特開 2023-113428 インペラおよび回転機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023113428

(43)【公開日】2023-08-16

(54)【発明の名称】インペラおよび回転機械

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/30 20060101AFI20230808BHJP

【ＦＩ】

F04D29/30 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022015795

(22)【出願日】2022-02-03

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】899000068

【氏名又は名称】学校法人早稲田大学

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】前田 聡

(72)【発明者】

【氏名】佐野 岳志

(72)【発明者】

【氏名】深尾 伸次

(72)【発明者】

【氏名】中川 篤

(72)【発明者】

【氏名】松本 圭介

(72)【発明者】

【氏名】宮川 和芳

【テーマコード（参考）】

3H130

【Ｆターム（参考）】

3H130AA12

3H130AB27

3H130AB46

3H130AC30

3H130BA04C

3H130CB01

3H130EB00C

3H130EB04C

(57)【要約】

【課題】インペラおよび回転機械において、流出口での圧力変動を低減することで圧力脈動の発生を抑制する。
【解決手段】軸線を中心する円板形状をなすハブと、ハブに対して軸線の方向に対向して配置されるシュラウドと、ハブとシュラウドとの間で周方向に間隔をあけて配置される複数のブレードと、を備え、子午面形状が周方向で相違する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸線を中心する円板形状をなすハブと、
前記ハブに対して前記軸線の方向に対向して配置されるシュラウドと、
前記ハブと前記シュラウドとの間で周方向に間隔をあけて配置される複数のブレードと、
を備え、
子午面形状が周方向で相違する、
インペラ。

【請求項2】

前記ハブと前記シュラウドと一対の前記ブレードとにより区画された流路は、外周部側の流出口の位置が、周方向の異なる位置で前記軸線の方向にずれる、
請求項１に記載のインペラ。

【請求項3】

前記流出口は、周方向に沿う基準線に対して、所定の傾斜角度をもつ傾斜線に沿って配置される、
請求項２に記載のインペラ。

【請求項4】

前記流出口は、通路形状が四角形状をなす、
請求項３に記載のインペラ。

【請求項5】

前記流出口は、通路形状が六角形状をなす、
請求項３に記載のインペラ。

【請求項6】

前記ブレードは、前記ハブと前記シュラウドとの中間部における外周部側の厚さが、前記ハブ側における外周部側の厚さおよび前記シュラウド側における外周部側の厚さより薄い、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のインペラ。

【請求項7】

複数のブレードの一方が前記ハブに固定されて他方が前記シュラウドに固定されるクローズドインペラである、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のインペラ。

【請求項8】

請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のインペラを有する回転機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、インペラおよび回転機械に関するものである。

【背景技術】

【0002】

回転機械として、内部にインペラを収容した遠心圧縮機がある。遠心圧縮機は、インペラを回転させることで、流体に圧力エネルギーおよび速度エネルギーを与える。遠心圧縮機に適用されるインペラとして、ハブとシュラウドとの間に複数のブレードを配置したクローズドインペラがある。クローズドインペラとしては、例えば、下記特許文献に記載されたものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第３２９９６３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一般的なクローズドインペラは、中心側にある流入口から外周部にある流出口に向けて螺旋形状をなす流路が設けられる。流路は、放射状に設けられることから、外周部に向けて通路面積が急拡大して流体が剥離しやすく、損失が発生しやすい。そのため、流入口から流出口に向けてブレードの厚さを徐々に厚くすることで、通路面積の急拡大を抑制することが考えられる。ところが、流入口から流出口に向けてブレードの厚さを徐々に厚くすると、ブレードの厚さ分だけ、複数の流出口が周方向で途切れる。すると、外周部の各流出口からの吐出される流体の圧力が周方向に変動し、圧力脈動が発生してしまうという課題がある。

【0005】

本開示は、上述した課題を解決するものであり、流出口での圧力変動を低減することで圧力脈動の発生を抑制するインペラおよび回転機械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】

【0006】

上記の目的を達成するための本開示のインペラは、軸線を中心する円板形状をなすハブと、前記ハブに対して前記軸線の方向に対向して配置されるシュラウドと、前記ハブと前記シュラウドとの間で周方向に間隔をあけて配置される複数のブレードと、を備え、子午面形状が周方向で相違する。

【0007】

また、本開示の回転機械は、前記インペラを有する。

【発明の効果】

【0008】

本開示のインペラおよび回転機械によれば、流出口での圧力変動を低減することで圧力脈動の発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本実施形態のインペラが適用された回転機械の要部を表す断面図である。

【図2】図２は、インペラを表す正面図である。

【図3】図３は、本実施形態のインペラの上半部の子午面形状を表す図２の矢視IIIの位置での断面図である。

【図4】図４は、本実施形態のインペラの上半部の子午面形状を表す図２の矢視IVの位置での断面図である。

【図5】図５は、本実施形態のインペラの上半部の子午面形状を表す図２の矢視Ｖの位置での断面図である。

【図6】図６は、本実施形態のインペラの上半部の子午面形状を表す図２の矢視VIの位置での断面図である。

【図7】図７は、本実施形態のインペラの流出口を表すインペラの要部側面図である。

【図8】図８は、インペラにおけるハブ側でのブレード形状を表す概略図である。

【図9】図９は、インペラにおけるハブとシュラウドとの中間部でのブレード形状を表す概略図である。

【図10】図１０は、インペラにおけるシュラウド側でのブレード形状を表す概略図である。

【図11】図１１は、第１変形例のインペラの流出口を表すインペラの要部側面図である。

【図12】図１２は、第２変形例のインペラの流出口を表すインペラの要部側面図である。

【図13】図１３は、第３変形例のインペラの流出口を表すインペラの要部側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に図面を参照して、本開示の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

【0011】

［実施形態］
＜遠心圧縮機＞
図１は、回転機械に適用されたインペラの上半部の子午面形状を表す断面図である。本実施形態にて、回転機械として、遠心圧縮機を適用して説明する。

【0012】

図１に示すように、遠心圧縮機１０は、ケーシング１１と、回転軸１２と、インペラ１３とを備える。遠心圧縮機１０は、インペラ１３を回転させることで、作動流体（液体または気体など）に圧力エネルギーおよび速度エネルギーを与える。

【0013】

ケーシング１１は、回転軸１２の一部と、インペラ１３を収容する。ケーシング１１は、回転軸１２の軸線Ｏの延びる方向（以下、軸線方向Ｄａと称する）に長い筒形状をなす。ケーシング１１は、軸線方向Ｄａに沿う円柱形状をなす第１空間部２１と、軸線方向Ｄａに対して直交する方向（以下、径方向Ｄｒと称する）に広がる円板形状をなす第２空間部２２とが設けられる。第２空間部２２は、第１空間部２１の軸線方向Ｄａに間隔を空けて複数配置される。第１空間部２１と複数の第２空間部２２は、連通する。第１空間部２１は、回転軸１２が収容され、複数の第２空間部２２は、それぞれインペラ１３が収容される。

【0014】

ケーシング１１は、軸線方向Ｄａにおける一方側（図１の左方側）に作動流体Ｇをインペラ１３に導入する流入通路２３が設けられる。また、ケーシング１１は、径方向Ｄｒにおける一方側（図１の上方側）に作動流体Ｇをインペラ１３から排出する排出通路２４が設けられる。排出通路２４は、下流側がＵ字状をなすように軸線Ｏに向かって屈曲した後、Ｌ字状をなすように軸線方向Ｄａの他方側（図１の右方側）に沿って屈曲する。すなわち、排出通路２４は、図示しないが、下流側に、ディフューザ部、リターンベンド部、戻り流路が設けられる。排出通路２４は、戻り流路が軸線方向Ｄａに隣接するインペラ１３の流入通路２３に連通する。

【0015】

回転軸１２は、ケーシング１１に対して軸線Ｏ回りに回転自在に支持される。回転軸１２は、軸線方向Ｄａの両端部がそれぞれ軸受（図示略）によりケーシング１１に回転自在に支持される。インペラ１３は、回転軸１２に固定される。インペラ１３は、回転軸１２と一体となって回転する。インペラ１３は、遠心力を利用して作動流体Ｇを圧縮する。

【0016】

＜インペラの基本的構成＞
図２は、インペラを表す正面図である。

【0017】

図１および図２に示すように、インペラ１３は、ハブ３１と、シュラウド３２と、複数のブレード３３とを備えるクローズドインペラである。インペラ１３は、ハブ３１とシュラウド３２との間に、複数のブレード３３が周方向Ｄｃに間隔（好ましくは、等間隔）を空けて配置されて構成される。複数のブレード３３は、軸線方向Ｄａの一方がハブ３１に固定され、他方がシュラウド３２に固定される。インペラ１３は、ハブ３１とシュラウド３２と複数のブレード３３とに囲まれる複数のインペラ流路３４が設けられる。インペラ流路３４は、軸線Ｃ側から外周部側にかけて、略９０度屈曲すると共に、軸線Ｏを中心とする螺旋形状をなすように配置される。

【0018】

ハブ３１は、軸線Ｏを中心とした円板形状をなす。ハブ３１は、軸線方向Ｄａの一方から他方に向けて、径方向Ｄｒの外方に徐々に拡径する。ハブ３１は、中心部である軸線Ｏの位置に、軸線方向Ｄａに貫通する円形の貫通孔４１が形成される。ハブ３１は、貫通孔４１の内周面が回転軸１２の外周面に嵌まり込んだ状態で、回転軸１２に対して一体に固定される。

【0019】

ハブ３１は、軸線方向Ｄａの一方側に主面４２形成される。主面４２は、軸線方向Ｄａの一方から他方に向かって、径方向Ｄｒの外方に広がる。主面４２は、軸線方向Ｄａの一方側の部分では、径方向Ｄｒの外方側を向き、軸線方向Ｄａの他方側の部分では、軸線方向Ｄａの一方側を向く。すなわち、主面４２は、軸線方向Ｄａの一方側から他方側に向かうに伴って、軸線方向Ｄａの一方側を向くように湾曲することで、凹曲面状をなす。

【0020】

シュラウド３２は、ハブ３１に対して、軸線方向Ｄａの他方側に所定距離だけ離間して配置される。シュラウド３２は、軸線方向Ｄａの一方から他方に向けて、径方向Ｄｒの外方に徐々に拡径する。シュラウド３２は、軸線方向Ｄａの他方側Ｄａｄに対向面４３が形成される。対向面４３は、軸線方向Ｄａの一方側から他方側に向って、径方向Ｄｒの外方に広がる。対向面４３は、軸線方向Ｄａの一方側の部分では、径方向Ｄｒの外側を向き、軸線方向Ｄａの他方側の部分では、軸線方向Ｄａの他方側を向く。すなわち、対向面４３は、軸線方向Ｄａの一方側から他方側に向かうに伴って、軸線方向Ｄａの他方側を向くように湾曲することで、凸曲面状をなす。

【0021】

ブレード３３は、ハブ３１とシュラウド３２とを接続する。ブレード３３は、軸線方向Ｄａの一方がハブ３１の主面４２に固定され、軸線方向Ｄａの他方がシュラウド３２の対向面４３に固定される。ブレード３３は、軸線方向Ｄａの一方側から径方向Ｄｒの外側に向かって万曲するように延びる。ブレード３３は、軸線Ｏ周りの周方向Ｄｃに間隔をあけて複数配置される。複数のブレード３３は、軸線Ｏを中心として径方向Ｄｒの外方に向かって放射状に複数配列される。ブレード３３は、径方向Ｄｒの内方側から径方向Ｄｒの外方に向かうに伴って、インペラ４０の回転方向の後方に向かうように湾曲する。

【0022】

インペラ流路３４は、ハブ３１とシュラウド３２との間で、複数のブレード３３により周方向Ｄｃに複数区画されて形成される。インペラ流路３４は、軸線方向Ｄａの一方側から他方側に向かうに伴って、径方向Ｄｒの内側から外側に向かうように湾曲しながら延びる。インペラ流路３４は、径方向Ｄｒの内側で、且つ、軸線方向Ｄａの一方側に開口する流入口４４を有する。また、インペラ流路３４は、径方向Ｄｒの外側で、且つ、軸線方向Ｄａの他方側に開口する流出口４５を有する。流入口４４は、流入通路２３に連通し、流出口４５は、排出通路２４に連通する。

【0023】

＜インペラの子午面形状＞
図３は、本実施形態のインペラの上半部の子午面形状を表す図２の矢視IIIの位置での断面図、図４は、本実施形態のインペラの上半部の子午面形状を表す図２の矢視IVの位置での断面図、図５は、本実施形態のインペラの上半部の子午面形状を表す図２の矢視Ｖの位置での断面図、図６は、本実施形態のインペラの上半部の子午面形状を表す図２の矢視VIの位置での断面図である。

【0024】

インペラ１３は、ハブ３１と、シュラウド３２と、複数のブレード３３とを備え、ハブ３１とシュラウド３２と複数のブレード３３により複数のインペラ流路３４が形成されるクローズドインペラである。そして、インペラ１３は、子午面形状が周方向Ｄｃで相違する。

【0025】

すなわち、インペラ１３にて、ハブ３１とシュラウド３２と複数のブレード３３とにより区画された複数のインペラ流路３４は、外周部側の流出口４５の位置が、周方向Ｄｃの異なる位置で軸線方向Ｄａにずれる。

【0026】

図３から図６は、周方向Ｄｃにおける異なる位置でのインペラ１３の上半部の子午面形状を表す断面図である。図３に示すように、第１位置でのインペラ１３の子午面形状にて、インペラ流路３４－１は、基準インペラ流路３４－０に対して、流出口４５側が軸線方向Ｄａで最もハブ３１側に位置する。このとき、流出口４５は、軸線方向Ｄａの高さＨ１が基準インペラ流路３４－０の高さＨに対して短くなる。図４に示すように、第２位置でのインペラ１３の子午面形状にて、インペラ流路３４－２は、基準インペラ流路３４－０に対して、流出口４５側が軸線方向Ｄａでハブ３１とシュラウド３２の中間位置に対してややハブ３１側に位置する。このとき、流出口４５は、軸線方向Ｄａの高さＨ２が基準インペラ流路３４－０の高さＨに対して短くなる。

【0027】

図５に示すように、第３位置でのインペラ１３の子午面形状にて、インペラ流路３４－３は、基準インペラ流路３４－０に対して、流出口４５側が軸線方向Ｄａでハブ３１とシュラウド３２の中間位置に対してややシュラウド３２側に位置する。このとき、流出口４５は、軸線方向Ｄａの高さＨ３が基準インペラ流路３４－０の高さＨに対して短くなる。
図６に示すように、第４位置でのインペラ１３の子午面形状にて、インペラ流路３４－４は、基準インペラ流路３４－０に対して、流出口４５側が軸線方向Ｄａで最もシュラウド３２側に位置する。このとき、流出口４５は、軸線方向Ｄａの高さＨ４が基準インペラ流路３４－０の高さＨに対して短くなる。

【0028】

なお、各位置でのインペラ１３の子午面形状にて、軸線方向Ｄａのインペラ流路３４（流出口４５）高さＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４は、同じ高さでもよいし、異なる高さであってもよい。

【0029】

図７は、本実施形態のインペラの流出口を表すインペラの要部側面図である。

【0030】

図７に示すように、インペラ１３は、インペラ流路３４における流出口４５の位置が周方向Ｄｃの異なる位置で軸線方向Ｄａにずれる。そのため、インペラ１３を外周部側から径方向Ｄｒに見た流出口４５の形状は、周方向Ｄｃに沿う基準線Ｌ１に対して、所定の傾斜角度θをもつ傾斜線Ｌ２に沿って配置される。このとき、流出口４５は、通路形状が四角形状（平行四辺形状）をなす。

【0031】

ブレード３３は、本体部３３ａと、２個の延出部３３ｂ，３３ｃとを有する。本体部３３ａは、軸線方向Ｄａの一方がハブ３１に固定されて他方がシュラウド３２に固定される。延出部３３ｂは、本体部３３ａから周方向Ｄｃの一方にシュラウド３２に沿って先細をなすように延出し、シュラウド３２に固定される。延出部３３ｃは、本体部３３ａから周方向Ｄｃの他方にハブ３１に沿って先細をなすように延出し、ハブ３１に固定される。インペラ流路３４（流出口４５）は、ブレード３３の本体部３３ａの面３４ａと、延出部３３ｂの面３４ｂと、隣接するブレード３３の本体部３３ａの面３４ｃと、延出部３３ｃの面３４ｄとにより区画されて形成され、四角形状（平行四辺形状）をなす。なお、インペラ１３は、周方向Ｄｃの他方側（図７の左方側）に回転することから、ブレード３３は、面３４ｄが圧力面となり、面３４ｂが負圧面となる。

【0032】

この場合、インペラ流路３４（流出口４５）は、図３から図６の各位置でのインペラ流路３４－１，３４－２，３４－３，３４－４の形状がインペラ流路３４の長手方向で連続して変化することで、面３４ｂ，３４ｄが形成され、流出口４５が四角形状（平行四辺形状）になる。なお、インペラ流路３４（流出口４５）は、図３から図６の各位置でのインペラ流路３４－１，３４－２，３４－３，３４－４の形状がインペラ流路３４の長手方向で段階的に変化させてもよい。

【0033】

図８は、インペラにおけるハブ側でのブレード形状を表す概略図、図９は、インペラにおけるハブとシュラウドとの中間部でのブレード形状を表す概略図、図１０は、インペラにおけるシュラウド側でのブレード形状を表す概略図である。

【0034】

上述したように、インペラ１３は、流出口４５の形状が傾斜線Ｌ２に沿った六角形状をなすことから、ブレード３３は、軸線方向Ｄａにおける異なる位置で、厚さが相違する。図８は、ハブ３１側でのブレード形状を表し、図９は、ハブ３１とシュラウド３２の中間部でのブレード形状を表し、図１０は、シュラウド３２側でのブレード形状を表す。図８から図１０に示すように、ブレード３３は、ハブ３１とシュラウド３２との中間部における外周部側（流出口４５）の厚さが、ハブ３１側における外周部側（流出口４５）の厚さおよびシュラウド３２側における外周部側（流出口４５）の厚さより薄い。

【0035】

すなわち、図７に示すように、ブレード３３は、ハブ３１側における外周部側（流出口４５側）の厚さＣ１と、シュラウド３２側における外周部側（流出口４５側）の厚さＣ３は、同じである。そして、ブレード３３は、ハブ３１とシュラウド３２との中間部における外周部側（流出口４５側）の厚さＣ２が、ハブ３１側の厚さＣ１およびシュラウド３２側の厚さＣ１，Ｃ３より薄く設定される。

【0036】

図８から図１０に示すように、ブレード３３は、ハブ３１側における厚さとシュラウド３２側における厚さが軸線Ｏ側からインペラ１３の外周部側に向けて徐々に厚くなる。そのため、インペラ流路３４は、ハブ３１側における幅とシュラウド３２側における幅がほぼ同じであり、流入口４４から流出口４５に向けたインペラ流路３４は、通路面積の急拡大が抑えられている。そのため、インペラ１３は、インペラ流路３４における通路面積の急拡大が抑制されることから、インペラ流路３４の内面からの作動流体の剥離が抑制され、損失が低減される。

【0037】

一方、ブレード３３は、ハブ３１とシュラウド３２との中間部における厚さが軸線Ｏ側からインペラ１３の外周部側に向けてほぼ一定である。インペラ１３は、インペラ流路３４におけるハブ３１側の領域やシュラウド３２側の領域より、ハブ３１とシュラウド３２との中間部の領域で効率良く作動流体を圧縮する。そのため、この領域の容積を十分に確保することで、効率的に揚程（圧力）を確保することができ、効率を向上させることができる。

【0038】

そして、ブレード３３は、ハブ３１とシュラウド３２との中間部における流出口４５側での厚さが、ハブ３１側およびシュラウド３２側における流出口４５側の厚さより薄い。すると、インペラ１３の外周部に設けられる複数の流出口４５は、周方向Ｄｃにほぼ連続するものとなる。すなわち、複数の流出口４５は、ブレード３３における本体部３３ａの厚さ分だけしか途切れない。そのため、各流出口４５からの作動流体の吐出が途切れにくくなって、圧力変動が小さくなり、圧力脈動の発生を抑制することができる。

【0039】

本実施形態のインペラ１３は、切削加工により製造するものであるが、製造方法は限定されない。例えば、ＡＭ（Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）などの三次元積層造形方法により製造してもよい。

【0040】

［変形例］
図１１は、第１変形例のインペラの流出口を表すインペラの要部側面図、図１２は、第２変形例のインペラの流出口を表すインペラの要部側面図、図１３は、第３変形例のインペラの流出口を表すインペラの要部側面図である。

【0041】

第１変形例において、図１１に示すように、インペラ１３Ａは、ハブ３１と、シュラウド３２と、複数のブレード３３Ａとを備え、ハブ３１とシュラウド３２と複数のブレード３３Ａにより複数のインペラ流路３４Ａが形成されるクローズドインペラである。そして、インペラ１３Ａは、子午面形状が周方向Ｄｃで相違する。すなわち、インペラ１３Ａにて、ハブ３１とシュラウド３２と複数のブレード３３Ａとにより区画された複数のインペラ流路３４Ａは、外周部側の流出口４５の位置が、周方向Ｄｃの異なる位置で軸線方向Ｄａにずれる。

【0042】

インペラ１３Ａは、図３から図６で示すように、周方向Ｄｃにおける異なる位置での子午面形状が相違する。つまり、インペラ１３Ａは、回転方向の上流側から、図３、図４、図５、図６の順に子午面形状が変化する。インペラ１３Ａにおける子午面形状の変化は、上述した実施形態と同様である。そして、インペラ１３Ａを外周部側から径方向Ｄｒに見た流出口４５の形状は、周方向Ｄｃに沿う基準線Ｌ１に対して、所定の傾斜角度θをもつ傾斜線Ｌ３に沿って配置される。このとき、流出口４５は、通路形状が六角形状をなす。

【0043】

ブレード３３Ａは、本体部３３ａと、２個の延出部３３ｂ，３３ｃとを有する。本体部３３ａは、軸線方向Ｄａの一方がハブ３１に固定されて他方がシュラウド３２に固定される。延出部３３ｂは、本体部３３ａから周方向Ｄｃの一方にシュラウド３２に沿って先細をなすように延出し、シュラウド３２に固定される。延出部３３ｃは、本体部３３ａから周方向Ｄｃの他方にハブ３１に沿って先細をなすように延出し、ハブ３１に固定される。インペラ流路３４Ａ（流出口４５）は、ブレード３３Ａの本体部３３ａの面３４ａと、延出部３３ｂの面３４ｂと、シュラウド３２の面３４ｃと、隣接するブレード３３Ａの本体部３３ａの面３４ｄと、延出部３３ｃの面３４ｅと、ハブ３１の面３４ｆとにより区画されて形成され、六角形状をなす。

【0044】

第２変形例において、図１２に示すように、インペラ１３Ｂは、ハブ３１と、シュラウド３２と、複数のブレード３３Ｂとを備え、ハブ３１とシュラウド３２と複数のブレード３３Ｂにより複数のインペラ流路３４Ｂが形成されるクローズドインペラである。そして、インペラ１３Ｂは、子午面形状が周方向Ｄｃで相違する。すなわち、インペラ１３Ｂにて、ハブ３１とシュラウド３２と複数のブレード３３Ｂとにより区画された複数のインペラ流路３４Ｂは、外周部側の流出口４５の位置が、周方向Ｄｃの異なる位置で軸線方向Ｄａにずれる。

【0045】

インペラ１３Ｂは、図３から図６で示すように、周方向Ｄｃにおける異なる位置での子午面形状が相違する。つまり、インペラ１３Ａは、回転方向の上流側から、図６、図５、図４、図３の順に子午面形状が変化する。インペラ１３Ｂにおける子午面形状の変化は、上述した第１変形例と逆である。そして、インペラ１３Ｂを外周部側から径方向Ｄｒに見た流出口４５の形状は、周方向Ｄｃに沿う基準線Ｌ１に対して傾斜した傾斜線Ｌ４に沿って配置される。このとき、流出口４５は、通路形状が平行四角形状をなす。つまり、周方向Ｄｃの異なる各位置でのインペラ１３Ｂの子午面形状にて、軸線方向Ｄａに沿う流出口４５の高さは、同じ高さである。

【0046】

第３変形例において、図１３に示すように、インペラ１３Ｃは、ハブ３１と、シュラウド３２と、複数のブレード３３Ｃ，３３Ｄとを備え、ハブ３１とシュラウド３２と複数のブレード３３Ｃ，３３Ｄにより複数のインペラ流路３４Ａ，３４Ｂが形成されるクローズドインペラである。そして、インペラ１３Ｃは、子午面形状が周方向Ｄｃで相違する。すなわち、インペラ１３Ｃにて、ハブ３１とシュラウド３２と複数のブレード３３Ｃ，３３Ｄとにより区画された複数のインペラ流路３４Ａ，３４Ｂは、外周部側の流出口４５の位置が、周方向Ｄｃの異なる位置で軸線方向Ｄａにずれる。

【0047】

すなわち、インペラ１３Ｃは、第１実施形態（図７）と第２変形例（図１２）の組合せであり、異なる形状のブレード３３Ｃ，３３Ｄを周方向Ｄｃに交互に配置することで、異なる形状のインペラ流路３４Ａ，３４Ｂを周方向Ｄｃに交互に配置する。

【0048】

［本実施形態の作用効果］
第１の態様に係るインペラは、軸線Ｏを中心する円板形状をなすハブ３１と、ハブ３１に対して軸線方向Ｄａに対向して配置されるシュラウド３２と、ハブ３１とシュラウド３２との間で周方向Ｄｃに間隔をあけて配置される複数のブレード３３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄとを備え、子午面形状が周方向Ｄｃで相違する。

【0049】

第１の態様に係るインペラによれば、インペラ１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの子午面形状が周方向Ｄｃで相違することから、例えば、流出口４５の特定の位置をハブ３１側やシュラウド３２側にずらして偏られることで、複数の流出口４５が周方向Ｄｃにほぼ連続するものとなる。すなわち、複数の流出口４５は、ブレード３３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄにおける本体部３３ａの厚さ分だけしか途切れず、各流出口４５からの作動流体の吐出が途切れにくくり、圧力変動が小さくなり、流出口４５での周方向の圧力変動を低減することで圧力脈動の発生を抑制することができる。

【0050】

第２の態様に係るインペラは、ハブ３１とシュラウド３２と一対のブレード３３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄとにより区画されたインペラ流路３４，３４Ａ，３４Ｂは、外周部側の流出口４５の位置が、周方向Ｄｃの異なる位置で軸線方向Ｄａにずれる。これにより、複数の流出口４５同士を周方向Ｄｃにできるだけ接近させることができ、流出口４５での圧力変動が小さくなり、圧力脈動の発生を抑制することができる。

【0051】

第３の態様に係るインペラは、流出口４５は、周方向Ｄｃに沿う基準線Ｌ１に対して、所定の傾斜角度θをもつ傾斜線Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に沿って配置される。これにより、複数の流出口４５同士を周方向Ｄｃにできるだけ接近させることができる。

【0052】

第４の態様に係るインペラは、流出口４５は、通路形状が四角形状をなす。これにより、ブレード３３による流出口４５を閉塞する領域を周方向Ｄｃに減少させることができ、周方向Ｄｃの圧力脈動を効果的に抑制することができ、性能を向上することができる。

【0053】

第５の態様に係るインペラは、流出口４５は、通路形状が六角形状をなす。これにより、ブレード３３による流出口４５を閉塞する領域を周方向Ｄｃに減少させることができ、周方向Ｄｃの圧力脈動を効果的に抑制することができ、性能を向上することができる。

【0054】

第６の態様に係るインペラは、ブレード３３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄは、ハブ３１とシュラウド３２との中間部における外周部側の厚さＣ２が、ハブ３１側における外周部側の厚さＣ１およびシュラウド３２側における外周部側の厚さＣ３より薄い。これにより、ハブ３１側とシュラウド３２側におけるブレード３３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄの厚さを外周部側に向けて徐々に厚くなることで、インペラ流路３４，３４Ａ，３４Ｂの通路面積の急拡大が抑制される。そのため、インペラ流路３４の内面からの作動流体の剥離が抑制され、損失を低減することができる。一方で、ハブ３１とシュラウド３２との中間部におけるブレード３３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄの厚さが外周部側に向けてほぼ一定であることから、この領域の容積を十分に確保することで、効率的に揚程（圧力）を確保することができ、効率を向上させることができる。

【0055】

第７の態様に係るインペラは、複数のブレード３３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄの一方がハブ３１に固定されて他方がシュラウド３２に固定されるクローズドインペラである。これにより、インペラ１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの流出口４５での圧力変動を小さくし、圧力脈動の発生を抑制することができる。

【0056】

第８の態様に係る回転機械は、インペラ１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを有する。これにより、インペラ１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの流出口４５での圧力変動が小さくなり、圧力脈動の発生を抑制することができ、その結果、回転機械の効率を向上することができる。

【0057】

なお、上述した実施形態では、インペラ１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの子午面形状を周方向Ｄｃにて、図３から図６の順、または、その逆に変化するものとし、流出口４５の形状を六角形状や四角形状としたが、この形状に限定されるものではない。インペラの子午面形状が周方向Ｄｃの異なる位置で相違していれば、いかなる形状であってもよい。

【0058】

また、上述した実施形態では、インペラ１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃをクローズドインペラとしたが、ハブとブレードがシュラウドに対して回転するオープンインペラであってもよい。

【0059】

また、上述した実施形態では、回転機械を遠心圧縮機として説明したが、他の回転機械であってもよい。

【符号の説明】

【0060】

１０ 遠心圧縮機（回転機械）
１１ ケーシング
１２ 回転軸
１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ インペラ
２１ 第１空間部
２２ 第２空間部
２３ 流入通路
２４ 排出通路
３１ ハブ
３２ シュラウド
３３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ ブレード
３４，３４Ａ，３４Ｂ インペラ流路
４１ 貫通孔
４２ 主面
４３ 対向面
４４ 流入口
４５ 流出口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】