(57)【要約】【課題】インシデンスを小さくすることによりディフューザ性能の低下を抑制し、これを実現するための翼形状を簡便な手法で製作すること。【解決手段】回転翼１０４と、回転翼１０４の回転領域の周囲に固定的に配置される複数のディフューザ翼１とから構成されている。ディフューザ翼１は、上流側に前縁部位３を形成している。前縁部位３は下流側に向かって凸状に形成される前縁形状線４に形成されている。前縁形状線４は、回転翼１０４の軸方向に定義される高さ位置の関数で表現される。そのような前縁形状線４として、１つの頂点を有する放物線が好適に例示される。インシデンスが小さくなって、ディフューザ性能の低下が抑制され、これを実現するための翼形状が簡便な手法で製作され得る。【選択図】　　　　　図１
2004092482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転翼と、
前記回転翼の回転領域の周囲に固定的に配置される複数のディフューザ翼とを具え、
前記ディフューザ翼は、上流側に前縁部位を備え、
前記前縁部位は下流側に向かって凸状に形成される前縁形状線に形成されている
遠心圧縮機。
【請求項２】
前記凸状の前縁形状線は、放物線状の形状を有する
請求項１の遠心圧縮機。
【請求項３】
前記前縁形状線は、前記前縁部位が下流側に向かって凸状に形成される前縁形状線の凸状の頂点を境に、前記回転翼の軸方向に定義される高さ方向に分割される２領域の前縁形状線を有し、
前記前縁形状線は、
前記高さ方向に低位である領域の低位側前縁形状線と、
前記高さ方向に高位である領域の高位側前縁形状線とを具え、
前記低位側前縁形状線と前記高位側前縁形状線とは、前記分割線に対して高さ方向に非対称又は対称である
請求項１の遠心圧縮機。
【請求項４】
前記低位側前縁形状線の高さ方向幅は前記高位側前縁形状線の高さ方向幅より大きい
請求項３の遠心圧縮機。
【請求項５】
前記低位側前縁形状線の流線方向長さは前記高位側前縁形状線の流線方向長さより長い
請求項３又は４の遠心圧縮機。
【請求項６】
前記ディフューザ翼の回転方向及び回転と逆方向に対向する２つの側面は、流れ方向に垂直な面において、前記高さ方向の２分割高さを境に、低位方向、高位方向に側面形状を円弧又は円弧状の曲線で構成することで、最下位部と最高位部の翼厚が前記２分割部に比べて厚くなるという断面形状を有する
請求項１〜５から選択される１請求項の遠心圧縮機。
【請求項７】
下流側に向かって凸状に形成される前縁形状線を有する
ディフューザ翼。
【請求項８】
前記凸状の前縁形状線は、放物線状の形状を有する
請求項７のディフューザ翼。
【請求項９】
前記前縁形状線は、前記前縁部位が下流側に向かって凸状に形成される前縁形状線の凸状の頂点を境に、前記回転翼の軸方向に定義される高さ方向に分割される２領域の前縁形状線を有し、
前記前縁形状線は、
前記高さ方向に低位である領域の低位側前縁形状線と、
前記高さ方向に高位である領域の高位側前縁形状線とを具え、
前記低位側前縁形状線と前記高位側前縁形状線とは、前記分割面に非対称又は対称形状である
請求項７のディフューザ翼。
【請求項１０】
前記低位側前縁形状線の高さ方向幅は前記高位側前縁形状線の高さ方向幅より大きい
請求項９のディフューザ翼。
【請求項１１】
前記低位側前縁形状線の流線方向長さは前記高位側前縁形状線の流線方向長さより長い
請求項９のディフューザ翼。
【請求項１２】
前記ディフューザ翼の回転方向及び回転と逆方向に対向する２つの側面は、流れ方向に垂直な面において、前記高さ方向の２分割高さを境に、低位方向、高位方向に側面形状を円弧又は円弧状の曲線で構成することで、最下位部と最高位部の翼厚が前記２分割部に比べて厚くなるという断面形状を有する
請求項７〜１１から選択される１請求項のディフューザ翼。
【請求項１３】
請求項７のディフューザ翼を製造するディフューザ翼の製造方法であり、
ワーク母材に対してボールエンドミルを第１軌跡上で数値制御により移動させる第１ステップと、
前記ワーク母材に対してボールエンドミルを第２軌跡上で数値制御により移動させる第２ステップとを具え、
前記第１軌跡と前記第２軌跡は前記前縁形状線を形成するために互いに接近する
ディフューザ翼の製造方法。
【請求項１４】
前記第１ステップと前記第２ステップは、
前記低位側前縁形状線を有する第１ディフューザ翼部分を形成する第１ステップと、
前記高位側前縁形状線を有する第２ディフューザ翼部分を形成する第４ステップ
とからなる請求項１３のディフューザ翼の製造方法。
【請求項１５】
前記第３ステップと前記第２ステップとが同一軌跡であるとき、第１ステップだけで翼を形成するところの、
請求項１３のディフューザ翼の製造方法。
【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、及び、ディフューザ翼、及び、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
気体を圧縮する圧縮機として、遠心圧縮機が知られている。遠心圧縮機は、図１０に示されるように、インペラ１０３が取り付けられた回転軸１０１とケーシング１０２とから構成される。インペラ１０３には回転翼１０４が取り付けられ、ケーシング１０２には、遠心方向成分を持つ旋回流１０５を半径方向に導くための通路を形成する旋回流形成対向壁として輪状円盤１０６とケーシング本体１０７が構成されている。この輪状円盤１０６とケーシング本体１０７の対向面間に複数のディフューザ翼１０８が固定されて同一角度間隔で同一円周状に配列されている。輪状円盤１０６が取り付けられている側のケーシングは、シュラウドケーシングといわれる。ディフューザ翼１０８は輪状円盤１０６に溶接により接合され、又は、ディフューザ翼１０８と輪状円盤とは削りだし成形により一体に形成されている。
【０００３】
回転軸１０１と同体に回転する複数の回転翼１０４は、インペラ１０３とケーシング１０２との間の環状空間の気体に仕事を与える。回転翼１０４の出口端部の近傍で遠心方向成分流１０５は、その圧力が上昇するとともに、周方向成分が増大してインペラ１０３の回転方向に高速に旋回する旋回流を形成する。回転翼１０４から遠心方向成分と周方向成分を持って吐き出される気体の旋回流１０５は、図１１に示されるように、旋回方向流速成分１０９と半径方向流速成分１１０とを有している。流れ角αは、旋回流１０５と旋回方向流速成分１０９との間の角度として定義される。旋回流１０５は、ディフューザ翼１０８から力を受けて減速し高圧化する高圧流１１１に変換される。遠心圧縮機は、このような高圧化により気体を圧縮する。
【０００４】
図１０に示される公知の代表的なディフューザ翼１０８は、輪状円盤１０６の基準平面１１２に平行な任意の軸方向位置で切断された断面形状が軸方向１１３に同じである柱状体として形成されている。このように２次元平面上で定義されるディフューザ翼１０８は、図１２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示されるように、左右の端面１１６と１１７が円筒状刃物１１４でＮＣにより削り出されて形状化される。円筒状刃物１１４の端面１１８が旋削能力を持つ場合には、両側翼面１１６，１１７の面形状を形成する際に同時的に、輪状円盤面である基準面１１２を形成することができ、輪状円盤１０６に一体化されたディフューザ翼１０８を製作することができる。円筒状刃物１１４の回転軸心線の移動軌跡をＮＣにより制御することにより、翼面１１６と１１７を形成する。これにより、図１２（ａ），（ｂ），（ｃ）に見られるように、ディフューザ翼１０８に既述の２次元面形状を与えることができる。このように製作されて柱状に２次元面形状を持つディフューザは、２次元ディフューザと名付けられる。
【０００５】
図１３（ａ），（ｂ）は、大流量対応圧縮機と小流量対応圧縮機のインペラ出口部形状の比較を示している。大流量と小流量は、回転翼１０４の出口側幅ｂとインペラ直径Ｄとの比（＝ｂ／Ｄ）に基づいて比較される。この比の相対的大小により、大流量型と小流量型とが相対的に比較される。図１３（ａ），（ｂ）の２つの圧縮機の間では、図１３（ａ）の圧縮機は図１３（ｂ）の圧縮機に対して相対的に大流量型であると言われ、図１３（ｂ）の圧縮機は図１３（ａ）の圧縮機に対して相対的に小流量型であると言われる。多くの圧縮機は、０．０５〜０．１を比の中心として分布している。
【０００６】
図１４（ａ），（ｂ）は、図１３（ａ）の圧縮機の流れ角と図１３（ｂ）の圧縮機の流れ角αの空間分布を示している。図１４（ａ），（ｂ）の横軸は、それぞれにディフューザ翼１０８の軸方向距離（図１１に示される軸方向１１３の高さ位置）を示し、図１４（ａ），（ｂ）の縦軸は、それぞれにディフューザ翼１０８の流れ角αを示している。位置Ａは輪状円盤側位置（ディフューザ翼１０８の低位置）を示し、位置Ｂは位置Ａの反対側位置（ディフューザ翼１０８の高位置）を示している。流れ角分布は、位置Ａと位置Ｂに対応する壁面位置では境界層が発達して、位置Ａと位置Ｂに近い高さ領域で放物線状に分布する放物線分布領域Ｋを有している。大流量型圧縮機の流れ角分布は、位置Ａの側の境界層の端部Ｃと位置Ｂの側の境界層の端部Ｄとの間の中位領域で直線状に分布する直線状分布領域Ｊを有することがある。小流量型圧縮機では、位置Ａの側の境界層の端部Ｃと位置Ｂの側の境界層の端部Ｄとが一致し、流れ角αの直線状分布領域は存在しない。
【０００７】
公知の圧縮機では、その翼角（ディフューザ翼１０８の中心線と円周方向線との間の角度）は、図中に１点鎖線で示されているように一定である。インシデンスＩｎは、翼角と流れ角αとの差として定義される。インシデンスは、図中に斜線で示されている。インシデンスＩｎが、位置Ａの壁面近傍と、位置Ｂの壁面近傍と、位置Ａと位置Ｂとの間の中央高さ領域とで大きくなることは、大流量型圧縮機と小流量型圧縮機とで共通している。インシデンスＩｎがより大きい圧縮機では、翼角形状に起因する損失がより大きく、そのディフューザ性能がより低下する。
【０００８】
インシデンスの改良は、位置Ａと位置Ｂとの間の任意の位置（輪状円盤１０６の基準平面１１２からの距離）Ｈの関数で表現され得る。翼角がαＬＥで表されれば、インシデンス（αＬＥ−α）は、（αＬＥ（Ｈ）−α（Ｈ）で一般的に表現される。図１４に示されるインシデンスの積分がより小さくなれば、翼角の関数形と流れ角の関数形に基づく積分に対応する翼形状起因損失がより小さくなる。このような観点に基づく翼形状の改良は、特開平１０−７７９９７号で知られている。公知のこのような改良技術は、翼の前縁形状線を曲線状化することにより、流れ角と翼角のうち、翼角（特に、翼入り口角又は翼前縁角度）α（Ｈ）を曲線化したものである。
【０００９】
損失は、インシデンスの積分値に強く影響されることは既述の公知文献で示唆されているように確かであるが、インシデンスの翼高さ方向の分布に関する考慮が性能改良のために求められる。
【００１０】
インシデンスの翼高さ方向の分布を考慮することにより、ディフューザ性能の低下をより有効に抑制する技術を確立することが求められる。更に、インシデンスの翼高さ方向の分布を有する遠心流の構造に基づいて翼形状を補正することが求められ、特に、そのように求められるディフューザ形状の形成方法を確立することが求められる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、インシデンスの翼高さ方向の分布を考慮することにより、ディフューザ性能の低下をより有効に抑制することができる遠心圧縮機、ディフューザ翼、及び、その製造方法を提供することにある。
本発明の他の課題は、インシデンスの翼高さ方向の分布に基づいてディフューザ翼形状を補正することにより、ディフューザ性能の低下を更により有効に抑制することができるることができる遠心圧縮機、ディフューザ翼、及び、その製造方法を提供することにある。
本発明の更に他の課題は、そのようなディフューザ形状の生成の技術を確立することができるディフューザ翼の製造方法を提供することにある。
【００１２】
【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。
【００１３】
本発明による遠心圧縮機のディフューザ翼を図１に示している。複数のディフューザ翼（１）は、図１０と同様の回転翼（１０４）の回転領域の周囲に固定的に配置される。ディフューザ翼（１）は、上流側に前縁部位（３）を形成している。前縁部位（３）は下流側に向かって凸状に形成される前縁形状線（４）に形成されている。前縁形状線（４）は、回転翼（１０４）の軸方向に定義される高さ位置の関数で表現され、下流側に向かって凸状に形成される放物線の形状である。頂点は少なくとも１つが存在し、頂点が多点化されることは否定されない。
【００１４】
前縁形状線（４）は、回転翼（１０４）の軸方向に定義される高さ方向に分割される２領域の形状線を有する。前縁形状線（４）は、高さ方向に低位である領域の低位側前縁形状線（１１）と、高さ方向に高位である領域の高位側前縁形状線（１２）とから構成されている。低位側前縁形状線（１１）と高位側前縁形状線（１２）とは、旋回流（１０５）の非対称に対応して高さ方向に非対称であることが圧縮効率の改善のために重要である。
【００１５】
低位側前縁形状線（１１）の高さ方向幅は高位側前縁形状線の高さ方向幅より大きいという点で、既述の通りに非対称である。低位側前縁形状線（１１）の流線方向長さは高位側前縁形状線（１２）の流線方向長さより長いという点で、非対称である。
【００１６】
ディフューザ翼（１）の回転方向に対向する側面は円弧又は円弧状曲線の集合である。ディフューザ翼（１）の回転方向及び回転と逆方向に対向する２つの側面は、流れ方向に垂直な断面において、高さ方向の２分割高さを境に、低位方向と高位方向に側面形状を円弧又は円弧状曲線で構成することで、最下位部と最高部の翼厚がその２分割部分に比べて厚くなるという断面形状を有する。形状面が円弧で形成されることは、その形状面の製作を容易化す点は、公知の製造方法に同じである。
【００１７】
本発明によるディフューザ翼は、下流側に向かって凸状に形成される前縁形状線を有する。凸状に形成される前縁形状線は、既述の通り、放物線の形状を持つ。凸状に形成される前縁形状線は、対称形状でも非対称形状であってもよい。
【００１８】
２次元翼の翼角は一定でありインシデンスの調整が不可能であるが、本発明による遠心圧縮機の曲線状に分布する翼角αＬＥ（Ｈ）と流れ角α（Ｈ）は、インシデンスを最小化する方向に調整することができる。関数α（Ｈ）としては、放物線状であることが好適であることは既述の通りである。
【００１９】
低位側前縁形状線（１１）と高位側前縁形状線（１２）との間に直線又は他の曲線が介設されることは流量の変更に対応してインシデンスを全体的に（全域的に）軽減する調整を容易にする。
【００２０】
翼（１）は、流路を形成する輪状円盤（２）に固定されている。輪状円盤（２）は円盤面（６）を有し、円盤面（６）は高さＨが零に設定される基準面である。ディフューザ翼（１）は、ケーシング（１０７）と輪状円盤（２）との間に介設され、ディフューザ翼（１）は、輪状円盤（２）に一体的に又は別体的に固着される。
【００２１】
本発明によるディフューザ翼の製造方法は、既述のディフューザ翼の製造方法である。ワーク母材に対してボールエンドミル２６を第１軌跡上で数値制御により移動させる第１ステップと、ワーク母材に対してボールエンドミル（２６）を第２軌跡上で数値制御により移動させる第２ステップとから構成されている。第１軌跡と第２軌跡は前縁形状線を形成するために互いに接近する。
【００２２】
第１軌跡と第２軌跡を接近させる公知の製造方法は、本発明の既述の形状線を持つディフューザ翼の放物線を形成するために好適に流用される。既述の第１ステップと第２ステップとは、低位側前縁形状線（１１）を有する第１ディフューザ翼部分を形成するステップと、高位側前縁形状線（１２）を有する第２ディフューザ翼部分を形成するステップとから構成されている。共通の母材に一挙に（同時的に）低位側前縁形状線（１１）と高位側前縁形状線（１２）とを形成することと、その製造方法を容易化することとが本発明の目的である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１０の従来例と同様に、本発明による遠心圧縮機の実施の形態は、図１において３次元ディフューザ翼１が輪状円盤に接合している。その３次元ディフューザ翼１は、輪状円盤２に一体に又は溶接により接合している。３次元ディフューザ翼１の翼前縁部位３の前縁線形状は、放物線や楕円の一部の曲線で形成されている。前縁線形状がボールエンドミルの円弧状の先端による切削軌跡で形成される場合には、インペラの回転方向と逆の面（圧力面４１）と回転方向の面（負圧面４２）の２つの切削軌跡での２つの曲面の交線として定義される。
【００２４】
翼前縁部位３は、３次元ディフューザ翼１の内周側の部位である。輪状円盤２の翼前縁部位３の前縁線形状４は、この実施例では放物線で形成されている。本明細書で、軸方向（高さ方向）ａに輪状円盤２の円盤面６により近い位置を低位置と呼ぶことにする。軸方向ａにその円盤面６からより遠い位置を高位置と呼ぶことにする。輪状円盤２の円盤面６のＨは零である。
【００２５】
前縁形状線４は、下流側に向かって凸状に形成される前縁形状線４の凸状の頂点１５を境に、インペラの回転軸方向に定義される高さ方向に対して上下に分割される２領域の前縁形状線それぞれ上方部位の前縁放物線１２と下方部位の前縁放物線１１を有している。頂点１５を含む中央面７を境に低位の領域である下方部位８と高位の領域である上方部位９とから構成されている。中央面７の高さ方向位置座標は、翼高さＨの１／２で限定されない。下方部位８と上方部位９はそれぞれ、中央面７より下方にある下方部位の前縁形状面１３と、中央面７より上方にある上方部位の前縁形状面１４とから構成されている。
【００２６】
前縁形状線４の特徴である放物線は、下方部位の前縁放物線１１については、下方部位の前縁放物線１１を円盤面６に対して直角に投影したときに頂点１５から上流側に進む距離のＨ（輪状円盤１０６の基準平面１１２からの距離）に対する関数として定義できる。上方部位の前縁放物線１２については、上方部位の前縁放物線１２を円盤面６に対して直角に投影したときに頂点１５から上流側に進む距離のＨ（輪状円盤１０６の基準平面１１２からの距離）に対する関数として定義できる。下方部位の前縁放物線１１の終点１６までの距離１９は、上方部位の前縁放物線１２の終点１８までの距離２１よりも長いことが好ましい。この前縁放物線４は上記のように数学的に規定される放物線に限られることはなく、楕円の一部であっても、高次の関数であっても、これらに近似した形状であってもよい。
【００２７】
図２は、流れ方向に垂直な断面Ｉで切断された翼断面形状を示している。インペラの回転方向及び回転の逆方向の２つの側面は、それぞれに圧力面３１、負圧面３２と呼ばれる。この翼断面形状は、高さ方向の中央面７を境に、低位方向、高位方向に側面形状を円弧又は円弧状の曲線で構成する。また、最下位部と最高位部の翼厚が中央面７の翼厚に比べて厚くなるという断面形状を有する。
【００２８】
図１０に示されるように、回転翼１０４により初動的に生成される旋回流１０５は、回転翼１０４の軸方向位置（高さ方向位置に対応）でその速度と向きが異なっていて、回転軸方向に関して完全に対称ではなく、非対称である。長さ１９と長さ２１は、このような旋回流の流れ角の非対称性に対応して非対称化されている。
【００２９】
翼前縁の翼角αＬＥについて、図１にて定義する。任意の高さ位置で円盤面６に平行である面で切断した面２２で、翼前縁の翼角αＬＥは先端点２３を通り回転軸心線上の１点を中心点とする円２４の先端点２３での接線と、断面２２の中心線（圧力面と負圧面の中心を結んだ線）を上流側に延長した延長線２５との角度で示されている。一方、流れ角αは、図１１に示されるように、旋回方向流速成分１０９と半径方向流速成分１１０とを有している。流れ角αは、旋回流１０５と旋回方向流速成分１０９との間の角度として定義される。
【００３０】
翼前縁流れ角αは、前縁形状線４の上で旋回方向流速成分１０９と半径方向流速成分１１０とのなす角で定義され、翼前縁流れ角αの翼高さＨに関する角度分布α（Ｈ）は、図３（ａ）と図４（ａ）に示されている。
【００３１】
図３（ａ）は大流量タイプの圧縮機の翼前縁流れ角α（Ｈ）と翼前縁の翼角αＬＥ（Ｈ）を示し、図４（ａ）は小流量タイプ圧縮機の翼前縁流れ角α（Ｈ）と翼前縁の翼角αＬＥ（Ｈ）を示す。図３（ｂ）と図４（ｂ）は、前縁形状線４と高さＨの方向を示している。図３（ａ）と図４（ａ）で、α１５は前縁形状線４の頂点１５の流れ角を示し、α１６は前縁形状線４の終端点１６における流れ角を示し、α１８は終端点１８における流れ角を示している。
【００３２】
翼前縁流れ角α（Ｈ）は、図３（ａ）と図４（ａ）に実線で示す。図３の大流量タイプ圧縮機では、Ａ，Ｂの両壁面の中間部に直線的な分布を持つ領域がある。これに対して翼前縁の翼角αＬＥを平翼前縁形状に対応して放物線状の分布α１６−α１５−α１８に設定する。本発明による前縁領域翼角分布αＬＥ（Ｈ）は、図１３（ａ）と図１４（ａ）に示される公知の翼角分布（一定分布）に比べて、流れ角分布αにより接近している。従って、本発明によるインシデンス分布（斜線部分）は、公知のインシデンス分布に比べて概ね全高さ領域で小さくなっている。図４の小流量タイプ圧縮機に関しても同様であり、公知のインシデンス分布に比べて概ね全高さ領域で小さくなっている。
【００３３】
図５と図６は、本発明による遠心圧縮機の製造方法に関する実施の形態を示している。図６（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）は、図５に示される断面位置Ｘ，Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶで中心線２５にそれぞれに直交し、且つ、円盤面６にそれぞれに直交する平面で３次元ディフューザ翼１を切断したそれぞれの断面を示している。輪状円盤２を含む加工用母材を削り出して輪状円盤２と３次元ディフューザ翼１とを一体的に製作するために用いられる工具は、ボールエンドミル２６である。
【００３４】
ボールエンドミル２６は、半径ｒ１の球状刃面２７と直径２×ｒ１（＝ｄ１）の円筒刃面２８を持つ。ボールエンドミル２６の中心線と輪状円盤２の円盤面６との間の角度βは設定自在である。３次元ディフューザ翼１の中心線（既述の中心線２５に対応）を含む中心面２９と球状刃面２７の中心点との間の距離がｙｘで表され、３次元ディフューザ翼１の軸端面１７の端縁３１と中心面２９との間の距離がＺｘで表されている。球状刃面２７の中心点Ｏの軌跡がＮＣ装置（図示されず）に設定される。
【００３５】
図６（ｂ）は、図５の断面位置Ｉの３次元ディフューザ翼１の両側面の断面形状線３２を示している。断面位置では、ｙｘ＞ｒ１、である。断面位置Ｉのｙｘは、図中にはｙＩで表されている。断面位置Ｉの断面形状線３２は、球状刃面２７により形状化される円弧と円筒刃面２８により形状化される直線との合成曲線である。
【００３６】
図６（ａ）は、断面位置Ｘの３次元前縁形状面５の下方部位の前縁形状面１３と上方部位の前縁形状面１４の断面形状線を示している。断面位置Ｘは、頂点１５より上流側の位置であるので、下方部位の前縁形状面１３の下方部位の前縁断面形状線３３と、上方部位の前縁形状面１４の上方部位の前縁断面形状線３４とは、その断面で分離していて、ｙｘ＜ｒ１であり、且つ、ｚｘ＞０である。断面位置Ｘにて、下方部位の前縁断面形状線３３と上方部位の前縁断面形状線３４とはともに円弧である。ボールエンドミル２６が、断面位置Ｘに対応する位置から上流側に距離２１（図１参照）だけ進んだボールエンドミル２６の位置に対応する断面位置では、Ｚｘ＝０であり、終端点１８が現れる。
【００３７】
ボールエンドミル２６が、断面位置Ｘに対応する位置から上流側に距離１９（図１参照）だけ進んだボールエンドミル２６の位置に対応する断面位置では、仮想的にｚｘ＜０であり、且つ、ｙｘ＝０であり、終端点１６が現れる。ｙｘは、ボールエンドミル２６の進み長さＳの関数であり、ｙｘ＝ｙｘ（Ｓ）で表され、関数ｙｘが定められることにより、下方部位の前縁形状線１１にも上方部位の前縁形状線１２にも、既述の放物線が与えられる。
【００３８】
図６（ｃ）は、断面位置ＩＩの形状線を示している。この位置の断面形状は、円弧と直線とで形成されている点で、図６（ｂ）の断面形状に同じであるが、３次元ディフューザ翼１はより厚く形成され、既述の角度βＩＩはより大きくなっている。図６（ｄ）に示される断面位置ＩＩＩの断面形状は、円弧と直線の合成である点で、図６（ｂ），（ｃ）の断面形状に同じであるが、この位置の角度βＩＩＩは更に大きく、９０度である。図６（ｅ）に示される下流側の断面位置ＩＶの断面形状は、他のエンドミルにより形成され、円弧は実質的に存在しなが、公知の旋削と同じに、円盤面６を形成して、輪状円盤２を同時的に製作することができる。
【００３９】
図７は、ボールエンドミル２６の中心点Ｏの運動軌跡を示している。３次元ディフューザ翼１の両側面は、両側のボールエンドミル２６のそれぞれの運動軌跡に１対１に対応して規定される。頂点１５が現れる（形成される）時の翼前縁流れ角α（Ｈ）のα１５は、図７に再記されている。翼前縁流れ角α（Ｈ）がα１５である時のボールエンドミル２６の中心点位置は、参照番号３５で示されている。ボールエンドミル２６の中心点Ｏの軌跡は、円盤面６に対して直交投影で円盤面６の面上に示されている。両側のボールエンドミル２６の中心投影点は、中心点位置３５から終端点１６まで円盤面６の面上で直線的に移動する。
【００４０】
この場合、翼前縁線４の円盤面６への投影線は直線になる。ｙｘ＝ｋ×Ｓのように線形関係が付与されるので、下方部位の前縁形状線１１は楕円状の形状になる。α１５は、この翼前縁線１１との円盤面６への投影点と点１５を通る円（既述の定義の円）との交点における角度である。α１６は、この直線１１と点１６を通る円との交点１６における角度である。幾何学的に知られるように、頂点１５から終端点１６に向かって進む位置が頂点１５により近くなれば（頂点１５と前縁放物線下方部位１１の上の点とで規定される中心角θがより大きくなれば）、α（Ｈ）はより小さくなり、その関数α（Ｈ）は図３（ａ）と図４（ａ）に示されるように、１つの頂点を有する曲線として放物線状の形状になる。
【００４１】
図８（ａ），（ｂ）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。３次元ディフューザ翼１の片側で２つのボールエンドミル２６が用いられている。２つのボールエンドミル２６は、異なる２つの一定高さで移動する。大流量圧縮機では、図１４に示されるように、境界層の厚さ（放物線分布領域Ｋに対応）が翼高さＨの２分の１以下になることがある。このような場合には、ボールエンドミル２６の半径ｄ１を適正に（小さく）選択することができ、インシデンスを小さくすることができる。
【００４２】
図９（ａ），（ｂ）は、本発明による遠心圧縮機の実施の更に他の形態を示している。３次元ディフューザ翼１の片側で２つのボールエンドミル２６が用いられている点で、実施の図８の形態に同じであるが、２つのボールエンドミル２６の高さの差３６が軌跡上で連続的に又は不連続的に可変である点で実施の図８の形態と異なっている。圧縮機の流量の大小に対応して、２つのボールエンドミル２６のそれぞれの高さ位置とそれぞれの半径が適正に変更され得る。実施の本形態では、下方部位の前縁形状線１１上方部位の前縁形状線１２との間に直線部分３４が介設される。
【００４３】
【発明の効果】
本発明による遠心圧縮機、及び、ディフューザ翼、及び、その製造方法は、インシデンス角の調整により圧縮効率を向上させることができる。
【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斜軸投影図である。
【図２】図２は、図１の側面断面図である。
【図３】図３（ａ），（ｂ）は、ディフューザ翼の形状とインシデンスの関係を示す断面図とグラフである。
【図４】図４（ａ），（ｂ）は、他のディフューザ翼の形状とインシデンスの関係を示す断面図とグラフである。
【図５】図５は、ディフューザ翼の断面位置を示す斜軸投影図である。
【図６】図６（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）は、それぞれの位置のディフューザ翼を示す断面図である。
【図７】図７は、ボールエンドミルの軌跡示す平面断面図である。
【図８】図８（ａ），（ｂ）は、本発明による遠心圧縮機の実施の他の形態を示す斜軸投影図と側面断面図である。
【図９】図９（ａ），（ｂ）は、本発明による遠心圧縮機の実施の更に他の形態を示す斜軸投影図と側面断面図である。
【図１０】図１０は、公知の圧縮機を示す断面図である。
【図１１】図１１は、公知のディフューザ翼を示す斜軸投影図である。
【図１２】図１２（ａ），（ｂ），（ｃ）は、公知のディフューザ翼の製造方法をそれぞれに示す断面図である。
【図１３】図１３（ａ），（ｂ）は、公知のディフューザ翼の形状とインシデンスの関係を示す断面図とグラフである。
【図１４】図１４（ａ），（ｂ）は、公知の他のディフューザ翼の形状とインシデンスの関係を示す断面図とグラフである。
【符号の説明】
１…ディフューザ翼
２…輪状円盤
３…前縁部位
４…前端線
５…両側側面
６…円盤面
１１…下方側部位
１２…上方側部位
３４…直線
１０７…ケーシング
【図１】
2004092482.tif 000003
【図２】
2004092482.tif 000004
【図３】
2004092482.tif 000005
【図４】
2004092482.tif 000006
【図５】
2004092482.tif 000007
【図６】
2004092482.tif 000008
【図７】
2004092482.tif 000009
【図８】
2004092482.tif 000010
【図９】
2004092482.tif 000011
【図１０】
2004092482.tif 000012
【図１１】
2004092482.tif 000013
【図１２】
2004092482.tif 000014
【図１３】
2004092482.tif 000015
【図１４】
2004092482.tif 000016