特許 7591871 遠心圧縮機用のインペラ、及び遠心圧縮機

(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】

(24)【登録日】2024-11-21

(45)【発行日】2024-11-29

(54)【発明の名称】遠心圧縮機用のインペラ、及び遠心圧縮機

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/28 20060101AFI20241122BHJP

   F04D 29/30 20060101ALI20241122BHJP

【ＦＩ】

F04D29/28 C

F04D29/30 C

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020058251

(22)【出願日】2020-03-27

(65)【公開番号】P2021156223

(43)【公開日】2021-10-07

【審査請求日】2022-12-06

【前置審査】

(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】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】山下 修一

(72)【発明者】

【氏名】黒田 未来

(72)【発明者】

【氏名】岡 寛哲

【審査官】松浦 久夫

(56)【参考文献】

【文献】特開平０５－２０２７０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１７７３２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６０－０８８８９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１７５１６５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／０４２６５３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０８－１５９０８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｄ ２９／２８ー ２９／３０

Ｆ０４Ｄ ２９／２２－ ２９／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸線回りに回転可能とされて、前記軸線方向一方側に向かうに従って径方向外側に向かって延びる主面を有するディスクと、
前記主面に周方向に間隔をあけて複数配置され、前記軸線方向他方側の入口から一方側の出口にかけて延びる流路を画成するブレードと、
前記複数のブレードを覆うように前記主面に対向して配置されたカバーと、
を備え、
前記ブレードと前記主面との接続部、及び前記ブレードと前記カバーの接続部であって、前記入口側の端部から前記流路に沿って出口側に向かって延びる入口側領域、及び前記出口側の端部から前記流路に沿って入口側に向かって延びる出口側領域には、前記ブレードの延びる方向から見て円弧状に湾曲するとともに相対的に小さな曲率半径を有する小フィレット部が形成され、
前記ブレードと前記主面との接続部、及び前記ブレードと前記カバーの接続部であって、前記入口側領域、及び前記出口側領域の間に形成された中間領域には、前記ブレードの延びる方向から見て円弧状に湾曲するとともに相対的に大きな曲率半径を有する大フィレット部が形成され、
前記流路の延びる方向から見て、前記ブレードは、前記主面、及び前記カバーの内周面に対して傾斜する方向に延びており、
前記入口側領域、及び前記出口側領域では、それぞれの延在長さの全域にわたって前記曲率半径がそれぞれ一定である遠心圧縮機用インペラ。

【請求項2】

前記入口側領域と前記中間領域との間、及び前記出口側領域と前記中間領域との間の少なくとも一方に形成され、前記小フィレット部から前記大フィレット部に向かうに従って前記曲率半径が次第に大きくなる遷移領域をさらに有する請求項１に記載の遠心圧縮機用インペラ。

【請求項3】

前記入口側領域の前記入口側の端部からの長さ、及び前記出口側領域の前記出口側の端部からの長さは、前記流路の長さを１００％とした時、３％以上５％以下である請求項１又は２に記載の遠心圧縮機用インペラ。

【請求項4】

前記遷移領域の長さは、前記流路の長さを１００％とした時、１０％以下である請求項２に記載の遠心圧縮機用インペラ。

【請求項5】

前記大フィレット部の曲率半径は、前記小フィレット部の曲率半径の１．２倍以上、３倍以下である請求項１から４のいずれか一項に記載の遠心圧縮機用インペラ。

【請求項6】

前記軸線に沿って延びる回転軸と、
該回転軸に固定された請求項１から５のいずれか一項に記載の遠心圧縮機用インペラと、
前記回転軸、及び前記インペラを外周側から覆うケーシングと、
を備える遠心圧縮機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、インペラ、及び遠心圧縮機に関する。

【背景技術】

【0002】

遠心圧縮機に用いられるインペラとして、クローズド型と呼ばれる形式のインペラが知られている。この種のインペラは、ディスクと、ブレードと、カバーとを有している。ディスクの外周面は、軸線方向一方側に向かうに従って径方向外側に延びている。この外周面上には、周方向に間隔をあけて配列された複数のブレードが設けられている。カバーはこれらブレードを径方向外側から覆っている。これにより、インペラには、隣接する一対のブレード、ディスク、及びカバーによって囲まれたインペラ流路が形成されている。

【0003】

ブレードとディスクとの接続部、及びブレードとカバーとの接続部には、流体の流れの円滑化を主な目的として、フィレットが形成される。フィレットは、ブレードの延びる方向から見て、当該ブレードとディスク、及びブレードとカバーとを円弧状に接続している。下記特許文献１に記載されているように、従来、フィレットの曲率半径は流路の全域にわたって一定とされることが一般的である。

【0004】

ここで、インペラ流路内における流体の挙動は、入口側、及び出口側の領域と、これら領域の間の中間領域とで大きく異なることが知られている。特に入口側では、環状をなす前段側の流路に対する流路断面積の急激な変化によって、流れに剥離が生じることが知られている。また、上記のフィレットを起点とする乱れを生じる虞がある。

【0005】

そこで、ブレードの前縁を薄くする手法や、剥離箇所の空間を埋める手法が提唱されている。また、インペラ流路の入口側から出口側にかけて流路断面積が緩やかに変化するようにフィレットの形状を設定する技術も提唱されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】国際公開第２０１８／０４２６５３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

流れへの影響を考慮した場合、フィレットは小さい方が望ましい。しかしながら、ブレードとディスク及びカバーの接合部に作用する応力集中を緩和するためには、フィレットには相応の大きさが必要となる。このように、フィレットの寸法・形状には背反する２つの要件が求められている。したがって、上記のようにフィレットの曲率半径を一定とした場合、インペラの性能が十分に発揮できない虞がある。

【0008】

本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、性能がより一層向上した遠心圧縮機用のインペラ、及び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】

【0009】

上記課題を解決するために、本開示に係る遠心圧縮機用インペラは、軸線回りに回転可能とされて、前記軸線方向一方側に向かうに従って径方向外側に向かって延びる主面を有するディスクと、前記主面に周方向に間隔をあけて複数配置され、前記軸線方向他方側の入口から一方側の出口にかけて延びる流路を画成するブレードと、前記複数のブレードを覆うように前記主面に対向して配置されたカバーと、を備え、前記ブレードと前記主面との接続部、及び前記ブレードと前記カバーの接続部であって、前記入口側の端部から前記流路に沿って出口側に向かって延びる入口側領域、及び前記出口側の端部から前記流路に沿って入口側に向かって延びる出口側領域には、前記ブレードの延びる方向から見て円弧状に湾曲するとともに相対的に小さな曲率半径を有する小フィレット部が形成され、前記ブレードと前記主面との接続部、及び前記ブレードと前記カバーの接続部であって、前記入口側領域、及び前記出口側領域の間に形成された中間領域には、前記ブレードの延びる方向から見て円弧状に湾曲するとともに相対的に大きな曲率半径を有する大フィレット部が形成され、前記流路の延びる方向から見て、前記ブレードは、前記主面、及び前記カバーの内周面に対して傾斜する方向に延びており、前記入口側領域、及び前記出口側領域では、それぞれの延在長さの全域にわたって前記曲率半径がそれぞれ一定である。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、性能がより一層向上した遠心圧縮機用のインペラ、及び遠心圧縮機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本開示の実施形態に係る遠心圧縮機の構成を示す断面図である。

【図2】本開示の実施形態に係るインペラの軸線を含む断面を示す断面図である。

【図3】図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線における断面図である。

【図4】図２のＩＶ－ＩＶ線における断面図である。

【図5】本開示の実施形態に係るインペラにおける各領域の寸法比率を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（遠心圧縮機の構成）
以下、本開示の実施形態に係る遠心圧縮機について、図１を参照して説明する。図１に示すように、遠心圧縮機１は、回転軸２、ジャーナル軸受５、スラスト軸受６、インペラ２０、及びケーシング１０を備えている。本実施形態の遠心圧縮機１は、インペラ２０を複数段備えたいわゆる一軸多段遠心圧縮機である。

【0013】

回転軸２は、水平方向に沿う軸線Ｏ方向に延びる円柱状をなしている。回転軸２は、軸線Ｏ方向の第一端部３側（軸線Ｏ方向他方側）および第二端部４側（軸線Ｏ方向一方側）で、ジャーナル軸受５によって軸線Ｏ回りに回転可能に支持されている。回転軸２は、第一端部３がスラスト軸受６によって支持されている。

【0014】

インペラ２０は、回転軸２の外周面に外嵌されており、軸線Ｏ方向に間隔をあけて複数段が設けられている。これらインペラ２０は、回転軸２とともに軸線Ｏ回りに回転することで、軸線Ｏ方向から流入するガス（流体）を径方向外側に向かって圧送する。インペラ２０の詳細な構成については後述する。

【0015】

ケーシング１０は、筒状に形成された部材であって、回転軸２、インペラ２０、および、ジャーナル軸受５等を収容する。ケーシング１０は、ジャーナル軸受５を介して回転軸２を回転自在に支持している。これによりケーシング１０に対して回転軸２に取り付けられたインペラ２０が相対回転可能となっている。ケーシング１０は、導入流路１１、接続流路１３及び排出流路１６を有している。

【0016】

導入流路１１は、複数のインペラ２０のうち最も軸線Ｏ方向他方側に配置された最前段のインペラ２０に対してケーシング１０の外部からガスを導入する。導入流路１１は、ケーシング１０の外周面に開口しており、当該開口部はガスの吸込み口１２とされている。該導入流路１１は、径方向内側の部分で最前段のインペラ２０の軸線Ｏ方向他方側に接続されている。

【0017】

接続流路１３は、軸線Ｏ方向に隣り合う一対のインペラ２０を接続する流路である。接続流路１３は、前段側のインペラ２０から径方向外側に排出されるガスを、後段側のインペラ２０に軸線Ｏ方向他方側から導入する。接続流路１３は、ディフューザ流路１４及びリターン流路１５を有している。
ディフューザ流路１４は、インペラ２０の径方向外側に接続されており、インペラ２０から径方向外側に排出されるガスを径方向外側に導きながら速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する。リターン流路１５は、ディフューザ流路１４の径方向外側に接続されて径方向外側に向かうガスを径方向内側に転向させて後段側のインペラ２０に案内する。

【0018】

排出流路１６は、複数のインペラ２０のうち最も軸線Ｏ方向一方側に配置された最後段のインペラ２０から径方向外側に排出されるガスをケーシング１０の外部に排出する。排出流路１６は、ケーシング１０の外周面に開口しており、当該開口部はガスの排出口１７とされている。該排出流路１６は、径方向内側の部分で最後段のインペラ２０の径方向外側に接続されている。

【0019】

（インペラの構成）
次に、図２から図４を参照して、インペラ２０の構成について説明する。図2に示すように、インペラ２０は、ディスク３０、ブレード４０及びカバー３６を有している。

【0020】

ディスク３０は、軸線Ｏを中心とした円盤状に形成されている。ディスク３０には、軸線Ｏを中心とした円形をなすとともに、当該軸線Ｏ方向に貫通する貫通孔３１が形成されている。貫通孔３１の内面が回転軸２の外周面に嵌まり込むことによって、インペラ２０が回転軸２に一体に固定される。

【0021】

ディスク３０における軸線Ｏ方向他方側を向く面は、軸線Ｏに直交する平面状をなすディスク背面３２とされている。ディスク３０における貫通孔３１の軸線Ｏ方向他方側の端部からディスク背面３２の径方向外側の端部にかけては、軸方向他方側から一方側に向かうに従って漸次径方向外側に向かって延びるディスク主面３３（主面）が形成されている。ディスク主面３３における軸線Ｏ方向他方側の部分は、径方向外側を向いており、軸線Ｏ方向一方側に向かうにしたがって軸線Ｏ方向他方側を向くように漸次湾曲している。即ち、ディスク主面３３は、軸線Ｏ方向他方側から一方側に向かうに従って漸次拡径している。ディスク主面３３は、凹曲面状をなしている。

【0022】

本実施形態では、ディスク主面３３の軸線Ｏ方向他方側の端部と貫通孔３１の軸線Ｏ方向一方側の端部との間には、軸線Ｏ方向に直交する平面状をなすディスク前端面３４が形成されている。ディスク主面３３の軸線Ｏ方向一方側の端部とディスク背面３２の径方向外側の端部との間には、軸線Ｏ方向に延びてディスク３０の外周縁部となるディスク外端面３５が設けられている。

【0023】

ブレード４０は、ディスク３０におけるディスク主面３３に軸線Ｏの周方向に間隔をあけて複数設けられている。各ブレード４０は、径方向内側から径方向外側に向かうに従ってインペラ２０の回転方向の後方側（周方向一方側）に向かって湾曲している。各ブレード４０は、回転方向の前方側に向かって凸となる凸曲面をなしながら延びている。

【0024】

カバー３６は、複数のブレード４０を外周側から覆っている。カバー３６は、ディスク３０との間にブレード４０を挟むように、ディスク主面３３と対向して設けられている。カバー３６の内周面３７は、軸線Ｏ方向他方側から一方側に向かうにしたがって漸次拡径するように形成されている。カバー３６の内周面３７は、ディスク主面３３と対応するように該ディスク主面３３同様に湾曲している。カバー３６の内周面３７には、ブレード４０におけるディスク主面３３側とは反対側の端部が固定されている。

【0025】

カバー３６の内周面３７、ディスク主面３３及び隣接する一対のブレード４０によって、これらの間に軸線Ｏ方向一方側から他方側に向かうに従って、回転方向後方側に湾曲するように延びる流路（インペラ流路Ｆｉ）が形成されている。

【0026】

インペラ流路Ｆｉは、入口５１から出口５２にかけて、複数の領域に分けられている。具体的には、インペラ流路Ｆｉは、入口５１から出口５２に向かって順に、入口側領域Ａ１と、遷移領域Ａ２と、中間領域Ａ３と、遷移領域Ａ４と、出口側領域Ａ５と、を有している。図５に示すように、インペラ流路Ｆｉの長さを１００％とした時、入口側領域Ａ１は、インペラ流路Ｆｉの入口５１から３～５％の領域である。出口側領域Ａ５は、インペラ流路Ｆｉの出口５２から３～５％の領域である。遷移領域Ａ２，Ａ４の長さは、インペラ流路Ｆｉの長さを１００％とした時、１０％以下とされる。

【0027】

図３に示すように、入口側領域Ａ１、及び出口側領域Ａ５では、ブレード４０とディスク３０、及びブレード４０とカバー３６との接続部にそれぞれフィレット（小フィレット部６０Ａ）が形成されている。より具体的には、小フィレット部６０Ａは、ディスク主面３３とブレード４０の腹面４０Ａ、及び背面４０Ｂとの間の部分と、カバー３６の内周面３７とブレード４０の腹面４０Ａ、及び背面４０Ｂとの間の部分にそれぞれ形成されている。それぞれの小フィレット部６０Ａは、流路Ｆｉの延びる方向から見て、円弧状の曲面をなしている。小フィレット部６０Ａの曲率半径は、(前段の記載方針のように)インペラに進入する流体の流路断面を減少させることになるため、極力小さいことが好ましい。一方、流体を遠心圧縮するインペラのブレードは、流体に大きな(旋回)力を加えることで流れ方向を大きく曲げるので、ブレードとディスク及びカバーの接合部に作用する応力を緩和するのに、必要な寸法のフィレットが小フィレット部６０Ａの曲率半径として設定される。なお、図３の例では、同一断面内で、各小フィレット部６０Ａの曲率半径が互いに同一である構成を示している。しかしながら、これらの曲率半径が互いに異なっている構成を採ることも可能である。

【0028】

さらに、図４に示すように、中間領域Ａ３では、ブレード４０とディスク３０、及びブレード４０とカバー３６との接続部にそれぞれフィレット（大フィレット部６０Ｂ）が形成されている。より具体的には、大フィレット部６０Ｂは、ディスク主面３３とブレード４０の腹面４０Ａ、及び背面４０Ｂとの間の部分と、カバー３６の内周面３７とブレード４０の腹面４０Ａ、及び背面４０Ｂとの間の部分にそれぞれ形成されている。それぞれの大フィレット部６０Ｂは、流路Ｆｉの延びる方向から見て、円弧状の曲面をなしている。大フィレット部６０Ｂの曲率半径は、上述した小フィレット部６０Ａの曲率半径に比べて相対的に大きく設定されることが望ましい。さらに望ましくは、大フィレット部６０Ｂの曲率半径は小フィレット部６０Ａの曲率半径の１．２倍以上３倍以下とされる。最も望ましくは、大フィレット部６０Ｂの曲率半径は、小フィレット部６０Ａの曲率半径の１．５倍以上３倍以下とされる。なお、図４の例では、同一断面内で、各大フィレット部６０Ｂの曲率半径が互いに同一である構成を示している。しかしながら、これらの曲率半径が互いに異なっている構成を採ることも可能である。

【0029】

なお、詳しくは図示しないが、遷移領域Ａ２，Ａ４には、小フィレット部６０Ａと大フィレット部６０Ｂを接続する他のフィレットが形成されている。遷移領域Ａ２，Ａ４のフィレットでは、小フィレット部６０Ａから大フィレット部６０Ｂに向かうに従って曲率半径が次第に大きくなっている。これにより、小フィレット部６０Ａと大フィレット部６０Ｂとが滑らかに接続されている。

【0030】

（作用効果）
次いで、遠心圧縮機１の動作について説明する。遠心圧縮機１を駆動するに当たっては、まず外部の動力源によって、回転軸２を回転させる。回転軸２の回転に伴って、インペラ２０が一体に回転する。これにより、上述の導入流路１１を通じて、外部の流体が遠心圧縮機１内に取り込まれる。流体は、インペラ２０のブレード４０同士の間の流路を流通するに従って圧縮され、高圧流体となって接続流路１３に流入する。接続流路１３に流入した流体は、さらに後段のインペラ２０によって圧縮される。このようなサイクルが最終段のインペラ２０に至るまで繰り返され、最終的に排出流路１６から目標圧力の流体が吐出する。

【0031】

ところで、上述のようにブレード４０とディスク３０との接続部、及びブレード４０とカバー３６との接続部には、応力集中の緩和を目的にフィレットが形成される。一般的にフィレットの曲率半径は流路の全域にわたって一定である。ここで、インペラ流路Ｆｉにおいて特に入口側領域Ａ１では、環状空間をなす前段側の流路に対して、流路断面積がブレードの前縁部により急激に変化(減少)するため、インペラ流路Ｆｉ内の流れに乱れが発生することがある。加えて、上記のフィレットはブレード４０よりも肉厚になるので、フィレットを起点に流れの剥離等の乱れが生じる虞がある。このように、流れへの影響、即ち損失を抑制するには、フィレットは小さい方が望ましいが、ブレードとディスク及びカバーの接続部に作用する応力集中を緩和するために、フィレットには相応の大きさが必要となる。即ち、インペラ流路において損失を回避しつつ強度を確保するには、フィレットの寸法・形状に背反する２つの要件が求められる。

【0032】

そこで、本実施形態では、入口側領域Ａ１、及び出口側領域Ａ５の少なくとも一方には小フィレット部６０Ａが形成され、中間領域Ａ３には大フィレット部６０Ｂが形成されている。この構成によれば、入口側領域Ａ１、及び出口側領域Ａ５では、流体の挙動が最適化され、インペラ２０としての性能を向上させることができる。他方、中間領域Ａ３では、ブレード４０によってカバー３６を支持する必要があることから、入口側領域Ａ１、及び出口側領域Ａ５に比べて高い強度が必要とされる。上記構成では、当該中間領域Ａ３には曲率半径の大きな大フィレット部６０Ｂが形成されていることから、中間領域Ａ３での強度を向上させることができる。

【0033】

ここで、ディスク３０、ブレード４０、及びカバー３６が一体に形成されているワンピース型のインペラでは、その製造工程で、インペラ流路Ｆｉの入口５１側、又は出口５２側から工具を内部に到達させて切削加工により流路を形成する。中間領域のフィレットを大フィレットにすると切削加工量も減少するので、インペラ２０の製造に要する工数や時間の削減にもつながる。

【0034】

上記構成によれば、小フィレット部６０Ａと大フィレット部６０Ｂとの間に遷移領域Ａ２，Ａ４が形成されている。遷移領域Ａ２，Ａ４では小フィレット部６０Ａから大フィレット部６０Ｂに向かうに従って曲率半径が次第に大きくなる。したがって、流体の流れに乱れや渦を生じさせることなく、円滑に流通させることが可能となる。これにより、インペラの性能をさらに向上させることができる。

【0035】

（その他の実施形態）
以上、本開示の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上記のインペラ２０は、遠心圧縮機１のみならず、液体を圧送する遠心ポンプにも好適に適用することが可能である。

【0036】

また、上記実施形態では、入口側領域Ａ１と出口側領域Ａ５の両方に小フィレット部６０Ａが形成されている例について説明した。しかしながら、入口側領域Ａ１のみ、又は出口側領域Ａ５のみに小フィレット部６０Ａを形成することも可能である。なお、インペラ２０の性能を向上させる上では、特に入口側領域Ａ１に小フィレット部６０Ａを形成することが望ましい。

【0037】

＜付記＞
各実施形態に記載のインペラ２０、及び遠心圧縮機１は、例えば以下のように把握される。

【0038】

（１）第１の態様に係るインペラ２０は、軸線Ｏ回りに回転可能とされて、前記軸線Ｏ方向一方側に向かうに従って径方向外側に向かって延びる主面（ディスク主面３３）を有するディスク３０と、前記主面に周方向に間隔をあけて複数配置され、前記軸線Ｏ方向他方側の入口５１から一方側の出口５２にかけて延びる流路（インペラ流路Ｆｉ）を画成するブレード４０と、前記複数のブレード４０を覆うように前記主面に対向して配置されたカバー３６と、を備え、前記ブレード４０と前記主面との接続部、及び前記ブレード４０と前記カバー３６の接続部であって、前記入口５１側の端部を含む入口側領域Ａ１、及び前記出口５２側の端部を含む出口側領域Ａ５の少なくとも一方には、前記ブレード４０の延びる方向から見て円弧状に湾曲するとともに相対的に小さな曲率半径を有する小フィレット部６０Ａが形成され、前記ブレード４０と前記主面との接続部、及び前記ブレード４０と前記カバーの接続部であって、前記入口側領域Ａ１、及び前記出口側領域Ａ５の間に形成された中間領域Ａ３には、前記ブレード４０の延びる方向から見て円弧状に湾曲するとともに相対的に大きな曲率半径を有する大フィレット部６０Ｂが形成されている。

【0039】

上記構成によれば、入口側領域Ａ１、及び出口側領域Ａ５の少なくとも一方には相対的に小さな曲率半径を有する小フィレット部６０Ａが形成されている。さらに、これら入口側領域Ａ１と出口側領域Ａ５との間の中間領域Ａ３には相対的に大きな曲率半径を有する大フィレット部６０Ｂが形成されている。これにより、入口側領域Ａ１、及び出口側領域Ａ５の少なくとも一方では、流体の挙動が最適化され、インペラ２０としての性能を向上させることができる。他方、中間領域Ａ３では、ブレード４０によってカバー３６を支持する必要があることから、入口側領域Ａ１、及び出口側領域Ａ５に比べて高い強度が必要とされる。上記構成では、当該中間領域Ａ３には曲率半径の大きな大フィレット部６０Ｂが形成されていることから、例えば曲率半径が小さい場合に比べて板厚が大きくなる。これにより、中間領域Ａ３での強度を向上させることができる。
ところで、ディスク３０、ブレード４０、及びカバー３６が一体に形成されているワンピース型のインペラ２０では、その製造工程で、流路の入口５１側、又は出口５２側から工具を内部に到達させて切削加工を施すことで上記の小フィレット部６０Ａが形成される。一方で、中間領域Ａ３では上記のように大フィレット部６０Ｂが形成されているのみである。したがって、大フィレット部６０Ｂでは、このような加工によって曲率半径を小さくする必要がないか、又は加工量が少なくて済む。その結果、インペラの製造に要する工数や時間を削減することができる。

【0040】

（２）第２の態様に係るインペラ２０は、前記入口側領域Ａ１と前記中間領域Ａ３との間、及び前記出口側領域Ａ５と前記中間領域Ａ３との間の少なくとも一方に形成され、前記小フィレット部６０Ａから前記大フィレット部６０Ｂに向かうに従って前記曲率半径が次第に大きくなる遷移領域Ａ２，Ａ４をさらに有する。

【0041】

上記構成によれば、小フィレット部６０Ａと大フィレット部６０Ｂとの間に遷移領域Ａ２，Ａ４が形成されている。遷移領域Ａ２，Ａ４では小フィレット部６０Ａから大フィレット部６０Ｂに向かうに従って曲率半径が次第に大きくなる。したがって、流体の流れに乱れや渦を生じさせることなく、円滑に流通させることが可能となる。これにより、インペラ２０の性能をさらに向上させることができる。

【0042】

（３）第３の態様に係るインペラ２０は、前記入口側領域Ａ１、及び前記出口側領域Ａ５の長さは、前記流路の長さを１００％とした時、３％以上５％以下である。

【0043】

上記構成によれば、入口側領域Ａ１、及び出口側領域Ａ５における流体の挙動が最適化され、インペラ２０としての性能をさらに向上させることができる。また、小フィレット部６０Ａを形成するための加工を要する領域が小さくて済むことから、より容易かつ短期間でインペラ２０を製造することも可能となる。

【0044】

（４）第４の態様に係るインペラ２０では、前記遷移領域Ａ２，Ａ４の長さは、前記流路の長さを１００％とした時、１０％以下である。

【0045】

上記構成によれば、遷移領域Ａ２，Ａ４の長さが十分に確保されていることから、流体の流れに乱れや渦を生じさせることなく、円滑に流通させることが可能となる。これにより、インペラ２０の性能をさらに向上させることができる。

【0046】

（５）第５の態様に係るインペラ２０では、前記大フィレット部６０Ｂの曲率半径は、前記小フィレット部６０Ａの曲率半径の１．２倍以上、３倍以下である。

【0047】

上記構成によれば、インペラ２０の性能をさらに向上させることができる。

【0048】

（６）第６の態様に係る遠心圧縮機１は、前記軸線Ｏに沿って延びる回転軸２と、該回転軸２に固定された上記いずれか一の態様に係るインペラ２０と、前記回転軸２、及び前記インペラ２０を外周側から覆うケーシング１０と、を備える。

【0049】

上記構成によれば、インペラ２０の性能と強度がともに向上することで、より安定的に運転することが可能な遠心圧縮機１を提供することができる。

【符号の説明】

【0050】

１ 遠心圧縮機
２ 回転軸
３ 第一端部
４ 第二端部
５ ジャーナル軸受
６ スラスト軸受
１０ ケーシング
１１ 導入流路
１２ 吸込み口
１３ 接続流路
１４ ディフューザ流路
１５ リターン流路
１６ 排出流路
１７ 排出口
２０ インペラ
３０ ディスク
３１ 貫通孔
３２ ディスク背面
３３ ディスク主面
３４ ディスク前端面
３５ ディスク外端面
３６ カバー
３７ 内周面
４０ ブレード
４０Ａ 腹面
４０Ｂ 背面
５１ 入口
５２ 出口
６０Ａ 小フィレット部
６０Ｂ 大フィレット部
Ａ１ 入口側領域
Ａ２ 遷移領域
Ａ３ 中間領域
Ａ４ 遷移領域
Ａ５ 出口側領域
Ｆｉ インペラ流路（流路）
Ｏ 軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】