JPH09133098A - 遠心圧縮機 - Google Patents

遠心圧縮機

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JPH09133098A
JPH09133098A JP7316084A JP31608495A JPH09133098A JP H09133098 A JPH09133098 A JP H09133098A JP 7316084 A JP7316084 A JP 7316084A JP 31608495 A JP31608495 A JP 31608495A JP H09133098 A JPH09133098 A JP H09133098A
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JP
Japan
Prior art keywords
flow path
impeller
centrifugal compressor
bypass
hole
Prior art date
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Pending
Application number
JP7316084A
Other languages
English (en)
Inventor
Ryoji Uchiumi
亮二 内海
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP7316084A priority Critical patent/JPH09133098A/ja
Publication of JPH09133098A publication Critical patent/JPH09133098A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/68Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers
    • F04D29/681Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/685Inducing localised fluid recirculation in the stator-rotor interface
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/02Surge control
    • F04D27/0207Surge control by bleeding, bypassing or recycling fluids
    • F04D27/0215Arrangements therefor, e.g. bleed or by-pass valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/4206Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インペラ1の前縁12より若干下流側の抽出孔
41から抽出した流体をインペラ1の入口11に再循環させ
るための再循環流路42を形成してなる遠心圧縮機におい
て、サージング特性を改善して低速運転域における作動
範囲を拡大するとともに中速運転域における圧力及び効
率の低下を防止する。 【解決手段】 インペラ1の出口と再循環流路42とを連
通するバイパス孔43を設け、かつ、抽出孔41及びバイパ
ス孔43のいずれか一方又は双方を再循環流路42から遮断
する流路切換リング8を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車用過給機に好
適な遠心圧縮機に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種圧縮機の1例が図3に示さ
れている。回転軸3を駆動すると、インペラ1が回転
し、ガスが入口11からインペラ1に吸い込まれて付勢さ
れることによってその圧力及び速度エネルギーが増大す
る。このガスはベーンレスディフューザー2及びスクロ
ール5を流過する過程で速度エネルギーが圧力に変換さ
れることにより更に昇圧して図示しない吐出口から吐出
される。
【0003】シュラウトケーシング4にはインペラ1の
前縁12より若干下流側に開口する抽出孔41とこの抽出孔
41から抽出されたガスをインペラ1の入口11に再循環さ
せる再循環流路42が形成されている。
【0004】しかして、遠心圧縮機の低速運転時、抽出
孔41から抽出されたガスを再循環流路42を経てインペラ
1の入口11に再循環させることによってインペラ1に流
入する流量が増大し、これによってインペラ1の前縁12
の近傍で流れの不安定が生じ難くなる。
【0005】この結果、図4に破線で示すように、サー
ジング境界線が再循環流路42のないもの( 実線で示され
ている) よりも小流量側に移動し、遠心圧縮機の小流量
側の作動範囲が拡大する。
【0006】また、遠心圧縮機の高速運転時、流量がイ
ンペラ1のチョーク流量に近づくと、抽出孔41の近傍の
ガス圧力が低下し、これによってガスが入口11から再循
環流路42、抽出孔41を通ってインペラ1に吸入される。
これによって図4に破線で示すように遠心圧縮機の大流
量側の作動範囲が拡大する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の遠心圧縮機
においては、インペラ1の前縁12から抽出孔41までの距
離が短く、従って、遠心圧縮機の低速運転領域において
はガスの圧力上昇量が少ないため、抽出孔41及び再循環
流路42の流動抵抗によって再循環するガス量が少なくな
るので遠心圧縮機のサージング限界の改善効果が殆ど得
られないという問題があった。
【0008】また、遠心圧縮機の中速運転領域において
は、抽出孔41を出入するガスによってインペラ1の流れ
が乱れ、遠心圧縮機の効率が低下するため、図4に示す
ように、抽出孔41、再循環流路42を有しないもの(実線
で示されている)より圧力が低下し、十分なブーストが
得られないという問題があった。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために発明されたものであって、その要旨とすると
ころは、インペラの前縁より若干下流側の抽出孔から抽
出した流体を上記インペラの入口に再循環させるための
再循環流路を形成してなる遠心圧縮機において、上記イ
ンペラの出口と上記再循環流路とを連通するバイパス孔
を設けるとともに上記抽出孔及び上記バイパス孔のいず
れか一方又は双方を上記再循環流路から遮断する流路切
換リングを設けたことを特徴とする遠心圧縮機にある。
【0010】他の特徴とするところは、上記抽出孔を円
周方向に沿って等ピッチに複数個設置するとともにその
直径を上記ピッチの1/3 以下とし、かつ、上記抽出孔と
同数のバイパス孔を上記抽出孔の設置円周角度より若干
角度をずらせて円周方向に沿って等ピッチに設置すると
ともにその直径を上記ピッチの1/3 以下としたことにあ
る。
【0011】更に他の特徴とするところは、上記再循環
流路の内周面をインペラの回転軸を中心とする円筒面と
し、上記流路切換リングをこの円筒面に封密的に外接し
て円周方向に摺動自在とするとともにこの流路切換リン
グに上記抽出孔及びバイパス孔を上記再循環流路に連通
させる凹溝を設けたことにある。
【0012】更に他の特徴とするところは、遠心圧縮機
の回転数、流量を検知するセンサーを設け、これらセン
サーの検出値に応じて上記流路切換リングを円周方向に
沿って3段階に摺動させる駆動機構を設けたことにあ
る。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態が図1に示さ
れ、(A) は部分的縦断面図、(B) は(A) のB−B線に沿
う部分的断面図、(C) は(A) のC−C線に沿う部分的断
面図である。抽出孔41は半円r1の円周に沿って等ピッチ
に複数(n) 個設置され、その直径d1は上記ピッチの1/3
(=2πr1/3n)以下とされている。
【0014】シュラウドケーシング4にはインペラ1の
後縁13の近傍に開口してインペラ1の出口と再循環流路
42とを連通するバイパス孔43が穿設されている。これら
バイパス孔43は抽出孔41と同数(n個) で、半径r2の円周
上に円周方向に沿って等ピッチに設置され、その直径d2
は上記ピッチの1/3(=2πr2/3n)以下とされている。
【0015】そして、バイパス孔43は抽出孔41の設置角
度位置より角度δ°ずらせた角度位置に設置されてい
る。なお、この角度δは式1で表される。
【0016】
【式1】
【0017】再循環流路42の内周面はインペラ1の回転
軸を中心とする円筒面とされ、この円筒面に封密的に外
接して円周方向に摺動しうる円筒状の流路切換リング8
が設けられている。
【0018】この流路切換リング8には各抽出孔41と整
合してこれらを再循環流路42に連通させるための凹溝81
と、各バイパス孔43と整合してこれらを再循環流路42に
連通させるための凹溝82が同じ円周角度位置に形成され
ている。そして、この流路切換リング8はステッピング
モータ等からなる駆動装置50によってロッド20を介して
円周方向に駆動されるようになっている。
【0019】センサー7によって検出されたエンジン30
の回転数、即ち、遠心圧縮機の回転数及びセンサー70に
よって検出された遠心圧縮機の流量はコントローラ90に
入力され、このコントローラ90によって駆動装置50が制
御される。
【0020】しかして、表1及び図2に示すように、遠
心圧縮機の回転数が設定値以上で、かつ、流量がサージ
ング線の近傍のモードIにおいては、流路切換リング8
の角度は0とされ、これによって抽出孔41が開、バイパ
ス孔43が閉となる。
【0021】
【表1】
【0022】すると、インペラ1で昇圧されたガスの一
部が抽出孔41、再循環流路42を通ってインペラ1の入口
11に再循環し、これによってインペラ1の前縁12の近傍
の流量が増し流れが不安定になるのを防止できる。
【0023】また、回転数が設定値以下で、かつ、流量
がチョーク流量の近傍のモードIVにおいても流路切換リ
ング8の角度は0とされ、これによって抽出孔41が開、
バイパス孔43が閉となる。これによってインペラ入口11
のガスが再循環流路42、抽出孔41を通ってインペラ1に
その前縁12の近傍から吸い込まれるので、インペラ1を
流れる流量が増大する。
【0024】回転数が設定値以下で、かつ、流量がサー
ジング線の近傍のモードIIにおいては、流路切換リング
8の角度と+δ°とされ、これによって抽出孔41が閉、
バイパス孔43が開となる。すると、インペラ1によって
十分に昇圧されたガスがバイパス孔43、再循環流路42を
通ってインペラ入口11に再循環するので、インペラ1の
前縁12の近傍の流量が増大し、流れが不安定になるのを
抑制しうる。
【0025】回転数が全回転数で、かつ、流量がチョー
ク流量の近傍以下のモードIII においては、流路切換リ
ング8の角度が+2δ°とされ、これによって抽出孔41及
びバイパス孔43の双方が閉となり、再循環流路42をガス
が流れないので、インペラ1を流過する流れが乱れるこ
とがなく、従って、圧力及び効率の低下を防止できる。
なお、本発明の圧力−流量特性が図4に一点鎖線で示さ
れている。
【0026】
【発明の効果】本発明においては、流路切換リングによ
って抽出孔及びバイパス孔のいずれか一方又は双方を再
循環流路から遮断することによって従来の再循環流路を
有するもの及び有しないもののそれぞれの利点を奏する
ことができるのみならずサージング限界を改善すること
が可能となる。
【0027】上記抽出孔を円周方向に沿って等ピッチに
複数個設置するとともにその直径を上記ピッチの1/3 以
下とし、かつ、上記抽出孔と同数のバイパス孔を上記抽
出孔の設置円周角度より若干角度をずらせて円周方向に
沿って等ピッチに設置するとともにその直径を上記ピッ
チの1/3 以下とすれば、流路切換リングによって抽出孔
及びバイパス孔のいずれか一方又は双方を再循環流路か
ら容易、かつ、確実に遮断できる。
【0028】再循環流路の内周面をインペラの回転軸を
中心とする円筒面とし、流路切換リングをこの円筒面に
封密的に外接して円周方向に摺動自在とするとともにこ
の流路切換リングに抽出孔及びバイパス孔を再循環流路
に連通させる凹溝を設ければ、流路切換リング及びその
駆動機構の構造が簡単となり、安価に製造しうる。
【0029】遠心圧縮機の回転数、流量を検知するセン
サーを設け、これらセンサーの検出値に応じて上記流路
切換リングを円周方向に沿って3段階に摺動させる駆動
機構を設ければ、遠心圧縮機の回転数及び流量に応じて
流路切換リングを自動的に駆動することによって抽出孔
及びバイパス孔のいずれか一方又は双方を再循環流路か
ら遮断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示し(A) は部分的縦断面
図、(B) は(A) のB−B線に沿う部分的断面図、(C) は
(A) のC−C線に沿う部分的縦断面図である。
【図2】上記実施形態のモードと圧力−流量特性との関
係を示す線図である。
【図3】従来の遠心圧縮機の部分的縦断面図である。
【図4】遠心圧縮機の圧力−流量特性を示す線図であ
る。
【符号の説明】
1 インペラ 12 前縁 13 後縁 2 ディフューザ 3 回転軸 4 シュラウドケーシング 5 スクロール 11 インペラ入口 41 抽出孔 42 再循環流路 43 バイパス孔 8 流路切換リング 81、83 凹溝 50 駆動装置 7 回転センサー 70 流量センサー 90 コントローラ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インペラの前縁より若干下流側の抽出孔
    から抽出した流体を上記インペラの入口に再循環させる
    ための再循環流路を形成してなる遠心圧縮機において、 上記インペラの出口と上記再循環流路とを連通するバイ
    パス孔を設けるとともに上記抽出孔及び上記バイパス孔
    のいずれか一方又は双方を上記再循環流路から遮断する
    流路切換リングを設けたことを特徴とする遠心圧縮機。
  2. 【請求項2】 上記抽出孔を円周方向に沿って等ピッチ
    に複数個設置するとともにその直径を上記ピッチの1/3
    以下とし、かつ、上記抽出孔と同数のバイパス孔を上記
    抽出孔の設置円周角度より若干角度をずらせて円周方向
    に沿って等ピッチに設置するとともにその直径を上記ピ
    ッチの1/3 以下としたことを特徴とする請求項1記載の
    遠心圧縮機。
  3. 【請求項3】 上記再循環流路の内周面をインペラの回
    転軸を中心とする円筒面とし、上記流路切換リングをこ
    の円筒面に封密的に外接して円周方向に摺動自在とする
    とともにこの流路切換リングに上記抽出孔及びバイパス
    孔を上記再循環流路に連通させる凹溝を設けたことを特
    徴とする請求項1又は2記載の遠心圧縮機。
  4. 【請求項4】 遠心圧縮機の回転数、流量を検知するセ
    ンサーを設け、これらセンサーの検出値に応じて上記流
    路切換リングを円周方向に沿って3段階に摺動させる駆
    動機構を設けたことを特徴とする請求項3記載の遠心圧
    縮機。
JP7316084A 1995-11-09 1995-11-09 遠心圧縮機 Pending JPH09133098A (ja)

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JPH09133098A true JPH09133098A (ja) 1997-05-20

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ID=18073077

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JP7316084A Pending JPH09133098A (ja) 1995-11-09 1995-11-09 遠心圧縮機

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20030805