JP2015165109A - コンプレッサハウジング - Google Patents

Abstract

【課題】凝縮水に起因してインペラが変形することを抑えることのできるコンプレッサハウジングを提供する。【解決手段】コンプレッサハウジング１０は、インペラ１２が収容されるインペラ室１１とインペラ１２に向けて内壁面が隆起した形状のインデューサ部３１とを備えてインペラ室１１に空気を案内する形状で延びる入口通路１３を有する。コンプレッサハウジング１０は、インペラ１２を通過した空気が流入するスクロール通路１４を有する。インデューサ部３１に連通路３３が設けられている。連通路３３は、入口通路１３内部におけるインデューサ部３１と円筒部２１との接続部分のうちの内燃機関に過給機が組み付けられたコンプレッサハウジング１０の設置姿勢において鉛直方向下方に位置する部位と、シュラウド部材の上記インペラ１２と対向する側の部位と、を連通する。【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の過給機に用いられるコンプレッサハウジングに関するものである。

過給機のコンプレッサは、インペラが内部に収容されたコンプレッサハウジングを備えている。このコンプレッサハウジングの内部にはインペラに空気を案内する入口通路が形成されている。

特許文献１に記載のコンプレッサハウジングでは、入口通路が、インペラに近づくに連れて内壁面が通路内方側に隆起するように縮径した形状になっている。

実開平１−１１８１２９号公報

ところで、低温環境下で内燃機関の運転が停止された場合など、過給機の作動が停止してコンプレッサハウジングの温度が低下する際に、コンプレッサハウジング内部の空気に含まれる水分が凝縮して凝縮水になることがある。

特許文献１に記載のコンプレッサハウジングは、入口通路の内壁面が通路内方側に隆起している。そのため、入口通路が空気流れ方向下流側に向けて鉛直方向下方側に傾斜した状態になるようにコンプレッサハウジングが配設されると、同入口通路と内燃機関の吸気管との接続部分が鉛直方向下方に向けて窪んだ形状の凹部になり、この凹部に上記凝縮水が集まって滞留してしまう。

そして、凹部に滞留した凝縮水が凍結すると、その状態で内燃機関の運転が開始される等して過給機が始動した場合に、コンプレッサ内部への空気の吸入に伴って上記凹部内の氷が剥がれてインペラに衝突して、同インペラの変形を招くおそれがある。

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、凝縮水に起因してインペラが変形することを抑えることのできるコンプレッサハウジングを提供することにある。

上記課題を達成するためのコンプレッサハウジングは、インペラが収容されるインペラ室と前記インペラに向けて内壁面が隆起した形状の隆起部とを備えて前記インペラ室に空気を案内する形状で延びる入口通路と、前記インペラ室を通過した空気が流入するスクロール通路とを有する。そして、前記入口通路内部における前記隆起部と同隆起部よりも前記インペラ室から離間する側の部分との接続部分のうちの内燃機関に過給機が組み付けられた前記コンプレッサハウジングの設置姿勢において鉛直方向下方に位置する部位と、前記隆起部のインペラと対向する側の部位と、を連通する連通路が前記隆起部に設けられている。

上記構成によれば、コンプレッサハウジング内部で発生した凝縮水が内壁面を伝い落ちるなどして入口通路内部における隆起部と同隆起部よりインペラ室から離間する側の部分との接続部分に到達した場合に、その凝縮水を、上記隆起部に設けられた連通路を通じて、スクロール通路の入口に排出することができる。これにより、上記接続部分に凝縮水が溜まることを抑えることができるため、凝縮水や同凝縮水からなる氷がインペラに衝突することを抑えることができる。したがって、凝縮水に起因してインペラが変形することを抑えることができる。

しかも、入口通路内における上記接続部分と上記隆起部のインペラと対向する側の部位とを連通する連通路が設けられているため、入口通路内における上記接続部分とスクロール通路の内部とを連通する連通路が設けられたものと比較して、連通路の両端の圧力差を小さくすることができる。そのため、連通路を通じたコンプレッサハウジング内における空気の逆流を抑えることができ、コンプレッサによる過給効率の低下を抑えることができる。

上記コンプレッサハウジングにおいて、前記連通路を、前記隆起部の内部で延びる貫通孔とすることが好ましい。
上記構成によれば、連通路としてコンプレッサハウジング内部に向けて開口する溝が設けられる構成と比較して、同コンプレッサハウジング内部における連通路の開口面積を小さくすることができるため、連通路を設けられるとはいえ、これに起因するコンプレッサの過給効率の低下を抑えることができる。

上記コンプレッサハウジングにおいて、前記連通路を、前記設置姿勢において前記接続部分から離間するに連れて鉛直方向下方側の位置になる方向に傾斜した形状で延設することが好ましい。

上記構成によれば、入口通路の上記接続部分に到達した凝縮水を、重力を利用して、前記隆起部のインペラと対向する側の部位に排出することができる。
上記コンプレッサハウジングにおいて、前記連通路を、前記コンプレッサハウジングの内部における前記隆起部より空気流れ方向上流側の部分と同下流側の部分とを連通する態様で、前記隆起部の内部において直線状に延設することが好ましい。

上記構成によれば、連通路が単純な形状になるため、同連通路を切削加工や鋳造加工などによって容易に形成することができる。

一実施形態のコンプレッサハウジングの断面構造を示す断面図。 （ａ）および（ｂ）コンプレッサハウジングの図１の矢印２方向から見た側面構造を示す側面図。 コンプレッサハウジングにおける連通路周辺の断面構造を示す断面図。 変形例のコンプレッサハウジングの連通路周辺を拡大して示す側面図。 同コンプレッサハウジングの連通路周辺の断面構造を示す断面図。

以下、コンプレッサハウジングの一実施形態について説明する。
図１に示すように、コンプレッサハウジング１０の内部にはインペラ室１１が形成されており、このインペラ室１１の内部にはインペラ１２が収容されている。インペラ室１１はインペラ１２の回転軸Ｌ１に沿って延設されている。またコンプレッサハウジング１０の内部には、インペラ室１１を始点に上記インペラ１２の回転軸Ｌ１に沿って延びる入口通路１３が形成されている。この入口通路１３を介してインペラ室１１に空気が案内される。さらにコンプレッサハウジング１０の内部には、上記インペラ１２の外周において渦巻形状で延びるスクロール通路１４や、上記インペラ１２の周囲全周にわたって円環形状で延びて上記インペラ室１１とスクロール通路１４とを連通するディフューザ通路１５が形成されている。本実施形態のコンプレッサハウジング１０を備える過給機は、内燃機関に組み付けられており、上記入口通路１３が空気流れ方向下流側に向けて鉛直方向下方側に傾斜した状態になるように、鉛直方向に対して傾いた状態で設置されている。

コンプレッサハウジング１０は、スクロール部材２０とシュラウド部材３０と環状部材４０とが組み合わされて構成されている。
スクロール部材２０は、円筒部２１とスクロール部２２とを有している。円筒部２１は、インペラ１２の回転軸Ｌ１を中心とする円筒形状で延びており、内径の大きい固定部２３と内径の小さい通路部２４とが段差部２５を介して接続された段差形状に形成されている。円筒部２１の固定部２３にはシュラウド部材３０が固定されており、同円筒部２１の通路部２４は上記入口通路１３の一部を構成している。また、スクロール部２２はスクロール通路１４の外壁の一部を構成している。

シュラウド部材３０は円筒形状に形成されたインデューサ部３１を備えている。このインデューサ部３１は、空気流れ方向上流側（図１における左側）の部分が、上記インペラ１２に近づくに連れて内壁面が通路内方側に隆起するように縮径した形状になっており、入口通路１３の一部を構成している。インデューサ部３１の内壁面のうちの上記インペラ１２に対向する部分はインペラ室１１の内壁面を構成している。シュラウド部材３０の空気流れ方向下流側（図１における右側）の部分には、インペラ１２の外周方向に突出する形状のフランジ部３２が形成されている。このフランジ部３２の突端は上記スクロール通路１４の一部を構成しており、フランジ部３２の一方（図１における右側）の側面は上記ディフューザ通路１５の内壁面の一部を構成している。本実施形態では、スクロール部材２０の円筒部２１の通路部２４が内径の大きい大径部として機能し、シュラウド部材３０のインデューサ部３１が内径の小さい小径部および隆起部として機能する。

環状部材４０は、略円環形状に形成されており、スクロール部材２０のスクロール部２２に組み付けられる。環状部材４０は、スクロール部２２側（図１における左側）の面がスクロール通路１４の内壁面の一部を構成している。

過給機が作動してインペラ１２が回転すると、コンプレッサハウジング１０の入口通路１３を介してインペラ室１１に流入する空気が、インペラ１２の回転による遠心力の作用によってディフューザ通路１５およびスクロール通路１４に送られる。そして、この空気の流れがディフューザ通路１５およびスクロール通路１４を通過する際に、高圧・低速の流れに変更される。

コンプレッサハウジング１０の組み立てに際しては、先ず、スクロール通路１４の円筒部２１の固定部２３にシュラウド部材３０のインデューサ部３１が挿入される。このとき円筒部２１の段差部２５とインデューサ部３１の先端とが当接することによって、回転軸Ｌ１方向におけるスクロール部材２０とシュラウド部材３０との相対移動が規制される。その後、環状部材４０がスクロール部材２０に取り付けられる。

図１、図２（ａ）または図２（ｂ）に示すように、本実施形態のコンプレッサハウジング１０には、そのシュラウド部材３０のインデューサ部３１の内部に、インペラ１２の回転軸Ｌ１と平行に延びる連通路３３が形成されている。この連通路３３としては、インデューサ部３１の内部で直線状に延びる貫通孔が形成されている。

連通路３３は、入口通路１３内部におけるインデューサ部３１と円筒部２１との接続部分のうちのコンプレッサハウジング１０の設置姿勢（図１に示す姿勢）において鉛直方向下方に位置する部位と、シュラウド部材３０の上記インペラ１２と対向する側の部位（詳しくは、インペラ室１１とディフューザ通路１５との間の部位）とを連通する形状で延びている。これにより、連通路３３は、インペラ室１１を迂回するように、コンプレッサハウジング１０の内部におけるインデューサ部３１よりも空気流れ方向上流側の部分と同空気流れ方向下流側の部分とを連通している。

本実施形態では、上記入口通路１３が、コンプレッサハウジング１０の設置姿勢において、空気流れ方向下流側に向けて鉛直方向下方側に傾斜するように、水平方向に対して傾いた状態で延びている。そして、この入口通路１３と上記連通路３３とは共にインペラ１２の回転軸Ｌ１方向に延びている。そのため連通路３３も、コンプレッサハウジング１０の設置姿勢において、空気流れ方向下流側に向かうほど（すなわち上記接続部分から離間するに連れて）、鉛直方向下方側の位置になるように水平方向に対して傾いた状態で延びている。

以下、こうした連通路３３を設けることによる作用について説明する。
図３に示すように、上記コンプレッサハウジング１０は、入口通路１３（詳しくは、シュラウド部材３０のインデューサ部３１）の内壁面が通路内方側に隆起している。また、入口通路１３が空気流れ方向下流側に向けて鉛直方向下方側に傾斜した状態になるように、水平方向に対して傾いた状態で延びている。そのため、入口通路１３の内壁面におけるスクロール部材２０とシュラウド部材３０との接続部分が鉛直方向下方に向けて窪んだ形状の凹部になる。

過給機の作動が停止してコンプレッサハウジング１０の温度が低下する際に、同コンプレッサハウジング１０内部の空気に含まれる水分が凝縮して凝縮水になることがある。この凝縮水が上記凹部に集まって滞留して凍結すると、その状態で過給機が始動した場合に、コンプレッサハウジング１０内部への空気の吸入に伴って上記凹部内の氷が剥がれてインペラ１２に衝突して、同インペラ１２の変形を招くおそれがある。なお図３中の一点鎖線は、上記凹部に凝縮水が溜まった場合の水面を示している。

本実施形態のコンプレッサハウジング１０には、そのシュラウド部材３０のインデューサ部３１に、上記凹部とシュラウド部材３０の上記インペラ１２と対向する側の部位（スクロール通路１４の空気の入口になる部位）とを連通する連通路３３が設けられている。そのため、コンプレッサハウジング１０の内部で発生した凝縮水が内壁面を伝い落ちるなどしてスクロール部材２０とシュラウド部材３０との接続部分に到達した場合に、その凝縮水が、図中に矢印で示すように、連通路３３に流入するとともに同連通路３３を通過してスクロール通路１４の空気の入口になる部位に排出されるようになる。したがって、コンプレッサハウジング１０内部で発生する凝縮水が上記接続部分に溜まり難くなる。

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）コンプレッサハウジング１０内部で発生した凝縮水を、連通路３３を通じてシュラウド部材３０の上記インペラ１２と対向する側の部位に排出することができる。これにより、入口通路１３内部におけるスクロール部材２０とシュラウド部材３０との接続部分に凝縮水が溜まることを抑えることができるため、同接続部分に氷が発生し難くなる。そのため、入口通路１３への空気の吸入に伴って氷が剥がれてインペラ１２に衝突することを抑えることができ、上記凝縮水に起因してインペラ１２が変形することを抑えることができる。

しかも、連通路３３によって、入口通路１３内における上記接続部分と、インペラ室１１およびディフューザ通路１５の間の部位とが連通されている。これにより、連通路３３の空気流れ方向下流側の端部が、ディフューザ通路１５より空気流れ方向上流側の部位、すなわちスクロール通路１４内よりも空気の圧力が低い部位において開口している。そのため、入口通路１３内における上記接続部分とスクロール通路１４の内部とを連通する連通路が設けられたコンプレッサハウジングと比較して、過給機の作動時における連通路３３の両端の圧力差を小さくすることができる。したがって、連通路３３が設けられるとはいえ、過給機の作動時における連通路３３を通じたコンプレッサハウジング１０内における空気の逆流を抑えることができ、コンプレッサによる過給効率の低下を抑えることができる。

（２）連通路３３として、シュラウド部材３０のインデューサ部３１の内部で延びる貫通孔を形成した。そのため、連通路としてコンプレッサハウジング内部に向けて開口する溝が設けられるものと比較して、コンプレッサハウジング１０内部における連通路３３の開口面積を小さくすることができる。したがって、連通路３３が設けられるとはいえ、これに起因するコンプレッサの過給効率の低下を抑えることができる。

（３）連通路３３を、コンプレッサハウジング１０の設置姿勢において、スクロール部材２０とシュラウド部材３０との接続部分から離間するに連れて鉛直方向下方側の位置になる方向に傾斜した形状で延設した。そのため、入口通路１３の上記接続部分に到達した凝縮水を、重力を利用して連通路３３に流入させるとともに同連通路３３内部を通過させて、シュラウド部材３０の上記インペラ１２と対向する側の部位に排出することができる。

（４）連通路３３を、コンプレッサハウジング１０内部におけるインデューサ部３１より空気流れ方向上流側の部分と同下流側の部分とを連通する態様で、同インデューサ部３１の内部において直線状に延設した。これにより連通路３３が単純な形状になるため、同連通路３３を切削加工や鋳造加工などによって容易に形成することができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・連通路３３として貫通孔を形成することに代えて、入口通路１３内において開口して延びる溝を連通路として形成するようにしてもよい。そうしたコンプレッサハウジングの一例を図４および図５に示す。図４または図５に示すように、コンプレッサハウジング５０には、そのシュラウド部材５１のインデューサ部５２に、インペラ１２の回転軸Ｌ１方向において延びる連通溝５３が形成されている。この連通溝５３は、入口通路１３内部におけるインデューサ部５２と円筒部２１との接続部分のうちのコンプレッサハウジング５０の設置姿勢（図５に示す姿勢）において鉛直方向下方に位置する部位から、シュラウド部材５１の上記インペラ１２と対向する側の部位まで延びている。

これにより、連通溝５３は、コンプレッサハウジング１０の内部におけるインデューサ部３１より空気流れ方向上流側の部分と同空気流れ方向下流側の部分とを連通している。また、連通溝５３の底部が、コンプレッサハウジング５０の設置姿勢において空気流れ方向下流側に向かうほど（すなわち上記接続部分から離間するに連れて）鉛直方向下方側の位置になるように、水平方向に対して傾斜した状態になっている。こうしたコンプレッサハウジング５０によっても、上記（１），（３），（４）に記載した効果に準じた効果を得ることができる。

・コンプレッサハウジング１０，５０内部で発生した凝縮水をシュラウド部材３０，５１の上記インペラ１２と対向する側の部位に連通路（連通路３３または連通溝５３）を介して適正に排出することができるのであれば、連通路を、途中で屈曲する形状で延設したり湾曲する形状で延設したりするなど、直線状以外の任意の形状で延設することができる。

・連通路を、ディフューザ通路１５の内部まで延びる形状に形成したり、インペラ室１１の内部まで延びる形状に形成したりしてもよい。要は、連通路の空気流れ方向下流側の端部がシュラウド部材３０，５１の上記インペラ１２と対向する側の部位（詳しくは、スクロール通路１４よりも空気流れ方向上流側の部位）まで延びる形状であればよい。

・上記実施形態のコンプレッサハウジング１０，５０は、入口通路１３の吸気流れ方向上流側の部分の断面形状が円形状のものに限らず、例えば楕円形状のものなど、任意の断面形状のコンプレッサハウジングに適用することができる。

１０，５０…コンプレッサハウジング、１１…インペラ室、１２…インペラ、１３…入口通路、１４…スクロール通路、１５…ディフューザ通路、２０…スクロール部材、２１…円筒部、２２…スクロール部、２３…固定部、２４…通路部、２５…段差部、３０，５１…シュラウド部材、３１，５２…インデューサ部、３２…フランジ部、３３…連通路、４０…環状部材、５３…連通溝。

Claims (4)

1. インペラが収容されるインペラ室と前記インペラに向けて内壁面が隆起した形状の隆起部とを備えて前記インペラ室に空気を案内する形状で延びる入口通路と、前記インペラ室を通過した空気が流入するスクロール通路とを有する内燃機関の過給機におけるコンプレッサハウジングであり、
   前記入口通路内部における前記隆起部と同隆起部よりも前記インペラ室から離間する側の部分との接続部分のうちの前記内燃機関に前記過給機が組み付けられた前記コンプレッサハウジングの設置姿勢において鉛直方向下方に位置する部位と、前記隆起部のインペラと対向する側の部位と、を連通する連通路が前記隆起部に設けられている
   コンプレッサハウジング。
2. 請求項１に記載のコンプレッサハウジングにおいて、
   前記連通路は、前記隆起部の内部で延びる貫通孔である
   ことを特徴とするコンプレッサハウジング。
3. 請求項１または２に記載のコンプレッサハウジングにおいて、
   前記連通路は、前記設置姿勢において前記接続部分から離間するに連れて鉛直方向下方側の位置になる方向に傾斜した形状で延設される
   ことを特徴とするコンプレッサハウジング。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のコンプレッサハウジングにおいて、
   前記連通路は、前記コンプレッサハウジングの内部における前記隆起部より空気流れ方向上流側の部分と同下流側の部分とを連通する態様で、前記隆起部の内部において直線状に延びている
   ことを特徴とするコンプレッサハウジング。