JPH10288003A - Expansion turbine - Google Patents
Expansion turbineInfo
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- JPH10288003A JPH10288003A JP10030097A JP10030097A JPH10288003A JP H10288003 A JPH10288003 A JP H10288003A JP 10030097 A JP10030097 A JP 10030097A JP 10030097 A JP10030097 A JP 10030097A JP H10288003 A JPH10288003 A JP H10288003A
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- impeller
- casing
- fluid
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は冷却器、空調機、ヒ
ートポンプ等に用いられ、気体を断熱膨張させることに
より気体の温度を低下させる膨張タービンに関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an expansion turbine used for a cooler, an air conditioner, a heat pump, etc., for reducing the temperature of a gas by adiabatically expanding the gas.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の膨張タービンは図１１に示すよう
に、ケーシング１１内にノズル１２と羽根車１３を収納
して構成され、該羽根車１３には通常シュラウドの無い
羽根車が用いられる。膨張タービンに入った流体は、先
ずノズル１２により静圧が動圧に変換され、膨張させら
れる。2. Description of the Related Art As shown in FIG. 11, a conventional expansion turbine is constructed by housing a nozzle 12 and an impeller 13 in a casing 11, and the impeller 13 is usually an impeller without a shroud. The fluid entering the expansion turbine is first converted from static pressure into dynamic pressure by the nozzle 12 and expanded.
【０００３】そして、ノズル１２より羽根車１３部分に
流入した流体は、羽根車１３に回転エネルギーを与え、
更に、膨張が行われて膨張タービンより流出する。この
とき、ケーシング１１と羽根車の間の隙間Ｃを通過し、
膨張せずに流出していく流体はタービン効率を下げる原
因となるので、この隙間Ｃを通過し流出する流体の流量
（以下、漏洩流量という）を低減するため、従来の膨張
タービンは、隙間Ｃを約０．３ｍｍ程度にしていた。The fluid flowing from the nozzle 12 into the impeller 13 gives the impeller 13 rotational energy,
Further, the gas is expanded and flows out of the expansion turbine. At this time, it passes through the gap C between the casing 11 and the impeller,
Fluid flowing out without expansion causes a decrease in turbine efficiency. Therefore, in order to reduce the flow rate (hereinafter referred to as leakage flow rate) of the fluid flowing out of the gap C, the conventional expansion turbine has a gap C. Was about 0.3 mm.
【０００４】又、この漏洩流量を減少させる他の方法と
して、隙間Ｃに突起を設け、一部の隙間を減少させるこ
とにより漏洩流量を減少させる方法も知られている。As another method of reducing the leakage flow rate, a method of providing a projection in the gap C and reducing a part of the gap to reduce the leakage flow rate is also known.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし乍ら、上記従来
の膨張タービンでは、振動を抑制するため、羽根車３に
十分な強度を持たせる必要があるため、強度の高い材料
を使用する必要があり、又、隙間Ｃを０．３ｍｍ程度に
するために、精度よく加工することが必要となる。従っ
て、強度の高い材料を精度よく加工する必要があるた
め、加工時間が長くなるとともに加工コストが高くなる
との問題点があった。本発明の目的は、強度の高い材料
を使用することなく、振動を抑え、かつ膨張タービンの
作成に必要な加工時間を短縮するとともと加工コストを
低減できる膨張タービンを提供することである。However, in the above-mentioned conventional expansion turbine, it is necessary to provide the impeller 3 with sufficient strength in order to suppress the vibration, and therefore it is necessary to use a material having high strength. In addition, in order to reduce the gap C to about 0.3 mm, it is necessary to perform processing with high precision. Therefore, since it is necessary to process a high-strength material with high accuracy, there has been a problem that the processing time is increased and the processing cost is increased. An object of the present invention is to provide an expansion turbine capable of suppressing vibration, reducing the processing time required for manufacturing the expansion turbine, and reducing the processing cost without using a material having high strength.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の膨張
タービンにおける問題点に基づいて発明されたものであ
り、請求項１の発明の膨張タービンは、ケーシングの羽
根車収納部に設けた羽根車の回転により、該羽根車の外
周域に設けたノズルより上記ケーシング内に流体を取り
入れ、該流体を断熱膨張させることにより流体を冷却す
るものにおいて、上記羽根車の羽根の上記ケーシングの
内壁に対向する周縁に縁取りを設け、かつ上記ケーシン
グの上記羽根車に対向する面、又は該羽根車の上記ケー
シングに対向する面のいずれか一方に微小間隔を介して
溝を備えたことを特徴とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made based on the above-mentioned problems in the conventional expansion turbine. The expansion turbine according to the first aspect of the present invention is a blade provided in an impeller housing of a casing. By rotating the car, a fluid is taken into the casing from a nozzle provided in an outer peripheral area of the impeller, and the fluid is cooled by adiabatically expanding the fluid. A rim is provided on an opposing peripheral edge, and a groove is provided on a surface of the casing facing the impeller or a surface of the impeller facing the casing at a minute interval. Things.
【０００７】この構成によれば、羽根車が回転すること
により、溝内では、ケーシングと羽根車の相対する面の
相対的な移動により流体（空気）が、その粘性で引きず
られ、溝に押し込められて圧力を生じるので高い負荷能
力が得られ、振動を抑制した安定した運転が可能とな
る。その結果、羽根車の振動を抑制することができるの
で、羽根車に強度の高い材料を使う必要がなくなり、加
工時間の短縮及び加工コストを低減して膨張タービンを
提供することができる。[0007] According to this configuration, when the impeller rotates, the fluid (air) is dragged due to its viscosity in the groove due to the relative movement of the opposing surfaces of the casing and the impeller, and is pushed into the groove. As a result, a high load capacity can be obtained, and stable operation with reduced vibration can be performed. As a result, the vibration of the impeller can be suppressed, so that it is not necessary to use a high-strength material for the impeller, and it is possible to provide an expansion turbine with reduced processing time and reduced processing cost.
【０００８】又請求項２の羽根の膨張タービンは、ケー
シングの羽根車収納部に設けた羽根車の回転により、該
羽根車の外周域に設けたノズルより上記ケーシング内に
流体を取り入れ、該流体を断熱膨張させることにより流
体を冷却するものにおいて、上記ケーシングの内壁に羽
根車との隙間を一部狭める突起部を設け、かつ上記突起
部の上記羽根車に対向する面、又は該羽根車の上記突起
部に対向する面のいずれか一方に溝を備えたことを特徴
としている。According to a second aspect of the present invention, in the blade expansion turbine, a fluid is taken into the casing from a nozzle provided in an outer peripheral region of the impeller by rotation of the impeller provided in an impeller housing portion of the casing. In the case of cooling the fluid by adiabatic expansion of the impeller, a projection that partially narrows the gap with the impeller is provided on the inner wall of the casing, and a surface of the projection facing the impeller, or a surface of the impeller. A groove is provided on one of the surfaces facing the projection.
【０００９】この構成によれば、突起部でケーシングの
内壁と羽根車との間の隙間を小さくすることにより、こ
の隙間を通過する流体の漏洩流量を減少させることがで
きる。又、羽根車が回転することにより、溝内では、ケ
ーシングと羽根車の相対する面の相対的な移動により流
体（空気）が、その粘性で引きずられ、溝に押し込めら
れて圧力を生じるので高い負荷能力が得られ、振動を抑
制した安定した運転が可能となる。その結果、漏洩流量
の減少により流体の膨張効率を高めることができ、流体
をより冷却することができる。又、溝に押し込められた
流体の圧力で羽根車の振動を抑制することができるの
で、羽根車に強度の高い材料を使う必要がなくなり、加
工時間の短縮及び加工コストを低減して膨張タービンを
提供することができる。According to this configuration, the gap between the inner wall of the casing and the impeller is reduced by the projection, so that the leakage flow rate of the fluid passing through the gap can be reduced. In addition, when the impeller rotates, the fluid (air) is dragged by its viscosity due to the relative movement of the opposing surfaces of the casing and the impeller in the groove and is pushed into the groove to generate pressure in the groove. A load capacity can be obtained, and stable operation with suppressed vibration can be performed. As a result, the expansion efficiency of the fluid can be increased by reducing the leakage flow rate, and the fluid can be further cooled. In addition, since the vibration of the impeller can be suppressed by the pressure of the fluid pushed into the groove, it is not necessary to use a high-strength material for the impeller. Can be provided.
【００１０】又、請求項３の発明の膨張タービンは、ケ
ーシングの羽根車収納部に設けた羽根車の回転により、
該羽根車の外周域に設けたノズルより上記ケーシング内
に流体を取り入れ、該流体を断熱膨張させることにより
流体を冷却するものにおいて、上記ケーシングの内壁に
上記ノズルと羽根車との隙間を一部狭める突起部を設
け、かつ上記突起部の上記羽根車に対向する面、又は該
羽根車の上記突起部に対向する面のいずれか一方に溝を
備えたことを特徴としている。[0010] The expansion turbine according to the third aspect of the present invention is configured such that the impeller provided in the impeller housing of the casing rotates.
A fluid is taken into the casing from a nozzle provided in an outer peripheral area of the impeller, and the fluid is cooled by adiabatic expansion of the fluid, wherein a gap between the nozzle and the impeller is partially formed on an inner wall of the casing. The present invention is characterized in that a narrowing projection is provided, and a groove is provided on one of a surface of the projection facing the impeller or a surface of the impeller facing the projection.
【００１１】この構成によれば、突起部でケーシングの
内壁及びノズルと羽根車との間の隙間を小さくすること
により、この隙間を通過する流体の漏洩流量を減少させ
ることができる。又、羽根車が回転することにより、溝
内では、ケーシングと羽根車の相対する面の相対的な移
動により流体（空気）が、その粘性で引きずられ、溝に
押し込められて圧力を生じるので高い負荷能力が得ら
れ、振動を抑制した安定した運転が可能となる。According to this configuration, the gap between the inner wall of the casing and the nozzle and the impeller is reduced by the projection, so that the leakage flow rate of the fluid passing through the gap can be reduced. In addition, when the impeller rotates, the fluid (air) is dragged by its viscosity due to the relative movement of the opposing surfaces of the casing and the impeller in the groove and is pushed into the groove to generate pressure in the groove. A load capacity can be obtained, and stable operation with suppressed vibration can be performed.
【００１２】その結果、ケーシングの内壁及びノズルと
羽根車との間の隙間を小さくしたことによる漏洩流量の
減少により、流体の膨張効率を高めることができ、流体
をより冷却することができる。又、溝に押し込められた
流体の圧力で羽根車の振動を抑制することができるの
で、羽根車に強度の高い材料を使う必要がなくなり、加
工時間の短縮及び加工コストを低減して膨張タービンを
提供することができる。As a result, the expansion efficiency of the fluid can be increased and the fluid can be further cooled by reducing the leakage flow rate by reducing the gap between the inner wall of the casing and the nozzle and the impeller. In addition, since the vibration of the impeller can be suppressed by the pressure of the fluid pushed into the groove, it is not necessary to use a high-strength material for the impeller. Can be provided.
【００１３】又、請求項４の発明の膨張タービンは、ケ
ーシングの羽根車収納部に設けた羽根車の回転により、
該羽根車の外周域に設けたノズルより上記ケーシング内
に流体を取り入れ、該流体を断熱膨張させることにより
流体を冷却するものにおいて、上記羽根車の出口側にお
ける上記ケーシングの内壁に羽根車との隙間を一部狭め
る突起部を設け、かつ上記突起部の上記羽根車に対向す
る面、又は該羽根車の上記突起部に対向する面のいずれ
か一方に溝を備えたことを特徴としている。[0013] The expansion turbine according to the invention of claim 4 is characterized in that the impeller provided in the impeller housing of the casing rotates.
A fluid is taken into the casing from a nozzle provided on an outer peripheral area of the impeller, and the fluid is cooled by adiabatic expansion of the fluid, wherein the fluid is cooled by an inner wall of the casing at an outlet side of the impeller. A projection is provided which partially narrows the gap, and a groove is provided on one of the surface of the projection facing the impeller or the surface of the impeller facing the projection.
【００１４】この構成によれば、突起部でケーシングの
内壁と羽根車との間の隙間を小さくすることにより、こ
の隙間を通過する流体の漏洩流量を減少させることがで
きる。又、羽根車が回転することにより、溝内では、ケ
ーシングと羽根車の相対する面の相対的な移動により流
体（空気）が、その粘性で引きずられ、溝に押し込めら
れて圧力を生じるので高い負荷能力が得られ、振動を抑
制した安定した運転が可能となる。その結果、漏洩流量
の減少により流体の膨張効率を高めることができ、流体
をより冷却することができる。又、溝に押し込められた
流体の圧力で羽根車の振動を抑制することができるの
で、羽根車に強度の高い材料を使う必要がなくなり、加
工時間の短縮及び加工コストを低減して膨張タービンを
提供することができる。According to this configuration, the gap between the inner wall of the casing and the impeller is reduced by the projection, so that the leakage flow rate of the fluid passing through the gap can be reduced. In addition, when the impeller rotates, the fluid (air) is dragged by its viscosity due to the relative movement of the opposing surfaces of the casing and the impeller in the groove and is pushed into the groove to generate pressure in the groove. A load capacity can be obtained, and stable operation with suppressed vibration can be performed. As a result, the expansion efficiency of the fluid can be increased by reducing the leakage flow rate, and the fluid can be further cooled. In addition, since the vibration of the impeller can be suppressed by the pressure of the fluid pushed into the groove, it is not necessary to use a high-strength material for the impeller. Can be provided.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
従って詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００１６】［構 成］ 第１の実施形態；図１は本発明にかゝる膨張タービンの
第１の実施形態の正面断面図を示し、又図２は同膨張タ
ービンの羽根車とノズルの関係を上面より示している上
面図である。これらの図において、１はケーシングであ
り、周辺に流体取入口２ａを有する平坦な本体部２と、
該本体部２の中央部に形成され上端部に流体吐出口４を
有する管状の羽根車収納部３とから構成されている。[Configuration] First Embodiment FIG. 1 is a front sectional view of a first embodiment of an expansion turbine according to the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of an impeller and a nozzle of the expansion turbine. It is a top view which shows a relationship from the upper surface. In these figures, reference numeral 1 denotes a casing, a flat main body 2 having a fluid inlet 2a around the casing,
A tubular impeller housing 3 formed at the center of the main body 2 and having a fluid discharge port 4 at the upper end.
【００１７】そして、上記本体部２の流体取入口２ａの
内部には、流体の静圧を動圧に変換し流体を膨張させる
多数のノズル５，・・・が等間隔に形成され、又上記羽
根車収納部３内には軸受７に回転軸６ａで枢支された羽
根車６が回転自在に収納されている。上記羽根車６は、
各羽根６ｂ，・・・の外周縁に羽根車収納部３の内壁３
ａに沿う円弧状で、内壁３ａとの間に隙間Ｃを隔てるよ
うに形成された縁取り６ｃを備えている。そして、この
羽根車６は作動流体の回転エネルギーを受け取り、作動
流体を更に膨張させる。８は溝であり、図３に示すよう
に上記羽根車収納部３の内壁３ａに螺旋状に多数設けら
れている。A number of nozzles 5,... For converting the static pressure of the fluid into dynamic pressure and expanding the fluid are formed at equal intervals inside the fluid inlet 2a of the main body 2. An impeller 6 pivotally supported by a bearing 7 on a rotating shaft 6a is rotatably accommodated in the impeller housing 3. The impeller 6 is
The inner wall 3 of the impeller housing 3 is provided on the outer peripheral edge of each blade 6b,.
and a rim 6c formed so as to have a gap C with the inner wall 3a in an arc shape along the line a. Then, the impeller 6 receives the rotational energy of the working fluid and further expands the working fluid. Reference numeral 8 denotes a groove, which is spirally provided on the inner wall 3a of the impeller housing 3 as shown in FIG.
【００１８】本実施形態では、溝８はケーシング１の羽
根車収納部３の内壁３ａに設けられているが、上記縁取
り６ｃに設けてもよい。又、溝８の形状は上記図３の形
状に限られるものではなく、空気軸受に用いられる如何
なる形状でもよい。溝８内では、ケーシング１と羽根車
６の相対する面の相対的な移動により流体（空気）が、
その粘性で引きずられ、溝８に押し込められて圧力を生
じるので高い負荷能力が得られ、安定した運転が可能と
なる。尚、一般に膨張タービンには羽根車６が軸方向に
移動するのを抑制するための機構が備えられているが、
本発明では溝８を設けたことにより上述のように流体の
圧力が生じ、羽根車６の軸方向への移動も抑制するの
で、羽根車６が軸方向に移動するのを抑制するための機
構を特に設置する必要はない。In this embodiment, the groove 8 is provided on the inner wall 3a of the impeller housing 3 of the casing 1, but may be provided on the border 6c. The shape of the groove 8 is not limited to the shape shown in FIG. 3, but may be any shape used for an air bearing. In the groove 8, the fluid (air) is moved by the relative movement of the opposing surfaces of the casing 1 and the impeller 6,
Since it is dragged by the viscosity and pushed into the groove 8 to generate pressure, a high load capacity is obtained, and stable operation is possible. In general, the expansion turbine is provided with a mechanism for preventing the impeller 6 from moving in the axial direction.
In the present invention, the provision of the groove 8 generates the fluid pressure as described above, and also suppresses the axial movement of the impeller 6, so that the mechanism for suppressing the axial movement of the impeller 6 is provided. There is no particular need to install.
【００１９】第２の実施形態；図４はケーシング１の羽
根車収納部３の内壁３ａに突起部９を設けた実施形態を
示しており、該突起部９を設けることにより内壁３ａと
羽根車６との間の隙間Ｃを小さくして漏洩流量を減少さ
せるとともに上記突起部９或いは羽根車６にある溝１０
で発生する動圧により羽根車６の振動も抑制する。Second Embodiment FIG. 4 shows an embodiment in which a projection 9 is provided on the inner wall 3a of the impeller housing portion 3 of the casing 1. By providing the projection 9, the inner wall 3a and the impeller are provided. 6 to reduce the flow rate of leakage by reducing the gap C between the projection 9 and the groove 10 in the impeller 6.
The vibration of the impeller 6 is also suppressed by the dynamic pressure generated in the step (1).
【００２０】図５は溝１０の形状を示しており、該図は
突起部９の羽根車６の縁取り６ｃに対向する面を羽根車
６側から見た図である。尚、溝１０は突起部９の羽根車
６と対向する面に設けるものと限定する必要はなく、突
起部９に対向する羽根車６の面に設けても良い。又、溝
１０は上述の形状に限定されるものでは無く、空気軸受
に採用されている如何なる形状でも良い。上記羽根車６
と突起部９の間隔は０．１ｍｍ程度なので、突起部９と
これに対向する羽根車６の部分は加工精度が要求される
が、従来より、強度の低い材料が使用可能となるので、
加工時間の短縮及び加工コストの低減が図れる。FIG. 5 shows the shape of the groove 10, which is a view of the surface of the projection 9 facing the edge 6c of the impeller 6 as viewed from the impeller 6 side. It is not necessary to limit the groove 10 to be provided on the surface of the projection 9 facing the impeller 6, and the groove 10 may be provided on the surface of the impeller 6 facing the projection 9. Further, the shape of the groove 10 is not limited to the above-mentioned shape, but may be any shape employed in the air bearing. Above impeller 6
Since the distance between the projection 9 and the projection 9 is about 0.1 mm, processing accuracy is required for the projection 9 and the portion of the impeller 6 opposed thereto, but a material having lower strength than before can be used.
The processing time and the processing cost can be reduced.
【００２１】図６は、直径１０９ｍｍの羽根車６を用い
たときの圧力差２０ｋＰａのときの隙間面積と漏洩流量
との関係の実験結果を示す図であり、実験は羽根車９の
入口を閉じ、羽根車９内に流体（空気）が入らないよう
にして、そのときの圧力と流量を測定して行った。又、
実験に当たって、縁取り６ｃと内壁３ａ間の隙間Ｃを
３．０ｍｍとするとともに突起部９の設置位置を羽根車
９の入口、出口及びそれらの間の３箇所の位置に対応し
た位置とし、更に、突起部９と縁取り６ｃの間の隙間ｄ
を２．９ｍｍから０．１ｍｍまで変更して行った。上記
隙間面積とは、突起部９における隙間ｄと突起部９の直
径ｆ、円周率πを乗じて算出したものである。FIG. 6 is a diagram showing an experimental result of a relationship between a gap area and a leakage flow rate when the impeller 6 having a diameter of 109 mm is used and the pressure difference is 20 kPa. In the experiment, the inlet of the impeller 9 is closed. The pressure and flow at that time were measured while preventing the fluid (air) from entering the impeller 9. or,
In the experiment, the gap C between the rim 6c and the inner wall 3a was set to 3.0 mm, and the installation positions of the protrusions 9 were set to positions corresponding to the entrance and exit of the impeller 9 and three positions between them. The gap d between the protrusion 9 and the border 6c
Was changed from 2.9 mm to 0.1 mm. The gap area is calculated by multiplying the gap d in the projection 9 by the diameter f of the projection 9 and the pi.
【００２２】図６に示すように、隙間面積が小さくなる
ほど漏洩流量が減少していることが分かる。このこと
は、漏洩流量を減少させるという点では、突起部９を設
置し、ケーシング１と羽根車６の間の隙間Ｃを一部狭く
することにより、隙間面積を狭くする方法も有効である
ことを示している。As shown in FIG. 6, it can be seen that the smaller the gap area, the smaller the leakage flow rate. This means that, in terms of reducing the leakage flow rate, it is effective to provide a projection 9 and partially reduce the gap C between the casing 1 and the impeller 6 to reduce the gap area. Is shown.
【００２３】第３の実施形態；図７は、突起部９を羽根
車６の入口側でノズル５と羽根車６の間に設置し、又、
突起部９と対向する羽根車６の縁取り６ｃに肉厚を持た
せた構造を示している。この図７の実施形態の構造によ
れば、突起部９は主に羽根車６の半径方向の振動を抑制
することになり、従来羽根車６の軸を支えるために必要
であった軸受が不要になる。Third Embodiment FIG. 7 shows a state in which a projection 9 is provided between the nozzle 5 and the impeller 6 on the inlet side of the impeller 6, and
A structure is shown in which the rim 6c of the impeller 6 facing the projection 9 has a large thickness. According to the structure of the embodiment shown in FIG. 7, the projection 9 mainly suppresses the radial vibration of the impeller 6, eliminating the need for a bearing conventionally required to support the shaft of the impeller 6. become.
【００２４】第４の実施形態；図８は、突起部９を羽根
車６の入口側で縁取り６ｃに対向した内壁３ａに設けた
構造を示している。この実施形態では、羽根車６の最も
回転軸６ａより離れた位置に設けているので、羽根車６
の軸方向の振動を抑制する効果が大きくなる。Fourth Embodiment FIG. 8 shows a structure in which a projection 9 is provided on an inner wall 3a facing an edge 6c on the entrance side of an impeller 6. In this embodiment, since the impeller 6 is provided at a position farthest from the rotation shaft 6a, the impeller 6
The effect of suppressing the vibration in the axial direction is increased.
【００２５】第５の実施形態；図９は、上記第３及び第
４の実施形態をまとめた構造を示しており、従って、突
起部９は一部が羽根車６の入口側においてノズル５と羽
根車６の間に位置し、又他の残部分は羽根車６の入口側
において縁取り６ｃに対向した内壁３ａに位置してい
る。従って、この実施形態の構造によれば、突起部９に
より、羽根車６の半径方向と軸方向の両方の振動を抑制
する効果を同時に達成できる。このような効果は突起部
９を設けた場合のみ得られるものではなく、ケーシング
１に溝８を設けた場合にも得られる。Fifth Embodiment FIG. 9 shows a structure in which the third and fourth embodiments are put together. Therefore, the protrusion 9 is partially connected to the nozzle 5 at the inlet side of the impeller 6. The remaining portion is located between the impellers 6, and the remaining portion is located on the inner wall 3 a facing the rim 6 c on the entrance side of the impellers 6. Therefore, according to the structure of this embodiment, the effect of suppressing both radial and axial vibrations of the impeller 6 can be achieved simultaneously by the projections 9. Such an effect is obtained not only when the protrusion 9 is provided but also when the groove 8 is provided in the casing 1.
【００２６】第６の実施形態；図１０は、突起部９を羽
根車６の出口側で縁取り６ｃに対向した内壁３ａに設け
た構造を示している。この実施形態では、突起部９は羽
根車６の縁取り６ｃの一番内側に対向した内壁３ａに設
けられているので、直径ｆが最小となり、隙間面積が最
小になるため、漏洩流量も最小となる。又、一般に、羽
根車６の形状は図に示しているように出口で回転軸６ａ
と平行になるため、半径方向の振動を抑制する効果があ
り、羽根車６の軸受７を不要にすることができる。尚、
軸受が不要になるという効果は突起部９を設けた場合の
み得られるものではなく、ケーシング１に溝８を設けた
場合にも得られる。又、突起部９を羽根車６の入口側と
出口側の両方に設けることにより、突起部９を入口側と
出口側に設けた時の両方の効果が期待できる。Sixth Embodiment FIG. 10 shows a structure in which a projection 9 is provided on an inner wall 3a facing an edge 6c on the exit side of an impeller 6. In this embodiment, since the projection 9 is provided on the inner wall 3a facing the innermost side of the rim 6c of the impeller 6, the diameter f is minimized and the clearance area is minimized, so that the leakage flow rate is also minimized. Become. In general, the shape of the impeller 6 is such that the rotating shaft 6a
, Which has an effect of suppressing vibration in the radial direction, and the bearing 7 of the impeller 6 can be eliminated. still,
The effect that a bearing is not required can be obtained not only when the projection 9 is provided but also when the groove 8 is provided in the casing 1. In addition, by providing the projections 9 on both the entrance side and the exit side of the impeller 6, both effects when the projections 9 are provided on the entrance side and the exit side can be expected.
【００２７】[0027]
【発明の効果】本発明は上述のように構成されるもので
あり、請求項１の発明の膨張タービンは、ケーシングの
羽根車収納部に設けた羽根車の回転により、該羽根車の
外周域に設けたノズルより上記ケーシング内に流体を取
り入れ、該流体を断熱膨張させることにより流体を冷却
するものにおいて、上記羽根車の羽根の上記ケーシング
の内壁に対向する周縁に縁取りを設け、かつ上記ケーシ
ングの上記羽根車に対向する面、又は該羽根車の上記ケ
ーシングに対向する面のいずれか一方に微小間隔を介し
て溝を備えた構成である。According to the present invention, the expansion turbine according to the first aspect of the present invention is configured such that the rotation of the impeller provided in the impeller housing of the casing causes the outer peripheral area of the impeller to rotate. A fluid is taken into the casing from the nozzle provided in the above, and the fluid is cooled by adiabatically expanding the fluid, wherein an edge is provided on a peripheral edge of the blade of the impeller facing the inner wall of the casing, and And a surface of the impeller facing the casing or a surface of the impeller facing the casing is provided with a groove at a small interval.
【００２８】この発明によれば、羽根車が回転すること
により、溝内では、ケーシングと羽根車の相対する面の
相対的な移動により流体（空気）が、その粘性で引きず
られ、溝に押し込められて圧力を生じるので高い負荷能
力が得られ、振動を抑制した安定した運転が可能とな
る。従って、羽根車の振動を抑制することができるの
で、羽根車に強度の高い材料を使う必要がなくなり、加
工時間の短縮及び加工コストを低減して膨張タービンを
提供することができる。According to the present invention, when the impeller rotates, the fluid (air) is dragged due to its viscosity in the groove due to the relative movement of the opposing surfaces of the casing and the impeller, and is pushed into the groove. As a result, a high load capacity can be obtained, and stable operation with reduced vibration can be performed. Therefore, since vibration of the impeller can be suppressed, it is not necessary to use a high-strength material for the impeller, and it is possible to provide an expansion turbine with reduced processing time and reduced processing cost.
【００２９】又請求項２の羽根の膨張タービンは、ケー
シングの羽根車収納部に設けた羽根車の回転により、該
羽根車の外周域に設けたノズルより上記ケーシング内に
流体を取り入れ、該流体を断熱膨張させることにより流
体を冷却するものにおいて、上記ケーシングの内壁に羽
根車との隙間を一部狭める突起部を設け、かつ上記突起
部の上記羽根車に対向する面、又は該羽根車の上記突起
部に対向する面のいずれか一方に溝を備えた構成であ
る。In the blade expansion turbine according to the second aspect of the present invention, the rotation of the impeller provided in the impeller housing portion of the casing introduces a fluid into the casing from a nozzle provided on an outer peripheral region of the impeller, and In the case of cooling the fluid by adiabatic expansion of the impeller, a projection that partially narrows the gap with the impeller is provided on the inner wall of the casing, and a surface of the projection facing the impeller, or a surface of the impeller. A configuration is provided in which a groove is provided on one of the surfaces facing the protrusion.
【００３０】この発明によれば、突起部でケーシングの
内壁と羽根車との間の隙間を小さくすることにより、こ
の隙間を通過する流体の漏洩流量を減少させることがで
きる。又、羽根車が回転することにより、溝内では、ケ
ーシングと羽根車の相対する面の相対的な移動により流
体（空気）が、その粘性で引きずられ、溝に押し込めら
れて圧力を生じるので高い負荷能力が得られ、振動を抑
制した安定した運転が可能となる。従って、漏洩流量の
減少により流体の膨張効率を高めることができ、流体を
より冷却することができる。又、溝に押し込められた流
体の圧力で羽根車の振動を抑制することができるので、
羽根車に強度の高い材料を使う必要がなくなり、加工時
間の短縮及び加工コストを低減して膨張タービンを提供
することができる。According to the present invention, the gap between the inner wall of the casing and the impeller is reduced by the projection, so that the leakage flow rate of the fluid passing through the gap can be reduced. In addition, when the impeller rotates, the fluid (air) is dragged by its viscosity due to the relative movement of the opposing surfaces of the casing and the impeller in the groove and is pushed into the groove to generate pressure in the groove. A load capacity can be obtained, and stable operation with suppressed vibration can be performed. Therefore, the expansion efficiency of the fluid can be increased by reducing the leakage flow rate, and the fluid can be further cooled. Also, since the vibration of the impeller can be suppressed by the pressure of the fluid pushed into the groove,
It is not necessary to use a high-strength material for the impeller, and it is possible to provide an expansion turbine with reduced processing time and reduced processing cost.
【００３１】又、請求項３の発明の膨張タービンは、ケ
ーシングの羽根車収納部に設けた羽根車の回転により、
該羽根車の外周域に設けたノズルより上記ケーシング内
に流体を取り入れ、該流体を断熱膨張させることにより
流体を冷却するものにおいて、上記ケーシングの内壁に
上記ノズルと羽根車との隙間を一部狭める突起部を設
け、かつ上記突起部の上記羽根車に対向する面、又は該
羽根車の上記突起部に対向する面のいずれか一方に溝を
備えた構成である。Further, the expansion turbine according to the third aspect of the present invention is configured such that the rotation of the impeller provided in the impeller housing portion of the casing causes the expansion turbine to rotate.
A fluid is taken into the casing from a nozzle provided in an outer peripheral area of the impeller, and the fluid is cooled by adiabatic expansion of the fluid, wherein a gap between the nozzle and the impeller is partially formed on an inner wall of the casing. A configuration is provided in which a protruding portion for narrowing is provided, and a groove is provided on one of a surface of the protruding portion facing the impeller or a surface of the impeller facing the protruding portion.
【００３２】この発明によれば、突起部でケーシングの
内壁及びノズルと羽根車との間の隙間を小さくすること
により、この隙間を通過する流体の漏洩流量を減少させ
ることができる。又、羽根車が回転することにより、溝
内では、ケーシングと羽根車の相対する面の相対的な移
動により流体（空気）が、その粘性で引きずられ、溝に
押し込められて圧力を生じるので高い負荷能力が得ら
れ、振動を抑制した安定した運転が可能となる。従っ
て、ケーシングの内壁及びノズルと羽根車との間の隙間
を小さくしたことによる漏洩流量の減少により、流体の
膨張効率を高めることができ、流体をより冷却すること
ができる。又、溝に押し込められた流体の圧力で羽根車
の振動を抑制することができるので、羽根車に強度の高
い材料を使う必要がなくなり、加工時間の短縮及び加工
コストを低減して膨張タービンを提供することができ
る。According to the present invention, the gap between the inner wall of the casing and the nozzle and the impeller is reduced by the projection, so that the leakage flow rate of the fluid passing through the gap can be reduced. In addition, when the impeller rotates, the fluid (air) is dragged by its viscosity due to the relative movement of the opposing surfaces of the casing and the impeller in the groove and is pushed into the groove to generate pressure in the groove. A load capacity can be obtained, and stable operation with suppressed vibration can be performed. Therefore, the expansion efficiency of the fluid can be increased and the fluid can be further cooled by reducing the leakage flow rate by reducing the gap between the inner wall of the casing and the nozzle and the impeller. In addition, since the vibration of the impeller can be suppressed by the pressure of the fluid pushed into the groove, it is not necessary to use a high-strength material for the impeller. Can be provided.
【００３３】又、請求項４の発明の膨張タービンは、ケ
ーシングの羽根車収納部に設けた羽根車の回転により、
該羽根車の外周域に設けたノズルより上記ケーシング内
に流体を取り入れ、該流体を断熱膨張させることにより
流体を冷却するものにおいて、上記羽根車の出口側にお
ける上記ケーシングの内壁に羽根車との隙間を一部狭め
る突起部を設け、かつ上記突起部の上記羽根車に対向す
る面、又は該羽根車の上記突起部に対向する面のいずれ
か一方に溝を備えた構成である。Further, the expansion turbine according to the fourth aspect of the present invention, by the rotation of the impeller provided in the impeller housing of the casing,
A fluid is taken into the casing from a nozzle provided on an outer peripheral area of the impeller, and the fluid is cooled by adiabatic expansion of the fluid, wherein the fluid is cooled by an inner wall of the casing at an outlet side of the impeller. A projection is provided to partially narrow the gap, and a groove is provided on one of a surface of the projection facing the impeller or a surface of the impeller facing the projection.
【００３４】この発明によれば、突起部でケーシングの
内壁と羽根車との間の隙間を小さくすることにより、こ
の隙間を通過する流体の漏洩流量を減少させることがで
きる。又、羽根車が回転することにより、溝内では、ケ
ーシングと羽根車の相対する面の相対的な移動により流
体（空気）が、その粘性で引きずられ、溝に押し込めら
れて圧力を生じるので高い負荷能力が得られ、振動を抑
制した安定した運転が可能となる。従って、漏洩流量の
減少により流体の膨張効率を高めることができ、流体を
より冷却することができる。又、溝に押し込められた流
体の圧力で羽根車の振動を抑制することができるので、
羽根車に強度の高い材料を使う必要がなくなり、加工時
間の短縮及び加工コストを低減して膨張タービンを提供
することができる。According to the present invention, the gap between the inner wall of the casing and the impeller is reduced by the projection, so that the leakage flow rate of the fluid passing through the gap can be reduced. In addition, when the impeller rotates, the fluid (air) is dragged by its viscosity due to the relative movement of the opposing surfaces of the casing and the impeller in the groove and is pushed into the groove to generate pressure in the groove. A load capacity can be obtained, and stable operation with suppressed vibration can be performed. Therefore, the expansion efficiency of the fluid can be increased by reducing the leakage flow rate, and the fluid can be further cooled. Also, since the vibration of the impeller can be suppressed by the pressure of the fluid pushed into the groove,
It is not necessary to use a high-strength material for the impeller, and it is possible to provide an expansion turbine with reduced processing time and reduced processing cost.
【図１】本発明の第１実施形態の膨張タービンの正面断
面図である。FIG. 1 is a front sectional view of an expansion turbine according to a first embodiment of the present invention.
【図２】同上第１実施形態の膨張タービンの平面図であ
る。FIG. 2 is a plan view of the expansion turbine of the first embodiment.
【図３】同上第１実施形態の膨張タービンにおける溝の
形状を示す図である。FIG. 3 is a view showing a shape of a groove in the expansion turbine of the first embodiment.
【図４】本発明の第２実施形態の膨張タービンの正面断
面図である。FIG. 4 is a front sectional view of an expansion turbine according to a second embodiment of the present invention.
【図５】同上第２の実施形態の膨張タービンにおける溝
の形状を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a shape of a groove in the expansion turbine of the second embodiment.
【図６】ケーシングと羽根車の隙間面積と漏洩流量の関
係の実験結果を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an experimental result of a relationship between a clearance area between a casing and an impeller and a leakage flow rate.
【図７】本発明の第３実施形態の膨張タービンの正面断
面図である。FIG. 7 is a front sectional view of an expansion turbine according to a third embodiment of the present invention.
【図８】本発明の第４実施形態の膨張タービンの正面断
面図である。FIG. 8 is a front sectional view of an expansion turbine according to a fourth embodiment of the present invention.
【図９】本発明の第５実施形態の膨張タービンの正面断
面図である。FIG. 9 is a front sectional view of an expansion turbine according to a fifth embodiment of the present invention.
【図１０】本発明の第６実施形態の膨張タービンの正面
断面図である。FIG. 10 is a front sectional view of an expansion turbine according to a sixth embodiment of the present invention.
【図１１】従来例の正面断面図である。FIG. 11 is a front sectional view of a conventional example.
１ ケーシング ３ 羽根車収納部 ３ａ 内壁 ５ ノズル ６ 羽根車 ６ｃ 縁取り ８ 溝 ９ 突起部 １０ 溝 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Casing 3 Impeller storage part 3a Inner wall 5 Nozzle 6 Impeller 6c Edge 8 Groove 9 Projection part 10 Groove
Claims (4)
車の回転により、該羽根車の外周域に設けたノズルより
上記ケーシング内に流体を取り入れ、該流体を断熱膨張
させることにより流体を冷却するものにおいて、上記羽
根車の羽根の上記ケーシングの内壁に対向する周縁に縁
取りを設け、かつ上記ケーシングの上記羽根車に対向す
る面、又は該羽根車の上記ケーシングに対向する面のい
ずれか一方に微小間隔を介して溝を備えたことを特徴と
する膨張タービン。1. A fluid is taken into a casing from a nozzle provided in an outer peripheral area of the impeller by rotation of an impeller provided in an impeller housing portion of the casing, and the fluid is cooled by adiabatically expanding the fluid. A rim is provided on a peripheral edge of the blade of the impeller facing the inner wall of the casing, and either one of a surface of the casing facing the impeller or a surface of the impeller facing the casing is provided. An expansion turbine comprising a groove provided at a small distance from the expansion turbine.
車の回転により、該羽根車の外周域に設けたノズルより
上記ケーシング内に流体を取り入れ、該流体を断熱膨張
させることにより流体を冷却するものにおいて、上記ケ
ーシングの内壁に羽根車との隙間を一部狭める突起部を
設け、かつ上記突起部の上記羽根車に対向する面、又は
該羽根車の上記突起部に対向する面のいずれか一方に溝
を備えたことを特徴とする膨張タービン。2. A fluid is taken into the casing from a nozzle provided in an outer peripheral area of the impeller by rotation of the impeller provided in an impeller housing portion of the casing, and the fluid is cooled by adiabatically expanding the fluid. Wherein a projection is provided on the inner wall of the casing to partially narrow the gap with the impeller, and either the surface of the projection facing the impeller or the surface of the impeller facing the projection. An expansion turbine having a groove on one side.
車の回転により、該羽根車の外周域に設けたノズルより
上記ケーシング内に流体を取り入れ、該流体を断熱膨張
させることにより流体を冷却するものにおいて、上記ケ
ーシングの内壁に上記ノズルと羽根車との隙間を一部狭
める突起部を設け、かつ上記突起部の上記羽根車に対向
する面、又は該羽根車の上記突起部に対向する面のいず
れか一方に溝を備えたことを特徴とする膨張タービン。3. A fluid is taken into the casing from a nozzle provided in an outer peripheral area of the impeller by rotation of the impeller provided in an impeller housing portion of the casing, and the fluid is cooled by adiabatically expanding the fluid. A protrusion that partially narrows a gap between the nozzle and the impeller is provided on the inner wall of the casing, and a surface of the protrusion that faces the impeller, or faces the protrusion of the impeller. An expansion turbine comprising a groove on one of the surfaces.
車の回転により、該羽根車の外周域に設けたノズルより
上記ケーシング内に流体を取り入れ、該流体を断熱膨張
させることにより流体を冷却するものにおいて、上記羽
根車の出口側における上記ケーシングの内壁に羽根車と
の隙間を一部狭める突起部を設け、かつ上記突起部の上
記羽根車に対向する面、又は該羽根車の上記突起部に対
向する面のいずれか一方に溝を備えたことを特徴とする
膨張タービン。4. A fluid is taken into the casing from a nozzle provided in an outer peripheral region of the impeller by rotation of the impeller provided in an impeller housing portion of the casing, and the fluid is cooled by adiabatically expanding the fluid. A projection on the inner wall of the casing at the outlet side of the impeller, the projection having a portion that narrows a gap with the impeller, and a surface of the projection facing the impeller, or the projection of the impeller. An expansion turbine comprising a groove on one of surfaces facing the portion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10030097A JPH10288003A (en) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | Expansion turbine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10030097A JPH10288003A (en) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | Expansion turbine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10288003A true JPH10288003A (en) | 1998-10-27 |
Family
ID=14270329
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10030097A Pending JPH10288003A (en) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | Expansion turbine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10288003A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107131556A (en) * | 2017-02-07 | 2017-09-05 | 陈春材 | Air conditioner |
-
1997
- 1997-04-17 JP JP10030097A patent/JPH10288003A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107131556A (en) * | 2017-02-07 | 2017-09-05 | 陈春材 | Air conditioner |
| CN107131556B (en) * | 2017-02-07 | 2019-07-05 | 陈春材 | Air conditioner |
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