[发明专利]叶轮、离心压缩机以及制冷循环装置

说明书

技术领域

本公开涉及叶轮、离心压缩机以及制冷循环装置。

背景技术

将使用于离心压缩机的旋转部件中的、通过主要在旋转切线方向上对吸入的流体进行加速来对流体施加动能的部件称为叶轮。叶轮通常具有近似于圆锥台的形状，以连结小径的顶面的中心与大径的底面的中心的直线为轴而旋转。如非专利文献1所记载那样，叶轮具有呈辐射状地配置的多个叶片(blade)。

叶片在其前缘对吸入到离心压缩机的流体以某角度进行碰撞。因该碰撞，在叶片的表面(负压面)与背面(正压面)之间产生速度差，对流体施加动能。

在叶片的从前缘到后缘为止的区间，因叶轮的旋转半径的增大，主要与旋转切线方向有关的流体的分速度增加。在叶轮具有最大外径的位置处分速度的增加为最大，可决定施加于流体的动能的总量。

另外，通过以随着从叶片的前缘朝向后缘行进而叶片间截面的截面面积减少的方式设计叶轮，能够防止沿着叶片的表面的方向上的流体的速度减速。

叶轮的内部(叶片间的流路)中的流体的速度即叶片的表面的流体的速度依赖于对于搭载有该叶轮的压缩机求得的压力比。例如，在应该压缩的流体为空气、压力比超过4的压缩机的情况下，在叶片的前缘从叶片观察到的流体的速度(相对速度)达到跨音速。在非专利文献1中，记载有以压力比8为目标的离心压缩机。在该情况下，叶片的前缘的相对速度为马赫数1.2左右的高跨音速。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2014/073377号

专利文献2：国际公开第2014/199498号

专利文献3：日本特开2011-117346号公报

专利文献4：美国专利申请公开第2008/0229742号说明书

非专利文献

非专利文献1：Colin Osborne et al.著，《AERODYNAMIC AND MECHANICAL DESIGN OF AN 8：1PRESSURE RATIO CENTRIFUGAL COMPRESSOR》，NASA CR-134782，1975年4月

发明内容

叶轮的叶片间的流路中的流体的流动非常复杂。在复杂的流场中产生速度慢且高强度的涡流(流动的涡度高的涡流)，所以会妨碍从叶片向流体高效地施加动能。另外，因涡流中的流体的摩擦而会产生损失。这成为压力比和绝热效率的下降的主要原因。

本公开以提供一种用于使叶片间的流路中的流体的速度的分布适当化而提高离心压缩机的效率的技术为目的。

即，本公开提供一种叶轮，其是离心压缩机用的叶轮，具备：

轮毂，其具有顶面、底面以及外周面；和

固定于所述轮毂、并呈辐射状地设置于所述轮毂的外周面上的多个叶片，

所述叶片具有位于所述轮毂的顶面侧的前缘部分和位于所述轮毂的底面侧的主体部分，

在所述叶片的与固定于所述轮毂侧相反的一侧，所述前缘部分的前端和所述主体部分的前端从所述轮毂的所述顶面侧朝向所述底面侧延伸，

在从与所述叶轮的旋转轴垂直的半径方向俯视所述叶片时，所述前缘部分的所述前端的轮廓为直线状，所述主体部分的所述前端的轮廓为曲线状。

根据本公开，能够使叶片间的流路中的流体的速度的分布适当化而提高离心压缩机的效率。

附图说明

图1是本公开的一实施方式的离心压缩机的剖视图。

图2是图1所示的离心压缩机的叶轮的子午面投影图。

图3A是叶轮的主叶片的概略性立体图。

图3B是叶轮的主叶片的局部放大侧视图。

图4是表示叶片角度βb与距前缘的距离的关系的图表。

图5是表示图1所示的离心压缩机的叶轮的轮毂比的图。

图6是使用了图1所示的离心压缩机的制冷循环装置的构成图。

图7是以往的叶轮的主叶片的局部放大侧视图。

具体实施方式

本发明人详细地分析了叶轮的内部(叶片间的流路)中的流体(例如，水蒸气)的流动。其结果，查明了下述情况：因大规模的涡流汇流和溃散，导致在叶轮的内部产生流动堵塞了的区域(流动非常慢的区域)。本发明人专心研究能够抑制大规模的涡流的汇流和溃散的叶片的形状，其结果，想出了本公开的叶轮。

本公开的第1技术方案的叶轮是一种离心压缩机用的叶轮，具备：

轮毂，其具有顶面、底面以及外周面；和

固定于所述轮毂、并呈辐射状地设置于所述轮毂的外周面上的多个叶片，