(57)【要約】【課題】インペラをシュラウドで効果的に補強して組付性の向上と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空気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で補強すると共に、該シュラウド７のインペラ軸方向長さに関してその後縁の位置を、インペラ２の空気入口部３から各翼先端に沿ってインペラ２の空気出口部４までの子午面長さの中間部までに設定した。【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すると共に、該シュラウドのインペラ軸方向長さに関してその後縁の位置を、インペラ入口から各翼先端に沿ってインペラ出口までの子午面長さの中間部までに設定したことを特徴とする遠心圧縮機。
【請求項２】
前記シュラウドの後縁部は可及的に段差を無くして前記各翼先端に接していることを特徴とする請求項１記載の遠心圧縮機。
【請求項３】
前記子午面長さの中間部は翼前縁から３０％〜６０％の位置であ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た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  を所定間隔離間して配設してなり、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、図４に示すように、翼１０１  の先端に環状のシュラウド１０２  を各翼先端の子午面長さの全域に亙って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】
また、シュラウド１０２  を各翼先端の子午面長さの全域に亙って固設すると、振動増大等によりインペラの回転数を上げられないことから、図５に示すように、シュラウド１０２  の長さを各翼先端の子午面長さで翼前縁から約３０％未満の短いものに設定することで、従前通り翼を補強しつつ振動を抑制してインペラの高速化による効率アップを図ったものがある（例えば、非特許文献２参照）。
【０００６】
【非特許文献１】
Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｔｕｒｂｏｍａｃｈｉｎｅｒｙ  ＪＡＮＵＡＲＹ  １９８７，Ｖｏｌ．１０９（４２頁，Ｆｉｇ．２（ｂ），Ｆｉｇ．２（ａ））
【非特許文献２】
日立評論    Ｖｏｌ．７９    Ｎｏ．１２（１９９７−１２）（７２頁、表２  ）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図５に示すようなインペラにあっては、シュラウド１０２  の後縁に段差が形成され、そのままでは当該部位を通って翼１０１  の圧力面側から負圧面側へガス漏れが生じて効率が低下してしまう。
【０００８】
そのため、前記部位を埋めるべくケーシング１０３  の内面を切り下げる（切り下げ部１０３ａ参照）ことになるが、これだと組付性向上を図るべくケーシング１０３  を鋳物一体加工で形成した場合、インペラ軸方向からケーシング１０３  を嵌装することができないことから、半割りのケーシング１０３  を組み付けることを余儀なくされ、製造コスト削減や組付性向上を図ることができないという問題点があった。
【０００９】
この対策として、シュラウド１０２  を周方向に分割して各翼１０１  間に翼先端から外方へ突出させないで架設することが考えられるが、これだと各シュラウド１０２  の背面部に剥離流れが生じ、これが各翼１０１  の先端部に元々生じる剥離流れに加算されてしまうことから、到底採用することはできない。
【００１０】
そこで本発明は、インペラをシュラウドで効果的に補強して組付性の向上と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。
【００１１】
【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すると共に、該シュラウドのインペラ軸方向長さに関してその後縁の位置を、インペラ入口から各翼先端に沿ってインペラ出口までの子午面長さの中間部までに設定したことを特徴とする。
【００１２】
また、前記シュラウドの後縁部は可及的に段差を無くして前記各翼先端に接していることを特徴とする。
【００１３】
また、前記子午面長さの中間部は翼前縁から３０％〜６０％の位置であることを特徴とする。
【００１４】
【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。
【００１５】
［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は同じく翼の子午面長さに沿ったケーシング内面に沿う圧力分布図である。
【００１６】
図１に示すように、一方のケーシング１Ａ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。
【００１７】
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。
【００１８】
そして、前記シュラウド７のインペラ軸方向長さに関してその後縁の位置が、インペラ入口（空気入口部３）から各翼６先端に沿ってインペラ出口（空気出口部４）までの子午面長さの中間部（翼前縁から３０％〜６０％の位置で、図示例では、略４５％である。この位置は剥離流れによるインペラ翼間の損失が最も大きくなる部位である。）までに設定され、その後縁と他方のケーシング１Ｂの隙間を入口イとし、シュラウド７の前縁と他方のケーシング１Ｂの隙間を出口ロとしてシュラウド７と他方のケーシング１Ｂとの隙間を流体が流れる循環路８が形成されている。
【００１９】
また、前記シュラウド７の内周面７ａは各翼６先端の子午面形状に沿って円弧状に形成されると共に、外周面７ｂはフラットに形成されて可及的に段差を無くして前記各翼６先端に接している。
【００２０】
このように構成されるため、各翼６先端の子午面長さの中間部に生じる低エネルギー流体ハが、図２に示す循環路８の入口イと出口ロの圧力差ΔＰにより、循環路８の入口イより吸い出されて出口ロに戻されることになる。
【００２１】
これにより、各翼６先端の子午面長さの中間部より後半のインペラ翼間の損失が低減され、遠心圧縮機の効率アップが効果的に図られる。つまり、各翼６先端の子午面長さの中間部に生じた低エネルギー流体を、循環量等の面からトレードオフの関係にある圧縮効率等の他の性能との兼ね合いで効果的に循環させられるのである。
【００２２】
また、前記シュラウド７の外周面７ｂはフラットに形成されて可及的に段差を無くして前記各翼６の先端に接しているので、他方のケーシング１Ｂを鋳物一体加工で形成しても、インペラ２の軸方向から他方のケーシング１Ｂを嵌装して一方のケーシング１Ａと容易にボルト結合することができる。
【００２３】
これにより、半割りのケーシング等を組み付ける必要はなくなり、鋳物一体加工のケーシング１Ｂにより、製造コストの削減や組付性の向上を図ることができる。
【００２４】
もちろん、環状のシュラウド７により、各翼６は効果的に補強される。すなわち、インペラ外径が１ｍ以上の大径のインペラ２にあって各翼６を溶接構造で製造しても、各翼６の強度は十分に確保されるのである。
【００２５】
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。また、本発明はインペラが翼先端に沿って入口から出口までの子午面長さの中間部で二分割されたタンデム翼に適用すると、翼の強度を増すほかに、ねじれた翼の一つの部品の大きさが小さくなるため、製作が容易になるメリットがある。
【００２６】
【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すると共に、該シュラウドのインペラ軸方向長さに関してその後縁の位置を、インペラ入口から各翼先端に沿ってインペラ出口までの子午面長さの中間部までに設定したので、インペラをシュラウドで効果的に補強して組付性の向上と効率アップが図れる。
【００２７】
また、請求項２に係る発明は、前記シュラウドの後縁部は可及的に段差を無くして前記各翼先端に接しているので、翼の圧力面側から負圧面側へのガス漏れが防止できて遠心圧縮機の効率低下が回避できる。
【００２８】
また、請求項３に係る発明は、前記子午面長さの中間部は翼前縁から３０％〜６０％の位置であるので、各翼先端の子午面長さの中間部に生じた低エネルギー流体を、循環量等の面からトレードオフの関係にある他の性能との兼ね合いで効果的に循環させられる。
【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】同じく翼の子午面長さに沿ったケーシング内面に沿う圧力分布図である。
【図３】従来のオープン羽根車の説明図である。
【図４】従来のシュラウド付きインペラの斜視図である。
【図５】従来の異なったシュラウド付きインペラを備えた遠心圧縮機の断面図である。
【符号の説明】
１Ａ  一方のケーシング
１Ｂ  他方のケーシング
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
７  シュラウド
８  循環路
【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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