JP2022151994A - 回転機械 - Google Patents

Abstract

【課題】摩擦損失がより一層低減されることで効率の向上した回転機械を提供する。
【解決手段】回転機械は、軸線回りに回転可能に設けられ、軸線に対する径方向に延びる第一対向面を有するインペラと、径方向に延びることで第一対向面に軸線方向から対向するとともに、第一対向面との間に径方向外側から内側に向かって流体が流通する流路を形成する第二対向面を有するケーシングと、を備え、第一対向面の径方向外側の端縁から径方向内側に向かうに従って軸線方向一方側に後退する段差部が複数形成されることで、流路の軸線方向における寸法が径方向内側に向かうに従って段階的に拡大している。
【選択図】図２

Description

本開示は、回転機械に関する。

例えば圧縮機やポンプ、発電機、タービン等の回転機械は、軸線回りに回転する回転体としてのロータと、このロータを外側から覆う静止体としてのケーシングと、を備えている。回転するロータと静止しているケーシングとの間では、作動流体を介して摩擦抵抗（円板摩擦損失）が生じる。特に、遠心圧縮機や遠心ポンプの場合、吐出流量に対し高い揚程を得るためには、インペラの外径が大きくなることから、ポンプに対する円板摩擦損失の割合が増大することが知られている。

このような円板摩擦損失を低減するための技術として、下記特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１には、インペラ背面側に径方向に間隔をあけて複数のフェンスを設けることで、背面側の空間を複数に分割している。これにより、各空間内での速度分布が制御され、円板摩擦損失が低減できるとされている。

特開平３－１１１９８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された装置では、分割された空間内を流通する流体が静止体であるケーシングの内面に接触している。このため、インペラ背面とケーシングとの間には摩擦損失が存在する。即ち、特許文献１に記載された装置には依然として改善の余地がある。

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、摩擦損失がより一層低減されることで効率の向上した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、軸線回りに回転可能に設けられ、該軸線に対する径方向に延びる第一対向面を有するインペラと、径方向に延びることで前記第一対向面に前記軸線方向から対向するとともに、該第一対向面との間に径方向外側から内側に向かって流体が流通する流路を形成する第二対向面を有するケーシングと、を備え、前記第一対向面の径方向外側の端縁から径方向内側に向かうに従って前記軸線方向一方側に後退する段差部が複数形成されることで、前記流路の前記軸線方向における寸法が径方向内側に向かうに従って段階的に拡大している。

本開示に係る回転機械は、軸線を中心とする円盤状をなし、前記軸線方向他方側を向く前記第一対向面が形成されるとともに、前記軸線方向一方側を向く流路形成面が形成されたディスクと、前記流路形成面上で周方向に間隔をあけて配列された複数のブレードと、該複数のブレードを前記軸線方向一方側から覆い、前記ケーシングに前記軸線方向他方側から対向するとともに前記ケーシングとの間にカバー側流路を形成する第三対向面が形成されたシュラウドカバーと、を有するインペラと、該インペラを外側から覆うケーシングと、を備え、前記第三対向面には、径方向外側から内側に向かうに従って前記軸線方向他方側に後退する複数のカバー段差部が形成されていることで、前記カバー側流路の前記軸線方向における寸法が径方向内側に向かうに従って段階的に拡大している。

本開示によれば、摩擦損失がより一層低減されることで効率の向上した回転機械を提供することができる。

本開示の第一実施形態に係る回転機械としての遠心ポンプ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ポンプのインペラ周辺の構成を示す拡大断面図である。 本開示の第二実施形態に係る遠心ポンプのインペラ周辺の構成を示す拡大断面図である。 本開示の第三実施形態に係る遠心ポンプのインペラ周辺の構成を示す拡大断面図である。

＜第一実施形態＞
（遠心ポンプの構成）
以下、本開示の第一実施形態に係る遠心ポンプ１（回転機械）について、図１と図２を参照して説明する。本実施形態では、回転機械としての多段の遠心ポンプ１を例に説明する。なお、回転機械として、単段の遠心ポンプや、遠心圧縮機、発電機、タービンに本実施形態の構成を適用することも可能である。

図１に示すように、遠心ポンプ１は、軸線Ｏ回りに回転する回転軸２と、この回転軸２を外側から覆うことで流体流路９を形成するケーシング１０と、回転軸２に設けられた複数のインペラ２０と、を備えている。

回転軸２は、軸線Ｏを中心とする柱状をなしている。回転軸２の軸線Ｏ方向一方側の軸端３には、ジャーナル軸受５、及びスラスト軸受６が取り付けられている。回転軸２の軸線Ｏ方向他方側の軸端４にはジャーナル軸受５のみが設けられている。ジャーナル軸受５は回転軸２の径方向の荷重を支持する。スラスト軸受６は回転軸２の軸線Ｏ方向の荷重を支持する。

ケーシング１０は、軸線Ｏを中心とする円筒状をなしている。上記の回転軸２はこのケーシング１０の内部を軸線Ｏに沿って貫通している。ケーシング１０の軸線Ｏ方向一方側には外部から流体を導くための吸気口１２が形成されている。さらに、ケーシング１０の軸線Ｏ方向他方側には、ケーシング１０の内部で圧縮された高圧の流体を外部に排出するための排気口１７が形成されている。

ケーシング１０の内側には、これら吸気口１２と排気口１７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２０を収容するとともに、上記の流体流路９の一部をなしている。なお、以降の説明では、この流体流路９上における吸気口１２が位置する側を上流側と呼び、排気口１７が位置する側を下流側と呼ぶ。

流体流路９は、ディフューザ流路１４と、リターンベンド部１３と、リターン流路１５と、を有している。ディフューザ流路１４は、インペラ２０から径方向外側に向かって延びる部分である。リターンベンド部１３は、ディフューザ流路１４の径方向外側の端部から１８０°転向して径方向内側に向かう部分である。リターンベンド部１３の下流側にはリターン流路１５が接続されている。リターン流路１５は径方向に延びている。なお、このリターン流路１５に不図示のリターンベーンが設けられていてもよい。

（インペラの構成）
図２に示すように、インペラ２０は、ディスク２１と、ブレード２２と、シュラウドシュラウドカバー２３と、を有している。ディスク２１は、軸線Ｏを中心とする円盤状をなしている。ディスク２１の軸線Ｏ方向他方側を向く面（背面）は、第一対向面２１ａとされている。この第一対向面２１ａにおける径方向外側の端縁を含む領域には、複数の段差部４０が形成されている。これら段差部４０は、径方向外側から内側に向かうに従って軸線Ｏ方向一方側に段階的に後退している。

それぞれの段差部４０は、径方向に広がる主面４１と、この主面４１の径方向内側の端縁に接続されるとともに軸線Ｏ方向に広がる段差面４２と、によって構成されている。つまり、これら複数の段差部４０では、主面４１と段差面４２とが交互に形成されている。本実施形態では、複数の段差部４０同士の間で主面４１の径方向の寸法は互いに同一である。また、段差面４２の軸線Ｏ方向における寸法も同一である。（ここで言う「同一」とは実質的な同一を指し、製造上の誤差や設計上の公差は許容される。）なお、図２の例では、４つの段差部４０が形成されている例を図示しているが、段差部４０の数は４つに限定されず、３つ以下や５つ以上であってもよい。なお、これら複数の段差部４０は、第一対向面２１ａの径方向内側の端縁２１ｔから径方向外側のディスク端面２０ａまでの距離を１００％とした場合に、７０％以上の領域にのみ形成されている。

これら段差部４０を含む第一対向面２１ａは、ケーシング１０の内面のうち径方向に延びる第二対向面３０ａに対して軸線Ｏ方向から対向している。この第二対向面３０ａは、上述したディフューザ流路１４とリターン流路１５とを隔てる部分（隔壁３０）の軸線Ｏ方向一方側（上流側）を向く面である。これら第一対向面２１ａと第二対向面３０ａによって囲まれた空間は背面側流路Ｆ１（流路）とされている。段差部４０が複数形成されていることによって、この背面側流路Ｆ１の軸線Ｏ方向における寸法は径方向内側に向かうに従って段階的に拡大している。また、この背面側流路Ｆ１の径方向外側の端部は、ディスク２１の径方向外側の端面であるディスク端面２０ａと隔壁３０の内周面３０ｂとによって形成された空間（クリアランスＣ）が接続されている。

ディスク２１の内周側の部分には、当該ディスク２１を軸線Ｏ方向に貫通するとともに周方向に間隔をあけて配列された複数の貫通孔Ｈが形成されている。これら貫通孔Ｈは、インペラ２０の上流側と下流側とで流体の圧力のバランスを調整するために設けられている。

ディスク２１における軸線Ｏ方向一方側を向く面はディスク主面２１ｂ（流路形成面）とされている。ディスク主面２１ｂは、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うように湾曲している。ディスク主面２１ｂには、複数のブレード２２が設けられている。それぞれのブレード２２は、ディスク主面２１ｂから突出する薄板状をなしている。詳しくは図示しないが、ブレード２２は、径方向内側から外側に向かうに従って周方向に湾曲している。このようなブレード２２が周方向に間隔をあけて複数配列されている。

複数のブレード２２は、軸線Ｏ方向一方側からシュラウドカバー２３によって被われている。シュラウドカバー２３は、軸線Ｏを中心とする漏斗状をなしている。シュラウドカバー２３の内周面２３ｂは、ディスク主面２１ｂと同様に、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湾曲している。ディスク２１の外周面は第三対向面２３ａとされている。第三対向面２３ａもディスク主面２１ｂと同様に、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湾曲している。この第三対向面２３ａは、ケーシング１０のうち、インペラ２０が収容される部分の内周面である第四対向面３０ｃに隙間をあけて対向している。この隙間は、カバー側流路Ｆ２とされている。カバー側流路Ｆ２は、径方向外側から内側に向かうに従って軸線Ｏ方向一方側に向かうように湾曲している。

（作用効果）
続いて、上述の遠心ポンプ１の動作について説明する。遠心ポンプ１を動作させるに当たってはまず電動機等の駆動源によって回転軸２を軸線Ｏ回りに回転させる。回転軸２の回転に伴って複数のインペラ２０も一体に回転する。インペラ２０が回転することによって吸気口１２から流体流路９に流体が取り込まれる。流体流路９を上流側から下流側に向かって流通する中途で流体はインペラ２０によって遠心力を与えられ、次第に高圧となる。所望の圧力となって流体は排気口１７から外部に取り出される。

上記のように流体を昇圧する中途では、図２に示すように、インペラ２０と隔壁３０との間のクリアランスＣを通じて背面側流路Ｆ１を径方向内側に向かう流体の漏れ流れが生じる。これは、ディスク２１に貫通孔Ｈが形成されていることによって、高圧状態の下流側の流体が低圧状態の上流側に引き寄せられるためである。また、上述したカバー側流路Ｆ２でも同様に径方向内側に向かう漏れ流れが発生する。

ここで、回転する回転軸２及びインペラ２０と、静止しているケーシング１０との間では、流体を介して摩擦抵抗（円板摩擦損失）が生じる。低比速度の遠心ポンプ１の場合、吐出流量に対し高い揚程を得るためには、インペラ２０の外径を大きくする必要があることから、上記のポンプに対する円板摩擦損失の割合が増大することが知られている。特に、上述した背面側流路Ｆ１における円板摩擦損失が過大となる虞がある。

そこで、本実施形態ではこの背面側流路Ｆ１を臨む第一対向面２１ａに複数の段差部４０が形成されている。上記構成によれば、背面側流路Ｆ１内を径方向内側に向かって流体が流れる際に、第一対向面２１ａに形成された複数の段差部４０を通過する。段差部４０に沿って流体が流れる中途で流れの剥離が生じ、複数の渦が発生する。これら渦が形成されることによって淀みが発生し、第一対向面２１ａと第二対向面３０ａとの間の円板摩擦損失を低減することができる。したがって、遠心ポンプ１の性能を向上させることが可能となる。

さらに、段差部４０が形成されていることに伴って背面側流路Ｆ１の軸線Ｏ方向における寸法が拡大している。これにより、段差部４０を通過した後の流体の流速が下がる。したがって、段差部４０が形成されていない場合と比べて、内周側へ向かうにしたがって流速が増加してしまうことを抑制することができる。また、ディスク端面２０ａ側の段差部４０と第二対向面３０ａとによって形成される流路の入口幅が相対的に狭くなることから、当該流路を通過する漏れ流量自体を低減することができる。

さらに、上記構成では、段差部４０は、径方向に広がる主面４１と、主面４１の径方向内側の端縁に接続され、軸線Ｏ方向一方側に広がる段差面４２と、を有する。

上記構成によれば、主面４１に沿って流れた流体は、段差面４２を通過する際に主面４１から剥離する。これにより、段差面４２の下流側で渦を大きく発達させることができる。その結果、上述した円板摩擦損失をさらに低減することができる。

ここで、第一対向面２１ａにおける径方向内側の端縁から７０％以上の領域では特に円板摩擦損失が生じやすいことが知られている。上記構成によれば、このように円板摩擦損失が生じやすい領域にのみ段差部４０が形成されていることから、より効果的に円板摩擦損失を低減することができる。また、段差部４０を形成する領域が限定的であることから、加工や製造に要する時間やコストも削減することができる。

以上、本開示の第一実施形態について説明した。なお、本開示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、上記第一実施形態では、ディスク２１に貫通孔Ｈが形成されていることに基づいて背面側流路Ｆ１内で径方向内側に向かう流体の流れが形成されている場合について説明した。しかしながら、貫通孔Ｈが形成されておらず、背面側流路Ｆ１内を流体が径方向外側に向かって流通する構成であっても、上述の段差部４０による円板摩擦損失の低減を図ることが可能である。

＜第二実施形態＞
次に、本開示の第二実施形態について、図３を参照して説明する。なお、上記の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。同図に示すように、本実施形態では段差部４０の構成が第一実施形態とは異なっている。

具体的には、本実施形態に係る段差部４０は、径方向外側から内側に向かって順番に配列された第一段差部４０Ａ，第二段差部４０Ｂ，第三段差部４０Ｃと、を有している。径方向内側の第三段差部４０Ｃになるほど、主面４１の径方向における寸法が小さくなっている。つまり、第三段差部４０Ｃの径方向における寸法Ｃは、第二段差部４０Ｂの径方向における寸法Ｂよりも小さい。また、第二段差部４０Ｂの径方向における寸法Ｂは、第一段差部４０Ａの径方向における寸法Ａよりも小さい。

ここで、径方向内側の段差部４０に近づくほど流体の流速が下がることから、渦の発達度も小さくなる傾向にある。上記構成によれば、径方向内側の段差部４０ほど主面４１の径方向における寸法が小さいことから、流体の流速に応じて適切な大きさの渦を発達させることができる。これにより、円板摩擦損失をさらに効果的に低減することが可能となる。

以上、本開示の第二実施形態について説明した。なお、本開示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、上記第二実施形態では、３つの段差部４０が形成されている例について説明した。しかしながら、段差部４０の数は３つに限定されず、２つや４つ以上であってもよい。

＜第三実施形態＞
続いて、本開示の第三実施形態について、図４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。同図に示すように、本実施形態ではインペラ２０のシュラウドカバー２３の形状が上記の各実施形態とは異なっている。

具体的には、本実施形態ではシュラウドカバー２３の第三対向面２３ａに上述の段差部４０と同様のカバー段差部５０が複数形成されている。カバー段差部５０が形成されている領域は、径方向外側から内側に向かうに従って軸線Ｏ方向他方側に向かって後退している。また、カバー段差部５０は、シュラウドカバー２３の径方向外側の端縁を含む領域にのみ形成されている。これらカバー段差部５０が形成されていることに伴って、カバー側流路Ｆ２の軸線Ｏ方向における寸法は径方向内側に向かうに従って段階的に拡大している。

上記構成によれば、カバー側流路Ｆ２内を径方向内側に向かって流体が流れる際に、第三対向面２３ａに形成されたカバー段差部５０を通過する。このカバー段差部５０に沿って流体が流れる中途で流れの剥離が生じ、複数の渦が発生する。これら渦が形成されることによって、第三対向面２３ａとケーシング１０との間の円板摩擦損失を低減することができる。さらに、カバー段差部５０が形成されていることに伴ってカバー側流路Ｆ２の軸線Ｏ方向における寸法が拡大している。これにより、段差部４０を通過した後の流体の流速が下がる。したがって、段差部４０が形成されていない場合と比べて、内周側へ向かうにしたがって流速が増加してしまうことを抑制することができる。また、ディスク端面２０ａ側の段差部４０と第二対向面３０ａとによって形成される流路の入口幅が相対的に狭くなることから、当該流路を通過する漏れ流量自体を低減することができる。

以上、本開示の第三実施形態について説明した。なお、本開示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、上記第三実施形態では、第一対向面２１ａに段差部４０が形成され、第三対向面２３ａにカバー段差部５０が形成されている例について説明した。しかしながら、段差部４０を形成せず、カバー段差部５０のみを形成することも可能である。このような構成によっても上述したものと同様の作用効果を得ることができる。

＜付記＞
各実施形態に記載の回転機械（遠心ポンプ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は、軸線Ｏ回りに回転可能に設けられ、該軸線Ｏに対する径方向に延びる第一対向面２１ａを有するインペラ２０と、径方向に延びることで前記第一対向面２１ａに前記軸線Ｏ方向から対向するとともに、該第一対向面２１ａとの間に径方向外側から内側に向かって流体が流通する流路（背面側流路Ｆ１）を形成する第二対向面３０ａを有するケーシング１０と、を備え、前記第一対向面２１ａの径方向外側の端縁から径方向内側に向かうに従って前記軸線Ｏ方向一方側に後退する段差部４０が複数形成されることで、前記流路の前記軸線Ｏ方向における寸法が径方向内側に向かうに従って段階的に拡大している。

上記構成によれば、流路内を径方向内側に向かって流体が流れる際に、第一対向面２１ａに形成された段差部４０を通過する。この段差部４０に沿って流体が流れる中途で流れの剥離が生じ、複数の渦が発生する。これら渦が形成されることによって、第一対向面２１ａと第二対向面３０ａとの間の円板摩擦損失を低減することができる。さらに、段差部４０が形成されていることに伴って流路の軸線Ｏ方向における寸法が拡大している。これにより、当該流路を流れる流体の流速が径方向内側に向かうほど小さくなる。その結果、流路を通じて流体の漏れ流れ自体を低減することもできる。

（２）第２の態様に係る回転機械では、前記段差部４０は、径方向に広がる主面４１と、該主面４１の径方向内側の端縁に接続され、前記軸線Ｏ方向一方側に広がる段差面４２と、を有する。

上記構成によれば、主面４１に沿って流れた流体は、段差面４２を通過する際に主面から剥離する。これにより、段差面４２の下流側で渦を大きく発達させることができる。

（３）第３の態様に係る回転機械では、前記複数の段差部４０の間で、径方向内側の前記段差部４０になるほど、前記主面４１の径方向における寸法が次第に小さくなる。

ここで、径方向内側の段差部４０に近づくほど流体の流速が下がることから、渦の発達度も小さくなる傾向にある。上記構成によれば、径方向内側の段差部４０ほど主面４１の径方向における寸法が小さいことから、流体の流速に応じて適切に渦を発達させることができる。

（４）第４の態様に係る回転機械では、前記段差面４２の前記軸線Ｏ方向における寸法が互いに同一である。

上記構成によれば、段差面４２の軸線Ｏ方向における寸法が互いに同一であることから、複数の段差部４０同士の間で渦の発達度を均一化することができる。

（５）第５の態様に係る回転機械では、前記複数の段差部４０は、前記第一対向面２１ａの径方向内側の端縁２１ｔから径方向外側のディスク端面２０ａまでの距離を１００％とした場合に、前記第一対向面２１ａにおける径方向内側の端縁から７０％以上の領域にのみ形成されている。

第一対向面２１ａにおける径方向内側の端縁から７０％以上の領域では特に円板摩擦損失が生じやすいことが知られている。上記構成によれば、このように円板摩擦損失が生じやすい領域にのみ段差部４０が形成されていることから、より効果的に円板摩擦を低減することができる。また、段差部４０を形成する領域が限定的であることから、加工や製造に要する時間やコストも削減することができる。

（６）第６の態様に係る回転機械では、前記インペラ２０は、前記軸線Ｏを中心とする円盤状をなし、前記軸線Ｏ方向他方側を向く前記第一対向面２１ａが形成されるとともに、前記軸線Ｏ方向一方側を向く流路形成面（ディスク主面２１ｂ）が形成されたディスク２１と、前記流路形成面上で周方向に間隔をあけて配列された複数のブレード２２と、該複数のブレード２２を前記軸線Ｏ方向一方側から覆い、前記ケーシング１０に前記軸線Ｏ方向他方側から対向するとともに前記ケーシング１０との間にカバー側流路Ｆ２を形成する第三対向面２３ａが形成されたシュラウドカバー２３と、を有し、前記第三対向面２３ａには、径方向外側から内側に向かうに従って前記軸線Ｏ方向他方側に後退する複数のカバー段差部５０が形成されていることで、前記カバー側流路Ｆ２の前記軸線Ｏ方向における寸法が径方向内側に向かうに従って段階的に拡大している。

上記構成によれば、カバー側流路Ｆ２内を径方向内側に向かって流体が流れる際に、第三対向面２３ａに形成されたカバー段差部５０を通過する。このカバー段差部５０に沿って流体が流れる中途で流れの剥離が生じ、複数の渦が発生する。これら渦が形成されることによって、第三対向面２３ａとケーシング１０との間の円板摩擦損失を低減することができる。さらに、カバー段差部５０が形成されていることに伴ってカバー側流路Ｆ２の軸線Ｏ方向における寸法が拡大している。これにより、当該カバー側流路Ｆ２を流れる流体の流速が径方向内側に向かうほど小さくなる。その結果、カバー側流路Ｆ２を通じた流体の漏れ流れ自体を低減することもできる。

（７）第７の態様に係る回転機械は、軸線Ｏを中心とする円盤状をなし、前記軸線Ｏ方向一方側を向く流路形成面が形成されたディスク２１と、前記流路形成面上で周方向に間隔をあけて配列された複数のブレード２２と、該複数のブレード２２を前記軸線Ｏ方向一方側から覆うシュラウドカバー２３と、を有するインペラ２０と、該インペラ２０を外側から覆うケーシング１０と、を備え、前記ケーシング１０には前記軸線Ｏ方向他方側から対向するとともに前記ケーシング１０との間にカバー側流路Ｆ２を形成する第三対向面２３ａが形成され、前記第三対向面２３ａには、径方向外側から内側に向かうに従って前記軸線Ｏ方向他方側に後退する複数のカバー段差部５０が形成されていることで、前記カバー側流路Ｆ２の前記軸線Ｏ方向における寸法が径方向内側に向かうに従って段階的に拡大している。

上記構成によれば、カバー側流路Ｆ２内を径方向内側に向かって流体が流れる際に、第三対向面２３ａに形成されたカバー段差部５０を通過する。このカバー段差部５０に沿って流体が流れる中途で流れの剥離が生じ、複数の渦が発生する。これら渦が形成されることによって、第三対向面２３ａとケーシング１０との間の円板摩擦損失を低減することができる。さらに、カバー段差部５０が形成されていることに伴ってカバー側流路Ｆ２の軸線Ｏ方向における寸法が拡大している。これにより、当該カバー側流路Ｆ２を流れる流体の流速が径方向内側に向かうほど小さくなる。その結果、カバー側流路Ｆ２を通じた流体の漏れ流れ自体を低減することもできる。

１ 遠心ポンプ
２ 回転軸
３，４ 軸端
５ ジャーナル軸受
６ スラスト軸受
９ 流体流路
１０ ケーシング
１２ 吸気口
１３ リターンベンド部
１４ ディフューザ流路
１５ リターン流路
１７ 排気口
２０ インペラ
２０ａ ディスク端面
２１ ディスク
２１ａ 第一対向面
２１ｂ ディスク主面
２１ｔ 端縁
２２ ブレード
２３ シュラウドカバー
２３ａ 第三対向面
２３ｂ 内周面
３０ 隔壁
３０ａ 第二対向面
３０ｂ 内周面
３０ｃ 第四対向面
４０ 段差部
４０Ａ 第一段差部
４０Ｂ 第二段差部
４０Ｃ 第三段差部
４１ 主面
４２ 段差面
５０ カバー段差部

Claims (7)

1. 軸線回りに回転可能に設けられ、該軸線に対する径方向に延びる第一対向面を有するインペラと、
   径方向に延びることで前記第一対向面に前記軸線方向から対向するとともに、該第一対向面との間に径方向外側から内側に向かって流体が流通する流路を形成する第二対向面を有するケーシングと、
   を備え、
   前記第一対向面の径方向外側の端縁から径方向内側に向かうに従って前記軸線方向一方側に後退する段差部が複数形成されることで、前記流路の前記軸線方向における寸法が径方向内側に向かうに従って段階的に拡大している回転機械。
2. 前記段差部は、
   径方向に広がる主面と、
   該主面の径方向内側の端縁に接続され、前記軸線方向一方側に広がる段差面と、
   を有する請求項１に記載の回転機械。
3. 前記複数の段差部の間で、径方向内側の前記段差部になるほど、前記主面の径方向における寸法が次第に小さくなる請求項２に記載の回転機械。
4. 前記段差面の前記軸線方向における寸法が互いに同一である請求項２又は３に記載の回転機械。
5. 前記複数の段差部は、前記第一対向面の径方向内側の端縁から径方向外側のディスク端面までの距離を１００％とした場合に、前記第一対向面における径方向内側の端縁から７０％以上の領域にのみ形成されている請求項１から４のいずれか一項に記載の回転機械。
6. 前記インペラは、
   前記軸線を中心とする円盤状をなし、前記軸線方向他方側を向く前記第一対向面が形成されるとともに、前記軸線方向一方側を向く流路形成面が形成されたディスクと、
   前記流路形成面上で周方向に間隔をあけて配列された複数のブレードと、
   該複数のブレードを前記軸線方向一方側から覆い、前記ケーシングに前記軸線方向他方側から対向するとともに前記ケーシングとの間にカバー側流路を形成する第三対向面が形成されたシュラウドカバーと、
   を有し、
   前記第三対向面には、径方向外側から内側に向かうに従って前記軸線方向他方側に後退する複数のカバー段差部が形成されていることで、前記カバー側流路の前記軸線方向における寸法が径方向内側に向かうに従って段階的に拡大している請求項１から５のいずれか一項に記載の回転機械。
7. 軸線を中心とする円盤状をなし、前記軸線方向一方側を向く流路形成面が形成されたディスクと、
   前記流路形成面上で周方向に間隔をあけて配列された複数のブレードと、
   該複数のブレードを前記軸線方向一方側から覆うシュラウドカバーと、
   を有するインペラと、
   該インペラを外側から覆うケーシングと、
   を備え、
   前記ケーシングには前記軸線方向他方側から対向するとともに前記ケーシングとの間にカバー側流路を形成する第三対向面が形成され、
   前記第三対向面には、径方向外側から内側に向かうに従って前記軸線方向他方側に後退する複数のカバー段差部が形成されていることで、前記カバー側流路の前記軸線方向における寸法が径方向内側に向かうに従って段階的に拡大している回転機械。

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