JPH0893691A - 遠心式圧縮機の可変入口案内翼 - Google Patents

遠心式圧縮機の可変入口案内翼

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JPH0893691A
JPH0893691A JP6223766A JP22376694A JPH0893691A JP H0893691 A JPH0893691 A JP H0893691A JP 6223766 A JP6223766 A JP 6223766A JP 22376694 A JP22376694 A JP 22376694A JP H0893691 A JPH0893691 A JP H0893691A
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vanes
impeller
air
vane
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JP6223766A
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Yoichi Yagi
洋一 八木
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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    • 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
    • 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
    • F04D29/4213—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps suction ports
    • 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
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    • F05D2250/51—Inlet

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 可変入口案内翼による圧力損失を低減すると
ともに、遠心式圧縮機の小型化を推進する。 【構成】 ケーシング１に開口したひとつの吸入口２
と、吸入口２を介して羽根車の軸とほぼ直交する方向か
ら空気を導入する流入通路３と、羽根車の上流の流入通
路３において羽根車の周方向に所定の間隔で固設された
複数の固定ベーン４と、これら固定ベーン４の内側に配
設されて回動可能な可動ベーン５と、周方向の配設位置
θが０°から約９０°までの間に配設された固定ベーン
４ａ〜４ｄが羽根車の半径方向となす角度θfを周方向
の配設位置θに応じて空気の入射角度に等しい所定の角
度θfまで直線的に増大させる一方、配設位置θが周方
向へ約９０°から１８０°までの固定ベーン４ｅ〜４ｉ
を空気の入射角度に等しい所定の角度θfで羽根車の半
径方向に対して傾斜させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固定ベーンと可動ベー
ンとから構成される遠心式圧縮機の可変入口案内翼の改
良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来からガスタービンエンジンなどに採
用される遠心式圧縮機にはタービンの作動状態に応じて
遠心式圧縮機への流入空気の流量と旋回方向とを調整す
る可動ベーンと流入する空気を整流する固定ベーンとか
らなる可変入口案内翼を設けており、この種の装置とし
ては、図９〜図１１に示すように、ケーシング１の図中
上面に開口した吸入口２は流入通路３を介して図示しな
い羽根車と連通し、この流入通路３は吸入口２から羽根
車の図示しない軸と直交する方向に空気を導く鉛直部３
Ａと、羽根車の軸に沿って空気を導く同軸部３Ｂから構
成され、同軸部３Ｂの内部には図示しない羽根車軸を支
持するハブが同軸的に配設される。
【０００３】そして、鉛直部３Ａと同軸部３Ｂを接続す
る流入通路３には羽根車の軸と同軸の円周上で一対の固
定ベーン９４と可動ベーン５が周方向に所定の間隔で放
射状に配設される。固定ベーン９４は羽根車の半径方向
に沿って固定され、可動ベーン５は固定ベーン９４側の
回動軸５Ａを中心に図示しない駆動手段により回動する
もので、吸入口２から流入した空気は固定ベーン９４で
整流されてから図１０に示すように、可動ベーン５の回
動角度αに応じた旋回流となって同軸部３Ｂへ案内さ
れ、固定ベーン９４と可動ベーン５とから可変入口案内
翼が構成され、固定ベーン９４の全長は可変入口案内翼
の全長Ｌの約２０％未満の値に設定されるのが一般的で
ある。
【０００４】ここで、吸入口２側から流入した空気は図
９に示す矢印のように流れ、吸入口２側に配設された固
定ベーン９４では固定ベーン９４の向きと空気の入射角
の差θi1が少ないが、流入通路３の底部（図中下方）に
行くに従って固定ベーン９４の向きと空気の入射角との
差であるインシデンスθi1が増大し、鉛直部３Ａから流
入した空気は固定ベーン９４に沿って曲がり切れずに剥
離する場合があり、このインシデンスに基づいて圧力損
失が増大する。
【０００５】この圧力損失を可変入口案内翼の下流の流
入通路３で計測した結果を図１２に示し、図１２は可動
ベーン５が旋回角＝０°（すなわち、半径方向）の場合
に同軸部３Ｂで測定した全圧分布を示しており、図中上
下左右は図９の上下左右に対応した流入通路３の位置を
示しており、左右方向の全圧分布が大きく異なって圧力
損失が増大する。同様に可動ベーン５を所定の旋回角度
まで回動させて流入する空気に旋回を付与した場合の全
圧分布は図１３に示すようになり、固定ベーン９４及び
可動ベーン５で案内されるとともに旋回を付与された空
気は流入通路３の上下方向と左右方向とで全圧分布が異
なり、さらに上下方向で全圧の欠損が大となるため圧力
損失が増大してしまう。
【０００６】こうした圧力損失を低減するためにはケー
シングの大型化や吸入口を複数配設することで空気の流
速を抑制するものが知られており、図１４に示すよう
に、ケーシング９１に２つの吸入口９２Ａ、９２Ｂを流
入通路３の同軸部３Ｂを挟んで対峙するように配設した
ものがあり、この場合には固定ベーン９４の向きと空気
の入射角との差であるインシデンスθi2を上記インシデ
ンスθi1より低減することで、圧力損失を低減している
のである。
【０００７】このほか、この種の可変案内翼としては特
開昭５８−１８５９９９号公報が知られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の遠心式圧縮機の可変入口案内翼にあっては、
流入通路内での圧力損失を低減して圧縮機の効率を向上
させるためにはケーシングの大型化あるいは複数の吸入
口を設けるなどして流入通路を拡大する必要があり、複
数の吸入口を設けた場合には吸気系の配管などが複雑に
なって装置全体の大型化を招いてしまい、例えば、車載
用ガスタービンエンジンや携帯用発電機などでは搭載空
間の制限があるためケーシングの大型化や複数の吸入口
などにより流入通路を拡大できないという問題があっ
た。
【０００９】そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなさ
れたもので、遠心式圧縮機の小型化を推進しながら流入
通路内での圧力損失を低減可能な遠心式圧縮機の可変案
内翼を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、ケーシン
グに開口した吸入口と、この吸入口を介して羽根車の軸
とほぼ直交する方向から空気を導入する流入通路と、羽
根車の上流の流入通路において前記羽根車の周方向に所
定の間隔で固設された複数の固定翼と、これら固定翼の
内側にそれぞれ配設されて回動可能な可動翼とを備えた
遠心式圧縮機の可変入口案内翼において、前記固定翼へ
流入した空気の流れに沿うように周方向の配設位置に応
じて固定翼を羽根車の半径方向に対して傾斜させる。
【００１１】また、第２の発明は、ケーシングに開口し
たひとつの吸入口と、この吸入口を介して羽根車の軸と
ほぼ直交する方向から空気を導入する流入通路と、羽根
車の上流の流入通路において前記羽根車の周方向に所定
の間隔で固設された複数の固定翼と、これら固定翼の内
側にそれぞれ配設されて回動可能な可動翼とを備えた遠
心式圧縮機の可変入口案内翼において、吸入口に最も近
接した固定翼から周方向へ約９０°までの間に配設され
た固定翼が羽根車の半径方向となす角度θfを周方向の
配設位置に応じて所定の値まで直線的に増大させる一
方、吸入口に最も近接した固定翼から約９０°ないし１
８０°までの間に配設された固定翼が半径方向となす角
度θfを前記所定の値に設定される。
【００１２】また、第３の発明は、ケーシングに開口し
たひとつの吸入口と、この吸入口を介して羽根車の軸と
ほぼ直交する方向から空気を導入する流入通路と、羽根
車の上流の流入通路において前記羽根車の周方向に所定
の間隔で固設された複数の固定翼と、これら固定翼の内
側にそれぞれ配設されて回動可能な可動翼とを備えた遠
心式圧縮機の可変入口案内翼において、吸入口に最も近
接した固定翼から周方向へ約９０°までの間に配設され
た固定翼が羽根車の半径方向となす角度θfを周方向の
配設位置に応じて所定の値まで直線的に増大させる一
方、吸入口に最も近接した固定翼から約９０°ないし１
８０°までの間に配設された固定翼が半径方向となす角
度θfを周方向の配設位置に応じた空気の入射角度に設
定される。
【００１３】また、第４の発明は、前記第２または第３
の発明において、前記固定翼のうち最も吸入口に近接し
たもの及び最も吸入口から離れた位置に配設された固定
翼を羽根車の半径方向に沿って固設する。
【００１４】また、第５の発明は、前記第１ないし第４
の発明のいずれかひとつにおいて、前記固定翼の全長を
固定翼と可動翼の全長の合計値の３０％以上に設定す
る。
【００１５】
【作用】第１の発明は、吸入口から流入通路へ導かれる
空気の流れに沿って固定翼は羽根車の半径方向に対して
傾斜しているため、固定翼に入射した空気は剥離などの
乱れを発生することなく可動翼へ導かれて可動翼の角度
に応じて所定の旋回を付与されるため、流入通路内部で
の全圧分布を均一化することが可能となって、可変入口
案内翼による圧力損失を低減することができる。
【００１６】また、第２の発明は、吸入口の影響を受け
て固定翼へ入射する空気の周方向速度成分と半径方向速
度成分が一定とならない区間である吸入口に最も近接し
た固定翼から周方向へ約９０°までの間の固定翼では、
周方向の配設位置に応じて所定の値まで直線的に増大す
るよう傾斜させることで空気の入射角度に近似した傾斜
によって案内する空気に乱れを発生させることなく可動
翼へ導くとともに、その他の固定翼を空気の入射角度に
応じた一定の角度で羽根車の半径方向に対して傾斜させ
ることで、可変入口案内翼の下流の流入通路内の全圧分
布を均一化することができ、吸入口がひとつの場合にも
圧力損失を低減することが可能となる。
【００１７】また、第３の発明は、吸入口の影響を受け
て固定翼へ入射する空気の周方向速度成分と半径方向速
度成分が一定とならない区間である吸入口に最も近接し
た固定翼から周方向へ約９０°までの間の固定翼では周
方向の配設位置に応じて所定の値まで直線的に増大する
よう傾斜させる一方、周方向の配設位置が９０°ないし
１８０°の固定翼を羽根車の半径方向に対して周方向の
配設位置に応じた空気の入射角度で傾斜させたため、案
内する空気に乱れを発生させることなく可動翼へ導くこ
とで、可変入口案内翼の下流の流入通路内の全圧分布を
均一化することができ、吸入口がひとつ、かつ可変入口
案内翼へ入射する空気の周方向速度成分と半径方向速度
成分が一定とならないような流入通路においても圧力損
失を低減することが可能となる。
【００１８】また、第４の発明は、前記固定翼のうち最
も吸入口に近接したもの及び最も吸入口から離れた位置
に配設された固定翼を羽根車の半径方向に沿って固設す
ることで、吸入口のほぼ中心線上の固定翼で案内される
空気に乱れを発生することなく可動翼へ導くことがで
き、可変入口案内翼の下流の全圧分布を均一化して圧力
損失を低減することができる。
【００１９】また、第５の発明は、前記固定翼の全長を
固定翼と可動翼の全長の合計値の３０％以上に設定した
ため、可動翼が流入した空気へ旋回を付与する能力を低
減することなく可変入口案内翼の下流における流入通路
内の圧力損失を低減することができる。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。
【００２１】図１〜図３に示すように、ケーシング１の
図中上面に開口した吸入口２は流入通路３を介して図示
しない圧縮機の羽根車と連通する。
【００２２】この流入通路３は吸入口２から羽根車の軸
（図中羽根車軸線）とほぼ直交する方向に空気を導く鉛
直部３Ａと、羽根車の軸とほぼ同軸的に形成された同軸
部３Ｂから構成され、同軸部３Ｂの内部には図示しない
羽根車の軸を支持するハブ１０が同軸的に配設される。
【００２３】そして、鉛直部３Ａには図２に示すように
羽根車の軸と同軸上の所定の円周上に固定翼としての複
数の固定ベーン４が周方向に所定の間隔で後述するよう
に固設され、固定ベーン４の内側には回動可能な可動翼
としての可動ベーン５が固定ベーン４と一対となって同
じく周方向に所定の間隔で軸支され、一対の固定ベーン
４及び可動ベーン５から可変入口案内翼が構成される。
なお、鉛直部３Ａは図２に示すように、羽根車の軸と直
交する断面において吸入口２の中心線が羽根車の軸線を
通過するよう配設されるとともに、この中心線に対して
左右対称の形状を備えて、後述するように、流入した空
気の周方向速度成分Ｖθ及び半径方向速度成分Ｖrがそ
れぞれ一定となるような形状で形成される。
【００２４】図３に示すように、固定ベーン４と可動ベ
ーン５とは一対となって一枚の翼を構成しており、固定
ベーン４は翼の前縁を形成する一方、可動ベーン５は翼
の後縁を形成する。
【００２５】この固定ベーン４の全長Ｌ1と可動ベーン
５の全長Ｌ2との合計値を可変入口案内翼の全長Ｌとす
ると固定ベーン４の全長Ｌ1は可変入口案内翼の全長Ｌ
の３０％〜５０％の間の所定値、例えば３０％に設定さ
れる。
【００２６】そして、可動ベーン５は固定ベーン４側に
設けた軸５Ａを中心にして回動可能となっており、図示
しない駆動手段により複数の可動ベーン５は同期的に回
動する。
【００２７】この可動ベーン５は旋回角＝０°のときに
羽根車の半径方向に沿う放射状の位置となり、旋回角の
増大に応じて流入通路３へ吸入された空気は図２におい
て時計回りあるいは反時計回りの旋回を付与される。
【００２８】ここで、固定ベーン４は図２に示すよう
に、羽根車の軸を中心として吸入口２の中心線上の配設
位置θ＝０°とすると、時計回り及び反時計回りでθ＝
０°から１８０°の間の周方向で固定ベーン４は配設位
置θに応じた取付角度θfで羽根車の半径方向に対して
傾斜する。
【００２９】複数の固定ベーン４は吸入口２の中心線に
対して左右対称に配設されており、右半分の円周上に時
計回りで配設された固定ベーン４ａ〜４ｊについて説明
する。
【００３０】吸入口２に最も近接した固定ベーン４ａ及
び吸入口２から最も離れた位置に配設された固定ベーン
４ｊは共に取付角度θf＝０°、すなわち、羽根車の半
径方向に沿って固設される。ここで、固定ベーン４ｊは
θ＝１８０°の配設位置に配設される一方、固定ベーン
４ａは配設位置θ≒０°に最も近接した位置に配設され
たものである。
【００３１】そして、配設位置θ＝０°〜約９０°まで
の間に含まれる固定ベーン４ｂ〜４ｄの取付角度θ
fは、図４に示すように配設位置θに応じた空気の流れ
に沿うように０°〜θf0まで直線的に増大するもので、
この所定の取付角度θf0は固定ベーン４へ入射する空気
の周方向速度成分Ｖθと半径方向速度成分Ｖrから次式
に基づいて求められた値である。
【００３２】 θf0 ＝ tan -1（Ｖθ／Ｖr） …（１） ここで、流入通路３の鉛直部３Ａは、少なくとも固定ベ
ーン４の配設位置θ＝θe（固定ベーン４ｅに対応する
配設位置：約９０°）〜１８０°の間で周方向速度成分
Ｖθ及び半径方向速度成分Ｖrがそれぞれほぼ一定とな
るようにその断面形状を設定しており、上記（１）式で
求められた取付角度θf0は固定ベーン４へ流入する空気
の入射角度に等しい値である。
【００３３】固定ベーン４ｂ〜４ｄは配設位置θに応じ
て直線的に増大した取付角度θfで吸入口２側に前縁を
向けるように羽根車の半径方向に対して傾斜して固設さ
れる。
【００３４】次に、配設位置θ＝約９０°〜１８０°ま
での間の固定ベーン４ｅ〜４ｉの取付角度θは上記
（１）式で求めた所定の取付角度θf0に設定され、固定
ベーン４ｅ〜４ｉは前縁を吸入口２へ向けるとともに、
羽根車の半径方向に対して所定の角度θf0の傾斜を備え
る。
【００３５】こうして、羽根車と同軸の円周上に配設さ
れた固定ベーン４は配設位置θ＝０〜約９０°までの区
間では配設位置θに応じて所定の取付角度θf0まで直線
的に取付角度θfを増大させる一方、約９０°〜１８０
°までの区間では一定の取付角度θf0で羽根車の半径方
向に対して傾斜し、最も吸入口２に近接した固定ベーン
４ａと最も吸入口２から離れた固定ベーン４ｊは羽根車
の半径方向に沿った放射状に固設されるのである。
【００３６】以上のように構成され、次に作用について
説明する。
【００３７】吸入口２から流入通路３へ吸い込まれた空
気は鉛直部３Ａの形状に応じて周方向速度成分Ｖθと半
径方向速度成分Ｖrをほぼ一定にしながら固定ベーン
４、可動ベーン５を介して同軸部３Ｂへ流入し、可動ベ
ーン５の旋回角に応じて流入空気は旋回を付与される。
【００３８】図２において、配設位置θ＝約９０°〜１
８０°の間の固定ベーン４ｅ〜４ｉは空気の入射角度に
等しい所定の取付角度θf0で前縁を吸入口２へ向けると
ともに羽根車の半径方向に対して傾斜しているため、流
入通路３の鉛直部３Ａから固定ベーン４ｅ〜４ｉへ入射
した空気は前記従来例のようなインシデンスロスを生じ
ることなく可動ベーン５へ導かれる。
【００３９】ここで、配設位置θ＝０°及び１８０°で
は吸入口２の中心に位置するため流入した空気の半径方
向速度成分Ｖrは０となるため、配設位置θ＝１８０°
に位置する固定ベーン４ｊと配設位置θ≒θeとなる固
定ベーン４ａを共に取付角度θf＝０°とすることで流
入する空気に沿って配設することができる。
【００４０】一方、配設位置θ＝０°〜約９０°の間で
は吸入口２の影響を受けて流入通路３の鉛直部３Ａの形
状を周方向速度成分Ｖθ及び半径方向速度成分Ｖrが一
定となるように形成するのが難しいため、配設位置θ＝
θe以上でのみ周方向速度成分Ｖθ及び半径方向速度成
分Ｖrが一定となる。
【００４１】そこで、この区間に含まれる固定ベーン４
ｂ〜４ｄの取付角度θfを上記図４に示したように、配
設位置θに応じて増大する取付角度θfの角度で半径方
向に対して傾斜させることで、吸入口２の影響を受けた
空気の流れの方向に近似して固定ベーン４ｂ〜４ｄを配
設することができる。
【００４２】固定ベーン４ａ〜４ｊは、こうして吸入口
２から流入した空気の流れにほぼ沿うように配設される
ため、可変入口案内翼へ流入した空気は固定ベーン４か
ら剥離することなく円滑に案内されるため前記従来例の
ようなインシデンスロスを低減することが可能となっ
て、ケーシング１の拡大あるいは吸入口の数を増大させ
ることなく圧力損失を低減して圧縮機の効率を向上する
ことができるのである。
【００４３】この圧力損失について可変入口案内翼の下
流の同軸部３Ｂで全圧分布を計測した結果を図５に示
し、図５は可動ベーン５が旋回角＝０°（すなわち、半
径方向に沿った放射状位置）の場合の全圧分布を示して
おり、図中上下左右は図２の上下左右に対応した流入通
路３の同軸部３Ｂの位置を示しており、前記従来例の同
様の図である図１２では左右方向の全圧分布が大きく異
なって圧力損失が顕著となったのに対し、本実施例では
全圧分布をほぼ均一にすることが可能となって、固定ベ
ーン４におけるインシデンスロスを低減したことが本願
発明者の実験により確認された。
【００４４】同様に可動ベーン５を回動させて流入する
空気に旋回を付与した場合の全圧分布は本願発明者の実
験によれば図６に示すようになり、同様に前記従来例の
図１３では流入通路３の上下方向で全圧の欠損が大きか
ったのに対して、本実施例においては図６に示すよう
に、空気の旋回に応じた全圧分布の差が見られるだけで
大きな全圧の欠損は抑制されており、前記従来例のよう
な全圧の欠損を改善することができるのである。なお、
図中チップ側は流入通路３の壁面側を意味するものであ
る（以下同）。
【００４５】このような、固定ベーン４による流入空気
の整流効果を期待するには、図３に示したように、固定
ベーン４の全長Ｌ1を可変入口案内翼の全長Ｌ、すなわ
ち、固定ベーン４の全長Ｌ1と可動ベーン５の全長Ｌ2の
合計値Ｌの３０〜５０％に設定することが必要である。
【００４６】これは、可変入口案内翼の本来の目的であ
る流入空気に旋回を付与するために、可動ベーン５の全
長Ｌ2も確保する必要があり、固定ベーン４の全長Ｌ1だ
けを一方的に増大させると可動ベーン５の旋回流を発生
させる能力が低下してしまうのである。
【００４７】可動ベーン５の旋回流発生能力を可動ベー
ン５の設定角度と流入空気が付与された旋回角度との差
をΔθとした場合、可変入口案内翼の全長Ｌに対する固
定ベーン４の比率に応じてΔθは本願発明者の実験によ
れば図８に示すように変化し、固定ベーン４の全長Ｌ1
が可変入口案内翼の全長Ｌの５０％を越えると可動ベー
ン５の旋回流発生能力が低下するため、固定ベーン４の
全長Ｌ1の最大値を可変入口案内翼の全長Ｌの５０％以
下に設定するものである。
【００４８】一方、可変入口案内翼の全長Ｌに対する固
定ベーン４の全長Ｌ1の比率と、流入通路３の同軸部３
Ｂ内での全圧損失ΔＰとの関係は本願発明者の実験によ
れば図７に示すようになり、固定ベーン４の全長Ｌ1が
可変入口案内翼の全長Ｌの３０％未満では固定ベーン４
へ流入した空気の乱れが解消されないまま可動ベーン５
から同軸部３Ｂへ流入するため全圧損失ΔＰが固定ベー
ン４の全長Ｌ1の低下に応じて増大してしまうため、固
定ベーン４の全長Ｌ1を可変入口案内翼の全長Ｌの３０
％以上に設定する必要がある。
【００４９】このようにして、配設位置θ＝０°〜約９
０°の間の固定ベーン４ｂ〜４ｄを配設位置θに応じて
θf0まで増大する取付角度θfで、配設位置θ＝約９０
°〜１８０°の間の固定ベーン４ｅ〜４ｉは空気の入射
角度に等しい所定の取付角度θf0でそれぞれ前縁を吸入
口２へ向けるとともに羽根車の半径方向に対して傾斜さ
せる一方、吸入口２の中心線付近の配設位置θ＝０°ま
たは１８０°の固定ベーン４ｊ、固定ベーン４ａを取付
角度θf＝０°として羽根車の半径方向に沿ってそれぞ
れ配設し、さらに、固定ベーン４の全長Ｌ1を可変入口
案内翼の全長Ｌの３０〜５０％に設定したため、吸入口
２がひとつでありながらも圧力損失を低減することが可
能となって、遠心式圧縮機の小型化を推進しながら圧縮
機の効率を向上させることができるのである。
【００５０】なお、上記実施例においては、固定ベーン
４の配設位置θが少なくとも固定ベーン４ｅに対応する
配設位置θe以上で周方向速度成分Ｖθ及び半径方向速
度成分Ｖrが一定となるように流入通路３の鉛直部３Ａ
を形成したが、ケーシング１の大きさ、形状の制約など
からこのように鉛直部３Ａを形成できず、配設位置θに
応じて周方向速度成分Ｖθ及び半径方向速度成分Ｖrが
それぞれ変化する場合には、次のように設定すればよ
い。
【００５１】０°＜θ＜約９０°の区間の固定ベーン４
ｂ〜４ｄについては、周方向速度成分Ｖθ及び半径方向
速度成分Ｖrが一定になる前記ケーシング１と同様に、
配設位置θに応じて取付角度θfを０°〜θf0までほ直
線的に変化させ、このとき、θf 0の値は、θ＝９０°の
位置の固定ベーン４ｅ（配設位置θe）におけるＶθと
Ｖrから、次式により求める。
【００５２】 θf0＝tan-1 ｛Ｖθ（θe）／Ｖr（θe）｝ …（２） 一方、固定ベーン４ｆ〜４ｉについては、取付角度θf
は一定値ではなく、配設位置θに応じて変化する空気の
入射角度θV'とする。この入射角度θV′は次式により
算出されるものである。
【００５３】 θV′＝ tan-1｛Ｖθ（θ）／Ｖr（θ）｝ …（３） なお、Ｖθ（θ）は配設位置θに応じて変化する周方向
速度成分を示し、Ｖr（θ）は同様に配設位置θに応じ
て変化する半径方向速度成分を示す値であり、Ｖθ（θ
e）及びＶr（θe）も同様に固定ベーン４に対する配設
位置θeに応じて変化する速度成分である。
【００５４】そして、固定ベーン４ａおよび４ｊを周方
向速度成分Ｖθ及び半径方向速度成分Ｖrが一定になる
前記ケーシング１と同様にして半径方向、すなわち、取
付角度θf＝０°に向けておけばよい。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように第１の発明は、吸入
口から流入通路へ導かれる空気の流れに沿うように固定
翼が羽根車の半径方向に対して傾斜しているため、固定
翼に入射した空気は剥離などの乱れを発生することなく
可動翼で所定の旋回を付与されるため、流入通路内部で
の全圧分布を均一化することが可能となって可変入口案
内翼による圧力損失を低減することができ、遠心式圧縮
機の効率を向上することができる。
【００５６】また、第２の発明は、吸入口の影響を受け
て固定翼へ入射する空気の周方向速度成分と半径方向速
度成分が一定とならない区間である吸入口に最も近接し
た固定翼から周方向へ約９０°までの間の固定翼では、
周方向の配設位置に応じて所定の値まで直線的に増大す
るよう傾斜させることで空気の入射角度に近似した傾斜
によって案内する空気に乱れを発生させることなく可動
翼へ導くことができ、その他の固定翼を空気の入射角度
に応じた所定の角度で羽根車の半径方向に対して傾斜さ
せることで、可変入口案内翼下流の流入通路内の全圧分
布を均一化することができ、吸入口がひとつの場合であ
っても流入通路を拡大することなく圧力損失を低減する
ことが可能となって、遠心式圧縮機の小型化を促進しな
がら効率を向上することが可能となる。
【００５７】また、第３の発明は、吸入口の影響を受け
て固定翼へ入射する空気の周方向速度成分と半径方向速
度成分が一定とならない区間である吸入口に最も近接し
た固定翼から周方向へ約９０°までの間の固定翼を周方
向の配設位置に応じて所定の値まで直線的に増大するよ
う羽根車の半径方向に対して傾斜させる一方、周方向の
配設位置が９０°ないし１８０°の固定翼を周方向の配
設位置に応じて変化する空気の入射角度で羽根車の半径
方向に対して傾斜させたため、案内する空気に乱れを発
生させることなく可動翼へ導くことが可能となって、可
変入口案内翼下流の流入通路内の全圧分布を均一化する
ことができ、吸入口がひとつ、かつ可変入口案内翼へ入
射する空気の周方向速度成分と半径方向速度成分が一定
とならないような流入通路な場合であっても流入通路を
拡大することなく圧力損失を低減することが可能となっ
て、遠心式圧縮機の小型化を促進しながら効率を向上さ
せることができるとともに、設計の自由度を広げること
ができる。
【００５８】また、第４の発明は、前記固定翼のうち最
も吸入口に近接したもの及び最も吸入口から離れた位置
に配設された固定翼を羽根車の半径方向に沿って固設す
ることで、吸入口のほぼ中心線上の固定翼で案内される
空気に乱れを発生することなく可動翼へ導くことがで
き、可変入口案内翼の下流の全圧分布を均一化して圧力
損失を低減することができ、遠心式圧縮機の効率を向上
させることができる。
【００５９】また、第５の発明は、前記固定翼の全長を
固定翼と可動翼の全長の合計値の３０〜５０％に設定し
たため、可動翼が流入した空気へ旋回を付与する能力を
低減することなく可変入口案内翼の下流における流入通
路内の圧力損失を低減することができ、可動翼によって
空気の旋回流あるいは流量調整を確実に行いながらも流
入通路内の圧力損失を低減することができ、遠心式圧縮
機の小型化及び効率の向上を推進することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す可変入口案内翼の断面図
である。
【図２】同じく図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】同じく固定ベーン及び可動ベーンを示す断面図
である。
【図４】同じく固定ベーンの周方向の位置と取付角度θ
fとの関係を示す図である。
【図５】可動ベーンを旋回角＝０°に固定した場合の図
１のＢ−Ｂ断面における全圧分布図である。
【図６】可動ベーンを回動させた場合の図１のＢ−Ｂ断
面における全圧分布図である。
【図７】ベーン全長に対する固定ベーンの全長の比率と
全圧損失ΔＰとの関係を示す図である。
【図８】ベーン全長に対する固定ベーンの全長の比率と
可動ベーンの角度と流入空気の旋回角度との差Δθとの
関係を示す図である。
【図９】従来の例を示す可変入口案内翼の断面図であ
る。
【図１０】同じく固定ベーン及び可動ベーンの配置を示
す断面図である。
【図１１】同じく固定ベーン及び可動ベーンを示す拡大
断面図である。
【図１２】可動ベーンを半径方向に固定した場合の可動
ベーン下流における全圧分布図である。
【図１３】可動ベーンを回動させた場合の可動ベーン下
流における全圧分布図である。
【図１４】２つの吸入口を備えた従来例を示す可変入口
案内翼の断面図である。
【符号の説明】
１ ケーシング ２ 吸入口 ３ 流入通路 ４ 固定ベーン ５ 可動ベーン

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ケーシングに開口した吸入口と、この吸
    入口を介して羽根車の軸とほぼ直交する方向から空気を
    導入する流入通路と、羽根車の上流の流入通路において
    前記羽根車の周方向に所定の間隔で固設された複数の固
    定翼と、これら固定翼の内側にそれぞれ配設されて回動
    可能な可動翼とを備えた遠心式圧縮機の可変入口案内翼
    において、前記固定翼へ流入した空気の流れに沿うよう
    に周方向の配設位置に応じて固定翼を羽根車の半径方向
    に対して傾斜させたことを特徴とする遠心式圧縮機の可
    変入口案内翼。
  2. 【請求項２】 ケーシングに開口したひとつの吸入口
    と、この吸入口を介して羽根車の軸とほぼ直交する方向
    から空気を導入する流入通路と、羽根車の上流の流入通
    路において前記羽根車の周方向に所定の間隔で固設され
    た複数の固定翼と、これら固定翼の内側にそれぞれ配設
    されて回動可能な可動翼とを備えた遠心式圧縮機の可変
    入口案内翼において、吸入口に最も近接した固定翼から
    周方向へ約９０°までの間に配設された固定翼が羽根車
    の半径方向となす角度θfを周方向の配設位置に応じて
    所定の値まで直線的に増大させる一方、吸入口に最も近
    接した固定翼から周方向へ約９０°ないし１８０°の間
    に配設された固定翼が羽根車の半径方向となす角度θf
    を前記所定の値に設定したことを特徴とする遠心式圧縮
    機の可変入口案内翼。
  3. 【請求項３】 ケーシングに開口したひとつの吸入口
    と、この吸入口を介して羽根車の軸とほぼ直交する方向
    から空気を導入する流入通路と、羽根車の上流の流入通
    路において前記羽根車の周方向に所定の間隔で固設され
    た複数の固定翼と、これら固定翼の内側にそれぞれ配設
    されて回動可能な可動翼とを備えた遠心式圧縮機の可変
    入口案内翼において、吸入口に最も近接した固定翼から
    周方向へ約９０°までの間に配設された固定翼が羽根車
    の半径方向となす角度θfを周方向の配設位置に応じて
    所定の値まで直線的に増大させる一方、吸入口に最も近
    接した固定翼から周方向へ約９０°ないし１８０°の間
    に配設された固定翼が半径方向となす角度θfを周方向
    の配設位置に応じた空気の入射角度に設定したことを特
    徴とする遠心式圧縮機の可変入口案内翼。
  4. 【請求項４】 前記固定翼のうち最も吸入口に近接した
    もの及び最も吸入口から離れた位置に配設された固定翼
    を羽根車の半径方向に沿って固設したことを特徴とする
    請求項２又は請求項３に記載の遠心式圧縮機の可変入口
    案内翼。
  5. 【請求項５】 前記固定翼の全長を固定翼と可動翼の全
    長の合計値の３０％以上に設定したことを特徴とする請
    求項１ないし請求項４のいずれかひとつに記載の遠心式
    圧縮機の可変入口案内翼。
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