(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向外側に空気を送るインペラと、前記インペラの外周側に配置され、前記インペラから送られた空気の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換するラジアルディフューザとを備えた遠心圧縮機において、
前記ラジアルディフューザは、周方向に沿って設けられ、前記インペラから送られた空気を径方向外側に向けて流すための空気流路を形成する複数のラジアルベーンを有し、
前記ラジアルベーンの外側端面には、空気を噴出させるための空気噴出口が設けられていることを特徴とする遠心圧縮機。
【請求項２】
前記ラジアルディフューザの外周側に配置され、前記空気流路を通過した空気の流れ方向を軸方向に変えるアキシャルディフューザを更に備え、
前記ラジアルディフューザには、前記空気噴出口と連通し、前記アキシャルディフューザから吐出された空気の一部を導入するための空気導入口が設けられていることを特徴とする請求項１記載の遠心圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インペラ及びディフューザを備えた遠心圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の遠心圧縮機としては、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。特許文献１に記載の遠心圧縮機は、インペラの圧縮通路に対して下流側に径方向直線通路、曲がり通路及び軸方向直線通路を形成し、径方向直線通路にラジアルディフューザを設け、軸方向直線通路にアキシャルディフューザを設けたものであり、ラジアルディフューザには、複数のラジアルベーンが周方向に配設されている。
【特許文献１】特開２００７−２２４８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来技術においては、ラジアルディフューザの出口部でインペラからの主流空気がラジアルベーンの外側端面側に回り込むことで、空気の渦が発生する。その結果、アキシャルディフューザにより得られる圧力エネルギーの一部が渦の摩擦熱になるため、エネルギー損失が増大してしまう。
【０００４】
本発明の目的は、ラジアルベーンの外側端面側への空気の回り込みを防止することができる遠心圧縮機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、径方向外側に空気を送るインペラと、インペラの外周側に配置され、インペラから送られた空気の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換するラジアルディフューザとを備えた遠心圧縮機において、ラジアルディフューザは、周方向に沿って設けられ、インペラから送られた空気を径方向外側に向けて流すための空気流路を形成する複数のラジアルベーンを有し、ラジアルベーンの外側端面には、空気を噴出させるための空気噴出口が設けられていることを特徴とするものである。
【０００６】
このような遠心圧縮機においては、インペラから送られる主流空気がラジアルディフューザの空気流路を径方向外側に向かって流れる。ここで、ラジアルベーンの外側端面側に空気が存在していないと、空気流路を流れる主流空気がラジアルベーンの外側端面側に回り込んで空気の渦が発生する。そこで本発明では、ラジアルベーンの外側端面に空気噴出口を設け、この空気噴出口から空気を噴出させることにより、ラジアルベーンの外側端面側に空気が存在するようになる。これにより、ラジアルベーンの外側端面側への主流空気の回り込みが防止されるため、ラジアルベーンの外側端面側に空気の渦が発生することが防止されるようになる。
【０００７】
好ましくは、ラジアルディフューザの外周側に配置され、空気流路を通過した空気の流れ方向を軸方向に変えるアキシャルディフューザを更に備え、ラジアルディフューザには、空気噴出口と連通し、アキシャルディフューザから吐出された空気の一部を導入するための空気導入口が設けられている。
【０００８】
ラジアルディフューザ及びアキシャルディフューザを備えた遠心圧縮機では、アキシャルディフューザの出口圧力（圧縮機出口圧力）がラジアルディフューザの出口圧力よりも高くなる。従って、アキシャルディフューザから吐出された空気の一部を空気導入口に導くことにより、空気供給源を別途用意すること無く、アキシャルディフューザの出口圧力とラジアルディフューザの出口圧力との圧力差を利用して、簡単に空気噴出口から空気を噴出させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の遠心圧縮機によれば、ラジアルディフューザのラジアルベーンの外側端面側への空気の回り込みを防止し、エネルギー損失を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係わる遠心圧縮機の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係わる遠心圧縮機の一実施形態の要部を示す概略断面図である。同図において、本実施形態の遠心圧縮機１は、高速の空気流れを作る遠心羽根車（インペラ）２を備えている。インペラ２は、回転軸に一体に固定されたハブ３を有し、このハブ３には複数の羽根４が周方向に等間隔に設けられている。インペラ２は、高速回転しながら、空気を径方向中心側から吸い込んで径方向外側に送り出す。
【００１２】
インペラ２の外周側には、インペラ２で作られた高速空気を減速することで、高速空気の速度エネルギーを圧力に変換するラジアルディフューザ５が配置されている。ラジアルディフューザ５は、図１及び図２に示すように、リング状の基部６と、この基部６の一面に周方向に沿って等間隔に突設され、インペラ２から送り出された空気を径方向外側に向けて流すための空気流路７を形成する複数のラジアルベーン８とを有している。
【００１３】
ラジアルベーン８は、ラジアルディフューザ５の径方向中心側から径方向外側に向かって幅が拡がるような楔状をなしている。また、互いに隣り合うラジアルベーン８で形成される空気流路７は、ラジアルディフューザ５の径方向中心側から径方向外側に向かって徐々に幅が拡がるように形成されている。これにより、ラジアルディフューザ５における空気の減速率（流路面積の拡大率）を適正に保つことができる。
【００１４】
各ラジアルベーン８の径方向外側端面（以下、単に外側端面）８ａには、図２に示すように、ラジアルディフューザ５の外周側に向けて空気を噴出させるための２つの空気噴出口９が形成されている。これらの空気噴出口９は、ラジアルベーン８の外側端面８ａの両端側部分に形成されている。なお、各ラジアルベーン８に設けられる空気噴出口９の数としては、１つでも良いし、３つ以上あっても良い。
【００１５】
また、ラジアルディフューザ５の後部側面（基部６におけるラジアルベーン８側とは反対側の面）５ａには、各ラジアルベーン８に設けられた空気噴出口９と連通する複数の空気導入口１０が形成されている。これらの空気導入口１０は、各ラジアルベーン８毎に長穴形状に形成されている。なお、空気導入口１０は、全ての空気噴出口９と連通するようにリング状に形成しても良い。
【００１６】
ラジアルディフューザ５の外周側には、空気流路７を通過した空気の流れ方向を軸方向に戻すアキシャルディフューザ１１が配置されている。アキシャルディフューザ１１は、空気流路７と連通された空気流路１２を形成する複数のアキシャルベーン１３を有している。
【００１７】
上記のインペラ２、ラジアルディフューザ５及びアキシャルディフューザ１１は、図示しないケーシング内に収容されている。そして、ラジアルベーン８及びアキシャルベーン１３の先端は、図示しないハウジングに固定されている。
【００１８】
ラジアルディフューザ５の後部側面５ａは、遠心圧縮機１の出口部であるアキシャルディフューザ１１の出口部と同じ部屋（空間）内に位置するように構成されている。このため、遠心圧縮機１の出口部の空気圧力とラジアルディフューザ５の後部側面（圧縮機出口側の面）５ａに形成された空気導入口１０の空気圧力とは等しくなる。
【００１９】
このような遠心圧縮機１において、インペラ２が高速回転すると、インペラ２に空気が吸い込まれ、その空気がラジアルディフューザ５の空気流路７及びアキシャルディフューザ１１の空気流路１２を通ってアキシャルディフューザ１１の出口部から吐出される。
【００２０】
このとき、ラジアルディフューザ５の外径寸法が厳しく制限されている場合には、ラジアルディフューザ５では十分に圧力を回復できず、後流のアキシャルディフューザ１１でも圧力回復が図られる。このため、アキシャルディフューザ１１（遠心圧縮機１）の出口部では、ラジアルディフューザ５の出口部よりも圧力（静圧）が高くなる。
【００２１】
従って、アキシャルディフューザ１１の出口部から吐出された空気の一部は、ラジアルディフューザ５の後部側面５ａに形成された空気導入口１０からラジアルベーン８内に導入され、ラジアルベーン８の外側端面８ａに形成された空気噴出口９から噴き出される。
【００２２】
このように遠心圧縮機１の出口部とラジアルディフューザ５の出口部との差圧を利用して、遠心圧縮機１の出口部から吐出される空気をラジアルベーン８の空気噴出口９から噴出させる空気として使用するので、設備を大規模化させずに空気噴出口９から空気を噴出させることが可能となる。
【００２３】
ところで、ラジアルディフューザ５に上記の空気噴出口９及び空気導入口１０を設けない場合には、以下の不具合が生じる。
【００２４】
即ち、遠心圧縮機の小型化を図ると共にラジアルベーンに対する空気流の剥離を防止するために、ラジアルベーン８の形状を径方向内側に向けて先細りとなる楔状とすると、インペラ２からの主流空気がラジアルディフューザ５の空気流路７を流れるときに、ラジアルベーン８の外側端面８ａ側には空気が殆ど無い状態となる。このため、図３に示すように、空気流路７を流れる主流空気がラジアルベーン８の外側端面８ａ側に回り込み、外側端面８ａ側に空気の渦流が発生するようになる。このため、ラジアルディフューザ５により得られる圧力エネルギーの一部が渦の摩擦熱に変わり、結果的にエネルギー損失となってしまう。
【００２５】
これに対し本実施形態では、遠心圧縮機１の出口部から吐出された高圧空気の一部をラジアルディフューザ５の基部６に形成された空気導入口１０からラジアルベーン８内に導入し、その空気をラジアルベーン８の外側端面８ａに形成された空気噴出口９から噴出させるようにしたので、図２に示すように、ラジアルベーン８の外側端面８ａ側に空気が存在する状態となる。従って、ラジアルディフューザ５の空気流路７を流れる主流空気がラジアルベーン８の外側端面８ａ側に回り込みにくくなるため、外側端面８ａ側に空気の渦流が発生することが防止される。これにより、主流空気の巻き込みによるエネルギー損失の増大を抑えることができる。
【００２６】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、ラジアルディフューザ５の外周側にアキシャルディフューザ１１が配置されているが、本発明の遠心圧縮機は、アキシャルディフューザの代わりにスクロールを設けたものにも適用可能である。この場合には、例えば空気圧ポンプ等を用いてラジアルベーン８内に空気を供給し、空気噴出口９から空気を噴出させても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係わる遠心圧縮機の一実施形態の要部を示す概略断面図である。
【図２】図１に示したラジアルディフューザを部分的に示す斜視図である。
【図３】比較例として従来一般の楔状のラジアルベーンを有するラジアルディフューザを部分的に示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２８】
１…遠心圧縮機、２…インペラ、５…ラジアルディフューザ、７…空気流路、８…ラジアルベーン、８ａ…外側端面、９…空気噴出口、１０…空気導入口、１１…アキシャルディフューザ。
【図１】
0004924493.tif 000002
【図２】
0004924493.tif 000003
【図３】
0004924493.tif 000004