(57)【要約】【課題】遠心流体機械及び遠心圧縮機の吸込ケーシングにおいて、ノズル部からの流れを環状流路部周方向に十分に広げ、且つ環状流路部の軸方向長さを長くする事なく環状流路内の流速を低減してインレットガイドベーン部での剥離を抑制し、羽根車流入流れの一様性を向上させる遠心流体機械の吸込ケーシングを提供する。【解決手段】吸込ケーシングの軸方向中心を通り羽根車回転軸に垂直な断面中に定義された羽根車回転軸を原点とした二次元直交座標系を定義し、断面中において、環状流路部の外径側壁面と接するように、吸込口から径方向内側へと伸びてノズル部を形成する１対のノズル側壁を形成し、更にノズル側壁の接線の傾きの値が、吸込口から、ノズル側壁と環状流路部外径側壁面との接点まで同符合で、且つノズル部と環状流路部の合流部付近にただ１つの極値を持つように構成する。【選択図】図１
2011117402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠心流体機械の吸込ケーシングにおいて、前記吸込ケーシングの軸方向中心を通り前記羽根車回転軸に垂直な断面中に定義された前記羽根車回転軸を原点とした二次元直交座標系を定義し、前記断面中において、環状流路部の外径側壁面と接するように、前記吸込口から径方向内側へと伸びてノズル部を形成する１対のノズル側壁を形成し、更に前記ノズル側壁の接線の傾きの値が、前記吸込口から、前記ノズル側壁と前記環状流路部外径側壁面との接点まで同符合で、且つ前記ノズル部と前記環状流路の合流部付近にただ１つの極値を持つ事を特徴とする、遠心流体機械の吸込ケーシング。
【請求項２】
前記請求項１に記載の遠心流体機械及び遠心圧縮機の吸込ケーシングにおいて、前記ノズル部と前記環状流路の合流部における流路断面積Ａ１３ｇと、前記吸込ケーシング直後に設置される羽根車の目玉面積Ａｅとの比Ａ１３ｇ／Ａｅが、１．８０≦Ａ１３ｇ／Ａｅ≦２．６５である事を特徴とする、遠心流体機械の吸込ケーシング。
【請求項３】
回転軸の周方向に設けられた複数の可動インレットガイドベーンと、前記回転軸の長手方向に設けられた複数の羽根車と、該各羽根車の半径方向外側にあって羽根車出口から流入する流体の動圧を静圧へと変換するディフューザと，該各ディフューザの下流にあって次段羽根車へと流体を導くリターンチャネルを備えた遠心流体機械に、前記複数の可動インレットガイドベーンを介して流体を導入するための遠心流体機械の吸込ケーシングにおいて、
該吸込ケーシングは、吸込口から流体導入し、外壁と内壁とで回転軸の周方向に設けられた前記複数の可動インレットガイドベーンの周方向外側に環状流路部を形成し、前記吸込口の反対側の環状流路部を形成する外壁と内壁は、回転軸を中心とする同心円に沿って配置され、前記吸込口側の環状流路部を形成する外壁は、前記吸込口に向かう曲面に沿って配置されるとともに、前記吸込口は前記外壁の同心円よりも外側に配置されたことを特徴とする遠心流体機械の吸込ケーシング。
【請求項４】
請求項３記載の遠心流体機械の吸込ケーシングにおいて、
前記吸込口に向かう前記外壁の曲面の接線の傾きは、同符合で、且つ１つの極値を持つ事を特徴とする遠心流体機械の吸込ケーシング。
【請求項５】
請求項３記載の遠心流体機械の吸込ケーシングにおいて、
前記吸込口側の環状流路部を形成する内壁は、回転軸を中心とする同心円に沿って配置されたことを特徴とする遠心流体機械の吸込ケーシング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体機械の一つである遠心送風機及び遠心圧縮機に係り、特にその吸込ケーシングに関するものである。なお以下の説明では、これらを総称して遠心流体機械と呼称することにする。
【背景技術】
【０００２】
従来の遠心送風機及び遠心圧縮機などの遠心流体機械の吸込ケーシングの例を、図１０を用いて説明する。図１０は、吸込ケーシングを具備した従来の多段遠心流体機械の羽根車回転軸に平行な面における断面図（以下、縦断面図）である。
【０００３】
従来の多段遠心流体機械の空気導入部分には、円形断面を有する吸込側配管１と、吸込口２ａで接続され遠心流体機械へと流れを導く吸込ケーシング２が備えられている。吸込ケーシング２の下流には、初段羽根車６ａへの流入流れに任意の旋回速度を付与するための円形翼列であるインレットガイドベーン（以下ＩＧＶ）３が取り付けられており、このＩＧＶ３は翼取付角を任意に変更出来るよう，回転可能な可動機構４を備えている。
【０００４】
更に多段遠心流体機械では、羽根車回転軸５に装着された複数の羽根車６ａ〜６ｄと、各羽根車６ａ〜６ｄの半径方向外側にあって羽根車出口から流入する流体の動圧を静圧へと変換するディフューザ７ａ〜７ｄと、ディフューザ７ａ〜７ｃの下流にあって次段羽根車入口へと流体を導くリターンチャネル８ａ〜８ｃと、最終段のディフューザ７ｄの下流にあって、吐出口１０ａで円形断面の吐出側配管９と接続された吐出ケーシング１０を備えている。
【０００５】
なお、羽根車回転軸５は、軸受ケース１１に保持された軸受１２で、両端部を支承されている。また、吸込口２ａと吐出口１０ａは、羽根車回転軸５と直交する方向に取り付けられている。
【０００６】
概ね以上のように構成された遠心流体機械において、本発明ではこの内の、吸込ケーシング２の構造の改良に関わるものであるので、当該部分についてより詳細に説明する。図１１は、図１０中に記載のＡ−Ａ断面を示している。尚、Ａ−Ａ断面からはＩＧＶ３は見えないが、流体の流れ方向を明示する意味もあって参考として図１１ではＩＧＶ３も示している。また図１２は、図１０の吸込ケーシング２並びにＩＧＶ３のみ取り出した場合の断面斜視図を示す。以下これらの図を用いて説明を行なうが、図１１を中心に説明を行ない、必要に応じて他の図を参照する。
【０００７】
図１１において、吸込ケーシング２は、吸込口２ａと、吸込口２ａから伸びてノズル部２ｂを成すノズル側壁２ｃと、ノズル部２ｂからの流れを周方向へ行き渡らせるための環状流路部２ｄとから構成される。
【０００８】
環状流路部２ｄの構造は、壁面を斜線で示す斜視図の図１２に良く表現されており、環状流路部２ｄは、径方向を内径側壁面２ｅと外径側壁面２ｆとで囲まれ、更に羽根車回転軸５方向に幅を有する流路として形成されている。環状流路部２ｄの内径側壁面２ｅは、図１０の縦断面図中では吸込側から吐出側へ向かって径方向内側へと傾斜した構造となっている。図１０のＩＧＶ３の流体入口の左側側壁が傾斜している部分がこれに相当する。
【０００９】
再度図１１に戻り説明すると、ノズル部２ｂから環状流路部２ｄへと流入する流れｆが周方向に十分広がらない場合、流れが噴流状となって高流速の流れがノズル部２ｂと環状流路部２ｄの合流部付近ＢのＩＧＶ翼間流路へと選択的に流れ込む。このため、ＩＧＶ３へと流れ込む流れの周方向非一様性が高まる。
【００１０】
更にこの場合、ノズル部２ｂと環状流路部２ｄの合流部付近Ｂでは、ＩＧＶ３へと流れ込む際の径方向流速が高まる。特に図１１に示すようにＩＧＶ３が回転軸５を中心として放射状に取り付けてある場合に、ノズル側壁２ｃと環状流路の外径壁２ｆとが接続する付近ＣのＩＧＶ翼入口角度と流れ角との差が大きくなり、図１１に示す剥離域２ｇが生じる。この剥離域２ｇは、図１１の断面図に示すように、ノズル部２ｂ側のＩＧＶ３（従って図の下半分のＩＧＶ３）において発生する。以上から、羽根車流入流れの非一様性が高まって羽根車効率が低下すると同時に、吸込ケーシング内部の圧力損失が増大して大幅な性能低下を招く。
【００１１】
ノズル部２ｂからの流れをｆのように周方向へと広げ、環状流路部２ｄ内の流れを周方向に一様化してＩＧＶ３へ流入させるため、下記特許文献１、特許文献２に記載のようにノズル部２ｂや環状流路部２ｄに整流板を設置した例がある。
【００１２】
また、環状流路部２ｄ中の流れを全周に十分に行き渡らせ、ＩＧＶ３への流入流れを周方向に一様化するためには、図１２に顕著に表現されている環状流路部２ｄの流路断面積（壁面２ｅと２ｆで囲まれた領域）を大きくする事も効果がある。環状流路部２ｄの断面積が大きければ環状流路２ｄ内を流れが回り込み易くなり、更に環状流路２ｄ内の流速が低減するためＩＧＶ３への流入速度も遅くなり、ＩＧＶ３での剥離が生じにくくなる。ＩＧＶ３で剥離が生じにくくなる事で羽根車流入流れの一様性が高まり、羽根車の効率低下が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平１０−３１８１９１号公報
【特許文献２】特開２００６−２００４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
特許文献１や特許文献２に記載の吸込ケーシングによれば、内部に整流板を取り付けることで、ＩＧＶ３で剥離が生じにくくなり、羽根車流入流れの一様性が高まり、羽根車の効率低下が抑制されることが期待できるが、その一方で構造が複雑になるという問題がある。
【００１５】
また、環状流路部２ｄの流路断面積を大きくするには、環状流路の軸方向長さを長くすれば良いが、環状流路の軸方向長さを長くすると装置が大型化し、軸受スパンが長くなって回転軸の危険速度が低下してしまうという問題を招来する。
【００１６】
本発明は上記従来技術の不具合を解決するためのもので、吸込ケーシングノズル部からの流れを環状流路部２ｄ周方向に十分に広げ、羽根車流入流れの一様性を向上させる遠心流体機械の吸込ケーシングを提供する事を目的とする。
【００１７】
また、環状流路部２ｄの軸方向長さを長くする事なく環状流路内の流速を低減し、ＩＧＶ部での剥離を抑制して羽根車流入流れの一様性を向上させる遠心流体機械の吸込ケーシングを提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の遠心流体機械の吸込ケーシングでは、吸込ケーシングの軸方向中心を通り羽根車回転軸に垂直な断面中に定義された羽根車回転軸を原点とした二次元直交座標系を定義し、断面中において、環状流路部の外径側壁面と接するように、吸込口から径方向内側へと伸びてノズル部を形成する１対のノズル側壁を形成し、更にノズル側壁の接線の傾きの値が、吸込口から、ノズル側壁と環状流路部外径側壁面との接点まで同符合で、且つノズル部と環状流路の合流部付近にただ１つの極値を持つ。
【００１９】
また、ノズル部と環状流路の合流部における流路断面積Ａ１３ｇと、吸込ケーシング直後に設置される羽根車の目玉面積Ａｅとの比Ａ１３ｇ／Ａｅが、１．８０≦Ａ１３ｇ／Ａｅ≦２．６５とするのがよい。
【００２０】
本発明では、回転軸の周方向に設けられた複数の可動インレットガイドベーンと、回転軸の長手方向に設けられた複数の羽根車と、各羽根車の半径方向外側にあって羽根車出口から流入する流体の動圧を静圧へと変換するディフューザと，各ディフューザの下流にあって次段羽根車へと流体を導くリターンチャネルを備えた遠心流体機械に、複数の可動インレットガイドベーンを介して流体を導入するための遠心流体機械の吸込ケーシングにおいて、吸込ケーシングは、吸込口から流体導入し、外壁と内壁とで回転軸の周方向に設けられた複数の可動インレットガイドベーンの周方向外側に環状流路部を形成し、吸込口の反対側の環状流路部を形成する外壁と内壁は、回転軸を中心とする同心円に沿って配置され、吸込口側の環状流路部を形成する外壁は、吸込口に向かう曲面に沿って配置されるとともに、吸込口は外壁の同心円よりも外側に配置された。
【００２１】
また吸込口に向かう前記外壁の曲面の接線の傾きは、同符合で、且つ１つの極値を持つのがよい。
【００２２】
また吸込口側の環状流路部を形成する内壁は、回転軸を中心とする同心円に沿って配置されるのがよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の遠心流体機械の吸込ケーシングによれば、簡単な構成でノズル部からの流れを環状流路部周方向に十分に広げ、且つ環状流路部の軸方向長さを長くする事なく環状流路内の流速を低減してＩＧＶ部での剥離を抑制し、吸込ケーシング内部での圧力損失を低減させると同時に羽根車流入流れの一様性を向上させる事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の遠心流体機械の吸込ケーシングの軸方向中心を通る断面図。
【図２】本発明の遠心流体機械の縦断面図。
【図３】本発明の遠心流体機械の吸込ケーシング断面斜視図。
【図４】図１の下半分右側の形状を拡大して示した図。
【図５】吸込ケーシングの、ノズル側壁の接線の傾きの変化を表した図。
【図６】ノズル部と環状流路部の合流部面積Ａ１３ｇと、羽根車目玉面積Ａｅを説明する図。
【図７】吸込ケーシングのＡ１３ｇ／Ａｅの値と断熱効率ηａｄとの関係を表す図。
【図８】Ａ１３ｇ／Ａｅ＝１．４、２．１それぞれの流体解析結果を示した図。
【図９】吸込ケーシングのＡ１３ｇ／Ａｅの値とノズル部等価拡大角θとの関係を表す図。
【図１０】従来の遠心流体機械の縦断面図。
【図１１】従来の遠心流体機械の吸込ケーシングの軸方向中心を通る断面図。
【図１２】従来の遠心流体機械の吸込ケーシング断面斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を適用した遠心流体機械の吸込ケーシングについて図を用いて説明する。
【実施例】
【００２６】
図２は、本発明の遠心流体機械の縦断面図である。本発明の遠心流体機械は、円形断面を有する吸込側配管１と、吸込口１３ａで接続され遠心圧縮機へと流れを導く吸込ケーシング１３を備えている。吸込ケーシング１３の下流にはＩＧＶ３が取り付けられており、このＩＧＶ３は翼取付角が任意に変更出来るよう可動機構４を備えている。
【００２７】
更に、羽根車回転軸５に装着され流体にエネルギを付与する複数枚の羽根車６ａ〜６ｄと、各羽根車６ａ〜６ｄの半径方向外側にあって羽根車出口から流入する流体の動圧を静圧へと変換するディフューザ７ａ〜７ｄと、ディフューザ７ａ〜７ｃの下流にあって次段羽根車入口へと流体を導くリターンチャネル８ａ〜８ｃと、最終段のディフューザ７ｄの下流にあって、吐出口１０ａで円形断面の吐出側配管９と接続された吐出ケーシング１０が備えられている。
【００２８】
本実施例では、ディフューザ７ａ〜７ｄは円周方向に間隔を置いて配置された複数の翼を有する羽根付ディフューザであるが、翼を有しないベーンレスディフューザを用いても良い。リターンチャネル８ａ〜８ｃは、流体の流れを整流するため周方向に間隔を置いて配置された翼を有する。羽根車回転軸５は、軸受ケース１１に保持された軸受１２で、両端部を支承されている。
【００２９】
ここで、吸込ケーシング１３の形状について、図１と図３を用いて説明する。図１は、図２中のＢ−Ｂ断面で示される吸込ケーシング１３の軸方向中心を通る断面図を示している。図３は、図２中の吸込ケーシングを斜め上方から見た斜視図である。尚、Ｂ−Ｂ断面中ではＩＧＶ３はケーシング壁面に隠れて見えないが、流体の流れ方向を明示する意味もあって参考のため図１にはＩＧＶ３も示してある。以下これらの図を用いて説明を行なうが、図１を中心に説明を行ない必要に応じて他の図を参照する。
【００３０】
図１において、吸込配管１内を流れる流体は、吸込口１３ａから吸込ケーシング１３内に流入する。吸込ケーシング内に流入した流体は、吸込口１３ａから径方向内側へと伸びるノズル側壁１３ｃで形成されるノズル部１３ｂを通過する。ノズル部１３ｂからの流れを周方向へ十分回り込ませてＩＧＶ３へ一様に流入させるため、ノズル部１３ｂの下流には、径方向を環状流路内径側壁面１３ｅと環状流路外径側壁面１３ｆとで囲まれ、更に羽根車回転軸５方向に幅を有する環状流路部１３ｄが形成される。また、ノズル部１３ｂと環状流路部１３ｄとは合流部１３ｇにおいて連結される。
【００３１】
この環状流路部１３ｄの構造は、壁面を斜線で示す斜視図の図３に良く表現されており、環状流路部１３ｄは環状流路内径側壁面１３ｅと環状流路外径側壁面１３ｆとで囲まれた領域であることがよくわかる。また、図３に示すように、環状流路内径側壁面１３ｅは、羽根車回転軸５と平行になるように形成されている。
【００３２】
なお、先ほども説明したように、ノズル部１３ｂから環状流路部１３ｄへと流れ込む際に流れが周方向に十分広がらない場合には、噴流状の高流速流が合流部１３ｇ付近のＩＧＶ３の翼間流路を選択的に流れ込む。このため前述した様に、ＩＧＶ流入流れの周方向非一様性が高まると共にＩＧＶ翼間流路に大きな剥離域を生じる。その結果、吸込ケーシング内の圧力損失が増大すると共に羽根車効率が大幅に低下してしまう。
【００３３】
本発明の遠心流体機械の吸込ケーシングは、以上のように構成されているが、ここで図１を、従来例として説明した図１１と比較してみると、回転軸５に対して下半分の形状が相違していることが明らかである。この相違は、従来例では環状流路２ｄの外径壁２ｆが回転軸５の円周上に形成され、その範囲がノズル部２ｂにまで延伸しているのに対し、本発明では環状流路外径側壁面１３ｆの上半分程度が円周上にあるに過ぎない。下半分では円周（点線）から離れた位置に環状流路外径側壁面１３ｆがある。この形状について更に詳細に説明する。
【００３４】
図４は、図１の下半分右側の形状を拡大して示した図であり、合流部１３ｇを、ノズル側壁１３ｃと環状流路外径側壁面１３ｆの交点から上流側に向かって環状流路外径側壁面１３ｆと同一半径で延長した円弧１３ｈと、ノズル１３ｂの中心線１３ｉとで接する直線を、羽根車軸方向に延長した平面として定義する。そして、合流部１３ｇより吸込口１３ａ側の流路をノズル部１３ｂ、合流部１３ｇより下流側の流路を環状流路部１３ｄとして定義する。
【００３５】
ノズル部１３ｂから環状流路部１３ｄへの流入流れを周方向に十分広げるため、本実施例の吸込ケーシング１３では、ノズル側壁１３ｃと環状流路外径側壁面１３ｆを、図４及び図５のように形成している。図４は図１から、ノズル側壁１３ｃの内で紙面右側に存在するノズル側壁と環状流路外径側壁面１３ｆの一部分のみ抜粋して記載した略図に、ノズル側壁１３ｃの代表点３点における接線１３ｈを記載したものである。図４に記載の原点ｏは羽根車回転軸５の位置に相当し、二次元直交座標系ｏ−ｘ−ｙを構成している。また図５は、図４記載のノズル側壁１３ｃの接線１３ｈの傾きの値をｄｙ／ｄｘとして定義し、本実施例におけるｄｙ／ｄｘのｘ方向への変化を示している。
【００３６】
図４に示すように本実施例では、ノズル側壁１３ｃと環状流路外径側壁面１３ｆとが交点で接するよう形成し、更に図５に示すようにノズル側壁１３ｃの接線１３ｈの傾きの値を、吸込口１３ａから、ノズル側壁１３ｃと環状流路外径側壁面１３ｆとの接点まで同符合（正の値。紙面左側に存在するノズル側壁では、負の値となる）とし、且つ合流部１３ｇ付近でただ１つの極小値を取るよう形成している。
【００３７】
本構成とする事で、以下の効果がある。まず、本実施例のように、ノズル側壁１３ｃと環状流路外径側壁面１３ｆとが接するよう形成した事で、交点での剥離を防止する事が可能となる。また本実施例のように、ノズル側壁１３ｃの接線１３ｈの傾きの値を、吸込口１３ａから、ノズル側壁１３ｃと環状流路外径側壁面１３ｆとの接点まで同符合とする事で、  Ｂ−Ｂ断面（図２）上の図１の一対のノズル側壁１３ｃ間の距離が、下流側に漸次広がる形状となる。
【００３８】
このため、ノズル部１３ｂから環状流路部１３ｄへと流れ込む流れを周方向に広げる事が出来る。更に、吸込口１３ａ付近で流路断面積を急拡大すると、吸込口１３ａ付近のノズル側壁１３ｃの壁面境界層厚さが急増してしまい、その下流でノズル側壁１３ｃ間距離を幾ら広げていても、吸込口１３ａからの主流が十分周方向に広がらなくなるが、本実施例では紙面左側に存在するノズル側壁１３ｃの接線の傾きが合流部１３ｇ付近で極小値を取る形状とする事で、吸込口１３ａ付近での流路断面積の増加割合を低減している。
【００３９】
これにより、本領域におけるノズル側壁面上の境界層厚さの増加を抑制し、ノズル部１３ｂから環状流路部１３ｄへと流れ込む流れを十分周方向に広げる事が可能となる。また、ノズル側壁１３ｃの接線１３ｈの傾きが極小値をとる部分より下流側では、接線１３ｈの傾きの値を単調増加としている。これにより、ノズル側壁１３ｃの形状が波状となる事を防ぎ、環状流路外径側壁面１３ｆへと滑らかに接する事が可能となる。
【００４０】
尚、本実施例では段数４段の多段遠心流体機械を例に挙げて説明したが、その他の遠心流体機械にも本発明を適用出来る事は言うまでもない。
【００４１】
以上の構成により、吸込ノズル１３ｂから環状流路１３ｄへ流入する流れを周方向へ十分に広げ、羽根車流入流れの一様性を向上させる事が出来る。
【００４２】
また本発明では、環状流路外径側壁面１３ｆと環状流路内径側壁面１３ｅにより環状流路１３ｄを形成しているが、この断面積は円周上のどの位置の可動インレットガイドベーンに対してもほぼ均等であり、局所的に狭いということがない。このことは、インレットガイドベーンを回転して翼取付角を変更した結果として、例えば図１の環状流路部１３ｄ右側の流路抵抗が大きくなり、流体が流入しにくくなった場合であっても、環状流路部１３ｄ左側からの回り込みが円滑に行なわれることを意味する。
【００４３】
次に図６を用いて本発明の構造を数値表現した場合の適正解を求めることについて説明する。本発明では図６に示す合流部１３ｇにおける流路断面積Ａ１３ｇと、吸込ケーシング直後に設置される羽根車６ａの目玉面積Ａｅとの比Ａ１３ｇ／Ａｅが、１．８０≦Ａ１３ｇ／Ａｅ≦２．６５となるよう構成する。Ａ１３ｇ／Ａｅを１．８０≦Ａ１３ｇ／Ａｅ≦２．６５となるよう構成する理由を、以下の図を用いて説明する。
【００４４】
まず図７は、Ａ１３ｇ／Ａｅの値を種々変化させ、吸込ケーシング入口から初段ディフューザ出口までを模擬した遠心流体機械内部流れを流体解析で求め、得られた断熱効率ηａｄの値をプロットしたものである。また図中には、これらプロット間を結ぶ近似曲線も示している。図の横軸にはＡ１３ｇ／Ａｅを、縦軸には断熱効率ηａｄを示している。
【００４５】
図より、Ａ１３ｇ／Ａｅ＝２．２５付近で断熱効率ηａｄは最大となり、また１．８０≦Ａ１３ｇ／Ａｅ≦２．６５であればＡ１３ｇ／Ａｅ＝２．２５付近の最大断熱効率ηａｄに対する効率低下量１％の範囲内である事が分かる。この理由を、図８と図９を用いて説明する。
【００４６】
図８は、提案したＡ１３ｇ／Ａｅの範囲よりも小さいＡ１３ｇ／Ａｅとして１．４の場合と、提案したＡ１３ｇ／Ａｅの範囲であるＡ１３ｇ／Ａｅ＝２．１の場合の、それぞれの吸込ケーシング内部の流線を示したものである。尚、流線には白から黒の色付けが成されており、黒色になるほど圧力損失が大きい事を示している。
【００４７】
図８より、Ａ１３ｇ／Ａｅ＝１．４の場合（同図左）は、ノズル部１３ｂからの流れが環状流路部１３ｄへ流入する際、流れが周方向に十分広がらずに噴流状となり、ノズル部１３ｂの真上で流れが環状流路内径側壁面１３ｅと衝突して損失が増大し、加えてＩＧＶ３の翼間流路での損失が大きく、ＩＧＶ３の下流側の流れの非一様性が高まっている事が分かる。Ａ１３ｇ／Ａｅ＝２．１の場合（同図右側）流れがスムーズであることがわかる。
【００４８】
一方図９は、検討した各吸込ケーシング形状の吸込口１３ａと合流部１３ｇの断面と断面積同一かつ断面形状が円である断面を仮定し、この断面における以下の式（１）で示される等価直径Ｄｅｑを用い、以下の式（２）で示される等価拡大角θとＡ１３ｇ／Ａｅの関係を示したものである。
【００４９】
【数１】
2011117402.tif 000003
【００５０】
【数２】
2011117402.tif 000004
【００５１】
尚、Ｄｅｑ＿１３ａとＤｅｑ＿１３ｇはそれぞれ吸込口１３ａと合流部１３ｇでの等価直径を、Ａ１３ａは吸込口１３ａと合流部１３ｇでの流路断面積を、Ｌは吸込口１３ａから合流部１３ｇまでの流路長さを表している。
【００５２】
図９より、本実施例で述べた１．８０≦Ａ１３ｇ／Ａｅ≦２．６５の範囲において０゜≦θ≦１５゜となる。減速流路における流路等価拡大角が大きくなり過ぎると、減速が過大となって流れが壁面で剥離し圧力損失が増大するが、本実施例の場合、Ａ１３ｇ／Ａｅが２．６５を超えると吸込口１３ａから合流部１３ｇに至る流路において減速が大きくなり過ぎ、ノズル側壁１３ｃで流れが剥離して損失が増大する。よって、Ａ１３ｇ／Ａｅには最適な範囲が存在する。
【００５３】
遠心流体機械の流量と羽根車目玉面積Ａｅとは、基本的には比例の関係になる。吸込ケーシングの大きさは遠心圧縮機を流れる流量で定まるため、合流部面積Ａ１３ｇをＡｅで無次元化すれば、流量が変化した場合（つまり吸込ケーシングの大きさが異なる場合）にも本発明で提案したＡ１３ｇ／Ａｅの範囲は適用出来る。
【００５４】
また、図３に示すように本発明では、環状流路内径側壁面１３ｅを羽根車回転軸５と平行になるよう形成している。これにより、環状流路１３ｄの軸方向幅を大きくしなくても、環状流路１３ｄの流路断面積を大きくでき、環状流路１３ｄ内の流れを全周に渡り行き渡らせる事が可能となる。
【００５５】
以上の構成により、吸込ノズル１３ｂから環状流路１３ｄへ流入する流れを圧力損失を増大させる事なく周方向へ十分に広げ、ＩＧＶ３の翼間流路での剥離を抑制しつつ羽根車流入流れの一様性を向上させる事が出来る。
【００５６】
尚、本発明では段数４段の多段遠心流体機械を例に挙げて説明したが、その他の遠心流体機械にも本発明を適用出来る事は言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
小型で高効率な遠心流体機械を実現できるので、広い分野に適用することが期待できる。
【符号の説明】
【００５８】
１…吸込側配管
２…吸込ケーシング
２ａ…吸込口
２ｂ…ノズル部
２ｃ…ノズル側壁
２ｄ…環状流路部
２ｅ…環状流路内径側壁面
２ｆ…環状流路外径側壁面
２ｇ…インレットベーン剥離域
３…インレットガイドベーン
４…インレットガイドベーン可動機構
５…羽根車回転軸
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ…羽根車
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ…ディフューザ
８ａ、８ｂ、８ｃ…リターンチャネル
９…吐出側配管
１０…吐出ケーシング
１０ａ…吐出口
１１…軸受ケース
１２…軸受
１３…吸込ケーシング
１３ａ…吸込口
１３ｂ…ノズル部
１３ｃ…ノズル側壁
１３ｄ…環状流路部
１３ｅ…環状流路内径側壁面
１３ｆ…環状流路外径側壁面
１３ｇ…ノズル部と環状流路部の合流部
１３ｈ…環状流路外径側壁面を同一半径で延長した円弧
１３ｉ…吸込ノズル中心線
１３ｊ…ノズル側壁における接線
ｄｙ／ｄｘ…ノズル側壁の接線の傾き
Ａ１３ｇ…ノズル−環状流路合流部における流路断面積
Ａｅ…羽根車目玉面積
ηａｄ…断熱効率
Ｄｅｑ＿１３ａ…吸込口等価直径
Ｄｅｑ＿１３ｇ…ノズル−環状流路合流部等価直径
Ａ１３ａ…吸込口面積
Ｌ…吸込口からノズル−環状流路合流部までの流路長さ
θ…等価拡大角
【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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【図１１】
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【図１２】
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