WO2012029543A1 - 遠心圧縮機のディフューザおよびこれを備えた遠心圧縮機 - Google Patents

Abstract

遠心圧縮機のディフューザは、遠心羽根車の下流側に設けられるシュラウド側壁面（５８）と、シュラウド側壁面（５８）に対向して設けられるハブ側壁面と、シュラウド側壁面（５８）に基端部が固定される複数のシュラウド側翼（３）およびハブ側壁面に基端部が固定されるハブ側翼（４）と、を有し、シュラウド側翼（３）とハブ側翼（４）とは、入口角が異なるように、かつ、翼高さ方向における先端部の少なくとも一部分が互いに突き合わされる状態で組み合わされており、組み合わされたシュラウド側翼（３）の先端部とハブ側翼（４）の先端部とが突き合わされていない隙間には、隙間の少なくとも一部分を埋めるように互いの先端部間を接続する接続部材（５）を備える

Description

遠心圧縮機のディフューザおよびこれを備えた遠心圧縮機

　本発明は、ディフューザおよびこれを備えた遠心圧縮機に関し、特に、翼高さ方向に入口角の異なる翼を組み合わせたディフューザにするものである。

　従来から知られている遠心圧縮機として、図１４には、特許文献１の遠心圧縮機の要部が示される。図１４（Ａ）は縦断面図であり、図１４（Ｂ）は側面図であり、図１４（Ｃ）はシュラウド側翼およびハブ側翼を拡大した斜視図であり、図１４（Ｄ）は図１４（Ｃ）の上面図である。

　図１４に示される遠心圧縮機５０は、ハウジング５１内で多数のブレード５２を備えたインペラ５３が回転することにより、ハウジング５１の外部から導入したガスや空気等の流体を圧縮する。こうして形成された流体の流れ（気流）は、インペラ５３の外周端となるインペラ出口（以下では、「ディフューザ入口」とも呼ぶ）５４、ディフューザ５５及びボリュート５６を通って外部へ送出される。なお、図中の符号５７は、インペラ５３が回転する軸中心線である。

　上述したディフューザ５５は、インペラ出口５４とボリュート５６との間に設けられた気流の通路であり、インペラ出口５４から吐出される気流を減速させることで動圧を静圧に回復させる機能を有している。このディフューザ５５は、通常一対の対向した壁面で形成されており、以下の説明では、対向する一対の壁面の一方をシュラウド側壁面５８と呼び、他方をハブ側壁面２と呼ぶ。

　ディフューザ５１には、シュラウド側壁面５８とハブ側壁面２との間に複数のディフューザ翼６０が設けられている。このディフューザ翼６０は、シュラウド側壁面５８に設けられる複数のシュラウド側翼３と、ハブ側壁面２に設けられる複数のハブ側翼４とを有している。シュラウド側翼３とハブ側翼４とは、各々の翼入口角度が異なる二次元翼を翼高さ方向に組み合わせたものとなっている。

　これのように、翼入口角の異なるシュラウド側翼３およびハブ側翼４を組み合わせて、ブレード５２出口の気流の流れ角（気流の流線が翼列線と成す角）をディフューザ翼６０の入口角に近づけてディフューザ翼６０の翼前縁の流れの剥離を防止することによって、ディフューザ５５の高効率化と作動範囲の拡大を図ることができる。

特許第３７４６７４０号公報

　しかし、特許文献１に記載の遠心圧縮機では、翼入口角の異なるシュラウド側翼３およびハブ側翼４を組み合わせた場合に、ディフューザ翼６０の翼前縁の下流側において組み合わせたシュラウド側翼３とハブ側翼４とが重ならずに隙間６３を生じることがある。このように、シュラウド側翼３とハブ側翼４との間に隙間６３が生じた場合には、この隙間６３を通過する気流の影響によって、気流の剥離や渦の生成（図１４（Ｃ）および図１４（Ｄ）に渦巻矢印で示す）により、ディフューザ５５の性能が低下するという問題があった。

　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、翼高さ方向に入口角の異なる翼を組み合わせて性能を向上させることが可能な遠心圧縮機のディフューザおよびこれを備えた遠心圧縮機を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
　本発明の第１の態様に係る遠心圧縮機のディフューザは、遠心羽根車の下流側に設けられるシュラウド側壁面と、該シュラウド側壁面に対向して設けられるハブ側壁面と、前記シュラウド側壁面に基端部が固定される複数のシュラウド側翼および前記ハブ側壁面に基端部が固定される複数のハブ側翼と、を有し、前記シュラウド側翼と前記ハブ側翼とは、入口角が異なるように、かつ、翼高さ方向における先端部の少なくとも一部分が互いに突き合わされる状態で組み合わされており、組み合わされた前記シュラウド側翼の前記先端部と前記ハブ側翼の前記先端部とが突き合わされていない隙間には、該隙間の少なくとも一部分を埋めるように互いの前記先端部間を接続する接続部材を備える。

　各々の入口角が異なり、翼高さ方向の先端部の少なくとも一部分が互いに突き合わされる状態で組み合わされるシュラウド側翼とハブ側翼とを有する遠心圧縮機のディフューザには、組み合わされたシュラウド側翼の先端部とハブ側翼の先端部とが突き合わされていない隙間が生じる場合がある。このように、シュラウド側翼とハブ側翼との各先端部が突き合わされていない隙間が生じた場合には、この隙間部分を通過する流れの剥離や渦の生成によって、ディフューザの性能が低下する。

　そこで、組み合わされたシュラウド側翼とハブ側翼との各先端部が突き合わされずに生じた隙間の少なくとも一部分を埋めるよう互いの先端部間を接続する接続部材を設けることとした。これにより、シュラウド側翼の先端部とハブ側壁翼の先端部との間に生じる隙間が接続部材によって覆われる。そのため、隙間流れをなくすことができ、隙間流れによる流れの剥離や渦の発生を抑制することができる。したがって、ディフューザの性能向上を図ることができる。
　また、シュラウド側翼とハブ側翼との各先端部間に生じた隙間を接続部材によって接続することとしたので、翼の剛性を高めることができる。したがって、翼の振動強度を向上させることができる。

　本発明の第１の態様に係る遠心圧縮機のディフューザは、前記接続部材の形状を、複数の前記シュラウド側翼および複数の前記ハブ側翼の全前記先端部間を円周方向に連続的に接続する円環状としてもよい。

　接続部材は、円環状にシュラウド側翼およびハブ側壁面翼の全先端部間を連続的に接続するものとしてもよい。そのため、組合わせた際にシュラウド側翼の先端部とハブ側翼の先端部との間に生じる隙間を接続部材によって覆って、隙間流れをなくすことができる。これにより、隙間流れによる流れの剥離や渦の発生を抑制することができる。したがって、ディフューザの性能向上を図ることができる。
　また、接続部材の形状が円環状と簡素であることから、ディフューザの性能向上を低コストによって実現することができる。

　本発明の第１の態様に係る遠心圧縮機のディフューザは、円環状の前記接続部材を、その内径が前記シュラウド側壁面および前記ハブ側壁面の内径よりも小さくしてもよい。

　発明者等が検討したところによると、円環状の接続部材の内径をシュラウド側壁面およびハブ側壁面の内径よりも小さくした場合であっても、円環状の接続部材の内径をシュラウド側壁面およびハブ側壁面の内径と同じにした場合と同様に、組み合わせた際にシュラウド側翼の先端部とハブ側翼の先端部との間に生じる隙間を通過する流れをなくして、ディフューザの性能向上を図ることが可能なことが分かった。

　本発明の第１の態様に係る遠心圧縮機のディフューザは、前記接続部材を、組み合わされた前記シュラウド側翼の前記先端部または前記ハブ側翼の前記先端部少なくとも一方の前縁から翼長の６０％下流までを埋めるように接続するものとしてもよい。

　発明者等が検討したところによると、少なくとも一方のシュラウド側翼またはハブ側翼の先端部の前縁から翼長の６０％下流までに形成される隙間によって、隙間流れによる流れの剥離や渦の発生による性能低下が顕著であることが分かった。

　そこで、少なくとも一方のシュラウド側翼またはハブ側翼の先端部の前縁から翼長の６０％下流までの先端部間の隙間を埋めるように接続部材を円周方向に接続することとした。そのため、接続部材を前縁から後縁の全翼長に渡って隙間を埋めるように円周方向に接続した場合と同様に、隙間流れによる流れの剥離や渦の発生を抑制することができる。したがって、ディフューザの性能向上を図ることができる。

　本発明の第１の態様に係る遠心圧縮機のディフューザは、組み合わされる前記シュラウド側翼と前記ハブ側翼とを、各々前縁を円周方向に位置をずらして配置されるようにしてもよい。

　シュラウド側翼とそれと組み合わされるハブ側翼との各前縁を円周方向に位置をずらして設けることとしてもよい。そのため、シュラウド側翼とハブ側翼とを組み合わせた際に、シュラウド側翼とハブ側翼との各前縁の先端部間に隙間が生じないこととなる。したがって、隙間流れによる流れの剥離や渦の発生を防止して、ディフューザの性能向上を図ることができる。

　本発明の第１の態様に係る遠心圧縮機のディフューザは、組み合わされる前記シュラウド側翼と前記ハブ側記翼とを、前縁から全長の６０％までが重ならないように各々円周方向に位置をずらして配置してもよい。

　シュラウド側翼とそれと組み合わされるハブ側翼とを、前縁から全長の６０％までの間において重ならないように円周方向に位置をずらして設けることとしてもよい。そのため、シュラウド側翼とハブ側翼との前縁から全長の６０％までの間には、隙間が生じないこととなる。したがって、隙間流れによる剥離や渦の発生を抑制して、ディフューザの性能向上を図ることができる。

　本発明の第２の態様に係る遠心圧縮機のディフューザによれば、遠心羽根車の下流側に設けられるシュラウド側壁面と、該シュラウド側壁面に対向して設けられるハブ側壁面と、前記シュラウド側壁面に基端部が固定される複数のシュラウド側翼および前記ハブ側壁面に基端部が固定される複数のハブ側翼と、を有し、前記シュラウド側翼と前記ハブ側翼とは、入口角が異なるように、かつ、翼高さ方向における先端部が翼長に渡って翼厚の一部が互いに重なるように突き合わされる状態で組み合わされている。

　シュラウド側翼とハブ側翼とは、入口角が異なり、それらの翼高さ方向の先端部が翼長に渡って翼厚の一部が互いに重なるように突き合わされることとした。そのため、シュラウド側翼とハブ側翼とを組み合わせた際に、シュラウド側翼の先端部とハブ側翼の先端部との間に隙間が生じないこととなる。したがって、隙間流れによる流れの剥離や渦の発生を防止して、ディフューザの性能向上を図ることができる。
　また、シュラウド側翼とハブ側翼との翼高さ方向の先端部を翼長に渡って翼厚の一部が互いに重なるように付き合わすこととしたので、翼の剛性を高めることができる。したがって、翼の振動強度を向上させることができる。

　本発明の第２の態様に係る遠心圧縮機のディフューザは、前記シュラウド側翼および前記ハブ側翼の各後縁の翼厚を翼長中央部の翼厚に比べて薄くしてもよい。

　シュラウド側翼およびハブ側翼は、翼長中央部の翼厚に比べて各後縁の翼厚を薄くしてもよい。そのため、シュラウド側翼およびハブ側翼の後流を小さくすることができる。したがって、ディフューザの性能向上を図ることができる。

　本発明の第２の態様に係る遠心圧縮機のディフューザは、前記シュラウド側翼または前記ハブ側翼のどちらか一方を厚翼とし、他方を薄翼としてもよい。

　シュラウド側翼またはハブ側翼のどちらか一方を厚翼（例えば、翼高さ方向に直交する断面形状が楔型やチャンネル型等）として、他方を薄翼にすることとしてもよい。これにより、シュラウド側翼とハブ側翼とを突き合わせた際に、薄翼側の先端部が厚翼側の先端部の一部と重なることとなる。そのため、シュラウド側翼の先端部とハブ側翼の先端部との間に隙間が生じないこととなる。したがって、隙間流れによる流れの剥離や渦の発生を防止して、ディフューザの性能向上を図ることができる。
　なお、厚翼としては、薄翼に対して翼高さに直交する断面形状の幅が約２倍以上が好ましい。

　本発明の第３の態様に係る遠心圧縮機は、上記のいずれかに記載の遠心圧縮機のディフューザを備える。

　組み合わされたシュラウド側翼およびハブ側翼の各先端部が突き合わされていない隙間の流れの剥離や渦の発生を抑制して性能向上を図ることが可能なディフューザを用いることとした。そのため、ディフューザを通過する流れの速度エネルギーを効果的に圧力に変換することができる。したがって、遠心圧縮機の高効率化、作動性の拡大を図ることができる。

　本発明に係る遠心圧縮機のディフューザによれば、組み合わされたシュラウド側翼とハブ側翼との各先端部が突き合わされずに生じた隙間の少なくとも一部分を埋めるよう互いの先端部間を接続する接続部材を設けることとした。これにより、シュラウド側翼の先端部とハブ側壁翼の先端部との間に生じる隙間が接続部材によって覆われる。そのため、隙間流れをなくすことができ、隙間流れによる流れの剥離や渦の発生を抑制することができる。したがって、ディフューザの性能向上を図ることができる。
　また、シュラウド側翼とハブ側翼との各先端部間を接続部材で接続することとしたので、翼の剛性を高めることができる。したがって、翼の振動強度を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る遠心圧縮機のディフーザに設けられているシュラウド側翼およびハブ側翼であり、（Ａ）は、その斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の上面図である。 図１に示す翼の変形例２であり、（Ａ）は、その斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の上面図である。 本発明の第２実施形態に係る遠心圧縮機のディフーザに設けられているシュラウド側翼およびハブ側翼であり、（Ａ）は、その斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の上面図である。 図３に示す翼の変形例１の上面図である。 図３に示す翼の変形例２の上面図である。 本発明の第４実施形態に係る遠心圧縮機のディフーザに設けられているシュラウド側翼およびハブ側翼であり、（Ａ）は、その斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の上面図であり、（Ｃ）は、（Ａ）および（Ｂ）のＡ―Ａ部における断面図である。 本発明の第５実施形態に係る遠心圧縮機のディフーザに設けられているシュラウド側翼およびハブ側翼であり、（Ａ）は、その斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の上面図である。 本発明の第６実施形態に係る遠心圧縮機のディフーザに設けられているシュラウド側翼およびハブ側翼であり、（Ａ）は、その斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の上面図である。 図８に示す翼の変形例であり、（Ａ）は、その斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の上面図である。 本発明の第７実施形態に係る遠心圧縮機のディフーザに設けられているシュラウド側翼およびハブ側翼であり、（Ａ）は、その斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の上面図である。 図１０に示す翼の変形例であり、（Ａ）は、その斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の上面図である。 本発明の第８実施形態に係る遠心圧縮機のディフーザに設けられているシュラウド側翼およびハブ側翼であり、（Ａ）は、その斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の上面図である。 図１２に示す翼の変形例であり、（Ａ）は、その斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の上面図である。 従来の遠心圧縮機の要部を示し、（Ａ）は、縦断面図であり、（Ｂ）は、側面図であり、（Ｃ）は、シュラウド側翼およびハブ側翼を拡大した斜視図であり、（Ｄ）は、（Ｃ）の上面図である。

〔第１実施形態〕
　本発明の第１実施形態に係る遠心圧縮機のディフューザに設けられているシュラウド側翼およびハブ側翼について、図１および図１４を参照しながら説明する。
　図１に示すディフューザ１は、遠心圧縮機５０（図１４参照）のハウジング５１（図１４参照）内で回転するインペラ５３（図１４参照）の外周端から吐出される気流(流れ)を減速することにより、気流の動圧を静圧に回復させるものである。このディフューザ１は、インペラ（遠心羽根車）５３の下流側に設けられるシュラウド側壁面５８と、シュラウド側壁面５８に対向して設けられているハブ側壁面２と、シュラウド側壁面５８に基端部が固定されている複数（図１には、１翼のみを示す。）のシュラウド側翼３と、ハブ側壁面２に基端部が固定されている複数（図１には、１翼のみを示す。）のハブ側翼４と、を有している。

　シュラウド側翼３とハブ側翼４とは、第１実施形態では、二次元翼であり、互いに翼長が同じ薄翼とされている。シュラウド側翼３とハブ側翼４とは、入口角が異なるように、かつ、翼高さ方向における先端部の前縁（少なくとも一部分）が互いに突き合わされる状態で組み合わされている。また、それらの後縁は、円周方向に離れている。

　このように、組み合わされているシュラウド側翼３の先端部とハブ側翼４の先端部とが突き合わされていない隙間６３（図１４参照）には、隙間６３を埋めるように互いの先端部間を接続している接続壁（接続部材）５が設けられている。接続壁５は、シュラウド側翼３およびハブ側翼４の前縁から後縁に渡って全長に沿って設けられている。

　このように、シュラウド側翼３とハブ側翼４との隙間６３に接続壁５が設けられることによって、シュラウド側翼３の前縁から導かれる気流は、接続壁５の上面（図１（Ａ）の上方）に沿って流れる。そのため、隙間流れによる気流の剥離や渦の発生を抑制することができる。

　以上述べたように、第１実施形態に係る遠心圧縮機のディフューザ１およびこれを備えた遠心圧縮機によれば、以下の効果を奏する。
　組み合わされているシュラウド側翼３とハブ側翼４との各先端部が突き合わされずに生じた隙間６３（図１４参照）を埋めるように、シュラウド側翼３およびハブ側翼４の互いの先端部間を接続する接続壁（接続部材）５を設けることとした。これにより、シュラウド側翼３の先端部とハブ側壁翼４の先端部との間に生じる隙間６３が接続壁５によって覆われる。そのため、隙間流れをなくすことができ、隙間流れによる流れの剥離や渦の発生を抑制することができる。したがって、ディフューザ１の性能向上を図ることができる。
　また、シュラウド側翼３とハブ側翼４との各先端部間を接続壁５によって接続することとしたので、シュラウド側翼３およびハブ側翼４の剛性を高めることができる。したがって、シュラウド側翼３およびハブ側翼４の振動強度を向上させることができる。

　なお、第１実施形態では、接続壁５をシュラウド側翼３およびハブ側翼４の前縁から後縁まで全翼長に渡って設けるとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１実施形態の変形例１としてシュラウド側翼３およびハブ側翼４の前縁から翼長の途中部分まで（例えば、翼長の６０％まで）の隙間６３を覆うものとしてもよい。

　発明者等が検討したところによると、少なくとも一方のシュラウド側翼３またはハブ側翼４の前縁から翼長の６０％までに形成される隙間６３によって、隙間流れによる流れの剥離や渦の発生による性能低下が顕著であることが分かった。そのため、シュラウド側翼３およびハブ側翼４の前縁から翼長の６０％までの先端間の隙間６３を接続壁５によって接続した場合であっても、接続壁５を前縁から後縁の全翼長に渡って隙間６３を埋めるように接続した場合と同様に、隙間流れによる流れの剥離や渦の発生を抑制することができる。したがって、ディフューザ１の性能向上を図ることができる。

　また、第１実施形態では、シュラウド側翼３とハブ側翼４とは、互いに翼長が同じものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図２に示すように、第１実施形態の変形例２としてシュラウド側翼３に比べてハブ側翼６の翼長が短いものであっても良い。

　第１実施形態の変形例２として、図２の（Ａ）には、その斜視図を示し、（Ｂ）には、（Ａ）の上面図が示されている。
　ハブ側翼６は、シュラウド側翼３よりもその翼長が短いものとされている。ハブ側翼６の前縁は、シュラウド側翼３の翼長の下流側の途中位置に位置している。

　組み合わせられているシュラウド側翼３の先端部とハブ側翼４の先端部とが突き合わされていない隙間には、シュラウド側壁面５８およびハブ側壁面に略平行に接続壁（接続部材）７が設けられている。ハブ側翼６の前縁がシュラウド側翼３の下流側の途中位置に位置しているので、接続壁７は、ハブ側翼６の前縁からハブ側翼６の後縁までハブ側翼６の全長に渡って設けられることとなる。

　さらに、変形例２の接続壁７は、ハブ側翼６の前縁からハブ側翼６の翼長の途中部分まで（例えば、翼長の６０％）の隙間を覆うものとしてもよい。

［第２実施形態］
　第２実施形態のディフューザは、シュラウド側翼とハブ側翼との全先端部間を接続するディスクが設けられる点で、第１実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
　以下、本発明の第２実施形態について、図３を用いて説明する。
　ディスク（接続部材）８は、複数（図３には、１翼のみを示す。）のシュラウド側翼３およびハブ側翼４の各先端部を円周方向に連続的に接続している。ディスク８は、円環状であり、シュラウド側壁面５８およびハブ側壁面（図示せず）に略平行に設けられている。

　ディスク８は、シュラウド側壁面５８およびハブ側壁面と同様に円環状である。円環状のディスク８は、シュラウド側翼３およびハブ側翼４の前縁から後縁に渡って設けられている。

　このように、複数のシュラウド側翼３とハブ側翼４との全先端部間に挟まれるようにディスク８を設けることによって、シュラウド側翼３の前縁からシュラウド側翼３に導かれた気流（黒色の矢印で示す）と、ハブ側翼４の前縁からハブ側翼４に導かれた気流（白抜きの矢印で示す）との流路を分けることができる。そのため、組み合わされているシュラウド側翼３の先端部とハブ側翼４の先端部とが突き合わされていない隙間を気流が通過することがなくなり、隙間流れによる気流の剥離や渦の発生を抑制することができる。

　以上述べたように、第２実施形態に係る遠心圧縮機のディフューザ１およびこれを備えた遠心圧縮機によれば、以下の効果を奏する。
　ディスク（接続部材）８は、円環状にシュラウド側翼３およびハブ側翼４の全先端部間を連続的に接続している。そのため、シュラウド側翼３とハブ側翼４との間に生じる隙間をディスク８によって覆って、隙間流れをなくすことができる。これにより、隙間流れによる流れの剥離や渦の発生を抑制することができる。したがって、ディフューザ１の性能向上を図ることができる。
　また、ディスク８の形状が円環状と簡素であることから、ディフューザ１の性能向上を低コストで実現することができる。

　なお、第２実施形態では、シュラウド側翼３とハブ側翼４とは、互いに翼長が同じものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図４に示すように、第２実施形態の変形例１としてシュラウド側翼３に比べてハブ側翼６の翼長が短いものであっても良い。

　また、図５に示すように、第２実施形態の変形例２としてシュラウド側翼３に比べてハブ側翼６の翼長が短く、さらに、ハブ側翼３とシュラウド側翼６との周方向の位相を変えたものとしても良い。

　すなわち、シュラウド側翼３よりも翼長が短いハブ側翼６とシュラウド側翼３とは、各々の前縁および後縁が周方向の異なる位置に設けられており互いに重なっていない。

［第３実施形態］
　第３実施形態のディフューザは、シュラウド側翼とハブ側翼との全翼端部間を接続しているディスクの内径が異なる点で、第２実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成については、その説明を省略する。

　複数のシュラウド側翼および複数のハブ側翼の全先端部間を円周方向に連続的に接続している円環状のディスク（接続部材）は、その内半径がシュラウド側翼およびハブ側翼の各前縁の半径よりも小さいものとされている。

　すなわち、円環状のディスクの内周縁がシュラウド側翼およびハブ側翼の前縁から内径方向に突出していることとなり、シュラウド側翼およびハブ側翼の前縁が、ディスクの半径方向の途中位置に設けられていることとなる。

　以上述べたように、第３実施形態に係る遠心圧縮機のディフューザおよびこれを備えた遠心圧縮機によれば、以下の効果を奏する。
　発明者等が検討したところによると、円環状のディスク（接続部材）の内径をシュラウド側翼およびハブ側翼の前縁半径よりも小さくした場合であっても、円環状のディスクの内径をシュラウド側翼およびハブ側翼の前縁の半径と同じにした場合と同様に、シュラウド側翼とハブ側翼との間に生じる隙間を通過する流れをなくして、ディフューザの性能向上を図ることができるが分かった。

［第４実施形態］
　第４実施形態のディフューザは、シュラウド側翼とハブ側翼との前縁が周方向にずれて位置している点で、第１実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
　以下、本発明の第４実施形態について、図６を用いて説明する。

　図６に示すように、組み合わされているシュラウド側翼３とハブ側翼４とは、各々前縁を円周方向に位置をずらして配置されており、また、各後縁も周方向に互いにずれるよう配置されており、少なくとも翼前縁から翼長の６０％以下ではシュラウド側翼３とハブ側翼４とが重ならないように円周方向に位置をずらして配置している。

　すなわち、図６（Ｂ）のＡ－Ａ部において断面視した図６（Ｃ）の場合、シュラウド側翼３とハブ側翼４の前縁から後縁まで全翼長方向に渡って、シュラウド側翼３とハブ側翼４との間が離反している。なお、前縁から翼長の６０％以降では重なっても良い。

　このように、シュラウド側翼３とハブ側翼４の前縁から後縁に渡るまでシュラウド側翼３とハブ側翼４との間が離反しているため、第１実施形態のように組み合わされているシュラウド側翼３の先端部とハブ側翼４の先端部とが突き合わされていない隙間が生じることがない。そのため、シュラウド側翼３の前縁から導かれた気流とハブ側翼４の前縁から導かれた気流とは、各々のシュラウド側翼３、ハブ側翼４に沿って流れて、隙間流れにより生じる流れの剥離や渦の発生を抑制することができる。

　一方、前記にて「前縁から翼長の６０％以降では重なっても良い。」とし、それ以降に隙間ができるのを許容しているのは、発明者等が検討したところによると、少なくとも一方のシュラウド側翼３またはハブ側翼４の前縁から翼長の６０％までに形成される隙間６３によって、隙間流れによる流れの剥離や渦の発生によるディフューザ１の性能低下が顕著であることを見出したことによるものである。

　以上述べたように、第４実施形態に係る遠心圧縮機のディフューザ１およびこれを備えた遠心圧縮機によれば、以下の効果を奏する。
　シュラウド側翼３とそれと組み合わされているハブ側翼４との各前縁および各後縁を円周方向に位置をずらして設けることとした。そのため、シュラウド側翼３とハブ側翼４とを組み合わせた際に、シュラウド側翼３とハブ側翼４との各前縁の先端部間に隙間が生じないこととなる。したがって、隙間流れによる流れの剥離や渦の発生を防止して、ディフューザ１の性能向上を図ることができる。

［第５実施形態］
　第５実施形態のディフューザは、シュラウド側翼とハブ側翼との先端部間を接続するディスクが設けられる点で、第４実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
　以下、本発明の第５実施形態について、図７を用いて説明する。
　ディスク（接続部材）８は、シュラウド側壁面５８およびハブ側壁面（図示せず）と同様に円環状であり、シュラウド側壁面５８およびハブ側壁面に略平行に設けられている。円環状のディスク８は、シュラウド側翼３およびハブ側翼４の前縁から後縁に渡って設けられている。

　このように、複数のシュラウド側翼３とハブ側翼４との全先端部間に挟まれるようにディスク８を設けることによって、シュラウド側翼３の前縁からシュラウド側翼３に導かれた気流の流路と、ハブ側翼４の前縁からハブ側翼４に導かれた気流の流路とを分けることができる。そのため、隙間流れによる気流の剥離や渦の発生を抑制することができる。

　以上述べたように、第５実施形態に係る遠心圧縮機のディフューザ１およびこれを備えた遠心圧縮機によれば、以下の効果を奏する。
　ディスク（接続部材）８は、円環状にシュラウド側翼３およびハブ側翼４の全先端部間を連続的に接続している。そのため、シュラウド側翼３とハブ側翼４との各先端部間に生じる隙間をディスク８によって覆って、隙間流れをなくすことができる。これにより、隙間流れによる流れの剥離や渦の発生を抑制することができる。したがって、ディフューザ１の性能向上を図ることができる。
　また、ディスク８の形状が円環状と簡素であることから、ディフューザ１の性能向上を低コストによって実現することができる。

［第６実施形態］
　第６実施形態のディフューザは、シュラウド側翼とハブ側翼との先端部が翼長に渡って翼厚の一部が互いに重なるように突き合わされる点で、第１実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
　以下、本発明の第６実施形態について、図８を用いて説明する。

　シュラウド側翼１１およびハブ側翼１２は、翼高さ方向に直交する断面形状が楔型をしている厚翼である。楔型の厚翼であるシュラウド側翼１１およびハブ側翼１２は、翼高さ方向に直交する断面形状が略三角形状をしており、各前縁から後縁に向かって漸次広がっていく形状となっている。

　楔型のシュラウド側翼１１とハブ側翼１２とは、入口角が異なるように、かつ、翼高さ方向における先端部が翼長に渡って翼厚の一部が互いに重なるように突き合わされている状態で組み合わされている。そのため、各々の先端部は、翼長に渡って翼厚の一部が互いに重なっている重なり部１３（図８（Ｂ）参照）を有することとなる。

　このように、楔型のシュラウド側翼１１と厚翼のハブ側翼１２とが重なるよう突き合わせて重なり部１３を有する場合には、組み合わされたシュラウド側翼１１とハブ側翼１２との先端部間には隙間が生じることなく、シュラウド側翼１１の前縁から導かれた気流およびハブ側翼１２の前縁から導かれた気流は、各々のシュラウド側翼１１、ハブ側翼１２に沿って流れることとなる。そのため、気流の剥離や渦の発生を抑制することができる。

　以上述べたように、第６実施形態に係る遠心圧縮機のディフューザ１およびこれを備えた遠心圧縮機によれば、以下の効果を奏する。
　シュラウド側翼１１とハブ側翼１２とは、入口角が異なり、それらの翼高さ方向の先端部が翼長に渡って翼厚の一部が互いに重なるように突き合わされていることとした。そのため、シュラウド側翼１１とハブ側翼１２とを組み合わせた際に、シュラウド側翼１１とハブ側翼１２との先端部間に隙間が生じないこととなる。したがって、隙間流れによる流れの剥離や渦の発生を防止して、ディフューザ１の性能向上を図ることができる。
　また、シュラウド側翼１１とハブ側翼１２との翼高さ方向の先端部を翼長に渡って翼厚の一部が互いに重なるように付き合わすこととしたので、シュラウド側翼１１とハブ側翼１２との剛性を高めることができる。したがって、シュラウド側翼１１とハブ側翼１２との振動強度を向上させることができる。

　なお、第６実施形態では、シュラウド側翼１１とハブ側翼１２は、互いに翼長が同じものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図９に示すように、第６実施形態の変形例として、シュラウド側翼１１に比べてハブ側翼１４の翼長が短いものであっても良い。

　ハブ側翼１４は、シュラウド側翼１１よりもその翼長が短いものとされおり、シュラウド側翼１１とハブ側翼１４とを翼長に沿って翼厚の一部が重なり部１３を有するよう、かつ、ハブ側翼１４の前縁がシュラウド側翼１１の翼長の途中位置に位置するように組み合わせる。

［第７実施形態］
　第７実施形態のディフューザは、組み合わせたシュラウド側翼とハブ側翼との後縁の翼厚が薄い点で、第６実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
　以下、本発明の第７実施形態について、図１０を用いて説明する。

　シュラウド側翼１５およびハブ側翼１６は、翼高さ方向に直交する断面形状が略楔型をしている厚翼である。略楔型のシュラウド側翼１５およびハブ側翼１６は、各前縁から後縁に向かって漸次広がっていく形状となっているが、シュラウド側翼１５およびハブ側翼１６の各翼厚は、翼長中央部の下流の途中から後縁に向かって薄くなっている。

　後縁に向かって翼厚が薄くなっているシュラウド側翼１５とハブ側翼１６とは、入口角が異なるように、かつ、翼高さ方向における先端部が翼長に渡って翼厚の一部が互いに重なるように突き合わされている状態で組み合わされている。すなわち、各々の先端部が翼長に渡って翼厚の一部が互いに重なっている重なり部１７（図１０（Ｂ）参照）を有することとなる。ハブ側翼１６の負圧面側の翼長は、シュラウド側翼１５の圧力面側の翼長と略同等の長さとなって重なり部１７を形成している。

　以上述べたように、第７実施形態に係る遠心圧縮機のディフューザ１およびこれを備えた遠心圧縮機によれば、以下の効果を奏する。
　シュラウド側翼１５およびハブ側翼１６は、翼長中央部の各翼厚に比べて各後縁の翼厚を薄くすることとした。そのため、シュラウド側翼１５およびハブ側翼１６の後流を小さくすることができる。したがって、ディフューザ１の性能向上を図ることができる。

　なお、第７実施形態では、シュラウド側翼１５とハブ側翼１６とは、互いに翼長が同じものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図１１に示すように、第７実施形態の変形例として、シュラウド側翼１５に比べてハブ側翼１８の翼長が短いものであっても良い。

［第８実施形態］
　第８実施形態のディフューザは、厚翼のシュラウド側翼と薄翼のハブ側翼とを組み合わせる点で、第６実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
　以下、本発明の第８実施形態について、図１２を用いて説明する。

　シュラウド側翼１１は、翼高さ方向に直交する断面形状が楔型をしている厚翼である。楔型のシュラウド側翼１１は、略三角形状をしており、各前縁から後縁に向かって漸次広がっていく形状となっている。ハブ側翼４は、薄翼である。シュラウド側翼１１は、薄翼であるハブ側翼４に対して、翼高さに直交する断面形状の幅が約２倍以上となっている。

　厚翼のシュラウド側翼１１と薄翼のハブ側翼４とは、入口角が異なるように組み合わされている。また、厚翼のシュラウド側翼１１の翼高さ方向における先端部に、薄翼のハブ側翼４の翼高さ方向における先端部が突き合わされている状態で組み合わされている。そのため、図１２（Ｂ）のように、上方視した場合に、薄翼のハブ側翼４の先端部全体が、厚翼のシュラウド側翼１１の先端部の一部と重なることとなる。

　以上述べたように、第８実施形態に係る遠心圧縮機のディフューザ１およびこれを備えた遠心圧縮機によれば、以下の効果を奏する。
　厚翼のシュラウド側翼１１と薄翼のハブ側翼４とは、入口角が異なり、ハブ側翼４の翼高さ方向の先端部全体が翼長に渡ってシュラウド側翼１１の翼厚の一部と互いに重なるように突き合わされることとした。そのため、シュラウド側翼１１とハブ側翼４とを組み合わせた際に、シュラウド側翼１１とハブ側翼４との間に隙間が生じないこととなる。したがって、隙間流れによる流れの剥離や渦の発生を防止して、ディフューザ１の性能向上を図ることができる。

　なお、第８実施形態では、シュラウド側翼１１とハブ側翼４とは、互いに翼長が同じものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図１３に示すように、第８実施形態の変形例として、シュラウド側翼１１に比べてハブ側翼６の翼長が短いものであっても良い。

　なお、第８実施形態では、厚翼であるシュラウド側翼１１の翼高さ方向に直交する断面形状が楔型として説明したが、チャンネル型であってもよい。

１　ディフューザ
３　シュラウド側翼
４　ハブ側翼
５　接続壁（接続部材）
５８　シュラウド側壁面

Claims (10)

1. 　遠心羽根車の下流側に設けられるシュラウド側壁面と、
   　該シュラウド側壁面に対向して設けられるハブ側壁面と、
   　前記シュラウド側壁面に基端部が固定される複数のシュラウド側翼および前記ハブ側壁面に基端部が固定される複数のハブ側翼と、を有し、
   　前記シュラウド側翼と前記ハブ側翼とは、入口角が異なるように、かつ、翼高さ方向における先端部の少なくとも一部分が互いに突き合わされる状態で組み合わされており、
   　組み合わされた前記シュラウド側翼の前記先端部と前記ハブ側翼の前記先端部とが突き合わされていない隙間には、該隙間の少なくとも一部分を埋めるように互いの前記先端部間を接続する接続部材を備える遠心圧縮機のディフューザ。
2. 　前記接続部材の形状は、複数の前記シュラウド側翼および複数の前記ハブ側翼の前記先端部間を円周方向に連続的に接続する円環状である請求項１に記載の遠心圧縮機のディフューザ。
3. 　円環状の前記接続部材は、その内径が前記シュラウド側翼および前記ハブ側翼の前縁半径よりも小さい請求項２に記載の遠心圧縮機のディフューザ。
4. 　前記接続部材は、組み合わされた前記シュラウド側翼の前記先端部または前記ハブ側翼の前記先端部の少なくとも一方の前縁から翼長の６０％下流までを埋めるように接続する請求項１から請求項３のいずれかに記載の遠心圧縮機のディフューザ。
5. 　組み合わされる前記シュラウド側翼と前記ハブ側翼とは、各々前縁を円周方向に位置をずらして配置される請求項１から請求項４のいずれかに記載の遠心圧縮機のディフューザ。
6. 　組み合わされる前記シュラウド側翼と前記ハブ側翼とは、前縁から翼長の６０％までが重ならないように各々円周方向に位置をずらして配置される請求項１から請求項４のいずれかに記載の遠心圧縮機のディフューザ。
7. 　遠心羽根車の下流側に設けられるシュラウド側壁面と、
   　該シュラウド側壁面に対向して設けられるハブ側壁面と、
   　前記シュラウド側壁面に基端部が固定される複数のシュラウド側翼および前記ハブ側壁面に基端部が固定される複数のハブ側翼と、を有し、
   　前記シュラウド側翼と前記ハブ側翼とは、入口角が異なるように、かつ、翼高さ方向における先端部が翼長に渡って翼厚の一部が互いに重なるように突き合わされる状態で組み合わされている遠心圧縮機のディフューザ。
8. 　前記シュラウド側翼および前記ハブ側翼の各後縁の翼厚が翼長中央部の翼厚に比べて薄い請求項７に記載の遠心圧縮機のディフューザ。
9. 　前記シュラウド側翼または前記ハブ側翼のどちらか一方を厚翼とし、他方を薄翼とした請求項７または請求項８に記載の遠心圧縮機のディフューザ。
10. 　請求項１から請求項９のいずれかに記載の遠心圧縮機のディフューザを備える遠心圧縮機。

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