DE112019007061T5

DE112019007061T5 - Zentrifugalkompressor und turbolader

Info

Publication number: DE112019007061T5
Application number: DE112019007061.4T
Authority: DE
Inventors: Kenichiro Iwakiri
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Engine and Turbocharger Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Engine and Turbocharger Ltd
Priority date: 2019-05-30
Filing date: 2019-05-30
Publication date: 2021-12-16
Also published as: WO2020240775A1; JPWO2020240775A1; CN113728155A; JP7138242B2; US20220205458A1; US11795969B2; CN113728155B

Abstract

In einem Zentrifugalkompressor, wenn die Position der Zunge des Spiralabschnitts in der Umfangsrichtung des Laufrads als 60° definiert ist und die stromabwärts liegende Richtung in der Drehrichtung des Laufrads als die positive Richtung der Position in der Umfangsrichtung definiert ist, eine Außendurchmesserverteilung des Diffusorabschnitts, die eine Beziehung zwischen der Position in der Umfangsrichtung und dem Außendurchmesser R des Diffusorabschnitts anzeigt, einen Außendurchmesservergrößerungsabschnitt beinhaltet, in dem der Außendurchmesser R in Richtung der positiven Richtung zunimmt, beträgt in der Außendurchmesserverteilung des Diffusorabschnitts die Position eines Startpunkts des Außendurchmesservergrößerungsabschnitts 150° oder weniger und die Position eines Endpunkts des Außendurchmesservergrößerungsabschnitts beträgt 270° oder mehr.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Zentrifugalkompressor und einen Turbolader.
STAND DER TECHNIK
Ein Gehäuse eines Zentrifugalkompressors beinhaltet einen Spiralabschnitt, der einen Spiraldurchgang an der äußeren Umfangsseite eines Laufrads formt, und einen Diffusorabschnitt, der einen Diffusordurchgang zum Zuführen von durch das Laufrad komprimierter Druckluft zu dem Spiraldurchgang bildet.
Das Patentdokument 1 offenbart eine Konfiguration, bei der der Außendurchmesser des Diffusorabschnitts in einem Bereich am Anfang der Spirale nahe der Zunge des Spiralabschnitts stärker expandiert ist als in anderen Bereichen, um die Druckpulsation im Zentrifugalkompressor zu verringern.
Zitierliste
Patentliteratur
Patentdokument 1: JP2010-529358A
ZUSAMMENFASSUNG
Zu lösende Probleme
Im Diffusordurchgang eines Zentrifugalkompressors wird die kinetische Energie der Luft in Druckenergie umgewandelt, wenn sich die ringförmige Durchgangsfläche in radialer Richtung des Laufrads nach außen expandiert, und der Druck wird wiederhergestellt. Um den Druckabfall im Spiraldurchgang und im stromabwärts gelegenen Durchgang des Zentrifugalkompressors zu verringern, ist es daher wünschenswert, den Druck im Diffusordurchgang so weit wie möglich wiederherzustellen. Zu diesem Zweck ist es sinnvoll, den Außendurchmesser des Diffusorabschnitts zu vergrößern.
Wenn jedoch der Außendurchmesser des Diffusorabschnitts in einem Bereich am Anfang der Volute in der Nähe der Zunge stärker expandiert ist als in anderen Bereichen, wie in Patentdokument 1 beschrieben, erhöht sich der Druckabfall im Spiraldurchgang, was eine Verringerung der Effizienz des Zentrifugalkompressors verursachen kann.
In Anbetracht der obigen Ausführungen besteht ein Ziel mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darin, einen hocheffizienten Zentrifugalkompressor bereitzustellen.
Lösung der Probleme
(1) Ein Zentrifugalkompressor gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Laufrad und ein Gehäuse. Das Gehäuse beinhaltet: einen Spiralabschnitt, der einen Spiraldurchgang an einer äußeren Umfangsseite des Laufrads formt; und einen Diffusorabschnitt, der einen Diffusordurchgang zum Zuführen von durch das Laufrad komprimierter Druckluft zu dem Spiraldurchgang formt. Wenn eine Position einer Zunge des Spiralabschnitts in einer Umfangsrichtung des Laufrads als 60° definiert ist, und eine stromabwärts liegende Richtung in einer Drehrichtung des Laufrads als eine positive Richtung einer Position in der Umfangsrichtung definiert ist, eine Außendurchmesserverteilung des Diffusorabschnitts, die eine Beziehung zwischen der Position in der Umfangsrichtung und dem Außendurchmesser R des Diffusorabschnitts anzeigt, einen Außendurchmesservergrößerungsabschnitt beinhaltet, in dem der Außendurchmesser R in Richtung der positiven Richtung zunimmt, und in der Außendurchmesserverteilung des Diffusorabschnitts eine Position eines Startpunkts des Außendurchmesservergrößerungsabschnitts 150° oder weniger beträgt und eine Position eines Endpunkts des Außendurchmesservergrößerungsabschnitts 270° oder mehr beträgt.
Bei dem oben beschriebenen Zentrifugalkompressor (1) kann der Außendurchmesser R des Diffusorabschnitts am Windungsanfang (Position bei 150° oder weniger) verkleinert werden, wobei die Querschnittsfläche des Spiraldurchgangs relativ klein ist und die Vergrößerung des Außendurchmessers R des Diffusorabschnitts eine große Wirkung auf die Querschnittsform des Spiraldurchgangs aufweist, während der Außendurchmesser R des Diffusorabschnitts am Windungsende (Position bei 270° oder mehr) vergrößert werden kann, wobei die Querschnittsfläche des Spiraldurchgangs relativ groß ist und die Vergrößerung des Außendurchmessers R des Diffusorabschnitts eine relativ kleine Wirkung auf die Querschnittsform des Spiraldurchgangs hat. Dementsprechend kann die effizienzsteigernde Wirkung der Vergrößerung des Außendurchmessers R des Abschnitts des Diffusors (die effizienzsteigernde Wirkung der Druckwiederherstellung im Durchgang des Diffusors) effektiv erreicht werden, und es kann ein hocheffizienter Zentrifugalkompressor erhalten werden.
(2) In einigen Ausführungsformen ist bei dem oben unter (1) beschriebenen Zentrifugalkompressor in der Außendurchmesserverteilung des Diffusorabschnitts A2-A1≥150° erfüllt, wobei A1 die Position des Startpunkts des den Außendurchmesser vergrößernden Abschnitts und A2 die Position des Endpunkts des den Außendurchmesser vergrößernden Abschnitts ist.
Mit dem oben in (2) beschriebenen Zentrifugalkompressor ist es möglich, den oben in (1) beschriebenen Effekt zur Verbesserung der Effizienz effektiver zu erreichen.
(3) In einigen Ausführungsformen ist bei dem oben in (2) beschriebenen Zentrifugalkompressor A2-A1≥180° erfüllt.
Mit dem oben in (3) beschriebenen Zentrifugalkompressor ist es möglich, den oben in (1) beschriebenen Effekt zur Verbesserung der Effizienz effektiver zu erreichen.
(4) In einigen Ausführungsformen beinhaltet bei dem in einem der oben in (1) bis (3) beschriebenen Zentrifugalkompressor der Außendurchmesservergrößerungsabschnitt, einen nichtlinear ansteigenden Abschnitt, in dem der Außendurchmesser R nichtlinear in Richtung der positiven Richtung ansteigt.
Mit dem oben in (4) beschriebenen Zentrifugalkompressor ist es möglich, durch geeignete Einstellung der Form des nichtlinear zunehmenden Abschnitts den oben in (1) beschriebenen Effekt zur Verbesserung der Effizienz effektiver zu erreichen.
(5) In einigen Ausführungsformen beinhaltet der oben in (4) beschriebene Zentrifugalkompressor einen Abschnitt des nichtlinear ansteigenden Abschnitts, der zu einem Bereich von einer 210°-Position bis zu einer 360°-Position in der Umfangsrichtung gehört, einen konvex gekrümmten Abschnitt, der nach oben hin konvex ist.
Bei dem oben in (5) beschriebenen Zentrifugalkompressor kann am Windungsende, wo die Querschnittsfläche des Spiraldurchgangs relativ groß ist und die Vergrößerung des Außendurchmessers R des Diffusorabschnitts eine relativ geringe Auswirkung auf die Querschnittsform des Spiraldurchgangs hat, der Außendurchmesser R des Diffusorabschnitts über einen großen Bereich in der Umfangsrichtung vergrößert werden. Dementsprechend kann die effizienzsteigernde Wirkung der Vergrößerung des Außendurchmessers R des Abschnitts des Diffusors effektiv erreicht werden, und es kann ein hocheffizienter Zentrifugalkompressor erhalten werden.
(6) In einigen Ausführungsformen beinhaltet in dem oben in (4) oder (5) beschriebenen Zentrifugalkompressor ein Abschnitt des nichtlinear ansteigenden Abschnitts, der zu einem Bereich von einer 60°-Position bis zu einer 210°-Position in der Umfangsrichtung gehört, einen konvex gekrümmten Abschnitt, der nach unten konvex ist.
Bei dem oben in (6) beschriebenen Zentrifugalkompressor kann der Außendurchmesser R des Diffusorabschnitts am Windungsanfang, wo die Querschnittsfläche des Spiraldurchgangs relativ klein ist und die Vergrößerung des Außendurchmessers R des Diffusorabschnitts eine große Auswirkung auf die Querschnittsform des Spiraldurchgangs hat, über einen großen Bereich in der Umfangsrichtung verringert werden. Dementsprechend kann die effizienzsteigernde Wirkung der Vergrößerung des Außendurchmessers R des Abschnitts des Diffusors effektiv erreicht werden, und es kann ein hocheffizienter Zentrifugalkompressor erhalten werden.
(7) In einigen Ausführungsformen wird bei dem in einem der oben in (1) bis (6) beschriebene Zentrifugalkompressoren in einem Querschnitt senkrecht zu einer Rotationsachse des Laufrades ein Abschnitt einer äußeren Umfangskante des Diffusorabschnitts, der eine Position, an der der Außendurchmesser R maximal ist, und eine Position, an der der Außendurchmesser R minimal ist, verbindet, durch einen Teil einer Ellipse geformt.
Bei dem oben in (7) beschriebenen Zentrifugalkompressor kann in dem Koordinatensystem, das durch zwei Koordinatenachsen senkrecht zur Rotationsachse des Laufrades bestimmt wird, der äußere Umfangskante des Diffusorabschnitss in jeder der beiden Koordinaten an der Stelle, an der der Außendurchmesser R maximal ist, und an der Stelle, an der der Außendurchmesser R minimal ist, glatt verbunden werden. Dadurch ist es möglich, ein Strömungsfeld zu formen, in dem sich der statische Druck in der statischen Druckverteilung des Durchgangs in Umfangsrichtung nicht sprunghaft ändert. Dementsprechend ist es möglich, einen hocheffizienten Zentrifugalkompressor zu erhalten.
(8) In einigen Ausführungsformen ist bei dem oben in (7) beschriebenen Zentrifugalkompressor ein Mittelpunkt der Ellipse exzentrisch in Bezug auf die Rotationsachse des Laufrads.
Mit der obigen Konfiguration (8) kann der Abschnitt, der den Außendurchmesser vergrößert, über einen großen Bereich in Umfangsrichtung geformt werden, so dass es möglich ist, einen hocheffizienten Zentrifugalkompressor zu erhalten.
(9) Ein Turbolader gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst den Zentrifugalkompressor, der oben in (1) bis (8) beschrieben ist.
Mit dem in (9) beschriebenen Turbolader kann, da der in (1) bis (8) beschriebene Zentrifugalkompressor enthalten ist, ein Turbolader mit hoher Effizienz erhalten werden.
Vorteilhafte Effekte
Mindestens eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt einen hocheffizienten Zentrifugalkompressor bereit.
Figurenliste

1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Zentrifugalkompressors 2 gemäß einer Ausführungsform, aufgenommen entlang der Drehachse O.
2 ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels eines Querschnitts senkrecht zur axialen Richtung eines Spiraldurchgangs 8 des in 1 dargestellten Zentrifugalkompressors 2.
3 ist ein Diagramm, das Änderungen der Querschnittsform des Spiraldurchgangs 8 bei jedem vorbestimmten Winkel in der Umfangsrichtung des in 2 dargestellten Zentrifugalkompressors 2 zeigt.
4 ist ein Diagramm, das eine Außendurchmesserverteilung Fd des Diffusorabschnitts zeigt, die eine Beziehung zwischen der Umfangsposition und dem Außendurchmesser R des Diffusorabschnitts 14 gemäß einer Ausführungsform anzeigt.
5A ist ein Diagramm, das Änderungen der Querschnittsform des Spiraldurchgangs 8 bei jedem vorbestimmten Winkel in Umfangsrichtung eines Zentrifugalkompressors gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt.
5B ist ein Diagramm, das Änderungen der Querschnittsform des Spiraldurchgangs 8 bei jedem vorbestimmten Winkel in der Umfangsrichtung eines Zentrifugalkompressors gemäß einem anderen Vergleichsbeispiel zeigt.
5C ist ein Diagramm, das Änderungen der Querschnittsform des Spiraldurchgangs 8 bei jedem vorbestimmten Winkel in der Umfangsrichtung eines Zentrifugalkompressors gemäß einem anderen Vergleichsbeispiel zeigt.
6 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel für die Außendurchmesserverteilung Fd eines Diffusorabschnitts zeigt, das eine Beziehung zwischen der Position in Umfangsrichtung und dem Außendurchmesser R des Abschnitts 14 des Diffusors gemäß einer anderen Ausführungsform anzeigt.
7 ist ein Diagramm, das eine Außendurchmesserverteilung Fd eines Diffusorabschnitts zeigt, die eine Beziehung zwischen der Umfangsposition und dem Außendurchmesser R des Diffusorabschnitts 14 gemäß einem Vergleichsbeispiel anzeigt.
8 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Luftdurchsatz und der Effizienz des Zentrifugalkompressors in der in 6 dargestellten Ausführungsform, dem in 7 dargestellten Vergleichsbeispiel und dem in 5A dargestellten Vergleichsbeispiel für jede Drehzahl des Zentrifugalkompressors zeigt.
9 ist ein Diagramm, das eine Außendurchmesserverteilung Fd des Diffusorabschnitts zeigt, die eine Beziehung zwischen der Umfangsposition und dem Außendurchmesser R des Diffusorabschnitts 14 gemäß einer anderen Ausführungsform anzeigt.
10 ist ein Diagramm, das die Außendurchmesserverteilung Fd eines Diffusorabschnitts zeigt, die eine Beziehung zwischen der Umfangsposition und dem Außendurchmesser R des Diffusorabschnitts 14 gemäß einer anderen Ausführungsform anzeigt.
11 ist ein Diagramm, das die Außendurchmesserverteilung Fd des Diffusorabschnitts zeigt, die eine Beziehung zwischen der Umfangsposition und dem Außendurchmesser R des Diffusorabschnitts 14 gemäß einer anderen Ausführungsform anzeigt.
12 ist ein Diagramm, das die äußere Umfangskante 14a2 des Diffusorabschnitts 14 (äußere Umfangskante 14a2 der Strömungsdurchgangswand 14a) in einem Querschnitt senkrecht zur Rotationsachse O des Laufrads 4 gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt.
13 ist ein Diagramm, das die Außendurchmesserverteilung Fd des in 12 gezeigten Diffusorabschnitts 14 zeigt.
14 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Umfangsposition und der X-Koordinate des Referenzkreises S1 und der in 12 dargestellten äußeren Umfangskante 14a2 zeigt.
15 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Umfangsposition und der Y-Koordinate des Referenzkreises S und der in 12 dargestellten äußeren Umfangskante 14a2 darstellt.
16 ist ein Diagramm, das die äußere Umfangskante 14a2 des Diffusorabschnitts 14 (äußere Umfangskante 14a2 der Strömungsdurchgangswand 14a) in einem Querschnitt senkrecht zur Rotationsachse O des Laufrads 4 gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt.
17 ist ein Diagramm, das die Außendurchmesserverteilung Fd des in 16 gezeigten Diffusorabschnitts 14 zeigt.
18 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Umfangsposition und der X-Koordinate des Referenzkreises S1 und der in 16 dargestellten äußeren Umfangskante 14a2 zeigt.
19 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Umfangsposition und der Y-Koordinate des Referenzkreises S und der in 16 dargestellten äußeren Umfangskante 14a2 darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben. Es ist jedoch beabsichtigt, dass, sofern nicht besonders gekennzeichnet, Abmessungen, Materialien, Formen, relative Positionen und dergleichen von Komponenten die in den Ausführungsformen beschrieben sind nur als illustrativ zu verstehen sind und nicht beabsichtigen, den Umfang der vorliegenden Erfindung zu begrenzen.
So ist z. B. ein Ausdruck für eine relative oder absolute Anordnung wie „in einer Richtung“, „entlang einer Richtung“, „parallel“, „orthogonal“, „zentriert“, „konzentrisch“ und „koaxial“ nicht so auszulegen, dass er nur die Anordnung in einem streng wörtlichen Sinne anzeigt, sondern auch einen Zustand beinhaltet, in dem die Anordnung um eine Toleranz oder um einen Winkel oder einen Abstand relativ verschoben ist, wodurch es möglich ist, dieselbe Funktion zu erreichen.
So ist z. B. der Ausdruck eines gleichen Zustands wie „gleich“ „identisch“ und „einheitlich“ nicht so zu verstehen, dass er nur den Zustand anzeigt, in dem das Merkmal strikt gleich ist, sondern auch einen Zustand beinhaltet, in dem es eine Toleranz oder einen Unterschied gibt, durch den dennoch die gleiche Funktion erreicht werden kann.
Ferner ist z. B. ein Ausdruck für eine Form wie eine rechteckige Form oder eine zylindrische Form nicht so zu verstehen, dass er nur die geometrisch strenge Form bezeichnet, sondern auch eine Form mit Unebenheiten oder abgeschrägten Ecken innerhalb des Bereichs beinhaltet, in dem die gleiche Wirkung erzielt werden kann.
Andererseits sind Ausdrücke wie „umfassen“, „beinhalten“, „aufweisen“, „enthalten“ und „bilden“ nicht so zu verstehen, dass sie andere Komponenten ausschließen.
1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Zentrifugalkompressors 2 gemäß einer Ausführungsform, aufgenommen entlang der Rotationsachse O. 2 ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels eines Querschnitts senkrecht zur axialen Richtung eines Spiraldurchgangs 8 des in 1 dargestellten Zentrifugalkompressors 2. 3 ist ein Diagramm, das Änderungen der Querschnittsform des Spiraldurchgangs 8 bei jedem vorbestimmten Winkel in der Umfangsrichtung des in 2 dargestellten Zentrifugalkompressors 2 zeigt. Der Zentrifugalkompressor 2 kann z.B. für Turbolader für Automobile oder die Schifffahrt, andere industrielle Zentrifugalkompressoren, Gebläse, etc. verwendet werden.
Wie in 1 dargestellt, beinhaltet der Zentrifugalkompressor 2 beispielsweise ein Laufrad 4 und ein Gehäuse 6, das das Laufrad 4 aufnimmt. Im Folgenden wird die axiale Richtung des Laufrads 4 lediglich als „axiale Richtung“ bezeichnet, und die radiale Richtung des Laufrads 4 wird lediglich als „radiale Richtung“ bezeichnet, und die Umfangsrichtung des Laufrads 4 wird lediglich als „Umfangsrichtung“ bezeichnet.
Das Gehäuse 6 beinhaltet einen Spiralabschnitt 10, der einen Spiraldurchgang 8 an der Außenumfangsseite des Laufrads 4 bildet, und einen Diffusorabschnitt 14, der einen Diffusordurchgang 12 zum Zuführen von durch das Laufrad 4 komprimierter Druckluft zu dem Spiraldurchgang 8 bildet. In einem Querschnitt entlang der Rotationsachse O des Laufrads 4 weist der Spiraldurchgang 8 eine im Wesentlichen kreisförmige Form auf, und der Diffusorgang 12 ist linear entlang der radialen Richtung geformt.
Der Diffusorabschnitt 14 besteht aus einem Paar von Strömungsdurchgangswänden (flow passage wall/passage wall) 14a, 14b, die den Diffusordurchgang 12 formen. Eine Oberfläche der Strömungsdurchgangswand 14a1 der Strömungsdurchgangswand 14a und eine Oberfläche der Strömungsdurchgangswand 14b1 der Strömungsdurchgangswand 14b sind linear entlang der radialen Richtung in der Nähe des Auslasses 12a des Diffusordurchgangs 12 in einem Querschnitt entlang der Rotationsachse O geformt.
In 1 sind der Spiralabschnitt 10 und der Diffusorabschnitt 14 der Einfachheit halber mit verschiedenen Arten von Schraffuren schraffiert. Dennoch kann das Gehäuse 6 eine Vielzahl von Gehäuseteilen beinhalten, die über Verbindungen verbunden sind, die nicht unbedingt die Grenzposition zwischen dem Spiralabschnitt 10 und dem Diffusorabschnitt 14 sein müssen. Darüber hinaus kann das Gehäuse 6 zusätzlich zu einem Kompressorgehäuse, das das Laufrad 4 aufnimmt, einen Teil eines Lagergehäuses beinhalten, das ein Lager aufnimmt, das das Laufrad 4 drehbar trägt.
Hier ist, wie in 2 gezeigt, die Position der Zunge 16 des Spiralabschnitts 10 in Umfangsrichtung (die Verbindungsposition zwischen dem Windungsanfang 8a und dem Windungsende 8b des Spiraldurchgangs 8) als 60° definiert, und die stromabwärtige Richtung in der Rotationsrichtung r des Laufrads 4 ist als die positive Richtung der Umfangsposition definiert. Unter der Umfangsposition versteht man die Winkelstellung um die Rotationsachse O des Laufrades 4. Dabei ist die Position der Zunge 16 mit 60° als Referenz für die Winkelposition definiert.
Wie in 3 gezeigt, expandiert die Strömungskanalquerschnittsfläche des Spiraldurchgangs 8 stromabwärts in Drehrichtung des Laufrads 4 von der 60°-Position zur 360°-Position. Ferner ist in der beispielhaften Ausführungsform in 3 ein Abstand H zwischen der Querschnittsmitte C des Spiraldurchgangs und der Rotationsachse O (siehe 1) von 60° bis 360° konstant.
4 ist ein Diagramm, das eine Außendurchmesserverteilung Fd des Diffusorabschnitts zeigt, die eine Beziehung zwischen der Umfangsposition und dem Außendurchmesser R des Diffusorabschnitts 14 gemäß einer Ausführungsform anzeigt. Der Außendurchmesser R des Diffusorabschnitts 14 ist das Mittel R zwischen dem Auslass 12a (siehe 1) des Diffusordurchgangs 12 und der Rotationsachse O des Laufrads 4, d.h. der Abstand R zwischen der äußeren Umfangskante 14a2 der Strömungsdurchgangswand 14a und der Rotationsachse O des Laufrads 4.
Wie in 4 gezeigt, beinhaltet die Außendurchmesserverteilung Fd des Diffusorabschnitts einen Außendurchmesservergrößerungsabschnitt 18, in dem der Außendurchmesser R des Abschnitts 14 in Umfangsrichtung in positiver Richtung zunimmt. Ferner beträgt in der Außendurchmesserverteilung Fd des Diffusorabschnitts die Position A1 des Startpunkts des Außendurchmesservergrößerungsabschnitts 180 (Winkelposition, in der die Vergrößerung des Außendurchmessers R beginnt) 150° oder weniger, und die Position A2 des Endpunkts des Außendurchmesservergrößerungsabschnitts 18 (Winkelposition θ, in der die Vergrößerung des Außendurchmessers R endet) beträgt 270° oder mehr. In der dargestellten beispielhaften Außendurchmesserverteilung des Diffusorabschnitts beträgt die Position A1 60°, die Position A2 360°, und der Außendurchmesser R des Abschnitts 14 nimmt von der Position A1 bis zur Position A2 linear zu. Ferner sind in der dargestellten beispielhaften Außendurchmesserverteilung des Diffusorabschnitts A2-A1≥150° und A2-A1≥180° erfüllt.
Die Auswirkung der Einstellung der Position A1 auf 150° oder weniger und der Position A2 auf 270° oder mehr wird im Gegensatz zu den drei Vergleichsbeispielen beschrieben, die in 5A bis 5C gezeigt sind.
Wie oben beschrieben, ist es zur Verringerung des Druckabfalls im Spiraldurchgang und im stromabwärts gelegenen Durchgang des Zentrifugalkompressors wünschenswert, den Druck im Auslassdurchgang so weit wie möglich wiederherzustellen. Zu diesem Zweck ist es sinnvoll, den Außendurchmesser des Diffusorabschnitts zu vergrößern. Andererseits ist der Vergrößerung des Außendurchmessers des Diffusorabschnitts eine Grenze gesetzt, da eine Vergrößerung des Außendurchmessers des Diffusorabschnitts zu einer Vergrößerung des Zentrifugalkompressors insgesamt und zu einer Verschlechterung der Montagefähigkeit führt.
Bei einem typischen Zentrifugalkompressor, wie in 5A gezeigt, ist der Außendurchmesser E1 am Windungsanfang des Spiraldurchgangs 8 kleiner als der Außendurchmesser E2 (maximaler Außendurchmesser) am Windungsende des Spiraldurchgangs 8. Wird im Gegensatz zu der in 5A gezeigten Konfiguration der Außendurchmesser R des Abschnitts 14 des Diffusors am Windungsanfang einfach vergrößert, wie in 5B gezeigt, nimmt der Abstand H zwischen der Querschnittsmitte C des Spiraldurchgangs 8 und der Rotationsachse O des Laufrads 4 vom Windungsanfang zum Windungsende allmählich ab. In diesem Fall wird die Strömung, die sich am Windungsanfang des Spiraldurchgangs 8 verlangsamt und den wiederherstellt, zum Windungsende hin wieder beschleunigt und der Druck sinkt, was den Druckabfall erhöht und die Effizienz verringert.
Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, nur den Außendurchmesser R des Diffusorabschnitts 14 zu vergrößern und dabei den Abstand H zwischen der Querschnittsmitte C des Spiraldurchgangs 8 und der Rotationsachse O des Laufrads 4 in Umfangsrichtung konstant zu halten, aber die Herstellung einer solchen Form ist mit Schwierigkeiten verbunden. Wie in 5C gezeigt, wird die Ausdehnungsgrenze des Außendurchmessers R des Diffusorabschnitts 14 durch die Position Po bestimmt, an der die Krümmung des Querschnitts des Spiraldurchgangs 8 beginnt, wenn der Außendurchmesser R des Diffusorabschnitts 14 vergrößert wird, ohne die Außendurchmesserabmessung des Spiraldurchgangs 8 gegenüber der in 5A gezeigten Konfiguration zu verändern. Wird nämlich der Außendurchmesser R des Diffusorabschnitts 14 weiter expandiert, verengt sich der Diffusordurchgang 12 aufgrund der Krümmung der Oberfläche, die den Durchgang 8 formt, in radialer Richtung. Wenn ferner der Außendurchmesser R des Diffusorabschnitts 14 wie in 5C gezeigt erweitert wird, ändert sich die Querschnittsform des Spiraldurchgangs 8, insbesondere am Windungsanfang, wo die Querschnittsfläche klein ist, erheblich, und die Querschnittsform des Spiraldurchgangs 8 wird bei weitem nicht kreisförmig, was zu einem Anstieg des Druckabfalls am Windungsanfang des Spiraldurchgangs 8 führt.
Im Gegensatz dazu beträgt bei der in 4 gezeigten Ausführungsform, wie oben beschrieben, die Position A1 des Startpunkts des den Außendurchmesser vergrößernden Abschnitts 18 150° oder weniger, und die Position A2 des Endpunkts des den Außendurchmesser vergrößernden Abschnitts 18 beträgt 270° oder mehr. Bei dieser Konfiguration kann der Außendurchmesser R des Diffusorabschnitts 14 am Windungsanfang (Position bei 150° oder weniger) verkleinert werden, wo die Querschnittsfläche des Spiraldurchgangs 8 relativ klein ist und die Vergrößerung des Außendurchmessers R des Diffusorabschnitts 14 eine große Wirkung auf die Querschnittsform hat, während der Außendurchmesser R des Diffusorabschnitts 14 am Windungsende (Position bei 270° oder mehr) vergrößert werden kann, wo die Querschnittsfläche des Spiraldurchgangs 8 relativ groß ist und die Vergrößerung des Außendurchmessers R des Diffusorabschnitts 14 eine relativ geringe Auswirkung auf die Querschnittsform hat. Dementsprechend kann die effizienzsteigernde Wirkung der Vergrößerung des Außendurchmessers R des Diffusorabschnitts 14 effektiv erreicht werden, und es kann ein hocheffizienter Zentrifugalkompressor erhalten werden. Wenn A2-A1≥150° (vorzugsweise A2-A1≥180°) erfüllt ist, kann der Effekt zur Verbesserung der Effizienz noch weiter verbessert werden.
6 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel einer Außendurchmesserverteilung Fd eines Diffusorabschnitts zeigt, das eine Beziehung zwischen der Umfangsposition und dem Außendurchmesser R des Diffusorabschnitts 14 gemäß einer anderen Ausführungsform anzeigt. 7 ist ein Diagramm, das eine Außendurchmesserverteilung Fd eines Diffusorabschnitts zeigt, die eine Beziehung zwischen der Umfangsposition und dem Außendurchmesser R des Diffusorabschnitts 14 gemäß einem Vergleichsbeispiel anzeigt.
In der in 6 gezeigten Ausführungsform weist die Außendurchmesserverteilung Fd des Diffusorabschnitts eine sinusförmige Wellenform auf, die Position A1 des Startpunkts des Außendurchmesservergrößerungsabschnitts 18 beträgt 150°, und die Position A2 des Endpunkts Außendurchmesservergrößerungsabschnitts 18 beträgt 330°. Daher ist in der in 6 gezeigten Außendurchmesserverteilung Fd des Diffusorabschnitts, wie in der in 4 gezeigten Außendurchmesserverteilung Fd des Diffusorabschnitts, die Position A1 150° oder weniger, die Position A2 270° oder weniger, und A2-A1≥150° und A2-A1≥180° sind erfüllt.
In dem in 7 gezeigten Vergleichsbeispiel weist die Außendurchmesserverteilung Fd des Diffusorabschnitts eine sinusförmige Wellenform auf, ist jedoch um 180° phasenverschoben zu der in 6 gezeigten Außendurchmesserverteilung Fd des Diffusorabschnitts. Dementsprechend nimmt in der in 7 gezeigten Außendurchmesserverteilung Fd des Diffusorabschnitts der Außendurchmesser R des Diffusorabschnitts 14 von 150° auf 330° ab.
8 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Luftdurchsatz und der Effizienz des Zentrifugalkompressors in der in 6 dargestellten Ausführungsform, dem in 7 dargestellten Vergleichsbeispiel und dem in 5A dargestellten Vergleichsbeispiel für jede Drehzahl des Zentrifugalkompressors zeigt. In 8 zeigt die durchgezogene Linie die Ergebnisse der Leistungsprüfung der in 6 dargestellten Ausführungsform an, die gestrichelte Linie zeigt die Ergebnisse der Leistungsprüfung des in 7 dargestellten Vergleichsbeispiels an, und die gestrichelt gepunktete Linie zeigt die Ergebnisse der Leistungsprüfung des in 5A dargestellten Vergleichsbeispiels an. Die in 8 dargestellten Ergebnisse des Leistungstests zeigen an, dass die Ausführungsform, bei der die Position A1 150° oder weniger und die Position A2 270° oder mehr beträgt, die Effizienz im Vergleich zu den beiden anderen Vergleichsbeispielen um etwa 0,5 % verbessern kann.
Als nächstes werden unter Bezugnahme auf die 9 bis 12 weitere Ausführungsformen beschrieben.
9 ist ein Diagramm, das eine Außendurchmesserverteilung Fd des Diffusorabschnitts zeigt, die eine Beziehung zwischen der Umfangsposition und dem Außendurchmesser R des Diffusorabschnitts 14 gemäß einer anderen Ausführungsform anzeigt. 10 ist ein Diagramm, das die Außendurchmesserverteilung Fd eines Diffusorabschnitts zeigt, die eine Beziehung zwischen der Umfangsposition und dem Außendurchmesser R des Diffusorabschnitts 14 gemäß einer anderen Ausführungsform anzeigt. 11 ist ein Diagramm, das eine Außendurchmesserverteilung Fd des Diffusorabschnitts zeigt, die eine Beziehung zwischen der Umfangsposition und dem Außendurchmesser R des Diffusorabschnitts 14 gemäß einer anderen Ausführungsform anzeigt.
In den 9 bis 11 gezeigten Ausführungsformen beträgt in ähnlicher Weise in der Außendurchmesserverteilung Fd des Diffusorabschnitts die Position A1 des Anfangspunkts des Außendurchmesservergrößerungsabschnitts 18 150° oder weniger, und die Position A2 des Endpunkts des Außendurchmesservergrößerungsabschnitts 18 beträgt 270° oder mehr. Die Position A1 ist 60°, die Position A2 ist 360°, und A2-A1≥150° und A2-A1≥180° sind erfüllt.
In einigen Ausführungsformen, zum Beispiel wie in 9 bis 11 gezeigt, beinhaltet Außendurchmesservergrößerungsabschnitt 18, einen nichtlinear zunehmenden Abschnitt 20, in dem der Außendurchmesser R des Diffusorabschnitts 14 in positiver Richtung nichtlinear zunimmt.
In einigen Ausführungsformen, zum Beispiel wie in den 9 bis 11 gezeigt, beinhaltet ein Abschnitt 22 des nichtlinear ansteigenden Abschnitts 20, der zu einem Bereich von der 210°-Position bis zur 360°-Position in der Umfangsrichtung gehört, einen konvex gekrümmten Abschnitt 24, der nach oben konvex ist.
Bei dieser Konfiguration kann am Windungsende, wo die Querschnittsfläche des Spiraldurchgangs 8 relativ groß ist und die Vergrößerung des Außendurchmessers R des Diffusorabschnitts 14 eine relativ geringe Auswirkung auf die Querschnittsform hat, der Außendurchmesser R des Diffusorabschnitts 14 über einen großen Bereich in Umfangsrichtung vergrößert werden. Dementsprechend kann die effizienzsteigernde Wirkung der Vergrößerung des Außendurchmessers R des Diffusorabschnitts 14 effektiv erreicht werden, und es kann ein hocheffizienter Zentrifugalkompressor erhalten werden.
In einigen Ausführungsformen, zum Beispiel wie in 10 und 11 gezeigt, beinhaltet ein Abschnitt 26 des nichtlinear ansteigenden Abschnitts 20, der zu einem Bereich zwischen der 60°-Position und der 210°-Position in der Umfangsrichtung gehört, einen konvex gekrümmten Abschnitt 28, der nach unten konvex ist.
Mit dieser Konfiguration kann der Außendurchmesser R des Diffusorabschnitts 14 am, wo die Querschnittsfläche des Spiraldurchgangs 8 relativ klein ist und der Windungsanfang der Vergrößerung des Außendurchmessers R des Diffusorabschnitts 14 eine große Auswirkung auf die Querschnittsform hat, über einen großen Bereich in Umfangsrichtung verringert werden. Dementsprechend kann die effizienzsteigernde Wirkung der Vergrößerung des Außendurchmessers R des Diffusorabschnitts 14 effektiv erreicht werden, und es kann ein hocheffizienter Zentrifugalkompressor erhalten werden.
In einigen Ausführungsformen, zum Beispiel wie in 11 gezeigt, weist die Außendurchmesserverteilung Fd des Diffusorabschnitts eine S-Form in einem Bereich von der 60°-Position bis zur 360°-Position in Umfangsrichtung auf.
Bei dieser Konfiguration kann am Windungsende, wo die Querschnittsfläche des Spiraldurchgangs 8 relativ groß ist und die Vergrößerung des Außendurchmessers R des Diffusorabschnitts 14 eine relativ geringe Auswirkung auf die Querschnittsform hat, der Außendurchmesser R des Diffusorabschnitts 14 über einen großen Bereich in Umfangsrichtung vergrößert werden. Ferner kann der Außendurchmesser R des Diffusorabschnitts 14 am Windungsanfang, wo die Querschnittsfläche des Spiraldurchgangs 8 relativ klein ist und die Vergrößerung des Außendurchmessers R des Diffusorabschnitts 14 eine große Auswirkung auf die Querschnittsform hat, über einen weiten Bereich in Umfangsrichtung verringert werden. Dementsprechend kann die effizienzsteigernde Wirkung der Vergrößerung des Außendurchmessers R des Diffusorabschnitts 14 effektiv erreicht werden, und es kann ein hocheffizienter Zentrifugalkompressor erhalten werden.
In einigen Ausführungsformen, z.B. wie in 11 gezeigt, sind ein Abschnitt mit großem Durchmesser 30 am Windungsende und ein Abschnitt mit kleinem Durchmesser 32 am Windungsanfang in der Außendurchmesserverteilung Fd des Diffusorabschnitts durch eine ebene Linie ohne Biegestelle verbunden. In der in 11 gezeigten beispielhaften Ausführungsform beinhaltet die Außendurchmesserverteilung Fd des Diffusorabschnitts einen konvex gekrümmten Abschnitt 34, der nach oben konvex ist, und einen konvex gekrümmten Abschnitt 36, der zwischen der 360°-Position und der 60°-Position auf der positiven Seite der 360°-Position (0°) nach unten konvex ist. Dadurch ist es möglich, ein Strömungsfeld zu formen, in dem sich die statische Druckverteilung in Umfangsrichtung nicht abrupt ändert. In einigen Ausführungsformen kann die Außendurchmesserverteilung Fd des Diffusorabschnitts, die in den 4, 6, 9 und 10 gezeigte Außendurchmesserverteilung Fd des Diffusorabschnitts kann in einigen Ausführungsformen einen konvex gekrümmten Abschnitt 34 beinhalten, der nach oben konvex ist, und einen konvex gekrümmten Abschnitt 36, der zwischen der 360°-Position und der 60°-Position nach unten konvex ist, wie bei der in 11 gezeigten Außendurchmesserverteilung Fd des Diffusorabschnitts.
12 ist ein Diagramm, das die äußere Umfangskante 14a2 des Diffusorabschnitts 14 (äußere Umfangskante 14a2 der Strömungsdurchgangswand 14a) in einem Querschnitt senkrecht zur Rotationsachse O des Laufrads 4 gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt. 13 ist ein Diagramm, das die Außendurchmesserverteilung Fd des in 12 dargestellten Diffusorabschnitts 14 zeigt. 14 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Umfangsposition und der X-Koordinate des Referenzkreises S1 und der in 12 dargestellten äußeren Umfangskante 14a2 zeigt. 15 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Umfangsposition und der Y-Koordinate des Referenzkreises S1 und der in 12 dargestellten äußeren Umfangskante 14a2 zeigt. In der in 12 gezeigten beispielhaften Ausführungsform ist die 0° (360°)-Position die positive Richtung der X-Koordinate und die 90°-Position ist die positive Richtung der Y-Koordinate.
In 12 zeigt die durchgezogene Linie die äußere Umfangskante 14a2 des Diffusorabschnitts 14 gemäß einer Ausführungsform an, die gestrichelt gepunktete Linie zeigt einen Referenzskreis S1 an, der auf der Rotationsachse O des Laufrads 4 zentriert ist, und die gestrichelte Linie zeigt eine Ellipse S2 an, die auf der Rotationsachse O des Laufrads 4 zentriert ist.
Wie in 12 gezeigt, haben die äußere Umfangskante 14a2, der Referenzkreis S1 und die Ellipse S2 eine gemeinsame tangentiale Linie Li in der 60°-Position. Außerdem haben die äußere Umfangskante 14a2 und die Ellipse S2 in der 330°-Position eine gemeinsame tangentiale Linie L2. Die Hauptachse der Ellipse S2 wird durch die Positionen 150° und 330° hindurchgeführt, und die Nebenachse der Ellipse S2 wird durch die Positionen 60° und 240° hindurchgeführt.
Bei der in 13 gezeigten Außendurchmesserverteilung Fd des Diffusorabschnitts beträgt die Position A1 des Anfangspunkts des Außendurchmesservergrößerungsabschnitts 18, 150° oder weniger, und die Position A2 des Endpunkts des Außendurchmesservergrößerungsabschnitts 18, beträgt 270° oder mehr. Die Position A1 ist 60°, die Position A2 ist 330°, und der Außendurchmesser R des Diffusorabschnitts 14 nimmt von der Position A1 bis zur Position A2 linear zu. Ferner sind A2-A1≥150° und A2-A1≥180° erfüllt.
In einigen Ausführungsformen, wie in 12 gezeigt, wird in einem Querschnitt senkrecht zur Rotationsachse O des Laufrads 4 ein Abschnitt 38 der äußeren Umfangskante 14a2 des Diffusorabschnitts 14, der die Position A2, in der der Außendurchmesser R maximal ist, und die Position A1, in der der Außendurchmesser R minimal ist (Abschnitt auf der positiven Seite der Position A2 und auf der negativen Seite der Position A1), durch einen Teil der Ellipse S2 geformt.
Bei dieser Konfiguration wird in dem Koordinatensystem, das durch die X- und Y-Achse senkrecht zur Rotationsachse des Laufrads 4 bestimmt wird, wie in den 14 und 15 gezeigt, kann die äußere Umfangskante 14a2 in jeder der X- und Y-Koordinaten an der Position A2, an der der Außendurchmesser R maximal ist, und an der Position A1, an der der Außendurchmesser R minimal ist, glatt verbunden werden. Dadurch ist es möglich, ein Strömungsfeld zu formen, in dem sich der statische Druck in der statischen Umfangsdruckverteilung des Spiraldurchgangs 8 in Umfangsrichtung nicht abrupt ändert. Dementsprechend ist es möglich, einen hocheffizienten Zentrifugalkompressor 2 zu erhalten.
16 ist ein Diagramm, das die äußere Umfangskante 14a2 des Diffusorabschnitts 14 (äußere Umfangskante 14a2 der Strömungsdurchgangswand 14a) in einem Querschnitt senkrecht zur Rotationsachse O des Laufrads 4 gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt. 17 ist ein Diagramm, das die Außendurchmesserverteilung Fd des Diffusorabschnitts des in 16 gezeigten Diffusorabschnitts 14 zeigt. 18 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Umfangsposition und der X-Koordinate des Referenzkreises S1 und der in 16 dargestellten äußeren Umfangskante 14a2 zeigt. 19 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Umfangsposition und der Y-Koordinate des Referenzkreises S1 und der in 16 dargestellten äußeren Umfangskante 14a2 darstellt. In der in 16 gezeigten beispielhaften Ausführungsform ist die 0° (360°) Position die positive Richtung der X-Koordinate und die 90° Position die positive Richtung der Y-Koordinate.
In 16 zeigt die durchgezogene Linie die äußere Umfangskante 14a2 des Diffusorabschnitts 14 gemäß einer Ausführungsform an, die gestrichelt gepunktete Linie zeigt einen Referenzkreis S1 an, der auf der Rotationsachse O des Laufrads 4 zentriert ist, und die gestrichelte Linie zeigt eine Ellipse S2 mit einem Zentrum G an, das in der negativen Richtung der X-Koordinate von der Rotationsachse O des Laufrads 4 exzentrisch ist.
Wie in 16 gezeigt, haben die äußere Umfangskante 14a2, der Referenzkreis S1 und die Ellipse S2 eine gemeinsame tangentiale Linie Li an der 60°-Position. Außerdem haben die äußere Umfangskante 14a2 und die Ellipse S2 in der 360°-Position eine gemeinsame tangentiale Linie L2. Die Hauptachse der Ellipse S2 durchdringt die 180°- und 360°-Positionen.
Bei der in 17 gezeigten Außendurchmesserverteilung Fd des Diffusorabschnitts beträgt die Position A1 des Anfangspunkts Außendurchmesservergrößerungsabschnitts 18,150° oder weniger, und die Position A2 des Endpunkts Außendurchmesservergrößerungsabschnitts 18, beträgt 270° oder mehr. Die Position A1 beträgt 60°, die Position A2 beträgt 360°, und der Außendurchmesser R des Diffusorabschnitts 14 nimmt linear von der Position A1 zur Position A2 zu. Ferner sind A2-A1≥150° und A2-A1>180° erfüllt.
In einigen Ausführungsformen, wie in 16 gezeigt, wird in einem Querschnitt senkrecht zur Rotationsachse O des Laufrads 4 ein Abschnitt 38 der äußeren Umfangskante 14a2 des Diffusorabschnitts 14, der die Position A2, in der der Außendurchmesser R maximal ist, und die Position A1, in der der Außendurchmesser R minimal ist (Abschnitt auf der positiven Seite der Position A2 und auf der negativen Seite der Position A1), durch einen Teil der Ellipse S2 geformt.
Bei dieser Konfiguration kann in dem Koordinatensystem, das durch die X- und Y-Achse senkrecht zur Rotationsachse des Laufrads 4 bestimmt wird, wie in den 14 und 15 gezeigt, die äußere Umfangskante 14a2 in jeder der X- und Y-Koordinaten an der Position A2, an der der Außendurchmesser R maximal ist, und an der Position A1, an der der Außendurchmesser R minimal ist, nahtlos verbunden werden. Dadurch ist es möglich, ein Strömungsfeld zu formen, in dem sich der statische Druck in der statischen Umfangsdruckverteilung des Spiraldurchgangs nicht abrupt in Umfangsrichtung ändert. Da der Mittelpunkt G der Ellipse S2 in Bezug auf die Rotationsachse O des Laufrads 4 exzentrisch ist, kann der Außendurchmesservergrößerungsabschnitts 18, in einem großen Bereich in Umfangsrichtung geformt werden. Dementsprechend ist es möglich, einen Zentrifugalkompressor mit hoher Effizienz zu erhalten.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern beinhaltet Modifikationen der oben beschriebenen Ausführungsformen und Ausführungsformen, die aus Kombinationen dieser Ausführungsformen bestehen.
Bezugszeichenliste

2: Zentrifugalkompressor
4: Laufrad
6: Gehäuse
8: Spiraldurchgang
8a: Windungsanfang
10: Spiralabschnitt
12: Diffusordurchgang
14: Diffusorabschnitt
14a2: Äußere Umfangskante
14a: Strömungsdurchgangswand
14a, 14b: Strömungsdurchgangswand
14a: Durchgangswand
14a, 14b: Durchgangswand
14a1, 14b1: Oberfläche der Strömungsdurchgangswand
16: Zunge
18: Außendurchmesservergrößerungsabschnitt
20: Nichtlinear zunehmender Abschnitt
22, 26, 38: Abschnitt
24, 28, 34, 36: Konvex gekrümmter Abschnitt
30: Abschnitt mit großem Durchmesser
32: Abschnitt mit kleinem Durchmesser

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2010529358 A [0004]

Claims

Zentrifugalkompressor, der ein Laufrad und ein Gehäuse umfasst, das Gehäuse beinhaltend: einen Spiralabschnitt, der einen Spiraldurchgang an einer äußeren Umfangsseite des Laufrads bildet; und einen Diffusorabschnitt, der einen Diffusordurchgang zum Zuführen von durch das Laufrad komprimierter Druckluft zu dem Spiraldurchgang formt, wobei, wenn eine Position einer Zunge des Spiralabschnitts in einer Umfangsrichtung des Laufrads als 60° definiert ist, und eine stromabwärtsgelegene Richtung in einer Drehrichtung des Laufrads als eine positive Richtung einer Position in der Umfangsrichtung definiert ist, eine Außendurchmesserverteilung des Diffusorabschnitts, die eine Beziehung zwischen der Position in der Umfangsrichtung und dem Außendurchmesser R anzeigt, einen Außendurchmesservergrößerungsabschnitt beinaltet, in dem der Außendurchmesser R in Richtung der positiven Richtung zunimmt, und in der Außendurchmesserverteilung des Diffusorabschnitts eine Position eines Startpunktes des Außendurchmesservergrößerungsabschnitts 150° oder weniger beträgt und eine Position eines Endpunktes des Außendurchmesservergrößerungsabschnitts 270° oder mehr beträgt.
Zentrifugalkompressor nach Anspruch 1, wobei in der Außendurchmesserverteilung des Diffusorabschnitts A2-A1≥150° erfüllt ist, wobei A1 die Position des Startpunkts des Abschnitts mit zunehmendem Außendurchmesser ist und A2 die Position des Endpunkts des Abschnitts mit zunehmendem Außendurchmesser ist.
Zentrifugalkompressor nach Anspruch 2, wobei A2-A1≥180° erfüllt ist.
Zentrifugalkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Außendurchmesservergrößerungsabschnitt einen nichtlinear ansteigenden Abschnitt aufweist, in dem der Außendurchmesser R nichtlinear in Richtung der positiven Richtung ansteigt.
Zentrifugalkompressor nach Anspruch 4, wobei ein Abschnitt des nichtlinear zunehmenden Abschnitts, der zu einem Bereich von einer 210°-Position bis zu einer 360°-Position in der Umfangsrichtung gehört, einen konvex gekrümmten Abschnitt aufweist, der nach oben hin konvex ist.
Zentrifugalkompressor nach Anspruch 4 oder 5, wobei ein Abschnitt des nichtlinear ansteigenden Abschnitts, der zu einem Bereich von einer 60°-Position bis zu einer 210°-Position in der Umfangsrichtung gehört, einen konvex gekrümmten Abschnitt aufweist, der nach unten konvex ist.
Zentrifugalkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei in einem Querschnitt senkrecht zu einer Rotationsachse des Laufrads ein Abschnitt einer äußeren Umfangskante des Diffusorabschnitts, der eine Position, an der der Außendurchmesser R maximal ist, und eine Position, an der der Außendurchmesser R minimal ist, verbindet, durch einen Teil einer Ellipse gebildet wird.
Zentrifugalkompressor nach Anspruch 7, wobei ein Mittelpunkt der Ellipse in Bezug auf die Rotationsachse des Laufrads exzentrisch ist.
Turbolader mit dem Zentrifugalkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 8.