対流量比とは、（実験
時の流量／ある基準となる流量）で現され、実験時の流
量を相対的に無次元化して現したものである。
【００１１】上記翼形ベーン７は、まず直線の左右に対
称に肉を盛って対称翼を成形し、その直線（キャンバ線
となる）を所定の曲率にカーブさせ、基本形状である出
口角度βのもの（ベーン７ｂ）を形成する。そして、こ
の翼形ベーン７ｂの出口角度をβからγへと大きくする
ときには、翼形ベーン７ｂのキャンバ線の曲率半径を小
さくし、翼の厚さを保ったまま翼の後流側を寝かす。す
ると、ベーン７ｃとなる。この際、翼弦長が多少のび
る。他方、出口角度をβからαへと小さくするときに
は、翼形ベーン７のキャンバ線の曲率半径を大きくし、
翼の厚さを保ったまま翼の後流側を立てる。すると、ベ
ーン７ａとなる。このようにして、翼形ベーン７の出口
角度α，β，γの変更を行う。
称に肉を盛って対称翼を成形し、その直線（キャンバ線
となる）を所定の曲率にカーブさせ、基本形状である出
口角度βのもの（ベーン７ｂ）を形成する。そして、こ
の翼形ベーン７ｂの出口角度をβからγへと大きくする
ときには、翼形ベーン７ｂのキャンバ線の曲率半径を小
さくし、翼の厚さを保ったまま翼の後流側を寝かす。す
ると、ベーン７ｃとなる。この際、翼弦長が多少のび
る。他方、出口角度をβからαへと小さくするときに
は、翼形ベーン７のキャンバ線の曲率半径を大きくし、
翼の厚さを保ったまま翼の後流側を立てる。すると、ベ
ーン７ａとなる。このようにして、翼形ベーン７の出口
角度α，β，γの変更を行う。
【００１２】図１(a) において、出口角度α，β，γと
相対流量比と圧力比（効率）との関係を考察する。ま
ず、図５に示すように、遠心圧縮機１のインペラ３の出
口からの流れ角δの流れｋは、流量が多くなると立ち気
味の流れｍとなり、流量が減ると寝気味の流れｎとな
る。よって、図１(b) に示すように、出口角度をβから
αとしてベーン７の後流側を下流側に向かって立てるよ
うにすれば、ベーン７の後流側が高流量時の流れｍに沿
った状態となって有効通路長さが短くなるため効率が向
上する一方、低流量時の流れｎと一致しなくなるためベ
ーン７の後流側の腹側にて流れｎの剥離が生じやすくな
ってサージマージンが減少する。他方、出口角度をβか
らαとしてベーン７を下流側に向かって寝かせるように
すれば、ベーン７の後流側が低流量時の流れｎと一致す
るためサージマージンが広がる一方、高流量時の流れｍ
と一致しなくなるためベーン７の後流側の背側にて流れ
ｍの剥離が生じやすくなって圧力比が稼げないのであ
る。
相対流量比と圧力比（効率）との関係を考察する。ま
ず、図５に示すように、遠心圧縮機１のインペラ３の出
口からの流れ角δの流れｋは、流量が多くなると立ち気
味の流れｍとなり、流量が減ると寝気味の流れｎとな
る。よって、図１(b) に示すように、出口角度をβから
αとしてベーン７の後流側を下流側に向かって立てるよ
うにすれば、ベーン７の後流側が高流量時の流れｍに沿
った状態となって有効通路長さが短くなるため効率が向
上する一方、低流量時の流れｎと一致しなくなるためベ
ーン７の後流側の腹側にて流れｎの剥離が生じやすくな
ってサージマージンが減少する。他方、出口角度をβか
らαとしてベーン７を下流側に向かって寝かせるように
すれば、ベーン７の後流側が低流量時の流れｎと一致す
るためサージマージンが広がる一方、高流量時の流れｍ
と一致しなくなるためベーン７の後流側の背側にて流れ
ｍの剥離が生じやすくなって圧力比が稼げないのであ
る。
【００１３】入口角度θとスロート面積Ａとを一定に保
ったまま、出口角度α，β，γをｘとしてパラメータと
したときの相対圧力比ＰとサージマージンＳとの関係の
実験結果を図２に示す。ここでの相対圧力比Ｐとは、出
口角度52度のときの圧縮機１の圧力比をπ52とし、出口
角度ｘのときの圧縮機１の圧力比をπX としたとき、Ｐ
＝πX ／π52で定義される。すなわち、相対圧力比Ｐ
は、出口角度52度のときの圧力比π52を基準とし、出口
角度ｘのときの圧力比πX が何倍になったかを現す無次
元数である。他方、サージマージンＳとは、出口角度52
度のときの圧縮機１のサージ流量をＧ52とし、出口角度
ｘのときの圧縮機のサージ流量をＧX としたとき、Ｓ＝
（Ｇ52−ＧX ）／Ｇ52＝１−ＧX ／Ｇ52で定義される。
すなわち、サージマージンＳは、出口角度52度のときの
サージ流量Ｇ52を基準とし、出口角度ｘのときのサージ
流量ＧX が相対的にどれだけ低流量側に広がったかを現
す無次元数である。サージ流量とはサージングが生じる
限界の流量である。
ったまま、出口角度α，β，γをｘとしてパラメータと
したときの相対圧力比ＰとサージマージンＳとの関係の
実験結果を図２に示す。ここでの相対圧力比Ｐとは、出
口角度52度のときの圧縮機１の圧力比をπ52とし、出口
角度ｘのときの圧縮機１の圧力比をπX としたとき、Ｐ
＝πX ／π52で定義される。すなわち、相対圧力比Ｐ
は、出口角度52度のときの圧力比π52を基準とし、出口
角度ｘのときの圧力比πX が何倍になったかを現す無次
元数である。他方、サージマージンＳとは、出口角度52
度のときの圧縮機１のサージ流量をＧ52とし、出口角度
ｘのときの圧縮機のサージ流量をＧX としたとき、Ｓ＝
（Ｇ52−ＧX ）／Ｇ52＝１−ＧX ／Ｇ52で定義される。
すなわち、サージマージンＳは、出口角度52度のときの
サージ流量Ｇ52を基準とし、出口角度ｘのときのサージ
流量ＧX が相対的にどれだけ低流量側に広がったかを現
す無次元数である。サージ流量とはサージングが生じる
限界の流量である。
【００１４】図２に示すように、出口角度ｘが大きくな
ると即ち図１(b) にてベーン７の後流側が寝ると、相対
圧力比Ｐが小さくなってサージマージンＳが大きくな
る。つまり、効率は下がるが使用可能流量が低流量側ま
で拡大する。逆に、出口角度ｘが小さくなると即ち図１
(b) にてベーン７の後流側が立つと、相対圧力比Ｐが大
きくなってサージマージンＳが小さくなる。つまり、効
率は上がるが使用可能流量が高流量側に制限される。な
お、図中、白四角は相対圧力比Ｐに対する計測点であ
り、黒丸はサージマージンＳに対する計測点である。ま
た、相対圧力比Ｐに対する近似式は、Ｐ＝−0.000127ｘ
2 ＋0.012036ｘ＋0.7172で現され、サージマージンＳ対
する近似式は、Ｓ＝0.000613ｘ2 −0.062611ｘ＋1.5994
で現される。
ると即ち図１(b) にてベーン７の後流側が寝ると、相対
圧力比Ｐが小さくなってサージマージンＳが大きくな
る。つまり、効率は下がるが使用可能流量が低流量側ま
で拡大する。逆に、出口角度ｘが小さくなると即ち図１
(b) にてベーン７の後流側が立つと、相対圧力比Ｐが大
きくなってサージマージンＳが小さくなる。つまり、効
率は上がるが使用可能流量が高流量側に制限される。な
お、図中、白四角は相対圧力比Ｐに対する計測点であ
り、黒丸はサージマージンＳに対する計測点である。ま
た、相対圧力比Ｐに対する近似式は、Ｐ＝−0.000127ｘ
2 ＋0.012036ｘ＋0.7172で現され、サージマージンＳ対
する近似式は、Ｓ＝0.000613ｘ2 −0.062611ｘ＋1.5994
で現される。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る遠心圧
縮機のディフューザベーンの製作方法によれば、サージ
マージンを優先するか効率を優先するかに応じて最適な
形状のベーンを製作することができる。
縮機のディフューザベーンの製作方法によれば、サージ
マージンを優先するか効率を優先するかに応じて最適な
形状のベーンを製作することができる。
【図１】本発明の一実施形態を示す図であり、(a) は翼
形ベーンの出口角度を変化させたときの総対流量比と圧
力比との関係を示す図であり、(b) は翼形ベーンの出口
角度を変化させた様子を示す図である。
形ベーンの出口角度を変化させたときの総対流量比と圧
力比との関係を示す図であり、(b) は翼形ベーンの出口
角度を変化させた様子を示す図である。
【図２】翼形ベーンの出口角度ｘをパラメータとしたと
きの相対圧力比ＰとサージマージンＳとの関係を現す図
である。
きの相対圧力比ＰとサージマージンＳとの関係を現す図
である。
【図３】遠心圧縮機の側断面図である。
【図４】上記遠心圧縮機のディフューザ部分を示す図で
ある。
ある。
【図４】ディフューザの翼形ベーンを示す図である。
１ 遠心圧縮機 ３ インペラ ５ ディフーザ通路 ７ 翼形ベーン θ 入口角度 Ａ スロート面積 α，β，γ，ｘ 出口角度
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年１月１０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態を示す図であり、（ａ）
は翼形ベーンの出口角度を変化させたときの相対流量比
と圧力比との関係を示す図、（ｂ）は翼形ベーンの出口
角度を変化させたときの翼形ベーンの断面図である。
は翼形ベーンの出口角度を変化させたときの相対流量比
と圧力比との関係を示す図、（ｂ）は翼形ベーンの出口
角度を変化させたときの翼形ベーンの断面図である。
【図２】 翼形ベーンの出口角度ｘをパラメータとした
ときの相対圧力比ＰとサージマージンＳとの関係を表す
図である。
ときの相対圧力比ＰとサージマージンＳとの関係を表す
図である。
【図３】 遠心圧縮機の側断面図である。
【図４】 上記遠心圧縮機のディフューザ部分を示す平
面図である。
面図である。
【図５】 ディフューザの翼形ベーンを示す断面図であ
る。
る。
【符号の説明】 １ 遠心圧縮機 ３ インペラ ５ ディフューザ通路 ７ 翼形ベーン θ 入口角度 Ａ スロート面積 α，β，γ，ｘ 出口角度
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１】
【図２】
Claims (1)
- 【請求項１】 遠心圧縮機のインペラ径方向外方に位置
するディフーザ通路に、周方向に所定間隔を隔てて複数
設置される翼形ベーンを製作するに際し、まず上記翼形
ベーンの入口角度とスロート面積とを設計点に合わせて
決定し、次にこれら入口角度とスロート面積とを保った
まま、サージマージンを優先するときには翼形ベーンの
出口角度を大きくし、効率を優先するときには翼形ベー
ンの出口角度を小さくするようにしたことを特徴とする
遠心圧縮機のディフューザベーンの製作方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29404496A JP4219422B2 (ja) | 1996-11-06 | 1996-11-06 | 遠心圧縮機のディフューザベーンの製作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29404496A JP4219422B2 (ja) | 1996-11-06 | 1996-11-06 | 遠心圧縮機のディフューザベーンの製作方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10141292A true JPH10141292A (ja) | 1998-05-26 |
| JP4219422B2 JP4219422B2 (ja) | 2009-02-04 |
Family
ID=17802556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29404496A Expired - Fee Related JP4219422B2 (ja) | 1996-11-06 | 1996-11-06 | 遠心圧縮機のディフューザベーンの製作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4219422B2 (ja) |
-
1996
- 1996-11-06 JP JP29404496A patent/JP4219422B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4219422B2 (ja) | 2009-02-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
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