KR20100008002A - 압축기 - Google Patents

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히로유키 호소야
히로시 스즈키
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미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

순환 유로에 있어서의 공명음을 억제하여, 압축기로부터 발생하는 소음의 증가를 방지할 수 있는 압축기를 제공한다. 회전 축선을 중심으로 회전 구동되는 복수장의 날개와, 회전 축선을 따라 연장되며, 기체를 날개로 유도하는 기체 입구부 (4) 와, 회전 축선을 중심으로 한 원주 상에 배치되며, 기체 입구부 (4) 와 날개의 슈라우드부를 연통시키는 순환 유로 (5) 와, 회전 축선을 중심으로 한 직경 방향으로 연장되며, 순환 유로를 분할하는 스트러트 (9) 가 형성되고, 스트러트 (9) 에 의해 분할된 순환 유로 (5) 에 있어서의 둘레 방향을 따른 방향의 길이에 기초하여 구해지는 공명 주파수가, 날개의 회전수 및 상기 날개의 개수에 기초하여 구해지는 소음 주파수보다 큰 것을 특징으로 한다.
압축기

Description

압축기{COMPRESSOR}
본 발명은 압축기에 관한 것이다.
종래, 압축기의 작동 범위를 확대하기 위하여, 압축기의 하우징에 기체의 흡기구와, 날개차의 슈라우드부 사이를 연통시키는 기체의 순환 유로를 형성하는 기술이 알려져 있다 (예를 들어, 특허 문헌 1 참조.).
[특허 문헌 1] 일본 공개특허공보 2004－027931호
발명의 개시
그러나 상기 서술한 기술과 같이 단순히 순환 유로를 형성하면, 압축기의 운전 상태에 따라서는 순환 유로에 있어서 공명이 발생할 우려가 있었다. 즉, 기체를 압축하는 날개의 회전에 의해 발생하는 소음의 주파수가, 순환 유로의 공명 주파수와 일치하면 공명이 발생할 우려가 있었다. 이와 같이, 순환 유로에 있어서 공명이 발생하면, 압축기의 운전에 의해 발생하는 소음이 커진다는 문제가 있었다.
상기 서술한 날개의 회전에 의해 발생하는 소음의 주파수는, 주로 날개의 회전수 (N) 와, 날개의 개수 (Z) 에 기초하여 정해지는 것이다. 이하에서는, 이 소음을 NZ 소음으로 표기한다.
본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 순환 유로에 있어서의 공명음을 억제하여, 압축기로부터 발생하는 소음의 증가를 방지할 수 있는 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 이하의 수단을 제공한다.
본 발명의 제 1 양태는, 회전 축선을 중심으로 회전 구동되는 복수개의 날개와, 상기 회전 축선을 따라 연장되며, 기체를 상기 날개로 유도하는 기체 입구부와, 상기 회전 축선을 중심으로 한 원주 상에 배치되며, 상기 기체 입구부와 상기 날개의 슈라우드부를 연통시키는 순환 유로와, 상기 회전 축선을 중심으로 한 직경 방향으로 연장되어, 상기 순환 유로를 분할하는 스트러트가 형성되고, 상기 스트러트에 의해 분할된 상기 순환 유로에 있어서의 둘레 방향을 따른 방향의 길이에 기초하여 구해지는 공명 주파수가, 상기 날개의 회전수 및 상기 날개의 개수에 기초하여 구해지는 소음 주파수보다 큰 압축기를 제공한다.
본 발명의 제 1 양태에 의하면, 순환 유로에 관한 공명 주파수가, 날개의 회전수 및 개수에 기초하여 구해지는 소음 주파수, 즉 NZ 소음의 주파수보다 크기 때문에, 순환 유로에 있어서 공명의 발생을 억제할 수 있다.
특히, 날개의 회전수를, 본 발명의 압축기에 있어서의 날개의 최대 회전수로 함으로써, 본 발명의 압축기의 모든 운전 범위에 있어서 공명의 발생을 억제할 수 있다.
본 발명의 제 2 양태는, 회전 축선을 중심으로 회전 구동되는 복수개의 날개와, 상기 회전 축선을 따라 연장되며, 기체를 상기 날개로 유도하는 기체 입구부와, 상기 회전 축선을 내측에 포함하는 대략 통 상에 배치되며, 상기 기체 입구부와 상기 날개의 슈라우드부를 연통시키는 순환 유로와, 상기 회전 축선을 중심으로 한 직경 방향으로 연장되며, 상기 순환 유로를 분할하는 스트러트가 형성되고, 상기 스트러트에 의해 분할된 상기 각각의 순환 유로에 있어서의 둘레 방향을 따른 방향의 길이가, 상기 각각의 순환 유로에 따라 상이한 압축기를 제공한다.
본 발명의 제 2 양태에 의하면, 각각의 순환 유로에 있어서의 둘레 방향을 따른 방향의 길이가 상이하기 때문에, 각각의 순환 유로에 관한 공명 주파수가 상이하게 된다. 즉, 각각의 순환 유로에 있어서 공명이 발생하는 주파수가 상이하기 때문에, 모든 순환 유로에 있어서 동시에 공명이 발생하는 경우와 비교하여 공명음의 크기를 억제할 수 있다.
상기 발명의 제 1 양태 또는 제 2 양태에 있어서는, 상기 스트러트에 있어서의 상기 순환 유로와 대향하는 면이 곡면으로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 함으로써, 스트러트에 있어서의 순환 유로와 대향하는 면이 평면으로 구성되어 있는 경우와 비교하여, 상기 대향하는 면이 곡면으로 구성되어 있기 때문에 순환 유로에 관한 공명 주파수가 높아진다. 그 때문에, 순환 유로에 관한 공명 주파수를 NZ 소음의 주파수보다 크게 하기 쉬워, 순환 유로에 있어서의 공명의 발생을 억제하기 쉽다.
상기 발명의 제 1 양태 또는 제 2 양태에 있어서는, 상기 스트러트에 있어서의 상기 회전 축선을 중심으로 하는 직경 방향을 따른 방향의 길이가, 상기 회전 축선 방향을 따라 변화하는 것이 바람직하다.
이와 같이 함으로써, 스트러트에 있어서의 직경 방향을 따른 방향의 길이를, 회전 축선 방향을 따라 변화시킴으로써, 순환 유로에 있어서의 직경 방향을 따른 방향의 길이도 회전 축선 방향을 따라 변화된다. 그렇게 되면, 순환 유로에 관한 공명 주파수도 회전 축선 방향을 따라 변화하게 되기 때문에, NZ 소음과 주파수가 일치하는 순환 유로에 있어서의 일부 영역에서만 공명이 발생하게 된다. 즉, 순환 유로에 있어서의 직경 방향의 길이가 일정한 경우와 비교하여, 공명이 발생하는 영역이 좁아지기 때문에 발생하는 공명음의 크기를 억제할 수 있다.
본 발명의 제 1 양태에 관한 압축기에 의하면, 순환 유로에 관한 공명 주파수가, 날개의 회전수 및 개수에 기초하여 구해지는 소음 주파수, 즉 NZ 소음의 주파수보다 크기 때문에, 순환 유로에 있어서 공명의 발생을 억제하여, 압축기로부터 발생하는 소음의 증가를 방지할 수 있다는 효과를 발휘한다.
본 발명의 제 2 양태에 관한 압축기에 의하면, 각각의 순환 유로에 있어서 공명이 발생하는 주파수가 상이하기 때문에, 모든 순환 유로에 있어서 동시에 공명이 발생하는 경우와 비교하여 공명음의 크기를 억제하여, 압축기로부터 발생하는 소음의 증가를 방지할 수 있다는 효과를 발휘한다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 터보 차저의 컴프레서의 구성을 설명하는 단면도이다.
도 2 는 도 1 의 컴프레서의 구성을 설명하는 평면시도이다.
도 3 은 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 컴프레서의 순환 유로의 구성을 설명하는 모식도이다.
도 4 는 본 발명의 제 3 실시형태에 관한 컴프레서의 순환 유로의 구성을 설명하는 모식도이다.
도 5 는 본 발명의 제 4 실시형태에 관한 컴프레서의 순환 유로의 구성을 설명하는 모식도이다.
도 6 은 도 5 의 순환 유로의 구성을 설명하는 부분 사시도이다.
부호의 설명
1, 101, 201, 301 : 컴프레서 (압축기)
4 : 흡기 유로 (기체 입구부)
5, 105, 205, 305 : 순환 유로
9, 109, 209, 309 : 스트러트
11 : 날개
C : 회전 축선
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
[제 1 실시형태]
이하, 본 발명의 제 1 실시형태에 대하여 도 1 및 도 2 를 참조하여 설명한다.
도 1 은, 본 실시형태에 관한 터보 차저의 컴프레서의 구성을 설명하는 단면 도이다. 도 2 는, 도 1 의 컴프레서의 구성을 설명하는 평면도이다.
본 실시형태에서는, 본원 발명에 관한 컴프레서를, 엔진 등의 내연 기관으로부터 배출되는 배기 등에 의해 구동되는 터보 차저의 컴프레서에 적용하여 설명한다.
터보 차저의 컴프레서 (압축기 : 1) 에는, 도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 외형을 구성하는 케이싱 (2) 과, 공기를 압축하는 날개차 (3) 가 형성되어 있다.
케이싱 (2) 은, 본 실시형태의 터보 차저를 구성하는 컴프레서 (1) 및 터빈 (도시 생략) 의 외형을 구성하는 것이다. 터빈은 상기 서술한 내연 기관 등의 배기로부터 회전 구동력을 추출하는 것으로서, 추출한 회전 구동력을 컴프레서 (1) 의 날개차 (3) 에 공급하는 것이다.
케이싱 (2) 에는, 회전 축선 (C) 을 중심으로 하여 회전 가능하게 지지된 날개차 (3) 가 내부에 수납됨과 함께, 압축되기 전의 공기를 날개차 (3) 로 유도하는 흡기 유로 (기체 입구부 : 4) 와, 흡기 유로 (4) 와 후술하는 슈라우드부를 연통시키는 순환 유로 (5) 가 형성되어 있다.
흡기 유로 (4) 는, 회전 축선 (C) 과 거의 동축으로 연장되는 원주 형상의 유로로서, 날개차 (3) 의 공기 유입측에 배치되는 유로이다.
순환 유로 (5) 는, 날개차 (3) 의 상류측 단부 (端部) 를 둘러싸도록 케이싱 (2) 에 형성된 챔버 (6) 와, 챔버 (6) 와 슈라우드부 (15) 를 연통시키는 슬릿 (7) 으로 구성되어 있다.
챔버 (6) 는, 대략 원통 형상인 내주벽 (8) 에 의해 직경 방향 내측에 위치하는 흡기 유로 (4) 와 구획되어 있고, 또한 직경 방향을 따라 연장되며, 케이싱 (2) 과 내주벽 (8) 을 연결하는 스트러트 (9) 에 의해 둘레 방향으로 인접하는 챔버 (6) 와 구획되어 있다.
본 실시형태에서는, 12 개의 스트러트 (9) 가 둘레 방향으로 등간격으로 배치되어 있고, 스트러트 (9) 에 의해 분할되는 챔버 (6) 는 대략 동일 형상으로 되어 있다. 스트러트 (9) 에 있어서의 챔버 (6) 와 대향하는 면, 즉 둘레 방향을 향한 면에는 적어도 일부에 평탄한 영역이 형성되어 있다. 즉, 스트러트 (9) 와 내주벽 (8) 의 접속부, 및 스트러트 (9) 와 케이싱 (2) 의 접속부에 곡률 반경을 갖는 코너가 형성되어 있는 경우에도, 양 코너 사이에는 평탄한 영역이 형성되어 있다.
슬릿 (7) 은, 내주벽 (8) 에 형성된 노치로서, 챔버 (6) 에 있어서의 날개차 (3) 측의 단부와 슈라우드부 (15) 를 연통시키는 것이다.
챔버 (6) 에 있어서의 날개차 (3) 와는 반대측, 즉 상류측의 단부는 흡기 유로 (4) 와 연통되어 있다.
날개차 (3) 에는, 회전 축선 (C) 을 중심으로 회전 구동되는 허브부 (10) 와, 허브부 (10) 와 함께 회전 구동되는 복수의 날개 (11) 가 형성되어 있다.
허브부 (10) 는, 회전축 (도시 생략) 에 장착됨과 함께, 그 직경 방향 외측의 면에 복수의 날개 (11) 가 형성되는 부재이다.
날개 (11) 는 회전 구동됨으로써, 흡기 유로 (4) 로부터 흡입한 공기를 압축 하는 것이다. 날개 (11) 의 형상으로는 공지된 형상을 사용할 수 있고, 특별히 한정되는 것은 아니다.
날개 (11) 에는, 상류측의 가장자리부인 전연 (前緣 : 12) 과, 하류측의 가장자리부인 후연 (後緣 : 13) 과, 직경 방향 외측의 가장자리부인 외측 자유연 (自由緣 : 14) 이 형성되어 있다.
본 실시형태에서는, 날개차 (3) 의 직경 방향 외측 부분을 슈라우드부 (15) 라고 하고, 슈라우드부 (15) 는 구체적으로는 날개 (11) 를 포함하는 부분, 특히 외측 자유연 (14) 을 포함하는 부분을 말한다.
다음으로, 본 실시형태의 특징인 순환 유로 (5) 의 구성에 대하여 상세하게 설명한다.
순환 유로 (5) 는, 그 공명 주파수 (fR) 가, 날개차 (3) 가 발하는 소정의 소음의 주파수 (fNZ) 보다 높아지도록 형상이 설정되어 있다. 소정의 소음이란, 날개차 (3) 의 회전수 (N) 및 날개 (11) 의 개수 (Z) 에 의해 주파수가 정해지는 소음으로서, 이른바 NZ 소음이라고 불리는 소음이다.
상기 서술한, 순환 유로 (5) 에 있어서의 공명 주파수 (fR) 는, 이하의 식 (1) 에 의해 나타내고, NZ 소음의 주파수 (fNZ) 는 이하의 식 (2) 에 의해 나타낸다.
fR ＝ C/(2) … (1)
fNZ ＝ NZ/6 … (2)
여기서, C 는 음속이며, L 은 순환 유로 (5) 의 챔버 (6) 에 있어서의 회전 축선 (C) 을 중심으로 한 둘레 방향을 따른 길이 (이후, 둘레 방향 길이라고 표기한다.) 이다.
상기 서술한 식 (1) 및 식 (2) 에 기초하여, NZ 소음과 공명을 일으키는, 즉 fR ＝ fNZ 가 되는 순환 유로 (5) 의 챔버 (6) 의 둘레 방향 길이 (L) 는, 이하의 식 (3) 에 의해 나타낸다.
C/(2L) ＝ NZ/60
L ＝ (C/2) × (60/NZ) ＝ 30C/NZ… (3)
따라서, 챔버 (6) 의 둘레 방향 길이 (L) 를 상기 서술한 식 (3) 에 의해 구해지는 값보다 짧게 설정함으로써, 순환 유로 (5) 의 공명 주파수 (fR) 를 NZ 소음의 주파수 (fNZ) 보다 높게 할 수 있다. 특히, 본 실시형태의 날개차 (3) 의 최고 회전수, 즉 컴프레서 (1) 의 최고 회전수에 있어서의 NZ 소음의 주파수 (fNZ) 보다, 순환 유로 (5) 의 공명 주파수 (fR) 를 높게 함으로써, 순환 유로 (5) 에 있어서의 공명의 발생을 억제할 수 있다.
본 실시형태에서는, 챔버 (6) 의 둘레 방향 길이 (L) 는, 순환 유로 (5) 의 공명 주파수 (fR) 가 컴프레서 (1) 의 최고 회전수에 관한 NZ 소음의 주파수 (fNZ) 보다 높아지는 값으로 설정되어 있다.
상기 서술한 식 (1) 및 (3) 은, 본 실시형태에 관한 순환 유로 (5) 의 형상에 적용되는 식으로서, 순환 유로 (5) 의 형상이 상이한 경우에는 다른 식, 구체적으로는 계수가 상이한 식이 적용된다. 즉, 상기 서술한 식 (1) 및 (3) 을 일반적으로 표기하면, 각각 이하의 식 (4) 및 식 (5) 가 된다.
fR ＝ c1 × C/L … (4)
L ＝ 60c1 × C/(NZ) … (5)
여기서, c1 은 순환 유로 (5) 의 형상에 의해 정해지는 계수이다.
다음으로, 상기한 구성으로 이루어지는 컴프레서 (1) 에 있어서의 공기의 흐름에 대하여 설명한다.
컴프레서 (1) 의 날개차 (3) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 디퓨저 (도시 생략) 에 의해 발생된 회전 구동력에 의해, 회전 축선 (C) 을 중심으로 하여 회전 구동된다. 공기는 흡기 유로 (4) 를 통하여 날개차 (3) 로 끌려들어가고, 복수의 날개 (11) 사이를 흘러 주로 동압 (動壓) 이 승압된 후, 직경 방향 외측에 배치된 디퓨저 (도시 생략) 에 유입되어 동압의 일부가 정압 (靜壓) 으로 변환된다. 이와 같이 압력이 높아진 공기는, 내연 기관 등에 공급된다.
이 때, 컴프레서 (1) 가 서징(surging)을 일으키는 조건에 가까운 조건에서는, 챔버 (6) 내의 압력이 흡기 유로 (4) 내의 압력보다 높아진다. 그 때문에, 공기는 도 1 의 점선으로 나타내는 바와 같이, 날개차 (3) 의 슈라우드부 (15) 로부터 슬릿 (7), 챔버 (6), 흡기 유로 (4) 의 순으로 순환된다.
한편, 컴프레서 (1) 를 흐르는 공기의 유량이 서징 조건보다 큰 경우에는, 챔버 (6) 내의 압력은 흡기 유로 (4) 내의 압력보다 낮아진다. 그 때문에, 공기는 도 1 의 실선으로 나타내는 바와 같이, 흡기 유로 (4) 로부터 챔버 (6), 슬릿, 슈라우드부 (15) 의 순으로 흘러 날개차 (3) 에 유입된다.
상기 서술한 바와 같이, 컴프레서 (1) 가 운전 조건, 즉 회전수를 바꾸면서 운전되면, NZ 소음의 주파수 (fNZ) 도 회전수의 변화에 따라 변화된다.
그러나, 순환 유로 (5) 의 공명 주파수 (fR) 는, NZ 소음의 주파수 (fNZ) 보다 높게 설정되어 있기 때문에, 순환 유로 (5) 에 있어서 NZ 소음이 공명되지 않는다.
상기한 구성에 의하면, 순환 유로 (5) 에 관한 공명 주파수 (fR) 가, 날개 (11) 의 회전수 (N) 및 개수 (Z) 에 기초하여 구해지는 NZ 소음의 주파수 (fNZ) 보다 크기 때문에, 순환 유로 (5) 에 있어서 공명의 발생을 억제할 수 있다.
특히, 날개 (11) 의 회전수 (N) 를, 본 실시형태의 컴프레서 (1) 에 있어서의 날개 (11) 의 최대 회전수로 함으로써, 본 실시형태의 컴프레서 (1) 의 모든 운전 범위에 있어서 공명의 발생을 억제할 수 있다.
[제 2 실시형태]
다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 대하여 도 3 을 참조하여 설명한다.
본 실시형태의 컴프레서의 기본 구성은 제 1 실시형태와 동일하지만, 제 1 실시형태와는 순환 유로의 구성이 상이하다. 따라서, 본 실시형태에 있어서는, 도 3 을 사용하여 순환 유로의 구성만을 설명하고, 그 밖의 구성 요소 등의 설명을 생략한다.
도 3 은, 본 실시형태에 관한 컴프레서의 순환 유로의 구성을 설명하는 모식도이다.
또한, 제 1 실시형태와 동일한 구성 요소에는, 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
컴프레서 (압축기 : 101) 의 케이싱 (2) 에는, 도 3 에 나타내는 바와 같이 회전 축선 (C : 도 1 참조.) 을 중심으로 하여 회전 가능하게 지지된 날개차 (3 : 도 1 참조.) 가 내부에 수납됨과 함께, 압축되기 전의 공기를 날개차 (3) 로 유도하는 흡기 유로 (4) 와, 흡기 유로 (4) 와 슈라우드부 (15) 를 연통시키는 순환 유로 (105) 가 형성되어 있다.
순환 유로 (105) 는, 날개차 (3) 의 상류측 단부를 둘러싸도록 케이싱 (2) 에 형성된 챔버 (106) 와, 챔버 (106) 와 슈라우드부 (15) 를 연통시키는 슬릿 (7 : 도 1 참조.) 으로 구성되어 있다.
챔버 (106) 는, 대략 원통 형상인 내주벽 (8) 에 의해 직경 방향 내측에 위치하는 흡기 유로 (4) 와 구획되어 있고, 또한 직경 방향을 따라 연장되며, 케이싱 (2) 과 내주벽 (8) 을 연결하는 스트러트 (109) 에 의해 둘레 방향으로 인접하는 챔버 (106) 와 구획되어 있다.
본 실시형태에서는, 4 개의 스트러트 (109) 가 둘레 방향으로 상이한 간격으로 배치되어 있고, 스트러트 (109) 에 의해 분할되는 챔버 (106) 도 상이한 형상으 로 되어 있다. 구체적으로는, 하나의 스트러트 (109) 를 기준 (위상이 0 °) 으로 하면, 각 스트러트 (109) 는 기준 스트러트 (109) 로부터 시계 방향으로 위상이 약 50 ° 인 위치와, 약 120 ° 인 위치와, 약 230 ° 인 위치에 각각 배치되어 있다.
스트러트 (109) 에 있어서의 둘레 방향을 향한 면에는, 제 1 실시형태와 마찬가지로 적어도 일부에 평탄한 영역이 형성되어 있다.
상기한 구성으로 이루어지는 컴프레서 (101) 에 있어서의 공기의 흐름에 대해서는, 제 1 실시형태와 동일하므로 그 설명을 생략한다.
다음으로, 상기한 구성으로 이루어지는 컴프레서 (101) 에 있어서의 공명의 억제에 대하여 설명한다.
본 실시형태에 있어서의 순환 유로 (105) 에서는, 스트러트 (109) 의 배치 위상이 불균등하기 때문에, 스트러트 (109) 에 의해 구획되는 챔버 (106) 의 둘레 방향의 길이 (L) 도 각각 상이한 길이가 된다.
그렇게 되면, 각 순환 유로 (105) 에 있어서의 공명 주파수 (fR) 도 상이한 값이 되어, 각 순환 유로 (105) 에서는 각각 상이한 컴프레서 (101) 의 운전 조건, 즉 회전수에 있어서 공명이 발생한다. 즉, 각각의 순환 유로 (105) 에 있어서 공명이 발생하는 주파수 (fR) 가 상이하기 때문에, 모든 순환 유로에 있어서 동시에 공명이 발생하는 경우와 비교하여 공명음의 크기를 억제할 수 있다.
[제 3 실시형태]
다음으로, 본 발명의 제 3 실시형태에 대하여 도 4 를 참조하여 설명한다.
본 실시형태의 컴프레서의 기본 구성은 제 1 실시형태와 동일하만, 제 1 실시형태와는 순환 유로의 구성이 상이하다. 따라서, 본 실시형태에 있어서는, 도 4 를 사용하여 순환 유로의 구성만을 설명하고, 그 밖의 구성 요소 등의 설명을 생략한다.
도 4 는, 본 실시형태에 관한 컴프레서의 순환 유로의 구성을 설명하는 모식도이다.
또한, 제 1 실시형태와 동일한 구성 요소에는, 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
컴프레서 (압축기 : 201) 의 케이싱 (2) 에는, 도 4 에 나타내는 바와 같이 회전 축선 (C : 도 1 참조.) 을 중심으로 하여 회전 가능하게 지지된 날개차 (3 : 도 1 참조.) 가 내부에 수납됨과 함께, 압축되기 전의 공기를 날개차 (3) 로 유도하는 흡기 유로 (4) 와, 흡기 유로 (4) 와 슈라우드부 (15) 를 연통시키는 순환 유로 (205) 가 형성되어 있다.
순환 유로 (205) 는, 날개차 (3) 의 상류측 단부를 둘러싸도록 케이싱 (2) 에 형성된 챔버 (206) 와, 챔버 (206) 와 슈라우드부 (15) 를 연통시키는 슬릿 (7 : 도 1 참조.) 으로 구성되어 있다.
챔버 (206) 는, 대략 원통 형상인 내주벽 (8) 에 의해 직경 방향 내측에 위치하는 흡기 유로 (4) 와 구획되어 있고, 또한 직경 방향을 따라 연장되며, 케이싱 (2) 과 내주벽 (8) 을 연결하는 스트러트 (209) 에 의해 둘레 방향으로 인접하는 챔버 (206) 와 구획되어 있다.
스트러트 (209) 에 있어서의 둘레 방향을 향한 면은 곡면만으로 구성되어 있다. 즉, 스트러트 (9) 와 내주벽 (8) 의 접속부, 및 스트러트 (209) 와 케이싱 (2) 의 접속부에 곡률 반경을 갖는 코너가 연속되어 있어, 양 코너의 사이에 평탄한 영역이 형성되어 있지 않다.
이러한 스트러트 (209) 에 의해 구획된 챔버 (206) 의 형상으로는, 예를 들어 유로 단면이 원형이나, 타원형의 경우를 예시할 수 있는데, 적어도 스트러트 (209) 의 형상이 상기 서술한 바와 같은 형상이면 되고, 특별히 한정되는 것은 아니다.
상기한 구성으로 이루어지는 컴프레서 (201) 에 있어서의 공기의 흐름에 대해서는, 제 1 실시형태와 동일하므로 그 설명을 생략한다.
다음으로, 상기한 구성으로 이루어지는 컴프레서 (201) 에 있어서의 공명의 억제에 대하여 설명한다.
본 실시형태의 순환 유로 (205) 의 형상의 경우, 순환 유로 (205) 에 관한 공명 주파수 (fR) 는 이하의 식 (6) 으로 나타낸다.
fR ＝ 1.22 C/L … (6)
즉, 본 실시형태에 관한 순환 유로 (205) 의 공명 주파수 (fR) 는, 동일한 조건이면, 제 1 실시형태에 관한 순환 유로 (5) 의 공명 주파수 (fR) 와 비교하여 주파수가 높아진다. 그 때문에 본 실시형태에 관한 컴프레서 (201) 에 있어서 는, 순환 유로 (205) 에 관한 공명 주파수 (fR) 를, NZ 소음의 주파수 (fNZ) 보다 크게 하기 쉬워, 순환 유로 (205) 에 있어서의 공명의 발생을 억제하기 쉽다.
[제 4 실시형태]
다음으로, 본 발명의 제 4 실시형태에 대하여 도 5 를 참조하여 설명한다.
본 실시형태의 컴프레서의 기본 구성은 제 1 실시형태와 동일하지만, 제 1 실시형태와는 순환 유로의 구성이 상이하다. 따라서, 본 실시형태에 있어서는, 도 5 를 사용하여 순환 유로의 구성만을 설명하고, 그 밖의 구성 요소 등의 설명을 생략한다.
도 5 는, 본 실시형태에 관한 컴프레서의 순환 유로의 구성을 설명하는 모식도이다. 도 6 은, 도 5 의 순환 유로의 구성을 설명하는 부분 사시도이다.
또한, 제 1 실시형태와 동일한 구성 요소에는, 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
컴프레서 (압축기 : 301) 의 케이싱 (2) 에는, 도 5 및 도 6 에 나타내는 바와 같이, 회전 축선 (C) 을 중심으로 하여 회전 가능하게 지지된 날개차 (3) 가 내부에 수납됨과 함께, 압축되기 전의 공기를 날개차 (3) 로 유도하는 흡기 유로 (4) 와, 흡기 유로 (4) 와 슈라우드부 (15) 를 연통시키는 순환 유로 (305) 가 형성되어 있다.
순환 유로 (305) 는, 날개차 (3) 의 상류측 단부를 둘러싸도록 케이싱 (2) 에 형성된 챔버 (306) 와, 챔버 (306) 와 슈라우드부 (15) 를 연통시키는 슬릿 (7) 으로 구성되어 있다.
챔버 (306) 는, 대략 원통 형상인 내주벽 (8) 에 의해 직경 방향 내측에 위치하는 흡기 유로 (4) 와 구획되어 있고, 또한 직경 방향을 따라 연장되며, 케이싱 (2) 과 내주벽 (8) 을 연결하는 스트러트 (309) 에 의해 둘레 방향으로 인접하는 챔버 (306) 와 구획되어 있다.
챔버 (306) 는, 그 둘레 방향의 길이가, 회전 축선 (C) 방향의 상류측으로부터 하류측 (도 5 의 상측으로부터 하측) 을 향함에 따라 짧아지도록 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 스트러트 (309) 는, 그 둘레 방향의 길이가, 회전 축선 (C) 방향의 상류측으로부터 하류측을 향함에 따라 길어지도록 형성되어 있다.
또한, 챔버 (306) 의 둘레 방향의 길이는, 상기 서술한 바와 같이, 상류측으로부터 하류측을 향함에 따라 짧아져도 되고, 상류측으로부터 하류측을 향함에 따라 길어져도 되며, 또한 상류측으로부터 하류측을 향할 때에, 일단 (一端) 짧아진 후에 길어져도 되고, 반대로 일단 길어진 후에 짧아져도 되며, 특별히 한정되는 것은 아니다.
상기한 구성으로 이루어지는 컴프레서 (301) 에 있어서의 공기의 흐름에 대해서는, 제 1 실시형태와 동일하므로 그 설명을 생략한다.
다음으로, 상기한 구성으로 이루어지는 컴프레서 (301) 에 있어서의 공명의 억제에 대하여 설명한다.
본 실시형태에 관한 순환 유로 (305) 에서는, 스트러트 (309) 에 있어서의 직경 방향의 길이를, 회전 축선 (C) 방향의 상류측으로부터 하류측을 향함에 따라 길게 함으로써, 순환 유로 (305) 의 챔버 (306) 에 있어서의 직경 방향의 길이를 상류측으로부터 하류측을 향하여 짧게 한다.
그 때문에, 순환 유로 (305) 에 관한 공명 주파수 (fR) 도 회전 축선 (C) 방향을 따라 변화하게 되고, 순환 유로 (305) 에는 전체적으로 공통된 공명 주파수 (fR) 를 갖지 않게 된다. 그렇게 되면, NZ 소음의 주파수 (fNZ) 와 주파수가 일치하는 순환 유로 (305) 에 있어서의 일부 영역에서만 공명이 발생하게 되어, 순환 유로 (305) 에 있어서의 직경 방향의 길이가 일정한 경우와 비교하여, 공명이 발생하는 영역이 좁아지기 때문에, 발생하는 공명음의 크기를 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 기술 범위는 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변경을 가할 수 있다.
예를 들어, 상기한 실시형태에 있어서는, 본 발명을 원심식 압축기에 적용하여 설명했는데, 본 발명은 원심식 압축기에 한정되지 않고, 그 외 사류식 (斜流式) 압축기나, 축류식 (軸流式) 압축기 등 그 밖의 형식의 압축기에도 적용할 수 있는 것이다.

Claims (4)

  1. 회전 축선을 중심으로 회전 구동되는 복수개의 날개와,
    상기 회전 축선을 따라 연장되며, 기체를 상기 날개로 유도하는 기체 입구부와,
    상기 회전 축선을 중심으로 한 원주 상에 배치되며, 상기 기체 입구부와 상기 날개의 슈라우드부를 연통시키는 순환 유로와,
    상기 회전 축선을 중심으로 한 직경 방향으로 연장되며, 상기 순환 유로를 분할하는 스트러트가 형성되고,
    상기 스트러트에 의해 분할된 상기 순환 유로에 있어서의 둘레 방향을 따른 방향의 길이에 기초하여 구해지는 공명 주파수가, 상기 날개의 회전수 및 상기 날개의 개수에 기초하여 구해지는 소음 주파수보다 큰 압축기.
  2. 회전 축선을 중심으로 회전 구동되는 복수개의 날개와,
    상기 회전 축선을 따라 연장되며, 기체를 상기 날개로 유도하는 기체 입구부와,
    상기 회전 축선을 내측에 포함하는 대략 통 상에 배치되며, 상기 기체 입구부와 상기 날개의 슈라우드부를 연통시키는 순환 유로와,
    상기 회전 축선을 중심으로 한 직경 방향으로 연장되며, 상기 순환 유로를 분할하는 스트러트가 형성되고,
    상기 스트러트에 의해 분할된 상기 각각의 순환 유로에 있어서의 둘레 방향을 따른 방향의 길이가, 상기 각각의 순환 유로에 따라 상이한 압축기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스트러트에 있어서의 상기 순환 유로와 대향하는 면이 곡면으로 구성되어 있는 압축기.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스트러트에 있어서의 상기 회전 축선을 중심으로 하는 직경 방향을 따른 방향의 길이가, 상기 회전 축선 방향을 따라 변화하는 압축기.
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