JP2009243394A - 遠心圧縮機のインペラ及び過給機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧損の増加を抑制しつつブレードの応力集中を緩和して強度を向上させた遠心圧縮機のインペラ及び過給機を提供する。
【解決手段】遠心圧縮機のインペラ１は、軸方向の入口側から流入したガスを半径方向の出口側に案内する子午面２ａを有する回転ディスク２と、回転ディスク２の子午面２ａ上に立設された複数のブレード３と、から構成されており、ブレード３は、入口側で翼厚が部分的に厚く形成された第一肉厚部３１と、出口側で翼厚が部分的に厚く形成された第二肉厚部３２と、第一肉厚部３１と第二肉厚部３２との間に形成された凹部３３と、を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のブレードを備えた遠心圧縮機のインペラ及び過給機に関し、特に、強度の優れた遠心圧縮機のインペラ及び過給機に関する。

複数のブレードを備えた遠心圧縮機は、石油精製プラント・化学プラント・肥料プラント・天然ガスプラント・製鉄プラント等のガス圧縮機や冷凍機、車両等に搭載される車両用過給機（ターボチャージャ）等に使用されている。ここで、図６は、従来の車両用過給機に使用されている遠心圧縮機のインペラを示す図であり、（Ａ）は外観図、（Ｂ）は翼厚分布図を示している。

図６（Ａ）に示すように、インペラ６１は、軸方向の入口側から流入したガスを半径方向の出口側に案内する子午面６２ａを有する回転ディスク６２と、回転ディスク６２の子午面６２ａ上に立設された複数のブレード６３，６４と、から構成されている。ここで、ブレード６３は、子午面６２ａに沿って長く配置された第一ブレードを示し、ブレード６４は、第一ブレード（ブレード６３）よりも短く配置された第二ブレードを示している。また、これらのブレード６３，６４は、図６（Ａ）に示すように、周方向に捻りを加えられていることが多い。

そして、各ブレード６３，６４は、子午面６２ａの入口側を０とし出口側を１として翼厚を図示すると、図６（Ｂ）において実線で示したように、入口側（子午面長さ比で約０．３５の位置）に最大翼厚Ｄｍａｘを有し、出口側に向けて漸減した翼形状をなしている。なお、子午面長さ比とは、各ブレード６３，６４の子午面６２ａに沿った全長を１とした場合の各ブレード６３，６４の子午面６２ａに沿った入口側からの長さ、すなわち、（各ブレード６３，６４の子午面６２ａに沿った入口側からの長さ）／（各ブレード６３，６４の子午面６２ａに沿った全長）を意味する。かかる形状のブレードを備えたインペラは、例えば、特許文献１に開示されている。

特許第３８７６１９５号公報、図３

前記インペラ６１の各ブレード６３，６４は、周方向に捻りを加えられているため、図６（Ａ）に示したように、Ａ部近傍（子午面長さ比で約０．７〜０．９の範囲）の曲がりがきつく、かつ、出口側に近い部分であるため、図６（Ｂ）に示したように、翼厚が比較的薄くなっている。したがって、ブレード６３，６４のＡ部近傍は、応力が集中し易く、強度的に弱い部分となっていた。また、このＡ部近傍の強度を向上させようとする場合には、ブレード６３，６４は翼形状をなさないといけないという固定概念のもと、図６（Ｂ）において一点鎖線で示すように、翼厚全体を厚くしなければならず、インペラ６１における圧損が増加してしまうという問題があった。

本発明は上述した問題点に鑑み創案されたものであり、圧損の増加を抑制しつつブレードの応力集中を緩和して強度を向上させた遠心圧縮機のインペラ及び過給機を提供することを目的とする。

本発明によれば、複数のブレードを備えた遠心圧縮機のインペラにおいて、前記ブレードは、出口側で翼厚が部分的に厚く形成された肉厚部を有する、ことを特徴とする遠心圧縮機のインペラが提供される。ここで、前記肉厚部は、子午面長さ比で０．５〜１．０の範囲に形成されていることが好ましく、さらに、子午面長さ比で０．７〜０．９の範囲に形成されていることが好ましい。

また、本発明によれば、複数のブレードを備えた遠心圧縮機のインペラにおいて、前記ブレードは、入口側で翼厚が部分的に厚く形成された第一肉厚部と、出口側で翼厚が部分的に厚く形成された第二肉厚部と、前記第一肉厚部と前記第二肉厚部との間に形成された凹部と、を有することを特徴とする遠心圧縮機のインペラが提供される。ここで、前記第二肉厚部の最大翼厚は、前記第一肉厚部の最大翼厚以下の厚さであることが好ましく、また、前記凹部の最小翼厚に対して１１０〜１２０％の厚さであってもよい。さらに、前記凹部の最小翼厚は、前記第一肉厚部の最大翼厚に対して７０〜９０％の厚さであることが好ましい。

また、本発明によれば、複数のブレードを備えた遠心圧縮機のインペラにおいて、前記ブレードは、子午面長さの長い第一ブレードと、子午面長さの短い第二ブレードと、を有し、前記第一ブレード及び前記第二ブレードは、出口側で翼厚が部分的に厚く形成された肉厚部を有する、ことを特徴とする遠心圧縮機のインペラが提供される。ここで、前記肉厚部は、子午面長さ比で０．５〜１．０の範囲に形成されていることが好ましく、さらに、子午面長さ比で０．７〜０．９の範囲に形成されていることが好ましい。

また、前記第一ブレード及び前記第二ブレードは、入口側で翼厚が部分的に厚く形成された第一肉厚部と、出口側で翼厚が部分的に厚く形成された第二肉厚部と、前記第一肉厚部と前記第二肉厚部との間に形成された凹部と、を有していてもよい。ここで、前記第二肉厚部の最大翼厚は、前記第一肉厚部の最大翼厚以下の厚さであることが好ましく、また、前記凹部の最小翼厚に対して１１０〜１２０％の厚さであってもよい。さらに、前記凹部の最小翼厚は、前記第一肉厚部の最大翼厚に対して７０〜９０％の厚さであることが好ましい。

また、本発明によれば、複数のブレードを備えた遠心圧縮機のインペラにおいて、前記ブレードは、子午面長さの長い第一ブレードと、子午面長さの短い第二ブレードと、を有し、前記第一ブレードは、出口側で翼厚が部分的に厚く形成された肉厚部を有し、前記第二ブレードの出口側の翼厚は、前記第一ブレードの翼厚と略一致するように形成されている、ことを特徴とする遠心圧縮機のインペラが提供される。ここで、前記肉厚部は、子午面長さ比で０．５〜１．０の範囲に形成されていることが好ましく、さらに、子午面長さ比で０．７〜０．９の範囲に形成されていることが好ましい。

また、前記第一ブレードは、入口側で翼厚が部分的に厚く形成された第一肉厚部と、出口側で翼厚が部分的に厚く形成された第二肉厚部と、前記第一肉厚部と前記第二肉厚部との間に形成された凹部と、を有し、前記第二ブレードの出口側の翼厚は、前記第一ブレードの翼厚と略一致するように形成されていてもよい。ここで、前記第二肉厚部の最大翼厚は、前記第一肉厚部の最大翼厚以下の厚さであることが好ましく、また、前記凹部の最小翼厚に対して１１０〜１２０％の厚さであってもよい。さらに、前記凹部の最小翼厚は、前記第一肉厚部の最大翼厚に対して７０〜９０％の厚さであることが好ましい。

さらに、本発明によれば、流体の供給により動翼を回転させるタービンと、前記動翼と同軸に連結されたインペラにより空気を吸入する遠心圧縮機と、を備えた過給機において、前記インペラは、複数のブレードを備え、該ブレードは、出口側で翼厚が部分的に厚く形成された肉厚部を有する、ことを特徴とする遠心圧縮機のインペラが提供される。ここで、前記肉厚部は、子午面長さ比で０．５〜１．０の範囲に形成されていることが好ましく、さらに、子午面長さ比で０．７〜０．９の範囲に形成されていることが好ましい。

また、前記ブレードは、入口側で翼厚が部分的に厚く形成された第一肉厚部と、出口側で翼厚が部分的に厚く形成された第二肉厚部と、前記第一肉厚部と前記第二肉厚部との間に形成された凹部と、を有していてもよい。ここで、前記第二肉厚部の最大翼厚は、前記第一肉厚部の最大翼厚以下の厚さであることが好ましく、また、前記凹部の最小翼厚に対して１１０〜１２０％の厚さであってもよい。さらに、前記凹部の最小翼厚は、前記第一肉厚部の最大翼厚に対して７０〜９０％の厚さであることが好ましい。

また、前記ブレードは、子午面長さの長い第一ブレードと、子午面長さの短い第二ブレードと、を有し、前記第一ブレード及び前記第二ブレードは、出口側で翼厚が部分的に厚く形成された肉厚部を有していてもよい。ここで、前記肉厚部は、子午面長さ比で０．５〜１．０の範囲に形成されていることが好ましく、さらに、子午面長さ比で０．７〜０．９の範囲に形成されていることが好ましい。

また、前記第一ブレード及び前記第二ブレードは、入口側で翼厚が部分的に厚く形成された第一肉厚部と、出口側で翼厚が部分的に厚く形成された第二肉厚部と、前記第一肉厚部と前記第二肉厚部との間に形成された凹部と、を有していてもよい。ここで、前記第二肉厚部の最大翼厚は、前記第一肉厚部の最大翼厚以下の厚さであることが好ましく、また、前記凹部の最小翼厚に対して１１０〜１２０％の厚さであってもよい。さらに、前記凹部の最小翼厚は、前記第一肉厚部の最大翼厚に対して７０〜９０％の厚さであることが好ましい。

また、前記ブレードは、子午面長さの長い第一ブレードと、子午面長さの短い第二ブレードと、を有し、前記第一ブレードは、出口側で翼厚が部分的に厚く形成された肉厚部を有し、前記第二ブレードの出口側の翼厚は、前記第一ブレードの翼厚と略一致するように形成されていてもよい。ここで、前記肉厚部は、子午面長さ比で０．５〜１．０の範囲に形成されていることが好ましく、さらに、子午面長さ比で０．７〜０．９の範囲に形成されていることが好ましい。

また、前記第一ブレードは、入口側で翼厚が部分的に厚く形成された第一肉厚部と、出口側で翼厚が部分的に厚く形成された第二肉厚部と、前記第一肉厚部と前記第二肉厚部との間に形成された凹部と、を有し、前記第二ブレードの出口側の翼厚は、前記第一ブレードの翼厚と略一致するように形成されていてもよい。ここで、前記第二肉厚部の最大翼厚は、前記第一肉厚部の最大翼厚以下の厚さであることが好ましく、また、前記凹部の最小翼厚に対して１１０〜１２０％の厚さであってもよい。さらに、前記凹部の最小翼厚は、前記第一肉厚部の最大翼厚に対して７０〜９０％の厚さであることが好ましい。

上述した本発明の遠心圧縮機のインペラ及び過給機によれば、応力集中し易い出口側の翼厚を厚くしたことにより、従来、強度的に弱かった部分の強度を向上させることができ、故障の少ない遠心圧縮機のインペラ及び過給機を提供することができる。また、ブレード全体の翼厚を厚くする必要がなく、圧損の増加を抑制することができる。特に、強度的に弱い部分を補強したことにより、強度的に強い部分の翼厚を薄くすることができ、ブレード全体としての圧損を効果的に抑制しつつブレードの応力集中を緩和して強度を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態について図１〜図５を用いて説明する。ここで、図１は、本発明に係る遠心圧縮機のインペラの第一実施形態を示す図であり、（Ａ）は部分断面図、（Ｂ）は翼厚分布図を示している。なお、図１（Ａ）では、インペラ１の回転軸Ｌに沿った断面図の上半分のみを示している。

図１（Ａ）に示した遠心圧縮機のインペラ１は、軸方向の入口側から流入したガスを半径方向の出口側に案内する子午面２ａを有する回転ディスク２と、回転ディスク２の子午面２ａ上に立設された複数のブレード３と、から構成されている。かかる形状のインペラ１は、鋳造により成形されることが多い。ここで、ブレード３は、子午面２ａに沿って長く配置されている。また、ブレード３は、図６（Ａ）に示した従来のブレードと同様に周方向に捻りを加えられていることが多い。したがって、従来と同様に、ブレード３は、図のＡ部近傍（子午面長さ比で約０．７〜０．９の範囲）の曲がりがきつくなっている。なお、子午面長さ比とは、各ブレード６３，６４の子午面６２ａに沿った全長を１とした場合の各ブレード６３，６４の子午面６２ａに沿った入口側からの長さ、すなわち、（各ブレード６３，６４の子午面６２ａに沿った入口側からの長さ）／（各ブレード６３，６４の子午面６２ａに沿った全長）を意味する。

図１（Ｂ）は、ブレード３の翼厚分布図であり、横軸は子午面長さ比を示し、縦軸は最大翼厚を１００％とした場合の翼厚（％）を示している。また、従来のブレードの翼厚分布を破線で示し、本発明のブレード３の翼厚分布を実線で示している。図１（Ｂ）に示すように、ブレード３は、入口側で翼厚が部分的に厚く形成された第一肉厚部３１と、出口側で翼厚が部分的に厚く形成された第二肉厚部３２と、第一肉厚部３１と第二肉厚部３２との間に形成された凹部３３と、を有している。なお、図１（Ｂ）に示した翼厚は、ブレード３の子午面２ａに略垂直方向の中心線Ｍに沿った部分の翼厚を示している。

図１（Ｂ）に示すように、ブレード３の入口側の形状、すなわち、第一肉厚部３１は実質的に従来のブレードと同じ形状をなしている。また、ブレード３の中間部は、従来のブレードよりも翼厚が薄く形成されてブレード３の表面に凹部３３を形成している。かかる凹部３３を形成することにより、第一肉厚部３１と第二肉厚部３２とを滑らかに繋げることができる。また、隣接するブレード３との間隔が広くなるため、インペラ１の流路を部分的に拡大することができ、遠心圧縮機の性能を向上させることができる。ここで、第一肉厚部３１の最大翼厚をＤ１とし、凹部３３の最小翼厚をＤ３とすると、最小翼厚Ｄ３は、最大翼厚Ｄ１に対して７０〜９０％の厚さに設定することが好ましい。これは、従来、強度的に弱かった出口側のＡ部の翼厚よりも薄くすると強度的に不十分となる可能性があり、また、最大翼厚Ｄ１との差が少ないと積極的に凹部３３を形成したメリットが少なくなってしまうためである。なお、図１（Ｂ）では、凹部３３の最小翼厚Ｄ３を第一肉厚部３１の最大翼厚Ｄ１の約７０％に設定している。

図１（Ｂ）に示すように、第二肉厚部３２は、Ａ部近傍における翼厚が従来のブレードよりも厚く形成されており、ブレード３の表面に凸部を形成している。このＡ部近傍の翼厚を厚くすることにより、ブレード３の周方向の曲がりがきつい場合であっても、Ａ部近傍における応力手中を緩和することができ、ブレード３の強度を向上させることができる。また、第二肉厚部３２を形成することにより、インペラ１の流路は部分的に縮小されるが、凹部３３によりインペラ１の流路が部分的に拡大されているため、その弊害を抑制することができ、遠心圧縮機の性能を維持することができる。第二肉厚部３２による流路縮小分と凹部３３による流路拡大分とが相殺されるように第二肉厚部３２及び凹部３３の形状を設計してもよいし、第二肉厚部３２による流路縮小分＜凹部３３による流路拡大分となるように第二肉厚部３２及び凹部３３の形状を設計してもよい。ここで、第二肉厚部３２の最大翼厚をＤ２とすれば、最大翼厚Ｄ２は、第一肉厚部３１の最大翼厚Ｄ１以下の厚さであることが好ましく、また、凹部３３の最小翼厚Ｄ３に対して１１０〜１２０％の厚さであることが好ましい。なお、図１（Ｂ）では、第二肉厚部３２の最大翼厚Ｄ２を第一肉厚部３１の最大翼厚Ｄ１の約８０％（凹部３３の最小翼厚Ｄ３の約１１４％）に設定している。

ブレード３の翼厚分布について、ブレード３の子午面２ａに略垂直方向の中心線Ｍに沿った部分を例に説明したが、一般に、ブレード３の翼厚は、中心線Ｍの下方側（ディスク側）から中心線Ｍの上方側（チップ側）に向かって徐々に薄くなるように形成されている。かかる場合において、ブレード３のディスク側からチップ側の全体に渡って、図１（Ｂ）と同様の翼厚分布となるように形成してもよいし、チップ側の凹凸を翼厚の減少に合わせて漸減させるとともにディスク側の凹凸を翼厚の増加に合わせて漸増させるようにしてもよい。

次に、上述した第一実施形態の変形例について説明する。ここで、図２は、本発明の第一実施形態の変形例を示す翼厚分布図であり、（Ａ）は第一変形例、（Ｂ）は第二変形例を示している。各図において、横軸は子午面長さ比を示し、縦軸は最大翼厚を１００％とした場合の翼厚（％）を示している。また、従来のブレードの翼厚分布を破線で示し、本発明のブレード３の翼厚分布を実線で示している。

図２（Ａ）に示すように、ブレード３は、入口側で翼厚が部分的に厚く形成された第一肉厚部３１と、出口側で翼厚が部分的に厚く形成された第二肉厚部３２と、第一肉厚部３１と第二肉厚部３２との間に形成された凹部３３と、を有している。そして、第一変形例では、図１（Ｂ）に示した第一実施形態と比較して以下の特徴を有する。

（１）第一肉厚部３１の最大翼厚Ｄ１と第二肉厚部３２の最大翼厚Ｄ２とが、同じ厚さとなるように、第一肉厚部３１及び第二肉厚部３２を形成している。このように、最大翼厚Ｄ１＝最大翼厚Ｄ２となるように設計しても、Ａ部近傍の翼厚を厚くすることができ、ブレード３の強度を向上させることができる。ただし、ブレード３全体の翼厚が厚くなりすぎないように、凹部３３の形状や最大翼厚Ｄ１及び最大翼厚Ｄ２の厚さを適宜調整する必要がある。

（２）第一肉厚部３１の最大翼厚Ｄ１を従来のブレードの翼厚よりも薄くしている。ここでは、第一肉厚部３１の最大翼厚Ｄ１を従来のブレードの翼厚に対して約８０％の厚さに設計している。このように、最大翼厚Ｄ１を従来のブレードの翼厚よりも薄くすることにより、隣接するブレード３との間隔を広くすることができ、インペラ１の流路を大幅に拡大することができ、遠心圧縮機の性能を向上させることができる。なお、ブレード３の翼厚は薄ければ薄いほど遠心圧縮機の性能を向上させることができるため、第一肉厚部３１の最大翼厚Ｄ１を従来のブレードの翼厚に対して、どの程度薄くするかは、インペラ１の使用条件とブレード３に必要な強度との関係で任意に設定することができる。勿論、場合によっては、最大翼厚Ｄ１＜最大翼厚Ｄ２としてもよく、この場合には凹部３３を省略してもよい。

（３）凹部３３をブレード３の中央部（子午面長さ比＝０．５）に配置して、第二肉厚部３２の起点を中央部寄りにしている。本発明は、従来のブレードの翼厚が比較的薄かったＡ部近傍の翼厚を厚くすることができれば十分であり、不必要に第二肉厚部３２の起点を前方に配置する必要はないが、第一肉厚部３１の翼厚との関係で、第二肉厚部３２の起点を中央部寄りに配置してもよい。第一肉厚部３１の翼厚を薄く設定した場合には、凹部３３の深さも浅くなる傾向があり、必然的に第二肉厚部３２の起点が前方に移動することとなるためである。また、凹部３３の形状にもよるが、凹部３３を前方に移動させすぎると、第二肉厚部３２の形状は、従来のブレードの形状に近づく傾向があるため、第二肉厚部３２が子午面長さ比０．５〜１．０の範囲に収まるように凹部３３の位置を設定することが好ましい。

上述した第一実施形態の第一変形例では、（１）〜（３）の特徴を組み合わせたもので説明したが、第一実施形態のインペラ１に対して、各特徴を個別に適用してもよいし、いずれか２つを適宜組み合わせて適用するようにしてもよい。

第二変形例のブレード３は、図２（Ｂ）に示すように、第一変形例と同様に、第一肉厚部３１と第二肉厚部３２と凹部３３とを有し、凹部３３の最小翼厚Ｄ２と第二肉厚部３２の最大翼厚Ｄ３とを同じ厚さに形成したものである。かかる形状によっても、従来のブレードの翼厚よりも薄くした凹部３３を形成することができ、Ａ部近傍の翼厚を厚く形成することができる。その他の構成については、図１に示した第一実施形態と同じであるため、詳細な説明を省略する。

続いて、本発明に係る遠心圧縮機のインペラの第ニ実施形態について説明する。ここで、図３は、本発明に係る遠心圧縮機のインペラの第ニ実施形態を示す図であり、（Ａ）は部分断面図、（Ｂ）は翼厚分布図を示している。なお、図３（Ａ）では、インペラ１の回転軸Ｌに沿った断面図の上半分のみを示している。

図３（Ａ）に示した遠心圧縮機のインペラ１は、軸方向の入口側から流入したガスを半径方向の出口側に案内する子午面２ａを有する回転ディスク２と、回転ディスク２の子午面２ａ上に立設された複数のブレード３，４と、を有している。ここで、ブレード３，４は、子午面長さが相対的に長い第一ブレード３と、子午面長さが相対的に短い第二ブレード４と、から構成されている。また、第一ブレード３及び第二ブレード４は、図６（Ａ）に示した従来のインペラ６１と同様に周方向に捻りを加えられていることが多い。したがって、第一ブレード３及び第二ブレード４の両方のブレードにおいて、図のＡ部近傍（子午面長さ比で約０．７〜０．９の範囲）の曲がりがきつくなっている。

そして、図３（Ｂ）に示すように、第二実施形態のインペラ１では、第一ブレード３は図１（Ｂ）に示した第一実施形態のブレード３と同じ翼厚分布をなしている。そして、第二ブレード４に対しても、第一実施形態のブレード３と同じ翼厚分布となるように形成している。すなわち、第二ブレード４は、第一ブレード３と同様に、入口側で翼厚が部分的に厚く形成された第一肉厚部４１と、出口側で翼厚が部分的に厚く形成された第二肉厚部４２と、第一肉厚部４１と第二肉厚部４２との間に形成された凹部４３と、を有している。各構成については、第一ブレード３とサイズが異なるだけであるため、ここでは詳細な説明を省略する。このように、第一ブレード３及び第二ブレード４について、それぞれ第一実施形態のブレード３と同様に形成することにより、各ブレード３，４に最適な翼厚を設計することができ、効果的にインペラ１の強度を向上させることができる。なお、第一ブレード３及び第二ブレード４の両方又はいずれか一方に対して、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示した変形例を適用してもよいことは勿論である。

次に、本発明に係る遠心圧縮機のインペラの第三実施形態について説明する。ここで、図４は、本発明に係る遠心圧縮機のインペラの第三実施形態を示す図であり、（Ａ）は部分断面図、（Ｂ）は翼厚分布図を示している。なお、図４（Ａ）では、インペラ１の回転軸Ｌに沿った断面図の上半分のみを示している。

図４（Ａ）に示した遠心圧縮機のインペラ１は、図３（Ａ）に示した第二実施形態のインペラ１と同じ構成であるため、ここでは詳細な説明を省略する。本発明の第三実施形態は、図４（Ｂ）に示すように、子午面長さの短い第二ブレード４の出口側の翼厚が第一ブレード３の翼厚と略一致するように形成されていることを特徴とする。すなわち、図４（Ｂ）に示した第一ブレード３を、図１（Ｂ）に示した第一実施形態のブレード３と同じ翼厚分布をなすように形成し、その第二肉厚部３２と第二ブレード４の第二肉厚部４２とが略一致するようにブレード４が形成される。かかる構成によっても、インペラ１の強度を向上させることができる。また、第二肉厚部３２，４２を一致させることにより、周方向に均一な流路を形成することができ、インペラ１における圧損を効果的に低減することができる。なお、第一ブレード３に対して、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示した変形例を適用してもよいことは勿論である。

最後に、本発明に係る遠心圧縮機のインペラを採用した過給機について説明する。ここで、図５は、本発明に係る遠心圧縮機のインペラを採用した過給機を示す断面図である。なお、図示した過給機５１は、単なる一例であり、図示した構造に限定されるものではない。また、インペラ１を多段に配置した遠心圧縮機にも採用することができることは勿論である。

図５に示した過給機５１は、流体の供給により動翼５２ａを回転させるタービン５２と、動翼５２ａと同軸に連結されたインペラ１により空気を吸入する遠心圧縮機５３（コンプレッサ）と、を備えている。そして、インペラ１のブレード３は、上述した第一実施形態に示した形状に形成される。また、インペラ１が第一ブレード３及び第二ブレード４を有する場合には、第一ブレード３及び第二ブレード４は、上述した第二実施形態又は第三実施形態に示した形状に形成される。したがって、インペラ１の強度を従来よりも向上させた過給機５１が提供され、故障の発生を抑制することができる。

かかる過給機５１の外形は、タービン５２の筐体を構成するタービンハウジング５２ｃと、遠心圧縮機５３の筐体を構成するコンプレッサハウジング５３ａと、動翼５２ａを有するタービンディスク５２ｄとインペラ１を連結する回転軸５５ａを支持するセンターハウジング５５と、により構成されている。また、流体供給路５２ｂには、タービンハウジング５２ｃの外周に形成されたスクロール部５２ｅから排気ガスが供給されるように構成されている。

また、図５に示した過給機５１は、いわゆる可変容量型過給機であり、タービン５２の流体供給路５２ｂに断面翼形状のベーン５４ａを回動可能に配置することにより流体の供給量を調節可能に構成した可変ノズル機構５４を備えている。

前記可変ノズル機構５４は、タービンハウジング５２ｃに固定された環状のシュラウド５４ｂと、タービンハウジング５２ｃ及びセンターハウジング５５の間に支持された環状の支持リング５４ｃと、シュラウド５４ｂと支持リング５４ｃとの間隔を保持するピン５４ｄと、シュラウド５４ｂ及び支持リング５４ｃの間で回動可能に支持された複数のベーン５４ａと、ベーン５４ａを回動させるベーン駆動機構と、から構成されている。ベーン駆動機構は、ベーン５４ａに接続された回動軸５４ｅと、回動軸５４ｅに連結されたノズルリンク板５４ｆと、センターハウジング５５に回動可能に支持されるとともにノズルリンク板５４ｆに連結された駆動軸５４ｇと、外部のダイヤフラムシリンダ等のピストンロッドと駆動軸５４ｇとを連結する連結部材５４ｈと、から構成されている。また、支持リング５４ｃとノズルリンク板５４ｆとの間には、タービンハウジング５２ｃとセンターハウジング５５との間で挟持される環状のサポートリング５４ｉが装着されている。

前記遠心圧縮機５３は、タービン５２の駆動によりインペラ１が回転駆動され、回転軸５５ａの軸心方向から吸気を行い、コンプレッサハウジング５３ａに形成されたスクロール部５３ｂに圧縮空気を排出する。また、インペラ１の背面（センターハウジング５５側）にはシールハウジング５３ｃが接続されており、センターハウジング５５に形成された油路５５ｂから回転軸５４ａに供給される潤滑油が遠心圧縮機５３の吸気流路内に漏れないようにシールされている。

本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明のインペラは、車両用過給機以外の過給機は勿論、石油精製プラント・化学プラント・肥料プラント・天然ガスプラント・製鉄プラント等のガス圧縮機や冷凍機にも適用することができる等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。

本発明に係る遠心圧縮機のインペラの第一実施形態を示す図であり、（Ａ）は部分断面図、（Ｂ）は翼厚分布図を示している。 本発明の第一実施形態の変形例を示す翼厚分布図であり、（Ａ）は第一変形例、（Ｂ）は第二変形例を示している。 本発明に係る遠心圧縮機のインペラの第ニ実施形態を示す図であり、（Ａ）は部分断面図、（Ｂ）は翼厚分布図を示している。 本発明に係る遠心圧縮機のインペラの第三実施形態を示す図であり、（Ａ）は部分断面図、（Ｂ）は翼厚分布図を示している。 本発明に係る遠心圧縮機のインペラを採用した過給機を示す断面図である。 従来の車両用過給機に使用されている遠心圧縮機のインペラを示す図であり、（Ａ）は外観図、（Ｂ）は翼厚分布図を示している。

符号の説明

１ インペラ
２ 回転ディスク
２ａ 子午面
３ ブレード，第一ブレード
４ 第二ブレード
３１，４１ 第一肉厚部
３２，４２ 第二肉厚部
３３，４３ 凹部
５１ 過給機
５２ タービン
５２ａ 動翼
５２ｂ 流体供給路
５２ｃ タービンハウジング
５２ｄ タービンディスク
５２ｅ スクロール部
５３ 遠心圧縮機（コンプレッサ）
５３ａ コンプレッサハウジング
５３ｂ スクロール部
５３ｃ シールハウジング
５４ 可変ノズル機構
５４ａ ベーン
５４ｂ シュラウド
５４ｃ 支持リング
５４ｄ ピン
５４ｅ 回動軸
５４ｆ ノズルリンク板
５４ｇ 駆動軸
５４ｈ 連結部材
５４ｉ サポートリング
５５ センターハウジング
５５ａ 回転軸
５５ｂ 油路
６１ インペラ
６２ 回転ディスク
６２ａ 子午面
６３ ブレード（第一ブレード）
６４ ブレード（第二ブレード）

Claims (10)

1. 複数のブレードを備えた遠心圧縮機のインペラにおいて、
   前記ブレードは、出口側で翼厚が部分的に厚く形成された肉厚部を有する、ことを特徴とする遠心圧縮機のインペラ。
2. 前記肉厚部は、子午面長さ比で０．５〜１．０の範囲に形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の遠心圧縮機のインペラ。
3. 前記肉厚部は、子午面長さ比で０．７〜０．９の範囲に形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の遠心圧縮機のインペラ。
4. 複数のブレードを備えた遠心圧縮機のインペラにおいて、
   前記ブレードは、入口側で翼厚が部分的に厚く形成された第一肉厚部と、出口側で翼厚が部分的に厚く形成された第二肉厚部と、前記第一肉厚部と前記第二肉厚部との間に形成された凹部と、を有することを特徴とする遠心圧縮機のインペラ。
5. 前記第二肉厚部の最大翼厚は、前記第一肉厚部の最大翼厚以下の厚さである、ことを特徴とする請求項４に記載の遠心圧縮機のインペラ。
6. 前記第二肉厚部の最大翼厚は、前記凹部の最小翼厚に対して１１０〜１２０％の厚さである、ことを特徴とする請求項４に記載の遠心圧縮機のインペラ。
7. 前記凹部の最小翼厚は、前記第一肉厚部の最大翼厚に対して７０〜９０％の厚さである、ことを特徴とする請求項４に記載の遠心圧縮機のインペラ。
8. 複数のブレードを備えた遠心圧縮機のインペラにおいて、
   前記ブレードは、子午面長さの長い第一ブレードと、子午面長さの短い第二ブレードと、を有し、前記第一ブレード及び前記第二ブレードがそれぞれ請求項１〜請求項７のいずれかに記載の条件により形成されている、ことを特徴とする遠心圧縮機のインペラ。
9. 複数のブレードを備えた遠心圧縮機のインペラにおいて、
   前記ブレードは、子午面長さの長い第一ブレードと、子午面長さの短い第二ブレードと、を有し、前記第一ブレードが請求項１〜請求項７のいずれかに記載の条件により形成され、前記第二ブレードの出口側の翼厚が前記第一ブレードの翼厚と略一致するように形成されている、ことを特徴とする遠心圧縮機のインペラ。
10. 流体の供給により動翼を回転させるタービンと、前記動翼と同軸に連結されたインペラにより空気を吸入する遠心圧縮機と、を備えた過給機において、
    前記インペラは、請求項１〜請求項９のいずれかに記載のインペラである、ことを特徴とする過給機。