JP2020122454A - 遠心回転機械 - Google Patents

Abstract

【課題】より広い回転数域で安定的に運転することが可能な遠心回転機械を提供する。
【解決手段】遠心回転機械は、回転軸１と、複数のインペラと、インペラ収容空間が形成され、インペラ収容空間の外周側から径方向外側に延びるディフューザ流路、ディフューザ流路の径方向外側の端部から径方向内側に転向するリターンベンド部２４、リターンベンド部２４から径方向内側に延びるリターン流路２５、及びリターン流路２５とインペラ収容空間とを連通する案内流路２１が形成されたケーシングと、を備え、ケーシングには、案内流路２１と前段側のインペラ収容空間とを連通する連通流路７０が形成され、回転軸１の外周面には、連通流路７０内の流体を回転軸１の回転方向に案内する流路形成部材６０が設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、遠心回転機械に関する。

遠心回転機械の一種である遠心圧縮機は、軸線に沿って延びる回転軸と、回転軸に固定された複数のインペラと、これらインペラを収容する空間（インペラ収容空間）が形成されるとともに、流体が流通する流路を画成するケーシングと、を備えている。ケーシングに形成された流路は、インペラの出口側から径方向外側に向かって延びるディフューザ流路と、当該ディフューザ流路の径方向外側の端部から径方向内側に転向するリターンベンド部と、当該リターンベンド部から径方向内側に延びる案内流路と、を有している。案内流路上には、流体を整流するためのリターンベーンが設けられている。

上記の遠心圧縮機では、ケーシングの内周面と回転軸の外周面との間に、案内流路とインペラ収容空間とを連通する空間が必然的に形成されてしまう。この空間を通じて、相対的に高圧である案内流路からインペラ収容空間側に流体が逆流する場合がある。そこで、この空間を臨むケーシングの内周面にシール装置を設けることで、流体の逆流を抑止する技術が従来提唱されている（例えば下記特許文献１参照）。

ところで、上記の案内流路とインペラ収容空間とを連通する空間内では、流体の流れのうち、軸線に沿う速度成分が支配的である。言い換えると、回転軸の回転方向に流れる旋回成分は含まれていないか、又は極わずかである。この場合、回転中の回転軸とケーシングとの間で、軸線に沿う速度成分が摩擦抵抗（トルク）を生じさせ、遠心圧縮機の効率が低下する可能性がある。そこで、下記特許文献１に記載された装置では、ケーシングの内周面におけるシール装置の下流側（インペラ収容空間側）に、流体に旋回成分を付与するための案内部が設けられている。

特許第５３１４２５５号公報

しかしながら、上記特許文献１に係る装置では、回転軸ではなくケーシングに案内部が設けられていることから、遠心圧縮機の回転数によっては、上記空間を流れる流体に対して旋回成分を十分に付与できない場合がある。特に、低回転数域で得られる旋回成分は限定的である。その結果、摩擦損失が十分に低減されず、インペラの円滑な回転が妨げられてしまう可能性がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、より広い回転数域で安定的に運転することが可能な遠心回転機械を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る遠心回転機械は、軸線回りに回転可能な回転軸と、該回転軸に固定された複数のインペラと、該インペラを収容するインペラ収容空間が複数形成されるとともに、該インペラ収容空間の外周側から径方向外側に延びるディフューザ流路、該ディフューザ流路の径方向外側の端部から径方向内側に転向するリターンベンド部、該リターンベンド部から径方向内側に延びるリターン流路、及び該リターン流路と前記インペラ収容空間とを連通する案内流路が形成されたケーシングと、を備え、前記ケーシングには、前記案内流路と、前段側の前記インペラ収容空間とを連通する連通流路を画成するとともに、前記回転軸の外周面に対向する対向面が形成され、前記対向面には、前記回転軸の外周面に対してクリアランスを介して対向するシールフィンが設けられ、前記回転軸の外周面であって、前記連通流路における前記シールフィンよりも前記軸線方向一方側には、前記クリアランスを通過した流体に前記回転軸の回転方向の速度成分を付与する流路形成部材が設けられている。

上記構成によれば、ケーシングにおける回転軸の外周面と対向する対向面であって、シールフィンの軸線方向一方側に流路形成部材が設けられている。この流路形成部材を流体が通過することによって、当該流体には回転軸の回転方向の速度成分（旋回成分）が付与される。これにより、回転軸の外周面とケーシングの内周面（対向面）との間における摩擦損失を低減することができる。その結果、回転軸のより円滑な回転を実現することができる。さらに、上記の構成では、ケーシングではなく、回転軸に流路形成部材が設けられていることから、回転軸の回転に伴って、流体に対してより積極的に旋回成分を付与することができる。加えて、回転軸の回転数に応じて、旋回成分の比率を自律的に増減させることができる。これにより、ケーシングと回転軸との間の摩擦損失をより一層低減することができる。一方で、回転軸ではなくケーシングに流路形成部材が設けられている場合、回転数によっては、流体に対して旋回成分を十分に付与できない場合がある。特に、低回転数域で得られる旋回成分は限定的である。その結果、摩擦損失が十分に低減されず、インペラの円滑な回転が妨げられてしまう可能性がある。上記の構成によれば、このような可能性を十分に低減することができる。

上記遠心回転機械では、前記流路形成部材は、前記軸線方向他方側から前記軸線方向一方側に向かうに従って、前記回転方向前方側に向かって延びるとともに、前記軸線に対する周方向に間隔をあけて配列された複数の案内板であってもよい。

上記構成によれば、流路形成部材として、回転軸の外周面に複数の案内板が設けられている。各案内板は、軸線方向他方側から軸線方向一方側に向かうに従って、回転軸の回転方向前方側に向かって延びている。これにより、回転軸の回転に伴って、連通流路内の流体が案内板によって案内され、流体には回転方向の速度成分が付与される。したがって、回転軸の外周面とケーシングの内周面（対向面）との間における摩擦損失を低減することができる。その結果、回転軸のより円滑な回転を実現することができる。

上記遠心回転機械では、前記流路形成部材は、前記回転軸の外周面から前記軸線に対する径方向外側に突出する案内ブロックであり、該案内ブロックの内部には、前記流体を案内する複数の貫通孔が形成され、該貫通孔は、前記軸線方向他方側から前記軸線方向一方側に向かうに従って、前記回転方向前方側に向かって延びていてもよい。

上記構成によれば、流路形成部材として、回転軸の外周面に案内ブロックが設けられている。案内ブロックの内部には、軸線方向他方側から軸線方向一方側に向かうに従って、回転軸の回転方向前方側に向かって延びる貫通孔が複数形成されている。これにより、回転軸の回転に伴って、連通流路内の流体が貫通孔に流れ込み、当該貫通孔によって流体には回転方向の速度成分が付与される。したがって、回転軸の外周面とケーシングの内周面（対向面）との間における摩擦損失を低減することができる。その結果、回転軸のより円滑な回転を実現することができる。

上記遠心回転機械では、前記流路形成部材は、前記軸線に対する径方向から見て、前記軸線方向他方側から前記軸線方向一方側に向かうに従って、前記回転方向前方側に向かって湾曲するとともに、前記軸線に対する周方向に間隔をあけて配列された複数の案内翼であってもよい。

上記構成によれば、流路形成部材として、回転軸の外周面に複数の案内翼が設けられている。各案内翼は、軸線方向他方側から軸線方向一方側に向かうに従って、回転軸の回転方向前方側に向かって湾曲している。これにより、回転軸の回転に伴って、連通流路内の流体が案内翼によって案内され、流体には回転方向の速度成分が付与される。特に、流路形成部材が湾曲していない構成に比べて、流体をより円滑に転向させることができる。したがって、回転軸の外周面とケーシングの内周面（対向面）との間における摩擦損失をより一層低減することができる。その結果、回転軸のより円滑な回転を実現することができる。

上記遠心回転機械では、前記軸線を含む断面視で、前記流路形成部材の径方向外側の端部は、前記シールフィンの径方向内側の端部よりも径方向外側に位置していてもよい。

上記構成によれば、軸線を含む断面視で、流路形成部材の径方向外側の端部は、シールフィンの径方向内側の端部よりも径方向外側に位置している。言い換えると、流路形成部材は、径方向においてシールフィンと回転軸の外周面との間に形成されたクリアランスと重なるように配置されている。したがって、クリアランスを通過した流体を、より積極的に流路形成部材に導くことができる。その結果、回転軸の外周面とケーシングの内周面（対向面）との間における摩擦損失をより一層低減することができる。その結果、回転軸のより円滑な回転を実現することができる。

本発明によれば、より広い回転数域で安定的に運転することが可能な遠心回転機械を提供することができる。

本発明の第一実施形態に係る遠心圧縮機の構成を示す断面図である。 本発明の第一実施形態に係る遠心圧縮機の要部拡大断面図である。 本発明の第一実施形態に係る流路形成部材の構成を示す拡大断面図である。 本発明の第一実施形態に係る流路形成部材を径方向から見た図である。 本発明の第二実施形態に係る流路形成部材を径方向から見た図である。 本発明の第三実施形態に係る流路形成部材を径方向から見た図である。

［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態に係る遠心圧縮機１００（遠心回転機械）について図１から図３を参照して説明する。図１に示すように、遠心圧縮機１００は、軸線Ｏ回りに回転する回転軸１と、この回転軸１の周囲を覆うことで流路２を形成するケーシング３と、回転軸１に設けられた複数段のインペラ４と、回転軸１の外周面に設けられた流路形成部材６０と、を備えている。

ケーシング３は、軸線Ｏに沿って延びる円筒状をなしている。回転軸１は、このケーシング３の内部を軸線Ｏに沿って貫通するように延びている。軸線Ｏ方向におけるケーシング３の両端部には、それぞれジャーナル軸受５及びスラスト軸受６が設けられている。回転軸１は、これらジャーナル軸受５とスラスト軸受６とによって軸線Ｏ回りに回転可能に支持されている。

ケーシング３の軸線Ｏ方向一方側には、外部から作動流体Ｇとしての空気を取り入れるための吸気口７が設けられている。さらに、ケーシング３の軸線Ｏ方向他方側には、ケーシング３内部で圧縮された作動流体Ｇが排気される排気口８が設けられている。

ケーシング３の内側には、これら吸気口７と排気口８とを連通し、縮径と拡径を繰り返す内部空間が形成されている。この内部空間は、それぞれインペラ４を収容する複数（６つ）のインペラ収容空間Ｖと、これらインペラ収容空間Ｖを接続する流路２と、を有している。なお、以降の説明では、この流路２上における吸気口７が位置する側を上流側と呼び、排気口８が位置する側を下流側と呼ぶ。

回転軸１には、その外周面上で軸線Ｏ方向に間隔を空けて複数（６つ）のインペラ４が固定されている。各インペラ４は、図２に示すように、軸線Ｏ方向から見て略円形の断面を有するディスク４１と、このディスク４１の上流側の面に設けられた複数のブレード４２と、これら複数のブレード４２を上流側から覆うカバー４３と、を有している。

ディスク４１は、軸線Ｏと交差する方向から見て、該軸線Ｏ方向の一方側から他方側に向かうに従って、径方向の寸法が次第に拡大するように形成されることで、おおむね円錐状をなしている。ディスク４１の軸線Ｏ方向他方側の面は、背面４１Ｂとされている。背面４１Ｂは、軸線Ｏに対する径方向に広がっている。ブレード４２は、ディスク４１の軸線Ｏ方向における両面のうち、背面４１Ｂとは反対側を向く面上で、軸線Ｏを中心として径方向外側に向かって放射状に複数配列されている。より詳しくは、これらブレードは、ディスク４１の上流側の面から上流側に向かって延びる薄板によって形成されている。これら複数のブレード４２は、軸線Ｏ方向から見た場合、周方向の一方側から他方側に向かうように湾曲している。

ブレード４２の上流側の端縁には、カバー４３が設けられている。言い換えると、上記複数のブレード４２は、このカバー４３とディスク４１とによって軸線Ｏ方向から挟持されている。これにより、カバー４３、ディスク４１、及び互いに隣り合う一対のブレード４２同士の間には空間が形成される。この空間は、後述する流路２の一部（圧縮流路２２）をなしている。

本実施形態では、１つのインペラ４ごと（１つの圧縮段ごと）に１つの流路２が形成されているものとして説明を行う。すなわち、遠心圧縮機１００では、最後段のインペラ４を除く５つのインペラ４に対応して、上流側から下流側に向かって５つの流路２が形成されている。

それぞれの流路２は、案内流路２１と、圧縮流路２２と、ディフューザ流路２３と、リターンベンド部２４と、リターン流路２５と、を有している。なお、図２は、流路２及びインペラ４のうち、１段目から３段目の流路２及びインペラ４を主として示している。

１段目のインペラ４では、案内流路２１は上記の吸気口７と直接接続されている。この案内流路２１によって、外部の空気が流路２上の各流路に作動流体Ｇとして取り込まれる。より具体的には、この案内流路２１は、上流側から下流側に向かうにしたがって、軸線Ｏに対する径方向内側から外側に向かって次第に湾曲している。

２段目以降のインペラ４に対応する案内流路２１は、前段（１段目）の流路２におけるリターン流路２５（後述）の下流端と連通されている。すなわち、リターン流路２５を通過した作動流体Ｇは、上記と同様に、軸線Ｏに沿って下流側を向くように、その流れ方向が変更される。

圧縮流路２２は、ディスク４１の上流側の面、カバー４３の下流側の面、及び周方向に隣り合う一対のブレード４２によって囲まれた流路である。より詳しくは、この圧縮流路２２は、径方向内側から外側に向かうに従って、その断面積が次第に減少している。これにより、インペラ４が回転している状態で圧縮流路２２中を流通する作動流体Ｇは、徐々に圧縮されて高圧状態となる。

ディフューザ流路２３は、インペラ収容空間Ｖの外周側から径方向外側に向かって延びる流路である。このディフューザ流路２３は、作動流体Ｇの静圧を回復させるために設けられている。

ディフューザ流路２３の下流側には、リターンベンド部２４とリターン流路２５とが形成されている。リターンベンド部２４は、ディフューザ流路２３を経て、径方向の内側から外側に向かって流通した作動流体Ｇの流れ方向を径方向内側に向かって反転させる。リターンベンド部２４の一端側（上流側）は、上記ディフューザ流路２３に連通され、他端側（下流側）は、リターン流路２５に連通されている。

リターン流路２５は、リターンベンド部２４の下流側の端部から径方向内側に向かって延びている。リターン流路２５の径方向外側の端部は、上記のリターンベンド部２４と連通されている。リターン流路２５の径方向内側の端部は、上述のように後段の流路２における案内流路２１に連通されている。ケーシング３におけるリターン流路２５を形成する壁面のうち、軸線Ｏ方向一方側（上流側）の壁面は、上流側壁面３ａとされている。ケーシング３におけるリターン流路２５を形成する壁面のうち、軸線Ｏ方向他方側（下流側）の壁面は、下流側壁面３ｂとされている。

図３に示すように、リターンベーン５０は、リターン流路２５及び案内流路２１にまたがるようにして、複数が設けられている。複数のリターンベーン５０は、軸線Ｏを中心として放射状に配列されている。これらリターンベーン５０は、軸線Ｏの周囲で周方向に間隔を空けて配列されている。リターンベーン５０は、軸線Ｏ方向の両端が、リターン流路２５及び案内流路２１を形成するケーシング３に接している。即ち、リターンベーン５０の軸線Ｏ方向一方側（上流側）は上流側壁面３ａに径方向全域にわたって接している。リターンベーン５０の軸線Ｏ方向他方側（下流側）は、下流側壁面３ｂに径方向全域にわたって接している。

さらに、図２又は図３に示すように、本実施形態に係る遠心圧縮機１００では、上述の案内流路２１と、前段側のインペラ収容空間Ｖとを連通する連通流路７０が形成されている。連通流路７０は、回転軸１を円滑に回転させるために必然的に形成される空間であり、回転軸１の外周面１Ｓと、当該外周面１Ｓに径方向から対向するケーシング３の対向面７１とによって画成されている。対向面７１は、軸線Ｏを含む断面視で、軸線Ｏに沿って直線状に延びている。即ち、連通流路７０は、軸線Ｏを中心とするとともに、当該軸線Ｏに沿って延びる円筒状をなしている。

対向面７１には、連通流路７０における作動流体Ｇの流通を阻止するためのシール部Ｓが設けられている。シール部Ｓは、対向面７１上に設けられた基部Ｓ１と、基部Ｓ１から径方向内側に向かって延びる複数のシールフィンＳ２と、を有している。複数のシールフィンＳ２は、軸線Ｏ方向に間隔をあけて配列されている。各シールフィンＳ２は、径方向に延びる板状をなしており、先端部（径方向内側の端部）は、回転軸１の外周面１Ｓに対してクリアランスＣを介して対向している。

回転軸１の外周面１Ｓ上には、上記のクリアランスＣを通過した作動流体Ｇを案内する流路形成部材６０としての案内板６１が設けられている。より具体的には、案内板６１は、連通流路７０におけるシール部Ｓよりも軸線Ｏ方向一方側に設けられている。図４に示すように、案内板６１は、軸線Ｏに対する周方向に間隔を空けて複数設けられている。各案内板６１は、軸線Ｏ方向他方側から軸線Ｏ方向一方側に向かうに従って、回転軸１の回転方向Ｒの前方側に向かって延びる板状をなしている。案内板６１は、軸線Ｏに対して６０°から７５°の角度をなしていることが望ましい。より望ましくは、案内板６１は、軸線Ｏに対して６５°から７０°の角度をなしている。最も望ましくは、案内板６１は、６５°をなしている。また、再び図３に示すように、案内板６１の径方向外側の端部は、シールフィンＳ２の径方向内側の端部よりも径方向外側に位置している。

次に、本実施形態に係る遠心圧縮機１００の動作について説明する。遠心圧縮機１００を駆動するに当たっては、外部の駆動源によって回転軸１に回転力が付加される。回転軸１及びインペラ４の回転に伴い吸込口から流路２内に取り込まれた作動流体Ｇは、１段目の案内流路２１を経て、インペラ４中の圧縮流路２２に流入する。インペラ４は回転軸１の回転に伴って軸線Ｏ回りに回転していることから、圧縮流路２２中の作動流体Ｇには、軸線Ｏから径方向外側に向かう遠心力が付加される。加えて、上記の通り、圧縮流路２２の断面積は径方向外側から内側にかけて次第に減少していることから、作動流体Ｇは徐々に圧縮される。これにより、高圧の作動流体Ｇが、圧縮流路２２から後続のディフューザ流路２３に送り出される。

圧縮流路２２から圧送された高圧の作動流体Ｇは、その後、ディフューザ流路２３、リターンベンド部２４、リターン流路２５を順に通過する。２段目以降のインペラ４、及び流路２においても同様の圧縮が加えられる。最終的には、作動流体Ｇは、所望の圧力状態となって排気口８から不図示の外部機器に供給される。

ここで、遠心圧縮機１００の運転中には、上述の連通流路７０を通じて、案内流路２１から前段側（低圧側）のインペラ収容空間Ｖに向かって作動流体Ｇの一部が流れる。この流体の流れでは、軸線Ｏに沿う速度成分が支配的である。言い換えると、連通流路７０内の作動流体Ｇの流れには、回転軸１の回転方向Ｒに流れる旋回成分は含まれていないか、又は極わずかである。この場合、回転中の回転軸１とケーシング３（対向面７１）との間で、軸線Ｏに沿う速度成分が摩擦抵抗（トルク）を生じさせ、遠心圧縮機１００の効率が低下する可能性がある。

そこで、本実施形態では、回転軸１の外周面１Ｓ上に流路形成部材６０としての案内板６１が複数設けられている。回転軸１の回転に伴って、案内板６１同士の間の空間を作動流体Ｇが通過することによって、当該作動流体Ｇには回転軸１の回転方向Ｒの速度成分（旋回成分）が付与される。これにより、回転軸１の外周面１Ｓとケーシング３の内周面（対向面７１）との間における摩擦損失を低減することができる。その結果、回転軸１のより円滑な回転を実現することができる。

さらに、上記の構成では、ケーシング３ではなく、回転軸１に流路形成部材６０（案内板６１）が設けられていることから、回転軸１の回転に伴って、作動流体Ｇに対してより積極的に旋回成分を付与することができる。また、これにより、ディスク４１の背面４１Ｂとインペラ収容空間Ｖの内面との間の隙間でも、旋回成分を含む作動流体Ｇの流れが形成される。その結果、当該隙間における摩擦損失を低減することもできる。言い換えると、背面４１Ｂにシール装置や上記の流路形成部材６０に類する部材を設ける必要がない。これにより、ディスク４１（インペラ４）が回転する際に要する仕事を減らすことができる。

加えて、上記の構成では、ケーシング３ではなく、回転軸１に流路形成部材６０（案内板６１）が設けられていることから、回転軸１の回転数に応じて、旋回成分の比率を自律的に増減させることができる。これにより、ケーシング３と回転軸１との間の摩擦損失をより一層低減することができる。一方で、回転軸１ではなくケーシング３に流路形成部材６０が設けられている場合、回転数によっては、作動流体Ｇに対して旋回成分を十分に付与できない場合がある。特に、低回転数域で得られる旋回成分は限定的である。その結果、摩擦損失が十分に低減されず、インペラ４の円滑な回転が妨げられてしまう可能性がある。上記の構成によれば、このような可能性を十分に低減することができる。

さらに、上記構成によれば、軸線Ｏを含む断面視で、流路形成部材６０の径方向外側の端部は、シールフィンＳ２の径方向内側の端部よりも径方向外側に位置している。言い換えると、流路形成部材６０は、径方向においてシールフィンＳ２と回転軸１の外周面と１Ｓの間に形成されたクリアランスＣと重なるように配置されている。したがって、クリアランスＣを通過した流体を、より積極的に流路形成部材６０に導くことができる。その結果、回転軸１の外周面１Ｓとケーシング３の内周面（対向面７１）との間における摩擦損失をより一層低減することができる。その結果、回転軸１のより円滑な回転を実現することができる。

以上、本発明の第一実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図５を参照して説明する。なお、上記第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。本実施形態では、上述の流路形成部材６０として、回転軸１の外周面１Ｓに案内ブロック６２が設けられている。案内ブロック６２は、回転軸１の外周面１Ｓから径方向外側に向かって突出している。つまり、案内ブロック６２は、外周面１Ｓに沿って周方向に延びるともに、軸線Ｏを中心とする円環状をなしている。案内ブロック６２における軸線Ｏ方向両側の端面は、軸線Ｏに直交する面内に広がっている。

案内ブロック６２の内部には、作動流体Ｇの流れを案内する複数の貫通孔６２Ｈが形成されている。これら貫通孔６２Ｈは、軸線Ｏに対する周方向に間隔をあけて配列されている。各貫通孔６２Ｈは、軸線Ｏ方向他方側から軸線Ｏ方向一方側に向かうに従って、回転軸１の回転方向Ｒ前方側に向かって延びている。貫通孔６２Ｈは、自身の延びる方向の全域にわたって一定の内径寸法を有している。

上記構成によれば、流路形成部材６０として、回転軸１の外周面１Ｓに案内ブロック６２が設けられている。案内ブロック６２の内部には、軸線Ｏ方向他方側から軸線Ｏ方向一方側に向かうに従って、回転軸１の回転方向Ｒ前方側に向かって延びる貫通孔６２Ｈが複数形成されている。これにより、回転軸１の回転に伴って、連通流路７０内の作動流体Ｇが貫通孔６２Ｈに流れ込み、当該貫通孔６２Ｈを通過することによって作動流体Ｇには回転方向Ｒの速度成分が付与される。したがって、回転軸１の外周面１Ｓとケーシング３の内周面（対向面７１）との間における摩擦損失を低減することができる。その結果、回転軸１のより円滑な回転を実現することができる。

以上、本発明の第二実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。

［第三実施形態］
続いて、本発明の第三実施形態について、図６を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。本実施形態では、流路形成部材６０として、回転軸１の外周面１Ｓに複数の案内翼６３が設けられている。これら案内翼６３は、軸線Ｏに対する周方向に間隔をあけて配列されている。各案内翼６３は、軸線Ｏに対する径方向を翼高さ方向として延びるとともに、軸線Ｏ方向他方側を前縁とし一方側を後縁とする翼型をなしている。各案内翼６３の翼高さ方向に直交する翼断面形状は、軸線Ｏ方向他方側から軸線Ｏ方向一方側に向かうに従って、回転軸１の回転方向Ｒ前方側に向かって湾曲している。

上記構成によれば、流路形成部材６０として、回転軸１の外周面１Ｓに複数の案内翼６３が設けられている。各案内翼６３は、軸線Ｏに対する径方向から見て、軸線Ｏ方向他方側から軸線Ｏ方向一方側に向かうに従って、回転軸１の回転方向Ｒ前方側に向かって湾曲している。これにより、回転軸１の回転に伴って、連通流路７０内の作動流体Ｇが案内翼６３によって案内され、作動流体Ｇには回転方向Ｒの速度成分が付与される。特に、流路形成部材６０が湾曲していない構成に比べて、作動流体Ｇをより円滑に転向させることができる。したがって、回転軸１の外周面１Ｓとケーシング３の内周面（対向面７１）との間における摩擦損失をより一層低減することができる。その結果、回転軸１のより円滑な回転を実現することができる。

以上、本発明の第三実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上記の各実施形態では、６つのインペラ４を有する遠心圧縮機１００について説明した。しかしながら、インペラ４の個数（段数）は６つに限定されず、２つ以上５つ以下、又は７つ以上であってもよい。また、上記の各実施形態では、全てのインペラ４に対応する連通流路７０に流路形成部材６０が設けられている例について説明した。しかしながら、流路形成部材６０は必ずしも全ての段の連通流路７０に設けられている必要はなく、一部の段のみに配置する構成を採ることも可能である。この場合、特に一段目（最も上流側）の連通流路７０に流路形成部材６０を設けることが効果的である。

１ 回転軸
１Ｓ 外周面
２ 流路
３ ケーシング
３ａ 上流側壁面
３ｂ 下流側壁面
４ インペラ
５ ジャーナル軸受
６ スラスト軸受
７ 吸気口
８ 排気口
２１ 案内流路
２２ 圧縮流路
２３ ディフューザ流路
２４ リターンベンド部
２５ リターン流路
４１ ディスク
４２ ブレード
４３ カバー
５０ リターンベーン
６０ 流路形成部材
６１ 案内板
６２ 案内ブロック
６２Ｈ 貫通孔
６３ 案内翼
７０ 連通流路
７１ 対向面
１００ 遠心圧縮機
Ｃ クリアランス
Ｇ 作動流体
Ｏ 軸線
Ｓ シール装置
Ｓ１ 基部
Ｓ２ シールフィン
Ｖ インペラ収容空間

Claims (5)

1. 軸線回りに回転可能な回転軸と、
   該回転軸に固定された複数のインペラと、
   該インペラを収容するインペラ収容空間が複数形成されるとともに、該インペラ収容空間の外周側から径方向外側に延びるディフューザ流路、該ディフューザ流路の径方向外側の端部から径方向内側に転向するリターンベンド部、該リターンベンド部から径方向内側に延びるリターン流路、及び該リターン流路と前記インペラ収容空間とを連通する案内流路が形成されたケーシングと、
   を備え、
   前記ケーシングには、前記案内流路と、前段側の前記インペラ収容空間とを連通する連通流路を画成するとともに、前記回転軸の外周面に対向する対向面が形成され、
   前記対向面には、前記回転軸の外周面に対してクリアランスを介して対向するシールフィンが設けられ、
   前記回転軸の外周面であって、前記連通流路における前記シールフィンよりも前記軸線方向一方側には、前記クリアランスを通過した流体に前記回転軸の回転方向の速度成分を付与する流路形成部材が設けられている遠心回転機械。
2. 前記流路形成部材は、前記軸線方向他方側から前記軸線方向一方側に向かうに従って、前記回転方向前方側に向かって延びるとともに、前記軸線に対する周方向に間隔をあけて配列された複数の案内板である請求項１に記載の遠心回転機械。
3. 前記流路形成部材は、前記回転軸の外周面から前記軸線に対する径方向外側に突出する案内ブロックであり、該案内ブロックの内部には、前記流体を案内する複数の貫通孔が形成され、該貫通孔は、前記軸線方向他方側から前記軸線方向一方側に向かうに従って、前記回転方向前方側に向かって延びている請求項１に記載の遠心回転機械。
4. 前記流路形成部材は、前記軸線に対する径方向を翼高さ方向として延びる翼型をなし、前記翼高さ方向に直交する翼断面形状が前記軸線方向他方側から前記軸線方向一方側に向かうに従って前記回転方向前方側に向かって湾曲するとともに、前記軸線に対する周方向に間隔をあけて配列された複数の案内翼である請求項１に記載の遠心回転機械。
5. 前記軸線を含む断面視で、前記流路形成部材の径方向外側の端部は、前記シールフィンの径方向内側の端部よりも径方向外側に位置している請求項１から４のいずれか一項に記載の遠心回転機械。

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