JP3482668B2 - 遠心形流体機械 - Google Patents

遠心形流体機械

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はポンプ，圧縮機等の
遠心形流体機械に係り、特に騒音および圧力脈動の低減
を行うのに好適な遠心形流体機械に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】羽根車出口の羽根の厚み、羽根間の２次
流れ、あるいは境界層の影響で、周方向に非一様な流速
分布を形成する。このような非一様な脈動流がディフュ
−ザの羽根前縁あるいはボリュ−ト巻き始め部と干渉し
て周期的な圧力脈動を生じ騒音を発生する。あるいはこ
の圧力脈動がディフュ−ザを加振し、さらに嵌合部を介
してケ−シングあるいはその外側の外ケ−シングを加振
することにより、ポンプ周囲の空気に振動が伝播し騒音
となる。
【０００３】ズルツァ−・テクニカル・レビュ−６２巻
１号（１９８０）２４〜２６ペ−ジ（Ｚｕｌｚｅｒ Ｔ
ｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｖｏｌ．６２ Ｎ
ｏ．１（１９８０）ＰＰ．２４〜２６）記載の遠心ポン
プでは、羽根車の羽根後縁径あるいは羽根後縁の周方向
位置を回転軸中心線に沿って変化させることにより騒音
を低減している。また特開昭５１−９１００６号公報に
記載の電動送風機では、渦巻ケ−シングのボリュ−ト壁
に増圧部と制音部とを形成（制音部はボリュ−トの巻き
始め部の周方向位置を回転軸中心線に沿って変化させた
部分）し、その制音部の周方向距離を羽根車の隣合う羽
根後縁間の周方向距離とほぼ同一にすることにより、羽
根車から流出した流れが同時にはボリュ−ト巻き始め部
に当たらないようにしている。このようにすることによ
り、流れとボリュ−ト巻き始め部との干渉に回転軸中心
線に沿って位相のずれが生じ、周期的な圧力脈動が緩和
され騒音低減につながる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来技術で
は、羽根車の羽根後縁径を回転軸中心線に沿って変化さ
せた場合、羽根車羽根後縁径とディフュ−ザ羽根前縁径
あるいはボリュ−ト巻き始め部の径との径比が回転軸中
心線に沿って変化するため揚程や効率が低下する問題が
あった。また羽根車の羽根後縁径を回転軸中心線に沿っ
て変化させることに付随し、羽根車の主板と側板の外形
を異ならせた場合、主板と側板の回転軸中心線に沿って
の投影面積が異なることにより発生する軸スラストが問
題となった。また羽根車羽根後縁の周方向位置を回転軸
中心線に沿って変化させた場合、羽根車羽根後縁とディ
フュ−ザ羽根前縁あるいはボリュ−ト巻き始め部との周
方距離が回転軸中心線に沿って変化しているものの変化
量を最適化してはいない。またボリュ−ト巻き始め部の
周方向位置を回転軸中心線に沿って変化させ、その変化
量を羽根車の隣合う羽根後縁間の周方向距離とほぼ同一
にした場合、ボリュ−トケ−シングで圧力回復を行う部
分が短くなり十分な圧力回復が得られない問題があっ
た。
【０００５】本発明の目的は、揚程や効率の低下を抑
え、かつ騒音を低減できる遠心形流体機械を得ることに
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的は、ケ−シング
内で回転軸とともに回転する羽根車と、前記ケ−シング
に固定された羽根付きディフュ−ザとを備え、前記羽根
車の後縁から流体が遠心方向に流出し、この流体が前記
ディフューザの前縁から遠心方向に流入する遠心形流体
機械において、前記羽根車の羽根後縁径およびディフュ
−ザの羽根前縁径を回転軸中心線に沿って単調に増加あ
るいは減少させ、前記羽根車の羽根後縁と前記ディフュ
−ザの羽根前縁の子午面での傾きを同じ向きにしたこと
により達成される。
【０００７】 また、上記目的は、前記羽根車の羽根後
縁と前記ディフューザの羽根前縁を曲線で形成したこと
により達成される。
【０００８】 また、上記目的は、渦巻ケ−シング内で
回転軸とともに回転する羽根車と、前記渦巻ケーシング
に固定されたボリュートとを備え、前記羽根車の後縁か
ら流体が遠心方向に流出し、この流体が前記ボリュート
の巻き始め部前縁から遠心方向に流入する遠心形流体機
械において、前記羽根車の羽根後縁径および前記渦巻ケ
−シングのボリュ−ト巻き始め部の径を前記回転軸の中
心線に沿って単調に増加あるいは減少させ、前記羽根車
の羽根後縁と前記ボリュ−ト巻き始め部の子午面での傾
きを同じ向きにしたことにより達成される。
【０００９】 また、上記目的は、前記羽根車の羽根後
縁と前記ボリュート巻き始め部とを曲線で形成したこと
により達成される。
【００１０】 また、上記目的は、ケ−シング内で回転
軸とともに回転する羽根車と、前記ケ−シングに対し嵌
合部を介して固定した羽根付きディフュ−ザとを備え、
前記羽根車の後縁から流体が遠心方向に流出し、この流
体が前記ディフューザの前縁から遠心方向に流入する遠
心形流体機械において、前記羽根車の羽根後縁径および
前記ディフュ−ザの羽根前縁径を前記回転軸の中心線に
沿って単調に増加あるいは減少させ、前記羽根車の羽根
後縁と前記ディフュ−ザの羽根前縁の子午面での傾きを
同じ向きにしたことにより達成される。
【００１１】 また、上記目的は、外ケ−シング内に設
けられた内ケ−シングと、この内ケ−シング内で回転軸
とともに回転する羽根車と、前記内ケーシングに対し固
定した羽根付きディフューザとを備え、前記羽根車の後
縁から流体が遠心方向に流出し、この流体が前記ディフ
ューザの前縁から遠心方向に流入する二重胴形の遠心形
流体機械において、前記羽根車の羽根後縁径および前記
ディフュ−ザの羽根前縁径を回転軸中心線に沿って単調
に増加あるいは減少させ、前記羽根車の羽根後縁と前記
ディフュ−ザの羽根前縁の子午面での傾きを同じ向きに
したにより達成される。
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【作用】羽根車出口の流れＷ２は、図２６に示すような
羽根５の厚みや羽根間の２次流れや境界層の影響で、周
方向に非一様な流速分布を形成する。このような非一様
な脈動流がディフュ−ザの羽根前縁あるいはボリュ−ト
巻き始め部と干渉して周期的な圧力脈動を生じ騒音を発
生する。したがって、ディフューザの羽根前縁あるいは
ボリュート巻き始め部に傾斜を付ける、あるいは羽根車
の羽根後縁を付けることにより、ディフューザの羽根前
縁あるいはボリュート巻き始め部に到着する脈動流の位
相をずらせば、加振力が減少し騒音を低減できる。
【００２０】図２７に遠心ポンプの騒音およびディフュ
−ザ入口における圧力脈動の周波数スペクトルを示す。
脈動流の周波数は、羽根車の回転数Ｎと羽根車羽根枚数
Ｚの積Ｎ×Ｚであり、横軸の周波数はＮ×Ｚで無次元化
している。圧力脈動はＮ×Ｚの基本周波数成分だけでな
くその高調波成分も卓越している。これは羽根車出口の
速度分布が正弦波ではなくひずんでいるためである。騒
音はＮ×Ｚの基本周波数成分の特定の高調波成分だけが
卓越しており、上記圧力脈動の全ての卓越周波数成分で
騒音が卓越している訳ではない。これは特開昭６０−５
０２９９号公報に示されているように脈動流がディフュ
−ザの羽根を加振する際に、羽根車とディフュ−ザの羽
根枚数の組合せによって、ディフュ−ザ全体では加振力
が打ち消しあう周波数成分とそうでない成分が存在する
ためである。特に多段の流体機械や二重ケ−シングの流
体機械においては、段間あるいは内と外のケ−シング間
の嵌合部で、単段の場合でもディフュ−ザとケ−シング
間の嵌合部で振動が伝わり、上記の卓越周波数による加
振力が騒音に大きく寄与する。図２７に測定結果を示し
た遠心ポンプは、４ＮＺおよび５ＮＺの加振周波数が卓
越する羽根枚数の組合せになっており、騒音も同じ４Ｎ
Ｚ，５ＮＺの周波数成分が卓越している。
【００２１】
【００２２】ディフュ−ザポンプの羽根車およびディフ
ュ−ザ部の子午面図である図２および正面図である図１
１、あるいはボリュ−トポンプの正面図である図１８に
示すように、羽根車の羽根後縁７の径とディフュ−ザの
羽根前縁８の径（またはボリュ−ト巻き始め部１３）の
径を回転軸中心線に沿って変化させることにより、羽根
車の羽根後縁とディフュ−ザの羽根前縁（またはボリュ
−ト巻き始め部）の周方向位置は回転軸中心線に沿って
変化する。特に図２に示すように、羽根車の羽根後縁径
とディフュ−ザの羽根前縁径（またはボリュ−ト巻き始
め部の径）を回転軸中心線に沿って単調に増加あるいは
減少させ、かつ羽根車の羽根後縁とディフュ−ザの羽根
前縁（またはボリュ−ト巻き始め部）の子午面での傾斜
を同じ向きにすることにより、ディフュ−ザ前縁部（あ
るいはボリュ−ト巻き始め部）の円筒展開図上に羽根車
羽根後縁とディフュ−ザの羽根前縁（あるいはボリュ−
ト巻き始め部）とを投影した図４，図１４に示すよう
に、羽根車羽根後縁７とディフュ−ザ羽根前縁８（ある
いはボリュ−ト巻き始め部１３）の周方向位置にずれが
生じる。したがって羽根車羽根後縁とディフュ−ザ羽根
前縁（あるいはボリュ−ト巻き始め部）との周方向距離
は軸方向に異なり、羽根車羽根後縁から流出した変動流
は、ディフュ−ザの羽根前縁（あるいはボリュ−ト巻き
始め部）に位相がずれて当たり、加振力を打ち消しあ
う。そのためケ−シングに作用する加振力も低減し騒音
も低減する。なお羽根車の羽根後縁径とディフュ−ザの
羽根前縁径（またはボリュ−ト巻き始め部の径）の回転
軸中心線に沿った変化は、単調な増加あるいは減少に限
定するものではなく、別の変化の仕方でも同様の騒音低
減効果が得られる。
【００２３】なお本発明は、ディフュ−ザの羽根，ボリ
ュ−ト巻き始め部および羽根車の羽根が２次元形状、す
なわち羽根の周方向位置を回転軸中心線に沿って一定と
なるように設計した場合（図１１）に対しても、３次元
形状、すなわち羽根の周方向位置を回転軸中心線に沿っ
て変化させて設計した場合（図３）に対しても適用でき
る。特に２次元の羽根形状で騒音低減が可能であるた
め、拡散接合およびプレス鋼板成形が容易になり羽根お
よびボリュ−トの製作精度を向上することができる。ま
た子午面での傾きを同じ向きにするため、羽根車羽根後
縁径とディフュ−ザの羽根前縁径あるいはボリュ−ト巻
き始め部の径との比が回転軸中心線に沿ってあまり変化
せず性能低下が小さい。すなわち径比拡大により生じる
圧力損失が低減でき、揚程や効率の低下を抑えることが
できる。さらに羽根車の羽根後縁径とディフュ−ザの羽
根前縁径あるいはボリュ−ト巻き始め部の径との比を回
転軸中心線に沿って一定にすることにより、性能低下を
最小限に抑えることができる。
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【実施例】以下本発明の一実施例を図１により説明す
る。羽根車３はケ−シング１内で回転軸２の回りに回転
し、ケ−シング１に対してディフュ−ザ４は固定してあ
る。羽根車３は複数の羽根５を、ディフュ−ザ４は複数
の羽根６を有し、羽根車３の羽根５の後縁７およびディ
フュ−ザ４の羽根６の前縁８はそれぞれ回転軸中心線に
沿って径が変化するように形成している。すなわち図２
は図１に示す一組の羽根車とディフュ−ザの子午面形状
を示したものである。羽根車３の羽根後縁７は主板９ａ
側７ａで径を最大、側板９ｂ側７ｂで径を最小とする。
ディフュ−ザ４の羽根前縁８も羽根車３の羽根後縁７と
子午面内で同じ向きに傾けており、羽根車の主板９ａ側
８ａで径を最大、側板９ｂ側８ｂで径を最小とする。図
３は図２のＡ−Ａ断面の羽根車羽根後縁７およびディフ
ュ−ザ羽根前縁８付近の詳細図である。羽根車の羽根５
およびディフュ−ザの羽根６は３次元形状、すなわち羽
根の周方向位置を回転軸中心線に沿って変化させてお
り、さらに羽根車羽根後縁７の径およびディフュ−ザ羽
根前縁８の径を回転軸中心線に沿って変化させることに
より、羽根車羽根後縁７およびディフュ−ザ羽根前縁８
を周方向位置を回転軸中心線に沿って変化させている。
図３の羽根車羽根後縁７およびディフュ−ザ羽根前縁８
の周方向の位置関係を図４に示す。図４は、ディフュ−
ザ羽根前縁の円筒展開図上に羽根車羽根後縁７とディフ
ュ−ザ羽根前縁８とを投影したものである。すなわち図
３において、回転軸中心から見た羽根車羽根後縁７とデ
ィフュ−ザ羽根前縁８を円筒断面Ａ−Ａ上に投影し、平
面に展開したものである。ディフュ−ザの羽根前縁８と
羽根車の羽根後縁７とで子午面での傾きを同じ向きに付
けることにより、羽根車羽根後縁７とディフュ−ザ羽根
前縁８との周方向位置にずれが生じる。この周方向位置
のずれのため、羽根車羽根後縁７から流出した脈動流は
ディフュ−ザの羽根前縁８に位相がずれて当たりディフ
ューザへの加振力は緩和される。また図５に示すように
ディフュ−ザ４がケ−シング１に対して嵌合部１０を介
して固定されている場合には、圧力脈動により加振され
たディフュ−ザ４の振動が嵌合部１０を介してケ−シン
グ１に伝わり、周囲の空気を振動させ騒音となるため、
本実施例によりディフュ−ザ４に作用する加振力が緩和
されれば騒音が低減する。
【００３０】 なお図２に示す実施例では羽根車羽根後
縁７およびディフュ−ザ羽根前縁８の子午面形状は直線
であるが、一般的には図６に示すように羽根車羽根後縁
７の径とディフュ−ザ羽根前縁８の径を回転軸中心線に
沿って単調に増加あるいは減少させ、かつ羽根車羽根後
縁７とディフュ−ザ羽根前縁８の子午面での傾きを同じ
向きに傾斜させればよい。さらに図７（参考例）あるい
は図８（参考例）に示すように、羽根車羽根後縁７の両
端７ａ，７ｂにおける径に対し中央の位置７ｃにおける
径を大きくあるいは小さくし、かつディフュ−ザの羽根
前縁８の両端８ａ，８ｂにおける径に対し中央の位置８
ｃにおける径を大きくあるいは小さくしてもよい。
【００３１】また図２に示す実施例は、図９に示すよう
に羽根車３の主板９ａと側板９ｂの外径は等しくなくと
もよく、ディフュ−ザの側板１１ａ，１１ｂの内径は同
じでなくともよい。このようにすることにより羽根車羽
根後縁７とディフュ−ザ羽根前縁８との径比を従来通り
にすることができ、羽根車羽根後縁径に対するディフュ
−ザ羽根前縁径の比が拡大することによる揚程，効率等
の性能低下を発生させない。さらに望ましくは図１０に
示すように羽根車３の主板９ａの外径を側板９ｂの外径
より大きくすることにより、羽根車の羽根長さを主板９
ａ側から側板９ｂにかけて均一にでき、高圧側の主板９
ａの回転軸中心線に沿っての投影面積を低圧側の側板９
ｂの投影面積に対して縮小することができ軸スラストを
低減できる。
【００３２】さらに図３に示すディフュ−ザ羽根前縁８
の最外周部８ａの径Ｒaと羽根車羽根後縁７の最外周部
７ａの径ｒaとの比（Ｒa／ｒa）を、ディフュ−ザ羽根
前縁８の最内周部８ｂの径Ｒbと羽根車羽根後縁７の最
内周部７ｂの径ｒbとの比（Ｒb／ｒb）に等しくし、羽
根車の羽根後縁径とディフュ−ザの羽根前縁径との比を
軸方向で一定にすることにより、性能低下を最小限に抑
えることができる。
【００３３】また図１１は、羽根車の羽根５およびディ
フュ−ザの羽根６を２次元設計した場合の詳細図であ
る。図１１では羽根５および６は２次元形状、すなわち
羽根の周方向位置は回転軸中心線に沿って一定である
が、羽根車羽根後縁７の径およびディフュ−ザ羽根前縁
８の径を回転軸中心線に沿って変化させることにより羽
根車羽根後縁７およびディフュ−ザ羽根前縁８の周方向
位置が回転軸中心線方向に変化する。そのためディフュ
−ザに対して脈動流の位相がずれて当たり、ディフュ−
ザに対する加振力が低減し騒音が低減する。特に羽根を
２次元形状にすることにより、拡散接合が容易になり羽
根の製作性，精度および強度を向上することができる。
【００３４】なお図２あるいは図５に示す本発明は、単
段，多段にかかわらず遠心ポンプ，遠心圧縮機に適用可
能である。
【００３５】 本発明の別の実施例を図１２（参考例）
により説明する。羽根車３はケ−シング１内で回転軸２
の回りに回転し、ケ−シング１に対してディフュ−ザ４
は固定してある。羽根車３は複数の羽根５を、ディフュ
−ザ４は複数の羽根６を有し、羽根車３の羽根５の後縁
７およびディフュ−ザ４の羽根６の前縁８はそれぞれ回
転軸中心線に沿って径が一定となるように形成してい
る。図１３（参考例）は図１２（参考例）のＡ−Ａ断面
の羽根車羽根後縁７およびディフュ−ザ羽根前縁８付近
の詳細図である。羽根車の羽根５およびディフュ−ザの
羽根６は３次元形状、すなわち羽根の周方向位置を回転
軸中心線に沿って変化させている。図１３（参考例）の
羽根車羽根後縁７およびディフュ−ザ羽根前縁８の周方
向の位置関係を図１４（参考例）に示す。図１４（参考
例）は、ディフュ−ザ羽根前縁の円筒展開図上に羽根車
羽根後縁７とディフュ−ザ羽根前縁８とを投影したもの
である。すなわち図１３（参考例）において、回転軸中
心から見た羽根車羽根後縁７とディフュ−ザ羽根前縁８
を円筒断面Ａ−Ａ上に投影し、平面に展開したものであ
る。図１４（参考例）に示すように、羽根車羽根後縁７
とディフュ−ザ羽根前縁８との周方向距離の最大値ｌ１
と最小値ｌ２との差（ｌ１−ｌ２）を、羽根車の隣合う
羽根後縁間の周方向距離ｌ３に等しくする。羽根車の隣
合う羽根後縁間で１波長の脈動流が生じるため、ディフ
ュ−ザの羽根前縁８に当たる脈動流の位相が回転軸中心
線に沿って丁度１波長分ずれ、脈動によりディフュ−ザ
の羽根前縁８に加わる圧力脈動およびそれに伴う加振力
は軸中心線に沿って積分すると打ち消しあう。図１３
（参考例）に示す本発明は、単段，多段にかかわらず遠
心ポンプ，遠心圧縮機に適用可能である。
【００３６】あるいは（ｌ1−ｌ2）をｌ3のｎ（整数）
分の１にすれば、ディフュ−ザの羽根前縁８に当たる脈
動流の位相が回転軸中心線に沿ってｎ次の高調波の丁度
１波長分ずれ、変動のｎ次の高調波成分によりディフュ
−ザの羽根前縁８に加わる加振力は軸中心線に沿って積
分すると打ち消しあう。特に多段の流体機械や二重ケ−
シングの流体機械においては、段間あるいは内と外のケ
−シング間の嵌合部で振動が伝わり、上記圧力脈動の１
次あるいはｎ次の卓越周波数による加振力が騒音に大き
く寄与するため、脈動流による加振力のうち、騒音に寄
与する特定の高次の周波数成分を打ち消すように設計す
ることが低騒音化に重要である。
【００３７】 さらにディフュ−ザの羽根前縁の円筒展
開図上にディフュ−ザの羽根前縁と羽根車羽根後縁とを
投影した図１５（参考例）に示すように、前記円筒展開
図上で羽根車の羽根後縁７とディフュ−ザの羽根前縁８
とを直交させれば、羽根車羽根の圧力面と負圧面との圧
力差による力の方向とディフュ−ザの羽根前縁とが平行
になり、前記圧力差による加振力はディフュ−ザの羽根
に作用せず騒音を低減できる。図１５（参考例）に示す
実施例を遠心ポンプに適用した場合の騒音およびディフ
ュ−ザ入口における圧力変動の周波数スペクトルを図２
８に示す。このポンプは４ＮＺおよび５ＮＺの加振周波
数が卓越する羽根枚数の組合せになっており。図２７に
示す従来のポンプでは騒音も同じ４ＮＺ，５ＮＺの周波
数成分が卓越している。本発明を適用したポンプでは、
図２８に示すように圧力変動に関しては４ＮＺ，５ＮＺ
周波数成分の卓越性が消え、その結果騒音においても４
ＮＺ，５ＮＺ周波数成分が著しく低減し、大幅に騒音が
低減している。
【００３８】 図１５（参考例）の実施例に示す発明
は、ディフュ−ザ部とケ−シングあるいは内ケ−シング
と外ケ−シングとの間に嵌合部を有する単段，多段の遠
心ポンプ，遠心圧縮機の低騒音化に適用可能である。
【００３９】 なお図１４（参考例）および図１５（参
考例）の実施例は図２に示すように羽根車羽根後縁径お
よびディフュ−ザ羽根前縁径を回転軸中心線に沿って変
化させても可能である。すなわち図４に示す実施例の特
殊な場合に相当する。
【００４０】 静止流路にディフュ−ザを有する遠心形
流体機械に対する以上の発明は、静止流路にボリュ−ト
を有する遠心形流体機械に関しても有効である。図１６
は本発明を渦巻ポンプに適用した場合の実施例である。
図１６において、ケ−シング１内で回転軸２とともに羽
根車３は回転し、ケ−シング１に対してボリュ−ト１２
は固定してある。羽根車３は複数の羽根５を、ボリュ−
ト１２はボリュ−ト巻き始め部１３を有し、羽根車３の
羽根後縁７の径およびボリュ−ト巻き始め部１３の径は
それぞれ回転軸中心線に沿って変化している。図１７は
図１６に示す羽根車とボリュ−トの正面断面の詳細図で
ある。また図１８は羽根車の羽根５およびボリュ−トの
巻き始め１３を２次元設計した場合である。図１７，図
１８において、羽根車後縁７の最外周部を７ａ、最内周
部を７ｂとし、ボリュ−ト巻き始め部１３の最外周部を
１３ａ、最内周部を１３ｂとする。ディフュ−ザタイプ
の場合と同様、羽根車羽根後縁７の径およびボリュ−ト
巻き始め１３の径を回転軸中心線に沿って変化させるこ
とにより、羽根車羽根後縁７およびボリュ−ト巻き始め
部１３の周方向位置は回転軸中心線に沿って変化する。
図１９（参考例）の実施例は羽根車羽根後縁７の径およ
びボリュ−ト巻き始め部１３の径を回転軸中心線に沿っ
て一定とし、羽根車羽根後縁７およびボリュ−ト巻き始
め部１３の周方向位置を回転軸中心線に沿って変化させ
た３次元形状とした場合の例である。
【００４１】 以上の本発明は、ケ−シング内で回転軸
のまわりに回転する羽根車、およびケ−シングに対して
固定した羽根付きディフュ−ザあるいはボリュ−トを有
する流体機械に適用可能で、図２０は二重胴形の多段デ
ィフュ−ザポンプに適用した実施例、図２１（参考例）
は内部ケ−シング水平割形の多段ボリュ−トポンプに適
用した実施例、図２２（参考例）は輪切り形の多段ポン
プに適用した実施例、図２３は水平分割形の多段遠心圧
縮機に適用した実施例、図２４は二重胴形の単段ポンプ
に適用した実施例である。また本発明は遠心形だけでな
く、斜流形にも適用可能である。図２５は多段斜流ポン
プに適用した実施例である。
【００４２】 さらに多段の場合、羽根車後縁７の子午
面における傾きを各段ごとにいかに設けるかが重要にな
る。これは図９に示すように、羽根車の主板９ａ，側板
９ｂの外形およびディフュ−ザの側板１１ａ，１１ｂの
内径をそれぞれ異なるようにした場合、羽根車とディフ
ュ−ザの径比を小さくすることができ性能低下を抑える
ことができる反面、両側板の回転軸中心線に沿って投影
面積が従来と異なることにより、この面積の違いによる
軸スラストが問題となるためである。図２０の実施例で
は、全ての段の羽根車の主板９ａの外形を側板９ｂの外
形より小さくしている。このようにすることで羽根車の
羽根長さを主板９ａ側から側板９ｂ側にかけて均一にす
るとともに、高圧側の主板９ａの回転軸中心線に沿って
投影面積を低圧側の側板９ｂの投影面積に対して小さく
することができ軸スラストを低減できる。図２１（参考
例）及び図２２（参考例）の実施例では、前半の段と後
半の段で羽根車羽根後縁の子午面における傾きを逆にす
ることにより、主板と側板の投影面積の違いにより生じ
る軸スラストを打ち消すことができる。図２３（参考
例）の実施例では、隣あう段で羽根車羽根後縁の子午面
における傾きの方向を逆にすることにより、主板と側板
の投影面積の違いにより生じる軸スラストを打ち消すこ
とができる。
【００４３】
【発明の効果】本発明によれば、揚程や効率の低下を極
力抑え、かつ遠心形流体機械から発生する騒音を低減で
きる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したディフュ−ザポンプの例を示
す全体構成斜視断面図。
【図２】本発明をディフュ−ザポンプに適用した一実施
例を示す断面図。
【図３】図２のＡ−Ａ断面の正面詳細断面図。
【図４】図３のＡ−Ａ円筒断面に羽根車羽根後縁とディ
フュ−ザ羽根前縁を投影し展開した図。
【図５】本発明をディフュ−ザポンプに適用した他の例
を示す断面図。
【図６】本発明をディフュ−ザポンプに適用した他の例
を示す断面図。
【図７】本発明をディフュ−ザポンプに適用した他の例
を示す断面図（参考例）。
【図８】本発明をディフュ−ザポンプに適用した他の例
を示す断面図（参考例）。
【図９】本発明をディフュ−ザポンプに適用した他の例
を示す断面図。
【図１０】本発明をディフュ−ザポンプに適用した他の
例を示す断面図。
【図１１】図２のＡ−Ａ断面における他の例（羽根を２
次元形状とした例）の正面詳細断面図。
【図１２】本発明をディフュ−ザポンプに適用した他の
例を示す断面図（参考例）。
【図１３】図１２のＡ−Ａ断面の正面詳細断面図（参考
例）。
【図１４】図１３のＡ−Ａ円筒断面に羽根車羽根後縁と
ディフュ−ザ羽根前縁を投影し展開した図（参考例）。
【図１５】図１３のＡ−Ａ円筒断面に羽根車羽根後縁と
ディフュ−ザ羽根前縁を投影し展開した図で、図１４と
は別の例を示す図（参考例）。
【図１６】本発明を適用した渦巻ポンプの例を示す全体
構成斜視断面図。
【図１７】図１６の一部（羽根車後縁とボリュート巻き
始めの部分）の正面詳細断面図。
【図１８】図１６の一部（羽根車後縁とボリュート巻き
始めの部分）の正面詳細断面図で、図１７とは別の例を
示す図。
【図１９】図１６の一部（羽根車後縁とボリュート巻き
始めの部分）の正面詳細断面図で、図１７及び図１８と
は異なる例を示す図（参考例）。
【図２０】本発明を二重胴形の多段ディフュ−ザポンプ
に適用した例を示す全体構成断面図。
【図２１】本発明を内部ケ−シング水平割形の多段ボリ
ュ−トポンプに適用した例を示す全体構成断面図（参考
例）。
【図２２】本発明を輪切り形の多段ポンプに適用した例
を示す全体構成断面図（参考例）。
【図２３】本発明を水平分割形の多段遠心圧縮機に適用
した例を示す全体構成断面図（参考例）。
【図２４】本発明を二重胴形の単段ポンプに適用した例
を示す全体構成断面図。
【図２５】本発明を多段斜流ポンプに適用した例を示す
全体構成断面図（参考例）。
【図２６】羽根車出口流速分布の説明図。
【図２７】従来の遠心形流体機械である遠心ポンプの騒
音およびディフューザ入口における圧力変動の周波数ス
ペクトルを示す線図。
【図２８】本発明を遠心ポンプに適用した場合の騒音お
よびディフューザ入口における圧力変動の周波数スペク
トルを示す線図。
【図２９】従来の羽根車における羽根圧力面と負圧面と
の圧力差による力の作用方向を説明する説明図。
【図３０】本発明における羽根車の羽根圧力面と負圧面
との圧力差による力の作用方向を説明する説明図。
フロントページの続き (72)発明者 井田 道秋 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 石丸 博敏 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 岩崎 三郎 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社 日立製作所 土浦工場内 (72)発明者 植山 淑治 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社 日立製作所 土浦工場内 (72)発明者 吉田 哲也 茨城県土浦市神立東二丁目28番４号 日 立テクノエンジニアリング株式会社 土 浦事業所内 (56)参考文献 特開 昭60−108596（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−132898（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−294197（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−74896（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭50−134705（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭44−5726（ＪＰ，Ｂ１) 特許123836（ＪＰ，Ｃ２) 登録実用新案20261（ＪＰ，Ｕ) 米国特許1456906（ＵＳ，Ａ) 国際公開93／1035（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F04D 29/30,29/44,29/66

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ケ−シング内で回転軸とともに回転する羽
    根車と、前記ケ−シングに固定された羽根付きディフュ
    −ザとを備え、前記羽根車の後縁から流体が遠心方向に
    流出し、この流体が前記ディフューザの前縁から遠心方
    向に流入する遠心形流体機械において、前記羽根車の羽
    根後縁径およびディフュ−ザの羽根前縁径を回転軸中心
    線に沿って単調に増加あるいは減少させ、前記羽根車の
    羽根後縁と前記ディフュ−ザの羽根前縁の子午面での傾
    きを同じ向きにしたことを特徴とする遠心形流体機械。
  2. 【請求項２】請求項１において、前記羽根車の羽根後縁
    と前記ディフューザの羽根前縁を曲線で形成したことを
    特徴とする遠心形流体機械。
  3. 【請求項３】渦巻ケ−シング内で回転軸とともに回転す
    る羽根車と、前記渦巻ケーシングに固定されたボリュー
    トとを備え、前記羽根車の後縁から流体が遠心方向に流
    出し、この流体が前記ボリュートの巻き始め部前縁から
    遠心方向に流入する遠心形流体機械において、前記羽根
    車の羽根後縁径および前記渦巻ケ−シングのボリュ−ト
    巻き始め部の径を前記回転軸の中心線に沿って単調に増
    加あるいは減少させ、前記羽根車の羽根後縁と前記ボリ
    ュ−ト巻き始め部の子午面での傾きを同じ向きにしたこ
    とを特徴とする遠心形流体機械。
  4. 【請求項４】請求項３において、前記羽根車の羽根後縁
    と前記ボリュート巻き始め部とを曲線で形成したことを
    特徴とする遠心形流体機械。
  5. 【請求項５】ケ−シング内で回転軸とともに回転する羽
    根車と、前記ケ−シングに対し嵌合部を介して固定した
    羽根付きディフュ−ザとを備え、前記羽根車の後縁から
    流体が遠心方向に流出し、この流体が前記ディフューザ
    の前縁から遠心方向に流入する遠心形流体機械におい
    て、前記羽根車の羽根後縁径および前記ディフュ−ザの
    羽根前縁径を前記回転軸の中心線に沿って単調に増加あ
    るいは減少させ、前記羽根車の羽根後縁と前記ディフュ
    −ザの羽根前縁の子午面での傾きを同じ向きにしたこと
    を特徴とする遠心形流体機械。
  6. 【請求項６】外ケ−シング内に設けられた内ケ−シング
    と、この内ケ−シング内で回転軸とともに回転する羽根
    車と、前記内ケーシングに対し固定した羽根付きディフ
    ューザとを備え、前記羽根車の後縁から流体が遠心方向
    に流出し、この流体が前記ディフューザの前縁から遠心
    方向に流入する二重胴形の遠心形流体機械において、前
    記羽根車の羽根後縁径および前記ディフュ−ザの羽根前
    縁径を回転軸中心線に沿って単調に増加あるいは減少さ
    せ、前記羽根車の羽根後縁と前記ディフュ−ザの羽根前
    縁の子午面での傾きを同じ向きにしたことを特徴とする
    遠心形流体機械。
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