JP2012172573A

JP2012172573A - 流体機械

Info

Publication number: JP2012172573A
Application number: JP2011034497A
Authority: JP
Inventors: Minoru Masutani; 穣枡谷
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2011-02-21
Filing date: 2011-02-21
Publication date: 2012-09-10

Abstract

【課題】流路壁面に隅肉部を介して羽根を設けても、流体抵抗の増大を抑制して圧力損失を低減し、効率を向上できる流体機械を提供する。
【解決手段】ガス（流体）の流路を構成するシュラウドディスク１６の内径側壁面１６ａ（流路壁面）と、内径側壁面１６ａに、周囲の隅肉部３１を介して設けられた羽根１４と、を備えた流体機械であって、羽根１４の前縁部１５は、ガスの流路の下流側から上流側へ向かって曲率半径が漸減する曲面形状をなし、羽根１４の周囲の隅肉部３１における羽根１４の法線方向への寸法を、下流側から上流側へ向かって漸次大きく形成したことを特徴としている。
【選択図】図５

Description

この発明は、流体機械に関するものである。

産業用圧縮機やターボ冷凍機、小型ガスタービンなどの流体機械に用いられる遠心圧縮機は、シャフトに固定されたディスクに、複数の羽根を設けてなるインペラを備えている。遠心圧縮機は、インペラを回転させて、ガスに圧力エネルギー及び速度エネルギーを与えている。

例えば、特許文献１に記載の遠心圧縮機は、ケーシング内に、軸心を中心として回転可能なハブと、ハブの外周面に周方向に間隔を置いて設けられた複数の羽根と、を備えたインペラを有している。また、ケーシングの下流側には、シュラウド側壁面とハブ側壁面（本願請求項の「流路壁面」に相当。）とによって形成される環状のディフューザ流路内に、周方向へ間隔を置いて配設された複数のディフューザベーンを備えている。なお、ここで上流側とは、流体であるガスの流れ方向から見て上流側のことをいい、下流側とは、ガスの流れ方向から見て下流側のことをいう。

図７は、特許文献１におけるディフューザベーンの上流側縁部の翼（本発明の「羽根」に相当、以下「羽根」という。）断面形状を示す図である。
図７に示すように、特許文献１におけるディフューザベーン１３０の上流側縁部の羽根断面形状は、曲率半径が先端側に向かって漸次に小さくなるような曲線形状に形成されている。具体的には、この曲線形状は、長軸方向Ｌｅに対して直交する方向を短軸方向Ｌｓとして規定される楕円である。

特許文献１によれば、ディフューザベーン１３０の上流側縁部の羽根断面形状を楕円形状に形成することにより、流体（ガス）がディフューザベーン１３０の上流側縁部に衝突しても、ディフューザベーン１３０の羽根面に沿う境界層の発達を抑制し、流体抵抗の増大を抑制して圧力損失を低減できるとされている。
このように、特許文献１では、ディフューザベーン１３０の上流側縁部の羽根断面形状を楕円形状に形成することにより、遠心圧縮機の圧力損失を低減して圧縮機効率を向上できることが示唆されている（特許文献１の図４参照）。

なお、特許文献１では、ディフューザベーン１３０の上流側縁部の羽根断面形状を楕円形状に形成することで圧力損失を低減できる旨が記載されているが、この理は、インペラのディスクに設けられた複数の羽根の上流側縁部における羽根断面形状を楕円に形成した場合も同様である。

特開２００９−１９７６１４号公報

ところで、ディスクやケーシングの羽根は、例えば、ディスクやケーシングにおける流体の流路壁面に羽根の周面を溶接することで設けられる。通常、流路壁面に対する羽根の溶接接続部には、所定の脚長を持った隅肉部が形成される。
また、機械加工により、ディスクやケーシングの一部に羽根を形成する場合にも、切削工具の回転軌跡に応じた寸法の隅肉部が形成される。

ここで、楕円形状に形成された上流側縁部の羽根断面形状は、隅肉部の脚長の影響を受けて、長軸方向Ｌｅの長径Ｒｅと、短軸方向Ｌｓの短径Ｒｓとの比Ｒｅ／Ｒｓが１に近づく。このため、羽根断面形状が真円形状に近くなってしまい、流体抵抗を考慮して楕円断面を採用した効果を十分に発揮することができない。特にこの傾向は、損失低減を目的として羽根の幅を薄く形成した場合や、羽根基端部の強度向上を目的として隅肉部の幅を広く確保した場合に顕著となる。

このように、Ｒｅ／Ｒｓが１に近づき、上流側縁部の羽根断面形状が真円形状に近づくと、上流側縁部の羽根断面形状を楕円形状に形成した場合と比較して流体抵抗が増大し、ベーンの羽根面に沿う流れが減少する。これにより、圧力損失が大きくなり遠心圧縮機の効率が低下するおそれがある。

そこで、本発明は、流路壁面に隅肉部を介して羽根を設けても、流体抵抗の増大を抑制して圧力損失を低減し、効率を向上できる流体機械の提供を課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明の流体機械は、流体の流路を構成する流路壁面と、前記流路壁面に、周囲の隅肉部を介して設けられた羽根と、を備えた流体機械であって、前記羽根の前縁部は、前記流体の流路の下流側から上流側へ向かって曲率半径が漸減する曲面形状をなし、前記羽根の周囲の前記隅肉部における前記羽根の法線方向への寸法を、前記下流側から上流側へ向かって漸次大きく形成したことを特徴としている。

本発明によれば、羽根の周囲の隅肉部における羽根の法線方向への寸法を、下流側から上流側へ向かって漸次大きく形成しているので、隅肉部の前縁部の断面形状を羽根の前縁部の断面形状と同様に、曲率半径が漸減する曲面形状に形成できる。これにより、羽根の前縁部と同様に、隅肉部の前縁部においても流体抵抗の増大を抑制して圧力損失を低減できる。したがって、流路壁面に隅肉部を介して羽根を設けても、隅肉部を設けない場合と同様に、流体抵抗の増大を抑制して圧力損失を低減し、流体機械の効率を向上できる。特に、強度向上を目的として隅肉部の幅を広く確保した場合に効果的である。

また、本発明の流体機械は、前記隅肉部が、前記流路に沿う前記羽根の側面と前記流路壁面との間に設けられた第１隅肉部と、前記羽根の前記前縁部と前記流路壁面との間に設けられた第２隅肉部と、により構成されており、前記第２隅肉部は、前記羽根の法線方向における断面が半楕円形状に形成され、前記羽根の前記前縁部における短軸方向の短径をａとし、前記羽根の前記前縁部における長軸方向の長径をｂとし、前記第２隅肉部における前記短軸方向に沿う方向の短軸幅寸法をｒ１とし、前記第２隅肉部における前記長軸方向に沿う方向の長軸幅寸法をｒ２とすると、前記長軸幅寸法ｒ２は、
ｒ２≧ｒ１×ｂ／ａ
を満たすように設定され、さらに、前記短径ａ、前記長径ｂ、前記短軸幅寸法ｒ１および前記長軸幅寸法ｒ２は、
（ｒ２＋ｂ）／（ｒ１＋ａ）≧ｂ／ａ
を満たすように設定されていることを特徴としている。

本発明によれば、ｒ２≧ｒ１×ｂ／ａを満たすように第２隅肉部が形成されているので、短軸方向に沿う方向の第２隅肉部の短軸幅寸法ｒ１と、長軸方向に沿う方向の第２隅肉部の長軸幅寸法ｒ２との比率は、羽根の短径ａおよび長径ｂの比率以上に設定される。
さらに（ｒ２＋ｂ）／（ｒ１＋ａ）≧ｂ／ａ、ｒ２≧ｒ１×ｂ／ａを満たすように形成されているので、第２隅肉部の短径（ｒ１＋ａ）および第２隅肉部の長径（ｒ２＋ｂ）の比率が、羽根の前縁部における短径ａおよび長径ｂの比率と同等以上となるように形成される。
すなわち、隅肉部の前縁部における第２隅肉部の断面形状は、羽根の前縁部の断面形状と同等以上の先細り形状を有する半楕円形状に形成できる。これにより、羽根の前縁部と同等以上に、隅肉部の前縁部においても流体抵抗の増大を抑制して圧力損失を低減できる。したがって、流路壁面に隅肉部を介して羽根を設けても、隅肉部を設けない場合と同等以上に流体抵抗の増大を抑制して圧力損失を低減し、流体機械の効率を向上できる。

本発明の流体機械を適用した遠心圧縮機の説明図である。回転軸方向視におけるインペラの説明図である。図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図３のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図３のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。遠心圧縮機の効率の説明図である。従来技術の説明図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
以下の説明では、流体機械として遠心圧縮機を例に説明する。
（遠心圧縮機）
図１は、本実施形態の遠心圧縮機１００の説明図である。
遠心圧縮機１００は、主として、軸線Ｏ周りに回転するシャフト５と、シャフト５に取り付けられ、遠心力を利用してガス（気体）Ｇを圧縮するインペラ１０と、シャフト５を回転可能に支持すると共にガスＧを上流側から下流側に流す流路１０４を形成したケーシング１０５と、によって構成されている。なお、図示例ではシャフト５にインペラ１０が直列に６個設けられているが、シャフト５にインペラ１０は少なくとも１個設けられていればよい。

ケーシング１０５は、外形が略円柱状に形成されたもので、中心を貫くようにしてシャフト５を配置している。ケーシング１０５のうちシャフト５の軸方向の両端には、ジャーナル軸受１０５ａが設けられている。また、シャフト５の一端には、スラスト軸受１０５ｂが設けられている。これらジャーナル軸受１０５ａ及びスラスト軸受１０５ｂには、シャフト５が回転可能に支持されている。これにより、シャフト５は、ジャーナル軸受１０５ａ及びスラスト軸受１０５ｂを介してケーシング１０５に支持されている。

ケーシング１０５のうち軸方向の一方側（図１における左側）には、ガスＧを外部から流入させる吸込口１０５ｃが設けられている。また、軸方向の他方側（図１における右側）には、ガスＧを外部に流出させる排出口１０５ｄが設けられている。
ケーシング１０５内には、これら吸込口１０５ｃ及び排出口１０５ｄにそれぞれ連通し、縮径及び拡径を繰り返す内部空間が設けられている。この内部空間は、インペラ１０を収容する空間として機能すると共に、ガスＧの流路１０４としても機能する。

（インペラ）
図２は、回転軸方向視におけるインペラ１０の説明図である。
なお、以下の説明では、説明を簡単にするために、シャフト５に設けられた複数のインペラ１０のうち１個のインペラ１０について説明する。また、上流側とは、ガスＧの流れ方向から見て上流側のことをいい、下流側とは、ガスＧの流れ方向から見て下流側のことをいう。

図２に示すように、インペラ１０は、いわゆるクローズドインペラと称されるものであって、遠心力を利用してガスＧを圧縮するものである。
インペラ１０は、シャフト５に対して同軸上に取り付けられた円盤状のハブディスク１２と、ハブディスク１２に設けられた複数の羽根１４と、ハブディスク１２から所定距離だけ離間して配置され、ハブディスク１２および複数の羽根１４を覆うシュラウドディスク１６と、を備えている。

このように構成されるインペラ１０は、ケーシング１０５の内部に収容され、ハブディスク１２を貫通して形成されたシャフト挿通孔１３に対し、シャフト５が挿通されて固定されている。これにより、インペラ１０は、シャフト５の回転に伴ってこれと一体的に回転するようになっている。

インペラ１０を構成する複数の羽根１４とハブディスク１２とシュラウドディスク１６とにより囲まれたスペースは、インペラ１０におけるガスＧの流路１１となっている。インペラ１０のガスＧの流路１１は、ケーシング１０５に形成されたガスＧの流路１０４と連通している。これにより、ケーシング１０５の吸込口１０５ｃと排出口１０５ｄとは、インペラ１０のガスＧの流路１１およびケーシング１０５のガスＧの流路１０４を介して連通するように形成されている（図１参照）。

（ハブディスク）
図３は、図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
ハブディスク１２は、例えば析出硬化型ステンレス鋼により形成される軸方向視略円形状をした円盤状の部材である。
図３に示すように、ハブディスク１２は、上流側から下流側（図３における左側から右側）に向かって外径が漸次拡径しており、ハブディスク１２の外径側壁面１２ａ（本願請求項の流路壁面に相当。）は、径方向断面視で湾曲した状態に形成されている。ハブディスク１２は、内径側から外形側に向かって、また下流側から上流側に向かって、厚みが徐々に薄くなることにより、断面略三角形状となっている。
湾曲状態に形成された外径側壁面１２ａは、径方向外側が径方向に沿うように形成されており、径方向内側に向かうにつれて軸線Ｏに沿うように形成されている。すなわち、ハブディスク１２の中心部は上流側（図３における左側）に向かって突出形成されている。また、ハブディスク１２の裏側壁面１２ｂは、平坦に形成されている。

（羽根）
図４は、図３のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
図４に示すように、ハブディスク１２の外径側壁面１２ａと、後述するシュラウドディスク１６の内径側壁面１６ａ（本願請求項の流路壁面に相当。）との間には、羽根１４が設けられている。羽根１４は、例えばハブディスク１２と同じ析出硬化型ステンレス鋼からなる板状の部材であり、ハブディスク１２の周方向に沿って、軸方向視で略放射状に複数枚設けられている（図２参照）。

図５は、図３のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
図５に示すように、羽根１４の上流側（図５における左側）には、下流側から上流側（図５における右側から左側）に向かって、曲率半径が漸減する先細りの前縁部１５が形成されている。前縁部１５は、羽根１４の側面１４ａに対する法線方向の断面が略半楕円形状に形成されている。
前縁部１５の短径の長さはａとなっており（以下「短径ａ」という）、前縁部１５の長径の長さはｂとなっている（以下「長径ｂ」という）。短径ａおよび長径ｂの長さの比率ｂ／ａは、流路１１（図２参照）を流れるガスＧの流量等に応じて、効果的に流体抵抗の増大を抑制して圧力損失を低減できるように適宜設定される設計事項である。
なお、一般に、羽根１４の上流側の前縁部１５を略半楕円形状に形成することで、ガスＧが羽根１４の前縁部１５に衝突しても、羽根の側面１４ａに沿うようにして境界層の発達を抑制でき、流体抵抗の増大を抑制して圧力損失を低減し、遠心圧縮機１００の効率を向上できることが知られている。

図４に示すように、羽根１４は、ハブディスク１２の外径側壁面１２ａに羽根１４の一方端面１４ｂを面接触させ、ハブディスク１２の外径側壁面１２ａに対して略垂直になるように立設されている。羽根１４とハブディスク１２との固定は、羽根１４の側面１４ａとハブディスク１２の外径側壁面１２ａとで形成される隅部、および羽根１４の前縁部１５とハブディスクの外径側壁面１２ａとで形成される隅部を、例えば隅肉溶接することにより行われる。

図４に示すように、羽根１４の側面１４ａとハブディスク１２の外径側壁面１２ａとの間には、隅肉溶接により第１隅肉部２１ａが形成される。また、図３に示すように、羽根１４の前縁部１５とハブディスクの外径側壁面１２ａとの間には、隅肉溶接により第２隅肉部２１ｂが形成される。すなわち、羽根１４は、隅肉部２１（第１隅肉部２１ａおよび第２隅肉部２１ｂ）を介してハブディスク１２の外径側壁面１２ａに設けられる。隅肉部２１の断面形状は、半径Ｒの略円弧形状に形成される。なお、本実施形態では、隅肉部２１の断面形状を半径Ｒの略円弧形状に形成しているが、これに限られず、隅肉部２１の断面形状を例えば直角三角形状に形成してもよい。

（シュラウドディスク）
図３に示すように、羽根１４の外径側には、シュラウドディスク１６が設けられている。シュラウドディスク１６は、平面視略円形をした、例えばハブディスク１２と同じ析出硬化型ステンレス鋼からなる板状部材である。シュラウドディスク１６は、径方向断面視で、羽根１４の他方端面１４ｃおよびハブディスク１２の外径側壁面１２ａに沿うように、湾曲して形成されている。

シュラウドディスク１６は、羽根１４の他方端面１４ｃにシュラウドディスク１６の内径側壁面１６ａを面接触させ、ハブディスク１２および複数の羽根１４を覆うようにシュラウドディスク１６と羽根１４とを固定している。
シュラウドディスク１６と羽根１４との固定は、シュラウドディスク１６の内径側壁面１６ａと羽根１４の側面１４ａとで形成される隅部、およびシュラウドディスク１６の内径側壁面１６ａと羽根１４の前縁部１５とで形成される隅部を、例えば隅肉溶接することにより行われる。

図４に示すように、シュラウドディスク１６の内径側壁面１６ａと羽根１４の側面１４ａとの間には、隅肉溶接により第１隅肉部３１ａが形成される。また、図３に示すように、シュラウドディスク１６の内径側壁面１６ａと羽根１４の前縁部１５との間には、隅肉溶接により第２隅肉部３１ｂが形成される。すなわち、羽根１４は、隅肉部３１（第１隅肉部３１ａおよび第２隅肉部３１ｂ）を介してシュラウドディスク１６の内径側壁面１６ａに設けられる。隅肉部３１の断面形状は、羽根１４とハブディスク１２との間の隅肉部２１と同様に、半径Ｒの略円弧形状に形成される。なお、本実施形態では、隅肉部３１の断面形状を半径Ｒの略円弧形状に形成しているが、これに限られず、隅肉部３１の断面形状を例えば直角三角形状に形成してもよい。

（隅肉部）
以下に、隅肉部３１について詳述する。なお、本実施形態はクローズドインペラであり、シュラウドディスク１６と羽根１４との間の隅肉部３１、および羽根１４とハブディスク１２との間の隅肉部２１が形成されるが、隅肉部３１と隅肉部２１とは同様の構成、作用および効果を有している。したがって、以下では、シュラウドディスク１６と羽根１４との間の隅肉部３１について説明をし、羽根１４とハブディスク１２との間の隅肉部２１については説明を省略する。

図５に示すように、隅肉部３１は、シュラウドディスク１６の内径側壁面１６ａと羽根１４の側面１４ａとの間に設けられた第１隅肉部３１ａと、シュラウドディスク１６の内径側壁面１６ａと羽根１４の前縁部１５との間に設けられた第２隅肉部３１ｂと、により構成される。第１隅肉部３１ａと第２隅肉部３１ｂとは連続的に形成されている。

第１隅肉部３１ａは、羽根１４の前縁部１５の短軸方向に沿う方向における幅寸法がｒ１に形成されている。第１隅肉部３１ａは、羽根１４に沿うように、上流側から下流側に向かって延在している。
第２隅肉部３１ｂは、羽根１４の法線方向における断面形状が、羽根１４の断面形状と同様に、下流側から上流側へ向かって曲率半径が漸減する半楕円形状に形成されている。第２隅肉部３１ｂの短軸方向に沿う方向の短軸幅寸法は、第１隅肉部３１ａの幅寸法と同寸法のｒ１に形成されている。また、羽根１４の前縁部１５の長軸方向に沿う方向の長軸幅寸法はｒ２に形成されている。

ここで、第２隅肉部３１ｂの長軸幅寸法ｒ２は、
ｒ２≧ｒ１×ｂ／ａ・・・（１）
を満たすように設定されている。
さらに、前記短径ａ、前記長径ｂ、短軸幅寸法ｒ１および長軸幅寸法ｒ２は、
（ｒ２＋ｂ）／（ｒ１＋ａ）≧ｂ／ａ・・・（２）
を満たすように設定されている。

なお、（２）式において、第２隅肉部３１ｂの短軸幅寸法ｒ１と羽根１４の前縁部１５の短径ａとの合計（ｒ１＋ａ）は、半楕円形状に形成された第２隅肉部３１ｂの短径（以下「隅肉部短径（ｒ１＋ａ）」という。）に相当する。また、第２隅肉部３１ｂの長軸幅寸法ｒ２と羽根１４の前縁部１５の長径ｂとの合計（ｒ２＋ｂ）は、半楕円形状に形成された第２隅肉部３１ｂの長径（以下「隅肉部長径（ｒ２＋ｂ）」という。）に相当する。

ところで、羽根１４の前縁部１５における短径ａおよび長径ｂの長さの比率ｂ／ａは、前述のとおり、流路１１（図２参照）を流れるガスＧの流量等に応じて、流体抵抗の増大を抑制して圧力損失を低減できるように設定される。
（１）式を満たすことにより、羽根１４の前縁部１５における短軸方向に沿う方向の第１隅肉部３１ａの短軸幅寸法ｒ１および羽根１４の前縁部１５における長軸方向に沿う方向の第２隅肉部３１ｂの長軸幅寸法ｒ２との比率が、羽根１４の短径ａおよび長径ｂの比率以上に設定される。
また、（２）式を満たすことにより、第２隅肉部３１ｂの隅肉部短径（ｒ１＋ａ）および第２隅肉部３１ｂの隅肉部長径（ｒ２＋ｂ）の比率が、羽根１４の前縁部１５における短径ａおよび長径ｂの比率と同等以上となるように形成される。
換言すれば、隅肉部３１の前縁部３２に形成された第２隅肉部３１ｂの断面形状は、羽根１４の前縁部１５の断面形状と同等以上の先細り形状を有する半楕円形状に形成されている。

（第２隅肉部の作用）
図６は、遠心圧縮機１００の効率Ｅのデータである。
図６の縦軸は遠心圧縮機１００の効率Ｅを示し、横軸は遠心圧縮機１００の流路１０４（図１参照）を流れるガスＧの流量Ｑを示している。
また、データＤ１は、羽根１４の上流側の前縁部１５を略半楕円形状に形成したときに得られる、理想的な効率を示している。データＤ２は、従来形状の隅肉部を形成したときに得られる効率を示している。データＤ３は、本実施形態の第２隅肉部３１ｂを形成したときに得られる効率を示している。

羽根１４とシュラウドディスク１６との間に従来形状の隅肉部を形成すると、下流側から上流側に向かって曲率半径の減少率が低下し、断面形状が真円形状に近づく。このため、境界層が発達して圧力損失が大きくなる。したがって、データＤ２に示すように、理想的な遠心圧縮機１００の効率を示すデータＤ１に対して、遠心圧縮機１００の効率が低下する。

しかし、羽根１４とシュラウドディスク１６との間に、本実施形態の（１）式および（２）式を満たす第２隅肉部３１ｂを形成することで、隅肉部３１の前縁部３２の断面形状は、羽根１４の前縁部１５の断面形状と同等以上の先細り形状を有する半楕円形状に形成される。これにより、羽根１４の前縁部１５と同様に、第２隅肉部３１ｂは、羽根の側面１４ａに形成された第１隅肉部３１ａに沿うようにして境界層の発達を抑制し、流体抵抗の増大を抑制して圧力損失を低減している。したがって、データＤ３に示すように、理想的な遠心圧縮機１００の効率を示すデータＤ１と同等の遠心圧縮機１００の効率が得られる。

（効果）
本実施形態によれば、羽根１４の周囲の隅肉部３１における羽根１４の法線方向への寸法を、下流側から上流側へ向かって漸次大きく形成しているので、隅肉部３１の前縁部３２の断面形状を、羽根１４の前縁部１５の断面形状と同様に、曲率半径が漸減する曲面形状に形成できる。これにより、羽根１４の前縁部１５と同様に、隅肉部３１の前縁部３２においても、流体抵抗の増大を抑制して圧力損失を低減できる。したがって、シュラウドディスク１６の内径側壁面１６ａに隅肉部３１を介して羽根１４を設けても、隅肉部３１を設けない場合と同様に、流体抵抗の増大を抑制して圧力損失を低減し、遠心圧縮機１００の効率を向上できる。特に、強度向上を目的として隅肉部３１の幅を広く確保した場合に効果的である。

また、本実施形態によれば、（１）式を満たすように第２隅肉部３１ｂが形成されているので、羽根１４の前縁部１５における短軸方向に沿う方向の第２隅肉部３１ｂの短軸幅寸法ｒ１と、長軸方向に沿う方向の第２隅肉部３１ｂの長軸幅寸法ｒ２との比率は、羽根の短径ａおよび長径ｂの比率以上に設定される。
さらに（２）式を満たすように第２隅肉部３１ｂが形成されているので、第２隅肉部３１ｂの短径（ｒ１＋ａ）および第２隅肉部３１ｂの長径（ｒ２＋ｂ）の比率が、羽根１４の前縁部１５における短径ａおよび長径ｂの比率と同等以上となるように形成される。
すなわち、隅肉部３１の前縁部３２の断面形状は、羽根１４の前縁部１５の断面形状と同等以上の先細り形状を有する半楕円形状に形成できる。これにより、羽根１４の前縁部１５と同等以上に、隅肉部３１の前縁部３２においても、流体抵抗の増大を抑制して圧力損失を低減できる。したがって、シュラウドディスク１６の内径側壁面１６ａに隅肉部３１を介して羽根１４を設けても、隅肉部３１を設けない場合と同等以上に流体抵抗の増大を抑制して圧力損失を低減し、遠心圧縮機１００の効率を向上できる。

なお、この発明は上述した実施の形態に限られるものではない。
本実施形態では、遠心圧縮機１００を例にして本発明の隅肉部３１の説明をした。しかし、本発明の隅肉部３１の適用は遠心圧縮機１００に限定されることはなく、例えば、斜流型の圧縮機に本発明の隅肉部３１を適用することもできる。また、本発明の隅肉部３１を有する流体機械は、遠心圧縮機１００に限定されることなく、例えば、送風機であってもよい。

また、本実施形態では、羽根１４の外径側にシュラウドディスク１６が設けられた、いわゆるクローズドインペラに、本発明の隅肉部３１を適用している。しかし、本発明の適用はクローズドインペラに限定されることはなく、羽根１４の外径側にシュラウドディスク１６が設けられていない、いわゆるオープンインペラに本発明を適用してもよい。この場合は、羽根１４とハブディスク１２の外径側壁面１２ａとの間に、隅肉部２１を介してハブディスク１２の外径側壁面１２ａに羽根１４を設け、隅肉部２１に本発明の隅肉部形状を適用する。

また、本実施形態では、隅肉部２１および隅肉部３１が隅肉溶接により形成された場合を例にして説明しているが、隅肉部２１および隅肉部３１は隅肉溶接により形成される場合に限られず、例えば、ろう付け接合により形成されてもよい。また、例えば、隅肉部２１および隅肉部３１は、バルク体を切削加工して流路壁面および羽根を形成する際に、切削工具の先端丸み形状により、流路壁面と羽根との間に形成される隅肉であってもよい。

また、本実施形態では、インペラに形成されたいわゆる動翼である羽根と、シュラウドディスク１６の内径側壁面１６ａ（流路壁面）との間に本発明の隅肉部３１を形成した。しかし、例えば、ケーシングに形成されるディフューザベーン等のいわゆる静翼と、流路壁面との間に、本発明の隅肉部を形成しても同様の効果が得られる。

また、本実施形態では、隅肉部３１の前縁部３２の断面形状を半楕円形状に形成していたが、隅肉部３１の前縁部３２の断面形状は半楕円形状に限定されることはない。例えば、隅肉部３１の前縁部３２の断面形状が、下流側から上流側に向かって先細る曲面形状であれば、本実施形態と同様の効果を得ることができる。

１１・・・流路
１２ａ・・・ハブディスクの外径側壁面（流路壁面）
１４・・・羽根
１５・・・羽根の前縁部
１６ａ・・・シュラウドディスクの内径側壁面（流路壁面）
２１・・・隅肉部
２１ａ・・・第１隅肉部
２１ｂ・・・第２隅肉部
３１・・・隅肉部
３１ａ・・・第１隅肉部
３１ｂ・・・第２隅肉部
１００・・・遠心圧縮機（流体機械）
ａ・・・短径
ｂ・・・長径
ｒ１・・・短軸幅寸法
ｒ２・・・長軸幅寸法

Claims

流体の流路を構成する流路壁面と、
前記流路壁面に、周囲の隅肉部を介して設けられた羽根と、
を備えた流体機械であって、
前記羽根の前縁部は、前記流体の流路の下流側から上流側へ向かって曲率半径が漸減する曲面形状をなし、
前記羽根の周囲の前記隅肉部における前記羽根の法線方向への寸法を、前記下流側から上流側へ向かって漸次大きく形成したことを特徴とする流体機械。
請求項１に記載の流体機械であって、
前記隅肉部は、
前記流路に沿う前記羽根の側面と前記流路壁面との間に設けられた第１隅肉部と、
前記羽根の前記前縁部と前記流路壁面との間に設けられた第２隅肉部と、
により構成されており、
前記第２隅肉部は、前記羽根の法線方向における断面が半楕円形状に形成され、
前記羽根の前記前縁部における短軸方向の短径をａとし、
前記羽根の前記前縁部における長軸方向の長径をｂとし、
前記第２隅肉部における前記短軸方向に沿う方向の短軸幅寸法をｒ１とし、
前記第２隅肉部における前記長軸方向に沿う方向の長軸幅寸法をｒ２とすると、
前記長軸幅寸法ｒ２は、
ｒ２≧ｒ１×ｂ／ａ
を満たすように設定され、
さらに、前記短径ａ、前記長径ｂ、前記短軸幅寸法ｒ１および前記長軸幅寸法ｒ２は、
（ｒ２＋ｂ）／（ｒ１＋ａ）≧ｂ／ａ
を満たすように設定されていることを特徴とする流体機械。