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公開番号2025080337
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-26
出願番号2023193431
出願日2023-11-14
発明の名称遠心式ターボ機械
出願人川崎重工業株式会社
代理人弁理士法人有古特許事務所
主分類F04D 29/44 20060101AFI20250519BHJP(液体用容積形機械;液体または圧縮性流体用ポンプ)
要約【課題】性能の低下を抑制しつつ共振現象を引き起こす流体変動外力を低減することができる遠心式ターボ機械を提供する。
【解決手段】一実施形態に係る遠心式ターボ機械1は、羽根車2と、羽根車2へのまたは羽根車2からの径方向流れ用の、ハブ壁32とシュラウド壁42との間の径方向流路11に配置された複数の外径側ベーン5を含む。外径側ベーン5は、ハブ壁32とシュラウド壁42の一方から当該外径側ベーン5が存する位置での径方向流路11の高さの15%以上25%以下の高さまでの範囲が均等であり、残りの範囲が非均等となるように構成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
羽根車と、
前記羽根車へのまたは前記羽根車からの径方向流れ用の、ハブ壁とシュラウド壁との間の径方向流路に配置された複数の外径側ベーンと、を備え、
前記複数の外径側ベーンは、前記ハブ壁と前記シュラウド壁の一方から当該外径側ベーンが存する位置での前記径方向流路の高さの１５％以上２５％以下の高さまでの範囲が均等であり、残りの範囲が非均等となるように構成されている、遠心式ターボ機械。
続きを表示（約 510 文字）【請求項２】
前記ハブ壁は第１ハブ壁、前記シュラウド壁は第１シュラウド壁であり、
前記羽根車への軸方向流れに変換されるか、前記羽根車からの軸方向流れが変換される径方向流れ用の、第２ハブ壁と第２シュラウド壁との間の内径側径方向流路に配置された複数の内径側ベーンと、を備え、
前記複数の内径側ベーンは、前記第２ハブ壁と前記第２シュラウド壁の一方から当該内径側ベーンが存する位置での前記内径側径方向流路の高さの１５％以上２５％以下の高さまでの範囲が均等であり、残りの範囲が非均等となるように構成されている、請求項１に記載の遠心式ターボ機械。
【請求項３】
羽根車と、
前記羽根車への軸方向流れに変換されるか、前記羽根車からの軸方向流れが変換される径方向流れ用の、ハブ壁とシュラウド壁との間の径方向流路に配置された複数の内径側ベーンと、を備え、
前記複数の内径側ベーンは、前記ハブ壁と前記シュラウド壁の一方から当該内径側ベーンが存する位置での前記径方向流路の高さの１５％以上２５％以下の高さまでの範囲が均等であり、残りの範囲が非均等となるように構成されている、遠心式ターボ機械。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、遠心式ターボ機械に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、遠心圧縮機、遠心ポンプ、ラジアルタービンなどの遠心式ターボ機械が知られている。遠心圧縮機および遠心ポンプは流体に仕事を与えて昇圧し、ラジアルタービンは高圧の流体から動力を回収する。
【０００３】
遠心式ターボ機械では、羽根車へのまたは羽根車からの径方向流れ用の外径側径方向流路に複数の外径側ベーンが配置されることが一般的である。また、羽根車への軸方向流れに変換されるか、羽根車からの軸方向流れが変換される径方向流れ用の内径側径方向流路に複数の内径側ベーンが配置されることもある。外径側ベーンは、例えば、遠心圧縮機および遠心ポンプではディフューザーベーンであり、ラジアルタービンではノズルベーンである。
【０００４】
外径側ベーンまたは内径側ベーンの上流および下流には、ベーンの存在によって流体が流れやすい部分とそうでない部分があるため、周方向に物理量の分布（低圧と高圧の縞模様）が形成される。羽根車は上記の周方向の物理量の分布の中を高速で回転するので、運転中に、回転数とベーン数の積の周波数の流体変動外力を受ける。流体変動外力の周波数が羽根車の固有振動数と一致すると、共振現象が起こる。
【０００５】
例えば、非特許文献１には、遠心圧縮機のディフューザーベーンをそれらの角度を異ならせることで非均等とすることが記載されている。このような構成では、共振現象を引き起こす流体変動外力を低減することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
下原（Shimohara）、外２名、「遠心圧縮機の翼振動に関する研究（Study on Blade Vibration of Centrifugal Compressor）」、国際ガスタービン学会、IGTC-2019-135、2019年11月17-22日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、非特許文献１の構造では、ターボ機械の性能が低下する。
【０００８】
そこで、本開示は、性能の低下を抑制しつつ共振現象を引き起こす流体変動外力を低減することができる遠心式ターボ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】
【０００９】
本開示は、第１の側面から、羽根車と、前記羽根車へのまたは前記羽根車からの径方向流れ用の、ハブ壁とシュラウド壁との間の径方向流路に配置された複数の外径側ベーンと、を備え、前記複数の外径側ベーンは、前記ハブ壁と前記シュラウド壁の一方から当該外径側ベーンが存する位置での前記径方向流路の高さの１５％以上２５％以下の高さまでの範囲が均等であり、残りの範囲が非均等となるように構成されている、遠心式ターボ機械を提供する。
【００１０】
本開示は、第２の側面から、羽根車と、前記羽根車への軸方向流れに変換されるか、前記羽根車からの軸方向流れが変換される径方向流れ用の、ハブ壁とシュラウド壁との間の径方向流路に配置された複数の内径側ベーンと、を備え、前記複数の内径側ベーンは、前記ハブ壁と前記シュラウド壁の一方から当該内径側ベーンが存する位置での前記径方向流路の高さの１５％以上２５％以下の高さまでの範囲が均等であり、残りの範囲が非均等となるように構成されている、遠心式ターボ機械を提供する。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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