JPH1130199A - 遠心圧縮機 - Google Patents
遠心圧縮機Info
- Publication number
- JPH1130199A JPH1130199A JP9183733A JP18373397A JPH1130199A JP H1130199 A JPH1130199 A JP H1130199A JP 9183733 A JP9183733 A JP 9183733A JP 18373397 A JP18373397 A JP 18373397A JP H1130199 A JPH1130199 A JP H1130199A
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- JP
- Japan
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- diffuser
- scroll
- centrifugal compressor
- variable
- flow rate
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- Pending
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
- F04D27/02—Surge control
- F04D27/0246—Surge control by varying geometry within the pumps, e.g. by adjusting vanes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
- F04D29/4206—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- 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
- F04D29/46—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable
- F04D29/462—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable especially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/464—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable especially adapted for elastic fluid pumps adjusting flow cross-section, otherwise than by using adjustable stator blades
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2250/00—Geometry
- F05D2250/50—Inlet or outlet
- F05D2250/52—Outlet
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 遠心圧縮機の効率向上を図る。
【解決手段】 インペラ１を囲繞して設けられたディフ
ューザ２と、該ディフューザ３の外周に設けられたスク
ロールとを有してなる遠心圧縮機であって、ディフュー
ザ通路幅とスクロールの断面積とを独立して可変とし
た。
ューザ２と、該ディフューザ３の外周に設けられたスク
ロールとを有してなる遠心圧縮機であって、ディフュー
ザ通路幅とスクロールの断面積とを独立して可変とし
た。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は遠心圧縮機に係り、
特に流量範囲の大きい遠心圧縮機において、ディフュー
ザの通路幅とスクロールの断面積を可変とした遠心圧縮
機に関する。
特に流量範囲の大きい遠心圧縮機において、ディフュー
ザの通路幅とスクロールの断面積を可変とした遠心圧縮
機に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に１００ＫＰａ以上の圧力上昇を与
える機械は圧縮機と呼ばれる。気体が機械内を流れる方
向から分類して、インペラ出口の子午面内流れが回転軸
に垂直な半径方向のものは遠心圧縮機と呼ばれ、ターボ
形の中でも相対的に風量が少なく圧力が高い場合に用い
られる。図２は１段遠心圧縮機の図であり、（Ａ）は正
面断面図（Ｂ）は側面断面図である。図において１はイ
ンペラである。２はインペラ１を囲繞して設けられたデ
ィフューザで、図２（Ａ）に示すようなガイドベーン２
ａを有するベーンドディフューザと、ガイドベーン２ａ
のないベーンレスディフューザがある。ディフューザ２
は、インペラ出口の高速の気体の運動エネルギを有効に
圧力して変換するためのものである。一般に、設計点付
近での運転ではベーンドディフューザが良い効率を示す
が、ベーンドディフューザは、ベーンレスディフューザ
に比べて作動範囲が狭く、設計点から大きくはずれた領
域では効率低下が著しい。
える機械は圧縮機と呼ばれる。気体が機械内を流れる方
向から分類して、インペラ出口の子午面内流れが回転軸
に垂直な半径方向のものは遠心圧縮機と呼ばれ、ターボ
形の中でも相対的に風量が少なく圧力が高い場合に用い
られる。図２は１段遠心圧縮機の図であり、（Ａ）は正
面断面図（Ｂ）は側面断面図である。図において１はイ
ンペラである。２はインペラ１を囲繞して設けられたデ
ィフューザで、図２（Ａ）に示すようなガイドベーン２
ａを有するベーンドディフューザと、ガイドベーン２ａ
のないベーンレスディフューザがある。ディフューザ２
は、インペラ出口の高速の気体の運動エネルギを有効に
圧力して変換するためのものである。一般に、設計点付
近での運転ではベーンドディフューザが良い効率を示す
が、ベーンドディフューザは、ベーンレスディフューザ
に比べて作動範囲が狭く、設計点から大きくはずれた領
域では効率低下が著しい。
【０００３】３はディフューザ２の外周に設けられたス
クロールである。スクロール３はディフューザ２から流
出した気体を集めて、出口４に導くためのものである。
５はケーシングである。かかる遠心圧縮機において、作
動流量範囲が大きく、特に小流量で使用する場合に、ベ
ーンレスディフューザでは、ディフューザ２内での流れ
角が大きくなり、逆流が起りやすくサージングを起しや
すくなるので、流れ角を小さくするため、ディフューザ
通路幅を可変とし、それを狭くすることが行われる。こ
こで、流れ角とは、ディフューザ２内での流線が半径方
向となす角度をいい、ディフューザ通路幅を狭くする
と、ディフューザ２内の流れのベクトルの円周方向の成
分はあまり変化しないのに対し、半径方向の成分は通路
幅に反比例して大きくなるので流れ角を小さくすること
ができる。
クロールである。スクロール３はディフューザ２から流
出した気体を集めて、出口４に導くためのものである。
５はケーシングである。かかる遠心圧縮機において、作
動流量範囲が大きく、特に小流量で使用する場合に、ベ
ーンレスディフューザでは、ディフューザ２内での流れ
角が大きくなり、逆流が起りやすくサージングを起しや
すくなるので、流れ角を小さくするため、ディフューザ
通路幅を可変とし、それを狭くすることが行われる。こ
こで、流れ角とは、ディフューザ２内での流線が半径方
向となす角度をいい、ディフューザ通路幅を狭くする
と、ディフューザ２内の流れのベクトルの円周方向の成
分はあまり変化しないのに対し、半径方向の成分は通路
幅に反比例して大きくなるので流れ角を小さくすること
ができる。
【０００４】小流量で使用する場合にベーンドディフュ
ーザではガイドベーン２ａを周方向に寝かせるようにし
て、ディフューザ２内での流速を大きくする。
ーザではガイドベーン２ａを周方向に寝かせるようにし
て、ディフューザ２内での流速を大きくする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように流量
範囲の大きい遠心圧縮機においてディフューザ通路幅を
可変にしたり、ディフューザガイドベーン２ａの角度を
可変にすることは行われているが、スクロール３の通路
面積を可変とするものはなかった。しかし、スクロール
３内を流れる気体の流速が設計点より過大である場合
は、粘性抵抗による圧力損失が過大になるし、流速が過
小である場合には、流れの剥離により、外周壁近傍にお
ける渦の発生や、出口４付近の流れの一部がスクロール
の始点６（図２（Ａ）参照）に流れ込む２次流れの損失
の割合が増え、やはり、効率が低下する。
範囲の大きい遠心圧縮機においてディフューザ通路幅を
可変にしたり、ディフューザガイドベーン２ａの角度を
可変にすることは行われているが、スクロール３の通路
面積を可変とするものはなかった。しかし、スクロール
３内を流れる気体の流速が設計点より過大である場合
は、粘性抵抗による圧力損失が過大になるし、流速が過
小である場合には、流れの剥離により、外周壁近傍にお
ける渦の発生や、出口４付近の流れの一部がスクロール
の始点６（図２（Ａ）参照）に流れ込む２次流れの損失
の割合が増え、やはり、効率が低下する。
【０００６】本発明は以上述べた問題点に鑑み案出され
たもので、流量範囲が広い遠心圧縮機において、スクロ
ール内の流速を調節することにより、スクロール内の損
失を少くし、もって広い流量範囲にわたって効率の高い
遠心圧縮機を提供することを目的とする。
たもので、流量範囲が広い遠心圧縮機において、スクロ
ール内の流速を調節することにより、スクロール内の損
失を少くし、もって広い流量範囲にわたって効率の高い
遠心圧縮機を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の遠心圧縮機はインペラを囲繞して設けられ
たディフューザと、該ディフューザの外周に設けられた
スクロールとを有してなる遠心圧縮機であって、ディフ
ューザ通路幅とスクロールの断面積とを独立して可変と
したものである。
め、本発明の遠心圧縮機はインペラを囲繞して設けられ
たディフューザと、該ディフューザの外周に設けられた
スクロールとを有してなる遠心圧縮機であって、ディフ
ューザ通路幅とスクロールの断面積とを独立して可変と
したものである。
【０００８】上記ディフューザはベーンレスディフュー
ザであってもよいし、ベーンドディフューザであっても
よい。
ザであってもよいし、ベーンドディフューザであっても
よい。
【０００９】次に本発明の作用を説明する。ディフュー
ザの通路幅を可変としたので、広い流量範囲にわたって
効率向上が図れると共に、低流量域におけるサージング
防止が図れる。スクロールの断面積を可変としたので、
広い流量範囲にわたってスクロール内の流速を適正に保
つことができる。ディフューザとスクロールを独立して
可変としたので、可動ディフューザの変化に合わせて、
スクロール断面積が変化するように可変機構を操作する
ことにより、最適のマッチングが得られ、広作動域化と
高効率化の両立が可能になる。
ザの通路幅を可変としたので、広い流量範囲にわたって
効率向上が図れると共に、低流量域におけるサージング
防止が図れる。スクロールの断面積を可変としたので、
広い流量範囲にわたってスクロール内の流速を適正に保
つことができる。ディフューザとスクロールを独立して
可変としたので、可動ディフューザの変化に合わせて、
スクロール断面積が変化するように可変機構を操作する
ことにより、最適のマッチングが得られ、広作動域化と
高効率化の両立が可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下本発明の１実施形態について
図面を参照しつつ説明する。図１は遠心圧縮機の部分断
面図である。なお、この図において従来技術として、図
２を用いて説明したものと同様の部分については同じ符
号を付しており、重複した説明は省略する。図に示すよ
うにディフューザ２の通路幅とスクロール３の断面積は
独立して可変となっている。５はケーシングであり、外
側ケーシング５ａ、シールプレート５ｂ、シュラウドケ
ーシング５ｃなどからなり、すべて固定（静止）してい
る。ディフューザ２では、シールプレート５ｂと可動デ
ィフューザ７の可動壁７ａとの間の隙間がディフューザ
通路となっている。可動ディフューザ７は可動壁７ａと
筒状部材７ｂを有する断面Ｌ字状の円環状部材で、内面
に環状のピストン部材７ｃを有している。８はシール部
材（０リング）である。シュラウドケーシング５ｃには
外周に環状の溝５ｄが設けられており、該溝５ｄ内にピ
ストン部材７ｃを収容して、ピストン部材７ｃの両側に
油圧室１０、１０を形成している。両油圧室１０、１０
は、それぞれ油孔１１、１１を介して、図示しない油圧
配管と接続している。１２は油圧制御用の油である。９
は側方に開口したＵ字状の断面を有する環状の可変スク
ロール部材であり、外周に環状のピストン部材９ａを有
している。外側ケーシング５ａの内面には環状の溝５ｅ
が設けられており、該溝５ｅ内にピストン部材９ａを収
容して、ピストン部材９ａの両側に油圧室１０、１０を
形成している。両油圧室１０、１０にはそれぞれ油孔１
１を介して図示しない油圧配管と接続している。１４は
気体である。
図面を参照しつつ説明する。図１は遠心圧縮機の部分断
面図である。なお、この図において従来技術として、図
２を用いて説明したものと同様の部分については同じ符
号を付しており、重複した説明は省略する。図に示すよ
うにディフューザ２の通路幅とスクロール３の断面積は
独立して可変となっている。５はケーシングであり、外
側ケーシング５ａ、シールプレート５ｂ、シュラウドケ
ーシング５ｃなどからなり、すべて固定（静止）してい
る。ディフューザ２では、シールプレート５ｂと可動デ
ィフューザ７の可動壁７ａとの間の隙間がディフューザ
通路となっている。可動ディフューザ７は可動壁７ａと
筒状部材７ｂを有する断面Ｌ字状の円環状部材で、内面
に環状のピストン部材７ｃを有している。８はシール部
材（０リング）である。シュラウドケーシング５ｃには
外周に環状の溝５ｄが設けられており、該溝５ｄ内にピ
ストン部材７ｃを収容して、ピストン部材７ｃの両側に
油圧室１０、１０を形成している。両油圧室１０、１０
は、それぞれ油孔１１、１１を介して、図示しない油圧
配管と接続している。１２は油圧制御用の油である。９
は側方に開口したＵ字状の断面を有する環状の可変スク
ロール部材であり、外周に環状のピストン部材９ａを有
している。外側ケーシング５ａの内面には環状の溝５ｅ
が設けられており、該溝５ｅ内にピストン部材９ａを収
容して、ピストン部材９ａの両側に油圧室１０、１０を
形成している。両油圧室１０、１０にはそれぞれ油孔１
１を介して図示しない油圧配管と接続している。１４は
気体である。
【００１１】次に本実施形態の作用を説明する。可動デ
ィフューザ７を油圧により動かして、ディフューザ通路
幅を、流量が多い場合に広くし、流量が少ない場合に狭
くするようにしたのでディフューザ２内で最適な流速と
流れ角を得ることができる。従って広い流量範囲にわた
って効率向上が図れると共に、低流量域では流れ角を小
さくできるので、逆流により発生するサージングを防ぐ
ことができる。
ィフューザ７を油圧により動かして、ディフューザ通路
幅を、流量が多い場合に広くし、流量が少ない場合に狭
くするようにしたのでディフューザ２内で最適な流速と
流れ角を得ることができる。従って広い流量範囲にわた
って効率向上が図れると共に、低流量域では流れ角を小
さくできるので、逆流により発生するサージングを防ぐ
ことができる。
【００１２】可変スクロール部材９を油圧により動かし
て、スクロール３の断面積を、流量が多い場合には大き
くし、流量が少ない場合に小さくするようにしたので、
スクロール３内で最適な流速を得ることができる。従っ
てスクロール３内損失を最少にして広い流量範囲にわた
って効率向上を図ることができる。ディフューザ通路幅
とスクロール断面積を独立して可変としたので、可動デ
ィフューザ７の変位に合せてスクロール断面積が変化す
るように可変機構を操作することにより、最適のマッチ
ングが得られ、広作動域化と高効率化の両立が可能とな
る。発明者等はインペラとディフューザを共通にして大
小２種類のスクロールについて実験を行ったところ、約
５％の効率の差が認められた。この実験結果から推定す
れば本発明により数〜十数％の効率向上が期待できる。
て、スクロール３の断面積を、流量が多い場合には大き
くし、流量が少ない場合に小さくするようにしたので、
スクロール３内で最適な流速を得ることができる。従っ
てスクロール３内損失を最少にして広い流量範囲にわた
って効率向上を図ることができる。ディフューザ通路幅
とスクロール断面積を独立して可変としたので、可動デ
ィフューザ７の変位に合せてスクロール断面積が変化す
るように可変機構を操作することにより、最適のマッチ
ングが得られ、広作動域化と高効率化の両立が可能とな
る。発明者等はインペラとディフューザを共通にして大
小２種類のスクロールについて実験を行ったところ、約
５％の効率の差が認められた。この実験結果から推定す
れば本発明により数〜十数％の効率向上が期待できる。
【００１３】本発明は以上説明した実施形態に限定され
るものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の
変更が可能である。例えばディフューザはベーンレスデ
ィフューザとして説明したが、図１に一点鎖線で示した
ように可動ディフューザ７にガイドベーン１３を設ける
ようにしてもよい。
るものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の
変更が可能である。例えばディフューザはベーンレスデ
ィフューザとして説明したが、図１に一点鎖線で示した
ように可動ディフューザ７にガイドベーン１３を設ける
ようにしてもよい。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明の遠心圧縮機
はディフューザ通路幅とスクロールの断面積とを独立し
て可変にしたので、広い流量範囲にわたってディフュー
ザとスクロールのマッチングを図ることができ、従って
広い作動範囲にわたって高効率を達成できるとともに低
流量域でのサージングを防止することができるなどの優
れた効果を有する。
はディフューザ通路幅とスクロールの断面積とを独立し
て可変にしたので、広い流量範囲にわたってディフュー
ザとスクロールのマッチングを図ることができ、従って
広い作動範囲にわたって高効率を達成できるとともに低
流量域でのサージングを防止することができるなどの優
れた効果を有する。
【図１】本発明の遠心圧縮機の要部断面図である。
【図２】従来の遠心圧縮機の図面で、（Ａ）は正面断面
図、（Ｂ）は側面断面図である。
図、（Ｂ）は側面断面図である。
２ ディフューザ ３ スクロール
Claims (3)
- 【請求項１】 インペラを囲繞して設けられたディフュ
ーザと、該ディフューザの外周に設けられたスクロール
とを有してなる遠心圧縮機であって、ディフューザ通路
幅とスクロールの断面積とを独立して可変としたことを
特徴とする遠心圧縮機。 - 【請求項２】 ディフューザはベーンレスディフューザ
である請求項１記載の遠心圧縮機。 - 【請求項３】 ディフューザはベーンドディフューザで
ある請求項１記載の遠心圧縮機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9183733A JPH1130199A (ja) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | 遠心圧縮機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9183733A JPH1130199A (ja) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | 遠心圧縮機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1130199A true JPH1130199A (ja) | 1999-02-02 |
Family
ID=16141028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9183733A Pending JPH1130199A (ja) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | 遠心圧縮機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1130199A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011043130A (ja) * | 2009-08-24 | 2011-03-03 | Hitachi Appliances Inc | 遠心圧縮機及び冷凍装置 |
| US8118543B2 (en) | 2006-12-07 | 2012-02-21 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Centrifugal compressor having switchable two passages |
| JP2012137091A (ja) * | 2012-03-12 | 2012-07-19 | Ihi Corp | 遠心圧縮機ケーシング |
-
1997
- 1997-07-09 JP JP9183733A patent/JPH1130199A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8118543B2 (en) | 2006-12-07 | 2012-02-21 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Centrifugal compressor having switchable two passages |
| JP2011043130A (ja) * | 2009-08-24 | 2011-03-03 | Hitachi Appliances Inc | 遠心圧縮機及び冷凍装置 |
| JP2012137091A (ja) * | 2012-03-12 | 2012-07-19 | Ihi Corp | 遠心圧縮機ケーシング |
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