CN115135884A - 涡旋壳体以及离心压缩机 - Google Patents

Abstract

一种涡旋壳体，具备涡旋部，该涡旋部形成离心压缩机的涡旋流路，涡旋部包括第一圆弧部、第二圆弧部和第三圆弧部，在将第二圆弧部的曲率半径定义为R2并将第三圆弧部的曲率半径定义为R3的情况下，涡旋部具有满足R2＞R3的关系的近圆形涡旋截面，第一圆弧部从离心压缩机的与扩散流路的轮毂侧流路面的连接位置(第一位置)向一方向侧(朝向第四位置的一侧)延伸，第二圆弧部形成于比第一圆弧部靠一方向侧处，包括从径向上的最外侧端(第二位置)至径向上的最内侧端(第四位置)之间的至少一部分的区域，第三圆弧部形成于比第二圆弧部靠一方向侧处，包括涡旋部的一方向侧的端位置(第五位置)。

Description

涡旋壳体以及离心压缩机

技术领域

本公开涉及涡旋壳体以及具备该涡旋壳体的离心压缩机。

背景技术

车辆用或船舶用的涡轮增压器的压缩机部等中使用的离心压缩机通过叶轮的旋转来向流体施加动能而向径向的外侧喷出流体，利用离心力来获得流体的压力上升。对于所述离心压缩机，在较宽的运转范围内要求高压力比和高效率化，实施了各种工夫。

一般，离心压缩机具备涡旋壳体，该涡旋壳体具有形成旋涡状的涡旋流路的涡旋部，涡旋流路的截面形状(涡旋截面)形成为遍及涡旋流路的整周的那种近圆形形状。作为现有的离心压缩机，已知具有涡旋截面，该涡旋截面包括具有第一曲率半径的第一圆弧部和具有与第一曲率半径不同的第二曲率半径的第二圆弧部。

在涡旋截面产生变形时，有可能导致涡旋流路中的压力损失的产生，因此使得涡旋截面接近真圆。作为使涡旋截面接近真圆的方法之一，可考虑通过第一圆弧部来形成涡旋截面的大部分，通过第二圆弧部来形成涡旋截面的剩余的部分。第二圆弧部将第一圆弧部的一端与扩散流路的叶端侧流路面相连。在该情况下，在第一圆弧部与第二圆弧部之间产生了极端的曲率变化，因此有可能导致涡旋流路中的压力损失的产生。

专利文献1：日本专利第6053993号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

并且，作为使涡旋截面接近真圆的方法之一，可考虑以涡旋截面整体为接近圆形的形状的方式使第一曲率半径与第二曲率半径的差为较小的值。在该情况下，能够使第一圆弧部与第二圆弧部之间的曲率的变化平缓，因此与上述的方法相比，能够抑制涡旋流路中的压力损失的产生，能够使离心压缩机的效率提高。为了实现离心压缩机的更进一步的效率化，要求比该方法更有效地抑制涡旋流路中的压力损失的产生。

需要说明的是，专利文献1中公开了具有涡旋截面的离心压缩机的涡旋部，该涡旋截面包括具有第一曲率半径的第一圆弧部、具有第二曲率半径的第二圆弧部和具有第三曲率半径的第三圆弧部。专利文献1的涡旋部通过使第二圆弧部为比第一圆弧部和第三圆弧部更平坦的形状，与涡旋流路的截面形状为近圆形形状的情况相比，更容易将导入到涡旋流路的流体向涡旋流路中的内周侧引导。如此，专利文献1的涡旋部有意地使涡旋流路的截面形状为背离圆形状的形状。因此，专利文献1与本公开的关联性较低。

鉴于上述的情况，本公开的至少一实施方式的目的在于提供一种能够抑制涡旋流路中的压力损失的产生的涡旋壳体以及具备该涡旋壳体的离心压缩机。

用于解决技术问题的技术方案

本公开的涡旋壳体是离心压缩机的涡旋壳体，其中，

所述涡旋壳体具备涡旋部，该涡旋部形成所述离心压缩机的涡旋流路，

在所述涡旋部的内周面中，在将所述离心压缩机的与扩散流路的轮毂侧流路面的连接位置定义为第一位置、将所述离心压缩机的径向上的最外侧端定义为第二位置、将所述离心压缩机的轴向上的最前侧端定义为第三位置，将所述径向上的最内侧端定义为第四位置、将作为沿着所述涡旋部的所述内周面从所述第一位置朝向所述第四位置的一侧的一方向侧的端位置定义为第五位置的情况下，所述涡旋部至少包括第一圆弧部、第二圆弧部和第三圆弧部，

并且，在将所述第二圆弧部的曲率半径定义为R2，将所述第三圆弧部的曲率半径定义为R3的情况下，所述涡旋部具有满足R2＞R3的关系的近圆形涡旋截面，

所述第一圆弧部从所述第一位置向所述一方向侧延伸，

所述第二圆弧部形成于比所述第一圆弧部靠所述一方向侧处，形成为包括从所述第二位置至所述第四位置之间的至少一部分的区域，

所述第三圆弧部形成于比所述第二圆弧部靠所述一方向侧处，形成为至少包括所述第五位置。

本公开的离心压缩机具备所述涡旋壳体。

发明的效果

根据本公开的至少一实施方式，提供一种能够抑制涡旋流路中的压力损失的产生的涡旋壳体以及具备该涡旋壳体的离心压缩机。

附图说明

图1是用于说明具备一实施方式的离心压缩机的涡轮增压器的结构的说明图。

图2是将具备一实施方式的离心压缩机的涡轮增压器的压缩机侧概略性地示出的概略截面图，是包含离心压缩机的轴线的概略截面图。

图3是用于说明一实施方式的涡旋壳体的涡旋部的形状的说明图。

图4是用于说明一实施方式的涡旋壳体的涡旋部的形状的说明图。

图5是用于说明比较例的涡旋壳体的涡旋部的形状的说明图。

图6是用于将图3、图4所示的一实施方式的涡旋部的形状与图5所示的比较例的涡旋部的形状进行比较的比较图。

图7是用于说明一实施方式的涡旋壳体的涡旋部的形状的说明图。

图8是用于说明一实施方式的涡旋壳体的涡旋部的形状的说明图。

图9是一实施方式的离心压缩机的轴向视图中的涡旋流路的概略图。

具体实施方式

以下，参照附图并说明本发明的几个实施方式。不过，作为实施方式记载的或者附图中示出的构成部件的尺寸、材质、形状以及它们的相对性配置等不是为了将本发明的范围限定于此，而只是说明例。

例如，“向某方向”、“沿着某方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或者“同轴”等表示相对性或绝对性的配置的表达不仅严格地表示那样的配置，也表示具有公差或者能获得相同功能的程度的角度或距离而相对性地位移的状态。

例如，“相同”、“相等”以及“等质”等表示事物为相等的状态的表达不仅严格地表示相等的状态，也表示存在公差或者能获得相同功能的程度的差的状态。

例如，四方形状或圆筒形状等表示形状的表达不仅表示几何学上严格的意义下的四方形状或圆筒形状等形状，也表示在能获得相同效果的范围内包含凹凸部或倒角部等的形状。

另一方面，“具备”、“包括”或者“含有”一构成要素这样的表达并不是将其他的构成要素的存在排除的排他性的表达。

需要说明的是，对于同样的结构，有时标注相同的标记并省略说明。

(离心压缩机、涡轮增压器)

图1是用于说明具备一实施方式的离心压缩机的涡轮增压器的结构的说明图。图2是将具备一实施方式的离心压缩机的涡轮增压器的压缩机侧概略性地示出的概略截面图，是包含离心压缩机的轴线的概略截面图。

本公开的几个实施方式的离心压缩机1如图1、2所示的那样具备叶轮2和涡旋壳体3。涡旋壳体3如图2所示的那样至少具有在叶轮2的周围配置的形成旋涡状的涡旋流路31的涡旋部32。

离心压缩机1能够应用于例如汽车用、船舶用或发电用的涡轮增压器10和其他工业用离心压缩机、送风机等。在图示的实施方式中，离心压缩机1搭载于涡轮增压器10。涡轮增压器10如图1所示的那样具备离心压缩机1、涡轮机11和旋转轴12。涡轮机11具备经由旋转轴12与叶轮2机械性连结的涡轮机转子13和将涡轮机转子13以能够旋转的方式收纳的涡轮机壳体14。

在图示的实施方式中，涡轮增压器10如图1所示的那样还具备将旋转轴12以能够旋转的方式支承的轴承15和以收纳轴承15的方式构成的轴承壳体16。轴承壳体16配置于涡旋壳体3与涡轮机壳体14之间，通过例如紧固螺栓等紧固部件而与涡旋壳体3和涡轮机壳体14机械性地连结。

以下，例如图1所示，将离心压缩机1的轴线即叶轮2的轴线CA延伸的方向设为轴向X，将与轴线CA正交的方向设为径向Y。将轴向X中的离心压缩机1的吸入方向上的上游侧即相对于叶轮2而流体导入口33位于的一侧(图中左侧)设为前侧XF。并且，将轴向X中的离心压缩机1的吸入方向上的下游侧即相对于流体导入口33而叶轮2位于的一侧(图中右侧)设为后侧XR。

在图示的实施方式中，如图1所示，涡旋壳体3形成有用于从涡旋壳体3的外部导入流体(例如空气)的流体导入口33和用于将通过了叶轮2以及涡旋流路31的流体向涡旋壳体3的外部排出的流体排出口34。涡轮机壳体14形成有向涡轮机壳体14的内部导入废气的废气导入口141和用于将通过了涡轮机转子13的废气向涡轮机壳体14的外部排出的废气排出口142。

旋转轴12如图1所示的那样沿着轴向X具有长度方向。旋转轴12在其长度方向的一侧(前侧XF)机械性地连结有叶轮2，在其长度方向的另一侧(后侧XR)机械性地连结有涡轮机转子13。需要说明的是，本公开中的“沿着某方向”不仅包括某方向，也包括相对于某方向而倾斜的方向。

涡轮增压器10借助从未图示的废气产生装置(例如发动机等内燃机)通过废气导入口141并向涡轮机壳体14的内部导入的废气而使涡轮机转子13旋转。叶轮2经由旋转轴12而与涡轮机转子13机械性地连结，因此与涡轮机转子13的旋转联动地进行旋转。涡轮增压器10通过使叶轮2旋转，将通过流体导入口33并向涡旋壳体3的内部导入的流体压缩，通过流体排出口34向流体的供给目的地(例如发动机等内燃机)传送。

(叶轮)

叶轮2如图2所示的那样包括轮毂21和在轮毂21的外表面22上设置的多个叶轮叶片23。轮毂21机械性地固定于旋转轴12的一侧，因此轮毂21和多个叶轮叶片23设置成能够以叶轮2的轴线CA为中心与旋转轴12一体地旋转。叶轮2构成为将从轴向X的前侧XF导入的流体向径向Y上的外侧引导。在图示的实施方式中，多个叶轮叶片23分别在绕轴线CA的周向上彼此隔开间隔配置。多个叶轮叶片23的叶端侧缘24在和以与叶端侧缘24相对的方式呈凸状弯曲的护罩面35之间形成有间隙(空隙)。

(涡旋壳体)

在图示的实施方式中，涡旋壳体3如图2所示的那样具有形成用于从涡旋壳体3的外部向叶轮2引导流体的进气流路36的进气流路部37、具有护罩面35的护罩部38、形成用于将通过了叶轮2的流体向涡旋壳体3的外部引导的上述的涡旋流路31的涡旋部32。涡旋流路31以及进气流路36分别形成于涡旋壳体3的内部。

进气流路部37具有形成进气流路36的内壁面370。内壁面370沿着轴向X延伸，在其前侧XF端形成有上述的流体导入口33。涡旋部32具有形成涡旋流路31的内周面320。

并且，在图示的实施方式中，涡旋壳体3如图2所示的那样通过与其他的部件(例如轴承壳体16等)组合而形成作为将叶轮2以能够旋转的方式收纳的空间的叶轮室39和用于将来自叶轮2的流体向涡旋流路31引导的扩散流路40。

上述的护罩部38设于进气流路部37与涡旋部32之间。护罩部38的护罩面35形成叶轮室39的前侧XF部分。并且，护罩部38还具有叶端侧流路面41，该叶端侧流路面41形成扩散流路40的前侧XF部分，将护罩面35与涡旋部32的内周面320的一端相连。在图示的实施方式中，轴承壳体16具有叶轮室形成面161和轮毂侧流路面162，该叶轮室形成面161相对于护罩面35而位于后侧XR，且形成叶轮室39的后侧XR部分，该轮毂侧流路面162在比叶端侧流路面41靠后侧XR处与叶端侧流路面41相对地设置，将叶轮室形成面161与涡旋部32的内周面320的另一端(后述第一位置P1)相连。在图2所示的那种沿着轴线CA的截面中，叶端侧流路面41以及轮毂侧流路面162分别沿着与轴线CA交叉(在图示例中为正交)的方向延伸。

导入到涡旋壳体3的内部的流体在进气流路36中朝向后侧XR流动之后向叶轮2传送。传送到叶轮2的流体在扩散流路40以及涡旋流路31中按照该顺序流动之后从流体排出口34向涡旋壳体3的外部排出。

(涡旋截面)

图3以及图4分别是用于说明一实施方式的涡旋壳体的涡旋部的形状的说明图。在图3、图4中，概略性地示出了涡旋壳体3的沿着轴线CA的截面。

以下，如图3、图4所示，在涡旋部32的内周面320中，将离心压缩机1的与扩散流路40的轮毂侧流路面162的连接位置定义为第一位置P1，将离心压缩机1的径向Y上的最外侧端定义为第二位置P2，将离心压缩机1的轴向X上的最前侧端定义为第三位置P3，将径向Y上的最内侧端定义为第四位置P4，将沿着涡旋部32的内周面320从第一位置P1朝向第四位置P4的一侧即一方向UD侧的端位置定义为第五位置P5。需要说明的是，第一位置P1是内周面320中轴向X上的后侧端且曲率半径从无限大(直线)向有限的值变化的位置。并且，一方向UD是涡旋壳体3的沿着轴线CA的截面中的以涡旋流路31的中心SC为中心的逆时针方向，一方向UD侧为其下游侧。

几个实施方式的涡旋壳体3如图3、图4所示的那样具备形成离心压缩机1的涡旋流路31的涡旋部32(32A、32B)。涡旋部32(32A、32B)如图3、图4所示的那样具有近圆形涡旋截面42，该近圆形涡旋截面42至少包括从第一位置P1向一方向UD侧延伸的第一圆弧部5、形成于比第一圆弧部5靠一方向UD侧处的第二圆弧部6、形成于比第二圆弧部6靠一方向UD侧处的第三圆弧部7。第二圆弧部6形成为包括从第二位置P2至第四位置P4之间的至少一部分的区域。第三圆弧部7形成为至少包括第五位置P5。需要说明的是，在图3、图4中，用单点划线示出第一圆弧部5，用虚线示出第二圆弧部6，用双点划线示出第三圆弧部7。

将第一圆弧部5的曲率半径定义为R1，将第二圆弧部6的曲率半径定义为R2，将第三圆弧部7的曲率半径定义为R3。在图3以及图4所示的实施方式中，第一圆弧部5、第二圆弧部6以及第三圆弧部7分别从各自的上游端至下游端以曲率半径R1～R3恒定的方式形成。

如图3、图4所示，第一圆弧部5优选与轮毂侧流路面162和第二圆弧部6平滑地连续。并且，第三圆弧部7优选与第二圆弧部6平滑地连续。并且，近圆形涡旋截面42优选为接近真圆的形状。

以下，有时将一方向UD上的上游端简单记载为“上游端”，将一方向UD上的下游端简单记载为“下游端”。

在图3所示的实施方式中，涡旋部32(32A)的第一圆弧部5从内周面320中的第一位置P1延伸至第二位置P2。第二圆弧部6从内周面320中的第二位置P2延伸至第三位置P3。第三圆弧部7从内周面320中的第三位置P3延伸至第五位置P5。

涡旋部32(32A)的第一圆弧部5的上游端51在第一位置P1处与轮毂侧流路面162连接，下游端52在第二位置P2处与第二圆弧部6的上游端61连接。第三圆弧部7的上游端71在第三位置P3处与第二圆弧部6的下游端62连接，下游端72位于第五位置P5。

在图4所示的实施方式中，涡旋部32(32B)的近圆形涡旋截面42还包括将第一圆弧部5与第二圆弧部6连接的第一直线部8。第一直线部8沿着轴向X延伸。涡旋部32(32B)的第一圆弧部5从内周面320中的第一位置P1延伸至比第二位置P2靠一方向UD上的上游侧的位置P6。第二圆弧部6从内周面320中的第二位置P2延伸至第四位置P4。第三圆弧部7从内周面320中的第四位置P4延伸至第五位置P5。

涡旋部32(32B)的第一圆弧部5的上游端51在第一位置P1处与轮毂侧流路面162连接，下游端52在比第二位置P2靠一方向UD上的上游侧的位置P6处与第一直线部8的上游端(后侧端)81连接。第二圆弧部6的上游端61在第二位置P2处与第一直线部8的下游端(前侧端)连接，下游端62在第四位置P4处与第三圆弧部7的上游端71连接。第三圆弧部7的下游端72位于第五位置P5。

需要说明的是，在其他的几个实施方式中，涡旋部32(32A、32B)的近圆形涡旋截面42也可以还包括将第二圆弧部6与第三圆弧部7连接的未图示的第二直线部。

图5是用于说明比较例的涡旋壳体的涡旋部的形状的说明图。图6是用于将图3、图4所示的一实施方式的涡旋部的形状与图5所示的比较例的涡旋部的形状进行比较的比较图。在图6中，示出了涡旋部32(32A、32B、32C)的内周面320中的位置与曲率半径之间的关系。

比较例的涡旋壳体30如图5所示的那样具备形成涡旋流路31的涡旋部32C。涡旋部32C具有近圆形涡旋截面42A，该近圆形涡旋截面42A包括从第一位置P1向一方向UD侧延伸的第一圆弧部5A、形成于比第一圆弧部5A靠一方向UD侧处且形成为至少包括第五位置P5的第二圆弧部6A。将第一圆弧部5A的曲率半径定义为R4，将第二圆弧部6A的曲率半径定义为R5。第一圆弧部5A以及第二圆弧部6A分别从各自的上游端至下游端以曲率半径R4、R5恒定的方式形成。需要说明的是，在图5中，用单点划线示出第一圆弧部5A，用双点划线示出第二圆弧部6A。

第一圆弧部5A的上游端51A在第一位置P1处与轮毂侧流路面162连接，下游端52A与第二圆弧部6A的上游端61A连接。第二圆弧部6A的下游端62A位于第五位置P5。

如图6所示，涡旋部32(32A、32B)的近圆形涡旋截面42包括三个圆弧部(第一圆弧部5、第二圆弧部6以及第三圆弧部7)。在该情况下，与包括两个圆弧部(第一圆弧部5A以及第二圆弧部6A)的近圆形涡旋截面42A(比较例)相比，在比第二位置P2靠一方向UD侧处，能够将圆弧部之间的曲率半径的差抑制得较小。例如，能够使涡旋部32(32A、32B)中的第二圆弧部6与第三圆弧部7之间的曲率半径的差为比比较例的涡旋部32C的第一圆弧部5A与第二圆弧部6A之间的曲率半径的差小的值。

例如图3所示，从扩散流路40流入到涡旋流路31内的流体具有回旋速度成分，因此在比第二位置P2靠一方向UD侧处形成沿着内周面320朝向一方向UD侧流动的回旋流SF。在内周面320中的比第二位置P2靠一方向UD侧处，将圆弧部之间的曲率半径的差抑制得较小，使内周面320的曲率变化量较小，由此能够抑制涡旋流路31内的回旋流SF的压力损失。在离心压缩机1的高流量运转时，回旋流SF的回旋速度成分变大，因此涡旋流路31内的回旋流SF的压力损失程度变大。对此，通过使内周面320的曲率变化量较小，能够获得较高的压力损失降低效果。由此，能够有效地提高离心压缩机1的高流量运转时的效率。

根据上述的结构，涡旋部32(32A、32B)具有近圆形涡旋截面42，该近圆形涡旋截面42包括第一圆弧部5、第二圆弧部6和第三圆弧部7，第一圆弧部5至少包括第一位置P1，第二圆弧部6形成于比第一圆弧部5靠一方向UD侧处，包括从第二位置P2至第四位置P4之间的至少一部分的区域，第三圆弧部7形成于比第二圆弧部6靠一方向UD侧处，至少包括第五位置P5。在该情况下，近圆形涡旋截面42包括三个圆弧部(第一圆弧部5、第二圆弧部6以及第三圆弧部7)，因此与包括两个圆弧部(例如第一圆弧部5A、第二圆弧部6A)的情况相比，能够将圆弧部之间的曲率半径的差抑制得较小。由此，从近圆形涡旋截面42的第一圆弧部5至第三圆弧部7，能够有效地抑制与曲率的骤变相伴的压力损失的产生。

在几个实施方式中，如图6所示，上述的涡旋部32(32A、32B)的内周面320至少在从第二位置P2至第五位置P5的范围(优选为从第一位置P1至第五位置P5的范围)内形成为其曲率半径随着朝向一方向UD侧而单调减小。在该情况下，能够使近圆形涡旋截面42中的曲率的变化平缓，因此能够抑制涡旋流路31中的与曲率的骤变相伴的压力损失的产生。

在几个实施方式中，如图3、图4、图6所示，上述的涡旋部32(32A、32B)的近圆形涡旋截面42满足R2＞R3的关系。通过使第二圆弧部6的曲率半径R2比第三圆弧部7的曲率半径R3大，能够使近圆形涡旋截面42中的第二圆弧部6与第三圆弧部7之间的曲率的变化平缓。通过使第二圆弧部6与第三圆弧部7之间的曲率的变化平缓，能够抑制第二圆弧部6与第三圆弧部7之间的与曲率的骤变相伴的压力损失的产生。并且，根据上述的结构，在内周面320中的从第二位置P2至第五位置P5的范围内，能够使内周面320的曲率半径随着朝向一方向UD侧而单调减小。

在几个实施方式中，如图3、6所示，上述的涡旋部32(32A)的近圆形涡旋截面42满足R1＞R2的关系。通过使第一圆弧部5的曲率半径R1比第二圆弧部6的曲率半径R2大，能够使近圆形涡旋截面42中的第一圆弧部5与第二圆弧部6之间的曲率的变化平缓。由此，能够有效地抑制第一圆弧部5与第二圆弧部6之间的与曲率的骤变相伴的压力损失的产生。并且，根据上述的结构，在内周面320中的从第一位置P1至第五位置P5的范围内，能够使内周面320的曲率半径随着朝向一方向UD侧而单调减小。

在几个实施方式中，如图4、图6所示，上述的涡旋部32(32B)的近圆形涡旋截面42满足R2＞R1的关系。通过使第一圆弧部5的曲率半径R1比第二圆弧部6的曲率半径R2小，能够缩短涡旋流路31的径向上的最外侧端(第二位置P2)距离心压缩机1的轴线CA的距离，因此实现涡旋壳体30的小型化，进而实现离心压缩机1的小型化。并且，涡旋流路31中的与第一圆弧部5面对面的区域31A是来自扩散流路40的流体进入的区域，在涡旋流路31内形成的回旋流SF形成于比上述区域31A靠下游侧(一方向UD侧)处。因此，即使第一圆弧部5的曲率半径R1小于第二圆弧部6的曲率半径R2，通过抑制比上述区域31A靠下游侧处的压力损失的产生，也能够充分地抑制涡旋流路中的压力损失的产生。需要说明的是，第一圆弧部5的曲率半径R1也可以比第三圆弧部7的曲率半径R3小。

在几个实施方式中，如图4所示，上述的涡旋部32(32B)的近圆形涡旋截面42满足R2＞R1的关系。并且，上述的近圆形涡旋截面42包括将第一圆弧部5与第二圆弧部6连接的第一直线部8。

在使涡旋流路31的径向上的最外侧端(第二位置P2)距离心压缩机1的轴线CA的距离变短时，有可能难以使第一圆弧部5与第二圆弧部6直接连接。根据上述的结构，通过将第一圆弧部5与第二圆弧部6连接的第一直线部8，能够容易使第一圆弧部5和第二圆弧部6连接的形状成立。需要说明的是，在第一直线部8较长时，有可能导致涡旋流路31中的压力损失的增加，因此优选使第一直线部8尽可能短。

图7是用于说明一实施方式的涡旋壳体的涡旋部的形状的说明图。在图7中，示出了上述的涡旋部32(32A)的内周面320中的位置与曲率半径之间的关系。并且，在图7中一起示出了以使内周面320的曲率随着朝向一方向UD侧而连续地变小的方式构成的包括无限数量的圆弧部的涡旋部32D。

在几个实施方式中，如图7所示，上述的涡旋部32(32A)的近圆形涡旋截面42满足R2/R1≥0.8且R3/R2≥0.8的关系。优选的是，近圆形涡旋截面42满足R2/R1≥0.9且R3/R2≥0.9的关系。

根据上述的结构，近圆形涡旋截面42满足R2/R1≥0.8的关系。换言之，第二圆弧部6的曲率半径R2与第一圆弧部5的曲率半径R1相对的曲率半径的减小率为20％以下。通过使第一圆弧部5与第二圆弧部6之间的曲率变化量较小，能够有效地抑制第一圆弧部5与第二圆弧部6之间的与曲率的骤变相伴的压力损失的产生。并且，近圆形涡旋截面42满足R3/R2≥0.8的关系。换言之，第三圆弧部7的曲率半径R3与第二圆弧部6的曲率半径R2相对的曲率半径的减小率为20％以下。通过使第二圆弧部6与第三圆弧部7之间的曲率变化量较小，能够有效地抑制第二圆弧部6与第三圆弧部7之间的与曲率的骤变相伴的压力损失的产生。

尤其，在近圆形涡旋截面42满足R2/R1≥0.9且R3/R2≥0.9的关系的情况下，能够获得与使近圆形涡旋截面42中的内周面320的曲率随着朝向一方向UD侧而连续地减小的情况(涡旋部32D)相比几乎不逊色的压力损失的降低效果。

图8是用于说明一实施方式的涡旋壳体的涡旋部的形状的说明图。在图8中，示出了上述的涡旋部32(32B)的内周面320中的位置与曲率半径之间的关系。并且，在图8中一起示出了以使内周面320的曲率随着朝向一方向UD侧而连续地变小的方式构成的包括无限数量的圆弧部的减小的涡旋部32E。

在几个实施方式中，如图8所示，上述的涡旋部32(32B)的近圆形涡旋截面42满足R3/R2≥0.8的关系。优选的是，近圆形涡旋截面42满足R3/R2≥0.9的关系。

根据上述的结构，近圆形涡旋截面42满足R3/R2≥0.8的关系。换言之，第三圆弧部7的曲率半径R3与第二圆弧部6的曲率半径R2相对的曲率半径的减小率为20％以下。通过使第二圆弧部6与第三圆弧部7之间的曲率变化量较小，能够有效地抑制第二圆弧部6与第三圆弧部7之间的与曲率的骤变相伴的压力损失的产生。

尤其，在近圆形涡旋截面42满足R3/R2≥0.9的关系的情况下，能够获得与使近圆形涡旋截面42中的内周面320的曲率随着朝向一方向UD侧而连续地减小的情况(涡旋部32E)相比几乎不逊色的压力损失的降低效果。

在上述的几个实施方式中，上述的近圆形涡旋截面42包括各自具有恒定的曲率半径的三个圆弧部(第一圆弧部5、第二圆弧部6以及第三圆弧部7)，不过在其他的几个实施方式中，近圆形涡旋截面42例如形成为在图7、图8所示的那种内周面320中的至少从第二位置P2至第五位置P5的范围(优选从第一位置P1至第五位置P5的范围)内使内周面320的曲率随着朝向一方向UD侧而连续地减小。在该情况下，能够有效地抑制涡旋流路31中的压力损失，不过内周面320的形状的形成很困难，有可能导致涡旋壳体3的制造成本的增大化。相对于此，上述的包括三个圆弧部的近圆形涡旋截面42容易形成内周面320的形状，能够抑制涡旋壳体3的制造成本的增大化。

图9是一实施方式的离心压缩机的轴向视图中的涡旋流路的概略图。

如图9所示，关于上述的涡旋流路31中的绕涡旋中心O的角度位置θ，将涡旋流路31的涡旋起始311和涡旋终止312的合流位置设为60度并以从合流位置朝向涡旋流路31的下游侧(绕图中涡旋中心O的顺时针方向)而角度慢慢地变大的方式定义角度位置θ。

在几个实施方式中，如图9所示，上述的近圆形涡旋截面42形成于角度位置θ为120度至360度的范围S内。

涡旋流路31越靠近涡旋起始侧而涡旋截面积越小。因此，在涡旋起始侧，有可能难以形成上述近圆形涡旋截面42。根据上述的结构，通过在容易形成近圆形涡旋截面42的角度位置θ为120度至360度的范围S内形成近圆形涡旋截面42，能够充分地抑制涡旋流路31中的压力损失的产生。需要说明的是，也可以使近圆形涡旋截面42也形成于角度位置θ为0度至120度的范围T内。近圆形涡旋截面42优选形成于上述范围S以及范围T内。

在几个实施方式中，如图3所示，上述的涡旋部32中的第三圆弧部7形成为至少包括第三位置P3、第四位置P4以及第五位置P5。在图示的实施方式中，第三圆弧部7在从第三位置P3至第五位置P5的范围内其曲率半径R3恒定。根据上述的结构，第三圆弧部7包括第三位置P3、第四位置P4以及第五位置P5，因此近圆形涡旋截面42在为了决定在涡旋截面42内形成的回旋流SF的回旋状态而需要的范围即从第三位置P3至第五位置P5的范围内能够使曲率的变化平缓，能够有效地抑制上述范围内的与曲率的骤变相伴的压力损失的产生。尤其，通过在从第三位置P3至第五位置P5的范围内使曲率半径R3恒定，能够更有效地抑制上述范围内的与曲率的骤变相伴的压力损失的产生。

几个实施方式的离心压缩机1如图2所示的那样具备上述的涡旋壳体3。在该情况下，能够抑制涡旋流路31中的压力损失的产生，因此能够提高离心压缩机1的效率。尤其在高流量运转时能够有效地提高离心压缩机1的效率。

本公开没有限定于上述的实施方式，也包括对上述的实施方式施加了变形的方式和将这些方式适当组合的方式。

上述的几个实施方式中记载的内容可例如以下那样掌握。

1)本公开的至少一实施方式的涡旋壳体(3)是离心压缩机(1)的涡旋壳体(3)，其中，

所述涡旋壳体(3)具备涡旋部(32)，该涡旋部(32)形成所述离心压缩机的涡旋流路(31)，

在所述涡旋部的内周面(320)中，在将所述离心压缩机的与扩散流路(40)的轮毂侧流路面(162)的连接位置定义为第一位置(P1)、将所述离心压缩机的径向上的最外侧端定义为第二位置(P2)、将所述离心压缩机的轴向上的最前侧端定义为第三位置(P3)、将所述径向上的最内侧端定义为第四位置(P4)、将作为沿着所述涡旋部的所述内周面从所述第一位置(P1)朝向所述第四位置(P4)的一侧的一方向(UD)侧的端位置定义为第五位置(P5)的情况下，所述涡旋部(32)至少包括第一圆弧部(5)、第二圆弧部(6)和第三圆弧部(7)，

并且，在将所述第二圆弧部(6)的曲率半径定义为R2，将所述第三圆弧部(7)的曲率半径定义为R3的情况下，所述涡旋部(32)具有满足R2＞R3的关系的近圆形涡旋截面(42)，

所述第一圆弧部(5)从所述第一位置(P1)向所述一方向侧延伸，

所述第二圆弧部(6)形成于比所述第一圆弧部(5)靠所述一方向侧处，形成为包括从所述第二位置(P2)至所述第四位置(P4)之间的至少一部分的区域，

所述第三圆弧部(7)形成于比所述第二圆弧部(6)靠所述一方向侧处，形成为至少包括所述第五位置(P5)。

根据上述1)的结构，涡旋部(32)具有近圆形涡旋截面(42)，该近圆形涡旋截面(42)包括第一圆弧部(5)、第二圆弧部(6)和第三圆弧部(7)，该第一圆弧部(5)至少包括第一位置(P1)，该第二圆弧部(6)形成于比第一圆弧部(5)靠一方向(UD)侧处，包括从第二位置(P2)至第四位置(P4)之间的至少一部分的区域，该第三圆弧部(7)形成于比第二圆弧部(6)靠上述一方向侧处，至少包括第五位置(P5)。在该情况下，近圆形涡旋截面(42)包括三个圆弧部(第一圆弧部5、第二圆弧部6以及第三圆弧部7)，因此与包括两个圆弧部的情况相比，能够将圆弧部之间的曲率半径的差抑制得较小。由此，从近圆形涡旋截面(42)的第一圆弧部(5)至第三圆弧部(7)，能够有效地抑制与曲率的骤变相伴的压力损失的产生。

并且，根据上述1)的结构，第二圆弧部(6)的曲率半径R2大于第三圆弧部(7)的曲率半径R3。在该情况下，能够使近圆形涡旋截面(42)中的第二圆弧部(6)与第三圆弧部(7)之间的曲率的变化平缓。通过使第二圆弧部(6)与第三圆弧部(7)之间的曲率的变化平缓，能够抑制第二圆弧部(6)与第三圆弧部(7)之间的与曲率的骤变相伴的压力损失的产生。

2)在几个实施方式中，根据上述1)所述的涡旋壳体(3)，其中，

在将所述第一圆弧部(5)的曲率半径定义为R1的情况下，所述近圆形涡旋截面(42)满足R1＞R2的关系。

根据上述2)的结构，在近圆形涡旋截面(42)中，第一圆弧部(5)的曲率半径R1大于第二圆弧部(6)的曲率半径R2。在该情况下，能够使近圆形涡旋截面(42)中的第一圆弧部(5)与第二圆弧部(6)之间的曲率的变化平缓。由此，能够有效地抑制第一圆弧部(5)与第二圆弧部(6)之间的与曲率的骤变相伴的压力损失的产生。

3)在几个实施方式中，根据上述1)所述的涡旋壳体(3)，其中，

在将所述第一圆弧部(5)的曲率半径定义为R1的情况下，所述近圆形涡旋截面(42)满足R2＞R1的关系。

根据上述3)的结构，在近圆形涡旋截面(42)中，第一圆弧部(5)的曲率半径R1小于第二圆弧部(6)的曲率半径R2。在该情况下，能够使涡旋流路(31)的径向上的最外侧端(第二位置P2)距离心压缩机的轴线(CA)的距离较短，因此实现涡旋壳体(30)的小型化，进而实现离心压缩机(1)的小型化。并且，涡旋流路(31)中的与第一圆弧部(5)面对面的区域(31A)是来自扩散流路(40)的流体进入的区域，在涡旋流路(31)内形成的回旋流(SF)形成于比上述区域(31A)靠下游侧(一方向UD侧)处。因此，即使第一圆弧部(5)的曲率半径R1小于第二圆弧部(6)的曲率半径R2，通过抑制比上述区域(31A)靠下游侧处的压力损失的产生，也能够充分地抑制涡旋流路(31)中的压力损失的产生。

4)在几个实施方式中，根据上述3)所述的涡旋壳体(3)，其中，

所述近圆形涡旋截面(42)还包括将所述第一圆弧部(5)与所述第二圆弧部(5)连接的第一直线部(8)。

在使涡旋流路(31)的径向上的最外侧端(第二位置P2)距离心压缩机(1)的轴线(CA)的距离变短时，有可能难以使第一圆弧部(5)与第二圆弧部(6)直接连接。根据上述4)的结构，通过将第一圆弧部(5)与第二圆弧部(6)连接的第一直线部(8)，能够容易使第一圆弧部(5)和第二圆弧部(6)连接的形状成立。

5)在几个实施方式中，根据上述2)所述的涡旋壳体(3)，其中，

所述近圆形涡旋截面(42)满足R2/R1≥0.8且R3/R2≥0.8的关系。

根据上述5)的结构，近圆形涡旋截面(42)满足R2/R1≥0.8的关系。换言之，第二圆弧部(6)的曲率半径R2与第一圆弧部(5)的曲率半径R1相对的曲率半径的减小率为20％以下。通过使第一圆弧部(5)与第二圆弧部(6)之间的曲率变化量较小，能够有效地抑制第一圆弧部(5)与第二圆弧部(6)之间的与曲率的骤变相伴的压力损失的产生。并且，近圆形涡旋截面(42)满足R3/R2≥0.8的关系。换言之，第三圆弧部(7)的曲率半径R3与第二圆弧部(6)的曲率半径R2相对的曲率半径的减小率为20％以下。通过使第二圆弧部(6)与第三圆弧部(7)之间的曲率变化量较小，能够有效地抑制第二圆弧部(6)与第三圆弧部(7)之间的与曲率的骤变相伴的压力损失的产生。

6)在几个实施方式中，根据上述3)或4)所述的涡旋壳体(3)，其中，

所述近圆形涡旋截面(42)满足R3/R2≥0.8的关系。

根据上述6)的结构，近圆形涡旋截面(42)满足R3/R2≥0.8的关系。换言之，第三圆弧部(7)的曲率半径R3与第二圆弧部(6)的曲率半径R2相对的曲率半径的减小率为20％以下。通过使第二圆弧部(6)与第三圆弧部(7)之间的曲率变化量较小，能够有效地抑制第二圆弧部(6)与第三圆弧部(7)之间的与曲率的骤变相伴的压力损失的产生。

7)在几个实施方式中，根据上述1)至6)中任一项所述的涡旋壳体(3)，其中，

关于所述涡旋流路(31)中的绕涡旋中心(O)的角度位置(θ)，在将所述涡旋流路(31)的涡旋起始(311)和涡旋终止(312)的合流位置设为60度并以从所述合流位置朝向所述涡旋流路(31)的下游侧而角度慢慢地变大的方式定义角度位置(θ)的情况下，所述近圆形涡旋截面(42)形成于所述角度位置(θ)为120度至360度的范围(S)内。

涡旋流路(31)越靠近涡旋起始(311)侧而涡旋截面积越小。因此，在涡旋起始侧处，有可能难以形成上述近圆形涡旋截面(42)。根据上述7)的结构，通过在容易形成近圆形涡旋截面(42)的角度位置(θ)为120度至360度的范围(S)内形成近圆形涡旋截面(42)，能够充分地抑制涡旋流路(31)中的压力损失的产生。

8)在几个实施方式中，根据上述1)至7)中任一项所述的涡旋壳体(3)，其中，

所述第三圆弧部(7)形成为至少包括所述第三位置(P3)、所述第四位置(P4)以及所述第五位置(P5)。

根据上述8)的结构，第三圆弧部(7)包括第三位置(P3)、第四位置(P4)以及第五位置(P5)，因此近圆形涡旋截面(42)在为了决定在涡旋截面(42)内形成的回旋流(SF)的回旋状态而需要的范围即从第三位置至第五位置的范围内能够使曲率的变化平缓，能够有效地抑制上述范围内的与曲率的骤变相伴的压力损失的产生。

9)本公开的至少一实施方式的离心压缩机(1)具备上述1)至8)中任一项所述的涡旋壳体(3)。

根据上述9)的结构，能够抑制涡旋流路(31)中的压力损失的产生，因此能够提高离心压缩机(1)的效率。尤其在高流量运转时能够有效地提高离心压缩机(1)的效率。

附图标记说明

1 离心压缩机；

2 叶轮；

21 轮毂；

22 外表面；

23 叶轮叶片；

24 叶端侧缘；

3、30 涡旋壳体；

31 涡旋流路；

31A 区域；

32、32A～32E 涡旋部；

320 内周面；

33 流体导入口；

34 流体排出口；

35 护罩面；

36 进气流路；

37 进气流路部；

370 内壁面；

38 护罩部；

39 叶轮室；

40 扩散流路；

41 叶端侧流路面；

42、42A 近圆形涡旋截面；

5、5A 第一圆弧部；

51、51A 上游端；

52、52A 下游端；

6、6A 第二圆弧部；

61、61A 上游端；

62、62A 下游端；

7 第三圆弧部；

71 上游端；

72 下游端；

8 第一直线部；

10 涡轮增压器；

11 涡轮机；

12 旋转轴；

13 涡轮机转子；

14 涡轮机壳体；

141 废气导入口；

142 废气排出口；

15 轴承；

16 轴承壳体；

161 叶轮室形成面；

162 轮毂侧流路面；

CA 轴线；

P1 第一位置；

P2 第二位置；

P3 第三位置；

P4 第四位置；

P5 第五位置；

P6 位置；

R1～R5 曲率半径；

S、T 范围；

SF 回旋流；

UD 一方向；

X 轴向；

XF (轴向的)前侧；

XR (轴向的)后侧；

Y 径向。

Claims (9)

1.一种涡旋壳体，其为离心压缩机的涡旋壳体，其特征在于，

所述涡旋壳体具备涡旋部，该涡旋部形成所述离心压缩机的涡旋流路，

在所述涡旋部的内周面中，在将所述离心压缩机的与扩散流路的轮毂侧流路面的连接位置定义为第一位置、将所述离心压缩机的径向上的最外侧端定义为第二位置、将所述离心压缩机的轴向上的最前侧端定义为第三位置、将所述径向上的最内侧端定义为第四位置、将沿着所述涡旋部的所述内周面从所述第一位置朝向所述第四位置的一侧的一方向侧的端位置定义为第五位置的情况下，所述涡旋部至少包括第一圆弧部、第二圆弧部和第三圆弧部，

并且，在将所述第二圆弧部的曲率半径定义为R2，将所述第三圆弧部的曲率半径定义为R3的情况下，所述涡旋部具有满足R2＞R3的关系的近圆形涡旋截面，

所述第一圆弧部从所述第一位置向所述一方向侧延伸，

所述第二圆弧部形成于比所述第一圆弧部靠所述一方向侧处，形成为包括从所述第二位置至所述第四位置之间的至少一部分的区域，

所述第三圆弧部形成于比所述第二圆弧部靠所述一方向侧处，形成为至少包括所述第五位置。

2.根据权利要求1所述的涡旋壳体，其中，

在将所述第一圆弧部的曲率半径定义为R1的情况下，所述近圆形涡旋截面满足R1＞R2的关系。

3.根据权利要求1所述的涡旋壳体，其中，

在将所述第一圆弧部的曲率半径定义为R1的情况下，所述近圆形涡旋截面满足R2＞R1的关系。

4.根据权利要求3所述的涡旋壳体，其中，

所述近圆形涡旋截面还包括将所述第一圆弧部与所述第二圆弧部连接的第一直线部。

5.根据权利要求2所述的涡旋壳体，其中，

所述近圆形涡旋截面满足R2/R1≥0.8且R3/R2≥0.8的关系。

6.根据权利要求3或4所述的涡旋壳体，其中，

所述近圆形涡旋截面满足R3/R2≥0.8的关系。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的涡旋壳体，其中，

关于所述涡旋流路中的绕涡旋中心的角度位置，在将所述涡旋流路的涡旋起始和涡旋终止的合流位置设为60度并以从所述合流位置朝向所述涡旋流路的下游侧而角度慢慢地变大的方式定义角度位置的情况下，所述近圆形涡旋截面形成于所述角度位置为120度至360度的范围内。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的涡旋壳体，其中，

所述第三圆弧部形成为至少包括所述第三位置、所述第四位置以及所述第五位置。

9.一种离心压缩机，具备权利要求1至8中任一项所述的涡旋壳体。

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