DE112021007130T5

DE112021007130T5 - Zentrifugalkompressor und turbolader

Info

Publication number: DE112021007130T5
Application number: DE112021007130.0T
Authority: DE
Inventors: Shotaro Watabe; Kenichiro Iwakiri; Yutaka Fujita; Yuki Yamada
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Engine and Turbocharger Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Engine and Turbocharger Ltd
Priority date: 2021-08-02
Filing date: 2021-08-02
Publication date: 2024-01-18
Also published as: WO2023012882A1; US20240229707A1; CN117321296A; JPWO2023012882A1; JP7515025B2

Abstract

Bei einem Zentrifugalkompressor, in einem Fall, in dem sich ein Auslassquerschnitt eines Bypass-Strömungswegs auf einen Strömungswegquerschnitt des Bypass-Strömungswegs an einer Verbindungsposition, an der der Bypass-Strömungsweg und ein Kompressoreinlass-Strömungsweg miteinander verbunden sind, bezieht, ein erster Bereich sich auf einen Bereich des Auslassquerschnitts bezieht, der näher an einer Stromabwärtsseite in einer Axialrichtung eines Laufrads als eine Mitte des Auslassquerschnitts liegt und der näher an einer Stromaufwärtsseite in einer Drehrichtung des Laufrads als die Mitte liegt, und ein Wandflächenabschnitt von erstem Bereich sich auf einen Abschnitt einer Strömungsweg-Wandfläche des Bypass-Strömungswegs an dem Auslassquerschnitt bezieht, der zu dem ersten Bereich gehört, besteht mindestens der Wandflächenabschnitt von erstem Bereich der Strömungsweg-Wandfläche des Bypass-Strömungswegs an dem Auslassquerschnitt aus einer Kurve.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Zentrifugalkompressor und einen Turbolader.
Stand der Technik
Zum Beispiel kann, wie in PTL 1 beschrieben, in dem Fall eines Zentrifugalkompressors für einen Turbolader ein Auslass des Zentrifugalkompressors mit einem Bypassventil (auch als ein Abblaseventil oder ein Rückführventil bezeichnet) zum Verhindern eines übermäßigen Anstiegs von Abgabedruck eines Kompressors versehen sein. Bei einer solchen Konfiguration wird das Bypassventil geöffnet, wenn der Abgabedruck des Kompressors übermäßig wird, und Abgabeluft des Kompressors wird via einen Bypass-Strömungsweg zu einer Einlassseite des Kompressors zurückgeführt.
Zitatliste
Patentliteratur
[PTL 1] Internationale Veröffentlichung Nr. WO 2020/008615
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Gemäß dem Wissen des Erfinders der vorliegenden Anmeldung wird bei dem oben beschriebenen Zentrifugalkompressor, der den Bypass-Strömungsweg enthält, in einigen Fällen Rauschen erzeugt, wenn ein Rückstrom von einer Laufradseite an einem Verbindungsabschnitt zwischen einem Kompressoreinlass-Strömungsweg, durch den Luft zu einem Laufrad geführt wird, und dem Bypass-Strömungsweg auftritt.
Im Hinblick auf die obigen Umstände besteht eine Aufgabe mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darin, einen Zentrifugalkompressor, mit dem es möglich ist, Rauschen, das an einem Verbindungsabschnitt zwischen einem Kompressoreinlass-Strömungsweg und einem Bypass-Strömungsweg erzeugt wird, zu reduzieren, und einen Turbolader, der denselben umfasst, bereitzustellen.
Lösung für das Problem
Um die oben beschriebene Aufgabe zu erreichen, stellt mindestens eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung einen Zentrifugalkompressor bereit, der ein Laufrad, einen Kompressoreinlass-Strömungsweg, durch den Luft zu dem Laufrad geführt wird, einen Schneckenströmungsweg, der auf einer Außenumfangsseite des Laufrads vorgesehen ist, und einen Bypass-Strömungsweg, der von dem Schneckenströmungsweg abzweigt, der das Laufrad umgeht und der mit dem Kompressoreinlass-Strömungsweg verbunden ist, umfasst, wobei in einem Fall, in dem sich ein Auslassquerschnitt des Bypass-Strömungswegs auf einen Strömungswegquerschnitt des Bypass-Strömungswegs an einer Verbindungsposition, an der der Bypass-Strömungsweg und der Kompressoreinlass-Strömungsweg miteinander verbunden sind, bezieht, ein erster Bereich sich auf einen Bereich des Auslassquerschnitts bezieht, der näher an einer Stromabwärtsseite in einer Axialrichtung des Laufrads als eine Mitte des Auslassquerschnitts liegt und der näher an einer Stromaufwärtsseite in einer Drehrichtung des Laufrads als die Mitte liegt, und ein Wandflächenabschnitt von erstem Bereich sich auf einen Abschnitt einer Strömungsweg-Wandfläche des Bypass-Strömungswegs an dem Auslassquerschnitt bezieht, der zu dem ersten Bereich gehört, mindestens der Wandflächenabschnitt von erstem Bereich der Strömungsweg-Wandfläche des Bypass-Strömungswegs an dem Auslassquerschnitt aus einer Kurve besteht.
Um die oben beschriebene Aufgabe zu erreichen, stellt mindestens eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung einen Turbolader bereit, der den oben beschriebenen Zentrifugalkompressor und eine Turbine, die via eine Drehwelle mit dem Zentrifugalkompressor verbunden ist, umfasst.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Es werden gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Zentrifugalkompressor, mit dem es möglich ist, Rauschen, das an einem Verbindungsabschnitt zwischen einem Kompressoreinlass-Strömungsweg und einem Bypass-Strömungsweg erzeugt wird, zu reduzieren, und ein Turbolader, der denselben umfasst, bereitgestellt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 ist eine Teilquerschnittsansicht, die eine schematische Konfiguration eines Turboladers 2 gemäß einer Ausführungsform zeigt.
2A ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Strömungswegquerschnitts eines Bypass-Strömungswegs 16 an einer Verbindungsposition P, an der der Bypass-Strömungsweg 16 und ein Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 eines in 1 gezeigten Zentrifugalkompressors 4 miteinander verbunden sind, zeigt.
2B ist eine Ansicht zur Beschreibung einer detaillierten Konfiguration des in 2A gezeigten Strömungswegquerschnitts.
3 ist eine Ansicht, die einen Strömungswegquerschnitt des Bypass-Strömungswegs 16 an der Verbindungsposition P, an der der Bypass-Strömungsweg 16 und der Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 bei einer Vergleichsausführungsform miteinander verbunden sind, zeigt.
4 ist eine Ansicht, die schematisch zeigt, wie ein Wirbel V1 nahe einem Verbindungsabschnitt zwischen dem Bypass-Strömungsweg 16 und dem Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 bei der Vergleichsausführungsform strömt.
5 ist eine Querschnittsansicht, die Wirbelstärke nahe dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Bypass-Strömungsweg 16 und dem Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 bei der Vergleichsausführungsform zeigt.
6 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Querschnitts senkrecht zu einer Axialrichtung an dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Bypass-Strömungsweg 16 und dem Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 des in 1 gezeigten Zentrifugalkompressors 4 schematisch zeigt.
7 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Strömungswegquerschnitts des Bypass-Strömungswegs 16 an der Verbindungsposition P, an der der Bypass-Strömungsweg 16 und der Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 bei einer Vergleichsausführungsform miteinander verbunden sind, zeigt.
8 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Strömungswegquerschnitts des Bypass-Strömungswegs 16 an der Verbindungsposition P, an der der Bypass-Strömungsweg 16 und der Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 bei einer Vergleichsausführungsform miteinander verbunden sind, zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachstehend werden einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Als Ausführungsformen beschriebene oder in den Zeichnungen dargestellte Abmessungen, Materialien, Formen, relative Anordnungen und dergleichen von Komponenten sind nicht dazu bestimmt, den Schutzumfang der Erfindung einzuschränken, sondern sind lediglich erläuternde Beispiele.
Zum Beispiel stellt ein Ausdruck, der eine relative oder absolute Anordnung darstellt, wie beispielsweise „in einer bestimmten Richtung“, „entlang einer bestimmten Richtung“, „parallel“, „senkrecht“, „Mitte“, „konzentrisch“ oder „koaxial“, nicht streng nur eine solche Anordnung dar, sondern auch eine Toleranz oder einen um einen Winkel oder eine Distanz relativ verschobenen Zustand, soweit die gleiche Funktion erhalten werden kann.
Zum Beispiel stellen Ausdrücke, wie beispielsweise „identisch“, „gleich“ und „homogen“, die angeben, dass sich Dinge in einem gleichen Zustand befinden, nicht streng nur den gleichen Zustand dar, sondern auch eine Toleranz oder einen Zustand, in dem es einen Unterschied gibt, soweit die gleiche Funktion erhalten werden kann.
Zum Beispiel stellt ein Ausdruck, der eine Form, wie beispielsweise eine viereckige Form oder eine zylindrische Form, darstellt, nicht nur eine Form, wie beispielsweise eine viereckige Form oder eine zylindrische Form, in einem geometrisch strengen Sinne dar, sondern auch eine Form einschließlich eines ungleichmäßigen Abschnitts, eines Abschrägungsabschnitts und dergleichen innerhalb eines Bereichs, in dem der gleiche Effekt erhalten werden kann.
Indessen sind die Ausdrücke „versehen mit“, „umfassen“, „enthalten“ oder „aufweisen“ einer Komponente keine ausschließenden Ausdrücke, die das Vorhandensein anderer Komponenten ausschließen.
1 ist eine Teilquerschnittsansicht, die eine schematische Konfiguration eines Turboladers 2 gemäß einer Ausführungsform zeigt. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt entlang einer Drehwelle 8 eines Zentrifugalkompressors 4 des Turboladers 2.
Wie in 1 gezeigt, enthält der Turbolader 2 den Zentrifugalkompressor 4 und eine Turbine 12, die mit dem Zentrifugalkompressor 4 verbunden ist. Ein Laufrad 6 des Zentrifugalkompressors 4 und ein Turbinenrad 10 der Turbine 12 sind via die Drehwelle 8 miteinander verbunden. Nachstehend bedeutet ein allein verwendeter Begriff „Axialrichtung“ eine Axialrichtung des Laufrads 6, ein allein verwendeter Begriff „Radialrichtung“ bedeutet eine Radialrichtung des Laufrads 6, und ein allein verwendeter Begriff „Umfangsrichtung“ bedeutet eine Umfangsrichtung des Laufrads 6.
Der Zentrifugalkompressor 4 enthält das Laufrad 6, einen Kompressoreinlass-Strömungsweg 40, der sich entlang der Axialrichtung so erstreckt, dass Luft zu dem Laufrad 6 geführt wird, einen Diffusorströmungsweg 42 zur Geschwindigkeitsreduktion eines das Laufrad 6 passierenden Luftstroms, einen Schneckenströmungsweg 14, der auf einer Außenumfangsseite (einer Außenumfangsseite des Diffusorströmungswegs 42) des Laufrades 6 vorgesehen ist und der eine schneckenartige Form aufweist, einen Bypass-Strömungsweg 16, der von dem Schneckenströmungsweg 14 abzweigt, der das Laufrad 6 umgeht und der mit dem Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 verbunden ist, und ein Bypassventil 18, das in dem Bypass-Strömungsweg 16 vorgesehen ist. Nachstehend bedeutet eine „Stromaufwärtsseite in der Axialrichtung“ eine Stromaufwärtsseite, die sich auf einen Luftstrom in dem Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 in der Axialrichtung bezieht, und eine „Stromabwärtsseite in der Axialrichtung“ bedeutet eine Stromabwärtsseite, die sich auf einen Luftstrom in dem Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 in der Axialrichtung bezieht.
Der Bypass-Strömungsweg 16 enthält einen schneckenseitigen Strömungswegabschnitt 16a, der mit dem Schneckenströmungsweg 14 verbunden ist, einen kompressoreinlassseitigen Strömungswegabschnitt 16b, der mit dem Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 verbunden ist, und einen Ventilkörper-Aufnahmeabschnitt 16c, der einen Ventilkörper 24 des Bypassventils 18 aufnimmt. Bei der in den Zeichnungen gezeigten beispielhaften Ausführungsform erstreckt sich der schneckenseitige Strömungswegabschnitt 16a von einem Auslassrohr 38 des Schneckenströmungswegs 14 zu einer der Turbine 12 in der Axialrichtung gegenüberliegenden Seite und ist mit dem Ventilkörper-Aufnahmeabschnitt 16c verbunden. Der kompressoreinlassseitige Strömungswegabschnitt 16b erstreckt sich von dem Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 nach außen in der Radialrichtung und ist mit dem Ventilkörper-Aufnahmeabschnitt 16c verbunden.
Ein Öffnungs- und Schließvorgang des Bypassventils 18 wird von einem Aktuator 19 gesteuert, und in einem Fall, in dem ein Abgabedruck des Zentrifugalkompressors 4 so übermäßig erhöht wird, dass er einen Schwellenwert überschreitet, wird das Bypassventil 18 geöffnet, so dass ein Teil von komprimierter Luft, die in dem Schneckenströmungsweg 14 strömt, zu dem Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 zurückgeführt wird.
2A ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Strömungswegquerschnitts des Bypass-Strömungswegs 16 an einer Verbindungsposition P, an der der Bypass-Strömungsweg 16 und der Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 miteinander verbunden sind, zeigt. 2B ist eine Ansicht zur Beschreibung einer detaillierten Konfiguration des in 2A gezeigten Strömungswegquerschnitts. Es ist anzumerken, dass die Verbindungsposition P die Position einer Grenze zwischen dem Bypass-Strömungsweg 16 und dem Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 ist, das heißt die Position (die Position eines Auslasses des Bypass-Strömungswegs 16) eines Öffnungsendes des Bypass-Strömungswegs 16, der sich auf einer Seite von Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 befindet. In der vorliegenden Beschreibung wird der Strömungswegquerschnitt (der Strömungswegquerschnitt des Auslasses des Bypass-Strömungswegs 16) des Bypass-Strömungswegs 16 an der Verbindungsposition P als ein Auslassquerschnitt 16P des Bypass-Strömungswegs 16 bezeichnet.
Bei einem in 2A und 2B gezeigten Beispiel weist eine Strömungsweg-Wandfläche 16S des Bypass-Strömungswegs 16 an dem Auslassquerschnitt 16P eine ovale Form auf. Darüber hinaus weist die ovale Form der Strömungsweg-Wandfläche 16S an dem Auslassquerschnitt 16P eine Hauptachse, die sich entlang der Axialrichtung des Laufrads 6 erstreckt, und eine Nebenachse, die sich entlang einer senkrechten Richtung (einer Drehrichtung des Laufrads 6 an einer Mitte O (der Mitte des Ovals) des Auslassquerschnitts 16P) senkrecht zu jeweils der Axialrichtung des Laufrads 6 und der Radialrichtung des Laufrads 6 an der Mitte O des Auslassquerschnitts 16P erstreckt, auf. Darüber hinaus ist, wie in 2B gezeigt, eine Abmessung L1 des Auslassquerschnitts 16P in der Axialrichtung des Laufrads 6 größer als eine Abmessung L2 des Auslassquerschnitts 16P in der oben beschriebenen senkrechten Richtung.
Hier wird, wie in 2B gezeigt, in Bezug auf den Auslassquerschnitt 16P, ein Bereich (ein schraffierter Bereich in 2B), der näher an der Stromabwärtsseite in der Axialrichtung als die Mitte O (ein Schwerpunkt des Auslassquerschnitts 16P) des Auslassquerschnitts 16P liegt und der näher an einer Stromaufwärtsseite in der Drehrichtung des Laufrads 6 als die Mitte O liegt, als ein erster Bereich S1 bezeichnet, ein Bereich, der näher an der Stromabwärtsseite in der Axialrichtung als die Mitte O liegt und der näher an einer Stromabwärtsseite in der Drehrichtung des Laufrads 6 als die Mitte O liegt, wird als ein zweiter Bereich S2 bezeichnet, ein Bereich, der näher an der Stromaufwärtsseite in der Axialrichtung als die Mitte O liegt und der näher an der Stromabwärtsseite in der Drehrichtung des Laufrads 6 als die Mitte O liegt, wird als ein dritter Bereich S3 bezeichnet, und ein Bereich, der näher an der Stromaufwärtsseite in der Axialrichtung als die Mitte O liegt und der näher an der Stromaufwärtsseite in der Drehrichtung des Laufrads 6 als die Mitte O liegt, wird als ein vierter Bereich S4 bezeichnet.
Darüber hinaus wird ein Abschnitt der Strömungsweg-Wandfläche 16S des Bypass-Strömungswegs 16 an dem Auslassquerschnitt 16P, der zu dem ersten Bereich S1 gehört, als ein Wandflächenabschnitt 16S1 von erstem Bereich bezeichnet, ein Abschnitt der Strömungsweg-Wandfläche 16S des Bypass-Strömungswegs 16 an dem Auslassquerschnitt 16P, der zu dem zweiten Bereich S2 gehört, wird als ein Wandflächenabschnitt 16S2 von zweitem Bereich bezeichnet, ein Abschnitt der Strömungsweg-Wandfläche 16S des Bypass-Strömungswegs 16 an dem Auslassquerschnitt 16P, der zu dem dritten Bereich S3 gehört, wird als ein Wandflächenabschnitt 16S3 von drittem Bereich bezeichnet, und ein Abschnitt der Strömungsweg-Wandfläche 16S des Bypass-Strömungswegs 16 an dem Auslassquerschnitt 16P, der zu dem vierten Bereich S4 gehört, wird als ein Wandflächenabschnitt 16S4 von viertem Bereich bezeichnet.
Wie in 2B gezeigt, besteht mindestens der Wandflächenabschnitt 16S1 von erstem Bereich der Strömungsweg-Wandfläche 16S des Bypass-Strömungswegs 16 an dem Auslassquerschnitt 16P aus einer Kurve C1, deren Krümmung sich zu der Stromabwärtsseite in der Axialrichtung hin ändert. Bei dem in der Zeichnung gezeigten Beispiel bestehen der Wandflächenabschnitt 16S1 von erstem Bereich, der Wandflächenabschnitt 16S2 von zweitem Bereich, der Wandflächenabschnitt 16S3 von drittem Bereich und der Wandflächenabschnitt 16S4 von viertem Bereich jeweils aus einer Kurve, deren Krümmung sich zu der Stromabwärtsseite in der Axialrichtung hin ändert. Bei dem in der Zeichnung gezeigten Beispiel besteht der Wandflächenabschnitt 16S1 von erstem Bereich aus einer Kurve C11, deren Krümmung zu der Stromaufwärtsseite in der Axialrichtung hin abnimmt, der Wandflächenabschnitt 16S2 von zweitem Bereich besteht aus einer Kurve C12 deren Krümmung zu der Stromaufwärtsseite in der Axialrichtung hin abnimmt, der Wandflächenabschnitt 16S3 von drittem Bereich besteht aus einer Kurve C13, deren Krümmung zu der Stromaufwärtsseite in der Axialrichtung hin zunimmt, und der Wandflächenabschnitt 16S4 von viertem Bereich besteht aus einer Kurve C14, deren Krümmung zu der Stromaufwärtsseite in der Axialrichtung hin zunimmt.
Hier wird der Effekt des Zentrifugalkompressors 4 im Vergleich mit einer Vergleichsausführungsform beschrieben, bei der der Auslassquerschnitt 16P eine in 3 gezeigte Form aufweist. Bei der in 3 gezeigten Vergleichsausführungsform ist in dem Auslassquerschnitt 16P des Bypass-Strömungswegs 16 die Form der Strömungsweg-Wandfläche 16S des Bypass-Strömungswegs 16 ein Quadrat mit runden Ecken (ein Quadrat mit gerundeten Ecken), und jede Seite des Quadrats mit runden Ecken enthält einen linearen Abschnitt. 4 ist eine Ansicht, die schematisch zeigt, wie ein Wirbel V1 nahe einem Verbindungsabschnitt zwischen dem Bypass-Strömungsweg 16 und dem Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 bei der Vergleichsausführungsform strömt. 5 ist eine Querschnittsansicht, die Wirbelstärke nahe dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Bypass-Strömungsweg 16 und dem Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 bei der Vergleichsausführungsform zeigt.
Es ist offensichtlich, dass bei der Vergleichsausführungsform in einem Fall, in dem ein Rückstrom von einer Laufradseite zu dem Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 erzeugt wird, wenn der Zentrifugalkompressor 4 mit einer kleinen Strömungsrate betrieben wird, ein Wirbel V1 (siehe 4 und 5) durch eine plötzliche Richtungsänderung eines Stroms an dem linearen Abschnitt des Wandflächenabschnitts 16S1 von erstem Bereich aufgrund des Rückstroms in dem Bereich S1 (dem Bereich, der näher an der Stromabwärtsseite in der Axialrichtung als die Mitte O des Auslassquerschnitts 16P liegt und der ist näher an der Stromaufwärtsseite in der Drehrichtung des Laufrads 6 als die Mitte O liegt) des Auslassquerschnitts 16P des in 3 gezeigten Bypass-Strömungswegs 16 verursacht wird, und somit wird aufgrund des Wirbels V1 Rauschen (ein Luftansauggeräusch) erzeugt.
In dem Fall des Zentrifugalkompressors 4 bei der oben beschriebenen Ausführungsform besteht jedoch mindestens der Wandflächenabschnitt 16S1 von erstem Bereich der Strömungsweg-Wandfläche 16S des Bypass-Strömungswegs 16 an dem Auslassquerschnitt 16P aus der Kurve C1 und enthält keinen linearen Abschnitt. Daher ist ein Strom im Vergleich zu der Vergleichsausführungsform stabil, und somit kann Rauschen, das an dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 und dem Bypass-Strömungsweg 16 erzeugt wird, reduziert werden. Da nur die Form des Wandflächenabschnitts 16S1 von erstem Bereich geändert werden muss, ist darüber hinaus kein signifikanter Verbesserungsentwurf erforderlich, und somit können Kosten reduziert werden.
Darüber hinaus besteht in dem Fall des Zentrifugalkompressors 4 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform mindestens der Wandflächenabschnitt 16S1 von erstem Bereich der Strömungsweg-Wandfläche 16S des Bypass-Strömungswegs 16 an dem Auslassquerschnitt 16P aus der Kurve C1 (bei dem in der Zeichnung gezeigten Beispiel einer konkaven Kurve), deren Krümmung sich zu der Stromabwärtsseite in der Axialrichtung hin ändert. Daher kann die Fläche des Auslassquerschnitts 16P im Vergleich zu dem Fall einer Querschnittsform, deren Krümmung konstant ist (eine perfekte Kreisform), vergrößert werden. Daher kann eine erforderliche Strömungsweg-Querschnittsfläche ohne eine Vergrößerung von Strömungswegbreite sichergestellt werden. Da eine Vergrößerung von Strömungswegbreite unterdrückt wird, ist es darüber hinaus möglich, Erzeugung eines Hohlraumstroms in Bezug auf einen Drallstrom zu unterdrücken und Erzeugung von Rauschen zu unterdrücken.
Darüber hinaus weist, wie oben beschrieben, bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Strömungsweg-Wandfläche 16S des Bypass-Strömungswegs 16 die ovale Form an dem Auslassquerschnitt 16P des Bypass-Strömungswegs 16 auf, die ovale Form weist die Hauptachse, die sich entlang der Axialrichtung des Laufrads 6 erstreckt, und die Nebenachse, die sich entlang der oben beschriebenen senkrechten Richtung erstreckt, auf, und die Abmessung L1 des Auslassquerschnitts 16P in der Axialrichtung des Laufrads 6 ist größer als die Abmessung L2 des Auslassquerschnitts 16P in der oben beschriebenen senkrechten Richtung. Wegen jedes dieser Merkmale kann Rauschen, das an dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 und dem Bypass-Strömungsweg 16 erzeugt wird, effektiv reduziert werden. Insbesondere in einem Fall, in dem die Hauptachse der ovalen Form parallel zu einem Strom in der Axialrichtung ist, kann eine große Strömungswegfläche sichergestellt werden, und es ist wahrscheinlich, dass der Einfluss eines Drallstroms unterdrückt wird. Daher kann Erzeugung von Rauschen (einem Luftansauggeräusch), das durch einen Drallstrom verursacht wird, effektiv reduziert werden.
Bei einigen Ausführungsformen, zum Beispiel wie in 1 gezeigt, enthält der Bypass-Strömungsweg 16 einen Abschnitt 16b1 mit kreisförmiger Querschnittsform, der einen kreisförmigen Strömungswegquerschnitt aufweist, und einen Querschnittsform-Änderungsabschnitt 16b2, der zwischen dem Abschnitt 16b1 mit kreisförmiger Querschnittsform und der Verbindungsposition P positioniert ist. Bei einem in der Zeichnung gezeigten Beispiel ist ein Ende des Abschnitts 16b1 mit kreisförmiger Querschnittsform mit dem Ventilkörper-Aufnahmeabschnitt 16c verbunden, und das andere Ende des Abschnitts 16b1 mit kreisförmiger Querschnittsform ist mit einem Ende des Querschnittsform-Änderungsabschnitts 16b2 verbunden. Das andere Ende des Querschnittsform-Änderungsabschnitts 16b2 ist mit dem Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 verbunden.
Hier ist, in Bezug auf den Strömungswegquerschnitt an jeder Position in dem Querschnittsform-Änderungsabschnitt 16b2, der Querschnittsform-Änderungsabschnitt 16b2 so konfiguriert, dass ein Querschnittsabmessungsverhältnis L1/L2 in einem Fall, in dem das Querschnittsabmessungsverhältnis L1/L2 sich auf ein Verhältnis L1/L2 der Abmessung L1 des Strömungswegquerschnitts in der Axialrichtung zu der Abmessung L2 des Strömungswegquerschnitts in der senkrechten Richtung senkrecht zu jeweils der Axialrichtung des Laufrads 6 und der Radialrichtung des Laufrads 6 bezieht, zu dem Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 hin zunimmt.
Bei einer solchen Konfiguration kann in dem Abschnitt 16b1 mit kreisförmiger Querschnittsform, der ein von der Verbindungsposition P etwas entfernter Abschnitt ist und dessen Einfluss auf das oben beschriebene Rauschen an dem Bypass-Strömungsweg 16 klein ist, eine Zunahme von Druckverlust unterdrückt werden, da der Abschnitt 16b1 mit kreisförmiger Querschnittsform einen einfachen kreisförmigen Strömungswegquerschnitt mit einem kleinen Strömungsweg-Widerstand aufweist. Da das Querschnittsabmessungsverhältnis L1/L2 zu dem Auslassquerschnitt 16P hin, der eine Ursache für Erzeugung des oben beschriebenen Rauschens ist, ohne plötzlich geändert zu werden, graduell zunimmt, bis das Querschnittsabmessungsverhältnis L1/L2 gleich dem Querschnittsabmessungsverhältnis L1/L2 an dem Auslassquerschnitt 16P wird, ist es darüber hinaus möglich, sowohl Unterdrückung einer Zunahme von Druckverlust als auch Reduktion des oben beschriebenen Rauschens zu erreichen.
6 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Querschnitts senkrecht zu der Axialrichtung an dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Bypass-Strömungsweg 16 und dem Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 des in 1 gezeigten Zentrifugalkompressors 4 schematisch zeigt.
Wie in 6 gezeigt, enthält die Strömungsweg-Wandfläche 16S des kompressoreinlassseitigen Strömungswegabschnitts 16b des Bypass-Strömungswegs 16 eine erste Wandfläche 16Sa und eine zweite Wandfläche 16Sb in dem Querschnitt senkrecht zu der Axialrichtung, wobei die zweite Wandfläche 16Sb der ersten Wandfläche 16Sa zugewandt ist.
Bei einem in der Zeichnung gezeigten Beispiel ist die erste Wandfläche 16Sa näher an der Stromaufwärtsseite in der Drehrichtung des Laufrads 6 positioniert als die zweite Wandfläche 16Sb.
Darüber hinaus ist mindestens eine von der ersten Wandfläche 16Sa und der zweiten Wandfläche 16Sb so gebildet, dass sie in einem Teilbereich, der zu dem Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 benachbart ist, zu dem Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 hin näher an der Stromaufwärtsseite in einer Drehrichtung R des Laufrads 6 kommt. Bei dem in der Zeichnung gezeigten Beispiel ist in dem Querschnitt senkrecht zu der Axialrichtung die erste Wandfläche 16Sa aus einer Kurve C21, die sanft so gekrümmt ist, dass sie in dem Teilbereich, der zu dem Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 benachbart ist, zu dem Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 hin näher an der Stromaufwärtsseite in der Drehrichtung des Laufrads 6 kommt. Darüber hinaus besteht in dem Querschnitt senkrecht zu der Axialrichtung die zweite Wandfläche 16Sb aus einer Kurve C22, die sanft so gekrümmt ist, dass sie in dem Teilbereich, der zu dem Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 benachbart ist, zu dem Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 hin näher an der Stromaufwärtsseite in der Drehrichtung des Laufrads 6 kommt.
Bei dem in der Zeichnung gezeigten Beispiel ist eine Verrundung 26 an einem Verbindungsabschnitt zwischen der ersten Wandfläche 16Sa und dem Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 gebildet, und eine Verrundung 28 ist an einem Verbindungsabschnitt zwischen der zweiten Wandfläche 16Sb und dem Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 gebildet. In diesem Fall, in dem Querschnitt senkrecht zu der Axialrichtung, ist eine Oberfläche 26a der Verrundung 26 so nach außen gekrümmt, dass sie zu dem Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 hin näher an der Stromaufwärtsseite in der Drehrichtung des Laufrads 6 kommt, und die Kurve C21 besteht aus der Oberfläche 26a der Verrundung 26. Darüber hinaus, in dem Querschnitt senkrecht zu der Axialrichtung, ist eine Oberfläche 28a der Verrundung 28 so nach innen gekrümmt, dass sie zu dem Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 hin näher an der Stromaufwärtsseite in der Drehrichtung des Laufrads 6 kommt, und die Kurve C22 besteht aus der Oberfläche 28a der Verrundung 28.
Gemäß der in 6 gezeigten Konfiguration wird ein Strom Fb, der von dem Bypass-Strömungsweg 16 ausströmt, zu der Stromaufwärtsseite in der Drehrichtung R des Laufrads 6 hin gekrümmt. Indessen weist der oben beschriebene Rückstrom von dem Laufrad 6 eine Drallkomponente Fc in der gleichen Richtung wie der Drehrichtung des Laufrads 6 auf. Daher, da der Strom Fb, der von dem Bypass-Strömungsweg 16 ausströmt, zu der Stromaufwärtsseite in der Drehrichtung R des Laufrads 6 hin gekrümmt wird, ist der Strom Fb der Drallkomponente Fc des oben beschriebenen Rückstroms von dem Laufrad 6 zugewandt und hebt den Rückstrom auf, so dass Erzeugung des oben beschriebenen Wirbels unterdrückt werden kann. Dementsprechend kann Rauschen, das an dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 und dem Bypass-Strömungsweg 16 erzeugt wird, effektiv reduziert werden.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und enthält geeignet Modifikationen der oben beschriebenen Ausführungsformen und eine Kombination dieser Ausführungsformen.
Beispielsweise wurde bei der oben beschriebenen Ausführungsform ein Fall beschrieben, in dem die Strömungsweg-Wandfläche 16S des Bypass-Strömungswegs 16 an dem Auslassquerschnitt 16P eine ovale Form aufweist. Die Form der Strömungsweg-Wandfläche 16S des Bypass-Strömungswegs 16 an dem Auslassquerschnitt 16P ist jedoch nicht auf eine ovale Form beschränkt, solange mindestens der Wandflächenabschnitt 16S1 von erstem Bereich aus einer Kurve besteht. Die Form der Strömungsweg-Wandfläche 16S des Bypass-Strömungswegs 16 an dem Auslassquerschnitt 16P kann beispielsweise eine in 7 gezeigte Form, eine in 8 gezeigte Form und dergleichen sein und kann eine Kurve, deren Krümmung sich zu der Stromabwärtsseite in der Axialrichtung hin ändert, oder ein perfekter Kreis sein.
Bei einem Beispiel des Auslassquerschnitts 16P, das in 7 gezeigt ist, bestehen der Wandflächenabschnitt 16S1 von erstem Bereich und der Wandflächenabschnitt 16S2 von zweitem Bereich aus einer Hälfte eines Ovals, und der Wandflächenabschnitt 16S3 von drittem Bereich und der Wandflächenabschnitt 16S4 von viertem Bereich bestehen aus einer Hälfte eines Kreises, wobei der erste bis vierte Bereich S1 bis S4 und die Wandflächenabschnitte 16S1 bis 16S4 von erstem bis viertem Bereich wie oben beschrieben definiert sind. Bei dem in 7 gezeigten Beispiel ist eine Abmessung des Auslassquerschnitts 16P in der Axialrichtung größer als eine Abmessung des Auslassquerschnitts 16P in der senkrechten Richtung senkrecht zu der Axialrichtung und der Radialrichtung.
Bei einem Beispiel des Auslassquerschnitts 16P, das in 8 gezeigt ist, bestehen der Wandflächenabschnitt 16S1 von erstem Bereich und der Wandflächenabschnitt 16S2 von zweitem Bereich aus einer Hälfte eines Ovals, und der Wandflächenabschnitt 16S3 von drittem Bereich und der Wandflächenabschnitt 16S4 von viertem Bereich bestehen aus einer Hälfte eines Rechtecks mit runden Ecken, wobei der erste bis vierte Bereich S1 bis S4 und die Wandflächenabschnitte 16S1 bis 16S4 von erstem bis viertem Bereich wie oben beschrieben definiert sind. Bei dem in 7 gezeigten Beispiel ist eine Abmessung des Auslassquerschnitts 16P in der Axialrichtung größer als eine Abmessung des Auslassquerschnitts 16P in der senkrechten Richtung senkrecht zu der Axialrichtung und der Radialrichtung.
Sowohl bei der in 7 gezeigten Konfiguration als auch bei der in 8 gezeigten Konfiguration besteht mindestens der Wandflächenabschnitt 16S1 von erstem Bereich aus einer Kurve, deren Krümmung sich zu der Stromabwärtsseite in der Axialrichtung hin ändert, und enthält keinen linearen Abschnitt. Daher kann Rauschen, das an dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Kompressoreinlass-Strömungsweg 40 und dem Bypass-Strömungsweg 16 erzeugt wird, effektiv reduziert werden.
Die bei jeder Ausführungsform beschriebenen Inhalte werden beispielsweise wie folgt verstanden.

(1) Ein Zentrifugalkompressor gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst:
- ein Laufrad,
- einen Kompressoreinlass-Strömungsweg, durch den Luft zu dem Laufrad geführt wird,
- einen Schneckenströmungsweg, der auf einer Außenumfangsseite des Laufrads vorgesehen ist, und
- einen Bypass-Strömungsweg, der von dem Schneckenströmungsweg abzweigt, der das Laufrad umgeht und der mit dem Kompressoreinlass-Strömungsweg verbunden ist,
- wobei in einem Fall, in dem sich ein Auslassquerschnitt des Bypass-Strömungswegs auf einen Strömungswegquerschnitt des Bypass-Strömungswegs an einer Verbindungsposition, an der der Bypass-Strömungsweg und der Kompressoreinlass-Strömungsweg miteinander verbunden sind, bezieht, ein erster Bereich sich auf einen Bereich des Auslassquerschnitts bezieht, der näher an einer Stromabwärtsseite in einer Axialrichtung des Laufrads als eine Mitte des Auslassquerschnitts liegt und der näher an einer Stromaufwärtsseite in einer Drehrichtung des Laufrads als die Mitte liegt, und ein Wandflächenabschnitt von erstem Bereich sich auf einen Abschnitt einer Strömungsweg-Wandfläche des Bypass-Strömungswegs an dem Auslassquerschnitt bezieht, der zu dem ersten Bereich gehört, mindestens der Wandflächenabschnitt von erstem Bereich der Strömungsweg-Wandfläche des Bypass-Strömungswegs an dem Auslassquerschnitt aus einer Kurve besteht.

Gemäß der Studie des Erfinders der vorliegenden Anmeldung ist es offensichtlich, dass in einem Fall, in dem ein Rückstrom von einer Laufradseite zu dem Kompressoreinlass-Strömungsweg erzeugt wird, wenn der Zentrifugalkompressor mit einer kleinen Strömungsrate betrieben wird und der Wandflächenabschnitt von erstem Bereich einen linearen Abschnitt enthält, wird an dem linearen Abschnitt des Wandflächenabschnitts von erstem Bereich aufgrund des Rückstroms ein Wirbel erzeugt, und somit wird aufgrund des Wirbels Rauschen (Luftansauggeräusch) erzeugt.
In dem Fall des wie oben bei (1) beschriebenen Zentrifugalkompressors besteht jedoch mindestens der Wandflächenabschnitt von erstem Bereich der Strömungsweg-Wandfläche des Bypass-Strömungswegs an dem Auslassquerschnitt nur aus der Kurve und enthält keinen linearen Abschnitt. Daher ist ein Strom im Vergleich zu einem Fall, in dem der Wandflächenabschnitt von erstem Bereich einen linearen Abschnitt enthält, stabil, und somit kann Rauschen, das an einem Verbindungsabschnitt zwischen dem Kompressoreinlass-Strömungsweg und dem Bypass-Strömungsweg erzeugt wird, reduziert werden.
(2) Bei einigen Ausführungsformen, bei dem wie oben bei (1) beschriebenen Zentrifugalkompressor,
besteht mindestens der Wandflächenabschnitt von erstem Bereich der Strömungsweg-Wandfläche des Bypass-Strömungswegs an dem Auslassquerschnitt aus einer Kurve, von der eine Krümmung sich zu der Stromabwärtsseite in der Axialrichtung hin ändert.
Gemäß dem wie oben bei (2) beschriebenen Zentrifugalkompressor kann die Fläche des Auslassquerschnitts im Vergleich zu dem Fall einer Querschnittsform, deren Krümmung konstant ist (eine perfekte Kreisform), vergrößert werden. Daher kann eine erforderliche Strömungsweg-Querschnittsfläche ohne eine Vergrößerung von Strömungswegbreite sichergestellt werden. Da eine Vergrößerung von Strömungswegbreite unterdrückt wird, ist es darüber hinaus möglich, Erzeugung eines Hohlraumstroms in Bezug auf einen Drallstrom zu unterdrücken und Erzeugung von Rauschen zu unterdrücken. Da nur die Form des Wandflächenabschnitts von erstem Bereich geändert werden muss, ist darüber hinaus kein signifikanter Verbesserungsentwurf erforderlich, und somit können Kosten reduziert werden.
(3) Bei einigen Ausführungsformen, bei dem wie oben bei (2) beschriebenen Zentrifugalkompressor,
ist eine Abmessung des Auslassquerschnitts in der Axialrichtung größer als eine Abmessung des Auslassquerschnitts in einer senkrechten Richtung senkrecht zu jeweils der Axialrichtung und einer Radialrichtung des Laufrads.
Gemäß dem wie oben bei (3) beschriebenen Zentrifugalkompressor kann Rauschen, das an dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Kompressoreinlass-Strömungsweg und dem Bypass-Strömungsweg erzeugt wird, effektiv reduziert werden.
(4) Bei einigen Ausführungsformen, bei dem wie oben bei (3) beschriebenen Zentrifugalkompressor,
enthält der Bypass-Strömungsweg einen Abschnitt mit kreisförmiger Querschnittsform, der einen kreisförmigen Strömungswegquerschnitt aufweist, und einen Querschnittsform-Änderungsabschnitt, der zwischen dem Abschnitt mit kreisförmiger Querschnittsform und der Verbindungsposition positioniert ist, und
in Bezug auf den Strömungswegquerschnitt an jeder Position in dem Querschnittsform-Änderungsabschnitt, der Querschnittsform-Änderungsabschnitt ist so konfiguriert, dass ein Querschnittsabmessungsverhältnis in einem Fall, in dem das Querschnittsabmessungsverhältnis sich auf ein Verhältnis einer Abmessung des Strömungswegquerschnitts in der Axialrichtung zu einer Abmessung des Strömungswegquerschnitts in der senkrechten Richtung bezieht, zu dem Kompressoreinlass-Strömungsweg hin zunimmt.
Gemäß dem wie oben bei (4) beschriebenen Zentrifugalkompressor kann in dem Abschnitt mit kreisförmiger Querschnittsform, der ein von der Verbindungsposition etwas entfernter Abschnitt ist und dessen Einfluss auf das oben beschriebene Rauschen an dem Bypass-Strömungsweg klein ist, eine Zunahme von Druckverlust unterdrückt werden, da der Abschnitt mit kreisförmiger Querschnittsform einen einfachen kreisförmigen Strömungswegquerschnitt mit einem kleinen Strömungsweg-Widerstand aufweist. Da das Querschnittsabmessungsverhältnis zu dem Auslassquerschnitt hin, der eine Ursache für Erzeugung des oben beschriebenen Rauschens ist, zunimmt, ist es darüber hinaus möglich, sowohl Unterdrückung einer Zunahme von Druckverlust als auch Reduktion des oben beschriebenen Rauschens zu erreichen.
(5) Bei einigen Ausführungsformen, bei dem wie oben bei einem der (2) bis (4) beschriebenen Zentrifugalkompressor,
besteht mindestens der Wandflächenabschnitt von erstem Bereich der Strömungsweg-Wandfläche des Bypass-Strömungswegs an dem Auslassquerschnitt aus einer Kurve, von der eine Krümmung zu einer Stromaufwärtsseite in der Axialrichtung hin abnimmt.
Gemäß dem wie oben bei (5) beschriebenen Zentrifugalkompressor kann Rauschen, das an dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Kompressoreinlass-Strömungsweg und dem Bypass-Strömungsweg erzeugt wird, effektiv reduziert werden.
(6) Bei einigen Ausführungsformen, bei dem wie oben bei einem der (2) bis (5) beschriebenen Zentrifugalkompressor,
weist die Strömungsweg-Wandfläche des Bypass-Strömungswegs an dem Auslassquerschnitt eine ovale Form auf.
Gemäß dem in (6) wie oben beschriebenen Zentrifugalkompressor kann Rauschen, das an dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Kompressoreinlass-Strömungsweg und dem Bypass-Strömungsweg erzeugt wird, effektiv reduziert werden.
(7) Bei einigen Ausführungsformen, bei dem wie oben bei (6) beschriebenen Zentrifugalkompressor,
weist die ovale Form der Strömungsweg-Wandfläche an dem Auslassquerschnitt eine Hauptachse, die sich entlang der Axialrichtung erstreckt, und eine Nebenachse, die sich entlang einer Richtung senkrecht zu jeweils der Axialrichtung und einer Radialrichtung des Laufrads erstreckt, auf.
Gemäß dem in (7) wie oben beschriebenen Zentrifugalkompressor kann Rauschen, das an dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Kompressoreinlass-Strömungsweg und dem Bypass-Strömungsweg erzeugt wird, effektiv reduziert werden.
(8) Bei einigen Ausführungsformen, bei dem wie oben bei einem der (2) bis (7) beschriebenen Zentrifugalkompressor,
enthält die Strömungsweg-Wandfläche des Bypass-Strömungswegs eine erste Wandfläche und eine zweite Wandfläche in einem Querschnitt senkrecht zu der Axialrichtung des Laufrads, wobei die zweite Wandfläche der ersten Wandfläche zugewandt ist, und
mindestens eine von der ersten Wandfläche und der zweiten Wandfläche ist so gebildet, dass sie in einem Teilbereich, der zu dem Kompressoreinlass-Strömungsweg benachbart ist, zu dem Kompressoreinlass-Strömungsweg hin näher an der Stromaufwärtsseite in der Drehrichtung kommt.
Gemäß dem wie oben bei (8) beschriebenen Zentrifugalkompressor wird ein Strom, der von dem Bypass-Strömungsweg zu dem Kompressoreinlass-Strömungsweg ausströmt, zu der Stromaufwärtsseite in der Drehrichtung des Laufrads hin gekrümmt. Indessen weist der oben beschriebene Rückstrom von dem Laufrad eine Drallkomponente in der gleichen Richtung wie der Drehrichtung des Laufrads auf. Daher, da der Strom, der von dem Bypass-Strömungsweg ausströmt, zu der Stromaufwärtsseite in der Drehrichtung des Laufrads hin gekrümmt wird, ist der Strom der Drallkomponente des oben beschriebenen Rückstroms von dem Laufrad zugewandt und hebt den Rückstrom auf, so dass Erzeugung des oben beschriebenen Wirbels unterdrückt werden kann. Dementsprechend kann Rauschen, das an dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Kompressoreinlass-Strömungsweg und dem Bypass-Strömungsweg erzeugt wird, effektiv reduziert werden.
(9) Bei einigen Ausführungsformen, bei dem wie oben bei (8) beschriebenen Zentrifugalkompressor,
ist die erste Wandfläche näher an der Stromaufwärtsseite in der Drehrichtung des Laufrads positioniert als die zweite Wandfläche, und
eine Verrundung ist an einem Verbindungsabschnitt zwischen der ersten Wandfläche und dem Kompressoreinlass-Strömungsweg gebildet, und eine Oberfläche der Verrundung ist in dem Querschnitt senkrecht zu der Axialrichtung so nach außen gekrümmt, dass sie zu dem Kompressoreinlass-Strömungsweg hin näher an der Stromaufwärtsseite in der Drehrichtung des Laufrads kommt.
Gemäß dem wie oben bei (9) beschriebenen Zentrifugalkompressor ist es möglich, einen wie oben bei (8) beschriebenen Effekt zu erreichen, während Spannungskonzentration in dem Verbindungsabschnitt zwischen der ersten Wandfläche des Bypass-Strömungswegs und dem Kompressoreinlass-Strömungsweg mit der Verrundung unterdrückt wird.
(10) Bei einigen Ausführungsformen, bei dem wie oben bei (8) oder (9) beschriebenen Zentrifugalkompressor,
ist die erste Wandfläche näher an der Stromaufwärtsseite in der Drehrichtung des Laufrads positioniert als die zweite Wandfläche, und
eine Verrundung ist an einem Verbindungsabschnitt zwischen der zweiten Wandfläche und dem Kompressoreinlass-Strömungsweg gebildet, und eine Oberfläche der Verrundung ist in dem Querschnitt senkrecht zu der Axialrichtung so nach innen gekrümmt, dass sie zu dem Kompressoreinlass-Strömungsweg hin näher an der Stromaufwärtsseite in der Drehrichtung des Laufrads kommt.
Gemäß dem wie oben bei (10) beschriebenen Zentrifugalkompressor ist es möglich, einen wie oben bei (7) beschriebenen Effekt zu erreichen, während Spannungskonzentration in dem Verbindungsabschnitt zwischen der zweiten Wandfläche des Bypass-Strömungswegs und dem Kompressoreinlass-Strömungsweg mit der Verrundung unterdrückt wird.
(11) Ein Turbolader gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst:

den Zentrifugalkompressor, der wie oben bei einem der (2) bis (10) beschrieben ist, und
eine Turbine, die via eine Drehwelle mit dem Zentrifugalkompressor verbunden ist.

Gemäß dem wie oben bei (11) beschriebenen Turbolader kann Rauschen, das an dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Kompressoreinlass-Strömungsweg und dem Bypass-Strömungsweg erzeugt wird, effektiv reduziert werden, da der wie oben bei einem der (1) bis (10) beschriebene Zentrifugalkompressor vorgesehen ist.
Bezugszeichenliste

2: Turbolader
4: Zentrifugalkompressor
6: Laufrad
8: Drehwelle
10: Turbinenrad
12: Turbine
14: Schneckenströmungsweg
16: Bypass-Strömungsweg
16P: Auslassquerschnitt
16S: Strömungsweg-Wandfläche
16S1: Wandflächenabschnitt von erstem Bereich
16S2: Wandflächenabschnitt von zweitem Bereich
16S3: Wandflächenabschnitt von drittem Bereich
16S4: Wandflächenabschnitt von viertem Bereich
16Sa: erste Wandfläche
16Sb: zweite Wandfläche
16a: schneckenseitiger Strömungswegabschnitt
16b: kompressoreinlassseitiger Strömungswegabschnitt
16b1: Abschnitt mit kreisförmiger Querschnittsform
16b2: Querschnittsform-Änderungsabschnitt
16c: Ventilkörper-Aufnahmeabschnitt
18: Bypassventil
19: Aktuator
24: Ventilkörper
26, 28: Verrundung
26a, 28a: Oberfläche
38: Auslassrohr
40: Kompressoreinlass-Strömungsweg
42: Diffusorströmungsweg

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

WO 2020008615 [0003]

Claims

Zentrifugalkompressor, umfassend: ein Laufrad; einen Kompressoreinlass-Strömungsweg, durch den Luft zu dem Laufrad geführt wird; einen Schneckenströmungsweg, der auf einer Außenumfangsseite des Laufrads vorgesehen ist; und einen Bypass-Strömungsweg, der von dem Schneckenströmungsweg abzweigt, der das Laufrad umgeht und der mit dem Kompressoreinlass-Strömungsweg verbunden ist, wobei in einem Fall, in dem sich ein Auslassquerschnitt des Bypass-Strömungswegs auf einen Strömungswegquerschnitt des Bypass-Strömungswegs an einer Verbindungsposition, an der der Bypass-Strömungsweg und der Kompressoreinlass-Strömungsweg miteinander verbunden sind, bezieht, ein erster Bereich sich auf einen Bereich des Auslassquerschnitts bezieht, der näher an einer Stromabwärtsseite in einer Axialrichtung des Laufrads als eine Mitte des Auslassquerschnitts liegt und der näher an einer Stromaufwärtsseite in einer Drehrichtung des Laufrads als die Mitte liegt, und ein Wandflächenabschnitt von erstem Bereich sich auf einen Abschnitt einer Strömungsweg-Wandfläche des Bypass-Strömungswegs an dem Auslassquerschnitt bezieht, der zu dem ersten Bereich gehört, mindestens der Wandflächenabschnitt von erstem Bereich der Strömungsweg-Wandfläche des Bypass-Strömungswegs an dem Auslassquerschnitt aus einer Kurve besteht.
Zentrifugalkompressor nach Anspruch 1, wobei mindestens der Wandflächenabschnitt von erstem Bereich der Strömungsweg-Wandfläche des Bypass-Strömungswegs an dem Auslassquerschnitt aus einer Kurve besteht, von der eine Krümmung sich zu der Stromabwärtsseite in der Axialrichtung hin ändert.
Zentrifugalkompressor nach Anspruch 2, wobei eine Abmessung des Auslassquerschnitts in der Axialrichtung größer als eine Abmessung des Auslassquerschnitts in einer senkrechten Richtung senkrecht zu jeweils der Axialrichtung und einer Radialrichtung des Laufrads ist.
Zentrifugalkompressor nach Anspruch 3, wobei der Bypass-Strömungsweg einen Abschnitt mit kreisförmiger Querschnittsform, der einen kreisförmigen Strömungswegquerschnitt aufweist, und einen Querschnittsform-Änderungsabschnitt, der zwischen dem Abschnitt mit kreisförmiger Querschnittsform und der Verbindungsposition positioniert ist, enthält, und in Bezug auf den Strömungswegquerschnitt an jeder Position in dem Querschnittsform-Änderungsabschnitt, der Querschnittsform-Änderungsabschnitt so konfiguriert ist, dass ein Querschnittsabmessungsverhältnis in einem Fall, in dem das Querschnittsabmessungsverhältnis sich auf ein Verhältnis einer Abmessung des Strömungswegquerschnitts in der Axialrichtung zu einer Abmessung des Strömungswegquerschnitts in der senkrechten Richtung bezieht, zu dem Kompressoreinlass-Strömungsweg hin zunimmt.
Zentrifugalkompressor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei mindestens der Wandflächenabschnitt von erstem Bereich der Strömungsweg-Wandfläche des Bypass-Strömungswegs an dem Auslassquerschnitt aus einer Kurve besteht, von der eine Krümmung zu einer Stromaufwärtsseite in der Axialrichtung hin abnimmt.
Zentrifugalkompressor nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Strömungsweg-Wandfläche des Bypass-Strömungswegs an dem Auslassquerschnitt eine ovale Form aufweist.
Zentrifugalkompressor nach Anspruch 6, wobei die ovale Form der Strömungsweg-Wandfläche an dem Auslassquerschnitt eine Hauptachse, die sich entlang der Axialrichtung erstreckt, und eine Nebenachse, die sich entlang einer Richtung senkrecht zu jeweils der Axialrichtung und einer Radialrichtung des Laufrads erstreckt, aufweist.
Zentrifugalkompressor nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die Strömungsweg-Wandfläche des Bypass-Strömungswegs eine erste Wandfläche und eine zweite Wandfläche in einem Querschnitt senkrecht zu der Axialrichtung des Laufrads enthält, wobei die zweite Wandfläche der ersten Wandfläche zugewandt ist, und mindestens eine von der ersten Wandfläche und der zweiten Wandfläche so gebildet ist, dass sie in einem Teilbereich, der zu dem Kompressoreinlass-Strömungsweg benachbart ist, zu dem Kompressoreinlass-Strömungsweg hin näher zu der Stromaufwärtsseite in der Drehrichtung kommt.
Zentrifugalkompressor nach Anspruch 8, wobei die erste Wandfläche näher an der Stromaufwärtsseite in der Drehrichtung des Laufrads positioniert ist als die zweite Wandfläche, und eine Verrundung an einem Verbindungsabschnitt zwischen der ersten Wandfläche und dem Kompressoreinlass-Strömungsweg gebildet ist und eine Oberfläche der Verrundung in dem Querschnitt senkrecht zu der Axialrichtung so nach außen gekrümmt ist, dass sie zu dem Kompressoreinlass-Strömungsweg hin näher zu der Stromaufwärtsseite in der Drehrichtung des Laufrads kommt.
Zentrifugalkompressor nach Anspruch 8 oder 9, wobei die erste Wandfläche näher an der Stromaufwärtsseite in der Drehrichtung des Laufrads positioniert ist als die zweite Wandfläche, und eine Verrundung an einem Verbindungsabschnitt zwischen der zweiten Wandfläche und dem Kompressoreinlass-Strömungsweg gebildet ist und eine Oberfläche der Verrundung in dem Querschnitt senkrecht zu der Axialrichtung so nach innen gekrümmt ist, dass sie zu dem Kompressoreinlass-Strömungsweg hin näher zu der Stromaufwärtsseite in der Drehrichtung des Laufrads kommt.
Turbolader, umfassend: den Zentrifugalkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 10; und eine Turbine, die via eine Drehwelle mit dem Zentrifugalkompressor verbunden ist.