JPH10213095A - 遠心圧縮機のインペラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 羽根の負圧面側での剥離、渦の発生を抑制
し、併せてオフデザイン点での流れを改善する。 【解決手段】 本発明に係る遠心圧縮機のインペラ１
は、羽根５に、その圧力面３ｄ側と負圧面３ｃ側とを連
通する連通部６を設けたものである。これによれば、渦
Ｒの発生箇所に圧力面側の流れＧを流入させ、これを利
用して渦を消失させることができる。これにより、損失
が低下し効率向上が図れ、同時にオフデザイン点での流
れも改善され、性能の安定化に寄与できるようになる。
なお、上記羽根が全羽根３と半羽根４とからなり、上記
連通部が上記全羽根の、半羽根リーディングエッジ４ａ
付近に相当するインペラ軸方向の位置に設けられてもよ
い。また、上記連通部がシュラウド３ｅ側に設けられる
のが好ましい。

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、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。特にインペラは複数の羽根間に流路を形成して
おり、その流路に沿って空気を流すことで、空気の持つ
速度エネルギを回転エネルギに変換するようにしてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、羽根間の流
路を空気等のガスが流れるとき、羽根の負圧面側では剥
離による渦が発生し、損失となることがある。特に自動
車用ターボチャージャの場合、エンジンの運転状態が変
化するとインペラに向かうガスの流れの方向や速度もし
ばしば変化する。このため、ある使用点に合わせて羽根
を設計しても、その設計点から外れたときに渦が生じ易
く、このようなオフデザイン点での性能改善が期待され
る。

【０００４】

【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、羽根に、その圧力面側と負圧面側とを連
通する連通部を設けたものである。

【０００５】これによれば、羽根の負圧面側の渦の発生
箇所に、圧力面側の流れを流入させ、渦を消失させるこ
とができる。これにより、損失が低下し効率向上が図
れ、同時にオフデザイン点での流れも改善され、性能の
安定化に寄与できるようになる。

【０００６】なお、上記羽根が全羽根と半羽根とからな
り、上記連通部が上記全羽根の、半羽根リーディングエ
ッジ付近に相当するインペラ軸方向の位置に設けられて
もよい。また、上記連通部がシュラウド側に設けられる
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
を示し、図２はその羽根形状を示している。ここでの遠
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、インペラ１は所謂ハーフブレード型
のもので、そのハブ面２上に複数の全羽根３と半羽根４
とが周方向に等ピッチで交互に立設されている。これら
全羽根３と半羽根４とによりインペラ１の羽根５が構成
されている。図１でＣはインペラ軸を示している。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
率向上のためこのようなハーフブレード型のインペラが
採用されることが多い。

【０００９】２枚の全羽根３の間には１枚の半羽根４が
配設され、半羽根４は全羽根３よりガス流れ方向の長さ
が短くされている。即ち、半羽根４の入口側の端縁即ち
リーディングエッジ４ａは、全羽根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、半羽根４の出口側の端縁即ちトレーリング
エッジ４ｂは、全羽根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。

【００１０】また、図２において、３ｃは全羽根３の負
圧面を示し、３ｄは全羽根３の圧力面を示す。全羽根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の下流側に半羽根４
が位置され、つまり半羽根４のリーディングエッジ４ａ
は全羽根３のリーディングエッジ位置から所定距離下流
側に位置される。こうしてガス流路５は途中から二分割
され、半羽根４の圧力面４ｃ側には圧力面側流路５ａ
が、半羽根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。

【００１１】特に、かかるインペラ１においては、その
全羽根３に、圧力面３ｄ側と負圧面３ｃ側とを連通する
連通部としての切欠６が設けられている。具体的には、
切欠６は、全羽根３の、半羽根リーディングエッジ４ａ
付近に相当するインペラ軸方向の位置に設けられ、且つ
全羽根３のシュラウド３ｅ側に設けられている。より詳
細には、切欠６は、インペラ径方向に沿う比較的短い長
さを有したスリット状に形成され、全羽根３のシュラウ
ド３ｅの位置にて開放されると共に、軸方向下流側の一
端が半羽根４のリーディングエッジ４ａと軸方向の位置
が一致され、軸方向上流側の一端が半羽根４のリーディ
ングエッジ４ａより軸方向上流側に位置されている。ま
た切欠６の全羽根３長さ方向（ガス流れ方向）の中心で
ある中心線６ａの向きは、ここでは全羽根３の厚さ方向
に一致されるが、６ｂで示す如くインペラ周方向の向き
と一致させれば、加工が周方向に一律に行えて加工が容
易となるメリットも考えられる。

【００１２】さて、ここで切欠６がないものとすると、
ガスＧの流れは図３（ａ）で示すように、全羽根３の圧
力面３ｄ側ではその面に沿って流れるものの、負圧面３
ｃ側では剥離し、渦Ｒが生じることがある。特にガスＧ
の全羽根３への流入方向はエンジンの運転状態に応じて
変化し、とりわけエンジンの低速域においては、ガスＧ
が破線の如く圧力面３ｄ側に積極的に入るような向きと
なり、剥離、渦Ｒの発生が顕著となる。渦Ｒは逆流する
流れを生成し、インペラ１の失速原因となる。そしてこ
の渦Ｒの発生は、軸方向については前述の半羽根リーデ
ィングエッジ４ａ付近に相当する位置に、径方向につい
ては羽根の曲率が大きくなるシュラウド側の位置に多く
みられるのが一般的である。

【００１３】一方、切欠６を設けた場合、図３（ｂ）に
示すように、全羽根３の圧力面３ｄ側に沿った流れは切
欠６を通じて負圧面３ｃ側に流入するようになる。こう
なると、その流入ガスが、負圧面３ｃ近傍の流れを生成
して剥離流及び渦Ｒの発生を抑制する。こうして、切欠
６に代表される連通部を設けることで、剥離、渦の発生
が防止できるようになり、損失を低減してインペラ効率
の向上を図ると共に、オフデザイン点の流れが改善され
性能の安定化を実現できるようになる。

【００１４】ここで、剥離や渦の発生箇所は別の箇所も
あり得るので、この場合はその箇所に合わせて連通部を
設けるようにすればよい。また、連通部の形状も例えば
穴状とすることができる。要するに連通部の位置や形状
は特に限定されず、例えば径方向の位置に関して内側
（ハブ側）や中間部とすることもできる。さらに連通部
は通常のインペラ（所謂フルブレード型のインペラ）の
羽根にも適用できる。なお上述のハーフブレード型の場
合において、連通部（切欠６）の軸方向位置は、半羽根
４のリーディングエッジ４ａ付近の位置であればよく、
上述の位置から上流側或いは下流側に若干位置変更でき
る。

【００１５】本発明は、他にも様々な実施の形態を採る
ことが可能であり、例えば全羽根間に複数枚の半羽根を
有したハーフブレード型インペラ等にも適用でき、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。

【００１６】

【発明の効果】本発明は以下の如き優れた効果を発揮す
る。

【００１７】（１） 羽根の負圧面側での剥離、渦の発
生を抑制でき、損失を低減してインペラ効率の向上を図
れる。

【００１８】（２） オフデザイン点での流れを改善で
き、性能の安定化を実現できる。

【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半側
面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】ガスの流れ線図で、（ａ）は従来、（ｂ）は本
案の場合である。

【符号の説明】

１ インペラ ３ 全羽根 ３ｃ 負圧面 ３ｄ 圧力面 ３ｅ シュラウド ４ 半羽根 ４ａ リーディングエッジ ５ 羽根 ６ 切欠 Ｇ 流れ Ｒ 渦

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 羽根に、その圧力面側と負圧面側とを連
   通する連通部を設けたことを特徴とする遠心圧縮機のイ
   ンペラ。
2. 【請求項２】 上記羽根が全羽根と半羽根とからなり、
   上記連通部が上記全羽根の、半羽根リーディングエッジ
   付近に相当するインペラ軸方向の位置に設けられる請求
   項１記載の遠心圧縮機のインペラ。
3. 【請求項３】 上記連通部がシュラウド側に設けられる
   請求項１又は２記載の遠心圧縮機のインペラ。