特許 6242775 遠心圧縮機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6242775

(24)【登録日】2017年11月17日

(45)【発行日】2017年12月6日

(54)【発明の名称】遠心圧縮機

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/44 20060101AFI20171127BHJP

   F04D 29/66 20060101ALI20171127BHJP

【ＦＩ】

   F04D29/44 R

   F04D29/44 X

   F04D29/66 H

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-190467(P2014-190467)

(22)【出願日】2014年9月18日

(65)【公開番号】特開2016-61240(P2016-61240A)

(43)【公開日】2016年4月25日

【審査請求日】2016年12月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】310010564

【氏名又は名称】三菱重工コンプレッサ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(74)【代理人】

【識別番号】100118762

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 順

(72)【発明者】

【氏名】枡谷 穣

(72)【発明者】

【氏名】吉田 悟

【審査官】 北川 大地

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−７２７７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０７０８０８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−２０４５５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｄ ２９／４４

Ｆ０４Ｄ ２９／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

インペラの出口側に設けられたベーンレスディフューザと、
前記ベーンレスディフューザを形成するハブケーシングの第１壁部に流体入口が開口され、前記インペラのハブディスク背面と対向する前記ハブケーシングの第２壁部に流体出口が開口される流体循環流路と、を備え、
前記ベーンレスディフューザは、少なくとも前記ハブケーシングの第１壁部を、該第１壁部に対向するシュラウドケーシングの壁部側に突出させることにより、該ベーンレスディフューザの流路幅を前記インペラの出口幅よりも小さく形成し、かつ、前記ハブケーシングは、前記インペラの出口と前記ベーンレスディフューザの入口との間を起端とし、前記第２壁部と前記第１壁部とを接続する傾斜壁部を備えることを特徴とする遠心圧縮機。

【請求項2】

前記傾斜壁部は、前記第１壁部に連なる終端が、前記シュラウドケーシングの壁部における前記インペラの径方向内側の端部よりも、該径方向外側に位置することを特徴とする請求項１に記載の遠心圧縮機。

【請求項3】

前記ハブケーシングの第１壁部は、前記インペラの出口から前記径方向外側に延びるハブ側延長線よりも前記シュラウドケーシングの壁部側に突出し、前記ハブ側延長線から前記第１壁部までのハブ側突出長は、前記インペラの出口幅の５０％以下とすることを特徴とする請求項１または２に記載の遠心圧縮機。

【請求項4】

シュラウドケーシングの壁部は、前記インペラの出口から前記径方向外側に延びるシュラウド側延長線よりも前記ハブケーシングの第１壁部側に突出し、前記シュラウド側延長線から前記壁部までのシュラウド側突出長は、前記インペラの出口幅の２０％以下とすることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、インペラの出口側にベーンレスディフューザが設けられている遠心圧縮機に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、石油化学プラントや天然ガスプラント等においては、産業用遠心圧縮機が用いられている。この種の遠心圧縮機では、インペラの出口側にディフューザ部にベーンを備えていないベーンレスディフューザを用いた構成が広く採用されている。ベーンレスディフューザを用いた構成では、構造が簡単であり、流れ角が適正であれば損失が少なく、しかも作動範囲が広く、また、インペラに対して流体加振力が生じない利点がある。しかし、ベーンレスディフューザは、流れ角が大きくなると、損失が大きくなるほか、円周方向の流れが不均一となる旋回失速を生じ、それが原因と考えられる圧力変動や軸振動、吐出配管振動等が発生する。この旋回失速は、特に、遠心圧縮機を小流量域で運転した場合に発生することが知られている。

【0003】

このため、旋回失速の発生を抑制するために、従来、ベーンレスディフューザの出口側に入口が開口され、インペラのハブディスクの背面と対向するケーシングの壁面に出口が開口されている流体循環流路を設け、高圧流体の一部を、流体循環流路を介して再循環させるようにした遠心圧縮機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−３８８９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記した流体循環流路を設けることにより、遠心圧縮機の効率低下を抑えつつ、ベーンレスディフューザで最初に旋回失速が発生する際の旋回失速開始流量の小流量化を図っている。一方で、旋回失速開始流量を更に小流量化するための構成が模索されている。

【0006】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、流体循環流路を設けた構成において、旋回失速開始流量の小流量化を図った遠心圧縮機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の遠心圧縮機は、インペラの出口側に設けられたベーンレスディフューザと、ベーンレスディフューザを形成するハブケーシングの第１壁部に流体入口が開口され、インペラのハブディスク背面と対向するハブケーシングの第２壁部に流体出口が開口される流体循環流路と、を備え、ベーンレスディフューザは、少なくともハブケーシングの第１壁部を、該第１壁部に対向するシュラウドケーシングの壁部側に突出させることにより、該ベーンレスディフューザの流路幅をインペラの出口幅よりも小さく形成し、かつ、ハブケーシングは、インペラの出口とベーンレスディフューザの入口との間を起端とし、第２壁部と第１壁部とを接続する傾斜壁部を備えることを特徴とする。

【0008】

この構成によれば、ベーンレスディフューザを形成するハブケーシングの第１壁部に流体入口が開口され、インペラのハブディスク背面と対向するハブケーシングの第２壁部に流体出口が開口される流体循環流路を備えるため、流体循環流路により高圧流体の一部をベーンレスディフューザの入口側に循環させ、ベーンレスディフューザを流れる流体流量を増加させることができる。このため、増加された流量比率分だけ旋回失速発生点を小流量側へシフトさせ、旋回失速の発生を抑制することができる。また、ベーンレスディフューザは、少なくともハブケーシングの第１壁部を、該第１壁部に対向するシュラウドケーシングの壁部側に突出させることにより、該ベーンレスディフューザの流路幅をインペラの出口幅よりも小さく形成し、かつ、ハブケーシングは、インペラの出口とベーンレスディフューザの入口との間を起端とし、第２壁部と第１壁部とを接続する傾斜壁部を備えたため、流体循環流路の出口から吹き出される循環流を傾斜壁部に沿って流すことで、インペラの出口から吹き出される流体主流とスムーズに合流させることができ、ベーンレスディフューザ内の流体の流れが乱されることがない。さらに、ベーンレスディフューザの流路幅が傾斜壁部により絞られているため、流体流量が少ない小流量時においても、ベーンレスディフューザ内の流れが円滑になり、旋回失速発生点をさらに小流量側へシフトさせることができる。

【0009】

この構成において、傾斜壁部は、第１壁部に連なる終端が、シュラウドケーシングの壁部におけるインペラの径方向内側の端部よりも、該径方向外側に位置することが好ましい。この構成によれば、ハブケーシング側の傾斜壁部の傾斜角度をシュラウドケーシング側に比べて緩やかに形成できるため、インペラの出口から吹き出される流体主流の流れを乱すことなく、この流体主流に循環流をスムーズに合流させることができる。

【0010】

また、ハブケーシングの第１壁部は、インペラの出口から径方向外側に延びるハブ側延長線よりもシュラウドケーシングの壁部側に突出し、ハブ側延長線から第１壁部までのハブ側突出長は、インペラの出口幅の５０％以下とすることが好ましい。この構成によれば、旋回失速発生点を小流量側にシフトしつつ、遠心圧縮機の効率の低下を抑制できる。

【0011】

また、シュラウドケーシングの壁部は、インペラの出口から径方向外側に延びるシュラウド側延長線よりもハブケーシングの第１壁部側に突出し、シュラウド側延長線から壁部までのシュラウド側突出長は、インペラの出口幅の２０％以下とすることが好ましい。この範囲内では、旋回失速発生点を小流量側にシフトできる効果を発揮する。

【発明の効果】

【0012】

本発明にかかる遠心圧縮機によれば、ベーンレスディフューザは、少なくともハブケーシングの第１壁部を、該第１壁部に対向するシュラウドケーシングの壁部側に突出させることにより、該ベーンレスディフューザの流路幅をインペラの出口幅よりも小さく形成し、かつ、ハブケーシングは、インペラの出口とベーンレスディフューザの入口との間を起端とし、第２壁部と第１壁部とを接続する傾斜壁部を備えたため、流体循環流路の出口から吹き出される循環流を傾斜壁部に沿って流すことで、インペラの出口から吹き出される流体主流とスムーズに合流させることができ、ベーンレスディフューザ内の流体の流れが乱されることがない。さらに、ベーンレスディフューザの流路幅が傾斜壁部により絞られているため、流体流量が少ない小流量時においても、ベーンレスディフューザ内の流れが円滑になり、旋回失速発生点をさらに小流量側へシフトさせることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本実施形態に係る遠心圧縮機の縦断面図である。

【図2】図２は、ベーンレスディフューザ付近の構成を示す要部断面図である。

【図3】図３は、比較例１〜比較例８、実施例における流量係数と、圧力係数及び効率との関係を示すグラフである。

【図4】図４は、旋回失速開始点の流量係数と設計点の効率との関係を示すグラフである。

【図5】図５は、別の実施形態に係るベーンレスディフューザ付近の構成を示す要部断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、以下の実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

【0015】

図１は、本実施形態にかかる遠心圧縮機の縦断面図である。遠心圧縮機１は、複数のパーツを組み合わせて構成されるケーシング２と、ケーシング２内に図示省略の軸受を介してその軸線Ｌ回りに回転可能に支持される回転軸５と、の回転軸５に固定されて該回転軸５と一体に回転するように設けられたクローズドタイプのインペラ６，６とを備える。すなわち、本実施形態の遠心圧縮機１は、２段式の遠心圧縮機である。

【0016】

この遠心圧縮機１は、図示省略の駆動装置により回転軸５が駆動され、インペラ６，６が回転されることによって、ケーシング２に設けられている吸込口１０を介して圧縮対象のガスあるいは空気等の流体が吸い込まれる。吸込口１０には、ケーシング２内に形成された吸込空間１０Ａを介して、吸入流路１１が接続され、この吸入流路１１は、回転軸５の軸線Ｌ方向（軸方向）に沿って曲がり、１段目のインペラ６の吸入口６Ａに対向して開口している。

【0017】

吸込口１０から吸い込まれた流体は、１段目のインペラ６の回転によって遠心力が付与され、その運動エネルギーがインペラ６の吹出口６Ｂに設けられている１段目のベーンレスディフューザ１２で圧力エネルギーに変換される。さらに、この流体は、リターンベンド１４、リターンベーン１５を経て、次段圧縮ステージである２段目のインペラ６の吸入口６Ａに導かれるようになっている。

【0018】

この圧縮流体は、２段目のインペラ６によっても同様に遠心力が付与され、２段目のベーンレスディフューザ１２で運動エネルギーが圧力エネルギーに変換され、さらに高圧の圧縮流体となってスクロール１６に吐出される。そして、スクロール１６からケーシング２に設けられている吐出口１７を経て図示省略の吐出配管へと送出されるようになっている。なお、図１中の符号１８は、インペラ６のスラストを調整するために設けられているバランスピストンである。

【0019】

ところで、ベーンレスディフューザ１２は、インペラ６が回転する空間の出口側に連通して設けられ、このインペラ６により遠心力が与えられた流体の運動エネルギーを圧力エネルギーに変換して送出する流路を構成する。ベーンレスディフューザ１２では、遠心圧縮機１を小流量域で運転した場合に、円周方向の流れが不均一となる旋回失速が発生することがある。この旋回失速の発生を抑制するため、本実施形態では、以下の構成を採用している。

【0020】

図２は、ベーンレスディフューザ付近の構成を示す要部断面図である。ベーンレスディフューザ１２は、ケーシング２を構成するシュラウドケーシング２Ａとハブケーシング２Ｂとによって形成されている。そして、ハブケーシング２Ｂには、ベーンレスディフューザ１２内の流体を、インペラ６の吹出口（インペラ出口）６Ｂ近傍に戻して循環させる流体循環流路（バイパス流路、単にバイパスともいう）２１が設けられている。具体的には、図２に示すように、流体循環流路２１は、入口２１Ａと出口２１Ｂとを備え、入口２１Ａは、ベーンレスディフューザ１２を形成するハブケーシング２Ｂの第１壁部２２に開口し、出口２１Ｂは、インペラ６を構成するハブディスク６Ｃの背面と対向するハブケーシング２Ｂの第２壁部２３に開口する。

【0021】

この流体循環流路２１は、上記した入口２１Ａからベーンレスディフューザ１２を経た高圧の圧縮流体の一部を取り込み、これを上記した出口２１Ｂから吹き出して、ベーンレスディフューザ１２とインペラ６の吹出口６Ｂとで圧縮流体の一部が循環されるよう構成されたものである。流体循環流路２１は複数路設けても良く、流体循環流路２１の出口２１Ｂは、インペラ６のハブディスク６Ｃの背面に対向して形成される。これによって、出口２１Ｂから吹き出された流体は、インペラ６の回転に伴って該インペラ６のハブディスク６Ｃの背面により周方向の流速が付与される。これにより、出口２１Ｂからの吹き出された流体がインペラ６から吹き出された流体主流と合流する際の周方向流速を、該流体主流と略同程度の周方向流速とすることができる。

【0022】

また、ハブケーシング２Ｂの第１壁部２２は、第２壁部２３よりも、該第１壁部２２に対向するシュラウドケーシング２Ａの壁部３１側に突出させるように形成されている。具体的には、ハブケーシング２Ｂの第１壁部２２は、インペラ６の吹出口６Ｂのハブケーシング２Ｂ側の端部から該インペラ６の径方向外側（図２中矢印Ａ方向）に延びるハブ側延長線ＨＡよりもシュラウドケーシング２Ａの壁部３１側に突出している。第１壁部２２と第２壁部２３とは、傾斜壁部２４によって連結されている。

【0023】

一方、本実施形態では、シュラウドケーシング２Ａの壁部３１も、インペラ６の吹出口６Ｂのシュラウドケーシング２Ａ側の端部から該インペラ６の径方向外側に延びるシュラウド側延長線ＳＡよりもハブケーシング２Ｂの第１壁部２２側に突出して形成される。シュラウドケーシング２Ａは、インペラ６の吹出口６Ｂと対向して回転軸５の軸線Ｌ方向に延びる水平壁３０を備え、この水平壁３０と壁部３１とが連結壁３２を介して連結される。この連結壁３２は、様々な形状を採用することができ、所定の曲率半径で形成されたＲ壁や傾斜壁としても良い。このような連結壁３２を設けた場合には、上記した壁部３１におけるインペラ６の径方向内側の端部３１Ａは、連結壁３２との連結部となる。

【0024】

本実施形態では、シュラウドケーシング２Ａの壁部３１及びハブケーシング２Ｂの第１壁部２２は、いずれもインペラ６の吹出口６Ｂの投影面内に延在し、壁部３１と第１壁部２２とで形成されるベーンレスディフューザ１２の流路幅Ｄは、インペラ６の吹出口６Ｂの幅（出口幅）Ｗよりも小さく形成されている。このように、ベーンレスディフューザ１２の流路幅Ｄは、インペラ６の吹出口６Ｂの幅Ｗを絞るように形成される。

【0025】

また、ハブ側延長線ＨＡから第１壁部２２までの軸線Ｌ方向における長さをハブ側突出長ＨＤとした場合、このハブ側突出長ＨＤは、インペラ６の吹出口６Ｂの幅Ｗの５０％以下とすることが好ましい。さらに、本実施形態のように、ハブケーシング２Ｂの第１壁部２２とシュラウドケーシング２Ａの壁部３１の両方がインペラ６の吹出口６Ｂの投影面内に延在するように突出する構成では、シュラウド側延長線ＳＡから壁部３１までの軸線Ｌ方向における長さをシュラウド側突出長ＳＤとした場合、ハブ側突出長ＨＤとシュラウド側突出長ＳＤの合計がインペラ６の吹出口６Ｂの幅Ｗの５０％以下とすることが好ましい。また、シュラウド側突出長ＳＤは、インペラ６の吹出口６Ｂの幅Ｗの２０％以下とすることが好ましい。

【0026】

次に、ハブケーシング２Ｂの第１壁部２２の絞りについて説明する。上記のように、第１壁部２２は、傾斜壁部２４によって徐々にインペラ６の吹出口６Ｂの投影面内に延在するように突き出している。この傾斜壁部（突出し）２４の形状が重要であることが実験等によって判明している。本実施形態では、傾斜壁部２４は、インペラ６の径方向における、インペラ６の吹出口６Ｂとベーンレスディフューザ１２の入口（水平壁３０の位置）との間に第２壁部２３と連結される起端２４Ａが設けられる。また、傾斜壁部２４の終端２４Ｂは、上記したシュラウドケーシング２Ａの壁部３１におけるインペラ６の径方向内側の端部３１Ａよりも、該径方向外側の位置に設けられている。この構成によれば、傾斜壁部２４を緩やかな絞りの傾斜に形成することができ、インペラ６の吹出口６Ｂから吹き出される流体主流の流れを乱すことなく、この流体主流に循環流をスムーズに合流させることができる。なお、傾斜壁部２４は、所定角度に形成された平面壁のみならず、例えば、表面が湾曲した曲面壁も含むものとする。次に、実施例及び比較例について説明する。

【0027】

［比較例１］
比較例１では、シュラウドケーシング２Ａの壁部３１がシュラウド側延長線ＳＡよりも突き出され、ハブケーシング２Ｂの第１壁部２２は、ハブ側延長線ＨＡ上に位置して形成される。シュラウドケーシング２Ａ及びハブケーシング２Ｂは、それぞれ不図示の傾斜壁部を有し、シュラウドケーシング２Ａ側の傾斜壁部の終端は、ハブケーシング２Ｂの傾斜壁部の終端より半径方向外側に形成されている（ＳＨ側緩突出し）。また、シュラウドケーシング２Ａの壁部３１のシュラウド側突出長ＳＤは、インペラ６の吹出口６Ｂの幅Ｗの４０％であり、ベーンレスディフューザ１２の流路幅Ｄと吹出口６Ｂの幅Ｗとの比Ｄ／Ｗは、０．６となっている。また、この比較例１では、流体循環流路２１は設けられていない。

【0028】

［比較例２］
比較例２では、シュラウドケーシング２Ａの壁部３１のシュラウド側突出長ＳＤが変更されると共に、シュラウドケーシング２Ａの壁部３１と水平壁３０との間に曲率半径Ｒの小さな角Ｒ部があるのみである（ＳＨ側急突出し）。シュラウド側突出長ＳＤは、インペラ６の吹出口６Ｂの幅Ｗの１７％であり、ベーンレスディフューザ１２の流路幅Ｄと吹出口６Ｂの幅Ｗとの比Ｄ／Ｗは、０．８３となっている。この他の構成は、比較例１と同一である。

【0029】

［比較例３］
比較例３では、シュラウドケーシング２Ａの壁部３１と水平壁３０との間に曲率半径Ｒの小さな角Ｒ部があるのみである（ＳＨ側急突出し）。この他の構成は比較例１と同一である。

【0030】

［比較例４］
比較例４では、シュラウドケーシング２Ａの壁部３１のシュラウド側突出長ＳＤが変更されている。シュラウド側突出長ＳＤは、インペラ６の吹出口６Ｂの幅Ｗの６０％であり、ベーンレスディフューザ１２の流路幅Ｄと吹出口６Ｂの幅Ｗとの比Ｄ／Ｗは、０．４となっている。この他の構成は、比較例１と同一である。

【0031】

［比較例５］
比較例５では、シュラウドケーシング２Ａの壁部３１と水平壁３０との間に曲率半径Ｒの小さな角Ｒ部があるのみである（ＳＨ側急突出し）。この他の構成は比較例４と同一である。

【0032】

［比較例６］
比較例６では、ハブケーシング２Ｂの第１壁部２２と第２壁部２３とに流体循環流路２１が設けられている。この流体循環流路２１は、インペラ６の吹出口６Ｂの半径をＲ１としたとき、流体循環流路２１の入口２１Ａの開口中心の半径Ｒ２が、１．１Ｒ１≦Ｒ２≦１．４Ｒ１を満たす位置に開口されている。この他の構成は比較例１と同一である。

【0033】

［比較例７］
比較例７では、シュラウドケーシング２Ａの壁部３１と水平壁３０との間に曲率半径Ｒの小さな角Ｒ部があるのみである（ＳＨ側急突出し）。この他の構成は比較例６と同一である。

【0034】

［比較例８］
比較例８では、シュラウドケーシング２Ａの壁部３１のシュラウド側突出長ＳＤが変更されると共に、シュラウドケーシング２Ａの壁部３１と水平壁３０との間に曲率半径Ｒの小さな角Ｒ部があるのみである（ＳＨ側急突出し）。シュラウド側突出長ＳＤは、インペラ６の吹出口６Ｂの幅Ｗの１７％であり、ベーンレスディフューザ１２の流路幅Ｄと吹出口６Ｂの幅Ｗとの比Ｄ／Ｗは、０．８３となっている。この他の構成は、比較例６と同一である。

【0035】

［実施例］
実施例では、シュラウドケーシング２Ａの壁部３１がシュラウド側延長線ＳＡよりも突き出されると共に、ハブケーシング２Ｂの第１壁部２２もハブ側延長線ＨＡより突き出して形成される。シュラウド側突出長ＳＤは、インペラ６の吹出口６Ｂの幅Ｗの１７％であり、ハブ側突出長ＨＤは、インペラ６の吹出口６Ｂの幅Ｗの２３％である。このため、ベーンレスディフューザ１２の流路幅Ｄと吹出口６Ｂの幅Ｗとの比Ｄ／Ｗは、０．６となっている。また、シュラウドケーシング２Ａの壁部３１と水平壁３０との間に曲率半径Ｒの小さな角Ｒ部があるのみである（ＳＨ側急突出し）。また、ハブケーシング２Ｂの傾斜壁部２４は、終端２４Ｂが流体循環流路２１の入口２１Ａの近傍に設けられ、緩やかな傾斜でベーンレスディフューザ１２の流路幅Ｄを絞っている（ハブ側緩突出し）。この他の構成は、比較例６と同一である。

【0036】

図３は、比較例１〜比較例８、実施例における流量係数と、圧力係数及び効率との関係を示すグラフであり、図４は、旋回失速開始点の流量係数と設計点（図３の縦の破線位置）の効率との関係を示すグラフである。この図４では、比較例１を基準とした比で表されている。

【0037】

図４に破線の長円で囲んだ領域に示すように、流体循環流路を設けない構成（比較例１〜比較例５）では、大まかにシュラウド側突出長ＳＤが大きくなると、効率が低下する傾向はみられるものの、旋回失速開始点を小流量側にシフトすることができる。

【0038】

一方、流体循環流路２１を設けた構成（比較例６〜比較例８：バイパス付）では、シュラウド側突出長ＳＤを大きくすれば良いわけではない。具体的には、比較例７、８に示すように、シュラウド側突出長ＳＤをインペラ６の吹出口６Ｂの幅Ｗの１７％（比較例８）から４０％（比較例７）にすると、旋回失速開始点の流量係数が大きくなると共に効率が低下する結果となった。これは、流体循環流路２１の循環流が吹き出す壁と反対側の壁（シュラウドケーシング２Ａの壁部３１）を大きく突き出すと、壁部３１と循環流とが衝突干渉して、かえって壁部３１の壁面での剥離流れ部分を助長させるものと思われる。このため、シュラウドケーシング２Ａの壁部３１を突き出す場合には、シュラウド側突出長ＳＤは、インペラ６の吹出口６Ｂの幅Ｗの２０％以下とすることが好ましい。

【0039】

実施例では、上述したように、シュラウド側突出長ＳＤを、インペラ６の吹出口６Ｂの幅Ｗの１７％とし、ハブ側突出長ＨＤを、インペラ６の吹出口６Ｂの幅Ｗの２３％とし、ベーンレスディフューザ１２の流路幅Ｄと吹出口６Ｂの幅Ｗとの比Ｄ／Ｗを０．６としている。さらに、図２に示すように、ハブケーシング２Ｂの傾斜壁部２４の終端２４Ｂは、シュラウドケーシング２Ａの壁部３１におけるインペラ６の径方向内側の端部３１Ａよりも、該径方向外側の位置に設けられている。このため、傾斜壁部２４を緩やかな絞りの傾斜に形成することができ、インペラ６の吹出口６Ｂから吹き出される流体主流の流れを乱すことなく、この流体主流に循環流をスムーズに合流させることができる。従って、図４に示すように、旋回失速開始点を小流量側へ大幅にシフトすることができ、サージ点までの間で旋回失速が発生を抑えることが可能となった。さらに、流体循環流路２１を設けない状態でベーンレスディフューザ１２の流路幅Ｄを大きく絞り同じ程度の旋回失速発生点にした構成よりも効率を高くすることができる。実施例では、幅比Ｄ／Ｗを比較例５の０．４まで絞らなくても、０．６で同じ旋回失速発生点を実現できており、かつ、比較例５よりも効率が高いことが理解できる。

【0040】

また、実施例では、シュラウド側突出長ＳＤ及びハブ側突出長ＨＤを、インペラ６の吹出口６Ｂの幅Ｗの４０％としているが、これらの突出長を５０％よりも大きくした場合、旋回失速開始点がサージ点をはるかに追い越してしまうことに加え、効率だけ下がってしまうため、突出しを形成する意義が低下することとなる。従って、ハブ側突出長ＨＤ（及びシュラウド側突出長ＳＤ）は、インペラ６の吹出口６Ｂの幅Ｗの５０％以下に設定することが好ましい。

【0041】

以上説明したように、本実施形態の遠心圧縮機１は、インペラ６の吹出口６Ｂ側に設けられたベーンレスディフューザ１２と、ベーンレスディフューザ１２を形成するハブケーシング２Ｂの第１壁部２２に入口２１Ａが開口され、インペラ６のハブディスク６Ｃ背面と対向するハブケーシング２Ｂの第２壁部２３に出口２１Ｂが開口される流体循環流路２１とを備え、ベーンレスディフューザ１２は、第１壁部２２をシュラウドケーシング２Ａの壁部３１側に突出させることにより、該ベーンレスディフューザ１２の流路幅Ｄをインペラ６の吹出口６Ｂの幅Ｗよりも小さく形成し、かつ、ハブケーシング２Ｂは、インペラ６の吹出口６Ｂとベーンレスディフューザ１２の入口との間を起端２４Ａとし、第２壁部２３と第１壁部２２とを接続する傾斜壁部２４を備える。このため、流体循環流路２１の出口２１Ｂから吹き出される循環流を傾斜壁部２４に沿って流すことで、インペラ６の吹出口６Ｂから吹き出される流体主流とスムーズに合流させることができ、ベーンレスディフューザ１２内の流体の流れが乱されることがない。さらに、ベーンレスディフューザ１２の流路幅Ｄが傾斜壁部２４により絞られているため、流体流量が少ない小流量時においても、ベーンレスディフューザ１２内の流れが円滑になり、旋回失速発生点をより小流量側へシフトさせることができる。

【0042】

また、本実施形態によれば、傾斜壁部２４は、第１壁部２２に連なる終端２４Ｂが、シュラウドケーシング２Ａの壁部３１におけるインペラ６の径方向内側の端部３１Ａよりも、径方向外側に位置するため、ハブケーシング２Ｂの傾斜壁部２４の傾斜角度をシュラウドケーシング２Ａ側に比べて緩やかに形成できるため、インペラ６の吹出口６Ｂから吹き出される流体主流の流れを乱すことなく、この流体主流に循環流をスムーズに合流させることができる。従って、小流量時に、ベーンレスディフューザ１２内の流れを円滑に保つことができ、旋回失速発生点を小流量側へシフトさせることができる。

【0043】

また、本実施形態によれば、ハブケーシング２Ｂの第１壁部２２は、インペラ６の吹出口６Ｂから径方向外側に延びるハブ側延長線ＨＡよりもシュラウドケーシング２Ａの壁部３１側に突出し、ハブ側延長線ＨＡから第１壁部２２までのハブ側突出長ＨＤは、インペラ６の吹出口６Ｂの幅Ｗの５０％以下としたため、旋回失速発生点を小流量側にシフトしつつ、遠心圧縮機１の効率の低下を抑制できる。

【0044】

また、本実施形態によれば、シュラウドケーシング２Ａの壁部３１は、インペラ６の吹出口６Ｂから径方向外側に延びるシュラウド側延長線ＳＡよりもハブケーシング２Ｂの第１壁部２２側に突出し、シュラウド側延長線ＳＡから壁部３１までのシュラウド側突出長ＳＤは、インペラ６の出口幅Ｗの２０％以下としたため、旋回失速発生点を小流量側にシフトできる効果を発揮する。

【0045】

図５は別の実施形態に係るベーンレスディフューザ付近の構成を示す要部断面図である。この実施形態において、上記した実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。上記した実施形態では、シュラウドケーシング２Ａの壁部３１及びハブケーシング２Ｂの第１壁部２２の両方を、インペラ６の吹出口６Ｂの投影面内に延在させる構成としたが、シュラウドケーシング２Ａの壁部３１を、シュラウド側延長線ＳＡ上に配置する構成としても良い。すなわち、少なくともハブケーシング２Ｂの第１壁部２２を、上記ハブ側延長線ＨＡよりも内側（壁部３１側）に突出させる構成とすれば、旋回失速発生点を小流量側にシフトできる効果を発揮することができる。

【0046】

以上、本発明の実施形態を説明したが、上記した内容により本発明が限定されるものではない。例えば、上記した実施形態では、インペラ６及びベーンレスディフューザ１２は、２段式の遠心圧縮機１に設けられているが、インペラ及びベーンレスディフューザを備える圧縮機であれば、単段式の遠心圧縮機や３段以上の多段遠心圧縮機に適用可能である。

【0047】

また、上記した実施形態では、シュラウドケーシング２Ａの壁部３１は、水平壁３０と所定の曲率半径で形成された連結壁３２を介して連結される構成としたが、この連結壁３２は、様々な形状を採用することができ、水平壁３０の先端から壁部３１の端部３１Ａに向けて延びる傾斜壁としても良い。このような連結壁３２を設けた場合には、上記した壁部３１におけるインペラ６の径方向内側の端部３１Ａが連結壁３２との連結部となる。

【符号の説明】

【0048】

１ 遠心圧縮機
２ ケーシング
２Ａ シュラウドケーシング
２Ｂ ハブケーシング
５ 回転軸
６ インペラ
６Ａ 吸入口
６Ｂ 吹出口（出口）
６Ｃ ハブディスク
１０ 吸込口
１０Ａ 吸込空間
１１ 吸入流路
１２ ベーンレスディフューザ
１４ リターンベンド
１５ リターンベーン
１６ スクロール
１７ 吐出口
１８ バランスピストン
２１ 流体循環流路（バイパス流路）
２１Ａ 入口（流体入口）
２１Ｂ 出口（流体出口）
２２ 第１壁部
２３ 第２壁部
２４ 傾斜壁部
２４Ａ 起端
２４Ｂ 終端
３０ 水平壁
３１ 壁部
３１Ａ 端部
３２ 連結壁
Ｄ 流路幅
ＨＡ ハブ側延長線
ＨＤ ハブ側突出長
ＳＡ シュラウド側延長線
ＳＤ シュラウド側突出長
Ｗ 幅（出口幅）
Ｌ 軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】