JP5574951B2

JP5574951B2 - 遠心圧縮機の羽根車

Info

Publication number: JP5574951B2
Application number: JP2010291332A
Authority: JP
Inventors: 勲冨田; 徹星; 直志神坂
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2030-12-27
Also published as: CN103261699B; EP2618003B1; EP2618003A1; WO2012090656A1; CN103261699A; EP2618003A4; US9494160B2; US20130272861A1; JP2012137067A

Description

本発明は、車両用、舶用ターボチャージャ等に用いられる遠心圧縮機の羽根車に関するものであり、特に、互いに隣り合うフルブレード（全翼）の間に設けられるスプリッタブレード（短翼）の翼形状に関するものである。

車両用、舶用ターボチャージャのコンプレッサ部等に用いられる遠心圧縮機は、羽根車の回転を介して流体に運動エネルギーを与えるとともに、径方向外側に流体を吐出することで遠心力による圧力上昇を得るものである。この遠心圧縮機は広い運転範囲において高圧力比と高効率化が要求されるため、図１３、１４に示すような互いに隣り合うフルブレード（全翼）０１の間にスプリッタブレード（短翼）０３を設けたインペラ（羽根車）０５がよく用いられるとともに、その翼形状について様々な工夫がなされている。

このスプリッタブレード０３を有するインペラ０５は、フルブレード０１とスプリッタブレード０３がハブ０７面上に交互に設置されるが、一般的なスプリッタブレード０３は、フルブレード０１の上流側を単に切除した形状とされている。
一般的なスプリッタブレード０３の場合、図１５のように、フルブレード０１の入口端縁（ＬＥ１）より一定距離下流側にスプリッタブレード０３の入口端縁（ＬＥ２）が位置され、出口端縁（ＴＥ）は一致して設けられ、スプリッタブレード０３の入口端縁の翼角θ（入口端縁の方向とインペラ０５の軸方向Ｇとの成す角度として示す）は、フルブレード０１間の流路を流れる流体の流れ方向Ｆと同一に設定されている。

一方、スプリッタブレード０３の両側に形成される両通路のスロート面積を同一にして流体の均等配分を図る技術が知られており、例えば、特許文献１（特開平１０−２１３０９４号公報）に開示されている技術は、図１６のように、スプリッタブレード０９の入口端縁の翼角θを、θ＋Δθと大きく取る（流体の流れ方向Ｆに対してΔθ大きく設定する）ことで、すなわち、フルブレード０１の負圧面Ｓｂ側に寄せることで、スプリッタブレード０９の両側通路のスロート面積を同一（Ａ１＝Ａ２）とする工夫がなされている。
また、スプリッタブレードの入口端部を、フルブレードの負圧面側に傾けたものとして特許文献２（特許３８７６１９５号公報）についても知られている。

特開平１０−２１３０９４号公報特許３８７６１９５号公報

前記特許文献１、２に示された技術はいずれも、ブレード（翼）間の流れがフルブレードに沿って流れるとの仮定の基に、スプリッタブレードにより分割される流路の流量配分に着目して、翼形状の改良がなされているものであり、翼端隙間を有するオープン型インペラの場合には、この翼端隙間から通路内に流入、または通路から流出する翼端漏れ流れの影響があり、流れ場は複雑になっており、これら複雑な内部流動に適合するさらなる改良が必要であった。

その複雑な内部流動を数値解析により評価したところ、フルブレードの入口端縁の先端部（翼のハブ面からの高さ方向（シュラウド側）の先端部）から発生する漏れ渦がスプリッタブレードの入口端縁の先端部（翼のハブ面からの高さ方向（シュラウド側）の先端部）近傍に到達していることが明らかとなった（図１２の翼端漏れ流れ渦流、以下翼端漏れ渦Ｗという）。

そこで、本出願人は、未公開の特願２００９−２３３１８３号によって、スプリッタブレードの入口端縁を、フルブレードの負圧面側に傾斜させて、翼端漏れ渦Ｗとの干渉を回避する技術を出願した。

しかし、前記特許文献１、２においては、スプリッタブレードにより分割される流路の流量配分に着目した翼形状の改良がなされたものであり、また、本出願人による前記既出願は、スプリッタブレードの入口端縁と翼端漏れ渦Ｗとの干渉を回避するものである。さらなる性能向上について研究行った結果、スプリッタブレードのシュラウド側とハブ側との負荷配分（翼負荷の分担）の均一化が効果的であることを見出した。

このように、スプリッタブレードのシュラウド側とハブ側との翼負荷配分が均一でない場合には、翼負荷を大きく負担する面では剥離等が生じるおそれがあり、圧縮機の圧力比の向上が期待できない問題がある。また、翼負荷配分に不均一があると、スプリッタブレードに変形が生じやすく、耐久性においても問題を生じる。

そこで、本発明はこれら問題に鑑みてなされたもので、スプリッタブレードのシュラウド側とハブ側との負荷配分を均一化して、圧力比の向上による高効率化、および耐久性向上を達成する遠心圧縮機の羽根車を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、ハブ面上に流体の入口部から出口部にかけて周方向に複数枚を均等間隔に立設されたフルブレードと、互いに隣り合わせて設けられた前記フルブレードの間に形成される流路の途中から出口部にかけて設けられるスプリッタブレードとを備える遠心圧縮機の羽根車において、
前記遠心圧縮機は前記フルブレード先端とシュラウドとの間に翼端隙間が形成され、該翼端隙間から前記スプリッタブレードの前縁部に向かって発生する翼端漏れ渦に対して、前記翼端漏れ渦が前記スプリッタブレードの前縁部を乗り越えるように、若しくは前記翼端漏れ渦の方向に一致するように前記スプリッタブレードの前縁部のシュラウド側をフルブレードの周方向等間隔位置からフルブレードの負圧面側に寄せるとともに、前記スプリッタブレードの後縁部のハブ側をフルブレードの周方向等間隔位置からフルブレードの負圧面側に寄せ、さらに、前記スプリッタブレードの後縁部のシュラウド側をフルブレードの周方向等間隔位置からフルブレードの正圧面側に寄せることを特徴とする。

かかる発明によれば、前記遠心圧縮機は前記フルブレード先端とシュラウドとの間に翼端隙間が形成され、該翼端隙間から前記スプリッタブレードの前縁部に向かって発生する翼端漏れ渦に対して、前記翼端漏れ渦が前記スプリッタブレードの前縁部を乗り越えるように、若しくは前記翼端漏れ渦の方向に一致するように前記スプリッタブレードの前縁部のシュラウド側をフルブレードの周方向等間隔位置からフルブレードの負圧面側に寄せることによって、翼端漏れ流れによって生じる翼端漏れ渦との干渉を回避して、圧縮機の効率向上と性能改善が行われる。なお、翼端漏れ渦の方向は、数値解析または台上試験によって求められる。

さらに、前記スプリッタブレードの後縁部のハブ側をフルブレードの周方向等間隔位置からフルブレードの負圧面側に寄せるので、ハブ側の翼曲率（翼負荷）を上げることができ、圧縮機としての圧力比を向上することができる。

この圧力比の向上の際に、シュラウド側は、既に前記翼端漏れ渦の回避のためにフルブレードの負圧面側に寄せているため、すでに翼曲率（翼負荷）が大きくなっていて、剥離が発生する危険があるので、後縁部のハブ側をフルブレードの周方向等間隔位置からフルブレードの負圧面側に寄せるようにしている。

シュラウド側の翼負荷の増大と、ハブ側の翼負荷の増大とによって、スプリッタブレードのハブ側とシュラウド側との翼負荷のバランスを均等化でき、シュラウド側の負荷を下げて剥離等の発生リスクを低減しつつ、ハブ側の負荷増大によって圧縮機のさらなる性能向上および耐久性を向上できる。

また、フルブレードおよびスプリッタブレードの周方向位置が不等ピッチとなることによって、遠心圧縮機の回転数とブレード枚数に起因する圧縮機の騒音低減効果も得られる。

また、本発明は、さらに、前記スプリッタブレードの後縁部のシュラウド側をフルブレードの周方向等間隔位置からフルブレードの正圧面側に寄せることを特徴とする。

このように、スプリッタブレードの後縁部のシュラウド側について、フルブレードの正圧面側に寄せることによって、シュラウド側の翼負荷を下げることができる。
すなわち、前縁部のシュラウド側は、翼端漏れ渦との干渉回避のために、フルブレードの負圧面側に寄せたことによってシュラウド側には大きな翼負荷が作用している。このため、後縁部のハブ側のフルブレードの周方向等間隔位置からフルブレードの負圧面側に寄せるようにしている。
しかし、これだけではシュラウド側の翼負荷の増大負担を解消できず、シュラウド側の剥離等の危険性が依然ある場合があるため、後縁部のシュラウド側をフルブレードの周方向等間隔位置からフルブレードの正圧面側に寄せることによって、シュラウド側の負荷低減をさらに行うことができる。

また、本発明において好ましくは、前記スプリッタブレードの前縁部のシュラウド側をフルブレードの周方向等間隔位置からフルブレードの負圧面側への寄せを、前記スプリッタブレードの全高の略７０％まではフルブレードの周方向等間隔位置に配置し、該全高の略７０％を超える部分を該略７０％の位置を起点として先端に向かって傾斜させることによって行うとよい。

このように、スプリッタブレードの前縁部の全高の略７０％を超える部分だけを該略７０％の位置を起点として先端に向かってフルブレードの負圧面側へ寄せて傾斜させるので、翼端漏れ渦との干渉回避とともに、フルブレードとスプリッタブレードとの翼負荷の平準化を図ることができ、フルブレードとスプリッタブレードとの翼負荷の均一による圧縮機全体としての性能低下を防止できる。

また、本発明において好ましくは、前記スプリッタブレードによって分割されたそれぞれの流路における、スプリッタブレードの前縁および後縁でのフルブレードの正圧面または負圧面までの最短距離をなす位置における断面積比を均一化するとよい。

すなわち、スプリッタブレードの前縁部のシュラウド側をフルブレードの周方向等間隔位置からフルブレードの負圧面側に寄せるとともに、スプリッタブレードの後縁部のハブ側の位置と、シュラウド側の位置をそれぞれ、スプリッタブレードによって分割されたそれぞれの流路における入口と出口との面積比が均一化するように位置させるとよい。

入口と出口の面積とは、スプリッタブレードの前縁および後縁でのフルブレードの正圧面または負圧面までの最短距離をなす位置における断面積比をいう。
均一化することによって、スプリッタブレードによって分割されたそれぞれの流路間における圧力差が生じにくくなり、スプリッタブレードを超えての流体の漏れがなくなり、圧縮機の性能低下を防止できる。

本発明によれば、遠心圧縮機は前記フルブレード先端とシュラウドとの間に翼端隙間が形成され、該翼端隙間から前記スプリッタブレードの前縁部に向かって発生する翼端漏れ渦に対して、前記翼端漏れ渦が前記スプリッタブレードの前縁部を乗り越えるように、若しくは前記翼端漏れ渦の方向に一致するように前記スプリッタブレードの前縁部のシュラウド側をフルブレードの周方向等間隔位置からフルブレードの負圧面側に寄せることによって、翼端漏れ流れによって生じる翼端漏れ渦との干渉を回避して、圧縮機の効率向上と性能改善が行われる。

さらに、前記スプリッタブレードの後縁部のハブ側をフルブレードの周方向等間隔位置からフルブレードの負圧面側に寄せるので、ハブ側の翼曲率（翼負荷）を上げることができ、さらに、前記スプリッタブレードの後縁部のシュラウド側をフルブレードの周方向等間隔位置からフルブレードの正圧面側に寄せるので、シュラウド側の翼負荷を下げることができ、シュラウド側とハブ側との翼負荷を均一化できるとともに、圧縮機としての圧力比を向上することができる。
以上のように、翼端漏れ渦との干渉を回避するとともに、スプリッタブレードのシュラウド側とハブ側との負荷配分を均一化して、圧力比の向上による高効率化、および耐久性を向上できる。

本発明のスプリッタブレードが設けられた遠心圧縮機の羽根車の要部を示す斜視図である。基本構成のフルブレードとスプリッタブレードとの関係を示す説明図であり、シュラウド側周方向位置関係を示す。基本構成のフルブレードとスプリッタブレードとの関係を示す説明図であり、ハブ側周方向位置関係を示す。基本構成のスプリッタブレードの前縁形状を示し、流れ方向に対する正面図である。基本構成のスプリッタブレードの後縁形状を示し、流れ方向に対する正面図である。第１実施形態のフルブレードとスプリッタブレードとの関係を示す説明図であり、シュラウド側周方向位置関係を示す。第１実施形態のフルブレードとスプリッタブレードとの関係を示す説明図であり、ハブ側周方向位置関係を示す。第１実施形態のスプリッタブレードの前縁形状を示し、流れ方向に対する正面図である。第１実施形態のスプリッタブレードの後縁形状を示し、流れ方向に対する正面図である。第２実施形態のスプリッタブレードの前縁形状を示し、流れ方向に対する正面図である。ブレード枚数に起因するコンプレッサ騒音の関係を示す説明図である。スプリッタブレードの入口端部の先端部に形成されるフルブレード先端部からの翼端漏れ流れを示す数値解析結果である。従来技術の説明図である。従来技術の説明図である。従来技術の説明図である。従来技術の説明図である。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。
但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

（基本構成）
図１は本発明のスプリッタブレードが適用される遠心圧縮機のインペラ（羽根車）の要部を示す斜視図である。インペラ１は、図示しないローター軸に嵌着されたハブ３の上面に複数の互いに隣り合うフルブレード（全翼）５と、そのフルブレード５の間に設けられるスプリッタブレード（短翼）７とが、周方向に等ピッチで交互に立設されている。そして、スプリッタブレード７は、フルブレード５よりも流体の流れ方向に対して長さが短く、前後のフルブレード５の間に形成される流路９の途中から出口部にかけて設けられている。インペラ１は矢印方向に回転し、その中心がＯで示される。

図２に、スプリッタブレード７とフルブレード５との関係をシュラウド側位置、すなわち翼先端側位置における配置関係を示す。
スプリッタブレード７のリーディングエッジである前縁７ａは、フルブレード５のリーディングエッジである前縁５ａより流れ方向下流側に位置して、スプリッタブレード７のトレーリングエッジの後縁７ｂと、フルブレード５のトレーリングエッジの後縁５ｂとの位置は周方向で一致して設けられている。

また、フルブレード５の正圧面Ｓａ側とフルブレード５の負圧面Ｓｂ側との間に形成される流路９をスプリッタブレード７によって周方向に二等分割するように位置され、スプリッタブレード７とフルブレード５の正圧面Ｓａ側の壁面との間に流路１１が形成され、負圧面Ｓｂ側の壁面との間に流路１３が形成されている。
また、スプリッタブレード７の形状はフルブレード５に沿うようになっていて、スプリッタブレード７の前縁７ａの傾斜角度βはフルブレード５の傾斜角度と同一になっている。

このように構成されたインペラ１は、フルブレード５およびスプリッタブレード７を覆う図示しないシュラウド内に収納され、該シュラウドとブレードとの間に翼端隙間を有するオープン型インペラとして構成されている。
従って、フルブレード５の前縁５ａの先端部分（シュラウド側）とシュラウドとの隙間部分を通って回転方向上流側のフルブレード５（前側フルブレード５Ｆ）の正圧面側の流体がフルブレード５の負圧面側に漏れる翼端漏れ渦Ｗが生じる。

この翼端漏れ渦Ｗはスプリッタブレード７の前縁７ａの近傍の流れに影響を与えるため、この翼端漏れ流れＷの状態について数値解析を行った。その数値解析結果の流れ線図を図１２に示す。
この翼端漏れ渦Ｗは、強い渦流を伴っており、フルブレード５に沿う流れに対して強いブロック作用を有するため、スプリッタブレード７の前縁７ａの近傍では、流れはフルブレード５に沿った流れとはならず、前記渦を核としてスプリッタブレード７の前縁に向かう偏流Ｍを生じる。

この翼端漏れ渦Ｗの向きは、圧縮機の運転状態によって変化するが、効率のピーク時において、翼端漏れ渦Ｗの方向が、スプリッタブレード７の前縁７ａのシュラウド側を乗り越えるように、またはほぼ対向（一致）するようにスプリッタブレード７の前縁７ａのシュラウド側をフルブレード５の周方向等間隔位置からフルブレード５の負圧面Ｓｂ側に偏せる。
広範囲の運転領域への対応のために、効率ピーク時における翼端漏れ渦Ｗを基準の方向として設定している。

ほぼ対向（一致）するようにとは、スプリッタブレード７の前縁７ａのシュラウド側の傾斜角度βと翼端漏れ渦の流れ方向とがほぼ一致して、渦流れとスプリッタブレード７の前縁７ａのシュラウド側とが干渉し合わない（交差しない）状態をいう。

スプリッタブレード７は、前側フルブレード５Ｆと後側フルブレード５Ｒとの間の中間部に位置され、その前縁７ａの位置についても前側フルブレート５Ｆと後側フルブレード５Ｒとの周方向の中間部に設定されている。スプリッタブレード７の前縁７ａの位置、つまり長さ方向の位置の設定には種々の手法がある。

例えば、図２に示されるように、効率ピーク点における翼端漏れ渦Ｗの向きを示す線Ｚを数値解析、または実機試験によって算出して、その線Ｚと前後のフルブレード５Ｆと５Ｒの中間点との交点として設定する場合、
または、後側フルブレード５Ｒの前縁５ａから該後側フルブレード５Ｒに隣接して回転方向前側に設けられる前側フルブレード５Ｆの負圧面Ｓｂ側への最小距離を形成する所謂スロートの中心位置と、前側フルブレード５Ｆの前縁５ａとを結んで形成されるラインを翼端漏れ渦の向きとして線Ｚとし、その線Ｚと前後のフルブレード５Ｆと５Ｒの中間点との交点として設定する場合がある。
何れの手法にしても、基準となる翼端漏れ渦の方向を示す線Ｚを求めて、そのラインと前後のフルブレード５Ｆと５Ｒの中間点との交点として設定される。

以上のようにして設定された、基準となるスプリッタブレード７の前縁７ａを基に、シュラウド側の位置を、図２、４、５に示すように、前側フルブレード５Ｆ側の負圧面Ｓｂ側に偏らせるように傾斜させる。この傾斜は、図４に示すように前側フルブレード５Ｆや後側フルブレード５Ｒのハブ３に対する立設状態より傾斜させる（寝かせる）ものである。また、後縁７ｂのシュラウド側については、周方向等間隔位置に配置される。

前側フルブレード５Ｆの負圧面Ｓｂ側への寄せ量は、例えば、前後のフルブレード５Ｆ、５Ｒ間の約１０％程度、好ましくは１０％以上とするとよい。また、寄せ量の開始点については、先端からフルブレード５の軸方向長さの０．１〜０．３程度のところから開始されるとよい。この寄せ量及び開始点については、シミュレーションによる数値解析、または実機確認結果を基に、圧縮機の運転状態の小量運転から大量運転の広い範囲にわたって、第１スプリッタブレード７の前縁７ａと翼端漏れ渦との干渉を回避できる範囲として求められたものである。

一方、ハブ側については、図３、４、５に示すように、前縁７ａについては周方向等間隔位置に配置し、後縁７ｂを前側フルブレード５Ｆの負圧面Ｓｂ側に偏らせる。後縁７ｂの前側フルブレード５Ｆの負圧面Ｓｂ側に偏らせることで、図５に示すように、スプリッタブレード７は、前側フルブレード５Ｆや後側フルブレード５Ｒのハブ３に対する立設状態より立った状態にする。

図２のように、シュラウド側は、翼端漏れ渦Ｗとの干渉を回避するために、前後のフルブレード５Ｆ、５Ｒの周方向等間隔位置から前側フルブレード５Ｆの負圧面Ｓｂ側に寄せることによって、翼曲率（翼負荷）が大きくなっている。

これに対応させるために、ハブ側においても、前側フルブレード５Ｆの負圧面Ｓｂ側に寄せることによって、翼曲率（翼負荷）を大きくしている。
このようにシュラウド側の翼負荷の増大に対応させるようにハブ側の翼負荷を増大させることによって、スプリッタブレードのハブ側とシュラウド側との翼負荷のバランスを均等化させている。
シュラウド側では図２の矢印Ｐ方向への偏りと、ハブ側では図３の矢印Ｑ方向への偏りによって、スプリッタブレードのハブ側とシュラウド側との翼負荷のバランスを均一化するとともに、スプリッタブレード７全体としての翼曲率を大きくして翼負荷を増大させる。

その結果、シュラウド側の翼負荷を下げて剥離等の発生リスクを低減しつつ、ハブ側の負荷増大によって圧縮機全体の圧力比の向上を図り、さらにスプリッタブレード７に作用する負荷のアンバランスを解消してインペラ１の耐久性を向上することができる。

本基本構成においては、前記のように翼端漏れ渦Ｗとの干渉回避のためにスプリッタブレード７の前縁７ａのシュラウド側を偏って設定し、加えて、スプリッタブレード７に作用する翼負荷の均一化のためにスプリッタブレード７の後縁７ｂのハブ側を偏った設定を行った。

さらに加えて、次のように流路面積比を均一にするように設定してもよい。すなわち、スプリッタブレード７の前縁７ａのシュラウド側の偏り量と、スプリッタブレード７の後縁７ｂのハブ側の位置の偏り量とを、スプリッタブレード７によって分割されたそれぞれの流路１１、１３における入口と出口との面積比が均一化するように設定するとよい。

すなわち、スプリッタブレード７によって分割された流路１１、１３における、スプリッタブレード７の前縁７ａおよび後縁７ｂでの後側フルブレード５Ｒの正圧面Ｓａまでの最短距離をなす位置における断面積Ａ１と、前側フルブレード５Ｆの負圧面Ｓｂまでの最短距離をなす位置における断面積Ａ２との面積比Ａ１／Ａ２を均一化するように、前記前縁７ａのシュラウド側の偏り量、および後縁７ｂのハブ側の偏り量を設定するとよい。

具体的には、流路１１では、入口面積Ａ１ａ、出口面積Ａ１ｂで面積比Ａ１ａ／Ａ１ｂａとなり、流路１３では、入口面積Ａ２ａ、出口面積Ａ２ｂで面積比Ａ２ａ／Ａ２ｂとなり、これら面積比Ａ１ａ／Ａ１ｂとＡ２ａ／Ａ２ｂとを均等するように設定される。

このように、入口と出口との面積比を均一化することによって、スプリッタブレードによって分割されたそれぞれの流路１１、１３間における圧力差が生じにくくなり、スプリッタブレード７を超えての流体の漏れがなくなり、圧縮機の性能低下を防止できる。

また、フルブレード５、５間に設置されるスプリッタブレード７が傾斜して配置されるため、それぞれのブレード間隔が周方向で不等ピッチ間隔となることによって、遠心圧縮機の回転数とブレード枚数に起因する圧縮機の騒音低減効果も得られる。

例えば、図１１は縦軸に騒音ピーク値を、横軸に共振周波数をとったグラフであり、スプリッタブレードの周方向位置を１０％負圧面側に移動させた場合、スプリッタブレード間隔は、一方は従来の５０％から４０％に２割狭くなるため、周波数が２割高くなる。また、他方は従来の５０％から６０％に２割広がるため、周波数は２割低下する。結果的には、位相がずれることでピーク値がａからｂに低減（図１１（Ｂ））する。

（第１実施形態）
次に、図６〜９を参照して、第１実施形態を説明する。
第１実施形態は、基本構成に加えてさらに、スプリッタブレード７の後縁７ｂのシュラウド側を前後のフルブレード５Ｆ、５Ｒの周方向等間隔位置から後側フルブレード５Ｒの正圧面Ｓａ側に寄せて配置することに特徴がある。

前記基本構成においては、前記のように翼端漏れ渦Ｗとの干渉回避のためにスプリッタブレード７の前縁７ａのシュラウド側を偏って設定し、加えて、スプリッタブレード７に作用する翼負荷の均一化のためにスプリッタブレード７の後縁７ｂのハブ側を回転方向上流側（回転方向前側）に偏らせる設定を行った。

しかし、後縁７ｂのハブ側をフルブレードの周方向等間隔位置からフルブレードの負圧面側に寄せるだけではシュラウド側の負荷を解消できず、シュラウド側の剥離等の危険性が依然としてあるため、さらなるシュラウド側の翼負荷を解消するために、本第２実施形態では、後縁７ｂのシュラウド側をフルブレードの周方向等間隔位置からフルブレードの正圧面Ｓａ側に、図６の矢印Ｓ方向への偏りによって、シュラウド側の翼曲率（翼負荷）を小さくしている。これによって、基本構成よりもさらにシュラウド側の負荷低減として効果的である。

また、入口と出口との面積比の均一化については、基本構成と同様の作用効果を発揮することができる。

（第２実施形態）
次に、図１０を参照して、第２実施形態を説明する。
第２実施形態は、基本構成および第１実施形態のスプリッタブレード７の前縁７ａの正面形状を、直線状にハブ３から傾斜させる形状ではなく、スプリッタブレード７の全高の略７０％のＨまでは前後フルブレード５Ｆ、５Ｒの周方向等間隔位置に配置し、該全高の略７０％を超える部分を該略７０％の位置を起点として先端に向かって傾斜している。
この７０%は、スプリッタブレード７の前縁７ａに対する翼端漏れ渦Ｗの干渉の影響が生じる範囲として、数値解析または台上試験によって求められた範囲である。

このように、スプリッタブレードの前縁部の全高の略７０％を超える部分だけを該略７０％の位置を起点として先端に向かってフルブレードの負圧面側へ寄せて傾斜させるので、翼端漏れ渦Ｗとの干渉回避に必要な最小限の範囲だけを傾斜させることによって、フルブレード５とスプリッタブレード７との翼負荷の平準化を図ることができる。
その結果、フルブレード５とスプリッタブレード７との翼負荷の均一による圧縮機の性能低下を防止できる。

本発明によれば、流体の入口部から出口部にかけて互いに隣り合わせて設けられるフルブレードと、該フルブレードの間に流路の途中から出口部にかけて設けられるスプリッタブレードとを備えた遠心圧縮機の羽根車において、スプリッタブレードのシュラウド側とハブ側との負荷配分を均一化して、圧力比の向上による高効率化、および耐久性を向上できるので、遠心圧縮機の羽根車に用いることに適している。

１羽根車（インペラ）
３ハブ
５フルブレード
５ａフルブレードの前縁
５ｂフルブレードの後縁
５Ｆ前側フルブレード
５Ｒ後側フルブレード
７スプリッタブレード
７ａスプリッタブレードの前縁（前縁部）
７ｂスプリッタブレードの後縁（後縁部）
９、１１、１３流路
Ｂ前側フルブレードの先端隙間
Ｍ偏流
Ｗ翼端漏れ渦
Ｓａフルブレードの正圧面
Ｓｂフルブレードの負圧面
β スプリッタブレードの前縁の傾斜角度

Claims

ハブ面上に流体の入口部から出口部にかけて周方向に複数枚を均等間隔に立設されたフルブレードと、互いに隣り合わせて設けられた前記フルブレードの間に形成される流路の途中から出口部にかけて設けられるスプリッタブレードとを備える遠心圧縮機の羽根車において、
前記遠心圧縮機は前記フルブレード先端とシュラウドとの間に翼端隙間が形成され、該翼端隙間から前記スプリッタブレードの前縁部に向かって発生する翼端漏れ渦に対して、前記翼端漏れ渦が前記スプリッタブレードの前縁部を乗り越えるように、若しくは前記翼端漏れ渦の方向に一致するように前記スプリッタブレードの前縁部のシュラウド側をフルブレードの周方向等間隔位置からフルブレードの負圧面側に寄せるとともに、前記スプリッタブレードの後縁部のハブ側をフルブレードの周方向等間隔位置からフルブレードの負圧面側に寄せ、さらに、前記スプリッタブレードの後縁部のシュラウド側をフルブレードの周方向等間隔位置からフルブレードの正圧面側に寄せることを特徴とする遠心圧縮機の羽根車。
前記スプリッタブレードの前縁部のシュラウド側をフルブレードの周方向等間隔位置からフルブレードの負圧面側への寄せを、前記スプリッタブレードの全高の略７０％まではフルブレードの周方向等間隔位置に配置し、該全高の略７０％を超える部分を該略７０％の位置を起点として先端に向かって傾斜させることによって行うことを特徴とする請求項１記載の遠心圧縮機の羽根車。
前記スプリッタブレードによって分割されたそれぞれの流路における、スプリッタブレードの前縁および後縁でのフルブレードの正圧面または負圧面までの最短距離をなす位置における断面積比を均一化することを特徴とする請求項１または２記載の遠心圧縮機の羽根車。