(57)【要約】【課題】強度の向上および軽量化を図りつつ、運転効率を向上させることが可能な遠心圧縮機を提供する。【解決手段】  遠心圧縮機２は、複数の大羽根１２２、小羽根１２３を有する金属製のオープンインペラ１２と、樹脂製のシュラウド１３とを備えている。シュラウド１３は、隣接して配置されている大羽根１２２と小羽根１２３との間に設けられている。このシュラウド１３は、大羽根１２２と小羽根１２３の互いに対向している各側面の接合面１２２ａ、１２２ｂ、１２３ａ、１２３ｂにそれぞれ接合されている。【選択図】図５
2013024058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の羽根（１２２、１２３）を有する金属製のオープンインペラ（１２）と、
樹脂製のシュラウド（１３）と、
を備え、
前記シュラウドは、隣接して配置されている前記羽根の対向している各側面（１２２ａ、１２２ｂ、１２３ａ、１２３ｂ）にそれぞれ接合されている、
遠心圧縮機（２）。
【請求項２】
前記シュラウドの厚み方向における前記羽根と前記シュラウドとの接合部分の長さは、前記羽根の厚み（Ｌ）以上である、
請求項１に記載の遠心圧縮機。
【請求項３】
二酸化炭素が冷媒として用いられる、
請求項１または２に記載の遠心圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ハブの外周面に複数の羽根が設けられ、別体の回転しないケーシング内に、回転可能に収容されるオープンインペラと、ハブの外周面に設けられた複数の羽根の根元とは反対側端部にシュラウドの内面が接合されており、一体に回転するクローズドインペラと、が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１（特開平３−１４１８９９号公報）に記載の遠心圧縮機では、二種類の羽根を設け、そのうちの一種類の羽根に対してシュラウドを接合させた構成のクローズドインペラが開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の従来の遠心圧縮機では、シュラウドが複数の羽根を回転半径方向外側から覆うことにより、羽根同士およびシュラウド等で囲まれた流路が形成されたクローズドインペラが採用されている。このため、オープンインペラにおいて問題となる、回転する羽根と回転しないシュラウドの壁面との間からの流体の漏れ出しを防止して、運転効率を高めることができる。
【０００５】
このような、従来のクローズドインペラでは、クローズドインペラ自体の強度を確保するためには、複数の羽根とシュラウドとの間が強固に接合されていなければならない。そして、クローズドインペラを高速回転させたり、高圧の流体を用いる場合には、特に強度を確保することが重要になる。したがって、従来のクローズドインペラでは、強度を十分に保つために、羽根やシュラウドの板厚を増大させ、互いの接合部分の面積を十分に確保した形態となっている。
【０００６】
ところが、このようにクローズドインペラにおいて、羽根とシュラウドとの板厚を増大させてしまうと、羽根とシュラウド等によって囲まれた流路を十分に広く確保することが難しくなり、能力を向上させることが困難になる。さらに、クローズドインペラ自体の重量が増大してしまい、運転条件の変化に即応することが困難になる。
【０００７】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、強度の向上および軽量化を図りつつ、運転効率を向上させることが可能な遠心圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１観点に係る遠心圧縮機は、オープンインペラおよびシュラウドを備えている。オープンインペラは、金属製であり、複数の羽根を有している。シュラウドは、樹脂製である。シュラウドは、隣接して配置されている羽根の対向している各側面にそれぞれ接合されている。ここで、オープンインペラには、例えば、羽根の外側を覆う部材が設けられていない、径方向に開放されているインペラ等が含まれる。なお、ここでシュラウドは、隣接して配置されている羽根の対向している各側面にそれぞれ接合されることにより、オープンインペラとシュラウドとによって覆われた流路を形成するが、羽根同士の全体を覆っている必要はなく、例えば、複数の羽根に対して、吸入口や吐出口を除く回転半径方向外側の一部を覆っていればよい。なお、オープンインペラは、金属であれば特に限定されるものではないが、軽量であって強度を確保しやすい観点からは、アルミ、アルミ合金、または、チタン合金からなることが好ましい。また、シュラウドに用いられる樹脂は、特に限定されるものではなく、オープンインペラを構成する金属に対して、同程度もしくはそれ以上の強度があることが好ましく、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等のエンジニアリングプラスチックや、ポリフェニレンスルファド（ＰＰＳ）のようなスーパーエンジニアリングプラスチック等を用いることができる。
【０００９】
従来の回転しないシュラウドハウジングにオープンインペラが収容された遠心圧縮機では、羽根の径方向外側端部とシュラウドハウジングの壁面との間から流体が漏れ出すことがあり、運転効率を高めることが困難であった。
【００１０】
これに対して、この遠心圧縮機は、オープンインペラの羽根の側面同士がシュラウドで接合されている。このため、上記流体の漏れ出しを防止することができており、運転効率を高めることが可能になっている。
【００１１】
そして、このシュラウドは、オープンドインペラの材質（金属）とは異なり、比重が金属よりも軽い樹脂によって構成されている。このため、従来の金属製のクローズドインペラよりも軽くすることができている。
【００１２】
ここで、オープンインペラが回転した状態ではシュラウドに対して径方向外側に向かう遠心力が作用するため、シュラウドとオープンインペラの羽根との高い接合強度が求められる。特に、高速回転させたり、高圧の流体を用いる場合には、特に接合強度を確保することが重要になる。
【００１３】
これに対して、この遠心圧縮機では、シュラウドは、オープンインペラの羽根の側面に接合されている。このため、オープンインペラが回転した状態では、シュラウドには、単に、径方向外側に向かう遠心力が作用するだけでなく、オープンインペラの羽根のうちシュラウドに対して回転進行方向とは反対側で接合されている羽根の回転進行方向側の側面から、回転進行方向に向かう力が作用する。これにより、オープンインペラが回転した状態であっても、シュラウドと、オープンインペラの羽根のうち回転進行方向とは反対側でシュラウドと接合している羽根の回転進行方向側の面と、が互いに押し付け合うように力が相互作用した状態になるため、接合強度を確保することが可能になっている。
【００１４】
以上によって、軽量化を図りつつ、運転効率を向上させる場合であっても、接合強度を確保することが可能になっている。
【００１５】
本発明の第２観点に係る遠心圧縮機は、第１観点に係る遠心圧縮機において、シュラウドの厚み方向における羽根とシュラウドとの接合部分の長さは、羽根の厚み以上である。
【００１６】
この遠心圧縮機では、接合部分の面積をより十分に確保することにより、接合強度を向上させることが可能になっている。
【００１７】
本発明の第３観点に係る遠心圧縮機は、第１観点または第２観点のいずれかに係る遠心圧縮機において、二酸化炭素が冷媒として用いられる。
【００１８】
例えば、冷媒として二酸化炭素を使用するヒートポンプ装置において、遠心圧縮機を冷媒の圧縮機として使用する場合には、流体（すなわち、二酸化炭素）の動作圧力が高くなる。このため、インペラの強度がより必要になる。
【００１９】
これに対して、この遠心圧縮機では、このように流体として二酸化炭素を用いる場合であっても、シュラウドが外れにくいという効果を十分に得ることができるため、フロン等の動作圧力が低い流体を使用する場合に比べて、接合強度確保のメリットが大きくなる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の第１観点に係る遠心圧縮機では、軽量化を図りつつ、運転効率を向上させる場合であっても、接合強度を確保することが可能になっている。
【００２１】
本発明の第２観点に係る遠心圧縮機では、接合強度を向上させることが可能になっている。
【００２２】
本発明の第３観点に係る遠心圧縮機では、フロン等の動作圧力が低い流体を使用する場合に比べて、接合強度確保のメリットが大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】遠心圧縮機が採用されたヒートポンプ装置の概略構成図である。
【図２】遠心圧縮機の概略断面図である。
【図３】送風機の近傍を示す概略拡大断面図である。
【図４】オープンインペラの一部にのみシュラウドが取り付けられている状態を示す概略斜視図である。
【図５】図３のＨ−Ｈ面における概略断面図である。
【図６】オープンインペラが製造された状態を示す概略断面図である。
【図７】オープンインペラの拡径湾曲面の外側であって羽根の間に中子樹脂が充填された様子を示す概略断面図である。
【図８】中子樹脂のうち径方向外側の一部が切削された状態を示す概略断面図である。
【図９】シュラウド樹脂が射出成形されている状態を示す概略断面図である。
【図１０】中子樹脂を取り除いて送風機が完成した状態を示す概略断面図である。
【図１１】他の実施形態（６−１）に係るシュラウドの形状と大羽根もしくは小羽根との構造関係を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る遠心圧縮機が採用されたヒートポンプ装置の一実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００２５】
（１）ヒートポンプ装置１の全体構成
図１は、本発明に係る遠心圧縮機の一例である単段遠心圧縮機２が採用されたヒートポンプ装置１の概略構成図である。
【００２６】
ヒートポンプ装置１は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルによって、空調や冷温水の生成を行う装置である。ヒートポンプ装置１は、主として、単段遠心圧縮機２、四路切換弁１５、熱源側熱交換器３、熱源側膨張機構４、冷却管９ａ、冷却管９ｂ、利用側膨張機構８、および、利用側熱交換器５を有しており、これらの機器が接続されることによって冷媒回路を構成している。ここでは、冷媒として二酸化炭素が使用されている。
【００２７】
単段遠心圧縮機２は、利用側熱交換器５から流れ出た冷媒を吸入側に導く吸入管６と、吐出側から熱源側熱交換器３の入口まで伸びている吐出管７と、に接続されており、吸入管６から低圧の冷媒を吸入して圧縮した後に吐出管７に高圧の冷媒を吐出する遠心圧縮機である。
【００２８】
四路切換弁１５は、吐出管７の単段遠心圧縮機２側とは反対側に設けられており、冷媒回路における冷媒流れを切り換えることで冷房運転と暖房運転との切り換えを行う。冷房運転時には、熱源側熱交換器３を冷媒の放熱器として機能させつつ、利用側熱交換器５を冷媒の蒸発器として機能させる。暖房運転時には、利用側熱交換器５を冷媒の放熱器として機能させつつ、熱源側熱交換器３を冷媒の蒸発器として機能させる。なお、熱源側熱交換器３および利用側熱交換器５は、冷媒の放熱器として機能する場合には、空調対象空間の空気を加熱する、および／または、水等の流体を加熱する。なお、熱源側熱交換器３および利用側熱交換器５は、冷媒の蒸発器として機能する場合には、空調対象空間の空気を冷却する、および／または、水等の流体を冷却する。
【００２９】
熱源側膨張機構４および利用側膨張機構８は、それぞれ通過する冷媒の圧力を下げる機構である。
【００３０】
冷却管９ａは、膨張機構４によって減圧された後の低圧の冷媒を、冷媒回路から分岐させ、後述するモータケーシング５１の内部空間まで導く配管である（図２参照）。また、冷却管９ｂは、このモータケーシング５１の内部空間を通過した低圧の冷媒を吸入管６に導く配管である。これにより、モータケーシング５１の内部空間の圧力は、冷凍サイクルにおける低圧になっており、この低圧の冷媒によって、ロータ５３及びステータ５４が冷却されるようになっている。
【００３１】
熱源側膨張機構４および利用側膨張機構８は、それぞれ通過する冷媒の圧力を下げる機構である。
【００３２】
このように、ヒートポンプ装置１は、冷媒として二酸化炭素を使用する蒸気圧縮式の冷凍サイクルによって、空調や冷温水の生成を行う装置であり、圧縮機として単段遠心圧縮機２を使用している。このため、冷媒としてフロン等を使用する場合に比べて、冷媒の動作圧力が高くなっている。例えば、冷媒としてフロンの一種であるＲ１３４ａを使用する場合には、冷凍サイクルの低圧が約０．２９ＭＰａ（蒸発温度０℃）であり、冷凍サイクルの高圧が約０．７７ＭＰａ（凝縮温度３０℃）である。これに対して、冷媒として二酸化炭素を使用する場合には、冷凍サイクルの低圧が約３．５ＭＰａ（蒸発温度０℃）となり、冷凍サイクルの高圧が約７．２ＭＰａ（凝縮温度３０℃）となり、圧力差が大きくなるため、漏れ流れを防止させるメリットが大きくなっている。
【００３３】
（２）単段遠心圧縮機の構成
図２は、単段遠心圧縮機２の概略断面図である。図３は、図２の送風機の近傍を示す概略拡大断面図である。図４は、オープンインペラの一部にのみシュラウドが取り付けられている状態を示す概略斜視図である。図５は、図３のＨ−Ｈ面における概略断面図である。
【００３４】
ここで、送風機１４及び回転軸５２の回転中心をＯ、回転軸線をＯ−Ｏとし、回転軸線Ｏ−Ｏに沿う方向を軸方向又は前後方向とする。なお、軸に近づく方向を径方向内側（回転半径方向の内側）とし、軸から遠ざかる方向を径方向外側（回転半径方向の外側）とする。
【００３５】
単段遠心圧縮機２は、主として、モータ５０と、圧縮機構１０と、を有している。
【００３６】
（２−１）モータ５０
モータ５０は、圧縮機構１０を駆動するモータであり、主として、モータケーシング５１と、回転軸５２と、ロータ５３と、ステータ５４とを有している。
【００３７】
モータケーシング５１の内部には、回転軸５２、ロータ５３及びステータ５４を収容する空間が形成されている。
【００３８】
回転軸５２は、モータケーシング５１に固定された第１ラジアル軸受５５及び第２ラジアル軸受５６によって回転自在に支持されている。回転軸５２の軸方向一端（図２における左端）は、圧縮機構１０側に突出している。回転軸５２の軸方向他端（図２における右端）は、モータケーシング５１に固定されるスラスト軸受５７によって摺動可能に支持されている。
【００３９】
ロータ５３は、軸方向における第１ラジアル軸受５５と第２ラジアル軸受５６との間において、回転軸５２と一体回転するように回転軸５２に軸支されている。
【００４０】
ステータ５４は、ロータ５３の外周を囲むように設けられており、モータケーシング５１に回転不能に支持されている。
【００４１】
（２−２）圧縮機構１０
圧縮機構１０は、単段の遠心式の圧縮機構である。
【００４２】
圧縮機構１０は、主として、圧縮機構ケーシング１１と、送風機１４とを有している。
【００４３】
（圧縮機構ケーシング１１）
圧縮機構ケーシング１１には、主として、吸込口１１ａと、吐出口１１ｂと、送風機ハウジング１１ｃとが形成されている。
【００４４】
吸込口１１ａは、圧縮機構ケーシング１１の軸方向一端（図２における左端）に向かって開口しており、吸入管６に接続されている。
【００４５】
吐出口１１ｂは、圧縮機構ケーシング１１の周方向外端（図２における上端）に向かって開口しており、吐出管７に接続されている。
【００４６】
送風機ハウジング１１ｃは、図３の部分拡大断面図に示すように、送風機１４を回転自在に収容しており、主として、前面壁１１ｘと、外周壁１１ｙと、シールプレートとしての背面壁１１ｚとによって形成されている。
【００４７】
前面壁１１ｘは、背面側でかつ径方向内側に向かって膨出しており、吸込口１１ａの後ろ側と吐出口１１ｂの内側とをなだらかに繋いでいる、回転軸を中心とする環状の膨出面である。この前面壁１１ｘは、送風機１４の後述する大羽根１２２の径方向外周縁部、小羽根１２３の径方向外周縁部、および、シュラウド１３の径方向外周縁部と対向するように形成されている。
【００４８】
外周壁１１ｙは、吐出口１１ｂの内側から軸方向後方に向けて伸びている、円筒形状面である。シールプレート１１ｚは、回転軸５２の外周面近傍を内周端面として径方向外側に広がった円盤形状に形成されている。
【００４９】
（送風機１４）
送風機１４は、主として、オープンインペラ１２と、シュラウド１３とを有している。
【００５０】
オープンインペラ１２は、主として、ハブ１２１と、ハブ１２１の前面側でかつ径方向外側に配置された複数の羽根１２２、１２３とが一体化された、アルミ合金からなる羽根車である。このオープンインペラ１２は、ハブ１２１の前後方向に延びる回転軸５２を軸心として回転する。
【００５１】
ハブ１２１は、その前方から後方に向けて拡径する略円錐形状を有しており、回転軸５２と一体回転するように回転軸５２に軸支されている。なお、このハブ１２１は、軽量化の観点から、軸周辺部分や外縁部分を除く内側が中空となっていることが好ましい。
【００５２】
ハブ１２１の後方は、径方向に広がった円形状平面であるハブ背面１２１ｚが形成されており、送風機ハウジング１１ｃのシールプレート１１ｚと対向している。ハブ１２１の前方は、径方向に広がっており、ハブ背面１２１ｚよりも半径が小さい円形状平面であるハブ前面１２１ｗが形成されており、吸入側を向いている。ハブ１２１の径方向外側端部は、軸方向と中心軸が共通となっており、半径がハブ背面１２１ｚと同等であるハブ円筒形状面１２１ｙが形成されており、送風機ハウジング１１ｃの外周壁１１ｙと対向している。ハブ１２１の前方でかつ径方向外側には、後方でかつ径方向内側に向けてなだらかに窪んでおり、ハブ前面１２１ｗの径方向外周縁からハブ円筒形状面１２１ｙの前縁までをなだらかに繋ぐ拡径湾曲面１２１ｘが形成されている。
【００５３】
オープンインペラ１２の拡径湾曲面１２１ｘには、大羽根１２２と小羽根１２３とが、周方向に交互に並んで、面同士が概ね等間隔になるように設けられている。これらの大羽根１２２および小羽根１２３は、いずれも、オープンインペラ１２の拡径湾曲面１２１ｘから送風機ハウジング１１ｃの前面壁１１ｘ側に向けて伸びており、ハブ１２１の拡径湾曲面１２１ｘと送風機ハウジング１１ｃの前面壁１１ｘと、の間の空間に位置している。いる。また、大羽根１２２および小羽根１２３は、いずれも、前面視において左巻となるように螺旋状に伸びることにより、いわゆる「後ろ向き羽根」を構成している。すなわち、大羽根１２２および小羽根１２３は、ハブ前面１２１ｗ側からハブ背面１２１ｚ側に向かうにつれて、径方向に拡大しながら、左に旋回するように伸びている。
【００５４】
さらに、大羽根１２２および小羽根１２３の前面側端部の長手方向と、径方向外側端部の長手方向とは、互いにねじれの関係にあるという、それぞれひねり形状が採用されている。このひねり形状は、大羽根１２２および小羽根１２３の根元とは反対側（送風機ハウジング１１ｃの前面壁１１ｘ側）が、ハブ前面１２１ｗ側からハブ背面１２１ｚ側に向かうにつれて、左巻きに旋回するようにして形成されている。これにより、大羽根１２２、小羽根１２３の任意の面において、ある部分における径方向接線は、軸方向が異なる他の部分における径方向接線と平行ではない関係となるように形成されている。
【００５５】
なお、各大羽根１２２は、それぞれ、オープンインペラ１２の拡径湾曲面１２１ｘの前方端部から、径方向外側端部がハブ背面１２１ｚの径方向外側端部と共通する部分まで伸びている。
【００５６】
これに対して、各小羽根１２３は、各大羽根１２２の間に配置されており、軸方向においてハブ前面１２１ｗとハブ背面１２１ｚとの中間程度の位置から後方に向けて、径方向外側端部がハブ背面１２１ｚの径方向外側端部と共通する位置まで伸びている。
【００５７】
シュラウド１３は、図３、図４、図５に示すように、近接して対向している大羽根１２２の各側面同士もしくは大羽根１２２と小羽根１２３の各側面同士を周方向に繋ぐように設けられ、複数の部品に分かれて構成されている。このシュラウド１３は、オープンインペラ１２の大羽根１２２および小羽根１２３に対して固定されることにより、オープンインペラ１２と一体に回転する。このシュラウド１３は、後方に向かうにつれて径方向外側に拡径するように形成されており、大羽根１２２同士の間および大羽根１２２と小羽根１２３との間のハブ１２１の拡径湾曲面１２１ｘを、拡径湾曲面１２１ｘとの間に空間（流路）を確保しながら、前方でかつ径方向外側から覆っている。これにより、本実施形態のオープンインペラ１２は、ハブ１２１の拡径湾曲面１２１ｘについて、大羽根１２２および小羽根１２３の径方向外側近傍部分を除いて、前方でかつ径方向外側から全体を覆っている。
【００５８】
なお、シュラウド１３は、アルミ合金で構成されているオープンインペラ１２とは異なる材質であって、同程度の強度を有しており比重が軽い材質によって構成されている。ここでの比重としては、特に限定されないが、例えば、オープンインペラ１２の材質とシュラウド１３の材質の比重の関係が２．５：１から１．５：１の間であることが好ましく、２：１程度であることがより好ましい。本実施形態においては、具体的には、シュラウド１３は、エンジニアリングプラスチックの一種であるポリアミド（ＰＡ）によって構成されている。なお、シュラウド１３の材質は、オープンインペラ１２の材質よりも、使用環境下における線熱膨張係数が小さいものが好ましい。
【００５９】
シュラウド１３の板厚は、強度をより確保する観点から、大羽根１２２または小羽根１２３の板厚以上であることが好ましく、本実施形態においては、大羽根１２２の板厚（Ｌ）と小羽根１２３の板厚（Ｌ）とシュラウド１３の板厚は全て等しく構成されている。
【００６０】
シュラウド１３の前面側端部は、吸入管６側を向いており、軸方向においてハブ１２１のハブ前面１２１ｗよりわずかに後方の位置で広がったシュラウド前面１３ｗを構成している。シュラウド１３の径方向外側端部は、吐出管７側を向いており、径方向においてハブ１２１のハブ円筒形状面１２１ｙと同じ位置で広がったシュラウド円筒形状面１３ｙを構成している。シュラウド１３の前方でかつ径方向外側の面は、送風機ハウジング１１ｃの前面壁１１ｘに対向するように湾曲して周方向に連なったシュラウド外曲面１３ｘを構成している。シュラウド１３は、シュラウド外曲面１３ｘの裏面側が、径方向内側でかつ後方に向かって膨出したシュラウド内曲面１３ｕを構成している。なお、オープンインペラ１２に取り付けられて回転させた場合におけるシュラウド１３の回転進行方向Ｒ側は、大羽根１２２もしくは小羽根１２３と接合される、回転進行方向側の被接合面部分１３ａを構成している。また、オープンインペラ１２に取り付けられて回転させた場合におけるシュラウド１３の回転進行方向Ｒ側とは反対側は、大羽根１２２もしくは小羽根１２３と接合される、反回転進行方向側の被接合面部分１３ｂを構成している。
【００６１】
オープンインペラ１２の大羽根１２２は、オープンインペラ１２の拡径湾曲面１２１ｘに対して略垂直で、かつ、シュラウド１３のシュラウド内曲面１３ｕの接合部分近傍の面に対しても略垂直となるように伸びた面部材を構成している。この大羽根１２２は、図４および図５に示すように、対向面１２２ｘと、径方向外縁端面１２２ｙと、回転進行方向側の接合面部分１２２ａと、反回転進行方向側の接合面部分１２２ｂと、を有している。対向面１２２ｘは、前方でかつ径方向外側を法線方向とし、シュラウド１３のシュラウド外曲面１３ｘとなだらかに繋がった曲面を形成するようにして前方側でかつ径方向外側を向いた湾曲面を構成している。なお、対向面１２２ｘは、オープンインペラ１２が回転することで描かれる大羽根１２２の外周縁の軌跡の接線方向に対して平行に広がっている端面ということもできる。径方向外縁端面１２２ｙは、吐出管７側に通じる径方向外側を法線方向とした面を構成しており、ハブ円筒形状面１２１ｙおよびシュラウド円筒形状面１３ｙと同一面上に位置している。回転進行方向側の接合面部分１２２ａは、大羽根１２２の側面の一方（回転進行方向Ｒ側の面）の前方でかつ径方向外側端部近傍を縁取るように伸びた面部分である。この回転進行方向側の接合面部分１２２ａは、シュラウド１３の反回転進行方向側の被接合面部分１３ｂと面接合している。反回転進行方向側の接合面部分１２２ｂは、大羽根１２２の側面の他方（回転進行方向Ｒとは反対側の面）の前方でかつ径方向外側端部近傍を縁取るように伸びた面部分である。この反回転進行方向側の接合面部分１２２ｂは、シュラウド１３の回転進行方向側の被接合面部分１３ａと面接合している。
【００６２】
オープンインペラ１２の小羽根１２３は、大羽根１２２と同様に、オープンインペラ１２の拡径湾曲面１２１ｘに対して略垂直で、かつ、シュラウド１３のシュラウド内曲面１３ｕの接合部分近傍の面に対しても略垂直となるように伸びた面部材を構成している。この小羽根１２３は、図４および図５に示すように、対向面１２３ｘと、径方向外縁端面１２３ｙと、回転進行方向側の接合面部分１２３ａと、反回転進行方向側の接合面部分１２３ｂと、を有している。対向面１２３ｘは、前方でかつ径方向外側を法線方向とし、シュラウド１３のシュラウド外曲面１３ｘとなだらかに繋がった曲面を構成するようにして前方側でかつ径方向外側を向いた湾曲面を構成している。なお、対向面１２３ｘは、オープンインペラ１２が回転することで描かれる小羽根１２３の外周縁の軌跡の接線方向に対して平行に広がっている端面ということもできる。径方向外縁端面１２３ｙは、吐出管７側に通じる径方向外側を法線方向とした面を構成しており、ハブ円筒形状面１２１ｙおよびシュラウド円筒形状面１３ｙと同一面上に位置している。回転進行方向側の接合面部分１２３ａは、小羽根１２３の側面の一方（回転進行方向Ｒ側の面）の前方でかつ径方向外側端部近傍を縁取るように伸びた面部分である。この回転進行方向側の接合面部分１２３ａは、シュラウド１３の反回転進行方向側の被接合面部分１３ｂと面接合している。反回転進行方向側の接合面部分１２３ｂは、小羽根１２３の側面の他方（回転進行方向Ｒとは反対側の面）の前方でかつ径方向外側端部近傍を縁取るように伸びた面部分である。この反回転進行方向側の接合面部分１２３ｂは、シュラウド１３の回転進行方向側の被接合面部分１３ａと面接合している。
【００６３】
以上のようにして、シュラウド１３の回転進行方向側の被接合面部分１３ａがオープンインペラ１２の反回転進行方向側の接合面部分１２２ｂ、１２３ｂと接合し、シュラウド１３の反回転進行方向側の被接合面部分１３ｂがオープンインペラ１２の回転進行方向側の接合面部分１２２ａ、１２３ａと接合することにより、シュラウド１３はオープンインペラ１２に対して一体回転可能に固定されている。
【００６４】
そして、ハブ１２１の拡径湾曲面１２１ｘとシュラウド１３のシュラウド内曲面１３ｕとで囲まれた空間では、大羽根１２２同士、もしくは、大羽根１２２と小羽根１２３との間において、流路を構成している。また、このハブ１２１の拡径湾曲面１２１ｘと、シュラウド１３のシュラウド内曲面１３ｕと、の最短距離は、前方（吸入側）において最も長く、冷媒が流路を進む方向に向かうにつれて短くなり、径方向外側端部（吐出側）において最も短くなるように形成されている。
【００６５】
送風機１４の前方でかつ径方向外側の縁部は、大羽根１２２の対向面１２２ｘ、小羽根１２３の対向面１２３ｘ、および、シュラウド１３のシュラウド外曲面１３ｘによって湾曲面が構成されており、この湾曲面は、送風機ハウジング１１ｃの前面壁１１ｘと対面するように、送風機ハウジング１１ｃと送風機１４とが配置されている。この送風機１４の外側の湾曲面と、送風機ハウジング１１ｃの前面壁１１ｘと、の間には、前方（吸入側）から径方向外側端部（吐出側）にかけて、同程度の僅かな隙間が設けられている。
【００６６】
上述した送風機１４は、モータ５０が駆動することで、前面視において右回転（図４において矢印で示す回転進行方向Ｒ）することにより、送風機１４を構成しているオープンインペラ１２およびシュラウド１３は一体に回転し、送風機ハウジング１１ｃは回転しない。これにより、送風機１４は、吸入管６を介して二酸化炭素冷媒を吸入し、ハブ１２１の拡径湾曲面１２１ｘとシュラウド１３のシュラウド内曲面１３ｕとの間の空間において、大羽根１２２同士もしくは大羽根１２２と小羽根１２３との間に形成された通路を通過させる際に、流速を増大させ、吐出管７に向けて吐出させる。このように流速が増した状態で吐出された二酸化炭素冷媒は、デフューザにおいて、その速度エネルギが圧力のエネルギに変換され、高圧冷媒となる。
【００６７】
（３）単段遠心圧縮機２の送風機１４の製造方法
上述した送風機１４の製造方法は、特に限定されるものではないが、例えば、以下の工程で製造することができる。
【００６８】
まず、図６に示すように、ハブ１２１と大羽根１２２と小羽根１２３とが一体に成型されることで、アルミ合金からなるオープンインペラ１２が作製される。このオープンインペラ１２のうち、少なくともシュラウド１３との接合面に対して表面処理を施して、ナノレベルの凹凸形状を生じさせる。なお、この凹凸形状は、凹凸高さがナノオーダーの大きさなので、送風機１４を通過する流体の流れには実質的に影響を与えない。
【００６９】
その後、図７に示すように、オープンインペラ１２の拡径湾曲面１２１ｘの前方でかつ径方向外側の空間のうち、大羽根１２２同士もしくは大羽根１２２と小羽根１２３との間の空間を、シュラウド１３の材料とは異なる中子樹脂材料９９ｘで満たす。なお、この中子樹脂材料９９ｘとしては、シュラウド１３の樹脂材料よりも融点が低い樹脂を用いることが好ましい。
【００７０】
その後、図８に示すように、中子樹脂材料９９ｘのうち、シュラウド１３を形成させようとする部分のみを取り除く処理を行い、大羽根１２２および小羽根１２３の前方でかつ径方向外側の部分を露出させる。具体的には、中子樹脂材料９９ｘの該当部分を切削加工することにより、切削後の中子樹脂材料９９を形成させる。
【００７１】
そして、図９に示すように、シュラウド１３を構成する樹脂（本実施形態においては、エンジニアリングプラスチックの一種であるポリアミド（ＰＡ））を、切削後の中子樹脂材料９９から突出している部分であって、樹脂が入り込む様にナノレベルの凹凸が形成された反回転進行方向側の接合面部分１２２ｂ、１２３ｂ、回転進行方向側の接合面部分１２２ａ、１２３ａに対して、射出成形する。
【００７２】
最後に、図１０に示すように、中子樹脂材料９９を取り除いて、本実施形態の送風機１４を得る。
【００７３】
（４）送風機１４の回転時の遠心力等について
上述の送風機１４は、回転駆動させられている状態では、シュラウド１３には、オープンインペラ１２から径方向外側に向けて外れるように、遠心力が働くことになる。しかし、上記実施形態の送風機１４では、大羽根１２２や小羽根１２３がひねり形状を有していることから、シュラウド１３を外れにくくすることができている。
【００７４】
（５）特徴
上記実施形態の単段遠心圧縮機２では、送風機１４のオープンインペラ１２は、前方でかつ径方向外側を覆うようにシュラウド１３が接合されている。このため、従来のオープンインペラのように、回転する羽根と回転しない壁面との間を介して生じる流体の漏れ流れを防止することができ、運転効率を高めることが可能になっている。
【００７５】
また、この送風機１４のシュラウド１３の材質として、オープンインペラ１２を構成している金属よりも比重が軽い樹脂が用いられている。このため、従来のクローズドインペラと比較して、回転体である送風機１４自体の重量を軽量化させることができている。これにより、運転条件の変化に対して即応することが可能になっている。
【００７６】
ここで、送風機１４は、金属で一体成形されているものではないため、オープンインペラ１２とシュラウド１３とは接合強度を確保する必要がある。これに対して、上記実施形態の送風機１４では、回転時に、シュラウド１３の反回転進行方向側の被接合面部分１３ｂは、オープンインペラ１２の大羽根１２２の回転進行方向側の接合面部分１２２ａや小羽根１２３の回転進行方向側の接合面部分１２３ａによって、回転進行方向Ｒに押し付けられる。これにより、この部分の接合強度を高めることができる。
【００７７】
以上によって、強度の向上および軽量化を図りつつ、運転効率を向上させることが可能になっている。
【００７８】
特に、二酸化炭素を冷媒として使用することで、フロン等を使用する場合よりも動作圧力が高い冷凍サイクルが行われる場合であっても（より高い強度が求められる使用環境下であっても）強度の確保を軽量な材質によって行うことができている。
【００７９】
なお、シュラウド１３の材質として、オープンインペラ１２の材質よりも使用環境下における線熱膨張係数が小さいものを採用した場合には、送風機１４全体の形状が崩れることを防止できる。
【００８０】
（６）他の実施形態
（６−１）
上記実施形態では、オープンインペラ１２の大羽根１２２の対向面１２２ｘや小羽根１２３の対向面１２３ｘと、送風機ハウジング１１ｃの前面壁１１ｘと、の間には、シュラウド１３が設けられていない場合を例に挙げて説明した。
【００８１】
しかし、本発明はこれに限られず、例えば、図１１に示すように、オープンインペラ１２の大羽根１２２の対向面１２２ｘや小羽根１２３の対向面１２３ｘと、送風機ハウジング１１ｃの前面壁１１ｘと、の間にシュラウド２１３が位置している送風機２１４を備えた圧縮機構２１０であってもよい。
【００８２】
このシュラウド２１３は、回転進行方向側の被接合面部分１３ｕａ、反回転進行方向側の被接合面部分１３ｕｂ、および、径方向内側の被接合面部分１３ｕｘを有している。シュラウド２１３の回転進行方向側の被接合面部分１３ｕａは、大羽根１２２の反回転進行方向側の接合面部分１２２ｂ（もしくは、小羽根１２３の反回転進行方向側の接合面部分１２３ｂ）と接合する。シュラウド２１３の反回転進行方向側の被接合面部分１３ｕｂは、大羽根１２２の回転進行方向側の接合面部分１２２ａ（もしくは、小羽根１２３の回転進行方向側の接合面部分１２３ａ）と接合する。シュラウド２１３の径方向内側の被接合面部分１３ｕｘは、径方向においてシュラウド外曲面１３ｘとシュラウド内曲面１３ｕとの間に位置する面であり、大羽根１２２の対向面１２２ｘ（もしくは、小羽根１２３の対向面１２３ｘ）と接合する。
【００８３】
上記実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、シュラウド２１３を一部材によって構成することが可能となり、強度をより増大させることが可能になる。
【００８４】
（６−２）
上記実施形態では、シュラウド１３がエンジニアリングプラスチックの一種であるポリアミド（ＰＡ）によって構成されている場合を例に挙げて説明した。
【００８５】
しかし、本発明はこれに限られず、例えば、シュラウド１３の材質としては、オープンインペラ１２の材質（合金等の金属）と同程度の強度を有しており、オープンインペラ１２の材質よりも軽い性質のものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等のエンジニアリングプラスチックや、ポリフェニレンスルファド（ＰＰＳ）のようなスーパーエンジニアリングプラスチック等を用いてもよい。
【００８６】
（６−３）
上記実施形態では、大羽根１２２および小羽根１２３が、いずれも、前面視において左巻となるように螺旋状に伸びることにより、いわゆる「後ろ向き羽根」を構成している場合を例に挙げて説明した。
【００８７】
しかし、本発明はこれに限られるものではなく、フィンは、例えば、いわゆる「前向き羽根」や「径向き羽根」を構成していてもよい。
【００８８】
この場合であっても、上記実施形態と同様の漏れ流れ抑制効果を得ることができる。
【００８９】
（６−４）
上記実施形態では、大羽根１２２および小羽根１２３について、インペラ１２の拡径湾曲面１２１ｘに対して略垂直に設けられている場合を例に挙げて説明した。
【００９０】
しかし、本発明はこれに限られるものではなく、大羽根もしくは小羽根またはこれらの両方が、インペラの拡径湾曲面に対して垂直ではなく、回転進行方向Ｒもしくは回転進行方向Ｒとは反対側に傾斜して設けられていてもよい。
【００９１】
この場合であっても、上記実施形態と同様の漏れ流れ抑制効果を得ることができる。
【００９２】
（６−５）
上記実施形態では、大羽根１２２だけでなく小羽根１２３も設けられた、インペラ１２を例に挙げて説明した。
【００９３】
しかし、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、小羽根が設けられておらず、大羽根のみが設けられているインペラであってもよい。
【００９４】
（６−６）
上記実施形態では、単段遠心圧縮機２を例に挙げて説明した。
【００９５】
しかし、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、上記実施形態の遠心圧縮機を、互いに直列および／または並列に複数段接続させて冷媒回路を構成してもよい。
【００９６】
（６−７）
上記実施形態および他の実施形態（６−１）から（６−６）において記載した事項を、適宜組み合わせ遠心圧縮機についても、本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明の遠心圧縮機は、強度の向上および軽量化を図りつつ、運転効率を向上させることができるため、いわゆるオープンインペラを有する遠心圧縮機において特に有用である。
【符号の説明】
【００９８】
２  単段遠心圧縮機（遠心圧縮機）
１２  オープンインペラ
１３  シュラウド
１３ａ  回転進行方向側の被接合面部分
１３ｂ  反回転進行方向側の被接合面部分
１２２  大羽根（羽根）
１２２ａ  側面（回転進行方向側の接合面部分）
１２２ｂ  側面（反回転進行方向側の接合面部分）
１２３  小羽根（羽根）
１２３ａ  側面（回転進行方向側の接合面部分）
１２３ｂ  側面（反回転進行方向側の接合面部分）
Ｒ  回転進行方向
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９９】
【特許文献１】特開平３−１４１８９９号公報
【図１】
2013024058.tif 000003
【図２】
2013024058.tif 000004
【図３】
2013024058.tif 000005
【図４】
2013024058.tif 000006
【図５】
2013024058.tif 000007
【図６】
2013024058.tif 000008
【図７】
2013024058.tif 000009
【図８】
2013024058.tif 000010
【図９】
2013024058.tif 000011
【図１０】
2013024058.tif 000012
【図１１】
2013024058.tif 000013