JP6920852B2 - Centrifugal compressor impeller and electric centrifugal compressor - Google Patents
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Description
本開示は、遠心圧縮機用インペラ及び電動式遠心圧縮機に関する。 The present disclosure relates to an impeller for a centrifugal compressor and an electric centrifugal compressor.
従来、ケーシング内に回転可能なインペラを備えた遠心圧縮機が知られている。インペラは、回転軸と、回転軸に装着されたハブと、ハブの外周面に設けられた複数の翼とを含む。 Conventionally, a centrifugal compressor having a rotatable impeller inside a casing is known. The impeller includes a rotating shaft, a hub mounted on the rotating shaft, and a plurality of wings provided on the outer peripheral surface of the hub.
特許文献1には、インペラとケーシングとの接触を防止するために、ハブの背面からハブの前側端面に貫通する貫通孔を設けた遠心圧縮機が記載されている。 Patent Document 1 describes a centrifugal compressor provided with a through hole penetrating from the back surface of the hub to the front end surface of the hub in order to prevent contact between the impeller and the casing.
ところで、遠心圧縮機では、回転するインペラによって空気の圧力が増加し、ハブの外周面と背面に圧力が付与される結果、インペラに軸方向のスラスト荷重が作用する。一般に、ハブの背面に圧力を付与する空気は昇圧後の空気であるため、ハブの背面に付与される圧力の平均値は、ハブの前面に付与される圧力の平均値よりも高い。このため、インペラに作用する軸方向における前方(吸込側)へのスラスト荷重は、軸方向における後方(背面側)へのスラスト荷重よりも大きくなりやすい。 By the way, in a centrifugal compressor, the pressure of air is increased by a rotating impeller, and as a result of applying pressure to the outer peripheral surface and the back surface of the hub, an axial thrust load acts on the impeller. In general, the air that applies pressure to the back surface of the hub is the air after boosting, so the average value of the pressure applied to the back surface of the hub is higher than the average value of the pressure applied to the front surface of the hub. Therefore, the thrust load acting on the impeller in the front direction (suction side) in the axial direction tends to be larger than the thrust load in the rear direction (back surface side) in the axial direction.
この点、排気タービン式過給機の遠心圧縮機のように、遠心圧縮機と反対側に上記軸方向のスラスト荷重を打ち消す回転機器が設けられている場合には、インペラにおける軸方向前方へのスラスト荷重と軸方向後方へのスラスト荷重とのバランス(以下、「スラストバランス」という。)は問題になりにくい。 In this regard, when a rotating device for canceling the thrust load in the axial direction is provided on the opposite side of the centrifugal compressor, such as a centrifugal compressor of an exhaust turbocharger, the impeller moves forward in the axial direction. The balance between the thrust load and the thrust load in the rearward direction in the axial direction (hereinafter referred to as "thrust balance") is less likely to be a problem.
一方、電動式遠心圧縮機のように、上記軸方向のスラスト荷重を打ち消す回転機器が設けられていない場合には、遠心圧縮機の運転時に軸方向のスラスト荷重が常に一方向に作用することとなる。このため、スラスト軸受にて負荷を吸収する必要があり、スラスト軸受におけるメカニカルロスが発生する。 On the other hand, when a rotating device such as an electric centrifugal compressor that cancels the thrust load in the axial direction is not provided, the thrust load in the axial direction always acts in one direction when the centrifugal compressor is operated. Become. Therefore, it is necessary to absorb the load with the thrust bearing, and mechanical loss occurs in the thrust bearing.
本発明の少なくとも一実施形態は、上述したような従来の課題に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、スラストバランスの適正化が可能な遠心圧縮機用インペラ及びこれを備える電動式遠心圧縮機を提供することである。 At least one embodiment of the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is an impeller for a centrifugal compressor capable of optimizing the thrust balance and an electric motor provided with the impeller. The purpose is to provide a centrifugal compressor.
(1)本発明の少なくとも一実施形態に係る遠心圧縮機用インペラは、回転軸と、前記回転軸に装着されたハブと、前記ハブの外周面に設けられた複数の翼と、前記ハブの背面に当接するように前記回転軸に装着されたスリーブと、を備え、前記ハブの前側端面の外周端と前記ハブの回転軸線との距離をRf、前記スリーブにおける前記ハブの背面との当接面の外周端と前記回転軸線との距離をRbとすると、前記Rf<Rbを満たす。 (1) The impeller for a centrifugal compressor according to at least one embodiment of the present invention includes a rotating shaft, a hub mounted on the rotating shaft, a plurality of blades provided on the outer peripheral surface of the hub, and the hub. A sleeve mounted on the rotating shaft so as to abut on the back surface is provided, the distance between the outer peripheral end of the front end surface of the hub and the rotating axis of the hub is Rf, and the sleeve abuts on the back surface of the hub. Assuming that the distance between the outer peripheral edge of the surface and the rotation axis is Rb, the above Rf <Rb is satisfied.
上記(1)に記載の遠心圧縮機用インペラによれば、Rf≧Rbを満たす場合と比較して、ハブの背面のうち軸方向における前方(吸込側)へ圧力を受ける部分をハブの回転軸線に直交する平面に投影した面積を小さくすることができる。したがって、インペラに作用する軸方向における前方へのスラスト荷重を低減して、スラストバランスを適正化することができる。これにより、スラスト軸受におけるメカニカルロスを低減することができる。 According to the centrifugal compressor impeller described in (1) above, the portion of the back surface of the hub that receives pressure in the forward direction (suction side) in the axial direction is the rotation axis of the hub as compared with the case where Rf ≧ Rb is satisfied. The area projected on the plane orthogonal to is small. Therefore, it is possible to reduce the forward thrust load acting on the impeller in the axial direction and optimize the thrust balance. As a result, the mechanical loss in the thrust bearing can be reduced.
(2)幾つかの実施形態では、上記(1)に記載の遠心圧縮機用インペラにおいて、前記ハブの外周面を前記回転軸線に直交する平面に投影した面積をAf、前記ハブの背面のうち前記ハブの径方向における前記当接面より外側の部分を前記回転軸線に直交する平面に投影した面積をAbとすると、0.8Af<Ab<1.0Afを満たす。 (2) In some embodiments, in the centrifugal compressor impeller according to (1) above, the area obtained by projecting the outer peripheral surface of the hub onto a plane orthogonal to the rotation axis is Af, and of the back surface of the hub. Assuming that the area of the portion outside the contact surface in the radial direction of the hub projected onto the plane orthogonal to the rotation axis is Ab, 0.8Af <Ab <1.0Af is satisfied.
インペラの背面とスリーブの当接面とが当接する面積を大きくするほどインペラに作用する軸方向における前方へのスラスト荷重を低減することができるが、スリーブの外周端と回転軸線との距離を大きくするほど、インペラの重量が増大してしまう。この点、上記(2)に記載の遠心圧縮機用インペラのように、0.8Af<Ab<1.0Afを満たすようインペラを構成することにより、インペラの重量増大の抑制とスラストバランスの適正化とを両立することができる。 The larger the area where the back surface of the impeller and the contact surface of the sleeve abut, the smaller the forward thrust load acting on the impeller in the axial direction can be reduced, but the distance between the outer peripheral end of the sleeve and the rotation axis increases. The more the impeller is, the heavier the weight of the impeller. In this respect, by configuring the impeller so as to satisfy 0.8Af <Ab <1.0Af like the impeller for a centrifugal compressor described in (2) above, the weight increase of the impeller is suppressed and the thrust balance is optimized. Can be compatible with.
(3)幾つかの実施形態では、上記(1)又は(2)に記載の遠心圧縮機用インペラにおいて、前記スリーブの外周面に保持されたシール部材を更に備え、前記シール部材と前記回転軸線との距離をRsとすると、Rf<Rsを満たす。 (3) In some embodiments, the centrifugal compressor impeller according to (1) or (2) is further provided with a seal member held on the outer peripheral surface of the sleeve, and the seal member and the rotation axis are further provided. If the distance from and is Rs, then Rf <Rs is satisfied.
上記(3)に記載の遠心圧縮機用インペラによれば、シール部材によってスリーブの外周面とケーシングとの隙間をシールし、インペラに作用する軸方向における前方へのスラスト荷重を効果的に低減することができる。 According to the centrifugal compressor impeller described in (3) above, the gap between the outer peripheral surface of the sleeve and the casing is sealed by the sealing member, and the axial forward thrust load acting on the impeller is effectively reduced. be able to.
(4)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(3)の何れかに記載の遠心圧縮機用インペラにおいて、前記ハブは、前記ハブの背面から前記ハブの外周面に貫通する少なくとも一つの貫通孔を含む。 (4) In some embodiments, in the centrifugal compressor impeller according to any one of (1) to (3) above, the hub is at least one penetrating from the back surface of the hub to the outer peripheral surface of the hub. Includes two through holes.
上記(4)に記載の遠心圧縮機用インペラによれば、ハブの背面とケーシングとの隙間の空気が貫通孔を通ってハブの外周面とケーシングとの間の流路に供給されるため、ハブの背面に作用する圧力を減少させつつハブの外周面に作用する圧力を増加させて、インペラのスラストバランスを適正化することができる。これにより、スラスト軸受におけるメカニカルロスを低減することができる。 According to the centrifugal compressor impeller described in (4) above, the air in the gap between the back surface of the hub and the casing is supplied to the flow path between the outer peripheral surface of the hub and the casing through the through hole. The pressure acting on the outer peripheral surface of the hub can be increased while reducing the pressure acting on the back surface of the hub to optimize the thrust balance of the impeller. As a result, the mechanical loss in the thrust bearing can be reduced.
(5)幾つかの実施形態では、上記(4)に記載の遠心圧縮機用インペラにおいて、前記貫通孔は、当該貫通孔のうち前記ハブの外周面側の開口端が当該貫通孔のうち前記ハブの背面側の開口端よりも前記ハブの径方向において外側に位置するように、前記回転軸線に対して前記径方向に傾斜した方向に延設される。 (5) In some embodiments, in the centrifugal compressor impeller according to (4) above, the through hole is such that the opening end of the through hole on the outer peripheral surface side of the hub is the through hole. It extends in a direction inclined in the radial direction with respect to the rotation axis so as to be located outside the opening end on the back surface side of the hub in the radial direction of the hub.
上記(5)に記載の遠心圧縮機用インペラによれば、貫通孔を通った空気の流れが、ハブの外周面とケーシングとの間の流路を流れる主流の流れ方向に沿って該流路に流入するため、貫通孔を通った空気の流れと主流との合流に伴う損失の増大を抑制することができる。 According to the centrifugal compressor impeller described in (5) above, the flow of air through the through hole is along the flow direction of the main flow flowing through the flow path between the outer peripheral surface of the hub and the casing. Therefore, it is possible to suppress an increase in loss due to the merging of the air flow through the through hole and the mainstream.
(6)幾つかの実施形態では、上記(4)又は(5)に記載の遠心圧縮機用インペラにおいて、前記貫通孔は、当該貫通孔のうち前記ハブの外周面側の開口端が当該貫通孔のうち前記ハブの背面側の開口端よりも前記回転軸の回転方向において上流側に位置するように、前記回転軸線に対して前記ハブの周方向に傾斜した方向に延設される。 (6) In some embodiments, in the centrifugal compressor impeller according to (4) or (5) above, the through hole is such that the opening end of the through hole on the outer peripheral surface side of the hub is the penetration. The hole is extended in a direction inclined in the circumferential direction of the hub with respect to the rotation axis so as to be located upstream of the opening end on the back surface side of the hub in the rotation direction of the rotation axis.
上記(6)に記載の遠心圧縮機用インペラによれば、貫通孔を通ってハブの外周面とケーシングとの間の流路に供給された空気が、翼の圧力面に沿ってハブの径方向外側にスムーズに流れるため、貫通孔を通った空気の流れと主流との合流に伴う損失の増大を抑制することができる。 According to the centrifugal compressor impeller described in (6) above, the air supplied to the flow path between the outer peripheral surface of the hub and the casing through the through hole has the diameter of the hub along the pressure surface of the blade. Since the air flows smoothly outward in the direction, it is possible to suppress an increase in loss due to the merging of the air flow through the through hole and the mainstream.
(7)幾つかの実施形態では、上記(4)乃至(6)の何れかに記載の遠心圧縮機用インペラにおいて、前記回転軸の回転方向において前記貫通孔に対して上流側に隣接する翼と当該貫通孔との距離をd1、前記回転方向において当該貫通孔に対して下流側に隣接する翼と当該貫通孔との距離をd2とすると、d1<d2を満たす。 (7) In some embodiments, in the centrifugal compressor impeller according to any one of (4) to (6) above, a blade adjacent to the through hole on the upstream side in the rotation direction of the rotation axis. If the distance between the and the through hole is d1, and the distance between the blade adjacent to the through hole on the downstream side in the rotation direction and the through hole is d2, d1 <d2 is satisfied.
上記(7)に記載の遠心圧縮機用インペラによれば、貫通孔を通ってハブの外周面とケーシングとの間の流路に供給された空気が、翼の圧力面に沿ってハブの径方向外側にスムーズに流れるため、貫通孔を通った空気の流れと主流との合流に伴う損失の増大を抑制することができる。 According to the centrifugal compressor impeller described in (7) above, the air supplied to the flow path between the outer peripheral surface of the hub and the casing through the through hole has the diameter of the hub along the pressure surface of the blade. Since the air flows smoothly outward in the direction, it is possible to suppress an increase in loss due to the merging of the air flow through the through hole and the mainstream.
(8)本発明の少なくとも一実施形態に係る電動式遠心圧縮機は、上記(1)乃至(7)の何れかに記載の遠心圧縮機用インペラと、前記遠心圧縮機用インペラを駆動するためのモータと、を備える。 (8) The electric centrifugal compressor according to at least one embodiment of the present invention is for driving the centrifugal compressor impeller according to any one of (1) to (7) above and the centrifugal compressor impeller. It is equipped with a motor.
一般に、電動式遠心圧縮機では、排気タービン式過給機と異なりインペラに作用する軸方向における前方へのスラスト荷重を打ち消す回転機器が設けられていないため、軸方向における前方へのスラスト荷重が、軸方向における後方へのスラスト荷重よりも特に大きくなりやすい。 In general, unlike the exhaust turbine type supercharger, the electric centrifugal compressor is not provided with a rotating device that cancels the forward thrust load in the axial direction acting on the impeller, so that the forward thrust load in the axial direction is increased. It tends to be particularly larger than the backward thrust load in the axial direction.
この点、上記(1)乃至(7)の何れかに記載の遠心圧縮機用インペラを電動式遠心圧縮機に適用することにより、インペラに作用する軸方向における前方へのスラスト荷重を低減してスラストバランスを適正化することができる。したがって、スラスト軸受におけるメカニカルロスを低減することができる。 In this regard, by applying the centrifugal compressor impeller according to any one of (1) to (7) above to an electric centrifugal compressor, the forward thrust load acting on the impeller in the axial direction is reduced. The thrust balance can be optimized. Therefore, the mechanical loss in the thrust bearing can be reduced.
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、スラストバランスの適正化が可能な遠心圧縮機用インペラ及びこれを備える電動式遠心圧縮機が提供される。 According to at least one embodiment of the present invention, there is provided an impeller for a centrifugal compressor capable of optimizing the thrust balance and an electric centrifugal compressor including the impeller.
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention to this, and are merely explanatory examples. No.
For example, expressions that represent relative or absolute arrangements such as "in a certain direction", "along a certain direction", "parallel", "orthogonal", "center", "concentric" or "coaxial" are exact. Not only does it represent such an arrangement, but it also represents a state of relative displacement with tolerances or angles and distances to the extent that the same function can be obtained.
For example, expressions such as "same", "equal", and "homogeneous" that indicate that things are in the same state not only represent exactly the same state, but also have tolerances or differences to the extent that the same function can be obtained. It shall also represent the existing state.
For example, an expression representing a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape not only represents a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape in a geometrically strict sense, but also an uneven portion or chamfering within a range in which the same effect can be obtained. The shape including the part and the like shall also be represented.
On the other hand, the expressions "equipped", "equipped", "equipped", "included", or "have" one component are not exclusive expressions that exclude the existence of other components.
図1は、一実施形態に係る遠心圧縮機2(2A)の一部を模式的に示す断面図である。
図1に示すように、遠心圧縮機2は、インペラ4(遠心圧縮機用インペラ)と、インペラ4を収容するケーシング6と、インペラ4のスリーブ18を収容するよう構成されたケーシング20と、を含む。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a part of a centrifugal compressor 2 (2A) according to an embodiment.
As shown in FIG. 1, the
インペラ4は、回転軸8と、回転軸8に装着されたハブ10と、ハブ10の外周面12に設けられた複数の翼14と、ハブ10の背面16に当接するように回転軸8に装着されたスリーブ18と、を備える。ケーシング20は、ハブ10の背面16に対向するとともにスリーブ18を囲繞するよう構成されている。
The
ハブ10の前側端面22(ハブ10のうち軸方向における吸込側の端面)は、ハブ10の回転軸線Oに直交する方向に沿って形成されている。ハブ10の外周面12は、空気流れの下流側に向かうにつれて回転軸線Oとの距離が大きくなるように滑らかに湾曲した凹面形状を有している。ハブ10の背面16は、回転軸線Oに直交する方向に沿って形成されるとともにスリーブ18の当接面26と当接する平面部17と、ハブ10の径方向において平面部17の外側に隣接して形成された凹部19と、ハブ10の径方向において凹部19の外側に隣接するとともに回転軸線Oに直交する方向に沿って形成された平面部21とを含む。
The
ここで、ハブ10の前側端面22の外周端24(外周面12の前側端)とハブ10の回転軸線Oとの距離をRf、スリーブ18のうちハブ10の背面16と当接する当接面26の外周端28と回転軸線Oとの距離(スリーブ18の外径)をRbとすると、インペラ4は、Rf<Rbを満たすよう構成されている。
Here, the distance between the outer peripheral end 24 (front end of the outer peripheral surface 12) of the
また、ハブ10の外周面12を回転軸線Oに直交する平面に投影した面積をAf、ハブ10の背面16のうちハブ10の径方向における当接面26より外側の部分30(図示する形態では凹部19及び平面部21からなる部分)を回転軸線Oに直交する平面に投影した面積をAbとすると、上記のようにRf<Rbを満たすことにより、Ab<Afが満たされる。
Further, the area obtained by projecting the outer
上記構成によれば、Rf≧Rbを満たす場合(図2参照)と比較して、ハブ10の背面16のうち軸方向における前方(吸込側)へ圧力を受ける部分30を回転軸線Oに直交するに投影した面積Abを小さくすることができる。したがって、インペラ4に作用する軸方向における前方へのスラスト荷重を低減して、スラストバランスを適正化することができ、スラスト軸受(不図示)におけるメカニカルロスを低減することができる。
According to the above configuration, as compared with the case where Rf ≧ Rb is satisfied (see FIG. 2), the
図1に示す例示的形態では、環状の弾性体で構成されたピストンリング34(シール部材)がスリーブ18の外周面に形成された環状溝32に保持されており、ピストンリング34がケーシング20に当接することによってスリーブ18とケーシング20との間がシールされている。ここで、ピストンリング34と回転軸線Oとの距離をRsとすると、インペラ4に作用する軸方向における前方へのスラスト荷重を低減するために、Rf<Rsを満たすようピストンリング34が配置されている。なお、他の実施形態では、シール部材は、ケーシング20に設けられた溝等に保持されていてもよい。
In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, a piston ring 34 (seal member) made of an annular elastic body is held in an
幾つかの実施形態では、図1に示す遠心圧縮機2において、0.8Af<Ab<1.0Afを満たすようインペラ4が構成されている。
In some embodiments, in the
インペラ4の背面16とスリーブ18の当接面26とが当接する面積を大きくするほどインペラ4に作用する軸方向における前方へのスラスト荷重を低減することができるが、スリーブ18の外周端28と回転軸線Oとの距離Rbを大きくするほど、インペラ4の重量が増大してしまう。この点、上記のように0.8Af<Ab<1.0Afを満たすようインペラ4を構成することにより、インペラ4の重量増大の抑制とスラストバランスの適正化とを両立することができる。
The larger the area where the
次に、図3〜図9を用いて遠心圧縮機2の変形例について説明する。以下で説明する遠心圧縮機2(2B,2C)は、上述した遠心圧縮機2(2A)と基本的構成は同様であるが、インペラ4の具体的構成が異なる。以下の変形例では、遠心圧縮機2(2A)の各構成と同様の機能を含む構成については同一の符号を付して説明を省略し、変形例の特徴的な構成を中心に説明する。
Next, a modified example of the
図3は、一実施形態に係る遠心圧縮機2(2B)の一部を模式的に示す断面図である。図4は、遠心圧縮機2(2B)における空気流れを模式的に示す断面図である。図5は、一実施形態に係る遠心圧縮機2(2C)の一部を模式的に示す断面図である。図6は、遠心圧縮機2(2C)における空気流れを模式的に示す断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a part of the centrifugal compressor 2 (2B) according to the embodiment. FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the air flow in the centrifugal compressor 2 (2B). FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a part of the centrifugal compressor 2 (2C) according to the embodiment. FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the air flow in the centrifugal compressor 2 (2C).
幾つかの実施形態では、例えば図3及び図5に示すように、ハブ10は、ハブ10の背面16からハブ10の外周面12に貫通する少なくとも一つの貫通孔36を含む。
In some embodiments, the
かかる構成によれば、例えば図4及び図6に示すように、ハブ10の背面16とケーシング20との隙間35の空気が貫通孔36を通ってハブ10の外周面12とケーシング6との間の流路42に供給されるため、ハブ10の背面16に作用する圧力を減少させつつハブ10の外周面12に作用する圧力を増加させて、インペラ4のスラストバランスを適正化することができる。これにより、スラスト軸受(不図示)におけるメカニカルロスを低減することができる。
According to such a configuration, for example, as shown in FIGS. 4 and 6, air in the
幾つかの実施形態では、例えば図4に示すように、貫通孔36は、回転軸線Oに平行な方向に延設されている。かかる構成によれば、簡素な構成で、ハブ10の背面16に作用する圧力を減少させつつハブ10の外周面12に作用する圧力を増加させることができる。これにより、簡素な構成でインペラ4のスラストバランスを適正化することができる。
In some embodiments, for example, as shown in FIG. 4, the through
幾つかの実施形態では、例えば図5に示すように、貫通孔36は、当該貫通孔36のうちハブ10の外周面12側の開口端38が当該貫通孔36のうちハブ10の背面16側の開口端40よりもハブ10の径方向において外側に位置するように、回転軸線Oに対して径方向に傾斜した方向に延設されている。
In some embodiments, for example, as shown in FIG. 5, the through
かかる構成によれば、例えば図6に示すように、貫通孔36を通った空気の流れFhが、ハブ10の外周面12とケーシング6との間の流路42を流れる主流Fmの流れ方向に沿って該流路42に流入するため、貫通孔36を通った空気の流れFhと主流Fmとの合流に伴う損失の増大を抑制することができる。
According to this configuration, for example, as shown in FIG. 6, the air flow Fh through the through
幾つかの実施形態では、例えば図7に示すように、遠心圧縮機2(2B)又は遠心圧縮機2(2C)において、貫通孔36は、当該貫通孔36のうちハブ10の外周面12側の開口端38が当該貫通孔36のうちハブ10の背面16側の開口端40よりも回転軸8の回転方向において上流側に位置するように、回転軸線Oに対してハブ10の周方向に傾斜して形成されている。
In some embodiments, for example, as shown in FIG. 7, in the centrifugal compressor 2 (2B) or the centrifugal compressor 2 (2C), the through
かかる構成によれば、貫通孔36を通って流路42に供給された空気が、図8に示すように、翼14の圧力面46に沿ってハブ10の径方向外側にスムーズに流れるため、貫通孔36を通った空気の流れFhと主流Fmとの合流に伴う損失の増大を抑制することができる。
According to this configuration, the air supplied to the
幾つかの実施形態では、例えば図9に示すように、回転軸8の回転方向において貫通孔36に対して上流側に隣接する翼14と当該貫通孔36との距離をd1、回転軸8の回転方向において当該貫通孔36に対して下流側に隣接する翼14と当該貫通孔36との距離をd2とすると、各貫通孔36は、d1<d2を満たすように配置されている。
In some embodiments, for example, as shown in FIG. 9, the distance between the
かかる構成によれば、貫通孔36を通って流路42に供給された空気が、図8に示すように、翼14の圧力面46に沿って径方向外側にスムーズに流れるため、貫通孔36を通った空気の流れFhと主流fとの合流に伴う損失の増大を抑制することができる。
According to this configuration, as shown in FIG. 8, the air supplied to the
一実施形態では、図10に示すように、遠心圧縮機2(2A〜2C)は、インペラ4を駆動するためのモータ44を更に備える電動式遠心圧縮機であってもよい。
In one embodiment, as shown in FIG. 10, the centrifugal compressor 2 (2A to 2C) may be an electric centrifugal compressor further including a
一般に、電動式遠心圧縮機では、排気タービン式過給機と異なりインペラ4に作用する軸方向における前方へのスラスト荷重を打ち消す回転機器が設けられていないため、軸方向における前方へのスラスト荷重が、軸方向における後方へのスラスト荷重よりも特に大きくなりやすい。
In general, unlike the exhaust turbine type supercharger, the electric centrifugal compressor is not provided with a rotating device that cancels the forward thrust load in the axial direction acting on the
この点、上記遠心圧縮機2(2A〜2C)のインペラ4を電動式遠心圧縮機に適用することにより、インペラ4に作用する軸方向における前方へのスラスト荷重を低減してスラストバランスを適正化することができるため、スラスト軸受(不図示)におけるメカニカルロスを低減することができる。
In this regard, by applying the
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes a modified form of the above-described embodiment and a combination of these embodiments as appropriate.
例えば、上述した幾つかの実施形態では、貫通孔36の断面形状は円形であったが、貫通孔36の断面形状は、楕円や矩形等であってもよく、特に限定されない。
For example, in some of the above-described embodiments, the cross-sectional shape of the through
また例えば、上述した図3〜図9に示した実施形態における貫通孔36は、図2に示したようなRf<Rbの関係を満たさないインペラ4に形成されていてもよい。
Further, for example, the through
2 遠心圧縮機
4 インペラ
6,20 ケーシング
8 回転軸
10 ハブ
12 外周面
14 翼
16 背面
17,21 平面部
18 スリーブ
19 凹部
22 前側端面
24,28 外周端
26 当接面
30 部分
32 環状溝
34 ピストンリング
35 隙間
36 貫通孔
38,40 開口端
42 流路
42 路
44 モータ
46 圧力面
47 負圧面
2
Claims (8)
前記回転軸に装着されたハブと、
前記ハブの外周面に設けられた複数の翼と、
前記ハブの背面に当接するように前記回転軸に装着されたスリーブと、
を備え、
前記ハブの前側端面の外周端と前記ハブの回転軸線との距離をRf、前記スリーブにおける前記ハブの背面との当接面の外周端と前記回転軸線との距離をRbとすると、前記Rf<Rbを満たし、
前記ハブは、前記ハブの背面から前記ハブの外周面に貫通する少なくとも一つの貫通孔を含み、
前記貫通孔は、当該貫通孔のうち前記ハブの外周面側の開口端が当該貫通孔のうち前記ハブの背面側の開口端よりも前記ハブの径方向において外側に位置するように、前記回転軸線に対して前記径方向に傾斜した方向に延設された、
遠心圧縮機用インペラ。 Rotation axis and
The hub mounted on the rotating shaft and
A plurality of wings provided on the outer peripheral surface of the hub, and
A sleeve mounted on the rotating shaft so as to abut on the back surface of the hub,
With
If the distance between the outer peripheral end of the front end surface of the hub and the rotation axis of the hub is Rf, and the distance between the outer peripheral end of the contact surface of the sleeve with the back surface of the hub and the rotation axis is Rb, then Rf < Satisfy Rb
The hub includes at least one through hole that penetrates from the back surface of the hub to the outer peripheral surface of the hub.
The through hole is rotated so that the opening end of the through hole on the outer peripheral surface side of the hub is located outside the opening end of the through hole on the back surface side of the hub in the radial direction of the hub. It extends in the direction inclined in the radial direction with respect to the axis.
Impeller for centrifugal compressor.
前記回転軸に装着されたハブと、
前記ハブの外周面に設けられた複数の翼と、
前記ハブの背面に当接するように前記回転軸に装着されたスリーブと、
を備え、
前記ハブの前側端面の外周端と前記ハブの回転軸線との距離をRf、前記スリーブにおける前記ハブの背面との当接面の外周端と前記回転軸線との距離をRbとすると、前記Rf<Rbを満たし、
前記ハブは、前記ハブの背面から前記ハブの外周面に貫通する少なくとも一つの貫通孔を含み、
前記貫通孔は、当該貫通孔のうち前記ハブの外周面側の開口端が当該貫通孔のうち前記ハブの背面側の開口端よりも前記回転軸の回転方向において上流側に位置するように、前記回転軸線に対して前記ハブの周方向に傾斜した方向に延設された、
遠心圧縮機用インペラ。 Rotation axis and
The hub mounted on the rotating shaft and
A plurality of wings provided on the outer peripheral surface of the hub, and
A sleeve mounted on the rotating shaft so as to abut on the back surface of the hub,
With
If the distance between the outer peripheral end of the front end surface of the hub and the rotation axis of the hub is Rf, and the distance between the outer peripheral end of the contact surface of the sleeve with the back surface of the hub and the rotation axis is Rb, then Rf < Satisfy Rb
The hub includes at least one through hole that penetrates from the back surface of the hub to the outer peripheral surface of the hub.
The through hole is such that the opening end of the through hole on the outer peripheral surface side of the hub is located upstream of the opening end of the through hole on the back surface side of the hub in the rotation direction of the rotation axis. It extends in a direction inclined in the circumferential direction of the hub with respect to the rotation axis.
Impeller for centrifugal compressor.
前記シール部材と前記回転軸線との距離をRsとすると、Rf<Rsを満たす、請求項1乃至3の何れか1項に記載の遠心圧縮機用インペラ。 Further provided with a sealing member held on the outer peripheral surface of the sleeve,
The impeller for a centrifugal compressor according to any one of claims 1 to 3, wherein the distance between the seal member and the rotation axis is Rs, and Rf <Rs is satisfied.
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