WO2005090794A1

WO2005090794A1 - 遠心圧縮機及びインペラの製造方法

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Publication number: WO2005090794A1
Application number: PCT/JP2005/002999
Authority: WO
Inventors: Hirotaka Higashimori
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2004-03-23
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2006-09-23
Also published as: EP1741935A1; KR20060039396A; EP1741935B1; US20050260074A1; US7517193B2; JP2005307967A; EP1741935A4; JP4545009B2; KR100730840B1; DE602005019149D1

Abstract

　遠心圧縮機及びインペラの製造方法において、インペラ（１１）におけるブレード（１６）の負圧面側にて、径方向におけるほぼ中央部に、前縁部（Ａ）からスロート部（Ｂ）にかけて曲線をなすように凸部（１７）を形成し、この凸部（１７）はスロート部（Ｂ）から後縁部に向けて曲線をなして平面状になるように形成することで、この凸部（１７）をインペラ（１１）への流体の相対流入速度がマッハ数Ｍａ≒１となる位置に形成し、運転効率を向上して適応可能な流量範囲を拡大し、性能の向上を可能とする。

Description

明細書

遠心圧縮機及びインペラの製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、流体を昇圧して圧縮流体とする遠心圧縮機に関し、特に、流体を昇圧するためのインペラ並びにインペラの製造方法に関するものである。

背景技術

[0002] 図 20は、従来の遠心圧縮機におけるインペラの断面図、図 21は、図 20の XXI— XX I断面図、図 22は、従来のインペラのブレードにおける各位置での形状を表す概略図、図 23は、従来の遠心圧縮機における流体の相対流入速度に対する単位面積あたりの流量を表すグラフである。

[0003] 一般的な遠心圧縮機は、ケーシング内に複数のブレードを有するインペラが回転自在に支持され、このインペラに対して軸方向に沿った吸込通路が形成されると共に、径方向に沿ったディフューザが形成されて構成されている。従って、図示しないモータによりインペラを回転すると、流体が吸込通路を通してケーシング内に吸い込まれ、インペラを流過する過程で昇圧された後にディフューザに吐出され、ここで圧縮流体の動圧が静圧に変換される。

[0004] このような遠心圧縮機において、図 20及び図 21に示すように、インペラ 001は、回転軸 002に固定されたノヽブ 003と、このハブ 003の外周部に放射状に固定された複数のブレード 004と力、ら構成されている。通常、このインペラ 001のブレード 004を設計する場合、ブレード 004における外周側形状 (シユラウド側ブレード形状）と、内周側形状 (ハブ側ブレード形状）とを決定し、両者を直線で結ぶことでブレード全体形状を決定する手法がとられてレ、る。

[0005] 上述した遠心圧縮機を高圧力比の遠心圧縮機として適用した場合、インペラ 001 に吸入される流体の流速が音速を超えるものとなり、例えば、図 20に示すように、ハブ側（H)でマッハ数 Ma 0· 7、中央部（M)でマッハ数 Ma 1 · 0、シュラウド側（S) でマッハ数 Ma 1. 3となる。そのため、ハブ側で亜音速、シュラウド側で超音速となる遷音速インペラを構成することとなり、特に、中央部からシュラウド側にかけて衝撃波が発生する。そして、この衝撃波が大きい場合には、ブレード表面の流れが剥離してインペラが失速し、効率や性能が低下してしまうとレ、う問題がある。

[0006] そこで、このような問題を解決するものとして、例えば、下記特許文献 1がある。この特許文献 1に記載された技術では、インペラブレードの子午面形状を、リーディングエッジの端部の外周側の角部を、リーディングエッジに対して、吸い込まれる気流のうちのブレードに垂直に流入する速度成分の大きさが衝撃波の発生する速度よりも小さくなるように、斜めに切断した形状とすることで、気流の相対流入速度を衝撃波が発生する限界速度未満に抑制し、衝撃波の発生を防止している。

[0007] 特許文献 1 :特開平 08— 049696号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] ところで、上述した従来の遠心圧縮機のインペラ 001を、高圧力比の遠心圧縮機として適用した場合、隣接するブレード 004のスロート幅は、シュラウド側（S)とハブ側（ H)との間で直線的に変化するようにその中央部（M)が設定されることとなり、ブレード 004の曲がりは、シュラウド側とハブ側とで同じ圧力上昇を得るために、シュラウド側に比べてハブ側の転向角が大きくなるように設計される。その結果、図 22に示すように、インペラ 004にて、前縁部 Aでのブレード仮想流路幅 W , W , Wに対してスロ

S M H

ート部 Bでのスロート幅 W ， W , W が大きくなり、また、前縁部 Aからスロート部 B

Sth th Hth

に至る流路面積の変化の比は、ハブ側で大きぐシュラウド側で小さくなつている。

[0009] そのため、上述した特許文献 1のように、インペラブレードの子午面形状を、リーディングエッジの端部の外周側の角部が斜めに切断された形状としても、流路面積の変化に伴って発生する衝撃波を低減することはできない。

[0010] 即ち、ブレードの転向により流路面積が増加するとき、マッハ数 Ma 1 · 0を超える超音速領域にあるブレードの中間部 Mとシユラウド側 Sではマッハ数が増加し、マツハ数 Ma l . 0より小さい亜音速領域にあるブレードのハブ側 Hではマッハ数が減少する。そして、流路面積は単位面積あたりの流量に関係することから、マッハ数と流量との関係は、図 23のグラフに表すような放物線の関係となる。

[0011] 従って、図 23に示すように、流体が吸入されるとき、前縁部 A (秦）からスロート部 B ( △)に至る際に流路面積が増大するため、そのときの単位面積あたりの流量 Qは、ハブ側（H)で変化量 Δ Qだけ減少し、マッハ数 Maは、ハブ側（H)で Ma から Ma

H HA HB

に減少する。一方、中央部（M)で変化量 Δ <3 、シュラウド側（S)で変化量 A Qだけ

S

減少し、中央部（Μ)で Ma から Ma に、シュラウド側（S)で Ma から Ma に増加し

MA MB SA SB

てしまう。この場合、単位面積あたりの流量の変化量は変化量 Δ (3より大きレ、

S

ので、中間部でのマッハ数の増加量 A Ma は、シュラウド側でのマッハ数の増加量

^ Maよりも大きくなつてしまうことが理解できる。

S

[0012] このように高圧力比の遠心圧縮機にて、流体が前縁部 Aからスロート部 Bに流入するとき、流路面積の増大に伴って単位面積あたりの流量が減少するため、特に、ブレ一ドの径方向における中央部にて、マッハ数が大きく増加してしまうこととなる。そのため、ここで大きな衝撃波が発生することとなり、インペラの効率や性能が低下し、圧縮機自体の効率が低下してしまレ、、安定して作動できる流量範囲が減少してしまう。

[0013] 本発明はこのような問題を解決するものであって、運転効率を向上して適応可能な流量範囲を拡大することで、性能の向上を可能とした遠心圧縮機及びインペラの製造方法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

[0014] 上述の目的を達成するための本発明の遠心圧縮機は、ケーシングの内部に、ハブの外周部に複数のブレードが放射状に装着されたインペラが回転可能に配設され、前記ケーシング内に導入された流体を前記インペラの回転により昇圧して吐出する遠心圧縮機において、前記ブレードにおける負圧面側のスロート部が相対的に翼高さ方向に凸状に形成されたことを特徴とするものである。

[0015] 本発明の遠心圧縮機では、前記ブレードにおける負圧面側のスロート部が翼高さ方向の断面にて凸状に形成されたことを特徴としている。

[0016] 本発明の遠心圧縮機では、前記ブレードにおける負圧面側にて、前記インペラへの流体の相対流入速度がマッハ 1となる翼高さ位置近傍が凸状に形成されたことを特徴としている。

[0017] 本発明の遠心圧縮機では、前記ブレードにおける負圧面側のスロート部にて、該ブレードの径方向におけるほぼ中間部が凸状に形成されたことを特徴としている。 [0018] 本発明の遠心圧縮機では、前記ブレードにおける負圧面側のスロート部にて、該ブレードの径方向におけるほぼ中間部が曲線をなすように凸状に形成されたことを特徴としている。

[0019] 本発明の遠心圧縮機では、前記ブレードにおける負圧面側のスロート部にて、該ブレードの径方向におけるほぼ中間部が峰状をなすように凸状に形成されたことを特徴としている。

[0020] 本発明の遠心圧縮機では、前記ブレードの負圧面側は、前縁部から前記スロート部に向けて漸次凸状になるように形成されたことを特徴としている。

[0021] 本発明の遠心圧縮機では、前記ブレードの負圧面側は、凸状に形成された前記スロート部から下流に向けて漸次平面状になるように形成されたことを特徴としている。

[0022] 本発明の遠心圧縮機では、前記ブレードの負圧面側は、凸状に形成された前記スロート部から下流に向けて漸次平坦に、さらに凹状になるように形成されたことを特徴としている。

[0023] 本発明の遠心圧縮機では、前記ブレードにおける負圧面側のスロート部にて、前記ハブ側が凹状に形成されたことを特徴としている。

[0024] 本発明のインペラの製造方法は、ケーシングの内部に、ハブの外周部に複数のブレードが放射状に装着されたインペラが回転可能に配設され、前記ケーシング内に導入された流体を前記インペラの回転により昇圧して吐出する遠心圧縮機において、切削刃物をその回転軸が前記ブレードの後縁側に所定角度傾斜した状態で、前記ブレードの前縁部側から該ブレードにおける負圧面側を切削加工し、スロート部を相対的に凸状に形成することを特徴とするものである。

発明の効果

[0025] 本発明の遠心圧縮機によれば、ケーシングの内部に複数のブレードが放射状に装着されたインペラを回転可能に配設し、各ブレードにおける負圧面側のスロート部を相対的に翼高さ方向に凸状に形成したので、スロート幅が小さくなり、流体の流れ方向における流路面積の変化が減少して流量変化も減少するため、マッハ数の増加が抑制されて発生する衝撃波の大きさも抑制されることとなり、流体の剥離や歪が減少してインペラの効率や性能の低下が防止され、その結果、運転効率が向上することで、適応可能な流量範囲を拡大することで性能を向上することができる。

[0026] 本発明の遠心圧縮機によれば、ブレードにおける負圧面側のスロート部を翼高さ方向の断面にて凸状に形成したので、ブレードの翼高さ方向における中央部が凸状となってこの位置で発生する衝撃波の大きさを確実に抑制することができる。

[0027] 本発明の遠心圧縮機によれば、ブレードにおける負圧面側をインペラへの流体の相対流入速度がマッハ 1となる翼高さ位置近傍が凸状になるように形成したので、ブレードの径方向における中央部が凸状に形成されることとなり、この位置で発生する衝撃波の大きさを確実に抑制することができる。

[0028] 本発明の遠心圧縮機によれば、ブレードにおける負圧面側のスロート部をブレードの径方向におけるほぼ中間部が凸状になるように形成したので、衝撃波が発生しやすい部位を凸状とすることで、確実に衝撃波の大きさを減少することができる。

[0029] 本発明の遠心圧縮機によれば、ブレードにおける負圧面側のスロート部をブレードの径方向におけるほぼ中間部が曲線をなすように凸状に形成したので、ブレードの負圧面側を曲線をなす凸状としたことで、流体の流れを阻害することなくスロート幅を狭くすることができる。

[0030] 本発明の遠心圧縮機によれば、ブレードにおける負圧面側のスロート部をブレードの径方向におけるほぼ中間部が峰状をなすように凸状に形成したので、ブレードの負圧面側を峰状をなす凸状としたことで、流体の流れを阻害することなくスロート幅を狭くすることができるとともに、面の切削加工が容易となって加工性を向上することができる。

[0031] 本発明の遠心圧縮機によれば、ブレードの負圧面側を前縁部からスロート部に向けて漸次凸状になるように形成したので、流体の流れを阻害することなくスロート幅を狭くすることができる。

[0032] 本発明の遠心圧縮機によれば、ブレードの負圧面側をスロート部から後縁部に向けて漸次平面状になるように形成したので、流体の流れを阻害することなくスロート幅を狭くすること力 Sできる。

[0033] 本発明の遠心圧縮機によれば、ブレードの負圧面側を、凸状に形成されたスロート部から後縁部に向けて漸次平坦に、さらに凹状になるように形成したので、流体の流れを阻害することなく流体を効率よく圧縮することができる。

[0034] 本発明の遠心圧縮機によれば、ブレードにおける負圧面側のスロート部をハブ側が凹状になるように形成したので、流体の流れをスムースとして性能を向上することができる。

[0035] 本発明のインペラの製造方法によれば、ケーシングの内部に複数のブレードが放射状に装着されたインペラが回転可能に配設された遠心圧縮機にて、切削刃物をその回転軸がブレードの後縁側に所定角度傾斜した状態で、ブレードの前縁部側からブレードにおける負圧面側を切削加工し、スロート部を相対的に凸状に形成するようにしたので、ブレード面の加工を容易に短時間で行うことができ、加工性を向上すること力 Sできる。

図面の簡単な説明

[0036] [図 1]図 1は、本発明の実施例 1に係る遠心圧縮機の要部断面図である。

[図 2]図 2は、図 1の Π-ΙΙ断面図である。

[図 3]図 3は、図 1の III一 III断面図である。

[図 4]図 4は、実施例 1の遠心圧縮機におけるインペラの概略図である。

[図 5]図 5は、実施例 1の遠心圧縮機におけるインペラの製造方法を表す概略図である。

[図 6]図 6は、インペラの加工手順を表す概略図である。

[図 7]図 7は、実施例 1のインペラのブレードにおける中央部での形状を表す概略図である。

[図 8]図 8は、実施例 1の遠心圧縮機における流体の相対流入速度に対する単位面積あたりの流量を表すグラフである。

[図 9]図 9は、本発明の実施例 2に係る遠心圧縮機の要部断面図である。

[図 10]図 10は、図 9の X— X断面図である。

[図 11]図 11は、実施例 2の遠心圧縮機におけるインペラの概略図である。

[図 12]図 12は、実施例 2の遠心圧縮機におけるインペラの製造方法を表す概略図である。

[図 13]図 13は、本発明の実施例 3に係る遠心圧縮機におけるインペラの断面図である。

[図 14]図 14は、本発明の実施例 4に係る遠心圧縮機の概略図である。

[図 15]図 15は、実施例 4のインペラのスロート直上流部での断面図である。

[図 16]図 16は、実施例 4のインペラのスロート直上流部での断面図である。

[図 17]図 17は、実施例 4のインペラのスロート直上流部での断面図である。

[図 18]図 18は、実施例 4のブレードの平面図である。

[図 19]図 19は、実施例 4のブレードの断面形状変化を表す概略図である。

[図 20]図 20は、従来の遠心圧縮機におけるインペラの断面図である。

[図 21]図 21は、図 20の XXI—XXI断面図である。

[図 22]図 22は、従来のインペラのブレードにおける各位置での形状を表す概略図である。

[図 23]図 23は、従来の遠心圧縮機における流体の相対流入速度に対する単位面積あたりの流量を表すグラフである。

符号の説明

[0037] 11 , 31, 41 , 51 インペラ

12, 32 回転軸

15, 33 ,ヽづ

16, 34 ブレード

17, 35 凸部

21 切削刃物

42 凹部

52 平坦部

発明を実施するための最良の形態

[0038] 以下に、本発明に係る遠心圧縮機及びインペラの製造方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない実施例 1

[0039] 図 1は、本発明の実施例 1に係る遠心圧縮機の要部断面図、図 2は、図 1の Π_Π断面図、図 3は、図 1の III一 III断面図、図 4は、実施例 1の遠心圧縮機におけるインペラの概略図、図 5は、実施例 1の遠心圧縮機におけるインペラの製造方法を表す概略図、図 6は、インペラの加工手順を表す概略図、図 7は、実施例 1のインペラのブレードにおける中央部での形状を表す概略図、図 8は、実施例 1の遠心圧縮機における流体の相対流入速度に対する単位面積あたりの流量を表すグラフである。

[0040] 本実施例の遠心圧縮機は、図 1乃至図 4に示すように、図示しないケーシング内にインペラ 11が回転軸 12により回転自在に支持され、このインペラ 11に対して軸方向に沿った吸込通路 13が形成されると共に、径方向に沿ったディフューザ 14が形成されて構成されている。従って、図示しないモータによりインペラ 11を回転すると、流体が吸込通路 13を通してケーシング内に吸い込まれ、インペラ 11を流過する過程で昇圧された後にディフューザ 14に吐出され、ここで圧縮流体の動圧が静圧に変換される。

[0041] このような遠心圧縮機において、インペラ 11は、回転軸 12に固定されたハブ 15の外周部に、複数のブレード 16が放射状に固定されて構成されており、このブレード 1 6の全体形状は、外周側形状 (シユラウド側ブレード形状)と、内周側形状 (ハブ側ブレード形状）とが決定され、両者を直線で結ぶことで中央部形状が決定される。

[0042] そして、本実施例の遠心圧縮機は高圧力比対応の遠心圧縮機であり、インペラ 11 に吸入される流体の流速は音速を超えるものとなる。即ち、インペラ 11のブレード 16 にて、ハブ側（H)でマッハ数 Ma O. 7、中央部（M)でマッハ数 Ma l . 0、シュラウド側（S)でマッハ数 Ma l . 3と推測される。そのため、ハブ側で亜音速、シュラウド側で超音速となる遷音速インペラ 11を構成することとなる。そして、このような遷音速インペラ 11では、一般に、ブレード 16の転向により、前縁部 Aの仮想流路幅に対してスロート部 Bのブレード幅 (スロート幅）が増加して流路面積が増加することから、流量が減少してマッハ数が増加し、特に、中央部からシュラウド側にかけて衝撃波が発生してしまレ、、効率や性能が低下するとレ、う問題がある。

[0043] そこで、本実施例では、このように構成された遠心圧縮機にて、各ブレード 16にて、負圧面側のスロート部が翼高さ方向（翼径方向）の断面にて相対的に凸状になるように形成されている。即ち、ブレード 16における負圧面（回転方向後面）は、前縁部 A力スロート部 Bにかけて曲線 (弧状）をなして漸次凸状になるように凸部 17が形成され、この凸部 17はスロート部 Bから後縁部に向けて漸次平面状になるように形成されている。そして、この凸部 17は、ブレード 16の径方向におけるほぼ中間部、つまり、インペラ 11への流体の相対流入速度がマッハ数 Ma 1となる近傍に形成されている。

[0044] この場合、ブレード 16は、前縁部 Aで、図 2に詳細に示すように、径方向に沿った直線形状をなし、圧力面側も負圧面側も平坦面となっているが、スロート部 Bでは、図 3に詳細に示すように、回転方向前方に湾曲した曲線形状をなし、圧力面側は凹部形状に、負圧面側は凸部形状になっている。

[0045] ところで、負圧面側のスロート部 Bに凸部 17を有するブレード 16は、下記に説明する方法で製造する。図 5及び図 6に示すように、先端部細く形成された切削刃物 21を用レ、、その回転軸 Oがブレード 16の後縁側に所定角度傾斜した状態で、ブレード 16 の前縁部 Aからブレード 16における負圧面側を切削加工し、スロート部 Bを凸状（凸部 17)に形成し、後縁側に加工していく。即ち、切削刃物 21を所定速度で回転した状態で、図 6に示すように、その回転軸 Oを O ,〇， · · ·〇と移行させながら、また、

1 2 10

図 5に示すように、面厚方向に連続して揺動させながら表面を切削加工することで、スロート部 Bを凸状に形成する。

[0046] このように本実施例のインペラ 11にて、ブレード 16における負圧面側のスロート部 Bに凸部 17を形成することで、図 7に示すように、スロート部 Bの中央部でのスロート幅 W は、従来のスロート幅 W Ίこ対して小さくなり、前縁部 Aからスロート部 Bに至 th t

る流路面積の変化量 (増加量）は小さくなつている。

[0047] 従って、図 8に示すように、流体が吸入されるとき、前縁部 A (秦）からスロート部 B (

△)に至る際に流路面積が増大するため、そのときの流量 Qは、ハブ側（H)で変化量 Δ <3、中央部（Μ)で変化量 Δ <3 、シュラウド側（S)で変化量 Δ (3だけ減少する。す

H S

ると、マッハ数 Maは、ハブ側（Η)で Ma から Ma に減少し、中央部（M)で Ma か

HA HB A

ら Ma に、シュラウド側 (S)で Ma 力 Ma で増加する。この場合、中央部（M)に

MB SA SB

て、スロート部 Bに凸部 17が形成されているため、前縁部 A力もスロート部 Bに至る流路面積の変化量 (増加量）は小さぐ流量 Qの変化量 (低下量） A Qも小さレ、。その結果、中央部（M)でのマッハ数の増加量 Δ Ma は、従来（図 23)に比べて著しく減

M

少している。

[0048] このように実施例 1の遠心圧縮機にあっては、インペラ 11におけるブレード 16の負圧面側にて、径方向におけるほぼ中央部に、前縁部 A力もスロート部 Bにかけて曲線をなすように凸部 17を形成し、この凸部 17はスロート部 Bから後縁部に向けて曲線をなして平面状になるように形成することで、この凸部 17をインペラ 11への流体の相対流入速度がマッハ数 Ma = 1となる位置に形成してレ、る。

[0049] 従って、インペラ 11の中央部でのスロート幅が小さくなり、流体の流れ方向における流路面積の変化が減少して流量変化も減少するため、マッハ数の増加が抑制されて発生する衝撃波の大きさも抑制されることとなり、流体の流れの剥離や歪が減少してインペラ 11の効率や性能の低下が防止される。その結果、運転効率が向上することで、適応可能な流量範囲を拡大することで性能を向上することができる。

[0050] また、先端部細く形成された切削刃物 21を適用し、その回転軸〇がブレード 16の後縁側に所定角度傾斜した状態で、ブレード 16の負圧面を前縁部 A力もスロート部 Bに向けて切削加工することで、スロート部 Bを凸状（凸部 17)に形成している。従つて、ブレード 16の負圧面の加工を容易に、且つ、短時間で行うことができ、加工性を向上することができる。

実施例 2

[0051] 図 9は、本発明の実施例 2に係る遠心圧縮機の要部断面図、図 10は、図 9の X— X 断面図、図 11は、実施例 2の遠心圧縮機におけるインペラの概略図、図 12は、実施例 2の遠心圧縮機におけるインペラの製造方法を表す概略図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

[0052] 実施例 2の遠心圧縮機において、図 9乃至図 11に示すように、インペラ 31は、回転軸 32に固定されたハブ 33の外周部に、複数のブレード 34が放射状に固定されて構成されている。このインペラ 31のブレード 34における負圧面にて、前縁部 Aからスロート部 Bにかけて曲線 (弧状）をなして漸次凸状になるように凸部 35が形成され、この凸部 35はスロート部 Bから後縁部に向けて漸次平面状になるように形成されている。そして、この凸部 35は、ブレード 34の径方向におけるほぼ中間部、つまり、インペラ 3 1への流体の相対流入速度がマッハ数 Ma 1となる線上に沿って峰となるように形成されている。

[0053] この場合、ブレード 34は、前縁部 Aで、径方向に沿った直線形状をなし、圧力面側も負圧面側も平坦面となっている力スロート部 Bでは、図 10に詳細に示すように、回転方向前方に屈曲した形状をなし、圧力面側は凹部形状に、負圧面側は凸部形状になっている。

[0054] ところで、負圧面側のスロート部 Bに凸部 35を有するブレード 34は、下記に説明する方法で製造する。図 12に示すように、先端部細く形成された切削刃物 21を用い、ブレード 34の前縁部 A力、らブレード 34における負圧面側を切削加工し、スロート部 B を凸状（凸部 35)に形成し、後縁側に加工していく。この場合、切削刃物 21を所定速度で回転した状態で、その回転軸 Oを移行させながら、且つ、面厚方向に 2段階で表面を切削加工することで、スロート部 Bを峰状に形成する。

[0055] このように実施例 2の遠心圧縮機にあっては、インペラ 31におけるブレード 34の負圧面側にて、前縁部 A力スロート部 Bにかけて曲線をなし、且つ、径方向におけるほぼ中央部が峰状になるように凸部 35を形成することで、この凸部 35をインペラ 11 への流体の相対流入速度がマッハ数 Ma 1となる位置に形成している。

[0056] 従って、インペラ 31の中央部でのスロート幅が小さくなり、流体の流れ方向における流路面積の変化が減少して流量変化も減少するため、マッハ数の増加が抑制されて発生する衝撃波の大きさも抑制されることとなり、流体の流れの剥離や歪が減少し、インペラ 31の効率や性能の低下を防止することができる。

[0057] また、先端部細く形成された切削刃物 21を適用し、ブレード 34の負圧面を前縁部 Aからスロート部 Bに向けて切削加工することで、スロート部 Bを峰状の凸部 35に形成している。

実施例 3

[0058] 図 13は、本発明の実施例 3に係る遠心圧縮機におけるインペラの断面図である。

なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。 [0059] 本実施例の遠心圧縮機では、図 13に示すように、前述した実施例 1のインペラ 11 における凸部 17、または、実施例 2のインペラ 31における峰状の凸部 35のいずれかを使用した場合のハブ側を凹状に形成してインペラ 41を構成している。即ち、本実施例のインペラ 41にて、ブレード 16における負圧面に前縁部からスロート部にかけて漸次凸状になるように凸部 17が形成され、または、ブレード 34における負圧面に、前縁部からスロート部にかけて漸次凸状になるように凸部 35が形成され、この凸部 1 7, 35は、ブレード 16の径方向におけるほぼ中間部、つまり、インペラ 11への流体の相対流入速度がマッハ数 Ma 1となる線上に沿って形成されている。そして、このブレード 34の負圧面にて、ハブ側スロート幅が拡大するように、圧力面側に向かって凹状となる凹部 42が形成されている。

[0060] このように実施例 3の遠心圧縮機にあっては、インペラ 41におけるブレード 16または 34の負圧面側にて、前縁部 A力スロート部 Bにかけて曲線をなし、且つ、径方向におけるほぼ中央部が峰状になるように凸部 17または 35を形成し、そのハブ側にスロート幅が拡大する凹部 42を形成している。従って、インペラ 41の中央部でのスロート幅が小さくなる一方、ハブ側ではスロート幅が拡大することで、流体の流れ方向における流路面積の変化が減少して流量変化も減少するため、マッハ数の増加が抑制されて発生する衝撃波の大きさも抑制されることとなり、流体の流れの剥離や歪が減少し、インペラ 11または 31の効率及び性能を向上することができる。

実施例 4

[0061] 図 14は、本発明の実施例 4に係る遠心圧縮機の概略図、図 15、図 16、図 17は、実施例 4のインペラのスロート直上流部での断面図、図 18は、実施例 4のブレードの平面図、図 19は、ブレードの断面形状変化を表す概略図である。

[0062] 本実施例の遠心圧縮機では、図 14乃至図 17に示すように、前述した実施例 1のィンペラ 11の凸部 17と同様に凸状に形成されたスロート部 35から後縁部に向けて漸次平坦になるように形成してインペラ 51を構成している。即ち、本実施例のインペラ 5 1にて、ブレード 34における負圧面に、前縁部 53からスロート部 54にかけて漸次凸状になるように凸部 35が形成され、この凸部 35は、ブレード 34の径方向におけるほぼ中間部、つまり、インペラ 51への流体の相対流入速度がマッハ数 Ma 1となる線上に沿って頂部となるように形成されている。そして、このブレード 34の負圧面にて、スロート部の凸部 35から後縁部にかけて平坦部 52が形成されて従来と同様の平坦な形状となっている。

[0063] この場合、図 17及び図 18に示すように、インペラ 51のブレード 34は、負圧面側の中央部が、前縁部 53からスロート部 54にかけて漸次膨張するように突出して凸部 35 を形成（a-d)し、その後、この凸部 35をえぐるように平坦部 52を形成（d-f)し、再び平坦面となっている。

[0064] このように実施例 4の遠心圧縮機にあっては、インペラ 51におけるブレード 34の負圧面側にて、前縁部 A力スロート部 Bにかけて径方向におけるほぼ中央部に凸部 3 5を形成し、このスロート部の凸部 35から後縁部にかけて平坦部 52が形成されて平坦な形状に移行するようにしている。その結果、インペラ 51の中央部でのスロート幅が広くなり、第 1から第 3実施例に比べてスロート面積を大きくできる。したがって、第 4 実施例においては、負圧面の凸部の効果によりマッハ数の増加が抑制されて発生する衝撃波の大きさも抑制されることになり、流体の流れの剥離や歪が減少し、インペラ

51の効率及び性能を向上することができる、と同時にスロートを通過する流量の低下を防止できる。また、マッハ数の増加が抑制されて発生する衝撃波の大きさも抑制されることとなり、流体の流れの剥離や歪が減少し、インペラ 51の効率及び性能を向上すること力 Sできる。

[0065] なお、上述した各実施例では、ブレードにおける負圧面側のスロート部を凸状として圧力面側を凹状としたが、本発明では、ブレードにおける負圧面側のスロート部を相対的に凸状に形成するものであればよい。即ち、負圧面側のスロート部を、圧力面側及び前縁部に対して凸状であればよぐ圧力面側を平坦面としたり、凸状としてもよい。

産業上の利用可能性

[0066] 本発明に係る遠心圧縮機は、インペラのブレードにおける負圧面側のスロート部を凸状としてスロート幅を小さくしたものであり、この遠心圧縮機を適用した船舶用過給機、自動車用過給機、産業用圧縮機、航空用小型ガスタービンに有用である。

Claims

請求の範囲

ケーシングの内部に、ハブの外周部に複数のブレードが放射状に装着されたインペラが回転可能に配設され、前記ケーシング内に導入された流体を前記インペラの回転により昇圧して吐出する遠心圧縮機にぉレ、て、前記ブレードにおける負圧面側のスロート部が相対的に翼高さ方向に凸状に形成されたことを特徴とする遠心圧縮機。

請求項 1記載の遠心圧縮機において、前記ブレードにおける負圧面側のスロート部が翼高さ方向の断面にて凸状に形成されたことを特徴とする遠心圧縮機。

請求項 1または 2記載の遠心圧縮機において、前記ブレードにおける負圧面側にて、前記インペラへの流体の相対流入速度がマッハ 1となる翼高さ位置近傍が凸状に形成されたことを特徴とする遠心圧縮機。

請求項 1または 2記載の遠心圧縮機において、前記ブレードにおける負圧面側のスロート部にて、該ブレードの径方向におけるほぼ中間部が凸状に形成されたことを特徴とする遠心圧縮機。

請求項 4記載の遠心圧縮機において、前記ブレードにおける負圧面側のスロート部にて、該ブレードの径方向におけるほぼ中間部が曲線をなすように凸状に形成されたことを特徴とする遠心圧縮機。

請求項 4記載の遠心圧縮機において、前記ブレードにおける負圧面側のスロート部にて、該ブレードの径方向におけるほぼ中間部が峰状をなすように凸状に形成されたことを特徴とする遠心圧縮機。

請求項 1または 2記載の遠心圧縮機において、前記ブレードの負圧面側は、前縁部から前記スロート部に向けて漸次凸状になるように形成されたことを特徴とする遠心圧縮機。

請求項 7記載の遠心圧縮機において、前記ブレードの負圧面側は、凸状に形成された前記スロート部から下流に向けて漸次平面状になるように形成されたことを特徴とする遠心圧縮機。

請求項 7記載の遠心圧縮機において、前記ブレードの負圧面側は、凸状に形成された前記スロート部から下流に向けて漸次平坦に、さらに凹状になるように形成されたことを特徴とする遠心圧縮機。

[10] 請求項 1または 2記載の遠心圧縮機において、前記ブレードにおける負圧面側のスロート部にて、前記ハブ側が凹状に形成されたことを特徴とする遠心圧縮機。

[11] ケーシングの内部に、ハブの外周部に複数のブレードが放射状に装着されたインペラが回転可能に配設され、前記ケーシング内に導入された流体を前記インペラの回転により昇圧して吐出する遠心圧縮機において、切削刃物をその回転軸が前記ブレードの後縁側に所定角度傾斜した状態で、前記ブレードの前縁部側から該ブレードにおける負圧面側を切削加工し、スロート部を相対的に凸状に形成することを特徴とするインペラの製造方法。