WO2014073377A1 - 遠心回転機械のインペラ、遠心回転機械 - Google Patents

遠心回転機械のインペラ、遠心回転機械 Download PDF

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Definitions

  • a centrifugal rotating machine such as a centrifugal compressor
  • a flow in a direction different from the main flow that is, a secondary flow
  • the low energy fluid accumulates in the flow path of the impeller, and the accumulated portion is in a state where the velocity and energy of the fluid are largely lost. For this reason, such a secondary flow is one of the factors that degrade the performance of the centrifugal rotating machine.
  • Patent Document 1 discloses an impeller of a centrifugal compressor that improves the performance by suppressing a secondary flow from the pressure surface side of the blade to the suction surface side of the impeller. Specifically, in this impeller, by providing riblets along the main flow from the side wall surface in the flow path, the boundary layer flow in the side wall surface flows from the pressure surface of the blade to the suction surface across the flow path. It is preventing.
  • the present invention provides an impeller for a centrifugal rotating machine capable of further improving the performance by suppressing the secondary flow toward the direction away from the disk on the rear side in the rotation direction on the suction surface side.
  • the impeller of the centrifugal rotating machine includes a disk having a disc shape centered on an axis, a front edge through which fluid flows in, and a rear edge through which fluid flows, and faces the direction of the axis. And a plurality of blades provided on the surface at intervals in the circumferential direction. The blade rises from the disk between the front edge and the rear edge of the blade, and continues from the first part, the first part being inclined rearward in the rotational direction as the blade is separated from the disk. And a second portion that inclines toward the front side in the rotational direction as it moves away.
  • the first portion of the blade is inclined to the rear side in the rotational direction, so that the first portion swells rearward in the rotational direction.
  • the secondary flow that occurs on the rear side in the rotation direction and flows away from the disk is pressed toward the first portion swelled on the rear side. Therefore, at the point where the secondary flow comes into contact with the first part, the secondary flow becomes a tangential component at this point and a normal direction component that is a component that pushes the secondary flow against the first part perpendicular to the tangential component. Is broken down.
  • the secondary flow does not contact the first part, and the component in the normal direction becomes zero.
  • a part of the secondary flow is directed in the normal direction and the rest is directed in the tangential direction, so that all of the secondary flow is not directed to a position away from the disk.
  • the second portion of the blade is inclined forward in the rotational direction, it is possible to receive a pressing force of the fluid from the forward side in the rotational direction. For this reason, even if the 1st part inclines to the back side of a rotation direction, the pressing force from a fluid can be used effectively and compression efficiency will not be reduced.
  • the impeller of the centrifugal rotating machine is located on the front edge side of the first part, rises from the disk, and inclines toward the front side in the rotation direction as it is separated. And a fourth portion that is located closer to the front edge than the second portion, continues from the third portion, and inclines toward the front side in the rotational direction as it is separated from the disk. .
  • the impeller of the centrifugal rotating machine is located on the rear edge side of the first part, rises from the disk, and inclines toward the rear side in the rotational direction as it moves away. And a sixth portion that is located closer to the trailing edge than the second portion, continues from the fifth portion, and inclines toward the rear side in the rotational direction as it is separated from the disk. .
  • the impeller of the centrifugal rotating machine is located on the trailing edge side with respect to the fifth portion, rises from the disk, and inclines toward the front side in the rotational direction as the disk is separated.
  • a centrifugal rotating machine includes a rotating shaft that rotates about an axis, an impeller of the centrifugal rotating machine that is fitted around the rotating shaft and rotates together, and the rotating shaft.
  • a casing that rotatably supports the casing and covers the impeller from the outer peripheral side.
  • the blade of the impeller since the blade of the impeller includes the first part and the second part, a part of the secondary flow at a contact point between the blade and the secondary flow generated on the rear side in the rotation direction. Is directed in the normal direction of the contact point and the rest is directed in the tangential direction, so that all of the secondary flow does not go to a position away from the disk. Moreover, the pressing force of the fluid from the front side of the rotation direction can be received by the second portion.
  • the blade includes the first portion and the second portion, thereby suppressing the secondary flow that flows away from the disk on the rear side in the rotation direction, and from the fluid. It is possible to effectively use the pressing force of and to improve the performance.
  • FIG. 1 is an overall schematic diagram showing a centrifugal compressor according to an embodiment of the present invention. It is a perspective view which shows a partially broken impeller in the centrifugal compressor according to the embodiment of the present invention. It is a meridional view showing the main part of the impeller in the centrifugal compressor according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of an impeller blade in the centrifugal compressor according to the embodiment of the present invention, and shows a cross section taken along line X1-X1 of FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of an impeller blade in the centrifugal compressor according to the embodiment of the present invention, showing a cross section taken along line X2-X2 of FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of an impeller blade in the centrifugal compressor according to the embodiment of the present invention, showing an X3-X3 cross section of FIG. 3.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of an impeller blade in the centrifugal compressor according to the embodiment of the present invention, and shows an X4-X4 cross section of FIG. 3.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of an impeller blade in the centrifugal compressor according to the embodiment of the present invention, showing a cross section taken along the line X5-X5 in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of an impeller blade in the centrifugal compressor according to the embodiment of the present invention, showing a cross section taken along line X6-X6 in FIG. It is sectional drawing of the blade of the impeller in the centrifugal compressor which concerns on embodiment of this invention, Comprising: It is a figure which shows the direction of the secondary flow in FIG. 4C.
  • the centrifugal compressor 100 includes a casing 102, a rotary shaft 101 that is pivotally supported inside the casing 102 via a journal bearing 103 and a thrust bearing 104, and is rotatable around an axis O.
  • An impeller 1 that is externally fitted to the rotary shaft 101 along the axis O direction is provided.
  • the centrifugal compressor 100 uses the centrifugal force of the impeller 1 that rotates together with the rotating shaft 101 to allow the fluid F0 supplied from the suction port 105c formed in the casing 102 to flow from the upstream flow path 105a to the downstream flow. It distributes in a stepwise manner to the path 105b. During distribution, the fluid F0 is pressurized and discharged from the discharge port 105d.
  • the impeller 1 is externally fitted to the rotation shaft 101 and rotates in the rotation direction R about the axis O together with the rotation shaft 101.
  • a plurality (six) of impellers 1 are provided to constitute a multistage centrifugal compressor.
  • each impeller 1 includes a disk 3 having a substantially disk shape when viewed in the direction of the axis O, a plurality of blades 4 provided on the disk 3, and a cover 5 that covers these blades 4 from the direction of the axis O. It has.
  • the disk 3 has a small diameter end surface facing the first direction in the axis O direction, a large diameter end surface facing the second direction side, and these two end surfaces are second from the first direction side in the axis O direction.
  • the curved surface 3a that gradually increases in diameter toward the direction side, it is a member that has a substantially disc shape when viewed in the direction of the axis O, and has a generally umbrella shape as a whole.
  • a through hole 3b is formed on the inner side in the radial direction of the disk 3 so as to penetrate the disk 3 in the axis O direction.
  • the blades 4 are a plurality of members that are provided at regular intervals in the circumferential direction of the axis O, that is, in the rotation direction R so as to rise from the curved surface 3a of the disk 3 to the first direction side in the axis O direction.
  • Each of the plurality of blades 4 is formed so as to bend toward the rear side in the rotation direction R from the inner side to the outer side in the radial direction of the disk 3, and the surface facing the front side in the rotation direction R is a pressure.
  • the surface that faces the rear side in the rotation direction R is a suction surface.
  • the cover 5 is a member provided integrally with these blades 4 so as to cover the plurality of blades 4 from the first direction side in the axis O direction, and is gradually expanded in diameter toward the second direction side in the axis O direction. It has an umbrella shape. That is, in this embodiment, the impeller 1 is a closed impeller having a cover 5.
  • the space surrounded by the two adjacent blades 4, the disk 3, and the cover 5 becomes the impeller flow path FC in which the fluid F0 can flow from the radially inner side to the outer side.
  • the fluid F0 is taken into the impeller channel FC from the first direction side of the impeller 1 in the direction of the axis O, that is, the front edge 4a side of the blade 4, and the fluid F0 is discharged from the rear edge 4b side of the blade 4 that is radially outside. Is done.
  • the blade 4 has a part B, a part A, a part C, and a part D in order from the front edge 4a side to the rear edge 4b side.
  • the portion A is a first portion 10A formed at a position close to the disk 3 on the most front edge 4a side of the blade 4 and extending toward the disk 3 so as to be spaced apart from the disk.
  • Two parts 11A That is, the first portion 10A and the second portion 11A are formed continuously with a virtual line L serving as a midway position in the rising direction of the blade 4 (in this embodiment, the center position in the rising direction of the blade 4) as a boundary.
  • the first portion 10A has a lean angle ⁇ that inclines toward the rear side in the rotation direction R in the blade 4 and rises from the disk 3 and is smoothly curved as it moves away.
  • the second portion 11A is continuous from the first portion 10A toward the cover 5, and smoothly curves and extends toward the front side in the rotational direction R as the distance from the disk 3 increases.
  • FIGS. 4B, 4C, and 4D an example of the formation positions of the first portion 10A and the second portion 11A is shown in FIGS. 4B, 4C, and 4D. That is, in the present embodiment, the first portion 10A and the second portion 11A are formed at positions that are 15% to 65% from the front edge 4a on the meridian surface of the impeller 1, for example.
  • the first portion 10A has a maximum lean angle ⁇ at a position of 40% while the lean angle ⁇ gradually increases from the front edge 4a side, and the lean angle ⁇ gradually increases again toward the rear edge 4b side. Decrease. That is, the first portion 10A of the blade 4 is most inclined to the rear side in the rotation direction R at a position that is 40% on the meridian plane.
  • the position most inclined to the rear side is not limited to a position that is 40% on the meridian plane, and the numerical value of 40% is an example.
  • the second portion 11A gradually increases in degree of curvature from the front edge 4a side, the degree of curvature becomes maximum at a position of 40%, and the degree of curvature gradually decreases toward the rear edge 4b again. . That is, the second portion 11A of the blade 4 is most inclined forward in the rotational direction R at a position that is 40% on the meridian plane.
  • the position most inclined forward is not limited to a position that is 40% on the meridian plane, and the numerical value of 40% is an example.
  • the part B is a part located closer to the front edge 4a of the blade 4 than the part A, and the third part 10B formed at a position near the disk 3 continuously to the disk 3 and the virtual line L as a boundary.
  • the third portion 10B includes a fourth portion 11B extending continuously from the disk.
  • the fourth portion 11B is not inclined from the connection portion with the third portion 10B on the front edge 4a side of the blade 4 than the second portion 11A, and extends straightly from the third portion 10B. It extends. That is, the fourth portion 11B is inclined forward in the rotational direction R.
  • the third portion 10B and the fourth portion 11B are, for example, from a position that is 0% on the meridian surface of the impeller 1 to a position on the front edge 4a side of the portion A, that is, in the vicinity of the front edge 4a. Is formed.
  • the part C is a part located on the rear edge 4b side of the blade 4 with respect to the part B, and the fifth part 10C formed at a position near the disk 3 continuously to the disk 3 and the virtual line L as a boundary.
  • the fifth portion 10C is provided with a sixth portion 11C extending continuously from the disk.
  • the fifth portion 10C rises from the disk 3 with a lean angle ⁇ that inclines toward the rear side in the rotational direction R on the rear edge 4b side of the blade 4 relative to the first portion 10A. And it is provided so as to extend linearly as the distance from the disk 3 increases.
  • the sixth portion 11C is not inclined from the connection portion with the fifth portion 10C on the rear edge 4b side of the blade 4 than the second portion 11A, and extends straightly from the fifth portion 10C. It extends, that is, it is inclined rearward in the rotational direction R.
  • FIG. 4E an example of the formation positions of the fifth portion 10C and the sixth portion 11C is shown in FIG. 4E. That is, in the present embodiment, the fifth portion 10C and the sixth portion 11C are formed, for example, from the rear edge 4b side of the portion A to a position that is 85% on the meridian surface of the impeller 1.
  • the part D is a part located further on the rear edge 4b side of the blade 4 than the part C.
  • the part D is continuous with the disk 3 and formed at a position near the disk 3 and the imaginary line L as a boundary.
  • the seventh portion 10D includes an eighth portion 11D extending continuously from the disk.
  • the seventh portion 10D has a lean angle ⁇ such that the seventh portion 10D is inclined further to the front side in the rotational direction R on the rear edge 4b side of the blade 4 than the fifth portion 10C, like the front edge 4a. And is provided to extend linearly as the distance from the disk 3 increases.
  • the eighth portion 11D is not inclined from the connecting portion with the seventh portion 10D on the further rear edge 4b side of the blade 4 than the sixth portion 11C, and extends straightly from the seventh portion 10D. That is, it is inclined to the front side in the rotation direction R like the front edge 4a.
  • FIG. 4F an example of the formation positions of the seventh portion 10D and the eighth portion 11D is shown in FIG. 4F. That is, in the present embodiment, the seventh portion 10D and the eighth portion 11D are formed, for example, from the rear edge 4b side of the portion C to a position that is 100% on the meridian surface of the impeller 1, that is, in the vicinity of the rear edge 4b. ing.
  • At least one portion between the front edge 4 a and the rear edge 4 b is inclined to the rear side in the rotation direction R on the disk 3 side from the virtual line L.
  • the blade 4 includes a first portion 10A that is inclined rearward in the rotation direction R. Accordingly, the first portion 10A is arranged so as to swell rearward in the rotation direction R. Therefore, when the secondary flow F flowing along the suction surface is generated so as to be separated from the disk 3 as shown in FIG. The next flow F is pressed against the first portion 10A.
  • the secondary flow F is divided into a tangential component F 1 at the point A and a normal component F 2 orthogonal to the tangential component F 1 at the point A on the suction surface that contacts the first portion 10A. Disassembled.
  • the normal direction component F 2 is a component that presses the secondary flow F against the first portion 10.
  • the blade 4 since the blade 4 includes the second portion 11A that is inclined forward in the rotation direction R, the blade 4 can receive the pressing force of the fluid F0 on the pressure surface. For this reason, even if 10 A of 1st parts incline to the back side of the rotation direction R, compression efficiency will not be reduced.
  • the blade 4 includes the third portion 10B and the fourth portion 11B that are inclined forward in the rotational direction R at a position of 0% on the meridian plane, thereby introducing the fluid F0 into the flow path FC. At that time, the pressing force of the fluid F0 on the pressure surface can be reliably received by the blade 4 on the front edge 4a side of the blade 4, so that the fluid F0 can be more efficiently compressed.
  • the blade 4 is between the front edge 4a and the rear edge 4b, the first portion 10A is inclined rearward in the rotation direction R, and the second portion 11A is the rotation direction. Inclined to the front side of R. For this reason, the secondary flow F flowing away from the disk 3 on the rear side in the rotation direction R can be suppressed, and the position away from the disk 3 on the rear side in the rotation direction R of the blade 4, that is, in the cover 5. Accumulation of low-energy fluid at adjacent positions can be suppressed. Further, on the pressure surface, this force can be effectively utilized by receiving the pressing force from the fluid F0, and the compression efficiency can be maintained while the secondary flow F is suppressed, and the performance can be improved.
  • the embodiment of the present invention has been described in detail above, some design changes can be made without departing from the technical idea of the present invention.
  • at least one portion between the front edge 4a and the rear edge 4b of the blade is inclined to the rear side in the rotation direction R, and the first portion 10A is continuously inclined to the front side in the rotation direction R.
  • the second part 11A is just to have the second part 11A.
  • the inclination direction and shape of the third portion 10B, the fourth portion 11B, the fifth portion 10C, the sixth portion 11C, the seventh portion 10D, and the eighth portion 11D are not limited to the above-described embodiments. Further, they may be provided so as not to be inclined in the rotation direction R but to be arranged on the virtual line L1.
  • the first portion 10A and the second portion 11A are provided in a curved shape, but may be provided in a linear shape.
  • the impeller 1 is described as a closed impeller. However, an open impeller without the cover 5 may be used.
  • centrifugal compressor 100 is not limited to a multistage compressor, and the blade 4 of the impeller 1 described above can also be applied to a single stage compressor.
  • the centrifugal rotating machine is not limited to a centrifugal compressor, and may be a blower, a centrifugal pump, or the like.
  • the blade includes the first portion and the second portion, thereby suppressing the secondary flow that flows away from the disk on the rear side in the rotation direction, and from the fluid. It is possible to effectively use the pressing force of and to improve the performance.

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Abstract

軸線を中心とした円盤状をなすディスク（３）の軸線の方向を向く面に周方向に間隔をあけて複数のブレード（４）が設けられた遠心回転機械のインペラにおいて、ブレード（４）は、ブレード（４）における前縁と後縁との間に、ディスク（３）から立ち上がり、かつ離間するに従って回転方向Ｒの後方側に傾斜する第一部分（１０Ａ）と、第一部分（１０Ａ）から連続し、ディスク（３）から離間するに従って回転方向Ｒの前方側に傾斜する第二部分（１１Ａ）とを備える。

Description

遠心回転機械のインペラ、遠心回転機械
　本発明は、遠心圧縮機、送風機、遠心ポンプ等の遠心回転機械に用いられるインペラに関する。
本願は、２０１２年１１月６日に日本に出願された特願２０１２-２４４７８４号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　遠心圧縮機等の遠心回転機械においては、ヘッドの向上、作動範囲の拡大等による性能向上が市場より求められており、これに対して様々な対策がなされている。
　ここで、遠心回転機械に用いられるインペラの流路内において、主流とは異なる方向に向かう流れ、即ち二次流れが発生することがある。この二次流れによっては、低エネルギー流体がインペラの流路内に蓄積してしまい、この蓄積部分は流体の速度及びエネルギーが大きく欠損した状態となる。このため、このような二次流れが遠心回転機械の性能を低下させてしまう要因の一つとなっている。
　特許文献１には、インペラにおけるブレードの圧力面側から負圧面側に向かう二次流れを抑制して、性能向上を図った遠心圧縮機のインペラが開示されている。具体的にはこのインペラでは、流路における側壁面から主流の流れに沿ってリブレットを設けることで、側壁面における境界層流れがブレードの圧力面から負圧面に流路を横切って流通することを防止している。
特開平９－２６４２９６号公報
　しかしながら、回転機械のインペラにおいては、特許文献１に開示されたものとは異なる二次流れが発生することがある。この二次流れは、各流路において負圧面側でディスクから離間するように軸線の方向に向かう流れである。これにより負圧面側であってディスクから離間した位置（クローズドインペラであればカバーの直下）に低エネルギー流体が蓄積され、回転機械の性能低下の要因となっている。
　本発明は、負圧面側となる回転方向の後方側でディスクから離間する方向に向かう二次流れを抑制して、さらなる性能向上が可能な遠心回転機械のインペラを提供する。
本発明の第一の態様に係る遠心回転機械のインペラは、軸線を中心とした円盤状をなすディスクと、流体が流入する前縁と流出する後縁とを有し、前記軸線の方向を向く面に周方向に間隔をあけて設けられた複数のブレードとを備える。前記ブレードは、該ブレードにおける前記前縁と前記後縁との間に、前記ディスクから立ち上がり、かつ離間するに従って回転方向の後方側に傾斜する第一部分と、該第一部分から連続し、前記ディスクから離間するに従って前記回転方向の前方側に傾斜する第二部分とを備える。
　このようなインペラによると、ブレードの第一部分が、回転方向の後方側に傾斜していることで、この第一部分が回転方向の後方側に膨らむよう配置されている。このため、回転方向の後方側で生じ、ディスクから離間するように流れる二次流れは、この後方側に膨らんだ第一部分に向かって押し付けられる。よって、二次流れが第一部分に接触する点において、この点における接線方向成分と、この接線方向成分に直交して二次流れを第一部分に押し付ける成分である法線方向成分とに二次流れは分解される。ここで、仮に第一部分が回転方向の後方側に傾斜していない場合には、二次流れは第一部分に接触せず、法線方向の成分がゼロとなるため、二次流れの全てがディスクから離間する方向に向かう。本発明の態様によれば、二次流れの一部が法線方向に向かい、残りが接線方向に向かうため、二次流れの全てがディスクから離間する位置へ向かうことがない。また、ブレードの第二部分が回転方向の前方側に傾いていることで、回転方向の前方側からの流体の押圧力を受けることができる。このため、第一部分が回転方向の後方側に傾斜していても、流体からの押圧力を有効に利用することができ、圧縮効率を低下させてしまうことがない。
　本発明の第二の態様によれば、遠心回転機械のインペラは、前記第一部分よりも前記前縁側に位置し、前記ディスクから立ち上がり、かつ離間するに従って前記回転方向の前方側に傾斜する第三部分と、前記第二部分よりも前記前縁側に位置し、前記第三部分から連続し、前記ディスクから離間するに従って前記回転方向の前方側に傾斜する第四部分とをさらに備えていてもよい。
　このような第二部分、第三部分、第四部分によって、ブレードの前縁側では回転方向の前方側からの流体の押圧力を確実に受けることができるとともに、第一部分によって回転方向の後方側においてディスクから離間する方向への二次流れを抑制することができるため、さらなる性能向上が可能である。
　本発明の第三の態様によれば、遠心回転機械のインペラは、前記第一部分よりも前記後縁側に位置し、前記ディスクから立ち上がり、かつ離間するに従って前記回転方向の後方側に傾斜する第五部分と、前記第二部分よりも前記後縁側に位置し、前記第五部分から連続し、前記ディスクから離間するに従って前記回転方向の後方側に傾斜する第六部分とをさらに備えていてもよい。
　本発明の第四の態様によれば、遠心回転機械のインペラは、前記第五部分よりも前記後縁側に位置し、前記ディスクから立ち上がり、かつ離間するに従って前記回転方向の前方側に傾斜する第七部分と、前記第六部分よりも前記後縁側に位置し、前記第七部分から連続し、前記ディスクから離間するに従って前記回転方向の前方側に傾斜する第八部分とをさらに備えていてもよい。
　本発明の第五の態様によれば、遠心回転機械は、軸線を中心に回転する回転軸と、前記回転軸に外嵌されて共に回転する上記の遠心回転機械のインペラと、前記回転軸を回転可能に支持するとともに、前記インペラを外周側から覆うケーシングとを備える。
　このような遠心回転機械によると、インペラのブレードが第一部分及び第二部分を備えていることで、ブレードと回転方向の後方側で生じる二次流れとの接触点において、二次流れの一部が接触点の法線方向に向かい、残りが接線方向に向かうため、二次流れの全てがディスクから離間する位置へ向かうことがない。また、第二部分によって回転方向の前方側からの流体の押圧力を受けることができる。
　上述したインペラ、及び遠心回転機械によると、ブレードが第一部分と第二部分とを備えていることで、回転方向の後方側でディスクから離間するように流れる二次流れを抑制するとともに、流体からの押圧力を有効に利用でき、性能向上が可能となる。
本発明の実施形態に係る遠心圧縮機を示す全体概略図である。 本発明の実施形態に係る遠心圧縮機におけるインペラを一部破断して示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る遠心圧縮機におけるインペラの要部を示す子午面図である。 本発明の実施形態に係る遠心圧縮機におけるインペラのブレードの断面図であって、図３のＸ１－Ｘ１断面を示す。 本発明の実施形態に係る遠心圧縮機におけるインペラのブレードの断面図であって、図３のＸ２－Ｘ２断面を示す。 本発明の実施形態に係る遠心圧縮機におけるインペラのブレードの断面図であって、図３のＸ３－Ｘ３断面を示す。 本発明の実施形態に係る遠心圧縮機におけるインペラのブレードの断面図であって、図３のＸ４－Ｘ４断面を示す。 本発明の実施形態に係る遠心圧縮機におけるインペラのブレードの断面図であって、図３のＸ５－Ｘ５断面を示す。 本発明の実施形態に係る遠心圧縮機におけるインペラのブレードの断面図であって、図３のＸ６－Ｘ６断面を示す。 本発明の実施形態に係る遠心圧縮機におけるインペラのブレードの断面図であって、図４Ｃにおける二次流れの方向を示す図である。
〔第一実施形態〕
　以下、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機（遠心回転機械）１００について説明する。
　図１に示すように、遠心圧縮機１００は、ケーシング１０２と、ケーシング１０２の内部にジャーナル軸受１０３及びスラスト軸受１０４を介して軸支され、軸線Ｏ回りに回転可能とされた回転軸１０１と、回転軸１０１に軸線Ｏ方向に並んで外嵌されたインペラ１とを備えている。
　この遠心圧縮機１００は、回転軸１０１とともに回転するインペラ１の遠心力を利用し、ケーシング１０２に形成された吸込口１０５ｃから供給される流体Ｆ０を、上流側の流路１０５ａから下流側の流路１０５ｂへと段階的に流通させる。そして流通する間に、流体Ｆ０を昇圧し、排出口１０５ｄから排出する。
　次に、インペラ１について説明する。
　インペラ１は、回転軸１０１に外嵌されており、回転軸１０１とともに軸線Ｏを中心として回転方向Ｒに回転する。なお、本実施形態ではインペラ１が複数（６つ）設けられており、多段遠心圧縮機を構成している。
　図２に示すように、各インペラ１は、軸線Ｏ方向視で略円盤状をなすディスク３と、ディスク３に設けられた複数のブレード４と、これらブレード４を軸線Ｏ方向から覆うカバー５とを備えている。
　ディスク３は、軸線Ｏ方向の第一方向側を向く端面が小径とされ、第二方向側を向く端面が大径とされて、これら二つの端面が軸線Ｏ方向の第一方向側から第二方向側に向かうに従って漸次拡径する曲面３ａによって接続されることで、軸線Ｏ方向視で略円盤状の形状を有し、全体として略傘形状の形状を有する部材である。
　また、このディスク３の径方向内側には、該ディスク３を軸線Ｏ方向に貫く貫通孔３ｂが形成されている。この貫通孔３ｂに回転軸１０１が挿入されて嵌合されることで、インペラ１が回転軸１０１に固定されて、一体として回転可能となっている。
　ブレード４は、上記ディスク３における曲面３ａから軸線Ｏ方向の第一方向側に立ち上がるように、軸線Ｏの周方向、即ち、回転方向Ｒに一定間隔をあけて複数設けられている部材である。
　またこれら複数のブレード４は、それぞれディスク３の径方向内側から外側に向かうに従って、回転方向Ｒの後方側に向かって湾曲するように形成されており、回転方向Ｒの前方側を向く面が圧力面、回転方向Ｒの後方側を向く面が負圧面となっている。
　カバー５は、複数のブレード４を軸線Ｏ方向の第一方向側から覆うようにこれらブレード４と一体に設けられた部材であり、軸線Ｏ方向の第二方向側に向かうに従って漸次拡径する略傘形状を有している。即ち本実施形態ではインペラ１は、カバー５を有するクローズドインペラである。
　そして、隣接する二つのブレード４、ディスク３、カバー５によって囲まれる空間が、径方向内側から外側に向かって流体Ｆ０が流通可能となったインペラ流路ＦＣとなる。インペラ１における軸線Ｏ方向の第一方向側、即ちブレード４の前縁４ａ側から流体Ｆ０がインペラ流路ＦＣに取り込まれ、径方向の外側となるブレード４の後縁４ｂ側から流体Ｆ０が排出される。
　次に、ブレード４についてさらに詳しく説明する。
　図３及び図４Ａ～図４Ｆに示すように、ブレード４は、前縁４ａ側から後縁４ｂ側に向かって順に部分Ｂ、部分Ａ、部分Ｃ、部分Ｄを有している。
　部分Ａは、ブレード４における最も前縁４ａ側で、ディスク３に連続してディスク３寄りの位置に形成された第一部分１０Ａと、この第一部分１０Ａに連続してディスクから離間するように延びる第二部分１１Ａとを備えている。即ち、ブレード４の立ち上がる方向の中途位置（本実施形態ではブレード４の立ち上がり方向の中央位置）となる仮想線Ｌを境界として、第一部分１０Ａと第二部分１１Ａとが連続するように形成されている。
　ここで、ブレード４に関し、ディスク３の曲面３ａから直角に立ち上がる仮想線Ｌ１（ブレード４と曲面３ａとの接点Ｐにおける接線Ｌ２から直角に立ち上がる仮想線Ｌ１）に対するブレード４の傾斜角度をリーン角αとする。
　第一部分１０Ａは、ブレード４において、回転方向Ｒの後方側に傾斜するようなリーン角αを有してディスク３から立ち上がり、かつ離間するに従って滑らかに湾曲して形成されている。
　第二部分１１Ａは、第一部分１０Ａからカバー５に向かって連続し、ディスク３から離間するに従って回転方向Ｒの前方側に向かって滑らかに湾曲して傾斜して延びている。
　ここで、これら第一部分１０Ａ及び第二部分１１Ａの形成位置の一例を、図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄに示している。即ち、本実施形態では、第一部分１０Ａ及び第二部分１１Ａは、例えばインペラ１の子午面上の前縁４ａから１５％～６５％となる位置に形成されている。
　本実施形態で第一部分１０Ａは、前縁４ａ側から徐々にリーン角αが増大しながら、４０％の位置でリーン角αが最大となり、再び後縁４ｂ側に向かって徐々にリーン角αが減少していく。即ち、子午面上の４０％となる位置で、ブレード４の第一部分１０Ａが回転方向Ｒの後方側に最も傾斜している。後方側に最も傾斜する位置は子午面上の４０％となる位置には限定されず、この４０％という数値は一例である。
　また、第二部分１１Ａは、前縁４ａ側から徐々に湾曲度合いを増大させながら、４０％の位置で湾曲度合いが最大となり、再び後縁４ｂ側に向かって徐々に湾曲度合いが減少していく。即ち、子午面上の４０％となる位置では、ブレード４の第二部分１１Ａが回転方向Ｒの前方側に最も傾斜している。前方側に最も傾斜する位置は子午面上の４０％となる位置には限定されず、この４０％という数値は一例である。
　部分Ｂは、部分Ａよりもブレード４の前縁４ａ側に位置する部分であり、ディスク３に連続してディスク３寄りの位置に形成された第三部分１０Ｂと、仮想線Ｌを境界として、この第三部分１０Ｂに連続してディスクから離間するように延びる第四部分１１Ｂとを備えている。
　図４Ａに示すように、第三部分１０Ｂは、第一部分１０Ａよりもブレード４の前縁４ａ側において、回転方向Ｒの前方側に傾斜するようなリーン角αを有してディスク３から立ち上がり、かつディスク３から離間するに従って直線状に延びるように設けられている。
　また、第四部分１１Ｂは、第二部分１１Ａよりもブレード４の前縁４ａ側において、第三部分１０Ｂとの接続部から傾斜せず、真っ直ぐに第三部分１０Ｂを直線状に延長するように延びている。即ち、第四部分１１Ｂは、回転方向Ｒの前方側に傾斜している。
　ここで、これら第三部分１０Ｂ及び第四部分１１Ｂの形成位置の一例を、図４Ａに示す。即ち、本実施形態では、第三部分１０Ｂ及び第四部分１１Ｂは、例えばインペラ１の子午面上の０％となる位置から、部分Ａの前縁４ａ側の位置まで、即ち前縁４ａ近傍に形成されている。
　部分Ｃは、部分Ｂよりもブレード４の後縁４ｂ側に位置する部分であり、ディスク３に連続してディスク３寄りの位置に形成された第五部分１０Ｃと、仮想線Ｌを境界として、この第五部分１０Ｃに連続してディスクから離間するように延びる第六部分１１Ｃとを備えている。
　図４Ｅに示すように、第五部分１０Ｃは、第一部分１０Ａよりもブレード４の後縁４ｂ側において、回転方向Ｒの後方側に傾斜するようなリーン角αを有してディスク３から立ち上がり、かつディスク３から離間するに従って直線状に延びるように設けられている。
　また、第六部分１１Ｃは、第二部分１１Ａよりもブレード４の後縁４ｂ側において、第五部分１０Ｃとの接続部から傾斜せず、真っ直ぐに第五部分１０Ｃを直線状に延長するように延びており、即ち、回転方向Ｒの後方側に傾斜している。
　ここで、これら第五部分１０Ｃ及び第六部分１１Ｃの形成位置の一例を、図４Ｅに示している。即ち、本実施形態では、第五部分１０Ｃ及び第六部分１１Ｃは、例えば部分Ａの後縁４ｂ側から、インペラ１の子午面上の８５％となる位置まで形成されている。
　部分Ｄは、部分Ｃよりもブレード４のさらに後縁４ｂ側に位置する部分であり、ディスク３に連続してディスク３寄りの位置に形成された第七部分１０Ｄと、仮想線Ｌを境界として、この第七部分１０Ｄに連続してディスクから離間するように延びる第八部分１１Ｄとを備えている。
　図４Ｆに示すように、第七部分１０Ｄは、第五部分１０Ｃよりもブレード４のさらに後縁４ｂ側において、前縁４ａと同様に、回転方向Ｒの前方側に傾斜するようなリーン角αを有して、ディスク３から離間するに従って直線状に延びるように設けられている。
　また、第八部分１１Ｄは、第六部分１１Ｃよりもブレード４のさらに後縁４ｂ側において、第七部分１０Ｄとの接続部から傾斜せず、真っ直ぐに第七部分１０Ｄを直線状に延長するように延びており、即ち、前縁４ａと同様に回転方向Ｒの前方側に傾斜している。
　ここで、これら第七部分１０Ｄ及び第八部分１１Ｄの形成位置の一例を、図４Ｆに示している。即ち、本実施形態では、第七部分１０Ｄ及び第八部分１１Ｄは、例えば部分Ｃの後縁４ｂ側から、インペラ１の子午面上の１００％となる位置まで、即ち後縁４ｂ近傍に形成されている。
　このようにしてブレード４においては、前縁４ａと後縁４ｂとの間の少なくとも一箇所において、仮想線Ｌよりもディスク３側で回転方向Ｒの後方側に傾斜する箇所が存在している。
　このような遠心圧縮機においては、ブレード４が、回転方向Ｒの後方側に傾斜している第一部分１０Ａを備えている。よって、この第一部分１０Ａが回転方向Ｒの後方側に膨らむよう配置されている。従って、ブレード４の回転方向Ｒの後方側で、インペラ１の回転にともなって、図５に示すようにディスク３から離間するように負圧面に沿って流れる二次流れＦが生じると、この二次流れＦが第一部分１０Ａに接触して押し付けられる。
　即ち、二次流れＦは、第一部分１０Ａに接触する負圧面上の点Ａにおいて、この点Ａの接線方向成分Ｆ１と、この接線方向成分Ｆ１に直交する法線方向成分Ｆ２とに分解される。そして、この法線方向成分Ｆ２が二次流れＦを第一部分１０に押し付ける成分となる。
　ここで、仮に第一部分１０Ａが回転方向Ｒの後方側に傾斜していない場合には、二次流れＦは第一部分１０Ａに接触せず、法線方向成分Ｆ２がゼロとなってしまう。このため、二次流れＦの全てがディスク３から離間する方向に向かう。一方で本実施形態では、二次流れＦの一部が法線方向Ｆ２に向かい、残りが接線方向Ｆ１に向かうため、二次流れＦの全てがディスク３から離間した位置へ向かうことがない。
　また、ブレード４が、回転方向Ｒの前方側に傾斜している第二部分１１Ａを備えていることで、圧力面での流体Ｆ０の押圧力をブレード４で受けることができる。このため、第一部分１０Ａが回転方向Ｒの後方側に傾斜していても、圧縮効率を低下させてしまうことがない。
　さらに、ブレード４が、子午面上の０％の位置において回転方向Ｒの前方側に傾斜している第三部分１０Ｂ、第四部分１１Ｂを備えていることで、流体Ｆ０を流路ＦＣへ導入した際にブレード４の前縁４ａ側では、圧力面での流体Ｆ０の押圧力を確実にブレード４で受けることができるため、より効率よく流体Ｆ０の圧縮が可能となる。
　本実施形態の遠心回転機械によると、ブレード４が、前縁４ａと後縁４ｂとの間において、第一部分１０Ａが回転方向Ｒの後方側に傾斜しているとともに、第二部分１１Ａが回転方向Ｒの前方側に傾斜している。このため、回転方向Ｒの後方側でディスク３から離間するように流れる二次流れＦを抑制でき、ブレード４の回転方向Ｒの後方側であってディスク３から離間した位置、即ち、カバー５に近接する位置に低エネルギー流体が集積してしまうことを抑制できる。
　また、圧力面においては、流体Ｆ０からの押圧力を受けてこの力を有効に利用でき、二次流れＦを抑制しながらも圧縮効率を維持し、性能向上が可能となる。
　以上、本発明の実施形態について詳細を説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内において、多少の設計変更も可能である。
　例えば、ブレードの前縁４ａと後縁４ｂとの間の少なくとも一箇所に、回転方向Ｒの後方側に傾斜する第一部分１０Ａと、この第一部分１０Ａに連続して回転方向Ｒの前方側に傾斜する第二部分１１Ａがあればよい。従って、第三部分１０Ｂ、第四部分１１Ｂ、第五部分１０Ｃ、第六部分１１Ｃ、第七部分１０Ｄ、第八部分１１Ｄについての傾斜方向及び形状は上述の実施形態には限定されない。また、これらは回転方向Ｒに傾斜せず、仮想線Ｌ１上に配されるように設けられていてもよい。
　また、上述の実施形態では、第一部分１０Ａ、第二部分１１Ａは湾曲して設けられているが、直線状に設けられていてもよい。
　また、上述の実施形態ではインペラ１はクローズドインペラであるとして説明を行ったが、カバー５を有しないオープンインペラであってもよい。
　さらに、遠心圧縮機１００は多段圧縮機に限定されず、単段圧縮機にも上述したインペラ１のブレード４を適用可能である。
　そして、遠心回転機械としては遠心圧縮機に限定されず、送風機、遠心ポンプ等であってもよい。
　　上述したインペラ、及び遠心回転機械によると、ブレードが第一部分と第二部分とを備えていることで、回転方向の後方側でディスクから離間するように流れる二次流れを抑制するとともに、流体からの押圧力を有効に利用でき、性能向上が可能となる。
　１　　インペラ
　３　　ディスク
　３ａ　　曲面
　３ｂ　　貫通孔
　４　　ブレード
　４ａ　　前縁
　４ｂ　　後縁
　５　　カバー
　１０Ａ　　第一部分
　１１Ａ　　第二部分
　１０Ｂ　　第三部分
　１１Ｂ　　第四部分
　１０Ｃ　　第五部分
　１１Ｃ　　第六部分
　１０Ｄ　　第七部分
　１１Ｄ　　第八部分
　Ｏ　　軸線
　Ｆ０　　流体
　Ｆ　　二次流れ
　Ｐ　　接点
　Ｆ１　　接線方向成分
　Ｆ２　　法線方向成分
　ＦＣ　　インペラ流路
　Ｌ、Ｌ１　　仮想線
　Ｌ２　　接線
　Ｒ　　回転方向
　１００　　遠心圧縮機（遠心回転機械）
　１０１　　回転軸
　１０２　　ケーシング
　１０３　　ジャーナル軸受
　１０４　　スラスト軸受
　１０５ａ　　流路
　１０５ｂ　　流路
　１０５ｃ　　吸込口
　１０５ｄ　　排出口

Claims (5)

  1. 　軸線を中心とした円盤状をなすディスクと、
    流体が流入する前縁と流出する後縁とを有し、前記軸線の方向を向く面に周方向に間隔をあけて設けられた複数のブレードと、
    を備え、
    　前記ブレードは、該ブレードにおける前記前縁と前記後縁との間に、前記ディスクから立ち上がり、かつ離間するに従って回転方向の後方側に傾斜する第一部分と、該第一部分から連続し、前記ディスクから離間するに従って前記回転方向の前方側に傾斜する第二部分とを備える、
    遠心回転機械のインペラ。
  2. 　前記第一部分よりも前記前縁側に位置し、前記ディスクから立ち上がり、かつ離間するに従って前記回転方向の前方側に傾斜する第三部分と、
    　前記第二部分よりも前記前縁側に位置し、前記第三部分から連続し、前記ディスクから離間するに従って前記回転方向の前方側に傾斜する第四部分とをさらに備える請求項１に記載の遠心回転機械のインペラ。
  3. 　前記第一部分よりも前記後縁側に位置し、前記ディスクから立ち上がり、かつ離間するに従って前記回転方向の後方側に傾斜する第五部分と、
    　前記第二部分よりも前記後縁側に位置し、前記第五部分から連続し、前記ディスクから離間するに従って前記回転方向の後方側に傾斜する第六部分とをさらに備える請求項１又は２に記載の遠心回転機械のインペラ。
  4. 　前記第五部分よりも前記後縁側に位置し、前記ディスクから立ち上がり、かつ離間するに従って前記回転方向の前方側に傾斜する第七部分と、
    　前記第六部分よりも前記後縁側に位置し、前記第七部分から連続し、前記ディスクから離間するに従って前記回転方向の前方側に傾斜する第八部分とをさらに備える請求項３に記載の遠心回転機械のインペラ。
  5. 　軸線を中心に回転する回転軸と、
    　前記回転軸に外嵌されて共に回転する請求項１から４のいずれか一項に記載の遠心回転機械のインペラと、
    　前記回転軸を回転可能に支持するとともに、前記インペラを外周側から覆うケーシングとを備える遠心回転機械。
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