(57)【要約】【課題】流体の剥離を低減して十分な整流効果が得られ、効率向上を図ることができる流路形成部、ケーシングおよび遠心式回転機械を提供する。【解決手段】流体が径方向外側へ向かって流れた後に径方向内側に向かって流れる流路のうち、流体が径方向外側から内側に向かって流れる範囲に設けられて周方向に互いに間隔をあけて配される複数のリターンベーン２と、周方向に互いに隣り合うリターンベーン２の圧力面４と負圧面７との間に設けられ、圧力面４との間、および、負圧面７との間にそれぞれ流体を案内するスプリッタＳと、を備え、スプリッタＳは、少なくともリターンベーン２の径方向外側の端部６から径方向内側に向かって延び、スプリッタＳの径方向内側の端部１５は、リターンベーン２の径方向内側の端部１６よりも径方向外側に配されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が径方向外側へ向かって流れた後に径方向内側に向かって流れる流路を形成する遠心式回転機械の流路形成部であって、
前記流路のうち前記流体が径方向外側から内側に向かって流れる範囲に設けられて周方向に互いに間隔をあけて配される複数のリターンベーンと、
周方向に互いに隣り合う前記リターンベーンの圧力面と負圧面との間に設けられ、前記圧力面との間、および、前記負圧面との間にそれぞれ前記流体を案内するスプリッタと、を備え、
前記スプリッタは、少なくとも前記リターンベーンの径方向外側の端部から径方向内側に向かって延び、前記スプリッタの径方向内側の端部は、前記リターンベーンの径方向内側の端部よりも径方向外側に配されている流路形成部。
【請求項２】
前記スプリッタは、
前記リターンベーンの径方向外側の端部よりも径方向外側に向かって延びている請求項１に記載の流路形成部。
【請求項３】
前記流路のうち前記流体が径方向内側から外側に向かって流れる範囲に設けられて周方向に互いに間隔をあけて配される複数のディフューザベーンを備え、
前記スプリッタは、その上流側の端部が、周方向に隣り合う前記ディフューザベーンの間にそれぞれ配されている請求項１又は２に記載の流路形成部。
【請求項４】
前記スプリッタは、
周方向で隣り合う前記リターンベーンの圧力面と負圧面との周方向中央位置よりも、負圧面側に配されている請求項１から３の何れか一項に記載の流路形成部。
【請求項５】
前記圧力面から前記スプリッタまでの周方向の距離が、前記圧力面から前記負圧面までの距離に対して５／６よりも小さい請求項１から４の何れか一項に記載の遠心式回転機械の流路形成部。
【請求項６】
前記圧力面と前記スプリッタとの周方向の距離をＧ１とし、前記スプリッタと前記負圧面との周方向の距離をＧ２とした場合に、前記スプリッタはＧ１：Ｇ２＝２：１となる位置に配されている請求項１から４の何れか一項に記載の遠心式回転機械の流路形成部。
【請求項７】
前記リターンベーンの長手方向の寸法よりも、前記リターンベーンの圧力面と負圧面との間に配されている前記スプリッタの長手方向の寸法が短く形成される請求項１から６の何れか一項に記載の流路形成部。
【請求項８】
請求項１から７の何れか一項に記載の流路形成部を備えるケーシング。
【請求項９】
請求項８に記載のケーシングを備える遠心式回転機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流路形成部、ケーシング、および、遠心式回転機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のインペラを有した多段ポンプや多段遠心圧縮機等の遠心式回転機械が知られている。このような遠心式回転機械は、リターン流路を有するケーシングによって複数のインペラが覆われている。インペラの各段から流出した流体は、それぞれリターン流路を介して次段へと導かれるようになっている。一般に、リターン流路は、次段のインペラの直前となる位置に複数のリターンベーンを備えている。複数のリターンベーンは、周方向流れを打ち消すなど流体を整流して次段のインペラに流入させる。これらリターンベーンは、リターン流路の周方向に互いに間隔をあけて配されている。また、これらリターンベーンは、流体の旋回方向に向かって凸となる弧状に形成されている。リターンベーンは、凸状となる側が負圧面となり、その反対の凹状となる側が圧力面となる。
【０００３】
複数のリターンベーンの下流側端部近傍には、各リターンベーンの負圧面側に剥離領域が形成される場合がある。剥離領域が形成された場合、流体の圧力損失が増加するなど、遠心式回転機械の性能が低下してしまう可能性があった。そこで、周方向に隣り合うリターンベーンの下流側端部間の周方向中央にスプリッタベーンを配置して、リターン流路内における剥離領域を低減させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２８６１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述したリターン流路は、流体の流れの向きを径方向外側から径方向内側に変えるリターン部を備えている。リターン部は、装置の大型化を低減するなどの理由から極小さな曲率半径で湾曲形成される場合が多い。
一方で、上述したリターンベーンは、その長手方向の寸法が長いほど、流体の周方向成分を打ち消すなどの整流効果が向上できる。そのため、リターンベーンの始端は、リターン部に隣接する場合が多い。
【０００６】
しかしながら、リターン部の湾曲した内周側部分と、リターンベーンの外周側部分（上流側端部）の負圧面とは、それぞれ剥離が生じやすい。そのため、これらリターン部の内周側部分と、リターンベーンの負圧面とが近接する部分は、剥離領域がより一層形成され易くなってしまう。剥離領域が形成されると、十分な整流効果が得られず、遠心式回転機械の効率向上が困難になってしまう。
【０００７】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、流体の剥離を低減して十分な整流効果が得られ、効率向上を図ることができる流路形成部、ケーシングおよび遠心式回転機械を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために以下の構成を採用する。
この発明に係る流路形成部は、流体が径方向外側へ向かって流れた後に径方向内側に向かって流れる流路を形成する遠心式回転機械の流路形成部であって、前記流路のうち前記流体が径方向外側から内側に向かって流れる範囲に設けられて周方向に互いに間隔をあけて配される複数のリターンベーンと、周方向に互いに隣り合う前記リターンベーンの圧力面と負圧面との間に設けられ、前記圧力面との間、および、前記負圧面との間にそれぞれ前記流体を案内するスプリッタと、を備え、前記スプリッタは、少なくとも前記リターンベーンの径方向外側の端部から径方向内側に向かって延び、前記スプリッタの径方向内側の端部は、前記リターンベーンの径方向内側の端部よりも径方向外側に配されている。
このように構成することで、周方向に互いに隣り合うリターンベーンの間の流路のうち径方向外側の領域を、スプリッタによって２つの細い流路に分割することができる。そのため、リターンベーンの径方向外側の端部付近の負圧面から流体が剥離することを抑制できる。また、スプリッタの径方向内側の端部が、リターンベーンの径方向内側の端部と径方向で同じ位置又は径方向内側にある場合よりも、スプリッタと流体との接触面積を低減して圧力損失を抑制できる。
【０００９】
さらに、この発明に係る流路形成部は、上記流路形成部において、前記スプリッタが、前記リターンベーンの径方向外側の端部よりも径方向外側に向かって延びていてもよい。
このように構成することで、スプリッタによりリターンベーンの上流側で流体の周方向成分を打ち消すことができる。その結果、流体の周方向成分により掛かるリターンベーンの径方向外側の端部の負荷を軽減できる。
【００１０】
さらに、この発明に係る流路形成部は、上記流路形成部において、前記流路のうち前記流体が径方向内側から外側に向かって流れる範囲に設けられて周方向に互いに間隔をあけて配される複数のディフューザベーンを備え、前記スプリッタの上流側の端部が、周方向に隣り合う前記ディフューザベーンの間にそれぞれ配されていてもよい。
このように構成することで、ディフューザベーンの出口で生じる流体の失速を低減できる。
【００１１】
さらに、この発明に係る流路形成部は、上記流路形成部において、前記スプリッタが、周方向で隣り合う前記リターンベーンの圧力面と負圧面との周方向中央位置よりも、負圧面側に配されていてもよい。
このように構成することで、スプリッタよりも負圧面側の流路をより細く形成することができるため、負圧面側に生じる剥離をより一層低減できる。
【００１２】
さらに、この発明に係る流路形成部は、上記流路形成部において、前記圧力面から前記スプリッタまでの周方向の距離が、前記圧力面から前記負圧面までの距離に対して５／６よりも小さくてもよい。
このように構成することで、スプリッタが剥離領域に取り込まれてしまい十分な整流効果が得られなくなることを抑制できる。
【００１３】
さらに、この発明に係る流路形成部は、上記流路形成部において、前記圧力面と前記スプリッタとの周方向の距離をＧ１とし、前記スプリッタと前記負圧面との周方向の距離をＧ２とした場合に、前記スプリッタはＧ１：Ｇ２＝２：１となる位置に配されていてもよい。
このように構成することで、スプリッタが剥離領域に取り込まれることなしに、流体の剥離領域を効率よく抑制することができる。
【００１４】
さらに、この発明に係る流路形成部は、上記流路形成部において、前記リターンベーンの長手方向の寸法よりも、前記リターンベーンの圧力面と負圧面との間に配されている前記スプリッタの長手方向の寸法が短く形成されていてもよい。
このように構成することで、スプリッタによる圧力損失を抑制しつつ、剥離領域の発生を低減することができる。
【００１５】
さらに、この発明に係るケーシングは、上記流路形成部を備えている。
さらに、この発明に係る遠心式回転機械は、上記ケーシングを備えている。
これにより、流路において剥離領域が生じることを抑制できるため、流体を円滑に流すことができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明に係る流路形成部、ケーシング、および、遠心式回転機械によれば、流体の剥離を十分に低減して、効率向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の第一実施形態における遠心式回転機械である遠心ポンプの概略構成を示している。
【図２】この発明の第一実施形態における遠心ポンプのリターン流路の断面図である。
【図３】図２の下流側流路の部分拡大図である。
【図４】この発明の第一実施形態におけるスプリッタの径方向長さを示す断面図である
【図５】この発明の第一実施形態におけるリターン流路の下流側流路で生じる圧力損失に対するスプリッタの径方向内側の端部位置の関係を示すグラフである。
【図６】この発明の第一実施形態におけるスプリッタの周方向の各位置における整流効果を示すグラフである。
【図７】この発明の第二実施形態におけるリターン流路の拡大断面図である。
【図８】この発明の第三実施形態におけるリターン流路の拡大断面図である。
【図９】この発明の第三実施形態におけるディフューザの拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明の一実施形態に係る流路形成部、ケーシング、および、遠心式回転機械を図面に基づき説明する。
図１は、この発明の第一実施形態における遠心式回転機械である遠心ポンプ１００の概略構成を示している。
図１に示すように、第一実施形態の遠心ポンプ１００は、軸線Ｏ方向に複数のインペラ１０が並んで取り付けられた回転軸５を備えている。この回転軸５は、ジャーナル軸受１０２およびスラスト軸受１０３を介してケーシング１０１に回転可能に支持されている。
【００１９】
ケーシング１０１は、複数のインペラ１０を外側から覆っている。この実施形態におけるケーシング１０１は、回転軸５の軸線Ｏ方向の前方側（図１における左側）に、外部から流体Ｇを流入させるための吸込口１０５を備え、軸線Ｏ方向の後方側（図１における右側）に、外部へ流体Ｇを流出させるための排出口１０６を備えている。
【００２０】
ケーシング１０１は、リターン流路１０４を更に備えている。リターン流路１０４は、軸線Ｏ方向で隣り合うインペラ１０同士の間に形成されている。リターン流路１０４は、インペラ１０から径方向外側に流出した流体Ｇの流れの向きを、径方向内側に変更して次段のインペラ１０へ供給する。ここで、この実施形態においては、ケーシング１０１が、リターン流路１０４を形成する流路形成部となっている 。
【００２１】
リターン流路１０４は、流体Ｇが径方向外側に向かって流れる上流側流路１０４ａと、流体Ｇの向きを径方向外側から径方向内側に向きを変えるために湾曲形成されるリターン部１０４ｂと、流体Ｇが径方向外側から内側に向かって流れる下流側流路１０４ｃとを備えている。
【００２２】
上流側流路１０４ａには、ディフューザ１１が形成されている。このディフューザ１１は、インペラ１０から径方向外側に流出した流体Ｇの運動エネルギーを圧力エネルギーに変換させる。ディフューザ１１は、周方向に互いに間隔をあけて配される複数の後述するディフューザベーン２１（図８参照）を有している。周方向に隣り合うディフューザベーン２１の間に形成される流路の断面積は、下流側ほど拡大されている。ディフューザ１１の下流側（言い換えれば、径方向外側）の端部は、リターン部１０４ｂの上流側に隣接して配置されている。
【００２３】
下流側流路１０４ｃには、リターンベーン２が形成されている。これらリターンベーン２は、前段のインペラ１０により昇圧された流体Ｇが軸線Ｏ方向に沿って次段のインペラ１０に流入するように、流体Ｇに含まれる回転成分を打ち消すなどの整流機能を有している。リターンベーン２は、リターン部１０４ｂの下流側に隣接して配置されている。つまり、流体Ｇは、各インペラ１０から流出して次段のインペラ１０に流入するまでの間に、ディフューザ１１により減速され、更にリターンベーン２によって回転成分等が打ち消されることとなる。
【００２４】
上記構成を備える遠心ポンプ１００によれば、まず、インペラ１０が回転することで、流体Ｇが吸込口１０５からケーシング１０１内に流入する。ケーシング１０１内に流入した流体Ｇは、インペラ１０によって昇圧され、リターン流路１０４を介して次段のインペラ１０へ供給される。このようにして流体Ｇは、吸込口１０５側から排出口１０６側に向かって複数のインペラ１０によって順次昇圧される。最終段のインペラ１０から流出した流体Ｇは、排出口１０６からケーシング１０１の外部に排出される。ここで、図１においては、回転軸５にインペラ１０が直列に６個設けられた多段遠心ポンプの一例を示しているが、インペラ１０の数は上記のものに限られない。
【００２５】
図２は、この発明の第一実施形態における遠心ポンプ１００のリターン流路１０４の断面図である。
図２に示すように、リターン流路１０４の下流側流路１０４ｃには、複数のリターンベーン２が周方向に互いに間隔をあけて配されている。
【００２６】
複数のリターンベーン２は、下流側流路１０４ｃにおいて、軸線Ｏ方向の吸込口１０５側の面３から軸線Ｏ方向の排出口１０６側の面（図示せず）に渡るように形成されている。これらリターンベーン２は、それぞれ流体Ｇが流れる径方向外側から内側に向かって延びている。さらに、複数のリターンベーン２は、回転軸５の回転方向とは逆方向に湾曲した弧状に形成されている。このようにリターンベーン２が湾曲した弧状に形成されていることで、リターンベーン２の圧力面４が凹状になり、流体Ｇの回転成分を効率よく打ち消すことが可能となっている。これらリターンベーン２は、弧状の凸となる側が負圧面７となり、その反対の凹となる側が圧力面４となる。
【００２７】
図３は、図２の下流側流路１０４ｃの部分拡大図である。
図２、図３に示すように、各リターンベーン２の間には、それぞれスプリッタＳが配されている。これらスプリッタＳは、リターンベーン２の上流側の端部６近傍の負圧面７から流体Ｇが剥離することを抑制する。より具体的には、スプリッタＳは、周方向で隣り合うリターンベーン２間の流路を圧力面４側と負圧面７側とに分割して２つの流路を形成する。スプリッタＳは、これら２つの流路に流体Ｇをそれぞれ案内している。
【００２８】
各スプリッタＳは、リターンベーン２と周方向に間隔をあけて配されている。各スプリッタＳは、リターンベーン２に沿うように弧状に延びている。各スプリッタＳの長手方向の寸法Ｌ１は、リターンベーン２の長手方向の寸法Ｌｒよりも短く形成されている。これらスプリッタＳは、径方向でリターンベーン２の径方向外側の端部６の位置から径方向内側に向かって延びている。これらスプリッタＳの径方向内側の端部１５は、リターンベーン２の径方向内側の端部１６よりも径方向外側に配されている。
【００２９】
この実施形態の一例におけるスプリッタＳは、周方向の幅寸法Ｗ１が一定とされており、この周方向の幅寸法Ｗ１が、径方向外側の端部６におけるリターンベーン２の幅寸法Ｗ２と同程度、又は小さく形成されている。スプリッタＳの幅寸法Ｗ１は、端部６側におけるリターンベーン２の圧力面４と負圧面７との間の距離である入口幅Ｄ２に対して十分に小さくなるようにすることが好ましい。このようにスプリッタＳの幅寸法Ｗ１および入口幅Ｄ２を設定することで、流体Ｇの流路抵抗の増加を抑制することが可能となっている。
【００３０】
図４は、この発明の第一実施形態におけるスプリッタＳの径方向長さを示す断面図である。図５は、この発明の第一実施形態におけるリターン流路１０４の下流側流路１０４ｃで生じる圧力損失に対するスプリッタＳの径方向内側の端部位置の関係を示すグラフである。
この実施形態の一例におけるスプリッタＳの長手方向の寸法Ｌ１は、リターンベーン２の長手方向の寸法Ｌｒよりも十分短く形成されている。例えば、図４に示すように、リターンベーン２の径方向長さＬ４を１００％とすると、リターンベーン２の径方向外側の端部６の配置範囲は、圧力面４と負圧面７との間で上流側７０％以内とするのが好ましく、さらに３０％の位置とするのがより好ましい。これは、流体ＧとスプリッタＳとが接触することにより発生する圧力損失と、負圧面７に生じる剥離による圧力損失とをそれぞれ含む図５の縦軸に示す全体の圧力損失が、十分に低減されるためである。つまり、スプリッタＳの径方向内側の端部１５は、リターンベーン２の径方向内側の端部１６よりも径方向外側に配されることとなる。
【００３１】
ここで、図５に示すように、リターンベーン２全体の圧力損失は、スプリッタＳの径方向内側の端部１５の配置がリターンベーン２の端部６から径方向内側に向かって３０％の位置とされた場合に最も小さくなる。また、リターンベーン２全体の圧力損失は、スプリッタＳの径方向内側の端部１５の配置が上記３０％の位置よりも径方向外側になるにつれて、次第に圧力損失が大きくなる。これは、スプリッタＳが短くなることで負圧面７に生じる剥離領域が増加するためと考えられる。
【００３２】
同様に、リターンベーン２全体の圧力損失は、スプリッタＳの径方向内側の端部１５の配置が上記３０％の位置よりも径方向内側になるにつれて、次第に圧力損失が大きくなる。この場合、スプリッタＳの径方向内側の端部１５の配置が上記３０％よりも径方向外側になる場合と比較して、圧力損失の増加率が大きくなっている。これは、スプリッタＳの長さ寸法Ｌ１が長くなることにより、剥離の抑制効果よりも、流体Ｇとの接触面積が増加することによる圧力損失の方が十分に大きくなるためと考えられる。
【００３３】
図６は、この発明の第一実施形態におけるスプリッタＳの周方向の各位置における整流効果を示すグラフである。
この図６のグラフは、縦軸を整流度、横軸をスプリッタＳの位置としている。ここで、負圧面７に対して剥離が全く生じていない理想状態の流体Ｇの流れの角度を「θBEST」、負圧面７に対する実際の流体Ｇの流れ角度を「θ」とした場合、整流度は（θ／θBEST）と示すことができる。つまり、整流度が「１」に近いほど、スプリッタＳによる整流効果が高くなり、「１」よりも低くなるにつれて、端部６の負圧面７からの流体Ｇの剥離が大きくなり整流効果が低くなることを示している。
【００３４】
図３において、「θBEST」のときの流体Ｇの向き、および、「θ」の一例における流体Ｇの向きをそれぞれ矢印で示している。また、図６におけるスプリッタＳの周方向の位置は、圧力面４側を「０」、負圧面７側を「１」として示している。つまり、上述した圧力面４と負圧面７との間の周方向中央位置Ｃが図６で示す横軸の「１／２」の位置に相当する。
【００３５】
図６に示すように、整流度は、スプリッタＳが「１／２」の位置から負圧面７側になるにつれて徐々に上昇し、「２／３」の位置で最も高くなる。この「２／３」の位置では、整流度はほぼ「１」となる。その後、「２／３」の位置よりも負圧面側になるにつれて、整流度は、「１／２」の位置から「２／３」の位置までの上昇率よりも大きな角度で減少する。そして、整流度は、「５／６」の位置において「０．９５」となる。ここで、負圧面７からの流体Ｇの剥離を抑制する上で、整流度を「０．９５」よりも大きくすることが一つの基準となっている。ここで、図６において、図示都合上、スプリッタＳが「２／３」の位置となるときに整流度が「１」となっているが、整流度が「１」に近づくだけであり、厳密にいえば整流度が「１」になることはない。
【００３６】
そのため、スプリッタＳの周方向における位置は、「１／２」の位置よりも負圧面７側の範囲で、「５／６」の位置よりも圧力面４側にすることが好ましい。スプリッタＳの周方向における位置を「５／６」以上の位置とした場合、スプリッタＳが剥離領域に取り込まれてしまうことにより整流度が低下してしまうと考えられる。
【００３７】
さらに、上記スプリッタＳの周方向における位置は、「２／３」の位置とすることがより好ましい。この「２／３」の位置とは、圧力面４とスプリッタＳとの距離を「Ｇ１」、スプリッタＳと負圧面７との距離を「Ｇ２」とした場合（図３参照）、Ｇ１：Ｇ２＝２：１の関係が成り立つ位置である。ここで、「圧力面４とスプリッタＳとの距離」とは、圧力面４とスプリッタＳの幅方向中心（軸線Ｏ２）との最短距離であり、スプリッタＳと負圧面７との距離とは、スプリッタＳの幅方向中心（軸線Ｏ２）と負圧面７との最短距離である。
【００３８】
したがって、上述した第一実施形態によれば、スプリッタＳがリターンベーン２の径方向外側の端部６から径方向内側に向かって延びるとともに、スプリッタＳの径方向内側の端部１５が、リターンベーン２の径方向内側の端部１６よりも径方向外側に配されている。これにより、周方向に互いに隣り合うリターンベーン２の間の流路のうち径方向外側の領域をスプリッタＳにより２つの細い流路に分割することができる。そのため、リターンベーン２の径方向外側の端部６付近の負圧面７から流体Ｇが剥離することを抑制することができる。また、スプリッタＳの径方向内側の端部１５が、リターンベーン２の径方向内側の端部１６と径方向で同じ位置又は径方向内側にある場合よりも、スプリッタＳと流体Ｇとの接触面積を低減して圧力損失を抑制できる。その結果、十分な整流効果が得られるとともに、効率向上を図ることが可能となる。
【００３９】
さらに、スプリッタＳが、周方向で隣り合うリターンベーン２の圧力面４と負圧面７との周方向中央位置Ｃよりも、負圧面７側に配されていることで、スプリッタＳよりも負圧面７側の流路をより細く形成することができるため、負圧面７側に生じる剥離をより一層低減できる。
また、圧力面４からスプリッタＳまでの周方向の距離を、圧力面４から負圧面７までの距離に対して５／６よりも小さくすることで、スプリッタＳが剥離領域に取り込まれてしまい十分な整流効果が得られなくなることを抑制できる。
【００４０】
さらに、スプリッタＳが、Ｇ１：Ｇ２＝２：１となる位置に配されることで、リターン流路１０４の下流側における流体Ｇの更なる整流効果を得ることができる。
【００４１】
また、リターン流路１０４に剥離領域が生じることを抑制できるため、流体Ｇを円滑に流すことができる。その結果、遠心式回転機械である遠心ポンプ１００の効率が向上して性能向上を図ることが可能となる。
【００４２】
次に、この発明の第二実施形態を図面に基づき説明する。この第二実施形態は、上述した第一実施形態とスプリッタＳの径方向外側の端部の位置のみが異なる。そのため、第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複する説明を省略する。
【００４３】
図７は、この発明の第二実施形態におけるリターン流路の拡大断面図である。
図７に示すように、この第二実施形態においては、流体Ｇの流れ方向におけるスプリッタＳの上流側の端部２０が、リターン部１０４ｂに配されている。つまり、第二実施形態のスプリッタＳは、第一実施形態のスプリッタＳよりも上流側、すなわちリターンベーン２の径方向外側の端部６よりも径方向外側に延びている。
【００４４】
スプリッタＳの上流側の端部２０は、リターン部１０４ｂのうち、断面積が最も大きくなる位置に配されている。この第二実施形態の一例においては、リターン部１０４ｂのうち、リターン部１０４ｂの流れ方向の中央部の断面積が最も大きくなっている。このようにリターン部１０４ｂのうち断面積が最も大きくなる位置は、流体Ｇの流速が最も低くなっている。
【００４５】
したがって、第二実施形態によれば、リターンベーン２の端部６よりもスプリッタＳが上流側に延びていることで、スプリッタＳによりリターンベーン２の上流側で流体Ｇの周方向成分を打ち消すことができる。その結果、流体Ｇの周方向成分によってリターンベーン２の径方向外側の端部６に掛かる負荷を軽減することができる。
【００４６】
また、スプリッタＳの上流側の端部２０が、リターン部１０４ｂのうち、断面積が最も大きくなる位置に配されていることで、端部２０に衝突する流体Ｇの流速を低減できる。その結果、リターン流路１０４における圧力損失を低減できる。
【００４７】
次に、この発明の第三実施形態を図面に基づき説明する。この第三実施形態は、上述した第一、第二実施形態とスプリッタＳの径方向外側の端部の位置のみが異なる。そのため、第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複する説明を省略する。
【００４８】
図８は、この発明の第三実施形態におけるリターン流路の拡大断面図である。図９は、この発明の第三実施形態におけるディフューザの拡大断面図である。
図８に示すように、この第三実施形態においては、流体Ｇの流れ方向におけるスプリッタＳの上流側の端部２０が、ディフューザ１１に配されている。より具体的には、図９に示すように、ディフューザ１１は、周方向に互いに間隔をあけて配される複数のディフューザベーン２１を有している。複数のディフューザベーン２１は、弧状に形成されている。ディフューザベーン２１は、外周側を向く弧状の凸となる側が表面２７となり、その反対の内周側を向く凹となる側が裏面２４となる。スプリッタＳの上流側の端部２０は、周方向に隣り合う記ディフューザベーン２１の間にそれぞれ配されている。
【００４９】
上述したリターンベーン２の長手方向の寸法Ｌｒに対するスプリッタＳの長手方向の寸法Ｌ１と同様に、スプリッタＳのうち、ディフューザベーン２１の間に配されている部分の長手方向の寸法は、ディフューザベーン２１の長手方向の寸法よりも十分に短く形成される。スプリッタＳの上流側の端部２０の配置と、圧力損失との関係は、上述した第一実施形態の図５のグラフと同様である。すなわち、ディフューザベーン２１の径方向の寸法Ｌ５を１００％とすると、スプリッタＳの上流側の端部２０の配置範囲は、表面２７と裏面２４との間で下流側７０％以内とするのが好ましく、さらに３０％の位置とするのがより好ましい。
【００５０】
ここで、ディフューザ１１全体の圧力損失は、ディフューザベーン２１の径方向長さＬ５に対するスプリッタＳの上流側の端部２０の配置がディフューザベーン２１の径方向外側の端部２２から径方向内側に向かって３０％の位置とされた場合に最も小さくなる。また、ディフューザベーン２１全体の圧力損失は、スプリッタＳの上流側の端部２０の配置が上記３０％の位置よりも径方向外側になるにつれて、次第に圧力損失が大きくなる。これは、スプリッタＳが短くなることでディフューザ１１の出口付近で流体が失速し易くなるためと考えられる。
【００５１】
同様に、ディフューザ１１全体の圧力損失は、スプリッタＳの上流側の端部２０の配置が上記３０％の位置よりも径方向内側になるにつれて、次第に圧力損失が大きくなる。これは、ディフューザ１１の径方向内側の領域ほど流速が高いため、スプリッタＳの上流側の端部２０に流体Ｇが衝突する際の圧力損失が大きくなるためと考えられる。
【００５２】
したがって、上述した第三実施形態によれば、ディフューザ１１の出口で生じる流体の失速を低減できるため、圧力損失を抑制できる。
【００５３】
この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
【００５４】
上述した第三実施形態においては、スプリッタＳが上流側流路１０４ａからリターン部１０４ｂを経由して下流側流路１０４ｃに渡るように一体に形成される場合について説明した。しかし、スプリッタＳは、リターン部１０４ｂにおいて断続的に形成されていても良い。
【００５５】
さらに、上述した第一実施形態においては、遠心ポンプ１００のケーシング１０１が流路形成部を備える場合を一例に説明した。しかし、リターン流路１０４を形成する流路形成部と、ケーシング１０１とは、別部材であってもよい 。また、ケーシング１０１が一体的に形成される一例を説明したが、複数の流路形成部によってケーシング１０１を形成するようにしても良い。
【００５６】
さらに、上述した各実施形態においては、多段遠心ポンプを一例に説明した。しかし、インペラ１０を多段に備えた遠心式の回転機械であれば、ポンプに限られるものではない。遠心式回転機械は、例えば、ターボ機械などであってもよい 。
【符号の説明】
【００５７】
２  リターンベーン
３  面
４  圧力面
５  回転軸
６  端部
７  負圧面
８  端部
１０  インペラ
１１  ディフューザ
１５  端部
１６  端部
２０  端部
２１  ディフューザベーン
２４  裏面
２７  表面
１００  遠心ポンプ
１０１  ケーシング
１０２  ジャーナル軸受
１０３  スラスト軸受
１０４  リターン流路（流路）
１０４ａ  上流側流路
１０４ｂ  リターン部
１０４ｃ  下流側流路
１０５  吸込口
１０６  排出口
Ｃ  周方向中央位置
Ｇ  流体
Ｏ  軸線
Ｏ２  軸線
Ｓ  スプリッタ
【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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