KR20150046181A

KR20150046181A - Centrifugal compressor

Info

Publication number: KR20150046181A
Application number: KR20157006939A
Authority: KR
Inventors: 고이치 스기모토
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2013-06-25
Publication date: 2015-04-29
Also published as: CN104838149A; EP2886875B1; EP2886875A1; EP2886875A4; KR101743376B1; JP6138470B2; CN104838149B; WO2014087690A1; JP2014114727A

Abstract

서징의 발생을 억제하고, 그 작동 범위를 보다 더욱 넓히면서, 그 작동 효율을 높이는 것을 목적으로 한다. 디퓨저부(30)에 있어서, 환형상 원판부(31)와 환형상 원판(32)과의 사이의 디퓨저 유로(35)에 대하여, 연통부(40A)를 통하여, 볼류트부(22)로부터 디퓨저 유로(35) 내에 고압 압축 유체를 이송함으로써, 환형상 원판(32)으로부터 발생된 박리에 의한 역류 영역(H)이 디퓨저부(30)의 후측 가장자리를 향하여 뻗는 것을 방지한다.The present invention aims to suppress the occurrence of surging and increase its operating efficiency while widening its operating range. It is possible to prevent the diffuser 30 from diffusing from the volute portion 22 to the diffuser passage 35 between the annular disc portion 31 and the annular disc 32 through the communicating portion 40A, The high pressure fluid is prevented from extending toward the rear edge of the diffuser portion 30 due to the peeling generated from the annular disk 32. As a result,

Description

CENTRIFUGAL COMPRESSOR

본 발명은, 유체를 승압하여 압축 유체로 하는 원심 압축기에 관한 것으로, 특히 압축 유체의 토출측에 마련되는 디퓨저부를 구비한 원심 압축기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a centrifugal compressor for increasing the pressure of a fluid to make a compressed fluid, and more particularly to a centrifugal compressor having a diffuser portion provided on a discharge side of a compressed fluid.

원심 압축기는, 회전하는 허브 및 그 외주면에 장착된 다수의 원심날개를 가진 날개차와, 날개차를 수납함과 함께 유체의 유로를 형성하는 케이싱으로 주로 구성되어 있다.The centrifugal compressor mainly comprises a bladed wheel having a rotating hub and a plurality of centrifugal blades mounted on an outer circumferential surface of the hub, and a casing for forming a fluid flow path together with the bladder.

유체의 유로로서는, 날개차의 회전에 의하여 외부로부터 유체를 흡입하여 날개차에 유도하는 흡입 유로와, 날개차의 외주측에서 대략 원환형상을 이루고, 날개차로부터 토출되는 기류를 감속시킴으로써 정압을 회복시키는 디퓨저부와, 디퓨저부의 외주측에 마련되어, 단면적이 둘레 방향을 따라 확대되도록 형성되며, 기류를 감속-승압하는 소용돌이 형상의 볼류트부 및 출구관이 마련되어 있다.The flow path of the fluid includes a suction flow path for sucking the fluid from the outside by the rotation of the blades and guiding the fluid to the blades, an air flow which is formed in a substantially toric shape on the outer circumference side of the blades and decelerating the airflow discharged from the blades, And a vortex-shaped volute portion and an outlet pipe which are provided on the outer peripheral side of the diffuser portion and are formed so as to have a cross-sectional area enlarged along the circumferential direction.

이러한 원심 압축기에 있어서는, 날개차가 회전하면, 날개차가 외부로부터 도입된 가스나 공기 등의 유체를 압축한다. 이렇게 하여 형성된 유체의 흐름(기류)은, 날개차의 외주단으로부터 디퓨저부 및 볼류트부를 지나 출구관으로부터 외부로 송출된다.In such a centrifugal compressor, when the vane car rotates, the vane car compresses a fluid such as gas or air introduced from the outside. The flow (airflow) of the fluid thus formed is sent out from the outer peripheral end of the impeller through the diffuser portion and the bolt portion to the outside through the outlet pipe.

그런데, 원심 압축기에서는, 특유의 주기로 압축 공기를 토출함으로써 압력 및 유량이 변동하고, 일종의 자발 진동을 일으키는 서징(surging)이라는 현상이 발생한다. 이 서징이 발생하는 압력 및 유량이 소유량측의 작동 한계를 결정하는 것이다.However, in the centrifugal compressor, the phenomenon that the pressure and the flow rate fluctuate by discharging the compressed air at a specific cycle, and a phenomenon of surging which causes a kind of spontaneous vibration occurs. The pressure and flow rate at which this surging occurs determines the operating limits of the volume side.

한편, 유량이 증가하면 날개차 또는 디퓨저부에서 초킹(choking)이라 불리는 유체의 폐색이 발생하여, 대유량측의 유량 범위가 제한된다.On the other hand, when the flow rate increases, clogging of the fluid called choking occurs in the wing car or the diffuser portion, and the flow rate range on the large flow side is limited.

따라서, 원심 압축기에 있어서는, 안정된 작동을 실현하기 위하여, 소유량측에서는 서징이 발생하지 않고, 대유량측에서는 초킹이 발생하지 않는 작동 범위에서 작동시킬 필요가 있다.Therefore, in the centrifugal compressor, in order to realize stable operation, it is necessary to operate in an operation range in which no surging occurs on the side of the ownership and no choking occurs on the side of the large flow rate.

그런데, 디퓨저부에 있어서는, 소유량측에서는, 디퓨저 유로 내에 디퓨저 유로벽으로부터 박리가 발생하고, 그 박리에 의하여 발생하는 역류 영역이 디퓨저부의 후측 가장자리에 도달했을 때에, 볼류트부로부터의 역류가 날개차에 도달하여 서징이 발생하는 것이 알려져 있다.In the diffuser portion, on the proprietary side, peeling occurs from the diffuser channel wall in the diffuser channel, and when the reverse flow region generated by the peeling reaches the rear edge of the diffuser portion, And it is known that surging occurs.

따라서, 예를 들면, 특허문헌 1에 기재된 기술에 있어서는, 디퓨저의 벽면의 이측에, 유체의 유동 방향을 따라 순환 통로를 마련하여, 이 순환 통로의 제1 개구를 디퓨저의 벽면의 임펠러(날개차)의 유체 출구측에 형성하고, 제2 개구를 디퓨저의 벽면의 토출구측에 형성하고 있다.Therefore, for example, in the technique described in Patent Document 1, a circulation passage is provided along the flow direction of the fluid on the side of the wall surface of the diffuser, and the first opening of the circulation passage is connected to the impeller And the second opening is formed on the discharge port side of the wall surface of the diffuser.

이러한 구성에 있어서는, 역류가 발생하기 쉬운 디퓨저의 벽면 근방을 흐르는 유체는, 제2 개구로부터 순환 통로에 진입하여 제1 개구로부터 토출되는 순환류가 되어, 디퓨저에서의 겉보기의 유량이 증가한다. 이로써, 벽면의 근방의 흐름이 원활한 것이 되며, 유체의 역류의 생성을 억제하여 서징까지의 유량 범위를 확대할 수 있다. 그 결과, 디퓨저로서의 기능을 해치지 않고 저유량 시에 있어서의 유체의 역류에 의한 서징의 발생을 확실하게 억제할 수 있다.In this configuration, the fluid flowing in the vicinity of the wall surface of the diffuser, which is liable to generate backflow, flows into the circulation passage from the second opening, and becomes a circulating flow discharged from the first opening, thereby increasing the apparent flow rate in the diffuser. Thereby, the flow in the vicinity of the wall surface becomes smooth, and the generation of the reverse flow of the fluid is suppressed, and the flow rate range up to the surging can be expanded. As a result, it is possible to reliably suppress the occurrence of surging due to the back flow of the fluid at a low flow rate without impairing the function of the diffuser.

또, 특허문헌 2에 기재된 기술에 있어서는, 디퓨저 유로에 흐르는 유체의 일부를 디퓨저 유로에 있어서의 하류측 영역으로부터 상류측 영역까지 순환 유체로서 되돌리는 순환 유로를 구비하고, 순환 유로에 흐르는 유체는, 냉각 수단에 의하여 냉각되는 구성을 가지고 있다.In the technique described in Patent Document 2, there is provided a circulating flow path for returning a part of the fluid flowing through the diffuser flow path as a circulating fluid from a downstream side region to an upstream side region in the diffuser flow path, And cooled by a cooling means.

이로써, 순환 유로를 흐르는 유체는 냉각되어 디퓨저 유로의 상류측 영역에 되돌려진다. 이로써, 원심 압축기의 압축 성능이 향상된다.As a result, the fluid flowing through the circulation flow path is cooled and returned to the region on the upstream side of the diffuser flow path. As a result, the compression performance of the centrifugal compressor is improved.

일본 공개특허공보 2005-240680호Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-240680 일본 공개특허공보 2010-151034호Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2010-151034

그러나, 원심 압축기의 작동 범위를 더욱 넓히는 것이 항상 요구되고 있어, 여전히 개선의 여지가 있다.However, it is always required to further expand the operating range of the centrifugal compressor, and there is still room for improvement.

특허문헌 1, 2에 기재된 기술은, 모두, 디퓨저 유로 내를 흐르는 유체의 일부를 순환시켜 겉보기의 유량을 증대시킴으로써, 유체의 역류의 생성을 억제하고 있기 때문에, 실질적인 작동 효율이 저하되고 있다.All of the technologies described in Patent Documents 1 and 2 are effective in reducing the operational efficiency because circulation of a part of the fluid flowing in the diffuser passage increases the apparent flow rate to suppress the generation of back flow of the fluid.

본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 서징의 발생을 억제하여 작동 범위를 보다 더욱 넓히면서, 그 작동 효율을 높일 수 있는 원심 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a centrifugal compressor capable of increasing the operating efficiency while further increasing the operating range by suppressing the occurrence of surging.

본 발명은, 허브 및 그 외주면에 장착된 복수의 원심날개를 가지는 날개차와, 상기 날개차를 회전 가능하게 수용하는 케이싱을 구비하고, 상기 케이싱은, 상기 날개차의 회전에 의하여 외부로부터 흡입된 유체를 상기 날개차를 향하여 유도하는 흡입 유로와, 상기 날개차의 외주측에 환형상으로 형성되어, 상기 날개차의 회전에 의하여 외주측으로 토출되는 상기 유체의 흐름을 감속시키는 디퓨저부와, 상기 디퓨저부의 외주측에 형성되어, 둘레 방향을 따라 단면적이 점차 증대하는 소용돌이 형상의 볼류트부와, 상기 볼류트부의 단면적이 최대인 부분으로부터 외주측을 향하여 뻗는 출구관과, 상기 디퓨저부에 있어서 상기 유체가 흐르는 디퓨저 유로의 측벽면에 형성되어, 상기 볼류트부 내와 상기 디퓨저 유로 내를 연통하는 연통부를 구비하고, 상기 연통부의 디퓨저 유로측의 개구부가, 상기 디퓨저 유로의 하류측에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an air conditioner comprising a hub and a bladed wheel having a plurality of centrifugal blades mounted on the outer circumferential surface thereof and a casing rotatably receiving the bladed wheel, A diffuser portion formed in an annular shape on an outer circumferential side of the vane wheel to decelerate the flow of the fluid discharged to the outer circumferential side by rotation of the vane wheel, A volute portion formed on the outer peripheral side of the volute portion and having a cross sectional area gradually increasing along the circumferential direction; an outlet pipe extending from the portion having the largest cross-sectional area of the volute portion toward the outer circumferential side; And a communicating portion formed on a sidewall of the diffuser passage and communicating with the inside of the volute portion and the inside of the diffuser passage, And an opening on the diffuser flow path side of the communicating portion is formed on the downstream side of the diffuser flow path.

이러한 원심 압축기는, 날개차의 회전에 의하여, 외부로부터 흡입된 유체가, 흡입 유로를 거쳐, 날개차의 외주측의 디퓨저부에 토출되어 감속되고, 볼류트부로 흘러든다. 볼류트부에 있어서는, 단면적이 작은 쪽으로부터 큰 쪽으로 유체가 흘러, 출구관으로부터 외부로 고압 압축 유체로서 토출된다.In such a centrifugal compressor, the fluid sucked from the outside by the rotation of the impeller is discharged to the diffuser portion on the outer circumferential side of the impeller through the suction passage, decelerated, and flows into the volute portion. In the volute portion, the fluid flows from the smaller side to the larger side, and is discharged as a high-pressure compressed fluid from the outlet pipe to the outside.

이 때, 디퓨저부에 있어서는, 연통부를 통하여, 볼류트부 내의 고압 압축 유체가, 디퓨저 유로 내에 토출된다. 이로써 디퓨저 벽면으로부터 발생한 박리에 따른 역류 영역이 디퓨저부 후측 가장자리에 도달하는 유량을 보다 작게 하여 서징까지의 유량 범위를 확대할 수 있다. 또한, 디퓨저부를 통과한 고압 압축 유체를 볼류트부로부터 순환시킴으로써, 디퓨저부에 있어서의 효율을 저하시키는 일이 없다.At this time, in the diffuser portion, the high-pressure compressed fluid in the volute portion is discharged into the diffuser passage through the communicating portion. As a result, the flow rate at which the backflow region due to the peeling from the diffuser wall surface reaches the rear edge of the diffuser portion is made smaller, and the flow rate range up to the surge can be enlarged. Further, by circulating the high-pressure compressed fluid that has passed through the diffuser portion from the volute portion, the efficiency in the diffuser portion is not lowered.

이러한 연통부는, 상기 디퓨저부의 둘레 방향을 따라 간격을 두고 복수 형성되어 있는 것이 바람직하다. 연통부는, 관통공으로 해도 되고, 디퓨저부의 둘레 방향으로 연속하는 슬릿으로 해도 된다.It is preferable that a plurality of such communicating portions are formed at intervals along the circumferential direction of the diffuser portion. The communicating portion may be a through hole or a slit continuous in the circumferential direction of the diffuser portion.

그런데, 디퓨저 하류에는, 단면적이 둘레 방향을 따라 소용돌이 형상으로 확대되는 볼류트부 등, 비축대칭 구조물이 존재하는 경우가 많다. 이 영향에 의하여, 디퓨저 하류에 있어서는, 둘레 방향으로 불균일한 정압 분포가 존재한다. 이 불균일한 정압 분포에 의하여, 상기의 역류 영역의 디퓨저 유로벽에 대한 반경 방향의 길이가 둘레 방향과 다르다. 그리고, 역류 영역이, 가장 빨리 후측 가장자리에 도달한 개소로부터 서징을 일으킨다고 생각되고 있다.On the downstream side of the diffuser, there are many non-axially symmetric structures such as a volute portion in which the sectional area expands in a spiral shape along the circumferential direction. Due to this influence, there is a non-uniform static pressure distribution in the circumferential direction at the downstream of the diffuser. Due to the non-uniform static pressure distribution, the length of the backflow region in the radial direction with respect to the diffuser flow path wall is different from the circumferential direction. It is believed that the backflow region causes surging from the position where the backward edge reaches the earliest edge.

따라서, 상기 연통부는, 적어도, 상기 볼류트부의 단면적이 최대인 부분의 내주측에 형성하는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable that the connecting portion is formed at least on the inner circumferential side of the portion where the sectional area of the volute portion is the maximum.

또한, 상기 연통부는, 적어도, 상기 측벽면측의 단부를, 상기 디퓨저부의 내주측으로부터 외주측을 향하여 경사시켜 형성해도 된다. 이로써, 연통부로부터 디퓨저 유로 내로 토출되는 고압 압축 유체를, 디퓨저 벽면을 따르게 할 수 있어, 유체의 역류의 생성을 효과적으로 억제할 수 있다.The connecting portion may be formed such that at least the end on the sidewall surface side is inclined from the inner circumferential side to the outer circumferential side of the diffuser portion. As a result, the high-pressure compressed fluid discharged from the communication portion into the diffuser passage can follow the diffuser wall surface, and the generation of back flow of the fluid can be effectively suppressed.

또, 상기 연통부는, 적어도, 상기 측벽면측의 단부가, 상기 원심날개의 외주측 단부와 평행하게 형성되어 있는 구성으로 해도 된다.The connecting portion may be configured such that at least the end on the sidewall face side is formed parallel to the outer peripheral side end of the centrifugal impeller.

본 발명의 원심 압축기에 의하면, 서징의 발생을 억제하여, 그 작동 범위를 보다 더욱 넓히면서, 그 작동 효율을 높이는 것이 가능해진다.According to the centrifugal compressor of the present invention, the occurrence of surging can be suppressed, and the operation efficiency can be improved while widening the operation range thereof.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 원심 압축기의 부품 구성을 나타내는 도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 관한 원심 압축기의 축선을 따른 반단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 원심 압축기의 디퓨저부에 있어서의 유체의 흐름의 모습을 나타내는 도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 관한 원심 압축기의 주요부의 구성을 나타내는 도이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing a component configuration of a centrifugal compressor according to a first embodiment of the present invention. FIG.
2 is a half sectional view along the axis of the centrifugal compressor according to the first embodiment of the present invention.
3 is a view showing the state of the flow of fluid in the diffuser portion of the centrifugal compressor according to the first embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing a configuration of a main part of a centrifugal compressor according to a second embodiment of the present invention.

이하에, 본 발명에 관한 원심 압축기의 실시형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of a centrifugal compressor according to the present invention will be described with reference to the drawings.

〔제1 실시형태〕[First Embodiment]

본 발명의 제1 실시형태에 관한 원심 압축기(10)에 대하여 설명한다.The centrifugal compressor 10 according to the first embodiment of the present invention will be described.

도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 원심 압축기(10)는, 도시하지 않은 모터 또는 터빈 등의 구동 장치에 의하여 회전 구동되는 회전축(11)과, 회전축(11) 둘레로 회전하는 날개차(12)와, 회전축(11) 및 날개차(12)를 수용함과 함께 유체의 유로를 형성하는 케이싱(20)을 구비하고 있다.1 and 2, the centrifugal compressor 10 includes a rotating shaft 11 that is rotationally driven by a driving device such as a motor or a turbine (not shown), a blades 12 that rotate around the rotating shaft 11 And a casing 20 which accommodates the rotary shaft 11 and the blades 12 and forms a fluid flow path.

날개차(12)는, 회전축(11)과 일체로 마련된 허브(13)와, 허브(13)의 외주면에 마련된 복수의 블레이드(원심날개)(14)가 구비되어 있다. 허브(13)는, 회전축(11)의 일단측의 단부(13a)로부터 타단측의 단부(13b)를 향하여, 그 외경이 점차 확대되는 만곡면(13c)이 형성되어 있다. 복수의 블레이드(14)는, 허브(13)의 만곡면(13c)에, 둘레 방향으로 등간격으로 배치되어 있다. 여기에서 도 1에 나타내는 바와 같이, 블레이드(14)는, 허브(13)의 내주측에 마련한 내주날개(14A)와, 허브(13)의 외주측에 마련한 외주날개(14B)로 이루어지는, 다중 구성으로 해도 된다.The wing car 12 is provided with a hub 13 provided integrally with the rotary shaft 11 and a plurality of blades (centrifugal blades) 14 provided on the outer peripheral surface of the hub 13. The hub 13 is formed with a curved surface 13c whose outer diameter gradually increases from the end 13a of the rotary shaft 11 toward the end 13b of the other end. The plurality of blades 14 are arranged on the curved surface 13c of the hub 13 at regular intervals in the circumferential direction. 1, the blade 14 is composed of an inner blade 14A provided on the inner peripheral side of the hub 13 and an outer blade 14B provided on the outer peripheral side of the hub 13, .

케이싱(20)은, 일단(20a)측에 형성된 흡입구(29)로부터 날개차(12)를 향하여, 회전축(11)의 축선 방향을 따라 연속하는 흡입 유로(21)와, 날개차(12)의 외주측에 원환형상을 이루어 형성된 디퓨저부(30)와, 디퓨저부(30)의 외주(하류)측에 둘레 방향으로 연속하여 형성되어, 둘레 방향에 직교하는 단면에 있어서의 단면적이 둘레 방향을 따라 점차 확대되는 소용돌이 형상의 볼류트부(22)와, 볼류트부(22)의 최대 면적부(22b)에 접속되어 접선 방향으로 뻗는 출구관(23)을 구비하고 있다.The casing 20 includes a suction passage 21 continuous from the suction port 29 formed on one end 20a side to the bladder 12 along the axial direction of the rotary shaft 11, (Downstream) side of the diffuser portion 30, and the cross-sectional area of the cross-section perpendicular to the circumferential direction is formed along the circumferential direction Shaped vortex portion 22 and an outlet tube 23 connected to the maximum area portion 22b of the volute portion 22 and extending in the tangential direction.

여기에서, 최대 면적부(22b)에 대해서는, 볼류트부(22)의 둘레 방향에 있어서, 최소 면적부(22a)와 출구관(23)이 인접하고 있다. 그리고 볼류트부(22)의 최소 면적부(22a)와 출구관(23)과의 사이에는, 설부(28)가 형성되어 있다.Here, with respect to the maximum area 22b, the minimum area 22a and the outlet tube 23 are adjacent to each other in the circumferential direction of the volute portion 22. [ A tongue portion 28 is formed between the minimum area portion 22a of the volute portion 22 and the outlet pipe 23.

디퓨저부(30)는, 날개차(12)의 외주부 전체 둘레에 걸쳐, 내주측(날개차(12)측)과 외주측(볼류트부(22)측)에 개구하고 있다. 이 디퓨저부(30)는, 케이싱(20)의 일부에 의하여 형성된 환형상 원판부(31)와, 환형상 원판부(31)에 간격을 두고 대향 배치된 환형상 원판(32)과, 환형상 원판(32)에 일체로 형성되어, 환형상 원판(32)의 둘레 방향으로 등간격으로 마련된 디퓨저 베인(33)을 구비하고 있다. 디퓨저 베인(33)은, 환형상 원판(32)의 직경 방향에 대하여, 경사져 형성되어 있다. 이로써, 환형상 원판(32)의 둘레 방향에 있어서 서로 인접하는 디퓨저 베인(33, 33)의 간격은, 내주측으로부터 외주측을 향하여 점차 확대되도록 되어 있다.The diffuser portion 30 is open to the inner peripheral side (the vane car 12 side) and the outer peripheral side (the volute portion 22 side) over the entire outer peripheral portion of the vane car 12. [ The diffuser portion 30 includes an annular disc portion 31 formed by a part of the casing 20, a circular disc 32 disposed opposite to the annular disc portion 31 with a space therebetween, And a diffuser vane 33 integrally formed in the disk 32 and equally spaced in the circumferential direction of the circular disk 32. The diffuser vane 33 is formed obliquely with respect to the radial direction of the circular disk 32. As a result, the gap between the diffuser vanes 33 and 33 adjacent to each other in the circumferential direction of the annular disc 32 is gradually enlarged from the inner peripheral side to the outer peripheral side.

이러한 디퓨저부(30)에 있어서는, 환형상 원판부(31)와 환형상 원판(32)과의 사이가, 디퓨저 유로(35)로 되어 있다.In this diffuser portion 30, the diffuser flow path 35 is provided between the annular disc portion 31 and the annular disc 32.

본 실시형태에 있어서는, 환형상 원판(32) 및 디퓨저 베인(33)으로 이루어지는 디퓨저 부재(34)는, 케이싱(20)과는 별도가 되어, 케이싱(20)의 일부를 이루는 환형상 원판부(31)와, 환형상 원판부(31)에 대향하여 형성된 케이싱(20)의 지지부(24)와의 사이에 끼워 넣어지도록 마련되어 있다. 그리고, 환형상 원판(32)의 내주측 단부(32a)는, 환형상 원판부(31)와의 간격이, 날개차(12)의 외주부(12a)로부터 외주로 감에 따라 점차 축소되는 만곡면 형상으로 되어 있다.The diffuser member 34 composed of the annular disc 32 and the diffuser vane 33 is formed separately from the casing 20 and is constituted by an annular disk portion constituting a part of the casing 20 31 and the supporting portion 24 of the casing 20 formed opposite to the annular disk portion 31. [ The inner circumferential side end portion 32a of the circular disk 32 has a curved surface shape in which the distance from the circular disk portion 31 gradually decreases as it goes from the outer circumferential portion 12a of the vane roller 12 to the outer circumference Respectively.

또, 환형상 원판(32)의 외주측 단부(32b)는, 지지부(24)의 외주측 단부(24a)보다 외주측으로 뻗어, 볼류트부(22) 내에 돌출하도록 형성되어 있다. 환형상 원판(32)에 있어서, 지지부(24)의 외주측 단부(24a)보다 외주측에, 디퓨저 유로(35)에 면하는 측벽면(32c)과, 그 반대측의 배면(32d)을 연통하는 연통부(40A)가 형성되어 있다. 이 연통부(40A)는, 환형상 원판(32)의 둘레 방향에 있어서 간격을 두고 복수가 형성된, 각각 둘레 방향으로 연속하는 슬릿(41)으로 형성할 수 있다.The outer circumferential side end portion 32b of the annular disc 32 extends to the outer circumferential side than the outer circumferential side end portion 24a of the support portion 24 and is formed so as to protrude into the bolus portion 22. [ The annular disc 32 is provided with a side wall surface 32c facing the diffuser passage 35 and a rear surface 32d on the opposite side to the outer peripheral side end portion 24a of the support portion 24 And a communicating portion 40A is formed. The communicating portion 40A can be formed by a plurality of slits 41 formed in a circumferential direction of the annular disk 32 with intervals therebetween and continuous in the circumferential direction.

여기에서, 슬릿(41) 등으로 이루어지는 연통부(40A)는, 배면(32d)측의 개구단(40a)으로부터 측벽면(32c)측의 개구단(개구부)(40b)을 향하여, 디퓨저부(30)의 내주측으로부터 외주측으로 경사지도록 형성하는 것이 바람직하다.Here, the communicating portion 40A including the slit 41 and the like is formed so as to extend from the opening end 40a on the side of the back face 32d toward the opening end 40b on the side of the side wall face 32c, 30 so as to be inclined from the inner circumferential side to the outer circumferential side.

또한, 연통부(40A)에 있어서, 디퓨저 유로(35)측의 개구단(40b)은, 디퓨저 유로(35)의 하류측에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 개구단(40b)은, 보다 바람직하게는, 디퓨저부(30)의 외주부의 반경에 대하여, 디퓨저부(30)의 중심측으로부터 75%가 되는 위치보다 더욱 외주측에 형성되어 있는 것이 좋다. 이보다 내주측에서는 개구단(40a)과 개구단(40b)과의 정압차가 크기 때문에, 연통부(40A)로부터 디퓨저부(30)에 도입되는 흐름의 속도가 커져, 디퓨저 내부의 유동을 악화시켜 버린다.It is preferable that the open end 40b of the communicating portion 40A on the side of the diffuser passage 35 is formed on the downstream side of the diffuser passage 35. [ It is more preferable that the opening end 40b is formed on the outer peripheral side with respect to the radius of the outer peripheral portion of the diffuser portion 30 from the position which is 75% from the center side of the diffuser portion 30. [ On the inner peripheral side, since the static pressure difference between the opening end 40a and the opening end 40b is large, the flow speed from the communication part 40A to the diffuser part 30 increases, and the flow inside the diffuser is deteriorated.

상기와 같이 구성된 원심 압축기(10)의 동작에 대하여 이하에 설명한다.The operation of the centrifugal compressor 10 constructed as above will be described below.

원심 압축기(10)는, 도시하지 않은 모터 혹은 터빈 등의 구동 장치에 의하여, 날개차(12)를 회전축(11) 둘레로 회전 구동시킨다. 날개차(12)가 회전함으로써, 외부로부터 흡입구(29)를 통하여 케이싱(20) 내에 도입된 유체가, 흡입 유로(21)를 날개차(12)를 향하여 흐른다.The centrifugal compressor 10 rotates the blades 12 around the rotating shaft 11 by a driving device such as a motor or a turbine (not shown). The fluid introduced into the casing 20 from the outside through the suction port 29 flows through the suction flow path 21 toward the blades 12 as the bladder 12 rotates.

케이싱(20) 내에 도입된 유체는, 허브(13)와 일체로 회전하는 블레이드(14)의 회전에 의하여 원심력이 부여되어 압축된다. 압축된 유체의 흐름은, 날개차(12)의 외주단으로부터 외주측의 디퓨저부(30)에 흘러든다. 디퓨저부(30)에 있어서는, 날개차(12)로부터 외주측으로 토출되는 기류를, 둘레 방향에 있어서 서로 인접하는 디퓨저 베인(33, 33) 사이로 통과시킴으로써, 기류를 감속시켜, 정압을 회복시킨다. 그리고, 디퓨저부(30)로부터 외주의 볼류트부(22)에 흘러든 유체는, 최소 면적부(22a)로부터 최대 면적부(22b)를 향하여 흘러, 출구관(23)으로부터 고압 압축 유체로서 토출된다.The fluid introduced into the casing (20) is subjected to centrifugal force by the rotation of the blade (14) rotating integrally with the hub (13) and is compressed. The flow of the compressed fluid flows from the outer circumferential end of the impeller 12 to the diffuser portion 30 on the outer circumferential side. In the diffuser section 30, the airflow discharged from the impeller 12 to the outer circumferential side is passed between the diffuser vanes 33, 33 adjacent to each other in the circumferential direction, thereby reducing the air flow and restoring the static pressure. The fluid flowing from the diffuser portion 30 to the outer circumferential volute portion 22 flows from the minimum area portion 22a toward the maximum area portion 22b and is discharged from the outlet pipe 23 as a high- do.

여기에서, 도 3에 나타내는 바와 같이, 환형상 원판부(31)와 환형상 원판(32)과의 사이의 디퓨저 유로(35)에 대하여, 연통부(40A)를 통하여, 디퓨저부(30)를 거쳐 볼류트부(22) 내에 흘러든 고압 압축 유체가 끌려들어간다. 디퓨저부(30)에 있어서는, 유량의 저감에 따라, 디퓨저 유로(35) 내에 환형상 원판(32)으로부터 박리가 발생하고, 그 박리에 의한 역류 영역(H)이 디퓨저부(30)의 후측 가장자리(외주측의 가장자리부)를 향하여 뻗어 간다. 이 때, 볼류트부(22)로부터 연통부(40A)를 거쳐 디퓨저 유로(35) 내에 흘러든 고압 압축 유체의 흐름(R)에 의하여, 환형상 원판(32)을 따른 부분에 있어서의 유체의 유량을 늘릴 수 있다. 이로써, 환형상 원판(32)으로부터 발생한 대규모 박리에 의한 역류 영역(H)이 디퓨저부(30)의 후측 가장자리를 향하여 뻗는 것을 막을 수 있다.3, the diffuser section 30 is connected to the diffuser passage 35 between the annular disc section 31 and the annular disc 32 through the communicating section 40A, The high-pressure compressed fluid flowing into the volute portion 22 is drawn in. In the diffuser portion 30, as the flow rate is reduced, peeling occurs from the annular disk 32 in the diffuser passage 35, and the backward flow region H due to the peeling occurs in the rear edge of the diffuser portion 30 (Edge portion on the outer circumferential side). At this time, by the flow R of the high-pressure compressed fluid flowing from the volute portion 22 through the communicating portion 40A into the diffuser passage 35, the flow of the fluid in the portion along the annular disk 32 The flow rate can be increased. This prevents the backflow region (H) caused by the large-scale separation from the annular disc (32) from extending toward the rear edge of the diffuser portion (30).

이로써, 디퓨저부(30)에 있어서의 서징의 발생을 막는 것이 가능해져, 원심 압축기(10)의 작동 범위를 확대하는 것이 가능해진다.This makes it possible to prevent the occurrence of surging in the diffuser section 30 and to enlarge the operating range of the centrifugal compressor 10.

또, 연통부(40A)가 형성된 환형상 원판(32) 및 디퓨저 베인(33)으로 이루어지는 디퓨저 부재(34)는, 케이싱(20)과는 별도로 해도 된다. 이로써, 연통부(40A)의 가공을, 디퓨저 부재(34)의 단일체의 상태로 용이하게 행하는 것이 가능해진다.The diffuser member 34 composed of the annular disk 32 and the diffuser vane 33 provided with the communicating portion 40A may be separate from the casing 20. This makes it possible to easily perform the machining of the communicating portion 40A in a state of a single body of the diffuser member 34. [

그런데, 상기 연통부(40A)를 구성하는 복수의 슬릿(41)은, 디퓨저부(30)의 전체 둘레에 걸쳐서 형성해도 되지만, 둘레 방향의 일부에만 형성할 수도 있다.Incidentally, the plurality of slits 41 constituting the communicating portion 40A may be formed over the entire circumference of the diffuser portion 30, but may be formed only in a part of the circumferential direction.

디퓨저부(30)의 하류측에 있어서는, 단면적이 둘레 방향을 따라 확대되는 볼류트부(22)에 있어서, 둘레 방향으로 불균일한 정압 분포가 설부(28)의 근방에 존재하는 것이 알려져 있다.It is known that on the downstream side of the diffuser portion 30, a static pressure distribution in the circumferential direction exists in the vicinity of the tongue portion 28 in the volute portion 22 whose cross-sectional area is enlarged along the circumferential direction.

따라서, 상기 연통부(40A)를 구성하는 슬릿(41)을, 설부(28)를 기준으로 하여, 설부부터 상류측 30도까지의 범위에만 형성해도 된다.Therefore, the slit 41 constituting the communication portion 40A may be formed only in the range from the tongue portion to the upstream side of 30 degrees with the tongue portion 28 as a reference.

또, 상기 연통부(40A)를 구성하는 슬릿(41)을, 압력 분포가 있는, 설부(28)를 기준으로 하여 상류측 30도부터 하류측 30도의 영역에만 형성해도 된다.The slit 41 constituting the communicating portion 40A may be formed only in the region from the upstream side 30 degrees to the downstream side 30 degrees with respect to the tongue 28 having the pressure distribution.

〔제2 실시형태〕[Second embodiment]

다음으로, 본 발명의 제2 실시형태에 대하여 설명한다. 이하에 설명하는 제2 실시형태에 있어서, 상기 제1 실시형태와 공통되는 구성에 대해서는, 도면 중에 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략하고, 상기 제1 실시형태와의 차이를 중심으로 설명을 행한다.Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment described below, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals in the drawings, and the description thereof will be omitted, and the difference from the first embodiment will be mainly described.

도 4에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 연통부(40B)가, 슬릿(41)이 아니라 관통공(42)에 의하여 형성됨과 함께, 이 관통공(42)으로 이루어지는 연통부(40B)가, 환형상 원판(32)의 배면(32d)측의 개구단(40a)으로부터 측벽면(32c)측의 개구단(40b)을 향하여, 환형상 원판(32)의 직경 방향에 대하여, 디퓨저 베인(33)의 외주측 단부(33b)와 평행하게, 동일한 정도의 각도만큼 경사져 형성되어 있다.4, the communicating portion 40B is formed not by the slit 41 but by the through hole 42, and the communicating portion 40B formed of the through hole 42, From the opening end 40a of the annular disc 32 on the side of the back face 32d toward the opening end 40b on the side of the side wall face 32c with respect to the radial direction of the annular disc 32, And is formed to be inclined by the same degree of angle in parallel with the outer circumferential side end portion 33b of the outer circumferential portion 33. [

이와 같이 하면, 연통부(40B)를 통하여 개구단(40b)으로부터 디퓨저 유로(35) 내에 흘러드는 고압 압축 유체는, 둘레 방향에서 인접하는 디퓨저 베인(33, 33) 사이의 흐름을 어지럽히는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 디퓨저부(30)에 있어서의 서징의 발생을 보다 확실하게 방지하는 것이 가능해져, 원심 압축기(10)의 작동 범위를 더욱 확대할 수 있다.In this way, the high-pressure compressed fluid flowing from the opening end 40b through the communicating section 40B into the diffuser passage 35 suppresses disturbance of the flow between the adjacent diffuser vanes 33, 33 in the circumferential direction can do. Therefore, occurrence of surging in the diffuser section 30 can be more reliably prevented, and the operating range of the centrifugal compressor 10 can be further expanded.

이 경우에도, 상기 연통부(40B)를, 설부(28)에 대하여 상류측 30도까지의 범위에만 형성해도 된다.In this case as well, the communicating portion 40B may be formed only in a range up to 30 degrees from the upstream side with respect to the tongue 28. [

다만, 본 발명은, 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 적절히 변경할 수 있다.However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be suitably changed within a range not deviating from the gist of the present invention.

예를 들면, 연통부(40A, 40B)는, 그 단면 형상, 크기, 배치 등에 대하여, 전혀 한정되는 것은 아니다.For example, the cross-sectional shape, size, arrangement, etc. of the communicating portions 40A, 40B are not limited at all.

또, 연통부(40A, 40B)를, 내주측과 외주측에 복수 열(복수 겹)로 배치하는 것도 가능하다.It is also possible to arrange the communicating portions 40A and 40B in a plurality of rows (a plurality of layers) on the inner peripheral side and the outer peripheral side.

또, 디퓨저 베인(33)은 없어도 되고, 케이싱(20)과 지지부(24)는 일체 구조로 해도 된다.The diffuser vane 33 may be omitted, and the casing 20 and the support portion 24 may be integrally formed.

10 원심 압축기
11 회전축
12 날개차
12a 외주부
13 허브
13a 단부
13b 단부
13c 만곡면
14 블레이드(원심날개)
14A 내주날개
14B 외주날개
20 케이싱
20a 일단
21 흡입 유로
22 볼류트부
22a 최소 면적부
22b 최대 면적부
23 출구관
24 지지부
24a 외주측 단부
28 설부
29 흡입구
30 디퓨저부
31 환형상 원판부
32 환형상 원판
32a 내주측 단부
32b 외주측 단부
32c 측벽면
32d 배면
33 디퓨저 베인
33b 외주측 단부
34 디퓨저 부재
35 디퓨저 유로
40A, 40B 연통부
40a 개구단
40b 개구단(개구부)
41 슬릿
42 관통공10 Centrifugal compressor
11 Rotary shaft
12 wing cars
12a outer periphery
13 Hub
13a end
13b end
13c curved face
14 Blades (Centrifugal blades)
14A inner wing
14B Outer wing
20 casing
20a once
21 suction flow path
22 volute part
22a minimum area portion
22b maximum area
23 outlet pipe
24 support
24a outer peripheral side end
28 Tongue
29 Inlet
30 diffuser section
31 ring-
32 ring disk
32a inner peripheral side end
32b outer peripheral end
32c side wall surface
32d back surface
33 diffuser vane
33b outer peripheral side end
34 diffuser member
35 diffuser euros
40A and 40B,
40a club
40b openings (openings)
41 slit
42 through hole

Claims

A wing car having a hub and a plurality of centrifugal blades mounted on an outer circumferential surface thereof,
And a casing for rotatably receiving the vane wheel,
The casing includes a suction passage for guiding the fluid sucked from the outside by the rotation of the vane wheel toward the vane car,
A diffuser portion which is formed in an annular shape on an outer peripheral side of the vane wheel and decelerates the flow of the fluid discharged to the outer circumferential side by rotation of the vane wheel,
A volute portion formed in the outer peripheral side of the diffuser portion and having a cross-sectional area gradually increasing along the circumferential direction,
An outlet pipe extending from a portion having the largest cross-sectional area of the bolt portion toward the outer peripheral side,
And a communicating portion formed in a sidewall of the diffuser passage in which the fluid flows in the diffuser portion and communicating with the inside of the volute portion and the inside of the diffuser passage,
And an opening on the diffuser flow path side of the communication portion is formed on the downstream side of the diffuser flow path.

The method according to claim 1,
Wherein a plurality of the communicating portions are formed at intervals along the circumferential direction of the diffuser portion.

The method according to claim 1 or 2,
Wherein the communicating portion is formed at least on an inner peripheral side of a portion where the cross-sectional area of the bolt portion is maximum.

The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the connecting portion is formed such that at least an end portion on the sidewall surface side is inclined from an inner circumferential side to an outer circumferential side of the diffuser portion.

The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein at least the side wall surface side end portion of the communication portion is formed parallel to the outer peripheral side end portion of the centrifugal impeller.