JP7168441B2 - 遠心回転機械 - Google Patents

Description

本発明は、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画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状態でインペラを含むロータが半径方向に変位すると、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、ロータに振れ回り振動が生じてしまう。即ち、上記特許文献１に記載された遠心圧縮機には依然として改良の余地がある。

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、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。

本発明の一態様に係る遠心回転機械は、軸線に沿って延びる回転軸と、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、及び、該ディスクに設けられたブレードを覆うカバーを備えたインペラと、前記インペラを収容するケーシングと、を備え、前記軸線方向上流側の前記ディスクの面と、前記カバーの内周面とにより前記流体を圧送するインペラ流路を形成し、前記カバーの外周面と、該カバーの外周面に対向する前記ケーシングの内周面とにより外側流路を形成し、前記外側流路は、前記インペラ流路の出口で該インペラ流路と接続され、前記外側流路内において、前記ケーシングの内周面から突出する突出部が設けられ、前記突出部は、前記径方向内側に向かうに従って、前記ケーシングの前記内周面を基準として、前記軸線に対する周方向一方側から他方側に向かって捻れている。

上記構成によれば、外側流路内に流れ込んだ流体は、ケーシングの内周面に設けられた突出部によって案内される。したがって、流体がスワール成分（旋回流成分）を含んでいる場合であっても、突出部によって案内されることで当該スワール成分を低減することができる。ここで、スワール成分を含む流体の流れが外側流路に流れ込んだ場合、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、回転軸及びインペラに振れ回り振動が生じてしまう。しかしながら、上記の構成によれば、このような可能性を低減することができる。
上記構成によれば、出口側では突出部の捻れが小さいことから、突出部はケーシングの内周面に対して大きな角度を有している。したがって、インペラ出口側（即ち、外側流路の上流側）から外側流路に流れ込んだスワール成分を含む流体の流れをより効率的に捕捉することができる。これにより、スワール成分をより一層低減することができる。

上記遠心回転機械では、前記突出部は、周方向に間隔をあけて複数形成されていてもよい。

上記構成によれば、突出部が周方向に間隔をあけて複数形成されていることから、外側流路の周方向の全域にわたって、スワール成分を均等に低減することができる。これにより、外側流路内における流体の圧力分布が均一となるため、インペラに生じる振動をさらに効果的に抑制することができる。

上記遠心回転機械では、前記突出部は、前記ケーシングの内周面の所定の領域に設けられていてもよい。

上記遠心回転機械では、前記突出部は、前記軸線に対する径方向において、前記インペラ流路の前記出口と重なる位置に設けられていてもよい。

上記構成によれば、突出部がインペラ流路の出口と径方向に重なる位置に設けられていることから、外側流路に流れ込んだ流体に含まれるスワール成分を、流入後ただちに低減することができる。ここで、発明者らは、スワール成分による励振力について、ＣＦＤ解析を行った。その結果、インペラのカバーに生じる励振力が大きいことが判明した。このカバーに生じる励振力は、外側流路に流れ込む流体に起因するものである。したがって、上記構成のように、当該外側流路の入口、即ち、インペラ流路の出口と重なる位置に突出部を設けることによってスワール成分が低減され、カバーに生じる励振力をより積極的に低減することができる。さらに、インペラ流路の出口に近いほど、スワール成分が多いことから、より効果的にスワール成分を低減することができる。その結果、インペラがスワール成分による影響で変位したり励振されたりする可能性をより一層低減することができる。また、外側流路の全域にわたって突出部が延びている構成に比べて、必要十分な程度のみのスワール成分を除去することから、スワール成分の過剰な減少によるインペラのカバー外周面と流体との摩擦抵抗の増大を回避することもできる。

上記遠心回転機械では、前記外側流路において、前記カバーの前記外周面に前記軸線を中心とする環状の段差であるステップを有し、前記ステップは、前記突出部よりも径方向外側に設けられていてもよい。

上記構成によれば、カバーの外周面にステップが設けられていることから、インペラの出口から流れ出た流体は、外側流路における径方向外側の部分を通過する。即ち、突出部が設けられているケーシングの内周面に沿って、より多くの流体が流通することとなる。その結果、ケーシングの内周面に設けられた突出部に向かってより多くの流体が案内される。これにより、外側流路に流れ込む流体のスワール成分をより積極的に低減することができる。

上記遠心回転機械では、前記外側流路において、前記突出部は、前記ケーシングの内周面の全域にわたって設けられていてもよい。

上記構成によれば、外側流路の全域にわたって突出部が設けられていることから、当該外側流路に流れ込んだ流体のスワール成分をより一層低減することができる。

上記遠心回転機械では、前記突出部は、前記径方向外側に向かうに従って、前記軸線に対する周方向一方側から他方側に向かって湾曲していてもよい。

ここで、外側流路に流れ込む流体には、周方向他方側から一方側に向かって（即ち、インペラの回転方向前方側に向かって）旋回するスワール成分が付加されている。上記構成によれば、突出部が入口側から径方向外側に向かうに従って周方向一方側から他方側に向かって湾曲している。つまり、突出部はスワール成分の旋回方向と反対の方向に向かって湾曲している。したがって、この突出部によって、スワール成分を反対方向に整流することができる。その結果、回転軸及びインペラがスワール成分による影響で励振される可能性をより一層低減することができる。

上記遠心回転機械は、前記外側流路の径方向内側の端部において、前記ケーシングの前記内周面と前記カバーの前記外周面との間の流体の漏れをシールするシール部をさらに備えてもよい。

上記構成によれば、インペラ入口側（即ち、外側流路の下流側）では、突出部の捻れが大きいことから、突出部はケーシングの内周面に対して小さな角度を有している。したがって、突出部によって案内された流体は、ケーシングの内周面の近傍を流れることとなる。その結果、例えばケーシング内周面の上流側にシール部が設けられている場合、シール部とインペラのカバー外周面との間のクリアランスよりも、シール部自体に向かってより積極的に流体を流すことができる。即ち、インペラ入口側におけるシール部への流れはケーシング内周面からカバー外周面へと半径方向内側に向かう流況（ダウンフロー）となるため、シール部における縮流効果が大きくなる。これにより、当該シール部を通過するリーク流れをより一層低減することができる。

上記遠心回転機械では、前記突出部は、前記径方向内側に向かうに従って、前記ケーシングの前記内周面を基準として、前記インペラの回転方向前方側から後方側に向かって捻れていてもよい。

上記構成によれば、突出部は、インペラの回転方向後方側（即ち、外側流路内の流れに含まれるスワール成分の旋回方向とは反対側）に向かって捻れている。したがって、スワール成分をより効率的に捕捉・低減することができる。

上記遠心回転機械では、前記突出部は、前記ケーシングの内周面から離れるに従って、前記軸線に対する周方向の寸法が次第に減少していてもよい。

上記構成によれば、突出部の周方向における寸法が次第に小さくなることで、先細り形状となっている。これにより、例えばインペラの外周面が突出部に接触した場合であっても、突出部と外周面との接触面積を小さく抑えることができる。その結果、インペラの破損や振動の発生を抑制することができる。

本発明によれば、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。

本発明の第一実施形態に係る遠心圧縮機の断面図である。 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。 本発明の第二実施形態に係る遠心圧縮機の要部拡大断面図である。 本発明の第二実施形態に係るインペラの斜視図である。 本発明の第三実施形態に係る遠心圧縮機の要部拡大断面図である。 本発明の第三実施形態に係るインペラを軸線方向から見た図である。 本発明の第四実施形態に係る遠心圧縮機の要部拡大断面図である。 本発明の第四実施形態に係るインペラを軸線方向から見た図である。 本発明の第四実施形態に係るシール部における流体の流れを示す説明図である。 本発明の各実施形態に係る突出部の変形例を示す断面図である。

［第一実施形態］
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、ケーシング３に設けられた突出部９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、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。

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、おおむね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。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、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略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が区画形成されている。以降の説明では、この外側流路Ｆの延びる方向において、上述のインペラ流路２１の出口２１Ｂ側に相当する端部側を単に「出口側」と呼び、入口２１Ａ側に相当する端部側を単に「入口側」と呼ぶことがある。

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。シール部Ｓは、複数のシールフィンＳ１と、これらシールフィンＳ１を支持する基部Ｓ２と、を有している。

外側流路Ｆ内には、当該外側流路Ｆ内に流れ込んだ流体の流れを案内するための突出部９が複数設けられている。突出部９は、ケーシング内周面３Ａから軸線Ｏ方向他方側に突出するとともに、出口側から入口側に向かって延びている。突出部９は、外側流路Ｆ内で、軸線Ｏに対する周方向に間隔をあけて複数配列されている。各突出部９は、出口側から入口側に向かって延びる板状をなしている。さらに、本実施形態では突出部９は、軸線Ｏに対する径方向において、インペラ４の出口２１Ｂと重なる位置に設けられている。言い換えると、突出部９は、軸線Ｏ方向から見て、インペラ４の出口２１Ｂと重なる位置に設けられている。また、軸線Ｏを含む断面視において、突出部９は矩形状をなしている。

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中の破線矢印で示すように、上記の外側流路Ｆでは、インペラ流路２１の出口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。

しかしながら、上記構成によれば、外側流路Ｆ内に流れ込んだ作動流体Ｇは、ケーシング３の内周面（ケーシング内周面３Ａ）に設けられた突出部９によって案内される。突出部９は、外側流路Ｆ内において、インペラ４の出口２１Ｂ側から入口２１Ａ側に向かって延びている。したがって、作動流体Ｇがスワール成分を含んでいる場合であっても、突出部９によって案内されることで当該スワール成分を低減することができる。その結果、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る。

さらに、上記構成によれば、突出部９がインペラ４の出口２１Ｂと径方向に重なる位置に設けられていることから、外側流路Ｆに流れ込んだ作動流体Ｇに含まれるスワール成分を、流入後ただちに低減することができる。特に、外側流路Ｆ内では、インペラ流路２１の出口２１Ｂに近い位置ほど、スワール成分が多いことから、上記の構成によってより効果的にスワール成分を低減することができる。その結果、インペラ４がスワール成分による影響で変位したり励振されたりする可能性をより一層低減することができる。

また、外側流路Ｆの全域にわたって突出部９が延びている構成に比べて、必要十分な程度のみのスワール成分を除去することから、スワール成分の過剰な減少によるインペラ４のカバー外周面４３Ａと作動流体Ｇとの摩擦抵抗の増大を回避することもできる。スワール成分が過剰に減少すると、外側流路Ｆ内を流れる作動流体Ｇの流速が小さくなり過ぎることから、インペラ４のカバー外周面４３Ａとケーシング内周面３Ａとの間で作動流体Ｇによる摩擦抵抗が増大し、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低減することができる。

さらに、上記構成によれば、突出部９が周方向に間隔をあけて複数形成されていることから、外側流路Ｆの周方向の全域にわたって、スワール成分を均等に低減することができる。これにより、外側流路Ｆ内における流体の圧力分布が均一となるため、回転軸１及びインペラ４に生じる振動をさらに効果的に抑制することができる。

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］
続いて、本発明の第二実施形態について、図３と図４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。図３と図４に示すように、本実施形態では突出部９Ｂの位置が第一実施形態とは異なるとともに、カバー外周面４３Ａにおける突出部９Ｂの出口側にはステップ１０が設けられている。なお、図４は、インペラ４のみを抜き出して示した図であり、本実施形態に係る遠心圧縮機には、このインペラ４の外側を覆うようにしてケーシング３が取り付けられ、インペラ４とケーシング３との間に外側流路Ｆが形成されている。インペラ４には中心の穴を貫通するように回転軸１が取り付けられ、インペラ４が回転軸１とともに回転する。ケーシング３は全体を覆うケースであり、回転しない部材（静止部材）である。ケーシング３とインペラ４の間には当然隙間をつくる必要が生じるため、必然的に外側流路Ｆが形成されている。

ステップ１０は、カバー外周面４３Ａから軸線Ｏ方向の一方側に向かって突出している。ステップ１０は、軸線Ｏを中心とする円環状をなしている。さらに、ステップ１０は、突出部９Ｂに対して出口側から対向している。より詳細には、外側流路Ｆの延びる方向から見て、突出部９Ｂとステップ１０とは互いに重なっている。また、ステップ１０の断面は矩形をなしている。なお、ステップ１０の断面形状は、矩形の他、三角形や台形とすることも可能である。

上記構成によれば、インペラ４のカバー外周面４３Ａにステップ１０が設けられていることから、インペラ流路２１の出口２１Ｂから流れ出た作動流体Ｇは、ステップ１０に妨げられることで、外側流路Ｆにおける径方向外側の部分を通過する。即ち、突出部９Ｂが設けられているケーシング内周面３Ａに沿って、より多くの流体が流通することとなる。その結果、突出部９Ｂに向かってより多くの流体が案内される。これにより、外側流路Ｆに流れ込む作動流体Ｇのスワール成分をより積極的に低減することができる。したがって、回転軸１及びインペラ４に振動が生じる可能性をさらに低減することができる。

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。例えば、上記第二実施形態では、突出部９Ｂとステップ１０とが設けられている構成について説明した。しかしながら、突出部９Ｂは必ずしも設けられていなくてもよく、インペラ４のカバー外周面４３Ａにステップ１０のみを設ける構成を採ることも可能である。この構成によれば、インペラ４のカバー外周面４３Ａにステップ１０が設けられていることから、カバー外周面４３Ａとケーシング内周面３Ａとの間の隙間を小さくすることができる。即ち、外側流路Ｆに流れ込む作動流体Ｇの量を制限することができる。その結果、外側流路Ｆに多量の作動流体Ｇが流れ込んだ場合に生じるインペラ４への励振力を低減することができる。

［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態について、図５と図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。図５又は図６に示すように、本実施形態では突出部９Ｃの形状が上記各実施形態と異なっている。突出部９Ｃは、外側流路Ｆ内において、インペラ流路２１の出口２１Ｂから入口２１Ａまでの全域にわたって延びている。より具体的には、突出部９Ｃは、インペラ流路２１の出口２１Ｂから、上記のキャビティＣの軸線Ｏ方向他方側の端部まで延びている。延在方向の全域にわたって、突出部９Ｃの突出高さ（ケーシング内周面３Ａからの突出寸法）は一定である。さらに、図６に示すように、突出部９Ｃは、入口側から出口側に向かうに従って、軸線Ｏに対する周方向一方側から他方側に向かって湾曲している。言い換えると、突出部９Ｃは、インペラ４の回転方向の前方側に向かって凸となる曲線状に湾曲している。また、突出部９Ｃは、軸線Ｏに対する径方向（図６中の破線）に対して交差する方向に延びている。

上記構成によれば、外側流路Ｆの全域にわたって突出部９Ｃが設けられていることから、当該外側流路Ｆに流れ込んだ作動流体Ｇのスワール成分をより一層低減することができる。その結果、回転軸１及びインペラ４に振動が生じる可能性をさらに低減することができる。

ここで、外側流路Ｆに流れ込む流体には、周方向他方側から一方側に向かって（即ち、インペラの回転方向前方側に向かって）旋回するスワール成分が付加されている。上記構成によれば、突出部９Ｃが入口側から出口側に向かうに従って周方向一方側から他方側に向かって湾曲している。つまり、突出部９Ｃはスワール成分の旋回方向と反対の方向に向かって湾曲している。したがって、この突出部９Ｃによって、スワール成分を反対方向に整流することができる。その結果、インペラ４がスワール成分による影響で変位したり励振されたりする可能性をより一層低減することができる。

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。

［第四実施形態］
続いて、本発明の第四実施形態について、図７から図９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。図７と図８に示すように、本実施形態では突出部９Ｄの形状が上記の各実施形態とは異なっている。突出部９Ｄは、出口側から入口側に向かうに従って、ケーシング内周面３Ａ側の端縁９１を基準として、軸線Ｏに対する周方向一方側から他方側に向かって捻れている。より詳細には、端縁９１はケーシング内周面３Ａに沿って直線状に延びている一方で、当該端縁９１とは反対側の端縁９２は、出口側から入口側に向かうに従って、端縁９１を中心とする円弧に沿って一方側から他方側に向かうように湾曲している。さらに言い換えれば、図８に示すように、端縁９２は、出口側から入口側に向かうに従って、インペラ４の回転方向Ｒの前方側から後方側（即ち、外側流路内の流れに含まれるスワール成分の旋回方向とは反対側）に向かって捻れている。したがって、突出部９Ｄとケーシング内周面３Ａが成す角度は、出口側になるほど大きく、入口側になるほど小さくなっている。

上記構成によれば、出口側では突出部９Ｄの捻れが小さいことから、突出部９Ｄはケーシング内周面３Ａに対して大きな角度を有している。したがって、出口側（即ち、外側流路Ｆの上流側）から外側流路Ｆに流れ込んだスワール成分を含む作動流体Ｇの流れをより効率的に捕捉することができる。これにより、スワール成分をより一層低減することができる。さらに、入口側（即ち、外側流路Ｆの下流側）では、突出部９Ｄの捻れが大きいことから、突出部９Ｄはケーシング内周面３Ａに対して小さな角度を有している。したがって、突出部９Ｄによって案内された流体は、ケーシング内周面３Ａの近傍に偏った領域を流れることとなる。その結果、インペラ４の入口側におけるシールフィンＳ１への流れはケーシング内周面３Ａからカバー外周面４３Ａへと半径方向内側に向かう流況（ダウンフロー）となるため、シールフィンＳ１における縮流効果が大きくなる。そのため、ケーシング内周面３Ａの上流側に設けられたシールフィンＳ１とインペラ４（カバー外周面４３Ａ）との間のクリアランスＶ１ではなく、シールフィンＳ１自体に向かってより積極的に作動流体Ｇを流すことができる（図９参照）。言い換えれば、シールフィンＳ１の見かけ上のクリアランスＶ２を、実際のクリアランスＶ１よりも小さくすることができる。これにより、当該シールフィンＳ１を通過するリーク流れをより一層低減することができる。

以上、本発明の第四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、上記の各実施形態に共通する変形例として、図１０に示すような構成を採ることも可能である。同図の例では、突出部９（９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ）が、ケーシング内周面３Ａから径方向内側に離間するに従って、周方向の寸法が次第に小さくなることで先細り形状をなしている。この構成によれば、例えばインペラ４（カバー４３）の外周面が突出部９（９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ）に接触した場合であっても、突出部９（９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ）と外周面との接触面積を小さく抑えることができる。その結果、インペラ４の破損や振動の発生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
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
９ 突出部
１０ ステップ
２１ インペラ流路
２１Ａ 入口
２１Ｂ 出口
４１ ディスク
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
Ｆ 外側流路
Ｏ 軸線
Ｓ シール部
Ｓ１ シールフィン
Ｓ２ 基部
Ｇ 作動流体

Claims (10)

1. 軸線に沿って延びる回転軸と、
   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、及び、該ディスクに設けられたブレードを覆うカバーを備えたインペラと、
   前記インペラを収容するケーシングと、を備え、
   前記軸線方向上流側の前記ディスクの面と、前記カバーの内周面とにより前記流体を圧送するインペラ流路を形成し、
   前記カバーの外周面と、該カバーの外周面に対向する前記ケーシングの内周面とにより外側流路を形成し、
   前記外側流路は、前記インペラ流路の出口で該インペラ流路と接続され、
   前記外側流路内において、前記ケーシングの内周面から突出する突出部が設けられ、
   前記突出部は、前記径方向内側に向かうに従って、前記ケーシングの前記内周面を基準として、前記軸線に対する周方向一方側から他方側に向かって捻れている
   遠心回転機械。
2. 前記突出部は、周方向に間隔をあけて複数形成されている請求項１に記載の遠心回転機械。
3. 前記突出部は、前記ケーシングの内周面の所定の領域に設けられる、
   請求項１又は２に記載の遠心回転機械。
4. 前記突出部は、前記軸線に対する径方向において、前記インペラ流路の前記出口と重なる位置に設けられている請求項１から３のいずれか一項に記載の遠心回転機械。
5. 前記外側流路において、前記カバーの前記外周面に前記軸線を中心とする環状の段差であるステップを有し、
   前記ステップは、前記突出部よりも径方向外側に設けられている請求項１から３のいずれか一項に記載の遠心回転機械。
6. 前記外側流路において、前記突出部は、前記ケーシングの内周面の全域にわたって設けられている請求項１から４のいずれか一項に記載の遠心回転機械。
7. 前記突出部は、前記径方向外側に向かうに従って、前記軸線に対する周方向一方側から他方側に向かって湾曲している請求項１から６のいずれか一項に記載の遠心回転機械。
8. 前記外側流路の径方向内側の端部において、前記ケーシングの前記内周面と前記カバーの前記外周面との間の流体の漏れをシールするシール部をさらに備える請求項１から７のいずれか一項に記載の遠心回転機械。
9. 前記突出部は、前記径方向内側に向かうに従って、前記ケーシングの前記内周面を基準として、前記インペラの回転方向前方側から後方側に向かって捻れている請求項１から８のいずれか一項に記載の遠心回転機械。
10. 前記突出部は、前記ケーシングの内周面から離れるに従って、前記軸線に対する周方向の寸法が次第に減少している請求項１から９のいずれか一項に記載の遠心回転機械。

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