WO2017073113A1 - インレットガイドベーン、圧縮機、インレットガイドベーンの取り付け方法、及び遠心圧縮機の製造方法 - Google Patents

Abstract

インレットガイドベーンは、径方向軸線（Ａｒ）に沿って延びる腹面（Ｓ１）及び背面（Ｓ２）を有するベーン本体（４２）を備える。腹面（Ｓ１）及び背面（Ｓ２）のそれぞれが、翼断面形状を有する仮想翼型（Ｐｖ）の表面に沿う翼型面を有する。腹面（Ｓ１）及び背面（Ｓ２）の少なくとも一方が、仮想翼型（Ｐｖ）の表面よりも仮想翼型（Ｐｖ）の内側に後退する薄肉部形成面（Ｓｔ）を有する。

Description

インレットガイドベーン、圧縮機、インレットガイドベーンの取り付け方法、及び遠心圧縮機の製造方法

　本発明は、インレットガイドベーン、圧縮機、インレットガイドベーンの取り付け方法、及び遠心圧縮機の製造方法に関する。
　本願は、２０１６年１０月２６日に出願された特願２０１５－２０９８７５号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　例えばターボ冷凍機に用いられる圧縮機では、外部の空気を吸い込むための吸込口に、可動式案内羽根（インレットガイドベーン）が設定されたものがある。インレットガイドベーンは、円形の吸込口の内径側で、周方向に間隔をあけて複数設けられる。具体的には、吸込口の周方向に配列された取付部に対して、各インレットガイドベーンが取り付けられる。
　また、吸込口に内筒を設けない構成の圧縮機では、各インレットガイドベーンは、吸込口の内周面から、吸込口の中心まで延びる形状を有している。すなわち、吸込口の中心付近では、複数のインレットガイドベーンが、吸込口の径方向外側から集束している（下記特許文献１参照）。

特開２０１３－２４５５７５号公報

　ところで、上記のようなインレットガイドベーンを吸込口に取り付けるに当たっては、各インレットガイドベーンを吸込口の内側から、吸込口に設けられた上記の取付部に挿入していく。ここで、ある特定の数以上のインレットガイドベーンを挿入するときには、すでに取り付けられた他のインレットガイドベーンと、取り付けようとするインレットガイドベーンとが干渉しないように、インレットガイドベーンの径方向内側の部分を、他の隣り合うインレットガイドベーン同士の間の間隙に挿入した後、径方向外側に移動させる必要がある。
　このため、インレットガイドベーンの厚さは、上記インレットガイドベーン同士の間の間隙よりも小さい必要がある。一方で、インレットガイドベーンとしての性能向上を図る上では、各インレットガイドベーンの厚さを大きくすることが肝要とされている。このため、インレットガイドベーンとしての性能と組み立てやすさとを両立することが可能なインレットガイドベーンに対する要請が高まっている。

　本発明は、十分な性能と、組立てやすさとを有するインレットガイドベーン、圧縮機、インレットガイドベーンの取り付け方法、及び遠心圧縮機の製造方法を提供する。

　本発明の第一の態様に係るインレットガイドベーンは、回転軸の径方向に延びる腹面及び背面を有するベーン本体を備え、前記腹面及び前記背面のそれぞれが、翼断面形状を有する仮想翼型の表面に沿う翼型面を有し、前記腹面及び前記背面の少なくとも一方が、前記仮想翼型の表面よりも該仮想翼型の内側に後退する薄肉部形成面を有する。

　この構成によれば、ベーン本体の腹面及び背面の少なくとも一方に、薄肉部形成面が形成されている。したがって、複数のベーン本体を、圧縮機のケーシング（吸込口）の内周面に配列するに当たって、すでに取り付けられたベーン本体同士の間に形成される間隙に、これから取り付けようとするベーン本体を容易に通過させることができる。さらに、薄肉部形成面を除く他の部分には仮想翼型の表面に沿う翼型面が形成されている。そのため、インレットガイドベーンとしての性能も十分に確保することができる。

　本発明の第二の態様に係るインレットガイドベーンでは、第一の態様において、前記ベーン本体は、前記径方向内側の端部に先端面を有し、前記薄肉部形成面は、前記腹面及び前記背面の一方における前記先端面に接続された先端側領域に形成されており、前記腹面及び前記背面の一方の前記翼型面は、前記薄肉部形成面の径方向外側の基端側領域に形成されていてもよい。

　この構成によれば、ベーン本体の先端側に薄肉部形成面が形成される。したがって、当該先端側同士を集束させた状態で複数のベーン本体を、圧縮機のケーシング（吸込口）の内周面に配列するに当たって、すでに取り付けられたベーン本体同士の径方向内側に形成される間隙に、これから取り付けようとするベーン本体を容易に通過させることができる。

　本発明の第三の態様に係るインレットガイドベーンでは、第二の態様において、前記薄肉部形成面は、前記仮想翼型の翼中心線に沿って形成されていてもよい。

　この構成によれば、薄肉部形成面を設けたことでベーン本体が過剰に薄くなることがない。これにより、ベーン本体の構造強度を維持しながらも、インレットガイドベーンとしての組み立てやすさを向上させることができる。

　本発明の第四の態様に係るインレットガイドベーンでは、第二の態様において、前記先端面は、前記仮想翼型に沿う翼形状をなし、前記薄肉部形成面は、前記先端面における前記腹面及び前記背面の一方側の縁部から前記径方向外側に向かうにしたがって前記腹面及び前記背面の他方側に向かって延びるように形成されていてもよい。

　この構成によれば、薄肉部形成面を設けてもベーン本体が過剰に薄くなることがない。これにより、ベーン本体の構造強度をさらに十分に確保することができる。

　本発明の第五の態様に係るインレットガイドベーンでは、第二から第四のいずれか一つの態様において、前記腹面及び前記背面の一方が、前記翼型面と前記薄肉部形成面との段差を接続する接続面を有してもよい。

　この構成によれば、接続面が形成されることで、腹面及び背面の一方に沿う流体の流れが剥離する可能性を低減することができる。

　本発明の第六の態様に係るインレットガイドベーンでは、第一の態様において、前記薄肉部形成面は、前記腹面及び前記背面の一方に、前記径方向内側及び前記径方向外側の双方から前記翼型面に挟まれるように形成されていてもよい。

　この構成によれば、薄肉部形成面を腹面及び背面の一方における径方向内側の端部を含む全域に形成した場合に比べて、薄肉部形成面の大きさを小さく抑えることができる。これにより、当該薄肉部形成面を形成したことによる流体の流れの剥離をさらに低減することができる。

　本発明の第七の態様に係るインレットガイドベーンでは、第一から第六のいずれか一つの態様において、前記仮想翼型は、前記翼断面形状が径方向外側から内側に向かうにしたがって相似状に小さくなってもよい。

　この構成によれば、流体の流速が相対的に高まる径方向外側の領域で、仮想翼型の面積を相対的に大きく確保することができる。これにより、より効果的に流体を案内することができ、インレットガイドベーンとしての効率を向上させることができる。

　本発明の第八の態様に係るインレットガイドベーンでは、第一から第七のいずれか一つの態様において、前記仮想翼型は、前記翼断面形状が翼中心線を対称軸とする線対称形状をなしていてもよい。

　この構成によれば、ベーン本体の腹側、及び背側のいずれの面によっても、流体を効率的に案内することができる。

　本発明の第九の態様に係るは、上記第一から第八のいずれか一態様に係るインレットガイドベーンと、前記インレットガイドベーンを支持する吸込口が形成されたケーシングと、前記吸込口から吸いこんだ流体を圧縮するインペラと、を備える。

　この構成によれば、組立てやすいインレットガイドベーンを有する圧縮機を提供することができる。

　本発明の第十の態様に係るインレットガイドベーンの取り付け方法は、圧縮機のケーシングに形成された吸込口に、該吸込口の周方向に間隔をあけて複数のインレットガイドベーンを取り付けるためのインレットガイドベーンの取り付け方法であって、前記インレットガイドベーンは、腹面及び背面のそれぞれが、翼断面形状を有する仮想翼型の表面に沿う翼型面を有し、前記腹面及び前記背面の少なくとも一方が、前記仮想翼型の表面よりも該仮想翼型の内側に後退する薄肉部形成面を有し、前記インレットガイドベーンの取り付け方法は、ケーシングの内周側に、第一インレットガイドベーンを取り付ける工程と、前記第一インレットガイドベーンに対して、周方向に間隔をあけて第二インレットガイドベーンを取り付ける工程と、周方向における前記第一インレットガイドベーン、及び前記第二インレットガイドベーンの間に第三インレットガイドベーンを取り付ける工程と、を含み、前記第三インレットガイドベーンを取り付ける工程では、該第三インレットガイドベーンにおける前記薄肉部形成面を含む径方向内側の部分を、前記第一インレットガイドベーン、及び前記第二インレットガイドベーンの間の間隙に挿入した後、該第三インレットガイドベーンを径方向外側に移動させることを特徴とする。

　この方法によれば、圧縮機のケーシングに形成された吸込口に、複数のインレットガイドベーンを互いに干渉させることなく容易に取り付けることができる。

　本発明の第十一の態様に係る遠心圧縮機の製造方法は、前記ケーシング、及び複数の前記インレットガイドベーンを用意する工程と、上記第十の態様に記載されたインレットガイドベーンの取り付け方法の各工程と、回転軸、及びインペラを前記ケーシング内部に取り付ける工程と、を含む。

　この方法によれば、容易に取り付け可能で、かつ十分な性能を持つインレットガイドベーンを備える遠心圧縮機を得ることができる。

　本発明によれば、十分な性能と、組立てやすさとを有するインレットガイドベーン、これを備える圧縮機、及びインレットガイドベーンの取り付け方法を提供することができる。

本発明の第一実施形態に係る遠心圧縮機の構成を示す断面図である。 本発明の第一実施形態に係るインレットガイドベーンを示す模式図である。 本発明の第一実施形態に係るベーン本体を軸線Ａｓ方向から見た図である。 図３のＩＶ－ＩＶ線における矢視断面図である。 本発明の第二実施形態に係るベーン本体を軸線Ａｓ方向から見た図である。 図５のＶＩ－ＶＩ線における矢視断面図である。 本発明の第三実施形態に係るベーン本体を軸線Ａｓ方向から見た図である。 図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線における矢視断面図である。 本発明の第四実施形態に係るベーン本体を軸線Ａｓ方向から見た図である。 図９のＸ－Ｘ線における矢視断面図である。 本発明の実施形態に係る遠心圧縮機の製造方法の各工程を示すフローチャートである。

［第一実施形態］
　本発明の第一実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態に係る圧縮機（遠心圧縮機）は、図１に示すように、回転軸２９と、２つのインペラ（第一インペラ２１、第二インペラ２２）と、ケーシング２８と、インレットガイドベーンＶと、を備えている。回転軸２９は、軸線Ａｓに沿って延びている。２つのインペラ（第一インペラ２１、第二インペラ２２）は、回転軸２９に一体に取り付けられている。ケーシング２８は、これら第一インペラ２１、及び第二インペラ２２を外周側から覆うことで流体（空気）を流通させるための流路を形成している。インレットガイドベーンＶは、このケーシング２８の軸線方向一方側に設けられている。

　ケーシング２８は、ケーシング本体２８Ａと、吸込ケーシング３０Ａと、を有している。ケーシング本体２８Ａの軸線Ａｓ方向一方側には、冷媒ガスを外部から流入させる吸込口３０（吸込ケーシング３０Ａ）が設けられている。詳しくは後述するが、吸込口３０の内周側には、運転状況に応じて角度を変更することが可能なインレットガイドベーンＶが取り付けられている。ケーシング本体２８Ａの軸線Ａｓ方向他方側には、冷媒ガスを排出するスクロール３１が設けられている。ケーシング本体２８Ａには、吸込口３０とスクロール３１とを連通させる内部空間３２が形成されている。

　第一インペラ２１、及び第二インペラ２２は、この内部空間３２に配置されている。第一インペラ２１は第一圧縮段、第二インペラ２２は第二圧縮段をそれぞれ形成する。これら第一インペラ２１、及び第二インペラ２２は、軸線Ａｓに対する径方向内側から外側に向かって延びる複数のブレードＢを有している。

　これら複数のブレードＢは、軸線Ａｓに対する周方向に間隔をあけて配列されている。周方向で互いに隣り合う一対のブレードＢ同士の間には、冷媒ガスが流通するための流路が形成されている。この流路は、軸線Ａｓ方向一方側から他方側に向かうに従って、径方向内側から外側に向かって次第に湾曲している。

　内部空間３２は、第一インペラ２１の流路の下流側に接続された戻り流路３３と、戻り流路３３と第二インペラ２２の流路の上流側とを接続する吸込流路３４（流入流路３４）とを備えている。以降の説明では、特に戻り流路３３を形成する遠心圧縮機２の実体部分を戻り流路形成部３３Ａと呼ぶ。すなわち、戻り流路３３は、戻り流路形成部３３Ａとしてのケーシング２８の一部を含んでいる。

　戻り流路３３は、第一インペラ２１の径方向外側の径方向外側の流路出口から、第二インペラ２２の径方向内側の流路入口に向かって冷媒ガスを流通させている。戻り流路３３（戻り流路形成部３３Ａ）は、リターンベンド部３６と、ストレート流路３７と、リターンベーン３８と、中間吸込口４１と、を有している。

　ディフューザ３５は、第一インペラ２１によって圧縮された冷媒ガスを径方向外側に案内する。ディフューザ３５では、径方向内側から径方向外側に向かうに従って、径方向から見た流路面積が次第に増加している。軸線Ａｓを含む断面上では、ディフューザ３５における軸線Ａｓ方向両側の壁面は、径方向内側から外側に向かって平行に延びている。ディフューザ３５の径方向外側の端部は、リターンベンド部３６を介して径方向内側に向かって反転された後、ストレート流路３７に連通されている。なお、ディフューザ３５における軸線Ａｓ方向両側の壁面は、必ずしも完全に平行をなしている必要はなく、実質的に平行であればよい。

　リターンベンド部３６は、軸線Ａｓを含む断面上で、その中央部が径方向外側に向かって湾曲している。言い換えると、リターンベンド部３６は、軸線Ａｓ側の一点を中心とする略円弧状に湾曲している。ストレート流路３７は、リターンベンド部３６の下流側の端部から径方向内側に向かって延びている。ストレート流路３７には、複数のリターンベーン３８が軸線Ａｓを中心として放射状に配列されている。

　戻り流路３３の吸込流路３４（すなわち、第二インペラ２２の流路入口）には、運転状況に応じて角度を変更することが可能な可動ベーン５０が設けられている。可動ベーン５０は、軸線Ａｓに対する周方向に間隔をあけて複数配列されている。これら複数の可動ベーン５０は、駆動装置５１によって駆動されて、その角度が変更される。

　さらに、ストレート流路３７中には、中間吸込チャンバー４０が設けられている。中間吸込チャンバー４０は、外部から導かれた冷媒ガスを第一インペラ２１の吐出流に合流させて第二インペラ２２に供給している。中間吸込チャンバー４０は、第二インペラ２２の入口部周囲を囲む円環状の空間である。中間吸込チャンバー４０の径方向内側には、スリット状の中間吸込口４１が設けられている。この中間吸込口４１は、中間吸込チャンバー４０の内部と、リターン流路のストレート流路３７とを接続している。

　次に、インレットガイドベーンＶの詳細な構成について図２を参照して説明する。同図に示すように、本実施形態に係るインレットガイドベーンＶは、吸込口３０（吸込ケーシング３０Ａ）に形成された複数の取付部４２Ｓと、これら取付部４２Ｓによってそれぞれ支持される複数のベーン本体４２と、を有している。

　ここで、吸込ケーシング３０Ａ（吸込口３０）は、図１に示すように、軸線Ａｓを含む断面視で、おおむね円弧状の内周面を有している。また、吸込ケーシング３０Ａ（吸込口３０）は、図２に示すように、軸線Ａｓ方向から見て、吸込口３０は円形の断面を有している。すなわち、吸込口３０は、軸線Ａｓ上の一点を中心とする半球状の吸込空間を有している。

　この吸込口３０の内側であって、軸線Ａｓから最も離間した領域には、ベーン本体４２を支持するための取付部４２Ｓが設けられている。取付部４２Ｓは、吸込口３０の内周面に沿って、軸線Ａｓに対する周方向に間隔をあけて複数配列されている。本実施形態では、周方向に等間隔をあけて７つの取付部４２Ｓが設けられている。これら取付部４２Ｓには、ベーン本体４２がそれぞれ取り付けられる。

　ベーン本体４２は、図１又は図２に示すように、薄板状に形成された翼状の部材である。ベーン本体４２は、支持部４３と、翼部４４と、を有している。支持部４３は、取付部４２Ｓによって支持されている。翼部４４は、取付部４２Ｓによって支持された状態で、この支持部４３から軸線Ａｓに対する径方向内側に向かって延びている。

　支持部４３は、取付部４２Ｓに対して、軸線Ａｓの径方向に延びる回動軸線回りに回転可能に取り付けられている。すなわち、支持部４３は、翼部４４がこの回動軸線回りに回動するための軸となる部材である。なお、以降の説明では、軸線Ａｓに対する径方向に延びる軸線を径方向軸線Ａｒと呼ぶ。

　翼部４４は、径方向軸線Ａｒの延びる方向から見た断面が翼型をなすように形成されている。なお、図１と図２の例では、翼部４４の翼中心線Ａｗが軸線Ａｓに沿った状態を示している。以降の説明では、翼部４４の構成を説明するに当たり、この状態における軸線Ａｓと翼部４４との位置関係に基づいて説明を行う。

　図１に示すように、翼部４４は、軸線Ａｓを含む断面視で、おおむね扇形をなしている。言い換えれば、翼部４４は、軸線Ａｓに対する径方向外側から内側に向かうにしたがって、幅方向の寸法が次第に縮小するように形成されている。翼部４４の径方向外側における端縁は、吸込口３０の内周面の球面形状と対応するように略円弧状とされている。さらに図２に示すように、翼部４４は、軸線Ａｓ方向から見て、径方向外側から内側に向かうにしたがって次第に先細りとなるテーパ状の断面形状を有している。

　以上のように構成されたベーン本体４２を吸込ケーシング３０Ａの取付部４２Ｓにそれぞれ取り付けるに当たっては、図２に一例を示すように、吸込ケーシング３０Ａの径方向内側にベーン本体４２を収容した後、径方向外側に向かって移動させることで、取付部４２Ｓに支持部４３を挿入する。より具体的には、図２の例では、４つのベーン本体４２がそれぞれ取付部４２Ｓに取り付けられた状態から、５つ目のベーン本体４２を取り付ける様子を示している。なお、ここでは、５つのベーン本体４２のうち、反時計回りの前方側から数えて２つのベーン本体４２をそれぞれ第一ベーン本体４２１（第一インレットガイドベーン）、第二ベーン本体４２２（第二インレットガイドベーン）とそれぞれ呼ぶ。さらに、新たに取り付けようとするベーン本体４２を第三ベーン本体４２３（第三インレットガイドベーン）と呼ぶ。

　同図に示すように、すでに他のベーン本体４２（第一ベーン本体４２１、第二ベーン本体４２２）が取り付けられた状態では、第三ベーン本体４２３の径方向内側の端部が、これら既設のベーン本体４２に干渉する可能性がある。このため、第三ベーン本体４２３を取り付ける場合、第三ベーン本体４２３が対向する第一ベーン本体４２１と第二ベーン本体４２２との間の間隙に当該第三ベーン本体４２３の径方向内側の部分を通したのち、軸線Ａｓに対する径方向外側に向かって移動させることで、取付部４２Ｓに取り付ける方法が採られる。

　より具体的には図１１に示すように、本実施形態に係る遠心圧縮機２の製造方法、及びインレットガイドベーンＶの取り付け方法では、まず、ケーシング２８、及び複数のベーン本体４２（第一ベーン本体４２１、第二ベーン本体４２２、第三ベーン本体４２３、・・・）を用意する（Ｓ１）。
　次いで、第一ベーン本体４２１を取り付ける（Ｓ２）。より詳細には、第一ベーン本体４２１の支持部４３を、吸込ケーシング３０Ａにおける取付部４２Ｓに取り付ける。
　さらに、第二ベーン本体４２２を、当該第一ベーン本体４２１の取付部４２Ｓに対して周方向に間隔をあけて隣接する取付部４２Ｓに取り付ける（Ｓ３）。
　次に、周方向における第一ベーン本体４２１、及び第二ベーン本体４２２の間の領域に設けられた他の取付部４２Ｓに、第三ベーン本体４２３を取り付ける（Ｓ４）。より詳細には、第三ベーン本体４２３は、第一ベーン本体４２１、第二ベーン本体４２２が取り付けられる一対の取付部４２Ｓ，４２Ｓに対して、軸線Ａｓの径方向において対向する取付部４２Ｓに取り付けられる。さらに、他のベーン本体４２を必要に応じて、対応するそれぞれの取付部４２Ｓに取り付ける。以上により、インレットガイドベーンＶが構成される。
　最後に、回転軸２９、インペラ（第一インペラ２１、第二インペラ２２）が予め組み付けられたケーシング本体２８Ａに、上記の吸込ケーシング３０Ａを取り付ける（Ｓ６）。
　以上により、本実施形態に係るインレットガイドベーンＶの取り付け方法、及び遠心圧縮機２の製造方法の全工程が完了する。

　上記のような取り付け方法を採るため、本実施形態に係るベーン本体４２（翼部４４）は、Ａｓ方向から見て図３と図４に示すような断面形状を有している。翼部４４は、翼中心線Ａｗを対称軸として線対称形状を有する対称翼としての翼断面形状を有するとともに、軸線Ａｓに対する径方向内側の端部の厚さが小さく設定されている。

　翼中心線Ａｗを含む断面視において、翼中心線Ａｗを挟んで一方側の面は、流れてくる流体に対面する面である腹面Ｓ１とされている。翼中心線Ａｗを含む断面視において、翼中心線Ａｗを挟んで他方側の面は、流れ去る流体に触れる背面Ｓ２とされている。すなわち、対称翼としての翼部４４では、腹面Ｓ１及び背面Ｓ２のそれぞれが、対称翼としての仮想翼型Ｐｖの表面に沿う翼型面を有している。なお、この翼部４４では、径方向外側から径方向内側に向かうにしたがって、仮想翼型Ｐｖが相似状に小さくなるように形成されている。

　軸線Ａｓに対する径方向外側の端部には、上記の支持部４３が一体に設けられている。以降の説明では、翼部４４における軸線Ａｓに対する径方向外側の領域を基端側領域Ａ１と呼ぶ。この基端側領域Ａ１から見て径方向における反対側の領域を先端側領域Ａ２と呼ぶ。さらに、翼部４４の先端側の端部は、翼形状の平面をなす先端面Ｓｎとされている。

　翼部４４における先端側領域Ａ２には、上述した仮想翼型Ｐｖの表面よりも仮想翼型Ｐｖの内側に後退する面（薄肉部形成面Ｓｔ）が形成されている。なお、本実施形態では、翼部４４の腹面Ｓ１側に薄肉部形成面Ｓｔが形成された例について説明する。しかしながら、圧縮機の運転時に優先される開度（過開度状態、又は絞り状態）によっては、背面Ｓ２側に薄肉部形成面Ｓｔが形成されていてもよい。また、腹面Ｓ１と背面Ｓ２の両方に薄肉部形成面Ｓｔが形成されていてもよい。

　薄肉部形成面Ｓｔの径方向外側の端部には、接続面Ｓｃが形成されている。この接続面Ｓｃは、上述した翼型面（仮想翼型Ｐｖ）と薄肉部形成面Ｓｔとの間の段差を接続する曲面である。具体的には、接続面Ｓｃは、翼型面をなす基端側領域Ａ１の径方向内側の端部と、薄肉部形成面Ｓｔの径方向外側の端部とを接続する略円弧状の曲面である。接続面Ｓｃは、翼型面を基準として翼型面よりも内側に向かって凹むように湾曲している。

　以上のような構成によれば、ベーン本体４２の先端側領域Ａ２に薄肉部形成面Ｓｔが形成される。薄肉部形成面Ｓｔは、仮想翼型Ｐｖよりも内側に後退しているため、当該領域における翼部４４の厚さ寸法が薄くなっている。したがって、当該先端側同士を集束させた状態で複数のベーン本体４２を、圧縮機のケーシング（吸込口）の内周面に配列するに当たって、すでに取り付けられたベーン本体４２同士の径方向内側に形成される間隙に、これから取り付けようとするベーン本体４２を容易に通過させることができる。

　ここで、ベーン本体４２における径方向内側の領域の厚さ寸法（軸線Ａｓ方向から見た場合の軸線Ａｓに対する周方向における翼部４４の寸法）は、当該ベーン本体４２が吸込口の内側で対向する一対のベーン本体４２同士の間の間隙よりも小さく設定されている必要がある。
　一方で、インレットガイドベーンＶとしての性能向上・効率向上を図る上では、ベーン本体４２の厚さ寸法はある程度厚く確保する必要がある。言い換えれば、ベーン本体４２の厚さを小さくし過ぎると、インレットガイドベーンＶとしての性能・効率が低下する可能性がある。

　しかしながら、本実施形態では、上記のような構成を採っていることから、インレットガイドベーンＶとしての性能・効率と、組立てやすさとを両立することができる。

　さらに、本実施形態では、先端側領域Ａ２のみに薄肉部形成面Ｓｔを設けている。そのため、翼部４４全体（先端側領域Ａ２と基端側領域Ａ１とを含む全領域）を薄肉化した場合に比べて、インレットガイドベーンＶとしての性能・効率を十分に確保することができる。

　加えて、本実施形態では、仮想翼型Ｐｖは、前記翼断面形状が径方向外側から内側に向かうにしたがって相似状に小さくなっている。

　この構成によれば、流体の流速が相対的に高まる径方向外側の領域で、仮想翼型Ｐｖの面積を相対的に大きく確保することができる。これにより、より効果的に流体を案内することができ、インレットガイドベーンＶとしての効率を向上させることができる。

　加えて、本実施形態におけるベーン本体４２では、腹面Ｓ１が、翼型面と薄肉部形成面Ｓｔとの段差を接続する接続面Ｓｃを有している。この構成によれば、接続面Ｓｃが形成されることで、腹面Ｓ１に沿う流体の流れが剥離する可能性を低減することができる。

［第二実施形態］
　続いて、本発明の第二実施形態について、図５と図６を参照して説明する。なお、上記第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
　本実施形態におけるベーン本体２４２では、薄肉部形成面Ｓｔは、仮想翼型Ｐｖの翼中心線Ａｗ、及び径方向軸線Ａｒがなす面に沿って形成されている。すなわち、ベーン本体２４２では、先端側領域Ａ２が、上記第一実施形態におけるベーン本体４２に比べて、相対的に薄く形成されている。
　この構成によれば、上記第一実施形態と同様の効果が得られることに加えて、ベーン本体４２の構造強度を維持しながらも、インレットガイドベーンＶとしての組み立てやすさを向上させることができる。

［第三実施形態］
　次に、本発明の第三実施形態について図７と図８を参照して説明する。なお、上記第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
　本実施形態に係るベーン本体３４２では、翼部４４の断面形状が上記第一実施形態におけるベーン本体４２とは異なっている。すなわち、ベーン本体３４２では、薄肉部形成面Ｓｔは、上述した先端面Ｓｎにおける腹面Ｓ１の縁部から径方向外側に向かうにしたがって背面Ｓ２に向かって延びるように形成されている。すなわち、薄肉部形成面Ｓｔは、先端面Ｓｎ側から径方向外側に向かって延びたのち、径方向軸線Ａｒと交差して背側に入り込んでいる。先端面Ｓｎは、径方向軸線Ａｒを基準として当該径方向軸線Ａｒの両側に対称に広がっている。言い換えれば、ベーン本体３４２では、先端側領域Ａ２が、上記第一実施形態におけるベーン本体４２に比べて相対的に厚く形成されている。

　このような構成によれば、上記第一実施形態と同様の効果が得られることに加えて、薄肉部形成面Ｓｔを設けたことでベーン本体４２が過剰に薄くなることがない。これにより、ベーン本体４２の構造強度をさらに十分に確保することができる。

［第四実施形態］
　次に、本発明の第四実施形態について図９と図１０を参照して説明する。本実施形態に係るベーン本体４４２では、薄肉部形成面Ｓｔは、腹面Ｓ１に、径方向内側及び径方向外側の双方から翼型面に挟まれるように形成されている。言い換えれば、ベーン本体４４２では、薄肉部形成面Ｓｔは、腹面Ｓ１における径方向の延在中途であって、翼部４４の前縁及び後縁からともに離間した位置に形成されている。すなわち、上記第一実施形態から第三実施形態に比べて、薄肉部形成面Ｓｔの面積が小さい。

　このような構成によれば、上記第一実施形態と同様の効果が得られることに加えて、薄肉部形成面Ｓｔを径方向内側の端部を含む全域に形成した場合に比べて、薄肉部形成面Ｓｔの大きさを小さく抑えることができる。これにより、当該薄肉部形成面Ｓｔを形成したことによる流体の流れの剥離をさらに低減することができる。

　以上、本発明の各実施形態について図面を参照して説明した。上記実施形態は、あくまで一例に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更・改修を加えることが可能である。
　例えば、上記の各実施形態では、遠心圧縮機２に設けられるインレットガイドベーンＶ、及びこれに用いられるベーン本体４２について説明した。しかしながら、インレットガイドベーンＶ、ベーン本体４２の適用対象は遠心圧縮機に限定されない。インレットガイドベーンＶ、ベーン本体４２の適用対象は、流体を内部に吸入する機械であって、かつその吸入量を調整する必要のある機械であれば、いかなる種のものにも適用することが可能である。

　さらに、上記の各実施形態では、２つのインペラを備える２段圧縮式の遠心圧縮機２について説明した。しかしながら、遠心圧縮機２の段数はこれに限定されず、３段や４段以上であってもよい。

　加えて、上記の各実施形態では、可動ベーン５０、駆動装置５１を備える遠心圧縮機２に基づいて説明した。しかしながら、遠心圧縮機２は、必ずしも可動ベーン５０、及び駆動装置５１を備える必要はない。

　上記インレットガイドベーンによれば、十分な性能と、組立てやすさとを得ることができる。

２     遠心圧縮機
２１   第一インペラ
２２   第二インペラ
２８   ケーシング
２８Ａ ケーシング本体
２９   回転軸
３０   吸込口
３０Ａ 吸込ケーシング
３１   スクロール
３２   内部空間
３３   戻り流路
３４   吸込流路（流入流路）
３５   ディフューザ
３６   リターンベンド部
３７   ストレート流路
３８   リターンベーン
４０   中間吸込チャンバー
４１   中間吸込口
４２   ベーン本体
４３   支持部
４４   翼部
５０   可動ベーン
５１   駆動装置
２４２ ベーン本体
３４２ ベーン本体
４２１ 第一ベーン本体
４２２ 第二ベーン本体
４２３ 第三ベーン本体
４４２ ベーン本体
４２Ｓ 取付部
Ａ１   基端側領域
Ａ２   先端側領域
Ａｒ   径方向軸線
Ａｓ   軸線
Ａｗ   翼中心線
Ｂ     ブレード
Ｐｖ   仮想翼型
Ｓ１   腹面
Ｓ２   背面
Ｓｃ   接続面
Ｓｎ   先端面
Ｓｔ   薄肉部形成面

Claims (11)

1. 　回転軸の径方向に延びる腹面及び背面を有するベーン本体を備え、
   　前記腹面及び前記背面のそれぞれが、翼断面形状を有する仮想翼型の表面に沿う翼型面を有し、
   　前記腹面及び前記背面の少なくとも一方が、前記仮想翼型の表面よりも該仮想翼型の内側に後退する薄肉部形成面を有するインレットガイドベーン。
2. 　前記ベーン本体は、前記径方向内側の端部に先端面を有し、
   　前記薄肉部形成面は、前記腹面及び前記背面の一方における前記先端面に接続された先端側領域に形成されており、
   　前記腹面及び前記背面の一方の前記翼型面は、前記薄肉部形成面の径方向外側の基端側領域に形成されている請求項１に記載のインレットガイドベーン。
3. 　前記薄肉部形成面は、前記仮想翼型の翼中心線に沿って形成されている請求項２に記載のインレットガイドベーン。
4. 　前記先端面は、前記仮想翼型に沿う翼形状をなし、
   　前記薄肉部形成面は、前記先端面における前記腹面及び前記背面の一方側の縁部から前記径方向外側に向かうにしたがって前記腹面及び前記背面の他方側に向かって延びるように形成されている請求項２に記載のインレットガイドベーン。
5. 　前記腹面及び前記背面の一方が、前記翼型面と前記薄肉部形成面との段差を接続する接続面を有する請求項２から４のいずれか一項に記載のインレットガイドベーン。
6. 　前記薄肉部形成面は、前記腹面及び前記背面の一方に、前記径方向内側及び前記径方向外側の双方から前記翼型面に挟まれるように形成されている請求項１に記載のインレットガイドベーン。
7. 　前記仮想翼型は、前記翼断面形状が径方向外側から内側に向かうにしたがって相似状に小さくなる請求項１から６のいずれか一項に記載のインレットガイドベーン。
8. 　前記仮想翼型は、前記翼断面形状が翼中心線を対称軸とする線対称形状をなしている請求項１から７のいずれか一項に記載のインレットガイドベーン。
9. 　請求項１から８のいずれか一項に記載のインレットガイドベーンと、
   　前記インレットガイドベーンを支持する吸込口が形成されたケーシングと、
   　前記吸込口から吸いこんだ流体を圧縮するインペラと、
   を備える圧縮機。
10. 　圧縮機のケーシングに形成された吸込口に、該吸込口の周方向に間隔をあけて複数のインレットガイドベーンを取り付けるためのインレットガイドベーンの取り付け方法であって、
    　前記インレットガイドベーンは、腹面及び背面のそれぞれが、翼断面形状を有する仮想翼型の表面に沿う翼型面を有し、
    　前記腹面及び前記背面の少なくとも一方が、前記仮想翼型の表面よりも該仮想翼型の内側に後退する薄肉部形成面を有し、
    　ケーシングの内周側に、第一インレットガイドベーンを取り付ける工程と、
    　前記第一インレットガイドベーンに対して、周方向に間隔をあけて第二インレットガイドベーンを取り付ける工程と、
    　周方向における前記第一インレットガイドベーン、及び前記第二インレットガイドベーンの間に第三インレットガイドベーンを取り付ける工程と、
    を含み、
    　前記第三インレットガイドベーンを取り付ける工程では、該第三インレットガイドベーンにおける前記薄肉部形成面を含む径方向内側の部分を、前記第一インレットガイドベーン、及び前記第二インレットガイドベーンの間の間隙に挿入した後、該第三インレットガイドベーンを径方向外側に移動させることを特徴とするインレットガイドベーンの取り付け方法。
11. 　前記ケーシング、及び複数の前記インレットガイドベーンを用意する工程と、
    　請求項１０に記載されたインレットガイドベーンの取り付け方法の各工程と、
    　回転軸、及びインペラを前記ケーシング内部に取り付ける工程と、
    を含む遠心圧縮機の製造方法。

Images