軸流式圧縮機の可変静翼機構
【課題】部品コストが上昇することなく、しかも特段の製造工程やメンテナンスを必要とせずに、翼部に生じる圧力損失を低減する。
【解決手段】環状流路１０の外周面２ａおよび内周面３３ａに揺動可能に支持される翼軸３２ａ、３２ｂと、翼軸の軸心を揺動中心として環状流路内で角度を可変させる翼部３１と、を備える。翼部は、翼軸が一体化され、環状流路の外周面または内周面に対面配置されるとともに、翼軸よりも環状流路の上流側および下流側に延在する側面３１ｃ、３１ｄと、側面に連続するとともに、側面の厚さ方向に互いに表裏関係を維持して配置される圧力面３１ａおよび負圧面３１ｂと、を備える。圧力面における環状流路の外周面側および内周面側の側縁には、圧力面から隆起する隆起部４０が設けられる。
【解決手段】環状流路１０の外周面２ａおよび内周面３３ａに揺動可能に支持される翼軸３２ａ、３２ｂと、翼軸の軸心を揺動中心として環状流路内で角度を可変させる翼部３１と、を備える。翼部は、翼軸が一体化され、環状流路の外周面または内周面に対面配置されるとともに、翼軸よりも環状流路の上流側および下流側に延在する側面３１ｃ、３１ｄと、側面に連続するとともに、側面の厚さ方向に互いに表裏関係を維持して配置される圧力面３１ａおよび負圧面３１ｂと、を備える。圧力面における環状流路の外周面側および内周面側の側縁には、圧力面から隆起する隆起部４０が設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジェットエンジンなどの軸流式圧縮機に関し、特には、エンジンの回転速度などに応じて翼部の角度を可変することができる軸流式圧縮機の可変静翼機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軸流式圧縮機の静翼列に揺動機構が設けられ、エンジンの回転速度や出力などに応じて、静翼列を構成する翼部の角度を可変させる可変静翼機構(VSV＝Variable Static Vane）が知られている。この可変静翼機構は、例えば、特許文献１に示されるように、翼部に一体化された翼軸がケーシングに揺動自在に支持されている。また、この翼軸にはピニオンが設けられており、このピニオンに噛合するラックを有するアクチュエータリングが、周方向に回動可能に設けられている。そして、アクチュエータリングを周方向に回動させると、翼軸が軸周り方向に揺動し、これによって翼部の角度が可変することとなる。
【０００３】
なお、上記の可変静翼機構においては、ケーシングやロータに対して翼部を揺動させる関係上、ケーシング側に位置する環状流路の外周面やロータ側に位置する環状流路の内周面との間にクリアランスが形成される。そのため、環状流路に吸入された空気が、上記のクリアランスを介して、相対的に高圧となる翼部の圧力面側から、相対的に低圧となる翼部の負圧面側へと漏れてしまい圧力損失が生じる。
【０００４】
そこで、特許文献２に示される可変静翼機構においては、静翼列を構成する翼部と、環状流路の外周面や内周面との間に形成されるクリアランスに可撓性のシール部材を設け、上記の圧力損失を低減するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−００１８２１号公報
【特許文献２】特開２０００−３４５９９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のシール部材は、激しい温度変化に耐えうる耐温度変化性や、翼部の揺動に耐えうる耐摩耗性が要求されるため、こうした耐温度変化性や耐摩耗性を備えるシール部材を設けることとなると、部品コストが上昇してしまう。また、シール部材を設けることとなれば、その分、製造工程が煩雑になるとともに、シール部材が劣化した場合にはメンテナンスを行わなければならない。
【０００７】
本発明は、部品コストが上昇することなく、しかも特段の製造工程やメンテナンスを必要とせずに、翼部に生じる圧力損失を低減することができる軸流式圧縮機の可変静翼機構を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の軸流式圧縮機の可変静翼機構は、環状流路の外周面および内周面のいずれか一方または双方に揺動可能に支持される翼軸と、翼軸の軸心を揺動中心として環状流路内に吸入された吸入空気の流れ方向に対して角度を可変させる翼部と、を備えた軸流式圧縮機の可変静翼機構であって、翼部は、翼軸が一体化され、環状流路の外周面または内周面に対面配置されるとともに、翼軸よりも環状流路の上流側および下流側に延在する側面と、側面に連続するとともに、側面の厚さ方向に互いに表裏関係を維持して配置される圧力面、および当該圧力面よりも環状流路内に吸入された吸入空気の流れによって低圧となる負圧面と、を備え、圧力面における環状流路の外周面側および内周面側の側縁のいずれか一方または双方には、当該圧力面から隆起する隆起部が設けられたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の軸流式圧縮機の可変静翼機構は、隆起部が、翼軸よりも環状流路の上流側において圧力面からの隆起を開始していることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の軸流式圧縮機の可変静翼機構は、隆起部が、環状流路の上流側に位置する圧力面の端部から隆起を開始していることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の軸流式圧縮機の可変静翼機構は、翼軸の軸心方向における一つの隆起部の幅が、翼軸の軸心方向における圧力面の幅の４０％以内であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の軸流式圧縮機の可変静翼機構は、翼軸の軸心方向における一つの隆起部の幅が、翼軸の軸心方向における圧力面の幅の１０〜３０％であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、部品コストが上昇することなく、しかも特段の製造工程やメンテナンスを必要とせずに、翼部に生じる圧力損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ジェットエンジンの概略断面図である。
【図２】圧縮機の部分概略図である。
【図３】静翼列を構成する翼部の拡大斜視図である。
【図４】静翼列を構成する翼部の概念図であり、（ａ）は翼部の側面を示す概念図であり、（ｂ）は翼部の圧力面を示す図である。
【図５】隆起部の形状を説明する図である。
【図６】本実施形態の翼部の翼面マッハ数と、通常の翼部の翼面マッハ数との比較試験データを示す図である。
【図７】本実施形態の翼部の圧力損失係数と、通常の翼部の圧力損失係数との比較試験データを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１６】
図１は、ジェットエンジンの概略断面図である。この図に示すように、ジェットエンジン１は、ケーシング２内に吸入された空気を圧縮する圧縮機３と、この圧縮機３によって圧縮された圧縮空気を燃焼する燃焼室４と、この燃焼室４の燃焼工程で生じる排気ジェットの噴出力を回転エネルギーに変換するタービン５と、を備えている。このタービン５によって変換された回転エネルギーは、シャフト６を介して圧縮機３のロータ７に伝達され、このロータ７の回転によって圧縮機３が作動することとなる。
【００１７】
この圧縮機３は、ケーシング２とロータ７との間隔に形成される環状流路１０を備えている。ケーシング２とロータ７との対向間隔は、空気が吸入される環状流路１０の上流側から、燃焼室４に接続される下流側に向けて徐々に小さくなるように形成されており、したがって、環状流路１０は上流側から下流側に向けて徐々に狭くなる構成となっている。これにより、圧縮機３に吸入された空気は、環状流路１０の上流側から下流側に導かれるにつれて徐々に昇圧することとなる。
【００１８】
図２は、圧縮機３の部分概略図である。この図に示すように、圧縮機３の環状流路１０は、ケーシング２の内壁面２ａと、ロータ７の周面７ａとによって区画形成されており、その上流側から下流側に向かって、複数の動翼列２０と複数の静翼列３０とが交互に配置されている。
【００１９】
各動翼列２０は、ロータ７の周面７ａから環状流路１０に突出する複数の翼部２１（図２においては１枚のみ表示）を備えており、これら複数の翼部２１が環状流路１０の周方向（ロータ７の回転方向）に対して等間隔に配列されている。そして、各翼部２１は、ロータ７と一体回転することによって、吸入空気を環状流路１０の上流側から下流側に導くことができる形状となっている。
【００２０】
また、各静翼列３０は、ケーシング２の内壁面２ａから環状流路１０に突出する複数の翼部３１（図２においては１枚のみ表示）を備えており、これら複数の翼部３１が環状流路１０の周方向に対して等間隔に配列されている。また、各静翼列３０は、ケーシング２に揺動可能に支持される翼軸３２を、翼部３１と同数備えており、各翼部３１は、それぞれ翼軸３２に一体化されて環状流路１０内に保持されている。この翼軸３２には、ケーシング２の外方に設けられたピニオンと、このピニオンに噛合するラックとを有する不図示の揺動機構によって軸周り方向に揺動するものであり、この翼軸３２の揺動にともなって翼部３１が環状流路１０内で角度を可変することとなる。
【００２１】
なお、環状流路１０の径方向（図中上下方向）の幅は、下流側よりも上流側の方が大きくなる。したがって、静翼列３０の翼部３１の幅（図中上下方向の長さ）も、環状流路１０の上流側においては下流側よりも大きくなっている。そのため、環状流路１０の上流側に位置する静翼列３０においては、翼部３１にガタつきが生じないように、ケーシング２側とロータ７側との双方で翼軸３２が支持されている。
【００２２】
具体的には、環状流路１０の上流側においては、各動翼列２０の間に環状の内側ケーシング３３（シュラウド）が、ケーシング２と同様、固定的に設けられており、この内側ケーシング３３で翼軸３２を揺動可能に支持するようにしている。これにより、環状流路１０の上流側に位置する静翼列３０においては、翼部３１が翼軸３２によって両持ちで支持されることとなる。以下に、静翼列３０の構成について詳細に説明する。
【００２３】
図３は、静翼列３０を構成する翼部３１の拡大斜視図、図４は、翼部３１の概念図であり、図４（ａ）は翼部３１の側面を示し、図４（ｂ）は翼部３１の圧力面を示している。これらの図に示すように、翼部３１は、弧状に湾曲するとともに互いに表裏関係を維持する圧力面３１ａおよび負圧面３１ｂと、これら圧力面３１ａおよび負圧面３１ｂの側縁から９０度に屈曲して連続する側面３１ｃ、３１ｄと、を備えている。圧力面３１ａと負圧面３１ｂとは、圧力面３１ａが負圧面３１ｂよりも相対的に高圧となるような形状を有している。
【００２４】
側面３１ｃは、環状流路１０内でケーシング２の内壁面２ａに対面配置されるとともに、側面３１ｄは、環状流路１０内で内側ケーシング３３の外壁面３３ａに対面配置される。そして、側面３１ｃには、ケーシング２に揺動可能に支持される翼軸３２ａが一体化され、側面３１ｄには、内側ケーシング３３に揺動可能に支持される翼軸３２ｂが一体化されている。このとき、両側面３１ｃ、３１ｄは、翼軸３２ａ、３２ｂに対して、環状流路１０の上流側および下流側に延在する寸法関係を維持している。なお、翼軸３２と翼部３１とはそれぞれ別体で構成してもよいし、一体成形してもよい。いずれにしても、本実施形態において、翼軸３２と翼部３１とが一体化されるという構成には、翼軸３２の軸心を揺動中心として当該翼軸３２と翼部３１とが一体的に揺動するように、翼軸３２と翼部３１とが接触もしくは連続する関係にある構成を全て含むものである。
【００２５】
上記のようにして、翼軸３２ａが側面３１ｃに一体化され、翼軸３２ｂが側面３１ｄに一体化された状態では、翼部３１の圧力面３１ａおよび負圧面３１ｂが、環状流路１０内においてその周方向に臨んで位置している。
【００２６】
なお、以下では、翼部３１が環状流路１０内に保持されたとき、環状流路１０の上流側に位置する翼部３１の端部を前端部ＬＥとし、環状流路１０の下流側に位置する翼部３１の端部を後端部ＴＥとする。また、これら前端部ＬＥと後端部ＴＥとの距離を翼部３１の長さＬ１とし、圧力面３１ａと負圧面３１ｂとの距離を翼部３１の厚さＬ２とし、側面３１ｃ、３１ｄ間の距離を翼部３１の幅Ｌ３として説明する。
【００２７】
本実施形態においては、図４（ｂ）に示すように、側面３１ｃとケーシング２の内壁面２ａとの間、および、側面３１ｄと内側ケーシング３３の外壁面３３ａとの間に、クリアランスｘが形成される。このようにしてクリアランスｘが形成されると、環状流路１０内に吸入された吸入空気の流れにおいて、相対的に高圧となる圧力面３１ａから、相対的に低圧となる負圧面３１ｂへと漏れが生じるが、この漏れを低減すべく、本実施形態においては、翼部３１の圧力面３１ａに隆起部４０が設けられている。
【００２８】
この隆起部４０は、圧力面３１ａの幅方向両側縁、換言すれば、圧力面３１ａにおいて、側面３１ｃに連続する側縁と、側面３１ｄに連続する側縁とにそれぞれ設けられている。したがって、翼部３１においては、幅方向両端近傍の厚さＬ２ａが、幅方向中央近傍の厚さＬ２ｂよりも大きくなっている。なお、本実施形態においては、１つの隆起部４０における翼軸３２の軸心方向の幅Ｌ４を、圧力面３１ａの幅Ｌ３の３０％としている。ただし、この隆起部４０の幅Ｌ４と、圧力面３１ａの幅Ｌ３との関係は、幅Ｌ４を幅Ｌ３の１０〜３０％とすることが望ましいが、４０％以内であれば、圧力損失を低減するのに十分な効果を得ることができる。
【００２９】
また、隆起部４０は、圧力面３１ａの前端部ＬＥ側、すなわち翼軸３２よりも環状流路１０の上流側に設けられている。より詳細には、隆起部４０は、圧力面３１ａの前端部ＬＥから隆起を開始するとともに、翼軸３２の周面よりも環状流路１０の上流側において隆起を終了させている。つまり、隆起部４０は、圧力面３１ａの前端部ＬＥ側であって、かつ、翼部３１の幅方向両側縁に設けられることとなる。
【００３０】
図５は、隆起部４０の形状を詳細に説明する図である。上記したとおり、隆起部４０は、圧力面３１ａにおいて、側面３１ｃ近傍と側面３１ｄ近傍とに１つずつ設けられているが、ここでは、側面３１ｃ近傍に設けられた隆起部４０の形状について説明する。図５（ａ）に示すように、圧力面３１ａにおいて、側面３１ｃ側の端部をＬ＝０、側面３１ｄ側の端部をＬ＝１００とし、側面３１ｃ側の端部から側面３１ｄ側の端部までの距離をＬで示したとする。図５（ｂ）は、Ｌ＝０の場合の圧力面３１ａの断面を示し、図５（ｃ）は、Ｌ＝１０の場合の圧力面３１ａの断面を示し、図５（ｄ）は、Ｌ＝２０の場合の圧力面３１ａの断面を示し、図５（ｅ）は、Ｌ＝３０の場合の圧力面３１ａの断面を示している。
【００３１】
隆起部４０は、側面３１ｃ側の側縁においては、図５（ｂ）に示すように、前端部ＬＥから翼軸３２ａの周面までの範囲で隆起している。そして、図５（ｃ）および図５（ｅ）に示すように、側面３１ｃから翼部３１の幅方向中央側に向かうにつれて、隆起部４０の隆起高さ、すなわち、隆起部４０における翼部３１の厚さＬ２ａが徐々に小さくなるとともに、前端部ＬＥから後端部ＴＥ側に向けて広がる隆起部４０の隆起範囲も徐々に狭くなっている。そして、図５（ｅ）に示すように、Ｌ＝３０の位置においては、隆起部４０が完全に消滅することとなる。
【００３２】
このように、隆起部４０は、側面３１ｃからは翼部３１の幅方向中央側に向かうにつれて、徐々に隆起高さを小さくするとともに、前端部ＬＥから後端部ＴＥ側へ向かう方向の隆起範囲が徐々に狭くなっている。なお、ここでは側面３１ｃ側に設けられた隆起部４０について説明したが、側面３１ｄ側に設けられた隆起部４０においても、上記と同様に、側面３１ｄ側から翼部３１の幅方向中央側に向かうにつれて、徐々に隆起高さが小さくなり、徐々に隆起範囲が狭くなっている。
【００３３】
図６は、本実施形態の翼部３１の翼面マッハ数と、通常の翼部の翼面マッハ数との所定条件下における比較試験データを示す図である。ただし、図６（ａ）は、図４（ｂ）に示すように、環状流路１０の内周面（内側ケーシング３３の外壁面３３ａ）から外周面（ケーシング２の内壁面２ａ）までの距離を１００とした場合に、内周面からの距離＝５の位置における翼面マッハ数を示し、図６（ｂ）は、内周面からの距離＝１０の位置における翼面マッハ数を示している。
【００３４】
なお、比較試験対象である通常の翼部は、隆起部４０が設けられていない点のみ本実施形態の翼部３１と異なり、他の形状や材質などは全て同じである。また、図６（ａ）および図６（ｂ）において、実線は本実施形態の翼部３１の翼面マッハ数を、点線は通常の翼部の翼面マッハ数を示しており、図中ＰＳは圧力面側の翼面マッハ数、図中ＳＳは負圧面側の翼面マッハ数を示している。そして、前端部ＬＥから後端部ＴＥまでの距離（長さ）＝Ｌ１を１とした場合に、図中横軸に示す翼部３１の長さ方向における位置ごとの翼面マッハ数（縦軸）は次のとおりとなる。
【００３５】
すなわち、翼面マッハ数は、圧力面および負圧面ともに、前端部ＬＥ側から後端部ＴＥ側に向けて徐々に低下しているが、これによって、翼部を通過する過程で、吸入空気が減速および昇圧されることが示されている。ここで、通常の翼部の圧力面における翼面マッハ数は、前端部ＬＥにおいて急激に高くなった後、後端部ＴＥに向かうにつれて徐々に低くなるとともに、後端部ＴＥの近傍で再び上昇する。また、通常の翼部によれば、圧力面と負圧面との翼面マッハ数の差すなわち流速の差が、後端部ＴＥ側よりも前端部ＬＥ側の方が大きくなっており、図中一点鎖線で示す翼軸３２よりも前端部ＬＥ側において、圧力面と負圧面との間にｙ１の差が生じている。
【００３６】
これに対して、本実施形態の翼部３１においては、圧力面３１ａの幅方向両側縁に設けられた隆起部４０の影響により、翼面マッハ数が、翼軸３２よりも前端部ＬＥ側において通常の翼部３１よりも高くなっている。つまり、本実施形態の翼部３１においては、隆起部４０によって吸入空気が加速された結果、翼軸３２よりも前端部ＬＥ側において、圧力面３１ａと負圧面３１ｂとの間の翼面マッハ数の差＝ｙ２が、通常の翼部における翼面マッハ数の差＝ｙ１よりも小さくなっている。このように、翼部３１の前端部ＬＥ側において、圧力面３１ａと負圧面３１ｂとの流速差が小さくなれば、クリアランスｘを介して生じる圧力面３１ａから負圧面３１ｂへの漏れが低減され、よってクリアランスｘによって生じる圧力損失を低減することができる。
【００３７】
図７は、本実施形態の翼部３１の圧力損失係数と、通常の翼部の圧力損失係数との比較試験データを示す図である。この図において、横軸は圧力損失係数を示しており、縦軸は環状流路１０の内周面（内側ケーシング３３の外壁面３３ａ）からの距離を示している。ただし、ここでは、環状流路１０の径方向の幅の内側２０％の範囲を示しており、また、本実施形態においては、環状流路１０の内周面から２％の範囲が、環状流路１０の内周面（内側ケーシング３３の外壁面３３ａ）と、翼部の側面との間に形成されるクリアランスに相当する。また、図中実線は、本実施形態の翼部３１によって生じる圧力損失係数を示し、図中点線は、通常の翼部によって生じる圧力損失係数を示している。
【００３８】
この図からも明らかなように、本実施形態によれば、隆起部４０が設けられた範囲内、換言すれば、クリアランスｘの近傍において圧力損失を低減することができる。このように、圧力損失を低減するために、静翼列３０を構成する翼部３１に隆起部４０を設ければよいので、クリアランスシールなどの部品を設ける必要がなく、よって特段の製造工程やメンテナンスが必要となることもない。
【００３９】
なお、上記実施形態においては、翼部３１の翼軸３２ａが環状流路１０の外周面（ケーシング２の内壁面２ａ）に支持され、翼部３１の翼軸３２ｂが環状流路１０の内周面（内側ケーシング３３の外壁面３３ａ）に支持されるいわゆる両持ちの場合について説明した。しかしながら、例えば、図２において、環状流路１０のもっとも下流側に位置する静翼列３０のように、翼部３１が環状流路１０の外周面側においてのみ支持されることとしてもよいし、これとは逆に、環状流路１０の内周面側においてのみ支持されることとしてもよい。
【００４０】
このように、翼部３１が環状流路１０の外周面または内周面のいずれか一方に片持ちされる場合にも、当該翼部３１の側面３１ｃと環状流路１０との間、および、翼部３１の側面３１ｄと環状流路１０との間にはクリアランスｘが形成される。したがって、翼部３１を環状流路１０の外周面または内周面のいずれかに片持ちする場合であっても、当該翼部３１の圧力面３１ａに隆起部４０を設けることにより、上記実施形態と同様に、圧力損失を低減することができる。いずれにしても、隆起部４０は、翼軸３２が環状流路１０の外周面および内周面のいずれか一方または双方に搖動可能に支持される翼部３１に適用することができる。
【００４１】
また、上記実施形態においては、圧力面３１ａにおける環状流路１０の外周面側の側縁と内周面側の側縁との双方に隆起部４０が設けられることとしたが、隆起部４０は、環状流路１０の外周面側の側縁または内周面側の側縁のいずれか一方にのみ設けることとしてもよい。
【００４２】
また、上記実施形態においては、翼部３１の圧力面３１ａのうち、翼軸３２よりも環状流路１０の上流側（前端部ＬＥ側）に隆起部４０が設けられることとしたが、隆起部４０を設ける位置は上記実施形態に限られるものではない。例えば、隆起部４０は、翼軸３２よりも環状流路１０の下流側（後端部ＴＥ側）に設けることとしてもよいし、翼部３１の前端部ＬＥから後端部ＴＥまで連続させて設けることとしてもよい。
【００４３】
ただし、図６（ａ）および図６（ｂ）からも明らかなように、圧力面３１ａと負圧面３１ｂとの翼面マッハ数（流速）の差は、後端部ＴＥ側よりも前端部ＬＥ側の方が大きく、より詳細には、翼軸３２よりも前端部ＬＥ側において特に大きくなる。このように、圧力面３１ａと負圧面３１ｂとの間の翼面マッハ数（流速）の差が大きくなると、それに伴ってクリアランスｘからの漏れも大きくなる。したがって、隆起部４０は、少なくとも、翼軸３２よりも前端部ＬＥ側において、圧力面３１ａからの隆起を開始することが望ましい。
【００４４】
また、翼部３１の圧力面３１ａにおいて、前端部ＬＥと後端部ＴＥとの間のいずれの位置から隆起部４０が隆起を開始しても構わないが、前端部ＬＥから隆起部４０の隆起を開始させた方が、吸入空気の流れに乱れが生じにくくなり、圧力損失低減の効果をより一層高めることができる。
【００４５】
さらに、上記実施形態においては、翼部３１の側面３１ｃ、３１ｄ側の側縁から翼部３１の幅方向中央側に向かうにしたがって、隆起部４０の隆起高さ、および、隆起範囲を徐々に小さくすることとしたが、隆起部４０は、その隆起高さや隆起範囲を、翼部３１の幅方向位置とは無関係に一様に設けることとしてもよい。ただし、上記実施形態のように、隆起高さや隆起範囲を徐々に小さくした方が、吸入空気の流れに乱れが生じにくくなり、圧力損失低減の効果をより一層高めることができる。
【００４６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、ジェットエンジンなどの軸流式圧縮機に関し、特には、エンジンの回転速度などに応じて翼部の角度を可変することができる軸流式圧縮機に利用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１ ジェットエンジン
２ ケーシング
２ａ 内壁面
３ 圧縮機
７ ロータ
７ａ 周面
１０ 環状流路
３０ 静翼列
３１ 翼部
３１ａ 圧力面
３１ｂ 負圧面
３１ｃ、３１ｄ 側面
３２（３２ａ、３２ｂ） 翼軸
３３ 内側ケーシング
３３ａ 外壁面
４０ 隆起部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジェットエンジンなどの軸流式圧縮機に関し、特には、エンジンの回転速度などに応じて翼部の角度を可変することができる軸流式圧縮機の可変静翼機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軸流式圧縮機の静翼列に揺動機構が設けられ、エンジンの回転速度や出力などに応じて、静翼列を構成する翼部の角度を可変させる可変静翼機構(VSV＝Variable Static Vane）が知られている。この可変静翼機構は、例えば、特許文献１に示されるように、翼部に一体化された翼軸がケーシングに揺動自在に支持されている。また、この翼軸にはピニオンが設けられており、このピニオンに噛合するラックを有するアクチュエータリングが、周方向に回動可能に設けられている。そして、アクチュエータリングを周方向に回動させると、翼軸が軸周り方向に揺動し、これによって翼部の角度が可変することとなる。
【０００３】
なお、上記の可変静翼機構においては、ケーシングやロータに対して翼部を揺動させる関係上、ケーシング側に位置する環状流路の外周面やロータ側に位置する環状流路の内周面との間にクリアランスが形成される。そのため、環状流路に吸入された空気が、上記のクリアランスを介して、相対的に高圧となる翼部の圧力面側から、相対的に低圧となる翼部の負圧面側へと漏れてしまい圧力損失が生じる。
【０００４】
そこで、特許文献２に示される可変静翼機構においては、静翼列を構成する翼部と、環状流路の外周面や内周面との間に形成されるクリアランスに可撓性のシール部材を設け、上記の圧力損失を低減するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−００１８２１号公報
【特許文献２】特開２０００−３４５９９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のシール部材は、激しい温度変化に耐えうる耐温度変化性や、翼部の揺動に耐えうる耐摩耗性が要求されるため、こうした耐温度変化性や耐摩耗性を備えるシール部材を設けることとなると、部品コストが上昇してしまう。また、シール部材を設けることとなれば、その分、製造工程が煩雑になるとともに、シール部材が劣化した場合にはメンテナンスを行わなければならない。
【０００７】
本発明は、部品コストが上昇することなく、しかも特段の製造工程やメンテナンスを必要とせずに、翼部に生じる圧力損失を低減することができる軸流式圧縮機の可変静翼機構を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の軸流式圧縮機の可変静翼機構は、環状流路の外周面および内周面のいずれか一方または双方に揺動可能に支持される翼軸と、翼軸の軸心を揺動中心として環状流路内に吸入された吸入空気の流れ方向に対して角度を可変させる翼部と、を備えた軸流式圧縮機の可変静翼機構であって、翼部は、翼軸が一体化され、環状流路の外周面または内周面に対面配置されるとともに、翼軸よりも環状流路の上流側および下流側に延在する側面と、側面に連続するとともに、側面の厚さ方向に互いに表裏関係を維持して配置される圧力面、および当該圧力面よりも環状流路内に吸入された吸入空気の流れによって低圧となる負圧面と、を備え、圧力面における環状流路の外周面側および内周面側の側縁のいずれか一方または双方には、当該圧力面から隆起する隆起部が設けられたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の軸流式圧縮機の可変静翼機構は、隆起部が、翼軸よりも環状流路の上流側において圧力面からの隆起を開始していることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の軸流式圧縮機の可変静翼機構は、隆起部が、環状流路の上流側に位置する圧力面の端部から隆起を開始していることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の軸流式圧縮機の可変静翼機構は、翼軸の軸心方向における一つの隆起部の幅が、翼軸の軸心方向における圧力面の幅の４０％以内であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の軸流式圧縮機の可変静翼機構は、翼軸の軸心方向における一つの隆起部の幅が、翼軸の軸心方向における圧力面の幅の１０〜３０％であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、部品コストが上昇することなく、しかも特段の製造工程やメンテナンスを必要とせずに、翼部に生じる圧力損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ジェットエンジンの概略断面図である。
【図２】圧縮機の部分概略図である。
【図３】静翼列を構成する翼部の拡大斜視図である。
【図４】静翼列を構成する翼部の概念図であり、（ａ）は翼部の側面を示す概念図であり、（ｂ）は翼部の圧力面を示す図である。
【図５】隆起部の形状を説明する図である。
【図６】本実施形態の翼部の翼面マッハ数と、通常の翼部の翼面マッハ数との比較試験データを示す図である。
【図７】本実施形態の翼部の圧力損失係数と、通常の翼部の圧力損失係数との比較試験データを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１６】
図１は、ジェットエンジンの概略断面図である。この図に示すように、ジェットエンジン１は、ケーシング２内に吸入された空気を圧縮する圧縮機３と、この圧縮機３によって圧縮された圧縮空気を燃焼する燃焼室４と、この燃焼室４の燃焼工程で生じる排気ジェットの噴出力を回転エネルギーに変換するタービン５と、を備えている。このタービン５によって変換された回転エネルギーは、シャフト６を介して圧縮機３のロータ７に伝達され、このロータ７の回転によって圧縮機３が作動することとなる。
【００１７】
この圧縮機３は、ケーシング２とロータ７との間隔に形成される環状流路１０を備えている。ケーシング２とロータ７との対向間隔は、空気が吸入される環状流路１０の上流側から、燃焼室４に接続される下流側に向けて徐々に小さくなるように形成されており、したがって、環状流路１０は上流側から下流側に向けて徐々に狭くなる構成となっている。これにより、圧縮機３に吸入された空気は、環状流路１０の上流側から下流側に導かれるにつれて徐々に昇圧することとなる。
【００１８】
図２は、圧縮機３の部分概略図である。この図に示すように、圧縮機３の環状流路１０は、ケーシング２の内壁面２ａと、ロータ７の周面７ａとによって区画形成されており、その上流側から下流側に向かって、複数の動翼列２０と複数の静翼列３０とが交互に配置されている。
【００１９】
各動翼列２０は、ロータ７の周面７ａから環状流路１０に突出する複数の翼部２１（図２においては１枚のみ表示）を備えており、これら複数の翼部２１が環状流路１０の周方向（ロータ７の回転方向）に対して等間隔に配列されている。そして、各翼部２１は、ロータ７と一体回転することによって、吸入空気を環状流路１０の上流側から下流側に導くことができる形状となっている。
【００２０】
また、各静翼列３０は、ケーシング２の内壁面２ａから環状流路１０に突出する複数の翼部３１（図２においては１枚のみ表示）を備えており、これら複数の翼部３１が環状流路１０の周方向に対して等間隔に配列されている。また、各静翼列３０は、ケーシング２に揺動可能に支持される翼軸３２を、翼部３１と同数備えており、各翼部３１は、それぞれ翼軸３２に一体化されて環状流路１０内に保持されている。この翼軸３２には、ケーシング２の外方に設けられたピニオンと、このピニオンに噛合するラックとを有する不図示の揺動機構によって軸周り方向に揺動するものであり、この翼軸３２の揺動にともなって翼部３１が環状流路１０内で角度を可変することとなる。
【００２１】
なお、環状流路１０の径方向（図中上下方向）の幅は、下流側よりも上流側の方が大きくなる。したがって、静翼列３０の翼部３１の幅（図中上下方向の長さ）も、環状流路１０の上流側においては下流側よりも大きくなっている。そのため、環状流路１０の上流側に位置する静翼列３０においては、翼部３１にガタつきが生じないように、ケーシング２側とロータ７側との双方で翼軸３２が支持されている。
【００２２】
具体的には、環状流路１０の上流側においては、各動翼列２０の間に環状の内側ケーシング３３（シュラウド）が、ケーシング２と同様、固定的に設けられており、この内側ケーシング３３で翼軸３２を揺動可能に支持するようにしている。これにより、環状流路１０の上流側に位置する静翼列３０においては、翼部３１が翼軸３２によって両持ちで支持されることとなる。以下に、静翼列３０の構成について詳細に説明する。
【００２３】
図３は、静翼列３０を構成する翼部３１の拡大斜視図、図４は、翼部３１の概念図であり、図４（ａ）は翼部３１の側面を示し、図４（ｂ）は翼部３１の圧力面を示している。これらの図に示すように、翼部３１は、弧状に湾曲するとともに互いに表裏関係を維持する圧力面３１ａおよび負圧面３１ｂと、これら圧力面３１ａおよび負圧面３１ｂの側縁から９０度に屈曲して連続する側面３１ｃ、３１ｄと、を備えている。圧力面３１ａと負圧面３１ｂとは、圧力面３１ａが負圧面３１ｂよりも相対的に高圧となるような形状を有している。
【００２４】
側面３１ｃは、環状流路１０内でケーシング２の内壁面２ａに対面配置されるとともに、側面３１ｄは、環状流路１０内で内側ケーシング３３の外壁面３３ａに対面配置される。そして、側面３１ｃには、ケーシング２に揺動可能に支持される翼軸３２ａが一体化され、側面３１ｄには、内側ケーシング３３に揺動可能に支持される翼軸３２ｂが一体化されている。このとき、両側面３１ｃ、３１ｄは、翼軸３２ａ、３２ｂに対して、環状流路１０の上流側および下流側に延在する寸法関係を維持している。なお、翼軸３２と翼部３１とはそれぞれ別体で構成してもよいし、一体成形してもよい。いずれにしても、本実施形態において、翼軸３２と翼部３１とが一体化されるという構成には、翼軸３２の軸心を揺動中心として当該翼軸３２と翼部３１とが一体的に揺動するように、翼軸３２と翼部３１とが接触もしくは連続する関係にある構成を全て含むものである。
【００２５】
上記のようにして、翼軸３２ａが側面３１ｃに一体化され、翼軸３２ｂが側面３１ｄに一体化された状態では、翼部３１の圧力面３１ａおよび負圧面３１ｂが、環状流路１０内においてその周方向に臨んで位置している。
【００２６】
なお、以下では、翼部３１が環状流路１０内に保持されたとき、環状流路１０の上流側に位置する翼部３１の端部を前端部ＬＥとし、環状流路１０の下流側に位置する翼部３１の端部を後端部ＴＥとする。また、これら前端部ＬＥと後端部ＴＥとの距離を翼部３１の長さＬ１とし、圧力面３１ａと負圧面３１ｂとの距離を翼部３１の厚さＬ２とし、側面３１ｃ、３１ｄ間の距離を翼部３１の幅Ｌ３として説明する。
【００２７】
本実施形態においては、図４（ｂ）に示すように、側面３１ｃとケーシング２の内壁面２ａとの間、および、側面３１ｄと内側ケーシング３３の外壁面３３ａとの間に、クリアランスｘが形成される。このようにしてクリアランスｘが形成されると、環状流路１０内に吸入された吸入空気の流れにおいて、相対的に高圧となる圧力面３１ａから、相対的に低圧となる負圧面３１ｂへと漏れが生じるが、この漏れを低減すべく、本実施形態においては、翼部３１の圧力面３１ａに隆起部４０が設けられている。
【００２８】
この隆起部４０は、圧力面３１ａの幅方向両側縁、換言すれば、圧力面３１ａにおいて、側面３１ｃに連続する側縁と、側面３１ｄに連続する側縁とにそれぞれ設けられている。したがって、翼部３１においては、幅方向両端近傍の厚さＬ２ａが、幅方向中央近傍の厚さＬ２ｂよりも大きくなっている。なお、本実施形態においては、１つの隆起部４０における翼軸３２の軸心方向の幅Ｌ４を、圧力面３１ａの幅Ｌ３の３０％としている。ただし、この隆起部４０の幅Ｌ４と、圧力面３１ａの幅Ｌ３との関係は、幅Ｌ４を幅Ｌ３の１０〜３０％とすることが望ましいが、４０％以内であれば、圧力損失を低減するのに十分な効果を得ることができる。
【００２９】
また、隆起部４０は、圧力面３１ａの前端部ＬＥ側、すなわち翼軸３２よりも環状流路１０の上流側に設けられている。より詳細には、隆起部４０は、圧力面３１ａの前端部ＬＥから隆起を開始するとともに、翼軸３２の周面よりも環状流路１０の上流側において隆起を終了させている。つまり、隆起部４０は、圧力面３１ａの前端部ＬＥ側であって、かつ、翼部３１の幅方向両側縁に設けられることとなる。
【００３０】
図５は、隆起部４０の形状を詳細に説明する図である。上記したとおり、隆起部４０は、圧力面３１ａにおいて、側面３１ｃ近傍と側面３１ｄ近傍とに１つずつ設けられているが、ここでは、側面３１ｃ近傍に設けられた隆起部４０の形状について説明する。図５（ａ）に示すように、圧力面３１ａにおいて、側面３１ｃ側の端部をＬ＝０、側面３１ｄ側の端部をＬ＝１００とし、側面３１ｃ側の端部から側面３１ｄ側の端部までの距離をＬで示したとする。図５（ｂ）は、Ｌ＝０の場合の圧力面３１ａの断面を示し、図５（ｃ）は、Ｌ＝１０の場合の圧力面３１ａの断面を示し、図５（ｄ）は、Ｌ＝２０の場合の圧力面３１ａの断面を示し、図５（ｅ）は、Ｌ＝３０の場合の圧力面３１ａの断面を示している。
【００３１】
隆起部４０は、側面３１ｃ側の側縁においては、図５（ｂ）に示すように、前端部ＬＥから翼軸３２ａの周面までの範囲で隆起している。そして、図５（ｃ）および図５（ｅ）に示すように、側面３１ｃから翼部３１の幅方向中央側に向かうにつれて、隆起部４０の隆起高さ、すなわち、隆起部４０における翼部３１の厚さＬ２ａが徐々に小さくなるとともに、前端部ＬＥから後端部ＴＥ側に向けて広がる隆起部４０の隆起範囲も徐々に狭くなっている。そして、図５（ｅ）に示すように、Ｌ＝３０の位置においては、隆起部４０が完全に消滅することとなる。
【００３２】
このように、隆起部４０は、側面３１ｃからは翼部３１の幅方向中央側に向かうにつれて、徐々に隆起高さを小さくするとともに、前端部ＬＥから後端部ＴＥ側へ向かう方向の隆起範囲が徐々に狭くなっている。なお、ここでは側面３１ｃ側に設けられた隆起部４０について説明したが、側面３１ｄ側に設けられた隆起部４０においても、上記と同様に、側面３１ｄ側から翼部３１の幅方向中央側に向かうにつれて、徐々に隆起高さが小さくなり、徐々に隆起範囲が狭くなっている。
【００３３】
図６は、本実施形態の翼部３１の翼面マッハ数と、通常の翼部の翼面マッハ数との所定条件下における比較試験データを示す図である。ただし、図６（ａ）は、図４（ｂ）に示すように、環状流路１０の内周面（内側ケーシング３３の外壁面３３ａ）から外周面（ケーシング２の内壁面２ａ）までの距離を１００とした場合に、内周面からの距離＝５の位置における翼面マッハ数を示し、図６（ｂ）は、内周面からの距離＝１０の位置における翼面マッハ数を示している。
【００３４】
なお、比較試験対象である通常の翼部は、隆起部４０が設けられていない点のみ本実施形態の翼部３１と異なり、他の形状や材質などは全て同じである。また、図６（ａ）および図６（ｂ）において、実線は本実施形態の翼部３１の翼面マッハ数を、点線は通常の翼部の翼面マッハ数を示しており、図中ＰＳは圧力面側の翼面マッハ数、図中ＳＳは負圧面側の翼面マッハ数を示している。そして、前端部ＬＥから後端部ＴＥまでの距離（長さ）＝Ｌ１を１とした場合に、図中横軸に示す翼部３１の長さ方向における位置ごとの翼面マッハ数（縦軸）は次のとおりとなる。
【００３５】
すなわち、翼面マッハ数は、圧力面および負圧面ともに、前端部ＬＥ側から後端部ＴＥ側に向けて徐々に低下しているが、これによって、翼部を通過する過程で、吸入空気が減速および昇圧されることが示されている。ここで、通常の翼部の圧力面における翼面マッハ数は、前端部ＬＥにおいて急激に高くなった後、後端部ＴＥに向かうにつれて徐々に低くなるとともに、後端部ＴＥの近傍で再び上昇する。また、通常の翼部によれば、圧力面と負圧面との翼面マッハ数の差すなわち流速の差が、後端部ＴＥ側よりも前端部ＬＥ側の方が大きくなっており、図中一点鎖線で示す翼軸３２よりも前端部ＬＥ側において、圧力面と負圧面との間にｙ１の差が生じている。
【００３６】
これに対して、本実施形態の翼部３１においては、圧力面３１ａの幅方向両側縁に設けられた隆起部４０の影響により、翼面マッハ数が、翼軸３２よりも前端部ＬＥ側において通常の翼部３１よりも高くなっている。つまり、本実施形態の翼部３１においては、隆起部４０によって吸入空気が加速された結果、翼軸３２よりも前端部ＬＥ側において、圧力面３１ａと負圧面３１ｂとの間の翼面マッハ数の差＝ｙ２が、通常の翼部における翼面マッハ数の差＝ｙ１よりも小さくなっている。このように、翼部３１の前端部ＬＥ側において、圧力面３１ａと負圧面３１ｂとの流速差が小さくなれば、クリアランスｘを介して生じる圧力面３１ａから負圧面３１ｂへの漏れが低減され、よってクリアランスｘによって生じる圧力損失を低減することができる。
【００３７】
図７は、本実施形態の翼部３１の圧力損失係数と、通常の翼部の圧力損失係数との比較試験データを示す図である。この図において、横軸は圧力損失係数を示しており、縦軸は環状流路１０の内周面（内側ケーシング３３の外壁面３３ａ）からの距離を示している。ただし、ここでは、環状流路１０の径方向の幅の内側２０％の範囲を示しており、また、本実施形態においては、環状流路１０の内周面から２％の範囲が、環状流路１０の内周面（内側ケーシング３３の外壁面３３ａ）と、翼部の側面との間に形成されるクリアランスに相当する。また、図中実線は、本実施形態の翼部３１によって生じる圧力損失係数を示し、図中点線は、通常の翼部によって生じる圧力損失係数を示している。
【００３８】
この図からも明らかなように、本実施形態によれば、隆起部４０が設けられた範囲内、換言すれば、クリアランスｘの近傍において圧力損失を低減することができる。このように、圧力損失を低減するために、静翼列３０を構成する翼部３１に隆起部４０を設ければよいので、クリアランスシールなどの部品を設ける必要がなく、よって特段の製造工程やメンテナンスが必要となることもない。
【００３９】
なお、上記実施形態においては、翼部３１の翼軸３２ａが環状流路１０の外周面（ケーシング２の内壁面２ａ）に支持され、翼部３１の翼軸３２ｂが環状流路１０の内周面（内側ケーシング３３の外壁面３３ａ）に支持されるいわゆる両持ちの場合について説明した。しかしながら、例えば、図２において、環状流路１０のもっとも下流側に位置する静翼列３０のように、翼部３１が環状流路１０の外周面側においてのみ支持されることとしてもよいし、これとは逆に、環状流路１０の内周面側においてのみ支持されることとしてもよい。
【００４０】
このように、翼部３１が環状流路１０の外周面または内周面のいずれか一方に片持ちされる場合にも、当該翼部３１の側面３１ｃと環状流路１０との間、および、翼部３１の側面３１ｄと環状流路１０との間にはクリアランスｘが形成される。したがって、翼部３１を環状流路１０の外周面または内周面のいずれかに片持ちする場合であっても、当該翼部３１の圧力面３１ａに隆起部４０を設けることにより、上記実施形態と同様に、圧力損失を低減することができる。いずれにしても、隆起部４０は、翼軸３２が環状流路１０の外周面および内周面のいずれか一方または双方に搖動可能に支持される翼部３１に適用することができる。
【００４１】
また、上記実施形態においては、圧力面３１ａにおける環状流路１０の外周面側の側縁と内周面側の側縁との双方に隆起部４０が設けられることとしたが、隆起部４０は、環状流路１０の外周面側の側縁または内周面側の側縁のいずれか一方にのみ設けることとしてもよい。
【００４２】
また、上記実施形態においては、翼部３１の圧力面３１ａのうち、翼軸３２よりも環状流路１０の上流側（前端部ＬＥ側）に隆起部４０が設けられることとしたが、隆起部４０を設ける位置は上記実施形態に限られるものではない。例えば、隆起部４０は、翼軸３２よりも環状流路１０の下流側（後端部ＴＥ側）に設けることとしてもよいし、翼部３１の前端部ＬＥから後端部ＴＥまで連続させて設けることとしてもよい。
【００４３】
ただし、図６（ａ）および図６（ｂ）からも明らかなように、圧力面３１ａと負圧面３１ｂとの翼面マッハ数（流速）の差は、後端部ＴＥ側よりも前端部ＬＥ側の方が大きく、より詳細には、翼軸３２よりも前端部ＬＥ側において特に大きくなる。このように、圧力面３１ａと負圧面３１ｂとの間の翼面マッハ数（流速）の差が大きくなると、それに伴ってクリアランスｘからの漏れも大きくなる。したがって、隆起部４０は、少なくとも、翼軸３２よりも前端部ＬＥ側において、圧力面３１ａからの隆起を開始することが望ましい。
【００４４】
また、翼部３１の圧力面３１ａにおいて、前端部ＬＥと後端部ＴＥとの間のいずれの位置から隆起部４０が隆起を開始しても構わないが、前端部ＬＥから隆起部４０の隆起を開始させた方が、吸入空気の流れに乱れが生じにくくなり、圧力損失低減の効果をより一層高めることができる。
【００４５】
さらに、上記実施形態においては、翼部３１の側面３１ｃ、３１ｄ側の側縁から翼部３１の幅方向中央側に向かうにしたがって、隆起部４０の隆起高さ、および、隆起範囲を徐々に小さくすることとしたが、隆起部４０は、その隆起高さや隆起範囲を、翼部３１の幅方向位置とは無関係に一様に設けることとしてもよい。ただし、上記実施形態のように、隆起高さや隆起範囲を徐々に小さくした方が、吸入空気の流れに乱れが生じにくくなり、圧力損失低減の効果をより一層高めることができる。
【００４６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、ジェットエンジンなどの軸流式圧縮機に関し、特には、エンジンの回転速度などに応じて翼部の角度を可変することができる軸流式圧縮機に利用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１ ジェットエンジン
２ ケーシング
２ａ 内壁面
３ 圧縮機
７ ロータ
７ａ 周面
１０ 環状流路
３０ 静翼列
３１ 翼部
３１ａ 圧力面
３１ｂ 負圧面
３１ｃ、３１ｄ 側面
３２（３２ａ、３２ｂ） 翼軸
３３ 内側ケーシング
３３ａ 外壁面
４０ 隆起部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状流路の外周面および内周面のいずれか一方または双方に揺動可能に支持される翼軸と、
前記翼軸の軸心を揺動中心として前記環状流路内に吸入された吸入空気の流れ方向に対して角度を可変させる翼部と、を備えた軸流式圧縮機の可変静翼機構であって、
前記翼部は、
前記翼軸が一体化され、前記環状流路の外周面または内周面に対面配置されるとともに、前記翼軸よりも環状流路の上流側および下流側に延在する側面と、
前記側面に連続するとともに、前記側面の厚さ方向に互いに表裏関係を維持して配置される圧力面、および当該圧力面よりも前記環状流路内に吸入された吸入空気の流れによって低圧となる負圧面と、を備え、
前記圧力面における前記環状流路の外周面側および内周面側の側縁のいずれか一方または双方には、当該圧力面から隆起する隆起部が設けられたことを特徴とする軸流式圧縮機の可変静翼機構。
【請求項２】
前記隆起部は、前記翼軸よりも環状流路の上流側において圧力面からの隆起を開始していることを特徴とする請求項１記載の軸流式圧縮機の可変静翼機構。
【請求項３】
前記隆起部は、前記環状流路の上流側に位置する圧力面の端部から隆起を開始していることを特徴とする請求項２記載の軸流式圧縮機の可変静翼機構。
【請求項４】
前記翼軸の軸心方向における一つの隆起部の幅は、前記翼軸の軸心方向における前記圧力面の幅の４０％以内であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の軸流式圧縮機の可変静翼機構。
【請求項５】
前記翼軸の軸心方向における一つの前記隆起部の幅は、前記翼軸の軸心方向における前記圧力面の幅の１０〜３０％であることを特徴とする請求項４記載の軸流式圧縮機の可変静翼機構。
【請求項１】
環状流路の外周面および内周面のいずれか一方または双方に揺動可能に支持される翼軸と、
前記翼軸の軸心を揺動中心として前記環状流路内に吸入された吸入空気の流れ方向に対して角度を可変させる翼部と、を備えた軸流式圧縮機の可変静翼機構であって、
前記翼部は、
前記翼軸が一体化され、前記環状流路の外周面または内周面に対面配置されるとともに、前記翼軸よりも環状流路の上流側および下流側に延在する側面と、
前記側面に連続するとともに、前記側面の厚さ方向に互いに表裏関係を維持して配置される圧力面、および当該圧力面よりも前記環状流路内に吸入された吸入空気の流れによって低圧となる負圧面と、を備え、
前記圧力面における前記環状流路の外周面側および内周面側の側縁のいずれか一方または双方には、当該圧力面から隆起する隆起部が設けられたことを特徴とする軸流式圧縮機の可変静翼機構。
【請求項２】
前記隆起部は、前記翼軸よりも環状流路の上流側において圧力面からの隆起を開始していることを特徴とする請求項１記載の軸流式圧縮機の可変静翼機構。
【請求項３】
前記隆起部は、前記環状流路の上流側に位置する圧力面の端部から隆起を開始していることを特徴とする請求項２記載の軸流式圧縮機の可変静翼機構。
【請求項４】
前記翼軸の軸心方向における一つの隆起部の幅は、前記翼軸の軸心方向における前記圧力面の幅の４０％以内であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の軸流式圧縮機の可変静翼機構。
【請求項５】
前記翼軸の軸心方向における一つの前記隆起部の幅は、前記翼軸の軸心方向における前記圧力面の幅の１０〜３０％であることを特徴とする請求項４記載の軸流式圧縮機の可変静翼機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２３３４２４（Ｐ２０１２−２３３４２４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０１６８４（Ｐ２０１１−１０１６８４）
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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