JP2022129434A - 遠心回転機械 - Google Patents

Abstract

【課題】振動がより一層低減された遠心回転機械を提供する。【解決手段】遠心回転機械は、軸線回りに回転可能な回転軸と、軸線方向一方側から流入する流体を径方向外側に圧送するインペラであって、前記回転軸に固定されたディスク、該ディスクに設けられた複数のブレード、及び、前記複数のブレードを覆うとともに前記軸線方向他方側に向かうに従って径方向外側に延びる外周面を有するカバーを備えたインペラと、前記カバーの外周面に対向し前記カバーの外周面とともに外側流路を形成する内周面を有するケーシングと、を備え、前記ケーシングには、前記軸線を囲う環状をなす空間である環状キャビティと、前記環状キャビティと前記外側流路とを連通させる連通部と、が形成されている。【選択図】図２

Description

本開示は、遠心回転機械に関する。

一般的に遠心圧縮機は、軸線に沿って延びる回転軸と、回転軸に設けられたインペラと、インペラを外側から覆うケーシングと、を有している。これらのうち、インペラには、クローズドインペラと呼ばれる形式のものが用いられる場合がある。クローズドインペラは、軸線を中心とする円盤状のディスクと、当該ディスクの一方側の面上に設けられた複数のブレードと、これら複数のブレードを一方側から覆う円錐状のカバーと、を有している。カバーの外周面とケーシングの内周面との間にはクリアランス（外側流路）が設けられている。

遠心圧縮機を運転すると、上記のブレード同士が形成する流路内を流体が流れる。流路を入口側から出口側に向かって流れる中途で流体は圧縮されて高圧状態となる。ここで、流路の出口側では、入口側よりも高圧の流体が流通することから、上述の外側流路にも流体が流れ込む。
このように、外側流路に多くの流体が流れ込んだ場合、遠心圧縮機の圧縮効率が低下してしまう。そこで、ケーシングの内周面に、流体の流通を防ぐシール部を設ける技術が知られている。例えば下記特許文献１には、シール部の具体例として、ケーシングの内周面におけるインペラの入口側にシールフィンが設けられた構成が開示されている。このようなシールフィンを設けることによって外側流路に流れ込む流体が低減される。

国際公開第２０１６／０４３０９０号

上記の構成を備えた遠心圧縮機では、シールフィンとカバーの外周面との間に流体が漏れ出ると、漏れた流体の圧力によってインペラを含むロータが半径方向に変位する。これにより、ロータ表面に周方向の圧力分布が発生する。ここで、上記の外側流路を流通する流体には、インペラの回転に伴うスワール成分（旋回流成分）が付加されている。このスワール成分による影響から、インペラには変位方向と直交する方向に向かう励振力（シール励振力）が働く。このシール励振力が継続的に付加されることで、インペラを含むロータに振れ回り振動が生じてしまう。
また、発明者らは、ＣＦＤ解析を用いて遠心圧縮機に生じる励振力を高精度に推定した結果、シール部において生じる上記ロータの変位の影響により、ケーシングの内周面に大きな励振力が発生していることを確認している。

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、振動がより一層低減された遠心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、本開示に係る遠心回転機械は、軸線回りに回転可能な回転軸と、軸線方向一方側から流入する流体を径方向外側に圧送するインペラであって、前記回転軸に固定されたディスク、該ディスクに設けられた複数のブレード、及び、前記複数のブレードを覆うとともに前記軸線方向他方側に向かうに従って径方向外側に延びる外周面を有するカバーを備えたインペラと、前記カバーの外周面に対向し前記カバーの外周面とともに外側流路を形成する内周面を有するケーシングと、を備え、前記ケーシングには、前記軸線を囲う環状をなす空間である環状キャビティと、前記環状キャビティと前記外側流路とを連通させる連通部と、が形成されている。
また、本開示に係る遠心回転機械は、軸線回りに回転可能な回転軸と、軸線方向一方側から流入する流体を径方向外側に圧送するインペラであって、前記回転軸に固定されたディスク、該ディスクに設けられた複数のブレード、及び、前記複数のブレードを覆うとともに前記軸線方向他方側に向かうに従って径方向外側に延びる外周面を有するカバーを備えたインペラと、前記カバーの外周面に対向し前記カバーの外周面とともに外側流路を形成する内周面を有するケーシングと、を備え、前記ケーシングには、前記軸線を囲う環状をなす空間であり、前記軸線の周方向に等間隔に複数分割されている分割溝と、前記分割溝と前記外側流路とを連通させる連通部と、前記軸線を囲う環状空間をなし、前記分割溝よりも前記軸線方向他方側に位置する第一全周溝と、前記軸線を囲う環状空間をなし、前記分割溝よりも前記軸線方向一方側に位置する第二全周溝と、前記分割溝と前記第一全周溝とを連通させる第一連通孔と、前記第一全周溝とは連通していない前記分割溝と前記第二全周溝とを連通させる第二連通孔と、が形成されている。

本開示によれば、振動がより一層低減された遠心回転機械を提供することができる。

本開示の実施形態に係る遠心圧縮機の構成を示す断面図である。 本開示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。 図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線における断面図である。 本開示の第一実施形態に係る環状キャビティ及び連通部の変形例を示す断面図である。 本開示の第一実施形態に係る環状キャビティ及び連通部のさらなる変形例を示す断面図である。 本開示の第二実施形態に係る遠心圧縮機の要部拡大断面図である。 図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線における断面図である。

［第一実施形態］

（遠心圧縮機の構成）

以下、本開示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、図面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の周囲を覆うとともに作動流体Ｇが流通する流路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、を備えている。

（ケーシングの構成）

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の内部には、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、複数のインペラ４を収容するとともに、上記の流路２の一部をなしている。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。流路２上における各インペラ４の下流側にはリターンベーン５０がそれぞれ設けられている。
ケーシング３には、環状キャビティＡと、連通部Ｂ１と、が形成されている。環状キャビティＡ及び連通部Ｂ１の構成については後述する。

（インペラの構成）

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が設けられている。各インペラ４は、図２に示すように、軸線Ｏを中心とする円盤状のディスク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、円錐状をなしている。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、上流側を向く面（ディスク上流面４１Ａ）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４２は、ディスク上流面４１Ａから上流側に向かって立設された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、軸線Ｏに対する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。

ディスク４１の軸線Ｏ方向における両面のうち、下流側を向く面（ディスク背面４１Ｂ）は、軸線Ｏに対する径方向に広がっている。ディスク背面４１Ｂとケーシング３（ケーシング対向面３Ｂ）との間には軸線Ｏ方向に広がる隙間が形成されている。

ブレード４２の上流側の端縁は、カバー４３によって覆われている。つまり、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、上述の流路２の一部としてのインペラ流路２１をなしている。なお、以降の説明では、このインペラ流路２１の径方向内側の端部を入口２１Ａと称し、径方向外側の端部を出口２１Ｂと称する。

カバー４３の外周面（カバー外周面４３Ａ）は、軸線Ｏ方向の他方側に向かうに従って径方向外側に延びることで円錐状をなしている。カバー外周面４３Ａは、ケーシング３の内周面（ケーシング内周面３Ａ）と隙間をあけて対向している。ケーシング内周面３Ａは、カバー外周面４３Ａの形状に倣って、軸線Ｏ方向一方側から他方側に向かうに従って径方向外側に向かって延びている。ケーシング内周面３Ａとカバー外周面４３Ａとの間には、外側流路Ｆが形成されている。外側流路Ｆには、インペラ流路２１の出口２１Ｂ側（つまり、外側流路Ｆの径方向外側の端部）から径方向内側に向かって漏れ流れが流通することがある。

ケーシング内周面３Ａの径方向内側には、軸線Ｏを中心とする円環状の空間が形成されている。この空間はキャビティＣとされている。キャビティＣは、ケーシング内周面３Ａから径方向外側に向かって凹んでいる。

キャビティＣの軸線Ｏ方向一方側（上流側）には、シール部Ｓが設けられている。シール部Ｓは、ケーシング３とカバー外周面４３Ａとの間における流体の漏れをシールするために設けられている。つまり、このシール部Ｓによって、上流側から外側流路Ｆに流れ込む漏れ流れの大部分が阻止される。シール部Ｓは、複数のシールフィンｆｓと、これらシールフィンｆｓを支持する基部Ｈｓと、を有している。

続いて、本実施形態の環状キャビティＡ及び連通部Ｂ１の構成について、図２から図５を参照して説明する。

（環状キャビティ、連通部の構成）
ケーシング内周面３Ａの径方向外側のケーシング３内部には、軸線Ｏを囲う環状をなす空間である環状キャビティＡが形成されている。そして、該環状キャビティＡと外側流路Ｆとを連通させる軸線Ｏを囲う環状をなす空間である連通部Ｂ１が形成されている。連通部Ｂ１はケーシング内周面３Ａにおいて外側流路Ｆに開口している。より詳しくは、連通部Ｂ１は、キャビティＣの径方向内側を向く内周面において軸線Ｏ方向一方側の端部において外側流路Ｆに開口し、外側流路Ｆと環状キャビティＡとを連通させている。連通部Ｂ１の軸線Ｏ方向の寸法は、環状キャビティＡの軸線Ｏ方向の寸法よりも短く形成されている。

連通部Ｂ１内には、環状キャビティＡと外側流路Ｆとを連通させるスリットＬを形成する複数の非連通部材Ｎが周方向に形成されている。図３に環状キャビティＡ及び連通部Ｂ１を軸線Ｏ方向から見た時の構成を示す。図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線方向の断面視である。非連通部材Ｎは、軸線Ｏに直交する断面視で周方向に円弧状に延びるとともに、径方向の寸法である厚さが一様な湾曲板形状をなしている。非連通部材Ｎは、ケーシング３と軸線О方向に一体に形成されている。本実施形態では、四つの非連通部材Ｎが周方向に等間隔で配置されており、非連通部材Ｎ同士が、環状キャビティＡと外側流路Ｆとを連通させる四つのスリットＬを形成している。軸線Ｏ方向において外側流路Ｆ、キャビティＣ、連通部Ｂ１、及び環状キャビティＡに囲まれているケーシング３の円環状をなす一部はシュラウド部Ｓｈとされている。

（作用効果）
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を運転するに当たっては、まず回転軸１を電動機等の駆動源によって回転駆動する。回転軸１の回転に伴ってインペラ４がそれぞれ回転し、吸気口７から流路２内に作動流体Ｇが導入される。流路２内に導入された作動流体Ｇは、各インペラ４におけるインペラ流路２１を通過する中途で順次圧縮される。圧縮されて高圧状態となった作動流体Ｇは排気口８を経て外部に圧送される。

ところで、図２に示すように、上記の外側流路Ｆでは、インペラ流路２１の入口２１Ａ付近及び出口２１Ｂ側から高圧の作動流体Ｇが流れ込むことがある。外側流路Ｆを流通する流体には、インペラ４の回転に伴うスワール成分（旋回流成分）が付加されている。スワール成分は、インペラ４の回転方向と同一の方向に向かって旋回する。このスワール成分による影響から、インペラ４には変位方向と直交する方向に向かう励振力が働く。この励振力が継続的に付加されることで、回転軸１及びインペラ４に振れ回り振動が生じてしまう可能性がある。さらに、発明者らは、ＣＦＤ解析を用いて、遠心圧縮機１００に生じる励振力を高精度に推定した結果、シール部Ｓにおいて生じるロータの変位の影響によりケーシング内周面３Ａに大きな励振力が発生していることを確認している。

上記構成によれば、ケーシング３に環状キャビティＡと連通部Ｂ１とが形成されていることによって、外側流路Ｆに流入する流体のシールフィン偏心による圧力変動が連通部Ｂ１を介して環状キャビティＡへと伝播する。これにより、環状キャビティＡ及び連通部Ｂ１がケーシング３に形成されていない場合と比較して、外側流路Ｆの周方向圧力変動を大きく低減することができる。その結果、当該外側流路Ｆに多くの流体が流入した場合に生じるケーシング内周面３Ａでの励振力の発生を抑制することができる。したがって、回転軸１及びインペラ４に振れ回り振動が生じる可能性を低減することができ、遠心圧縮機１００の性能低下を抑制することができる。

また、上記構成によれば、連通部Ｂ１は、軸線Ｏを囲う環状をなす空間であり、連通部Ｂ１内で軸線Ｏの周方向に配列された複数の非連通部材Ｎと、連通部Ｂ１内で軸線Ｏの周方向に、非連通部材Ｎにより形成された環状キャビティＡと外側流路Ｆとを連通させる複数のスリットＬと、が形成されている。

以上、本開示の第一実施形態について詳述したが、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。例えば上記実施形態では、連通部Ｂ１はケーシング内周面３Ａにおいて外側流路Ｆに開口しているが、この構成に限られることはない。図４に示すように、連通部Ｂ１は、シール部Ｓが有する基部Ｈｓを径方向に貫通して基部Ｈｓとカバー４３の外周面４３Ａとの間に開口している構成であってもよい。これにより、シール部Ｓにて発生する圧力変動を、連通部Ｂ１を介して環状キャビティＡへ伝播させることができる。したがって、ケーシング内周面３Ａに生じる励振力の発生を一層抑制することができる。

また、図５に示すように、ケーシング３内部に環状キャビティＡが二つ形成され、それぞれの環状キャビティＡに対して連通部Ｂ１が一つずつ対応するように形成され、これら連通部Ｂ１がケーシング内周面３Ａ及び基部Ｈｓの両方において、外側流路Ｆ、及び基部Ｈｓとカバー４３の外周面４３Ａとの間に開口している構成であってもよい。これにより、上記作用効果をより一層高めることができる。

また、本実施形態においては、非連通部材Ｎは、軸線Ｏに直交する断面視で周方向に円弧状に延びるとともに、径方向の寸法である厚さが一様な湾曲板形状をなしているが、非連通部材Ｎはこの形状に限定されることはない。したがって、連通部Ｂ１において非連通部材Ｎ同士が形成しているスリットＬの形状も限定されることはなく、非連通部材Ｎ同士により形成されている外側流路Ｆと環状キャビティＡとを連通させる空間としての連通孔が形成されていればよい。

［第二実施形態］

続いて、本開示の第二実施形態について、図６及び図７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、第一実施形態で示される遠心圧縮機１００の構成とは一部が異なる。本実施形態では、ケーシング３には第一実施形態で示す環状キャビティＡと連通部Ｂ１とが形成されておらず、ケーシング３には、分割溝Ｄと、連通部Ｂ２と、第一全周溝Ａ１と、第一連通孔Ｅ１と、第二全周溝Ａ２と、第二連通孔Ｅ２と、が形成されている。

（分割溝、連通部の構成）
ケーシング内周面３Ａの径方向外側のケーシング３内部には、軸線Ｏを囲う分割溝Ｄが形成されている。分割溝Ｄは、軸線Ｏの周方向に等間隔に複数分割されており、複数の分割された分割溝Ｄ全体として環状をなしている。本実施形態では、分割溝Ｄは四つに分割されている。四つの分割溝Ｄは、周方向に９０°の間隔をあけてそれぞれ形成されている。より詳しくは、分割溝Ｄは、軸線Ｏを中心に上下に一つずつ形成されており、これら二つの分割溝Ｄを周方向に９０°ずつ回転させた位置に一つずつ形成されている。分割溝Ｄは、軸線Ｏに直交する断面視で周方向に円弧状に延びるとともに、径方向の寸法である厚さが一様な湾曲板形状をなす空間である。そして、該分割溝Ｄと外側流路Ｆとを連通させる空間である連通部Ｂ２が形成されている。

連通部Ｂ２は、軸線Ｏの周方向に等間隔に複数分割されており、ケーシング内周面３Ａにおいて外側流路Ｆに開口している。より詳しくは、連通部Ｂ２は、キャビティＣの径方向内側を向く内周面の軸線Ｏ方向一方側の端部において外側流路Ｆに開口し、該外側流路Ｆと分割溝Ｄとを連通させている。連通部Ｂ２の軸線Ｏ方向の寸法は、分割溝Ｄの軸線Ｏ方向の寸法よりも短く形成されている。図７に環状キャビティＡ及び連通部Ｂ２を軸線Ｏ方向から見た時の構成を示す。図７は、図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線方向の断面視である。図７に示すように、連通部Ｂ２は分割溝Ｄと同様に、軸線Ｏに直交する断面視で周方向に円弧状に延びるとともに、径方向の寸法である厚さが一様な湾曲板形状をなす空間である。

（第一全周溝、第二全周溝、第一連通孔、第二連通孔の構成）
ケーシング内周面３Ａの径方向外側のケーシング３内部には、軸線Ｏを囲う環状空間をなす第一全周溝Ａ１と、第二全周溝Ａ２と、が形成されている。第一全周溝Ａ１は、分割溝Ｄよりも軸線Ｏ方向他方側に位置しており、第二全周溝Ａ２は、分割溝Ｄよりも軸線Ｏ方向一方側に位置している。そして、ケーシング３内部には、軸線Ｏ方向に延び、第一全周溝Ａ１と分割溝Ｄとを連通させる空間である第一連通孔Ｅ１、及び第二全周溝Ａ２と分割溝Ｄとを連通させる空間である第二連通孔Ｅ２が形成されている。より詳しくは、第二連通孔Ｅ２は、第一全周溝Ａ１とは連通していない分割溝Ｄと第二全周溝Ａ２とを連通させている。

本実施形態では、第一連通孔Ｅ１は、軸線Ｏを中心に上下に一つずつ形成された分割溝Ｄと第一全周溝Ａ１とを連通させており、第二連通孔Ｅ２は、上下の分割溝Ｄを周方向に９０°ずつ回転させた位置に形成されている二つの分割溝Ｄと第二全周溝Ａ２とを連通させている。図７には、実線で第一全周溝Ａ１及び第一連通孔Ｅ１を示しており、かくれ線で分割溝Ｄ及び連通部Ｂ２を示している。第二全周溝Ａ２は分割溝Ｄよりも軸線О方向一方側に位置しており、図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線方向の断面視では、第一全周溝Ａ１と軸線Ｏ方向に重なっているため図示していない。

（作用効果）
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を運転するに当たっては、まず回転軸１を電動機等の駆動源によって回転駆動する。回転軸１の回転に伴ってインペラ４がそれぞれ回転し、吸気口７から流路２内に作動流体Ｇが導入される。流路２内に導入された作動流体Ｇは、各インペラ４におけるインペラ流路２１を通過する中途で順次圧縮される。圧縮されて高圧状態となった作動流体Ｇは排気口８を経て外部に圧送される。

ところで、図６に示すように、上記の外側流路Ｆでは、インペラ流路２１の入口２１Ａ及び出口２１Ｂ側から高圧の作動流体Ｇが流れ込むことがある。外側流路Ｆを流通する流体には、インペラ４の回転に伴うスワール成分（旋回流成分）が付加されている。スワール成分は、インペラ４の回転方向と同一の方向に向かって旋回する。このスワール成分による影響から、インペラ４には変位方向と直交する方向に向かう励振力が働く。この励振力が継続的に付加されることで、回転軸１及びインペラ４に振れ回り振動が生じてしまう可能性がある。さらに、発明者らは、ＣＦＤ解析を用いて、遠心圧縮機１００に生じる励振力を高精度に推定した結果、シール部Ｓにおいて生じるロータの変位の影響によりケーシング内周面３Ａに大きな励振力が発生していることを確認している。

上記構成によれば、ケーシング３に第一全周溝Ａ１、第一連通孔Ｅ１、第二全周溝Ａ２、第二連通孔Ｅ２、分割溝Ｄ、及び連通部Ｂ２が形成されていることによって、外側流路Ｆに流入する流体が連通部Ｂ２を介して分割溝Ｄへと流入する。分割溝Ｄへ流入した流体の圧力変動はそれぞれの分割溝Ｄと連通している第一全周溝Ａ１又は第二全周溝Ａ２へ、第一連通孔Ｅ１又は第二連通孔Ｅ２を介して伝播する。これにより、分割溝Ｄ、第一全周溝Ａ１、第二全周溝Ａ２がケーシング３に形成されていない場合と比較して、外側流路Ｆに流入する流体の圧力変動を大きく低減することができる。その結果、当該外側流路Ｆに多くの流体が流入した場合に生じるケーシング内周面３Ａでの励振力の発生を抑制することができる。したがって、回転軸１及びインペラ４に振れ回り振動が生じる可能性を低減することができ、遠心圧縮機１００の性能低下を抑制することができる。

また、上記構成によれば、回転軸１及びインペラ４に変位が生じた場合、外側流路Ｆに存在するスワール成分を有する流体がインペラ４によって径方向に押され、該流体の圧力変動は分割溝Ｄ、第一全周溝Ａ１、及び第二全周溝Ａ２へと伝播する。これにより、ケーシング３に分割溝Ｄ、第一全周溝Ａ１、及び第二全周溝Ａ２が形成されていない場合と比較して、回転軸１及びインペラ４の変位がシール部Ｓ及びケーシング内周面３Ａに生じる励振力へと変換されることを抑制することができる。したがって、回転軸１及びインペラ４に振れ回り振動が生じる可能性をより低減することができる。

以上、本開示の第二実施形態について詳述したが、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。例えば上記実施形態では、連通部Ｂ２はケーシング内周面３Ａにおいて外側流路Ｆに開口しているが、この構成に限られることはない。連通部Ｂ２は、シール部Ｓが有する基部Ｈｓを径方向に貫通して基部Ｈｓとカバー４３の外周面４３Ａとの間に開口する構成であってもよい。これにより、シール部Ｓから外側流路Ｆへ漏れる流体を、連通部Ｂ２を介して分割溝Ｄへより効果的に流入させることができる。したがって、ケーシング内周面３Ａに生じる励振力を一層抑制することができる。
また、第一実施形態及び第二実施形態で説明される構成は、それぞれ独立した構成に留まることはなく、適宜組み合わせて遠心圧縮機１００を構成してもよい。

［付記］

各実施形態に記載の遠心回転機械は、例えば以下のように把握される。

（１）第１の態様に係る遠心回転機械では、軸線Ｏ回りに回転可能な回転軸１と、軸線Ｏ方向一方側から流入する流体を径方向外側に圧送するインペラ４であって、前記回転軸１に固定されたディスク４１、該ディスク４１に設けられた複数のブレード４２、及び、前記複数のブレード４２を覆うとともに前記軸線Ｏ方向他方側に向かうに従って径方向外側に延びる外周面を有するカバー４３を備えたインペラ４と、前記カバー４３の外周面に対向し前記カバー４３の外周面とともに外側流路Ｆを形成する内周面を有するケーシング３と、を備え、前記ケーシング３には、前記軸線Ｏを囲う環状をなす空間である環状キャビティＡと、前記環状キャビティＡと前記外側流路Ｆとを連通させる連通部Ｂ１と、が形成されている。

上記構成によれば、環状キャビティＡ及び連通部Ｂ１がケーシング３に形成されていない場合と比較して、外側流路Ｆに流入する流体の圧力変動を大きく低減することができる。したがって、当該外側流路Ｆに多くの流体が流入した場合に生じるケーシング内周面３Ａでの励振力の発生を抑制することができる。

（２）第２の態様に係る遠心回転機械では、前記内周面に設けられ、前記外周面に径方向外側から対向してクリアランスを形成するシールフィンｆｓを有するシール部Ｓをさらに備え、前記シール部Ｓは、前記外側流路Ｆの径方向内側の端部に設けられ、前記シールフィンｆｓを支持する基部Ｈｓを有し、前記連通部Ｂ１は、前記基部Ｈｓを径方向に貫通していてもよい。

上記構成によれば、シール部Ｓから外側流路Ｆへと漏れる流体の圧力変動も、連通部Ｂ１を介して環状キャビティＡへ効果的に伝播させることができる。したがって、ケーシング内周面３Ａに生じる励振力の発生を一層抑制することができる。

（３）第３の態様に係る遠心回転機械では、前記連通部Ｂ１は、前記軸線Ｏを囲う環状をなす空間であり、前記連通部Ｂ１内で前記軸線Ｏの周方向に配列された複数の非連通部材Ｎと、前記連通部Ｂ１内で前記軸線Ｏの周方向に、前記非連通部材Ｎにより形成された前記環状キャビティＡと前記外側流路Ｆとを連通させる複数の連通孔と、が形成されていてもよい。

（４）第４の態様に係る遠心回転機械では、軸線Ｏ回りに回転可能な回転軸１と、軸線Ｏ方向一方側から流入する流体を径方向外側に圧送するインペラ４であって、前記回転軸１に固定されたディスク４１、該ディスク４１に設けられた複数のブレード４２、及び、前記複数のブレード４２を覆うとともに前記軸線Ｏ方向他方側に向かうに従って径方向外側に延びる外周面を有するカバー４３を備えたインペラ４と、前記カバー４３の外周面に対向し前記カバー４３の外周面とともに外側流路Ｆを形成する内周面を有するケーシング３と、を備え、前記ケーシング３には、前記軸線Ｏを囲う環状をなす空間であり、前記軸線Ｏの周方向に等間隔に複数分割されている分割溝Ｄと、前記分割溝Ｄと前記外側流路Ｆとを連通させる連通部Ｂ２と、前記軸線Ｏを囲う環状空間をなし、前記分割溝Ｄよりも前記軸線Ｏ方向他方側に位置する第一全周溝Ａ１と、前記軸線Ｏを囲う環状空間をなし、前記分割溝Ｄよりも前記軸線Ｏ方向一方側に位置する第二全周溝Ａ２と、前記分割溝Ｄと前記第一全周溝Ａ１とを連通させる第一連通孔Ｅ１と、前記第一全周溝Ａ１とは連通していない前記分割溝Ｄと前記第二全周溝Ａ２とを連通させる第二連通孔Ｅ２と、が形成されている。

上記構成によれば、ケーシング３に分割溝Ｄ、第一全周溝Ａ１、及び第二全周溝Ａ２が形成されていない場合と比較して、回転軸１及びインペラ４の変位がシール部Ｓ及びケーシング内周面３Ａに生じる励振力へと変換されることを抑制することができる。

１…回転軸 ２…流路 ３…ケーシング ３Ａ…ケーシング内周面 ３Ｂ…ケーシング対向面 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…インペラ流路 ２１Ａ…入口 ２１Ｂ…出口 ４１…ディスク ４１Ａ…ディスク上流面 ４２…ブレード ４３…カバー ４３Ａ…カバー外周面 ５０…リターンベーン １００…遠心圧縮機 Ａ…環状キャビティ Ａ１…第一全周溝 Ａ２…第二全周溝 Ｂ１，Ｂ２…連通部 Ｃ…キャビティ Ｄ…分割溝 Ｅ１…第一連通孔 Ｅ２…第二連通孔 ｆｓ…シールフィン Ｆ…外側流路 Ｇ…作動流体 Ｈｓ…基部 Ｌ…スリット Ｎ…非連通部材 Ｏ…軸線 Ｓ…シール部 Ｓｈ…シュラウド部

Claims (4)

1. 軸線回りに回転可能な回転軸と、
   軸線方向一方側から流入する流体を径方向外側に圧送するインペラであって、前記回転軸に固定されたディスク、該ディスクに設けられた複数のブレード、及び、前記複数のブレードを覆うとともに前記軸線方向他方側に向かうに従って径方向外側に延びる外周面を有するカバーを備えたインペラと、
   前記カバーの外周面に対向し前記カバーの外周面とともに外側流路を形成する内周面を有するケーシングと、
   を備え、
   前記ケーシングには、
   前記軸線を囲う環状をなす空間である環状キャビティと、
   前記環状キャビティと前記外側流路とを連通させる連通部と、
   が形成されている遠心回転機械。
2. 前記内周面に設けられ、前記外周面に径方向外側から対向してクリアランスを形成するシールフィンを有するシール部をさらに備え、
   前記シール部は、前記外側流路の径方向内側の端部に設けられ、前記シールフィンを支持する基部を有し、
   前記連通部は、前記基部を径方向に貫通している請求項１に記載の遠心回転機械。
3. 前記連通部は、前記軸線を囲う環状をなす空間であり、
   前記連通部内で前記軸線の周方向に配列された複数の非連通部材と、
   前記連通部内で前記軸線の周方向に、前記非連通部材により形成された前記環状キャビティと前記外側流路とを連通させる複数の連通孔と、
   が形成されている請求項１に記載の遠心回転機械。
4. 軸線回りに回転可能な回転軸と、
   軸線方向一方側から流入する流体を径方向外側に圧送するインペラであって、前記回転軸に固定されたディスク、該ディスクに設けられた複数のブレード、及び、前記複数のブレードを覆うとともに前記軸線方向他方側に向かうに従って径方向外側に延びる外周面を有するカバーを備えたインペラと、
   前記カバーの外周面に対向し前記カバーの外周面とともに外側流路を形成する内周面を有するケーシングと、
   を備え、
   前記ケーシングには、
   前記軸線を囲う環状をなす空間であり、前記軸線の周方向に等間隔に複数分割されている分割溝と、
   前記分割溝と前記外側流路とを連通させる連通部と、
   前記軸線を囲う環状空間をなし、前記分割溝よりも前記軸線方向他方側に位置する第一全周溝と、
   前記軸線を囲う環状空間をなし、前記分割溝よりも前記軸線方向一方側に位置する第二全周溝と、
   前記分割溝と前記第一全周溝とを連通させる第一連通孔と、
   前記第一全周溝とは連通していない前記分割溝と前記第二全周溝とを連通させる第二連通孔と、
   が形成されている遠心回転機械。

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