WO2010061659A1 - タービン用羽根車 - Google Patents

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press
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紘晃 松下
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株式会社 マック
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    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • the present invention mainly includes an impeller of an appropriately expanded working gas (for example, chlorofluorocarbon serving as a heat medium) blown out at a high speed from an inlet of the casing while being rotatably mounted in the casing. It is related to a turbine impeller that is rotated by receiving the power, and can drive a generator or the like by using this rotational force. In addition to being able to generate rotational force, it is easy to manufacture with a simple configuration, can be configured in a compact, lightweight, compact, suitable for mass production, greatly reduced cost, excellent versatility, and economical The present invention relates to a turbine impeller that is devised.
  • an appropriately expanded working gas for example, chlorofluorocarbon serving as a heat medium
  • Japanese Patent Publication No. 2003-201802 shows a conventional example (FIG. 6).
  • each of a large number of blades (wings) is subjected to a complicated three-dimensional bending process, and the impulse of the working gas can be converted into a rotational force with high efficiency.
  • Japanese Patent Publication No. 58-140404 discloses a turbine blade of a turbine for a refrigeration cycle, which uses a high speed after expansion in the refrigeration cycle to extract power from the refrigeration cycle.
  • the impeller In a turbine impeller incorporated in a turbine incorporated therein, the impeller has a substantially disc shape, and a plurality of protrusions are formed on the outer periphery of the disc (for example, formed by press working). It is.
  • a conventional turbine impeller such as the former
  • a large number of processing steps are required to form a large number of blades (blades) in a complicated three-dimensional curved state.
  • the turbine impeller manufactured in this way is considerably expensive and difficult to provide at low cost.
  • the turbine blade of a conventional refrigeration cycle turbine such as the latter
  • only a relatively simple blade can be formed, and it is difficult to efficiently convert the impulse of the working gas into a rotational force. There were difficulties.
  • the object of the present invention is to solve the above-mentioned difficulties and the like, efficiently convert the impulse of the working gas into a rotational force, obtain a balanced and stable rotational force, and is easy to manufacture with a simple configuration.
  • An object of the present invention is to provide a turbine impeller that can be configured in a small size, light weight, and compact, is suitable for mass production, can be greatly reduced in cost, has excellent versatility, and is economical.
  • an impeller main body formed by adhering two or more types of press-molded disk blades alternately by a brazing means in a state where a plurality of the blade blades are alternately stacked, and the impeller main body are fixed.
  • a turbine impeller comprising a base plate and a rotating shaft fixed to the base plate, and rotating by an impulsive force of the ejected working gas
  • the disk blade has an annular plate-like substrate part, which is arranged so as to connect the inner peripheral edge and the outer peripheral edge thereof, and swells on one surface side of the working gas,
  • a plurality of elongated press blade portions capable of imparting impulsive force are provided inside the press blade portion. Inside the press blade portion, a concave space is formed so that the other surface side of the substrate portion is open.
  • a bulging back portion serving as a protruding ridge line portion is fixed to the other surface of the substrate portion of the adjacent disk blade by brazing means, and intersects with the recessed space of the press blade portion of the adjacent disk blade.
  • a part of the working gas that is arranged so as to intersect with each other and impart impulsive force to the press blade part is configured to be able to move in the recessed space of the adjacent disk blade via the intersecting communication space part.
  • cross Configured turbine impeller is provided to be movable forward in the rotational direction beyond the protruding back of in pressed vane portion passing space.
  • a turbine impeller in which a press blade portion of one type of disk blade is disposed so as to follow a radial direction from the inner periphery to the outer periphery of the substrate portion. Is done.
  • the position of the press blade portion of the other type of disk blade at the outer peripheral edge is the rotational direction with reference to the radial direction from the inner peripheral edge to the outer peripheral edge of the substrate portion.
  • a turbine impeller arranged along a rearwardly displaced direction.
  • the position of the press blade portion of another type of disk blade at the outer peripheral edge is the rotational direction with reference to the radial direction from the inner peripheral edge to the outer peripheral edge of the substrate portion.
  • a turbine impeller arranged along a direction displaced forward.
  • one type of disk blade has an inner peripheral edge of the substrate portion that is larger in diameter than an inner peripheral edge of another type of disk blade, or other types of disk blades, There is provided a turbine impeller in which the inner peripheral edge of the substrate portion has a larger diameter than the inner peripheral edge of one kind of disk blade. Further, according to the sixth aspect of the present invention, one type of disk blade has an outer peripheral edge of the substrate portion having a smaller diameter than an outer peripheral edge of another type of disk blade, or the other type of disk blade has a substrate There is provided a turbine impeller in which the outer peripheral edge of the section is smaller in diameter than the outer peripheral edge of one kind of disk blade.
  • an impeller body that is fixed by brazing means in a state where a plurality of two or more types of press-molded disk blades are alternately stacked, and the impeller body is fixed. And a rotating shaft fixed to the base plate.
  • the swollen back portion of the press blade portion is arranged so as to intersect with the recessed space of the press blade portion of the adjacent disk blade, and is fixed by brazing means.
  • the rigidity can be increased.
  • a thin plate material can be used as the disk blade, and a lighter turbine impeller can be provided.
  • the press blade portion is arranged so as to intersect with the concave space of the press blade portion of the adjacent disk blade via the cross communication space portion, and the impeller body includes two or more types of disk blades.
  • the force applied by the impulsive force of the working gas is different for each of the press blades of two or more types of disk blades by being fixed by the brazing means in a state where a plurality of layers are alternately stacked.
  • the impeller body can be rotated stably with good balance.
  • the direction of the press blades of the rotating impeller body always changes with respect to the blowing direction of the working gas.
  • the force can be received on a relatively average basis, and the impulsive force variation and unevenness given to the impeller body can be suppressed, which helps to stably rotate the impeller body in a balanced manner.
  • the disk blade has a substrate portion having an annular plate shape, and the substrate portion is arranged so as to connect the inner peripheral edge and the outer peripheral edge, and swells to one surface side of the disk blade and operates.
  • a plurality of elongate press blade portions capable of imparting gas impulse are provided, and inside the press blade portion, a recessed space is formed so that the other surface side of the substrate portion is in an open state.
  • the bulging back portion that is the most protruding ridge line portion is fixed to the other surface of the substrate portion of the adjacent disk blade by brazing means and intersects the recessed space of the press blade portion of the adjacent disk blade.
  • a part of the working gas that is arranged so as to cross through the communication space part and imparts impulsive force to the press blade part can move in the recessed space of the adjacent disk blade through the cross communication space part.
  • composition Since it is configured to be able to move forward in the rotational direction beyond the bulge back of the press blade in the differential communication space, it must be configured by combining two or more types of disk blades that have different effects on the impulse of the working gas.
  • the impeller main body as a whole is well balanced and more stable rotational force can be obtained by the impulsive force of the working gas.
  • a turbine impeller that can obtain a rotational force in accordance with its use and purpose can be configured relatively easily by changing the combination pattern of the disk blades. As a result, a turbine impeller excellent in versatility can be provided easily and at low cost.
  • part of the working gas that imparts impulsive force to the press blade portion moves in the recessed space of the adjacent disk blade via the cross communication space portion, and the press blade portion in the cross communication space portion.
  • the working gas flow path can be configured in a three-dimensional manner, and the impulse of the working gas can be more efficiently converted into a rotational force.
  • part of the working gas that imparts impulsive force to the press blade part moves to the suction surface side of the press blade part forward in the rotational direction beyond the bulging back part of the press blade part in the cross communication space part. This acts as a pressure for eliminating the negative pressure applied to the press blade portion, and the rotational force increases.
  • the press blade portion of one kind of disk blade is arranged along the radial direction from the inner peripheral edge to the outer peripheral edge of the substrate portion.
  • the disk blade can receive an impulsive force with a large ratio.
  • the press blade portion of another type of disk blade has a rotational position at the outer peripheral edge with reference to the radial direction from the inner peripheral edge to the outer peripheral edge of the substrate portion. Since it is arranged along the direction displaced rearward, it becomes a disk blade capable of receiving an impulsive force with a high ratio of increasing the rotational speed by the working gas.
  • the press blade portion of another type of disk blade has a position at the outer peripheral edge in the rotation direction with reference to the radial direction from the inner peripheral edge to the outer peripheral edge of the substrate portion. Since it is arranged along the direction displaced forward, it becomes a disk blade capable of receiving an impulsive force with a large ratio of increasing the rotational speed by the working gas.
  • one type of disk blade has an inner peripheral edge of the substrate portion larger in diameter than an inner peripheral edge of another type of disk blade, or the other type of disk blade is Since the inner peripheral edge of the substrate portion is larger in diameter than the inner peripheral edge of one type of disk blade, one type of disk blade is placed in the space between the inner peripheral edges of the substrate portions of other types of adjacent disk blades.
  • the inner peripheral part of the substrate part is not present, or the inner peripheral part of the substrate part of another type of disk blade is not present in the space part between the inner peripheral edges of the substrate part of one type of adjacent disk blade,
  • the passage resistance of the working gas in the space portion is reduced, and the loss of rotational energy given to the turbine impeller by the working gas can be reduced.
  • one type of disk blade has an outer peripheral edge of the substrate portion smaller in diameter than an outer peripheral edge of another type of disk blade, or the other type of disk blade is a substrate. Since the outer peripheral edge of each part is smaller in diameter than the outer peripheral edge of one type of disk blade, the substrate part of one type of disk blade is placed in the space between the outer peripheral edges of the substrate parts of other types of adjacent disk blades The outer peripheral edge portion of the disk portion of the other type of disk blade does not exist in the space portion between the outer peripheral edges of the substrate portion of one type of adjacent disk blade. The passage resistance of the working gas in the portion is reduced, and the loss of rotational energy given to the turbine impeller by the working gas can be reduced.
  • FIG. 1 is a partially cutaway schematic side view illustrating a state in which the turbine impeller of the present invention is incorporated in a casing.
  • FIG. 2 is a partially exploded perspective view in which a part of the turbine impeller of the present invention is omitted.
  • FIG. 3 is a front view illustrating a disk blade of the turbine impeller of the present invention.
  • FIG. 4 is a front view illustrating another disk blade of the turbine impeller of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic front view illustrating the impeller body of the turbine impeller of the present invention.
  • FIG. 6 is a partially omitted side cross-sectional view illustrating the turbine impeller of the present invention.
  • FIG. 7 is a partial schematic front view illustrating the cross communication space of the turbine impeller of the present invention.
  • FIG. 8 (I) to (II) show partial end views of the turbine impeller of the present invention, (I) is a partial end view in the cross communication space portion, and (II) is in a portion other than the cross communication space portion. It is a partial end elevation.
  • FIG. 9 is a front view illustrating another disk blade of the turbine impeller of the present invention.
  • FIG. 10 is a front view illustrating another disk blade of the turbine impeller of the present invention.
  • FIG. 11 is a front view illustrating another disk blade of the turbine impeller of the present invention.
  • FIG. 12 is a front view illustrating another disk blade of the turbine impeller of the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic front view illustrating an impeller body of another turbine impeller of the present invention.
  • FIG. 14 is a schematic front view illustrating an impeller body of another turbine impeller of the present invention.
  • FIG. 15 is a schematic sectional side view illustrating a part of another turbine impeller of the present invention.
  • FIG. 16 is a schematic sectional side view illustrating a part of another turbine impeller of the present invention.
  • the present invention is rotatably mounted in a casing D having an inlet 30 and a discharge port 31, and is expanded at a high speed from the inlet 30 of the casing D (for example, chlorofluorocarbon serving as a heat medium). And the like, and a plurality of press blade portions 11 are rotated to receive the impulsive force, and the generator is driven by using this rotational force.
  • the turbine impeller includes an impeller body fixed by brazing means in a state where a plurality of press-molded two or more types of disk blades A are alternately stacked, and a base plate to which the impeller body is fixed. B and a rotating shaft C fixed to the base plate B.
  • the disk blade A has a substrate portion 10 having an annular plate shape, and is arranged on the substrate portion 10 so as to appropriately connect the inner peripheral edge and the outer peripheral edge, and on one surface side thereof.
  • a plurality of elongate press blade portions 11 that can bulge and give impulsive force of the working gas are provided, and a concave space 12 in which the other surface side of the substrate portion 10 is opened is provided inside the press blade portion 11. Is formed.
  • the press blade portion 11 has a bulging back portion 11a which is the most protruding ridge line portion fixed to the other surface of the substrate portion 10 of the adjacent disk blade A, and the press blade of the adjacent disk blade A.
  • a part of the working gas that is arranged to intersect the recessed space 12 of the portion 11 via the cross communication space portion 13 and imparts impulse to the press blade portion 11 is adjacent to the press blade portion 11 via the cross communication space portion 13.
  • the disc blade A is configured to be movable in the recessed space 12 and to be moved forward in the rotational direction beyond the bulging back portion 11 a of the press blade portion 11 in the cross communication space portion 13. is there.
  • the press blade portion 11 of one kind of the disk blade A is arranged along the radial direction from the inner periphery to the outer periphery of the substrate portion 10.
  • the press blade portion 11 of another type of disk blade A is arranged so that the position at the outer peripheral edge is displaced backward in the rotational direction with reference to the radial direction from the inner peripheral edge to the outer peripheral edge of the substrate portion 10. It is arranged in.
  • the press blade portion 11 of the other type of disk blade A follows the direction in which the position at the outer peripheral edge is displaced forward in the rotation direction with reference to the radial direction from the inner peripheral edge to the outer peripheral edge of the substrate portion 10. It is arranged in.
  • the disk blade A used in the turbine impeller is constituted by, for example, a disk substrate made of metal (for example, stainless steel) having a relatively thin annular plate shape and excellent in corrosion resistance. Further, a large number of press blade portions 11 are provided on the disk substrate by a single press process (or a plurality of times), and the large number of press blade portions 11 bulge to one surface side of the disk substrate. It is a thing. In addition, the press blade portion 11 is formed from the inner peripheral edge to the outer peripheral edge of the disk substrate.
  • substrate becomes the board
  • wing part 11 becomes the recessed space 12, and the most projecting ridgeline part of the press blade
  • wing part 11 swells. It is the protrusive part 11a.
  • two or more types of disk blades A in which the size, shape, number, arrangement state of the press blades 11 and the dimensions of the substrate part 10 are changed are formed. By appropriately selecting and adhering in an appropriate number of layers alternately, the impeller body having a different combination pattern of the disk blades A can be freely configured. Then, each of the illustrated disk blades A will be described.
  • the disk blade A (A1) in FIG. 3 (and FIG. 2) includes a plurality of (for example, 24) press blade portions 11 that are included in the substrate portion 10. It is configured by being arranged along the radial direction from the peripheral edge toward the outer peripheral edge. Further, the disk blade A (A2) of FIG. 4 (and FIG. 2) has a plurality of (for example, 24) press blade portions 11 on the basis of the radial direction from the inner peripheral edge to the outer peripheral edge of the substrate portion 10 as a reference. The position at the periphery is arranged so as to be along the direction changed forward in the rotation direction (or may be arranged along the direction changed backward in the rotation direction). Further, the disk blade A (A4) of FIG.
  • the disk blade A (A5) in FIG. 10 has a plurality of (for example, twelve) press blade portions 11 at positions on the outer peripheral edge with reference to the radial direction from the inner peripheral edge to the outer peripheral edge of the substrate portion 10. Is arranged so as to be along the direction of variation forward (or rearward) in the rotation direction. Then, in the disk blade A (A6) of FIG.
  • the inner peripheral edge of the substrate part 10 has a larger diameter than the inner peripheral edge of the other disk blades A, and a plurality of (for example, twelve) press blade parts 11 are formed on the substrate part 10. It arrange
  • the outer peripheral edge of the substrate part 10 has a smaller diameter than the outer peripheral edges of the other disk blades A, and a plurality of (for example, twelve) press blade parts 11 are provided. It arrange
  • the impeller body configured using the disk blade A as described above is configured by adhering two or more types of disk blades A alternately by using brazing means.
  • the impeller body shown in FIG. 5 is fixed by brazing means with the disk blade A (A1) of FIG. 3 and the disk blade A (A2) of FIG. 4 alternately stacked. It is configured.
  • the bulging back part 11a which becomes the most protruding ridge line part of the press blade part 11 is fixed to the other surface of the substrate part 10 of the adjacent disk blade A
  • the press blade part of the adjacent disk blade A 11 are arranged so as to intersect with the 11 recessed spaces 12 via the cross communication space portion 13, and the cross communication space portion 13 is provided to two places with respect to one press blade portion 11. Is.
  • the strength and rigidity of the entire impeller body are increased and the durability is excellent.
  • the working gas can be guided in a more complicated manner by the cross communication space 13 so that an excellent rotational force (for example, well-balanced, efficient, and less energy loss) can be given to the impeller body. Is formed.
  • a part of the working gas that imparts impulse to the press blade 11 can move in the recessed space 12 of the adjacent disk blade A, and the press blade 11 is configured to be able to move forward in the rotational direction beyond the bulging back portion 11a.
  • the base plate B is formed, for example, in the shape of a thick metal disk having a mounting hole 15 for the rotary shaft C in the center thereof, and is fixed to the base end surface portion of the impeller body by brazing means.
  • Figure B1 is a front end plate is fixed by brazing means the end face portion of the impeller body, the tip plate B1 is formed in an annular plate shape by a suitable metal material, the impeller body tip It is provided so that the strength and rigidity of the surface portion can be increased.
  • the rotating shaft C is rotatably mounted on a casing D or a case of a generator portion connected to the casing D (see FIG. 1), can rotate smoothly without loss, and can stably move the impeller body. It is configured so that it can be supported.
  • a male screw part is formed at the tip of the rotary shaft C, and the impeller body can be securely and easily fixed to the rotary shaft C by a mounting nut 20 that can be screwed to the male screw part.
  • the brazing means for fixing the disk blades A to each other, the base plate B and the tip plate B1 is, for example, a disk binder A (made of stainless steel), a metal binder material having a lower melting point than the base plate B or the tip plate B1 (for example, copper, nickel, etc. ) Is dissolved, and this is used as a melted adhesive so that the disk blades A, the base plate B and the tip plate B1 can be securely fixed.
  • a binder material such as a copper foil having a melting point lower than that of the disk blades A is stacked between the stacked disk blades A, and these are stacked in a vacuum.
  • the binder material is melted, and the contact portions between the plurality of disk blades A (in the adjacent disk blade A, the bulging back portion 11a of the press blade portion 11 and the other surface of the substrate portion 10).
  • the melted binder material allows easy and reliable vacuum brazing. By the way, this means is also used when the base plate B and the tip plate B1 are fixed to the impeller body. Further, the impeller body shown in FIGS.
  • the 14 and 16 is fixed by brazing means in a state where the disk blade A (A7) in FIG. 12 and the disk blade A (A5) in FIG. 10 are alternately stacked.
  • the outer peripheral edge of the substrate part 10 of the disk blade A (A7) has a smaller diameter than the outer peripheral edge of the disk blade A (A5), and the substrate part 10 of the adjacent disk blade A (A5) is configured.
  • the outer peripheral edge portion of the substrate portion 10 of the disk blade A (A7) is not present in the space portion between the outer peripheral edges, and the working gas passage resistance in this space portion is reduced to reduce the working gas. Thus, the loss of rotational energy given to the turbine impeller can be reduced.
  • the casing D for example, one having an inlet 30 through which working gas is blown and an outlet 31 through which the working gas is discharged is adopted. Moreover, the inlet 30 is opened in the outer peripheral wall portion of the casing D, and the discharge port 31 is opened in the center of one side wall portion of the casing D. Note that the angle at which the working gas is blown at the inlet 30 of the casing D can be freely set and changed as appropriate.
  • the turbine impeller according to the present invention is configured as described above. For example, by impinging the working gas expanded from the inlet 30 of the casing D at a high speed, the impulsive force of the working gas can be increased by a plurality of press blade portions.
  • the turbine impeller according to the present invention is not limited to the above-described use examples.
  • a motor such as a motor is connected to the rotation shaft C of the turbine impeller, and the rotation of the motor is performed.
  • the turbine impeller can be forcibly rotated by force to be used as an impeller of a centrifugal blower or a pump impeller.

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Abstract

　タービン用羽根車は、二種類以上のディスクブレードＡを交互に重ねて固着した羽根車本体と、ベースプレートＢと、回転軸Ｃとを備えている。ディスクブレードＡの基板部１０には、一方の表面側に膨出するプレス羽根部１１が複数設けられ、プレス羽根部１１の内部には凹部空間１２が形成されている。プレス羽根部１１の膨出背部１１ａは、隣設するディスクブレードＡの基板部１０の他方の表面に固着されると共に、隣設するディスクブレードＡのプレス羽根部１１の凹部空間１２に交差する向きに配設され、作動気体の一部が、凹部空間１２内を移動すると共に、膨出背部１１ａを越えて回転方向前方に移動できるように構成されている。

Description

タービン用羽根車
　本発明は、主に、ケーシング内に回転自在に内装されると共に、ケーシングの入口から高速で噴出される膨張させた適宜作動気体（例えば、熱媒体となるフロンガス等）の衝動力を複数の羽根部が受けることにより回転し、この回転力を利用して発電機等を駆動せしめられるようにしたタービン用羽根車に係り、特に、作動気体の衝動力を効率良く利用して、バランス良く安定した回転力を発生できるようにすると共に、簡素な構成で、製造し易く、小型、軽量、コンパクトに構成でき、量産に適し、コストの大幅な低減が図れ、汎用性に優れ、経済的となるように工夫したタービン用羽根車に関するものである。
　従来、この種のタービン用羽根車としては種々のものが提供されており、例えば、日本国特許公開２００３−２０１８０２において、従来例（図６）として図示されているものがある。このような従来例は、多数の羽根（翼）夫々に、複雑な三次元的湾曲加工が施されたものであり、作動気体の衝動力を回転力に高効率で変換できるようにしたものである。
　また、日本国特許公開昭５８−１４０４０４号には、冷凍サイクル用タービンのタービン翼が開示されており、これは、冷凍サイクル内の膨張後の高速を利用して動力を取出すために、冷凍サイクル内に組込むタービンの内部に組込むタービン翼車において、該翼車を略円板形状より成し、さらに該円板外周部に複数の突起を形成し（例えば、プレス加工によって形成）翼としたものである。
　ところが、従来の（例えば、前者の如き）タービン用羽根車にあっては、多数の羽根（翼）夫々を複雑な三次元的湾曲状態に形成するために多数の加工工程を経なければならず、このようにして製造されたタービン用羽根車はかなりのコスト高となってしまい、低廉に提供することが困難となっている。
　また、従来の（例えば、後者の如き）冷凍サイクル用タービンのタービン翼にあっては、比較的単純な翼しか形成できず、作動気体の衝動力を回転力に効率良く変換することが難しい等の難点があった。
　本発明の目的は、前述の如き難点等を解消すると共に、作動気体の衝動力を回転力に効率良く変換でき、バランス良く安定した回転力が得られ、しかも、簡素な構成で、製造し易く、小型、軽量、コンパクトに構成でき、量産に適し、コストの大幅な低減が図れ、汎用性に優れ、経済的であるタービン用羽根車を提供することにある。
　本発明の第１の態様によれば、プレス成型された二種類以上のディスクブレードを交互に複数重ねた状態でロウ付手段により固着してなる羽根車本体と、この羽根車本体が固着されるベースプレートと、このベースプレートに固定される回転軸とを備え、噴出される作動気体の衝動力によって回転するタービン用羽根車であって、
　ディスクブレードは、円環板状を呈する基板部を有し、この基板部には、その内周縁と外周縁とを結ぶように配されると共に、その一方の表面側に膨出して作動気体の衝動力を付与可能な細長なプレス羽根部を複数設け、このプレス羽根部の内部には、基板部の他方の表面側が開放状態となるような凹部空間が形成され、プレス羽根部は、その最突出稜線部分となる膨出背部が、隣設するディスクブレードの基板部の他方の表面にロウ付手段により固着されると共に、隣設するディスクブレードのプレス羽根部の凹部空間に対して交差連通空間部を介して交差するように配され、プレス羽根部に衝動力を付与する作動気体の一部が、交差連通空間部を介して隣設するディスクブレードの凹部空間内を移動できるように構成されると共に、交差連通空間部に於けるプレス羽根部の膨出背部を越えて回転方向前方に移動できるように構成されたタービン用羽根車が提供される。
　また、本発明の第２の態様によれば、一種類のディスクブレードのプレス羽根部が、基板部の内周縁から外周縁に向って放射方向に沿うように配置されたタービン用羽根車が提供される。
　また、本発明の第３の態様によれば、他種類のディスクブレードのプレス羽根部が、基板部の内周縁から外周縁に向う放射方向を基準として、外周縁に於ける位置が回転方向で後方に変位した向きに沿うように配置されたタービン用羽根車が提供される。
　また、本発明の第４の態様によれば、他種類のディスクブレードのプレス羽根部が、基板部の内周縁から外周縁に向う放射方向を基準として、外周縁に於ける位置が回転方向で前方に変位した向きに沿うように配置されたタービン用羽根車が提供される。
　また、本発明の第５の態様によれば、一種類のディスクブレードが、基板部の内周縁が他種類のディスクブレードの内周縁より大径であること、または、他種類のディスクブレードが、基板部の内周縁が一種類のディスクブレードの内周縁より大径であるようなタービン用羽根車が提供される。
　また、本発明の第６の態様によれば、一種類のディスクブレードが、基板部の外周縁が他種類のディスクブレードの外周縁より小径であること、または、他種類のディスクブレードが、基板部の外周縁が一種類のディスクブレードの外周縁より小径であるようなタービン用羽根車が提供される。
　従って、本発明の第１の態様によれば、プレス成型された二種類以上のディスクブレードを交互に複数重ねた状態でロウ付手段により固着してなる羽根車本体と、この羽根車本体が固着されるベースプレートと、このベースプレートに固定される回転軸とを備えるもので、簡素な構成で、製造し易く、小型、軽量、コンパクトに構成できるようになる。
　しかも、ディスクブレード自体を簡単に量産でき、コストの大幅な低減が図れるようになり、経済的なタービン用羽根車を提供できるようになる。
　更に、ディスクブレード自体は、その内周縁と外周縁とを結ぶような複数のプレス羽根部を設けることで、その強度及び剛性を増すことができるようになる。加えて、プレス羽根部の膨出背部が、隣設するディスクブレードのプレス羽根部の凹部空間に対して交差するように配してロウ付手段により固着されるので、羽根車本体全体の強度及び剛性を高めることができるようになる。ひいては、ディスクブレードとして薄い板材を利用できるようになり、より軽量なタービン用羽根車の提供も可能となる。
　そして、プレス羽根部は、隣設するディスクブレードのプレス羽根部の凹部空間に対して交差連通空間部を介して交差するように配されることと、羽根車本体は、二種類以上のディスクブレードを交互に複数重ねた状態でロウ付手段により固着されることとにより、作動気体の衝動力によって受ける力が、二種類以上のディスクブレードのプレス羽根部のそれぞれにあってはその作用が異なるようになり、羽根車本体をバランス良く、安定して回転させることができるようになる。しかも、回転している羽根車本体のプレス羽根部のそれぞれは、作動気体の吹付け向きに対して常時その向きが変化することとなるが、どのような回転位置にあっても作動気体の衝動力を比較的平均して受けられるようになり、羽根車本体に与えられる衝動力のバラつきや、ムラ等を抑制でき、羽根車本体をバランス良く、安定して回転させるのに役立つようになる。
　特に、ディスクブレードは、円環板状を呈する基板部を有し、この基板部には、その内周縁と外周縁とを結ぶように配されると共に、その一方の表面側に膨出して作動気体の衝動力を付与可能な細長なプレス羽根部を複数設け、このプレス羽根部の内部には、基板部の他方の表面側が開放状態となるような凹部空間が形成され、プレス羽根部は、その最突出稜線部分となる膨出背部が、隣設するディスクブレードの基板部の他方の表面にロウ付手段により固着されると共に、隣設するディスクブレードのプレス羽根部の凹部空間に対して交差連通空間部を介して交差するように配され、プレス羽根部に衝動力を付与する作動気体の一部が、交差連通空間部を介して隣設するディスクブレードの凹部空間内を移動できるように構成すると共に、交差連通空間部に於けるプレス羽根部の膨出背部を越えて回転方向前方に移動できるように構成したので、作動気体の衝動力に対する作用が異なる二種類以上のディスクブレードを組合せて構成することが可能となり、作動気体の衝動力により羽根車本体全体としてバランス良く、より安定した回転力が得られるようになる。
　更に、その用途や目的等に応じた回転力が得られるタービン用羽根車を、ディスクブレードの組合せパターンを変えることで比較的簡単に構成できるようになる。ひいては、汎用性に優れたタービン用羽根車を簡単に且つ低コストで提供できるようになる。
　加えて、プレス羽根部に衝動力を付与する作動気体の一部は、交差連通空間部を介して隣設するディスクブレードの凹部空間内を移動すると共に、交差連通空間部に於けるプレス羽根部の膨出背部を越えて回転方向前方に移動するようになり、作動気体の流路を三次元的に構成でき、作動気体の衝動力をより効率良く回転力に変換することが可能となる。
　しかも、プレス羽根部に衝動力を付与する作動気体の一部は、交差連通空間部に於けるプレス羽根部の膨出背部を越えて回転方向前方のプレス羽根部の負圧面側に移動するようになり、これがプレス羽根部に加えられる負圧の解消圧として作用するようになり、回転力が増すようになる。
　また、本発明の第２の態様によれば、一種類のディスクブレードのプレス羽根部は、基板部の内周縁から外周縁に向って放射方向に沿うように配置したので、作動気体によって回転トルクを増すような割合が多い衝動力を受けることが可能なディスクブレードとなる。
　また、本発明の第３の態様によれば、他種類のディスクブレードのプレス羽根部は、基板部の内周縁から外周縁に向う放射方向を基準として、外周縁に於ける位置が回転方向で後方に変位した向きに沿うように配置したので、作動気体によって回転速度を増すような割合が多い衝動力を受けることが可能なディスクブレードとなる。
　また、本発明の第４の態様によれば、他種類のディスクブレードのプレス羽根部は、基板部の内周縁から外周縁に向う放射方向を基準として、外周縁に於ける位置が回転方向で前方に変位した向きに沿うように配置したので、作動気体によって回転速度を増すような割合が多い衝動力を受けることが可能なディスクブレードとなる。
　また、本発明の第５の態様によれば、一種類のディスクブレードは、基板部の内周縁が他種類のディスクブレードの内周縁より大径であること、または、他種類のディスクブレードは、基板部の内周縁が一種類のディスクブレードの内周縁より大径であることとしたので、隣設する他種類のディスクブレードの基板部の内周縁相互の空間部分に、一種類のディスクブレードの基板部の内周縁部分が存在しなくなり、または、隣設する一種類のディスクブレードの基板部の内周縁相互の空間部分に、他種類のディスクブレードの基板部の内周縁部分が存在しなくなり、この空間部分に於ける作動気体の通過抵抗が低減されるようになり、作動気体によってタービン用羽根車に与えられる回転エネルギーの損失を低減できるようになる。
　さらに、本発明の第６の態様によれば、一種類のディスクブレードは、基板部の外周縁が他種類のディスクブレードの外周縁より小径であること、または、他種類のディスクブレードは、基板部の外周縁が一種類のディスクブレードの外周縁より小径であることとしたので、隣設する他種類のディスクブレードの基板部の外周縁相互の空間部分に、一種類のディスクブレードの基板部の外周縁部分が存在しなくなり、または、隣設する一種類のディスクブレードの基板部の外周縁相互の空間部分に、他種類のディスクブレードの基板部の外周縁部分が存在しなくなり、この空間部分に於ける作動気体の通過抵抗が低減されるようになり、作動気体によってタービン用羽根車に与えられる回転エネルギーの損失を低減できるようになる。
　図１は、本発明のタービン用羽根車をケーシングに組込んだ状態を例示する一部切欠概略側面図である。
　図２は、本発明のタービン用羽根車を例示する一部を省略した部分分解斜視図である。
　図３は、本発明のタービン用羽根車のディスクブレードを例示する正面図である。
　図４は、本発明のタービン用羽根車の他のディスクブレードを例示する正面図である。
　図５は、本発明のタービン用羽根車の羽根車本体を例示する概略正面図である。
　図６は、本発明のタービン用羽根車を例示する一部省略側断面図である。
　図７は、本発明のタービン用羽根車の交差連通空間部を例示する部分概略正面図である。
　図８（Ｉ）~（ＩＩ）は、本発明のタービン用羽根車の部分端面図を示し、（Ｉ）は交差連通空間部での部分端面図、（ＩＩ）は交差連通空間部以外での部分端面図である。
　図９は、本発明のタービン用羽根車の他のディスクブレードを例示する正面図である。
　図１０は、本発明のタービン用羽根車の他のディスクブレードを例示する正面図である。
　図１１は、本発明のタービン用羽根車の他のディスクブレードを例示する正面図である。
　図１２は、本発明のタービン用羽根車の他のディスクブレードを例示する正面図である。
　図１３は、本発明の他のタービン用羽根車の羽根車本体を例示する概略正面図である。
　図１４は、本発明の他のタービン用羽根車の羽根車本体を例示する概略正面図である。
　図１５は、本発明の他のタービン用羽根車の一部を例示する概略側断面図である。
　図１６は、本発明の他のタービン用羽根車の一部を例示する概略側断面図である。
　以下、本発明を図示例に基づいて説明すると、次の通りである。
　本発明は、入口３０と排出口３１とを備えたケーシングＤ内に回転自在に内装されると共に、ケーシングＤの入口３０から高速で噴出される膨張させた作動気体（例えば、熱媒体となるフロンガス等）の衝動力を複数のプレス羽根部１１が受けることにより回転し、この回転力を利用して発電機等を駆動せしめられるようにしたタービン用羽根車である。
　そして、このタービン用羽根車は、プレス成型された二種類以上のディスクブレードＡを交互に複数重ねた状態でロウ付手段により固着してなる羽根車本体と、この羽根車本体が固着されるベースプレートＢと、このベースプレートＢに固定される回転軸Ｃとを備えたものである。
　しかも、ディスクブレードＡは、円環板状を呈する基板部１０を有し、この基板部１０には、その内周縁と外周縁とを適宜結ぶように配されると共に、その一方の表面側に膨出して作動気体の衝動力を付与可能な細長なプレス羽根部１１を複数設け、このプレス羽根部１１の内部には、基板部１０の他方の表面側が開放状態となるような凹部空間１２が形成されている。
　更に、プレス羽根部１１は、その最突出稜線部分となる膨出背部１１ａが、隣設するディスクブレードＡの基板部１０の他方の表面に固着されると共に、隣設するディスクブレードＡのプレス羽根部１１の凹部空間１２に対して交差連通空間部１３を介して交差するように配され、プレス羽根部１１に衝動力を付与する作動気体の一部が、交差連通空間部１３を介して隣設するディスクブレードＡの凹部空間１２内を移動できるように構成すると共に、交差連通空間部１３に於けるプレス羽根部１１の膨出背部１１ａを越えて回転方向前方に移動できるように構成してある。
　また、一種類のディスクブレードＡのプレス羽根部１１は、基板部１０の内周縁から外周縁に向って放射方向に沿うように配置してある。
　更に、他種類のディスクブレードＡのプレス羽根部１１は、基板部１０の内周縁から外周縁に向う放射方向を基準として、外周縁に於ける位置が回転方向で後方に変位した向きに沿うように配置してある。
　そして、他種類のディスクブレードＡのプレス羽根部１１は、基板部１０の内周縁から外周縁に向う放射方向を基準として、外周縁に於ける位置が回転方向で前方に変位した向きに沿うように配置してある。
　前記タービン用羽根車で用いられるディスクブレードＡは、例えば、比較的薄い円環板状を呈する耐食性の優れた金属製（例えば、ステンレス）のディスク基板によって構成されるものである。更に、ディスク基板に多数のプレス羽根部１１を一回（或いは複数回でも良い）のプレス加工によって設けると共に、多数のプレス羽根部１１がディスク基板の一方の表面側に膨出するように構成されたものである。しかも、プレス羽根部１１は、ディスク基板の内周縁から外周縁に亙って形成されている。尚、ディスク基板のプレス加工によってプレス羽根部１１とならなかった部分が基板部１０となり、膨出されたプレス羽根部１１の内部が凹部空間１２となり、プレス羽根部１１の最突出稜線部分が膨出背部１１ａとなっている。
　更に、ディスクブレードＡは、プレス羽根部１１の寸法や形状や数や配設状態や基板部１０の寸法等を変更した二種類以上のものが形成されるようになり、これらのディスクブレードＡを適宜選択すると共に、交互に適数重ねた状態で固着することにより、ディスクブレードＡの組合せパターンの異なる羽根車本体を自由に構成することができる。
　そして、図示例のディスクブレードＡ夫々について説明すると、先ず、図３（及び図２）のディスクブレードＡ（Ａ１）は、複数（例えば、２４個）のプレス羽根部１１が、基板部１０の内周縁から外周縁に向って放射方向に沿うように配置して構成されたものである。
　また、図４（及び図２）のディスクブレードＡ（Ａ２）は、複数（例えば、２４個）のプレス羽根部１１が、基板部１０の内周縁から外周縁に向う放射方向を基準として、外周縁に於ける位置が回転方向で前方に変異した向きに沿うように配置して（或いは、回転方向で後方に変異した向きに沿うように配置したものでも良い）構成されたものである。
　更に、図９のディスクブレードＡ（Ａ４）は、複数（例えば、１２個）のプレス羽根部１１が、基板部１０の内周縁から外周縁に向って放射方向に沿うように配置して構成されたものである。
　そして、図１０のディスクブレードＡ（Ａ５）は、複数（例えば、１２個）のプレス羽根部１１が、基板部１０の内周縁から外周縁に向う放射方向を基準として、外周縁に於ける位置が回転方向で前方（或いは後方でも良い）に変異した向きに沿うように配置して構成されたものである。
　それから、図１１のディスクブレードＡ（Ａ６）は、基板部１０の内周縁が他のディスクブレードＡの内周縁より大径となり、複数（例えば、１２個）のプレス羽根部１１が、基板部１０の内周縁から外周縁に向う放射方向に沿うように配置して構成されたものである。
　加えて、図１２のディスクブレードＡ（Ａ７）は、基板部１０の外周縁が他のディスクブレードＡの外周縁より小径となり、複数（例えば、１２個）のプレス羽根部１１が、基板部１０の内周縁から外周縁に向う放射方向に沿うように配置して構成されたものである。
　また、前述の如きディスクブレードＡを利用して構成される羽根車本体は、二種類以上のディスクブレードＡを交互に複数重ねた状態でロウ付手段により固着して構成される。
　具体的には、図５に示す羽根車本体は、前記図３のディスクブレードＡ（Ａ１）と前記図４のディスクブレードＡ（Ａ２）とを交互に重ねた状態でロウ付手段により固着して構成されたものである。更に、プレス羽根部１１の最突出稜線部分となる膨出背部１１ａが、隣設するディスクブレードＡの基板部１０の他方の表面に固着されるときに、隣設するディスクブレードＡのプレス羽根部１１の凹部空間１２に対して交差連通空間部１３を介して交差するように配され、しかも、一つのプレス羽根部１１に対して交差連通空間部１３が二箇所宛設けられるように構成されたものである。すなわち、羽根車本体全体に於ける強度、剛性が増し、耐久性の優れたものとなる。更に、交差連通空間部１３によって作動気体をより複雑に導くことができるようになり、羽根車本体により優れた（例えば、バランスが良く、効率が良く、エネルギーロスの少ない）回転力を与えられるように形成されている。
　加えて、前記交差連通空間部１３では、プレス羽根部１１に衝動力を付与する作動気体の一部が、隣設するディスクブレードＡの凹部空間１２内を移動できるようになると共に、プレス羽根部１１の膨出背部１１ａを越えて回転方向前方に移動できるように構成されている。
　前記ベースプレートＢは、例えば、その中央に回転軸Ｃの取付孔１５が穿設された金属製の厚肉円盤状に形成され、羽根車本体の基端面部分にロウ付手段によって固着されている。
　図中Ｂ１は、羽根車本体の先端面部分にロウ付手段によって固着される先端プレートで、この先端プレートＢ１は、適切な金属材によって円環板状に形成され、羽根車本体の先端面部分の強度や剛性が高められるように設けられている。
　前記回転軸Ｃは、ケーシングＤやケーシングＤに連設される発電機部分のケース等に回転自在に装着されており（図１参照）、ロス無くスムーズに回転できると共に羽根車本体を安定的に支持できるように構成されている。尚、回転軸Ｃの先端部分には雄ネジ部が形成されており、この雄ネジ部に螺着可能な取付ナット２０によって羽根車本体が回転軸Ｃに確実に且つ簡単に固定できるように構成されている。
　前記ディスクブレードＡ相互やベースプレートＢや先端プレートＢ１を固着するロウ付手段は、例えば、ディスクブレードＡ（ステンレス製）やベースプレートＢや先端プレートＢ１より融点の低い金属バインダー材（例えば、銅やニッケル等）だけを溶解させ、これを溶融接着剤としてディスクブレードＡ相互やベースプレートＢや先端プレートＢ１を確実に固着できるような手段が採用されている。
　尚、複数のディスクブレードＡを重ねた状態に固着する際は、例えば、積層されるディスクブレードＡの間にディスクブレードＡより融点の低い銅箔等のバインダー材を積層し、これらを真空中で加熱することにより、バインダー材を溶融させ、複数のディスクブレードＡ相互の接触部分（隣設するディスクブレードＡに於いて、プレス羽根部１１の膨出背部１１ａと基板部１０の他方の表面）が溶融したバインダー材によって簡単に且つ確実に真空ロウ付けできるようになる。ところで、この手段は、ベースプレートＢや先端プレートＢ１を羽根車本体に固着する際にも利用される。
　また、図１３及び図１５に示す羽根車本体は、前記図１１のディスクブレードＡ（Ａ６）と前記図１０のディスクブレードＡ（Ａ５）とを交互に重ねた状態でロウ付手段により固着して構成されたもので、これは、ディスクブレードＡ（Ａ６）の基板部１０の内周縁がディスクブレードＡ（Ａ５）の内周縁より大径となり、隣設するディスクブレードＡ（Ａ５）の基板部１０の内周縁相互の空間部分に、ディスクブレードＡ（Ａ６）の基板部１０の内周縁部分が存在しなくなり、この空間部分に於ける作動気体の通過抵抗が低減されるように構成して、作動気体によってタービン用羽根車に与えられる回転エネルギーの損失を低減できるように形成したものである。
　更に、図１４及び図１６に示す羽根車本体は、前記図１２のディスクブレードＡ（Ａ７）と前記図１０のディスクブレードＡ（Ａ５）とを交互に重ねた状態でロウ付手段により固着して構成されたもので、これは、ディスクブレードＡ（Ａ７）の基板部１０の外周縁がディスクブレードＡ（Ａ５）の外周縁より小径となり、隣設するディスクブレードＡ（Ａ５）の基板部１０の外周縁相互の空間部分に、ディスクブレードＡ（Ａ７）の基板部１０の外周縁部分が存在しなくなり、この空間部分に於ける作動気体の通過抵抗が低減されるように構成して、作動気体によってタービン用羽根車に与えられる回転エネルギーの損失を低減できるように形成したものである。
　前記ケーシングＤは、例えば、作動気体が吹き込まれる入口３０と、作動気体が排出される排出口３１とを備えたものが採用される。しかも、入口３０は、ケーシングＤの外周壁部分に開口され、排出口３１は、ケーシングＤの一方の側壁部分中央に開口されている。尚、ケーシングＤの入口３０に於いて、作動気体が吹き込まれる角度等は適宜自由に設定、変更することができるものである。
　本発明にかかるタービン用羽根車は、前述の如く構成されており、例えば、ケーシングＤの入口３０から膨張させた作動気体を高速で噴出せしめることにより、作動気体の衝動力が複数のプレス羽根部１１に作用してタービン用羽根車に回転力を発生させ、この回転力によって発電機等を駆動せしめられるように利用している。
　しかしながら、本発明にかかるタービン用羽根車は、前述のような使用例だけに限定されるものではなく、例えば、タービン用羽根車の回転軸Ｃにモーター等の原動機を連結し、この原動機の回転力によってタービン用羽根車を強制回転せしめられるように形成して、遠心送風機の羽根車や、ポンプの羽根車としても利用することが可能である。
　なお、本発明を詳細にその実施形態について説明したが、その実施形態についての部品の組合せと配列とは、後にクレームする本発明の精神と範囲とに反することなく種々変更することができるものである。

Claims (6)

  1. 噴出される作動気体の衝動力によって回転するタービン用羽根車であって、
    　プレス成型された二種類以上のディスクブレードを交互に複数重ねた状態でロウ付手段により固着してなる羽根車本体と、
    　この羽根車本体が固着されるベースプレートと、
    　このベースプレートに固定される回転軸とを備え、
    　前記ディスクブレードは、円環板状を呈する基板部を有し、この基板部には、その内周縁と外周縁とを結ぶように配されると共に、その一方の表面側に膨出して作動気体の衝動力を付与可能な細長なプレス羽根部が複数設けられ、
    　このプレス羽根部の内部には、基板部の他方の表面側が開放状態となるような凹部空間が形成され、プレス羽根部は、その最突出稜線部分となる膨出背部が、隣設するディスクブレードの基板部の他方の表面にロウ付手段により固着されると共に、隣設するディスクブレードのプレス羽根部の凹部空間に対して交差連通空間部を介して交差するように配され、プレス羽根部に衝動力を付与する作動気体の一部が、交差連通空間部を介して隣設するディスクブレードの凹部空間内を移動できるように構成されると共に、交差連通空間部に於けるプレス羽根部の膨出背部を越えて回転方向前方に移動できるように構成されていることを特徴とするタービン用羽根車。
  2. 　一種類のディスクブレードのプレス羽根部は、基板部の内周縁から外周縁に向って放射方向に沿うように配置したことを特徴とする請求の範囲１に記載のタービン用羽根車。
  3. 　他種類のディスクブレードのプレス羽根部は、基板部の内周縁から外周縁に向う放射方向を基準として、外周縁に於ける位置が回転方向で後方に変位した向きに沿うように配置したことを特徴とする請求項１または請求の範囲２に記載のタービン用羽根車。
  4. 他種類のディスクブレードのプレス羽根部は、基板部の内周縁から外周縁に向う放射方向を基準として、外周縁に於ける位置が回転方向で前方に変位した向きに沿うように配置したことを特徴とする請求項１または請求の範囲２に記載のタービン用羽根車。
  5. 　一種類のディスクブレードは、基板部の内周縁が他種類のディスクブレードの内周縁より大径であること、または、他種類のディスクブレードは、基板部の内周縁が一種類のディスクブレードの内周縁より大径であることを特徴とする請求の範囲１~４のいずれかに記載のタービン用羽根車。
  6. 　一種類のディスクブレードは、基板部の外周縁が他種類のディスクブレードの外周縁より小径であること、または、他種類のディスクブレードは、基板部の外周縁が一種類のディスクブレードの外周縁より小径であることを特徴とする請求の範囲１~４のいずれかに記載のタービン用羽根車。
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