JPH10141290A - 多段遠心圧縮機 - Google Patents
多段遠心圧縮機Info
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- JPH10141290A JPH10141290A JP8292892A JP29289296A JPH10141290A JP H10141290 A JPH10141290 A JP H10141290A JP 8292892 A JP8292892 A JP 8292892A JP 29289296 A JP29289296 A JP 29289296A JP H10141290 A JPH10141290 A JP H10141290A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
- F04D17/08—Centrifugal pumps
- F04D17/10—Centrifugal pumps for compressing or evacuating
- F04D17/12—Multi-stage pumps
- F04D17/122—Multi-stage pumps the individual rotor discs being, one for each stage, on a common shaft and axially spaced, e.g. conventional centrifugal multi- stage compressors
-
- 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
- F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
- F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/444—Bladed diffusers
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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】
【課題】戻り流路における損失を低減し、戻り流路から
次段羽根車入口に流入するときの流れを均一化すること
により、全体の性能を向上する。 【解決手段】多段遠心圧縮機において、遠心羽根車２ａ
と、羽根車２ａの下流側に設けられたディフューザ３
と、このディフューザ３の下流側に設けられたリターン
ベンド４と、このリターンベンド４の下流側に設けられ
流れを次段羽根車２ｂに導く戻り流路１０５と、この戻
り流路１０５に円形翼列状に配置された案内羽根８と、
戻り流路１０５の軸方向両側壁面をそれぞれ形成する１
対の流路仕切り板６，１０７と、回転軸１に固定された
回転スリーブ１０とが配置されている。そして、流路仕
切り板１０７は、戻り流路１０５の入口側部分にける軸
方向流路幅Ｗが流れ方向に漸次拡大するように配置され
ている。
次段羽根車入口に流入するときの流れを均一化すること
により、全体の性能を向上する。 【解決手段】多段遠心圧縮機において、遠心羽根車２ａ
と、羽根車２ａの下流側に設けられたディフューザ３
と、このディフューザ３の下流側に設けられたリターン
ベンド４と、このリターンベンド４の下流側に設けられ
流れを次段羽根車２ｂに導く戻り流路１０５と、この戻
り流路１０５に円形翼列状に配置された案内羽根８と、
戻り流路１０５の軸方向両側壁面をそれぞれ形成する１
対の流路仕切り板６，１０７と、回転軸１に固定された
回転スリーブ１０とが配置されている。そして、流路仕
切り板１０７は、戻り流路１０５の入口側部分にける軸
方向流路幅Ｗが流れ方向に漸次拡大するように配置され
ている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数段の遠心羽根
車を備えた多段遠心圧縮機に関する。
車を備えた多段遠心圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の多段遠心圧縮機の例とし
ては、例えば特公平１−３３６７８号公報記載のものが
ある。この多段遠心圧縮機の要部構造を表す縦断面図を
図１５に、図１５中Ｇ−Ｇ断面による横断面図を図１６
に示す。図１５及び図１６は、多段遠心圧縮機の多段構
造のうち、ある段の遠心羽根車及びその次段の遠心羽根
車近傍の構造を例にとって示したものであり、遠心羽根
車２ａと、羽根車２ａの下流側（すなわち半径方向外
側）に設けられたディフューザ３と、このディフューザ
３の下流側に設けられたリターンベンド４と、このリタ
ーンベンド４の下流側（すなわち半径方向内側）に設け
られ流れを次段羽根車２ｂに導く戻り流路５と、この戻
り流路５に円形翼列状に配置された案内羽根８（図１６
参照）と、戻り流路５の軸方向両側壁面をそれぞれ形成
する１対の流路仕切り板６，７と、回転軸１に固定され
た回転スリーブ１０とが配置されている。羽根車２ａ及
び２ｂはともに回転軸１に取り付けられており、それぞ
れ、心板１６と、側板１７と、これら心板１６及び側板
１７の間に円形翼列状に設けられた羽根１５とを備えて
いる。流路仕切り板６，７は、戻り流路５の軸方向流路
幅が入口側部分では一定で出口側部分では流れ方向に漸
次拡大するように配置されている。以上の構造は、前述
したようにある段の構造の一例であり、多段遠心圧縮機
では、これと同様の構造が回転軸１の軸方向に複数段に
わたって設けられている。
ては、例えば特公平１−３３６７８号公報記載のものが
ある。この多段遠心圧縮機の要部構造を表す縦断面図を
図１５に、図１５中Ｇ−Ｇ断面による横断面図を図１６
に示す。図１５及び図１６は、多段遠心圧縮機の多段構
造のうち、ある段の遠心羽根車及びその次段の遠心羽根
車近傍の構造を例にとって示したものであり、遠心羽根
車２ａと、羽根車２ａの下流側（すなわち半径方向外
側）に設けられたディフューザ３と、このディフューザ
３の下流側に設けられたリターンベンド４と、このリタ
ーンベンド４の下流側（すなわち半径方向内側）に設け
られ流れを次段羽根車２ｂに導く戻り流路５と、この戻
り流路５に円形翼列状に配置された案内羽根８（図１６
参照）と、戻り流路５の軸方向両側壁面をそれぞれ形成
する１対の流路仕切り板６，７と、回転軸１に固定され
た回転スリーブ１０とが配置されている。羽根車２ａ及
び２ｂはともに回転軸１に取り付けられており、それぞ
れ、心板１６と、側板１７と、これら心板１６及び側板
１７の間に円形翼列状に設けられた羽根１５とを備えて
いる。流路仕切り板６，７は、戻り流路５の軸方向流路
幅が入口側部分では一定で出口側部分では流れ方向に漸
次拡大するように配置されている。以上の構造は、前述
したようにある段の構造の一例であり、多段遠心圧縮機
では、これと同様の構造が回転軸１の軸方向に複数段に
わたって設けられている。
【０００３】上記構成において、羽根車２ａから出た流
れは、ディフューザ３で減速された後にリターンベンド
４に流入して半径方向外向きから半径方向内向きに転向
され、戻り流路５に流入する。その後、この流入した流
れは、戻り流路５に設けられた案内羽根８により接線方
向から半径方向に転向されて減速され、次段の羽根車２
ｂに導かれる。
れは、ディフューザ３で減速された後にリターンベンド
４に流入して半径方向外向きから半径方向内向きに転向
され、戻り流路５に流入する。その後、この流入した流
れは、戻り流路５に設けられた案内羽根８により接線方
向から半径方向に転向されて減速され、次段の羽根車２
ｂに導かれる。
【０００４】また、他の多段遠心圧縮機の例として、特
公平５−２０５９７号公報記載のものがある。この多段
遠心圧縮機では、特に、戻り流路の入口側部分の軸方向
流路幅が流れ方向に漸次拡大している点が、上記特公平
１−３３６７８号公報記載の構造と異なっている。
公平５−２０５９７号公報記載のものがある。この多段
遠心圧縮機では、特に、戻り流路の入口側部分の軸方向
流路幅が流れ方向に漸次拡大している点が、上記特公平
１−３３６７８号公報記載の構造と異なっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記２
つの従来技術においては、以下の課題が存在する。すな
わち、戻り流路の入口側部分では、案内羽根の反りが大
きいことから、流れが接線方向から半径方向に向かって
より大きく転向させられる。この大きな転向を実現する
たためには流れを大きく減速する必要があることから、
この減速のために必要な仕事に相当する各案内羽根の翼
負荷（＝翼の周方向両側の圧力差）が大きくなる。しか
し、翼負荷がある程度大きくなっている場合には、案内
羽根がその翼負荷を十分には負担することができず、微
視的にみると一部の流れを十分減速できなくなる。その
結果、一部の流れが十分半径方向に向かって転向しなく
なり、翼面からの剥離が発生し、これにより戻り流路に
おける損失が増加する。また、この不十分な転向により
戻り流路における２次流れが増加し、戻り流路の出口に
おいて流路幅方向（＝軸方向）及び周方向の流速分布が
発生し、流れの歪み（＝不均一性）が大きくなる。この
結果、次段羽根車の入口における流れの歪みも大きくな
って、次段以降の性能が低下する。以上のように、戻り
流路自体における損失増加、及び戻り流路の流れの歪み
に由来する下流段の性能低下により、圧縮機全体の性能
が低下することとなる。
つの従来技術においては、以下の課題が存在する。すな
わち、戻り流路の入口側部分では、案内羽根の反りが大
きいことから、流れが接線方向から半径方向に向かって
より大きく転向させられる。この大きな転向を実現する
たためには流れを大きく減速する必要があることから、
この減速のために必要な仕事に相当する各案内羽根の翼
負荷（＝翼の周方向両側の圧力差）が大きくなる。しか
し、翼負荷がある程度大きくなっている場合には、案内
羽根がその翼負荷を十分には負担することができず、微
視的にみると一部の流れを十分減速できなくなる。その
結果、一部の流れが十分半径方向に向かって転向しなく
なり、翼面からの剥離が発生し、これにより戻り流路に
おける損失が増加する。また、この不十分な転向により
戻り流路における２次流れが増加し、戻り流路の出口に
おいて流路幅方向（＝軸方向）及び周方向の流速分布が
発生し、流れの歪み（＝不均一性）が大きくなる。この
結果、次段羽根車の入口における流れの歪みも大きくな
って、次段以降の性能が低下する。以上のように、戻り
流路自体における損失増加、及び戻り流路の流れの歪み
に由来する下流段の性能低下により、圧縮機全体の性能
が低下することとなる。
【０００６】ここにおいて、上記のような不都合を解消
するために、案内羽根の枚数を増やすことで各案内羽根
の翼負荷を低減することが考えられるが、その場合には
案内羽根トータルの表面積の増大により摩擦損失が大幅
に増加し、戻り流路の損失がかえって増大することとな
る。
するために、案内羽根の枚数を増やすことで各案内羽根
の翼負荷を低減することが考えられるが、その場合には
案内羽根トータルの表面積の増大により摩擦損失が大幅
に増加し、戻り流路の損失がかえって増大することとな
る。
【０００７】本発明の第１の目的は、戻り流路における
損失を低減することにより、全体の性能を向上できる多
段圧縮機を提供することにある。
損失を低減することにより、全体の性能を向上できる多
段圧縮機を提供することにある。
【０００８】本発明の第２の目的は、戻り流路から次段
羽根車入口に流入するときの流れを均一化することによ
り、全体の性能を向上できる多段圧縮機を提供すること
にある。
羽根車入口に流入するときの流れを均一化することによ
り、全体の性能を向上できる多段圧縮機を提供すること
にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記第１及び第２の目的
を達成するために、本発明によれば、複数段に設けられ
た遠心羽根車と、各遠心羽根車の下流側に設けられたデ
ィフューザと、このディフューザの下流側に設けられ流
れを半径方向外向きから半径方向内向きに転向させるリ
ターンベンドと、このリターンベンドの下流側に設けら
れ流れを次段遠心羽根車に導く戻り流路と、この戻り流
路に円形翼列状に配置された案内羽根とを有する多段遠
心圧縮機において、前記戻り流路の入口側部分に、前記
案内羽根の翼負荷を低減する翼負荷低減手段を設けたこ
とを特徴とする多段遠心圧縮機が提供される。すなわ
ち、例えば、戻り流路の入口側部分の軸方向流路幅を流
れ方向に漸次狭くすれば、流路面積の減少が流れ速度を
増加させるように作用し、流れの減速を緩和する。これ
により、流れの減速のために必要な仕事に相当する案内
羽根の翼負荷が低減されるので、案内羽根が十分にその
翼負荷を負担できるようになり、流れ全体を十分に転向
させることができる。また例えば、戻り流路の入口側部
分に、戻り流路の入口側部分の軸方向流路幅より低い軸
方向高さ及び案内羽根より短い翼長を備えた小羽根を設
けてもよい。これにより、この増えた小羽根が流れの転
向を補助し翼負荷の一部を負担する分、案内羽根の翼負
荷が低減されるので、案内羽根は十分にその翼負荷を負
担できるようになり、流れ全体を十分に転向させること
ができる。そして、流れ全体の十分な転向により、流れ
は翼面に沿って流れ、剥離が発生するのを防止できるの
で、戻り流路で剥離による損失が発生するのを防止でき
る。このとき、流路面積の減少や小羽根の設置によって
戻り流路における摩擦損失がわずかに増大するが、剥離
による損失防止の効果のほうが際だって大きいので、全
体として戻り流路における損失を低減することができ
る。したがって、圧縮機全体の性能を向上できる。ま
た、流れが翼面に沿って流れることにより戻り流路での
２次流れの発生を低減できるので、戻り流路の出口にお
ける流れの歪みを低減でき、軸方向・周方向の流速分布
を一様にすることができる。したがって、戻り流路から
次段羽根車入口に流入するときの流れを均一化すること
ができるので、これによっても圧縮機全体の性能を向上
できる。
を達成するために、本発明によれば、複数段に設けられ
た遠心羽根車と、各遠心羽根車の下流側に設けられたデ
ィフューザと、このディフューザの下流側に設けられ流
れを半径方向外向きから半径方向内向きに転向させるリ
ターンベンドと、このリターンベンドの下流側に設けら
れ流れを次段遠心羽根車に導く戻り流路と、この戻り流
路に円形翼列状に配置された案内羽根とを有する多段遠
心圧縮機において、前記戻り流路の入口側部分に、前記
案内羽根の翼負荷を低減する翼負荷低減手段を設けたこ
とを特徴とする多段遠心圧縮機が提供される。すなわ
ち、例えば、戻り流路の入口側部分の軸方向流路幅を流
れ方向に漸次狭くすれば、流路面積の減少が流れ速度を
増加させるように作用し、流れの減速を緩和する。これ
により、流れの減速のために必要な仕事に相当する案内
羽根の翼負荷が低減されるので、案内羽根が十分にその
翼負荷を負担できるようになり、流れ全体を十分に転向
させることができる。また例えば、戻り流路の入口側部
分に、戻り流路の入口側部分の軸方向流路幅より低い軸
方向高さ及び案内羽根より短い翼長を備えた小羽根を設
けてもよい。これにより、この増えた小羽根が流れの転
向を補助し翼負荷の一部を負担する分、案内羽根の翼負
荷が低減されるので、案内羽根は十分にその翼負荷を負
担できるようになり、流れ全体を十分に転向させること
ができる。そして、流れ全体の十分な転向により、流れ
は翼面に沿って流れ、剥離が発生するのを防止できるの
で、戻り流路で剥離による損失が発生するのを防止でき
る。このとき、流路面積の減少や小羽根の設置によって
戻り流路における摩擦損失がわずかに増大するが、剥離
による損失防止の効果のほうが際だって大きいので、全
体として戻り流路における損失を低減することができ
る。したがって、圧縮機全体の性能を向上できる。ま
た、流れが翼面に沿って流れることにより戻り流路での
２次流れの発生を低減できるので、戻り流路の出口にお
ける流れの歪みを低減でき、軸方向・周方向の流速分布
を一様にすることができる。したがって、戻り流路から
次段羽根車入口に流入するときの流れを均一化すること
ができるので、これによっても圧縮機全体の性能を向上
できる。
【００１０】好ましくは、前記多段遠心圧縮機におい
て、前記翼負荷低減手段は、前記戻り流路の入口側部分
に設けられ、該戻り流路の入口側部分の軸方向流路幅よ
り低い軸方向高さ及び前記案内羽根より短い翼長を備え
た小羽根であり、この小羽根の前縁半径は、前記案内羽
根の前縁半径よりも大きくなっていることを特徴とする
多段遠心圧縮機が提供される。すなわち、小羽根の前縁
が案内羽根の前縁よりも上流側に突出していることによ
り、流れは、リターンベンドから案内羽根に流入するよ
り前に予め整流され、その流れ角が案内羽根の前縁の角
度に近づけられるので、案内羽根の入射損失が低減され
る。したがって、戻り流路における損失をさらに低減す
ることができる。
て、前記翼負荷低減手段は、前記戻り流路の入口側部分
に設けられ、該戻り流路の入口側部分の軸方向流路幅よ
り低い軸方向高さ及び前記案内羽根より短い翼長を備え
た小羽根であり、この小羽根の前縁半径は、前記案内羽
根の前縁半径よりも大きくなっていることを特徴とする
多段遠心圧縮機が提供される。すなわち、小羽根の前縁
が案内羽根の前縁よりも上流側に突出していることによ
り、流れは、リターンベンドから案内羽根に流入するよ
り前に予め整流され、その流れ角が案内羽根の前縁の角
度に近づけられるので、案内羽根の入射損失が低減され
る。したがって、戻り流路における損失をさらに低減す
ることができる。
【００１１】また、上記第２の目的を達成するために、
本発明によれば、複数段に設けられた遠心羽根車と、各
遠心羽根車の下流側に設けられたディフューザと、この
ディフューザの下流側に設けられ流れを半径方向外向き
から半径方向内向きに転向させるリターンベンドと、こ
のリターンベンドの下流側に設けられ流れを次段遠心羽
根車に導く戻り流路と、この戻り流路に円形翼列状に配
置された案内羽根とを有する多段遠心圧縮機において、
前記戻り流路の出口側部分に、該戻り流路の出口側部分
の軸方向流路幅より低い軸方向高さ及び前記案内羽根よ
り短い翼長を備えた小羽根を設けたことを特徴とする多
段遠心圧縮機が提供される。すなわち、戻り流路の入口
側部分において案内羽根の大きな翼負荷により剥離や２
次流れが発生し流れの歪みが生じたとしても、戻り流路
の出口側部分に設けられた小羽根と案内羽根とによる整
流作用によって流れの歪みを低減し、軸方向・周方向の
流速分布を一様にすることができる。したがって、戻り
流路から次段羽根車入口に流入するときの流れを均一化
することができるので、圧縮機全体の性能を向上でき
る。
本発明によれば、複数段に設けられた遠心羽根車と、各
遠心羽根車の下流側に設けられたディフューザと、この
ディフューザの下流側に設けられ流れを半径方向外向き
から半径方向内向きに転向させるリターンベンドと、こ
のリターンベンドの下流側に設けられ流れを次段遠心羽
根車に導く戻り流路と、この戻り流路に円形翼列状に配
置された案内羽根とを有する多段遠心圧縮機において、
前記戻り流路の出口側部分に、該戻り流路の出口側部分
の軸方向流路幅より低い軸方向高さ及び前記案内羽根よ
り短い翼長を備えた小羽根を設けたことを特徴とする多
段遠心圧縮機が提供される。すなわち、戻り流路の入口
側部分において案内羽根の大きな翼負荷により剥離や２
次流れが発生し流れの歪みが生じたとしても、戻り流路
の出口側部分に設けられた小羽根と案内羽根とによる整
流作用によって流れの歪みを低減し、軸方向・周方向の
流速分布を一様にすることができる。したがって、戻り
流路から次段羽根車入口に流入するときの流れを均一化
することができるので、圧縮機全体の性能を向上でき
る。
【００１２】好ましくは、上記多段遠心圧縮機におい
て、前記小羽根の軸方向高さは、前記戻り流路の入口側
部分における軸方向流路幅の１０％以上５０％以下であ
ることを特徴とする多段遠心圧縮機が提供される。すな
わち、小羽根の軸方向高さが戻り流路の入口側部分にお
ける軸方向流路幅の１０％未満であると、戻り流路入口
側部分における流れ転向作用が小さ過ぎたり、戻り流路
出口側部分における整流作用が小さ過ぎるようになる。
また、小羽根の軸方向高さが５０％を超えると、表面積
の増加により摩擦損失が大きくなり過ぎる。したがっ
て、小羽根の軸方向高さを戻り流路の軸方向流路幅の１
０％以上５０％以下とすることにより、より確実に圧縮
機全体の性能を向上できる。
て、前記小羽根の軸方向高さは、前記戻り流路の入口側
部分における軸方向流路幅の１０％以上５０％以下であ
ることを特徴とする多段遠心圧縮機が提供される。すな
わち、小羽根の軸方向高さが戻り流路の入口側部分にお
ける軸方向流路幅の１０％未満であると、戻り流路入口
側部分における流れ転向作用が小さ過ぎたり、戻り流路
出口側部分における整流作用が小さ過ぎるようになる。
また、小羽根の軸方向高さが５０％を超えると、表面積
の増加により摩擦損失が大きくなり過ぎる。したがっ
て、小羽根の軸方向高さを戻り流路の軸方向流路幅の１
０％以上５０％以下とすることにより、より確実に圧縮
機全体の性能を向上できる。
【００１３】また、上記第１及び第２の目的を達成する
ために、本発明によれば、複数段に設けられた遠心羽根
車と、各遠心羽根車の下流側に設けられたディフューザ
と、このディフューザの下流側に設けられ流れを半径方
向外向きから半径方向内向きに転向させるリターンベン
ドと、このリターンベンドの下流側に設けられ流れを次
段遠心羽根車に導く戻り流路と、この戻り流路に円形翼
列状に配置された案内羽根とを有する多段遠心圧縮機に
おいて、前記戻り流路の入口側部分及び出口側部分のい
ずれか一方に、該戻り流路の軸方向流路幅より低い軸方
向高さ及び前記案内羽根より短い翼長を備えた小羽根を
設けたことを特徴とする多段遠心圧縮機が提供される。
すなわち、戻り流路の入口側部分に小羽根を設けた場合
には、増えた小羽根が流れの転向を補助し翼負荷の一部
を負担する分、案内羽根の翼負荷が低減されるので、案
内羽根は十分にその翼負荷を負担できるようになり、流
れ全体を十分に転向させることができる。これにより、
流れは翼面に沿って流れ、剥離が発生するのを防止でき
るので、戻り流路で剥離による損失が発生するのを防止
できる。このとき、小羽根の設置によって戻り流路にお
ける摩擦損失がわずかに増大するが、剥離による損失防
止の効果のほうが際だって大きいので、全体として戻り
流路における損失を低減することができる。したがっ
て、圧縮機全体の性能を向上できる。また、流れが翼面
に沿って流れることにより戻り流路での２次流れの発生
を低減できるので、戻り流路の出口における流れの歪み
を低減でき、軸方向・周方向の流速分布を一様にするこ
とができる。したがって、戻り流路から次段羽根車入口
に流入するときの流れを均一化することができるので、
これによっても圧縮機全体の性能を向上できる。一方、
戻り流路の出口側部分に小羽根を設けた場合には、戻り
流路の入口側部分において案内羽根の大きな翼負荷によ
り剥離や２次流れが発生し流れの歪みが生じたとして
も、出口側部分の小羽根と案内羽根とによる整流作用に
よって流れの歪みを低減し、軸方向・周方向の流速分布
を一様にすることができる。したがって、戻り流路から
次段羽根車入口に流入するときの流れを均一化すること
ができるので、圧縮機全体の性能を向上できる。
ために、本発明によれば、複数段に設けられた遠心羽根
車と、各遠心羽根車の下流側に設けられたディフューザ
と、このディフューザの下流側に設けられ流れを半径方
向外向きから半径方向内向きに転向させるリターンベン
ドと、このリターンベンドの下流側に設けられ流れを次
段遠心羽根車に導く戻り流路と、この戻り流路に円形翼
列状に配置された案内羽根とを有する多段遠心圧縮機に
おいて、前記戻り流路の入口側部分及び出口側部分のい
ずれか一方に、該戻り流路の軸方向流路幅より低い軸方
向高さ及び前記案内羽根より短い翼長を備えた小羽根を
設けたことを特徴とする多段遠心圧縮機が提供される。
すなわち、戻り流路の入口側部分に小羽根を設けた場合
には、増えた小羽根が流れの転向を補助し翼負荷の一部
を負担する分、案内羽根の翼負荷が低減されるので、案
内羽根は十分にその翼負荷を負担できるようになり、流
れ全体を十分に転向させることができる。これにより、
流れは翼面に沿って流れ、剥離が発生するのを防止でき
るので、戻り流路で剥離による損失が発生するのを防止
できる。このとき、小羽根の設置によって戻り流路にお
ける摩擦損失がわずかに増大するが、剥離による損失防
止の効果のほうが際だって大きいので、全体として戻り
流路における損失を低減することができる。したがっ
て、圧縮機全体の性能を向上できる。また、流れが翼面
に沿って流れることにより戻り流路での２次流れの発生
を低減できるので、戻り流路の出口における流れの歪み
を低減でき、軸方向・周方向の流速分布を一様にするこ
とができる。したがって、戻り流路から次段羽根車入口
に流入するときの流れを均一化することができるので、
これによっても圧縮機全体の性能を向上できる。一方、
戻り流路の出口側部分に小羽根を設けた場合には、戻り
流路の入口側部分において案内羽根の大きな翼負荷によ
り剥離や２次流れが発生し流れの歪みが生じたとして
も、出口側部分の小羽根と案内羽根とによる整流作用に
よって流れの歪みを低減し、軸方向・周方向の流速分布
を一様にすることができる。したがって、戻り流路から
次段羽根車入口に流入するときの流れを均一化すること
ができるので、圧縮機全体の性能を向上できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しつつ説明する。本発明の第１の実施形態を図１及
び図２により説明する。従来構造を表す図１５及び図１
６と同等の部材には同一の符号を付し、説明を省略す
る。図１は、本実施形態による多段遠心圧縮機の要部構
造を表す縦断面図であり、図２は、図１中Ａ−Ａ断面に
よる横断面図である。これら図１及び図２において、図
１５及び図１６に示した従来構造と異なる点は、戻り流
路１０５の入口側部分ではその軸方向流路幅Ｗが流れ方
向に漸次狭くなるように、また出口側部分ではその軸方
向流路幅Ｗ1が漸次広くなるように、側板側の流路仕切
り板１０７が設けられていることである。その他の構造
は、図１５及び図１６に示した従来構造とほぼ同様であ
る。
参照しつつ説明する。本発明の第１の実施形態を図１及
び図２により説明する。従来構造を表す図１５及び図１
６と同等の部材には同一の符号を付し、説明を省略す
る。図１は、本実施形態による多段遠心圧縮機の要部構
造を表す縦断面図であり、図２は、図１中Ａ−Ａ断面に
よる横断面図である。これら図１及び図２において、図
１５及び図１６に示した従来構造と異なる点は、戻り流
路１０５の入口側部分ではその軸方向流路幅Ｗが流れ方
向に漸次狭くなるように、また出口側部分ではその軸方
向流路幅Ｗ1が漸次広くなるように、側板側の流路仕切
り板１０７が設けられていることである。その他の構造
は、図１５及び図１６に示した従来構造とほぼ同様であ
る。
【００１５】上記において、戻り流路１０５の入口側部
分の流路幅Ｗを漸次狭くすることが、案内羽根８の翼負
荷を低減する翼負荷低減手段を構成している。以下、こ
のことについて説明する。従来構造の図１５及び図１６
に示されるように、戻り流路５の入口側部分では、案内
羽根８の反りが大きく、流れが接線方向から半径方向に
向かってより大きく転向させられる。この大きな転向を
実現するたためには、図１６中に併せて図示する流れの
絶対速度Ｃ、周方向成分Ｃθ、半径方向成分Ｃｒのう
ち、周方向成分Ｃθを大きく減少させ、絶対速度Ｃも大
きく減少させる必要がある。このとき、速度の２乗と圧
力との比例関係に基づき、流れの減速のために必要な仕
事に相当する翼負荷（＝翼の周方向両側の圧力差）が各
案内羽根８に加わることから、流れを大きく減速させる
ためには、その反作用として各案内羽根８の翼負荷も大
きくなる。しかし、翼負荷がある程度大きくなってくる
と、案内羽根８がその翼負荷を十分には負担することが
できず、微視的にみると一部の流れを十分減速できなく
なる。その結果、一部の流れが十分接線方向から半径方
向に向かって転向しなくなり、案内羽根８の翼面からの
剥離が発生し、これにより戻り流路５における損失が増
加する。また、この不十分な転向により戻り流路５にお
ける２次流れが増加し、戻り流路５の出口において流路
幅方向（＝軸方向）及び周方向の流速分布が発生し、流
れの歪み（＝不均一性）が大きくなる。この結果、次段
羽根車２ｂの入口９における流れの歪みも大きくなっ
て、次段以降の性能が低下する。
分の流路幅Ｗを漸次狭くすることが、案内羽根８の翼負
荷を低減する翼負荷低減手段を構成している。以下、こ
のことについて説明する。従来構造の図１５及び図１６
に示されるように、戻り流路５の入口側部分では、案内
羽根８の反りが大きく、流れが接線方向から半径方向に
向かってより大きく転向させられる。この大きな転向を
実現するたためには、図１６中に併せて図示する流れの
絶対速度Ｃ、周方向成分Ｃθ、半径方向成分Ｃｒのう
ち、周方向成分Ｃθを大きく減少させ、絶対速度Ｃも大
きく減少させる必要がある。このとき、速度の２乗と圧
力との比例関係に基づき、流れの減速のために必要な仕
事に相当する翼負荷（＝翼の周方向両側の圧力差）が各
案内羽根８に加わることから、流れを大きく減速させる
ためには、その反作用として各案内羽根８の翼負荷も大
きくなる。しかし、翼負荷がある程度大きくなってくる
と、案内羽根８がその翼負荷を十分には負担することが
できず、微視的にみると一部の流れを十分減速できなく
なる。その結果、一部の流れが十分接線方向から半径方
向に向かって転向しなくなり、案内羽根８の翼面からの
剥離が発生し、これにより戻り流路５における損失が増
加する。また、この不十分な転向により戻り流路５にお
ける２次流れが増加し、戻り流路５の出口において流路
幅方向（＝軸方向）及び周方向の流速分布が発生し、流
れの歪み（＝不均一性）が大きくなる。この結果、次段
羽根車２ｂの入口９における流れの歪みも大きくなっ
て、次段以降の性能が低下する。
【００１６】これに対して、本実施形態においては、図
１及び図２に示されるように、戻り流路１０５の入口側
部分の軸方向流路幅Ｗを流れ方向に漸次狭くしているこ
とにより、流路面積の減少が流れの半径方向成分Ｃｒを
増加させるように作用し、ひいては絶対速度Ｃを増加さ
せるように作用するので、絶対速度Ｃの減少を緩和する
ことができる。これにより、各案内羽根１０８の翼負荷
が低減されるので、案内羽根１０８が十分にその翼負荷
を負担できるようになり、流れ全体を十分に転向させる
ことができる。したがって、流れは各案内羽根１０８の
翼面に沿って流れ、剥離が発生するのを防止できるの
で、戻り流路１０５で剥離による損失が発生するのを防
止できる。このとき、流路面積の減少によって戻り流路
１０５における摩擦損失がわずかに増大するが、剥離に
よる損失防止の効果のほうが際だって大きいので、全体
として戻り流路１０５における損失を低減することがで
きる。また、流れが各案内羽根１０８の翼面に沿って流
れることにより、戻り流路１０５での２次流れの発生を
低減できるので、戻り流路１０５の出口における流れの
歪みを低減でき、軸方向・周方向の流速分布を一様にす
ることができる。したがって、戻り流路１０５から次段
羽根車２ｂの入口９に流入するときの流れを均一化する
ことができる。
１及び図２に示されるように、戻り流路１０５の入口側
部分の軸方向流路幅Ｗを流れ方向に漸次狭くしているこ
とにより、流路面積の減少が流れの半径方向成分Ｃｒを
増加させるように作用し、ひいては絶対速度Ｃを増加さ
せるように作用するので、絶対速度Ｃの減少を緩和する
ことができる。これにより、各案内羽根１０８の翼負荷
が低減されるので、案内羽根１０８が十分にその翼負荷
を負担できるようになり、流れ全体を十分に転向させる
ことができる。したがって、流れは各案内羽根１０８の
翼面に沿って流れ、剥離が発生するのを防止できるの
で、戻り流路１０５で剥離による損失が発生するのを防
止できる。このとき、流路面積の減少によって戻り流路
１０５における摩擦損失がわずかに増大するが、剥離に
よる損失防止の効果のほうが際だって大きいので、全体
として戻り流路１０５における損失を低減することがで
きる。また、流れが各案内羽根１０８の翼面に沿って流
れることにより、戻り流路１０５での２次流れの発生を
低減できるので、戻り流路１０５の出口における流れの
歪みを低減でき、軸方向・周方向の流速分布を一様にす
ることができる。したがって、戻り流路１０５から次段
羽根車２ｂの入口９に流入するときの流れを均一化する
ことができる。
【００１７】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、戻り流路１０５における損失を低減することと、戻
り流路１０５から次段羽根車２ｂの入口９に流入すると
きの流れを均一化することの両方の作用により、圧縮機
全体の性能を大幅に向上することができる。
ば、戻り流路１０５における損失を低減することと、戻
り流路１０５から次段羽根車２ｂの入口９に流入すると
きの流れを均一化することの両方の作用により、圧縮機
全体の性能を大幅に向上することができる。
【００１８】本発明の第２の実施形態を図３により説明
する。第１の実施形態と同等の部材には同一の符号を付
し、説明を省略する。図３は、本実施形態による多段遠
心圧縮機の要部構造を表す縦断面図であり、第１の実施
形態と異なる点は、案内羽根２０８が設けられる戻り流
路２０５の入口側部分の軸方向流路幅Ｗが流れ方向にな
めらかに漸次狭くなり、また出口側部分における軸方向
流路幅Ｗ1が流れ方向になめらかに漸次広くなるよう
に、側板側の流路仕切り板２０７の戻り流路２０５側表
面が曲面となっていることである。その他の構造は、第
１の実施形態とほぼ同様である。
する。第１の実施形態と同等の部材には同一の符号を付
し、説明を省略する。図３は、本実施形態による多段遠
心圧縮機の要部構造を表す縦断面図であり、第１の実施
形態と異なる点は、案内羽根２０８が設けられる戻り流
路２０５の入口側部分の軸方向流路幅Ｗが流れ方向にな
めらかに漸次狭くなり、また出口側部分における軸方向
流路幅Ｗ1が流れ方向になめらかに漸次広くなるよう
に、側板側の流路仕切り板２０７の戻り流路２０５側表
面が曲面となっていることである。その他の構造は、第
１の実施形態とほぼ同様である。
【００１９】本実施形態によれば、第１の実施形態と同
様の効果に加え、仕切り板２０７の戻り流路２０５側表
面が曲面となっており流れがスムーズに流れるので、戻
り流路損失２０５における損失がさらに低減される。
様の効果に加え、仕切り板２０７の戻り流路２０５側表
面が曲面となっており流れがスムーズに流れるので、戻
り流路損失２０５における損失がさらに低減される。
【００２０】本発明の第３の実施形態を図４及び図５に
より説明する。本実施形態は、翼負荷低減手段として、
戻り流路の入口側部分に小羽根を設ける実施形態であ
る。従来構造を表す図１５及び図１６と同等の部材には
同一の符号を付し、説明を省略する。図４は、本実施形
態による多段遠心圧縮機の要部構造を表す縦断面図であ
り、図５は、図４中Ｂ−Ｂ断面による横断面図である。
これら図４及び図５において、図１５及び図１６に示し
た従来構造と異なる点は、戻り流路５の入口側部分に、
戻り流路５の入口側部分における軸方向流路幅Ｗより低
い軸方向高さＨ及び案内羽根８より短い翼長を備えた小
羽根３１１を設けたことである。小羽根３１１は、その
軸方向高さＨは戻り流路５の入口側部分における軸方向
流路幅Ｗの約３０％となっており、羽根厚さは案内羽根
８の厚さより小さく、反り線は案内羽根８の反り線とほ
ぼ等しく、前縁半径は案内羽根８の前縁半径とほぼ等し
くなっている。また小羽根３１１は、隣り合う案内羽根
８，８の翼間方向間隔を２分するように（図５参照）、
戻り流路５の心板１６側の壁面を構成する心板側流路仕
切り板６に固定されている。その他の構造は、図１５及
び図１６に示した従来構造とほぼ同様である。
より説明する。本実施形態は、翼負荷低減手段として、
戻り流路の入口側部分に小羽根を設ける実施形態であ
る。従来構造を表す図１５及び図１６と同等の部材には
同一の符号を付し、説明を省略する。図４は、本実施形
態による多段遠心圧縮機の要部構造を表す縦断面図であ
り、図５は、図４中Ｂ−Ｂ断面による横断面図である。
これら図４及び図５において、図１５及び図１６に示し
た従来構造と異なる点は、戻り流路５の入口側部分に、
戻り流路５の入口側部分における軸方向流路幅Ｗより低
い軸方向高さＨ及び案内羽根８より短い翼長を備えた小
羽根３１１を設けたことである。小羽根３１１は、その
軸方向高さＨは戻り流路５の入口側部分における軸方向
流路幅Ｗの約３０％となっており、羽根厚さは案内羽根
８の厚さより小さく、反り線は案内羽根８の反り線とほ
ぼ等しく、前縁半径は案内羽根８の前縁半径とほぼ等し
くなっている。また小羽根３１１は、隣り合う案内羽根
８，８の翼間方向間隔を２分するように（図５参照）、
戻り流路５の心板１６側の壁面を構成する心板側流路仕
切り板６に固定されている。その他の構造は、図１５及
び図１６に示した従来構造とほぼ同様である。
【００２１】上記においては、小羽根３１１が、案内羽
根８の翼負荷を低減する翼負荷低減手段を構成してい
る。以下、このことについて説明する。第１の実施形態
において説明したように、戻り流路５の入口側部分で
は、案内羽根８の反りが大きく、流れが接線方向から半
径方向に向かってより大きく転向させられるので、各案
内羽根８の翼負荷も大きくなる。しかし、翼負荷がある
程度大きくなってくると、一部の流れが十分半径方向に
向かって転向しなくなり、案内羽根８の翼面からの剥離
が発生し、これにより戻り流路５における損失が増加す
る。また、この不十分な転向により戻り流路５における
２次流れが増加し、次段羽根車２ｂの入口９における流
れの歪みが大きくなって、次段以降の性能が低下する。
根８の翼負荷を低減する翼負荷低減手段を構成してい
る。以下、このことについて説明する。第１の実施形態
において説明したように、戻り流路５の入口側部分で
は、案内羽根８の反りが大きく、流れが接線方向から半
径方向に向かってより大きく転向させられるので、各案
内羽根８の翼負荷も大きくなる。しかし、翼負荷がある
程度大きくなってくると、一部の流れが十分半径方向に
向かって転向しなくなり、案内羽根８の翼面からの剥離
が発生し、これにより戻り流路５における損失が増加す
る。また、この不十分な転向により戻り流路５における
２次流れが増加し、次段羽根車２ｂの入口９における流
れの歪みが大きくなって、次段以降の性能が低下する。
【００２２】ここで本実施形態においては、図４及び図
５に示されるように戻り流路５の入口側部分に小羽根３
１１を設けることにより、この増えた小羽根３１１が流
れの接線方向から半径方向への転向を補助し翼負荷の一
部を負担する分、各案内羽根８の翼負荷が低減されるの
で、案内羽根８は十分にその翼負荷を負担できるように
なり、流れ全体を十分に転向させることができる。した
がって、流れは各案内羽根８の翼面に沿って流れ、剥離
が発生するのを防止できるので、戻り流路５で剥離によ
る損失が発生するのを防止できる。このとき、流路面積
の減少によって戻り流路５における摩擦損失がわずかに
増大するが、剥離による損失防止の効果のほうが際だっ
て大きいので、全体として戻り流路５における損失を低
減することができる。また、流れが各案内羽根８の翼面
に沿って流れることにより、戻り流路５での２次流れの
発生を低減できるので、戻り流路５の出口における流れ
の歪みを低減でき、軸方向・周方向の流速分布を一様に
することができる。したがって、戻り流路５から次段羽
根車２ｂの入口９に流入するときの流れを均一化するこ
とができる。
５に示されるように戻り流路５の入口側部分に小羽根３
１１を設けることにより、この増えた小羽根３１１が流
れの接線方向から半径方向への転向を補助し翼負荷の一
部を負担する分、各案内羽根８の翼負荷が低減されるの
で、案内羽根８は十分にその翼負荷を負担できるように
なり、流れ全体を十分に転向させることができる。した
がって、流れは各案内羽根８の翼面に沿って流れ、剥離
が発生するのを防止できるので、戻り流路５で剥離によ
る損失が発生するのを防止できる。このとき、流路面積
の減少によって戻り流路５における摩擦損失がわずかに
増大するが、剥離による損失防止の効果のほうが際だっ
て大きいので、全体として戻り流路５における損失を低
減することができる。また、流れが各案内羽根８の翼面
に沿って流れることにより、戻り流路５での２次流れの
発生を低減できるので、戻り流路５の出口における流れ
の歪みを低減でき、軸方向・周方向の流速分布を一様に
することができる。したがって、戻り流路５から次段羽
根車２ｂの入口９に流入するときの流れを均一化するこ
とができる。
【００２３】以上説明したように、本実施形態によって
も、第１の実施形態と同様、戻り流路５における損失を
低減することと、戻り流路５から次段羽根車２ｂの入口
９に流入するときの流れを均一化することの両方の作用
により、圧縮機全体の性能を大幅に向上することができ
る。
も、第１の実施形態と同様、戻り流路５における損失を
低減することと、戻り流路５から次段羽根車２ｂの入口
９に流入するときの流れを均一化することの両方の作用
により、圧縮機全体の性能を大幅に向上することができ
る。
【００２４】なお、上記第３の実施形態においては、小
羽根３１１の軸方向高さＨは戻り流路５の入口側部分に
おける軸方向流路幅Ｗの約３０％としたが、これに限ら
れない。すなわち、本願発明者等は、小羽根３１１の軸
方向高さＨの長さを種々変えて戻り流路５の入口側部分
における軸方向流路幅Ｗに対する比率を検討した結果、
小羽根３１１の軸方向高さＨが戻り流路５の入口側部分
の軸方向流路幅Ｗの１０％未満であると、戻り流路５の
入口側部分における流れ転向作用が小さくなり過ぎる傾
向にあり、また小羽根３１１の軸方向高さＨが戻り流路
５の入口側部分の軸方向流路幅Ｗの５０％を超えると、
表面積の増加により戻り流路５における摩擦損失が大き
くなり過ぎる傾向にあることを確認した。したがって、
より確実に圧縮機全体の性能を向上する観点からは、
０．１≦Ｈ／Ｗ≦０．５が、好ましいＨ／Ｗ比の範囲で
あると判断される。
羽根３１１の軸方向高さＨは戻り流路５の入口側部分に
おける軸方向流路幅Ｗの約３０％としたが、これに限ら
れない。すなわち、本願発明者等は、小羽根３１１の軸
方向高さＨの長さを種々変えて戻り流路５の入口側部分
における軸方向流路幅Ｗに対する比率を検討した結果、
小羽根３１１の軸方向高さＨが戻り流路５の入口側部分
の軸方向流路幅Ｗの１０％未満であると、戻り流路５の
入口側部分における流れ転向作用が小さくなり過ぎる傾
向にあり、また小羽根３１１の軸方向高さＨが戻り流路
５の入口側部分の軸方向流路幅Ｗの５０％を超えると、
表面積の増加により戻り流路５における摩擦損失が大き
くなり過ぎる傾向にあることを確認した。したがって、
より確実に圧縮機全体の性能を向上する観点からは、
０．１≦Ｈ／Ｗ≦０．５が、好ましいＨ／Ｗ比の範囲で
あると判断される。
【００２５】また、上記第３の実施形態においては、小
羽根３１１の前縁半径を案内羽根８の前縁半径と一致さ
せたが、これに限られず、小羽根３１１の前縁半径をや
や小さくしてもよい。
羽根３１１の前縁半径を案内羽根８の前縁半径と一致さ
せたが、これに限られず、小羽根３１１の前縁半径をや
や小さくしてもよい。
【００２６】本発明の第４の実施形態を図６及び図７に
より説明する。本実施形態は、小羽根の設置位置が異な
る場合の実施形態である。第１〜第３の実施形態と同等
の部材には同一の符号を付し、説明を省略する。図６
は、本実施形態による多段遠心圧縮機の要部構造を表す
縦断面図であり、図７は、図６中Ｃ−Ｃ断面による横断
面図である。これら図６及び図７において、第３の実施
形態と異なる点は、小羽根３１１と同寸法・同形状の小
羽根４１２を、戻り流路５の側板１７側の壁面を構成す
る側板側流路仕切り板７に固定したことである。なおこ
のとき、小羽根３１１と同様、小羽根４１２の前縁半径
が案内羽根８の前縁半径とほぼ等しくなるように、かつ
隣り合う案内羽根８，８の翼間方向間隔を２分するよう
に（図７参照）固定されている。その他の構造は、第３
の実施形態とほぼ同様である。本実施形態によっても、
第３の実施形態と同様の効果を得る。
より説明する。本実施形態は、小羽根の設置位置が異な
る場合の実施形態である。第１〜第３の実施形態と同等
の部材には同一の符号を付し、説明を省略する。図６
は、本実施形態による多段遠心圧縮機の要部構造を表す
縦断面図であり、図７は、図６中Ｃ−Ｃ断面による横断
面図である。これら図６及び図７において、第３の実施
形態と異なる点は、小羽根３１１と同寸法・同形状の小
羽根４１２を、戻り流路５の側板１７側の壁面を構成す
る側板側流路仕切り板７に固定したことである。なおこ
のとき、小羽根３１１と同様、小羽根４１２の前縁半径
が案内羽根８の前縁半径とほぼ等しくなるように、かつ
隣り合う案内羽根８，８の翼間方向間隔を２分するよう
に（図７参照）固定されている。その他の構造は、第３
の実施形態とほぼ同様である。本実施形態によっても、
第３の実施形態と同様の効果を得る。
【００２７】なお、上記第４の実施形態においては、小
羽根４１２の前縁半径を案内羽根８の前縁半径と一致さ
せたが、これに限られず、小羽根４１２の前縁半径をや
や小さくしてもよい。
羽根４１２の前縁半径を案内羽根８の前縁半径と一致さ
せたが、これに限られず、小羽根４１２の前縁半径をや
や小さくしてもよい。
【００２８】本発明の第５の実施形態を図８及び図９に
より説明する。本実施形態は、側板側・心板側の両方に
小羽根を設けた場合の実施形態である。第１〜第４の実
施形態と同等の部材には同一の符号を付し、説明を省略
する。図８は、本実施形態による多段遠心圧縮機の要部
構造を表す縦断面図であり、図９は、図８中Ｄ−Ｄ断面
による横断面図である。これら図８及び図９において、
第４の実施形態と異なる点は、小羽根４１２を側板側流
路仕切り板７に固定したことに加え、第３の実施形態の
小羽根３１１を心板側流路仕切り板６に固定したことで
ある。但しこの場合、小羽根近傍の流路閉塞を抑制する
ために、小羽根４１２及び小羽根３１１の軸方向高さＨ
は、それぞれ、戻り流路５の入口側部分の軸方向流路幅
Ｗの２０％としている。その他の構造は、第３の実施形
態とほぼ同様である。本実施形態によれば、第３の実施
形態の小羽根３１１と第４の実施形態の小羽根４１２と
の両方を設けたので、両者の翼負荷低減作用の相乗によ
って圧縮機全体の性能をさらに向上することができる。
より説明する。本実施形態は、側板側・心板側の両方に
小羽根を設けた場合の実施形態である。第１〜第４の実
施形態と同等の部材には同一の符号を付し、説明を省略
する。図８は、本実施形態による多段遠心圧縮機の要部
構造を表す縦断面図であり、図９は、図８中Ｄ−Ｄ断面
による横断面図である。これら図８及び図９において、
第４の実施形態と異なる点は、小羽根４１２を側板側流
路仕切り板７に固定したことに加え、第３の実施形態の
小羽根３１１を心板側流路仕切り板６に固定したことで
ある。但しこの場合、小羽根近傍の流路閉塞を抑制する
ために、小羽根４１２及び小羽根３１１の軸方向高さＨ
は、それぞれ、戻り流路５の入口側部分の軸方向流路幅
Ｗの２０％としている。その他の構造は、第３の実施形
態とほぼ同様である。本実施形態によれば、第３の実施
形態の小羽根３１１と第４の実施形態の小羽根４１２と
の両方を設けたので、両者の翼負荷低減作用の相乗によ
って圧縮機全体の性能をさらに向上することができる。
【００２９】本発明の第６の実施形態を図１０及び図１
１により説明する。本実施形態は、小羽根の前縁側を上
流側に突出させた場合の実施形態である。第１〜第５の
実施形態と同等の部材には同一の符号を付し、説明を省
略する。図１０は、本実施形態による多段遠心圧縮機の
要部構造を表す縦断面図であり、図１１は、図１０中Ｆ
−Ｆ断面による横断面図である。これら図１０及び図１
１において、小羽根３１１よりわずかに長い寸法でほぼ
同様の形状を備えた小羽根６１８を、その前縁半径が案
内羽根８の前縁半径より大きくなるように心板側流路仕
切り板６に固定したことが、第３の実施形態と異なる。
なおこのとき、小羽根６１８は、小羽根３１１と同様、
その軸方向高さＨは戻り流路５の入口側部分の流路幅Ｗ
の約３０％となっており、羽根厚さは案内羽根８の厚さ
より小さく、反り線は案内羽根８の反り線とほぼ等しく
なっており、かつ、隣り合う案内羽根８，８の翼間方向
間隔を２分するように（図１１参照）固定されている。
その他の構造は、第３の実施形態とほぼ同様である。
１により説明する。本実施形態は、小羽根の前縁側を上
流側に突出させた場合の実施形態である。第１〜第５の
実施形態と同等の部材には同一の符号を付し、説明を省
略する。図１０は、本実施形態による多段遠心圧縮機の
要部構造を表す縦断面図であり、図１１は、図１０中Ｆ
−Ｆ断面による横断面図である。これら図１０及び図１
１において、小羽根３１１よりわずかに長い寸法でほぼ
同様の形状を備えた小羽根６１８を、その前縁半径が案
内羽根８の前縁半径より大きくなるように心板側流路仕
切り板６に固定したことが、第３の実施形態と異なる。
なおこのとき、小羽根６１８は、小羽根３１１と同様、
その軸方向高さＨは戻り流路５の入口側部分の流路幅Ｗ
の約３０％となっており、羽根厚さは案内羽根８の厚さ
より小さく、反り線は案内羽根８の反り線とほぼ等しく
なっており、かつ、隣り合う案内羽根８，８の翼間方向
間隔を２分するように（図１１参照）固定されている。
その他の構造は、第３の実施形態とほぼ同様である。
【００３０】本実施形態によれば、第３の実施形態と同
様の効果に加え、以下の効果がある。すなわち、小羽根
６１８の前縁が案内羽根８の前縁よりも上流側に突出し
ていることにより、流れは、リターンベンド４から案内
羽根８に流入するより前に予め整流されて幅方向に一様
化され、その流れ角が案内羽根８の前縁の角度に近づけ
られるので、案内羽根８の入射損失が低減される。した
がって、戻り流路５における損失をさらに低減すること
ができる。
様の効果に加え、以下の効果がある。すなわち、小羽根
６１８の前縁が案内羽根８の前縁よりも上流側に突出し
ていることにより、流れは、リターンベンド４から案内
羽根８に流入するより前に予め整流されて幅方向に一様
化され、その流れ角が案内羽根８の前縁の角度に近づけ
られるので、案内羽根８の入射損失が低減される。した
がって、戻り流路５における損失をさらに低減すること
ができる。
【００３１】なお、上記第６の実施形態においては、第
３の実施形態の小羽根３１１と同様の位置に取り付けら
れた小羽根６１８の前縁半径を、案内羽根８の前縁半径
より大きくして案内羽根８より上流側に突出させたが、
これに限られず、第４の実施形態の小羽根４１２と同様
の位置に取り付けた小羽根の前縁半径を、案内羽根８の
前縁半径より大きくして案内羽根８より上流側に突出さ
せてもよい。この場合も、上記同様、案内羽根の入射損
失低減効果を得る。
３の実施形態の小羽根３１１と同様の位置に取り付けら
れた小羽根６１８の前縁半径を、案内羽根８の前縁半径
より大きくして案内羽根８より上流側に突出させたが、
これに限られず、第４の実施形態の小羽根４１２と同様
の位置に取り付けた小羽根の前縁半径を、案内羽根８の
前縁半径より大きくして案内羽根８より上流側に突出さ
せてもよい。この場合も、上記同様、案内羽根の入射損
失低減効果を得る。
【００３２】本発明の第７の実施形態を図１２により説
明する。第１〜第６の実施形態と同等の部材には同一の
符号を付し、説明を省略する。図１２は、本実施形態に
よる多段遠心圧縮機の要部構造を表す縦断面図であり、
第１の実施形態と同様に戻り流路１０５の入口側部分の
軸方向流路幅Ｗが流れ方向に漸次狭くなり、また出口側
部分の軸方向流路幅Ｗ1が流れ方向に漸次広くなってい
ることが、第３の実施形態と異なる。また、小羽根３１
１の軸方向高さＨは、戻り流路１０５の入口側部分にお
ける軸方向最大流路幅Ｗoの約３０％となっている。そ
の他の構造は、第３の実施形態とほぼ同様である。本実
施形態によれば、案内羽根８の翼負荷を低減する翼負荷
低減手段として、第１の実施形態と同様に戻り流路１０
５の入口側部分の流路幅Ｗを漸次狭くするとともに、第
３の実施形態と同様の小羽根３１１を設けたので、これ
らの相乗効果により圧縮機全体の性能をさらに向上する
ことができる。
明する。第１〜第６の実施形態と同等の部材には同一の
符号を付し、説明を省略する。図１２は、本実施形態に
よる多段遠心圧縮機の要部構造を表す縦断面図であり、
第１の実施形態と同様に戻り流路１０５の入口側部分の
軸方向流路幅Ｗが流れ方向に漸次狭くなり、また出口側
部分の軸方向流路幅Ｗ1が流れ方向に漸次広くなってい
ることが、第３の実施形態と異なる。また、小羽根３１
１の軸方向高さＨは、戻り流路１０５の入口側部分にお
ける軸方向最大流路幅Ｗoの約３０％となっている。そ
の他の構造は、第３の実施形態とほぼ同様である。本実
施形態によれば、案内羽根８の翼負荷を低減する翼負荷
低減手段として、第１の実施形態と同様に戻り流路１０
５の入口側部分の流路幅Ｗを漸次狭くするとともに、第
３の実施形態と同様の小羽根３１１を設けたので、これ
らの相乗効果により圧縮機全体の性能をさらに向上する
ことができる。
【００３３】本発明の第８の実施形態を図１３及び図１
４により説明する。本実施形態は、戻り流路の出口側部
分に整流手段としての小羽根を設ける実施形態である。
従来構造を表す図１５及び図１６と同等の部材には同一
の符号を付し、説明を省略する。図１３は、本実施形態
による多段遠心圧縮機の要部構造を表す縦断面図であ
り、図１４は、図１３中Ｅ−Ｅ断面による横断面図であ
る。これら図１３及び図１４において、図１５及び図１
６に示した従来構造と異なる点は、戻り流路５の出口側
部分に、戻り流路５の出口側部分における軸方向流路幅
Ｗ1より低い軸方向高さＨ及び案内羽根８より短い翼長
を備えた小羽根８１３を設けたことである。小羽根８１
３は、その軸方向高さＨは戻り流路５の入口側部分にお
ける軸方向流路幅Ｗの約３０％となっており、羽根厚さ
は案内羽根８の厚さより小さく、反り線は案内羽根８の
反り線とほぼ等しく、後縁半径は案内羽根８の後縁半径
とほぼ等しくなっている。また小羽根８１３は、隣り合
う案内羽根８，８の翼間方向間隔を２分するように（図
１４参照）、戻り流路５の心板１６側の壁面を構成する
心板側流路仕切り板６に固定されている。その他の構造
は、図１５及び図１６に示した従来構造とほぼ同様であ
る。
４により説明する。本実施形態は、戻り流路の出口側部
分に整流手段としての小羽根を設ける実施形態である。
従来構造を表す図１５及び図１６と同等の部材には同一
の符号を付し、説明を省略する。図１３は、本実施形態
による多段遠心圧縮機の要部構造を表す縦断面図であ
り、図１４は、図１３中Ｅ−Ｅ断面による横断面図であ
る。これら図１３及び図１４において、図１５及び図１
６に示した従来構造と異なる点は、戻り流路５の出口側
部分に、戻り流路５の出口側部分における軸方向流路幅
Ｗ1より低い軸方向高さＨ及び案内羽根８より短い翼長
を備えた小羽根８１３を設けたことである。小羽根８１
３は、その軸方向高さＨは戻り流路５の入口側部分にお
ける軸方向流路幅Ｗの約３０％となっており、羽根厚さ
は案内羽根８の厚さより小さく、反り線は案内羽根８の
反り線とほぼ等しく、後縁半径は案内羽根８の後縁半径
とほぼ等しくなっている。また小羽根８１３は、隣り合
う案内羽根８，８の翼間方向間隔を２分するように（図
１４参照）、戻り流路５の心板１６側の壁面を構成する
心板側流路仕切り板６に固定されている。その他の構造
は、図１５及び図１６に示した従来構造とほぼ同様であ
る。
【００３４】以上のように構成した本実施形態によれ
ば、戻り流路５の入口側部分において案内羽根８の大き
な翼負荷により剥離や２次流れが発生し流れの歪みが生
じたとしても、戻り流路５の出口側部分に設けられた小
羽根８１３と案内羽根８とによる整流作用によって流れ
の歪みを低減し、軸方向・周方向の流速分布を一様にす
ることができる。したがって、戻り流路５から次段羽根
車２ｂの入口９に流入するときの流れを均一化すること
ができるので、圧縮機全体の性能を向上できる。
ば、戻り流路５の入口側部分において案内羽根８の大き
な翼負荷により剥離や２次流れが発生し流れの歪みが生
じたとしても、戻り流路５の出口側部分に設けられた小
羽根８１３と案内羽根８とによる整流作用によって流れ
の歪みを低減し、軸方向・周方向の流速分布を一様にす
ることができる。したがって、戻り流路５から次段羽根
車２ｂの入口９に流入するときの流れを均一化すること
ができるので、圧縮機全体の性能を向上できる。
【００３５】なお、上記第８の実施形態においては、小
羽根８１３の軸方向高さＨは戻り流路５の入口側部分に
おける軸方向流路幅Ｗの約３０％としたが、これに限ら
れない。すなわち、本願発明者等は、小羽根８１３の軸
方向高さＨの長さを種々変えて戻り流路５の入口側部分
における軸方向流路幅Ｗに対する比率を検討した結果、
小羽根８１３の軸方向高さＨが戻り流路５の入口側部分
の軸方向流路幅Ｗの１０％未満であると、戻り流路５出
口側部分における整流作用が小さくなり過ぎる傾向にあ
り、また小羽根８１３の軸方向高さＨが戻り流路５の入
口側部分の軸方向流路幅Ｗの５０％を超えると、表面積
の増加により戻り流路５における摩擦損失が大きくなり
過ぎる傾向にあることを確認した。したがって、より確
実に圧縮機全体の性能を向上する観点からは、０．１≦
Ｈ／Ｗ≦０．５が、好ましいＨ／Ｗ比の範囲と判断され
る。
羽根８１３の軸方向高さＨは戻り流路５の入口側部分に
おける軸方向流路幅Ｗの約３０％としたが、これに限ら
れない。すなわち、本願発明者等は、小羽根８１３の軸
方向高さＨの長さを種々変えて戻り流路５の入口側部分
における軸方向流路幅Ｗに対する比率を検討した結果、
小羽根８１３の軸方向高さＨが戻り流路５の入口側部分
の軸方向流路幅Ｗの１０％未満であると、戻り流路５出
口側部分における整流作用が小さくなり過ぎる傾向にあ
り、また小羽根８１３の軸方向高さＨが戻り流路５の入
口側部分の軸方向流路幅Ｗの５０％を超えると、表面積
の増加により戻り流路５における摩擦損失が大きくなり
過ぎる傾向にあることを確認した。したがって、より確
実に圧縮機全体の性能を向上する観点からは、０．１≦
Ｈ／Ｗ≦０．５が、好ましいＨ／Ｗ比の範囲と判断され
る。
【００３６】また、上記第８の実施形態においては、小
羽根８１３の後縁半径を案内羽根８の後縁半径と同一と
したが、これに限られず、案内羽根８の後縁半径よりも
若干大きくしてもよいし、また案内羽根８の後縁半径よ
りも小さくして案内羽根後縁よりも突出させ整流作用を
さらに向上させてもよい。
羽根８１３の後縁半径を案内羽根８の後縁半径と同一と
したが、これに限られず、案内羽根８の後縁半径よりも
若干大きくしてもよいし、また案内羽根８の後縁半径よ
りも小さくして案内羽根後縁よりも突出させ整流作用を
さらに向上させてもよい。
【００３７】さらに、上記第８の実施形態においては、
小羽根８１３を、戻り流路５の心板１６側の壁面を構成
する心板側流路仕切り板６に固定したが、第４の実施形
態同様に戻り流路５の側板１７側の壁面を構成する側板
側流路仕切り板７に固定してもよい。この場合も、同様
の効果を得る。また第５の実施形態同様に、心板側流路
仕切り板６と側板側流路仕切り板７との両方に固定して
もよい。この場合は、２つの相乗効果によりさらに良好
な流れの均一化を図れるので、圧縮機全体のさらなる性
能を向上できる。
小羽根８１３を、戻り流路５の心板１６側の壁面を構成
する心板側流路仕切り板６に固定したが、第４の実施形
態同様に戻り流路５の側板１７側の壁面を構成する側板
側流路仕切り板７に固定してもよい。この場合も、同様
の効果を得る。また第５の実施形態同様に、心板側流路
仕切り板６と側板側流路仕切り板７との両方に固定して
もよい。この場合は、２つの相乗効果によりさらに良好
な流れの均一化を図れるので、圧縮機全体のさらなる性
能を向上できる。
【００３８】また、上記第３〜第８の実施形態において
は、小羽根３１１，４１２，６１８８１３の軸方向高さ
Ｈは、流れ方向に一定であったが、これを流れ方向に変
化させることも可能である。
は、小羽根３１１，４１２，６１８８１３の軸方向高さ
Ｈは、流れ方向に一定であったが、これを流れ方向に変
化させることも可能である。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、戻り流路の入口側部分
に、案内羽根の翼負荷を低減する翼負荷低減手段を設け
るので、案内羽根は十分にその翼負荷を負担できるよう
になり、流れ全体を十分に転向させることができる。よ
って、戻り流路で流れの剥離による損失が発生するのを
防止でき、また、戻り流路から次段羽根車入口に流入す
るときの流れを均一化することができるので、圧縮機全
体の性能を向上することができる。
に、案内羽根の翼負荷を低減する翼負荷低減手段を設け
るので、案内羽根は十分にその翼負荷を負担できるよう
になり、流れ全体を十分に転向させることができる。よ
って、戻り流路で流れの剥離による損失が発生するのを
防止でき、また、戻り流路から次段羽根車入口に流入す
るときの流れを均一化することができるので、圧縮機全
体の性能を向上することができる。
【図１】本発明の第１の実施形態による多段遠心圧縮機
の要部構造を表す縦断面図である。
の要部構造を表す縦断面図である。
【図２】図１中Ａ−Ａ断面による横断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による多段遠心圧縮機
の要部構造を表す縦断面図である。
の要部構造を表す縦断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態による多段遠心圧縮機
の要部構造を表す縦断面図である。
の要部構造を表す縦断面図である。
【図５】図４中Ｂ−Ｂ断面による横断面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態による多段遠心圧縮機
の要部構造を表す縦断面図である。
の要部構造を表す縦断面図である。
【図７】図６中Ｃ−Ｃ断面による横断面図である。
【図８】本発明の第５の実施形態による多段遠心圧縮機
の要部構造を表す縦断面図である。
の要部構造を表す縦断面図である。
【図９】図８中Ｄ−Ｄ断面による横断面図である。
【図１０】本発明の第６の実施形態による多段遠心圧縮
機の要部構造を表す縦断面図である。
機の要部構造を表す縦断面図である。
【図１１】図１０中Ｆ−Ｆ断面による横断面図である。
【図１２】本発明の第７の実施形態による多段遠心圧縮
機の要部構造を表す縦断面図である。
機の要部構造を表す縦断面図である。
【図１３】本発明の第８の実施形態による多段遠心圧縮
機の要部構造を表す縦断面図である。
機の要部構造を表す縦断面図である。
【図１４】図１４中Ｅ−Ｅ断面による横断面図である。
【図１５】従来の多段遠心圧縮機の要部構造を表す縦断
面図である。
面図である。
【図１６】図１５中Ｇ−Ｇ断面による横断面図である。
２ａ 羽根車 ２ｂ 次段羽根車 ３ ディフューザ ４ リターンベンド ５ 戻り流路 ６ 心板側の流路仕切板（戻り流路の軸方向両側
の壁面） ７ 側板側の流路仕切板（戻り流路の軸方向両側
の壁面） ８ 案内羽根 ９ 入口 １５ 羽根 １６ 心板 １７ 側板 １０５ 戻り流路 １０７ 側板側の流路仕切板 １０８ 案内羽根 ２０５ 戻り流路 ２０７ 側板側の流路仕切板 ２０８ 案内羽根 ３１１ 小羽根（翼負荷低減手段） ４１２ 小羽根（翼負荷低減手段） ６１８ 小羽根（翼負荷低減手段） ８１３ 小羽根 Ｈ 小羽根の軸方向高さ Ｗ 戻り流路の入口側部分における軸方向流路幅 Ｗo 戻り流路の入口側部分における軸方向最大流
路幅 Ｗ1 戻り流路の出口側部分における軸方向流路幅
の壁面） ７ 側板側の流路仕切板（戻り流路の軸方向両側
の壁面） ８ 案内羽根 ９ 入口 １５ 羽根 １６ 心板 １７ 側板 １０５ 戻り流路 １０７ 側板側の流路仕切板 １０８ 案内羽根 ２０５ 戻り流路 ２０７ 側板側の流路仕切板 ２０８ 案内羽根 ３１１ 小羽根（翼負荷低減手段） ４１２ 小羽根（翼負荷低減手段） ６１８ 小羽根（翼負荷低減手段） ８１３ 小羽根 Ｈ 小羽根の軸方向高さ Ｗ 戻り流路の入口側部分における軸方向流路幅 Ｗo 戻り流路の入口側部分における軸方向最大流
路幅 Ｗ1 戻り流路の出口側部分における軸方向流路幅
Claims (5)
- 【請求項１】複数段に設けられた遠心羽根車と、各遠心
羽根車の下流側に設けられたディフューザと、このディ
フューザの下流側に設けられ流れを半径方向外向きから
半径方向内向きに転向させるリターンベンドと、このリ
ターンベンドの下流側に設けられ流れを次段遠心羽根車
に導く戻り流路と、この戻り流路に円形翼列状に配置さ
れた案内羽根とを有する多段遠心圧縮機において、 前記戻り流路の入口側部分に、前記案内羽根の翼負荷を
低減する翼負荷低減手段を設けたことを特徴とする多段
遠心圧縮機。 - 【請求項２】請求項１記載の多段遠心圧縮機において、
前記翼負荷低減手段は、前記戻り流路の入口側部分に設
けられ、該戻り流路の入口側部分の軸方向流路幅より低
い軸方向高さ及び前記案内羽根より短い翼長を備えた小
羽根であり、 この小羽根の前縁半径は、前記案内羽根の前縁半径より
も大きくなっていることを特徴とする多段遠心圧縮機。 - 【請求項３】複数段に設けられた遠心羽根車と、各遠心
羽根車の下流側に設けられたディフューザと、このディ
フューザの下流側に設けられ流れを半径方向外向きから
半径方向内向きに転向させるリターンベンドと、このリ
ターンベンドの下流側に設けられ流れを次段遠心羽根車
に導く戻り流路と、この戻り流路に円形翼列状に配置さ
れた案内羽根とを有する多段遠心圧縮機において、 前記戻り流路の出口側部分に、該戻り流路の出口側部分
の軸方向流路幅より低い軸方向高さ及び前記案内羽根よ
り短い翼長を備えた小羽根を設けたことを特徴とする多
段遠心圧縮機。 - 【請求項４】請求項２又は３記載の多段遠心圧縮機にお
いて、前記小羽根の軸方向高さは、前記戻り流路の入口
側部分における軸方向流路幅の１０％以上５０％以下で
あることを特徴とする多段遠心圧縮機。 - 【請求項５】複数段に設けられた遠心羽根車と、各遠心
羽根車の下流側に設けられたディフューザと、このディ
フューザの下流側に設けられ流れを半径方向外向きから
半径方向内向きに転向させるリターンベンドと、このリ
ターンベンドの下流側に設けられ流れを次段遠心羽根車
に導く戻り流路と、この戻り流路に円形翼列状に配置さ
れた案内羽根とを有する多段遠心圧縮機において、 前記戻り流路の入口側部分及び出口側部分のいずれか一
方に、該戻り流路の軸方向流路幅より低い軸方向高さ及
び前記案内羽根より短い翼長を備えた小羽根を設けたこ
とを特徴とする多段遠心圧縮機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29289296A JP3569087B2 (ja) | 1996-11-05 | 1996-11-05 | 多段遠心圧縮機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29289296A JP3569087B2 (ja) | 1996-11-05 | 1996-11-05 | 多段遠心圧縮機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10141290A true JPH10141290A (ja) | 1998-05-26 |
| JP3569087B2 JP3569087B2 (ja) | 2004-09-22 |
Family
ID=17787740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29289296A Expired - Fee Related JP3569087B2 (ja) | 1996-11-05 | 1996-11-05 | 多段遠心圧縮機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3569087B2 (ja) |
Cited By (10)
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|---|---|---|---|---|
| JP2008286198A (ja) * | 2007-05-17 | 2008-11-27 | General Electric Co <Ge> | スプリッタベーンを使用した遠心圧縮機の戻り流路 |
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| JP2016033352A (ja) * | 2014-07-31 | 2016-03-10 | 日本電産株式会社 | 電動送風機 |
| WO2016068282A1 (ja) * | 2014-10-30 | 2016-05-06 | 日本電産株式会社 | 送風装置および掃除機 |
| DE102014223833A1 (de) * | 2014-11-21 | 2016-05-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Rückführstufe |
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-
1996
- 1996-11-05 JP JP29289296A patent/JP3569087B2/ja not_active Expired - Fee Related
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