JP2023068953A - vaned diffuser and centrifugal compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、ベーンドディフューザ、および該ベーンドディフューザを備える遠心圧縮機に関する。 The present disclosure relates to a vaned diffuser and a centrifugal compressor including the vaned diffuser.
車両用、舶用及び産業用のターボチャージャのコンプレッサ部などに用いられる遠心圧縮機は、遠心圧縮機のインペラの回転を介して流体に運動エネルギーを与えるとともに、上記流体を径方向における外側に吐出することで遠心力による圧力上昇を得るものである。上記遠心圧縮機の性能向上のために様々な工夫がなされている。上記工夫の一つとして、遠心圧縮機のインペラの下流側に設けられるベーンドディフューザにおける静圧回復性能（ディフューザ性能）の向上が挙げられる。 Centrifugal compressors used in compressor parts of turbochargers for vehicles, ships, and industries give kinetic energy to a fluid through the rotation of the impeller of the centrifugal compressor, and discharge the fluid radially outward. In this way, a pressure rise due to centrifugal force is obtained. Various efforts have been made to improve the performance of the centrifugal compressor. One of the above measures is to improve the static pressure recovery performance (diffuser performance) of the vaned diffuser provided downstream of the impeller of the centrifugal compressor.
例えば、特許文献１に記載の遠心ターボ機械は、インペラと、インペラの下流側に設けられるとともに、複数のディフューザ翼を有するベーンドディフューザと、を備える。特許文献１には、ディフューザ翼におけるスロート位置よりも前縁側において翼負圧面に翼厚さ方向に凹となる円弧状断面部を設けることで、翼負圧面側における境界層の発達を抑制し、遠心圧縮機の効率低下や作動範囲の狭小化を抑制する技術が記載されている。
For example, a centrifugal turbomachine described in
ベーンドディフューザを備える遠心圧縮機では、インペラとディフューザの空力的な相互干渉や強い逆圧力勾配により、ディフューザ内の流れが剥離し易く、ディフューザ内部の流動を理想に近づけるのは、一般的に困難である。しかしながら、遠心圧縮機の性能向上の観点から、更なる静圧回復性能の向上が求められている。 In a centrifugal compressor equipped with a vaned diffuser, the flow inside the diffuser tends to separate due to aerodynamic mutual interference between the impeller and the diffuser and a strong reverse pressure gradient, making it generally difficult to achieve an ideal flow inside the diffuser. is. However, from the viewpoint of improving the performance of centrifugal compressors, there is a demand for further improvement in static pressure recovery performance.
上述した事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態の目的は、ベーンドディフューザにおける静圧回復性能を向上させることができるベーンドディフューザ、および該ベーンドディフューザを備える遠心圧縮機を提供することにある。 In view of the circumstances described above, an object of at least one embodiment of the present disclosure is to provide a vaned diffuser capable of improving static pressure recovery performance in the vaned diffuser, and a centrifugal compressor including the vaned diffuser. It is in.
本開示の一実施形態にかかるベーンドディフューザは、
遠心圧縮機のインペラの下流側に設けられるベーンドディフューザであって、
前記インペラの下流側にディフューザ流路を形成するディフューザ流路形成部であって、ハブ側面と、前記ディフューザ流路を挟んで前記ハブ側面と対向するシュラウド側面と、を含むディフューザ流路形成部と、
前記ディフューザ流路に前記インペラの周方向に間隔をあけて設けられた複数のディフューザ翼と、を備え、
前記複数のディフューザ翼のうちの少なくとも１つのディフューザ翼には、前記ハブ側面又は前記シュラウド側面の何れかの面との間に形成された少なくとも１つの切り欠き部であって、前記ディフューザ翼の翼高さ方向に沿って延在する前縁部の一端を含む位置に前記切り欠き部の一方端が形成されるとともに、前記ディフューザ翼の後縁部側に向かうにつれて前記切り欠き部の切り欠き高さが小さくなる、少なくとも１つの切り欠き部が形成された。
A vaned diffuser according to an embodiment of the present disclosure includes:
A vaned diffuser provided downstream of an impeller of a centrifugal compressor,
a diffuser passage forming portion for forming a diffuser passage on the downstream side of the impeller, the diffuser passage forming portion including a hub side surface and a shroud side surface facing the hub side surface with the diffuser passage interposed therebetween; ,
a plurality of diffuser blades provided in the diffuser flow path at intervals in the circumferential direction of the impeller,
At least one notch formed between at least one diffuser blade of the plurality of diffuser blades and either the hub side surface or the shroud side surface, the blade of the diffuser blade One end of the notch is formed at a position including one end of the front edge extending along the height direction, and the height of the notch is increased toward the trailing edge of the diffuser blade. At least one notch was formed to reduce the thickness.
本開示の一実施形態にかかる遠心圧縮機は、
インペラと、
前記インペラを回転可能に収容するように構成されたケーシングと、
前記ケーシングの内部において前記インペラの下流側に設けられる前記ベーンドディフューザと、を備える。
A centrifugal compressor according to an embodiment of the present disclosure includes:
an impeller;
a casing configured to rotatably house the impeller;
and the vaned diffuser provided downstream of the impeller inside the casing.
本開示の少なくとも一実施形態によれば、ベーンドディフューザにおける静圧回復性能を向上させることができるベーンドディフューザ、および該ベーンドディフューザを備える遠心圧縮機が提供される。 According to at least one embodiment of the present disclosure, a vaned diffuser capable of improving static pressure recovery performance in the vaned diffuser and a centrifugal compressor including the vaned diffuser are provided.
以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。
Several embodiments of the present disclosure will now be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as the embodiment or shown in the drawings are not meant to limit the scope of the present disclosure, but are merely illustrative examples. do not have.
For example, expressions denoting relative or absolute arrangements such as "in a direction", "along a direction", "parallel", "perpendicular", "center", "concentric" or "coaxial" are strictly not only represents such an arrangement, but also represents a state of relative displacement with a tolerance or an angle or distance to the extent that the same function can be obtained.
For example, expressions such as "identical", "equal", and "homogeneous", which express that things are in the same state, not only express the state of being strictly equal, but also have tolerances or differences to the extent that the same function can be obtained. It shall also represent the existing state.
For example, expressions that express shapes such as squares and cylinders do not only represent shapes such as squares and cylinders in a geometrically strict sense, but also include irregularities and chamfers to the extent that the same effect can be obtained. The shape including the part etc. shall also be represented.
On the other hand, the expressions "comprising", "including", or "having" one component are not exclusive expressions excluding the presence of other components.
In addition, the same code|symbol may be attached|subjected about the same structure and description may be abbreviate|omitted.
（遠心圧縮機）
図１は、一実施形態にかかる遠心圧縮機の軸方向に沿った概略断面図である。
幾つかの実施形態にかかる遠心圧縮機１は、図１に示されるように、インペラ２と、インペラ２を回転可能に収容するように構成されたケーシング３と、ケーシング３の内部においてインペラ２の下流側に設けられるベーンドディフューザ４と、を備える。なお、本開示にかかる遠心圧縮機１は、例えば、自動車用、舶用又は産業用（例えば、陸上発電用）のターボチャージャや、その他産業用遠心圧縮機、送風機などに適用可能である。
(centrifugal compressor)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view along the axial direction of a centrifugal compressor according to one embodiment.
As shown in FIG. 1, a
以下の説明では、インペラ２の軸線方向、すなわちインペラ２の回転中心Ｃの延在方向（図１中左右方向）を単に軸方向と云うことがある。軸方向のうち、遠心圧縮機１に流入する流体の流れに沿った上流側（図１中左側）を軸方向上流側とし、その反対側（下流側、図１中右側）を軸方向下流側とする。軸方向上流側をシュラウド側、軸方向下流側をハブ側と云うことがある。また、回転中心Ｃを中心とするインペラ２の径方向を単に軸方向と云うことがある。径方向のうち、回転中心Ｃに近づく方向を径方向内側とし、回転中心Ｃから遠ざかる方向を径方向外側とする。また、回転中心Ｃを中心とするインペラ２の回転方向に沿った方向を単に周方向と云うことがある。
In the following description, the axial direction of the
以下の説明では、単に上流側と呼ぶ場合、方向の説明にかかる部位や領域における流体の主たる流れの方向に沿った上流側を指すものとする。同様に、以下の説明では、単に下流側と呼ぶ場合、方向の説明にかかる部位や領域における流体の主たる流れの方向に沿った下流側を指すものとする。 In the following description, simply referring to the upstream side means the upstream side along the main flow direction of the fluid in the portion or region where the direction is described. Similarly, in the following description, simply referring to the downstream side will refer to the downstream side along the main flow direction of the fluid in the portion or region whose direction is described.
（インペラ）
インペラ２は、図１に示されるように、インペラ２の周方向に間隔をあけて設けられた複数のインペラ翼２１を含む。インペラ２は、不図示の軸受などにより、回転中心Ｃを中心として回転可能に支持されている。インペラ２は、回転中心Ｃを中心として回転することで、インペラ２に対して軸方向上流側から軸方向に沿って導入される流体を径方向外側に導くように構成されている。
(impeller)
The
図示される実施形態では、インペラ２は、ハブ２２と、上記複数のインペラ翼２１と、を含む。複数のインペラ翼２１は、ハブ２２の外面２３に立設されている。ハブ２２の外面２３は、図１に示されるような軸方向に沿った断面において、軸方向上流側から軸方向下流側に向かうにつれて回転中心Ｃからの距離が大きくなるような、所定の曲率半径からなる円弧形状を有する。
In the illustrated embodiment, the
複数のインペラ翼２１の夫々の先端２４は、ケーシング３の内面であるシュラウド面３１に対して、所定の隙間を存して配置されている。すなわち、幾つかの実施形態におけるインペラ２は、複数のインペラ翼２１の外周を覆うとともに、複数のインペラ翼２１の夫々の先端２４に接続される不図示の環状のシュラウド部材を有さないオープンタイプのインペラとして構成されている。なお、幾つかの実施形態では、遠心圧縮機１のインペラ２は、オープンタイプのインペラではなく、上記環状のシュラウド部材を有するクローズドタイプのインペラであってもよい。
Each
（ケーシング）
ケーシング３は、図１に示されるように、上述したシュラウド面３１を有するシュラウド部３２と、ケーシング３の外部から導入された流体（例えば、空気）をインペラ２に導くための流体導入流路３３を形成する流体導入流路形成部３４と、ベーンドディフューザ４の下流側にスクロール流路３５を形成するスクロール流路形成部３６と、を含む。
(casing)
As shown in FIG. 1, the
流体導入流路３３は、軸方向に沿って延在している。流体導入流路３３は、インペラ２よりも軸方向上流側に形成されている。流体導入流路形成部３４は、流体導入流路３３を画定する流体導入流路壁面３４１を含む。流体は、ケーシング３の外部から流体導入流路３３を通じてインペラ２に導かれ、インペラ２により圧縮される。スクロール流路３５は、インペラ２の外周側（径方向外側）に形成されている。スクロール流路３５は、インペラ２の周方向に沿って延在する渦状に形成されている。スクロール流路３５は、図１に示されるような軸方向に沿った断面において、円弧形状を有している。スクロール流路形成部３６は、スクロール流路３５を画定するスクロール流路壁面３６１を含む。
The
（ベーンドディフューザ）
ベーンドディフューザ４は、インペラ２の下流側にディフューザ流路５０を形成するディフューザ流路形成部５と、ディフューザ流路５０にインペラ２の周方向に間隔をあけて設けられた複数のディフューザ翼６と、を備える。ケーシング３の内部には、流体導入流路３３、ディフューザ流路５０およびスクロール流路３５が形成されている。
(vaned diffuser)
The
図示される実施形態では、ディフューザ流路５０は、インペラ２の周方向に沿って延在する環状に形成されている。ディフューザ流路５０の下流端（外周端）が、スクロール流路３５に連通している。スクロール流路３５は、図１に示されるような軸方向に沿った断面において、径方向に沿って延在する直線状に形成されている。インペラ２で圧縮された流体は、ディフューザ流路５０における隣接するディフューザ翼６間に形成された流路を通過して、スクロール流路３５に導かれる。
In the illustrated embodiment, the
ディフューザ流路形成部５は、ハブ側面５１と、ディフューザ流路５０を挟んでハブ側面５１と対向するシュラウド側面５２と、を含む。ディフューザ流路形成部５は、ハブ側面５１を有するハブ側流路壁部５３と、シュラウド側面５２を有するシュラウド側流路壁部５４と、を備える。ハブ側面５１およびシュラウド側面５２の夫々は、ディフューザ流路５０に面している。ハブ側面５１は、ディフューザ流路５０の軸方向下流側を画定し、シュラウド側面５２は、ディフューザ流路５０の軸方向上流側を画定している。シュラウド側面５２は、ハブ側面５１よりも軸方向上流側に位置している。
The diffuser flow
図示される実施形態では、ハブ側面５１およびシュラウド側面５２の夫々は、インペラ２の周方向に沿って延在する環状に形成されている。ハブ側面５１およびシュラウド側面５２の夫々は、図１に示されるような軸方向に沿った断面において、径方向に沿って延在する直線状に形成されている。
In the illustrated embodiment, each of the
図示される実施形態では、シュラウド側面５２の上流端（内周端）は、シュラウド面３１の下流端（外周端）に接続されている。シュラウド側面５２の下流端（外周端）は、スクロール流路壁面３６１の一方端に接続されている。ハブ側面５１の下流端（外周端）は、スクロール流路壁面３６１の上記一方端よりも軸方向下流側に位置する他方端に接続されている。
In the illustrated embodiment, the upstream end (inner peripheral end) of shroud side face 52 is connected to the downstream end (outer peripheral end) of
なお、図１においては、ディフューザ流路形成部５は、スクロール流路形成部３６などのケーシング３における他の部分とは便宜的に異なるハッチングが付されているが、ケーシング３は、ディフューザ流路形成部５とケーシング３における他の部分との境界位置に関わらない任意の箇所で連結された複数のケーシング部品で構成されていてもよい。例えば、ケーシング３は、インペラ２を収容するコンプレッサハウジングと、インペラ２を回転可能に支持する軸受を収容するベアリングハウジングと、を含んでいてもよい。
In FIG. 1, the diffuser
（ディフューザ翼）
図２は、一実施形態にかかるベーンドディフューザを軸方向上流側から視た状態を示す概略図である。図３は、一実施形態にかかるベーンドディフューザの概略斜視図である。
複数のディフューザ翼６の夫々は、図２に示されるように、ディフューザ翼６の径方向内側の端部である前縁部６１と、ディフューザ翼６の径方向外側の端部である後縁部６２と、前縁部６１から後縁部６２までに亘り延在する圧力面６３と、前縁部６１から後縁部６２までに亘り延在する負圧面６４と、を有する。前縁部６１、後縁部６２、圧力面６３および負圧面６４の夫々は、ディフューザ流路５０に面している。負圧面６４は、ディフューザ翼６の翼厚中心を通る翼厚中心ラインＣＬに対して、圧力面６３とは反対側に設けられている。
(Diffuser blade)
FIG. 2 is a schematic view of the vaned diffuser according to the embodiment viewed from the upstream side in the axial direction. 3 is a schematic perspective view of a vaned diffuser according to one embodiment; FIG.
As shown in FIG. 2, each of the plurality of
図示される実施形態では、複数のディフューザ翼６の夫々は、後縁部６２が前縁部６１よりもインペラ２の回転方向Ｒの下流側に設けられている。複数のディフューザ翼６の夫々は、前縁部６１から後縁部６２に向かうにつれてインペラ２の回転方向Ｒの下流側に位置するように傾斜して設けられている。ディフューザ翼６の圧力面６３は、インペラ２の回転方向Ｒにおける上流側に位置し、ディフューザ翼６の負圧面６４は、インペラ２の回転方向Ｒにおける下流側に位置している。
In the illustrated embodiment, each of the plurality of
図３に示されるように、周方向に沿って互いに隣接する一対のディフューザ翼６、６のうち、インペラ２の回転方向Ｒにおける上流側に位置する一方のディフューザ翼６は、その負圧面６４が、インペラ２の回転方向Ｒにおける下流側に位置する他方のディフューザ翼６の圧力面６３に対向している。一対のディフューザ翼６、６間の流路面積が最小になる位置をスロートＴという。図３では、スロートＴの存在する領域に沿って、上記他方のディフューザ翼６から上記一方のディフューザ翼６まで延在する仮想線を二点鎖線で示している。図示される実施形態では、上記他方のディフューザ翼６の前縁部６１と、上記一方のディフューザ翼６の負圧面６４との間にスロートＴが設けられている。
As shown in FIG. 3, of the pair of
以下の説明では、ディフューザ翼６の翼厚中心ラインＣＬの延在する方向における、スロートＴに相当する位置をスロート位置ＴＰという。図３に示されるように、上記一方のディフューザ翼６の翼厚中心ラインＣＬと、スロートＴが存在する領域に沿って延在する上記仮想線を延長した直線との交点を、上記一方のディフューザ翼６のスロート位置ＴＰとしてもよい。
In the following description, a position corresponding to the throat T in the extending direction of the blade thickness center line CL of the
複数のディフューザ翼６の夫々は、図１、図３に示されるように、ディフューザ翼６の軸方向下流側の端面であるハブ側端面６５と、ディフューザ翼６の軸方向上流側の端面であるシュラウド側端面６６と、をさらに有する。複数のディフューザ翼６の夫々は、ハブ側端面６５がハブ側面５１に接続されており、シュラウド側端面６６がシュラウド側面５２に接続されている。
1 and 3, each of the plurality of
（切り欠き部）
図４は、一実施形態にかかるベーンドディフューザの概略断面図である。図４および後述する図１１、図１４～図１６では、ベーンドディフューザ４におけるインペラ２の軸方向に沿った子午面断面が概略的に示されている。図３、図４に示されるように、上述した複数のディフューザ翼６のうちの少なくとも１つのディフューザ翼６Ａには、ハブ側面５１又はシュラウド側面５２の何れかの面との間に形成された少なくとも１つの切り欠き部７が形成されている。
(notch)
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a vaned diffuser according to one embodiment. FIG. 4 and FIGS. 11 and 14 to 16, which will be described later, schematically show a meridional cross section along the axial direction of the
以下の説明では、ディフューザ翼６Ａは、複数のディフューザ翼６のうち、切り欠き部７が形成されたディフューザ翼である。図３に示されるように、ディフューザ流路５０に設けられた複数のディフューザ翼６のうち、二以上の複数のディフューザ翼６の夫々に切り欠き部７が形成されていてもよいし、ディフューザ流路５０に設けられた全てのディフューザ翼６の夫々に切り欠き部７が形成されていてもよい。
In the following description, the
ディフューザ翼６Ａの夫々に形成された少なくとも１つの切り欠き部７は、図４に示されるように、ディフューザ翼６Ａのハブ側端面６５からシュラウド側端面６６に向かう翼高さ方向に沿って延在する前縁部６１の一端６１１を含む位置に切り欠き部７の一方端７１が形成されるとともに、上記ディフューザ翼６Ａの後縁部６２側に向かうにつれて切り欠き部７の切り欠き高さが小さくなっている。ディフューザ翼６Ａの翼高さ方向は、インペラ２の軸方向に沿って延在している。
At least one
上記少なくとも１つの切り欠き部７は、ディフューザ翼６Ａの翼厚中心ラインＣＬに沿った翼長さ方向における、切り欠き部７の一方端７１よりも後縁部６２側（下流側）に切り欠き部７の他方端７２が形成されている。
The at least one
ディフューザ翼６Ａの夫々は、上記少なくとも１つの切り欠き部７により形成された傾斜面６７を含む。傾斜面６７は、ディフューザ翼６Ａの前縁部６１の一端６１１に傾斜面６７の一方端６７１が形成されている。傾斜面６７は、ディフューザ翼６Ａの上記翼長さ方向における、一方端６７１よりも後縁部６２側（下流側）に傾斜面６７の他方端６７２が形成されている。傾斜面６７は、一方端６７１から他方端６７２に向かうにつれて切り欠き部７を挟んで対向するハブ側面５１又はシュラウド側面５２の何れかの面との間の隙間（切り欠き部７の切り欠き高さ）が小さくなっている。
Each of the
図示される実施形態では、上述した少なくとも１つの切り欠き部７は、ディフューザ翼６Ａとシュラウド側面５２との間に形成されたシュラウド側切り欠き部７Ａと、ディフューザ翼６Ａとハブ側面５１との間に形成されたハブ側切り欠き部７Ｂと、を含む。上述したディフューザ翼６Ａの傾斜面６７は、シュラウド側切り欠き部７Ａにより形成されたシュラウド側傾斜面６７Ａと、ハブ側切り欠き部７Ｂにより形成されたハブ側傾斜面６７Ｂと、を含む。
In the illustrated embodiment, the at least one
シュラウド側切り欠き部７Ａは、前縁部６１の一端６１１である軸方向上流端６１１Ａを含む位置にシュラウド側切り欠き部７Ａの一方端７１Ａが形成され、ディフューザ翼６Ａの上記翼長さ方向における、一方端７１Ａよりも後縁部６２側（下流側）にシュラウド側切り欠き部７Ａの他方端７２Ａが形成されている。ディフューザ翼６Ａの夫々は、シュラウド側切り欠き部７Ａにより形成されたシュラウド側傾斜面６７Ａを含む。シュラウド側傾斜面６７Ａは、軸方向上流端６１１Ａにシュラウド側傾斜面６７Ａの一方端６７１Ａが形成され、ディフューザ翼６Ａの上記翼長さ方向における、一方端６７１Ａよりも後縁部６２側（下流側）にシュラウド側傾斜面６７Ａの他方端６７２Ａが形成されている。
One
シュラウド側傾斜面６７Ａは、一方端６７１Ａから他方端６７２Ａに向かうにつれてシュラウド側切り欠き部７Ａを挟んで対向するシュラウド側面５２との間の隙間（シュラウド側切り欠き部７Ａの切り欠き高さ）が小さくなっている。図４に示される実施形態では、シュラウド側傾斜面６７Ａは、一方端６７１Ａから他方端６７２Ａまでの少なくとも一部の区間（図示例では、一方端６７１Ａから他方端６７２Ａまでに亘る区間）において、ディフューザ翼６Ａの後縁部６２側に向かってシュラウド側切り欠き部７Ａの切り欠き高さが線形的に小さくなっている。この場合には、シュラウド側切り欠き部７Ａの切り欠き高さが線形的に小さくなるようにシュラウド側傾斜面６７Ａを形成するため、シュラウド側傾斜面６７Ａを有するディフューザ翼６Ａの製造が容易である。
The shroud-side
ハブ側切り欠き部７Ｂは、前縁部６１の一端６１１である軸方向下流端６１１Ｂを含む位置にハブ側切り欠き部７Ｂの一方端７１Ｂが形成され、ディフューザ翼６Ａの上記翼長さ方向における、一方端７１Ｂよりも後縁部６２側（下流側）にハブ側切り欠き部７Ｂの他方端７２Ｂが形成されている。ディフューザ翼６Ａの夫々は、ハブ側切り欠き部７Ｂにより形成されたハブ側傾斜面６７Ｂを含む。ハブ側傾斜面６７Ｂは、軸方向下流端６１１Ｂにハブ側傾斜面６７Ｂの一方端６７１Ｂが形成され、ディフューザ翼６Ａの上記翼長さ方向における、一方端６７１Ｂよりも後縁部６２側（下流側）にハブ側傾斜面６７Ｂの他方端６７２Ｂが形成されている。
One
ハブ側傾斜面６７Ｂは、一方端６７１Ｂから他方端６７２Ｂに向かうにつれてハブ側切り欠き部７Ｂを挟んで対向するハブ側面５１との間の隙間（ハブ側切り欠き部７Ｂの切り欠き高さ）が小さくなっている。図４に示される実施形態では、ハブ側傾斜面６７Ｂは、一方端６７１Ｂから他方端６７２Ｂまでの少なくとも一部の区間（図示例では、一方端６７１Ｂから他方端６７２Ｂまでに亘る区間）において、ディフューザ翼６Ａの後縁部６２側に向かってハブ側切り欠き部７Ｂの切り欠き高さが線形的に小さくなっている。この場合には、ハブ側切り欠き部７Ｂの切り欠き高さが線形的に小さくなるようにハブ側傾斜面６７Ｂを形成するため、ハブ側傾斜面６７Ｂを有するディフューザ翼６Ａの製造が容易である。
The hub-side
（比較例にかかるベーンドディフューザ）
図５は、比較例にかかるベーンドディフューザの概略断面図である。図５では、ベーンドディフューザ０４におけるインペラ２の軸方向に沿った子午面断面が概略的に示されている。比較例にかかるベーンドディフューザ０４は、図５に示されるように、上述したディフューザ流路５０を形成する、ハブ側面５１およびシュラウド側面５２を含むディフューザ流路形成部５と、ディフューザ流路５０にインペラ２の周方向に間隔をあけて設けられた複数のディフューザ翼０６と、を備える。
(Vane diffuser according to comparative example)
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a vaned diffuser according to a comparative example. FIG. 5 schematically shows a meridional cross-section along the axial direction of the
複数のディフューザ翼０６の夫々には、上述したディフューザ翼６Ａとは異なり、上述した少なくとも１つの切り欠き部７（７Ａ、７Ｂ）が形成されていない。複数のディフューザ翼０６の夫々は、前縁部０６１の軸方向上流端０６１１Ａがシュラウド側端面０６６の上流端（内周端）に連なるとともに、シュラウド側端面０６６におけるシュラウド側端面０６６の上流端を含む領域がシュラウド側面５２に接続されている。複数のディフューザ翼０６の夫々は、前縁部０６１の軸方向下流端０６１１Ｂがハブ側端面０６５の上流端（内周端）に連なるとともに、ハブ側端面０６５におけるハブ側端面０６５の上流端を含む領域がハブ側面５１に接続されている。
Each of the plurality of
図６は、比較例にかかるベーンドディフューザにおける流体の流れを説明するための説明図である。図７は、比較例にかかるベーンドディフューザにおけるディフューザ流路内の速度損失を説明するための説明図である。
比較例にかかるベーンドディフューザ０４では、図６に示されるように、ディフューザ流路５０を流れる流体の流れＦＬ０が、ディフューザ翼０６の前縁部０６１のシュラウド側近傍においてディフューザ翼０６の負圧面０６４側に急激に曲げられ、低エネルギー流体となって隣接するディフューザ翼０６の圧力面０６３側に流れる虞がある。上記低エネルギー流体が隣接するディフューザ翼０６の圧力面０６３側を流れる主流と干渉することで、大きな剥離が生じて、ディフューザ流路５０における隣接するディフューザ翼０６、０６間に速度損失領域ＳＬＡ（図７参照）が形成される。速度損失領域ＳＬＡが形成されることで、ディフューザ流路５０内における流体の速度損失が増大するため、ベーンドディフューザ０４における静圧回復性能が損なわれる虞がある。
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the flow of fluid in the vaned diffuser according to the comparative example. FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the velocity loss in the diffuser flow path in the vaned diffuser according to the comparative example.
In the
（切り欠き部の効果）
図８は、図４に示されるベーンドディフューザおよび比較例にかかるベーンドディフューザの夫々におけるインシデンスを説明するための説明図である。図８では、ディフューザ流路５０のスパンを横軸とし、ディフューザ翼（６、０６）の翼角と流体の流れ角との差であるインシデンスを縦軸とするグラフが示されている。図８におけるスパンは、ハブ側面５１を０とし、シュラウド側面５２を１としている。図８におけるインシデンスは、０度が理想的な位置であり、０度に近い方が好ましい。図８のグラフには、比較例にかかるベーンドディフューザ０４のスパンとインシデンスとの関係を示す曲線Ｌ０と、図４に示される実施形態にかかるベーンドディフューザ４のスパンとインシデンスとの関係を示す曲線Ｌ１と、が示されている。図８に示されるように、ベーンドディフューザ４は、上述した少なくとも１つの切り欠き部７が形成されたディフューザ翼６Ａを備えるので、比較例にかかるベーンドディフューザ０４に比べて、インシデンスが改善している。特に、シュラウド側切り欠き部７Ａにより、シュラウド側近傍におけるインシデンスが効果的に改善している。
(Effect of notch)
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining incidents in each of the vaned diffuser shown in FIG. 4 and the vaned diffuser according to the comparative example. FIG. 8 shows a graph in which the horizontal axis is the span of the
図９は、図４に示されるベーンドディフューザにおける流体の流れを説明するための説明図である。図１０は、図４に示されるベーンドディフューザにおけるディフューザ流路内の速度損失を説明するための説明図である。
ベーンドディフューザ４は、比較例にかかるベーンドディフューザ０４に比べて、インシデンスを改善できるため、ディフューザ流路５０内における流体の流動を改善できる。ベーンドディフューザ４では、図９に示されるように、ディフューザ流路５０を流れる流体の流れＦＬ１が、ディフューザ翼６Ａの前縁部６１のシュラウド側近傍においてディフューザ翼６Ａの負圧面６４側に曲げられ、上記流体が低エネルギー流体となって隣接するディフューザ翼６Ａの圧力面６３側に流れることを抑制できる。これにより、図１０に示されるように、ディフューザ流路５０における隣接するディフューザ翼６Ａ、６Ａ間に上述した速度損失領域ＳＬＡ（図７参照）が形成されることを抑制できる。
9 is an explanatory diagram for explaining the flow of fluid in the vaned diffuser shown in FIG. 4. FIG. FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the velocity loss in the diffuser flow path in the vaned diffuser shown in FIG. 4. FIG.
Since the
幾つかの実施形態にかかるベーンドディフューザ４は、図１に示されるように、上述したディフューザ流路５０を形成するディフューザ流路形成部５と、上述した複数のディフューザ翼６と、を備える。図４に示されるように、複数のディフューザ翼６のうちの少なくとも１つのディフューザ翼６Ａには、ハブ側面５１又はシュラウド側面５２の何れかの面との間に形成された少なくとも１つの切り欠き部７（７Ａ、７Ｂ）が形成されている。少なくとも１つの切り欠き部７（７Ａ、７Ｂ）は、ディフューザ翼６Ａの前縁部６１の一端６１１を含む位置に切り欠き部７の一方端７１が形成されるとともに、上記ディフューザ翼６Ａの後縁部６２側に向かうにつれて切り欠き部７の切り欠き高さが小さくなっている。
A
上記の構成によれば、ディフューザ翼６Ａに切り欠き部７を形成することで、ディフューザ翼６Ａの翼角と流体の流れ角との差であるインシデンスを改善でき、ディフューザ流路５０内における流体の流動を改善できる。具体的には、ディフューザ翼６Ａに切り欠き部７を形成することで、ディフューザ翼６Ａの前縁部６１近傍において流体の流れがディフューザ翼６Ａの負圧面６４側に曲げられることを抑制でき、上記流体が低エネルギー流体となって隣接するディフューザ翼６Ｂの圧力面６３側に流れて速度損失領域ＳＬＡを形成することを抑制できる。よって、上記の構成によれば、ディフューザ翼６Ａに切り欠き部７を形成することで、ディフューザ流路６Ａ内における流体の速度損失を低減できるため、ベーンドディフューザ４における静圧回復性能を向上させることができる。
According to the above configuration, by forming the
幾つかの実施形態では、図４に示されるように、上述した少なくとも１つの切り欠き部７（７Ａ、７Ｂ）の他方端７２（７２Ａ、７２Ｂ）は、ディフューザ翼６Ａのスロート位置ＴＰよりも前縁部６１側に形成されている。
In some embodiments, as shown in FIG. 4, the other end 72 (72A, 72B) of the at least one notch 7 (7A, 7B) described above is located forward of the throat position TP of the
図４に示されるように、シュラウド側切り欠き部７Ａの他方端７２Ａ（シュラウド側傾斜面６７Ａの他方端６７２Ａ）やハブ側切り欠き部７Ｂの他方端７２Ｂ（ハブ側傾斜面６７Ｂの他方端６７２Ｂ）は、ディフューザ翼６Ａの翼厚中心ラインＣＬに沿った翼長さ方向において、ディフューザ翼６Ａのスロート位置ＴＰよりも前縁部６１側に形成されている。
As shown in FIG. 4, the
上記の構成によれば、切り欠き部７の他方端７２をディフューザ翼６Ａのスロート位置ＴＰよりも前縁部６１側に形成することで、切り欠き部７によるディフューザ流路５０内における流体の速度損失の低減効果を得るとともに、ディフューザ翼６Ａにおける切り欠き量を小さなものにできる。ディフューザ翼６Ａにおける切り欠き量を小さなものにすることで、切り欠き部７を介したディフューザ翼６Ａの圧力面６３から負圧面６４への漏れ流れを抑制できるため、ベーンドディフューザ４における静圧回復性能を向上させることができる。
According to the above configuration, by forming the
また、上記の構成によれば、ディフューザ翼６Ａのスロート位置ＴＰは、切り欠き部７により切り欠かれないので、切り欠き部７が形成されないディフューザ翼６に対して、ディフューザ流路５０におけるスロート面積が維持される。このため、ディフューザ翼６Ａに切り欠き部７を形成してもスロート面積が維持されるため、遠心圧縮機１の流量特性が変化することを抑制できる。
In addition, according to the above configuration, the throat position TP of the
図４に示されるように、ディフューザ翼６Ａの前縁部６１からスロート位置ＴＰに向かう翼厚中心ラインＣＬ（図２参照）に沿った翼長さ方向における前縁部６１の翼長さ位置を０％とし、翼長さ方向におけるスロート位置ＴＰの翼長さ位置を１００％とする。
幾つかの実施形態では、図４に示されるように、上述した少なくとも１つの切り欠き部７（７Ａ、７Ｂ）の他方端７２（７２Ａ、７２Ｂ）は、翼長さ位置が３０～７０％の範囲内に形成されている。シュラウド側傾斜面６７Ａの他方端６７２Ａやハブ側傾斜面６７Ｂの他方端６７２Ｂも、翼長さ位置が３０～７０％の範囲内に形成されている。
As shown in FIG. 4, the blade length position of the
In some embodiments, as shown in FIG. 4, the other end 72 (72A, 72B) of the at least one notch 7 (7A, 7B) described above is located at 30-70% of the blade length. formed within the range. The
切り欠き部７の翼長さ方向における長さが短すぎると、切り欠き部７によるディフューザ流路５０内における流体の速度損失の低減効果を得ることが困難になる虞がある。また、切り欠き部７の翼長さ方向における長さが長すぎると、切り欠き部７を介したディフューザ翼６Ａの圧力面６３から負圧面６４への漏れ流れが増大する虞がある。上記の構成によれば、切り欠き部７の他方端７２を翼長さ位置が３０～７０％の範囲内に形成することで、上記切り欠き部７によるディフューザ流路５０内における流体の速度損失の低減効果を効果的に得るとともに、ディフューザ翼６Ａにおける切り欠き量を小さなものにできる。これにより、上記切り欠き部７を介した上記漏れ流れを抑制できるため、ベーンドディフューザ４における静圧回復性能を向上させることができる。
If the length of the
幾つかの実施形態では、図４に示されるように、上述したディフューザ翼６Ａの少なくとも１つの切り欠き部７は、ディフューザ翼６Ａとシュラウド側面５２との間に形成されたシュラウド側切り欠き部７Ａを含む。
In some embodiments, as shown in FIG. 4 , at least one
上記の構成によれば、ディフューザ翼６Ａにシュラウド側切り欠き部７Ａを形成することで、シュラウド側（軸方向下流側）におけるインシデンスを改善でき、ディフューザ流路５０内のシュラウド側における流体の流動を改善できる。ディフューザ流路５０内のシュラウド側における流体の流動を改善することで、ディフューザ流路５０内のシュラウド側における流体の速度損失を低減でき、ひいてはベーンドディフューザ４における静圧回復性能を向上させることができる。
According to the above configuration, by forming the shroud-
幾つかの実施形態では、図４に示されるように、上述したディフューザ翼６Ａの少なくとも１つの切り欠き部７は、ディフューザ翼６Ａとハブ側面５１との間に形成されたハブ側切り欠き部７Ｂを含む。
In some embodiments, as shown in FIG. 4 , at least one
上記の構成によれば、ディフューザ翼６Ａにハブ側切り欠き部７Ｂを形成することで、ハブ側（軸方向上流側）におけるインシデンスを改善でき、ディフューザ流路５０内のハブ側における流体の流動を改善できる。ディフューザ流路５０内のハブ側における流体の流動を改善することで、ディフューザ流路５０内のハブ側における流体の速度損失を低減でき、ひいてはベーンドディフューザ４における静圧回復性能を向上させることができる。
According to the above configuration, by forming the hub-
幾つかの実施形態では、図４に示されるように、上述したディフューザ翼６Ａの少なくとも１つの切り欠き部７は、上述したシュラウド側切り欠き部７Ａと、上述したハブ側切り欠き部７Ｂと、を含む。
In some embodiments, as shown in FIG. 4, the at least one
上記の構成によれば、ディフューザ翼６Ａにシュラウド側切り欠き部７Ａやハブ側切り欠き部７Ｂを形成することで、シュラウド側やハブ側におけるインシデンスを改善でき、ディフューザ流路５０内のシュラウド側やハブ側における流体の流動を改善できる。上記の構成によれば、シュラウド側切り欠き部７Ａ又はハブ側切り欠き部７Ｂの何れか一方をディフューザ翼６Ａに形成する場合に比べて、ディフューザ流路５０内における流体の速度損失を効果的に低減でき、ひいてはベーンドディフューザ４における静圧回復性能を効果的に向上させることができる。
According to the above configuration, by forming the shroud-
図４に示されるように、ディフューザ翼６Ａの翼高さ方向におけるハブ側端面６５の翼高さ位置を０％とし、翼高さ方向におけるシュラウド側端面６６の翼高さ位置を１００％とする。幾つかの実施形態では、図４に示されるように、上述したシュラウド側切り欠き部７Ａは、翼高さ位置が８０～１００％の範囲内に形成されている。
As shown in FIG. 4, the blade height position of the hub-side end face 65 in the blade height direction of the
切り欠き部７の翼高さ方向における長さが短すぎると、切り欠き部７によるディフューザ流路５０内における流体の速度損失の低減効果を得ることが困難になる虞がある。また、切り欠き部７の翼高さ方向における長さが長すぎると、切り欠き部７を介したディフューザ翼６Ａの圧力面６３から負圧面６４への漏れ流れが増大する虞がある。上記の構成によれば、シュラウド側切り欠き部７Ａを翼高さ位置が８０～１００％の範囲内に形成することで、シュラウド側切り欠き部７Ａによるディフューザ流路５０内における流体の速度損失の低減効果を効果的に得るとともに、ディフューザ翼６Ａにおける切り欠き量を小さなものにできる。これにより、シュラウド側切り欠き部７Ａを介した上記漏れ流れを抑制できるため、ベーンドディフューザ４における静圧回復性能を向上させることができる。
If the length of the
幾つかの実施形態では、図４に示されるように、上述したハブ側切り欠き部７Ｂは、翼高さ位置が０～２０％の範囲内に形成されている。
In some embodiments, as shown in FIG. 4, the hub-
上記の構成によれば、ハブ側切り欠き部７Ｂを翼高さ位置が０～２０％の範囲内に形成することで、ハブ側切り欠き部７Ｂによるディフューザ流路５０内における流体の速度損失の低減効果を効果的に得るとともに、ディフューザ翼６Ａにおける切り欠き量を小さなものにできる。これにより、ハブ側切り欠き部７Ｂを介した上記漏れ流れを抑制できるため、ベーンドディフューザ４における静圧回復性能を向上させることができる。
According to the above configuration, by forming the hub-
（凹曲面部）
図１１は、一実施形態にかかるベーンドディフューザの概略断面図である。
幾つかの実施形態では、図１１に示されるように、上述した少なくとも１つの切り欠き部７（７Ａ、７Ｂ）は、切り欠き部７の一方端７１と他方端７２とを結ぶように形成された凹曲面部７３を含む。
(Concave surface)
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a vaned diffuser according to one embodiment.
In some embodiments, as shown in FIG. 11, at least one notch 7 (7A, 7B) described above is formed to connect one
図１１では、シュラウド側切り欠き部７Ａの一方端７１Ａから他方端７２Ａに向かうにつれてシュラウド側切り欠き部７Ａの切り欠き高さが線形的に小さくなるシュラウド側切り欠き部７Ａの仮想のシュラウド側直線部７４Ａを二点鎖線で示している。シュラウド側切り欠き部７Ａは、一方端７１Ａと他方端７２Ａとを結ぶように形成された上記凹曲面部７３であるシュラウド側凹曲面部７３Ａを含む。シュラウド側凹曲面部７３Ａは、仮想のシュラウド側直線部７４Ａよりも軸方向上流側に凹む凹曲面形状を有する。
In FIG. 11, the notch height of the shroud-
シュラウド側傾斜面６７Ａは、図１１に示されるように、一方端６７１Ａから他方端６７２Ａまでの少なくとも一部の区間（図示例では、一方端６７１Ａから他方端６７２Ａまでに亘る区間）において、仮想のシュラウド側直線部７４Ａよりも軸方向上流側に突出する凸曲面形状を有する。図１１に示されるように、シュラウド側傾斜面６７Ａは、一方端６７１Ａから他方端６７２Ａに向かうにつれて、翼長さ方向における所定の間隔毎のシュラウド側切り欠き部７Ａの切り欠き高さの減少率が徐々に低下する凸曲面形状を有していてもよい。
As shown in FIG. 11, the shroud-side
図１１では、ハブ側切り欠き部７Ｂの一方端７１Ｂから他方端７２Ｂに向かうにつれてハブ側切り欠き部７Ｂの切り欠き高さが線形的に小さくなるハブ側切り欠き部７Ｂの仮想のハブ側直線部７４Ｂを二点鎖線で示している。ハブ側切り欠き部７Ｂは、一方端７１Ｂと他方端７２Ｂとを結ぶように形成された上記凹曲面部７３であるハブ側凹曲面部７３Ｂを含む。ハブ側凹曲面部７３Ｂは、仮想のハブ側直線部７４Ｂよりも軸方向下流側に凹む凹曲面形状を有する。
In FIG. 11, the notch height of the hub-
ハブ側傾斜面６７Ｂは、図１１に示されるように、一方端６７１Ｂから他方端６７２Ｂまでの少なくとも一部の区間（図示例では、一方端６７１Ｂから他方端６７２Ｂまでに亘る区間）において、仮想のハブ側直線部７４Ｂよりも軸方向下流側に突出する凸曲面形状を有する。図１１に示されるように、ハブ側傾斜面６７Ｂは、一方端６７１Ｂから他方端６７２Ｂに向かうにつれて、翼長さ方向における所定の間隔毎のハブ側切り欠き部７Ｂの切り欠き高さの減少率が徐々に低下する凸曲面形状を有していてもよい。
As shown in FIG. 11, the hub-side
上記の構成によれば、凹曲面部７３を含む切り欠き部７によるディフューザ流路５０内における流体の速度損失の低減効果を得ることができる。また、凹曲面部７３を含む切り欠き部７は、一方端７１と他方端７２とを直線状に切り欠く場合などに比べて、切り欠き量を小さなものにできる。ディフューザ翼６Ａにおける切り欠き量を小さなものにすることで、切り欠き部７を介したディフューザ翼６Ａの圧力面６３から負圧面６４への漏れ流れを抑制できるため、ベーンドディフューザ４における静圧回復性能を向上させることができる。
According to the above configuration, it is possible to obtain the effect of reducing the velocity loss of the fluid in the
幾つかの実施形態では、上述したディフューザ翼６Ａの夫々は、図４、図１１に示されるように、上述した少なくとも１つの切り欠き部７により形成された傾斜面６７と、ディフューザ翼６Ａのハブ側端面６５又はシュラウド側端面６６の何れかの上流端６５１、６６１と傾斜面６７の他方端６７２との間に形成された段差部６８と、を含む。
In some embodiments, each of the
ディフューザ翼６Ａの夫々は、図４、図１１に示されるように、上述したシュラウド側傾斜面６７Ａと、シュラウド側端面６６の上流端６６１とシュラウド側傾斜面６７Ａの他方端６７２Ａとの間に形成されたシュラウド側段差部６８Ａと、を含む。シュラウド側段差部６８Ａは、軸方向に沿って延在している。シュラウド側段差部６８Ａの軸方向上流端が、シュラウド側端面６６の上流端６６１に接続されている。シュラウド側段差部６８Ａの軸方向下流端が、シュラウド側傾斜面６７Ａの他方端６７２Ａに接続されている。
4 and 11, each of the
ディフューザ翼６Ａの夫々は、図４、図１１に示されるように、上述したハブ側傾斜面６７Ｂと、ハブ側端面６５の上流端６５１とハブ側傾斜面６７Ｂの他方端６７２Ｂとの間に形成されたハブ側段差部６８Ｂと、を含む。ハブ側段差部６８Ｂは、軸方向に沿って延在している。ハブ側段差部６８Ｂの軸方向上流端が、ハブ側傾斜面６７Ｂの他方端６７２Ｂに接続されている。ハブ側段差部６８Ｂの軸方向下流端が、ハブ側端面６５の上流端６５１に接続されている。段差部６８は、シュラウド側段差部６８Ａと、ハブ側段差部６８Ｂと、を含む。
As shown in FIGS. 4 and 11, each of the
上記の構成によれば、ディフューザ翼６Ａに段差部６８を設けることで、段差部６８を設けずに傾斜面６７を延長させる場合に比べて、ディフューザ翼６Ａにおける切り欠き量を小さなものにできる。ディフューザ翼６Ａにおける切り欠き量を小さなものにすることで、上記切り欠き部７を介したディフューザ翼６Ａの圧力面６３から負圧面６４への漏れ流れを抑制できるため、ベーンドディフューザ４における静圧回復性能を向上させることができる。また、上記の構成によれば、ディフューザ翼６Ａに段差部６８を設けることで、傾斜面６７が段差部６８に支持されるため、段差部６８を設けない場合に比べてディフューザ翼６Ａの振動強度を向上させることができる。
According to the above configuration, by providing the stepped
図１２および図１３の夫々は、一実施形態にかかるベーンドディフューザのディフューザ翼の概略斜視図である。
幾つかの実施形態では、図１２に示されるように、上述した段差部６８（６８Ａ、６８Ｂ）は、翼高さ方向における一方側から視たときに、上流側（径方向内側）に向かって凸となる輪郭形状を有する。図示される実施形態では、ハブ側端面６５の上流端６５１、シュラウド側端面６６の上流端６６１、ハブ側傾斜面６７Ｂの他方端６７２Ｂおよびシュラウド側傾斜面６７Ａの他方端６７２Ａの夫々も、翼高さ方向における一方側から視たときに、上流側（径方向内側）に向かって凸となる輪郭形状を有する。図１２に示されるように、上述した段差部６８（６８Ａ、６８Ｂ）は、翼高さ方向における一方側から視たときに、上流側（径方向内側）に向かって凸となる円弧状（例えば、半円状）の輪郭形状を有していてもよい。また、ハブ側端面６５の上流端６５１、シュラウド側端面６６の上流端６６１、ハブ側傾斜面６７Ｂの他方端６７２Ｂおよびシュラウド側傾斜面６７Ａの他方端６７２Ａの夫々も、翼高さ方向における一方側から視たときに、上流側（径方向内側）に向かって凸となる円弧状（例えば、半円状）の輪郭形状を有していてもよい。
12 and 13 are schematic perspective views of a diffuser blade of a vaned diffuser according to one embodiment.
In some embodiments, as shown in FIG. 12, the above-described stepped portions 68 (68A, 68B) extend upstream (inward in the radial direction) when viewed from one side in the blade height direction. It has a convex contour shape. In the illustrated embodiment, each of the
上記の構成によれば、ディフューザ翼６Ａの段差部６８を上流側に向かって凸となる輪郭形状を有する形状にすることで、段差部６８の表面を滑らかにできる。段差部６８の表面を滑らかにすることで、流体の流れがディフューザ翼６Ａから剥離することを抑制できるため、ディフューザ流路５０内における流体の速度損失を低減でき、ひいてはベーンドディフューザ４における静圧回復性能を向上させることができる。
According to the above configuration, the surface of the stepped
幾つかの実施形態では、図１３に示されるように、上述した段差部６８（６８Ａ、６８Ｂ）は、翼高さ方向における一方側から視たときに、翼高さ方向に沿って延在する上流端面６８１（６８１Ａ、６８１Ｂ）を有する矩形状の輪郭形状を有する。上述した段差部６８（６８Ａ、６８Ｂ）は、上流端面６８１（６８１Ａ、６８１Ｂ）の翼高さ方向における一端が、翼長さ方向の下流側に延びる圧力面６３に連なり、上流端面６８１（６８１Ａ、６８１Ｂ）の翼高さ方向における他端が翼長さ方向の下流側に延びる負圧面６４に連なる。
In some embodiments, as shown in FIG. 13, the stepped portions 68 (68A, 68B) described above extend along the blade height direction when viewed from one side in the blade height direction. It has a rectangular contour shape with an upstream end face 681 (681A, 681B). In the above-described stepped portions 68 (68A, 68B), one end in the blade height direction of the upstream end surface 681 (681A, 681B) continues to the
上記の構成によれば、ディフューザ翼６Ａの段差部６８を上記矩形状の輪郭形状を有する形状にすることで、段差部６８の形成が容易になるため、ディフューザ翼６Ａの製造が容易である。
According to the above configuration, forming the stepped
図１４は、一実施形態にかかるベーンドディフューザの概略断面図である。
幾つかの実施形態では、図１４に示されるように、上述したディフューザ翼６Ａの夫々は、上述した傾斜面６７の他方端６７２が、ディフューザ翼６Ａのハブ側端面６５又はシュラウド側端面６６の何れかの上流端（内周端）６５１、６６１に接続されていてもよい。つまり、上述したディフューザ翼６Ａの夫々には、上述した段差部６８（６８Ａ、６８Ｂ）が形成されていなくてもよい。
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of a vaned diffuser according to one embodiment.
In some embodiments, as shown in FIG. 14, each of the
図示される実施形態では、ディフューザ翼６Ａの夫々は、シュラウド側傾斜面６７Ａの他方端６７２Ａがシュラウド側端面６６の上流端６６１に接続されている。
また、ディフューザ翼６Ａの夫々は、ハブ側傾斜面６７Ｂの他方端６７２Ｂがハブ側端面６５の上流端６５１に接続されている。
In the illustrated embodiment, each
In each
上記の構成によっても、上記切り欠き部７によるディフューザ流路５０内における流体の速度損失の低減効果を得ることができる。
Also with the above configuration, it is possible to obtain the effect of reducing the velocity loss of the fluid in the
図１５および図１６の夫々は、一実施形態にかかるベーンドディフューザの概略断面図である。幾つかの実施形態では、図１５に示されるように、上述したディフューザ翼６Ａの夫々には、上述したシュラウド側切り欠き部７Ａと、上述したハブ側切り欠き部７Ｂとが形成されている。シュラウド側切り欠き部７Ａの他方端７２Ａは、ハブ側切り欠き部７Ｂの他方端７２Ｂよりも後縁部６２側に形成されている。
15 and 16 are schematic cross-sectional views of vaned diffusers according to one embodiment. In some embodiments, as shown in FIG. 15, each of the above-described
図１５に示されるように、シュラウド側切り欠き部７Ａの他方端７２Ａ（シュラウド側傾斜面６７Ａの他方端６７２Ａ）は、ディフューザ翼６Ａの翼厚中心ラインＣＬに沿った翼長さ方向において、ハブ側切り欠き部７Ｂの他方端７２Ｂ（ハブ側傾斜面６７Ｂの他方端６７２Ｂ）よりも後縁部６２側に形成されている。これにより、シュラウド側切り欠き部７Ａは、ハブ側切り欠き部７Ｂよりも切り欠き量（切り欠き部７の一方端７１から他方端７２までに亘る体積）が大きなものになっている。なお、図１５に示されるように、シュラウド側切り欠き部７Ａの一方端７１Ａにおける切り欠き高さを、ハブ側切り欠き部７Ｂの一方端７１Ｂにおける切り欠き高さと同じ大きさに形成してもよい。
As shown in FIG. 15, the
遠心圧縮機１のインペラ２がオープンタイプのインペラとして構成されている場合には、ディフューザ流路５０内のシュラウド側における流体の速度損失が問題となる。上記の構成によれば、シュラウド側切り欠き部７Ａの他方端７２Ａをハブ側切り欠き部７Ｂの他方端７２Ｂよりも後縁部６２側に形成することで、シュラウド側切り欠き部７Ａの切り欠き量を大きなものにできる。これにより、ディフューザ流路５０内のシュラウド側における流体の速度損失を効果的に低減できるため、オープンタイプのインペラ２を備える遠心圧縮機１に対して、ベーンドディフューザ４における静圧回復性能を向上させることができる。
When the
幾つかの実施形態では、図１６に示されるように、上述したディフューザ翼６Ａの夫々には、上述したシュラウド側切り欠き部７Ａと、上述したハブ側切り欠き部７Ｂとが形成されている。シュラウド側切り欠き部７Ａの一方端７１Ａにおける切り欠き高さは、ハブ側切り欠き部７Ｂの一方端７１Ｂにおける切り欠き高さよりも大きく形成されている。
In some embodiments, as shown in FIG. 16, each of the above-described
図１６に示されるように、シュラウド側傾斜面６７Ａの一方端６７１Ａとシュラウド側面５２との間の隙間（一方端７１Ａにおける切り欠き高さ）は、ハブ側傾斜面６７Ｂの一方端６７１Ｂとハブ側面５１との間の隙間（一方端７１Ｂにおける切り欠き高さ）よりも大きく形成されている。これにより、シュラウド側切り欠き部７Ａは、ハブ側切り欠き部７Ｂよりも切り欠き量（切り欠き部７の一方端７１から他方端７２までに亘る体積）が大きなものになっている。
As shown in FIG. 16, the gap (notch height at one
図１６に示される実施形態では、上述したディフューザ翼６Ａの夫々は、ディフューザ翼６Ａの翼長さ方向における、シュラウド側傾斜面６７Ａの一方端６７１Ａから他方端６７２Ａに亘る範囲において、シュラウド側切り欠き部７Ａが切り欠き高さが対応する翼長さ位置におけるハブ側切り欠き部７Ｂの切り欠き高さよりも大きくなっている。なお、図１６に示されるように、シュラウド側切り欠き部７Ａの他方端７２Ａ（シュラウド側傾斜面６７Ａの他方端６７２Ａ）は、ディフューザ翼６Ａの翼厚中心ラインＣＬに沿った翼長さ方向において、ハブ側切り欠き部７Ｂの他方端７２Ｂ（ハブ側傾斜面６７Ｂの他方端６７２Ｂ）と同じ位置に形成されていてもよい。
In the embodiment shown in FIG. 16, each of the
上記の構成によれば、シュラウド側切り欠き部７Ａの一方端７１Ａにおける切り欠き高さを、ハブ側切り欠き部７Ｂの一方端７１Ｂにおける切り欠き高さよりも大きく形成することで、シュラウド側切り欠き部７Ａの切り欠き量を大きなものにできる。これにより、ディフューザ流路５０内のシュラウド側における流体の速度損失を効果的に低減できるため、オープンタイプのインペラ２を備える遠心圧縮機１に対して、ベーンドディフューザ４における静圧回復性能を向上させることができる。
According to the above configuration, the cutout height at the one
幾つかの実施形態にかかる遠心圧縮機１は、図１に示されるように、上述したインペラ２と、上述したベーンドディフューザ４と、を備える。上記の構成によれば、ディフューザ翼６Ａに切り欠き部７を形成することで、ディフューザ流路５０内における流体の速度損失を低減できるため、ベーンドディフューザ４における静圧回復性能を向上させることができる。ベーンドディフューザ４における静圧回復性能を向上させることで、遠心圧縮機１の効率を向上させることができる。
A
本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。 The present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and includes modifications of the above-described embodiments and modes in which these modes are combined as appropriate.
上述した幾つかの実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握されるものである。 The contents described in the several embodiments described above are understood as follows, for example.
１）本開示の少なくとも一実施形態にかかるベーンドディフューザ（４）は、
遠心圧縮機（１）のインペラ（２）の下流側に設けられるベーンドディフューザ（４）であって、
前記インペラ（２）の下流側にディフューザ流路（５０）を形成するディフューザ流路形成部（５）であって、ハブ側面（５１）と、前記ディフューザ流路（５０）を挟んで前記ハブ側面（５１）と対向するシュラウド側面（５２）と、を含むディフューザ流路形成部（５）と、
前記ディフューザ流路（５０）に前記インペラ（２）の周方向に間隔をあけて設けられた複数のディフューザ翼（６）と、を備え、
前記複数のディフューザ翼（６）のうちの少なくとも１つのディフューザ翼（６Ａ）には、前記ハブ側面（５１）又は前記シュラウド側面（５２）の何れかの面との間に形成された少なくとも１つの切り欠き部（７）であって、前記ディフューザ翼（６Ａ）の翼高さ方向に沿って延在する前縁部（６１）の一端（６１１）を含む位置に前記切り欠き部（７）の一方端（７１）が形成されるとともに、前記ディフューザ翼（６Ａ）の後縁部（６２）側に向かうにつれて前記切り欠き部（７）の切り欠き高さが小さくなる、少なくとも１つの切り欠き部（７）が形成された。
1) A vaned diffuser (4) according to at least one embodiment of the present disclosure,
A vaned diffuser (4) provided downstream of an impeller (2) of a centrifugal compressor (1),
A diffuser flow path forming portion (5) forming a diffuser flow path (50) downstream of the impeller (2), comprising a hub side surface (51) and the hub side surface with the diffuser flow path (50) interposed therebetween. a diffuser flow path formation (5) comprising a shroud side surface (52) facing (51);
A plurality of diffuser blades (6) provided in the diffuser flow path (50) at intervals in the circumferential direction of the impeller (2),
At least one diffuser blade (6A) among the plurality of diffuser blades (6) has at least one diffuser blade formed between the hub side surface (51) or the shroud side surface (52) The notch portion (7) at a position including one end (611) of the front edge portion (61) extending along the blade height direction of the diffuser blade (6A). At least one notch portion having one end (71) and having a height of the notch portion (7) that decreases toward the rear edge portion (62) of the diffuser blade (6A). (7) was formed.
上記１）の構成によれば、ディフューザ翼（６Ａ）に上記切り欠き部（７）を形成することで、ディフューザ翼（６Ａ）の翼角と流体の流れ角との差であるインシデンスを改善でき、ディフューザ流路（５０）内における流体の流動を改善できる。具体的には、ディフューザ翼（６Ａ）に上記切り欠き部（７）を形成することで、ディフューザ翼（６Ａ）の前縁部（６１）近傍において流体の流れがディフューザ翼（６Ａ）の負圧面（６４）側に曲げられ、上記流体が低エネルギー流体となって隣接するディフューザ翼（６Ｂ）の圧力面（６３）側に流れて速度損失領域を形成することを抑制できる。よって、上記１）の構成によれば、ディフューザ翼（６Ａ）に上記切り欠き部（７）を形成することで、ディフューザ流路（５０）内における流体の速度損失を低減できるため、ベーンドディフューザ（４）における静圧回復性能を向上させることができる。 According to the above configuration 1), by forming the notch portion (7) in the diffuser blade (6A), the incidence, which is the difference between the blade angle of the diffuser blade (6A) and the flow angle of the fluid, can be improved. , the flow of fluid in the diffuser channel (50) can be improved. Specifically, by forming the notch (7) in the diffuser blade (6A), the flow of the fluid near the front edge (61) of the diffuser blade (6A) is reduced to the suction surface of the diffuser blade (6A). It is possible to prevent the fluid from becoming a low-energy fluid, flowing toward the pressure surface (63) of the adjacent diffuser blade (6B), and forming a velocity loss region. Therefore, according to the configuration of 1) above, by forming the notch portion (7) in the diffuser blade (6A), the velocity loss of the fluid in the diffuser flow path (50) can be reduced. The static pressure recovery performance in (4) can be improved.
２）幾つかの実施形態では、上記１）に記載のベーンドディフューザ（４）であって、
前記少なくとも１つの切り欠き部（７）の他方端（７２）は、前記ディフューザ翼（６Ａ）のスロート位置（ＴＰ）よりも前記前縁部（６１）側に形成された。
2) In some embodiments, the vaned diffuser (4) of 1) above, wherein
The other end (72) of the at least one notch (7) is formed closer to the front edge (61) than the throat position (TP) of the diffuser blade (6A).
上記２）の構成によれば、切り欠き部（７）の他方端（７２）をディフューザ翼（６Ａ）のスロート位置（ＴＰ）よりも前縁部（６１）側に形成することで、上記切り欠き部（７）によるディフューザ流路（５０）内における流体の速度損失の低減効果を得るとともに、ディフューザ翼（６Ａ）における切り欠き量を小さなものにできる。ディフューザ翼（６Ａ）における切り欠き量を小さなものにすることで、上記切り欠き部（７）を介したディフューザ翼（６Ａ）の圧力面（６３）から負圧面（６４）への漏れ流れを抑制できるため、ベーンドディフューザ（４）における静圧回復性能を向上させることができる。 According to the above configuration 2), by forming the other end (72) of the notch (7) closer to the front edge (61) than the throat position (TP) of the diffuser blade (6A), It is possible to obtain the effect of reducing the velocity loss of the fluid in the diffuser flow path (50) by the cutout (7) and to reduce the cutout amount in the diffuser blade (6A). By reducing the cutout amount in the diffuser blade (6A), leakage flow from the pressure surface (63) to the suction surface (64) of the diffuser blade (6A) via the cutout portion (7) is suppressed. Therefore, the static pressure recovery performance of the vaned diffuser (4) can be improved.
また、上記２）の構成によれば、ディフューザ翼（６Ａ）のスロート位置（ＴＰ）は、切り欠き部（７）により切り欠かれないので、切り欠き部（７）が形成されないディフューザ翼（６）に対して、ディフューザ流路（５０）におけるスロート面積が維持される。このため、ディフューザ翼（６Ａ）に切り欠き部（７）を形成してもスロート面積が維持されるため、遠心圧縮機（１）の流量特性が変化することを抑制できる。 Further, according to the above configuration 2), the throat position (TP) of the diffuser blade (6A) is not cut out by the cutout portion (7). ), the throat area in the diffuser channel (50) is maintained. Therefore, even if the notch portion (7) is formed in the diffuser blade (6A), the throat area is maintained, so that it is possible to suppress the change in the flow rate characteristic of the centrifugal compressor (1).
３）幾つかの実施形態では、上記１）又は２）に記載のベーンドディフューザ（４）であって、
前記少なくとも１つの切り欠き部（７）は、
前記ディフューザ翼（６Ａ）と前記シュラウド側面（５２）との間に形成されたシュラウド側切り欠き部（７Ａ）を含む。
3) In some embodiments, the vaned diffuser (4) of 1) or 2) above, wherein
Said at least one notch (7) is
A shroud side cutout (7A) formed between the diffuser blade (6A) and the shroud side surface (52) is included.
上記３）の構成によれば、ディフューザ翼（６Ａ）に上記シュラウド側切り欠き部（７Ａ）を形成することで、シュラウド側（軸方向下流側）におけるインシデンスを改善でき、ディフューザ流路（５０）内のシュラウド側における流体の流動を改善できる。ディフューザ流路（５０）内のシュラウド側における流体の流動を改善することで、ディフューザ流路（５０）内のシュラウド側における流体の速度損失を低減でき、ひいてはベーンドディフューザ（４）における静圧回復性能を向上させることができる。 According to the above configuration 3), by forming the shroud-side notch portion (7A) in the diffuser blade (6A), the incidence on the shroud side (downstream side in the axial direction) can be improved, and the diffuser flow path (50) can be improved. Improved fluid flow on the inner shroud side. Improved shroud-side fluid flow in the diffuser channel (50) can reduce fluid velocity loss on the shroud-side in the diffuser channel (50), which in turn reduces static pressure recovery in the vaned diffuser (4). It can improve performance.
４）幾つかの実施形態では、上記１）又は２）に記載のベーンドディフューザ（４）であって、
前記少なくとも１つの切り欠き部（７）は、
前記ディフューザ翼（６Ａ）と前記ハブ側面（５１）との間に形成されたハブ側切り欠き部（７Ｂ）を含む。
4) In some embodiments, the vaned diffuser (4) of 1) or 2) above, wherein
Said at least one notch (7) is
A hub-side notch (7B) formed between the diffuser blade (6A) and the hub side surface (51) is included.
上記４）の構成によれば、ディフューザ翼（６Ａ）に上記ハブ側切り欠き部（７Ｂ）を形成することで、ハブ側（軸方向上流側）におけるインシデンスを改善でき、ディフューザ流路（５０）内のハブ側における流体の流動を改善できる。ディフューザ流路（５０）内のハブ側における流体の流動を改善することで、ディフューザ流路（５０）内のハブ側における流体の速度損失を低減でき、ひいてはベーンドディフューザ（４）における静圧回復性能を向上させることができる。 According to the above configuration 4), by forming the hub side notch portion (7B) in the diffuser blade (6A), the incidence on the hub side (upstream side in the axial direction) can be improved, and the diffuser flow path (50) can be improved. It can improve fluid flow on the inner hub side. Improved hub-side fluid flow in the diffuser channel (50) can reduce hub-side fluid velocity losses in the diffuser channel (50), and thus static pressure recovery in the vaned diffuser (4). It can improve performance.
５）幾つかの実施形態では、上記１）又は２）に記載のベーンドディフューザ（４）であって、
前記少なくとも１つの切り欠き部（７）は、
前記ディフューザ翼（６Ａ）と前記シュラウド側面（５２）との間に形成されたシュラウド側切り欠き部（７Ａ）と、
前記ディフューザ翼（６Ａ）と前記ハブ側面（５１）との間に形成されたハブ側切り欠き部（７Ｂ）と、を含む。
5) In some embodiments, the vaned diffuser (4) of 1) or 2) above, wherein
Said at least one notch (7) is
a shroud-side notch (7A) formed between the diffuser blade (6A) and the shroud side surface (52);
A hub-side notch (7B) formed between the diffuser blade (6A) and the hub side surface (51).
上記５）の構成によれば、ディフューザ翼（６Ａ）に上記シュラウド側切り欠き部（７Ａ）やハブ側切り欠き部（７Ｂ）を形成することで、シュラウド側やハブ側におけるインシデンスを改善でき、ディフューザ流路（５０）内のシュラウド側やハブ側における流体の流動を改善できる。上記５）の構成によれば、シュラウド側切り欠き部（７Ａ）又はハブ側切り欠き部（７Ｂ）の何れか一方をディフューザ翼（６Ａ）に形成する場合に比べて、ディフューザ流路（５０）内における流体の速度損失を効果的に低減でき、ひいてはベーンドディフューザ（４）における静圧回復性能を効果的に向上させることができる。 According to the above configuration 5), by forming the shroud-side cutout portion (7A) and the hub-side cutout portion (7B) in the diffuser blade (6A), the incidence on the shroud side and the hub side can be improved, Fluid flow on the shroud side and hub side in the diffuser channel (50) can be improved. According to the above configuration 5), compared to the case where either the shroud side cutout portion (7A) or the hub side cutout portion (7B) is formed in the diffuser blade (6A), the diffuser passage (50) The velocity loss of the fluid inside can be effectively reduced, and the static pressure recovery performance in the vaned diffuser (4) can be effectively improved.
６）幾つかの実施形態では、上記１）から５）までの何れかに記載のベーンドディフューザ（４）であって、
前記少なくとも１つの切り欠き部（７）は、前記切り欠き部（７）の前記一方端（７１）と他方端（７２）とを結ぶように形成された凹曲面部（７３）を含む。
6) In some embodiments, the vaned diffuser (4) of any one of 1) to 5) above, wherein
The at least one cutout portion (7) includes a concave curved surface portion (73) formed to connect the one end (71) and the other end (72) of the cutout portion (7).
上記６）の構成によれば、上記凹曲面部（７３）を含む切り欠き部（７）によるディフューザ流路（５０）内における流体の速度損失の低減効果を得ることができる。また、上記凹曲面部（７３）を含む切り欠き部（７）は、一方端（７１）と他方端（７２）とを直線状に切り欠く場合などに比べて、切り欠き量を小さなものにできる。ディフューザ翼（６Ａ）における切り欠き量を小さなものにすることで、上記切り欠き部（７）を介したディフューザ翼（６Ａ）の圧力面（６３）から負圧面（６４）への漏れ流れを抑制できるため、ベーンドディフューザ（４）における静圧回復性能を向上させることができる。 According to the configuration 6), it is possible to obtain the effect of reducing velocity loss of the fluid in the diffuser flow path (50) by the notch portion (7) including the concave surface portion (73). In addition, the cutout portion (7) including the concave curved surface portion (73) has a smaller cutout amount compared to the case where the one end (71) and the other end (72) are notched linearly. can. By reducing the cutout amount in the diffuser blade (6A), leakage flow from the pressure surface (63) to the suction surface (64) of the diffuser blade (6A) via the cutout portion (7) is suppressed. Therefore, the static pressure recovery performance of the vaned diffuser (4) can be improved.
７）幾つかの実施形態では、上記１）から６）までの何れかに記載のベーンドディフューザ（４）であって、
前記複数のディフューザ翼（６）のうちの少なくとも１つのディフューザ翼（６Ａ）は、
前記少なくとも１つの切り欠き部（７）により形成された傾斜面（６７）であって、前記前縁部（６１）の前記一端（６１１）に前記傾斜面（６７）の一方端（６７１）が形成された傾斜面（６７）と、
前記少なくとも１つのディフューザ翼（６Ａ）のハブ側端面（６５）又はシュラウド側端面（６６）の何れかの上流端（６５１、６６１）と前記傾斜面（６７）の他方端（６７２）との間に形成された段差部（６８）と、を含む。
7) In some embodiments, the vaned diffuser (4) of any one of 1) to 6) above, wherein
At least one diffuser blade (6A) of the plurality of diffuser blades (6),
an inclined surface (67) formed by said at least one notch (7), wherein one end (671) of said inclined surface (67) is located at said one end (611) of said front edge (61); a sloped surface (67) formed;
Between the upstream end (651, 661) of either the hub-side end face (65) or the shroud-side end face (66) of the at least one diffuser blade (6A) and the other end (672) of the inclined surface (67) and a step (68) formed in the .
上記７）の構成によれば、ディフューザ翼（６Ａ）に上記段差部（６８）を設けることで、上記段差部（６８）を設けずに傾斜面（６７）を延長させる場合に比べて、ディフューザ翼（６Ａ）における切り欠き量を小さなものにできる。ディフューザ翼（６Ａ）における切り欠き量を小さなものにすることで、上記切り欠き部（７）を介したディフューザ翼（６Ａ）の圧力面（６３）から負圧面（６４）への漏れ流れを抑制できるため、ベーンドディフューザ（４）における静圧回復性能を向上させることができる。また、上記７）の構成によれば、ディフューザ翼（６Ａ）に上記段差部（６８）を設けることで、傾斜面（６７）が段差部（６８）に支持されるため、上記段差部（６８）を設けない場合に比べてディフューザ翼（６Ａ）の振動強度を向上させることができる。 According to the above configuration 7), by providing the stepped portion (68) in the diffuser blade (6A), compared to the case where the inclined surface (67) is extended without providing the stepped portion (68), the diffuser A cutout amount in the blade (6A) can be made small. By reducing the cutout amount in the diffuser blade (6A), leakage flow from the pressure surface (63) to the suction surface (64) of the diffuser blade (6A) via the cutout portion (7) is suppressed. Therefore, the static pressure recovery performance of the vaned diffuser (4) can be improved. Further, according to the configuration of 7) above, since the stepped portion (68) is provided in the diffuser blade (6A), the inclined surface (67) is supported by the stepped portion (68). ) is not provided, the vibration strength of the diffuser blade (6A) can be improved.
８）幾つかの実施形態では、上記７）に記載のベーンドディフューザ（４）であって、
前記段差部（６８）は、前記翼高さ方向における一方側から視たときに、上流側に向かって凸となる輪郭形状を有する。
8) In some embodiments, the vaned diffuser (4) of 7) above,
The stepped portion (68) has a contour shape that protrudes toward the upstream side when viewed from one side in the blade height direction.
上記８）の構成によれば、ディフューザ翼（６Ａ）の段差部（６８）を上流側に向かって凸となる輪郭形状を有する形状にすることで、段差部（６８）の表面を滑らかにできる。段差部（６８）の表面を滑らかにすることで、流体の流れがディフューザ翼（６Ａ）から剥離することを抑制できるため、ディフューザ流路（５０）内における流体の速度損失を低減でき、ひいてはベーンドディフューザ（４）における静圧回復性能を向上させることができる。 According to the above configuration 8), the surface of the stepped portion (68) can be made smooth by forming the stepped portion (68) of the diffuser blade (6A) into a contour shape that protrudes toward the upstream side. . By smoothing the surface of the stepped portion (68), it is possible to suppress separation of the fluid flow from the diffuser blade (6A), thereby reducing the velocity loss of the fluid in the diffuser flow path (50), which in turn reduces the vane The static pressure recovery performance of the diffuser (4) can be improved.
９）幾つかの実施形態では、上記２）に記載のベーンドディフューザ（４）であって、
前記ディフューザ翼（６Ａ）の前記前縁部（６１）から前記スロート位置（ＴＰ）に向かう翼厚中心ラインに沿った翼長さ方向における前記前縁部（６１）の翼長さ位置を０％とし、前記翼長さ方向における前記スロート位置（ＴＰ）の翼長さ位置を１００％としたときに、前記少なくとも１つの切り欠き部（７）の前記他方端（７２）は、前記翼長さ位置が３０～７０％の範囲内に形成された。
9) In some embodiments, the vaned diffuser (4) of 2) above,
The blade length position of the front edge (61) in the blade length direction along the blade thickness center line from the front edge (61) of the diffuser blade (6A) to the throat position (TP) is 0% and when the blade length position of the throat position (TP) in the blade length direction is 100%, the other end (72) of the at least one notch (7) is the blade length Positions were formed within the range of 30-70%.
切り欠き部（７）の翼長さ方向における長さが短すぎると、切り欠き部（７）によるディフューザ流路（５０）内における流体の速度損失の低減効果を得ることが困難になる虞がある。また、切り欠き部（７）の翼長さ方向における長さが長すぎると、切り欠き部（７）を介したディフューザ翼（６Ａ）の圧力面（６３）から負圧面（６４）への漏れ流れが増大する虞がある。上記９）の構成によれば、切り欠き部（７）の他方端（７２）を翼長さ位置が３０～７０％の範囲内に形成することで、上記切り欠き部（７）によるディフューザ流路（５０）内における流体の速度損失の低減効果を効果的に得るとともに、ディフューザ翼（６Ａ）における切り欠き量を小さなものにできる。これにより、上記切り欠き部（７）を介した上記漏れ流れを抑制できるため、ベーンドディフューザ（４）における静圧回復性能を向上させることができる。 If the length of the notch (7) in the blade length direction is too short, it may be difficult to obtain the effect of reducing the velocity loss of the fluid in the diffuser flow path (50) by the notch (7). be. Moreover, if the length of the notch (7) in the blade length direction is too long, leakage from the pressure surface (63) of the diffuser blade (6A) to the suction surface (64) through the notch (7) There is a risk that the flow will increase. According to the above configuration 9), by forming the other end (72) of the cutout (7) within the range of 30 to 70% of the blade length position, the diffuser flow by the cutout (7) It is possible to effectively obtain the effect of reducing the velocity loss of the fluid in the passage (50) and to reduce the cutout amount in the diffuser blade (6A). As a result, the leakage flow through the notch portion (7) can be suppressed, so that the static pressure recovery performance of the vaned diffuser (4) can be improved.
１０）幾つかの実施形態では、上記３）又は５）に記載のベーンドディフューザ（４）であって、
前記ディフューザ翼（６Ａ）の前記翼高さ方向におけるハブ側端面（６５）の翼高さ位置を０％とし、前記翼高さ方向におけるシュラウド側端面（６６）の翼高さ位置を１００％としたときに、前記シュラウド側切り欠き部（７Ａ）は、前記翼高さ位置が８０～１００％の範囲内に形成された。
10) In some embodiments, the vaned diffuser (4) of 3) or 5) above,
The blade height position of the hub side end surface (65) of the diffuser blade (6A) in the blade height direction is set to 0%, and the blade height position of the shroud side end surface (66) in the blade height direction is set to 100%. When this was done, the shroud-side notch (7A) was formed within the range of 80% to 100% of the blade height position.
切り欠き部（７）の翼高さ方向における長さが短すぎると、切り欠き部（７）によるディフューザ流路（５０）内における流体の速度損失の低減効果を得ることが困難になる虞がある。また、切り欠き部（７）の翼高さ方向における長さが長すぎると、切り欠き部（７）を介したディフューザ翼（６Ａ）の圧力面（６３）から負圧面（６４）への漏れ流れが増大する虞がある。上記１０）の構成によれば、シュラウド側切り欠き部（７Ａ）を翼高さ位置が８０～１００％の範囲内に形成することで、上記シュラウド側切り欠き部（７Ａ）によるディフューザ流路（５０）内における流体の速度損失の低減効果を効果的に得るとともに、ディフューザ翼（６Ａ）における切り欠き量を小さなものにできる。これにより、上記シュラウド側切り欠き部（７Ａ）を介した上記漏れ流れを抑制できるため、ベーンドディフューザ（４）における静圧回復性能を向上させることができる。 If the length of the notch (7) in the blade height direction is too short, it may be difficult to obtain the effect of reducing the velocity loss of the fluid in the diffuser flow path (50) by the notch (7). be. Also, if the length of the notch (7) in the blade height direction is too long, leakage from the pressure surface (63) of the diffuser blade (6A) to the suction surface (64) via the notch (7) There is a risk that the flow will increase. According to the configuration of 10) above, the shroud side cutout portion (7A) is formed within the range of 80 to 100% of the blade height position, so that the diffuser flow path ( 50) can effectively obtain the effect of reducing the velocity loss of the fluid, and the amount of notch in the diffuser blade (6A) can be made small. As a result, the leakage flow through the shroud-side cutout portion (7A) can be suppressed, and the static pressure recovery performance of the vaned diffuser (4) can be improved.
１１）幾つかの実施形態では、上記４）又は５）に記載のベーンドディフューザ（４）であって、
前記ディフューザ翼（６Ａ）の前記翼高さ方向におけるハブ側端面（６５）の翼高さ位置を０％とし、前記翼高さ方向におけるシュラウド側端面（６６）の翼高さ位置を１００％としたときに、前記ハブ側切り欠き部（７Ｂ）は、前記翼高さ位置が０～２０％の範囲内に形成された。
11) In some embodiments, the vaned diffuser (4) of 4) or 5) above,
The blade height position of the hub side end surface (65) of the diffuser blade (6A) in the blade height direction is set to 0%, and the blade height position of the shroud side end surface (66) in the blade height direction is set to 100%. When this was done, the hub-side notch (7B) was formed within the range of 0 to 20% of the blade height position.
上記１１）の構成によれば、ハブ側切り欠き部（７Ｂ）を翼高さ位置が０～２０％の範囲内に形成することで、上記ハブ側切り欠き部（７Ｂ）によるディフューザ流路（５０）内における流体の速度損失の低減効果を効果的に得るとともに、ディフューザ翼（６Ａ）における切り欠き量を小さなものにできる。これにより、上記ハブ側切り欠き部（７Ｂ）を介した上記漏れ流れを抑制できるため、ベーンドディフューザ（４）における静圧回復性能を向上させることができる。 According to the above configuration 11), the hub side cutout portion (7B) is formed within the range of 0 to 20% of the blade height position, so that the diffuser flow path ( 50) can effectively obtain the effect of reducing the velocity loss of the fluid, and the amount of notch in the diffuser blade (6A) can be made small. As a result, the leakage flow through the hub-side cutout portion (7B) can be suppressed, so that the static pressure recovery performance of the vaned diffuser (4) can be improved.
１２）幾つかの実施形態では、上記５）に記載のベーンドディフューザ（４）であって、
前記シュラウド側切り欠き部（７Ａ）の他方端（７２Ａ）は、前記ハブ側切り欠き部（７Ｂ）の他方端（７２Ｂ）よりも前記後縁部（６２）側に形成された。
12) In some embodiments, the vaned diffuser (4) of 5) above, comprising:
The other end (72A) of the shroud-side cutout (7A) is formed closer to the rear edge (62) than the other end (72B) of the hub-side cutout (7B).
遠心圧縮機（１）のインペラ（２）がオープンタイプのインペラとして構成されている場合には、ディフューザ流路（５０）内のシュラウド側における流体の速度損失が問題となる。上記１２）の構成によれば、シュラウド側切り欠き部（７Ａ）の他方端（７２Ａ）をハブ側切り欠き部（７Ｂ）の他方端（７２Ｂ）よりも後縁部（６２）側に形成することで、シュラウド側切り欠き部（７Ａ）の切り欠き量を大きなものにできる。これにより、ディフューザ流路（５０）内のシュラウド側における流体の速度損失を効果的に低減できるため、オープンタイプのインペラ（２）を備える遠心圧縮機（１）に対して、ベーンドディフューザ（４）における静圧回復性能を向上させることができる。 When the impeller (2) of the centrifugal compressor (1) is configured as an open-type impeller, fluid velocity loss on the shroud side in the diffuser flow path (50) becomes a problem. According to the configuration 12) above, the other end (72A) of the shroud-side cutout (7A) is formed closer to the rear edge (62) than the other end (72B) of the hub-side cutout (7B). Thus, the cutout amount of the shroud-side cutout portion (7A) can be increased. As a result, the velocity loss of the fluid on the shroud side in the diffuser flow path (50) can be effectively reduced. ) can improve static pressure recovery performance.
１３）幾つかの実施形態では、上記５）又は１２）に記載のベーンドディフューザ（４）であって、
前記シュラウド側切り欠き部（７Ａ）の前記一方端（７１Ａ）における切り欠き高さは、前記ハブ側切り欠き部（７Ｂ）の前記一方端（７１Ｂ）における切り欠き高さよりも大きく形成された。
13) In some embodiments, the vaned diffuser (4) of 5) or 12) above,
The notch height at the one end (71A) of the shroud-side notch (7A) is formed to be greater than the notch height at the one end (71B) of the hub-side notch (7B).
上記１３）の構成によれば、シュラウド側切り欠き部（７Ａ）の一方端（７１Ａ）における切り欠き高さを、ハブ側切り欠き部（７Ｂ）の一方端（７１Ｂ）における切り欠き高さよりも大きく形成することで、シュラウド側切り欠き部（７Ａ）の切り欠き量を大きなものにできる。これにより、ディフューザ流路（５０）内のシュラウド側における流体の速度損失を効果的に低減できるため、オープンタイプのインペラ（２）を備える遠心圧縮機（１）に対して、ベーンドディフューザ（４）における静圧回復性能を向上させることができる。 According to the above configuration 13), the notch height at the one end (71A) of the shroud side notch (7A) is set higher than the notch height at the one end (71B) of the hub side notch (7B). By forming it large, the cutout amount of the shroud side cutout portion (7A) can be increased. As a result, the velocity loss of the fluid on the shroud side in the diffuser flow path (50) can be effectively reduced. ) can improve static pressure recovery performance.
１４）本開示の少なくとも一実施形態にかかる遠心圧縮機（１）は、
インペラ（２）と、
前記インペラ（２）を回転可能に収容するように構成されたケーシング（３）と、
前記ケーシング（３）の内部において前記インペラ（２）の下流側に設けられる上記１）から１３）までの何れかに記載のベーンドディフューザ（４）と、を備える。
14) A centrifugal compressor (1) according to at least one embodiment of the present disclosure,
an impeller (2);
a casing (3) configured to rotatably house said impeller (2);
and a vaned diffuser (4) according to any one of 1) to 13) provided downstream of the impeller (2) inside the casing (3).
上記１４）の構成によれば、ディフューザ翼（６Ａ）に上記切り欠き部（７）を形成することで、ディフューザ流路（５０）内における流体の速度損失を低減できるため、ベーンドディフューザ（４）における静圧回復性能を向上させることができる。ベーンドディフューザ（４）における静圧回復性能を向上させることで、遠心圧縮機（１）の効率を向上させることができる。 According to the above configuration 14), by forming the notch portion (7) in the diffuser blade (6A), the velocity loss of the fluid in the diffuser flow path (50) can be reduced. ) can improve static pressure recovery performance. By improving the static pressure recovery performance of the vaned diffuser (4), the efficiency of the centrifugal compressor (1) can be improved.
１ 遠心圧縮機
２ インペラ
３ ケーシング
４ ベーンドディフューザ
５ ディフューザ流路形成部
６，６Ａ，６Ｂ ディフューザ翼
７ 切り欠き部
７Ａ シュラウド側切り欠き部
７Ｂ ハブ側切り欠き部
２１ インペラ翼
２２ ハブ
２３ （ハブの）外面
２４ （インペラ翼の）先端
３１ シュラウド面
３２ シュラウド部
３３ 流体導入流路
３４ 流体導入流路形成部
３５ スクロール流路
３６ スクロール流路形成部
５０ ディフューザ流路
５１ ハブ側面
５２ シュラウド側面
５３ ハブ側流路壁部
５４ シュラウド側流路壁部
６１ 前縁部
６２ 後縁部
６３ 圧力面
６４ 負圧面
６５ ハブ側端面
６６ シュラウド側端面
６７ 傾斜面
６７Ａ シュラウド側傾斜面
６７Ｂ ハブ側傾斜面
６８ 段差部
６８Ａ シュラウド側段差部
６８Ｂ ハブ側段差部
７１，７１Ａ，７１Ｂ 一方端
７２，７２Ａ，７２Ｂ 他方端
７３ 凹曲面部
７３Ａ シュラウド側凹曲面部
７３Ｂ ハブ側凹曲面部
７４Ａ シュラウド側直線部
７４Ｂ ハブ側直線部
Ｃ 回転中心
ＣＬ 翼厚中心ライン
ＦＬ０，ＦＬ１ 流体の流れ
Ｌ０，Ｌ１ 曲線
Ｒ 回転方向
ＳＬＡ 速度損失領域
Ｔ スロート
ＴＰ スロート位置
1
Claims (14)
前記インペラの下流側にディフューザ流路を形成するディフューザ流路形成部であって、ハブ側面と、前記ディフューザ流路を挟んで前記ハブ側面と対向するシュラウド側面と、を含むディフューザ流路形成部と、
前記ディフューザ流路に前記インペラの周方向に間隔をあけて設けられた複数のディフューザ翼と、を備え、
前記複数のディフューザ翼のうちの少なくとも１つのディフューザ翼には、前記ハブ側面又は前記シュラウド側面の何れかの面との間に形成された少なくとも１つの切り欠き部であって、前記ディフューザ翼の翼高さ方向に沿って延在する前縁部の一端を含む位置に前記切り欠き部の一方端が形成されるとともに、前記ディフューザ翼の後縁部側に向かうにつれて前記切り欠き部の切り欠き高さが小さくなる、少なくとも１つの切り欠き部が形成された、
ベーンドディフューザ。 A vaned diffuser provided downstream of an impeller of a centrifugal compressor,
a diffuser passage forming portion for forming a diffuser passage on the downstream side of the impeller, the diffuser passage forming portion including a hub side surface and a shroud side surface facing the hub side surface with the diffuser passage interposed therebetween; ,
a plurality of diffuser blades provided in the diffuser flow path at intervals in the circumferential direction of the impeller,
At least one notch formed between at least one diffuser blade of the plurality of diffuser blades and either the hub side surface or the shroud side surface, the blade of the diffuser blade One end of the notch is formed at a position including one end of the front edge extending along the height direction, and the height of the notch is increased toward the trailing edge of the diffuser blade. at least one notch is formed to reduce the
vaned diffuser.
請求項１に記載のベーンドディフューザ。 The other end of the at least one notch is formed closer to the front edge than the throat position of the diffuser blade,
2. The vaned diffuser of claim 1.
前記ディフューザ翼と前記シュラウド側面との間に形成されたシュラウド側切り欠き部を含む、
請求項１又は２に記載のベーンドディフューザ。 The at least one notch is
including a shroud-side notch formed between the diffuser blade and the shroud side surface,
A vaned diffuser according to claim 1 or 2.
前記ディフューザ翼と前記ハブ側面との間に形成されたハブ側切り欠き部を含む、
請求項１又は２に記載のベーンドディフューザ。 The at least one notch is
including a hub-side notch formed between the diffuser blade and the hub side surface,
A vaned diffuser according to claim 1 or 2.
前記ディフューザ翼と前記シュラウド側面との間に形成されたシュラウド側切り欠き部と、
前記ディフューザ翼と前記ハブ側面との間に形成されたハブ側切り欠き部と、を含む、
請求項１又は２に記載のベーンドディフューザ。 The at least one notch is
a shroud-side notch formed between the diffuser blade and the shroud side surface;
a hub-side notch formed between the diffuser blade and the hub side surface,
A vaned diffuser according to claim 1 or 2.
請求項１乃至５の何れか１項に記載のベーンドディフューザ。 The at least one notch portion includes a concave curved surface portion formed to connect the one end and the other end of the notch portion,
A vaned diffuser according to any one of claims 1 to 5.
前記少なくとも１つの切り欠き部により形成された傾斜面であって、前記前縁部の前記一端に前記傾斜面の一方端が形成された傾斜面と、
前記少なくとも１つのディフューザ翼のハブ側端面又はシュラウド側端面の何れかの上流端と前記傾斜面の他方端との間に形成された段差部と、を含む、
請求項１乃至６の何れか１項に記載のベーンドディフューザ。 at least one diffuser blade of the plurality of diffuser blades,
an inclined surface formed by the at least one notch portion, the inclined surface having one end of the inclined surface formed at the one end of the front edge portion;
a stepped portion formed between the upstream end of either the hub-side end surface or the shroud-side end surface of the at least one diffuser blade and the other end of the inclined surface;
7. A vaned diffuser as claimed in any preceding claim.
請求項７に記載のベーンドディフューザ。 The stepped portion has a contour shape that is convex toward the upstream side when viewed from one side in the blade height direction,
8. The vaned diffuser of claim 7.
請求項２に記載のベーンドディフューザ。 The blade length position of the leading edge in the blade length direction along the blade thickness center line from the leading edge of the diffuser blade to the throat position is set to 0%, and the throat position in the blade length direction When the blade length position is 100%, the other end of the at least one notch is formed within a range of 30 to 70% of the blade length position,
3. The vaned diffuser of claim 2.
請求項３又は５に記載のベーンドディフューザ。 When the blade height position of the hub side end face in the blade height direction of the diffuser blade is 0% and the blade height position of the shroud side end face in the blade height direction is 100%, the shroud side notch The part is formed within the range of 80 to 100% of the wing height position,
A vaned diffuser according to claim 3 or 5.
請求項４又は５に記載のベーンドディフューザ。 When the blade height position of the hub-side end face of the diffuser blade in the blade height direction is 0% and the blade height position of the shroud-side end face in the blade height direction is 100%, the hub-side notch The part is formed within the range of 0 to 20% of the wing height position,
A vaned diffuser according to claim 4 or 5.
請求項５に記載のベーンドディフューザ。 the other end of the shroud-side cutout portion is formed closer to the trailing edge portion than the other end of the hub-side cutout portion;
6. The vaned diffuser of claim 5.
請求項５又は１２に記載のベーンドディフューザ。 a notch height at the one end of the shroud-side notch portion is formed to be greater than a notch height at the one end of the hub-side notch portion;
A vaned diffuser according to claim 5 or 12.
前記インペラを回転可能に収容するように構成されたケーシングと、
前記ケーシングの内部において前記インペラの下流側に設けられる請求項１乃至１３の何れか１項に記載のベーンドディフューザと、を備える、
遠心圧縮機。 an impeller;
a casing configured to rotatably house the impeller;
and a vaned diffuser according to any one of claims 1 to 13 provided downstream of the impeller inside the casing,
centrifugal compressor.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021180439A JP2023068953A (en) | 2021-11-04 | 2021-11-04 | vaned diffuser and centrifugal compressor |
| CN202211381621.XA CN116066412A (en) | 2021-11-04 | 2022-11-03 | Vaned diffuser and centrifugal compressor |
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