JP6865604B2 - Centrifugal compressor and exhaust turbine supercharger - Google Patents

Centrifugal compressor and exhaust turbine supercharger Download PDF

Info

Publication number
JP6865604B2
JP6865604B2 JP2017036011A JP2017036011A JP6865604B2 JP 6865604 B2 JP6865604 B2 JP 6865604B2 JP 2017036011 A JP2017036011 A JP 2017036011A JP 2017036011 A JP2017036011 A JP 2017036011A JP 6865604 B2 JP6865604 B2 JP 6865604B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
passage
groove
recirculation
impeller
air supply
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017036011A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018141405A5 (en
JP2018141405A (en
Inventor
良洋 林
良洋 林
健一郎 岩切
健一郎 岩切
文人 平谷
文人 平谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2017036011A priority Critical patent/JP6865604B2/en
Publication of JP2018141405A publication Critical patent/JP2018141405A/en
Publication of JP2018141405A5 publication Critical patent/JP2018141405A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6865604B2 publication Critical patent/JP6865604B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、遠心圧縮機および排気タービン過給機に関する。 The present invention relates to a centrifugal compressor and an exhaust turbine supercharger.

例えば、発電用、舶用エンジン向けターボチャージャの遠心圧縮機は、近年のエンジン出力増大に伴い、高圧力比の領域にて幅広い作動レンジが要求される。作動レンジ拡大のデバイスのひとつとして、循環流路を設けるケーシングトリートメントが知られている(例えば、特許文献1参照)。循環流路は、流量が少ない作動状態で、空気を再循環させることでインペラの失速を抑制し、作動レンジを拡大することが可能である。このような形状の改良により作動レンジ拡大効果が改善される。特許文献1には、非軸対称のケーシングトリートメントとして、再循環路の抽気溝(吸引リング溝)の幅を周方向で変化させた構成が示されている。 For example, a centrifugal compressor of a turbocharger for power generation and marine engines is required to have a wide operating range in a high pressure ratio region due to an increase in engine output in recent years. As one of the devices for expanding the operating range, a casing treatment that provides a circulation flow path is known (see, for example, Patent Document 1). The circulation flow path can suppress the stall of the impeller and expand the operating range by recirculating the air in the operating state where the flow rate is small. By improving the shape like this, the effect of expanding the operating range is improved. Patent Document 1 discloses a configuration in which the width of the extraction groove (suction ring groove) of the recirculation path is changed in the circumferential direction as a non-axisymmetric casing treatment.

特許第5430684号公報Japanese Patent No. 5430684

一般的なケーシングトリートメントは、周方向に軸対称な形状で循環流路を設ける構成が多い。しかし、ケーシングのスクロール通路はインペラの回転軸に対して非軸対称に構成されているため、設計範囲を外れる小流量時では、スクロール通路の非軸対称性によって流動にひずみが生じ、スクロール舌部付近での逆圧力勾配が増大するが、周方向に軸対称な循環流路を設けたケーシングトリートメントでは、上記のような圧力勾配のひずみは考慮されない。従来のケーシングトリートメント適用時には、インペラの圧力比が増大し失速が抑制される反面、インペラ出口における半径方向動圧が減少することとなるため、上記のように逆圧力勾配が急峻となる舌部付近では局所的な失速や逆流を生じやすく、結果として作動レンジの拡大効果が得られないリスクが課題として存在する。 In general casing treatments, there are many configurations in which a circulation flow path is provided in an axisymmetric shape in the circumferential direction. However, since the scroll passage of the casing is configured to be non-axisymmetric with respect to the rotation axis of the impeller, the flow is distorted due to the non-axis symmetry of the scroll passage at a small flow rate outside the design range, and the scroll tongue portion. Although the reverse pressure gradient increases in the vicinity, the above strain of the pressure gradient is not taken into consideration in the casing treatment provided with the axisymmetric circulation flow path in the circumferential direction. When the conventional casing treatment is applied, the pressure ratio of the impeller increases and stall is suppressed, but the radial dynamic pressure at the impeller outlet decreases, so the vicinity of the tongue where the reverse pressure gradient becomes steep as described above. In this case, local stall and backflow are likely to occur, and as a result, there is a risk that the effect of expanding the operating range cannot be obtained.

本発明は、上述した課題を解決するものであり、スクロール通路の舌部付近での局所的な失速や逆流を抑えることのできる遠心圧縮機および排気タービン過給機を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide a centrifugal compressor and an exhaust turbine supercharger capable of suppressing local stall and backflow in the vicinity of the tongue of a scroll passage. ..

本発明の一態様に係る遠心圧縮機は、回転軸と、前記回転軸に取り付けられて放射状に複数のブレードを有するインペラと、前記回転軸の延在する軸方向に沿って設けられて空気取込口から前記インペラに至る給気通路、前記インペラの外周部に沿って円環形状に形成された圧縮通路、前記圧縮通路の外周に連通する渦巻き形状のスクロール通路、および前記スクロール通路の一部から接線方向で分岐する排気通路を有し前記回転軸および前記インペラを収容するハウジングと、前記ハウジングにおいて前記給気通路の外側で円環形状に形成された空間であって前記インペラ側で前記給気通路に開口する環状の抽気溝と前記空気取込口側で前記給気通路に開口する環状の再循環溝とを有した再循環通路と、前記再循環通路の内部の空間を円環方向で仕切るように軸方向に沿って延在して設けられた複数のストラットと、を備え、前記スクロール通路から前記排気通路が分岐する舌部の前記回転軸を中心とした角度位置において、前記ストラットで仕切られた空間の断面積が前記抽気溝から前記再循環溝に向かって減少して形成されている。 The centrifugal compressor according to one aspect of the present invention is provided with a rotating shaft, an impeller attached to the rotating shaft and having a plurality of blades radially, and air intake along the extending axial direction of the rotating shaft. An air supply passage from the inlet to the impeller, a compression passage formed in a ring shape along the outer peripheral portion of the impeller, a spiral-shaped scroll passage communicating with the outer circumference of the compression passage, and a part of the scroll passage. A housing having an exhaust passage branching in a tangential direction from the rotating shaft and accommodating the impeller, and a space formed in a ring shape outside the air supply passage in the housing and supplying the impeller on the impeller side. A recirculation passage having an annular bleeding groove that opens in the air passage and an annular recirculation groove that opens in the air supply passage on the air intake side, and a space inside the recirculation passage in the annular direction. A plurality of struts extending along the axial direction so as to be partitioned by the above, and the struts at an angle position about the rotation axis of the tongue portion where the exhaust passage branches from the scroll passage. The cross-sectional area of the space partitioned by is reduced from the bleeding groove toward the recirculation groove.

また、本発明の一態様に係る遠心圧縮機では、断面積が前記抽気溝から前記再循環溝に向かって減少して形成された空間における径方向の幅が前記抽気溝から前記再循環溝に向かって縮小して形成されていることが好ましい。 Further, in the centrifugal compressor according to one aspect of the present invention, the radial width in the space formed by the cross-sectional area decreasing from the bleed groove toward the recirculation groove is increased from the bleed groove to the recirculation groove. It is preferable that it is formed so as to shrink toward it.

また、本発明の一態様に係る遠心圧縮機では、断面積が前記抽気溝から前記再循環溝に向かって減少して形成された空間における前記抽気溝の溝幅の一部が狭く形成されていることが好ましい。 Further, in the centrifugal compressor according to one aspect of the present invention, a part of the groove width of the bleeding groove is formed narrow in the space formed by the cross-sectional area decreasing from the bleeding groove toward the recirculation groove. It is preferable to have.

また、本発明の一態様に係る遠心圧縮機では、断面積が前記抽気溝から前記再循環溝に向かって減少して形成された空間における前記抽気溝の溝幅の一部を開閉するシャッタと、前記排気通路の圧力に基づいて圧力上昇時に前記シャッタを閉作動させる一方で圧力下降時に前記シャッタを開作動させる作動機構と、を備えることが好ましい。 Further, in the centrifugal compressor according to one aspect of the present invention, a shutter that opens and closes a part of the groove width of the bleeding groove in the space formed by the cross-sectional area decreasing from the bleeding groove toward the recirculation groove. It is preferable to provide an operating mechanism that closes the shutter when the pressure rises and opens the shutter when the pressure drops based on the pressure in the exhaust passage.

本発明の一態様に係る排気タービン過給機は、上述したいずれか1つに記載の遠心圧縮機を有する。 The exhaust turbine turbocharger according to one aspect of the present invention has the centrifugal compressor according to any one of the above.

一般的なケーシングトリートメントでは、インペラで加圧された圧縮空気の一部が抽気溝から再循環通路に抽気されて再循環溝から給気通路に戻されて再循環する。このため吸入される空気流量が少ない小流量時に作動流量を再循環によってを増大し失速を抑制するとともに、インペラの圧力比を上昇させることで、コンプレッサの作動レンジを拡大することができる。上記の効果に加え本発明の遠心圧縮機によれば、スクロール通路から排気通路が分岐する舌部の回転軸を中心とした角度位置において、ストラットで仕切られた再循環通路の空間の断面積が抽気溝から再循環溝に向かって減少して形成されている。このため、再循環通路で再循環された空気が舌部の角度位置に集められて大流量となり、インペラにより圧縮されてスクロール通路に排出された空気は、舌部の位置では流量が増大することによって動圧が増大する。この結果、スクロール通路の舌部付近での局所的な失速や逆流を抑えることができる。しかも、本発明によれば、再循環して排出される空気流量の周方向分布を、抽気流量ではなく再循環通路の面積分布で変更していることから、インペラにおいて抽気される流量は周方向で一様とすることができ、ある特定の周方向位置で抽気流量が極端に増大し、当該位置でのインペラ出口での半径方向動圧が過小となることを抑制できる。その結果、本発明の排気タービン過給機によれば、遠心圧縮機において、インペラの失速限界を拡大しつつ、スクロール通路の舌部付近での局所的な失速や逆流を抑えることができ、一般的なケーシングトリートメントよりも作動レンジを拡大することができる。 In a general casing treatment, a part of the compressed air pressurized by the impeller is drawn from the bleed groove into the recirculation passage and returned from the recirculation groove to the air supply passage to be recirculated. Therefore, when the flow rate of the sucked air is small, the operating flow rate is increased by recirculation to suppress stall, and the pressure ratio of the impeller is increased, so that the operating range of the compressor can be expanded. In addition to the above effects, according to the centrifugal compressor of the present invention, the cross-sectional area of the space of the recirculation passage partitioned by the strut is set at an angle position about the rotation axis of the tongue where the exhaust passage branches from the scroll passage. It is formed by decreasing from the bleeding groove toward the recirculation groove. Therefore, the air recirculated in the recirculation passage is collected at the angular position of the tongue and becomes a large flow rate, and the air compressed by the impeller and discharged to the scroll passage increases the flow rate at the position of the tongue. Increases dynamic pressure. As a result, local stall and backflow near the tongue of the scroll passage can be suppressed. Moreover, according to the present invention, since the circumferential distribution of the air flow rate recirculated and discharged is changed by the area distribution of the recirculation passage instead of the extracted air flow rate, the flow rate extracted by the impeller is the circumferential direction. It is possible to prevent the bleeding flow rate from being extremely increased at a specific circumferential position and the radial dynamic pressure at the impeller outlet at that position from becoming too small. As a result, according to the exhaust turbine supercharger of the present invention, in the centrifugal compressor, it is possible to suppress the local stall and backflow in the vicinity of the tongue of the scroll passage while expanding the stall limit of the impeller. The operating range can be expanded more than the typical casing treatment.

図1は、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機が適用される排気タービン過給機の全体構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram of an exhaust turbine turbocharger to which a centrifugal compressor according to an embodiment of the present invention is applied. 図2は、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機が適用される排気タービン過給機の遠心圧縮機の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a centrifugal compressor of an exhaust turbine turbocharger to which the centrifugal compressor according to the embodiment of the present invention is applied. 図3は、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機の軸方向断面図である。FIG. 3 is an axial sectional view of the centrifugal compressor according to the embodiment of the present invention. 図4は、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機の周方向断面展開図である。FIG. 4 is a circumferential cross-sectional development view of the centrifugal compressor according to the embodiment of the present invention. 図5は、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機の流量分布を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a flow rate distribution of a centrifugal compressor according to an embodiment of the present invention. 図6は、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機の他の例の軸方向断面図である。FIG. 6 is an axial sectional view of another example of the centrifugal compressor according to the embodiment of the present invention. 図7は、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機の他の例の周方向断面展開図である。FIG. 7 is a circumferential cross-sectional development view of another example of the centrifugal compressor according to the embodiment of the present invention. 図8は、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機の他の例の周方向断面展開図である。FIG. 8 is a circumferential cross-sectional development view of another example of the centrifugal compressor according to the embodiment of the present invention. 図9は、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機の他の例の軸方向断面図である。FIG. 9 is an axial sectional view of another example of the centrifugal compressor according to the embodiment of the present invention.

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment. In addition, the components in the following embodiments include those that can be easily replaced by those skilled in the art, or those that are substantially the same.

図1は、本実施形態に係る遠心圧縮機が適用される排気タービン過給機の全体構成図である。図2は、本実施形態に係る遠心圧縮機が適用される排気タービン過給機の遠心圧縮機の断面図である。図3は、本実施形態に係る遠心圧縮機の軸方向断面図である。図4は、本実施形態に係る遠心圧縮機の周方向断面展開図である。図5は、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機の流量分布を示す図である。 FIG. 1 is an overall configuration diagram of an exhaust turbine turbocharger to which the centrifugal compressor according to the present embodiment is applied. FIG. 2 is a cross-sectional view of a centrifugal compressor of an exhaust turbine supercharger to which the centrifugal compressor according to the present embodiment is applied. FIG. 3 is an axial sectional view of the centrifugal compressor according to the present embodiment. FIG. 4 is a circumferential cross-sectional development view of the centrifugal compressor according to the present embodiment. FIG. 5 is a diagram showing a flow rate distribution of a centrifugal compressor according to an embodiment of the present invention.

図1に示す排気タービン過給機11は、主に、タービン12と、コンプレッサ(遠心圧縮機)13と、回転軸14と、により構成され、これらがハウジング15内に収容されている。 The exhaust turbine supercharger 11 shown in FIG. 1 is mainly composed of a turbine 12, a compressor (centrifugal compressor) 13, and a rotating shaft 14, and these are housed in a housing 15.

ハウジング15は、内部が中空に形成され、タービン12の構成を収容する第一空間部S1をなすタービンハウジング15Aと、コンプレッサ13の構成を収容する第二空間部S2をなすコンプレッサハウジング15Bと、回転軸14を収容する第三空間部S3をなすベアリングハウジング15Cと、を有する。ベアリングハウジング15Cの第三空間部S3は、タービンハウジング15Aの第一空間部S1とコンプレッサハウジング15Bの第二空間部S2との間に位置している。 The housing 15 is formed to be hollow, and has a turbine housing 15A forming a first space portion S1 accommodating the configuration of the turbine 12 and a compressor housing 15B forming a second space portion S2 accommodating the configuration of the compressor 13. It has a bearing housing 15C forming a third space portion S3 for accommodating the shaft 14. The third space portion S3 of the bearing housing 15C is located between the first space portion S1 of the turbine housing 15A and the second space portion S2 of the compressor housing 15B.

回転軸14は、タービン12側の端部がタービン側軸受であるジャーナル軸受21により回転自在に支持され、コンプレッサ13側の端部がコンプレッサ側軸受であるジャーナル軸受22により回転自在に支持され、かつスラスト軸受23により回転軸14が延在する軸方向への移動を規制されている。回転軸14の回転の中心線Cを図中に一点鎖線にて示している。また、回転軸14は、軸方向における一端部にタービン12のタービンホイール24が固定されている。タービンホイール24は、外周部に軸流型をなす複数のタービン翼25が周方向(中心線Cを中心とした回転軸14の廻り方向)に間隔をおいて設けられている。タービンホイール24は、ハウジング15におけるタービンハウジング15Aの第一空間部S1に収容されている。さらに、回転軸14は、軸方向における他端部に、コンプレッサ13のインペラ31が固定されている。インペラ31は、回転軸14の中心線Cを中心として放射状に複数のブレード32が周方向に間隔をおいて設けられている。インペラ31は、ハウジング15におけるコンプレッサハウジング15Bの第二空間部S2に収容されている。 The end of the rotary shaft 14 on the turbine 12 side is rotatably supported by the journal bearing 21 which is the turbine side bearing, and the end on the compressor 13 side is rotatably supported by the journal bearing 22 which is the compressor side bearing. The thrust bearing 23 regulates the axial movement of the rotating shaft 14 extending. The center line C of the rotation of the rotation shaft 14 is shown by a chain line in the figure. Further, the turbine wheel 24 of the turbine 12 is fixed to one end of the rotating shaft 14 in the axial direction. The turbine wheel 24 is provided with a plurality of turbine blades 25 having an axial flow type on the outer peripheral portion at intervals in the circumferential direction (the circumferential direction of the rotating shaft 14 about the center line C). The turbine wheel 24 is housed in the first space portion S1 of the turbine housing 15A in the housing 15. Further, the impeller 31 of the compressor 13 is fixed to the other end of the rotating shaft 14 in the axial direction. The impeller 31 is provided with a plurality of blades 32 radially spaced around the center line C of the rotating shaft 14 at intervals in the circumferential direction. The impeller 31 is housed in the second space S2 of the compressor housing 15B in the housing 15.

また、タービンハウジング15Aは、タービンホイール24に対して排気ガスを取り込む排気ガス取込口26と、排気ガスを吐出する排気ガス吐出口27とが設けられている。そして、タービンハウジング15Aは、排気ガス取込口26とタービンホイール24との間にタービンノズル28が設けられており、このタービンノズル28により静圧膨張された軸方向の排気ガス流が複数のタービンホイール24のタービン翼25に導かれることで、タービン12を駆動回転することができる。 Further, the turbine housing 15A is provided with an exhaust gas intake port 26 for taking in exhaust gas and an exhaust gas discharge port 27 for discharging exhaust gas to the turbine wheel 24. The turbine housing 15A is provided with a turbine nozzle 28 between the exhaust gas intake port 26 and the turbine wheel 24, and the turbines have a plurality of axial exhaust gas flows that are statically expanded by the turbine nozzle 28. By being guided by the turbine blade 25 of the wheel 24, the turbine 12 can be driven and rotated.

また、コンプレッサハウジング15Bは、インペラ31に対して圧縮用気体を取り込む空気取込口33と、圧縮空気を吐出する圧縮空気吐出口34とが設けられている。そして、コンプレッサハウジング15Bは、インペラ31と圧縮空気吐出口34との間にディフューザ35が設けられている。インペラ31により圧縮された空気は、ディフューザ35を通って排出される。 Further, the compressor housing 15B is provided with an air intake port 33 for taking in the compression gas and a compressed air discharge port 34 for discharging the compressed air to the impeller 31. The compressor housing 15B is provided with a diffuser 35 between the impeller 31 and the compressed air discharge port 34. The air compressed by the impeller 31 is discharged through the diffuser 35.

コンプレッサハウジング15Bにおいて、空気取込口33は、回転軸14の延在する軸方向に沿って設けられた給気通路15Baの端部に形成されている。給気通路15Baは、空気取込口33からインペラ31に至り設けられている。また、コンプレッサハウジング15Bにおいて、給気通路15Baに連通しつつインペラ31の外周部に沿って円環形状に形成された圧縮通路15Bbが設けられている。また、コンプレッサハウジング15Bにおいて、図1および図2に示すように、インペラ31における圧縮空気の出口側であって圧縮通路15Bbの外周に連通してディフューザ35の外側に渦巻き形状に形成されたスクロール通路15Bcが設けられている。また、コンプレッサハウジング15Bにおいて、スクロール通路15Bcの一部から接線方向に分岐する排気通路15Bdが設けられている。排気通路15Bdの開口端に圧縮空気吐出口34が形成されている。スクロール通路15Bcは、内径が最も小さい巻き始めから周方向に内径が漸次拡大して形成され周方向に1周して最も拡大された巻き終わりに接続されている。この内形が最も拡大された巻き終わりに排気通路15Bdが分岐して設けられている。このスクロール通路15Bcにおいて排気通路15Bdが分岐した部分は、上述したように巻き始めと巻き終わりとが接続される部分であり、通路の内向きに突出する舌部15Beが形成されている。そして、このような構成のコンプレッサ13では、空気取込口33から給気通路15Baに取り込まれた空気は、インペラ31により圧縮されて圧縮通路15Bbからディフューザ35にて径方向(中心軸Cに直交する方向)外側に拡散されてスクロール通路15Bcを旋回して排気通路15Bdの圧縮空気吐出口34から吐出される。 In the compressor housing 15B, the air intake port 33 is formed at the end of the air supply passage 15Ba provided along the extending axial direction of the rotating shaft 14. The air supply passage 15Ba is provided from the air intake port 33 to the impeller 31. Further, in the compressor housing 15B, a compression passage 15Bb formed in a ring shape along the outer peripheral portion of the impeller 31 while communicating with the air supply passage 15Ba is provided. Further, in the compressor housing 15B, as shown in FIGS. 1 and 2, a scroll passage formed in a spiral shape on the outside of the diffuser 35 on the outlet side of the compressed air in the impeller 31 and communicating with the outer periphery of the compression passage 15Bb. 15 Bc is provided. Further, in the compressor housing 15B, an exhaust passage 15Bd that branches in the tangential direction from a part of the scroll passage 15Bc is provided. A compressed air discharge port 34 is formed at the open end of the exhaust passage 15Bd. The scroll passage 15Bc is formed by gradually expanding the inner diameter in the circumferential direction from the winding start having the smallest inner diameter, and is connected to the winding end having one round in the circumferential direction. An exhaust passage 15Bd is branched and provided at the end of winding in which the inner shape is most expanded. In the scroll passage 15Bc, the portion where the exhaust passage 15Bd branches is a portion where the winding start and the winding end are connected as described above, and the tongue portion 15Be protruding inward of the passage is formed. In the compressor 13 having such a configuration, the air taken into the air supply passage 15Ba from the air intake port 33 is compressed by the impeller 31 and is radially from the compression passage 15Bb by the diffuser 35 (perpendicular to the central axis C). The air is diffused to the outside, swirls around the scroll passage 15Bc, and is discharged from the compressed air discharge port 34 of the exhaust passage 15Bd.

また、コンプレッサハウジング15Bにおいて、図1〜図3に示すように、給気通路15Baに再循環通路15Bfが形成されている。再循環通路15Bfは、給気通路15Baの外側で円環形状に形成された空間である。再循環通路15Bfは、給気通路15Baの内壁面と、給気通路15Baの内壁面に沿って設けられた円環形状の通路壁36との間に設けられた空間であって、軸方向においてインペラ31における給気の入口側で給気通路15Baに開口する環状の抽気溝36aと、空気取込口33側で給気通路15Baに開口する環状の再循環溝36bとを有して給気通路15Baの外側でインペラ31側と空気取込口33側とに通じて形成されている。そして、給気通路15Baの内壁面と通路壁36との間に空間を確保して再循環通路15Bfを形成するため、給気通路15Baの内壁面と通路壁36との間で軸方向に延在し再循環通路15Bfの空間を仕切るストラット36cが周方向に複数設けられている。 Further, in the compressor housing 15B, as shown in FIGS. 1 to 3, a recirculation passage 15Bf is formed in the air supply passage 15Ba. The recirculation passage 15Bf is a space formed in a ring shape on the outside of the air supply passage 15Ba. The recirculation passage 15Bf is a space provided between the inner wall surface of the air supply passage 15Ba and the annular passage wall 36 provided along the inner wall surface of the air supply passage 15Ba, and is provided in the axial direction. The impeller 31 has an annular bleeding groove 36a that opens in the air supply passage 15Ba on the air supply inlet side and an annular recirculation groove 36b that opens in the air supply passage 15Ba on the air intake port 33 side. It is formed on the outside of the passage 15Ba so as to communicate with the impeller 31 side and the air intake port 33 side. Then, in order to secure a space between the inner wall surface of the air supply passage 15Ba and the passage wall 36 to form the recirculation passage 15Bf, the space extends in the axial direction between the inner wall surface of the air supply passage 15Ba and the passage wall 36. A plurality of struts 36c existing and partitioning the space of the recirculation passage 15Bf are provided in the circumferential direction.

このように構成された、排気タービン過給機11は、エンジン(図示せず)から排出された排ガスによりタービン12が駆動し、タービン12の回転が回転軸14に伝達されてコンプレッサ13が駆動し、このコンプレッサ13が燃焼用気体を圧縮してエンジンに供給する。具体的に、エンジンからの排気ガスは、排気ガスの入口通路26を通り、タービンノズル28により静圧膨張され、軸方向の排気ガス流が複数のタービン翼25に導かれることで、複数のタービン翼25が固定されたタービンホイール24によりタービン12が駆動回転する。そして、複数のタービン翼25を駆動した排気ガスは、出口通路27から外部に排出される。一方、タービン12により回転軸14が回転すると、回転軸14で一体のコンプレッサ13のインペラ31が回転し、空気取込口33から給気通路15Baを通って空気が吸入される。吸入された空気は、インペラ31で加圧されて圧縮空気となり、この圧縮空気は、ディフューザ35およびスクロール通路15Bcを通り、圧縮空気吐出口34からエンジンに供給される。また、コンプレッサ13において、インペラ31で加圧された圧縮空気の一部は、抽気溝36aから再循環通路15Bfに抽気されて再循環溝36bから給気通路15Baに戻されて再循環する。このように再循環通路15Bfにて空気を再循環させることで、例えば、エンジンの低回転時において吸入される空気流量が少ない小流量時にインペラ31の圧力比を増大させてコンプレッサ13の作動レンジを拡大する。 In the exhaust turbine supercharger 11 configured in this way, the turbine 12 is driven by the exhaust gas discharged from the engine (not shown), the rotation of the turbine 12 is transmitted to the rotating shaft 14, and the compressor 13 is driven. , The compressor 13 compresses the combustion gas and supplies it to the engine. Specifically, the exhaust gas from the engine passes through the exhaust gas inlet passage 26, is statically expanded by the turbine nozzle 28, and the exhaust gas flow in the axial direction is guided to the plurality of turbine blades 25, whereby a plurality of turbines are used. The turbine 12 is driven and rotated by the turbine wheel 24 to which the blade 25 is fixed. Then, the exhaust gas that drives the plurality of turbine blades 25 is discharged to the outside from the outlet passage 27. On the other hand, when the rotating shaft 14 is rotated by the turbine 12, the impeller 31 of the compressor 13 integrated with the rotating shaft 14 rotates, and air is sucked from the air intake port 33 through the air supply passage 15Ba. The sucked air is pressurized by the impeller 31 to become compressed air, and this compressed air is supplied to the engine from the compressed air discharge port 34 through the diffuser 35 and the scroll passage 15Bc. Further, in the compressor 13, a part of the compressed air pressurized by the impeller 31 is drawn from the bleed air groove 36a into the recirculation passage 15Bf, returned from the recirculation groove 36b to the air supply passage 15Ba, and recirculated. By recirculating the air in the recirculation passage 15Bf in this way, for example, the pressure ratio of the impeller 31 is increased at a small flow rate when the air flow rate sucked at a low speed of the engine is small, and the operating range of the compressor 13 is increased. Expanding.

上述したコンプレッサ(遠心圧縮機)13において、再循環通路15Bfは、図2に示すように、ストラット36cが周方向に120degごとに3つ設けられている。そして、ストラット36cは、図4に示すように、スクロール通路15Bcに形成された舌部15Beの回転軸14(中心線C)を中心とした角度位置(図4において30degの位置)と、当該舌部15Beの角度位置から120degごとに設けられている。そして、少なくとも1つのストラット36cは、舌部15Beの角度位置において、当該ストラット36cで仕切られた再循環通路15Bfの空間の断面積が抽気溝36aから再循環溝36bに向かって減少して形成されるように配置されている。具体的には、図4に示すように、舌部15Beの角度位置にあるストラット36cに周方向で隣接する150degの角度位置にあるストラット36cにおいて、再循環溝36b側を舌部15Beの角度位置(30degの位置)に向けて傾けて配置されている。 In the compressor (centrifugal compressor) 13 described above, as shown in FIG. 2, the recirculation passages 15Bf are provided with three struts 36c every 120 deg in the circumferential direction. Then, as shown in FIG. 4, the strut 36c has an angular position (position of 30 deg in FIG. 4) about the rotation axis 14 (center line C) of the tongue portion 15 Be formed in the scroll passage 15 Bc and the tongue. It is provided every 120 deg from the angular position of the portion 15 Be. Then, at least one strut 36c is formed by reducing the cross-sectional area of the space of the recirculation passage 15Bf partitioned by the strut 36c from the bleeding groove 36a toward the recirculation groove 36b at the angular position of the tongue portion 15Be. It is arranged so as to. Specifically, as shown in FIG. 4, in the strut 36c at the angular position of 150 deg adjacent to the strut 36c at the angular position of the tongue portion 15 Be in the circumferential direction, the recirculation groove 36b side is the angular position of the tongue portion 15 Be. It is arranged at an angle toward (30 deg position).

また、図には明示しないが、150degの角度位置にあるストラット36cにおいて、再循環溝36b側を舌部15Beの角度位置(30degの位置)に向くように湾曲して形成されていてもよい。また、図には明示しないが、150degの角度位置にあるストラット36cにおいて、舌部15Beの角度位置側の側面のみが再循環溝36b側を舌部15Beの角度位置に向けて傾けたり湾曲したりして形成されていてもよい。また、図には明示しないが、ストラット36cの軸方向の途中から再循環溝36b向けて傾けたり湾曲したりして形成されていてもよい。また、図には明示しないが、舌部15Beの角度位置にあるストラット36cに周方向で隣接する−90degの角度位置にあるストラット36cにおいて、150degの角度位置にあるストラット36cと同様に再循環溝36b側を舌部15Beの角度位置に向けて配置や形成されていてもよい。また、図には明示しないが、舌部15Beの角度位置にあるストラット36cに周方向で隣接する150degの角度位置および−90degの角度位置にある各ストラット36cにおいて、再循環溝36b側を舌部15Beの角度位置に向けて配置や形成されていてもよい。また、舌部15Beの角度位置にストラット36cが一致して設けられていなくてもよく、この場合は舌部15Beの角度位置に最も近い角度位置にあるストラット36cにおいて、再循環溝36b側を舌部15Beの角度位置に向けて配置や形成されていてもよい。 Further, although not explicitly shown in the drawing, the strut 36c at an angular position of 150 deg may be formed by bending the recirculation groove 36b side toward the angular position of the tongue portion 15Be (position of 30 deg). Further, although not clearly shown in the figure, in the strut 36c at the angular position of 150 deg, only the side surface of the tongue portion 15 Be on the angular position side tilts or curves the recirculation groove 36 b side toward the angular position of the tongue portion 15 Be. May be formed. Further, although not explicitly shown in the drawing, the strut 36c may be formed by being tilted or curved toward the recirculation groove 36b from the middle of the strut 36c in the axial direction. Further, although not clearly shown in the figure, in the strut 36c at the angular position of −90 deg adjacent to the strut 36c at the angular position of the tongue 15Be in the circumferential direction, the recirculation groove is similar to the strut 36c at the angular position of 150 deg. The 36b side may be arranged or formed so as to face the angular position of the tongue portion 15Be. Further, although not clearly shown in the figure, the recirculation groove 36b side is the tongue portion of each strut 36c at the angular position of 150 deg and the angular position of −90 deg adjacent to the strut 36c at the angular position of the tongue portion 15 Be in the circumferential direction. It may be arranged or formed toward an angular position of 15 Be. Further, the strut 36c does not have to be provided so as to coincide with the angular position of the tongue portion 15Be. In this case, the strut 36c located at the angular position closest to the angular position of the tongue portion 15Be has the tongue on the recirculation groove 36b side. It may be arranged or formed toward the angular position of the portion 15Be.

ところで、コンプレッサ13において、スクロール通路15Bcは、上述したように、内径が最も小さい巻き始めから周方向に内径が漸次拡大して形成され周方向に1周して最も拡大された巻き終わりに接続され、回転軸14に対して非軸対称に構成されている。このため、小流量時では、ディフューザ35の出口の空気の流動にひずみが生じ、舌部15Be付近における静圧が増大する圧力分布が形成される。そのため、ディフューザ35の出口から舌部15Beにかけての逆圧力勾配が増大することとなるため、ケーシングトリートメントによってインペラ31の出口圧力が増大すると、インペラ31の出口での動圧が減少することととなり、逆圧力勾配の急峻な舌部15Be付近で局所的な失速や逆流を生じてしまう。従来のケーシングトリートメントのように再循環通路が回転軸に対して軸対称に構成されている場合、インペラ出口での動圧は周方向に一様に減少するため、舌部付近での半径方向動圧を局所的に増大させ、逆流を抑制することは困難である。 By the way, in the compressor 13, as described above, the scroll passage 15Bc is formed by gradually expanding the inner diameter in the circumferential direction from the winding start having the smallest inner diameter, and is connected to the winding end having one round in the circumferential direction. , It is configured to be non-axially symmetric with respect to the rotation axis 14. Therefore, at a small flow rate, the flow of air at the outlet of the diffuser 35 is distorted, and a pressure distribution in which the static pressure increases in the vicinity of the tongue portion 15Be is formed. Therefore, the reverse pressure gradient from the outlet of the diffuser 35 to the tongue portion 15Be increases. Therefore, when the outlet pressure of the impeller 31 increases due to the casing treatment, the dynamic pressure at the outlet of the impeller 31 decreases. Local stall or backflow occurs in the vicinity of the tongue portion 15Be where the reverse pressure gradient is steep. When the recirculation passage is axisymmetric with respect to the rotation axis as in the conventional casing treatment, the dynamic pressure at the impeller outlet decreases uniformly in the circumferential direction, so that the dynamic pressure moves in the radial direction near the tongue. It is difficult to locally increase the pressure and suppress backflow.

この点、本実施形態のコンプレッサ13によれば、スクロール通路15Bcから排気通路15Bdが分岐する舌部15Beの回転軸14を中心とした角度位置において、ストラット36cで仕切られた再循環通路15Bfの空間の断面積が抽気溝36aから再循環溝36bに向かって減少して形成されている。このため、図5(a)に示す再循環の流量mの分布のように、再循環通路15Bfで再循環された空気が舌部15Beの角度位置に集められて大流量となる。そして、図5(b)に示すインペラ31出口の流量mの分布のように、インペラ31により圧縮されてディフューザ35を通ってスクロール通路15Bcに排出された空気は、舌部15Beの位置では流量が増大することによって動圧が増大する。この結果、スクロール通路15Bcの舌部15Be付近での局所的な失速や逆流を抑えることができる。しかも、本実施形態のコンプレッサ13によれば、再循環通路15Bfで再循環して排出される空気の流量を変えていることから、図5(c)に示す抽気溝36aの流量mの分布のように、インペラ31における給気の入口側であって再循環通路15Bfに抽気する流量は周方向で一様とすることができ、抽気によるインペラ31の圧力比の上昇を周方向で一様にでき、ある特定の位置で極端に圧力比が増大し半径方向動圧が減少した結果逆流が発生することを抑制できる。 In this regard, according to the compressor 13 of the present embodiment, the space of the recirculation passage 15Bf partitioned by the struts 36c at an angle position about the rotation axis 14 of the tongue portion 15Be where the exhaust passage 15Bd branches from the scroll passage 15Bc. The cross-sectional area of the above is reduced from the bleeding groove 36a toward the recirculation groove 36b. Therefore, as in the distribution of the recirculation flow rate m shown in FIG. 5A, the air recirculated in the recirculation passage 15Bf is collected at the angular position of the tongue portion 15Be to obtain a large flow rate. Then, as shown in the distribution of the flow rate m at the outlet of the impeller 31 shown in FIG. 5B, the air flow compressed by the impeller 31 and discharged to the scroll passage 15Bc through the diffuser 35 has a flow rate at the position of the tongue portion 15Be. By increasing, the dynamic pressure increases. As a result, local stall and backflow in the vicinity of the tongue portion 15Be of the scroll passage 15Bc can be suppressed. Moreover, according to the compressor 13 of the present embodiment, since the flow rate of the air recirculated and discharged in the recirculation passage 15Bf is changed, the distribution of the flow rate m of the bleed air groove 36a shown in FIG. As described above, the flow rate of bleeding air to the recirculation passage 15Bf on the inlet side of the air supply in the impeller 31 can be made uniform in the circumferential direction, and the increase in the pressure ratio of the impeller 31 due to the bleeding can be made uniform in the circumferential direction. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of backflow as a result of an extremely increase in the pressure ratio and a decrease in the radial dynamic pressure at a specific position.

図6は、本実施形態に係る遠心圧縮機の他の例の軸方向断面図である。図7は、本実施形態に係る遠心圧縮機の他の例の周方向断面展開図である。図8は、本実施形態に係る遠心圧縮機の他の例の周方向断面展開図である。図9は、本実施形態に係る遠心圧縮機の他の例の軸方向断面図である。 FIG. 6 is an axial sectional view of another example of the centrifugal compressor according to the present embodiment. FIG. 7 is a circumferential cross-sectional development view of another example of the centrifugal compressor according to the present embodiment. FIG. 8 is a circumferential cross-sectional development view of another example of the centrifugal compressor according to the present embodiment. FIG. 9 is an axial sectional view of another example of the centrifugal compressor according to the present embodiment.

本実施形態のコンプレッサ13の他の例として、図6に示すように、舌部15Beの回転軸14を中心とした角度位置(図4の30degの位置)で、断面積が抽気溝36aから再循環溝36bに向かって減少して形成された空間において径方向の幅が抽気溝36aから再循環溝36bに向かって縮小して形成されていることが好ましい。 As another example of the compressor 13 of the present embodiment, as shown in FIG. 6, the cross-sectional area is regenerated from the bleed groove 36a at the angular position (the position of 30 deg in FIG. 4) about the rotation axis 14 of the tongue portion 15 Be. It is preferable that the radial width is reduced from the bleeding groove 36a toward the recirculation groove 36b in the space formed by decreasing toward the circulation groove 36b.

図6に示す形態では、再循環通路15Bfの径方向外側の周壁(ハウジング15のコンプレッサハウジング15Bの内壁面)が径方向で狭くなるように再循環溝36bの位置に傾斜面36dが形成されている。図には明示しないが、傾斜面36dは、再循環通路15Bfの通路壁36側に設けられていてもよい。また、図には明示しないが、傾斜面36dは、抽気溝36aから再循環溝36bの全体に亘って設けられていてもよい。 In the form shown in FIG. 6, an inclined surface 36d is formed at the position of the recirculation groove 36b so that the peripheral wall (the inner wall surface of the compressor housing 15B of the housing 15) on the outer side in the radial direction of the recirculation passage 15Bf is narrowed in the radial direction. There is. Although not explicitly shown in the drawing, the inclined surface 36d may be provided on the passage wall 36 side of the recirculation passage 15Bf. Further, although not explicitly shown in the drawing, the inclined surface 36d may be provided over the entire area from the bleeding groove 36a to the recirculation groove 36b.

このような構成によれば、ストラット36cで仕切られた空間の径方向の幅が抽気溝36aから再循環溝36bに向かって縮小して形成されていることで、スクロール通路15Bcから排気通路15Bdが分岐する舌部15Beの回転軸14を中心とした角度位置において、ストラット36cで仕切られた再循環通路15Bfの空間の断面積が抽気溝36aから再循環溝36bに向かって減少して形成されている。このため、再循環流の排出側で流速を増加させ、再循環の流量分布を舌部15Beの角度位置で増大させることができるため、上述した効果を顕著に得ることができる。 According to such a configuration, the radial width of the space partitioned by the struts 36c is reduced from the bleeding groove 36a toward the recirculation groove 36b, so that the scroll passage 15Bc and the exhaust passage 15Bd are formed. The cross-sectional area of the space of the recirculation passage 15Bf partitioned by the struts 36c decreases from the bleeding groove 36a toward the recirculation groove 36b at an angular position centered on the rotation axis 14 of the branched tongue portion 15Be. There is. Therefore, the flow velocity can be increased on the discharge side of the recirculation flow, and the flow rate distribution of the recirculation can be increased at the angular position of the tongue portion 15Be, so that the above-mentioned effect can be remarkably obtained.

さらに、本実施形態のコンプレッサ13の他の例として、図7に示すように、舌部15Beの回転軸14を中心とした角度位置(図6の30degの位置)で、断面積が抽気溝36aから再循環溝36bに向かって減少して形成された空間において抽気溝36aの溝幅の一部が狭く形成されていることが好ましい。 Further, as another example of the compressor 13 of the present embodiment, as shown in FIG. 7, the cross-sectional area is the bleeding groove 36a at the angular position (the position of 30 deg in FIG. 6) about the rotation axis 14 of the tongue portion 15 Be. It is preferable that a part of the groove width of the bleeding groove 36a is narrowly formed in the space formed by decreasing from the to the recirculation groove 36b.

図7に示す形態では、抽気溝36aの溝幅の一部が狭くなるように抽気溝36aのインペラ31側の溝縁に突起36eが形成されている。図には明示しないが、突起36eは、抽気溝36aの空気取込口33側の溝縁に形成されていてもよい。また、図には明示しないが、突起36eは、複数設けられていてもよい。 In the form shown in FIG. 7, a protrusion 36e is formed on the groove edge of the bleeding groove 36a on the impeller 31 side so that a part of the groove width of the bleeding groove 36a is narrowed. Although not explicitly shown in the drawing, the protrusion 36e may be formed on the groove edge of the bleed air groove 36a on the air intake port 33 side. Further, although not explicitly shown in the drawing, a plurality of protrusions 36e may be provided.

排気通路15Bdの圧力が上昇してサージ領域となるような状況においては、再循環流の抽気流量が増加しインペラ31の仕事量が増大するため減速が強くなる傾向となる。この点、本実施形態のように、ストラット36cで仕切られた空間の抽気溝36aの溝幅の一部が狭く形成されていると、排気通路15Bdの圧力が上昇してサージ領域となるような状況において、再循環流の抽気流量を抑えることができるため、インペラ31の仕事量の増大を抑制して減速を弱めることができる。従って、再循環流の抽気流量とインペラ31への再循環流量の周方向分布をそれぞれ個別に制御することができる。 In a situation where the pressure in the exhaust passage 15Bd rises to become a surge region, the bleeding flow rate of the recirculation flow increases and the work load of the impeller 31 increases, so that the deceleration tends to be strong. In this regard, if a part of the groove width of the bleeding groove 36a in the space partitioned by the strut 36c is formed narrow as in the present embodiment, the pressure of the exhaust passage 15Bd rises and becomes a surge region. In the situation, since the bleed flow rate of the recirculation flow can be suppressed, the increase in the workload of the impeller 31 can be suppressed and the deceleration can be weakened. Therefore, the bleed flow rate of the recirculation flow and the circumferential distribution of the recirculation flow rate to the impeller 31 can be controlled individually.

さらに、本実施形態のコンプレッサ13の他の例として、図8および図9に示すように、舌部15Beの回転軸14を中心とした角度位置(図8の30degの位置)で、断面積が抽気溝36aから再循環溝36bに向かって減少して形成された空間において抽気溝36aの溝幅の一部を開閉するシャッタ36fと、排気通路15Bdの圧力に基づいて圧力上昇時にシャッタ36fを閉作動させる一方で圧力下降時にシャッタ36fを開作動させる作動機構37と、を備えることが好ましい。 Further, as another example of the compressor 13 of the present embodiment, as shown in FIGS. 8 and 9, the cross-sectional area is at an angular position (the position of 30 deg in FIG. 8) about the rotation axis 14 of the tongue portion 15 Be. A shutter 36f that opens and closes a part of the groove width of the bleeding groove 36a in a space formed by decreasing from the bleeding groove 36a toward the recirculation groove 36b, and the shutter 36f is closed when the pressure rises based on the pressure of the exhaust passage 15Bd. It is preferable to include an operating mechanism 37 that opens and operates the shutter 36f when the pressure drops while operating.

作動機構37は、ディフューザ35の圧力で作動する空性アクチュエータが適用される。具体的に、作動機構37は、シャッタ36fを開閉作動させる作動部材37aと、当該作動部材37aを駆動する空気圧シリンダ37bと、圧縮通路15Bbと空気圧シリンダ37bとを連通する連通管37cと、を有している。この作動機構37は、排気通路15Bdの圧力が上昇した場合に当該圧力により空気圧シリンダ37bが作動部材37aを駆動してシャッタ36fを閉作動させる。一方、作動機構37は、排気通路15Bdの圧力が下降した場合に空気圧シリンダ37bの作動部材37aの駆動を行わずシャッタ36fを開作動させる。 An empty actuator that operates under the pressure of the diffuser 35 is applied to the operating mechanism 37. Specifically, the operating mechanism 37 includes an operating member 37a that opens and closes the shutter 36f, a pneumatic cylinder 37b that drives the operating member 37a, and a communication pipe 37c that communicates the compression passage 15Bb and the pneumatic cylinder 37b. doing. When the pressure in the exhaust passage 15Bd rises, the pneumatic cylinder 37b drives the operating member 37a to close the shutter 36f. On the other hand, the operating mechanism 37 opens and operates the shutter 36f without driving the operating member 37a of the pneumatic cylinder 37b when the pressure in the exhaust passage 15Bd drops.

上述したように、排気通路15Bdの圧力が上昇してサージ領域となるような状況においては、再循環流の抽気流量が増加しインペラ31の仕事量が増大するため減速が強くなる傾向となる。この点、本実施形態では、排気通路15Bdの圧力上昇時にシャッタ36fを閉作動させることで、再循環流の抽気流量を抑えることができるため、インペラ31の仕事量の増大を抑制して減速を弱めることができる。一方、小流量時である排気通路15Bdの圧力下降時にシャッタ36fを開作動させることで、図5(c)に示す抽気溝36aの流量分布のように、再循環通路15Bfに抽気する流量は周方向で一様とすることができ、抽気によるインペラ31の仕事量を周方向で一様にすることができる。従って、再循環流の抽気流量とインペラ31への再循環流量の周方向分布をそれぞれ個別に制御すると共に、排気通路15Bdの圧力に応じて再循環流の抽気流量を制御することができる。 As described above, in a situation where the pressure in the exhaust passage 15Bd rises to become a surge region, the bleed flow rate of the recirculation flow increases and the work load of the impeller 31 increases, so that the deceleration tends to be strong. In this regard, in the present embodiment, by closing the shutter 36f when the pressure of the exhaust passage 15Bd rises, the bleed air flow rate of the recirculation flow can be suppressed, so that the increase in the workload of the impeller 31 is suppressed and deceleration is performed. Can be weakened. On the other hand, by opening the shutter 36f when the pressure of the exhaust passage 15Bd drops at the time of a small flow rate, the flow rate of bleeding into the recirculation passage 15Bf becomes peripheral as shown in the flow rate distribution of the bleeding groove 36a shown in FIG. It can be made uniform in the direction, and the amount of work of the impeller 31 due to bleeding can be made uniform in the circumferential direction. Therefore, the bleed flow rate of the recirculation flow and the circumferential distribution of the recirculation flow rate to the impeller 31 can be individually controlled, and the bleed flow rate of the recirculation flow can be controlled according to the pressure of the exhaust passage 15Bd.

また、上述したコンプレッサ13を有する排気タービン過給機11によれば、コンプレッサ13において、作動レンジを拡大しつつ、スクロール通路15Bcの舌部15Be付近での局所的な失速や逆流を抑えることができ、エンジンへの給気効率が向上するため、過給機の高効率化を図ることができる。 Further, according to the exhaust turbine supercharger 11 having the compressor 13 described above, in the compressor 13, local stall and backflow in the vicinity of the tongue portion 15Be of the scroll passage 15Bc can be suppressed while expanding the operating range. Since the efficiency of air supply to the engine is improved, the efficiency of the supercharger can be improved.

なお、本実施形態は、遠心圧縮機として排気タービン過給機11のコンプレッサ13に適用される構成について説明したが、この限りではない。回転軸にインペラが取り付けられてハウジング内で圧縮する遠心圧縮機に好適に用いることができる。 Although the present embodiment has described the configuration applied to the compressor 13 of the exhaust turbine supercharger 11 as a centrifugal compressor, the present invention is not limited to this. It can be suitably used for a centrifugal compressor in which an impeller is attached to a rotating shaft and compressed in a housing.

11 排気タービン過給機
13 コンプレッサ(遠心圧縮機)
14 回転軸
15 ハウジング
15B コンプレッサハウジング
15Ba 給気通路
15Bb 圧縮通路
15Bc スクロール通路
15Bd 排気通路
15Bf 再循環通路
15Be 舌部
31 インペラ
32 ブレード
33 空気取込口
34 圧縮空気吐出口
35 ディフューザ
36 通路壁
36a 抽気溝
36b 再循環溝
36c ストラット
36d 傾斜面
36e 突起
36f シャッタ
37 作動機構
37a 作動部材
37b 空気圧シリンダ
37c 連通管
11 Exhaust turbine supercharger 13 Compressor (centrifugal compressor)
14 Rotating shaft 15 Housing 15B Compressor housing 15Ba Air supply passage 15Bb Compression passage 15Bc Scroll passage 15Bd Exhaust passage 15Bf Recirculation passage 15Be Tongue 31 Impeller 32 Blade 33 Air intake 34 Compressed air outlet 35 Diffuser 36 Pass 36b Recirculation groove 36c Strut 36d Inclined surface 36e Protrusion 36f Shutter 37 Acting mechanism 37a Acting member 37b Pneumatic cylinder 37c Communication pipe

Claims (4)

回転軸と、
前記回転軸に取り付けられて放射状に複数のブレードを有するインペラと、
前記回転軸の延在する軸方向に沿って設けられて空気取込口から前記インペラに至る給気通路、前記インペラの外周部に沿って円環形状に形成された圧縮通路、前記圧縮通路の外周に連通する渦巻き形状のスクロール通路、および前記スクロール通路の一部から接線方向で分岐する排気通路を有し前記回転軸および前記インペラを収容するハウジングと、
前記ハウジングにおいて前記給気通路の内壁面に沿って円環形状に形成され前記インペラ側で前記給気通路に開口する抽気溝と前記空気取込口側で前記給気通路に開口する再循環溝とを有して再循環通路を形成する通路壁と、
前記再循環通路の内部の空間を円環方向で仕切るように前記給気通路の内壁面と前記通路壁との間で軸方向に沿って延在して設けられた複数のストラットと、
を備え、
前記スクロール通路から前記排気通路が分岐する舌部の前記回転軸を中心とした角度位置において、前記ストラットで仕切られた空間の断面積が前記抽気溝から前記再循環溝に向かって減少して形成され
前記給気通路の内壁面と前記通路壁との間の径方向の幅が前記抽気溝から前記再循環溝に向かって狭くなるように、前記通路壁または前記通路壁に対向する前記給気通路の内壁面に形成された傾斜面により、断面積が前記抽気溝から前記再循環溝に向かって減少して形成されている遠心圧縮機。
Rotation axis and
An impeller attached to the rotating shaft and having a plurality of blades radially
An air supply passage provided along the extending axial direction of the rotating shaft from the air intake port to the impeller, a compression passage formed in a ring shape along the outer peripheral portion of the impeller, and the compression passage of the compression passage. A spiral-shaped scroll passage communicating with the outer periphery, and a housing having an exhaust passage tangentially branching from a part of the scroll passage and accommodating the rotating shaft and the impeller.
In the housing, an air extraction groove formed in a ring shape along the inner wall surface of the air supply passage and opening to the air supply passage on the impeller side and a recirculation groove opening to the air supply passage on the air intake side. A passage wall that has and forms a recirculation passage,
A plurality of struts provided so as to extend in the axial direction between the inner wall surface of the air supply passage and the passage wall so as to partition the space inside the recirculation passage in the annular direction.
With
At an angle position about the rotation axis of the tongue portion where the exhaust passage branches from the scroll passage, the cross-sectional area of the space partitioned by the struts decreases from the bleeding groove toward the recirculation groove. It is,
The air supply passage facing the passage wall or the passage wall so that the radial width between the inner wall surface of the air supply passage and the passage wall narrows from the bleed groove to the recirculation groove. A centrifugal compressor formed by reducing the cross-sectional area from the bleeding groove toward the recirculation groove due to an inclined surface formed on the inner wall surface of the compressor.
回転軸と、
前記回転軸に取り付けられて放射状に複数のブレードを有するインペラと、
前記回転軸の延在する軸方向に沿って設けられて空気取込口から前記インペラに至る給気通路、前記インペラの外周部に沿って円環形状に形成された圧縮通路、前記圧縮通路の外周に連通する渦巻き形状のスクロール通路、および前記スクロール通路の一部から接線方向で分岐する排気通路を有し前記回転軸および前記インペラを収容するハウジングと、
前記ハウジングにおいて前記給気通路の内壁面に沿って円環形状に形成され前記インペラ側で前記給気通路に開口する抽気溝と前記空気取込口側で前記給気通路に開口する再循環溝とを有して再循環通路を形成する通路壁と、
前記再循環通路の内部の空間を円環方向で仕切るように前記給気通路の内壁面と前記通路壁との間で軸方向に沿って延在して設けられた複数のストラットと、
を備え、
前記スクロール通路から前記排気通路が分岐する舌部の前記回転軸を中心とした角度位置において、前記ストラットで仕切られた空間の断面積が前記抽気溝から前記再循環溝に向かって減少して形成され
断面積が前記抽気溝から前記再循環溝に向かって減少して形成された部分において、前記抽気溝の溝縁に形成された突起により、前記抽気溝の溝幅の一部が狭く形成されている遠心圧縮機。
Rotation axis and
An impeller attached to the rotating shaft and having a plurality of blades radially
An air supply passage provided along the extending axial direction of the rotating shaft from the air intake port to the impeller, a compression passage formed in a ring shape along the outer peripheral portion of the impeller, and the compression passage of the compression passage. A spiral-shaped scroll passage communicating with the outer periphery, and a housing having an exhaust passage tangentially branching from a part of the scroll passage and accommodating the rotating shaft and the impeller.
In the housing, an air extraction groove formed in a ring shape along the inner wall surface of the air supply passage and opening to the air supply passage on the impeller side and a recirculation groove opening to the air supply passage on the air intake side. A passage wall that has and forms a recirculation passage,
A plurality of struts provided so as to extend in the axial direction between the inner wall surface of the air supply passage and the passage wall so as to partition the space inside the recirculation passage in the annular direction.
With
At an angle position about the rotation axis of the tongue portion where the exhaust passage branches from the scroll passage, the cross-sectional area of the space partitioned by the struts decreases from the bleeding groove toward the recirculation groove. It is,
In the portion formed by reducing the cross-sectional area from the bleeding groove toward the recirculation groove, a part of the groove width of the bleeding groove is formed narrow by the protrusion formed on the groove edge of the bleeding groove. Centrifugal compressor.
断面積が前記抽気溝から前記再循環溝に向かって減少して形成された部分において前記抽気溝の溝幅の一部を開閉するシャッタと、
前記排気通路の圧力に基づいて圧力上昇時に前記シャッタを閉作動させる一方で圧力下降時に前記シャッタを開作動させる作動機構と、
を備える請求項1に記載の遠心圧縮機。
A shutter that opens and closes a part of the groove width of the bleeding groove in a portion formed by reducing the cross-sectional area from the bleeding groove toward the recirculation groove.
An operating mechanism that closes the shutter when the pressure rises and opens the shutter when the pressure drops based on the pressure in the exhaust passage.
The centrifugal compressor according to claim 1.
請求項1〜のいずれか1つに記載の遠心圧縮機を有する排気タービン過給機。 An exhaust turbine supercharger having a centrifugal compressor according to any one of claims 1 to 3.
JP2017036011A 2017-02-28 2017-02-28 Centrifugal compressor and exhaust turbine supercharger Active JP6865604B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017036011A JP6865604B2 (en) 2017-02-28 2017-02-28 Centrifugal compressor and exhaust turbine supercharger

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017036011A JP6865604B2 (en) 2017-02-28 2017-02-28 Centrifugal compressor and exhaust turbine supercharger

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2018141405A JP2018141405A (en) 2018-09-13
JP2018141405A5 JP2018141405A5 (en) 2020-01-23
JP6865604B2 true JP6865604B2 (en) 2021-04-28

Family

ID=63527842

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017036011A Active JP6865604B2 (en) 2017-02-28 2017-02-28 Centrifugal compressor and exhaust turbine supercharger

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6865604B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7235549B2 (en) * 2019-03-25 2023-03-08 株式会社Ihi centrifugal compressor

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003106293A (en) * 2001-09-28 2003-04-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Fluid machinery
JP5351401B2 (en) * 2007-09-28 2013-11-27 三菱重工業株式会社 Compressor
WO2011099417A1 (en) * 2010-02-09 2011-08-18 株式会社Ihi Centrifugal compressor using an asymmetric self-recirculating casing treatment

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018141405A (en) 2018-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4086022A (en) Gas turbine engine with improved compressor casing for permitting higher air flow and pressure ratios before surge
US7189059B2 (en) Compressor including an enhanced vaned shroud
KR101290905B1 (en) Centrifugal compressor
JP4527403B2 (en) Recirculation structure for turbo compressor
CN104141631B (en) Turbine stator inner housing with abradable material
EP3564537B1 (en) Centrifugal compressor and turbocharger
US20120272663A1 (en) Centrifugal compressor assembly with stator vane row
EP3159504B1 (en) Radial-inflow type axial turbine and turbocharger
JP6265353B2 (en) On-off valve device and rotating machine
WO2018181343A1 (en) Centrifugal compressor
US10753370B2 (en) Variable diffuser with axially translating end wall for a centrifugal compressor
JP6763804B2 (en) Centrifugal compressor
JP6865604B2 (en) Centrifugal compressor and exhaust turbine supercharger
JP2018141451A (en) Turbine and gas turbine
JP2013224627A (en) Axial flow fan
US20220372992A1 (en) Rotating machinery
JP7018932B2 (en) Compressor scroll shape and turbocharger
JP7161419B2 (en) Method for manufacturing centrifugal rotating machine, and centrifugal rotating machine
JP6935312B2 (en) Multi-stage centrifugal compressor
KR102223293B1 (en) Rotating machine, exhaust member of rotating machine
WO2016157530A1 (en) Rotor blade and axial flow rotary machine
JP6768172B1 (en) Centrifugal compressor
JP3380897B2 (en) Compressor
JP7248113B2 (en) supercharger
JP7350521B2 (en) rotating machinery

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191206

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191206

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20201014

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201020

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201127

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210309

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210406

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6865604

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150