JPH11303797A - 多段圧縮機 - Google Patents
多段圧縮機Info
- Publication number
- JPH11303797A JPH11303797A JP10108987A JP10898798A JPH11303797A JP H11303797 A JPH11303797 A JP H11303797A JP 10108987 A JP10108987 A JP 10108987A JP 10898798 A JP10898798 A JP 10898798A JP H11303797 A JPH11303797 A JP H11303797A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stage
- diffuser
- blades
- height
- compressor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
-
- 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
- F05D2250/50—Inlet or outlet
- F05D2250/52—Outlet
Landscapes
- 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】多段遠心または斜流圧縮機において、圧縮機を
小型化するとともに、広い運転範囲と高効率を達成す
る。 【解決手段】多段遠心圧縮機を構成する羽根車の下流に
設けられるディフューザの羽根３ａ〜３ｅを、前段側３
ａから後段側３ｅに向かうに連れて少なくする。さら
に、羽根弦節比を大きくし、多段遠心圧縮機全体のディ
フューザの負荷である減速を大きくする。比速度の設定
範囲により、ディフューザに部分高さ羽根を用いるとき
にも、前段側から後段側に向けてディフューザの羽根数
を少なくする。
小型化するとともに、広い運転範囲と高効率を達成す
る。 【解決手段】多段遠心圧縮機を構成する羽根車の下流に
設けられるディフューザの羽根３ａ〜３ｅを、前段側３
ａから後段側３ｅに向かうに連れて少なくする。さら
に、羽根弦節比を大きくし、多段遠心圧縮機全体のディ
フューザの負荷である減速を大きくする。比速度の設定
範囲により、ディフューザに部分高さ羽根を用いるとき
にも、前段側から後段側に向けてディフューザの羽根数
を少なくする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は多段圧縮機、特に遠
心形または斜流形に形成された羽根車を備えた多段圧縮
機に関する。
心形または斜流形に形成された羽根車を備えた多段圧縮
機に関する。
【０００２】
【従来の技術】遠心圧縮機では、羽根車の下流側に設け
られた半径方向に延びるディフューザにおいて流れを減
速させ、羽根車から与えられた速度エネルギーを圧力エ
ネルギーに変換している。このエネルギー変換を、少な
い損失つまり高効率に実現できれば圧縮機全体の効率向
上を達成できる。そして、短い流路すなわち小さい半径
で実現すれば、圧縮機の小形化も可能になる。
られた半径方向に延びるディフューザにおいて流れを減
速させ、羽根車から与えられた速度エネルギーを圧力エ
ネルギーに変換している。このエネルギー変換を、少な
い損失つまり高効率に実現できれば圧縮機全体の効率向
上を達成できる。そして、短い流路すなわち小さい半径
で実現すれば、圧縮機の小形化も可能になる。
【０００３】遠心形圧縮機のディフューザは、図８に示
すようなディフューザ部に羽根のない羽根無しディフュ
ーザ3と、図９〜図１１に示すディフューザ部の周方向
に複数の羽根を設けた羽根付ディフューザに大別され
る。
すようなディフューザ部に羽根のない羽根無しディフュ
ーザ3と、図９〜図１１に示すディフューザ部の周方向
に複数の羽根を設けた羽根付ディフューザに大別され
る。
【０００４】羽根無しディフューザは広い運転流量範囲
（以下運転範囲と記す）が得られる長所があるが、ディ
フューザ効率は低い。これに対して、図１１に示した羽
根付ディフューザは、一般に羽根なしディフューザに比
べて高いディフューザ効率が得られるという長所を有す
るが、多段の圧縮機の全段に適用すると、運転範囲を極
端に狭くするおそれがある。
（以下運転範囲と記す）が得られる長所があるが、ディ
フューザ効率は低い。これに対して、図１１に示した羽
根付ディフューザは、一般に羽根なしディフューザに比
べて高いディフューザ効率が得られるという長所を有す
るが、多段の圧縮機の全段に適用すると、運転範囲を極
端に狭くするおそれがある。
【０００５】ところで、図１０に示すようなディフュー
ザは、羽根の弦長Ｌと羽根ピッチｐの比である弦節比σ
が小さい。そのため、比較的広い運転範囲を確保しなが
ら、羽根無しディフューザよりも高い効率を得ることが
できる。このようなディフューザの例が特開昭53-11941
1号公報に記載されている。以下の記載においては、弦
節比１未満の羽根付ディフューザを小弦節比ディフュー
ザと呼ぶ。この小弦節比ディフューザは、図９に示した
弦節比の大きいディフューザに比べて最高効率は低い。
なお、本願発明においては、羽根ピッチとして、ディフ
ューザ羽根前縁半径と後縁半径との間の中央の半径にお
ける値を採用しており、弦長としてはディフューザ羽根
の前縁と後縁を結ぶ直線の長さを用いている。
ザは、羽根の弦長Ｌと羽根ピッチｐの比である弦節比σ
が小さい。そのため、比較的広い運転範囲を確保しなが
ら、羽根無しディフューザよりも高い効率を得ることが
できる。このようなディフューザの例が特開昭53-11941
1号公報に記載されている。以下の記載においては、弦
節比１未満の羽根付ディフューザを小弦節比ディフュー
ザと呼ぶ。この小弦節比ディフューザは、図９に示した
弦節比の大きいディフューザに比べて最高効率は低い。
なお、本願発明においては、羽根ピッチとして、ディフ
ューザ羽根前縁半径と後縁半径との間の中央の半径にお
ける値を採用しており、弦長としてはディフューザ羽根
の前縁と後縁を結ぶ直線の長さを用いている。
【０００６】また、特許第１３４７９８３号（特公昭６
０−８３５９号公報）に示されたディフューザのよう
に、ディフューザの高さを流路高さの半分以下にしたも
の（部分高さディフューザ）もある。なお、この例を図
７に示す。
０−８３５９号公報）に示されたディフューザのよう
に、ディフューザの高さを流路高さの半分以下にしたも
の（部分高さディフューザ）もある。なお、この例を図
７に示す。
【０００７】以上述べたように、羽根無しディフューザ
あるいは小弦節比羽根付ディフューザは、広い運転範囲
を確保できるという利点を有するので、多段形遠心圧縮
機では広く用いられている。また、高比速度領域での性
能向上を目的として、部分高さディフューザを用いるこ
ともある。
あるいは小弦節比羽根付ディフューザは、広い運転範囲
を確保できるという利点を有するので、多段形遠心圧縮
機では広く用いられている。また、高比速度領域での性
能向上を目的として、部分高さディフューザを用いるこ
ともある。
【０００８】さらに、多段遠心圧縮機をより高効率化し
たものとして、特開平８−１５９０９４号公報に記載さ
れたディフューザがある。この公報においては、多段遠
心圧縮機の初段のディフューザの弦節比に対して後段側
のディフューザの弦節比を小さくしており、これにより
圧縮機全体の効率向上と広い運転範囲の確保を図ってい
る。
たものとして、特開平８−１５９０９４号公報に記載さ
れたディフューザがある。この公報においては、多段遠
心圧縮機の初段のディフューザの弦節比に対して後段側
のディフューザの弦節比を小さくしており、これにより
圧縮機全体の効率向上と広い運転範囲の確保を図ってい
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来広く使用されてい
る羽根無しディフューザにおいては、ディフューザ部に
おける減速が不十分であり、効率向上には限界がある。
そして、ディフューザ部で大幅な減速を得ようとする
と、ディフューザの流路長さを長くせざるを得ず、図８
に示すようにディフューザ出口径Ｒが大きくなる。その
ため、圧縮機ケーシング7を大きくせざるを得なくな
り、製作コストが高くなる。
る羽根無しディフューザにおいては、ディフューザ部に
おける減速が不十分であり、効率向上には限界がある。
そして、ディフューザ部で大幅な減速を得ようとする
と、ディフューザの流路長さを長くせざるを得ず、図８
に示すようにディフューザ出口径Ｒが大きくなる。その
ため、圧縮機ケーシング7を大きくせざるを得なくな
り、製作コストが高くなる。
【００１０】一方、小弦節比ディフューザは、羽根無し
ディフューザに比べると高い効率が得られるが、通常の
羽根突きディフューザに比べて効率の点ではやや劣る。
そして、ディフューザでの減速を大きくするには、その
下流に羽根無しディフューザが必要である。図９に示し
たように小弦節比ディフューザを用いると、やはりディ
フューザ出口径Ｒが大きくなり、圧縮機ケーシングも大
きくならざるを得ず、製作コストが高くなる。また、図
１０に示した弦節比の大きい羽根付ディフューザを多段
遠心圧縮機の全段に適用すると、わずかの設計誤差によ
り運転範囲を極端に狭くするおそれがある。
ディフューザに比べると高い効率が得られるが、通常の
羽根突きディフューザに比べて効率の点ではやや劣る。
そして、ディフューザでの減速を大きくするには、その
下流に羽根無しディフューザが必要である。図９に示し
たように小弦節比ディフューザを用いると、やはりディ
フューザ出口径Ｒが大きくなり、圧縮機ケーシングも大
きくならざるを得ず、製作コストが高くなる。また、図
１０に示した弦節比の大きい羽根付ディフューザを多段
遠心圧縮機の全段に適用すると、わずかの設計誤差によ
り運転範囲を極端に狭くするおそれがある。
【００１１】さらに、特公昭60−8359号公報に記載のも
のは、比較的高比速度領域では効果があるが、多段の遠
心圧縮機では各段毎に比速度が異なるので、より高い効
率を実現するためには各段の比速度の羽根車に応じた整
流効果を得るための工夫が必要である。
のは、比較的高比速度領域では効果があるが、多段の遠
心圧縮機では各段毎に比速度が異なるので、より高い効
率を実現するためには各段の比速度の羽根車に応じた整
流効果を得るための工夫が必要である。
【００１２】また、多段の遠心圧縮機に羽根付ディフュ
ーザを適用した特開平８−１５９０９４号公報に記載の
ものは、初段側の弦節比を大きくし、後段側の弦節比を
小さくして、効率向上と運転範囲の確保を図っている。
しかし、図５に示すように比速度の大きい羽根車を有す
る前段側はディフューザへの流入角が大きく、比速度の
小さい後段側は流入角が小さくなる。羽根による減速は
この流れ角を大きくすることであるから、もともと流れ
角の大きい前段側は流れの転向の余地が少なく、弦節比
の大きいディフューザを用いてもその効果は小さい。し
たがって、運転範囲は確保できるものの、大きな効率向
上は得られないという不具合があった。
ーザを適用した特開平８−１５９０９４号公報に記載の
ものは、初段側の弦節比を大きくし、後段側の弦節比を
小さくして、効率向上と運転範囲の確保を図っている。
しかし、図５に示すように比速度の大きい羽根車を有す
る前段側はディフューザへの流入角が大きく、比速度の
小さい後段側は流入角が小さくなる。羽根による減速は
この流れ角を大きくすることであるから、もともと流れ
角の大きい前段側は流れの転向の余地が少なく、弦節比
の大きいディフューザを用いてもその効果は小さい。し
たがって、運転範囲は確保できるものの、大きな効率向
上は得られないという不具合があった。
【００１３】上記何れのものも、ディフューザにより多
段遠心圧縮機の効率を向上させるには限界がある。さら
に、現状の効率を維持しようとすると、圧縮機を小形化
できないという不具合がある。
段遠心圧縮機の効率を向上させるには限界がある。さら
に、現状の効率を維持しようとすると、圧縮機を小形化
できないという不具合がある。
【００１４】本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなさ
れたものであり、その目的は、多段圧縮機において広い
運転範囲と高効率を達成することにある。本発明の他の
目的は、多段圧縮機を小型化して、かつ高効率にするこ
とにある。本発明のさらに他の目的は、多段の遠心また
は斜流羽根車を有する圧縮機において、上記目的を達成
することにある。本発明のさらに他の目的は、圧縮機の
製造コストを低減した簡単な構成で高効率の遠心または
斜流羽根車を有する多段圧縮機のディフューザを提供す
ることにある。
れたものであり、その目的は、多段圧縮機において広い
運転範囲と高効率を達成することにある。本発明の他の
目的は、多段圧縮機を小型化して、かつ高効率にするこ
とにある。本発明のさらに他の目的は、多段の遠心また
は斜流羽根車を有する圧縮機において、上記目的を達成
することにある。本発明のさらに他の目的は、圧縮機の
製造コストを低減した簡単な構成で高効率の遠心または
斜流羽根車を有する多段圧縮機のディフューザを提供す
ることにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第1の特徴は、遠心または斜流羽根車が複数
取付けられた回転軸と、この各々の羽根車の外径側に形
成されたディフューザと、前記回転軸を回動可能に支持
する支持手段と、これら回転軸、ディフューザ及び支持
手段とを収容するケーシングとを備えた多段圧縮機にお
いて、前記各ディフューザは周方向に距離をおいて配置
された複数の羽根を有し、この各段のディフューザの羽
根枚数は相隣る2段間で前段の枚数が後段の枚数と同じ
かまたは多く、この圧縮機の吸込み側の初段が吐出側の
最終段より多くしたものである。
の本発明の第1の特徴は、遠心または斜流羽根車が複数
取付けられた回転軸と、この各々の羽根車の外径側に形
成されたディフューザと、前記回転軸を回動可能に支持
する支持手段と、これら回転軸、ディフューザ及び支持
手段とを収容するケーシングとを備えた多段圧縮機にお
いて、前記各ディフューザは周方向に距離をおいて配置
された複数の羽根を有し、この各段のディフューザの羽
根枚数は相隣る2段間で前段の枚数が後段の枚数と同じ
かまたは多く、この圧縮機の吸込み側の初段が吐出側の
最終段より多くしたものである。
【００１６】そして好ましくは、各段のディフューザの
弦節比は相隣る２段間で前段が後段より小さい；各段の
ディフューザが備える羽根の軸方向高さは、該段のディ
フューザの流路高さとほぼ同じであり、各段の羽根の出
入口角度差は相隣る２段間で前段が後段より小さい；各
段のディフューザが備える羽根の軸方向高さは、該段の
ディフューザの流路高さの１/２以下としたものであ
る。より好ましくは、ディフューザが備える羽根を初段
において、弦節比１以上としたものである。
弦節比は相隣る２段間で前段が後段より小さい；各段の
ディフューザが備える羽根の軸方向高さは、該段のディ
フューザの流路高さとほぼ同じであり、各段の羽根の出
入口角度差は相隣る２段間で前段が後段より小さい；各
段のディフューザが備える羽根の軸方向高さは、該段の
ディフューザの流路高さの１/２以下としたものであ
る。より好ましくは、ディフューザが備える羽根を初段
において、弦節比１以上としたものである。
【００１７】また好ましくは、各段のディフューザが備
える羽根の軸方向高さは、相隣る２段の前段側が該段の
ディフューザの流路高さの１/２以下のときには、後段
側が該段のディフューザの流路高さの１/２以下または
該段のディフューザの流路高さとほぼ同じであり、相隣
る２段の前段側が該段のディフューザの流路高さとほぼ
同じ時には、後段側も該段のディフューザの流路高さと
ほぼ同じくしたものである。
える羽根の軸方向高さは、相隣る２段の前段側が該段の
ディフューザの流路高さの１/２以下のときには、後段
側が該段のディフューザの流路高さの１/２以下または
該段のディフューザの流路高さとほぼ同じであり、相隣
る２段の前段側が該段のディフューザの流路高さとほぼ
同じ時には、後段側も該段のディフューザの流路高さと
ほぼ同じくしたものである。
【００１８】そしてより好ましくは、各段のディフュー
ザが備える羽根は、相隣る２段の弦節比が前段より後段
が大きいものである。
ザが備える羽根は、相隣る２段の弦節比が前段より後段
が大きいものである。
【００１９】上記目的を達成するための本発明の第２の
特徴は、遠心羽根車が複数取付けられた回転軸と、この
各々の羽根車の外径側に形成されたディフューザと、前
記回転軸を回動可能に支持する支持手段と、これら回転
軸、ディフューザ及び支持手段とを収容するケーシング
とを備えた多段圧縮機において、各ディフューザは周方
向に距離をおいて配置された複数の羽根を有し、この各
段のディフューザの羽根枚数は少なくとも１つの相隣る
2段間で前段の枚数が後段の枚数より多く、かつ弦節比
が前段で後段より小さいものである。
特徴は、遠心羽根車が複数取付けられた回転軸と、この
各々の羽根車の外径側に形成されたディフューザと、前
記回転軸を回動可能に支持する支持手段と、これら回転
軸、ディフューザ及び支持手段とを収容するケーシング
とを備えた多段圧縮機において、各ディフューザは周方
向に距離をおいて配置された複数の羽根を有し、この各
段のディフューザの羽根枚数は少なくとも１つの相隣る
2段間で前段の枚数が後段の枚数より多く、かつ弦節比
が前段で後段より小さいものである。
【００２０】多段遠心圧縮機において、ディフューザへ
の流入角の大きい前段側では羽根数を多くし、短い流路
で所定の減速を達成する。流入角が前段側に比べて相対
的に小さくなり、羽根による流れの転向・減速の余地の
大きい後段側ではディフューザの羽根数を少なくしつ
つ、逆に羽根弦節比は大きくすることにより、ディフュ
ーザの効果をより大きく発揮させ、ディフューザの仕
事、すなわち流れの転向角（図４の中のΔα）を大きく
する。また、高比速度領域に使われる部分高さ羽根の場
合も、前段側ほど羽根数を多くし、後段側に向かうほど
羽根数を少なくする。
の流入角の大きい前段側では羽根数を多くし、短い流路
で所定の減速を達成する。流入角が前段側に比べて相対
的に小さくなり、羽根による流れの転向・減速の余地の
大きい後段側ではディフューザの羽根数を少なくしつ
つ、逆に羽根弦節比は大きくすることにより、ディフュ
ーザの効果をより大きく発揮させ、ディフューザの仕
事、すなわち流れの転向角（図４の中のΔα）を大きく
する。また、高比速度領域に使われる部分高さ羽根の場
合も、前段側ほど羽根数を多くし、後段側に向かうほど
羽根数を少なくする。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明のいくつかの実施例
を図面により説明する。◆図１は、多段遠心圧縮機の一
実施例の縦断面図であり、１個のケーシングに５個の羽
根車が収納されている。なお、図1には上半部のみを示
している。回転軸1には５個の羽根車2a〜2eが取り付け
られている。吸込管5から流入した作動ガス8は羽根車２
ａへ流入し、順次各羽根車２ｂ〜２ｅを経て、最終的に
吐出ケーシング6から機外へ流出する。各段の羽根車2a
〜2eの下流には、複数枚の羽根3a〜3eを有するディフュ
ーザ3およびリターンチャネル4a〜4dが設けられてい
る。
を図面により説明する。◆図１は、多段遠心圧縮機の一
実施例の縦断面図であり、１個のケーシングに５個の羽
根車が収納されている。なお、図1には上半部のみを示
している。回転軸1には５個の羽根車2a〜2eが取り付け
られている。吸込管5から流入した作動ガス8は羽根車２
ａへ流入し、順次各羽根車２ｂ〜２ｅを経て、最終的に
吐出ケーシング6から機外へ流出する。各段の羽根車2a
〜2eの下流には、複数枚の羽根3a〜3eを有するディフュ
ーザ3およびリターンチャネル4a〜4dが設けられてい
る。
【００２２】図２に、図1に示した多段遠心圧縮機に用
いられるディフューザの形状を示す。１段目（初段）、
３段目（中間段）および５段目（最終段）のディフュー
ザの平面図である。この例では、全段のディフューザの
出入口半径比r2/r1を同じにしている。そして、前段側
から後段側へ向かうにつれて羽根数を少なく、羽根長さ
を長くしている。気体を扱う多段遠心圧縮機では、羽根
車の設計上前段側ほどディフューザへの流入角α1は、
図２または図５に示すように大きくなり、逆に後段側で
は流入角α1は小さくなる。
いられるディフューザの形状を示す。１段目（初段）、
３段目（中間段）および５段目（最終段）のディフュー
ザの平面図である。この例では、全段のディフューザの
出入口半径比r2/r1を同じにしている。そして、前段側
から後段側へ向かうにつれて羽根数を少なく、羽根長さ
を長くしている。気体を扱う多段遠心圧縮機では、羽根
車の設計上前段側ほどディフューザへの流入角α1は、
図２または図５に示すように大きくなり、逆に後段側で
は流入角α1は小さくなる。
【００２３】初段のように流入角α1aが大きい場合、図
１から明らかなように、羽根長さが短くなる。羽根長さ
が短くなると流路長さも短くなり、ディフューザは短い
流路内で流れを減速しなければならない。さらに、流入
角α1aが大きいと、ディフューザの羽根において流れを
転向しても、絶対速度の周方向成分が相対的に小さくな
り、絶対速度はそれほど減速しない。
１から明らかなように、羽根長さが短くなる。羽根長さ
が短くなると流路長さも短くなり、ディフューザは短い
流路内で流れを減速しなければならない。さらに、流入
角α1aが大きいと、ディフューザの羽根において流れを
転向しても、絶対速度の周方向成分が相対的に小さくな
り、絶対速度はそれほど減速しない。
【００２４】このように流入角α1aが大きいと、ディフ
ューザの羽根による流れの減速は難しくなる。そのよう
な条件でも、従来に比べて効果的な減速を達成するため
に、本実施例では、前段側のディフューザの羽根数を多
くしている。これにより、短い流路で流れを拘束し、所
定の減速を達成できる。
ューザの羽根による流れの減速は難しくなる。そのよう
な条件でも、従来に比べて効果的な減速を達成するため
に、本実施例では、前段側のディフューザの羽根数を多
くしている。これにより、短い流路で流れを拘束し、所
定の減速を達成できる。
【００２５】一方、図２に示したように後段側、例えば
５段目の流入角α1eは小さくなるので、ディフューザの
出入口半径比r2/r1を前段側と同じにすると流路長さは
長くなる。そこで、後段側では前段側のディフューザよ
りも羽根数を少なくし、弦節比を逆に前段側よりも大き
くしている。つまり、流入角が小さく、ディフューザの
羽根による流れの転向による減速の余地の大きい領域で
は、羽根数を少なくすることにより摩擦損失を小さくし
ている。さらに所定のスロート面積を確保して、充分な
減速を可能にしている。
５段目の流入角α1eは小さくなるので、ディフューザの
出入口半径比r2/r1を前段側と同じにすると流路長さは
長くなる。そこで、後段側では前段側のディフューザよ
りも羽根数を少なくし、弦節比を逆に前段側よりも大き
くしている。つまり、流入角が小さく、ディフューザの
羽根による流れの転向による減速の余地の大きい領域で
は、羽根数を少なくすることにより摩擦損失を小さくし
ている。さらに所定のスロート面積を確保して、充分な
減速を可能にしている。
【００２６】本実施例における各段のディフューザの羽
根数と弦節比の関係を、図３に示す。ディフューザの羽
根数は、前段側から後段側へ向けて順次少なくし、羽根
の弦節比は後段側へ向かって順次大きくしている。この
ように各段のディフューザ諸元を設定することにより、
例えばディフューザの流れ角は図５に示すように、ディ
フューザによる減速である流れの転向角Δαは、α1が
小さくなる後段側ほど大きくすることができる。つまり
本発明に係るディフューザによれば、運転範囲を考慮し
て、各段で最大の減速を達成できる。
根数と弦節比の関係を、図３に示す。ディフューザの羽
根数は、前段側から後段側へ向けて順次少なくし、羽根
の弦節比は後段側へ向かって順次大きくしている。この
ように各段のディフューザ諸元を設定することにより、
例えばディフューザの流れ角は図５に示すように、ディ
フューザによる減速である流れの転向角Δαは、α1が
小さくなる後段側ほど大きくすることができる。つまり
本発明に係るディフューザによれば、運転範囲を考慮し
て、各段で最大の減速を達成できる。
【００２７】以上より、本実施例によれば全段において
従来のディフューザよりもディフューザ効率が高く、圧
縮機の効率を向上することができる。また従来よりも小
さいディフューザ径で、大きな減速を実現できるので、
圧縮機を小形化できる。
従来のディフューザよりもディフューザ効率が高く、圧
縮機の効率を向上することができる。また従来よりも小
さいディフューザ径で、大きな減速を実現できるので、
圧縮機を小形化できる。
【００２８】小形化すると、単に製作コストを低減でき
るだけでなく、高圧圧縮機においては強度設計上も有利
になる。そして、大容量の圧縮機においては、軽量化に
より運搬コストを低減できるという効果もある。
るだけでなく、高圧圧縮機においては強度設計上も有利
になる。そして、大容量の圧縮機においては、軽量化に
より運搬コストを低減できるという効果もある。
【００２９】ところで、上述したように大弦節比のディ
フューザを多段圧縮機の全段に使用すると、運転範囲を
狭くするおそれがある。したがってむやみに弦節比を大
きくすることは避けるべきで、本発明では羽根付ディフ
ューザの弦節比として1〜２を用いている。また後段側
において羽根の出入口角度差Δβを大きくすると、図５
に示したように羽根による転向角Δα、すなわち減速が
大きくなり、羽根の失速により運転範囲が狭くなるおそ
れもある。しかし、ディフューザへの入射角という面で
見ると、図６に示すように流量変化が同じときには、前
段側の入射角＋δ、−δに比べて、設計上流入角α1が
小さくなる後段側の入射角＋δx、−δxは小さくなる。
したがって、入射角の面では後段側の方が有利となる。
そこで本発明では、後段側の弦節比は大きくするもの
の、その値を適正範囲に納めることにより、所定の運転
範囲を確保している。
フューザを多段圧縮機の全段に使用すると、運転範囲を
狭くするおそれがある。したがってむやみに弦節比を大
きくすることは避けるべきで、本発明では羽根付ディフ
ューザの弦節比として1〜２を用いている。また後段側
において羽根の出入口角度差Δβを大きくすると、図５
に示したように羽根による転向角Δα、すなわち減速が
大きくなり、羽根の失速により運転範囲が狭くなるおそ
れもある。しかし、ディフューザへの入射角という面で
見ると、図６に示すように流量変化が同じときには、前
段側の入射角＋δ、−δに比べて、設計上流入角α1が
小さくなる後段側の入射角＋δx、−δxは小さくなる。
したがって、入射角の面では後段側の方が有利となる。
そこで本発明では、後段側の弦節比は大きくするもの
の、その値を適正範囲に納めることにより、所定の運転
範囲を確保している。
【００３０】なお、ディフューザの羽根数は、図４に示
すように、全段側から後段側に向かうにつれて順次少な
くしているが、隣り合う段において同じ枚数にしてもよ
い。
すように、全段側から後段側に向かうにつれて順次少な
くしているが、隣り合う段において同じ枚数にしてもよ
い。
【００３１】図７は図２に対応して、前段側から後段側
までディフューザ部に部分高さ羽根９ａ，９ｂ，９ｃを
設けた場合の、本発明の他の実施例を示したものであ
る。これにより羽根車出口流れの歪みが大きく、流れ方
向の長さの短い高比速度段すなわち前段側で、羽根数を
多くして短い流路で整流効果を高めている。逆に羽根車
出口流れの歪みが小さくなる中間段側や後段側では、羽
根枚数を徐々に減らして摩擦損失を小さくし、相応の整
流効果によりディフューザ効率を高めている。
までディフューザ部に部分高さ羽根９ａ，９ｂ，９ｃを
設けた場合の、本発明の他の実施例を示したものであ
る。これにより羽根車出口流れの歪みが大きく、流れ方
向の長さの短い高比速度段すなわち前段側で、羽根数を
多くして短い流路で整流効果を高めている。逆に羽根車
出口流れの歪みが小さくなる中間段側や後段側では、羽
根枚数を徐々に減らして摩擦損失を小さくし、相応の整
流効果によりディフューザ効率を高めている。
【００３２】このように構成した本実施例では、多段圧
縮機全体の比速度が高いため、流路高さと同じ羽根高さ
の羽根を設けてもディフューザ効率が向上しないという
不具合を解消できる。すなわち、本実施例では、部分高
さの羽根枚数を適正に選択しているのでディフューザ効
率が向上し、多段遠心圧縮機全体としての高効率を実現
できる。
縮機全体の比速度が高いため、流路高さと同じ羽根高さ
の羽根を設けてもディフューザ効率が向上しないという
不具合を解消できる。すなわち、本実施例では、部分高
さの羽根枚数を適正に選択しているのでディフューザ効
率が向上し、多段遠心圧縮機全体としての高効率を実現
できる。
【００３３】上述した高比速度領域よりもやや比速度の
低い領域で使われる多段圧縮機のディフューザの場合
に、前段側に部分高さの羽根を、後段側に流路高さと同
じ高さの羽根を備える。そして、各々のディフューザ群
を、図７および図１、図２で述べたような羽根数と弦節
比の関係にする。このように多段遠心圧縮機の広い比速
度範囲で、部分高さ羽根ディフューザと全高さ羽根ディ
フューザを使い分けることにより、多段圧縮機における
ディフューザ効率を向上できる。
低い領域で使われる多段圧縮機のディフューザの場合
に、前段側に部分高さの羽根を、後段側に流路高さと同
じ高さの羽根を備える。そして、各々のディフューザ群
を、図７および図１、図２で述べたような羽根数と弦節
比の関係にする。このように多段遠心圧縮機の広い比速
度範囲で、部分高さ羽根ディフューザと全高さ羽根ディ
フューザを使い分けることにより、多段圧縮機における
ディフューザ効率を向上できる。
【００３４】なお、本発明は上記実施例に限るものでは
なく、遠心型や斜流型の羽根車の組合わせ、羽根無しデ
ィフューザと部分高さ羽根ディフューザ、全高さ羽根デ
ィフューザ、小弦節比ディフューザとの組合わせ等、本
発明の真の精神及び範囲内に存在する変形例は、全て特
許請求の範囲内に含まれるものである。
なく、遠心型や斜流型の羽根車の組合わせ、羽根無しデ
ィフューザと部分高さ羽根ディフューザ、全高さ羽根デ
ィフューザ、小弦節比ディフューザとの組合わせ等、本
発明の真の精神及び範囲内に存在する変形例は、全て特
許請求の範囲内に含まれるものである。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、多段遠心圧縮機におい
て、所定の運転範囲を確保しながら、高効率を実現する
ことができる。また従来の多段遠心圧縮に比べて大幅に
ディフューザ出口径を小さくすることが可能となり、圧
縮機の小形化、製作・運搬コストの低減が可能になる。
て、所定の運転範囲を確保しながら、高効率を実現する
ことができる。また従来の多段遠心圧縮に比べて大幅に
ディフューザ出口径を小さくすることが可能となり、圧
縮機の小形化、製作・運搬コストの低減が可能になる。
【図１】本発明に係る多段遠心圧縮機の一実施例の縦断
面図。
面図。
【図２】図1に示した多段遠心圧縮機に用いられるディ
フューザの部分平面図。
フューザの部分平面図。
【図３】各段の羽根数と弦節比の関係を説明する図。
【図４】各段の羽根数と弦節比の関係を説明する図。
【図５】各段のディフューザ部の流れ角を説明する図。
【図６】各段のディフューザ羽根前縁の流れ角を説明す
る図。
る図。
【図７】本発明の他の実施例に係る各段のディフューザ
の正面図及び平面図。
の正面図及び平面図。
【図８】多段遠心圧縮機を説明するための多段遠心圧縮
機の縦断面図。
機の縦断面図。
【図９】多段遠心圧縮機を説明するための他の多段遠心
圧縮機の縦断面図。
圧縮機の縦断面図。
【図１０】ディフューザ諸元を説明する図。
【図１１】羽根付きディフューザを説明する図。
１…回転軸、２、２a、２b、２c、２d、２e…羽根車、
３…ディフューザ、３a、３b、３c、３d、３e…ディフ
ューザ羽根、４、４a、４b、４c、４d…リターンチャネ
ル、５…吸込管、6…吐出ケーシング、７…ケーシン
グ、８…主流の方向、９a、９b、９c…部分高さ羽根。
３…ディフューザ、３a、３b、３c、３d、３e…ディフ
ューザ羽根、４、４a、４b、４c、４d…リターンチャネ
ル、５…吸込管、6…吐出ケーシング、７…ケーシン
グ、８…主流の方向、９a、９b、９c…部分高さ羽根。
Claims (8)
- 【請求項１】遠心または斜流羽根車が複数取付けられた
回転軸と、この各々の羽根車の外径側に形成されたディ
フューザと、前記回転軸を回動可能に支持する支持手段
と、これら回転軸、ディフューザ及び支持手段とを収容
するケーシングとを備えた多段圧縮機において、 前記各ディフューザは周方向に距離をおいて配置された
複数の羽根を有し、この各段のディフューザの羽根枚数
は相隣る2段間で前段の枚数が後段の枚数と同じかまた
は多く、この圧縮機の吸込み側の初段が吐出側の最終段
より多いことを特徴とする多段圧縮機。 - 【請求項２】前記各段のディフューザの弦節比は相隣る
２段間で前段が後段より小さいことを特徴とする請求項
１に記載の多段圧縮機。 - 【請求項３】前記各段のディフューザが備える羽根の軸
方向高さは、該段のディフューザの流路高さとほぼ同じ
であり、各段の羽根の出入口角度差は相隣る２段間で前
段が後段より小さいことを特徴とする請求項１に記載の
多段圧縮機。 - 【請求項４】前記各段のディフューザが備える羽根の軸
方向高さは、該段のディフューザの流路高さの１/２以
下としたことを特徴とする請求項１に記載の多段圧縮
機。 - 【請求項５】前記ディフューザが備える羽根を初段にお
いて、弦節比１以上としたことを特徴とする請求項２に
記載の多段圧縮機。 - 【請求項６】前記各段のディフューザが備える羽根の軸
方向高さは、相隣る２段の前段側が該段のディフューザ
の流路高さの１/２以下のときには、後段側が該段のデ
ィフューザの流路高さの１/２以下または該段のディフ
ューザの流路高さとほぼ同じであり、相隣る２段の前段
側が該段のディフューザの流路高さとほぼ同じ時には、
後段側も該段のディフューザの流路高さとほぼ同じであ
ることを特徴とする請求項１に記載の多段圧縮機。 - 【請求項７】前記各段のディフューザが備える羽根は、
相隣る２段の弦節比が前段より後段が大きいことを特徴
とする請求項６に記載の多段圧縮機。 - 【請求項８】遠心羽根車が複数取付けられた回転軸と、
この各々の羽根車の外径側に形成されたディフューザ
と、前記回転軸を回動可能に支持する支持手段と、これ
ら回転軸、ディフューザ及び支持手段とを収容するケー
シングとを備えた多段圧縮機において、 前記各ディフューザは周方向に距離をおいて配置された
複数の羽根を有し、この各段のディフューザの羽根枚数
は少なくとも１つの相隣る2段間で前段の枚数が後段の
枚数より多く、かつ弦節比が前段で後段より小さいこと
を特徴とする多段圧縮機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10108987A JPH11303797A (ja) | 1998-04-20 | 1998-04-20 | 多段圧縮機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10108987A JPH11303797A (ja) | 1998-04-20 | 1998-04-20 | 多段圧縮機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11303797A true JPH11303797A (ja) | 1999-11-02 |
Family
ID=14498727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10108987A Pending JPH11303797A (ja) | 1998-04-20 | 1998-04-20 | 多段圧縮機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11303797A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015041174A1 (ja) * | 2013-09-18 | 2015-03-26 | 三菱重工業株式会社 | 回転機械 |
| CN105090123A (zh) * | 2015-08-25 | 2015-11-25 | 浙江理工大学 | 一种离心压缩机模型级 |
| WO2016158636A1 (ja) * | 2015-03-30 | 2016-10-06 | 株式会社荏原製作所 | ディフューザを備える流体機械 |
| EP3561312A4 (en) * | 2017-02-23 | 2019-12-25 | Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corporation | centrifugal |
-
1998
- 1998-04-20 JP JP10108987A patent/JPH11303797A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015041174A1 (ja) * | 2013-09-18 | 2015-03-26 | 三菱重工業株式会社 | 回転機械 |
| CN105518309A (zh) * | 2013-09-18 | 2016-04-20 | 三菱重工业株式会社 | 旋转机械 |
| US10077778B2 (en) | 2013-09-18 | 2018-09-18 | Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corporation | Multistage centrifugal compressor |
| WO2016158636A1 (ja) * | 2015-03-30 | 2016-10-06 | 株式会社荏原製作所 | ディフューザを備える流体機械 |
| US20180080471A1 (en) * | 2015-03-30 | 2018-03-22 | Ebara Corporation | Fluid machine including diffuser |
| CN107949705A (zh) * | 2015-03-30 | 2018-04-20 | 株式会社荏原制作所 | 具有扩散器的流体机械 |
| CN105090123A (zh) * | 2015-08-25 | 2015-11-25 | 浙江理工大学 | 一种离心压缩机模型级 |
| CN105090123B (zh) * | 2015-08-25 | 2017-05-24 | 浙江理工大学 | 一种离心压缩机模型级 |
| EP3561312A4 (en) * | 2017-02-23 | 2019-12-25 | Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corporation | centrifugal |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6203275B1 (en) | Centrifugal compressor and diffuser for centrifugal compressor | |
| JP5608062B2 (ja) | 遠心型ターボ機械 | |
| JP3356510B2 (ja) | 遠心又は斜流形ポンプの羽根付きディフューザ | |
| JP5233436B2 (ja) | 羽根無しディフューザを備えた遠心圧縮機および羽根無しディフューザ | |
| US4877370A (en) | Diffuser for centrifugal compressor | |
| US5762470A (en) | Anti-stall tip treatment means | |
| US3788765A (en) | Low specific speed compressor | |
| JP2751418B2 (ja) | ターボ圧縮機のディフューザ | |
| JPH086711B2 (ja) | 遠心圧縮機 | |
| JP2001200797A (ja) | 多段遠心圧縮機 | |
| JP3758050B2 (ja) | ディフューザつき遠心圧縮機 | |
| CN108005956B (zh) | 一种汽车空调用蜗壳结构 | |
| JP3557389B2 (ja) | 多段遠心圧縮機 | |
| JPH03264796A (ja) | 斜流圧縮機 | |
| JPH11303797A (ja) | 多段圧縮機 | |
| JP3350934B2 (ja) | 遠心型流体機械 | |
| JPH10141290A (ja) | 多段遠心圧縮機 | |
| JP3187468U (ja) | 多段遠心圧縮機 | |
| JP3746740B2 (ja) | 遠心圧縮機 | |
| JP5232721B2 (ja) | 遠心圧縮機 | |
| JPS64561B2 (ja) | ||
| JPH1182389A (ja) | ターボ形流体機械 | |
| JPH04143499A (ja) | 遠心形流体機械のデイフューザ | |
| JP3979033B2 (ja) | 多段ターボ圧縮機 | |
| JP2569143B2 (ja) | 斜流圧縮機 |