JP2014047775A - ディフューザ、そのディフューザが備わる遠心圧縮機および送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】小弦節比ディフューザの二次流れの効果を維持し、案内羽根の翼壁面付近での剥離を抑制し、サージングの発生と、遠心羽根車と案内羽根の干渉による騒音の発生と、旋回失速の発生と、を抑制可能な小弦節比ディフューザ、および、そのディフューザが備わる遠心圧縮機および送風機を提供することを課題とする。
【解決手段】遠心羽根車２から送出される流体の流路を２つの側壁４ａ、４ｂの間で形成し、流路を流れる流体を整流する複数の案内羽根５が小弦節比となるように形成されて、案内羽根５の前縁部５ａが遠心羽根車２の周縁部２ａから離間して配置されるディフューザ４とする。そして、案内羽根５には、前縁部５ａの側から遠心羽根車２の周縁部２ａに向かって延設される延設部６が、側壁４ａ、４ｂの一方と接続するように形成されるという特徴を有する。また、そのディフューザ４が備わる遠心圧縮機１または送風機とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディフューザ、そのディフューザが備わる遠心圧縮機および送風機に関する。

遠心圧縮機に備わる従来のディフューザを、図１１に示す。
遠心圧縮機１００の遠心羽根車１０２から送出された流体の動圧を静圧に変換するディフューザ１０４には様々な種類や形状のものがある。その内の小弦節比ディフューザ１０４は、例えば、図１１に示すように構成されて案内羽根１０５の負圧面での剥離が生じにくく、サージングの発生が抑制されて作動範囲が広い。しかしながら、このような小弦節比ディフューザ１０４が備わる遠心圧縮機および送風機では、案内羽根１０５と遠心羽根車１０２との干渉により騒音が発生するため、騒音の低減が要求されている。そのため、サージングの発生を抑制し、騒音を低減することができる小弦節比ディフューザ１０４が要求される。
本技術分野の背景技術として、例えば特許文献１には、「羽根車２と羽根付ディフューザ４を備える遠心圧縮機において、ディフューザはディフューザ板４と前縁半径が等しく長さの異なる案内羽根５により構成され、隣り合う長い案内羽根５の間には一枚以上の短い案内羽根６が設置される」と記載されている（要約参照）。

特開平６−２８８３９８号公報

日本機械学会論文集（Ｂ編）５１巻４７２号 Ｐ．３８６０〜３８６５ 「円形翼列の失速限界に及ぼす側壁二次流れの効果」

特許文献１の遠心圧縮機に備わる長い案内羽根と短い案内羽根は前縁半径が等しく、隣り合う長い案内羽根の間に短い案内羽根が配置される。このような構成によって、遠心羽根車と案内羽根（長い案内羽根、短い案内羽根）の干渉を軽減でき、圧力変動に起因する騒音の発生を軽減できる。
しかしながら、長い案内羽根の間に短い案内羽根が配置されると、小弦節比ディフューザの隣接する案内羽根の間の等静圧線の分布が変化して小弦節比ディフューザにおける二次流れの特性が変化する。そのため、案内羽根の負圧面側での剥離が生じ易くなり、ディフューザの失速を抑制する効果が十分に得られない。
なお、小弦節比ディフューザの二次流れについては、前記した非特許文献１に詳しく記載されている。

また特許文献１に開示される技術では、サージングよりも大流量側で発生して作動範囲を制限する場合がある、旋回失速については考慮されていない。旋回失速は、遠心圧縮機および送風機の中で発生した逆流域が周方向に旋回する現象である。旋回失速が発生すると圧力脈動が生じるため、振動および騒音の増大により運転不可能となる場合がある。図１１に示す遠心羽根車１０２の周縁部１０２ａから案内羽根１０５の前縁部１０５ａの間の翼が形成されない空間（翼無し空間）においては、遠心羽根車１０２から送出される流体の流量が減少したときに、半径方向外向きの動圧成分が小さくなる。半径方向外向きの動圧成分は、流体の粘性によりディフューザ１０４の側壁１０４ａ、１０４ｂ付近の速度境界層内で特に小さくなる。旋回失速は、前記側壁１０４ａ、１０４ｂ付近の半径方向外向きの動圧成分が半径方向内向きの静圧勾配に打ち勝てなくなることで生じる逆流域が周方向に旋回することで発生する。
このような旋回失速は、案内羽根１０５の前縁部１０５ａを遠心羽根車１０２の周縁部１０２ａに近づけること（つまり、前縁半径を小さくすること）で、その発生を抑制できる。

しかしながら、ディフューザ１０４の案内羽根１０５の前縁部１０５ａを遠心羽根車１０２の周縁部１０２ａに近付けると、案内羽根１０５と遠心羽根車１０２との干渉が強まって騒音が増大してしまう。

そこで本発明は、小弦節比ディフューザの二次流れの効果を維持する事で、案内羽根の負圧面付近での剥離を抑制でき、サージングの発生を抑制するとともに、遠心羽根車と案内羽根の干渉による騒音の発生と、旋回失速の発生と、を抑制可能な小弦節比ディフューザ、および、そのディフューザが備わる遠心圧縮機および送風機を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため本発明は、遠心羽根車から送出される流体の流路を２つの側壁の間で形成し、流路を流れる流体を整流する複数の案内羽根が小弦節比となるように形成されて、この案内羽根の前縁部が遠心羽根車の周縁部から離間して配置されるディフューザとする。そして、翼無し空間の側壁付近の絶対流れ角を大きくする突起部が、一方の側壁に立設して他方の側壁に到達しないように形成されるという特徴を有する。
また、このディフューザを備える遠心圧縮機および送風機とする。

本発明によると、小弦節比ディフューザの二次流れの効果を維持し、案内羽根の翼壁面付近での失速を抑制しサージングの発生と、遠心羽根車と案内羽根の干渉による騒音の発生と、旋回失速の発生と、を抑制可能な小弦節比ディフューザ、および、そのディフューザが備わる遠心圧縮機および送風機を提供できる。

遠心圧縮機に備わる遠心羽根車とディフューザの子午面に沿った断面図である。 図１のＳｅｃ１−Ｓｅｃ１における断面図である。 小弦節比のディフューザにおける静圧分布を示す図である。 延設部の効果を模式的に示す図である。 （ａ）、（ｂ）は側壁の一方に形成される延設部を示す図である。 （ａ）は上流から下流に向かって傾斜して高さが高くなる延設部を示す図、（ｂ）は上流から下流に向かって円弧状に高さが高くなる延設部を示す図である。 実施例２に係るディフューザを示す図である。 （ａ）、（ｂ）は図７のＳｅｃ２−Ｓｅｃ２における断面図である。 （ａ）、（ｂ）は側壁の一方に形成されるリブを示す断面図である。 （ａ）は上流から下流に向かって傾斜して高さが高くなるリブを示す断面図、（ｂ）は上流から下流に向かって円弧状に高さが高くなるリブを示す断面図である。 遠心圧縮機および送風機に備わる従来のディフューザを示す断面図である。

以下、適宜図を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

実施例１は、遠心羽根車でガスや液体などの流体を圧縮する遠心圧縮機に備わるディフューザの例を説明する。

図１は、遠心圧縮機に備わる遠心羽根車とディフューザの子午面に沿った断面図であり、図２は、図１のＳｅｃ１−Ｓｅｃ１における断面図である。
また、図３は小弦節比ディフューザにおける静圧分布を示す図である。
図１に示すように、遠心圧縮機１は、回転軸３を中心に回転する遠心羽根車２と、遠心羽根車２の周縁部２ａから送出される流体が流れる流路を形成するディフューザ４と、を含んで構成される。ディフューザ４は、回転する遠心羽根車２から送出される動圧を静圧に変換し、流路壁面摩擦を低減する流路を形成する。

図１に示すように、遠心羽根車２は、回転軸３から周方向に広がるように形成されるハブ２ｂと、ハブ２ｂと対向するように備わるシュラウド２ｃと、ハブ２ｂとシュラウド２ｃの間に適宜な間隔で周方向に並んで形成される羽根２ｄと、を含んで構成される。
回転軸３を中心として回転する遠心羽根車２は、軸方向を向いて開口する吸込口２ｅから吸い込んだ流体を羽根２ｄに沿って案内し、回転によって流体に生じる遠心力で、図２に示すように周縁部２ａから送出する。

また、ディフューザ４は、図１に示すように、遠心羽根車２のハブ２ｂが回転する回転平面と略平行な部分を有する２つの側壁４ａ、４ｂに挟まれた空間である。そして、側壁４ａ，４ｂの間には流体が流れる流路が形成され、さらに、流体を整流する案内羽根５が備わっている。なお、実施例１においては、遠心羽根車２のハブ２ｂ側の側壁を４ａ、シュラウド２ｃ側の側壁を４ｂとする。
また、ディフューザ４を形成する一方の側壁４ａ（４ｂ）から他方の側壁４ｂ（４ａ）までの距離をディフューザ４の高さＨｄと称する。

図２に示すように、ディフューザ４の案内羽根５は、遠心羽根車２の径方向外側に円形翼列状に複数配置される。また、案内羽根５は遠心羽根車２の周縁部２ａから外側に向かって広がるように形成され、遠心羽根車２の径方向に対して適宜角度を有する。この角度は、たとえば、定格回転速度で回転する遠心羽根車２から定格流量で送出される流体の流れの角度（絶対流れ角α）と一致する角度など、適宜決定される。
なお、案内羽根５の形状や数についてはディフューザに関する公知技術を適用することができ、遠心圧縮機１に要求される性能等によって適宜設定される。

また、実施例１のディフューザ４は小弦節比ディフューザであり、隣接する案内羽根５の前縁部５ａの距離Ｌと、子午面に沿った案内羽根５の長さ（以下、翼長Ｃという）との比である弦節比σが１より小さくなるように構成される。つまり、下式（１）が成立するように案内羽根５が形成される。

σ ＝ Ｃ／Ｌ ＜ １ ・・・（１）

なお、案内羽根５の前縁部５ａは、案内羽根５における遠心羽根車２側の端部である。

また、案内羽根５の前縁部５ａは、遠心羽根車２の回転中心を中心とする半径ｒ１の円周上に形成される。以下、前縁部５ａが形成される円周の半径ｒ１を前縁半径と称する。
前縁半径ｒ１は、遠心羽根車２の周縁部２ａの半径（以下、羽根車半径ｒ２という）よりも大きく設定される（ｒ１＞ｒ２）。この構成によって、前縁部５ａは遠心羽根車２の周縁部２ａから離間して配置される。
この前縁半径ｒ１は、案内羽根５の前縁部５ａと、回転する遠心羽根車２と、の干渉を抑えるのに好適な長さに設定される設計値である。

このように構成されるディフューザ４は、回転する遠心羽根車２の遠心力で流体に生じる動圧を静圧に変換する。回転する遠心羽根車２の周縁部２ａから送出される流体には、遠心羽根車２から径方向外側に向かう速度成分（径方向速度成分Ｖｒ）と、周方向に沿った方向の速度成分（周方向速度成分Ｖｓ）と、が発生し、流体は径方向速度成分と周方向速度成分が加算された方向の速度成分（絶対速度成分Ｖｆ）を有して周縁部２ａから送出される。実施例１においては、この絶対速度成分Ｖｆと周方向速度成分Ｖｓがなす角を「絶対流れ角α」とする。
この、絶対流れ角αは、遠心羽根車２から流体が送出される出口における速度三角形の関係から、遠心羽根車２から送出される流体の流量が少なくなると小さくなる。

また、ディフューザ４の側壁４ａ、４ｂ（図１参照）の側には、流体の粘性による抵抗の影響を受ける速度境界層が形成される。速度境界層では、流体の粘性と側壁４ａ、４ｂとの間に発生する摩擦力によってディフューザ４を流れる流体の流速が低下し、それにともなってディフューザ４の側壁付近の動圧が低下する。ここでいう動圧は、流体の径方向速度成分Ｖｒによって生じる圧力を示す。
このように、遠心羽根車２から送出される流体の流量が減少すると径方向速度成分Ｖｒが減少して絶対流れ角αが小さくなる。これによって、案内羽根５の間に流れ込む流体の動圧が低下する。
つまり、ディフューザ４に形成される速度境界層では、流体の粘性、摩擦の影響や遠心羽根車２（図１参照）から送出される流体の流量減少によって動圧が低下する。

また、ディフューザ４は、拡大流路によって動圧を静圧に変換する。したがって、図３に実線ＰＬで示す等静圧線のように、上流で小さな静圧が下流に向かって大きくなる静圧分布となる。
そして、下流側の大きな静圧から上流側の小さな静圧に向かう力（静圧勾配Ｆｓ）が発生する。
なお、ディフューザ４における上流は遠心羽根車２（図２参照）側とし、下流は案内羽根５（図２参照）に沿った流体の流れの下流とする。また、案内羽根５において上流を臨む面は負圧面５０ａとなり、下流を臨む面は圧力面５０ｂとなる。

前記したように速度境界層で動圧が低下し、動圧によって上流から下流に向かう力が減少すると、上流から下流に向かう力が静圧勾配Ｆｓより小さくなる場合がある。そしてこの場合、下流から上流に向かう静圧勾配Ｆｓによって、ディフューザ４の側壁付近の速度境界層内で逆流が発生する。さらに、発生した逆流が遠心羽根車２の周方向に順次移動して旋回失速が発生する。

実施例１に係るディフューザ４は小弦節比ディフューザであるため、図３に示すように、流体の流れを示す流線が等静圧線となす角βは鈍角となる。このことから、下流から上流に向かって等静圧線に対して直交する方向の静圧勾配Ｆｓは、案内羽根５の間の動圧の小さい流れを上流に向かって転向させる。図３において静圧勾配Ｆｓは、案内羽根５の間の低エネルギ流体を左回りに転向させる。
特に、流速が遅くなる速度境界層において、案内羽根５の翼壁面付近の低エネルギ流体は静圧勾配Ｆｓで転向され、図３に破線ＦＬで示すように、１つの案内羽根５の負圧面５０ａ側から隣接する案内羽根５の圧力面５０ｂ側に向かう二次流れが発生する。

図３に示されるような二次流れがディフューザ４に発生すると、負圧面５０ａ側の速度境界層を圧力面５０ｂ側に掃き出すため、案内羽根５の翼壁面付近での剥離を抑制できる。
この構成によって、小弦節比に形成される案内羽根５の負圧面５０ａ側では、遠心羽根車２から送出される流体の流量が少ない場合の速度境界層における翼壁面付近での剥離が抑制され、サージングの発生が抑制される。

このように、負圧面５０ａ側の翼壁面付近における剥離の発生を抑制する効果は、弦節比σが「０．５〜０．９５」となる小弦節比ディフューザで高くなることが実験結果として得られた。したがって、実施例１に係るディフューザ４は、弦節比σが「０．５〜０．９５」の範囲となる小弦節比ディフューザであることが好ましい。

また、実施例１では、案内羽根５が小弦節比に形成されるディフューザ４の翼無し空間で発生する旋回失速を抑制するため、図１，２に示すように、案内羽根５の前縁部５ａから遠心羽根車２の周縁部２ａに向かって延設される延設部６が備わる構成とした。
図２に示すように、延設部６は、前縁部５ａから上流、つまり、遠心羽根車２の周縁部２ａに向かって案内羽根５が延設される形状に形成される。さらに、図１に示すように、延設部６の高さＨｔはディフューザ４の高さＨｄより低く形成される。
つまり、延設部６は一方の側壁４ａ（４ｂ）に立設して他方の側壁４ｂ（４ａ）に到達しない突起部として形成される。そして、一方の側壁４ａに形成される延設部６と他方の側壁４ｂに形成される延設部６が対峙するように構成され、対峙する２つの延設部６の間には羽根が形成されない翼無し空間（翼間空間６ａ）が形成される。なお、符号６ｂは延設部前縁を示す。

図４は延設部の効果を示す図である。
図１，２に示すように延設部６を設けると、図４に一点鎖線で示すように、流体の流量減少とともに小さくなる絶対流れ角αを実線で示す絶対流れ角α２（α＜α２）のように大きく転向させることができる。
このことによって、静圧勾配Ｆｓ（図３参照）に抗して流体が流れ、翼無し空間の側壁付近での逆流の発生を抑制できる。したがって、翼無し空間での逆流の発生が抑制されて旋回失速の発生が抑制される。つまり、延設部６を設けることによって、逆流域の発生を防止することができ旋回失速の発生を抑制できる。

また、延設部６は、一方の側壁４ａ（４ｂ）に立設して他方の側壁４ｂ（４ａ）に到達しないように形成されている。従って、小弦節比ディフューザ４の案内羽根５の間の等静圧線の特性に影響しないため、小弦節比ディフューザ４の二次流れ特性を維持でき、案内羽根５の負圧面５０ａでの逆流は抑制される。
さらに、前記したように、延設部６を遠心羽根車２の周縁部２ａに近付けると、翼無し空間の側壁付近の逆流の発生を抑制できる。
つまり、小弦節比のディフューザ４の案内羽根５に延設部６を設けることによって、効果的に案内羽根５の負圧面５０ａの剥離と、翼無し空間の側壁付近の逆流の発生を抑制することができ、サージングと、旋回失速の発生を効果的に抑制できる。

しかしながら、延設部６は遠心羽根車２の周縁部２ａの近傍まで延設されるため、遠心羽根車２と延設部６が干渉しやすくなって騒音が発生しやすくなる。
そこで、図１に示すように、側壁４ａ、４ｂに形成される延設部６の高さＨｔをディフューザ４の高さＨｄより低く形成して翼間空間６ａを有する構成とした。
この構成によって、延設部６における、遠心羽根車２を臨む延設部前縁６ｂの高さを低くすることができ、遠心羽根車２と延設部６の干渉を軽減できる。そして、遠心羽根車２と延設部６の干渉による騒音を軽減できる。

また、動圧の低下は、流体と側壁４ａ、４ｂの摩擦が発生する速度境界層で発生することから、流体の逆流も速度境界層で発生しやすい。したがって、側壁４ａ、４ｂの近傍において絶対流れ角αが転向される構成であればよい。つまり、ディフューザ４の高さＨｄより低く形成される延設部６であっても速度境界層における絶対流れ角αを好適に転向することができ、逆流の発生を抑制できる。ひいては、旋回失速の発生を抑制できる。

なお、延設部６は、遠心羽根車２との干渉による騒音が許容できる程度に抑えられる範囲で遠心羽根車２の側に接近して延設される構成であればよい。つまり、延設部６の遠心羽根車２の側への長さは実験計測等で決定される設計値とすればよい。
また、延設部６の高さ、つまり、一方の側壁４ａ（４ｂ）から他方の側壁４ｂ（４ａ）に向かう長さは、ディフューザ４に生じる速度境界層の大きさ等に応じて適宜設定される設計値とすればよい。

《変形例》
図５、図６は実施例１の変形例を示す図である。
実施例１の変形例として、例えば、図５の（ａ）、（ｂ）に示すように、案内羽根５の延設部６が側壁４ａ、４ｂのどちらか一方に形成される構成としてもよい。
図５の（ａ）、（ｂ）において矢印は流体の流速分布（径方向速度成分Ｖｒの分布）を示し、長いほど流速（径方向速度成分Ｖｒ）が高いことを示す。
遠心羽根車２の形状によっては、図５の（ａ）に示すように、周縁部２ａのシュラウド２ｃ側で流体の流速が高くなり、ハブ２ｂ側で流体の流速が低くなる場合がある。
この場合、遠心羽根車２から送出される流体の流量が減少してもシュラウド２ｃ側では絶対流れ角αの減少が小さく、速度境界層における動圧の低下が小さくなる。したがって、延設部６で絶対流れ角αを転向する必要がなく、シュラウド２ｃ側の側壁４ｂに延設部６を設けない構成としてもよい。

また、遠心羽根車２の形状によっては、図５の（ｂ）に示すように、周縁部２ａのハブ２ｂ側で流体の流速が高くなり、シュラウド２ｃ側で流体の流速が低くなる場合がある。
この場合、遠心羽根車２から送出される流体の流量が減少してもハブ２ｂ側では絶対流れ角αの減少が小さく、速度境界層における動圧の低下が小さくなる。したがって、延設部６で絶対流れ角αを転向する必要がなく、ハブ２ｂ側の側壁４ａに延設部６を設けない構成としてもよい。

また、実施例１の別の変形例として、図６の（ａ）、（ｂ）に示すように、上流から下流に向かって高さが高くなる延設部６が備わる構成としてもよい。
ディフューザ４では、下流ほど、流体と側壁４ａ、４ｂの摩擦の影響が高さ方向に伝播して速度境界層が高さＨｄ方向に厚くなる。したがって、下流の側を高くした延設部６とすることによって、厚くなった速度境界層での逆流の発生を効果的に抑制できる。
また、ディフューザ４の上流では延設部６の高さが低く、延設部６と遠心羽根車２との干渉を効果的に軽減できる。
例えば、図６の（ａ）に示すように、上流から下流に向かい子午面に沿って傾斜して高さが高くなる延設部６であってもよい。
また、図６の（ｂ）に示すように、例えば、上流から下流に向かい子午面に沿った円弧状に高さが高くなる延設部６であってもよい。
その他、図示はしないが、例えば、上流から下流に向かい子午面に沿った階段状に高さが高くなる延設部６であってもよい。

以上のように、実施例１では、図１、２に示すように、小弦節比のディフューザ４に備わる案内羽根５の前縁側５ａが遠心羽根車２の側に延設されて延設部６が形成される。この構成によって、速度境界層における逆流の発生を抑制することができ、旋回失速の発生を防止できる。
また、延設部６はディフューザ４の高さＨｄより低い高さＨｔで形成され、側壁４ａ側の延設部６と側壁４ｂ側の延設部６の間に翼間空間６ａが形成される。この構成によって、延設部６における、遠心羽根車２を臨む延設部前縁６ｂの長さを短くすることができる。したがって、案内羽根５の翼間での二次流れの効果を維持でき、翼壁面付近での剥離と、遠心羽根車２と延設部６の干渉を軽減でき、サージングと、遠心羽根車２と延設部６の干渉による騒音を軽減できる。

図７は実施例２に係るディフューザを示す図であり、図８の（ａ）、（ｂ）は図７のＳｅｃ２−Ｓｅｃ２における断面図である。
実施例２に係る遠心羽根車２、ディフューザ４は、実施例１の構成とほぼ同等の構成であり、図１に示す遠心羽根車２、ディフューザ４と同じ構成要素には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
なお、実施例２におけるディフューザ４も小弦節比ディフューザである。
そして、実施例２に係るディフューザ４は、図１に示す延設部６に替えて、案内羽根５と非連続に形成されるリブ７が設けられることを特徴とする。

図７に示すように、案内羽根５は、前縁部５ａが、遠心羽根車２の羽根車半径ｒ２より大きな前縁半径ｒ１の位置になるように形成され、案内羽根５は、前縁部５ａが遠心羽根車２の周縁部２ａから離間するように形成される。このことによって、羽根車半径ｒ２から前縁半径ｒ１の間、つまり、前縁部５ａで囲まれた周縁部２ａの側の領域には案内羽根５が存在しない翼無し空間Ｓ１が形成される。そして、実施例２では、翼無し空間Ｓ１にリブ７が設けられる。
リブ７は、ディフューザ４の側壁４ａ、４ｂに立設し、その高さＨｔ２はディフューザ４の高さＨｄよりも低く形成されること、つまり、側壁４ａ、４ｂの一方と接続される構成が好ましい。この構成によって、リブ７は一方の側壁４ａ（４ｂ）に立設して他方の側壁４ｂ（４ａ）に到達しない高さの突起部として形成される。

また、リブ７は、ディフューザ４を流れる流体を整流し、さらに、翼無し空間Ｓ１の側壁付近を流れる流体を隣接する案内羽根５の負圧面５０ａに導く機能を有することが好ましい。その平面形状（側壁４ａ、４ｂに投影したときの形状）は、特に限定するものではないが、例えば、上流から徐々に幅が広がり、さらに下流に向かって徐々に幅が狭くなる形状（翼形状）とすればよい。その他、リブ７の平面形状は、遠心圧縮機１に要求される性能等に応じて適宜決定されればよい。

実施例２におけるリブ７は、図８の（ａ）に示すように、例えば、翼無し空間Ｓ１において案内羽根５の負圧面５０ａ側にずれて形成される。また、リブ７は、例えば、遠心羽根車２の周縁部２ａから外側に向かって広がるように配置され、遠心羽根車２の径方向に対して適宜角度を有する。この角度は、例えば、定格回転速度で回転する遠心羽根車２から定格流量で送出される流体の流れの絶対流れ角αと一致する角度など、適宜決定される。なお、ここでいう定格流量および定格回転速度は、遠心圧縮機１の設計値として決定されている値である。

この構成によると、遠心羽根車２から送出される流体の流量が減少するなどして小さくなった絶対流れ角α（図８の（ａ）に一点鎖線で図示）はリブ７によって大きな絶対流れ角α２（α＜α２）に転向され（図８の（ａ）に実線で図示）、隣接する案内羽根５の負圧面５０ａに好適に流体を導くことができる。
また、リブ７は遠心羽根車２の周縁部２ａに接近して形成されるが、高さＨｔ２（図７参照）がディフューザ４の高さＨｄ（図７参照）よりも低く形成されるため、遠心羽根車２との干渉を軽減できる。したがって、干渉による騒音の発生を抑制できる。
なお、図８の（ａ）の太い矢印は流体の流れを示す。

また、リブ７が案内羽根５の負圧面５０ａ側にずれた位置に形成されることによって、遠心羽根車２から送出された流体を案内羽根５の負圧面５０ａの側に効率よく導くことができる。この構成によって、案内羽根５の負圧面５０ａ側における速度境界層の厚み（ディフューザ４の高さ方向に向かう長さ）を薄くでき、負圧面５０ａにおける翼壁面付近での剥離を抑制できる。

図８の（ｂ）に示すように、リブ７の子午面に沿った長さを翼長Ｃ２とする。また、案内羽根５およびリブ７の外形形状が、内接円の円周を連続した形状とし、案内羽根５のそり線Ｌ２（内接円の中心を結んだ線）の延長線と、リブ７のそり線Ｌ３の間の間隔（遠心羽根車２の周方向に沿った間隔）をリブ間ピッチＰｔとする。
この場合、リブ間ピッチＰｔが「０×Ｃ２〜０．６５×Ｃ２」の範囲にあると、案内羽根５の負圧面５０ａの側に流体を効率よく導くことができることが実験結果として得られた。そこで、実施例２においては、リブ間ピッチＰｔが「０×Ｃ２〜０．６５×Ｃ２」の範囲となるようにリブ７が構成されることが好ましい。

なお、案内羽根５およびリブ７の外形形状は、内接円の円周を連続した形状に限定されない。例えば、案内羽根５およびリブ７は厚みが一定の平板翼であってもよいし、反りを有する翼であってもよい。
例えば厚みが一定の平板翼の場合、そり線Ｌ２，Ｌ３に替わって平板翼のキャンバーライン（図示せず）に基づいて、案内羽根５およびリブ７の配置やリブ間ピッチＰｔが決定される構成とすればよい。

《変形例》
図９、図１０は実施例２の変形例を示す図である。
実施例２の変形例として、図９の（ａ）、（ｂ）に示すように、側壁４ａ、４ｂのいずれか一方にリブ７が形成される構成としてもよい。この場合、遠心羽根車２の周縁部２ａのシュラウド２ｃ側で流体の流速（径方向速度成分Ｖｒ）が高くなる場合は、図９の（ａ）に示すように、ハブ２ｂ側の側壁４ａにリブ７が形成される構成であればよい。また、遠心羽根車２の周縁部２ａのハブ２ｂ側で流体の流速（径方向速度成分Ｖｒ）が高くなる場合は、図９の（ｂ）に示すように、シュラウド２ｃ側の側壁４ｂにリブ７が形成される構成であればよい。

また、実施例２の別の変形例として、図１０の（ａ）に示すように、上流から下流に向かい子午面に沿って傾斜して高さが高くなるリブ７であってもよい。または、図１０の（ｂ）に示すように、上流から下流に向かい子午面に沿った円弧状に高さが高くなるリブ７であってもよい。その他、図示はしないが、例えば、上流から下流に向かい子午面に沿った階段状に高さが高くなるリブ７であってもよい。
前記したように、ディフューザ４では、下流ほど速度境界層が高さＨｄ方向に厚くなる。したがって、下流を高くしたリブ７とすることによって、厚くなった速度境界層での逆流の発生を効果的に抑制できる。
また、ディフューザ４の上流ではリブ７の高さが低く、リブ７と遠心羽根車２との干渉を効果的に軽減できる。

以上のように、実施例２では、図７、８に示すように、案内羽根５が形成されない翼無し空間Ｓ１にリブ７が設けられる。この構成によって、速度境界層における逆流域の発生を抑制することができ、旋回失速の発生を防止できる。
また、リブ７は案内羽根５の負圧面５０ａ側にずれて形成され、遠心羽根車２から送出された流体を負圧面５０ａの側に効率よく導くことができる。この構成によって、案内羽根５の負圧面５０ａ側における速度境界層の厚みを薄くでき、負圧面５０ａの翼壁面付近における剥離を抑制できる。そして、サージングの発生を抑制できる。
また、リブ７はディフューザ４の高さＨｄより低い高さＨｔ２で形成され、リブ７における、遠心羽根車２を臨む端辺の長さを短くすることができる。したがって、遠心羽根車２とリブ７の干渉を軽減でき、遠心羽根車２とリブ７の干渉による騒音を軽減できる。

なお、本発明は前記した実施例に限定されるものではない。例えば、前記した実施例は本発明をわかりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。

例えば、実施例１において、側壁４ａ、４ｂ（図１参照）に延設部６（図１参照）が形成される構成としたが、側壁４ａ、４ｂの一方に延設部６が形成され、他方にリブ７（図７参照）が形成される構成であってもよい。つまり、実施例１と実施例２が適宜組み合わさった構成であってもよい。
また、実施例２において、１つの案内羽根５（図８の（ａ）参照）に対して１つのリブ７が形成される構成としたが、１つの案内羽根５に対して２つ以上のリブ７が形成される構成であってもよい。
また、リブ７は案内羽根５と非連続な構成としたが、案内羽根５に繋がった形状のリブ７であってもよい。この場合、流体の流れを妨げない構成であることが好ましい。
また、遠心圧縮機１（図１参照）のディフューザ４（図１参照）として説明したが、本発明は遠心圧縮機１に限定されることなく、送風機やその他の機器に備わるディフューザにも適用できる。
この他、本発明は、前記した実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

１ 遠心圧縮機
２ 遠心羽根車
２ａ 周縁部
４ ディフューザ
４ａ、４ｂ 側壁
５ 案内羽根
５ａ 前縁部
６ 延設部
７ リブ
Ｓ１ 翼無し空間（前縁部で囲まれた周縁部の側の領域）

Claims (6)

1. 遠心羽根車から送出される流体の流路をその間に形成する２つの側壁と、
   その前縁部が前記遠心羽根車の周縁部から離間して配置されて前記流路を流れる流体を整流し、小弦節比となるように形成された複数の案内羽根と、
   前記案内羽根の前記前縁部の側から前記遠心羽根車の周縁部に向かって延設されて、前記側壁の一方と接続するように形成される延設部と、
   を有することを特徴とするディフューザ。
2. 前記延設部が、前記流路を形成する２つの前記側壁の一方に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のディフューザ。
3. 遠心羽根車から送出される流体の流路をその間に形成する２つの側壁と、
   その前縁部が前記遠心羽根車の周縁部から離間して配置されて前記流路を流れる流体を整流し、小弦節比となるように形成された複数の案内羽根と、
   複数の前記案内羽根の前縁部で囲まれた前記周縁部の側の領域に前記側壁の一方から他方に向かって立設されて前記側壁の一方と接続するように形成され、当該領域を流れる流体を隣接する前記案内羽根の間に導くリブと、
   を有することを特徴とするディフューザ。
4. 前記リブが、前記流路を形成する２つの前記側壁の一方に形成されていることを特徴とする請求項３に記載のディフューザ。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載されるディフューザを備えることを特徴とする遠心圧縮機。
6. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載されるディフューザを備えることを特徴とする送風機。

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