(57)【要約】【課題】回転体の重量の増大を抑制させつつ、漏れ流れを低減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、インペラ１２およびシュラウドハウジング１１ｃを備えている。インペラ１２は、複数の大羽根１２２および小羽根１２３を有している。シュラウドハウジング１１ｃは、複数の大羽根１２２および小羽根１２３をインペラ１２の回転半径方向外側から覆っている。インペラ１２は、大羽根１２２および小羽根１２３の回転半径方向外側の端部から、回転進行方向Ｒに向けて伸びているフィン１２２ｂ、１２３ｂを有している。【選択図】図４
2013024055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の羽根（１２２、１２３）を有するインペラ（１２）と、
前記複数の羽根を前記インペラの回転半径方向外側から覆うシュラウドハウジング（１１ｃ、１１ｘ）と、
を備え、
前記インペラは、前記羽根の前記回転半径方向外側の端部から、少なくとも回転進行方向（Ｒ）に向けて伸びているフィン（１２２ｂ、１２３ｂ）を有している、
遠心圧縮機（２）。
【請求項２】
前記フィンは、前記羽根の前記回転半径方向外側の端部を縁取るように全体に設けられている、
請求項１に記載の遠心圧縮機。
【請求項３】
前記フィンの前記回転進行方向における長さは、前記羽根の前記回転半径方向外側の端部の各部分の厚みに比例している、
請求項２に記載の遠心圧縮機。
【請求項４】
前記フィンは、前記羽根の前記回転半径方向外側の端部から、前記回転進行方向とは反対側に向けても伸びている、
請求項１から３のいずれか１項に記載の遠心圧縮機。
【請求項５】
前記フィンは、前記インペラの前記複数の羽根の全てに設けられている、
請求項１から４のいずれか１項に記載の遠心圧縮機。
【請求項６】
二酸化炭素が冷媒として用いられる、
請求項１から５のいずれか１項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、複数の羽根を有しており、インペラが、シュラウドハウジング内に配置されて構成された遠心圧縮機が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１（特開２００５−３３０８１６号公報）に記載の遠心圧縮機では、インペラの複数の羽根は、ハブからシュラウドハウジングの内壁の近くに向けて放射状に伸びるように形成されている。そして、固定されたシュラウドハウジング内において、インペラがモータ等の駆動源によって回転駆動されることにより、流体の吸入、圧縮、および、吐出が行われる。
【０００４】
このインペラの羽根は、ハブ側からシュラウドハウジングの内壁の近くに至るまで、概ね均一の板厚となるように形成されている。そして、インペラの羽根のシュラウドハウジングの内壁側の端部は、シュラウドハウジングの内壁に対して垂直となるように設けられている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の遠心圧縮機では、インペラの羽根が、ハブからシュラウドハウジングの内壁の近くまで伸びて形成されているが、羽根とシュラウドハウジングの内壁とは接していない。このため、インペラを回転させた場合に、羽根の端部とシュラウドハウジングの内壁との間を、羽根の板厚方向に通過する漏れ流れが生じてしまう。
【０００６】
上述のような、いわゆるオープンインペラに対して、インペラの吸入口と吐出口を除いて、羽根の外側の端部にカバーが固定されているいわゆるクローズドインペラを採用した場合には、上記漏れ流れを防止することができる。しかしながら、クローズドインペラを回転させる場合には、ハブと複数の羽根を一体に回転させるだけでなく、さらに、カバーも一体に回転させる必要が生じ、回転体の重量が増大してしまう。特に、インペラを高速回転させた場合であっても、羽根とカバーとが分解してしまわないように、互いに強固に固定される必要がある場合には、各部分の厚みを増して設計されるため、回転体の重量がよりいっそう増大してしまうことになる。
【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、回転体の重量の増大を抑制させつつ、漏れ流れを低減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、インペラおよびシュラウドハウジングを備えている。インペラは、複数の羽根を有している。シュラウドハウジングは、複数の羽根をインペラの回転半径方向外側から覆っている。インペラは、羽根の回転半径方向外側の端部から、少なくとも回転進行方向に向けて伸びているフィンを有している。なお、シュラウドハウジングは、インペラの回転半径方向外側から複数の羽根の全体を覆っている必要はなく、複数の羽根に対して、吸入口や吐出口に対応する部分を除くインペラの回転半径方向外側の一部を覆っていればよい。また、ここでの回転進行方向は、例えば、インペラの回転時における羽根に対する正圧側であってもよい。また、フィンは、インペラの羽根の全てに設けられている必要はなく、複数の羽根のいくつかのみに設けられていてもよい。
【０００９】
この遠心圧縮機のインペラは、複数の羽根の回転半径方向外側の端部から、少なくとも回転進行方向に向けてフィンが伸びている。このため、インペラのうちシュラウドハウジングの内壁面に対向する部分は、羽根の端部の厚みだけでなく、さらに、回転進行方向に伸びたフィンの長さが加わっている。このため、インペラを回転させた場合に、シュラウドハウジングの内壁との間を通過する漏れ流れを低減させることができている。そして、このインペラは、羽根の端部から回転進行方向に伸びたフィンが設けられているだけであり、羽根の外側のカバーと一体に回転するクローズドインペラではないため、重量の増大を抑制することができている。このため、回転体の重量の増大を抑制させつつ、インペラの羽根とシュラウドハウジングとの間の漏れ流れを低減させることが可能になっている。
【００１０】
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、フィンは、羽根の回転半径方向外側の端部を縁取るように全体に設けられている。
【００１１】
この遠心圧縮機では、フィンが、羽根の回転半径方向外側の端部を縁取るように全体に設けられている。このため、フィンは、回転進行方向に伸びた部分が、流体の進行方向に沿って連なるように位置していることになる。これにより、インペラの羽根とシュラウドハウジングの内壁との間の漏れ流れを、流体の進行方向の全体に渡って低減させることが可能になっている。
【００１２】
本発明の第３観点に係る遠心圧縮機は、第２観点に係る遠心圧縮機において、フィンの回転進行方向における長さは、羽根の回転半径方向外側の端部の各部分の厚みに比例している。なお、ここでの比例とは、実質的に比例の関係にあればよく、完全な比例関係に限定されるものではない。
【００１３】
この遠心圧縮機では、流体の進行方向における上流側および下流側のいずれにおいても、羽根の回転半径方向外側の端部の厚みに比例してフィンが伸びている。このため、フィンは、インペラの羽根とシュラウドハウジングとの間の漏れ流れを低減させるために必要なだけ伸びており、不必要に長く伸びていない。これにより、羽根の端部同士がカバーで完全に接続されたクローズドインペラ程、回転体の重量が増大してしまうことを抑制できている。これにより、インペラの羽根とシュラウドハウジングとの間の漏れ流れを低減させる効果を維持したままで、回転体の重量をより小さくすることができる。
【００１４】
本発明の第４観点に係る遠心圧縮機は、第１観点から第３観点のいずれかに係る遠心圧縮機において、フィンは、羽根の回転半径方向外側の端部から、回転進行方向とは反対側に向けても伸びている。なお、ここでの回転進行方向の反対側とは、例えば、インペラの回転時における羽根に対する負圧側であってもよい。
【００１５】
この遠心圧縮機では、フィンは、複数の羽根の回転半径方向外側の端部から、回転進行方向とは反対側に向けても伸びている。このため、インペラのうちシュラウドハウジングの内壁面に対向する部分は、羽根の端部の厚みと回転進行方向に伸びたフィンの長さだけでなく、さらに回転進行方向と反対側に伸びたフィンの長さが加わっている。このため、インペラを回転させた場合に、シュラウドハウジングの内壁との間を通過する漏れ流れをより低減させることができる。
【００１６】
本発明の第５観点に係る遠心圧縮機は、第１観点から第４観点のいずれかに係る遠心圧縮機において、フィンは、インペラの複数の羽根の全てに設けられている。
【００１７】
この遠心圧縮機では、シュラウドハウジングの内壁との間を通過する漏れ流れをさらに低減させることができる。
【００１８】
本発明の第６観点に係る遠心圧縮機は、第１観点から第５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。
【００１９】
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、インペラの羽根とシュラウドハウジングの内壁との間の漏れ流れがより生じやすくなってしまう。
【００２０】
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、回転体の重量の増大を抑制させつつ、インペラの羽根とシュラウドハウジングとの間の漏れ流れを低減させる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、漏れ流れを低減するメリットが大きくなる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の第１観点に係る遠心圧縮機では、回転体の重量の増大を抑制させつつ、インペラの羽根とシュラウドハウジングとの間の漏れ流れを低減させることが可能になっている。
【００２２】
本発明の第２観点に係る遠心圧縮機では、インペラの羽根とシュラウドハウジングの内壁との間の漏れ流れを、流体の進行方向の全体に渡って低減させることが可能になっている。
【００２３】
本発明の第３観点に係る遠心圧縮機では、インペラの羽根とシュラウドハウジングとの間の漏れ流れを低減させる効果を維持したままで、回転体の重量をより小さくすることができる。
【００２４】
本発明の第４観点に係る遠心圧縮機では、インペラを回転させた場合に、シュラウドハウジングの内壁との間を通過する漏れ流れをより低減させることができる。
【００２５】
本発明の第５観点に係る遠心圧縮機では、シュラウドハウジングの内壁との間を通過する漏れ流れをさらに低減させることができる。
【００２６】
本発明の第６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、漏れ流れを低減するメリットが大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【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】インペラの近傍を示す概略拡大断面図である。
【図４】インペラの概略斜視図である。
【図５】図３のＨ−Ｈ断面図である。
【図６】他の実施形態（５−１）に係るインペラの羽根とシュラウドハウジングの前面壁との構造関係を示す断面図である。
【図７】他の実施形態（５−２）に係るインペラの羽根とシュラウドハウジングの前面壁との構造関係を示す断面図である。
【図８】他の実施形態（５−３）に係るインペラの羽根とシュラウドハウジングの前面壁との構造関係を示す断面図である。
【図９】他の実施形態（５−４）に係るインペラの羽根とシュラウドハウジングの前面壁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】
【００２８】
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。
【００２９】
（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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
（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のインペラ１２の近傍を示す概略拡大断面図である。図４は、インペラの概略斜視図である。図５は、図３のＨ−Ｈ断面図である。
【００３７】
ここで、インペラ１２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。
【００３８】
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。
【００３９】
（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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
（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。
【００４５】
圧縮機構１０は、主として、圧縮機構ケーシング１１と、インペラ１２とを有している。
【００４６】
（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、シュラウドハウジング１１ｃとが形成されている。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
シュラウドハウジング１１ｃは、図３の部分拡大断面図に示すように、インペラ１２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。
【００５０】
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。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。
【００５１】
（インペラ１２）
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を有しており、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。
【００５２】
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。
【００５３】
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、シュラウドハウジング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、シュラウドハウジング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。なお、インペラ１２の拡径湾曲面１２１ｘと、シュラウドハウジング１１ｃの前面壁１１ｘと、の最短距離は、前方（吸入側）において最も長く、冷媒流れ方向に進むにつれて短くなり、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。
【００５４】
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、インペラ１２の拡径湾曲面１２１ｘからシュラウドハウジング１１ｃの前面壁１１ｘの近傍まで伸びている。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。
【００５５】
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。このねじれの形状は、大羽根１２２および小羽根１２３の根元とは反対側（シュラウドハウジング１１ｃの前面壁１１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。
【００５６】
なお、各大羽根１２２は、それぞれ、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位置まで伸びている。
【００５７】
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。
【００５８】
このインペラ１２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、二酸化炭素冷媒を吸入管６から吸入し、圧縮して高圧とした後、吐出管７に向けて吐出する。
【００５９】
この際、各大羽根１２２および小羽根１２３の前方でかつ径方向外側の部分は、インペラ１２が回転することにより、シュラウドハウジング１１ｃの前面壁１１ｘの内側近傍を沿うように移動する。これにより、二酸化炭素冷媒の流速が増した状態で吐出され、デフューザにおいて速度エネルギが圧力のエネルギに変換されることにより高圧冷媒となる。
【００６０】
（３）インペラの大羽根１２２および小羽根１２３の詳細形状
インペラ１２の大羽根１２２および小羽根１２３は、図４および図５に示すように、いずれも、前方でかつ径方向外側の端部から、回転進行方向Ｒ側に伸びだしたフィンを有している。以下、大羽根１２２および小羽根１２３に分けて、それぞれ説明する。
【００６１】
大羽根１２２は、大羽根プレート部分１２２ａと、フィン１２２ｂと、を有している。
【００６２】
大羽根プレート部分１２２ａは、インペラ１２の拡径湾曲面１２１ｘに対して略垂直で、かつ、シュラウドハウジング１１ｃの前面壁１１ｘに対しても略垂直に伸びた面部材を構成している。この大羽根プレート部分１２２ａは、図４に示すように、対向面１２２ａｘと、径方向外縁端面１２２ａｙと、を有している。対向面１２２ａｘは、前方でかつ径方向外側を法線方向とし、シュラウドハウジング１１ｃの前面壁１１ｘと略面平行に対向している。径方向外縁端面１２２ａｙは、吐出管７側に通じる径方向外側を法線方向としている。
【００６３】
フィン１２２ｂは、大羽根プレート部分１２２ａの前方でかつ径方向外側端部の回転進行方向Ｒ側の側方から、略垂直に（回転進行方向Ｒ側に）板厚と同程度だけ（板厚に比例する長さだけ）伸びている。このフィン１２２ｂは、図４に示すように、大羽根プレート部分１２２ａの前方から径方向外側端部にわたって全体に設けられており、対向面１２２ｂｘと、径方向外縁端面１２２ｂｙと、を有している。対向面１２２ｂｘは、対向面１２２ａｘと連なった面であり、前方でかつ径方向外側を法線方向とし、シュラウドハウジング１１ｃの前面壁１１ｘと略面平行に対向している。径方向外縁端面１２２ｂｙは、径方向外縁端面１２２ａｙと連なった面であり、吐出管７側に通じる径方向外側を法線方向としている。
【００６４】
小羽根１２３は、小羽根プレート部分１２３ａと、フィン１２３ｂと、を有している。
【００６５】
小羽根プレート部分１２３ａは、大羽根プレート部分１２２ａと同様に、インペラ１２の拡径湾曲面１２１ｘに対して略垂直で、かつ、シュラウドハウジング１１ｃの前面壁１１ｘに対しても略垂直に伸びた面部材を構成している。この小羽根プレート部分１２３ａは、図４に示すように、対向面１２３ａｘと、径方向外縁端面１２３ａｙと、を有している。対向面１２３ａｘは、前方でかつ径方向外側を法線方向とし、シュラウドハウジング１１ｃの前面壁１１ｘと略面平行に対向している。径方向外縁端面１２３ａｙは、吐出管７側に通じる径方向外側を法線方向としている。
【００６６】
フィン１２３ｂは、小羽根プレート部分１２３ａの前方でかつ径方向外側端部の回転進行方向Ｒ側の側方から、略垂直に（回転進行方向Ｒ側に）板厚と同程度だけ（板厚に比例する長さだけ）伸びている。このフィン１２３ｂは、図４に示すように、小羽根プレート部分１２３ａの前方から径方向外側端部にわたって全体に設けられており、対向面１２３ｂｘと、径方向外縁端面１２３ｂｙと、を有している。対向面１２３ｂｘは、対向面１２３ａｘと連なった面であり、前方でかつ径方向外側を法線方向とし、シュラウドハウジング１１ｃの前面壁１１ｘと略面平行に対向している。径方向外縁端面１２３ｂｙは、径方向外縁端面１２３ａｙと連なった面であり、吐出管７側に通じる径方向外側を法線方向としている。
【００６７】
（４）特徴
上記実施形態の単段遠心圧縮機２では、図４に示すように、大羽根１２２もしくは小羽根１２３が、大羽根プレート部分１２２ａや小羽根プレート部分１２３ａだけでなく、さらに、フィン１２２ｂ、１２３ｂが設けられている。このため、インペラ１２の大羽根１２２のうちのシュラウドハウジング１１ｃの前面壁１１ｘと対向する部分について、大羽根プレート部分１２２ａの対向面１２２ａｘだけでなく、さらに、フィン１２２ｂの対向面１２２ｂｘの分を加えて、回転進行方向Ｒに長くすることができている。小羽根１２３についても同様に、小羽根１２３のうちのシュラウドハウジング１１ｃの前面壁１１ｘと対向する部分について、小羽根プレート部分１２３ａの対向面１２３ａｘだけでなく、さらに、フィン１２３ｂの対向面１２３ｂｘの分を加えて、回転進行方向Ｒに長くすることができている。
【００６８】
ここで、ナビエストークスの方程式を解いた場合に、平行な平板間のクエット流れ（インペラ１２の大羽根１２２、小羽根１２３の各対向面１２２ａｘ、１２２ｂｘ、１２３ａｘ、１２３ｂｘと、対向するシュラウドハウジング１１ｃの前面壁１１ｘと、の間において冷媒が回転進行方向Ｒに逆行する漏れ流れに相当）は、漏れ流れ方向の長さと漏れ流れの流量が反比例の関係にある。具体的には、以下の数１で示す関係にある。
【００６９】
【数１】
2013024055.tif 000003
【００７０】
このため、対向する面同士の漏れ流れの方向における長さ（隙間の長さ）が長ければ長いほど、漏れ流れの流量を低減させることが可能になる。
【００７１】
このため、インペラ１２が回転する際に、シュラウドハウジング１１ｃの前面壁１１ｘと、インペラ１２の大羽根１２２または小羽根１２３との径方向における隙間を通じて、回転進行方向Ｒに逆行するようにして冷媒が流れる漏れ流れを低減することができている。
【００７２】
また、このインペラ１２のフィン１２２ｂ、１２３ｂは、大羽根１２２、小羽根１２３の端部から回転進行方向Ｒに向けて僅かに伸びているだけであるため、大羽根や小羽根の外側がカバー部材で一体固定されて覆われているクローズドインペラではない（オープンインペラである）。このため、クローズドインペラのカバーが設けられていない分、重量を低減させることができるとともに、インペラの羽根とカバーとの強度を確保する必要もなく（そのために板厚を増大させる必要も無く）、回転体の重量を軽量化させることができている。
【００７３】
以上により、インペラ１２の重量を小さく抑えつつ、冷媒の漏れ流れを低減させることができている。
【００７４】
また、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（漏れ流れが増大しやすい作動冷媒を用いた場合であっても）その漏れ流れを低減させることが可能になっている。
【００７５】
（５）他の実施形態
（５−１）
上記実施形態では、フィン１２２ｂ、１２３ｂを回転進行方向Ｒ側にのみ設けた場合を例に挙げて説明した。
【００７６】
しかし、本発明はこれに限られず、例えば、図６に示すように、回転進行方向Ｒとは反対側に伸びたフィン２２２ｃをさらに有する大羽根２２２（および／またはフィン２２３ｃをさらに有する小羽根２２３）が設けられた圧縮機構２１０であってもよい。なお、他の部材については、上記実施形態と同様である。
【００７７】
この場合には、フィン２２２ｃの対向面２２２ｃｘの分だけ（フィン２２３ｃの対向面２２３ｃｘの分だけ）、シュラウドハウジング１１ｃの前面壁１１ｘと対向する面の回転進行方向の長さをさらに増大させることができる。これにより、フィン２２２ｃ、２２３ｃの分だけインペラの重量が増大するが、漏れ流れをより効果的に抑制させることができる。
【００７８】
（５−２）
上記実施形態では、フィン１２２ｂ、１２３ｂが方形である場合を例に挙げて説明した。
【００７９】
しかし、本発明はこれに限られず、例えば、図７に示すように、回転進行方向Ｒ側の面が回転進行方向Ｒとは反対側であって径方向外側に向けて窪んだ形状のフィン３２２ｂを有する大羽根３２２（および／またはフィン３２３ｂを有する小羽根３２３）が設けられた圧縮機構３１０であってもよい。ここで、フィン３２２ｂは、上記実施形態と同様に対向面３２２ｂｘを有している（フィン３２３ｂは対向面３２３ｂｘを有している）。なお、他の部材については、上記実施形態と同様である。
【００８０】
この形状によると、成型が多少困難になるが、インペラをさらに軽量化しつつ、漏れ流れを抑制することが可能になる。
【００８１】
（５−３）
上記実施形態では、フィン１２２ｂ、１２３ｂが方形である場合を例に挙げて説明した。
【００８２】
しかし、本発明はこれに限られず、例えば、図８に示すように、回転進行方向Ｒ側の面が回転進行方向Ｒに対して傾斜した形状のフィン４２２ｂを有する大羽根４２２（および／またはフィン４２３ｂを有する小羽根４２３）が設けられた圧縮機構４１０であってもよい。ここで、フィン４２２ｂは、上記実施形態と同様に対向面４２２ｂｘを有している（フィン４２３ｂは対向面４２３ｂｘを有している）。なお、他の部材については、上記実施形態と同様である。
【００８３】
この形状によると、成型の困難性を抑えつつ、インペラをさらに軽量化しつつ、漏れ流れを抑制することが可能になる。
【００８４】
（５−４）
上記実施形態では、フィン１２２ｂの対向面１２２ｂｘおよびフィン１２３ｂの対向面１２３ｂｘが連なった平面であ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るものではなく、例えば、図９に示すように、大羽根プレート部分５２２ａとフィン５２２ｂを有する大羽根５２２（および／または小羽根プレート５２３ａとフィン５２３ｂを有する小羽根５２３）が設けられた圧縮機構５１０であってもよい。ここで、大羽根プレート部分５２２ａの対向面５２２ａｘとフィン５２２ｂｘとは、対向しているシュラウドハウジング１１ｃの前面壁１１ｘの曲面（図９の断面における円弧）に沿うような円弧形状となるように曲面を構成していてもよい。なお、小羽根プレート５２３ａの対向面５２３ａｘとフィン５２３ｂの対向面５２３ｂｘとについても同様に、曲面を構成していてもよい。なお、他の部材については、上記実施形態と同様である。
【００８６】
この形状によると、漏れ流れをより抑制することが可能になる。
【００８７】
（５−５）
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
（５−６）
上記実施形態では、大羽根プレート部分１２２ａおよび小羽根プレート部分１２３ａ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。
【００９１】
しかし、本発明はこれに限られるものではなく、大羽根プレート部分もしくは小羽根プレート部分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。
【００９２】
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。
【００９３】
（５−７）
上記実施形態では、大羽根１２２および小羽根１２３のいずれにおいてもフィン１２２ｂ、１２３ｂが設けられている場合を例に挙げて説明した。
【００９４】
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、大羽根１２２のみ、もしくは、小羽根１２３のみに設けられていてもよい。さらには、全ての大羽根１２２のうちのいくつかと、全ての小羽根１２３のうちのいくつかと、にそれぞれフィンが設けられていてもよい。
【００９５】
なお、インペラ１２の小羽根１２３が全て大羽根１２２であってもよい。また、これらの羽根の枚数は特に限定されない。
【００９６】
（５−８）
上記実施形態では、大羽根１２２および小羽根１２３の前方でかつ径方向外側を縁取るようにフィンが形成されている場合を例に挙げて説明した。
【００９７】
しかし、本発明は上記実施形態のように全体を縁取るようにフィンが設けられているものに限られない。漏れ流れを抑制させる効果は多少低下するが、全体の重量を軽量化させることができるという観点から、例えば、フィンは、大羽根１２２および／または小羽根１２３の前方のみ、後方のみ、もしくは、中央近傍のみに設けられていてもよい。また、羽根毎（大羽根１２２毎および／または小羽根１２３毎）に、フィンが設けられている位置が異なるものであってもよい。なお、以上のように、部分的にフィンを形成させる場合には、吐出側の流路を狭めてしまうことを防止するために、吸入側にのみフィンを設けるようにしてもよい。
【００９８】
（５−９）
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。
【００９９】
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。
【０１００】
（５−１０）
上記実施形態および他の実施形態（５−１）から（５−９）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。
【０１０１】
例えば、他の実施形態（５−１）で述べた回転進行方向Ｒ側だけでなく回転進行方向Ｒとは反対側にもフィンが設けられた態様において、その回転進行方向両側のフィンの形状に、他の実施形態（５−２）、（５−３）、（５−４）において述べた形状を採用したものも当然に本発明に含まれる。
【０１０２】
さらに、回転進行方向両側にフィンが形成されている態様において、そのフィンの具体的な形状は、対称性を有しているものに限られず、例えば、回転進行方向Ｒのフィンにおいて上記実施形態および他の実施形態で述べたフィンの形状のいずれかを採用し、回転進行方向Ｒの反対側のフィンにおいて上記実施形態および他の実施形態で述べたフィンの形状のうち回転進行方向Ｒのフィンとは異なる形状のフィンを採用したものについても、当然に本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明の遠心圧縮機は、回転体の重量の増大を抑制させつつ、漏れ流れを低減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】
【０１０４】
２  単段遠心圧縮機（遠心圧縮機）
１１ｃ  シュラウドハウジング
１１ｘ  前面壁
１２  インペラ
１２２  大羽根（羽根）
１２２ｂ  フィン
１２３  小羽根（羽根）
１２３ｂ  フィン
Ｒ  回転進行方向
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０５】
【特許文献１】特開２００５−３３０８１６号公報
【図１】
2013024055.tif 000004
【図２】
2013024055.tif 000005
【図３】
2013024055.tif 000006
【図４】
2013024055.tif 000007
【図５】
2013024055.tif 000008
【図６】
2013024055.tif 000009
【図７】
2013024055.tif 000010
【図８】
2013024055.tif 000011
【図９】
2013024055.tif 000012