JP2021148009A - 圧縮機 - Google Patents
圧縮機 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021148009A JP2021148009A JP2020045783A JP2020045783A JP2021148009A JP 2021148009 A JP2021148009 A JP 2021148009A JP 2020045783 A JP2020045783 A JP 2020045783A JP 2020045783 A JP2020045783 A JP 2020045783A JP 2021148009 A JP2021148009 A JP 2021148009A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow path
- compressor
- impeller
- diffuser
- vane body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
【課題】騒音がより一層低減された圧縮機を提供する。【解決手段】圧縮機は、軸線回りに回転する回転軸と、回転軸とともに回転することで、軸線方向一方側から径方向外側に向かって流体を圧送するインペラと、回転軸及びインペラを囲うとともに、インペラから圧送される流体を径方向外側に導くディフューザ流路が形成されたケーシングと、ディフューザ流路に、軸線の周方向に間隔をあけて複数設けられたディフューザベーンと、を備え、ディフューザベーンは、径方向外側に向かうに従って回転軸の回転方向に向かって延びるベーン本体と、ベーン本体の表面に形成された微小音響構造と、を有する。【選択図】図3
Description
本開示は、圧縮機に関する。
圧縮機を含むターボ機械では、回転部品の回転に伴って騒音が発生する。このような騒音が静止部品に伝播すると、当該静止部品の構造破壊を引き起こす虞がある。そこで、騒音防止を目的として、圧縮機の出口流路中に音響ライナを設ける構成が提唱されている(下記特許文献1)。この音響ライナは、流路に向かって開口する導入孔と、この導入孔の下流側に接続された音響空間とを有している。
しかしながら、上記のような圧縮機では流路内の流速が高いため、音響ライナの導入孔から音響空間に音波を導くに当たって、音響抵抗が大きくなっている。その結果、十分な音響低減効果が得られない可能性がある。
本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、騒音がより一層低減された圧縮機を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本開示に係る圧縮機は、軸線回りに回転する回転軸と、該回転軸とともに回転することで、軸線方向一方側から径方向外側に向かって流体を圧送するインペラと、前記回転軸及びインペラを囲うとともに、前記インペラから圧送される流体を径方向外側に導くディフューザ流路が形成されたケーシングと、前記ディフューザ流路に、前記軸線の周方向に間隔をあけて複数設けられたディフューザベーンと、を備え、前記ディフューザベーンは、径方向外側に向かうに従って前記回転軸の回転方向に向かって延びるベーン本体と、該ベーン本体の表面に形成された微小音響構造と、を有する。
本開示によれば、騒音がより一層低減された圧縮機を提供することができる。
<第一実施形態>
(圧縮機の構成)
以下、本開示の第一実施形態に係る圧縮機100について、図1と図2を参照して説明する。図1に示すように、圧縮機100は、回転軸1と、インペラ2と、ケーシング3と、ディフューザベーン4と、と、を備えている。
回転軸1は、軸線Acに沿って延びるとともに、当該軸線Ac回りに回転可能である。回転軸1の外周面には、インペラ2が固定されている。インペラ2は、ディスク21と、複数のブレード22と、を有している。ディスク21は、軸線Acを中心とする円盤状をなしている。ディスク21の外周面(主面21A)は、軸線Ac方向一方側から他方側に向かうに従って径方向内側から外側に向かって湾曲する曲面状をなしている。
この主面21A上には、周方向に間隔をあけて複数のブレード22が設けられている。詳しくは図示しないが、各ブレード22は、径方向内側から外側に向かうに従って、回転軸1の回転方向前方側から後方側に向かって湾曲している。インペラ2は、回転軸1とともに回転することで、軸線Ac方向一方側から導入された流体を径方向外側に向かって圧送する。
ケーシング3は、これら回転軸1、及びインペラ2を外周側から囲っている。ケーシング3の内部には、インペラ2を収容するとともに外部から導かれた流体を圧縮する圧縮流路Pと、圧縮流路Pの径方向外側に接続された出口流路Fと、が形成されている。圧縮流路Pは、インペラ2の外形に対応するように、軸線Ac方向一方側から他方側に向かうに従って次第に拡径している。圧縮流路Pの径方向外側の出口には出口流路Fが接続されている。
出口流路Fは、ディフューザ流路F1と、出口スクロールF2と、を有している。ディフューザ流路F1は、圧縮流路Pから導かれた流体の静圧を回復させるために設けられている。ディフューザ流路F1は、圧縮流路Pの出口から径方向外側に向かって延びる円環状をなしている。軸線Acを含む断面視では、ディフューザ流路F1の流路幅は延在方向の全域にわたって一定である。ディフューザ流路F1中には複数のディフューザベーン4が設けられている。ディフューザベーン4の構成については後述する。
ディフューザ流路F1の径方向外側の出口には、出口スクロールF2が接続されている。出口スクロールF2は、軸線Acの周方向に延びる渦巻き状をなしている。出口スクロールF2は、円形の流路断面を有している。出口スクロールF2の一部には、高圧流体を外部に導くための排気孔が形成されている(図示省略)。
(ディフューザベーンの構成)
ディフューザベーン4は、ディフューザ流路F1中で、周方向に間隔をあけて複数配列されている。各ディフューザベーン4は、径方向外側に向かうに従って回転軸1の回転方向に向かって延びるベーン本体41と、ベーン本体41の表面41Sに形成された微小音響構造5と、を有する。
図2に示すように、本実施形態に係る微小音響構造5は、ベーン本体41の表面41S上で互いに間隔をあけて配列された複数の凹部5Rである。各凹部5Rは、表面41Sからベーン本体41の内部に向かって凹んでいる。凹部5Rの表面41S側の部分(入口部Ra)は、他の部分(底部Rb)に比べて断面積が大きい。また、入口部Raと底部Rbとの間には段差が形成されている。入口部Raの断面積は延在長さの全域にわたって一定であり、底部Rbの断面積も延在長さの全域にわたって一定である。
凹部5Rの表面41Sからの深さL(つまり、入口部Raと底部Rbの長さの和)は、低減対象となる音の波長λの4分の1の長さである。つまり、L=(1/4)×λとされている。
(作用効果)
次に、圧縮機100の動作について説明する。圧縮機100を運転するに当たっては、まず外部の駆動源によって回転軸1を軸線Ac回りに回転させる。回転軸1の回転に伴ってインペラ2も回転し、これにより外部の流体が圧縮流路Pに導かれる。圧縮流路P中でインペラ2のブレード22に案内された流体は遠心力によって圧縮されて高圧状態となる。この高圧状態の流路は、ディフューザ流路F1、及び出口スクロールF2を経て外部に取り出される。
ここで、上記のような圧縮機100では、インペラ2の回転に伴う騒音が発生する。このような騒音のうち、特にNZ音と呼ばれる騒音は、圧縮機100の各部と共振を起こしやすいことから、その低減・抑制が肝要である。NZ音とは、インペラ2の羽根枚数(つまり、ブレード22の数)Nと、回転軸1の回転数Zとを積算した値に基づく周波数の騒音(離散周波数音)である。
このようなNZ音の低減・抑制を目的として、本実施形態では出口流路F1に配置されたベーン本体41に微小音響構造5が設けられている。これにより、ベーン本体41の表面41Sを流体が通過する際に、騒音を吸収・減衰させることができる。
さらに、上記構成によれば、微小音響構造5としての凹部5Rに音波が捕捉され、当該凹部5R内で減衰する。これにより、騒音が外部に漏れることを低減することができる。
また、上記構成によれば、凹部5Rの表面41Sからの深さLを、低減対象となる周波数の音の波長λの4分の1とすることで、凹部5Rの入口でZi=ρcの無反射境界条件が実現される。なお、Ziは音響インピーダンスであり、ρは密度、cは音速である。これにより、凹部5Rに捕捉された当該低減対象の周波数の音波を、外部に反射させずに減衰させることができる。
上記構成によれば、凹部5Rの表面41S側の部分(入口部Ra)は、他の部分(底部Rb)に比べて断面積が大きい。これにより、ベーン本体41の表面41Sのより広い領域で音波を捕捉することができる。
<第二実施形態>
続いて、本開示の第二実施形態について、図3と図4を参照して説明する。なお、上記の第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図3に示すように、本実施形態では微小音響構造5として、ベーン本体41の表面41Sに複数の管路5Pが形成されている。管路5Pは、両端が表面41Sに開口している。つまり、管路5Pは、断面視でU字状をなしている。管路5Pの長さLp(つまり、一端t1から他端t2までの長さ)は、低減対象となる音の波長λの2倍に設定されている(Lp=(1/4)×λ)。
上記構成によれば、管路5Pの一端t1から音波を導入することによって、当該管路5P内で音波の位相が変わった状態で、他端t2から放射される。この他端t2から放射される音波が、当該他端t2に入射する音波と干渉することで、これを減衰させることができる。
特に、上記構成によれば、管路5Pの長さは、低減対象の音の波長の2倍とされている。これにより、一端t1から管路5Pに入射する音(たとえば位相が+の音:図4中の実線矢印)は、他端t2から−の位相の音として放射されることになる。これにより、他端t2に入ってくる+の位相の音(図4中の破線矢印)を打ち消すことができる。その結果、圧縮機100の騒音をより一層低減することができる。
(その他の実施形態)
以上、本開示の各実施形態について説明した。なお、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、1つのベーン本体41に、上記の各実施形態で説明した異なる複数種類の微小音響構造5(凹部5R、及び管路5P)を組み合わせて適用することも可能である。
<付記>
各実施形態に記載の圧縮機は、例えば以下のように把握される。
(1)第1の態様に係る圧縮機100は、軸線Ac回りに回転する回転軸1と、該回転軸1とともに回転することで、軸線Ac方向一方側から径方向外側に向かって流体を圧送するインペラ2と、前記回転軸1及びインペラ2を囲うとともに、前記インペラ2から圧送される流体を径方向外側に導くディフューザ流路F1が形成されたケーシング3と、前記ディフューザ流路F1に、前記軸線Acの周方向に間隔をあけて複数設けられたディフューザベーン4と、を備え、前記ディフューザベーン4は、径方向外側に向かうに従って前記回転軸1の回転方向に向かって延びるベーン本体41と、該ベーン本体41の表面41Sに形成された微小音響構造5と、を有する。
上記構成によれば、ベーン本体41の表面41Sに微小音響構造5が形成されている。これにより、ベーン本体41の表面41Sを流体が通過する際に、騒音を吸収・減衰させることができる。
(2)第2の態様に係る圧縮機100では、前記微小音響構造5は、前記ベーン本体41の表面41Sから凹む複数の凹部5Rから構成されている。
上記構成によれば、微小音響構造5としての凹部5Rに音波が捕捉され、当該凹部5R内で減衰する。これにより、騒音が外部に漏れることを低減することができる。
(3)第3の態様に係る圧縮機100では、前記凹部5Rは、前記表面41Sからの深さが、目標とする音の波長の4分の1の長さである。
上記構成によれば、凹部5Rの表面41Sからの深さを、低減対象となる周波数の音の波長λの4分の1とすることで、凹部5Rの入口でZi=ρcの無反射境界条件が実現される。これにより、凹部5Rに捕捉された当該低減対象の周波数の音波を、外部に反射させずに凹部5R内で減衰させることができる。
(4)第4の態様に係る圧縮機100では、前記凹部5Rの前記表面41S側の部分は、他の部分に比べて断面積が大きい。
上記構成によれば、凹部5Rの表面41S側の部分は、他の部分に比べて断面積が大きい。言い換えれば、凹部5Rの入口の断面積は、底部の断面積に比べて大きくなっている。これにより、ベーン本体41の表面41Sのより広い領域で音波を捕捉することができる。
(5)第5の態様に係る圧縮機100では、前記微小音響構造5は、前記ベーン本体41の表面41Sにそれぞれ両端が開口する複数の管路5Pから構成されている。
上記構成によれば、管路5Pの一端から音波を導入することによって、当該管路5P内で音波の位相が変わった状態で、他端から放射される。この他端から放射される音波が、当該他端に入射する音波と干渉することで、これを減衰させることができる。
(6)第6の態様に係る圧縮機100では、前記管路5Pは、一端から他端までの長さが、目標とする音の波長の2倍の長さである。
上記構成によれば、管路5Pの長さは、低減対象の音の波長の2倍とされている。これにより、一端から管路に入射する音(位相が+)は、他端から−の位相の音として放射されることになる。これにより、他端に入ってくる+の位相の音を打ち消すことができる。
100 圧縮機
1 回転軸
2 インペラ
3 ケーシング
4 ディフューザベーン
5 微小音響構造
5R 凹部
5P 管路
21 ディスク
21A 主面
22 ブレード
41 ベーン本体
41S 表面
Ac 軸線
F 出口流路
F1 ディフューザ流路
F2 出口スクロール
P 圧縮流路
t1 一端
t2 他端
1 回転軸
2 インペラ
3 ケーシング
4 ディフューザベーン
5 微小音響構造
5R 凹部
5P 管路
21 ディスク
21A 主面
22 ブレード
41 ベーン本体
41S 表面
Ac 軸線
F 出口流路
F1 ディフューザ流路
F2 出口スクロール
P 圧縮流路
t1 一端
t2 他端
Claims (6)
- 軸線回りに回転する回転軸と、
該回転軸とともに回転することで、軸線方向一方側から径方向外側に向かって流体を圧送するインペラと、
前記回転軸及びインペラを囲うとともに、前記インペラから圧送される流体を径方向外側に導くディフューザ流路が形成されたケーシングと、
前記ディフューザ流路に、前記軸線の周方向に間隔をあけて複数設けられたディフューザベーンと、
を備え、
前記ディフューザベーンは、
径方向外側に向かうに従って前記回転軸の回転方向に向かって延びるベーン本体と、
該ベーン本体の表面に形成された微小音響構造と、
を有する圧縮機。 - 前記微小音響構造は、
前記ベーン本体の表面から凹む複数の凹部から構成されている請求項1に記載の圧縮機。 - 前記凹部は、前記表面からの深さが、目標とする音の波長の4分の1の長さである請求項2に記載の圧縮機。
- 前記凹部の前記表面側の部分は、他の部分に比べて断面積が大きい請求項2又は3に記載の圧縮機。
- 前記微小音響構造は、
前記ベーン本体の表面にそれぞれ両端が開口する複数の管路から構成されている請求項1に記載の圧縮機。 - 前記管路は、一端から他端までの長さが、目標とする音の波長の2倍の長さである請求項5に記載の圧縮機。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020045783A JP2021148009A (ja) | 2020-03-16 | 2020-03-16 | 圧縮機 |
PCT/JP2021/009806 WO2021187313A1 (ja) | 2020-03-16 | 2021-03-11 | 圧縮機 |
US17/911,534 US20230135302A1 (en) | 2020-03-16 | 2021-03-11 | Compressor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020045783A JP2021148009A (ja) | 2020-03-16 | 2020-03-16 | 圧縮機 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021148009A true JP2021148009A (ja) | 2021-09-27 |
Family
ID=77847991
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020045783A Pending JP2021148009A (ja) | 2020-03-16 | 2020-03-16 | 圧縮機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2021148009A (ja) |
-
2020
- 2020-03-16 JP JP2020045783A patent/JP2021148009A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9086002B2 (en) | Resonator silencer for a radial flow machine, in particular for a radial compressor | |
KR101290905B1 (ko) | 원심 압축기 | |
JP5351401B2 (ja) | 圧縮機 | |
JP6140736B2 (ja) | 遠心回転機械 | |
WO2011007467A1 (ja) | インペラおよび回転機械 | |
JP2005307967A (ja) | 遠心圧縮機及びインペラの製造方法 | |
RU2591750C2 (ru) | Сверхзвуковая компрессорная установка (варианты) и способ ее сборки | |
JP3299638B2 (ja) | ターボ流体機械 | |
EP3056741A1 (en) | Impeller and rotary machine provided with same | |
WO2013128539A1 (ja) | 回転機械 | |
WO2015064272A1 (ja) | 遠心圧縮機及び過給機 | |
WO2018181343A1 (ja) | 遠心圧縮機 | |
RU2565253C2 (ru) | Сверхзвуковой компрессорный ротор и сверхзвуковая компрессорная установка | |
JP2024086911A (ja) | インペラ、及び遠心圧縮機 | |
JP2009197613A (ja) | 遠心圧縮機及びディフューザベーンユニット | |
WO2018155546A1 (ja) | 遠心圧縮機 | |
JP6763803B2 (ja) | 遠心回転機械 | |
US11187242B2 (en) | Multi-stage centrifugal compressor | |
JP2021148009A (ja) | 圧縮機 | |
JP7523400B2 (ja) | 圧縮機 | |
WO2021187313A1 (ja) | 圧縮機 | |
JP2022170095A (ja) | 圧縮機 | |
US11821339B2 (en) | Turbocharger | |
JP2021156223A (ja) | インペラ、及び遠心圧縮機 | |
JP2021148008A (ja) | 圧縮機 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20220802 |