JP2022094019A

JP2022094019A - 回転機械

Info

Publication number: JP2022094019A
Application number: JP2020206795A
Authority: JP
Inventors: 瑛也山▲崎▼; teruya Yamazaki; 政範堅田; Masanori Katada
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corp
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corp
Priority date: 2020-12-14
Filing date: 2020-12-14
Publication date: 2022-06-24
Also published as: US11655728B2; CN114623088A; EP4012192A1; US20220186631A1

Abstract

【課題】インレットガイドベーンの自励振動を抑える。【解決手段】回転機械は、軸線方向に軸線を中心として延びる回転軸に固定されたインペラと、前記回転軸の端部に配置されて前記軸線方向における前記インペラの移動を規制するインペラキャップとを備えるロータと、前記ロータを覆い、作動流体を内部に流入させる吸込口を有したハウジングと、前記ハウジングの内部で前記インペラに対して前記軸線方向の第一側に配置され、前記ハウジングから径方向の内側に向かって延びて、周方向に間隔をあけて配置された複数の可動翼を有したインレットガイドベーンと、を備え、前記径方向における前記可動翼の先端である翼先端部は、前記インペラキャップの外周面に対して前記径方向の外側に配置され、前記軸線方向における前記翼先端部の少なくとも一部の位置が、前記軸線方向における前記インペラキャップの位置と重なっている。【選択図】図２

Description

本開示は、回転機械に関する。

例えば、遠心圧縮機は、回転するインペラの内部に作動流体を流通させ、インペラが回転する際に発生する遠心力を利用してガス状態の作動流体を圧縮する。特許文献１に開示されているように、このような遠心圧縮機において、外部から導入する作動流体の流量を調整するため、入口案内翼(インレットガイドベーン)を備えたものがある。特許文献１に開示された構成では、インレットガイドベーン（Inlet Guide Vane：ＩＧＶ）は、作動量体の入口流量の調整が必要なステージのインペラに対し、流れ方向のさらに上流側に配置されている。インレットガイドベーンは、ハウジングの内周面からハウジングの径方向の内側に向かって延びている。

特開２０１９－１７３６１７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構成において、インレットガイドベーンは、ハウジングの内周面から径方向の内側に延びており、いわゆる片持ち梁状をなしている。このため、インレットガイドベーンの径方向の長さが大きいと、ハウジング内における作動流体の流れによって自励振動（フラッタ）が生じやすくなる。特許文献１に記載の構成では、インレットガイドベーンの径方向の内側の先端部が、回転軸の外周面よりも径方向の内側まで延びている。このため、インレットガイドベーンのベーン本体が長くなり、自励振動が特に生じやすい。

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、インレットガイドベーンの自励振動を抑えることができる回転機械を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示に係る回転機械は、軸線の延びる軸線方向に前記軸線を中心として延びる回転軸、及び前記回転軸に固定されたインペラと、前記回転軸の端部に配置されて前記軸線方向における前記インペラの移動を規制するインペラキャップとを備えるロータと、前記ロータを覆い、作動流体を内部に流入させる吸込口を有したハウジングと、前記ハウジングの内部で前記インペラに対して前記軸線方向の第一側に配置され、前記ハウジングから前記軸線を中心とする径方向の内側に向かって延びて、前記軸線周りの周方向に間隔をあけて配置された複数の可動翼を有したインレットガイドベーンと、を備え、前記径方向における前記可動翼の先端である翼先端部は、前記インペラキャップの外周面に対して前記径方向の外側に配置され、前記軸線方向における前記翼先端部の少なくとも一部の位置が、前記軸線方向における前記インペラキャップの位置と重なっている。

本開示の回転機械によれば、インレットガイドベーンの自励振動を抑えるとともに、インレットガイドベーンとインペラとの間で噴流が生じるのを有効に抑えることができる。

本開示の実施形態に係る回転機械の概略構成を示す図である。上記回転機械においてインレットガイドベーンの可動翼を全開状態とした状態の構成を示す断面図である。図２の要部を拡大した断面図である。上記インレットガイドベーンの可動翼を全閉状態とした状態の構成を示す断面図である。

以下、添付図面を参照して、本開示による回転機械を実施するための形態を説明する。しかし、本開示はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。

（ギアド圧縮機（回転機械）の構成）
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る回転機械としてのギアド圧縮機（遠心圧縮機）１は、ロータ３と、ハウジング２（図２参照）と、インレットガイドベーン６（図２参照）と、ラジアル軸受１２と、スラスト軸受１７と、を主に備えている。

（ロータの構成）
ロータ３は、ハウジング２に対して、軸線Ｏを中心として回転可能とされている。ロータ３は、回転軸３０と、インペラ４０と、インペラキャップ３８と、を備えている。

回転軸３０は、軸線Ｏの延びる軸線方向Ｄａに軸線Ｏを中心として延びている。図１に示すように、回転軸３０は、一対のラジアル軸受１２により軸線Ｏ周りに回転自在に支持されている。一対のラジアル軸受１２は、軸線方向Ｄａに間隔をあけて配置されている。回転軸３０は、一対のスラスト軸受１７により、軸線方向Ｄａへの移動が拘束されている。一対のスラスト軸受１７は、一対のラジアル軸受１２の間で、後述するピニオンギア１５に対して軸線方向Ｄａの両側に離間した位置に配置されている。

回転軸３０は、増速伝達部１１を介して外部のモータ等の駆動源（図示無し）に接続されている。増速伝達部１１は、ピニオンギア１５と、大径ギア１６と、を備えている。ピニオンギア１５は、一対のラジアル軸受１２の間で、回転軸３０に固定されている。大径ギア１６は、ピニオンギア１５に噛み合っている。大径ギア１６は、駆動源によって回転駆動される。大径ギア１６は、ピニオンギア１５よりも外径寸法が大きく設定されている。したがって、ピニオンギア１５が固定された回転軸３０の回転数は、大径ギア１６の回転数よりも大きくなる。つまり、増速伝達部１１は、外部の駆動源による大径ギア１６の回転数を、ピニオンギア１５を介して増速させて回転軸３０に伝達する。

インペラ４０は、回転軸３０の軸線方向Ｄａにおける両側の端部にそれぞれ配置されている。図２に示すように、各インペラ４０は、本実施形態において、ディスク４１とブレード４２とカバー４３とを備えた、いわゆるクローズドインペラである。なお、インペラ４０は、カバー４３を有しないオープンインペラであってもよい。

ディスク４１は、円盤状で、回転軸３０に固定されている。ディスク４１は、軸線方向Ｄａでカバー４３を向く第一面４１ａと、軸線方向Ｄａで第一面４１ａと反対側を向く第二面４１ｂと、を有している。第二面４１ｂは、インペラ４０における背面である。ここで、図１に示したように、ギアド圧縮機１は、本実施形態において、回転軸３０の軸線方向Ｄａにおける両端部にインペラ４０を一つずつ備えている。各インペラ４０は、軸線方向Ｄａにおいて、背面であるディスク４１の第二面４１ｂをピニオンギア１５に向け、第一面４１ａをピニオンギア１５とは反対側の回転軸３０の端部に向けて配置されている。つまり、回転軸３０の第一端に設けられた第一段インペラ４０Ａと、回転軸３０の第二端に設けられた第二段インペラ４０Ｂとでは、背面が互いに向かい合うようにディスク４１の向きが軸線方向Ｄａで反対向きに配置されている。

以下の説明では、各インペラ４０において、ディスク４１の第一面４１ａ側を軸線方向Ｄａの第一側Ｄａ１とし、第二面４１ｂ側を軸線方向Ｄａの第二側Ｄａ２とする。すなわち、第一段インペラ４０Ａと、第二段インペラ４０Ｂとでは、軸線方向Ｄａの第一側Ｄａ１と軸線方向Ｄａの第二側Ｄａ２とが、互いに反対向きとされている。

図２に示すように、ブレード４２は、ディスク４１の第一面４１ａからカバー４３まで延びている。ブレード４２は、軸線Ｏ周りの周方向Ｄｃに間隔を隔てて複数配置されている。

カバー４３は、ディスク４１及び複数のブレード４２に対し、軸線方向Ｄａの第一側Ｄａ１に配置されている。カバー４３は、円盤状で、複数のブレード４２を覆うように形成されている。

作動流体（例えば、空気）は、インペラ４０に対し、軸線方向Ｄａの第一側Ｄａ１から軸線方向Ｄａの第二側Ｄａ２に向かって流れる。各インペラ４０には、ディスク４１とカバー４３との間に、インペラ流路４５が形成されている。インペラ流路４５は、流入口４５ｉと、流出口４５ｏと、を有している。流入口４５ｉは、インペラ４０において、径方向Ｄｒの内側Ｄｒｉで軸線方向Ｄａの第一側Ｄａ１に向くように開口している。ここで、径方向Ｄｒとは、軸線Ｏを中心とする方向である。流出口４５ｏは、インペラ４０の径方向Ｄｒの外側Ｄｒｏに向かって開口している。

回転軸３０の軸線方向Ｄａにおける端部である軸端３０ｓは、インペラ４０に対して軸線方向Ｄａの第一側Ｄａ１に突出している。軸端３０ｓには、インペラキャップ３８が固定されている。インペラキャップ３８は、回転軸３０とともに回転する。インペラキャップ３８は、ロータ３の軸線方向Ｄａにおける端部であるロータ端部３ｅを形成している。インペラキャップ３８は、軸線方向Ｄａにおけるインペラ４０の移動を規制している。つまり、インペラキャップ３８は、回転軸３０から脱落しないようにインペラ４０の軸線方向Ｄａの位置を拘束している。

図２及び図３に示すように、本実施形態のインペラキャップ３８は、筒状部３８ａと、キャップ先端部３８ｂと、を有している。筒状部３８ａは、軸線Ｏを中心として、軸線方向Ｄａに一定の径で延びる円筒状に形成されている。筒状部３８ａの内側には、回転軸３０の軸端３０ｓが挿入されている。キャップ先端部３８ｂは、筒状部３８ａの軸線方向Ｄａにおける第一側Ｄａ１の端部を閉塞している。つまり、キャップ先端部３８ｂは、筒状部３８ａに対して、軸線方向Ｄａの第一側Ｄａ１に配置されている。キャップ先端部３８ｂは、軸線方向Ｄａの第一側Ｄａ１から第二側Ｄａ２に向かって次第に径が大きくなるように形成されている。本実施形態のキャップ先端部３８ｂは、例えば半球状に形成されている。キャップ先端部３８ｂは、筒状部３８ａと一体に形成されている。

（ハウジングの構成）
図２に示すように、ハウジング２は、ロータ３を覆うように形成されている。ハウジング２は、金属製で、ギアド圧縮機１の外殻を形成する。ハウジング２は、インペラ４０が配置される位置に対して、軸線方向Ｄａの第二側Ｄａ２に、回転軸３０が挿通される軸挿通孔２１を有している。ハウジング２は、各インペラ４０の周囲に、吸気ノズル２２と、排気流路２３と、を備える。

吸気ノズル２２は、ハウジング２の内部に作動流体を流入させる。吸気ノズル２２は、軸線方向Ｄａに延びるように筒状に形成されている。吸気ノズル２２の内部には、軸線Ｏを中心とする吸込口２２ａが形成されている。吸気ノズル２２は、吸込口２２ａを通して、ハウジング２の外部と、インペラ４０の径方向Ｄｒにおける内側Ｄｒｉに開口したインペラ流路４５の流入口４５ｉとに連通している。インペラ４０が軸線Ｏ周りの周方向Ｄｃに回転することで、吸込口２２ａを通して、ハウジング２の外部から内部に作動流体が吸い込まれる。

排気流路２３は、ハウジング２の内部の作動流体をハウジング２の外部に流出させる。排気流路２３は、インペラ流路４５の流出口４５ｏの径方向Ｄｒの外側Ｄｒｏに形成されている。排気流路２３は、周方向Ｄｃに連続する渦巻き状をなしている。

（インレットガイドベーンの構成）
インレットガイドベーン６は、吸込口２２ａを通過する作動流体の流量を制御する。インレットガイドベーン６は、ハウジング２の吸気ノズル２２の内側に配置されている。つまり、インレットガイドベーン６は、ハウジング２内でインペラ４０に対して軸線方向Ｄａの第一側Ｄａ１に配置されている。インレットガイドベーン６は、複数の可動翼６０を有している。複数の可動翼６０は、軸線方向Ｄａから見て円形の断面をなする吸込口２２ａ内に突出するように配置されている。複数の可動翼６０は、吸気ノズル２２の内周面に沿って、軸線Ｏ周りの周方向Ｄｃに均等に間隔をあけて配置されている。

可動翼６０は、径方向Ｄｒに延びる中心軸線Ａｒ周りに回転可能とされている。各可動翼６０は、翼本体６１と、軸部６２とを有している。図３に示すように、各翼本体６１は、中心軸線Ａｒの延びる方向（径方向Ｄｒ）である翼高さ方向Ｄ１に吸気ノズル２２の内周面から突出するように延びている。翼本体６１は、径方向Ｄｒから見たときの断面形状が翼形をなしている。ここで、翼断面形状を有した翼本体６１の前縁部６１１と後縁部６１２とを結ぶ方向である翼コード方向Ｄ２は、翼高さ方向Ｄ１（径方向Ｄｒ）と直交している。翼本体６１は、径方向Ｄｒの外側Ｄｒｏから内側Ｄｒｉに向かって、翼コード方向Ｄ２の長さ（コード長）が次第に小さくなるように形成されている。

翼本体６１は、径方向Ｄｒの内側Ｄｒｉに翼先端部６１ｓを有している。翼先端部６１ｓは、軸線Ｏに対して平行な平面である。つまり、翼先端部６１ｓは、軸線Ｏと平行な断面視において、軸線Ｏと平行となるように、直線状に延びている。したがって、翼先端部６１ｓは、鋭角に形成されているわけではなく、翼コード方向Ｄ２におけるコード長Ｌが、一定長の面として形成されている。

翼先端部６１ｓは、インペラキャップ３８に対し、径方向Ｄｒの外側Ｄｒｏに微小な間隔をあけて配置されている。本実施形態では、軸線方向Ｄａから見た際に、可動翼６０の全域は、筒状部３８ａよりも径方向Ｄｒの外側Ｄｒｏに配置されている。つまり、軸線方向Ｄａから見た際に、翼本体６１とインペラキャップ３８とは、重なっていない。また、径方向Ｄｒにおける翼先端部６１ｓの位置は、可動翼６０が回転してもインペラキャップ３８に接触しない範囲で、可能な限り筒状部３８ａの外周面に近いことが好ましい。

軸部６２は、翼本体６１から径方向Ｄｒの外側Ｄｒｏに突出して形成されている。軸部６２は、翼本体６１と一体に形成されている。軸部６２は、吸気ノズル２２に形成された軸支持穴２２ｈに挿入されている。軸部６２は、軸支持穴２２ｈに挿入された状態で、翼駆動装置（図示無し）によって、中心軸線Ａｒを中心に回転可能とされている。これにより、翼本体６１は、軸部６２と一体に、中心軸線Ａｒ周りに回転可能となっている。各可動翼６０では、中心軸線Ａｒを中心として回転させることで吸込口２２ａを流通する作動流体の流れ方向（軸線方向Ｄａ）に対する翼本体６１の角度が調整される。複数の可動翼６０を、それぞれ中心軸線Ａｒを中心として回転させることで、インレットガイドベーン６が開閉される。

ここで、図２及び図３に示すように作動流体の流れ方向（軸線方向Ｄａ）に対して可動翼６０の翼コード方向Ｄ２が平行となるよう配置されている状態が、可動翼６０の全開状態とされる。つまり、全開状態は、可動翼６０（翼本体６１）が軸線Ｏと直交する断面視で最も厚くなるように回転した状態である。可動翼６０が全開状態となることで、吸込口２２ａを通過する作動流体の流量が最大となる。これに対し、可動翼６０を全開状態から中心軸線Ａｒ周りに回転させ、作動流体の流れ方向（軸線方向Ｄａ）に対して翼コード方向Ｄ２を交差させると、翼本体６１で吸込口２２ａが徐々に遮られていく。その結果、インレットガイドベーン６を通して吸込口２２ａからインペラ４０に流入する作動流体の流量が減る。本実施形態では、図４に示すように、作動流体の流れ方向（軸線方向Ｄａ）に対し、翼コード方向Ｄ２が直交している状態が、可動翼６０の全閉状態とされる。つまり、全閉状態は、可動翼６０（翼本体６１）が軸線Ｏと直交する断面視で最も薄くなるように回転した状態である。

軸線方向Ｄａにおける翼先端部６１ｓの少なくとも一部の位置は、軸線方向Ｄａにおけるインペラキャップ３８の位置と重なっている。つまり、径方向Ｄｒから見た際に、翼先端部６１ｓの一部が、インペラキャップ３８と重なっている。本実施形態では、軸線方向Ｄａにおける翼先端部６１ｓの全域の位置が、軸線方向Ｄａにおけるインペラキャップ３８の位置と重なっている。

具体的には、可動翼６０が全開状態である場合、翼先端部６１ｓにおける前縁部６１１ｓは、軸線方向Ｄａにおいて、キャップ先端部３８ｂの軸線方向Ｄａの第一側Ｄａ１の先端３８ｓに対して軸線方向Ｄａの第二側Ｄａ２に配置されている。可動翼６０が全開状態である場合、翼先端部６１ｓにおける後縁部６１２ｓは、筒状部３８ａと、軸線方向Ｄａで重なる位置に配置されている。

また、図４に示すように、可動翼６０が全閉状態である場合であっても、軸線方向Ｄａにおける翼先端部６１ｓの少なくとも一部の位置が、軸線方向Ｄａにおけるインペラキャップ３８に重なっている。本実施形態では、可動翼６０が全閉状態である場合、軸線方向Ｄａにおける翼先端部６１ｓの全域の位置が、軸線方向Ｄａにおけるキャップ先端部３８ｂの位置と重なっている。

このようなギアド圧縮機１において、作動流体は、インペラ４０が回転軸３０と一体に回転することで、吸込口２２ａからハウジング２の吸気ノズル２２内に吸い込まれる。吸込口２２ａ内で、作動流体は、インレットガイドベーン６を通り抜ける際に、インレットガイドベーン６の開度によって、その流量が調整される。インレットガイドベーン６を通り抜けた作動流体は、吸気ノズル２２から流入口４５ｉを経てインペラ流路４５に取り込まれる。作動流体は、回転軸３０と一体に回転するインペラ４０で生じる遠心力により、流入口４５ｉから流出口４５ｏに向かって流れる。作動流体は、流入口４５ｉから流出口４５ｏに向かって流れる間に圧縮される。圧縮された作動流体は、流出口４５ｏから径方向Ｄｒの外側Ｄｒｏに流出し、径方向Ｄｒの外側Ｄｒｏの排気流路２３に送り込まれる。作動流体は、排気流路２３に沿って軸線Ｏ周りに旋回する間に、さらに圧縮される。

（作用効果）
上述したようなギアド圧縮機１によれば、インレットガイドベーン６を構成する複数の可動翼６０のそれぞれの翼先端部６１ｓの位置が、軸線方向Ｄａにおいて、インペラキャップ３８の位置と重なっている。これにより、径方向Ｄｒにおける翼本体６１の翼高さ方向Ｄ１における長さである翼高さＨを短くすることができる。翼本体６１が短くなることで、翼本体６１の振動を抑えることができる。具体的には、翼本体６１の無次元振動数Ｆは、
Ｆ＝Ｌ・ω／Ｖ …（１）
で表される。Ｌは翼本体６１の翼コード方向Ｄ２における翼先端部６１ｓでのコード長、ωは翼本体６１の固有振動数、Ｖは作動流体の流速である。翼本体６１の固有振動数ωは、翼本体６１の翼高さＨを短くすることが増加する。したがって、翼本体６１の翼高さＨを短くして可動翼６０の固有振動数ωを増加させると、無次元振動数Ｆが大きくなる。可動翼６０は、無次元振動数Ｆが大きくなるほど、作動流体の流れにともなう自励振動（フラッタ）が生じにくくなる。そのため、翼先端部６１ｓの位置が、軸線方向Ｄａにおいて、インペラキャップ３８の位置と重なっていることで、吸込口２２ａからハウジング２内に流入した作動流体によって可動翼６０が自励振動することが抑えられる。

また、径方向Ｄｒにおける翼先端部６１ｓの位置は、可動翼６０が回転しても接触しないような隙間を開けて、インペラキャップ３８に近い位置に形成されている。その結果、翼先端部６１ｓとインペラキャップ３８の外周面との間が非常に狭くなる。可動翼６０を全閉状態とした場合、軸線方向Ｄａから見た際に、吸込口２２ａの多くの領域が翼先端部６１ｓによって遮られるが、翼先端部６１ｓとインペラキャップ３８の外周面との間には、環状の隙間が生じてしまう。その結果、この環状の隙間を通り抜けた作動流体によって噴流が生じてしまう場合がある。このような噴流が生じないように作動流体の流速を抑えると、遠心圧縮機の流量増大の妨げとなってしまう。しかしながら、隙間を微小とすることで、インレットガイドベーン６とロータ端部３ｅとの間を作動流体が通り抜けてしまうことが抑えられる。したがって、インレットガイドベーン６とロータ端部３ｅとの間で噴流が生じるのを有効に抑えることができる。

また、翼先端部６１ｓが軸線と平行な面として形成されている。これにより、翼先端部６１ｓのコード長Ｌを大きくできる。その結果、上式（１）において、無次元振動数Ｆを大きくすることができる。これによっても、翼本体６１の振動を抑えることができる。

また、インレットガイドベーン６は、翼本体６１が軸線Ｏと直交する断面視で最も薄くなる場合である全閉状態であっても、軸線方向Ｄａにおいて、翼先端部６１ｓの少なくとも一部がインペラキャップ３８に重なっている。つまり、可動翼６０がどのように回転しても常に、翼先端部６１ｓの一部がインペラキャップ３８に重なっている。これにより、径方向Ｄｒにおいて、翼本体６１がハウジング２とインペラキャップ３８との間に収まることとなる。その結果、径方向Ｄｒにおける翼本体６１の翼高さＨをより短くすることができる。このように翼本体６１が短くなることで、翼本体６１の振動をより抑えることができる。

また、本実施形態では、翼先端部６１ｓの一部ではなく全域の位置が、軸線方向Ｄａにおいて、インペラキャップ３８の位置と重なっている。これにより、径方向Ｄｒにおける翼本体６１の翼高さ方向Ｄ１における長さである翼高さＨを非常に短くすることができる。したがって、翼本体６１が短くなり、翼本体６１の振動を効果的に抑えることができる。

また、軸線方向Ｄａから見た際に、可動翼６０の全域は、インペラキャップ３８に対して径方向Ｄｒの外側Ｄｒｏに配置されている。つまり、翼本体６１の全体が、軸線方向Ｄａから見た場合に、インペラキャップ３８と重ならないように、インペラキャップ３８に対して、径方向Ｄｒの外側Ｄｒｏに配置されている。これにより、径方向Ｄｒにおける翼本体６１の翼高さＨを短くすることができる。したがって、可動翼６０の固有振動数を高めることができる。これにより、上式（１）において、無次元振動数Ｆが大きくなり、自励振動が生じにくくなる。

（その他の実施形態）
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

なお、上記実施形態では、ギアド圧縮機１の態様として、いわゆる一軸二段の構成を例に説明を行った。しかしながら、ギアド圧縮機１の態様はこれに限定されず、設計や仕様に応じて二軸四段や、それ以上の軸数、段数を備えていてもよい。

また、本発明の回転機械は、ギアド圧縮機１に限らず、外部の駆動源によって回転軸３０が直接回転駆動される方式の１軸多段の軸流式の遠心圧縮機等、ガスタービンや蒸気タービン等であってもよい。

＜付記＞
実施形態に記載の回転機械１は、例えば以下のように把握される。

（１）第１の態様に係る回転機械１は、軸線Ｏの延びる軸線方向Ｄａに前記軸線Ｏを中心として延びる回転軸３０、及び前記回転軸３０に固定されたインペラ４０と、前記回転軸３０の端部に配置されて前記軸線方向Ｄａにおける前記インペラ４０の移動を規制するインペラキャップ３８とを備えるロータ３と、前記ロータ３を覆い、作動流体を内部に流入させる吸込口２２ａを有したハウジング２と、前記ハウジング２の内部で前記インペラ４０に対して前記軸線方向Ｄａの第一側Ｄａ１に配置され、前記ハウジング２から前記軸線Ｏを中心とする径方向Ｄｒの内側Ｄｒｉに向かって延びて、前記軸線Ｏ周りの周方向Ｄｃに間隔をあけて配置された複数の可動翼６０を有したインレットガイドベーン６と、を備え、前記径方向Ｄｒにおける前記可動翼６０の先端である翼先端部６１ｓは、前記インペラキャップ３８の外周面に対して前記径方向Ｄｒの外側Ｄｒｏに配置され、前記軸線方向Ｄａにおける前記翼先端部６１ｓの少なくとも一部の位置が、前記軸線方向Ｄａにおける前記インペラキャップ３８の位置と重なっている。
回転機械とは、例えば、ギアド圧縮機、軸流式の遠心圧縮機、ガスタービン、蒸気タービン等である。

この回転機械１において、インレットガイドベーン６を構成する複数の可動翼６０のそれぞれの翼先端部６１ｓの少なくとも一部の位置が、軸線方向Ｄａにおいて、インペラキャップ３８の位置と重なっている。これにより、径方向Ｄｒにおける可動翼６０の翼高さ方向Ｄ１における長さである翼高さＨを短くすることができる。可動翼６０が短くなることで、可動翼６０の振動を抑えることができる。

（２）第２の態様に係る回転機械１は、（１）の回転機械１であって、前記翼先端部６１ｓは、前記軸線Ｏと平行な面であってもよい。

これにより、翼先端部６１ｓのコード長Ｌを大きくできる。その結果、上式（１）において、無次元振動数Ｆを大きくすることができる。これにより、可動翼６０の振動を抑えることができる。

（３）第３の態様に係る回転機械１は、（１）又は（２）の回転機械１であって、複数の前記可動翼６０は、それぞれ、前記径方向Ｄｒに延びる軸部６２周りに回転可能とされ、前記可動翼６０が前記軸線Ｏと直交する断面視で最も薄くなるように回転した場合に、前記軸線方向Ｄａにおける前記翼先端部６１ｓの少なくとも一部の位置が、前記軸線方向Ｄａにおける前記インペラキャップ３８の位置と重なっていてもよい。

これにより、可動翼６０がどのように回転しても常に、翼先端部６１ｓの一部がインペラキャップ３８に重なっている。その結果、径方向Ｄｒにおける可動翼６０の翼高さＨをより短くすることができる。このように可動翼６０が短くなることで、可動翼６０の振動をより抑えることができる。

（４）第４の態様に係る回転機械１は、（１）から（３）の何れか一つの回転機械１であって、前記軸線方向Ｄａにおける前記翼先端部６１ｓの全域の位置が、前記軸線方向Ｄａにおける前記インペラキャップ３８の位置と重なっている。

これにより、径方向Ｄｒにおける可動翼６０の翼高さ方向Ｄ１における長さである翼高さＨを非常に短くすることができる。したがって、可動翼６０が短くなり、可動翼６０の振動を効果的に抑えることができる。

（５）第５の態様に係る回転機械１は、（１）から（４）の何れか一つの回転機械１であって、前記軸線方向Ｄａから見た際に、前記可動翼６０の全域は、前記インペラキャップ３８に対して前記径方向Ｄｒの外側Ｄｒｏに配置されていてもよい。

これにより、可動翼６０の全体が、軸線方向Ｄａから見た場合に、インペラキャップ３８と重ならないように、インペラキャップ３８に対して、径方向Ｄｒの外側Ｄｒｏに配置されている。これにより、径方向Ｄｒにおける可動翼６０の翼高さＨを短くすることができる。これにより、自励振動が生じにくくなる。

１…ギアド圧縮機（回転機械）
２…ハウジング
３…ロータ
３ｅ…ロータ端部
６…インレットガイドベーン
１１…増速伝達部
１２…ラジアル軸受
１５…ピニオンギア
１６…大径ギア
１７…スラスト軸受
２…ハウジング
２１…軸挿通孔
２２…吸気ノズル
２２ａ…吸込口
２２ｈ…軸支持穴
２３…排気流路
３０…回転軸
３０ｓ…軸端
３８…インペラキャップ
３８ａ…筒状部
３８ｂ…キャップ先端部
３８ｓ…先端
４０…インペラ
４０Ａ…第一段インペラ
４０Ｂ…第二段インペラ
４１…ディスク
４１ａ…第一面
４１ｂ…第二面
４２…ブレード
４３…カバー
４５…インペラ流路
４５ｉ…流入口
４５ｏ…流出口
６０…可動翼
６１…翼本体
６１ｓ…翼先端部
６１１、６１１ｓ…前縁部
６１２、６１２ｓ…後縁部
６２…軸部
Ａｒ…中心軸線
Ｄ１…翼高さ方向
Ｄ２…翼コード方向
Ｄａ…軸線方向
Ｄａ１…第一側
Ｄａ２…第二側
Ｄｃ…周方向
Ｄｒ…径方向
Ｄｒｉ…内側
Ｄｒｏ…外側
Ｈ…翼高さ
Ｌ…コード長
Ｏ…軸線

Claims

軸線の延びる軸線方向に前記軸線を中心として延びる回転軸、及び前記回転軸に固定されたインペラと、前記回転軸の端部に配置されて前記軸線方向における前記インペラの移動を規制するインペラキャップとを備えるロータと、
前記ロータを覆い、作動流体を内部に流入させる吸込口を有したハウジングと、
前記ハウジングの内部で前記インペラに対して前記軸線方向の第一側に配置され、前記ハウジングから前記軸線を中心とする径方向の内側に向かって延びて、前記軸線周りの周方向に間隔をあけて配置された複数の可動翼を有したインレットガイドベーンと、を備え、
前記径方向における前記可動翼の先端である翼先端部は、前記インペラキャップの外周面に対して前記径方向の外側に配置され、
前記軸線方向における前記翼先端部の少なくとも一部の位置が、前記軸線方向における前記インペラキャップの位置と重なっている回転機械。
前記翼先端部は、前記軸線と平行な面である請求項１に記載の回転機械。
複数の前記可動翼は、それぞれ、前記径方向に延びる軸部周りに回転可能とされ、
前記可動翼が前記軸線と直交する断面視で最も薄くなるように回転した場合に、前記軸線方向における前記翼先端部の少なくとも一部の位置が、前記軸線方向における前記インペラキャップの位置と重なっている請求項１又は２に記載の回転機械。
前記軸線方向における前記翼先端部の全域の位置が、前記軸線方向における前記インペラキャップの位置と重なっている請求項１から３の何れか一項に記載の回転機械。
前記軸線方向から見た際に、前記可動翼の全域は、前記インペラキャップに対して前記径方向の外側に配置されている請求項１から４の何れか一項に記載の回転機械。