(57)【要約】【課題】吸引されるガスにサージングを抑制するための効果的な旋回流を与えることができる構造を備え、その結果として、より効果的にサージングを抑制することができる遠心圧縮機を提供すること。【解決手段】ハブ１２とハブ１２の外周部に設けられた複数のブレード１３とを有するインペラロータ１４と、上流側から吸引されるガス１７の流路を形成すると共にインペラロータ１４を囲むように設けられるシュラウド１１とを備えた遠心圧縮機１である。そして、この遠心圧縮機１は、ブレード１３の上流側から軸方向Ｘに対してインペラロータ１４の回転方向２１に対して反対方向に向かう斜め方向に長手方向を有し、ブレード１３との間に間隙を設けてブレード１３の上流側におけるシュラウド１１の壁面に形成されるベーン構造１９を備えている。【選択図】図３
2008208753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠心力を利用してガスを圧縮する遠心圧縮機であって、
ガスを軸方向の上流側から吸引し昇圧しながら遠心方向へ送出するインペラロータと、
前記インペラロータに吸引されるガスの流路を形成すると共に、前記インペラロータを囲むように設けられるシュラウドと、を備え、
前記インペラロータは、ハブと、当該ハブの外周部に設けられた複数のブレードとを有し、
前記ブレードの上流側から前記軸方向に対して前記インペラロータの反回転方向に向かう斜め方向に長手方向を有し、前記ブレードとの間に間隙を設けて当該ブレードの上流側においてシュラウドの壁面に形成されるベーン構造を備えていることを特徴とする、遠心圧縮機。
【請求項２】
前記ベーン構造は、前記インペラロータの反回転方向に湾曲するリブ状部材で形成されることを特徴とする、請求項１に記載の遠心圧縮機。
【請求項３】
前記リブ状部材は、前記壁面の全周にわたって設けられる複数の部材であることを特徴とする、請求項２に記載の遠心圧縮機。
【請求項４】
前記リブ状部材の下流側端部の前記軸方向に直交する方向の高さは、前記ブレードと前記壁面との間隙の幅の０．５倍以上、５倍以下であることを特徴とする、請求項２又は請求項３に記載の遠心圧縮機。
【請求項５】
前記リブ状部材の上流側端部の前記軸方向に直交する方向の高さは、前記リブ状部材の下流側端部の前記軸方向に直交する方向の高さよりも低いことを特徴とする、請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の遠心圧縮機。
【請求項６】
前記リブ状部材の前記軸方向の断面形状は、前記リブ状部材の上流側端部が円弧状であって、前記リブ状部材の下流側に向かうにつれて細くなる翼形状からなることを特徴とする、請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載の遠心圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心力を利用してガスを圧縮する遠心圧縮機に関する。さらに詳しくは、エンジンの排気タービン過給機（ターボチャージャー）に用いられたり、一般製造工場などの圧縮空気源設備として用いられたりする遠心圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車用エンジンには、排気タービンと遠心圧縮機とを同軸に結合してなる排気タービン過給機（ターボチャージャー）が多用されている。また、一般の各種工場では圧縮空気源を得るためのガス圧縮機として遠心圧縮機が用いられることがある。
このような遠心圧縮機を、ガスの流量が少ない低流量域で運転する際に、ガスの圧力比を上げていくと、ある圧力比を境に圧力の変動が激しくなり、運転が不安定になる。この現象をサージングと呼ぶ。このサージング現象について図１、および図２に基づき詳しく説明する。図１は、従来の一般的な遠心圧縮機５０の構造を示す模式図である。図２は、遠心圧縮機のサージング領域と使用領域との関係を説明するための図である。
【０００３】
図１（ａ）に示すように、遠心圧縮機５０は、インペラロータ５１と、吸引されるガスの流路を形成すると共にインペラロータ５１を囲むように設けられるシュラウド５３とを備えている。そして、インペラロータ５１の外周部には、複数のブレード５２が設けられている。複数のブレード５２が設けられたインペラロータ５１が回転することにより、インペラロータ５１の軸方向の上流側からガスが遠心圧縮機５０内に吸引される。吸引されたガスは、インペラロータ５１で昇圧されながら遠心方向へ送出されていく。そして、昇圧されたガスは、例えば自動車用エンジンの過給ガスとして用いられたり、一般製造工場などの圧縮空気源として用いられたり、様々な用途で広く利用される。
【０００４】
ここで、遠心圧縮機５０をガスの流量が少ない低流量域で運転する際に、ガスの圧力比を上げていくと、ブレード５２のガス入口部（吸込部）とブレード５２のガス出口部とのガスの圧力差が大きくなり、ブレード５２のガス出口部におけるガスの圧力が、ガス入口部の圧力より高圧になっていく。
【０００５】
これにより、図１（ａ）に示すように、遠心圧縮機５０内に吸引されブレード５２のガス入口部付近に達したガス５５の流れが乱される（インペラロータ５１の軸中心方向へ流される）。この現象は、一般に流れの「剥離」と呼ばれている。
この「剥離」が生じて、ブレード５２のガス出口部におけるガスの圧力が、ガス入口部の圧力より高圧になっていくと、ブレード５２とシュラウド５３との間隙のガスの一部が、上流方向へ逆流するガス５４の流れになる。言い換えれば、ブレード５２とシュラウド５３との間隙からガスが上流側に漏れるようになる（図１（ａ）、（ｂ）参照）。
【０００６】
この上流方向へ逆流しようとするガス５４の流れは、ガス５５の流れの剥離を増長し、この剥離がブレード５２のガス入口部の全周にわたって進行していくとサージングが発生する。つまり、この上流方向へのガス５４の逆流は、サージングの一因となる。
【０００７】
次に、図２に示すように、インペラロータ５１の回転数一定で、ガス流量が大の状態からガス流量を徐々に減らしていくと、圧力比は徐々に大きくなっていくが、あるガス流量を境に、反対に圧力比は小さくなっていく。つまり、圧力比が極大値をもつ。この一つの要因として、ガス流量を徐々に減らしていくと、ブレード５２のガス出口部におけるガスの圧力が、ガス入口部の圧力より高圧になっていき、やがてブレード５２とシュラウド５３との間隙からガス５４が上流側に漏れるようになり、ガスが十分、圧縮されなくなることが考えられる。つまり、この圧力比が極大値をもつポイントを境に、これ以下にガス流量を減らすとサージングが発生しやすくなると考えられる。
【０００８】
図２に示す、サージングラインは、インペラロータ５１の各回転数での圧力比の極大値を結んだ線である。つまり、サージングラインより右の領域ではサージングが発生せず、一方、サージングラインより左の領域ではサージングが発生する。通常、サージング領域での遠心圧縮機の使用は避けるため、図２には、サージングラインより右の領域を「使用領域」、サージングラインより左の領域を「サージング領域」と記載している。
【０００９】
通常、サージング領域での遠心圧縮機の使用は避けられる。このため、サージング領域を狭める、言い換えればサージングを抑制するための多くの技術がこれまでにも提案されている（例えば、特許文献１、３参照）。
【００１０】
例えば、空気流に旋回を与える空気流旋回機構を備えた可変ベーン式遠心圧縮機に関する技術が開示されている（特許文献１参照）。この可変ベーン式遠心圧縮機は、回転中のインペラに流入する空気流にインペラと同一方向の旋回を与え旋回量を調整可能な空気流旋回機構を備えている。そして、この空気流旋回機構は、圧縮機入口に設置され複数の軸に固定された複数の案内羽根（いわゆる、可変ベーン）、およびこの案内羽根を制御する回転駆動装置からなるものである。この可変ベーンの傾斜角度を圧縮機の運転条件によって変化させることで、空気流に所望の旋回流を与えサージ限界流量を低減することができると、称している。
【００１１】
また、接続ホースの内周面に予旋回用ベーンを設けたターボチャージャーの吸気装置に関する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。このターボチャージャーの吸気装置は、ターボチャージャーのコンプレッサ入口に吸入パイプを接続する接続ホースの内周面に予旋回用ベーンを一体成形により構成してなるものである。この構成により、吸入パイプとコンプレッサ入口とを上記接続ホースで接続するのみで、吸気空気に最適な予旋回を与えることができ、コンプレッサの吸入効率を向上させ、低速域での空気量を増大させ、エンジンの性能向上、排気ガスレベルの低減等を可能とできると、称している。
【００１２】
さらに、ガスに先行渦巻を引き起こすための複数の吸気口案内翼を備えた圧縮機に関する技術が開示されている（例えば、特許文献３参照）。この圧縮機は、吸気口のインデューサ部を通って流れるガスに先行渦巻を引き起こすために、インデューサ部内に複数の吸気口案内翼を取り付けたものである。圧縮機吸気口に設けたこの複数の吸気口案内翼により、ガスに先行渦巻を誘起させサージ限界を向上させることができると、称している。
【００１３】
【特許文献１】特開２００５−２３７９２号公報
【特許文献２】実開平０２−５２９３５号公報
【特許文献３】特開２００４−３３２７３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献１に記載された空気流旋回機構を構成する軸に固定された複数の案内羽根は、吸引されるガスの流路断面全体を占めるように配置される。このため、この空気流旋回機構は、流路断面全体を占めるように配置された複数の案内羽根により、吸引されるほぼ全てのガスに対して旋回流を与えるものである。
【００１５】
また、特許文献２に記載されたターボチャージャーの吸気装置は、予旋回用ベーンが一体成形された接続ホースとコンプレッサ入口とを接続するため、コンプレッサのインペラロータ部と接続ホースに形成された予旋回用ベーンとは、かなり離れた位置関係となる。また、特許文献２の第１、２図によると、コンプレッサに吸引されるガスの流れは、上記予旋回用ベーンにより、コンプレッサのインペラロータ回転方向に対して反対方向に向かう旋回流となる。そして、上記したように、予旋回用ベーンが一体成形された接続ホースを用いることで、コンプレッサの吸入効率を向上させ、低速域での空気量を増大させ得ると、特許文献２の中で称している。
【００１６】
また、特許文献３に記載された圧縮機の複数の吸気口案内翼は、特許文献１に記載された上記複数の案内羽根と同様に、吸引されるガスの流路断面全体を占めるように配置される。よって、この複数の吸気口案内翼は、吸引されるほぼ全てのガスに対して旋回流を与えるものである。
【００１７】
まとめると、特許文献１、３に開示された案内羽根や吸気口案内翼によるサージングを抑制するための技術は、いずれも吸引されるほぼ全てのガスに対して旋回流を与えることにより、サージングを抑制しようとするものである。また、特許文献２に開示された予旋回用ベーンに係る技術は、予旋回用ベーンによりコンプレッサの吸入効率を向上させ、吸引されるガス流量を増加させることで、エンジンの性能向上、排気ガスレベルの低減等を図るものである。尚、特許文献２の記載において、「サージングを抑制する」という視点の課題は一切、認められない。
【００１８】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、遠心圧縮機に吸引されるガスにサージングを抑制するための効果的な旋回流を与えることができる構造を備え、その結果として、より効果的にサージングを抑制することができる遠心圧縮機を提供することである。
【課題を解決するための手段及び効果】
【００１９】
本発明に係る遠心圧縮機は、遠心力を利用してガスを圧縮する遠心圧縮機に関する。そして、本発明に係る遠心圧縮機は、上記目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有している。すなわち、本発明の遠心圧縮機は、以下の特徴を単独で、若しくは、適宜組み合わせて備えている。
【００２０】
上記目的を達成するための本発明に係る遠心圧縮機における第１の特徴は、ガスを軸方向の上流側から吸引し昇圧しながら遠心方向へ送出するインペラロータと、前記インペラロータに吸引されるガスの流路を形成すると共に、前記インペラロータを囲むように設けられるシュラウドと、を備え、前記インペラロータは、ハブと、当該ハブの外周部に設けられた複数のブレードとを有し、前記ブレードの上流側から前記軸方向に対して前記インペラロータの反回転方向に向かう斜め方向に長手方向を有し、前記ブレードとの間に間隙を設けて当該ブレードの上流側においてシュラウドの壁面に形成されるベーン構造を備えていることである。
【００２１】
この構成によると、上記ベーン構造が形成されたブレードに近接した部分で、遠心圧縮機に吸引されたシュラウド壁面のガスの流れは、インペラロータの反回転方向に向かう方向の旋回流となる。これにより、旋回流となったシュラウド壁面のガスは、旋回流の状態を維持したままシュラウドの壁面とブレードとの間隙に向けて流入するため、シュラウドの壁面とブレードとの間隙を逆流しようとするガスの流れに対抗するように作用する。これにより、サージングの原因となるシュラウドの壁面とブレードとの間隙を逆流しようとするガスの流れを効果的に抑えることができ、従来よりも効果的にサージングを抑制することができる。
【００２２】
また、遠心圧縮機の入口にガスの流路断面全体を占めるような複数の可変ベーンを設置する従来の遠心圧縮機（例えば、特許文献１、３参照）と比して、ガスの流れ抵抗は小さいものとなり、遠心圧縮機のベーン性能に影響を及ぼさない。さらに、構成がシンプルなため、製造コストの低減にも寄与する。
【００２３】
また、本発明に係る遠心圧縮機における第２の特徴は、前記ベーン構造は、前記インペラロータの反回転方向に湾曲するリブ状部材で形成されることである。
【００２４】
この構成によると、遠心圧縮機に吸引されたシュラウド壁面のガスの流れは、湾曲したリブ状部材に沿って滑らかに旋回流となる。これにより、ガスの流れに対して、より対抗させることが可能となり、遠心圧縮機のベーン性能が向上する。
【００２５】
また、本発明に係る遠心圧縮機における第３の特徴は、前記リブ状部材は、前記壁面の全周にわたって設けられる複数の部材であることである。
【００２６】
この構成によると、遠心圧縮機に吸引されたシュラウド壁面のガスの流れは、ブレード吸込部の全周にわたって、インペラロータに対する反回転方向の旋回流となる。これにより、ブレード吸込部の全周にわたって、シュラウドの壁面とブレードとの間隙を逆流しようとするガスの流れを効果的に抑えることができる。また、シュラウド壁面のガスの流れが、シュラウド壁面の全周にわたって旋回流となるため、このシュラウド壁面のガスの流れは、シュラウド壁面の全周にわたって均一化される。
【００２７】
また、本発明に係る遠心圧縮機における第４の特徴は、前記リブ状部材の下流側端部の前記軸方向に直交する方向の高さは、前記ブレードと前記壁面との間隙の幅の０．５倍以上、５倍以下であることである。
【００２８】
この構成によると、リブ状部材の下流側端部の軸方向に直交する方向の高さを、ブレードとシュラウドの壁面との間隙の幅の０．５倍以上とすることにより、シュラウド壁面のガスの流れは、確実に旋回流となる。これにより、旋回流となったシュラウド壁面のガスは、シュラウドの壁面とブレードとの間隙に向けて流入し、シュラウドの壁面とブレードとの間隙を逆流しようとするガスの流れを抑えるように作用する。
【００２９】
また、リブ状部材の下流側端部の軸方向に直交す方向の高さを、ブレードとシュラウドの壁面との間隙の幅の５倍以下とすることで、旋回流となったシュラウド壁面のガスにより、シュラウドの壁面とブレードとの間隙を逆流しようとするガスの流れを十分抑えることができる。
【００３０】
また、本発明に係る遠心圧縮機における第５の特徴は、前記リブ状部材の上流側端部の前記軸方向に直交する方向の高さは、前記リブ状部材の下流側端部の前記軸方向に直交する方向の高さよりも低いことである。
【００３１】
この構成によると、リブ状部材が形成された部分において、遠心圧縮機に吸引されるガスの流路が、インペラロータから遠心圧縮機のガス入口方向に向けて拡がって形成される。これにより、吸引されるガスの流路は、リブ状部材の上流側に向かうにつれて広く確保される。よって、ガスの流れ抵抗をより小さいものとすることが可能となると共に、サージングを抑制するための十分な旋回流を発生させることができる。
【００３２】
また、本発明に係る遠心圧縮機における第６の特徴は、前記リブ状部材の前記軸方向の断面形状は、前記リブ状部材の上流側端部が円弧状であって、前記リブ状部材の下流側に向かうにつれて細くなる翼形状からなることである。
【００３３】
この構成によると、遠心圧縮機に吸引されたガスの流れ抵抗をより小さいものとすることが可能となり、遠心圧縮機のベーン性能が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。尚、本発明に係る遠心圧縮機は、エンジンの排気タービン過給機（ターボチャージャー）に用いられる遠心圧縮機、一般製造工場などの圧縮空気源設備として用いられる遠心圧縮機など、多くの用途に用いることが可能な遠心圧縮機である。
まず、図３、４に基づき、本発明の一実施形態に係る遠心圧縮機１について、詳細に説明する。図３は、本発明の一実施形態に係る遠心圧縮機１の構造を示す模式図である。図４は、図３に示すＢ−Ｂ矢視図である。
【００３５】
図３に示すように、本発明の一実施形態に係る遠心圧縮機１は、ガス１７を軸方向Ｘの上流側から吸引し昇圧しながら遠心方向へ送出するインペラロータ１４と、インペラロータ１４に吸引されるガス１７の流路を形成すると共に、インペラロータ１４を囲むように設けられたシュラウド１１と、ハウジング本体１５とを備えている。
【００３６】
また、インペラロータ１４は、ハブ１２と、当該ハブ１２の外周部に設けられた複数のブレード１３とを有している。そして、図４に示すように、遠心圧縮機１は、ブレード１３の上流側から軸方向Ｘに対してインペラロータ１４の回転方向２１に対して反対方向に向かう斜め方向に長手方向を有し、ブレード１３との間に間隙（幅ｓ）を設けてブレード１３の上流側におけるシュラウド１１の壁面に形成される（図３参照）ベーン構造１９（リブ状部材）を備えている。
【００３７】
ここで、リブ状部材１９は、例えば鋳造によりシュラウド１１と一体成形によりシュラウド１１の一部として形成されてもよいし、独立した部材としてシュラウド１１に溶接などにより接合してシュラウド１１の壁面に形成されてもよい。
【００３８】
また、リブ状部材１９は、図４に示すように、インペラロータ１４の回転方向２１に対して反対方向に滑らかに湾曲している。このため、遠心圧縮機１に吸引されたシュラウド１１壁面のガス１６の流れは、湾曲したリブ状部材１９に沿って滑らかな旋回流となる。これにより、ガスの流れ抵抗をより小さいものとすることができる。尚、リブ状部材１９を必ずしも湾曲して形成する必要はなく、インペラロータ１４の回転方向２１に対して反対の方向に向かう斜め方向に直線状に形成してもよい。製造コストの面で有利である。
【００３９】
また、シュラウド１１の壁面に形成される複数のリブ状部材１９は、シュラウド１１の壁面の全周にわたって形成されることが好ましい。これにより、シュラウド１１壁面のガス１６の流れが、シュラウド１１壁面の全周にわたって旋回流となるため、ガス１６の流れは、シュラウド１１壁面の全周にわたって均一化される。尚、リブ状部材１９を必ずしもシュラウド１１壁面の全周に形成する必要はない。
【００４０】
遠心圧縮機１に吸引されたガス１７の流れは、ベーン構造１９（リブ状部材）が形成されたブレード１３に近接した部分で、軸方向Ｘに平行な流れから、インペラロータ１４の回転方向２１に対して反対方向に向かう方向の旋回流となる（図４に示すガス１６の流れ）。これにより、旋回流となったシュラウド１１壁面のガス１６は、旋回流の状態を維持したままシュラウド１１の壁面とブレード１３との間隙に向けて流入し、シュラウド１１の壁面とブレード１３との間隙を逆流しようとするガス５４の流れにほぼ対抗するように、ガス５４の流れを抑えるように作用する（図３、４参照）。
【００４１】
さらに説明すると、前記したように、リブ状部材１９は、ブレード１３との間に間隙（幅ｓ）を設けることにより、ブレード１３に近接してシュラウド１１の壁面に形成されているため、旋回流となったガス１６の流れは、軸方向Ｘに平行な他のガス１７の影響をほとんど受けることなく、旋回流の状態を維持したままシュラウド１１の壁面とブレード１３との間隙に流入していくのである。また、ガス１６の旋回する方向は、図４に示すように、インペラロータ１４の回転方向２１に対して反対方向に向かう方向であるため、ガス１６の流れは、シュラウド１１の壁面とブレード１３との間隙を逆流しようとするガス５４の流れにほぼ対向するようになり、例えば、軸方向Ｘに平行な流れや、インペラロータ１４の回転方向２１に向かう旋回流に比して、より効果的にガス５４の流れを抑えるように作用するのである。
【００４２】
これにより、サージングの原因となるシュラウド１１の壁面とブレード１３との間隙を逆流しようとするガス５４の流れを効果的に抑えることができ、従来よりも効果的にサージングを抑制することができる。
【００４３】
また、前記したように、シュラウド１１の壁面に形成される複数のリブ状部材１９を、シュラウド１１の壁面の全周にわたって形成することにより、遠心圧縮機１に吸引されたシュラウド１１壁面のガス１６の流れは、ブレード吸込部の全周にわたって旋回流となる。これにより、ブレード吸込部の全周にわたって、シュラウド１１の壁面とブレード１３との間隙を逆流しようとするガス５４の流れを効果的に抑えることができる。
【００４４】
尚、本実施形態において、インペラロータ１４の回転方向２１に対して反対方向に旋回するガス１６は、遠心圧縮機１の入口から吸引されたガス１７であるが、このガス１６は、例えば、遠心圧縮機１のインペラロータ１４により昇圧されたガスを循環使用するものであってもよいし、別途設けた付属のガス圧縮機からのガスであってもよい。
【００４５】
また、上記のように、遠心圧縮機１のインペラロータ１４により昇圧されたガスを循環使用したり、別途、付属のガス圧縮機を設けたりする場合には、ガス１６の流速は、遠心圧縮機１の運転時における圧力比が極大値をもつサージングライン付近（図２参照）の運転において、主流であるガス１７の流速の２倍以上とすることが好ましい。また、そのガス１６の流量は、遠心圧縮機１の全運転領域で全体ガス流量の５％未満であることが好ましい。これにより、遠心圧縮機１の効率の低下を抑えることができる。
【００４６】
次に、リブ状部材１９の寸法、配置における好ましい値について説明する。図４に示すように、リブ状部材１９の下流側端部における、ブレード１３の上流側から軸方向Ｘに対してインペラロータ１４の回転方向２１に対して反対方向に向かう方向と軸方向Ｘとのなす角αの角度は、４５°以上８０°以下であることが好ましい。これにより、ブレード１３の傾斜角度、回転数により変化する逆流しようとするガス５４の流れに対向する好適なガス１６の流れを生じさせることができる。
【００４７】
さらに、ブレード１３の上流側端部とリブ状部材１９の下流側端部との間隙の幅ｓは、ブレード１３とシュラウド１１の壁面との間隙の幅ｔの１倍以上５倍以下であることが好ましい。これにより、ブレード１３との干渉を防げると共に、より強い旋回流をシュラウド１１の壁面とブレード１３との間隙に流入させることができる。
【００４８】
さらに、リブ状部材１９の厚みａは、ブレード１３とシュラウド１１の壁面との間隙の幅ｔの３倍以下であることが好ましい。これにより、リブ状部材１９の十分な強度を確保できると共に、遠心圧縮機１に吸引されたガス１７の流れ抵抗を小さく抑えることができる。
【００４９】
さらに、シュラウド１１の壁面の周方向に隣り合うリブ状部材１９同士の間隔ｂは、リブ状部材１９の厚みａの２倍以上１０倍以下であることが好ましい。これにより、遠心圧縮機１に吸引されたガス１７の流れ抵抗を抑えることができると共に、サージングを防止するための十分な旋回流をシュラウド１１の壁面付近に発生させることができる。
【００５０】
さらに、リブ状部材１９の軸方向Ｘの長さＬは、シュラウド１１の壁面の周方向に隣り合うリブ状部材１９同士の間隔ｂの１倍以上１０倍以下であることが好ましい。さらに好ましくは、上記間隔ｂの１倍以上５倍以下であることである。これにより、サージングを防止するための十分な旋回流をシュラウド１１の壁面付近に発生させることができると共に、遠心圧縮機１に吸引されたガス１７の流れ抵抗を小さく抑えることができる。
【００５１】
次に、図５は、図３に示すリブ状部材の形成部Ａの拡大図である。尚、図５に基づく説明においては、上述した図３、４記載の構成部材と同一の構成部材については同一符号を付してその説明を省略する。図５（ａ）は、本実施形態の遠心圧縮機１に係るリブ状部材１９の形成部Ａの拡大図であり、図５（ｂ）は、リブ状部材１９の変形例であるリブ状部材２０を示す拡大図である。
【００５２】
図５（ａ）に示すように、リブ状部材１９の下流側端部の軸方向Ｘに直交す方向の高さｈ１は、ブレード１３とシュラウド１１の壁面との間隙の幅ｔの０．５倍以上、５倍以下であることが好ましい。リブ状部材１９の下流側端部の軸方向Ｘに直交す方向の高さｈ１を、ブレード１３とシュラウド１１の壁面との間隙の幅ｔの０．５倍以上とすることにより、シュラウド１１壁面のガス１６の流れは、確実に旋回流となる。これにより、旋回流となったシュラウド１１壁面のガス１６は、シュラウド１１の壁面とブレード１３との間隙に向けて流入し、シュラウド１１の壁面とブレード１３との間隙を逆流しようとするガス５４の流れを抑えるように作用する。
【００５３】
また、リブ状部材１９の下流側端部の軸方向Ｘに直交す方向の高さｈ１を、ブレード１３とシュラウド１１の壁面との間隙の幅ｔの５倍以下とすることで、旋回流となったシュラウド壁面のガス１６により、シュラウド１１の壁面とブレード１３との間隙を逆流しようとするガス５４の流れを漏らすことなくほぼ全て抑えることができる。これにより、効果的にサージングを抑制することができるのである。
【００５４】
次に、リブ状部材１９の変形例であるリブ状部材２０について説明する。図５（ｂ）に示すように、本変形例のリブ状部材２０は、リブ状部材２０の上流側端部の軸方向Ｘに直交す方向の高さｈ２を、リブ状部材２０の下流側端部の軸方向Ｘに直交す方向の高さｈ１よりも低くしている。
【００５５】
これにより、リブ状部材２０が形成された部分において、遠心圧縮機１に吸引されるガス１７の流路が、インペラロータ１４から遠心圧縮機１のガス入口方向に向けて拡がって形成される。このため、吸引されるガス１７の流路は、リブ状部材２０の上流側に向かうにつれて広く確保される。よって、ガス１７の流れ抵抗をより小さいものとすることが可能となると共に、サージングを抑制するための十分な旋回流を発生させることができる。尚、リブ状部材２０の上流側端部におけるインペラロータ１４の軸中心側の角部は、丸く面取りされている。角部をこのように面取りすることによってもガス１７の流れ抵抗をより小さいものとすることができる。
【００５６】
次に、リブ状部材１９の他の変形例であるリブ状部材１８について説明する。図６は、図４に示すリブ状部材１９の他の変形例を示す図である。尚、図６に基づく説明においては、上述した図３、４記載の構成部材と同一の構成部材については同一符号を付してその説明を省略する。
【００５７】
図６に示すように、本変形例のリブ状部材１８は、リブ状部材１８の軸方向Ｘの断面形状を、リブ状部材１８の上流側端部が円弧状であって、リブ状部材１８の下流側に向かうにつれて細くなる翼形状としている。これにより、インペラロータ１４の回転方向２１に対して反対方向に向かう方向の旋回流となるガス１６の流れを確保しつつ、遠心圧縮機１に吸引されたガス１７の流れ抵抗をより小さいものとすることができる。
【００５８】
次に、図７は、本発明の遠心圧縮機および従来の遠心圧縮機のサージングラインを示す図である。前記したように、シュラウド１１壁面のガス１６の流れをインペラロータ１４の回転方向２１に対して反対方向に向かうサージング抑制に十分な旋回流とするために、遠心圧縮機１の構造を、ブレード１３との間に間隙を設けてシュラウド１１の壁面に形成されるベーン構造１９を備えたものとすることにより、シュラウド１１壁面とブレード１３との間隙を上流側へ逆流しようとするガス５４の流れを効果的に抑えることができ、ガスの流れの剥離を防止できる。これにより、サージングが抑制され、図７に示すように、従来の遠心圧縮機に比して、サージングラインを高圧力比側に移動させることが可能となる。つまり、全ての圧力比において遠心圧縮機の低流量時の使用領域が拡大する。
【００５９】
また、シュラウド１１の壁面に形成された上記ベーン構造１９を備える本発明に係る遠心圧縮機１は、遠心圧縮機の入口にガスの流路断面全体を占めるような複数の可変ベーンを設置する、例えば特許文献１、３に記載された従来の遠心圧縮機と比して、ガスの流れ抵抗は極めて小さいものとなる。また、構成がシンプルなため、製造コストも低減できる。さらに、上記ベーン構造１９は制御を必要としないので付属機器も特に要さない。
【００６０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。
なお、図１、図４、及び図６において、ガス１６の流れ、及び、逆流しようとするガス５４の流れについては、絶対速度で図示している。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】従来の一般的な遠心圧縮機の構造を示す模式図である。
【図２】遠心圧縮機のサージング領域と使用領域との関係を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る遠心圧縮機の構造を示す模式図である。
【図４】図３に示すＢ−Ｂ矢視図である。
【図５】図３に示すリブ状部材の形成部Ａの拡大図である。
【図６】図４に示すリブ状部材の変形例を示す図である。
【図７】本発明の遠心圧縮機および従来の遠心圧縮機のサージングラインを示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１      遠心圧縮機
１１    シュラウド
１２    ハブ
１３    ブレード
１４    インペラロータ
１９    リブ状部材（ベーン構造）
Ｘ      軸方向
【図１】
2008208753.tif 000003
【図２】
2008208753.tif 000004
【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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