(57)【要約】      （修正有）【課題】本発明は、リターン流路における流れのはく離を抑制し、効率向上を図った遠心式流体機械を提供する。【解決手段】本発明の遠心式流体機械は、遠心羽根車と、遠心羽根車の下流に配置されるディフューザ流路、曲がり流路、およびリターン流路を連通して形成されるクロスオーバー翼２５と、を有し、このクロスオーバー翼の後縁が、周方向に傾斜していることを特徴とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠心羽根車と、前記遠心羽根車の下流に配置されるディフューザ流路、曲がり流路、およびリターン流路を連通して形成されるクロスオーバー翼と、を有し、
前記クロスオーバー翼の後縁が、周方向に傾斜していることを特徴とする遠心式流体機械。
【請求項２】
前記クロスオーバー翼の後縁であって、シュラウド壁面側の後縁が、ハブ壁面側の後縁に対して、遠心羽根車の回転方向の上流側に傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の遠心式流体機械。
【請求項３】
前記クロスオーバー翼のシュラウド壁面上のキャンバーラインと、前記クロスオーバー翼のハブ壁面上のキャンバーラインとは、遠心羽根車の回転軸方向から俯瞰した際に、前記曲がり流路の内部に交差点を有することを特徴とする請求項２に記載の遠心式流体機械。
【請求項４】
前記交差点が、前記曲がり流路の中間位置より下流に位置することを特徴とする請求項３に記載の遠心式流体機械。
【請求項５】
前記シュラウド壁面側の後縁と遠心羽根車の回転中心とを結んだ線分と、前記ハブ壁面側の後縁と遠心羽根車の回転中心とを結んだ線分とが、前記遠心羽根車の回転中心においてなす角が、３〜２０°であることを特徴とする請求項２に記載の遠心式流体機械。
【請求項６】
前記クロスオーバー翼の後縁の下流に、下流静翼を有することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の遠心式流体機械。
【請求項７】
前記下流静翼は、前記リターン流路に配置されることを特徴とする請求項６に記載の遠心式流体機械。
【請求項８】
前記下流静翼は、前記クロスオーバー翼のシュラウド壁面上の後縁に対して、遠心羽根車の回転方向の上流側に位置することを特徴とする請求項６に記載の遠心式流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心式流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転する遠心羽根車を有する遠心式流体機械は、従来から様々なプラントや各種機器のポンプや圧縮機として使用されている。特に、近年、環境負荷（消費電力）の低減要求の高まりを受けて、これら流体機械には、従来以上の高効率化と広作動範囲化とが求められている。
【０００３】
こうした本技術分野の背景技術として、特開２０１６―１６９６７２号公報（特許文献１）がある。この公報には、羽根車を通過した流体を半径方向外方に導くむディフューザ流路と、反対側の環状隔壁の第２面側に形成されリターン流路と、環状隔壁、ディフューザ流路及びリターン流路の外周側において、ディフューザ流路からリターン流路に流体を軸方向に導くように構成された環状流路と、少なくともディフューザ流路部内に形成されたディフューザベーン部と、少なくともリターン流路部内に形成されたリターンベーン部と、を備え、ディフューザベーン部又はリターンベーン部の少なくとも一方が環状流路内に延設されていることが記載されている（要約参照）。
【０００４】
また、こうした本技術分野の背景技術として、特開２０１０―２５５４５１号公報（特許文献２）がある。この公報には、エアガイドが、略円盤状の土台部と、土台部を挟んで構成される複数の上面翼および複数の下面翼と、土台部の外周位置に上面翼と下面翼を繋ぐ外周翼とを有し、上面翼と下面翼と外周翼は略均一厚みの板状とし、隣り合う前記外周翼の一部が、回転軸向から見た投影面上で重なる構成としたことにより、上面流路から下面流路へスムーズに空気を流すことが可能となるため、曲がり損失を低減させ、送風効率を向上させることができることが記載されている（要約参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６―１６９６７２号公報
【特許文献２】特開２０１０―２５５４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載される遠心ポンプは、ディフューザ流路またはリターン流路に設けられた翼列の少なくとも一方が曲がり流路にまで延長されている。また、特許文献２に記載される電動送風機は、曲がり流路の内部の翼を変形させている。いずれも曲がり流路の内部の損失を低減し、効率向上を図っている。しかし、特許文献１や特許文献２は、リターン流路における流れのはく離を抑制し、効率向上を図るものではない。また、特許文献１や特許文献２には、遠心式流体機械の径方向の外径寸法を小さくした場合であっても、効率を維持できる遠心式流体機械は記載されていない。
【０００７】
そこで、本発明は、リターン流路における流れのはく離を抑制し、効率向上を図った遠心式流体機械を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の遠心式流体機械は、遠心羽根車と、遠心羽根車の下流に配置されるディフューザ流路、曲がり流路、およびリターン流路を連通して形成されるクロスオーバー翼と、を有し、このクロスオーバー翼の後縁が、周方向に傾斜していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、リターン流路における流れのはく離を抑制し、効率向上を図った遠心式流体機械を提供することができる。
【００１０】
なお、上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】遠心式流体機械を説明する断面図である。
【図２】本実施例に係るクロスオーバーディフューザを拡大した子午面断面図である。
【図３】比較例に係るクロスオーバーディフューザの静止流路を説明する外形図である。
【図４】比較例に係るクロスオーバーディフューザのリターン流路側を説明する外形図である。
【図５】本実施例に係るクロスオーバーディフューザのリターン流路側を説明する外形図である。
【図６】比較例と本実施例とに係るクロスオーバー翼の翼間の流路断面積の変化を比較したグラフである。
【図７】数値流体解析によって得られた、比較例と本実施例とに係るクロスオーバー翼の後縁付近の流速分布を比較した解析図である。
【図８】本実施例に係るクロスオーバーディフューザのリターン流路側を拡大した説明図である。
【図９】実施例２に係るクロスオーバーディフューザのリターン流路側を説明する外形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。なお、同一の構成には、同一の符号を付し、説明が重複する場合は、その説明を省略する場合がある。
【実施例１】
【００１３】
図１は、遠心式流体機械を説明する断面図である。本実施例では、遠心式流体機械として、多段の遠心ポンプを使用して説明する。なお、単段の遠心ポンプ、多段の遠心圧縮機や単段の遠心圧縮機にも適用できる。
【００１４】
本実施例に記載する遠心ポンプは、ケーシング１１を貫通して、水平方向に伸びる回転軸１２が配置される。ケーシング１１の内部には、８個の羽根車１３と、最終段を除く７個の遠心羽根車（以下、「羽根車」と称して説明する）１３に対応する７個の静止流路（図１では、Ｕ字が逆さになっているような流路）２１が収容される。
【００１５】
羽根車１３は、回転軸１２に固定され、静止流路２１はケーシング１１に固定される。なお、羽根車１３の数は、８個に限定されるものではない。静止流路２１は最終段を除く羽根車１３に対応するように配置される。
【００１６】
ケーシング１１は、吸込口１５と吐出口１６とを備え、回転軸１２の軸方向において、吸込口１５の側を上流とし、吐出口１６の側を下流とする。
【００１７】
回転軸１２は、図１においては図示しない駆動源によって回転される。羽根車１３は回転軸１２に固定され、回転軸１２と共に回転する。
【００１８】
つまり、流体は、上流側の吸込口１５から流入し、羽根車１３および静止流路２１介して、下流側の吐出口１６から流出することになる。
【００１９】
図２は、本実施例に係るクロスオーバーディフューザを拡大した子午面断面図である。
【００２０】
流体は、羽根車１３の径方向の中心に位置する羽根車入口１３Ａから流入し、羽根車１３の径方向の外周側に位置する羽根車出口１３Ｂから流出する。羽根車出口１３Ｂから流出した流体は、静止流路２１を通過して、次段の羽根車１３に流入する。
【００２１】
隣り合う羽根車１３と羽根車１３との間の流路は、静止流路２１によって構成される。静止流路２１は、ディフューザ流路２２、曲がり流路２３、リターン流路２４から構成される。ディフューザ流路２２を通過した流体は、曲がり流路２３を通過する際に、流れ方向が外向きから内向きへと転向する。転向した流体は、リターン流路２４を通過して、次段の羽根車１３に流入する。
【００２２】
また、静止流路２１は、羽根車１３の下流に配置され、ディフューザ流路２２、曲がり流路２３、リターン流路２４にかけて連通して形成されるクロスオーバー翼（周方向に配置される静止翼列）２５を有し、周方向に均一に複数枚が配置される。なお、クロスオーバーディフューザは、クロスオーバー翼２５を有する静止流路２１からなる。
【００２３】
また、静止流路２１の内側をハブ壁面（ハブ）２６と、静止流路２１の外側をシュラウド壁面（シュラウド）２７と称する。
【００２４】
静止流路２１は、羽根車１３から流出した流体の流れの速度を減速させ、流体の圧力を回復する効果と、次段の羽根車１３へ流入する流体の流れの旋回角（流れの角度）を調整する効果と、を有するものである。
【００２５】
図３は、比較例に係るクロスオーバーディフューザの静止流路を説明する外形図である。
【００２６】
なお、図３の左側の図は、クロスオーバーディフューザをディフューザ流路２２側から、図３の中の図は、クロスオーバーディフューザを曲がり流路２３側から、図３の右側の図は、クロスオーバーディフューザをリターン流路２４側（斜視的に）から、それぞれ表したものである。
【００２７】
クロスオーバー翼２５は、ディフューザ流路２２、曲がり流路２３、リターン流路２４にかけて連通する１０枚の翼を有する。なお、本実施例では、クロスオーバー翼２５の枚数は１０枚であったが、１０枚に限定されるものではなく、８枚でも１２枚でもよい。
【００２８】
また、クロスオーバー翼２５は、一般的には、ハブ壁面２６との一体物として、鋳物で形成されることが多い。
【００２９】
そして、クロスオーバー翼２５は、その翼間を矢印で示す方向（クロスオーバー翼２５の前縁３０からクロスオーバー翼２５の後縁３１に向かう方向）に流体が流れ、流体が流れる過程で、流体の圧力を回復する機能と流体の流れの旋回角を調整する機能とを有する。
【００３０】
なお、図３の左側の図、図３の中の図、および、図３の右側の図に、共通して記載されている中心線（一点鎖線）は、クロスオーバーディフューザの中心であり、羽根車１３の回転中心を表すものである。
【００３１】
図４は、比較例に係るクロスオーバーディフューザのリターン流路側を説明する外形図である。
【００３２】
図５は、本実施例に係るクロスオーバーディフューザのリターン流路側を説明する外形図である。
【００３３】
図４および図５は、クロスオーバー翼２５をリターン流路２４側から表したものであり、回転軸１２と平行な視線で、リターン流路２４側から静止流路２１を俯瞰したものである。図４に示すクロスオーバー翼２５、および、図５に示すクロスオーバー翼２５は、周方向に均一に複数枚が配置される。
【００３４】
図４と図５とを比較すると、本実施例の特徴は、静止流路２１のうち、主に曲がり流路２３からリターン流路２４にかけての翼形状の構造にあることがわかる。逆に言うと、ディフューザ流路２２の翼形状の構造については、本実施例に記載する翼形状の構造（以下「本実施例形状」と称して説明する場合がある）と比較例に記載する翼形状の構造（以下「比較例形状」と称して説明する場合がある）とは同一である。
【００３５】
つまり、本実施例に記載する翼形状の構造と比較例に記載する翼形状の構造とは、クロスオーバー翼２５の後縁３１の翼形状の構造に違いがあることがわかる。
【００３６】
比較例に記載する翼形状の構造は、クロスオーバー翼２５の後縁３１が、回転軸１２と平行に配置される。このため、図４に示すアングル（視線角度）からでは、クロスオーバー翼２５の圧力面２８は図示されるが、クロスオーバー翼２５の負圧面２９は図示されない。
【００３７】
一方、本実施例に記載する翼形状の構造は、クロスオーバー翼２５の後縁３１が周方向に傾斜する。このとき、クロスオーバー翼２５の後縁３１は、シュラウド壁面２７側の後縁３３が、ハブ壁面２６側の後縁３２に対して、羽根車１３の回転方向の上流側に、傾斜して配置される。つまり、クロスオーバー翼２５の後縁３１は、シュラウド壁面２７側の後縁３３が、ハブ壁面２６側の後縁３２に対して、羽根車１３の回転方向の上流側に、シフトした位置に配置される。
【００３８】
このため、図５に示すアングル（視線角度）からでも、クロスオーバー翼２５の圧力面２８、および、クロスオーバー翼２５の負圧面２９が図示される。つまり、本実施例に記載する翼形状の構造では、比較例に記載する翼形状の構造では図示されなかったクロスオーバー翼２５の負圧面２９が、図示される。
【００３９】
このように本実施例では、クロスオーバー翼２５の後縁３１を周方向に傾斜させることにより、クロスオーバー翼２５の翼間の流路断面積を調整する。
【００４０】
そして、本実施例に記載する遠心ポンプは、静止流路２１に配置されるクロスオーバー翼２５の後縁３１を周方向に傾斜させるため、リターン流路２４における流体の流れの壁面からのはく離を抑制することができ、効率向上を図ることができる。そして、遠心ポンプの径方向の外径寸法を小さくした場合であっても、その効率を維持することができる。
【００４１】
図６は、比較例と本実施例とに係るクロスオーバー翼の翼間の流路断面積の変化を比較したグラフである。
【００４２】
つまり、図６は、クロスオーバー翼２５の翼間の流路断面積の変化を、子午面断面方向位置と翼間の流路断面積との関係で示すものである。この翼間の流路断面積は、隣接するクロスオーバー翼２５とクロスオーバー翼２５との間を通過する流体の流れ方向に対して垂直な断面上の流路断面積を表す。また、クロスオーバー翼２５の前縁３０を０とし、クロスオーバー翼２５の後縁３１を１とし、この０から１までで、クロスオーバー翼２５の前縁３０からクロスオーバー翼２５の後縁３１までを表す。
【００４３】
ディフューザ流路２２から曲がり流路２３の前半までにかけては、比較例形状と本実施例形状とでは、その翼間の流路断面積に差異はない。しかし、クロスオーバー翼２５の傾斜が始まる曲がり流路２３の中半（中間位置）からリターン流路２４までにかけては、その違いが確認され、本実施例形状は、従来例形状に比較して、翼間の流路断面積が狭くなっていることがわかる。
【００４４】
このため、曲がり流路２３の中半（中間位置）から下流に至る（リターン流路２４までにかけての）翼間の流路断面積の拡大角は小さくなっていると言える。
【００４５】
一般的に、翼間の流路断面積の拡大角が大きいほど、ディフューザ効果が大きくなり、静圧回復率は高くなる。一方、翼間の流路断面積の拡大角が大きすぎると、流体の流れが壁面からはく離し、損失が増大するため、逆に、静圧回復率は低くなる（悪化する）。このため、静止流路２１の設計には、翼間の流路断面積の拡大角を大きくしすぎないように、調整することが求められる。
【００４６】
また、幾何学的には、クロスオーバー翼２５を周方向から径方向に曲げると、翼間の流路断面積が大きくなる。このため、翼間の流路断面積を調整するためには、周方向から径方向へのクロスオーバー翼２５の曲げ方が重要になる。
【００４７】
一方、静止流路２１、特にリターン流路２４においては、ディフューザ流路２２から曲がり流路２３を経て、リターン流路２４へと流入する流体の周方向への旋回速度成分を除去しなければならない。これは、リターン流路２４の下流に位置する次段の羽根車１３への影響を小さくするためである。
【００４８】
このため、曲がり流路２３からリターン流路２４にかけて、クロスオーバー翼２５を周方向から径方向に曲げる必要がある。この曲げにより、流体の周方向への旋回速度成分を除去する。しかし、クロスオーバー翼２５を周方向から径方向に曲げると、翼間の流路断面積が拡大する。このため、翼間の流路断面積の過度の拡大を抑えつつ、流体の流れを周方向から径方向へと転向させる必要がある。
【００４９】
そこで、本実施例では、クロスオーバー翼２５の後縁３１を周方向に傾斜させることにより、翼間の流路断面積を調整する。クロスオーバー翼２５の後縁３１を周方向に傾斜させると、シュラウド壁面２７側のクロスオーバー翼２５は周方向から径方向に急激に曲げられ、一方、ハブ壁面２６側のクロスオーバー翼２５は周方向から径方向に緩やかに曲げられる。このため、ハブ壁面２６側の流路断面積は、狭くなり、翼間の流路断面積の変化も小さくなり、一方、シュラウド壁面２７側の流路断面積は、広くなり、翼間の流路断面積の変化も大きくなる。
【００５０】
シュラウド壁面２７側は、流れの遠心力の作用により、翼間の流路断面積の拡大角が大きくても、比較的、流体の流れが壁面からはく離しにくい。一方、ハブ壁面２６側は、流れが壁面からはく離する方向に、流れの遠心力が作用するため、翼間の流路断面積の拡大角を小さくしなければ、流体の流れが壁面からはく離し、損失が増加する。
【００５１】
つまり、本実施例では、クロスオーバー翼２５の後縁３１を周方向に傾斜させるによって、ハブ壁面２６側の翼間の流路断面積の拡大を抑制し、ハブ壁面２６側のはく離を抑制することができる。
【００５２】
このように、本実施例では、ハブ壁面２６側の流路断面積が狭くなるように、そして、シュラウド壁面２７側の流路断面積が広くなるように、クロスオーバー翼２５の後縁３１を周方向に傾斜させることにより、リターン流路２４における流体の流れの壁面からのはく離を抑制することができ、効率向上を図ることができる。そして、遠心ポンプの径方向の外径寸法を小さくした場合であっても、その効率を維持することができる。
【００５３】
また、図６に示す翼間の流路断面積の変化を見ると、翼間の流路断面積の拡大は、曲がり流路２３の中半（中間位置）から生じていることがわかる。これは、クロスオーバー翼２５を曲がり流路２３の内部で、周方向から径方向に曲げ始めていると言える。逆に言えば、この位置からクロスオーバー翼２５を曲げ始めないと、静止流路２１の出口（クロスオーバー翼２５の後縁３１またはリターン流路２４の出口）までに流体の周方向の旋回速度成分を除去しきれないことを意味する。
【００５４】
特に、本実施例の目的の一つである遠心ポンプの径方向の外径寸法を小さくする、つまり静止流路２１の外径を縮小すると、ディフューザ流路２２の最外径部の流路断面積も小さくなる。これにより、ディフューザ流路２２の出口の流速の絶対値は、静止流路２１の外径を縮小する前と比較して、大きくなる。すなわち、流体の周方向への旋回速度成分が大きくなることを意味する。流体の周方向への旋回速度成分が大きくなると、流体の流れを転向させるためにクロスオーバー翼２５を大きく周方向から径方向へ曲げなければならない。
【００５５】
一方、静止流路２１の外径を縮小するためには、静止流路２１の外径を縮小する前と比較して、静止流路２１の外径を縮小する前よりも、更に短い静止流路２１で、更に早い流速の流体を転向しなければならない。
【００５６】
また、静止流路２１が短くなるため、静止流路２１の出口（クロスオーバー翼２５の後縁３１またはリターン流路２４の出口）の流路断面積においては、より適切に、翼間の流路断面積の拡大角を設定する必要がある。
【００５７】
静止流路２１の外径を縮小することによって、ディフューザ流路２２における流体の減速効果が小さくなるため、曲がり流路２３へ流入する流体の流速が大きくなる。特に、ディフューザ流路２２が短くなることにより、ディフューザ流路２２の翼列が担う、流れを転向させる効果も小さくなるため、流体の周方向の旋回速度成分が大きくなる。
【００５８】
流体の周方向の旋回速度成分が大きいまま、曲がり流路２３へと流入した流体の流れは、曲がり流路２３の翼面またはリターン流路２４の翼面からはく離しやすくなる。流体の周方向の旋回速度成分が支配的ということは、クロスオーバー翼２５から流れがはく離する方向の成分が支配的ということであるため、比較例形状では、流れが壁面からはく離することとなる。
【００５９】
流れが壁面からはく離すると、損失が増加するため、効率の低下につながる。加えて、翼面に添って流体が流れないため、流体の周方向の旋回速度成分が支配的なまま、リターン流路２４の出口に流体が到達するため、次段の羽根車１３への流入角が小さくなり、次段の羽根車１３における流体性能の低下につながる。
【００６０】
ディフューザ流路２２における流れの転向を大きくするために、ディフューザ流路２２の翼列を周方向に立てることにより、静止流路２１の外径を縮小する前と同程度の減速効果を得ることも可能だが、ディフューザ流路２２の翼列を周方向に立てると、低流量運転時に翼列におけるはく離が生じやすくなり、安定に運転ができなくなる可能性がある。
【００６１】
そこで、本実施例では、こうした課題を解決するため、クロスオーバー翼２５の後縁３１を周方向に傾斜させることにより、翼間の流路断面積を調整し、翼間の流路断面積の拡大が始まる、つまり、クロスオーバー翼２５の傾斜が始めるポイントを、曲がり流路２３の内部とする。さらに、クロスオーバー翼２５の傾斜が始めるポイントを、曲がり流路２３の中半（中間位置）とすることが好ましい。
【００６２】
これにより、リターン流路２４における流体の流れの壁面からのはく離を抑制することができ、効率向上を図ることができる。そして、遠心ポンプの径方向の外径寸法を小さくした場合であっても、その効率を維持することができる。
【００６３】
また、遠心ポンプの径方向の外径寸法を小さくすることは、遠心ポンプの体積の低減につながり、コスト低減に直結する。本実施例では、高い効率を維持しつつ、より小さい遠心ポンプを開発することできる。
【００６４】
図７は、数値流体解析によって得られた、比較例と本実施例とに係るクロスオーバー翼の後縁付近の流速分布を比較した解析図である。
【００６５】
比較例形状、および、本実施例形状ともに、ハブ壁面２６側の流速が低くなっていることがわかる。比較例形状では、負圧面２９付近に、流れのはく離の影響による低流速域が確認できる。一方、本実施例形状では、この低流速域は確認されず、流れのはく離を抑制していることがわかる。これにより、効率向上が期待できる。
【００６６】
これにより、リターン流路２４における流体の流れの壁面からのはく離を抑制することができ、効率向上を図ることができる。そして、遠心ポンプの径方向の外径寸法を小さくした場合であっても、その効率を維持することができる。
【００６７】
図８は、本実施例に係るクロスオーバーディフューザのリターン流路側を拡大した説明図である。
【００６８】
クロスオーバー翼２５のハブ側のキャンバーライン３４とクロスオーバー翼２５のシュラウド側のキャンバーライン３５とが交差する交差点３６が、曲がり流路２３の内部に位置する。
【００６９】
つまり、クロスオーバー翼２５のシュラウド壁面２７上のキャンバーライン３５と、クロスオーバー翼２５のハブ壁面２６上のキャンバーライン３４とは、羽根車１３の回転軸方向から俯瞰した際に、曲がり流路２３の内部に交差点３６を有することになる。
【００７０】
また、この交差点３６は、曲がり流路２３の中間位置より下流に位置することが好ましい。
【００７１】
これにより、曲がり流路部２３の内部における翼間の流路断面積の変化を調整することができる。具体的には、主に、ハブ壁面２６側の翼間の流路断面積の変化を小さくすることができ、ハブ壁面２６側の流体の流れのはく離を抑制することができる。
【００７２】
比較例形状では、この交差点３６は、クロスオーバー翼２５の後縁３１と一致し、この交差点３６は、存在しない。この交差点３６の存在は、本実施例形状の構造上の特徴点の一つである。
【００７３】
また、図８に示すように、クロスオーバー翼２５の後縁31が、周方向に傾斜を有するため、αで示すような周方向リーン角３７を、新たに形状パラメータとして得ることができる。
【００７４】
この周方向リーン角３７は、クロスオーバー翼２５の後縁３１が周方向に傾斜を有するため、つまり、シュラウド壁面２７側の後縁３３が、ハブ壁面２６側の後縁３２に対して、羽根車１３の回転方向の上流側にシフトした位置に配置されるため、得ることができる。
【００７５】
この周方向リーン角３７（α）は、クロスオーバーディフューザの中心から、シュラウド壁面２７側の後縁３３に対して形成した直線と、ハブ壁面２６側の後縁３２に対して形成した直線と、の間の角度である。
【００７６】
つまり、この角度は、シュラウド壁面２７側の後縁３３と羽根車１３の回転中心とを結んだ線分と、ハブ壁面２６側の後縁３２と羽根車１３の回転中心とを結んだ線分とが、羽根車１３の回転中心においてなす角である。
【００７７】
この周方向リーン角３７（α）の値は、３〜２０°とすると効果的である。αを２０°以上とすると、主にシュラウド壁面２７側のクロスオーバー翼２５の転向角が過大となり、シュラウド壁面２７側の翼面における流体の流れがはく離し、損失が生じてしまう。また、αを３°以下では、クロスオーバー翼２５の後縁３１を周方向に傾斜する効果が十分に発揮されない可能性がある。なお、この周方向リーン角３７（α）の値は、５〜１５°であることが、より好ましい。
【００７８】
このように、本実施例によれば、低流量運転から高流量運転まで適用できる、いわゆる広作動範囲に適用でき、効率低下を抑制する遠心ポンプを提供することができる。
【００７９】
また、本実施例によれば、遠心ポンプの径方向の外径寸法を小さくした場合であっても、高い効率を維持しつつ、全流量範囲域において安定して運転することができる。
【００８０】
また、本実施例によれば、静止流路２１における損失発生を抑制し、高効率化を図かることができる。
【００８１】
また、本実施例によれば、翼間の流路断面積を調整することができ、特に、曲がり流路２３からリターン流路２４までの流路で、翼間の流路断面積の変化を緩やかにし、翼間の流路断面積の急拡大に伴う損失の増加を抑制することができる。また、翼間の流路断面積の急拡大に伴う流体の流れの壁面からのはく離を抑制することができ、損失の低減と次段の羽根車１３への流体の流入角を適切に調整することができる。
【００８２】
また、本実施例によれば、遠心ポンプの径方向の外径寸法を小さくした場合であっても、その効率を維持することができるため、コスト低減と運用効率の向上とが期待でき、遠心ポンプの設置面積も低減することができる。
【実施例２】
【００８３】
図９は、実施例２に係るクロスオーバーディフューザのリターン流路側を説明する外形図である。
【００８４】
本実施例では、実施例1と同様にクロスオーバー翼２５の後縁３１は、周方向に傾斜しているが、そのクロスオーバー翼２５の後縁３１の下流には、下流静翼３８が配置される。下流静翼３８は、リターン流路２４の内部に配置され、クロスオーバー翼２５では転向しきれなかった流体の流れを、更に転向させる際に有効なデバイスである。
【００８５】
下流静翼３８の配置箇所は種々考えることができるが、クロスオーバー翼２５と同様に、リターン流路２４の内部に配置され、クロスオーバー翼２５のシュラウド壁面２７側の後縁３３に対して、羽根車１３の回転方向の上流側に位置する様に配置される。これにより、最も流れの転向角が大きくなる。なお、下流静翼３８は、クロスオーバー翼２５と同一枚数を配置することが好ましい。
【００８６】
本実施例では、下流静翼３８は２次元的な翼構造であったが、この構造も種々考えることができ、クロスオーバー翼２５と同様に周方向に傾斜させてもよいし、３次元的な翼構造であってもよい。
【００８７】
このように、遠心ポンプの径方向の外径寸法を小さくした場合であっても、高い効率を維持しつつ、全流量範囲域において安定して運転することができる。
【００８８】
また、これら実施例は、多段の遠心ポンプを想定して説明したが、ディフューザ流路２２、曲がり流路２３、リターン流路２４を有するような遠心ポンプであれば、単段の遠心ポンプにも適用できる。更には、類似構造を有する単段又は多段の遠心式の気体機にも適用できる。
【００８９】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分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。
【符号の説明】
【００９０】
１１  ケーシング
１２  回転軸
１３  遠心羽根車
１３Ａ  羽根車入口
１３Ｂ  羽根車出口
１５  吸込口
１６  吐出口
２１  静止流路
２２  ディフューザ流路
２３  曲がり流路
２４  リターン流路
２５  クロスオーバー翼
２６  ハブ壁面
２７  シュラウド壁面
２８  クロスオーバー翼の圧力面
２９  クロスオーバー翼の負圧面
３０  クロスオーバー翼の前縁
３１  クロスオーバー翼の後縁
３２  ハブ壁面側の後縁
３３  シュラウド壁面側の後縁
３４  ハブ側キャンバーライン
３５  シュラウド側キャンバーライン
３６  交差点
３７  周方向リーン角
３８  下流静翼
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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