JP3038398B2 - 遠心圧縮機 - Google Patents

遠心圧縮機

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JP3038398B2
JP3038398B2 JP3246518A JP24651891A JP3038398B2 JP 3038398 B2 JP3038398 B2 JP 3038398B2 JP 3246518 A JP3246518 A JP 3246518A JP 24651891 A JP24651891 A JP 24651891A JP 3038398 B2 JP3038398 B2 JP 3038398B2
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健 三堀
弘 古川
山口  広
建夫 崎本
諭 山口
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石川島播磨重工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はエンジンへの過給圧を発
生させる過給機の給気装置や、一般製造工場の空気源設
備等として用いる遠心圧縮機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】エンジンへの過給を行う過給機は、たと
えば、翼車を有するタービンと羽根車を有する遠心圧縮
機(コンプレッサ)とを軸受車室を介して一体構造と
し、上記翼車と羽根車とを、軸受車室内に回転自在に支
持させた軸にて連結し、エンジンの排気によって翼車を
回転させ、該翼車の回転で軸を介して羽根車を回転させ
ることにより、吸気を遠心圧縮機で圧縮してエンジンに
給気するようにしてある。
【0003】上記過給機で用いる遠心圧縮機において
は、図3に一例を示す如く、空気量が減少してくると、
圧縮機特性曲線Iがサージ線Sを越えてサージング領域
Aに入るという特性がある。したがって、上記サージ線
SをS´の位置へと低流量側へ移動させることができれ
ば、エンジンの運転範囲に対してより広い範囲に亘り適
合させることができる。
【0004】そのため、従来では、図4に示す如く、羽
根車aの外周部にデュフューザ部bを介してスクロール
状の圧縮流路cを有し且つ上記デュフューザ部bから羽
根車aの前方へ突出するシュラウド壁を有するハウジン
グdを備え、更に、上記羽根車aを、図示しないタービ
ンの翼車に軸により連結して、翼車の回転により軸を介
して羽根車aが回転させられるようにしてある遠心圧縮
機において、上記シュラウド壁を、前端に吸込口eを形
成した外壁fと、上記吸込口eの下流で前端に入口gを
形成した内壁hとの二重壁構造とすると共に、上記外壁
fと内壁hの間に環状のチャンバiを形成し、且つ上記
内壁hに、チャンバiと羽根車aとの間を連通させるた
めのスロット(又は孔)jを設けるようにしたものが提
案されている(特開昭62−178799号)。
【0005】上記遠心圧縮機によれば、高流量運転時に
は、羽根車aにおける入口gに近い領域内の圧力がチャ
ンバi内より低くなるので、入口gから羽根車aの方へ
流れる空気とは別に、チャンバiからもスロットjを通
して羽根車aの方へ空気が流れ、これにより羽根車aに
到達する空気の量を増大させてその最大流量容量を増大
させるようにし、一方、低流量運転時には、羽根車aに
おける入口gに近い領域の圧力がチャンバi内より高く
なるので、羽根車aの部分からスロットjを通してチャ
ンバi側への空気流を生じさせ、その空気を吸込口e側
から入口gを通して再循環させて流量容量を減少させ、
これにより図3に示すサージ線SをS´の位置へ移動さ
せることができるものとされている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記遠心圧
縮機の場合、内壁hにスロットjを設けたことにより、
高流量運転時の最大流量容量を増大させることはできる
が、チャンバi内に常に吸込口eにおける動圧が作用す
ることから、低流量運転時では、羽根車a側からスロッ
トjを通しての空気の循環流が生じにくく、その結果、
図3におけるサージ線Sを低流量側に移動させる能力が
小さい。
【0007】そこで、本発明は、機関の運転範囲に対し
て遠心圧縮機の運転範囲を適合させられるように、サー
ジ線をより低流量側へ移動させることができるようにし
ようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、羽根車の外周部から前方に延びて吸込口
を形成するようにしたシュラウド壁を有するハウジング
を備えた遠心圧縮機において、上記シュラウド壁の吸込
口側の部分に、上記羽根車の方向へ向けて縮径する第1
段絞り部を設け、且つ上記シュラウド壁に、羽根車設置
位置に設けた第1開口部と、上記第1段絞り部の終端と
なる最小径付近に半径方向にのみ開口するように設けた
第2開口部と、該第1開口部と第2開口部とを連絡する
流路とからなる循環流路を設け、更に、上記シュラウド
壁の第2開口部よりも更に下流位置に、上記第1段絞り
部の延長面から外れるように第2段絞り部を設けて、第
1段絞り部と第2段絞り部とにより2段絞り構造を形成
してなる構成とする。
【0009】
【作用】圧縮圧力P(図3)の増大にともない羽根車内
の入口に近い領域の圧力も高くなり、また遠心力も働く
ため、羽根車により吸引される空気の一部が循環流路内
に廻り込む。この際、第1段絞り部による空気の縮流効
果に第2段絞り部による縮流の回復を高める効果を組み
合わせることができることにより循環流路には大きな負
圧が作用することになるため、羽根車内の入口に近い領
域の空気を第1開口部から循環流路内に引き込み第2開
口部を通して静圧的に循環させることができる。これに
より、羽根車における吸引領域で発生した失速流れを循
環流路内へ引き込み、失速領域の拡大を抑えることがで
きる。したがって、サージ線を低流量側へ移動させるこ
とができるようになる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
【0011】図1は本発明の一実施例を示すもので、羽
根車1の外周部にデュフューザ部2を介してスクロール
状の圧縮流路3を有し且つ上記デュフューザ部2から前
方へ延びて吸込口4を形成するようにしたシュラウド壁
5を有するハウジング6を備え、更に、上記羽根車1を
図示しないタービンの翼車に軸を介し連結し、エンジン
の排気によってタービンの翼車が回転させられることに
より軸を介して羽根車1が回転させられ、該羽根車1の
回転により、吸気を圧縮してエンジンに給気させられる
ようにしてある遠心圧縮機において、上記シュラウド壁
5の吸込口4側の部分に、上記羽根車1の方向へ向けて
縮径する第1段絞り部7を設け、該第1段絞り部7によ
って縮流効果の与えられた空気が羽根車1により吸引さ
れるようにし、且つ上記シュラウド壁5中に環状のチャ
ンバ8を設け、又、上記シュラウド壁5に、チャンバ8
内と羽根車1の設置位置とを連通させるためのスリット
状の第1開口部9を周方向へ穿設すると共に、チャンバ
8内と上記第1段絞り部7の終端よりもやや下流位置と
を連通させるためのスリット状の第2開口部を半径方向
にのみ開口するように周方向に穿設し、更に、上記シュ
ラウド壁5の内周面の第2開口部10よりも更に下流位
置に、上記第1段絞り部7の延長面から外れるように第
2段絞り部7´を設けて、第1段絞り部7と第2段絞り
部7´とによる2段絞り構造を形成し、上記第1開口部
9、チャンバ8、第2開口部10により、低流量運転時
に羽根車1によって吸引される空気の一部を静圧的に循
環させてサージ線の流量容量を減少させるための循環流
路を構成する。
【0012】なお、上記第1段絞り部7の角度αは15
°〜40°の範囲とし、又、第1段絞り部7の終端から
第2開口部10までの距離lと吸込半径rs との関係
は、l≦rs の範囲としてある。
【0013】運転を行うと、羽根車1の回転により吸込
口4から吸い込まれた空気は、羽根車1における吸引領
域に吸引され、圧縮流路3を通って目的とする場所へ給
気される。低流量運転時には、羽根車1のすべての領域
における圧力がチャンバ8内の圧力よりも高くなる。し
たがって、羽根車1の羽根部分を通過する空気の一部が
第1開口部9からチャンバ8内へ向かうような空気流が
発生する。一方、このとき、吸込口4から入ってくる空
気は、第1段絞り部7により縮流されるので、第2開口
部10を通過する際の速度分布はその縮流効果によって
外側(壁に近いところ)で大きく(速く)なっている。
したがって、この縮流効果を受けた空気流が第2開口部
10を通過することで、第2開口部10からチャンバ8
内の空気を吸引することになり、その結果、チャンバ8
内の負圧を大きくし、上記羽根車1の羽根部分を通過す
る空気の一部を、第1開口部9からチャンバ8内を通し
て第2開口部10から排出し、それを再び羽根車1に向
けて流すことになるが、この際、上記第1段絞り部7の
角度αを大きくするなどにより縮流効果を高くした場合
において、第2開口部10から羽根車1に至る迄に、空
気の縮流の回復が不十分な場合であっても、第1段絞り
部7よりも下流にある第2段絞り部7´にての縮流の回
復を高める効果を組合せることができるので、第2開口
部10の部分での空気の縮流効果を更に高めることがで
き、チャンバ8内から第2開口部10を通しての空気の
吸引作用をより大きくすることができ、図1の破線矢印
で示す如く、静圧を利用した循環流を発生させることが
できる。
【0014】このように、チャンバ8内の負圧を大きく
することにより、第1開口部9からの吸引作用を大きく
することができるので、本来、サージング領域に入るよ
うな低流量容量の運転状況でもサージング領域に入らな
いようにすることができる。すなわち、図3に示すサー
ジ線Sを、低流量側のS´の位置へ移動させることがで
きる。
【0015】なお、上記実施例では、第1開口部9とチ
ャンバ8と第2開口部10とによって空気の循環流路を
形成するようにした場合を示したが、図2に示す如く、
上記チャンバ8に代えて、単なる通路8´を設けるよう
にしてもよいこと、第1開口部9、第2開口部10はス
リット状に代えて孔を多数配列した形状としてもよいこ
と、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種
々変更を加え得ることは勿論である。
【0016】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明の遠心圧縮機に
よれば、羽根車の外周部から前方に延びて吸込口を形成
するようにしたシュラウド壁を有するハウジングを備え
た遠心圧縮機において、上記シュラウド壁の吸込口側の
部分に、上記羽根車の方向へ向けて縮径する第1段絞り
部を設け、且つ上記シュラウド壁に、羽根車設置位置に
設けた第1開口部と、上記第1段絞り部の終端となる最
小径付近に半径方向にのみ開口するように設けた第2開
口部と、該第1開口部と第2開口部とを連絡する流路と
からなる循環流路を設け、更に、上記シュラウド壁の第
2開口部よりも更に下流位置に、上記第1段絞り部の延
長面から外れるように第2段絞り部を設けて、第1段絞
り部と第2段絞り部とにより2段絞り構造を形成してな
る構成を有するので、低流量運転時に、上記第1段絞り
部による空気の縮流効果に第2段絞り部による縮流の回
復効果を組み合わせることができることにより循環流路
内に大きな負圧を与えることができ、したがって、循環
流路に動圧を作用させることなく羽根車によって吸引さ
れる空気を循環流路を通して静圧的に循環させることが
でき、これにより、本来、サージング領域に入るような
低流量容量の運転状況下でもサージ線を低流量側へ移す
ことができて機関の運転範囲に対して広範囲に亘り適合
させることができる、という優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の遠心圧縮機の一実施例を示す要部の概
略図である。
【図2】本発明の他の実施例を示す要部の概略図であ
る。
【図3】遠心圧縮機の流量と圧力との関係を示す一例図
である。
【図4】遠心圧縮機の一例を示す概要図である。
【符号の説明】
1 羽根車 4 吸込口 5 シュラウド壁 6 ハウジング 7 第1段絞り部 7´ 第2段絞り部 8 チャンバ(循環流路) 9 第1開口部(循環流路) 10 第2開口部(循環流路)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 広 東京都江東区豊洲三丁目1番15号 石川 島播磨重工業株式会社 技術研究所内 (72)発明者 崎本 建夫 東京都江東区豊洲三丁目1番15号 石川 島播磨重工業株式会社 技術研究所内 (72)発明者 山口 諭 東京都江東区豊洲三丁目1番15号 石川 島播磨重工業株式会社 技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−178799(JP,A) 特開 平2−42199(JP,A) 実開 平3−68599(JP,U) 特表 平5−509142(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F04D 29/40 - 29/56

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 羽根車の外周部から前方に延びて吸込口
    を形成するようにしたシュラウド壁を有するハウジング
    を備えた遠心圧縮機において、上記シュラウド壁の吸込
    口側の部分に、上記羽根車の方向へ向けて縮径する第1
    段絞り部を設け、且つ上記シュラウド壁に、羽根車設置
    位置に設けた第1開口部と、上記第1段絞り部の終端と
    なる最小径付近に半径方向にのみ開口するように設けた
    第2開口部と、該第1開口部と第2開口部とを連絡する
    流路とからなる循環流路を設け、更に、上記シュラウド
    壁の第2開口部よりも更に下流位置に、上記第1段絞り
    部の延長面から外れるように第2段絞り部を設けて、第
    1段絞り部と第2段絞り部とにより2段絞り構造を形成
    してなることを特徴とする遠心圧縮機。
JP3246518A 1991-05-01 1991-09-02 遠心圧縮機 Expired - Lifetime JP3038398B2 (ja)

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EP92303921A EP0526965B1 (en) 1991-05-01 1992-04-30 Compressor casings for turbochargers
DE69216938T DE69216938T2 (de) 1991-05-01 1992-04-30 Verdichtergehäuse für Turbolader

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