(57)【要約】  圧縮機ブレード（３０）の先端部（３３）は、ケーシング（１０）に対してクリアランスを持って対向している。先端部（３３）は、ブレード前縁（ＬＥ）を含む上流側領域（３４）と、ブレード後縁（ＴＥ）を含む下流側領域（３６）と、を有する。上流側領域（３４）は、クリアランスが先端部（３３）中で最少になる部分を含む小クリアランス部（３５）を有する。下流側領域（３６）下流側領域（３６）の全域に渡って、クリアランスが小クリアランス部（３５）のクリアランスよりも大きい大クリアランス部（３７）を成す。
2018092875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線を中心として回転するロータと、
前記ロータの外周側を覆うケーシングと、
を備え、
前記ロータは、前記軸線を中心として回転する回転軸部と、前記軸線に対する周方向に間隔をあけて前記回転軸部に設けられている複数のブレードと、を有し、
複数の前記ブレードは、それぞれ、
前記軸線が延びる軸線方向の縁を形成する前縁と、
前記前縁とは反対側の縁を形成する後縁と、
前記前縁と前記後縁とを接続し、前記周方向の成分を含む方向を向き、互に背合わせの関係である正圧面及び負圧面と、
前記前縁と前記後縁とを接続し、前記ケーシングに対してクリアランスを持って対向している先端部と、
を有し、
前記先端部は、前記前縁を含む上流側領域と、前記後縁を含む下流側領域と、を有し、
前記上流側領域は、前記クリアランスが前記先端部中で最少になる部分を含む小クリアランス部を有し、
前記下流側領域は、前記小クリアランス部における前記後縁の側の縁から前記後縁まで延び、
前記下流側領域は、前記下流側領域の全域に渡って、前記クリアランスが前記小クリアランス部のクリアランスよりも大きい大クリアランス部を成す、
圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載の圧縮機において、
前記クリアランスの最小値である最小クリアランスの位置は、前記ブレードのコードが延びるコード方向で、前記前縁から前記ブレードのコード長の５％〜６０％の距離の位置である、
圧縮機。
【請求項３】
請求項２に記載の圧縮機において、
前記最小クリアランスの位置は、前記コード方向で、前記前縁から前記コード長の１０％〜６０％の距離の位置である、
圧縮機。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の圧縮機において、
前記クリアランスの最小値である最小クリアランスは、前記ブレードのコード長の０．４％以上である、
圧縮機。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の圧縮機において、
前記小クリアランス部における前記前縁の側の縁は、前記ブレードのコードが延びるコード方向で、前記前縁から前記ブレードのコード長の０％〜２５％の距離の位置である、
圧縮機。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか一項に記載の圧縮機において、
前記小クリアランス部は、前記ブレードのコードが延びるコード方向で、前記前縁からコード長の１０％〜６０％の距離の位置まで存在する、
圧縮機。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の圧縮機において、
前記ブレードは、前記前縁から前記クリアランスの最小値である最小クリアランスの位置まで、前記クリアランスが滑らかに変化する、
圧縮機。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の圧縮機において、
前記小クリアランス部は、前記ブレードのコードが延びるコード方向で、前記正圧面と前記負圧面との間隔である翼厚が最大になる位置を含む
圧縮機。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の圧縮機において、
前記小クリアランス部は、前記周方向の位置に応じて前記クリアランスが変化する、
圧縮機。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の圧縮機において、
前記小クリアランス部は、前記上流側領域中の前記周方向の一部にのみ存在する、
圧縮機。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の圧縮機において、
前記小クリアランス部は、前記ブレード中で前記小クリアランス部を除く部分よりもアブレイダブル性が高い、
圧縮機。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の圧縮機において、
前記軸線方向に間隔をあけて配置されている複数の静翼列を備え、
複数の前記静翼列は、いずれも、前記周方向に間隔をあけて前記ケーシングに固定されている複数の静翼を有し、
前記ロータは、前記軸線方向に間隔をあけて配置されている複数のブレード列を有し、
複数の前記ブレード列のそれぞれは、複数の前記静翼列のうちのいずれか一の静翼列の軸線上流側に配置され、
複数の前記ブレード列は、いずれも、前記周方向に間隔をあけて前記回転軸部に設けられている複数の前記ブレードを有する、
圧縮機。
【請求項１３】
圧縮機のケーシング内で、軸線を中心して、前記軸線に対する周方向に回転するブレードの製造方法において、
前記ブレードの中間品を形成する中間品形成工程と、
前記中間品を加工する加工工程と、
を実行し、
前記中間品形成工程で形成する前記中間品は、
前記軸線が延びる軸線方向の縁を形成する前縁と、
前記前縁とは反対側の縁を形成する後縁と、
前記前縁と前記後縁とを接続し、前記周方向の成分を含む方向を向き、互に背合わせの関係である正圧面及び負圧面と、
前記ケーシングに対向する加工前先端部と、
を有し、
前記加工工程では、前記中間品の前記加工前先端部を加工して、前記前縁と前記後縁とを接続し、前記ケーシングに対してクリアランスを持って対向する加工後先端部を形成し、
前記加工後先端部は、前記前縁を含む上流側領域と、前記後縁を含む下流側領域と、を有し、
前記上流側領域は、前記クリアランスが前記先端部中で最少になる部分を含む小クリアランス部を有し、
前記下流側領域は、前記小クリアランス部における前記後縁の側の縁から前記後縁まで延び、
前記下流側領域は、前記下流側領域の全域に渡って、前記クリアランスが前記小クリアランス部のクリアランスよりも大きい大クリアランス部を成す、
ブレードの製造方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載のブレードの製造方法において、
前記中間品形成工程では、前記加工前先端部の前記クリアランスが、前記中間品のコードが延びるコード方向における前記加工前先端部の全域にわたって、前記加工後先端部における前記大クリアランス部中の最大クリアランスと同じクリアランスになるよう、前記中間品を形成し、
前記加工工程では、前記加工前先端部中で前記小クリアランス部にする部分に、前記小クリアランス部を形成する材料を盛って、前記小クリアランスを形成する、
ブレードの製造方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載のブレードの製造方法において、
前記小クリアランス部の前記材料として、前記中間品を形成する材料よりもアブレイダブル性の高い材料を用いる、
ブレードの製造方法。
【請求項１６】
請求項１３に記載のブレードの製造方法において、
前記中間品形成工程では、前記加工前先端部の前記クリアランスが、前記中間品のコードが延びるコード方向における前記加工前先端部の全域にわたって、前記加工後先端部における前記小クリアランス部中の最小クリアランス以下になるよう、前記中間品を形成し、
前記加工工程では、前記加工前先端部中で前記大クリアランス部にする部分を削って、前記大クリアランス部を形成する、
ブレードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機、及びそのブレードの製造方法に関する。
本願は、２０１６年１１月1８日に米国に出願された米国特許仮出願第６２／４２４，０２２号、及び、２０１６年１１月1８日に米国に出願された米国特許仮出願第６２／４２４，０２９号に基づき優先権を主張し、この内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機は、軸線を中心として回転するロータと、このロータの外周側を覆うケーシングと、を備える。ロータは、軸線を中心として軸線方向に延びている回転軸部と、周方向に間隔をあけて回転軸部に設けられている複数のブレードと、を有する。複数のブレードは、それぞれ、前縁と、後縁と、正圧面と、負圧面と、先端部とを有する。先端部は、ケーシングに対して、クリアランスを持って対向している。【０００３】
ブレードは、軸線を中心として回転するため、このブレードの先端部と静止体であるケーシングとの間にクリアランスが必要である。このクリアランスがあると、周方向に並ぶ第一ブレードと第二ブレードと第三ブレードとのうち、例えば、第一ブレードと第二ブレードとの間を流れる気体の一部が、第二ブレードとケーシングとの間のクリアランスを通って、第二ブレードと第三ブレードとの間に流れ込む。第二ブレードとケーシングとの間のクリアランスを通る気体である漏れ気体は、第二ブレードと第三ブレードとの間を流れる気体の流れの妨げになる。このため、漏れ気体の運動量が大きくなると、圧縮機の性能が低下する。【０００４】
そこで、以下の特許文献１では、先端部に複数の溝を形成することで、漏れ気体の運動量を抑えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１４／０１８６１９０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ケーシングとブレードとの間のクリアランスを確保しつつも、漏れ気体の影響による圧縮機の性能低下を抑える技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための発明に係る一態様の圧縮機は、
軸線を中心として回転するロータと、前記ロータの外周側を覆うケーシングと、を備える。前記ロータは、前記軸線を中心として回転する回転軸部と、前記軸線に対する周方向に間隔をあけて前記回転軸部に設けられている複数のブレードと、を有する。複数の前記ブレードは、それぞれ、前記軸線が延びる軸線方向の縁を形成する前縁と、前記前縁とは反対側の縁を形成する後縁と、前記前縁と前記後縁とを接続し、前記周方向の成分を含む方向を向き、互に背合わせの関係である正圧面及び負圧面と、前記前縁と前記後縁とを接続し、前記ケーシングに対してクリアランスを持って対向している先端部と、を有する。前記先端部は、前記前縁を含む上流側領域と、前記後縁を含む下流側領域と、を有する。前記上流側領域は、前記クリアランスが前記先端部中で最少になる部分を含む小クリアランス部を有する。前記下流側領域は、前記小クリアランス部における前記後縁の側の縁から前記後縁まで延びている。前記下流側領域は、前記下流側領域の全域に渡って、前記クリアランスが前記小クリアランス部のクリアランスよりも大きい大クリアランス部を成す。【０００８】
本態様の圧縮機では、上流側領域に小クリアランス部を形成しているため、あるブレードのクリアランスを通過した漏れ気体の最大運動量が発生する位置が後縁側にズレる。このため、本態様では、この漏れ気体が、あるブレードに対して隣接する他のブレードに対する影響を小さくすることができる。【０００９】
ここで、前記一態様の前記圧縮機において、前記クリアランスの最小値である最小クリアランスの位置は、前記ブレードのコードが延びるコード方向で、前記前縁から前記ブレードのコード長の５％〜６０％の距離の位置であってもよい。【００１０】
また、前記圧縮機において、前記最小クリアランスの位置は、前記コード方向で、前記前縁から前記コード長の１０％〜６０％の距離の位置であってもよい。【００１１】
以上のいずれかの態様の前記圧縮機において、前記クリアランスの最小値である最小クリアランスは、前記ブレードのコード長の０．４％以上であってもよい。【００１２】
また、以上のいずれかの態様の前記圧縮機において、前記小クリアランス部における前記前縁の側の縁は、前記ブレードのコードが延びるコード方向で、前記前縁から前記ブレードのコード長の０％〜２５％の距離の位置であってもよい。【００１３】
以上のいずれかの態様の前記圧縮機において、前記小クリアランス部は、前記ブレードのコードが延びるコード方向で、前記前縁からコード長の１０％〜６０％の距離の位置まで存在してもよい。【００１４】
以上のいずれかの態様の前記圧縮機において、前記ブレードは、前記前縁から前記クリアランスの最小値である最小クリアランスの位置まで、前記クリアランスが滑らかに変化してもよい。【００１５】
以上のいずれかの態様の前記圧縮機において、前記小クリアランス部は、前記ブレードのコードが延びるコード方向で、前記正圧面と前記負圧面との間隔である翼厚が最大になる位置を含んでもよい。【００１６】
本態様では、小クリアランス部を形成しても、ブレードの振動特性及び強度特性の低下を抑えることができる。【００１７】
以上のいずれかの態様の前記圧縮機において、前記小クリアランス部は、前記周方向の位置に応じて前記クリアランスが変化してもよい。【００１８】
本態様では、小クリアランス部とケーシングとが接触しても、小クリアランス部の周方向の一部のみが接触し、接触による小クリアランス部の損傷を抑えることができる。【００１９】
以上のいずれかの態様の前記圧縮機において、前記小クリアランス部は、前記上流側領域中の前記周方向の一部にのみ存在してもよい。【００２０】
本態様では、小クリアランス部とケーシングとが接触しても、先端部の周方向の一部のみが接触し、接触による先端部の損傷を抑えることができる。さらに、本態様では、先端部における翼厚の薄肉化を図ることができる。【００２１】
以上のいずれかの態様の前記圧縮機において、前記小クリアランス部は、前記ブレード中で前記小クリアランス部を除く部分よりもアブレイダブル性が高くてもよい。【００２２】
本態様では、小クリアランス部とケーシングとが接触しても、ケーシングの損傷を抑えることができる。【００２３】
以上のいずれかの態様の前記圧縮機において、前記軸線方向に間隔をあけて配置されている複数の静翼列を備えてもよい。複数の前記静翼列は、いずれも、前記周方向に間隔をあけて前記ケーシングに固定されている複数の静翼を有する。前記ロータは、前記軸線方向に間隔をあけて配置されている複数のブレード列を有する。複数の前記ブレード列のそれぞれは、複数の前記静翼列のうちのいずれか一の静翼列の軸線上流側に配置されている。複数の前記ブレード列は、いずれも、前記周方向に間隔をあけて前記回転軸部に設けられている複数の前記ブレードを有する。【００２４】
上記目的を達成するための発明に係る一態様のブレードの製造方法は、
圧縮機のケーシング内で、軸線を中心して、前記軸線に対する周方向に回転するブレードの製造方法において、前記ブレードの中間品を形成する中間品形成工程と、前記中間品を加工する加工工程と、を実行する。前記中間品形成工程で形成する前記中間品は、前記軸線が延びる軸線方向の縁を形成する前縁と、前記前縁とは反対側の縁を形成する後縁と、前記前縁と前記後縁とを接続し、前記周方向の成分を含む方向を向き、互に背合わせの関係である正圧面及び負圧面と、前記ケーシングに対向する加工前先端部と、を有する。前記加工工程では、前記中間品の前記加工前先端部を加工して、前記前縁と前記後縁とを接続し、前記ケーシングに対してクリアランスを持って対向する加工後先端部を形成する。前記加工後先端部は、前記前縁を含む上流側領域と、前記後縁を含む下流側領域と、を有する。前記上流側領域は、前記クリアランスが前記先端部中で最少になる部分を含む小クリアランス部を有する。前記下流側領域は、前記小クリアランス部における前記後縁の側の縁から前記後縁まで延びている。前記下流側領域は、前記下流側領域の全域に渡って、前記クリアランスが前記小クリアランス部のクリアランスよりも大きい大クリアランス部を成す。【００２５】
本態様の方法で製造されたブレードは、上流側領域に小クリアランス部を形成している。このため、あるブレードのクリアランスを通過した漏れ気体の最大運動量が発生する位置が後縁側にズレる。このため、この漏れ気体が、あるブレードに対して隣接する他のブレードに対する影響を小さくすることができる。【００２６】
ここで、前記一態様の前記ブレードの製造方法において、前記中間品形成工程では、前記加工前先端部の前記クリアランスが、前記中間品のコードが延びるコード方向における前記加工前先端部の全域にわたって、前記加工後先端部における前記大クリアランス部中の最大クリアランスと同じクリアランスになるよう、前記中間品を形成し、前記加工工程では、前記加工前先端部中で前記小クリアランス部にする部分に、前記小クリアランス部を形成する材料を盛って、前記小クリアランスを形成してもよい。【００２７】
前記小クリアランス部を形成する材料を盛る、前記ブレードの製造方法において、前記小クリアランス部の前記材料として、前記中間品を形成する材料よりもアブレイダブル性の高い材料を用いてもよい。【００２８】
前記一態様の前記ブレードの製造方法において、前記中間品形成工程では、前記加工前先端部の前記クリアランスが、前記中間品のコードが延びるコード方向における前記加工前先端部の全域にわたって、前記加工後先端部における前記小クリアランス部中の最小クリアランス以下になるよう、前記中間品を形成し、前記加工工程では、前記加工前先端部中で前記大クリアランス部にする部分を削って、前記大クリアランス部を形成してもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の一態様によれば、ケーシングとブレードとの間のクリアランスを確保しつつも、漏れ気体の影響による圧縮機の性能低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る第一実施形態における圧縮機の部分断面図である。
【図２】本発明に係る第一実施形態例におけるブレードの部分側面図である。
【図３】本発明に係る第一実施形態例における中間品の部分側面図である。
【図４】本発明に係る第一実施形態におけるブレードの部分断面図である。
【図５】本発明に係る第一実施形態におけるブレードを含む各種ブレードの、前縁からの距離と漏れ気体の運動量との関係を示すグラフである。
【図６】本発明に係る第一実施形態の実施例におけるブレードと比較例におけるブレードとのステージ効果を示すグラフである。
【図７】比較例における圧縮機の部分断面図である。
【図８】比較例におけるブレードの部分側面図である。
【図９】公称クリアランスが互いに異なる複数の比較例におけるブレードの、前縁からの距離と漏れ気体の運動量との関係を示すグラフである。
【図１０】本発明に係る第一実施形態の第一変形例におけるブレードの部分側面図である。
【図１１】本発明に係る第一実施形態の第二変形例におけるブレードを径方向外側から見た図である。
【図１２】本発明に係る第一実施形態の各種変形例におけるブレードの部分断面図である。図１２（Ａ）は第三変形例におけるブレードの部分断面図である。図１２（Ｂ）は第四変形例におけるブレードの部分断面図である。図１２（Ｃ）は第五変形例におけるブレードの部分断面図である。図１２（Ｄ）は第六変形例におけるブレードの部分断面図である。図１２（Ｅ）は第七変形例におけるブレードの部分断面図である。図１２（Ｆ）は第八変形例におけるブレードの部分断面図である。
【図１３】本発明に係る第二実施形態におけるブレードの部分側面図である。
【図１４】本発明に係る第二実施形態の各種変形例におけるブレードの部分断面図である。図１４（Ａ）は第一変形例におけるブレードの部分断面図である。図１４（Ｂ）は第二変形例におけるブレードの部分断面図である。図１４（Ｃ）は第三変形例におけるブレードの部分断面図である。図１４（Ｄ）は第四変形例におけるブレードの部分断面図である。
【図１５】本発明に係る第三実施形態における圧縮機の部分断面図である。
【図１６】本発明に係る第四実施形態における圧縮機の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、圧縮機の各種実施形態について、図面を用いて説明する。
【００３２】
「第一実施形態」
図１〜図９を参照して、圧縮機の第一実施形態について説明する。
【００３３】
まず、本実施形態の圧縮機を説明する前に、比較例の圧縮機について説明する。
【００３４】
比較例の圧縮機は、軸流圧縮機である。この圧縮機は、図７に示すように、軸線Ａｒを中心として回転するロータ２０ｘと、ロータ２０ｘの外周側を覆うケーシング１０と、複数の静翼列１５と、を備える。ここで、軸線Ａｒが延びる方向を軸線方向Ｘとする。この軸線方向Ｘの一方側を軸線上流側Ｘｕとし、この軸線方向Ｘの他方側を軸線下流側Ｘｄとする。また、軸線Ａｒに対する径方向Ｒで、軸線Ａｒに近づく側を径方向内側Ｒｉとし、その反対側を径方向外側Ｒｏとする。また、軸線Ａｒに対する周方向を単に周方向θとする。なお、軸流圧縮機では、軸線上流側Ｘｕが圧縮される気体の主流れＭＳの上流側であり、軸線下流側Ｘｄが主流れＭＳの下流側である。
【００３５】
ロータ２０ｘは、軸線Ａｒを中心として軸線方向Ｘに延びている回転軸部２１と、軸線方向Ｘに間隔をあけて回転軸部２１に設けられている複数のブレード列２２ｘと、を有する。各ブレード列２２ｘは、いずれも、周方向θに並ぶ複数のブレード３０ｘを有する。
【００３６】
複数の静翼列１５のそれぞれは、ブレード列２２ｘのうちのいずれかのブレード列２２ｘの軸線下流側Ｘｄに配置されている。各静翼列１５は、いずれも、周方向θに並ぶ複数の静翼１６を有する。複数の静翼１６は、いずれも、ケーシング１０に固定されている。
【００３７】
ブレード３０ｘは、図８に示すように、前縁ＬＥと、後縁ＴＥと、正圧面３１と、負圧面３２と、先端部３３ｘと、を有する。前縁ＬＥは、ブレード３０ｘにおける軸線上流側Ｘｕの縁を形成する。後縁ＴＥは、ブレード３０ｘにおける軸線下流側Ｘｄの縁を形成する。正圧面３１及び負圧面３２は、いずれも、周方向θの成分を含む方向を向き、前縁ＬＥと後縁ＴＥとを接続する。なお、正圧面３１は、周方向θで回転軸部２１の回転側を向く。また、負圧面３２は、周方向θで回転軸部２１の反回転側を向く。すなわち、正圧面３１と負圧面３２とは、背合わせの関係である。先端部３３ｘは、ケーシング１０に対してクリアランスを持って対向し、前縁ＬＥと後縁ＴＥとを接続する。
【００３８】
比較例の先端部３３ｘにおけるクリアランスは、先端部３３ｘの全域に渡って実質的に一定のクリアランスＣＬｎである。よって、このブレード３０ｘのコードＣｈが延びるコード方向Ｄｃで、このブレード３０ｘの前縁ＬＥの位置でのクリアランス、及びこのブレード３０ｘの後縁ＴＥの位置でのクリアランスは、いずれも、クリアランスＣＬｎである。このクリアランスＣＬｎは、比較例のブレード３０ｘの公称クリアランスである。
【００３９】
このクリアランスＣＬｎは、例えば、以下の式（１）に示すように、スパンＳの２％である。
ＣＬｎ＝０．０２・Ｓ  ・・・・・・・（１）
【００４０】
なお、スパンＳとは、ブレード３０ｘの根元からケーシング１０までの距離である。但し、軸線方向Ｘ又はコード方向Ｄｃの位置でスパンは変化する。このため、ここでは、軸線方向Ｘ又はコード方向Ｄｃにおけるブレード３０ｘの重心位置でのスパンをスパンＳとする。また、以下で示す各部の寸法は、いずれも、圧縮機が動作しておらず、且つ圧縮機が冷えている状態での寸法である。
【００４１】
軸線Ａｒから先端部３３ｘと前縁ＬＥとの交点までの距離、つまり前縁ＬＥ半径ＲＬＥと、軸線Ａｒから先端部３３ｘと後縁ＴＥとの交点までの距離、つまり後縁ＴＥ半径ＲＴＥとは、以下の式（２）に示す関係がある。
ＲＬＥ ≧ ＲＴＥ  ・・・・・・・（２）
【００４２】
以上のように、ブレード３０ｘとケーシング１０との間にクリアランスＣＬｎがあると、周方向θに並ぶ第一ブレードと第二ブレードと第三ブレードとのうち、例えば、第一ブレードと第二ブレードとの間を流れる気体の一部が、第二ブレードとケーシング１０との間のクリアランスを通って、第二ブレードと第三ブレードとの間に流れ込む。第二ブレードとケーシング１０との間のクリアランスを通る気体である漏れ気体は、第二ブレードと第三ブレードとの間を流れる気体の流れの妨げになる。このため、漏れ気体の運動量が大きくなると、圧縮機の性能が低下する。さらに、圧縮機の運転安定性が低下し、場合によっては圧縮機の失速につながる。
【００４３】
比較例の公称クリアランスＣＬｎを変化させた場合の漏れ気体の運動量について、ＣＦＤ（Computational Fluid Dynamics）計算を行ったところ、図９に示す計算結果を得た。例えば、図９に示すように、公称クリアランスＣＬｎＣＬｎが０．０３・Ｓ（スパンＳの３％）の場合、漏れ気体の最大運動量が発生する位置は、コード方向Ｄｃで、前縁ＬＥからコード長ＣｈＬの２５％の位置になる。また、漏れ気体の運動量は、基本的に、コード方向Ｄｃのいずれの位置でも、クリアランスが小さい場合よりもクリアランスが大きい場合の方が、漏れ気体の運動量が大きくなる。
【００４４】
仮に、コード方向Ｄｃで前縁ＬＥからコード長ＣｈＬの２５％の位置で、漏れ気体の運度量が最大になるとする。この場合、コード方向Ｄｃで前縁ＬＥからコード長ＣｈＬの２５％の位置は、前縁ＬＥに近いため、この漏れ気体が周方向θで隣接するブレード３０ｘにも影響を与える。つまり、この場合、第一ブレードと第二ブレードとの間を流れる気体の一部が、第二ブレードとケーシング１０との間のクリアランスを通って、第二ブレードと第三ブレードとの間に漏れ気体として流れ込み、さらに、この漏れ気体が第三ブレードにも影響を与える。このように、周方向θで隣接する第二ブレード及び第三ブレードの双方に影響を与える現象は、二重漏れと呼ばれる。この二重漏れは、圧縮機の性能及び運転安定性に関して、二重漏れがない場合と比べて、より悪影響を及ぼす。
【００４５】
次に、本実施形態の圧縮機について説明する。本実施形態の圧縮機も、比較例の圧縮機と同様に、軸流圧縮機である。
【００４６】
本実施形態の圧縮機も、比較例の圧縮機と同様、図１に示すように、軸線Ａｒを中心として回転するロータ２０と、ロータ２０の外周側を覆うケーシング１０と、複数の静翼列１５と、を備える。
【００４７】
ロータ２０は、軸線Ａｒを中心として軸線方向Ｘに延びている回転軸部２１と、軸線方向Ｘに間隔をあけて回転軸部２１に設けられている複数のブレード列２２と、を有する。各ブレード列２２は、いずれも、周方向θに並ぶ複数のブレード３０を有する。
【００４８】
複数の静翼列１５のそれぞれは、ブレード列２２のうちのいずれかのブレード列２２の軸線下流側Ｘｄに配置されている。言い換えると、複数のブレード列２２のそれぞれは、複数の静翼列１５のうちのいずれか一の静翼列１５の軸線上流側Ｘｕに配置されている。各静翼列１５は、いずれも、周方向θに並ぶ複数の静翼１６を有する。複数の静翼１６は、いずれも、ケーシング１０に固定されている。
【００４９】
ブレード３０は、図２及び図４に示すように、比較例のブレード３０ｘと同様、前縁ＬＥと、後縁ＴＥと、正圧面３１と、負圧面３２と、先端部３３と、を有する。前縁ＬＥは、ブレード３０における軸線上流側Ｘｕの縁を形成する。後縁ＴＥは、ブレード３０における軸線下流側Ｘｄの縁を形成する。正圧面３１及び負圧面３２は、いずれも、周方向θの成分を含む方向を向き、前縁ＬＥと後縁ＴＥとを接続する。なお、正圧面３１は、周方向θで回転軸部２１の回転側を向く。また、負圧面３２は、周方向θで回転軸部２１の反回転側を向く。すなわち、正圧面３１と負圧面３２とは、背合わせの関係である。先端部３３は、ケーシング１０に対してクリアランスを持って対向し、前縁ＬＥと後縁ＴＥとを接続する。
【００５０】
本実施形態の先端部３３は、比較例の先端部３３ｘと異なる。本実施形態の先端部３３は、前縁ＬＥを含む上流側領域３４と、後縁ＴＥを含む下流側領域３６と、を有する。上流側領域３４は、小クリアランス部３５を有する。下流側領域３６は、この下流側領域３６の全域に渡って大クリアランス部３７を成す。小クリアランス部３５は、クリアランスが先端部３３中で最少になる部分を含む。
【００５１】
小クリアランス部３５は、図４に示すように、このブレード３０のコードＣｈが延びるコード方向Ｄｃのいずれの位置でも、軸線Ａｒに対する垂直な断面形状が半円形である。このため、小クリアランス部３５は、正圧面３１から負圧面３２側に向かうに連れて次第にクリアランスが次第に小さくなり、周方向θにおける正圧面３１と負圧面３２との中間位置でクリアランスが最少になる。そして、小クリアランス部３５は、正圧面３１と負圧面３２との中間位置から負圧面３２に近づくに連れてクリアランスが次第に大きくなる。このように、本実施形態の小クリアランス部３５は、周方向θの位置に応じてクリアランスが変化する。
【００５２】
下流側領域３６は、小クリアランス部３５における後縁側Ｄｃｂの縁、つまり軸線下流側Ｘｄの縁Ｐ２から後縁ＴＥまで延びている。大クリアランス部３７のクリアランスは、小クリアランス部３５のクリアランスよりも大きい。なお、本実施形態の大クリアランス部３７のクリアランスは、大クリアランス部３７（＝下流側領域３６）の全域で、本実施形態のブレード３０の最大クリアランスＣＬmaxである。
【００５３】
本実施形態のブレード３０は、以下のように製造される。
【００５４】
まず、図３に示すように、ブレード３０の中間品３８を形成する（中間品形成工程）。次に、この中間品３８を加工する（加工工程）。
【００５５】
中間品形成工程で形成する中間品３８は、例えば、ステンレス等の金属で形成されている。この中間品３８は、前縁ＬＥと、後縁ＴＥと、正圧面３１と、負圧面３２と、加工前先端部３９と、を有する。加工前先端部３９は、ケーシング１０に対向する。加工前先端部３９のクリアランスは、この加工前先端部３９のコード方向Ｄｃにおける全域に渡って、加工後先端部３３における大クリアランス部３７の最大クリアランスＣＬmaxと実質的に同じクリアランスである。すなわち、中間品３８の加工前先端部３９は、比較例のブレード３０ｘの先端部３３ｘと実質的に同一である。このため、この加工前先端部３９のクリアランス、言い換えると、大クリアランス部３７の最大クリアランスＣＬmaxは、比較例のブレード３０ｘの公称クリアランスＣＬｎと実質的に同一である。よって、中間品３８は、比較例のブレード３０ｘと実質的に同一のものである。なお、加工後先端部３３は、ブレード３０の完成時における先端部３３である。
【００５６】
加工工程では、中間品３８の加工前先端部３９を加工して、完成時の先端部３３である加工後先端部３３を形成する。よって、この加工後先端部３３は、図２に示すように、前縁ＬＥを含む上流側領域３４と、後縁ＴＥを含む下流側領域３６と、を有する。上流側領域３４は、クリアランスが先端部３３中で最少になる部分を含む小クリアランス部３５を有する。下流側領域３６は、小クリアランス部３５における後縁側Ｄｃｂ（軸線下流側Ｘｄ）の縁Ｐ２から後縁ＴＥまで延びている。この下流側領域３６は、下流側領域３６の全域に渡って、クリアランスが小クリアランス部３５のクリアランスよりも大きい大クリアランス部３７を成す。
【００５７】
具体的に、加工工程では、加工前先端部３９中で小クリアランス部３５にする部分に、小クリアランス部３５を形成する金属材料、例えば、ステンレスを盛って、小クリアランス部３５を形成する。金属材料を盛る方法としては、溶接がある。
【００５８】
加工工程が完了すると、基本的に、ブレード３０が完成する。但し、必要に、応じて、加工工程後に、加工後の品の形状や寸法を整えるために、この加工後の品の表面を研削する等の仕上加工を行ってもよい。
【００５９】
次に、ブレード３０の各部の寸法等に詳細について、図２を参照して説明する。
【００６０】
ブレード３０の最小クリアランスＣＬminは、小クリアランス部３５における最小クリアランスＣＬminでもある。この最小クリアランスＣＬminは、以下の式（３）に示すように、コード長ＣｈＬの０．４％以上で、最大クリアランスＣＬmax未満である。
ＣＬmax ＞ ＣＬmin ≧ ０．００４・ＣｈＬ  ・・・・・・・（３）
なお、ここでのコード長ＣｈＬは、ブレード高さＢｈ５０％の位置でのコード長ＣｈＬである。ブレード高さＢｈは、ブレード３０の根元から先端までの距離である。また、ここでの最大クリアランスＣＬmaxは、例えば、スパンＳの２％〜３％である。
【００６１】
従って、径方向Ｒで、ブレード３０の根元からブレード３０中の最小クリアランスＣＬminの位置Ｐ３までの距離ａは、以上で限定した最小クリアランスＣＬminで定まる。すなわち、スパンＳから最小クリアランスＣＬminを引いた値が、距離ａになる。
【００６２】
コード方向Ｄｃにおける最小クリアランスＣＬminの位置Ｐ３は、以下の式（４）に示すように、前縁ＬＥからコード長ＣｈＬの５％〜６０％のいずれかの距離の位置である。
０．０５・ＣｈＬ ≦ Ｐ３ ≦ ０．６０・ＣｈＬ  ・・・・・・・（４）
【００６３】
コード方向Ｄｃにおける最小クリアランスＣＬminの位置Ｐ３は、好ましくは、以下の式（５）に示すように、前縁ＬＥからコード長ＣｈＬの１０％〜６０％のいずれかの距離の位置である。
０．１０・ＣｈＬ ≦ Ｐ３ ≦ ０．６０・ＣｈＬ  ・・・・・・・（５）
なお、図中の領域ｃは、本実施形態で、コード方向Ｄｃにおける最小クリアランスＣＬminを示す最小クリアランス領域ｃである。
【００６４】
中間品３８の加工前先端部３９中で、小クリアランス部３５を形成する材料を盛る盛り領域ｂは、前述の最小クリアランス領域ｃを含む。このため、盛り領域ｂのコード方向Ｄｃにおける後縁側Ｄｃｂの縁Ｐ２は、最小クリアランス領域ｃよりも後縁側Ｄｃｂである。また、盛り領域ｂのコード方向Ｄｃにおける前縁側Ｄｃｆの縁Ｐ１は、最小クリアランス領域ｃよりも前縁側Ｄｃｆである。
【００６５】
本実施形態では、盛り領域ｂのコード方向Ｄｃにおける前縁側Ｄｃｆの縁Ｐ１がコード方向Ｄｃにおける前縁ＬＥの位置である。しかしながら、盛り領域ｂの前縁側Ｄｃｆの縁Ｐ１は、以下の式（６）に示すように、前縁ＬＥからコード長ＣｈＬの０％〜２５％のいずれかの距離の位置でよい。よって、盛り領域ｂの前縁側Ｄｃｆの縁Ｐ１は、図１１に示すように、コード方向Ｄｃにおける前縁ＬＥの位置でなくてもよい。
０．００・ＣｈＬ ≦ Ｐ３ ≦０．２５・ＣｈＬ  ・・・・・・・（６）
【００６６】
以上で説明した、コード方向Ｄｃにおける最小クリアランス領域ｃの位置及び盛り領域ｂの位置は、漏れ気体の最大運動量が発生する位置に基づいて、定めることが好ましい。具体的には、盛り領域ｂが存在しない場合のコード方向Ｄｃにおける漏れ気体の最大運動量が発生する位置に、少なくとも最小クリアランス領域ｃを存在させる。さらに、この位置よりも、前縁側Ｄｃｆに盛り領域ｂの前縁側Ｄｃｆの縁Ｐ１を存在させ、この位置よりも、後縁側Ｄｃｂに盛り領域ｂの後縁側Ｄｃｂの縁Ｐ２を存在させる。
【００６７】
前縁ＬＥから、盛り領域ｂの前縁側Ｄｃｆの縁Ｐ１を経て、最小クリアランス領域ｃの前縁側Ｄｃｆの縁Ｐ４までの領域ｄ内では、コード方向Ｄｃの位置変化に対して、その位置でのケーシング１０に対するクリアランスが滑らかに変化する。このため、本実施形態では、領域ｄに対する気体の衝撃を和らげることができる。
【００６８】
また、最小クリアランス領域ｃの後縁側Ｄｃｂの縁Ｐ５から盛り領域ｂの後縁側Ｄｃｂの縁Ｐ２までの領域ｄ内でも、コード方向Ｄｃの位置変化に対して、その位置でのケーシング１０に対するクリアランスが滑らかに変化する。
【００６９】
以上のように、盛り領域ｂ内でのコード方向Ｄｃの位置変化に対する、その位置でのクリアランスは、一定である必要ない。例えば、図１０に示すように、小クリアランス部３５を周方向θから見た形状が半楕円形状を成してもよい。この場合、盛り領域ｂの前縁側Ｄｃｆの縁Ｐ１から後縁側Ｄｃｂに向うに連れて、次第にクリアランスが小さくなる。そして、縁Ｐ１よりも後縁側Ｄｃｂの位置で最小クリアランスＣＬminになる。この場合の最小クリアランスＣＬminの領域は、コード方向Ｄｃの幅を実質的に持たない。さらに、この最小クリアランスＣＬminの位置から盛り領域ｂの後縁側Ｄｃｂの縁Ｐ２に近づくに連れて、次第にクリアランスが大きくなる。また、以上では、最小クリアランス領域ｃは、コード方向Ｄｃの一箇所のみであるが、コード方向Ｄｃの複数箇所に点在していてもよい。すなわち、最小クリアランスＣＬminの位置が、前述の式（４）又は式（５）で満たされる位置であれば、盛り領域ｂ内でのコード方向Ｄｃの位置変化に対する、その位置でのクリアランスは、任意であってよい。但し、最小クリアランスＣＬminは、前述の式（３）を満たす必要がある。
【００７０】
次に、本実施形態の圧縮機の効果について、図５を用いて説明する。なお、図５は、ＣＦＤ計算で得られたデータである。この図５は、公称クリアランスＣＬｎが０．０３Ｓの比較例１と、公称クリアランスＣＬｎが０．０３Ｓの比較例２、及び本実施形態の実施例に関して、ブレードの前縁ＬＥからの距離と漏れ気体の運動量との関係を示している。比較例１は、図９における比較例である。また、比較例２は、比較例１と同様に公称クリアランスＣＬｎが０．０３Ｓであるものの、翼形状が比較例１と異なっている。
【００７１】
本実施形態の実施例のブレード３０では、公称クリアランスＣＬｎが０．０３Ｓの比較例１，２のブレードよりも、漏れ気体の最大運動量が発生する位置が後縁側Ｄｃｂにズレる。具体的には、本実施例では、漏れ気体の最大運動量が発生する位置が、コード方向Ｄｃで、前縁ＬＥからコード長ＣｈＬの約６０％の位置になる。しかも、本実施例では、比較例１，２のブレードよりも、漏れ気体の最大運動量が約１／３程度又は１／３以下になる。
【００７２】
このため、本実施例では、図６に示すように、例えば、比較例２よりも、一つのブレード列の性能、言い換えると１ステージの効果を０.９パーセントほど高めることができる。
【００７３】
よって、本実施形態では、ケーシング１０とブレード３０との間のクリアランスを確保しつつも、漏れ気体の影響による圧縮機の性能低下を抑えることができる。
【００７４】
ところで、圧縮機の起動時や停止時には、ロータ２０とケーシング１０との熱伸び差が生じて、クリアランスが変化する。このため、圧縮機の起動時又は停止時には、ブレード３０の先端部３３とケーシング１０とが接触する可能性がある。
【００７５】
軸流圧縮機では、ケーシング１０の内径が軸線下流側Ｘｄに向うに連れて次第に小さくなる。仮に、ロータ２０とケーシング１０との熱伸び差により、ケーシング１０に対して相対的にブレード３０の後縁ＴＥが軸線下流側Ｘｄに移動した場合、先端部３３中で後縁ＴＥを含む下流側領域３６とケーシング１０とが接触する可能性が高まる。しかしながら、本実施形態では、先端部３３の下流側領域３６は、全域に渡って大クリアランス部３７を成すので、先端部３３の全域を小クリアランス部３５にする場合よりも、下流側領域３６とケーシング１０との接触可能性を低下させることができる。
【００７６】
また、本実施形態の小クリアランス部３５は、前述したように、周方向θの位置に応じてクリアランスが変化する。このため、小クリアランス部３５とケーシング１０とが接触しても、小クリアランス部３５の周方向θの一部のみが接触し、接触による小クリアランス部３５の損傷を抑えることができる。
【００７７】
本実施形態では、中間品３８の加工前先端部３９に金属材料を盛り、必要に応じて、金属材料を削って、小クリアランス部３５を形成する。このため、小クリアランス部３５を目的の形状に形成し易い。言い換えると、本実施形態のように先端部３３を形成することで、先端部３３を多種多少な形状に容易に形成することができる。
【００７８】
ブレード３０を構成する部分のうちで、小クリアランス部３５を形成する材料と他の部分を形成する材料とは、同じであってもよいが、異なる材料であってもよい。例えば、小クリアランス部３５を形成する材料が他の部分を形成する材料よりもアブレイダブル性の高い材料であってもよい。ここでのアブレイダブル性が高いとは、ケーシング１０に接触した場合に、小クリアランス部３５を形成する材料が他の部分を形成する材料よりも削れ易いということである。よって、例えば、小クリアランス部３５を形成する材料が他の部分を形成する材料よりも柔らかい材料であってもよい。具体的に、例えば、他の部分をＣｒ基合金で形成した場合、このＣｒ基合金より柔らかいステンレスで、小クリアランス部３５を形成してもよい。また、他の部分をあるステンレスで形成した場合、このステンレスより柔らかい他のステンレスで、小クリアランス部３５を形成してもよい。
【００７９】
以上の実施形態の小クリアランス部３５は、コード方向Ｄｃのいずれの位置でも、軸線Ａｒに対する垂直な断面形状が半円形である。しかしながら、小クリアランス部３５の軸線Ａｒに対する垂直な断面形状は、これに限定されない。
【００８０】
例えば、小クリアランス部３５の軸線Ａｒに対する垂直な断面形状は、図１２の（Ａ）〜（Ｆ）に示す形状であってもよい。具体的には、図１２の（Ａ）に示すように、小クリアランス部３５の断面形状は、長方形状であってもよい。この場合、長方形の一辺は、ブレード３０の正圧面３１と面一で、この一辺と対応する他の一辺は、ブレード３０の負圧面３２と面一である。
【００８１】
また、図１２の（Ｂ）に示すように、小クリアランス部３５の断面形状は、半楕円形状であってもよい。
【００８２】
また、図１２の（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、小クリアランス部３５の断面形状は、直角三角形状であってもよい。この場合、直角三角形の斜辺がケーシング１０に対向し、他の二辺のうち一辺がブレード３０の正圧面３１又は負圧面３２と面一である。
【００８３】
また、図１２の（Ｅ）及び（Ｆ）に示すように、ブレード３０の先端部３３における周方向θの一部にのみ小クリアランス部３５が存在してもよい。この場合、小クリアランス部３５の一辺は、ブレード３０の正圧面３１と負圧面３２とのうち、一方の面に対してのみ面一である。このように、小クリアランス部３５をブレード３０の正圧面３１と負圧面３２とのうち、一方の面側に片寄らせることで、先端部３３における翼厚の薄肉化が図られる。
【００８４】
以上の図１２の（Ｂ）〜（Ｃ）の先端部３３の上流側領域３４のクリアランスは、周方向θの位置に応じて変化する。このため、図１２の（Ｂ）〜（Ｃ）に示す小クリアランス部３５とケーシング１０とが接触しても、小クリアランス部３５の周方向θの一部のみが接触し、接触による小クリアランス部３５の損傷を抑えることができる。
【００８５】
「第二実施形態」
図１３を参照して、圧縮機の第二実施形態について説明する。
【００８６】
本実施形態の圧縮機は、ブレードのみが第一実施形態の圧縮機と異なる。よって、以下では、本実施形態の圧縮機のブレード３０ａについて詳細に説明する。
【００８７】
本実施形態のブレード３０ａも、第一実施形態のブレード３０と同様、前縁ＬＥと、後縁ＴＥと、正圧面３１と、負圧面３２と、先端部３３ａと、を有する。
【００８８】
本実施形態の先端部３３ａも、第一実施形態の先端部３３と同様、前縁ＬＥを含む上流側領域３４ａと、後縁ＴＥを含む下流側領域３６ａと、を有する。上流側領域３４ａは、小クリアランス部３５ａを有する。下流側領域３６ａは、この下流側領域３６ａの全域に渡って大クリアランス部３７ａを成す。小クリアランス部３５ａのクリアランスは、コード方向Ｄｃの全域に渡って、最小クリアランスＣＬminである。一方、大クリアランス部３７ａのクリアランスは、小クリアランス部３５ａの後縁側Ｄｃｂの縁から後縁ＴＥに向うに連れて、次第に大きくなる。このため、大クリアランス部３７ａ中の最大クリアランスＣＬmaxの位置は、コード方向Ｄｃにおける後縁ＴＥの位置である。
【００８９】
小クリアランス部３５ａの軸線Ａｒに対する垂直な断面形状は、第一実施形態と同様に、基本的には、如何様な形状でもよい。
【００９０】
本実施形態のブレード３０ａは、以下のように製造される。
【００９１】
本実施形態でも、第一実施形態と同様、ブレード３０ａの中間品３８ａを形成する中間品形成工程と、この中間品３８ａを加工する加工工程と、を実行する。
【００９２】
中間品形成工程で形成する中間品３８ａは、例えば、ステンレス等の金属で形成されている。この中間品３８ａも、第一実施形態の中間品３８と同様、前縁ＬＥと、後縁ＴＥと、正圧面３１と、負圧面３２と、加工前先端部３９ａと、を有する。但し、本実施形態の加工前先端部３９ａのクリアランスは、この加工前先端部３９ａのコード方向Ｄｃにおける全域に渡って、完成時の先端部３３ａである加工後先端部３３ａの最小クリアランスＣＬmin以下である。言い換えると、中間品３８ａの翼高さは、完成品の翼高さ以上である。
【００９３】
加工工程では、中間品３８ａの加工前先端部３９ａを加工して、完成時の先端部３３ａである加工後先端部３３ａを形成する。具体的に、この加工工程では、加工前先端部３９ａ中で大クリアランス部３７ａにする部分を削って、大クリアランス部３７ａを形成する。また、必要に応じて、加工部先端部３３ａ中で小クリアランス部３５ａにする部分も削って、この小クリアランス部３５ａのクリアランスを、コード方向Ｄｃの全域に渡って、最小クリアランスＣＬminにする。
【００９４】
加工工程が完了すると、基本的に、ブレード３０ａが完成する。但し、必要に応じて、加工工程後に、加工後の品の形状や寸法を整えるために、この加工後の品の表面を研削する等の仕上加工を行ってもよい。
【００９５】
次に、本実施形態のブレード３０ａの各部の寸法等に詳細について説明する。
【００９６】
ブレード３０ａの最小クリアランスＣＬminは、小クリアランス部３５ａにおける最小クリアランスＣＬminでもある。本実施形態の最小クリアランスＣＬminも、第一実施形態の最小クリアランスＣＬminと同様、コード長ＣｈＬの０．４％以上で、最大クリアランスＣＬmax未満である。なお、本実施形態の最大クリアランスＣＬmaxも、例えば、スパンＳの２％〜３％である。
【００９７】
従って、径方向Ｒで、ブレード３０ａの根元からブレード３０ａ中の最小クリアランスＣＬminの位置Ｐ３までの距離ａは、以上で限定した最小クリアランスＣＬminで定まる。すなわち、スパンＳから最小クリアランスＣＬminを引いた値が、距離ａになる。
【００９８】
コード方向Ｄｃにおける最小クリアランスＣＬminの位置Ｐ３も、以下に示すように、第一実施形態の最小クリアランスＣＬminの位置Ｐ３と同様、前縁ＬＥからコード長ＣｈＬの５％〜６０％のいずれかの距離の位置である。
【００９９】
コード方向Ｄｃにおける最小クリアランスＣＬminの位置Ｐ３は、好ましくは、以下に示すように、前縁ＬＥからコード長ＣｈＬの１０％〜６０％のいずれかの距離の位置である。
【０１００】
なお、本実施形態では、前述したように、小クリアランス部３５ａのクリアランスが、コード方向Ｄｃの全域に渡って、最小クリアランスＣＬminである。このため、小クリアランス部３５ａは、第一実施形態と異なり、コード方向Ｄｃの全域に渡って、最小クリアランス領域ｃである。
【０１０１】
小クリアランス部３５ａの前縁側Ｄｃｆの縁の位置、言い換えると、最小クリアランス領域ｃの前縁側Ｄｃｆの縁Ｐ１の位置は、コード方向Ｄｃにおける前縁ＬＥの位置である。また、小クリアランス部３５ａの後縁側Ｄｃｂの縁の位置、言い換えると、最小クリアランス領域ｃの後縁側Ｄｃｂの縁Ｐ２の位置は、前縁ＬＥからコード長ＣｈＬの１０％〜６０％のいずれかの距離の位置である。
【０１０２】
大クリアランス部３７ａのクリアランスは、前述したように、小クリアランス部３５ａの後縁側Ｄｃｂの縁Ｐ２から後縁側Ｄｃｂに向うに連れて、次第に大きくなる。より、具体的には、大クリアランス部３７ａのクリアランスは、コード方向Ｄｃの位置変化に応じて、最小クリアランスＣＬminを成す小クリアランス部３５ａの後縁側Ｄｃｂの縁Ｐ２から、最大クリアランスＣＬmaxを成すコード方向Ｄｃにおける後縁ＴＥの位置まで、直線的に変化する。言い換えると、大クリアランス部３７ａは、最小クリアランスＣＬminを成す小クリアランス部３５ａの後縁側Ｄｃｂの縁Ｐ１と、最大クリアランスＣＬmaxを成すコード方向Ｄｃにおける後縁ＴＥの位置とが、実質的に直線状に結ばれている部分である。なお、最小クリアランスＣＬminを成す小クリアランス部３５ａの後縁側Ｄｃｂの縁Ｐ２と、最大クリアランスＣＬmaxを成すコード方向Ｄｃにおける後縁ＴＥの位置とは、曲線状に結んでもよい。
【０１０３】
以上、本実施形態でも、上流側領域３４ａに小クリアランス部３５ａが形成されている。このため、本実施形態の実施例でも、図５を用いて説明したように、公称クリアランスＣＬｎが０．０３Ｓの比較例１，２のブレードよりも、漏れ気体の最大運動量が発生する位置が後縁側Ｄｃｂにズレる。具体的には、本実施例では、漏れ気体の最大運動量が発生する位置が、コード方向Ｄｃで、前縁ＬＥからコード長ＣｈＬの約６０％の位置になる。しかも、本実施例では、比較例１，２のブレードよりも、漏れ気体の最大運動量が約１／３程度又は１／３以下になる。
【０１０４】
このため、本実施形態の実施例でも、図６を用いて説明したように、比較例２よりも、一つのブレード列の性能、言い換えると１ステージの効果を０.９パーセントほど高めることができる。
【０１０５】
よって、本実施形態でも、ケーシング１０とブレード３０ａとの間のクリアランスを確保しつつも、漏れ気体の影響による圧縮機の性能低下を抑えることができる。
【０１０６】
また、本実施形態でも、先端部３３ａの下流側領域３６ａが全域に渡って大クリアランス部３７ａを成すので、先端部３３ａの全域を小クリアランス部３５ａにする場合よりも、下流側領域３６ａとケーシング１０との接触可能性を低下させることができる。
【０１０７】
なお、本実施形態における小クリアランス部３５ａの軸線Ａｒに対する垂直な断面形状は、例えば、図１４の（Ａ）〜（Ｄ）に示す形状であってもよい。具体的には、図１２の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、小クリアランス部３５ａの断面形状は、直角三角形状であってもよい。この場合、直角三角形の斜辺がケーシング１０に対向し、他の二辺のうち一辺が正圧面３１又は負圧面３２と面一である。
【０１０８】
また、図１４の（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、先端部３３ａにおける周方向θの一部にのみ小クリアランス部３５ａが存在してもよい。この場合、小クリアランス部３５ａの一辺は、正圧面３１と負圧面３２とのうち、一方の面に対してのみ面一である。このように、小クリアランス部３５ａを正圧面３１と負圧面３２とのうち、一方の面側に片寄らせることで、先端部３３ａにおける翼厚の薄肉化が図られる。
【０１０９】
以上の図１４の（Ａ）〜（Ｄ）の先端部３３ａの上流側領域のクリアランスは、周方向θの位置に応じて変化する。このため、図１４の（Ａ）〜（Ｄ）に示す小クリアランス部３５ａとケーシング１０とが接触しても、小クリアランス部３５ａの周方向θの一部のみが接触し、接触による小クリアランス部３５ａの損傷を抑えることができる。
【０１１０】
本実施形態では、以上のように、中間品３８ａの加工前先端部３９ａを削って、完成時の先端部３３ａである加工後先端部３３ａを形成する。本実施形態のように、中間品３８ａの加工前先端部３９ａを削る場合でも、完成時の先端部３３ａである加工後先端部３３ａの形状を第一実施形態や第一実施形態の各種変形例の先端部の形状と同一にしてもよい。
【０１１１】
また、第一実施形態のように、中間品３８の加工前先端部３９に金属材料を盛る場合でも、完成時の先端部３３である加工後先端部３３の形状を第二実施形態や第二実施形態の各種変形例における先端部の形状と同一にしてもよい。
【０１１２】
また、第一及び第二実施形態のブレード３０，３０ａにおいて、コード方向Ｄｃで、正圧面３１と負圧面３２との間隔である翼厚が最大となる位置に、小クリアランス部３５，３５ａが存在してもよい。このように、小クリアラス部３５，３５ａを配置することにより、小クリアランス部３５，３５ａを形成しても、ブレード３０，３０ａの振動特性及び強度特性の低下を抑えることができる。また、このように、小クリアラス部３５，３５ａを配置することにより、ＣＦＤ計算によれば、漏れ気体の空気力学的性質も向上も期待できる。
【０１１３】
「第三実施形態」
図１５を参照して、圧縮機の第三実施形態について説明する。
【０１１４】
以上の各実施形態の圧縮機は、軸流圧縮機である。一方、本実施形態の圧縮機は、遠心圧縮機である。本実施形態の圧縮機は、軸線Ａｒを中心として回転するロータ２０ｂと、ロータ２０ｂの外周側を覆うケーシング１０ｂと、を備える。本実施形態でも、軸線Ａｒが延びる方向を軸線方向Ｘとする。この軸線方向Ｘの一方側を軸線上流側Ｘｕとし、この軸線方向Ｘの他方側を軸線下流側Ｘｄとする。また、軸線Ａｒに対する径方向Ｒで、軸線Ａｒに近づく側を径方向内側Ｒｉとし、その反対側を径方向外側Ｒｏとする。また、軸線Ａｒに対する周方向θを単に周方向θとする。
【０１１５】
ロータ２０ｂは、軸線Ａｒを中心として回転する回転軸部２１ｂと、回転軸部２１ｂに設けられている複数のブレード３０ｂと、を有する。回転軸部２１ｂは、軸線Ａｒを中心として軸線方向Ｘの延びている回転軸２３ｂと、回転軸２３ｂに固定されているディスク２４ｂと、を有する。
【０１１６】
ディスク２４ｂは、軸線方向Ｘからの見た形状が軸線Ａｒを中心として円形である。ディスク２４ｂは、軸線上流側Ｘｕから軸線下流側Ｘｄ向かうに連れて、その外径が次第に大きくなっている。さらに、このディスク２４ｂは、その表面２５ｂと子午断面との境界線上の各位置での接線が、軸線上流側Ｘｕから軸線下流側Ｘｄに向かうに連れて、軸線Ａｒとほほ平行な方向から径方向外側Ｒｏに向く形状になっている。このディスク２４ｂの軸線下流側Ｘｄの縁における接線が延びる方向は、実質的に径方向外側Ｒｏである。
【０１１７】
複数のブレード３０ｂは、ディスク２４ｂの表面２５ｂに周方向θに間隔をあけて設けられている。ブレード３０ｂは、ディスク２４ｂの表面２５ｂに対して垂直な方向成分を含む方向に突出し、ディスク２４ｂの表面２５ｂに沿ってディスク２４ｂの軸線上流側Ｘｕの縁から軸線下流側Ｘｄで且つ径方向外側Ｒｏの縁まで延びている。
【０１１８】
本実施形態のブレード３０ｂも、以上の実施形態と同様、前縁ＬＥと、後縁ＴＥと、正圧面３１ｂと、負圧面３２ｂと、先端部３３ｂと、を有する。前縁ＬＥは、ブレード３０ｂにおける軸線上流側Ｘｕの縁を形成する。後縁ＴＥは、ブレード３０ｂにおける径方向外側Ｒｏの縁を形成する。正圧面３１ｂ及び負圧面３２ｂは、いずれも、周方向θの成分を含む方向を向き、前縁ＬＥと後縁ＴＥとを接続する。なお、正圧面３１ｂは、周方向θで回転軸部２１ｂの回転側を向く。また、負圧面３２ｂは、周方向θで回転軸部２１ｂの反回転側を向く。すなわち、正圧面３１ｂと負圧面３２ｂとは、背合わせの関係である。先端部３３ｂは、ケーシング１０ｂに対してクリアランスを持って対向し、前縁ＬＥと後縁ＴＥとを接続する。
【０１１９】
軸流圧縮機では、前述したように、軸線上流側Ｘｕが圧縮される気体の主流れＭＳの上流側であり、軸線下流側Ｘｄが主流れＭＳの下流側である。しかしながら、遠心圧縮機では、軸線上流側Ｘｕが圧縮される気体の主流れＭＳの上流側であり、径方向外側Ｒｏが主流れＭＳの下流側である。このため、遠心圧縮機におけるブレード３０ｂの後縁ＴＥは、前述したように、ブレード３０ｂの径方向外側Ｒｏの縁、言い換えると、ブレード３０ｂにおける主流れＭＳの下流側の縁を形成する。なお、軸流圧縮機でも遠心圧縮機でも、前縁ＬＥがブレードにおける主流れＭＳの上流側の縁を形成し、後縁ＴＥが前縁ＬＥとは反対側のブレードにおける主流れＭＳの下流側の縁を形成する。
【０１２０】
本実施形態の先端部３３ｂも、以上の各実施形態における先端部と同様、前縁ＬＥを含む上流側領域３４ｂと、後縁ＴＥを含む下流側領域３６ｂと、を有する。上流側領域３４ｂは、小クリアランス部３５ｂを有する。下流側領域３６ｂは、この下流側領域３６ｂの全域に渡って大クリアランス部３７ｂを成す。下流側領域３６ｂは、小クリアランス部３５ｂにおける後縁側の縁から後縁ＴＥまで延びている。小クリアランス部３５ｂは、クリアランスが先端部３３ｂ中で最少になる部分を含む。大クリアランス部３７ｂのクリアランスは、小クリアランス部３５ｂのクリアランスよりも大きい。
【０１２１】
本実施形態のブレード３０ｂは、第一実施形態で説明した製造方法で製造してもよいし、第二実施形態で説明した製造方法で製造してもよい。
【０１２２】
本実施形態のように、圧縮機が遠心圧縮機であっても、上流側領域３４ｂに小クリアランス部３５ｂを形成することで、小クリアランス部３５ｂがない場合よりも、漏れ気体の最大運動量が発生する位置が後縁側にズレる上に、漏れ気体の最大運動量が小さくなる。
【０１２３】
よって、本実施形態でも、ケーシング１０ｂとブレード３０ｂとの間のクリアランスを確保しつつも、漏れ気体の影響による圧縮機の性能低下を抑えることができる。
【０１２４】
「第四実施形態」
図１６を参照して、圧縮機の第四実施形態について説明する。
【０１２５】
本実施形態の圧縮機は、斜流圧縮機である。本実施形態の圧縮機は、第三実施形態の遠心圧縮機と同様、軸線Ａｒを中心として回転するロータ２０ｃと、ロータ２０ｃの外周側を覆うケーシング１０ｃと、を備える。
【０１２６】
ロータ２０ｃは、第三実施形態の遠心圧縮機におけるロータ２０ｂと同様、軸線Ａｒを中心として回転する回転軸部２１ｃと、回転軸部２１ｃに設けられている複数のブレード３０ｃと、を有する。回転軸部２１ｃは、軸線Ａｒを中心として軸線方向Ｘの延びている回転軸２３ｃと、回転軸２３ｃに固定されているディスク２４ｃと、を有する。
【０１２７】
ディスク２４ｃは、軸線方向Ｘからの見た形状が軸線Ａｒを中心として円形である。ディスク２４ｃは、軸線上流側Ｘｕから軸線下流側Ｘｄ向かうに連れて、その外径が次第に大きくなっている。さらに、このディスク２４ｃは、第三実施形態の遠心圧縮機におけるディスク２４ｂと同様、その表面２５ｃと子午断面との境界線上の各位置での接線が、軸線上流側Ｘｕから軸線下流側Ｘｄに向かうに連れて、軸線Ａｒとほほ平行な方向から次第に軸線Ａｒに対する径方向Ｒに向く形状になっている。このディスク２４ｃの軸線下流側Ｘｄの縁における接線が延びる方向成分は、軸線方向成分と周方向成分とを含む。つまり、このディスク２４ｃの軸線下流側Ｘｄの縁における接線が延びる方向成分は、遠心圧縮機におけるディスク２４ｃの軸線下流側Ｘｄの縁の接線よりも軸方向成分が多い。
【０１２８】
複数のブレード３０ｃは、ディスク２４ｃの表面２５ｃに周方向θに間隔をあけて設けられている。ブレード３０ｃは、ディスク２４ｃの表面２５ｃに対して垂直な方向成分を含む方向に突出し、ディスク２４ｃの表面２５ｃに沿ってディスク２４ｃの軸線上流側Ｘｕの縁から軸線下流側Ｘｄで且つ径方向外側Ｒｏの縁まで延びている。
【０１２９】
本実施形態のブレード３０ｃも、以上の実施形態と同様、前縁ＬＥと、後縁ＴＥと、正圧面３１ｃと、負圧面３２ｃと、先端部３３ｃと、を有する。前縁ＬＥは、ブレード３０ｃにおける軸線上流側Ｘｕの縁を形成する。後縁ＴＥは、ブレード３０ｃにおける径方向外側Ｒｏの縁を形成する。正圧面３１ｃ及び負圧面３２ｃは、いずれも、周方向θの成分を含む方向を向き、前縁ＬＥと後縁ＴＥとを接続する。なお、正圧面３１ｃは、周方向θで回転軸部２１ｃの回転側を向く。また、負圧面３２ｃは、周方向θで回転軸部２１ｃの反回転側を向く。すなわち、正圧面３１ｃと負圧面３２ｃとは、背合わせの関係である。先端部３３ｃは、ケーシング１０ｃに対してクリアランスを持って対向し、前縁ＬＥと後縁ＴＥとを接続する。
【０１３０】
軸流圧縮機では、前述したように、軸線上流側Ｘｕが圧縮される気体の主流れＭＳの上流側であり、軸線下流側Ｘｄが主流れＭＳの下流側である。しかしながら、斜流圧縮機では、軸線上流側Ｘｕが圧縮される気体の主流れＭＳの上流側であり、軸線下流側Ｘｄの方向成分と径方向外側Ｒｏの方向成分とを含む方向側が主流れＭＳの下流側である。このため、軸流圧縮機におけるブレード３０ｃの後縁ＴＥは、主流れＭＳの下流側の縁を形成する。
【０１３１】
本実施形態の先端部３３ｃも、以上の各実施形態における先端部と同様、前縁ＬＥを含む上流側領域３４ｃと、後縁ＴＥを含む下流側領域３６ｃと、を有する。上流側領域３４ｃは、小クリアランス部３５ｃを有する。下流側領域３６ｃは、この下流側領域３６ｃの全域に渡って大クリアランス部３７ｃを成す。下流側領域３６ｃは、小クリアランス部３５ｃにおける後縁側の縁から後縁ＴＥまで延びている。小クリアランス部３５ｃは、クリアランスが先端部３３ｃ中で最少になる部分を含む。大クリアランス部３７ｃのクリアランスは、小クリアランス部３５ｃのクリアランスよりも大きい。
【０１３２】
本実施形態のブレード３０ｃも、第三実施形態のブレード３０ｂと同様、第一実施形態で説明した製造方法で製造してもよいし、第二実施形態で説明した製造方法で製造してもよい。
【０１３３】
本実施形態のように、圧縮機が斜流圧縮機であっても、上流側領域３４ｃに小クリアランス部３５ｃを形成することで、小クリアランス部３５ｃがない場合よりも、漏れ気体の最大運動量が発生する位置が後縁側にズレる上に、漏れ気体の最大運動量が小さくなる。
【０１３４】
よって、本実施形態でも、ケーシング１０ｃとブレード３０ｃとの間のクリアランスを確保しつつも、漏れ気体の影響による圧縮機の性能低下を抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３５】
本発明の一態様によれば、ケーシングとブレードとの間のクリアランスを確保しつつも、漏れ気体の影響による圧縮機の性能低下を抑えることができる。
【符号の説明】
【０１３６】
１０，１０ｂ，１０ｃ：ケーシング
１５：静翼列
１６：静翼
２０，２０ｂ，２０ｃ，２０ｘ：ロータ
２１，２１ｂ，２１ｃ，２１ｘ：回転軸部
２２，２２ｘ：ブレード列
２３ｂ，２３ｃ：回転軸
２４ｂ，２４ｃ：ディスク
２５ｂ，２５ｃ：ディスクの表面
３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｘ：ブレード
ＬＥ：前縁
ＴＥ：後縁
３１，３１ｂ，３１ｃ，：正圧面
３２，３２ｂ，３２ｃ，：負圧面
３３，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｘ：先端部（加工後先端部）
３４，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ：上流側領域
３５，３５ａ，３５ｂ，３５ｃ：小クリアランス部
３６，３６ａ，３６ｂ，３６ｃ：下流側領域
３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃ：大クリアランス部
３８，３８ａ：中間品
３９，３９ａ：加工前先端部
Ａｒ：軸線
Ｘ：軸線方向
Ｘｕ：軸線上流側
Ｘｄ：軸線下流側
Ｒ：径方向
Ｒｉ：径方向内側
Ｒｏ：径方向外側
θ：周方向
ＭＳ：主流れ
Ｓ：スパン
Ｂｈ：ブレード高さ
Ｄｃ：コード方向
Ｄｃｆ：前縁側
Ｄｃｂ：後縁側
ＣｈＬ：コード長
ＣＬｎ：公称クリアランス
ＣＬmin：最小クリアランス
ＣＬmax：最大クリアランス
ＲＬＥ：前縁半径
ＲＴＥ：後縁半径
Ｐ１：盛り領域における前縁側の縁
Ｐ２：盛り領域における後縁側の縁
Ｐ３：最小クリアランスの位置
Ｐ４：最小クリアランス領域の前縁側の縁
Ｐ５：最小クリアランス領域の後縁側の縁
ａ：ブレードの根元からブレード中の最小クリアランスＣＬminの位置までの距離
ｂ：盛り領域
ｃ：最小クリアランス領域
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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