CN108474390B - 离心压缩机及增压器 - Google Patents

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Abstract

离心压缩机(P)具备：外壳(10)，形成叶轮入口流路(11)、叶轮流路(12)、叶轮出口流路(13)及涡旋部(14)；及叶轮(3)，配设于所述叶轮流路(11)，所述外壳(10)具备：外壳主体(15)：及导热抑制部(16)，配设于至少从所述叶轮出口流路(13)及所述涡旋部(14)向叶轮入口流路(11)的导热路径，且抑制至少所述叶轮出口流路(13)及从所述涡旋部(14)向叶轮入口流路(11)的导热。

Description

离心压缩机及增压器
技术领域
本发明涉及一种离心压缩机及增压器。
背景技术
专利文献1中公开有如下技术，即，在增压器中，通过减少流经离心压缩机的进气通道的空气的流通阻力来改善喘振，并且抑制扼流的减少而扩大离心压缩机的工作范围。
更具体而言，该专利文献1为了减少流经进气通道的进气的流通阻力，而具备与旋转轴平行地对从进气口流入到进气通道的进气进行整流的平行流生成部。平行流生成部具备嵌合于上游侧壳体的内周壁的外筒部件及沿该外筒部件的内周壁在周向上以等间隔配置的多个导叶。
而且，专利文献1中公开有如下内容，即，从降低成本的观点考虑，将上述平行流生成机构由铝材或树脂来形成为一体。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利5622965号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
专利文献1中所记载的增压器的离心压缩机，因叶轮而空气升温、升压。此时，可能会导致因叶轮而升温的空气的热量经由压缩机外壳传递到进气。如此，若热量传递到进气，则进气温度上升而导致离心压缩机的压缩性能下降。
本发明的目的在于提供一种能够抑制进气温度的上升而提高压缩性能的离心压缩机及增压器。
用于解决技术课题的手段
根据本发明的第1方式，离心压缩机具备：外壳，形成叶轮入口流路、叶轮流路、叶轮出口流路及涡旋部；及叶轮，配设于所述叶轮流路，所述外壳具备：外壳主体；及导热抑制部，配设于至少从所述叶轮出口流路及所述涡旋部向叶轮入口流路的导热路径，且抑制至少从所述叶轮出口流路及所述涡旋部向叶轮入口流路的导热。
由此，通过导热抑制部能够抑制因叶轮而升温的空气流通的至少来自叶轮出口流路及涡旋部的热量经由叶轮出口流路及从涡旋部向叶轮入口流路的导热路径向叶轮入口流路的传递。其结果，能够抑制进气温度的上升而提高压缩性能。
根据本发明的第2方式，离心压缩机中，第1方式中的导热抑制部可以由导热系数小于外壳主体的材质形成。
由此，仅在导热路径的中途配置导热抑制部，便能够轻松地抑制至少从叶轮出口流路及涡旋部向叶轮入口流路的热量传递。
根据本发明的第3方式，离心压缩机中，第2方式中的导热抑制部可以由碳纤维增强塑料或玻璃纤维增强塑料形成。
由此，确保导热抑制部的强度，并且能够抑制至少从叶轮出口流路及涡旋部向叶轮入口流路的导热。
根据本发明的第4方式，离心压缩机中，第1方式中的导热抑制部可以由通过所述叶轮的接触而被切削的易切削材料构成，且形成覆盖所述叶轮的罩部。
由此，即使在叶轮与导热抑制部接触的情况下，也不会较大地损伤叶轮。因此，能够缩小叶轮与导热抑制部之间的间隙。而且，能够在与叶轮的叶片对置的位置上配置导热抑制部，因此能够更进一步抑制从叶轮流路向叶轮入口流路的导热。其结果，能够实现进一步提高压缩性能。
根据本发明的第5方式，离心压缩机中，第1至第3方式中的任一方式中的导热抑制部可以与从外部取入空气的进气管形成为一体。
由此，与将导热抑制部作为分体部件来形成的情况相比，还能够减少组件件数。
根据本发明的第6方式，增压器具备第1至第5方式中的任一方式的离心压缩机。
由此，不增加涡轮的转速，而能够使空气进一步升压。换言之，当欲获得与不具备导热抑制部的增压器相同的增压压力时，能够降低涡轮的转速。
因此，能够实现搭载增压器的整个系统的节能化。
发明效果
根据上述离心压缩机及增压器，能够抑制进气温度的上升而提高压缩性能。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式中的涡轮增压器的剖视图。
图2是本发明的第1实施方式中的压缩机的剖视图。
图3是本发明的第2实施方式中的相当于图2的剖视图。
图4是本发明的第3实施方式中的相当于图2的剖视图。
图5是本发明的第1实施方式的变形例中的相当于图2的剖视图。
具体实施方式
(第1实施方式)
接着，根据附图对本发明的第1实施方式中的离心压缩机及增压器进行说明。
图1是本发明的第1实施方式中的涡轮增压器的剖视图。
如图1所示，涡轮增压器(增压器)1A具备涡轮叶轮2、压缩机叶轮(叶轮)3、旋转轴4、轴颈轴承(轴承)5A、5B及壳体6。该涡轮增压器1A例如作为引擎的辅助设备以如旋转轴4沿水平方向延伸的姿势搭载于汽车等。在此，图1所示的单点划线表示旋转轴4的中心轴(轴线)C。
涡轮增压器1A中，设置于涡轮T内的涡轮叶轮2通过从未图示的引擎供给至涡轮T的排气气体流而以中心轴C为中心进行旋转。
旋转轴4及压缩机叶轮3伴随涡轮叶轮2的旋转而以中心轴C为中心进行旋转。
壳体6经由托架(未图示)、压缩机P及涡轮T等支承于车体等。壳体6在其内部具有容纳轴颈轴承5A、5B的轴承容纳部61A、61B。该壳体6在其一端侧具有开口部60a，在其另一端侧具有开口部60b。旋转轴4通过容纳于轴承容纳部61A、61B的轴颈轴承5A、5B而围绕中心轴C以旋转自如的方式支承。该旋转轴4的第1端部4a及第2端部4b穿过开口部60a、60b而向壳体6的外部突出。即，旋转轴4中，沿中心轴C的长度方向的一部分容纳于壳体6。
在中心轴C延伸的轴线方向上，涡轮叶轮2设置于壳体6的第1侧(图1中，右侧)，压缩机叶轮3设置于壳体6的第2侧(图1中，左侧)。更具体而言，涡轮叶轮2在旋转轴4的第1端部4a设置为一体，压缩机叶轮3通过对形成于旋转轴4的第2端部4b的螺纹部4n拧入螺母31而与其结合。涡轮叶轮2及压缩机叶轮3与旋转轴4一体地围绕中心轴C旋转。
压缩机P具备压缩机叶轮3及压缩机外壳10。
压缩机叶轮3为所谓的叶轮，通过旋转轴4旋转而对空气进行离心压缩。更具体而言，对在中心轴C延伸的方向上从第2侧流入的空气(进气)进行升压及升温并向形成于其径向外侧的扩散器(叶轮出口流路)13送出。
图2是本发明的第1实施方式中的压缩机的剖视图。
如图2所示，压缩机外壳10形成叶轮入口流路11、叶轮流路12、扩散器13及涡旋部14。压缩机外壳10由外壳主体15及导热抑制部16构成。
叶轮入口流路11例如形成于从空气净化箱等延伸的进气管(未图示)与叶轮流路12之间。该叶轮入口流路11具备随着接近压缩机叶轮3而流路截面积逐渐缩小的倾斜部17及配置于比该倾斜部17更靠近压缩机叶轮3的一侧且流路截面积不变的一般部18。
叶轮流路12由容纳压缩机叶轮3的空间构成。该叶轮流路12与压缩机叶轮3一同形成压缩空气流动的流路。即，叶轮流路12也可以说是容纳压缩机叶轮3的容纳室。在该叶轮流路12中，在压缩机叶轮3的叶片部19与压缩机外壳10之间形成有微小的间隙。即，在压缩机外壳10中，在与叶片部19对置的位置形成有沿叶片部19的外缘19g弯曲的曲面15a。由此叶轮流路12从接近叶轮入口流路11的一侧朝向涡轮T侧逐渐扩径，并且以该扩径的增加率逐渐增加的方式弯曲而形成。
扩散器13从叶轮流路12的最外周部12a朝向以中心轴C为中心的径向外侧而延伸。该扩散器13例如将通过压缩机叶轮3压缩的空气的动能转换为压能。该扩散器13连结叶轮入口流路11与涡旋部14。
涡旋部14将从扩散器13流入的空气的动能进一步转换为压能，并排出至压缩机外壳10的外部。经该涡旋部14被排出的空气供给至未图示的引擎的气缸等。该涡旋部14由图2所示的剖面形成，且在最靠涡轮T侧的端部14a与扩散器13连接。该涡旋部14在中心轴C延伸的方向上形成于与压缩机叶轮3重合的位置，且沿以中心轴C为中心的周向延伸。如此形成的涡旋部14的截面积朝向压缩机P的排出口(未图示)而逐渐扩大。
外壳主体15主要形成叶轮流路12、扩散器13及涡旋部14，并且一体形成叶轮流路12、扩散器13及涡旋部14。该外壳主体15由铝或铸铁等形成。外壳主体15在以中心轴C为中心的径向上，在涡旋部14的内侧具备叶轮流路12。在这些涡旋部14与叶轮流路12之间的中间部20形成有用于安装导热抑制部16的安装凹部21。在此，中间部20具有在中心轴C延伸的方向上配置于比压缩机叶轮3的叶片部19的前缘19a更靠第2侧(图2中，左侧)的位置的侧面20a。该中间部20的侧面20a设置有用于固定导热抑制部16的螺钉孔等。
而且，外壳主体15在以中心轴C为中心的径向上，在比中间部20更靠内侧形成有突出部22，该突出部22形成叶轮入口流路11的最靠第1侧(图2中，右侧)的一部分。该突出部22在中心轴C延伸的方向上，延伸至比叶片部19的前缘19a及中间部20的侧面20a更靠第2侧(图2中，左侧)。
安装凹部21容纳导热抑制部16的至少一部分。本实施方式中的安装凹部21成为其内部由导热抑制部16的主体部24填满。该安装凹部21配设于从叶轮流路12、扩散器13及涡旋部14向叶轮入口流路11的导热路径(图2中，以箭头来表示)的中途。
安装凹部21形成于以中心轴C为中心的周向的整周，且形成为朝向中心轴C延伸的方向上的第2侧开口的环状。该安装凹部21在中心轴C延伸的方向上延伸至比压缩机叶轮3的叶片部19的前缘19a更靠第1侧即涡轮T侧。本实施方式中的安装凹部21穿过形成该叶轮流路12的外壳主体15的内面12b附近，且其端部16a到达扩散器13的内面13a的最近。
导热抑制部16抑制从叶轮流路12、扩散器13及涡旋部14向叶轮入口流路11的导热。该导热抑制部16由导热系数小于压缩机外壳10的材质形成。作为导热系数小于压缩机外壳10的材质，例如能够使用碳纤维增强塑料(CFRP)及玻璃纤维增强塑料(GFRP)等树脂。该导热抑制部16例如优选使用不会因来自叶轮流路12、扩散器13及涡旋部14的热输入量而溶蚀的树脂。
该导热抑制部16具备主体部24及入口流路形成部25。
主体部24容纳于上述安装凹部21。该主体部24与安装凹部21相同地，形成为与中心轴C平行地延伸的环状。主体部24具备用于固定于压缩机外壳10的突起26，主体部24经由该突起26的贯穿孔(未图示)并通过螺钉等固定于压缩机外壳10。
入口流路形成部25形成上述叶轮入口流路11。该入口流路形成部25在中心轴C延伸的方向上以与主体部24连续的方式延伸。即，入口流路形成部25形成为具有上述的倾斜部17及一般部18的管状。在该入口流路形成部25中能够连接进气管(未图示)，从进气管流入的空气沿中心轴C流向压缩机叶轮3。
因此，根据上述第1实施方式，通过具备导热抑制部16，能够抑制分别来自因压缩机叶轮3而升温的空气流通的叶轮流路12、扩散器13及涡旋部14的热量经由从叶轮流路12、扩散器13及涡旋部14向叶轮入口流路11的导热路径而向叶轮入口流路11的传递。
其结果，能够抑制进气温度的上升而提高压缩性能。
而且，根据第1实施方式，导热抑制部16由导热系数小于压缩机外壳10的外壳主体15的材质形成。因此，仅在导热路径的中途配置导热抑制部16，便能够抑制热量从叶轮流路12、扩散器13及涡旋部14向叶轮入口流路11的传递。
而且，当导热抑制部16由碳纤维增强塑料或玻璃纤维增强塑料形成时，能够确保导热抑制部16的强度，并且能够抑制从叶轮流路12、扩散器13及涡旋部14向叶轮入口流路11的导热，在这一方面上变得有利。
而且，导热抑制部16具备入口流路形成部25，因此对流经叶轮入口流路11的空气，能够进一步减少来自叶轮流路12、扩散器13及涡旋部14的热量的传递。
而且，涡轮增压器1A具有具备上述导热抑制部16的压缩机P，由此不增加涡轮T的转速，而能够比不具备导热抑制部16的涡轮增压器更使空气升压。并且，与不具备导热抑制部16的涡轮增压器相比，能够以更低的涡轮T的转速来获得相同的增压压力。
因此，能够实现搭载涡轮增压器1A的整个系统的节能化。
(第2实施方式)
接着，根据附图对本发明的第2实施方式进行说明。该第2实施方式与上述第1实施方式只有导热抑制部的结构不同。因此，对与第1实施方式相同部分标注相同符号来进行说明，并省略重复说明。
图3是本发明的第2实施方式中的相当于图2剖视图。
如图3所示，该第2实施方式中的涡轮增压器具备压缩机P。该压缩机P具备压缩机叶轮3及压缩机外壳10。
压缩机外壳10主要形成叶轮入口流路11、叶轮流路12、扩散器13及涡旋部14。该压缩机外壳10由外壳主体15及导热抑制部116构成。
外壳主体15主要形成上述扩散器13及涡旋部14。
导热抑制部116与第1实施方式的导热抑制部16相同地，抑制从叶轮流路12、扩散器13及涡旋部14向叶轮入口流路11的导热。该第2实施方式中的导热抑制部116连续形成形成叶轮入口流路11的压缩机外壳10的倾斜部17及一般部18以及叶轮流路12的内面12b。
该导热抑制部116由导热系数小于形成外壳主体15的材质的材质形成。而且，该导热抑制部116由易切削材料(换言之，可磨耗材料)形成。作为易切削材料，例如能够使用聚四氟乙烯(特氟龙(注册商标))等。该导热抑制部116与第1实施方式相同地，例如优选使用不会因来自叶轮流路12、扩散器13及涡旋部14的热输入量而溶蚀的树脂。
该导热抑制部116具备主体部124及入口流路形成部125。入口流路形成部125形成为与上述第1实施方式的入口流路形成部25相同的形状。
主体部124形成压缩机叶轮3的罩部(也称为护罩)。该主体部124相对于压缩机叶轮3的叶片部19经由比第1实施方式的叶片部19与外壳主体15的内面12b之间的间隙更小的微小的间隙而配置。在该主体部124形成有用于固定于压缩机外壳10的突起26，主体部124经由该突起26并通过螺钉等固定于压缩机外壳10。
因此，根据第2实施方式，通过导热抑制部116能够抑制来自因压缩机叶轮3而升温的空气流通的叶轮流路12、扩散器13及涡旋部14的热量经由从叶轮流路12、扩散器13及涡旋部14向叶轮入口流路11的导热路径分别向叶轮入口流路11的传递。
而且，导热抑制部116由易切削材料形成，因此即使在压缩机叶轮3的叶片部19与导热抑制部116接触的情况下，也不会较大地损伤压缩机叶轮3的叶片部19。因此，能够缩小压缩机叶轮3的叶片部19与导热抑制部116之间的间隙。而且，在与压缩机叶轮3的叶片部19对置的位置上能够配置导热抑制部116，因此能够更进一步抑制从叶轮流路12向叶轮入口流路11的导热。其结果，能够实现进一步提高压缩性能。
(第3实施方式)
接着，根据附图对本发明的第3实施方式进行说明。该第2实施方式与上述第1实施方式只有导热抑制部的结构不同。因此，对与第1实施方式相同部分标注相同符号来进行说明，并省略重复说明。
图4是本发明的第3实施方式中的相当于图2的剖视图。
如图4所示，该第3实施方式中的涡轮增压器的压缩机P具备压缩机叶轮3及压缩机外壳10。
压缩机外壳10主要形成叶轮入口流路11、叶轮流路12、扩散器13及涡旋部14。该压缩机外壳10由外壳主体15及导热抑制部216构成。
导热抑制部216一体具备主体部224、入口流路形成部225及进气管部27。主体部224及入口流路形成部225为与第1实施方式相同的结构。
进气管部27呈形成从外部取入空气的流路的管状。即，该第3实施方式的导热抑制部216一体具备从外部取入空气的进气管。
该导热抑制部216中，主体部224、入口流路形成部225及进气管部27由与第1实施方式相同的材质形成为一体。
因此，根据第3实施方式，除了上述第1实施方式的作用效果以外，与将导热抑制部及进气管作为分体部件来成型的情况相比，也能够减少组件件数。因此，能够减少组装工作量，例如能够缩短节拍时间。
(其他变形例)
本发明并不限定于上述各实施方式，在不脱离本发明宗旨的范围内，包含对上述各实施方式加以各种变更的方式。即，在实施方式中所举出的具体形状及结构等只不过是一例，能够适当进行变更。
例如，在上述各实施方式中，对作为增压器的离心压缩机以涡轮增压器的压缩机P为一例进行了说明。但是，增压器并不限于涡轮增压器，例如也可以是超级增压器等。而且，在各实施方式中，以增压器的离心压缩机为一例进行了说明，但并不限于增压器的离心压缩机。即，本发明也能够适用于增压器以外的离心压缩机中。
而且，在上述实施方式中，以开放型叶轮为一例进行了说明。但是，叶轮并不限于开放型，例如也可以是一体具备罩部的封闭型叶轮。
在上述第1实施方式中，对导热抑制部16具备主体部24及入口流路形成部25的情况进行了说明。但是，并不限于该结构。导热抑制部16也可以分体形成主体部24及入口流路形成部25。
而且，在上述各实施方式中，对入口流路形成部25具有倾斜部17及一般部18的情况进行了说明，但并不限于具有倾斜部17及一般部18的方式。例如也可以入口流路形成部25不具备倾斜部17。
图5是本发明的第1实施方式的变形例中的相当于图2的剖视图。
本发明的导热抑制部也可以以如下方式构成，即，配设于从扩散器13及涡旋部14向叶轮入口流路11的导热路径(图5中，以虚线来表示)，而能够抑制由该导热路径而引起的导热。
例如，如图5的变形例所示，导热抑制部316也可以设成仅由主体部324形成，且外壳主体15具备形成叶轮入口流路11的入口流路形成部325。
在该情况下，安装导热抑制部(主体部)316的安装凹部121可以以如下方式形成，即，在涡旋部14与叶轮流路12之间的中间部20，从第2侧(图5中，左侧)沿中心轴C延伸至比叶片部19的前缘19a更靠涡轮T侧(第1侧，图5中，右侧)。
在该图5所示的变形例中，例示了导热抑制部316及安装凹部121在以中心轴C为中心的径向上配置于入口流路形成部325与涡旋部14之间的位置上的情况，但并不限于该配置。
产业上的可利用性
本发明能够适用于离心压缩机及增压器中。根据本发明，能够抑制进气温度的上升而提高压缩性能。
符号说明
1A-涡轮增压器，2-涡轮叶轮，3-压缩机叶轮(叶轮)，4-旋转轴，4a-第1端部，4b-第2端部，4n-螺纹部，5A-轴颈轴承，5B-轴颈轴承，6-壳体，10-压缩机外壳(外壳)，11-叶轮入口流路(叶轮入口流路)，12-叶轮流路(叶轮流路)，12a-最外周部，12b-内面，13-扩散器(叶轮出口流路)，13a-内面，14-涡旋部，14a-端部，15-外壳主体，16、116-导热抑制部，6a-端部，17-倾斜部，18-一般部，19-叶片部，19a-前缘，19g-外缘，20-中间部，20a-侧面，21b-端部，21、121-安装凹部，22-突出部，24、124、224-主体部，25、125、225、325-入口流路形成部，26-突起，27-进气管部，31-螺母，60a-开口部，60b-开口部，61A-轴承容纳部，61B-轴承容纳部，C-中心轴，P-压缩机，T-涡轮。

Claims (3)

1.一种离心压缩机，其具备：
外壳，形成叶轮入口流路、叶轮流路、叶轮出口流路及涡旋部；及
叶轮，配设于所述叶轮流路，
所述外壳具备：
外壳主体；及
导热抑制部，配设于至少从所述叶轮出口流路及所述涡旋部向叶轮入口流路的导热路径，且抑制至少从所述叶轮出口流路及所述涡旋部向叶轮入口流路的导热，
所述导热抑制部由导热系数小于所述外壳主体的材质形成，
所述导热抑制部由碳纤维增强塑料或玻璃纤维增强塑料形成，
所述导热抑制部具有主体部和入口流路形成部，
所述入口流路形成部形成所述叶轮入口流路，
所述叶轮入口流路具备随着接近所述叶轮而流路截面积逐渐缩小的倾斜部及配置于比该倾斜部更靠近所述叶轮的一侧且流路截面积不变的一般部；
所述主体部具备具有贯通孔的突起，经由该突起固定于所述外壳。
2.根据权利要求1所述的离心压缩机，其中，
所述导热抑制部与从外部取入空气的进气管形成为一体。
3.一种增压器，其具备权利要求1或2所述的离心压缩机。
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