JP2015117664A - Centrifugal compressor - Google Patents

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Osamu Maeda
治 前田
貴裕 貞光
Takahiro Sadamitsu
貴裕 貞光
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a centrifugal compressor which preferably inhibits reverse flow of a fluid through a gap between an impeller outer surface and a housing inner wall surface.SOLUTION: A compressor impeller 20 is disposed in a housing of a compressor. The compressor impeller 20 is a closed type impeller in which multiple blades 22 and a shroud 23 having a shape covering the rotation direction outer periphery side of the blades 22 are joined to each other. Protruding parts 24, each of which extends along a joint portion between the shroud 23 and the blade 22, are provided on an outer peripheral surface of the shroud 23.

Description

本発明は、クローズドタイプのインペラを備えた遠心圧縮機に関するものである。   The present invention relates to a centrifugal compressor provided with a closed type impeller.

従来、空気などの流体を圧送するためのインペラがハウジングの内部に設けられた遠心圧縮機が知られている。特許文献1に記載の遠心圧縮機では、インペラとして、複数の羽根の周囲を覆う形状の側板(シュラウド)がそれら羽根の外周端に接合されたクローズドタイプのものが採用されている。また特許文献1に記載の遠心圧縮機では、インペラのシュラウドの回転方向における外面に、その周囲全周にわたって延びるシール部を設けることが提案されている。こうした遠心圧縮機では、シール部によって、インペラのシュラウドの外周面とハウジングの内周壁との間隙を介したインペラ下流側から上流側への流体の逆流が抑えられて、遠心圧縮機の運転効率が高められる。   Conventionally, a centrifugal compressor in which an impeller for pumping a fluid such as air is provided inside a housing is known. In the centrifugal compressor described in Patent Document 1, a closed type in which a side plate (a shroud) having a shape covering the periphery of a plurality of blades is joined to the outer peripheral ends of the blades is employed as the impeller. Further, in the centrifugal compressor described in Patent Document 1, it has been proposed to provide a seal portion extending over the entire circumference of the outer surface of the impeller in the rotational direction of the shroud. In such a centrifugal compressor, the seal portion suppresses the back flow of the fluid from the impeller downstream side to the upstream side through the gap between the outer peripheral surface of the impeller shroud and the inner peripheral wall of the housing, thereby improving the operation efficiency of the centrifugal compressor. Enhanced.

特開平5−321890号公報JP-A-5-321890

ここで、特許文献1に記載の遠心圧縮機は、シール部が非接触タイプのものであるため、インペラのシュラウドの外周面とハウジングの内壁面との間に間隙が形成されてしまう。そのため、シール部によって上記間隙を介したインペラ下流側から上流側への流体の逆流が抑制されるとはいえ、その抑制効果には限界があり、これが遠心圧縮機の運転効率の向上を阻む一因になる。   Here, since the centrifugal compressor described in Patent Document 1 is of a non-contact type, a gap is formed between the outer peripheral surface of the impeller shroud and the inner wall surface of the housing. Therefore, although the backflow of the fluid from the impeller downstream side to the upstream side via the gap is suppressed by the seal portion, the suppression effect has a limit, and this prevents the improvement of the operation efficiency of the centrifugal compressor. Cause.

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、インペラ外面とハウジング内壁面との間隙を介した流体の逆流を好適に抑えることのできる遠心圧縮機を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a centrifugal compressor that can suitably suppress the backflow of fluid through the gap between the outer surface of the impeller and the inner wall surface of the housing. .

上記課題を達成するための遠心圧縮機は、複数の羽根とそれら羽根の回転方向外周側を覆う形状の側板とが接合されてなるクローズドタイプのインペラがハウジングの内部に配設されている。そして、この遠心圧縮機は、前記側板の外周面に、同側板と前記複数の羽根との接合部分に沿って延びる形状の突出部を有する。   In the centrifugal compressor for achieving the above object, a closed type impeller formed by joining a plurality of blades and a side plate having a shape covering the outer peripheral side in the rotation direction of the blades is disposed inside the housing. And this centrifugal compressor has the protrusion part of the shape extended along the junction part of the same side plate and the said several blade | wing on the outer peripheral surface of the said side plate.

上記構成では、ハウジング内部におけるインペラの側板(シュラウド)よりも回転方向内側においては、インペラと共に複数の羽根が回転することにより、インペラ上流側から下流側に向けて流体を圧送する力が発生する。しかも、ハウジング内部におけるシュラウドよりも回転方向外側においては、複数の羽根との接合部分に沿って延びる形状の突出部がインペラと共に回転するため、その回転に伴ってインペラ上流側から下流側に向けて流体を圧送する力が発生するようになる。したがって上記構成によれば、インペラの回転に際してシュラウド外周面とハウジング内壁面との間隙を介してインペラ下流側から上流側に流体が逆流しようとするとはいえ、その流れを上記突出部の回転に伴い発生するインペラ上流側から下流側に向けて流体を圧送する力によって打ち消すことができるため、上記流体の逆流を好適に抑えることができる。   In the above configuration, on the inner side in the rotational direction than the side plate (shroud) of the impeller inside the housing, a force for pumping fluid from the upstream side of the impeller toward the downstream side is generated by the rotation of the blades together with the impeller. In addition, on the outer side in the rotational direction than the shroud inside the housing, the protruding portion having a shape extending along the joint portion with the plurality of blades rotates together with the impeller, and accordingly, from the upstream side of the impeller toward the downstream side along with the rotation. A force for pumping the fluid is generated. Therefore, according to the above configuration, although the fluid tries to flow backward from the impeller downstream side to the upstream side through the gap between the outer surface of the shroud and the inner wall surface of the housing during the rotation of the impeller, the flow is caused by the rotation of the protrusion. Since the generated impeller can be canceled by the force of pumping the fluid from the upstream side to the downstream side, the back flow of the fluid can be suitably suppressed.

第1実施形態の遠心圧縮機が適用されるターボチャージャの部分断面図。The fragmentary sectional view of the turbocharger to which the centrifugal compressor of the first embodiment is applied. 図1の矢印2方向から見たコンプレッサインペラの平面図。The top view of the compressor impeller seen from the arrow 2 direction of FIG. シュラウドを省略した状態のコンプレッサインペラの斜視図。The perspective view of the compressor impeller of the state which abbreviate | omitted the shroud. シュラウドが接合された状態のコンプレッサインペラの斜視図。The perspective view of the compressor impeller of the state in which the shroud was joined. (a)〜(e)各工程におけるコンプレッサインペラの状態を概念的に示す断面図。(A)-(e) Sectional drawing which shows notionally the state of the compressor impeller in each process. 第2実施形態の遠心圧縮機のコンプレッサインペラの斜視図。The perspective view of the compressor impeller of the centrifugal compressor of 2nd Embodiment. 同コンプレッサインペラの平面図。The top view of the compressor impeller. 同コンプレッサインペラの側面図。The side view of the compressor impeller. 第3実施形態の遠心圧縮機のコンプレッサインペラの側面図。The side view of the compressor impeller of the centrifugal compressor of 3rd Embodiment.

(第1実施形態)
以下、遠心圧縮機の第1実施形態について説明する。
図1に示すように、遠心圧縮機としてのコンプレッサ10はハウジング11を備えている。ハウジング11の内部には断面円形状で延びるダクト部12が形成されている。ダクト部12は流体としての空気が流入する通路であり、ダクト部12の内部にはコンプレッサインペラ20が配設されている。このコンプレッサインペラ20としては、断面円形状で延びるベース部21に突設された複数の羽根22とそれら羽根22の回転方向外周側を覆う形状の側板(シュラウド23)とが接合されたクローズドタイプのものが採用されている。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the centrifugal compressor will be described.
As shown in FIG. 1, a compressor 10 as a centrifugal compressor includes a housing 11. A duct portion 12 extending in a circular cross section is formed inside the housing 11. The duct portion 12 is a passage through which air as a fluid flows, and a compressor impeller 20 is disposed inside the duct portion 12. The compressor impeller 20 is a closed type in which a plurality of blades 22 projecting from a base portion 21 extending in a circular cross section and a side plate (a shroud 23) having a shape covering the outer peripheral side in the rotation direction of the blades 22 are joined. The thing is adopted.

また、コンプレッサ10のハウジング11の内部には、上記コンプレッサインペラ20の回転方向における周囲全周において渦巻状で延びるスクロール通路13が形成されている。このスクロール通路13と上記ダクト部12とは、ディフューザ14を介して、コンプレッサインペラ20の周囲全周にわたり連通されている。   Further, a scroll passage 13 extending in a spiral shape is formed in the housing 11 of the compressor 10 around the entire circumference in the rotation direction of the compressor impeller 20. The scroll passage 13 and the duct portion 12 communicate with each other over the entire circumference of the compressor impeller 20 via the diffuser 14.

上記コンプレッサ10は、内燃機関の排気のエネルギーを利用して過給を行う排気駆動式のターボチャージャの一部を構成している。詳しくは、ターボチャージャのタービンの内部にタービンホイールが配設されており、同タービンホイールがシャフト15を介してコンプレッサインペラ20と一体回転可能に連結されている。   The compressor 10 constitutes a part of an exhaust-driven turbocharger that performs supercharging using the energy of the exhaust gas of the internal combustion engine. Specifically, a turbine wheel is disposed inside the turbine of the turbocharger, and the turbine wheel is coupled to the compressor impeller 20 via the shaft 15 so as to be integrally rotatable.

こうしたターボチャージャでは、以下のようにして内燃機関への過給が行われる。
内燃機関から排出される排気のエネルギーによってタービンホイールが回転すると、コンプレッサインペラ20も回転するようになる。このときコンプレッサ10の内部では、図中に黒塗りの矢印で示すように、ダクト部12に流入する空気がコンプレッサインペラ20の回転による遠心力の作用によってディフューザ14に送られる。そして、この空気は、ディフューザ14において高圧・低速の流れに変換された後、上記スクロール通路13を通じて内燃機関へと送られる。ターボチャージャ付きの内燃機関では、こうした排気の持つエネルギーを利用した過給を行うことで、その出力性能の向上が図られる。
In such a turbocharger, the internal combustion engine is supercharged as follows.
When the turbine wheel is rotated by the energy of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine, the compressor impeller 20 is also rotated. At this time, inside the compressor 10, as shown by a black arrow in the drawing, the air flowing into the duct portion 12 is sent to the diffuser 14 by the action of centrifugal force due to the rotation of the compressor impeller 20. The air is converted into a high-pressure / low-speed flow in the diffuser 14 and then sent to the internal combustion engine through the scroll passage 13. In an internal combustion engine with a turbocharger, the output performance can be improved by supercharging using the energy of such exhaust.

ここで、上記コンプレッサ10は、コンプレッサインペラ20のシュラウド23の外周面とハウジング11のダクト部12の内壁面との間に間隙を有している。そのため、コンプレッサ10による過給によってハウジング11内部におけるコンプレッサインペラ20よりも下流側の部分の圧力が同上流側の部分の圧力よりも高くなったときに、その圧力差により、図中に白抜きの矢印で示すように、上記間隙を介したコンプレッサインペラ20の下流側から上流側への空気の逆流が生じるおそれがある。   Here, the compressor 10 has a gap between the outer peripheral surface of the shroud 23 of the compressor impeller 20 and the inner wall surface of the duct portion 12 of the housing 11. Therefore, when the pressure in the portion downstream of the compressor impeller 20 inside the housing 11 becomes higher than the pressure in the upstream portion due to supercharging by the compressor 10, the pressure difference causes the whiteness in the drawing. As indicated by the arrows, there is a possibility that a backflow of air from the downstream side to the upstream side of the compressor impeller 20 through the gap occurs.

本実施形態では、そうした空気の逆流を抑えるために、コンプレッサインペラ20のシュラウド23の外周面に突出部が設けられている。
図2は、図1の矢印2方向から見たコンプレッサインペラ20の平面構造を示している。また、図3はシュラウド23を省略した状態のコンプレッサインペラ20の斜視構造を示しており、図4はシュラウド23が一体に設けられたコンプレッサインペラ20の斜視構造を示している。
In the present embodiment, a protrusion is provided on the outer peripheral surface of the shroud 23 of the compressor impeller 20 in order to suppress such a backflow of air.
FIG. 2 shows a planar structure of the compressor impeller 20 viewed from the direction of arrow 2 in FIG. 3 shows a perspective structure of the compressor impeller 20 with the shroud 23 omitted, and FIG. 4 shows a perspective structure of the compressor impeller 20 in which the shroud 23 is integrally provided.

図2〜図4の何れかに示すように、シュラウド23の外周面には、その回転方向外周側に向けて突出する形状の突出部24が設けられている。この突出部24は、複数の羽根22とシュラウド23との接合部分に沿って同突出部24の稜線(図中に一点鎖線で示す)が延びる形状で延設されている。詳しくは、突出部24は、シュラウド23の外周面において、同シュラウド23の回転方向における内周側の部分が上記接合部分になる部分に延設されている。   As shown in any of FIGS. 2 to 4, the outer surface of the shroud 23 is provided with a protruding portion 24 having a shape protruding toward the outer peripheral side in the rotational direction. The protruding portion 24 is extended in a shape in which a ridge line (indicated by a one-dot chain line in the drawing) of the protruding portion 24 extends along a joint portion between the plurality of blades 22 and the shroud 23. Specifically, the projecting portion 24 extends on the outer peripheral surface of the shroud 23 at a portion where the inner peripheral side in the rotational direction of the shroud 23 becomes the joint portion.

こうしたコンプレッサインペラ20は以下に記載する「第1工程」〜「第5工程」を通じて形成される。
図5(a)〜(e)は各工程におけるコンプレッサインペラ20の状態を示している。
Such a compressor impeller 20 is formed through “first step” to “fifth step” described below.
FIGS. 5A to 5E show the state of the compressor impeller 20 in each step.

図5(a)に示すように、第1工程では、切削加工を通じて、シュラウド23(図1参照)を備えていない状態、すなわちベース部21と複数の羽根22とが一体形成された状態のコンプレッサインペラ20Aが形成される。   As shown in FIG. 5A, in the first step, the compressor in a state in which the shroud 23 (see FIG. 1) is not provided, that is, a state in which the base portion 21 and the plurality of blades 22 are integrally formed through the cutting process. Impeller 20A is formed.

図5(b)に示すように、その後の第2工程では、コンプレッサインペラ20Aにおける複数の羽根22によって挟まれる部分に中子樹脂材料Rが充填されて同部分が埋められる。   As shown in FIG. 5 (b), in the subsequent second step, the core resin material R is filled in the portion sandwiched between the plurality of blades 22 in the compressor impeller 20A, and the same portion is filled.

図5(c)に示すように、その後の第3工程では、中子樹脂材料Rの表面におけるシュラウド23を形成しようとする部分(図中に矢印Bで示す部分)が切削加工によって取り除かれる。   As shown in FIG.5 (c), in the subsequent 3rd process, the part (part shown by arrow B in a figure) which is going to form the shroud 23 in the surface of the core resin material R is removed by cutting.

図5(d)に示すように、その後の第4工程では、射出成形加工により、中子樹脂材料Rの表面にシュラウド23が形成される。このときシュラウド23は各羽根22の回転方向外周側の端部に接合されて固定される。   As shown in FIG.5 (d), in the 4th process after that, the shroud 23 is formed in the surface of the core resin material R by injection molding process. At this time, the shroud 23 is bonded and fixed to the end of each blade 22 on the outer peripheral side in the rotational direction.

図5(e)に示すように、その後の第5工程では、中子樹脂材料Rが加熱されて溶解されるとともに、ベース部21とシュラウド23との間から取り除かれる。
なお本実施形態では、第4工程における射出成形後の温度低下に伴ってシュラウド23が収縮する際に、シュラウド23における各羽根22の先端に接合された部分のみが回転方向内側への収縮が妨げられることにより、同シュラウド23の表面に回転方向外周側に突出する形状の上記突出部24が形成されるようになっている。具体的には、そうした構成が実現されるように、中子樹脂材料Rやシュラウド23の形成材料が設定されるとともに、第4工程および第5工程における温度が管理される。このようにしてシュラウド23を形成することにより、シュラウド23の表面を切削加工によって複雑な形状に形成するなどといった煩雑な作業を行うことなく、羽根22とシュラウド23との接合部分に沿って延びる形状の突出部24を容易に形成することができる。
As shown in FIG. 5 (e), in the subsequent fifth step, the core resin material R is heated and melted and removed from between the base portion 21 and the shroud 23.
In the present embodiment, when the shroud 23 contracts as the temperature decreases after the injection molding in the fourth step, only the portion of the shroud 23 joined to the tip of each blade 22 prevents the contraction inward in the rotational direction. As a result, the protrusion 24 having a shape protruding outward in the rotational direction is formed on the surface of the shroud 23. Specifically, the core resin material R and the material for forming the shroud 23 are set so that such a configuration is realized, and the temperatures in the fourth step and the fifth step are controlled. By forming the shroud 23 in this manner, a shape extending along the joint portion between the blade 22 and the shroud 23 without performing a complicated operation such as forming the surface of the shroud 23 into a complicated shape by cutting. The protrusion 24 can be easily formed.

こうした第1工程〜第5工程を通じて、シュラウド23および突出部24を有するコンプレッサインペラ20が形成される。
以下、このようにしてシュラウド23の表面に突出部24を設けることによる作用を説明する。
Through these first to fifth steps, the compressor impeller 20 having the shroud 23 and the protrusion 24 is formed.
Hereinafter, the effect | action by providing the protrusion part 24 in the surface of the shroud 23 in this way is demonstrated.

図1に示すように、ハウジング11のダクト部12の内部において、シュラウド23よりも回転方向内側の部分、すなわちベース部21とシュラウド23とに挟まれた部分では、コンプレッサインペラ20と共に複数の羽根22が回転することにより、同コンプレッサインペラ20の上流側から下流側に向けて空気を圧送する力が発生する。   As shown in FIG. 1, in the duct portion 12 of the housing 11, a portion on the inner side in the rotational direction than the shroud 23, that is, a portion sandwiched between the base portion 21 and the shroud 23, together with the compressor impeller 20, a plurality of blades 22. As a result of the rotation, a force for pumping air from the upstream side to the downstream side of the compressor impeller 20 is generated.

また、ハウジング11のダクト部12の内部におけるシュラウド23よりも回転方向外側の部分、すなわちシュラウド23の外周面とダクト部12の内壁面との間に挟まれる部分では、コンプレッサインペラ20と共にシュラウド23外周面に形成された突出部24が回転する。この突出部24は複数の羽根22との接合部分に沿って延びる形状であるため、同突出部24の回転に伴って、各羽根22の回転に伴い発生する力と同様に、シュラウド23の外周面とダクト部12の内壁面との間隙においてもコンプレッサインペラ20の上流側から下流側に向けて空気を圧送する力が発生するようになる。   In addition, the outer periphery of the shroud 23 together with the compressor impeller 20 is formed in a portion outside the shroud 23 inside the duct portion 12 of the housing 11 in the rotational direction, that is, a portion sandwiched between the outer peripheral surface of the shroud 23 and the inner wall surface of the duct portion 12. The protrusion 24 formed on the surface rotates. Since the protrusion 24 extends along the joints with the plurality of blades 22, the outer periphery of the shroud 23 is similar to the force generated with the rotation of each blade 22 as the protrusion 24 rotates. Even in the gap between the surface and the inner wall surface of the duct portion 12, a force for pumping air from the upstream side to the downstream side of the compressor impeller 20 is generated.

したがってコンプレッサ10では、シュラウド23外周面とダクト部12内壁面との間隙を介してコンプレッサインペラ20の下流側から上流側に空気が逆流しようとするとはいえ、その流れを、上記突出部24の回転に伴い発生するコンプレッサインペラ20の上流側から下流側に向けて空気を圧送する力によって打ち消すことができる。そのため、シュラウド23外周面とハウジング11内壁面との間隙を介した空気の逆流を好適に抑えることができる。   Therefore, in the compressor 10, although air tries to flow backward from the downstream side of the compressor impeller 20 through the gap between the outer peripheral surface of the shroud 23 and the inner wall surface of the duct portion 12, The compressor impeller 20 generated along with this can be counteracted by the force of pumping air from the upstream side toward the downstream side. Therefore, it is possible to suitably suppress the backflow of air through the gap between the outer peripheral surface of the shroud 23 and the inner wall surface of the housing 11.

以上説明したように、本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
(1)シュラウド23の外周面に、同シュラウド23と複数の羽根22との接合部分に沿って延びる形状の突出部24を設けるようにした。そのため、シュラウド23外周面とハウジング11内壁面との間隙を介した空気の逆流を好適に抑えることができる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The protrusion 24 having a shape extending along the joint portion between the shroud 23 and the plurality of blades 22 is provided on the outer peripheral surface of the shroud 23. Therefore, it is possible to suitably suppress the backflow of air through the gap between the outer peripheral surface of the shroud 23 and the inner wall surface of the housing 11.

(第2実施形態)
以下、遠心圧縮機の第2実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment of the centrifugal compressor will be described with a focus on differences from the first embodiment.

本実施形態の遠心圧縮機と第1実施形態の遠心圧縮機とは、コンプレッサインペラのシュラウドの外面形状のみが異なる。詳しくは、第1実施形態ではシュラウド外周面に突出部24(図2参照)が設けられているのに対し、本実施形態では、そうした突出部が形成されておらず、シュラウド外周面に複数の羽根が設けられている。なお以下では、シュラウド外周面に形成された複数の羽根以外の部分については第1実施形態と同一の構成であるため、同一の部分については同一の符号を付して示すとともにその詳細な説明を割愛する。   The centrifugal compressor of the present embodiment is different from the centrifugal compressor of the first embodiment only in the outer surface shape of the shroud of the compressor impeller. Specifically, in the first embodiment, the protrusion 24 (see FIG. 2) is provided on the outer surface of the shroud, but in the present embodiment, such a protrusion is not formed, and a plurality of protrusions are formed on the outer surface of the shroud. Feathers are provided. In addition, below, since parts other than the plurality of blades formed on the outer surface of the shroud have the same configuration as the first embodiment, the same parts are denoted by the same reference numerals and detailed descriptions thereof are given. Omit.

以下、図6〜図8を参照しつつ、コンプレッサインペラ30のシュラウド23外周面に形成される複数の羽根34について詳細に説明する。なお図6はコンプレッサインペラ30の斜視構造を示し、図7はコンプレッサインペラ30の平面構造を示し、図8はコンプレッサインペラ30の側面構造を示している。   Hereinafter, the plurality of blades 34 formed on the outer peripheral surface of the shroud 23 of the compressor impeller 30 will be described in detail with reference to FIGS. 6 to 8. 6 shows a perspective structure of the compressor impeller 30, FIG. 7 shows a planar structure of the compressor impeller 30, and FIG. 8 shows a side structure of the compressor impeller 30.

図6〜図8の何れかに示すように、コンプレッサインペラ30の外周面には、同コンプレッサインペラ30の回転方向の外周側に向けて薄板状で突出する複数の羽根34が形成されている。これら羽根34は、ダクト部12(図1参照)内部において、コンプレッサインペラ30の回転に伴って同コンプレッサインペラ30の上流側から下流側に空気を圧送する力を発生させることの可能な態様で、シュラウド23の外周面において延びている。   As shown in any of FIGS. 6 to 8, on the outer peripheral surface of the compressor impeller 30, a plurality of blades 34 projecting in a thin plate shape toward the outer peripheral side in the rotation direction of the compressor impeller 30 are formed. These blades 34 are capable of generating a force for pumping air from the upstream side to the downstream side of the compressor impeller 30 as the compressor impeller 30 rotates in the duct portion 12 (see FIG. 1). It extends on the outer peripheral surface of the shroud 23.

コンプレッサインペラ30では、その回転軸Lと直交する面に対するシュラウド23外面の複数の羽根34の延設角度(図中に「α」で示す角度)が、回転軸Lと直交する面に対するシュラウド23内部の複数の羽根22の延設角度(図中に「β」で示す角度)と比較して小さくなっている。   In the compressor impeller 30, the extending angle of the plurality of blades 34 on the outer surface of the shroud 23 with respect to the plane orthogonal to the rotation axis L (the angle indicated by “α” in the drawing) is the inside of the shroud 23 with respect to the plane orthogonal to the rotation axis L. This is smaller than the extending angle of the plurality of blades 22 (the angle indicated by “β” in the figure).

本実施形態のコンプレッサでは、コンプレッサインペラ30の配設部分におけるダクト部12の内径、コンプレッサインペラ30のベース部21の外径、およびシュラウド23の外周面の外径が、いずれも下流側に向かうほど大きくなっている(図1参照)。そして、複数の羽根34は、シュラウド23外周面における下流側の部分には形成されず、同シュラウド23の外周面における上流側の部分において延設されている。なお、これら羽根34は、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)によって形成されており、シュラウド23の外周面に接着固定されている。   In the compressor of the present embodiment, the inner diameter of the duct portion 12 in the portion where the compressor impeller 30 is disposed, the outer diameter of the base portion 21 of the compressor impeller 30, and the outer diameter of the outer peripheral surface of the shroud 23 are all closer to the downstream side. It is larger (see FIG. 1). The plurality of blades 34 are not formed in the downstream portion of the outer peripheral surface of the shroud 23, and are extended in the upstream portion of the outer peripheral surface of the shroud 23. The blades 34 are made of carbon fiber reinforced plastic (CFRP) and are bonded and fixed to the outer peripheral surface of the shroud 23.

以下、このようにしてシュラウド23の外周面に羽根34を設けることによる作用効果を説明する。
本実施形態のコンプレッサでは、空気を圧送するうえで適切な形状の羽根34がシュラウド23の外面に設けられる。そのため、シュラウド23外周面とダクト部12内壁面との間隙に、コンプレッサインペラ30の上流側から下流側に向けて空気を圧送する力であって、シュラウド23の外周壁とダクト部12の内壁面との間隙を介した空気の逆流を抑える力を適切に発生させることができる。
Hereinafter, the operation and effect of providing the blades 34 on the outer peripheral surface of the shroud 23 will be described.
In the compressor of the present embodiment, blades 34 having an appropriate shape are provided on the outer surface of the shroud 23 in order to pump air. Therefore, it is a force that pumps air from the upstream side of the compressor impeller 30 toward the downstream side in the gap between the outer peripheral surface of the shroud 23 and the inner wall surface of the duct portion 12, and the outer wall surface of the shroud 23 and the inner wall surface of the duct portion 12. Thus, it is possible to appropriately generate a force for suppressing the backflow of air through the gap.

また本実施形態のコンプレッサでは、シュラウド23外周面に複数の羽根34が形成されるために、その分だけ回転に際してコンプレッサインペラ30に作用する遠心力が増大してしまう。この点、本実施形態のコンプレッサでは、シュラウド23外周面における上流側の部分、すなわち外径が小さい部分のみに複数の羽根34が設けられている。そのため、シュラウド23外周面の下流側の部分(外径が大きい部分)に羽根を形成するものと比較して、コンプレッサインペラ20に作用する遠心力を小さくすることができ、同コンプレッサインペラ30をバランスの良い構造にすることができる。   Moreover, in the compressor of this embodiment, since the several blade | wing 34 is formed in the shroud 23 outer peripheral surface, the centrifugal force which acts on the compressor impeller 30 at the time of rotation will increase by that much. In this regard, in the compressor of the present embodiment, the plurality of blades 34 are provided only in the upstream portion of the outer peripheral surface of the shroud 23, that is, only in the portion having a small outer diameter. Therefore, the centrifugal force acting on the compressor impeller 20 can be reduced as compared with the case where the blades are formed in the downstream portion (the portion having a large outer diameter) of the outer peripheral surface of the shroud 23, and the compressor impeller 30 is balanced. It can be made a good structure.

(第3実施形態)
以下、遠心圧縮機の第3実施形態について、第1実施形態および第2実施形態との相違点を中心に説明する。
(Third embodiment)
Hereinafter, the third embodiment of the centrifugal compressor will be described focusing on differences from the first embodiment and the second embodiment.

第1実施形態や第2実施形態の遠心圧縮機と本実施形態の遠心圧縮機とはコンプレッサインペラのシュラウドの外面形状のみが異なる。詳しくは、第1実施形態ではシュラウド23外周面に突出部24(図2参照)が設けられており、第2実施形態ではシュラウド23外周面に複数の羽根34(図6参照)が設けられているのに対して、本実施形態では、そうした突出部や羽根は形成されておらず、シュラウド23外周面に螺旋状で延びる凸部が設けられている。なお以下では、シュラウド23外周面に形成された凸部以外の部分については第1実施形態および第2実施形態と同一の構成であるため、同一の部分については同一の符号を付して示すとともにその詳細な説明を割愛する。   The centrifugal compressors of the first and second embodiments and the centrifugal compressor of the present embodiment differ only in the outer shape of the shroud of the compressor impeller. Specifically, in the first embodiment, the protrusion 24 (see FIG. 2) is provided on the outer peripheral surface of the shroud 23, and in the second embodiment, a plurality of blades 34 (see FIG. 6) are provided on the outer peripheral surface of the shroud 23. In contrast, in the present embodiment, such protrusions and blades are not formed, and a convex portion extending in a spiral shape is provided on the outer peripheral surface of the shroud 23. In addition, below, since parts other than the convex part formed in the outer peripheral surface of the shroud 23 have the same configuration as the first embodiment and the second embodiment, the same parts are denoted by the same reference numerals and shown. The detailed explanation is omitted.

以下、図9を参照しつつ、コンプレッサインペラ40のシュラウド23外周面に形成される凸部44について詳細に説明する。なお図9はコンプレッサインペラ40の側面構造を示している。   Hereinafter, the convex portion 44 formed on the outer peripheral surface of the shroud 23 of the compressor impeller 40 will be described in detail with reference to FIG. 9. FIG. 9 shows a side structure of the compressor impeller 40.

図9に示すように、コンプレッサインペラ40のシュラウド23の外周面には、同コンプレッサインペラ40の回転方向の外周側に向けて突出する凸部44が形成されている。
この凸部44は、詳しくは、シュラウド23外周面の周囲全周において延びる螺旋状(詳しくは、ねじ状)に形成されている。螺旋状に形成される凸部44の巻き方向は、ダクト部12(図1参照)内部において、コンプレッサインペラ40の回転に伴って同コンプレッサインペラ20の上流側から下流側に空気を圧送する力を発生させるようになる方向に設定されている。具体的には、コンプレッサインペラ40の回転軸Lに対する凸部44の稜線の傾きが、同回転軸Lに対する複数の羽根22の延設方向の傾きと、同一の方向(図9における右上がりの方向)になっている。
As shown in FIG. 9, a convex portion 44 is formed on the outer peripheral surface of the shroud 23 of the compressor impeller 40 so as to protrude toward the outer peripheral side in the rotational direction of the compressor impeller 40.
Specifically, the convex portion 44 is formed in a spiral shape (specifically, a screw shape) extending around the entire circumference of the outer peripheral surface of the shroud 23. The winding direction of the convex portion 44 formed in a spiral shape is a force that pumps air from the upstream side to the downstream side of the compressor impeller 20 as the compressor impeller 40 rotates in the duct portion 12 (see FIG. 1). It is set in the direction to generate. Specifically, the inclination of the ridge line of the convex portion 44 with respect to the rotation axis L of the compressor impeller 40 is the same as the inclination of the extending direction of the plurality of blades 22 with respect to the rotation axis L (the upward direction in FIG. 9). )It has become.

本実施形態では、前述した第4工程(図5(d)参照)に準じた工程において、シュラウド23および凸部44が金型を用いた射出成形加工によって形成される。こうした工程を通じてコンプレッサインペラ40が形成される場合には、射出成形加工によってシュラウド23を形成した後に、同コンプレッサインペラ40を回転させることによって金型から抜くことができる。   In the present embodiment, the shroud 23 and the convex portion 44 are formed by injection molding using a mold in a step according to the above-described fourth step (see FIG. 5D). When the compressor impeller 40 is formed through such a process, the compressor impeller 40 can be removed from the mold by rotating the compressor impeller 40 after the shroud 23 is formed by injection molding.

以下、このようにしてシュラウド23の外周面に凸部44を設けることによる作用効果を説明する。
本実施形態のコンプレッサでは、コンプレッサインペラ40の回転に際して、シュラウド23外周面とダクト部12内壁面との間でねじ形状の凸部44が回転するようになるため、同凸部44が形成された部分がねじ式のポンプのように機能するようになる。そのため、シュラウド23外周面とダクト部12内壁面との間隙に、コンプレッサインペラ40の上流側から下流側に向けて空気を圧送する力が発生するようになる。したがって本実施形態のコンプレッサでは、シュラウド23外周面とダクト部12内壁面との間隙を介してコンプレッサインペラ20の下流側から上流側に空気が逆流しようとするとはいえ、その流れを、上記凸部44の回転に伴い発生するコンプレッサインペラ40の上流側から下流側に向けて空気を圧送する力によって打ち消すことができる。そのため、シュラウド23外周面とハウジング11内壁面との間隙を介した空気の逆流を好適に抑えることができる。
Hereinafter, the effect by providing the convex part 44 in the outer peripheral surface of the shroud 23 in this way is demonstrated.
In the compressor of this embodiment, when the compressor impeller 40 is rotated, the screw-shaped convex portion 44 is rotated between the outer peripheral surface of the shroud 23 and the inner wall surface of the duct portion 12, so that the convex portion 44 is formed. The part functions like a screw-type pump. Therefore, a force that pumps air from the upstream side to the downstream side of the compressor impeller 40 is generated in the gap between the outer peripheral surface of the shroud 23 and the inner wall surface of the duct portion 12. Therefore, in the compressor of the present embodiment, although the air tends to flow backward from the downstream side of the compressor impeller 20 through the gap between the outer peripheral surface of the shroud 23 and the inner wall surface of the duct portion 12, It can be canceled out by the force of pressure-feeding air from the upstream side to the downstream side of the compressor impeller 40 generated with the rotation of 44. Therefore, it is possible to suitably suppress the backflow of air through the gap between the outer peripheral surface of the shroud 23 and the inner wall surface of the housing 11.

なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・第1実施形態において、突出部24を、シュラウド23外周面を切削加工することによって形成したり、別途形成した部材をシュラウド23外周面に固定することによって配設したりしてもよい。
Each of the above embodiments may be modified as follows.
In the first embodiment, the protrusion 24 may be formed by cutting the outer peripheral surface of the shroud 23 or may be disposed by fixing a separately formed member to the outer peripheral surface of the shroud 23.

・第1実施形態において、突出部24を、前記接合部分に沿って延びる形状で延設されるのであれば、接合部分から若干離れた位置で同接合部分と略平行に延びる形状で延設するなどしてもよい。こうした構成によっても、第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。   -In 1st Embodiment, if the protrusion part 24 is extended in the shape extended along the said junction part, it will be extended in the shape extended substantially parallel to the said junction part in the position slightly away from the junction part. Etc. Even with such a configuration, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

・第2実施形態において、羽根34を形成する材料は、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)に限らず、任意に変更することができる。
・第2実施形態において、別途形成した羽根34をシュラウド23外周面に固定することによって同羽根34を配設することに限らず、シュラウド23の外周面を切削加工することによって同シュラウド23外周面に羽根34を形成するようにしてもよい。
-In 2nd Embodiment, the material which forms the blade | wing 34 is not restricted to a carbon fiber reinforced plastic (CFRP), It can change arbitrarily.
-In 2nd Embodiment, it is not restricted to arrange | positioning the blade | wing 34 by fixing the blade | wing 34 formed separately on the outer surface of the shroud 23, but the outer surface of the shroud 23 by cutting the outer surface of the shroud 23 Alternatively, the blades 34 may be formed.

・第3実施形態において、凸部44を、射出成形などの成形加工によって形成することの他、転造加工や切削加工などといった機械加工を通じて形成することもできる。
・上記各実施形態の遠心圧縮機は、排気駆動式のターボチャージャのコンプレッサに限らず、ハウジングの内部にクローズドタイプのインペラが配設される構造の遠心圧縮機であれば適用することができる。
-In 3rd Embodiment, the convex part 44 can also be formed through machining processes, such as a rolling process and a cutting process, besides forming by molding processes, such as injection molding.
The centrifugal compressor of each of the above embodiments is not limited to an exhaust drive type turbocharger compressor, and can be applied to any centrifugal compressor having a structure in which a closed type impeller is disposed inside a housing.

・上記各実施形態の遠心圧縮機は、空気以外の他の流体を圧送する遠心圧縮機にも適用することができる。   -The centrifugal compressor of each said embodiment is applicable also to the centrifugal compressor which pumps other fluids other than air.

10…コンプレッサ、11…ハウジング、12…ダクト部、13…スクロール通路、14…ディフューザ、15…シャフト、20,30,40…コンプレッサインペラ、21…ベース部、22…羽根、23…シュラウド、24…突出部、34…羽根、44…凸部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Compressor, 11 ... Housing, 12 ... Duct part, 13 ... Scroll passage, 14 ... Diffuser, 15 ... Shaft, 20, 30, 40 ... Compressor impeller, 21 ... Base part, 22 ... Blade, 23 ... Shroud, 24 ... Projection, 34 ... blade, 44 ... convex.

Claims (1)

複数の羽根とそれら羽根の回転方向外周側を覆う形状の側板とが接合されてなるクローズドタイプのインペラがハウジングの内部に配設された遠心圧縮機において、
前記側板の外周面に、同側板と前記複数の羽根との接合部分に沿って延びる形状の突出部を有する
ことを特徴とする遠心圧縮機。
In a centrifugal compressor in which a closed type impeller formed by joining a plurality of blades and a side plate covering the outer peripheral side in the rotation direction of the blades is disposed inside the housing,
A centrifugal compressor characterized by having a protruding portion extending along a joint portion between the side plate and the plurality of blades on the outer peripheral surface of the side plate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2019087389A1 (en) * 2017-11-06 2020-04-09 三菱重工エンジン&ターボチャージャ株式会社 Centrifugal compressor and turbocharger equipped with this centrifugal compressor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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