JP2016084784A - 遠心圧縮機およびそれを備えた過給機 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、羽根車の全部または一部が破断あるいは脱落してロータ軸の軸線方向に直交する径方向に飛散する場合、破断あるいは脱落した羽根車の全部または一部(以下、破断部材という。)が外側に位置する案内筒を破損させて外部に飛散する可能性がある。また、破断部材が案内筒と衝突することによって遠心圧縮機の一部に隙間(口開き)が生じ、その隙間から破断部材が外部に飛散する可能性がある。
本発明の一態様に係る遠心圧縮機は、ロータ軸に取り付けられるとともに取込口から流入する流体を圧縮して吐出口から吐出する羽根車と、該羽根車を収容するとともに前記ロータ軸の軸線方向に延在する案内筒と、該案内筒よりも前記軸線方向に直交する径方向の外周側に配置されるとともに前記吐出口から吐出された圧縮流体が流入する渦形室を形成するスクロール部と、前記スクロール部に設けられるとともに前記軸線回りに延在するき裂伝播防止部とを備え、前記スクロール部は、前記径方向の内周側に配置される内側スクロールケーシングと、前記径方向の外周側に配置される外側スクロールケーシングとを有し、前記内側スクロールケーシングと前記外側スクロールケーシングとが一体に形成されており、前記き裂伝播防止部は、前記内側スクロールケーシングに設けられる。
このようにすることで、ディフューザ部に支持される内側スクロールケーシングの端部において、内側スクロールケーシングに生じたき裂が外側スクロールケーシングに伝播することを抑制または防止することができる。
このようにすることで、内側スクロールケーシングの径方向の内周側に生じたき裂が外側スクロールケーシングに伝播することを抑制または防止することができる。
このようにすることで、き裂伝播防止部にスクロール部の径方向の内周側に生じたき裂が伝播する場合に、き裂が溝部に沿って軸線回りに伝播するようにき裂の伝播方向を変更することができる。これにより、スクロール部の径方向の内周側に生じたき裂が、スクロール部の径方向の外周側に伝播することが抑制または防止される。
このようにすることで、き裂伝播防止部にスクロール部の径方向の内周側に生じたき裂が伝播する場合に、き裂伝播防止部の突起部の厚みによって、き裂伝播防止部を乗り越えて径方向の外周側にき裂が伝播することが抑制または防止される。
本発明に係る過給機によれば、羽根車の重心位置近傍の全部または一部が破断あるいは脱落してロータ軸の軸線方向に直交する径方向に飛散する場合に、羽根車の全部または一部が外部に飛散する不具合を抑制することができる。
以下、本発明の第1実施形態の過給機について図面を参照して説明する。
本実施形態の過給機100は、船舶に用いられる舶用ディーゼル機関(内燃機関)に供給する空気(気体)を大気圧以上に高めて、舶用ディーゼル機関の燃焼効率を高める装置である。
図1に示すように、本実施形態の過給機100は、遠心圧縮機10とタービン20とサイレンサ16とを備えている。遠心圧縮機10とタービン20とは、それぞれロータ軸30に連結されている。
遠心圧縮機10は、羽根車11と、空気案内筒12と、ディフューザ部13と、第1コンテインメントリング14(環状部材)と、第2コンテインメントリング15(円筒状部材)と、サイレンサ16と、スクロール部17とを備えている。
ディフューザ翼13aは、羽根車11の吐出口11bの下流側に配置される翼形の部材であり、吐出口11bから渦形室17cに圧縮空気を導く流路を形成する。
図2に示すように、ディフューザ部13が配置される軸線X方向の位置は、羽根車11の重心位置P1となっている。
図2に示すように、ディフューザディスク13bは、締結ボルト44により内側スクロールケーシング17aの内周側端部17eに連結されている。
内側スクロールケーシング17aと外側スクロールケーシング17bとにより圧縮空気が流入する渦形室17cが形成される。
図2に示すように、スクロール部17は、締結ボルト43により空気案内筒12に連結されている。
図2に示すように、貫通穴と締結穴には締結ボルト44が締結されている。このようにして、外周側端部17dと外周側端部17eは、ディフューザ部13のディフューザディスク13bに支持される。
ロータ軸30の軸線X回りに延在する円環状の連結部17fのディフューザディスク13bに対向する面には、軸線X回りに延在するき裂伝播防止溝17hが設けられている。図2に示すように、き裂伝播防止溝17hは、スクロール部17の径方向の内周側に設けられている。
き裂伝播防止溝17hは、例えば、スクロール部17を鋳造する鋳型に軸線Xを中心とした円環状の突起を形成しておき、その鋳型を用いることにより形成される。そのため、き裂伝播防止溝17hは、比較的容易に形成することができるという利点がある。
き裂伝播防止溝17hは、ロータ軸30の軸線X回りの全周に渡って無端状に設けるのが好ましいが、軸線X回りの一部にき裂伝播防止溝17hを設けないようにしてもよい。例えば、軸線X回りに、き裂伝播防止溝17hを設ける箇所と設けない箇所とを交互に設ける間欠状にしてもよい。
前述したき裂伝播防止溝17hは、内側スクロールケーシング17a内で生じたき裂が外側スクロールケーシング17bまで伝播することを抑制または防止するものである。き裂伝播防止溝17hが形成される部分の内側スクロールケーシング17aは、その部分の周囲よりも板厚が薄くなっている。そのため、き裂伝播防止溝17hに到達したき裂は、図2に矢印Aで示す方向に伝播せずに、き裂伝播防止溝17hが延びる方向に伝播する。
本実施形態の過給機100が備える圧縮機は、遠心圧縮機である。そのため、羽根車11は、取込口11a側よりも吐出口11b側の方が羽根の外径が大きくなっている。したがって、羽根車11の重心位置は吐出口11b側の位置P1となる。そして、空気案内筒12の吐出口11b側とスクロール部17との連結位置は、軸線Xにおいて羽根車11の重心位置となる。
重心位置において、羽根車の全部または一部が破断あるいは脱落した際は、その破断あるいは脱落した部分は重量が大きく、軸線X方向に直交する径方向に飛散するときの衝撃力は大きいものとなる。
そのため、遠心圧縮機10の外周に配置される外側スクロールケーシング17bの一部に隙間(口開き)が生じ、その隙間から破断部材が外部に飛散することが抑制または防止される。
以下、本発明の第2実施形態の過給機について図面を参照して説明する。
第2実施形態は第1実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第1実施形態と同様であるものとし、説明を省略する。
第1実施形態の過給機は、遠心圧縮機のスクロール部17の連結部17fがき裂伝播防止溝17hを備える。それに対して第2実施形態の過給機は、遠心圧縮機のスクロール部17の連結部17fがき裂伝播防止突起17iを備える。
き裂伝播防止突起17iは、ロータ軸30の軸線X回りの全周に渡って無端状に設けるのが好ましいが、軸線X回りの一部にき裂伝播防止突起17iを設けないようにしてもよい。例えば、軸線X回りに、き裂伝播防止突起17iを設ける箇所と設けない箇所とを交互に設ける間欠状にしてもよい。
き裂伝播防止突起17iは、連結部17fの取入口11a側の面のいずれの箇所に設けてもよいが、外周側端部17eの近傍に設ける方が製造が容易である。また、外周側端部17eの近傍にき裂伝播防止突起17iを設けることにより、外周側端部17eの剛性を高めて外周側端部17eでき裂が発生しにくいようにすることができる。
そのため、遠心圧縮機10の外周に配置されるスクロール部17の径方向の外周側の一部に隙間(口開き)が生じ、その隙間から破断部材が外部に飛散することが抑制または防止される。
以下、本発明の第3実施形態の過給機について図面を参照して説明する。
第3実施形態は第1実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第1実施形態と同様であるものとし、説明を省略する。
第1実施形態の過給機は、遠心圧縮機のスクロール部17の連結部17fがき裂伝播防止溝17hを備える。それに対して第3実施形態の過給機は、遠心圧縮機のスクロール部17の内側スクロールケーシング17aがき裂伝播防止突起17jを備える。
き裂伝播防止突起17jは、ロータ軸30の軸線X回りの全周に渡って無端状に設けるのが好ましいが、軸線X回りの一部にき裂伝播防止突起17jを設けないようにしてもよい。例えば、軸線X回りに、き裂伝播防止突起17jを設ける箇所と設けない箇所とを交互に設ける間欠状にしてもよい。
そのため、遠心圧縮機10の外周に配置されるスクロール部17の径方向の外周側の一部に隙間(口開き)が生じ、その隙間から破断部材が外部に飛散することが抑制または防止される。
以上の説明においては、スクロール部17にき裂伝播防止溝17h(第1実施形態)、き裂伝播防止突起17i(第2実施形態)、き裂伝播防止突起17j(第3実施形態)のいずれか1つを設けるものとしたが、他の態様であってもよい。
例えば、スクロール部17に、き裂伝播防止溝17h、き裂伝播防止突起17i、き裂伝播防止突起17jの全てを設けるようにしてもよい。また例えば、これらのいずれか2つを設けるようにしてもよい。
11 羽根車
11a 取込口
11b 吐出口
11e 流路
12 空気案内筒(案内筒)
13 ディフューザ部
13a ディフューザ翼
13b ディフューザディスク
14 第1コンテインメントリング(環状部材)
15 第2コンテインメントリング(円筒状部材)
17 スクロール部
17a 内側スクロールケーシング(ケーシング部)
17b 外側スクロールケーシング
17c 渦形室
17d 外周側端部(端部)
17e 内周側端部(端部)
17f 連結部(端部)
17g サイレンサ側端部
17h き裂伝播防止溝(き裂伝播防止部)
17i き裂伝播防止突起(き裂伝播防止部)
17j き裂伝播防止突起(き裂伝播防止部)
30 ロータ軸
100 過給機
Claims (6)
- ロータ軸に取り付けられるとともに取込口から流入する流体を圧縮して吐出口から吐出する羽根車と、
該羽根車を収容するとともに前記ロータ軸の軸線方向に延在する案内筒と、
該案内筒よりも前記軸線方向に直交する径方向の外周側に配置されるとともに前記吐出口へ吐出された圧縮流体が流入する渦形室を形成するスクロール部と、
前記スクロール部に設けられるとともに前記軸線回りに延在するき裂伝播防止部とを備え、
前記スクロール部は、前記径方向の内周側に配置される内側スクロールケーシングと、前記径方向の外周側に配置される外側スクロールケーシングとを有し、
前記内側スクロールケーシングと前記外側スクロールケーシングとが一体に形成されており、
前記き裂伝播防止部は、前記内側スクロールケーシングに設けられる遠心圧縮機。 - 前記き裂伝播防止部は、前記内側スクロールケーシングの前記軸線方向の端部に設けられる請求項1に記載の遠心圧縮機。
- 前記き裂伝播防止部は、前記内側スクロールケーシングの前記径方向の内周側に設けられる請求項1に記載の遠心圧縮機。
- 前記き裂伝播防止部は、前記軸線回りに延在する溝部である請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の遠心圧縮機。
- 前記き裂伝播防止部は、前記軸線回りに延在する突起部である請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の遠心圧縮機。
- 請求項1から5のいずれか1項に記載の遠心圧縮機と、
内燃機関から排出された排気ガスにより前記軸線回りに回転するとともに前記ロータ軸に連結されるタービンと、を備える過給機。
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