(57)【要約】  作動流体が流通する流路内に配置され、内側ケーシングとの間にクリアランスを形成する静翼本体（４１）と、作動流体の主流の流れ方向に対する静翼本体（４１）の角度を可変させるように回転する回転軸と、静翼本体（４１）と回転軸とを接続する接続部（４８）と、を備え、接続部（４８）は、クリアランスのうち、静翼本体（４１）の前縁（４１Ａ）側に流入した作動流体の漏れ流れの流れ方向が主流の流れ方向（Ｅ）に向かう方向に案内する第１の案内面（４８ａ）を含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体が流通する流路内に配置され、内側ケーシングとの間にクリアランスを形成する静翼本体と、
前記作動流体の主流の流れ方向に対する前記静翼本体の角度を可変させるように、回転する回転軸と、
前記静翼本体と前記回転軸とを接続する接続部と、
を備え、
前記接続部は、前記クリアランスのうち、前記静翼本体の前縁側に流入した前記作動流体の漏れ流れの流れ方向が前記主流の流れ方向に向かう方向に案内する第１の案内面を含む可変静翼。
【請求項２】
前記第１の案内面は、前記接続部のうち、前記静翼本体の前縁側で、かつ前記静翼本体の負圧面側に位置する部分に配置する請求項１記載の可変静翼。
【請求項３】
前記第１の案内面は、前記静翼本体の負圧面側に突出する湾曲面である請求項１または２記載の可変静翼。
【請求項４】
前記接続部は、前記第１の案内面を含む切欠き部を有する請求項１から３のうち、いずれか一項記載の可変静翼。
【請求項５】
前記接続部は、前記静翼本体と前記回転軸とを接続する接続部本体と、
前記接続部本体のうち、前記静翼本体の前縁側に位置する部分に設けられ、前記内側ケーシングと対向する前記静翼本体の前縁側の端面に接触した状態で前記接続部本体から突出するとともに、前記第１の案内面を含む突出部と、
を含む請求項１から３のうち、いずれか一項記載の可変静翼。
【請求項６】
前記突出部は、前記静翼本体の正圧面側に配置された第２の案内面を備えており、
前記第１及び第２の案内面は、前記突出部の先端から該突出部の基端に向かうにつれて第１の案内面と第２の案内面との距離が大きくなるように配置させる請求項５記載の可変静翼。
【請求項７】
前記突出部の先端部の形状は、丸みを帯びた形状である請求項５または６記載の可変静翼。
【請求項８】
前記突出部は、前記静翼本体の前縁側の端面の全体を覆うように設けられている請求項５から７のうち、いずれか一項記載の可変静翼。
【請求項９】
前記回転軸は、回転軸本体と、該回転軸本体と前記接続部とを接続するとともに、該回転軸本体の外径よりも拡径された拡径部と、を備えており、
前記接続部は、前記静翼本体から前記拡径部に向かうにつれて幅広形状である請求項１から８のうち、いずれか一項記載の可変静翼。
【請求項１０】
前記回転軸は、回転軸本体と、該回転軸本体と前記接続部とを接続するとともに、該回転軸本体の外径よりも拡径された拡径部と、を備えており、
前記突出部は、前記静翼本体の前縁側の端面の少なくとも一部を覆うように設けられるとともに、前記拡径部の側面に延びて配置されている請求項５から７のうち、いずれか一項記載の可変静翼。
【請求項１１】
請求項１から９のうち、いずれか一項記載の可変静翼と、
ロータ本体、及び該ロータ本体の軸線方向及び周方向に配列された複数の動翼を含むロータと、
前記ロータの外側に設けられた内側ケーシングと、
前記内側ケーシングの外側に設けられた外側ケーシングと、
前記回転軸と接続され、前記回転軸を回転させる回転駆動部と、
を備え、
前記内側ケーシングは、前記回転軸を収容する軸収容部を有する圧縮機。
【請求項１２】
請求項１０記載の可変静翼と、
ロータ本体、及び該ロータ本体の軸線方向及び周方向に配列された複数の動翼を含むロータと、
前記ロータの外側に設けられた内側ケーシングと、
前記内側ケーシングの外側に設けられた外側ケーシングと、
前記回転軸と接続され、前記回転軸を回転させる回転駆動部と、
を備え、
前記内側ケーシングは、前記回転軸を収容する軸収容部と、前記突出部と該内側ケーシングとの間に隙間を形成する面取り部と、を有しており、
前記面取り部の面取り面は、前記軸収容部の側面と接続されている圧縮機。
【請求項１３】
前記可変静翼は、前記回転軸が設けられた側とは反対側に位置する前記静翼本体と接続され、前記外側ケーシングに回転可能な状態で支持された他の回転軸を含む請求項１１または１２記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変静翼、及び圧縮機に関する。
本願は、２０１７年３月３０日に、日本に出願された特願２０１７−０６６６１１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機には、ケーシング内に収容されたロータ本体と、ロータ本体の径方向外側に放射状に配列された複数の動翼と、ロータ本体の延在方向に対して、動翼と交互に配置された複数の可変静翼と、を備えたものがある。【０００３】
特許文献１には、静翼本体と、第１の翼軸と、第２の翼軸と、を備えた可変静翼が開示されている。静翼本体は、内側ケーシングと外側ケーシングとの間に配置されている。
第１の翼軸は、静翼本体の一端と接続されている。第１の翼軸は、内側ケーシングに対して揺動可能に支持されている。第２の翼軸は、静翼本体の他端と接続されている。第２の翼軸は、外側ケーシングに対して揺動可能に支持されている。【０００４】
このような構成とされた可変静翼を圧縮機に適用する場合、内側ケーシングの外周面と静翼本体の一端面の間、及び外側ケーシングの内周面と静翼本体の他端面との間には、クリアランスが形成されている。【０００５】
なお、可変静翼には、静翼本体と翼軸との間に、円盤形状とされ、かつ翼軸よりも拡径された拡径部を設けることが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−２３３４２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、静翼本体の一端面と内側ケーシングの内周面との間に形成されたクリアランスのうち、静翼本体の前縁側に位置する部分では、作動流体の主流を横切る方向（正圧面側から負圧面側に向かう方向）に漏れ流れ（ジェット流）が発生する。
この漏れ流れと作動流体の主流とが干渉すると、渦が発生する。そして、この渦が静翼本体の負圧面に沿って巻き上がることで、圧力損失が発生する可能性があった。【０００８】
なお、上述した円盤形状とされた拡径部を拡径させて、静翼本体の一端面の前縁側を覆うことで、クリアランスを無くして、上記漏れ損失を抑制することも考えられる。
しかしながら、接続部の外径を大きくすると、可変静翼の配列ピッチが制限を受けるため、可変静翼の配列ピッチが狭い場合には適用することが困難であった。【０００９】
そこで、本発明は、可変静翼の配列ピッチが狭い場合でも圧力損失を抑制することの可能な可変静翼、及び圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る可変静翼は、作動流体が流通する流路内に配置され、内側ケーシングとの間にクリアランスを形成する静翼本体と、前記作動流体の主流の流れ方向に対する前記静翼本体の角度を可変させるように、回転する回転軸と、前記静翼本体と前記回転軸とを接続する接続部と、を備え、前記接続部は、前記クリアランスのうち、前記静翼本体の前縁側に流入した前記作動流体の漏れ流れの流れ方向が前記主流の流れ方向に向かう方向に案内する第１の案内面を含む。【００１１】
本発明によれば、静翼本体の前縁側に形成されたクリアランスを通過する作動流体の漏れ流れの流れ方向を主流の流れ方向に向かう方向に案内する第１の案内面を有することで、該クリアランスを通過した作動流体の漏れ流れと作動流体の主流との干渉を抑制することが可能となる。
これにより、作動流体の漏れ流れと作動流体の主流との干渉に起因する渦の発生が抑制されるため、圧力損失を低減することができる。
また、接続部の外径を大きくする必要が無いため、可変静翼の配列ピッチが狭い場合でも圧力損失を低減することができる。【００１２】
また、本発明の一態様に係る可変静翼において、前記第１の案内面は、前記接続部のうち、前記静翼本体の前縁側で、かつ前記静翼本体の負圧面側に位置する部分に配置してもよい。【００１３】
このように、接続部のうち、静翼本体の前縁側で、かつ静翼本体の負圧面側に位置する部分に第１の案内面を配置することで、静翼本体の前縁側に配置されたクリアランスに流入し、接続部に衝突した作動流体の漏れ流れの流れ方向を主流の流れ方向に向かう方向に案内することができる。【００１４】
また、本発明の一態様に係る可変静翼において、前記第１の案内面は、前記静翼本体の負圧面側に突出する湾曲面であってもよい。【００１５】
このように、第１の案内面を静翼本体の負圧面側に突出する湾曲面とすることで、作動流体の漏れ流れが第１の案内面に沿って流れやすくなるため、漏れ流れの流れ方向が主流の流れ方向に向かう方向に容易に案内することができる。【００１６】
また、本発明の一態様に係る可変静翼において、前記接続部は、前記第１の案内面を含む切欠き部を有してもよい。【００１７】
このような構成とすることで、接続部を拡径する必要がなくなるため、可変静翼の配列ピッチが狭い場合でも圧力損失を低減することができる。【００１８】
また、本発明の一態様に係る可変静翼において、前記接続部は、前記静翼本体と前記回転軸とを接続する接続部本体と、前記接続部本体のうち、前記静翼本体の前縁側に位置する部分に設けられ、前記内側ケーシングと対向する前記静翼本体の前縁側の端面に接触した状態で前記接続部本体から突出するとともに、前記第１の案内面を含む突出部と、を含んでもよい。【００１９】
このような構成とされた突出部を有することで、作動流体の主流の接続部本体への衝突が抑制可能になるとともに、作動流体の漏れ流れの流れ方向を主流の流れ方向に向かう方向に案内することが可能となる。これにより、可変静翼の配列ピッチが狭い場合でも圧力損失を低減することができる。【００２０】
また、本発明の一態様に係る可変静翼において、前記突出部は、前記静翼本体の正圧面側に配置された第２の案内面を備えており、前記第１及び第２の案内面は、前記突出部の先端から該突出部の基端に向かうにつれて第１の案内面と第２の案内面との距離が大きくなるように配置させてもよい。【００２１】
このような構成とされた第１及び第２の案内面を有することで、第１及び第２の案内面により、接続部本体に作動流体が衝突する前に、作動流体の主流を２つの流れに分けて、第１の案内面を用いて、静翼本体の前縁側を通過する作動流体の漏れ流れの流れ方向を主流の流れ方向に向かうように案内することができる。【００２２】
また、本発明の一態様に係る可変静翼において、前記突出部の先端部の形状は、丸みを帯びた形状であってもよい。【００２３】
このように、突出部の先端部の形状を、丸みを帯びた形状にすることで、突出部の先端が破損しにくくなるとともに、作動流体を突出部の基端側にスムーズに案内することができる。【００２４】
また、本発明の一態様に係る可変静翼において、前記突出部は、前記静翼本体の前縁側の端面の全体を覆うように設けてもよい。【００２５】
このように、静翼本体の前縁側の端面の全体を覆うように突出部を設けることで、第１の案内面の長さを長くすることが可能になる。また、作動流体が静翼本体の前縁に到達した段階で、作動流体の漏れ流れの方向を主流の流れ方向に向かう方向に案内することが可能となる。したがって、圧力損失をさらに低減することができる。【００２６】
また、本発明の一態様に係る可変静翼において、前記回転軸は、回転軸本体と、該回転軸本体と前記接続部とを接続するとともに、該回転軸本体の外径よりも拡径された拡径部と、を備えており、前記接続部は、前記静翼本体から前記拡径部に向かうにつれて幅広形状であってもよい。【００２７】
このような構成とされた拡径部を有することで、接続部と回転軸本体との間の接続強度を高めることができる。【００２８】
また、本発明の一態様に係る可変静翼において、前記回転軸は、回転軸本体と、該回転軸本体と前記接続部とを接続するとともに、該回転軸本体の外径よりも拡径された拡径部と、を備えており、前記突出部は、前記静翼本体の前縁側の端面の少なくとも一部を覆うように設けられるとともに、前記拡径部の側面に延びて配置されていてもよい。【００２９】
このように、静翼本体の前縁側の端面の少なくとも一部を覆うとともに、拡径部の側面に延びるように、突出部を配置させることで、内側ケーシングの外周面付近の作動流体を突出部に衝突させることができる。【００３０】
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る圧縮機は、上記可変静翼と、ロータ本体、及び該ロータ本体の軸線方向及び周方向に配列された複数の動翼を含むロータと、前記ロータの外側に設けられた内側ケーシングと、前記内側ケーシングの外側に設けられた外側ケーシングと、前記回転軸と接続され、前記回転軸を回転させる回転駆動部と、を備え、前記内側ケーシングは、前記回転軸を収容する軸収容部を有する。【００３１】
このような構成とされた圧縮機によれば、上述した可変静翼を有することで、可変静翼の配列ピッチが狭い場合でも圧力損失を抑制できる。【００３２】
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る圧縮機は、可変静翼と、ロータ本体、及び該ロータ本体の軸線方向及び周方向に配列された複数の動翼を含むロータと、前記ロータの外側に設けられた内側ケーシングと、前記内側ケーシングの外側に設けられた外側ケーシングと、前記回転軸と接続され、前記回転軸を回転させる回転駆動部と、を備え、前記内側ケーシングは、前記回転軸を収容する軸収容部と、前記突出部と該内側ケーシングとの間に隙間を形成する面取り部と、を有しており、前記面取り部の面取り面は、前記軸収容部の側面と接続される。【００３３】
このように、突出部と内側ケーシングとの間に隙間を形成するとともに、軸収容部の側面と接続された面取り面を有する面取り部を設けることで、作動流体を該隙間に案内することが可能となる。これにより、漏れ流れの流れ方向をより確実に主流の流れ方向に案内することができる。【００３４】
また、本発明の一態様に係る圧縮機において、前記可変静翼は、前記回転軸が設けられた側とは反対側に位置する前記静翼本体と接続され、前記外側ケーシングに回転可能な状態で支持された他の回転軸を含んでもよい。【００３５】
このような構成とされた圧縮機に上記可変静翼を適用した場合も圧力損失を抑制することができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、可変静翼の配列ピッチが狭い場合でも作動流体の漏れ流れに起因する圧力損失を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る圧縮機の主要部（吸込口側の上半分）の断面図である。
【図２】図１に示す圧縮機のうち、領域Ａで囲まれた部分を拡大した断面図である。
【図３】図１に示す圧縮機のうち、領域Ｂで囲まれた部分を拡大した断面図である。
【図４】図２に示す構造体のＣ１−Ｃ２線方向の断面図である。
【図５】図２に示す構造体のＤ１−Ｄ２線方向の断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の変形例に係る接続部を説明するための断面図である。
【図７】図６に示す接続部の断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る圧縮機の一部を拡大した断面図である。
【図９】図８に示す構造体のＧ１−Ｇ２線方向の断面図である。
【図１０】図８に示す構造体のＨ１−Ｈ２線方向の断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態の変形例に係る可変静翼の主要部を拡大した斜視図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態圧縮機の一部を拡大した断面図である。
【図１３】図１２に示す可変静翼の主要部を拡大した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、図面を参照して本発明を適用した実施形態について詳細に説明する。
【００３９】
（第１の実施形態）
図１〜図３を参照して、第１の実施形態に係る圧縮機１０について説明する。図１では、圧縮機１０の一例として、軸流圧縮機を図示する。図１では、ケーシング１３及びロータ１１のみを断面で図示する。図１において、Ｏ１はロータ１１の軸線（以下、「軸線Ｏ１」という）を示している。また、図１では、図２に示すクリアランスＣＬ２、及び図３に示すクリアランスＣＬ１を図示することが困難なため、これらの図示を省略する。
図２及び図３において、Ｏ２は回転軸４３，４７の軸線（以下、「軸線Ｏ２」という）を示している。
【００４０】
圧縮機１０は、ロータ１１と、ケーシング１３と、複数の可変静翼機構１５と、複数の静翼群１７と、を有する。
【００４１】
ロータ１１は、ロータ本体２１と、複数の動翼２３と、複数の動翼２３で構成された第１〜第６の動翼群２３Ａ〜２３Ｆと、を有する。
【００４２】
ロータ本体２１は、柱状の部材であり、一方向に延在している。ロータ本体２１は、複数のロータディスク（図示せず）が積層された構成とされている。ロータ本体２１は、軸受（図示せず）により回転可能に支持されている。
【００４３】
動翼２３は、複数のロータディスク毎に複数設けられている。各ロータディスクに設けられた複数の動翼２３は、ロータディスクの外周面から放射方向に延出している。
【００４４】
複数のロータディスクのうち、吸込口２８側に最も近い位置に配置された第１のロータディスクには、第１の動翼群２３Ａが設けられている。第１の動翼群２３Ａは、第１のロータディスクの周方向に配列された複数の動翼２３で構成されている。
【００４５】
第１のロータディスクの吐出口側に配置された第２のロータディスクには、第２の動翼群２３Ｂが設けられている。第２のロータディスクの吐出口側には、吸込口２８から吐出口に向かう方向に対して、所定の間隔を空けた状態で、第３の動翼群２３Ｃ、第４の動翼群２３Ｄ、第５の動翼群２３Ｅ、第６の動翼群２３Ｆが順次設けられている。
【００４６】
なお、図１では、紙面の都合上、第１〜第６の動翼群２３Ａ〜２３Ｆのみ図示したが、第６の動翼群２３Ｆの吐出口側にも複数の動翼群が軸線Ｏ１方向に配列されている。
【００４７】
ケーシング１３は、内側ケーシング２５と、外側ケーシング２６と、を有する。
内側ケーシング２５は、ロータ１１の外側に配置された筒状の部材である。内側ケーシング２５は、可変静翼機構１５を構成する可変静翼３５の回転軸４３が収容される軸収容部２５Ａを有する。軸収容部２５Ａは、内側ケーシング２５の周方向及び軸線Ｏ１方向に複数設けられている。内側ケーシング２５は、回転軸４３が回転可能な状態で、可変静翼３５の一端側を支持している。
【００４８】
外側ケーシング２６は、内側ケーシング２５の外側に配置された筒状の部材である。外側ケーシング２６は、可変静翼機構１５を構成する可変静翼３５の回転軸４３が収容される軸収容部２６Ａを有する。軸収容部２６Ａは、外側ケーシング２６の周方向及び軸線Ｏ１方向に複数設けられている。
外側ケーシング２６は、回転軸４３が回転可能な状態で、可変静翼３５の他端側を支持している。外側ケーシング２６と内側ケーシング２５との間には、筒状の流路２７が区画されている。
【００４９】
ケーシング１３は、吸込口２８と、吐出口（図示せず）と、を有する。吸込口２８は、軸線Ｏ１の一方の側に設けられている。吸込口２８は、流路２７と連通している。吸込口２８は、ケーシング１３内に作動流体（例えば、外気）を吸い込む。
吐出口は、軸線Ｏ１の他方の側に設けられている。吐出口は、流路２７と連通している。吐出口は、ケーシング１３内で圧縮された作動流体をケーシング１３の外部に吐き出す。
【００５０】
複数の可変静翼機構１５は、第１〜第４の動翼群２３Ａ〜２３Ｄの吸込口２８側にそれぞれ設けられている。
ここで、図１及び図２を参照して、可変静翼機構１５の構成について説明する。図２において、図１に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
【００５１】
可変静翼機構１５は、互いに離間した状態で軸線Ｏ１方向に複数（図１の場合、一例として４つ）設けられている。
可変静翼機構１５は、可動環３１と、複数のリンク機構３３と、複数の可変静翼３５と、回転駆動部３７と、を有する。
【００５２】
可動環３１は、環状とされた部材である。可動環３１は、ケーシング１３を囲むように、ケーシング１３の外側に設けられている。
【００５３】
複数のリンク機構３３は、可動環３１の周方向に所定間隔で配置されている。複数のリンク機構３３は、一端が可動環３１に固定されている。複数のリンク機構３３の他端は、吸込口２８側に突出している。
【００５４】
図１〜図５を参照して、可変静翼３５について説明する。図４及び図５において、Ｅは作動流体の主流の流れ方向（以下、「Ｅ方向」という）、Ｆは第１の案内面４８ａに沿って流れる作動流体の漏れ流れの流れ方向（以下、「Ｆ方向」という）をそれぞれ示している。図４では、図１〜図３に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。図５では、図４に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
【００５５】
可変静翼３５は、静翼本体４１と、回転軸４３，４７と、接続部４５，４８と、を有する。
静翼本体４１は、翼形状とされた部材である。静翼本体４１は、内側ケーシング２５と外側ケーシング２６との間に配置されている。静翼本体４１は、静翼本体４１は、正圧面４１ａと、負圧面４１ｂと、前縁４１Ａと、後縁４１Ｂと、他端面４１ｃと、一端面４１ｄと、を有する。
【００５６】
前縁４１Ａは、正圧面４１ａと負圧面４１ｂとを結ぶ一端を構成している。後縁４１Ｂは、正圧面４１ａと負圧面４１ｂとを結ぶ他端を構成している。正圧面４１ａ及び負圧面４１ｂは、湾曲した面である。
【００５７】
他端面４１ｃは、外側ケーシング２６の内周面２６ａと対向する静翼本体４１の前縁４１Ａ側の端面である。他端面４１ｃのうち、接続部４５が設けられていない部分と内周面２６ａとの間には、クリアランスＣＬ１が形成されている。
【００５８】
一端面４１ｄは、内側ケーシング２５の外周面２５ａと対向する静翼本体４１の前縁４１Ａ側の端面である。一端面４１ｄのうち、接続部４８が設けられていない部分と外周面２５ａとの間には、クリアランスＣＬ２が形成されている。
【００５９】
回転軸４３（他の回転軸）は、回転軸本体５２と、拡径部５３と、を有する。回転軸本体５２は、一方向に延在する柱状の部材である。回転軸本体５２は、一端側が軸収容部２６Ａに配置されており、他端側が外側ケーシング２６の外側に突出している。回転軸本体５２の他端は、リンク機構３３の他端に固定されている。
回転軸４３は、回転駆動部３７により可動環３１が周方向に回転駆動させられた際、図３に示す矢印方向に回転することで、作動流体の主流の流れ方向Ｅに対する静翼本体４１の角度を可変させる。
【００６０】
拡径部５３は、回転軸本体５２の一端と一体に構成されている。拡径部５３は、回転軸本体５２の外径よりも拡径されている。拡径部５３は、回転軸本体５２の一端と接続部４５とを接続している。
このように、回転軸本体５２の一端と接続部４５とを接続する拡径部５３を設けることで、回転軸本体５２と接続部４５との間の接続強度を向上させることができる。
【００６１】
接続部４５は、静翼本体４１の他端と拡径部５３との間に設けられている。接続部４５は、静翼本体４１の他端と一体に構成されている。接続部４５の形状は、静翼本体４１の他端面４１ｃから拡径部５３に向かうにつれて幅広形状とされている。
【００６２】
回転軸４７は、回転軸本体５５と、拡径部５６と、を有する。回転軸本体５５は、一方向に延在する柱状の部材である。回転軸本体５５は、全体が軸収容部２５Ａに配置されている。
【００６３】
拡径部５６は、回転軸本体５５の一端と一体に構成されている。拡径部５６は、回転軸本体５５の外径よりも拡径されている。拡径部５６は、回転軸本体５５の一端と接続部４８とを接続している。
このように、回転軸本体５５の一端と接続部４８とを接続する拡径部５６を設けることで、回転軸本体５５と接続部４８との間の接続強度を向上させることができる。
【００６４】
接続部４８は、静翼本体４１の他端と拡径部５３との間に設けられている。接続部４５は、静翼本体４１の他端と一体に構成されている。接続部４５は、静翼本体４１の他端面４１ｃから拡径部５３に向かうにつれて幅広形状とされている。
【００６５】
接続部４８は、切欠き部４８Ａを有する。切欠き部４８Ａは、第１の案内面４８ａを有する。第１の案内面４８ａは、正圧面４１ａから負圧面４１ｂ側に向かうに従って、前縁側から後縁側に向かって延びている。径方向から見て第一の案内面４８ａは、静翼本体４１と重なる位置に形成されている。具体的には、径方向から見て、第一の案内面４８ａは、負圧面４１ｂから後退するように形成されている。
第１の案内面４８ａは、クリアランスＣＬ２のうち、静翼本体４１の前縁４１Ａ側に流入した作動流体の漏れ流れの流れ方向が主流の流れ方向Ｅに向かう方向Ｆに案内する。
【００６６】
第１の案内面４８ａは、接続部４８のうち、静翼本体４１の前縁４１Ａ側で、かつ静翼本体４１の負圧面４１ｂ側に位置する部分に配置されている。第１の案内面４８ａは、接続部４８の高さ方向全体に亘って形成されている。
なお、「接続部４８の高さ方向」とは、軸線Ｏ２が延びる方向のことをいう。
【００６７】
このように、接続部４８のうち、静翼本体４１の前縁４１Ａ側で、かつ静翼本体４１の負圧面４１ｂ側に位置する部分に第１の案内面４８ａを配置することで、静翼本体４１の前縁４１Ａ側に配置されたクリアランスＣＬ２に流入し、接続部４８に衝突した作動流体の漏れ流れの流れ方向を主流の流れ方向Ｅに向かう方向Ｆに案内することができる。
【００６８】
第１の案内面４８ａは、例えば、静翼本体４１の負圧面４１ｂ側に突出する湾曲面にしてもよい。
このように、第１の案内面４８ａを静翼本体４１の負圧面４１ｂ側に突出する湾曲面とすることで、作動流体の漏れ流れが第１の案内面４８ａに沿って流れやすくなるため、漏れ流れの流れ方向が主流の流れ方向に向かう方向に容易に案内することができる。
【００６９】
なお、第１の案内面４８ａは、静翼本体４１の一端面４１ｄに対して直交する面でもよいし、静翼本体４１の一端面４１ｄに対して交差する面であってもよい。
また、第１の案内面４８ａの形状は、漏れ流れの流れ方向が主流の流れ方向に向かう方向に案内可能な形状であればよく、湾曲面に限定されない。
第１の案内面４８ａの形状とは異なる第１の案内面を有する接続部の一例として、例えば、図６及び図７に示す第１の実施形態の変形例に係る接続部５０を例示することが可能である。
【００７０】
ここで、図６及び図７を参照して、接続部５０について説明する。図６において、図４に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。図６では、静翼本体４８を断面で示す。図７において、ＶＣは仮想円（以下、「仮想円」という）、ｒは仮想円ＶＣの半径（以下、「半径ｒ」という）をそれぞれ示している。図７において、図６に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
【００７１】
接続部５０は、拡径部５６と静翼本体４１との間に設けられており、第１の案内面５０ａと、第１の案内面５０ａの形成位置よりも正圧面４１ａ側に配置された面５０ｂと、を有する。
第１の案内面５０ａは、丸みを帯びたラウンド形状とされている。第１の案内面５０ａの形状は、例えば、半径ｒの仮想円ＶＣの一部と一致する形状とすることが可能である。
面５０ｂの形状についても上述した第１の案内面５０ａと同様な形状にすることが可能である。
【００７２】
なお、図６及び図７では、第１の案内面５０ａの形状が、仮想円ＶＣの一部と一致する形状である場合を例に挙げて説明したが、これとは異なる形状とされた第１の案内面を用いてもよい。
具体的には、例えば、湾曲やラウンド形状ではなく、平面視した状態で直線とされた第１の案内面（言い換えれば、平面とされた第１の案内面）を用いてもよい。
このような形状とされた第１の案内面を用いた場合も漏れ流れの流れ方向を主流の流れ方向に向かう方向に案内することが可能である。
【００７３】
上述した第１の案内面４８ａを有することで、クリアランスＣＬ２を通過した作動流体の漏れ流れと作動流体の主流との干渉を抑制することが可能となる。これにより、作動流体の漏れ流れと作動流体の主流との干渉に起因する渦の発生が抑制されるため、圧力損失を低減することができる。
また、切欠き部４８Ａに第１の案内面４８ａを設けることで、接続部４８の外径を大きくする必要が無いため、可変静翼３５の配列ピッチが狭い場合でも圧力損失を低減することができる。
なお、上述した第１の案内面５０ａを有する場合も、第１の案内面４８ａと同様な効果を得ることができる。
【００７４】
上記構成とされた複数の可変静翼３５は、各可変静翼３５の回転軸本体５２がリンク機構３３の他端に固定された状態で、可動環３１からロータ１１に向かう可動環３１の径方向に配列されている。
【００７５】
回転駆動部３７は、可動環３１の外側に設けられている。回転駆動部３７は、可動環３１の周方向に可動環３１を回転させる。
【００７６】
上記構成とされた可変静翼機構１５は、回転駆動部３７により可動環３１を回転させて、リンク機構３３と接続された可変静翼３５全体が回転させることで、作動流体の主流の流れ方向に対する複数の静翼本体４１の角度が所望の角度となるように可変させる。
【００７７】
なお、図１では、一例として、軸線Ｏ１方向に４つの可変静翼機構１５を設けた場合を例に挙げて説明したが、軸線Ｏ１方向に配置させる可変静翼機構１５の数は、１つ以上であればよく、１つに限定されない。
【００７８】
複数の静翼群１７は、複数の可変静翼機構１５が配置された領域の吐出口側に所定の間隔を空けて配置されている。各静翼群１７は、外側ケーシング２６の内面の周方向に固定された複数の静翼５８で構成されている。複数の静翼５８は、それぞれ静翼本体５９を有する。静翼５８は、流路２７に配置されるとともに、軸線Ｏ１方向において動翼２３の間に配置されている。
複数の静翼群１７を構成する静翼５８は、作動流体の主流の流れ方向に対する複数の静翼本体５９の角度が可変できない構成とされている。
【００７９】
第１の実施形態の可変静翼３５によれば、接続部４８に設けられた切欠き部４８Ａが第１の案内面４８ａを有することで、クリアランスＣＬ２を通過した作動流体の漏れ流れと作動流体の主流との干渉を抑制することが可能となる。これにより、作動流体の漏れ流れと作動流体の主流との干渉に起因する渦の発生が抑制されるため、圧力損失を低減することができる。
また、切欠き部４８Ａに第１の案内面４８ａを設けることで、接続部４８の外径を大きくする必要が無いため、可変静翼３５の配列ピッチが狭い場合でも圧力損失を低減することができる。
【００８０】
第１の実施形態の圧縮機１０によれば、上記構成とされた可変静翼３５を有することで、可変静翼３５の配列ピッチが狭い場合でも圧力損失を抑制することができる。
【００８１】
なお、第１の実施形態では、一方の接続部４８のみに第１の案内面４８ａを含む切欠き部４８Ａを設けた場合を例に挙げて説明したが、他方の接続部４５にも第１の案内面４８ａを含む切欠き部４８Ａを設けてもよい。
【００８２】
この場合、クリアランスＣＬ１を通過した作動流体の漏れ流れと作動流体の主流との干渉を抑制することが可能となり、作動流体の漏れ流れと作動流体の主流との干渉に起因する渦の発生が抑制されるため、圧力損失を低減することができる。
【００８３】
また、静翼本体４１に対する接続部４８の位置は、図２及び図４に示す位置に限定されない。静翼本体４１に対する接続部４８の位置は、静翼本体４１の一端面４１ｄと内側ケーシング２５の外周面２５ａとの間にクリアランスＣＬ２が形成される位置であればよい。
【００８４】
（第２の実施形態）
図８〜図１０を参照して、第２の実施形態の圧縮機６５について説明する。図９及び図１０において、Ｅは作動流体の主流の流れ方向（以下、「Ｅ方向」という）、Ｉは第１の案内面７２ａに沿って流れる作動流体の漏れ流れの流れ方向（以下、「Ｉ方向」という）、Ｊは、第２の案内面７２ｂに沿って流れる作動流体の漏れ流れの流れ方向（以下、「Ｊ方向」という）をそれぞれ示している。図８〜図１０において、図２〜図４に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
【００８５】
第２の実施形態の圧縮機６５は、第１の実施形態の圧縮機１０を構成する可変静翼３５に替えて可変静翼６６を有すること以外は、圧縮機１０と同様に構成されている。
【００８６】
可変静翼６６は、第１の実施形態の可変静翼３５を構成する接続部４８に替えて接続部６７を有すること以外は、可変静翼３５と同様に構成される。
【００８７】
接続部６７は、接続部本体７１と、突出部７２と、を有する。接続部本体７１は、静翼本体４１の他端と拡径部５６との間に設けられている。接続部本体７１は、静翼本体４１の他端及び拡径部５６と一体に構成されている。接続部本体７１は、静翼本体４１の一端面４１ｄから拡径部５６に向かうにつれて幅広形状とされている。
【００８８】
突出部７２は、接続部本体７１のうち、静翼本体４１の前縁４１Ａ側に位置する部分に設けられている。突出部７２は、内側ケーシング２５の外周面２５ａと対向する静翼本体４１の前縁４１Ａ側の一端面４１ｄに接触した状態で接続部本体７１から前縁４１Ａ側に突出している。
【００８９】
突出部７２は、第１の案内面７２ａと、第２の案内面７２ｂと、を有する。第１の案内面７２ａは、静翼本体４１の正圧面４１ａ側に配置されている。第１の案内面７２ａは、漏れ流れの流れ方向が主流の流れ方向Ｅに向かう方向に案内する。
第２の案内面７２ｂは、静翼本体４１の負圧面４１ｂ側に配置されている。第２の案内面７２ｂは、漏れ流れの流れ方向をＪ方向に案内することで、漏れ流れが負圧面４１ｂ側に流れることを抑制する。
【００９０】
このような構成とされた突出部７２を有することで、作動流体の主流が接続部本体７１に衝突することを抑制することが可能になるとともに、作動流体の漏れ流れの流れ方向を主流の流れ方向Ｅに向かう方向に案内することが可能となる。これにより、可変静翼６６の配列ピッチが狭い場合でも圧力損失を低減することができる。
【００９１】
第１及び第２の案内面７２ａ，７２ｂは、例えば、突出部７２の先端部７２Ａから突出部７２の基端（接続部本体７１側）に向かうにつれて第１の案内面７２ａと第２の案内面７２ｂとの距離が大きくなるように配置させるとよい。
【００９２】
このように、突出部７２の先端部７２Ａから突出部７２の基端（接続部本体７１側）に向かうにつれて第１の案内面７２ａと第２の案内面７２ｂとの距離が大きくすることで、接続部本体７１に作動流体が衝突する前に、作動流体の主流を２つの流れに分けて、第１の案内面７２ａを用いて、静翼本体４１の前縁４１Ａ側を通過する作動流体の漏れ流れの流れ方向を主流の流れ方向Ｅに向かうように案内することができる。
【００９３】
また、突出部７２の先端部７２Ａの形状は、例えば、丸みを帯びた形状にするとよい。
このように、突出部７２の先端部７２Ａの形状を、丸みを帯びた形状にすることで、突出部の先端部７２Ａの破損を抑制できるとともに、作動流体を突出部７２の基端側にスムーズに案内することができる。
【００９４】
第２の実施形態の可変静翼６６によれば、上述した第１及び第２の案内面７２ａ，７２ｂを含む突出部７２を有することで、作動流体の主流が接続部本体７１に衝突することを抑制することが可能になるとともに、作動流体の漏れ流れの流れ方向を主流の流れ方向Ｅに向かう方向に案内することが可能となる。これにより、可変静翼６６の配列ピッチが狭い場合でも圧力損失を低減することができる。
【００９５】
次に、図１１を参照して、第２の実施形態の変形例に係る可変静翼８０について説明する。
可変静翼８０は、第２の実施形態の可変静翼６６を構成する接続部６７に替えて、接続部８１を有すること以外は、可変静翼６６と同様に構成されている。
接続部８１は、第２の実施形態で説明した接続部６７を構成する突出部７２に替えて、突出部８３を有すること以外は、接続部６７と同様に構成されている。
【００９６】
突出部８３は、静翼本体４１の前縁４１Ａ側の一端面（図２に示す一端面４１ｄ）の全体を覆うように設けられている。突出部８３は、第１の案内面８３ａと、第２の案内面８３ｂと、底面８３ｃと、を有する。底面８３ｃは、第１の案内面８３ａの下端と第２の案内面８３ｂの下端とを接続する面である。
【００９７】
第２の実施形態の変形例に係る可変静翼８０によれば、静翼本体４１の前縁４１Ａ側の端面の全体を覆う突出部８３を有することで、静翼本体４１の前縁４１Ａ側の端面の一部に突出部を設けた場合と比較して、第１の案内面８３ａの長さを長くすることが可能になる。
これにより、作動流体が静翼本体４１の前縁４１Ａに到達した段階で、作動流体の漏れ流れの方向を主流の流れ方向に向かう方向に案内することが可能となるので、圧力損失をさらに低減することができる。
【００９８】
（第３の実施形態）
図１２及び図１３を参照して、第３の実施形態の圧縮機９０について説明する。図１２において、図８及び図１１に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。図１３において、図１１及び図１２に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。
【００９９】
第３の実施形態の圧縮機９０は、第１の実施形態の圧縮機１０を構成する可変静翼３５に替えて、可変静翼９１を有するとともに、内側ケーシング２５に面取り部９６を形成したこと以外は、圧縮機１０と同様に構成されている。
【０１００】
可変静翼９１は、第２の実施形態の変形例に係る可変静翼８０を構成する接続部８１に替えて、接続部９３を有すること以外は可変静翼８０と同様に構成されている。
接続部９３は、第２の実施形態の変形例で説明した接続部８１を構成する突出部８３に替えて、突出部９４を有すること以外は、接続部８１と同様に構成されている。
【０１０１】
突出部９４は、一端面４１ｄ（静翼本体４１の前縁４１Ａ側の端面）を覆うとともに、一部が拡径部５６の側面５６ａに延びて配置されている。突出部９４は、静翼本体４１の前縁４１Ａまで延びて配置されている。
突出部９４は、一部が拡径部５６の側面５６ａに延びて配置されている点が、突出部８３と異なる点であり、これ以外については突出部８３と同様な構成とされている。
図１２に示すＪ１−Ｊ２線で接続部９３を切断した際の形状は、例えば、図７に示す接続部５０と同様な形状となるが、図７の接続部５０よりも、本実施形態の接続部９３の方が、静翼前縁４１Ａ側に伸びる。すなわち、接続部９３は、拡径部５６を静翼前縁４１Ａ側にはみ出す点で相違する。
【０１０２】
面取り部９６は、内側ケーシング２５の外周部のうち、突出部９４と対向する部分に形成されている。面取り部９６は、突出部９４と内側ケーシング２５との間に隙間Ｋを形成している。
面取り部９６は、隙間Ｋの一部を区画するとともに、突出部９４と対向する面取り面９６ａを有する。面取り面９６ａは、外周面２５ａに対して傾斜した面である。
面取り面９６ａは、軸収容部２５Ａの側面２５Ａａ（具体的には、軸収容部２５Ａのうち、拡径部５６が収容される部分の側面）と接続されている。
【０１０３】
第３の実施形態の圧縮機９０によれば、上記構成とされた突出部９４を有することで、内側ケーシング２５の外周面２５ａ付近の作動流体を突出部９４に衝突させることができる。これにより、内側ケーシング２５の外周面２５ａ付近の作動流体が接続部本体７１に衝突することを抑制できる。
【０１０４】
また、上記構成とされた面取り部９６を有することで、作動流体を隙間Ｋに案内することが可能となる。これにより、漏れ流れの流れ方向をより確実に主流の流れ方向に案内することができる。
【０１０５】
なお、図１２及び図１３では、一例として、静翼本体４１の前縁４１Ａまで延びるように突出部９４を配置させた場合を例に挙げて説明したが、前縁４１Ａに向かう方向に対する突出部９４の突出量は、図１２及び図１３に示す突出量に限定されない。突出部９４の突出量は、例えば、図１２及び図１３に示す突出量の１／２でもよいし、１／４でもよい。突出部９４の突出量は、適宜設定することが可能である。
【０１０６】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【０１０７】
例えば、第１及び第２の実施形態では、一例として、静翼本体４１の両側から回転軸４３，４７で支持する可変静翼３５，６６を例に挙げて説明したが、本発明は、一方の側から静翼本体４１を回転軸で支持する可変静翼にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明は、可変静翼、及び圧縮機に適用可能である。
【符号の説明】
【０１０９】
１０，６５，９０    圧縮機
１１    ロータ
１３    ケーシング
１５    可変静翼機構
１７    静翼群
２１    ロータ本体
２３    動翼
２３Ａ    第１の動翼群
２３Ｂ    第２の動翼群
２３Ｃ    第３の動翼群
２３Ｄ    第４の動翼群
２３Ｅ    第５の動翼群
２３Ｆ    第６の動翼群
２５    内側ケーシング
２５ａ    外周面
２５Ａ，２６Ａ    軸収容部
２６ａ    内周面
２６    外側ケーシング
２７    流路
２８    吸込口
３１    可動環
３３    リンク機構
３５，６６，８０，９１    可変静翼
３７    回転駆動部
４１，５９    静翼本体
４１ａ    正圧面
４１Ａ    前縁
４１ｂ    負圧面
４１Ｂ    後縁
４１ｃ    他端面
４１ｄ    一端面
４３，４７    回転軸
４５，４８，５０，６７，８１，９３    接続部
４８ａ，５０ａ，７２ａ，８３ａ    第１の案内面
４８Ａ    切欠き部
５０ｂ    面
５２，５５    回転軸本体
５３，５６    拡径部
５６ａ    側面
５８    静翼
７１    接続部本体
７２，８３，９４    突出部
７２Ａ    先端部
７２ｂ，８３ｂ    第２の案内面
９６    面取り部
９６ａ    面取り面
ＣＬ１，ＣＬ２    クリアランス
Ｅ，Ｆ，Ｉ，Ｊ    方向
Ｋ  隙間
Ｏ１，Ｏ２    軸線
ＶＣ    仮想円
ｒ    半径
【図１】
2018181939.tif 000003
【図２】
2018181939.tif 000004
【図３】
2018181939.tif 000005
【図４】
2018181939.tif 000006
【図５】
2018181939.tif 000007
【図６】
2018181939.tif 000008
【図７】
2018181939.tif 000009
【図８】
2018181939.tif 000010
【図９】
2018181939.tif 000011
【図１０】
2018181939.tif 000012
【図１１】
2018181939.tif 000013
【図１２】
2018181939.tif 000014
【図１３】
2018181939.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月26日(2019.9.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体が流通する流路内に配置され、内側ケーシングとの間にクリアランスを形成する静翼本体と、
前記作動流体の主流の流れ方向に対する前記静翼本体の角度を可変させるように、回転する回転軸と、
前記静翼本体と前記回転軸とを接続する接続部と、
を備え、
前記接続部は、
前記クリアランスのうち、前記静翼本体の前縁側に流入した前記作動流体の漏れ流れの流れ方向が前記主流の流れ方向に向かう方向に案内する第１の案内面と、
前記静翼本体と前記回転軸とを接続する接続部本体と、
前記接続部本体のうち、前記静翼本体の前縁側に位置する部分に設けられ、前記内側ケーシングと対向する前記静翼本体の前縁側の端面に接触した状態で前記接続部本体から突出するとともに、前記第１の案内面を含む突出部と、を含む可変静翼。
【請求項２】
前記第１の案内面は、前記接続部のうち、前記静翼本体の前縁側で、かつ前記静翼本体の負圧面側に位置する部分に配置する請求項１記載の可変静翼。
【請求項３】
前記第１の案内面は、前記静翼本体の負圧面側に突出する湾曲面である請求項１または２記載の可変静翼。
【請求項４】
前記突出部は、前記静翼本体の正圧面側に配置された第２の案内面を備えており、
前記第１及び第２の案内面は、前記突出部の先端から該突出部の基端に向かうにつれて第１の案内面と第２の案内面との距離が大きくなるように配置させる請求項１記載の可変静翼。
【請求項５】
前記突出部の先端部の形状は、丸みを帯びた形状である請求項１から４の何れか一項記載の可変静翼。
【請求項６】
前記突出部は、前記静翼本体の前縁側の端面の全体を覆うように設けられている請求項１から５の何れか一項記載の可変静翼。
【請求項７】
前記回転軸は、回転軸本体と、該回転軸本体と前記接続部とを接続するとともに、該回転軸本体の外径よりも拡径された拡径部と、を備えており、
前記接続部は、前記静翼本体から前記拡径部に向かうにつれて幅広形状である請求項１から６の何れか一項記載の可変静翼。
【請求項８】
前記回転軸は、回転軸本体と、該回転軸本体と前記接続部とを接続するとともに、該回転軸本体の外径よりも拡径された拡径部と、を備えており、
前記突出部は、前記静翼本体の前縁側の端面の少なくとも一部を覆うように設けられるとともに、前記拡径部の側面に延びて配置されている請求項１から５の何れか一項記載の可変静翼。
【請求項９】
請求項１から７の何れか一項記載の可変静翼と、
ロータ本体、及び該ロータ本体の軸線方向及び周方向に配列された複数の動翼を含むロータと、
前記ロータの外側に設けられた内側ケーシングと、
前記内側ケーシングの外側に設けられた外側ケーシングと、
前記回転軸と接続され、前記回転軸を回転させる回転駆動部と、
を備え、
前記内側ケーシングは、前記回転軸を収容する軸収容部を有する圧縮機。
【請求項１０】
請求項８記載の可変静翼と、
ロータ本体、及び該ロータ本体の軸線方向及び周方向に配列された複数の動翼を含むロータと、
前記ロータの外側に設けられた内側ケーシングと、
前記内側ケーシングの外側に設けられた外側ケーシングと、
前記回転軸と接続され、前記回転軸を回転させる回転駆動部と、
を備え、
前記内側ケーシングは、前記回転軸を収容する軸収容部と、前記突出部と該内側ケーシングとの間に隙間を形成する面取り部と、を有しており、
前記面取り部の面取り面は、前記軸収容部の側面と接続されている圧縮機。
【請求項１１】
前記可変静翼は、前記回転軸が設けられた側とは反対側に位置する前記静翼本体と接続され、前記外側ケーシングに回転可能な状態で支持された他の回転軸を含む請求項９又は１０記載の圧縮機。
【国際調査報告】
2018181939.tif 000016
2018181939.tif 000017
2018181939.tif 000018
2018181939.tif 000019