(57)【要約】【課題】遷音速の流体を対象とした遠心圧縮機において、圧縮機性能を向上させること。【解決手段】このインペラ１０は、遠心圧縮機に用いられるものである。インペラ１０が備える副羽根１２のチップ側における前縁１２ＬＥと、ハブ１３の回転軸Ｚｒに直交する直線ＬＮとのなす角度βは３５度以上５５度以下である。また、ハブ側における主羽根１１の前縁１１ＬＥと副羽根１２の前縁１２ＬＥとの距離ＬＢは、チップ側における主羽根１１の前縁１１ＬＥと副羽根１２の前縁１２ＬＥとの距離ＬＡの１．５倍以上２．０倍以下である。【選択図】        図６
2008196381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハブの周方向に向かって複数の羽根を備えて流体を圧縮する遠心圧縮機のインペラにおいて、
前記ハブの周方向に向かって複数配置される主羽根と、
前記ハブの周方向に向かって複数かつ前記主羽根と交互に配置される副羽根と、を備え、
ハブ側における前記副羽根の前縁は、チップ側における前記副羽根の前縁よりも、前記流体の流れ方向下流側に配置されることを特徴とする遠心圧縮機のインペラ。
【請求項２】
前記副羽根のチップ側における前縁と、前記ハブの回転軸に直交する線とのなす角度が３５度以上５５度以下であり、ハブ側における前記主羽根の前縁と前記副羽根の前縁との距離は、チップ側における前記主羽根の前縁と前記副羽根の前縁との距離の１．５倍以上２．０倍以下であることを特徴とする請求項１に記載の遠心圧縮機のインペラ。
【請求項３】
前記副羽根のハブ側における前縁は、前記流体の流れ方向上流側に向かって延出していることを特徴とする請求項１又は２に記載の遠心圧縮機のインペラ。
【請求項４】
前記副羽根の前縁は、チップ側に設けた直線部とハブ側に設けた曲線部とで構成されることを特徴とする請求項３に記載の遠心圧縮機のインペラ。
【請求項５】
前記副羽根の前縁は、チップ側に設けた直線部とハブ側に設けた直線部とを、曲線部で接続して構成されることを特徴とする請求項３に記載の遠心圧縮機のインペラ。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のインペラと、
前記インペラを格納するケーシングと、
圧縮対象の流体を前記インペラへ導入する吸込通路と
前記インペラによって圧縮された流体が通過する圧縮通路と、
前記インペラによって圧縮された流体が吐出される圧縮流体吐出通路と、
を含むことを特徴とする遠心圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体を圧縮する圧縮機として、遠心圧縮機が知られている。一般的な遠心圧縮機は、複数の羽根を備えるインペラがケーシング内に回転自在に支持され、インペラに対してその上流側にインペラの回転軸方向に沿って吸込通路が形成される一方、下流側に径方向に沿って吐出通路が形成され、この吐出通路にディフューザが設けられて構成されている。
【０００３】
圧縮機の駆動手段がインペラを回転させると、流体が吸込通路を通してケーシング内に吸い込まれるとともに、インペラを流過する過程で昇圧され、形成された圧縮流体が吐出通路に吐出され、ディフューザで圧縮流体の動圧が静圧に変換される。このような遠心圧縮機として、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２３３０５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されている遠心圧縮機は、遷音速の流体を対象とした、いわゆる遷音速圧縮機である。遷音速圧縮機は、流体の圧縮時にインペラに設けられる羽根の前縁に衝撃波が発生し、この衝撃波の強さが、圧縮機効率に対して支配的に作用する。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、遷音速の流体を対象とした遠心圧縮機において、衝撃波を抑制し、圧縮機性能を向上させ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、本発明に係る遠心圧縮機のインペラは、ハブの周方向に向かって複数の羽根を備えて流体を圧縮する遠心圧縮機のインペラにおいて、前記ハブの周方向に向かって複数配置される主羽根と、前記ハブの周方向に向かって複数かつ前記主羽根と交互に配置される副羽根と、を備え、ハブ側における前記副羽根の前縁は、チップ側における前記副羽根の前縁よりも、前記流体の流れ方向下流側に配置されることを特徴とする。
【０００８】
このインペラは、遠心圧縮機に用いられるものであり、ハブ側における副羽根の前縁の位置を、チップ側における副羽根の前縁の位置よりも、圧縮対象の流体の流れ方向下流側とする。これによって、インペラのチップ側における主羽根前縁においては、圧縮対象の流体の流れ方向上流側と下流側との静圧差が小さくなるので、主羽根前縁に発生する衝撃波を抑制して圧縮機の効率を向上させることができる。その結果、遷音速の流体を対象とした遠心圧縮機において、圧縮機性能を向上させることができる。
【０００９】
本発明の望ましい態様としては、前記副羽根のチップ側における前縁と、前記ハブの回転軸に直交する線とのなす角度が３５度以上５５度以下であり、ハブ側における前記主羽根の前縁と前記副羽根の前縁との距離は、チップ側における前記主羽根の前縁と前記副羽根の前縁との距離の１．５倍以上２．０倍以下であることが好ましい。これによって、主羽根前縁に発生する衝撃波をより効果的に抑制して、圧縮機性能をより向上させることができる。
【００１０】
本発明の望ましい態様としては、前記副羽根のハブ側における前縁は、前記流体の流れ方向上流側に向かって延出していることが望ましい。これによって、主羽根前縁に発生する衝撃波を抑制することによる圧縮機性能の向上という効果の他に、副羽根とハブとの取り付け部の強度を向上させるという効果が得られる。
【００１１】
前記副羽根のハブ側における前縁を、前記流体の流れ方向上流側に向かって延出させるにあたっての望ましい態様としては、前記副羽根の前縁を、チップ側に設けた直線部とハブ側に設けた曲線部とで構成することが好ましい。
【００１２】
前記副羽根のハブ側における前縁を、前記流体の流れ方向上流側に向かって延出させるにあたっての望ましい態様としては、チップ側に設けた直線部とハブ側に設けた直線部とを、曲線部で接続して前記副羽根の前縁を構成することが好ましい。
【００１３】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る遠心圧縮機は、前記インペラと、前記インペラを格納するケーシングと、圧縮対象の流体を前記インペラへ導入する吸込通路と前記インペラによって圧縮された流体が通過する圧縮通路と、前記インペラによって圧縮された流体が吐出される圧縮流体吐出通路と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
この遠心圧縮機は、前記インペラを備えるので、インペラのチップ側における主羽根前縁においては、圧縮対象の流体の流れ方向上流側と下流側との静圧差が小さくなる。これによって、主羽根前縁に発生する衝撃波を抑制して、圧縮機の効率を向上させることができる。その結果、遷音速の流体を対象とした遠心圧縮機において、圧縮機性能を高くすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明に係る遠心圧縮機のインペラ及び遠心圧縮機は、遷音速の流体を対象とした遠心圧縮機において、遷音速の流体を対象とした遠心圧縮機において、衝撃波を抑制し、圧縮機性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。
【００１７】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る遠心圧縮機の構成例を示す要部断面図である。図２は、実施形態１に係る遠心圧縮機が備えるインペラを示す側面図である。図３は、実施形態１に係る遠心圧縮機のインペラを示す正面図である。図４は、インペラの表示方法を示す説明図である。図５は、インペラの主羽根に発生する衝撃波を説明する模式図である。
【００１８】
本実施形態に係る遠心圧縮機１において、図１に示すように、ケーシング２内にはインペラ１０が回転軸Ｚｒを中心に回転自在に支持されており、このインペラ１０に圧縮対象の流体を導入する吸込通路２０と、インペラ１０の回転により圧縮された流体が通過する圧縮通路２１と、インペラ１０の回転により圧縮された流体が吐出される圧縮流体吐出通路（径方向直線通路）２２とが設けられている。
【００１９】
図２、図３に示すように、インペラ１０は、ハブ１３と、このハブ１３の外周部に周方向均等間隔で複数設けられる主羽根１１と、このハブ１３の外周部に周方向均等間隔で複数設けられる副羽根（スプリッタあるいは補助翼ともいう）１２とから構成されている。本実施形態において、主羽根１１と副羽根１２とは、ハブ１３の周方向に向かって、交互に配置される。インペラ１０を構成するハブ１３は、略円錐状に形成されている。また、ケーシング２の内部形状は、所定の間隔を設けてインペラ１０を収容すべく、略円錐筒状に形成されている。
【００２０】
なお、本実施形態においては、主羽根１１、副羽根１２、ハブ１３等の形状は、図４に示す子午平面Ｐ上に投影した投影像（子午平面形状）として表示する。図４に示すように、子午平面Ｐは、インペラ１０の回転軸Ｚｒと平行で、回転軸Ｚｒを含む平面である。また、図３に示すように、インペラ１０の外周側（ＯＵＴ側）をチップ側といい、インペラ１０の内周側（ＩＮ側）すなわちハブ１３に主羽根１１、副羽根１２が取り付けられる側をハブ側という。
【００２１】
インペラ１０が回転すると、圧縮対象である流体（気体）Ｆが吸込通路２０を通してケーシング２内に吸い込まれ、このインペラ１０の主羽根１１、副羽根１２を流過する過程で昇圧され、生成された圧縮流体が圧縮流体吐出通路２２に吐出される。そして、圧縮流体吐出通路２２内に配置されるディフューザ２３により圧縮流体吐出通路２２を流れる圧縮流体の動圧が静圧に変換される。
【００２２】
本実施形態に係る遠心圧縮機１は、いわゆる遷音速圧縮機であり、圧縮対象の流体Ｆは、遷音速で吸込通路２０からインペラ１０へ吸い込まれる。遷音速圧縮機は、流体の圧縮時においては、図５に示すように、主羽根１１の前縁（主羽根前縁）１１ＬＥに衝撃波ＳＷが発生する。そして、主羽根前縁１１ＬＥに発生する衝撃波ＳＷの強さが、圧縮機効率に対して支配的に作用する。本実施形態に係る遠心圧縮機１では、副羽根１２の前縁（副羽根前縁）１２ＬＥの形状によって、主羽根前縁１１ＬＥに発生する衝撃波ＳＷの強さを制御して、遠心圧縮機１の効率を向上させるものである。
【００２３】
図６は、実施形態１に係る圧縮機が備えるインペラの羽根形状を説明するための側面図である。図７は、副羽根の前縁角度に対する衝撃波損失の変化を示す説明図である。図８は、副羽根の前縁角度に対する圧縮機効率の変化を示す説明図である。図６に示すように、本実施形態に係る遠心圧縮機１が備えるインペラは、副羽根１２のハブ側における副羽根前縁１２ＬＥの位置を、副羽根１２のチップ側における副羽根前縁１２ＬＥの位置よりも、圧縮対象である流体Ｆの流れ方向下流側（すなわち、図１に示す圧縮通路２１の出口側）とする。
【００２４】
このように構成するため、図６に示すように、本実施形態に係るインペラ１０は、副羽根１２の前縁角度（副羽根前縁角度）βを３５度以上５５度以下とし、インペラ１０のハブ側（ＩＮ側）における副羽根前縁距離（ハブ側副羽根前縁距離）ＬＢを、インペラ１０のチップ側（ＯＵＴ側）における副羽根前縁距離（チップ側副羽根前縁距離）ＬＡの１．５倍以上２．０倍以下とする。
【００２５】
ここで、副羽根前縁角度βは、副羽根１２のチップ側における副羽根前縁１２ＬＥと、インペラ１０の回転軸Ｚｒ（すなわち副羽根１２の回転中心）に直交する直線ＬＮとのなす角度である。ハブ側副羽根前縁距離ＬＢは、インペラ１０のハブ側における主羽根前縁１１ＬＥと副羽根前縁１２ＬＥとの距離である。チップ側副羽根前縁距離ＬＡは、インペラ１０のチップ側における主羽根前縁１１ＬＥと副羽根前縁１２ＬＥとの距離である。ハブ側副羽根前縁距離ＬＢ及びチップ側副羽根前縁距離ＬＡは、いずれも図４に示す子午平面Ｐ上での距離であり、主羽根１１のハブ側の形状に沿った距離である（以下同様）。
【００２６】
上記構成により、本実施形態に係る遠心圧縮機１では、インペラ１０のチップ側における主羽根前縁１１ＬＥと副羽根前縁１２ＬＥとの間における部分（図６のＢで示す部分）の静圧が、従来の遷音速圧縮機よりも上昇する。これによって、インペラ１０のチップ側において、流体Ｆが主羽根１１へ導入される部分（図６のＡで示す部分）と、図６のＢで示す部分との静圧差が小さくなるので、図６のＡで示す部分とＢで示す部分との間に生ずる衝撃波の強度は弱くなり、遠心圧縮機１の効率が向上する。
【００２７】
図７に示すように、副羽根前縁角度βの増加とともに衝撃波損失ｌは小さくなる。また、図８に示すように、副羽根前縁角度βの増加とともに圧縮機効率ηは向上する。ここで、副羽根前縁角度βを大きくするということは、副羽根１２をハブ１３に取り付ける部分の寸法が小さくなるということなので、副羽根前縁角度βを大きくしすぎると、副羽根１２の取り付け強度が低下するおそれがある。そこで、衝撃波損失ｌ、圧縮機効率ηと副羽根１２の取り付け強度とのバランスを考慮して、副羽根前縁角度βは３５度以上５５度以下とすることが好ましい。
【００２８】
以上、実施形態１では、主羽根と副羽根とを備える遷音速圧縮機において、副羽根のハブ側における副羽根前縁の位置を、副羽根のチップ側における副羽根前縁の位置よりも流体の流れ方向下流側とする。これによって、マッハ数が高くなるインペラのチップ側における主羽根前縁において、圧縮対象流体の流れ方向上流側と下流側との静圧差を小さくして、チップ側における主羽根前縁に発生する衝撃波の強度を弱くする。その結果、圧縮機の効率を向上させることができる。
【００２９】
（実施形態２）
図９は、実施形態２に係るインペラの羽根形状を説明するための側面図である。図１０は、実施形態２の変形例に係るインペラの羽根形状を説明するための側面図である。実施形態２は、上記実施形態１と同様の構成であるが、インペラのハブ側における副羽根の取り付け部を、圧縮対象である流体の流れ方向上流側、すなわち、圧縮通路の入口側へ延出させる点が異なる。その他の構成は実施形態１と同様なのでその説明を省略する。
【００３０】
図９に示すように、本実施形態に係るインペラ１０ａは、副羽根１２ａのハブ側（図９のＩＮ側）における副羽根前縁１２ＬＥａが、圧縮対象である流体Ｆの流れ方向上流側、すなわち、圧縮通路２１の入口側に延出している。すなわち、ハブ側における副羽根前縁１２ＬＥａは、チップ側における副羽根前縁１２ＬＥａを構成する直線部Ｓの延長線とハブ取り付け部１２ＥＨとが交差する点よりも、圧縮通路２１の入口側に位置する。
【００３１】
これによって、副羽根１２ａをハブ１３に取り付ける部分の寸法を、実施形態１に係るインペラの副羽根１２（図６参照）よりも大きくすることができる。その結果、主羽根前縁１１ＬＥに発生する衝撃波の強度を弱めて圧縮機の効率を向上させるとともに、副羽根１２ａの取り付け強度を確保することができる。
【００３２】
図９に示すインペラ１０ａが備える副羽根１２ａの副羽根前縁１２ＬＥａは、子午平面形状で見た場合、チップ側の直線部Ｓとハブ側の曲線部Ｒとで構成される。このように、ハブ側に曲線部Ｒを設けることで、副羽根前縁１２ＬＥａとハブ１３との取り付け部における応力集中を抑制できる。
【００３３】
副羽根前縁角度βは、副羽根１２ａのチップ側における副羽根前縁１２ＬＥａと、インペラ１０ａの回転軸Ｚｒに直交する直線ＬＮとのなす角度であり、この副羽根１２ａでは、直線部Ｓとインペラ１０ａの回転軸Ｚｒに直交する直線ＬＮとのなす角度である。チップ側副羽根前縁距離ＬＡは、インペラ１０のチップ側における主羽根前縁１１ＬＥと副羽根前縁１２ＬＥａの直線部Ｓとの距離である。ハブ側副羽根前縁距離ＬＢは、インペラ１０のハブ側における主羽根前縁１１ＬＥと、副羽根前縁１２ＬＥの直線部Ｓがハブ取り付け部１２ＥＨと交差する点との距離である。
【００３４】
図１０に示す、本実施形態の変形例に係るインペラ１０ｂは、副羽根１２ｂのハブ側（図９のＩＮ側）における副羽根前縁１２ＬＥｂが、圧縮対象である流体Ｆの流れ方向上流側に延出している点では、図９に示す実施形態２に係るインペラ１０ａと同様である。すなわち、ハブ側における副羽根前縁１２ＬＥｂは、チップ側における副羽根前縁１２ＬＥｂを構成する直線部Ｓの延長線とハブ取り付け部１２ＥＨとが交差する点よりも、圧縮通路２１の入口側に位置する。
【００３５】
これによって、副羽根１２ｂをハブ１３に取り付ける部分の寸法を、実施形態１に係るインペラの副羽根１２（図６参照）よりも大きくすることができる。その結果、主羽根前縁１１ＬＥに発生する衝撃波の強度を弱めて圧縮機の効率を向上させるとともに、副羽根１２ｂの取り付け強度を確保することができる。
【００３６】
図１０に示すインペラ１０ｂが備える副羽根１２ｂの副羽根前縁１２ＬＥｂは、子午平面形状で見た場合、チップ側の直線部Ｓ１とハブ側の直線部Ｓ２とを、曲線部Ｒで接続して構成される。副羽根前縁角度βは、副羽根１２ａのチップ側における副羽根前縁１２ＬＥｂを構成するチップ側の直線部Ｓ１と、インペラ１０ｂの回転軸Ｚｒに直交する直線ＬＮとのなす角度である。チップ側副羽根前縁距離ＬＡは、インペラ１０ｂのチップ側における主羽根前縁１１ＬＥと副羽根前縁１２ＬＥｂのチップ側の直線部Ｓ１との距離である。ハブ側副羽根前縁距離ＬＢは、インペラ１０のハブ側における主羽根前縁１１ＬＥと、副羽根前縁１２ＬＥのチップ側の直線部Ｓ１がハブ取り付け部１２ＥＨと交差する点との距離である。
【００３７】
以上、実施形態２及びその変形例では、主羽根と副羽根とを備える遷音速圧縮機において、副羽根のハブ側における副羽根前縁の位置を、副羽根のチップ側における副羽根前縁の位置よりも流体の流れ方向下流側とする。そして、インペラのハブ側における副羽根の取り付け部を、圧縮通路の入口側へ延出させる。これによって、チップ側における主羽根前縁に発生する衝撃波の強度を弱くして圧縮機の効率を向上させることができるとともに、副羽根の取り付け強度を確保することができる。
【００３８】
（実施形態３）
図１１は、実施形態３に係るインペラの羽根形状を説明するための側面図である。図１２、図１３は、実施形態３の変形例に係るインペラの羽根形状を説明するための側面図である。実施形態２は、上記実施形態２と同様の構成であるが、インペラのチップ側における副羽根前縁を、曲線で構成した点が異なる。その他の構成は実施形態２と同様なのでその説明を省略する。
【００３９】
図１１に示すように、本実施形態に係るインペラ１０ｃは、副羽根１２ｃのハブ側（図１０のＩＮ側）における副羽根前縁１２ＬＥｃが、圧縮対象である流体Ｆの流れ方向上流側、すなわち、圧縮通路２１の入口側に延出している。これによって、副羽根１２ｃをハブ１３に取り付ける部分の寸法を、実施形態１に係るインペラの副羽根１２（図６参照）よりも大きくすることができる。その結果、主羽根前縁１１ＬＥに発生する衝撃波の強度を弱めて圧縮機の効率を向上させるとともに、副羽根１２ｃの取り付け強度を確保することができる。
【００４０】
図１１に示すインペラ１０ｃが備える副羽根１２ｃの副羽根前縁１２ＬＥｃは、子午平面形状で見た場合、チップ側の曲線部Ｒとハブ側の直線部Ｓとで構成される。副羽根前縁角度βは、副羽根１２ｃのチップ側における副羽根前縁１２ＬＥｃを構成する曲線部Ｒの始点と終点とを結ぶ直線ｌｂと、インペラ１０の回転軸Ｚｒに直交する直線ＬＮとのなす角度である。チップ側副羽根前縁距離ＬＡは、インペラ１０ｃのチップ側における主羽根前縁１１ＬＥと副羽根前縁１２ＬＥｃの曲線部Ｒとの距離である。ハブ側副羽根前縁距離ＬＢは、インペラ１０ｃのハブ側における主羽根前縁１１ＬＥと、副羽根前縁１２ＬＥｃを構成する曲線部Ｒの始点と終点とを結ぶ直線ｌｂがハブ取り付け部１２ＥＨと交差する点との距離である。また、ハブ側における副羽根前縁１２ＬＥｃは、直線ｌｂとハブ取り付け部１２ＥＨとが交差する点よりも、圧縮通路２１の入口側に位置する。
【００４１】
図１２に示す、本実施形態の変形例に係るインペラ１０ｄは、副羽根１２ｄのハブ側（図１２のＩＮ側）における副羽根前縁１２ＬＥｄが、圧縮対象である流体Ｆの流れ方向上流側に延出している点では、図１１に示す実施形態３に係るインペラ１０ｃと同様である。これによって、副羽根１２ｄをハブ１３に取り付ける部分の寸法を、実施形態１に係るインペラの副羽根１２（図６参照）よりも大きくすることができる。その結果、主羽根前縁１１ＬＥに発生する衝撃波の強度を弱めて圧縮機の効率を向上させるとともに、副羽根１２ｃの取り付け強度を確保することができる。
【００４２】
図１２に示すインペラ１０ｄが備える副羽根１２ｄの副羽根前縁１２ＬＥｄは、子午平面形状で見た場合、チップ側の曲線部Ｒ１とハブ側の曲線部Ｒ２とを、直線部Ｓで接続して構成される。副羽根前縁角度βは、副羽根１２ｄのチップ側における副羽根前縁１２ＬＥｄを構成する曲線部Ｒ１の始点と終点とを結ぶ直線ｌｂと、インペラ１０の回転軸Ｚｒに直交する直線ＬＮとのなす角度である。チップ側副羽根前縁距離ＬＡは、インペラ１０ｄのチップ側における主羽根前縁１１ＬＥと副羽根前縁１２ＬＥｄの曲線部Ｒ１との距離である。ハブ側副羽根前縁距離ＬＢは、インペラ１０ｄのハブ側における主羽根前縁１１ＬＥと、副羽根前縁１２ＬＥｄを構成する曲線部Ｒ１の始点と終点とを結ぶ直線ｌｂがハブ取り付け部１２ＥＨと交差する点との距離である。また、ハブ側における副羽根前縁１２ＬＥｄは、直線ｌｂとハブ取り付け部１２ＥＨとが交差する点よりも、圧縮通路２１の入口側に位置する。
【００４３】
図１３に示す、本実施形態の変形例に係るインペラ１０ｅは、副羽根１２ｅのハブ側（図１２のＩＮ側）における副羽根前縁１２ＬＥｅが、圧縮対象である流体Ｆの流れ方向上流側に延出している点では、図１１、図１２に示すインペラ１０ｃ、１０ｄと同様である。これによって、副羽根１２ｅをハブ１３に取り付ける部分の寸法を、実施形態１に係るインペラの副羽根１２（図６参照）よりも大きくすることができる。その結果、主羽根前縁１１ＬＥに発生する衝撃波の強度を弱めて圧縮機の効率を向上させるとともに、副羽根１２ｅの取り付け強度を確保することができる。
【００４４】
図１３に示すインペラ１０ｅが備える副羽根１２ｅの副羽根前縁１２ＬＥｅは、子午平面形状で見た場合、複数の曲線部で構成される。すなわち、副羽根１２ｅの副羽根前縁１２ＬＥｅは、チップ側の曲線部Ｒ１とハブ側の曲線部Ｒ３とを、曲線部Ｒで接続して構成される。副羽根前縁角度βは、副羽根１２ｅのチップ側における副羽根前縁１２ＬＥｅを構成する曲線部Ｒ１の始点と終点とを結ぶ直線ｌｂと、インペラ１０の回転軸Ｚｒに直交する直線ＬＮとのなす角度である。チップ側副羽根前縁距離ＬＡは、インペラ１０ｅのチップ側における主羽根前縁１１ＬＥと副羽根前縁１２ＬＥｅの曲線部Ｒ１との距離である。ハブ側副羽根前縁距離ＬＢは、インペラ１０ｅのハブ側における主羽根前縁１１ＬＥと、副羽根前縁１２ＬＥｅを構成する曲線部Ｒ１の始点と終点とを結ぶ直線ｌｂがハブ取り付け部１２ＥＨと交差する点との距離である。また、ハブ側における副羽根前縁１２ＬＥｅは、直線ｌｂとハブ取り付け部１２ＥＨとが交差する点よりも、圧縮通路２１の入口側に位置する。
【００４５】
以上、実施形態３及びその変形例では、主羽根と副羽根とを備える遷音速圧縮機において、副羽根のハブ側における副羽根前縁の位置を、副羽根のチップ側における副羽根前縁の位置よりも流体の流れ方向下流側とする。そして、インペラのハブ側における副羽根の取り付け部を、圧縮通路の入口側へ延出させる。これによって、チップ側における主羽根前縁に発生する衝撃波の強度を弱くして圧縮機の効率を向上させることができるとともに、副羽根の取り付け強度を確保することができる。また、インペラのチップ側における副羽根の前縁形状を変化させることにより、インペラのチップ側におけるケーシングの壁面近傍に発達する境界層を制御できるので、さらに遠心圧縮機の効率を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上のように、本発明に係るは、遠心圧縮機に有用であり、特に、遷音速の流体を対象とした遠心圧縮機の効率を向上させることに適している。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】実施形態１に係る遠心圧縮機の構成例を示す要部断面図である。
【図２】実施形態１に係る遠心圧縮機が備えるインペラを示す側面図である。
【図３】実施形態１に係る遠心圧縮機のインペラを示す正面図である。
【図４】インペラの表示方法を示す説明図である。
【図５】インペラの主羽根に発生する衝撃波を説明する模式図である。
【図６】実施形態１に係る圧縮機が備えるインペラの羽根形状を説明するための側面図である。
【図７】副羽根の前縁角度に対する衝撃波損失の変化を示す説明図である。
【図８】副羽根の前縁角度に対する圧縮機効率の変化を示す説明図である。
【図９】実施形態２に係るインペラの羽根形状を説明するための側面図である。
【図１０】実施形態２の変形例に係るインペラの羽根形状を説明するための側面図である。
【図１１】実施形態３に係るインペラの羽根形状を説明するための側面図である。
【図１２】実施形態３の変形例に係るインペラの羽根形状を説明するための側面図である。
【図１３】実施形態３の変形例に係るインペラの羽根形状を説明するための側面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  遠心圧縮機
２  ケーシング
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ  インペラ
１１  主羽根
１１ＬＥ  主羽根前縁
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ  副羽根
１２ＥＨ  ハブ取り付け部
１２ＬＥ、１２ＬＥａ、１２ＬＥｂ、１２ＬＥｃ、１２ＬＥｄ、１２ＬＥｅ  副羽根前縁
１３  ハブ
２０  吸込通路
２１  圧縮通路
２２  圧縮流体吐出通路
２３  ディフューザ
【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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【図１３】
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