JP2017096196A - 静止ベーンおよび当該静止ベーンを備えた遠心圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】静止ベーンにおける流体損失を低減し、流体機械の効率を向上する。【解決手段】流体機械１に備えられる静止ベーン５０であって、流体Ｇに晒され、流体Ｇの流れ方向に沿って設けられる側面５１と、前記側面５１に設けられ、流体Ｇの流れ方向の下流側において流体の流れ方向に沿う渦軸Ｃ80を有する縦渦８０を生成し得る角部７０とを有して成る。【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、流体機械に備えられる静止ベーンおよび当該静止ベーンを備えた遠心圧縮機に関する。

流体機械は、流体と機械との間でエネルギの授受を行うものであり、例えば、流体機械（被動機）である遠心圧縮機は、回転軸と共に回転されるインペラの遠心力を利用して、流体を圧送（圧縮）することができるようになっている。

このような遠心圧縮機等の流体機械においては、流体の流れる流路に種々の静止ベーンを設けることにより、流体の流れを良好にしてエネルギの授受を効率良く行うことができる。例えば、遠心圧縮機に設けられる静止ベーンとしては、インペラの流体流れ方向下流側に設置されるディフューザベーン（特許文献１参照）およびリターンベーンなどが挙げられる。

実開平０１−１７４５９９号公報

しかし、流路に静止ベーンを設けることによって、流路の全体的な流体の流れを良好にすることができる一方で、静止ベーンの近傍においては、部分的に流体の乱れが生じてしまう。ここで、流体機械における静止ベーンの後縁部（流体の流れ方向における下流側の縁部）とその近傍における流体の流れを図６に示す。

図６に示すように、流体Ｇ₁が静止ベーン１５０に沿って良好に流れる一方で、一部の流体Ｇ₂は、静止ベーン１５０の表面１５１，１５３から剥離し、また、一部の流体Ｇ₃は、静止ベーン１５０の流体流れ方向下流側（図６においては、下方側）の空間に巻き込まれるように流れて横渦１９０が生成してしまう。このような流体の剥離および横渦の生成は、流体損失であり、流体機械の効率に影響する。

これら流体の剥離および横渦の生成を抑制するために、静止ベーン１５０における後縁部１５０ａの断面形状を円弧形状Ｓ等とすることがある（図６における二点鎖線参照）。このような静止ベーン１５０における後縁部１５０ａの断面形状によって流体の剥離および横渦の生成をある程度抑制することはできるが、当該静止ベーン１５０に沿って流れる流体Ｇ₁の速度（流速）が速い場合や当該静止ベーン１５０によって流体Ｇ₁の流れを急に転向している場合などには、流体の剥離および横渦の生成を十分に抑制することはできない。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、静止ベーンにおける流体損失を低減し、流体機械の効率を向上することを目的とする。

上記課題を解決する第一の発明に係る静止ベーンは、流体機械に備えられる静止ベーンであって、流体に晒され、流体の流れ方向に沿って設けられる側面と、前記側面に設けられ、流体の流れ方向の下流側において流体の流れ方向に沿う渦軸を有する縦渦を生成し得る角部とを有することを特徴とする。

上記課題を解決する第二の発明に係る静止ベーンは、第一の発明に係る静止ベーンにおいて、前記角部が、前記側面より窪んで成る溝部によって形成されるものであることを特徴とする。

上記課題を解決する第三の発明に係る静止ベーンは、第二の発明に係る静止ベーンにおいて、前記溝部が、前記側面において流体の流れ方向と交差する方向に複数設けられるものであり、複数の前記溝部が、前記側面に沿って前記溝部の近傍を流れる流体の速度に応じて、形状を異にするものであることを特徴とする。

上記課題を解決する第四の発明に係る遠心圧縮機は、ケーシングと、前記ケーシングに回転可能に支持される回転軸と、前記回転軸に設けられて前記回転軸と共に回転駆動されるインペラと、前記ケーシング内に設けられて前記インペラを収納する流路とを備え、前記流路内を通過させることによって流体を圧縮する遠心圧縮機において、前記流路内に、第一から第三のいずれか一つの発明に係る静止ベーンを備えたことを特徴とする。

第一の発明に係る静止ベーンによれば、側面に設けられた角部によって、静止ベーンの流体流れ方向下流側に縦渦が生成され、当該静止ベーンの側面に沿って流れる流体は、縦渦に引き寄せられるようにながれるので、流体の側面からの剥離が抑制される。
また、静止ベーンの流体流れ方向下流側に生成された縦渦は、同じく静止ベーンの流体流れ方向下流側に生成される横渦と干渉するので、当該横渦を崩壊させることができる。
このように、縦渦の生成によって、流体の剥離が抑制されると共に横渦が崩壊されるので、静止ベーンにおける流体損失が低減され、流体機械の効率が向上される。

第二の発明に係る静止ベーンによれば、簡易な構成で角部を側面に設けることができる。

第三の発明に係る静止ベーンによれば、複数の溝部を側面に沿って流れる流体の流速に応じた形状とすることにより、流体の乱流等を抑えると共に、生成される縦渦の強さを揃えることができる。

第四の発明に係る遠心圧縮機によれば、回転軸と共に回転されるインペラの遠心力を利用して流体を圧縮する遠心圧縮機において、ストラット、入口ガイドベーン、ディフューザベーン等の他の静止ベーンにおける流体損失を低減し、遠心圧縮機の効率を向上することができる。

実施例１に係るリターンベーンを備えた遠心圧縮機の概略構造を示す縦断面図である。 実施例１に係るリターンベーンのリターン流路における配置を示す説明図（図１におけるII−II矢視断面図）である。 実施例１に係るリターンベーンの後縁部を示す概略斜視図である。 実施例１に係るリターンベーンの後縁部における溝部の数等を変更した例を示す概略斜視図である。 実施例１に係るリターンベーンの後縁部を示す説明図（図３ＡにおけるIV矢視図）である。 実施例１に係るリターンベーンの後縁部における溝部の形状を変更した例を示す説明図である。 実施例１に係るリターンベーンの後縁部における溝部の形状を変更した例を示す説明図である。 実施例１に係るリターンベーンの後縁部における溝部を突部に変更した例を示す説明図である。 実施例１に係るリターンベーンの後縁部を示す説明図（図３ＡにおけるV−V矢視断面図）である。 実施例１に係るリターンベーンの後縁部の形状を変更した例を示す説明図である。 実施例１に係るリターンベーンの後縁部の形状を変更した例を示す説明図である。 従来の流体機械における静止ベーンの後縁部とその近傍における流体の流れを示す説明図である。

以下に、本発明に係る静止ベーンの実施例について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例は、本発明に係る静止ベーンを多段式の遠心圧縮機に設けられるリターンベーンに採用したものである。

もちろん、本発明は以下の実施例に限定されず、遠心圧縮機におけるストラット、入口ガイドベーン、ディフューザベーン等の他の静止ベーンに採用しても良く、ターボチャージャやポンプ等の他の流体機械に設けられる種々の静止ベーンに採用しても良い。また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能であることは言うまでもない。

本発明の実施例１に係るリターンベーンを備えた遠心圧縮機の構造について、図１，図２，図３Ａおよび図４Ａを参照して説明する。

図１に示すように、遠心圧縮機（流体機械）１には、略円筒形状から成るケーシング１１が設けられており、このケーシング１１には、回転軸１２が軸受１３を介して回転可能に支持されている。回転軸１２は、図示しないモータ等の駆動源と連結されており、この駆動源が駆動されることによって、ケーシング１１内で回転されるようになっている。なお、図１は、遠心圧縮機１の半分（図１においては、上方側の半分）のみを示している。

ケーシング１１には、流体Ｇを遠心圧縮機１内に取り込むための吸込口２１と、流体Ｇを遠心圧縮機１外に排出するための排出口２２とが形成されており、遠心圧縮機１の内部には、吸込口２１と排出口２２とを連通し、流体Ｇを軸方向一方側へ（図１においては、左方側から右方側へ向けて）送るための流路３０が設けられている。

流路３０は、ケーシング１１における第一側壁部１１ａおよび第二側壁部１１ｂ等によって画成されることにより、縮径と拡径とを繰り返すように形成されている。ここで、第一側壁部１１ａは、流路３０の径方向内側（図１においては、下方側）において軸方向（図１においては、左右方向）に沿って間隔を空けて複数設けられるものであり、第二側壁部１１ｂは、当該第一側壁部１１ａ間において径方向外側（図１においては、上方側）から径方向内側に向けて延伸（突出）して複数設けられるものである。

流路３０には、流体Ｇを圧縮（圧送）するための圧縮流路３１と、圧縮流路３１から圧送されてきた流体Ｇを減速して動圧から静圧に変換するためのディフューザ流路３２と、ディフューザ流路３２から送られてきた流体Ｇの流れの旋回成分を除去すると共に次段の圧縮流路３１へ送るためのリターン流路３３とが設けられている。

遠心圧縮機１においては、圧縮流路３１とディフューザ流路３２とリターン流路３３とが流体Ｇの流れ方向に沿って順に複数段設けられており、流体Ｇは、吸込口２１から排出口２２に向けて流路３０内を流れる過程において、段階的に圧縮されるようになっている。

圧縮流路３１は、軸方向前端側（図１においては、左端側）から軸方向後端側（図１においては、右端側）に向かうに従って径方向外側に向けて漸次湾曲するように形成されており、この圧縮流路３１には、インペラ４０が収容されている。インペラ４０は、回転軸１２に固着されており、図示しない駆動源が駆動されることによって、回転軸１２と共に回転されるようになっている。

よって、圧縮流路３１において、吸込口２１から取り込まれた流体Ｇ、または、前段の圧縮流路３１から送られてきた流体Ｇは、回転軸１２と共に回転されるインペラ４０によって、径方向外側（回転軸１２に直交する方向）への遠心力が付与され、流体流れ方向直下（径方向外側）に位置するディフューザ流路３２へ送られる（圧送される）ようになっている。

ディフューザ流路３２は、流体流れ方向直上（径方向内側）に位置する圧縮流路３１から径方向外側に延びた環状に形成されている。ディフューザ流路３２において、圧縮流路３１から送られてきた流体Ｇは、径方向外側に向けて拡散されると共に、流体流れ方向直下（径方向外側かつ軸方向後端側）に位置するリターン流路３３へ送られるようになっている。なお、流体Ｇは、ディフューザ流路３２において拡散されることによって、その流速が減じられる（減速される）と共に、流体Ｇに付与された運動エネルギー（動圧）が圧力エネルギー（静圧）に変換されるようになっている。

リターン流路３３は、流体流れ方向直上（軸方向前端側かつ径方向内側）に位置するディフューザ流路３２と流体流れ方向直下（軸方向後端側）に位置する圧縮流路３１とを接続するように、縦断面がＵ字状をなすように径方向および軸方向に延びた環状に形成されており、このリターン流路３３には、その空間の一部を周方向に区画するリターンベーン５０が設けられている。

リターンベーン５０は、ケーシング１１における第一側壁部１１ａと第二側壁部１１ｂとを接続するように設けられた板状部材であり（図１、図３Ａおよび図４Ａ参照）、周方向に湾曲した形状を成すと共に、周方向に所定の間隔を空けて放射状に配設されている（図２参照）。よって、リターン流路３３において、ディフューザ流路３２から送られてきた流体Ｇは、その流れ方向を径方向内側に反転された後、後段のインペラ４０（圧縮流路３１）へ向けて流されると共に、リターンベーン５０によって流体Ｇの流れの旋回成分が除去される（打ち消される）ようになっている（図１および図２参照）。

図３Ａに示すように、リターンベーン５０には、側面５１および後端面５２に臨む（開口する）溝部６０が形成されている。ここで、側面５１は、流体Ｇに晒され、流体Ｇの流れ方向に沿う一方の面（負圧面）であり、後端面５２は、流体Ｇの流れ方向における下流側の端面である。なお、図３Ａにおいては、図を見易くするために、リターンベーン５０のみを図示し、ケーシング１１（第一側壁部１１ａおよび第二側壁部１１ｂ）を図示していない。

溝部６０は、リターンベーン５０の側面５１より窪んだ凹形状面６１から成り、リターンベーン５０の後縁部（流体流れ方向における下流側の縁部）５０ａにおいては、側面５１と凹形状面６１とによって、流体流れ方向と交差する方向に突出する角部７０が形成されている。溝部６０および角部７０の形状については後述する。

よって、リターンベーン５０の側面５１に沿って流れる流体Ｇは、リターンベーン５０の後縁部５０ａにおいて、その流れ方向が溝部６０（凹形状面６１）に巻き込まれるようにして変化される。この結果、リターンベーン５０の流体流れ方向下流側には、流体Ｇの縦渦８０が生成される。

この縦渦８０は、流体Ｇの流れ方向と平行な渦軸Ｃ₈₀を有し、角部７０を起点としてリターンベーン５０の流体流れ方向下流側（側面５１の延長線上）に生成される。よって、流体Ｇは、リターンベーン５０の側面５１に沿って流れた後、縦軸８０に引き込まれる（巻き込まれる）ようにして流れるため、流体Ｇの側面５１からの剥離が抑制されることとなる。

また、リターンベーン５０の流体流れ方向下流側に生成された縦渦８０は、同じくリターンベーン５０の流体流れ方向下流側に生成された横渦９０と干渉する。ここで、横渦９０は、流体流れ方向と直交（交差）する渦軸Ｃ₉₀を有する渦（例えば、カルマン渦列）である。これら縦渦８０と横渦９０とは、干渉することによって互いに打ち消し合う（崩壊する）こととなる。つまり、従来において流体Ｇの流れ性能に大きく影響した横渦９０が、縦渦８０を生成させることによって崩壊されるため、結果として、リターンベーン５０における流体損失が低減され、遠心圧縮機１の効率が向上されることとなる。

溝部６０および角部７０の形状について、図３Ａから図５Ｃを参照して詳細に説明する。

図３Ａおよび図４Ａに示すように、リターンベーン５０には、二つの溝部６０が形成されており、これら二つの溝部６０は、リターンベーン５０の翼幅方向（後縁部５０ａの延設方向であって、図４Ａにおける上下方向）において対称に配置されるように所定距離（溝間隔ａ）だけ離間して設けられている。

よって、リターンベーン５０の後縁部５０ａには、側面５１と二つの凹形状面６１とによって四つの角部７０が形成され、リターンベーン５０の流体流れ方向下流側には、四つの角部７０をそれぞれ起点とした四つの縦渦８０が生成される（図３Ａ参照）。もちろん、リターンベーン５０に設ける溝部６０の数は、本実施例に限定されず、一つまたは複数の溝部６０をリターンベーン５０に設けても良い。

ここで、一つの溝部６０をリターンベーン５０に設ける場合には、当該溝部６０をリターンベーン５０の翼幅方向における略中央部に配置することが好ましい（図示せず）。このように一つの溝部６０をリターンベーン５０の翼幅方向における略中央部に配置することにより、リターンベーン５０の側面５１と溝部６０の凹形状面６１とによって形成される角部７０は、リターンベーン５０の翼幅方向において略均等（対称）に配置されることとなる。なお、この場合において、リターンベーン５０の翼幅方向における溝部６０の長さ（溝幅Ｗ）は、側面５１と凹形状面６１とによって形成される両角部７０間の距離である。

一方、複数の溝部６０をリターンベーン５０に設ける場合には、当該複数の溝部６０をそれぞれ所定距離（溝間隔ａ）だけ離間すると共に、リターンベーン５０の翼幅方向において対称に配置することが好ましい（図４Ａ参照）。このとき、リターンベーン５０の翼幅方向における溝部６０の長さ（溝幅Ｗ）と、リターンベーン５０の翼幅方向における溝部６０間の距離（溝間隔ａ）とが、略同じ長さ（距離）となるようにすると良い（次式（１）参照）。

このように複数の溝部６０を式（１）で表されるように離間すると共に、リターンベーン５０の翼幅方向において対称に配置することにより、リターンベーン５０の側面５１と溝部６０の凹形状面６１とによって形成される角部７０は、リターンベーン５０の翼幅方向において略均等（対称）に配置されることとなる。なお、この場合において、リターンベーン５０の翼幅方向における溝部６０の長さ（溝幅Ｗ）は、側面５１と凹形状面６１とによって形成される両角部７０間の距離であり、リターンベーン５０の翼幅方向における溝部６０間の距離（溝間隔ａ）は、隣接する溝部６０における角部７０間の距離である。

上述したように、一つまたは複数の溝部６０をリターンベーン５０に設けた場合において、角部７０がリターンベーン５０の翼幅方向において略均等（対称）に配置されることによって、各角部７０を起点とした縦渦８０の生成に寄与する流体Ｇの流量が略均等化され、リターンベーン５０の流体流れ方向下流側に生成される縦渦８０の強さが揃えられる（図３Ａ参照）。また、リターンベーン５０の側面５１に沿って流れる流体Ｇに対して、リターンベーン５０の翼幅方向において略均等（対称）に複数（図３Ａにおいては、四つ）の縦渦８０が生成されることとなり、リターンベーン５０の翼幅方向において略均等に流体Ｇの剥離が抑制される。

また、複数の溝部６０をリターンベーン５０に設ける場合には、リターンベーン５０の翼厚方向（後縁部５０ａの厚さ方向であって、図５Ａにおける左右方向）における溝部６０の長さ（溝深さＨ）と、リターンベーン５０の翼長方向（流体流れ方向であって、図５Ａにおける上下方向）における溝部６０の長さ（溝長さＬ）とをそれぞれ個別に（独立して）設定しても良い（図３Ａおよび図５Ａ参照）。例えば、複数の溝部６０において、溝深さＨを同じ値として溝長さＬを異なる値とする、溝長さＬを同じ値として溝深さＨを異なる値とする、または、溝深さＨと溝長さＬとの比が同じまたは異なるように溝深さＨと溝長さＬとをそれぞれ異なる値とする。

このとき、複数の溝部６０における溝深さＨと溝長さＬとを、リターンベーン５０の側面５１に沿って流れる流体Ｇの流速分布に応じて、相対的に設定することが好ましい。これは、リターンベーン５０に沿って流れる流体Ｇがその流れる箇所によって流速を異にするためであり、リターンベーン５０に設けられる溝部６０の位置（配置箇所）によって、溝深さＨおよび溝長さＬを相対的に設定する。

図３Ａに示すように、二つの溝部６０をリターンベーン５０に設けた場合には、二つの溝部６０がリターンベーンの翼幅方向において対称となるように配置されており、両溝部６０近傍には、流速の同じ流体Ｇが流れている。よって、両溝部６０の溝深さＨおよび溝長さＬをそれぞれ同じ値とする。

一方、図３Ｂに示すように、三つの溝部６０−１，６０−２をリターンベーン５０に設けた場合には、三つの溝部６０−１，６０−２がリターンベーン５０の翼幅方向における中央部とその両側（図３Ｂにおいては、上方側および下方側）に対称に配置されており、各溝部６０−１，６０−２近傍には、流速の異なる流体Ｇ₁，Ｇ₂が流れている。よって、各溝部６０−１，６０−２の溝深さＨおよび溝長さＬ₁，Ｌ₂を、当該溝部６０−１，６０−２近傍を流れる流体Ｇ₁，Ｇ₂の速度に応じて設定する。

例えば、図３Ｂに示すように、各溝部６０−１，６０−２の溝深さＨを一定（同じ）にすると共に、流速の早い流体Ｇ₁が流れるリターンベーン５０の翼幅方向における中央部に設けられた溝部６０−１の溝長さＬ₁を、中央部と比較して流速の遅い流体Ｇ₂が流れるリターンベーン５０の翼幅方向における両側に設けられた溝部６０−２の溝長さＬ₂よりも長くする。

このように複数の溝部６０−１，６０−２における溝深さＨと溝長さＬ₁，Ｌ₂とを設定することにより、リターンベーン５０の中央部においては、流速の早い流体Ｇ₁が、流体流れ方向に長くて傾斜の緩い凹形状面６１−１を流れるため、剥離や乱流等が起こり難く、その両側においては、流速の遅い流体Ｇ₂が、流体流れ方向に短くて傾斜の急な凹形状面６１−２を流れるため、剥離や乱流等が起こらない程度に強い縦渦８０が生成されることとなる。

なお、図５Ａに示すように、溝部６０の溝深さＨを設定する場合には、溝部６０がリターンベーン５０の後縁部５０ａを貫通しないように、溝深さＨが翼厚Ｔよりも小さくなるようにする（次式（２）参照）。

このように溝部６０を式（２）で表されるようにリターンベーン５０に設けることにより、リターンベーン５０の側面５１に沿って流れる流体Ｇは、当該リターンベーン５０における反対の側面（圧力面）５３側へ流れることはない。よって、流体Ｇは、溝部６０に巻き込まれるようにして流れ、角部７０を起点として、リターンベーン５０の流体流れ方向下流側（図５Ａにおいては、下方側）において縦渦８０が生成されることとなる。

なお、翼厚Ｔは、後縁部５０ａの断面形状が矩形である場合にはリターンベーン５０における後端面５２の幅であり（図５Ａ参照）、後縁部５０ａの断面形状が円弧形状である場合にはリターンベーン５０の外形と円弧Ｓｃとが接している部分の最大幅であり（図５Ｂ参照）、後縁部５０ａの断面形状が楕円形状である場合には、リターンベーン５０の外形と楕円Ｓｅとが接している部分の最大幅である（図５Ｃ参照）。

図３Ａおよび図４Ａに示すように、角部７０は、リターンベーン５０の側面５１と溝部６０の凹形状面６１とによって形成されており、この凹形状面６１は、側面５１より曲形に窪んだ曲面である。もちろん、角部７０および凹形状面６１（溝部６０）は、本実施例に限定されず、種々の形状から成るものであっても良い。

角部７０を構成する溝部６０としては、例えば、リターンベーン５０の側面５１より矩形に窪んだ凹形状面６１から成る溝部６０（図４Ｂ参照）、または、リターンベーン５０の側面５１より楔形に窪んだ凹形状面６１から成る溝部６０（図４Ｃ参照）であっても良い。

また、角部７０を構成するものとしては、例えば、リターンベーン５０の側面５１から突出した凸形状面６３から成る突部６２であっても良い（図４Ｄ参照）。このとき、突部６２の近傍は、リターンベーン５０の側面５１と同一面であっても良く、図４Ｄにおいて二点鎖線で示すように、リターンベーン５０の側面５１から窪んだ凹形状面６１であっても良い。

このように、突部６２の近傍にリターンベーン５０の側面５１から窪んだ凹形状面６１を設けることにより、リターンベーン５０の翼厚方向（図４Ｄにおける左右方向）における突部６２の長さ（突高さＨ₁，Ｈ₂）を高くすることができるので（Ｈ₁＜Ｈ₂）、リターンベーン５０の流体流れ方向下流側に生成される縦渦８０を強くすることができる。

上述の図４Ａから図４Ｄに示した何れの形状であっても、側面５１に沿って流れる流体Ｇがリターンベーン５０の後縁部５０ａに達すると、溝部６０または突部６２を設けることによって形成される角部７０を起点として、流体の縦渦８０が形成され、流体Ｇのリターンベーン５０（側面５１）からの剥離が抑制されると共に、リターンベーン５０の流体流れ方向下流側に生成された横渦９０が打ち消される。

以上説明したように、角部７０の形状は特に限定されることはなく、リターンベーン５０の側面５１に沿って流れる流体Ｇの流れを変化させ、リターンベーン５０の流体流れ方向下流側に縦渦８０を生成し得るものであれば良い。ここで、縦渦８０を生成し易い、または、強い縦渦８０を生成可能な角部７０の形状としては、鈍角よりも鋭角のものが好ましく、曲線よりも直線から成るものが好ましい。

本発明の実施例１に係るリターンベーンを備えた遠心式回転機械の動作について、図１，図２および図３Ａを参照して説明する。

図示しないモータ等の駆動源が駆動されると、回転軸１２が回転駆動されると共にインペラ４０が回転駆動される（図１参照）。吸込口２１から取り込まれた流体Ｇは、圧縮流路３１内に流入され、回転軸１２と共に回転されるインペラ４０によって遠心力が付与され、径方向外側へ送られる（圧送される）。

圧縮流路３１から径方向外側へ送り出された流体Ｇは、ディフューザ流路３２に流入され、インペラ４０によって付与された動圧の一部が静圧に変換される。圧縮流路３１からディフューザ流路３２を経て高圧にされた流体Ｇは、リターン流路３３に流入され、リターンベーン５０によって流体Ｇの流れの旋回成分が除去されると共に、次段の圧縮流路３１へ送られる（図１および図２参照）。

このリターン流路３３において、リターンベーン５０の側面５１に沿って流れる流体Ｇは、その流れ方向が溝部６０（凹形状面６１）に巻き込まれるようにして変化され、リターンベーン５０の流体流れ方向下流側には、流体Ｇの縦渦８０が生成される（図３Ａ参照）。この縦渦８０によって、流体Ｇの側面５１からの剥離が抑制されると共に、同じくリターンベーン５０の流体流れ方向下流側に生成された横渦９０が崩壊される。

以上のように、リターンベーン５０を備えた遠心圧縮機１によれば、リターンベーン５０における流体損失が低減され、遠心圧縮機１の効率が向上される。

なお、本実施例においては、流体Ｇの剥離が起きやすいリターンベーン５０の一方の側面（圧力面）５１に角部７０（溝部６０）を設けることにより、当該側面５１における流体Ｇの剥離を抑制している。もちろん、本発明はこれに限定されず、例えば、リターンベーン５０の他方（反対）の側面（圧力面）５３に角部７０（溝部６０または突部６２）を設け、当該側面５３における流体Ｇの剥離を抑制するようにしても良い。

本発明は、流体機械に備えられる静止ベーンおよび当該静止ベーンを備えた遠心圧縮機に関するものであり、本発明によれば、静止ベーンにおける流体損失を低減し、流体機械の効率を向上することができる。よって、静止ベーンを備えた遠心圧縮機、ターボチャージャ、ポンプ等の種々の流体機械において極めて有益に利用することができる。

１ 遠心圧縮機（流体機械）
１１ ケーシング
１１ａ ケーシングの第一側壁部
１１ｂ ケーシングの第二側壁部
１２ 回転軸
１３ 軸受
２１ 吸込口
２２ 排出口
３０ 流路
３１ 圧縮流路
３２ ディフューザ流路
３３ リターン流路
４０ インペラ
５０ リターンベーン（静止ベーン）
５０ａ リターンベーンの後縁部（流体流れ方向下流側縁部
５１ リターンベーンの側面（負圧面）
５２ リターンベーンの後端面（流体流れ方向下流側端面）
５３ リターンベーンの側面（圧力面）
６０ 溝部
６１ 凹形状面
７０ 角部
８０ 縦渦
９０ 横渦
Ｗ 溝幅（溝部の幅）
Ｈ 溝深さ（溝部の深さ）
Ｔ 溝長さ（溝部の長さ）
ａ 溝間隔（溝部間の距離）
Ｃ₈₀ 縦渦の渦軸
Ｃ₉₀ 横渦の渦軸
Ｇ 流体

Claims (4)

1. 流体機械に備えられる静止ベーンであって、
   流体に晒され、流体の流れ方向に沿って設けられる側面と、
   前記側面に設けられ、流体の流れ方向の下流側において流体の流れ方向に沿う渦軸を有する縦渦を生成し得る角部と
   を有することを特徴とする静止ベーン。
2. 前記角部が、前記側面より窪んで成る溝部によって形成されるものである
   ことを特徴とする請求項１に記載の静止ベーン。
3. 前記溝部が、前記側面において流体の流れ方向と交差する方向に複数設けられるものであり、
   複数の前記溝部が、前記側面に沿って前記溝部の近傍を流れる流体の速度に応じて、形状を異にするものである
   ことを特徴とする請求項２に記載の静止ベーン。
4. ケーシングと、前記ケーシングに回転可能に支持される回転軸と、前記回転軸に設けられて前記回転軸と共に回転駆動されるインペラと、前記ケーシング内に設けられて前記インペラを収納する流路とを備え、前記流路内を通過させることによって流体を圧縮する遠心圧縮機において、
   前記流路内に、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の静止ベーンを備えた
   ことを特徴とする遠心圧縮機。

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