CN107849973B - 叶轮背面冷却结构以及增压器 - Google Patents

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Abstract

一种叶轮背面冷却结构，用于对增压器中的压缩机叶轮的背面进行冷却，具备：第一部件，该第一部件沿压缩机叶轮的周向延伸设置且经由间隙而与压缩机叶轮的背面相对；以及第二部件，该第二部件沿压缩机叶轮的周向延伸设置，与第一部件之间形成供对第一部件进行冷却的液体流动的冷却通路。

Description

叶轮背面冷却结构以及增压器
技术领域
本发明涉及一种叶轮背面冷却结构以及增压器。
背景技术
作为用于在内燃机得到较高的燃烧能量的辅助装置，增压器被广泛地使用。例如排气涡轮式增压器以如下的方式构成：利用内燃机的排气使涡轮转子旋转并利用该驱动力使压缩机叶轮旋转，从而将向内燃机供给的空气压缩。
另外，作为使增压器中的压缩机叶轮长寿命化的技术，已知将冷却空气吹到压缩机叶轮的背面而对压缩机叶轮的背面进行冷却的技术。在该方法中，由于利用从内燃机的扫气管(供气管)旁通的冷却空气，因此冷却空气温度存在限制，并且，由于将冷却空气直接吹到压缩机叶轮的背面，因此有使压缩机叶轮的轴向力增大的问题。
在专利文献1中，公开了用于解决该问题的增压器。在专利文献1的增压器中，在轴承外壳中的具有与压缩机叶轮相对的壁部的压缩机侧壳体设置有中空部分。并且，从设置于压缩机侧壳体的喷射孔朝向上述壁部而将润滑油喷射到中空部分，由此，上述壁部由润滑油冷却。因此，上述壁部与压缩机叶轮之间的高温空气被冷却，能够通过冷却了的空气来对压缩机叶轮进行冷却。
根据该结构，不将冷却空气吹到压缩机叶轮就能够对压缩机叶轮进行冷却，因此能够抑制压缩机叶轮的轴向力的增大。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第3606293号公报
在专利文献1所记载的增压器中，具有中空部分的压缩机侧壳体由一个部件构成，因此难以通过铸造以外的方法形成中空部分，容易在中空部分产生制造上的限制。因此，难以将用于高效地对压缩机叶轮的背面进行冷却的结构设置到上述中空部分，使压缩机叶轮长寿命化的效果容易被限制。
发明内容
本发明是鉴于上述那样以往的课题而完成的，其目的在于提供一种叶轮背面冷却结构以及具备该结构的增压器，能够高效地对压缩机叶轮的背面进行冷却并能够实现压缩机叶轮的长寿命化。
(1)本发明的至少一实施方式所涉及的叶轮背面冷却结构是用于对增压器中的压缩机叶轮的背面进行冷却的叶轮背面冷却结构，具备：第一部件，该第一部件隔着间隙而与所述压缩机叶轮的背面相对；以及第二部件，该第二部件与所述第一部件之间形成供液体状的冷却制冷剂流动的冷却通路。
根据上述(1)所述的叶轮背面冷却结构，第一部件通过流经冷却通路的液体而被冷却，压缩机叶轮的背面与第一部件的间隙的空气通过冷却了的第一部件而被冷却。因此，能够通过该间隙的冷却了的空气来对压缩机叶轮的背面进行冷却。
因此，不将冷却空气吹到压缩机叶轮的背面也能够对压缩机叶轮的背面进行冷却，因此能够抑制压缩机叶轮的轴向力的增大。
另外，通过第一部件以及第二部件这两个部件形成冷却通路，与在一个部件形成作为冷却通路的中空部分的以往结构(专利文献1)相比较，不容易对冷却通路产生制造上的限制。因此，变得容易在冷却通路设置翅片等的结构，以高效地对压缩机叶轮的背面进行冷却。因此，能够高效地对压缩机叶轮的背面进行冷却并实现压缩机叶轮的长寿命化。
(2)在几个实施方式中，在上述(1)所述的叶轮背面冷却结构中，所述第一部件具备至少一个翅片，该至少一个翅片面向所述冷却通路。
根据上述(2)所述的叶轮背面冷却结构，通过流经冷却通路的液体与第一部件的翅片的热交换，与压缩机叶轮的背面相对的第一部件被高效地冷却。因此，能够经由上述间隙的空气来高效地对压缩机叶轮的背面进行冷却。
(3)在几个实施方式中，在上述(1)所述的叶轮背面冷却结构中，所述第二部件具备至少一个翅片，该至少一个翅片面向所述冷却通路。
根据上述(3)所述的叶轮背面冷却结构，通过流经冷却通路的液体与第二部件的翅片的热交换，第二部件被高效地冷却。由此，与第二部件相邻的第一部件也能够高效地冷却，因此能够经由上述间隙的空气来高效地对压缩机叶轮的背面进行冷却。
(4)在几个实施方式中，在上述(3)所述的叶轮背面冷却结构中，所述第一部件在与所述压缩机叶轮相反的一侧的面具有槽部，所述第二部件具有盖部，该盖部覆盖所述槽部，所述冷却通路由所述槽部和所述盖部形成，所述至少一个翅片以朝向所述槽部突出的方式设置于所述盖部。
根据上述(4)所述的叶轮背面冷却结构，构成冷却通路的槽部和盖部中的盖部具有翅片，因此与在槽部的内侧设置翅片的情况相比，能够容易地进行翅片的制造。例如，通过焊接等将翅片与平板状的部件接合，从而能够容易地制造第二部件。
(5)在几个实施方式中，在上述(2)～(4)任一项所述的的叶轮背面冷却结构中，所述第一部件、所述第二部件、所述槽部以及所述至少一个翅片分别绕所述压缩机叶轮的旋转轴线形成为环状。
根据上述(5)所述的叶轮背面冷却结构，通过环状的翅片，设置有该翅片的上述部件遍及压缩机叶轮的周向上的较广范围而被高效地冷却。因此，能够高效地对压缩机叶轮的背面进行冷却。
(6)在上述(5)所述的叶轮背面冷却结构中，所述至少一个翅片具有沿所述压缩机叶轮的径向贯通的至少一个开口部。
根据上述(6)所述的叶轮背面冷却结构，流经冷却通路的液体能够经由开口部而从环状的翅片的内周侧向外周侧(或与此相反)移动，因此能够使液体均匀地被分配到环状的翅片的内周侧和外周侧这两方。因此，第一部件以及第二部件被高效地冷却，因此能够经由上述间隙的空气来高效地对压缩机叶轮的背面进行冷却。
(7)在几个实施方式中，在上述(6)所述的叶轮背面冷却结构中，所述至少一个翅片包含沿所述压缩机叶轮的径向排列的多个环状的翅片，所述多个环状的翅片分别具有沿所述压缩机叶轮的径向贯通的至少一个开口部，所述多个环状的翅片所具有的所述开口部分别沿着所述压缩机叶轮的径向配置成列状。
根据上述(7)所述的叶轮背面冷却结构，通过冷却通路的液体与多个翅片的热交换，设置有该翅片的部件(第一部件或第二部件)被高效地冷却。另外，即使在像这样设置多个翅片的情况下，也能够经由沿上述径向配置成列状的开口部而将流经冷却通路的液体均匀地分配到环状的翅片的内周侧和外周侧这两方。因此，第一部件以及第二部件被高效地冷却，因此能够经由上述间隙的空气来高效地对压缩机叶轮的背面进行冷却。
(8)在几个实施方式中，在上述(1)～(7)中任一项所述的叶轮背面冷却结构中，所述第一部件或所述第二部件包含供给开口，该供给开口用于对所述冷却通路供给所述冷却制冷剂，所述第一部件或所述第二部件包含排出开口，该排出开口用于从所述冷却通路排出所述冷却制冷剂，所述供给开口与所述压缩机叶轮的旋转轴线相比位于上方，所述排出开口与所述压缩机叶轮的旋转轴线相比位于上方，并且相对于包含所述压缩机叶轮的旋转轴线的铅垂面位于与所述供给开口相反的一侧。
根据上述(8)所述的叶轮背面冷却结构，冷却通路的液体积存到排出开口的高度位置(压缩机叶轮的旋转轴线的上方)为止才开始被从排出开口排出。另外，被从供给开口供给的液体基本上沿着周向而向一方向(从供给开口经由冷却通路的底部而朝向排出开口的方向)流动，因此如果是上述结构，则难以在冷却通路内产生液体的滞留区域。
因此，在增压器的运转时，到冷却通路中的至少排出开口的高度位置为止，液体为积存的状态，且能够使液体从供给开口向排出开口遍及周向上的较广的范围而平滑地流动。由此，第一部件以及第二部件被高效地冷却，因此能够高效地对压缩机叶轮的背面进行冷却。
(9)在几个实施方式中，在上述(8)所述的叶轮背面冷却结构中，所述第一部件或所述第二部件具有分隔部，该分隔部在所述压缩机叶轮的周向上的与所述供给开口相比更靠近所述冷却通路的顶部侧并且与所述排出开口相比更靠近所述顶部侧的位置，以分隔所述冷却通路的方式沿着所述压缩机叶轮的径向延伸。
根据上述(9)所述的叶轮背面冷却结构，即使在液体积存到冷却通路的顶部的状态下，也能够通过分隔部来防止产生从供给开口经由顶部而朝向排出开口的流动，因此能够沿着周向将被从供给开口供给的液体的流动方向限制为一方向(从供给开口经由冷却通路的底部而朝向排出开口的方向)。
因此，在增压器的运转时，即使在液体积存到冷却通路的顶部的状态下，也能够使液体从供给开口向排出开口遍及周向上的较广的范围而平滑地流动。由此，第一部件以及第二部件被高效地冷却，因此能够介由上述间隙的空气而高效地对压缩机叶轮的背面进行冷却。
(10)在几个实施方式中，在上述(1)～(9)中任一项所述的叶轮背面冷却结构中，流经冷却通路的上述冷却制冷剂为油。
根据上述(10)所述的叶轮背面冷却结构，能够将用于在冷却通路流动的液体的供给系统与上述的轴承装置所使用的润滑油共通化。由此，能够以简单的结构来高效地对压缩机叶轮的背面进行冷却。
(11)本发明的至少一实施方式所涉及的增压器具备压缩机叶轮和如上述(1)～(10)中任一项所述的叶轮背面冷却结构。
根据上述(11)所述的增压器，因为具备上述(1)～(10)中任一项所述的叶轮背面冷却结构，因此能够高效地对压缩机叶轮的背面进行冷却并能够实现压缩机叶轮以及增压器的长寿命化。
发明效果
根据本发明的至少一实施方式，提供一种高效地对压缩机叶轮的背面进行冷却并能够实现压缩机叶轮的长寿命化的叶轮背面冷却结构以及具备该结构的增压器。
附图说明
图1是表示一实施方式所涉及的增压器100(100A)的整体结构的概略剖视图。
图2是增压器100(100A)中的压缩机叶轮8的背面附近的局部放大图。
图3是沿着压缩机叶轮8的旋转轴线O观察增压器100(100A)中的盖部件22的图。
图4是表示图3所示的盖部件22的AA剖面的一例的图。
图5是图3所示的盖部件22的B方向视图。
图6是表示盖部件22的变形例的图。
图7是表示盖部件22的变形例的图。
图8是表示盖部件22的变形例的图。
图9是其他实施方式所涉及的增压器100(100B)中的压缩机叶轮8的背面附近的局部放大图。
图10是其他实施方式所涉及的增压器100(100C)中的压缩机叶轮8的背面附近的局部放大图。
图11是其他实施方式所涉及的增压器100(100D)中的压缩机叶轮8的背面附近的局部放大图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的几个实施方式进行说明。但是，作为实施方式而记载的或附图所示的构成零件的尺寸、材质、形状及构成零件的相对配置等并不意味着将本发明的范围限制于此，只不过是说明例。
例如，“在某一方向上”、“沿着某一方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或者“同轴”等的表示相对或绝对的配置的表述不仅表示严格地进行那样的配置，也表示带有公差或者得到相同的功能的程度的角度、距离而相对位移的状态。
例如，“相同”、“相等”以及“均匀”等的表示事物相等的状态的表述不仅表示严格相等的状态，也表示存在公差或者存在能够得到相同功能的程度的差的状态。
例如，表示四边形、圆筒形等的形状的表述不仅表示几何学中严格意义上的四边形、圆筒形等形状，也表示在能够得到相同效果的范围内包含凹凸部、倒角部等的形状。
另一方面，表述为“具备”、“包括”、“含有”、“包含”或者“具有”一个构成要素的表述并不是排除其他构成要素的存在的排他性表述。
图1是表示一实施方式所涉及的增压器100(100A)的整体结构的概略剖视图。
增压器100是排气涡轮式增压器(涡轮增压器)。增压器100具备涡轮转子2、收容涡轮转子2的涡轮外壳4、经由轴6而与涡轮转子2连结的压缩机叶轮8、收容压缩机叶轮8的压缩机外壳10、对轴6进行支承的轴承装置12以及收容轴承装置12的轴承外壳14。
在以下的说明中，将轴6的旋转轴线O方向(涡轮转子2以及压缩机叶轮8的旋转轴线O方向)简称为“轴线方向”，将轴6的径向(涡轮转子2以及压缩机叶轮8的径向)简称为“径向”。
如图1所示，轴承装置12包含径向轴承12a、12b及推力轴承12c。另外，在轴承外壳14的内部形成有润滑油供给路16，该润滑油供给路16用于对径向轴承12a、12b及推力轴承12c供给润滑油。被从未图示的泵供给的润滑油从润滑油供给路16的入口16a流入润滑油供给路16，通过径向轴承12a、12b或推力轴承12c并被从润滑油供给路16的出口16b排出。径向轴承12a、12b分别由轴承外壳主体15的轴承台部15a、15b支承。
图2是图1中的压缩机叶轮8的背面附近的局部放大图。
如图1以及图2的至少一方所示，轴承外壳14包含轴承外壳主体15、油迷宫件23、内侧支撑件17(轴承支撑件)、外侧支撑件18以及盖部件22。在图1以及图2所示的方式中，外侧支撑件18(第一部件)以及盖部件22(第二部件)构成用于对压缩机叶轮8的背面8a进行冷却的叶轮背面冷却结构70(70A)。
轴承外壳主体15在轴线方向上的一端侧通过螺栓50a而与压缩机外壳10紧固连结，并在轴线方向上的另一端侧通过螺栓50b而与涡轮外壳4紧固连结。
油迷宫件23以包围固定于轴6的套筒30以及止推环31的一部分的方式绕轴6的旋转轴线O形成为环状，从而抑制上述润滑油泄漏到压缩机外壳10内的空气通路7侧。油迷宫件23经由间隙9而与压缩机叶轮8的背面8a相对地设置。
内侧支撑件17以嵌合于油迷宫件23的外周面的方式绕轴6的旋转轴线O形成为环状。内侧支撑件17经由间隙9而与压缩机叶轮8的背面8a相对地设置。内侧支撑件17通过螺栓50c而与轴承外壳主体15紧固连结。内侧支撑件17与推力轴承12c通过螺栓50d紧固连结，推力轴承12c由内侧支撑件17支承。
外侧支撑件18以嵌合于内侧支撑件17的外周面的方式绕轴6的旋转轴线O形成为环状。外侧支撑件18包含：背面相对部46，该背面相对部46经由间隙9而与压缩机叶轮8的背面8a相对；扩散器壁部44，该扩散器壁部44面向压缩机叶轮8的出口8b与压缩机外壳10的涡旋流路40之间的扩散器流路42；以及环状的槽部26，该环状的槽部26在外侧支撑件18的表面中的与压缩机叶轮8相反的一侧的面19(外侧支撑件18中的轴线方向上的与扩散器流路42相反的一侧的面)绕轴6的旋转轴线O延伸设置。另外，外侧支撑件18包含：外周侧壁部45，该外周侧壁部45相对于槽部26位于外周侧且绕轴6的旋转轴线O形成为环状；内周侧壁部47，该内周侧壁部47相对于槽部26位于内周侧且绕轴6的旋转轴线O形成为环状；以及突出部51，该突出部51从内周侧壁部47的与压缩机叶轮8相反的一侧的面49突出。外侧支撑件18在径向上设置于推力轴承12c的外侧，且在槽部26的径向上的外侧通过螺栓50e而与轴承外壳主体15紧固连结。此外，根据上述结构，外侧支撑件18与内侧支撑件17由分体部件构成，因此在增压器100的维护时，能够不将外侧支撑件18从轴承外壳主体15卸下，而仅将内侧支撑件17从轴承外壳主体15卸下。由此，由内侧支撑件17支承的推力轴承12c等的维护变得容易。
盖部件22以覆盖槽部26的方式绕轴6的旋转轴线O形成为环状。盖部件22具有盖部28，在该盖部28与外侧支撑件18的槽部26之间形成供上述润滑油流动的环状的冷却通路20。盖部件22通过销48而被固定于轴承外壳主体15。外侧支撑件18与轴承外壳主体15通过螺栓50e连接，由此，盖部件22在轴线方向上被外侧支撑件18和轴承外壳主体15夹持。在图示的例示方式中，冷却通路20在径向上设置于推力轴承12c以及螺栓50c的外侧，且冷却通路20在径向上遍及从压缩机叶轮8的出口8b(压缩机叶轮8的外周缘)的内侧的位置到该出口8b的外侧的位置而存在。
在该结构中，外侧支撑件18通过流经冷却通路20的润滑油而被冷却，压缩机叶轮8的背面8a与外侧支撑件18的间隙9的空气通过冷却了的外侧支撑件18而被冷却。因此，能够通过间隙9的被冷却了的空气来对压缩机叶轮8的背面8a进行冷却。
因此，即使不将冷却空气吹到压缩机叶轮8的背面8a，也能够对压缩机叶轮8的背面8a进行冷却，因此能够抑制压缩机叶轮8的轴向力的增大。
另外，通过外侧支撑件18以及盖部件22这两个部件形成冷却通路20，因此与在一个部件形成作为冷却通路的中空部分的以往结构(专利文献1)相比较，不容易对冷却通路20的形状等产生制造上的限制。因此，能够容易地在冷却通路20设置翅片等的结构以高效地对压缩机叶轮8的背面8a进行冷却。由此，能够高效地对压缩机叶轮8的背面8a进行冷却并能够实现压缩机叶轮8的长寿命化。
此外，在图2所示的方式中设置有O型圈60、62，该O型圈60、62夹持于外侧支撑件18与轴承外壳主体15之间，以使流经冷却通路20的润滑油不泄漏到压缩机外壳10内的空气通路7侧。在图示的方式中，O型圈60在径向上位于槽部26的外侧且位于螺栓50e的内侧，并且被设置在形成于外侧壁部45的外周面的密封槽。O型圈62在径向上位于槽部26的内侧且位于螺栓50c的外侧，并且设置在形成于突出部51的外周面的密封槽。另外，在图示的方式中，在油迷宫件23与内侧支撑件17之间以及内侧支撑件17与轴承外壳主体15之间设置有O型圈64、66，以使被供给到推力轴承12c的润滑油不泄漏到压缩机外壳10内的空气通路7侧。
另外，在图2所示的方式中，使用被供给到轴承装置12的润滑油作为流经冷却通路20的冷却制冷剂。在该情况下，能够沿用增压器100的轴承用的润滑油，而不需要重新准备冷却制冷剂。另外，仅进行增压器100的管辖范围内的改造(设计变更)即可，因此改造(设计变更)容易。因此在例如增压器100被设置于船的情况下，也可以不从船侧连接冷却制冷剂的配管等。
图3是沿着压缩机叶轮8的旋转轴线O观察图2所示的盖部件22的图。图4是图3所示的盖部件22的AA剖视图。图5是图3所示的盖部件22的B方向视图。
在一实施方式中，如图1以及图3～图5所示，盖部件22具有面向冷却通路20的多个翅片24。翅片24的每一个以沿着轴线方向朝向压缩机叶轮8侧突出的方式设置于盖部28。
根据该结构，通过流经冷却通路20的润滑油与盖部件22的热交换，盖部件22被高效地冷却。由此，与盖部件22相邻的外侧支撑件18也能够高效地冷却，因此，能够通过由外侧支撑件18冷却的间隙9的空气来对压缩机叶轮8的背面8a进行冷却。
另外，盖部件22具有翅片24，因此与在槽部26设置翅片24的情况相比能够容易地进行翅片24的制造。例如，能够通过焊接等将翅片24与平板状的环状部件25接合，从而容易地制造盖部件22。
在一实施方式中，例如图3所示，多个翅片24的每一个都为绕轴6的旋转轴线O形成的环状的翅片，多个翅片24沿径向排列。
由此，遍及压缩机叶轮8的周向上的较广的范围，盖部件22被高效地冷却，能够经由盖部件22而高效地对外侧支撑件18进行冷却。因此，能够通过由外侧支撑件18冷却的间隙9的空气来对压缩机叶轮8的背面8a进行冷却。
在一实施方式中，如图3～图5所示，多个环状的翅片24的每一个都具有沿压缩机叶轮8的径向贯通的多个开口部32。在图示的方式中，多个环状的翅片24所具有的开口部32的每一个沿着压缩机叶轮8的径向配置成列状。另外，在图示的方式中，对于绕旋转轴线O的角度位置，当将铅垂上方的角度位置作为0度时，多个环状的翅片24的每一个在90度、180度以及270度的角度位置具有开口部32。
根据该结构，流经冷却通路20的润滑油能够经由开口部32而从环状的翅片24的内周侧向外周侧(或与此相反)移动，因此能够使润滑油均匀地分配到环状的翅片24的内周侧和外周侧这两方。由此，外侧支撑件18以及盖部件22被高效地冷却，因此能够通过由外侧支撑件18冷却的间隙9的空气来对压缩机叶轮8的背面8a进行冷却。另外，多个开口部32沿径向配置成列状，因此能够提高使润滑油均匀地分配到环状的翅片24的内周侧与外周侧这两方的效果。
在一实施方式中，如图3所示，盖部件22包含用于将润滑油供给到冷却通路20的供给开口34和用于将润滑油从冷却通路20排出的排出开口36。另外，供给开口34与压缩机叶轮8的旋转轴线O相比位于上方，排出开口36与压缩机叶轮8的旋转轴线O相比位于上方，并且相对于包含压缩机叶轮8的旋转轴线O的铅垂面V位于与供给开口34相反的一侧。在图示的实施方式中，供给开口34以及排出开口36至少横跨多个翅片24(在图示的实施方式中为除了最外侧的翅片24以及最内侧的翅片24的四个翅片24)而开口。此外，这里的“上方”是指在增压器100被设置于船上的情况下船体不倾斜的状态下的“上方”。即，是指与增压器100的设置面正交的上下方向的“上方”。
在该结构中，冷却通路20的润滑油积存到排出开口36的高度位置(压缩机叶轮8的旋转轴线O的上方)为止而开始被从排出开口36排出。另外，被从供给开口34供给到冷却通路20的润滑油基本上沿着周向而向一方向(图3中的箭头d1所示的方向，即从供给开口34经由冷却通路20的底部20b而朝向排出开口36的方向)流动，因此如果是上述结构，则难以在冷却通路20内产生润滑油的滞留区域。
因此，在增压器100的运转时，在润滑油积存到冷却通路20中的至少排出开口36的高度位置为止的状态下，能够使润滑油如箭头d1所示那样从供给开口34向排出开口36遍及周向上的较广的范围而平滑地流动。由此，外侧支撑件18以及盖部件22被高效地冷却，因此能够高效地对压缩机叶轮8的背面8a进行冷却。
在一实施方式中，如图3所示，盖部件22具有分隔部38。分隔部38在压缩机叶轮8的周向上的与供给开口34相比更靠近冷却通路20的顶部20t侧并且与排出开口36相比更靠近顶部20t侧的位置，以分隔冷却通路20的方式沿着压缩机叶轮8的径向延伸。在图示的方式中，分隔部38设置于冷却通路20的顶部。
根据该结构，即使在润滑油积存到冷却通路的顶部20t的状态下，也能够通过分隔部38来防止产生图3中的箭头d2的流动(从供给开口34经由顶部20t而朝向排出开口36的流动)，因此，能够沿着周向将被从供给开口34供给的润滑油的流动方向限制为一方向(上述d1方向)。
因此，在增压器100的运转时，即使在润滑油积存到冷却通路的顶部20t的状态下，也能够使润滑油如箭头d1所示那样从供给开口34向排出开口36遍及周向上的较广的范围而平滑地流动。由此，外侧支撑件18以及盖部件22被高效地冷却，因此能够高效地对压缩机叶轮8的背面8a进行冷却。
本发明不限于上述的实施方式，也包含对上述的实施方式附加变形的方式、对这些方式进行适当组合的方式。
例如，在上述的方式中，作为流经冷却通路20的冷却制冷剂而例示了被供给到轴承装置12的润滑油，但不限于流经冷却通路20的润滑油，也可以是水等的其他液体状的冷却制冷剂。例如，作为冷却制冷剂，也可以利用对内燃机进行冷却的水套冷却水的一部分。
另外，在图3～图5所示的方式中，在盖部件22设置有供给开口34以及排出开口36，但也可以将供给开口34与排出开口36的一方或两方设置在与盖部件22一起形成冷却通路20的外侧支撑件18。
另外，在图3～图5所示的方式中，开口部32遍及从环状的翅片24的基端24p到顶端24t的全范围地开口，但本发明不限于该方式。在几个实施方式中，如图6～图8所示，开口部32也可以仅在从环状的翅片24的基端24p到顶端24t的范围中的一部分范围开口。即，如图6所示，也可以仅在环状的翅片24的顶端24t侧的一部分开口，如图7所示，也可以仅在环状的翅片24的基端24p侧的一部分开口，如图8所示，也可以仅在环状的翅片24的基端24p与顶端24t的中间部分开口。
例如，在上述的方式中，内侧支撑件17与外侧支撑件18分体地(由分体部件即分体零件)构成，在其他实施方式中，如图9所示，增压器100也可以具备代替这些部件而将这些部件一体化的(作为一个部件即一个零件而构成的)环状部件50。
在如图9所示的方式中，环状部件50嵌合于油迷宫件23的外周面。环状部件50包含：背面相对部46，该背面相对部46经由间隙9而与压缩机叶轮8的背面8a相对；扩散器壁部44，该扩散器壁部44面向压缩机叶轮8的出口8b与压缩机外壳10的涡旋流路40之间的扩散器流路42；以及环状的槽部26，该环状的槽部26在与压缩机叶轮8相反的一侧的面19绕轴6的旋转轴线O设置。在该情况下，增压器100具备与使用图3～图5来说明的盖部件22相同的结构。在图9所示的方式中，环状部件50(第一部件)以及盖部件22(第二部件)构成用于对压缩机叶轮8的背面8a进行冷却的叶轮背面冷却结构70(70B)。
在图9所示的方式中，环状部件50通过流经由环状部件50与盖部件22形成的冷却通路20的润滑油而被冷却，压缩机叶轮8的背面8a与环状部件50的间隙9的空气通过冷却了的环状部件50而被冷却。因此，能够通过间隙9的冷却了的空气来对压缩机叶轮8的背面8a进行冷却，并实现压缩机叶轮8的长寿命化。另外，在将内侧支撑件17以及外侧支撑件18一体化的环状部件50形成有冷却通路20，形成有冷却通路20的环状部件50在径向上的较广的范围(在图示的方式中，在径向上从推力轴承12c的外周缘12c1的内侧到压缩机叶轮8的出口8b的外侧(设置于扩散器流路42的扩散器翼52的外侧端52a的外侧)延伸，因此与图2所示的方式相比较，能够提高对压缩机叶轮8的背面8a进行冷却的效果。
此外，在图9所示的方式中，代替图2中的内侧支撑件17与外侧支撑件18而具备将这些部件一体化的环状部件50，因此润滑油从冷却通路20以及推力轴承12c向压缩机外壳10内的空气通路7侧泄漏的路径少。因此，能够减少用于防止润滑油的泄漏的O型圈(密封部件)的个数。
另外，在图2等所示的方式中，具备翅片24的盖部件22与轴承外壳主体15分体地(由分体部件即分体零件)构成，但在其他方式中，如图10所示，增压器100也可以具备将这些部件一体化的轴承外壳主体15。在图10所示的方式中，外侧支撑件18(第一部件)以及轴承外壳主体15(第二部件)构成用于对压缩机叶轮8的背面8a进行冷却的叶轮背面冷却结构70(70C)。
在该方式中，通过外侧支撑件18与轴承外壳主体15形成冷却通路20。根据该结构，与图2所示的方式相同，也能够对压缩机叶轮8的背面8a进行冷却，并实现压缩机叶轮8的长寿命化。
另外，在图2等所示的方式中，盖部件22具有翅片24，但在其他方式中，如图11所示，外侧支撑件18也可以具有翅片24。在图11所示的方式中，外侧支撑件18(第一部件)以及轴承外壳主体15(第二部件)构成用于对压缩机叶轮8的背面8a进行冷却的叶轮背面冷却结构70(70D)。在图11所示的方式中，多个翅片24从外侧支撑件18的槽部26的底面27(上述的面19的一部分)沿着轴线方向而向涡轮转子2侧(向从压缩机叶轮8远离的方向)突出设置。另外，通过外侧支撑件18与轴承外壳主体15形成冷却通路20。
在该方式中，与压缩机叶轮8的背面8a相对的外侧支撑件18具有翅片24，因此通过流经冷却通路20的润滑油与翅片24的热交换，与压缩机叶轮8的背面8a相对的外侧支撑件18被高效地冷却。因此，能够经由上述间隙9的空气而高效地对压缩机叶轮8的背面8a进行冷却。
另外，本发明不限于上述的排气涡轮式增压器(涡轮增压器)，也能够应用于通过经由带等从内燃机的输出轴获取的动力来对压缩机进行驱动的机械式的增压器(机械增压器)。
符号说明
2 涡轮转子
4 涡轮外壳
6 轴
8 压缩机叶轮
8a 背面
8b 出口
9 间隙
10 压缩机外壳
12 轴承装置
12a、12b 径向轴承
12c 推力轴承
12c1 外周缘
14 轴承外壳
15 轴承外壳主体
16 润滑油供给路
16a 入口
16b 出口
17 内侧支撑件
18 外侧支撑件
19 面
20 冷却通路
20b 底部
20t 顶部
22 盖部件
23 油迷宫件
24 翅片
24p 基端
24t 顶端
25 环状部件
26 槽部
27 底面
28 盖部
30 套筒
31 止推环
32 开口部
34 供给开口
36 排出开口
38 分隔部
40 涡旋流路
42 扩散器流路
44 扩散器壁部
46 背面相对部
48 销
50a、50b、50c、50d、50e 螺栓
52 扩散器翼
52a 外侧端
60、60、62、62、64、66 O型圈
100 增压器
O 旋转轴线
V 铅垂面
d1、d2 箭头

Claims (12)

1.一种叶轮背面冷却结构，具备第一部件，该第一部件隔着间隙而与压缩机叶轮的背面相对，并且该第一部件具备至少一个翅片，该至少一个翅片面向供液体状的冷却制冷剂流动的冷却通路，
该叶轮背面冷却结构的特征在于，
还具备第二部件，该第二部件与所述第一部件之间形成所述冷却通路，
所述第一部件在与所述压缩机叶轮相反的一侧的面具有槽部，
所述第一部件、所述第二部件、所述槽部以及所述至少一个翅片分别绕所述压缩机叶轮的旋转轴线形成为环状，
所述至少一个翅片具有沿所述压缩机叶轮的径向贯通的至少一个开口部，
所述至少一个翅片包含沿所述压缩机叶轮的径向排列的多个环状的翅片，
所述多个环状的翅片分别具有沿所述压缩机叶轮的径向贯通的至少一个开口部，
所述多个环状的翅片所具有的所述开口部分别沿着所述压缩机叶轮的径向配置成列状，
所述多个环状的翅片所具有的所述开口部分别沿着相对于包含所述压缩机叶轮的旋转轴线的铅垂面正交的方向配置成列状。
2.根据权利要求1所述的叶轮背面冷却结构，其特征在于，
所述第一部件或所述第二部件包含供给开口，该供给开口用于对所述冷却通路供给所述冷却制冷剂，
所述第一部件或所述第二部件包含排出开口，该排出开口用于从所述冷却通路排出所述冷却制冷剂，
所述供给开口与所述压缩机叶轮的旋转轴线相比位于上方，
所述排出开口与所述压缩机叶轮的旋转轴线相比位于上方，并且相对于包含所述压缩机叶轮的旋转轴线的铅垂面位于与所述供给开口相反的一侧。
3.根据权利要求2所述的叶轮背面冷却结构，其特征在于，
所述第一部件或所述第二部件具有分隔部，该分隔部在所述压缩机叶轮的周向上的与所述供给开口相比更靠近所述冷却通路的顶部侧并且与所述排出开口相比更靠近所述顶部侧的位置，以分隔所述冷却通路的方式沿着所述压缩机叶轮的径向延伸。
4.根据权利要求1所述的叶轮背面冷却结构，其特征在于，
所述冷却制冷剂为油。
5.一种叶轮背面冷却结构，具备第一部件，该第一部件隔着间隙而与压缩机叶轮的背面相对，并且该第一部件具备至少一个翅片，该至少一个翅片面向供液体状的冷却制冷剂流动的冷却通路，
该叶轮背面冷却结构的特征在于，
还具备第二部件，该第二部件与所述第一部件之间形成所述冷却通路，
所述第一部件在与所述压缩机叶轮相反的一侧的面具有槽部，
所述第一部件、所述第二部件、所述槽部以及所述至少一个翅片分别绕所述压缩机叶轮的旋转轴线形成为环状，
所述至少一个翅片具有沿所述压缩机叶轮的径向贯通的至少一个开口部，
所述至少一个翅片包含沿所述压缩机叶轮的径向排列的多个环状的翅片，
所述多个环状的翅片分别具有沿所述压缩机叶轮的径向贯通的至少一个开口部，
所述多个环状的翅片所具有的所述开口部分别沿着所述压缩机叶轮的径向配置成列状，
所述多个环状的翅片所具有的所述开口部分别沿着相对于包含所述压缩机叶轮的旋转轴线的铅垂面正交的方向配置成列状。
6.根据权利要求5所述的叶轮背面冷却结构，其特征在于，
所述第二部件具有盖部，该盖部覆盖所述槽部，
所述冷却通路由所述槽部和所述盖部形成，
所述至少一个翅片设置于所述盖部。
7.根据权利要求5所述的叶轮背面冷却结构，其特征在于，
所述第一部件或所述第二部件包含供给开口，该供给开口用于对所述冷却通路供给所述冷却制冷剂，
所述第一部件或所述第二部件包含排出开口，该排出开口用于从所述冷却通路排出所述冷却制冷剂，
所述供给开口与所述压缩机叶轮的旋转轴线相比位于上方，
所述排出开口与所述压缩机叶轮的旋转轴线相比位于上方，并且相对于包含所述压缩机叶轮的旋转轴线的铅垂面位于与所述供给开口相反的一侧。
8.根据权利要求7所述的叶轮背面冷却结构，其特征在于，
所述第一部件或所述第二部件具有分隔部，该分隔部在所述压缩机叶轮的周向上的与所述供给开口相比更靠近所述冷却通路的顶部侧并且与所述排出开口相比更靠近所述顶部侧的位置，以分隔所述冷却通路的方式沿着所述压缩机叶轮的径向延伸。
9.根据权利要求5所述的叶轮背面冷却结构，其特征在于，
所述冷却制冷剂为油。
10.根据权利要求5所述的叶轮背面冷却结构，其特征在于，
所述第一部件在与所述压缩机叶轮相反的一侧的面具有槽部，
所述第二部件具有：
平板状的盖部，该盖部覆盖所述槽部；以及
至少一个翅片，该至少一个翅片焊接于所述盖部且面向所述冷却通路，
所述冷却通路由所述槽部和所述盖部形成。
11.一种增压器，具备：
压缩机叶轮；
压缩机外壳，该压缩机外壳收容所述压缩机叶轮；
轴，该轴与所述压缩机叶轮连结；
轴承装置，该轴承装置对所述轴进行支承，并包括推力轴承；
轴承外壳，该轴承外壳收容所述轴承装置；
叶轮背面冷却结构，该叶轮背面冷却结构具备第一部件和第二部件，该第一部件隔着间隙而与所述压缩机叶轮的背面相对，并且该第一部件在与所述压缩机叶轮相反的一侧的面具有槽部，该第二部件与所述第一部件之间形成供液体状的冷却制冷剂流动的冷却通路，
该增压器的特征在于，
所述轴承外壳具备：
轴承外壳主体，该轴承外壳主体在轴线方向上的一端侧与所述压缩机外壳连结；以及
内侧支撑件，该内侧支撑件对所述推力轴承进行支承，通过第一螺栓与所述轴承外壳主体紧固连结，并且与所述第一部件分体地形成，
所述第一部件嵌合于所述内侧支撑件的外周面，所述第一部件在径向上设置于所述推力轴承的外侧，并且该第一部件在所述槽部的径向上的外侧通过第二螺栓而与所述轴承外壳主体紧固连结。
12.根据权利要求11所述的增压器，其特征在于，
所述第一部件具有所述槽部、外周侧壁部、内周侧壁部以及突出部，所述外周侧壁部相对于所述槽部位于外周侧且绕所述轴的旋转轴线形成为环状，所述内周侧壁部相对于所述槽部位于内周侧且绕所述轴的旋转轴线形成为环状，所述突出部从所述内周侧壁部的与所述压缩机叶轮相反的一侧的面突出，
所述叶轮背面冷却结构还具备：
第一密封部件，该第一密封部件在径向上位于所述槽部的内侧且位于所述第一螺栓的外侧，所述第一密封部件设置在所述突出部的外周面与所述轴承外壳主体之间；以及
第二密封部件，该第二密封部件在径向上位于所述槽部的外侧并且位于所述第二螺栓的内侧，所述第二密封部件设置在所述外侧壁部的外周面与所述轴承外壳主体之间。
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