JPH10331794A - 遠心圧縮機 - Google Patents

遠心圧縮機

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JPH10331794A
JPH10331794A JP9140122A JP14012297A JPH10331794A JP H10331794 A JPH10331794 A JP H10331794A JP 9140122 A JP9140122 A JP 9140122A JP 14012297 A JP14012297 A JP 14012297A JP H10331794 A JPH10331794 A JP H10331794A
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JP
Japan
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air
vane
flow
centrifugal compressor
pressure surface
Prior art date
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Pending
Application number
JP9140122A
Other languages
English (en)
Inventor
Minoru Aoyanagi
稔 青柳
Koji Motoyoshi
幸次 元▲吉▼
Akio Fujii
秋男 藤井
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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Publication of JPH10331794A publication Critical patent/JPH10331794A/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
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/441Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/444Bladed diffusers
    • 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
    • F04D29/682Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers especially adapted for elastic fluid pumps by fluid extraction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00Geometry
    • F05D2250/50Inlet or outlet
    • F05D2250/52Outlet

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置の構成を複雑化することなく、空気の流
れがベーンから剥離するのを防止する。 【解決手段】 インペラ3の外周側のディフューザ4に
複数のベーン12を有して成る遠心圧縮機1であって、
上記ベーン12にその負圧面と圧力面とを連通させる連
通路16を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インペラからスク
ロール室に空気等の流体を導くディフューザを備えた遠
心圧縮機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】自動車用エンジン等に用いられるターボ
過給機は、空気を圧縮して過給圧を作り出すコンプレッ
サ部と、このコンプレッサ部を駆動させる力を排気ガス
のエネルギーから変換して吸収するタービン部と、コン
プレッサ部とタービン部との間で高速回転しているシャ
フトを支えるセンターベアリング部と、過給圧の過度の
上昇を防止するための過給圧コントロール部とで構成さ
れている。
【0003】上記構成のうち、コンプレッサ部には遠心
圧縮機が使用されている。図6に示すように、この遠心
圧縮機51は、ブレード52を10〜20枚程度等間隔
で一体に有し高速回転しながら径方向中心側から空気を
吸い込んで径方向外側に吐出するインペラ53と、イン
ペラ53によって速度エネルギーが与えられた空気を効
率よく圧力エネルギーに交換させるディフューザ54及
びスクロール室55と、これを覆うハウジング56とか
ら主に構成されている。
【0004】一般に、圧縮効率を向上させるためにベー
ン付ディフューザ54が使用されることが多い。このベ
ーン付ディフューザ54は、一方の壁面がリング状の基
端部57で形成されており、高圧縮比・高効率化を図る
ために、この基端部57から対向する壁面に向けて羽根
であるベーン58を複数立設して構成されている。ベー
ン58は、図7に示すように、径方向内側の空気流入
部、すなわちスロート部59から径方向外側の流出部6
1に向かって流路幅が拡がるように、径方向に対し所定
の角度傾いて放射状に形成されている。インペラ53に
よって速度エネルギーを与えられた空気は、このディフ
ューザ54のベーン58に沿って流され、スクロール室
55を通過することによって減速・昇圧され、吐出され
るようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、自動車用エ
ンジンは回転数が大きく変化するが、この回転数の変化
によって、インペラから導出される空気の流れの角度が
変化し、ベーンにおける空気の迎え角度も変わってく
る。ベーン付ディフューザは、スロート部の幅で空気の
流量が規制されるが、実際に流れる空気の流量は、迎え
角度が変化することによって生じる空気の渦による空気
の流れのベーンからの剥離の発生・拡大によって小さく
なってしまう。
【0006】そこで、図8に示すように、ベーン58
が、インペラから導入される空気の流れの角度の変化に
対応して角度調整が可能なように可変機構を有したもの
が利用される場合もあった。すなわち、空気の流れの角
度が、流れAのようになっている場合は、ベーンは、そ
の角度が入口部の角度に一致するように、58aの位置
になっており、また、エンジンの回転数の変化によっ
て、空気の流れの角度が、流れB,Cのように変化した
場合には、ベーンもその変化に対応して、58b(一点
鎖線で示す),58c(二点鎖線で示す)の位置に回転
移動して、それぞれ空気の流れの角度が入口部の角度に
一致するようにして、空気の流れのベーンからの剥離を
防止するようになっている。
【0007】しかしながら、上述の可変ベーン付ディフ
ューザにおいては、従来のベーン付ディフューザに比べ
て、ベーン58の可変装置を設けなければならず、その
構成が複雑になると共に、ベーン58と基端部57との
間にクリアランスを形成する必要があり、その寸法管理
が困難であった。
【0008】そこで、本発明は上記従来の問題点を解決
するために案出されたものであり、その目的は、装置の
構成を複雑化することなく、空気の流れがベーンから剥
離するのを防止することができる遠心圧縮機を提供する
ことにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決すべく、
本発明は、インペラの外周側のディフューザに複数のベ
ーンを有して成る遠心圧縮機であって、上記ベーンにそ
の負圧面と圧力面とを連通させる連通路を形成したもの
である。
【0010】上記構成によれば、装置の構成を複雑化す
ることなく、空気が連通路を通って圧力面と負圧面との
間を流れるため、空気の渦が発生することがなく、空気
の流れのベーンからの剥離を防止することができる。
【0011】そして、上記連通路が、スロート部に形成
されたものがよい。
【0012】さらに、上記連通路が、スリットであるも
のが望ましい。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を添
付図面に従って説明する。
【0014】図1は本発明にかかる遠心圧縮機のディフ
ューザを示した要部断面斜視図、図2は本発明にかかる
遠心圧縮機を示した要部断面図、図3はディフューザを
区画する一方の壁面を示した正面図である。
【0015】図2に示すように、遠心圧縮機1は、ブレ
ード2を10〜20枚程度等間隔で一体に有し高速回転
しながら径方向中心側から空気を吸い込んで径方向外側
に吐出するインペラ3と、インペラ3によって速度エネ
ルギーが与えられた空気を効率よく圧力エネルギーに交
換させるディフューザ4及びスクロール室5と、これら
を覆うハウジング6とから主に構成されている。
【0016】インペラ3は、回転軸7を中心に、空気の
流入側から流出側に向かって拡径したコンプレッサディ
スク8に複数のブレード2が等間隔で形成されている。
ブレード2の枚数及びその形状は、遠心圧縮機1が適用
されるエンジンの仕様、空気の流れ、通過面積やインペ
ラ3の製作性等を考慮して決定されている。なお、材質
は軽量化を図るためアルミで形成されている。
【0017】ディフューザ4は、インペラ3の外周側に
設けられると共に、ハウジング6に固定され且つディフ
ューザ4を区画する一方の壁面9aを成すリング状の基
端部11と、この基端部11から対向する他方の壁面9
bに向けて一体に立設された複数の羽根であるベーン1
2とを有している。ベーン12は、図3に示すように、
径方向内側の空気の流入路であるスロート部14から径
方向外側の流出部15に向かって流路幅が拡がるよう
に、径方向に対し所定の角度傾いて放射状に形成されて
いる。
【0018】ハウジング6は、ディフューザ4を区画す
る他方の壁面9bを有すると共に、速度エネルギーをも
った空気を効率よく圧力エネルギーに交換させるための
スクロール室5を有している。スクロール室5の形状は
カタツムリのカラのようになっており、ディフューザ4
を囲繞してその外周側に形成されている。そして、スク
ロール室5は空気流れ方向に沿って流路面積が順次大き
くなるように形成されている。そして、その端部には圧
縮空気出口(図示せず)が形成されている。なお、ハウ
ジング6は軽量化を図るためにアルミ等で形成されてい
る。
【0019】次に、ディフューザ4について詳述する。
図1乃至図3に示すように、それぞれのベーン12には
スロート部14の位置で、その外側を向いた圧力面21
と内側を向いた負圧面22とを結ぶべく延びて、これら
を連通させる連通路としてスリット16が形成されてい
る。このスリット16はベーン12の圧力面21の表面
に略直交する角度に形成されており、空気の流れの角度
がスロート部14の角度とずれたときに、空気がこのス
リット16を通って圧力面21と負圧面22との間を流
れるように構成されている。このスリット16は、ベー
ンの成型時に一体的に形成されるか、或いはベーンの成
型後に切削加工されて形成されるようになっている。
【0020】スリット16は、ベーン12の圧力面21
の表面に略直交するように形成されているが、周方向に
沿った角度に形成するようにしてもよい。
【0021】基端部11の外周部には、フランジ部17
及び複数のボルト穴18が形成されており、基端部11
は、ハウジング6のリング状開口部19に嵌合された
後、ハウジング6にボルトを介して合わせ止めされてい
る。
【0022】次に、上記構成による遠心圧縮機1の作用
について説明する。
【0023】遠心圧縮機1において、インペラ3によっ
て速度エネルギーを与えられた空気は、ディフューザ4
のベーン12の壁面に沿って流れ、スクロール室5を通
過することによって効率よく減速され圧力が上がり、圧
縮空気出口から吐出されるようになっている。従来は、
エンジンの回転数の変化によって、インペラ3からディ
フューザ4に導入される空気は、その速度及び方向が変
化して、ベーン12の負圧面22または圧力面21の主
にスロート部14の付近において、空気の渦が発生して
ベーン12から空気の流れが剥離してしまう。ところが
上記構成によれば、図4に示すように、例えば空気の流
れが図中X(破線にて示す)の場合には、スリット16
を通して、空気が圧力面21から負圧面22に向かって
流れるようになっているので、空気の渦の発生を防止す
ることができる。また、空気の流れが図中Y(一点鎖線
にて示す)の場合には、空気が負圧面22から圧力面2
1に向かって流れるようになっているので、上述の場合
と同様に、空気の渦の発生を防止する。以上の作用によ
れば、ベーン12の周りの空気の流れが乱れることな
く、整流を行うことができ、ベーン12からの空気の流
れの剥離を防止することができる。
【0024】このように、空気の流れの剥離を防止する
ことによって、ディフューザ4でのサージングの発生を
抑制することができ、以下のような作用が得られる。
【0025】図5に示すように、従来の遠心圧縮機を使
用した場合のサージングが発生する最少流量であるサー
ジ点(破線にて示す)に比べて、本発明にかかる遠心圧
縮機1を使用したときの場合のサージ点(一点鎖線にて
示す)の方が、低い数値となっている。すなわち、上記
構成によれば、インペラ3によって流される空気が、特
に少流量のときのサージングの発生を抑制でき、その作
動可能域を少流量側に拡大することができる。
【0026】なお、上記実施の形態においては、連通路
はスリット16にて形成されているが、これに限られる
ものではなく、例えば、圧力面と負圧面とを連通させる
貫通穴や貫通管であってもよい。
【0027】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、装置の構
成を複雑化することなく簡単な構成で、空気の流れがベ
ーンから剥離するのを防止することができるという優れ
た効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる遠心圧縮機のディフューザを示
した要部断面斜視図である。
【図2】本発明にかかる遠心圧縮機を示した要部断面図
である。
【図3】ディフューザを区画する一方の壁面を示した正
面図である。
【図4】本発明にかかる遠心圧縮機における空気の流れ
を示した正面図である。
【図5】本発明にかかる遠心圧縮機を用いて行った実験
結果を示した図である。
【図6】従来の遠心圧縮機を示した要部断面図である。
【図7】従来のディフューザを区画する一方の壁面を示
した正面図である。
【図8】従来のベーンの動きを示した正面図である。
【符号の説明】
1 遠心圧縮機 3 インペラ 4 ディフューザ 12 ベーン 16 スリット(連通路)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インペラの外周側のディフューザに複数
    のベーンを有して成る遠心圧縮機であって、上記ベーン
    にその負圧面と圧力面とを連通させる連通路を形成した
    ことを特徴とする遠心圧縮機。
  2. 【請求項2】 上記連通路が、スロート部に形成された
    請求項1記載の遠心圧縮機。
  3. 【請求項3】 上記連通路が、スリットである請求項1
    又は2いずれかに記載の遠心圧縮機。
JP9140122A 1997-05-29 1997-05-29 遠心圧縮機 Pending JPH10331794A (ja)

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JP9140122A JPH10331794A (ja) 1997-05-29 1997-05-29 遠心圧縮機

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