WO2017109950A1 - ベンド管及びこれを備える流体機械 - Google Patents

ベンド管及びこれを備える流体機械 Download PDF

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straight line
pipe
bend
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健一郎 岩切
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三菱重工業株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L43/00—Bends; Siphons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/04—Devices damping pulsations or vibrations in fluids
    • F16L55/045—Devices damping pulsations or vibrations in fluids specially adapted to prevent or minimise the effects of water hammer

Definitions

  • the present disclosure relates to a bend pipe and a fluid machine including the same.
  • an inlet pipe and an outlet pipe in a fluid machine may include a bend pipe for changing the direction in which the fluid flows in the layout of the equipment.
  • Patent Document 1 paying attention to the occurrence of a drift toward the outside in the bending direction at the outlet of the bent portion (bend pipe portion) of the bend pipe, as shown in FIG. 27A, the inlet pipe portion (upper part) to the bent portion of the bend pipe is shown. It is shown that the connecting line between the draft) and the bent portion is decentered toward the outside in the bending direction. As a result, the flow on the outer side in the bending direction of the bent portion is decelerated to achieve a uniform velocity distribution.
  • At least one embodiment of the present invention aims to provide a bend pipe capable of suppressing the occurrence of peeling in an inner region in the bending direction and a fluid machine including the same.
  • a bend pipe is a bend pipe for supplying a fluid to a fluid machine or discharging a fluid from the fluid machine, and includes a straight inlet pipe section and the inlet pipe.
  • a bend pipe section connected to the downstream end of the section and configured to change the flow direction of the fluid; and a linear outlet pipe section connected to the downstream end of the bend pipe section; and the inlet pipe section
  • a straight line made up of the tube axis center line and its extension line is a straight line L
  • a straight line made up of the tube axis center line of the outlet pipe part and its extension line is a straight line M
  • a plane perpendicular to the straight line M is perpendicular to the straight line M.
  • a direction parallel to an intersecting line with a plane is defined as a direction I.
  • the side where the inlet pipe portion is present with respect to the straight line M is the front side
  • the straight line M is the front side.
  • the bend pipe part Definitive bending outward side, in the rear side of the straight line M, including the outer inclined surface which is inclined so that the distance between the straight line M toward the downstream side is reduced.
  • the direction of the flow after passing through the bent pipe portion is inclined with respect to the straight line M so that the direction of the flow advances toward the downstream side of the bend pipe as it goes downstream.
  • the separation flow generated in the region inside the bending direction of the bend pipe is quickly reattached to the inside to suppress the development of the separation flow, or Generation
  • the maximum inclination angle formed by the outer inclined surface with respect to a straight line parallel to the straight line M when viewed from the direction I is 10 ° or more.
  • the bend pipe described in the above (2) since the inclination of the flow direction after passing through the bent pipe portion with respect to the straight line M can be increased to some extent, the separation flow in the area inside the bend pipe in the bending direction can be increased. Development or occurrence can be suppressed with high effectiveness.
  • the pipe axis center line of the bend pipe part is a back side eccentric part separated from the straight line M to the back side.
  • a distance ⁇ 1 between the straight line M and a position farthest from the straight line M to the deep side in the back side eccentric portion satisfies ⁇ 1 ⁇ 0.1De.
  • the bend pipe described in the above (4) since the inclination of the flow direction after passing through the bent pipe portion with respect to the straight line M can be increased to some extent, the separation flow in the area inside the bend pipe in the bending direction can be increased. Development or occurrence can be suppressed with high effectiveness.
  • the flow path cross-sectional area in at least a part of the bend pipe section is the inlet pipe. It is larger than the channel cross-sectional area A1 of the part and larger than the channel cross-sectional area A3 of the outlet pipe part.
  • the pressure loss of the fluid in the pipe increases in proportion to the square of the fluid velocity. For this reason, in a bend pipe part where a large pressure loss is likely to occur, it is desirable from the viewpoint of reducing the pressure loss to increase the cross-sectional area of the flow path and reduce the flow velocity.
  • the flow path cross-sectional area in at least a part of the bend pipe section 4 is larger than the flow path cross-sectional area A1 of the inlet pipe section and the flow path cross-sectional area A3 of the outlet pipe section.
  • the swirl component is reduced as a result of expanding the cross-sectional area of the flow path at the bend pipe portion, and the flow is uniformized and the pressure loss is reduced. be able to.
  • the bend pipe section is a direction orthogonal to the direction I in at least a part of the section.
  • the bend pipe part includes a cross section in which the center of gravity is located on the inner side in the bending direction than the center of the flow path width in the direction orthogonal to the direction I.
  • the fluid it is difficult for the fluid to flow in the region outside the bending direction, and conversely, the fluid easily flows into the region inside the bending direction from the center. As a result, peeling is reduced, and pressure loss in the bend pipe portion can be reduced.
  • the flow rate decreases in the region outside the bending direction where the influence of centrifugal force is strong, and the development of the secondary flow is suppressed by the inclination of the wall surface.
  • the bend pipe section is a direction orthogonal to the direction I in at least a part of the section.
  • the flow path width in J has a flat shape smaller than the flow path width in the direction I.
  • the influence of the centrifugal force is reduced by making the flow path width in the direction J smaller than the flow path width in the direction I among the flow path widths of the bend pipe section. Can do. Thereby, while suppressing the drift to the area
  • the flat shape is an ellipse, a rectangle, or a shape in which R is added to four corners of the rectangle.
  • the side surface in the bending direction of the bend pipe portion is more than the outer inclined surface.
  • the downstream side includes an inner inclined surface that is inclined so that the distance from the straight line M decreases toward the downstream side.
  • a part of the flow from the bend pipe part to the outlet pipe part is curved so as to follow the inner inclined surface, and the partial backflow and local separation as described above can be suppressed.
  • the straight line parallel to the straight line M when viewed from the direction I the straight line parallel to the straight line M when viewed from the direction I.
  • the maximum value ⁇ 1 of the inclination angle formed by the outer inclined surface and the maximum value ⁇ 2 of the inclination angle formed by the inner inclined surface with respect to the straight line parallel to the straight line M satisfy ⁇ 1 ⁇ ⁇ 2.
  • the pipe axis center line of the bend pipe part is a back side eccentric part separated from the straight line M to the back side. And a front-side eccentric part that is separated from the straight line M to the front side downstream of the back-side eccentric part.
  • a distance ⁇ 1 between the straight line M and a position farthest from the straight line M to the deep side in the back side eccentric portion satisfies the straight line ⁇ 1 ⁇ ⁇ 2.
  • a fluid machine includes an impeller, a casing that covers the impeller, an inlet pipe that is connected to the upstream side of the casing and guides fluid to the impeller, An outlet pipe connected to the downstream side of the casing and for discharging the fluid that has passed through the impeller, wherein the inlet pipe or the outlet pipe is any one of the above (1) to (13). It is a bend pipe of description.
  • the bend pipe described in any one of the above (1) to (13) since the bend pipe described in any one of the above (1) to (13) is provided, the development of delamination in a region inside the bending direction of the bend pipe or Occurrence can be suppressed. Thereby, the efficiency of the fluid machine can be improved.
  • the fluid machine according to (14) above wherein the fluid machine is a turbine, an axial compressor, or a centrifugal compressor.
  • a bend pipe capable of suppressing the occurrence of peeling in an inner region in a bending direction and a fluid machine including the same are provided.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a bend pipe 100 according to an embodiment. It is the schematic which shows an example of the shape of the bend pipe
  • FIG. It is the schematic which shows an example of the shape of the bend pipe
  • FIG. It is the schematic which shows an example of the shape of the bend pipe
  • FIG. It is a figure for demonstrating the effect which suppresses development or generation
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between a pipe axis direction position m of the bend pipe 100 illustrated in FIG. 4 and a flow path cross-sectional area A.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a channel cross-sectional shape of the bend pipe section 4 shown in FIGS. FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a channel cross-sectional shape of the bend pipe section 4 shown in FIGS.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a channel cross-sectional shape of the bend pipe section 4 shown in FIGS.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a channel cross-sectional shape of the bend pipe section 4 shown in FIGS.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a channel cross-sectional shape of the bend pipe section 4 shown in FIGS.
  • It is a figure showing the shape of bend pipe 100 seen from direction I about bend pipe 100 concerning one embodiment.
  • FIG. 17 is a diagram showing an example of cross sections S1 to S5 of the bend pipe section 4 at a plurality of positions (tube axis direction positions) in the flow direction shown in FIG.
  • FIG. 17 is a diagram showing an example of cross sections S1 to S5 of the bend pipe section 4 at a plurality of positions (tube axis direction positions) in the flow direction shown in FIG.
  • FIG. 17 is a diagram showing an example of cross sections S1 to S5 of the bend pipe section 4 at a plurality of positions (tube axis direction positions) in the flow direction shown in FIG.
  • FIG. 3 is a front view showing a region where a separation flow K occurs in the bend pipe 100 as viewed from the upstream side of the bend pipe 100.
  • FIG. 6 is a top view showing a region where a separation flow K occurs in the bend pipe 100 as viewed from the direction I.
  • 3 is a side view showing a region where a separation flow K occurs in the bend pipe 100 as viewed from the downstream side of the bend pipe 100.
  • FIG. It is a figure showing a schematic structure of turbine 20 concerning one embodiment. It is a figure showing a schematic structure of turbine 20 concerning one embodiment.
  • FIG. 30 It is a figure showing the schematic structure of axial flow compressor 30 concerning one embodiment. It is a figure showing the schematic structure of axial flow compressor 30 concerning one embodiment. It is a figure which shows schematic structure of the centrifugal compressor 40 which concerns on one Embodiment. It is a figure which shows schematic structure of the centrifugal compressor 40 which concerns on one Embodiment. It is a figure for demonstrating the subject in a conventional structure. It is a figure for demonstrating the eccentric direction of the connection line of the upper draft of a bend pipe
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a bend pipe 100 according to an embodiment.
  • the bend pipe 100 is a bend pipe for supplying a fluid to a fluid machine, which will be described later, or for discharging the fluid from the fluid machine.
  • the fluid flowing through the bend pipe 100 is an energy medium used for energy conversion in a fluid machine, and is, for example, a high-pressure gas or fluid.
  • the bend pipe 100 includes a straight inlet pipe section 2, a bend pipe section 4 connected to the downstream end 2 a of the inlet pipe section 2 and configured to change the flow direction of fluid, And a straight outlet pipe portion 6 connected to the downstream end 4a of the bend pipe portion 4.
  • a straight line made up of the tube axis center line of the inlet pipe part 2 and its extension line is a straight line L
  • a straight line made up of the tube axis center line of the outlet pipe part 6 and its extension line is a straight line M
  • a direction parallel to an intersecting line N formed by a plane orthogonal to the straight line L and a plane orthogonal to the straight line M is defined as a direction I.
  • the direction I is a direction orthogonal to the plane including the straight line L and the straight line M.
  • FIG. 2 is a schematic view showing the shape of the bend tube 100 viewed from the direction I with respect to the bend tube 100 (100A) according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the shape of the bend tube 100 viewed from the direction I with respect to the bend tube 100 (100B) according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the shape of the bend tube 100 viewed from the direction I with respect to the bend tube 100 (100C) according to the embodiment.
  • the bend pipe 100 when the bend pipe 100 is viewed from the direction I as shown in FIGS. 2 to 4, the side where the inlet pipe portion 2 exists with respect to the straight line M is the front side, and the straight line M is the front side. If the side where the inlet pipe part 2 does not exist is defined as the back side, the side surface 4A on the outer side in the bending direction (curvature outer diameter side) of the bend pipe part 4 is the rear side of the straight line M.
  • the outer inclined surface 8 is inclined so that the distance d1 is reduced.
  • the flow direction E after passing through the bent pipe portion 4 proceeds toward the inner side in the bending direction of the bend pipe 100 toward the downstream side. Tilt.
  • the separation flow K generated in the inner region in the bending direction of the bend pipe 100 is quickly reattached to the inside to suppress the development of the separation flow, or the separation flow.
  • the generation of K itself can be suppressed.
  • the effect of suppressing the separation flow is described by taking the bend pipe shape shown in FIG. 2 as an example, but the same effect can be obtained by having the outer inclined surface 8 in the bend pipe shape shown in FIGS. 3 and 4. Play.
  • the maximum value ⁇ 1 of the inclination angle formed by the outer inclined surface 8 with respect to the straight line parallel to the straight line M is 10 ° or more. It is.
  • the tube axis center line H of the bend tube portion 4 has a back-side eccentric portion Hr separated from the straight line M to the back side.
  • the distance ⁇ 1 between the straight line M and the distance P1 farthest away from the straight line M in the back side eccentric part Hr, and the diameter of the outlet pipe part 6 De satisfies ⁇ 1 ⁇ 0.1De.
  • the side surface 4B on the inner side in the bending direction of the bend pipe portion 4 has an inclined surface 12 in which the distance d2 from the straight line M decreases toward the downstream side, and the inclined surface 12B. It may include an inclined surface 10 provided on the downstream side of the surface 12 and having a distance d2 to the straight line M that increases toward the downstream side.
  • the side surface 4B on the inner side in the bending direction of the bend pipe portion 4 has an inclined surface 12 in which the distance d2 from the straight line M decreases toward the downstream side, And a non-inclined surface 14 that is provided on the downstream side and has a constant distance d2 regardless of the position in the flow direction.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the pipe axis direction position m and the flow path cross-sectional area A in the bend pipe 100 shown in FIG.
  • the flow path cross-sectional area in at least a part of the bend pipe section 4 is the flow path cross-sectional area A1 of the inlet pipe section 2 and the flow path cross-sectional area A3 of the outlet pipe section 6. It may be larger than each of the above.
  • the pressure loss of the fluid in the pipe increases in proportion to the square of the fluid velocity. For this reason, in the bend pipe part 4 in which a large pressure loss is particularly likely to occur, it is desirable from the viewpoint of reducing the pressure loss to increase the flow path cross-sectional area and reduce the flow velocity.
  • the flow passage cross-sectional area in at least a part of the bend pipe portion 4 is larger than each of the flow passage cross-sectional area A1 of the inlet pipe portion 2 and the flow passage cross-sectional area A3 of the outlet pipe portion 6.
  • the side surface 4B on the inner side in the bending direction of the bend pipe portion 4 has a smaller distance d2 from the straight line M toward the downstream side than the outer inclined surface 8 toward the downstream side.
  • the inner inclined surface 16 may be included so as to be inclined.
  • the inner inclined surface 16 is continuously formed on the downstream side of the inclined surface 10 described above. According to such a configuration, as shown in FIG. 9, the flow from the bend pipe part 4 to the outlet pipe part 6 is curved so as to follow the inner inclined surface 16, and the partial backflow or local separation as described above is performed. Can be suppressed.
  • the maximum value ⁇ 2 may satisfy ⁇ 1 ⁇ ⁇ 2.
  • the tube axis center line H of the bend pipe portion 4 has a front side eccentric portion Hf that is separated from the straight line M to the front side on the downstream side of the back side eccentric portion Hr.
  • the flow from the bend pipe part 4 to the outlet pipe part 6 is curved so as to follow the inner inclined surface 16, and the partial backflow and local separation as described above are suppressed. be able to.
  • the distance ⁇ 2 between the distant place Q and the straight line M may satisfy ⁇ 1 ⁇ ⁇ 2.
  • FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the pipe axis direction position m of the bend pipe 100 shown in FIG.
  • the channel cross-sectional area in at least a part of the bend pipe part 4 is larger than each of the channel cross-sectional area A1 of the inlet pipe part 2 and the channel cross-sectional area A3 of the outlet pipe part 6. It's getting bigger.
  • the flow path cross-sectional area of the bend pipe section 4 is equal to the pipe axial position m4 on the downstream side of the pipe axial position m2 where the flow path cross-sectional area of the bend pipe section 4 takes the maximum value A2.
  • the maximum value A4 is taken. According to such a configuration, it is possible to suppress peeling and reduce pressure loss over a wide area inside the bending pipe 100 in the bending direction.
  • FIG. 11 is a view showing an example of the cross-sectional shape of the flow path of the bend pipe section 4 shown in FIGS.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of the cross-sectional shape of the flow path of the bend pipe section 4 shown in FIGS.
  • FIG. 13 is a view showing an example of the cross-sectional shape of the flow path of the bend pipe section 4 shown in FIGS.
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of the cross-sectional shape of the flow path of the bend pipe section 4 shown in FIGS.
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of the cross-sectional shape of the flow path of the bend pipe section 4 shown in FIGS.
  • the flow path cross section of the bend pipe part 4 may be circular.
  • the bend pipe portion 4 has a center of gravity G positioned at the inner side in the bending direction from the center O of the flow path width Wb in the direction J orthogonal to the direction I in at least some sections.
  • a cross section may be included. That is, in the cross section of at least a part of the bend pipe section 4, the flow path cross-sectional area A2out on the outer side in the bending direction than the center O of the flow path width Wb is larger than the flow path cross-sectional area A2in on the inner side in the bending direction from the center O. May be smaller.
  • the bend pipe part 4 includes a cross section in which the center of gravity G is located on the inner side in the bending direction than the center O of the flow path width Wb, so that the bending pipe part 4 has an outer side in the bending direction than the center O. It becomes difficult for the fluid to flow to the region, and conversely, the fluid easily flows to the region on the inner side in the bending direction from the center O. As a result, peeling is reduced, and pressure loss in the bend pipe portion 4 can be reduced.
  • the flow rate decreases in the region outside the bending direction where the influence of the centrifugal force is strong, and the development of the secondary flow (see FIG. 7) is suppressed by the inclination of the wall surface 18.
  • the bend pipe section 4 is configured such that the flow path width Wb in the direction J perpendicular to the direction I is at least a part of the flow path width Wa in the direction I. It may have a smaller flat shape.
  • the flat shape may be an ellipse as shown in FIG. 13, a rectangle as shown in FIG. 14, or a shape with Rs at the four corners of the rectangle as shown in FIG. 15. There may be.
  • polygons such as a rhombus and a trapezoid, and the shape which added R to the corner
  • the influence of the centrifugal force can be reduced by making the flow path width Wb in the direction J smaller than the flow path width Wa in the direction I.
  • FIG. 16 is a schematic diagram illustrating the shape of the bend tube 100 as viewed from the direction I with respect to the bend tube 100 according to the embodiment.
  • FIG. 17 is a view showing an example of the cross sections S1 to S5 of the bend pipe section 4 at a plurality of positions (tube axis direction positions) in the flow direction shown in FIG.
  • FIG. 18 is a view showing an example of the cross sections S1 to S5 of the bend pipe section 4 at a plurality of positions (positions in the pipe axis direction) in the flow direction shown in FIG.
  • the cross sections S1 to S5 are cross sections viewed from the downstream side in the flow direction.
  • the vertex position V at which the flow path width in each of the cross sections S1 to S5 of the bend pipe section 4 is maximum may be constant regardless of the position in the flow direction.
  • the above-described outer inclined surface 8 can be formed with a simple shape.
  • the vertex position V at which the flow path width in each cross section of the bend pipe section 4 is maximum is an axis line toward the downstream side. It may be shifted around the swirl direction C of the flow.
  • the bend pipe 100 described above may be applied to an inlet pipe 22 (intake chamber) of a turbine 20 as a fluid machine, as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 20, a turbine including an impeller 24, a turbine casing 26 that covers the impeller 24, and an inlet pipe 22 that is connected to the upstream side of the turbine casing 26 and guides fluid to the impeller 24.
  • the inlet pipe 22 may be the bend pipe 100.
  • the bend pipe 100 described above may be applied to an outlet pipe 28 (exhaust chamber) of the turbine 20 as a fluid machine, as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 21, an impeller 24, a turbine casing 26 that covers the impeller 24, an outlet pipe 28 that is connected to the downstream side of the turbine casing 26 and discharges the fluid that has passed through the impeller 24, In the turbine 20 including the outlet pipe 28, the bend pipe 100 may be used.
  • the above-described bend pipe 100 may be applied to an inlet pipe 32 (intake chamber) of an axial compressor 30 as a fluid machine, as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 22, an impeller 34, a compressor casing 36 that covers the impeller 34, and an inlet pipe 32 that is connected to the upstream side of the compressor casing 36 and guides fluid to the impeller 34.
  • the inlet pipe 32 may be the bend pipe 100.
  • the bend pipe 100 described above may be applied to an outlet pipe 38 (exhaust chamber) of an axial compressor 30 as a fluid machine, as shown in FIG. 23, the impeller 34, the compressor casing 36 that covers the impeller 34, and the outlet pipe that is connected to the downstream side of the compressor casing 36 and discharges the fluid that has passed through the impeller 34. 38, the outlet pipe 38 may be the bend pipe 100.
  • the bend pipe 100 described above may be applied to an inlet pipe 42 of a centrifugal compressor 40 as a fluid machine, as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 24, an impeller 44, a compressor casing 46 that covers the impeller 44, and an inlet pipe 42 that is connected to the upstream side of the compressor casing 46 and guides fluid to the impeller 44.
  • the inlet pipe 42 may be the bend pipe 100.
  • the bend pipe 100 described above may be applied to an outlet pipe 48 (discharge scroll) of a centrifugal compressor 40 as a fluid machine, as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 25, the impeller 44, the compressor casing 46 (see FIG. 24) covering the impeller 44, and the downstream side of the compressor casing 46 are connected, and the fluid that has passed through the impeller 44 is discharged.
  • the outlet pipe 48 may be the bend pipe 100.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes forms obtained by modifying the above-described embodiments and forms obtained by appropriately combining these forms.

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Abstract

流体を流体機械に供給するための又は流体機械から排出するためのベンド管であって、入口管部の管軸中心線及びその延長線からなる直線を直線Ｌ、出口管部の管軸中心線及びその延長線からなる直線を直線Ｍ、直線Ｍに直交する平面と直線Ｍに直交する平面とのなす交線に平行な方向を方向Ｉと定義し、方向Ｉから視たときに、直線Ｍに対して入口管部が存在する側を手前側、直線Ｍに対して入口管部が存在しない側を奥側と定義すると、ベンド管部における曲がり方向外側の側面は、直線Ｍより奥側において、下流側に向かうにつれて直線Ｍとの距離が小さくなるように傾斜する外側傾斜面を含む。

Description

ベンド管及びこれを備える流体機械
　本開示はベンド管及びこれを備える流体機械に関する。
　例えばタービンや圧縮機等の流体機械における入口配管や出口配管には、機器のレイアウト上、流体が流れる向きを変更するためのベンド管が含まれることがある。
　図２６に示すように、ベンド管に流体が流れると、遠心力の作用によって曲がり方向外側（曲率外径側）への偏流が生じるとともに、曲がり方向内側（曲率内径側）で剥離が生じることがある。このような剥離が生じると、圧力損失が生じてシステムの効率が低下するとともに、下流側に設けられた機器に偏った流れが流入することで、その機器の効率を低下させる要因ともなる。
　特許文献１では、ベンド管の曲がり部（ベンド管部）の出口において曲がり方向外側への偏流が生じることに着目し、図２７Ａに示すように、ベンド管の曲がり部への入口管部（上部ドラフト）と曲がり部との接続線を曲がり方向外側に向かって偏心させることが示されている。これにより、曲がり部の曲がり方向外側の流れを減速させて、速度分布の均一化を図っている。
特開２００６－３０７７４０号公報
　特許文献１に記載のベンド管の場合、ベンド管の曲がり方向外側での流れを減速する効果はあるものの、曲がり方向内側では図２７Ｂに示すように、曲がり部の入口付近から境界層が厚く発達し、曲がり部の途中で剥離（逆流）の発生に至りやすい。すなわち、特許文献１に記載のベンド管では、曲がり方向内側の領域における剥離の発生を抑制する効果が限定的である。
　上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、曲がり方向における内側の領域での剥離の発生を抑制可能なベンド管及びこれを備える流体機械を提供することを目的とする。
　（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るベンド管は、流体を流体機械に供給するための又は流体機械から排出するためのベンド管であって、直線状の入口管部と、前記入口管部の下流端に接続し、前記流体の流れ方向を変更するよう構成されたベンド管部と、前記ベンド管部の下流端に接続する直線状の出口管部と、を備え、前記入口管部の管軸中心線及びその延長線からなる直線を直線Ｌ、前記出口管部の管軸中心線及びその延長線からなる直線を直線Ｍ、前記直線Ｍに直交する平面と前記直線Ｍに直交する平面とのなす交線に平行な方向を方向Ｉと定義し、前記方向Ｉから視たときに、前記直線Ｍに対して前記入口管部が存在する側を手前側、前記直線Ｍに対して前記入口管部が存在しない側を奥側と定義すると、前記ベンド管部における曲がり方向外側の側面は、前記直線Ｍより奥側において、下流側に向かうにつれて前記直線Ｍとの距離が小さくなるように傾斜する外側傾斜面を含む。
　上記（１）に記載ベンド管によれば、曲がり管部を通過後の流れの方向が、下流側に向かうにつれてベンド管の曲がり方向内側に進むように、直線Ｍに対して傾斜する。この結果、上記のように傾斜した方向に進む流れによって、ベンド管の曲がり方向内側の領域で発生する剥離流れを速やかに内側に再付着させて該剥離流れの発達を抑制するか、又は、該剥離流れの発生自体を抑制することができる。
　（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載のベンド管において、前記方向Ｉから視たときに、前記直線Ｍに平行な直線に対して前記外側傾斜面がなす傾斜角度の最大値α１は１０°以上である。
　上記（２）に記載のベンド管によれば、直線Ｍに対する曲がり管部を通過後の流れの方向の傾きをある程度大きくすることができるため、ベンド管の曲がり方向内側の領域での剥離流れの発達又は発生を高い実効性をもって抑制することができる。
　（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載のベンド管において、前記ベンド管部の管軸中心線は、前記直線Ｍから前記奥側に離れた奥側偏心部を有する。
　上記（３）に記載のベンド管によれば、直線Ｍに対する曲がり管部を通過後の流れの方向の傾きを大きくしやすくなるため、ベンド管の曲がり方向内側の領域での剥離流れの発達又は発生を抑制することができる。
　（４）幾つかの実施形態では、上記（３）に記載のベンド管において、前記奥側偏心部のうち前記直線Ｍから前記奥側に最も離れた箇所と前記直線Ｍとの距離δ１と、前記出口管部の直径Ｄｅとは、δ１≧０．１Ｄｅを満たす。
　上記（４）に記載のベンド管によれば、直線Ｍに対する曲がり管部を通過後の流れの方向の傾きをある程度大きくすることができるため、ベンド管の曲がり方向内側の領域での剥離流れの発達又は発生を高い実効性をもって抑制することができる。
　（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れか１項に記載のベンド管において、前記ベンド管部の少なくとも一部の区間における流路断面積は、前記入口管部の流路断面積Ａ１よりも大きく、前記出口管部の流路断面積Ａ３よりもよりも大きい。
　管路内における流体の圧力損失は流体の速度の２乗に比例して大きくなる。このため、特に大きな圧力損失が生じやすいベンド管部では、流路断面積を拡大して流速を下げることが圧力損失低減の観点から望ましい。
　この点、上記（５）のように、ベンド管部４の少なくとも一部の区間における流路断面積を入口管部の流路断面積Ａ１及び出口管部の流路断面積Ａ３の各々よりも大きくすることにより、ベンド管部の上記少なくとも一部の区間において、流速が低下して流体にかかる遠心力が低減される。このため、ベンド管の曲がり方向内側での剥離を抑制することができる。
　また、ベンド管部の少なくとも一部の区間において遠心力が低下する結果、出口管部において曲がり方向外側への流れの偏りが低減されるとともに、遠心力の作用に伴う二次流れの発生も抑制される。この結果、出口管部及びその下流側において流れの旋回を抑制し、流れを一様化することができる。このため、ベンド管の下流側に設置される機器の効率低下を抑制することができる。
　また、入口管部から予め旋回成分を有する流れが流入する場合においても、ベンド管部で流路断面積を拡大する結果、旋回成分が低減され、流れの一様化及び圧力損失の低減を図ることができる。
　（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れか１項に記載のベンド管において、前記ベンド管部は、少なくとも一部の区間において、前記方向Ｉに直交する方向における流路幅の中心よりも曲がり方向内側に重心が位置する断面を含む。
　一般に、ベンド管部では、流れが曲がり方向外側に偏流しやすく、このことが圧力損失の原因となっている。そこで、上記（６）のように、方向Ｉに直交する方向における流路幅の中心よりも曲がり方向内側に重心が位置する断面をベンド管部が含むことにより、ベンド管部のうち上記中心よりも曲がり方向外側の領域に流体がながれにくくなり、逆に、上記中心より曲がり方向内側の領域に流体が流れやすくなる。この結果、剥離が低減し、ベンド管部における圧力損失を低減することができる。また、遠心力の影響が強い曲がり方向外側の領域で流量が減少するとともに、壁面の傾斜によって二次流れの発達が抑制される。
　（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れか１項に記載のベンド管において、前記ベンド管部は、少なくとも一部の区間において、前記方向Ｉと直交する方向Ｊにおける流路幅が前記方向Ｉにおける流路幅よりも小さい扁平形状を有する。
　上記（７）に記載のベンド管によれば、ベンド管部の流路幅のうち方向Ｊにおける流路幅を方向Ｉにおける流路幅よりも小さくすることで、遠心力の影響を小さくすることができる。これにより、ベンド管の曲がり方向外側の領域への偏流を抑制するとともに、二次流れの発生を抑制することができる。
　（８）幾つかの実施形態では、上記（７）に記載のベンド管において、前記扁平形状は、楕円形、長方形、又は長方形の４隅にＲをつけた形状である。
　上記（８）に記載のベンド管によれば、上記（７）に記載の効果を簡素な形状のベンド管によって得ることができる。
　ところで、上記（１）に記載のベンド管のように、ベンド管部の曲がり方向外側の側面が上記外側傾斜面を有している場合、ベンド管部を通過した流れが曲がり方向内側へ導かれる結果、内側の領域で剥離を抑制することができる。一方、本発明者の知見によれば、内側へ向かう流れの一部が内側の側面に当たることで、その流れの一部が逆流し、上流側に局所的な剥離を誘発する可能性がある。
　（９）そこで、幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（８）の何れか１項に記載のベンド管において、前記ベンド管部における曲がり方向内側の側面は、前記外側傾斜面よりも下流側に、下流側に向かうにつれて前記直線Ｍとの距離が小さくなるように傾斜する内側傾斜面を含む。
　かかる構成によれば、ベンド管部から出口管部への流れの一部が内側傾斜面に沿うように湾曲し、上述したような部分的な逆流や局所的な剥離を抑制することができる。
　（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（９）の何れか１項に記載のベンド管において、前記方向Ｉから視たときに、前記直線Ｍに平行な直線に対して前記外側傾斜面がなす傾斜角度の最大値α１と、前記直線Ｍに平行な直線に対して前記内側傾斜面がなす傾斜角度の最大値α２とは、α１≧α２を満たす。
　上記（１０）に記載のベンド管によれば、ベンド管における曲がり方向内側の広範囲の領域に亘って、剥離を効果的に抑制することができる。
　（１１）幾つかの実施形態では、上記（９）又は（１０）に記載のベンド管において、前記ベンド管部の管軸中心線は、前記直線Ｍから前記奥側に離れた奥側偏心部と、前記奥側偏心部より下流側にて前記直線Ｍから前記手前側に離れた手前側偏心部と、を有する。
　上記（１０）に記載のベンド管によれば、上記（３）に記載の効果に加えて、ベンド管部から出口管部への流れの一部が内側傾斜面に沿うように湾曲し、上述したような部分的な逆流や局所的な剥離を抑制することができる。
　（１２）幾つかの実施形態では、上記（１１）に記載のベンド管において、前記奥側偏心部のうち前記直線Ｍから前記奥側に最も離れた箇所と前記直線Ｍとの距離δ１と、前記手前側偏心部のうち前記直線Ｍから前記手前側に最も離れた箇所と前記直線Ｍとの距離δ２とは、δ１≧δ２を満たす。
　上記（１２）に記載のベンド管によれば、ベンド管における曲がり方向内側の広範囲の領域に亘って、剥離を効果的に抑制することができる。
　（１３）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１１）の何れか１項に記載のベンド管において、前記ベンド管部の少なくとも一部の区間において、前記ベンド管部の各断面における流路幅が最大となる頂点位置は、下流側に向かうにつれて前記ベンド管部の管軸中心線回りにシフトする。
　上記（１３）に記載のベンド管によれば、入口管部から流入する流れが予め旋回成分を有する場合であっても、ベンド管の曲がり方向内側の領域における剥離の発生を効果的に抑制することができる。
　（１４）本発明の少なくとも一実施形態に係る流体機械は、羽根車と、前記羽根車を覆うケーシングと、前記ケーシングの上流側に接続し、前記羽根車に流体を導くための入口配管と、前記ケーシングの下流側に接続し、前記羽根車を通過した流体を排出するための出口配管と、を備え、前記入口配管又は前記出口配管が上記（１）乃至（１３）の何れか１項に記載のベンド管である。
　上記（１４）に記載の流体機械によれば、上記（１）乃至（１３）の何れか１項に記載のベンド管を備えているため、ベンド管の曲がり方向内側の領域における剥離の発達又は発生を抑制することができる。これにより、流体機械の効率を向上することができる。
　（１５）幾つかの実施形態では、上記（１４）に記載の流体機械であって、前記流体機械は、タービン、軸流圧縮機又は遠心圧縮機である。
　上記（１５）に記載の流体機械によれば、上記（１）乃至（１３）の何れか１項に記載のベンド管を備えているため、ベンド管の曲がり方向内側の領域における剥離の発達又は発生を抑制することができる。これにより、タービン効率又は圧縮機効率を向上することができる。
　本発明の少なくとも一実施形態によれば、曲がり方向における内側の領域での剥離の発生を抑制可能なベンド管及びこれを備える流体機械が提供される。
一実施形態に係るベンド管１００の概略斜視図である。 一実施形態に係るベンド管１００（１００Ａ）を方向Ｉから視たベンド管１００の形状の一例を示す概略図である。 方向Ｉから視たベンド管１００の形状の一例を示す概略図である。 方向Ｉから視たベンド管１００の形状の一例を示す概略図である。 剥離流れの発達又は発生を抑制する効果を説明するための図である。 図３に示したベンド管１００の管軸方向位置ｍと流路断面積Ａとの関係を示す図である。 遠心力に起因する二次流れを説明するための模式図である。 内側傾斜面１６を有しない構成ついて、部分的な逆流が発生する様子を示す図である。 内側傾斜面１６を有する構成について、逆流の発生が抑制された様子を示す図である。 図４に示したベンド管１００の管軸方向位置ｍと流路断面積Ａとの関係を示す図である。 図２～図４に示したベンド管部４の流路断面形状の一例を示す図である。 図２～図４に示したベンド管部４の流路断面形状の一例を示す図である。 図２～図４に示したベンド管部４の流路断面形状の一例を示す図である。 図２～図４に示したベンド管部４の流路断面形状の一例を示す図である。 図２～図４に示したベンド管部４の流路断面形状の一例を示す図である。 一実施形態に係るベンド管１００について、方向Ｉから見たベンド管１００の形状を示す図である。 図１６に示した流れ方向における複数の位置（管軸方向位置）でのベンド管部４の断面Ｓ１～Ｓ５の一例を示す図である。 図１６に示した流れ方向における複数の位置（管軸方向位置）でのベンド管部４の断面Ｓ１～Ｓ５の一例を示す図である。 ベンド管１００の上流側から視た、ベンド管１００における剥離流れＫが生じる領域を示す正面図である。 方向Ｉから視た、ベンド管１００における剥離流れＫが生じる領域を示す上面図である。 ベンド管１００の下流側から視た、ベンド管１００における剥離流れＫが生じる領域を示す側面図である。 一実施形態に係るタービン２０の概略構成を示す図である。 一実施形態に係るタービン２０の概略構成を示す図である。 一実施形態に係る軸流圧縮機３０の概略構成を示す図である。 一実施形態に係る軸流圧縮機３０の概略構成を示す図である。 一実施形態に係る遠心圧縮機４０の概略構成を示す図である。 一実施形態に係る遠心圧縮機４０の概略構成を示す図である。 従来構成における課題を説明するための図である。 従来構成における、ベンド管の上部ドラフトと曲がり部との接続線の偏心方向を説明するための図である。 従来構成における課題を説明するための図である。
　以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
　例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」「一致」等の相対的な配置関係を表す表現は、厳密にそのような相対的配置関係を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
　また、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
　図１は、一実施形態に係るベンド管１００の概略斜視図である。ベンド管１００は、流体を後述の流体機械に供給するための又は流体機械から排出するためのベンド管である。ベンド管１００を流れる流体は、流体機械でエネルギー変換に用いられるエネルギー媒体であり、例えば高圧の気体又は流体である。
　図１に示すように、ベンド管１００は、直線状の入口管部２と、入口管部２の下流端２ａに接続し、流体の流れ方向を変更するよう構成されたベンド管部４と、ベンド管部４の下流端４ａに接続する直線状の出口管部６と、を備える。
　ここで、図１に示すように、入口管部２の管軸中心線及びその延長線からなる直線を直線Ｌ、出口管部６の管軸中心線及びその延長線からなる直線を直線Ｍ、直線Ｌに直交する平面と直線Ｍに直交する平面とのなす交線Ｎに平行な方向を方向Ｉと定義する。なお、直線Ｌと直線Ｍが同一平面上にある場合には、方向Ｉは、直線Ｌと直線Ｍを含む平面に直交する方向である。
　図２は、一実施形態に係るベンド管１００（１００Ａ）について、方向Ｉから視たベンド管１００の形状を示す概略図である。図３は、一実施形態に係るベンド管１００（１００Ｂ）について、方向Ｉから視たベンド管１００の形状を示す概略図である。図４は、一実施形態に係るベンド管１００（１００Ｃ）について、方向Ｉから視たベンド管１００の形状を示す概略図である。
　幾つかの実施形態では、図２～図４に示すように方向Ｉからベンド管１００を視たときに、直線Ｍに対して入口管部２が存在する側を手前側、直線Ｍに対して入口管部２が存在しない側を奥側と定義すると、ベンド管部４における曲がり方向外側（曲率外径側）の側面４Ａは、直線Ｍより奥側において、下流側に向かうにつれて直線Ｍとの距離ｄ１が小さくなるように傾斜する外側傾斜面８を含む。
　かかる構成によれば、図５に例示するように、曲がり管部４を通過後の流れの方向Ｅが、下流側に向かうにつれてベンド管１００の曲がり方向内側に進むように、直線Ｍに対して傾斜する。この結果、上記方向Ｅに向かって進む流れによって、ベンド管１００の曲がり方向内側の領域で発生する剥離流れＫを速やかに内側に再付着させて剥離流れの発達を抑制するか、又は、剥離流れＫの発生自体を抑制することができる。なお、図５では、図２に示すベンド管形状を例に剥離流れの抑制効果を説明したが、図３及び図４に示すベンド管形状においても外側傾斜面８を有することにより同様の効果を奏する。
　幾つかの実施形態では、図２～図４に示すように、方向Ｉから視たときに、直線Ｍに平行な直線に対して外側傾斜面８がなす傾斜角度の最大値α１は１０°以上である。これにより、上述した直線Ｍに対する曲がり管部４を通過後の流れの方向Ｅの傾きをある程度大きくすることができるため、ベンド管１００の曲がり方向内側の領域での剥離流れの発達又は発生を高い実効性をもって抑制することができる。
　幾つかの実施形態では、図２～図４に示すように、ベンド管部４の管軸中心線Ｈは、直線Ｍから奥側に離れた奥側偏心部Ｈｒを有する。これにより、上述した直線Ｍに対する曲がり管部４を通過後の流れの方向Ｅの傾きを大きくしやすくなるため、ベンド管１００の曲がり方向内側の領域での剥離流れの発達又は発生を抑制することができる。
　幾つかの実施形態では、図２～図４に示すように、奥側偏心部Ｈｒのうち直線Ｍから奥側に最も離れた箇所Ｐと直線Ｍとの距離δ１と、出口管部６の直径Ｄｅとは、δ１≧０．１Ｄｅを満たす。これにより、上述した直線Ｍに対する曲がり管部４を通過後の流れの方向Ｅの傾きをある程度大きくすることができるため、ベンド管１００の曲がり方向内側の領域での剥離流れの発達又は発生を高い実効性をもって抑制することができる。
　一実施形態では、例えば図２及び図４に示すように、ベンド管部４における曲がり方向内側の側面４Ｂは、下流側に向かうにつれて直線Ｍとの距離ｄ２が小さくなる傾斜面１２と、該傾斜面１２の下流側に設けられ下流側に向かうにつれて直線Ｍとの距離ｄ２が大きくなる傾斜面１０とを含んでいても良い。
　一実施形態では、例えば図３に示すように、ベンド管部４における曲がり方向内側の側面４Ｂは、下流側に向かうにつれて直線Ｍとの距離ｄ２が小さくなる傾斜面１２と、該傾斜面１２の下流側に設けられ流れ方向位置によらず距離ｄ２が一定の非傾斜面１４と、を含んでいてもよい。
　図６は、図３に示したベンド管１００における管軸方向位置ｍと流路断面積Ａとの関係を示す図である。
　一実施形態では、図６に示すように、ベンド管部４の少なくとも一部の区間における流路断面積は、入口管部２の流路断面積Ａ１及び出口管部６の流路断面積Ａ３の各々よりも大きくてもよい。
　管路内における流体の圧力損失は流体の速度の２乗に比例して大きくなる。このため、特に大きな圧力損失が生じやすいベンド管部４では、流路断面積を拡大して流速を下げることが圧力損失低減の観点から望ましい。
　この点、上記のように、ベンド管部４の少なくとも一部の区間における流路断面積を入口管部２の流路断面積Ａ１及び出口管部６の流路断面積Ａ３の各々よりも大きくすることにより、ベンド管部４の上記少なくとも一部の区間において、流速が低下して流体にかかる遠心力が低減される。このため、ベンド管１００の曲がり方向内側での剥離を抑制することができる。
　また、ベンド管部４の少なくとも一部の区間において遠心力が低下する結果、出口管部６において曲がり方向外側への流れの偏りが低減されるとともに、遠心力の作用に伴う二次流れ（図７参照）の発生も抑制される。この結果、出口管部６及びその下流側において流れの旋回を抑制し、流れを一様化することができる。このため、ベンド管１００の下流側に設置される機器の効率低下を抑制することができる。
　また、入口管部２から予め旋回成分を有する流れが流入する場合においても、ベンド管部４で流路断面積を拡大する結果、旋回成分が低減され、流れの一様化及び圧力損失の低減を図ることができる。
　ところで、上述したように、ベンド管部４の曲がり方向外側の側面４Ａが外側傾斜面８を有している場合、ベンド管部４を通過した流れが曲がり方向内側へ導かれる結果、内側の領域で剥離を抑制することができる。一方、本発明者の知見によれば、図８に示すように、内側へ向かう流れの一部が内側の側面に当たることで、その流れの一部が逆流し、上流側に局所的な剥離を誘発する可能性がある。
　そこで、一実施形態では、図４に示すように、ベンド管部４における曲がり方向内側の側面４Ｂは、外側傾斜面８よりも下流側に、下流側に向かうにつれて直線Ｍとの距離ｄ２が小さくなるように傾斜する内側傾斜面１６を含んでいてもよい。図示した実施形態では、内側傾斜面１６は、上述した傾斜面１０の下流側に連続して形成されている。かかる構成によれば、図９に示すように、ベンド管部４から出口管部６への流れが内側傾斜面１６に沿うように湾曲し、上述したような部分的な逆流や局所的な剥離を抑制することができる。
　一実施形態では、図４において、直線Ｍに平行な直線に対して外側傾斜面８がなす傾斜角度の最大値α１と、直線Ｍに平行な直線に対して内側傾斜面１６がなす傾斜角度の最大値α２とは、α１≧α２を満たしていてもよい。これにより、ベンド管１００における曲がり方向内側の広範囲の領域に亘って、剥離を効果的に抑制することができる。
　一実施形態では、図４に示すように、ベンド管部４の管軸中心線Ｈは、奥側偏心部Ｈｒより下流側に、直線Ｍから手前側に離れた手前側偏心部Ｈｆを有する。これにより、図９に示すように、ベンド管部４から出口管部６への流れが内側傾斜面１６に沿うように湾曲し、上述したような部分的な逆流や局所的な剥離を抑制することができる。
　一実施形態では、図４において、奥側偏心部Ｈｒのうち直線Ｍから奥側に最も離れた箇所Ｐと直線Ｍとの距離δ１と、手前側偏心部Ｈｆのうち直線Ｍから手前側に最も離れた箇所Ｑと直線Ｍとの距離δ２とは、δ１≧δ２を満たしていてもよい。これにより、ベンド管１００における曲がり方向内側の広範囲の領域に亘って、剥離を効果的に抑制することができる。
　図１０は、図４に示したベンド管１００の管軸方向位置ｍと流路断面積Ａとの関係を示す図である。
　図１０に示す形態においても、ベンド管部４の少なくとも一部の区間における流路断面積は、入口管部２の流路断面積Ａ１及び出口管部６の流路断面積Ａ３の各々よりも大きくてなっている。また、図１０に示す形態では、ベンド管部４の流路断面積は、ベンド管部４の流路断面積が最大値Ａ２をとる管軸方向位置ｍ２よりも下流側の管軸方向位置ｍ４において極大値Ａ４をとる。かかる構成によれば、ベンド管１００における曲がり方向内側の広範囲の領域に亘って剥離を抑制し、圧力損失を低減することができる。
　図１１は、図２～図４に示したベンド管部４の流路断面形状の一例を示す図である。図１２は、図２～図４に示したベンド管部４の流路断面形状の一例を示す図である。図１３は、図２～図４に示したベンド管部４の流路断面形状の一例を示す図である。図１４は、図２～図４に示したベンド管部４の流路断面形状の一例を示す図である。図１５は、図２～図４に示したベンド管部４の流路断面形状の一例を示す図である。
　一実施形態では、図１１に示すように、ベンド管部４の流路断面は円形形状であってもよい。
　一実施形態では、図１２に示すように、ベンド管部４は、少なくとも一部の区間において、方向Ｉに直交する方向Ｊにおける流路幅Ｗｂの中心Ｏよりも曲がり方向内側に重心Ｇが位置する断面を含んでいてもよい。すなわち、ベンド管部４の少なくとも一部の区間の断面において、流路幅Ｗｂの中心Ｏよりも曲がり方向外側の流路断面積Ａ２ｏｕｔが該中心Ｏよりも曲がり方向内側の流路断面積Ａ２ｉｎよりも小さくなっていてもよい。
　一般に、ベンド管部では、流れが曲がり方向外側に偏流しやすく、このことが圧力損失の原因となっている。そこで、上記のように、流路幅Ｗｂの中心Ｏよりも曲がり方向内側に重心Ｇが位置する断面をベンド管部４が含むことにより、ベンド管部４のうち中心Ｏよりも曲がり方向外側の領域に流体が流れにくくなり、逆に、中心Ｏより曲がり方向内側の領域に流体が流れやすくなる。この結果、剥離が低減し、ベンド管部４における圧力損失を低減することができる。また、遠心力の影響が強い曲がり方向外側の領域で流量が減少するとともに、壁面１８の傾斜によって二次流れ（図７参照）の発達が抑制される。
　幾つかの実施形態では、図１３～図１５に示すように、ベンド管部４は、少なくとも一部の区間において、方向Ｉと直交する方向Ｊにおける流路幅Ｗｂが方向Ｉにおける流路幅Ｗａよりも小さい扁平形状を有していてもよい。扁平形状は、図１３に示すように楕円形であってもよいし、図１４に示すように長方形であってもよいし、図１５に示すように長方形の４隅にＲをつけた形状であってもよい。また、図示しないが、ひし形や台形などの多角形や、この多角形の隅部にＲをつけた形状であってもよく、特に限定されない。
　かかる構成によれば、方向Ｊにおける流路幅Ｗｂを方向Ｉにおける流路幅Ｗａよりも小さくすることで、遠心力の影響を小さくすることができる。これにより、曲がり方向外側の領域への偏流を抑制するとともに、二次流れの発生を抑制することができる。
　図１６は、一実施形態に係るベンド管１００について、方向Ｉから見たベンド管１００の形状を示す概略図である。図１７は、図１６に示した流れ方向における複数の位置（管軸方向位置）でのベンド管部４の断面Ｓ１～Ｓ５の一例を示す図である。図１８は、図１６に示した流れ方向における複数の位置（管軸方向位置）でのベンド管部４の断面Ｓ１～Ｓ５の一例を示す図である。なお、図１７及び図１８では、断面Ｓ１～Ｓ５は、流れ方向下流側から視た断面である。
　一実施形態では、図１７に示すように、ベンド管部４の断面Ｓ１～Ｓ５の各々における流路幅が最大となる頂点位置Ｖは、流れ方向における位置によらず一定であってもよい。これにより、簡素な形状で上述の外側傾斜面８を形成することができる。
　ところで、入口管部２から流入する流れが予め旋回成分を有する場合、図１９Ａ～図１９Ｃに示すように、ベンド管１００の曲がり方向内側で生じた剥離流れＫは、流れの旋回方向Ｃに沿って捩じれた軌跡を描く。
　このような場合、図１８に示すように、ベンド管部４の少なくとも一部の区間において、ベンド管部４の各断面における流路幅が最大となる頂点位置Ｖは、下流側に向かうにつれて軸線回りに流れの旋回方向Ｃに沿ってシフトしていてもよい。これにより、入口管部２から流入する流れが予め旋回成分を有する場合であっても、ベンド管１００の曲がり方向内側の領域における剥離の発生を効果的に抑制することができる。
　なお、上述したベンド管１００は、図２０に示すように、流体機械としてのタービン２０の入口配管２２（吸気室）に適用されてもよい。すなわち、図２０に示すように、羽根車２４と、羽根車２４を覆うタービンケーシング２６と、タービンケーシング２６の上流側に接続し、羽根車２４に流体を導くための入口配管２２とを備えるタービン２０において、入口配管２２がベンド管１００であってもよい。
　また、上述したベンド管１００は、図２１に示すように、流体機械としてのタービン２０の出口配管２８（排気室）に適用されてもよい。すなわち、図２１に示すように、羽根車２４と、羽根車２４を覆うタービンケーシング２６と、タービンケーシング２６の下流側に接続し、羽根車２４を通過した流体を排出するための出口配管２８とを備えるタービン２０において、出口配管２８がベンド管１００であってもよい。
　また、上述したベンド管１００は、図２２に示すように、流体機械としての軸流圧縮機３０の入口配管３２（吸気室）に適用されてもよい。すなわち、図２２に示すように、羽根車３４と、羽根車３４を覆う圧縮機ケーシング３６と、圧縮機ケーシング３６の上流側に接続し、羽根車３４に流体を導くための入口配管３２とを備える軸流圧縮機３０において、入口配管３２がベンド管１００であってもよい。
　また、上述したベンド管１００は、図２３に示すように、流体機械としての軸流圧縮機３０の出口配管３８（排気室）に適用されてもよい。すなわち、図２３に示すように、羽根車３４と、羽根車３４を覆う圧縮機ケーシング３６と、圧縮機ケーシング３６の下流側に接続し、羽根車３４を通過した流体を排出するための出口配管３８とを備える軸流圧縮機３０において、出口配管３８がベンド管１００であってもよい。
　また、上述したベンド管１００は、図２４に示すように、流体機械としての遠心圧縮機４０の入口配管４２に適用してもよい。すなわち、図２４に示すように、羽根車４４と、羽根車４４を覆う圧縮機ケーシング４６と、圧縮機ケーシング４６の上流側に接続し、羽根車４４に流体を導くための入口配管４２とを備える遠心圧縮機４０において、入口配管４２がベンド管１００であってもよい。
　また、上述したベンド管１００は、図２５に示すように、流体機械としての遠心圧縮機４０の出口配管４８（吐出スクロール）に適用してもよい。すなわち、図２５に示すように、羽根車４４と、羽根車４４を覆う圧縮機ケーシング４６（図２４参照）と、圧縮機ケーシング４６の下流側に接続し、羽根車４４を通過した流体を排出するための出口配管４８とを備える遠心圧縮機４０において、出口配管４８がベンド管１００であってもよい。
　本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
２　入口管部
２ａ　下流端
４　ベンド管部
４Ａ　側面
４Ｂ　側面
４ａ　下流端
６　出口管部
８　外側傾斜面
１０　傾斜面
１２　傾斜面
１４　非傾斜面
１６　内側傾斜面
１８　壁面
２０　タービン
２２　入口配管
２４　羽根車
２６　タービンケーシング
２８　出口配管
３０　軸流圧縮機
３２　入口配管
３４　羽根車
３６　圧縮機ケーシング
３８　出口配管
４０　遠心圧縮機
４２　入口配管
４４　羽根車
４６　圧縮機ケーシング
４８　出口配管
１００　ベンド管
Ａ　流路断面積
Ａ１　流路断面積
Ａ２　最大値
Ａ３　流路断面積
Ａ２ｉｎ　流路断面積
Ａ２ｏｕｔ　流路断面積
Ａ４　極大値
Ｃ　旋回方向
Ｄｅ　直径
Ｅ　方向
Ｇ　重心
Ｈ　管軸中心線
Ｈｆ　手前側偏心部
Ｈｒ　奥側偏心部
Ｉ　方向
Ｊ　方向
Ｋ　剥離流れ
Ｌ　直線
Ｍ　直線
Ｎ　交線
Ｏ　中心
Ｖ　頂点位置
Ｗａ　流路幅
Ｗｂ　流路幅
ｄ１　距離
ｄ２　距離
ｍ　管軸方向位置
ｍ２　管軸方向位置
ｍ４　管軸方向位置
 

Claims (15)

  1. 　流体を流体機械に供給するための又は流体機械から排出するためのベンド管であって、
    　直線状の入口管部と、
    　前記入口管部の下流端に接続し、前記流体の流れ方向を変更するよう構成されたベンド管部と、
    　前記ベンド管部の下流端に接続する直線状の出口管部と、
    　を備え、
    　前記入口管部の管軸中心線及びその延長線からなる直線を直線Ｌ、前記出口管部の管軸中心線及びその延長線からなる直線を直線Ｍ、前記直線Ｍに直交する平面と前記直線Ｍに直交する平面とのなす交線に平行な方向を方向Ｉと定義し、
    　前記方向Ｉから視たときに、前記直線Ｍに対して前記入口管部が存在する側を手前側、前記直線Ｍに対して前記入口管部が存在しない側を奥側と定義すると、
    　前記ベンド管部における曲がり方向外側の側面は、前記直線Ｍより奥側において、下流側に向かうにつれて前記直線Ｍとの距離が小さくなるように傾斜する外側傾斜面を含む、ベンド管。
  2. 　前記方向Ｉから視たときに、前記直線Ｍに平行な直線に対して前記外側傾斜面がなす傾斜角度の最大値α１は１０°以上である、請求項１に記載のベンド管。
  3. 　前記ベンド管部の管軸中心線は、前記直線Ｍから前記奥側に離れた奥側偏心部を有する、請求項１又は２に記載のベンド管。
  4. 　前記奥側偏心部のうち前記直線Ｍから前記奥側に最も離れた箇所と前記直線Ｍとの距離δ１と、前記出口管部の直径Ｄｅとは、δ１≧０．１Ｄｅを満たす、請求項３に記載のベンド管。
  5. 　前記ベンド管部の少なくとも一部の区間における流路断面積は、前記入口管部の流路断面積Ａ１よりも大きく、前記出口管部の流路断面積Ａ３よりもよりも大きい、請求項１乃至４の何れか１項に記載のベンド管。
  6. 　前記ベンド管部は、少なくとも一部の区間において、前記方向Ｉに直交する方向における流路幅の中心よりも曲がり方向内側に重心が位置する断面を含む、請求項１乃至５の何れか１項に記載のベンド管。
  7. 　前記ベンド管部は、少なくとも一部の区間において、前記方向Ｉと直交する方向Ｊにおける流路幅が前記方向Ｉにおける流路幅よりも小さい扁平形状を有する、請求項１乃至６の何れか１項に記載のベンド管。
  8. 　前記扁平形状は、楕円形、長方形、又は長方形の４隅にＲをつけた形状である、請求項７に記載のベンド管。
  9. 　前記ベンド管部における曲がり方向内側の側面は、前記外側傾斜面よりも下流側に、下流側に向かうにつれて前記直線Ｍとの距離が小さくなるように傾斜する内側傾斜面を含む、請求項１乃至８の何れか１項に記載のベンド管。
  10. 　前記方向Ｉから視たときに、前記直線Ｍに平行な直線に対して前記外側傾斜面がなす傾斜角度の最大値α１と、前記直線Ｍに平行な直線に対して前記内側傾斜面がなす傾斜角度の最大値α２とは、α１≧α２を満たす、請求項９に記載のベンド管。
  11. 　前記ベンド管部の管軸中心線は、前記直線Ｍから前記奥側に離れた奥側偏心部と、前記奥側偏心部より下流側にて前記直線Ｍから前記手前側に離れた手前側偏心部と、を有する、請求項９又は１０に記載のベンド管。
  12. 　前記奥側偏心部のうち前記直線Ｍから前記奥側に最も離れた箇所と前記直線Ｍとの距離δ１と、前記手前側偏心部のうち前記直線Ｍから前記手前側に最も離れた箇所と前記直線Ｍとの距離δ２とは、δ１≧δ２を満たす、請求項１１に記載のベンド管。
  13. 　前記ベンド管部の少なくとも一部の区間において、前記ベンド管部の各断面における流路幅が最大となる頂点位置は、下流側に向かうにつれて前記ベンド管部の管軸中心線回りにシフトする、請求項１乃至１２の何れか１項に記載のベンド管。
  14. 　羽根車と、
    　前記羽根車を覆うケーシングと、
    　前記ケーシングの上流側に接続し、前記羽根車に流体を導くための入口配管と、
    　前記ケーシングの下流側に接続し、前記羽根車を通過した流体を排出するための出口配管と、
    　を備え、前記入口配管又は前記出口配管が請求項１乃至１３の何れか１項に記載のベンド管である、流体機械。
  15. 　前記流体機械は、タービン、軸流圧縮機又は遠心圧縮機である、請求項１４に記載の流体機械。
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