JPH10213094A - 遠心圧縮機のインペラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 短羽根の圧力面側と負圧面側とでガス流量を
均等化し、インペラ効率の向上を図る。 【解決手段】 本発明に係る遠心圧縮機のインペラ１
は、長羽根３と、この長羽根の入口側を切除してなる短
羽根４とを有し、この短羽根４の入口側４ｅを、その短
羽根４の圧力面４ｃ側にずらせたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用ターボチ
ャージャ等に適用される遠心圧縮機のインペラに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車用ターボチャージャのコンプレッ
サ部には遠心圧縮機が一般に使用されており、これは高
速回転するインペラによって軸方向から空気を吸引し、
それに高速の速度エネルギを与えて径方向外側に吐出す
るものである。特に小型のターボチャージャにあって
は、高流量時の吸入効率向上のため所謂ハーフブレード
タイプのインペラが採用されることも多い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ハーフブレードタイプのインペラの場合、ハブ面上には
長羽根（全羽根）と短羽根（半羽根）とが周方向に等ピ
ッチで交互に立設されているが、従来の短羽根は、長羽
根の入口側を径方向の所定位置から単純に切除した形状
とされるに過ぎず、短羽根の圧力面側と負圧面側とでガ
ス流量の不均等が生じ、インペラ効率の向上に支障を来
していた。

【０００４】即ち、従来の短羽根は、長羽根の位置、形
状をそのままにしてその入口側を単純に切除したような
形状となっている。しかしこれだと、短羽根の入口側が
一方の長羽根の圧力面側に寄せられた恰好となり、それ
ら羽根間の流路の入口が反対側の羽根間の流路の入口よ
り狭くなってしまい、スロート面積に比較的顕著な差を
生じてしまって、ガスを均等に分配することができなか
った。そしてこれにより流れが軸対称とならず、翼負荷
も不均等となり、ガス流れの流路損失も増えて、インペ
ラ効率の向上が妨げられていた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る遠心圧縮機
のインペラは、長羽根と、この長羽根の入口側を切除し
てなる短羽根とを有し、この短羽根の入口側を、その短
羽根の圧力面側にずらせたものである。

【０００６】これによると、短羽根の入口側が他方の長
羽根の負圧面側に寄せられ、これによりスロート面積を
ほぼ均等化し、短羽根の圧力面側と負圧面側とでガス流
量を均等化できるようになる。なお、上記短羽根の入口
側は、インペラ軸方向に対し正側に６°ずらせるのが好
ましい。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。

【０００８】図１は本発明に係る遠心圧縮機のインペラ
を部分的に示している。なおかかる遠心圧縮機は例えば
自動車用ターボチャージャのコンプレッサ部に適用され
る。図示するように、インペラ１にあっては、そのハブ
面２上に複数の長羽根３と短羽根４とが周方向に等ピッ
チで交互に立設されている。そして２枚の長羽根３間に
は１枚の短羽根４が配設され、短羽根４は長羽根３より
ガス流れ方向の長さが短くされている。即ち、短羽根４
の入口側の端縁即ちリーディングエッジ４ａは、長羽根
３のリーディングエッジ３ａよりガス流れ方向ないしイ
ンペラ軸方向下流側に位置され、インペラ１の出口側の
端縁即ちトレーリングエッジ４ｂは、長羽根３のトレー
リングエッジ３ｂとガス流れ方向ないしインペラ軸方向
の位置が一致されている。図１にはインペラ１の回転方
向が矢印で示され、その中心がＯで示されている。

【０００９】図２においては長羽根３と短羽根４との形
状及び位置関係が示され、特にここでの形状は径方向最
外端のシュラウド位置におけるものである。３ｃは長羽
根３の負圧面を示し、３ｄは長羽根３の圧力面を示す。
またL.E.3 は長羽根３のリーディングエッジ３ａの位置
を、T.E.は長羽根３及び短羽根４のトレーリングエッジ
３ｂ，４ｂの位置を示す。Ｃはインペラ軸方向である。
長羽根３の負圧面３ｃと圧力面３ｄとの間にはガス流路
５が区画形成され、このガス流路５に沿ってガスＧは矢
示方向に流れることになる。このガス流路５の下流側に
短羽根４が位置され、つまり短羽根４のリーディングエ
ッジ４ａは長羽根３のリーディングエッジ位置L.E.3 か
ら所定距離下流側に位置される（このインペラ軸方向Ｃ
に沿った位置をL.E.4 とする）。こうしてガス流路５は
途中から二分割され、短羽根４の圧力面４ｃ側には圧力
面側流路５ａが、短羽根４の負圧面４ｄ側には負圧面側
流路５ｂがそれぞれ区画形成されることとなる。

【００１０】ここで、仮に長羽根３のみを周方向等ピッ
チで設けたとすれば、長羽根３間に位置される仮の長羽
根３ｘは点ａ，ｂ，ｃを結んだ形状となる。この場合、
仮の長羽根３ｘは長羽根３間の周方向（回転方向）の距
離を単純に二分割する。

【００１１】そして、従来の短羽根は、この仮の長羽根
３ｘの入口側部分、具体的には点ａ，ｂ間の部分を単純
に切除したものとなっていた。

【００１２】しかし、これだと、圧力面側流路５ａと負
圧面側流路５ｂとの入口面積が、周方向の断面で見れば
等しくなるが、ガス流れ方向と垂直な断面で見れば等し
くならない。つまり圧力面側流路５ａと負圧面側流路５
ｂとのスロート面積Ａ₁ ，Ａ₂ がＡ₁ ＞Ａ₂ の関係とな
り、これではガス流量を均等にすることができない。

【００１３】そこで、かかるインペラ１にあっては、短
羽根４の入口側４ｅを実線で示す如く圧力面４ｃ側にず
らし、圧力面側流路５ａと負圧面側流路５ｂとのスロー
ト面積Ｂ₁ ，Ｂ₂ をほぼ等しくするようにしている。こ
れによって、それぞれの流路５ａ，５ｂでガス流量を均
等化することができ、延いては翼負荷や流路損失の低
減、インペラ効率の向上が図れる。

【００１４】ここで、かかる短羽根４にあっては、その
リーディングエッジ４ａが、回転方向後方の長羽根３の
負圧面３ｃに向けて基準点ｂから点ｄに位置変更され
る。そして短羽根４は点ｄと点ｃとを結んでおり、中間
部から点ｃにかけては従来の短羽根と位置及び形状が一
致される。特に位置変更された短羽根４の入口側４ｅ
は、従来の短羽根の入口側４ｘより、インペラ軸方向Ｃ
に対しΔθだけ位置がずらされている。ここで実験結果
から、Δθ＝＋６°とするとインペラ効率向上に最も効
果的となる。

【００１５】ところで、従来、短羽根の形状はそのまま
にしてその位置のみを周方向に平行移動したものが見ら
れる。しかしこれだと、スロート面積は均等化できるも
のの出口面積が不均等となってしまい、ガス流量の一様
な均等化という目的を完全に果し得ないと思われる。こ
の点かかるインペラ１では、短羽根４の入口側４ｅのみ
形状変更して位置をずらし、出口側は同位置、同形状に
保っているため、入口から出口に至るまでガス流量の完
全な均等化を図れ、有利である。

【００１６】また、長羽根３間のガス流路５を入ってき
たガスは、遠心力や回転力等の影響を受け流速分布が一
様でなく、主に回転方向前方の長羽根３の圧力面３ｄ側
に速い流れが集まる分布となっている。このため、スロ
ート面積は幾何学的に正確に等分する必要はなく、この
ようなガスの流速分布に合わせて、圧力面側流路５ａの
スロート面積Ｂ₁ を、負圧面側流路５ｂのスロート面積
Ｂ₂ より若干大きくするのがよい。従来は、このスロー
ト面積の差が顕著に大きかった訳だが、本発明インペラ
はその差をなくす方向に短羽根４の入口側４ｅを位置変
更しており、これによってガスの等分配を達成し得るも
のである。

【００１７】なお、以上の説明はシュラウド位置のみに
関するものであったが、シュラウド位置より径方向内側
の部分に関しても同様の位置変更、形状変更を行う必要
がある。また長羽根３と短羽根４との厚さを変えること
等は任意である。

【００１８】以上、本発明の好適な実施の形態について
説明したが、本発明は他の様々な実施の形態を採ること
も可能である。また本発明は、長羽根と短羽根とを交互
に配設したインペラ以外にも適用できる。さらに本発明
は、自動車用ターボチャージャーに限らず遠心圧縮機全
般に広く適用可能である。

【００１９】

【発明の効果】本発明は、短羽根の圧力面側と負圧面側
とでガス流量を均等化することができ、翼負荷や流路損
失の低減、インペラ効率の向上が図れるという優れた効
果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る遠心圧縮機のインペラを示す部分
正面図である。

【図２】長羽根と短羽根との形状及び位置関係を示す図
である。

【符号の説明】

１ インペラ ３ 長羽根 ４ 短羽根 ４ｃ 圧力面側 ４ｅ 入口側

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長羽根と、該長羽根の入口側を切除して
   なる短羽根とを有し、該短羽根の入口側を、該短羽根の
   圧力面側にずらせたことを特徴とする遠心圧縮機のイン
   ペラ。
2. 【請求項２】 上記短羽根の入口側を、インペラ軸方向
   に対し正側に６°ずらせた請求項１記載の遠心圧縮機の
   インペラ。