WO2013128539A1 - 回転機械 - Google Patents

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穣 枡谷
吉田　悟
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三菱重工コンプレッサ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a rotary machine such as a centrifugal compressor, and particularly relates to pressure loss reduction on the suction side.
  • Patent Document 1 describes a technique for narrowing the flow path area by embedding a member in the range of the volute in order to increase the flow velocity in the range on the opposite side of the nozzle in the volute of the centrifugal compressor.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and while reducing the size in the radial direction, the increase in the flow velocity in the entire volume of the volute is suppressed to prevent the occurrence of pressure loss and the like, and the deterioration in performance is suppressed.
  • the present invention provides a rotating machine that can be used.
  • a first aspect of the rotating machine according to the present invention is a nozzle into which a fluid is introduced, and is formed in an annular flow path that communicates with the nozzle, and sandwiches a central axis from a connection portion connected to the nozzle.
  • a volute having a partition that separates the space in the circumferential direction on the opposite side, and an annular flow path that communicates with the volute on the inner circumferential side of the volute, and a plurality of vanes are provided in the circumferential direction, from the volute
  • a guide portion that guides the fluid flowing in; and an impeller that is axially connected to the guide portion and into which the fluid guided by the guide portion flows.
  • the volute communicates with the guide portion on an inner peripheral side. And an inner wall surface extending from the opening to the axial impeller side along the axial direction and connected to the partitioning portion on the opposite side to the nozzle And have.
  • volute in the rotating machine of the first aspect may be widened on both sides in the axial direction.
  • the volute in the rotary machine of the first aspect or the second aspect may have a tapered portion having an inclined surface on the opposite side in the axial direction from the impeller. Good.
  • the volute in the rotary machine of the first aspect or the second aspect may have a wall surface along the axial direction on the side opposite to the impeller in the axial direction.
  • the rotating machine according to the present invention it is possible to reduce the size in the radial direction, suppress an increase in the flow velocity in the entire volute, prevent pressure loss and the like, and prevent performance degradation.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a centrifugal compressor in an embodiment of the present invention. It is a perspective view of the suction volute of the centrifugal compressor in the embodiment. It is a cross-sectional view of the suction volute in the same embodiment. It is a whole block diagram equivalent to FIG. 1 in the modification of the embodiment. It is a graph of the pressure loss of various conditions in a suction volute.
  • FIG. 1 is an overall view showing a schematic configuration of a centrifugal compressor which is a rotating machine of the present embodiment.
  • the centrifugal compressor 1 of this embodiment mainly includes a rotating shaft 5 that is rotated around an axis O, and a gas G that is attached to the rotating shaft 5 and that is a fluid using centrifugal force.
  • the impeller 10 to compress and the casing 20 which supports the rotating shaft 5 rotatably are comprised.
  • the casing 20 is formed so as to form a substantially cylindrical outline, and the rotary shaft 5 is disposed so as to penetrate the center thereof.
  • the casing 20 is provided with bearings 21 on one side and the other side of the rotation axis 5 in the axis O direction. That is, the rotating shaft 5 is rotatably supported by the casing 20 via the bearing 21.
  • a journal bearing 22 that supports the rotating shaft 5 in the radial direction
  • a thrust bearing 23 that supports the rotating shaft 5 in the axial direction are provided.
  • a plurality of impellers 10 are attached to the rotary shaft 5 in the direction of the axis O.
  • a plurality of storage chambers 24 for storing the impeller 10 are formed inside the casing 20. These storage chambers 24 are formed slightly larger than the impeller 10 along the outer surface of the impeller 10, and form an internal space that is gradually expanded in diameter toward the downstream side (right side of the paper) and then reduced in diameter.
  • FIG. 1 shows an example in which a plurality of impellers 10 are provided, it is sufficient that at least one impeller 10 is provided.
  • the left side of the drawing in the direction of the axis O is the upstream side
  • the right side of the drawing is the downstream side.
  • a discharge passage 25 is formed between the storage chambers 24 to guide the gas G discharged from the upstream impeller 10 in the axis O direction to the downstream impeller 10 in the axis O direction.
  • the discharge passage 25 is formed in an annular shape around the axis O. Further, the discharge passage 25 guides the gas G discharged from the outlet opening 26 of the storage chamber 24 arranged on the upstream side in the axis O direction to the inlet opening 27 of the storage chamber 24 on the downstream side in the axis O direction. Therefore, it is formed in a substantially U shape in a sectional view.
  • a discharge nozzle 29 that allows the gas G to flow outside is attached to the downstream side of the casing 20 in the direction of the axis O.
  • the discharge nozzle 29 is connected to a discharge volute 30 that communicates with the housing chamber 24 on the most downstream side in the axis O direction of the casing 20, and discharges the gas G compressed by the impeller 10 of each stage to the outside of the casing 20.
  • a substantially cylindrical suction nozzle 28 whose diameter is increased toward the outer peripheral side for introducing the gas G from the outer peripheral side in the radial direction of the casing 20 to the inner peripheral side is attached to the upstream side of the casing 20 in the axis O direction. Further, the casing 20 is formed with a suction volute 31 that is disposed on the radially inner peripheral side of the suction nozzle 28 and communicates with the suction nozzle 28. On the inner peripheral side of the suction volute 31, a guide portion 32 that connects the suction volute 31 and the inlet opening 27 of the storage chamber 24 on the most upstream side is formed.
  • the guide part 32 communicates with the inner space 35 of the suction volute 31 on the inner peripheral side of the suction volute 31 and extends from the inner peripheral side of the first flow path 33 to the substantially annular first flow path 33 extending toward the inner peripheral side.
  • a substantially cylindrical second flow path 34 extending downstream along the axis O is formed.
  • the second flow path 34 communicates with the inlet opening 27 of the accommodation chamber 24 on the most upstream side downstream in the direction of the axis O.
  • the guide portion 32 is formed such that the width dimension in the axis O direction of the first flow path 33 is narrower than the width dimension in the axis O direction of the suction volute 31.
  • FIG. 2 is a perspective view around the suction volute 31, and FIG. 3 is a cross-sectional view around the suction volute 31.
  • the internal space 35 of the suction volute 31 is formed in a substantially annular shape (see FIG. 3) surrounding the guide portion 32 in the circumferential direction.
  • the suction volute 31 is provided with a substantially annular opening 37 communicating with the guide portion 32 on the inner peripheral side thereof.
  • the suction volute 31 extends the internal space 35 in the circumferential direction on the opposite side (position shifted about 180 degrees in the circumferential direction around the rotation shaft 5) across the axis O from the connection portion 38 connected to the suction nozzle 28. It has the partition part 36 which separates. And as the suction volute 31 approaches the partition part 36 in the circumferential direction, the radial dimension of the internal space 35 is gradually reduced.
  • a plurality of vanes 39 that guide the gas G flowing in the circumferential direction of the suction volute 31 toward the second flow path 34 are disposed in the first flow path 33 of the guide portion 32.
  • These vanes 39 are erected on the outer peripheral side of the inner peripheral vane 40 and the inner peripheral vane 40 erected in the direction of the axis O so as to go to the second flow path 34 along the radial direction on the inner peripheral side.
  • an outer peripheral vane 41 slightly bent at the suction nozzle 28 side.
  • the outer peripheral vane 41 is also disposed at an intermediate position of the inner peripheral vane 40 in the circumferential direction.
  • the partition 36 described above has a shape in which the end portion on the radially inner peripheral side also serves as the outer peripheral vane of the first flow path 33.
  • the suction nozzle 28 and the suction volute 31 are provided with nozzle partition plates 43 that guide the gas G introduced from the suction nozzle 28 in the radial direction along the circumferential direction.
  • three nozzle inner partition plates 43 are provided, and a central nozzle inner partition plate 43 ⁇ / b> A extends in the radial direction along the central axis L ⁇ b> 28 of the suction nozzle 28.
  • the two nozzle inner partition plates 43 on both sides of the nozzle inner partition plate 43A are extended so that the distance from each other gradually increases toward the guide portion 32 from the suction nozzle 28 side.
  • the form of the nozzle inner partition plate 43 is not limited to that of the present embodiment, and, for example, four or more may be arranged, or may not extend to the inside of the suction nozzle 28.
  • the suction volute 31 has an inner wall surface 44 extending along the axis O on the side of the axis O direction impeller 10 from the opening 37 so as to widen the width dimension in the direction of the axis O (FIGS. 1 and 2). reference).
  • the inner wall surface 44 is formed along the opening 37 and is connected to the partition portion 36 on the opposite side of the axis line O from the connection portion 38.
  • the inner wall surface 44 is formed so that the width dimension in the direction of the axis O is substantially the same over the entire circumference.
  • a tapered portion 45 having an inclined surface inclined toward the radially outer side is formed on the opposite side of the inner wall surface 44 across the opening 37 in the direction of the axis O.
  • Axial wall surfaces 46 and 47 extending radially outward are connected to the edge on the radially outer peripheral side of the tapered portion 45 and the edge on the axially downstream side of the inner wall surface 44 described above. That is, the suction volute 31 is formed to be widened on both sides in the axial direction with respect to the opening 37. Further, since the tapered portion 45 is formed, the width dimension in the direction of the axis O of the suction volute 31 is gradually reduced toward the opening 37.
  • the axial wall surfaces 46 and 47 are gradually reduced as the width dimension approaches the partition portion 36 in the circumferential direction on the partition portion 36 side.
  • the inner wall surface 44 is connected to the partition portion 36 with the dimension in the axis O direction gradually reduced immediately before the partition portion 36.
  • An outer peripheral surface 48 that extends between the axial wall surfaces 46 and 47 and extends in the axial direction is formed outside the axial wall surfaces 46 and 47 in the radial direction.
  • the outer peripheral surface 48 is connected to the partition portion 36 on the opposite side across the axis O from the connection portion 38. Specifically, the outer peripheral surface 48 is curved so as to be directed toward the radially inner periphery side so as to be continuous with the partition portion 36 on the partition portion 36 side in the circumferential direction (see FIG. 3). The outer peripheral surface 48 can more smoothly guide the inflow of the gas G from the suction volute 31 to the guide portion 32 on the partition portion 36 side.
  • the operation of the rotary machine 1 in this embodiment particularly the operation until the gas G flowing from the suction nozzle 28 enters the inlet opening 27 will be described.
  • the gas G flowing from the radially outer side to the inner side by the suction nozzle 28 flows into the suction volute 31 from the connection portion 38.
  • the gas G that has flowed into the suction volute 31 can be guided to both sides in the circumferential direction and can be suitably distributed in the circumferential direction.
  • the gas G flowing in the circumferential direction in the suction volute 31 gradually flows into the guide portion 32 located on the inner peripheral side, and is changed into an axial flow by the guide portion 32, and the inlet opening 27 of the impeller 10. Will be distributed.
  • the suction volute 31 extends along the axis O from the opening 37 to the axis O direction impeller 10 side so as to widen the width dimension in the axis O direction.
  • the width dimension of the suction volute 31 can be enlarged toward the axis O direction impeller 10 side. Therefore, it is possible to suppress an increase in the flow rate of the gas G introduced from the suction nozzle 28 in the entire suction volute 31 from the suction nozzle 28 side to the partition portion 36. Therefore, it is possible to prevent the pressure loss from increasing due to separation or the like in the gas G flowing into the guide portion 32. As a result, performance degradation can be suppressed.
  • the width dimension of the suction volute 31 in the direction of the axis O can be expanded on both sides in the direction of the axis O rather than the opening 37, the flow passage area can be further expanded compared with the case of expansion on one side in the direction of the axis O. it can. As a result, an increase in the flow rate of the gas G introduced into the suction volute 31 can be more reliably prevented.
  • the tapered portion 45 is formed in the suction volute 31, the flow rate of the gas G flowing from the suction volute 31 to the opening 37 on the opposite side of the impeller 10 from the axis O direction can be gradually increased. G can be smoothly guided to the guide portion 32.
  • the taper part 45 it can suppress that the suction volute 31 protrudes the outer side (opposite side to the impeller 10) of the axis line O direction.
  • the centrifugal compressor since it is possible to prevent the centrifugal compressor from becoming large in the direction of the axis O, there is no space in the direction of the axis O, such as when piping is routed outside the direction of the axis O of the suction volute 31. Is advantageous.
  • the present invention is not limited to the configuration of the embodiment described above, and the design can be changed without departing from the gist thereof.
  • the suction volute 31 has the tapered portion 45
  • FIG. 5 an inner wall surface 145 that extends on the opposite side of the impeller 10 along the axis O may be formed instead of the tapered portion 45.
  • the dimension of the suction volute 31 in the direction of the axis O can be increased to the side opposite to the side of the impeller 10 in the direction of the axis O, so that the flow path cross-sectional area can be further increased. .
  • the flow passage area of the suction volute 31 is preferably 90% or more with respect to the flow passage area of the suction nozzle 28. By doing in this way, it can prevent that the flow velocity of the gas G which flowed into the suction volute 31 from the suction nozzle 28 rises rapidly.
  • the flow passage area of the suction volute 31 is smaller than 90%, the flow velocity of the gas G in the suction volute 31 becomes too fast as compared with the case of 90% or more, and pressure loss due to separation or the like in the guide portion 32. Will increase.
  • the radial width L3 of the outer peripheral vane 41 is preferably set in the range of 90% to 110% with respect to the radial dimension L1 of the suction volute 31.
  • the radial width L3 of the outer peripheral vane 41 is conventionally set to about 110 to 180% of the inner diameter of the suction nozzle 28.
  • the width L3 of the vane 41 is preferably set to about 90% with respect to about 110 to 180%.
  • the axial width L5 of the outer peripheral vane 41 is conventionally set to about 15 to 25% of the inner diameter of the suction nozzle 28.
  • the outer peripheral vane 41 The axial width L5 of 41 is preferably set to about 75% with respect to about 15 to 25%.
  • the flow area of the first flow path 33 of the guide portion 32 can be optimized with respect to the flow area of the suction volute 31.
  • the flow velocity when the gas G flows into the guide portion 32 from the opening 37. Can be prevented from rising rapidly, so that pressure loss due to peeling or the like in the guide portion 32 can be further reduced.
  • FIG. 5 is a graph showing pressure loss when the diameter of the casing 20 is about 80% based on a conventional centrifugal compressor.
  • A when only the inner wall surface 44 is provided, “B” indicates that the radial width L3 of the outer peripheral vane 41 is 90 to 110 with respect to the radial dimension L1 of the suction volute 31 in addition to the condition of “A”.
  • %. “C” is the pressure loss in the case of a conventional centrifugal compressor (diameter 100%).
  • the same performance as in the case of a diameter of 100% can be obtained.
  • the shape of the suction volute 31, the shape of the vane 39, and the arrangement of the nozzle inner partition plate 43 are obtained. It is possible to further reduce pressure loss by optimizing such conditions.
  • the centrifugal compressor 1 is described as an example of the rotary machine, but the present invention can also be applied to a rotary machine such as a radial flow turbine.

Abstract

　吸込ボリュートの内周側で吸込ボリュートと連通した環状の流路に形成され、周方向に複数のベーンが設けられ、吸込ボリュートから流入する流体を案内する案内部と、案内部に軸方向で接続されて案内部で案内された流体が流入するインペラとを備え、吸込ボリュートは、内周側に案内部へと連通する環状の開口部と、軸方向の幅寸法を拡げるように、開口部から軸方向インペラ側に軸方向に沿って延出すると共に、吸込ノズルと反対側で仕切部に接続する内壁面とを有することを特徴とする。

Description

回転機械
　本発明は、遠心圧縮機等の回転機械に関し、特にその吸入側の圧力損失低減に係る。
　特許文献１には、遠心圧縮機のボリュートおいて、ノズルの反対側の範囲における流速を高めるために、当該ボリュートの範囲に部材を埋め込んで流路面積を狭くする技術が記載されている。
特開２０１０－２０３２５１号公報
　その一方で、近年、遠心圧縮機等の回転機械においては、径方向寸法の小型化が要望されている。遠心圧縮機等の回転機械の径方向寸法を小型化すると、ノズルからボリュートに流入する部分において、ボリュートの流路面積を十分に確保できず、ボリュート全域で流速が高まる傾向がある。そのため、流体がボリュートからベーンに流入する際に剥離等が生じて圧力損失が増大し、性能が低下してしまうことが懸念されていた。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、径方向寸法の小型化を図るとともに、ボリュート全域で流速が高まるのを抑制して圧力損失等の発生を防止し、性能低下を抑制することができる回転機械を提供するものである。
　本発明に係る回転機械の第一態様は、流体が導入されるノズルと、該ノズルと連通して環状の流路に形成されるとともに、前記ノズルと接続される接続部から中心軸を挟んで反対側に前記空間を周方向を隔てる仕切部を有するボリュートと、該ボリュートの内周側で該ボリュートと連通した環状の流路に形成され、周方向に複数のベーンが設けられ、前記ボリュートから流入する流体を案内する案内部と、該案内部に軸方向で接続されて該案内部で案内された流体が流入するインペラとを備え、前記ボリュートは、内周側に前記案内部へと連通する環状の開口部と、軸方向の幅寸法を拡げるように、前記開口部から軸方向インペラ側に軸方向に沿って延出すると共に、前記ノズルと反対側で前記仕切部に接続する内壁面とを有する。
　本発明に係る回転機械の第二態様では、上記第一態様の回転機械における前記ボリュートが、軸方向両側に拡幅するようにしてもよい。
　本発明に係る回転機械の第三態様では、上記第一態様又は第二態様の回転機械における前記ボリュートが、前記インペラと軸方向反対側に、傾斜面を備えたテーパ部を有するようにしてもよい。
　本発明に係る回転機械の第四態様では、上記第一態様又は第二態様の回転機械における前記ボリュートが、前記インペラと軸方向の反対側では、軸方向に沿う壁面を有してもよい。
　本発明に係る回転機械によれば、径方向寸法の小型化を図るとともに、ボリュート全域で流速が高まるのを抑制して圧力損失等を防止し、性能低下を防止することができる。
本発明の実施形態における遠心圧縮機の全体構成図である。 同実施形態における遠心圧縮機の吸込ボリュートの斜視図である。 同実施形態における吸込ボリュートの横断面図である。 同実施形態の変形例における図１に相当する全体構成図である。 吸込ボリュートにおける各種条件の圧力損失のグラフである。
　以下、本発明の実施形態に係る回転機械について説明する。
　図１は、本実施形態の回転機械である遠心圧縮機の概略構成を示す全体図である。
　図１に示すように、この実施形態の遠心圧縮機１は、主として、軸線Ｏ回りに回転させられる回転軸５と、回転軸５に取り付けられて遠心力を利用して流体であるガスＧを圧縮するインペラ１０と、回転軸５を回転可能に支持するケーシング２０と、によって構成されている。
　ケーシング２０は、略円柱状の外郭をなすように形成され、その中心を貫くように回転軸５が配置されている。ケーシング２０には、回転軸５の軸線Ｏ方向の一側部および他側部に、軸受２１が設けられている。即ち、回転軸５は、軸受２１を介してケーシング２０に回転可能に支持されている。ここで、上記軸受２１としては、回転軸５を径方向で支持するジャーナル軸受２２および軸方向で支持するスラスト軸受２３が設けられている。
　回転軸５には、軸線Ｏ方向に複数のインペラ１０が取り付けられている。また、ケーシング２０の内部には、インペラ１０を収容する複数の収容室２４が形成されている。これら収容室２４は、インペラ１０の外面に沿ってインペラ１０よりも僅かに大きく形成され、下流側（紙面右側）に向かって漸次拡径された後に縮径される内部空間を形成している。なお、図１において、インペラ１０が複数設けられている場合の一例を示しているが、インペラ１０は、少なくとも１つ以上設けられていればよい。また、以下の説明においては、軸線Ｏ方向で紙面左側を上流側、紙面右側を下流側として説明する。
　収容室２４間には、軸線Ｏ方向の上流側のインペラ１０から吐出されるガスＧを、軸線Ｏ方向の下流側のインペラ１０へ案内する吐出通路２５が形成されている。吐出通路２５は、軸線Ｏ回りに環状に形成されている。また、吐出通路２５は、軸線Ｏ方向の上流側に配置された収容室２４の出口開口部２６から吐出されたガスＧを、軸線Ｏ方向下流側の収容室２４の入口開口部２７に案内するために断面視略Ｕ字状に形成されている。
　ケーシング２０の軸線Ｏ方向の下流側には、ガスＧを外部に流出させる排出ノズル２９が取り付けられている。排出ノズル２９は、ケーシング２０の軸線Ｏ方向の最下流側の収容室２４に連通する排出ボリュート３０に接続され、各段のインペラ１０によって圧縮されたガスＧをケーシング２０の外部に排出する。
　ケーシング２０の軸線Ｏ方向の上流側には、ガスＧをケーシング２０の径方向外周側から内周側へと導入させる外周側ほど拡径された略円筒状の吸込ノズル２８が取り付けられている。さらに、ケーシング２０には、吸込ノズル２８の径方向内周側に配置されて吸込ノズル２８と連通する吸込ボリュート３１が形成されている。この吸込ボリュート３１の内周側には、吸込ボリュート３１と最上流側の収容室２４の入口開口部２７とを接続する案内部３２が形成されている。
　案内部３２は、吸込ボリュート３１の内周側で吸込ボリュート３１の内部空間３５と連通して内周側に向かって延びる略円環状の第一流路３３と、第一流路３３の内周側から軸線Ｏに沿って下流側に延びる略筒状の第二流路３４とを形成している。第二流路３４は、軸線Ｏ方向の下流側で最上流側の収容室２４の入口開口部２７に連通されている。案内部３２は、第一流路３３の軸線Ｏ方向の幅寸法が吸込ボリュート３１の軸線Ｏ方向の幅寸法よりも狭く形成されている。
　図２は、吸込ボリュート３１周辺の斜視図であり、図３は吸込ボリュート３１周辺の断面図である。
　図２、図３に示すように、吸込ボリュート３１の内部空間３５は、案内部３２を周方向で囲む略環状（図３参照）に形成されている。そして、吸込ボリュート３１は、その内周側に、案内部３２へと連通する略環状の開口部３７を備えている。
　また、吸込ボリュート３１は、吸込ノズル２８と接続される接続部３８から軸線Ｏを挟んで反対側（回転軸５を中心として周方向に略１８０度ずれた位置）に内部空間３５を周方向に隔てる仕切部３６を有している。そして、吸込ボリュート３１は、周方向で仕切部３６に近づくほど、内部空間３５の径方向寸法が漸減されている。
　案内部３２の第一流路３３には、吸込ボリュート３１の周方向に流通されるガスＧを第二流路３４に向かって案内する複数のベーン３９が配設されている。これらベーン３９は、内周側で径方向に沿って第二流路３４に向かうように軸線Ｏ方向に立設された内周ベーン４０と、内周ベーン４０よりも外周側に立設されて吸込ノズル２８側に僅かに屈曲形成された外周ベーン４１とを備えている。外周ベーン４１は、周方向で内周ベーン４０の中間位置にも配設されている。なお、上述した仕切部３６は、その径方向内周側の端部が第一流路３３の外周ベーンを兼ねる形状となっている。
　吸込ノズル２８と吸込ボリュート３１とには、吸込ノズル２８から径方向に導入されるガスＧを周方向に沿うように案内するノズル内仕切板４３が配設されている。ノズル内仕切板４３は、本実施形態では三つ設けられており、中央のノズル内仕切板４３Ａが吸込ノズル２８の中心軸Ｌ２８に沿って径方向に延設されている。また、ノズル内仕切板４３Ａ両側の２つのノズル内仕切板４３は、それぞれ吸込ノズル２８側から案内部３２に向かって次第に互いの間隔が拡幅するように延設されている。なお、ノズル内仕切板４３の形態としては、本実施形態のものに限られず、例えば、４枚以上配置しても良いし、また、吸込ノズル２８の内部まで延出されないようにしても良い。
　吸込ボリュート３１は、軸線Ｏ方向の幅寸法を拡げるように、開口部３７から軸線Ｏ方向インペラ１０側に、軸線Ｏに沿って延出する内壁面４４を有している（図１、図２参照）。この内壁面４４は、開口部３７に沿って形成され、接続部３８から軸線Ｏを挟んだ反対側で仕切部３６に接続されている。内壁面４４は、軸線Ｏ方向の幅寸法が、全周に亘って略同寸法に形成されている。
　一方で、軸線Ｏ方向における開口部３７を挟んだ内壁面４４の反対側には、径方向外側に向かって傾斜する傾斜面を備えるテーパ部４５が形成されている。テーパ部４５の径方向外周側の端縁と、上述した内壁面４４の軸方向下流側の端縁とには、径方向外側に延びる軸方向壁面４６，４７が繋がっている。つまり、吸込ボリュート３１は、開口部３７に対して軸方向両側に拡幅して形成されている。そして、上記テーパ部４５が形成されていることで、吸込ボリュート３１の軸線Ｏ方向の幅寸法が、開口部３７に向かって漸減されている。
　軸方向壁面４６，４７は、仕切部３６側において、その幅寸法が周方向で仕切部３６に近づくにつれて漸減されている。同様に、内壁面４４も、仕切部３６の直前で軸線Ｏ方向の寸法が漸減されて仕切部３６に接続されている。そして、軸方向壁面４６，４７の径方向外側には、これら軸方向壁面４６，４７間を接続し、軸方向に延在する外周面４８が形成されている。
　外周面４８は、接続部３８から軸線Ｏを挟んで反対側で仕切部３６に接続されている。具体的には、外周面４８は、周方向の仕切部３６側において該仕切部３６に連続するように径方向内周側に向かうように湾曲形成されている（図３参照）。この外周面４８によって、仕切部３６側における吸込ボリュート３１から案内部３２へのガスＧの流入をより滑らかに案内することが可能となっている。
　次に、この実施形態における回転機械１の作用、特に吸込ノズル２８から流入したガスＧが入口開口部２７に入るまでの作用について説明する。
　図１及び図２に示すように、この実施形態のケーシング２０では、吸込ノズル２８によって径方向外周側から内周側へと流通するガスＧは、接続部３８から吸込ボリュート３１に流入する。ここで、三つのノズル内仕切板４３が設けられていることによって、吸込ボリュート３１に流入したガスＧを周方向両側へと案内して好適に周方向に流通させることができる。そして、吸込ボリュート３１において周方向に流通するガスＧは、次第に内周側に位置する案内部３２に流入し、この案内部３２によって軸方向の流れに変化させられ、インペラ１０の入口開口部２７まで流通されることとなる。
　したがって、上述した実施形態の遠心圧縮機１によれば、吸込ボリュート３１が、軸線Ｏ方向の幅寸法を拡げるように、開口部３７から軸線Ｏ方向インペラ１０側に、軸線Ｏに沿って延出する内壁面４４を有していることで、例えば、ケーシング２０の径方向寸法を小型化した場合に、吸込ボリュート３１の幅寸法を軸線Ｏ方向インペラ１０側に拡大することができる。そのため、吸込ノズル２８側から仕切部３６に至る吸込ボリュート３１全域で吸込ノズル２８から導入されたガスＧの流速が高まるのを抑制することができる。そのため、案内部３２に流入するガスＧに剥離等が生じて圧力損失が増大するのを防止することができる。その結果、性能低下を抑制することができる。
　また、吸込ボリュート３１の軸線Ｏ方向の幅寸法を、開口部３７よりも軸線Ｏ方向両側に拡大することができるため、軸線Ｏ方向片側に拡大する場合よりも流路面積をより拡大することができる。その結果、吸込ボリュート３１に導入されたガスＧの流速が高まるのをより確実に防止することができる。
　さらに、吸込ボリュート３１にテーパ部４５が形成されていることで、インペラ１０と軸線Ｏ方向反対側において吸込ボリュート３１から開口部３７へ流動するガスＧの流速を徐々に上げることができるため、ガスＧを案内部３２へ円滑に導くことが可能になる。
　また、テーパ部４５を有することで、吸込ボリュート３１が軸線Ｏ方向の外側（インペラ１０とは反対側）へ突出するのを抑制することができる。つまり、遠心圧縮機の軸線Ｏ方向へ大型化するのを防止することができるため、吸込ボリュート３１の軸線Ｏ方向外側に配管等が配索されている場合等、軸線Ｏ方向にスペースが無い場合に有利となる。
　なお、本発明は上述した実施形態の構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。
　例えば、上述した実施形態では、吸込ボリュート３１がテーパ部４５を有する場合について説明したが、吸込ボリュート３１の軸線Ｏ方向外側（インペラ１０と反対側）にスペース的に余裕がある場合例えば、図４に示すように、テーパ部４５に代えて軸線Ｏに沿ってインペラ１０とは反対側に延びる内壁面１４５を形成するようにしてもよい。
　このように構成することで、吸込ボリュート３１の軸線Ｏ方向の寸法を、軸線Ｏ方向インペラ１０側と反対側にも拡大することができるため、更なる流路断面積の拡大を図ることができる。その結果、吸込ノズル２８から流入するガスＧの流速が高まるのを更に抑制して圧力損失を低減することが可能となる。
　また、上述した実施形態において、吸込ボリュート３１の流路面積は、吸込ノズル２８の流路面積に対して９０％以上とするのが好ましい。このようにすることで、吸込ノズル２８から吸込ボリュート３１に流入したガスＧの流速が急激に上昇するのを防止できる。一方、吸込ボリュート３１の流路面積が９０％よりも小さい場合には、９０％以上の場合よりも吸込ボリュート３１内のガスＧの流速が速くなり過ぎて、案内部３２において剥離等により圧力損失が増大してしまう。
　さらに、外周ベーン４１の径方向幅Ｌ３は、吸込ボリュート３１の上記径方向寸法Ｌ１に対して９０％～１１０％の範囲に設定するのが好ましい。
　ここで、外周ベーン４１の径方向幅Ｌ３は、従来、吸込ノズル２８の内径の１１０～１８０％程度に設定されるが、例えば、ケーシング２０の直径を従来比で８０％に設定した場合、外周ベーン４１の幅Ｌ３は上記１１０～１８０％程度に対して更に９０％程度に設定するのが好ましい。
　さらに、外周ベーン４１の軸方向幅Ｌ５は、従来、吸込ノズル２８の内径の１５～２５％程度に設定されるが、例えば、ケーシング２０の直径を従来比で８０％に設定した場合、外周ベーン４１の軸方向幅Ｌ５は上記１５～２５％程度に対して更に７５％程度に設定するのが好ましい。
　このように形成することで、吸込ボリュート３１の流路面積に対して、案内部３２の第一流路３３の流路面積を最適化することができる。その結果、外周ベーン４１の径方向幅Ｌ３や、ベーン３９の軸方向寸法Ｌ５を、上記の範囲に設定する場合と比較して、ガスＧが開口部３７から案内部３２に流入する際に流速が急上昇するのを防止することができるため、案内部３２における剥離等に起因する圧力損失を更に低減することができる。
　図５は、従来の遠心圧縮機を基準にして、ケーシング２０の直径を８０％程度にした場合の圧力損失を示すグラフである。「Ａ」は、内壁面４４のみを設けた場合、「Ｂ」は、「Ａ」の条件に加えて外周ベーン４１の径方向幅Ｌ３を吸込ボリュート３１の径方向寸法Ｌ１に対して９０～１１０％した場合である。なお、「Ｃ」は従来の遠心圧縮機（直径１００％）の場合の圧力損失である。
　つまり、上述した吸込ボリュート３１の内壁面４４の構成のみでも、直径１００％の場合と同等の性能を得られるが、吸込ボリュート３１の形状、ベーン３９の形状、及び、ノズル内仕切板４３の配置等の条件を最適化することで、更なる圧力損失の低減を図ることが可能となる。
　また、上述した実施形態においては、回転機械として遠心圧縮機１を一例に説明したが、半径流タービン等の回転機械にも適用可能である。
　１０　インペラ
　２８　吸込ノズル（ノズル）
　３１　吸込ボリュート（ボリュート）
　３２　案内部
　３３　第一流路（流路）
　３７　開口部
　３９　ベーン
　４４　内壁面
　４５　テーパ部
　１４５　内壁面（壁面）

Claims (4)

  1. 　径方向外周側から内周側へ流体を導入するノズルと、
    　該ノズルと外周側で連通する略環状の空間を有するとともに、前記ノズルと接続される接続部から中心軸を挟んで反対側に前記空間を周方向に隔てる仕切部を有するボリュートと、
    　該ボリュートの内周側で該ボリュートと連通した流路を有し、周方向に複数のベーンが設けられ、ボリュートから流入する流体を案内する案内部と、
    　該案内部に軸方向で接続されて該案内部により案内された流体が流入するインペラとを備え、
    　前記ボリュートは、
    　該ボリュートの内周側に、前記案内部へと連通する環状の開口部と、
    　軸方向の幅寸法を拡げるように、前記開口部から軸方向インペラ側に軸方向に沿って延出するとともに、前記仕切部に接続される内壁面と
    を備える回転機械。
  2. 　請求項１に記載の回転機械であって、前記ボリュートは、軸方向両側に拡幅している回転機械。
  3. 　請求項１又は２に記載の回転機械であって、
    　前記ボリュートは、前記インペラと軸方向反対側に、テーパ形状に形成されるテーパ部を有する回転機械。
  4. 　請求項１又は２に記載の回転機械であって、
    　前記ボリュートは、前記インペラと軸方向の反対側に、軸方向に沿う壁面を有する回転機械。
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