JP6740271B2 - 羽根車及びこの羽根車を備えた遠心圧縮機 - Google Patents

Description

本開示は、羽根車及びこの羽根車を備えた遠心圧縮機に関する。

産業用圧縮機やターボチャージャー等に用いられる遠心圧縮機は、放射状に複数の翼を設置した羽根車が回転することによって流体を圧縮するものであり、高効率化、高圧力比化、大容量化が求められる。容量は、羽根車の入口部に形成される最小流路面積（スロート面積）によって規定されるので、翼の枚数を少なくしてスロート面積を拡大させることによって容量を大きくすることができる。これに対し、圧力比は、羽根車の出口部における翼の枚数を多くすることによって高くすることができる。

特に大容量化が求められる場合には、長翼（フルブレード）の枚数を減らすことによってスロート面積を拡大しつつ、隣り合うフルブレード間においてフルブレードの前縁よりも下流側にフルブレードよりも短い短翼（スプリッタブレード）を設置することによって羽根車の出口部における翼の枚数を増やして圧力比を向上させることが行われる。

一般に、スプリッタブレードはフルブレードと同じ形状とするのが基本設計である。しかし、隣り合うフルブレード間に形成される流路を流れる流体はフルブレードの表面に沿って流れるとは限らないので、スプリッタブレードの前縁では流体が流れる方向と翼角との不一致（インシデンス）が生じ、スプリッタブレードの前縁における負荷が増加して強い圧力分布が発生する場合があり、インシデンスが大きい場合には、剥離が発生して効率低下の原因となる。

また、羽根車とそれを覆うケーシングとの間には隙間（クリアランス）が存在する。このクリアランスから漏れた流れ（漏れ流れ）は、翼高さ方向の成分を有する意図しない方向の流れ（二次流れ）となるため、流路を流れる流体（主流）にとってせん断層が発生して効率が低下し、流体が流れにくい領域（ブロッケージ領域）が形成されることによって圧力低下を招くことになる。さらに、漏れ流れは、旋回流れの渦（縦渦）である漏れ渦を形成し、スプリッタブレードに衝突することでさらなる効率低下を招くこともわかっている。

これに対し、特許文献１では、スプリッタブレードの前縁における翼角を同子午面位置におけるフルブレードの翼角よりも大きくすることによって前縁におけるインシデンスを低減して効率を向上させている。また、特許文献２では、漏れ渦が通過すると考えられるフルブレードの前縁とスロートの中間とを結んだライン上にスプリッタブレードを配置しないことによって効率を向上させている。

特開２０１１−８０４１１号公報 特許第５３０８３１９号公報

特許文献１及び２によって、スプリッタブレードの前縁に直接関わる損失原因は解消される。しかし、本発明者らが損失構造を詳細に分析した結果、スプリッタブレードを設置することによる効率低下の原因として、以下の２つのメカニズムも存在することがわかった。

（第１のメカニズム）
図１４に示されるように、フルブレード１００及びスプリッタブレード１０１を備える羽根車の流路１０３内では、流体の流れ方向Ａに向かって圧力が上昇する圧力勾配が存在し、漏れ流れ１０２がこの圧力勾配に耐え切れずに、流路１０３の上流側に向かって逆流する。逆流した漏れ流れはさらに、隣の翼（フルブレード１００又はスプリッタブレード１０１）とケーシングとの間のクリアランスを漏れて、さらに逆流する。隣の翼を繰り返し漏れる漏れ流れ１０２（多重漏れ流れ）は、漏れが繰り返されるごとに損失が蓄積される。

（第２のメカニズム）
図１５に示されるように、スプリッタブレード１０１の前縁１０１ａが仕事をすると、すなわちスプリッタブレード１０１の前縁１０１ａに負荷がかかると、前縁１０１ａ近傍において、スプリッタブレード１０１の圧力面１０１ｂ側に高圧域１０４が生じ、負圧面１０１ｃ側に低圧域１０５が生じる。漏れ流れ１０２は、スプリッタブレード１０１の前縁１０１ａ付近に達すると、高圧域１０４を避けるようにスプリッタブレード１０１の前縁１０１ａを回り込むことでさらに逆流が進み、ブロッケージ領域が形成されて効率が低下する。

漏れ流れ１０２は、クリアランスが存在し翼が仕事をする限りは避けられないものであるが、特許文献１及び２の構成では、上記２つのメカニズムを低減するには不十分である。これに対し、本発明者らの上記詳細な分析によれば、スプリッタブレード１０１にかかる負荷をフルブレード１００にかかる負荷よりも小さくすると、フルブレード１００とケーシングとの間のクリアランスを漏れる漏れ流れは減らないものの、スプリッタブレード１０１とケーシングとの間のクリアランスを漏れる漏れ流れ１０６は弱まり、流路１０３を流れる流体１０７によって流路１０３の下流に向かって（矢印Ｂの方向に）流れていくので、多重漏れ流れが抑制されて上記メカニズムを低減できることがわかった。

上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも１つの実施形態は、遠心圧縮機の効率を向上できる羽根車及びこの羽根車を備えた遠心圧縮機を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも１つの実施形態に係る羽根車は、
ハブと、
前記ハブの周面上に流体の入口部から出口部まで延びるように設けられた複数の長翼と、
前記ハブの周面上で隣り合う前記長翼間に形成される前記流体の各流路において前記長翼の前縁よりも下流側から前記出口部まで延びるように設けられた短翼と
を備える羽根車であって、
前記出口部における前記長翼及び前記短翼それぞれのチップ側縁の翼角をβ_{２ｓ，ｆｕｌｌ}及びβ_{２ｓ，ｓｐｌ}とすると、β_{２ｓ，ｆｕｌｌ}＜β_{２ｓ，ｓｐｌ}である。

出口部における翼角が大きいほど翼の全体負荷（全仕事量）は小さくなるので、上記（１）の構成によると、出口部における長翼のチップ側縁の翼角よりも出口部における短翼のチップ側縁の翼角が大きいことにより、長翼の負荷に比べて短翼の負荷を下げることができる。その結果、長翼のチップ側縁を横切るように漏れる漏れ流れは減らなくても、短翼のチップ側縁を横切るように漏れる漏れ流れは減り、短翼のチップ側縁を横切らない漏れ流れは、流路を流れる流体によって流路の下流に向かって流れていくので、多重漏れ流れが抑制されて遠心圧縮機の効率を向上することができる。

（２）いくつかの実施形態では、上記（１）の構成において、
β_{２ｓ，ｓｐｌ}−β_{２ｓ，ｆｕｌｌ}≧５°である。

上記（２）の構成によると、出口部における短翼のチップ側縁の翼角と出口部における長翼のチップ側縁の翼角との差が５°以上であることにより、長翼の負荷に比べて短翼の負荷を確実に下げることができるので、多重漏れ流れが抑制されて遠心圧縮機の効率を向上することができる。

（３）いくつかの実施形態では、上記（１）または（２）の構成において、
前記羽根車を子午面方向から視認した場合の同じ位置における前記長翼及び前記短翼それぞれの前記チップ側縁の翼角をβ_{ｓ，ｆｕｌｌ}及びβ_{ｓ，ｓｐｌ}とすると、前記短翼の全長にわたってβ_{ｓ，ｆｕｌｌ}＜β_{ｓ，ｓｐｌ}である。

上記（３）の構成によると、短翼の全域で多重漏れ流れが確実に抑制されるので、遠心圧縮機の効率をさらに向上することができる。

（４）いくつかの実施形態では、上記（１）〜（３）のいずれかの構成において、
前記出口部における前記長翼及び前記短翼それぞれのハブ側縁の翼角をβ_{２ｈ，ｆｕｌｌ}及びβ_{２ｈ，ｓｐｌ}とすると、β_{２ｈ，ｓｐｌ}−β_{２ｈ，ｆｕｌｌ}≧５°である。

ハブ側からチップ側に向かって翼面に沿って流れた流体がチップ側縁を横切るように漏れることで漏れ流れが生じる。このため、ハブ側でも短翼の負荷を下げることで漏れ流れをさらに抑制することができる。上記（４）の構成によると、出口部における短翼のチップ側縁の翼角と出口部における長翼のチップ側縁の翼角との差が５°以上であることにより、ハブ側でも短翼の負荷が下がるので、漏れ流れをさらに抑制することができる。

（５）いくつかの実施形態では、上記（４）の構成において、
前記羽根車を子午面方向から視認した場合の前記短翼の前縁の位置における前記長翼及び前記短翼それぞれのチップ側縁の翼角をβ_{ｓ，ｆｕｌｌ，ｍ＝ｍＬＥ}及びβ_{ｓ，ｓｐｌ，ｍ＝ｍＬＥ}とすると、β_{ｓ，ｓｐｌ，ｍ＝ｍＬＥ}−β_{ｓ，ｆｕｌｌ，ｍ＝ｍＬＥ}≧５°である。

短翼の前縁に負荷がかかると、前縁付近において圧力面側に圧力の高い高圧域が形成され、負圧面側に圧力の低い低圧域が形成される。漏れ流れが短翼の前縁に達すると、漏れ流れは高圧域を避けるように前縁を回り込むことで漏れが繰り返されていく。しかし、上記（５）の構成によると、羽根車を子午面方向から視認した場合の短翼の前縁の位置において短翼のチップ側縁の翼角と長翼のチップ側縁の翼角との差が５°以上であることにより、短翼の前縁の負荷が下がるので、高圧域が形成されにくくなる。その結果、漏れ流れが短翼の前縁を回り込むような流れが減り、短翼の前縁に達した漏れ流れは、流路を流れる流体によって流路の下流に向かって流れていくので、多重漏れ流れが抑制されて遠心圧縮機の効率を向上することができる。

（６）いくつかの実施形態では、上記（４）の構成において、
前記羽根車を子午面方向から視認した場合の前記短翼の前縁の位置における前記長翼及び前記短翼それぞれのハブ側縁の翼角をβ_{ｈ，ｆｕｌｌ，ｍ＝ｍＬＥ}及びβ_{ｈ，ｓｐｌ，ｍ＝ｍＬＥ}とすると、β_{ｈ，ｆｕｌｌ，ｍ＝ｍＬＥ}＞β_{ｈ，ｓｐｌ，ｍ＝ｍＬＥ}である。

ハブ付近の境界層では、短翼の負圧面に向かう二次流れが発生しており、この二次流れが負圧面に達すると、短翼の負圧面に沿ってチップ側縁に向かって流れることで漏れ流れを増大させてしまう。しかし、上記（６）の構成によると、羽根車を子午面方向から視認した場合の短翼の前縁の位置において短翼のハブ側縁の翼角が長翼のハブ側縁の翼角よりも小さいことにより、短翼の前縁におけるハブ側縁の翼角と二次流れの方向とのずれが小さくなるので、負圧面を流れる二次流れが低減されて漏れ流れを抑制することができる。その結果、遠心圧縮機の効率をさらに向上することができる。

（７）いくつかの実施形態では、上記（５）の構成において、
前記短翼の前縁は、第１部分と、前記第１部分よりも径方向外側に位置する第２部分とを含み、
子午面視において前記第１部分が延びる方向と前記羽根車の回転軸線とのなす鋭角側の角度をθ_１とし、子午面視において前記第２部分が延びる方向と前記羽根車の回転軸線とのなす鋭角側の角度をθ_２とした場合に、θ_１＞θ_２であるように構成されている。

短翼の前縁の負荷を下げると（上記（５）の構成）、短翼による仕事量が減少してしまう。しかし、上記（７）の構成によると、チップ側縁近傍の短翼の前縁が他の部分に比べて入口部側に傾斜しているので、この部分が仕事をしない領域となり、高圧域が形成されにくくなる一方で、他の部分では仕事がなされるので、仕事量の低下を抑制しながら多重漏れ流れを抑制することができる。

（８）本発明の少なくとも１つの実施形態に係る遠心圧縮機は、
上記（１）〜（７）のいずれかの羽根車を備える。

上記（８）の構成によると、多重漏れ流れが抑制されるので、遠心圧縮機の効率を向上することができる。

本開示の少なくとも１つの実施形態によれば、出口部における長翼のチップ側縁の翼角よりも出口部における短翼のチップ側縁の翼角が大きいことにより、長翼の負荷に比べて短翼の負荷を下げることができる。その結果、長翼のチップ側縁を横切るように漏れる漏れ流れは減らなくても、短翼のチップ側縁を横切るように漏れる漏れ流れは減り、短翼のチップ側縁を横切らない漏れ流れは、流路を流れる流体によって流路の下流に向かって流れていくので、多重漏れ流れが抑制されて遠心圧縮機の効率を向上することができる。

本開示の実施形態１に係る羽根車の部分斜視図である。 本開示の実施形態１に係る羽根車の一部を子午面方向から視た図である。 本開示の実施形態１に係る羽根車における翼角を定義するための図である。 本開示の実施形態１に係る羽根車のフルブレード及びスプリッタブレードそれぞれの翼角分布を示す図である。 本開示の実施形態１に係る羽根車において多重漏れ流れが抑制される原理を説明するための図である。 本開示の実施形態１に係る羽根車を備える遠心圧縮機の効率についての数値計算結果を示すグラフである。 本開示の実施形態２に係る羽根車のフルブレード及びスプリッタブレードそれぞれの翼角分布を示す図である。 本開示の実施形態３に係る羽根車のフルブレード及びスプリッタブレードそれぞれの翼角分布を示す図である。 本開示の実施形態４に係る羽根車のフルブレード及びスプリッタブレードそれぞれの翼角分布を示す図である。 本開示の実施形態４に係る羽根車において多重漏れ流れが抑制される原理を説明するための図である。 本開示の実施形態５に係る羽根車のフルブレード及びスプリッタブレードそれぞれの翼角分布を示す図である。 本開示の実施形態５に係る羽根車において漏れ流れが抑制される原理を説明するための図である。 本開示の実施形態６に係る羽根車の一部を子午面方向から視た図である。 従来の羽根車においてスプリッタブレードを設置することによる効率低下の原因としてのメカニズムを説明するための図である。 従来の羽根車においてスプリッタブレードを設置することによる効率低下の原因としての別のメカニズムを説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明のいくつかの実施形態について説明する。ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

（実施形態１）
図１に示されるように、実施形態１に係る羽根車１は、ハブ２と、ハブ２の周面上に流体の入口部３から出口部４まで延びるように設けられた複数の長翼であるフルブレード５と、ハブ２の周面上で隣り合うフルブレード５，５間に形成される流体の各流路６においてフルブレード５の前縁５ａよりも下流側から出口部４まで延びるように設けられた短翼であるスプリッタブレード７とを備えている。尚、実施形態１では、羽根車１は、ターボチャージャーの遠心圧縮機に設けられているとして説明する。

図２に示されるように、フルブレード５は、入口部３側の縁である前縁５ａと、出口部４側の縁である後縁５ｂと、ハブ２と接続する側の縁であるハブ側縁５ｃと、ハブ側縁５ｃと対向する縁であるチップ側縁５ｄとを有している。スプリッタブレード７は、入口部３側の縁である前縁７ａと、出口部４側の縁である後縁７ｂと、ハブ２と接続する側の縁であるハブ側縁７ｃと、ハブ側縁７ｃと対向する縁であるチップ側縁７ｄとを有している。チップ側縁５ｄ，７ｄはそれぞれ、図示しないケーシングの内壁面に面し、ケーシングの内壁面との間に隙間（以下、「クリアランス」という）が形成されている。

図３は、フルブレード５及びスプリッタブレード７それぞれのチップ側縁５ｄ，７ｄを入口部３から出口部４まで羽根車１（図２参照）の回転軸線Ｌに沿って平面上に展開した図である。フルブレード５及びスプリッタブレード７のそれぞれと回転軸線Ｌとのなす角度βを翼角と定義する。翼角βは、フルブレード５及びスプリッタブレード７の子午面長さ方向の任意の位置及び翼高さ方向（図２において、ハブ側縁５ｃ，７ｃからチップ側縁５ｄ，７ｄに向かう方向）の任意の位置において０°〜９０°の値をとる。

図３では、フルブレード５の子午面長さ方向に、フルブレード５の子午面長さに対するフルブレード５の前縁５ａからフルブレード５の子午面長さ方向の長さの比ｍの軸をとっている。ｍの定義から、前縁５ａの位置はｍ＝０となり、後縁５ｂ，７ｂの位置はｍ＝１となる。また、ｍの値が同じであることは、羽根車１（図１参照）を子午面方向から視認した場合の位置が同じであることを意味している。以下の説明において、スプリッタブレード７の前縁７ａの位置をｍ＝ｍ_ＬＥと表すことにする。

図４は、フルブレード５及びスプリッタブレード７のハブ側縁５ｃ，７ｃ及びチップ側縁５ｄ，７ｄの翼角の前縁５ａ，７ａから後縁５ｂ，７ｂまでの分布を示している。スプリッタブレード７のハブ側縁７ｃの翼角β_{ｈ，ｓｐｌ}は、ｍ_ＬＥ≦ｍ≦１の範囲で、フルブレード５のハブ側縁５ｃの翼角β_{ｈ，ｆｕｌｌ}と同じ分布を有している。

フルブレード５のチップ側縁５ｄの翼角β_{ｓ，ｆｕｌｌ}は、ｍが増加するに従い減少し、ｍ＝１においてβ_{ｈ，ｆｕｌｌ}と同じになる。すなわち、ｍ＝１におけるチップ側縁５ｄ及びハブ側縁５ｃそれぞれの翼角βをβ_{２ｓ，ｆｕｌｌ}及びβ_{２ｈ，ｆｕｌｌ}とすると、β_{２ｓ，ｆｕｌｌ}＝β_{２ｈ，ｆｕｌｌ}となる。

スプリッタブレード７のチップ側縁７ｄの翼角β_{ｓ，ｓｐｌ}は、ｍ＝ｍ_ＬＥにおいて、β_{ｈ，ｆｕｌｌ}と同じである。すなわち、ｍ＝ｍ_ＬＥにおけるチップ側縁５ｄ，７ｄそれぞれの翼角をβ_{ｓ，ｆｕｌｌ，ｍ＝ｍＬＥ}及びβ_{ｈ，ｆｕｌｌ，ｍ＝ｍＬＥ}とすると、β_{ｓ，ｆｕｌｌ，ｍ＝ｍＬＥ}＝β_{ｈ，ｆｕｌｌ，ｍ＝ｍＬＥ}である。一方、出口部４において、すなわちｍ＝１において、チップ側縁７ｄの翼角をβ_{２ｓ，ｓｐｌ}とすると、β_{２ｓ，ｆｕｌｌ}＜β_{２ｓ，ｓｐｌ}となっている。

出口部４における翼角が大きいほど翼の全体負荷（全仕事量）は小さくなる。実施形態１の上記構成によると、出口部４におけるフルブレード５のチップ側縁５ｄの翼角β_{２ｓ，ｆｕｌｌ}よりも出口部４におけるスプリッタブレード７のチップ側縁７ｄの翼角β_{２ｓ，ｓｐｌ}が大きいこと（β_{２ｓ，ｆｕｌｌ}＜β_{２ｓ，ｓｐｌ}）により、フルブレード５の負荷に比べてスプリッタブレード７の負荷を下げることができる。そうすると、図５に示されるように、フルブレード５のチップ側縁５ｄを横切るようにクリアランスを漏れる漏れ流れ１０は減らなくても、スプリッタブレード７のチップ側縁７ｄを横切るようにクリアランスを漏れる漏れ流れ１１は弱まるので、漏れ流れ１１が、流路６を下流に向かって流れる流体１２によって流路６の下流に向かって流れていき、その分だけ多重漏れ流れが抑制される。その結果、遠心圧縮機の効率を向上することができる。

β_{２ｓ，ｆｕｌｌ}＜β_{２ｓ，ｓｐｌ}とすることにより遠心圧縮機の効率が向上する効果を数値計算によって確認した。その結果を図６に示す。図６は、出口部４におけるスプリッタブレード７のチップ側縁７ｄの翼角β_{２ｓ，ｓｐｌ}とフルブレード５のチップ側縁５ｄの翼角β_{２ｓ，ｆｕｌｌ}との差Δβ_２ｓ（＝β_{２ｓ，ｓｐｌ}−β_{２ｓ，ｆｕｌｌ}）と、遠心圧縮機の効率との関係を示している。Δβ_２ｓ＝０°とは、出口部４においてスプリッタブレード７のチップ側縁７ｄの翼角β_{２ｓ，ｓｐｌ}とフルブレード５のチップ側縁５ｄの翼角β_{２ｓ，ｆｕｌｌ}とが同じ場合である。そうすると、β_{２ｓ，ｆｕｌｌ}＜β_{２ｓ，ｓｐｌ}とする条件のうち、Δβ_２ｓ≦１７°の範囲で、Δβ_２ｓ＝０°の場合に比べて遠心圧縮機の効率が向上するといえる。Δβ_２ｓ＝０°の場合に比べて遠心圧縮機の効率を確実に向上させるためには、Δβ_２ｓ≧５°以上の範囲が好ましく、５°≦Δβ_２ｓ≦１３°の範囲がさらに好ましい。

（実施形態２）
次に、実施形態２に係る羽根車について説明する。実施形態２に係る羽根車は、実施形態１に対して、スプリッタブレード７のチップ側縁７ｄの子午面長さに沿った翼角分布を変更したものである。尚、実施形態２において、実施形態１の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図７に示されるように、ｍ_ＬＥ≦ｍ≦１の範囲で、すなわちスプリッタブレード７の全長にわたってフルブレード５のチップ側縁５ｄの翼角β_{ｓ，ｆｕｌｌ}よりもスプリッタブレード７のチップ側縁７ｄの翼角β_{ｓ，ｓｐｌ}のほうが大きく（β_{ｓ，ｆｕｌｌ}＜β_{ｓ，ｓｐｌ}）なっている。その他の構成は実施形態１と同じである。

実施形態２では、スプリッタブレード７の全長にわたってβ_{ｓ，ｆｕｌｌ}＜β_{ｓ，ｓｐｌ}となっているので、スプリッタブレード７の全域で多重漏れ流れが確実に抑制される。これにより、実施形態１に比べて遠心圧縮機の効率をさらに向上することができる。

（実施形態３）
次に、実施形態２に係る羽根車について説明する。実施形態２に係る羽根車は、実施形態１及び２のそれぞれに対して、スプリッタブレード７のハブ側縁７ｃの子午面長さに沿った翼角分布を変更したものである。以下では、実施形態２の構成に対してスプリッタブレード７のハブ側縁７ｃの子午面長さに沿った翼角分布を変更した形態で実施形態３を説明するが、実施形態１の構成に対してスプリッタブレード７のハブ側縁７ｃの子午面長さに沿った翼角分布を変更して実施形態３とすることもできる。尚、実施形態３において、実施形態１及び２の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図８に示されるように、出口部４において、すなわちｍ＝１において、β_{２ｈ，ｓｐｌ}−β_{２ｈ，ｆｕｌｌ}≧５°となっている。その他の構成は実施形態２と同じである。

漏れ流れは、ハブ側からチップ側に向かって翼面に沿って流れた流体がチップ側縁５ｄ，７ｄ（図２参照）を横切るようにクリアランスを漏れることで生じる。このため、ハブ側でもスプリッタブレード７の負荷を下げることで漏れ流れをさらに抑制することができる。実施形態３では、出口部４におけるスプリッタブレード７のチップ側縁７ｄの翼角β_{２ｈ，ｓｐｌ}と出口部４におけるフルブレード５のチップ側縁５ｄの翼角β_{２ｈ，ｆｕｌｌ}との差が５°以上であることにより、ハブ側でもスプリッタブレード７の負荷が下がるので、実施形態２に比べて漏れ流れをさらに抑制することができる。

（実施形態４）
次に、実施形態４に係る羽根車について説明する。実施形態４に係る羽根車は、実施形態３に対して、スプリッタブレード７のチップ側縁７ｄの子午面長さに沿った翼角分布を変更したものである。尚、実施形態４において、実施形態１〜３の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図９に示されるように、ｍ_ＬＥ≦ｍ≦１の範囲で、すなわちスプリッタブレード７の全長にわたってフルブレード５のチップ側縁５ｄの翼角β_{ｓ，ｆｕｌｌ}よりもスプリッタブレード７のチップ側縁７ｄの翼角β_{ｓ，ｓｐｌ}のほうが大きく（β_{ｓ，ｆｕｌｌ}＜β_{ｓ，ｓｐｌ}）なっており、さらに、ｍ＝ｍ_ＬＥにおけるフルブレード５のチップ側縁５ｄの翼角及びスプリッタブレード７のチップ側縁７ｄの翼角をそれぞれβ_{ｓ，ｆｕｌｌ，ｍ＝ｍＬＥ}及びβ_{ｓ，ｓｐｌ，ｍ＝ｍＬＥ}とすると、β_{ｓ，ｓｐｌ，ｍ＝ｍＬＥ}−β_{ｓ，ｆｕｌｌ，ｍ＝ｍＬＥ}≧５°となっている。その他の構成は実施形態３と同じである。

図１０に示されるように、スプリッタブレード７の前縁７ａに負荷がかかると、前縁７ａ付近において圧力面７ｅ側に圧力の高い高圧域２０が形成され、負圧面７ｆ側に圧力の低い低圧域２１が形成される。漏れ流れ１０が前縁７ａに達すると、漏れ流れ１０は高圧域２０を避けるように前縁７ａを回り込むことで漏れが繰り返されていく。しかし、実施形態４では、ｍ＝ｍ_ＬＥにおいてβ_{ｓ，ｓｐｌ，ｍ＝ｍＬＥ}−β_{ｓ，ｆｕｌｌ，ｍ＝ｍＬＥ}≧５°であることにより、前縁７ａの負荷が下がるので、高圧域２０が形成されにくくなる。その結果、前縁７ａを回り込むような漏れ流れ１０が減り、スプリッタブレード７のチップ側縁７ｄを横切るようにクリアランスを漏れる漏れ流れ１３は弱まり、流路６を流れる流体１２によって流路６の下流に向かって流れていくので、多重漏れ流れが抑制されて遠心圧縮機の効率を向上することができる。

（実施形態５）
次に、実施形態５に係る羽根車について説明する。実施形態５に係る羽根車は、実施形態３に対して、スプリッタブレード７のハブ側縁７ｃの子午面長さに沿った翼角分布を変更したものである。尚、実施形態５において、実施形態１〜３の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図１１に示されるように、ｍ＝ｍ_ＬＥにおいてフルブレード５のハブ側縁５ｃの翼角及びスプリッタブレード７のハブ側縁７ｃの翼角をそれぞれβ_{ｈ，ｆｕｌｌ，ｍ＝ｍＬＥ}及びβ_{ｈ，ｓｐｌ，ｍ＝ｍＬＥ}とすると、β_{ｈ，ｆｕｌｌ，ｍ＝ｍＬＥ}＞β_{ｈ，ｓｐｌ，ｍ＝ｍＬＥ}となっている。その他の構成は実施形態３と同じである。

図１２に示されるように、ハブ２付近の境界層では、スプリッタブレード７の負圧面７ｆに向かう二次流れ３０が発生しており、この二次流れ３０が負圧面７ｆに達すると、負圧面７ｆに沿ってチップ側縁部７ｄに向かって（矢印Ｐの方向に）流れることで漏れ流れを増大させてしまう。しかし、実施形態５では、ｍ＝ｍ_ＬＥにおいてβ_{ｈ，ｆｕｌｌ，ｍ＝ｍＬＥ}＞β_{ｈ，ｓｐｌ，ｍ＝ｍＬＥ}であることにより、スプリッタブレード７の前縁７ａにおけるハブ側縁７ｃの翼角と二次流れ３０の方向とのずれが小さくなるので、負圧面７ｆを流れる二次流れ３０が低減されて漏れ流れを抑制することができる。その結果、遠心圧縮機の効率をさらに向上することができる。

（実施形態６）
次に、実施形態６に係る羽根車について説明する。実施形態６に係る羽根車は、実施形態４に対して、スプリッタブレード７の前縁７ａの形状を変更したものである。尚、実施形態６において、実施形態１〜４の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図１３に示されるように、スプリッタブレード７の前縁７ａは、第１部分４１と、第１部分４１よりも径方向外側に位置する第２部分４２とを含んでいる。子午面視において第１部分４１が延びる方向Ｄ_１と羽根車１の回転軸線Ｌとのなす鋭角側の角度をθ_１とし、子午面視において第２部分４２が延びる方向Ｄ_２と羽根車１の回転軸線Ｌとのなす鋭角側の角度をθ_２とした場合に、θ_１＞θ_２である。その他の構成は実施形態４と同じである。

実施形態４のようにスプリッタブレード７の前縁７ａの負荷を下げると、スプリッタブレード７による仕事量が減少してしまう。しかし、この実施形態６では、チップ側縁７ｄ近傍のスプリッタブレード７の前縁７ａが他の部分に比べて入口部３側に傾斜しているので、この部分が仕事をしない領域となり、スプリッタブレード７の圧力面７ｅに高圧域（図１０の高圧域２０参照）が形成されにくくなる一方で、他の部分では仕事がなされるので、仕事量の低下を抑制しながら多重漏れ流れを抑制することができる。

１ 羽根車
２ ハブ
３ 入口部
４ 出口部
５ フルブレード（長翼）
５ａ （フルブレードの）前縁
５ｂ （フルブレードの）後縁
５ｃ （フルブレードの）ハブ側縁
５ｄ （フルブレードの）チップ側縁
６ 流路
７ スプリッタブレード（短翼）
７ａ （スプリッタブレードの）前縁
７ｂ （スプリッタブレードの）後縁
７ｃ （スプリッタブレードの）ハブ側縁
７ｄ （スプリッタブレードの）チップ側縁
７ｅ （スプリッタブレードの）圧力面
７ｆ （スプリッタブレードの）負圧面
１０ 漏れ流れ
１１ 漏れ流れ
１２ （流路を流れる）流体
１３ 漏れ流れ
２０ 高圧域
２１ 低圧域
３０ 二次流れ
４１ 第１部分
４２ 第２部分
Ｌ 回転軸線

Claims (7)

1. ハブと、
   前記ハブの周面上に流体の入口部から出口部まで延びるように設けられた複数の長翼と、
   前記ハブの周面上で隣り合う前記長翼間に形成される前記流体の各流路において前記長翼の前縁よりも下流側から前記出口部まで延びるように設けられた短翼と
   を備える羽根車であって、
   前記出口部における前記長翼及び前記短翼それぞれのチップ側縁と前記羽根車の回転軸線とのなす角度として定義されるチップ側縁の翼角をβ_{２ｓ，ｆｕｌｌ}及びβ_{２ｓ，ｓｐｌ}とすると、β_{２ｓ，ｆｕｌｌ}＜β_{２ｓ，ｓｐｌ}であり、且つ、１３°≧β_{２ｓ，ｓｐｌ}−β_{２ｓ，ｆｕｌｌ}≧５°であり、
   前記出口部における前記長翼及び前記短翼それぞれのハブ側縁と前記羽根車の回転軸線とのなす角度として定義されるハブ側縁の翼角をβ _{２ｈ，ｆｕｌｌ} 及びβ _{２ｈ，ｓｐｌ} とすると、β _{２ｈ，ｓｐｌ} −β _{２ｈ，ｆｕｌｌ} ≧５°である羽根車。
2. 前記羽根車を子午面方向から視認した場合の同じ位置における前記長翼及び前記短翼それぞれのチップ側縁と前記羽根車の回転軸線とのなす角度として定義されるチップ側縁の翼角をβ_{ｓ，ｆｕｌｌ}及びβ_{ｓ，ｓｐｌ}とすると、前記短翼の全長にわたってβ_{ｓ，ｆｕｌｌ}＜β_{ｓ，ｓｐｌ}である、請求項１に記載の羽根車。
3. 前記羽根車を子午面方向から視認した場合の前記短翼の前縁の位置における前記長翼及び前記短翼それぞれのチップ側縁と前記羽根車の回転軸線とのなす角度として定義されるチップ側縁の翼角をβ_{ｓ，ｆｕｌｌ，ｍ＝ｍＬＥ}及びβ_{ｓ，ｓｐｌ，ｍ＝ｍＬＥ}とすると、β_{ｓ，ｓｐｌ，ｍ＝ｍＬＥ}−β_{ｓ，ｆｕｌｌ，ｍ＝ｍＬＥ}≧５°である、請求項１または２に記載の羽根車。
4. 前記羽根車を子午面方向から視認した場合の前記短翼の前縁の位置における前記長翼及び前記短翼それぞれのハブ側縁と前記羽根車の回転軸線とのなす角度として定義されるハブ側縁の翼角をβ_{ｈ，ｆｕｌｌ，ｍ＝ｍＬＥ}及びβ_{ｈ，ｓｐｌ，ｍ＝ｍＬＥ}とすると、β_{ｈ，ｆｕｌｌ，ｍ＝ｍＬＥ}＞β_{ｈ，ｓｐｌ，ｍ＝ｍＬＥ}である、請求項１または２に記載の羽根車。
5. 前記短翼の前縁は、第１部分と、前記第１部分よりも径方向外側に位置する第２部分とを含み、
   子午面視において前記第１部分が延びる方向と前記羽根車の回転軸線とのなす鋭角側の角度をθ_１とし、子午面視において前記第２部分が延びる方向と前記羽根車の回転軸線とのなす鋭角側の角度をθ_２とした場合に、θ_１＞θ_２であるように構成されている、請求項３に記載の羽根車。
6. ハブと、
   前記ハブの周面上に流体の入口部から出口部まで延びるように設けられた複数の長翼と、
   前記ハブの周面上で隣り合う前記長翼間に形成される前記流体の各流路において前記長翼の前縁よりも下流側から前記出口部まで延びるように設けられた短翼と
   を備える羽根車であって、
   前記出口部における前記長翼及び前記短翼それぞれのチップ側縁と前記羽根車の回転軸線とのなす角度として定義されるチップ側縁の翼角をβ_{２ｓ，ｆｕｌｌ}及びβ_{２ｓ，ｓｐｌ}とすると、β_{２ｓ，ｆｕｌｌ}＜β_{２ｓ，ｓｐｌ}であり、
   前記出口部における前記長翼及び前記短翼それぞれのハブ側縁と前記羽根車の回転軸線とのなす角度として定義されるハブ側縁の翼角をβ_{２ｈ，ｆｕｌｌ}及びβ_{２ｈ，ｓｐｌ}とすると、β_{２ｈ，ｓｐｌ}−β_{２ｈ，ｆｕｌｌ}≧５°である、
   羽根車。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の羽根車を備える遠心圧縮機。

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