(57)【要約】【課題】溶接構造の翼を効果的に補強することができると共により一層の効率アップが図れる遠心圧縮機を提供する。【解決手段】ケーシング１Ａに軸支されたインペラ２の回転により吸い込んだ気体を主として遠心力によって圧縮・排出する遠心圧縮機において、前記インペラ２の各翼６の先端間を環状のシュラウド７で補強し、前記シュラウド７の前縁部を前記各翼６の主たる前縁部より気体流れの上流側へ延長して設ける一方、前記各翼６の先端側の前縁部分も上流側へ延長し、かつ翼先端に近づくにつれて当該延長部６ａの長さを長くすると共に、前記延長部６ａの翼角を、翼が回転方向に向くように非延長部の翼角に対して変化させた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングに軸支されたインペラの回転により吸い込んだ気体を主として遠心力によって圧縮・排出する遠心圧縮機において、
前記インペラの各翼の先端間を環状のシュラウドで補強し、
前記シュラウドの前縁部を前記各翼の主たる前縁部より気体流れの上流側へ延長して設ける一方、
前記各翼の先端側の前縁部分も上流側へ延長し、かつ翼先端に近づくにつれて当該延長部の長さを長くすると共に、
前記延長部の翼角を、翼が回転方向に向くように非延長部の翼角に対して変化させたことを特徴とする遠心圧縮機。
【請求項２】
前記延長部を含む翼先端側の翼厚Ｔを、翼先端に向かって漸次増加させたことを特徴とする請求項１記載の遠心圧縮機。
【請求項３】
前記延長部は翼前縁高さＨの翼先端から略１０％の領域に設けられることを特徴とする請求項１又は２記載の遠心圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、過給機、ガスタービン、産業用圧縮機等に用いられる遠心圧縮機に係り、一層詳細には、各翼の先端間を環状のシュラウドで補強してなるインペラを備えた遠心圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種遠心圧縮機のインペラ（羽根車）は、図３に示すように、ハブ１００  の外周に複数枚の翼１０１  が所定の間隔をおいて配設されてなり、その回転によりインペラ内に吸い込んだ空気等気体（ガス）を主として遠心力により圧縮して外部に吐出（排出）するようになっている。
【０００３】
前記インペラは、図３に示すように、機械加工による一体削りだし（オープン羽根車）で製作されることが通常であるが（例えば、非特許文献１参照）、特にインペラ外径が１ｍ以上の大径のインペラにあっては、前記一体削りだしではコストが嵩むことから、翼を溶接構造で製造することがある。
【０００４】
このようなインペラにおいては、翼の強度を確保するために、各翼の先端に環状のシュラウドを固設して補強する構造が採用されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
【非特許文献１】
Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｔｕｒｂｏｍａｃｈｉｎｅｒｙ  ＪＡＮＵＡＲＹ  １９８７，Ｖｏｌ．１０９（４２頁，Ｆｉｇ．２（ｂ），Ｆｉｇ．２（ａ））
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、遠心圧縮機のインペラにおいては、図４に示すように、流れ速度の速い大半の流れ（主流）ＩＩと流れ速度の遅い壁近くの流れ（境界層）Ｉとが有るが、翼角（例えば翼の負圧面側の角度βｋｓｕｃ（図２の（ａ）参照））と流れの角度β１  ，β２  を可及的に一致させることで、流れが剥離するのを抑制してインペラ損失を小さくすることができるので、前記翼角を流れの角度が特定できる主流ＩＩの角度β２  と略一致させるようにしている。
【０００７】
そのため、境界層Ｉでは、翼角（βｋｓｕｃ）が流れの角度β１  より大きくなって流れが剥離しやすくインペラ損失が大きいことから、遠心圧縮機の効率アップを十分に図ることが出来ないという問題点があった。
【０００８】
そこで本発明は、溶接構造の翼を効果的に補強することができると共により一層の効率アップが図れる遠心圧縮機を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成するための本発明に係る遠心圧縮機は、ケーシングに軸支されたインペラの回転により吸い込んだ気体を主として遠心力によって圧縮・排出する遠心圧縮機において、前記インペラの各翼の先端間を環状のシュラウドで補強し、前記シュラウドの前縁部を前記各翼の主たる前縁部より気体流れの上流側へ延長して設ける一方、前記各翼の先端側の前縁部分も上流側へ延長し、かつ翼先端に近づくにつれて当該延長部の長さを長くすると共に、前記延長部の翼角を、翼が回転方向に向くように非延長部の翼角に対して変化させたことを特徴とする。
【００１０】
また、前記延長部を含む翼先端側の翼厚Ｔを、翼先端に向かって漸次増加させたことを特徴とする。
【００１１】
また、前記延長部は翼前縁高さＨの翼先端から略１０％の領域に設けられることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る遠心圧縮機を実施例により図面を用いて詳細に説明する。
【００１３】
［実施例］
図１は本発明の一実施例を示す遠心圧縮機の要部断面図、図２は同じく翼の比較説明図である。
【００１４】
図１に示すように、ケーシング１Ａ，１Ｂ内にインペラ（羽根車）２が回転自在に軸支され、該インペラ２の回転により同インペラ２への空気（気体）入口部３より吸い込んだ空気を主として遠心力によってインペラ２の空気（気体）出口部４へ圧縮・排出し、ここから所定の外部機器へ送られるようになっている。
【００１５】
前記インペラ２は、ハブ５の外周に薄板からなる複数枚の翼６が周方向へ所定間隔離間して溶接等により固設されてなると共に、各翼６の先端間が環状のシュラウド７で補強されてなる。
【００１６】
そして、前記シュラウド７の前縁部（空気流れの上流側端部）が前記各翼６の主たる前縁部より前方（空気流れの上流側）へ所定長さ（例えばハブ５の前端面と一致する長さまで）延長して設けられると共に、前記各翼６の先端側（シュラウド７寄り）の前縁部分も前方（空気流れの上流側）へ延長され、かつ翼先端に近づくにつれて当該延長部６ａの長さが長く形成されている。
【００１７】
また、前記延長部６ａは翼前縁高さＨの翼先端から略１０％の領域に設けられると好適である。つまり、境界層Ｉの厚みが５％であるので、この厚みの変動を考慮すると略１０％が好ましいのである。
【００１８】
また、図２に示すように、前記延長部６ａの負圧面側の翼角βｋｓｕｃ１を、翼６が回転方向に向くように、非延長部の翼角βｋｓｕｃ２に対して小さくなるように変化させている（図２の（ｂ）参照）。即ち、境界層Ｉの角度β１  （図４参照）に可及的に近づけているのである。但し、非延長部の翼角βｋｓｕｃ２のまま延長しても差し支えない。
【００１９】
また、図２の（ｃ）に示すように、前記延長部６ａを含む翼６の翼厚Ｔを、翼先端に向かって（シュラウド７に近づくにつれて）漸次増加させても良い。尚、この厚翼部６ｂは主体部に対して一体形成しても、また別体に形成して溶接等しても良い。
【００２０】
このように本実施例では、各翼６の先端側の前縁部分が上流側へ延長され、かつ翼先端に近づくにつれて当該延長部６ａの長さが長く形成されているのに加えて、前記延長部６ａの負圧面側の翼角βｋｓｕｃ１が、翼６が回転方向に向くように、非延長部の翼角βｋｓｕｃ２に対して小さくなるように変化させられている。
【００２１】
これにより、流れ速度が特定し易い大半の流れ（主流）ＩＩに加えて流れ速度が特定しにくい壁近くの流れ（境界層）Ｉにおいても、その流れの角度β１（図４参照）と翼角βｋｓｕｃ１とを可及的に一致させられる。
【００２２】
この結果、境界層Ｉにおける流れの剥離が抑制され、インペラ損失が低減されて遠心圧縮機の効率アップが図られる。また、延長部６ａを設けたことにより、翼先端側の前縁部に生じる応力集中を防止することもできる。
【００２３】
また、延長部６ａを含む翼６の翼厚Ｔが、翼先端に向かって漸次増加させた場合には、翼先端とシュラウド７の接合強度を高められる一方で、境界層Ｉに流入する流れの角度β１が変化しても効果的に（インペラの流量特性に影響を与えずに）翼先端側の失速を防止することができ、インペラ損失が低減されて遠心圧縮機の効率アップが図られる。また、サージングも防止することができる。
【００２４】
尚、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、各種変更が可能であることはいうまでもない。
【００２５】
【発明の効果】
以上、実施例に基づいて詳細に説明したように、本発明の請求項１に係る発明は、ケーシングに軸支されたインペラの回転により吸い込んだ気体を主として遠心力によって圧縮・排出する遠心圧縮機において、前記インペラの各翼の先端間を環状のシュラウドで補強し、前記シュラウドの前縁部を前記各翼の主たる前縁部より気体流れの上流側へ延長して設ける一方、前記各翼の先端側の前縁部分も上流側へ延長し、かつ翼先端に近づくにつれて当該延長部の長さを長くすると共に、前記延長部の翼角を、翼が回転方向に向くように非延長部の翼角に対して変化させたので、前記延長部により溶接構造の翼を効果的に補強することができると共に、前記翼角の設定により流れ速度が特定しにくい壁近くの流れにおいてもその流れの角度と翼角とを可及的に一致させられより一層の効率アップが図れる。
【００２６】
また、請求項２に係る発明は、前記延長部を含む翼先端側の翼厚Ｔを、翼先端に向かって漸次増加させたので、翼先端とシュラウドの接合強度を高められる一方で、境界層に流入する流れの角度が変化しても効果的に翼先端側の失速を防止することができる。
【００２７】
また、請求項３に係る発明は、前記延長部は翼前縁高さＨの翼先端から略１０％の領域に設けられるので、十分に境界層をカバーすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す遠心圧縮機の要部断面図である。
【図２】同じく翼の比較説明図である。
【図３】従来のオープン羽根車の説明図である。
【図４】インペラ内の流れ速度の分布とベクトルを示す図である。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ  ケーシング
２  インペラ（羽根車）
３  空気入口部
４  空気出口部
５  ハブ
６  翼
６ａ  延長部
６ｂ  厚翼部
７  シュラウド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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