(57)【要約】【課題】簡易な構成で、ディスクに対して十分に強固に固定される動翼、軸流式圧縮機及び動翼の取付方法を提供すること。【解決手段】動翼１０は、コア部材１２と、強化繊維１４と、を有する。コア部材１２は、動翼１０の翼頂側と翼根側とを結ぶ方向である翼長方向に沿って延びて設けられ、翼根側に、回転軸に設けられたディスクと接合する接合部として機能する突起部１６ａを有する。強化繊維１４は、コア部材１２の外周に沿って設けられ、複合材料を構成する。接合部として機能する突起部１６ａは、動翼１０の前縁側と後縁側とを結ぶ方向である翼幅方向に沿って延びて突出して形成されている。突起部１６ａは、コア部材１２をディスク２２に対して、動翼１０の背側と腹側とを結ぶ方向である翼厚方向、及び、翼幅方向に移動しないように固定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合材料を含む動翼であって、
前記動翼の翼頂側と翼根側とを結ぶ方向である翼長方向に沿って延びて設けられ、前記翼根側に、回転軸に設けられたディスクと接合する接合部を有するコア部材と、
前記コア部材の外周に沿って設けられ、前記複合材料を構成する強化繊維と、
を有し、
前記接合部は、前記動翼の前縁側と後縁側とを結ぶ方向である翼幅方向に沿って延びて突出して形成され、前記コア部材を前記ディスクに対して、前記動翼の背側と腹側とを結ぶ方向である翼厚方向、及び、前記翼幅方向に移動しないように固定することを特徴とする動翼。
【請求項２】
前記コア部材は、前記翼根側に凸となる第１曲面部を外周に有し、
前記強化繊維は、前記コア部材の前記第１曲面部に沿って設けられていることを特徴とする請求項１に記載の動翼。
【請求項３】
前記コア部材は、前記翼幅方向と交差する断面において前記第１曲面部に内接して仮設される第１仮想円と、前記第１仮想円に対して前記翼頂側に仮設される第２仮想円と、の共通の接線の方向に沿って延びる平面を前記外周に有し、
前記強化繊維は、前記平面に沿って延びて設けられていることを特徴とする請求項２に記載の動翼。
【請求項４】
前記コア部材は、前記翼頂側に凸となる第２曲面部を前記外周にさらに有し、
前記強化繊維は、前記コア部材の前記第２曲面部に沿って設けられていることを特徴とする請求項３に記載の動翼。
【請求項５】
前記強化繊維は、前記第１曲面部と前記第２曲面部とを含む前記コア部材の前記外周に無端に設けられることを特徴とする請求項４に記載の動翼。
【請求項６】
前記コア部材は、前記翼根側に設けられた第１コア部と、前記翼頂側に設けられた第２コア部とを有し、
前記第１コア部は、前記第２コア部よりも剛性が高く、
前記第２コア部は、前記第１コア部よりも比重が小さい、
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の動翼。
【請求項７】
前記コア部材は、第２コア部よりも前記翼頂側に設けられた第３コア部とをさらに有し、
前記第３コア部は、前記第２コア部よりも比重が大きい、
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の動翼。
【請求項８】
前記コア部材の前記翼頂側に設けられた追加翼部材と、
をさらに有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の動翼。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の動翼と、
前記接合部が嵌め合わせされる嵌合部を有する前記ディスクと、
を含むことを特徴とする軸流式圧縮機。
【請求項１０】
前記接合部を、前記嵌合部に嵌め合わされた状態に固定する固定部材と、
をさらに有することを特徴とする請求項９に記載の軸流式圧縮機。
【請求項１１】
複合材料を含む動翼を、回転軸に設けられたディスクに取り付ける方法であって、
前記動翼は、前記動翼の翼頂側と翼根側とを結ぶ方向である翼長方向に沿って延びて設けられ、前記翼根側に、回転軸に設けられたディスクと接合する接合部を有するコア部材と、前記コア部材の外周に沿って設けられ、前記複合材料を構成する強化繊維と、を有し、前記接合部が、前記動翼の前縁側と後縁側とを結ぶ方向である翼幅方向に沿って延びて突出して形成され、前記コア部材を前記ディスクに対して、前記動翼の背側と腹側とを結ぶ方向である翼厚方向、及び、前記翼幅方向に移動しないように固定するものであり、
前記ディスクは、前記接合部が嵌め合わせされる嵌合部を有し、
前記ディスクに前記コア部材の前記接合部を嵌め合わせする嵌合ステップと、
固定部材により、前記接合部を、前記ディスクに嵌め合わされた状態に固定する固定ステップと、
を有することを特徴とする動翼の取付方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動翼、軸流式圧縮機及び動翼の取付方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
動翼には、強化繊維に樹脂を含浸させた複合材料が用いられる。この動翼は、ディスク等へ接合される部分の構造が、遠心力に対する抵抗力を確保している。例えば、この動翼は、ダブテール構造に例示される、ディスクに設けられた溝に動翼の翼根側の部分を嵌め込む構造となっているものが知られている。また、この動翼は、ディスクに配置されたピンに強化繊維を巻き付けた構造となっているものが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４７７２８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ディスクに設けられた溝に動翼の翼根側の部分を嵌め込む構造である場合、この動翼の取付部分、すなわち動翼の翼根側の部分は、翼頂側から翼根側に向けて広がるテーパ状に形成される。このため、この動翼の取付部分は、翼根側に設けられた強化繊維の一部のみが翼頂側まで延びており、翼根側に設けられた強化繊維の残りの一部が翼頂側まで延びることなく途中で切断されている。すなわち、この動翼の取付部分は、強化繊維の切断部を有する。この動翼の取付部分は、強化繊維の切断部の所で動翼の強度が低下するので、動翼の回転によって発生する遠心力に十分に耐え得る程度に高い信頼性を持ってディスクに固定する構造の種類は限定的であった。
【０００５】
また、動翼が特許文献１に示すようなディスクに配置されたピンに強化繊維を巻き付けた構造となっている場合、この動翼の取付部分は、ピンに巻き付けられた部分において、強化繊維が極端に折り曲げられたような屈曲部が存在する。また、この動翼の取付部分は、ピンに巻き付けられた部分以外の部分においても、強化繊維が折り曲げられたような屈曲部が存在する。この動翼の取付部分は、強化繊維の屈曲部の所で動翼の強度が低下するので、動翼の回転によって発生する遠心力に十分に耐え得る程度にディスクに固定されないという問題があった。また、この動翼の取付部分は、ピンによってディスクに取り付けているので、固定部分が点状であるため、ディスクに安定して固定されないという問題があった。また、この動翼の取付部分は、ピンによってディスクに取り付けているので、ディスクに対してピンの回りに回転してしまうことから、回転を抑制するために複数のピンを設ける必要があり、構造が複雑になるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で、ディスクに対して十分に強固に固定される動翼、軸流式圧縮機及び動翼の取付方法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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、動翼は、複合材料を含む動翼であって、前記動翼の翼頂側と翼根側とを結ぶ方向である翼長方向に沿って延びて設けられ、前記翼根側に、回転軸に設けられたディスクと接合する接合部を有するコア部材と、前記コア部材の外周に沿って設けられ、前記複合材料を構成する強化繊維と、を有し、前記接合部は、前記動翼の前縁側と後縁側とを結ぶ方向である翼幅方向に沿って延びて突出して形成され、前記コア部材を前記ディスクに対して、前記動翼の背側と腹側とを結ぶ方向である翼厚方向、及び、前記翼幅方向に移動しないように固定することを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、接合部により、簡易な構成で、動翼を十分に強固にディスクに固定することができる。また、このため、動翼の回転に伴って動翼にかかる遠心力による影響を低減することができるので、動翼の回転に伴う強化繊維間の剥離を低減することができる。
【０００９】
この構成において、前記コア部材は、前記翼根側に凸となる第１曲面部を外周に有し、前記強化繊維は、前記コア部材の前記第１曲面部に沿って設けられていることが好ましい。この構成によれば、強化繊維がコア部材の第１曲面部に沿って設けられているので、強化繊維の切断部及び強化繊維の屈曲部が翼根側にないため、動翼の回転に伴う強化繊維間の剥離を低減することができる。
【００１０】
コア部材が第１曲面部を外周に有する構成において、前記コア部材は、前記翼幅方向と交差する断面において前記第１曲面部に内接して仮設される第１仮想円と、前記第１仮想円に対して前記翼頂側に仮設される第２仮想円と、の共通の接線の方向に沿って延びる平面を前記外周に有し、前記強化繊維は、前記平面に沿って延びて設けられていることが好ましい。この構成によれば、強化繊維が動翼の回転に伴う遠心力の方向に沿って延びて設けられるため、動翼の回転に伴う強化繊維間の剥離をより低減することができる。
【００１１】
コア部材が所定の平面を外周に有する構成において、前記コア部材は、前記翼頂側に凸となる第２曲面部を前記外周にさらに有し、前記強化繊維は、前記コア部材の前記第２曲面部に沿って設けられていることが好ましい。この構成によれば、強化繊維がコア部材の第２曲面部に沿って設けられているので、強化繊維の切断部及び強化繊維の屈曲部が翼頂側にもないため、動翼の回転に伴う強化繊維間の剥離をさらに低減することができる。
【００１２】
コア部材が第１曲面部及び第２曲面部を外周に有する構成において、前記強化繊維は、前記第１曲面部と前記第２曲面部とを含む前記コア部材の前記外周に無端に設けられることが好ましい。この構成によれば、強化繊維がコア部材の外周に沿って無端に設けられているので、強化繊維の切断部がないため、動翼の回転に伴う強化繊維間の剥離をさらに低減することができる。
【００１３】
これらの構成において、前記コア部材は、前記翼根側に設けられた第１コア部と、前記翼頂側に設けられた第２コア部とを有し、前記第１コア部は、前記第２コア部よりも剛性が高く、前記第２コア部は、前記第１コア部よりも比重が小さい、ことが好ましい。この構成によれば、第１コア部の剛性が高いために遠心力に対して変形を抑えることができるとともに、第２コア部の比重が小さいために小さい動力で動翼を回転させることができ、翼根に発生する遠心力が小さくなる。
【００１４】
コア部材が第１コア部と第２コア部とを有する構成において、前記コア部材は、第２コア部よりも前記翼頂側に設けられた第３コア部とをさらに有し、前記第３コア部は、前記第２コア部よりも比重が大きい、ことが好ましい。この構成によれば、第３コア部材の比重が高いために遠心力で引っ張られやすく、遠心力で引っ張られることで、風圧による動翼の曲げを真っ直ぐに戻す方向に作用させることができる。
【００１５】
これらの構成において、前記コア部材の前記翼頂側に設けられた追加翼部材と、をさらに有することが好ましい。この構成によれば、高強度に追加翼部材を含む動翼をディスクに固定することを可能にする。また、追加翼部材により、動翼の形状を製品の仕様に応じた形状とすることができる。また、追加翼部材により、動翼の特性を製品の仕様に応じた特性が得られるように、追加翼部材の強化繊維の配置を任意の配置とすることができる。このように、追加翼部材により、動翼の形状及び特性の自由度が高くなる。
【００１６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、軸流式圧縮機は、上記のいずれかの動翼と、前記接合部が嵌め合わせされる嵌合部を有する前記ディスクと、を含むことを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、接合部により、簡易な構成で、動翼が強固にディスクに固定された状態とすることができる。また、このため、動翼の回転に伴って動翼にかかる遠心力による影響を低減することができるので、動翼の回転に伴う強化繊維間の剥離を低減することができる。
【００１８】
この構成において、前記接合部を、前記嵌合部に嵌め合わされた状態に固定する固定部材と、をさらに有することが好ましい。この構成によれば、固定部材により、簡易な構成で、動翼がディスクに固定された状態を保持することができる。また、このため、動翼の回転に伴って動翼にかかる遠心力による影響をより低減することができるので、動翼の回転に伴う強化繊維間の剥離をより低減することができる。
【００１９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、動翼の取付方法は、複合材料を含む動翼を、回転軸に設けられたディスクに取り付ける方法であって、前記動翼は、前記動翼の翼頂側と翼根側とを結ぶ方向である翼長方向に沿って延びて設けられ、前記翼根側に、回転軸に設けられたディスクと接合する接合部を有するコア部材と、前記コア部材の外周に沿って設けられ、前記複合材料を構成する強化繊維と、を有し、前記接合部が、前記動翼の前縁側と後縁側とを結ぶ方向である翼幅方向に沿って延びて突出して形成され、前記コア部材を前記ディスクに対して、前記動翼の背側と腹側とを結ぶ方向である翼厚方向、及び、前記翼幅方向に移動しないように固定するものであり、前記ディスクは、前記接合部が嵌め合わせされる嵌合部を有し、前記ディスクに前記コア部材の前記接合部を嵌め合わせする嵌合ステップと、固定部材により、前記接合部を、前記ディスクに嵌め合わされた状態に固定する固定ステップと、を有することを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、接合部により、簡易な構成で、動翼を十分に強固にディスクに固定することができる。また、このため、動翼の回転に伴って動翼にかかる遠心力による影響を低減することができるので、動翼の回転に伴う強化繊維間の剥離を低減することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、簡易な構成で、ディスクに対して十分に強固に固定される動翼、軸流式圧縮機及び動翼の取付方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る動翼の概略側面図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る動翼の概略平面図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る軸流式圧縮機の概略側面図である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係る軸流式圧縮機に用いられるディスクの概略側面図である。
【図５】図５は、第１の実施形態に係る軸流式圧縮機の拡大斜視図である。
【図６】図６は、第１の実施形態に係る軸流式圧縮機の拡大側面図である。
【図７】図７は、第１の実施形態に係る軸流式圧縮機の拡大平面図である。
【図８】図８は、第１の実施形態に係る動翼の取付方法を示すフローチャートである。
【図９】図９は、第２の実施形態に係る動翼の概略側面図である。
【図１０】図１０は、第２の実施形態に係る動翼の概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００２４】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る動翼１０の概略側面図である。図２は、第１の実施形態に係る動翼１０の概略平面図である。図２は、図１における紙面の上側から見た図である。図１は、図２における紙面の下側から見た図である。図１及び図２における紙面の左側の方向Ｔは、動翼１０の翼頂側に沿う方向である。図１及び図２における紙面の右側の方向Ｂは、動翼１０の翼根側に沿う方向である。
【００２５】
動翼１０は、複合材料を含む。動翼１０は、図１及び図２に示すように、コア部材１２と、強化繊維１４と、を有する。コア部材１２は、動翼１０の翼頂側と翼根側とを結ぶ方向である翼長方向に沿って延びて設けられている。コア部材１２は、翼長方向に直交し、動翼１０の背側と腹側とを結ぶ方向である翼厚方向、すなわち図１における紙面の上下方向であり、図２における紙面に直交する方向に沿って、一定の厚さを有している。また、コア部材１２は、翼長方向及び翼厚方向に直交し、動翼１０の前縁側と後縁側とを結ぶ方向である翼幅方向、すなわち図１における紙面に直交する方向であり、図２における紙面の上下方向に沿って、一定の幅を有している。コア部材１２は、図１に示すように、外周が、第１曲面部１２ａと、第２曲面部１２ｂと、第１曲面部１２ａ及び第２曲面部１２ｂを滑らかに接続する一対の平面１２ｃと、を有する。
【００２６】
第１曲面部１２ａは、翼幅方向に延びて形成されている。第１曲面部１２ａは、翼根側に凸となるように設けられている。第１曲面部１２ａは、滑らかな曲面、すなわち折り曲げられたような屈曲部を有しない曲面であることが好ましい。第１曲面部１２ａは、変曲点及び変曲線を有しない曲面であることが好ましい。第１曲面部１２ａは、円柱の側面、放物曲面、及びそれらと直線とを組み合わせたものが例示される。
【００２７】
第２曲面部１２ｂは、翼幅方向に延びて形成されている。第２曲面部１２ｂは、翼頂側に凸となるように設けられている。第２曲面部１２ｂは、滑らかな曲面、すなわち折り曲げられたような屈曲部を有しない曲面であることが好ましい。第２曲面部１２ｂは、変曲点及び変曲線を有しない曲面であることが好ましい。第２曲面部１２ｂは、円柱の側面、放物曲面、及びそれらと直線とを組み合わせたものが例示される。
【００２８】
一対の平面１２ｃは、いずれも翼幅方向に延びて形成されている。一対の平面１２ｃは、翼幅方向と交差する断面において第１曲面部１２ａに内接して仮設される第１仮想円Ｃ１と、第１仮想円Ｃ１に対して翼頂側に仮設される第２仮想円Ｃ２と、の共通の接線の方向に沿って延びて設けられている。本実施形態では、第２仮想円Ｃ２は、第２曲面部１２ｂに内接している。一対の平面１２ｃは、それぞれ、一方の端が第１曲面部１２ａと滑らかに、すなわち折り曲げられたような屈曲部を有しない状態で接続されている。一対の平面１２ｃは、それぞれ、他方の端が第２曲面部１２ｂと滑らかに、すなわち折り曲げられたような屈曲部を有しない状態で接続されている。コア部材１２は、外周に、第１曲面部１２ａ、一方の平面１２ｃ、第２曲面部１２ｂ、他方の平面１２ｃによる無端の滑らかな曲面が形成されている。
【００２９】
本発明は、コア部材１２の外周が第２曲面部１２ｂを有する形態に限定されることなく、第２曲面部１２ｂを有さない形態であっても良い。例えば、本発明は、コア部材１２の外周が翼根側に、一方の平面１２ｃ、第１曲面部１２ａ、他方の平面１２ｃによる滑らかな曲面が形成されている形態であれば、どのような形態でもよい。このような場合には、第２仮想円Ｃ２は、第２曲面部１２ｂとは関係のないものとなっており、単に平面１２ｃの好ましい形態を規定するものとなる。
【００３０】
本実施形態では、第１仮想円Ｃ１と第２仮想円Ｃ２とは同一の大きさであり、一対の平面１２ｃは互いに平行でかつ、翼長方向に沿っている。本発明は、これに限定されることなく、第１仮想円Ｃ１が第２仮想円Ｃ２より大きく、一対の平面１２ｃが翼根側から翼頂側に向かうにつれて間隔が狭くなっていてもよい。また、本発明は、第１仮想円Ｃ１が第２仮想円Ｃ２より小さく、一対の平面１２ｃが翼根側から翼頂側に向かうにつれて間隔が広くなっていてもよい。この場合、動翼１０は、全体的に一様なテーパ状となり強度上理想的な形状である。なお、本発明は、この強度上理想的な形状に限定されることなく、動翼としての性能を重視する場合には、ディスクに嵌め込まれる部分とそれ以外の部分とでテーパ角度が変化する形状としても良い。
【００３１】
さらに、第２仮想円Ｃ２は、後述するように連続した強化繊維１４を用いて製造する本実施形態では必須の構成要素であるが、強化繊維１４の配置が完了し、かつ、樹脂の硬化が完了した以降においては、翼頂側の任意の位置で切断しても構わない。強化繊維１４の切断部は、翼根側では、遠心力が大きいので極力無い方が望ましいが、翼頂側では、遠心力が小さいため、あっても構わない。このため、動翼１０の翼頂側は、動翼１０と動翼１０のケーシングとのクリアランスの精度等といった動翼１０の形状および性能を重視する場合、動翼１０の形状および性能に応じた形状とすることができる。
【００３２】
コア部材１２は、図１に示すように、第１コア部１６と、第２コア部１８と、を有する。第１コア部１６は、翼根側に設けられる。第２コア部１８は、翼頂側に設けられる。第１コア部１６は、第２コア部１８よりも剛性が高い。第２コア部１８は、第１コア部１６よりも比重が小さい。
【００３３】
第１コア部１６は、翼幅方向に沿って延びて突出して形成された突起部１６ａを、翼幅方向の両側に有している。突起部１６ａは、動翼１０の回転軸に設けられた図４等に示すディスク２２と接合する接合部として機能する。突起部１６ａは、突起している形状が、翼幅方向から見て、翼根側から翼頂側に向かう方向に沿って延びた形状をしている。突起部１６ａは、この形状に限定されることなく、翼幅方向から見て点状または円形状以外のいかなる形状であってもよい。突起部１６ａは、これらのいずれの形状である場合でも、翼幅方向から見て点状または円形状ではないので、簡易な構成で、動翼１０が図４等に示すディスク２２に対して回転不能に、ディスク２２に取り付けて固定することを可能にする。
【００３４】
第１コア部１６は、アルミニウム、チタンなどの軽量あるいは比剛性の高い金属材料が例示される。第２コア部１８は、塩化ビニル発泡材等の低密度の材料が例示される。
【００３５】
本実施形態では、コア部材１２は、第１コア部１６と第２コア部１８とを有する形態であるが、本発明は、これに限定されることなく、一体のコア部材であってもよく、３つ以上のコア部を含む形態であってもよい。具体的には、コア部材１２は、第１コア部１６と、第２コア部１８とに加えて、さらに第２コア部１８よりも翼頂側に設けられた第３コア部を有し、第３コア部が第２コア部１８よりも比重が大きい形態が、別の好ましい形態として例示される。なお、本発明は、これに限定されることなく、さらには、第１コア部の片方がディスクと一体化しており、それに差し込む形態としてもよい。
【００３６】
強化繊維１４は、コア部材１２の外周に沿って、すなわち、第１曲面部１２ａ、一方の平面１２ｃ、第２曲面部１２ｂ、他方の平面１２ｃによる無端の滑らかな曲面に沿って延びて、無端に設けられている。強化繊維１４は、この形態に限定されることなく、コア部材１２の外周の形状に応じて設けられる。具体的には、強化繊維１４は、コア部材１２の外周が第２曲面部１２ｂを有さない形態の場合、一方の平面１２ｃ、第１曲面部１２ａ、他方の平面１２ｃによる滑らかな曲面が形成されている形態であれば、この曲面に沿って設けられる。強化繊維１４は、いずれの形態であっても、強化繊維１４の切断部及び強化繊維１４の屈曲部が、翼根側にない状態となっており、強化繊維１４が動翼１０の回転に伴う遠心力の方向に沿って延びて設けられている。このため、強化繊維１４は、強化繊維１４間の剥離の基点につながる可能性のある強化繊維１４の切断部及び強化繊維１４の屈曲部がないので、動翼１０の回転によって発生する遠心力に十分に耐え得る強度を動翼１０にもたらすことができる。また、強化繊維１４は、強化繊維１４間の剥離の基点につながる可能性のある強化繊維１４の切断部及び強化繊維１４の屈曲部がなく、かつ、強化繊維１４に沿う方向に動翼１０の回転に伴う遠心力を受けるので、強化繊維１４間の剥離が低減される。強化繊維１４は、コア部材１２の外周が第２曲面部１２ｂを有する形態の場合、強化繊維１４の切断部及び強化繊維１４の屈曲部が、翼頂側にもない状態となっている。
【００３７】
強化繊維１４は、強化繊維１４に含浸された樹脂とともに、動翼１０に含まれる複合材料を構成する。この複合材料は、航空機、自動車及び船舶等に用いられる材料が例示される。強化繊維１４は、５μｍ以上７μｍ以下の基本繊維を数１００本から数１０００本程度束ねたものが例示される。強化繊維１４を構成する基本繊維は、ガラス繊維、カーボン繊維、及びアラミド繊維が好適なものとして例示される。強化繊維１４を構成する基本繊維は、これに限定されず、その他のプラスチック繊維又は金属繊維でもよい。なお、強化繊維１４は、図１及び図２では、実施形態の説明のために極端な形で描かれているが、実際には、図示された大きさよりも細く、細かく絡み合っている部分もある。
【００３８】
強化繊維１４に含浸される樹脂は、熱硬化性樹脂が好ましいが、熱可塑性樹脂でもよい。熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂及びビニルエステル樹脂が例示される。熱可塑性樹脂は、ポリアミド樹脂、ポリプロピレン樹脂、ＡＢＳ（Acrylonitrile  Butadiene  Styrene）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、及びポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等が例示される。ただし、強化繊維１４に含浸される樹脂は、これに限定されず、その他の樹脂でもよい。
【００３９】
強化繊維１４に含浸される樹脂が熱硬化性樹脂の場合、熱硬化性樹脂は、軟化状態と、硬化状態と、半硬化状態となることができる。軟化状態は、熱硬化性樹脂を熱硬化させる前の状態である。軟化状態は、自己支持性を有さない状態であり、支持体に支持されていない場合に形状を保持できない状態である。軟化状態は、加熱されて、熱硬化性樹脂が熱硬化反応をすることができる状態である。硬化状態は、熱硬化性樹脂を熱硬化させた後の状態である。硬化状態は、自己支持性を有する状態であり、支持体に支持されていない場合でも形状を保持できる状態である。硬化状態は、加熱されても、熱硬化樹脂が熱硬化反応をすることができない状態である。半硬化状態は、軟化状態と硬化状態との間の状態である。半硬化状態は、硬化状態よりも弱い程度の熱硬化を熱硬化性樹脂にさせた状態である。半硬化状態は、自己支持性を有する状態であり、支持体に支持されていない場合でも形状を保持できる状態である。半硬化状態は、加熱されて、熱硬化性樹脂が熱硬化反応をすることができる状態である。強化繊維１４が熱硬化性樹脂に含浸された動翼１０は、熱硬化性樹脂が半硬化状態であるプリプレグであるか、又は熱硬化性樹脂が硬化状態であることが好ましい。
【００４０】
図３は、第１の実施形態に係る軸流式圧縮機２０の概略側面図である。図４は、第１の実施形態に係る軸流式圧縮機２０に用いられるディスク２２の概略側面図である。図５は、第１の実施形態に係る軸流式圧縮機２０の拡大斜視図である。図６は、第１の実施形態に係る軸流式圧縮機２０の拡大側面図である。図７は、第１の実施形態に係る軸流式圧縮機２０の拡大平面図である。なお、図３、図５、図６及び図７における方向Ｔ及び方向Ｂは、図１及び図２と同様に、それぞれ、付近にある動翼１０に関する翼頂側及び翼根側に沿う方向である。また、強化繊維１４は、図３、図５、図６及び図７では、図１及び図２と同様に、実施形態の説明のために極端な形で描かれているが、実際には、図示された大きさよりも細く、細かく絡み合っている。
【００４１】
軸流式圧縮機２０は、図３、図５、図６及び図７に示すように、動翼１０と、ディスク２２と、固定部材２４と、を含む。ディスク２２は、動翼１０の回転軸に設けられる部材である。ディスク２２は、図３、図４、図５、図６及び図７に示すように、円盤状であり、翼幅方向にコア部材１２と同様の一定の幅を有している。具体的には、ディスク２２は、翼幅方向に、コア部材１２の突起部１６ａを含む幅と同じ幅を有している。
【００４２】
ディスク２２は、嵌合部２２ａを有する。ディスク２２は、嵌合部２２ａが、ディスク２２の円周方向に沿って配列されている。ディスク２２は、嵌合部２２ａが、ディスク２２の円周方向に沿って等間隔に４箇所配列されているが、これに限定されることなく、動翼１０の配置に応じた、いかなる配置がされていてもよい。例えば、ディスク２２は、嵌合部２２ａが、１０箇所、それぞれ、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ１、Ｌ２、・・・の間隔だけ離間して配列されていてもよい。
【００４３】
嵌合部２２ａは、翼幅方向に、コア部材１２の突起部１６ａを含む厚さと同じ間隔を有している。すなわち、嵌合部２２ａは、翼幅方向にディスク２２を貫通した溝状となっている。嵌合部２２ａは、第１嵌合部２２ｂと、第２嵌合部２２ｃと、を有する２段構造を有する。第１嵌合部２２ｂは、嵌合部２２ａの翼幅方向の両端部に、突起部１６ａが突出している翼幅方向の高さと同じ間隔分だけそれぞれ設けられている。第２嵌合部２２ｃは、嵌合部２２ａの翼幅方向の中央部に、コア部材１２の翼根側にある第１コア部１６から突起部１６ａを除く翼幅方向の幅と同じ間隔分だけ設けられている。第１嵌合部２２ｂは、突起部１６ａと相補的な形状を有する。第２嵌合部２２ｃは、動翼１０の翼根側、すなわち、コア部材１２の翼根側にある第１コア部１６と、第１コア部１６の周囲に設けられた強化繊維１４及び強化繊維１４に含浸された樹脂による複合材料と、と相補的な形状を有する。このように、第１嵌合部２２ｂは、第２嵌合部２２ｃよりも小さく形成されている。嵌合部２２ａは、このような構造を有するため、動翼１０の翼根側が、翼頂側から翼根側に向かう方向に、簡易な構成で、嵌め合わせされている。嵌合部２２ａは、動翼１０の翼根側が、第２嵌合部２２ｃに簡易な構成で嵌め合わせされており、第１嵌合部２２ｂにより翼厚方向及び翼幅方向に移動しないように、動翼１０を嵌め合わせて固定している。加えて、嵌合部２２ａは、動翼１０を簡易な構成で嵌め合わせて固定することで、翼厚方向及び翼幅方向を含む面内において回転不能に固定している。
【００４４】
ディスク２２は、固定部材２４と相補的な形状を有し、固定部材２４が嵌め合わせられて装着される装着部２２ｄを２箇所に有する。装着部２２ｄは、ディスク２２の円周方向に沿った溝状に、全周に、翼幅方向の両端部にそれぞれ設けられている。装着部２２ｄは、第１嵌合部２２ｂの翼幅方向の間隔と同じ間隔分だけ、すなわち、突起部１６ａが突出している翼幅方向の高さと同じ間隔分だけ設けられている。装着部２２ｄは、第１嵌合部２２ｂと、円周方向に直交する方向に連続して設けられている。
【００４５】
固定部材２４は、リング状の部材である。固定部材２４は、ディスク２２の装着部２２ｄに、翼幅方向に嵌め合わせられて、それぞれ装着されている。固定部材２４は、装着部２２ｄに装着されることで、コア部材１２の第２コア部１８における翼根側の端部と、その周囲に設けられた強化繊維１４及び強化繊維１４に含浸された樹脂による複合材料とを翼幅方向に挟み込んで支持している。固定部材２４は、装着部２２ｄに装着されることで、突起部１６ａの翼頂側の側面を、突起部１６ａが翼根側から翼頂側に向かう方向に動かないように係止している。このように、固定部材２４は、接合部として機能している突起部１６ａを、嵌合部２２ａに嵌め合わされた状態に固定している。
【００４６】
図８は、第１の実施形態に係る動翼１０の取付方法を示すフローチャートである。図８を用いて、第１の実施形態に係る動翼１０の取付方法を説明する。第１の実施形態に係る動翼１０の取付方法は、第１の実施形態に係る動翼１０をディスク２２に取り付けることで、第１の実施形態に係る軸流式圧縮機２０を得る方法の一例である。動翼１０の取付方法は、図８に示すように、嵌合ステップ（ステップＳ１２）と、固定ステップ（ステップＳ１４）と、を有する。
【００４７】
まず、ディスク２２の嵌合部２２ａに、動翼１０の翼根側を、翼頂側から翼根側に向かう方向に、嵌め合わせをする（ステップＳ１２）。具体的には、嵌合部２２ａにおける第１嵌合部２２ｂに、動翼１０における突起部１６ａを嵌め合わせる。そして、嵌合部２２ａにおける第２嵌合部２２ｃに、動翼１０の翼根側、すなわち、コア部材１２の翼根側にある第１コア部１６と、第１コア部１６の周囲に設けられた強化繊維１４及び強化繊維１４に含浸された樹脂による複合材料と、を嵌め合わせる。この処理を、ディスク２２の全ての嵌合部２２ａに対して施す。
【００４８】
次に、ディスク２２の全ての嵌合部２２ａに動翼１０の翼根側が嵌め合わせされた状態で、ディスク２２の２箇所の装着部２２ｄに、それぞれ固定部材２４を嵌め合わせて装着することで、動翼１０における、接合部としての突起部１６ａを含む翼根側を、ディスク２２の嵌合部２２ａに嵌め合わせされた状態に固定する（ステップＳ１４）。これにより、固定部材２４で、コア部材１２の第２コア部１８における翼根側の端部と、その周囲に設けられた強化繊維１４及び強化繊維１４に含浸された樹脂による複合材料とを翼幅方向に挟み込んで支持する。また、固定部材２４で、突起部１６ａの翼頂側の側面を、突起部１６ａが翼根側から翼頂側に向かう方向に動かないように係止する。
【００４９】
動翼１０及び動翼１０を含む軸流式圧縮機２０は、以上のような構成を有するので、接合部として機能し、翼幅方向に沿って延びて突出して形成されている突起部１６ａにより、簡易な構成で、動翼１０を十分に強固にディスク２２に固定することができる。
【００５０】
従来技術のようなディスクに設けられた溝に動翼の翼根側の部分を嵌め込む構造である場合、この動翼の取付部分は、強化繊維の切断部の所で動翼の強度が低下するので、動翼の回転に伴って強化繊維間の剥離が生じるという問題もあった。また、従来技術のように、動翼が特許文献１に示すようなディスクに配置されたピンに強化繊維を巻き付けた構造となっている場合、この動翼の取付部分は、強化繊維の屈曲部の所で動翼の強度が低下するので、動翼の回転に伴って強化繊維間の剥離が生じる問題もあった。一方、第１の実施形態に係る動翼１０及び動翼１０を含む軸流式圧縮機２０は、突起部１６ａにより動翼１０を十分に強固にディスク２２に固定することができるため、動翼１０の回転に伴って動翼１０にかかる遠心力による影響を低減することができるので、動翼１０の回転に伴う強化繊維１４間の剥離を低減することができる。
【００５１】
動翼１０及び動翼１０を含む軸流式圧縮機２０は、コア部材１２が、翼根側に凸となる第１曲面部１２ａを外周に有し、強化繊維１４が、コア部材１２の第１曲面部１２ａに沿って設けられている。このため、動翼１０及び動翼１０を含む軸流式圧縮機２０は、強化繊維１４の切断部及び強化繊維１４の屈曲部が翼根側にないため、動翼１０の回転に伴う強化繊維１４間の剥離を低減することができる。
【００５２】
動翼１０及び動翼１０を含む軸流式圧縮機２０は、さらに、コア部材１２が、翼幅方向と交差する断面において第１曲面部１２ａに内接して仮設される第１仮想円Ｃ１と、第１仮想円Ｃ１に対して翼頂側に仮設される第２仮想円Ｃ２と、の共通の接線の方向に沿って延びる平面１２ｃを外周に有し、強化繊維１４が、平面１２ｃに沿って延びて設けられている。このため、動翼１０及び動翼１０を含む軸流式圧縮機２０は、動翼１０の回転に伴う強化繊維１４間の剥離をより低減することができる。
【００５３】
動翼１０及び動翼１０を含む軸流式圧縮機２０は、さらに、コア部材１２が、翼頂側に凸となる第２曲面部１２ｂを外周にさらに有し、強化繊維１４が、コア部材１２の第２曲面部１２ｂに沿って設けられている。このため、動翼１０及び動翼１０を含む軸流式圧縮機２０は、さらに、強化繊維１４の切断部及び強化繊維１４の屈曲部が翼頂側にもないため、動翼１０の回転に伴う強化繊維１４間の剥離をさらに低減することができる。
【００５４】
動翼１０及び動翼１０を含む軸流式圧縮機２０は、さらに、強化繊維１４が、第１曲面部１２ａと第２曲面部１２ｂとを含むコア部材１２の外周に無端あるいは強化繊維１４の切断部及び強化繊維１４の屈曲部が極力最少に設けられる。このため、動翼１０及び動翼１０を含む軸流式圧縮機２０は、さらに、強化繊維１４の切断部がないため、動翼１０の回転に伴う強化繊維１４間の剥離をさらに低減することができる。
【００５５】
動翼１０及び動翼１０を含む軸流式圧縮機２０は、コア部材１２が、翼根側に設けられた第１コア部１６と、翼頂側に設けられた第２コア部１８とを有し、第１コア部１６が、第２コア部１８よりも剛性が高く、第２コア部１８が、第１コア部１６よりも比重が小さい。このため、動翼１０及び動翼１０を含む軸流式圧縮機２０は、第１コア部１６の剛性が高いために遠心力に対して変形を抑えることができるとともに、第２コア部１８の比重が小さいために小さい動力で動翼１０を回転させることができ、翼根に発生する遠心力が小さくなる。
【００５６】
動翼１０及び動翼１０を含む軸流式圧縮機２０は、さらに、コア部材１２が、第２コア部１８よりも翼頂側に設けられた第３コア部をさらに有し、第３コア部が、第２コア部１８よりも比重が大きいことが好ましい。この構成によれば、第３コア部材の比重が高いために遠心力で引っ張られやすく、遠心力で引っ張られることで、風圧による動翼１０の曲げを真っ直ぐに戻す方向に作用させることができる。また、動翼１０及び動翼１０を含む軸流式圧縮機２０は、第３コア部の構造に、振動及び変形を抑制するパーツであるインテグラルシュラウドを採用することができる。このため、動翼１０及び動翼１０を含む軸流式圧縮機２０は、振動及び変形をさらに抑制することができる。
【００５７】
動翼１０及び動翼１０を含む軸流式圧縮機２０は、接合部として機能し、翼幅方向に沿って延びて突出して形成されている突起部１６ａを、嵌合部２２ａに嵌め合わされた状態に固定する固定部材２４と、をさらに有する。このため、動翼１０及び動翼１０を含む軸流式圧縮機２０は、固定部材２４により、簡易な構成で、動翼１０がディスク２２に固定された状態を保持することができる。また、動翼１０及び動翼１０を含む軸流式圧縮機２０は、このため、動翼１０の回転に伴って動翼１０にかかる遠心力による影響をより低減することができるので、動翼１０の回転に伴う強化繊維１４間の剥離をより低減することができる。
【００５８】
動翼１０の取付方法は、接合部として機能し、翼幅方向に沿って延びて突出して形成されている突起部１６ａにより、簡易な構成で、動翼１０を十分に強固にディスク２２に固定することができる。また、動翼１０の取付方法は、このため、動翼１０の回転に伴って動翼１０にかかる遠心力による影響を低減することができるので、動翼１０の回転に伴う強化繊維１４間の剥離を低減することができる。
【００５９】
［第２の実施形態］
図９は、第２の実施形態に係る動翼３０の概略側面図である。図１０は、第２の実施形態に係る動翼３０の概略平面図である。なお、図９及び図１０における方向Ｔ及び方向Ｂは、図１から図３及び図５から図７と同様に、それぞれ、動翼３０に関する翼頂側及び翼根側に沿う方向である。また、強化繊維１４は、図９及び図１０では、図１から図３及び図５から図７と同様に、実施形態の説明のために極端な形で描かれているが、実際には、図示された大きさよりも細く、細かく絡み合っている部分もある。動翼３０は、動翼１０において、翼頂側に追加翼部材３２が新たに設けられたものである。第２の実施形態の説明では、第１の実施形態と同様の構成に第１の実施形態と同一の符号群を用い、その詳細な説明を省略する。
【００６０】
動翼３０は、動翼１０の各構成要素に加えて、さらに、追加翼部材３２を有する。追加翼部材３２は、動翼１０における翼頂側に設けられている。追加翼部材３２は、動翼１０に含まれる複合材料と同様の複合材料で構成された形態が例示される。
【００６１】
動翼３０は、以上のような構成を有するので、簡易な構成で、高強度に追加翼部材３２を含む動翼３０をディスク２２に固定することを可能にする。また、動翼３０は、追加翼部材３２により、簡易な構成で、動翼３０の形状を、ディスク２２への固定様態を気にすることなく、製品の仕様に応じた形状とすることができる。また、動翼３０は、追加翼部材３２により、簡易な構成で、動翼３０の特性を、ディスク２２への固定様態を気にすることなく、製品の仕様に応じた特性が得られるように、追加翼部材３２の強化繊維１４の配置を任意の配置とすることができる。このように、動翼３０は、追加翼部材３２により、簡易な構成で、動翼３０の形状及び特性の自由度が高くなる。
【００６２】
なお、動翼３０は、動翼１０の取付方法と同様の方法を用いて、簡易な構成で、ディスク２２に取り付けることができる。また、動翼３０は、動翼１０の取付方法と同様の方法を用いて、簡易な構成で、追加翼部材３２をさらに有する軸流式圧縮機２０を得ることができる。
【符号の説明】
【００６３】
１０，３０  動翼
１２  コア部材
１２ａ  第１曲面部
１２ｂ  第２曲面部
１２ｃ  平面
１４  強化繊維
１６  第１コア部
１６ａ  突起部
１８  第２コア部
２０  軸流式圧縮機
２２  ディスク
２２ａ  嵌合部
２２ｂ  第１嵌合部
２２ｃ  第２嵌合部
２２ｄ  装着部
２４  固定部材
３２  追加翼部材
Ｃ１  第１仮想円
Ｃ２  第２仮想円
【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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【図１０】
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