JP3033902B1 - タ―ボチャ―ジャのコンプレッサ - Google Patents
タ―ボチャ―ジャのコンプレッサInfo
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- JP3033902B1 JP3033902B1 JP11056206A JP5620699A JP3033902B1 JP 3033902 B1 JP3033902 B1 JP 3033902B1 JP 11056206 A JP11056206 A JP 11056206A JP 5620699 A JP5620699 A JP 5620699A JP 3033902 B1 JP3033902 B1 JP 3033902B1
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Abstract
【要約】
【課題】 コンプレッサハウジングの外形を大きくする
ことなく、ディフューザの長さをより大きくし、圧力変
換の仕事量を増加させること。 【解決手段】 ターボチャージャ１０のコンプレッサ１
２において、インペラ軸１４を含む断面で視て、ディフ
ューザ２２がストレート部２２Ａと曲がり部２２Ｂとか
らなるもの。
ことなく、ディフューザの長さをより大きくし、圧力変
換の仕事量を増加させること。 【解決手段】 ターボチャージャ１０のコンプレッサ１
２において、インペラ軸１４を含む断面で視て、ディフ
ューザ２２がストレート部２２Ａと曲がり部２２Ｂとか
らなるもの。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はターボチャージャの
コンプレッサに関する。
コンプレッサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ターボチャージャのコンプレッサ
にあっては、吸入空気を加速するインペラを備えたイン
ペラ室と、インペラ室の外周に連通し、インペラ軸の周
方向に環状をなしてインペラにより加速された空気を減
速加圧するディフューザと、ディフューザの環状の出口
部に連通し、ディフューザにより減速加圧された空気を
吐出口へ導くスクロールとを有して構成されている。
にあっては、吸入空気を加速するインペラを備えたイン
ペラ室と、インペラ室の外周に連通し、インペラ軸の周
方向に環状をなしてインペラにより加速された空気を減
速加圧するディフューザと、ディフューザの環状の出口
部に連通し、ディフューザにより減速加圧された空気を
吐出口へ導くスクロールとを有して構成されている。
【０００３】即ち、コンプレッサのディフューザは、イ
ンペラ軸の周方向に連続する環状をなすものであるか
ら、インペラ室の外周（インペラ室出口部）に連通する
環状の入口部から、スクロール（スクロール入口部）に
連通する環状の出口部に向けて、その環状流路断面積を
徐々に増大する。このため、インペラによりディフュー
ザに押込まれた空気は、ディフューザの入口部から出口
部に向けて該ディフューザを通過する過程で、その流速
を次第に低下するものとなる。このとき、ディフューザ
を通過する空気の持つエネルギ（内部エネルギ＋速度エ
ネルギ＋位置エネルギ）の総和は変わらないから、速度
エネルギが減少し、他の内部エネルギと位置エネルギが
増加するものとなり、ディフューザを通過する空気の圧
力を高める、いわゆる圧力変換が行われるものとなる。
ンペラ軸の周方向に連続する環状をなすものであるか
ら、インペラ室の外周（インペラ室出口部）に連通する
環状の入口部から、スクロール（スクロール入口部）に
連通する環状の出口部に向けて、その環状流路断面積を
徐々に増大する。このため、インペラによりディフュー
ザに押込まれた空気は、ディフューザの入口部から出口
部に向けて該ディフューザを通過する過程で、その流速
を次第に低下するものとなる。このとき、ディフューザ
を通過する空気の持つエネルギ（内部エネルギ＋速度エ
ネルギ＋位置エネルギ）の総和は変わらないから、速度
エネルギが減少し、他の内部エネルギと位置エネルギが
増加するものとなり、ディフューザを通過する空気の圧
力を高める、いわゆる圧力変換が行われるものとなる。
【０００４】従って、ディフューザを通過する空気の圧
力をより高めるように圧力変換の仕事量を多くするため
には、空気がディフューザを通過する長さ、即ち、ディ
フューザの長さをより大きくすることが必要となる。
力をより高めるように圧力変換の仕事量を多くするため
には、空気がディフューザを通過する長さ、即ち、ディ
フューザの長さをより大きくすることが必要となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】然るに、従来技術で
は、ターボチャージャのインペラ軸を含む断面で視たと
き、ディフューザを、入口部から出口部に渡る半径方向
の全長についてストレート状としている。
は、ターボチャージャのインペラ軸を含む断面で視たと
き、ディフューザを、入口部から出口部に渡る半径方向
の全長についてストレート状としている。
【０００６】このため、従来技術において、ディフュー
ザによる圧力変換の仕事量をより多くするために、スト
レート状ディフューザの長さをより大きくすると、必然
的にコンプレッサ（コンプレッサハウジング）の外形が
過大になり、車載取付状態でスペース上の不都合を生ず
る。
ザによる圧力変換の仕事量をより多くするために、スト
レート状ディフューザの長さをより大きくすると、必然
的にコンプレッサ（コンプレッサハウジング）の外形が
過大になり、車載取付状態でスペース上の不都合を生ず
る。
【０００７】本発明の課題は、コンプレッサハウジング
の外形を大きくすることなく、ディフューザの長さをよ
り大きくし、圧力変換の仕事量を増加させることにあ
る。
の外形を大きくすることなく、ディフューザの長さをよ
り大きくし、圧力変換の仕事量を増加させることにあ
る。
【０００８】請求項１に記載の本発明は、吸入空気を加
速するインペラを備えたインペラ室と、インペラ室の外
周に連通し、インペラ軸の周方向に環状をなしてインペ
ラにより加速された空気を減速加圧するディフューザ
と、ディフューザの環状の出口部に連通し、ディフュー
ザにより減速加圧された空気を吐出口へ導くスクロール
とを有してなるターボチャージャのコンプレッサにおい
て、前記インペラ軸を含む断面で視て、前記ディフュー
ザがインペラ室に連通する入口部から半径方向にスクロ
ールに向けて延び、スクロールの内面に沿って該スクロ
ールの断面内に開口する出口部まで延びる流路の少なく
とも出口部の側の一部に曲がり部を有し、前記ディフュ
ーザの入口部から出口部に渡る流路は半径方向外方に向
けてその通路巾を同一とし、かつ該ディフューザの曲が
り部はスクロールの内面に同心状をなすように湾曲され
てなるようにしたものである。
速するインペラを備えたインペラ室と、インペラ室の外
周に連通し、インペラ軸の周方向に環状をなしてインペ
ラにより加速された空気を減速加圧するディフューザ
と、ディフューザの環状の出口部に連通し、ディフュー
ザにより減速加圧された空気を吐出口へ導くスクロール
とを有してなるターボチャージャのコンプレッサにおい
て、前記インペラ軸を含む断面で視て、前記ディフュー
ザがインペラ室に連通する入口部から半径方向にスクロ
ールに向けて延び、スクロールの内面に沿って該スクロ
ールの断面内に開口する出口部まで延びる流路の少なく
とも出口部の側の一部に曲がり部を有し、前記ディフュ
ーザの入口部から出口部に渡る流路は半径方向外方に向
けてその通路巾を同一とし、かつ該ディフューザの曲が
り部はスクロールの内面に同心状をなすように湾曲され
てなるようにしたものである。
【０００９】請求項２に記載の本発明は、請求項１に記
載の本発明において更に、前記ディフューザがインペラ
室に連通する入口部から半径方向にスクロールに向けて
延びるストレート部と、該ストレート部の外端部からス
クロールの内面に沿って該スクロールの断面内に開口す
る出口部まで延びる曲がり部とからなるようにしたもの
である。
載の本発明において更に、前記ディフューザがインペラ
室に連通する入口部から半径方向にスクロールに向けて
延びるストレート部と、該ストレート部の外端部からス
クロールの内面に沿って該スクロールの断面内に開口す
る出口部まで延びる曲がり部とからなるようにしたもの
である。
【００１０】請求項３に記載の本発明は、請求項１に記
載の本発明において更に、前記ディフューザがインペラ
室に連通する入口部から半径方向にスクロールに向けて
延び、スクロールの内面に沿って該スクロールの断面内
に開口する出口部までの全長を曲がり部としてなるよう
にしたものである。
載の本発明において更に、前記ディフューザがインペラ
室に連通する入口部から半径方向にスクロールに向けて
延び、スクロールの内面に沿って該スクロールの断面内
に開口する出口部までの全長を曲がり部としてなるよう
にしたものである。
【００１１】請求項４に記載の本発明は、請求項１〜３
のいずれかに記載の本発明において更に、前記インペラ
軸を含む断面で視て、前記ディフューザのスクロールの
内面に沿う曲がり部の延在長さが、該ディフューザの全
長の20％以下に設定されてなるようにしたものである。
のいずれかに記載の本発明において更に、前記インペラ
軸を含む断面で視て、前記ディフューザのスクロールの
内面に沿う曲がり部の延在長さが、該ディフューザの全
長の20％以下に設定されてなるようにしたものである。
【００１２】請求項５に記載の本発明は、請求項１〜３
のいずれかに記載の本発明において更に、前記インペラ
軸を含む断面で視て、前記ディフューザのスクロールの
内面に沿う曲がり部が該スクロールの断面中心まわりに
なす延在角度が30度以上210度以下であるようにしたも
のである。
のいずれかに記載の本発明において更に、前記インペラ
軸を含む断面で視て、前記ディフューザのスクロールの
内面に沿う曲がり部が該スクロールの断面中心まわりに
なす延在角度が30度以上210度以下であるようにしたも
のである。
【００１３】
【作用】請求項１の本発明によれば下記の作用があ
る。 ディフューザを、インペラ室に連通する入口部からス
クロールの内面に沿って該スクロールの断面内に開口す
る出口部まで延びる流路の少なくとも一部に曲がり部を
有するように構成した。即ち、ディフューザをスクロー
ルの断面内にまで延在させることにより、またディフュ
ーザの流路の少なくとも一部を曲がり状とすることによ
り、コンプレッサハウジングの外形を大きくすることな
く、ディフューザの長さをより大きくでき、圧力変換の
仕事量を増加させることができる。
る。 ディフューザを、インペラ室に連通する入口部からス
クロールの内面に沿って該スクロールの断面内に開口す
る出口部まで延びる流路の少なくとも一部に曲がり部を
有するように構成した。即ち、ディフューザをスクロー
ルの断面内にまで延在させることにより、またディフュ
ーザの流路の少なくとも一部を曲がり状とすることによ
り、コンプレッサハウジングの外形を大きくすることな
く、ディフューザの長さをより大きくでき、圧力変換の
仕事量を増加させることができる。
【００１４】請求項２の本発明によれば下記、の作
用がある。 ディフューザを、インペラ室側のストレート部と、ス
クロールの断面内にて延在する曲がり部とから構成した
から、上述に有効となる曲がり部を有しながら、ディ
フューザのインペラ室側での空気の流れをストレート部
において曲がりに起因する抵抗なく、発熱を生ずること
のないものとし、圧力変換効率を向上できる。
用がある。 ディフューザを、インペラ室側のストレート部と、ス
クロールの断面内にて延在する曲がり部とから構成した
から、上述に有効となる曲がり部を有しながら、ディ
フューザのインペラ室側での空気の流れをストレート部
において曲がりに起因する抵抗なく、発熱を生ずること
のないものとし、圧力変換効率を向上できる。
【００１５】ディフューザがストレート部を有するこ
とから、コンプレッサハウジングにおいてディフューザ
のストレート部を構成する部分の加工がストレートとな
って容易となり、またコンプレッサハウジングとともに
ディフューザのストレート部を構成するバックプレート
の形状もストレートとなり、このバックプレートを他の
一般的構成のターボチャージャのためのバックプレート
と共用化できる。
とから、コンプレッサハウジングにおいてディフューザ
のストレート部を構成する部分の加工がストレートとな
って容易となり、またコンプレッサハウジングとともに
ディフューザのストレート部を構成するバックプレート
の形状もストレートとなり、このバックプレートを他の
一般的構成のターボチャージャのためのバックプレート
と共用化できる。
【００１６】請求項３の本発明によれば下記〜の作
用がある。 ディフューザの全長を曲がり部としたから、コンプレ
ッサハウジングの外形をより小さくしながら、ディフュ
ーザの長さをより大きくでき、圧力変換の仕事量を増加
させることができる。
用がある。 ディフューザの全長を曲がり部としたから、コンプレ
ッサハウジングの外形をより小さくしながら、ディフュ
ーザの長さをより大きくでき、圧力変換の仕事量を増加
させることができる。
【００１７】ディフューザの長手方向でストレート部
と曲がり部の接続点で生じがちな流路の屈曲を生ずるこ
となく、流路の全長を滑らかに連続する緩やかな曲線状
とすることができ、流路の屈曲に起因する大きな抵抗を
伴なうことなく、圧力変換効率を向上できる。
と曲がり部の接続点で生じがちな流路の屈曲を生ずるこ
となく、流路の全長を滑らかに連続する緩やかな曲線状
とすることができ、流路の屈曲に起因する大きな抵抗を
伴なうことなく、圧力変換効率を向上できる。
【００１８】ディフューザの入口部から曲がり部を構
成するものであるから、この入口部での曲率をここに連
なるインペラの羽根基部に沿う空気流線に倣う曲率に設
定でき、インペラ室からディフューザの入口部への空気
の流入抵抗を可及的に緩和し、圧力変換効率を向上でき
る。
成するものであるから、この入口部での曲率をここに連
なるインペラの羽根基部に沿う空気流線に倣う曲率に設
定でき、インペラ室からディフューザの入口部への空気
の流入抵抗を可及的に緩和し、圧力変換効率を向上でき
る。
【００１９】請求項４の本発明によれば下記の作用が
ある。 ディフューザのスクロールの内面に沿う曲がり部の延
在長さをその全長の20％を超えて大きくすると、ディフ
ューザの曲がり自体が空気の流れの抵抗となって空気を
スムースにスクロールに送り込むことができず、空気の
持つエネルギは圧力変換されずに発熱により損失するも
のとなる。即ち、ディフューザによる圧力変換の仕事量
を増加させるに好適となる該ディフューザのスクロール
の内面に沿う曲がり部の延在長さはその全長の20％以下
である。
ある。 ディフューザのスクロールの内面に沿う曲がり部の延
在長さをその全長の20％を超えて大きくすると、ディフ
ューザの曲がり自体が空気の流れの抵抗となって空気を
スムースにスクロールに送り込むことができず、空気の
持つエネルギは圧力変換されずに発熱により損失するも
のとなる。即ち、ディフューザによる圧力変換の仕事量
を増加させるに好適となる該ディフューザのスクロール
の内面に沿う曲がり部の延在長さはその全長の20％以下
である。
【００２０】請求項５の本発明によれば下記の作用が
ある。 ディフューザのスクロールの内面に沿う曲がり部が該
スクロールの断面中心まわりになす延在角度が30度以上
210度以下であるものとすることにより、ディフューザ
の出口部からスクロールの渦巻き方向のある位置に吐出
する空気と、スクロール内の渦巻き方向のより上流側か
ら流れてくる空気とを、同一流速に近づけて合流させる
ことができ、合流部での空気の流れの損失を減らすこと
ができる。尚、ディフューザの延在角度が210度を超え
る場合には、ディフューザの長さが過大となって流れの
抵抗損失が過大となり、またスクロールにおいて所定の
スクロール断面積を確保しにくくなることとなって妥当
でない。
ある。 ディフューザのスクロールの内面に沿う曲がり部が該
スクロールの断面中心まわりになす延在角度が30度以上
210度以下であるものとすることにより、ディフューザ
の出口部からスクロールの渦巻き方向のある位置に吐出
する空気と、スクロール内の渦巻き方向のより上流側か
ら流れてくる空気とを、同一流速に近づけて合流させる
ことができ、合流部での空気の流れの損失を減らすこと
ができる。尚、ディフューザの延在角度が210度を超え
る場合には、ディフューザの長さが過大となって流れの
抵抗損失が過大となり、またスクロールにおいて所定の
スクロール断面積を確保しにくくなることとなって妥当
でない。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１は第１実施形態のターボチャ
ージャを示す模式図、図２はコンプレッサハウジングを
示す模式図、図３は図２のインペラ軸を含む断面を示す
模式図、図４は過給圧到達時間特性を示す線図、図５は
出力特性を示す線図、図６は第２実施形態のターボチャ
ージャを示す模式図、図７はコンプレッサハウジングの
インペラ軸を含む断面を示す模式図である。
ージャを示す模式図、図２はコンプレッサハウジングを
示す模式図、図３は図２のインペラ軸を含む断面を示す
模式図、図４は過給圧到達時間特性を示す線図、図５は
出力特性を示す線図、図６は第２実施形態のターボチャ
ージャを示す模式図、図７はコンプレッサハウジングの
インペラ軸を含む断面を示す模式図である。
【００２２】（第１実施形態）（図１〜図３） ターボチャージャ１０は、図１に示す如く、エンジンの
排気ガスエネルギにより駆動されるタービン１１と、タ
ービン１１の回転力により、エンジンへの吸入空気を強
制的に圧縮するコンプレッサ１２を有する。このとき、
ターボチャージャ１０は、軸受ハウジング１３にインペ
ラ軸１４を支持し、インペラ軸１４の一端側に設けてあ
るタービンインペラ１５をタービンハウジング１６に配
置し、インペラ軸１４の他端側に設けてあるコンプレッ
サインペラ１７をコンプレッサハウジング１８に配置し
ている。
排気ガスエネルギにより駆動されるタービン１１と、タ
ービン１１の回転力により、エンジンへの吸入空気を強
制的に圧縮するコンプレッサ１２を有する。このとき、
ターボチャージャ１０は、軸受ハウジング１３にインペ
ラ軸１４を支持し、インペラ軸１４の一端側に設けてあ
るタービンインペラ１５をタービンハウジング１６に配
置し、インペラ軸１４の他端側に設けてあるコンプレッ
サインペラ１７をコンプレッサハウジング１８に配置し
ている。
【００２３】そして、ターボチャージャ１０は、コンプ
レッサハウジング１８の背面にボルト１９Ａにより固定
されるバックプレート１９を備えるとともに、コンプレ
ッサハウジング１８の内部に、図１〜図３に示す如く、
インペラ室２１、ディフューザ２２、スクロール２３を
設けている。
レッサハウジング１８の背面にボルト１９Ａにより固定
されるバックプレート１９を備えるとともに、コンプレ
ッサハウジング１８の内部に、図１〜図３に示す如く、
インペラ室２１、ディフューザ２２、スクロール２３を
設けている。
【００２４】インペラ室２１は、インペラ軸１４に支持
されたインペラ１７を収容し、吸入口２４から吸入され
る空気にインペラ１７の回転によって遠心力を付与し加
速させる。
されたインペラ１７を収容し、吸入口２４から吸入され
る空気にインペラ１７の回転によって遠心力を付与し加
速させる。
【００２５】ディフューザ２２は、主としてコンプレッ
サハウジング１８とバックプレート１９とに挟まれて構
成され、インペラ室２１の外周に連通し、インペラ軸１
４の周方向に環状をなしてインペラ１７により加速され
た空気を減速加圧する。即ち、ディフューザ２２は、イ
ンペラ軸１４の周方向に連続して環状をなすものである
から、インペラ室２１の外周（インペラ室出口部）に連
通する環状の入口部２５Ａから、スクロール２３（スク
ロール入口部）に連通する環状の出口部２５Ｂに向け
て、その環状流路断面積を徐々に増大する。これによ
り、ディフューザ２２は、前述した如く、空気の速度エ
ネルギを減少し、内部エネルギと位置エネルギを増加さ
せるものとなって圧力変換を行い、空気の圧力を高め
る。
サハウジング１８とバックプレート１９とに挟まれて構
成され、インペラ室２１の外周に連通し、インペラ軸１
４の周方向に環状をなしてインペラ１７により加速され
た空気を減速加圧する。即ち、ディフューザ２２は、イ
ンペラ軸１４の周方向に連続して環状をなすものである
から、インペラ室２１の外周（インペラ室出口部）に連
通する環状の入口部２５Ａから、スクロール２３（スク
ロール入口部）に連通する環状の出口部２５Ｂに向け
て、その環状流路断面積を徐々に増大する。これによ
り、ディフューザ２２は、前述した如く、空気の速度エ
ネルギを減少し、内部エネルギと位置エネルギを増加さ
せるものとなって圧力変換を行い、空気の圧力を高め
る。
【００２６】スクロール２３は、ディフューザ２２の環
状の出口部２５Ｂに連通し、ディフューザ２２により減
速加圧された空気を吐出口２６へ導き、ひいては吸気管
からエンジンへ圧送する。
状の出口部２５Ｂに連通し、ディフューザ２２により減
速加圧された空気を吐出口２６へ導き、ひいては吸気管
からエンジンへ圧送する。
【００２７】然るに、本発明にあっては、ディフューザ
２２の圧力変換の仕事量を増加させるため、以下の構成
を備える。即ち、コンプレッサハウジング１８におい
て、インペラ軸１４を含む断面（図１、図３）で視て、
ディフューザ２２を、インペラ室２１に連通する入口部
２５Ａから半径方向にスクロール２３に向けて延びるス
トレート部２２Ａ（主としてバックプレート１９に対応
する部分）と、ストレート部２２Ａの外端部からスクロ
ール２３の内面に沿って該スクロール２３の断面内に開
口する出口部２５Ｂまで延びる曲がり部２２Ｂとからな
るものとした。
２２の圧力変換の仕事量を増加させるため、以下の構成
を備える。即ち、コンプレッサハウジング１８におい
て、インペラ軸１４を含む断面（図１、図３）で視て、
ディフューザ２２を、インペラ室２１に連通する入口部
２５Ａから半径方向にスクロール２３に向けて延びるス
トレート部２２Ａ（主としてバックプレート１９に対応
する部分）と、ストレート部２２Ａの外端部からスクロ
ール２３の内面に沿って該スクロール２３の断面内に開
口する出口部２５Ｂまで延びる曲がり部２２Ｂとからな
るものとした。
【００２８】即ち、ディフューザ２２を、インペラ室２
１に連通する入口部２５Ａからスクロール２３に向かう
ストレート部２２Ａに、該ストレート部２２Ａの外端部
からスクロール２３の内面に沿って該スクロール２３の
断面内に開口する出口部２５Ｂまで延びる曲がり部２２
Ｂを有するように構成した。即ち、ディフューザ２２を
スクロール２３の断面内にまで延在させることにより、
また、ディフューザ２２の全長の一部を曲がり状とする
ことにより、コンプレッサハウジング１８の外形を大き
くすることなく、ディフューザ２２の長さをより大きく
でき、圧力変換の仕事量を増加させることができる。
１に連通する入口部２５Ａからスクロール２３に向かう
ストレート部２２Ａに、該ストレート部２２Ａの外端部
からスクロール２３の内面に沿って該スクロール２３の
断面内に開口する出口部２５Ｂまで延びる曲がり部２２
Ｂを有するように構成した。即ち、ディフューザ２２を
スクロール２３の断面内にまで延在させることにより、
また、ディフューザ２２の全長の一部を曲がり状とする
ことにより、コンプレッサハウジング１８の外形を大き
くすることなく、ディフューザ２２の長さをより大きく
でき、圧力変換の仕事量を増加させることができる。
【００２９】また、ディフューザ２２が曲がり部２２Ｂ
を有しながら、インペラ室２１の側ではストレート部２
２Ａを有するものとしたから、ディフューザ２２のイン
ペラ室２１側での空気の流れをストレート部２２Ａにお
いて曲がりに起因する抵抗なく、発熱を生ずることのな
いものとし、圧力変換効率を向上できる。
を有しながら、インペラ室２１の側ではストレート部２
２Ａを有するものとしたから、ディフューザ２２のイン
ペラ室２１側での空気の流れをストレート部２２Ａにお
いて曲がりに起因する抵抗なく、発熱を生ずることのな
いものとし、圧力変換効率を向上できる。
【００３０】また、ディフューザ２２がストレート部２
２Ａを有することから、コンプレッサハウジング１８に
おいてディフューザ２２のストレート部２２Ａを構成す
る部分の加工がストレートとなって容易となり、またコ
ンプレッサハウジング１８とともにディフューザ２２の
ストレート部２２Ａを構成するバックプレート１９の形
状もストレートとなり、このバックプレート１９を他の
一般的構成のターボチャージャのためのバックプレート
と共用化できる。
２Ａを有することから、コンプレッサハウジング１８に
おいてディフューザ２２のストレート部２２Ａを構成す
る部分の加工がストレートとなって容易となり、またコ
ンプレッサハウジング１８とともにディフューザ２２の
ストレート部２２Ａを構成するバックプレート１９の形
状もストレートとなり、このバックプレート１９を他の
一般的構成のターボチャージャのためのバックプレート
と共用化できる。
【００３１】ディフューザ２２の長さと形態の設定につ
いては以下の如くとする。 (A) ディフューザ２２の長さ (1) インペラ１７の最大半径をＲとするとき、ディフュ
ーザ２２の全長（インペラ軸１４の中心から出口部２５
Ｂまでの長さ）Ｌは1.5Ｒ以上1.8Ｒ以下とする。1.5Ｒ
未満では圧力変換の仕事量を十分に増やすことができな
い。1.8Ｒ超えでは、ディフューザ２２からスクロール
２３に送出される空気の速度が停滞する如くに過度に低
減し、妥当でない。
いては以下の如くとする。 (A) ディフューザ２２の長さ (1) インペラ１７の最大半径をＲとするとき、ディフュ
ーザ２２の全長（インペラ軸１４の中心から出口部２５
Ｂまでの長さ）Ｌは1.5Ｒ以上1.8Ｒ以下とする。1.5Ｒ
未満では圧力変換の仕事量を十分に増やすことができな
い。1.8Ｒ超えでは、ディフューザ２２からスクロール
２３に送出される空気の速度が停滞する如くに過度に低
減し、妥当でない。
【００３２】(2) ディフューザ２２のスクロール２３の
内面に沿う曲がり部２２Ｂの延在長さＬａは、ディフュ
ーザ２２の全長Ｌの20％以下とする。20％超えでは、曲
がり部２２Ｂの曲がり自体が空気の流れの抵抗となり、
空気のエネルギは圧力変換されずに発熱による損失を生
ずるものとなってしまう。
内面に沿う曲がり部２２Ｂの延在長さＬａは、ディフュ
ーザ２２の全長Ｌの20％以下とする。20％超えでは、曲
がり部２２Ｂの曲がり自体が空気の流れの抵抗となり、
空気のエネルギは圧力変換されずに発熱による損失を生
ずるものとなってしまう。
【００３３】(3) ディフューザ２２のスクロール２３の
内面に沿う曲がり部２２Ｂ（図３）がスクロール２３の
断面中心まわりになす延在角度θは、30度以上210度以
下とする。これによれば、ディフューザ２２の出口部２
５Ｂからスクロール２３の渦巻き方向のある位置に吐出
する空気と、スクロール２３内の渦巻き方向のより上流
側から流れてくる空気とを、同一流速に近づけて合流さ
せることができ、合流部での空気の流れの損失を減らす
ことができる。尚、ディフューザ２２の延在角度が210
度を超える場合には、ディフューザ２２の長さが過大と
なって流れの抵抗損失が過大となり、またスクロール２
３において所定のスクロール断面積を確保しにくくなる
こととなって妥当でない。
内面に沿う曲がり部２２Ｂ（図３）がスクロール２３の
断面中心まわりになす延在角度θは、30度以上210度以
下とする。これによれば、ディフューザ２２の出口部２
５Ｂからスクロール２３の渦巻き方向のある位置に吐出
する空気と、スクロール２３内の渦巻き方向のより上流
側から流れてくる空気とを、同一流速に近づけて合流さ
せることができ、合流部での空気の流れの損失を減らす
ことができる。尚、ディフューザ２２の延在角度が210
度を超える場合には、ディフューザ２２の長さが過大と
なって流れの抵抗損失が過大となり、またスクロール２
３において所定のスクロール断面積を確保しにくくなる
こととなって妥当でない。
【００３４】(B) ディフューザ２２の形態 (1) ディフューザ２２の入口部２５Ａから出口部２５Ｂ
に渡る流路は半径方向外方に向けてその通路巾（Ｗａ、
Ｗｂ）を同一とすることができる。即ち、ストレート部
２２Ａは入口部２５Ａから半径方向外方に向けてその通
路巾Ｗａを同一とすることができる。また、曲がり部２
２Ｂはスクロール２３の内面に同心状をなすように湾曲
し、ストレート部２２Ａの外端部から出口部２５Ｂに向
けて（半径方向で）その通路巾Ｗｂを同一とすることが
できる。
に渡る流路は半径方向外方に向けてその通路巾（Ｗａ、
Ｗｂ）を同一とすることができる。即ち、ストレート部
２２Ａは入口部２５Ａから半径方向外方に向けてその通
路巾Ｗａを同一とすることができる。また、曲がり部２
２Ｂはスクロール２３の内面に同心状をなすように湾曲
し、ストレート部２２Ａの外端部から出口部２５Ｂに向
けて（半径方向で）その通路巾Ｗｂを同一とすることが
できる。
【００３５】尚、ディフューザ２２の湾曲状曲がり部２
２Ｂは、スクロール２３の断面内にまで入り、かつ湾曲
されていることにより、ディフューザ２２の全長を大き
くするだけでなく、ストレート部２２Ａからスクロール
２３に入る空気の流れに抵抗損失を与えない、スムース
なガイドとなり、空気のディフューザ２２からスクロー
ル２３への流入効率を向上する。
２Ｂは、スクロール２３の断面内にまで入り、かつ湾曲
されていることにより、ディフューザ２２の全長を大き
くするだけでなく、ストレート部２２Ａからスクロール
２３に入る空気の流れに抵抗損失を与えない、スムース
なガイドとなり、空気のディフューザ２２からスクロー
ル２３への流入効率を向上する。
【００３６】また、ディフューザ２２の曲がり部２２Ｂ
はインペラ軸１４を中心とする周方向でもその通路巾Ｗ
ｂを同一とすることができ、これによりディフューザ２
２による空気の圧力変換効率を向上できる。
はインペラ軸１４を中心とする周方向でもその通路巾Ｗ
ｂを同一とすることができ、これによりディフューザ２
２による空気の圧力変換効率を向上できる。
【００３７】(2) ディフューザ２２の曲がり部２２Ｂの
通路巾Ｗｂを、ストレート部２２Ａの外端部から出口部
２５Ｂに向けて次第に広げるテーパ状とすることもでき
る。これによれば、ディフューザ２２の流路断面積をよ
り一層拡大し、これによる空気の圧力変換の仕事量を増
大できる。
通路巾Ｗｂを、ストレート部２２Ａの外端部から出口部
２５Ｂに向けて次第に広げるテーパ状とすることもでき
る。これによれば、ディフューザ２２の流路断面積をよ
り一層拡大し、これによる空気の圧力変換の仕事量を増
大できる。
【００３８】(3) ディフューザ２２の曲がり部２２Ｂの
通路巾Ｗｂを、ストレート部２２Ａの外端部から出口部
２５Ｂに向けて次第に狭めるテーパ状とすることもでき
る。これによれば、曲がり部２２Ｂの曲がり形状を変更
するだけで、エンジンの運転状況、出力特性等に適合す
る圧力変換性能を提供できる。
通路巾Ｗｂを、ストレート部２２Ａの外端部から出口部
２５Ｂに向けて次第に狭めるテーパ状とすることもでき
る。これによれば、曲がり部２２Ｂの曲がり形状を変更
するだけで、エンジンの運転状況、出力特性等に適合す
る圧力変換性能を提供できる。
【００３９】（第２実施形態）（図６、図７） 第２実施形態のターボチャージャ１００が第１実施形態
のターボチャージャ１０と異なる点は、ディフューザ２
２がインペラ室２１に連通する入口部２５Ａから半径方
向にスクロール２３に向けて延び、スクロール２３の内
面に沿って該スクロール２３の断面内に開口する出口部
２５Ｂまでの全長を曲がり部１０１としたことにある。
のターボチャージャ１０と異なる点は、ディフューザ２
２がインペラ室２１に連通する入口部２５Ａから半径方
向にスクロール２３に向けて延び、スクロール２３の内
面に沿って該スクロール２３の断面内に開口する出口部
２５Ｂまでの全長を曲がり部１０１としたことにある。
【００４０】即ち、ディフューザ２２の全長を曲がり部
１０１としたから、コンプレッサハウジング１８の外形
をより小さくしながら、ディフューザ２２の長さをより
大きくでき、圧力変換の仕事量を増加させることができ
る。
１０１としたから、コンプレッサハウジング１８の外形
をより小さくしながら、ディフューザ２２の長さをより
大きくでき、圧力変換の仕事量を増加させることができ
る。
【００４１】また、ディフューザ２２の長手方向でスト
レート部と曲がり部の接続点で生じがちな流路の屈曲を
生ずることなく、流路の全長を滑らかに連続する緩やか
な曲線状とすることができ、流路の屈曲に起因する大き
な抵抗を伴なうことなく、圧力変換効率を向上できる。
レート部と曲がり部の接続点で生じがちな流路の屈曲を
生ずることなく、流路の全長を滑らかに連続する緩やか
な曲線状とすることができ、流路の屈曲に起因する大き
な抵抗を伴なうことなく、圧力変換効率を向上できる。
【００４２】また、ディフューザ２２の入口部２５Ａか
ら曲がり部１０１を構成するものであるから、この入口
部２５Ａでの曲率をここに連なるインペラ１７の羽根基
部１７Ａに沿う空気流線に倣う曲率に設定でき、インペ
ラ室２１からディフューザ２２の入口部２５Ａへの空気
の流入抵抗を可及的に緩和し、圧力変換効率を向上でき
る。
ら曲がり部１０１を構成するものであるから、この入口
部２５Ａでの曲率をここに連なるインペラ１７の羽根基
部１７Ａに沿う空気流線に倣う曲率に設定でき、インペ
ラ室２１からディフューザ２２の入口部２５Ａへの空気
の流入抵抗を可及的に緩和し、圧力変換効率を向上でき
る。
【００４３】尚、このターボチャージャ１００において
も、ディフューザ２２の長さと形態の設定については第
１実施形態において(A) 、(B) で前述したと同様であ
る。
も、ディフューザ２２の長さと形態の設定については第
１実施形態において(A) 、(B) で前述したと同様であ
る。
【００４４】即ち、ディフューザ２２の長さについて
は、(1) ディフューザ２２の全長Ｌを1.5Ｒ以上1.8Ｒ以
下とすること（Ｒはインペラ１７の最大半径）、(2) デ
ィフューザ２２の全曲がり部１０１のうちでスクロール
２３の内面に沿う曲がり部１０１Ａの延在長さＬａは、
ディフューザ２２の全曲がり部１０１の全長Ｌの20％以
下とすること、(3)ディフューザ２２のスクロール２３
の内面に沿う曲がり部１０１Ａがスクロール２３の断面
中心まわりになす延在角度θは、30度以上210度以下と
することである。
は、(1) ディフューザ２２の全長Ｌを1.5Ｒ以上1.8Ｒ以
下とすること（Ｒはインペラ１７の最大半径）、(2) デ
ィフューザ２２の全曲がり部１０１のうちでスクロール
２３の内面に沿う曲がり部１０１Ａの延在長さＬａは、
ディフューザ２２の全曲がり部１０１の全長Ｌの20％以
下とすること、(3)ディフューザ２２のスクロール２３
の内面に沿う曲がり部１０１Ａがスクロール２３の断面
中心まわりになす延在角度θは、30度以上210度以下と
することである。
【００４５】また、ディフューザ２２の形態について
は、(1) ディフューザ２２の全曲がり部１０１に渡る流
路の通路巾を同一とすること、(2) ディフューザ２２の
全曲がり部１０１、もしくは曲がり部１０１Ａの通路巾
を出口部２５Ｂに向けて拡げるテーパ状としても良いこ
と、(3) ディフューザ２２の全曲がり部１０１、もしく
は曲がり部１０１Ａの通路巾を出口部２５Ｂに向けて狭
めるテーパ状としても良いことである。
は、(1) ディフューザ２２の全曲がり部１０１に渡る流
路の通路巾を同一とすること、(2) ディフューザ２２の
全曲がり部１０１、もしくは曲がり部１０１Ａの通路巾
を出口部２５Ｂに向けて拡げるテーパ状としても良いこ
と、(3) ディフューザ２２の全曲がり部１０１、もしく
は曲がり部１０１Ａの通路巾を出口部２５Ｂに向けて狭
めるテーパ状としても良いことである。
【００４６】尚、本発明の実施において、ターボチャー
ジャ１０、１００において、スクロール２３の断面形状
は、円形の他、長円形、曲線形、一部に直線を含む曲線
形、多角形等のいかなるものであっても良い。例えば、
スクロール２３の断面がインペラ軸１４に沿う方向に長
径をもつ長円をなし、コンプレッサハウジング１８の外
径が小径をなすターボチャージャ１０、１００におい
て、本発明によれば、エンジンの出力特性等に必要なデ
ィフューザ２２の長さを容易に得ることができる。
ジャ１０、１００において、スクロール２３の断面形状
は、円形の他、長円形、曲線形、一部に直線を含む曲線
形、多角形等のいかなるものであっても良い。例えば、
スクロール２３の断面がインペラ軸１４に沿う方向に長
径をもつ長円をなし、コンプレッサハウジング１８の外
径が小径をなすターボチャージャ１０、１００におい
て、本発明によれば、エンジンの出力特性等に必要なデ
ィフューザ２２の長さを容易に得ることができる。
【００４７】（実施例）本発明例として、ターボチャー
ジャ１０のディフューザ２２に曲がり部２２Ｂを設け、
曲がり部２２Ｂの長さＬａを全長Ｌの15.9％とし、曲が
り部２２Ｂの通路巾Ｗｂを半径方向でも、周方向でも同
一としたものを用いた。従来技術として、ディフューザ
２２に曲がり部２２Ｂを設けないものを用いた。
ジャ１０のディフューザ２２に曲がり部２２Ｂを設け、
曲がり部２２Ｂの長さＬａを全長Ｌの15.9％とし、曲が
り部２２Ｂの通路巾Ｗｂを半径方向でも、周方向でも同
一としたものを用いた。従来技術として、ディフューザ
２２に曲がり部２２Ｂを設けないものを用いた。
【００４８】図４によれば、本発明により、ディフュー
ザ２２による圧力変換の仕事量が増大し、設定過給圧
（1800mmHgA）に到達するまでの運転時間を従来に比し
て0.4秒短縮できることが認められた。
ザ２２による圧力変換の仕事量が増大し、設定過給圧
（1800mmHgA）に到達するまでの運転時間を従来に比し
て0.4秒短縮できることが認められた。
【００４９】図５によれば、本発明により、ディフュー
ザ２２による圧力変換の仕事量が増大し、エンジン回転
数の全域に渡って出力が向上し、特に4000rpmから6000r
pmの範囲では、従来に比して最大23％の出力向上が認め
られた。
ザ２２による圧力変換の仕事量が増大し、エンジン回転
数の全域に渡って出力が向上し、特に4000rpmから6000r
pmの範囲では、従来に比して最大23％の出力向上が認め
られた。
【００５０】以上、本発明の実施の形態を図面により詳
述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限
られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の
設計の変更等があっても本発明に含まれる。
述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限
られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の
設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【００５１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、コンプレ
ッサハウジングの外形を大きくすることなく、ディフュ
ーザの長さをより大きくし、圧力変換の仕事量を増加さ
せることができる。
ッサハウジングの外形を大きくすることなく、ディフュ
ーザの長さをより大きくし、圧力変換の仕事量を増加さ
せることができる。
【図１】図１は第１実施形態のターボチャージャを示す
模式図である。
模式図である。
【図２】図２はコンプレッサハウジングを示す模式図で
ある。
ある。
【図３】図３は図２のインペラ軸を含む断面を示す模式
図である。
図である。
【図４】図４は過給圧到達時間特性を示す線図である。
【図５】図５は出力特性を示す線図である。
【図６】図６は第２実施形態のターボチャージャを示す
模式図である。
模式図である。
【図７】図７はコンプレッサハウジングのインペラ軸を
含む断面を示す模式図である。
含む断面を示す模式図である。
１０、１００ ターボチャージャ １２ コンプレッサ １４ インペラ軸 １５、１７ インペラ １８ コンプレッサハウジング ２１ インペラ室 ２２ ディフューザ ２２Ａ ストレート部 ２２Ｂ、１０１、１０１Ａ 曲がり部 ２３ スクロール ２５Ａ 入口部 ２５Ｂ 出口部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−189722（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−266865（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02B 37/00 - 39/16
Claims (5)
- 【請求項１】 吸入空気を加速するインペラを備えたイ
ンペラ室と、インペラ室の外周に連通し、インペラ軸の
周方向に環状をなしてインペラにより加速された空気を
減速加圧するディフューザと、ディフューザの環状の出
口部に連通し、ディフューザにより減速加圧された空気
を吐出口へ導くスクロールとを有してなるターボチャー
ジャのコンプレッサにおいて、 前記インペラ軸を含む断面で視て、前記ディフューザが
インペラ室に連通する入口部から半径方向にスクロール
に向けて延び、スクロールの内面に沿って該スクロール
の断面内に開口する出口部まで延びる流路の少なくとも
出口部の側の一部に曲がり部を有し、 前記ディフューザの入口部から出口部に渡る流路は半径
方向外方に向けてその通路巾を同一とし、かつ該ディフ
ューザの曲がり部はスクロールの内面に同心状をなすよ
うに湾曲されて なることを特徴とするターボチャージャ
のコンプレッサ。 - 【請求項２】 前記ディフューザがインペラ室に連通す
る入口部から半径方向にスクロールに向けて延びるスト
レート部と、該ストレート部の外端部からスクロールの
内面に沿って該スクロールの断面内に開口する出口部ま
で延びる曲がり部とからなる請求項１記載のターボチャ
ージャのコンプレッサ。 - 【請求項３】 前記ディフューザがインペラ室に連通す
る入口部から半径方向にスクロールに向けて延び、スク
ロールの内面に沿って該スクロールの断面内に開口する
出口部までの全長を曲がり部としてなる請求項１記載の
ターボチャージャのコンプレッサ。 - 【請求項４】 前記インペラ軸を含む断面で視て、前記
ディフューザのスクロールの内面に沿う曲がり部の延在
長さが、該ディフューザの全長の20％以下に設定されて
なる請求項１〜３のいずれかに記載のターボチャージャ
のコンプレッサ。 - 【請求項５】 前記インペラ軸を含む断面で視て、前記
ディフューザのスクロールの内面に沿う曲がり部が該ス
クロールの断面中心まわりになす延在角度が30度以上21
0 度以下である請求項１〜３のいずれかに記載のターボ
チャージャのコンプレッサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11056206A JP3033902B1 (ja) | 1999-03-03 | 1999-03-03 | タ―ボチャ―ジャのコンプレッサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11056206A JP3033902B1 (ja) | 1999-03-03 | 1999-03-03 | タ―ボチャ―ジャのコンプレッサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3033902B1 true JP3033902B1 (ja) | 2000-04-17 |
| JP2000257437A JP2000257437A (ja) | 2000-09-19 |
Family
ID=13020651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11056206A Expired - Lifetime JP3033902B1 (ja) | 1999-03-03 | 1999-03-03 | タ―ボチャ―ジャのコンプレッサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3033902B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2020240608A1 (ja) * | 2019-05-24 | 2020-12-03 | ||
| US11795969B2 (en) | 2019-05-30 | 2023-10-24 | Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. | Centrifugal compressor and turbocharger |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6651431B1 (en) | 2002-08-28 | 2003-11-25 | Ford Global Technologies, Llc | Boosted internal combustion engines and air compressors used therein |
| DE112010004892T5 (de) * | 2009-12-17 | 2012-09-20 | Borgwarner Inc. | Abgasturbolader |
| JP6756563B2 (ja) * | 2016-09-30 | 2020-09-16 | ダイハツ工業株式会社 | 排気ターボ過給機 |
-
1999
- 1999-03-03 JP JP11056206A patent/JP3033902B1/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2020240608A1 (ja) * | 2019-05-24 | 2020-12-03 | ||
| DE112019006986T5 (de) | 2019-05-24 | 2021-11-25 | Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. | Zentrifugalkompressor und Turbolader |
| US11795969B2 (en) | 2019-05-30 | 2023-10-24 | Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. | Centrifugal compressor and turbocharger |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000257437A (ja) | 2000-09-19 |
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