JPWO2017168766A1 - 回転機械翼、過給機、および、これらの流れ場の形成方法 - Google Patents

Abstract

回転機械翼（３１）は、リーン角が変曲点を一つ以上有し、かつ正圧面（３１ａ）から負圧面（３１ｂ）に向かう方向を正方向としたときに、最も翼端（３３）側に位置するリーン角の変曲点（Ｐ１）が前記翼端（３３）から離間する方向で負から正に転じるように形成されたクリアランスフロー抑制翼部（３４）を備える。

Description

この発明は、回転機械翼、過給機、および、これらの流れ場の形成方法に関する。

コンプレッサーやタービンなどの回転機械は、動翼とケーシングとの隙間を流れるクリアランスフローによって性能低下することが知られている。クリアランスフローは、例えば、負圧面と正圧面との差圧によって生じる場合が多い。このクリアランスフローは、動翼が回転するための隙間を通じて流れるためゼロにはできない。そのため、クリアランスフローをできるだけ低減することが望まれている。

特許文献１には、軸流タービンにおいて、動翼のチップクリアランスによる漏れ渦を低減するために、動翼のチップの、湾曲する腹側の翼面に弦をなすように漏れ流れ渦低減用プレートを設けることが記載されている。

日本国特許第４１７８５４５号公報

特許文献１の動翼に形成される漏れ流れ渦低減用プレートは、動翼のチップにおける翼の周方向形状を変化させてしまう。そのため、スロート面積が減少する等により、動翼の性能が低下したり、損失が増加したりしてしまう可能性がある。
この発明は、性能低下や損失増加することなしにクリアランスフローを効率よく低減することが可能な回転機械翼、過給機、および、これらの流れ場の形成方法を提供することを目的とする。

この発明の第一態様によれば、回転機械翼は、リーン角が変曲点を一つ以上有し、かつ正圧面から負圧面に向かう方向を正方向としたときに、最も翼端側に位置するリーン角の変曲点が前記翼端から離間する方向で負から正に転じるように形成されたクリアランスフロー抑制翼部を備える。
このようなクリアランスフロー抑制翼部を備えることで、翼の周方向形状を変化させることなく、翼端とシュラウドとのクリアランスフローを縮流させる方向に翼面の二次流れを流すことができる。その結果、性能低下や損失増加することなしにクリアランスフローを効率よく低減することができる。

この発明の第二態様によれば、回転機械翼は、第一態様における最も翼端側に位置するリーン角の変曲点が、スパンハイトが７０％以上の領域に少なくとも形成されていてもよい。
このように構成することで、特にクリアランスフローへの影響が増加するスパンハイトが７０％以上の領域において、クリアランスフローを低減する方向に二次流れを流すことができる。その結果、効率よくクリアランスフローを低減できる。

この発明の第三態様によれば、回転機械翼は、第一態様におけるクリアランスフロー抑制翼部が、翼の前縁から後縁の間の少なくとも一部に形成されていてもよい。
このように構成することで、翼の前縁から後縁の間の少なくとも一部におけるクリアランスフローを低減できる。

この発明の第四態様によれば、回転機械翼は、第三態様におけるクリアランスフロー抑制翼部は、翼の前縁から後縁に向かって０〜４０％の範囲に形成されていてもよい。
このように構成することで、特にクリアランスフローが増加する翼の前縁から後縁に向かって０〜４０％の範囲におけるクリアランスフローを低減できる。その結果、効率よくクリアランスフローを低減できる。

この発明の第五態様によれば、回転機械翼は、第一から第四態様の何れか一つの態様において、少なくとも一部の前記負圧面が凹状に形成される湾曲部を備えていてもよい。
このように湾曲部によって凹状に湾曲させることで翼の性能を向上しつつ、翼端では、クリアランスフローを低減して、性能低下や損失増加を抑制することができる。

この発明の第六態様によれば、回転機械翼は、第一から第四態様の何れか一つの態様において、前記正圧面又は前記負圧面が直線状に形成されていてもよい。
このように構成することで、正圧面又は負圧面が直線状であってもクリアランスフローを低減できる。

この発明の第七態様によれば、過給機は、第一から第六態様の何れか一つの態様における回転機械翼を備える。
このように構成することで、クリアランスフローを低減することができるため、過給機の性能を向上することができる。

この発明の第八態様によれば、回転機械翼は、回転時に、負圧面近傍を流れる二次流れが、前記負圧面に沿って翼端側に向かって流れるような流れ場を形成する。

この発明の第九態様によれば、回転機械翼の流れ場の形成方法は、回転機械翼の負圧面近傍を流れる二次流れが、前記負圧面に沿って前記回転機械翼の翼端側に向かって流れるように流れ場を形成する。

この発明の第十態様によれば、過給機の流れ場の形成方法は、円盤状に形成されたディスクと前記ディスクの周方向に間隔をあけて複数形成されたブレードとを有するコンプレッサーホイールと、前記コンプレッサーホイールを収容するコンプレッサーハウジングと、タービンホイールと、前記タービンホイールを収容するタービンハウジングと、を備えた過給機において、前記コンプレッサーホイールの回転時において、前記ブレードの負圧面近傍で誘起された二次流れが前記負圧面に沿って前記ブレードの翼端側に向かって流れる流れ場を形成する。

上記回転機械翼によれば、性能低下や損失増加することなしにクリアランスフローを効率よく低減することができる。

この発明の第一実施形態における過給器の概略構成を示す図である。 この発明の第一実施形態における回転機械極の子午線断面図である。 この発明の実施形態のおけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿うブレードの断面図である。 図３の翼端部近傍の部分拡大図である。 この発明の第一実施形態の変形例における図３に相当する断面図である。 この発明の第一実施形態の変形例における図３に相当する断面図である。 この発明の第一実施形態の変形例における図３に相当する断面図である。 この発明の第一実施形態の変形例における図３に相当する断面図である。 この発明の第二実施形態における図２に相当する子午線断面図である。 この発明の第三実施形態における図２に相当する子午線断面図である。

（第一実施形態）
次に、この発明の第一実施形態における回転機械翼、過給機、および、これらの流れ場の形成の方法を図面に基づき説明する。この実施形態の過給機は、内燃機関としてレシプロエンジン（以下、単にエンジンと称する）を駆動源として有した自動車等の車両に搭載されている。この過給機は、エンジンの排気ガスを利用して吸気を圧縮する、いわゆるターボチャージャーである。

図１は、この発明の第一実施形態における過給器の概略構成を示す図である。図２は、この発明の第一実施形態における回転機械極の子午線断面図である。
図１に示すように、過給機１は、コンプレッサー部２と、タービン部３と、軸受部４と、備えている。
コンプレッサー部２は、エアクリーナー（図示せず）から導入された吸気を圧縮して、エンジン６のシリンダー７に送り込む。コンプレッサー部２は、コンプレッサーホイール８と、コンプレッサーハウジング９とを備えている。

コンプレッサーホイール８は、その軸線Ｏ１を中心に回転する。コンプレッサーホイール８は、その遠心力により、軸線Ｏ１方向から流入する吸気Ａを、軸線を中心とした径方向の内側から外側に向かって圧縮しながら流す。このコンプレッサーホイール８により圧縮された圧縮空気Ｂは、軸線Ｏ１を中心とする径方向において、コンプレッサーホイール８の外側に向かって排出される。

コンプレッサーハウジング９は、ホイール収容部１０と、導入部１１と、排出部１２と、を備えている。ホイール収容部１０は、コンプレッサーホイール８が回転可能な状態で外側から覆っている。導入部１１は、ホイール収容部１０に対してコンプレッサーホイール８の回転中心の近くで連通している。この導入部１１は、ホイール収容部１０に対して軸線Ｏ１方向に吸気Ａを導入する導入流路１３を形成している。排出部１２は、コンプレッサーホイール８の径方向の外側でホイール収容部１０と連通している。この排出部１２は、ディフューザーやスクロール流路（図示せず）等を介してインテークマニホールド１４に接続されている。この排出部１２は、圧縮空気Ｂを、インテークマニホールド１４を介してエンジン６のシリンダー７へ導入する排出通路１５を形成している。

タービン部３は、タービンホイール１６と、タービンハウジング１７とを備えている。
タービンホイール１６は、エンジン６から排出される排気ガスＣの熱エネルギーの一部を回収して、その軸線Ｏ２回りに回転する。
タービンハウジング１７は、タービンホイール収容部１９と、排気導入部２０と、排気排出部２１と、を備えている。

タービンホイール収容部１９は、タービンホイール１６が回転可能な状態で外側から覆っている。
排気導入部２０は、エンジン６の排気ガスをタービンホイール収容部１９へ導入する排気導入流路２０ａを形成する。この排気導入部２０は、スクロール（図示せず）を介して排気ガスをタービンホイール収容部１９へ導入する。

タービンホイール収容部１９は、タービンホイール１６の径方向外側で排気導入部２０と連通している。
排気排出部２１は、コンプレッサーホイール８の回転中心の近くでタービンホイール収容部１９に連通する排気排出通路２１ａを形成する。

軸受部４は、回転軸１８と、軸受ハウジング（図示せず）と、を備えている。
回転軸１８は、タービンホイール１６の回転を、コンプレッサーホイール８に伝達する。回転軸１８は、その第一端部１８ａにタービンホイール１６が固定され、その第二端部１８ｂにコンプレッサーホイール８が固定されている。
ここで、軸受ハウジング（図示せず）は、回転軸１８を外側から覆う。この軸受ハウジングは、回転軸１８を回転自在に支持する軸受（図示せず）を有している。軸受ハウジングには、上述したコンプレッサーハウジング９やタービンハウジング１７がそれぞれ固定される。

次に、上述した過給機１の備えるコンプレッサーホイール８、および、タービンホイール１６の翼形状について説明する。この翼形状は、例えば、上述したコンプレッサーホイール８、および、タービンホイール１６の両方に用いることができる。そのため、この実施形態の説明においては、コンプレッサーホイール８の翼形状のみを説明し、タービンホイール１６の翼形状については、回転軸１８の回転方向に対してブレードの正圧面と負圧面とが反対側になるだけであるため詳細説明を省略する。

図２は、この発明の第一実施形態におけるコンプレッサーホイールの軸線に沿う断面図である。
図２に示すように、コンプレッサーホイール８は、ディスク３０と、ブレード３１と、を備えている。

ディスク３０は、軸線Ｏ１を中心とした円盤状に形成されている。より具体的には、ディスク３０は、軸線Ｏ１方向における回転軸１８の一方側（図２中、左側）から他方側（図２中、右側）に向かうにつれて、軸線Ｏ１を中心とした径方向で漸次拡径するように形成されている。

ブレード３１は、ディスク３０の軸線Ｏ１方向一方側を向く面３２に形成されるとともに、軸線Ｏ１の周方向に間隔をあけて複数形成されている。さらに、これらブレード３１は、ディスク３０から離間するように延びるとともに、軸線Ｏ１を中心に放射状に配置されている。
また、ブレード３１は、タービンホイール収容部１９の内周面１９ａと、そのブレード３１の延びる方向で僅かな隙間Ｓを介して配置される翼端部３３を有している。この翼端部３３は、ディスク３０の面３２と同様に、軸線Ｏ１方向における回転軸１８の一方側から他方側に向かうにつれて、軸線Ｏ１を中心とした径方向で外側に向かって湾曲するように形成されている。ここでは、簡素化のため翼端部３３と、内周面１９ａとの隙間Ｓは、翼端部３３の延びる方向の全域で、翼端隙間一定の図を示す。

図３は、この発明の実施形態のおけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿うブレードの断面図である。
図３に示すブレード３１の断面は、図２における翼端部３３側における翼型中心線の長さ方向におけるａ％の位置と、ディスク３０の面３２側における翼型中心線の長さ方向におけるａ％の位置とを結ぶ直線を、軸線Ｏ１回りに回転させて形成される円錐断面でコンプレッサーホイール８を切ったときのブレード３１の断面である。ここで、「ａ」は、０から１００の間の任意の値である。

ブレード３１は、上述した隙間Ｓを通じてブレード３１の正圧面３１ａから負圧面３１ｂに向かって流れるクリアランスフローを抑制するクリアランスフロー抑制翼部３４を備えている。この実施形態におけるクリアランスフロー抑制翼部３４は、ブレード３１の前縁３５から後縁３６に向かう流体の流れ方向の全域に形成されている。図３において、コンプレッサーホイール８の回転方向を白抜き矢印で示している。

クリアランスフロー抑制翼部３４は、リーン角が変曲点を一つ以上有し、かつ、図３の断面において最も翼端部３３側に位置する変曲点が、ブレード３１の正圧面３１ａから負圧面３１ｂに向かう方向を正方向としたときにリーン角が負から正に転じるように形成されている。

ここで、リーン角とは、上述した図３の断面において、軸線Ｏ１から径方向に延びる仮想直線Ｋとのなす角度である。言い換えれば、リーン角は、軸線Ｏ１を中心とする放射方向に対するブレード３１の倒れ角である。
この実施形態におけるクリアランスフロー抑制翼部３４は、図３の断面におけるブレード３１の中心線（図３中、一点鎖線で示す）Ｃ１のリーン角が、変曲点を一つ以上有し、かつ、最も翼端部３３側に位置する変曲点が、ブレード３１の正圧面３１ａから負圧面３１ｂに向かう方向を正方向としたときにリーン角が負から正に転じるように形成されている。

この実施形態におけるブレード３１は、リーン角の変曲点を２つ有している場合を例示している。図３においては、３箇所のリーン角θ１，θ２，θ３を例示している。また、ブレード３１のリーン角の２つの変曲点Ｐ１，Ｐ２を例示している。ここで、これらリーン角は、例えば、軸線Ｏ１を中心とした径方向に延びている場合にリーン角が０度となる。すなわち、この実施形態におけるリーン角は、中心線Ｃ１と仮想直線Ｋとのなす角のうち、中心線Ｃ１と仮想直線Ｋとの交点に対して軸線Ｏ１を中心とする径方向の外側における鋭角の角度を指す。

この図３に示すようにリーン角θ１は、正圧面３１ａから負圧面３１ｂに向かう方向を正方向とした場合、正の角度となる。一方で、リーン角θ２は、負の角度となる。そして、これらリーン角θ１の位置とリーン角θ２の位置との間の変曲点Ｐ１で、リーン角の正負が逆転する。すなわち、翼端部３３から離間するにつれてリーン角が正の角度から負の角度に転じる。

この実施形態においては、軸線Ｏ１を中心とする径方向において外側の翼端部３３から変曲点Ｐ１に向かって、徐々に正のリーン角の絶対値が小さくなり変曲点Ｐ１でゼロとなる。一方で、変曲点Ｐ１から径方向内側に向かうにつれて、負のリーン角の絶対値が徐々に大きくなる。そして、変曲点Ｐ１と変曲点Ｐ２との間で負のリーン角の絶対値が最大となる。上述したリーン角θ２は、このリーン角が最大となる位置の近傍のリーン角である。

その後、上述した変曲点Ｐ１とは反対に、変曲点Ｐ２に近づくにつれて、負のリーン角の絶対値が小さくなり、変曲点Ｐ２でゼロとなり、その後、変曲点Ｐ２から径方向内側に向かうにつれて徐々に正のリーン角の絶対値が大きくなる。上述したリーン角θ３は、この変曲点Ｐ２よりも径方向内側におけるリーン角である。

ブレード３１は、負圧面３１ｂが凹状に形成される湾曲部３７を備えている。この実施形態における湾曲部３７は、図３の断面において、中心線Ｃ１が負圧面３１ｂ側に向かって凹状に湾曲しており、ブレード３１自体が湾曲している。この実施形態における湾曲部３７は、最も翼端部３３側の変曲点である変曲点Ｐ１よりも軸線Ｏ１を中心とした径方向の内側に形成されている。

次に、上述したクリアランスフロー抑制翼部３４の作用を説明する。
図４は、図３の翼端部近傍の部分拡大図である。
図４に示すように、ブレード３１は、その翼端部３３付近の領域が、正圧面３１ａ側に倒れるように形成されている。そのため、コンプレッサーホイール８の回転時、ブレード３１の負圧面３１ｂ側では、負圧面３１ｂ付近を流れる二次流れＦ２が、負圧面３１ｂに沿って翼端部３３側に向かって流れやすくなる。この際、ブレード３１の揚力の方向が斜め上方を向く状態では、揚力が半径方向成分を持つこととなる。この状態において、二次流れＦ２が径方向外側に向かって流れ易くなる。つまり、ブレード３１は、負圧面３１ｂ近傍を流れる（言い換えれば、負圧面３１ｂ近傍で誘起される）二次流れＦ２が、負圧面３１ｂに沿って翼端部３３側に向かって流れるような流れ場を形成する。

このように二次流れＦ２が負圧面３１ｂに沿って翼端部３３に向かって流れることで、二次流れＦ２がクリアランスフローＦｃの流れに抗する成分および、径方向外側に押し込む成分を含むこととなり、クリアランスフローＦｃが縮流される。

一方で、正圧面３１ａ側においては、正圧面３１ａが斜め下方すなわち、軸線Ｏ１を中心とする径方向内側を向くこととなる。そのため、正圧面３１ａに衝突する流体は、この径方向内側に向かいやすくなり、これにより遠心力によって正圧面３１ａを翼端部３３に向かって、駆け上がるように流れようとする二次流れＦ２を抑制できる。そのため、隙間Ｓへ流入する流体を減少させることができる。なお、図４においても、コンプレッサーホイール８の回転する方向を白抜き矢印で示している。

したがって、上述した第一実施形態によれば、クリアランスフロー抑制翼部３４を備えることで、ブレード３１の周方向形状を変化させることなく、翼端部３３と内周面１９ａとのクリアランスフローＦｃを縮流させる方向に二次流れＦ２を流すことができる。その結果、ブレード３１の性能低下や損失増加することなしにクリアランスフローＦｃを効率よく低減することができる。

さらに、湾曲部３７によって負圧面３１ｂ側が凹状となるように湾曲させることでブレード３１の性能を向上しつつ、翼端部３３では、クリアランスフローＦｃを低減して、性能低下や損失増加を抑制することができる。

（第一実施形態の変形例）
クリアランスフロー抑制翼部３４の形状は、上述した第一実施形態の形状に限られない。次に、上述した第一実施形態の各変形例を図面に基づき説明する。これら各変形例の説明においては、第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。

（第一変形例）
図５は、この発明の第一実施形態の変形例における図３に相当する断面図である。
上述した第一実施形態においては、変曲点Ｐ１，Ｐ２を有する曲線状に中心線Ｃ１が形成されているクリアランスフロー抑制翼部３４を例示した。しかし、図５に示すように、第一実施形態のクリアランスフロー抑制翼部３４の曲線状の中心線Ｃ１を、直線の組合せからなる中心線Ｃ１Ｂに置き換えても良い。このクリアランスフロー抑制翼部３４Ｂにおいても、最も翼端部３３側に位置する変曲点Ｐ１でリーン角が負から正に転じるように形成されている。

（第二変形例）
図６は、この発明の第一実施形態の変形例における図３に相当する断面図である。
第一変形例においては、直線の組合せによりクリアランスフロー抑制翼部３４Ｂの中心線Ｃ１Ｂを構成する場合について説明した。しかし、図６に示す第二変形例のクリアランスフロー抑制翼部３４Ｃのように、直線と曲線とを組み合わせても良い。この第二変形例におけるクリアランスフロー抑制翼部３４Ｃは、翼端部３３に近い側の中心線Ｃ１Ｃが直線で形成される場合を例示している。図６中、中心線Ｃ１Ｃが直線の区間を「Ｓｔ」、曲線の区間を「Ｃｒ」で示している。

（第三、第四変形例）
図７は、この発明の第一実施形態の変形例における図３に相当する断面図である。図８は、この発明の第一実施形態の変形例における図３に相当する断面図である。
上述した第一実施形態では、正圧面３１ａと負圧面３１ｂとの両方が曲線によって形成される場合について説明した。しかし、図７に示す第三変形例のクリアランスフロー抑制翼部３４Ｄのように、正圧面３１ａを一直線状に形成し、負圧面３１ｂのみを曲線により形成しても良い。この図７に示すクリアランスフロー抑制翼部３４Ｄも、中心線Ｃ１Ｄのリーン角の変曲点を２つ（図７中、Ｐ１，Ｐ２）有している。この図７に示す第三変形例のブレード３１は、翼端部３３ほど回転方向（図７中、白抜き矢印で示す）の前方に位置するように、全体が傾斜して形成されている。これにより、正圧面３１ａが回転方向前方に向かって傾斜している。

さらに、第三変形例とは反対に、図８に示す第四変形例のクリアランスフロー抑制翼部３４Ｅのように、負圧面３１ｂを一直線状に形成し、正圧面３１ａのみを曲線により形成しても良い。図８に示すクリアランスフロー抑制翼部３４Ｅは、中心線Ｃ１Ｅのリーン角の変曲点を３つ（図８中、Ｐ１〜Ｐ３）有している。

（第二実施形態）
次に、この発明の第二実施形態のクリアランスフロー抑制翼部を図面に基づき説明する。この第二実施形態のクリアランスフロー抑制翼部は、ブレードの一部にクリアランスフロー抑制翼部が形成されている点でのみ第一実施形態と異なる。そのため、第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。

図９は、この発明の第二実施形態における図２に相当する子午線断面図である。
図９に示すように、この第二実施形態におけるブレード２３１は、第一実施形態のブレード３１と同様に、ディスク３０の軸線Ｏ１方向一方側を向く面３２に形成されるとともに、軸線Ｏ１の周方向に間隔をあけて複数形成されている。さらに、これらブレード２３１は、ディスク３０から離間するように延びるとともに、軸線Ｏ１を中心に放射状に配置されている。

ブレード２３１は、タービンホイール収容部１９の内周面１９ａと、そのブレード２３１の延びる方向で僅かな隙間Ｓを介して配置される翼端部３３を有している。この翼端部３３は、軸線Ｏ１方向における回転軸１８の一方側から他方側に向かうにつれて、軸線Ｏ１を中心とした径方向で外側に向かって湾曲するように形成されている。翼端部３３と、内周面１９ａとの隙間Ｓは、翼端部３３の延びる方向の全域で、一定の大きさとされている。

ブレード２３１は、隙間Ｓを通じてブレード２３１の正圧面３１ａから負圧面３１ｂに向かって流れるクリアランスフローを抑制するクリアランスフロー抑制翼部３４を備えている。この第二実施形態におけるブレード２３１は、スパンハイト７０％以上の領域（図９中、網掛けで示す領域）に、上述したリーン角が負となる領域を有している。この実施形態におけるブレード２３１のクリアランスフロー抑制翼部２３４のリーン角の変曲点Ｐ１は、スパンハイト７０％以上の領域に配置されている。変曲点Ｐ１においては、第一実施形態と同様に、翼端部３３から離間する方向でリーン角が負から正に転じる。

ここで、スパンハイトとは、スパン（翼幅）すなわち、翼端部３３側における翼型中心線の長さ方向におけるａ％の位置と、ディスクの面３２側における翼型中心線の長さ方向におけるａ％の位置とを結ぶ方向における高さ位置である。スパンハイトは、ディスクの面３２の位置が０％であり、翼端部３３の位置が１００％である。

したがって、上述した第二実施形態によれば、特にクリアランスフローへの影響が大きいスパンハイトが７０％以上の領域において、クリアランスフローを低減する方向に二次流れを流すことができる。その結果、効率よくクリアランスフローを低減することができる。

（第三実施形態）
次に、この発明の第三実施形態を図面に基づき説明する。上述した第一実施形態では、クリアランスフロー抑制翼部３４が、ブレード３１の全域に形成される場合について説明した。この第三実施形態は、クリアランスフロー抑制翼部３４が、ブレード３１の一部の領域に形成される点でのみ第一実施形態と異なる。そのため、上述した第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複する説明を省略する。

図１０は、この発明の第三実施形態における図２に相当する子午線断面図である。
図１０に示すように、この第三実施形態のブレード３３１は、第一実施形態のブレード３１と同様に、ディスク３０の軸線Ｏ１方向一方側を向く面３２に形成されるとともに、軸線Ｏ１の周方向に間隔をあけて複数形成されている。さらに、これらブレード３３１は、ディスク３０から離間するように延びるとともに、軸線Ｏ１を中心に放射状に配置されている。

ブレード３３１は、タービンホイール収容部１９の内周面１９ａと、そのブレード２３１の延びる方向で僅かな隙間Ｓを介して配置される翼端部３３を有している。この翼端部３３は、軸線Ｏ１方向における回転軸１８の一方側から他方側に向かうにつれて、軸線Ｏ１を中心とした径方向で外側に向かって湾曲するように形成されている。翼端部３３と、内周面１９ａとの隙間Ｓは、翼端部３３の延びる方向の全域で、一定の大きさとされている。

ブレード３３１は、隙間Ｓを通じてブレード３３１の正圧面３１ａから負圧面３１ｂに向かって流れるクリアランスフローを抑制するクリアランスフロー抑制翼部３３４を備えている。この第三実施形態におけるブレード３３１は、ブレード３３１の前縁３５から後縁３６までの流体が流れる方向において、一部に形成されている。

より具体的には、この第三実施形態においては、ブレード３３１の前縁３５を０％とすると、上述した流体が流れる方向で、後縁３６に向かって０％から４０％の範囲（図１０中、網掛けで示す）に形成されている。クリアランスフロー抑制翼部３３４は、上述した第一実施形態のクリアランスフロー抑制翼部３４と同様の構成であり、最も翼端部３３側に位置するリーン角の変曲点Ｐ１が、翼端部３３から離間する方向で負から正に転じるように形成されている。

したがって、上述した第三実施形態によれば、特にクリアランスフローが増加する翼の前縁から後縁に向かって０〜４０％の範囲におけるクリアランスフローを低減できる。その結果、効率よくクリアランスフローを低減することが可能となる。

この発明は、上述した各実施形態や各変形例に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各実施形態や各変形例に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、各実施形態や各変形例で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。

例えば、上述した第三実施形態においては、流体の流れる方向における前縁３５側にクリアランスフロー抑制翼部３３４を設ける場合について説明した。しかし、流体の流れる方向におけるクリアランスフロー抑制翼部３３４の配置は、第三実施形態の変形例の配置に限られず、前縁と後縁との間の少なくとも一部に形成されていればよい。また、後縁３６から前縁３５に向かう所定範囲にクリアランスフロー抑制翼部３３４を設けても良い。

上述した各実施形態においては、過給機が自動車用のターボチャージャーである場合について説明した。しかし、過給機は、自動車用に限られず、例えば、舶用ターボチャージャーであっても良い。更に、クリアランスフロー抑制翼部を過給機のコンプレッサーホイールに適用する場合について説明した。しかし、クリアランスフロー抑制翼部は、タービンホイールにも適用できる。この場合、上述したブレード３１，２３１，３３１の後縁３６が前縁となり、前縁３５が後縁となる。

また、この発明は、過給機以外の例えば、ガスタービン、蒸気タービン等の回転機械の動翼にも適用可能である。更に、上述した各実施形態においては、クリアランスフロー抑制翼部を遠心圧縮機や半径流タービンのインペラのブレードに設ける場合について例示した。しかし、軸流圧縮機や軸流タービンの動翼にも適用可能である。
さらに、上述した各実施形態および各変形例は、適宜組み合わせて用いても良い。

この発明は、回転機械翼、過給機、および、これらの流れ場の形成の方法に適用可能である。この発明によれば、性能低下や損失増加することなしにクリアランスフローを効率よく低減することが可能となる。

１…過給機 ２…コンプレッサー部 ３…タービン部 ４…軸受部 ６…エンジン ７…シリンダー ８…コンプレッサーホイール ９…コンプレッサーハウジング １０…ホイール収容部 １１…導入部 １２…排出部 １３…導入流路 １４…インテークマニホールド １５…排出通路 １６…タービンホイール １７…タービンハウジング １８…回転軸 １８ａ…第一端部 １８ｂ…第二端部 １９…タービンホイール収容部 １９ａ…内周面 ２０…排気導入部 ２０ａ…排気導入流路 ２１…排気排出部 ２１ａ…排気排出通路 ３０…ディスク ３１，２３１，３３１…ブレード ３１ａ…正圧面 ３１ｂ…負圧面 ３２…面 ３３…翼端部 ３４，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ，３４Ｅ，２３４，３３４…クリアランスフロー抑制翼部 ３５…前縁 ３６…後縁 ３７…湾曲部 中心線…Ｃ１，Ｃ１Ｂ，Ｃ１Ｃ，Ｃ１Ｄ，Ｃ１Ｅ

Claims (10)

1. リーン角が変曲点を一つ以上有し、かつ正圧面から負圧面に向かう方向を正方向としたときに、最も翼端側に位置するリーン角の変曲点が前記翼端から離間する方向で負から正に転じるように形成されたクリアランスフロー抑制翼部を備える回転機械翼。
2. 前記最も翼端側に位置するリーン角の変曲点は、
   スパンハイトが７０％以上の領域に少なくとも形成されている請求項１に記載の回転機械翼。
3. 前記クリアランスフロー抑制翼部は、翼の前縁から後縁の間の少なくとも一部に形成されている請求項１に記載の回転機械翼。
4. 前記クリアランスフロー抑制翼部は、
   翼の前縁から後縁に向かって０〜４０％の範囲に形成されている請求項３に記載の回転機械翼。
5. 少なくとも一部の前記負圧面が凹状に形成される湾曲部を備える請求項１から４の何れか一項に記載の回転機械翼。
6. 前記正圧面又は前記負圧面が直線状に形成されている請求項１から４の何れか一項に記載の回転機械翼。
7. 請求項１から６の何れか一項に記載の回転機械翼を備える過給機。
8. 回転時に、負圧面近傍を流れる二次流れが、前記負圧面に沿って翼端側に向かって流れるような流れ場を形成する回転機械翼。
9. 回転機械翼の負圧面近傍を流れる二次流れが、前記負圧面に沿って前記回転機械翼の翼端側に向かって流れるように流れ場を形成する回転機械翼の流れ場の形成方法。
10. 円盤状に形成されたディスクと前記ディスクの周方向に間隔をあけて複数形成されたブレードとを有するコンプレッサーホイールと、
    前記コンプレッサーホイールを収容するコンプレッサーハウジングと、
    タービンホイールと、
    前記タービンホイールを収容するタービンハウジングと、
    を備えた過給機において、
    前記コンプレッサーホイールの回転時において、前記ブレードの負圧面近傍で誘起された二次流れが前記負圧面に沿って前記ブレードの翼端側に向かって流れる流れ場を形成する過給機の流れ場の形成方法。

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