JP5409265B2 - インペラ及び回転機械 - Google Patents
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Description
また、ブレードの径方向での位置と周方向速度との相関をとると、ブレードの前縁から後縁に行くに連れて、周方向速度が直線的に上昇する。したがって、前記カット部の径方向におけるカット長さを、周方向速度の定常部分と最速部分との比に基づいて決定することにより、例えば周方向速度の最速部分を定常部分と同等になるまで低下させることが可能になり、これにより、ブレードのチップ側において過大に仕事がなされてしまうことがより確実に抑えられる。
このようにすれば、仕事量が多くなる部分を全て確実にカットすることができ、したがって、ブレードの後縁のチップ端縁側において過大に仕事がなされてしまうことを最大限に抑えることができる。
この回転機械によれば、前述したように流動損失が抑制されたインペラを備えているので、回転機械自体の損失低減化が図られたものとなる。
本発明の回転機械にあっては、性能向上が図られたインペラを備えているので、回転機械自体も性能向上が図られたものとなる。
図1は、本発明の回転機械を遠心圧縮機に適用した場合の一実施形態を示す図であり、図1中符号100は遠心圧縮機である。また、符号1は、本発明の一実施形態となるインペラである。
すなわち、吸込口105cと排出口105dとは、インペラ1及び流路104を介して連通している。
ハブ2は、図2に示すように、正面視で略円形に形成された円盤状のもので、前述した軸線Oを中心として軸周りに回転するよう構成されたものである。ハブ2には、図3に示すように、軸線Oから径方向外側にやや離間している径方向内側の所定の位置Sから、径方向外側に向かってハブ面4が湾曲した状態に形成されている。
このように、後縁9の長さ(スパン)H方向におけるカット長さL1を周方向速度の最速部分に対応する位置を少なくとも含むようにすることにより、仕事量が最も多くなる部分を確実にカットすることができ、したがって、ブレード3の後縁9のチップ端縁t側において過大に仕事がなされてしまうことを効果的に抑えることができる。
さらに好ましくは、図4に示したグラフにおける、周方向速度の定常部分(スパンが5%〜60%の範囲)に位置するブレード3の後縁9をカットせずに残し、周方向速度がこの定常部分よりも大きな部分(スパンが60%〜100%近傍の範囲)に位置するブレード3の後縁9をカットするように、カット長さL1を設定するのがより好ましい。
具体的には、スパンが60%〜100%近傍の範囲となる位置において、周方向速度が定常部分よりも大きくなるので、少なくともこの定常部分の速度を超える部分に位置するブレード3の後縁9のチップ端縁t側をカットする、すなわち、カット長さL1を後縁9の長さ(スパン)Hの40%となるように形成するのがより好ましい。
このように、後縁9の長さ(スパン)H方向におけるカット長さL1を、周方向速度が定常部分よりも大きくなる部分に対応する位置を少なくとも含むようにすることにより、仕事量が多くなる部分を全て確実にカットすることができ、したがって、ブレード3の後縁9のチップ端縁t側において過大に仕事がなされてしまうことを最大限に抑えることができる。
具体的には、定常部分(スパンが5%〜60%の範囲)での周方向速度であるv1[m/s]と、最速部分(スパンが80%〜90%の範囲)での周方向速度であるv2[m/s]との比である(v1/v2)を用い、以下の式に示すようにカット長さL2を決定するのが好ましい。
L2=(1−v1/v2)×M×r
(ここで、Mはマージンを含む係数、rはブレード3の後縁9(出口7側)の外半径と前縁(入口6側)の外半径との差を示す。)
ここで、ブレード3の径方向での位置と周方向速度との相関をとると、図5に示すように、ブレード3の前縁(入口6側)から後縁9(出口7側)に行くに連れて、周方向速度が直線的に上昇する。したがって、ブレード3の径方向におけるカット長さL2を、前記式に示したように周方向速度の定常部分と最速部分との比に基づいて、周方向速度の最速部分が定常部分と同等になるように決定する。これにより、ブレード3のチップ端縁t側において過大に仕事がなされてしまうことを、より確実に抑えることができる。
また、前述したように後縁9の長さ(スパン)H方向におけるカット長さL1を、周方向速度が定常部分よりも大きくなる部分に対応する位置を少なくとも含むようにすることにより、仕事量が多くなる部分を全て確実にカットすることができ、したがって、ブレード3の後縁9のチップ端縁t側において過大に仕事がなされてしまうことを最大限に抑えることができる。
また、カット部20の、径方向におけるカット長さL2を、周方向速度の定常部分と最速部分との比に基づき、周方向速度の最速部分が定常部分と同等になるように形成することにより、ブレード3のチップ端縁t側において過大に仕事がなされてしまうことを、より確実に抑えることができる。これにより、流動損失の発生を確実に抑制し、より一層の性能向上を図ることができる。
例えば、図3に示した実施形態では、カット部20におけるカット端縁21を直線状に形成したが、これに代えて、図6に示すようにカット端縁21を、外側に向かって凹形状となる円弧状に形成してもよい。
さらには、図8に示すようにカット端縁21を、外側に向かって凹形状となる鉤状に形成してもよい。
また、本発明の回転機械についても、圧縮機に限定されることなく、送風機に適用することもできる。
Claims (4)
- 円盤状のハブと、該ハブの一面から突出し、放射状に複数設けられたブレードとを備え、前記ハブと、隣り合う前記ブレードとによって、径方向内周側で軸方向に沿うようにして流入する流体を、径方向外周側へ流出させる流路を形成したインペラであって、
前記ブレードには、前記径方向外周側の後縁から前記ハブと反対の側のチップ端縁にかけて一部がカットされてなる、カット部が形成されており、
前記カット部の、径方向におけるカット長さが、前記カット部を設けないブレードを用いた場合での前記流路を流れる流体の、周方向速度の定常部分と最速部分との比に基づいて決定されていることを特徴とするインペラ。 - 前記カット部の、前記後縁の長さ方向におけるカット長さが、前記カット部を設けないブレードを用いた場合での前記流路を流れる流体の、周方向速度の最速部分に対応する位置までを少なくとも含んでいることを特徴とする請求項1記載のインペラ。
- 前記カット部の、前記後縁の長さ方向におけるカット長さが、前記カット部を設けないブレードを用いた場合での前記流路を流れる流体の、周方向速度が定常部分よりも速度が大きい部分を少なくとも含んでいることを特徴とする請求項1又は2に記載のインペラ。
- 請求項1から3のいずれか一項に記載のインペラを備えた回転機械。
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