(57)【要約】【課題】流れ抵抗を低減し、且つ、作動範囲を拡大すること。【解決手段】ハウジング８と、回転軸１と、回転軸１に周方向に配列されて固定される動翼群２とから構成されている。動翼群２とハウジング８との間に形成される遠心流路のうちの上流側部位と遠心流路のうちの下流側部位との間を接続する迂回路１４が回転軸１に形成されている。迂回路１４は、循環流路１８を自然に形成し、流れ抵抗を低減することができ、且つ、作動範囲を拡大することができる。【選択図】　　　　　図１
2004092397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記回転軸と、
前記回転軸に周方向に配列されて固定される動翼群とを具え、
前記動翼群と前記ハウジングとの間に形成される遠心流路のうちの上流側部位と前記遠心流路のうちの下流側部位との間を接続する迂回路が前記回転軸に形成される
遠心圧縮機。
【請求項２】
前記迂回路は円周方向に１周している
請求項１の遠心圧縮機。
【請求項３】
前記迂回路は、前記動翼群を固着する前記回転軸の固着面で開放される下流側開放口を有している
請求項１の遠心圧縮機。
【請求項４】
前記迂回路は、前記動翼群を固着する前記回転軸の固着面で部分的に開放され下流側開放口を有している
請求項３の遠心圧縮機。
【請求項５】
前記下流側開放口は、前記固着面で円周方向に延びている
請求項３又は４の遠心圧縮機。
【請求項６】
前記下流側開放口は、前記動翼群の円周方向に隣り合う２つの動翼の間で延びている
請求項５の遠心圧縮機。
【請求項７】
前記下流側開放口の断面積は軸心線方向に一定ではない
請求項６の遠心圧縮機。
【請求項８】
前記上流側開放口は円周方向に完全に一周している
請求項１〜７から選択される１請求項の遠心圧縮機。
【請求項９】
前記迂回路の上流側開口は、前記回転軸の軸心線に直交する直交面で開放されている
請求項８の遠心圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遠心圧縮機に関し、特に、上流側と下流側の間で循環流路を有する遠心圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ターボチャージャ用コンプレッサ、産業用コンプレッサのような圧縮空気供給機関には、遠心圧縮機が広く用いられている。遠心圧縮機は、その流量が基準流量より少なくなればサージング現象を惹起して運転不能に陥り、その流量が基準流量より多くなればチョーキング現象を惹起してその流量より多い流量を実現することができない。それの回転速度と動作流体の流量との関係が適正であるように設計される遠心圧縮機は、その動作範囲が制限されている。
【０００３】
遠心圧縮機の動作範囲の拡大のために改善された遠心圧縮機は、日本国特許第２５６９０２９号で知られている。そのような遠心圧縮機は、上流側と下流側との間で流体を循環させる循環流路を形成している。図５に示されるように、回転軸（ハブ）１０１には円周方向に多数の動翼が配列される動翼群１０２が形成され、動翼群１０２は、ケーシング１０３の内周面に沿って回転している。公知の遠心圧縮機は、ケーシング１０３に循環流路１０４を形成している。循環流路１０４には、サージング現象の抑制時には実線矢の向きの流れが形成され、チョーク現象の抑制時には点線矢の向きの流れが循環流路に形成される。図５の断面上で示される循環流路１０４で囲まれるケーシング部分１０５は、宙に浮いているのではなく、ケーシング１０３により支持されている。ケーシング１０３を支持する部材（図示されず）は、その循環流路１０４に対して流れ抵抗の原因である。その流れ抵抗を低減するための設計は、ケーシング部分の支持強度を劣化させる。
【０００４】
流れ抵抗を低減し、且つ、制限されている作動範囲を拡大することが求められる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、流れ抵抗を低減し、且つ、制限されている作動範囲を拡大する遠心圧縮機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するための手段が、下記のように表現される。その表現中に現れる技術的事項には、括弧（）つきで、番号、記号等が添記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複数の形態又は複数の実施例のうちの少なくとも１つの実施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現されている技術的事項に付せられている参照番号、参照記号等に一致している。このような参照番号、参照記号は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このような対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されることを意味しない。
【０００７】
本発明による遠心圧縮機は、ハウジング（８）と、回転軸（１）と、回転軸（１）に周方向に配列されて固定される動翼群（２）とから構成されている。動翼群（２）とハウジング（８）との間に形成される遠心流路のうちの上流側部位と遠心流路のうちの下流側部位との間を接続する迂回路（１４）が回転軸（１）に形成されている。迂回路（１４）は、循環流路（１８）を自然に形成し、流れ抵抗を低減することができ、且つ、制限されている作動範囲を拡大することができる。
【０００８】
迂回路（１４）は、円周方向に（概ね）１周し、その循環流の生成量を増大させ、且つ、その循環流を軸対称化して円滑化している。迂回路（１４）は、動翼群（２）を固着する回転軸（１）の固着面で開放される下流側開放口（１６）を有している。このように迂回路（１４）は回転軸（１）の部分の中に形成され、その強度の劣化を有効に抑制している。迂回路（１４）は、動翼群を固着する回転軸の固着面で部分的に開放され上流側開放口（１５）を有している。
【０００９】
下流側開放口（１６）は、固着面で円周方向に延びていて、既述の通りに円周方向に１周することができ、その循環流の生成量を増大させ、且つ、その循環流を軸対称化して円滑化している。このように、下流側開放口（１６）は、動翼群（２）の円周方向に隣り合う２つの動翼（３，３）の間で延びていることになる。
【００１０】
下流側開放口（１６）の断面積は軸心線方向に一定ではなく、サージング現象又はチョーキング現象の発現を有効に優先的に抑制する。上流側開放口（１５）は円周方向に完全に一周していることが望ましい。迂回路（１４）の上流側開口は、回転軸（１）の軸心線に直交する直交面で開放されていることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図に対応して、本発明による遠心圧縮機は、循環流路がハブの側に設けられている。そのハブ（以下、回転軸といわれる）１には、動翼群２が固着されている。動翼群２は、円周方向に回転軸１に配列される複数の動翼要素３の集合である。動翼要素３は、固着側端縁４と、入口側端縁（前縁）５と、出口側端縁６と、自由側端縁７とで囲まれる曲面形成羽根である。固着側端縁４は、軸心線方向下流側に進み且つ遠心方向に進む形状を有している。自由側端縁７は、軸心線方向下流側に進み且つ遠心方向に進む形状を有している。入口側端縁５は、軸心線に概ね直交する方向に向いている。出口側端縁６は、概ね軸心線方向に向いている。
【００１２】
動翼要素３の自由側端縁７は、固定ハウジングを形成するケーシング８の曲面状内周面９が形成する遠心流形成環状空間１０の中で回転する。動翼要素３が回転すれば、曲面状内周面９が形成する遠心流形成環状空間１０の出口側に遠心方向流１１が生起し、その環状空間の入口側環状空間に軸心線方向流１２が生起する。
【００１３】
循環流路１３は、回転軸１に形成される。循環流路１３は、円周方向に途切れずに一周する循環流路形成環状空間１４を形成している。循環流路１３は、上流側開口１５と下流側開口１６を有している。上流側開口１５は、軸心線方向流１２が直交する回転軸１の軸直角端面１７で開口し、下流側開口１６は固着側端縁４が固着される固着面で開口し遠心流形成環状空間１０に連通している。
【００１４】
循環流路形成環状空間１４は、循環流１８の一部１９を形成する。一部１９は、以下で、ハブ内部分循環流といわれる。循環流１８は、軸方向流２１とハブ内部分循環流１９と半径方向流２２とから形成されている。このような循環流１８の個数は、動翼群２の動翼要素３の個数に同じであることが好ましい。循環流路形成環状空間１４により分断される回転軸１の分断部分２３は、動翼要素３に一体的に固着し、動翼要素３を介して回転軸１の他の部分に一体化している。分断部分２３は、循環流路形成環状空間１４を円周方向に区切る複数の区切り部分により他の部分に直接に一体化され得る。分断部分２３は、遠心力を受けて分断部分２３より半径方向外側にある動翼要素３の固着側端縁４で受け止められ、その区切り部分には大きな支持力は要求されない。
【００１５】
図２に示されるように、下流側開口１６は、円周方向に隣り合う２つの動翼要素３の間で円周方向に延びて形成されている。隣り合う２つの動翼要素３の円周方向に対向する対向面は、回転方向が矢印２４で示されるように、それの一方が圧力面２５として形成され、それの他方が負圧面２６として形成されている。圧力面２５と負圧面２６の間で延びる下流側開口１６は、その軸方向幅（軸心線投影長さ）が一定に形成されている。
【００１６】
図３は、軸方向幅が異なる他の下流側開口１６を示している。下流側開口１６として、実線で示されるものと、点線で示されるものとが例示されている。実線で示される下流側開口１６は、負圧側に向かってその軸方向幅が狭くなっていて、サージング現象の発現を有効に優先的に抑制する。点線で示される下流側開口１６は、負圧側に向かってその軸方向幅が広くなっていて、チョーキング現象の発現を有効に優先的に抑制する。
【００１７】
図４は、本発明による遠心圧縮機の実施の他の形態を示している。実施の本形態は、実施の既述の形態で分断部分２３が取り除かれたものに一致している。分断部分２３の省略は、分断部分２３の質量分に対応して動翼要素３が負担する遠心力が少なく、循環流１８は同等に形成され得る。更に、製作の容易性に優れている。
【００１８】
【発明の効果】
本発明による遠心圧縮機は、流れ抵抗を低減し、且つ、その作動範囲を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による遠心圧縮機の実施の形態を示す正面断面図である。
【図２】図２は、循環流路の形状を示す側面図である。
【図３】図３は、循環流路の他の形状を示す側面図である。
【図４】図４は、本発明による遠心圧縮機の実施の他の形態を示す正面図である。
【図５】図５は、公知の圧縮機を示す断面図である。
【符号の説明】
１…回転軸
２…動翼群
３…動翼
８…ハウジング
１４…迂回路
１５…上流側開放口
１６…下流側開放口
１８…循環流路
【図１】
2004092397.tif 000003
【図２】
2004092397.tif 000004
【図３】
2004092397.tif 000005
【図４】
2004092397.tif 000006
【図５】
2004092397.tif 000007