WO2005054681A1

WO2005054681A1 - 圧縮機のインペラ

Info

Publication number: WO2005054681A1
Application number: PCT/JP2004/017916
Authority: WO
Inventors: Hirotaka Higashimori; Hiroshi Kuma; Kunio Sumida; Toru Suita
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.
Priority date: 2003-12-03
Filing date: 2004-12-02
Publication date: 2005-06-16
Also published as: EP1707824A1; US20070134086A1; KR20060086960A; EP1707824A4

Abstract

ハブの表面に発生する境界層の局部集中を防止するとともに境界層の厚みを低減させることにより、圧縮機の高効率化を図ることを目的とする。複数枚のブレードと、これら複数枚のブレードの根元部に配置されるハブとを有し、流体が流れる前記ハブの表面の少なくとも一部が回転軸線に対して傾斜した圧縮機のインペラであって、前記ハブの表面に、流体の流れにより生じる境界層の厚みを低減させる境界層低減部が設けられている。

Description

明細書

圧縮機のインペラ

技術分野

[0001] 本発明は遠心圧縮機ゃ斜流圧縮機のインペラ、たとえば航空用ガスタービン、舶用過給機、自動車用過給機などに用いられる遠心圧縮機ゃ斜流圧縮機のインペラに関するものである。

背景技術

[0002] 従来、遠心圧縮機ゃ斜流圧縮機に用いられるインペラのハブ表面にっ、てはあまり注目して研究がなされておらず、インペラのハブ表面上に工夫が施されるというようなことは今までな力つた (たとえば、特許文献 1参照)。

特許文献 1 :特開昭 55-35173号公報

発明の開示

[0003] そこで、本出願の発明者らは、回転するインペラのハブ面に注目して研究を進めることとし、その結果、ハブ面上で次のような現象が起きていることがわ力つてきた。たとえば、図 14 (a)に示す遠心圧縮機のインペラ 100では、インペラ入口部 101から流入した流れに、インペラ 100のブレード 11により回転軸線 C周りの旋回速度が与えられる際、この流れに遠心力 F1が作用することとなる。この遠心力 F1はハブ面 12 cに対して垂直な方向およびこの垂直な方向と直交する方向に分けることができ、ハブ面 12cに対して垂直な方向に作用する力 F2は、流れをハブ面 12cから剥がす方向に作用しており、これにより、流れの境界層が拡大して（あるいはひどい場合にはハブ面近傍で流れが逆流したり、流れがハブ面 12cから剥離して）、インペラ内部の損失が増加し、遠心圧縮機 100の効率の低下を招、て、ると、うことがわ力つてきたなお、インペラ出口部 102では遠心力 F1の方向とハブ面 12c接線の方向とがー致する（すなわち、ハブ面に対して垂直な方向に作用する力 F2は 0 (零）となる）ので、流れをハブ面 12cから剥がす方向に作用する力はなくなる。

また、図において符号 12, 12a, 12b, LE, TE,および Bはそれぞれ、ハブ、ハブの小径部、ハブの大径部、ブレード 11の前縁、ブレード 11の後縁、および境界層の拡大が特に著しい領域 (すなわち、境界層の厚みが著しく増加する領域)を示している。

[0004] また、図 14 (b)に示す斜流圧縮機のインペラ 200でも同様の現象が起きており、特に斜流圧縮機では、流れをハブ面 12cから剥がそうとする力 F2が、ハブ面 12cが傾斜するインペラ出口部 102まで作用するため、インペラ出口部 102まで境界層拡大による流速歪みが残り、インペラ出口部 102での損失が増加し、斜流圧縮機 200の効率の低下を招ヽて、ると、うことがわかってきた。

[0005] 本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、ハブの表面に発生する境界層の局部集中を防止するとともに境界層の厚みを低減させることにより、圧縮機の高効率化を図ることを目的とする。

[0006] 本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。

本発明による圧縮機のインペラは、複数枚のブレードと、これら複数枚のブレードの根元部に配置されるハブとを有し、流体が流れる前記ハブの表面の少なくとも一部が回転軸線に対して傾斜した圧縮機のインペラであって、前記ハブの表面に、流体の流れにより生じる境界層の厚みを低減させる境界層低減部が設けられている。

このような圧縮機のインペラによれば、ハブの表面 (ハブ面）に設けられた境界層低減部によりハブの表面に形成される境界層の局部集中が防止されるとともに、境界層低減部を有して、な、インペラよりも境界層の厚みが減少することとなる。

[0007] 本発明による圧縮機のインペラは、前記境界層低減部が、流体の流れに作用する遠心力が流体の流れを前記ハブの表面力剥がす方向に作用する部位に設けられていることが好ましい。

このような圧縮機のインペラによれば、比較的大きな遠心力が作用するとともに、ィンペラの回転軸線に対して傾斜角を有するハブの表面、すなわち、インペラの回転軸線力ある程度の距離を有する傾斜したノ、ブの表面上に境界層低減部が設けられていることが好ましい。

[0008] 本発明による圧縮機のインペラは、前記境界層低減部が、当該インペラの入口端力出口端までの長さの、インペラの入口端力約 1Z4の位置よりも下流側に設けられていることが好ましい。

このような圧縮機のインペラによれば、インペラの入口端力所定距離離間した位置に境界層低減部の始点が位置することとなる。すなわち、インペラの入口端から下流側にかけて暫くの間、境界層低減部は設けられていないことになる。

[0009] 本発明による圧縮機のインペラは、前記境界層低減部が、前記ハブの表面に対して垂直方向に突出する凸部として形成されて、ることが好ま、。

このような圧縮機のインペラによれば、ハブの表面に対して垂直な方向に作用する力（F2)によって、凸部の表面にハブの表面力ブレード間に形成された流路に向かう流れ (以下、「2次流れ」という）が発生することとなる。ハブの表面あるいは凸部の表面に形成された境界層は、この 2次流れによりブレード間に形成された流路の方に移動していくとともに、この流路を流れる主流に引きずられて（吸引されて)この主流とともに下流側に運び去られることとなる。

[0010] 本発明による圧縮機のインペラは、前記凸部が、前記ブレード間において前記ブレ一ドの翼面に沿って形成された少なくとも一本の小翼として設けられていることが好ましい。

このような圧縮機のインペラによれば、主流の流れを妨げることなくかつ損失の発生が最小限となるように形成された、上記凸部よりも大きな表面積を有する小翼の表面上に 2次流れが発生することとなり、ハブの表面あるいは小翼の表面に形成された境界層が、流路を流れる主流によってより多く下流側に運ばれていく。

[0011] 本発明による圧縮機のインペラは、前記小翼の高さが、前記ブレードの高さの約 1 Z10—約 1Z2に設定されて、ることが好ま、。

このような圧縮機のインペラによれば、小翼の先端が流体の主流中に入り込む格好となるので、小翼の表面に生じた 2次流れ力ブレード間を通過する主流内に確実かつ効果的に導かれ、境界層の厚みがより低減されることとなる。

[0012] 本発明による圧縮機のインペラは、前記小翼間の最大距離が、前記ハブの表面に、流体の流れにより生じる境界層の厚みの 2倍よりも大きくなるように設定されて!、ることが好ましい。

このような圧縮機のインペラによれば、小翼と小翼との間隔力流体の流れによりハブの表面に生じる境界層の厚みの 2倍よりも大きくなるように形成されており、小翼と小翼との間を流体の主流が通過するようになるので、小翼の表面に生じた 2次流れと流体の主流との合流が促進され、境界層の厚みがより一層低減されることとなる。

[0013] 本発明による圧縮機のインペラは、遠心圧縮機のインペラであり、前記境界層低減部が、前記ハブ面に対して垂直な方向に作用する力がゼロとなる位置まで設けられていることが好ましい。

このような圧縮機のインペラによれば、境界層低減部が、流体の流れに作用する遠心力が流体の流れを前記ハブの表面力剥がす方向に作用する部位、すなわち、当該インペラの入口端から出口端までの長さの、インペラの入口端力約 1Z4の位置から、ハブ面に対して垂直な方向に作用する力がゼロとなる位置まで設けられており、これによりハブ面近くに形成された境界層の厚み力ハブ面の全体にわたって低減される。

[0014] 本発明による圧縮機のインペラは、前記境界層低減部が、前記ハブ面に対して垂直な方向に作用する力がゼロとなる位置力さらに下流側にも延設されていることが好ましい。

このような圧縮機のインペラによれば、境界層低減部が、ハブ面に対して垂直な方向に作用する力がゼロとなる位置力さらに下流側に延長して設けられているので、この延長された境界層低減部に沿って境界層がインペラの半径方向外側に放出され、境界層の厚みがさらに低減される。

[0015] 本発明による圧縮機のインペラは、前記境界層低減部が、当該インペラの出口端まで設けられて、ることが好まし、。

このような圧縮機のインペラによれば、境界層低減部が、インペラ出口端まで延長して設けられているので、この延長された境界層低減部に沿って境界層がインペラの半径方向外側に放出され、境界層の厚みがより一層低減される。

また、境界層低減部のインペラ出口端力も流出した流体は、下流側に設けられたディフューザに最短距離で到達することとなるので、遠心圧縮機全体における流体の流速歪みによる損失が低減される。

[0016] 本発明による圧縮機のインペラは、斜流圧縮機のインペラであり、前記境界層拡大防止部が、当該インペラの出口端まで設けられていることが好ましい。

このような圧縮機のインペラによれば、境界層低減部が、流体の流れに作用する遠心力が流体の流れを前記ハブの表面力剥がす方向に作用する部位、すなわち、当該インペラの入口端から出口端までの長さの、インペラの入口端力約 1Z4の位置から、インペラの出口端まで設けられており、これによりハブ面近くに形成された境界層の厚みが、ハブ面の全体にわたって低減される。

[0017] 本発明による圧縮機のインペラは、複数枚のブレードと、これら複数枚のブレードの根元部に配置されるハブとを有し、流体が流れる前記ハブの表面の少なくとも一部が回転軸線に対して傾斜した圧縮機のインペラであって、前記ハブの表面に、流体の流れにより生じる境界層の拡大を防止する境界層拡大防止部が設けられたものであつても良い。

このような圧縮機のインペラによれば、ハブの表面 (ハブ面）に設けられた境界層拡大防止部によりハブの表面に形成される境界層の拡大が防止され、境界層拡大防止部を有して、な、インペラよりも境界層の厚みが減少することとなる。

なお、流体が流れるハブの表面の少なくとも一部が回転軸線に対して傾斜したインペラを具備する圧縮機としては、遠心圧縮機および斜流圧縮機がある。

[0018] 本発明による圧縮機のインペラは、前記境界層拡大防止部が、流体の流れに作用する遠心力が流体の流れを前記ハブの表面力剥がす方向に作用する部位に設けられていることが好ましい。

このような圧縮機のインペラによれば、比較的大きな遠心力が作用するとともに、ィンペラの回転軸線に対して傾斜角を有するハブの表面、すなわち、インペラの回転軸線力ある程度の距離を有する傾斜したノ、ブの表面上に境界層拡大防止部が設けられている。

[0019] 本発明による圧縮機のインペラは、前記境界層拡大防止部が、当該インペラの入口端から出口端までの長さの、インペラの入口端力約 1Z4の位置よりも下流側に設けられて、ることが好ま U、。

このような圧縮機のインペラによれば、インペラの入口端力所定距離離間した位置に境界層拡大防止部の始点が位置することとなる。すなわち、インペラの入口端から下流側にかけて暫くの間、境界層拡大防止部は設けられていないことになる。

[0020] 本発明による圧縮機のインペラは、前記境界層低減部は、複数本の溝からなることが好ましい。

このような圧縮機のインペラによれば、ハブ面近くをハブ面に沿って流れる流れが溝の山部を越えて隣接する溝の谷部に流れ込んだり、あるいは溝の山部を越えて隣接する溝の上方に向けて斜めに進んでいったりすることとなり、ハブ面近くの流れが舌 Lされることとなる。

[0021] 本発明による圧縮機のインペラは、前記複数本の溝が、前記ブレード間において前記ブレードの翼面に沿って直線状に形成されていることが好ましい。

このような圧縮機のインペラによれば、ハブ面近くをハブ面に沿って流れる流れが溝の山部を越えて隣接する溝の谷部に流れ込んだり、あるいは溝の山部を越えて隣接する溝の上方に向けて斜めに進んでいったりすることとなり、ハブ面近くをノ、ブ面に沿って流れる流れに乱れが生じ、境界層の拡大または流れの剥離が防止される。

[0022] 本発明による圧縮機のインペラは、前記直線状の溝が、上流側から下流側にかけて複数の領域に分割されて、ることが好ま、。

[0023] 本発明による圧縮機のインペラは、前記複数本の溝が、前記ブレード間において平面視波形に形成されて、ることが好ま、。

このような圧縮機のインペラによれば、溝の山部を越えて隣接する溝の谷部に流れ込んだり、あるいは溝の山部を越えて隣接する溝の上方に向けて斜めに進む流れの方向と、溝の山部とのなす角がより大きくなる部分ができるため、その部分ではハブ面近くをハブ面に沿って流れる流れにより強い乱れが生じて、境界層の拡大または流れの剥離がより防止されることとなる。

[0024] 本発明による圧縮機のインペラは、前記複数本の溝が、前記ブレード間において平面鋸歯形に形成されて！ヽることが好まヽ。このような圧縮機のインペラによれば、溝の山部を越えて隣接する溝の谷部に流れ込んだり、あるいは溝の山部を越えて隣接する溝の上方に向けて斜めに進む流れの方向と、溝の山部とのなす角がより大きくなる部分ができるとともに、このような部分をより多く形成させることができるので、ハブ面近くをノヽブ面に沿って流れる流れにより強い乱れが生じて、境界層の拡大または流れの剥離がより一層防止されることとなる

[0025] 本発明による圧縮機のインペラは、前記複数本の溝が、前記ブレード間において一側のブレードから他側のブレードにかけて流路を斜めに横切るように形成された複数本の溝と、これら溝と交差するように形成されるとともに、他側のブレードから一側のブレードにかけて流路を斜めに横切るように形成された複数本の溝とからなることが好ましい。

このような圧縮機のインペラによれば、複数個の突起が形成されることとなり、ハブ面近くをハブ面に沿つて流れる流れがこれら突起に衝突したり、あるいはこれら突起を越えて隣接する溝の谷部に流れ込んだり、あるいはこれら突起を越えて隣接する溝の上方に向けて斜めに進んでいったりすることとなり、ハブ面近くをノ、ブ面に沿つて流れる流れに乱れが生じ、境界層の拡大または流れの剥離が防止される。

[0026] 本発明による圧縮機のインペラは、前記複数本の溝が、前記ブレード間において当該インペラの回転軸線を中心とする同心円上に形成されていることが好ましい。このような圧縮機のインペラによれば、ハブ面近くをハブ面に沿って流れる流れのすべてが溝の山部を越えて隣接する溝の谷部に流れ込んだり、あるいは溝の山部を越えて隣接する溝の上方に向けて斜めに進んでいったりすることとなり、ハブ面近くをノ、ブ面に沿って流れる流れにより強い乱れが生じて、境界層の拡大または流れの剥離が防止される。

[0027] 本発明による圧縮機のインペラは、前記境界層低減部は、複数個の凹凸力なることが好ましい。

このような圧縮機のインペラによれば、ハブ面近くをノヽブ面に沿って流れる流れがこれら凸部に衝突したり、あるいはこれら凸部を越えて隣接する凹部に流れ込んだり、あるいはこれら凸部を越えて隣接する凸部ゃ凹部の上方に向けて斜めに進んでいつたりすることとなり、ハブ面近くをノ、ブ面に沿って流れる流れに乱れが生じ、境界層の拡大または流れの剥離が防止される。

[0028] 本発明による圧縮機のインペラは、前記複数個の凹凸はそれぞれ、平面視円形に形成されてヽることが好まヽ。

このような圧縮機のインペラによれば、ハブ面に容易に加工することのできる半球状の凹凸が形成されている。

[0029] 本発明による圧縮機のインペラは、前記溝又は凹凸の最大深さが、好ましくは当該インペラの外径の 0. 3%以上 2. 0%以下、より好ましくは 0. 5%以上 2. 0%以下である。

このような圧縮機のインペラによれば、たとえば、インペラの外径が 100mmのものであれば、溝の最大深さが 0. 3mm— 2. Omm、好ましくは 0. 5mm— 2. Ommで形成されることとなり、肖 IJり加工によって作り出されたインペラのハブ面に残る加工跡の溝 (一般的にインペラの外径の 0. 2%程度の幅と最大深さを有するもの）よりも深くかつ幅の広、溝が形成される。

[0030] 本発明による圧縮機のインペラは、遠心圧縮機のインペラであり、前記境界層拡大防止部が、前記ハブ面に対して垂直な方向に作用する力がゼロとなる位置まで設けられていることが好ましい。

このような圧縮機のインペラによれば、境界層拡大防止部が、流体の流れに作用する遠心力が流体の流れを前記ハブの表面力剥がす方向に作用する部位、すなわち、当該インペラの入口端力も出口端までの長さの、インペラの入口端力も約 1Z4 の位置から、ハブ面に対して垂直な方向に作用する力がゼロとなる位置まで設けられており、これによりハブ面近くをノヽブ面に沿って流れる流れに乱れが生じ、境界層の拡大または流れの剥離がハブ面の全体にわたって防止される。

[0031] 本発明による圧縮機のインペラは、斜流圧縮機のインペラであり、前記境界層拡大防止部が、当該インペラの出口端まで設けられていることが好ましい。

このような圧縮機のインペラによれば、境界層拡大防止部が、流体の流れに作用する遠心力が流体の流れを前記ハブの表面力剥がす方向に作用する部位、すなわち、当該インペラの入口端力も出口端までの長さの、インペラの入口端力も約 1Z4 の位置から、出口端まで設けられており、これによりハブ面近くをノ、ブ面に沿って流れる流れに乱れが生じ、境界層の拡大または流れの剥離がハブ面の全体にわたつて防止される。

[0032] 本発明による圧縮機は、上記インペラのいずれか一つを具備してなる。

このような圧縮機によれば、ハブの表面に発生する境界層の局部集中が防止するとともに、境界層の厚みを低減する境界層低減部が設けられたインペラ、またはハブの表面に形成される境界層の拡大を防止する境界層拡大防止部を有するインペラが具備されている。

[0033] 本発明によれば、以下の効果を奏する。

境界層低減部によりハブの表面に発生する境界層の局部集中を防止することができるとともに、境界層の厚みを低減させることができる。

また、境界層低減部が設けられたインペラを採用することにより、境界層の局部集中を防止することができるとともに、境界層の厚みを低減させることができ、インペラ内部の損失を低減させることができて、圧縮機の圧縮効率の向上を図ることができる。境界層拡大防止部によりハブ面近くをハブ面に沿って流れる流れに乱れが生じ、境界層の拡大または流れの剥離を防止することができる。

また、境界層拡大防止部が設けられたインペラを採用することにより、インペラ内部の損失を低減させることができ、圧縮機の圧縮効率の向上を図ることができる。図面の簡単な説明

[0034] [図 l] (a)—（c)は本発明によるインペラの第 1実施形態を示す図であって、（a)は要部斜視図、（b)は (a)の I I矢視断面図、（c)は (a)の II II矢視断面図である。

[図 2] (a)および (b)は本発明によるインペラの第 2実施形態を示す図であって、 (a) は要部斜視図、（b)は (a)の III ΠΙ矢視断面図である。

[図 3]本発明によるインペラの第 3実施形態を示す要部斜視図である。

[図 4]本発明によるインペラの第 4実施形態を示す要部斜視図である。

[図 5]本発明によるインペラの第 5実施形態を示す要部斜視図である。

[図 6] (a)および (b)は本発明によるインペラの第 5実施形態を示す図であって、 (a) は図 5の a— a矢視断面図、（b)は図 5の b— b矢視断面図である。 [図 7]本発明によるインペラの第 6実施形態を示す要部斜視図である。

[図 8] (a)および (b)は本発明によるインペラの第 7実施形態を示す図であって、 (a) は要部斜視図、（b)は境界層拡大防止部の平面図である。

[図 9] (a)および (b)は本発明によるインペラの第 8実施形態を示す図であって、 (a) は要部斜視図、（b)は境界層拡大防止部の平面図である。

[図 10] (a)および (b)は本発明によるインペラの第 9実施形態を示す図であって、 (a) は要部斜視図、（b)は (a)の c c矢視断面図である。

[図 11]本発明によるインペラの第 10実施形態を示す要部斜視図である。

[図 12] (a)および (b)は本発明によるインペラの第 11実施形態を示す図であって、 (a

)は要部斜視図、（b)は (a)の d— d矢視断面図である。

[図 13] (a)および (b)は図 6 (b)と同様の図であって、境界層拡大防止部である溝の他の断面形状を示す図である。

[図 14] (a)および (b)は従来のインペラの問題点を説明するための図であって、 (a) は遠心圧縮機のインペラの断面図、 (b)は斜流圧縮機のインペラの断面図である。発明を実施するための最良の形態

[0035] 以下、本発明による圧縮機のインペラの第 1実施形態について、図 1 (a)—図 1 (c) を参照しながら説明する。なお、本実施形態のインペラは遠心圧縮機に適用された場合の具体例を示してヽる。

図 1 (a)は本実施形態に係るインペラ 10の要部斜視図であって、インペラ 10の入口側の端部を省略した図である。また、図 1 (b)は図 1 (a)の I I矢視断面図であり、図

1 (c)は図 1 (a)の Π-Π矢視断面図である。

[0036] 図 1 (a)—図 1 (c)に示すように、本実施形態に係るインペラ 10は、複数枚のブレード 11と、これらブレード 11の根元部 Rに配置されるハブ 12とを主たる要素として構成されたものである。

ブレード 11はそれぞれ、ハブ 12の小径側端部 12aにその前縁 LEが位置するとともに、ハブ 12の大径側端部 12bにその後縁 TEが位置するようにハブ 12の表面上に設けられている（図 14 (a)参照)。

[0037] ハブ面（ハブの表面） 12cの、遠心力 F1 (図 14 (a)参照）がハブ面 12cに対して垂直に作用する領域、たとえば、インペラ入口端力も出口端までの長さのうち、入口側の約 1Z4の位置（図 1 (a)において中央に位置する小翼 13aの最も上流側の位置（起点））力もハブ面 12cに対して垂直な方向に作用する力 F2が 0となる位置（図 1 (a) において小翼 13a, 13bの最も下流側の位置（終点））までの領域で、かつブレード 1 1とブレード 11との間に位置する領域には、ブレード 11の翼面（あるいはブレード 11 の根本部 R)に沿って小翼 (境界層低減部；凸部） 13a, 13bが、たとえば 3本設けられている。

[0038] 図 1 (a)に示すように、これら 3本の小翼 13a, 13bのうち中央に位置する小翼（すなわち、真ん中に位置する小翼） 13aは、インペラ入口端から出口端までの長さのうち、入口側の約 1Z4の位置からハブ面 12cに対して垂直な方向に作用する力 F2が 0となる位置までの領域で、かつブレード 11間の略中央部に設けられている。

また、この小翼 13aの両脇に位置する小翼 13bは、インペラ入口端から出口端までの長さのうち、入口側の約 1Z2の位置力ハブ面 12cに対して垂直な方向に作用する力 F2が 0となる位置までの領域で、かつブレード 11と小翼 13aとの略中央部に設けられている。

[0039] これら小翼 13a, 13bの断面形状はそれぞれ、図 1 (b)および図 1 (c)に示すように、ハブ面 12cから離れていくにしたがって漸次細くなるように形成されている。また、これら小翼 13a, 13bの前縁および後縁もまた、上流側および下流側にかけてそれぞれ漸次細くなるように形成されて、る。

[0040] これら小翼 13a, 13bの高さ（すなわち、ハブ面 12cから小翼 13a, 13bの先端までの最短距離) hは、ブレード 11の同じ半径方向位置における高さ Hの約 1Z10—約 1 /2となるように形成されて!、る。

また、小翼 13aと小翼 13bとの間隔 (すなわち、小翼 13aの先端と小翼 13bの先端との間の最短距離) Wは、流体の流れによりハブ表面 12cに生じる境界層 BLの厚み δ の 2倍よりも大きくなるように形成されて!、る。

[0041] このように、ハブ面 12cの、遠心力 F1 (図 14 (a)参照）がハブ面 12cに対して垂直に作用する領域に、ブレード 11の翼面に沿って小翼 13a, 13bを設けることにより、小翼 13a, 13bの表面上に、ハブ面 12cに対して略垂直の方向（図中の白抜き矢印の方向）に 2次流れが生じる。ハブ面 12cおよび小翼 13a, 13b上の境界層 BLは、この 2次流れに引きずられて（のって）ブレード 11間に形成された流路、すなわち、ブレード 11間を通過する流体の主流の方に導かれていき、最終的に流体の主流と合流して下流側に流れていくこととなるので、境界層 BLの局部集中を防止することができるとともに、境界層 BLの厚み δを低減させることができる。

また、小翼 13a, 13bの高さ h力ブレード 11の同じ半径方向位置における高さ Hの約 1Z10—約 1Z2となるように形成されているので、小翼 13a, 13bの表面に生じた 2次流れを、ブレード 11間を通過する主流内に確実かつ効果的に導くことができて、境界層 BLの厚み δをさらに低減させることができる。

さらに、小翼 13aと小翼 13bとの間隔 W力流体の流れによりハブ表面 12cに生じる境界層 BLの厚み δの 2倍よりも大きくなるように形成されており、小翼 13aと小翼 13b との間を流体の主流が通過するようになるので、小翼 13a, 13bの表面に生じた 2次流れと流体の主流との合流が促進され、境界層 BLの厚 δみをより一層低減させることがでさる。

さらにまた、小翼 13a, 13bの前縁および後縁力上流側および下流側にかけてそれぞれ漸次細くなるように形成されているので、流体の主流がこれら小翼 13a, 13b の前縁に衝突するとき、あるいはこれら小翼 13a, 13bの後縁から離れていくときに生じる渦損失を最小限にすることができる。

さらにまた、小翼 13a, 13bの先端力ハブ面 12cから離れていくにしたがって漸次細くなるように形成されているので、小翼 13a, 13bの表面に生じた 2次流れがこれら小翼 13a, 13bの先端力も離れていくときに生じる渦損失を最小限にすることができる図 2 (a)および図 2 (b)を用いて本発明による圧縮機のインペラの第 2実施形態について説明する。図 2 (a)は前述した図 1 (a)と同様の図で、インペラ 20の入口側の端部を省略した図である。また、図 2 (b)は図 2 (a)の III III矢視断面図である。

本実施形態におけるインペラ 20は、境界層低減部（凸部）としての小翼 23すべての起点が、前述した第 1実施形態の小翼 13aの起点と同 Cf立置に設けられて、るとともに、小翼 23すべての終点が、前述した第 1実施形態の小翼 13a, 13bの終点よりも下流側、すなわち、出口端側に延長して設けられているという点で第 1実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第 1実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略し、小翼 23についてのみ説明すること〖こする。

なお、第 1実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。

[0043] ハブ面（ハブの表面） 12cの、インペラ入口端から出口端までの長さのうち、入口側の約1 4の位置（図2 ( において小翼 23の最も上流側の位置 (起点））から出口側の約 1Z5の位置（図 2 (a)にお、て小翼 23の最も下流側の位置（終点） )までの領域で、かつブレード 11とブレード 11との間に位置する領域には、ブレード 11の翼面（あるいはブレード 11の根本部 R)に沿って小翼 23力たとえば 3本設けられている。

[0044] これら小翼 23の断面形状はそれぞれ、第 1実施形態同様、ハブ面 12cから離れて V、くにしたがって漸次細くなるように形成されて！、る。

また、これら小翼 23の前縁および後縁もまた、第 1実施形態同様、上流側および下流側にかけてそれぞれ漸次細くなるように形成されている（図 1 (b)および図 1 (c)参照)。

[0045] これら小翼 23の高さ（すなわち、ハブ面 12cから小翼 23の先端までの最短距離) h は、前述した第 1実施形態同様、ブレード 11の同じ半径方向位置における高さ Hの約 1Z10—約 1Z2となるように形成されている。

また、小翼 23と小翼 23との間隔（すなわち、一の小翼 23の先端とこの一の小翼 23 に隣接する小翼 23の先端との間の最短距離) Wは、前述した第 1実施形態同様、流体の流れによりハブ表面 12cに生じる境界層 BLの厚み δの 2倍よりも大きくなるように形成されている。

[0046] このような小翼 23を設けることにより、前述した第 1実施形態と同様の作用効果を得ることがでさる。

また、小翼 23すべての起点力インペラ入口端から出口端までの長さのうち、入口側の約 1Z4の位置、すなわち、前述した第 1実施形態の小翼 13aの起点と同じ位置とされているので、前述した第 1実施形態のものよりも小翼 23の表面積が増加し、これに伴って 2次流れが増加して、境界層 BLの集中をさらに防止することができるとともに、境界層 BLの厚み δをさらに低減させることができる。

さらに、小翼 23すべての終点が、インペラ入口端から出口端までの長さのうち、出口側の約 1Z5の位置、すなわち、前述した第 1実施形態の小翼 13a, 13bの終点よりも下流側（出口端側）に延長して設けられているので、この延長された小翼 23の表面に沿って境界層 BLがインペラ 20の半径方向外側に放出されることとなって、境界層 BLの厚み δをより一層低減させることができる。

[0047] 図 3を用いて本発明による圧縮機のインペラの第 3実施形態について説明する。図 3は前述した図 1 (a)および図 2 (a)と同様の図で、インペラ 30の入口側の端部を省略した図である。

本実施形態におけるインペラ 30は、境界層低減部（凸部）としての小翼 33すべての終点が、インペラ 30の出口端まで延長して設けられているという点で第 2実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第 2実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略し、小翼 33についてのみ説明することにする。

なお、第 1実施形態および第 2実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。

[0048] ハブ面（ハブの表面） 12cの、インペラ入口端から出口端までの長さのうち、入口側の約 1Z4の位置（図 3において小翼 33の最も上流側の位置 (起点） )から出口端までの領域で、かつブレード 11とブレード 11との間に位置する領域には、ブレード 11の翼面（あるいはブレード 11の根本部 R)に沿って小翼 33力たとえば 3本設けられている。

[0049] これら小翼 33の断面形状はそれぞれ、第 1実施形態同様、ハブ面 12cから離れて V、くにしたがって漸次細くなるように形成されて！、る。

また、これら小翼 33の前縁および後縁もまた、第 1実施形態同様、上流側および下流側にかけてそれぞれ漸次細くなるように形成されている（図 1 (b)および図 1 (c)参照)。

[0050] これら小翼 33の高さ（すなわち、ハブ面 12cから小翼 33の先端までの最短距離) h は、前述した第 1実施形態同様、ブレード 11の同じ半径方向位置における高さ Hの約 ΐΖΐο—約 1Z2となるように形成されている。

また、小翼 33と小翼 33との間隔（すなわち、一の小翼 33の先端とこの一の小翼 33 に隣接する小翼 33の先端との間の最短距離) Wは、前述した第 1実施形態同様、流体の流れによりハブ表面 12cに生じる境界層 BLの厚み δの 2倍よりも大きくなるように形成されている。

[0051] このような小翼 33を設けることにより、前述した第 1実施形態と同様の作用効果を得ることがでさる。

また、小翼 33すべての終点力インペラ出口端まで延長して設けられているので、この延長された小翼 33の表面に沿って境界層がインペラ 30の半径方向外側に放出されることとなって、境界層 BLの厚み δをより一層低減させることができる。

さらに、小翼 33すべての終点が、インペラ出口端まで延長して設けられていることにより、小翼 33の後縁から流出した流体は、下流側に設けられたディフューザに最短距離で到達することとなるので、遠心圧縮機全体における流体の流速歪みによる損失を低減させることができる。

[0052] 図 4を用いて本発明による圧縮機のインペラの第 4実施形態について説明する。図 4は前述した図 l (a)、図 2 (a)、および図 3と同様の図で、インペラ 40の入口側の端部を省略した図である。

本実施形態におけるインペラ 40は、斜流圧縮機に適用されるものであって、図 l (a )一図 1 (c)に示す境界層低減部（凸部）としての小翼 13a, 13bと同様の小翼力ハブ面 12cに形成されているものである。

[0053] 図 4に示すように、本実施形態に係るインペラ 40は、複数枚のブレード 11と、これらブレード 11の根元部 Rに配置されるハブ 12とを主たる要素として構成されたものである。

ブレード 11はそれぞれ、ハブ 12の小径側端部 12aにその前縁 LEが位置するとともに、ハブ 12の大径側端部 12bにその後縁 TEが位置するようにハブ 12の表面上に設けられている（図 14 (b)参照)。

[0054] ハブ面（ハブの表面） 12cの、遠心力 F1 (図 14 (b)参照）がハブ面 12cに対して垂直に作用する領域、たとえば、インペラ入口端力も出口端までの長さのうち、入口側の約 1Z4の位置（図 4にお、て中央に位置する小翼の最も上流側の位置 (起点） )からインペラの出口端（図 4において小翼の最も下流側の位置 (終点)）までの領域で、かつブレード 11とブレード 11との間に位置する領域には、ブレード 11の翼面（ある!/ヽはブレード 11の根本部 R)に沿って小翼 43a, 43b力たとえば 3本設けられている。

[0055] 図 4に示すように、これら 3本の小翼 43a, 43bのうち中央に位置する小翼（すなわち、真ん中に位置する小翼) 43aは、インペラ入口端力も出口端までの長さのうち、入口側の約 1Z4の位置からインペラの出口端までの領域で、かつブレード 11間の略中央部に設けられている。

また、この小翼 43aの両脇に位置する小翼 43bは、インペラ入口端から出口端までの長さのうち、入口側の約 1Z2の位置からインペラの出口端までの領域で、かつブレード 11と小翼 13aとの略中央部に設けられている。

[0056] これら小翼 43a, 43bの断面形状はそれぞれ、第 1実施形態同様、ハブ面 12cから離れて、くにしたがって漸次細くなるように形成されて!、る。

また、これら小翼 43a, 43bの前縁および後縁もまた、第 1実施形態同様、上流側および下流側にかけてそれぞれ漸次細くなるように形成されている（図 1 (b)および図 1 (c)参照)。

[0057] これら小翼 43a, 43bの高さ（すなわち、ハブ面 12cから小翼 43a, 43bの先端までの最短距離) hは、前述した第 1実施形態同様、ブレード 11の同じ半径方向位置における高さ Hの約 1Z10—約 1Z2となるように形成されている。

また、小翼 43aと小翼 43bとの間隔 (すなわち、小翼 43aの先端と小翼 43bの先端との間の最短距離) wは、流体の流れによりハブ表面 12cに生じる境界層 BLの厚み δ の 2倍よりも大きくなるように形成されて!、る。

[0058] このように、ハブ面 12cの、遠心力 F1 (図 14 (b)参照）がハブ面 12cに対して垂直に作用する領域に、ブレード 11の翼面に沿って小翼 43a, 43bを設けることにより、小翼 43a, 43bの表面上に、ハブ面 12cに対して略垂直の方向（図 1 (a)および図 1 ( b)の白抜き矢印と同じ方向）に 2次流れが生じる。ハブ面 12cおよび小翼 43a, 43b 上の境界層 BLは、この 2次流れに引きずられて（のって）ブレード 11間に形成された流路、すなわち、ブレード 11間を通過する流体の主流の方に導かれていき、最終的に流体の主流と合流して下流側に流れていくこととなるので、境界層 BLの局部集中を防止することができるとともに、境界層 BLの厚み δを低減させることができる。

また、小翼 43a, 43bの高さ h力ブレード 11の同じ半径方向位置における高さ Hの約 1Z10—約 1Z2となるように形成されているので、小翼 43a, 43bの表面に生じた 2次流れを、ブレード 11間を通過する主流内に確実かつ効果的に導くことができて、境界層 BLの厚み δをさらに低減させることができる。

さらに、小翼 43aと小翼 43bとの間隔 Wが、流体の流れによりハブ表面 12cに生じる境界層 BLの厚み δの 2倍よりも大きくなるように形成されており、小翼 43aと小翼 43b との間を流体の主流が通過するようになるので、小翼 43a, 43bの表面に生じた 2次流れと流体の主流との合流が促進され、境界層 BLの厚 δみをより一層低減させることがでさる。

さらにまた、小翼 43a, 43bの前縁および後縁力上流側および下流側にかけてそれぞれ漸次細くなるように形成されているので、流体の主流がこれら小翼 43a, 43b の前縁に衝突するとき、あるいはこれら小翼 43a, 43bの後縁から離れていくときに生じる渦損失を最小限にすることができる。

さらにまた、小翼 43a, 43bの先端力ハブ面 12cから離れていくにしたがって漸次細くなるように形成されているので、小翼 43a, 43bの表面に生じた 2次流れがこれら小翼 43a, 43bの先端力も離れていくときに生じる渦損失を最小限にすることができる

[0059] なお、本発明は上述した実施形態のものに限定されるものではなぐたとえば図 4に示した小翼 43bの起点を、図 2 (a)あるいは図 3同様、インペラ入口端から出口端までの長さのうち、入口側の約 1Z4の位置に位置させることもできる。

これによる作用効果については第 2実施形態のところで述べたので、ここではその説明を省略する。

[0060] また、小翼の本数は 3本限定されるものではなぐ小翼と小翼との間に主流の流速が存在できれば何本でもよ、。

[0061] 本発明による圧縮機のインペラの第 5実施形態について、図 5、図 6 (a)および図 6 ( b)を参照しながら説明する。なお、以下に述べる実施形態のインペラは遠心圧縮機に適用されるものである。

図 5は本実施形態に係るインペラ 310の要部斜視図であって、インペラの入口端からインペラの出口端までのうち、入口側の約 1Z4を省略した図である。また、図 6 (a) は図 5の a— a矢視断面図であり、図 6 (b)は図 5の b— b矢視断面図である。

[0062] 図 5に示すように、本実施形態に係るインペラ 310は、複数枚のブレード 11と、これらブレード 11の根元部 Rに配置されるハブ 12とを主たる要素として構成されたものである。

[0063] ハブ面（ハブの表面） 12cの、遠心力 F1 (図 14 (a)参照）がハブ面 12cに対して垂直に作用する領域、たとえば、インペラ入口端力も出口端までの長さのうち、入口側の約 1 Z4の位置（図 5にお!/、てハッチングで示す位置）からハブ面 12cに対して垂直な方向に作用する力 F2が 0となる位置までの領域で、かつブレード 11とブレード 11 との間に位置する領域に、ブレード 11の翼面（あるいはブレード 11の根本部 R)に沿つて直線状の溝 (境界層拡大防止部） 313が複数本（図 5には 5本図示して、る）設けられている。

なお、図 5の符号 314は、インペラ 310をボールエンドミルによる削り加工で作製した場合の加工跡で、ハブ面 12cの、ハブ面 12cに対して垂直な方向に作用する力 F 2が 0となる領域に設けられた 12本の小さい溝を示している。この溝の最大深さおよび幅はそれぞれ、前述したように一般的にインペラの外径の 0. 2%程度である。したがって、インペラ直径が 100mmのものであれば、その最大深さと幅はそれぞれ、 0. 2mm程度となる。

[0064] 図 6 (a)および図 6 (b)に示したように、境界層拡大防止部として設けられた溝 313 は、インペラ作製時にできた機械加工跡の溝 314よりも深く形成されているものである。すなわち HI >hlとなるように形成されている。ここで、 HIは溝 313の最大深さであり、 hiはハブ面 12cを削り加工するときについたカ卩ェ跡の深さである。

溝 313の最大深さ H 1はハブ面境界層の排除厚さ程度に設定することが好ましく、具体的にはインペラ外径の 0. 3%以上 2. 0%以下であることが好ましぐ 0. 5%以上 2. 0%以下であることが最も好ましい。すなわち、インペラの外径が 100mmのものであれば、溝 313の最大深さ HIは 0. 3mm— 2. Ommであることが好ましぐ 0. 5mm 一 2. Ommであることが最も好ましい。

[0065] このように、ハブ面 12cの、遠心力 F1がハブ面 12cに対して垂直に作用する領域に、ブレード 11の翼面に沿って複数本の直線状の溝 313を設けることにより、ハブ面 1 2c近くをハブ面 12cに沿って流れる流れが溝 313の山部を越えて隣接する溝 313の谷部に流れ込んだり、ある、は溝 313の山部を越えて隣接する溝 313の上方に向けて斜めに進んでいったりすることとなり、ハブ面 12c近くをノヽブ面 12cに沿って流れる流れに乱れが生じ、境界層の拡大または流れの剥離を防止することができる。

また、溝 313が直線状に形成されているので、溝 313の加工を容易に行うことができるとともに、製造コストを抑制することができる。

[0066] つぎに、図 7を用いて本発明による圧縮機のインペラの第 6実施形態について説明する。図 7は前述した図 5と同様の図で、インペラの入口端からインペラの出口端までの長さのうち、入口側の約 1Z4を省略した要部斜視図である。

本実施形態におけるインペラ 320は、境界層拡大防止部としての溝 323の平面視形状が波形に形成されているという点で第 5実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第 5実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略し、溝 323の平面視形状についてのみ説明することにする。

なお、第 5実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。

[0067] 本実施形態における境界層拡大防止部としての溝 323は、その平面視形状が波形を有するもの、すなわち、平面視における山部と谷部がそれぞれなめらかな曲線で形成されているとともに、これら山部と谷部とが連続するように形成されたものである。溝 323の深さについては前述した第 5実施形態の溝 313と同じであるので、ここではその説明を省略する。

[0068] このように、境界層拡大防止部としての溝 323の平面視形状を波形とすることにより、溝 323の山部を越えて隣接する溝 323の谷部に流れ込んだり、あるいは溝 323の山部を越えて隣接する溝 323の上方に向けて斜めに進む流れの方向と、溝 323の山部とのなす角が第 5実施形態のものよりも大きくなる部分ができるため、その部分ではハブ面 12c近くをハブ面 12cに沿つて流れる流れにより強、乱れが生じて、境界層の拡大または流れの剥離を防止することができる。

[0069] 図 8 (a)および図 8 (b)を用いて本発明による圧縮機のインペラの第 7実施形態について説明する。図 8 (a)は前述した図 5および図 7と同様の図で、インペラの入口端からインペラの出口端までの長さのうち、入口側の約 1Z4を省略した要部斜視図である。

本実施形態におけるインペラ 330は、境界層拡大防止部としての溝 333の平面視形状が鋸歯形に形成されているという点で前述した実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略し、溝 333の平面視形状についてのみ説明することにする。

なお、前述した実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。

[0070] 図 8 (b)に示すように、本実施形態における境界層拡大防止部としての溝 333は、その平面視形状が鋸歯形、すなわち、平面視における山部と谷部がそれぞれ 2本の直線で形成されているとともに、これら山部と谷部とが連続し、かつこれら山部と谷部とが直線で結ばれるように形成されたものである。溝 333の幅および深さについては前述した実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

[0071] このように、境界層拡大防止部としての溝 333の平面視形状を鋸歯形とすることにより、溝 333の山部を越えて隣接する溝 333の谷部に流れ込んだり、あるいは溝 333 の山部を越えて隣接する溝 333の上方に向けて斜めに進む流れの方向と、溝 333 の山部とのなす角が第 5実施形態のものよりも大きくなる部分ができるとともに、このような部分を第 6実施形態のものよりも多く形成させることができるので、ハブ面 12c近くをノ、ブ面 12cに沿って流れる流れにより強い乱れが生じて、境界層の拡大または流れの剥離を防止することができる。

[0072] 図 9 (a)および図 9 (b)を用いて本発明による圧縮機のインペラの第 8実施形態について説明する。図 9 (a)は前述した図 5、図 7、および図 8 (a)と同様の図で、インペラの入口端からインペラの出口端までの長さのうち、入口側の約 1Z4を省略した要部斜視図である。

本実施形態におけるインペラ 340は、境界層拡大防止部としての溝 343が互いに交差するように形成されているという点で上述した実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略し、溝 343についてのみ説明することにする。

[0073] 図 9 (b)に示すように、本実施形態における境界層拡大防止部としての溝 343は、一側から他側にかけてブレード 11とブレード 11との間に形成された流路を斜めに横切るように形成された複数本の溝 343aと、これら溝 343aと交差するように形成されるとともに、他側から一側にかけてブレード 11とブレード 11との間に形成された流路を斜めに横切るように形成された複数本の溝 343bとから形成されたものである。すなわち、図において左下力も右上に延びる溝 343aと右下力も左上に延びる溝 343bとが互、に交差するように形成されたものである。

なお、図 9 (a)および図 9 (b)において溝 343a, 343bを示す実線は、溝の最も深い部分が形成する線を示して、る。

また、符号 343cは、溝 343a, 343bを彫った後に残った部分、すなわち、インペラ作製時にできた機械加工跡が頂部表面に残る突起を示している。

溝 343a, 343bの幅および深さについては前述した実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

[0074] このように、境界層拡大防止部としての溝 343を互いに交差させて形成することにより、複数個の突起 343cが形成されることとなり、ハブ面 12c近くをノヽブ面 12cに沿つて流れる流れがこれら突起 343cに衝突したり、あるいはこれら突起 343cを越えて隣接する溝 343a, 343bの谷部に流れ込んだり、あるいはこれら突起 343cを越えて隣接する溝 343a, 343bの上方に向けて斜めに進んでいったりすることとなり、ハブ面 12c近くをノ、ブ面 12cに沿って流れる流れに乱れが生じ、境界層の拡大または流れの剥離を防止することができる。

[0075] 図 10 (a)および図 10 (b)を用いて本発明による圧縮機のインペラの第 9実施形態について説明する。図 10 (a)は前述した図 5、図 7、図 8 (a)、および図 9 (a)と同様の図で、インペラの入口端からインペラの出口端までの長さのうち、入口側の約 1Z4を省略した要部斜視図である。

本実施形態におけるインペラ 350は、境界層拡大防止部としての溝 353がインペラ 350の回転軸線を中心とする同心円上に形成されて!、るという点で上述した実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略し、溝 353についてのみ説明することにする。

[0076] 図 10 (a)に示すように、本実施形態における境界層拡大防止部としての溝 353は、インペラ 350の回転軸線を中心とする同心円上、すなわち、インペラ 350の回転軸線からインペラ 350の外周縁に向力つて延びる放射線に対して直交するように形成されたものである。また、図 10 (b)は図 10 (a)の c c矢視断面図である。

溝 353の幅および深さについては前述した実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

[0077] このように、境界層拡大防止部としての溝 353をインペラ 350の回転軸線を中心とする同心円上に形成することにより、ハブ面 12c近くをハブ面 12cに沿つて流れる流れのすべてが溝 353の山部を越えて隣接する溝 353の谷部に流れ込んだり、あるいは溝 353の山部を越えて隣接する溝 353の上方に向けて斜めに進んで、つたりすることとなり、ハブ面 12c近くをノヽブ面 12cに沿って流れる流れにより強い乱れが生じて、境界層の拡大または流れの剥離を防止することができる。

また、溝 353が直線状に形成されているので、溝 353の加工を容易に行うことができるとともに、製造コストを抑制することができる。

また、この同心円上の溝が、第 6実施形態と同様に波形に形成されても、第 7実施形態と同様に鋸歯形に形成されても良い。

[0078] 図 11を用いて本発明による圧縮機のインペラの第 10実施形態について説明する。

図 11は前述した図 5、図 7、図 8 (a)、図 9 (a)、および図 10 (a)と同様の図で、インべラの入口端力インペラの出口端までの長さのうち、入口側の約 1Z4を省略した要部斜視図である。

本実施形態におけるインペラ 360は、境界層拡大防止部としての溝 363が複数の領域 (本実施形態では 3つの領域 363a, 363b, 363c)に分けて形成されているという点で上述した実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略し、溝 363についてのみ説明することにする。

[0079] 図 11に示すように、本実施形態における境界層拡大防止部としての溝 363は、基本的に図 5に示した第 5実施形態のものと同じである力溝 363が上流側から下流側に力けて 3つの領域 363a, 363b, 363cに分害 ijされているという点で第 5実施形態のものと異なる。すなわち、ハブ面 12cの、遠心力がハブ面 12cに対して垂直に作用する領域、たとえば、インペラの入口端から出口端までの長さのうち、入口側の約 1Z4 の位置（図 5にお!/、てハッチングで示す位置）からハブ面 12cに対して垂直な方向に作用する力 F2が 0となる位置までの領域が 3つの領域 363a, 363b, 363cに分割され、かつ各領域のブレード 11とブレード 11との間に、ブレード 11の表面に沿って直線状の溝 363が複数本（図 11には領域 363aに 4本、領域 363bに 4本、および領域 363cに 5本図示して!/、る）ずつ設けられて!/、る。

溝 363の幅および深さについては前述した実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

また、作用効果についても前述した第 5実施形態のものと同様であるので、ここではその説明を省略する。

[0080] 図 12 (a)および図 12 (b)を用いて本発明による圧縮機のインペラの第 11実施形態について説明する。図 12 (a)は前述した図 5、図 7、図 8 (a)ゝ図 9 (a)ゝ図 10 (a)、および図 11と同様の図で、インペラの入口端からインペラの出口端までの長さのうち、入口側の約 1Z4を省略した要部斜視図である。

本実施形態におけるインペラ 370は、境界層拡大防止部として今まで述べてきた溝の代わりに複数個の凸部 373aおよび複数個の凹部 (ディンプル) 373bが設けられて、ると、う点で上述した実施形態のものと異なる。その他の構成要素につヽては前述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略し、凸部 373aおよび凹部 373bについてのみ説明することにする。

なお、上述した実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。

[0081] 図 12 (a)に示すように、本実施形態における境界層拡大防止部としての凸部 373a および凹部 373bはそれぞれ平面視円形を呈するとともに、図 12 (b)に示すように、断面視半円形を呈するものである。

凸部 373aおよび凹部 373bの直径および深さは前述した実施形態のものと同様、インペラ外径の 0. 3%以上 2. 0%以下であることが好ましぐ 0. 5%以上 2. 0%以下であることが最も好ましい。

[0082] このように、境界層拡大防止部を複数個の凸部 373aと複数個の凹部 373bとで構成することにより、ハブ面 12c近くをハブ面 12cに沿って流れる流れがこれら凸部 373 aに衝突したり、あるいはこれら凸部 373aを越えて隣接する凹部 373bに流れ込んだり、あるいはこれら凸部 373aを越えて隣接する凸部 373aや凹部 373bの上方に向けて斜めに進んでいったりすることとなり、ハブ面 12c近くをノヽブ面 12cに沿って流れる流れに乱れが生じ、境界層の拡大または流れの剥離を防止することができる。

[0083] なお、本発明は遠心圧縮機のみに適用されるものではなぐ斜流圧縮機にも適用され得るものである。ただし、斜流圧縮機では遠心圧縮機と異なり、インペラの出口端まで遠心力 F 1がハブ面 12cに対して垂直に作用するため、斜流圧縮機に本発明を適用する場合には、上述した境界層拡大防止部を設ける領域はインペラの出口端までを対象とする。すなわち、図 5、図 7、図 8 (a)、図 9 (a)、図 10 (a)、図 11、および図 12 (a)に示した溝 314の部分もこれら図面に示した境界層拡大防止部を設ける対象領域である。

[0084] 今まで述べてきたインペラを具備した遠心圧縮機あるいは斜流圧縮機では、境界層の拡大または流れの剥離が防止されることとなるので、インペラ内部の損失を低減させることができるとともに、圧縮効率の向上を図ることができる。

[0085] また、溝 313, 323, 333, 343a, 343b, 353, 363の断面形状は図 6 (b)のようなものに限定されるものではなぐたとえば、図 13 (a)または図 13 (b)に示すような断面形状とすることちでさる。すなわち、図 13 (a)のように、溝の谷部を曲線で形成するとともに、溝の谷と山の頂点とを直線で結んだ鋸歯のような断面形状とすることもできるし、あるいは図 13 (b)のように、溝の頂部にインペラ作製当初につけられた加工跡 314が残ったままの状態とすることちでさる。

[0086] さらに、本発明は削り加工によって作製されたインペラのみに適用されるものではなぐ铸造によって作製される铸物インペラにも適用することができる。この場合には、予め铸型の表面に前述した境界層拡大防止部を形作るための工夫を施しておけばよい。

[0087] さらにまた、本発明による境界層拡大防止部は、前述した溝ゃ凸部あるいは凹部などに限定されるものではなぐ通常用いられているハブ面よりも粗い面とするだけでも、前述した効果と同様の効果を得ることができる。

Claims

請求の範囲

[1] 複数枚のブレードと、これら複数枚のブレードの根元部に配置されるハブとを有し、流体が流れる前記ハブの表面の少なくとも一部が回転軸線に対して傾斜した圧縮機のインペラであって、

前記ハブの表面に、流体の流れにより生じる境界層の厚みを低減させる境界層低減部が設けられて、る圧縮機のインペラ。

[2] 前記境界層低減部が、流体の流れに作用する遠心力が流体の流れを前記ハブの表面力剥がす方向に作用する部位に設けられて、る請求項 1に記載の圧縮機のィンペラ。

[3] 前記境界層低減部が、当該インペラの入口端から出口端までの長さの、インペラの入口端力約 1Z4の位置よりも下流側に設けられている請求項 1に記載の圧縮機のインペラ。

[4] 前記境界層低減部が、前記ハブの表面に対して垂直方向に突出する凸部として形成されて!/、る請求項 1に記載の圧縮機のインペラ。

[5] 前記凸部が、前記ブレード間において前記ブレードの翼面に沿って形成された少なくとも一本の小翼として設けられている請求項 4に記載の圧縮機のインペラ。

[6] 前記小翼の高さが、前記ブレードの高さの約 1Z10—約 1Z2に設定されている請求項 5に記載の圧縮機のインペラ。

[7] 前記小翼間の最大距離が、前記ハブの表面に、流体の流れにより生じる境界層の厚みの 2倍よりも大きくなるように設定されている請求項 5に記載の圧縮機のインペラ

[8] 前記圧縮機のインペラは遠心圧縮機のインペラであり、前記境界層低減部が、前記ハブ面に対して垂直な方向に作用する力がゼロとなる位置まで設けられている請求項 3に記載の圧縮機のインペラ。

[9] 前記境界層低減部が、前記ハブ面に対して垂直な方向に作用する力がゼロとなる位置からさらに下流側にも延設されている請求項 8に記載の圧縮機のインペラ。

[10] 前記境界層低減部が、当該インペラの出口端まで設けられている請求項 9に記載の圧縮機のインペラ。

[11] 前記圧縮機のインペラは斜流圧縮機のインペラであり、前記境界層拡大防止部が、当該インペラの出口端まで設けられている請求項 3に記載の圧縮機のインペラ。

[12] 複数枚のブレードと、これら複数枚のブレードの根元部に配置されるハブとを有し、流体が流れる前記ハブの表面の少なくとも一部が回転軸線に対して傾斜した圧縮機のインペラであって、

前記ハブの表面に、流体の流れにより生じる境界層の拡大を防止する境界層拡大防止部が設けられて、る圧縮機のインペラ。

[13] 前記境界層拡大防止部が、流体の流れに作用する遠心力が流体の流れを前記ハブの表面力剥がす方向に作用する部位に設けられている請求項 12に記載の圧縮機のインペラ。

[14] 前記境界層拡大防止部が、当該インペラの入口端力出口端までの長さの、インペラの入口端力約 1Z4の位置よりも下流側に設けられている請求項 12に記載の圧縮機のインペラ。

[15] 前記境界層低減部は、複数本の溝力もなる請求項 14に記載の圧縮機のインペラ。

[16] 前記複数本の溝が、前記ブレード間において前記ブレードの翼面に沿って直線状に形成されて、る請求項 15に記載の圧縮機のインペラ。

[17] 前記直線状の溝が、上流側から下流側にかけて複数の領域に分割されている請求項 16に記載の圧縮機のインペラ。

[18] 前記複数本の溝が、前記ブレード間にお、て平面視波形に形成されて、る請求項

15に記載の圧縮機のインペラ。

[19] 前記複数本の溝が、前記ブレード間にお、て平面鋸歯形に形成されて、る請求項

15に記載の圧縮機のインペラ。

[20] 前記複数本の溝が、前記ブレード間にお!、て一側のブレードから他側のブレードにかけて流路を斜めに横切るように形成された複数本の溝と、これら溝と交差するように形成されるとともに、他側のブレードから一側のブレードにかけて流路を斜めに横切るように形成された複数本の溝とからなる請求項 15に記載の圧縮機のインペラ。

[21] 前記複数本の溝が、前記ブレード間において当該インペラの回転軸線を中心とする同心円上に形成されて!、る請求項 15に記載の圧縮機のインペラ。

[22] 前記境界層低減部は、複数個の凹凸からなる請求項 14に記載の圧縮機のインべ

[23] 前記複数個の凹凸はそれぞれ、平面視円形に形成されている請求項 22に記載の圧縮機のインペラ。

[24] 前記溝又は凹凸の最大深さが、当該インペラの外径の 0. 3%以上 2. 0%以下である請求項 15または 22に記載の圧縮機のインペラ。

[25] 前記溝又は凹凸の最大深さが、当該インペラの外径の 0. 5%以上 2. 0%以下である請求項 15または 22に記載の圧縮機のインペラ。

[26] 前記圧縮機のインペラは遠心圧縮機のインペラであり、前記境界層拡大防止部が

、前記ハブ面に対して垂直な方向に作用する力がゼロとなる位置まで設けられて、る請求項 15または 22に記載の圧縮機のインペラ。

[27] 前記圧縮機のインペラは斜流圧縮機のインペラであり、前記境界層拡大防止部が

、当該インペラの出口端まで設けられている請求項 15または 22に記載の圧縮機のィンペラ。

[28] 請求項 1または 12に記載のインペラを具備してなる圧縮機。