JP2019105183A - 可変静翼、及び圧縮機 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、圧力損失の発生を抑制可能な可変静翼、及び圧縮機を提供することを目的とする。【解決手段】作動流体が流通する流路内に配置され、前縁４１Ａ及び後縁４１Ｂを結ぶ翼面４１ａｂと、内側ケーシングの外周面との間にクリアランスを形成する径方向端面と、を有する静翼本体４１と、作動流体の主流の流れ方向に対する静翼本体４１の角度を可変させるように回転するとともに、径方向端面と接続された回転軸と、回転軸の外側に突出する径方向端面に隣接する翼面４１ａｂに設けられた曲面部５０Ａ〜５０Ｄと、を備え、曲面部５０Ａ〜５０Ｄの曲率半径は、回転軸から離れるにつれて徐々に小さくなる。【選択図】図３

Description

本発明は、可変静翼、及び圧縮機に関する。
圧縮機には、ケーシング内に収容されたロータ本体と、ロータ本体の径方向外側に放射状に配列された複数の動翼と、ロータ本体の延在方向に対して、動翼と交互に配置された複数の可変静翼と、を備えたものがある。
特許文献１には、圧力面及び負圧面を有する静翼本体と、第１の軸部（第１の回転軸）と、第２の軸部（第２の回転軸）と、を備えた可変静翼が開示されている。静翼本体は、内側ケーシングと外側ケーシングとの間に配置されている。
第１の軸部は、静翼本体の一端と接続されている。第１の軸部は、内側ケーシングに対して揺動可能に支持されている。第２の軸部は、静翼本体の他端と接続されている。第２の翼軸は、外側ケーシングに対して揺動可能に支持されている。
このような構成とされた可変静翼を圧縮機に適用する場合、内側ケーシングの外周面と静翼本体の一端面の間、及び外側ケーシングの内周面と静翼本体の他端面との間には、クリアランスが形成されている。
特開２０１２−２３３４２４号公報
ところで、上記構成とされた可変静翼では、静翼本体の前縁と後縁との中間付近における負圧面と静圧面との圧力差が大きくなる。このため、前述のクリアランス部からの漏れ流れが生じ、第１及び第２の軸部（以下、「回転軸」という）付近を流れる流体の流れが乱されやすいという問題があった。また、回転軸の側面はクリアランス部の主流方向の流れと正対するため、大きな圧力損失を生じるという問題があった。
このように、回転軸で流体の流が乱されると、静翼本体の縁に向かうにつれて、角部の流れの剥離を生じるため、さらに圧力損失が大きくなる可能性があった。
そこで、本発明は、圧力損失の発生を抑制可能な可変静翼、及び圧縮機を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る可変静翼は、作動流体が流通する流路内に配置され、２つの縁を結ぶ翼面と、ケーシングの周面との間にクリアランスを形成する径方向端面と、を有する静翼本体と、前記作動流体の主流の流れ方向に対する前記静翼本体の角度を可変させるように回転するとともに、前記径方向端面と接続された回転軸と、
前記回転軸の外側に突出する前記径方向端面に隣接する前記翼面に設けられた曲面部と、を備え、前記曲面部の曲率半径は、前記回転軸から離れるにつれて徐々に小さくなる。
本発明によれば、回転軸から突出する径方向端面に隣接する翼面に設けられた曲面部を有することで、翼面の圧力差が大きい回転軸の近傍に配置された曲面部により、作動流体の流れが乱されることを抑制可能となる。
また、回転軸から離れるにつれて徐々に曲面部の曲率半径を小さくすることで、回転軸近傍の漏れ流れの増加量を抑制した上で、可変静翼の出口側における作動流体の流れを曲面部に沿ってスムーズにすることが可能となる。
したがって、上述した曲面部を備えることで、漏れ流れの増加量を抑制した上で、圧力損失の発生を抑制することができる。
また、本発明の一態様に係る可変静翼において、前記回転軸は、前記径方向端面が接続される接続面を有し、前記翼面と前記接続面との間には、前記静翼本体と前記回転軸とを接続するフィレット部が設けられており、前記フィレット部の端部は、前記接続面の外側まで延びて配置されるとともに、外面が第１の曲面とされており、前記フィレット部の端部と前記縁との間に位置する前記径方向端面を区画する前記静翼本体の角部の少なくとも一部は、前記フィレット部の端部に到達し、かつ該第１の曲面よりも曲率半径の小さい第２の曲面とされており、前記曲面部は、前記第１の曲面と、前記第２の曲面と、を含んでもよい。
このように、第１の曲面を有するフィレット部の一部と、径方向端面の角部に形成され、第１の曲面よりも曲率半径の小さい第２の曲面と、を用いて曲面部を構成することにより、漏れ流れの増加量を抑制した上で、圧力損失の発生を抑制することができる。
また、本発明の一態様に係る可変静翼において、前記翼面は、負圧面と、正圧面と、を有し、前記曲面部は、前記負圧面側に配置させてもよい。
このように、曲面部を負圧面側に位置する翼面のみに配置させた場合でも漏れ流れの増加量を抑制した上で、圧力損失の発生を抑制することができる。
また、本発明の一態様に係る可変静翼において、前記翼面は、負圧面と、正圧面と、を有し、前記曲面部は、前記正圧面側に配置させてもよい。
このように、曲面部を正圧面側に位置する翼面のみに配置させた場合でも漏れ流れの増加量を抑制した上で、圧力損失の発生を抑制することができる。
また、本発明の一態様に係る可変静翼において、前記翼面は、負圧面と、正圧面と、を有し、前記曲面部は、前記負圧面側と、前記正圧面側と、にそれぞれ配置させてもよい。
このように、曲面部を正圧面側に位置する翼面、及び負圧面側に位置する翼面にそれぞれ配置させることで、漏れ流れの増加量を抑制した上で、圧力損失の発生をさらに抑制することができる。
また、本発明の一態様に係る可変静翼において、前記ケーシングには、該ケーシングの前記周面から露出され、前記回転軸が収容される軸収容部が形成されており、前記軸収容部は、前記周面から露出された第１の部分と、該第１の部分と一体とされ、前記周面から離れた位置に配置された第２の部分と、を有しており、前記回転軸は、前記第１の部分と対向するとともに、凹んだ湾曲面を有しており、前記第１の部分は、前記第２の部分から前記周面に向かうにつれて、拡径された形状とされており、前記第１の部分は、一定の角度で傾斜した傾斜面と、該傾斜面と前記第２の部分の内周面との間に形成され、前記湾曲面に向かう方向に突出する第１の湾曲面と、前記周面と前記傾斜面との間に形成され、前記湾曲面に向かう方向に突出する第２の湾曲面と、を有してもよい。
このように、軸収容部のうち、ケーシングの周面から露出された第１の部分が、一定の角度で傾斜した傾斜面と、傾斜面と第２の部分の内周面との間に形成され、湾曲部に向かう方向に突出する第１の湾曲面と、ケーシングの周面と傾斜面との間に形成され、湾曲部に向かう方向に突出する第２の湾曲面と、を有することで、回転軸の軸線方向に位置する湾曲部の端と第１及び第２の湾曲面との間に形成される隙間を小さくすることが可能となる。これにより、ケーシングと湾曲部との間における漏れ流れの発生を抑制することができる。
また、本発明の一態様に係る圧縮機において、上記可変静翼と、ロータ本体、及び該ロータ本体の軸線方向及び周方向に配列された複数の動翼を含むロータと、前記ロータの外側に設けられた内側ケーシングと、前記内側ケーシングの外側に設けられた外側ケーシングと、前記回転軸と接続され、前記回転軸を回転させる回転駆動部と、を備え、前記ケーシングは、前記内側ケーシング及び前記外側ケーシングのうち、少なくとも一方であってもよい。
このような構成とされた圧縮機によれば、上述した可変静翼を有することで、漏れ流れの増加量を抑制した上で、圧力損失の発生を抑制することができる。
また、本発明の一態様に係る圧縮機において、前記回転軸は、回転可能な状態で前記内側ケーシングに支持されており、前記可変静翼は、前記回転軸が設けられた側とは反対側に位置する前記静翼本体と接続され、前記外側ケーシングに回転可能な状態で支持された他の回転軸を有してもよい。
このような構成とされた圧縮機においても漏れ流れの増加量を抑制した上で、圧力損失の発生を抑制することができる。
また、本発明の一態様に係る圧縮機において、前記曲面部は、前記他の回転軸側に位置する前記翼面にも配置させてもよい。
このような構成とされた圧縮機においても漏れ流れの増加量を抑制した上で、圧力損失の発生を抑制することができる。
本発明によれば、圧力損失の発生を抑制することができる。
本発明の第１の実施形態に係る圧縮機の主要部（吸込口側の上半分）の断面図である。 図１に示す圧縮機のうち、領域Ａで囲まれた部分を拡大した断面図である。 図２に示す構造体のＣ１−Ｃ２線方向の断面図である。 図３に示す構造体のＤ１−Ｄ２線方向の断面図である。 図３に示す構造体のＥ１−Ｅ２線方向の断面図である。 図３に示す構造体のＦ１−Ｆ２線方向の断面図である。 図３に示す構造体のＧ１−Ｇ２線方向の断面図である。 図１に示す圧縮機のうち、領域Ｂで囲まれた部分を拡大した断面図である。 図８に示す構造体のＨ１−Ｈ２線方向の断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る圧縮機の主要部を拡大した断面図であり、内側ケーシングと可変静翼との境界部分を示す断面図である。 図１０に示す構造体の領域Ｊで囲まれた部分を拡大した断面図である。
以下、図面を参照して本発明を適用した実施形態について詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１〜図３を参照して、第１の実施形態に係る圧縮機１０について説明する。図１では、圧縮機１０の一例として、軸流圧縮機を図示する。図１では、ケーシング１３及びロータ１１のみを断面で図示する。図１において、Ａは領域（以下、「領域Ａ」という）、Ｂは領域（以下、「領域Ｂ」という）、Ｏ１はロータ１１の軸線（以下、「軸線Ｏ１」という）をそれぞれ示している。
また、図１では、図２に示すクリアランスＣＬ１、及び図８に示すクリアランスＣＬ２を図示することが困難なため、これらの図示を省略する。
図２及び図３において、Ｏ２は回転軸４３，４４の軸線（以下、「軸線Ｏ２」という）を示している。図３に示すＳは、作動流体の主流の流れ方向（以下、「Ｓ方向」という）を示している。図１〜図３において、同一構成部分には同一符号を付す。
圧縮機１０は、ロータ１１と、ケーシング１３と、複数の可変静翼機構１５と、複数の静翼群１７と、を有する。
ロータ１１は、ロータ本体２１と、複数の動翼２３と、複数の動翼２３で構成された第１〜第６の動翼群２３Ａ〜２３Ｆと、を有する。
ロータ本体２１は、柱状の部材であり、一方向に延在している。ロータ本体２１は、複数のロータディスク（図示せず）が積層された構成とされている。ロータ本体２１は、軸受（図示せず）により回転可能に支持されている。
動翼２３は、複数のロータディスク毎に複数設けられている。各ロータディスクに設けられた複数の動翼２３は、周方向に配列されており、ロータディスクの外周面から放射方向に延出している。
複数のロータディスクのうち、圧縮機１０の吸込口２８側に最も近い位置に配置された第１のロータディスクには、第１の動翼群２３Ａが設けられている。第１の動翼群２３Ａは、第１のロータディスクの周方向に配列された複数の動翼２３で構成されている。
第１のロータディスクの吐出口側に配置された第２のロータディスクには、第２の動翼群２３Ｂが設けられている。第２のロータディスクの吐出口側には、吸込口２８から吐出口に向かう方向に対して、所定の間隔を空けた状態で、第３の動翼群２３Ｃ、第４の動翼群２３Ｄ、第５の動翼群２３Ｅ、第６の動翼群２３Ｆが順次設けられている。
なお、図１では、紙面の都合上、第１〜第６の動翼群２３Ａ〜２３Ｆのみ図示したが、第６の動翼群２３Ｆの吐出口側にも複数の動翼群が軸線Ｏ１方向に配列されている。
ケーシング１３は、内側ケーシング２５と、外側ケーシング２６と、を有する。
内側ケーシング２５は、ロータ１１の外側に配置された筒状の部材である。内側ケーシング２５は、可変静翼機構１５を構成する可変静翼３５の回転軸４３が収容される軸収容部２５Ａを有する。軸収容部２５Ａは、内側ケーシング２５の周方向及び軸線Ｏ１方向に複数設けられている。内側ケーシング２５は、回転軸４３が回転可能な状態で、可変静翼３５の一端側を支持している。
外側ケーシング２６は、内側ケーシング２５の外側に配置された筒状の部材である。外側ケーシング２６は、可変静翼機構１５を構成する可変静翼３５の回転軸４４が収容される軸収容部２６Ａを有する。軸収容部２６Ａは、外側ケーシング２６の周方向及び軸線Ｏ１方向に複数設けられている。
外側ケーシング２６は、回転軸４４が回転可能な状態で、可変静翼３５の他端側を支持している。外側ケーシング２６と内側ケーシング２５との間には、筒状の流路２７が区画されている。
ケーシング１３は、吸込口２８と、吐出口（図示せず）と、を有する。吸込口２８は、軸線Ｏ１の一方の側に設けられている。吸込口２８は、流路２７と連通している。吸込口２８は、ケーシング１３内に作動流体（例えば、外気）を吸い込む。
吐出口は、軸線Ｏ１の他方の側に設けられている。吐出口は、流路２７と連通している。吐出口は、ケーシング１３内で圧縮された作動流体をケーシング１３の外部に吐き出す。
複数の可変静翼機構１５は、第１〜第４の動翼群２３Ａ〜２３Ｄの吸込口２８側にそれぞれ設けられている。
ここで、図１及び図２を参照して、可変静翼機構１５の構成について説明する。図２において、図１に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
可変静翼機構１５は、互いに離間した状態で軸線Ｏ１方向に複数（図１の場合、一例として４つ）設けられている。
可変静翼機構１５は、可動環３１と、複数のリンク機構３３と、複数の可変静翼３５と、回転駆動部３７と、を有する。
可動環３１は、環状とされた部材である。可動環３１は、ケーシング１３を囲むように、ケーシング１３の外側に設けられている。
複数のリンク機構３３は、可動環３１の周方向に所定間隔で配置されている。複数のリンク機構３３は、一端が可動環３１に固定されている。複数のリンク機構３３の他端は、吸込口２８側に突出している。
図１〜図７を参照して、可変静翼３５について説明する。図４及び図５において、図４では、図１〜図３に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。図５では、図４に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。図１〜図７において、同一構成部分には、同一符号を付す。
可変静翼３５は、静翼本体４１と、回転軸４３，４４と、フィレット部４５〜４８と、曲面部５０Ａ〜５０Ｄ，５１Ａ〜５１Ｄと、を有する。
静翼本体４１は、翼形状とされた部材である。静翼本体４１は、作動流体が流通する流路２７内に配置されている。
静翼本体４１は、２つの縁である前縁４１Ａ及び後縁４１Ｂと、翼面４１ａｂである正圧面４１ａ及び負圧面４１ｂと、径方向端面４１ｃ，４１ｄと、を有する。
前縁４１Ａは、正圧面４１ａと負圧面４１ｂとを結ぶ一端を構成している。後縁４１Ｂは、正圧面４１ａと負圧面４１ｂとを結ぶ他端を構成している。正圧面４１ａ及び負圧面４１ｂは、湾曲した面である。
正圧面４１ａと負圧面４１ｂとの圧力差は、前縁４１Ａと後縁４１Ｂとの中間付近が最も大きくなり、前縁４１Ａまたは後縁４１Ｂに向かうにつれて小さくなる。
径方向端面４１ｃは、軸線Ｏ２方向一方側（内側ケーシング２５側）に配置された端面である。径方向端面４１ｃの中央部は、回転軸４３と接続されている。
静翼本体４１のうち、前縁４１Ａ側に位置する前縁側部分４１ＡＡ、及び後縁４１Ｂ側に位置する後縁側部分４１ＢＢは、回転軸４３の外側に突出して配置されている。
これにより、前縁側部分４１ＡＡの径方向端面４１ｃ、及び後縁側部分４１ＢＢの径方向端面４１ｃは、内側ケーシング２５の外周面２５ａ（ケーシングの周面）と対向している。
前縁側部分４１ＡＡの径方向端面４１ｃ、及び後縁側部分４１ＢＢの径方向端面４１ｃと内側ケーシング２５の外周面２５ａとの間には、クリアランスＣＬ１がそれぞれ形成されている。
径方向端面４１ｄは、軸線Ｏ２方向他方側（外側ケーシング２６側）に配置された端面である。径方向端面４１ｄの中央部は、回転軸４４と接続されている。
前縁側部分４１ＡＡの径方向端面４１ｄ、及び後縁側部分４１ＢＢの径方向端面４１ｄは、外側ケーシング２６の内周面２６ａ（ケーシングの周面）と対向している。
前縁側部分４１ＡＡの径方向端面４１ｄ、及び後縁側部分４１ＢＢの径方向端面４１ｄと外側ケーシング２６の内周面２６ａとの間には、クリアランスＣＬ２がそれぞれ形成されている。
回転軸４３は、回転軸本体５２と、拡径部５３と、を有する。回転軸本体５２は、軸線Ｏ２方向に延在する柱状の部材である。回転軸本体５２は、静翼本体４１側の端部が内側ケーシング２５の外周面２５ａから突出した状態で、残りの部分が軸収容部２５Ａに収容されている。
回転軸４３は、作動流体の主流の流れ方向（Ｓ方向）に対する静翼本体４１の角度を可変させるように回転する。
拡径部５３は、回転軸本体５２と一体に構成されている。拡径部５３は、軸線Ｏ２方向において、静翼本体４１と回転軸本体５２との間に配置されている。拡径部５３は、回転軸本体５２の外径よりも拡径されている。
拡径部５３は、静翼本体４１の径方向端面４１ｃの中央部と接続される接続面５３ａを有する。
次に、図８を参照して、回転軸４４について説明する。図８において、図１〜図７に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。
回転軸４４は、回転軸本体５５と、拡径部５６と、を有する。回転軸本体５５は、軸線Ｏ２方向に延在する柱状の部材である。回転軸本体５５は、静翼本体４１側の端部が外側ケーシング２６の内周面２６ａから突出した状態で、残りの部分が軸収容部２６Ａに収容されている。
拡径部５６は、回転軸本体５５と一体に構成されている。拡径部５６は、軸線Ｏ２方向において、静翼本体４１と回転軸本体５５との間に配置されている。拡径部５６は、回転軸本体５２の外径よりも拡径されている。
拡径部５６は、静翼本体４１の径方向端面４１ｄの中央部と接続される接続面５６ａを有する。
次に、図３〜図７を参照して、フィレット部４５について説明する。
フィレット部４５は、正圧面４１ａと接続面５３ａとの間（境界部分）に設けられている。フィレット部４５は、静翼本体４１の正圧面４１ａ側と拡径部５３とを接続している。
フィレット部４５は、正圧面４１ａが延びる方向に延在している。フィレット部４５は、前縁４１Ａ側に配置された端部４５Ａと、後縁４１Ｂ側に配置された端部４５Ｂと、を有する。
端部４５Ａ，４５Ｂは、それぞれ接続面５３ａの外側で、かつ径方向端面４１ｃの近傍に位置する正圧面４１ａに配置されている。端部４５Ａ，４５Ｂは、それぞれ外面として第１の曲面４５ａを有する。
第１の曲面４５ａは、拡径部５３から離れるにつれて徐々に曲率半径が小さくなるように構成されている。
フィレット部４６は、負圧面４１ｂと接続面５３ａとの間（境界部分）に設けられており、静翼本体４１の負圧面４１ｂ側と拡径部５３とを接続している。
フィレット部４６は、負圧面４１ｂが延びる方向に延在している。フィレット部４６は、前縁４１Ａ側に配置された端部４６Ａと、後縁４１Ｂ側に配置された端部４６Ｂと、を有する。
端部４６Ａ，４６Ｂは、それぞれ接続面５３ａの外側で、かつ径方向端面４１ｃの近傍に位置する負圧面４１ｂに配置されている。端部４６Ａ，４６Ｂは、それぞれ外面として第１の曲面４６ａを有する。
第１の曲面４６ａは、拡径部５３から離れるにつれて徐々に曲率半径が小さくなるように構成されている。
フィレット部４７は、正圧面４１ａと接続面５６ａとの間（境界部分）に設けられている。フィレット部４７は、静翼本体４１の正圧面４１ａ側と拡径部５６とを接続している。
フィレット部４７は、正圧面４１ａが延びる方向に延在している。フィレット部４７は、先に説明したフィレット部４５と同様な構成とされている。具体的には、フィレット部４７は、拡径部５６の外側に配置され、第１の曲面４５ａを有する端部４５Ａ，４５Ｂを備える。
フィレット部４８は、負圧面４１ｂと接続面５６ａとの間（境界部分）に設けられており、静翼本体４１の負圧面４１ｂ側と拡径部５６とを接続している。
フィレット部４８は、負圧面４１ｂが延びる方向に延在している。フィレット部４８は、先に説明したフィレット部４６と同様な構成とされている。具体的には、フィレット部４８は、拡径部５６の外側に配置され、第１の曲面４６ａを有する端部４６Ａ，４６Ｂを備える。
曲面部５０Ａは、拡径部５３の外側に突出する径方向端面４１ｃに隣接する正圧面４１ａに設けられている。曲面部５０Ａは、拡径部５３から前縁４１Ａに亘って配置されている。
曲面部５０Ａは、端部４５Ａを構成する第１の曲面４５ａと、第２の曲面４１ｅと、を含んだ構成とされている。
曲面部５０Ａを構成する第２の曲面４１ｅは、フィレット部４５の端部４５Ａと前縁４１Ａとの間に位置する径方向端面４１ｃを区画する静翼本体４１の角部に形成されている。
曲面部５０Ａを構成する第２の曲面４１ｅは、フィレット部４５の端部４５Ａに到達している。曲面部５０Ａを構成する第２の曲面４１ｅは、第１の曲面４５ａよりも曲率半径が小さく、かつ端部４５Ａから前縁４１Ａに向かうにつれて徐々に曲率半径が小さくなるように構成されている。
これにより、曲面部５０Ａは、拡径部５３から前縁４１Ａに向かう方向に離れるにつれて徐々に曲率半径が小さくなるように構成されている。
曲面部５０Ｂは、拡径部５３の外側に突出する径方向端面４１ｃに隣接する正圧面４１ａに設けられている。曲面部５０Ｂは、拡径部５３から後縁４１Ｂに亘って配置されている。
曲面部５０Ｂは、端部４５Ｂを構成する第１の曲面４５ａと、第２の曲面４１ｅと、を含んだ構成とされている。
曲面部５０Ｂを構成する第２の曲面４１ｅは、フィレット部４５の端部４５Ｂと後縁４１Ｂとの間に位置する径方向端面４１ｃを区画する静翼本体４１の角部に形成されている。
曲面部５０Ｂを構成する第２の曲面４１ｅは、フィレット部４５の端部４５Ｂに到達している。曲面部５０Ｂを構成する第２の曲面４１ｅは、第１の曲面４５ａよりも曲率半径が小さく、かつ端部４５Ｂから後縁４１Ｂに向かうにつれて徐々に曲率半径が小さくなるように構成されている。
これにより、曲面部５０Ｂは、拡径部５３から後縁４１Ｂに向かう方向に離れるにつれて徐々に曲率半径が小さくなるように構成されている。
曲面部５０Ｃは、拡径部５３の外側に突出する径方向端面４１ｃに隣接する負圧面４１ｂに設けられている。曲面部５０Ｃは、拡径部５３から前縁４１Ａに亘って配置されている。
曲面部５０Ｃは、端部４６Ａを構成する第１の曲面４６ａと、第２の曲面４１ｆと、を含んだ構成とされている。
曲面部５０Ｃを構成する第２の曲面４１ｆは、フィレット部４６の端部４６Ａと前縁４１Ａとの間に位置する径方向端面４１ｃを区画する静翼本体４１の角部に形成されている。
曲面部５０Ｃを構成する第２の曲面４１ｆは、フィレット部４６の端部４６Ａに到達している。曲面部５０Ｃを構成する第２の曲面４１ｆは、第１の曲面４６ａよりも曲率半径が小さく、かつ端部４６Ａから前縁４１Ａに向かうにつれて徐々に曲率半径が小さくなるように構成されている。
これにより、曲面部５０Ｃは、拡径部５３から前縁４１Ａに向かう方向に離れるにつれて徐々に曲率半径が小さくなるように構成されている。
曲面部５０Ｄは、拡径部５３の外側に突出する径方向端面４１ｃに隣接する負圧面４１ｂに設けられている。曲面部５０Ｄは、拡径部５３から後縁４１Ｂに亘って配置されている。
曲面部５０Ｄは、端部４６Ｂを構成する第１の曲面４６ａと、第２の曲面４１ｆと、を含んだ構成とされている。
曲面部５０Ｄを構成する第２の曲面４１ｆは、フィレット部４６の端部４６Ｂと後縁４１Ｂとの間に位置する径方向端面４１ｃを区画する静翼本体４１の角部に形成されている。
曲面部５０Ｄを構成する第２の曲面４１ｆは、フィレット部４６の端部４６Ｂに到達している。曲面部５０Ｄを構成する第２の曲面４１ｆは、第１の曲面４６ａよりも曲率半径が小さく、かつ端部４６Ｂから後縁４１Ｂに向かうにつれて徐々に曲率半径が小さくなるように構成されている。
これにより、曲面部５０Ｄは、拡径部５３から後縁４１Ｂに向かう方向に離れるにつれて徐々に曲率半径が小さくなるように構成されている。
上述した曲面部５０Ａ〜５０Ｄを有することで、正圧面４１ａと負圧面４１ｂとの圧力差が大きい拡径部５３の近傍に配置された曲面部５０Ａ〜５０Ｄにより、静翼本体４１の径方向端面４１ｃ側において作動流体の流れが乱されることを抑制可能となる。
また、拡径部５３から離れるにつれて徐々に曲面部５０Ａ〜５０Ｄの曲率半径を小さくすることで、回転軸４３近傍の漏れ流れの増加量を抑制した上で、可変静翼３５の出口側における作動流体の流れを曲面部５０Ａ〜５０Ｄに沿ってスムーズにすることが可能となる。
したがって、曲面部５０Ａ〜５０Ｄを備えることで、漏れ流れの増加量を抑制した上で、静翼本体４１の径方向端面４１ｃ側における圧力損失の発生を抑制することができる。
曲面部５１Ａは、拡径部５６の外側に突出する径方向端面４１ｄに隣接する正圧面４１ａに設けられている。曲面部５１Ａは、拡径部５６から前縁４１Ａに亘って配置されている。
曲面部５１Ａは、先に説明した曲面部５０Ａと同様な構成とされている。つまり、曲面部５１Ａは、端部４５Ａを構成する第１の曲面４５ａと、第２の曲面４１ｅと、を含んだ構成とされている。
曲面部５１Ａは、拡径部５６から前縁４１Ａに向かう方向に離れるにつれて徐々に曲率半径が小さくなるように構成されている。
曲面部５１Ｂは、拡径部５６の外側に突出する径方向端面４１ｄに隣接する正圧面４１ａに設けられている。曲面部５１Ｂは、拡径部５６から後縁４１Ｂに亘って配置されている。
曲面部５１Ｂは、先に説明した曲面部５０Ｂと同様な構成とされている。つまり、曲面部５１Ｂは、端部４５Ｂを構成する第１の曲面４５ａと、第２の曲面４１ｅと、を含んだ構成とされている。
曲面部５１Ｂは、拡径部５６から後縁４１Ｂに向かう方向に離れるにつれて徐々に曲率半径が小さくなるように構成されている。
曲面部５１Ｃは、拡径部５６の外側に突出する径方向端面４１ｄに隣接する負圧面４１ｂに設けられている。曲面部５１Ｃは、拡径部５６から前縁４１Ａに亘って配置されている。
曲面部５１Ｃは、先に説明した曲面部５０Ｃと同様な構成とされている。つまり、曲面部５１Ｃは、端部４６Ａを構成する第１の曲面４６ａと、第２の曲面４１ｆと、を含んだ構成とされている。
曲面部５１Ｃは、拡径部５６から前縁４１Ａに向かう方向に離れるにつれて徐々に曲率半径が小さくなるように構成されている。
曲面部５１Ｄは、拡径部５６の外側に突出する径方向端面４１ｄに隣接する負圧面４１ｂに設けられている。曲面部５１Ｄは、拡径部５６から後縁４１Ｂに亘って配置されている。
曲面部５１Ｄは、先に説明した曲面部５０Ｄと同様な構成とされている。つまり、曲面部５１Ｄは、端部４６Ｂを構成する第１の曲面４６ａと、第２の曲面４１ｆと、を含んだ構成とされている。
曲面部５１Ｄは、拡径部５６から後縁４１Ｂに向かう方向に離れるにつれて徐々に曲率半径が小さくなるように構成されている。
上述した曲面部５１Ａ〜５１Ｄを有することで、正圧面４１ａと負圧面４１ｂとの圧力差が大きい拡径部５６の近傍に配置された曲面部５１Ａ〜５１Ｄにより、静翼本体４１の径方向端面４１ｄ側において作動流体の流れが乱されることを抑制可能となる。
また、拡径部５６から離れるにつれて徐々に曲面部５１Ａ〜５１Ｄの曲率半径を小さくすることで、回転軸４４近傍の漏れ流れの増加量を抑制した上で、可変静翼３５の出口側における作動流体の流れを曲面部５１Ａ〜５１Ｄに沿ってスムーズにすることが可能となる。
したがって、曲面部５１Ａ〜５１Ｄを備えることで、漏れ流れの増加量を抑制した上で、静翼本体４１の径方向端面４１ｄ側における圧力損失の発生を抑制することができる。
なお、図１では、一例として、軸線Ｏ１方向に４つの可変静翼機構１５を設けた場合を例に挙げて説明したが、軸線Ｏ１方向に配置させる可変静翼機構１５の数は、１つ以上であればよく、１つに限定されない。
複数の静翼群１７は、複数の可変静翼機構１５が配置された領域の吐出口側に所定の間隔を空けて配置されている。各静翼群１７は、外側ケーシング２６の内面の周方向に固定された複数の静翼５８で構成されている。複数の静翼５８は、それぞれ静翼本体５９を有する。静翼５８は、流路２７に配置されるとともに、軸線Ｏ１方向において動翼２３の間に配置されている。
複数の静翼群１７を構成する静翼５８は、作動流体の主流の流れ方向に対する複数の静翼本体５９の角度が可変できない構成とされている。
第１の実施形態の可変静翼３５によれば、静翼本体４１の径方向端面４１ｃ側に曲面部５０Ａ〜５０Ｄを有することで、正圧面４１ａと負圧面４１ｂとの圧力差が大きい拡径部５３の近傍に配置された曲面部５０Ａ〜５０Ｄにより、静翼本体４１の径方向端面４１ｃ側において作動流体の流れが乱されることを抑制可能となる。
また、拡径部５３から離れるにつれて徐々に曲面部５０Ａ〜５０Ｄの曲率半径を小さくすることで、漏れ流れの増加量を抑制した上で、漏れ流れの増加量を抑制した上で、静翼本体４１の径方向端面４１ｃ側における圧力損失の発生を抑制することができる。
また、静翼本体４１の径方向端面４１ｄ側に曲面部５１Ａ〜５１Ｄを有することで、正圧面４１ａと負圧面４１ｂとの圧力差が大きい拡径部５６の近傍に配置された曲面部５１Ａ〜５１Ｄにより、静翼本体４１の径方向端面４１ｄ側において作動流体の流れが乱されることを抑制可能となる。
また、拡径部５６から離れるにつれて徐々に曲面部５１Ａ〜５１Ｄの曲率半径を小さくすることで、漏れ流れの増加量を抑制した上で、静翼本体４１の径方向端面４１ｄ側における圧力損失の発生を抑制することができる。
なお、第１の実施形態では、一例として、静翼本体４１の径方向端面４１ｃ側に４つの曲面部（曲面部５０Ａ〜５０Ｄ）を設けた場合を例に挙げて説明したが、曲面部５０Ａ〜５０Ｄのうち、少なくとも１つの曲面部を設けることで、漏れ流れの増加量を抑制した上で、静翼本体４１の径方向端面４１ｃ側における圧力損失の発生を抑制することができる。
また、第１の実施形態では、一例として、静翼本体４１の径方向端面４１ｄ側に４つの曲面部（曲面部５１Ａ〜５１Ｄ）を設けた場合を例に挙げて説明したが、曲面部５１Ａ〜５１Ｄのうち、少なくとも１つの曲面部を設けることで、漏れ流れの増加量を抑制した上で、静翼本体４１の径方向端面４１ｄ側における圧力損失の発生を抑制することができる。
また、第１の実施形態では、一例として、正圧面４１ａ側及び負圧面４１ｂ側の両方に曲面部（曲面部５０Ａ〜５１０Ｄ，５１Ａ〜５１Ｄ）を設けた場合を例に挙げて説明したが、例えば、正圧面４１ａ側のみに曲面部（具体的には、曲面部５０Ａ，５０Ｂまたは曲面部５０Ａ，５０Ｂ，５１Ａ，５１Ｂ）を設けてもよいし、負圧面４１ｂ側のみに曲面部（具体的には、曲面部５０Ｃ，５０Ｄまたは曲面部５０Ｃ，５０Ｄ，５１Ｃ，５１Ｄ）を設けてもよい。
（第２の実施形態）
図１０及び図１１を参照して、第２の実施形態の圧縮機６０について説明する。図１０において、図１〜図３に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。図１１において、図１０に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。
なお、図１０及び図１１には、図示していないが第２の実施形態の圧縮機６０は、第１の実施形態の圧縮機１０を構成する曲面部５０Ａ〜５０Ｄ，５１Ａ〜５１Ｄを有する。
第２の実施形態の圧縮機６０は、第１の実施形態の圧縮機１０を構成する軸収容部２５Ａ及び拡径部５３の形状を異ならせたこと以外は、圧縮機１０と同様な構成とされている。
軸収容部２５Ａは、内側ケーシング２５の外周面２５ａから露出された第１の部分６１と、第１の部分６１と一体とされ、外周面２５ａから離れた位置に配置された第２の部分６２と、を有する。
拡径部５３は、第１の部分６１と対向するとともに、凹んだ湾曲面５３ｂを有する。
第１の部分６１は、第２の部分６２から外周面２５ａに向かうにつれて、拡径された形状とされている。第１の部分６１は、傾斜面６１ａと、第１の湾曲面６１ｂと、第２の湾曲面６２ｃと、を有する。
傾斜面６１ａは、一定の角度で傾斜した面である。第１の湾曲面６１ｂは、傾斜面６１ａと第２の部分６２の内周面６２ａとの間に形成されている。第１の湾曲面６１ｂは、湾曲面５３ｂに向かう方向に突出している。
第２の湾曲面６１ｃは、内側ケーシング２５の外周面２５ａ傾斜面６１ａとの間に形成されている。第２の湾曲面６１ｃは、湾曲面５３ｂに向かう方向に突出している。
第２の実施形態の圧縮機６０によれば、上述した湾曲面５３ｂ、傾斜面６１ａ、第１の湾曲面６１ｂ、及び第２の湾曲面６２ｃを有することで、湾曲面５３ｂの端と第１及び第２の湾曲面６１ｂ，６１ｃとの間に形成される隙間を小さくすることが可能となる。これにより、内側ケーシング２５と湾曲面５３ｂとの間における漏れ流れの発生を抑制することができる。
なお、第２の実施形態では、拡径部５３に湾曲面５３ｂを設けるとともに、内側ケーシング２５に傾斜面６１ａ、第１の湾曲面６１ｂ、及び第２の湾曲面６２ｃを設けた場合を例に挙げて説明したが、例えば、拡径部５６湾曲面５３ｂを設けるとともに、外側ケーシング２６に傾斜面６１ａ、第１の湾曲面６１ｂ、及び第２の湾曲面６２ｃを設けてもよい。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１０，６０…圧縮機
１１…ロータ
１３…ケーシング
１５…可変静翼機構
１７…静翼群
２１…ロータ本体
２３…動翼
２３Ａ…第１の動翼群
２３Ｂ…第２の動翼群
２３Ｃ…第３の動翼群
２３Ｄ…第４の動翼群
２３Ｅ…第５の動翼群
２３Ｆ…第６の動翼群
２５…内側ケーシング
２５ａ…外周面
２５Ａ，２６Ａ…軸収容部
２６…外側ケーシング
２６ａ…内周面
２７…流路
２８…吸込口
３１…可動環
３３…リンク機構
３５…可変静翼
３７…回転駆動部
４１，５９…静翼本体
４１ａ…正圧面
４１Ａ…前縁
４１ＡＡ…前縁側部分
４１ａｂ…翼面
４１ｂ…負圧面
４１Ｂ…後縁
４１ＢＢ…後縁側部分
４１ｃ，４１ｄ…径方向端面
４１ｅ，４１ｆ…第２の曲面
４３，４４…回転軸
４５〜４８…フィレット部
４５ａ，４６ａ…第１の曲面
４５Ａ，４５Ｂ，４６Ａ，４６Ｂ…端部
５０Ａ〜５０Ｄ，５１Ａ〜５１Ｄ…曲面部
５２，５５…回転軸本体
５３，５６…拡径部
５３ａ，５６ａ…接続面
５３ｂ…湾曲面
５８…静翼
６１…第１の部分
６１ａ…傾斜面
６１ｂ…第１の湾曲面
６１ｃ…第２の湾曲面
６２…第２の部分
６２ａ…内周面
ＣＬ１，ＣＬ２…クリアランス
Ｓ…方向
Ｏ１，Ｏ２…軸線

Claims (9)

  1. 作動流体が流通する流路内に配置され、２つの縁を結ぶ翼面と、ケーシングの周面との間にクリアランスを形成する径方向端面と、を有する静翼本体と、
    前記作動流体の主流の流れ方向に対する前記静翼本体の角度を可変させるように回転するとともに、前記径方向端面と接続された回転軸と、
    前記回転軸の外側に突出する前記径方向端面に隣接する前記翼面に設けられた曲面部と、
    を備え、
    前記曲面部の曲率半径は、前記回転軸から離れるにつれて徐々に小さくなる可変静翼。
  2. 前記回転軸は、前記径方向端面が接続される接続面を有し、
    前記翼面と前記接続面との間には、前記静翼本体と前記回転軸とを接続するフィレット部が設けられており、
    前記フィレット部の端部は、前記接続面の外側まで延びて配置されるとともに、外面が第１の曲面とされており、
    前記フィレット部の端部と前記縁との間に位置する前記径方向端面を区画する前記静翼本体の角部の少なくとも一部は、前記フィレット部の端部に到達し、かつ該第１の曲面よりも曲率半径の小さい第２の曲面とされており、
    前記曲面部は、前記第１の曲面と、前記第２の曲面と、を含む請求項１記載の可変静翼。
  3. 前記翼面は、負圧面と、正圧面と、を有し、
    前記曲面部は、前記負圧面側に配置させる請求項１または２記載の可変静翼。
  4. 前記翼面は、負圧面と、正圧面と、を有し、
    前記曲面部は、前記正圧面側に配置させる請求項１または２記載の可変静翼。
  5. 前記翼面は、負圧面と、正圧面と、を有し、
    前記曲面部は、前記負圧面側と、前記正圧面側と、にそれぞれ配置させる請求項１または２記載の可変静翼。
  6. 前記ケーシングには、該ケーシングの前記周面から露出され、前記回転軸が収容される軸収容部が形成されており、
    前記軸収容部は、前記周面から露出された第１の部分と、該第１の部分と一体とされ、前記周面から離れた位置に配置された第２の部分と、を有しており、
    前記回転軸は、前記第１の部分と対向するとともに、凹んだ湾曲面を有しており、
    前記第１の部分は、前記第２の部分から前記周面に向かうにつれて、拡径された形状とされており、
    前記第１の部分は、一定の角度で傾斜した傾斜面と、該傾斜面と前記第２の部分の内周面との間に形成され、前記湾曲面に向かう方向に突出する第１の湾曲面と、前記周面と前記傾斜面との間に形成され、前記湾曲面に向かう方向に突出する第２の湾曲面と、を有する請求項１から５のうち、いずれか一項記載の可変静翼。
  7. 請求項１から６のうち、いずれか一項記載の可変静翼と、
    ロータ本体、及び該ロータ本体の軸線方向及び周方向に配列された複数の動翼を含むロータと、
    前記ロータの外側に設けられた内側ケーシングと、
    前記内側ケーシングの外側に設けられた外側ケーシングと、
    前記回転軸と接続され、前記回転軸を回転させる回転駆動部と、
    を備え、
    前記ケーシングは、前記内側ケーシング及び前記外側ケーシングのうち、少なくとも一方である圧縮機。
  8. 前記回転軸は、回転可能な状態で前記内側ケーシングに支持されており、
    前記可変静翼は、前記回転軸が設けられた側とは反対側に位置する前記静翼本体と接続され、前記外側ケーシングに回転可能な状態で支持された他の回転軸を有する請求項７記載の圧縮機。
  9. 前記曲面部は、前記他の回転軸側に位置する前記翼面にも配置させる請求項８記載の圧縮機。
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